JP2003131703A - モータ制御装置 - Google Patents
モータ制御装置Info
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- JP2003131703A JP2003131703A JP2001327040A JP2001327040A JP2003131703A JP 2003131703 A JP2003131703 A JP 2003131703A JP 2001327040 A JP2001327040 A JP 2001327040A JP 2001327040 A JP2001327040 A JP 2001327040A JP 2003131703 A JP2003131703 A JP 2003131703A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フィードフォワード補償部を用いて使い分け
るに必要な多くのメモリを不要にする。 【解決手段】フィードフォワード補償部１１とフィード
バック制御部１２とを備えるモータ制御装置において、
フィードバック制御部１２内のフィードバック信号に合
わせてフィードフォワード信号を切り替える切替手段を
備える。
るに必要な多くのメモリを不要にする。 【解決手段】フィードフォワード補償部１１とフィード
バック制御部１２とを備えるモータ制御装置において、
フィードバック制御部１２内のフィードバック信号に合
わせてフィードフォワード信号を切り替える切替手段を
備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は工作機械，ロボット
等の駆動に用いられるモータの制御装置に関する。
等の駆動に用いられるモータの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】フィードバック制御部内の機械系を２慣
性に近似した機械系模擬部を備え、位置指令を入力して
前記機械系模擬部に対して位置制御及び速度制御を行
い、前記機械系模擬部の位置、速度及びトルク指令を前
記フィードフォワード信号として前記フィードバック制
御部へ出力するフィードフォワード補償部と、前記フィ
ードフォワード信号を入力し、制御対象が前記指令に一
致するようにフィードバック制御を行うフィードバック
制御部、を備えるモータ制御装置として、例えば、特開
平6-30758号公報に開示されたものがある。この従来技
術では、フィードバック制御部がモータ位置とモータ速
度をフィードバックする場合は、モータを高応答に駆動
できるということが示されている。
性に近似した機械系模擬部を備え、位置指令を入力して
前記機械系模擬部に対して位置制御及び速度制御を行
い、前記機械系模擬部の位置、速度及びトルク指令を前
記フィードフォワード信号として前記フィードバック制
御部へ出力するフィードフォワード補償部と、前記フィ
ードフォワード信号を入力し、制御対象が前記指令に一
致するようにフィードバック制御を行うフィードバック
制御部、を備えるモータ制御装置として、例えば、特開
平6-30758号公報に開示されたものがある。この従来技
術では、フィードバック制御部がモータ位置とモータ速
度をフィードバックする場合は、モータを高応答に駆動
できるということが示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし前記従来技術で
は、フィードフォワード補償部から出力するフィードフ
ォワード信号がモータ位置とモータ速度であるため、フ
ィードバック制御部がモータ位置とモータ速度をフィー
ドバックする場合にしか適用できないという問題があっ
た。
は、フィードフォワード補償部から出力するフィードフ
ォワード信号がモータ位置とモータ速度であるため、フ
ィードバック制御部がモータ位置とモータ速度をフィー
ドバックする場合にしか適用できないという問題があっ
た。
【０００４】また、フィードバック制御部が機械負荷位
置とモータ速度をフィードバックする場合と機械負荷位
置と機械負荷速度をフィードバックする場合は図６と図
７に示すようなフィードフォワード補償部を用いて使い
分ける必要があり、これを記憶するために多くのメモリ
を必要とするという問題点があった。
置とモータ速度をフィードバックする場合と機械負荷位
置と機械負荷速度をフィードバックする場合は図６と図
７に示すようなフィードフォワード補償部を用いて使い
