JPS61190604A - フイ−ドバツク制御における位置制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ロボットや数値制御（ＮＣ）装置などに用い
られるフィードバック制御における位置制御方法に関す
るものである。

し従来の技術］ 従来、この種の位置制御Ｉ　（ＦＴＰ制御）では、たと
えば、１１１６１１部から出力される各軸の目標指令位
置と、各軸のサーボモータの出力のフィードバック位置
との差に基いて、この差に比例した速度で各軸のサーボ
モータを速度制御している。すなわち、サーボモータへ
の指令速度ＶＣは、主制御部からの目標指令位置Ｐｃと
実際のサーボモータの動きのフィードバック位［Ｐｆか
ら、ＶＣ−Ａ　（Ｐｃ−Ｐｆ）（Ａはループゲイン）の
関係に従って求められる。

〔発明が解決しようとする問題点］ しかし、この指令信号ＶＣに従ってモータを動作させる
と、実際のモータは指令速度に直ちに追随できないため
、モータの勤ぎと目標指令位置との間には、ｖｃ／Ａの
大きさのサーボ遅れが生じる。

従来の制卸方法では、主制罪部で上記サーボ遅れを考慮
しないで、目標指令位ＩＰｃを求めている。このため、
第７図に示すように、たとえば、２軸の制御では、８１
〜１２間で、ティーチング動作として２点鎖線Ｔで示す
軌跡を通るように設定したにもかかわらず、上記サーボ
遅れのため、実線Ｒの軌跡を通り、軌跡精度を低下させ
ていた。

本発明は、上記従来の問題点を解消するためになされた
もので、動作対染物の軌跡制御を精度よく行なうことの
できるフィードバック制御における位置制御方法を提供
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を解決するためになされた本発明は、目標指令
位置と動作対象物との現位置との間の距離に応じた速度
で目標指令位置に動作対象物が移動するようにフィード
バック制御を行なう位置制御方法において、・ ティーチングされた目標指令位置に、動作対象物のサー
ボ遅れ間を加算した補正目標指令位置を求め、この補正
目標指令位置を目標指令位置としてフィードバック制御
に用いることを特徴とするものである。

［作用］ フィードバック制御におけるサーボ遅れ量を、実測によ
り、またはサーボモータの動作速度に基づいて求め、こ
のサーボ遅れ量をティーチングによる目標指令位置に加
算して補正目標指令位置を求める。この補正目標指令位
置に向けて動作対象物が移動するとき、目標指令位置に
到達する時刻は、サーボ遅れがないと仮定した時刻とほ
ぼ同時刻となる。すなわち、目標指令位置の補正により
動作対象物の移動速度が速くなるので、サーボ遅れ量を
加味した速度でフィードバック制御が行なわれることに
なる。したがって、動作対象物の軌跡精度が向上する。

［実施例〕 以下、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。

第１図は同実施例による単軸フィードバック制御を示す
ブロックである。同図において、１はティーチングに基
いて目標指令位置Ｐｃを出力する主Ｉｌｌ　１１１部、
２はサーボモータで、このモータ２の出力側には、速度
検出器３および位置検出器４が設けられている。上記位
置検出器４からの検出信号は、フィードバック位置Ｐｆ
として上記目標指令位置Ｐｃに符号を反転させて加算さ
れ、この加算出力は、増幅器５で増幅されて、さらに、
速度検出器３からのフィードバック速度ｖｆの符号を反
転させたものと加算される。この加算出力は増幅器６で
増幅されてサーボモータ２を駆動する。

上記構成において、主制御部１からの目標指令位置ＰＣ
とフィードバック位置Ｐｆの偏差に基づき、 ｖｃ−ＡＩ　（Ｐｃ−Ｐｆ）・・・■ により動作速度が設定され、さらにフィードバック速度
ｖｆとにより速度＄り御が行なわれる。

