JP2006085272A - Speed control device and method for controlling position control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、負荷機械を駆動する回転速度制御装置、回転角制御装置、直線速度制御装置、および直線位置制御装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a rotation speed control device, a rotation angle control device, a linear speed control device, and a control method for a linear position control device that drive a load machine.
サーボモータ等のオートチューニングの方法として、指令値に対する誤差を瞬時に検出しその誤差の大きさに見合うだけの補正信号を与えて忠実度を保とうとするリアルタイム型のオートチューニング方法が一般的であるが、急激な外乱に対する制御が不安定であったり、特にデジタル制御においてはCPUへの負担が大きく、システムとして複雑化する傾向にあった。また加減速信号を与えて負荷イナーシャを推定しゲインパラメータを設定するイニシャル型のオートチューニングも一般化されてはいるが、理論的な考察に乏しいためか、完全なものは商品化されていなかった。そのため、多くのゲインパラメータを勘と経験に頼るめんどうなマニュアル調整で設定するのが一般的であった。 As an auto tuning method for servo motors, etc., a real-time auto tuning method is generally used in which an error with respect to a command value is detected instantaneously and a correction signal corresponding to the magnitude of the error is given to maintain fidelity. However, control against sudden disturbances is unstable, and particularly in digital control, the load on the CPU is large and the system tends to be complicated. In addition, although initial type auto-tuning that gives acceleration / deceleration signals to estimate load inertia and sets gain parameters has been generalized, the perfect one was not commercialized due to lack of theoretical considerations. . For this reason, it has been common to set many gain parameters with careless manual adjustment that relies on intuition and experience.
本願出願人は、負帰還方式による機械系の動作制御において、指令に対する動作の忠実度や安定度を決めるためのゲインパラメータの調整を簡便かつ確実に行うために、
A=負荷質量比=(モータ側換算の負荷質量値)/(リニアモータ単体での可動部質量値)、
B=負荷慣性モーメント比=(モータ軸換算の負荷慣性値)/(モータのロータ慣性値)
とするとき、総合ゲインの値を
(無負荷時の値:0dBとする)+10log{1+(AまたはB)}[dB]、
つまりゲインを{1+(AまたはB)}の平方根倍することを先に提案した(特許文献1参照)。
また、サーボモータから負荷機械へのエネルギー伝達効率を最大にするための条件としては、モータ慣性と負荷慣性との比を1:1とすることが最適であるとされてきた(例えば、非特許文献1参照)。
In order to easily and reliably adjust the gain parameter for determining the fidelity and stability of the operation with respect to the command in the operation control of the mechanical system by the negative feedback method,
A = Load mass ratio = (Load mass value converted on the motor side) / (Movable value of the linear motor alone),
B = Load inertia moment ratio = (Motor inertia converted load inertia value) / (Motor rotor inertia value)
, The value of the total gain (value at no load: 0 dB) +10 log {1+ (A or B)} [dB],
That is, it has been previously proposed to multiply the gain by the square root of {1+ (A or B)} (see Patent Document 1).
Further, as a condition for maximizing the energy transfer efficiency from the servo motor to the load machine, it has been said that the ratio of the motor inertia and the load inertia is 1: 1 (for example, non-patent). Reference 1).
しかしながら、特許文献1において提案した方法では、従来の回転速度制御方法では、制御ゲインを無負荷時の{1+(AまたはB)}の平方根倍するという手順をとっているので、制御ゲインが低すぎるという問題があった。
また、非特許文献1において説明されているような、モータ慣性と負荷慣性を1:1とするような場合は制御ゲインが低すぎて外乱力に対する補償が大きくないという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、速度、位置制御の応答を高くするとともに外乱力に対する補償を大きくすることができる速度制御装置および位置制御装置の制御方法を提供することを目的とする。
However, in the method proposed in
In addition, when the motor inertia and the load inertia are 1: 1 as described in Non-Patent
The present invention has been made in view of such problems, and provides a speed control device and a control method for the position control device that can increase the response to speed and position control and increase the compensation for disturbance force. For the purpose.
上記課題を解決するため、本発明の第1の構成は、負荷機械を駆動するサーボモータと、コントローラとを備えた回転速度制御装置の制御方法において、負荷慣性をサーボモータ慣性の2倍以上とし、回転速度制御ゲインを(1+負荷慣性/サーボモータ慣性)倍増大することにより、負荷慣性の結合により低下したループゲインを補償することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a first configuration of the present invention is a control method of a rotational speed control device including a servo motor for driving a load machine and a controller, wherein the load inertia is at least twice the servo motor inertia. The rotational gain is increased by (1 + load inertia / servo motor inertia) times to compensate for the loop gain reduced by the combination of load inertia.
