本發(fā)明涉及一種控制裝置，該控制裝置既是輸出指令值并基于指令值對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制的裝置，又是進(jìn)行速度以及力的混合控制的控制裝置。具體地說(shuō)，涉及一種在如因速度而使粘性阻力變化那樣的系統(tǒng)中以規(guī)定的關(guān)系控制速度和力的控制裝置、控制方法。

背景技術(shù)：

關(guān)于位置和力的控制，公知有阻抗控制。機(jī)械的阻抗控制是以使在從外部對(duì)控制對(duì)象施加外力時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械的阻抗(impedance)(慣性、衰減系數(shù)、剛性)與成為目的動(dòng)作吻合的方式進(jìn)行控制的位置和力的控制方法。在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了基于在機(jī)械手的末端執(zhí)行器設(shè)置的傳感器信息來(lái)調(diào)整阻抗控制的參數(shù)的參數(shù)調(diào)整裝置。

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2011-88225號(hào)公報(bào)(2011年5月6日公開(kāi))

眾所周知，擠壓型的成型機(jī)在擠壓成型對(duì)象物時(shí)，以恒定的速度且恒定的力進(jìn)行擠壓的方式進(jìn)行控制。被擠壓物的粘性阻力F通過(guò)下式得出：F＝DV+U(其中，F(xiàn)：粘性阻力；D：粘性阻力系數(shù)；V：速度；U：偏移量)。這樣，由于粘性阻力以速度和力的關(guān)系式得出，所以當(dāng)因溫度變化等而使粘性阻力變化時(shí)，無(wú)法以恒定的速度且恒定的力進(jìn)行控制。

另外，在該擠壓成型機(jī)等使用的控制系統(tǒng)典型地由通過(guò)向伺服馬達(dá)和外伺服馬達(dá)提供指令值來(lái)控制的控制器構(gòu)成。在該結(jié)構(gòu)中，控制器通過(guò)將位置或速度指令值向該伺服馬達(dá)輸出，來(lái)控制伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象物的位置或速度。另外，控制器進(jìn)行控制，以便通過(guò)將扭矩指令值向伺服馬達(dá)輸出，來(lái)以所希望的扭矩驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)。在這樣的結(jié)構(gòu)中，如上所述，無(wú)法同時(shí)控制速度以及力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，即使在利用速度指令值驅(qū)動(dòng)對(duì)象物的速度和作用于對(duì)象物的外力發(fā)生變化的情況下，也能以規(guī)定的關(guān)系控制對(duì)象物的速度和對(duì)象物的力的控制裝置、控制方法。

用于解決問(wèn)題的手段

為了解決上述課題，本發(fā)明的一方式的一種控制裝置，根據(jù)基于驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象的指令圖案計(jì)算的目標(biāo)值和針對(duì)所述目標(biāo)值的所述控制對(duì)象的反饋值，周期性地向所述控制對(duì)象輸出指令值，由此控制所述控制對(duì)象，其中，所述控制對(duì)象是被驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生規(guī)定的粘性力作為反作用力的控制對(duì)象，其特征在于，

具有修正運(yùn)算部，該修正運(yùn)算部獲取與所述指令值不同的控制物理量，并根據(jù)所獲取的所述控制物理量和所述控制物理量的目標(biāo)值的誤差與所述反饋值和所述目標(biāo)值的誤差的關(guān)系，來(lái)運(yùn)算修正指令值，

所述修正運(yùn)算部將所述修正指令值向所述控制對(duì)象輸出。

另外，本發(fā)明的其他方式的控制裝置中，所述指令值是速度指令值，所述控制物理量是力，

所述修正運(yùn)算部根據(jù)基于速度阻抗控制的式子忽略彈簧常數(shù)而計(jì)算出的如下的關(guān)系式，來(lái)計(jì)算修正指令值，

V_c＝V_now-{D_d1(V_d-V_now)+M_d1(F_now-Fd)}Δt

其中，V_d為速度目標(biāo)值，V_now為速度反饋值，F(xiàn)_d為力目標(biāo)值，F(xiàn)_now為力反饋值，D_d1為加權(quán)系數(shù)，M_d1為加權(quán)系數(shù)。

