KR870001209B1 - Position control apparatus using sine curve - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 본 고안의 전체 브럭 다이어그램.1 is an overall block diagram of the present invention.
제2도 및 제3도는 본 발명의 실시예시도로서, 제2도는 서어보 모우터에 사용한 경우의 실시예시도.2 and 3 are exemplary views of the present invention, and FIG. 2 is an exemplary view when the servo motor is used.
제3도는 스텝모우터에 사용한 경우의 실시예시도.3 is an exemplary view of the case used for the step motor.
제4도는 본 발명의 복합 구성예시도.4 is an exemplary composite configuration of the present invention.
제5도의 (a)(b)도는 종래 방식에 따른 모우터 제어기의 제어신호 출력파형도.(A) and (b) of FIG. 5 are control signal output waveform diagrams of a motor controller according to a conventional method.
제6도는 본 발명의 제어신호 출력파형도.6 is a control signal output waveform diagram of the present invention.
제7도는 Sine 커브발생을 위한 시간과 속도의 관계도이다.7 is a relationship between time and speed for generating a sine curve.
본 발명은 각종 서어보 모우터와 스텝모우터를 사용한 공작기계 및 로보트의 위치 제어장치에 관한 것으로, 외부컴퓨터 및 데이타를 입출력할 수 있는 장치에 접속시켜 원하는 위치에 모우터를 정확히 제어할수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a position control device for a machine tool and a robot using various servo motors and step motors. The present invention relates to an external computer and a device capable of inputting / outputting data so that the motor can be precisely controlled at a desired position. will be.
일반적으로 모우터의 제어장치로는 아나로그 위치 제어장치 및 하드웨어(Hard Ware)만의 디지탈 로직(Digital Logic) 위치 제어장치가 있으나, 전자의 아나로그 위치 제어장치에 있어서는 드리프트(Drift) 현상 등 아나로그에서 생길 수 있는 약점으로 인하여 정밀하고 고성능의 위치 정도를 얻어낼 수 없으며, 후자의 지능을 갖지 못하는 로직만의 제어기에 있어서는 위치 확인등의 지능을 요구하는 위치제어 계통에는 그 사용이 적합하지 못한 결함이 있었다.In general, the control device of the motor includes an analog position control device and a digital logic position control device only for hardware (Hard Ware), but in the former analog position control device, an analog such as a drift phenomenon is observed. Due to the weakness that can occur in the system, it is impossible to obtain the precise and high performance position, and the logic is not suitable for the position control system that requires the intelligence such as the positioning in the logic-only controller that does not have the latter intelligence. There was this.
따라서 본 발명은 마이크로 프로세서를 사용하여 데이타의 입출력과 가감속 형태의 발생 및 변화, 위치 폐루우프(Closed Loop)계를 지능화할 수 있는 위치 제어장치를 제공할 수 있으며, 이중 모우터의 가감속형태가 Sine 곡선을 이룸으로써 제어에 무리가 없도록 하는데에 본 발명의 목적이 있는 것이다.Accordingly, the present invention can provide a position control device capable of intelligentizing the generation and change of data input / output, acceleration / deceleration form, and position closed loop system using a microprocessor. It is an object of the present invention to achieve a sine curve so that control is not overwhelming.
또한 일반 서어보 모우터와는 달리 스텝 모우터는 그 제어방법이 개 루우프(Open Loop)형이어서 일반적으로 스텝 모우터를 제어할 때는 서어보 모우터와는 많은 차이가 있어 스텝 모우터의 제어에 많은 어려움이 뒤따르고 있으나, 본 발명은 이와 같은 스텝 모우터같은 제어 계통에도 완벽하게 제어할 수 있는 제어장치를 제공함에 또 다른 목적이 있는 것이다.In addition, unlike the general servo motor, the step motor has an open loop type, and when controlling the step motor, there are many differences from the servo motor. Difficulties have been followed, but the present invention has another object to provide a control device that can be fully controlled to such a control system, such as a step motor.
본 발명의 위치 제어장치는 1개의 모우터에 1조의 제어장치가 결합되어 완전한 제어계를 이루게 됨으로서 다수의 모우터 제어가 쉽게 이루어질 수 있으며, 소프트웨어의 변화에 따라 연속 위치제어가 가능하게 되는 것이다.The position control device of the present invention is a combination of a set of control devices in one motor to form a complete control system can be easily made a plurality of motor control, it is possible to control the continuous position according to the change of software.
