JP2001251879A - Motor control unit and its control method - Google Patents

Motor control unit and its control method

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JP2001251879A
JP2001251879A JP2000057119A JP2000057119A JP2001251879A JP 2001251879 A JP2001251879 A JP 2001251879A JP 2000057119 A JP2000057119 A JP 2000057119A JP 2000057119 A JP2000057119 A JP 2000057119A JP 2001251879 A JP2001251879 A JP 2001251879A
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Yaskawa Electric Corp
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Yaskawa Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem where constitution and algorithm are complicated, when external disturbance of viscosity loss, cable tension, etc., exist with respect to an object of control, in a motor control unit and its control method, where a load is driven by a compound power amplifier capable of switching linear control and PWM control. SOLUTION: This control unit is equipped with a position deviation calculation means 21, which calculates position deviation/speed command from an aimed position 50 and a position of a control object 5, a detected speed value calculating means 22, which calculates a detected speed value of the object 5 from its position, and a speed deviation calculating means 22, which calculates a speed deviation/thrust command from the position deviation/speed command and the detected speed value. A motor 4, connected with the object 5, is driven with the output of the power amplifier 3, where a linear amplifier means 31 and a PWM amplifier means 32 can switch operations. On the basis of the detected speed value and the detected speed change amount in a specified time, a changeover judging means 33 judges changeover of the means where the power amplifier 3 operates. On the basis of the judgment from the changeover judging means 33, a switching means switches the means where the power amplifier 3 operates.

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、電流制御装置の切
換方法と、その切換方法を実施するための電動機制御装
置に係り、特に動作方法が切換え可能なパワーアンプの
切換え方法とその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for switching a current control device and a motor control device for implementing the method, and more particularly to a method and a device for switching a power amplifier whose operation method can be switched.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、高効率・高分解能の電流制御が要
求される用途には、システムでの位置決め時の精度、す
なわち、高精度な位置決め精度を要求されるもの、シス
テムでの一定速送り時の精度、つまり、低速度リップル
・低推力リップルを要求されるもの、または、その両方
を要求されるものが一般的である。このような用途で用
いる動作手段が切換え可能なパワーアンプとしては、例
えば、大出力発生時には高効率スイチング方法(以下、
「PWM制御」という)が選択され、小出力発生時には
低ノイズ高分解能増幅方法(以下「リニア制御」とい
う)が選択される複合型パワーアンプが主として使用さ
れる。この複合型パワーアンプでは、入力される推力指
令値に応じて動作方法を切換えることによって、システ
ムのエネルギー効率の向上、高精度化を図っている。そ
して本出願人による特開平9-238031号公報によれば、複
合型パワーアンプを用いた従来の電動機制御装置とその
切換え方法は、パワーアンプに入力される推力指令値が
予め設定された一定の閾値を超えたか否かによって動作
方法を切換えるものである( 以下、「従来例1」とい
う)。また、特開平10-177949 号公報の複合型パワーア
ンプを用いてステージに繋がれた電動機を駆動するステ
ージ制御装置では、偏差位置に基づいてステージの動作
状態を判断し、その動作状態に応じて、または、ステー
ジ位置と電動機の駆動推力に応じて、パワーアンプに供
給する推力指令値を補正、または、推力閾値を変更して
パワーアンプの動作方法を切換えるものである( 以下、
「従来例2」という)。
2. Description of the Related Art Conventionally, applications requiring high-efficiency and high-resolution current control include positioning accuracy in a system, that is, high-precision positioning accuracy, and constant-speed feeding in a system. Accuracy at the time, that is, one that requires low speed ripple and low thrust ripple, or one that requires both of them is general. As a power amplifier whose operating means used in such an application can be switched, for example, when a large output is generated, a high-efficiency switching method (hereinafter, referred to as “high-power switching method”)
"PWM control") is selected, and a composite power amplifier in which a low-noise, high-resolution amplification method (hereinafter, "linear control") is selected when a small output is generated is mainly used. In this composite power amplifier, the operation method is switched according to the input thrust command value, thereby improving the energy efficiency and increasing the accuracy of the system. According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-238031 by the present applicant, a conventional motor control device using a composite type power amplifier and a method of switching the motor control device have a constant thrust command value input to the power amplifier. The operation method is switched depending on whether or not the threshold value is exceeded (hereinafter, referred to as “conventional example 1”). Further, in a stage control device that drives a motor connected to a stage using a composite power amplifier disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-177949, the operation state of the stage is determined based on the deviation position, and the operation state is determined according to the operation state. Or, in accordance with the stage position and the driving thrust of the motor, the thrust command value supplied to the power amplifier is corrected, or the thrust threshold is changed to switch the operation method of the power amplifier (hereinafter, referred to as
"Conventional example 2").

