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DD244837A1 - POSITIONING SYSTEM FOR THE GROB FINE CONTROL OF MICRORECHNER CONTROLLED MANIPULATORS - Google Patents

POSITIONING SYSTEM FOR THE GROB FINE CONTROL OF MICRORECHNER CONTROLLED MANIPULATORS Download PDF

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Publication number
DD244837A1
DD244837A1 DD28545685A DD28545685A DD244837A1 DD 244837 A1 DD244837 A1 DD 244837A1 DD 28545685 A DD28545685 A DD 28545685A DD 28545685 A DD28545685 A DD 28545685A DD 244837 A1 DD244837 A1 DD 244837A1
Authority
DD
German Democratic Republic
Prior art keywords
setpoint
control
speed
microcomputer
curve
Prior art date
Application number
DD28545685A
Other languages
German (de)
Inventor
Erhard Seydel
Gerald Fiedler
Original Assignee
Univ Dresden Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Dresden Tech filed Critical Univ Dresden Tech
Priority to DD28545685A priority Critical patent/DD244837A1/en
Publication of DD244837A1 publication Critical patent/DD244837A1/en

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  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Positioniersystem zur Grob-Fein-Regelung mikrorechnergeregelter Manipulatoren, die vorzugsweise in der Praezisionsgeraetetechnik beispielsweise zur automatisierten Schaltkreisherstellung Anwendung finden koennen. Ziel der Erfindung ist es, mittels nichtlinearer Regelungscharakteristik den Aufwand an Hardwarekomponenten zu verringern und die aus der Umschaltung von Mikrorechnerlageregelung auf Hardwarelagerung resultierenden Unstetigkeiten in der Sollwertvorgabe zu verhindern. Aufgabe der Erfindung ist es, einen harmonischen Bewegungsablauf fuer den globalen Fahrprozess und den Uebergang zur lokalen Feinpositionierung zu gewaehrleisten. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass der Mikrorechner eine Drehzahl-Sollwertkurve vorgibt, die der Verringerung der Phasenkurve v(f) um den approximierten Verlauf eines lastseitig angeordneten nichtlinear verstaerkten Endlagensensorsignals entspricht und ausgangsseitig der Mischstelle zur additiven Ueberlagerung mit dem nichtlinear verstaerkten Endlagensensorsignals entspricht und ausgangsseitig der Mischstelle zur additiven Ueberlagerung mit dem nichtlinear verstaerkten Endlagensensorsignal zufuehrt, der das Verzoegerungsglied, zur Sollwertglaettung, der Drehzahlregelkreis mit einer elektronischen Drehzahlistwerterfassung und der unterlagerte Stromregelkreis nach geschaltet ist. Fig. 1The invention relates to a positioning system for coarse-fine control micro-computer-controlled manipulators, which can be used preferably in the Precisiongeraeteetechnik, for example, for automated circuit production application. The aim of the invention is to reduce the amount of hardware components by means of non-linear control characteristic and to prevent the discontinuities resulting from the changeover from microcomputer position control to hardware storage in the setpoint specification. The object of the invention is to ensure a harmonious sequence of movements for the global driving process and the transition to local fine positioning. According to the invention, the object is achieved in that the microcomputer predefines a speed setpoint curve which corresponds to the reduction of the phase curve v (f) by the approximated profile of a load-side non-linearly amplified end position sensor signal and corresponds on the output side to the mixing point for additive superimposition with the non-linearly amplified end position sensor signal and On the output side of the mixing point for additive superimposition with the non-linearly amplified Endlagensensorsignal zufuehrt, which is connected to the Verzoegerungsglied, the Sollglaettung, the speed control circuit with an electronic Drehzahlistwerterfassung and the underlying current control circuit. Fig. 1

Description

Ausführungsbeispielembodiment

Dem PI-Regler 21 ist eingangsseitig das Verzögerungsglied 14 zur Glättung des Ausgangssignals der Mischstelle 11, für die kontinuierliche Überlagerung der Mikrorechnersteuerkurve UDA und dem nichtlinear verstärkten Signal des lastseitig angeordneten Endlagensensors UELS, vorgeschaltet. Das Ausgangssignaides Endlagensensors besitzt in der Umgebung des Nulldurchganges einen Linearitätsbereich, der in einem Logarithmierverstärker 12 in eine Funktion (Δφ2/3 umgewandelt wird. Für kleine Drehwinkel (sinip = φ) ist der Verlauf des nichtlinear verstärkten Endlagensensorsignals UELS mit der PhasenkurveThe PI controller 21 on the input side, the delay element 14 for smoothing the output of the mixing point 11, for the continuous superimposition of the microcomputer control curve UDA and the non-linearly amplified signal of the load side arranged Endlagenensors UELS, upstream. The output signal of the end position sensor has a linearity region in the vicinity of the zero crossing, which is converted into a function (Δφ 2/3 ) in a logarithm amplifier 12. For small rotation angles (sinip = φ) , the profile of the non-linearly amplified end position sensor signal UELS with the phase curve

