JP2002163006A - Controller and method for controlling electric motor - Google Patents

Controller and method for controlling electric motor

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JP2002163006A
JP2002163006A JP2000356369A JP2000356369A JP2002163006A JP 2002163006 A JP2002163006 A JP 2002163006A JP 2000356369 A JP2000356369 A JP 2000356369A JP 2000356369 A JP2000356369 A JP 2000356369A JP 2002163006 A JP2002163006 A JP 2002163006A
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JP
Japan
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simulated
speed
detection signal
command
motor
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Application number
JP2000356369A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Honda
英己 本田
Ryuichi Oguro
龍一 小黒
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that times for restrain of vibration of a machine base, regulation of a gain in a controller and the like are required since the vibration of the machine base is generated by steep driving force for moving a table. SOLUTION: A predistorter la inside an electric motor controller is provided with a simulation position controller 13 for generating a simulation speed command, a simulative adaptive speed controller 15 of which the gain is regulated adaptively by a deviation e(t), a mathematical model 17 for inputting a predistortion torque command from the adaptive speed controller 15 to output a simulation position detecting signal, and a simulation speed computing element 19 for transmitting the simulation speed detecting signal from the simulation position detecting signal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路基板の組
立工程、マシニングセンタなどの工作機械で使用される
電動機制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor control device used in a machine tool such as an electronic circuit board assembly process and a machining center.

【0002】[0002]

