位置制御装置
【課題】 制御対象機械を目標位置へ移動させて停止させるための位置制御装置において、オーバーシュートの抑制とサイクルタイムの短縮を可能にする。
【解決手段】 フィードフォワード制御ブロック２７ａは位置指令ブロック２１からの前記位置指令値に対して、フィードフォワード設定手段４１で設定し出力されるフィードフォワードゲインを乗じた値を、新たな補正量として出力する機能を有し、この位置制御装置４０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段４１では、位置指令ブロック２１からのパルス列形式の位置指令値に含まれるパルス周波数の変化に基づく速度指令演算値を求めつつその変化を監視し、この速度指令演算値が予め定めた切換設定値より小さいときにはフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインのより小さく設定することにより、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と位置決め開始から終了までのサイクルタイムの短縮とを可能にしている。
【解決手段】 フィードフォワード制御ブロック２７ａは位置指令ブロック２１からの前記位置指令値に対して、フィードフォワード設定手段４１で設定し出力されるフィードフォワードゲインを乗じた値を、新たな補正量として出力する機能を有し、この位置制御装置４０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段４１では、位置指令ブロック２１からのパルス列形式の位置指令値に含まれるパルス周波数の変化に基づく速度指令演算値を求めつつその変化を監視し、この速度指令演算値が予め定めた切換設定値より小さいときにはフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインのより小さく設定することにより、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と位置決め開始から終了までのサイクルタイムの短縮とを可能にしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、制御対象機械を目標位置へ移動させて停止させるための位置制御装置に関し、特に、停止時の慣性力による制御対象機械の振動を抑制するようにした位置制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１９は、この種の制御対象機械の模式的概念構成図である。
【０００３】
この対象機械１０には、重量物１１と、アーム１２と、スライド移動部１３と、スライドレール部１４と、送りねじ１５と、カップリング１６と、モータ１７と、モータエンコーダ１８と、位置制御装置２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０のうちの何れか１台とを備えている。このうち、重量物１１，アーム１２，スライド移動部１３，スライドレール部１４，送りねじ１５，カップリング１６は、制御対象機械として包括されるものである。
【０００４】
図１９において、スライドレール部１４は、スライド移動部１３が図示の左右の移動方向のみ移動するように拘束する。さらに、スライドレール部１４とスライド移動部１３の接触部は低摩擦であり、スライド移動部１３がスライドレール部１４上を滑らかに移動できるようにされている。また、モータ１７の出力軸はカップリング１６を介して送りねじ１５と連結され、この送りねじ１５はスライド移動部１３に取り付けられた図示しないねじ部内に螺挿されている。
【０００５】
すなわち、前記何れかの位置制御装置からの位置指令値に従った位置決め制御により、モータ１７が送りねじ１５を回転駆動することにより、スライド移動部１３が図示の左右方向に移動する。
【０００６】
このような位置決め制御がなされるスライド移動部１３には、長尺のアーム１２が取り付けられており、このアーム１２の先端には重量物１１が取り付けられている。従って、スライド移動部１３の位置制御により、アーム１２の先端の重量物１１も位置決め制御されることとなる。
【０００７】
図１９に示した構成においては、スライド移動部１３が目標位置で停止した場合でも、アーム１２の先端にある重量物１１は自らの慣性力によりアーム１２をたわませて指令位置より先に進み、スライド移動部１３が目標位置で停止した後も、即座に停止せず振動する場合があることが知られている。
【０００８】
図２０は、上述の振動現象を抑制する機能を備えた従来の位置制御装置２０の回路構成図であり、下記特許文献１に開示されている回路構成である。
【０００９】
この位置制御装置２０には、位置指令ブロック２１と、位置調節器２２と、速度調節器２８と、トルク調節器２９とを備えている。
【００１０】
図２０において、位置指令ブロック２１では、スライド移動部１３が目標位置に移動するためのパルス列形式の位置指令値を出力し、このパルス列形式の位置指令値ではパルス数が移動量を指令し、パルス周波数がその時々の移動速度（すなわち、単位時間当りの位置の移動量が速度に相当する指令値となる）を指令している。
【００１１】
減算器２３，積算器２４，調節器２５，加算器２６，フィードフォワード制御ブロック２７からなる位置調節器２２では、モータ１７の出力軸に取り付けられたモータエンコーダ１８からのパルス列の検出信号を指令される前記位置指令値に一致させるために、減算器２３，積算器２４，調節器２５を用いた調節動作が行われ、その出力は速度指令値として加算器２６を介して速度調節器２８に送られる。
【００１２】
このとき、フィードフォワード制御ブロック２７では、位置指令ブロック２１からの前記位置指令値の単位時間当りの位置の移動量に所定のフィードフォワードゲインを乗じた補正量を求め、この補正量と調節器２５からの速度指令値とを加算器２６により加算し、この加算値を新たな速度指令値として速度調節器２８に送っている。
【００１３】
速度調節器２８では、モータエンコーダ１８からのパルス列の検出信号に基づくモータ１７の速度検出値が前記速度指令値に一致するように調節動作が行われ、その出力がトルク指令値としてトルク調節器２９に送られる。
【００１４】
トルク調節器２９では、前記トルク指令値に従い、このトルク調節器２９に内蔵するインバータなどの半導体電力変換器を介してモータ１７を駆動し、対象機械１０のスライド移動部１３を所定位置に移動させて停止させるような位置決め制御が実行される。
【００１５】
図２１は、図２０に示した位置制御装置２０とは異なった従来の位置制御装置の回路構成図であり、図２０に示した構成と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【００１６】
この位置制御装置３０には、位置指令ブロック３１と、位置調節器３２と、積算器３８と、速度調節器２８と、トルク調節器２９とを備えている。
【００１７】
図２１において、位置指令ブロック３１では、スライド移動部１３が目標位置に移動するためのデータ形式の位置指令値を出力し、このデータ形式の位置指令値ではデータの値が移動量を指令し、データの変化がその時々の移動速度を指令している。
【００１８】
減算器３３，調節器３４，加算器３５，微分器３６，フィードフォワード制御ブロック３７からなる位置調節器３２では、モータ１７に取り付けられたモータエンコーダ１８からのパルス列の検出信号の積算器３８による積算値である移動量検出値を位置指令ブロック３１からが指令される前記位置指令値に一致させるために、減算器３３，調節器３４を用いた調節動作が行われ、その出力は速度指令値として加算器３５を介して速度調節器２２に送られる。
【００１９】
このとき、微分器３６とフィードフォワード制御ブロック３７とにより、位置指令ブロック３１からの前記位置指令値の微分値に所定のフィードフォワードゲインを乗じた補正量を求め、この補正量と調節器３４からの速度指令値とを加算器３５により加算し、この加算値を新たな速度指令値として速度調節器２８に送っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００３−７６４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
従来の位置制御装置２０，３０において、位置調節器２２，３２を形成するフィードフォワード制御ブロック２７，３７での前記フィードフォワードゲインを大きく設定し過ぎると、位置決め終了時のオーバーシュートが大きくなり、また、前記フィードフォワードゲインを小さく設定し過ぎると、位置決め開始から終了までの所要時間（サイクルタイムとも称する）が長くなることが知られている。
【００２２】
特に制御対象機械のアームが長くその剛性が低い場合など、位置調節器２２，３２を形成する調節器２５，３４の比例ゲインを大きく設定できないときには、この状態での位置決め性能はフィードフォワードゲインの設定値に大きく依存するため、従来の固定したフィードフォワードゲインの設定値では、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制とサイクルタイムの短縮とが両立できないという問題点があった。
【００２３】
この発明の目的は、上記問題点を解消した位置制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
この第１の発明は、制御対象機械を目標位置に移動させて停止させるために指令される位置指令値に基づいて位置決め制御を行う際に、この位置決め制御のための位置調節演算動作の出力値に、前記位置指令値にフィードフォワードゲインを乗じて得られる補正量を加算し、この加算した値に基づいて前記制御対象機械を駆動制御する位置制御装置に、前記フィードフォワードゲインの設定値を新たな設定値までステップ関数状に変化させるフィードフォワードゲイン設定手段を備えたことを特徴とする。
【００２５】
第２の発明は前記位置制御装置に、前記フィードフォワードゲインの設定値を新たな設定値までランプ関数状に変化させるフィードフォワードゲイン設定手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】
