JP2008253088A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、フルクローズド制御を行うモータ制御装置に関し、特に機械共振の大きい機械をフルクローズド制御するモータ制御装置に関するものである。 The present invention relates to a motor control device that performs full-closed control, and more particularly to a motor control device that performs full-closed control of a machine having a large mechanical resonance.
機械の可動部の位置を高精度に制御するための制御方法として、可動部の位置を検出してフィードバック制御するフルクローズド制御が知られている。図3は、従来のフルクローズド制御を行うモータ制御装置の制御ブロック図を示したものである(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。図3において、モータ1には、エンコーダ2が取り付けられている。このエンコーダ2は、モータ1の速度と位置を検出する。モータ1の駆動軸には、カップリング4を介してボールネジ3が連結されている。モータ1は、ボールネジ3を回転させることにより、機械の可動部であるテーブル5を直線運動させる。リニアスケール6は、機械位置検出手段として働き、この直線運動するテーブル5の位置を検出する。
As a control method for controlling the position of the movable part of the machine with high accuracy, full-closed control for detecting the position of the movable part and performing feedback control is known. FIG. 3 shows a control block diagram of a conventional motor control device that performs full-closed control (see, for example,
位置制御手段7は、図示しない上位コントローラから与えられる位置指令を入力し、また、リニアスケール6によって検出された機械位置を位置フィードバック信号として入力し、テーブル5の位置が当該位置指令に追従するような速度指令を出力する。速度制御手段8は、位置制御手段7の出力である速度指令を入力すると共に、エンコーダ2で検出されたモータ速度を速度フィードバック信号として入力し、モータ1の速度が当該速度指令に追従するようにトルク指令を出力する。トルク制御手段9は、速度制御手段8の出力であるトルク指令を入力して、エンコーダ2で検出されるモータの磁極位置に基づいてモータのトルクを制御し、モータを駆動する。
The position control means 7 inputs a position command given from a host controller (not shown), and inputs the machine position detected by the
従来のフルクローズド制御装置はこのように構成され、位置制御手段8にリニアスケール6で検出される機械可動部の位置をフィードバックして、位置制御ループが構成される。機械の可動部であるテーブル5の位置をリニアスケール6で直接検出して、可動部の位置が位置指令に一致するようにフィードバック制御するので、機械に狂いや熱変形などの誤差がある場合でも、テーブル5の位置を高精度に位置決めすることが可能となる。
The conventional full-closed control apparatus is configured as described above, and a position control loop is configured by feeding back the position of the machine movable portion detected by the
上記のように、従来のフルクローズド制御を行うモータ制御装置では、リニアスケール6で検出される機械可動部の位置を用いて位置制御を行い、エンコーダ2で検出されるモータ1の速度と磁極位置を用いて速度制御とトルク制御が行われていた。このため、エンコーダ2とリニアスケール6の2つの検出器を用いる必要があり、制御システムが高価になると言う問題があった。
As described above, in a conventional motor control device that performs full-closed control, position control is performed using the position of the machine movable portion detected by the
かかる問題を解決し、1つの検出器のみでフルクローズド制御を行う方法として、エンコーダを用いずに、リニアスケールの信号だけで制御系を構成する方式が考えられる。機械の剛性が高く、機械誤差が無い場合は、エンコーダで検出されるモータ位置とリニアスケールとで検出される機械可動部の位置が一致する。このような場合にはリニアスケールのみでフルクローズド制御を実現することも可能である。しかしながら、機械の剛性が低く機械に狂いが有る場合には、エンコーダで検出されるモータ位置とリニアスケールで検出される機械可動部の位置が一致しなくなるので、精度の高いフルクローズド制御が困難となる。 As a method for solving such a problem and performing full-closed control with only one detector, a method in which a control system is configured with only a linear scale signal without using an encoder can be considered. When the rigidity of the machine is high and there is no machine error, the motor position detected by the encoder matches the position of the machine movable part detected by the linear scale. In such a case, it is also possible to realize full closed control only with a linear scale. However, if the machine has low rigidity and the machine is distorted, the position of the motor detected by the encoder and the position of the machine moving part detected by the linear scale will not match, making accurate full-closed control difficult. Become.
