JP2000122724A - モータ駆動装置の位置決め時間短縮方法 - Google Patents

モータ駆動装置の位置決め時間短縮方法

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JP2000122724A
JP2000122724A JP10298234A JP29823498A JP2000122724A JP 2000122724 A JP2000122724 A JP 2000122724A JP 10298234 A JP10298234 A JP 10298234A JP 29823498 A JP29823498 A JP 29823498A JP 2000122724 A JP2000122724 A JP 2000122724A
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deviation
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position deviation
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JP10298234A
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Kenichi Suzuki
健一 鈴木
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 機器に応じて位置決め制定時間を短縮できる
モータ駆動装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 外部より入力される位置指令1の値を位
置フィードバック2の値と比較し、その差を位置偏差3
として、これに位置ゲイン4を乗じて速度指令5を生成
する。つまり速度制御器6はモータの実際速度が速度指
令5と等しくなるように、位置偏差3に応じ2段階で補
正した位置ゲイン4を乗じて速度制御を行っている。す
なわち、位置偏差の絶対値と比較するしきい値を設定し
ておき、しきい値を超えるときは固定の位置ゲインを乗
じ、また、しきい値以下のときは補正パターンから別の
位置ゲインを選択して乗じることで、モータ駆動装置の
位置決め制定時間短縮を実現している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は位置制御を行うモー
タ駆動装置の位置決め制定時間の短縮に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、産業用機器の中でも特に半導体製
造装置や部品実装機などでは、高速化,タクトアップの
要望が強く、機器の駆動源であるサーボモータとその駆
動装置において、位置決め制定時間短縮が課題となって
きている。
【0003】図5は従来のモータ駆動装置における位置
制御処理のブロック図で、位置制御は位置指令1と位置
フィードバック2の差である位置偏差3に、一定の位置
ゲイン4を乗ずることで速度指令5を生成する比例制御
を行っている。6は速度制御器を示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の位置偏差の収束
の様子は図6に示すように、位置偏差の絶対値が小さく
なると偏差の収束が急に遅くなる現象があり、位置決め
制定時間を短縮する上で大きな妨げとなっている。この
位置決め制定時間の幅は、機器の摩擦などの負荷によっ
て変化するもので、モータの急激なトルク変動に一定の
位置ゲインが応答した結果と考えられる。
【0005】本発明は従来の課題を解決するものであ
り、機器に応じて位置決め制定時間を短縮できるモータ
駆動装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、位置偏差の絶対値と比較するしきい値を設
定して、前記位置偏差の絶対値が前記しきい値を超える
ときは固定の位置ゲインを乗じ、前記しきい値以下のと
きは補正パターンにより位置ゲインを可変して速度指令
を生成するものである。
【0007】このように、位置ゲインを可変にすること
で機器に応じた位置決め制定時間を短縮することができ
る。
【0008】
【発明の実施の形態】上記の課題を解決するために本発
明は、位置指令と位置フィードバックの差である位置偏
差に位置ゲインを乗じて速度指令を生成する位置制御手
段において、位置偏差の絶対値と比較するしきい値を設
定して、前記位置偏差の絶対値が前記しきい値を超える
ときは固定の位置ゲインを乗じ、前記しきい値以下のと
きは補正パターンにより位置ゲインを可変して速度指令
を生成するモータ駆動装置の位置決め時間短縮方法であ