UDA1 = f— - --· - l »J" l — - -!2-1-IlUDA1 = f- - - · - l »J" l - - -! 2-1-Il

Γ. / π Γ. / π

= ω· sin —= ω · sin -

L \ 2L \ 2

<pB/J<PB / J

identisch und wird in Abhängigkeit von φ 1 mathematisch approximiert UDA2. Die Mikrorechnersteuerkurve UDA ergibt sich aus der Verringerung der Phasenkurve UDA1 um den Verlauf des approximierten, nichtlinear verstärkten Endlagensensorsignals UELS. .is identical and is mathematically approximated as a function of φ 1 UDA2. The microcomputer control curve UDA results from the reduction of the phase curve UDA1 by the course of the approximated, non-linearly amplified end position sensor signal UELS. ,

Ausgangsseitig ist dem PI-Regler ein Stromregelkreis 30 unterlagert, der den Motor 1 mit dem Signal ansteuert, welches im Endlagenbereich den realen Lageverhältnissen an der Last 4 entspricht. Primärseitig befindet sich am Motor ein inkrementaler Geber 2, dessen Signale zur Impulsvervierfachung und Störsignalunterdrückung 23 genutzt werden und zur elektronischen Drehzahlistwerterfassung 22 sowie zum Vor-Rückwärts-Diskriminator 15 geführt werden. Über die Dekrementierung des in den CTC-Kanälen voreingestellten Wertes, beim Eintreffen derVor-Rückwärtsimpulse (Vl, Rl) ist der Mikrorechnerlageregelkreis geschlossen.On the output side of the PI controller, a current control loop 30 is underlain, which controls the motor 1 with the signal which corresponds to the real positional conditions at the load 4 in the end position range. On the primary side, there is an incremental encoder 2 on the motor, whose signals are used for pulse quadrupling and interference signal suppression 23 and are fed to the electronic speed actual value detection 22 and to the forward / reverse discriminator 15. By means of the decrementing of the value preset in the CTC channels, on the arrival of the pre-reverse pulses (Vl, Rl), the microcomputer control loop is closed.

Das zu verwendende Getriebe 3 ist in den Endlagen durch Anschlagfedern spielfrei verspannt. Bei der Erstellung der Mikrorechnersteuerkurve UDA muß berücksichtigt werden, daß entsprechend dem Sollpositionierwinkel systematische Fehler (Spielwinkel des Getriebes) auftreten, die durch eine gezielte Störgrößenaufschaltung in der theoretischen Fahrkurve kompensiert werden können.The gearbox 3 to be used is braced without play in the end positions by stop springs. When creating the microcomputer control curve UDA, it must be taken into account that systematic errors (clearance angle of the transmission) occur in accordance with the desired positioning angle, which errors can be compensated for by selective feedforward control in the theoretical travel curve.

Claims (2)