まず、トルク制御においてリニアスケールで検出される位置情報を磁極位置として用いると、該磁極位置は実際のモータの磁極位置とは一致しないので、磁極位置の精度が悪くなり、精度の良いトルク制御ができなくなってしまう。 First, if the position information detected by the linear scale in torque control is used as the magnetic pole position, the magnetic pole position does not coincide with the actual magnetic pole position of the motor. It becomes impossible.
また、リニアスケールで検出される機械可動部の速度をフィードバックして速度制御ループを構成すると、速度ゲインを大きく出来なくなり、速度制御の性能が劣化してしまうと言う問題がある。この理由について図を用いて説明する。 Further, if the speed control loop is configured by feeding back the speed of the machine movable part detected by the linear scale, there is a problem that the speed gain cannot be increased and the speed control performance deteriorates. The reason for this will be described with reference to the drawings.
図4に機械の剛性が低い場合のモータトルクから速度フィードバック信号までの周波数応答を示す。図4−1はモータトルクからエンコーダで検出されるモータ速度までの周波数応答であり、モータ速度を速度フィードバック信号とした場合の周波数応答である。また、図4−2はモータトルクからリニアスケールで検出される機械可動部の速度までの周波数応答であり、機械可動部の速度を速度フィードバック信号とした場合の周波数応答である。 FIG. 4 shows the frequency response from the motor torque to the speed feedback signal when the rigidity of the machine is low. FIG. 4A is a frequency response from the motor torque to the motor speed detected by the encoder, and is a frequency response when the motor speed is a speed feedback signal. FIG. 4B is a frequency response from the motor torque to the speed of the machine movable part detected by the linear scale, and is a frequency response when the speed of the machine movable part is a speed feedback signal.
機械の剛性が低い場合、モータトルクからエンコーダで検出されるモータ速度までの周波数応答は、図4−1のように、反共振と共振を持つ特性となる。すなわち、ゲイン特性は反共振周波数でゲインが小さくなるノッチ特性を持ち、共振周波数でゲインが大きくなり共振ピークを持つ。位相特性は、反共振周波数で位相が180度進んで90度となり、共振周波数で180度遅れて−90度となる。位相が−180度となる周波数でゲインが0db以上になると、制御系が不安定になることが知られているが、図4−1では、位相が−90度より小さくなることがないので、速度制御ゲインを大きく設定しても制御系が不安定になることがない。したがって、モータ速度をフィードバックして速度制御ループを構成する場合は、速度制御のゲインを大きく設定することが可能となり、精度の高い速度制御を行うことが出来る。 When the rigidity of the machine is low, the frequency response from the motor torque to the motor speed detected by the encoder has anti-resonance and resonance characteristics as shown in FIG. That is, the gain characteristic has a notch characteristic in which the gain decreases at the anti-resonance frequency, and the gain increases at the resonance frequency and has a resonance peak. The phase characteristic is 90 degrees with the phase advanced by 180 degrees at the anti-resonance frequency, and becomes -90 degrees with a delay of 180 degrees at the resonance frequency. It is known that the control system becomes unstable when the gain becomes 0 db or more at a frequency where the phase is −180 degrees, but in FIG. 4-1, the phase does not become smaller than −90 degrees. The control system does not become unstable even if the speed control gain is set large. Accordingly, when the speed control loop is configured by feeding back the motor speed, it is possible to set a large speed control gain and to perform highly accurate speed control.
一方、モータトルクからリニアスケールで検出される機械可動部の速度までの周波数応答は、図4−2のように、共振だけを持つ特性となる。この場合、共振周波数で位相が−180度となるので、共振ピークでのゲインが0db以上になると制御系が不安定になることがわかる。つまり、可動部の速度をフィードバックして速度制御ループを構成する場合は、共振ピークのゲインが0db以下になるように速度制御のゲインを設定する必要があり、速度ゲインを大きくすることが出来なくなる。 On the other hand, the frequency response from the motor torque to the speed of the machine moving part detected by the linear scale has a characteristic having only resonance as shown in FIG. In this case, since the phase is −180 degrees at the resonance frequency, it can be seen that the control system becomes unstable when the gain at the resonance peak becomes 0 db or more. That is, when a speed control loop is configured by feeding back the speed of the movable part, it is necessary to set the speed control gain so that the resonance peak gain is 0 db or less, and the speed gain cannot be increased. .
このように、リニアスケールで検出される速度をフィードバックして速度制御ループを構成すると、モータ速度を用いる場合よりも速度制御ゲインを小さくしなければならなくなるので、速度制御の性能が劣化してしまう。 Thus, if the speed detected by the linear scale is fed back to configure the speed control loop, the speed control gain must be made smaller than when the motor speed is used, and the speed control performance will deteriorate. .
さらに、位置制御ループにおいても同様のことが言え、リニアスケールで検出される機械可動部の位置をフィードバックして位置制御ループを構成すると、モータ位置を用いる場合よりも位置制御ゲインを小さく設定しなければならなくなり、位置制御の性能が悪くなってしまう。 Furthermore, the same can be said for the position control loop. When the position control loop is configured by feeding back the position of the machine moving part detected by the linear scale, the position control gain must be set smaller than when the motor position is used. As a result, the position control performance deteriorates.
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、エンコーダを用いることなく、リニアスケールのみを用いて精度の高いフルクローズド制御を実現することができるモータ制御装置を得ることを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a motor control device that can realize highly accurate full-closed control using only a linear scale without using an encoder. Yes.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のモータ制御装置は、機械位置検出器の検出信号を入力して機械位置を出力する機械位置入力手段と、後述の差速度推定値と後述の機械速度の和を速度フィードバック信号として入力するとともに、速度指令を入力して、速度フィードバック信号が速度指令に追従するようなトルク指令を出力する速度制御手段と、トルク指令とモータの磁極位置とを入力して磁極位置に基づいてモータのトルクを制御するトルク制御手段と、機械位置を入力して該機械位置を微分して機械速度を出力する速度検出手段と、トルク指令を入力してモータ速度と機械速度との差の推定値である差速度推定値を出力する差速度推定手段とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the motor control device of the present invention includes a machine position input means for inputting a detection signal of a machine position detector and outputting a machine position, and a differential speed estimated value described later. And a speed control means for inputting a speed command and outputting a torque command such that the speed feedback signal follows the speed command, a torque command and a magnetic pole of the motor Torque control means for controlling the torque of the motor based on the magnetic pole position, speed detection means for inputting the machine position, differentiating the machine position and outputting the machine speed, and inputting a torque command And a differential speed estimating means for outputting a differential speed estimated value that is an estimated value of the difference between the motor speed and the machine speed.
本発明の他のモータ制御装置は、機械位置検出器の検出信号を入力して機械位置を出力する機械位置入力手段と、後述のモータ速度推定値を速度フィードバック信号として入力するとともに、速度指令を入力して、速度フィードバック信号が速度指令に追従するようなトルク指令を出力する速度制御手段と、トルク指令とモータの磁極位置とを入力して磁極位置に基づいてモータのトルクを制御するトルク制御手段と、機械位置を入力して該機械位置を微分して機械速度を出力する速度検出手段と、機械速度を入力して該機械速度からモータ速度の推定値であるモータ速度推定値を出力するモータ速度推定手段とを備えたことを特徴とする。 Another motor control device of the present invention inputs a machine position input means for inputting a detection signal of a machine position detector and outputs a machine position, inputs a motor speed estimated value described later as a speed feedback signal, and outputs a speed command. Speed control means for inputting and outputting a torque command such that the speed feedback signal follows the speed command, and torque control for controlling the torque of the motor based on the magnetic pole position by inputting the torque command and the magnetic pole position of the motor Means, speed detection means for inputting the machine position, differentiating the machine position and outputting the machine speed, and inputting the machine speed to output a motor speed estimated value which is an estimated value of the motor speed from the machine speed And a motor speed estimating means.
この発明によれば、モータのトルク指令、および、機械可動部の位置に基づいて、モータの速度とモータの位置を推定して、この推定値を使って、速度制御、位置制御、および、トルク制御を行っているので、エンコーダを用いることなく、リニアスケールのみを用いて精度の高いフルクローズド制御を実現することができるという効果がある。 According to the present invention, the speed of the motor and the position of the motor are estimated based on the torque command of the motor and the position of the machine moving part, and the estimated value is used to control the speed control, the position control, and the torque. Since the control is performed, there is an effect that it is possible to realize highly accurate full-closed control using only a linear scale without using an encoder.
実施の形態1.
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ブロック図である。図1において、モータ1には、さらにカップリング4を介してボールネジ3が接続されている。モータ1は、ボールネジ3を回転させることにより、機械の可動部であるテーブル5を直線運動させる。リニアスケール6は、機械位置検出手段として働きテーブル5の位置を検出する。
1 is a block diagram of a motor control apparatus according to
本実施の形態のモータ制御装置101は、位置制御手段7、速度制御手段8、トルク制御手段9、速度検出手段10、差速度推定手段11、差位置推定手段12および機械位置入力手段20を有している。
The
位置制御手段7は、図示しない上位コントローラから与えられる位置指令を入力し、また、リニアスケール6によって検出された機械位置と後述する差位置推定値との和を位置フィードバック信号として入力し、テーブル5の位置が当該位置指令に追従するような速度指令を出力する。
The position control means 7 inputs a position command given from a host controller (not shown), and inputs the sum of a machine position detected by the
速度制御手段8は、位置制御手段7の出力である速度指令を入力すると共に、エンコーダ2で検出される機械速度と後述する差速度推定値との和を速度フィードバック信号として入力し、モータ1の速度が当該速度指令に追従するようにトルク指令を出力する。
The speed control means 8 inputs a speed command that is an output of the position control means 7 and inputs the sum of a machine speed detected by the
トルク制御手段9は、速度制御手段8の出力であるトルク指令を入力して、上記位置フィードバック信号から求めた磁極位置に基づいてモータのトルクを制御し、モータを駆動する。 The torque control means 9 inputs a torque command that is the output of the speed control means 8, controls the torque of the motor based on the magnetic pole position obtained from the position feedback signal, and drives the motor.
機械位置入力手段20は、リニアスケール6で検出された検出信号を入力して機械可動部の位置(機械位置)として出力する。速度検出手段10は、機械位置入力手段20から入力される機械可動部の位置(機械位置)を微分して機械可動部の速度(機械速度)を出力する。
The machine position input means 20 inputs the detection signal detected by the
差速度推定手段11は、トルク指令を入力して、モータ速度と機械可動部の速度(機械速度)との差を推定して差速度推定値として出力する。差速度推定手段11の伝達関数は、モータを含む機械の慣性モーメントをJa、機械の共振角周波数をωr、共振減衰係数をζr、反共振角周波数をωa、反共振減衰係数をζaとしたとき、
差位置推定手段12は、トルク指令を入力して、モータ位置と機械可動部の位置(機械位置)との差を推定して差位置推定値として出力する。その伝達関数は、
次に作用について説明する。差速度推定手段11は、トルク指令を入力し、モータ速度vmと機械可動部の速度vlの差Δv=vm−vlを出力する。機械の剛性が低く機械共振が大きい場合、モータトルクτmからモータ速度vm、および、機械可動部の速度vlまでの伝達関数は、上記の記号を用いて、次式のように書くことが出来る。
差速度推定手段11の出力は、速度検出手段10の出力である機械可動部の速度vlと加算されて速度フィードバック信号として速度制御手段8に入力される。差速度推定手段11の出力は、モータ速度vmと機械可動部の速度vlの差Δv=vm−vlの推定値であり、これと機械可動部の速度vlを加算すると、モータ速度vmの推定値が得られる。このようにして得られたモータ速度vmの推定値は速度制御手段8に入力され、速度制御ループが構成される。
The output of the differential speed estimating means 11 is added to the speed vl of the machine movable part which is the output of the
先に述べたように、機械可動部の速度をフィードバックして速度制御ループを構成すると、モータ速度を用いる場合に比べて速度制御のゲインを大きくできないと言う問題があった。しかし、本実施の形態によれば、モータ速度を推定してフィードバックしているので、モータ速度を検出してフィードバックする場合と同程度に速度制御のゲインを大きくすることができ、精度の高い速度制御を行うことができる。 As described above, when the speed control loop is configured by feeding back the speed of the machine movable part, there is a problem that the gain of the speed control cannot be increased as compared with the case where the motor speed is used. However, according to the present embodiment, since the motor speed is estimated and fed back, the speed control gain can be increased to the same extent as when the motor speed is detected and fed back, and the speed is high. Control can be performed.
次に、位置制御ループについて説明する。モータトルクτmからモータ位置θm、および、機械可動部の位置θlまでの伝達関数は、
(6)式と(7)式から、モータ位置θmと機械可動部の位置θlの差Δθ=θm−θlは
From the equations (6) and (7), the difference Δθ = θm−θl between the motor position θm and the machine movable portion position θl is
差位置推定手段12の出力はリニアスケール6の出力である機械可動部の位置θlと加算されて位置フィードバック信号として位置制御手段7に入力される。差位置推定手段12の出力はモータ位置θmと機械可動部の位置θlの差Δθ=θm−θlの推定値であり、これと機械可動部の位置θlを加算すると、モータ位置θmの推定値が得られる。すなわち、リニアスケール6の出力と差位置推定手段12の出力を加算することにより、モータ位置θmの推定値が得られ、これを位置フィードバック信号として位置制御手段7に入力して、位置制御ループを構成している。
The output of the difference position estimation means 12 is added to the position θl of the machine movable part that is the output of the
位置制御においても、機械可動部の位置をフィードバックして位置制御ループを構成すると、モータ位置をフィードバックする場合に比べて位置制御のゲインを大きくできないと言う問題があった。しかし、本実施の形態によれば、モータ位置を推定してフィードバックしているので、モータ位置を検出してフィードバックする場合と同程度に位置制御のゲインを大きくすることができ、精度の高い位置制御を行うことができる。 Even in the position control, there is a problem that if the position control loop is configured by feeding back the position of the machine movable portion, the gain of the position control cannot be increased as compared with the case where the motor position is fed back. However, according to the present embodiment, since the motor position is estimated and fed back, the position control gain can be increased to the same extent as when the motor position is detected and fed back, and the position with high accuracy is obtained. Control can be performed.
さらに、上記のようにして得られたモータ位置の推定値は、トルク制御手段9におけるモータの磁極位置として用いられる。これにより、リニアスケール6で検出される機械可動部の位置を磁極位置として用いるよりも磁極位置の精度が向上するので、高精度のトルク制御が可能となる。
Further, the estimated value of the motor position obtained as described above is used as the magnetic pole position of the motor in the torque control means 9. Accordingly, the accuracy of the magnetic pole position is improved as compared with the case where the position of the machine movable portion detected by the
実施の形態2.
図2はこの発明の実施の形態2に係るモータ制御装置のブロック図である。図2において、本実施の形態のモータ制御装置102は、位置制御手段7、速度制御手段8、トルク制御手段9、速度検出手段10、モータ度推定手段13、モータ位置推定手段14および機械位置入力手段20を有している。
FIG. 2 is a block diagram of a motor control apparatus according to
モータ度推定手段13は、速度検出手段10の出力である機械可動部の速度(機械速度)に基づいてモータ速度を推定して、モータ速度推定値として出力する。モータ位置推定手段14は、機械位置入力手段20から入力される機械可動部の位置(機械位置)に基づいてモータ位置を推定して、モータ位置推定値として出力する。ただし、モータを含む機械の反共振角周波数をωa、反共振減衰係数をζaとしたとき、モータ速度推定手段13の伝達関数、および、モータ位置推定手段14の伝達関数は、共に
(3)式と(4)式より、機械可動部の速度vlからモータ速度vmまでの伝達関数を求めると
本実施の形態2によれば、モータ速度推定手段13によってモータ速度vmを推定してフィードバックするので、モータ速度vmを検出してフィードバックする場合と同様に速度制御のゲインを大きくすることができ、精度の高い速度制御を行うことができる。 According to the second embodiment, since the motor speed vm is estimated and fed back by the motor speed estimating means 13, the gain of the speed control can be increased as in the case of detecting and feeding back the motor speed vm. High-accuracy speed control can be performed.
また、(6)式と(7)式より、機械可動部の位置θlからモータ位置θmまでの伝達関数を求めると、(11)式と同様に
このように、本実施の形態2によれば、モータ位置推定手段14によってモータ位置を推定してフィードバックするので、エンコーダでモータ位置を検出してフィードバックする場合と同様に位置制御のゲインを大きくすることができ、精度の高い位置制御を行うことができる。
As described above, according to the second embodiment, since the motor position is estimated by the motor
さらに、上記のようにして得られたモータ位置推定値は、トルク制御手段9におけるモータの磁極位置として用いられる。これにより、リニアスケール6で検出される機械可動部の位置を磁極位置として用いるよりも磁極位置の精度が向上するので、高精度のトルク制御が可能となる。
Further, the estimated motor position value obtained as described above is used as the magnetic pole position of the motor in the torque control means 9. Accordingly, the accuracy of the magnetic pole position is improved as compared with the case where the position of the machine movable portion detected by the
また、モータ速度推定手段13、および、モータ位置推定手段14の伝達関数には、(9)式に示すようにsの2次の項が含まれる。このため、その出力には入力信号の二階微分が含まれ、入力信号のノイズ成分が増幅されて出力される。これが問題となる場合には、その入力信号、あるいは、出力信号にローパスフィルタを通してノイズ成分を除去するように構成しても良い。 Further, the transfer functions of the motor speed estimating means 13 and the motor position estimating means 14 include a second-order term of s as shown in the equation (9). Therefore, the output includes the second derivative of the input signal, and the noise component of the input signal is amplified and output. When this becomes a problem, a noise component may be removed from the input signal or output signal through a low-pass filter.
なお、上記のように実施の形態1および実施の形態2においては、ωaを機械の反共振角周波数としたが、機械の反共振角周波数が正確には分からない場合は、ωaを共振角周波数ωrよりも小さい値に設定しておけばよい。図4−1と図4−2に、モータ速度をフィードバックした場合と機械可動部の速度をフィードバックした場合の周波数応答を比較して示したが、両者の本質的な違いは、反共振の有無であり、これによって速度制御ゲイン、位置制御ゲインを大きく出来るかどうかが決まる。つまり、モータトルクから速度フィードバック信号までの伝達関数において、共振周波数よりも低い周波数に反共振特性を持つようにすれば、制御ゲインを大きくできる。このようなことから、実施の形態1および実施の形態2において、ωaを共振周波数よりも低い周波数に設定すれば、モータトルクから速度フィードバックまでの周波数特性が図4−1と同様の周波数特性となり、モータ速度やモータ位置をフィードバックする場合と同程度まで制御ゲインを大きくすることができ、精度の高い制御を実現することができる。 As described above, in the first and second embodiments, ωa is the anti-resonance angular frequency of the machine. However, if the anti-resonance angular frequency of the machine is not accurately known, ωa is the resonance angular frequency. A value smaller than ωr may be set. 4-1 and 4-2 show the comparison of frequency response when the motor speed is fed back and when the speed of the machine moving part is fed back. The essential difference between the two is the presence or absence of anti-resonance. This determines whether the speed control gain and the position control gain can be increased. That is, if the transfer function from the motor torque to the speed feedback signal has anti-resonance characteristics at a frequency lower than the resonance frequency, the control gain can be increased. For this reason, in the first and second embodiments, if ωa is set to a frequency lower than the resonance frequency, the frequency characteristics from the motor torque to the speed feedback become the same frequency characteristics as in FIG. 4-1. The control gain can be increased to the same extent as when the motor speed and motor position are fed back, and high-precision control can be realized.
この発明に係るモータ制御装置は、機械剛性が低く、機械共振の大きい機械をフルクローズド制御するモータ制御装置として用いられて好適なものである。 The motor control device according to the present invention is suitable for use as a motor control device that performs full-closed control of a machine having low mechanical rigidity and large mechanical resonance.
1 モータ
2 エンコーダ
3 ボールネジ
4 カップリング
5 テーブル
6 リニアスケール
7 位置制御手段
8 速度制御手段
9 トルク制御手段
10 速度検出手段
11 差速度推定手段
12 差位置推定手段
13 モータ速度推定手段
14 モータ位置推定手段
20 機械位置入力手段
101,102 モータ制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (13)
後述の差速度推定値と後述の機械速度の和を速度フィードバック信号として入力するとともに、速度指令を入力して、前記速度フィードバック信号が前記速度指令に追従するようなトルク指令を出力する速度制御手段と、
前記トルク指令とモータの磁極位置とを入力して前記磁極位置に基づいて前記モータのトルクを制御するトルク制御手段と、
前記機械位置を入力して該機械位置を微分して前記機械速度を出力する速度検出手段と、
前記トルク指令を入力してモータ速度と前記機械速度との差の推定値である差速度推定値を出力する差速度推定手段と
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。 Machine position input means for inputting the detection signal of the machine position detector and outputting the machine position;
Speed control means for inputting a sum of a differential speed estimated value described later and a machine speed described later as a speed feedback signal, and inputting a speed command, and outputting a torque command such that the speed feedback signal follows the speed command. When,
Torque control means for inputting the torque command and the magnetic pole position of the motor and controlling the torque of the motor based on the magnetic pole position;
Speed detecting means for inputting the machine position, differentiating the machine position and outputting the machine speed;
A motor control device comprising: a differential speed estimating means for inputting the torque command and outputting a differential speed estimated value that is an estimated value of a difference between the motor speed and the machine speed.
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 The transfer function of the differential speed estimation means is
前記機械位置と前記差位置推定値との和を位置フィードバック信号として入力するとともに、位置指令値を入力して、前記位置フィードバック信号が前記位置指令に追従するように前記速度指令を出力する位置制御手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモータ制御装置。 Differential position estimation means for inputting the torque command and outputting a differential position estimated value that is an estimated value of the difference between the motor position and the machine position;
Position control that inputs the sum of the machine position and the estimated difference position value as a position feedback signal, and inputs the position command value, and outputs the speed command so that the position feedback signal follows the position command The motor control device according to claim 1, further comprising: means.
ことを特徴とする請求項3に記載のモータ制御装置。 The transfer function of the difference position estimating means is
前記トルク制御手段は、前記機械位置と前記差位置推定値との和に基づいて前記モータの磁極位置を求め、該磁極位置に基づいて前記モータのトルクを制御する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモータ制御装置。 A differential position estimating means for inputting the torque command and outputting a differential position estimated value that is an estimated value of a difference between the motor position and the machine position;
The torque control means obtains the magnetic pole position of the motor based on the sum of the machine position and the estimated difference position, and controls the torque of the motor based on the magnetic pole position. Or the motor control apparatus of Claim 2.
ことを特徴とする請求項5に記載のモータ制御装置。 The transfer function of the difference position estimating means is
後述のモータ速度推定値を速度フィードバック信号として入力するとともに、速度指令を入力して、前記速度フィードバック信号が前記速度指令に追従するようなトルク指令を出力する速度制御手段と、
前記トルク指令とモータの磁極位置とを入力して前記磁極位置に基づいて前記モータのトルクを制御するトルク制御手段と、
前記機械位置を入力して該機械位置を微分して機械速度を出力する速度検出手段と、
前記機械速度を入力して該機械速度からモータ速度の推定値である前記モータ速度推定値を出力するモータ速度推定手段と
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。 Machine position input means for inputting the detection signal of the machine position detector and outputting the machine position;
A speed control means for inputting a motor speed estimation value described later as a speed feedback signal, inputting a speed command, and outputting a torque command such that the speed feedback signal follows the speed command;
Torque control means for inputting the torque command and the magnetic pole position of the motor and controlling the torque of the motor based on the magnetic pole position;
Speed detecting means for inputting the machine position, differentiating the machine position and outputting a machine speed;
And a motor speed estimating means for inputting the machine speed and outputting the estimated motor speed value which is an estimated value of the motor speed from the machine speed.
ことを特徴とする請求項7に記載のモータ制御装置。 The transfer function of the motor speed estimating means is
前記モータ位置推定値を位置フィードバック信号として入力するとともに、位置指令を入力して、前記位置フィードバック信号が前記位置指令に追従するように前記速度指令を出力する位置制御手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項7または請求項8に記載のモータ制御装置。 Motor position estimation means for inputting the machine position and outputting a motor position estimation value that is an estimated value of the motor position from the machine position; inputting the motor position estimation value as a position feedback signal; and inputting a position command The motor control device according to claim 7, further comprising: position control means for outputting the speed command so that the position feedback signal follows the position command.
ことを特徴とする請求項9に記載のモータ制御装置。 The transfer function of the motor position estimating means is
前記トルク制御手段は、前記モータ位置推定値に基づいて前記モータの磁極位置を求め、該磁極位置に基づいて前記モータのトルクを制御する
ことを特徴とする請求項7または請求項8に記載のモータ制御装置。 Motor position estimating means for inputting the machine position and outputting a motor position estimated value that is an estimated value of the motor position from the machine position;
The said torque control means calculates | requires the magnetic pole position of the said motor based on the said motor position estimated value, and controls the torque of the said motor based on this magnetic pole position. Motor control device.
ことを特徴とする請求項11に記載のモータ制御装置。 The transfer function of the motor position estimating means is
ことを特徴とする請求項2、4、8および10のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 The motor control device according to any one of claims 2, 4, 8, and 10, wherein the ωa is an anti-resonance angular frequency of a machine.
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JP2015521836A (en) * | 2012-06-25 | 2015-07-30 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh | Method and apparatus for validating the position of an actuator in a position detection system with an electronic commutation electric machine |
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2007
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JP2015521836A (en) * | 2012-06-25 | 2015-07-30 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh | Method and apparatus for validating the position of an actuator in a position detection system with an electronic commutation electric machine |
US9454138B2 (en) | 2012-06-25 | 2016-09-27 | Robert Bosch Gmbh | Method and apparatus for conducting a plausibility check on a position of an actuating element of a position encoder system with an electronically commutated electric machine |
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