【従来の技術】位置決め制御に用いられる電動機制御装
置の従来例を、図4に基づいて説明する。図4は一軸方
向のみの位置決め制御構成例を表している。図4におい
て、41は電動機、42は電動機位置検出器、43はワ
ーク、44はテーブル、45は機台(定盤)、46は電
動機制御装置、47は電動機駆動信号、48は電動機位
置検出信号、49はテーブル位置検出信号、50は減速
器、51はボールネジ、52はボールネジの一端を支え
るナット、53は除振パッド、54は位置目標値信号で
ある。図4において、54の位置目標値信号が電動機制
御装置46に与えられ、電動機制御装置では、電動機位
置検出信号42およびテーブル位置検出信号49を用い
て加工されるワークを搭載したテーブルの位置を位置目
標値と一致させるように制御するものである。図5に電
動機制御装置46内の制御構成例をブロック線図で示
す。図5において、56はテーブル位置補償器、55は
電動機位置補償器である。テーブル位置補償器56で
は、テーブル位置検出信号49とテーブル位置目標値と
を評価し、電動機位置補償器55に対する出力値を決定
する。電動機位置補償器55では、電動機位置検出信号
48とテーブル位置補償器56の出力値を評価し、電動
機に対する駆動信号を出力する。従来コントローラの中
には、電動機位置検出信号のみを用いて、電動機位置決
めをする事により、テーブル位置決めを行うものも多く
ある。上述例では、テーブル駆動機構としてボールネジ
を例に取ったが、近年はリニア電動機を駆動系に用いる
装置例も多くなってきている。この場合には、一般にテ
ーブル位置検出信号までを用いてコントローラを構成し
ている場合が多い。以上により、テーブル位置を目標値
に一致させる事により、テーブルに固定されたワークを
所望の目標位置に一致させていた。
2. Description of the Related Art A conventional example of a motor control device used for positioning control will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows an example of a positioning control configuration in only one axis direction. 4, reference numeral 41 denotes an electric motor, 42 denotes an electric motor position detector, 43 denotes a work, 44 denotes a table, 45 denotes a machine base (platen), 46 denotes an electric motor control device, 47 denotes an electric motor drive signal, and 48 denotes an electric motor position detection signal. , 49 is a table position detection signal, 50 is a speed reducer, 51 is a ball screw, 52 is a nut supporting one end of the ball screw, 53 is an anti-vibration pad, and 54 is a position target value signal. In FIG. 4, a position target value signal 54 is given to a motor control device 46, and the motor control device uses the motor position detection signal 42 and the table position detection signal 49 to determine the position of a table on which a work to be processed is mounted. The control is performed so as to match the target value. FIG. 5 is a block diagram showing an example of a control configuration in the motor control device 46. In FIG. 5, 56 is a table position compensator, and 55 is a motor position compensator. The table position compensator 56 evaluates the table position detection signal 49 and the table position target value, and determines an output value to the motor position compensator 55. The motor position compensator 55 evaluates the motor position detection signal 48 and the output value of the table position compensator 56, and outputs a drive signal for the motor. Many conventional controllers perform table positioning by performing motor positioning using only the motor position detection signal. In the above example, a ball screw is taken as an example of the table drive mechanism. However, in recent years, examples of apparatuses using a linear motor as a drive system have been increasing. In this case, the controller is generally configured using up to the table position detection signal in many cases. As described above, the work fixed on the table is matched with a desired target position by matching the table position with the target value.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、近年生産性
向上をねらいテーブル移動時間を短縮しようとするため
に、テーブル移動速度が急峻になり、テーブルを駆動さ
せる推進力が大きくなってきた。そのため、急峻な推進
力が発生するために、従来は問題とならなかった設備内
のバネ要素による振動成分が誘発され、位置決め精度に
悪影響が出るという現象が起きている。その一例として
機台振動がある。機台振動とは、緩やかな加減速指令時
には問題となっていなかった機台と地上との間のバネ要
素が、テーブル推進力の増大によりテーブルから機台に
対する反力も大きくなり、機台が揺れるという現象であ
る。テーブルの駆動系にリニア電動機を用いている場合
は、この現象が特に顕著である。一般に、この機台振動
はテーブルと機台とで変位・位相が異なるため、テーブ
ル駆動動作は終了していても機台振動が残ることによ
り、テーブル位置が変動し、テーブルが駆動を始めてか
ら停止するまでの時間の短縮を図れないという問題があ
った。また、機台変位を計測しようとすると、設備全体
が大きくなり且つコストもかかるため、特に既存設備に
対して設備改善により機台振動を抑制しようとしても、
現実性に乏しかった。また、こういった複数の振動モー
ドを持つ系に対する制御手法として、影響する振動モー
ドが位置指令の状態(加減速時・一定速送り時・指令払
い出し後など)に応じて変化するので、制御器のゲイン
を位置指令の状態と検出信号の状態に応じて切り替える
という手段があるが、あらかじめゲイン切り替えを行う
タイミングおよび切り替え時のゲイン値を試行錯誤によ
り決定しなければならず、その調整に多大な時間が必要
であった。そこで、本発明は、新たに設備改善をするこ
となく、複数の振動モードを良好に抑制し、位置決め性
能を向上させ、かつゲイン調整時間を大幅に短縮させよ
うとするものである。
However, in recent years, in order to shorten the table moving time in order to improve the productivity, the table moving speed has become steep, and the driving force for driving the table has increased. For this reason, a steep propulsion force is generated, and a vibration component is induced by a spring element in the equipment, which has not been a problem in the related art, and a phenomenon occurs in which positioning accuracy is adversely affected. One example is machine vibration. Machine vibration means that the spring element between the machine and the ground, which had not been a problem at the time of gentle acceleration / deceleration commands, increased the propulsive force of the table, increasing the reaction force from the table to the machine, causing the machine to shake. This is the phenomenon. This phenomenon is particularly remarkable when a linear motor is used for the drive system of the table. In general, this machine vibration has different displacement and phase between the table and the machine, so even if the table driving operation is finished, the machine vibration remains, so the table position fluctuates and stops after the table starts driving. There was a problem that it was not possible to shorten the time required to complete. In addition, when measuring the displacement of the machine base, the entire equipment becomes large and costly.
