JP2002027772A - モータ制御装置 - Google Patents
モータ制御装置Info
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- JP2002027772A JP2002027772A JP2000209161A JP2000209161A JP2002027772A JP 2002027772 A JP2002027772 A JP 2002027772A JP 2000209161 A JP2000209161 A JP 2000209161A JP 2000209161 A JP2000209161 A JP 2000209161A JP 2002027772 A JP2002027772 A JP 2002027772A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数個ある制御パラメ−タを１つパラメ−
タで自動的にチュ−ニングするモータ制御装置を提供す
る。 【解決手段】位置制御部１２と速度制御部１３、トルク
フィルタ部１４、電流制御部１５、速度信号作成部１９
を備えてモータ１６を駆動するモータ制御装置におい
て、位置制御部１２内の位置ループゲインと、速度ルー
プ内の速度ループゲイン及び速度積分時定数と、トルク
フィルタ部１４内のフィルタ定数と、電流制御部１５内
の電流ル−プゲイン及び電流積分時定数と、速度信号作
成部１９内のフィルタ時定数とを１つのパラメータに基
づいて自動的に決定する。
タで自動的にチュ−ニングするモータ制御装置を提供す
る。 【解決手段】位置制御部１２と速度制御部１３、トルク
フィルタ部１４、電流制御部１５、速度信号作成部１９
を備えてモータ１６を駆動するモータ制御装置におい
て、位置制御部１２内の位置ループゲインと、速度ルー
プ内の速度ループゲイン及び速度積分時定数と、トルク
フィルタ部１４内のフィルタ定数と、電流制御部１５内
の電流ル−プゲイン及び電流積分時定数と、速度信号作
成部１９内のフィルタ時定数とを１つのパラメータに基
づいて自動的に決定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モ−タ、ロボット
及び工作機械等のモータ制御装置に関し、特に制御パラ
メータのチューニング方法を改良したモータ制御装置に
関する。
及び工作機械等のモータ制御装置に関し、特に制御パラ
メータのチューニング方法を改良したモータ制御装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】制御ゲインをチューニングする装置とし
て、例えば、特開平10-76444がある。この装置では、負
荷イナ−シャの大きさを測定し制御ゲインを自動的に決
定するオ−トチュ−ニング部と、決定したゲインを格納
するゲイン記憶部と、指令値と出力により決定されるゲ
インを読み出すゲイン読み出し部と、フィ−ドバックル
−プで構成されるコントロ−ラを備えており、初期的に
チュ−ニング作業をしておくことで、実用的に負荷の変
動に応じてリアルタイムなゲイン変更を安価に実現でき
る。
て、例えば、特開平10-76444がある。この装置では、負
荷イナ−シャの大きさを測定し制御ゲインを自動的に決
定するオ−トチュ−ニング部と、決定したゲインを格納
するゲイン記憶部と、指令値と出力により決定されるゲ
インを読み出すゲイン読み出し部と、フィ−ドバックル
−プで構成されるコントロ−ラを備えており、初期的に
チュ−ニング作業をしておくことで、実用的に負荷の変
動に応じてリアルタイムなゲイン変更を安価に実現でき
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが前記従来例で
は、実際の運転に入る前に、実動作をいくつかのパタ−
ンに分けて指令に対する操作量と出力からゲインを決定
し、ゲイン修正量をコントロ−ラに与えるサイクルを繰
り返すことで制御ゲインチュ−ニングしている。しか
し、この方法では、複数個ある制御ゲインのどれをどの
くらい変更すれば良いかは、熟練者の経験に頼らなけれ
ばならず、チュ−ニングする技術者によっては、最適な
ゲインを得るまでに多大な時間を要すばかりでなく、振
動を誘発する恐れがあるという問題がある。そこで本発
明は、複数個ある制御パラメ−タを１つパラメ−タで自
動的にチュ−ニングするモータ制御装置を提供すること
