(57)【要約】【課題】上位装置からの位置指令値に対してスキュー時間が存在する場合でも、外挿演算結果に制御性悪化の要因となるパルス状の乖離発生を抑制する機能を備える位置制御装置を実現する。【解決手段】自己のサンプル周期とは異なるサンプル周期を有する上位装置から与えられる位置指令値を、外挿演算手段により自己のサンプル周期の位置指令値に変換して位置制御手段に入力する位置制御装置において、  前記外挿演算手段からの位置指令値を所定サンプル周期遅らせて前記位置制御手段に出力すると共に、現サンプル周期における前記外挿演算手段からの位置指令値の差分値が前記上位装置からの位置指令値の差分値を超える場合には、超過した差分値を所定サンプル周期前の前記外挿演算手段からの位置指令値の差分値に加算する外挿演算補正手段を備える。【選択図】図１
2009134380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己のサンプル周期とは異なるサンプル周期を有する上位装置から与えられる位置指令値を、外挿演算手段により自己のサンプル周期の位置指令値に変換して位置制御手段に入力する位置制御装置において、
前記外挿演算手段からの位置指令値を所定サンプル周期遅らせて前記位置制御手段に出力すると共に、現サンプル周期における前記外挿演算手段からの位置指令値の差分値が前記上位装置からの位置指令値の差分値を超える場合には、超過した差分値を所定サンプル周期前の前記外挿演算手段からの位置指令値の差分値に加算する外挿演算補正手段を備えることを特徴とする位置制御装置。
【請求項２】
前記外挿演算補正手段は、
前記外挿演算手段からの位置指令値を３サンプル周期前の指令値までを保存する位置指令値保存手段と、
現サンプル周期の位置指令値と１サンプル周期前との第１差分値、１サンプル前と２サンプル前との第２差分値、２サンプル前と３サンプル前との第３差分値を夫々保存する差分値保存手段と、
前記第３差分値と前記第１差分値との差を示す第４差分値及び前記第３差分値と前記第２差分値との差を示す第５差分値を比較し、第５差分値＞第４差分値であれば前記第５差分値を選択する比較・選択手段と、
選択された前記第５差分値を前記第３差分値に加算すると共に、次回演算に使用する前記外挿演算手段からの位置指令値より減算する加減算手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の位置制御装置。
【請求項３】
前記外挿演算補正手段は、前記第３差分値を入力して積分演算した位置指令値を、前記位置制御手段に出力する積分手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の位置制御装置。
【請求項４】
前記位置制御手段は、位置指令値と被制御対象の位置フィードバック値との偏差を演算し、被制御対象の速度をフィードバック制御する速度制御手段に対して速度指令を出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の位置制御装置。
【請求項５】
前記速度制御手段は、前記速度指令と被制御対象の速度フィードバック値との偏差を演算し、被制御対象を移動操作するモータの励磁電流を調整する電流指令を出力することを特徴とする請求項４に記載の位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己のサンプル周期とは異なるサンプル周期を有する上位装置から与えられる位置指令値を、外挿演算手段により自己のサンプル周期に補間した位置指令値に変換して位置制御手段に入力する位置制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータによりワークを速度制御する速度フィードバックループを内部に有すると共に、ワークの位置を位置指令値にフィードバック制御する構成の位置制御装置については、特許文献１に技術開示がある。
【０００３】
図５は、従来の位置制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。固有の制御周期Ｔｍで位置指令を出力する上位装置１０からの位置指令値Ｓｍがインターフェース２０を介して固有の制御周期Ｔｉを有する位置制御装置３０に入力される。
【０００４】
位置制御装置３０は、外挿演算手段３１、位置制御手段３２、ワークの位置検出手段３３、速度生成手段３４、速度制御手段３５、ドライバ３６、モータ３７、このモータで移動操作されるワーク３８の機能ブロック構成を備えている。
【０００５】
外挿演算手段３１は、固有の制御周期Ｔｍを持つ位置指令値Ｓｍを、外挿演算して位置制御装置の制御周期に補間した位置指令値Ｓｉに変換して位置制御手段３２に出力する。位置制御手段３２は、位置指令値Ｓｉとワーク３８の位置検出手段３３からの位置検出値Ｓｆとの偏差を演算して速度指令値Ｖｉを出力する。
【０００６】
