JPH07104856A - 振動制御方法 - Google Patents
振動制御方法Info
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- JPH07104856A JPH07104856A JP5269697A JP26969793A JPH07104856A JP H07104856 A JPH07104856 A JP H07104856A JP 5269697 A JP5269697 A JP 5269697A JP 26969793 A JP26969793 A JP 26969793A JP H07104856 A JPH07104856 A JP H07104856A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- control
- torque command
- motor
- deviation
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
- B25J9/1641—Programme controls characterised by the control loop compensation for backlash, friction, compliance, elasticity in the joints
-
- 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
- G05B2219/41251—Servo with spring, resilient, elastic element, twist
-
- 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
- G05B2219/41398—Estimate twist between motor and load, observe motor position and speed
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 セミクローズドループ制御の場合で、アーム
先端等の制御対象点の振動を防止し、帯域を十分に高く
とることができる制御方法。 【構成】 モータの位置、速度を従来と同様にフィード
バック制御して得られたトルク指令ｕ”を求める。オブ
ザーバで推定したてモータ位置と制御対象点間のずれ量
ｘ１、ずれ速度ｘ２に、調整値α、βによって調整可能
なゲイン（α−Ｋp Ｋ1 ）、（β−Ｋ1 ）をそれぞれ乗
じ、得られた値を上記トルク指令ｕ”から減じて補正ト
ルク指令ｕを求め、サーボモータを駆動する。これによ
り、制御対象点の位置、速度をフィードバックして制御
する場合と同様な効果を得る。上記調整値α、βは補正
トルク指令ｕ´から制御対象点までの応答を安定するよ
うに調節して決める。
先端等の制御対象点の振動を防止し、帯域を十分に高く
とることができる制御方法。 【構成】 モータの位置、速度を従来と同様にフィード
バック制御して得られたトルク指令ｕ”を求める。オブ
ザーバで推定したてモータ位置と制御対象点間のずれ量
ｘ１、ずれ速度ｘ２に、調整値α、βによって調整可能
なゲイン（α−Ｋp Ｋ1 ）、（β−Ｋ1 ）をそれぞれ乗
じ、得られた値を上記トルク指令ｕ”から減じて補正ト
ルク指令ｕを求め、サーボモータを駆動する。これによ
り、制御対象点の位置、速度をフィードバックして制御
する場合と同様な効果を得る。上記調整値α、βは補正
トルク指令ｕ´から制御対象点までの応答を安定するよ
うに調節して決める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットや工作機械の
制御に関するもので、セミクローズドループで制御する
際のロボットのアーム先端、工作機械のワークの加工点
や工具位置の振動発生を防止することに関する。
制御に関するもので、セミクローズドループで制御する
際のロボットのアーム先端、工作機械のワークの加工点
や工具位置の振動発生を防止することに関する。
【０００２】
【従来の技術】ロボットや工作機械においては、ロボッ
トや工作機械を駆動するサーボモータに、位置、速度を
検出する検出器を取り付け、サーボモータの位置、速度
を制御することによって、最終的に制御しようとするロ
ボットアーム先端（ツールセンタポイント）やワークや
工具等の制御対象点の位置、速度を制御している。すな
わち、セミクローズドループで通常制御している。しか
し、モータとロボットアーム先端やワークや工具等の制
