TWI430067B - 定位控制裝置 - Google Patents

定位控制裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI430067B
TWI430067B TW099130611A TW99130611A TWI430067B TW I430067 B TWI430067 B TW I430067B TW 099130611 A TW099130611 A TW 099130611A TW 99130611 A TW99130611 A TW 99130611A TW I430067 B TWI430067 B TW I430067B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
residual vibration
command signal
signal
control unit
servo control
Prior art date
Application number
TW099130611A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201120603A (en
Inventor
Koichiro Ueda
Kimiyuki Takahashi
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of TW201120603A publication Critical patent/TW201120603A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI430067B publication Critical patent/TWI430067B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/12—Adaptive control, i.e. adjusting itself to have a performance which is optimum according to a preassigned criterion
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/402—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for positioning, e.g. centring a tool relative to a hole in the workpiece, additional detection means to correct position
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00—Control of position or direction
    • G05D3/12—Control of position or direction using feedback
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41117—Cancel vibration during positioning of slide

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

定位控制裝置
本發明係有關機械的定位控制裝置，尤其係關於驅動低剛性機械用的定位控制裝置。
於產業用機械中，係期望縮小起因於機械剛性低而產生的殘留振動之影響，在機械負荷可容許的定位誤差內進行定位控制，且縮短該控制所需的時間。就為了解決上述課題的習知技術而言，於專利文獻1中揭示的定位控制裝置係藉由使用因應根據位置指令訊號的振動特性而定的預濾器(prefilter)將位置指令訊號予以整形，而減少定位控制中的振動，抑制激發殘留振動。於專利文獻2中揭示的定位控制裝置係於定位控制中藉由因應剩餘移動距離而使位置控制迴圈(loop)之傳達特性不同而減少定位控制中的振動，抑制激發殘留振動。
(先前技術文獻)
(專利文獻)
(專利文獻1)：日本特開2005-25316號
(專利文獻2)：日本特開昭63-273902號
於前述專利文獻1所揭示的技術中，當對於複數個移動距離進行定位控制時，由於使用不依存於移動距離的預濾器對原來的位置指令訊號進行整形，故整形後的位置指令訊號相對於原位置指令訊號將產生延遲。尤其，在使其執行短移動距離時，由於從原位置指令訊號開始至到達目標位置為止的指令發出時間短，故使用預濾器時的指令發出時間與未使用預濾器時之指令發出時間相比之下相對較長，結果便產生了定位時間也變長的問題。
另外，於前述之專利文獻2所揭示的技術中，並未揭示從剩餘之移動距離為多少值起切換控制迴圈特性的具體性指標，必須不斷嚐試錯誤而將其決定，因此有定位控制裝置之調整耗時的問題存在。更且，隨著於定位控制中切換位置控制迴圈特性，將使馬達轉矩等致動器(actuator)之操作量變得不連續，而有產生起因於此之振動等的問題。
本發明係為了解決上述課題而研發者，目的為獲得一種定位控制裝置，其即使在低剛性的機器中也能將振動抑制在所期望的定位誤差內且縮短定位控制所須得時間，另外也可縮短定位控制裝置本身之調整時間。
 本發明之定位控制裝置係具有：
第一伺服控制部，係根據由定位控制中的機械移動距離及機械限制加速度所構成的動作條件資訊，以最終值成為前述移動距離、且屬於二次微分訊號的指令加速度訊號成為前述限制加速度以下的方式生成位置指令訊號，並且根據屬於所檢出的機械之位置資訊的檢出位置訊號與前述位置指令訊號，而以使前述位置指令訊號與機械位置一致的方式生成執行定位控制用的第一轉矩指令訊號；第二伺服控制部，係根據由定位控制中的機械移動距離及機械限制加速度所構成的動作條件資訊，以最終值成為前述移動距離、且屬於二次微分訊號的指令加速度訊號成為前述限制加速度以下的方式生成位置指令訊號，並且根據前述動作條件資訊而生成從該位置指令訊號中去除於機械之定位控制中所產生的殘留振動成分後而得的振動成分去除位置指令訊號，並且根據前述檢出位置訊號與前述振動成分去除位置指令訊號而以使前述振動成分去除位置指令訊號與機械位置一致的方式生成執行定位控制用的第二轉矩指令訊號；殘留振動資訊輸入部，係記憶有預先將在任意動作條件下使用第一伺服控制部進行定位控制時所產生的機械殘留振動予以計測而得的殘留振動資訊；殘留振動振幅預測部，係根據前述殘留振動資訊以及動作條件資訊而預測當使用第一伺服控制部進行定位控制時產生的機械殘留振動之振幅值；容許定位誤差輸入部，係將在定位控制中設為目標的機械之移動距離與定位控制終了時之機械檢出位置間之差的容許值記憶為容許定位誤差；伺服控制部選擇部，以當由前述殘留振動振幅預測部所預測的殘留振動振幅預測值超過前述容許定位誤差時，則使用第二伺服控制部進行機械之定位控制，另外，當前述殘留振動振幅預測值為前述容許定位誤差以下時，則使用第一伺服控制部進行機械之定位控制的方式，對於每個動作條件選擇用於定位控制的伺服控制部；以及電流控制部，根據從由前述伺服控制選擇部所選擇的伺服控制部所輸出的轉矩指令訊號而控制給予驅動機械之馬達的電流。