第３の発明は前記第１または第２の発明の位置制御装置において、
前記フィードフォワードゲイン設定手段は、前記位置指令値に基づく速度指令演算値が予め定めた切換設定値より小さいときには、前記フィードフォワードゲインの設定値をより小さくすることを特徴とする。
【００２７】
第４の発明は前記第１または第２の発明の位置制御装置において、
前記フィードフォワードゲイン設定手段は、前記位置指令値に基づく速度指令演算値が減速状態で予め定めた切換設定値より小さいときには、前記フィードフォワードゲインの設定値をより小さくすることを特徴とする。
【００２８】
第５の発明は前記第１または第２の発明の位置制御装置において、
前記フィードフォワードゲイン設定手段は、前記位置指令値に基づく移動量演算値が前記目標位置より予め定めた値だけ少ない切換設定値を超えたときには、前記フィードフォワードゲインの設定値をより小さくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、前記位置指令値に基づく速度指令演算値または移動量演算値に対応して、前記フィードフォワードゲインの設定値を変化させることにより、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制とサイクルタイムの短縮とを両立させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の第１の実施例を示す位置制御装置の回路構成図
【図２】図１の動作を説明する波形図
【図３】図１の動作を説明する波形図
【図４】図１の動作を説明する波形図
【図５】図１の動作を説明する波形図
【図６】この発明の第２の実施例を示す位置制御装置の回路構成図
【図７】図６の動作を説明する波形図
【図８】図６の動作を説明する波形図
【図９】図６の動作を説明する波形図
【図１０】図６の動作を説明する波形図
【図１１】この発明の第３の実施例を示す位置制御装置の回路構成図
【図１２】この発明の第４の実施例を示す位置制御装置の回路構成図
【図１３】図１１，１２の動作を説明する波形図
【図１４】図１１，１２の動作を説明する波形図
【図１５】この発明の第５の実施例を示す位置制御装置の回路構成図
【図１６】この発明の第６の実施例を示す位置制御装置の回路構成図
【図１７】図１５，１６の動作を説明する波形図
【図１８】図１５，１６の動作を説明する波形図
【図１９】制御対象機械の模式的概念構成図
【図２０】従来例を示す位置制御装置の回路構成図
【図２１】従来例を示す位置制御装置の回路構成図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
＜実施例＞
図１は、この発明の第１の実施例を示す位置制御装置の回路構成図であり、この図において、図２０に示した従来の位置制御装置２０と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。
【００３２】
この位置制御装置４０では、従来の位置調節器２２に代えて、フィードフォワード制御ブロック２７がフィードフォワード制御ブロック２７ａに変更された位置調節器２２ａが備えられている。
【００３３】
このフィードフォワード制御ブロック２７ａは位置指令ブロック２１からの前記位置指令値の単位時間当りの位置の移動量に基づく速度に相当する指令値（速度指令演算値）に対して、フィードフォワード設定手段４１〜４４の何れかで設定し出力されるフィードフォワードゲインを乗じた値を、新たな補正量として出力する機能を有する。
【００３４】
図２は、図１に示した位置制御装置４０において、フィードフォワード設定手段４１を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００３５】
すなわち、この位置制御装置４０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段４１では、位置指令ブロック２１からのパルス列形式の位置指令値に含まれるパルス周波数の変化に基づく速度指令演算値を求めつつその変化を監視し、図２に示す如く、この速度指令演算値が予め定めた切換設定値より小さい時刻Ｔ0 以前ではフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインのより小さく設定する。また、速度指令演算値が予め定めた切換設定値より大きい時刻Ｔ0 〜時刻Ｔ1 の間はフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより大きく設定し、さらに、速度指令演算値が予め定めた切換設定値より小さい時刻Ｔ1 以降はフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定する。上記のように速度指令演算値に応じてフィードフォワードゲインを変化させることにより、このフィードフォワード設定手段４１を用いた位置制御装置４０では、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と位置決め開始から終了までのサイクルタイムの短縮とを可能にしている。
【００３６】
図３は、図１に示した位置制御装置４０において、フィードフォワード設定手段４２を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００３７】
すなわち、この位置制御装置４０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段４２では、位置指令ブロック２１からのパルス列形式の位置指令値に含まれるパルス周波数の変化に基づく速度指令演算値を求めつつその変化を監視し、図３に示す如く、この速度指令演算値が予め定めた第１切換設定値より小さい時刻Ｔ1 以前ではフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定し、また、前記速度指令演算値が予め定めた第２切換設定値に達するまでの時刻Ｔ1 〜時刻Ｔ2 の間はフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをランプ関数状により増大させ、さらに、前記速度指令演算値が第２切換設定値を越えた状態の時刻Ｔ2 〜時刻Ｔ3 の間はフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより大きい値で固定し、また、前記速度指令演算値が予め定めた第１切換設定値に達するまでの時刻Ｔ3 〜時刻Ｔ4 の間はフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをランプ関数状により減少させ、また、速度指令演算値が予め定めた第１切換設定値より小さい時刻Ｔ4 以降はフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定することにより、このフィードフォワード設定手段４２を用いた位置制御装置４０では、フィードフォワードゲインを設定値の変更に伴うショックの発生を抑制しつつ、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と位置決め開始から終了までのサイクルタイムの短縮とを可能にしている。
【００３８】
図４は、図１に示した位置制御装置４０において、フィードフォワード設定手段４３を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００３９】
すなわち、この位置制御装置４０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段４３では、位置指令ブロック２１からのパルス列形式の位置指令値に含まれるパルス周波数の変化に基づく速度指令演算値を求めつつその変化を監視し、図４に示す如く、この速度指令演算値が増大し、その後、減速状態になり、予め定めた切換設定値より小さくなった時刻Ｔ1 以降ではフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定することにより、このフィードフォワード設定手段４３を用いた位置制御装置４０では、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と、前記速度指令演算値が加速状態のときのフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより大きい値で固定することにより、位置決め開始から終了までのサイクルタイムの更なる短縮とを可能にしている。
【００４０】
図５は、図１に示した位置制御装置４０において、フィードフォワード設定手段４４を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００４１】
すなわち、この位置制御装置４０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段４４では、位置指令ブロック２１からのパルス列形式の位置指令値に含まれるパルス周波数の変化に基づく速度指令演算値を求めつつその変化を監視し、図５に示す如く、この速度指令演算値が増大し、その後、減速状態になり、予め定めた切換設定値より小さくなった時刻Ｔ1 以降ではフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをランプ関数状により減少させ、最終的には、フィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより小さい値に固定することにより、このフィードフォワード設定手段４４を用いた位置制御装置４０では、フィードフォワードゲインを設定値の変更に伴うショックの発生を抑制しつつ、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と、前記速度指令演算値が加速状態のときのフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより大きい値で固定することにより、位置決め開始から終了までのサイクルタイムの更なる短縮とを可能にしている。
