JP2014119904A - Control device, control program, and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、予め推定可能な遅れ時間を含む制御系に好適な制御装置、その制御プログラムおよびその制御方法に関する。 The present invention relates to a control device suitable for a control system including a delay time that can be estimated in advance, a control program thereof, and a control method thereof.
機械や設備などの制御には、プログラマブルロジックコントローラ(Programmable Logic Controller:以下「PLC」と称す。)などの制御装置が用いられる。このようなPLCによる制御対象の一例として、主軸・従軸連動の制御アプリケーションが挙げられる。より具体的に、主軸・従軸連動の制御アプリケーションは、対象物の状態値(回転速度や変位)などを測定装置(主軸)で測定して得られた測定情報を用いて、対象物に対する処理(従軸)を制御するようなアプリケーションである。このような制御アプリケーションでは、主軸で測定された情報が処理されて従軸へ伝達されるまでの遅れが発生するという課題が存在する。そこで、このような遅れによる影響を低減する方法が以下のように提案されている。 A control device such as a programmable logic controller (hereinafter referred to as “PLC”) is used for controlling machines and equipment. As an example of such an object to be controlled by the PLC, there is a control application interlocked with a main shaft and a slave shaft. More specifically, the spindle / slave-linked control application uses the measurement information obtained by measuring the state value (rotation speed and displacement) of the object with the measuring device (spindle) to process the object. This is an application that controls (slave shaft). In such a control application, there is a problem that a delay occurs until information measured on the main shaft is processed and transmitted to the slave shaft. Therefore, a method for reducing the influence of such a delay has been proposed as follows.
特開平08−126375号公報(特許文献1)には、主軸モータに従属軸モータが遅れなく追従できる同期制御装置が開示されている。より具体的には、主軸モータと従属軸モータとを同期駆動させる装置において、従属軸モータの動特性モデルより予測したモータの回転位置が未来目標位置指令と一致するように制御される予見制御器を備え、主軸モータの未来位置の予測値を計算する手段と、従属軸モータの未来目標位置指令を主軸モータの未来位置予測値の関数として求め、予見制御器に入力する手段とを備えた構成が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-126375 (Patent Document 1) discloses a synchronous control device in which a sub shaft motor can follow a main shaft motor without delay. More specifically, in a device for synchronously driving the main shaft motor and the sub shaft motor, a foreseeing controller that is controlled so that the rotational position of the motor predicted from the dynamic characteristic model of the sub shaft motor matches the future target position command. And a means for calculating a predicted value of the future position of the spindle motor, and a means for obtaining a future target position command of the dependent axis motor as a function of the predicted future position of the spindle motor and inputting it to the foreseeing controller. Is disclosed.
また、特開平09−289788号公報(特許文献2)には、精度の高い同期制御を実現し、かつ、位置指令の入力や、主軸位置の検出に遅れがある場合でも同期精度の劣化が少ない同期制御装置が開示されている。より具体的には、予測装置1と、主軸装置2と、従属軸装置3とを含む、主軸モータに同期して従属軸モータを駆動する同期制御装置を開示される。予測装置1は、現在に至るまでの過去複数点に入力した主軸位置指令増分値を記憶する手段7と、記憶された値の内でM−1サンプリング前に入力した主軸位置指令増分値を出力する手段7’と、現在に至るまでの過去複数点に入力した主軸位置増分値を記憶する手段8と、dサンプリングの遅れを含めた主軸装置の動特性モデル、記憶された主軸位置指令増分値および主軸位置増分値により、数サンプリング先までの複数個の主軸位置増分値の予測値を求める演算器9と、得られた複数個の主軸位置増分値の予測値から複数個の従属軸未来位置指令を求める変換器10とを含む構成が開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-289788 (Patent Document 2) realizes highly accurate synchronization control, and there is little deterioration in synchronization accuracy even when there is a delay in position command input or spindle position detection. A synchronous control device is disclosed. More specifically, a synchronous control device that drives the dependent shaft motor in synchronization with the main shaft motor, including the
