專利名稱：干擾力補(bǔ)償控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種干擾力補(bǔ)償控制裝置，在具備多個(gè)活動(dòng)部和驅(qū)動(dòng)各個(gè)活動(dòng)部的多個(gè)促動(dòng)器的機(jī)械裝置中，在因一個(gè)活動(dòng)部動(dòng)作而對(duì)另一個(gè)活動(dòng)部的動(dòng)作作用有干擾力時(shí)，所述干擾力補(bǔ)償控制裝置補(bǔ)償該干擾力而控制機(jī)械裝置。
背景技術(shù)：
例如，在電子零件安裝機(jī)等中，由于 各活動(dòng)部從其它活動(dòng)部受到干擾力，會(huì)給定位精度帶來(lái)不良影響。因此，日本專利第4241240號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)中記載了利用從各活動(dòng)部的推力總和(從底盤(pán)傳遞的反力)到底盤(pán)的位置為止的傳遞特性，算出干擾力。專利文獻(xiàn)I :日本專利第4241240號(hào)公報(bào)(
等)擾動(dòng)中除了如專利文獻(xiàn)I所述的由各活動(dòng)部的推力引起的傳遞振動(dòng)以外，還存在活動(dòng)部間產(chǎn)生的摩擦力。而且，已知為了使定位精度成為更高精度，活動(dòng)部間產(chǎn)生的摩擦力的影響大。另外，因摩擦力的影響產(chǎn)生的干擾力呈非線性特性，在如專利文獻(xiàn)I所述的基于傳遞特性的干擾力中，不能充分把握。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而發(fā)明的，其目的在于提供一種干擾力補(bǔ)償控制裝置，能夠通過(guò)高精度地算出由活動(dòng)部間產(chǎn)生的摩擦力引起的干擾力，而利用高精度的擾動(dòng)估計(jì)，進(jìn)行聞精度的定位。第一方面的發(fā)明提供一種干擾力補(bǔ)償控制裝置，在具備多個(gè)活動(dòng)部和驅(qū)動(dòng)各個(gè)所述活動(dòng)部的多個(gè)促動(dòng)器的機(jī)械裝置中，在因第二活動(dòng)部動(dòng)作而對(duì)第一活動(dòng)部的動(dòng)作作用干擾力時(shí)，補(bǔ)償該干擾力而控制所述機(jī)械裝置。而且，所述第一活動(dòng)部和所述第二活動(dòng)部具有直接連接設(shè)置的關(guān)系，或具有經(jīng)由其它活動(dòng)部間接連接設(shè)置的關(guān)系。在此，連接設(shè)置是指連續(xù)設(shè)置的意思。即，第一活動(dòng)部和第二活動(dòng)部直接連接設(shè)置的關(guān)系是指第一活動(dòng)部和第二活動(dòng)部直接接觸的情況。另外，第一活動(dòng)部和第二活動(dòng)部經(jīng)由其它活動(dòng)部間接連接設(shè)置的關(guān)系是指第一活動(dòng)部和其它活動(dòng)部、及第二活動(dòng)部和該其它活動(dòng)部分別直接接觸的情況。另外，介于第一活動(dòng)部和第二活動(dòng)部之間的其它活動(dòng)部不限于一個(gè)的情況，包括多個(gè)的情況。而且，所述干擾力補(bǔ)償控制裝置具備干擾力模型存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)基于在連接設(shè)置的所述第一活動(dòng)部和所述第二活動(dòng)部之間產(chǎn)生于活動(dòng)部彼此的滑動(dòng)面之間的活動(dòng)部間摩擦力設(shè)定的干擾力模型；第一基準(zhǔn)推力指令值計(jì)算單元，基于對(duì)于驅(qū)動(dòng)所述第一活動(dòng)部的第一促動(dòng)器的第一目標(biāo)位置指令值，算出對(duì)于所述第一促動(dòng)器的第一基準(zhǔn)推力指令值；第一干擾力計(jì)算單元，基于對(duì)于驅(qū)動(dòng)所述第二活動(dòng)部的第二促動(dòng)器的第二目標(biāo)位置指令值和所述干擾力模型，算出由于所述活動(dòng)部間摩擦力的影響而因所述第二活動(dòng)部的動(dòng)作對(duì)所述第一活動(dòng)部的動(dòng)作作用的第一干擾力；第一補(bǔ)償單元，通過(guò)將所述第一基準(zhǔn)推力指令值和所述第一干擾力相加算出第一補(bǔ)償推力指令值，基于所述第一補(bǔ)償推力指令值控制所述第一促動(dòng)器。