依據本發明之定位控制裝置，即使為低剛性的機械，也可既將振動抑制於所期望之定位誤差內又能縮短定位控制所需的時間，另外也可縮短定位控制裝置本身之調整時間。
 第1實施形態
以下說明本發明之第1實施形態。第1圖為示有定位控制裝置之一例的方塊圖。第1圖為示有定位控制裝置之一例的方塊圖。1表示馬達(motor)，2表示檢出馬達1之位置資訊的位置檢出器，3表示將馬達1之旋轉運動變換為直線運動的滾珠螺桿(ball screw)，4表示將馬達1之動力傳達給滾珠螺桿3的耦合器(coupling)，5表示藉由滾珠螺桿3而驅動的滾珠螺帽(ball screw nut)，6表示包含於機械中的彈性要件，7表示所驅動的機械負荷。
10為動作條件資訊部，輸出為定位控制所需資訊的移動距離、定位控制時應限制的限制加速度等動作條件資訊；11為第一伺服(servo)控制部，係根據動作條件資訊與位置檢出器所輸出的位置資訊而算出不考慮機械殘留振動的產生而使馬達進行定位控制用的第一轉矩(torque)指令訊號；12為第二伺服控制部，係根據動作條件資訊與位置檢出器所輸出的位置資訊而算出抑制機械殘留振動的產生而使馬達進行定位控制用的第二轉矩指令訊號。
13為容許定位誤差輸入部，係從定位控制裝置之外部輸入作為目標的機械之移動距離與定位控制終了時之機械檢出位置間之誤差的容許值或機械殘留振動振幅之容許值作為容許定位誤差；14為殘留振動資訊輸入部，係從定位控制裝置之外部輸入使用第一伺服控制部11時所產生的機械之殘留振動的資訊(殘留振動之頻率和振幅等)；15為殘留振動振幅預測部，係根據動作條件資訊而輸出當使用第一伺服控制部進行定位控制時的機械殘留振動之振幅預測值；16為伺服控制選擇部，係比較殘留振動振幅預測部之輸出與容許定位誤差而執行使用第一伺服控制部所生成的第一轉矩指令進行實際定位控制或使用第二伺服控制部所生成的第二轉矩指令進行實際定位控制動作的選擇；17為電流控制部，係根據從由伺服控制選擇部16所選擇的伺服控制部所輸出的轉矩指令而以使馬達1產生所期望之轉矩的方式控制給予馬達之電流。
20為從動作條件資訊部10所輸出的動作條件資訊；21為第一伺服控制部所生成的第一轉矩指令訊號；22為第二伺服控制部所生成的第二轉矩指令訊號；23為從由伺服控制選擇部16所選擇的伺服控制部所輸出的屬於轉矩指令的被選擇之選擇轉矩指令訊號；24為從電流控制部15供給至馬達1的電流；25為位置檢出器2所檢出的屬於馬達1之位置資訊的檢出位置資訊。26為從殘留振動資訊輸入部14所輸出的殘留振動頻率和振幅等殘留振動資訊。27為從容許定位誤差輸入部13輸出的容許定位誤差。
對於於第1圖所示的定位控制裝置之動作進行說明。
從動作條件資訊部10所輸出的動作條件資訊20(移動距離與定位控制時的應限制之限制加速度)係向第一伺服控制部11、第二伺服控制部12、以及殘留振動振幅預測部15輸出。另外，從位置檢出器2係向第一伺服控制部11與第二伺服控制部12輸出檢出位置訊號25。第一伺服控制部11係接受：動作條件資訊20與檢出位置訊號25，且根據上述資訊算出不考慮機械殘留振動之產生而使馬達進行定位控制用的第一轉矩指令訊號21。第二伺服控制部12係接受：動作條件資訊20與檢出位置訊號25，且根據上述資訊算出抑制機械殘留振動之產生而使馬達進行定位控制用的第二轉矩指令訊號22。
殘留振動振幅預測部15係接受：動作條件資訊20；以及經由殘留振動資訊輸入部14而從定位控制裝置之外部輸入的殘留振動資訊，且根據上述資訊而算出使用第一伺服控制部21進行定位控制時的殘留振動之振幅預測值。控制選擇部16係接受：來自殘留振動振幅預測部15的殘留振動之振幅預測值；以及來自容許定位誤差輸入部13的定位誤差容許值，並根據前述資訊而進行使用第一轉矩指令21進行實際定位控制或使用第二轉矩指令22進行實際定位控制動作的選擇。電流控制部17係根據由伺服控制選擇部16所選擇的選擇轉矩指令23而供給可使馬達1產生所期望之轉矩的電流24至馬達1而驅動馬達1。
其次，對於第一伺服控制部11進行詳細說明。
第2圖為示有第一伺服控制部構成之一例的方塊圖。其中，30為位置指令訊號生成部，係根據屬於動作條件資訊20的移動距離與限制加速度的資訊而生成位置指令訊號40；101為加減算器，係計算位置指令訊號40與從位置檢出器2檢出的檢出位置訊號25間的差而作為位置偏差訊號41而輸出；31為位置控制部，係從位置偏差訊號41算出速度指令訊號42；32為微分器，係從檢出位置訊號25算出為其微分訊號的檢出速度訊號43；102為加減算器，係計算速度指令訊號42與檢出速度訊號43間的差而作為速度偏差訊號44而輸出；以及33為速度控制部，係從速度偏差訊號44算出第一轉矩指令21。
對動作進行說明。於位置指令生成部30中係從動作條件資訊20產生位置指令訊號40，且使用從位置指令訊號減去檢出位置訊號25而得的位置偏差訊號41而由位置控制部31算出速度指令訊號42。使用從速度指令訊號42減去將檢出位置訊號25微分而得的檢出速度訊號43而得的速度偏差訊號44而由速度控制部33算出第一轉矩指令21。
在此，位置指令訊號生成部30係以位置指令訊號之最終值成為移動距離，且為位置指令訊號之二次微分的指令加速度訊號之最大值成為限制加速度以下的方式生成位置指令訊號40。就如上所述之位置指令訊號的具體例而言，可列舉為位置指令訊號的微分訊號之指令速度訊號的形狀如三角者。以下，將為位置指令訊號之微分訊號的速度指令訊號成為三角的指令稱為三角指令。於第3圖示有：三角指令之位置指令訊號；為位置指令訊號之一次微分的指令速度訊號；以及為位置指令訊號之二次微分的指令加速度訊號。D為移動距離，A表示加速度。如第3圖所示，三角指令之指令速度訊號係於加速中(從時間0至時間√(D/A))以加速度A直線加速，於減速中(從時間√(D/A)至時間2×時間√(D/A))以加速度-A直線減速。在以加速度絕對值為A以下的條件動作的位置指令訊號中，三角指令從位置指令訊號開始起至到達為目標的移動距離為止的時間係最短。
就在位置控制部31之控制的具體例而言，可列舉於位置偏差訊號41乘上比例要件而輸出速度指令訊號的P控制等。另外，就速度控制部33之具體例而言，可列舉由比例要件和積分要件構成的PI控制等。
第4圖為示有第一伺服控制部之另一例的方塊圖。對於與在第2圖所示之構成相同者係省略其說明。35為低通濾波器(low pass filter)，係使位置指令訊號40通過DC成分為1的低頻通過特性濾波器而輸出低頻通過位置指令訊號50。就低頻通過特性濾波器的具體例而言，可列舉以s為拉普拉斯運算元，以T為濾波器之時間常數，運用1/(Ts+1)傳達特性的濾波器，但不限於此，例如亦可採用濾波器之次數為高次者。36為微分器，係將低頻通過位置指令訊號50微分而輸出前饋(feedforward)速度指令訊號56；37為前饋轉矩指令訊號生成部，係將低頻通過位置指令訊號50二次微分，再乘上由機械總慣性(inertia)決定的增益要件J，藉此輸出前饋轉矩指令訊號57。另外，103至105為進行輸入訊號之加減算的加減算器。
對動作進行說明。於位置指令生成部30中係從動作條件資訊20生成位置指令訊號40。位置指令訊號40係輸入至低通濾波器35而生成低頻通過位置指令訊號50。使用從低頻通過位置指令訊號50減去檢出位置訊號25的位置偏差訊號51而藉由位置控制部31算出速度指令訊號52。速度指令訊號52係與將低頻通過位置指令訊號50微分而得的前饋速度指令訊號56相加，且從其和減去將檢出位置訊號25微分而得的檢出速度訊號53而生成速度偏差訊號54。使用速度偏差訊號54而藉由速度控制部33算出暫定第一轉矩指令55，將暫定第一轉矩指令55與藉由前饋轉矩指令訊號生成部37而從低頻通過位置指令訊號50生成的前饋轉矩指令訊號相加而作為第一轉矩指令21輸出。