【００４２】
なお、図２〜図５の波形図に基づいたこの発明の動作説明において、それぞれの状態におけるフィードフォワードゲインの設定値，切換設定値，ランプ関数の勾配値は、前記制御対象機械に対して、予め試運転などを行って決定した値を使用するものとする。
【００４３】
図６は、この発明の第２の実施例を示す位置制御装置の回路構成図であり、この図において、図２１に示した従来の位置制御装置３０と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。
【００４４】
この位置制御装置５０では、従来の位置調節器３２に代えて、微分器３６がその出力値を外部にも出力できるように変更された微分器３６ａおよびフィードフォワード制御ブロック３７がフィードフォワード制御ブロック３７ａに変更された位置調節器３２ａが備えられている。
【００４５】
フィードフォワード制御ブロック３７ａでは、位置指令ブロック３１からの前記位置指令値を微分器３６ａにより微分して位置指令値に含まれる速度成分を抽出し、この抽出した値（速度指令演算値）に対して、フィードフォワード設定手段５１〜５４の何れかで設定し出力されるフィードフォワードゲインを乗じた値を、新たな補正量として出力する機能を有する。
【００４６】
図７は、図６に示した位置制御装置５０において、フィードフォワード設定手段５１を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００４７】
すなわち、この位置制御装置５０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段５１では、位置調節器３２ａを形成する微分器３６ａから出力される位置指令ブロック３１からのデータ形式の位置指令値に含まれるデータの変化に基づく速度指令演算値の変化を監視し、図７に示す如く、この速度指令演算値が予め定めた切換設定値より小さい時刻Ｔ0 以前ではフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定し、また、速度指令演算値が予め定めた切換設定値より大きい時刻Ｔ0 〜時刻Ｔ1 の間はフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより大きく設定し、さらに、速度指令演算値が予め定めた切換設定値より小さい時刻Ｔ1 以降はフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定することにより、このフィードフォワード設定手段５１を用いた位置制御装置５０では、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と位置決め開始から終了までのサイクルタイムの短縮とを可能にしている。
【００４８】
図８は、図６に示した位置制御装置５０において、フィードフォワード設定手段５２を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００４９】
すなわち、この位置制御装置５０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段５２では、位置調節器３２ａを形成する微分器３６ａから出力される位置指令ブロック３１からのデータ形式の位置指令値に含まれるデータの変化に基づく速度指令演算値の変化を監視し、図８に示す如く、この速度指令演算値が予め定めた第１切換設定値より小さい時刻Ｔ1 以前ではフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定し、また、前記速度指令演算値が予め定めた第２切換設定値に達するまでの時刻Ｔ1 〜時刻Ｔ2 の間はフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをランプ関数状により増大させ、さらに、前記速度指令演算値が第２切換設定値を越えた状態の時刻Ｔ2 〜時刻Ｔ3 の間はフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより大きい値で固定し、また、前記速度指令演算値が予め定めた第１切換設定値に達するまでの時刻Ｔ3 〜時刻Ｔ4 の間はフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをランプ関数状により減少させ、また、速度指令演算値が予め定めた第１切換設定値より小さい時刻Ｔ4 以降はフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定することにより、このフィードフォワード設定手段５２を用いた位置制御装置５０では、フィードフォワードゲインを設定値の変更に伴うショックの発生を抑制しつつ、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と位置決め開始から終了までのサイクルタイムの短縮とを可能にしている。
【００５０】
図９は、図６に示した位置制御装置５０において、フィードフォワード設定手段５３を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００５１】
すなわち、この位置制御装置５０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段５３では、位置調節器３２ａを形成する微分器３６ａから出力される位置指令ブロック３１からのデータ形式の位置指令値に含まれるデータの変化に基づく速度指令演算値の変化を監視し、図９に示す如く、この速度指令演算値が増大し、その後、減速状態になり、予め定めた切換設定値より小さくなった時刻Ｔ1 以降ではフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定することにより、このフィードフォワード設定手段５３を用いた位置制御装置５０では、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と、前記速度指令演算値が加速状態のときのフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより大きい値で固定することにより、位置決め開始から終了までのサイクルタイムの更なる短縮とを可能にしている。
【００５２】
図１０は、図６に示した位置制御装置５０において、フィードフォワード設定手段５４を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００５３】
すなわち、この位置制御装置５０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段５４では、位置調節器３２ａを形成する微分器３６ａから出力される位置指令ブロック３１からのデータ形式の位置指令値に含まれるデータの変化に基づく速度指令演算値の変化を監視し、図１０に示す如く、この速度指令演算値が増大し、その後、減速状態になり、予め定めた切換設定値より小さくなった時刻Ｔ1 以降ではフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをランプ関数状により減少させ、最終的には、フィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより小さい値に固定することにより、このフィードフォワード設定手段５４を用いた位置制御装置５０では、フィードフォワードゲインを設定値の変更に伴うショックの発生を抑制しつつ、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と、前記速度指令演算値が加速状態のときのフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより大きい値で固定することにより、位置決め開始から終了までのサイクルタイムの更なる短縮とを可能にしている。
【００５４】
なお、図７〜図１０の波形図に基づいたこの発明の動作説明において、それぞれの状態におけるフィードフォワードゲインの設定値，切換設定値，ランプ関数の勾配値は、前記制御対象機械に対して、予め試運転などを行って決定した値を使用するものとする。
【００５５】
図１１は、この発明の第３の実施例を示す位置制御装置の回路構成図であり、この図において、図１に示した位置制御装置４０と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【００５６】
この位置制御装置６０では、図１に示した位置制御装置４０に備えたフィードフォワード設定手段４１〜４４が削除され、さらに、先述の位置指令ブロック２１の機能の他に、位置目標値を外部に出力できるように変更された位置指令ブロック２１ａと、積算器６１と、フィードフォワード設定手段６２，６３のいずれかが備えられている。
【００５７】
図１２は、この発明の第４の実施例を示す位置制御装置の回路構成図であり、この図において、図１１に示した位置制御装置６０と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【００５８】
この位置制御装置７０では、図１１に示した位置制御装置６０に備えた積算器６１とフィードフォワード設定手段６２，６３が削除され、新たに、積算器７１と、フィードフォワード設定手段７２，７３のいずれかが備えられている。
【００５９】
図１３は、図１１に示した位置制御装置６０，図１２に示した位置制御装置７０において、積算器６１，フィードフォワード設定手段６２または積算器７１，フィードフォワード設定手段７２を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００６０】