The reality was poor. As a control method for such a system having multiple vibration modes, the affected vibration mode changes according to the position command state (acceleration / deceleration, constant speed feed, after command issuance, etc.). There is a means for switching the gain according to the state of the position command and the state of the detection signal, but the timing for performing the gain switching and the gain value at the time of switching must be determined in advance by trial and error, which requires a great deal of adjustment. Time was needed. Therefore, the present invention is intended to suppress a plurality of vibration modes satisfactorily, improve the positioning performance, and greatly shorten the gain adjustment time without newly improving the equipment.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、複数のバネ要素により複数の振動モード
を有する機械に電動機が接続された設備を所望の動きと
なるように電動機を位置決めする電動機制御装置におい
て、前記設備への位置指令が入力される前置補償器を備
え、前記前置補償器は、前記設備の運動方程式に基づい
た数学モデルと、前記設備への位置指令と前記数学モデ
ルにおける模擬機械位置検出信号もしくは模擬電動機位
置検出信号のいずれかとの偏差より模擬速度指令を生成
する模擬位置制御器と前記数学モデルにおける模擬機械
位置検出信号もしくは模擬電動機位置検出信号より前記
機械の模擬速度検出信号を生成する模擬速度演算器と、
前記数学モデルへの前置補償トルク指令を決定するため
に、速度指令と、設備内の機械位置検出信号もしくは電
動機位置検出信号を用いて機械の速度検出信号もしくは
電動機速度検出信号を出力する速度演算器より出力され
る速度検出信号との偏差を用いて、適応的にゲインが調
整される模擬適応速度制御器とを有し、前記数学モデル
より出力される模擬機械位置検出信号もしくは模擬電動
機位置検出信号のいずれかと、設備内の機械位置検出信
号または電動機位置検出信号のいずれかを用いて主速度
指令を生成する位置制御器と、主速度指令と前記模擬速
度指令とを加え合わせて前記速度指令を生成する速度指
令加算器と、この速度指令加算器より出力される速度指
令と前記速度演算器より出力される前記設備内の機械速
度検出信号もしくは電動機速度検出信号との偏差に基づ
いて、フィードバックトルク指令を生成する速度制御器
と前記フィードバックトルク指令と前記前置補償トルク
指令より電動機へ入力されるトルク指令を
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention is to position an electric motor such that equipment having a plurality of vibration modes by a plurality of spring elements is connected to an electric motor so as to perform a desired movement. A motor control device, comprising a pre-compensator to which a position command to the equipment is input, wherein the pre-compensator is a mathematical model based on a motion equation of the equipment, a position command to the equipment, and A simulated position controller for generating a simulated speed command from a deviation from either the simulated machine position detection signal or the simulated motor position detection signal in the mathematical model, and the simulated machine position detection signal or the simulated motor position detection signal in the mathematical model A simulated speed calculator for generating a simulated speed detection signal;
Speed calculation for outputting a speed detection signal of a machine or a motor speed detection signal using a speed command and a machine position detection signal or a motor position detection signal in equipment to determine a pre-compensation torque command to the mathematical model. A simulated adaptive speed controller in which a gain is adaptively adjusted using a deviation from a speed detection signal output from a motor, and a simulated machine position detection signal or a simulated motor position detection output from the mathematical model. A position controller that generates a main speed command using any one of a signal and a machine position detection signal or a motor position detection signal in the equipment; and adding the main speed command and the simulated speed command to the speed command. And a speed command output from the speed command adder and a machine speed detection signal in the facility output from the speed calculator. Based on a deviation between the motor speed detection signal, a torque command is input to the motor from the pre-compensation torque command and speed controller for generating a feedback torque command and the feedback torque command

【0005】[0005]

【数6】 (Equation 6)

【0006】で決定するトルク指令加算器と前記トルク
指令を入力し、前記電動機に適切な電力を供給するパワ
ー変換部とを備えたことを特徴とする電動機制御装置を
提供するものである。ここで前記模擬適応速度制御器を
以下の式
[0006] It is an object of the present invention to provide a motor control device characterized by comprising a torque command adder determined in step (1) and a power converter for inputting the torque command and supplying appropriate electric power to the motor. Here, the simulated adaptive speed controller is expressed by the following equation.

