JP2003189660A - Motor position controller - Google Patents

Motor position controller

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JP2003189660A
JP2003189660A JP2001384028A JP2001384028A JP2003189660A JP 2003189660 A JP2003189660 A JP 2003189660A JP 2001384028 A JP2001384028 A JP 2001384028A JP 2001384028 A JP2001384028 A JP 2001384028A JP 2003189660 A JP2003189660 A JP 2003189660A
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JP
Japan
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simulated
torque
command
simulation
estimated
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Pending
Application number
JP2001384028A
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Japanese (ja)
Inventor
Soki Kaku
双暉 郭
Ryuichi Oguro
龍一 小黒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor position controller which can reduce the communication quantity of signals and can avoid an overshoot regardless of whether the response characteristics of a mechanical system simulation circuit of a feed-forward signal operation circuit agrees with the response characteristics of a motor drive or not. <P>SOLUTION: This motor position controller has a command generator 7 supplying a position command and a motor driver 6 operating according to a torque command T and supplying a position signal and supplies the torque command according to the position command and the position signal. The controller also has a simulation control unit 8 supplying a simulated position and an artificial torque according to the position command, a transmitter 10 generating a composite signal according to the simulated position and the simulated torque and transmitting the composite signal, a receiver 11 receiving the composite signal and decomposing the composite signal into a communication simulation position and a communication simulation torque, an actual control unit 9 supplying the torque command according to the position signal, the communication simulation position, and the communication simulation torque. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、例えば、工作機械
におけるテーブルやロボットのアームのような負荷機械
を駆動する電動機(直流電動機、誘導電動機、同期電動
機、リニアモータなど)の制御装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a controller for a motor (a DC motor, an induction motor, a synchronous motor, a linear motor, etc.) for driving a load machine such as a table in a machine tool or an arm of a robot. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】工作機械におけるテーブル、ロボットの
アームなどの負荷機械と、前記負荷機械を駆動する直流
電動機、誘導電動機、同期電動機、電磁石、リニアモー
タなどの駆動装置と、前記負荷機械と駆動装置とを連結
する伝達機構とから構成された機械系を制御するのに、
出力指令値および制御対象の出力実際値が入力されるフ
ィードバック制御系と、出力指令値が入力されるフィー
ドフォワード制御系とを持った2自由度制御装置が多く
使用されている。例えば、参考文献1)(「電動機の位
置制御装置」特許第3084928号)、参考文献2)(「サ
ーボモータの適応制御」計測と制御、第32巻第12号、p
p.1010〜1013(1993))などがある。図5は従来の2自
由度制御装置の例を示すブロック線図である。図5にお
いて、1は負荷機械、2は伝達機構、3は電動機、4は
動力変換回路、23は位置信号θと速度信号ωを提供す
る実観測器、24は1〜4及び23から構成された電動
機駆動装置、7は位置指令θrefを生成する指令発生
器、20は位置指令θrefを用いて模擬位置θmと模擬
速度ωmと模擬トルクTmとを提供するフィードフォワ
ード信号演算回路、21は位置信号θと速度信号ωと模
擬位置θmと模擬速度ωmとに基づいてフィードバック
トルク指令Tbを提供するフィードバック制御回路、2
2はフィードバックトルク指令Tbと模擬トルクTmと
に基づいてトルク指令Tを提供するトルク制御回路であ
る。参考文献1)、2)に示すように、連続系の場合、
フィードフォワード信号演算回路20の機械系模擬回路
の応答特性が、電動機駆動装置6の応答特性と一致すれ
ば、位置信号θは模擬位置θmと一致し、速度信号ωは
模擬速度ωmと一致する。その時、 Tb=0 (1) となる。すなわち、図5に示される従来の制御装置によ
れば、フィードフォワード信号演算回路20の導入によ
り、フィードバック制御回路21の制御ゲインを高く設
定しなくても、フィードフォワード信号演算回路20の
応答特性を調整することで、高速な実応答特性を得られ
る。
2. Description of the Related Art A load machine such as a table or a robot arm in a machine tool, a drive device for driving the load machine, such as a DC motor, an induction motor, a synchronous motor, an electromagnet, a linear motor, the load machine and the drive device. In order to control the mechanical system composed of the transmission mechanism that connects
A two-degree-of-freedom control device having a feedback control system to which an output command value and an actual output value of a controlled object are input and a feed-forward control system to which an output command value is input is often used. For example, reference document 1) ("motor position control device" patent No. 3084928), reference document 2) ("adaptive control of servo motor" measurement and control, Vol. 32, No. 12, p.
p.1010 to 1013 (1993)). FIG. 5 is a block diagram showing an example of a conventional two-degree-of-freedom control device. In FIG. 5, 1 is a load machine, 2 is a transmission mechanism, 3 is an electric motor, 4 is a power conversion circuit, 23 is an actual observer for providing a position signal θ and a speed signal ω, and 24 is composed of 1 to 4 and 23. A motor drive device, a command generator 7 for generating a position command θref, a feedforward signal calculation circuit 20 for providing a simulated position θm, a simulated speed ωm, and a simulated torque Tm using the position command θref, and a position signal 21. A feedback control circuit that provides a feedback torque command Tb based on θ, a speed signal ω, a simulated position θm, and a simulated speed ωm, 2
Reference numeral 2 is a torque control circuit that provides the torque command T based on the feedback torque command Tb and the simulated torque Tm. As shown in References 1) and 2), in the case of a continuous system,
If the response characteristic of the mechanical system simulation circuit of the feedforward signal calculation circuit 20 matches the response characteristic of the motor drive device 6, the position signal θ matches the simulated position θm, and the speed signal ω matches the simulated speed ωm. At that time, Tb = 0 (1). That is, according to the conventional control device shown in FIG. 5, by introducing the feedforward signal arithmetic circuit 20, the response characteristic of the feedforward signal arithmetic circuit 20 can be improved even if the control gain of the feedback control circuit 21 is not set high. High-speed actual response characteristics can be obtained by adjusting.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述従
来の技術をデジタル制御装置で実現する場合、通常、速
度信号ωが直接観測されず、エンコーダやリニアスケー
ルのような位置センサにより得られた位置信号θを利用
し、次のように生成されている。ただし、Tsはサンプル
時間、(k)は現時点での時間順位k*Tsを表す。 ω(k)=(θ(k)−θ(k−1))/Ts (2) すなわち、ω(k)は実速度よりも遅れていることが分
かる。また、フィードフォワード信号演算回路20模擬
演算で実現されるので、現時点の値をそのまま提供され
る。従って、フィードフォワード信号演算回路20の機
械系模擬回路の応答特性が、電動機駆動装置6の応答特
性と一致しても、 θ(k)=θm(k) (3) ω(k)≠ωm(k) (4) となる。よって、 Tb(k)≠0 (5) となる。また、一般に、トルク指令Tは T(k)=Tb(k)+Tm(k) (6) のように生成されているので、 T(k)≠Tm(k) (7) となり、 θ(k+1)≠θm(k+1) (8) となる。よって、フィードフォワード信号演算回路20
の機械系模擬回路の応答特性が、電動機駆動装置6の応
答特性と一致する場合にもかかわらず、オーバーシュー
トなどが生じ、電動機の実整定時間が長くなるなどの問
題がある。また、フィードフォワード信号演算回路20
の機械系模擬回路の応答特性が、電動機駆動装置6の応
答特性と一致しない場合、電動機駆動装置6の応答特性
を改善するために、フィードバック制御回路21の制御
ゲインを高く設定する必要がある。しかしながら、実観
測器23に含まれているノイズなどの影響で、フィード
バック制御回路21の制御ゲインの上限を制限している
ので、フィードバック制御回路21の制御ゲインを高く
設定することができない。よって、オーバーシュートな
どが生じ、電動機の実整定時間が更に長くなるなどの問
題がある。また、フィードフォワード信号演算回路20
から模擬位置θmと模擬速度ωmと模擬トルクTmとを
同時にフィードバック制御回路21に提供する必要があ
るので、信号の通信量が多いので、コストが高くなると
いう問題もある。この発明の目的は、信号の通信量を減
らすと共に、フィードフォワード信号演算回路20の機
械系模擬回路の応答特性が、電動機駆動装置6の応答特
性と一致するか否かにかかわらず、オーバーシュートな
どを生じない電動機位置制御装置を提供することであ
る。
However, when the above-mentioned conventional technique is realized by a digital control device, normally, the speed signal ω is not directly observed and the position signal obtained by a position sensor such as an encoder or a linear scale is usually not observed. Using θ, it is generated as follows. However, Ts represents the sample time, and (k) represents the current time order k * Ts. ω (k) = (θ (k) −θ (k−1)) / Ts (2) That is, ω (k) is found to be behind the actual speed. Further, since it is realized by the feedforward signal calculation circuit 20 simulated calculation, the current value can be provided as it is. Therefore, even if the response characteristic of the mechanical system simulation circuit of the feedforward signal calculation circuit 20 matches the response characteristic of the motor drive device 6, θ (k) = θm (k) (3) ω (k) ≠ ωm ( k) (4) Therefore, Tb (k) ≠ 0 (5). Further, since the torque command T is generally generated as T (k) = Tb (k) + Tm (k) (6), T (k) ≠ Tm (k) (7) and θ (k +1) ≠ θm (k + 1) (8). Therefore, the feedforward signal calculation circuit 20
Even if the response characteristic of the mechanical system simulation circuit of (1) matches the response characteristic of the electric motor drive device 6, there is a problem that an overshoot occurs and the actual settling time of the electric motor becomes long. In addition, the feedforward signal calculation circuit 20
When the response characteristic of the mechanical system simulation circuit of No. 2 does not match the response characteristic of the electric motor drive device 6, it is necessary to set the control gain of the feedback control circuit 21 high in order to improve the response characteristic of the electric motor drive device 6. However, the upper limit of the control gain of the feedback control circuit 21 is limited due to the influence of noise contained in the actual observer 23, so that the control gain of the feedback control circuit 21 cannot be set high. Therefore, there is a problem that an overshoot or the like occurs and the actual settling time of the electric motor becomes longer. In addition, the feedforward signal calculation circuit 20
Therefore, the simulated position θm, the simulated speed ωm, and the simulated torque Tm need to be provided to the feedback control circuit 21 at the same time, so that there is a problem that the cost increases because the amount of signal communication is large. An object of the present invention is to reduce the amount of signal communication and to prevent overshoot or the like regardless of whether or not the response characteristic of the mechanical system simulation circuit of the feedforward signal calculation circuit 20 matches the response characteristic of the electric motor drive device 6. It is an object of the present invention to provide a motor position control device that does not cause