御対象点までは、減速機やアームその他の部材で連結さ
れており、モータと制御対象点までの間は完全な剛体で
はない。そのため、加減速時にはアーム先端等の制御対
象点がオーバシュートしたり、振動が生じたりする。
トや工作機械を駆動するサーボモータに、位置、速度を
検出する検出器を取り付け、サーボモータの位置、速度
を制御することによって、最終的に制御しようとするロ
ボットアーム先端（ツールセンタポイント）やワークや
工具等の制御対象点の位置、速度を制御している。すな
わち、セミクローズドループで通常制御している。しか
し、モータとロボットアーム先端やワークや工具等の制
御対象点までは、減速機やアームその他の部材で連結さ
れており、モータと制御対象点までの間は完全な剛体で
はない。そのため、加減速時にはアーム先端等の制御対
象点がオーバシュートしたり、振動が生じたりする。
【０００３】図３は、アームや減速機等による振動系を
バネ、ダンパー系にモデリングしたときの説明図であ
る。図３において、θL はアーム先端等の制御対象点の
位置、θm はモータの位置、ＪL は負荷イナーシャ、Ｊ
m はモータイナーシャ、Ｋはバネ定数、Ｄは粘性係数、
ｕはこの振動系に入力されるトルク入力（モータ出力ト
ルク）である。モータ側に着目して、運動方程式を立て
ると次の数式１となる。
バネ、ダンパー系にモデリングしたときの説明図であ
る。図３において、θL はアーム先端等の制御対象点の
位置、θm はモータの位置、ＪL は負荷イナーシャ、Ｊ
m はモータイナーシャ、Ｋはバネ定数、Ｄは粘性係数、
ｕはこの振動系に入力されるトルク入力（モータ出力ト
ルク）である。モータ側に着目して、運動方程式を立て
ると次の数式１となる。
【０００４】
【数１】 なお、記号の上に２ドットを施したものは、その記号が
意味する変数を２回微分したことを表し、１ドットは１
回微分したことを表す。例えばθm に２ドットが付され
ているものは、モータ位置θm を２回微分したものでモ
ータの加速度を表し、θm に１ドットが付されているも
のは１回微分でモータ速度を意味する。
意味する変数を２回微分したことを表し、１ドットは１
回微分したことを表す。例えばθm に２ドットが付され
ているものは、モータ位置θm を２回微分したものでモ
ータの加速度を表し、θm に１ドットが付されているも
のは１回微分でモータ速度を意味する。
【０００５】また、負荷側において運動方程式を立てる
と、次の数式２となる。
と、次の数式２となる。
【０００６】
【数２】 上記数式２より、次の数式３が得られる。
【０００７】
【数３】 上記数式３で示されるモータ位置θm からするアーム先
端等の制御対象点の位置θL までの応答特性は、加減速
時にモータ位置θm と制御対象点の位置θL 間に撓みや
捩じれ等のずれが生じることを示している。従って、モ
ータ位置θm を正確に制御しても、制御対象点の位置θ
L に振動を起こさずに制御することは不可能であること
が分かる。
端等の制御対象点の位置θL までの応答特性は、加減速
時にモータ位置θm と制御対象点の位置θL 間に撓みや
捩じれ等のずれが生じることを示している。従って、モ
ータ位置θm を正確に制御しても、制御対象点の位置θ
L に振動を起こさずに制御することは不可能であること
が分かる。
【０００８】そのため、位置ループゲインを上記数式３
によって決まる固有周波数より低くする必要がある。若
しくは、得たい位置ループゲインに合わせて上記数式３
の周波数を上げるように機構部分を設計する必要があ
る。また、上記数式１及び数式２よりトルク入力ｕより
アーム先端等の制御対象点の加速度までの伝達関数を求
めると、次の数式４となる。
によって決まる固有周波数より低くする必要がある。若
しくは、得たい位置ループゲインに合わせて上記数式３
の周波数を上げるように機構部分を設計する必要があ
る。また、上記数式１及び数式２よりトルク入力ｕより
アーム先端等の制御対象点の加速度までの伝達関数を求
めると、次の数式４となる。
【０００９】
【数４】 この伝達関数から明らかのように、２次の振動系であ
る。そのため、アーム先端位置等の制御対象点の位置、
速度を用いて制御ループを組む場合でも上記数式４の帯
域（固有周波数）が低いと、十分な速度ループの帯域を
得ることができず、結局、位置ループの帯域も高く取る
ことができなくなる。しかしながら、従来技術において
は、上記トルク入力ｕからアーム先端等の制御点の加速
度までの応答特性を次の数式５で示すような伝達関数と
して制御ループを組んでいた。
る。そのため、アーム先端位置等の制御対象点の位置、