さらに、特開平10−174478号公報(特許文献3)には、主軸の動特性が正転時と逆転時とで異なる場合にも、同期精度の劣化のない同期制御装置が開示されている。具体的には、主軸モータに同期して従属軸モータを駆動する同期制御装置であって、主軸位置のサンプリング周期間の増分値、あるいはその予測値を乗数K1倍した信号と、主軸位置指令増分値を乗数K2倍した信号とを加算した信号を同期ずれの微調整信号として従属軸モータの制御装置へ入力する微調整装置19を備えた同期制御装置において、乗数K1を2種類記憶し、主軸位置増分値の正負によって切り換える手段を有する構成が開示されている。 Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 10-174478 (Patent Document 3) discloses a synchronous control device that does not deteriorate the synchronization accuracy even when the dynamic characteristics of the main shaft are different between forward rotation and reverse rotation. Specifically, it is a synchronous control device that drives a subordinate motor in synchronization with a main shaft motor, and includes a signal obtained by multiplying an increment value of a main shaft position between sampling periods or a predicted value thereof by a multiplier K1, and a main shaft position command increment. In a synchronous control device provided with a fine adjustment device 19 for inputting a signal obtained by adding a signal multiplied by a multiplier K2 to a control device for a dependent axis motor as a fine adjustment signal for synchronization deviation, two types of multipliers K1 are stored, and the spindle A configuration having means for switching depending on whether the position increment value is positive or negative is disclosed.
上述の特許文献1〜3は、対象となる制御システムに応じてモデルや複数のパラメータなどを調整する必要があり、実際に適用する場合には、調整に手間を要するものであった。
In the above-described
本発明は、周期的な入力処理や制御処理において生じる遅れ時間による影響を低減できる、新規な制御装置、制御プログラムおよびその制御方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a novel control device, control program, and control method thereof that can reduce the influence of delay time that occurs in periodic input processing and control processing.
本発明のある局面に従う制御装置は、対象物の状態値を示す測定情報を測定装置から予め定められた周期毎に取得する入力部と、測定情報に基づく制御演算を予め定められた演算周期毎に実行し、その実行結果に応じた指令値を出力する演算処理部とを含む。演算処理部では、測定情報から生成される制御出力に対して予め設定された位相または時間の遅れを生じさせるシフト手段と、測定情報とシフト手段によって遅れを生じさせた制御出力との差分から補償量を算出する算出手段と、算出手段によって算出された補償量で測定情報を補償する補償手段とを含む。 A control device according to an aspect of the present invention includes an input unit that acquires measurement information indicating a state value of an object for each predetermined cycle from the measurement device, and a control calculation based on the measurement information for each predetermined calculation cycle. And an arithmetic processing unit that outputs a command value according to the execution result. The arithmetic processing unit compensates for the difference between the shift means that causes a preset phase or time delay with respect to the control output generated from the measurement information and the control information that causes the delay due to the measurement information and the shift means. Calculation means for calculating the quantity, and compensation means for compensating the measurement information with the compensation amount calculated by the calculation means.
好ましくは、シフト手段に設定される位相または時間は、測定装置から入力部への測定情報の出力遅れに関連付けられる。 Preferably, the phase or time set in the shift means is related to an output delay of measurement information from the measurement device to the input unit.
好ましくは、シフト手段に設定される位相または時間は、演算処理部の演算周期に関連付けられる。 Preferably, the phase or time set in the shift means is associated with the calculation cycle of the calculation processing unit.
好ましくは、演算処理部は、測定装置から指令値を受信するアクチュエータまでの間に、データを伝送するネットワークが配置されており、シフト手段に設定される位相または時間は、ネットワークにおける伝送遅れ時間に関連付けられる。 Preferably, the arithmetic processing unit includes a network for transmitting data between the measuring device and the actuator that receives the command value, and the phase or time set in the shift means is the transmission delay time in the network. Associated.
好ましくは、算出手段は、測定情報とシフト手段によって遅れを生じさせた制御出力との間で次元を一致させるためのエレメントを含む。 Preferably, the calculation means includes an element for making the dimensions coincide between the measurement information and the control output delayed by the shift means.