従来の制御方法では、サーボ系の慣性比(サーボモータ慣性と負荷慣性)は、エネルギー伝達効率を最大にする観点から1:1が最適であるとされてきた(非特許文献1)。しかし、サーボ系の基本機能は数値情報から位置(速度)への変換器と考えるべきで、このとき最適慣性比は従来とは異なる条件となる。サーボ系の制御精度はゲイン(速度ループ)が大きいほど高くなる。制御対象が剛体と仮定できる場合、モータ慣性JM、負荷慣性JLは、速度制御系のループゲインに関して1/(JM+JL)となる。慣性の増大はループゲインを小さくすることになる。そこで、速度比例ゲインを(JM+JL)倍するとループゲインは変わらない。この比例ゲインの増大によって、閉ループの応答は変化がないが、外乱力の抑制効果は回転速度制御ゲイン分、すなわち(1+負荷慣性/サーボモータ慣性)大きくなり、制御精度が向上する。そこで、従来最適値とされていた負荷慣性/サーボモータ慣性=1に対し、外乱力の抑制効果を50%以上向上させるために、負荷慣性/サーボモータ慣性≧2とする。 In the conventional control method, the inertia ratio (servo motor inertia and load inertia) of the servo system has been considered to be optimal from the viewpoint of maximizing energy transmission efficiency (Non-patent Document 1). However, the basic function of the servo system should be considered as a converter from numerical information to position (speed). At this time, the optimum inertia ratio is different from the conventional condition. The control accuracy of the servo system increases as the gain (speed loop) increases. When the control target can be assumed to be a rigid body, the motor inertia J M and the load inertia J L are 1 / (J M + J L ) with respect to the loop gain of the speed control system. An increase in inertia reduces the loop gain. Therefore, when the speed proportional gain is multiplied by (J M + J L ), the loop gain does not change. The increase in the proportional gain does not change the response of the closed loop, but the effect of suppressing the disturbance force is increased by the rotational speed control gain, that is, (1 + load inertia / servo motor inertia), and the control accuracy is improved. Therefore, load inertia / servo motor inertia ≧ 2 in order to improve the disturbance force suppression effect by 50% or more with respect to load inertia / servo motor inertia = 1, which has been conventionally set to the optimum value.
本発明の第2の構成は、負荷機械を駆動するサーボモータと、コントローラとを備えた回転角制御装置の制御方法において、回転角制御ループに、第1の構成の速度制御方法を適用し、前記負荷機械の回転角度を制御することを特徴とする。このように、回転角制御ループに、第1の構成の速度制御装置をマイナーループとして用いることで、回転角速度制御の応答が改善され、その結果、回転角制御の応答を改善することができる。 According to a second configuration of the present invention, in the control method of the rotation angle control device including the servo motor that drives the load machine and the controller, the speed control method of the first configuration is applied to the rotation angle control loop. The rotation angle of the load machine is controlled. Thus, by using the speed control device of the first configuration as the minor loop in the rotation angle control loop, the response of the rotation angle speed control can be improved, and as a result, the response of the rotation angle control can be improved.
本発明の第3の構成は、サーボモータと、コントローラと、前記サーボモータに結合されたボールねじと、そのボールねじにより駆動される負荷機械とを備えた直線速度制御装置の制御方法において、前記サーボモータの速度制御に第1の構成の回転速度制御方法を適用し、前記負荷機械の直線速度を制御することを特徴とする。このように、サーボモータにボールねじを結合した速度制御装置において、直線速度制御ループに第1の構成の速度制御装置の制御方法を適用することにより、直線速度制御応答を改善することができる。 According to a third configuration of the present invention, in the control method of the linear speed control device including a servo motor, a controller, a ball screw coupled to the servo motor, and a load machine driven by the ball screw, The rotational speed control method of the first configuration is applied to the speed control of the servo motor, and the linear speed of the load machine is controlled. Thus, in the speed control device in which the ball screw is coupled to the servo motor, the linear speed control response can be improved by applying the control method of the speed control device of the first configuration to the linear speed control loop.
