JP2009081931A - Synchronous control system and synchronous starting method in synchronous control system - Google Patents
Synchronous control system and synchronous starting method in synchronous control system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009081931A JP2009081931A JP2007248586A JP2007248586A JP2009081931A JP 2009081931 A JP2009081931 A JP 2009081931A JP 2007248586 A JP2007248586 A JP 2007248586A JP 2007248586 A JP2007248586 A JP 2007248586A JP 2009081931 A JP2009081931 A JP 2009081931A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- command
- acceleration
- speed
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Control Of Multiple Motors (AREA)
- Rotary Presses (AREA)
- Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
Abstract
Description
本発明はセクショナル・ドライブによる新聞や商用のシャフトレス輪転印刷機、枚葉印刷機、高品質のフィルムを製造する延伸装置、精密な搬送装置などに用いられ、複数の電動機相互間の回転位相を高精度に一致せしめる同期制御システムに関するものである。
該同期制御システムの例をシャフトレス輪転印刷機で示せば、バーチャル回転指令発生装置と輪転印刷機の各印刷機や折り機の同期駆動装置から構成される。そして、該同期制御システムにおいて位相指令、速度指令や位相フィードバック、速度フィードバック信号はインクリメンタル方式の他アブソリュート方式の装置が用いられており、本発明はインクリメンタル方式とアブソリュート方式を混合したハイブリッド方式の信号を用いてより高精度の同期制御システムを実現する。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used in newspapers and commercial shaftless rotary printing presses, sheet-fed printing presses, sheet-fed printing presses, stretchers for producing high-quality films, and precision transporting devices. The present invention relates to a synchronous control system capable of matching with high accuracy.
If the example of this synchronous control system is shown with a shaftless rotary printing press, it comprises a virtual rotation command generating device and each rotary printing press and a synchronous driving device of a folding machine. In the synchronous control system, the absolute command is used in addition to the incremental method for the phase command, the speed command, the phase feedback, and the speed feedback signal. To achieve a more accurate synchronous control system.
ここで、前記バーチャル回転指令発生装置と前記同期駆動装置は個別に設計されるものでなく、共通したアーキテクチャを基として設計を行うべきものである。これゆえ、本発明は前記バーチャル回転指令発生装置及び前記同期駆動装置を共通したアーキテクチャ、デザインにて構成し、精度の良い同期制御システムの実現しようとするものである。 Here, the virtual rotation command generation device and the synchronous drive device are not designed individually, but should be designed based on a common architecture. Therefore, the present invention intends to realize a highly accurate synchronous control system by configuring the virtual rotation command generating device and the synchronous drive device with a common architecture and design.
近年、複数の電動機を機械的に結合すること無く、電子的に相互に精度良く回転位相と回転速度を合わせて同期駆動を行うセクショナル・ドライブが考案されている。
そして、これの産業上の適用として例えば印刷装置において、印刷機、折り機や各種ロールを結合するラインシャフトを取り去ったシャフトレス輪転印刷機が国内においては1990年代から実用化されている。
本発明では同期制御の発明の開示をシャフトレス輪転印刷機を例に行うもので、図22にパンフレット、広告、小冊子の印刷を行う商用シャフトレス輪転印刷機の従来例を示す。
In recent years, a sectional drive has been devised in which a plurality of electric motors are electronically coupled with each other with a rotational phase and a rotational speed with high accuracy and synchronized with each other.
As an industrial application of this, for example, in a printing apparatus, a shaftless rotary printing machine in which a line shaft for connecting a printing machine, a folding machine, and various rolls is removed has been put into practical use in Japan since the 1990s.
In the present invention, the invention of the synchronous control is disclosed by taking a shaftless rotary printing machine as an example, and FIG. 22 shows a conventional example of a commercial shaftless rotary printing machine that prints pamphlets, advertisements, and booklets.
図22において、03、04、及び05は給紙部、連続紙、及びインフィードを示し、前記連続紙04は給紙部03より供給されて前記インフィード05により後述する印刷機へ送出される。
10a、10b、10c、及び10dはそれぞれ第1の印刷機から第4の印刷機を示し、それぞれ例えばイエロー、シアン、マゼンダ及びブラックのカラー印刷を行う。
11、12、及び13はそれぞれドライヤ、クーリング、ドラッグを示し、前記連続紙04は前記ドライヤ11及びクーリング12にてそれぞれ加熱により乾燥、冷却され、前記ドラッグ13にて連続紙04は次に説明する折り機15fに送出される。折り機15fは印刷された連続紙を裁断し折り畳む装置である。
In FIG. 22, 03, 04, and 05 indicate a paper feed unit, continuous paper, and in-feed. The
そして、前記第1の印刷機から第4の印刷機、及び前記折り機15fはそれぞれ個別に設置した電動機にて精度良く回転位相を合わせて運転されている。
該電動機群は集中制御装置や同期駆動装置により駆動され、前記図22において01、02はそれぞれ集中制御装置及び通信回線を示し、06a、07a、及び08aは前記第1の印刷機10aを精度よく同期制御にて駆動するそれぞれ同期駆動装置、電動機、及びロータリエンコーダである。同様に前記第2の印刷機から第4の印刷機も前記図22に示す通りそれぞれ個別に同期駆動装置、電動機、及びロータリエンコーダを備えている。
次に、06f、07f、及び08fは前記折り機15fを同期制御にて駆動するそれぞれ同期駆動装置、電動機、及びロータリエンコーダである。
The first to fourth printing machines and the
The motor group is driven by a central control device or a synchronous drive device. In FIG. 22, 01 and 02 indicate a central control device and a communication line, respectively, and 06a, 07a, and 08a indicate the
Next, 06f, 07f, and 08f are a synchronous drive device, an electric motor, and a rotary encoder, respectively, for driving the
かように、従来例の前記図22では、前記集中制御装置01は速度指令や位相指令を前記通信回線02経由にて前記同期駆動装置06aから06fに送出する。そして、該同期駆動装置群は前記第1の印刷機を例にすれば、前記同期駆動装置06aは前記集中制御装置01から速度指令や位相指令を受信し、前記ロータリエンコーダ08aから速度フィードバックや位相フィードバックを検出し前記電動機07aを高精度に同期制御にて駆動する。
商用シャフトレス輪転印刷機においては、イエロー、シアン、マゼンダ及びブラックなどの印刷機を駆動する電動機や折り機を駆動するそれぞれの電動機を相互に高精度にて回転位相と回転速度を一致せしめる同期制御を行って高速のカラー印刷を実現している。そして、このシャフトレス輪転印刷機は従来のシャフト有り印刷機と比較して、
(1−1)設置が容易である。
(1−2)自由な印刷機の運転が可能である。
(1−3)作業性が向上する。
(1−4)損紙が低減する。
(1−5)保守が容易となる。
などの有利な特徴を有している。
ここで、前記インフィード05、クーリング12、及びドラッグ13は速度同調にてそれぞれ個別に電動機で駆動されるが、これらは本発明の対象外であり前記図22では電動機など駆動系統の記載を割愛している。
Thus, in FIG. 22 of the conventional example, the
In commercial shaftless rotary printing presses, synchronous control that matches the rotational phase and rotational speed of each of the electric motors that drive the printing machines and the folding machines of yellow, cyan, magenta, and black with high accuracy. To achieve high-speed color printing. And this shaftless rotary press is compared with the conventional press with shaft,
(1-1) Installation is easy.
(1-2) A free printing press can be operated.
(1-3) Workability is improved.
(1-4) Waste paper is reduced.
(1-5) Maintenance becomes easy.
It has advantageous features such as.
Here, the infeed 05, the
次に、これまで説明した従来例の図22について、前記ロータリエンコーダ08aの具体例を示せば図23に示すインクリメンタルエンコーダ081が従来から使用されている。
該インクリメンタルエンコーダ081は図23−(a)に示す通り、回転に応じて発生する複数の矩形波であって90度位相差のA相信号とB相信号と1回転に1つの矩形波となるZ相信号を出力する。図23−(b)、(c)、及び(d)は前記インクリメンタルエンコーダ081が回転するとき前記A相信号、B相信号、及びZ相信号の時間的推移を例示している。
Next, with respect to FIG. 22 of the conventional example described so far, if a specific example of the rotary encoder 08a is shown, an incremental encoder 081 shown in FIG. 23 is conventionally used.
As shown in FIG. 23- (a), the incremental encoder 081 is a plurality of rectangular waves generated in accordance with rotation, and the A-phase signal and B-phase signal having a phase difference of 90 degrees and one rectangular wave per rotation. Outputs a Z-phase signal. FIGS. 23- (b), (c), and (d) illustrate temporal transitions of the A-phase signal, the B-phase signal, and the Z-phase signal when the incremental encoder 081 rotates.
従来例では前記図22の同期駆動装置06aは図示しないフィードバック用のクリア可能なアップダウンカウンタを内蔵し、該フィードバック用アップダウンカウンタは前記インクリメンタルエンコーダ081の前記A相信号及びB相信号を計数入力として回転方向によりアップカウントまたはダウンカウントを行い、前記Z相信号をクリア入力として計数値のクリアを行って1回転の回転位相を検出している。そして具体例を示せば、前記A相信号及びB相信号が1回転当たり19200ppr(Pulse per Round)のインクリメンタルエンコーダ081を用いるとき、前記A相信号及びB相信号を2逓倍の処理を行って前記フィードバック用アップダウンカウンタの計数入力とすれば、該フィードバック用アップダウンカウンタは下記の(1)式の分解能にて前記電動機07aの回転位相Pを検出し出力する。
P=19,200×4=76,800…(1)式
そして、前記図22の前記電動機07aの1分間当たりの回転速度が1600min-1のとき、前記フィードバック用アップダウンカウンタの計数入力の周波数Fは下記の(2)式となる。
F=19200ppr×4×1600min-1÷60s=2.048MHz…(2)式
In the conventional example, the
P = 19,200 × 4 = 76,800 (1) And when the rotational speed per minute of the
F = 19200ppr × 4 × 1600 min −1 ÷ 60 s = 2. 048 MHz (2)
かような前記インクリメンタルエンコーダ081を用いるとき、前記図22の集中制御装置01は図示しないバーチャル回転指令発生装置を内蔵する。該バーチャル回転指令発生装置として例えば特許文献1の速度および位置信号発生器の発明が開示されている。
特許文献1の速度および位置信号発生器は前記A相信号、B相信号、及びZ相信号を電子的にエミュレートして発生させている。そして、前記同期駆動装置06aは前記フィードバック用アップダウンカウンタと同様の動作を行う図示しない指令用のクリア可能なアップダウンカウンタを内蔵し、該指令用アップダウンカウンタは前記速度および位置信号発生器が出力する前記A相信号、B相信号、及びZ相信号を入力して指令の回転位相を検出する。
上述の指令側もフィードバック側もA相、B相、及びZ相のインクリメンタル信号を用いた同期制御はいわばインクリメンタル方式の同期制御と言うべきものであって、特許文献2にその発明が開示されている。
When such an incremental encoder 081 is used, the
The speed and position signal generator of
Synchronous control using the A-phase, B-phase, and Z-phase incremental signals on both the command side and the feedback side should be called incremental-type synchronous control, and the invention is disclosed in
そして、前記インクリメンタル方式の同期制御の特長は次の(2−1)から(2−5)の通りである。
(2−1)3つの矩形波信号を用いるのみで前記インクリメンタルエンコーダ081の構造が比較的シンプルで故障が少ない。
(2−2)前記同期駆動装置06aが具備すべき指令用とフィードバック用のインクリメンタル信号のインターフェイスは、比較的にシンプルなハードウェア構成とできる。
(2−3)前記同期駆動装置06aが内蔵する前記指令用とフィードバック用のそれぞれのアップダウンカウンタは、相互に類似のハードウェア構成とすることが可能で信頼性の向上となる。
(2−4)前記同期駆動装置06aが内蔵する前記指令用とフィードバック用のアップダウンカウンタは、リアルタイムに計数を行うので計数の遅れ時間が無く回転位相を検出できる。
(2−5)前記同期駆動装置06aが内蔵する前記指令用とフィードバック用のアップダウンカウンタは同時にラッチすることが容易である。すなわち、同時刻の指令とフィードバックの回転位相を確実に検出することができる。
一方、前記インクリメンタル方式の克服すべき項目は次の(2−6)から(2−8)の通りである。
(2−6)1回転の回転位相の分解能を大きくすることに限界があり、従来例では前記(1)式で示した通り約10万以下で使用されることが多い。
(2−7)前記A相信号及びB相信号による計数入力の周波数が前記(2)式に例示した通り2MHzを越えていることにおいても、これ以上の回転位相の分解能のアップは非常に困難である。
(2−8)電源をオン後、前記インクリメンタルエンコーダ081のZ相信号がアクティブになるまで回転位相の検出ができず、最も長い場合、1回転するまで待つ必要がある。
The features of the incremental synchronous control are as follows (2-1) to (2-5).
(2-1) By using only three rectangular wave signals, the structure of the incremental encoder 081 is relatively simple and has few failures.
(2-2) The command and feedback incremental signal interfaces that the
(2-3) The command and feedback up / down counters incorporated in the
(2-4) The command and feedback up / down counter built in the
(2-5) The command and feedback up / down counters incorporated in the
On the other hand, items to be overcome in the incremental method are as follows (2-6) to (2-8).
(2-6) There is a limit to increasing the resolution of the rotation phase of one rotation, and in the conventional example, it is often used at about 100,000 or less as shown in the above equation (1).
(2-7) Even when the frequency of the count input by the A phase signal and the B phase signal exceeds 2 MHz as exemplified in the above equation (2), it is very difficult to increase the resolution of the rotational phase beyond this. It is.
(2-8) After turning on the power, the rotation phase cannot be detected until the Z-phase signal of the incremental encoder 081 becomes active.