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】図2に従来例1の実施
例に係る電動機制御装置の概略回路構成を示すブロック
図を示し、図3はその従来例1での課題を説明する概略
図を表す。図2と図3において、制御対象5を図3(a)
の速度パターンVb で駆動するとし、その際の推力指令
に図3(b) のFb となるとする。従来例1では、予め設
定された一定の閾値を超えたか否かによって、パワーア
ンプ3の動作方法を切換えるため、制御対象の加減速時
はPWM制御、制御対象の一定速時はリニア制御で電動
機を駆動することができる。ここで、電動機が速度に比
例する粘性損を持つ場合を考える。このような電動機
は、電動機巻線の損失による温度上昇を抑制するために
キャンを設け、その中に冷媒を流して電動機巻線を冷却
するものである。また、粘性損は、キャンと磁石により
生じる渦電流損等をいう。この場合、ある制御対象を一
定速度Fb よりさらに大きい速度パターンVa [ 図3
(a) 参照]で駆動すると、一定速度上昇に伴い粘性損も
上昇する。これは、制御対象に対して粘性損という外乱
力が働いていることになるので、制御対象の一定速時
は、この外乱力に打ち勝つだけの推力指令Fb よりも大
きい推力指令Fa が必要となる。従来例1は、このよう
な外乱力に対する手段を備えていないため、推力指令F
a が制御対象の加減速・一定速時に関わらず、予め設定
された一定の閾値を超えているので、常にPWM制御で
電動機を駆動することになり、システムでの一定速送り
の精度、すなわち、低速度リップル・低推力リップルを
要求される用途に対して、精度の悪化・スイッチングノ
イズ影響が増加するという問題点がある。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic circuit configuration of a motor control device according to a first embodiment of the prior art, and FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a problem in the first prior art. Represent. 2 and 3, the control target 5 is shown in FIG.
It is assumed that the driving is performed at the speed pattern Vb, and the thrust command at that time is Fb in FIG. 3 (b). In the first conventional example, the operation method of the power amplifier 3 is switched depending on whether or not a predetermined threshold value is exceeded. Therefore, PWM control is performed when the controlled object is accelerated and decelerated, and linear control is performed when the controlled object is at a constant speed. Can be driven. Here, consider the case where the electric motor has a viscous loss proportional to the speed. In such an electric motor, a can is provided to suppress a rise in temperature due to a loss of the motor winding, and a cooling medium flows through the can to cool the motor winding. The viscosity loss refers to an eddy current loss or the like generated by the can and the magnet. In this case, a certain control target is set to a speed pattern Va larger than the constant speed Fb [FIG.
(a)], the viscosity loss increases with a constant speed increase. This means that a disturbance force called viscous loss is acting on the controlled object, and therefore, at a constant speed of the controlled object, a thrust command Fa larger than the thrust command Fb sufficient to overcome the disturbance force is required. . Conventional example 1 does not include a means for such a disturbance force, and therefore, the thrust command F
Regardless of whether a is the acceleration / deceleration / constant speed of the control target, the motor exceeds the predetermined threshold value, so that the motor is always driven by PWM control, and the accuracy of constant speed feed in the system, that is, For applications requiring low speed ripple and low thrust ripple, there is a problem that accuracy is deteriorated and influence of switching noise is increased.

【0004】図4に、従来例2の実施例に係るステージ
制御装置の概略の回路構成を示すブロック図を表す。図
5は従来例2での課題を説明するための概略図で、図5
(a) は速度・推力、図5(b) は位置指令・検出位置、図
5(c) は位置偏差のそれぞれ時間経過に伴う特性図であ
る。図4,図5において、制御対象5a である図4のス
テージを図5に示す位置指令[図5(b) 参照]・速度パ
ターン[図5(a) 参照]で駆動すると、一般的な制御装
置の1型サーボ系では、図5(a) ・図5(b) に示すよう
な検出位置・推力となり、位置指令と検出位置との差で
ある位置偏差[図5(c) 参照]は、速度に依存した形と
なる。従来例2は、位置偏差に基づいてステージの動作
状態を判断し、その動作動作状態に応じて、パワーアン
プに供給する推力指令値を補正するため、何らかの外乱
により推力指令値に変化があった場合でも、ステージが
位置決め整定中と判断されると、予め設定された一定の
閾値に対して推力指令値を補正して、パワーアンプの動
作方法を切換えることができ、所望のステージ駆動がで
きる。しかし、従来例2は、ステージの動作状態が加速
中・位置決め整定中(減速中)であることのみ判断可能
であり、一定速中であるかどうか確実に判断できないた
め、システムでの位置決め時の精度、つまり、高精度な
位置決め精度を要求される用途には有効であるが、シス
テムでの一定速送り時の精度、すなわち、低リップル・
低推力リップルを要求される用途に対しては、適用でき
ないという問題点がある。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic circuit configuration of a stage control device according to a second embodiment of the related art. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a problem in the second conventional example.
5A is a characteristic diagram of a speed / thrust, FIG. 5B is a characteristic diagram of a position command / detected position, and FIG. 4 and 5, when the stage of FIG. 4 which is the control target 5a is driven by the position command [see FIG. 5 (b)] and the speed pattern [see FIG. 5 (a)] shown in FIG. In the type 1 servo system of the device, the detected position and thrust are as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), and the positional deviation [see FIG. 5 (c)], which is the difference between the position command and the detected position, is , Depending on the speed. In Conventional Example 2, the operation state of the stage is determined based on the position deviation, and the thrust command value supplied to the power amplifier is corrected according to the operation state. Even in this case, when it is determined that the position of the stage is being settled, the thrust command value is corrected with respect to a predetermined fixed threshold value, the operation method of the power amplifier can be switched, and desired stage driving can be performed. However, in Conventional Example 2, it is only possible to determine that the operation state of the stage is accelerating and positioning is being set (during deceleration), and it is not possible to reliably determine whether the stage is moving at a constant speed. Accuracy, that is, effective for applications that require high-precision positioning accuracy, but accuracy at constant feed rate in the system, that is, low ripple
There is a problem that it cannot be applied to applications requiring low thrust ripple.