本発明の第4の構成は、サーボモータと、コントローラと、前記サーボモータに結合されたボールねじと、そのボールねじにより駆動される負荷機械とを備えた直線位置制御装置の制御方法において、直線位置制御ループのマイナーループに、第3の構成の制御方法を適用し、前記負荷機械の直線位置を制御することを特徴とする。このように、サーボモータにボールねじを結合し、直線位置制御ループに第3の構成の速度制御装置をマイナーループとして用いることにより、直線速度制御の応答が改善され、その結果、直線位置制御の応答を改善することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a linear method for controlling a linear position control apparatus including a servo motor, a controller, a ball screw coupled to the servo motor, and a load machine driven by the ball screw. The control method of the third configuration is applied to the minor loop of the position control loop to control the linear position of the load machine. In this way, by connecting the ball screw to the servo motor and using the speed control device of the third configuration as the minor loop in the linear position control loop, the response of the linear speed control is improved. Response can be improved.
本発明の第5の構成は、負荷機械を駆動するサーボモータと、コントローラとを備えた直線速度制御装置の制御方法において、リニア負荷質量をサーボモータ可動部質量の2倍以上とし、直線速度制御ゲインを(1+リニアモータ可動部質量/負荷質量)倍増大することにより、負荷質量の結合により低下したループゲインを補償することを特徴とする。このように、リニア負荷質量をサーボモータ可動部質量の2倍以上とすることで、負荷質量の結合により低下したループゲインを補償することにより、直線速度制御の応答を改善することができる。 According to a fifth configuration of the present invention, in a control method of a linear speed control device including a servo motor for driving a load machine and a controller, the linear load mass is set to be twice or more of the servo motor movable part mass, and the linear speed control is performed. The gain is increased by (1 + linear motor movable part mass / load mass) times to compensate for the loop gain reduced by the combination of the load masses. Thus, by making the linear load mass more than twice the mass of the servo motor moving part, it is possible to improve the response of the linear velocity control by compensating for the loop gain reduced by the coupling of the load mass.
本発明の第6の構成は、負荷機械を駆動するリニアサーボモータと、コントローラとを備えた直線位置制御装置の制御方法において、直線位置制御ループに、第5の構成の制御方法を適用し、前記負荷機械の直線位置を制御することを特徴とする。このように、リニアモータを用いた直線位置制御ループに、第5の構成の速度制御装置を用いることで、直線速度制御の応答が改善され、その結果、直線位置制御の応答を改善することができる。 According to a sixth configuration of the present invention, in the control method of the linear position control device including the linear servo motor that drives the load machine and the controller, the control method of the fifth configuration is applied to the linear position control loop. The linear position of the load machine is controlled. Thus, by using the speed control device of the fifth configuration in the linear position control loop using the linear motor, the response of the linear speed control can be improved, and as a result, the response of the linear position control can be improved. it can.
本発明の第1の構成によると、回転速度制御性能を向上することができ、外乱力に対する補償を大きくすることができる。
本発明の第2の構成によると、位置制御性能を向上することができ、外乱力に対する補償を大きくすることができる。
本発明の第3の構成によると、直線速度制御の応答を改善することができ、外乱力に対する補償を大きくすることができる。
本発明の第4の構成によると、直線速度制御の応答が改善され、その結果、直線位置制御の応答を改善することができ、外乱力に対する補償を大きくすることができる。
本発明の第5の構成によると、負荷質量の結合により低下したループゲインを補償することにより、直線速度制御の応答を改善することができ、外乱力に対する補償を大きくすることができる。
本発明の第6の構成によると、直線速度制御の応答が改善され、その結果、直線位置制御の応答を改善することができ、外乱力に対する補償を大きくすることができる。
According to the first configuration of the present invention, the rotational speed control performance can be improved, and the compensation for the disturbance force can be increased.
According to the second configuration of the present invention, the position control performance can be improved, and the compensation for the disturbance force can be increased.
According to the third configuration of the present invention, the response of the linear velocity control can be improved, and the compensation for the disturbance force can be increased.
According to the fourth configuration of the present invention, the response of the linear velocity control is improved. As a result, the response of the linear position control can be improved, and the compensation for the disturbance force can be increased.
According to the fifth configuration of the present invention, it is possible to improve the response of the linear velocity control by compensating for the loop gain reduced by the coupling of the load mass, and to increase the compensation for the disturbance force.