次に前記図22のロータリエンコーダ08aとして前記図23のインクリメンタルエンコーダ081を用いる他、図24に示すアブソリュートエンコーダ082を用いることが可能である。該アブソリュートエンコーダ082は図24−(a)に示す通り、2進数kビット長のアブソリュート回転位相を生成して出力し、1回転の回転位相Pは近年例えば24ビット長など次の(3)式の高分解能のもが入手可能となっている。
P=224=16,777,216 …(3)式
該図24−(a)のアブソリュートエンコーダ082は前記図22の同期駆動装置06aと接続されるが、24ビット長の信号線にて前記同期駆動装置06aまでパラレル接続することは実用的ではないためシリアルの双方向の通信により接続されるのが常である。 そして、この通信によるアブソリュート回転位相信号の授受において、図24−(b)は前記同期駆動装置06aがリクエスト時刻T1、T4とサンプリング周期ΔTにて前記アブソリュートエンコーダ082に回転位相のリクエストを送信する動作を表している。 そして、図24−(c)は前記アブソリュートエンコーダ082が検出時刻T2にてアブソリュート回転位相を取得し、時刻T3にアンサーを送信する動作を模擬的に表す。また、前記サンプリング周期ΔTは例えば0.1msから1msである。
Next, it is possible to use the
P = 2 24 = 16,777,216 (3) Equation The
ここで、前記アブソリュートエンコーダ082は、電源をオンした直後からアブソリュート回転位相を検出するので加速や減速、更には停止動作を伴う位置制御に広く使用されている。しかるに、前記シャフトレス輪転印刷機は印刷物の生産性を向上せしめるため、極力、トップスピードにて運転が継続される。そして、前記図24のリクエスト時刻T1と検出時刻T2には不定な時間差が存在し該時間差を例えば40μsとしたとき、前記(3)式の分解能を有して1600min-1にて運転するとき、リクエスト時刻T1と検出時刻T2の間に遷移する回転位相ΔPは下記(4)式に示す通り25.2の値となる。
Here, since the
ΔP=[224/(1600min-1÷60s)]×40μs×10-6=25.2
…(4)式
ΔP = [2 24 / (1600 min −1 ÷ 60 s)] × 40 μs × 10 −6 = 25.2
... (4) formula
すなわち、前記アブソリュートエンコーダ082の回転位相Pは前記(3)式など大きい分解能を有するが、前記同期駆動装置06aが回転位相Pをリクエストしてその値を得るまで前記(4)式相当の遅延を伴ってリアルタイムな検出が困難となり、これはシャフトレス輪転印刷機などの同期制御には極めて不利と推定される。また、通信回線にノイズが侵入したときなどアブソリュート回転位相の取得に失敗し再トライするときも、同様に0.1msから1msの時間を待たなければならない。
In other words, the rotational phase P of the
ここで、前記アブソリュートエンコーダ082を用いる制御はいわばアブソリュート方式と言うべきものであって、その特長は次の(3−1)から(3−2)の通りである。
(3−1)1回転の回転位相の分解能が100万以上のものが入手可能である。
(3−2)電源をオン後、直ちに回転位相の検出が可能である。
また、シャフトレス輪転印刷機などトップスピードもしくは該スピード近辺にて継続して運転する用途のとき、前記アブソリュートエンコーダ082の克服すべき項目は次の通りである。
(3−3)通信によりアブソリュート回転位相を得ているため、リアルタイムな回転位相の検出が困難である。
(3−4)通信によりアブソリュート回転位相を得ているため、前記同期駆動装置06a側にて通信エラーを検知したとき、再度アブソリュート回転位相を得るために例えば0.1msから1msなど時間を要す。
(3−5)リアルタイムな回転位相の検出が困難なことより、同時刻の指令とフィードバックの回転位相の検出も困難となる。
Here, the control using the
(3-1) One having a resolution of one or more rotation phases is available.
(3-2) The rotation phase can be detected immediately after the power is turned on.
Further, when the application is to continuously operate at or near the top speed, such as a shaftless rotary printing press, the items to be overcome by the
(3-3) Since the absolute rotation phase is obtained by communication, it is difficult to detect the rotation phase in real time.
(3-4) Since the absolute rotation phase is obtained by communication, when a communication error is detected on the
(3-5) Since it is difficult to detect the rotational phase in real time, it is also difficult to detect the rotational phase of the command and feedback at the same time.
次に、前記図22のロータリエンコーダ08aとして前記図23のインクリメンタルエンコーダ081及び前記図24のアブソリュートエンコーダ082の他、図25に示すハイブリッドエンコーダ09を用いることが可能である。
ハイブリッドエンコーダ09は粗い分解能のアブソリュートエンコーダと、矩形波に換えてSIN及びCOS信号によるインクリメンタルエンコーダの双方の機能を内蔵している。そして、特許文献3にハイブリッドエンコーダに関係する発明が開示されており、図25−(a)は前記特許文献3の図1の一部を引用し、図25−(b)は前記特許文献3の図3−(f)を引用している。
Next, as the rotary encoder 08a of FIG. 22, the
The
始めに前記図25−(a)において、アブソリュートエンコーダ部は2進数でR2ビットから(Ri+1)ビットまでiビットの分解能にて回転位相を検出し、双方向の通信02eを介して前記同期駆動装置06aに送信される。インクリメンタルエンコーダ部は図中、端子S、Cより1回転当たり2のi乗以下のサイクル数のSINとCOS信号を出力し、信号線02fを介して同じく前記同期駆動装置06aに出力される。
図25−(b)は前記ハイブリッドエンコーダ09が検出する1回転の回転位相を説明し、相対上位位相値THと正弦波区間は前記アブソリュートエンコーダ部が出力する粗い回転位相であって、補間位相値は前記インクリメンタルエンコーダ部が出力するSINとCOS信号から内挿される回転位相である。該図25−(b)における「iビット」と「mビット」は前記特許文献3にてそれぞれ10ビットと12ビットの場合が例示され、このとき前記ハイブリッドエンコーダ09から次の(5)式の通り約1,600万を越える回転位相を得ることが可能となっている。
P=1024×4×4096=16,777,216 …(5)式
First, in FIG. 25- (a), the absolute encoder unit detects a rotational phase with binary resolution of R2 bits to (Ri + 1) bits with an i-bit resolution, and the synchronous drive device via
FIG. 25- (b) illustrates the rotational phase of one rotation detected by the
P = 1024 × 4 × 4096 = 16,777,216 (5)
かような前記ハイブリッドエンコーダ09を用いたハイブリッド方式は、前記インクリメンタルエンコーダ081と前記アブソリュートエンコーダ082の利点を併せ持つものであって、その特長は次の(4−1)から(4−3)の通りである。
(4−1)1回転の回転位相の分解能が100万以上のものが入手可能である。
(4−2)電源をオン後、直ちに回転位相の検出が可能である。
(4−3)リアルタイムに遅れ時間なしに回転位相を検出できる。
かような前記ハイブリッドエンコーダ09の特長はシャフトレス輪転印刷機の同期制御に好適のものであって、本発明は該ハイブリッドエンコーダ09を用いるものである。
しかしながら、前記図22の電動機07aのフィードバックとして高性能の前記ハイブリッドエンコーダ09を用いる場合に、これと均等して指令側の前記図22の集中制御装置01に優れたバーチャル回転指令発生装置を準備する必要がある。次に前記ハイブリッドエンコーダ09と共に使用されているバーチャル回転指令発生装置の従来例について示す。
Such a hybrid system using the
(4-1) One having a rotation phase resolution of 1 million or more is available.
(4-2) The rotation phase can be detected immediately after the power is turned on.
(4-3) The rotational phase can be detected in real time without any delay time.
Such a feature of the
However, when the high-
前記特許文献1にて示したインクリメンタル方式のバーチャル回転指令発生装置に代わり、アブソリュート方式やハイブリッド方式のバーチャル回転指令発生装置のために、欧州にて規格化されたSERCOSやその他特許文献4が公開されている。ここで、該SERCOSは複数台の電動機の位置制御を可能とする通信の規格であって、前記バーチャル回転指令発生装置や同期駆動装置は別途準備せねばならない。
前記特許文献4は複数台の電動機の駆動システムについて各電動機を自主独立に駆動して同期制御を実現する発明が開示されており、図26に該特許文献4の図2を引用する。 図26において多重電動機駆動システムの駆動マスタ7は加速ランプ信号発生器10を内蔵し、該加速ランプ信号発生器10は回転数目標値nL* 、すなわち回転速度指令を出力する。そして、該回転数目標値nL* は同期化バス4を経由して複数台の駆動機構調整装置1が内蔵する角度目標値発生器12に入力され、該角度目標値発生器12は角度目標値W* 、すなわち回転位相指令を出力している。
SERCOS standardized in Europe and
すなわち、前記加速ランプ信号発生器10と前記角度目標値発生器12は直列に接続され、該角度目標値発生器12は回転数目標値nL* (回転速度指令)を入力し角度目標値W* (回転位相指令)を出力している。
また、前記特許文献1によるインクリメンタル方式のバーチャル回転指令発生装置と対比して、前記特許文献4の同期化バス4には前記回転数目標値nL* を数値データとして送信されているので前記駆動マスタ7はアブソリュート方式のバーチャル回転指令発生装置と言える。これに加えて回転数発生器20も前記図24のアブソリュートエンコーダを用いるとき、本発明ではアブソリュート方式の同期制御と呼称する。
That is, the acceleration
Further, in contrast to the incremental virtual rotation command generator according to
次に、本発明者による従来例を特許文献5に示し、該文献は同期制御用の通信装置に関する発明である。
該特許文献5においてマスタ局が内蔵する同期制御用指令送信器は位相指令データ、位相変化データ、速度指令データ、及び速度変化データを1組とする指令データとフレーム信号を複数のスレーブ局へ送出し、該各スレーブ局は同期制御用指令受信器とタイマを内蔵して前記指令データを受信するとともにフレーム信号の受信時刻を記録する。これにより、前記各スレーブ局は通信のスキャンとは全く独立して任意の時刻に補間位相指令データ及び補間速度指令データを演算して同期制御を実行している。
ここで、該特許文献5では前記マスタ局から指令を数値データとして複数のスレーブ局に送出し前記各スレーブ局が補間演算を行っている。すなわち、該マスタ局が送信するアブソリュートデータに補正を行っているのでいわばハイブリッド方式のバーチャル回転指令発生装置と言うべきものである。また、これに加えて電動機のロータリエンコーダに前記図22に示したハイブリッドエンコーダ09を用いるとき、本発明ではハイブリッド方式の同期制御と以下に呼称する。
Next, a conventional example by the present inventor is shown in
In this
In
ところで、前記特許文献5において前記マスタ局が送出する位相指令データ、位相変化データ、速度指令データ、及び速度変化データを生成する手段は格別に明示されていないが、従来は図26に示す方法など実施されており次にこの従来例について説明を行う。
例えば、前記特許文献5のマスタ局は図示されていない加減速度パターン発生器と位相発生器を内蔵し、該加減速度パターン発生器は速度設定を入力して緩やかに変化する速度指令を出力し、前記位相発生器は該速度指令を入力して位相指令を出力する。そして、図27はこれらを説明するものである。
Incidentally, although the means for generating the phase command data, phase change data, speed command data, and speed change data transmitted from the master station is not clearly specified in the above-mentioned
For example, the master station of
始めに、図27−(a)及び(b)はそれぞれ前記加減速度パターン発生器の加速のときの動作について入力となる速度設定Vs及び出力となる速度指令Vrの時間的推移を示し、図示しないが減速の場合も同様である。
該図27−(a)に示す通り前記速度設定Vsが時刻T1にてステップ状にVs1からVs2にプラス方向に変化しても、図27−(b)に示す如く前記加減速度パターン発生器は緩やかな傾斜にて加速する前記速度指令Vrを出力する。更に加速開始区間や加速到達区間において、前記速度指令Vrは更に緩やかなS字特性を有してショックレスとし生産物の品質を損なうことが無きよう実施されており、かような前記加減速度パターン発生器については特許文献6にその発明が開示されている。
First, FIGS. 27- (a) and (b) show temporal transitions of the speed setting Vs as an input and the speed command Vr as an output for the operation of the acceleration / deceleration pattern generator, respectively, and are not shown. The same applies to the case where is a deceleration.
As shown in FIG. 27- (a), even if the speed setting Vs changes in a positive direction from Vs1 to Vs2 in a stepwise manner at time T1, the acceleration / deceleration pattern generator is The speed command Vr for accelerating with a gentle inclination is output. Further, in the acceleration start section and the acceleration arrival section, the speed command Vr has a more gradual S-characteristic and is made shockless so as not to impair the quality of the product. The invention is disclosed in
次に、図27−(c)は前記位相発生器が前記速度指令Vrを入力して位相指令Prを生成する例を示している。すなわち、前記位相発生器はこれも図示しないマイクロプロセッサが周期ΔTにて前記速度指令Vrをサンプリングし、時刻t[n−1]、t[n]においてそれぞれ速度指令Vr(t[n−1])、Vr(t[n])を得る。そして、時刻t[n]において次の(6)式の通り前記速度指令を用いて位相指令Pr(t[n])を演算する。なお、該(6)式においてPr(t[n−1])は時刻t[n−1]において求めた位相指令である。
Pr(t[n])=Pr(t[n−1])+Vr(t[n−1])×ΔT…(6)式
Next, FIG. 27- (c) shows an example in which the phase generator inputs the speed command Vr and generates the phase command Pr. That is, in the phase generator, a microprocessor (not shown) samples the speed command Vr at a period ΔT, and the speed command Vr (t [n−1]) is respectively obtained at times t [n−1] and t [n]. ), Vr (t [n]) is obtained. Then, at time t [n], the phase command Pr (t [n]) is calculated using the speed command as in the following equation (6). In the equation (6), Pr (t [n-1]) is a phase command obtained at time t [n-1].
Pr (t [n]) = Pr (t [n−1]) + Vr (t [n−1]) × ΔT (6)
ここで、前記(6)式による積分演算は前記図27−(c)に図示する如く階段状の面積を求める演算となり、真の積分値に対して誤差が発生することとなる。ここで、前記アブソリュートエンコーダ082を用いるとき、或いは前記ハイブリッドエンコーダ09を用いるとき、それぞれ前記(3)式、及び前記(5)式に例示した高い分解能の回転位相が得られる。それゆえ、これらのエンコーダと共に用いるバーチャル回転指令発生装置は前記(3)式及び(5)式相当、もしくはこれを越える高い分解能の回転位相を生成する装置とせねばならない。
Here, the integral calculation according to the equation (6) is a calculation for obtaining a stepped area as shown in FIG. 27- (c), and an error occurs with respect to the true integral value. Here, when the
また、前記特許文献6はS字加減速度パターン発生装置の発明を開示し、速度指令をS字としてショックレスに電動機を運転することを可能としている。しかるに、その後の技術革新に伴う顧客の新たなニーズにより、複数の電動機を高精度に回転位相を合わせる同期制御が必要となった。そのために、前記特許文献6によるショックレスの速度指令を生成すると共に、該速度指令に精密に対応する高精度の位相指令を生成するバーチャル回転指令発生装置が必要である。
Further,
更に高分解能、高性能の前記アブソリュート方式又はハイブリッド方式のバーチャル回転指令発生装置及び前記ハイブリッドエンコーダを準備したときも、これらが出力する信号を入力して精度の良く電動機をドライブする同期駆動装置が必要である。すなわち、精度の良い同期制御システムの実現のためには、前記バーチャル回転指令発生装置、前記ハイブリッドエンコーダ、及び同期駆動装置を個別に設計することなく統一的に同期制御システムの構築を行ってリアルタイムな制御を実施する必要がある。 Furthermore, when the absolute or hybrid virtual rotation command generator of high resolution and high performance and the hybrid encoder are prepared, a synchronous drive device that inputs the signals output from these and drives the motor with high accuracy is required. It is. That is, in order to realize a highly accurate synchronous control system, a real-time synchronization control system is constructed by unifying the virtual rotation command generation device, the hybrid encoder, and the synchronous drive device without individually designing them. Control needs to be implemented.