速度を用いて制御ループを組む場合でも上記数式４の帯
域（固有周波数）が低いと、十分な速度ループの帯域を
得ることができず、結局、位置ループの帯域も高く取る
ことができなくなる。しかしながら、従来技術において
は、上記トルク入力ｕからアーム先端等の制御点の加速
度までの応答特性を次の数式５で示すような伝達関数と
して制御ループを組んでいた。
【００１０】
【数５】 または、モータ位置と制御対象点間には、撓み、捩じれ
等のずれがないものとしてθL ＝θm として、制御系を
組んでいた。そのため、上述したように、アーム先端等
の制御対象点に振動が発生し、それを抑えることが困難
であった。
等のずれがないものとしてθL ＝θm として、制御系を
組んでいた。そのため、上述したように、アーム先端等
の制御対象点に振動が発生し、それを抑えることが困難
であった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、サ
ーボモータの位置、速度を制御することによってアーム
先端位置やワークや工具等の制御対象点の位置、速度を
制御するセミクローズドループ制御において、上記従来
技術の欠点を改善し、周波数帯域を十分に高くとること
ができ、かつ、制御対象点における振動の発生を防止す
る振動制御方法を提供することにある。
ーボモータの位置、速度を制御することによってアーム
先端位置やワークや工具等の制御対象点の位置、速度を
制御するセミクローズドループ制御において、上記従来
技術の欠点を改善し、周波数帯域を十分に高くとること
ができ、かつ、制御対象点における振動の発生を防止す
る振動制御方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の振動制御方法
は、オブザーバによって、ロボットアームの先端位置や
工作機械のワークや工具等の制御対象点の位置とこれら
ロボットや工作機械を駆動制御するサーボモータの位置
間のずれ量（撓み、捩じれ量）及びそのずれ速度を推定
し、サーボモータの位置のフィードバック制御及び速度
フイードバック制御により求められるトルク指令から、
上記ずれ量、ずれ速度にそれぞれ設定ゲインを乗じた値
を減じて補正トルク指令としてサーボモータへ指令する
ようにし、このとき、ずれ量、ずれ速度のフィードバッ
ク値に乗じられる上記各設定ゲインは、上記トルク指令
から上記制御対象点までの応答が安定するように調整し
て決定する。
は、オブザーバによって、ロボットアームの先端位置や
工作機械のワークや工具等の制御対象点の位置とこれら
ロボットや工作機械を駆動制御するサーボモータの位置
間のずれ量（撓み、捩じれ量）及びそのずれ速度を推定
し、サーボモータの位置のフィードバック制御及び速度
フイードバック制御により求められるトルク指令から、
上記ずれ量、ずれ速度にそれぞれ設定ゲインを乗じた値
を減じて補正トルク指令としてサーボモータへ指令する
ようにし、このとき、ずれ量、ずれ速度のフィードバッ
ク値に乗じられる上記各設定ゲインは、上記トルク指令
から上記制御対象点までの応答が安定するように調整し
て決定する。
【００１３】特に、上記各設定ゲインは、上記制御対象
点の位置、速度のフィードバック制御を行なったときと
制御特性が等価になるように調整する。
点の位置、速度のフィードバック制御を行なったときと
制御特性が等価になるように調整する。
【００１４】
【作用】モータ位置と制御対象点のずれ量（撓み、捩じ
れ量）をｘ１、このずれ速度をｘ２とすると、ずれ量ｘ
１、ずれ速度ｘ２は次の数式６、数式７で表される。
れ量）をｘ１、このずれ速度をｘ２とすると、ずれ量ｘ
１、ずれ速度ｘ２は次の数式６、数式７で表される。
【００１５】
【数６】
【００１６】
【数７】 次に、制御対象点の位置フィードバック制御、速度フィ
ードバック制御で得られたトルク指令ｕ´に対し、上記
ずれ量ｘ１、ずれ速度ｘ２をフィードバック制御して制
御するものとし、補正したトルク指令ｕを次の数式８と
する。なお、α、βは調整値である。
ードバック制御で得られたトルク指令ｕ´に対し、上記
ずれ量ｘ１、ずれ速度ｘ２をフィードバック制御して制
御するものとし、補正したトルク指令ｕを次の数式８と
する。なお、α、βは調整値である。
【００１７】
【数８】 数式６、数式７を数式８に代入し、さらに数式３を用い
てθm を除去すると、次の数式９を得る。
てθm を除去すると、次の数式９を得る。
【００１８】
【数９】 この数式９を数式４に代入すると、次の数式１０を得
る。
る。
【００１９】
【数１０】 この数式１０が示すものは、トルク指令から制御対象点