を目的とする。
は、実際の運転に入る前に、実動作をいくつかのパタ−
ンに分けて指令に対する操作量と出力からゲインを決定
し、ゲイン修正量をコントロ−ラに与えるサイクルを繰
り返すことで制御ゲインチュ−ニングしている。しか
し、この方法では、複数個ある制御ゲインのどれをどの
くらい変更すれば良いかは、熟練者の経験に頼らなけれ
ばならず、チュ−ニングする技術者によっては、最適な
ゲインを得るまでに多大な時間を要すばかりでなく、振
動を誘発する恐れがあるという問題がある。そこで本発
明は、複数個ある制御パラメ−タを１つパラメ−タで自
動的にチュ−ニングするモータ制御装置を提供すること
を目的とする。
【０００４】
【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１では、位置指令とモータ位置を入力し、
前記位置指令に前記モータ位置が一致するように速度指
令を決定する位置制御部と、前記速度指令を入力し前記
モータ速度が前記速度指令に一致するようにトルク指令
を決定する速度制御部と、前記トルク指令を入力しフィ
ルタを通して新たなトルク指令を決定するトルクフィル
タ部と、前記トルクフィルタ部の出力である前記トルク
指令を入力し電流指令に変換してモ−タ電流が前記電流
指令に一致するように電流制御を行いモータを駆動する
電流制御部と、前記モータ位置から前記モータ速度を決
定する速度信号作成部と、を備え、負荷となるメカ部と
位置を検出する検出器が連結されたモータを駆動するモ
ータ制御装置において、前記位置制御部内の位置ループ
ゲインと、前記速度ループ内の速度ループゲイン及び速
度積分時定数と、前記トルクフィルタ部内のフィルタ定
数と、前記電流制御部内の電流ル−プゲイン及び電流積
分時定数と、速度信号作成部内のフィルタ時定数と、を
１つのパラメータに基づいて自動的に決定することを特
徴としている。また、請求項２記載の本発明は、前記１
つのパラメータに基づいて自動的に決定する手段とし
て、ユーザが希望する目標応答周波数ωfから決定する
手段と、負荷イナーシャ値JLと目標応答周波数ωfから
決定する手段と、メカの共振周波数ωH及び反共振周波
数ωLと目標応答周波数ωfから決定する手段と、これら
３つの手段を選択する手段とを備えたことを特徴として
いる。また請求項３記載の本発明は、前記のユーザが希
望する目標応答周波数ωfから決定する手段は、前記目
標応答周波数ωfを入力し、前記速度ル−プゲインkvをk
v=ωf、前記速度積分時定数tiをti=4/ωf、前記位置ル
−プゲインkpをkp=ωf/4、前記トルクフィルタ定数tfを
tf=1/(ωf*4)、前記電流ル−プゲインkiをki=ωf*4、前
記電流積分時定数taをta=1/ωｆ、と前記速度信号作成
部内のフィルタ時定数tvをtv=20.5/(ωf*4)、と設定す
ることを特徴としている。また請求項４に記載の本発明
は、前記の負荷イナーシャ値JLと目標応答周波数ωfか
ら決定する手段は、前記負荷イナ−シャ値JLと前記目標
応答周波数ωfを入力し、モ−タイナ−シャJMとの比か
ら求めたイナ-シャ補正ゲインJCOM=((JL+JM)/JM)0.5 を
用いて、前記速度ル−プゲインkvをkv=ωf/JCOM、前記
速度積分時定数tiをti=4/ωf*JCOM、前記位置ル−プゲ
インkpをkp=ωf/4/JCOM、前記トルクフィルタ定数tfをt
f=1/(ωf*4)*JCOM、前記電流ル−プゲインkiをki=ωf*4
/JCOM、前記電流積分時定数taをta=1/ωｆ*JCOM、と前
記速度信号作成部内のフィルタ時定数tvをtv=２0.5/(ω
f*4)*JCOM、と設定することを特徴としている。また請
求項５に記載の本発明は、前記のメカの共振周波数ωH
及び反共振周波数ωLと目標応答周波数ωfから決定する
手段は、前記メカの共振周波数ωH及び反共振周波数ωL
と前記目標応答周波数ωfを入力し、モ-タ側イナ-シャJ
1をJ1=(JM+JL)*(ωL/ωH)2/JMと表し、前記速度ル−プ
ゲインkvをkv=ωf/J1、前記速度積分時定数tiをti=4/ω
f*J1、前記位置ル−プゲインkpをkp=ωf/4/J1、前記ト
ルクフィルタ定数tfをtf=１/(ωf*4)*J1、前記電流ル−
プゲインkiをki=ωf*4/J1、前記電流積分時定数taをta=
1/ωｆ*J1、と前記速度信号作成部内のフィルタ時定数t