上述した通り同期制御の背景技術の説明を行ったが本発明が解決しようとする課題は次の通りである。
(5−1)ハイブリッド方式及びアブソリュート方式の高分解能のロータリエンコーダに対応した高分解能、高精度のバーチャル回転指令発生装置が必要である。
高分解能、高精度のバーチャル回転指令発生装置が無いとき、同期制御システムの性能はバーチャル回転指令発生装置により制限され高分解能のロータリエンコーダの性能が活かされない。
(5−2)アブソリュート方式のバーチャル回転指令発生装置において、従来は速度指令と位相指令が物理的に精度良く合っていなかった。これは速度指令または位相指令の誤差となって精度の良い同期制御の障害となっていた。
(5−3)速度指令、位相指令、速度フィードバック、及び位相フィードバックは分解能や精度が優れている他、リアルタイムに任意の時刻において検出される必要がある。
(5−4)同期制御システムの性能は最も劣る装置により定まってしまう。精度の良い同期制御システムの構築のためにバーチャル回転指令発生装置、ロータリエンコーダ、及び同期駆動装置は統一した思想を元にデザインすべきものである。
Although the background art of synchronous control has been described as described above, the problems to be solved by the present invention are as follows.
(5-1) A high-resolution and high-accuracy virtual rotation command generator corresponding to a hybrid-type and absolute-type high-resolution rotary encoder is required.
When there is no high-resolution, high-precision virtual rotation command generator, the performance of the synchronous control system is limited by the virtual rotation command generator, and the performance of the high-resolution rotary encoder cannot be utilized.
(5-2) In the absolute type virtual rotation command generator, conventionally, the speed command and the phase command are not physically accurate. This is an error in the speed command or phase command, which is an obstacle to accurate synchronous control.
(5-3) The speed command, the phase command, the speed feedback, and the phase feedback have excellent resolution and accuracy and need to be detected at an arbitrary time in real time.
(5-4) The performance of the synchronous control system is determined by the worst device. In order to construct an accurate synchronous control system, the virtual rotation command generator, the rotary encoder, and the synchronous drive device should be designed based on a unified concept.
本発明はこれらを鑑みてなされたものであってその目的とするところは、ハイブリッド方式のバーチャル回転指令発生装置、ハイブリッド方式のロータリエンコーダ、及び同期駆動装置を相互に対応せしめ、高分解能のロータリエンコーダの性能を有効に活用した精度の良い同期制御システムを実現することである。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to make a hybrid virtual rotation command generator, a hybrid rotary encoder, and a synchronous drive device correspond to each other so that a high-resolution rotary encoder can be used. It is to realize an accurate synchronous control system that effectively utilizes the performance of the system.
上記課題を本発明においては、次のように解決する。
(1)同期制御システムを、バーチャル回転指令発生装置を内蔵する集中制御装置と、複数組の同期駆動装置と、電動機により構成する。
前記バーチャル回転指令発生装置は、位相速度指令演算器を内蔵し、上記位相速度指令演算器は、速度設定信号と、予め設定された加減速時間特性に基づき、加速のときは加速度が緩やかに増加する加速開始速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、加速度が一定の加速一定速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、および加速度が所定加速度から緩やかに減少する加速到達速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターンを演算して生成し、減速のときは減速度が緩やかに増加する減速開始速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、減速度が一定の減速一定速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、および減速度が緩やかに減少する減速到達速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターンを演算して生成し、上記加速開始速度指令パターン、加速一定速度指令パターンおよび加速到達速度指令パターンとそれぞれに対応した位相指令パターンに基づきS字の加速特性を得るとともに、上記減速開始速度指令パターン、減速一定速度指令パターンおよび減速到達速度指令パターンとそれぞれに対応した位相指令パターンに基づき、前記S字の減速特性を得て、このS字の加速特性、減速特性に基づき速度指令および位相指令を生成する。
この速度指令と位相指令は、位相速度指令通信信号として、通信回線により前記複数組の同期駆動装置に送出される。
前記複数の電動機はそれぞれハイブリッドエンコーダを付属し、該ハイブリッドエンコーダは、アブソリュート信号として回転位相を出力するとともにインクリメンタル信号としてSIN信号とCOS信号を出力する。
また、前記同期駆動装置は前記通信回線を介して送出された位相速度指令通信信号から位相指令と速度指令を抽出する位相速度指令検出装置と、前記ハイブリッドエンコーダから出力されるアブソリュート信号とインクリメンタル信号から、位相フィードバック信号と速度フィードバック信号を検出する位相速度FB検出装置を備え、前記同期駆動装置は前記位相速度指令検出装置及び位相速度FB検出装置の出力に基づき、前記電動機の速度及び位相を前記バーチャル回転指令発生装置が出力する速度指令及び位相指令に追従するように制御する。
(2)同期制御システムを、バーチャル回転指令発生装置を内蔵する集中制御装置と複数組の同期駆動装置と電動機により構成する。
前記バーチャル回転指令発生装置は、予め設定された速度設定信号が入力され、この速度設定信号から、時間の経過に対して速度指令がS字状に変化するS字の加減速特性を有する速度指令と、これに対応する位相指令を演算して生成し、生成した速度指令と位相指令を位相速度指令通信信号として外部に出力する位相速度指令演算器を内蔵する。
この位相速度指令演算器は、定格速度Vsmと、加速のときに速度指令が前記定格速度Vsmとなるまでの定格加速時間Tα0、加速開始時間Tα1、加速到達時間Tα3と、減速のときに速度指令が定格速度Vsmからゼロとなるまでの定格減速時間Tβ0、減速開始時間Tβ1、及び、減速到達時間Tβ3とからなる加減速時間特性が設定され、前記加減速時間特性に基づき、加速のときは、上記加速開始時間Tα1の間に加速度が緩やかに増加する加速開始速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、上記[定格加速時間Tα0−加速開始時間Tα1−加速到達時間Tα3]の間の加速度が一定の加速一定速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、および上記加速到達時間Tα3の間に加速度が所定加速度から緩やかに減少し、速度指令が前記定格速度Vsmに到達する加速到達速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターンを演算して生成する。
また、減速のときは、上記減速開始時間Tβ1の間に、速度指令が上記定格速度Vsmから低下し減速度が緩やかに増加する減速開始速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、上記[定格加速時間Tβ0−加速開始時間Tβ1−加速到達時間Tβ3]の間の減速度が一定の減速一定速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、および上記減速到達時間Tβ3の間に速度指令が0まで低下し、減速度が緩やかに減少する減速到達速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターンを演算して生成する。
そして、上記加速開始速度指令パターン、加速一定速度指令パターンおよび加速到達速度指令パターンとそれぞれに対応した位相指令パターンに基づき前記S字の加速特性を得るとともに、上記減速開始速度指令パターン、減速一定速度指令パターンおよび減速到達速度指令パターンとそれぞれに対応した位相指令パターンに基づき、前記S字の減速特性を得て、このS字の加速特性、減速特性に基づき前記速度指令および位相指令を生成し、この速度指令と位相指令は、位相速度指令通信信号として、通信回線により前記複数組の同期駆動装置に送出される。
前記複数の電動機はそれぞれハイブリッドエンコーダを付属し、該ハイブリッドエンコーダは、アブソリュート信号として、2のi乗以上の分解能で回転位相を出力し、インクリメンタル信号として、1回転当たり2のi乗以下のサイクル数のSIN信号とCOS信号を出力する。
前記同期駆動装置は前記通信回線を介して送出された位相速度指令通信信号から位相指令と速度指令を抽出する位相速度指令検出装置と、前記ハイブリッドエンコーダから出力されるアブソリュート信号とインクリメンタル信号から、位相フィードバック信号と速度フィードバック信号を検出する位相速度FB検出装置を備え、前記同期駆動装置は、前記位相速度指令検出装置及び位相速度FB検出装置の出力に基づき、前記電動機の速度及び位相を前記バーチャル回転指令発生装置の指令に追従するように制御する。
In the present invention, the above problem is solved as follows.
(1) The synchronous control system is configured by a centralized control device incorporating a virtual rotation command generation device, a plurality of sets of synchronous drive devices, and an electric motor.
The virtual rotation command generator has a built-in phase speed command calculator, and the phase speed command calculator increases slowly during acceleration based on a speed setting signal and a preset acceleration / deceleration time characteristic. Acceleration start speed command pattern and corresponding phase command pattern, acceleration constant speed command pattern with constant acceleration and corresponding phase command pattern, acceleration arrival speed command pattern in which acceleration gradually decreases from a predetermined acceleration, and corresponding A phase command pattern is calculated and generated. During deceleration, the deceleration start speed command pattern that gradually increases deceleration, the corresponding phase command pattern, the constant deceleration command pattern with constant deceleration, and the corresponding phase command Deceleration arrival speed command pattern and phase corresponding to deceleration A command pattern is generated by calculation, and an S-shaped acceleration characteristic is obtained based on the phase command pattern corresponding to the acceleration start speed command pattern, the constant acceleration speed command pattern, and the acceleration arrival speed command pattern, and the deceleration start speed Based on the command pattern, the constant deceleration speed command pattern, and the phase command pattern corresponding to the deceleration arrival speed command pattern, the S-shaped deceleration characteristics are obtained, and the speed command and the phase are determined based on the S-shaped acceleration characteristics and deceleration characteristics. Generate directives.
The speed command and the phase command are sent as phase speed command communication signals to the plurality of sets of synchronous drive devices via a communication line.
Each of the plurality of electric motors is attached with a hybrid encoder, and the hybrid encoder outputs a rotational phase as an absolute signal and outputs a SIN signal and a COS signal as incremental signals.
Further, the synchronous drive device comprises a phase velocity command detection device that extracts a phase command and a velocity command from a phase velocity command communication signal sent via the communication line, and an absolute signal and an incremental signal output from the hybrid encoder. A phase speed FB detection device for detecting a phase feedback signal and a speed feedback signal, and the synchronous drive device determines the speed and phase of the electric motor based on the outputs of the phase speed command detection device and the phase speed FB detection device. Control is performed so as to follow the speed command and phase command output from the rotation command generator.
(2) The synchronous control system is configured by a centralized control device incorporating a virtual rotation command generation device, a plurality of sets of synchronous drive devices, and an electric motor.
The virtual rotation command generating device is inputted with a preset speed setting signal, and from this speed setting signal, a speed command having an S-shaped acceleration / deceleration characteristic in which the speed command changes into an S shape over time. And a phase speed command calculator for calculating and generating a corresponding phase command and outputting the generated speed command and phase command to the outside as a phase speed command communication signal.
The phase speed command computing unit includes a rated speed Vsm, a rated acceleration time Tα0, an acceleration start time Tα1, an acceleration arrival time Tα3 until the speed command becomes the rated speed Vsm at the time of acceleration, and a speed command at the time of deceleration. Acceleration / deceleration time characteristics consisting of a rated deceleration time Tβ0, a deceleration start time Tβ1, and a deceleration arrival time Tβ3 until the speed becomes zero from the rated speed Vsm is set. Based on the acceleration / deceleration time characteristics, The acceleration start speed command pattern in which the acceleration gradually increases during the acceleration start time Tα1 and the corresponding phase command pattern, and the acceleration between the above-mentioned [rated acceleration time Tα0−acceleration start time Tα1−acceleration arrival time Tα3] is constant. Between the acceleration constant speed command pattern and the corresponding phase command pattern and the acceleration arrival time Tα3. The acceleration command speed command pattern that decreases and the speed command reaches the rated speed Vsm and the corresponding phase command pattern are generated by calculation.
Further, at the time of deceleration, during the deceleration start time Tβ1, a deceleration start speed command pattern in which the speed command decreases from the rated speed Vsm and deceleration gradually increases, and a phase command pattern corresponding thereto, [rated acceleration Deceleration constant speed command pattern with constant deceleration between time Tβ0-acceleration start time Tβ1-acceleration arrival time Tβ3], phase command pattern corresponding thereto, and speed command drop to 0 between the deceleration arrival time Tβ3. The deceleration arrival speed command pattern in which the deceleration gradually decreases and the corresponding phase command pattern are generated by calculation.
The S-shaped acceleration characteristic is obtained based on the acceleration start speed command pattern, the constant acceleration speed command pattern, and the phase command pattern corresponding to the acceleration arrival speed command pattern, and the deceleration start speed command pattern, constant deceleration speed. Based on the command pattern and the phase command pattern corresponding to the deceleration arrival speed command pattern, the S-shaped deceleration characteristics are obtained, and the speed command and the phase command are generated based on the S-shaped acceleration characteristics and deceleration characteristics, The speed command and the phase command are sent as phase speed command communication signals to the plurality of sets of synchronous drive devices via a communication line.
Each of the plurality of electric motors is attached with a hybrid encoder, and the hybrid encoder outputs a rotation phase with a resolution of 2 to the power of 2 or more as an absolute signal, and a cycle number of 2 to the power of 2 or less per rotation as an incremental signal. SIN signal and COS signal are output.
The synchronous drive device extracts a phase command and a velocity command from a phase velocity command communication signal sent via the communication line, a phase velocity command detection device that extracts a phase command and a velocity command, and an absolute signal and an incremental signal output from the hybrid encoder, A phase velocity FB detection device for detecting a feedback signal and a velocity feedback signal, wherein the synchronous drive device determines the speed and phase of the motor based on the outputs of the phase velocity command detection device and the phase velocity FB detection device; Control to follow the command of the command generator.