1. Positioniersystem zur Grob-Feinregelung von mikrorechnergeregelten Manipulatoren, bestehend aus einem unterlagerten Drehzahl- und Stromregelkreis, bei Verwendung einer primärseitigen elektronischen Drehzahl- und Lageistwerterfassung mittels incrementalem Meßsystem und einer sekundärseitigen Lageistwerterfassung mittels incrementalem Meßsystem und einer sekundärseitigen Lageistwerterfassung durch mindestens einen Endlagensensor, gekennzeichnet dadurch, daß der Mikrorechner (10) eine Drehzahl-Sollwertkurve, mit gezielter Störgrößenaufschaltung (Getriebespielwinkel), in Abhängigkeit von der primärseitigen Istposition vorgibt (UDA), die der Verringerung der Phasenkurve (UDA 1) um den approximierten Verlaufeines nichtlinear verstärkten Endlagensensorsignals (UDA2) entspricht, wobei die Mischstelle (11) zur additiven Überlagerung der Mikrorechnersteuerkurve (UDA) mit dem nichtlinear verstärkten Signal des lastseitig angeordneten Endlagensensors (UELS) vor dem Verzögerungsglied zur Sollwertglättung (14) angeordnet ist, der sich der Drehzahl- und Stromregelkreis (20,30) anschließen.1. Positioning system for coarse fine control of microcomputer-controlled manipulators, consisting of a subordinate speed and current control loop, using a primary-side electronic speed and Lageistwerterfassung means incrementalem measuring system and a secondary-side Lageistwerterfassung means incrementalem measuring system and a secondary-side actual position detection by at least one limit sensor characterized in that the microcomputer (10) specifies a speed setpoint curve with targeted feedforward control (transmission clearance angle) as a function of the primary-side actual position (UDA), which corresponds to the reduction of the phase curve (UDA 1) by the approximated characteristic of a non-linearly amplified end position sensor signal (UDA2) wherein the mixing point (11) for the additive superimposition of the microcomputer control curve (UDA) with the non-linearly amplified signal of the load-side arranged end position sensor (UELS) before the delay Gl ied to setpoint smoothing (14) is arranged, which join the speed and current control circuit (20,30). 2. Positioniersystem nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß durch die nichtlineare Verstärkung, der Linearitätsbereich des Endlagensensors (U<plST), in Sollpositionsumgebung, der Phasenkurve (UDA 1) entspricht.2. Positioning system according to item 1, characterized in that by the non-linear amplification, the linearity range of the end position sensor (U <plST), in setpoint position environment, the phase curve (UDA 1) corresponds. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Positioniersystem zur Grob-Feinregelung von mikrorechnergeregelten Manipulatoren die vorzugsweise in der Präzisionsgerätetechnik Anwendung finden können.The invention relates to a positioning system for coarse fine control of microcomputer-controlled manipulators which can be used preferably in precision equipment technology. Charakteristik der bekannten LösungenCharacteristic of the known solutions Es ist bekannt, daß zur Realisierung einer hohen Dynamik geregelter Antriebssysteme mehrere Regelkreise kaskadiert werden (Lage-Drehzahl-Strom-Regelkreis).It is known that several control circuits are cascaded (position-speed-current control loop) to realize a high dynamics of controlled drive systems. Um sowohl zeitoptimal positionieren zu können, als auch den Forderungen nach Genauigkeit und Stabilität gerecht zu werden, muß zwischen Grobpositionierung und lokaler Feinpositionierung unterschieden werden. Im globalen Fahrprozeß gibt der Mikrorechner eine nichtlineare Drehzahlsollwertkurve in Abhängigkeit von der primärseitigen Position vor, die digital-analog gewandelt wird und nach der Sollwertglättung den Drehzahlregler eingangsseitig mit dem verzögerten Sollwert beaufschlagt. Auf der Primärseite des mechanischen Systems ist ein inkrementaler Geber angeordnet, dessen Signale sowohl zur elektronischen Drehzahlistwerterfassung, als auch zur Lageistwertgewinnung genutzt werden. Ist ein bestimmter, in den CTC-Kanälen voreingestellter Positionierwinkel erreicht, wird über ein Interrupt auf eine sekundärseitige Hardware-Lageregelung umgeschaltet.In order to be able to position both time-optimized and to meet the requirements for accuracy and stability, a distinction must be made between coarse positioning and local fine positioning. In the global driving process, the microcomputer specifies a non-linear speed setpoint curve as a function of the primary-side position, which is converted digital-analogically and, after the setpoint smoothing, supplies the speed controller with the delayed setpoint on the input side. On the primary side of the mechanical system, an incremental encoder is arranged, the signals of which are used both for electronic speed actual value detection and for the actual position value. If a certain positioning angle preset in the CTC channels is reached, an interrupt switches to a secondary-side hardware position control. Es ist bekannt, daß sowohl das Umschalten der Reglerparameter, bei Verwendung nur eines analogen Reglers, als auch das Umschalten mittels Sollwertschalter von zwei unabhängig voneinander existierenden Reglern, realisiert wird. In beiden Fällen ist aber, neben den Schaltunsicherheiten, der starke Unterschied in den Regelabweichungen zwischefKter-Folgeregelung, im globalen Fahrprozeß, und der Festwertregelung, in der lokalen Feinpositionierung, ausschlaggebend für ein starkes Anregen des