• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1992014196A1
    申请号:PCT/JP1992/000124
    申请日:1992-02-06
    公开日:1992-08-20
    发明作者:Nobutoshi Torii；Ryo Nihei；Tetsuaki Kato
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G05B13-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 ゲイ ンスケジューリ ング
    [0002] 技 術 分 野
    [0003] 本発明はサ一ボモータによって駆動される機構部の制御系 でのゲイ ンスケジューリ ングに関し、 特に速度によって、 積 分ゲイ ンを変えるゲイ ンスケジュ一リ ングに関する。 背 景 技 術
    [0004] サ一ボモータによつて駆動されるロボッ トのアームにおけ る静摩擦等の非線形項を補償する方法として、 速度に応じて ゲィ ンを変更するゲイ ンスケジューリ ングがある。 ロボッ ト ではサーボモータ軸に結合されたパルスコーダの帰還パルス を微分して帰還速度を得ている。 この速度に応じて、 ゲイ ン を変更している。
    [0005] しかし、 このようなサーボ系では、 パルスコーダの分解能 が低いと、 ゲイ ンの変更をきめこまかく行うことができず、 アームのスムーズな動きが得られない。 発 明 の 開 示
    [0006] 本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 ォブ ザーバにより推定した分解能の高い推定速度によって、 ゲイ ンの変更を行うゲイ ンスケジユ ーリ ングを提供することを目 的とする。 一 一 本発明では上記課題を解決するために、
    [0007] サーボモータによって駆動される系の P I制御ループによ る静摩擦を補償するためのゲイ ンスケジュ一リ ングにおいて、 ォブザーバによつて分解能の高い推定速度を推定し、 前記推 定速度によってゲイ ンを変更するようにしたことを特徴とす るゲイ ンスケジュ一 リ ングが、 提供される。
    [0008] 例えば、 オブザーバによって、 分解能の低いパルスコーダ より、 高い分解能の推定速度を推定することができる。 従つ て、 この推定速度でゲイ ンを変更することにより、 きめこま かなゲイ ンの変更ができる。 図 面 の 簡 単 な 説 明
    [0009] 図 1 は本発明を実施するためのサーボ系のブロック図、 図 2は本発明を実施するための口ボッ トシステムのハード ゥェァの構成図、
    [0010] 図 3は状態方程式を示す図、
    [0011] 図 4は推定速度と積分ゲイ ンの関係を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
    [0012] 以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
    [0013] 図 2は本発明を実施するためのロボッ ト システムのハード ゥェァの構成図である。 ホス トプロセッサ 9はロボッ ト全体 を制御するプロセッサである。 ホス トプロセッサ 9からは口 ボッ トの位置指令が共有 R A M 1 0に書き込まれる。 なお、 ホス トプロセッサ 9に結合される R O M、 R A M等は省略し てある。
    [0014] ロボッ トに内蔵されたサーボモータ 2 2を制御する D S P (ディ ジタル ' シグナル ♦ プロセッサ） 1 1 は R 0 M 1 2の システムプログラムに従って、 共有 R A M I 0の位置指令を 一定時間ごとに読み取る。
    [0015] D S P 1 1 は、 この位置指令とサーボモータ 2 2 に内蔵さ れたパルスコーダ 2 3からの位置フ ィ一ドバックとの差分に よる位置偏差を求める。 この位置偏差に比例した速度指令を 出力する。 また、 位置フ ィ ー ドバッ クを微分して、 サ一ボモ ータ 2 2の速度を求める。 この速度指令と速度から速度ルー プを形成する。 また、 速度ループからの指令を電流指令に変 換して、 電流ループを形成する。 電流ループから電流指令が 出力され、 これからサーボモータ 2 2を駆動するための P W M波形を生成して、 D S L (ディ ジタルサ一ボ L S I ) 1 4 経由でサーボアンプ 2 1 に送る。
    [0016] サ一ボアンプ 2 1 は P W M指令を受けて、 サーボモータ 2 2を駆動する。 サーボモータ 2 2は減速機を介して、 アーム 2 6を駆動する。 サーボモータ 2 2にはパルスコーダ 2 3が 内蔵されており、 帰還パルスを D S L 1 4経由で D S P 1 1 に fejsする。
    [0017] さらに、 D S P 1 1 は後述するようにオブザーバ機能を実 行し、 サ一ボモータ 2 2の推定速度、 外乱トルク等を推定す る o
    [0018] 図 1 は本発明を実施するためのサーボ系のブ口 ック図であ る。 速度指令 V cは加算器 3 1でサ一ボモータ 2 2の速度 ( X I ) を差し引き、 比例要素 3 2と、 積分要素 3 3に送る。 比例要素 3 2でゲイ ン K 1をかけ、 積分要素では積分ゲイ ン K 2をかけて積分し、 それぞれの出力は加算器 3 4で加算さ れ、 電流指令 U 1 として出力される。 電流指令 U 1 はトルク 定数 tを有する要素 3 5に入力される。 要素 3 5の出力は サーボモータ 2 2を駆動する駆動トルクとなる。 これに外乱 トルク X 2が加算器 3 6で加算される。 加算器 3 6の出力は サーボモータ 2 2 とロボッ トのアーム 2 6等を含めたィナー シャ Jを有する要素 3 7に入力される。 要素 3 7の出力は加 速度 X 1 C 1 } となる。 この加速度 X 1 ( 1 } は積分要素 3 8で 積分され、 速度 X 1 となる。
    [0019] —方、 電流指令 U 1 とサーボモータ 2 2の速度 X 1 はォブ ザーバ 4 0に入力される。 オブザーバ 4 0は電流 U 1 とサー ボモータ 2 2の速度 X 1から、 推定速度 X X 1を求める。 こ の推定速度 X X 1 はパルスコーダ 2 3から得られる速度より、 高い分解能を有する。 この推定速度 X X 1 によって、 積分ゲ イ ン K 2を変更する。
    [0020] オブザーバ 4 0は図 1の要素 3 5、 加算器 3 6、 要素 3 7、 積分要素 3 8から状態方程式を求め、 この状態方程式から、 推定速度 X X 1及び外乱トルク X 2を推定する同一次元ォブ ザーバを組み、 推定速度 X X 1 と外乱トルク X 2を推定する。 図 3はこの状態方程式を示す図である。 状態方程式 （ 1 ) に よってオブザーバ 4 0が構成される。 勿論、 オブザーバ 4 0 の機能は D S P 1 1 によって実行される。