如第2圖、第4圖所示，第一伺服控制部11係不將含於位置指令訊號40的於機械之定位控制中產生的殘留振動成分去除地進行定位控制。另外，第一伺服控制部11並不限於上述構成例，只要為不考慮抑制機械之殘留振動而進行定位控制者，即可為任何構成。
由於第一伺服控制部11係不將含於位置指令訊號的於機械之定位控制中產生的殘留振動成分去除地進行定位控制，故不會產生因為考慮抑制機械之殘留振動而產生的延遲而可縮短定位控制所需的定位時間。尤其當使用加速度為限制加速度的三角指令作為位置指令訊號40時，由於係以追隨可達成最短時間移動的位置指令訊號的方式進行控制，故前述效果將更為顯著。另一方面，若對於剛性較低的機械使用第一伺服控制部11進行定位控制，則由於係不考慮抑制機械之殘留振動地進行控制，故通常容易在定位控制之設定時產生殘留振動。
其次，針對第二伺服控制部12進行詳細說明。
於第5圖示有第二伺服控制部12之構成的一例之方塊圖，於第5圖所示的第二伺服控制部12係於第2圖所示的第一伺服控制部11之構成中，於位置指令訊號生成部30的後方再設有振動成分去除部70。於振動成分去除部70係生成從位置指令訊號40去除殘留振動之頻率成分後的振動成分去除位置指令訊號71。於第5圖所示的第二伺服控制部12，其振動成分去除部70以外的動作係與於第2圖所示的第一伺服控制部11之動作相同，係使用振動成分去除位置指令訊號71代替第一伺服控制部11的位置指令訊號40進行定位控制。
於第6圖示有第二伺服控制部12之另一構成例。於第6圖所示的第二伺服控制部12係於第4圖所示的第一伺服控制部11之構成中，在低通濾波器部35之後更設有振動成分去除部70。振動成分去除部70係生成從低頻通過位置指令訊號50去除殘留振動之頻率成分後的振動成分去除位置指令訊號71。於第6圖所示的第二伺服控制部12中，其振動成分去除部70以外的動作係與於第4圖所示的第一伺服控制部11之動作相同，係使用振動成分去除位置指令訊號71代替第一伺服控制部11的低頻通過位置指令訊號50進行定位控制。
在此，第5圖及第6圖所示的第二伺服控制部12係具有根據為動作條件資訊20的移動距離與限制加速度之資訊而生成位置指令訊號40的位置指令訊號生成部30，但亦可將由第一伺服控制部11生成的位置指令訊號40輸入第二伺服控制部12作為第二伺服控制部12的位置指令訊號40使用。
就振動成分去除部70之具體例而言，例如有藉由使用如下所述的陷波(notch)濾波器進行濾波處理(filtering)而生成振動成分去除位置指令訊號71。
其中，s為拉普拉斯運算元，L為時間。exp(-sL)係意謂著使訊號延遲達時間L，(1)式之陷波濾波器之處理係相當於輸出將原位置指令訊號與延遲時間L後的位置指令訊號相加除以2後所得之訊號。藉由進行該處理，振動成分去除部70所輸出的訊號係產生相對於輸入訊號達時間L/2的延遲。因此，為了抑制機械之殘留振動，將L設定為殘留振動週期2π/ωn的一半，亦即設為L=2π/ωn×(1/2)即可。
振動成分去除部70不限於以上所記述的形態，亦可使用其他形態，例如IIR濾波器(infinite impulse response filter,無限脈衝響應濾波器)等。另外，振動成分去除部70亦可不設置為使位置指令訊號通過，而設置為使前饋速度指令訊號或前饋轉矩指令訊號通過的方式亦可。更具體而言，第6圖的振動成分去除部70不採用使低頻通過位置指令訊號50通過的構成，而採用使前饋速度指令訊號56或前饋轉矩指令訊號57通過的構成亦可得到同樣的效果。
第7圖更示有另一第二伺服控制部12之構成例。其與示於第5圖之第二伺服控制部12之構成間的差異點在於不使用位置指令訊號生成部30與振動成分去除部70而使用無振動型位置指令訊號生成部80。於無振動型位置指令訊號生成部80係以輸入動作條件資訊80，而不引起頻率ωn之殘留振動且為限制加速度以下的方式生成且輸出振動成分去除位置指令訊號71。於第7圖所示的第二伺服控制部12其無振動型位置指令訊號生成部80以後的動作係與示於第5圖的第一伺服控制部11之動作相同，使用振動成分去除位置指令訊號71而進行定位控制。
以下例示以無振動型位置指令訊號生成部80所生成的位置指令訊號之具體例。本專利申請案發明人係如日本特開2009-122777號公報所示，將為位置指令訊號之一次微分的指令速度訊號V*(t)使用與加減速時間t0 有關且對稱的訊號亦即t<0,t>t0 時V*(t)=0的函數而表示為V*(t)=V*(t)+V*(2t0 -t)(此時位置指令訊號之2次微分的指令加速度訊號A*(t)係可使用a*(t)=dv*(t)/dt而表示為A*(t)=a*(t)-a*(2t0 -t))，a*(t)及包含於a*(t)的參數r係可使用殘留振動之頻率ωn而如下所述地決定。
其中，c為將指令加速度訊號A*(t)=a*(t)-a*(2t0 -t))二次積分而求得位置指令訊號時，位置指令訊號之最終值成為移動距離D所需的常數，[Z]為表示不超過Z的最大整數值者。且，將以上述方式所表示的指令加速度訊號A*(t)二次積分後所求得者即為位置指令訊號。
當使用如上所述地算出的位置指令訊號時，可使用表示加減速時間t0 及移動距離D、指令加速度訊號之最大值A0 的以下關係之
[數3]
以使上述A0 成為限制加速度以下的方式，藉由選擇t0 ，即可獲得既抑制頻率ωn之殘留振動，又維持在限制加速度以下的位置指令訊號。
列出以無振動型位置指令訊號生成部80所生成的位置指令訊號之其他具體例。將為位置指令訊號之二次微分的指令加速度訊號A*(t)設為與加減速時間t0 有關且對稱的訊號亦即A*(t)=a*(t)-a*(2t0 -t)(其中，t<0,t>t0 時a*(t)=0)時，a*(t)及包含於a*(t)的參數r係如下所述地決定。
其中，c為將指令加速度訊號A*(t)=a*(t)-a*(2t0 -t))二次積分而求得位置指令訊號時，位置指令訊號之最終值為成為移動距離D所需的常數，m為1以上之整數。且，將以上述方式所表示的指令加速度訊號A*(t)二次積分後所求得者即為位置指令訊號。
當使用如上所述地算出的位置指令訊號時，可使用表示加減速時間t0 及移動距離D、指令加速度訊號之最大值的關係之
以使前述A0 成為限制加速度以下的方式選擇t0 ，即可獲得既去除頻率ωn之殘留振動，又維持在限制加速度以下的位置指令訊號。
在示於第5圖及第6圖的第二伺服控制部12的情形中，由於係從位置指令訊號40或低頻通過位置指令訊號50等指令訊號中去除和機械之殘留振動頻率為相等頻率的成分，故可以抑制在定位控制時之設定時產生的殘留振動。但，由於此方法係相當於以不引起振動的方式成形原位置指令訊號，故相對於原位置指令訊號將產生延遲。就用於定位控制的指令訊號而言使用位置指令訊號40或低頻通過位置指令訊號50時與使用振動成分去除位置指令訊號71時，若比較馬達到達為目標的移動距離為止的時間，則使用振動成分去除位置指令訊號71時的時間將比使用位置指令訊號40或低頻通過位置指令訊號50時的時間為長。