分ける必要があり、これを記憶するために多くのメモリ
を必要とするという問題点があった。
【０００５】
【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、本発明は、フィードバック制御部内の機械系を２
慣性で近似する機械系模擬部を備え、位置指令を入力す
ると前記機械系模擬部の位置と速度を制御し、前記機械
系模擬部の位置と速度、トルクの各指令を含むフィード
フォワード信号を前記フィードバック制御部へ出力する
フィードフォワード補償部と、前記フィードフォワード
信号を入力すると制御対象が前記位置指令に一致するよ
うに位置制御と速度制御を行う前記フィードバック制御
部と、を備えるモータ制御装置において、前記フィード
バック制御部内のフィードバック信号に合わせて前記フ
ィードフォワード信号を切り替える切替手段を備えてい
ることを特徴とするものである。前記切替手段は、前記
フィードフォワード補償部に設けられて前記フィードフ
ォワード信号を切り替える切替器と、その切替器を操作
するための指令を出力する切替指令発生部と、からなる
ことを特徴とし、また、前記切替手段は、位置フィード
フォワード信号切り替え指令SpffがHiであれば模擬モー
タ位置Pmmを出力してLoであれば模擬機械負荷位置Plmを
出力し、速度フィードフォワード信号切り替え指令Svff
がHiであれば模擬モータ速度Vmmを出力してLoであれば
模擬機械負荷速度Vlmを出力することを特徴としてい
る。さらに、前記機械系模擬部には、その速度を推定す
るオブザーバを備えていることを特徴としている。
めに、本発明は、フィードバック制御部内の機械系を２
慣性で近似する機械系模擬部を備え、位置指令を入力す
ると前記機械系模擬部の位置と速度を制御し、前記機械
系模擬部の位置と速度、トルクの各指令を含むフィード
フォワード信号を前記フィードバック制御部へ出力する
フィードフォワード補償部と、前記フィードフォワード
信号を入力すると制御対象が前記位置指令に一致するよ
うに位置制御と速度制御を行う前記フィードバック制御
部と、を備えるモータ制御装置において、前記フィード
バック制御部内のフィードバック信号に合わせて前記フ
ィードフォワード信号を切り替える切替手段を備えてい
ることを特徴とするものである。前記切替手段は、前記
フィードフォワード補償部に設けられて前記フィードフ
ォワード信号を切り替える切替器と、その切替器を操作
するための指令を出力する切替指令発生部と、からなる
ことを特徴とし、また、前記切替手段は、位置フィード
フォワード信号切り替え指令SpffがHiであれば模擬モー
タ位置Pmmを出力してLoであれば模擬機械負荷位置Plmを
出力し、速度フィードフォワード信号切り替え指令Svff
がHiであれば模擬モータ速度Vmmを出力してLoであれば
模擬機械負荷速度Vlmを出力することを特徴としてい
る。さらに、前記機械系模擬部には、その速度を推定す
るオブザーバを備えていることを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は、本発明のモータ制御装置の
要部の構成を示すブロック図である。図において、１１
はフィードフォワード補償部であり、位置指令Prefと位
置フィードフォワード信号切り替え指令Spff、速度フィ
ードフォワード信号切り替え指令Svffを入力し、位置指
令Prefに基づいて位置と速度の制御を行い、位置フィー
ドフォワード信号Pffと速度フィードフォワード信号Vf
f、模擬トルク指令Trefmを出力する。１２はフィードバ
ック制御部であり、位置フィードフォワード信号Pffと
速度フィードフォワード信号Vff、模擬トルク指令Trefm
を入力し、これに基づいて制御対象を駆動する。１３は
切り替え指令発生部であり、フィードバック制御部１２
内のフィードバック形態に基づいてフィードフォワード
補償部１１へ位置フィードフォワード信号切り替え指令
Spffと速度フィードフォワード信号切り替え指令Svffを
出力する。
基づいて説明する。図１は、本発明のモータ制御装置の
要部の構成を示すブロック図である。図において、１１
はフィードフォワード補償部であり、位置指令Prefと位
置フィードフォワード信号切り替え指令Spff、速度フィ
ードフォワード信号切り替え指令Svffを入力し、位置指
令Prefに基づいて位置と速度の制御を行い、位置フィー
ドフォワード信号Pffと速度フィードフォワード信号Vf