本発明の別の局面に従えば、対象物の状態値を示す測定情報を測定装置から予め定められた周期毎に取得する入力部と、測定情報に基づく制御演算を予め定められた演算周期毎に実行し、その実行結果に応じた指令値を出力する演算処理部とを備えたコンピュータで実行される制御プログラムが提供される。制御プログラムは、コンピュータに、測定情報から生成される制御出力に対して予め設定された位相または時間の遅れを生じさせるステップと、測定情報と当該遅れを生じさせた制御出力との差分から補償量を算出するステップと、当該算出された補償量で測定情報を補償するステップとを実行させる。 According to another aspect of the present invention, an input unit that acquires measurement information indicating a state value of an object for each predetermined period from the measurement device, and a control calculation based on the measurement information is performed for each predetermined calculation period. And a control program that is executed by a computer having an arithmetic processing unit that outputs a command value according to the execution result. The control program causes the computer to generate a compensation amount based on the difference between the step of causing a preset phase or time delay with respect to the control output generated from the measurement information and the measurement information and the control output causing the delay. And a step of compensating the measurement information with the calculated compensation amount.
本発明のさらに別の局面に従えば、対象物の状態値を示す測定情報を測定装置から予め定められた周期毎に取得する入力部と、測定情報に基づく制御演算を予め定められた演算周期毎に実行し、その実行結果に応じた指令値を出力する演算処理部とを備えたコンピュータで実行される制御方法が提供される。制御方法は、測定情報から生成される制御出力に対して予め設定された位相または時間の遅れを生じさせるステップと、測定情報と当該遅れを生じさせた制御出力との差分から補償量を算出するステップと、当該算出された補償量で測定情報を補償するステップとを含む。 According to still another aspect of the present invention, an input unit that acquires measurement information indicating a state value of an object for each predetermined cycle from the measurement device, and a predetermined calculation cycle for a control calculation based on the measurement information A control method is provided that is executed by a computer that includes an arithmetic processing unit that is executed every time and outputs a command value according to the execution result. The control method calculates a compensation amount from a difference between a step of causing a preset phase or time delay with respect to a control output generated from measurement information, and a difference between the measurement information and the control output causing the delay. And compensating the measurement information with the calculated compensation amount.
本発明によれば、周期的な入力処理や制御処理において生じる遅れ時間による影響を低減できる。 According to the present invention, it is possible to reduce the influence of delay time that occurs in periodic input processing and control processing.
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, about the same or equivalent part in a figure, the same code | symbol is attached | subjected and the description is not repeated.
<A.システム構成>
本実施の形態として、移動する対象物(以下「ワーク」と称す。)を測定するとともに、予め定められた位置で処理を行なう、主軸・従軸連動の制御アプリケーションについて考える。
<A. System configuration>
As an embodiment of the present invention, a spindle / slave-linked control application that measures a moving object (hereinafter referred to as “work”) and performs processing at a predetermined position will be considered.