【0005】また、従来例2は、ステージ位置と電動機
の駆動推力に応じて、予め設定された一定の閾値に対し
て推力指令を補正、または、推力閾値を要求するため、
何らかの外乱により推力指令値に変化がある場合でも、
パワーアンプの駆動方法を切換えことができ、所望のス
テージ駆動ができる。しかし、従来例2は、実際の推力
である駆動推力を電流検出器で検出された電流値より算
出し、外乱力を推定するため、駆動推力の推力が電流検
出器のオフセットや温度ドリフト等の特性の影響を受け
やすいという問題点がある。ここで、外乱力に電動機の
速度に比例する粘性損を例に挙げたが、電動機への電力
供給等の配線や冷却等の配管の張力等の制御対象に対す
る外乱力であってもよい。
[0005] Further, in Conventional Example 2, the thrust command is corrected to a predetermined threshold value or the thrust threshold value is requested in accordance with the stage position and the driving thrust of the electric motor.
Even if the thrust command value changes due to some disturbance,
The driving method of the power amplifier can be switched, and desired stage driving can be performed. However, in Conventional Example 2, the driving thrust, which is the actual thrust, is calculated from the current value detected by the current detector, and the disturbance force is estimated. Therefore, the thrust of the driving thrust is such as offset or temperature drift of the current detector. There is a problem that it is easily affected by characteristics. Here, the viscous loss proportional to the speed of the motor is taken as an example of the disturbance force, but the disturbance force may be a disturbance force with respect to a control target such as a tension of a wiring for supplying power to the motor or a pipe for cooling or the like.

【0006】ここにおいて本発明は、上記問題点を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
システムでの位置決め時の精度を要求する用途、システ
ムでの一定速送り時の精度を要求する用途、または、そ
の両方を要求する用途に対して、複合型パワーアンプの
動作方法の切換えを駆動効率の観点から適切に行うこと
ができる電動機制御装置とその切換方法提供することで
ある。
Here, the present invention has been made to solve the above problems, and the object thereof is as follows.
Drive efficiency by switching the operation method of the composite power amplifier for applications that require accuracy during positioning in the system, applications that require accuracy at a constant feed rate in the system, or applications that require both. It is an object of the present invention to provide a motor control device and a switching method thereof that can be appropriately performed from the viewpoint of the above.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の請求項1の発明は、上位装置からの目標
位置と制御対象の位置に基づいて位置偏差または速度指
令を演算する位置偏差演算手段と、前記制御対象の位置
に基づいて前記制御対象の速度である検出速度値を演算
する検出速度値演算手段と、前記位置偏差または速度指
令と前記検出速度値に基づいて速度偏差または推力指令
を演算する速度偏差演算手段を備え、リニア増幅手段と
PWMアンプ手段が動作の切換えを可能にされたパワー
アンプからの電力出力により、前記制御対象に繋がれた
電動機を駆動する電動機制御装置において、前記検出速
度値と一定時間当りの検出速度変化分に基づいて、前記
パワーアンプの動作する前記手段の切換えを判断する切
換判断手段と、前記切換判断手段からの判断に基づい
て、前記パワーアンプの動作する前記手段を切換える切
換手段とを有することを特徴とする電動機制御装置であ
る。かくして本発明の請求項1の発明によれば、次のよ
うな特段の効果を奏することができる。 [1] 制御対象に対して外乱力が働いている場合におい
て、複合型パワーアンプのリニアアンプかPWMアンプ
かいずれの動作方法への切換え判断が、外乱力の影響を
受けないため、システムでの位置決め時の精度を要求す
る用途、システッムでの一定速送り時の精度を要求する
用途、または、その両方を要求する用途に対して複合型
パワーアンプの動作方法の切換えを駆動効率の観点から
適切に行うことができる。 [2] 制御対象に対して外乱力が働いている場合におい
て、外乱力を擁護する手段を用いないため、複合型パワ
ーアンプの動作方法の切換え判断が、オフセットや温度
ドリフト等の特性の影響を受けることがない。 [3] 制御対象に対して外乱力が働いている場合におい
て、外乱力を推定する手段を用いないため、構成・アル
ゴリズムを簡略化できる。
According to a first aspect of the present invention, a position deviation or a speed command is calculated based on a target position from a host device and a position of a control target. Position deviation calculating means, detected speed value calculating means for calculating a detected speed value that is the speed of the controlled object based on the position of the controlled object, speed deviation based on the position deviation or speed command and the detected speed value Or a motor control for driving a motor connected to the control object by power output from a power amplifier in which a speed deviation calculating means for calculating a thrust command is provided, and the linear amplifier means and the PWM amplifier means are capable of switching operations. A switching judging means for judging a switching of the means for operating the power amplifier based on the detected speed value and a detected speed change per fixed time; Based on the judgment of the switching judgment unit, a motor control device and having a switching means for switching said means for operation of the power amplifier. Thus, according to the first aspect of the present invention, the following special effects can be obtained. [1] When a disturbance force is acting on the control target, the determination of switching to the operation method of the composite power amplifier, either the linear amplifier or the PWM amplifier, is not affected by the disturbance force. Suitable for applications that require positioning accuracy, applications that require accuracy at a constant feed rate in the system, or applications that require both, from the viewpoint of drive efficiency Can be done. [2] When a disturbance force is acting on the control target, the means for defending the disturbance force is not used, so the switching decision of the operation method of the composite power amplifier does not affect the characteristics such as offset and temperature drift. I will not receive it. [3] When a disturbance force is acting on the control target, the configuration and algorithm can be simplified because a means for estimating the disturbance force is not used.