另外，於第7圖所示的第二伺服控制部12中，由於係生成不會引起振動的振動成分去除位置指令訊號71，故可抑制於定位控制時之設定時產生的機械之殘留振動。然而，若以同一動作條件(亦即，同一移動距離、同一限制加速度)做比較，則將不會引起振動的振動成分去除位置指令訊號71用於定位控制時的情形係比起將最大限度使用限制加速度的三角指令用於定位控制時的情形，其位置指令訊號自開始至到達為目標的移動距離為止的時間會變長。
由以上可知，由於第二伺服控制部12係考慮抑制機械之殘留振動而進行定位控制，故雖可抑制在定位控制時之設定時產生的殘留振動，但定位時間將變長。
其次，對於殘留振動振幅預測部15進行說明。
第8圖為示於第1圖的殘留振動振幅預測部15之構成之一例的方塊圖。於第8圖中，91為殘留振動振幅理論值算出部，係根據動作條件資訊20與殘留振動資訊26而算出殘留振動振幅理論值Y；92為比例常數乘算部，係將殘留振動振幅理論值Y乘上比例常數而算出殘留振動振幅預測值X。
於殘留振動振幅預測部15中，係將動作條件資訊20與殘留振動資訊26輸入殘留振動振幅理論值算出部91，而算出使用第一伺服控制部11動作時的殘留振動振幅理論值Y。所算出的殘留振動振幅理論值Y與殘留振動資訊26係輸入比例常數乘算部92，比例常數乘算部92係將殘留振動振幅理論值Y乘上比例常數而算出殘留振動振幅預測值X且將其輸出。
在此，比例常數乘算部92的比例常數係依照以下所示之程序決定。
首先，使用第一伺服控制部11藉由某動作條件(設移動距離為D0，加速度為A0)而實際定位控制，此時之從位置檢出器2輸出的檢出位置訊號25之振動的振幅(距離目標位置的變位)X0與頻率ωn係藉由任意手段而另外測定。此時之位置指令訊號係成為目標的移動距離D0，為位置指令訊號之2次微分的指令加速度訊號之最大值為A0。
其次，於殘留振動振幅理論值算出部91中，以下述計算式計算藉由該動作條件(移動距離D0，加速度A0)使用第一伺服控制部11而動作時的殘留振動振幅理論值Y0：
或下式：
其中，t0 為從位置指令訊號開始至到達目標位置時間為止之時間的一半之時間(加減速時間)，j為虛數單位。＊(ω)(以下英文字母上的符號「^」稱為帽號(hat symble)，例如：＊以「V*帽號」表示)係表示測定X0時使用於定位控制的位置指令訊號之微分訊號的指令速度訊號之頻率成分的傅立葉(Fourier)變換，V*帽號(ωn)表示殘留振動之頻率ω=ωn的頻率成分。另外，V*(t)係表示從時間0至時間t0 的指令速度訊號。
特別在當位置指令訊號為移動距離D0、加速度A0的三角指令時，殘留振動振幅之理論值Y0係可藉由下式計算：
使用前述X0、Y0之值而設比例常數乘算部92的比例常數為X0/Y0。另外，殘留振動振幅理論值算出部91係於當定位控制之動作條件為移動距離D1、加速度A1時，於前述求得Y0的程序中將變數D0→D1、A0→A1地置換而算出。
其次，對於伺服控制選擇部16進行說明。
第9圖為示有第1圖的伺服控制選擇部16之構成之一例的方塊圖。於第9圖中，93係伺服控制選擇判斷部，係比較容許定位誤差與殘留振動振幅預測值X之值並判斷大小而在第一伺服控制部11或第二伺服控制部12之中判斷應選擇何者之定位控制；94為伺服控制選擇執行部，係根據藉由伺服控制選擇判斷部93所判斷的結果而選擇第一伺服控制部11或第二伺服控制部12中之任一者且使其進行定位控制。
於伺服控制選擇部16係將來自容許定位誤差輸入部13的容許定位誤差27，以及來自殘留振動振幅預測部15的殘留振動振幅預測值X輸入伺服控制選擇判斷部93。伺服控制選擇判斷部93係比較容許定位誤差27與殘留振動振幅預測值X之值，若殘留振動振幅預測值X比容許定位誤差27小，則使第一伺服控制部11進行定位控制。另外，若殘留振動振幅預測值X比容許定位誤差27大，則使第二伺服控制部12進行定位控制。
第10圖為說明殘留振動振幅預測部15和伺服控制選擇部16之具體處理的流程圖。
步驟ST1，係從動作條件資訊部10讀取為進行定位控制所需資訊的移動距離D1、限制加速度A1的動作條件資訊20至殘留振動振幅預測部15。
步驟ST2，係於進行實際的定位控制前，於殘留振動振幅理論值算出部91算出根據上述動作條件使用第一伺服控制部11進行動作時產生的殘留振動振幅理論值Y1。具體而言，對於移動距離為D1，且為位置指令訊號之二次微分的指令加速度訊號之最大值為A1以下的位置指令訊號，使用表示為位置指令訊號之微分訊號的指令速度訊號之頻率成分的傅立葉變換V*帽號(ω)而藉由：
或：
[數10]
而算出。
又，於(2)、(4)式中，雖使用指令速度訊號之頻率成分V*帽號(ωn)計算Y0、Y1，但使用位置指令訊號，或使用為位置指令訊號之二次微分訊號的指令加速度指令訊號A*(t)之頻率成分A*帽號(ω)，或使用為位置指令訊號之三次微分的指令加加速度指令訊號J*(t)之頻率成分J*帽號(ω)亦可算出Y0、Y1。V*(t)為一次微分X*(t)所得的訊號，亦為一次積分A*(t)所得的訊號，另外，由於亦為二次積分J*(t)所得的訊號，故亦可將Y1藉由：
而計算。
於任一情形中，Y1皆與位置指令訊號、指令速度訊號、指令加速度訊號、指令加加速度訊號之殘留振動的頻率ωn的頻率成分成比例的被計算。
尤其，當位置指令訊號係為加速度A的三角指令時，可將Y1算出為：
步驟ST3，根據以動作條件(移動距離D0、加速度A0)使第一伺服控制部11進行定位動作時的殘留振動振幅測定值X0與殘留振動振幅理論值Y0、及以動作條件(移動距離D1、加速度A1)動作時的殘留振動振幅理論值Y1而於比例常數乘算部92中藉由下式算出殘留振動振幅預測值X1：
亦即，以X0/Y0為比例常數，與殘留振動振幅理論值Y1成比例地進行殘留振動振幅的預測。
步驟ST4，比較於步驟ST3算出的殘留振動振幅預測值X1與容許定位誤差27。在此，容許定位誤差係依機械定位規格而定的值而從容許定位誤差輸出部13輸入。例如，當欲提昇定位精度時則設定為小，當並未相當需要定位精度時則設定為大。如果，殘留振動振幅預測值X較容許定位誤差27小，則在步驟ST5藉由進行不考慮抑制機械殘留振動的定位控制的第一伺服控制部11進行實際的定位控制。相反地，若在步驟ST4判斷為殘留振動振幅預測值X較容許定位誤差27大，則在步驟ST6藉由進行考慮抑制機械殘留振動的定位控制的第二伺服控制部12進行實際的定位控制。
在對於複數個動作條件(移動距離、加速度)循序地進行定位控制的情形中，某一動作條件(移動距離、加速度)之定位控制係依循第10圖之流程圖(flow chart)而進行，而在其完了後，依循ST1而讀取其他動作條件且進行步驟ST2後之處理，如此不斷重複。此時，步驟ST3的X0和Y0可於重複動作中使用同一值進行處理。
如上所述，若使用不考慮抑制機械之殘留振動的第一伺服控制部11執行定位控制，則雖產生殘留振動，但不易產生多餘的延遲。相反地，若使用考慮抑制機械之殘留振動的第二伺服控制部12執行定位控制，則雖不產生殘留振動，但易產生延遲。
因此，於執行實際定位控制前，先藉由步驟ST3預測使用不考慮抑制機械殘留振動的第一伺服控制部11時的機械殘留振動之振幅值，若該振幅預測值在容許定位誤差以下，則藉由使用第一伺服控制部11進行定位控制，則可實現不產生多餘的延遲且殘留振動亦被抑制於容許定位誤差以下的定位控制。尤其，當位置指令訊號為三角訊號，且將加速度設為限制加速度時，從位置指令訊號開始至指令到達目標位置為止的時間將成為最短，也可縮短定位時間。
另外，於步驟ST6在當殘留振動振幅預測值較容許定位誤差大時使用考慮抑制機械之殘留振動的第二伺服控制部12，藉此即可實現就定位控制而言將定位控制動作限定在最低限非滿足不可的容許定位誤差內。