第二方面的發(fā)明中，在將基于所述第一活動(dòng)部和所述第二活動(dòng)部的滑動(dòng)面上的庫(kù)倫摩擦及非線性彈簧摩擦設(shè)定的數(shù)式模型定義為相對(duì)非線性型彈簧特性模型，并將基于在所述滑動(dòng)面上對(duì)應(yīng)于所述第一活動(dòng)部和所述第二活動(dòng)部的相對(duì)速度產(chǎn)生的相對(duì)粘性摩擦力設(shè)定的數(shù)式模型定義為相對(duì)速度模型時(shí)，所述干擾力模型基于將分別分開(kāi)設(shè)定的所述相對(duì)非線性型彈簧特性模型和所述相對(duì)速度模型相加而得到的數(shù)式模型設(shè)定。第三方面的發(fā)明中，在將基于在所述滑動(dòng)面上對(duì)應(yīng)于所述第一活動(dòng)部和所述第二活動(dòng)部的相對(duì)加速度產(chǎn)生的連動(dòng)力設(shè)定的數(shù)式模型定義為相對(duì)加速度模型時(shí)，所述干擾力模型基于將分別分開(kāi)設(shè)定的所述相對(duì)非線性型彈簧特性模型、所述相對(duì)速度模型和所述相對(duì)加速度模型相加而得到的數(shù)式模型設(shè)定。第四方面的的發(fā)明中，在所述干擾力補(bǔ)償控制裝置中，所述第一活動(dòng)部具備第一單體擾動(dòng)力模型存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)基于所述第一活動(dòng)部和固定部件之間的滑動(dòng)面或構(gòu)成所述第一活動(dòng)部自身的部件間的滑動(dòng)面上的單體摩擦力設(shè)定的第一單體擾動(dòng)力模型；第一單體擾動(dòng)力計(jì)算單元，基于對(duì)于所述第一促動(dòng)器的第一目標(biāo)位置指令值和所述第一單體擾動(dòng)力模型，算出由于所述單體摩擦力的影響而因所述第一活動(dòng)部自身的動(dòng)作對(duì)所述第一活動(dòng)部的動(dòng)作作用的第一單體擾動(dòng)力，所述第一補(bǔ)償單元通過(guò)將所述第一基準(zhǔn)推力指令值、所述第一干擾力及所述第一單體擾動(dòng)力相加算出所述第一補(bǔ)償推力指令值，基于所述第一補(bǔ)償推力指令值控制所述第一促動(dòng)器。第五方面的發(fā)明中，在將基于所述第一活動(dòng)部和固定部件之間的滑動(dòng)面或構(gòu)成所述第一活動(dòng)部自身的部件間的滑動(dòng)面上的庫(kù)倫摩擦及非線性彈簧摩擦設(shè)定的數(shù)式模型定義為單體非線性型彈簧特性模型，并將基于對(duì)應(yīng)于所述第一活動(dòng)部自身的動(dòng)作速度產(chǎn)生的粘性摩擦力設(shè)定的數(shù)式模型定義為單體速度模型時(shí)，所述第一單體擾動(dòng)力模型基于將分別分開(kāi)設(shè)定的所述單體非線性型彈簧特性模型和所述單體速度模型相加而得到的數(shù)式模型設(shè)定。第六方面的發(fā)明中，在將作為所述第一活動(dòng)部自身的慣性力矩及所述第一促動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩常數(shù)的模型化誤差的數(shù)式模型定義為單體加速度模型時(shí)，所述第一單體擾動(dòng)力模型基于將分別分開(kāi)設(shè)定的所述單體非線性型彈簧特性模型、所述單體速度模型和所述單體加速度模型相加而得到的數(shù)式模型設(shè)定。