【0008】本発明の請求項2の発明は、前記切換判断
手段は、前記検出速度値と予め設定された一定の検出速
度閾値との比較に基づいて、前記制御対象が加減速中か
否かを判断し、前記一定時間当りの検出速度変化分と予
め設定された一定の検出速度変化分閾値との比較に基づ
いて、前記制御対象が一定速中か否かを判断する手段で
あることを特徴とする請求項1記載の電動機制御装置で
ある。
According to a second aspect of the present invention, the switching determining means determines whether or not the controlled object is accelerating or decelerating based on a comparison between the detected speed value and a predetermined fixed detected speed threshold value. It is a means for judging whether or not the control target is at a constant speed based on a comparison between the detected speed change per fixed time and a predetermined fixed detected speed change threshold. The electric motor control device according to claim 1, wherein

【0009】本発明の請求項3の発明は、前記切換手段
は、前記切換判断手段での判断内容が、位置決め整定
中、もしくは、一定速中の場合、前記パワーアンプの動
作をリニア増幅手段へ切換え、また、加減速中の場合、
前記パワーアンプの動作をPWMアンプ手段へ切換える
ことを特徴とする請求項1記載の電動機制御装置であ
る。
According to a third aspect of the present invention, the switching means transmits the operation of the power amplifier to the linear amplifying means when the content of the determination by the switching determining means is during positioning stabilization or during constant speed. During switching or acceleration / deceleration,
2. The motor control device according to claim 1, wherein the operation of the power amplifier is switched to a PWM amplifier.

【0010】本発明の請求項4の発明は、上位装置から
の目標位置と制御対象の位置に基づき位置偏差演算手段
にて位置偏差または速度指令を演算し、前記制御対象の
位置に基づいて検出速度値演算手段にて前記制御対象の
速度である検出速度値を演算し、速度偏差演算手段にて
前記位置偏差または速度指令と前記検出速度値に基づい
て速度偏差または推力指令を演算し、リニア増幅手段と
PWMアンプ手段とが動作の切換えを可能にされたパワ
ーアンプからの電力出力により、前記制御対象に繋がれ
た電動機を駆動する電動機制御装置の切換方法におい
て、前記検出速度値と一定時間当りの検出速度変化分に
基づいて、切換判断手段において前記パワーアンプの動
作する前記手段の切換えを判断すると共に、前記切換判
断手段からの判断に基づいて、切換手段により前記パワ
ーアンプの動作する前記手段を切換えることを特徴とす
る電動機制御装置の切換方法である。このようにして本
発明の請求項4の発明によれば、次のように顕著な効果
を発揮できる。すなわち、リニア制御とPWM制御とが
切り換え可能な複合型パワーアンプにより電動機を駆動
する電動機制御装置の制御方法において、従来は、(1)
制御対象に対して粘性損・ケーブル張力等の外乱がある
場合、推力指令値と閾値の比較に基づいて切り換えを行
うため、外乱の影響を受け適切な切り換えができない、
(2) 外乱力を推定し補正する手段を必要とするため、構
成・アルゴリズムが複雑化する、(3) 位置偏差に基づい
て制御対象の状態を判断し切換えを行うため、一定速送
り時の精度を要求される用途に適用できないという問題
があった。ここにおいて本発明の請求項4の発明によれ
ば、制御対象の速度と閾値A・制御対象の速度変化と閾
値Bに基づいて、各判断結果の組合せによる論理和で切
り換えを行うため、従来手段の課題を解決でき、複合型
パワーアンプの動作手段の切り換えを駆動効率の観点か
ら適切に行うことが可能な電動機制御装置の制御方法が
提供することがでいる。
According to a fourth aspect of the present invention, a position deviation or speed command is calculated by a position deviation calculating means on the basis of a target position and a position of a control target from a host device, and detection is performed based on the position of the control target. A speed value calculating means calculates a detected speed value which is the speed of the controlled object, and a speed deviation calculating means calculates a speed deviation or a thrust command based on the position deviation or speed command and the detected speed value, In the switching method of the motor control device that drives the motor connected to the control object by the power output from the power amplifier in which the operation of the amplification unit and the PWM amplifier unit is enabled, the detection speed value and the fixed time On the basis of the change in the detected speed of the hit, the switching determination means determines the switching of the means on which the power amplifier operates, and determines the switching from the switching determination means. Zui and a switching method of a motor control device characterized by switching said means for operation of the power amplifier by the switching means. Thus, according to the invention of claim 4 of the present invention, the following remarkable effects can be exerted. That is, in the control method of the motor control device that drives the motor by the composite power amplifier that can switch between the linear control and the PWM control, conventionally, (1)
When there is disturbance such as viscosity loss and cable tension for the control target, switching is performed based on the comparison between the thrust command value and the threshold value, so that appropriate switching cannot be performed due to the influence of the disturbance.
(2) The configuration and algorithm are complicated because a means for estimating and correcting the disturbance force is required. (3) The state of the controlled object is determined and switched based on the position deviation. There was a problem that it could not be applied to applications requiring precision. According to the invention of claim 4 of the present invention, based on the speed of the control target and the threshold value A, the change in the speed of the control target and the threshold value B, the switching is performed by the logical sum of the combinations of the respective judgment results. Can be provided, and a control method of a motor control device capable of appropriately switching operation means of a composite power amplifier from the viewpoint of drive efficiency can be provided.