通過(guò)這樣構(gòu)成，能夠得到忽略表示對(duì)位置的偏差量的反作用力的彈簧常數(shù)來(lái)控制速度以及力的良好的控制裝置。

另外，本發(fā)明的其他方式的控制裝置還具有存儲(chǔ)所述修正指令值的上限值以及下限值的存儲(chǔ)部，

所述修正運(yùn)算部在所計(jì)算的所述修正指令值沒(méi)有在所述修正指令的上限值以及下限值的范圍內(nèi)的情況下，輸出所述上限值或所述下限值作為所述修正指令值。

通過(guò)這樣構(gòu)成，能夠基于最大值和最小值來(lái)計(jì)算修正速度指令值。

另外，本發(fā)明的其他方式的控制裝置中，在每個(gè)將所述指令值周期性地輸出的周期，變更加權(quán)系數(shù)D_d1和M_d1的比率，并基于變更后的比率，來(lái)輸出修正速度指令值。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，即使在利用速度指令值驅(qū)動(dòng)對(duì)象物的速度和作用于對(duì)象物的外力發(fā)生變化的情況下，也能夠以規(guī)定的關(guān)系控制對(duì)象物的速度和對(duì)象物的力。

附圖說(shuō)明

圖1是表示一實(shí)施方式的控制器的硬件結(jié)構(gòu)的一例的示意圖。

圖2是表示一實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖3是表示一實(shí)施方式的控制器具有的運(yùn)算部的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖4是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的控制裝置使用速度阻抗控制來(lái)計(jì)算速度指令的流程的流程圖。

圖5表示利用以往的速度控制、力控制、以及本發(fā)明的阻抗控制來(lái)修正速度指令值的情況下的時(shí)間和力的關(guān)系。

圖6表示使粘性阻力在特定的條件變更時(shí)的利用以往的速度控制、力控制、以及本發(fā)明的阻抗控制來(lái)修正速度指令值的情況下的時(shí)間和控制對(duì)象的速度的關(guān)系。

圖7是表示設(shè)置了速度的下限值的情況下的復(fù)合阻抗控制的結(jié)果的圖，是作為“復(fù)合阻抗控制”和未設(shè)置速度的下限值的情況下的“阻抗控制”的比較而示出力和時(shí)間的關(guān)系的圖。

圖8是表示設(shè)置了速度的下限值的情況下的復(fù)合阻抗控制的結(jié)果的圖，是作為“復(fù)合阻抗控制”和未設(shè)置速度的下限值的情況下的“阻抗控制”的比較而示出速度和時(shí)間的關(guān)系的圖。

圖9表示對(duì)通過(guò)一實(shí)施方式的阻抗控制計(jì)算修正速度指令值并控制的結(jié)果、在速度誤差和力誤差的誤差比率為恒定的條件下計(jì)算修正速度指令值并控制的結(jié)果、時(shí)間和力的關(guān)系進(jìn)行模擬的結(jié)果。

圖10是表示對(duì)通過(guò)本發(fā)明的一實(shí)施方式的阻抗控制計(jì)算修正速度指令值并控制的結(jié)果、在速度誤差和力誤差的誤差比率為恒定的條件下計(jì)算修正速度指令值并控制的結(jié)果、時(shí)間和速度的關(guān)系進(jìn)行模擬的結(jié)果。

圖11是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的程序庫(kù)程序(Library program)的一例的圖。

其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：

100控制器(控制裝置)

106主存儲(chǔ)器(存儲(chǔ)部)

1322修正運(yùn)算部

具體實(shí)施方式

以下，基于附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的控制裝置的實(shí)施方式。此外，并不是通過(guò)該實(shí)施方式限定本發(fā)明。