vをtv=20.5/(ωf*4)*J1、と設定することを特徴として
いる。このようになっているため、予め負荷イナ−シャ
値JLとメカの共振周波数ωH、反共振周波数ωLを設定し
ておけば、目標応答周波数ωfを入力するだけで全ての
設定個所の値が決まって制御装置全体の定数を所望の値
にすることができるのである。
めに、本発明１では、位置指令とモータ位置を入力し、
前記位置指令に前記モータ位置が一致するように速度指
令を決定する位置制御部と、前記速度指令を入力し前記
モータ速度が前記速度指令に一致するようにトルク指令
を決定する速度制御部と、前記トルク指令を入力しフィ
ルタを通して新たなトルク指令を決定するトルクフィル
タ部と、前記トルクフィルタ部の出力である前記トルク
指令を入力し電流指令に変換してモ−タ電流が前記電流
指令に一致するように電流制御を行いモータを駆動する
電流制御部と、前記モータ位置から前記モータ速度を決
定する速度信号作成部と、を備え、負荷となるメカ部と
位置を検出する検出器が連結されたモータを駆動するモ
ータ制御装置において、前記位置制御部内の位置ループ
ゲインと、前記速度ループ内の速度ループゲイン及び速
度積分時定数と、前記トルクフィルタ部内のフィルタ定
数と、前記電流制御部内の電流ル−プゲイン及び電流積
分時定数と、速度信号作成部内のフィルタ時定数と、を
１つのパラメータに基づいて自動的に決定することを特
徴としている。また、請求項２記載の本発明は、前記１
つのパラメータに基づいて自動的に決定する手段とし
て、ユーザが希望する目標応答周波数ωfから決定する
手段と、負荷イナーシャ値JLと目標応答周波数ωfから
決定する手段と、メカの共振周波数ωH及び反共振周波
数ωLと目標応答周波数ωfから決定する手段と、これら
３つの手段を選択する手段とを備えたことを特徴として
いる。また請求項３記載の本発明は、前記のユーザが希
望する目標応答周波数ωfから決定する手段は、前記目
標応答周波数ωfを入力し、前記速度ル−プゲインkvをk
v=ωf、前記速度積分時定数tiをti=4/ωf、前記位置ル
−プゲインkpをkp=ωf/4、前記トルクフィルタ定数tfを
tf=1/(ωf*4)、前記電流ル−プゲインkiをki=ωf*4、前
記電流積分時定数taをta=1/ωｆ、と前記速度信号作成
部内のフィルタ時定数tvをtv=20.5/(ωf*4)、と設定す
ることを特徴としている。また請求項４に記載の本発明
は、前記の負荷イナーシャ値JLと目標応答周波数ωfか
ら決定する手段は、前記負荷イナ−シャ値JLと前記目標
応答周波数ωfを入力し、モ−タイナ−シャJMとの比か
ら求めたイナ-シャ補正ゲインJCOM=((JL+JM)/JM)0.5 を
用いて、前記速度ル−プゲインkvをkv=ωf/JCOM、前記
速度積分時定数tiをti=4/ωf*JCOM、前記位置ル−プゲ
インkpをkp=ωf/4/JCOM、前記トルクフィルタ定数tfをt
f=1/(ωf*4)*JCOM、前記電流ル−プゲインkiをki=ωf*4
/JCOM、前記電流積分時定数taをta=1/ωｆ*JCOM、と前
記速度信号作成部内のフィルタ時定数tvをtv=２0.5/(ω
f*4)*JCOM、と設定することを特徴としている。また請
求項５に記載の本発明は、前記のメカの共振周波数ωH
及び反共振周波数ωLと目標応答周波数ωfから決定する
手段は、前記メカの共振周波数ωH及び反共振周波数ωL
と前記目標応答周波数ωfを入力し、モ-タ側イナ-シャJ
1をJ1=(JM+JL)*(ωL/ωH)2/JMと表し、前記速度ル−プ
ゲインkvをkv=ωf/J1、前記速度積分時定数tiをti=4/ω
f*J1、前記位置ル−プゲインkpをkp=ωf/4/J1、前記ト
ルクフィルタ定数tfをtf=１/(ωf*4)*J1、前記電流ル−
プゲインkiをki=ωf*4/J1、前記電流積分時定数taをta=
1/ωｆ*J1、と前記速度信号作成部内のフィルタ時定数t
vをtv=20.5/(ωf*4)*J1、と設定することを特徴として
いる。このようになっているため、予め負荷イナ−シャ
値JLとメカの共振周波数ωH、反共振周波数ωLを設定し
ておけば、目標応答周波数ωfを入力するだけで全ての
設定個所の値が決まって制御装置全体の定数を所望の値
にすることができるのである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的実施例に基