According to the sixth configuration of the present invention, the response of the linear velocity control is improved. As a result, the response of the linear position control can be improved, and the compensation for the disturbance force can be increased.
以下、本発明の実施の形態を、図1〜図12を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の実施の形態に係る回転速度制御装置の構成を示すブロック図である。図において、1は制御対象、2は回転角速度制御ゲイン、3は減算器、4は減算器、Vrは回転角速度指令、Vは回転角速度、TMはサーボモータ発生トルク、Tは駆動トルク、Tdは外乱トルクを示している。
図1に示されているように、制御対象1の伝達関数は、(サーボモータ慣性JM+負荷慣性JL)分の1を積分したものとなっている。また回転速度制御ゲイン2の伝達関数は、サーボモータ単体のゲインをKVとするとき、KVに(1+負荷慣性JL/サーボモータ慣性JM)を乗じたものとなっている。そしてJL/JM>0であるから、回転速度制御ゲインはKVより必ず大きくなり、しかも負荷慣性JLがサーボモータ慣性JMより大きくなるほど回転速度制御ゲインはKVより大きくなり、トルク外乱Tdに起因する回転速度制御誤差を低減することができる。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a rotation speed control device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a controlled object, 2 is a rotational angular velocity control gain, 3 is a subtractor, 4 is a subtractor, Vr is a rotational angular velocity command, V is a rotational angular velocity, TM is a servo motor generated torque, T is a drive torque, T d indicates the disturbance torque.
As shown in FIG. 1, the transfer function of the
図2は負荷を考慮しない場合のサーボモータ単体の回転速度制御装置の構成を示すブロック線図である。制御対象5はサーボモータ慣性JM分の1を積分したものとなっており、回転速度制御ゲイン6はKVとなっている。図2の回転速度制御装置のループゲインはKV/JMである。図1の回転速度制御装置のループゲインもKV/JMとなり、ループゲインは負荷を考慮しない場合の回転速度制御装置と同じである。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a rotation speed control device of a single servo motor when no load is taken into consideration.
図3は本発明の効果を実証する実験装置である。DCサーボモータ21をデジタルコントローラ22で回転速度制御するもので、DCアンプ23を介してDCサーボモータ21が駆動され、タコゼネレータの回転速度信号がフィードバックされる。負荷慣性として、DCサーボモータ21の負荷側シャフトに円盤を剛体結合する。
図4は回転速度制御の応答を4種類の負荷慣性に対して計測したものである。横軸は回転速度指令で、縦軸はDCモータ回転速度である。負荷慣性がDCサーボモータ慣性のゼロ倍(a),1倍(b),3倍(c),7倍(d)の4つの条件で実験を行った。DCサーボモータの軸受けに存在するクーロン摩擦によって、回転速度応答が不感帯となる誤差を生じている。(a)の、DCサーボモータ単体の場合が最も誤差が大きく、負荷慣性が大きくなるほど応答誤差が小さくなっていることが分かる。(b)の1倍というのは、従来、最適値とされていた(非特許文献1)もので、これに対して外乱力の抑制効果を50%以上向上させるために、負荷慣性/サーボモータ慣性≧2とすることが好ましい。モータと負荷との結合が剛体と考えてよい場合にはいくらでも大きな回転速度制御ゲインを設定できるが、現実には何らかの振動特性が現れるため、および、負荷を結合したときの最大加速度がモータ単体のときの1/(1+JL/JM)に減少するため、慣性比が4倍から9倍程度が実用的である。
FIG. 3 shows an experimental apparatus that demonstrates the effects of the present invention. The rotational speed of the
FIG. 4 shows the rotational speed control responses measured for four types of load inertia. The horizontal axis is the rotational speed command, and the vertical axis is the DC motor rotational speed. The experiment was conducted under four conditions, where the load inertia was zero times (a), 1 time (b), 3 times (c), and 7 times (d) of the DC servo motor inertia. Due to the Coulomb friction existing in the bearing of the DC servo motor, an error that causes the rotational speed response to become a dead zone is generated. It can be seen that (a) the DC servo motor alone has the largest error, and the response error decreases as the load inertia increases. One time of (b) is what was conventionally set to the optimum value (Non-Patent Document 1). In order to improve the effect of suppressing disturbance force by 50% or more, load inertia / servo motor It is preferable that inertia ≧ 2. When the connection between the motor and the load can be considered as a rigid body, a large rotational speed control gain can be set as much as possible.However, in reality, some vibration characteristics appear, and the maximum acceleration when the load is combined is In order to decrease to 1 / (1 + J L / J M ), it is practical that the inertia ratio is about 4 to 9 times.