【0011】本発明の請求項5の発明は、前記パワーア
ンプの動作手段の切換えを判断するには、前記検出速度
値と予め設定された一定の検出速度閾値との比較に基づ
いて、前記制御対象が加減速中か否かを判断し、前記一
定時間当りの検出速度変化分と予め設定された一定の検
出速度変化分閾値との比較に基づいて、前記制御対象が
一定速中か否かを判断することを特徴とする請求項4記
載の電動機制御装置の切換方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, the switching of the operating means of the power amplifier is determined based on a comparison between the detected speed value and a predetermined fixed detected speed threshold value. It is determined whether the target is accelerating or decelerating, and based on a comparison between the detected speed change per fixed time and a predetermined fixed detected speed change threshold, whether the control target is in a constant speed. The switching method of the motor control device according to claim 4, wherein

【0012】本発明の請求項6の発明は、前記パワーア
ンプの動作手段の前記切換えを行うには、前記切換判断
手段での判断内容が、位置決め整定中、もしくは、一定
速中の場合、前記パワーアンプの動作をリニア増幅手段
へ切換え、また、加減速中の場合、前記パワーアンプの
動作をPWMアンプ手段へ切換えることを特徴とする請
求項4記載の電動機制御装置の切換方法である。
According to a sixth aspect of the present invention, in order to perform the switching of the operating means of the power amplifier, when the determination by the switching determining means is during positioning stabilization or during constant speed, 5. The method according to claim 4, wherein the operation of the power amplifier is switched to the linear amplification means, and the operation of the power amplifier is switched to the PWM amplifier means during acceleration / deceleration.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図1に基づいて説明する。全ての図面において同一符
号は同一若しくは相当手段を示す。図1(a) は、本発明
の実施の形態における概略の回路構成を示すブロック図
である。図1(a) において、ここでの電動機制御装置1
は、一般的に速度ループ・位置ループのサーボ系が構成
され、制御対象5の位置と速度の制御を、電動機4を介
して行う手段である。この電動機制御装置1は、電動機
4に供給する駆動電流を生成するパワーアンプ3、後述
する各演算を行うCPU2等を備えている。パワーアン
プ3は、その動作方法がPWM制御とリニア制御とに切
換え可能な複合型パワーアンプであり、PWM制御によ
るPWMアンプ32、リニア制御制御によるリニアアンプ
31、PWMアンプ32とリニアアンプ31とを切換えるアナ
ログスイッチ等で構成される切換部33とから構成され、
入力される推力指令に相当する駆動電流を電動4に供給
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The same reference numerals in all drawings indicate the same or equivalent means. FIG. 1A is a block diagram showing a schematic circuit configuration according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1A, the motor control device 1
Is a means that generally forms a speed loop / position loop servo system and controls the position and speed of the control target 5 via the electric motor 4. The motor control device 1 includes a power amplifier 3 that generates a drive current to be supplied to the motor 4, a CPU 2 that performs various calculations described below, and the like. The power amplifier 3 is a composite power amplifier whose operation method can be switched between PWM control and linear control, and includes a PWM amplifier 32 based on PWM control and a linear amplifier based on linear control.
A switching unit 33 including an analog switch for switching between the PWM amplifier 32 and the linear amplifier 31;
A drive current corresponding to the input thrust command is supplied to the electric motor 4.

【0014】CPU2は、上位装置からの目標位置50と
で制御対象5の位置に基づいて位置偏差(速度指令)を
演算する位置偏差演算部21、位置偏差(速度指令)と後
述する検出速度値に基づいて速度偏差( 推力指令) を演
算する速度偏差演算演算部22、制御対象5の位置に基づ
いて制御対象5の速度である検出速度値を演算する検出
速度値演算部23、検出速度値と一定時間当りの検出速度
変化分に基づいて後述するパワーアンプ3の動作方法の
切換えを判断する切換判断部24を含んで構成される。
The CPU 2 calculates a position deviation (speed command) based on the position of the control target 5 with the target position 50 from the host device, a position deviation (speed command) and a detected speed value to be described later. A speed deviation calculating unit 22 for calculating a speed deviation (thrust command) based on the detected speed value; a detected speed value calculating unit 23 for calculating a detected speed value which is the speed of the controlled object 5 based on the position of the controlled object 5; And a switching determination unit 24 for determining whether to switch the operation method of the power amplifier 3 based on the detected speed change per fixed time.

