专利名称：干扰力补偿控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种干扰力补偿控制装置，在具备多个活动部和驱动各个活动部的多个促动器的机械装置中，在因一个活动部动作而对另一个活动部的动作作用有干扰力时，所述干扰力补偿控制装置补偿该干扰力而控制机械装置。
背景技术：
例如，在电子零件安装机等中，由于 各活动部从其它活动部受到干扰力，会给定位精度带来不良影响。因此，日本专利第4241240号公报(专利文献I)中记载了利用从各活动部的推力总和(从底盘传递的反力)到底盘的位置为止的传递特性，算出干扰力。专利文献I :日本专利第4241240号公报(
等)扰动中除了如专利文献I所述的由各活动部的推力引起的传递振动以外，还存在活动部间产生的摩擦力。而且，已知为了使定位精度成为更高精度，活动部间产生的摩擦力的影响大。另外，因摩擦力的影响产生的干扰力呈非线性特性，在如专利文献I所述的基于传递特性的干扰力中，不能充分把握。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而发明的，其目的在于提供一种干扰力补偿控制装置，能够通过高精度地算出由活动部间产生的摩擦力引起的干扰力，而利用高精度的扰动估计，进行闻精度的定位。第一方面的发明提供一种干扰力补偿控制装置，在具备多个活动部和驱动各个所述活动部的多个促动器的机械装置中，在因第二活动部动作而对第一活动部的动作作用干扰力时，补偿该干扰力而控制所述机械装置。而且，所述第一活动部和所述第二活动部具有直接连接设置的关系，或具有经由其它活动部间接连接设置的关系。在此，连接设置是指连续设置的意思。即，第一活动部和第二活动部直接连接设置的关系是指第一活动部和第二活动部直接接触的情况。另外，第一活动部和第二活动部经由其它活动部间接连接设置的关系是指第一活动部和其它活动部、及第二活动部和该其它活动部分别直接接触的情况。另外，介于第一活动部和第二活动部之间的其它活动部不限于一个的情况，包括多个的情况。而且，所述干扰力补偿控制装置具备干扰力模型存储单元，存储基于在连接设置的所述第一活动部和所述第二活动部之间产生于活动部彼此的滑动面之间的活动部间摩擦力设定的干扰力模型；第一基准推力指令值计算单元，基于对于驱动所述第一活动部的第一促动器的第一目标位置指令值，算出对于所述第一促动器的第一基准推力指令值；第一干扰力计算单元，基于对于驱动所述第二活动部的第二促动器的第二目标位置指令值和所述干扰力模型，算出由于所述活动部间摩擦力的影响而因所述第二活动部的动作对所述第一活动部的动作作用的第一干扰力；第一补偿单元，通过将所述第一基准推力指令值和所述第一干扰力相加算出第一补偿推力指令值，基于所述第一补偿推力指令值控制所述第一促动器。第二方面的发明中，在将基于所述第一活动部和所述第二活动部的滑动面上的库伦摩擦及非线性弹簧摩擦设定的数式模型定义为相对非线性型弹簧特性模型，并将基于在所述滑动面上对应于所述第一活动部和所述第二活动部的相对速度产生的相对粘性摩擦力设定的数式模型定义为相对速度模型时，所述干扰力模型基于将分别分开设定的所述相对非线性型弹簧特性模型和所述相对速度模型相加而得到的数式模型设定。第三方面的发明中，在将基于在所述滑动面上对应于所述第一活动部和所述第二活动部的相对加速度产生的连动力设定的数式模型定义为相对加速度模型时，所述干扰力模型基于将分别分开设定的所述相对非线性型弹簧特性模型、所述相对速度模型和所述相对加速度模型相加而得到的数式模型设定。第四方面的的发明中，在所述干扰力补偿控制装置中，所述第一活动部具备第一单体扰动力模型存储单元，存储基于所述第一活动部和固定部件之间的滑动面或构成所述第一活动部自身的部件间的滑动面上的单体摩擦力设定的第一单体扰动力模型；第一单体扰动力计算单元，基于对于所述第一促动器的第一目标位置指令值和所述第一单体扰动力模型，算出由于所述单体摩擦力的影响而因所述第一活动部自身的动作对所述第一活动部的动作作用的第一单体扰动力，所述第一补偿单元通过将所述第一基准推力指令值、所述第一干扰力及所述第一单体扰动力相加算出所述第一补偿推力指令值，基于所述第一补偿推力指令值控制所述第一促动器。