(3)上記(2)において、前記バーチャル回転指令発生装置が内蔵する前記位相速度指令演算器は、加速のとき、(αa×t2 )からなる速度指令関数Vα1と、時間の3乗による(αa/3×t3 )からなる位相指令関数Pα1を生成し、該係数αaは予め前記加減速時間特性から演算して定め、加速開始時間Tα1における加速開始速度指令パターンを上記速度指令関数Vα1に基づき定めるとともに、上記加速開始時間Tα1における加速開始位相指令パターンを上記位相指令関数Pα1に基づき定め、加速度が一定の期間について、時間に比例した(αb×t)からなる速度指令関数Vα2と、時間の2乗による(αb/2×t2 )からなる位相指令関数Pα2を生成し、該係数αbは予め前記加減速時間特性から演算して定め、加速度一定期間における加速一定速度指令パターンを上記速度指令関数Vα2に基づき定めるとともに、上記加速度一定期間における加速一定位相指令パターンを上記位相指令関数Pα2に基づき定める。
さらに、加速到達時間Tα3について、時間の2乗による{−αd×(t−Tα3)2 +αf}となる速度指令関数Vα3と、時間の3乗による{−αd/3×(t−Tα3)3 }からなる位相指令関数Pα3を生成し、該係数αdは予め前記加減速時間特性から演算して定め、加速到達時間Tα3における加速到達速度指令パターンを上記速度指令関数Vα3に基づき定めるとともに、上記加速到達時間Tα3における加速到達位相指令パターンを上記位相指令関数Pα3に基づき定める。
ことを特徴とする請求項2に記載の同期制御システム。
(4)上記(3)において、前記バーチャル回転指令発生装置が内蔵する前記位相速度指令演算器は入力となる前記速度設定と出力となる前記速度指令を常時監視し、前記速度設定が変化して前記速度指令と異なってその速度設定変化量が正であるとともに、該速度設定変化量が、加速開始時間Tα1の間における速度指令の増加量と加速到達時間Tα3における速度指令の増加量とを加えた値を越えるとき、加減速モード1とする。
上記加減速モード1において、上記加速度が緩やかに増加する加速開始速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、加速度が一定の加速一定速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、および加速度が所定加速度から緩やかに減少する加速到達速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターンを演算して生成し、これらの指令パターンからS字の加速特性を得る。
また、前記速度設定変化量が正であるとともに、速度設定変化量が、前記加速開始時間Tα1の間における速度指令の増加量と加速到達時間Tα3における速度指令の増加量との和以下のとき加減速モード2とする。
上記加減速モード2において、上記加速度が緩やかに増加する加速開始速度指令パターンとそれぞれに対応した位相指令パターン、および加速度が所定加速度から緩やかに減少する加速到達速度指令パターンとそれぞれに対応した位相指令パターンを演算して生成し、これらの指令パターンからS字の加速特性を得る。
(5)上記(4)において、上記加減速モード1のとき、加速開始時間Tα1における加速開始速度指令パターンを上記速度指令関数Vα1に基づき定めるとともに、上記加速開始時間Tα1における加速開始位相指令パターンを上記位相指令関数Pα1に基づき定め、加速度一定期間における加速一定速度指令パターンを上記速度指令関数Vα2に基づき定めるとともに、上記加速度一定期間における加速一定位相指令パターンを上記位相指令関数Pα2に基づき定め、加速到達時間Tα3における加速到達速度指令パターンを上記速度指令関数Vα3に基づき定めるとともに、上記加速到達時間Tα3における加速到達位相指令パターンを上記位相指令関数Pα3に基づき定める。
ことを特徴とする請求項4に記載の同期制御システム。
(6)上記(4)において、上記加減速モード2のとき、加速開始時間Tα1より小となる短縮した加速開始時間TαELを前記加減速時間特性から演算して生成し、短縮した加速開始時間TαELにおける加速開始速度指令パターンを、上記加速開始時間TαELと、速度指令関数Vα1から導かれる速度指令関数Vα4により定めるとともに、上記加速開始時間TαELにおける加速開始位相指令パターンを上記加速開始時間TαELと、位相指令関数Pα1から導かれる位相指令関数Pα4に基づき定め、また、加速到達時間Tα3より小となる短縮した加速到達時間TαLKを前記加減速時間特性から演算して生成し、短縮した加速到達時間TαLKにおける加速到達速度指令パターンを、上記加速到達時間TαLKと、速度指令関数Vα3から導かれる速度指令関数Vα5により定めるとともに、上記加速到達時間TαLKにおける加速到達位相指令パターンを上記加速到達時間TαLKと、位相指令関数Pα3から導かれる位相指令関数Pα5に基づき定める。
ことを特徴とする請求項4に記載の同期制御システム。
(7)上記(1)(2)(3)(4)(5)(6)において、前記バーチャル回転指令発生装置が内蔵する前記位相速度指令演算器は、時間信号を基準として、前記加減速時間特性に基づき前記速度指令と位相指令とを、それぞれ独立して演算する。
ことを特徴とする請求項1、2、3、4、5または請求項6に記載の同期制御システム。(8)上記(1)(2)(3)(4)(5)(6)において、前記バーチャル回転指令発生装置が内蔵する前記位相速度指令演算器は、プリセット用位相入力を保持する手段を備え、外部からプリセット用位相入力が与えられると、該プリセット用位相入力を初期値として、速度指令とは独立して位相指令を演算する。
ことを特徴とする請求項1、2、3、4、5または請求項6に記載の同期制御システム。
(3) In the above (2), the phase speed command calculator built in the virtual rotation command generator is based on the speed command function Vα1 composed of (αa × t 2 ) and the cube of time when accelerating ( (αa / 3 × t 3 ) is generated, and the coefficient αa is calculated in advance from the acceleration / deceleration time characteristics, and the acceleration start speed command pattern at the acceleration start time Tα1 is defined as the speed command function Vα1. And an acceleration start phase command pattern at the acceleration start time Tα1 is determined based on the phase command function Pα1, and a speed command function Vα2 composed of (αb × t) proportional to time for a certain period of acceleration and time of generating the phase command function Pα2 consisting by the square (αb / 2 × t 2) , the coefficient .alpha.b is determined by calculating in advance from the acceleration and deceleration time characteristic, acceleration one regular The acceleration constant speed instruction pattern with defined based on the speed command function Vα2 in, defining on the basis of the acceleration constant phase command pattern in the constant acceleration period to the phase command function Parufa2.
Further, for the acceleration arrival time Tα3, a speed command function Vα3 that is {−αd × (t−Tα3) 2 + αf} by the square of time, and {−αd / 3 × (t−Tα3) 3 by the cube of time. }, The coefficient αd is calculated and determined in advance from the acceleration / deceleration time characteristics, an acceleration arrival speed command pattern at the acceleration arrival time Tα3 is determined based on the speed command function Vα3, and the acceleration An acceleration arrival phase command pattern at the arrival time Tα3 is determined based on the phase command function Pα3.
The synchronous control system according to
(4) In the above (3), the phase speed command calculator included in the virtual rotation command generator constantly monitors the speed setting as an input and the speed command as an output, and the speed setting changes. Unlike the speed command, the speed setting change amount is positive, and the speed setting change amount adds an increase amount of the speed command during the acceleration start time Tα1 and an increase amount of the speed command at the acceleration arrival time Tα3. When the value exceeds the value, acceleration /
In the acceleration /
Further, when the speed setting change amount is positive and the speed setting change amount is equal to or less than the sum of the increase amount of the speed command during the acceleration start time Tα1 and the increase amount of the speed command during the acceleration arrival time Tα3. Set to
In the acceleration /
(5) In (4), in the acceleration /
The synchronous control system according to
(6) In the above (4), when the acceleration /
The synchronous control system according to
(7) In the above (1), (2), (3), (4), (5), and (6), the phase speed command calculator built in the virtual rotation command generation device uses the time signal as a reference for the acceleration / deceleration. The speed command and the phase command are calculated independently based on the time characteristics.
The synchronous control system according to
The synchronous control system according to
(9)同期制御システムを、バーチャル回転指令発生装置を内蔵する集中制御装置と複数組の同期駆動装置と電動機により構成する。
前記バーチャル回転指令発生装置は、フレーム信号発生器と位相速度指令演算器を内蔵し、前記フレーム信号発生器は、所定の時間間隔で上記位相速度指令演算器に演算開始信号を送出するとともに、時間基準となるフレーム信号を生成して上記複数組の同期駆動装置に送出する。
上記位相速度指令演算器は、前記フレーム信号発生器が送出する演算開始信号を時間基準として、予め設定された速度設定信号から、時間の経過に対して速度指令がS字状に変化するS字の加減速特性を有する速度指令Vrと、これに対応する位相指令Prを演算して生成する。前記フレーム信号が出力される時点における上記速度指令と位相指令は、位相速度指令通信信号として、通信回線により前記複数組の同期駆動装置に送出される。
前記複数の電動機はそれぞれハイブリッドエンコーダを付属し、該ハイブリッドエンコーダは、アブソリュート信号として回転位相を出力するとともにインクリメンタル信号としてSIN信号とCOS信号を出力する。
前記同期駆動装置は前記通信回線を介して送出された位相速度指令通信信号から位相指令と速度指令を抽出する位相速度指令検出装置と、前記ハイブリッドエンコーダから出力されるアブソリュート信号とインクリメンタル信号から、位相フィードバック信号と速度フィードバック信号を検出する位相速度FB検出装置を備え、前記同期駆動装置は制御用タイマを内蔵し、前記フレーム信号を受信したときの前記制御用タイマが出力する時刻を記録し、
前記同期駆動装置は、同期制御の演算を行うとき、ラッチ信号を出力し、このラッチ信号により前記制御用タイマから同期制御処理時刻を得て、前記バーチャル回転指令発生装置から受信した速度指令、位相指令と上記フレーム信号を受信したときの時刻から、該同期制御処理時刻における補間速度指令、補間位相指令を求め、また、上記ラッチ信号が出力されるタイミングで、ハイブリッドエンコーダのアブソリュート信号とインクリメンタル信号を取り込み、これから位相フィードバック信号、及び速度フィードバック信号を得て、同時刻の補間速度指令、補間位相指令と位相フィードバック信号、及び速度フィードバック信号を比較して、前記電動機の速度及び位相を前記バーチャル回転指令発生装置の指令に追従するように制御する。
(10)同期制御システムをバーチャル回転指令発生装置を内蔵する集中制御装置と複数組の同期駆動装置と電動機により構成する。
前記バーチャル回転指令発生装置はフレーム信号発生器と位相速度指令演算器を内蔵し、前記フレーム信号発生器は、一定の周波数のパルス信号によりカウントアップし、所定のカウント値になったときクリアされるフレームタイマを備え、所定の時間間隔で上記位相速度指令演算器に演算開始信号を送出するとともに、時間基準となるフレーム信号を生成してして上記複数組の同期駆動装置に送出する。
前記位相速度指令演算器は、前記フレーム信号発生器が送出する演算開始信号を時間基準として、予め設定された速度設定信号から、時間の経過に対して速度指令がS字状に変化するS字の加減速特性を有する速度指令Vrと、これに対応する位相指令Prを演算して生成する。そして、上記フレーム信号が送出される時刻t[n]以前に、時刻t[n]における速度指令Vr(t[ n] )及び位相指令Pr(t[ n] )と、時刻t[n]と時刻t[n+1]間の速度指令の差である速度指令偏差ΔVr(t[ n+1] )及び位相指令の差である位相指令偏差ΔPr(t[ n+1] )を、前記位相速度指令通信信号として、時刻t[n]までに通信回線から前記複数組の同期駆動装置に送出する。
前記フレーム信号発生器は、上記送信時刻以後の時刻t[n]に、フレーム信号を通信回線から前記同期駆動装置に送出する。
前記複数の電動機はそれぞれハイブリッドエンコーダを付属し、該ハイブリッドエンコーダは、アブソリュート信号として、2のi乗以上の分解能で回転位相を出力し、インクリメンタル信号として、1回転当たり2のi乗以下のサイクル数のSIN信号とCOS信号を出力する。
前記同期駆動装置は前記通信回線を介して送出された、位相速度指令通信信号から位相指令と速度指令を抽出する位相速度指令検出装置と、前記ハイブリッドエンコーダから出力されるアブソリュート信号とインクリメンタル信号から、位相フィードバック信号と速度フィードバック信号を検出する位相速度FB検出装置を備える。
そして、前記同期駆動装置は制御用タイマを内蔵し、前記位相速度指令検出装置は前記位相速度指令通信により速度指令Vr(t[ n] )及び位相指令Pr(t[ n] )と、時刻t[n]と時刻t[n+1]間の速度指令偏差ΔVr(t[ n+1] )及び位相指令偏差ΔPr(t[ n+1] )を受信するとともに、前記フレーム信号を受信したときの前記制御用タイマが出力する時刻t[n]を記録し、前記同期駆動装置は同期制御の演算を行うときラッチ信号を出力し、前記制御用タイマからラッチ信号が出力されたときの同期制御処理時刻tf[n]を得て、上記記録されている時刻t[n]と、上記受信した信号に基づき同期制御処理時刻tf[n]における補間速度指令Vh(tf[n])、補間位相指令Ph(tf[n])を求め、また、上記ラッチ信号に同期して同期制御処理時刻tf[n]における位相フィードバック信号、及び速度フィードバック信号を得て、上記補間位相指令及び補間速度指令と位相フィードバック信号と速度フィードバック信号を比較し、前記電動機の速度及び位相を前記バーチャル回転指令発生装置の指令に追従するように制御する。
(9) The synchronous control system is configured by a centralized control device incorporating a virtual rotation command generation device, a plurality of sets of synchronous drive devices, and an electric motor.
The virtual rotation command generator includes a frame signal generator and a phase speed command calculator, and the frame signal generator sends a calculation start signal to the phase speed command calculator at a predetermined time interval, A reference frame signal is generated and sent to the plurality of sets of synchronous drive devices.
The phase speed command calculator has an S-shape in which the speed command changes in an S-shape with the passage of time from a preset speed setting signal with the calculation start signal sent from the frame signal generator as a time reference. The speed command Vr having the acceleration / deceleration characteristics and the phase command Pr corresponding thereto are calculated and generated. The speed command and the phase command at the time when the frame signal is output are sent as phase speed command communication signals to the plurality of sets of synchronous drive devices via a communication line.