【0007】[0007]

【数7】 (Equation 7)

【0008】で構成してもよい。また、複数のバネ要素
により複数の振動モードを有する機械に電動機が接続さ
れた設備が所望の動きとなるように電動機を位置決めす
る電動機制御装置において、前記設備への位置指令が入
力される前置補償器を備え前記前置補償器は、前記設備
の運動方程式に基づいた数学モデルと、前記設備への位
置指令と、前記数学モデルにおける模擬機械位置検出信
号との偏差より模擬速度指令を生成する模擬位置制御器
と、前記数学モデルにおける模擬機械位置検出信号より
模擬機械速度検出信号を生成する模擬速度演算器と、前
記数学モデルへの前置補償主トルク指令を決定するの
に、速度指令と、電動機位置検出信号を用いて速度演算
器より出力される電動機速度検出信号との偏差を用いて
適応的にゲインを決定する模擬適応速度制御器と、前記
数学モデルへの模擬補助トルク指令を決定するのに、前
記数学モデルにおける模擬機械位置検出信号と模擬電動
機位置検出信号より生成される模擬ねじり角度および模
擬ねじり角速度を用いて、適応的にゲインを決定する模
擬適応ねじり角補償器と、模擬主トルク指令と模擬補助
トルク指令とを加え合わせ、前置補償トルク指令を出力
する前置補償トルク加算器とを有し、前記数学モデルよ
り出力される模擬電動機位置検出信号と、電動機位置検
出信号を用いて主速度指令を生成する位置制御器と、前
記主速度指令と前記模擬速度指令とを加え合わせて前記
速度指令を生成する速度指令加算器と前記速度指令加算
器より出力される速度指令と前記速度演算器より出力さ
れる電動機速度検出信号との偏差に基づいて、フィード
バックトルク指令を生成する速度制御器と前記フィード
バックトルク指令と、前記前置補償トルク指令とを加え
合わせ電動機へのトルク指令を演算するトルク指令加算
器と前記トルク指令加算器より出力された前記トルク指
令より、電動機に適切な電力を供給するパワー変換部と
を備えたことを特徴とする電動機制御装置とすること
で、位置決めされるべき設備内の機械位置検出信号が検
出不可能な場合でも制振効果を得ることができる。ここ
で、前記模擬適応速度制御器を以下の式
[0008] Further, in a motor control device for positioning a motor so that a facility in which a motor is connected to a machine having a plurality of vibration modes by a plurality of spring elements performs a desired movement, a front position where a position command to the facility is input. The pre-compensator comprising a compensator generates a simulated speed command from a deviation between a mathematical model based on the equation of motion of the equipment, a position command to the equipment, and a simulated machine position detection signal in the mathematical model. A simulated position controller, a simulated speed calculator for generating a simulated machine speed detection signal from a simulated machine position detection signal in the mathematical model, and a speed command to determine a pre-compensated main torque command to the mathematical model. A simulated adaptive speed controller that adaptively determines a gain using a deviation from a motor speed detection signal output from a speed calculator using a motor position detection signal; In order to determine the simulated auxiliary torque command to the mathematical model, the gain is adaptively determined using the simulated torsion angle and the simulated torsional angular velocity generated from the simulated machine position detection signal and the simulated motor position detection signal in the mathematical model. A simulated adaptive torsion angle compensator, a simulated main torque command and a simulated auxiliary torque command, and a pre-compensation torque adder for outputting a pre-compensation torque command. A motor position detection signal, a position controller that generates a main speed command using the motor position detection signal, a speed command adder that generates the speed command by adding the main speed command and the simulated speed command, and Based on the deviation between the speed command output from the speed command adder and the motor speed detection signal output from the speed calculator, the feedback torque From the torque command output from the torque command adder and the torque command adder that calculates the speed controller and the feedback torque command, and calculates the torque command to the electric motor by adding the pre-compensation torque command, By providing a motor control device characterized by comprising a power conversion unit for supplying appropriate electric power to the motor, even when a machine position detection signal in the equipment to be positioned cannot be detected, a vibration suppression effect can be obtained. Obtainable. Here, the simulated adaptive speed controller is expressed by the following equation.

【0009】[0009]

【数8】 (Equation 8)

【0010】で構成してもよい。また、請求項2、4、
5のいずれかの電動機制御装置において設備内の機械位
置検出信号もしくは電動機位置検出信号のいずれかと位
置指令信号との偏差が、所望の範囲内に収まったとき、
請求項2における模擬適応速度制御器もしくは請求項4
における模擬適応速度制御器もしくは請求項5における
模擬適応ねじり角補償器の各ゲインを
[0010] It may be constituted. Claims 2, 4,
5, when the deviation between any one of the machine position detection signal or the motor position detection signal in the equipment and the position command signal falls within a desired range,
A simulated adaptive speed controller according to claim 2 or claim 4.
Each of the gains of the simulated adaptive speed controller in the first embodiment or the simulated adaptive torsion angle compensator in the fifth embodiment is set as follows.