f、模擬トルク指令Trefmを出力する。１２はフィードバ
ック制御部であり、位置フィードフォワード信号Pffと
速度フィードフォワード信号Vff、模擬トルク指令Trefm
を入力し、これに基づいて制御対象を駆動する。１３は
切り替え指令発生部であり、フィードバック制御部１２
内のフィードバック形態に基づいてフィードフォワード
補償部１１へ位置フィードフォワード信号切り替え指令
Spffと速度フィードフォワード信号切り替え指令Svffを
出力する。
【０００７】次に、フィードフォワード補償部１１につ
いて、その詳細をブロック図にした図２を用いて説明す
る。図において、１１１は模擬位置・速度制御部であ
り、位置指令Prefを入力すると、模擬負荷位置Plmと位
置指令Prefが一致するように位置制御と速度制御を行
い、模擬トルク指令Trefmを模擬モータ部１１２に出力
する。模擬モータ部１１２は模擬トルク指令Trefmを入
力するとこれに基づいて模擬モータ位置Pmmを模擬負荷
機械部１１３と位置フィードフォワード信号切替部１１
４へ出力するとともに、模擬モータ速度Vmmを速度フィ
ードフォワード信号切替部１１５へ出力する。模擬負荷
機械部１１３は模擬モータ位置Pmmを入力するとこれに
基づいて模擬機械負荷位置Plmを求めて位置フィードフ
ォワード信号切替部１１４と模擬位置・速度制御部１１
１へ出力するとともに、模擬機械負荷速度Vlmを求めて
速度フィードフォワード信号切替部１１５と模擬位置・
速度制御部１１１へ出力する。位置フィードフォワード
信号切替部１１４は模擬モータ位置Pmmと、模擬機械負
荷位置Plm、位置フィードフォワード信号切り替え指令S
pffを入力し、位置フィードフォワード信号切り替え指
令Spffに基づいて位置フィードフォワード補償信号Pff
を出力する。位置フィードフォワード信号切替部１１４
は、位置フィードフォワード信号切り替え指令SpffがHi
であれば模擬モータ位置Pmmを出力し、位置フィードフ
ォワード信号切り替え指令SpffがLoであれば模擬機械負
荷位置Plmを出力する。速度フィードフォワード信号切
替部１１５は模擬モータ速度Vmmと、模擬機械負荷速度V
lm、速度フィードフォワード信号切り替え指令Svffを入
力し、速度フィードフォワード信号切り替え指令Svffに
基づいて速度フィードフォワード補償信号Vffを出力す
る。速度フィードフォワード信号切替部１１５は、速度
フィードフォワード信号切り替え指令SvffがHiであれば
模擬モータ速度Vmmを出力し、速度フィードフォワード
信号切り替え指令SvffがLoであれば模擬機械負荷速度Vl
mを出力する。
いて、その詳細をブロック図にした図２を用いて説明す
る。図において、１１１は模擬位置・速度制御部であ
り、位置指令Prefを入力すると、模擬負荷位置Plmと位
置指令Prefが一致するように位置制御と速度制御を行
い、模擬トルク指令Trefmを模擬モータ部１１２に出力
する。模擬モータ部１１２は模擬トルク指令Trefmを入
力するとこれに基づいて模擬モータ位置Pmmを模擬負荷
機械部１１３と位置フィードフォワード信号切替部１１
４へ出力するとともに、模擬モータ速度Vmmを速度フィ
ードフォワード信号切替部１１５へ出力する。模擬負荷
機械部１１３は模擬モータ位置Pmmを入力するとこれに
基づいて模擬機械負荷位置Plmを求めて位置フィードフ
ォワード信号切替部１１４と模擬位置・速度制御部１１
１へ出力するとともに、模擬機械負荷速度Vlmを求めて
速度フィードフォワード信号切替部１１５と模擬位置・
速度制御部１１１へ出力する。位置フィードフォワード
信号切替部１１４は模擬モータ位置Pmmと、模擬機械負
荷位置Plm、位置フィードフォワード信号切り替え指令S
pffを入力し、位置フィードフォワード信号切り替え指
令Spffに基づいて位置フィードフォワード補償信号Pff
を出力する。位置フィードフォワード信号切替部１１４
は、位置フィードフォワード信号切り替え指令SpffがHi
であれば模擬モータ位置Pmmを出力し、位置フィードフ
ォワード信号切り替え指令SpffがLoであれば模擬機械負
荷位置Plmを出力する。速度フィードフォワード信号切
替部１１５は模擬モータ速度Vmmと、模擬機械負荷速度V
lm、速度フィードフォワード信号切り替え指令Svffを入
力し、速度フィードフォワード信号切り替え指令Svffに
基づいて速度フィードフォワード補償信号Vffを出力す