Each of the plurality of electric motors is attached with a hybrid encoder, and the hybrid encoder outputs a rotational phase as an absolute signal and outputs a SIN signal and a COS signal as incremental signals.
The synchronous drive device extracts a phase command and a velocity command from a phase velocity command communication signal sent via the communication line, a phase velocity command detection device that extracts a phase command and a velocity command, and an absolute signal and an incremental signal output from the hybrid encoder, A phase velocity FB detection device for detecting a feedback signal and a velocity feedback signal, wherein the synchronous drive device has a built-in control timer, and records a time output by the control timer when the frame signal is received;
The synchronous drive device outputs a latch signal when performing a synchronous control operation, obtains a synchronous control processing time from the control timer based on the latch signal, and receives a speed command, a phase received from the virtual rotation command generator. From the time when the command and the frame signal are received, the interpolation speed command and the interpolation phase command at the synchronous control processing time are obtained, and at the timing when the latch signal is output, the absolute signal and the incremental signal of the hybrid encoder are obtained. The phase feedback signal and the speed feedback signal are obtained from this, the interpolation speed command at the same time, the interpolation phase command and the phase feedback signal, and the speed feedback signal are compared, and the speed and phase of the electric motor are set to the virtual rotation command. Control to follow generator command
(10) The synchronous control system is composed of a centralized control device incorporating a virtual rotation command generating device, a plurality of sets of synchronous drive devices, and an electric motor.
The virtual rotation command generator includes a frame signal generator and a phase velocity command calculator, and the frame signal generator is counted up by a pulse signal having a constant frequency and cleared when a predetermined count value is reached. A frame timer is provided, and a calculation start signal is sent to the phase velocity command calculator at a predetermined time interval, and a frame signal serving as a time reference is generated and sent to the plurality of sets of synchronous drive devices.
The phase speed command computing unit is an S-shaped signal in which the speed command changes in an S shape over time from a preset speed setting signal with the computation start signal sent from the frame signal generator as a time reference. The speed command Vr having the acceleration / deceleration characteristics and the phase command Pr corresponding thereto are generated by calculation. Before the time t [n] at which the frame signal is transmitted, the speed command Vr (t [n]) and the phase command Pr (t [n]) at the time t [n], and the time t [n] A speed command deviation ΔVr (t [n + 1]) which is a speed command difference between times t [n + 1] and a phase command deviation ΔPr (t [n + 1]) which is a phase command difference are used as the phase speed command communication signal. By time t [n], the data is sent from the communication line to the plurality of sets of synchronous drive devices.
The frame signal generator sends a frame signal from the communication line to the synchronous drive device at time t [n] after the transmission time.
Each of the plurality of electric motors is attached with a hybrid encoder, and the hybrid encoder outputs a rotation phase with a resolution of 2 to the power of 2 or more as an absolute signal, and a cycle number of 2 to the power of 2 or less per rotation as an incremental signal. SIN signal and COS signal are output.
The synchronous drive device is sent from the phase speed command communication signal sent from the communication line, a phase speed command detection device that extracts a phase command and a speed command, and an absolute signal and an incremental signal output from the hybrid encoder, A phase velocity FB detection device for detecting a phase feedback signal and a velocity feedback signal is provided.
The synchronous drive device incorporates a control timer, and the phase velocity command detection device transmits a velocity command Vr (t [n]) and a phase command Pr (t [n]) and a time t by the phase velocity command communication. The control timer when receiving the frame signal and receiving the speed command deviation ΔVr (t [n + 1]) and the phase command deviation ΔPr (t [n + 1]) between [n] and time t [n + 1] The time t [n] to be output is recorded, and the synchronous drive device outputs a latch signal when performing a synchronous control operation, and the synchronous control processing time tf [n] when the latch signal is output from the control timer. And the interpolation speed command Vh (tf [n]) and the interpolation phase command Ph (tf [n] at the synchronized control processing time tf [n] based on the recorded time t [n] and the received signal. ]) The phase feedback signal and the speed feedback signal at the synchronization control processing time tf [n] are obtained in synchronization with the latch signal, the interpolation phase command, the interpolation speed command, the phase feedback signal, and the speed feedback signal are compared, and the electric motor Are controlled so as to follow the command of the virtual rotation command generator.
(11)上記(10)において、前記位相速度FB検出装置は検出する回転位相の上位iビットを前記アブソリュート信号にて初期化を行った後、前記上位iビットをSIN信号またはCOS信号の1周期毎に計数して更新し、回転位相の下位(m+2)ビットはSIN信号とCOS信号をA/Dコンバータにて数値化して得た電気角にて内挿する。
ことを特徴とする請求項10の同期制御システム。
(12)バーチャル回転指令発生装置を内蔵する集中制御装置と複数組の同期駆動装置と電動機にて構成され、前記バーチャル回転指令発生装置は、予め設定された速度設定信号が入力され、この速度設定信号から、時間の経過に対して速度指令がS字状に変化するS字の加減速特性を有する速度指令と、これに対応する位相指令を演算して生成し、生成した速度指令と位相指令を位相速度指令通信信号として外部に出力する位相速度指令演算器を内蔵し、この速度指令と位相指令は、位相速度指令通信信号として、通信回線により前記複数組の同期駆動装置に送出され、前記複数の電動機はそれぞれハイブリッドエンコーダを付属し、該ハイブリッドエンコーダは、アブソリュート信号として、2のi乗以上の分解能で回転位相を出力し、インクリメンタル信号として、1回転当たり2のi乗以下のサイクル数のSIN信号とCOS信号を出力し、前記同期駆動装置は前記通信回線を介して送出された位相速度指令通信信号から位相指令と速度指令を抽出する位相速度指令検出装置と、前記ハイブリッドエンコーダから出力されるアブソリュート信号とインクリメンタル信号から、位相フィードバック信号と速度フィードバック信号を検出する位相速度FB検出装置を備え、前記同期駆動装置は、前記位相速度指令検出装置及び位相速度FB検出装置の出力に基づき、前記電動機の速度及び位相を前記バーチャル回転指令発生装置の指令に追従するように制御する同期制御システムにおける同期起動方法において、前記シャフトレス輪転印刷機を徐動速度による徐動速度運転を開始せしめ、その後、前記集中制御装置は位相制御をオンとし、このとき即座に前記折り機のハイブリッドエンコーダの位相フィードバック信号を前記位相速度指令演算器が生成する位相指令に位相プリセットして初期化し、これにより、前記折り機は原点合わせ制御を行うことなく同期制御に移行し、前記複数の印刷機は原点合わせを行った後同期制御に移行させ、前記複数の印刷機が原点合わせを終了した後または原点合わせ中に速度指令を増速する。
(11) In the above (10), the phase velocity FB detector initializes the upper i bits of the detected rotational phase with the absolute signal, and then converts the upper i bits into one cycle of the SIN signal or COS signal. Counting and updating each time, the lower (m + 2) bits of the rotation phase are interpolated with an electrical angle obtained by quantifying the SIN signal and the COS signal with an A / D converter.
The synchronous control system according to
(12) A centralized control device having a built-in virtual rotation command generating device, a plurality of sets of synchronous drive devices, and an electric motor. The virtual rotation command generating device receives a speed setting signal set in advance, and this speed setting From the signal, a speed command having an S-shaped acceleration / deceleration characteristic in which the speed command changes into an S shape with the passage of time and a phase command corresponding thereto are generated, and the generated speed command and phase command Phase speed command calculator for outputting to the outside as a phase speed command communication signal, the speed command and the phase command are sent as phase speed command communication signals to the plurality of sets of synchronous drive devices via a communication line, Each of the plurality of electric motors is attached with a hybrid encoder, and the hybrid encoder outputs a rotational phase as an absolute signal with a resolution of 2 to the power of i or more. As the incremental signal, a SIN signal and a COS signal having a cycle number of 2 to the power of 1 or less per rotation are output, and the synchronous drive device receives the phase command and the speed from the phase speed command communication signal sent via the communication line. A phase speed command detection device that extracts a command, and a phase speed FB detection device that detects a phase feedback signal and a speed feedback signal from an absolute signal and an incremental signal output from the hybrid encoder, and the synchronous drive device includes: In the synchronous start-up method in the synchronous control system for controlling the speed and phase of the motor so as to follow the command of the virtual rotation command generator based on the outputs of the phase speed command detection device and the phase speed FB detection device, the shaftless The rotary printing machine is operated at a slow speed with a slow speed. After that, the centralized control device turns on phase control, and immediately initializes the phase feedback signal of the hybrid encoder of the folding machine by presetting the phase to the phase command generated by the phase speed command computing unit. Thus, the folding machine shifts to synchronous control without performing origin adjustment control, the plurality of printing presses perform origin adjustment and then shift to synchronous control, and the plurality of printing presses complete origin matching or The speed command is increased during the home position adjustment.
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
(1)アブソリュート方式及びハイブリッド方式に対応した高分解能、高精度のバーチャル回転指令発生装置を実現しており、高分解能のロータリーエンコーダを使用して、高精度の同期制御を実現することができる。
また、本発明のバーチャル回転指令発生装置は速度指令と位相指令を、それぞれ独立して演算し生成するので、例えば速度指令で発生した誤差が位相指令に影響を及ぼすことがなく高精度な制御を実現することができる。
(2)バーチャル回転指令発生装置が、加速度が緩やかに変化するS字の加減速速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターンを生成し出力するので、ショックレスに電動機の速度、位相を変化させることが可能であり、印刷などの生産を品質良く行うことができる。
また、定格速度Vsmと、定格加速時間Tα0、加速開始時間Tα1、加速到達時間Tα3、定格減速時間Tβ0、減速開始時間Tβ1、及び、減速到達時間Tβ3等のパラメータを設定することにより、S字の加減速速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターンを生成することができ、S字の加減速パターンを視覚的に容易に設定することができる。
(3)同期駆動装置は指令及びフィードバックの速度と位相の検出を、通信の周期に制約されることなくリアルタイムに行うことができ、また、指令及びフィードバックの速度と位相の検出を同時刻に行って、正しい速度偏差と位相偏差を得ることができる。このため遅れなく高精度の同期制御が可能である。
In the present invention, the following effects can be obtained.
(1) A high-resolution, high-accuracy virtual rotation command generator corresponding to the absolute method and the hybrid method is realized, and high-precision synchronous control can be realized using a high-resolution rotary encoder.
In addition, since the virtual rotation command generation device of the present invention calculates and generates the speed command and the phase command independently, for example, an error generated by the speed command does not affect the phase command and performs high-precision control. Can be realized.
(2) Since the virtual rotation command generator generates and outputs an S-shaped acceleration / deceleration speed command pattern in which acceleration changes gradually and a phase command pattern corresponding to the S-shaped acceleration / deceleration speed command pattern, the motor speed and phase can be changed shocklessly. And production such as printing can be performed with high quality.
Also, by setting parameters such as rated speed Vsm, rated acceleration time Tα0, acceleration start time Tα1, acceleration arrival time Tα3, rated deceleration time Tβ0, deceleration start time Tβ1, and deceleration arrival time Tβ3, S-shaped An acceleration / deceleration speed command pattern and a phase command pattern corresponding to the acceleration / deceleration speed command pattern can be generated, and an S-shaped acceleration / deceleration pattern can be easily set visually.
(3) The synchronous drive device can detect the speed and phase of the command and feedback in real time without being restricted by the communication cycle, and can detect the speed and phase of the command and feedback at the same time. Thus, the correct speed deviation and phase deviation can be obtained. For this reason, highly accurate synchronous control is possible without delay.
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1は本発明を用いた同期制御システムの全体構成、図2から図16は本発明のバーチャル回転指令発生装置に関する実施例1、図17から図20は本発明の同期駆動装置06aに関する実施例2、図21は、本発明の同期制御システムにおける同期起動方法に関する実施例3を説明する図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the overall configuration of a synchronous control system using the present invention, FIGS. 2 to 16 show a first embodiment relating to a virtual rotation command generating device of the present invention, and FIGS. 17 to 20 show embodiments relating to a
1.全体構成
本発明の説明を容易とするために、始めに図1にシャフトレス輪転印刷機を例に同期制御システムを示し、本発明に関する各装置の配置を説明する。
図1において01及び0101はそれぞれ集中制御装置及びバーチャル回転指令発生装置であり、該バーチャル回転指令発生装置0101は前記集中制御装置01に内蔵され位相指令と速度指令を生成し出力する。
次に、02a及び02bはそれぞれ位相速度指令通信及びフレーム信号であって、該位相速度指令通信02aとフレーム信号02bは1組としてバーチャル回転指令通信回線02cを構成し、前記バーチャル回転指令発生装置0101が生成する位相指令と速度指令は前記バーチャル回転指令通信回線02cを介して後述する同期駆動装置06a〜06fへ出力される。
1. Overall Configuration In order to facilitate the description of the present invention, first, a synchronous control system is shown in FIG.
In FIG. 1,
Next, 02a and 02b are a phase speed command communication and a frame signal, respectively. The phase
また、06a、07a、及び09aはそれぞれ同期駆動装置、電動機、及びハイブリッドエンコーダであって第1の印刷機10aの駆動部を構成し、前記同期駆動装置06aは位相速度指令検出装置0601と位相速度FB検出装置0602を内蔵する。該位相速度指令検出装置0601は前記バーチャル回転指令通信02cと接続され位相指令と速度指令を検出し、前記位相速度FB検出装置0602はエンコーダ通信02gにて前記ハイブリッドエンコーダ09aと接続されて位相フィードバックと速度フィードバックを検出する。
同様に06b、07b、及び09bはそれぞれ同期駆動装置、電動機、及びハイブリッドエンコーダであって第2の印刷機10bの駆動部を構成し、06f、07f、及び09fもそれぞれ同期駆動装置、電動機、及びハイブリッドエンコーダであって折り機15fの駆動部を構成し、前記第1の印刷機10aと同じ番号を付す装置はこれと同じ機能を有する。
また、02dはDEVICE−NET、PROFIBUS、またはOPCN1などの汎用通信回線を示し、前記集中制御装置01と前記同期駆動装置06aから06f間で通常のシーケンス信号や制御、監視データの授受に使用する。ここで、該図1を参照して本発明に関わる装置は前記バーチャル回転指令発生装置0101、前記位相速度指令検出装置0601、及び前記位相速度FB検出装置0602である。
Similarly, 06b, 07b, and 09b are a synchronous drive device, an electric motor, and a hybrid encoder, respectively, and constitute a drive unit of the
2.実施例1(バーチャル回転指令発生装置)
次に、本発明の実施例1の構成例を図2に示す。
図2は前記バーチャル回転指令発生装置0101の機能を説明するブロック図であり、該バーチャル回転指令発生装置0101は大別してフレーム信号発生器0102と位相速度指令演算器0112から構成されている。なお、図2において太い信号線は数値データ(整数データや実数データ)の流れを示し、細い信号線はビットデータ(オン/オフ信号)の流れを示している。
2. Example 1 (Virtual rotation command generator)
Next, a configuration example of the first embodiment of the present invention is shown in FIG.