速度生成手段３４は、位置検出値Ｓｆの差分値に基づいて速度検出値Ｖｆを演算して出力する。速度制御手段３５は、速度指令値Ｖｉと速度検出値Ｖｆの偏差を演算して電流指令値Ｆをドライバ３６に出力する。ドライバ３６は、電流指令値Ｆに基づいてモータ３７に励磁電流Ｉを供給し、ワーク３８を所定の速度で移動操作する。
【０００７】
外挿演算手段３１の演算で得られた位置指令値Ｓｉと１サンプル前の位置指令値Ｓi-1との差分（速度）より、位置指令差分値が外挿演算手段３１内で計算されて位置制御手段３２に入力される。この場合、位置制御手段３２は位置指令の差分値を積算して位置指令値に戻す積分機能を備えている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１０１５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図６は、位置指令差分値と外挿演算差分値との乖離を説明する特性図である。説明のため、本図では位置指令差分値と外挿演算差分値の軌跡をずらして示している。上位装置からの位置指令差分値が一定（速度変化なし）の場合には、外挿演算処理後の位置指令差分値と一致するは本来の位置指令差分値と一致する。一方、上位からの位置指令が変化（図では速度ゼロ）し、スキュー時間Δｔが存在している場合には、外挿演算処理後の位置指令差分値は実線のように本来の位置指令値差分値をオーバーする乖離が発生する。このような乖離が発生すると、位置制御手段には上位装置が意図した速度以上の指令値が出力されてしまう。
【００１０】
図７は、従来の位置制御装置による外挿演算後の位置指令差分値の特性図であり、ステップ状に差分値が変化する上位装置からの位置指令値に対する外挿演算結果を示す。このような位置指令値が入力される位置制御装置では、位置指令差分値と外挿演算差分値との乖離は、モータのスムーズな移動制御の障害となり、位置制御の精度低下の要因となる。
【００１１】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、位置制御の精度を向上させることができる位置制御装置の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）自己のサンプル周期とは異なるサンプル周期を有する上位装置から与えられる位置指令値を、外挿演算手段により自己のサンプル周期の位置指令値に変換して位置制御手段に入力する位置制御装置において、
前記外挿演算手段からの位置指令値を所定サンプル周期遅らせて前記位置制御手段に出力すると共に、現サンプル周期における前記外挿演算手段からの位置指令値の差分値が前記上位装置からの位置指令値の差分値を超える場合には、超過した差分値を所定サンプル周期前の前記外挿演算手段からの位置指令値の差分値に加算する外挿演算補正手段を備えることを特徴とする位置制御装置。
【００１３】
（２）前記外挿演算補正手段は、
前記外挿演算手段からの位置指令値を３サンプル周期前の指令値までを保存する位置指令値保存手段と、
現サンプル周期の位置指令値と１サンプル周期前との第１差分値、１サンプル前と２サンプル前との第２差分値、２サンプル前と３サンプル前との第３差分値を夫々保存する差分値保存手段と、
前記第３差分値と前記第１差分値との差を示す第４差分値及び前記第３差分値と前記第２差分値との差を示す第５差分値を比較し、第５差分値＞第４差分値であれば前記第５差分値を選択する比較・選択手段と、
選択された前記第５差分値を前記第３差分値に加算すると共に、次回演算に使用する前記外挿演算手段から位置指令値より減算する加減算手段と、
を備えることを特徴とする（１）に記載の位置制御装置。
【００１４】
（３）前記外挿演算補正手段は、前記第３差分値を入力して積分演算した位置指令値を、前記位置制御手段に出力する積分手段を備えることを特徴とする（２）に記載の位置制御装置。
【００１５】
（４）前記位置制御手段は、位置指令値と被制御対象の位置フィードバック値との偏差を演算し、被制御対象の速度をフィードバック制御する速度制御手段に対して速度指令を出力することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の位置制御装置。
【００１６】
（５）前記速度制御手段は、前記速度指令と被制御対象の速度フィードバック値との偏差を演算し、被制御対象を移動操作するモータの励磁電流を調整する電流指令を出力することを特徴とする（４）に記載の位置制御装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の構成によれば、外挿演算補正手段１００の導入により、上位装置からの位置指令値に対してスキュー時間が存在する場合でも、外挿演算結果に対してパルス状の乖離発生を抑制することが可能となる。その結果、位置制御の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した位置制御装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図５で説明した従来の位置制御装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００１９】