図1は、本実施の形態に係る制御システム100の構成を示す模式図である。図1を参照して、本実施の形態に係る制御システム100は、鉄板などのワークWを搬送するための搬送モータ112,114と、ワークWを切断するロータリーカッターとを含む。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a
ワークWの移動量(あるいは、搬送速度)は、測定装置である、ワークWの移動に関連付けられたメジャリングロールによって計測される。このメジャリングロールとしては、その回転軸がワークWの裏面と接触するように配置されたエンコーダ140が用いられる。すなわち、エンコーダ140からの検出信号(パルス信号)に基づいてワークWの移動量が算出されるとともに、予め指定された間隔でワークWが切断される。
The amount of movement (or conveyance speed) of the workpiece W is measured by a measuring roll associated with the movement of the workpiece W, which is a measuring device. As this measuring roll, an
ワークWの切断は、搬送方向に直交する方向に配置された一対のロータリーカッター102および104で行われる。より具体的には、このロータリーカッター102がサーボモータ110によって駆動されることで、ロータリーカッター102および104が同期回転して、その周の一部に形成されている刃でワークWを切断する。サーボモータ110は、サーボドライバ40からその駆動に係る信号(典型的には、パルス信号)を供給されることで、回転駆動する。
The workpiece W is cut by a pair of
図1に示す例では、エンコーダ140を主軸とも称し、この主軸からの情報を受けて駆動されるサーボモータ110を従軸とも称す。
In the example shown in FIG. 1, the
このワークWの移動量の測定およびワークWの切断は、制御装置1によって制御される。次に、この制御装置1の詳細について説明する。
The measurement of the movement amount of the workpiece W and the cutting of the workpiece W are controlled by the
<B.制御装置の構成>
図1に示す制御装置1は、典型的には、プログラマブルロジックコントローラ(Programmable Logic Controller:以下「PLC」と称す。)などによって実現される。もちろん、PLCではなく、パーソナルコンピューター(PC)や各種の演算処理装置を用いて実装してもよい。
<B. Configuration of control device>
The
制御装置1は、主たる演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)ユニット10と、エンコーダ140が出力するパルス信号を検出およびカウントするためのパルスカウンタ20と、サーボドライバ40などのフィールド機器と通信を行なうためのフィールドバスインターフェイスユニット30(「フィールドバスI/F」とも記す。)とを含む。
The
CPUユニット10は、主たる構成要素として、マイクロプロセッサ、RAM(Random
Access Memory)などの揮発性メモリ、および、HDD(Hard Disk Drive)やROM(Read Only Memory)などの不揮発性メモリを含む。典型的には、制御装置1では、CPUユニット10がプログラムを実行することで後述するような処理が実現される。但し、プログラムによって実現される処理の全部または一部を専用のハードウェアで実現してもよい。
The
It includes a volatile memory such as an access memory and a non-volatile memory such as a hard disk drive (HDD) and a read only memory (ROM). Typically, in the
フィールドネットワークとしては、EtherCAT(登録商標)、Profinet
IRT、MECHATROLINK(登録商標)−III、Powerlink、SERCOS(登録商標)−III、CIP Motionといった各種の産業用イーサネット(登録商標)を用いることができる。あるいは、DeviceNet、CompoNet/IP(登録商標)などの独自規格のネットワークを用いてもよい。つまり、制御装置1では、測定装置であるエンコーダ140から指令値を受信するアクチュエータまでの間に、データを伝送するネットワークが配置されている。
Field networks include EtherCAT (registered trademark) and Profinet.
Various industrial Ethernet (registered trademark) such as IRT, MECHATROLINK (registered trademark) -III, Powerlink, SERCOS (registered trademark) -III, and CIP Motion can be used. Alternatively, a proprietary network such as DeviceNet or CompoNet / IP (registered trademark) may be used. That is, in the
制御装置1は、図示しない入出力ユニットや特殊ユニットを含んでいてもよい。これらのユニットは、図示しないPLCシステムバスを介して、データを互いに遣り取りできるように構成される。
The
図1に示す構成例において、エンコーダ140についてもフィールドバスなどのネットワークを通じてその情報が伝送されてもよい。すなわち、入力部であるパルスカウンタ20および駆動部であるサーボドライバ40の少なくとも一方は、ネットワークを通じて情報を遣り取りしてもよい。
In the configuration example shown in FIG. 1, the information may be transmitted to the
図1に示すパルスカウンタ20は、対象物(ワークW)の状態値を示す測定情報を測定装置であるエンコーダ140から周期毎に取得する入力部に相当する。CPUユニット10は、測定情報に基づく制御演算を予め定められた演算周期毎に実行し、その実行結果に応じた指令値を出力する演算処理部に相当する。