第五方面的发明中，在将基于所述第一活动部和固定部件之间的滑动面或构成所述第一活动部自身的部件间的滑动面上的库伦摩擦及非线性弹簧摩擦设定的数式模型定义为单体非线性型弹簧特性模型，并将基于对应于所述第一活动部自身的动作速度产生的粘性摩擦力设定的数式模型定义为单体速度模型时，所述第一单体扰动力模型基于将分别分开设定的所述单体非线性型弹簧特性模型和所述单体速度模型相加而得到的数式模型设定。第六方面的发明中，在将作为所述第一活动部自身的惯性力矩及所述第一促动器的转矩常数的模型化误差的数式模型定义为单体加速度模型时，所述第一单体扰动力模型基于将分别分开设定的所述单体非线性型弹簧特性模型、所述单体速度模型和所述单体加速度模型相加而得到的数式模型设定。第七方面的发明中，关于所述第一活动部和所述第二活动部，分别相互补偿由于所述活动部间摩擦力的影响产生的该干扰力而进行控制。第八方面的发明中，补偿因所述第二活动部的动作对所述第一活动部的动作作用的所述第一干扰力，控制所述第一促动器，并且，不补偿因所述第一活动部的动作对所述第二活动部的动作作用的第二干扰力，控制所述第二促动器。第九方面的发明中，所述干扰力模型基于实际驱动所述第一活动部及所述第二活动部时的所述第一目标位置指令值和所述第一活动部的实际位置，反复进行学习控制，从而被辨识。第十方面的发明中，所述相对非线性型弹簧特性模型由式(I)定义。式I
权利要求
1.一种干扰力补偿控制装置，在具备多个活动部和驱动各个所述活动部的多个促动器的机械装置中，在因第二活动部动作而对第一活动部的动作作用干扰力时，补偿该干扰力而控制所述机械装置，其中， 所述第一活动部和所述第二活动部具有直接连接设置的关系，或具有经由其它活动部间接连接设置的关系， 所述干扰力补偿控制装置具备 干扰力模型存储单元，存储基于在连接设置的所述第一活动部和所述第二活动部之间产生于活动部彼此的滑动面之间的活动部间摩擦力设定的干扰力模型； 第一基准推力指令值计算单元，基于对于驱动所述第一活动部的第一促动器的第一目标位置指令值，算出对于所述第一促动器的第一基准推力指令值； 第一干扰力计算单元，基于对于驱动所述第二活动部的第二促动器的第二目标位置指令值和所述干扰力模型，算出由于所述活动部间摩擦力的影响而因所述第二活动部的动作对所述第一活动部的动作作用的第一干扰力； 第一补偿单元，通过将所述第一基准推力指令值和所述第一干扰力相加算出第一补偿推力指令值，基于所述第一补偿推力指令值控制所述第一促动器。
2.如权利要求I所述的干扰力补偿控制装置，其中， 在将基于所述第一活动部和所述第二活动部的滑动面上的库伦摩擦及非线性弹簧摩擦设定的数式模型定义为相对非线性型弹簧特性模型， 并将基于在所述滑动面上对应于所述第一活动部和所述第二活动部的相对速度产生的相对粘性摩擦力设定的数式模型定义为相对速度模型时， 所述干扰力模型基于将分别分开设定的所述相对非线性型弹簧特性模型和所述相对速度模型相加而得到的数式模型设定。
3.如权利要求2所述的干扰力补偿控制装置，其中， 在将基于在所述滑动面上对应于所述第一活动部和所述第二活动部的相对加速度产生的连动力设定的数式模型定义为相对加速度模型时， 所述干扰力模型基于将分别分开设定的所述相对非线性型弹簧特性模型、所述相对速度模型和所述相对加速度模型相加而得到的数式模型设定。
4.如权利要求I 3中任一项所述的干扰力补偿控制装置，其中， 所述第一活动部具备第一单体扰动力模型存储单元，存储基于所述第一活动部和固定部件之间的滑动面或构成所述第一活动部自身的部件间的滑动面上的单体摩擦力设定的第一单体扰动力模型； 第一单体扰动力计算单元，基于对于所述第一促动器的第一目标位置指令值和所述第一单体扰动力模型，算出由于所述单体摩擦力的影响而因所述第一活动部自身的动作对所述第一活动部的动作作用的第一单体扰动力， 所述第一补偿单元通过将所述第一基准推力指令值、所述第一干扰力及所述第一单体扰动力相加算出所述第一补偿推力指令值，基于所述第一补偿推力指令值控制所述第一促动器。