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】第1の発明の電動機位置
制御装置は、位置指令θrefを提供する指令発生器とト
ルク指令Tに従って動作し、その位置信号θを提供する
電動機駆動装置を備え、前記位置指令θrefと前記位置
信号θに基づいてトルク指令Tを提供する電動機位置制
御装置において、前記位置指令θrefに基づいて模擬位
置θmと模擬トルクTmを提供する模擬制御部8と、前
記模擬位置θmと前記模擬トルクTmに基づいて、複合
信号Rを生成し、複合信号Rを送信する送信器10と前
記複合信号Rを受信し、前記複合信号Rを通信模擬位置
θmfと通信模擬トルクTmfに分解する受信器11
と、前記位置信号θと前記通信模擬位置θmfと前記通
信模擬トルクTmfとに基づいてトルク指令Tを提供す
ること実制御部9とを備えたことを特徴とするものであ
る。第1の発明の電動機位置制御装置によれば、信号の
通信量を減らすと共に、フィードフォワード信号演算回
路20の機械系模擬回路の応答特性が、電動機駆動装置
6の応答特性と一致する場合、オーバーシュートなどを
生じないことを実現できる。また、模擬制御部8と実制
御部9を電気回路で実現すれば、より高速なサンプル周
期で制御することができるので、よりよい制御性能が得
られる。更に、より遠距離で模擬制御部8と実制御部9
とを構築することができる。また、送信器10と受信器
11を無線通信で実現すれば、配線のコストを削減する
こともできる。
A motor position control device of a first invention comprises a command generator which provides a position command θref and a motor drive device which operates in accordance with a torque command T and provides a position signal θ thereof. In a motor position control device that provides a torque command T based on the position command θref and the position signal θ, a simulation controller 8 that provides a simulated position θm and a simulated torque Tm based on the position command θref, and the simulated position. A composite signal R is generated based on θm and the simulated torque Tm, the transmitter 10 that transmits the composite signal R and the composite signal R are received, and the composite signal R is converted into a communication simulated position θmf and a communication simulated torque Tmf. Receiver 11 to disassemble
And a real control unit 9 for providing a torque command T based on the position signal θ, the simulated communication position θmf, and the simulated communication torque Tmf. According to the electric motor position control device of the first aspect of the present invention, when the communication amount of signals is reduced and the response characteristic of the mechanical system simulation circuit of the feedforward signal calculation circuit 20 matches the response characteristic of the electric motor drive device 6, the overcurrent occurs. It is possible to realize that there is no shoot. Further, if the simulation control unit 8 and the actual control unit 9 are realized by an electric circuit, control can be performed at a higher sampling period, and thus better control performance can be obtained. Further, the simulation control unit 8 and the actual control unit 9 are located at a farther distance.
And can be built. Further, if the transmitter 10 and the receiver 11 are realized by wireless communication, the wiring cost can be reduced.

【0005】第2の発明の電動機位置制御装置は、前記
模擬制御部8が、前記位置指令θrefと模擬状態量Xと
に基づいて模擬トルクTmを提供する模擬コントローラ
8bと、前記模擬トルクTmに基づいて模擬位置θmを
含む模擬状態量Xを提供する模擬モデル8aとを備えた
ことを特徴とするものである。第2の発明の電動機位置
制御装置によれば、更に、電動機駆動装置の応答特性を
模擬モデル8aで表現することにより、模擬制御部8を
より簡単に構築することができる。
In the electric motor position control device of the second invention, the simulation controller 8 provides the simulation controller 8b for providing the simulation torque Tm based on the position command θref and the simulation state quantity X, and the simulation torque Tm. And a simulation model 8a that provides a simulation state quantity X including the simulation position θm based on the simulation model 8a. According to the electric motor position control device of the second aspect of the present invention, the simulation control unit 8 can be constructed more easily by expressing the response characteristics of the electric motor drive device with the simulation model 8a.