る。
【0009】また、位置偏差の絶対値がしきい値以下の
とき、補正パターンの選択により位置偏差としきい値と
の差に比例した値だけ位置ゲイン増加させる請求項1記
載のモータ駆動装置の位置決め時間短縮方法である。
【0010】さらに、位置偏差の絶対値がしきい値以下
のとき、補正パターンの選択により位置偏差としきい値
の対数に比例した値だけ位置ゲイン増加させる請求項1
記載のモータ駆動装置の位置決め時間短縮方法である。
【0011】このように、位置偏差の絶対値に応じて位
置ゲインを可変させることで、位置偏差が収束する(ゼ
ロになる)までの制定時間を短縮することができる。
【0012】また、しきい値以下のとき、位置偏差とし
きい値との差に比例した値で位置ゲインを直線的に増加
させることで位置ゲイン補正時のトルク変動を小さくす
ることができる。
【0013】さらに、しきい値以下のときに位置偏差と
しきい値との比の対数に比例した値だけ位置ゲインを増
加させてもトルク変動を小さく抑えることができる。
【0014】上記のように位置偏差の絶対値に応じ位置
ゲインを可変させて位置決め制定時間を短縮するもの
で、位置偏差の絶対値がしきい値を超えるときと、それ
以下のときの2段階で位置ゲインを補正することでトル
ク変動を小さく抑えることができ、収束時間(位置決め
制定時間)を短縮することができる。
【0015】
【実施例】以下発明の実施例について、図面を参照して
説明する。
【0016】図1において、外部より入力される位置指
令1の値を位置フィードバック2の値と比較し、その差
を位置偏差3として、これに位置ゲイン4を乗じて速度
指令5を生成する。つまり速度制御器6はモータの実際
速度が速度指令5と等しくなるように、位置偏差3に応
じ2段階で補正した位置ゲイン4を乗じて速度制御を行
いモータ位置7を変化させる。すなわち、位置偏差の絶
対値と比較するしきい値を設定しておき、しきい値を超
えるときは固定の位置ゲインを乗じ、また、しきい値以
下のときは補正パターンから別の位置ゲインを選択する
ようにしており、図2のフローチャートを用いて説明す
る。
【0017】まず、検出した位置偏差θの絶対値|θ|
としきい値θ0とを比較して、しきい値θ0を超える場
合には、固定位置ゲインKp1を乗じる。このとき固定
位置ゲインKp1のままで位置偏差が収束すると大きな
トルク変動が生じて位置偏差が振動的になり好ましくな
い場合がある。そこで、しきい値以下の場合、補正パタ
ーンから別の補正ゲインKp2を選択し固定位置ゲイン
Kp1に加算する。
【0018】この加算方法には2種類あり、一方は直線
的に増加させた位置ゲイン、他方は対数に比例した位置
ゲインで、あらかじめ補正パターンに補正ゲインKp2
として設定しておき、機器のトルク変動に応じてパラメ
ータ設定時に加算方法を選択することができる。
【0019】例えば、位置偏差の絶対値がしきい値を超
える(|θ|>θ0)場合には、位置ゲインに固定位置
ゲインKp1を乗じ、位置偏差の絶対値がしきい値以下
(|θ|<=θ0)の場合には、補正ゲインKp2を補
正パターンから選択して、直線的に増加させた位置ゲイ
ンとして乗じ速度指令を決定すれば実現できる。(請求
項2に対応)
【0020】すなわち、Kp(θ):位置ゲイン,θ:
位置偏差,Kp1・Kp2・θ0は正の定数としたと
き、下記の条件に応じて位置ゲインKp(θ)を選択す
る。
【0021】[|θ|>θ0]のときは、Kp(θ)=
Kp1を乗じ、[|θ|<=θ0]のときは、Kp
(θ)=Kp1+Kp2*(θ0−|θ|)/θ0を乗
じる。
【0022】このときの位置偏差の収束の状態を図3に
示しており、従来の偏差が0になるまでの制定時間に比
べ60%程度に短縮されている。
【0023】同様に、位置偏差の絶対値がしきい値以下
(|θ|<=θ0)の場合に、補正ゲインKp2を補正
パターンから選択して、位置偏差としきい値の対数に比
例した値の位置ゲインとして乗じ速度指令を決定しても
実現でき、このときの位置ゲインは、下記のようにな
る。(請求項3に対応)
【0024】 Kp(θ)=Kp1+Kp2*log(θ0/|θ|)
【0025】このときの位置偏差の収束の状態を図4に
示しており、従来の位置偏差が0になるまでの制定時間
に比べ60%程度に短縮できた。
【0026】なお、上記のKp1,Kp2をそれぞれ複
数の値を補正パターンとしてCPUに記憶させておき、
機器の摩擦などの負荷によるモータの急激なトルク変動
に応答させ、初期のパラメータ設定時に選択し設定して
もよい。
【0027】
【発明の効果】上記の実施例から明らかなように本発明
によれば、位置偏差の絶対値がしきい値を超えるときと
それ以下のときの2段階で位置ゲインを乗じて速度制御
するもので、トルク変動を小さく抑え位置偏差の収束時