第七方面的發(fā)明中，關(guān)于所述第一活動(dòng)部和所述第二活動(dòng)部，分別相互補(bǔ)償由于所述活動(dòng)部間摩擦力的影響產(chǎn)生的該干擾力而進(jìn)行控制。第八方面的發(fā)明中，補(bǔ)償因所述第二活動(dòng)部的動(dòng)作對(duì)所述第一活動(dòng)部的動(dòng)作作用的所述第一干擾力，控制所述第一促動(dòng)器，并且，不補(bǔ)償因所述第一活動(dòng)部的動(dòng)作對(duì)所述第二活動(dòng)部的動(dòng)作作用的第二干擾力，控制所述第二促動(dòng)器。第九方面的發(fā)明中，所述干擾力模型基于實(shí)際驅(qū)動(dòng)所述第一活動(dòng)部及所述第二活動(dòng)部時(shí)的所述第一目標(biāo)位置指令值和所述第一活動(dòng)部的實(shí)際位置，反復(fù)進(jìn)行學(xué)習(xí)控制，從而被辨識(shí)。第十方面的發(fā)明中，所述相對(duì)非線性型彈簧特性模型由式(I)定義。式I
權(quán)利要求
1.一種干擾力補(bǔ)償控制裝置，在具備多個(gè)活動(dòng)部和驅(qū)動(dòng)各個(gè)所述活動(dòng)部的多個(gè)促動(dòng)器的機(jī)械裝置中，在因第二活動(dòng)部動(dòng)作而對(duì)第一活動(dòng)部的動(dòng)作作用干擾力時(shí)，補(bǔ)償該干擾力而控制所述機(jī)械裝置，其中， 所述第一活動(dòng)部和所述第二活動(dòng)部具有直接連接設(shè)置的關(guān)系，或具有經(jīng)由其它活動(dòng)部間接連接設(shè)置的關(guān)系， 所述干擾力補(bǔ)償控制裝置具備 干擾力模型存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)基于在連接設(shè)置的所述第一活動(dòng)部和所述第二活動(dòng)部之間產(chǎn)生于活動(dòng)部彼此的滑動(dòng)面之間的活動(dòng)部間摩擦力設(shè)定的干擾力模型； 第一基準(zhǔn)推力指令值計(jì)算單元，基于對(duì)于驅(qū)動(dòng)所述第一活動(dòng)部的第一促動(dòng)器的第一目標(biāo)位置指令值，算出對(duì)于所述第一促動(dòng)器的第一基準(zhǔn)推力指令值； 第一干擾力計(jì)算單元，基于對(duì)于驅(qū)動(dòng)所述第二活動(dòng)部的第二促動(dòng)器的第二目標(biāo)位置指令值和所述干擾力模型，算出由于所述活動(dòng)部間摩擦力的影響而因所述第二活動(dòng)部的動(dòng)作對(duì)所述第一活動(dòng)部的動(dòng)作作用的第一干擾力； 第一補(bǔ)償單元，通過(guò)將所述第一基準(zhǔn)推力指令值和所述第一干擾力相加算出第一補(bǔ)償推力指令值，基于所述第一補(bǔ)償推力指令值控制所述第一促動(dòng)器。
2.如權(quán)利要求I所述的干擾力補(bǔ)償控制裝置，其中， 在將基于所述第一活動(dòng)部和所述第二活動(dòng)部的滑動(dòng)面上的庫(kù)倫摩擦及非線性彈簧摩擦設(shè)定的數(shù)式模型定義為相對(duì)非線性型彈簧特性模型， 并將基于在所述滑動(dòng)面上對(duì)應(yīng)于所述第一活動(dòng)部和所述第二活動(dòng)部的相對(duì)速度產(chǎn)生的相對(duì)粘性摩擦力設(shè)定的數(shù)式模型定義為相對(duì)速度模型時(shí)， 所述干擾力模型基于將分別分開(kāi)設(shè)定的所述相對(duì)非線性型彈簧特性模型和所述相對(duì)速度模型相加而得到的數(shù)式模型設(shè)定。