〔實(shí)施方式〕

<系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)>

參照?qǐng)D2對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。系統(tǒng)1由控制器100、驅(qū)動(dòng)器200和控制對(duì)象構(gòu)成?？刂破?00在每個(gè)周期向驅(qū)動(dòng)器200輸出速度指令值。驅(qū)動(dòng)器200典型地由伺服馬達(dá)構(gòu)成，基于從控制器100輸出的速度指令值和來(lái)自控制對(duì)象的反饋值(例如力反饋值)，計(jì)算驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(未圖示)的扭矩指令值，利用扭矩指令值驅(qū)動(dòng)馬達(dá)?？刂茖?duì)象由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象時(shí)，由未圖示的編碼器等檢測(cè)出控制對(duì)象的狀態(tài)，控制對(duì)象的位置或速度等狀態(tài)被反饋至驅(qū)動(dòng)器200以及控制器100。本發(fā)明的前提是，控制對(duì)象產(chǎn)生通過(guò)驅(qū)動(dòng)而作為速度的函數(shù)得到的粘性阻力F。例如，F(xiàn)＝DV+U(其中，F(xiàn)：粘性阻力、D：粘性阻力系數(shù)、V：速度、U：偏移量)。在本系統(tǒng)1中，還在控制對(duì)象上安裝有力傳感器，對(duì)作用于控制對(duì)象的外力進(jìn)行檢測(cè)，并向驅(qū)動(dòng)器200以及控制器100反饋。

控制器100典型地是PLC(可編程邏輯控制器)，在每個(gè)控制周期，基于用戶設(shè)定的成為目標(biāo)的控制軌跡，計(jì)算速度指令值?？刂破?00還具有運(yùn)算部130(參照?qǐng)D3)，運(yùn)算部130根據(jù)被向所計(jì)算的速度指令值(指令圖案)反饋的速度的當(dāng)前值、力的當(dāng)前值，將修正速度指令值向驅(qū)動(dòng)器200輸出。關(guān)于根據(jù)速度的當(dāng)前值和外力的當(dāng)前值計(jì)算修正速度指令值的方法，在后面敘述。

驅(qū)動(dòng)器200典型地由伺服驅(qū)動(dòng)器19、29(參照?qǐng)D1)構(gòu)成，根據(jù)從控制器100輸出的修正速度指令值和速度反饋值，計(jì)算扭矩指令值，并向馬達(dá)輸出。

<控制器100的硬件結(jié)構(gòu)>

接著，對(duì)控制器100的硬件結(jié)構(gòu)的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示圖2所示的控制器100的硬件結(jié)構(gòu)的一例的示意圖。參照?qǐng)D1，控制器100通過(guò)處理器執(zhí)行預(yù)先安裝的程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的控制。更具體地說(shuō)，控制器100包括CPU(Central Processing Unit：中央處理器)或MPU(Micro-Processing Unit：微處理器)等的處理器102、芯片組104、主存儲(chǔ)器106(存儲(chǔ)部)、閃存108(存儲(chǔ)部)、外部網(wǎng)絡(luò)控制器116、存儲(chǔ)卡接口118、內(nèi)部總線控制器122、現(xiàn)場(chǎng)總線控制器124。

處理器102讀取在閃存108保存的系統(tǒng)程序110以及用戶程序112，在主存儲(chǔ)器106展開(kāi)并執(zhí)行，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的控制。系統(tǒng)程序110包括用于提供數(shù)據(jù)的輸入輸出處理、執(zhí)行時(shí)機(jī)控制等的、控制器100的基本的功能的命令代碼。在本實(shí)施方式中，系統(tǒng)程序110包括程序庫(kù)程序110A。程序庫(kù)程序110A以能夠再次利用通用的處理的形式保存，在執(zhí)行用戶程序112時(shí)，根據(jù)需要被調(diào)出(call/invoke)。即，程序庫(kù)程序110A在控制器100的程序執(zhí)行中被使用。

用戶程序112根據(jù)控制對(duì)象而任意設(shè)計(jì)，包括用于執(zhí)行順序控制的順控程序(Sequence program)112A以及用于執(zhí)行運(yùn)動(dòng)控制的運(yùn)動(dòng)程序(Motion program)112B。通過(guò)適當(dāng)調(diào)出程序庫(kù)程序110A，來(lái)執(zhí)行這些順控程序112A以及運(yùn)動(dòng)程序112B。