FIG. 2 is a block diagram for explaining the functions of the virtual
(a)フレーム信号発生器
始めに該フレーム信号発生器0102において、0103、0104、0105、及び0106はそれぞれ発信器、フレームタイマ、コンパレータ、及びフレームタイマ最大レジスタである。前記発信器0103は精度の良い水晶発振器であって、例えば20MHz、40MHzなどの一定周波数信号を前記フレームタイマ0104に供給している。前記フレームタイマ0104は該一定周波数信号を計数してそのカウント値Cを出力する。前記コンパレータ0105は該カウント値Cと前記フレームタイマ最大レジスタ0106に設定されてあるフレームタイマ最大値Cmaxを入力して比較する。
そして、前記カウント値Cが前記フレームタイマ最大値Cmax以上となったとき、前記フレームタイマ0104のカウント値Cをゼロとすると共に後述するフレーム信号02bを出力する。
これに依り、前記カウント値Cは一定周期の鋸歯状波の如く変化し前記フレーム信号02bは正確な周期(例えば0.2msなど)にて生成される。そして、0107は信号インターフェイスであって前記コンパレータ0105の出力を電気的に絶縁し、レベル変換してフレーム信号02bを出力している。
(A) Frame Signal Generator First, in the
When the count value C becomes equal to or greater than the frame timer maximum value Cmax, the count value C of the
Accordingly, the count value C changes like a sawtooth wave having a constant period, and the
更に前記フレーム信号発生器0102において、0108及び0109はそれぞれコンパレータ及び演算開始レジスタであり、該コンパレータ0108は前記カウント値Cと前記演算開始レジスタ0109が内蔵する演算開始値Caを入力して比較を行う。そして、前記カウント値Cが該演算開始値Caと等しくなったとき演算開始信号を後述する位相速度指令演算器0112へ送出する。そして、該演算開始信号は後述する通り現在のスキャンにおいて位相指令と速度指令の演算のトリガとなる。
Further, in the
(b)位相速度指令演算器
次に、位相速度指令演算器0112の構成について説明を行うが、始めに0111及び0114はそれぞれ速度設定器及びパラメータ入力装置を示す。前記速度設定器0111は速度設定Vsを前記位相速度指令演算器0112に与え、該位相速度指令演算器0112はS字加減速度パターンを発生する装置であり、前記パラメータ入力装置0114はS字加減速度パターンの加減速時間特性を設定する装置である。
そして、前記位相速度指令演算器0112は該加減速時間特性を得て予め加速と減速の加減速パラメータを演算し、該加減速パラメータは後述するモードに対応する速度指令関数と位相指令関数を定める。そして、前記速度設定器0111による速度設定Vsの変化に応じて加減速のモードの決定を行い、前記速度指令関数と位相指令関数によってS字加減速度、位相指令パターンを発生する。
(B) Phase speed command calculator Next, the configuration of the phase speed command calculator 0112 will be described. First, 0111 and 0114 respectively indicate a speed setter and a parameter input device. The
The phase speed command calculator 0112 obtains the acceleration / deceleration time characteristics and calculates acceleration / deceleration acceleration / deceleration parameters in advance, and the acceleration / deceleration parameters determine a speed command function and a phase command function corresponding to a mode to be described later. . Then, an acceleration / deceleration mode is determined according to the change of the speed setting Vs by the
すなわち、加速のときは加速度が緩やかに増加する加速開始速度指令パターンと、それに対応した位相指令パターン、加速度が一定の加速一定速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、および加速度が所定加速度から緩やかに減少する加速到達速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターンを演算して生成し、上記加速開始速度指令パターン、加速一定速度指令パターンおよび加速到達速度指令パターンとそれぞれに対応した位相指令パターンに基づきS字の加速、位相指令パターンを得る。
また、減速のときは減速度が緩やかに増加する減速開始速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、減速度が一定の減速一定速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、および減速度が緩やかに減少する減速到達速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターンを演算して生成し、上記減速開始速度指令パターン、減速一定速度指令パターンおよび減速到達速度指令パターンとそれぞれに対応した位相指令パターンに基づき、前記S字の減速、位相指令パターンを得る。
That is, at the time of acceleration, the acceleration start speed command pattern in which the acceleration gradually increases, the phase command pattern corresponding thereto, the constant acceleration command pattern with constant acceleration and the corresponding phase command pattern, and the acceleration from the predetermined acceleration gradually The acceleration arrival speed command pattern and the phase command pattern corresponding to the acceleration arrival speed command pattern are reduced and calculated, and based on the phase command pattern corresponding to the acceleration start speed command pattern, the constant acceleration speed command pattern and the acceleration arrival speed command pattern. S-shaped acceleration, phase command pattern is obtained.
In addition, during deceleration, the deceleration start speed command pattern that gradually increases deceleration and the corresponding phase command pattern, the constant deceleration command pattern with constant deceleration and the corresponding phase command pattern, and slow deceleration Based on the phase command pattern corresponding to the deceleration start speed command pattern, the deceleration constant speed command pattern, and the deceleration arrival speed command pattern, respectively, generated by calculating the decreasing deceleration arrival speed command pattern and the corresponding phase command pattern, The S-shaped deceleration and phase command pattern is obtained.
更に、図2の前記位相速度指令演算器0112が内蔵する機器について説明を行う。0113はパラメータ演算器を示し、0115、0116、及び0117はANDゲートを示し、0118、0119、及び0120はそれぞれ加減速モード0発生器、加減速モード1発生器、及び加減速モード2発生器を示す。
前記パラメータ演算器0113は前記パラメータ入力装置0114の設定により予め加減速パラメータを演算する。また、前記パラメータ演算器0113は前記速度設定器0111が出力する速度設定Vsを端子Vsから入力し後述する速度指令Vrを端子Vrから入力して該速度設定Vsと速度指令Vrの比較を行う。そして、両者が等しいと同時に該速度設定Vsに変化がないとき加減速モード0をアクティブとする。また、前記速度設定Vsが変化してかつ前記速度設定Vsと速度指令Vr両者が等しくないとき、両者の偏差の大小と前記加減速パラメータによって加減速モード1または加減速モード2をアクティブとする。
Further, a description will be given of the devices incorporated in the phase velocity command calculator 0112 of FIG. 0113 indicates a parameter calculator, 0115, 0116, and 0117 indicate AND gates. 0118, 0119, and 0120 indicate an acceleration /
The
前記パラメータ演算器0113はかように求めた数値データである前記加減速パラメータを端子PARAから出力する。また、前記加減速モード0、加減速モード1、及び加減速モード2の状態をそれぞれ端子m0、m1、及びm2から出力し、それぞれ前記加減速モード0発生器0118、加減速モード1発生器0119、及び加減速モード2発生器0120へモード信号を送出する。そして例えば、加減速モード0がアクティブであるとき前記端子m0は“1”を出力し他の前記端子m1及びm2は“0”を出力する。
The
次に、前記図2の前記ANDゲート0115は前記演算開始信号と加減速モード0の状態を入力し、加減速モード0がアクティブであって前記演算開始信号がアクティブとなったとき、該ANDゲート0115の出力である演算開始指令はアクティブ(“1”)となる。
該演算開始指令は前記加減速モード0発生器0118のCK端子に入力されて該演算開始指令がアクティブとなったとき、前記加減速モード0発生器0118は時刻t[n+1]における速度指令Vr0(t[n+1])と、時刻t[n]から時刻t[n+1]間の位相指令偏差ΔPr0(t[n+1])を予測演算して出力する。
Next, the AND
When the calculation start command is input to the CK terminal of the acceleration /
また、前記ANDゲート0116も加減速モード1がアクティブのとき、演算開始指令を前記加減速モード1発生器0119に送出し、該加減速モード1発生器0119は時刻t[n+1]における速度指令Vr1(t[n+1])と、時刻t[n]から時刻t[n+1]間の位相指令偏差ΔPr1(t[n+1])を予測演算して出力する。
同様に、前記ANDゲート0117も加減速モード2がアクティブのとき、演算開始指令を前記加減速モード2発生器0120に送出し、該加減速モード2発生器0120は時刻t[n+1]における速度指令Vr2(t[n+1])と、時刻t[n]から時刻t[n+1]間の位相指令偏差ΔPr2(t[n+1])を予測演算して出力する。
When the acceleration /
Similarly, when the acceleration /
次に、前記図2の位相速度指令演算器0112において、0121、0122、及び0123はそれぞれセレクタ、速度指令バッファ、及び位相指令バッファである。該セレクタ0121は数値データとして前記加減速モード0の速度指令Vr0(t[n+1])と位相指令偏差ΔPr0(t[n+1])、前記加減速モード1の速度指令Vr1(t[n+1])と位相指令偏差ΔPr1(t[n+1])、及び前記加減速モード2の速度指令Vr2(t[n+1])と位相指令偏差ΔPr2(t[n+1])を入力する。また、選択信号として前記加減速モード0、加減速モード1、加減速モード2の信号をそれぞれ端子m0、m1、及びm2から入力する。
そして、前記セレクタ0121は該加減速モード0から加減速モード2の状態によって、前記3種類の加減速モードのうち1組の速度指令と位相指令偏差を選択して速度指令Vr(t[n+1])及び位相指令偏差ΔPr(t[n+1])として出力する。
Next, in the phase speed command calculator 0112 of FIG. 2, 0121, 0122, and 0123 are a selector, a speed command buffer, and a phase command buffer, respectively. The
The
次に、前記速度指令バッファ0122は前記セレクタ0121が出力する前記速度指令Vr(t[n+1])を入力する。ところで、該速度指令バッファ0122は前のスキャンに入力された時刻t[n]における速度指令Vr(t[n])を保持しており、現在のスキャンにおいて前記速度指令Vr(t[n])とVr(t[n+1])間の速度指令偏差ΔVr(t[n+1])を演算する。そして、前記速度指令バッファ0122は下記の(7)式に示す通り、現在のスキャンにおいて前記速度指令Vr(t[n])と速度指令偏差ΔVr(t[n+1])を出力する。
速度指令 Vr(t[n])
速度指令偏差 ΔVr(t[n+1]) …(7)式
Next, the speed command buffer 0122 receives the speed command Vr (t [n + 1]) output from the
Speed command Vr (t [n])
Speed command deviation ΔVr (t [n + 1]) (7)
次に、前記位相指令バッファ0123は前記セレクタ0121が出力する前記位相指令偏差ΔPr(t[n+1])を入力する。ここで、該位相指令偏差ΔPr(t[n+1])は時刻t[n]から時刻t[n+1]間の位相指令の偏差を演算したものであるが、前記位相指令バッファ0123は前のスキャンにおいて同様に位相指令偏差ΔPr(t[n])を入力している。そして、該位相指令バッファ0123は現在のスキャンにおいて下記の(8)式に示す位相指令を演算する。
位相指令Pr(t[n])=Pr(t[n−1])+ΔPr(t[n])…(8)式
ここで、回転位相の最大値をPmaxとすれば、前記(8)式による位相指令Pr(t[n])が該最大値Pmax以上となったとき下記の(9)式の補正演算を行って回転位相を求める。
Next, the phase command buffer 0123 receives the phase command deviation ΔPr (t [n + 1]) output from the
Phase command Pr (t [n]) = Pr (t [n−1]) + ΔPr (t [n]) (8) where the maximum value of the rotational phase is Pmax, the above equation (8) When the phase command Pr (t [n]) is equal to or greater than the maximum value Pmax, the rotational phase is obtained by performing the correction calculation of the following equation (9).
If Pmax≦Pr(t[n]),
Then Pr(t[n])=Pr(t[n])−Pmax …(9)式
そして、前記位相指令バッファ0123は下記の(10)式に示す通り、現在のスキャンにおいて前記位相指令Pr(t[n])と位相指令偏差ΔPr(t[n+1])を出力する。
位相指令 Pr(t[n])
位相指令偏差 ΔPr(t[n+1]) …(10)式
If Pmax ≦ Pr (t [n]),
Then Pr (t [n]) = Pr (t [n]) − Pmax (9) Then, the phase command buffer 0123 has the phase command Pr () in the current scan as shown in the following equation (10). t [n]) and the phase command deviation ΔPr (t [n + 1]) are output.
Phase command Pr (t [n])
Phase command deviation ΔPr (t [n + 1]) (10)
また、前記位相指令バッファ0123はプリセット用位相入力0124、クリア信号、及びプリセット信号をそれぞれpi端子、CLR端子、及びPRE端子から入力する。そして、前記クリア信号がアクティブとなったとき前記位相指令Pr(t[n])は強制的にゼロとなり、前記プリセット信号がアクティブとなったとき前記プリセット用位相入力0124の値を前記位相指令Pr(t[n])にプリセットする。
The phase command buffer 0123 receives a
ここで、前記位相指令バッファ0123は前記速度指令バッファ0122と独立して存在している。そして、前記位相指令バッファ0123を上記の通りクリアするときもプリセットするときも、前記速度指令バッファ0122の出力に全く影響を与えないことに留意されたい。 Here, the phase command buffer 0123 exists independently of the speed command buffer 0122. It should be noted that the output of the speed command buffer 0122 is not affected at all when the phase command buffer 0123 is cleared or preset as described above.