【0015】切換判断部24は、検出速度値と予め設定さ
れた一定の検出速度閾値との比較に基づいて、制御対象
5が加減速中か否かを判断すると同時に、一定時間当り
の検出速度変化分と予め設定された一定の検出速度変化
分閾値との比較に基づいて、制御対象5が一定速中か否
かを判断する。ここで、検出速度値が予め設定された一
定の検出速度閾値より大きい場合(以下、「判断結果
A」という)、検出速度値が予め設定された一定の検出
速度閾値より小さい場合(以下、「判断結果B」とい
う)、また、一定時間当りの検出速度変化分が予め設定
された一定の検出速度変化分閾値より大きい場合(以
下、「判断結果C」という)、一定時間当りの検出速度
変化分が予め設定された一定の検出速度変化分閾値より
大きい場合(以下、「判断結果D」という)とすると、
制御対象5の動作状態と各判断結果、それに伴うパワー
アンプ3の動作方法を図1(b) に示す。最終的に各判断
結果の組合せ(A/B,C/D)によるOR(論理和)
である判断結果が、パワーアンプ3を構成する切換部33
に与えられ、この切換部33では判断結果に応じてパワー
アンプ3の動作方法を切換える。
The switching determination unit 24 determines whether or not the controlled object 5 is accelerating or decelerating based on a comparison between the detected speed value and a predetermined fixed detection speed threshold value. It is determined whether or not the control target 5 is at a constant speed based on a comparison between the change and a predetermined threshold value for a predetermined detected speed change. Here, when the detected speed value is larger than a predetermined fixed detection speed threshold (hereinafter, referred to as “determination result A”), when the detected speed value is smaller than a predetermined fixed detection speed threshold (hereinafter, “ If the detected speed change per fixed time is larger than a predetermined fixed detected speed change threshold (hereinafter referred to as “decision C”), the detected speed change per fixed time is referred to as “determined result B”. If the minute is larger than a predetermined threshold value for a change in the detected speed (hereinafter, referred to as “determination result D”),
FIG. 1 (b) shows the operating state of the control target 5 and the results of each determination, and the associated operating method of the power amplifier 3. Finally, OR (logical sum) by the combination (A / B, C / D) of each judgment result
Is determined by the switching unit 33 constituting the power amplifier 3.
The switching unit 33 switches the operation method of the power amplifier 3 according to the determination result.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、次のような特段の効果を奏することができる。 [1] 制御対象に対して外乱力が働いている場合におい
て、複合型パワーアンプのリニアアンプかPWMアンプ
かいずれの動作方法への切換え判断が、外乱力の影響を
受けないため、システムでの位置決め時の精度を要求す
る用途、システッムでの一定速送り時の精度を要求する
用途、または、その両方を要求する用途に対して複合型
パワーアンプの動作方法の切換えを駆動効率の観点から
適切に行うことができる。 [2] 制御対象に対して外乱力が働いている場合におい
て、外乱力を擁護する手段を用いないため、複合型パワ
ーアンプの動作方法の切換え判断が、オフセットや温度
ドリフト等の特性の影響を受けることがない。 [3] 制御対象に対して外乱力が働いている場合におい
て、外乱力を推定する手段を用いないため、構成・アル
ゴリズムを簡略化できる。すなわち、リニア制御とPW
M制御とが切り換え可能な複合型パワーアンプにより電
動機を駆動する電動機制御装置の制御方法において、従
来例等では、(1)制御対象に対して粘性損・ケーブル張
力等の外乱がある場合、推力指令値と閾値の比較に基づ
いて切り換えを行うため、外乱の影響を受け適切な切り
換えができない、(2) 外乱力を推定し補正する手段を必
要とするため、構成・アルゴリズムが複雑化する、(3)
位置偏差に基づいて制御対象の状態を判断し切換えを行
うため、一定速送り時の精度を要求される用途に適用で
きない等の問題があった。しかしながら本発明によれ
ば、制御対象の速度と閾値A・制御対象の速度変化と閾
値Bに基づいて、各判断結果の組合せによる論理和で切
り換えを行うため、従来手段の課題を解決でき、複合型
パワーアンプの動作方式の切り換えを駆動効率の観点か
ら適切に行うことが可能な電動機制御装置とその制御方
法が提供されるという顕著な効果を発揮できる。
As described above, according to the present invention, the following special effects can be obtained. [1] When a disturbance force is acting on the control target, the determination of switching to the operation method of the composite power amplifier, either the linear amplifier or the PWM amplifier, is not affected by the disturbance force. Suitable for applications that require positioning accuracy, applications that require accuracy at a constant feed rate in the system, or applications that require both, from the viewpoint of drive efficiency Can be done. [2] When a disturbance force is acting on the control target, the means for defending the disturbance force is not used, so the switching decision of the operation method of the composite power amplifier does not affect the characteristics such as offset and temperature drift. I will not receive it. [3] When a disturbance force is acting on the control target, the configuration and algorithm can be simplified because a means for estimating the disturbance force is not used. That is, linear control and PW
In a control method of a motor control device that drives a motor by a composite type power amplifier that can be switched to M control, in a conventional example and the like, (1) When there is disturbance such as viscous loss or cable tension with respect to the control target, The switching is performed based on the comparison between the command value and the threshold, so that appropriate switching cannot be performed due to the influence of disturbance. (2) A means for estimating and correcting the disturbance force is required, which complicates the configuration and algorithm. (3)
Since the state of the control target is determined and switched based on the position deviation, there is a problem that the method cannot be applied to an application requiring accuracy at a constant speed feed. However, according to the present invention, based on the speed of the control object and the threshold value A, the change in the speed of the control object and the threshold value B, the switching is performed by the logical sum based on the combination of the respective judgment results. A remarkable effect is provided in that a motor control device and a control method thereof that can appropriately switch the operation mode of the type power amplifier from the viewpoint of drive efficiency are provided.