ところで、本実施例では、軌跡粘度の向上を図るため次
のような動作が行なわれる。

すなわら、第２図に示すようにＰＯからｐｎまで動作制
御させる場合に、この間をＰＯ→Ｐ１゜Ｐｌ　−＋Ｐ２
　、Ｐ２−＋ｐ３−ｐｎ−１−＋ｐｎの（ｎ−１）個の
区間に分け、各区間にて位置制御を行なう方法を第３図
のフローチャートにしたがって説明する。なお、カッコ
内に示す番号は処理ステップを表わず。

いま、動作開始位置ＰＯで制御を開始するに際して（１
００）　、ＰＯ−＋Ｐｉ間の動作速度ｖＯが、目標指令
位置ｐｃにＰｌ、フィードバック位置Ｐｆ’１．：ＰＧ
をそれぞれ上式■に代入して求められた後（１０２＞、
Ｐｌへ動作する（１０４）。そしてＰｌへ動作した後、
次の目標指令位置Ｐ２が補正されて補正目標指令位置ｐ
２　ａが求められる。

（１０６）。すなわち、前回のＰＯ→Ｐ１間の動作時に
おける動作速度ＶＯに基づいて、Ｐ１→Ｐ２ｆｌｌのサ
ーボ遅れ量をＶＯ／Ａ１［ただし、Ａ１は位置ループゲ
インコと推定し、次式 ％式％ により補正目標指令位置ｐ２ａを算出する（１０６）。

次に、上式■により目標指令位置、フィードバック位置
Ｐｃ、Ｐｆとして、それぞれＰ２　ａ、　Ｐｌを代入し
て、Ｐ１→ｐ２ａ間の動作速度ｖ１を演算した後（１０
８）、補正目標指令位置Ｐ２　ａへ動作する（１１０）
。そして、目標指令位置Ｐ２に到達しまたはそれ以前に
、次の補正目標指令位１１ｉｐ３ａを痺出しく１１２＞
、ついで動作速度ｖ２を算出してから（１１４）、補正
目標指令位″ＩＩＰ３ａへ動作する（１１６）。同様な
ステップが繰り返し実行され、各区分を通過する。

なお、上記目標指令位置の補正式は ｐ　ｉ　＋１　ａ−ｐ　ｉ　＋ｖ　ｉ−１／Ａ　Ｉ（ｉ
−１〜ｎ−２） で表わされる。そして、最終目標の指令位１ｆＰｎの１
つ手前のｐｎ−１では、Ｐｎ−１へ動作した後（１５０
）　、Ｐｎ−１−＋Ｐｎ間の動作速ａを演算して（１５
２）、Ｐｎへ動作して（１５４）、Ｐｎへ到着すること
により（１５６）制御を終了する。

このとき、最終目標指令位ｆｆ１Ｐｎについては、その
位置に停止する必要があるから、補正が行なわれない。

したがって、各目標指令位［Ｐ２　、Ｐ３・・・Ｐｉが
補正されて、この補正された補正目標指令位置Ｐ２　ａ
、　ｐ３　ａ−Ｐ　ｉ　＋　ｌａで動作対象物がｔｉｌ
ｌ　Ｉｎされるので、目標指令位置に到達する時刻は、
サーボ遅れがないと仮定した時刻とほぼ同時刻となる。

すなわち、目標指令位置の補正により動作対象物の移動
速度が速くなるので、サーボ遅れ量を加味した速度でフ
ィードバック制御が行なわれる。

すなわち、各目標指令位置Ｐ２・・・Ｐｎ−１に対して
はナーボ遅れ量を加味した上で位置制御が行なわれるた
め、ＰＯ→Ｐｎの動作時の軌跡制御誤差をきわめて少な
くすることができる。