次に、0125及び02aはそれぞれ送信器及び位相速度指令通信を示し、該送信器0125は前記速度指令バッファ0122が出力する前記(7)式に示す速度指令Vr(t[n])と速度指令偏差ΔVr(t[n+1])を入力し、前記位相指令バッファ0123が出力する前記(10)式に示す位相指令Pr(t[n])と位相指令偏差ΔPr(t[n+1])を入力する。そして、前記送信器0125は該指令データを前記位相速度指令通信02a経由にて前記同期駆動装置06aから06fへ送信する。
Next, 0125 and 02a indicate transmitter and phase speed command communication, respectively. The transmitter 0125 outputs the speed command Vr (t [n]) and the speed command shown in the equation (7) output from the speed command buffer 0122. The deviation ΔVr (t [n + 1]) is input, and the phase command Pr (t [n]) and the phase command deviation ΔPr (t [n + 1]) shown in the equation (10) output from the phase command buffer 0123 are input. . The transmitter 0125 transmits the command data from the
ここで、前記図2のフレーム信号発生器0102はゲートアレイなどハードウェアで構成すべきものであって、一方、前記位相速度指令演算器0112は図示しないがマイクロプロセッサやデジタルシグナルプロセッサにて構成するものである。
以上の通り前記図2にて実施例1の構成を示して構成を説明したが、次に図3より順次、実施例1の動作の詳細説明を行う。
Here, the
As described above, the configuration of the first embodiment has been described with reference to FIG. 2. Next, the operation of the first embodiment will be described in detail from FIG.
(c)加減速パターンの設定
図3−(a)は実施例1の前記パラメータ入力装置0114にて行う加減速度パターンの設定を説明するものである。そして、該図3−(a)は速度指令Vrの時間的推移を示すが、図3−(b)は該図3−(a)に対応する位相指令Prの時間的推移を模擬的に示している。
(C) Setting of Acceleration / Deceleration Pattern FIG. 3A illustrates the setting of the acceleration / deceleration pattern performed by the
始めに、該図3−(a)は前記位相速度指令演算器0112が生成する速度指令Vrの時間的推移を示し、Vsmは定格速度(生産運転を行うトップスピード)を示している。 そして、前記パラメータ入力装置0114にて次の(11)式にて示す7項目の設定を行い、これらの設定値を本発明では加減速時間特性と呼称する。
定格速度Vsm
加速動作の為に加速時間Tα0、加速開始時間Tα1、加速到達時間Tα3
減速動作の為に減速時間Tβ0、減速開始時間Tβ1、減速到達時間Tβ3…(11)式
First, FIG. 3A shows a temporal transition of the speed command Vr generated by the phase speed command calculator 0112, and Vsm shows a rated speed (top speed at which production operation is performed). Then, the seven items shown by the following equation (11) are set by the
Rated speed Vsm
Acceleration time Tα0, acceleration start time Tα1, acceleration arrival time Tα3 for acceleration operation
Deceleration time Tβ0, deceleration start time Tβ1, deceleration arrival time Tβ3 (11) for deceleration operation
これにより前記図3−(a)を参照して、前記速度指令Vrは例えば加速開始時間Tα1において点Eから点Gまで緩やかに加速を開始して(加速開始速度指令パターン)、点Gから点Hまで(この区間を加速直線時間Tα2と呼称する)は直線傾斜にて加速を行い(加速一定速度指令パターン)、加速到達時間Tα3において点Hから点Jまで緩やかに目標とする定格速度Vsmに達している(加速到達速度指令パターン)。すなわち、前記速度指令Vrは前記加速開始時間Tα1と加速到達時間Tα3においては時間の2次関数であり、前記加速直線時間Tα2においては時間の1次関数とする。かようにして、点Eから点Kまで前記加速時間Tα0にてS字状に加速を行う。 Thereby, referring to FIG. 3- (a), for example, the speed command Vr starts accelerating slowly from point E to point G at the acceleration start time Tα1 (acceleration start speed command pattern). Up to H (this section is referred to as acceleration linear time Tα2), acceleration is performed with a linear inclination (acceleration constant speed command pattern), and gradually reaches the target rated speed Vsm from point H to point J at the acceleration arrival time Tα3. (Acceleration arrival speed command pattern) That is, the speed command Vr is a quadratic function of time at the acceleration start time Tα1 and the acceleration arrival time Tα3, and is a linear function of time at the acceleration linear time Tα2. In this way, acceleration is performed in a S shape from the point E to the point K at the acceleration time Tα0.
減速のときも減速開始時間Tβ1において緩やかに減速を開始して(減速開始速度指令パターン)、傾斜が一定にて減速(この区間を減速直線時間Tβ2と呼称する)を行った後(減速一定速度指令パターン)、減速到達時間Tβ3において緩やかに速度指令Vrはゼロとなって、減速時間Tβ0にてS字状に減速を行う(減速到達速度指令パターン)。 すなわち減速においても、前記速度指令Vrは前記減速開始時間Tβ1と減速到達時間Tβ3においては時間の2次関数であり、前記減速直線時間Tβ2においては時間の1次関数である。なお、ここでは、上述したように、[加速度(減速度)が増加→加速度(減速度)が一定→加速度(減速度)が減少]、のような変化をS字状と言う。 Even during deceleration, deceleration starts slowly at the deceleration start time Tβ1 (deceleration start speed command pattern), and after decelerating at a constant slope (this section is referred to as the deceleration linear time Tβ2) (decelerated constant speed) Command pattern), the speed command Vr gradually becomes zero at the deceleration arrival time Tβ3, and deceleration is performed in an S shape at the deceleration time Tβ0 (deceleration arrival speed command pattern). That is, also in deceleration, the speed command Vr is a quadratic function of time in the deceleration start time Tβ1 and deceleration arrival time Tβ3, and is a linear function of time in the deceleration linear time Tβ2. Here, as described above, a change such as [acceleration (deceleration) increases → acceleration (deceleration) is constant → acceleration (deceleration) decreases] is referred to as an S-shape.
かようなS字加減速度パターンによって速度指令Vrが鋭角に変化することが無いので、電動機のトルク変動も抑えられて印刷などの生産が品質良く行われる。なお、該図3−(a)において点F及び点Jは直線GHを延長し、それぞれ前記速度指令Vrがゼロ及び前記定格速度Vsmと交差するポイントである。 Since the speed command Vr does not change at an acute angle by such an S-shaped acceleration / deceleration pattern, fluctuations in the torque of the motor can be suppressed and production such as printing can be performed with high quality. In FIG. 3A, point F and point J are points where the straight line GH is extended and the speed command Vr intersects zero and the rated speed Vsm, respectively.
次に、図3−(b)は前記図3−(a)の速度指令Vrの時間的推移に対応する位相指令Prの変化を模擬的に示している。該図3−(b)に示す通り、前記位相指令Prは最大回転位相Pmaxにてゼロにクリアされるのを繰り返ししながら前記速度指令Vrに追随する。 Next, FIG. 3B schematically shows a change in the phase command Pr corresponding to the temporal transition of the speed command Vr in FIG. As shown in FIG. 3B, the phase command Pr follows the speed command Vr while repeatedly being cleared to zero at the maximum rotational phase Pmax.
以上で説明した通り、前記パラメータ入力装置0114にて設定するS字加減速度パターンの加減速時間特性は、前記図3−(a)に示す通り前記定格速度Vsm、加速時間Tα0、加速開始時間Tα1、加速到達時間Tα3、減速時間Tβ0、減速開始時間Tβ1、及び減速到達時間Tβ3と可視的であって極めて容易であり本発明の特長の1つである。また、順次図4以降で詳細の説明を行う実施例1の各種動作を決定するものである。
As described above, the acceleration / deceleration time characteristics of the S-shaped acceleration / deceleration pattern set by the
(d)パラメータ演算器のシステム運転前の処理
次に図4を参照して、前記図2のパラメータ演算器0113が同期制御システムの運転前に行う処理について説明する。なお、図4以降は加速の場合を例に説明を行うが減速の場合も同様である。
図4においてVα1は前記加速開始時間Tα1における速度関数、Vα2は前記加速直線時間Tα2における速度関数、及びVα3は前記加速到達時間Tα3における速度関数である。また、点Fから点G間の時間をTαFGとし該時間TαFGを求めるために、前記速度関数Vα1を次の(12)式と仮定する。
Vα1=αa×t2 …(12)式
そして、点Gにおける傾きに着目して前記時間TαFGは次の(13)式の通りとなる。
点Gにおいて、
dVα1/dt=2×αa×Tα1=αa×(Tα1)2 /TαFG
故に、
TαFG=Tα1/2 …(13)式
(D) Processing Before Parameter Operation of Parameter Calculator The processing performed by the
In FIG. 4, Vα1 is a speed function at the acceleration start time Tα1, Vα2 is a speed function at the acceleration linear time Tα2, and Vα3 is a speed function at the acceleration arrival time Tα3. Further, in order to obtain the time TαFG with the time between the point F and the point G as TαFG, the speed function Vα1 is assumed to be the following equation (12).
Vα1 = αa × t 2 (12) Then, paying attention to the slope at the point G, the time TαFG is as shown in the following equation (13).
At point G,
dVα1 / dt = 2 × αa × Tα1 = αa × (Tα1) 2 / TαFG
Therefore,
TαFG = Tα1 / 2 (13)
次に、前記図4の点Eから点F間の時間をTαEFとし該時間TαEFは次の(14)式にて得ることができる。
TαEF=Tα1−TαFG=Tα1/2 …(14)式
同様に、点Jから点K間の時間をTαJKとして該時間TαJKは次の(15)式にて得ることができ、点Fから点J間の時間をTαFJとすれば該時間TαFJは次の(16)式から得ることができる。
TαJK=Tα3/2 …(15)式
TαFJ=Tα0−(Tα1+Tα3)/2 …(16)式
かように、上記(14)式から(16)式は全て前記(11)式で設定した加減速時間特性から値を得ることができる。
Next, the time from point E to point F in FIG. 4 is defined as TαEF, and the time TαEF can be obtained by the following equation (14).
TαEF = Tα1−TαFG = Tα1 / 2 (14) Similarly, the time TαJK can be obtained by the following equation (15) with the time between the point J and the point K being TαJK. If the time between them is TαFJ, the time TαFJ can be obtained from the following equation (16).
TαJK = Tα3 / 2 Equation (15) TαFJ = Tα0− (Tα1 + Tα3) / 2 Equation (16) As shown above, the above equations (14) to (16) are all acceleration / deceleration set by the equation (11). A value can be obtained from the time characteristic.
さらに、前記(11)式で設定した加減速時間特性から前記図4に記載の前記速度関数Vα1、速度関数Vα2、及び速度関数Vα3を決定する。
始めに、前記速度関数Vα1は前記(12)式と仮定し、点Gにおいて前記速度関数Vα1の傾きと前記速度関数Vα2のそれは等しく、該速度関数vα2の傾きは前記定格速度Vsmを前記時間TαFJで除して得られる。そして、点Eをゼロとする時間t1を用いて次の(17)式の通りとなる。
点Gにおいて、
dVα1/dt1=2×αa×Tα1=Vsm/TαFJ
故に、
αa=Vsm/(2×Tα1×TαFJ)
よって、
Vα1(t1)=αa×t12 ={Vsm/(2×Tα1×TαFJ)}×t12
…(17)式
そして、上記(17)式の係数αaは前記(11)式の加減速時間特性から全て定まるものである。
Further, the speed function Vα1, the speed function Vα2, and the speed function Vα3 shown in FIG. 4 are determined from the acceleration / deceleration time characteristics set by the equation (11).
First, it is assumed that the speed function Vα1 is the equation (12), and at the point G, the slope of the speed function Vα1 is equal to that of the speed function Vα2, and the slope of the speed function vα2 is the time TαFJ It is obtained by dividing by Then, using the time t1 when the point E is zero, the following equation (17) is obtained.
At point G,
dVα1 / dt1 = 2 × αa × Tα1 = Vsm / TαFJ
Therefore,
αa = Vsm / (2 × Tα1 × TαFJ)
Therefore,
Vα1 (t1) = αa × t1 2 = {Vsm / (2 × Tα1 × TαFJ)} × t1 2
(17) The coefficient αa in the above equation (17) is all determined from the acceleration / deceleration time characteristics in the above equation (11).
次に前記速度関数Vα2の傾きは前記定格速度Vsmを前記時間TαFJで除して得られること、及び点GのY軸の値は前記(17)式の時間t1に前記加速開始時間Tα1を代入して得られるので、前記速度関数Vα2は点Gを時刻ゼロとする時間t2を用いて次の(18)式の通りとなる。 Next, the slope of the speed function Vα2 is obtained by dividing the rated speed Vsm by the time TαFJ, and the value of the Y axis at the point G is substituted with the acceleration start time Tα1 for the time t1 in the equation (17). Therefore, the speed function Vα2 is expressed by the following equation (18) using time t2 when the point G is set to time zero.
上記(18)式の係数αb及びαcも前記(11)式の加減速時間特性から全て定まる。
同様に、前記速度関数Vα3は点Hを時刻ゼロとする時間t3を用いて、前記(17)式を得たのと同様に次の(19)式の通りとなる。
Vα3(t3)={−Vsm/(2×Tα3×TαFJ)}×(t3−Tα3)2
+Vsm
ここで、αdを次の通りとする。
αd=Vsm/(2×Tα3×TαFJ)
よって
Vα3(t3)=−αd×(t3−Tα3)2 +Vsm …(19)式
上記(19)式の係数αdも前記(11)式の加減速時間特性から全て定まる。
The coefficients αb and αc in the equation (18) are all determined from the acceleration / deceleration time characteristics of the equation (11).
Similarly, the velocity function Vα3 is expressed by the following equation (19) in the same manner as the equation (17) is obtained using the time t3 when the point H is time zero.
Vα3 (t3) = {− Vsm / (2 × Tα3 × TαFJ)} × (t3−Tα3) 2
+ Vsm
Here, αd is as follows.
αd = Vsm / (2 × Tα3 × TαFJ)
Therefore, Vα3 (t3) = − αd × (t3−Tα3) 2 + Vsm (19) Equation The coefficient αd in the equation (19) is all determined from the acceleration / deceleration time characteristics of the equation (11).
かように、前記図4のS字加減速度パターンは前記(17)式による速度関数Vα1、前記(18)式による速度関数Vα2、及び前記(19)式による速度関数Vα3にて構成され後述する速度指令を生成する。更に、これらを積分して位相関数を得るものでそれぞれ(20)式から(22)式となる。
すなわち、(17)式の速度関数Vα1に対応して位相関数Pα1は、次の(20)式となり、(18)式の速度関数Vα2に対応して位相関数Pα2は、次の(21)式となり、(19)式の速度関数Vα1に対応して位相関数Pα3は、次の(22)式となる。
Thus, the S-shaped acceleration / deceleration pattern of FIG. 4 is composed of the speed function Vα1 according to the equation (17), the speed function Vα2 according to the equation (18), and the speed function Vα3 according to the equation (19). Generate a speed command. Further, these are integrated to obtain a phase function, and the equations (20) to (22) are obtained.