또한 일반적으로 모우터를 제어하기 위한 방법에 있어 모우터를 가감속시킬 경우 제5도의 (a)(b)도도시된 바와 같은 사다리꼴이나 변형 사다리꼴과 같은 파형의 동작명령을 이용하게 되는바, 이러한 파형의 동작명령을 이용하는 방법은 곡선의 불연속점에서 모우터에 충격을 주게 되어 모우터에 무리가 생기며, 모우터 가감속시 진동의 원인이 된다.In general, in the method for controlling the motor, when the motor is accelerated or decelerated, an operation command of a waveform such as a trapezoid or a modified trapezoid as shown in FIG. 5 (a) (b) is used. The method using the operation command of the waveform causes the motor to be shocked at the discontinuous point of the curve, causing the motor to be unreasonable and causing vibration during the acceleration and deceleration of the motor.
그러나 본 발명에 있어서는 제6도에도시된 바와 같은 곡선(Curve)의 형태로 가감속 명령을 출력하게 됨으로써 모우터의 동작 초기에 발생하는 과전류를 최소화할 수 있을뿐만 아니라, 기구적으로 무리를 주지 않게 됨으로서 가감속의 진동 발생등의 현상없이 가장 이상적인 모우터 구동을 할 수 있게 되는 것이다.However, in the present invention, by outputting the acceleration / deceleration command in the form of a curve as shown in FIG. 6, it is possible not only to minimize the overcurrent occurring at the initial stage of the operation of the motor, but also to avoid excessive mechanical stress. By doing so, the most ideal motor can be driven without the phenomenon of vibration of acceleration and deceleration.
따라서 본 발명은 마이크로 프로세서를 이용하여 Sine 곡선형태로 모우터를 구동하고 위치 제어함에 그 특징이 있는 것으로, 이하 본 발명의 구체적 실시예를 첨부한도면에 의거 더욱 상술하면 다음과 같다.Therefore, the present invention is characterized in that the drive and position control of the motor in the form of a sine curve using a microprocessor, the following in more detail based on the accompanying drawings a specific embodiment of the present invention.
제1도는 본 발명의 브럭 다이어그램으로서, 본 발명의 위치 제어장치(A)는 CPU (1), 주파수 변환기(2), 에러카운터(3), DAC (4) 및 증폭회로(5)와 업-다운 선택회로(6)로 대별하여 구성되어 있다.FIG. 1 is a block diagram of the present invention, wherein the position control device A of the present invention is constructed with the
CPU (1)는 외부와의 각종 데이타의 입출력을 관장하고 외부에서 받아들인 정보에 의해 각종 구동형식을 결정하고, 또한 외부 콤퓨터(7)에서 받아들인 위치 데이타(Position Data)와 시간을 계산하여 필요한 속도를 구해내며 ROM (8)에 저장된 데이타와 타이머(9)를 이용하여 Sine 곡선에 해당하는 속도 데이타를 주파수 변환기(2)에 출력하게 한다.The
주파수 변환기(2)는 최대 18 bit의 용량을 가지는데 실제로 데이타는 16bit의 용량을 가져 다음과 같은식에 해당하는 주파수를 가지는 펄프열을 명령으로서 가질 수 있게 된다.The
여기서, D : 데이타Where D: data
fin : 기준 크럭주파수fin: reference clock frequency
fout : 명령 펄스열fout: command pulse string
상기 본 발명의 프로세서에서 발생되는 펄스열 CPU (1)가 연산하여 인식한 후 출력된 총 펄스의 수와 위치의 값을 동일시함으로서 현재 위치를 확인할 수 있게 된다.After the
본 발명의 프로세서에서 발생된 직렬펄스는 업-다운(UP/DOWN) 선택회로(6)에 의하여 에리카운터(Error counter)(3)에 입력되는데 업-다운 선택회로(6)에서는 항상 프로세서에서 요구하는 방향의 에러카운터(3) 입력에 주파수 변환기(2)에서 나타나는 펄스를 입력시키고 모우터(서어보 모우터)의 축으로부터 감지되어 입력되는 엔코더 신호는 그와 반대방향으로 에러카운터(3)에 입력시켜 주게 되어 주파수 변환기(2)의 출력펄스와 엔코더 신호는 서로 반대의 부호를 갖게 되어 서로 비교함으로서 실제적으로 부궤한 포지션 루우프를 형성시켜 에러 카운터(3)의 출력이 속도 명령이 되도록 결정지어 주게 되는 것이다.The serial pulse generated by the processor of the present invention is input to an
