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高精度協働ロボットのFAIRINO(フェアリノ・ファイリノ)

Control Cycle / Control Period

制御周期

制御周期とは、**ロボットやサーボ制御装置が位置・速度・電流などの制御計算を行う間隔(更新時間)**を示す値です。

制御装置は一定の周期でセンサー情報を読み取り、計算を行い、モーターへ指令を出します。この処理を繰り返す間隔が制御周期です。


制御周期は通常 ms(ミリ秒)で表され、周期が短いほど高速で高精度な制御が可能になります。高速ロボットや高精度サーボでは制御周期を短くすることで、振動抑制・応答性向上・軌跡精度向上が実現されます。


■制御周期のイメージ


入力 → 計算 → 出力 → 入力 → 計算 → 出力 ↑------ 制御周期 ------↑

この繰り返し時間が制御周期です。


■サンプリングレートとの関係

◆用語

◆意味

サンプリングレート

回数 / 秒

制御周期

秒 / 回

<関係式>

制御周期 = 1 / サンプリングレート


<例>

◆サンプリング

◆制御周期

1 kHz

1 ms

2 kHz

0.5 ms

10 kHz

0.1 ms

■制御周期が重要な理由

◆理由

◆内容

高速応答

遅れ減少

振動抑制

安定

軌跡精度

滑らか

高精度位置決め

微調整

安全制御

即応

周期が短いほど高性能。


■サーボ制御の周期例

◆制御種類

◆周期

位置制御

1 ms

速度制御

0.5 ms

電流制御

0.1 ms

高速サーボ

0.05 ms

内部制御ほど短い。


■制御周期が長いと起こる問題

◆問題

◆内容

遅れ

応答低下

振動

制御不足

ハンチング

不安定

精度低下

位置誤差

共振

発生しやすい

高速装置で問題。


■ロボット制御での流れ


 エンコーダ  ↓  制御計算  ↓  サーボ指令  ↓  モーター  ↓  位置変化  ↓  次周期


周期が短いほど滑らか。


■制御周期に影響する要素

◆要素

◆内容

CPU性能

計算速度

通信速度

更新

サーボ性能

応答

ソフト設計

処理

ネットワーク

遅延

リアルタイム性が重要。


■FA・ロボットで重要な用途

◆用途

◆理由

高速搬送

応答

溶接

軌跡

切削

振動

協働ロボット

安全

半導体装置

μm精度

高精度ほど短周期。


■関連用語

◆用語

◆内容

サンプリングレート

周波数

分解能

精度

動剛性

安定

固有振動数

共振

減衰特性

収束

制御性能セット。


■まとめ


制御周期とは、制御装置がデータ取得と計算を行う間隔を示す値です。


周期が短いほど高速・高精度な制御が可能になり、ロボットやサーボ性能を決める重要な仕様となります。


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