従来の位置制御装置に追加された本発明の構成上の特徴部は、外挿演算手段３１と位置制御手段３２の間に、外挿演算補正手段１００を挿入した点にある。外挿演算補正手段１００は、外挿演算された位置指令値Ｓｉが入力され、補正演算された位置指定値Ｓｉ´を位置制御手段３２に出力する。
【００２０】
外挿演算補正手段１００は、位置指令値Ｓｉを所定サンプル周期遅らせた位置指令値Ｓｉ´を位置制御手段３２に出力する。また、現サンプル周期における外挿演算手段３１からの位置指令値の差分値が上位装置１０からの位置指令値の差分値を超える場合には、超過した差分値を所定サンプル周期前の外挿演算手段３１からの位置指令値の差分値に加算する。加算した差分値は、指令位置ずれを避けるために、次回演算で使用する外挿演算手段３１からの位置指令値Ｓｉより減算しておく。
【００２１】
図２は、本発明の外挿演算補正手段１００の動作を説明する速度特性図である。現サンプル周期Ｔｉにおいて、１サンプル前のサンプル周期Ｔi-1での外挿演算差分値が位置指令差分値をオーバーすることを検出した場合には、斜線で示すオーバー分を更に１サンプル前のサンプル周期Ｔi-2の差分値に加算する。
【００２２】
図３は、本発明の外挿演算補正手段１００の実施形態を示す機能ブロック図である。外挿演算補正手段１００は、外挿演算手段３１からの現在の位置指令値Ｓｉから３サンプル周期前の指令値Ｓi-3までを保存する位置指令値保存手段１０１乃至１０４を備える。
【００２３】
現サンプル周期の位置指令値Ｓｉと１サンプル周期前の位置指令値Ｓi-1との第１差分値ｄｉ、１サンプル前の位置指令値Ｓi-1と２サンプル前の位置指令値Ｓi-2との第２差分値ｄi-1、２サンプル前の位置指令値Ｓi-2と３サンプル前の位置指令値Ｓi-3との第３差分値ｄi-2を夫々保存する差分値保存手段１０５乃至１０７を備える。
【００２４】
第３差分値ｄi-2と第１差分値ｄｉとの差を示す第４差分値ｄ2-0及び第３差分値ｄi-2と第２差分値ｄi-1との差を示す第５差分値ｄ2-1を夫々保存する差分値保存手段１０８及び１０９を備える。
【００２５】
第４差分値ｄ2-0及び第５差分値ｄ2-1は、絶対値回路１１０及び１１１を介して比較選択手段１１２に入力されて両者の絶対値が比較され、第５差分値ｄ2-1＞第４差分値ｄ2-0であれば、前記第５差分値ｄ2-1を選択する比較・選択手段１１２を備える。
【００２６】
比較・選択手段１１２により選択された前記第５差分値ｄ2-1を、保持手段１０７の第３差分値ｄi-2に加算すると共に、保持手段１０３の２サンプル周期前の位置指令値Ｓi-2より減算する加減算手段１１３を備える。
【００２７】
保持手段１０７に保持されている、第３差分値ｄi-2は、積分手段１１４により加算演算されて位置指令値Ｓｉ´に変換されて位置制御手段３２に渡される。尚、位置制御手段３２に積分手段が内在する場合には、積分手段１１４を設ける必要はない。
【００２８】
図４は、本発明を適用した位置制御装置による外挿演算後の位置指令差分値の特性図である。図７に示した従来装置の特性との比較で明らかなように、ステップ状に差分値が変化するオーバーシュートが除かれるので、モータのスムーズな移動制御が可能となり、位置制御の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明を適用した位置制御装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の外挿演算補正手段の動作を説明する速度特性図である。
【図３】本発明の外挿演算補正手段の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明を適用した位置制御装置による外挿演算後の位置指令差分値の特性図である。
【図５】従来の位置制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図６】位置指令差分値と外挿演算差分値との乖離を説明する特性図である。
【図７】従来の位置制御装置による外挿演算後の位置指令差分値の特性図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  上位装置
２０  インターフェース
３０  位置制御装置
３１  外挿演算手段
３２  位置制御手段
３３  位置検出手段
３４  速度生成手段
３５  速度制御手段
３６  ドライバ
３７  モータ
３８  ワーク
１００  外挿演算補正手段
【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
2009134380.tif 000008
【図７】
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