JP2008079441A - Motor controller and controller comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、モータ制御装置およびモータ制御装置を含む制御機器に関するものであり、特に制御パラメータの変更により制御性能が変化した場合の動作の継続／停止の自動判断や動作変更をするモータ制御装置およびモータ制御装置を含む制御機器に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor control device and a control device including the motor control device, and in particular, a motor control device that automatically determines continuation / stop of operation and changes operation when the control performance is changed by changing control parameters The present invention relates to a control device including a motor control device.
図６は、従来の一般的な位置制御をするモータ制御装置の構成を示す図である。図６において、モータ制御装置１０８は、モータ１を駆動する。モータ１には、それにより駆動される負荷２が接続されている。さらに、モータ１には位置検出器３が接続されており、位置検出器３はモータ１の回転位置θｍを検出し出力する。 FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a conventional motor control device that performs general position control. In FIG. 6, the motor control device 108 drives the motor 1. A load 2 driven by the motor 1 is connected to the motor 1. Further, a position detector 3 is connected to the motor 1, and the position detector 3 detects and outputs the rotational position θm of the motor 1.
モータ制御装置１０８は、速度算出器４と、位置制御器５と、速度制御器６と、トルク制御器７とを備える。 The motor control device 108 includes a speed calculator 4, a position controller 5, a speed controller 6, and a torque controller 7.
速度算出器４には、位置検出器３の出力である回転子位置θｍが入力される。そして、モータ１の速度ｖｍを算出し出力する。速度演算器４の動作としては、例えば、所定時間内の回転子位置θｍの変化からモータ１の速度ｖｍを算出し出力する。 The speed calculator 4 receives the rotor position θm that is the output of the position detector 3. Then, the speed vm of the motor 1 is calculated and output. As an operation of the speed calculator 4, for example, the speed vm of the motor 1 is calculated and output from a change in the rotor position θm within a predetermined time.
位置制御器５には、位置検出器３の出力である回転位置θｍが外部から入力される。そして、位置指令θｒと一致するよう制御演算し速度指令ｖｒを出力する。位置制御器５の動作としては、例えば、位置比例ゲインをＫｐとしてｖｒ＝Ｋｐ（θｒ−θｍ）により比例演算を行う。 A rotational position θm that is an output of the position detector 3 is input to the position controller 5 from the outside. Then, control calculation is performed so as to coincide with the position command θr, and a speed command vr is output. As an operation of the position controller 5, for example, a proportional calculation is performed with vr = Kp (θr−θm), where the position proportional gain is Kp.
速度制御器６には、速度演算器４の出力である速度ｖｍが入力される。そして、速度指令ｖｒと一致するよう制御演算しトルク指令を出力する。速度制御器６の動作としては、例えば、速度比例ゲインをＫｖとしてτｒ１＝Ｋｖ（ｖｒ−ｖｍ）により比例演算を行う。 A speed vm that is an output of the speed calculator 4 is input to the speed controller 6. Then, control calculation is performed so as to coincide with the speed command vr, and a torque command is output. As an operation of the speed controller 6, for example, a proportional calculation is performed with τr1 = Kv (vr−vm), where the speed proportional gain is Kv.
トルク制御器７には、トルク指令τが入力される。そして、トルク指令τを電流指令に変換し、電流指令とモータ１に流れる電流とが一致するよう電流制御を行う。これにより、モータ１を駆動する。 A torque command τ is input to the torque controller 7. Then, the torque command τ is converted into a current command, and current control is performed so that the current command and the current flowing through the motor 1 coincide. Thereby, the motor 1 is driven.
この制御系は、位置指令θｒを入力し、それに追従するようにモータの回転位置を検出してフィードバック制御を行う構成となっている。そして、位置制御器５、および、速度制御器６には、フィードバック制御するためのゲインパラメータが設定される。 This control system is configured to input a position command θr, detect the rotational position of the motor so as to follow it, and perform feedback control. The position controller 5 and the speed controller 6 are set with gain parameters for feedback control.
しかしながら、このようなモータ制御装置は、ゲインパラメータが不適切な設定である場合や、経年変化により負荷特性が変わった場合などには、モータと負荷との間の共振によりフィードバックループが発振することがある。 However, in such a motor control device, the feedback loop oscillates due to resonance between the motor and the load when the gain parameter is improperly set or when the load characteristic changes due to secular change. There is.
このような現象に対し、特許文献１に記載されるように、発振検知部を備え、発振を検知するとゲインパラメータを適正な値に補正し発振を止める技術が知られている。この特許文献１に記載される発明によれば。サーボモータの動きが負荷の機械系と共振して発振したとき、サーボドライバのゲインを補正して発振を止めることができる。 For such a phenomenon, as described in Patent Document 1, a technique is known that includes an oscillation detection unit and corrects a gain parameter to an appropriate value and stops oscillation when oscillation is detected. According to the invention described in Patent Document 1. When the movement of the servo motor oscillates in resonance with the mechanical system of the load, the oscillation can be stopped by correcting the gain of the servo driver.
また、特許文献２に記載されるように、発振検出手段を備え、発振と判断するとモータ
の駆動を停止させることにより発振を止める技術も知られている。この特許文献２に記載される発明によれば、サーボモータの正常作動中における発振の誤検出を防止し、サーボモータの発振を精度良く検出して、発振状態にあるサーボシステムの安全性と信頼性の向上を図ることができる。
しかしながら、従来のフィードバックループの発振を止める技術では下記課題がある。 However, the conventional technique for stopping the oscillation of the feedback loop has the following problems.
特許文献１に記載の発明のように、発振を検知するとゲインパラメータを適正な値に補正し発振を止める技術では、モータの発振状態は止まるがフィードバックループの制御応答性が下がる場合が多い。フィードバックループの制御応答性が下がるとモータ及び制御装置が組み込まれている機器の所望動作に対し不十分になってしまう場合もある。 As in the invention described in Patent Document 1, when the oscillation is detected, the gain parameter is corrected to an appropriate value and the oscillation is stopped, so that the oscillation state of the motor is stopped but the control response of the feedback loop is often lowered. When the control responsiveness of the feedback loop is lowered, it may be insufficient for the desired operation of the device in which the motor and the control device are incorporated.
例えば、シーケンス動作において、動作が完了する前に次の動作指令が来てしまうことが考えられる。あるいは他の駆動部と同期動作をしている場合、フィードバックループの制御応答性が下がったモータを含む動作部のみ同期が取れなくなってしまう。 For example, in the sequence operation, it is conceivable that the next operation command comes before the operation is completed. Alternatively, when performing a synchronous operation with another drive unit, only the operation unit including the motor whose feedback loop control responsiveness has been lowered cannot be synchronized.
また、特許文献２に記載の発明のように、発振と判断するとモータの駆動を停止させることにより発振を止める技術では、モータの発振状態は止まるが再度モータを正常駆動させるまでに時間と労力が必要であり機器の稼働率が低下する。 In addition, as in the invention described in Patent Document 2, in the technique of stopping the oscillation by stopping the driving of the motor when it is determined to oscillate, the oscillation state of the motor is stopped, but time and labor are required until the motor is normally driven again. Necessary and equipment availability is reduced.
この発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、発振時の安定化等で制御パラメータが変更された時、機器の安定動作と稼働率低下抑制を両立させることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and aims to achieve both stable operation of an apparatus and suppression of reduction in operating rate when a control parameter is changed due to stabilization at the time of oscillation or the like. And
請求項１に記載の発明は、速度指令あるいは位置指令を入力して、それに追従するようにモータの回転速度あるいは回転位置を検出してフィードバック制御を行うフィードバックループを有するモータ制御装置において、前記フィードバックループは、一以上の制御パラメータを含み、前記フィードバックループに含まれる制御パラメータのうち、いずれか一以上の、または、全ての制御パラメータが変更されると、モータの位置または速度に関係する予め設定された制御性能指標を満たすかどうかを判断し、前記制御性能指標を満たさない場合にモータの駆動を停止し、前記制御性能指標を満たす場合にモータの駆動を継続することを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a motor control device having a feedback loop for inputting a speed command or a position command, detecting a rotational speed or a rotational position of the motor so as to follow the feedback command, and performing feedback control. The loop includes one or more control parameters, and when one or more or all of the control parameters included in the feedback loop are changed, the loop is preset in relation to the position or speed of the motor. It is determined whether the control performance index is satisfied, the motor drive is stopped when the control performance index is not satisfied, and the motor drive is continued when the control performance index is satisfied.
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記フィードバックループの発振を検知する発振検知部と、前記発振検知部が発振を検知した時に発振が収まるよう前記フィードバックループに含まれる一以上の制御パラメータのうち、いずれか一以上の、または、全ての制御パラメータを変更する制御パラメータ変更部とを有することを特徴とする。 The invention according to claim 2 is included in the feedback loop according to claim 1, wherein an oscillation detection unit that detects oscillation of the feedback loop, and the feedback loop so that the oscillation is stopped when the oscillation detection unit detects oscillation. And a control parameter changing unit that changes any one or more or all of the control parameters.
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記制御性能指標を満たす場合に、制御パラメータが変更されたという情報を外部に出力することを特徴とする。 The invention according to claim 3 is characterized in that, in the invention according to claim 1 or 2, when the control performance index is satisfied, information indicating that the control parameter has been changed is output to the outside.
請求項４に記載の発明は、速度指令あるいは位置指令を入力して、それに追従するようにモータの回転速度あるいは回転位置を検出してフィードバック制御を行うフィードバッ
クループを有するモータ制御装置を含む制御機器において、前記フィードバックループに含まれる一以上の制御パラメータのうち、いずれか一以上の、または、全ての制御パラメータが変更されると、モータの位置または速度に関係する予め設定された制御性能指標を満たすかどうかを判断し、前記制御性能指標を満たす場合に、制御パラメータ変更後の制御性能に応じて関連動作する他の装置の制御パラメータまたは制御指令を変更することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a control device including a motor control device having a feedback loop for inputting a speed command or a position command, detecting a rotational speed or a rotational position of the motor so as to follow it, and performing feedback control. In any one of the one or more control parameters included in the feedback loop, when one or more or all of the control parameters are changed, a preset control performance index related to the position or speed of the motor is set. It is determined whether or not it is satisfied, and when the control performance index is satisfied, a control parameter or a control command of another device operating in accordance with the control performance after changing the control parameter is changed.
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記フィードバックループの発振を検知する発振検知部と、前記発振検知部が発振を検知した時に発振が収まるよう前記フィードバックループに含まれる制御パラメータを変更する制御パラメータ変更部とを有することを特徴とする。 The invention according to claim 5 is included in the feedback loop according to claim 4, wherein an oscillation detector that detects oscillation of the feedback loop, and the feedback loop so that the oscillation is stopped when the oscillation detector detects oscillation. And a control parameter changing unit that changes the control parameter.
請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の発明において、前記制御性能指標を満たす場合に、制御パラメータが変更されたという情報を外部に出力することを特徴とする。 The invention according to claim 6 is characterized in that, in the invention according to claim 4 or claim 5, when the control performance index is satisfied, information indicating that the control parameter has been changed is output to the outside.
請求項１に記載の発明によれば、フィードバックループは、一以上の制御パラメータを含み、フィードバックループに含まれる制御パラメータのうち、いずれか一以上の、または、全ての制御パラメータが変更されると、モータの位置または速度に関係する予め設定された制御性能指標を満たすかどうかを判断し、制御性能指標を満たさない場合にモータの駆動を停止し、制御性能指標を満たす場合にモータの駆動を継続することにより、制御パラメータが変更され、制御性能指標を満たさない場合は、モータの駆動を停止して装置を安全状態にすることができ、制御性能指標を満たす場合は、そのモータの駆動を継続して装置の稼動率の低下を防ことができる。これにより、発振時の安定化等で制御パラメータが変更された時、機器の安定動作と稼働率低下抑制を両立させることができる。 According to the first aspect of the present invention, the feedback loop includes one or more control parameters, and any one or more of the control parameters included in the feedback loop are changed. , Determine whether a preset control performance index related to the motor position or speed is satisfied, stop the motor drive if the control performance index is not satisfied, and drive the motor if the control performance index is satisfied By continuing, if the control parameter is changed and the control performance index is not satisfied, the motor drive can be stopped and the device can be brought into a safe state.If the control performance index is satisfied, the motor drive is stopped. It is possible to continuously prevent a reduction in the operating rate of the apparatus. As a result, when the control parameter is changed due to stabilization at the time of oscillation or the like, it is possible to achieve both stable operation of the device and suppression of a reduction in operating rate.
請求項２および請求項５に記載の発明によれば、フィードバックループの発振を検知する発振検知部と、発振検知部が発振を検知した時に発振が収まるようフィードバックループに含まれる一以上の制御パラメータのうち、いずれか一以上の、または、全ての制御パラメータを変更する制御パラメータ変更部とを有することにより、発振を自動で検知し、制御パラメータを自動で変更することができ、簡易な操作でモータを制御することができる。 According to the second and fifth aspects of the present invention, the oscillation detection unit that detects the oscillation of the feedback loop, and one or more control parameters included in the feedback loop so that the oscillation is settled when the oscillation detection unit detects the oscillation. By having a control parameter changing unit that changes any one or more or all of the control parameters, oscillation can be automatically detected and the control parameters can be changed automatically. The motor can be controlled.
請求項３および請求項６に記載の発明によれば、制御性能指標を満たす場合に、制御パラメータが変更されたという情報を外部に出力することにより、ユーザが制御パラメータ変更を容易に認識することができる。 According to the third and sixth aspects of the present invention, when the control performance index is satisfied, the user can easily recognize the control parameter change by outputting the information that the control parameter has been changed to the outside. Can do.
請求項４に記載の発明によれば、フィードバックループに含まれる一以上の制御パラメータのうち、いずれか一以上の、または、全ての制御パラメータが変更されると、モータの位置または速度に関係する予め設定された制御性能指標を満たすかどうかを判断し、制御性能指標を満たす場合に、制御パラメータ変更後の制御性能に応じて関連する他の装置の制御パラメータまたは制御指令を変更することにより、制御パラメータが変更された場合に、関連動作する他の装置のシーケンス処理や同期処理に不都合を生じなくなり、不正動作の回避と機器の稼働率低下を防ぐことができる。また、必要に応じてフィードバック制御を停止し機器を安全状態にすることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when one or more or all of the one or more control parameters included in the feedback loop are changed, it relates to the position or speed of the motor. By determining whether or not the preset control performance index is satisfied, and satisfying the control performance index, by changing the control parameters or control commands of other devices related to the control performance after the control parameter change, When the control parameter is changed, there is no inconvenience in the sequence processing and synchronization processing of other devices that operate in association with each other, and it is possible to prevent unauthorized operation and reduce the operating rate of the device. Further, the feedback control can be stopped as necessary to put the device in a safe state.
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、この発明の実施の形態１に係るモータ制御装置の制御ブロック図である。なお、図１において従来技術を説明した図６と同じ要素には同じ番号を付している。 1 is a control block diagram of a motor control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the same elements as those in FIG.
この発明の実施形態１に係るモータ制御装置は、速度指令あるいは位置指令を入力して、それに追従するようにモータの回転速度あるいは回転位置を検出してフィードバック制御を行うフィードバックループを有するものである。 The motor control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention has a feedback loop that inputs a speed command or a position command, detects the rotational speed or rotational position of the motor so as to follow it, and performs feedback control. .
このモータ制御装置は、第１の制御性能判断部１１と、制御パラメータ変更部１０と、モータ１の位置を検出する位置検出器３からの出力信号を受ける速度算出部４と、位置制御器５と、速度算出器の出力信号を受ける発振検知部９と、発振検知部９からの出力信号を受ける速度制御器６と、トルク制御器７と、を備える。 The motor control device includes a first control performance determination unit 11, a control parameter change unit 10, a speed calculation unit 4 that receives an output signal from a position detector 3 that detects the position of the motor 1, and a position controller 5. And an oscillation detector 9 that receives the output signal of the speed calculator, a speed controller 6 that receives the output signal from the oscillation detector 9, and a torque controller 7.
なお、実施形態１に係るモータ制御装置は、発振検知部９と、制御パラメータ変更部１０と、第１の制御性能判断部１１とを設ける点で、従来技術とは異なる。そしてこれらを含んだものをモータ制御装置１０８の代わりに第１のモータ制御装置８としている。 The motor control device according to the first embodiment is different from the prior art in that an oscillation detection unit 9, a control parameter change unit 10, and a first control performance determination unit 11 are provided. A device including these is used as the first motor control device 8 instead of the motor control device 108.
フィードバックループは、モータ１の位置を制御する位置制御器５と、モータ１の速度を制御する速度制御器６と、トルク制御器７と、モータ１と、モータの位置を検出する位置検出器３と、位置検出器３の情報から速度を算出する速度算出器４と、により構成される。 The feedback loop includes a position controller 5 that controls the position of the motor 1, a speed controller 6 that controls the speed of the motor 1, a torque controller 7, the motor 1, and a position detector 3 that detects the position of the motor. And a speed calculator 4 that calculates the speed from the information of the position detector 3.
ここで、このフィードバックループの循環を簡単に説明する。先ず、位置検出器３で得られたモータ１の位置情報と位置指令θｒとの偏差θｅｒｒが位置制御器５に入力される。位置制御器５では位置偏差θｅｒｒと制御パラメータに基づいて速度指令ｖｒを演算し出力する。そして、速度指令ｖｒと速度算出器４で得られたモータ１の速度情報ｖｍとの偏差が速度制御器６に入力される。速度制御器６では速度偏差と制御パラメータに基づいてトルク指令τを演算し出力する。そして、トルク制御器７は入力されたトルク指令τとモータ１の出力トルクが一致するよう制御を行う。 Here, the circulation of the feedback loop will be briefly described. First, the deviation θerr between the position information of the motor 1 obtained by the position detector 3 and the position command θr is input to the position controller 5. The position controller 5 calculates and outputs a speed command vr based on the position deviation θerr and the control parameter. A deviation between the speed command vr and the speed information vm of the motor 1 obtained by the speed calculator 4 is input to the speed controller 6. The speed controller 6 calculates and outputs a torque command τ based on the speed deviation and control parameters. Then, the torque controller 7 performs control so that the input torque command τ matches the output torque of the motor 1.
制御パラメータ変更部１０は、発振が検知された場合に、発振が収まるようフィードバックループに含まれる少なくとも１つ以上の制御パラメータを変更する機能を有している。 The control parameter changing unit 10 has a function of changing at least one control parameter included in the feedback loop so that the oscillation is suppressed when the oscillation is detected.
第１の制御性能判断部１１は、制御性能を測定する機能と、モータの位置または速度に関係する予め設定された制御性能指標と制御性能測定結果とを比較する機能と、比較結果から動作を決定する機能、第１の制御性能判断部１１の内部状態を出力する機能、を有する。制御性能指標は第１のモータ制御装置８を含む機器の動作として許容できるスペックが設定される。例えば、制御性能指標として位置決め整定時間が所定時間Ｔｎ以下と設定される。 The first control performance determination unit 11 has a function of measuring the control performance, a function of comparing a control performance index that is set in advance with respect to the position or speed of the motor and the control performance measurement result, and an operation based on the comparison result. A function to determine, and a function to output the internal state of the first control performance determination unit 11. As the control performance index, a spec that is acceptable as an operation of the device including the first motor control device 8 is set. For example, the positioning settling time is set as a predetermined time Tn or less as the control performance index.
図２は、この発明の実施形態１に係るモータ制御装置の制御動作を示すフロー図である。 FIG. 2 is a flowchart showing the control operation of the motor control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
この発明の実施形態１に係るモータ制御装置が作動する場合には、まず、発振検知部９は速度算出器４の出力である速度ｖｍから発振を検知する（ステップＳ１）。例えば、特許文献１に記載されているように演算された速度の変化分である加速度を観察することにより発振状態かどうかを判断できる。この発振の検知方法については、後に詳細を説明する（図３参照）。 When the motor control apparatus according to the first embodiment of the present invention operates, first, the oscillation detector 9 detects oscillation from the speed vm that is the output of the speed calculator 4 (step S1). For example, it is possible to determine whether or not the oscillation state is present by observing acceleration that is a change in speed calculated as described in Patent Document 1. Details of this oscillation detection method will be described later (see FIG. 3).
発振検知部９が発振状態を検知すると、その検知結果を制御パラメータ変更部１０へ出
力する。制御パラメータ変更部１０では発振が収まるようフィードバックループに含まれる少なくとも１つ以上の制御パラメータを変更する（ステップＳ２）。ここで、制御パラメータとしては、例えば、位置制御器５に含まれる位置比例ゲインＫｐ、速度制御器６に含まれる速度比例ゲインＫｖなどがある。これら位置比例ゲインＫｐや速度比例ゲインＫｖを下げることにより、発振が収まるようにする。なお、位置比例ゲインＫｐや速度比例ゲインＫｖのほか、制御パラメータとして、速度積分ゲインを利用する場合には、速度積分ゲインを変更しても良い。
When the oscillation detection unit 9 detects the oscillation state, the detection result is output to the control parameter change unit 10. The control parameter changing unit 10 changes at least one control parameter included in the feedback loop so that oscillation is suppressed (step S2). Here, examples of the control parameter include a position proportional gain Kp included in the position controller 5 and a speed proportional gain Kv included in the speed controller 6. By reducing the position proportional gain Kp and the speed proportional gain Kv, oscillation is suppressed. In addition to the position proportional gain Kp and the speed proportional gain Kv, when the speed integral gain is used as the control parameter, the speed integral gain may be changed.
そして制御パラメータ変更部１０からは制御パラメータを変更したという情報が出力され、第１の制御性能判断部１１に入力される。 Information indicating that the control parameter has been changed is output from the control parameter changing unit 10 and input to the first control performance determining unit 11.
制御パラメータを変更したという情報が第１の制御性能判断部１１に入力されると、位置指令θｒと位置検出器３の出力であるモータ回転位置θｍとの差分である位置偏差θｅｒｒ、位置指令θｒ、を用いて、位置指令θｒの終了時点から位置偏差θｅｒｒが所定値（以下、「位置決め完了幅」という。）以下になるまでの時間、すなわち位置決め整定時間を測定する。そして、制御性能指標としての所定時間Ｔｎと測定結果とを比較する（ステップＳ３、ステップＳ４）。 When information indicating that the control parameter has been changed is input to the first control performance determination unit 11, a position deviation θerr and a position command θr that are differences between the position command θr and the motor rotation position θm that is the output of the position detector 3. Are used to measure the time from when the position command θr ends to when the position deviation θerr is equal to or less than a predetermined value (hereinafter referred to as “positioning completion width”), that is, the positioning settling time. And the predetermined time Tn as a control performance parameter | index is compared with a measurement result (step S3, step S4).
そこで、測定結果が制御性能指標を満たしていなければ、トルク制御器７の動作を停止させることによりモータ１の駆動を停止する（ストップＳ５）。また、制御性能指標を満たさなかったことによりモータ１の駆動の停止情報が外部へ出力される（ステップＳ６）。このようにモータ１の駆動の停止情報を外部へ出力し、外部にモータ１の駆動停止を伝えることができる。 Therefore, if the measurement result does not satisfy the control performance index, the driving of the motor 1 is stopped by stopping the operation of the torque controller 7 (stop S5). Further, stop information on driving of the motor 1 is output to the outside because the control performance index is not satisfied (step S6). In this way, stop information on driving of the motor 1 can be output to the outside, and the driving stop of the motor 1 can be transmitted to the outside.
一方、測定結果が制御性能指標を満たしていれば、第１のモータ制御装置８を含む機器の動作として許容できるスペック内と判断しそのまま動作を継続する（ステップＳ７）。また、制御パラメータが変更されたという情報が外部へ出力される（ステップＳ８）。このようにパラメータを変更したことを外部に伝えることができる。これにより、外部の者は、モータ１または負荷２を含む制御対象全体の機械特性が変化したことや駆動停止までの寿命を予測することができる。 On the other hand, if the measurement result satisfies the control performance index, it is determined that the specification is acceptable for the operation of the equipment including the first motor control device 8, and the operation is continued as it is (step S7). Further, information indicating that the control parameter has been changed is output to the outside (step S8). In this way, it is possible to inform the outside that the parameter has been changed. Thereby, an external person can predict that the mechanical characteristics of the entire control target including the motor 1 or the load 2 have changed and the life until the drive is stopped.
図３は、この発明に係るモータ制御装置に適用される発振検知部９による発振検知を示すフロー図である。 FIG. 3 is a flowchart showing oscillation detection by the oscillation detection unit 9 applied to the motor control device according to the present invention.
発振検知部９により発振を検知するには、まず、速度信号の今回値Ｖ１と前回値Ｖ２との差αｎを演算する（ステップＳ１１）。そして、今回値Ｖ１と前回値Ｖ２との差αｎの絶対値と予め定められた値α１との大小を比較する（ステップＳ１２）。 In order to detect oscillation by the oscillation detector 9, first, the difference αn between the current value V1 and the previous value V2 of the speed signal is calculated (step S11). Then, the absolute value of the difference αn between the current value V1 and the previous value V2 is compared with a predetermined value α1 (step S12).
ステップＳ１２において、差αｎの絶対値と予め定められた値α１との大小を比較した結果、｜αｎ｜＞α１の場合には、αｎの符号が反転したか否かを判断する（ステップＳ１３）。他方、｜αｎ｜≦α１の場合には、再度、ステップＳ１１に戻り、今回値Ｖ１と前回値Ｖ２との差αｎを演算する。 In step S12, when the magnitude of the absolute value of the difference αn is compared with a predetermined value α1, if | αn |> α1, it is determined whether or not the sign of αn is inverted (step S13). . On the other hand, if | αn | ≦ α1, the process returns to step S11 again to calculate the difference αn between the current value V1 and the previous value V2.
ステップＳ１３において、αｎの符号が反転していると判断された場合には、カウンタＣＮＴに１を加算する（ステップＳ１４）。他方、αｎの符号が反転していないと判断された場合には、再度、ステップＳ１１に戻り、今回値Ｖ１と前回値Ｖ２との差αｎを演算する。 If it is determined in step S13 that the sign of αn is inverted, 1 is added to the counter CNT (step S14). On the other hand, if it is determined that the sign of αn is not inverted, the process returns to step S11 again to calculate the difference αn between the current value V1 and the previous value V2.
次に、所定時間Ｔが経過すると（ステップＳ１５）、カウンタＣＮＴはリセットされる。このとき、カウンタＣＮＴに蓄積された数が所定値Ｓよりも多数であるか否かが判断さ
れる（ステップＳ１６）。
Next, when the predetermined time T has elapsed (step S15), the counter CNT is reset. At this time, it is determined whether or not the number accumulated in the counter CNT is larger than the predetermined value S (step S16).
そこで、カウンタＣＮＴに蓄積された数が所定値Ｓ以上の場合には、発振していると判断される（ステップＳ１７）。他方、カウンタＣＮＴに蓄積された数が所定値Ｓよりも少数である場合には、再度、ステップＳ１１に戻り、今回値Ｖ１と前回値Ｖ２との差αｎを演算する。 Therefore, when the number accumulated in the counter CNT is equal to or greater than the predetermined value S, it is determined that oscillation has occurred (step S17). On the other hand, when the number accumulated in the counter CNT is smaller than the predetermined value S, the process returns to step S11 again to calculate the difference αn between the current value V1 and the previous value V2.
このようにこの発明は、発振を検知したとき、フィードバックループに含まれる少なくとも１つの制御パラメータを変更することにより発振を抑えモータ制御装置を含む機器を安定な状態にするとともに、制御パラメータ変更によって変化する制御性能を測定し予め設定されたモータの位置または速度との関係により決定される制御性能指標と比較しモータ１の駆動を継続するか停止するかを自動的に判断するため、モータ制御装置の稼働率を必要以上に下げることなくかつ発振時に動作状態を安定化させることができる。 As described above, according to the present invention, when oscillation is detected, by changing at least one control parameter included in the feedback loop, the oscillation is suppressed and the apparatus including the motor control device is stabilized. In order to automatically determine whether to continue or stop the driving of the motor 1 by measuring the control performance and comparing it with a control performance index determined by a relationship with a preset position or speed of the motor. The operating state can be stabilized at the time of oscillation without lowering the operating rate of the power supply more than necessary.
図４は、この発明の実施形態１に係るモータ制御装置１に適用される第１の制御性能判断部１１の構成を示す概略図である。 FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the first control performance determination unit 11 applied to the motor control device 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
第１の制御性能判断部１１は、位置決め整定時間を測定する制御性能測定部１１１と、制御性能測定部１１１において測定された位置決め整定時間と制御性能指標としての位置決め整定時間指標とを比較する制御性能比較部１１２と、制御性能比較部１１２において比較された結果が入力されることにより動作を決定する動作決定部１１３と、により構成される。 The first control performance determination unit 11 controls the control performance measurement unit 111 that measures the positioning settling time and the positioning settling time measured by the control performance measuring unit 111 and the positioning settling time index as a control performance index. The performance comparison unit 112 and an operation determination unit 113 that determines an operation by inputting a result compared in the control performance comparison unit 112 are configured.
この第１制御性能判断部１１に対して、制御パラメータが変更されたという情報が入力されると、位置指令θｒおよびモータ回転位置θｍが制御性能測定部１１１に入力され、位置指令θｒの終了時点から位置偏差θｅｒｒが位置決め完了幅以下になるまでの時間、すなわち位置決め整定時間が測定される。 When information indicating that the control parameter has been changed is input to the first control performance determination unit 11, the position command θr and the motor rotation position θm are input to the control performance measurement unit 111, and the end point of the position command θr. Until the position deviation θerr becomes equal to or less than the positioning completion width, that is, the positioning settling time is measured.
制御性能比較部１１２において位置決め整定時間と位置決め整定時間指標とが比較される。 The control performance comparison unit 112 compares the positioning settling time with the positioning settling time index.
制御性能比較部１１２において比較された結果が動作決定部１１３に入力され、その後のモータの停止または継続のいずれの動作を選択するかが決定される。すなわち、制御性能比較部１１２において位置決め整定時間が位置決め整定時間指標の範囲内であれば、動作決定部１１３においてモータの駆動継続が決定される。他方、制御性能比較部１１２において位置決め整定時間が位置決め整定時間指標の範囲外であれば、動作決定部１１３においてモータの駆動停止が決定される。 The result of comparison in the control performance comparison unit 112 is input to the operation determination unit 113, and it is determined which operation to stop or continue the motor after is selected. That is, if the control performance comparison unit 112 determines that the positioning settling time is within the range of the positioning settling time index, the operation determination unit 113 determines to continue driving the motor. On the other hand, if the positioning settling time is outside the range of the positioning settling time index in the control performance comparing unit 112, the operation determining unit 113 determines to stop driving the motor.
また、第１の制御性能判断部１１は、位置決め整定時間が位置決め整定時間指標の範囲内であれば、内部状態としてモータ駆動が継続し、制御パラメータが変更することを外部へ出力する。また、位置決め整定時間が位置決め整定時間指標の範囲外であれば、内部状態としてモータ駆動が停止することを外部へ出力する。 Further, if the positioning settling time is within the range of the positioning settling time index, the first control performance determination unit 11 outputs to the outside that the motor drive continues as an internal state and the control parameter changes. Further, if the positioning settling time is out of the range of the positioning settling time index, the fact that the motor drive is stopped as an internal state is output to the outside.
第１の制御性能判断部１１から外部に出力される情報を用いれば、例えば上位機器や関連機器にフィードバックして機器全体や関連機器の動作を停止させたり、速度を遅くさせるなど適切な状態にすることが可能となる。 If information output to the outside from the first control performance determination unit 11 is used, for example, feedback to a higher-level device or related device to stop the operation of the entire device or related device, or to reduce the speed, etc. It becomes possible to do.
なお、本実施例では発振を検知して制御パラメータを変更する場合で説明したが、これに限らず制御パラメータが変更された場合に制御性能指標を満足するかどうか判断してモータ１の駆動の継続／停止判断し処理する機能があれば同様の効果が得られる。例えば、
制御パラメータが誤った値に変更されることにより発振する、あるいは制御性能が低下して機器として動作スペックを満足しなくなる場合もある。このような場合にも同様の効果がある。
In the present embodiment, the control parameter is changed by detecting oscillation. However, the present invention is not limited to this, and it is determined whether the control performance index is satisfied when the control parameter is changed. The same effect can be obtained if there is a function for determining and processing continuation / stop. For example,
Oscillation may occur when the control parameter is changed to an incorrect value, or the control performance may deteriorate and the device may not satisfy the operation specifications. In such a case, the same effect is obtained.
また、本実施例では、外部に出力される情報を第１の制御性能判断部１１から出力するとして説明したが、モータ制御装置８から出力されるとしてもよい。 In the present embodiment, information output to the outside is described as being output from the first control performance determination unit 11, but may be output from the motor control device 8.
また、本実施例では、位置制御器５および速度制御器６がともに比例制御される場合を説明したが、比例積分制御等他の制御構造としその制御パラメータが変更されるとしてもよい。 In the present embodiment, the case where both the position controller 5 and the speed controller 6 are proportionally controlled has been described. However, other control structures such as proportional-integral control may be used and the control parameters thereof may be changed.
また、本実施例では位置制御の場合を説明したが、速度制御等他の制御としてもよい。 Further, although the case of position control has been described in the present embodiment, other control such as speed control may be used.
また、制御性能指標を位置決め整定時間とした例を用いて説明したが、オーバーシュート量など他の制御量を制御性能指標としてもよい。 In addition, although the description has been given using the example in which the control performance index is the positioning settling time, other control amounts such as an overshoot amount may be used as the control performance index.
また、位置決め整定時間等の制御性能を間接的に推定できるものを制御性能指標としてもよい。例えば速度比例ゲインの値によって位置決め制定時間がどの程度変化するか既知であれば速度比例ゲインを制御性能指標とすることができる。 Moreover, what can indirectly estimate the control performance such as positioning settling time may be used as the control performance index. For example, if it is known how much the positioning establishment time changes depending on the value of the speed proportional gain, the speed proportional gain can be used as the control performance index.
次に、この発明の実施形態２に係るモータ制御装置について図面に基づいて説明する。 Next, a motor control device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings.
図５は、この発明の実施形態２に係るモータ制御装置を含む機器の制御ブロック図である。図５において先に記載した実施の形態１で説明した図１と同じ要素には同じ番号を付している。 FIG. 5 is a control block diagram of a device including a motor control device according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 5, the same elements as those in FIG. 1 described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
この発明の実施形態２に係るモータ制御装置１８は、実施形態１に係るモータ制御装置８における第１の制御性能判断部１１に代えて第２の制御性能判断部１２と、指令生成部１３、とを備え、関連装置１４に接続される点で、実施形態１に係るモータ制御装置８とは異なる。 A motor control device 18 according to Embodiment 2 of the present invention includes a second control performance determination unit 12, a command generation unit 13, instead of the first control performance determination unit 11 in the motor control device 8 according to Embodiment 1. Is different from the motor control device 8 according to the first embodiment in that it is connected to the related device 14.
関連装置１４は、モータ制御装置１８とは別のモータ制御装置や、データ処理する装置等を想定したものである。この関連装置１４は、モータ制御装置１８と機構上、あるいはシーケンス処理などで関連動作する装置を指す。 The related device 14 is assumed to be a motor control device different from the motor control device 18, a data processing device, or the like. The related device 14 refers to a device that operates in association with the motor control device 18 in terms of mechanism or sequence processing.
図５において、実施の形態１と同様に発振を検知し制御パラメータ変更部１０がフィードバックループに含まれる少なくとも１つの制御パラメータを変更すると、制御パラメータを変更したという情報が第２の制御性能判断部１２に入力される。第２の制御性能判断部１２は、制御性能を測定する機能、測定結果から動作を決定する機能、第２の制御性能判断部１２の内部状態を出力する機能、を持つ。制御性能は例えば位置決め整定時間である。 In FIG. 5, when the oscillation is detected and the control parameter changing unit 10 changes at least one control parameter included in the feedback loop, the information that the control parameter has been changed becomes the second control performance judging unit. 12 is input. The second control performance determination unit 12 has a function of measuring the control performance, a function of determining an operation from the measurement result, and a function of outputting the internal state of the second control performance determination unit 12. The control performance is, for example, positioning settling time.
制御パラメータ変更部１０から制御パラメータを変更したという情報が第２の制御性能判断部１２に入力されると、位置指令θｒと位置検出器３の出力であるモータ回転位置θｍとの差分である位置決め完了幅θｅｒｒが以下になるまでの時間、すなわち位置決め整定時間を測定する。 When information indicating that the control parameter has been changed from the control parameter changing unit 10 is input to the second control performance determining unit 12, positioning is a difference between the position command θr and the motor rotational position θm that is the output of the position detector 3. The time until the completion width θerr becomes the following, that is, the positioning settling time is measured.
制御パラメータの変更により位置決め整定時間が変化すると、他の関連機器１４とのシーケンス処理、あるいは同期動作に不具合が生じる場合がある。そこで、例えば位置決め整定時間が遅くなったと測定結果から判断されれば、それに合わせてシーケンス処理や同
期動作に不都合が起きないよう指令生成部１３から他の関連機器１４に出力される指令や他の関連機器１４の制御パラメータを変更する。あるいは制御性能が機器の動作として不十分と判断した場合にはトルク制御器７の動作を停止することによりモータ１の駆動を停止するとともに。また、指令や制御パラメータが変更されたこと、あるいはモータ１の駆動が停止されたことが出力される。
If the positioning settling time changes due to the change of the control parameter, there may be a problem in the sequence processing with other related devices 14 or the synchronization operation. Therefore, for example, if it is determined from the measurement result that the positioning settling time is delayed, a command output from the command generation unit 13 to another related device 14 and other commands so as not to cause inconvenience in the sequence processing and the synchronization operation accordingly. The control parameter of the related device 14 is changed. Alternatively, when it is determined that the control performance is insufficient as the operation of the device, the driving of the motor 1 is stopped by stopping the operation of the torque controller 7. Further, it is output that the command or control parameter has been changed, or that the driving of the motor 1 has been stopped.
このように、発振を検知したとき、フィードバックループに含まれる少なくとも１つ以上の制御パラメータを変更することにより発振を抑えモータ制御装置を含む機器を安定な状態にするとともに、制御性能を測定し制御性能の変化を判断し、シーケンス処理や同期動作に不都合が起きないよう指令や他の関連機器の制御パラメータを変更する、あるいはモータ１の駆動とともに機器全体を停止する。この処理によってモータ制御装置を含む機器を安定な状態にするとともに、モータ制御装置を含む機器の稼働率を必要以上に下げることなく動作状態を安定化させることができる。 As described above, when oscillation is detected, by changing at least one or more control parameters included in the feedback loop, the oscillation is suppressed and the device including the motor control device is stabilized, and the control performance is measured and controlled. A change in performance is determined, and the command and control parameters of other related devices are changed so as not to cause inconvenience in sequence processing and synchronous operation, or the entire device is stopped when the motor 1 is driven. By this processing, the device including the motor control device can be stabilized, and the operation state can be stabilized without lowering the operation rate of the device including the motor control device more than necessary.
また、第２の制御性能判断部１２から外部に出力される情報を用いれば、機器の動作に変更がなされたことをユーザが容易に把握できる。 Further, by using information output from the second control performance determination unit 12 to the outside, the user can easily grasp that the operation of the device has been changed.