の加速度までの応答特性を示すものであり、この数式１
０から、調整値α、βの値を調整することによって固有
周波数、ダンピングを変えることができることを示して
いる。このことより、固有周波数（周波数帯域）を十分
に高く取り、サーボ系の帯域を高く取ることができるこ
とを示す。
の加速度までの応答特性を示すものであり、この数式１
０から、調整値α、βの値を調整することによって固有
周波数、ダンピングを変えることができることを示して
いる。このことより、固有周波数（周波数帯域）を十分
に高く取り、サーボ系の帯域を高く取ることができるこ
とを示す。
【００２０】そこで、数式１０を制御対象と考え上記数
式８によって、アーム先端位置等の制御対象点の位置、
速度でサーボ系を組むと図１のブロック線図が得られ
る。なお、図１において、Ｋp は位置ループゲイン、Ｋ
１は速度ループゲイン（比例ゲイン）である。上記図１
においては、アーム先端位置等の制御対象点の位置、速
度がフィードバックされているが、実際には、このアー
ム先端位置等の制御対象点の位置や速度は検出できな
い。そこで公知のオブザーバによりアーム先端位置等の
制御対象点の位置、速度を推定し、この推定位置、速度
で制御ループを組んで制御することが考えられるが、推
定量で制御ループを組むことは危険であることから、本
発明はモータ位置、モータ速度で制御ループを組みトル
ク指令を求め、かつ、オブザーバによって上記ずれ量、
ずれ速度を推定し、推定ずれ量、ずれ速度を上記トルク
指令にフィードバックする方法を採用する。
式８によって、アーム先端位置等の制御対象点の位置、
速度でサーボ系を組むと図１のブロック線図が得られ
る。なお、図１において、Ｋp は位置ループゲイン、Ｋ
１は速度ループゲイン（比例ゲイン）である。上記図１
においては、アーム先端位置等の制御対象点の位置、速
度がフィードバックされているが、実際には、このアー
ム先端位置等の制御対象点の位置や速度は検出できな
い。そこで公知のオブザーバによりアーム先端位置等の
制御対象点の位置、速度を推定し、この推定位置、速度
で制御ループを組んで制御することが考えられるが、推
定量で制御ループを組むことは危険であることから、本
発明はモータ位置、モータ速度で制御ループを組みトル
ク指令を求め、かつ、オブザーバによって上記ずれ量、
ずれ速度を推定し、推定ずれ量、ずれ速度を上記トルク
指令にフィードバックする方法を採用する。
【００２１】図１のブロック線図をモータ位置、モータ
速度による制御ループに変更すると、図２のブロック線
図となる。この図２に示す制御系においては、実際に測
定できるモータ位置、モータ速度によって制御ループを
組み、即ち、従来と同様の位置、速度ループ制御を行な
いトルク指令ｕ”を求め該トルク指令ｕ”に対して、ず
れ量ｘ１、ずれ速度ｘ２をフイードバックしてモータに
対するトルク指令ｕを求めることによってアーム先端等
の制御対象点で制御ループを組んだことと等価な制御系
を得ることができる。特に、調整値α、βを調整するこ
とによって、即ちずれ量ｘ１、ずれ速度ｘ２のフィード
バックゲイン（α−Ｋp Ｋ1 ）、（β−Ｋ1 ）を調整す
ることによってトルク指令から制御対象点加速度までの
振動を完全に無くすことが可能となる。
速度による制御ループに変更すると、図２のブロック線
図となる。この図２に示す制御系においては、実際に測
定できるモータ位置、モータ速度によって制御ループを
組み、即ち、従来と同様の位置、速度ループ制御を行な
いトルク指令ｕ”を求め該トルク指令ｕ”に対して、ず
れ量ｘ１、ずれ速度ｘ２をフイードバックしてモータに
対するトルク指令ｕを求めることによってアーム先端等
の制御対象点で制御ループを組んだことと等価な制御系
を得ることができる。特に、調整値α、βを調整するこ
とによって、即ちずれ量ｘ１、ずれ速度ｘ２のフィード
バックゲイン（α−Ｋp Ｋ1 ）、（β−Ｋ1 ）を調整す
ることによってトルク指令から制御対象点加速度までの
振動を完全に無くすことが可能となる。
【００２２】
【実施例】図４は本発明の一実施例を実施するロボット
制御系の要部ブロック図である。図４中、１はロボット
を制御する制御装置で、補間、直交座標系の座標値から
各軸の回転角への変換，逆変換等を行うと共に、ロボッ
トの各軸へ位置指令を分配する。２は制御装置１のプロ
セッサとディジタルサーボ回路３のプロセッサ間の情報
の伝達を仲介する共有メモリで、制御装置１のプロセッ
サが書き込んだ位置指令等のデータをディジタルサーボ
回路３のプロセッサに受け渡し、ディジタルサーボ回路