る。速度フィードフォワード信号切替部１１５は、速度
フィードフォワード信号切り替え指令SvffがHiであれば
模擬モータ速度Vmmを出力し、速度フィードフォワード
信号切り替え指令SvffがLoであれば模擬機械負荷速度Vl
mを出力する。
【０００８】次に、フィードバック制御部１２について
図３を用いて説明する。図３は、フィードバック制御部
１２内の詳細なブロック図である。図３において、１２
１は位置・速度制御部であり、位置フィードフォワード
補償信号Pffと速度フィードフォワード補償信号Vff、制
御対象部１２４の位置Pfbと速度Vfbを入力し、位置フィ
ードフォワード補償信号Pffに位置Pfbが一致するように
位置制御と速度制御を行い、トルク指令Trefを加算器１
２２へ出力する。加算器１２２は模擬トルク指令Trefm
とトルク指令Trefを入力し、模擬トルク指令Trefmにト
ルク指令Trefを加えた値を第２トルク指令Tref2として
電流制御部１２３に出力する。電流制御部１２３は第２
トルク指令Tref2に基づいて制御対象部１２４を駆動す
る。制御対象部１２４は内部に検出器を備えており、そ
の検出器で検出した位置Pfbと速度Vfbを位置・速度指令
部１２１へ出力する。
図３を用いて説明する。図３は、フィードバック制御部
１２内の詳細なブロック図である。図３において、１２
１は位置・速度制御部であり、位置フィードフォワード
補償信号Pffと速度フィードフォワード補償信号Vff、制
御対象部１２４の位置Pfbと速度Vfbを入力し、位置フィ
ードフォワード補償信号Pffに位置Pfbが一致するように
位置制御と速度制御を行い、トルク指令Trefを加算器１
２２へ出力する。加算器１２２は模擬トルク指令Trefm
とトルク指令Trefを入力し、模擬トルク指令Trefmにト
ルク指令Trefを加えた値を第２トルク指令Tref2として
電流制御部１２３に出力する。電流制御部１２３は第２
トルク指令Tref2に基づいて制御対象部１２４を駆動す
る。制御対象部１２４は内部に検出器を備えており、そ
の検出器で検出した位置Pfbと速度Vfbを位置・速度指令
部１２１へ出力する。
【０００９】次に、制御対象部１２４の構成について、
図４を用いて詳細に説明する。制御対象部１２４の構成
には３つの種類があり、それぞれの構成を図４（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示している。これらの図において、１
２４１は電流制御部１２３により駆動されるモータ、１
２４２はモータ１２４１に連結されてモータ位置Pmとモ
ータ速度Vmを検出する検出器、１２４３はモータ１２４
１に連結されてモータ１２４１により駆動される機械負
荷、１２４４は機械負荷１２４３に連結されて機械負荷
位置Pｆｂと機械負荷速度Ｖｆｂを検出する検出器であ
る。なお、機械負荷位置Ｐｆｂと機械負荷速度Ｖｆｂの
両方の検出が困難な場合は検出器１２４４の代わりにオ
ブザーバ等により機械負荷位置と機械負荷速度を推測し
てもよい。図４aの場合は、制御対象部１２４aはモータ
位置Pmを位置Pfbとして出力し、モータ速度Vmを速度Vfb
として出力する。図４bの場合は、制御対象部１２４bは
機械負荷位置Plを位置Pfbとして出力し、モータ速度Vm
を速度Vfbとして出力する。図４cの場合は、制御対象部
１２４cは機械負荷位置Plを位置Pfbとして出力し、機械
負荷速度Vlを速度Vfbとして出力する。
図４を用いて詳細に説明する。制御対象部１２４の構成
には３つの種類があり、それぞれの構成を図４（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示している。これらの図において、１
２４１は電流制御部１２３により駆動されるモータ、１
２４２はモータ１２４１に連結されてモータ位置Pmとモ
ータ速度Vmを検出する検出器、１２４３はモータ１２４
１に連結されてモータ１２４１により駆動される機械負
荷、１２４４は機械負荷１２４３に連結されて機械負荷
位置Pｆｂと機械負荷速度Ｖｆｂを検出する検出器であ
る。なお、機械負荷位置Ｐｆｂと機械負荷速度Ｖｆｂの
両方の検出が困難な場合は検出器１２４４の代わりにオ
ブザーバ等により機械負荷位置と機械負荷速度を推測し
てもよい。図４aの場合は、制御対象部１２４aはモータ
位置Pmを位置Pfbとして出力し、モータ速度Vmを速度Vfb
として出力する。図４bの場合は、制御対象部１２４bは