The
本実施の形態に係る制御装置1は、後述するような処理ロジックを採用することで、ワークWの切断精度をより高めることができる。以下、この処理ロジックの詳細について説明する。
The
<C.遅れ時間およびその補償>
まず、主軸であるエンコーダ140による検出値(主軸位置/カウント値)と、従軸であるサーボモータ110の回転運動との関係について説明する。図1に示すロータリーカッターは、ワークWの移動に応じてその刃の位置を適切に制御する必要がある。すなわち、サーボモータ110の回転角度を適切に制御することで、一種のカム運動を実現する。
<C. Delay time and compensation>
First, the relationship between the detection value (main shaft position / count value) by the
図2は、本実施の形態に係る制御システム100における主軸・従軸連動を説明するための模式図である。図2に示すように、ワークWの移動量を示す主軸位置の変化に対して、従軸目標角度(ロータリーカッター102,104の角度)は、リニアではなく予め定められた関係に従って決定される。典型的には、この主軸・従軸の関係は、後述するカム
テーブルによって実現される。すなわち、図2に示す主軸・従軸の関係をカムテーブルとして定義しておき、パルスカウンタ20によってカウントされたパルス数に応じて、このカムテーブルを参照することで、ロータリーカッター102,104の角度が逐次算出される。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the interlocking of the main shaft and the slave shaft in the
ワークWに対する切断面をより好ましいものにするために、従軸目標角度[rad]およびその微分値である従軸目標角速度[rad/s]の両方が考慮される。従軸目標角速度について見れば、切断動作の開始位置から距離p1までの間は、その従軸目標角速度が一定値(典型的には、ワークWの搬送速度に相当する値)に制限される。その後、切断動作の開始位置から距離p2の位置でロータリーカッター102,104の角速度が最大化するように増速される。その後、切断動作の開始位置から距離p3の位置において、再度、その従軸目標角速度が一定値(典型的には、ワークWの搬送速度に相当する値)に制限される。そして、切断動作の開始位置から距離p4の位置において、切断動作が完了する。
In order to make the cut surface with respect to the workpiece W more preferable, both the slave shaft target angle [rad] and the slave shaft target angular velocity [rad / s] which is a differential value thereof are considered. In terms of the slave target angular velocity, the slave target angular velocity is limited to a constant value (typically a value corresponding to the conveyance speed of the workpiece W) from the start position of the cutting operation to the distance p1. Thereafter, the angular velocities of the
次に、主軸・従軸連動における遅れ時間の影響について説明する。図3は、本実施の形態に係る制御システム100における遅れ時間の影響を説明するための図である。
Next, the influence of the delay time in the main / slave interlock will be described. FIG. 3 is a diagram for explaining the influence of the delay time in the
図1に示す制御システム100では、ワークWの搬送に係る状態値は、エンコーダ140によって測定される。エンコーダ140は、状態値として、対象物であるワークWの移動に係る各時点での位置(主軸位置)を測定する。但し、状態値としては、位置(変位)に限らず、速度(あるいは、角速度)、加速度、加加速度(jerk)などを含む。
In the
このエンコーダ140による測定情報がフィールドネットワークなどを介して伝送される場合には、その伝送による遅れ時間(むだ時間)は不可避である。また、パルスカウンタ20がエンコーダ140からの検出信号(パルス信号)をカウントして、CPUユニット10がそのカウント値を参照して、従軸目標角度を算出するための演算時間が必要である。さらに、その算出された従軸目標角度がフィールドバスを介してサーボドライバ40へ伝送されるのに要する遅れ時間も必要となる。
When the measurement information by the
これらの遅れ時間(むだ時間)によって、従軸であるロータリーカッター102,104が実際に動作を開始するタイミングは遅れる。具体的には、図4に示すように、主軸位置に対して、従軸目標角度が現実に有効になるタイミングが遅くなるので、その遅延分がカット寸法誤差となる。すなわち、本来であれば、切断動作の開始位置から距離p4の位置で切断動作が完了すべきであるところ、現実には、距離p4’の位置で切断動作が完了する。
Due to these delay times (dead time), the timing at which the
図3に示すように、位置検出遅れやCPU演算遅れによって、カット寸法の誤差が生じ得る。本実施の形態は、このような遅れ時間を補正することで、カット寸法の誤差発生といった影響を回避して、ロータリーカッターをより高い精度で制御する。 As shown in FIG. 3, an error in cut dimensions may occur due to a position detection delay or a CPU calculation delay. In the present embodiment, by correcting such a delay time, the influence of the occurrence of an error in cut dimensions is avoided, and the rotary cutter is controlled with higher accuracy.