すなわち、位置制御装置６０，７０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段６２，７２では、積算器６１，７１から出力される位置指令ブロック２１ａからのパルス列形式の位置指令値に基づく移動量演算値の変化を監視し、図１３に示す如く、この移動量演算値が増大し、位置指令ブロック２１ａが出力する位置目標値に基づいて設定された切換設定値を越えた時刻Ｔ1 以降は、フィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定することにより、このフィードフォワード設定手段６２，７２を用いた位置制御装置６０，７０では、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と、前記時刻Ｔ1 以前のフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより大きく設定することにより、位置決め開始から終了までのサイクルタイムの更なる短縮とを可能にしている。
【００６１】
図１４は、図１１に示した位置制御装置６０，図１２に示した位置制御装置７０において、積算器６１，フィードフォワード設定手段６３または積算器７１，フィードフォワード設定手段７３を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００６２】
すなわち、位置制御装置６０，７０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段６３，７３では、積算器６１，７１から出力される位置指令ブロック２１ａからのパルス列形式の位置指令値に基づく移動量演算値の変化を監視し、図１４に示す如く、この移動量演算値が増大し、位置指令ブロック２１ａが出力する位置目標値に基づいて設定された切換設定値を越えた時刻Ｔ1 以降は、フィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをランプ関数状により減少させ、最終的には、フィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより小さい値に固定することにより、このフィードフォワード設定手段６３，７３を用いた位置制御装置６０，７０では、フィードフォワードゲインを設定値の変更に伴うショックの発生を抑制し、さらに、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と、前記時刻Ｔ1 以前のフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより大きく設定することにより、位置決め開始から終了までのサイクルタイムの更なる短縮とを可能にしている。
【００６３】
なお、図１３，図１４の波形図に基づいたこの発明の動作説明において、それぞれの状態におけるフィードフォワードゲインの設定値，切換設定値，ランプ関数の勾配値は、前記制御対象機械に対して、予め試運転などを行って決定した値を使用するものとする。
【００６４】
図１５は、この発明の第５の実施例を示す位置制御装置の回路構成図であり、この図において、図２１に示した従来の位置制御装置３０と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。
【００６５】
この位置制御装置８０では、先述の位置指令ブロック３１の機能の他に、位置目標値を外部に出力できるように変更された位置指令ブロック３１ａと、従来の位置調節器３２に代えて、フィードフォワード制御ブロック３７がフィードフォワード制御ブロック３７ａに変更された位置調節器３２ｂが備えられている。
【００６６】
この構成において、微分器３６を介したフィードフォワード制御ブロック３７ａでは、位置指令ブロック３１からの前記位置指令値に含まれる速度成分を抽出し、この抽出した値に対して、フィードフォワード設定手段８１，８２の何れかで設定し出力されるフィードフォワードゲインを乗じた値を、新たな補正量として出力する機能を有する。
【００６７】
図１６は、この発明の第６の実施例を示す位置制御装置の回路構成図であり、この図において、図１５に示した位置制御装置８０と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【００６８】
すなわち、この位置制御装置９０では、図１５に示したフィードフォワード設定手段８１，８２に代えて、フィードフォワード設定手段９１，９２の何れかが備えられている。
【００６９】
図１７は、図１５に示した位置制御装置８０，図１６に示した位置制御装置９０において、フィードフォワード設定手段８１またはフィードフォワード設定手段９１を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００７０】
すなわち、位置制御装置８０，９０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段８１，９１では、位置指令ブロック３１ａからのデータ形式の位置指令値に基づく移動量または積算器３８の出力である移動量検出値を移動量演算値として、その変化を監視し、図１７に示す如く、この移動量演算値が増大し、位置指令ブロック３１ａが出力する位置目標値に基づいて設定された切換設定値を越えた時刻Ｔ1 以降は、フィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定することにより、このフィードフォワード設定手段８１，９１を用いた位置制御装置８０，９０では、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と、前記時刻Ｔ1 以前のフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより大きく設定することにより、位置決め開始から終了までのサイクルタイムの更なる短縮とを可能にしている。
【００７１】
図１８は、図１５に示した位置制御装置８０，図１６に示した位置制御装置９０において、フィードフォワード設定手段８２またはフィードフォワード設定手段９２を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００７２】
すなわち、位置制御装置８０，９０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段８２，９２では、位置指令ブロック３１ａからのデータ形式の位置指令値に基づく移動量または積算器３８の出力である移動量検出値を移動量演算値として、その変化を監視し、図１８に示す如く、この移動量演算値が増大し、位置指令ブロック３１ａが出力する位置目標値に基づいて設定された切換設定値を越えた時刻Ｔ1 以降は、フィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをランプ関数状により減少させ、最終的には、フィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより小さい値に固定することにより、このフィードフォワード設定手段８２，９２を用いた位置制御装置８０，９０では、フィードフォワードゲインを設定値の変更に伴うショックの発生を抑制し、さらに、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と、前記時刻Ｔ1 以前のフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより大きく設定することにより、位置決め開始から終了までのサイクルタイムの更なる短縮とを可能にしている。
【００７３】
なお、図１７，図１８の波形図に基づいたこの発明の動作説明において、それぞれの状態におけるフィードフォワードゲインの設定値，切換設定値，ランプ関数の勾配値は、前記制御対象機械に対して、予め試運転などを行って決定した値を使用するものとする。
【符号の説明】
【００７４】
１０…対象機械、１１…重量物、１２…アーム、１３…スライド移動部、１４…スライドレール部、１５…送りねじ、１６…カップリング、１７…モータ、１８…モータエンコーダ、２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０…位置制御装置、２１，２１ａ…位置指令ブロック、２２，２２ａ…位置調節器、２３…減算器、２４…積算器２５…調節器、２６…加算器、２７，２７ａ…フィードフォワード制御ブロック、２８…速度調節器、２９…トルク調節器、３１，３１ａ…位置指令ブロック、３２，３２ａ，３２ｂ…位置調節器、３３…減算器、３４…調節器、３５…加算器、３６，３６ａ…微分器、３７，３７ａ…フィードフォワード制御ブロック、３８…積算器、４１〜４４，５１〜５４，６２，６３，７２，８１，８２，９１，９２…フィードフォワードゲイン設定手段、６１，７１…積算器。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、制御対象機械を目標位置へ移動させて停止させるための位置制御装置に関し、特に、停止時の慣性力による制御対象機械の振動を抑制するようにした位置制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１９は、この種の制御対象機械の模式的概念構成図である。
【０００３】
この対象機械１０には、重量物１１と、アーム１２と、スライド移動部１３と、スライドレール部１４と、送りねじ１５と、カップリング１６と、モータ１７と、モータエンコーダ１８と、位置制御装置２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０のうちの何れか１台とを備えている。このうち、重量物１１，アーム１２，スライド移動部１３，スライドレール部１４，送りねじ１５，カップリング１６は、制御対象機械として包括されるものである。
【０００４】
図１９において、スライドレール部１４は、スライド移動部１３が図示の左右の移動方向のみ移動するように拘束する。さらに、スライドレール部１４とスライド移動部１３の接触部は低摩擦であり、スライド移動部１３がスライドレール部１４上を滑らかに移動できるようにされている。また、モータ１７の出力軸はカップリング１６を介して送りねじ１５と連結され、この送りねじ１５はスライド移動部１３に取り付けられた図示しないねじ部内に螺挿されている。
【０００５】
すなわち、前記何れかの位置制御装置からの位置指令値に従った位置決め制御により、モータ１７が送りねじ１５を回転駆動することにより、スライド移動部１３が図示の左右方向に移動する。
【０００６】
このような位置決め制御がなされるスライド移動部１３には、長尺のアーム１２が取り付けられており、このアーム１２の先端には重量物１１が取り付けられている。従って、スライド移動部１３の位置制御により、アーム１２の先端の重量物１１も位置決め制御されることとなる。
【０００７】
図１９に示した構成においては、スライド移動部１３が目標位置で停止した場合でも、アーム１２の先端にある重量物１１は自らの慣性力によりアーム１２をたわませて指令位置より先に進み、スライド移動部１３が目標位置で停止した後も、即座に停止せず振動する場合があることが知られている。
【０００８】
図２０は、上述の振動現象を抑制する機能を備えた従来の位置制御装置２０の回路構成図であり、下記特許文献１に開示されている回路構成である。
【０００９】
この位置制御装置２０には、位置指令ブロック２１と、位置調節器２２と、速度調節器２８と、トルク調節器２９とを備えている。
【００１０】
図２０において、位置指令ブロック２１では、スライド移動部１３が目標位置に移動するためのパルス列形式の位置指令値を出力し、このパルス列形式の位置指令値ではパルス数が移動量を指令し、パルス周波数がその時々の移動速度（すなわち、単位時間当りの位置の移動量が速度に相当する指令値となる）を指令している。
【００１１】
減算器２３，積算器２４，調節器２５，加算器２６，フィードフォワード制御ブロック２７からなる位置調節器２２では、モータ１７の出力軸に取り付けられたモータエンコーダ１８からのパルス列の検出信号を指令される前記位置指令値に一致させるために、減算器２３，積算器２４，調節器２５を用いた調節動作が行われ、その出力は速度指令値として加算器２６を介して速度調節器２８に送られる。
【００１２】
このとき、フィードフォワード制御ブロック２７では、位置指令ブロック２１からの前記位置指令値の単位時間当りの位置の移動量に所定のフィードフォワードゲインを乗じた補正量を求め、この補正量と調節器２５からの速度指令値とを加算器２６により加算し、この加算値を新たな速度指令値として速度調節器２８に送っている。
【００１３】
速度調節器２８では、モータエンコーダ１８からのパルス列の検出信号に基づくモータ１７の速度検出値が前記速度指令値に一致するように調節動作が行われ、その出力がトルク指令値としてトルク調節器２９に送られる。
【００１４】
トルク調節器２９では、前記トルク指令値に従い、このトルク調節器２９に内蔵するインバータなどの半導体電力変換器を介してモータ１７を駆動し、対象機械１０のスライド移動部１３を所定位置に移動させて停止させるような位置決め制御が実行される。
【００１５】
図２１は、図２０に示した位置制御装置２０とは異なった従来の位置制御装置の回路構成図であり、図２０に示した構成と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【００１６】
この位置制御装置３０には、位置指令ブロック３１と、位置調節器３２と、積算器３８と、速度調節器２８と、トルク調節器２９とを備えている。
【００１７】
図２１において、位置指令ブロック３１では、スライド移動部１３が目標位置に移動するためのデータ形式の位置指令値を出力し、このデータ形式の位置指令値ではデータの値が移動量を指令し、データの変化がその時々の移動速度を指令している。
【００１８】
減算器３３，調節器３４，加算器３５，微分器３６，フィードフォワード制御ブロック３７からなる位置調節器３２では、モータ１７に取り付けられたモータエンコーダ１８からのパルス列の検出信号の積算器３８による積算値である移動量検出値を位置指令ブロック３１からが指令される前記位置指令値に一致させるために、減算器３３，調節器３４を用いた調節動作が行われ、その出力は速度指令値として加算器３５を介して速度調節器２２に送られる。
【００１９】
このとき、微分器３６とフィードフォワード制御ブロック３７とにより、位置指令ブロック３１からの前記位置指令値の微分値に所定のフィードフォワードゲインを乗じた補正量を求め、この補正量と調節器３４からの速度指令値とを加算器３５により加算し、この加算値を新たな速度指令値として速度調節器２８に送っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００３−７６４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
従来の位置制御装置２０，３０において、位置調節器２２，３２を形成するフィードフォワード制御ブロック２７，３７での前記フィードフォワードゲインを大きく設定し過ぎると、位置決め終了時のオーバーシュートが大きくなり、また、前記フィードフォワードゲインを小さく設定し過ぎると、位置決め開始から終了までの所要時間（サイクルタイムとも称する）が長くなることが知られている。
【００２２】
特に制御対象機械のアームが長くその剛性が低い場合など、位置調節器２２，３２を形成する調節器２５，３４の比例ゲインを大きく設定できないときには、この状態での位置決め性能はフィードフォワードゲインの設定値に大きく依存するため、従来の固定したフィードフォワードゲインの設定値では、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制とサイクルタイムの短縮とが両立できないという問題点があった。
【００２３】
この発明の目的は、上記問題点を解消した位置制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
この第１の発明は、制御対象機械を目標位置に移動させて停止させるために指令される位置指令値に基づいて位置決め制御を行う際に、この位置決め制御のための位置調節演算動作の出力値に、前記位置指令値にフィードフォワードゲインを乗じて得られる補正量を加算し、この加算した値に基づいて前記制御対象機械を駆動制御する位置制御装置に、前記フィードフォワードゲインの設定値を新たな設定値までステップ関数状に変化させるフィードフォワードゲイン設定手段を備えたことを特徴とする。
【００２５】
第２の発明は前記位置制御装置に、前記フィードフォワードゲインの設定値を新たな設定値までランプ関数状に変化させるフィードフォワードゲイン設定手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】
第３の発明は前記第１または第２の発明の位置制御装置において、
前記フィードフォワードゲイン設定手段は、前記位置指令値に基づく速度指令演算値が予め定めた切換設定値より小さいときには、前記フィードフォワードゲインの設定値をより小さくすることを特徴とする。
【００２７】
第４の発明は前記第１または第２の発明の位置制御装置において、
前記フィードフォワードゲイン設定手段は、前記位置指令値に基づく速度指令演算値が減速状態で予め定めた切換設定値より小さいときには、前記フィードフォワードゲインの設定値をより小さくすることを特徴とする。
【００２８】
第５の発明は前記第１または第２の発明の位置制御装置において、
前記フィードフォワードゲイン設定手段は、前記位置指令値に基づく移動量演算値が前記目標位置より予め定めた値だけ少ない切換設定値を超えたときには、前記フィードフォワードゲインの設定値をより小さくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、前記位置指令値に基づく速度指令演算値または移動量演算値に対応して、前記フィードフォワードゲインの設定値を変化させることにより、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制とサイクルタイムの短縮とを両立させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の第１の実施例を示す位置制御装置の回路構成図
【図２】図１の動作を説明する波形図
【図３】図１の動作を説明する波形図
【図４】図１の動作を説明する波形図
【図５】図１の動作を説明する波形図
【図６】この発明の第２の実施例を示す位置制御装置の回路構成図
【図７】図６の動作を説明する波形図
【図８】図６の動作を説明する波形図
【図９】図６の動作を説明する波形図
【図１０】図６の動作を説明する波形図
【図１１】この発明の第３の実施例を示す位置制御装置の回路構成図
【図１２】この発明の第４の実施例を示す位置制御装置の回路構成図
【図１３】図１１，１２の動作を説明する波形図
【図１４】図１１，１２の動作を説明する波形図
【図１５】この発明の第５の実施例を示す位置制御装置の回路構成図
【図１６】この発明の第６の実施例を示す位置制御装置の回路構成図
【図１７】図１５，１６の動作を説明する波形図
【図１８】図１５，１６の動作を説明する波形図
【図１９】制御対象機械の模式的概念構成図
【図２０】従来例を示す位置制御装置の回路構成図
【図２１】従来例を示す位置制御装置の回路構成図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
＜実施例＞
図１は、この発明の第１の実施例を示す位置制御装置の回路構成図であり、この図において、図２０に示した従来の位置制御装置２０と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。
【００３２】
この位置制御装置４０では、従来の位置調節器２２に代えて、フィードフォワード制御ブロック２７がフィードフォワード制御ブロック２７ａに変更された位置調節器２２ａが備えられている。
【００３３】
このフィードフォワード制御ブロック２７ａは位置指令ブロック２１からの前記位置指令値の単位時間当りの位置の移動量に基づく速度に相当する指令値（速度指令演算値）に対して、フィードフォワード設定手段４１〜４４の何れかで設定し出力されるフィードフォワードゲインを乗じた値を、新たな補正量として出力する機能を有する。
【００３４】
図２は、図１に示した位置制御装置４０において、フィードフォワード設定手段４１を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００３５】
すなわち、この位置制御装置４０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段４１では、位置指令ブロック２１からのパルス列形式の位置指令値に含まれるパルス周波数の変化に基づく速度指令演算値を求めつつその変化を監視し、図２に示す如く、この速度指令演算値が予め定めた切換設定値より小さい時刻Ｔ0 以前ではフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインのより小さく設定する。また、速度指令演算値が予め定めた切換設定値より大きい時刻Ｔ0 〜時刻Ｔ1 の間はフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより大きく設定し、さらに、速度指令演算値が予め定めた切換設定値より小さい時刻Ｔ1 以降はフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定する。上記のように速度指令演算値に応じてフィードフォワードゲインを変化させることにより、このフィードフォワード設定手段４１を用いた位置制御装置４０では、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と位置決め開始から終了までのサイクルタイムの短縮とを可能にしている。
【００３６】
図３は、図１に示した位置制御装置４０において、フィードフォワード設定手段４２を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００３７】
すなわち、この位置制御装置４０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段４２では、位置指令ブロック２１からのパルス列形式の位置指令値に含まれるパルス周波数の変化に基づく速度指令演算値を求めつつその変化を監視し、図３に示す如く、この速度指令演算値が予め定めた第１切換設定値より小さい時刻Ｔ1 以前ではフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定し、また、前記速度指令演算値が予め定めた第２切換設定値に達するまでの時刻Ｔ1 〜時刻Ｔ2 の間はフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをランプ関数状により増大させ、さらに、前記速度指令演算値が第２切換設定値を越えた状態の時刻Ｔ2 〜時刻Ｔ3 の間はフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより大きい値で固定し、また、前記速度指令演算値が予め定めた第１切換設定値に達するまでの時刻Ｔ3 〜時刻Ｔ4 の間はフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをランプ関数状により減少させ、また、速度指令演算値が予め定めた第１切換設定値より小さい時刻Ｔ4 以降はフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定することにより、このフィードフォワード設定手段４２を用いた位置制御装置４０では、フィードフォワードゲインを設定値の変更に伴うショックの発生を抑制しつつ、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と位置決め開始から終了までのサイクルタイムの短縮とを可能にしている。
【００３８】
図４は、図１に示した位置制御装置４０において、フィードフォワード設定手段４３を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００３９】
すなわち、この位置制御装置４０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段４３では、位置指令ブロック２１からのパルス列形式の位置指令値に含まれるパルス周波数の変化に基づく速度指令演算値を求めつつその変化を監視し、図４に示す如く、この速度指令演算値が増大し、その後、減速状態になり、予め定めた切換設定値より小さくなった時刻Ｔ1 以降ではフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定することにより、このフィードフォワード設定手段４３を用いた位置制御装置４０では、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と、前記速度指令演算値が加速状態のときのフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより大きい値で固定することにより、位置決め開始から終了までのサイクルタイムの更なる短縮とを可能にしている。
【００４０】
図５は、図１に示した位置制御装置４０において、フィードフォワード設定手段４４を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００４１】
すなわち、この位置制御装置４０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段４４では、位置指令ブロック２１からのパルス列形式の位置指令値に含まれるパルス周波数の変化に基づく速度指令演算値を求めつつその変化を監視し、図５に示す如く、この速度指令演算値が増大し、その後、減速状態になり、予め定めた切換設定値より小さくなった時刻Ｔ1 以降ではフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをランプ関数状により減少させ、最終的には、フィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより小さい値に固定することにより、このフィードフォワード設定手段４４を用いた位置制御装置４０では、フィードフォワードゲインを設定値の変更に伴うショックの発生を抑制しつつ、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と、前記速度指令演算値が加速状態のときのフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより大きい値で固定することにより、位置決め開始から終了までのサイクルタイムの更なる短縮とを可能にしている。
【００４２】
なお、図２〜図５の波形図に基づいたこの発明の動作説明において、それぞれの状態におけるフィードフォワードゲインの設定値，切換設定値，ランプ関数の勾配値は、前記制御対象機械に対して、予め試運転などを行って決定した値を使用するものとする。
【００４３】
図６は、この発明の第２の実施例を示す位置制御装置の回路構成図であり、この図において、図２１に示した従来の位置制御装置３０と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。
【００４４】
この位置制御装置５０では、従来の位置調節器３２に代えて、微分器３６がその出力値を外部にも出力できるように変更された微分器３６ａおよびフィードフォワード制御ブロック３７がフィードフォワード制御ブロック３７ａに変更された位置調節器３２ａが備えられている。
【００４５】
フィードフォワード制御ブロック３７ａでは、位置指令ブロック３１からの前記位置指令値を微分器３６ａにより微分して位置指令値に含まれる速度成分を抽出し、この抽出した値（速度指令演算値）に対して、フィードフォワード設定手段５１〜５４の何れかで設定し出力されるフィードフォワードゲインを乗じた値を、新たな補正量として出力する機能を有する。
【００４６】
図７は、図６に示した位置制御装置５０において、フィードフォワード設定手段５１を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００４７】
すなわち、この位置制御装置５０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段５１では、位置調節器３２ａを形成する微分器３６ａから出力される位置指令ブロック３１からのデータ形式の位置指令値に含まれるデータの変化に基づく速度指令演算値の変化を監視し、図７に示す如く、この速度指令演算値が予め定めた切換設定値より小さい時刻Ｔ0 以前ではフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定し、また、速度指令演算値が予め定めた切換設定値より大きい時刻Ｔ0 〜時刻Ｔ1 の間はフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより大きく設定し、さらに、速度指令演算値が予め定めた切換設定値より小さい時刻Ｔ1 以降はフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定することにより、このフィードフォワード設定手段５１を用いた位置制御装置５０では、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と位置決め開始から終了までのサイクルタイムの短縮とを可能にしている。
【００４８】
図８は、図６に示した位置制御装置５０において、フィードフォワード設定手段５２を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００４９】
すなわち、この位置制御装置５０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段５２では、位置調節器３２ａを形成する微分器３６ａから出力される位置指令ブロック３１からのデータ形式の位置指令値に含まれるデータの変化に基づく速度指令演算値の変化を監視し、図８に示す如く、この速度指令演算値が予め定めた第１切換設定値より小さい時刻Ｔ1 以前ではフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定し、また、前記速度指令演算値が予め定めた第２切換設定値に達するまでの時刻Ｔ1 〜時刻Ｔ2 の間はフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをランプ関数状により増大させ、さらに、前記速度指令演算値が第２切換設定値を越えた状態の時刻Ｔ2 〜時刻Ｔ3 の間はフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより大きい値で固定し、また、前記速度指令演算値が予め定めた第１切換設定値に達するまでの時刻Ｔ3 〜時刻Ｔ4 の間はフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをランプ関数状により減少させ、また、速度指令演算値が予め定めた第１切換設定値より小さい時刻Ｔ4 以降はフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定することにより、このフィードフォワード設定手段５２を用いた位置制御装置５０では、フィードフォワードゲインを設定値の変更に伴うショックの発生を抑制しつつ、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と位置決め開始から終了までのサイクルタイムの短縮とを可能にしている。
【００５０】
図９は、図６に示した位置制御装置５０において、フィードフォワード設定手段５３を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００５１】
すなわち、この位置制御装置５０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段５３では、位置調節器３２ａを形成する微分器３６ａから出力される位置指令ブロック３１からのデータ形式の位置指令値に含まれるデータの変化に基づく速度指令演算値の変化を監視し、図９に示す如く、この速度指令演算値が増大し、その後、減速状態になり、予め定めた切換設定値より小さくなった時刻Ｔ1 以降ではフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定することにより、このフィードフォワード設定手段５３を用いた位置制御装置５０では、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と、前記速度指令演算値が加速状態のときのフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより大きい値で固定することにより、位置決め開始から終了までのサイクルタイムの更なる短縮とを可能にしている。
【００５２】
図１０は、図６に示した位置制御装置５０において、フィードフォワード設定手段５４を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００５３】
すなわち、この位置制御装置５０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段５４では、位置調節器３２ａを形成する微分器３６ａから出力される位置指令ブロック３１からのデータ形式の位置指令値に含まれるデータの変化に基づく速度指令演算値の変化を監視し、図１０に示す如く、この速度指令演算値が増大し、その後、減速状態になり、予め定めた切換設定値より小さくなった時刻Ｔ1 以降ではフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをランプ関数状により減少させ、最終的には、フィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより小さい値に固定することにより、このフィードフォワード設定手段５４を用いた位置制御装置５０では、フィードフォワードゲインを設定値の変更に伴うショックの発生を抑制しつつ、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と、前記速度指令演算値が加速状態のときのフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより大きい値で固定することにより、位置決め開始から終了までのサイクルタイムの更なる短縮とを可能にしている。
【００５４】
なお、図７〜図１０の波形図に基づいたこの発明の動作説明において、それぞれの状態におけるフィードフォワードゲインの設定値，切換設定値，ランプ関数の勾配値は、前記制御対象機械に対して、予め試運転などを行って決定した値を使用するものとする。
【００５５】
図１１は、この発明の第３の実施例を示す位置制御装置の回路構成図であり、この図において、図１に示した位置制御装置４０と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【００５６】
この位置制御装置６０では、図１に示した位置制御装置４０に備えたフィードフォワード設定手段４１〜４４が削除され、さらに、先述の位置指令ブロック２１の機能の他に、位置目標値を外部に出力できるように変更された位置指令ブロック２１ａと、積算器６１と、フィードフォワード設定手段６２，６３のいずれかが備えられている。
【００５７】
図１２は、この発明の第４の実施例を示す位置制御装置の回路構成図であり、この図において、図１１に示した位置制御装置６０と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【００５８】
この位置制御装置７０では、図１１に示した位置制御装置６０に備えた積算器６１とフィードフォワード設定手段６２，６３が削除され、新たに、積算器７１と、フィードフォワード設定手段７２，７３のいずれかが備えられている。
【００５９】
図１３は、図１１に示した位置制御装置６０，図１２に示した位置制御装置７０において、積算器６１，フィードフォワード設定手段６２または積算器７１，フィードフォワード設定手段７２を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００６０】
すなわち、位置制御装置６０，７０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段６２，７２では、積算器６１，７１から出力される位置指令ブロック２１ａからのパルス列形式の位置指令値に基づく移動量演算値の変化を監視し、図１３に示す如く、この移動量演算値が増大し、位置指令ブロック２１ａが出力する位置目標値に基づいて設定された切換設定値を越えた時刻Ｔ1 以降は、フィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定することにより、このフィードフォワード設定手段６２，７２を用いた位置制御装置６０，７０では、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と、前記時刻Ｔ1 以前のフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより大きく設定することにより、位置決め開始から終了までのサイクルタイムの更なる短縮とを可能にしている。
【００６１】
図１４は、図１１に示した位置制御装置６０，図１２に示した位置制御装置７０において、積算器６１，フィードフォワード設定手段６３または積算器７１，フィードフォワード設定手段７３を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００６２】
すなわち、位置制御装置６０，７０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段６３，７３では、積算器６１，７１から出力される位置指令ブロック２１ａからのパルス列形式の位置指令値に基づく移動量演算値の変化を監視し、図１４に示す如く、この移動量演算値が増大し、位置指令ブロック２１ａが出力する位置目標値に基づいて設定された切換設定値を越えた時刻Ｔ1 以降は、フィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをランプ関数状により減少させ、最終的には、フィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより小さい値に固定することにより、このフィードフォワード設定手段６３，７３を用いた位置制御装置６０，７０では、フィードフォワードゲインを設定値の変更に伴うショックの発生を抑制し、さらに、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と、前記時刻Ｔ1 以前のフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより大きく設定することにより、位置決め開始から終了までのサイクルタイムの更なる短縮とを可能にしている。
【００６３】
なお、図１３，図１４の波形図に基づいたこの発明の動作説明において、それぞれの状態におけるフィードフォワードゲインの設定値，切換設定値，ランプ関数の勾配値は、前記制御対象機械に対して、予め試運転などを行って決定した値を使用するものとする。
【００６４】
図１５は、この発明の第５の実施例を示す位置制御装置の回路構成図であり、この図において、図２１に示した従来の位置制御装置３０と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。
【００６５】
この位置制御装置８０では、先述の位置指令ブロック３１の機能の他に、位置目標値を外部に出力できるように変更された位置指令ブロック３１ａと、従来の位置調節器３２に代えて、フィードフォワード制御ブロック３７がフィードフォワード制御ブロック３７ａに変更された位置調節器３２ｂが備えられている。
【００６６】
この構成において、微分器３６を介したフィードフォワード制御ブロック３７ａでは、位置指令ブロック３１からの前記位置指令値に含まれる速度成分を抽出し、この抽出した値に対して、フィードフォワード設定手段８１，８２の何れかで設定し出力されるフィードフォワードゲインを乗じた値を、新たな補正量として出力する機能を有する。
【００６７】
図１６は、この発明の第６の実施例を示す位置制御装置の回路構成図であり、この図において、図１５に示した位置制御装置８０と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【００６８】
すなわち、この位置制御装置９０では、図１５に示したフィードフォワード設定手段８１，８２に代えて、フィードフォワード設定手段９１，９２の何れかが備えられている。
【００６９】
図１７は、図１５に示した位置制御装置８０，図１６に示した位置制御装置９０において、フィードフォワード設定手段８１またはフィードフォワード設定手段９１を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００７０】
すなわち、位置制御装置８０，９０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段８１，９１では、位置指令ブロック３１ａからのデータ形式の位置指令値に基づく移動量または積算器３８の出力である移動量検出値を移動量演算値として、その変化を監視し、図１７に示す如く、この移動量演算値が増大し、位置指令ブロック３１ａが出力する位置目標値に基づいて設定された切換設定値を越えた時刻Ｔ1 以降は、フィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより小さく設定することにより、このフィードフォワード設定手段８１，９１を用いた位置制御装置８０，９０では、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と、前記時刻Ｔ1 以前のフィードフォワード制御ブロック２７ａへのフィードフォワードゲインをより大きく設定することにより、位置決め開始から終了までのサイクルタイムの更なる短縮とを可能にしている。
【００７１】
図１８は、図１５に示した位置制御装置８０，図１６に示した位置制御装置９０において、フィードフォワード設定手段８２またはフィードフォワード設定手段９２を用いたときの動作を説明する波形図である。
【００７２】
すなわち、位置制御装置８０，９０が位置決め制御動作を開始すると、フィードフォワード設定手段８２，９２では、位置指令ブロック３１ａからのデータ形式の位置指令値に基づく移動量または積算器３８の出力である移動量検出値を移動量演算値として、その変化を監視し、図１８に示す如く、この移動量演算値が増大し、位置指令ブロック３１ａが出力する位置目標値に基づいて設定された切換設定値を越えた時刻Ｔ1 以降は、フィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをランプ関数状により減少させ、最終的には、フィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより小さい値に固定することにより、このフィードフォワード設定手段８２，９２を用いた位置制御装置８０，９０では、フィードフォワードゲインを設定値の変更に伴うショックの発生を抑制し、さらに、位置決め終了時のオーバーシュートの抑制と、前記時刻Ｔ1 以前のフィードフォワード制御ブロック３７ａへのフィードフォワードゲインをより大きく設定することにより、位置決め開始から終了までのサイクルタイムの更なる短縮とを可能にしている。
【００７３】
なお、図１７，図１８の波形図に基づいたこの発明の動作説明において、それぞれの状態におけるフィードフォワードゲインの設定値，切換設定値，ランプ関数の勾配値は、前記制御対象機械に対して、予め試運転などを行って決定した値を使用するものとする。
【符号の説明】
【００７４】
１０…対象機械、１１…重量物、１２…アーム、１３…スライド移動部、１４…スライドレール部、１５…送りねじ、１６…カップリング、１７…モータ、１８…モータエンコーダ、２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０…位置制御装置、２１，２１ａ…位置指令ブロック、２２，２２ａ…位置調節器、２３…減算器、２４…積算器２５…調節器、２６…加算器、２７，２７ａ…フィードフォワード制御ブロック、２８…速度調節器、２９…トルク調節器、３１，３１ａ…位置指令ブロック、３２，３２ａ，３２ｂ…位置調節器、３３…減算器、３４…調節器、３５…加算器、３６，３６ａ…微分器、３７，３７ａ…フィードフォワード制御ブロック、３８…積算器、４１〜４４，５１〜５４，６２，６３，７２，８１，８２，９１，９２…フィードフォワードゲイン設定手段、６１，７１…積算器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象機械を目標位置に移動させて停止させるために指令される位置指令値に基づいて位置決め制御を行う際に、
この位置決め制御のための位置調節演算動作の出力値に、前記位置指令値にフィードフォワードゲインを乗じて得られる補正量を加算し、この加算した値に基づいて前記制御対象機械を駆動制御する位置制御装置において、
前記位置制御装置に、前記フィードフォワードゲインの設定値をステップ関数状に新たな設定値まで変化させるフィードフォワードゲイン設定手段を備えたことを特徴とする位置制御装置。
【請求項２】
制御対象機械を目標位置に移動させて停止させるために指令される位置指令値に基づいて位置決め制御を行う際に、
この位置決め制御のための位置調節演算動作の出力値に、前記位置指令値にフィードフォワードゲインを乗じて得られる補正量を加算し、この加算した値に基づいて前記制御対象機械を駆動制御する位置制御装置において、
前記位置制御装置に、前記フィードフォワードゲインの設定値をランプ関数状に新たな設定値まで変化させるフィードフォワードゲイン設定手段を備えたことを特徴とする位置制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の位置制御装置において、
前記フィードフォワードゲイン設定手段は、前記位置指令値に基づく速度指令演算値が予め定めた切換設定値より小さいときには、前記フィードフォワードゲインの設定値をより小さくすることを特徴とする位置制御装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の位置制御装置において、
前記フィードフォワードゲイン設定手段は、前記位置指令値に基づく速度指令演算値が減速状態で予め定めた切換設定値より小さいときには、前記フィードフォワードゲインの設定値をより小さくすることを特徴とする位置制御装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の位置制御装置において、
前記フィードフォワードゲイン設定手段は、前記位置指令値に基づく移動量演算値が前記目標位置より予め定めた値だけ少ない切換設定値を超えたときには、前記フィードフォワードゲインの設定値をより小さくすることを特徴とする位置制御装置。
【請求項１】
制御対象機械を目標位置に移動させて停止させるために指令される位置指令値に基づいて位置決め制御を行う際に、
この位置決め制御のための位置調節演算動作の出力値に、前記位置指令値にフィードフォワードゲインを乗じて得られる補正量を加算し、この加算した値に基づいて前記制御対象機械を駆動制御する位置制御装置において、
前記位置制御装置に、前記フィードフォワードゲインの設定値をステップ関数状に新たな設定値まで変化させるフィードフォワードゲイン設定手段を備えたことを特徴とする位置制御装置。
【請求項２】
制御対象機械を目標位置に移動させて停止させるために指令される位置指令値に基づいて位置決め制御を行う際に、
この位置決め制御のための位置調節演算動作の出力値に、前記位置指令値にフィードフォワードゲインを乗じて得られる補正量を加算し、この加算した値に基づいて前記制御対象機械を駆動制御する位置制御装置において、
前記位置制御装置に、前記フィードフォワードゲインの設定値をランプ関数状に新たな設定値まで変化させるフィードフォワードゲイン設定手段を備えたことを特徴とする位置制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の位置制御装置において、
前記フィードフォワードゲイン設定手段は、前記位置指令値に基づく速度指令演算値が予め定めた切換設定値より小さいときには、前記フィードフォワードゲインの設定値をより小さくすることを特徴とする位置制御装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の位置制御装置において、
前記フィードフォワードゲイン設定手段は、前記位置指令値に基づく速度指令演算値が減速状態で予め定めた切換設定値より小さいときには、前記フィードフォワードゲインの設定値をより小さくすることを特徴とする位置制御装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の位置制御装置において、
前記フィードフォワードゲイン設定手段は、前記位置指令値に基づく移動量演算値が前記目標位置より予め定めた値だけ少ない切換設定値を超えたときには、前記フィードフォワードゲインの設定値をより小さくすることを特徴とする位置制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−１００２０３（Ｐ２０１１−１００２０３Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５３１１５（Ｐ２００９−２５３１１５）
【出願日】平成２１年１１月４日（２００９．１１．４）
【出願人】（５９１０８３２４４）富士電機システムズ株式会社 (1,717)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月４日（２００９．１１．４）
【出願人】（５９１０８３２４４）富士電機システムズ株式会社 (1,717)
【Ｆターム（参考）】
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