如上所述，藉由因應動作條件而自動地分別使用不考慮抑制機械之殘留振動的第一伺服控制部11與考慮抑制機械之殘留振動的第二伺服控制部12，即可獲得實現在容許定位誤差內的定位控制且儘可能地縮短定位時間的效果。
其次，說明以(6)式預測使用第一伺服控制部11時的殘留振動之振幅的依據。當使用不考慮抑制機械之殘留振動的第一伺服控制部11進行定位控制時，設定特性將大幅受到殘留振動的影響。此時，從位置指令訊號X*(t)到檢出位置訊號X(t)的傳達特性係使用殘留振動的頻率ωn而可近似為：
在此，s為拉普拉斯運算元，X*帽號(s)為位置指令訊號的拉普拉斯變換，X帽號(s)為檢出位置訊號的拉普拉斯變換。
更且，在對於為檢出位置訊號之微分的檢出速度訊號V(t)之拉普拉斯變換的V帽號(s)，和為位置指令之微分訊號的指令速度訊號V*(t)之拉普拉斯變換的V*帽號(s)之間，也與(7)式相同的成立如下所示關係：
在此，位置指令訊號X*(t)係於時間0開始，於時間2t0 位置指令訊號到達為目標的移動距離，且指令速度訊號成立關於時間t=t0 為對稱的關係，亦即成立如下所示之關係：
[數16]
V (t )=υ*(t )+υ*(2t 0 -t )…(9)
但是，V*(t)係為於t<0，及t>t0 時，V*(t)=0的訊號。前述三角指令和於無振動型位置指令訊號生成部80生成的位置指令訊號之具體例中所示之位置指令訊號係可表示為如(9)式。
時間t≧2t0 後的檢出速度訊號V(t)之時間響應，藉由將(8)式反拉普拉斯變換，帶入(9)式而成為下式：
[數17]
更且，時間t≧2t0 以後之檢出位置訊號X(t)係藉由積分上式而表示為：
於上式中，由於大括弧[]中係不依存於時間t，故係意謂著於檢出位置訊號X(t)係於頻率ωn產生振幅示為：
的振動。
另一方面，若計算(9)式之指令速度訊號之頻率成分V*帽號(jω)則可得如下所示之關係：
[數20]
在此，於(11)式中，第3個等號之成立係使用積分之變數變換τ→2t0 －τ，第4個等號之成立係使用三角函數之公式：
[數21]
cosωt +cosω(2t 0 -t )=2sinωt 0 cosω(t 0 -t )
sinωt +sinω(2t 0 -t )=2cosωt 0 cosω(t 0 -t )
另外，於(11)式中，由於最初式與最後式之間成立等號，故可表示為以下關係：
[數22]
若於(12)式中代入ω=ωn，則可知表示檢出位置訊號之振幅的(10)式成為：
[數23]
且係與指令速度訊號之頻率成分的V*帽號(jωn)成比例的被決定。從而，可知只要預先計算指令速度訊號之頻率成分，且以其求得相當於殘留振動頻率之頻率的指令頻率成分，即可預測定位控制時之機械的殘留振動振幅。
尤其，考慮位置指令訊號為加速度A的三角指令的情形。三角指令之指令速度訊號之拉普拉斯變換V*帽號(s)係算出為指令速度訊號之微分訊號的指令加速度訊號，藉由將其積分1次可得：
藉由於(14)式代入s=jωn，可由(13)式和(14)式計算殘留振動振幅如：
因此，若使用位置指令訊號為加速度A的三角指令時之殘留振動係不依存於動作條件(移動距離D、加速度A)與加減速時間為t0 =√(D/A)：
則可說與上式成比例而產生振幅。
如上所述，殘留振動振幅雖理論上可依循(13)式、(15)式而預想，但實際上因摩擦和設定的伺服控制部之增益(gain)值等要因，而以(13)式、(15)式預測的話則會產生誤差。但是，即使在上述情形中，殘留振動產生的動態性質(dynamics)中，由於藉由殘留振動頻率ωn決定的(7)式之影響大，故可推想從其推導而出的(13)、(15)式係表示振動振幅之傾向。亦即，在以某動作條件(移動距離D0、加速度A0)實際進行動作時的振動之振幅X0、與以其他動作條件(移動距離D1、加速度A1)動作時之振動的振幅X1之間係成立比例關係，亦即，存在X0：Y0=X1：Y1。因此，預先測定以某動作條件(移動距離D0、加速度A0)實際動作時之殘留振動的振幅值X0，則以其他動作條件(移動距離D1、加速度A1)動作時的振動振幅X1即可藉由：
[數27]
而預測。
藉由模擬(simulation)具體說明本發明之效果。
考慮對於殘留振動之頻率為10Hz(ωn=2π×10[rad/s])的機械，對於複數個移動距離1mm(=0.001m)、5mm(=0.005m)、10mm(=0.010m)、20mm(=0.020m)、限制加速度A=3.0m/s2 的動作條件進行定位控制，容許定位誤差無論移動距離大小皆定為0.5mm的情形。在此，將對於該等動作條件，無論移動距離多少皆不考慮抑制10Hz的機械之殘留振動的定位控制方式(將其稱為A方式)；無論移動距離多少皆考慮抑制10Hz之機械之殘留振動的定位控制方式(將其稱為B方式)；以及本發明之定位控制方式(將其稱為C方式)進行定位控制時的檢出位置訊號之舉動藉由模擬進行比較。在此，係使用與示於第4圖的第一伺服控制部11相同構成的伺服控制部作為方式A之定位控制方式。使用與示於第6圖的第二伺服控制部12相同構成的伺服控制部作為方式B之定位控制方式，於振動成分去除部使用(1)式之陷波濾波器。方式C使用於第4圖所示者作為第一伺服控制部11，使用於第6圖所示者作為第二伺服控制部12。另外，於方式A、B、C中皆於位置指令訊號使用最大限度使用限制加速度的三角指令。
第10圖至第12圖為表示以上述3方式進行定位控制時，時間與檢出位置訊號之時間響應模擬的波形。位置指令訊號開始的時刻設為O[s]。第10圖為方式A時，第11圖為方式B時，第12圖為方式C時。於第10圖、第11圖、第12圖的左上皆表示為移動距離1mm時之情形，右上表示為移動距離5mm時之情形，左下表示為移動距離10mm時之情形，右下表示為移動距離20mm時之模擬結果。另外，該等圖中的實線係表示檢出位置訊號，虛線係表示目標移動距離±容許定位誤差的線。於定位控制執行後，若檢出位置訊號在虛線內，則為適當的定位控制，若振動的振幅產生至虛線外，則就定位控制而言為不適當的動作。
由第10圖所示可知，方式A(不考慮機械殘留振動之抑制的定位控制方式)，不論於任何移動距離中皆於定位控制之設定時產生殘留振動。但，於移動距離為1mm與20mm時，即使產生殘留振動，其振幅也收斂於容許定位誤差內。此時，自位置指令訊號開始至檢出位置訊號收斂於容許定位誤差內為止的定位時間於移動距離為1mm時為0.0524[s]，而移動距離為20mm時為0.221[s]。另一方面，於距離為5mm與10mm時則產生超過容許定位誤差的振動振幅而成為就定位控制而言不適當的動作。
另外，如第11圖所示，方式B(考慮抑制機械殘留振動的定位控制方式)係無論移動距離皆於定位控制設定時未產生殘留振動，而成為在所有的移動距離內就定位控制動作而言皆為適當的動作。定位控制時間於距離為1mm時為0.0688[s]，於距離為5mm時為0.148[s]，於距離為10mm時為0.192[s]，於距離為20mm時為0.247[s]。
其次，考慮以本發明之實施形態的方式C進行定位控制時的情形。將用以求出第一伺服控制部進行實際定位動作時之殘留振動的振幅值X0的動作條件設為D0=1mm、A0=3.0m/s2 。於方式A的移動距離為1mm時模擬上將產生X0=0.39mm之振幅，另外，由於方式A和方式C皆使用三角指令作為位置指令訊號，故若以(3)式計算YO則YO=1.767。更且，以X0、Y0為基礎而計算其他移動距離之殘留振動振幅預測值X1。