芯片組104通過(guò)控制各部件，來(lái)實(shí)現(xiàn)作為控制器100整體的處理。

內(nèi)部總線控制器122是與通過(guò)內(nèi)部總線和控制器100連接的I/O單元126交換數(shù)據(jù)的接口。現(xiàn)場(chǎng)總線控制器124是與通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(未圖示)和控制器100連接的I/O單元128交換數(shù)據(jù)的接口。內(nèi)部總線控制器122以及現(xiàn)場(chǎng)總線控制器124獲取分別輸入到對(duì)應(yīng)的I/O單元126以及128的狀態(tài)值，并且將在處理器102的運(yùn)算結(jié)果作為指令值分別從對(duì)應(yīng)的I/O單元126以及128輸出。

外部網(wǎng)絡(luò)控制器116控制通過(guò)各種的有線/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)的交換。存儲(chǔ)卡接口118構(gòu)成為能夠裝卸存儲(chǔ)卡120，能夠向存儲(chǔ)卡120寫入數(shù)據(jù)，并能從存儲(chǔ)卡120讀取數(shù)據(jù)。

通過(guò)控制器100執(zhí)行程序提供的功能的一部分或全部可以通過(guò)專用的硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

<速度和力的控制算法>

本發(fā)明的發(fā)明人關(guān)于速度以及力，發(fā)現(xiàn)了如下方法：以規(guī)定的比率對(duì)速度目標(biāo)值和速度指令值的誤差或速度目標(biāo)值和速度當(dāng)前值的誤差與力的目標(biāo)值和力的當(dāng)前值的誤差進(jìn)行控制。首先，對(duì)基于速度以及力的誤差的比率來(lái)控制速度以及力的原理進(jìn)行說(shuō)明。

速度指令的阻抗控制的一般式子如下所示。

其中，K_d為彈簧常數(shù)，D_d為粘性系數(shù)，M_d為質(zhì)量，x_d為目標(biāo)位置，vd為目標(biāo)速度，F(xiàn)_d為目標(biāo)力。

使上述式1變形，能夠得到如下的式子。

V_c＝∫K_d1(x_d-x_now)+D_d1(V_d-V_now)+M_d1(F_now-F_d)dt…(式2)

在彈簧常數(shù)為0即K_d1＝0時(shí)，能夠得到如下的式3。

V_c＝∫D_d1(V_d-V_now)+M_d1(F_now-F_d)dt…(式3)

針對(duì)式3，通過(guò)歐拉近似進(jìn)行離散化，得到如下的式4。

V_c＝V_now-{D_d1(V_d-V_now)+M_d1(F_now-Fd)}Δt…(式4)

根據(jù)式4，使用速度的當(dāng)前值、力的當(dāng)前值來(lái)計(jì)算速度指令值。該速度指令值包括力的誤差值的項(xiàng)，能夠使用力反饋值計(jì)算修正速度指令值。

根據(jù)在正常狀態(tài)下，V_c≈V_now，得到如下的式子。

-D_d1(V_d-V_now)＝M_d1(F_now-F_d)，因此，D_d1(V_d-V_now)＝M_d1(F_d-F_now)

從阻抗控制的一般式子示出，在假想彈簧常數(shù)為0時(shí)設(shè)定假想粘性系數(shù)和假想阻尼系數(shù)之比，由此，速度目標(biāo)值和速度當(dāng)前值之差即速度誤差與力的目標(biāo)值和力的當(dāng)前值之差即力誤差能夠以規(guī)定的關(guān)系進(jìn)行控制。

(控制方法)

在圖3中示出運(yùn)算部130的結(jié)構(gòu)。在圖4中示出使用速度阻抗控制來(lái)計(jì)算速度指令的流程圖。參照?qǐng)D3以及圖4，對(duì)速度阻抗控制中的控制器100的運(yùn)算部130的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。如圖3所示，運(yùn)算部130包括指令值生成部1321以及修正運(yùn)算部1322。

