JP2001157476A - モータ制御装置 - Google Patents

モータ制御装置

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JP2001157476A
JP2001157476A JP33187599A JP33187599A JP2001157476A JP 2001157476 A JP2001157476 A JP 2001157476A JP 33187599 A JP33187599 A JP 33187599A JP 33187599 A JP33187599 A JP 33187599A JP 2001157476 A JP2001157476 A JP 2001157476A
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JP
Japan
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motor
gain
rotation amount
amount
value
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JP33187599A
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Toru Murata
徹 村田
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CKD Corp
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CKD Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】モータが起動から停止するまでの時間を短縮す
ることができるモータ制御装置を提供する。 【解決手段】モータ制御装置1は、NCプログラム格納
部11、回転量算出部12、速度指令値算出部13、積
分回路14、PID制御部15、電流制御回路16、D
Dモータ17、微分回路18、ゲイン係数設定部19を
備えている。ゲイン係数設定部19には、しきい値とな
る所定の回転量Pbが記憶されている。そして、同ゲイ
ン係数設定部19は、回転量算出部12で算出された目
標回転量P0を読み込み、その目標回転量P0がしきい
値Pbよりも大きいか否かを判断する。そして、目標回
転量P0がしきい値Pbよりも小さいときには、PID
制御部15にて設定される比例ゲインKp、積分ゲイン
Ki及び微分ゲインKdに対して、それぞれ個別に設定
された定数a,b,cを乗算させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータ制御装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、モータの回転量を制御するモー
タ制御装置では、PID制御が行われている。こうした
モータ制御装置においては、目標位置までのモータの回
転量(目標値)と、実際のモータの回転量(現在値)と
の偏差に基づいて、モータに対する駆動電流量が算出さ
れる。そして、目標値と現在値との偏差が小さくなるほ
ど、モータへの駆動電流量を減少させて、モータの回転
速度を落とすようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、モータの回
転初期時において、モータは自身の摩擦トルクや負荷ト
ルクに抗して回転する必要がある。しかし、目標位置ま
でのモータの回転量が小さい場合、位置偏差量が小さい
ためにモータに付与される駆動電流指令が小さくなり、
モータが該トルクに抗して回転し始めるまでに時間を要
する。よって、特に、該トルクが大きく、かつモータの
回転量が小さい場合には、モータが起動してから停止す
るまでの時間が長くなってしまう。
【0004】本発明はこうした実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、モータが起動してから停止する
までの時間を短縮することができるモータ制御装置を提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1に記載の発明では、目標位置までのモー
タの回転量を算出する回転量算出手段と、前記回転量に
基づいてモータの速度指令値を算出する速度指令値算出
手段と、前記速度指令値と実際のモータの速度との差に
基づいて、比例ゲイン、積分ゲイン及び微分ゲインを合
わせた電流指令信号を算出するPID制御手段と、前記
電流指令信号に基づいてモータへの電流量を設定する電
流制御手段とを備えるモータ制御装置において、前記モ
ータの起動時における目標位置までの回転量が予め設定
された所定の回転量よりも小さいときに、前記PID制
御手段にて設定される比例ゲイン、積分ゲイン及び微分
ゲインに対して、それぞれ個別に設定された所定の定数
を乗算するゲイン変更手段を備えることを要旨とする。
【0006】請求項2に記載の発明では、請求項1に記
載のモータ制御装置において、前記各定数は、前記モー
タに対する駆動電流量を増大させる値に設定されている
ことを要旨とする。
【0007】請求項3に記載の発明では、請求項1また
は請求項2に記載のモータ制御装置において、前記積分
ゲインに対して乗算される定数を、前記モータの出力軸
摩擦トルクに応じて変更可能な定数変更手段をさらに備
えることを要旨とする。
【0008】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項1,2に記載の発明によると、モータの起動
時における目標位置までの回転量が予め設定された所定
の回転量よりも小さいときには、ゲイン変更手段によっ
て比例ゲイン、積分ゲイン及び微分ゲインが変更され
る。このため、各ゲインを変更させてモータに対する駆
動電流量を増大させれば、モータの摩擦トルクや負荷ト
ルクが大きく、かつモータの回転量が小さい場合であっ
ても、モータを迅速に起動させることができる。したが