5.如权利要求4所述的干扰力补偿控制装置，其中， 在将基于所述第一活动部和固定部件之间的滑动面或构成所述第一活动部自身的部件间的滑动面上的库伦摩擦及非线性弹簧摩擦设定的数式模型定义为单体非线性型弹簧特性模型， 并将基于对应于所述第一活动部自身的动作速度产生的粘性摩擦力设定的数式模型定义为单体速度模型时， 所述第一单体扰动力模 型基于将分别分开设定的所述单体非线性型弹簧特性模型和所述单体速度模型相加而得到的数式模型设定。
6.如权利要求5所述的干扰力补偿控制装置，其中， 在将作为所述第一活动部自身的惯性力矩及所述第一促动器的转矩常数的模型化误差的数式模型定义为单体加速度模型时， 所述第一单体扰动力模型基于将分别分开设定的所述单体非线性型弹簧特性模型、所述单体速度模型和所述单体加速度模型相加而得到的数式模型设定。
7.如权利要求I 6中任一项所述的干扰力补偿控制装置，其中， 关于所述第一活动部和所述第二活动部，分别相互补偿由于所述活动部间摩擦力的影响产生的该干扰力而进行控制。
8.如权利要求I 7中任一项所述的干扰力补偿控制装置，其中， 补偿因所述第二活动部的动作对所述第一活动部的动作作用的所述第一干扰力，控制所述第一促动器， 并且，不补偿因所述第一活动部的动作对所述第二活动部的动作作用的第二干扰力，控制所述第二促动器。
9.如权利要求I 8中任一项所述的干扰力补偿控制装置，其中， 所述干扰力模型基于实际驱动所述第一活动部及所述第二活动部时的所述第一目标位置指令值和所述第一活动部的实际位置，反复进行学习控制，从而被辨识。
10.如权利要求2所述的干扰力补偿控制装置，其中， 所述相对非线性型弹簧特性模型由式(I)定义 式I
11.如权利要求2所述的干扰力补偿控制装置，其中，所述相对速度模型由式(2)定义式2
12.如权利要求3所述的干扰力补偿控制装置，其中，所述相对加速度模型由式(3)定义式3
13.如权利要求1 12中任一项所述的干扰力补偿控制装置，其中，所述机械装置具备第一旋转轴部件；圆盘，设置于所述第一旋转轴部件的末端；第一促动器，驱动所述第一旋转轴部件旋转；第二旋转轴部件，与所述圆盘的旋转同步地相对于所述圆盘公转，并且以能够绕着相 对于所述第一旋转轴部件的中心轴偏心的偏心轴自转的方式支承于所述圆盘；第一齿轮，与所述第二旋转轴部件同轴设置；第二齿轮，与所述第一旋转轴部件同轴配置于所述第一旋转轴部件的外周侧，以能够 相对于所述第一旋转轴部件相对旋转的方式支承于所述第一旋转轴部件，且与所述第一齿 轮啮合；第二促动器，驱动所述第二齿轮绕着所述第一旋转轴部件的中心轴旋转，所述第一活动部具备所述第一旋转轴部件及所述圆盘，所述第二活动部具备所述第二旋转轴部件、第一齿轮及第二齿轮。
全文摘要
本发明提供一种干扰力补偿控制装置，其能够通过高精度地算出因活动部间产生的摩擦力引起的干扰力，而利用高精度的扰动估计，进行高精度的定位。基于在连接设置的第一活动部(10)和第二活动部(20)之间产生于活动部彼此的滑动面间的活动部间摩擦力设定干扰力模型。基于对于驱动第一活动部(10)的第一促动器(30)的第一目标位置指令值算出第一基准推力指令值。基于对于驱动第二活动部(20)的第二促动器(40)的第二目标位置指令值和干扰力模型，算出由于活动部间摩擦力的影响而因第二活动部(20)的动作对第一活动部(10)的动作作用的第一干扰力。而且，通过将第一基准推力指令值和第一干扰力相加算出第一补偿推力指令值，基于第一补偿推力指令值控制第一促动器(30)。
文档编号G05D3/12GK102654775SQ201210055679
公开日2012年9月5日 申请日期2012年3月5日 优先权日2011年3月4日
发明者名桐启祐, 城户隆志, 岩崎诚, 永田良, 藤田政利, 饲沼谅 申请人:国立大学法人名古屋工业大学, 富士机械制造株式会社