３のプロセッサが書き込んだ各種情報を制御装置１のプ
ロセッサに引き渡す機能を行うものである。３はディジ
タルシグナルプロセッサ等で構成されるディジタルサー
ボ回路でプロセッサ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成され、ロ
ボットの各軸のサーボモータの制御を行うもので、本発
明の振動制御方法の処理をも行うものである。４はトラ
ンジスタインバータ等で構成されるサーボアンプで、５
はサーボモータである。また、６はサーボモータ５の位
置、速度を検出するパルスコーダで、位置、速度はディ
ジタルサーボ回路３にフィードバックされている。な
お、図４には、ディジタルサーボ回路３、サーボアンプ
４，サーボモータ５について１軸のみを図示している。
制御系の要部ブロック図である。図４中、１はロボット
を制御する制御装置で、補間、直交座標系の座標値から
各軸の回転角への変換，逆変換等を行うと共に、ロボッ
トの各軸へ位置指令を分配する。２は制御装置１のプロ
セッサとディジタルサーボ回路３のプロセッサ間の情報
の伝達を仲介する共有メモリで、制御装置１のプロセッ
サが書き込んだ位置指令等のデータをディジタルサーボ
回路３のプロセッサに受け渡し、ディジタルサーボ回路
３のプロセッサが書き込んだ各種情報を制御装置１のプ
ロセッサに引き渡す機能を行うものである。３はディジ
タルシグナルプロセッサ等で構成されるディジタルサー
ボ回路でプロセッサ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成され、ロ
ボットの各軸のサーボモータの制御を行うもので、本発
明の振動制御方法の処理をも行うものである。４はトラ
ンジスタインバータ等で構成されるサーボアンプで、５
はサーボモータである。また、６はサーボモータ５の位
置、速度を検出するパルスコーダで、位置、速度はディ
ジタルサーボ回路３にフィードバックされている。な
お、図４には、ディジタルサーボ回路３、サーボアンプ
４，サーボモータ５について１軸のみを図示している。
【００２３】図５は、本実施例において、上記デジタル
サーボ回路３のプロセッサが実行する本発明のサーボモ
ータ制御処理に関するフローチャートであり、該プロセ
ッサは所定周期（位置、速度ループ処理周期）毎、図３
に示す処理を実行する。まず、予め、トルク指令に対す
るアーム先端点（制御対象点）の応答が安定するような
調整値α、βを実験的に求め、ディジタルサーボ回路３
のメモリ内に設定しておく。なお、通常の位置ループ、
速度ループ制御の位置ループゲインＫp、速度ループゲ
イン（比例ゲイン）Ｋ1 も設定しておくが、通常のサー
ボモータの制御と同様に、速度ループ制御における積分
定数をも設定し、積分処理も行なうようにする。それ
は、オブザーバによりずれ量ｘ１、ずれ速度ｘ２を推定
するが、この推定値に外乱（トルクオフセット等による
オフセット外乱）が乗ることがあるので、この影響を無
くすために積分制御も行なうものである。
サーボ回路３のプロセッサが実行する本発明のサーボモ
ータ制御処理に関するフローチャートであり、該プロセ
ッサは所定周期（位置、速度ループ処理周期）毎、図３
に示す処理を実行する。まず、予め、トルク指令に対す
るアーム先端点（制御対象点）の応答が安定するような
調整値α、βを実験的に求め、ディジタルサーボ回路３
のメモリ内に設定しておく。なお、通常の位置ループ、
速度ループ制御の位置ループゲインＫp、速度ループゲ
イン（比例ゲイン）Ｋ1 も設定しておくが、通常のサー
ボモータの制御と同様に、速度ループ制御における積分
定数をも設定し、積分処理も行なうようにする。それ
は、オブザーバによりずれ量ｘ１、ずれ速度ｘ２を推定
するが、この推定値に外乱（トルクオフセット等による
オフセット外乱）が乗ることがあるので、この影響を無
くすために積分制御も行なうものである。
【００２４】ディジタルサーボ回路の３のプロセッサ
は、制御装置１から共有メモリ２を介して送られてくる
移動指令から位置、速度ループ処理周期毎の移動指令Ｍ
c を求めると共に（ステップＳ１）、パルスコーダ６か
らフィードバックされるモータ位置、モータ速度を読む
（ステップＳ２）。次に、読み取ったモータ速度と前周
期において求めたトルク指令ｕ”、及び前周期求めたず
れ量ｘ１、ずれ速度ｘ２に基づいて従来から公知のオブ
ザーバ処理（例えば、特開平３−９２９１１号公報参
照）を実行し、当該周期におけるずれ量ｘ１、ずれ速度
ｘ２を求める（ステップＳ３）。
は、制御装置１から共有メモリ２を介して送られてくる
移動指令から位置、速度ループ処理周期毎の移動指令Ｍ