機械負荷位置Plを位置Pfbとして出力し、モータ速度Vm
を速度Vfbとして出力する。図４cの場合は、制御対象部
１２４cは機械負荷位置Plを位置Pfbとして出力し、機械
負荷速度Vlを速度Vfbとして出力する。
【００１０】次に、切替指令発生部１３について図５を
用いて説明する。図５は切替指令発生部１３の切り替え
パターンを示す図である。切替指令発生部１３は制御対
象部１２４の構成によって図５の表に示すようなフィー
ドフォワード信号を選択するように位置フィードフォワ
ード信号切り替え指令Spffと速度フィードフォワード信
号切り替え指令Svffを作成し、位置フィードフォワード
信号切り替え指令Spffを位置フィードフォワード信号切
替器１１４へ出力し、かつ速度フィードフォワード信号
切り替え指令Svffを速度フィードフォワード信号切替器
１１５へ出力する。
用いて説明する。図５は切替指令発生部１３の切り替え
パターンを示す図である。切替指令発生部１３は制御対
象部１２４の構成によって図５の表に示すようなフィー
ドフォワード信号を選択するように位置フィードフォワ
ード信号切り替え指令Spffと速度フィードフォワード信
号切り替え指令Svffを作成し、位置フィードフォワード
信号切り替え指令Spffを位置フィードフォワード信号切
替器１１４へ出力し、かつ速度フィードフォワード信号
切り替え指令Svffを速度フィードフォワード信号切替器
１１５へ出力する。
【００１１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、モ
ータ部模擬回路と機械系模擬回路を用いてフィードフォ
ワード信号を作成し、制御対象のフィードバック信号が
フィードフォワード信号に一致するように制御を行うモ
ータ制御装置において、フィードフォワード補償部から
フィードバック制御部へ出力するフィードフォワード信
号を切り替えられるようにしたので、前記フィードバッ
ク制御部が機械負荷位置・機械負荷速度をフィードバッ
クする場合と機械負荷位置・モータ速度をフィードバッ
クする場合でも同じフィードフォワード制御系を用いて
制御でき、多くのメモリを必要とせず、かつ、高応答に
モータを駆動できるという効果がある。
ータ部模擬回路と機械系模擬回路を用いてフィードフォ
ワード信号を作成し、制御対象のフィードバック信号が
フィードフォワード信号に一致するように制御を行うモ
ータ制御装置において、フィードフォワード補償部から
フィードバック制御部へ出力するフィードフォワード信
号を切り替えられるようにしたので、前記フィードバッ
ク制御部が機械負荷位置・機械負荷速度をフィードバッ
クする場合と機械負荷位置・モータ速度をフィードバッ
クする場合でも同じフィードフォワード制御系を用いて
制御でき、多くのメモリを必要とせず、かつ、高応答に
モータを駆動できるという効果がある。
【図１】本発明のモータ制御装置の要部の構成を示すブ
ロック図
ロック図
【図２】フィードフォワード補償部の内部ブロック図
【図３】フィードバック制御部の内部ブロック図
【図４】の制御対象部の３種類の内部ブロック図
【図５】切り替えパターンを説明する表
【図６】従来例のフィードフォワード補償部の構成を示
すブロック図
すブロック図
【図７】従来例のフィードフォワード補償部の構成を示
すブロック図
すブロック図
１１…フィードフォワード補償部
１２…フィードバック制御部
１３…切替指令発生部
１１１…模擬位置・速度制御部
１１２…模擬モータ部
１１３…模擬機械負荷部
１１４…位置フィードフォワード信号切替部
１１５…速度フィードフォワード信号切替部
１２１…位置・速度制御部
１２２…加算器
１２３…電流制御部
１２４…制御対象部
１２４１…モータ
１２４２、１２４４…検出器
１２４３…機械負荷
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H004 GA02 GA05 GB20 HA07 HA08
HA16 HA20 HB07 HB08 JA03
JB21 KA01 KB32 KB38 LB04
LB08 MA04
5H550 AA18 GG08 JJ04 LL01 LL36
Claims (4)
- 【請求項１】フィードバック制御部内の機械系を２慣性
で近似する機械系模擬部を備え、位置指令を入力すると
前記機械系模擬部の位置と速度を制御し、前記機械系模
擬部の位置と速度、トルクの各指令を含むフィードフォ
ワード信号を前記フィードバック制御部へ出力するフィ
ードフォワード補償部と、前記フィードフォワード信号
を入力すると制御対象が前記位置指令に一致するように
位置制御と速度制御を行う前記フィードバック制御部
と、を備えるモータ制御装置において、前記フィードバ
ック制御部内のフィードバック信号に応じて前記フィー
ドフォワード信号を切り替える切替手段を備えているこ
とを特徴とするモータ制御装置。 - 【請求項２】前記切替手段は、前記フィードフォワード
補償部に設けられて前記フィードフォワード信号を切り
替える切替器と、その切替器を操作するための指令を出
力する切替指令発生部と、からなる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】前記切替手段は、位置フィードフォワード
信号切り替え指令SpffがHiであれば模擬モータ位置Pmm
を出力してLoであれば模擬機械負荷位置Plmを出力し、
速度フィードフォワード信号切り替え指令SvffがHiであ
れば模擬モータ速度Vmmを出力してLoであれば模擬機械
負荷速度Vlmを出力する、ことを特徴とする請求項２に
記載のモータ制御装置。 - 【請求項４】前記機械系模擬部には、その速度を推定す
るオブザーバを備えていることを特徴とする請求項１記
載のモータ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001327040A JP3906668B2 (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | モータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001327040A JP3906668B2 (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | モータ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003131703A true JP2003131703A (ja) | 2003-05-09 |
| JP3906668B2 JP3906668B2 (ja) | 2007-04-18 |
Family
ID=19143320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001327040A Expired - Fee Related JP3906668B2 (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | モータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3906668B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7400466B2 (en) | 2005-10-28 | 2008-07-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for driving spindle motor using adaptive feedforward control |
| WO2014142162A1 (ja) | 2013-03-14 | 2014-09-18 | 一般財団法人マイクロマシンセンター | センサ端末 |
-
2001
- 2001-10-25 JP JP2001327040A patent/JP3906668B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7400466B2 (en) | 2005-10-28 | 2008-07-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for driving spindle motor using adaptive feedforward control |
| WO2014142162A1 (ja) | 2013-03-14 | 2014-09-18 | 一般財団法人マイクロマシンセンター | センサ端末 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3906668B2 (ja) | 2007-04-18 |
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