[发明专利]基于动力学转矩补偿的控制方法及控制装置

说明书

本发明提供一种基于动力学转矩补偿的控制方法及控制装置，在进行负载侧干扰转矩的动力学转矩前馈补偿时，能够维持运算精度和位置控制性能。当基于从外部输入的指令控制电动机(53)时，将负载干扰转矩补偿值变换成用于抵消设备(50)中的负载侧干扰到负载侧速度的响应的前馈补偿值(例如速度指令补偿值)，并将前馈补偿值输入到相加点，该相加点在控制系统的从外部指令的输入位置到生成电动机(53)的电流指令值的区间内处于比控制偏差的积分补偿器(积分要素24及增益要素25)靠前段的位置。

技术领域

本发明涉及在工业用机器人(以下，也称为“机器人”)等的动作控制等中使用的、基于动力学转矩补偿的控制方法及控制装置。

背景技术

通常，机器人具有多个轴，各轴的连杆串联连接构成机械手。在使机器人以高速移动的情况下，机械手的前端容易振动，由于轴间干涉力，机械手前端的轨迹产生误差。为了减少机械手前端的轨迹误差，需要使各轴对位置指令的响应性相同而不管彼此的动作如何。专利文献1公开了一种技术，通过动力学转矩前馈补偿，使各轴的驱动转矩接近本轴的额定转矩，并且对于所有轴使位置控制响应性相同。在专利文献1所记载的技术中，具备：负载状态量计算部，其基于从位置指令值到负载速度的传递函数，将位置指令值作为输入计算负载状态量(负载的位置、速度及加速度)；反动力学计算部，其将计算出的负载状态量作为输入计算负载侧的转矩补偿值；以及变换部，其将转矩补偿值变换成用于抵消从负载侧的干扰转矩到负载侧速度的响应的电流指令值补偿值，并且，将电流指令补偿值与机器人控制装置中的电流指令值相加。在此，转矩补偿值用来自其他轴的干涉力和伴随姿势变化的本轴的惯性力矩相对于额定转矩的变化量即转矩变动量之和来表示。非专利文献1对在专利文献1等中使用的动力学转矩前馈补偿进行了详细论述，并且公开了抑制轴扭转振动的方法。在专利文献2中，作为机器人中的动力学转矩前馈补偿的应用的一例，说明了一种在未预期的干扰力作用时机器人可以灵活地动作的控制。专利文献2还示出了在通常的电动机的位置、速度控制系统中设置有控制偏差的积分补偿器的情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4008207号公报

专利文献2：日本特开平10－180663号公报

非专利文献

非专利文献1：宫崎敏昌，大泷荣，Somsawas Tungpataratanawong，大石洁，“基于动力学转矩补偿和二自由度控制系统的工业用机器人的高速运动控制法”(日文：動力学トルク補償と2自由度制御系に基づく産業用ロボットの高速モーション制御法)，电气学会论文志D，2003年，第123卷，第5号，第525-532页

发明内容

发明所要解决的技术问题

在使用专利文献1等所示的动力学转矩前馈补偿来计算电流指令值补偿值并将计算出的电流指令值补偿值与电流指令值相加的机器人的控制中，在机器人重复定位时等，有可能由于运算精度降低而失去位置控制性能。

本发明的目的在于提供一种控制方法及控制装置，是在机器人的控制等中使用的控制方法及控制装置，在对负载侧干扰转矩进行动力学转矩前馈补偿时，能够维持运算精度和位置控制性能。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明提供一种控制方法，基于从外部输入的指令对电动机进行控制，其特征在于，将负载干扰转矩补偿值变换成用于抵消从设备上的负载侧干扰输入到负载侧速度的响应的前馈补偿值，将前馈补偿值输入到相加点，所述相加点在控制系统的从外部输入的指令的输入位置到生成电动机的电流指令值的区间内处于比控制偏差的积分补偿器靠前段的位置。

根据本发明的控制方法，通过将前馈补偿值输入到在控制系统中处于比控制偏差的积分补偿器靠前段的位置的相加点，防止前馈补偿值中含有误差、积分补偿器的积分值增大，在进行负载侧干扰转矩的补偿时能够维持运算精度和位置控制性能。