【0011】[0011]

【数9】 (Equation 9)

【0012】になるように切り替えることを特徴とした
電動機制御方法をとることにより、適応調整則の過調整
によるトルクの増大を防ぐことができるものである。
By adopting a motor control method characterized in that switching is performed as described above, an increase in torque due to over-adjustment of the adaptive adjustment law can be prevented.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図1は本発明において提案する請求項1
の電動機制御装置のブロック図を表している。図1にお
いて、1は本発明である電動機制御器、1aは前置補償
器、2は位置指令信号、3は位置制御器、4は位置制御
器出力である主速度指令、5は速度制御器、6は速度演
算器、7は速度検出信号、8はトルク加算器の出力であ
るトルク指令信号、9はパワー変換部、10は電動機と
機械を含む設備、11は数学モデルより出力される設備
の模擬位置検出信号もしくは模擬電動機位置検出信号の
いずれか、12は設備10より出力される設備の位置検
出信号もしくは電動機位置検出信号のいずれか、13は
模擬位置制御器、14は模擬位置制御器の出力である模
擬速度指令、15は模擬適応速度制御器、16は前置補
償トルク指令、17は設備の運動方程式に基づいた数学
モデル、18は模擬速度演算器、19は模擬速度検出信
号、20は速度指令加算器、21はトルク指令加算器、
29はフィードバックトルク指令、30は速度指令であ
る。以下、図1に基づいて説明する。まず、位置指令信
号が模擬位置制御器3に入力され、模擬位置制御器3は
数学モデルの模擬位置検出信号11との偏差に基づき適
切な模擬速度指令14を出力する。ここで模擬位置制御
器の構成は従来用いられているPID制御器でかまわな
い。次に、位置制御器3より出力された主速度指令4と
模擬位置制御器13より出力された模擬速度指令14を
加え合わせて生成された速度指令30と、設備の位置検
出信号12に基づいて速度を生成する速度演算器6の出
力である速度検出信号7との偏差に基づき、模擬適応速
度制御器のゲインを適応的に調整し、前置補償トルク指
令を出力する。請求項2では、模擬適応速度制御器から
の出力が、以下の式となるようにしている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
1 is a block diagram of the motor control device of FIG. In FIG. 1, 1 is a motor controller according to the present invention, 1a is a precompensator, 2 is a position command signal, 3 is a position controller, 4 is a main speed command which is a position controller output, and 5 is a speed controller. , 6 is a speed calculator, 7 is a speed detection signal, 8 is a torque command signal which is an output of a torque adder, 9 is a power converter, 10 is equipment including a motor and a machine, and 11 is equipment output from a mathematical model. Is a simulated position detection signal or a simulated motor position detection signal, 12 is either a facility position detection signal or a motor position detection signal output from the facility 10, 13 is a simulated position controller, and 14 is a simulated position controller. A simulated speed command, 15 is a simulated adaptive speed controller, 16 is a pre-compensation torque command, 17 is a mathematical model based on the equation of motion of equipment, 18 is a simulated speed calculator, 19 is a simulated speed detection signal, 20 Speed command adder 21 torque command adder,
29 is a feedback torque command, and 30 is a speed command. Hereinafter, description will be given based on FIG. First, the position command signal is input to the simulated position controller 3, and the simulated position controller 3 outputs an appropriate simulated speed command 14 based on a deviation from the simulated position detection signal 11 of the mathematical model. Here, the configuration of the simulated position controller may be a conventionally used PID controller. Next, based on the speed command 30 generated by adding the main speed command 4 output from the position controller 3 and the simulated speed command 14 output from the simulated position controller 13 and the position detection signal 12 of the equipment. The gain of the simulated adaptive speed controller is adaptively adjusted based on the deviation from the speed detection signal 7 which is the output of the speed calculator 6 for generating the speed, and the pre-compensation torque command is output. According to the second aspect, the output from the simulated adaptive speed controller is represented by the following equation.

【0014】[0014]

【数10】 (Equation 10)