在S1中，運(yùn)算部130的指令值生成部1321從存儲(chǔ)器讀取速度誤差和力誤差的比率。其中，速度誤差和力誤差的比率既可以是預(yù)先設(shè)定的值，也可以是使用戶通過(guò)控制支援裝置等的用戶界面設(shè)定的值。

在S2中，指令值生成部1321從存儲(chǔ)器讀取作為速度誤差能夠允許的最大值以及最小值。

在S3中，指令值生成部1321讀取控制對(duì)象被驅(qū)動(dòng)后的控制對(duì)象的速度以及力的當(dāng)前值作為反饋值。根據(jù)所讀取的速度以及力的當(dāng)前值、在S1讀取的速度誤差和力誤差的比率、目標(biāo)速度以及目標(biāo)力，使用上述的式4來(lái)計(jì)算修正速度指令值。

在S4中，運(yùn)算部130的修正運(yùn)算部1322判斷在S3計(jì)算出的修正速度指令值是否包含于在S2讀取的允許最大值或允許最小值的范圍內(nèi)。如果修正速度指令值在允許范圍內(nèi)，則修正運(yùn)算部1322將在S3計(jì)算出的修正速度指令值向伺服驅(qū)動(dòng)器19輸出(S5)。

在S3計(jì)算出的修正速度指令值在允許范圍外的情況下，修正運(yùn)算部1322將允許最大值或允許最小值作為修正速度指令值向伺服驅(qū)動(dòng)器19(參照?qǐng)D1)輸出(S5)。

在S6中，運(yùn)算部130判斷是否到達(dá)目標(biāo)位置，在到達(dá)目標(biāo)位置的情況下結(jié)束。

<模擬結(jié)果>

參照?qǐng)D5至圖6以及表1，并參照僅進(jìn)行速度控制、僅進(jìn)行扭矩控制、進(jìn)行本發(fā)明的誤差比率控制時(shí)的結(jié)果，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的誤差比率控制的效果。

表1

表1：速度控制、扭矩控制、阻抗控制的控制誤差

在表1中示出進(jìn)行了速度控制、扭矩控制、阻抗控制的情況下的誤差的結(jié)果。在圖5中示出使粘性阻力在以下的條件變更時(shí)的利用以往的速度控制、力控制、本發(fā)明的阻抗控制修正速度指令值的情況下的時(shí)間和力的關(guān)系。在圖6中示出使粘性阻力在以下的條件下變更時(shí)的利用以往的速度控制、力控制、以及本發(fā)明的阻抗控制修正速度指令值的情況下的時(shí)間和控制對(duì)象的速度的關(guān)系。

(條件)粘性阻力F：

F＝-3×V+6(0≤t≤20)、F＝-2×V-3(20≤t)。

參照?qǐng)D5以及圖6，示出了通過(guò)使用速度指令的阻抗控制，能夠利用沿著與目標(biāo)速度的誤差和與力的目標(biāo)值的誤差之比的速度值及力值，來(lái)控制控制對(duì)象。與以往的如果僅是速度控制、力控制的控制則僅跟隨速度目標(biāo)值、力目標(biāo)值的情況相比較，能夠以規(guī)定的關(guān)系控制速度和力。由此，在將控制器應(yīng)用于上述那樣的擠壓成型機(jī)的那樣的機(jī)械的控制的情況下，即使粘性阻力在控制中變化，關(guān)于速度和力，也能夠以保持規(guī)定的關(guān)系的狀態(tài)進(jìn)行控制。

在表2以及圖7～圖8示出，使用速度的最大值、最小值和修正速度指令值進(jìn)行復(fù)合阻抗控制的結(jié)果和在不使用速度的最大值、最小值和修正速度指令值的情況下進(jìn)行阻抗控制的結(jié)果。粘性阻力的變化的條件與圖5以及圖6的模擬相同。

表2

表2：阻抗控制、速度控制_阻抗控制復(fù)合的控制誤差

參照表2可知，在作為速度下限值設(shè)定了9.35的情況下，速度的下限值9.35被輸出。

圖7是表示設(shè)定了速度的下限值的情況下的復(fù)合阻抗控制的結(jié)果的圖，作為“復(fù)合阻抗控制”與未設(shè)定速度的下限值的情況下的“阻抗控制”的比較，示出力和時(shí)間的關(guān)系。