<D.制御構造>
次に、図1に示す制御システム100の制御装置1に実装される制御構造について説明する。
<D. Control structure>
Next, a control structure implemented in the
図4は、本実施の形態に係る制御装置1に実装される制御構造を示す模式図である。図4に示す制御構造は、CPUユニット10がプログラムを実行することによって、実現される。基本的には、CPUユニット10は、予め定められた演算周期(例えば、10msec)で演算処理を実行する。そのため、図4に示す制御構造に係る演算についても、予め定められた演算周期で繰り返し実行される。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a control structure implemented in the
図4を参照して、制御装置1は、その制御構造として、増幅要素12と、加算要素13と、フィルタ要素14と、減算要素15と、積分要素16と、位相シフトフィルタ17とを含む。図4に示す制御構造は、位置制御系である。
Referring to FIG. 4,
制御装置1において、パルスカウンタ20は、エンコーダ140からのパルス信号をカウントする。このカウント値がワークWの主軸位置に相当し、この主軸位置(カウント値)がCPUユニット10によって読み出される。制御装置1においては、ワークWの主軸位置に基づいて制御が行われる。
In the
ワークWの主軸位置は、フィルタ要素14によって平滑化される。フィルタ要素14は、パルスカウンタ20に入力するパルス信号に生じるノイズなどの影響を取り除くために用いられる。フィルタ要素14は、測定情報であるエンコーダ140からのパルス信号に対して平滑化処理を行なう平滑化手段に相当する。
The spindle position of the workpiece W is smoothed by the
フィルタ要素14から出力される平滑化後の位置は、ワークWの推定位置に相当する。フィルタ要素14からの出力は、目標値算出部21へ与えられる。目標値算出部21は、図2に示すような特性を定義するカムテーブル21aを参照して、サーボドライバ40へ与える目標値(ロータリーカッター102,104を駆動するサーボモータ110の目標角速度)が算出される。そして、算出された目標値は、サーボドライバ40へ出力される。
The smoothed position output from the
位相シフトフィルタ17は、積分要素16の前段に配置されている。位相シフトフィルタ17は、フィルタ要素14から出力されるワークWの推定位置に対して、予め定められた時間(位相)だけ遅らせた(シフトさせた)上で、積分要素16へその結果を出力する。すなわち、位相シフトフィルタ17は、測定情報から生成される制御出力に対して予め設定された位相または時間の遅れを生じさせるシフト手段に相当する。ここで、積分要素16は、測定情報と位相シフトフィルタ17によって遅れを生じさせた制御出力との間で次元を一致させるためのエレメントである。より具体的には、積分要素16は、位相シフトフィルタ17から出力される速度情報を積分して主軸位置と同じ次元の値に調整する。
The phase shift filter 17 is arranged in front of the
より具体的には、位相シフトフィルタ17は、伝送遅れや演算周期により生じる遅れ時間などを補償するものであり、基本的には、これらの遅れ時間を推定した上で、それと同程度の時間に基づいて、遅らせる時間(位相)が決定される。例えば、ワークWの推定位置を予め定められた時間(位相)分だけ遅らせた上でフィードバックすることで、位相を進ませる方向にワークWの推定位置が補償される。位相シフトフィルタ17において、位相をシフトさせる時間は、フィールドネットワークにおける遅れ時間(および、CPUユニット10における指令値生成処理やその出力処理に要する時間)とほぼ同一の時間とすることが好ましい。位相シフトフィルタ17において位相をシフトさせる時間(位相シフト時間)は、任意に設定または変更が可能であることが好ましい。 More specifically, the phase shift filter 17 compensates for a delay time caused by a transmission delay or a calculation cycle. Basically, after estimating these delay times, the phase shift filter 17 has a time comparable to that. Based on this, the delay time (phase) is determined. For example, by delaying the estimated position of the workpiece W by a predetermined time (phase) and feeding back, the estimated position of the workpiece W is compensated in the direction in which the phase is advanced. In the phase shift filter 17, it is preferable that the time for shifting the phase is substantially the same as the delay time in the field network (and the time required for the command value generation process and the output process in the CPU unit 10). It is preferable that the phase shifting time (phase shift time) in the phase shift filter 17 can be arbitrarily set or changed.