尚、本実施例では発振を検知して制御パラメータを変更する場合で説明したが、これに限らず制御パラメータが変更された場合に制御性能を測定し指令や他の関連機器の制御パラメータを変更する、あるいはモータ１の駆動および機器全体を停止する機能があれば同様の効果が得られる。例えば、制御パラメータが誤った値に変更されて発振する、あるいは制御性能が低下して機器として動作スペックを満足しなくなる場合もある。このような場合にも同様の効果がある。 In this embodiment, the case where the control parameter is changed by detecting oscillation has been described. However, the present invention is not limited to this. When the control parameter is changed, the control performance is measured and the command and the control parameters of other related devices are changed. If there is a function of driving the motor 1 or stopping the entire device, the same effect can be obtained. For example, the control parameter may be changed to an incorrect value and oscillate, or the control performance may be reduced and the device may not satisfy the operation specifications. In such a case, the same effect is obtained.
また、本実施例では、外部に出力される情報を第２の制御性能判断部１２から出力するとして説明したが、モータ制御装置を含む機器１８から出力されるとしてもよい。 In the present embodiment, the information output to the outside is described as being output from the second control performance determination unit 12, but may be output from the device 18 including the motor control device.
また、制御性能指標を位置決め整定時間とした例を用いて説明したが、オーバーシュート量など他の制御量を制御性能指標としてもよい。あるいは位置決め整定時間等の制御性能を間接的に推定できるものを制御性能指標としてもよい。例えば速度比例ゲインの値によって位置決め制定時間がどの程度変化するか既知であれば速度比例ゲインを制御性能指標とすることができる。 In addition, although the description has been given using the example in which the control performance index is the positioning settling time, other control amounts such as an overshoot amount may be used as the control performance index. Or what can indirectly estimate control performance, such as positioning settling time, is good also as a control performance index. For example, if it is known how much the positioning establishment time changes depending on the value of the speed proportional gain, the speed proportional gain can be used as the control performance index.
この発明は、モータ制御装置および制御装置を含む機器は、発振時の安定化等で制御パラメータが変更された時、機器の安定動作と稼働率低下を極力抑えたい場合に最適である。 The present invention is most suitable for a motor control device and a device including the control device when it is desired to suppress the stable operation of the device and a decrease in the operation rate as much as possible when the control parameter is changed due to stabilization at the time of oscillation.
１ モータ
２ 負荷
３ 位置検出器
４ 速度算出器
５ 位置制御器
６ 速度制御器
７ トルク制御器
８ 第１のモータ駆動装置
９ 発振検知部
１０ 制御パラメータ変更部
１１ 第１の制御性能判断部
１２ 第２の制御性能判断部
１３ 指令生成部
１４ 関連装置
１５ 機器
１８ 第２のモータ駆動装置
１１１制御性能測定部
１１２制御性能比較部
１１３動作決定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor 2 Load 3 Position detector 4 Speed calculator 5 Position controller 6 Speed controller 7 Torque controller 8 1st motor drive device 9 Oscillation detection part 10 Control parameter change part 11 1st control performance judgment part 12 1st 2 control performance judgment unit 13 command generation unit 14 related device 15 device 18 second motor drive device 111 control performance measurement unit 112 control performance comparison unit 113 operation determination unit
Claims (6)
前記フィードバックループは、一以上の制御パラメータを含み、
前記フィードバックループに含まれる制御パラメータのうち、いずれか一以上の、または、全ての制御パラメータが変更されると、モータの位置または速度に関係する予め設定された制御性能指標を満たすかどうかを判断し、
前記制御性能指標を満たさない場合にモータの駆動を停止し、前記制御性能指標を満たす場合にモータの駆動を継続することを特徴とするモータ制御装置。 In a motor control device having a feedback loop that inputs a speed command or a position command, detects the rotational speed or rotational position of the motor so as to follow it, and performs feedback control.
The feedback loop includes one or more control parameters;
When any one or more or all of the control parameters included in the feedback loop are changed, it is determined whether or not a predetermined control performance index related to the motor position or speed is satisfied. And
A motor control device that stops driving the motor when the control performance index is not satisfied and continues driving the motor when the control performance index is satisfied.
前記発振検知部が発振を検知した時に発振が収まるよう前記フィードバックループに含まれる一以上の制御パラメータのうち、いずれか一以上の、または、全ての制御パラメータを変更する制御パラメータ変更部とを有することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。 An oscillation detector for detecting oscillation of the feedback loop;
A control parameter changing unit that changes any one or more or all control parameters of one or more control parameters included in the feedback loop so that oscillation is settled when the oscillation detecting unit detects oscillation. The motor control device according to claim 1.
前記フィードバックループに含まれる一以上の制御パラメータのうち、いずれか一以上の、または、全ての制御パラメータが変更されると、モータの位置または速度に関係する予め設定された制御性能指標を満たすかどうかを判断し、
前記制御性能指標を満たす場合に、制御パラメータ変更後の制御性能に応じて関連動作する他の装置の制御パラメータまたは制御指令を変更することを特徴とするモータ制御装置を含む制御機器。 In a control device including a motor control device having a feedback loop that inputs a speed command or a position command and detects a rotational speed or a rotational position of the motor so as to follow it and performs feedback control.
Whether any one or more or all of the control parameters included in the feedback loop satisfy a preset control performance index related to the position or speed of the motor. Determine whether
A control device including a motor control device, wherein when the control performance index is satisfied, a control parameter or a control command of another device that performs a related operation is changed according to the control performance after the control parameter is changed.
前記発振検知部が発振を検知した時に発振が収まるよう前記フィードバックループに含まれる制御パラメータを変更する制御パラメータ変更部とを有することを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置を含む制御機器。 An oscillation detector for detecting oscillation of the feedback loop;
5. A control device including a motor control device according to claim 4, further comprising: a control parameter changing unit that changes a control parameter included in the feedback loop so that oscillation is suppressed when the oscillation detecting unit detects oscillation. .
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