圖8是表示設(shè)定了速度的下限值的情況的阻抗控制的結(jié)果的圖，作為“復(fù)合阻抗控制”和未設(shè)定速度的下限值的情況下的“阻抗控制”的比較，示出速度和時(shí)間的關(guān)系。

參照?qǐng)D7以及圖8可知，在設(shè)定了速度的下限值的情況下，輸出速度的下限值作為修正速度指令值，基于修正速度指令值來(lái)限制力。這樣，作為速度的最大值以及最小值，設(shè)定允許范圍，基于通過(guò)阻抗控制計(jì)算出的修正速度指令是否位于允許范圍，來(lái)輸出修正速度指令值，由此，能夠在所設(shè)定的最大值和最小值之間，使用基于阻抗控制的修正指令值，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制。

<阻抗控制的變形例>

在之前的發(fā)明的實(shí)施方式中，說(shuō)明了如速度以及力的誤差為規(guī)定的比率那樣的修正速度指令值的計(jì)算方法。當(dāng)考慮在上述的擠壓成型機(jī)等的控制中使用的控制器時(shí)，假定想不僅使用速度的最大值以及最小值而且使用力的最大值以及最小值進(jìn)行控制的情況。

在之前發(fā)明的實(shí)施方式中，固定速度誤差和力誤差，并基于其比率涉來(lái)計(jì)算修正速度指令，但是在此，說(shuō)明使用在每個(gè)控制周期都不同的比率來(lái)計(jì)算修正速度指令的例子。

之前說(shuō)明的速度指令阻抗控制式子如下。

V_c＝V_now-{D_d1(V_d-V_now)+M_d1(F_now-Fd)}Δt…(式4)

在本發(fā)明的實(shí)施方式中，M_d1的值越小，力的誤差的影響就越小，D_d1的值越小，速度的誤差的影響就越小。

利用該特性，將速度的加權(quán)系數(shù)D_d1以以下的條件變更為時(shí)時(shí)刻刻變動(dòng)的D_d1^*。D_d1^*可以通過(guò)以下的式子得出。

通過(guò)這樣設(shè)定，當(dāng)F_now≈F_min或F_now≈F_max時(shí)，D_d1*的值非常小，因此消除速度的誤差的影響，力的跟隨性提高，從而在正常狀態(tài)下，力不會(huì)超過(guò)上限以及下限值。

當(dāng)使用式5來(lái)變更式4時(shí)，速度阻抗控制的式6如下得出。

當(dāng)F_now接近F_max時(shí)，F(xiàn)max-Fnow≈0，

由此，以下的速度控制的阻抗的式7變?yōu)槿缦碌氖阶印?/p>

V_c＝V_now+{M_d1(F_now-F_d)}Δt…(式7)

當(dāng)利用該式求出修正速度指令值時(shí)，力接近目標(biāo)值F_d。另外，在F_now接近F_min的情況下也同樣，力接近目標(biāo)值F_d。

在圖9示出，對(duì)利用本實(shí)施方式的阻抗控制計(jì)算修正速度指令值并控制的結(jié)果、在速度誤差和力誤差的誤差比率恒定的條件下計(jì)算修正速度指令值并控制的結(jié)果、時(shí)間和力的關(guān)系進(jìn)行模擬的結(jié)果。

在圖10示出，對(duì)利用本實(shí)施方式的阻抗控制計(jì)算修正速度指令值并控制的結(jié)果、在速度誤差和力誤差的誤差比率恒定的條件下計(jì)算修正速度指令值并控制的結(jié)果、時(shí)間和速度的關(guān)系進(jìn)行模擬的結(jié)果。

參照?qǐng)D9以及圖10，能夠在不超過(guò)力的最大值-19以及最小值-21的情況下進(jìn)行控制。

由此，能夠以接近速度和力的最大值和最小值的范圍內(nèi)的方式計(jì)算修正速度指令值。通過(guò)使用修正速度指令值對(duì)機(jī)械進(jìn)行控制，能夠在速度以及力的最大值以及最小值之間進(jìn)行控制。