図5はDCサーボモータ単体のときの時間応答を示す図で、(a)は回転速度指令、(b)は応答回転速度である。同図から、応答回転速度(b)は、大きな不感帯を示し、振幅が小さくなっていることがわかる。
図6は負荷慣性JLがDCサーボモータ慣性JMの7倍の場合で、回転速度制御ゲインが8倍になり、応答回転速度(b)は、不感帯、および振幅の減少も小さくなっていることがわかる。これにより、本発明の効果が実証された。
FIG. 5 is a diagram showing a time response when the DC servo motor is a single unit, where (a) is a rotation speed command and (b) is a response rotation speed. From the figure, it can be seen that the response rotation speed (b) shows a large dead zone and the amplitude is small.
FIG. 6 shows a case where the load inertia J L is 7 times the DC servo motor inertia J M , the rotational speed control gain is 8 times, the response rotational speed (b) is a dead zone, and the decrease in the amplitude is also small. I understand that. Thereby, the effect of the present invention was proved.
このように、負荷慣性をサーボモータ慣性よりも2倍以上大きくし、回転角速度制御ゲインを(1+サーボモータ慣性/負荷慣性)と設定する手順をとるので、回転角速度制御ゲインが従来の最適値といわれていた慣性比の場合よりも50%以上大きくなり、回転角制御性能を向上することができる。 In this way, the load inertia is set to be twice or more larger than the servo motor inertia and the rotation angular velocity control gain is set to (1 + servo motor inertia / load inertia). Thus, the rotation angle control performance can be improved by 50% or more of the inertia ratio.
本発明の実施例2を、図7を参照して説明する。本実施例は、回転角指令θrに対してサーボモータの回転角θを制御するものであり、ブロック10は実施例1における図1の伝達関数で表される速度制御装置を示している。11は回転角比例ゲイン、12は回転速度から回転角度への積分器(実際には存在しないが、物理現象として示している)である。このように、回転角制御ループに、実施例1の速度制御装置をマイナーループとして用いることで、回転角速度制御の応答が改善され、その結果、回転角制御の応答を改善することができる。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the rotation angle θ of the servo motor is controlled with respect to the rotation angle command θr, and a
本発明の実施例3を、図8および図9を参照して説明する。本実施例は、サーボモータにボールねじを結合し、そのボールねじにより負荷機械の速度VLが速度指令Vrになるように駆動する直線速度制御装置である。図8において、5は制御対象、6は回転速度制御ゲイン、7は回転運動をピッチpのボールねじにより直線運動に変換する回転/直線変換ブロック、8はボールねじに結合される可動部の質量MLを係数とする微分器、9は直線運動を回転運動に換算する直線/回転変換ブロックを示している。図9は、図8に示した制御系の等価ブロック線図を示しており、図1のブロック線図と同じ形になることが分かる。なお、図9において、JL=(p/2π)2MLとしている。
このように、サーボモータにボールねじを結合した速度制御装置において、直線速度制御ループに実施例1の速度制御装置の制御方法を適用することにより、直線速度制御応答を改善することができる。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is a linear speed control device in which a ball screw is coupled to a servo motor and driven so that the speed V L of the load machine becomes a speed command Vr by the ball screw. In FIG. 8, 5 is a control target, 6 is a rotational speed control gain, 7 is a rotation / linear conversion block for converting rotational motion into linear motion by a ball screw having a pitch p, and 8 is a mass of a movable part coupled to the ball screw. A differentiator with ML as a coefficient, 9 is a linear / rotational conversion block for converting linear motion into rotational motion. FIG. 9 shows an equivalent block diagram of the control system shown in FIG. 8, and it can be seen that it has the same shape as the block diagram of FIG. In FIG. 9, is set to J L = (p / 2π) 2 M L.
As described above, in the speed control apparatus in which the ball screw is coupled to the servo motor, the linear speed control response can be improved by applying the control method of the speed control apparatus of the first embodiment to the linear speed control loop.