따라서 에러 카운터(3)의 출력은 위치오차를 나타나게 되고 에러카운터(3)의 디지탈 신호 출력은 디지탈-아나로그 컨버어터(DAC)(4)에 의해 아나로그 전압으로 변환되어 증폭회로(5)에 의해 이득(gain)이 조정되어 속도제어장치(10)로 출력되게 되고 이 출력신호에 의하여 모우터(11),(15)를 구동시키게 된다.Therefore, the output of the
또한 본 발명은 속도감지기(12)를 별도 구성하여 모우터(11),(15)의 축으로부터 검출되는 엔코더 신호를 검출하여 카운터(13)에 의하여 카운트되고, 이 신호는 I/O 포트(14)를 통하여 외부 컴퓨터(7) 및 CPU(1)에 입력되어 모우터(11),(15)의 절대 위치를 알 수 있으며, 속도감지기(12)에 의하여 부호화된 엔코더 신호를 아나로그 신호로 변화시킨 후 증폭회로(5)에 의해 증폭되어 엔코더의 주파수에 비례하는 아나로그전압을 출력하게 함으로서 속도를 감지할 수 있게 되고, 이 출력은 부궤환량이 되어 속도 제어장치(10)로 입력하게 된다.In addition, according to the present invention, the
이와 같은 구성원리의 본 발명은 서어보 모우터 제어계와 스텝모우터 제어계에 모두 사용할 수 있는바, 제2도 및 제3도에도시된 바와 같이 서어보 모우터 제어계에 사용될 때 본 발명의 위치 제어장치(A)를 각각의 서어보 모우터(11)와 외부 콤퓨터(7) 사이에 각각 설치하여 외부 컴퓨터(7)의 지령신호 또는 본 발명 CPU(1)의 ROM(8)에 저장된 데이타와 타이머(9)를 이용한 속도 데이타와, 서어보 모우터 (11)의 축으로부터 검출되는 엔코더 신호를 비교 검출하여 서어보 모우터(11)의 구동속도나 절대위치를 제어할 수 있게 된다.The present invention of the member can be used in both the servo motor control system and the step motor control system, the position control of the present invention when used in the servo motor control system as shown in FIG. 2 and FIG. The device A is installed between the
또한 제3도는 스텝 모우터 제어계의 사용상태를 예시한 것으로서 스텝 모우터 제어계 역시 각각의 스텝 모우터(15)에 본 발명의 위치 제어장치(A)가 외부 컴퓨터(7)와 접속되어 사용된다.3 illustrates the use state of the step motor control system. The step motor control system is also used in each
또한 제4도는 외부 컴퓨터(7)의 시스템 버스(System bus)에 3축의 서어보축과 1축의 스텝모우터축을 구동하는 경우의 시스템을 구성한 것으로 동작을 시스템 버스와 각각 병렬로 접속시켜 사용되는데 이는 외부 컴퓨터(7)에서 지정하는 축지정 어드레스와 각각의 위치 제어방치(A)내에 있는 축선택 DIP 스위치의 값과 비교하여 지령된 데이타의 입력 여부를 결정하게 되어 지정된 위치 제어장치(A)만을 입출력함으로서 병렬로 계속하여 다수의 서어보 시스템을 추가하여 선택적으로 제어될 수 있게 되는 것이다.In addition, FIG. 4 is a system in which a three-axis servomotor and a single-axis step motor shaft are driven to a system bus of an
이와 같이 상술된 제4도에서의 위치제어장치(A)를 구체적으로도시한 회로 구성도가 제1도이며, 여기서 속도제어장치(10)는 본 발명에 있어서 위치제어방치(A)에서 발생시킨 Sine 곡선 형태의 속도곡선을 받아 모우터를 구동시키는 장치이며 Sine 곡선을 발생시키는 것과는 무관하다.Thus, the circuit block diagram showing the position control apparatus A in FIG. 4 mentioned above concretely is FIG. 1, where the
또한 스텝 모우터 제어계 역시 같은 시스템 버스(Bus)에 본 발명의 위치 제어회로(A)를 병열로 접속하여 위치제어회로(A)의 절대 위치신호를 나타나게 하여 스텝모우터 드라이버(12)를 통해 스텝모우터(15)를 위치 제어하게 한다.In addition, the step motor control system also connects the position control circuit A of the present invention in parallel to the same system bus Bus so that the absolute position signal of the position control circuit A is displayed so as to step through the
제7도는 가감속시 Sine 곡선을 만들어내는 시간과 속도의 관계를 나타낸 것으로, 소프트웨어를 설명하기 위한 것이다. 제7도의 (a)도는 타이머(9)로부터 CPU(1)는 일정시간(Δt)마다 인터랍트(INTERRUPT)로 받아서 그때에 해당되는 값을 주파수로 바꾸어 주파수 변환기(2)로 다음의 식(2)에 해당하는 값을 보낸다.7 shows the relationship between the time and the speed of generating a sine curve during acceleration and deceleration. (A) of FIG. 7 shows that the
여기서, K는 가속시간(ta) 동안 일정시간(Δt)과의 관계로 식(3)의 관계를 갖는다.Here, K has a relationship of equation (3) in relation to the constant time Δt during the acceleration time ta.