關於移動距離1mm，則由(5)式可知Y1=1.767，故由(6)式可知殘留振動振幅預測值為X1=0.39mm。由於該值在容許定位誤差0.5mm以下，故使用不考慮抑制10Hz之機械殘留振動的第一伺服控制部11進行定位控制。
關於移動距離5mm，則由(5)式可知Y1=5.515，故由(6)式可知殘留振動振幅預測值為X1=1.217mm。由於該值已超過容許定位誤差0.5mm，故使用考慮抑制10Hz之機械殘留振動的第二伺服控制部12進行定位控制。
關於移動距離10mm，則由(5)式可知Y1=5.653，故由(6)式可知殘留振動振幅預測值為X1=1.248mm。由於該值已超過容許定位誤差0.5mm，故使用考慮抑制10Hz之機械殘留振動的第二伺服控制部12進行定位控制。
關於移動距離20mm，則由(5)式可知Y1=1.783，故由(6)式可知殘留振動振幅預測值為X1=0.393mm。由於該值在容許定位誤差0.5mm以下，故使用不考慮抑制10Hz之機械殘留振動的第一伺服控制部11進行定位控制。
由第12圖所示可確認，本發明之方式(方式C)，於移動距離1、5、10、20mm時皆於容許定位誤差內進行定位控制，皆為就定位控制而言適當的動作。
表1係整理於第10圖、第11圖、第12圖所示之由模擬而得之各控制方式之定位時間而成。
[表1]
由表1可知，關於距離1mm與20mm，方式C係為與方式A相同的定位時間，可確認其定位時間較方式B短。此乃因方式C係採用第一伺服控制部11進行定位控制。另外，關於距離5mm與10mm，方式C則為與方式B相同的定位時間。此乃因方式C係使用第二伺服控制部12進行定位控制之緣故。
如上所述，可確認方式C係可因應動作條件，而在容許誤差內進行定位的規格中選擇定位控制所需時間較短的控制方式。於以上所示之模擬中，容許定位誤差和限制加速度等雖與移動距離無關而為一定，但即使使其因應移動距離而變化，亦仍可適用本發明。
因應動作條件資訊(移動距離、加速度)，預測使用定位控制之定位時間易縮短的第一伺服控制部11時機械之殘留振動的振幅，且將殘留振動振幅之預測值與容許定位誤差比較，因應比較結果而選擇檢出位置訊號收斂於容許定位誤差內且就縮短定位時間較有利的控制方式，故可將振動抑制於所期望之定位誤差內同時更縮短定位時間。
另外，不論移動距離長短，由於可如上所述地選擇檢出位置訊號收斂於容許定位誤差內且就縮短定位時間較有利的控制方式，故可縮短定位控制裝置本身之調整時間。
更且，由於不會於一個動作條件之定位控制中切換控制方式，故有避免於定位控制中隨著切換產生衝擊(shock)和振動的效果。
(產業上之可利用性)
如上所述，本發明係適合驅動機械用的定位控制裝置，尤其最適合驅動低剛性機械用的定位控制裝置。
1．．．旋轉型馬達
2．．．位置檢出器
3．．．滾珠螺桿
4．．．耦合器
5．．．滾珠螺帽
6．．．彈性要件
7．．．機械負荷
10．．．動作條件資訊部
11．．．第一伺服控制部
12．．．第二伺服控制部
13．．．容許定位誤差輸入部
14．．．殘留振動資訊輸入部
15．．．殘留振動振幅預測部
16．．．伺服控制選擇部
17．．．電流控制部
20．．．動作條件資訊
21．．．第一轉矩指令訊號
22．．．第二轉矩指令訊號
23．．．選擇轉矩指令訊號
24．．．電流
25．．．檢出位置資訊
26．．．殘留振動資訊
27．．．容許定位誤差
30．．．位置指令訊號生成部
31．．．位置控制部
32、36．．．微分器
33．．．速度控制部
35．．．低通濾波器
37、57．．．前饋轉矩指令訊號生成部
40．．．位置指令訊號
41、51．．．位置偏差訊號
42、52．．．速度指令訊號
43、53．．．檢出速度訊號
44、54．．．速度偏差訊號
50．．．低頻通過位置指令訊號
55．．．暫定第一轉矩指令
70．．．振動成分去除部
71．．．振動成分去除位置指令訊號
80．．．無振動型位置指令訊號生成部
91．．．殘留振動振幅理論值算出部
92．．．比例常數乘算部
93．．．伺服控制選擇判斷部
94．．．伺服控制選擇執行部
101至105．．．加減算器
X．．．殘留振動振幅預測值
Y．．．殘留振動振幅預測值
第1圖為本發明第1實施形態的定位控制裝置之方塊圖。
第2圖為示有本發明第1實施形態的第一伺服控制部之一例的方塊圖。
第3圖為示有本發明第1實施形態的第一伺服控制部之位置指令訊號之一例圖。
第4圖為示有本發明第1實施形態的第一伺服控制部之另一例的方塊圖。
第5圖為示有本發明第1實施形態的第二伺服控制部之一例的方塊圖。
第6圖為示有本發明第1實施形態的第二伺服控制部之另一例的方塊圖。
第7圖為示有本發明第1實施形態的第二伺服控制部之另一例的方塊圖。
第8圖為示有本發明第1實施形態的殘留振動振幅預測部之一例的方塊圖。
第9圖為示有本發明第1實施形態的馬達控制選擇部之一例的方塊圖。
第10圖為示有本發明第1實施形態的定位控制裝置之處理的流程圖。
第11圖為示有本發明第1實施形態的進行未去除殘留振動的定位控制時之機械振動的數值模擬波形圖。
第12圖為示有本發明第1實施形態的進行去除殘留振動的定位控制時之機械振動的數值模擬波形圖。
第13圖為示有進行本發明第1實施形態的定位控制時之機械振動的數值模擬波形圖。
1．．．旋轉型馬達
2．．．位置檢出器
3．．．滾珠螺桿
4．．．耦合器
5．．．滾珠螺帽
6．．．彈性要件
7．．．機械負荷
10．．．動作條件資訊部
11．．．第一伺服控制部
12．．．第二伺服控制部
13．．．容許定位誤差輸入部
14．．．殘留振動資訊輸入部
15．．．殘留振動振幅預測部
16．．．伺服控制選擇部
17．．．電流控制部
20．．．動作條件資訊
21．．．第一轉矩指令訊號
22．．．第二轉矩指令訊號
23．．．選擇轉矩指令訊號
24．．．電流
25．．．檢出位置資訊
26．．．殘留振動資訊
27．．．容許定位誤差

Claims (7)

  1. 一種定位控制裝置，係具有：第一伺服控制部，係根據由定位控制中的機械之移動距離及機械的限制加速度所構成的動作條件資訊，以最終值成為前述移動距離且為二次微分訊號的指令加速度訊號成為前述限制加速度以下的方式生成位置指令訊號，並且根據為所檢出的機械之位置資訊的檢出位置訊號與前述位置指令訊號而以使前述位置指令訊號與機械位置一致的方式生成執行定位控制用的第一轉矩指令訊號；第二伺服控制部，係根據由定位控制中的機械的移動距離及機械的限制加速度所構成的動作條件資訊，以最終值成為前述移動距離且為二次微分訊號的指令加速度訊號成為前述限制加速度以下的方式生成位置指令訊號，並且根據前述動作條件資訊而生成從該位置指令訊號中去除於機械之定位控制中所產生的殘留振動成分後而得的振動成分去除位置指令訊號，並且根據前述檢出位置訊號與前述振動成分去除位置指令訊號而以使前述振動成分去除位置指令訊號與機械位置一致的方式生成執行定位控制用的第二轉矩指令訊號；殘留振動資訊輸入部，係記憶有預先將在任意動作條件下使用第一伺服控制部進行定位控制時所產生的機械殘留振動予以計測而得的殘留振動資訊；殘留振動振幅預測部，係根據前述殘留振動資訊以 及動作條件資訊而預測當使用第一伺服控制部進行定位控制時產生的機械殘留振動之振幅值；容許定位誤差輸入部，係將在定位控制中作為目標的機械之移動距離與定位控制終了時之機械的檢出位置間之差的容許值記憶為容許定位誤差；伺服控制選擇部，以當由前述殘留振動振幅預測部所預測的殘留振動振幅預測值超過前述容許定位誤差時，則使用第二伺服控制部進行機械之定位控制，另外，當前述殘留振動振幅預測值為前述容許定位誤差以下時，則使用第一伺服控制部進行機械之定位控制的方式，對於每個動作條件選擇用於定位控制的伺服控制部；以及電流控制部，根據從前述伺服控制選擇部所選擇的伺服控制部所輸出的轉矩指令訊號而控制給予驅動機械之馬達的電流。