【0006】第3の発明の電動機位置制御装置は、前記
実制御部9が、前記模擬位置θmと模擬トルクTmに基
づいて模擬推定位置θrと模擬推定速度ωrとを提供す
る模擬オブザーバ9aと、前記位置信号θとトルク指令
Tとに基づいて実推定位置θbと実推定速度ωbとを提
供する実オブザーバ9bと、前記模擬推定位置θrと前
記模擬推定速度ωrと前記実推定位置θbと前記実推定
速度ωbとに基づいてフィードバックトルク指令Tbを
提供するフィードバックコントローラ9cと、前記フィ
ードバックトルク指令Tbと前記模擬トルクTmとに基
づいてトルク指令Tを提供するトルク指令合成器9dと
を備えたことを特徴とするものである。第3の発明の電
動機位置制御装置によれば、更に、位置信号θに含まれ
ているノイズを抑制できるので、フィードバックの制御
ゲインをより高く設定できる。よって、よりロバストな
制御性能が得られる。
In the electric motor position control device of the third invention, the actual control section 9 provides a simulated observer 9a for providing a simulated estimated position θr and a simulated estimated speed ωr based on the simulated position θm and the simulated torque Tm. A real observer 9b that provides an actual estimated position θb and an actual estimated speed ωb based on the position signal θ and the torque command T, the simulated estimated position θr, the simulated estimated speed ωr, the actual estimated position θb, and the actual estimated position θb. A feedback controller 9c that provides a feedback torque command Tb based on the estimated speed ωb and a torque command synthesizer 9d that provides a torque command T based on the feedback torque command Tb and the simulated torque Tm are provided. It is a feature. According to the electric motor position control device of the third aspect of the present invention, the noise included in the position signal θ can be further suppressed, so that the feedback control gain can be set higher. Therefore, more robust control performance can be obtained.

【0007】第4の発明の電動機位置制御装置は、前記
実制御部9が、前記模擬位置θmと模擬トルクTmに基
づいて模擬推定位置θrと模擬推定速度ωrとを提供す
る模擬オブザーバ9aと、前記位置信号θとトルク指令
Tとに基づいて実推定位置θbと実推定速度ωbと実推
定外乱dbとを提供する実オブザーバ9eと、前記模擬
推定位置θrと前記模擬推定速度ωrと前記実推定位置
θbと前記実推定速度ωbとに基づいてフィードバック
トルク指令Tbを提供するフィードバックコントローラ
9cと、前記フィードバックトルク指令Tbと前記模擬
トルクTmと前記実推定外乱dbとに基づいてトルク指
令Tを提供するトルク指令合成器9fとを備えたことを
特徴とするものである。第4の発明の電動機位置制御装
置によれば、更に、実推定外乱dbを直接補償すること
により、より高速な応答特性が得られる。
In the electric motor position control device according to the fourth aspect of the invention, the actual control section 9 provides a simulated observer 9a for providing a simulated estimated position θr and a simulated estimated speed ωr based on the simulated position θm and the simulated torque Tm. An actual observer 9e that provides an actual estimated position θb, an actual estimated speed ωb, and an actual estimated disturbance db based on the position signal θ and the torque command T, the simulated estimated position θr, the simulated estimated speed ωr, and the actual estimation. A feedback controller 9c that provides a feedback torque command Tb based on the position θb and the actual estimated speed ωb, and a torque command T based on the feedback torque command Tb, the simulated torque Tm, and the actual estimated disturbance db. And a torque command synthesizer 9f. According to the electric motor position control device of the fourth aspect of the present invention, a faster response characteristic can be obtained by further directly compensating for the actual estimated disturbance db.

【0008】第5の発明の電動機位置制御装置は、前記
模擬制御部8と、前記実制御部9と、が複数のプロセッ
サで構成される手段を備えたことを特徴とするものであ
る。第5の発明の電動機位置制御装置によれば、更に、
模擬制御部8と実制御部9とをそれぞれのプロセッサで
構成することにより、電動機駆動装置の特性に合わせて
模擬制御部8を設計することがより簡単に実現できる。
The electric motor position control device of the fifth invention is characterized in that the simulation control section 8 and the actual control section 9 are provided with a means constituted by a plurality of processors. According to the electric motor position control device of the fifth invention,
By configuring the simulated control unit 8 and the actual control unit 9 by respective processors, it is possible to more easily realize designing the simulated control unit 8 according to the characteristics of the electric motor drive device.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】この発明の第1の実施の形態につ
いて図1に基づいて説明する。以下、電動機位置制御装
置は電動機位置制御方法の一実施形態である。図1に示
すように、この実施の形態の電動機位置制御装置は、位
置指令θrefを提供する指令発生器と、トルク指令Tに
従って動作し、その位置信号θを提供する電動機駆動装
置と、前記位置指令θrefと前記位置信号θに基づいて
所望なトルク指令Tを提供する電動機位置制御装置であ
って、前記位置指令θrefに基づいて模擬位置θmと模
擬トルクTmを提供する模擬制御部8と、前記模擬位置
θmと前記模擬トルクTmに基づいて、複合信号Rを生
成し、複合信号Rを送信する送信器10と、前記複合信
号Rを受信し、前記複合信号Rを通信模擬位置θmfと
通信模擬トルクTmfに分解する受信器11と、前記位
置信号θと前記通信模擬位置θmfと前記通信模擬トル
クTmfとに基づいてトルク指令Tを提供すること実制
御部9とから構成されている。電動機駆動装置6は、負
荷機械1と、伝達機構2と、電動機3と、動力変換回路
4と、実観測器5とから構成されている。また、負荷機
械1はテーブルやリニアスライダなどのようなアクチュ
エータである。伝達機構2はボールネジなどのような固
定装置や減速機構である。電動機3は回転モータやリニ
アモータである。動力変換回路4はPWMインバータなど
のような動力電圧または電流制御装置である。実観測器
5はエンコーダやリニアスケールのような位置センサで
ある。指令発生器7は従来装置のものと同一に構成され
る。模擬制御部8は、位置指令θrefに基づいて、次の
ように、模擬位置θmと模擬トルクTmを提供する。た
だし、Jmは電動機駆動装置6の等価慣性モーメントであ
り、kpf、kvfは制御ゲインである。また、kp
f、kvfの設定は、極配置で設計すればよい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Hereinafter, the electric motor position control device is an embodiment of the electric motor position control method. As shown in FIG. 1, an electric motor position control device of this embodiment includes a command generator that provides a position command θref, an electric motor drive device that operates according to a torque command T, and provides a position signal θ, and the position. A motor position controller that provides a desired torque command T based on a command θref and the position signal θ, and a simulation controller 8 that provides a simulated position θm and a simulated torque Tm based on the position command θref. A transmitter 10 that generates a composite signal R and transmits the composite signal R based on the simulated position θm and the simulated torque Tm; and a transmitter 10 that receives the composite signal R and communicates the composite signal R with a communication simulated position θmf. It is composed of a receiver 11 that decomposes into a torque Tmf, and an actual control unit 9 that provides a torque command T based on the position signal θ, the simulated communication position θmf, and the simulated communication torque Tmf. The electric motor drive device 6 includes a load machine 1, a transmission mechanism 2, an electric motor 3, a power conversion circuit 4, and an actual observer 5. The load machine 1 is an actuator such as a table or a linear slider. The transmission mechanism 2 is a fixing device such as a ball screw or a reduction mechanism. The electric motor 3 is a rotary motor or a linear motor. The power conversion circuit 4 is a power voltage or current control device such as a PWM inverter. The real observer 5 is a position sensor such as an encoder or a linear scale. The command generator 7 has the same structure as that of the conventional device. The simulation controller 8 provides the simulated position θm and the simulated torque Tm based on the position command θref as follows. However, Jm is an equivalent moment of inertia of the motor drive device 6, and kpf and kvf are control gains. Also, kp
The settings of f and kvf may be designed by pole arrangement.