って、モータが起動してから停止するまでの時間を短縮
することができる。
【0009】請求項3に記載の発明によると、定数変更
手段により、積分ゲインに対して乗算される定数が、モ
ータの出力軸摩擦トルクに応じて変更可能となってい
る。このため、該摩擦トルクの異なるモータに変更した
場合においても、該モータを好適に制御することができ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下、本発明を
具体化した第1実施形態を図1及び図2に基づき詳細に
説明する。
【0011】図1に示すように、モータ制御装置1は、
NCプログラム格納部11、回転量算出部12、速度指
令値算出部13、積分回路14、PID制御部15、電
流制御回路16、DD(ダイレクトドライブ)モータ1
7、微分回路18、ゲイン変更手段としてのゲイン係数
設定部19を備えている。
【0012】NCプログラム格納部11には、DDモー
タ17の回転量や回転時間などに関するデータが記憶さ
れている。回転量算出部12では、この格納部11から
読み出されたDDモータ17の回転量に基づいて、同モ
ータ17の現在位置から目標位置までの回転量(目標回
転量)P0が算出される。
【0013】速度指令値算出部13では、回転量算出部
12で算出された目標回転量P0に基づき、サンプリン
グ時間毎の速度指令値ω0が算出される。積分回路14
では、速度指令値算出部13から出力された速度指令値
ω0とDDモータ17の実際の速度ωtとの偏差が、位
置偏差Dに変換される。
【0014】PID制御部15では、以下の(1)式で
示すように、その位置偏差Dと、比例ゲインKp、積分
ゲインKi及び微分ゲインKdとに基づいて、DDモー
タ17に対する電流指令値Vが算出される。そして、P
ID制御部15からは、その電流指令値Vが電流指令信
号として出力される。
【0015】
【数1】 電流制御回路16は、電流指令信号に基づいて、DDモ
ータ17に対する駆動電流iを出力する。
【0016】DDモータ17内には現在位置検出部21
が設けられており、実際の回転量Ptが検出される。そ
して、この回転量Ptが微分回路18によって実際の速
度ωtに変換され、速度指令値算出部13の出力にフィ
ードバックされる。なお、図1において、TLはモータ
17の負荷トルクを示し、TFはモータの摩擦トルクを
示す。
【0017】したがって、位置偏差が0になるまでモー
タ17を回転させ、該偏差が0となったときにモータ1
7を停止させることにより、モータ17の位置決めを行
うようにしている。
【0018】ところで、ゲイン係数設定部19には、し
きい値となる所定の回転量Pbのデータが記憶されてい
る。そして、同ゲイン係数設定部19は、回転量算出部
12で算出された目標回転量P0を読み込み、その目標
回転量P0がしきい値Pbよりも大きいか否かを判断す
る。そして、目標回転量P0がしきい値Pbよりも小さ
いときには、PID制御部15にて設定される比例ゲイ
ンKp、積分ゲインKi及び微分ゲインKdに対して、
それぞれ個別に設定された定数a,b,cを乗算させ
る。したがって、この場合における電流指令値Vの計算
式は、次の(2)式のようになる。
【0019】
【数2】 ここで、各定数a,b,cは、いずれも「1」以上とな
る個別の数値に設定されている。このため、各ゲインK
p,Ki,Kdが大きくなり、電流指令値Vは大きくな
る。よって、DDモータ17に付与される駆動電流量も
増大する。なお、このゲイン係数設定部19で行われる
処理を図2にフローチャートで示す。また、前記しきい
値Pbは、ユーザによって任意の値に変更可能となって
いる。
【0020】なお、DDモータ17の位置決め完了時に
は、各定数a,b,cの値が「1」に設定され、各ゲイ
ンKp,Ki,Kdは元の値に戻される。このように構
成されたモータ制御装置1は、例えばDDモータ17の
出力軸にアーム等が取り付けられて、部品の移載搬送装
置として用いられる。
【0021】したがって、本実施形態によれば以下のよ
うな作用及び効果を得ることができる。 (1)DDモータ17の起動時において、同モータ17
の目標回転量P0がしきい値Pbよりも小さいときに
は、ゲイン係数設定部19により、各ゲインKp,K
i,Kdに対して個別の定数が乗算されるようになって
いる。すなわち、DDモータ17の目標回転量P0が小
さい場合と大きい場合とで、各ゲインKp,ki,kd
の大きさが変更されるようになっている。このため、D
Dモータ17の目標回転量P0が小さい場合でも、同モ
ータ17に付与される駆動電流量が大きく設定される。
よって、DDモータ17の摩擦トルクTFや負荷トルク
TLが大きく、かつ目標回転量P0が小さい場合であっ
ても、同モータ17は該トルクTF,TLに抗して迅速
に回転し始める。したがって、DDモータ17が起動し
てから停止するまでの時間を短縮することができる。
【0022】(2)各定数a,b,cは、それぞれ個別
の値に設定されている。このため、各ゲインKp,K
i,Kdを個別に変更することができる。よって、摩擦
トルクTFや負荷トルクTLに応じて、各ゲインKp,
Ki,Kdを最適値に設定することができる。
【0023】(3)各定数a,b,cは、それぞれ
「1」以上となる個別の数値に設定されている。このた
め、各ゲインKp,Ki,Kdをバランスよく大きくし
てDDモータ17に対する駆動電流量を増大させること
ができる。 (第2実施形態)次に、本発明を具体化した第2実施形
態を図3に基づいて説明する。ここでは第1実施形態と
相違する点を主に述べ、共通する点については同一部材
番号を付すのみとしてその説明を省略する。
【0024】本実施形態のモータ制御装置1では、前記
第1実施形態の構成に加えて、機種データ入力部22を
備えている。この機種データ入力部22は、DDモータ
17の機種データを入力するためのものである。
【0025】また、前記ゲイン係数設定部19には、積
分ゲインKiに乗算される定数(積分ゲイン定数)bと
して、機種データ毎に個別に設定された複数の定数b1
〜bnが記憶されている。なお、定数b1〜bnの数