mechanischen Systems zum Umschaltzeitpunkt. Wegen der veränderlichen Reibungs- und Spielverhältnisse, infolge Verschleiß und Widerstandsmomenten, entstehen Unstetigkeiten im Sollwertniveau, wenn nur primärseitig Lagewerte bzw. Steuergrößen gewonnen werden, da die primärseitig gemessene Lage nicht mit der praktisch erreichten sekundären Position übereinstimmt.It is known that both the switching of the controller parameters, when using only one analog controller, as well as the switching by means of setpoint switch of two independently existing controllers realized. In both cases, however, in addition to the switching uncertainties, the strong difference in the control deviations between-tracking control, in the global driving process, and the fixed value control, in the local fine positioning, crucial for a strong stimulation of the mechanical system at the switching time. Due to the variable friction and play conditions, due to wear and resistance moments, discontinuities occur in the setpoint level, if only the primary side position values or control variables are obtained because the primary-measured position does not match the practically achieved secondary position. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, mittels nichtlinearer Regelungscharakteristik den Aufwand an Hardware-Komponenten zu verringern und die aus der Systemstruktur-Umschaltung resultierenden Unstetigkeiten in der Sollwertvorgabe zu verhindern. Damit können die hohen Forderungen an schnelle Präzisionspositioniersysteme hinsichtlich der Positionierzeit, der Genauigkeit und Stabilität des Einfahrens in die Zielposition und der minimalen Beanspruchung aller mechanischen Arbeitsorgane des Manipulators besser erfüllt werden.The aim of the invention is to reduce the complexity of hardware components by means of non-linear control characteristic and to prevent the discontinuities resulting from the system structure switching in the setpoint specification. Thus, the high demands on fast Präzisionspositioniersysteme with regard to the positioning, the accuracy and stability of retraction into the target position and the minimum stress on all mechanical working organs of the manipulator can be better met. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Aufgabe der Erfindung ist es, ohne Umschaltung der Systemstruktur einen harmonischen Bewegungsverlauf sowohl für den globalen Fahrprozeß als auch für den Übergang zur lokalen Feinpositionierung zu gewährleisten und die Ansteuerung des Motors mit dem Signal zu realisieren, welches den realen Lageverhältnissen an der Last entspricht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Mikrorechner eine Drehzahl-Sollwertkurve in Abhängigkeit von der primärseitigen Istposition vorgibt, die der Verringerung der theoretisch optimalen Phasenkurve ω(φ) um den approximierten Verlaufeines nichtlinear verstärkten Endlagensensorssignals entspricht, und diese ausgangsseitig einer Mischstelle zuführt, die der kontinuierlichen Überlagerung der Drehzahlsollwertkurve mit dem nichtlinear verstärkten Signal eines lastseitig angeordneten Endlagensensors dient. Nach einer Sollwertglättung führt der PI-Regler sowohl für den globalen Fahrprozeß als auch für die lokale Feinpositionierung bei festen Reglerparametern den Soll-Ist-Wertvergleich durch und steuert den Motor im Endlagenbereich entsprechend der sekundärseitigen Lageabweichung über den Stromregelkreis an.The object of the invention is to ensure a harmonic course of movement both for the global driving process and for the transition to the local fine positioning without switching the system structure and to realize the control of the motor with the signal corresponding to the real positional conditions at the load. According to the invention, the object is achieved in that the microcomputer specifies a speed setpoint curve as a function of the primary-side actual position, which corresponds to the reduction of the theoretically optimal phase curve ω (φ) by the approximated course of a non-linearly amplified Endlagenensensorssignals, and these outputs a mixing point, the the continuous superposition of the speed setpoint curve with the non-linearly amplified signal of a load side arranged end position sensor is used. After setpoint smoothing, the PI controller carries out the setpoint / actual value comparison both for the global driving process and for the local fine positioning with fixed controller parameters and controls the motor in the end position range according to the secondary position deviation via the current control circuit.
DD28545685A 1985-12-24 1985-12-24 POSITIONING SYSTEM FOR THE GROB FINE CONTROL OF MICRORECHNER CONTROLLED MANIPULATORS DD244837A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102007026300A1 (en) * 2007-06-06 2008-12-11 Delta Electronics, Inc. Control system for object i.e. engine, has adjusting unit that represents mathematical model having transfer function, where transfer function of system is determined to approximate transfer function of mathematical model

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007026300A1 (en) * 2007-06-06 2008-12-11 Delta Electronics, Inc. Control system for object i.e. engine, has adjusting unit that represents mathematical model having transfer function, where transfer function of system is determined to approximate transfer function of mathematical model
DE102007026300B4 (en) * 2007-06-06 2009-07-23 Delta Electronics, Inc. Control system and adjustment method therefor

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