【0010】 θm(k+1)=θm(k)+ω(k)*Ts+ Tm(k)*Ts*Ts*0.5/Jm(9) ωm(k+1)=ωm(k)+ Tm(k)*Ts/Jm (10) Tm(k)=(kpf*(θref(k)−θm(k)) −ωm(k))*kvf (11) 送信器10は、まず、模擬位置θmを複合信号Rの下位
ビットとし、模擬トルクTmを複合信号Rの上位ビット
とすることにより、複合信号Rを生成する。次に、複合
信号Rをシリアル通信で、発信する。また、複合信号R
を生成する際に、模擬位置θmを複合信号Rの上位ビッ
トとし、模擬トルクTmを複合信号Rの下位ビットとす
ることも同様である。受信器11は、まず、シリアル信
号で入力された複合信号Rを受信する。次に、複合信号
Rの定義に応じて、通信模擬位置θmfと通信模擬トル
クTmfを生成する。例えば、複合信号Rの下位ビット
より通信模擬位置θmfを生成し、複合信号Rの上位ビ
ットより通信模擬トルクTmfを生成する。実制御部9
は、位置信号θと前記通信模擬位置θmfと前記通信模
擬トルクTmfとに基づいて、次のように、トルク指令T
を提供する。ただし、L1、L2はオブザーバゲインであ
り、極配置設計すればよい。kp、kvはフィードバッ
クゲインであり、従来とおりで設定すればよい。
Θm (k + 1) = θm (k) + ω (k) * Ts + Tm (k) * Ts * Ts * 0.5 / Jm (9) ωm (k + 1) = ωm (k) + Tm ( k) * Ts / Jm (10) Tm (k) = (kpf * (θref (k) −θm (k)) − ωm (k)) * kvf (11) The transmitter 10 first determines the simulated position θm. The composite signal R is generated by using the lower bit of the composite signal R and the simulated torque Tm as the upper bit of the composite signal R. Next, the composite signal R is transmitted by serial communication. Also, the composite signal R
Similarly, when the simulated position θm is generated, the simulated position θm is set as the upper bit of the composite signal R and the simulated torque Tm is set as the lower bit of the composite signal R. The receiver 11 first receives the composite signal R input as a serial signal. Next, the communication simulation position θmf and the communication simulation torque Tmf are generated according to the definition of the composite signal R. For example, the simulated communication position θmf is generated from the lower bits of the composite signal R, and the simulated communication torque Tmf is generated from the higher bits of the composite signal R. Actual control unit 9
Is based on the position signal θ, the communication simulation position θmf, and the communication simulation torque Tmf as follows.
I will provide a. However, L1 and L2 are observer gains, and it is sufficient to design pole arrangement. kp and kv are feedback gains, which may be set in the conventional manner.

【0011】 θr(k)=θr(k−1)+ωr(k−1)*Ts +Tmf(k−1)*Ts * Ts*0.5/Jm +L1*(θmf(k)−θr(k−1)) (12) ωr(k)=ωr(k−1)+Tmf(k−1)*Ts /Jm +L2*(θmf(k)−θr(k−1)) (13) θb(k)=θb(k−1)+ωb(k−1)*Ts +T(k−1)*Ts * Ts*0.5/Jm +L1*(θ(k)−θb(k−1)) (14) ωb(k)=ωb(k−1)+T(k−1)*Ts /Jm +L2*(θ(k)−θb(k−1)) (15) Tb(k)=(kpf*(θr(k)−θb(k)) +ωr(k)−ωb(k))*kvf (16) T(k)=Tb(k)+Tmf(k) (17) また、(17)式の代わりに、T(k)を次のように生成してもよい。 T(k)=Tb(k)+Tmf(k+1) (18) よって、電動機駆動装置の応答特性が(9)、(10)式と等価的なものであ れば、 θ(k)=θmf(k) (19) となる。また初期条件として、 θr(k−1)=θb(k−1)=0 (20) とすれば、(12)〜(15)式より、 θr(k)=θb(k) (21) ωr(k)=ωb(k) (22) となる。よって、 Tb(k)=0 (23) となり、 T(k)=Tmf(k) (24) となる。従って、 θ(k+1)=θmf(k+1) (25) が成立する。また、送信器10と、受信器11とで送受
信する際に、無線通信方式で実現してもよい。従って、
この実施の形態によれば、(16)式に示すフィードバ
ック演算を行う際に、現在の時刻の物理量θr(k)、
θb(k)、ωr(k)、ωb(k)を利用しているの
で、フィードフォワード信号演算回路20の機械系模擬
回路の応答特性が、電動機駆動装置6の応答特性と一致
する場合、オーバーシュートなどを生じないことを実現
できる。また、従来技術で存在していた速度信号ωの時
間遅れによる制御ゲインの限界の低下という問題が解決
されている。更に、模擬制御部8からは、模擬位置θm
及び模擬トルクTmのみを実制御部9に提供すればよい
ので、信号の通信量を減らした。よって、より少ない配
線で実現でき、コスト削減につながるような効果もあ
る。また、送信器10と、受信器11の導入によって、
配線が更に減らすことができ、コストを削減することが
できる。また、シリアル通信や無線通信を利用すれば、
模擬制御部と実制御部を遠距離で実現でき、より利用し
やすくなる。また、無線通信を利用すれば、遠距離の場
合にも、無配線で構築することもできるので、コストを
削減することもできる。
Θr (k) = θr (k−1) + ωr (k−1) * Ts + Tmf (k−1) * Ts * Ts * 0.5 / Jm + L1 * (θmf (k) −θr (k− 1)) (12) ωr (k) = ωr (k-1) + Tmf (k-1) * Ts / Jm + L2 * (θmf (k) -θr (k-1)) (13) θb (k ) = Θb (k−1) + ωb (k−1) * Ts + T (k−1) * Ts * Ts * 0.5 / Jm + L1 * (θ (k) −θb (k−1)) (14) ωb (k) = ωb (k−1) + T (k−1) * Ts / Jm + L2 * (θ (k) −θb (k−1)) (15) Tb (k) = (kpf * ( θr (k) −θb (k)) + ωr (k) −ωb (k)) * kvf (16) T (k) = Tb (k) + Tmf (k) (17) Also, instead of the equation (17) In addition, T (k) may be generated as follows. T (k) = Tb (k) + Tmf (k + 1) (18) Therefore, if the response characteristics of the motor drive device are equivalent to the expressions (9) and (10), then θ (k) = θmf (K) becomes (19). If θr (k−1) = θb (k−1) = 0 (20) is set as the initial condition, then θr (k) = θb (k) (21) ωr from equations (12) to (15). (K) = ωb (k) (22). Therefore, Tb (k) = 0 (23) and T (k) = Tmf (k) (24). Therefore, θ (k + 1) = θmf (k + 1) (25) holds. In addition, when transmitting and receiving between the transmitter 10 and the receiver 11, it may be realized by a wireless communication system. Therefore,
According to this embodiment, when performing the feedback calculation shown in the equation (16), the physical quantity θr (k) at the current time,
Since θb (k), ωr (k), and ωb (k) are used, if the response characteristic of the mechanical system simulation circuit of the feedforward signal calculation circuit 20 matches the response characteristic of the electric motor drive device 6, then it is over. It is possible to realize that there is no shoot. In addition, the problem that the limit of the control gain is lowered due to the time delay of the speed signal ω that has been present in the prior art has been solved. Further, from the simulation controller 8, the simulated position θm
Since only the simulated torque Tm and the simulated torque Tm need be provided to the actual control unit 9, the communication amount of signals is reduced. Therefore, there is an effect that it can be realized with less wiring, leading to cost reduction. In addition, by introducing the transmitter 10 and the receiver 11,
The wiring can be further reduced, and the cost can be reduced. Also, if you use serial communication or wireless communication,
The simulated control unit and the actual control unit can be realized over a long distance, which makes it easier to use. Further, if wireless communication is used, it is possible to construct without wiring even in the case of a long distance, so that the cost can be reduced.

【0012】この発明の第2の実施の形態の電動機位置
制御装置について図2に基づいて説明する。図2に示す
ように、この実施の形態の電動機位置制御装置は、模擬
制御部8が前記位置指令θrefと模擬状態量Xとに基づ
いて模擬トルクTmを提供する模擬コントローラ8b
と、前記模擬トルクTmに基づいて模擬位置θmを含む
模擬状態量Xを提供する模擬モデル8aとから構成され
ている。模擬モデル8aは、次のように、模擬トルクT
mに基づいて模擬位置θmを含む模擬状態量Xを提供す
る。
A motor position control device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, in the electric motor position control device of this embodiment, the simulation controller 8b provides a simulation torque Tm based on the position command θref and the simulation state quantity X.
And a simulation model 8a that provides a simulation state quantity X including a simulation position θm based on the simulation torque Tm. The simulated model 8a has the simulated torque T
A simulated state quantity X including a simulated position θm is provided based on m.

【0013】 θm(k+1)=θm(k)+ωm(k)*Ts+ Tm(k)*Ts*Ts*0.5/Jm(26) ωm(k+1)=ωm(k)+ Tm(k)*Ts/Jm (27) X(k+1)=[θm(k+1), ωm(k+1)] (28) 模擬コントローラ8bは、次のように、位置指令θref
と模擬状態量Xとに基づいて模擬トルクTmを提供す
る。ただし、添字Tはマトリクス、またはベクトルの転
置を表す。 Tm(k)=([1, 0]*θref(k)−X(k))*K (29) K=[K1, K2]T (30) また、(26)〜(27)式の代わりに、次のように、
模擬状態量Xを生成してもよい。 Tmn(k)=Tmax (for Tm(k)>Tmax) (31) Tmn(k)=−Tmax (for Tm(k)<−Tmax) (32) Tmn(k)=Tm(k) (for Tm(k)∈(−Tmax,Tmax,)) (33) θm(k+1)=θm(k)+ωm(k)*Ts + Tmn(k)*Ts*Ts*0.5/Jm (34) ωm(k+1)=ωm(k)+ Tmn(k)*Ts/Jm (35) また、(29)式の代わりに、PID制御で模擬コントロ
ーラ8bを構成してもよい。
Θm (k + 1) = θm (k) + ωm (k) * Ts + Tm (k) * Ts * Ts * 0.5 / Jm (26) ωm (k + 1) = ωm (k) + Tm ( k) * Ts / Jm (27) X (k + 1) = [θm (k + 1), ωm (k + 1)] (28) The simulated controller 8b uses the position command θref as follows.
And a simulated torque Tm based on the simulated state quantity X. However, the subscript T represents transposition of a matrix or a vector. Tm (k) = ([1, 0] * θref (k) −X (k)) * K (29) K = [K1, K2] T (30) Further, instead of the expressions (26) to (27). And as follows:
The simulated state quantity X may be generated. Tmn (k) = Tmax (for Tm (k)> Tmax) (31) Tmn (k) =-Tmax (for Tm (k) <-Tmax) (32) Tmn (k) = Tm (k) (for Tm (K) ε (−Tmax, Tmax,)) (33) θm (k + 1) = θm (k) + ωm (k) * Ts + Tmn (k) * Ts * Ts * 0.5 / Jm (34) ωm (K + 1) = ωm (k) + Tmn (k) * Ts / Jm (35) Further, instead of the equation (29), the simulated controller 8b may be configured by PID control.

【0014】この実施の形態によれば、第1の実施の形
態の作用と効果があると共に、模擬モデル8aが電動機
駆動装置と一致するように設計すれば、模擬コントロー
ラ8bの設計は容易に実現されるので、模擬制御部8は
容易に実現される。また、電動機駆動装置2に非線形特
性が存在する場合、それに応じて、(31)〜(35)
のようにそれらの要素を考慮し、模擬モデル8aを構成
すれば、容易に対応できる。
According to this embodiment, in addition to the operation and effect of the first embodiment, the design of the simulated controller 8b can be easily realized if the simulated model 8a is designed to match the electric motor drive device. Therefore, the simulation controller 8 is easily realized. Further, when the motor drive device 2 has a non-linear characteristic, accordingly (31) to (35)
If these factors are taken into consideration and the simulation model 8a is configured as described above, it is possible to easily cope with the situation.

【0015】この発明の第3の実施の形態の電動機位置
制御装置について図3に基づいて説明する。図3に示す
ように、この実施の形態の電動機位置制御装置は、前記
実制御部9が、前記模擬位置θmと模擬トルクTmに基
づいて模擬推定位置θrと模擬推定速度ωrとを提供す
る模擬オブザーバ9aと、前記位置信号θとトルク指令
Tとに基づいて実推定位置θbと実推定速度ωbとを提
供する実オブザーバ9bと、前記模擬推定位置θrと前
記模擬推定速度ωrと前記実推定位置θbと前記実推定
速度ωbとに基づいてフィードバックトルク指令Tbを
提供するフィードバックコントローラ9cと、前記フィ
ードバックトルク指令Tbと前記模擬トルクTmとに基
づいてトルク指令Tを提供するトルク指令合成器9dと
から構成されている。模擬オブザーバ9aは、(1
2)、(13)式のように、模擬位置θmfと模擬トル
クTmfに基づいて模擬推定位置θrと模擬推定速度ω
rとを提供する。実オブザーバ9bは、(14)、(1
5)式のように、位置信号θとトルク指令Tとに基づい
て実推定位置θbと実推定速度ωbとを提供する。フィ
ードバックコントローラ9cは、(16)式のように、
前記模擬推定位置θrと前記模擬推定速度ωrと前記実
推定位置θbと前記実推定速度ωbとに基づいてフィー
ドバックトルク指令Tbを提供する。トルク指令合成器
9dは、(17)式のように、フィードバックトルク指
令Tbと前記模擬トルクTmとに基づいてトルク指令T
を提供する。また、模擬オブザーバ9aを次のように構
成してもよい。ただし、L3はオブザーバのゲインであ
る。
A motor position control device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, in the electric motor position control device of this embodiment, the actual control unit 9 provides a simulated estimated position θr and a simulated estimated speed ωr based on the simulated position θm and the simulated torque Tm. An observer 9a, an actual observer 9b that provides an actual estimated position θb and an actual estimated speed ωb based on the position signal θ and the torque command T, the simulated estimated position θr, the simulated estimated speed ωr, and the actual estimated position. From a feedback controller 9c that provides a feedback torque command Tb based on θb and the actual estimated speed ωb, and a torque command synthesizer 9d that provides a torque command T based on the feedback torque command Tb and the simulated torque Tm. It is configured. The simulated observer 9a is (1
2) and (13), the simulated estimated position θr and the simulated estimated speed ω based on the simulated position θmf and the simulated torque Tmf.
provide r and. The actual observer 9b has (14), (1
As in equation (5), the actual estimated position θb and the actual estimated speed ωb are provided based on the position signal θ and the torque command T. The feedback controller 9c, like the equation (16),
A feedback torque command Tb is provided based on the simulated estimated position θr, the simulated estimated speed ωr, the actual estimated position θb, and the actual estimated speed ωb. The torque command synthesizer 9d, based on the feedback torque command Tb and the simulated torque Tm, expresses the torque command T as shown in equation (17).
I will provide a. Further, the simulated observer 9a may be configured as follows. However, L3 is the gain of the observer.

【0016】 θr(k)=θr(k−1)+ωr(k−1)*Ts +Tmf(k−1)*Ts * Ts*0.5/Jm +dm(k−1)*Ts * Ts*0.5/Jm +L1*(θmf(k)−θr(k−1)) (36) ωr(k)=ωr(k−1)+Tmf(k−1)*Ts /Jm +dm(k−1)*Ts /Jm+L2 *(θmf(k)−θr(k−1)) (37) dm(k)=dm(k−1) +L3*(θmf(k)−θr(k−1)) (38) また、実オブザーバ9bを次のように構成してもよい。 θb(k)=θb(k−1)+ωb(k−1)*Ts +T(k−1)*Ts * Ts*0.5/Jm +db(k−1)*Ts * Ts*0.5/Jm +L1*(θ(k)−θb(k−1)) (39) ωb(k)=ωb(k−1)+T(k−1)*Ts /Jm +db(k−1)*Ts /Jm+L2*(θ(k)−θb(k−1))(40) db(k)=db(k−1)+L3*(θ(k)−θb(k−1))(41) また、フィードバックコントローラ9cをPIDで構成
してもよい。また、トルク指令合成器9dを次のように
構成してもよい。ただし、Kmはフィードフォワードゲ
インである。 T(k)=Tb(k)+Tmf(k)*Km (42)
Θr (k) = θr (k−1) + ωr (k−1) * Ts + Tmf (k−1) * Ts * Ts * 0.5 / Jm + dm (k−1) * Ts * Ts * 0.5 / Jm + L1 * (θmf (k) -θr (k-1)) (36) ωr (k) = ωr (k-1) + Tmf (k-1) * Ts / Jm + dm (k-1) * Ts / Jm + L2 * (θmf (k) −θr (k−1)) (37) dm (k) = dm (k−1) + L3 * (θmf (k) −θr (k−1)) ( 38) Further, the actual observer 9b may be configured as follows. θb (k) = θb (k-1) + ωb (k-1) * Ts + T (k-1) * Ts * Ts * 0.5 / Jm + db (k-1) * Ts * Ts * 0.5 / Jm + L1 * (θ (k) −θb (k−1)) (39) ωb (k) = ωb (k−1) + T (k−1) * Ts / Jm + db (k−1) * Ts / Jm + L2 * (θ (k) −θb (k−1)) (40) db (k) = db (k−1) + L3 * (θ (k) −θb (k−1)) (41) The feedback controller 9c may be composed of PID. Further, the torque command synthesizer 9d may be configured as follows. However, Km is a feedforward gain. T (k) = Tb (k) + Tmf (k) * Km (42)

【0017】この実施の形態によれば、第1〜2の実施
の形態の作用と効果があると共に、オブザーバで位置信
号θに含まれているノイズを抑制できるので、フィード
バックの制御ゲインをより高く設定できる。よって、よ
りロバストな制御性能が得られる。また、(42)式の
ようにトルク指令合成器9dを構成すれば、多少のモデ
リング誤差が存在しても、フィードフォワードゲインK
mで補償することができる。
According to this embodiment, in addition to the effects and advantages of the first and second embodiments, the noise contained in the position signal θ can be suppressed by the observer, so that the feedback control gain is increased. Can be set. Therefore, more robust control performance can be obtained. Further, if the torque command synthesizer 9d is configured as in the equation (42), the feedforward gain K can be obtained even if some modeling error exists.
can be compensated by m.

【0018】この発明の第4の実施の形態の電動機位置
制御装置について図4に基づいて説明する。図4に示す
ように、この実施の形態の電動機位置制御装置は、前記
実制御部9が、前記模擬位置θmと模擬トルクTmに基
づいて模擬推定位置θrと模擬推定速度ωrとを提供す
る模擬オブザーバ9aと、前記位置信号θとトルク指令
Tとに基づいて実推定位置θbと実推定速度ωbと実推
定外乱dbとを提供する実オブザーバ9eと、前記模擬
推定位置θrと前記模擬推定速度ωrと前記実推定位置
θbと前記実推定速度ωbとに基づいてフィードバック
トルク指令Tbを提供するフィードバックコントローラ
9cと、前記フィードバックトルク指令Tbと前記模擬
トルクTmと前記実推定外乱dbとに基づいてトルク指
令Tを提供するトルク指令合成器9fとから構成されて
いる。実オブザーバ9eを、(30)〜(41)式のよ
うに構成すればよい。トルク指令合成器9fは、次のよ
うに、フィードバックトルク指令Tbと前記模擬トルク
Tmと前記実推定外乱dbとに基づいてトルク指令Tを
提供する。 T(k)=Tb(k)+Tmf(k)−db(k) (43) また、トルク指令合成器9fを、次のように構成してもよい。 T(k)=Tb(k)+Tmf(k)*Km−db(k) (44) この実施の形態によれば、第1〜3の実施の形態の作用
と効果があると共に、更に、実推定外乱dbを直接補償
することにより、外乱に対する応答特性を上げることが
でき、より高速な応答特性が得られる。
A motor position control device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, in the electric motor position control device of the present embodiment, the actual control unit 9 provides a simulated estimated position θr and a simulated estimated speed ωr based on the simulated position θm and the simulated torque Tm. The observer 9a, the actual observer 9e that provides the actual estimated position θb, the actual estimated speed ωb, and the actual estimated disturbance db based on the position signal θ and the torque command T, the simulated estimated position θr, and the simulated estimated speed ωr. And a feedback controller 9c that provides a feedback torque command Tb based on the actual estimated position θb and the actual estimated speed ωb, and a torque command based on the feedback torque command Tb, the simulated torque Tm, and the actual estimated disturbance db. And a torque command synthesizer 9f that provides T. The actual observer 9e may be configured as shown in equations (30) to (41). The torque command synthesizer 9f uses the feedback torque command Tb and the simulated torque as follows.
A torque command T is provided based on Tm and the actual estimated disturbance db. T (k) = Tb (k) + Tmf (k) -db (k) (43) Further, the torque command synthesizer 9f may be configured as follows. T (k) = Tb (k) + Tmf (k) * Km-db (k) (44) According to this embodiment, in addition to the effects and advantages of the first to third embodiments, By directly compensating for the estimated disturbance db, the response characteristic to the disturbance can be improved, and a faster response characteristic can be obtained.