【0015】(1)式は一般のPI制御の構成となってい
るが、比例ゲイン・積分ゲインを(2)式で表される適応
調整則により調整させるものである。(2)式は簡易型適
応調整則として知られているものであるが、偏差に応じ
て適応調整を進めるものであるため、制御実行時に評価
すべき振動モードに対して適切にゲイン調整を実行す
る。また、本適応速度制御則をフィードバックループ内
でなく前置補償器内部に用いることにより、フィードバ
ックループ内に設ける場合に比べて位置指令に対する速
応性を安定に向上させることができる。以上より模擬位
置制御器は従来制御構成を用いることで本来制御仕様で
決定される位置応答は従来通りの調整により一意に決定
でき、速度制御器に適応制御則を用いることにより振動
抑制を適応的に実行し、制御性能を向上させることが可
能となる。次に請求項3について説明する。図2は本発
明において提案する請求項3の電動機制御装置のブロッ
ク図を表している。図2において、22は前置補償トル
ク加算器、23は模擬主トルク指令、24は数学モデル
における機械の模擬位置検出信号、25は模擬適応ねじ
り角補償器、26は数学モデルにおける模擬電動機位置
検出信号、27は模擬補助トルク指令であり、他の符号
は図1に同じである。では、図2に基づいて説明する。
まず、位置指令信号2が模擬位置制御器13に入力さ
れ、模擬位置制御器13は数学モデルの模擬位置検出信
号24との偏差に基づき適切な模擬速度指令14を出力
する。ここで模擬位置制御器の構成は従来用いられてい
るPID制御器でかまわない。次に、位置制御器3より
出力された主速度指令4と模擬位置制御器13より出力
された模擬速度指令14を加え合わせて生成された速度
指令30と、電動機の位置検出信号12に基づいて速度
を生成する速度演算器6の出力である速度検出信号7と
の偏差に基づき、模擬適応速度制御器15のゲインを適
応的に調整し、前置補償トルク指令を出力する。請求項
4では、模擬適応速度制御器15の出力を以下の式で表
わす。
Equation (1) has a general PI control configuration, but adjusts the proportional gain and the integral gain according to the adaptive adjustment law expressed by equation (2). Equation (2) is known as a simplified adaptive adjustment rule, but because adaptive adjustment is advanced according to the deviation, the gain adjustment is appropriately performed for the vibration mode to be evaluated at the time of control execution. I do. Further, by using the adaptive speed control law not in the feedback loop but in the pre-compensator, it is possible to stably improve the responsiveness to the position command as compared with the case where the adaptive speed control rule is provided in the feedback loop. From the above, the simulated position controller uses the conventional control configuration, the position response originally determined by the control specifications can be uniquely determined by the conventional adjustment, and the adaptive control law is used for the speed controller to adaptively suppress vibration. And the control performance can be improved. Next, claim 3 will be described. FIG. 2 shows a block diagram of a motor control device according to claim 3 proposed in the present invention. In FIG. 2, 22 is a pre-compensation torque adder, 23 is a simulated main torque command, 24 is a simulated position detection signal of a machine in a mathematical model, 25 is a simulated adaptive torsion angle compensator, and 26 is a simulated motor position detection in a mathematical model. A signal 27 is a simulated assist torque command, and other symbols are the same as those in FIG. Now, description will be given based on FIG.
First, the position command signal 2 is input to the simulated position controller 13, and the simulated position controller 13 outputs an appropriate simulated speed command 14 based on a deviation from the simulated position detection signal 24 of the mathematical model. Here, the configuration of the simulated position controller may be a conventionally used PID controller. Next, based on the speed command 30 generated by adding the main speed command 4 output from the position controller 3 and the simulated speed command 14 output from the simulated position controller 13, and the position detection signal 12 of the electric motor, The gain of the simulated adaptive speed controller 15 is adaptively adjusted based on the deviation from the speed detection signal 7 which is the output of the speed calculator 6 for generating the speed, and a pre-compensation torque command is output. In claim 4, the output of the simulated adaptive speed controller 15 is represented by the following equation.

【0016】[0016]

【数11】 (Equation 11)

【0017】これは請求項2と同様一般のPI制御の構
成となっているが、比例ゲイン・積分ゲインを(4)式で
表される適応調整則により調整させるものである。(4)
式は簡易型適応調整則として知られているものである
が、偏差に応じて適応調整を進めるものであるため、制
御実行時に評価すべき振動モードに対して適切にゲイン
調整を実行する。さらに、数学モデルにおける機械の模
擬位置検出信号24と数学モデルにおける模擬電動機位
置検出信号26より、模擬ねじり角度および模擬ねじり
角速度を生成し、それらを用いて模擬適応ねじり角トル
ク補償器のゲインを適応的に調整し、電動機への模擬補
助トルク指令を出力する。請求項5では、模擬適応ねじ
り角補償器25の出力27を以下の式
This has the same general PI control structure as that of the second aspect, but adjusts the proportional gain and the integral gain according to the adaptive adjustment law expressed by the equation (4). (Four)
Although the equation is known as a simplified adaptive adjustment rule, the adaptive adjustment is advanced according to the deviation, so that the gain adjustment is appropriately performed for the vibration mode to be evaluated at the time of executing the control. Further, a simulated torsion angle and a simulated torsion angular velocity are generated from the simulated position detection signal 24 of the machine in the mathematical model and the simulated motor position detection signal 26 in the mathematical model, and the gain of the simulated adaptive torsion angle torque compensator is adapted using these. And outputs a simulated assist torque command to the electric motor. In claim 5, the output 27 of the simulated adaptive torsion angle compensator 25 is expressed by the following equation.

【0018】[0018]

【数12】 (Equation 12)

【0019】前置補償トルク加算器22により出力23
と27が加えられ前置補償トルク指令16が生成される
ことにより、より制振効果を得ることができる。(5)式
は、通常用いられるねじり角・ねじり角速度フィードバ
ック則であるが、前置補償器1aの内部に用いることに
より、実際の機械のねじり角が計測できない場合でも適
切な数学モデルが得られていれば十分な効果を得ること
ができる。また各ゲインを適応則を用いて調整すること
により、偏差に応じてゲインの適応調整を進めるので、
制御実行時に評価すべき振動モードに対して適切にゲイ
ン調整を実行する。次に請求項6について説明する。図
3は本発明において提案する請求項3の電動機制御装置
の制御のフローチャートを表している。図3において、
61は制御開始ステップ、62は制御開始に伴い請求項
2や請求項4や請求項5における適応調整則が演算を開
始する適応制御実行ステップ、63は位置指令と機械の
位置検出信号もしくは電動機位置検出信号のいずれかの
偏差があらかじめ設定された所望値内に収まったかどう
かを判断するステップ、64は前記63で前記偏差が前
記所望値e*内に収まったときに適応調整則により調整さ
れる各ゲインを、
The output 23 from the pre-compensation torque adder 22
And 27 are added to generate the pre-compensation torque command 16, so that a more damping effect can be obtained. Equation (5) is a commonly used torsion angle / torsion angular velocity feedback law, but by using it inside the precompensator 1a, an appropriate mathematical model can be obtained even when the actual machine torsion angle cannot be measured. If it is, a sufficient effect can be obtained. Also, by adjusting each gain using the adaptive law, the adaptive adjustment of the gain is advanced according to the deviation.
The gain adjustment is appropriately performed for the vibration mode to be evaluated during the control. Next, claim 6 will be described. FIG. 3 shows a flowchart of the control of the motor control device according to claim 3 proposed in the present invention. In FIG.
61 is a control start step, 62 is an adaptive control execution step in which the adaptive adjustment rule according to claim 2, 4, or 5 starts calculation in accordance with the control start, 63 is a position command and a machine position detection signal or a motor position. A step 64 of determining whether any deviation of the detection signal falls within a predetermined desired value is adjusted by the adaptive adjustment rule when the deviation falls within the desired value e * in the step 63. Each gain is