間を短縮でき、機器に応じて位置決め制定時間を短縮す
ることができるモータ駆動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位置制御ブロック図
【図2】本発明の位置制御フローチャート
【図3】本発明の請求項2の実施例の位置偏差収束図
【図4】本発明の請求項3の実施例の位置偏差収束図
【図5】従来の位置制御ブロック図
【図6】従来例での位置偏差収束図
【符号の説明】
1 位置指令 2 位置フィードバック 3 位置偏差 4 位置ゲイン 5 速度指令 Kp1 固定位置ゲイン Kp2 補正位置ゲイン θ0 しきい値
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年4月7日(1999.4.7)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 モータ駆動装置の位置決め時間短縮方
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は位置制御を行うモー
タ駆動装置の位置決め定時間の短縮に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、産業用機器の中でも特に半導体製
造装置や部品実装機などでは、高速化,タクトアップの
要望が強く、機器の駆動源であるサーボモータとその駆
動装置において、位置決め定時間短縮が課題となって
きている。
【0003】図5は従来のモータ駆動装置における位置
制御処理のブロック図である。位置制御は位置指令1
と位置フィードバック2の差である位置偏差3に、一定
の位置ゲイン4を乗ずることで速度指令5を生成する比
例制御を行っている。6は速度制御器を示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の位置偏差の収束
の様子は図6に示すように、位置偏差の絶対値が小さく
なると偏差の収束が急に遅くなる現象があり、位置決め
整定時間を短縮する上で大きな妨げとなっている。
【0005】本発明は従来の課題を解決するものであ
り、機器に応じて位置決め定時間を短縮できるモータ
駆動装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、位置偏差の絶対値と比較するしきい値を設
定して、前記位置偏差の絶対値が前記しきい値を超える
ときは固定の位置ゲインを乗じ、前記しきい値以下のと
きは補正パターンにより位置ゲインを可変して速度指令
を生成するものである。
【0007】このように、位置ゲインを可変にすること
で機器の摩擦特性に応じた位置決め制定時間を短縮する
ことができる。
【0008】
【発明の実施の形態】上記の課題を解決するために本発
明は、位置指令と位置フィードバックの差である位置偏
差に位置ゲインを乗じて速度指令を生成する位置制御手
段において、位置偏差の絶対値と比較するしきい値を設
定して、前記位置偏差の絶対値が前記しきい値を超える
ときは固定の位置ゲインを乗じ、前記しきい値以下のと
きは補正パターンにより位置ゲインを可変して速度指令
を生成するモータ駆動装置の位置決め時間短縮方法であ
る。
【0009】また、位置偏差の絶対値がしきい値以下の
とき、補正パターンの選択により位置偏差としきい値と
の差に比例した値だけ位置ゲイン増加させる請求項1記
載のモータ駆動装置の位置決め時間短縮方法である。
【0010】さらに、位置偏差の絶対値がしきい値以下
のとき、補正パターンの選択により位置偏差としきい値
の対数に比例した値だけ位置ゲイン増加させる請求項1
記載のモータ駆動装置の位置決め時間短縮方法である。
【0011】このように、位置偏差の絶対値に応じて位
置ゲインを可変させることで、位置偏差が収束する(ゼ
ロになる)までの定時間を短縮することができる。
【0012】また、しきい値以下のとき、位置偏差とし
きい値との差に比例した値で位置ゲインを直線的に増加
させることで位置ゲイン変化時のトルク変動を小さく
することができる。
【0013】さらに、しきい値以下のときに位置偏差と
しきい値との比の対数に比例した値位置ゲインを増加
させると、上記トルク変動をより小さく抑えることがで
きる。
【0014】以上のように位置偏差の絶対値に応じ位
置ゲインを可変させることで、位置ゲイン変化時のトル
ク変動を小さく抑えながら、収束時間(位置決め定時
間)を短縮することができる。
【0015】
【実施例】以下発明の実施例について、図面を参照して
説明する。
【0016】図1において、外部より入力される位置指
令1の値を位置フィードバック2の値と比較し、その差
を位置偏差3として、これに後述の方法で設定される
置ゲイン4を乗じて速度指令5を生成する。速度制御器