【0019】上述実施例に示す模擬制御部8、実制御部
9とをそれぞれのプロセッサで構成することが容易に実
現できる。この実施の形態によれば、第1〜4の実施の
形態の作用と効果があると共に、更に、模擬制御部8と
実制御部9とをそれぞれのプロセッサで構成することに
より、模擬制御部8と実制御部9とでより複雑な演算が
でき、電動機駆動装置の特性に合わせて模擬制御部8を
設計することがより簡単で実現できる。また、模擬制御
部8、実制御部9との動作を高速で行うことにより、実
指令θrefに対して、より高速な模擬位置θmを得るこ
とができる。
The simulation controller 8 and the actual controller 9 shown in the above embodiment can be easily realized by respective processors. According to this embodiment, in addition to the actions and effects of the first to fourth embodiments, the simulation control unit 8 and the actual control unit 9 are configured by respective processors, so that the simulation control unit 8 More complicated calculation can be performed by the real control unit 9 and the simulation control unit 8 can be designed more easily according to the characteristics of the motor drive device. Further, by performing the operations of the simulation control unit 8 and the actual control unit 9 at high speed, it is possible to obtain a higher simulated position θm with respect to the actual command θref.

【0020】[0020]

【発明の効果】請求項1記載の電動機位置制御装置によ
れば、(16)式に示すフィードバック演算を行う際
に、現在の時刻の物理量θr(k)、θb(k)、ωr
(k)、ωb(k)を利用しているので、フィードフォ
ワード信号演算回路20の機械系模擬回路の応答特性
が、電動機駆動装置6の応答特性と一致する場合、オー
バーシュートなどを生じないことを実現できる。また、
従来技術で存在していた速度信号ωの時間遅れによる制
御ゲインの限界の低下という問題が解決されている。更
に、模擬制御部8からは、模擬位置θm及び模擬トルク
Tmのみを実制御部9に提供すればよいので、信号の通
信量を減らした。よって、より少ない配線で実現でき、
コスト削減につながるような効果もある。また、模擬制
御部8と実制御部9を電気回路で実現でき、より高速な
サンプル周期で制御することができるので、よりよい制
御性能が得られる。更に、送信器10と、受信器11の
導入によって、配線が更に減らすことができ、コストを
削減することができる。また、シリアル通信や無線通信
を利用すれば、模擬制御部と実制御部を遠距離で実現で
き、より利用しやすくなる。また、無線通信を利用すれ
ば、遠距離の場合にも、無配線で構築することもできる
ので、コストを削減することもできる。請求項2記載の
電動機位置制御装置によれば、請求項1の作用と効果が
あると共に、更に、模擬モデル8aが電動機駆動装置と
一致するように設計すれば、模擬コントローラ8bの設
計は容易に実現されるので、模擬制御部8は容易に実現
される。また、電動機駆動装置2に非線形特性が存在す
る場合、それに応じて、(31)〜(35)のようにそ
れらの要素を考慮し、模擬モデル8aを構成すれば、容
易に対応できる。請求項3記載の電動機位置制御装置に
よれば、請求項2の作用と効果があると共に、更に、オ
ブザーバで位置信号θに含まれているノイズを抑制でき
るので、フィードバックの制御ゲインをより高く設定で
きる。よって、よりロバストな制御性能が得られる。ま
た、(42)式のようにトルク指令合成器9dを構成す
れば、多少のモデリング誤差が存在しても、フィードフ
ォワードゲインKmで補償することができる。請求項4
記載の電動機位置制御装置によれば、請求項3の作用と
効果があると共に、更に、実推定外乱dbを直接補償す
ることにより、外乱に対する応答特性を上げることがで
き、より高速な応答特性が得られる。請求項5記載の電
動機位置制御装置によれば、請求項4の作用と効果があ
ると共に、更に、模擬制御部8と実制御部9とをそれぞ
れのプロセッサで構成することにより、模擬制御部8と
実制御部9とでより複雑な演算ができ、電動機駆動装置
の特性に合わせて模擬制御部8を設計することがより簡
単で実現できる。また、模擬制御部8、実制御部9との
動作を高速で行うことにより、実指令θrefに対して、
より高速な模擬位置θmを得ることができる。
According to the electric motor position control device of the first aspect, the physical quantities θr (k), θb (k), ωr at the current time are calculated when the feedback calculation shown in the equation (16) is performed.
Since (k) and ωb (k) are used, if the response characteristic of the mechanical system simulation circuit of the feedforward signal calculation circuit 20 matches the response characteristic of the motor drive device 6, no overshoot or the like occurs. Can be realized. Also,
The problem that the limit of the control gain is lowered due to the time delay of the speed signal ω, which has been present in the prior art, has been solved. Further, from the simulation control unit 8, the simulation position θm and the simulation torque
Since only the Tm need be provided to the actual control unit 9, the amount of signal communication is reduced. Therefore, it can be realized with less wiring,
It also has the effect of reducing costs. Further, since the simulation controller 8 and the actual controller 9 can be realized by an electric circuit and can be controlled at a higher sampling period, better control performance can be obtained. Furthermore, by introducing the transmitter 10 and the receiver 11, the wiring can be further reduced and the cost can be reduced. Further, if the serial communication or the wireless communication is used, the simulation control unit and the real control unit can be realized at a long distance, which makes it easier to use. Further, if wireless communication is used, it is possible to construct without wiring even in the case of a long distance, so that the cost can be reduced. According to the electric motor position control device of the second aspect, in addition to the operation and effect of the first aspect, the simulation controller 8b can be easily designed by designing the simulated model 8a so as to coincide with the electric motor drive device. Since it is realized, the simulation controller 8 is easily realized. If the motor drive device 2 has a non-linear characteristic, it can be easily dealt with by configuring the simulation model 8a in consideration of those elements as in (31) to (35). According to the electric motor position control device of claim 3, in addition to the effect and effect of claim 2, noise contained in the position signal θ can be further suppressed by the observer, so that the feedback control gain is set higher. it can. Therefore, more robust control performance can be obtained. Further, if the torque command synthesizer 9d is configured as in Expression (42), even if some modeling error exists, it can be compensated by the feedforward gain Km. Claim 4
According to the electric motor position control device described above, in addition to the action and effect of claim 3, by directly compensating the actual estimated disturbance db, the response characteristic to the disturbance can be improved, and a faster response characteristic can be obtained. can get. According to the electric motor position control device of the fifth aspect, in addition to the operation and effect of the fourth aspect, the simulation control unit 8 and the actual control unit 9 are configured by respective processors, so that the simulation control unit 8 can be obtained. More complicated calculation can be performed by the real control unit 9 and the simulation control unit 8 can be designed more easily according to the characteristics of the motor drive device. Further, by performing the operations of the simulation control unit 8 and the actual control unit 9 at high speed,
A faster simulated position θm can be obtained.