なお、上記実施例では、サーボ遅れ量を前回の区間での
速度により求めたが、第４図のフローチャートに示すよ
うに、実際のサーボ遅れ量を実測して行なってもよい。

すなわち、動作対象物を実際に駆動したときに生じる軌
跡誤差を測定し、この誤差をティーチングにより設定さ
れた目標指令位置に加える制御プログラムを作成する。

つまり、第４図に示すように、補正処理を行なうステッ
プ（２０６，２０７，２１２，２１４）では、軌跡誤差
（Ｐｃ−Ｐｆ）ｉ−１を実測してこれを目標指令位置Ｐ
　ｉ　＋１に加算して、補正目標指令位置Ｐｉ＋　１ａ
　（−Ｐｉ＋　１＋　（Ｐｃ−Ｐｆ）　１−１）を求め
ることにより行なうことができる。また、第５図は、補
正目標指令位置を演算するにあたって、前回の速度のみ
でなく、前々回の速度をも用いることにより、補正精度
を向上させることをねらった処理のフローチャートであ
る。すなわち、たとえば、目標指令位置Ｐ３を補正する
のに（３１２＞、前回の速度■１の他に前々回の速度ｖ
Ｏの速度を補正のパラメータとして加えて、つまり、そ
の速度差（ｖｌ　−ｖＯ）も補正値として加算している
。これを次式の一般式で表わす。

ｐ　ｉ　＋＋　Ｂ−ｐ　ｉ　＋＋　＋　−（ｖｎ−１＋
＾１ （ｖ　ｉ　−＋−ｖ　ｉ　−２）　） −Ｐ　ｉ　−ｚ　　＋　−（２Ｖ　ｉ−＋＾１ −ｖｉ−２） ただし、ｖ　ｉ　−＋　：前回の速度 ｖｉ−２：前々回の速度 Ｐｉ＋＋ａ：補正目標指令位置 Ｐｉ＋＋ニブログラム上の目標 指令位置 これにより、前回のサーボ遅れ量に加えて、サーボ遅れ
闇の時間変化も含めて補正がかかるため軌跡制御Ｘｌ誤
差を一段と小さくすることができる。

なお、上記実施例では、１軸の制御システムについて説
明したが、ロボットやＮ　Ｃ１ｉｌＪ　ｔｉｌｌは、多
軸のサーボ制御部により構成されているので、第６図の
ように、各軸毎に独立して補正を行なうことにより、軌
跡精度の向上を実現できる。

上記実施例によれば、軌跡精度の向上により次のような
効果がある。

■高速で作業させても軌跡に誤差が少ないため、作業サ
イクルタイムを短縮できる。

■ティーチングと実動作との軌跡の差を小さくできるた
め、ティーチング時間を短縮できる。すなわち、ティー
チングした後に、実際に肋かして動作を確認し、またテ
ィーチングし直すといった試行錯誤回数が減り、ティー
チング時間を短縮できる。

■ティーチング時にロボット（ＮＧ工作機）が周囲と干
渉しないことを確認しておくことにより、実動作時に干
渉することがほとんどなくなる。

■ティーチング後、低速で動作確認を行なえば、実作業
時に高速で動作させても、低速時とほとんど差がなく動
作させることができ、動作確認を低速で安全に行なえる
。

■ティーチング後、作業開始した後に作業速度を変更し
なければならなくなった場合でも、単に動作速度の設定
を変更するだけで、ティーチング位置を変更することな
く同一動作で速度のみを変更することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、フィードバック
の位置制御方法において、目標指令位置に対してサーボ
遅れ量を加えた補正をしているので、軌跡精度の向上が
実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるフィードバック制御方
法に用いる装置を示すブロック図、第２図は同実施例の
動作を説明する説明図、第３図は同実施例による動作を
示すフローチャート、第４図は伯の実施例による動作を
示すフローチャート、第５図はさらに他の実施例による
動作を示すフローチャート、第６図は多軸系のフィード
バック制御装置を示すブロック図、第７図は従来の動作
を説明する説明図である。 １・・・主制御部 ２・・・サーボモータ ３・・・速度検出器 ４・・・位置検出器 ｐｃ・・・目標指令位置 Ｐｆ・・・フィードバック位置 Ａ・・・ループゲイン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 目標指令位置と動作対象物との現位置との間の距離に応
   じた速度で目標指令位置に動作対象物が移動するように
   フィードバック制御を行なう位置制御方法において、 ティーチングされた目標指令位置に、動作対象物のサー
   ボ遅れ量を加算した補正目標指令位置を求め、この補正
   目標指令位置を目標指令位置としてフィードバック制御
   に用いることを特徴とするフィードバック制御における
   位置制御方法。