このように、シフト手段である位相シフトフィルタ17に設定されるシフト位相またはシフト時間は、測定装置(エンコーダ140)から入力部(パルスカウンタ20)への測定情報の出力遅れに関連付けられることが好ましい。また、シフト手段である位相シフトフィルタ17に設定されるシフト位相またはシフト時間は、演算処理部(CPUユニット10)の演算周期に関連付けられる。また、シフト手段である位相シフトフィルタ17に設定されるシフト位相またはシフト時間は、フィールドネットワークなどのネットワークにおける伝送遅れ時間に関連付けられる。 Thus, it is preferable that the shift phase or shift time set in the phase shift filter 17 serving as the shift means is associated with the output delay of the measurement information from the measurement device (encoder 140) to the input unit (pulse counter 20). . Further, the shift phase or shift time set in the phase shift filter 17 serving as the shift means is associated with the calculation cycle of the calculation processing unit (CPU unit 10). Further, the shift phase or shift time set in the phase shift filter 17 serving as the shift means is related to the transmission delay time in a network such as a field network.
位相シフトフィルタ17は、典型的には、1次遅れフィルタである。位相シフトフィル
タ17で搬送位置の位相は予め定められた時間(遅れ時間)だけシフトし、その結果、後述するようなオブザーバ補正値を算出する系によって、結果的に、実際に処理が実行される主軸位置の位相を進ませることができる。
The phase shift filter 17 is typically a first-order lag filter. The phase of the transport position is shifted by a predetermined time (delay time) by the phase shift filter 17, and as a result, the processing is actually executed by the system for calculating the observer correction value as described later. The phase of the spindle position can be advanced.
減算要素15は、パルスカウンタ20によるカウント値に相当する主軸位置と時間(位相)を遅らせた推定位置との差を算出する。すなわち、減算要素15は、測定情報とシフト手段である位相シフトフィルタ17によって遅れを生じさせた制御出力との差分から補償量を算出する算出手段に相当する。
The
加算要素13は、減算要素15から出力されて、増幅要素12において振幅が調整された補償量をパルスカウンタ20から出力される主軸位置に加算する。すなわち、加算要素13は、算出手段である減算要素15によって算出された補償量で測定情報を補償する補償手段に相当する。
The
以上のようなオブザーバ制御を採用することで、周期的な入力処理や制御処理において生じる遅れ時間による影響を低減できる。 By adopting the observer control as described above, it is possible to reduce the influence due to the delay time generated in the periodic input processing and control processing.
<E.別アプリケーション>
本発明は、上述した制御システム100の他に、以下のような制御システム200に対しても適用できる。
<E. Another application>
The present invention can be applied to the following
図5は、本実施の形態に係る別の制御システム200の構成を示す模式図である。図5を参照して、制御システム200は、移動する対象物(ワークWとして、ソーラパネルのガラス基板などを想定する。この制御システム200は、ワークWに対してレーザ光を照射することで、予め定められた配線パターンなどを形成する。レーザ光の光源とワークWの照射位置との距離は予め定められた値に維持する必要がある。そのため、光学的な手段によりワークWまでの距離を測定するとともに、この測定した距離に基づいて、レーザ光の光源をワークWの垂直方向に逐次移動させる。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of another
より具体的には、レーザ光源240および測定用カメラ250は、同一の基板220上に配置されており、この基板220は、サーボモータ230によって紙面上下方向、すなわちワークWの面に対して垂直方向に移動される。この移動によって、基板220とレーザ光源240との距離は予め定められた値に維持される。なお、ワークWの表面は、無視できない程度の凸凹が存在しているものとする。
More specifically, the
測定用カメラ250によってワークWの表面が撮像され、この撮像によって得られた画像およびそのときの光学定数(焦点位置など)から、ガラス基板の表面までの距離がガラス面距離計算ロジック260によって算出される。この距離は、予め定められた周期毎に更新されることになる。すなわち、測定用カメラ250およびガラス面距離計算ロジック260による距離測定は、推定可能な遅れ時間(むだ時間)が存在することになる。
The surface of the workpiece W is imaged by the
また、サーボモータ230は、サーボドライバ40からその駆動に係る信号(典型的には、パルス信号)を供給されることで、回転駆動する。
The
制御装置1Aは、主たる演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)ユニット10と、測定用カメラ250およびガラス面距離計算ロジック260が出力する距離を取得するためのAD(Analog to Digital)ユニット50と、サーボドライバ40などのフィールド機器と通信を行なうためのフィールドバスインターフェイスユニット30とを含む。
The
その他の基本的な構成および制御構造については、図1に示す制御システム100と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
Since other basic configurations and control structures are the same as those of
<F.利点>
本実施の形態に係る制御装置によれば、周期的な入力処理や制御処理において生じる遅れ時間による影響を低減できる。
<F. Advantage>