는 요구시간(T)를 만들기 위한 일정시간(Δt)의 합으로 ta보다 클 수 없다. Is the sum of the constant time Δt for making the required time T and cannot be greater than ta.
제7도의 (b)도는 일정한 속도변화분(Δf)을 갖게끔 CPU(1)는 타이머(9)로 데이타를 내보내어 인터랍트를 요구하는 방식이다.In FIG. 7B, the
이때는 각 인터랍트마다 식(4)에 해당하는 시간변화분(t')을 구하여 타이머(9)로 내보낸다.At this time, the time variation t 'corresponding to the equation (4) is obtained for each interrupt and sent to the timer 9.
여기서 K'는 최대속도와 일정속도(Δf)와의 관계로 식(5)에서 나타낸다.Where K 'is represented by equation (5) in relation to the maximum velocity and the constant velocity Δf.
는 요구속도(f)를 만들기 위해 일정속도(Δf)의 합을 나타내며 fmax를 초과하지 못한다. Denotes the sum of the constant speed Δf to produce the required speed f and does not exceed fmax.
제7도의 (b)도는 식의 풀이가 비교적 복잡하기는 하나 가감속 형태를 소프트웨어의 최소 수정으로 다양한 가감속 형태를 만들어낼 수가 있다.In FIG. 7 (b), although the equation is relatively complicated, various acceleration / deceleration forms can be produced with the minimum modification of the software.
이러한 위치제어기(A)는 로보트의 구조적 형태에 따라 제7도의 (a),(b)도를 적당히 선택하여 Sine 곡선을 만들어낼 수 있다.The position controller A can generate a sine curve by appropriately selecting the degrees (a) and (b) of FIG. 7 according to the structural form of the robot.
이와 같이 된 본 발명은 스텝 모우터나 서어보 모우터등에 구애됨이 없이 동일한 제어신호 입출력 버스를 통해 그 위치를 제어할 수 있어 모든 제어계에 범용으로 간단히 설치 사용할 수 있으며, 그 동작이 Sine 곡선의 형태로 제어신호를 출력하게 되어 모우터 초기 동작에서 발생되는 과전류를 최소화시켜 기구적무리를 주지 않음과 동시 가감속시 진동 발생의 현상이 거의 나타나지 않는 이상적인 상태로 모우터를 구동시킬 수 있는 여러 특징을 지니고 있는 것이다.The present invention as described above can control its position through the same control signal input / output bus without being concerned with step motor or servo motor, so that it can be easily installed and used universally in all control systems, and the operation is in the form of a sine curve. It outputs a control signal to the motor to minimize the overcurrent generated during the initial operation of the motor, thereby eliminating mechanical overload, and simultaneously driving the motor in an ideal state with little occurrence of vibration during acceleration and deceleration. It has it.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019840008215A KR870001209B1 (en) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | Position control apparatus using sine curve |
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KR1019840008215A KR870001209B1 (en) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | Position control apparatus using sine curve |
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KR860005267A KR860005267A (en) | 1986-07-21 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100357857B1 (en) * | 1998-10-07 | 2002-10-25 | 삼성전자 주식회사 | Hard disk drive and method for reducing acoustic noise |
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1984
- 1984-12-21 KR KR1019840008215A patent/KR870001209B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100357857B1 (en) * | 1998-10-07 | 2002-10-25 | 삼성전자 주식회사 | Hard disk drive and method for reducing acoustic noise |
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KR860005267A (en) | 1986-07-21 |
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