づいて述べる。図１は本発明のモータ制御装置を適用し
たモ−タ制御システムのブロック図である。図におい
て、１１は位置指令Prefを出力する指令発生部、１２は
位置指令Prefと検出されたモータの位置信号Pfbを入力
して速度指令Vrefを出力するとともに前記２つの入力信
号が一致するようにモータの位置制御をする位置制御
部、１３は速度指令Vrefと演算されたモータ１６の速度
信号Vfbを入力してトルク指令Trefを出力するとともに
前記２つの入力信号が一致するようにモータ１６の速度
制御をする速度制御部、１４はトルク指令Trefを受けて
フィルタをかけるトルクフィルタ部、１５はトルクフィ
ルタ部の出力であるトルク指令Trefを受けて電流指令Ir
に変換し、検出されたモ−タ電流Ifbが電流指令Trに一
致するように電流制御を行いモータ１６に電流を供給す
る電流制御部、１７はモータ１６の回転軸に接続するな
どして回転軸の回転位置を検出する検出器、１８はモ−
タで駆動されるメカ部、１９は検出器１７の出力信号を
受けて差分演算して得られた速度信号にフィルタをかけ
て前記速度信号Vfbを出力する速度信号作成部、１ａは
制御パラメ−タ選定信号を入力し、前記位置制御部１２
と速度制御部１３とトルクフィルタ部１４と電流制御部
１５と速度信号作成部１８に最適な制御パラメ−タを供
給するワンパラメ−タチュ−ニング部である。
づいて述べる。図１は本発明のモータ制御装置を適用し
たモ−タ制御システムのブロック図である。図におい
て、１１は位置指令Prefを出力する指令発生部、１２は
位置指令Prefと検出されたモータの位置信号Pfbを入力
して速度指令Vrefを出力するとともに前記２つの入力信
号が一致するようにモータの位置制御をする位置制御
部、１３は速度指令Vrefと演算されたモータ１６の速度
信号Vfbを入力してトルク指令Trefを出力するとともに
前記２つの入力信号が一致するようにモータ１６の速度
制御をする速度制御部、１４はトルク指令Trefを受けて
フィルタをかけるトルクフィルタ部、１５はトルクフィ
ルタ部の出力であるトルク指令Trefを受けて電流指令Ir
に変換し、検出されたモ−タ電流Ifbが電流指令Trに一
致するように電流制御を行いモータ１６に電流を供給す
る電流制御部、１７はモータ１６の回転軸に接続するな
どして回転軸の回転位置を検出する検出器、１８はモ−
タで駆動されるメカ部、１９は検出器１７の出力信号を
受けて差分演算して得られた速度信号にフィルタをかけ
て前記速度信号Vfbを出力する速度信号作成部、１ａは
制御パラメ−タ選定信号を入力し、前記位置制御部１２
と速度制御部１３とトルクフィルタ部１４と電流制御部
１５と速度信号作成部１８に最適な制御パラメ−タを供
給するワンパラメ−タチュ−ニング部である。
【０００６】次に、位置制御部１２と速度制御部１３、
トルクフィルタ部１４、電流制御部１５、モ−タ１６、
検出器１７、速度信号作成部１９の詳細について図２を
用いて説明する。図中、２１は位置指令Prefからモ-タ
位置Pfbを減じて位置偏差を出力する減算器、２２は位
置偏差に位置ル−プゲインkpを乗じて速度指令Vrefを出
力する乗算器、２３は速度指令Vrefから速度信号Vfbを
減じて速度偏差を出力する減算器、２４は速度ル-プゲ
インkvと速度積分時定数tiで構成されるPI制御器であり
トルク指令Trefを出力する。２５は時定数tfのトルクフ
ィルタであり、２６はトルク指令を電流指令に変換する
電流変換定数である。２７は電流指令Irとモ-タ電流Ifb
を減じて電流偏差を出力する減算器、２８は電流ル-プ
ゲインkiと電流積分時定数taで構成されるPI制御器であ
り電流をモ-タ２９に出力する。モ-タは２９の抵抗Rと
インダクタンスL、トルク定数kt、誘起電圧定数keでモ
デル化している。２ａはモ-タ位置を時間微分する微分
器であり、２ｂはモ-タ位置を微分した信号に時定数tv
のフィルタ通す速度フィルタである。以上に示したよう
に、モ-タモデルに表した抵抗R、インダクタンスL、ト
ルク定数kt、誘起電圧定数ke、および電流変換定数ka以
外の７つの制御パラメ-タは、ユ-ザが設定しなければな
らず、それぞれのパラメ-タの整合を取らなければ振動
を誘発し、要求仕様を満たせない場合がある。そこで本
発明では、ワンパラメ-タで制御パラメ-タを自動的に設
定する方法を提案する。なお、抵抗RとインダクタンスL
とトルク定数ktと誘起電圧定数keはモ−タ固有の値であ
り、チュ−ニングする必要はない。
トルクフィルタ部１４、電流制御部１５、モ−タ１６、
検出器１７、速度信号作成部１９の詳細について図２を
用いて説明する。図中、２１は位置指令Prefからモ-タ
位置Pfbを減じて位置偏差を出力する減算器、２２は位
置偏差に位置ル−プゲインkpを乗じて速度指令Vrefを出
力する乗算器、２３は速度指令Vrefから速度信号Vfbを
減じて速度偏差を出力する減算器、２４は速度ル-プゲ
インkvと速度積分時定数tiで構成されるPI制御器であり
トルク指令Trefを出力する。２５は時定数tfのトルクフ
ィルタであり、２６はトルク指令を電流指令に変換する
電流変換定数である。２７は電流指令Irとモ-タ電流Ifb
を減じて電流偏差を出力する減算器、２８は電流ル-プ
ゲインkiと電流積分時定数taで構成されるPI制御器であ
り電流をモ-タ２９に出力する。モ-タは２９の抵抗Rと
インダクタンスL、トルク定数kt、誘起電圧定数keでモ
デル化している。２ａはモ-タ位置を時間微分する微分
器であり、２ｂはモ-タ位置を微分した信号に時定数tv
のフィルタ通す速度フィルタである。以上に示したよう
に、モ-タモデルに表した抵抗R、インダクタンスL、ト
ルク定数kt、誘起電圧定数ke、および電流変換定数ka以
外の７つの制御パラメ-タは、ユ-ザが設定しなければな
らず、それぞれのパラメ-タの整合を取らなければ振動
を誘発し、要求仕様を満たせない場合がある。そこで本
発明では、ワンパラメ-タで制御パラメ-タを自動的に設
定する方法を提案する。なお、抵抗RとインダクタンスL
とトルク定数ktと誘起電圧定数keはモ−タ固有の値であ
り、チュ−ニングする必要はない。
【０００７】ワンパラメ−タチュ−ニング部１ａの詳細
について図３を用いて説明する。ワンパラメ−タチュ−
ニング部１ａでは、制御パラメ−タ選定信号を入力し、
判定器３１で、ユ-ザが希望する目標応答周波数ωfから
決定する手段３２と、負荷イナーシャ値JLと目標応答周
波数ωfから決定する手段３３、メカ特性である共振周
波数ωH及び反共振周波数ωLと目標応答周波数ωfから
決定する手段３４の選択を行う。
について図３を用いて説明する。ワンパラメ−タチュ−
ニング部１ａでは、制御パラメ−タ選定信号を入力し、
判定器３１で、ユ-ザが希望する目標応答周波数ωfから
決定する手段３２と、負荷イナーシャ値JLと目標応答周
波数ωfから決定する手段３３、メカ特性である共振周
波数ωH及び反共振周波数ωLと目標応答周波数ωfから
決定する手段３４の選択を行う。
【０００８】ユーザが希望する目標応答周波数ωfから
決定する手段が選ばれた場合は、前記目標応答周波数ω
fを入力し、前記速度ル−プゲインkvをkv=ωf、前記速
度積分時定数tiをti=4/ωf、前記位置ル−プゲインkpを
kp=ωf/4、前記トルクフィルタ定数tfをtf=1/(ωf*4)、
前記電流ル−プゲインkiをki=ωf*4、前記電流積分時定
数taをta=1/ωｆ、前記速度信号作成部内のフィルタ時
定数tvをtv=20.5/(ωf*4)、と設定し、上記演算により
算出された制御パラメ-タを出力する。
決定する手段が選ばれた場合は、前記目標応答周波数ω
fを入力し、前記速度ル−プゲインkvをkv=ωf、前記速
度積分時定数tiをti=4/ωf、前記位置ル−プゲインkpを
kp=ωf/4、前記トルクフィルタ定数tfをtf=1/(ωf*4)、
前記電流ル−プゲインkiをki=ωf*4、前記電流積分時定
数taをta=1/ωｆ、前記速度信号作成部内のフィルタ時
定数tvをtv=20.5/(ωf*4)、と設定し、上記演算により
算出された制御パラメ-タを出力する。
【０００９】負荷イナーシャ値JLと目標応答周波数ωf
から決定する手段が選ばれた場合は、前記負荷イナ−シ
ャ値JLを入力し、モ−タイナ−シャJMとの比から求めた
イナ-シャ補正ゲインJCOM=((JL+JM)/JM)0.5 を用いて、
前記速度ル−プゲインkvをkv=ωf/JCOM、前記速度積分
時定数tiをti=4/ωf*JCOM、前記位置ル−プゲインkpをk
p=ωf/4/JCOM、前記トルクフィルタ定数tfをtf=1/(ωf*
4)*JCOM、前記電流ル−プゲインkiをki=ωf*4/JCOM、前
記電流積分時定数taをta=1/ωｆ*JCOM、前記速度信号作
成部内のフィルタ時定数tvをtv=２0.5/(ωf*4)*JCOM、
と設定し、上記演算により算出された制御パラメ-タを
出力する。
から決定する手段が選ばれた場合は、前記負荷イナ−シ
ャ値JLを入力し、モ−タイナ−シャJMとの比から求めた
イナ-シャ補正ゲインJCOM=((JL+JM)/JM)0.5 を用いて、
前記速度ル−プゲインkvをkv=ωf/JCOM、前記速度積分
時定数tiをti=4/ωf*JCOM、前記位置ル−プゲインkpをk
p=ωf/4/JCOM、前記トルクフィルタ定数tfをtf=1/(ωf*
4)*JCOM、前記電流ル−プゲインkiをki=ωf*4/JCOM、前
記電流積分時定数taをta=1/ωｆ*JCOM、前記速度信号作
成部内のフィルタ時定数tvをtv=２0.5/(ωf*4)*JCOM、
と設定し、上記演算により算出された制御パラメ-タを
出力する。
【００１０】メカ特性である共振周波数ωH及び反共振
周波数ωLと目標応答周波数ωfから決定する手段が選ば
れた場合は、前記メカの共振周波数ωH及び反共振周波
数ωLを入力し、モ-タ側イナ-シャJ1をJ1=(JM+JL)*(ωL
/ωH)2/JMと表し、前記速度ル−プゲインkvをkv=ωf/J
1、前記速度積分時定数tiをti=4/ωf*J1、前記位置ル−
プゲインkpをkp=ωf/4/J1、前記トルクフィルタ定数tf
をtf=１/(ωf*4)*J1、前記電流ル−プゲインkiをki=ωf
*4/J1、前記電流積分時定数taをta=1/ωｆ*J1、前記速
度信号作成部内のフィルタ時定数tvをtv=20.5/(ωf*4)*
J1、と設定し、上記演算により算出された制御パラメ-
タを出力する。
周波数ωLと目標応答周波数ωfから決定する手段が選ば
れた場合は、前記メカの共振周波数ωH及び反共振周波
数ωLを入力し、モ-タ側イナ-シャJ1をJ1=(JM+JL)*(ωL
/ωH)2/JMと表し、前記速度ル−プゲインkvをkv=ωf/J
1、前記速度積分時定数tiをti=4/ωf*J1、前記位置ル−
プゲインkpをkp=ωf/4/J1、前記トルクフィルタ定数tf
をtf=１/(ωf*4)*J1、前記電流ル−プゲインkiをki=ωf
*4/J1、前記電流積分時定数taをta=1/ωｆ*J1、前記速
度信号作成部内のフィルタ時定数tvをtv=20.5/(ωf*4)*
J1、と設定し、上記演算により算出された制御パラメ-
タを出力する。
【００１１】以上の制御パラメ-タは安定条件と実験を
繰り返すことにより決定した。例えば、速度ル-プゲイ
ンkvと速度積分時定数tiは、速度ル-プをkvとtiとモ-タ
イナ-シャのみで表される２次系で表し、速度指令から
速度にいたる範囲の伝達関数の特性方程式の根が安定に
なる（重根）ように決定した。なお、本発明ではそれぞ
れの制御パラメ-タの整合を重根条件で解いたが、安定
条件を満たす範囲で解いて制御パラメ-タを決定しても
良い。また、本発明は、１つのパラメ-タで７つの制御
パラメ-タを自動的に決定できることに加えて、負荷の
イナ-シャの大きさや、メカ特性である反共振周波数と
共振周波数を用いて、制御パラメ-タの設定指針を自動
的に変更し、最適な制御パラメ-タを得ることができ
る。
繰り返すことにより決定した。例えば、速度ル-プゲイ
ンkvと速度積分時定数tiは、速度ル-プをkvとtiとモ-タ
イナ-シャのみで表される２次系で表し、速度指令から
速度にいたる範囲の伝達関数の特性方程式の根が安定に
なる（重根）ように決定した。なお、本発明ではそれぞ
れの制御パラメ-タの整合を重根条件で解いたが、安定
条件を満たす範囲で解いて制御パラメ-タを決定しても
良い。また、本発明は、１つのパラメ-タで７つの制御
パラメ-タを自動的に決定できることに加えて、負荷の
イナ-シャの大きさや、メカ特性である反共振周波数と
共振周波数を用いて、制御パラメ-タの設定指針を自動
的に変更し、最適な制御パラメ-タを得ることができ
る。
【００１２】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、位置制御部、速度制御部、電流制御部などの制御パ
ラメ-タを１つのパラメ-タで振動することなく自動的に
決定することができ、さらに、負荷イナ-シャの大きさ
や、メカ特性を用いて、制御パラメ-タの設定指針を自
動的に変更し、負荷イナ-シャの大きさやメカ特性に応
じた最適な制御パラメ-タを得ることができる位置制御
装置が実現できる。
ば、位置制御部、速度制御部、電流制御部などの制御パ
ラメ-タを１つのパラメ-タで振動することなく自動的に
決定することができ、さらに、負荷イナ-シャの大きさ
や、メカ特性を用いて、制御パラメ-タの設定指針を自
動的に変更し、負荷イナ-シャの大きさやメカ特性に応
じた最適な制御パラメ-タを得ることができる位置制御
装置が実現できる。
【図１】本発明のモータ制御装置を適用したモ−タ制御
システムのブロック図
システムのブロック図
【図２】図１の各ブロックの詳細を示したブロック図
【図３】図１のワンパラメ−タチュ−ニング部の詳細を
示す図
示す図
１１ 指令発生器 １２ 位置制御部 １３ 速度制御部 １４ トルクフィルタ部 １５ 電流制御部 １６ モ−タ １７ 検出器 １８ メカ部 １９ 速度信号作成部 １ａ ワンパラメータチューニング部 ２１、２３、２７ 減算器 ２２ 乗算器 ２４ 速度PI制御器 ２５ トルクフィルタ ２６ 電流変換定数 ２８ 電流PI制御器 ２９ モ-タモデル ２ａ 微分器 ２ｂ 速度フィルタ ３１ 判定器 ３２ 目標応答周波数から決定する手段 ３３ 負荷イナーシャ値と目標応答周波数から決定する
手段 ３４ メカ特性と目標応答周波数から決定する手段
手段 ３４ メカ特性と目標応答周波数から決定する手段
Claims (5)
- 【請求項１】位置指令とモータ位置を入力し、前記位置
指令に前記モータ位置が一致するように速度指令を決定
する位置制御部と、前記速度指令を入力し前記モータ速
度が前記速度指令に一致するようにトルク指令を決定す
る速度制御部と、前記トルク指令を入力しフィルタを通
して新たなトルク指令を決定するトルクフィルタ部と、
前記トルクフィルタ部の出力である前記トルク指令を入
力し電流指令に変換してモ−タ電流が前記電流指令に一
致するように電流制御を行いモータを駆動する電流制御
部と、前記モータ位置から前記モータ速度を決定する速
度信号作成部と、を備え、負荷となるメカ部と位置を検
出する検出器が連結されたモータを駆動するモータ制御
装置において、 前記位置制御部内の位置ループゲインと、前記速度ルー
プ内の速度ループゲイン及び速度積分時定数と、前記ト
ルクフィルタ部内のフィルタ定数と、前記電流制御部内
の電流ル−プゲイン及び電流積分時定数と、速度信号作
成部内のフィルタ時定数と、を１つのパラメータに基づ
いて自動的に決定することを特徴とするモータ制御装
置。 - 【請求項２】前記１つのパラメータに基づいて自動的に
決定する手段として、ユーザが希望する目標応答周波数
ωfから決定する手段と、負荷イナーシャ値JLと目標応
答周波数ωfから決定する手段と、メカの共振周波数ωH
及び反共振周波数ωLと目標応答周波数ωfから決定する
手段と、これら３つの手段を選択する手段とを備えたこ
とを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。 - 【請求項３】前記のユーザが希望する目標応答周波数ω
fから決定する手段は、前記目標応答周波数ωfを入力
し、前記速度ル−プゲインkvをkv=ωf、前記速度積分時
定数tiをti=4/ωf、前記位置ル−プゲインkpをkp=ωf/
4、前記トルクフィルタ定数tfをtf=1/(ωf*4)、前記電
流ル−プゲインkiをki=ωf*4、前記電流積分時定数taを
ta=1/ωｆ、と前記速度信号作成部内のフィルタ時定数t
vをtv=20.5/(ωf*4)、と設定することを特徴とする請求
項２記載のモ−タ制御装置。 - 【請求項４】前記の負荷イナーシャ値JLと目標応答周波
数ωfから決定する手段は、前記負荷イナ−シャ値JLと
前記目標応答周波数ωfを入力し、モ−タイナ−シャJM
との比から求めたイナ-シャ補正ゲインJCOM=((JL+JM)/J
M)0.5 を用いて、前記速度ル−プゲインkvをkv=ωf/JCO
M、前記速度積分時定数tiをti=4/ωf*JCOM、前記位置ル
−プゲインkpをkp=ωf/4/JCOM、前記トルクフィルタ定
数tfをtf=1/(ωf*4)*JCOM、前記電流ル−プゲインkiをk
i=ωf*4/JCOM、前記電流積分時定数taをta=1/ωｆ*JCO
M、と前記速度信号作成部内のフィルタ時定数tvをtv=２
0.5/(ωf*4)*JCOM、と設定することを特徴とする請求項
２記載のモ−タ制御装置。 - 【請求項５】前記のメカの共振周波数ωH及び反共振周
波数ωLと目標応答周波数ωfから決定する手段は、前記
メカの共振周波数ωH及び反共振周波数ωLと前記目標応
答周波数ωfを入力し、モ-タ側イナ-シャJ1をJ1=(JM+J
L)*(ωL/ωH)2/JMと表し、前記速度ル−プゲインkvをkv
=ωf/J1、前記速度積分時定数tiをti=4/ωf*J1、前記位
置ル−プゲインkpをkp=ωf/4/J1、前記トルクフィルタ
定数tfをtf=１/(ωf*4)*J1、前記電流ル−プゲインkiを
ki=ωf*4/J1、前記電流積分時定数taをta=1/ωｆ*J1、
と前記速度信号作成部内のフィルタ時定数tvをtv=20.5/
(ωf*4)*J1、と設定することを特徴とする請求項２記載
のモ−タ制御装置。
Priority Applications (2)
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| JP2000209161A JP3561911B2 (ja) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | モータ制御装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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| JP2009183083A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Panasonic Corp | モータ制御装置およびモータ制御パラメータ設定方法 |
| JP2009237821A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Mitsubishi Electric Corp | 位置制御装置 |
| JP2011097758A (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 電動機の制御装置 |
| DE112011103674T5 (de) | 2010-11-05 | 2013-09-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Motorregelvorrichtung |
| CN104079225A (zh) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 山洋电气株式会社 | 电动机的速度控制装置 |
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|---|---|---|---|---|
| WO2007122904A1 (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-01 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | モータ制御装置および制御パラメータ調整方法 |
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- 2000-07-11 JP JP2000209161A patent/JP3561911B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP4687418B2 (ja) * | 2004-12-03 | 2011-05-25 | 三菱電機株式会社 | モータ制御装置 |
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| CN104079225A (zh) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 山洋电气株式会社 | 电动机的速度控制装置 |
| JP2014200129A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | 山洋電気株式会社 | モータの速度制御装置 |
| CN104079225B (zh) * | 2013-03-29 | 2018-02-27 | 山洋电气株式会社 | 电动机的速度控制装置 |
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