本発明の実施例4を、図10に基づいて説明する。本実施例は、直線位置指令Xrに対してサーボモータに結合されたボールねじの直線位置Xを制御するものであり、ブロック13は実施例3における図8の伝達関数で表される速度制御装置を示している。14は直線位置比例ゲイン、15は直線速度から直線位置への積分器(実際には存在しないが、物理現象として示している)である。
このように、サーボモータにボールねじを結合し、直線位置制御ループに実施例3の速度制御装置をマイナーループとして用いることにより、直線速度制御の応答が改善され、その結果、直線位置制御の応答を改善することができる。
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the linear position X of the ball screw coupled to the servo motor is controlled in response to the linear position command Xr. Is shown. 14 is a linear position proportional gain, and 15 is an integrator (not actually present, but shown as a physical phenomenon) from a linear velocity to a linear position.
In this way, by connecting the ball screw to the servo motor and using the speed control device of the third embodiment as a minor loop in the linear position control loop, the response of the linear speed control is improved. As a result, the response of the linear position control is improved. Can be improved.
本発明の実施例5を、図11に基づいて説明する。本実施例は、サーボモータと、コントローラと、負荷機械とを備えた直線速度制御装置において、リニア負荷質量をサーボモータ可動部質量の2倍以上とし、直線速度制御ゲインを(1+リニアモータ可動部質量/負荷質量)倍増大することにより、負荷質量の結合により低下したループゲインを補償するようにしたものである。
図11において、16は制御対象、17は直線速度制御ゲイン、3は減算器、4は減算器、Vrは直線速度指令、Vは直線速度、MMはリニアモータ可動子質量、MLは可動テーブル等の負荷質量、Tdは外乱を示している。
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, in a linear speed control device including a servo motor, a controller, and a load machine, the linear load mass is set to at least twice the mass of the servo motor movable part, and the linear speed control gain is (1 + linear motor movable part). By increasing the mass / load mass), the loop gain lowered by the coupling of the load masses is compensated.
In FIG. 11, 16 is a control target, 17 is a linear velocity control gain, 3 is a subtractor, 4 is a subtractor, Vr is a linear velocity command, V is a linear velocity, M M is a linear motor mover mass, and M L is The load mass of the movable table or the like, Td , indicates a disturbance.
図11に示されているように、制御対象16の伝達関数は、(リニアモータ可動子質量MM+負荷質量ML)分の1を積分したものとなっている。また直線速度制御ゲイン17の伝達関数は、リニアモータ単体のゲインをKVとするとき、KVに(1+負荷質量ML/リニアモータ可動子質量MM)を乗じたものとなっている。そしてML/MM>0であるから、直線速度制御ゲインはKVより必ず大きくなり、しかも負荷質量MLがリニアモータ可動子質量MMより大きくなるほど直線速度制御ゲインはKVより大きくなり、外乱Tdに起因する直線速度制御誤差を低減することができる。
回転速度制御を対象とした実施例1と同様に、負荷質量/リニアモータ可動子質量≧2とすると、外乱力の抑制効果を50%以上向上させることができる。
このように、リニアモータを用いた直線速度制御において、リニア負荷質量をサーボモータ可動部質量の2倍以上とすることで、負荷質量の結合により低下したループゲインを補償すること直線速度制御の応答を改善することができる。
As shown in FIG. 11, the transfer function of the controlled
Similarly to Example 1 for rotational speed control, if load mass / linear motor mover mass ≧ 2, the effect of suppressing disturbance force can be improved by 50% or more.
In this way, in linear speed control using a linear motor, the linear load mass is made more than twice the mass of the moving part of the servo motor to compensate for the loop gain that is reduced due to the coupling of the load mass. Can be improved.
本発明の実施例6を、図12を用いて説明する。本実施例は、直線位置指令Xrに対してリニアモータの直線位置Xを制御するものであり、ブロック18は実施例5における図11の伝達関数で表される速度制御装置を示している。14は直線位置比例ゲイン、15は直線速度から直線位置への積分器(実際には存在しないが、物理現象として示している)である。
このように、リニアモータを用いた直線位置制御ループに、実施例5の速度制御装置を用いることで、直線速度制御の応答が改善され、その結果、直線位置制御の応答を改善することができる。
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the linear position X of the linear motor is controlled with respect to the linear position command Xr, and a
Thus, by using the speed control device of the fifth embodiment in the linear position control loop using the linear motor, the response of the linear speed control is improved, and as a result, the response of the linear position control can be improved. .