6はモータの実際速度が速度指令5と等しくなるよう
に、速度制御を行いモータ位置7を変化させる。ここで
位置ゲイン4の設定方法を図2のフローチャートを用い
て説明する。
【0017】まず、検出した位置偏差θの絶対値|θ|
としきい値θ0とを比較して、しきい値θ0を超える場
合には、固定位置ゲインKp1を設定する。しきい値以
下の場合は、補正パターンに応じた補正ゲインの計算を
行い、固定位置ゲインKp1に加算する。
【0018】この補正ゲインの計算には2種類あり、一
方はしきい値と位置偏差の差に対し直線的に増加させた
位置ゲイン、他方はしきい値と位置偏差の差の対数に比
例した位置ゲインで、機器のトルク変動に応じて補正パ
ターン及び補正ゲインKp2を選択することができる。
【0019】例えば、位置偏差の絶対値がしきい値を超
える(|θ|>θ0)場合には、位置偏差に固定位置ゲ
インKp1を乗じ、位置偏差の絶対値がしきい値以下
(|θ|<=θ0)の場合には、補正ゲインKp2を設
定して、位置偏差としきい値の差に直線的に増加させた
位置ゲイン乗じ速度指令を決定すれば実現できる。
(請求項2に対応)
【0020】すなわち、Kp(θ):位置ゲイン,θ:
位置偏差,Kp1・Kp2・θ0正の定数としたと
き、下記の条件に応じて位置ゲインKp(θ)を選択す
る。
【0021】[|θ|>θ0]のときは、Kp(θ)=
Kp1を乗じ、[|θ|<=θ0]のときは、Kp
(θ)=Kp1+Kp2*(θ0−|θ|)/θ0を乗
じる。
【0022】このときの位置偏差の収束の状態を図3に
示しており、図6における従来の偏差が0になるまでの
定時間に比べ60%程度に短縮されている。
【0023】同様に、位置偏差の絶対値がしきい値以下
(|θ|<=θ0)の場合に、補正ゲインKp2を設定
して、位置偏差としきい値の比の対数に比例した値の位
置ゲインとして乗じ速度指令を決定しても実現でき、こ
のときの位置ゲインは、下記のようになる。(請求項3
に対応)
【0024】 Kp(θ)=Kp1+Kp2*log(θ0/|θ|)
【0025】このときの位置偏差の収束の状態を図4に
示しており、図6における従来の位置偏差が0になるま
での定時間に比べ60%程度に短縮できた。
【0026】なお、上記のKp1,Kp2複数の値を
補正パターンとしてCPUに記憶させておき、機器の摩
擦などの負荷特性に応じて、初期のパラメータ設定時に
選択し設定してもよい。
【0027】
【発明の効果】上記の実施例から明らかなように本発明
によれば、位置偏差の絶対値がしきい値を超えるとき
固定、それ以下のとき位置ゲインを乗じて変化させる
ことで、位置偏差の収束時間を短縮できるモータ駆動装
置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位置制御ブロック図
【図2】本発明の位置制御フローチャート
【図3】本発明の請求項2の実施例の位置偏差収束図
【図4】本発明の請求項3の実施例の位置偏差収束図
【図5】従来の位置制御ブロック図
【図6】従来例での位置偏差収束図
【符号の説明】 1 位置指令 2 位置フィードバック 3 位置偏差 4 位置ゲイン 5 速度指令 Kp1 固定位置ゲイン Kp2 補正位置ゲイン θ0 しきい値

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位置指令と位置フィードバックの差であ
    る位置偏差に位置ゲインを乗じて速度指令を生成する位
    置制御手段において、位置偏差の絶対値と比較するしき
    い値を設定して、前記位置偏差の絶対値が前記しきい値
    を超えるときは固定の位置ゲインを乗じ、前記しきい値
    以下のときは補正パターンにより位置ゲインを可変して
    速度指令を生成するモータ駆動装置の位置決め時間短縮
    方法。
  2. 【請求項2】 位置偏差の絶対値がしきい値以下のと
    き、補正パターンの選択により位置偏差としきい値との
    差に比例した値だけ位置ゲイン増加させる請求項1記載
    のモータ駆動装置の位置決め時間短縮方法。
  3. 【請求項3】 位置偏差の絶対値がしきい値以下のと
    き、補正パターンの選択により位置偏差としきい値の対
    数に比例した値だけ位置ゲイン増加させる請求項1記載
    のモータ駆動装置の位置決め時間短縮方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012090781A1 (ja) * 2010-12-28 2012-07-05 Thk株式会社 モータ制御装置、モータ制御方法及び制御プログラム

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