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

【図1】本発明の実施の形態を説明する図で、 (a) は概略の回路構成を示すブロック図 (b) は制御対象の動作状態と各判断結果に伴うパワーア
ンプの動作方法を示す図
1A and 1B are diagrams illustrating an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a block diagram illustrating a schematic circuit configuration, and FIG. 1B is a diagram illustrating an operation state of a control target and an operation method of a power amplifier according to each determination result. Figure

【図2】従来例1 [特開平9-238031] の実施例に係る電
動機制御装置の概略回路構成を示すブロック図
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic circuit configuration of a motor control device according to an example of Conventional Example 1 [Japanese Patent Laid-Open No. 9-238031].

【図3】従来例1での課題を説明する概略図で、 (a) は速度パターン図 (b) は推力指令の頒価とそれらに対応するリニア制御と
PWM 制御の切換えを説明する図
FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams for explaining a problem in the conventional example 1, in which FIG. 3A is a speed pattern diagram, and FIG. 3B is a diagram showing distribution of thrust commands and corresponding linear control.
Diagram explaining switching of PWM control

【図4】従来例2[ 特開平10-177949]の実施例に係る電
動機制御装置の概略回路構成を示すブロック図
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic circuit configuration of a motor control device according to an example of Conventional Example 2 [Japanese Patent Laid-Open No. 10-177949].

【図5】従来例2[ 特開平10-177949]での課題を説明す
る概略図で、 (a) は速度と推力のパターン図 (b) は位置指令とそれに対応する検出位置の特性図 (c) は(b) における位置指令と検出位置との位置偏差に
従い動作状態判断を行う説明図
5A and 5B are schematic diagrams for explaining a problem in Conventional Example 2 [Japanese Patent Laid-Open No. 10-177949], where FIG. 5A is a pattern diagram of speed and thrust, and FIG. 5B is a characteristic diagram of a position command and a corresponding detected position. (c) is an explanatory diagram for determining the operating state according to the positional deviation between the position command and the detected position in (b).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電動機制御装置 1a ステージ制御装置 2 CPU 21 位置偏差演算部 22 速度偏差演算部 23 検出速度値演算部 24 切換判断部 3 パワーアンプ 31 リニアアンプ 32 PWMアンプ 33 切換部 4 電動機 5 制御対象 5a ステージ 6 位置検出器 7 位置偏差演算部 8 位置偏差/推力変換部 9 加算器 10 動作状態判断部 11 推力補正演算部 12 電流/推力変換部 13 電流検出器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor control device 1a Stage control device 2 CPU 21 Position deviation calculation part 22 Speed deviation calculation part 23 Detected speed value calculation part 24 Switching judgment part 3 Power amplifier 31 Linear amplifier 32 PWM amplifier 33 Switching part 4 Motor 5 Control target 5a Stage 6 Position detector 7 Position deviation calculation unit 8 Position deviation / thrust conversion unit 9 Adder 10 Operation state judgment unit 11 Thrust correction calculation unit 12 Current / thrust conversion unit 13 Current detector