本発明は、制御量として、回転角速度、回転角、ボールねじを結合した場合の直線速度または直線位置、リニアモータによる直線速度または直線位置とする全ての制御系において回転速度制御性能が向上でき、産業用ロボットや工作機械の速度制御や位置制御という用途に適用できる。 In the present invention, the rotational speed control performance can be improved in all control systems as the control amount, the rotational angular speed, the rotational angle, the linear speed or linear position when the ball screw is coupled, the linear speed or linear position by the linear motor, It can be applied to speed control and position control of industrial robots and machine tools.
1 制御対象
2 回転角速度制御ゲイン
3,4 減算器
5 制御対象
6 回転速度制御ゲイン
7 回転/直線変換ブロック
8 微分器
9 直線/回転変換ブロック
10 図1の伝達関数で表される速度制御装置
11 回転角比例ゲイン
12 積分器
13 図8の伝達関数で表される速度制御装置
14 直線位置比例ゲイン
15 積分器
16 制御対象
17 直線速度制御ゲイン
18 図11の伝達関数で表される速度制御装置
21 DCサーボモータ
22 デジタルコントローラ
23 DCアンプ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
負荷慣性をサーボモータ慣性の2倍以上とし、
回転速度制御ゲインを(1+負荷慣性/サーボモータ慣性)倍増大することにより、
負荷慣性の結合により低下したループゲインを補償する
ことを特徴とする回転速度制御装置の制御方法。 In a control method of a rotation speed control device including a servo motor that drives a load machine and a controller,
Make the load inertia more than twice the inertia of the servo motor,
By increasing the rotational speed control gain by (1 + load inertia / servo motor inertia) times,
A control method for a rotational speed control apparatus, comprising compensating for a loop gain reduced by coupling load inertia.
回転角制御ループに、請求項1記載の速度制御方法を適用し、前記負荷機械の回転角度を制御することを特徴とする回転角制御装置の制御方法。 In a control method of a rotation angle control device including a servo motor that drives a load machine and a controller,
A control method for a rotation angle control device, wherein the rotation angle control loop is applied to the rotation angle control loop to control the rotation angle of the load machine.
前記サーボモータの速度制御に請求項1記載の回転速度制御方法を適用し、前記負荷機械の直線速度を制御することを特徴とする直線速度制御装置の制御方法。 In a control method of a linear speed control device comprising a servo motor, a controller, a ball screw coupled to the servo motor, and a load machine driven by the ball screw,
A control method of a linear speed control device, wherein the rotational speed control method according to claim 1 is applied to speed control of the servo motor to control a linear speed of the load machine.
直線位置制御ループのマイナーループに、請求項3記載の制御方法を適用し、前記負荷機械の直線位置を制御することを特徴とする直線位置制御装置の制御方法。 In a control method of a linear position control device comprising a servo motor, a controller, a ball screw coupled to the servo motor, and a load machine driven by the ball screw,
A control method for a linear position control apparatus, wherein the control method according to claim 3 is applied to a minor loop of a linear position control loop to control a linear position of the load machine.
リニア負荷質量をサーボモータ可動部質量の2倍以上とし、
直線速度制御ゲインを(1+リニアモータ可動部質量/負荷質量)倍増大することにより、
負荷質量の結合により低下したループゲインを補償する
ことを特徴とする直線速度制御装置の制御方法。 In a control method of a linear speed control device including a servo motor that drives a load machine and a controller,
Make the linear load mass more than twice the mass of the moving part of the servo motor.
By increasing the linear speed control gain by (1 + linear motor moving part mass / load mass) times,
A control method for a linear velocity control device, wherein a loop gain reduced due to coupling of load masses is compensated.
直線位置制御ループに、請求項5記載の制御方法を適用し、前記負荷機械の直線位置を制御することを特徴とする直線位置制御装置の制御方法。 In a control method of a linear position control device including a linear servo motor that drives a load machine and a controller,
A control method for a linear position control device, wherein the control method according to claim 5 is applied to a linear position control loop to control the linear position of the load machine.
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JP2004267103A JP2006085272A (en) | 2004-09-14 | 2004-09-14 | Speed control device and method for controlling position control device |
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Cited By (2)
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CN103219914A (en) * | 2013-03-13 | 2013-07-24 | 河南科技大学 | Ultrasonic motor model reference self-adaption control system based on Lyapunov |
CN108132649A (en) * | 2016-12-01 | 2018-06-08 | 发那科株式会社 | Servo motor control unit, servomotor control method and recording medium |
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2004
- 2004-09-14 JP JP2004267103A patent/JP2006085272A/en active Pending
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