According to the control device according to the present embodiment, it is possible to reduce the influence due to the delay time generated in the periodic input processing and control processing.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 制御装置、2 主軸装置、10 CPUユニット、12 増幅要素、13 加算要素、14 フィルタ要素、15 減算要素、16 積分要素、17 位相シフトフィルタ、19 微調整装置、20 パルスカウンタ、21 目標値算出部、21a カムテーブル、30 フィールドバスインターフェイスユニット、40 サーボドライバ、100,200 制御システム、102,104 ロータリーカッター、110,230 サーボモータ、112,114 搬送モータ、140 エンコーダ、220 基板、240 レーザ光源、250 測定用カメラ、260 ガラス面距離計算ロジック。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記測定情報に基づく制御演算を予め定められた演算周期毎に実行し、その実行結果に応じた指令値を出力する演算処理部とを備え、
前記演算処理部は、
前記測定情報から生成される制御出力に対して予め設定された位相または時間の遅れを生じさせるシフト手段と、
前記測定情報と前記シフト手段によって遅れを生じさせた制御出力との差分から補償量を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された補償量で前記測定情報を補償する補償手段とを含む、制御装置。 An input unit that obtains measurement information indicating a state value of the object from the measurement device at predetermined intervals;
A control calculation based on the measurement information is executed for each predetermined calculation cycle, and a calculation processing unit that outputs a command value according to the execution result is provided.
The arithmetic processing unit includes:
Shift means for causing a preset phase or time delay with respect to the control output generated from the measurement information;
Calculation means for calculating a compensation amount from a difference between the measurement information and a control output caused by the shift means;
Compensating means for compensating the measurement information with a compensation amount calculated by the calculating means.
前記シフト手段に設定される位相または時間は、前記ネットワークにおける伝送遅れ時間に関連付けられる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の制御装置。 In the arithmetic processing unit, a network for transmitting data is arranged between the measuring device and the actuator that receives the command value,
The control device according to claim 1, wherein the phase or time set in the shift unit is associated with a transmission delay time in the network.
前記測定情報から生成される制御出力に対して予め設定された位相または時間の遅れを生じさせるステップと、
前記測定情報と当該遅れを生じさせた制御出力との差分から補償量を算出するステップと、
当該算出された補償量で前記測定情報を補償するステップとを実行させる、制御プログラム。 An input unit that obtains measurement information indicating the state value of the object from the measurement device at predetermined intervals, and a control calculation based on the measurement information is executed at predetermined calculation intervals, and depending on the execution result A control program executed by a computer including an arithmetic processing unit for outputting a command value, wherein the control program is
Producing a preset phase or time delay with respect to the control output generated from the measurement information;
Calculating a compensation amount from a difference between the measurement information and the control output causing the delay;
A control program for executing the step of compensating the measurement information with the calculated compensation amount.
前記測定情報から生成される制御出力に対して予め設定された位相または時間の遅れを生じさせるステップと、
前記測定情報と当該遅れを生じさせた制御出力との差分から補償量を算出するステップと、
当該算出された補償量で前記測定情報を補償するステップとを含む、制御方法。 An input unit that obtains measurement information indicating the state value of the object from the measurement device at predetermined intervals, and a control calculation based on the measurement information is executed at predetermined calculation intervals, and depending on the execution result A control method executed by a computer including an arithmetic processing unit for outputting a command value,
Producing a preset phase or time delay with respect to the control output generated from the measurement information;
Calculating a compensation amount from a difference between the measurement information and the control output causing the delay;
And compensating the measurement information with the calculated compensation amount.
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