【0020】[0020]

【数13】 (Equation 13)

【0021】に設定するステップ(ただし、は、前記偏
差が所望値内に収まったときの各々の収束値)である。
図3において、制御が開始されると(ステップ61)そ
れにより位置指令と位置検出信号に偏差が生じるので適
応調整則が演算を開始し適応制御が実行される(ステッ
プ62)。適応制御により前記偏差が0へ収まっていく
が、その値があらかじめ設定された所望値内に収まった
かどうかを判断し(ステップ63)、収まった場合は各
ゲインを収束値に固定する(ステップ64)。再び前記
偏差が所望値を外れた場合は、適応制御をふたたび実行
する(ステップ62)。これは、適応調整則の過調整を
防ぐために行うものである。適応調整則は微小変位が生
じている場合でもゲイン調整を実行しつづける。結果、
必要以上に高いもしくは低いゲインとなり過調整となる
場合が多々ある。上記の処理により、過調整を防ぎ実用
可能な範囲でのゲインの自動設定が可能となる。
(However, each convergence value when the deviation falls within a desired value).
In FIG. 3, when the control is started (step 61), a deviation occurs between the position command and the position detection signal, so that the adaptive adjustment rule starts the calculation and the adaptive control is executed (step 62). The deviation is reduced to 0 by the adaptive control, but it is determined whether or not the value is within a predetermined desired value (step 63), and if it is, each gain is fixed to a convergence value (step 64). ). If the deviation again deviates from the desired value, the adaptive control is executed again (step 62). This is performed to prevent over-adjustment of the adaptive adjustment rule. The adaptive adjustment rule continues to perform gain adjustment even when a small displacement occurs. result,
In many cases, the gain becomes higher or lower than necessary, resulting in over-adjustment. With the above processing, it is possible to prevent over-adjustment and automatically set the gain within a practical range.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上により、複数の振動モードを持つ設
備に対しても条件に応じた適切なゲイン設定がなされる
ため、制御性能を改善することができる。図6に従来手
法を用いた場合の位置決め制御結果を、図7に本発明を
用いた場合の位置決め制御結果を示す。図6、7より、
位置指令に対する位置応答の追従性が著しく改善されて
いることがわかるので、本発明の効果は明らかである。
As described above, an appropriate gain is set in accordance with conditions even for equipment having a plurality of vibration modes, so that control performance can be improved. FIG. 6 shows a positioning control result when the conventional method is used, and FIG. 7 shows a positioning control result when the present invention is used. From FIGS. 6 and 7,
The effect of the present invention is evident since the followability of the position response to the position command is significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明請求項1の実施例FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明請求項2の実施例FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention;

【図3】本発明請求項3の実施例FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention;

【図4】電動機制御装置の従来例FIG. 4 shows a conventional example of a motor control device.

【図5】図4中の電動機制御器内の制御構成例FIG. 5 is an example of a control configuration in a motor controller in FIG. 4;

【図6】従来手法を用いた制御シミュレーション結果例FIG. 6 shows an example of a control simulation result using a conventional method.

【図7】本発明を用いた制御シミュレーション結果例FIG. 7 shows an example of a control simulation result using the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電動機制御装置 1a 前置補償器 2 位置指令信号 3 従来位置制御器 4 主速度指令 5 速度制御器 6 速度演算器 7 設備内の機械速度検出信号もしくは電動機速度検出
信号 8 トルク指令信号 9 パワー変換部 10 電動機と機械を含む設備 11 設備の模擬位置検出信号もしくは模擬電動機位置
検出信号 12 設備内の機械位置検出信号もしくは電動機位置検
出信号 13 模擬位置制御器 14 模擬速度指令 15 模擬適応速度制御器 16 前置補償トルク指令 17 数学モデル 18 模擬速度演算器 19 模擬速度検出信号 20 速度指令加算器 21 トルク指令加算器 22 前置補償トルク加算器 23 模擬主トルク指令 24 数学モデルにおける模擬機械位置検出信号 25 模擬適応ねじり角補償器 26 数学モデルにおける模擬電動機位置検出信号 27 模擬補助トルク指令 29 フィードバックトルク指令 30 速度指令 41 電動機 42 電動機位置検出器 43 ワーク 44 テーブル 45 機台(定盤) 46 電動機制御装置 47 電動機駆動信号 48 電動機位置検出信号 49 テーブル位置検出信号 50 減速器 51 ボールネジ 52 ボールネジの一端を支えるナット 53 除振パッド 54 位置目標値信号 55 電動機位置補償器 56 テーブル位置補償器 61 制御開始ステップ 62 適応制御実行ステップ 63 位置指令と設備の位置検出信号もしくは電動機位
置検出信号のいずれかの偏差があらかじめ設定された所
望値内に収まったかどうかを判断するステップ 64 前記63で前記偏差が前記所望値内に収まったと
きに適応調整則により調整される各ゲインを、
Reference Signs List 1 motor control device 1a precompensator 2 position command signal 3 conventional position controller 4 main speed command 5 speed controller 6 speed calculator 7 machine speed detection signal or motor speed detection signal in equipment 8 torque command signal 9 power conversion Unit 10 Equipment including motor and machine 11 Simulated position detection signal or simulated motor position detection signal of equipment 12 Machine position detection signal or motor position detection signal in equipment 13 Simulated position controller 14 Simulated speed command 15 Simulated adaptive speed controller 16 Pre-compensation torque command 17 Mathematical model 18 Simulated speed calculator 19 Simulated speed detection signal 20 Speed command adder 21 Torque command adder 22 Pre-compensation torque adder 23 Simulated main torque command 24 Simulated machine position detection signal in mathematical model 25 Simulated adaptive torsion angle compensator 26 Simulated motor position in mathematical model Outgoing signal 27 Simulated auxiliary torque command 29 Feedback torque command 30 Speed command 41 Motor 42 Motor position detector 43 Work 44 Table 45 Machine stand (platen) 46 Motor controller 47 Motor drive signal 48 Motor position detection signal 49 Table position detection signal Reference Signs List 50 speed reducer 51 ball screw 52 nut supporting one end of ball screw 53 anti-vibration pad 54 position target value signal 55 motor position compensator 56 table position compensator 61 control start step 62 adaptive control execution step 63 position command and equipment position detection signal or Step 64 of judging whether any deviation of the motor position detection signal falls within a predetermined desired value 64 Each gain adjusted by the adaptive adjustment rule when the deviation falls within the desired value in 63 To