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上位装置からの目標位置と制御対象の位
置に基づいて位置偏差または速度指令を演算する位置偏
差演算手段と、前記制御対象の位置に基づいて前記制御
対象の速度である検出速度値を演算する検出速度値演算
手段と、 前記位置偏差または速度指令と前記検出速度値に基づい
て速度偏差または推力指令を演算する速度偏差演算手段
を備え、 リニア増幅手段とPWMアンプ手段が動作の切換えを可
能にされたパワーアンプからの電力出力により、前記制
御対象に繋がれた電動機を駆動する電動機制御装置にお
いて、 前記検出速度値と一定時間当りの検出速度変化分に基づ
いて、前記パワーアンプの動作する前記手段の切換えを
判断する切換判断手段と、 前記切換判断手段からの判断に基づいて、前記パワーア
ンプの動作する前記手段を切換える切換手段とを有する
ことを特徴とする電動機制御装置。
1. A position deviation calculating means for calculating a position deviation or a speed command based on a target position from a host device and a position of a control target, and a detection speed which is a speed of the control target based on the position of the control target. Detection speed value calculation means for calculating a value, and speed deviation calculation means for calculating a speed deviation or thrust command based on the position deviation or speed command and the detected speed value, wherein the linear amplification means and the PWM amplifier means operate. An electric motor control device that drives an electric motor connected to the control object by using a power output from a power amplifier that can be switched, wherein the power amplifier is controlled based on the detected speed value and a detected speed change per fixed time. Switching determining means for determining switching of the means operating, and the power amplifier operating based on the determination from the switching determining means. Motor control device characterized by having a switching means for switching the stage.
【請求項2】 前記切換判断手段は、 前記検出速度値と予め設定された一定の検出速度閾値と
の比較に基づいて、前記制御対象が加減速中か否かを判
断し、 前記一定時間当りの検出速度変化分と予め設定された一
定の検出速度変化分閾値との比較に基づいて、前記制御
対象が一定速中か否かを判断する手段であることを特徴
とする請求項1記載の電動機制御装置。
2. The switching determination unit determines whether the controlled object is accelerating or decelerating based on a comparison between the detected speed value and a predetermined fixed detection speed threshold value. 2. A means for judging whether or not the controlled object is at a constant speed based on a comparison between the detected speed change amount and a preset fixed detected speed change threshold value. Motor control device.
【請求項3】 前記切換手段は、前記切換判断手段での
判断内容が、 位置決め整定中、もしくは、一定速中の場合、前記パワ
ーアンプの動作をリニア増幅手段へ切換え、また、 加減速中の場合、前記パワーアンプの動作をPWMアン
プ手段へ切換えることを特徴とする請求項1記載の電動
機制御装置。
3. The switching means switches the operation of the power amplifier to a linear amplifying means when the determination by the switching determination means is during positioning stabilization or during a constant speed. 2. The motor control device according to claim 1, wherein in the case, the operation of the power amplifier is switched to a PWM amplifier.
【請求項4】 上位装置からの目標位置と制御対象の位
置に基づき位置偏差演算手段にて位置偏差または速度指
令を演算し、前記制御対象の位置に基づいて検出速度値
演算手段にて前記制御対象の速度である検出速度値を演
算し、 速度偏差演算手段にて前記位置偏差または速度指令と前
記検出速度値に基づいて速度偏差または推力指令を演算
し、 リニア増幅手段とPWMアンプ手段とが動作の切換えを
可能にされたパワーアンプからの電力出力により、前記
制御対象に繋がれた電動機を駆動する電動機制御装置の
切換方法において、 前記検出速度値と一定時間当りの検出速度変化分に基づ
いて、切換判断手段において前記パワーアンプの動作す
る前記手段の切換えを判断すると共に、 前記切換判断手段からの判断に基づいて、切換手段によ
り前記パワーアンプの動作する前記手段を切換えること
を特徴とする電動機制御装置の切換方法。
4. A position deviation or speed command is calculated by a position deviation calculating means based on a target position from a host device and a position of a control object, and the control is performed by a detected speed value calculating means based on the position of the control object. A detected speed value, which is a target speed, is calculated, and a speed deviation or thrust command is calculated based on the position deviation or speed command and the detected speed value by speed deviation calculating means, and the linear amplification means and the PWM amplifier means A method for switching an electric motor control device that drives an electric motor connected to the control object by a power output from a power amplifier enabled to switch an operation, wherein the detected speed value and a detected speed change amount per fixed time are based on the detected speed value. The switching determining means determines switching of the means for operating the power amplifier, and based on the determination from the switching determining means, Switching method of a motor control device characterized by switching said means for operation of the power amplifier.
【請求項5】 前記パワーアンプの動作手段の切換えを
判断するには、 前記検出速度値と予め設定された一定の検出速度閾値と
の比較に基づいて、前記制御対象が加減速中か否かを判
断し、 前記一定時間当りの検出速度変化分と予め設定された一
定の検出速度変化分閾値との比較に基づいて、前記制御
対象が一定速中か否かを判断することを特徴とする請求
項4記載の電動機制御装置の切換方法。
5. A method for determining whether to switch the operation means of the power amplifier, comprising: determining whether the control target is accelerating or decelerating based on a comparison between the detected speed value and a predetermined fixed detected speed threshold value. Determining whether or not the control target is at a constant speed based on a comparison between the detected speed change per fixed time and a predetermined fixed detected speed change threshold. A method for switching a motor control device according to claim 4.
【請求項6】 前記パワーアンプの動作手段の切換えを
行うには、 前記切換判断手段での判断内容が、 位置決め整定中、もしくは、一定速中の場合、前記パワ
ーアンプの動作をリニア増幅手段へ切換え、また、 加減速中の場合、前記パワーアンプの動作をPWMアン
プ手段へ切換えることを特徴とする請求項4記載の電動
機制御装置の切換方法。
6. A method for switching the operation means of the power amplifier, comprising: when the switching judgment means determines that the position is settled or during a constant speed, the operation of the power amplifier is transmitted to the linear amplification means. 5. The method according to claim 4, wherein the operation of the power amplifier is switched to a PWM amplifier during switching or acceleration / deceleration.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2008146453A1 (en) * 2007-05-18 2008-12-04 Ntn Corporation Motor-integrated magnetic bearing

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