JP2005080333A - Method for calculating load inertia - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はサーボモータを駆動するサーボ制御装置において、特にモータを通常運転する前に予め負荷イナーシャを算出してサーボ制御ゲインを自動設定する方法に関する。 The present invention relates to a servo control apparatus for driving a servo motor, and more particularly to a method for automatically setting a servo control gain by calculating a load inertia before a normal operation of the motor.
従来、特許文献1のようにモータを運転してモータの加速時間とその時間を積分したトルクにより負荷イナーシャを演算していた。或いは特許文献2のようにモータを運転して外乱推定オブザーバにより得られた外乱トルク推定値と加速度情報を用いて、負荷イナーシャを推定していた。
Conventionally, as in
従来の方法ではある程度モータを運転した結果からでないと負荷イナーシャが得られないため、モータを運転しはじめた最初はイナーシャ値が不定で、イナーシャ値を算出する迄に制御系が不安定になったり振動したりするという問題があった。また一旦不安定になったり振動したりすると加速一定でなく加減速等するので、モータの動作が正常でなく更にイナーシャ値が正しく推定できなくなるという問題もあった。
そこで本発明は、モータを運転する前にイナーシャ値を算出して、そのまま運転しても不安定になったり振動したりすることがないサーボ制御ゲインの自動設定を目的とする。
In the conventional method, load inertia cannot be obtained unless the motor is driven to some extent, so the inertia value is undefined at the beginning of driving the motor, and the control system becomes unstable until the inertia value is calculated. There was a problem of vibrating. Further, once it becomes unstable or vibrates, the acceleration is not constant and the acceleration / deceleration is performed. Therefore, there is a problem that the motor operation is not normal and the inertia value cannot be estimated correctly.
Accordingly, an object of the present invention is to automatically set a servo control gain that does not become unstable or vibrate even if the inertia value is calculated as it is before the motor is operated.
上記問題を解決するため、本発明の負荷イナーシャ算出法では、サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、モータ及び負荷のモデルからの推定速度と実際の速度の差から制御系の振動を検出する振動検出手段と、ステップ状の模擬外乱トルクをトルク指令に加えることで前記制御系に所定のレベルの振動を与える加振手段とを備え、前記加振手段により前記模擬外乱トルクの大きさを調整して前記制御系に加振し、負荷イナーシャ値を上げながら前記振動検出手段により振動検出を行う処理をくり返し、前記振動検出手段による検出結果が最小になった時点の前記負荷イナーシャ値を求めるという手順をとったのである。 In order to solve the above problem, according to the load inertia calculation method of the present invention, in the servo control device that drives the servo motor, the vibration that detects the vibration of the control system from the difference between the estimated speed from the motor and load model and the actual speed. Detection means and excitation means for applying a predetermined level of vibration to the control system by adding step-like simulated disturbance torque to the torque command, and adjusting the magnitude of the simulated disturbance torque by the excitation means. The process of repeatedly oscillating the control system and detecting the vibration by the vibration detecting means while increasing the load inertia value, and obtaining the load inertia value at the time when the detection result by the vibration detecting means is minimized. I took it.
本発明によれば、モータを通常運転する前に負荷イナーシャ値を算出できるので、そのイナーシャ値を設定することで、そのまま運転しても不安定になったり振動したりすることがなく、サーボ制御ゲインの自動設定ができ、その後の運転では確認するだけで済むという効果がある。 According to the present invention, since the load inertia value can be calculated before the motor is normally operated, setting the inertia value does not cause instability or vibration even if the motor is operated as it is. The gain can be set automatically, and the subsequent operation only requires confirmation.
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1において1は振動検出手段、2はマイクロコンピュータ、3は電流アンプ、4はベースドライブ回路、5はパワートランジスタモジュール、6はモータである。以上のように構成された回路において、その動作を図2の制御ブロック図及び図5のタイミング図を用いて説明する。まずマイクロコンピュータ2は位置や速度といった指令を外部のコントローラ等から受け取る。そして例えば速度指令の場合は速度制御を行い、その出力の電流指令や電流制御の出力でベースドライブ回路4を介してパワートランジスタ5を駆動してモータを制御する。ここで振動検出手段1は、トルク指令あるいはモータの速度信号中に含まれる振動成分が予め定めたレベル(検出レベル)を超えた場合に、振動を検出する。振動の検出レベルは例えばあらかじめ定めておくか制御系が安定な状態で停止時の振動の振幅レベル等から予め決めておく。イナーシャ値の検出はまず、低ゲインでトルク指令に模擬外乱トルクを加えて、振動の検出レベル迄応答を確認する。ここで応答がなければある程度に応答が大きくなる迄模擬外乱トルクを大きくするか、振動のレベルを下げる。
In FIG. 1, 1 is a vibration detection means, 2 is a microcomputer, 3 is a current amplifier, 4 is a base drive circuit, 5 is a power transistor module, and 6 is a motor. The operation of the circuit configured as described above will be described with reference to the control block diagram of FIG. 2 and the timing diagram of FIG. First, the
そして次に図5に示すように徐々にイナーシャ値を上げては模擬外乱を加えるというように、図2のトルク指令に模擬外乱トルクを加えて、振動を確認する。モータを停止した状態で模擬外乱トルクを加えているので、例えば図3のように推定速度と速度の差の振幅から振動の確認を行う。そして負荷イナーシャとモデルで使用しているイナーシャを推定速度と速度の差が図6のように最小になるイナーシャ値を検出する。負荷イナーシャとモデルで使用しているイナーシャが一致している場合、モデルの速度と実際の速度差は推定値が正しいので応答が近く小さいが、一致していない場合は図6のように応答が合わないのでモデルの速度と実際の速度差は大きくなる。そこでモデルの速度と実際の速度差が小さい値を算出することにより、負荷イナーシャも得ることができる。 Then, as shown in FIG. 5, the simulated disturbance torque is applied to the torque command of FIG. 2 so that the inertia value is gradually increased and the simulated disturbance is applied, and the vibration is confirmed. Since the simulated disturbance torque is applied with the motor stopped, vibration is confirmed from the estimated speed and the amplitude of the difference between the speeds as shown in FIG. The load inertia and the inertia used in the model are detected as an estimated speed and an inertia value at which the difference between the speeds is minimized as shown in FIG. When the load inertia and the inertia used in the model match, the response of the model speed and the actual speed difference are small because the estimated value is correct, but if the values do not match, the response is as shown in FIG. Since it does not match, the speed difference between the model and the actual speed will increase. Therefore, load inertia can be obtained by calculating a value where the difference between the model speed and the actual speed is small.
負荷イナーシャ値の具体的な検出手順は、以下のようになる。最初に図8の処理1のように振動レベルを設定する。次に図8の処理2のように位置ループや速度ループといった制御系のゲインを低ゲインとしておき、図2の制御ブロック図のトルク指令τrefに模擬外乱トルクをステップで加えて、推定速度と速度の差の応答が所定のレベル以上あることを確認する。ここで、所定のレベル以上の応答がなければ、加えた模擬外乱トルクが機械負荷を超えられなかったと考え、所定のレベル迄応答が大きくなるように模擬外乱トルクを大きくする。そして模擬外乱トルクを大きくしても応答が大きくならない場合、応答の検出レベルを下げる。このようにして模擬外乱トルクの大きさとその応答の検出レベルを調整する。模擬外乱トルクの大きさを決めた後で、次に図5に示すような時間タイミングで段階的にイナーシャ値を上げる。図8の処理4〜6のようにイナーシャ値を上げたところで、トルク指令に模擬外乱トルクを加え振動検出手段1にて振動を確認する。振動検出手段1は推定速度と速度の差等の振幅を振動検出レベルと比較し、大きい場合は振動として検出する。模擬外乱トルクを加えた後に図6のように、速度差が大きくなる変化を検出することで速度差の最小値が検出でき、その最小値の時のイナーシャ値をマイクロコンピュータ内等の記憶手段内に負荷イナーシャ値として記憶しておく。最後に図8の処理8で図7のように加減速等の運転時にオーバシュートや振動等が発生しないことを確認する。振動検出手段1の処理はマイクロコンピュータ2で行っても良い。
また、推定速度と速度の差は図4のようにオブザーバを用いて行っても良い。
A specific procedure for detecting the load inertia value is as follows. First, the vibration level is set as in
Further, the difference between the estimated speed and the speed may be performed using an observer as shown in FIG.
以上述べたように、モータを通常運転する前に負荷イナーシャ値を算出できるので、迅速かつ安全に制御系の調整を行う用途にも適用できる。 As described above, since the load inertia value can be calculated before the motor is normally operated, the present invention can be applied to a purpose of adjusting the control system quickly and safely.
1 振動検出手段
2、21 マイクロコンピュータ
3、22 電流アンプ
4、23 ベースドライブ回路
5、24 パワートランジスタモジュール
6、9、12、15、25 モータ
7 位置ループゲイン
8、14 速度制御
10、18 積分
11 速度制御
13 モータ及び負荷のモデル
16 オブザーバの負荷イナーシャ分
17 オブザーバの速度制御のゲイン
19 オブザーバの速度制御の積分
20 オブザーバの全体
DESCRIPTION OF
Claims (3)
制御系の振動を検出する振動検出手段と、ステップ状の模擬外乱トルクをトルク指令に加えることで前記制御系に所定のレベルの振動を与える加振手段とを備え、前記加振手段により前記模擬外乱トルクの大きさを調整して前記制御系に加振し、負荷イナーシャ値を上げながら前記振動検出手段により振動検出を行う処理をくり返し、前記振動検出手段による検出結果が最小になった時点の前記負荷イナーシャ値を求める負荷イナーシャ算出方法。 In the servo control device that drives the servo motor,
Vibration detection means for detecting vibration of the control system, and vibration means for applying a predetermined level of vibration to the control system by applying step-like simulated disturbance torque to the torque command, and the simulation means Adjusting the magnitude of the disturbance torque and oscillating the control system, repeating the process of detecting the vibration by the vibration detecting means while increasing the load inertia value, and at the time when the detection result by the vibration detecting means is minimized A load inertia calculation method for obtaining the load inertia value.
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JP2021005918A (en) * | 2019-06-25 | 2021-01-14 | ファナック株式会社 | Controller for evaluating inertia and evaluation method of inertia |
CN112329241A (en) * | 2020-11-06 | 2021-02-05 | 国网新疆电力有限公司 | Power system inertia evaluation method considering load inertia |
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