<程序庫(kù)程序以及用戶程序>

接著，對(duì)本實(shí)施方式的控制裝置使用阻抗控制來(lái)計(jì)算修正速度指令值的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。作為一實(shí)施方式，在控制裝置中預(yù)先準(zhǔn)備適合通過(guò)阻抗控制計(jì)算修正速度指令值的程序庫(kù)程序。控制器的用戶使用未圖示的控制器支援裝置生成如讀取該程序庫(kù)程序那樣的代碼。控制裝置廠家或第三方預(yù)先提供這樣的程序庫(kù)程序，能夠在短時(shí)間內(nèi)作成如通過(guò)阻抗控制計(jì)算修正速度指令值那樣的用戶程序。即，用戶程序在控制對(duì)象中典型地用于通過(guò)阻抗控制計(jì)算修正速度指令值。

圖11表示由本實(shí)施方式的控制器執(zhí)行的程序庫(kù)程序的一例。主要包括接收速度的最大值、最小值來(lái)計(jì)算修正速度指令值的功能塊、接收力的最大值、最小值來(lái)計(jì)算修正速度指令值的功能塊。這些功能塊的一部分或全部是用于當(dāng)執(zhí)行順序到來(lái)時(shí)，指定讀取對(duì)應(yīng)的程序庫(kù)程序并執(zhí)行所讀取的程序庫(kù)程序的命令。換言之，預(yù)先準(zhǔn)備各功能塊對(duì)應(yīng)的程序的實(shí)態(tài)即程序庫(kù)程序，處理器根據(jù)程序適當(dāng)讀取程序庫(kù)程序并執(zhí)行。以下，對(duì)各功能塊的功能進(jìn)行說(shuō)明。

參照?qǐng)D11，阻抗控制功能塊能夠被輸入速度當(dāng)前值、力當(dāng)前值、速度目標(biāo)值、力目標(biāo)值、比。另外，還能夠被輸入速度的最大值、最小值、準(zhǔn)備性。在比為固定值輸入的情況下，阻抗控制功能塊在起動(dòng)時(shí)使用所輸入的速度當(dāng)前值、力當(dāng)前值、速度目標(biāo)值、力目標(biāo)值、比來(lái)計(jì)算修正速度指令值。將所計(jì)算的修正速度指令值與最大值、最小值相比較，在位于范圍內(nèi)的情況下，輸出修正速度指令值。在沒(méi)有位于范圍內(nèi)的情況下，輸出最大值或最小值。

通過(guò)提供上述的阻抗控制功能塊、以及用于實(shí)現(xiàn)其的程序庫(kù)程序，在不花費(fèi)創(chuàng)建工時(shí)的情況下，作成使用阻抗控制以使速度誤差和力誤差之比為規(guī)定的關(guān)系的方式進(jìn)行控制的程序。

<應(yīng)用例>

本發(fā)明的控制器能夠在以規(guī)定的比率來(lái)控制速度以及力的機(jī)械的應(yīng)用中適當(dāng)利用。例如，在成型機(jī)中，即使成形對(duì)象從粘性高的對(duì)象替換為粘性低的對(duì)象，也能夠通過(guò)設(shè)定力的上限值和下限值來(lái)控制速度和力，以進(jìn)行控制。

另外，關(guān)于繞線機(jī)，也能夠適用于如下的控制：通過(guò)設(shè)定規(guī)定的最大值以及最小值的范圍內(nèi)的卷繞速度和對(duì)卷繞對(duì)象物施加的力的上限值，以規(guī)定范圍內(nèi)的速度進(jìn)行控制，并且不超過(guò)力的上限值。

在這些例子中，如果是以往的裝置，則變更加工對(duì)象和加工條件，從而關(guān)于速度指令和力的指令，需要設(shè)定控制的參數(shù)，但是通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明的控制器，具有沒(méi)有必要再次設(shè)定參數(shù)的效果。