c を求めると共に（ステップＳ１）、パルスコーダ６か
らフィードバックされるモータ位置、モータ速度を読む
（ステップＳ２）。次に、読み取ったモータ速度と前周
期において求めたトルク指令ｕ”、及び前周期求めたず
れ量ｘ１、ずれ速度ｘ２に基づいて従来から公知のオブ
ザーバ処理（例えば、特開平３−９２９１１号公報参
照）を実行し、当該周期におけるずれ量ｘ１、ずれ速度
ｘ２を求める（ステップＳ３）。
【００２５】そして、従来と同様に、ステップＳ１で求
めた移動指令ＭｃからステップＳ２で求めたモータ位置
を減じた値を積算して位置偏差を求め、該位置偏差に位
置ループゲインＫp を乗じて速度指令Ｖc を求める位置
ループ処理を実行する（ステップＳ４）。こうして求め
られた速度指令Ｖc からステップＳ２で読み取ったモー
タ速度を減じて得られる速度偏差に、設定された積分ゲ
インＫ2 を乗じた値を積分器として作用するアキュムレ
ータＡに加算して、積分器の値を求める（ステップＳ
６）。さらに、速度指令Ｖc からモータ速度のフィード
バック値を減じて得られた速度偏差に比例ゲインＫ1 を
乗じ、得られる値を上記アキュムレータＡに加算してト
ルク指令ｕ”を求める（ステップＳ６）。このステップ
Ｓ５，６の処理は従来と同様の速度ループ処理としての
ＰＩ（比例積分）処理である。
めた移動指令ＭｃからステップＳ２で求めたモータ位置
を減じた値を積算して位置偏差を求め、該位置偏差に位
置ループゲインＫp を乗じて速度指令Ｖc を求める位置
ループ処理を実行する（ステップＳ４）。こうして求め
られた速度指令Ｖc からステップＳ２で読み取ったモー
タ速度を減じて得られる速度偏差に、設定された積分ゲ
インＫ2 を乗じた値を積分器として作用するアキュムレ
ータＡに加算して、積分器の値を求める（ステップＳ
６）。さらに、速度指令Ｖc からモータ速度のフィード
バック値を減じて得られた速度偏差に比例ゲインＫ1 を
乗じ、得られる値を上記アキュムレータＡに加算してト
ルク指令ｕ”を求める（ステップＳ６）。このステップ
Ｓ５，６の処理は従来と同様の速度ループ処理としての
ＰＩ（比例積分）処理である。
【００２６】こうして求められたトルク指令ｕ”から、
ステップＳ３で推定したずれ量ｘ１に予め設定されてい
るずれ量のフィードバックゲイン（α−Ｋp Ｋ1 ）を乗
じた値、及びずれ速度ｘ２にずれ速度のフィードバック
ゲイン（β−Ｋ1 ）を乗じた値を減じて補正されたトル
ク指令ｕを求める（ステップＳ７）。この補正されたト
ルク指令ｕを電流ループに引き渡して当該位置、速度ル
ープ処理周期の処理を終了する（ステップＳ８）。電流
ループ処理では、この補正されたトルク指令ｕに基づい
て電流ループ処理を行ない、サーボモータを駆動する電
流を制御する。
ステップＳ３で推定したずれ量ｘ１に予め設定されてい
るずれ量のフィードバックゲイン（α−Ｋp Ｋ1 ）を乗
じた値、及びずれ速度ｘ２にずれ速度のフィードバック
ゲイン（β−Ｋ1 ）を乗じた値を減じて補正されたトル
ク指令ｕを求める（ステップＳ７）。この補正されたト
ルク指令ｕを電流ループに引き渡して当該位置、速度ル
ープ処理周期の処理を終了する（ステップＳ８）。電流
ループ処理では、この補正されたトルク指令ｕに基づい
て電流ループ処理を行ない、サーボモータを駆動する電
流を制御する。
【００２７】上記実施例では、ロボット制御に本発明を
適用した場合であるが、工作機械のサーボモータ制御に
も適用することができるものであり、この場合、ワーク
や工具の位置（制御対象点）の振動を上記方法によって
防止することができる。また、上記実施例において、ず
れ量、ずれ速度の推定値には外乱トルクをも含む場合が
生じるが、そのために、より精度を向上させるには外乱
推定オブサーバを適用して外乱を推定し、ずれ量、ずれ
速度からこの外乱による影響を除去するようにする。
適用した場合であるが、工作機械のサーボモータ制御に
も適用することができるものであり、この場合、ワーク
や工具の位置（制御対象点）の振動を上記方法によって
防止することができる。また、上記実施例において、ず
れ量、ずれ速度の推定値には外乱トルクをも含む場合が
生じるが、そのために、より精度を向上させるには外乱
推定オブサーバを適用して外乱を推定し、ずれ量、ずれ
速度からこの外乱による影響を除去するようにする。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、サーボモータの位置、速度を
制御して該サーボモータで駆動される機械の制御対象と
するロボットのアーム先端点や、工作機械におけるワー