  2. 一種定位控制裝置，係具有：第一伺服控制部，係根據由定位控制中的機械之移動距離及機械的限制加速度所構成的動作條件資訊，以最終值成為前述移動距離且為二次微分訊號的指令加速度訊號成為前述限制加速度以下的方式生成位置指令訊號，並且根據為所檢出的機械之位置資訊的檢出位置訊號與前述位置指令訊號而以使前述位置指令訊號與機械位置一致的方式生成執行定位控制用的第一轉矩指令訊號； 第二伺服控制部，係根據由定位控制中的機械之移動距離及機械的限制加速度所構成的動作條件資訊，以最終值成為前述移動距離且為二次微分訊號的指令加速度訊號成為前述限制加速度以下的方式生成位置指令訊號，並且從使該位置指令訊號通過低頻通過特性濾波器後的訊號一次微分後所得的前饋速度指令訊號、或從使前述位置指令訊號通過低頻通過特性濾波器後的訊號二次微分且將其乘上由機械總慣性決定的增益要件後算出的前饋轉矩指令訊號，生成去除於機械之定位控制中所產生的殘留振動成分後而得之訊號，並且根據前述檢出位置訊號與去除前述殘留振動成分之訊號而生成執行定位控制用的第二轉矩指令訊號；殘留振動資訊輸入部，係記憶有預先將在任意動作條件下使用第一伺服控制部進行定位控制時所產生的機械殘留振動予以計測而得的殘留振動資訊；殘留振動振幅預測部，係根據前述殘留振動資訊以及動作條件資訊而預測當使用第一伺服控制部進行定位控制時產生的機械殘留振動之振幅值；容許定位誤差輸入部，係將在定位控制中作為目標的機械之移動距離與定位控制終了時之機械的檢出位置間之差的容許值記憶為容許定位誤差；伺服控制部選擇部，以當由前述殘留振動振幅預測部所預測的殘留振動振幅預測值超過前述容許定位誤差時，則使用第二伺服控制部進行機械之定位控制，另 外，當前述殘留振動振幅預測值為前述容許定位誤差以下時，則使用第一伺服控制部進行機械之定位控制的方式，對於每個動作條件選擇用於定位控制的伺服控制部；以及電流控制部，根據從前述伺服控制選擇部所選擇的伺服控制部所輸出的轉矩指令訊號而控制給予驅動機械之馬達的電流。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之定位裝置，其中，前述第二伺服控制部係取代根據由定位控制中的機械之移動距離及機械的限制加速度所構成的動作條件資訊，以最終值成為前述移動距離且為二次微分訊號的指令加速度訊號成為前述限制加速度以下的方式生成位置指令訊號的方式，而輸入在前述第一伺服控制部所生成的前述位置指令訊號，且將其使用於在前述第二伺服控制部生成第二轉矩指令訊號用的演算中。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的定位控制裝置，其中，前述殘留振動振幅預測部係根據前述殘留振動資訊及動作條件資訊而算出的第一伺服控制部的位置指令訊號、或為第一伺服控制部的位置指令訊號之一次微分的指令速度訊號、或為第一伺服控制部的位置指令訊號之高階微分訊號中的對於機械之殘留振動頻率的頻率成分之值而成比例地預測機械的殘留振動之振幅值。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的定位控制裝置，其中，前述殘留振動振幅預測部係於當機械的殘留振動 之頻率設為ω n，第一伺服控制部的位置指令訊號於時間0開始，且於時間2t0 到達為目標的移動距離，且為第一伺服控制部中的位置指令訊號之微分訊號的指令速度訊號v*(t)之形狀為相對於時間t0 對稱之形狀時，將機械之殘留振動之振幅值與下式：[數1]ʃ0 t 0 {cosω n (t 0 -τ )}υ *(τ )dτ 成比例地進行預測。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的定位控制裝置，其中，前述殘留振動振幅預測部係於當第一伺服控制部的為位置指令訊號之一次微分的指令速度訊號為三角形且機械之移動距離設為D，為第一伺服控制部之位置指令訊號之二次微分的指令加速度訊號之大小設為A，機械的殘留振動之頻率設為ω n時，將機械之殘留振動之振幅值與下式： 成比例地進行預測。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的定位控制裝置，其中，前述殘留振動振幅預測部係根據預先計測的在任 意動作條件下使用第一伺服控制部進行定位控制時產生的機械之殘留振動之振幅值而預測以其他動作條件動作時之機械的殘留振動之振幅值。
TW099130611A 2009-09-30 2010-09-10 定位控制裝置 TWI430067B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009227188 2009-09-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201120603A TW201120603A (en) 2011-06-16
TWI430067B true TWI430067B (zh) 2014-03-11

Family

ID=43825784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099130611A TWI430067B (zh) 2009-09-30 2010-09-10 定位控制裝置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8638058B2 (zh)
JP (1) JP5229396B2 (zh)
KR (1) KR101378624B1 (zh)
CN (1) CN102549515B (zh)
DE (1) DE112010003878B4 (zh)
TW (1) TWI430067B (zh)
WO (1) WO2011039929A1 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5033929B1 (ja) * 2011-11-10 2012-09-26 ハリキ精工株式会社 工作機械
CN104115083B (zh) * 2012-02-08 2016-06-15 三菱电机株式会社 伺服控制装置
JP6107306B2 (ja) * 2013-03-27 2017-04-05 ブラザー工業株式会社 数値制御装置及び駆動制御方法
KR101630141B1 (ko) * 2013-06-12 2016-06-13 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 지령 생성 장치
CN103955231B (zh) * 2013-12-31 2015-05-13 三一汽车制造有限公司 多关节机械臂智能控制方法、装置及***
CN106687792B (zh) * 2014-09-10 2020-10-30 三菱电机株式会社 振动模式测定装置