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

【図1】この発明の第1の実施の形態の電動機位置制御
装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electric motor position control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第2の実施の形態の電動機位置制御
装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an electric motor position control device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第3の実施の形態の電動機位置制御
装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an electric motor position control device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第4の実施の形態の電動機位置制御
装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an electric motor position control device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】従来の電動機位置制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional electric motor position control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 負荷機械 2 伝達機構 3 電動機 4 動力変換回路 5 実観測器 6 電動機駆動装置 7 指令発生器 8 模擬制御部 8a 模擬モデル 8b 模擬コントローラ 9 実制御部 9a 模擬オブザーバ 9b 実オブザーバ 9c フィードバックコントローラ 9d トルク指令合成器 9e 実オブザーバ 9f トルク合成器 10 送信器 11 受信器 20 フィードフォワード信号演算回路 21 フィードバック制御回路 22 トルク制御回路 23 実観測器 24 電動機駆動装置 1 load machine 2 transmission mechanism 3 electric motor 4 power conversion circuit 5 real observers 6 Electric motor drive 7 Command generator 8 Simulation controller 8a Simulated model 8b Simulated controller 9 Actual control unit 9a Simulated observer 9b Real observer 9c Feedback controller 9d Torque command synthesizer 9e Real observer 9f torque synthesizer 10 transmitter 11 receiver 20 Feedforward signal calculation circuit 21 Feedback control circuit 22 Torque control circuit 23 Real Observer 24 Electric motor drive

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H004 GA03 GA05 GA07 GA08 GA16 GA35 GB16 GB20 HA07 HB07 JA02 JB21 JB22 KA32 KA72 KB02 KB04 KB16 KB32 KB33 KC24 KC27 LA02 MA38 MA53 5H550 AA18 BB08 BB10 DD03 DD04 DD06 GG01 GG05 JJ03 JJ04 LL01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 5H004 GA03 GA05 GA07 GA08 GA16                       GA35 GB16 GB20 HA07 HB07                       JA02 JB21 JB22 KA32 KA72                       KB02 KB04 KB16 KB32 KB33                       KC24 KC27 LA02 MA38 MA53                 5H550 AA18 BB08 BB10 DD03 DD04                       DD06 GG01 GG05 JJ03 JJ04                       LL01

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 位置指令θrefを提供する指令発生器
と、トルク指令Tに従って動作し、その位置信号θを提
供する電動機駆動装置を備え、前記位置指令θrefと前
記位置信号θに基づいて所望なトルク指令Tを提供する
電動機位置制御装置において、前記位置指令θrefに基
づいて模擬位置θmと模擬トルクTmを提供する模擬制
御部8と、前記模擬位置θmおよび模擬トルクTmを、
信号の上位下位ビットの組み合わせとした複合信号Rを
生成し、この複合信号Rを送信する送信器10と、前記
複合信号Rを受信し、前記複合信号Rを通信模擬位置θ
mfと通信模擬トルクTmfに分解する受信器11と、
前記位置信号θと前記通信模擬位置θmfと前記通信模
擬トルクTmfとに基づいてトルク指令Tを提供する実
制御部9とを備えたことを特徴とする電動機位置制御装
置。
1. A command generator that provides a position command θref, and a motor drive device that operates in accordance with a torque command T and provides a position signal θ thereof are provided, and a desired signal is generated based on the position command θref and the position signal θ. In a motor position control device that provides a torque command T, a simulation controller 8 that provides a simulated position θm and a simulated torque Tm based on the position command θref, and the simulated position θm and the simulated torque Tm,
A composite signal R that is a combination of upper and lower bits of a signal is generated, a transmitter 10 that transmits the composite signal R, and the composite signal R are received, and the composite signal R is set to a simulated communication position θ.
a receiver 11 that decomposes into mf and communication simulation torque Tmf,
An electric motor position control device comprising: an actual control unit 9 that provides a torque command T based on the position signal θ, the simulated communication position θmf, and the simulated communication torque Tmf.
【請求項2】 前記模擬制御部8が、前記位置指令θre
fと模擬状態量Xとに基づいて模擬トルクTmを提供する
模擬コントローラ8bと、前記模擬トルクTmに基づい
て模擬位置θmを含む模擬状態量Xを提供する模擬モデ
ル8aとを備えたことを特徴とする請求項1の電動機位
置制御装置。
2. The simulation controller 8 is configured to control the position command θre
A simulation controller 8b that provides a simulation torque Tm based on f and the simulation state amount X, and a simulation model 8a that provides a simulation state amount X including the simulation position θm based on the simulation torque Tm. The electric motor position control device according to claim 1.
【請求項3】 前記実制御部9が、前記模擬位置θmと
模擬トルクTmに基づいて模擬推定位置θrと模擬推定
速度ωrとを提供する模擬オブザーバ9aと、前記位置
信号θとトルク指令Tとに基づいて実推定位置θbと実
推定速度ωbとを提供する実オブザーバ9bと、前記模
擬推定位置θrと前記模擬推定速度ωrと前記実推定位
置θbと前記実推定速度ωbとに基づいてフィードバッ
クトルク指令Tbを提供するフィードバックコントロー
ラ9cと、前記フィードバックトルク指令Tbと前記模
擬トルクTmとに基づいてトルク指令Tを提供するトル
ク指令合成器9dとを備えたことを特徴とする請求項1
または2に記載の電動機位置制御装置。
3. The actual control unit 9 provides a simulated observer 9a for providing a simulated estimated position θr and a simulated estimated speed ωr based on the simulated position θm and the simulated torque Tm, the position signal θ and the torque command T. A real observer 9b that provides a real estimated position θb and a real estimated speed ωb based on the above, and a feedback torque based on the simulated estimated position θr, the simulated estimated speed ωr, the real estimated position θb, and the real estimated speed ωb. A feedback controller 9c for providing a command Tb, and a torque command synthesizer 9d for providing a torque command T based on the feedback torque command Tb and the simulated torque Tm are provided.
Alternatively, the electric motor position control device described in 2.
【請求項4】 前記実制御部9が、前記模擬位置θmと
模擬トルクTmに基づいて模擬推定位置θrと模擬推定
速度ωrとを提供する模擬オブザーバ9aと、前記位置
信号θとトルク指令Tとに基づいて実推定位置θbと実
推定速度ωbと実推定外乱dbとを提供する実オブザー
バ9eと、前記模擬推定位置θrと前記模擬推定速度ω
rと前記実推定位置θbと前記実推定速度ωbとに基づ
いてフィードバックトルク指令Tbを提供するフィード
バックコントローラ9cと、前記フィードバックトルク
指令Tbと前記模擬トルクTmと前記実推定外乱dbと
に基づいてトルク指令Tを提供するトルク指令合成器9
fとを備えたことを特徴とする請求項1または2に記載
の電動機位置制御装置。
4. The simulated observer 9a for providing the simulated estimated position θr and the simulated estimated speed ωr based on the simulated position θm and the simulated torque Tm, the actual control section 9, the position signal θ and the torque command T. A real observer 9e that provides a real estimated position θb, a real estimated velocity ωb, and a real estimated disturbance db based on the above, the simulated estimated position θr, and the simulated estimated velocity ω.
A feedback controller 9c that provides a feedback torque command Tb based on r, the actual estimated position θb, and the actual estimated speed ωb, and a torque based on the feedback torque command Tb, the simulated torque Tm, and the actual estimated disturbance db. Torque command synthesizer 9 for providing command T
The electric motor position control device according to claim 1 or 2, further comprising:
【請求項5】 前記模擬制御部8と、前記実制御部9と
が複数のプロセッサで構成されたことを特徴とする請求
項1から4のうちいずれか1項に記載の電動機位置制御
装置。
5. The electric motor position control device according to claim 1, wherein the simulation control unit 8 and the actual control unit 9 are composed of a plurality of processors.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103558843A (en) * 2013-11-05 2014-02-05 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 Automatic amplitude modulation frequency scanning method for airplane servo elasticity frequency response test

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