    [0021] 次に推定速度 X X 1 によってどのように積分ゲイ ン K 2を 変更するかについて説明する。 図 4は推定速度と積分ゲイ ン の関係を示す図である。 図において、 横軸は推定速度 X X I であり、 縦軸は積分ゲイ ン K 2である。 図から明らかなよう に、 推定速度 X X 1が 0のとき、 積分ゲイ ン K 2は最大で、 推定速度の正あるいは負に変化するに従って直線的に減少す
    [0022] O o
    [0023] 上記の説明では、 機構部はロボッ トのアームで説明したが、 それ以外の静摩擦の大きな機構部についても同様に適用する ことができる。
    [0024] 以上説明したように本発明では、 推定速度によってサーボ 系のゲイ ンを変更するようにしたので、 分解能の高い推定速 度によってゲイ ンをきめこまかに変更でき、 機構部をなめら かに運動させることができる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . サーボモータによって駆動される系の P I制御ループ による静摩擦を補償するためのゲイ ンスケジュ一リ ングにお いて、
    オブザーバによって分解能の高い推定速度を推定し、 前記推定速度によってゲイ ンを変更するようにしたことを 特徵とするゲイ ンスケジユ ーリ ング。
    2 . 前記ゲイ ンは速度制御ループの積分ゲイ ンであること を特徵とする請求項 1記載のゲイ ンスケジユ ーリ ング。
    3 . 前記積分ゲイ ンは推定速度が 0の時に最大とし、 前記 推定速度の正あるいは、 負の変化に対して、 直線的に低下す るように制御することを特徴とする請求項 1記載のゲイ ンス ケジユ ーリ ング。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    Slotine et al.1988|Adaptive manipulator control: A case study
    Lorenz et al.1991|High-resolution velocity estimation for all-digital, ac servo drives
    Nakao et al.1987|A robust decentralized joint control based on interference estimation
    Canudas et al.1987|Adaptive friction compensation in DC-motor drives
    Solsona et al.2000|Nonlinear control of a permanent magnet synchronous motor with disturbance torque estimation
    Yang et al.2000|Performance evaluation of a velocity observer for accurate velocity estimation of servo motor drives
    EP0130570B1|1991-10-09|Method and apparatus for controlling a robot hand along a predetermined path
    EP0417312B1|1996-01-10|Feedforward control unit for servomotor
    Teeter et al.1996|A novel fuzzy friction compensation approach to improve the performance of a DC motor control system
    EP0280324B1|1993-06-23|Nonlinear control unit for a multi-degree-of freedom manipulator
    US5347204A|1994-09-13|Position dependent rate dampening in any active hand controller
    EP2199037B1|2013-01-23|Robot system and control method
    Mitsantisuk et al.2009|Kalman-filter-based sensor integration of variable power assist control based on human stiffness estimation
    Tafazoli et al.1998|Tracking control of an electrohydraulic manipulator in the presence of friction
    JP2770982B2|1998-07-02|マニピユレータの位置と力の協調制御装置
    US6825631B1|2004-11-30|Prediction controlling device
    Veselic et al.2010|Improved discrete-time sliding-mode position control using Euler velocity estimation
    US4988935A|1991-01-29|Advanced digital motion control
    KR20030090663A|2003-11-28|작업자의 명령 하에서의 크레인 요동 방지 제어
    DE69737566T2|2007-12-27|Lagesteuerung
    US5144549A|1992-09-01|Time delay controlled processes
    US5442270A|1995-08-15|Adaptive sliding mode control method for object of control including spring system
    US5719479A|1998-02-17|Collision detecting method
    JP2004213472A|2004-07-29|制御装置
    CA2056941C|2001-01-09|Sliding mode control system
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPH04257001A|1992-09-11|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1992-08-20| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1992-08-20| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU MC NL SE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]