は、機種データの数と対応している。すなわち、機種デ
ータの種類が5つのとき、ゲイン係数設定部19には5
種類の定数b1〜b5が記憶されている。
【0026】これら積分ゲイン定数b1〜bnは、各種
モータ17の出力軸摩擦トルク(前記実施形態における
摩擦トルクTFに対応)に応じた最適な値に設定されて
いる。すなわち、出力軸摩擦トルクが小さいモータ17
ほど、その定数は小さめに設定され、同摩擦トルクが大
きいモータ17ほど、その定数は大きめに設定されてい
る。よって、本実施形態においてゲイン係数設定部19
は、積分ゲインKiの定数変更手段としても機能する。
【0027】したがって、本実施形態によれば、前記第
1実施形態における(1),(2)に記載の効果に加え
て、以下のような効果を得ることができる。 (4)ゲイン係数設定部19により、積分ゲイン定数b
が、DDモータ17の出力軸摩擦トルクに応じて変更可
能となっている。このため、同摩擦トルクの異なる種々
のモータ17を用いても、該モータ17を好適に制御す
ることができる。
【0028】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ・ 前記実施形態では、DDモータ17の起動時におけ
る目標回転量が小さいときに、各ゲインKp,Ki,K
dの全てを大きくするようにしている。しかし、これに
限らず、結果としてDDモータ17に対する駆動電流量
が増大すれば、各ゲインKp,Ki,Kdをどのように
変更してもよい。なお、こうした変更例としては以下の
態様が考えられる。
【0029】(a)比例ゲインKpと積分ゲインKiと
を大きなるように変更し、微分ゲインKdを変化させな
いようにする。 (b)比例ゲインKp及び微分ゲインKdを変化させ
ず、積分ゲインKiのみを大きくなるように変更する。
【0030】(c)所定のゲインを大きくなるように変
更して、他のゲインを小さくなるように変更する。 ・ 制御対象となるモータとして、DDモータ17に限
らず、ステッピングモータやサーボモータを用いてもよ
い。
【0031】・ 前記実施形態では、しきい値Pbをユ
ーザによって任意に設定可能としている。しかし、この
しきい値Pbを固定値としてもよい。 次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほか
に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を
以下に列挙する。
【0032】(1) 請求項1に記載のモータ制御装置
において、前記各定数は、前記各ゲインが大きくなる数
値に設定されていること。 (2) 請求項1に記載のモータ制御装置において、前
記各定数は、前記各ゲインのうちの少なくとも1つを大
きくする数値に設定されていること。
【0033】これら技術的思想(1),(2)に記載の
発明によれば、モータの起動時における目標位置までの
回転量が予め設定された所定の回転量よりも小さい場合
であっても、各ゲインを最適な値に設定してモータを駆
動させることができる。
【0034】(3) 請求項1〜3、技術的思想
(1),(2)のいずれか1項に記載のモータ制御装置
において、前記モータはDDモータであること。
【0035】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1,2に記
載の発明によれば、モータの摩擦トルクや負荷トルクが
大きく、かつモータの回転量が小さい場合であっても、
モータを迅速に起動させることができる。したがって、
モータが起動してから停止するまでの時間を短縮するこ
とができる。
【0036】請求項3に記載の発明によれば、出力軸摩
擦トルクの異なるモータに変更した場合においても、該
モータを好適に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる第1実施形態のモータ制御装置
の概略構成を示すブロック図。
【図2】同実施形態において、各ゲインを設定するため
の処理を示すフローチャート。
【図3】本発明にかかる第2実施形態のモータ制御装置
の概略構成を示すブロック図。
【符号の説明】
1…モータ制御装置、12…回転量算出部、13…速度
指令値算出部、15…PID制御部、16…電流制御回
路、17…DDモータ、19…ゲイン変更手段及び定数
変更手段としてのゲイン係数設定部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 目標位置までのモータの回転量を算出す
    る回転量算出手段と、前記回転量に基づいてモータの速
    度指令値を算出する速度指令値算出手段と、前記速度指
    令値と実際のモータの速度との差に基づいて、比例ゲイ
    ン、積分ゲイン及び微分ゲインを合わせた電流指令信号
    を算出するPID制御手段と、前記電流指令信号に基づ
    いてモータへの電流量を設定する電流制御手段とを備え
    るモータ制御装置において、 前記モータの起動時における目標位置までの回転量が予
    め設定された所定の回転量よりも小さいときに、前記P
    ID制御手段にて設定される比例ゲイン、積分ゲイン及
    び微分ゲインに対して、それぞれ個別に設定された所定
    の定数を乗算するゲイン変更手段を備えることを特徴と
    するモータ制御装置。
  2. 【請求項2】 前記各定数は、前記モータに対する駆動
    電流量を増大させる値に設定されていることを特徴とす
    る請求項1に記載のモータ制御装置。
  3. 【請求項3】 前記積分ゲインに対して乗算される定数
    を、前記モータの出力軸摩擦トルクに応じて変更可能な
    定数変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項1
    または請求項2に記載のモータ制御装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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