3.如權(quán)利要求2所述的干擾力補(bǔ)償控制裝置，其中， 在將基于在所述滑動(dòng)面上對(duì)應(yīng)于所述第一活動(dòng)部和所述第二活動(dòng)部的相對(duì)加速度產(chǎn)生的連動(dòng)力設(shè)定的數(shù)式模型定義為相對(duì)加速度模型時(shí)， 所述干擾力模型基于將分別分開(kāi)設(shè)定的所述相對(duì)非線性型彈簧特性模型、所述相對(duì)速度模型和所述相對(duì)加速度模型相加而得到的數(shù)式模型設(shè)定。
4.如權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的干擾力補(bǔ)償控制裝置，其中， 所述第一活動(dòng)部具備第一單體擾動(dòng)力模型存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)基于所述第一活動(dòng)部和固定部件之間的滑動(dòng)面或構(gòu)成所述第一活動(dòng)部自身的部件間的滑動(dòng)面上的單體摩擦力設(shè)定的第一單體擾動(dòng)力模型； 第一單體擾動(dòng)力計(jì)算單元，基于對(duì)于所述第一促動(dòng)器的第一目標(biāo)位置指令值和所述第一單體擾動(dòng)力模型，算出由于所述單體摩擦力的影響而因所述第一活動(dòng)部自身的動(dòng)作對(duì)所述第一活動(dòng)部的動(dòng)作作用的第一單體擾動(dòng)力， 所述第一補(bǔ)償單元通過(guò)將所述第一基準(zhǔn)推力指令值、所述第一干擾力及所述第一單體擾動(dòng)力相加算出所述第一補(bǔ)償推力指令值，基于所述第一補(bǔ)償推力指令值控制所述第一促動(dòng)器。
5.如權(quán)利要求4所述的干擾力補(bǔ)償控制裝置，其中， 在將基于所述第一活動(dòng)部和固定部件之間的滑動(dòng)面或構(gòu)成所述第一活動(dòng)部自身的部件間的滑動(dòng)面上的庫(kù)倫摩擦及非線性彈簧摩擦設(shè)定的數(shù)式模型定義為單體非線性型彈簧特性模型， 并將基于對(duì)應(yīng)于所述第一活動(dòng)部自身的動(dòng)作速度產(chǎn)生的粘性摩擦力設(shè)定的數(shù)式模型定義為單體速度模型時(shí)， 所述第一單體擾動(dòng)力模 型基于將分別分開(kāi)設(shè)定的所述單體非線性型彈簧特性模型和所述單體速度模型相加而得到的數(shù)式模型設(shè)定。
6.如權(quán)利要求5所述的干擾力補(bǔ)償控制裝置，其中， 在將作為所述第一活動(dòng)部自身的慣性力矩及所述第一促動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩常數(shù)的模型化誤差的數(shù)式模型定義為單體加速度模型時(shí)， 所述第一單體擾動(dòng)力模型基于將分別分開(kāi)設(shè)定的所述單體非線性型彈簧特性模型、所述單體速度模型和所述單體加速度模型相加而得到的數(shù)式模型設(shè)定。
7.如權(quán)利要求I 6中任一項(xiàng)所述的干擾力補(bǔ)償控制裝置，其中， 關(guān)于所述第一活動(dòng)部和所述第二活動(dòng)部，分別相互補(bǔ)償由于所述活動(dòng)部間摩擦力的影響產(chǎn)生的該干擾力而進(jìn)行控制。
8.如權(quán)利要求I 7中任一項(xiàng)所述的干擾力補(bǔ)償控制裝置，其中， 補(bǔ)償因所述第二活動(dòng)部的動(dòng)作對(duì)所述第一活動(dòng)部的動(dòng)作作用的所述第一干擾力，控制所述第一促動(dòng)器， 并且，不補(bǔ)償因所述第一活動(dòng)部的動(dòng)作對(duì)所述第二活動(dòng)部的動(dòng)作作用的第二干擾力，控制所述第二促動(dòng)器。
9.如權(quán)利要求I 8中任一項(xiàng)所述的干擾力補(bǔ)償控制裝置，其中， 所述干擾力模型基于實(shí)際驅(qū)動(dòng)所述第一活動(dòng)部及所述第二活動(dòng)部時(shí)的所述第一目標(biāo)位置指令值和所述第一活動(dòng)部的實(shí)際位置，反復(fù)進(jìn)行學(xué)習(xí)控制，從而被辨識(shí)。
10.如權(quán)利要求2所述的干擾力補(bǔ)償控制裝置，其中， 所述相對(duì)非線性型彈簧特性模型由式(I)定義 式I
11.如權(quán)利要求2所述的干擾力補(bǔ)償控制裝置，其中，所述相對(duì)速度模型由式(2)定義式2
12.如權(quán)利要求3所述的干擾力補(bǔ)償控制裝置，其中，所述相對(duì)加速度模型由式(3)定義式3
13.如權(quán)利要求1 12中任一項(xiàng)所述的干擾力補(bǔ)償控制裝置，其中，所述機(jī)械裝置具備第一旋轉(zhuǎn)軸部件；圓盤(pán)，設(shè)置于所述第一旋轉(zhuǎn)軸部件的末端；第一促動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)所述第一旋轉(zhuǎn)軸部件旋轉(zhuǎn)；第二旋轉(zhuǎn)軸部件，與所述圓盤(pán)的旋轉(zhuǎn)同步地相對(duì)于所述圓盤(pán)公轉(zhuǎn)，并且以能夠繞著相 對(duì)于所述第一旋轉(zhuǎn)軸部件的中心軸偏心的偏心軸自轉(zhuǎn)的方式支承于所述圓盤(pán)；第一齒輪，與所述第二旋轉(zhuǎn)軸部件同軸設(shè)置；第二齒輪，與所述第一旋轉(zhuǎn)軸部件同軸配置于所述第一旋轉(zhuǎn)軸部件的外周側(cè)，以能夠 相對(duì)于所述第一旋轉(zhuǎn)軸部件相對(duì)旋轉(zhuǎn)的方式支承于所述第一旋轉(zhuǎn)軸部件，且與所述第一齒 輪嚙合；第二促動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)所述第二齒輪繞著所述第一旋轉(zhuǎn)軸部件的中心軸旋轉(zhuǎn)，所述第一活動(dòng)部具備所述第一旋轉(zhuǎn)軸部件及所述圓盤(pán)，所述第二活動(dòng)部具備所述第二旋轉(zhuǎn)軸部件、第一齒輪及第二齒輪。
全文摘要
本發(fā)明提供一種干擾力補(bǔ)償控制裝置，其能夠通過(guò)高精度地算出因活動(dòng)部間產(chǎn)生的摩擦力引起的干擾力，而利用高精度的擾動(dòng)估計(jì)，進(jìn)行高精度的定位?；谠谶B接設(shè)置的第一活動(dòng)部(10)和第二活動(dòng)部(20)之間產(chǎn)生于活動(dòng)部彼此的滑動(dòng)面間的活動(dòng)部間摩擦力設(shè)定干擾力模型?；趯?duì)于驅(qū)動(dòng)第一活動(dòng)部(10)的第一促動(dòng)器(30)的第一目標(biāo)位置指令值算出第一基準(zhǔn)推力指令值?；趯?duì)于驅(qū)動(dòng)第二活動(dòng)部(20)的第二促動(dòng)器(40)的第二目標(biāo)位置指令值和干擾力模型，算出由于活動(dòng)部間摩擦力的影響而因第二活動(dòng)部(20)的動(dòng)作對(duì)第一活動(dòng)部(10)的動(dòng)作作用的第一干擾力。而且，通過(guò)將第一基準(zhǔn)推力指令值和第一干擾力相加算出第一補(bǔ)償推力指令值，基于第一補(bǔ)償推力指令值控制第一促動(dòng)器(30)。
文檔編號(hào)G05D3/12GK102654775SQ201210055679
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者名桐啟祐, 城戶隆志, 巖崎誠(chéng), 永田良, 藤田政利, 飼沼諒 申請(qǐng)人:國(guó)立大學(xué)法人名古屋工業(yè)大學(xué), 富士機(jī)械制造株式會(huì)社