【数14】 に設定するステップ[Equation 14] Steps to set

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H004 GA02 GA09 GB15 HA07 HB07 JA11 KB02 KB04 KB08 KB13 KB32 KB38 KC33 KC53 LA12 5H303 AA01 BB01 BB06 CC01 CC04 DD01 DD25 FF06 HH01 HH05 JJ02 KK02 KK03 KK11 KK17 KK21 KK28 KK31 KK33 5H550 AA18 BB10 DD01 FF03 FF08 GG01 GG03 GG10 JJ03 JJ22 JJ23 JJ24 KK06 LL01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) BB10 DD01 FF03 FF08 GG01 GG03 GG10 JJ03 JJ22 JJ23 JJ24 KK06 LL01

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のバネ要素により複数の振動モード
を有する機械に電動機が接続された設備を所望の動きと
なるように電動機を位置決めする電動機制御装置におい
て、前記設備への位置指令が入力される前置補償器を備
え、前記前置補償器は、前記設備の運動方程式に基づい
た数学モデルと、前記設備への位置指令と前記数学モデ
ルにおける模擬機械位置検出信号もしくは模擬電動機位
置検出信号のいずれかとの偏差より模擬速度指令を生成
する模擬位置制御器と前記数学モデルにおける模擬機械
位置検出信号もしくは模擬電動機位置検出信号より前記
機械の模擬速度検出信号を生成する模擬速度演算器と、
前記数学モデルへの前置補償トルク指令を決定するため
に、速度指令と、設備内の機械位置検出信号もしくは電
動機位置検出信号を用いて、速度演算器より出力される
設備内の機械速度検出信号もしくは電動機速度検出信号
のいずれかとの偏差を用いて、適応的にゲインが調整さ
れる模擬適応速度制御器とを有し、前記数学モデルより
出力される模擬機械位置検出信号もしくは模擬電動機位
置検出信号のいずれかと、設備内の機械位置検出信号ま
たは電動機位置検出信号のいずれかを用いて主速度指令
を生成する位置制御器と、前記主速度指令と前記模擬速
度指令とを加え合わせて速度指令を生成する速度指令加
算器と、この速度指令加算器より出力される速度指令と
前記速度演算器より出力される前記設備内の機械速度検
出信号もしくは電動機速度検出信号のいずれかとの偏差
に基づいて、フィードバックトルク指令を生成する速度
制御器と前記フィードバックトルク指令と前記前置補償
トルク指令より電動機へ入力されるトルク指令を 【数1】 で決定するトルク指令加算器と前記トルク指令を入力
し、前記電動機に適切な電力を供給するパワー変換部と
を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
1. A motor control device for positioning an electric motor such that a motor having a plurality of vibration modes is connected to a machine having a plurality of vibration modes by a plurality of spring elements so as to perform a desired movement, wherein a position command to the equipment is input. A pre-compensator, the pre-compensator comprising a mathematical model based on the equation of motion of the equipment, a position command to the equipment and a simulated machine position detection signal or a simulated motor position detection signal in the mathematical model. A simulated position controller that generates a simulated speed command from any of the deviations, and a simulated speed calculator that generates a simulated speed detection signal of the machine from a simulated machine position detection signal or a simulated motor position detection signal in the mathematical model,
In order to determine the pre-compensation torque command to the mathematical model, using a speed command and a machine position detection signal or a motor position detection signal in the equipment, a machine speed detection signal in the equipment output from the speed calculator. Or a simulated adaptive speed controller whose gain is adaptively adjusted using a deviation from any of the motor speed detection signals, and a simulated machine position detection signal or a simulated motor position detection signal output from the mathematical model. And a position controller that generates a main speed command using either the machine position detection signal in the equipment or the motor position detection signal, and adding the main speed command and the simulated speed command to generate a speed command A speed command adder to be generated, a speed command output from the speed command adder, and a mechanical speed detection signal or electric signal in the equipment output from the speed calculator. Based on a deviation between one of the machine speed detection signal, the speed controller and the Equation 1] a torque command input to the motor from the pre-compensation torque command and the feedback torque command to generate a feedback torque command A motor control device comprising: a torque command adder determined by the formula (1); and a power converter that inputs the torque command and supplies appropriate electric power to the motor.
【請求項2】 前記模擬適応速度制御器からの出力が以
下の式 【数2】 で表わされることを特徴とした請求項1記載の電動機制
御装置。
2. The output from the simulated adaptive speed controller is expressed by the following equation. The motor control device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 複数のバネ要素により複数の振動モード
を有する機械に電動機が接続された設備が所望の動きと
なるように電動機を位置決めする電動機制御装置におい
て、前記設備への位置指令が入力される前置補償器を備
え前記前置補償器は、前記設備の運動方程式に基づいた
数学モデルと、前記設備への位置指令と、前記数学モデ
ルにおける模擬機械位置検出信号との偏差より模擬速度
指令を生成する模擬位置制御器と、前記数学モデルにお
ける模擬機械位置検出信号より模擬機械速度検出信号を
生成する模擬速度演算器と、前記数学モデルへの前置補
償主トルク指令を決定するために、速度指令と、電動機
位置検出信号を用いて速度演算器より出力される電動機
速度検出信号との偏差を用いて適応的にゲインを決定す
る模擬適応速度制御器と、前記数学モデルへの模擬補助
トルク指令を決定するために、前記数学モデルにおける
模擬機械位置検出信号と模擬電動機位置検出信号より生
成される模擬ねじり角度および模擬ねじり角速度を用い
て、適応的にゲインを決定する模擬適応ねじり角補償器
と、模擬主トルク指令と模擬補助トルク指令とを加え合
わせ、前置補償トルク指令を出力する前置補償トルク加
算器とを有し、前記数学モデルより出力される前記模擬
電動機位置検出信号と、前記電動機位置検出信号を用い
て主速度指令を生成する位置制御器と、前記主速度指令
と前記模擬速度指令とを加え合わせて速度指令を生成す
る速度指令加算器と、この速度指令加算器より出力され
る速度指令と前記速度演算器より出力される電動機速度
検出信号との偏差に基づいて、フィードバックトルク指
令を生成する速度制御器と前記フィードバックトルク指
令と、前記前置補償トルク指令とを加え合わせ電動機へ
のトルク指令を演算するトルク指令加算器と前記トルク
指令加算器より出力された前記トルク指令により、前記
電動機に適切な電力を供給するパワー変換部とを備えた
ことを特徴とする電動機制御装置。
3. A motor control device for positioning an electric motor such that equipment having a plurality of vibration modes connected to a machine having a plurality of vibration modes by a plurality of spring elements performs desired movement, wherein a position command to the equipment is input. A simulated speed command based on a deviation between a mathematical model based on the equation of motion of the equipment, a position command to the equipment, and a simulated machine position detection signal in the mathematical model. A simulated position controller, which generates a simulated machine speed detection signal from the simulated machine position detection signal in the mathematical model, and a pre-compensated main torque command to the mathematical model, Simulated adaptive speed control that determines the gain adaptively using the deviation between the speed command and the motor speed detection signal output from the speed calculator using the motor position detection signal And a simulated torsion angle and a simulated torsional angular velocity generated from the simulated mechanical position detection signal and the simulated motor position detection signal in the mathematical model to determine a simulated auxiliary torque command to the mathematical model. A simulated adaptive torsion angle compensator that determines a gain, a simulated main torque command and a simulated auxiliary torque command are added, and a pre-compensation torque adder that outputs a pre-compensation torque command is provided. The simulated motor position detection signal output, a position controller that generates a main speed command using the motor position detection signal, and a speed that generates a speed command by adding the main speed command and the simulated speed command. A command adder, and a feed-in based on a deviation between a speed command output from the speed command adder and a motor speed detection signal output from the speed calculator. A speed controller for generating a back torque command, the feedback torque command, and the pre-compensation torque command are added together to calculate a torque command to the electric motor, and the torque output from the torque command adder. A motor control device, comprising: a power conversion unit that supplies appropriate electric power to the motor according to a command.
【請求項4】 請求項3記載の模擬適応速度制御器から
の出力を以下の式 【数3】 で表わすことを特徴とする請求項3記載の電動機制御装
置。
4. The output from the simulated adaptive speed controller according to claim 3 is expressed by the following equation. The motor control device according to claim 3, wherein:
【請求項5】 前記模擬適応ねじり角補償器からの出力
を以下の式 【数4】 で表わすことを特徴とした請求項3記載の電動機制御装
置。
5. The output from the simulated adaptive torsion angle compensator is represented by the following equation: The motor control device according to claim 3, wherein:
【請求項6】 請求項2、4、5のいずれかの電動機制
御装置において、設備内の機械位置検出信号もしくは電
動機位置検出信号のいずれかと位置指令信号との偏差
が、所望の範囲内に収まったとき、請求項2における模
擬適応速度制御器もしくは請求項4における模擬適応速
度制御器もしくは請求項5における模擬適応ねじり角補
償器の各ゲインを 【数5】 になるように切り替えることを特徴とした電動機制御方
法。
6. The motor control device according to claim 2, wherein a deviation between one of the mechanical position detection signal or the motor position detection signal in the facility and the position command signal falls within a desired range. In this case, the respective gains of the simulated adaptive speed controller according to claim 2 or the simulated adaptive speed controller according to claim 4 or the simulated adaptive torsion angle compensator according to claim 5 are expressed as follows. A motor control method characterized by switching to become
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