クや工具の位置（制御対象点）を制御するセミクローズ
ドループ制御方式において、サーボモータから制御対象
点までの機械の撓み、捩じれ等による位置ずれによりト
ルク指令を補正して、上記制御対象点の振動発生を防止
するようにしたから、制御系が安定し、かつアーム先端
等の制御対象点の振動をなくすことができる。その結
果、周波数帯域を高くとることができる。また、ロボッ
トアーム先端等の制御対象点の位置、速度を検出して制
御ループを組んだときと同等の効果を得ることができ
る。
制御して該サーボモータで駆動される機械の制御対象と
するロボットのアーム先端点や、工作機械におけるワー
クや工具の位置（制御対象点）を制御するセミクローズ
ドループ制御方式において、サーボモータから制御対象
点までの機械の撓み、捩じれ等による位置ずれによりト
ルク指令を補正して、上記制御対象点の振動発生を防止
するようにしたから、制御系が安定し、かつアーム先端
等の制御対象点の振動をなくすことができる。その結
果、周波数帯域を高くとることができる。また、ロボッ
トアーム先端等の制御対象点の位置、速度を検出して制
御ループを組んだときと同等の効果を得ることができ
る。
【図１】本発明の作動原理を説明するための説明図であ
る。
る。
【図２】図１と同様に本発明の作用原理を説明するため
の説明図である。
の説明図である。
【図３】制御対象の振動系をバネ、ダンパー系にモデリ
ングしたときの説明図である。
ングしたときの説明図である。
【図４】本発明を適用する一実施例のロボット制御部の
要部ブロック図である。
要部ブロック図である。
【図５】同実施例におれる位置、速度ループ処理周期毎
の処理のフローチャートである。
の処理のフローチャートである。
１ 制御装置 ５ サーボモータ ６ パルスコーダ θm モータ位置 θL 制御対象点位置 Ｊm モータイナーシャ ＪL 機械イナーシャ Ｋ ばね定数 Ｄ 粘性係数
Claims (2)
- 【請求項１】 サーボモータの位置、速度を制御するこ
とによって制御しようとする部材の制御対象点の位置、
速度を制御する方法において、オブザーバによってモー
タの位置と上記制御対象点の位置のずれ量及びそのずれ
速度を推定し、サーボモータの位置のフィードバック制
御及び速度フイードバック制御により求められるトルク
指令から、上記推定ずれ量、推定ずれ速度にそれぞれ設
定ゲインを乗じた値を減じて補正トルク指令を求め、該
補正トルク指令をサーボモータへの指令とし、上記各設
定ゲインは、上記トルク指令から上記制御対象点までの
応答が安定するように調整されて設定されていることを
特徴とする振動制御方法。 - 【請求項２】 上記各設定ゲインは、上記制御対象点の
位置、速度のフィードバック制御を行なったときと制御
特性が等価になるように、調整されている請求項１記載
の振動制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5269697A JPH07104856A (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | 振動制御方法 |
| US08/314,268 US5637969A (en) | 1993-10-01 | 1994-09-30 | Vibration control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5269697A JPH07104856A (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | 振動制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07104856A true JPH07104856A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17475934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5269697A Pending JPH07104856A (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | 振動制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5637969A (ja) |
| JP (1) | JPH07104856A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6486629B2 (en) | 1997-08-13 | 2002-11-26 | Fanuc Ltd. | Method for controlling force application with servo motor and appartus therewith |
| US10008854B2 (en) | 2015-02-19 | 2018-06-26 | Enphase Energy, Inc. | Method and apparatus for time-domain droop control with integrated phasor current control |
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| JP3655378B2 (ja) * | 1995-11-28 | 2005-06-02 | ファナック株式会社 | サーボモータの外乱負荷推定方法 |
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| JP5372250B2 (ja) * | 2010-05-18 | 2013-12-18 | 三菱電機株式会社 | モータ制御装置 |
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| JP7487479B2 (ja) * | 2020-01-23 | 2024-05-21 | セイコーエプソン株式会社 | 移動ロボットの制御方法 |
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| JPS58143981A (ja) * | 1982-02-19 | 1983-08-26 | 株式会社日立製作所 | 産業用ロボツトの制御方法 |
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| JPH0392911A (ja) * | 1989-09-06 | 1991-04-18 | Fanuc Ltd | スライディングモード制御によるロボット制御方法 |
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| US5331265A (en) * | 1989-12-11 | 1994-07-19 | Fanuc Ltd. | Method of executing sliding-mode control including twist feedback |
| JP2871993B2 (ja) * | 1993-03-31 | 1999-03-17 | 日本電気株式会社 | サーボモータの位置制御装置 |
-
1993
- 1993-10-01 JP JP5269697A patent/JPH07104856A/ja active Pending
-
1994
- 1994-09-30 US US08/314,268 patent/US5637969A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US10008854B2 (en) | 2015-02-19 | 2018-06-26 | Enphase Energy, Inc. | Method and apparatus for time-domain droop control with integrated phasor current control |
| US10951037B2 (en) | 2015-02-19 | 2021-03-16 | Enphase Energy, Inc. | Method and apparatus for time-domain droop control with integrated phasor current control |
| US11355936B2 (en) | 2015-02-19 | 2022-06-07 | Enphase Energy, Inc. | Method and apparatus for time-domain droop control with integrated phasor current control |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5637969A (en) | 1997-06-10 |
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