專利名稱：伺服馬達(dá)驅(qū)動控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由數(shù)字控制裝置等控制裝置所驅(qū)動控制的機(jī)床和產(chǎn)業(yè)機(jī)械設(shè)備等中的伺服馬達(dá)驅(qū)動控制裝置，特別是有關(guān)在重復(fù)進(jìn)行通過指定一定模式的位置指令來重復(fù)加工相同形狀等相同動作模式重復(fù)進(jìn)行之際所使用的學(xué)習(xí)控制。
背景技術(shù)：
在重復(fù)發(fā)出相同模式(pattern)指令進(jìn)行加工的場合，作為讓控制偏差收斂到零來提高加工精度的方法，是眾所周知的學(xué)習(xí)控制。這種學(xué)習(xí)控制，是將工件一轉(zhuǎn)等的模式動作的時間作為學(xué)習(xí)的周期、讓工件多次旋轉(zhuǎn)、按指定控制周期求取位置偏差、根據(jù)該位置偏差將修正數(shù)據(jù)存儲到存儲器中，通過將內(nèi)存中存儲的前一個模式周期中對應(yīng)的控制周期的修正數(shù)據(jù)加到相應(yīng)模式周期的各控制周期的位置偏差上，來使位置偏差收斂到零。(例如，參照特開平4-362702號公報和特開平6-309021號公報)。
另外，相對于安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的工件，在直線移動軸上所安裝的工具中，當(dāng)要用與旋轉(zhuǎn)軸同步、周期性重復(fù)的位置指令來加工工件時，是通過表來求取在每個指定采樣周期對應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸的位置的直線移動軸的位置，來作為直線移動軸的位置指令，同時，由該直線移動軸的位置偏差來求取1個重復(fù)周期的修正數(shù)據(jù)并存儲起來，采樣時的位置偏差加上對應(yīng)的1個重復(fù)周期前的修正數(shù)據(jù)，作為位置指令來進(jìn)行重復(fù)控制，這也是人所共知的直線移動軸的控制方法。(參照特開平4-323705號公報)。
在上述的特開平4-362702號公報和特開平6-309021號公報中所記載的發(fā)明中，學(xué)習(xí)控制的1周期的修正數(shù)據(jù)是對應(yīng)于1周期內(nèi)的采樣時間而被存儲的數(shù)據(jù)，所以，指令速度一變化，學(xué)習(xí)的周期就變化，故此，由學(xué)習(xí)控制已經(jīng)得到的修正數(shù)據(jù)就不能使用，就必須要重新制作修正數(shù)據(jù)。另外，指令速度變化且其變化不是周期性的場合，由學(xué)習(xí)控制所得到的修正數(shù)據(jù)是作為時間函數(shù)來獲得的數(shù)據(jù)，所以在上次模式周期所獲得的修正數(shù)據(jù)，變得不對應(yīng)相應(yīng)模式周期中的各個控制周期中的修正數(shù)據(jù)，是不能使用的。
在相同模式周期中所發(fā)出的指令是位置指令，是對應(yīng)于位置的模式指令。但是，在學(xué)習(xí)控制中在存儲1個模式周期的修正數(shù)據(jù)的存儲器中，是存儲1模式周期的每個指定控制周期(如位置/速度控制周期)的修正數(shù)據(jù)，將根據(jù)在上1個模式周期中存儲的每個控制周期的修正數(shù)據(jù)的最老的數(shù)據(jù)，亦即，1模式周期前的修正數(shù)據(jù)的修正量，加到位置偏差上。但是由于馬達(dá)速度在變動，所以，在這個位置偏差上所加的1模式周期前的修正數(shù)據(jù)，與工件等被驅(qū)動體的位置并不對應(yīng)。結(jié)果，位置偏差并不收斂到零。
另外，如上所述的特開平4-323705號公報中所記載的發(fā)明那樣，在同步驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)軸和直線移動軸中，對應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸的位置存儲1個重復(fù)周期的針對直線移動軸的修正數(shù)據(jù)，對采樣時的位置偏差以修正數(shù)據(jù)修正來減小直線移動軸的位置偏差。在這樣的方法中，由于是依據(jù)旋轉(zhuǎn)軸的位置來存儲修正數(shù)據(jù)的，所以，即使是速度變化，重復(fù)控制也能夠有效地作用來減小位置偏差。但是，在該特開平4-323705號公報中所記載的發(fā)明中，需要由旋轉(zhuǎn)軸的反饋位置來求取直線移動軸的位置的變換表，當(dāng)1模式周期的模式改變了的時候，需要重新制作這個變換表，所以難以適用于各種模式的加工等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就在于提供一種可避免上述弊端的伺服馬達(dá)驅(qū)動控制裝置。
本發(fā)明的伺服馬達(dá)驅(qū)動控制裝置的第1方案，是一種伺服馬達(dá)控制裝置，用伺服馬達(dá)驅(qū)動控制周期性動作的被驅(qū)動體，其中，具有檢測上述被驅(qū)動體的位置的位置檢測器、在每個采樣周期獲取給與伺服馬達(dá)的位置指令和由上述位置檢測器所反饋的上述被驅(qū)動體的位置間的偏差的裝置、將上述位置偏差變換為在與上述被驅(qū)動體的驅(qū)動同步輸出的參照位置下的指定位置的位置偏差的第1變換裝置、由在第1變換裝置所求得的上述指定位置的位置偏差求取針對該指定位置的修正數(shù)據(jù)的修正數(shù)據(jù)計算裝置、至少存儲1個周期的由該修正數(shù)據(jù)計算裝置求得的修正數(shù)據(jù)的存儲裝置、和由對應(yīng)在該存儲裝置中所存儲的上述指定位置的修正數(shù)據(jù)變換為上述每個采樣周期的修正數(shù)據(jù)的第2變換裝置；根據(jù)上述位置偏差和用第2變換裝置求得的修正數(shù)據(jù)對上述被驅(qū)動體進(jìn)行位置控制。
上述修正數(shù)據(jù)計算裝置，可具備有對在上述指定位置的位置偏差和針對上述存儲裝置中所存儲的1周期前的上述指定位置的修正數(shù)據(jù)進(jìn)行加法運(yùn)算的加法裝置、和對用該加法裝置所加算出的位置偏差進(jìn)行濾波求取新的修正數(shù)據(jù)并輸出到上述存儲裝置的濾波裝置。
本發(fā)明的伺服馬達(dá)驅(qū)動控制裝置的第2方案，是一種伺服馬達(dá)控制裝置，用伺服馬達(dá)至少進(jìn)行位置環(huán)路控制，來驅(qū)動控制周期性動作的被驅(qū)動體，其中，具有存儲1周期的針對在與上述被驅(qū)動體的驅(qū)動同步輸出的參照位置下指定位置的修正數(shù)據(jù)的存儲裝置、由對應(yīng)上述存儲裝置中所存儲的指定位置的修正數(shù)據(jù)求取每個采樣時間的修正數(shù)據(jù)的第2變換裝置、由用該第2變換裝置所求得的修正數(shù)據(jù)求取修正量來修正上述位置偏差的裝置、對在每個采樣時間所檢測的位置偏差和由上述第2變換裝置所求得的修正數(shù)據(jù)進(jìn)行加法運(yùn)算的加法裝置、對加法運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行濾波來求取每個采樣時間被更新的修正數(shù)據(jù)的濾波裝置、和由從該濾波裝置所輸出的每個采樣時間的修正數(shù)據(jù)求取上述每個指定位置的修正數(shù)據(jù)并輸出到上述存儲裝置的第1變換裝置。
本發(fā)明的伺服馬達(dá)驅(qū)動控制裝置的第1與第2方案，可以采取以下的結(jié)構(gòu)。
上述第1變換裝置，由在每個采樣時間所檢測的位置偏差和上述參照位置獲得在上述指定位置的位置偏差。
上述第1變換裝置，由在每個采樣時間所求得的修正數(shù)據(jù)獲得針對各自對應(yīng)的上述指定位置的修正數(shù)據(jù)。
上述參照位置，或者是給與上述被驅(qū)動體或上述其它被驅(qū)動體的指令位置、或者是上述被驅(qū)動體或上述其它被驅(qū)動體的檢測位置。
上述第2變換裝置，根據(jù)采樣時間的參照位置和針對上述存儲裝置中存儲的上述指定位置的修正數(shù)據(jù)來求取采樣時間的修正數(shù)據(jù)。
還備有判定速度指令或速度反饋信號的極性的極性判定部分；上述的存儲裝置，有對應(yīng)速度指令或速度反饋信號的極性分別存儲修正數(shù)據(jù)的2個存儲部分；上述的2個存儲部分，對應(yīng)由上述極性判定部分所判別的速度指令或速度反饋信號的極性而切換使用。
關(guān)于針對在上述存儲裝置中存儲的修正數(shù)據(jù)的上述指定位置，是在將從外部輸入了基準(zhǔn)信號時的上述參照位置作為零位置的情況下來決定上述各個指定位置。
若依據(jù)本發(fā)明，可以提供這樣的伺服馬達(dá)驅(qū)動控制裝置即使有速度變動，也能有效的適用學(xué)習(xí)控制，另外，根據(jù)用來同步的位置信號可以適用學(xué)習(xí)控制，能夠減小位置偏差。
本發(fā)明上述的及其他的目的和特征，從參照附圖的以下實(shí)施例子中將會更清楚。


圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的主要部分框圖。
圖2是第1實(shí)施方式中的時間/位置變換裝置進(jìn)行的把采樣時所得到的位置偏差變換為位置中的位置偏差的處理的說明圖。
圖3是第1實(shí)施方式中的位置/時間變換裝置進(jìn)行的把針對位置的修正數(shù)據(jù)變換為采樣時的修正數(shù)據(jù)的處理的說明圖。
圖4是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的第1變形例子的主要部分框圖。
圖5是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的第2變形例子的主要部分框圖。
圖6是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的第3變形例子的主要部分框圖。
圖7是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的第4變形例子的主要部分框圖。
圖8是在第1實(shí)施方式中每個采樣周期所實(shí)施的學(xué)習(xí)控制處理的流程圖。
圖9是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的主要部分框圖。
圖10A-圖10C，是就其沒有學(xué)習(xí)控制的場合(圖10A)、進(jìn)行傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)控制的場合(圖10B)以及根據(jù)本發(fā)明(圖5的形態(tài))進(jìn)行學(xué)習(xí)控制的場合(圖10C)，用來比較位置偏差的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。
圖11A-圖11C，是就其沒有學(xué)習(xí)控制的場合(圖11A)、進(jìn)行傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)控制的場合(圖11B)以及根據(jù)本發(fā)明(圖5的形態(tài))進(jìn)行學(xué)習(xí)控制的場合(圖11C)，用來比較位置偏差的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的主要部分框圖。
在運(yùn)算器1，從由數(shù)字控制裝置等上位控制裝置輸出的位置指令Pc減去來自安裝在伺服馬達(dá)7上檢測該伺服馬達(dá)的位置(或是由該伺服馬達(dá)驅(qū)動的被驅(qū)動體的位置)的位置檢測器8的反饋位置Pf，求位置偏差ε。而后在運(yùn)算器2將來自后述的學(xué)習(xí)控制裝置10的修正量與該位置偏差∈相加進(jìn)行修正，將這個被修正過的位置偏差乘以位置增益3、求取速度指令。即，進(jìn)行位置環(huán)路控制處理，求速度指令。
對這個速度指令，由速度控制器4進(jìn)行速度環(huán)路控制處理(求取作為由檢測伺服馬達(dá)或被驅(qū)動體速度的圖中未示出的速度檢測器反饋的速度與速度指令之差的速度偏差，進(jìn)行比例積分控制等速度環(huán)路控制)，求取電流指令。通過該電流指令和由圖中未示出的電流檢測器所反饋的電流值、用電流控制器5進(jìn)行電流環(huán)路控制處理，經(jīng)由電流放大器6驅(qū)動控制伺服馬達(dá)7。
上述的構(gòu)成和作用，除了在運(yùn)算器2將來自學(xué)習(xí)控制裝置10的修正量加到位置偏差上這點(diǎn)外，與傳統(tǒng)的伺服控制裝置是一樣的。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中，有下述特點(diǎn)學(xué)習(xí)控制裝置10被附加在該伺服控制裝置中，來自該學(xué)習(xí)控制裝置10的修正量被加到位置偏差上。
學(xué)習(xí)控制裝置10，由以下部分構(gòu)成用來自上位控制裝置等的基準(zhǔn)信號接通的開關(guān)11；時間/位置變換裝置12-將每個指定采樣周期(每個位置、速度環(huán)路處理周期)的位置偏差ε變換為針對在參照位置θ下指定位置θ(n)的位置偏差；加法器13-將針對在該時間/位置變換裝置(第1變換裝置)12求得的指定位置θ(n)的位置偏差與針對在存儲裝置15中存儲的對應(yīng)的1模式周期前的指定位置θ(n)的修正數(shù)據(jù)相加；濾波裝置(例如FIR型低通濾波器)14-對加法器13的輸出進(jìn)行濾波處理，來求取修正數(shù)據(jù)；存儲裝置15-存儲各個指定位置的修正數(shù)據(jù)；位置/時間變換裝置(第2變換裝置)16-將從對應(yīng)該存儲裝置15的各指定位置θ(n)的存儲部分所讀出的修正數(shù)據(jù)，從基于位置的修正數(shù)據(jù)變換成基于時間的修正數(shù)據(jù)；動態(tài)特性補(bǔ)償單元17-對于該基于時間的修正數(shù)據(jù)，補(bǔ)償控制對象的相位滯后和增益降低，輸出到運(yùn)算器2。
參照位置θ，是與用這個伺服馬達(dá)7驅(qū)動控制的被驅(qū)動體同步的基準(zhǔn)的位置。這個參照位置θ，可以是伺服馬達(dá)7的位置指令Pc，或是來自位置檢測器8的反饋位置Pf，進(jìn)而，也可以是發(fā)往驅(qū)動與用伺服馬達(dá)7所驅(qū)動的被驅(qū)動體同步被驅(qū)動的別的被驅(qū)動體的伺服馬達(dá)的位置指令和其反饋位置，另外，也可以是由數(shù)字控制裝置等上位控制裝置輸出的成為基準(zhǔn)的1模式周期的位置，也可以由與用伺服馬達(dá)7所驅(qū)動的被驅(qū)動體的1模式周期中的動作同步的位置信號構(gòu)成。
存儲裝置15至少要備有這樣的存儲部分重復(fù)地被指令，分割加工形狀等該動作的1模式周期，存儲針對在每個指定移動距離的參照位置θ(n)下指定位置θ(n)的修正數(shù)據(jù)。假定1模式周期為2π，分割寬度為d，那么，至少要備有(2π/d)個的存儲部分。例如，假定(2π/d)＝q，要備有存儲針對從模式中的參照位置θ下位置θ(0)＝0＝2π到θ(q-1)＝2π-d的各位置θ(n)的修正數(shù)據(jù)的存儲部分。以下，將從θ(0)＝0＝2π到位置θ(q-1)的存儲裝置15中存儲修正數(shù)據(jù)的各個位置叫做柵格位置(或稱格點(diǎn)grid point)。
另外，存儲裝置15，備有存儲針對伺服馬達(dá)7正傳時的1模式動作的修正數(shù)據(jù)的第1存儲器，和存儲針對伺服馬達(dá)7逆?zhèn)鲿r的1模式動作的修正數(shù)據(jù)的第2存儲器。所以，通過正/逆轉(zhuǎn)判定裝置20，根據(jù)輸入到速度控制器4的速度指令或未圖示出的速度反饋信號的極性檢測伺服馬達(dá)7的旋轉(zhuǎn)方向，來自動選擇對應(yīng)其旋轉(zhuǎn)方向(正轉(zhuǎn)或是反轉(zhuǎn))的存儲器。
時間/位置變換裝置12，靠基準(zhǔn)信號接通開關(guān)11的時候，將所輸入的參照位置θ作為重復(fù)控制中的模式周期的原點(diǎn)位置(原點(diǎn)格柵位置)，記作θ(0)。下面，由作為參照位置θ輸入的位置來求取模式周期中的位置θ(n)。進(jìn)而，按指定的采樣周期(位置/速度環(huán)路處理周期)來求取位置偏差ε，即作為時間函數(shù)來求取，而不是對應(yīng)被驅(qū)動體的位置或伺服馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)位置來求取。所以，用時間/位置變換裝置12，根據(jù)參照位置θ，將在采樣周期中求得的位置偏差ε，變換成針對在該參照位置θ下預(yù)先決定的柵格位置θ(n)的位置偏差。而后，在加法器13，將該柵格位置θ(n)中的位置偏差和針對存儲裝置15中存儲的該柵格位置θ(n)的修正數(shù)據(jù)δ(n)相加，在濾波裝置14對相加結(jié)果進(jìn)行濾波處理，求取針對相應(yīng)柵格位置θ(n)的更新修正數(shù)據(jù)δ(n)，更新并存儲針對該柵格位置θ(n)的修正數(shù)據(jù)。
另外，位置/時間變換裝置16，按采樣周期(按位置/速度環(huán)路處理周期)，根據(jù)在該采樣周期求得的參照位置θ，由該參照位置θ的前后柵格位置θ(m)，θ(m+1)中的修正數(shù)據(jù)δ(m)，δ(m+1)、來求取針對相應(yīng)采樣時的參照位置θ的修正數(shù)據(jù)δ(n)。這個修正數(shù)據(jù)，表示相應(yīng)采樣時的修正數(shù)據(jù)，是以時間為基礎(chǔ)的修正數(shù)據(jù)。將這樣求得的修正數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)做法同樣，由動態(tài)特性補(bǔ)償單元17補(bǔ)償相位滯后、增益下降之后，求得修正量并輸出到運(yùn)算器2，將這個修正量加到位置偏差ε上，乘以位置增益3，來求取速度指令。
參照位置θ，是與被驅(qū)動體和伺服馬達(dá)7的驅(qū)動同步被輸出的，所以，參照位置θ和被驅(qū)動體以及伺服馬達(dá)7的位置有1對1的對應(yīng)關(guān)系，1模式周期前的參照位置，對應(yīng)被驅(qū)動體以及伺服馬達(dá)7的位置，由此時的位置偏差等構(gòu)成的修正數(shù)據(jù)被加到相應(yīng)采樣時的位置偏差上，這就意味著加上了由1模式周期前的位置偏差等所構(gòu)成的修正數(shù)據(jù)。
圖2是時間/位置變換裝置12進(jìn)行的把采樣時所得到的位置偏差ε變換為針對參照位置θ下各柵格位置θ(n)的位置偏差的處理的說明圖。橫軸表示時間(采樣時間)，向上的縱軸表示參照位置θ，另外，向下的縱軸表示位置偏差ε。
假定在上個采樣周期t(n-1)求得的位置偏差是∈(n-1)、參照位置是θ(n-1)，在相應(yīng)采樣時間t(n)求得的位置偏差為ε(n)、參照位置θ為θ(n)。求取在上個采樣周期和本次采樣周期中的參照位置θ(n-1)和θ(n)間的柵格位置。例如，如圖2所示，假定柵格位置θ(c)存在于這個位置θ(n-1)和θ(n)之間。
另外，在采樣時間t(n-1)，t(n)中，若被檢測出的位置偏差為∈(n-1)，∈(n)，則可在參照位置θ(n-1)和θ(n)間視位置偏差近似于直線性變化，針對參照位置θ(n-1)和θ(n)間的柵格位置θ(c)的位置偏差ε(c)，可用如下式(1)即通過內(nèi)插法求得。
ε(c)＝∈(n-1)+{(θ(c)-θ(n-1))*{∈(n)-∈(n-1)}/{θ(n)-θ(n-1)}…………………………………………(1)在加法器13，對這樣求得的柵格位置θ(c)的位置偏差∈(c)和對應(yīng)存儲裝置15的柵格位置θ(c)存儲的修正數(shù)據(jù)δ(c)進(jìn)行相加，其后，進(jìn)行濾波裝置14的處理、求取對應(yīng)新的柵格位置θ(c)的修正數(shù)據(jù)δ(c)，存儲于對應(yīng)存儲裝置15的柵格位置θ(c)的存儲部分作更新。另外，在參照位置θ(n-1)和θ(n)(＝θ(n))間沒有柵格位置的場合，不能進(jìn)行存儲裝置的修正數(shù)據(jù)的更新。另外，在參照位置θ(n-1)和θ(n)間存在多個柵格位置的場合，可分別進(jìn)行對于這些多個柵格位置的修正數(shù)據(jù)的更新。
圖3是位置/時間變換裝置16進(jìn)行的從采樣時所得到的參照位置θ來求取該采樣時的修正數(shù)據(jù)δ(n)的處理的說明圖。
假定某個采樣時所得到的參照位置是θ(n)，對應(yīng)該位置θ(n)前后的柵格位置θ(m)，θ(m+1)而在存儲裝置15存儲的修正數(shù)據(jù)是δ(m)，δ(m+1)。于是，如果從柵格位置θ(m)到θ(m+1)修正數(shù)據(jù)是近似于直線性變化，則針對相應(yīng)采樣時的模式周期中的參照位置θ(n)的修正數(shù)據(jù)δ(n)，可由下式(2)進(jìn)行內(nèi)插處理來求得。
δ(n)＝δ(m)+{θ(n)-θ(m)}*{δ(m+1)-δ(m)}/{θ(m+1)-θ(m)} ……(2)這樣求得的修正數(shù)據(jù)δ(n)，對應(yīng)相應(yīng)采樣時的參照位置θ(n)，且也對應(yīng)發(fā)往伺服馬達(dá)7的指令位置Pc，所以，可以作為相應(yīng)采樣時的修正數(shù)據(jù)來使用。因此，如上所述，進(jìn)行動態(tài)特性補(bǔ)償處理后求取修正量，將上述修正數(shù)據(jù)δ(n)加到相應(yīng)采樣周期的位置偏差∈上。
再者，在各個采樣時，要先執(zhí)行位置/時間變換裝置16的處理，其后，執(zhí)行時間/位置變換裝置12的處理，來進(jìn)行存儲裝置15中存儲的修正數(shù)據(jù)的更新。
圖4是將參照位置θ作為來自被安裝在相應(yīng)伺服馬達(dá)7上的位置檢測裝置8的反饋位置Pf時的實(shí)施方式的主要部分的方框圖。在此，是把伺服控制系統(tǒng)中安裝了學(xué)習(xí)控制裝置10的伺服馬達(dá)7的反饋位置Pf來作為參照位置θ的，將根據(jù)由1模式周期前的位置偏差等構(gòu)成的修正數(shù)據(jù)的修正量加到相應(yīng)采樣周期中的位置偏差上，來控制該伺服馬達(dá)7。另外，學(xué)習(xí)控制裝置10的構(gòu)成與圖1所示的構(gòu)成相同。
另外，圖5是以參照位置θ來作為發(fā)往相應(yīng)伺服馬達(dá)7的位置指令Pc的。其他構(gòu)成與圖1相同。
圖6是以與用伺服馬達(dá)7所驅(qū)動的被驅(qū)動體同步被驅(qū)動的另外的被驅(qū)動體的位置來作為參照位置θ的。在圖6所示的例子中，將發(fā)往驅(qū)動其它被驅(qū)動體的伺服馬達(dá)7’的位置指令Pc’作為參照位置θ輸入到學(xué)習(xí)控制裝置10。再者，驅(qū)動這個其它被驅(qū)動體的伺服馬達(dá)7’的控制系統(tǒng)與伺服馬達(dá)7的控制系統(tǒng)是一樣的，所以略其說明。
圖7是將與用伺服馬達(dá)7所驅(qū)動的被驅(qū)動體同步被驅(qū)動的另外的被驅(qū)動體的反饋位置(來自被安裝在伺服馬達(dá)7’上的位置檢測器8’的反饋位置)Pf’來作為參照位置θ的。
圖8是進(jìn)行位置/速度環(huán)路處理等的伺服控制裝置的處理器、或在學(xué)習(xí)控制裝置獨(dú)自設(shè)置的處理器按指定采樣周期(位置/速度環(huán)路處理周期)實(shí)施的學(xué)習(xí)控制處理的流程圖。
首先，在取入由數(shù)字控制裝置等上位控制裝置所輸出的位置指令Pc(n)的同時，讀入由位置檢測器8反饋來的實(shí)際的位置Pf(n)以及參照位置θ(n)(步驟100～102)。參照位置θ，若像圖4和圖5所示的那樣，若是反饋位置Pf(n)或位置指令Pc(n)，則參照位置θ(n)＝Pf(n)，或者θ(n)＝Pc(n)，所以就可以省略步驟102的處理。另外，如圖6、圖7的方式那樣，以發(fā)往其它的被驅(qū)動體的位置指令Pc′或反饋位置Pf’作為參照位置θ的時候，讀取這些位置。
其次，從指令位置Pc(n)減去所反饋的實(shí)位置Pf(n)、求取位置偏差∈(n)(步驟103)。而后，如前所述，求取讀取的參照位置θ(n)的前后的柵格位置θ(m)，θ(m+1)、求取對應(yīng)該柵格位置θ(m)，θ(m+1)在存儲裝置15中存儲的修正數(shù)據(jù)δ(m)，δ(m+1)，通過上述的式(2)的運(yùn)算， 求取在相應(yīng)采樣周期時的修正數(shù)據(jù)δ(m)(步驟104)。
對于這個修正數(shù)據(jù)δ(n)進(jìn)行動態(tài)特性補(bǔ)償處理后求取修正量(步驟105)。將求得的修正量加到在步驟103求得的位置偏差∈(n)(步驟106)。將加上了這個修正量的位置偏差、乘上位置增益后可以求得速度指令，進(jìn)而進(jìn)行速度環(huán)路處理，而這點(diǎn)與傳統(tǒng)的做法是一樣的，所以在圖8中略去了。
另一方面，要求取在步驟101求得的參照位置θ(n)與在前一個采樣周期求得的參照位置θ(n-1)之間的柵格位置θ(c)，由在參照位置θ(n-1)以及參照位置θ(n)同時求得的各個采樣時的位置偏差∈(n)以及∈(n-1)，通過上述式(1)的運(yùn)算處理，來求取針對柵格位置θ(c)的位置偏差∈(c)(步驟107)。
將針對在存儲裝置15中存儲的柵格位置θ(c)的修正數(shù)據(jù)δ(c)與這次求得的位置偏差∈(c)相加(步驟108)，進(jìn)行濾波處理后求取更新的修正數(shù)據(jù)δ(c)(步驟109)，將針對柵格位置θ(c)的修正數(shù)據(jù)改寫成更新過的修正數(shù)據(jù)δ(c)(步驟110)，結(jié)束相應(yīng)采樣周期的處理。
下面，在每個采樣周期(位置/速度環(huán)路處理周期)，執(zhí)行上述圖8所示的處理，對應(yīng)1個模式周期中的位置、即工件加工形狀等中的位置求取修正量修正位置偏差，這樣來執(zhí)行位置學(xué)習(xí)控制。因此，即使是速度變動，針對位置的修正數(shù)據(jù)的關(guān)系也不變，可以讓位置偏差準(zhǔn)確地收斂到0。
圖9是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的主要部分框圖。該第2實(shí)施方式，在學(xué)習(xí)控制裝置10’中，時間/位置變換裝置(第1變換裝置)12被設(shè)置在濾波裝置14的后一級，僅在這點(diǎn)上是與上述的第1實(shí)施方式的學(xué)習(xí)控制裝置10(圖1)構(gòu)成不同。再者，與第1實(shí)施方式對應(yīng)的單元附有同樣的符號。
在該第2實(shí)施方式中，是在加法器13將對應(yīng)該采樣的1模式周期前的修正數(shù)據(jù)與在采樣時求得的位置偏差∈(n)進(jìn)行加法運(yùn)算處理之后、進(jìn)行濾波裝置14的處理，來求取相應(yīng)采樣時的修正數(shù)據(jù)。對于這個修正數(shù)據(jù)在時間/位置變換裝置(第1變換裝置)12進(jìn)行時間/位置變換處理，來求取柵格位置θ(c)中的修正數(shù)據(jù)。
假定，在前個周期的采樣時求得的修正數(shù)據(jù)為δ(n-1)，相應(yīng)采樣時求得的修正數(shù)據(jù)是δ(n)、針對柵格位置θ(c)的修正數(shù)據(jù)是δ(c)，進(jìn)行下式(3)的運(yùn)算。另外，式(3)，相當(dāng)于將式(1)中的∈(c)、∈(n-1)以及∈(n)分別代之以δ(c)，δ(n-1)，δ(n)。
δ(c)＝δ(n-1)+{θ(c)-θ(n-1)}*{δ(n)-δ(n-1)}/{θ(n)-θ(n-1)} …………………(3)將針對這樣求得的柵格位置θ(c)的修正數(shù)據(jù)δ(c)，存儲到存儲裝置15，更新修正數(shù)據(jù)。
另外，位置/時間變換裝置(第2變換裝置)16的處理，與第1實(shí)施方式一樣，僅在該位置/時間變換裝置16被輸出到加法器3這點(diǎn)上有所區(qū)別。其它與第1實(shí)施方式一樣，省略說明。
在上述的第1和第2實(shí)施方式中，是用位置檢測器8、8’檢測伺服馬達(dá)7、7’的位置來進(jìn)行反饋的，但本發(fā)明也可適用于直接用位置檢測器檢測由伺服馬達(dá)7、7’驅(qū)動的被驅(qū)動體的移動位置來進(jìn)行反饋(塊閉環(huán)block closed loop)。
圖10A-圖10C以及圖11A-圖11C，是表示用來進(jìn)行檢驗(yàn)本發(fā)明效果的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。在圖10A-圖10C所示的實(shí)驗(yàn)例子中，在速度指令是300rpm、速度變化1％的場合下每1轉(zhuǎn)給與4次外擾成分，把參照位置θ作為自己位置指令Pc，是就本發(fā)明(圖5的形式)的位置學(xué)習(xí)控制的場合(圖10C)、與進(jìn)行在每個采樣時間存儲數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)控制的場合(圖10B)、進(jìn)而與沒有學(xué)習(xí)控制的場合(圖10A)進(jìn)行比較。在圖10A-圖10C中，橫軸為時間、縱軸是位置偏差。
如圖10A所示，在沒有學(xué)習(xí)控制的場合，即使有1％的速度變化，位置偏差也不改變，所以造成大的位置偏差。
另外，在圖10B所示的適用傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)控制的場合，顯而易見，一旦速度發(fā)生變化，位置偏差就增大，不能應(yīng)對速度變化。
另一方面，在適用本發(fā)明的位置學(xué)習(xí)控制的圖10C中，顯而易見，即使是有速度變化，位置偏差也能保持在收斂到0的小的數(shù)值、對于速度的變化也能跟蹤。
另外，圖11A-圖11C，是給予指令以使與旋轉(zhuǎn)軸的角度同步、徑向直線移動軸按正弦波形狀做往復(fù)運(yùn)動、直線移動軸的振幅和旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)數(shù)隨時間逐漸變化而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，是將沒有進(jìn)行學(xué)習(xí)控制的場合(圖11A)、與適用傳統(tǒng)的基于時間的學(xué)習(xí)控制的場合(圖11B)、進(jìn)而與適用本發(fā)明的基于角度的學(xué)習(xí)控制的場合(圖11C)，進(jìn)行比較的結(jié)果。本發(fā)明的適用中，基于圖6所示的方式，用伺服馬達(dá)7來驅(qū)動直線移動軸、在該伺服馬達(dá)7的伺服控制系統(tǒng)中組裝學(xué)習(xí)控制裝置10、將發(fā)往驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸的伺服馬達(dá)7’的位置指令Pc’、作為輸入學(xué)習(xí)控制裝置10的參照位置θ。在圖11A-圖11C中，橫軸為時間、縱軸是直線移動軸的位置偏差。
圖11A，是不進(jìn)行學(xué)習(xí)控制場合的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)生了大的位置偏差。另外，圖11B是進(jìn)行以傳統(tǒng)的時間為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)控制時的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有時位置偏差變小，但整體上發(fā)生了大的位置偏差。
另一方面，在適用本發(fā)明的基于位置(角度)的學(xué)習(xí)控制的結(jié)果的圖11C中，位置偏差變得非常小。再者，要注意的是圖11A以及圖11B，1個分格是20μm，而圖11C是其1/20為1μm。
如以上說明的那樣，若依據(jù)本發(fā)明，在學(xué)習(xí)控制中，若做成對應(yīng)被重復(fù)指令的模式中的形狀的位置存儲修正數(shù)據(jù)、對應(yīng)位置來修正位置偏差的學(xué)習(xí)控制，即使有速度變動，也能做到使位置偏差收斂到0，變得很小。
權(quán)利要求
1.一種伺服馬達(dá)控制裝置，用伺服馬達(dá)驅(qū)動控制周期性動作的被驅(qū)動體，其特征在于，具有檢測上述被驅(qū)動體的位置的位置檢測器、在每個采樣周期獲取給與伺服馬達(dá)的位置指令和由上述位置檢測器所反饋的上述被驅(qū)動體的位置間的偏差的裝置、將上述位置偏差變換為在與上述被驅(qū)動體的驅(qū)動同步輸出的參照位置下的指定位置的位置偏差的第1變換裝置、由在第1變換裝置所求得的上述指定位置的位置偏差求取針對該指定位置的修正數(shù)據(jù)的修正數(shù)據(jù)計算裝置、至少存儲1個周期的由該修正數(shù)據(jù)計算裝置求得的修正數(shù)據(jù)的存儲裝置、和由對應(yīng)在該存儲裝置中所存儲的上述指定位置的修正數(shù)據(jù)變換為上述每個采樣周期的修正數(shù)據(jù)的第2變換裝置；根據(jù)上述位置偏差和用第2變換裝置求得的修正數(shù)據(jù)對上述被驅(qū)動體進(jìn)行位置控制。
2.按權(quán)利要求1記載的伺服馬達(dá)驅(qū)動控制裝置，其特征在于，上述修正數(shù)據(jù)計算裝置具有對在上述指定位置的位置偏差和針對上述存儲裝置中所存儲的1周期前的上述指定位置的修正數(shù)據(jù)進(jìn)行加法運(yùn)算的加法裝置、和對用該加法裝置所加算出的位置偏差進(jìn)行濾波求取新的修正數(shù)據(jù)并輸出到上述存儲裝置的濾波裝置。
3.一種伺服馬達(dá)控制裝置，用伺服馬達(dá)至少進(jìn)行位置環(huán)路控制，來驅(qū)動控制周期性動作的被驅(qū)動體，其特征在于，具有存儲1周期的針對在與上述被驅(qū)動體的驅(qū)動同步輸出的參照位置下指定位置的修正數(shù)據(jù)的存儲裝置、由對應(yīng)上述存儲裝置中所存儲的指定位置的修正數(shù)據(jù)求取每個采樣時間的修正數(shù)據(jù)的第2變換裝置、由用該第2變換裝置所求得的修正數(shù)據(jù)求取修正量來修正上述位置偏差的裝置、對在每個采樣時間所檢測的位置偏差和由上述第2變換裝置所求得的修正數(shù)據(jù)進(jìn)行加法運(yùn)算的加法裝置、對加法運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行濾波來求取每個采樣時間被更新的修正數(shù)據(jù)的濾波裝置、和由從該濾波裝置所輸出的每個采樣時間的修正數(shù)據(jù)求取上述每個指定位置的修正數(shù)據(jù)并輸出到上述存儲裝置的第1變換裝置。
4.按權(quán)利要求1或權(quán)利要求2記載的伺服馬達(dá)驅(qū)動控制裝置，其特征在于，上述第1變換裝置，由在每個采樣時間所檢測的位置偏差和上述參照位置獲得在上述指定位置的位置偏差。
5.按權(quán)利要求3記載的伺服馬達(dá)驅(qū)動控制裝置，其特征在于，上述第1變換裝置，由在每個采樣時間所求得的修正數(shù)據(jù)獲得針對各自對應(yīng)的上述指定位置的修正數(shù)據(jù)。
6.按權(quán)利要求1或3記載的伺服馬達(dá)驅(qū)動控制裝置，其特征在于，上述參照位置，或者是給與上述被驅(qū)動體或上述其它被驅(qū)動體的指令位置、或者是上述被驅(qū)動體或上述其它被驅(qū)動體的檢測位置。
7.按權(quán)利要求1或3記載的伺服馬達(dá)驅(qū)動控制裝置，其特征在于，上述第2變換裝置，根據(jù)采樣時間的參照位置和針對上述存儲裝置中存儲的上述指定位置的修正數(shù)據(jù)來求取采樣時間的修正數(shù)據(jù)。
8.按權(quán)利要求1或3記載的伺服馬達(dá)驅(qū)動控制裝置，其特征在于，還備有判定速度指令或速度反饋信號的極性的極性判定部分；上述的存儲裝置，有對應(yīng)速度指令或速度反饋信號的極性分別存儲修正數(shù)據(jù)的2個存儲部分；上述的2個存儲部分，對應(yīng)由上述極性判定部分所判別的速度指令或速度反饋信號的極性而切換使用。
9.按權(quán)利要求1或3記載的伺服馬達(dá)驅(qū)動控制裝置，其特征在于，關(guān)于針對在上述存儲裝置中存儲的修正數(shù)據(jù)的上述指定位置，是在將從外部輸入了基準(zhǔn)信號時的上述參照位置作為零位置的情況下來決定上述各個指定位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及按模式周期重復(fù)發(fā)出指令進(jìn)行加工時的學(xué)習(xí)控制。由用時間/位置變換裝置在采樣時所求得的位置偏差和與伺服馬達(dá)的驅(qū)動同步所輸出的參照位置，來求取在該參照位置下指定位置的位置偏差。將該位置偏差與在存儲裝置中存儲的對應(yīng)的修正數(shù)據(jù)進(jìn)行加法運(yùn)算并進(jìn)行濾波處理，來更新對應(yīng)上述位置的修正數(shù)據(jù)。由對應(yīng)存儲裝置中存儲的位置的修正數(shù)據(jù)和上述檢測參照位置，由位置/時間變換裝置來求取相應(yīng)采樣時的修正數(shù)據(jù)。對這個修正數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)特性補(bǔ)償處理、求取修正量并加到位置偏差上。
文檔編號G05D3/00GK1523734SQ200410039050
公開日2004年8月25日 申請日期2004年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月20日
發(fā)明者豐澤雪雄, 園田直人, 人 申請人:發(fā)那科株式會社