CN104331089A (zh) * 2014-10-23 2015-02-04 国家电网公司 基于图像分析的户用光伏电池自动跟踪***及方法
WO2016170829A1 (ja) * 2015-04-23 2016-10-27 三菱電機株式会社 位置決め制御装置
CN107511303B (zh) * 2017-10-23 2019-05-07 深圳市雷赛控制技术有限公司 点胶控制方法及***
WO2019208759A1 (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ねじ締め装置用のサーボアンプ
EP3608093B1 (en) 2018-08-10 2024-04-17 Crompton Technology Group Limited Composite connector and method of manufacturing the same
EP3608092B1 (en) 2018-08-10 2023-06-28 Crompton Technology Group Limited Composite connector and method of manufacturing the same
EP3608095A1 (en) 2018-08-10 2020-02-12 Crompton Technology Group Limited Composite connectors and methods of manufacturing the same
JP7277265B2 (ja) 2019-06-05 2023-05-18 ファナック株式会社 振動を抑制するモータ制御装置及び産業機械
CN116107221B (zh) * 2023-04-14 2023-07-25 河北工业大学 一种伺服控制***的控制方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61173305A (ja) * 1985-01-28 1986-08-05 Nissan Motor Co Ltd 移動体の最適制御方法
JPS61173305U (zh) * 1985-04-17 1986-10-28
JPH07117855B2 (ja) 1987-05-06 1995-12-18 株式会社日立製作所 移動体の位置決め制御方法
JPH0231191A (ja) * 1988-07-20 1990-02-01 Nippon Atom Ind Group Co Ltd 燃料集合体
JPH02311911A (ja) * 1989-05-29 1990-12-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd サーボ制御装置
US6936990B2 (en) * 2002-03-29 2005-08-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for controlling electric motor and apparatus for controlling the same
JP4391218B2 (ja) * 2003-02-20 2009-12-24 三菱電機株式会社 サーボ制御装置
GB2414818B (en) * 2003-04-11 2007-01-10 Mitsubishi Electric Corp Servo controller
JP4228389B2 (ja) 2003-06-30 2009-02-25 株式会社安川電機 位置決め制御装置
JP2006197726A (ja) 2005-01-13 2006-07-27 Yaskawa Electric Corp 位置決め制御装置および位置決め制御方法
JP4522443B2 (ja) * 2007-11-12 2010-08-11 三菱電機株式会社 位置決め制御装置の制御パラメータ調整装置及び制御パラメータ調整方法
JP4601659B2 (ja) 2007-11-12 2010-12-22 三菱電機株式会社 指令生成装置及び指令生成方法
US8193748B2 (en) * 2008-10-10 2012-06-05 Smi Holdings, Inc. Integrated brushless DC motor and controller

Also Published As

Publication number Publication date
CN102549515A (zh) 2012-07-04
TW201120603A (en) 2011-06-16
JP5229396B2 (ja) 2013-07-03
US8638058B2 (en) 2014-01-28
DE112010003878T5 (de) 2012-11-29
WO2011039929A1 (ja) 2011-04-07
KR20120049926A (ko) 2012-05-17
CN102549515B (zh) 2013-11-06
JPWO2011039929A1 (ja) 2013-02-21
KR101378624B1 (ko) 2014-03-26
DE112010003878B4 (de) 2018-01-04
US20120187891A1 (en) 2012-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI430067B (zh) 定位控制裝置
JP5209810B1 (ja) イナーシャと摩擦係数とばね定数を同時に推定する機能を備える電動機の制御装置
JP5669986B1 (ja) 数値制御装置および数値制御方法
JP6517567B2 (ja) サーボモータ制御装置及び衝突検出方法
JP6693013B2 (ja) 振動抑制装置と振動抑制方法
JP2004272883A (ja) サーボ制御装置
TWI501540B (zh) 電動機控制裝置
JP2006158026A (ja) 制御装置
TWI632768B (zh) 馬達控制裝置
JPWO2015111298A1 (ja) モータ制御装置
JP6106582B2 (ja) モータ制御装置
JP2009110492A (ja) 位置制御装置
JP2016163370A (ja) モータ制御装置
JP5283804B1 (ja) サーボ制御装置
JP5441944B2 (ja) モータ制御装置
JP2010250509A (ja) 駆動制御装置
JP2009070396A (ja) サーボ制御装置
JP2019082771A (ja) 数値制御装置と制御方法
JP5256704B2 (ja) 慣性モーメント推定装置
JP6310944B2 (ja) 機械装置の設計改善作業を支援する方法及び装置
JP2010022132A (ja) 慣性モーメント同定器を備えたモータ制御装置
JP2010207011A (ja) モータ制御装置とモータ制御方法
JP2019159733A (ja) 速度・位置制御システム
JPWO2009087813A1 (ja) モータ制御装置
JP5805016B2 (ja) モータ制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees