JPH0361201B2 - - Google Patents
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- JPH0361201B2 JPH0361201B2 JP23197482A JP23197482A JPH0361201B2 JP H0361201 B2 JPH0361201 B2 JP H0361201B2 JP 23197482 A JP23197482 A JP 23197482A JP 23197482 A JP23197482 A JP 23197482A JP H0361201 B2 JPH0361201 B2 JP H0361201B2
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- 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
- G05B19/416—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 of velocity, acceleration or deceleration
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Description
【発明の詳細な説明】
(1) 発明の技術分野
本発明は、オペレータからの指令、作業環境の
種々の情報等に基づいて、サーボ機構に対する運
動計画を立てる計算機と、実際に対象物を操作す
るサーボモータの間にあつて、計算機の指令に基
づいてあらかじめ決められた範囲の低レベルの判
断と処理を行ないながらサーボモータの動作を管
理する関数発生器又はサーボ制御装置に関する。[Detailed Description of the Invention] (1) Technical Field of the Invention The present invention relates to a computer that creates a motion plan for a servo mechanism based on instructions from an operator, various information about the work environment, etc., and a computer that actually operates an object. The present invention relates to a function generator or servo control device that manages the operation of a servo motor while performing low-level judgment and processing in a predetermined range based on instructions from a computer.
(2) 技術の背景
サーボ機構を用いた各種工作機械、半導体ボン
デング装置、工業用ロボツト等では、サーボ機構
の動作の高速化や多軸化に伴なつて、最近はサー
ボモータ周りの低レベルの処理例えば位置制御、
速度制御等を計算機から独立した専用の制御装置
で実行させることが行われている。(2) Background of the technology In various machine tools, semiconductor bonding equipment, industrial robots, etc. that use servo mechanisms, low-level noise around the servo motors has recently become more important as the servo mechanisms have become faster and more multi-axis. Processing such as position control,
Speed control and the like are performed by a dedicated control device independent from a computer.
この種の制御装置は、サーボモータに移動を指
令する位置情報を時間とともに変化する連続な関
数(比較位置関数と呼ばれる)として出力するも
のであるので、この意味から関数発生器とも呼ば
れる。 This type of control device outputs position information that instructs the servo motor to move as a continuous function (referred to as a comparison position function) that changes over time, so it is also called a function generator in this sense.
この関数発生器の発生する位置関係において
は、モータの発生力(位置関数の加速度成分に比
例する)が有限であるという物理的制約からその
微分量である速度関数についても連続であること
が要求される。また、これらの関数を発生させる
場合の基本的要求として、希望する目標位置へ正
確に導く位置関数であり、かつ目標位置に到達し
た時の速度が零となるように減速されることが要
求される。さらに、加・減速時の加速度の大きさ
には、モータの発生力の制約等から上限値があ
り、これを越えるとモータは追従できなくなる。
一方、高速動作を行わせるためには加速度はでき
るだけ大きい値にすることが要求される。 In the positional relationship generated by this function generator, due to the physical constraint that the force generated by the motor (proportional to the acceleration component of the position function) is finite, it is required that the velocity function, which is its derivative, is also continuous. be done. In addition, the basic requirements when generating these functions are that the position function accurately leads to the desired target position, and that the speed is decelerated to zero when the target position is reached. Ru. Furthermore, the magnitude of acceleration during acceleration and deceleration has an upper limit due to constraints on the force generated by the motor, and if this is exceeded, the motor will no longer be able to follow.
On the other hand, in order to perform high-speed operation, the acceleration is required to be as large as possible.
これらの要件を満すために、目標位置に接近し
て減速する場合に、少くとも現在の位置と目標位
値との差の関数として減速関数(減速曲線)を生
成する機構を備えていることが、関数発生器とし
て必要である。 In order to meet these requirements, it must be equipped with a mechanism that generates at least a deceleration function (deceleration curve) as a function of the difference between the current position and the target position when decelerating as it approaches the target position. is required as a function generator.
(3) 従来技術と問題点
このような関数発生器として、最近では任意の
移動量の指令に対して前記の制約を満足しながら
リアルタイム(実時間)で位置関数を発生できる
ことはもちろん、移動中に任意に指令される指示
速度に対して有限な一定の加速度をもたせた速度
関数を生成しながらこれに追従して行き、目標位
置に接近すると前記速度関数、連続の条件を満た
しながら減速動作に移行する等かなり高度なもの
も現われている。(例えば特開昭56−22106号公報
参照)
ところで、サーボモータをよりきめ細かくコン
トロールするために、加速度をも任意に計算機か
ら指令できるような関数発生器を作りたいという
要求がされるようになつてきた。しかしながら前
記の関数発生器においては、速度関数を決定する
機構が計算機の指示速度に追従する部分と、目標
位置に接近して減速曲線にしたがう部分の2系続
があるため、両者の加速度を同一にするだけでも
相当な困難があつた。(3) Prior art and problems Recently, such function generators can not only generate position functions in real time while satisfying the above constraints for arbitrary movement commands, but also generate position functions during movement. The system generates a speed function with a finite constant acceleration for the specified speed that is arbitrarily commanded, and follows this, and when it approaches the target position, the speed function starts decelerating while satisfying the continuity condition. Some fairly advanced methods such as migration have also appeared. (For example, see Japanese Patent Application Laid-open No. 56-22106.) By the way, in order to control servo motors more precisely, there has been a demand for creating a function generator that can also command acceleration from a computer. Ta. However, in the above-mentioned function generator, the mechanism that determines the speed function has two systems: one that follows the speed instructed by the computer, and the other that follows the deceleration curve as it approaches the target position, so the acceleration of both is the same. It was quite difficult just to do so.
さらに同じ構成のままで加速度を変えるため
に、指示速度に追従する部分と減速曲線に従つて
自立的に減速する部分の両方について必要な加速
度となるような回路定数を計算して設定する等の
方法がとられていたが、その場合は多大の時間を
必要とする難点があつた。 Furthermore, in order to change the acceleration while keeping the same configuration, circuit constants must be calculated and set to provide the necessary acceleration for both the part that follows the commanded speed and the part that decelerates independently according to the deceleration curve. However, this method had the drawback of requiring a large amount of time.
(4) 発明の目的
本発明の目的は、このような問題を改善するた
めに、まつたく任意の加速度が指定されても指示
速度に追従する部分と減速曲線に従つて自立的に
減速する部分の両方について常に同一の加速度と
なるような関数発生器を提供することである。換
言すれば、ただ一つのパラメータが与えられる
と、瞬時に必要な加速度をとるような回路構成に
セツトアツプされるような関数発生器を提供する
ことを目的とする。(4) Purpose of the Invention The purpose of the present invention is to improve such problems by providing a part that follows the designated speed even if an arbitrary acceleration is specified, and a part that decelerates autonomously according to the deceleration curve. The purpose of the present invention is to provide a function generator that always provides the same acceleration for both. In other words, the object is to provide a function generator that can be set up into a circuit configuration that instantaneously obtains the required acceleration when only one parameter is given.
(5) 発明の構成
この目的を達成するため、本発明の関数発生器
では、始動時の加速のため、あるいは移動中に新
たに指令された指示速度に追従するために、定加
速度特整を持つ速度情報を生成する第1の速度情
報生成手段と、対象物体のあらかじめ設定された
目標位置と移動中の各瞬時における比較位置関数
の差の関数として、定加速度特性を持つ減速曲線
を生成する第2の速度情報生成手段を有し、移動
開始より指示速度に追従する動作を行う指示速度
追従動作時には第1の速度生成手段が発生する第
1の速度情報を用い、目標に接近して自立的に減
速を行う自立的減速時には第2の速度情報生成手
段が発生する第2の速度情報を用いて前記比較位
置関数を生成する関数発生器であつて、一方の入
力として供給されたパルス列信号と他方の入力と
して供給された2進数値の積に比例した周波数の
パルス列を出力する第1の変換手段及び第2の変
換手段と、第1の変換手段に定周波数のパルス列
と、計算機から指令された指示加速度の平方根に
比例する2進数値を入力する手段と、第1の変換
手段の出力パルス列をクロツクパルス源として前
記指示速度に追従する前記第1の速度情報を出力
する第1のカウンタ手段と、前記第2の変換手段
の一方の入力として前記第1の変換手段の出力パ
ルスを供給し、他方の入力として前記指示速度追
従動作時には前記第1のカウンタ手段からの第1
の速度情報を供給し、前記自立的減速動作時には
前記第2の速度情報を供給する手段と、前記第2
の変換手段からの各速度情報を示すパルス列をク
ロツク源として前記比較位置関数を発生する第2
のカウンタ手段を有し、あらかじめ指示された定
加速度をもつた第1の速度情報および第2の速度
情報を発生することを特徴とする。(5) Structure of the Invention In order to achieve this object, the function generator of the present invention uses constant acceleration specialization for acceleration at startup or to follow a newly commanded command speed during movement. a first speed information generating means for generating speed information having a constant acceleration characteristic as a function of a difference between a preset target position of the target object and a comparison position function at each instant during movement; It has a second speed information generating means, and during a commanded speed following operation in which the movement follows the commanded speed from the start of movement, the first speed information generated by the first speed generating means is used to approach the target and become independent. a function generator that generates the comparison position function using second speed information generated by a second speed information generating means during self-sustaining deceleration, the pulse train signal being supplied as one input; A first converting means and a second converting means output a pulse train with a frequency proportional to the product of the binary value supplied as the input of means for inputting a binary value proportional to the square root of the commanded acceleration; and first counter means for outputting the first speed information that follows the commanded speed using the output pulse train of the first converting means as a clock pulse source. The output pulse of the first converting means is supplied as one input of the second converting means, and the output pulse of the first converting means is supplied as the other input during the instruction speed following operation.
and means for supplying the second speed information during the self-sustaining deceleration operation;
a second pulse train that generates the comparative position function using a pulse train indicating each speed information from the converting means as a clock source;
The present invention is characterized in that it has a counter means and generates first speed information and second speed information having a constant acceleration specified in advance.
(6) 発明の実施例
本発明の一実施例を第1図及び第2図により説
明する。(6) Embodiment of the Invention An embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. 1 and 2.
第1図は本発明の関数発生器のブロツク図を示
したものであり、第2図はその動作説明図であ
る。 FIG. 1 shows a block diagram of the function generator of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of its operation.
そして第1図において点線部分20は関数発生
であり、同じく30はサーボ機構である。 In FIG. 1, a dotted line portion 20 is a function generation, and 30 is a servo mechanism.
まず関数発生器20において、1,2はバイナ
リ・レイト・マルチブライヤ(以下BRMとい
う)で、入力のパルス列の周波数と2進数値の積
に相当する周波数のパルス列を出力する機能を有
する。3,4はアツプ・ダウン型のカウンタで、
アツプ側にパルスが入力されるとカウントアツプ
し、ダウン側にパルスが入力されるとカウントダ
ウンする。5,6は2進数値の大きさを比較し
て、>,=,<の3つの大小関係の判定結果を出力
するコンパレータ、7はコンパレータ5の判定に
よりカウンタ3へのパルス列の流れを切り替える
切替スイツチ、8はコンパレータ6の判定により
BRM2への2進数値を選択するデータセレク
タ、9は移動方向によりカウンタ4へのパルス列
の流れを切り替える切替スイツチ、10は目標位
置Xcと比較位置関数Xrの差の絶対値を演算する
絶対値演算回路、11,12は入力の平方根の数
値表がが記憶されたリードオンリーメモリよりな
る平方根ROM、13は定周波数のパルス列を発
振するオシレータ、14はD/Aコンバータ、1
5は加速度の絶対値に対して負・ゼロ・正の符号
を与える符号選択回路である。 First, in the function generator 20, reference numerals 1 and 2 are binary rate multibliers (hereinafter referred to as BRM), which have a function of outputting a pulse train of a frequency corresponding to the product of the frequency of the input pulse train and a binary value. 3 and 4 are up-down type counters,
When a pulse is input to the UP side, it counts up, and when a pulse is input to the DOWN side, it counts down. 5 and 6 are comparators that compare the sizes of binary values and output the results of three magnitude relationship determinations >, =, and <; 7 is a switch that switches the flow of the pulse train to the counter 3 based on the determination of comparator 5; Switch, 8 is determined by comparator 6.
A data selector selects a binary value to be sent to BRM2, 9 is a changeover switch that changes the flow of the pulse train to counter 4 depending on the direction of movement, and 10 is an absolute value calculation that calculates the absolute value of the difference between target position Xc and comparison position function Xr. 11 and 12 are square root ROMs consisting of read-only memories in which a numerical table of input square roots is stored; 13 is an oscillator that oscillates a constant frequency pulse train; 14 is a D/A converter;
5 is a sign selection circuit that gives negative, zero, and positive signs to the absolute value of acceleration.
また、サーボ機構30は公知のサーボ機構と同
じ構成のもので、減算器31,32、増幅器3
3、サーボモータ34、エンコーダ35、現在位
置を示すカウンタ36、閉ループ制御器37から
なる。 Further, the servo mechanism 30 has the same configuration as a known servo mechanism, including subtracters 31 and 32, and an amplifier 3.
3, a servo motor 34, an encoder 35, a counter 36 that indicates the current position, and a closed loop controller 37.
次に第1図の動作を、第2図のグラフ、波形図
とともに説明する。 Next, the operation shown in FIG. 1 will be explained together with the graph and waveform diagram shown in FIG. 2.
図示しない計算機は、対象物の位置や速度を検
出して2進数値からなる目標位置Xcと指示速度
Vcを与える。また、対象物の追従特性、サーボ
モータの発生力等から2進数値からなる指示加速
度αcが与えられる。 A calculator (not shown) detects the position and speed of the object and calculates the target position Xc and the indicated speed, which are binary values.
Give Vc. Further, a commanded acceleration αc consisting of a binary value is given from the following characteristics of the object, the force generated by the servo motor, etc.
第2図は、指示速度Vcと指示加速度αcの指示
内容の変化を示すグラフで、T0〜T5間は指示加
速度αcはαc1で(第2図B)、指示速度VcはT0〜
T2間はVc1,T2〜T5間はVc1である場合を(第2
図A)、またT6〜T12間は指示加速度αcはαc2で
(第2図D)、指示速度Vcは、T6〜T8間はVc3、
T8〜T10間はVc4、T10〜T12間はVc5である場合
(第2図C)を示している。 Fig. 2 is a graph showing changes in the instruction contents of the instruction speed Vc and instruction acceleration αc. During the period T 0 to T 5 , the instruction acceleration αc is αc 1 (Fig. 2B), and the instruction speed Vc is from T 0 to T 5.
Vc 1 between T 2 and Vc 1 between T 2 and T 5 (second
(Fig. A), the commanded acceleration αc is αc 2 between T 6 and T 12 (Fig. 2 D), and the commanded speed Vc is Vc 3 between T 6 and T 8 ,
A case is shown in which the voltage is Vc 4 between T 8 and T 10 and Vc 5 between T 10 and T 12 (FIG. 2C).
以下、各時間区分に従つて説明する。 The following will explain each time segment.
(1) 時間T=T0すなわち静止時
カウンタ3の値は零を示し、カウンタ4の値は
以前の移動の時に与えられた目標位置の値が入つ
ており、サーボモータ34をその以前の位置に位
置決めしている。(1) Time T = T 0 , that is, at rest The value of counter 3 indicates zero, and the value of counter 4 contains the value of the target position given during the previous movement, and the servo motor 34 is moved to the previous position. is positioned.
次に計算機から新たな目標位置Xcが入力され
ると、絶対値演算回路10は対象物の位置Xr(こ
の値は時々刻々変化する)と目標位置Xcの差の
絶対値を出力し、平方根ROM11はその平方根
√|〜|を出力する。カウンタ3の出力a
(零)<平方根ROM11の出力bであるので、コ
ンパレータ6はデータセレクタ8を切り替えてカ
ウンタ3の出力をBRM2に導く。 Next, when a new target position Xc is input from the computer, the absolute value calculation circuit 10 outputs the absolute value of the difference between the target position Xr (this value changes from moment to moment) and the target position Xc, and the square root ROM 11 outputs its square root √|~|. Output a of counter 3
Since (zero)<output b of the square root ROM 11, the comparator 6 switches the data selector 8 and guides the output of the counter 3 to the BRM 2.
次に指示加速度αc=αc1が与えられると、αc1
の平方根に比例した周波数のパルス列がBRM1
から出力される。 Next, given the commanded acceleration αc = αc 1 , αc 1
BRM1 is a pulse train with a frequency proportional to the square root of
is output from.
(2) 指示速度追従動作
指示速度追従動作は動作開始から計算機から指
示された指示速度Vc1,Vc2に定加速度αc1で追従
する動作である。(2) Instruction speed following operation The instruction speed following operation is an operation that follows the instruction speeds Vc 1 and Vc 2 instructed by the computer from the start of operation at a constant acceleration αc 1 .
(2−1)T0<T<T1
指示速度Vc=Vc1が与えられ移動開始が指令
されると、切替スイツチ9が動作して(Vc>0
のときアツプ側、Vc<0のときはダウン側)、カ
ウンタ4の計数を開始する。Vc1=C>カウンタ
3の出力aであるのでコンパレータ5が切替スイ
ツチをアツプ側に切替えると、カウンタ3は
BRM1の出力パルスを計数する。BRM1の出
力パルスは√1に比例するので、カウンタ3の
出力aは移動位置に対して定加速度αc1で変化す
る第1の速度情報を示す。(2-1) T 0 < T < T 1 When the commanded speed Vc=Vc 1 is given and movement start is commanded, the changeover switch 9 operates (Vc>0
(up side when Vc<0, down side when Vc<0), counter 4 starts counting. Since Vc 1 = C > output a of counter 3, when comparator 5 switches the changeover switch to the UP side, counter 3
Count the output pulses of BRM1. Since the output pulse of the BRM 1 is proportional to √ 1 , the output a of the counter 3 indicates first velocity information that changes at a constant acceleration αc 1 with respect to the moving position.
カウンタ3の出力aは、さらにBRM2に導か
れているため、カウンタ4の値の変化率はカウン
タ3の値によつて増減して対象物の比較位置Xr
を出力する。 Since the output a of the counter 3 is further guided to the BRM 2, the rate of change of the value of the counter 4 increases or decreases depending on the value of the counter 3, and the comparison position Xr of the object
Output.
また、2進数値からなる指示加速度αc1はD/
A変換器14でアナログ量に変換されて符号選択
回路15に供給される。一方コンパレータ5は前
述のようにc>aのときは切替スイツチ7をアツ
プ側に切り替えるが、同時に符号選択回路15を
動作させてその符号を正にする。したがつて、符
号選択回路15から出力される比較加速度αrは、
T0〜T1間は第2図Bに示すように、正の符号で
大きさがαc1の加速度を示すことになる。 In addition, the commanded acceleration αc 1 consisting of a binary value is D/
The A converter 14 converts it into an analog quantity and supplies it to the code selection circuit 15. On the other hand, the comparator 5 switches the changeover switch 7 to the up side when c>a as described above, but at the same time operates the sign selection circuit 15 to make the sign positive. Therefore, the comparison acceleration αr output from the sign selection circuit 15 is
As shown in FIG. 2B, the period between T 0 and T 1 indicates an acceleration with a positive sign and a magnitude αc 1 .
サーボ機構30は公知の動作に従つて定加速
(+αc1)でサーボモータ34を駆動し、対象物を
目標位置Xcに向け移動させる。 The servo mechanism 30 drives the servo motor 34 at constant acceleration (+αc 1 ) according to a known operation, and moves the object toward the target position Xc.
この動作状態はカウンタ3の出力すなわち第1
の速度情報aが指示速度Vc1に達するまで持続す
る。 This operating state corresponds to the output of counter 3, that is, the first
The speed information a continues until the speed information a reaches the command speed Vc1 .
(2−2) T1≦T<T2
時間T1において、カウンタ3の出力aが指示
速度Vc1に達すると、a=cとなるのでコンパレ
ータ5は切替スイツチ7を中央の端子に切り替え
てカウンタ3の計数動作を停止させ、それと同時
に符号選択回路15の符号を零とする。したがつ
て、T1〜T2間ではカウンタ3の出力aは第2図
Aに示すようにVc1を指示し、符号選択回路15
の出力αrは第2図Bに示すように零を示すこと
になる。(2-2) T 1 ≦ T < T 2 At time T 1 , when the output a of the counter 3 reaches the indicated speed Vc 1 , a=c, so the comparator 5 switches the changeover switch 7 to the center terminal. The counting operation of the counter 3 is stopped, and at the same time, the code of the code selection circuit 15 is set to zero. Therefore, between T1 and T2 , the output a of the counter 3 indicates Vc1 as shown in FIG.
The output αr will be zero as shown in FIG. 2B.
その他の部分は(2−1)と同じ動作を継続す
るので、サーボモータ34は、定速度Vc1で回転
しながら対象物を引き続き目標位置Xcに向け移
動させる。 Since the other parts continue the same operation as in (2-1), the servo motor 34 continues to move the object toward the target position Xc while rotating at a constant speed Vc1 .
この動作状態は、計算機がT2で新たな指示速
度Vc2を指令するまで継続する。 This operating state continues until the computer commands a new commanded speed Vc 2 at T 2 .
(2−3)T2≦T<T3
指示速度Vcが時間T2においてVc1より低いVc2
に指令されると、a>cとなるので、コンパレー
タ5は切替スイツチ7をダウン側に切替えてカウ
ンタ3をダウン計数を開始させ、それと同時に符
号選択回路15の出力αrの符号を負にする。し
たがつて、T2〜T3間においてはカウンタ3は平
方根ROM11の出力パルス列によつて、第2図
に示すように指示速度Vc1から定加速度αc1で減
速する第1の速度情報を発生し、符号選択回路1
5は第2図Bに示すように負の符号でαc1の大き
さをもつた比較加速度αrを発生する。(2-3) T 2 ≦T < T 3 Indicated speed Vc is lower than Vc 1 at time T 2 Vc 2
Since a>c holds, the comparator 5 switches the changeover switch 7 to the down side, causes the counter 3 to start counting down, and at the same time makes the sign of the output αr of the sign selection circuit 15 negative. Therefore, between T 2 and T 3 , the counter 3 generates first speed information that decelerates from the commanded speed Vc 1 at a constant acceleration αc 1 , as shown in FIG. 2, using the output pulse train of the square root ROM 11. and code selection circuit 1
5 generates a comparative acceleration αr having a negative sign and a magnitude αc 1 as shown in FIG. 2B.
その他の部分は、(2−1)〜(2−2)と同
じ動作を継続するので、サーボモータ34は、定
加速度(−αc1)で減速回転しながら、引き続き
対象物を目標位置Xcに向け移動させる。 The other parts continue the same operations as in (2-1) and (2-2), so the servo motor 34 continues to move the object to the target position Xc while decelerating and rotating at a constant acceleration (-αc 1 ). Move towards.
この動作状態は、カウンタ3の出力aがVc1か
ら新たな指示速度Vc2に到達するまで継続する。 This operating state continues until the output a of the counter 3 reaches the new commanded speed Vc 2 from Vc 1 .
(2−4)T3≦T<T4
時間T3においてカウンタ3の出力aが指示速
度Vc2に達すると、a=cとなるのでコンパレー
タ5は切替スイツチ7を中央の端子に切り替えて
カウンタ3の計数動作を停止させ、それと同時に
符号選択回路15の符号を零とする。したがつ
て、T3〜T4間では、カウンタ3の出力aは第2
図Aに示すようにVc2を指示し、符号選択回路1
5の出力αrは零を示すことになる。(2-4) T 3 ≦ T < T 4 When the output a of the counter 3 reaches the commanded speed Vc 2 at time T 3 , a=c, so the comparator 5 switches the changeover switch 7 to the center terminal and 3 is stopped, and at the same time, the code of the code selection circuit 15 is set to zero. Therefore, between T 3 and T 4 , the output a of the counter 3 is the second
Vc 2 is specified as shown in Figure A, and the sign selection circuit 1
The output αr of 5 will show zero.
その他の部分は(2−1)〜(2−3)と同じ
動作を継続するので、サーボモータ34は、定速
度Vc2で回転しながら、対象物を引き続き目標位
置Xcに向け移動させる。 Since the other parts continue the same operations as in (2-1) to (2-3), the servo motor 34 continues to move the object toward the target position Xc while rotating at a constant speed Vc2 .
この動作状態は、平方根ROM11の発生する
速度、すなわち第2の速度情報がVc2に達する時
間T4まで継続する。そして時間T4以後は次の自
立的減速動作が開始される。 This operating state continues until time T4 when the speed generated by the square root ROM 11, ie, the second speed information, reaches Vc2 . After time T4 , the next independent deceleration operation is started.
(3) 自立的追従動作(T4≦T≦T5)
対象物が目標位置Xcに到達するときの速度は
零であること、すなわちVc2から定加速度αc1で
減速しながら、目標位置Xcに到達するときは速
度が零になつて停止することが要求される。(3) Independent tracking operation (T 4 ≦T≦T 5 ) The speed of the object when it reaches the target position Xc is zero , that is, the target position When reaching , the speed must reach zero and the vehicle must stop.
この要件を満足するためには、時間T4におけ
る対象物の位置をXr4とすると、Vc2,αc1,Xc,
Xr4の間には、Vc2=√21|−4|なる関
係が成り立つことが必要である。 In order to satisfy this requirement, if the position of the object at time T 4 is Xr 4 , then Vc 2 , αc 1 , Xc,
It is necessary that the following relationship holds between Xr 4 : Vc 2 =√2 1 |− 4 |.
ところで、平方根ROM11の出力bは√|
−Xr|に比例するので、出力bは定加速度の第
2の速度情報を示すことになる。この出力bは、
対象物の位置が目標位置Xcより大きく離れてい
るので、T4以前では第2図Aに示すようにカウ
ンタ3の出力aより大きくなつている。したがつ
て、a<bであるので、コンパレータ6は切替ス
イツチ8を上側に切り替えてカウンタ3の出力a
をBRM2に供給している。 By the way, the output b of the square root ROM 11 is √|
Since it is proportional to -Xr|, the output b indicates the second velocity information of constant acceleration. This output b is
Since the position of the object is far away from the target position Xc, the output a is larger than the output a of the counter 3 before T4, as shown in FIG. 2A. Therefore, since a<b, the comparator 6 switches the changeover switch 8 to the upper side and outputs a from the counter 3.
is supplied to BRM2.
T=T4で平方根ROM11からの第2の速度情
報bがカウンタ3の出力aすなわちVc2に達する
と、a≧bとなるのでコンパレータ6は切替スイ
ツチ8を下側に切り替えて平方根ROM11の出
力をBRM2に供給し、それと同時に符号選択回
路15の出力αrの符号を負にする。 When the second speed information b from the square root ROM 11 reaches the output a of the counter 3, that is, Vc 2 at T=T 4 , since a≧b, the comparator 6 switches the changeover switch 8 to the lower side and outputs the square root ROM 11. is supplied to the BRM 2, and at the same time, the sign of the output αr of the sign selection circuit 15 is made negative.
したがつて、T4〜T5間では、平方根ROM11
から第2図Aに示すように定加速度αc1で減速す
る第2の速度情報が出力され、符号選択回路15
は第2図Bに示すように、負の符号でαc1の大き
さをもつた比較加速度αrを発生する。 Therefore, between T 4 and T 5 , the square root ROM11
As shown in FIG. 2A, the second speed information decelerating at a constant acceleration αc1 is output from
generates a comparative acceleration αr with a negative sign and a magnitude αc 1 , as shown in FIG. 2B.
T=T5において、対象物が目標位置Xcに到達
するとXc=Xrとなるので、速度が零となつて停
止し、定加速度αc1をもつて対象物を目標位置Xc
に移動させる一連の操作が終了する。 At T=T 5 , when the object reaches the target position
This completes the series of operations to move the image to .
第1図においてCの位置のパルス列の周波数は
実際にカウンタ4をup/downしているので、指
示加速度αcが変わつても無関係に常にモータの
速度の大きさに比例する。 In FIG. 1, the frequency of the pulse train at position C actually turns up/down the counter 4, so it is always proportional to the magnitude of the motor speed regardless of the change in the commanded acceleration αc.
これに対して、第1図中記号A、B、Vcにお
ける速度情報は指示加速度αcの値が変わつた場
合には、同じ2進数の値に対して意味するモータ
速度の大きさが変わつてしまう。つまり、スケー
ルが変わる、これは、BRM2において、入力パ
ルス周波数とA、B、Vcの2進データの積がC
のパルス周波数になるためである。したがつて、
A、B、Vcの2進数値と実際の速度(rod/s)
との対応(変換)は
(A、B、Vcの2進数値)=1/K・√αc・(実速度
rod/s)のようになる。この時、A、B、Vcの
3つの速度情報はCOMP5,CRMP6で結ばれ
ているので同じスケールになる。またK・√
は2進数値の1bitに対する実速度(rod/s)の
大きさで速度の分解能であるがこれが√に比
例している。Kについては、位置分解能(カウン
タ4の)と、オシレータ13の発振周波数の積で
これは一定値である。 On the other hand, if the speed information at symbols A, B, and Vc in Figure 1 changes the value of the indicated acceleration αc, the magnitude of the motor speed that is meant for the same binary value will change. . In other words, the scale changes. This means that in BRM2, the product of the input pulse frequency and the binary data of A, B, and Vc is C
This is because the pulse frequency becomes . Therefore,
Binary values of A, B, Vc and actual speed (rod/s)
The correspondence (conversion) is as follows (binary values of A, B, and Vc) = 1/K・√αc・(actual speed rod/s). At this time, the three speed information A, B, and Vc are connected by COMP5 and CRMP6, so they have the same scale. Also K・√
is the size of the actual speed (rod/s) for 1 bit of the binary value, which is the speed resolution, and is proportional to √. K is the product of the position resolution (of the counter 4) and the oscillation frequency of the oscillator 13, and is a constant value.
本発明では、αcの値は移動の途中では変える
ことができない(実速度が1/√に比例する
のでその時点で速度が不連続になる)ようになつ
ているので、少なくとも1回の移動の間はA、
B、Vcは速度に比例した量なので、この意味で
A、B、Vcを速度と呼んだ。また、本発明の使
用目的として、αcを初期設定の形で1度だけ出
力することが多い。特に多関節ロボツトでは、関
数発生器は、指示速度Vcに対する追従を速くす
るためにαcを限界加速度ぎりぎりの値に設定す
る。ロボツト全体の加速度コントロールは、全軸
を統合した、直角座標系(x−y−z)で行な
い、それを指示速度の変化の形で、各軸の関数発
生器に伝える方法をとる場合が多いことによる。
(各軸で加速度を制限しすぎると軌跡が不正確に
なるため)
もちろん、移動毎にαcが変えられても良い。
この場合には、計算機側で実速度rod/sで計算
された指示速度に対して、2進数値データへの変
換テーブル(K・√の各軸の値)を参照する
ので、指示加速度αcの再設定と同時にこの変換
テーブルの値を書き換えておけば良く、めんどう
なことはない。 In the present invention, the value of αc cannot be changed during the movement (actual speed is proportional to 1/√, so the speed becomes discontinuous at that point), so at least one movement is performed. The interval is A,
Since B and Vc are quantities proportional to velocity, in this sense A, B, and Vc are called velocity. Further, as a purpose of use of the present invention, αc is often outputted only once in an initial setting form. Particularly in the case of an articulated robot, the function generator sets αc to a value close to the acceleration limit in order to quickly follow the commanded speed Vc. Acceleration control of the entire robot is often performed using a rectangular coordinate system (x-y-z) that integrates all axes, and then transmits this in the form of a change in commanded speed to the function generator of each axis. It depends.
(If the acceleration is restricted too much on each axis, the trajectory will become inaccurate.) Of course, αc may be changed for each movement.
In this case, the computer refers to the conversion table (values of each axis of K and √) to binary value data for the commanded speed calculated by the actual speed rod/s, so the commanded acceleration αc All you have to do is rewrite the values in this conversion table at the same time as the resetting, and there will be no trouble.
第2図C、Dは指示加速度αcを新たなαc2に指
示し、さらに指示速度VcをVc3→Vc4→Vc5と増
減変化させて対象物を目標位置に移動させるよう
に指令した場合の指示速度追従動作(T6〜T11
間)、自立的減速動作(T11〜T12間)及び比較加
速度αrの変化を示したものである。その動作は
第2図A、Bの場合と同様であるので説明は省略
する。 Figures C and D show the case where the commanded acceleration αc is commanded to a new αc 2 , and the commanded velocity Vc is increased/decreased from Vc 3 → Vc 4 → Vc 5 to move the object to the target position. Directed speed following operation (T 6 to T 11
(between T11 and T12), autonomous deceleration operation (between T11 and T12 ), and changes in comparative acceleration αr. Since the operation is the same as that shown in FIGS. 2A and 2B, the explanation will be omitted.
なおサーボモータ機構30は、閉ループ制御系
の応答を改善するため、フイードホワード信号と
して比較加速度関数αrを出力することができる。
またサーボモータがパルスモータのようなもので
ある場合はカウンタ4の入力であるアツプパルス
とダウンパルスをそれに導くことにより同様に駆
動することができる。 Note that the servo motor mechanism 30 can output the comparison acceleration function αr as a feedforward signal in order to improve the response of the closed loop control system.
Further, if the servo motor is a pulse motor, it can be driven in the same way by guiding up pulses and down pulses, which are the inputs of the counter 4, to it.
(7) 発明の効果
本発明によれば、関数発生器に対して加速度を
任意の値に設定することができ、かつ殆んど瞬間
的に設定が完了するという効果がある。さらに指
示速度追従動作時においても自立的減速動作時に
おいても常に同一の大きさの定加速度となる関数
発生器が容易に実現できる。(7) Effects of the Invention According to the present invention, the acceleration can be set to an arbitrary value for the function generator, and the setting can be completed almost instantaneously. Furthermore, it is possible to easily realize a function generator that always provides constant acceleration of the same magnitude both during the instructed speed follow-up operation and during the autonomous deceleration operation.
このような特徴があるので、本発明は、同じ関
数発生器に対して特性の異なるサーボ機構を接続
する場合のように、それぞれのサーボ機構に固有
の限界加速度で動作するような関数発生器となる
ように計算機から初期設定値の形でセツトアツプ
する場合、あるいは同じサーボ機構を用いる場合
でも、作業的、作業手順等に応じて自由な加速度
を選びたい時などに使用できる。 Because of these characteristics, the present invention can be used to connect function generators and servomechanisms that operate at their own limit accelerations, such as when servo mechanisms with different characteristics are connected to the same function generator. It can be used when setting up initial settings from a computer, or when using the same servo mechanism, and when you want to freely select an acceleration depending on the work or work procedure.
第1図は本発明の関数発生器のブロツク図、第
2図は、本発明の関数発生器の発生する移動速度
関係と比較加速度関数のグラフ及び波形図であ
る。
1,2はバイナリ・レイト・マルチプライヤ
(BRM)、3,4はアツプ・ダウン形のカウン
タ、5,6はコンパレータ、7は切替スイツチ、
8はデータセレクタ、9は切替スイツチ、10は
絶対値演算回路、11,12は入力の平方根を出
力する平方根ROM、13はオシレータ、14は
D/Aコンバータ、15は符号選択回路、20は
関数発生器、30はサーボ機構、31,32は減
算器、33は増幅器、34はサーボモータ、35
はエンコーダ、36はカウンタ、37は閉ループ
制御器を示す。
FIG. 1 is a block diagram of the function generator of the present invention, and FIG. 2 is a graph and waveform diagram of the moving speed relationship and comparative acceleration function generated by the function generator of the present invention. 1 and 2 are binary rate multipliers (BRM), 3 and 4 are up-down counters, 5 and 6 are comparators, 7 is a changeover switch,
8 is a data selector, 9 is a changeover switch, 10 is an absolute value calculation circuit, 11 and 12 are square root ROMs that output the square root of the input, 13 is an oscillator, 14 is a D/A converter, 15 is a sign selection circuit, and 20 is a function generator, 30 is a servo mechanism, 31, 32 are subtracters, 33 is an amplifier, 34 is a servo motor, 35
is an encoder, 36 is a counter, and 37 is a closed loop controller.
Claims (1)
に指令された指示速度に追従するために、定加速
度特性を持つ速度情報を生成する第1の速度情報
生成手段と、対象物体のあらかじめ設定された目
標位置と移動中の各瞬時における比較位置関数の
差の関数として、定加速度特性を持つ減速曲線を
生成する第2の速度情報生成手段を有し、移動開
始より指示速度に追従する動作を行う指示速度追
従動作時には第1の速度生成手段が発生する第1
の速度情報を用い、目標に接近して自立的に減速
を行う自立的減速時には第2の速度情報生成手段
が発生する第2の速度情報を用いて前記比較位置
関数を生成する関数発生器であつて、一方の入力
として供給されたパルス列信号と他方の入力とし
て供給された2進数値の積に比例した周波数のパ
ルス列を出力する第1の変換手段及び第2の変換
手段と、第1の変換手段に定周波数のパルス列
と、計算機から指令された指示加速度の平方根に
比例する2進数値を入力する手段と、第1の変換
手段の出力パルス列をクロツクパルス源として前
記指示速度に追従する前記第1の速度情報を出力
する第1のカウンタ手段と、前記第2の変換手段
の一方の入力として前記第1の変換手段の出力パ
ルスを供給し、他方の入力として前記指示速度追
従動作時には前記第1のカウンタ手段からの第1
の速度情報を供給し、前記自立的減速動作時には
前記第2の速度情報を供給する手段と、前記第2
の変換手段からの各速度情報を示すパルス列をク
ロツク源として前記比較位置関数を発生する第2
のカウンタ手段を有し、あらかじめ指示された定
加速度をもつた第1の速度情報および第2の速度
情報を発生することを特徴とする関数発生器。1 A first speed information generation means that generates speed information having constant acceleration characteristics for acceleration at startup or to follow a newly commanded speed while moving; The second speed information generating means generates a deceleration curve having constant acceleration characteristics as a function of the difference between the target position and the comparison position function at each instant during movement, and the second speed information generating means generates a deceleration curve having constant acceleration characteristics, and the second speed information generating means generates a deceleration curve having constant acceleration characteristics as a function of the difference between the target position and the comparison position function at each instant during movement. The first speed generation means generates the first
A function generator that generates the comparative position function using the second speed information generated by the second speed information generating means during autonomous deceleration when approaching the target and decelerating autonomously. a first converting means and a second converting means for outputting a pulse train having a frequency proportional to the product of a pulse train signal supplied as one input and a binary value supplied as the other input; means for inputting a constant frequency pulse train and a binary value proportional to the square root of the commanded acceleration commanded by the computer into the converting means; The output pulse of the first converting means is supplied as an input to one of the first counter means outputting speed information of 1 and the second converting means, and the output pulse of the first converting means is supplied as the input of the other during the instructed speed following operation. 1 from the counter means of
and means for supplying the second speed information during the self-sustaining deceleration operation;
a second pulse train that generates the comparative position function using a pulse train indicating each speed information from the converting means as a clock source;
1. A function generator comprising a counter means for generating first velocity information and second velocity information having a predetermined constant acceleration.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23197482A JPS59123908A (en) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | Function generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23197482A JPS59123908A (en) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | Function generator |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59123908A JPS59123908A (en) | 1984-07-17 |
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ID=16931961
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP23197482A Granted JPS59123908A (en) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | Function generator |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS59123908A (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2710855B2 (en) * | 1990-04-02 | 1998-02-10 | 富士通株式会社 | Drive control device and drive control method |
-
1982
- 1982-12-29 JP JP23197482A patent/JPS59123908A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS59123908A (en) | 1984-07-17 |
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