That is, the phase function Pα1 corresponding to the velocity function Vα1 in the equation (17) becomes the following equation (20), and the phase function Pα2 corresponding to the velocity function Vα2 in the equation (18) is expressed by the following equation (21). Thus, the phase function Pα3 corresponding to the velocity function Vα1 in the equation (19) is expressed by the following equation (22).
Pα1(t1)=∫Vα1(t1)・dt1=P1+(αa/3)×t13
…(20)式
Pα2(t2)=∫Vα2(t2)・dt2=P2+(αb/2)×t2 2
…(21)式
Pα3(t3)=∫Vα3(t3)・dt3=P3−(αd/3)
×(t3−Tα3)3 …(22)式
Pα1 (t1) = ∫Vα1 (t1) · dt1 = P1 + (αa / 3) × t1 3
(20) Formula Pα2 (t2) = ∫Vα2 (t2) · dt2 = P2 + (αb / 2) × t2 2
(21) Formula Pα3 (t3) = ∫Vα3 (t3) · dt3 = P3− (αd / 3)
× (t3-Tα3) 3 (22) formula
そして、前記(17)式から(22)式の速度関数と位相関数における係数αa、αb、及びαdは前記パラメータ入力装置0114にて予め設定した前記(11)式による加減速特性にて全て定まるものである。
更に、前記図4においてΔVαEGは加速開始速度偏差であって前記加速開始時間Tα1の経過にて増大する速度指令であり、該加速開始速度偏差ΔVαEGは前記(17)式から得て次の(23)式の通りとなる。
ΔVαEG=(Vsm×Tα1)/(2×TαFJ) …(23)式
また、前記図4においてΔVαHKは加速到達速度偏差であって前記加速到達時間Tα3の経過にて増大する速度指令であり、該加速到達速度偏差ΔVαHKは前記(19)式から得て次の(24)式の通りとなる。
ΔVαHK=(Vsm×Tα3)/(2×TαFJ) …(24)式
The coefficients αa, αb, and αd in the velocity function and the phase function in the equations (17) to (22) are all determined by the acceleration / deceleration characteristics according to the equation (11) set in advance by the
Further, in FIG. 4, ΔVαEG is an acceleration start speed deviation, which is a speed command that increases with the lapse of the acceleration start time Tα1, and the acceleration start speed deviation ΔVαEG is obtained from the equation (17) and is expressed by the following (23 ) As shown below.
ΔVαEG = (Vsm × Tα1) / (2 × TαFJ) (23) Also, in FIG. 4, ΔVαHK is an acceleration arrival speed deviation, which is a speed command that increases as the acceleration arrival time Tα3 elapses. The acceleration arrival speed deviation ΔVαHK is obtained from the equation (19) and is as shown in the following equation (24).
ΔVαHK = (Vsm × Tα3) / (2 × TαFJ) (24)
かように、前記パラメータ演算器0113は前記(17)式から(19)式の加速係数αa、αb、及びαd、上記(23)式の加速開始速度偏差ΔVαEG、及び(24)式の加速到達速度偏差ΔVαHKのパラメータの演算を予め行う特長がある。ここで、本発明ではこれら(25)式で示すパラメータを加減速パラメータと呼称する。
加速係数αa、加速係数αb、加速係数αd
加速開始速度偏差ΔVαEG、加速到達速度偏差ΔVαHK …(25)式
As described above, the
Acceleration coefficient αa, acceleration coefficient αb, acceleration coefficient αd
Acceleration start speed deviation ΔVαEG, acceleration arrival speed deviation ΔVαHK (25)
(e)加減速モード1及び2の説明
次に、図5及び図6にて前記パラメータ演算器0113が検出する加減速モード1及び加減速モード2について説明を行う。なお、該図5及び図6では加速の場合を例に説明するが減速の場合も同様である。
はじめに、図5は前記速度設定器0111による速度設定VsがVs10からVs11に変化したとき、前記位相速度指令演算器0112が生成すべき前記速度指令Vrの時間的推移を示している。そして、前記パラメータ演算器0113は該速度設定Vsと速度指令Vrを共に入力して加減速度モードの検出を行う。
(E) Description of Acceleration /
First, FIG. 5 shows a temporal transition of the speed command Vr to be generated by the phase speed command calculator 0112 when the speed setting Vs by the
該図5において、前記速度設定Vsは時刻ゼロ以前からVs10であって点EにてVs11に変わるとしており、Vs11とVs10の偏差はΔVs10である。ここで、該偏差ΔVs10は前記加速開始速度偏差ΔVαEG及び加速到達速度偏差ΔVαHKと次の(26)式の関係にあるとしている。
(ΔVαEG+ΔVαHK)<Vs10 …(26)式
このとき、前記速度指令Vrは加速開始時間Tα1、直線傾斜による加速直線時間TαGH、及び加速到達時間Tα3から構成され、かような場合を加減速モード1と呼称する。そして、前記加速直線時間TαGHは次の(27)式となる。
TαGH=TαFJ×(△Vs10/Vsm)−{(Tα1+Tα3)/2}
…(27)式
In FIG. 5, the speed setting Vs is Vs10 from before time zero and changes to Vs11 at point E, and the deviation between Vs11 and Vs10 is ΔVs10. Here, it is assumed that the deviation ΔVs10 is in the relationship of the following equation (26) with the acceleration start speed deviation ΔVαEG and the acceleration arrival speed deviation ΔVαHK.
(ΔVαEG + ΔVαHK) <Vs10 (26) In this case, the speed command Vr is composed of an acceleration start time Tα1, an acceleration linear time TαGH due to a linear inclination, and an acceleration arrival time Tα3. Call it. The acceleration linear time TαGH is expressed by the following equation (27).
TαGH = TαFJ × (ΔVs10 / Vsm) − {(Tα1 + Tα3) / 2}
... (27)
そして、時刻t1は点Eをゼロとして開始するとすれば、該時刻t1が次の(28)式に示す通り、前記加速開始時間Tα1未満のときは加速開始区間であり、該時刻t1が次の(29)式に示す通り前記加速開始時間Tα1以上であって時間(Tα1+TαGH)未満のときは、加速直線区間である。
更に、該時刻t1が次の(30)式に示す通り時間(Tα1+TαGH)以上であって時間(Tα1+TαGH+Tα3)未満のときは加速到達区間にあると判定される。
加速開始区間 0≦t1<Tα1 …(28)式
加速直線区間 Tα1≦t1<Tα1+TαGH …(29)式
加速到達区間 Tα1+TαGH≦t1<Tα1+TαGH+Tα3 …(30)式
Then, if the time t1 starts with the point E as zero, as shown in the following equation (28), when the time t1 is less than the acceleration start time Tα1, it is an acceleration start section, and the time t1 As shown in the equation (29), when the acceleration start time Tα1 is equal to or longer than the time (Tα1 + TαGH), it is an acceleration straight section.
Furthermore, when the time t1 is not less than the time (Tα1 + TαGH + Tα3) as shown in the following equation (30) and is less than the time (Tα1 + TαGH + Tα3), it is determined that the vehicle is in the acceleration reaching section.
次に、図6は前記図5と同様に前記速度設定Vsの変化に伴う前記速度指令Vrの時間的推移を示す。そして、該図6では前記速度指令Vrは点EにてVs40からVs41に変化するとしており、VS41とVs40の偏差はΔVs40である。そして、該偏差ΔVs40の量は前記(26)式と対比して次の(31)式の場合である。
ΔVs40≦(ΔVαEG+ΔVαHK) …(31)式
すなわち、前記図5における前記加速直線時間TαGHが無い場合であって、かような場合を加減速モード2と呼称する
Next, FIG. 6 shows the temporal transition of the speed command Vr according to the change of the speed setting Vs as in FIG. In FIG. 6, the speed command Vr changes from Vs40 to Vs41 at point E, and the deviation between VS41 and Vs40 is ΔVs40. The amount of the deviation ΔVs40 is the case of the following equation (31) as compared with the equation (26).
ΔVs40 ≦ (ΔVαEG + ΔVαHK) (31) In other words, there is no acceleration linear time TαGH in FIG. 5, and such a case is referred to as acceleration /
また、該図6において点Eをゼロとする時間をt4とするとともに、点Eと点L間、点Lと点K間、及び点Eと点K間の時間をそれぞれ短縮した加速開始時間TαEL、短縮した加速到達時間TαLK、及び短縮した加速時間TαEKとする。そして、時間t4を用いて点Eと点L間の速度関数をVα4(t4)とすれば、該速度関数Vα4(t4)は前記(17)式から導いて次の(32)式を得る。
(17)式より Vα4(t4)=αa×t42 …(32)式
同様に、点Lをゼロとする時間をt5とし点Lと点K間の速度関数をVα5(t5)とすれば、該速度関数Vα5(t5)は前記(19)式から導いて次の(33)式を得る。
(19)式より Vα5(t5)=−αd×(t5−TαLK)2 +Vs41
…(33)式
Further, in FIG. 6, the time when the point E is zero is set to t4, and the acceleration start time TαEL is obtained by shortening the time between the point E and the point L, between the point L and the point K, and between the point E and the point K. , Shortened acceleration arrival time TαLK and shortened acceleration time TαEK. If the speed function between the points E and L is set to Vα4 (t4) using the time t4, the speed function Vα4 (t4) is derived from the equation (17) to obtain the following equation (32).
From the equation (17) Vα4 (t4) = αa × t4 2 ... Similar to the equation (32), if the time when the point L is zero is t5 and the speed function between the point L and the point K is Vα5 (t5), The velocity function Vα5 (t5) is derived from the equation (19) to obtain the following equation (33).
From the equation (19) Vα5 (t5) = − αd × (t5−TαLK) 2 + Vs41
... (33) Formula
かように、前記図6のS字加減速度パターンは前記(32)式による速度関数Vα4(t4)及び前記(33)式による速度関数Vα5(t5)にて構成され後述する速度指令を生成する。そして、これらを積分して位相関数を得るもので、それぞれ(34)式及び(35)式となる。
(32)式の速度関数Vα4に対応して位相関数Pα4は、次の(34)式となり、(33)式の速度関数Vα5に対応して位相関数Pα5は、次の(35)式となり、
更に、短縮した加速開始時間TαELと短縮した加速到達時間TαLKの関係を求めると、前記点Lにおいて前記(32)式と(33)式の関数の傾きは等しいので次の(36)式を得る。
Thus, the S-shaped acceleration / deceleration pattern of FIG. 6 is composed of the speed function Vα4 (t4) according to the equation (32) and the speed function Vα5 (t5) according to the equation (33), and generates a speed command to be described later. . Then, these are integrated to obtain a phase function, and the equations (34) and (35) are obtained, respectively.
The phase function Pα4 corresponding to the velocity function Vα4 in the equation (32) becomes the following equation (34), and the phase function Pα5 corresponding to the velocity function Vα5 in the equation (33) becomes the following equation (35):
Further, when the relationship between the shortened acceleration start time TαEL and the shortened acceleration arrival time TαLK is obtained, the slopes of the functions of the equations (32) and (33) are equal at the point L, so that the following equation (36) is obtained. .
Pα4(t4)=∫Vα4(t4)・dt4=P4+(αa/3)×t43
…(34)式
Pα5(t5)=∫Vα5(t5)・dt5=P5−(αd/3)
×(t5−TαLK)3 …(35)式
2×αa×TαEL=−2×αd×(0−TαLK)
αa×TαEL=αd×TαLK
故に
TαEL:TαLK=αd:αa
=Vsm/(2×Tα3×TαFJ):Vsm/(2×Tα1×TαFJ) =Tα1:Tα3 …(36)式
Pα4 (t4) = ∫Vα4 (t4) · dt4 = P4 + (αa / 3) × t4 3
(34) Formula Pα5 (t5) = ∫Vα5 (t5) · dt5 = P5- (αd / 3)
× (t5-TαLK) 3 (35)
αa × TαEL = αd × TαLK
Therefore, TαEL: TαLK = αd: αa
= Vsm / (2 × Tα3 × TαFJ): Vsm / (2 × Tα1 × TαFJ) = Tα1: Tα3 (36)
また、前記図6の短縮した加速開始時間TαEL及び短縮した加速到達時間TαLKにおいて変化する前記速度指令をそれぞれ短縮した加速開始速度偏差ΔVαEL及び短縮した加速到達速度偏差ΔVαLKとすれば、この両者に次の(37)式に示す比率関係にある。 Further, if the speed commands that change in the shortened acceleration start time TαEL and the shortened acceleration arrival time TαLK in FIG. 6 are respectively shortened acceleration start speed deviation ΔVαEL and shortened acceleration arrival speed deviation ΔVαLK, then both (37) in the ratio relationship.
ここで、前記短縮した加速開始時間TαEL及び短縮した加速到達時間TαLKを求めると、始めに該短縮した加速開始時間TαELは点Lにおいて前記(17)式と(37)式より次の(38)式を得る。 Here, when the shortened acceleration start time TαEL and the shortened acceleration arrival time TαLK are obtained, the shortened acceleration start time TαEL is first calculated at the point L by the following (38) from the equations (17) and (37). Get the formula.
同様に、前記短縮した加速到達時間TαLKは点Lにおいて前記(19)式と(37)式より次の(39)式を得る。 Similarly, at the point L, the shortened acceleration arrival time TαLK is obtained by the following equation (39) from the equations (19) and (37).
かように、前記図6の加減速モード2において前記パラメータ演算器0113は、前記(11)式で設定した加減速時間特性から前記(38)式及び(39)式を得る。
Thus, in the acceleration /
そして、時刻t4は点Eをゼロとして開始するとすれば、該時刻t4が次の(40)式に示す通り前記TαEL未満のときは加速開始区間であり、該時刻t4が次の(41)式に示す通りTαEL以上であって時間(TαEL+TαLK)未満のときは加速到達区間にあることとなる。
加速開始区間 0≦t4<TαEL …(40)式
加速到達区間 TαEL≦t4<TαEL+TαLK …(41)式
Then, if the time t4 starts with the point E set to zero, when the time t4 is less than the TαEL as shown in the following equation (40), it is an acceleration start section, and the time t4 is expressed by the following equation (41). When it is equal to or greater than TαEL and less than the time (TαEL + TαLK) as shown in FIG.
(f)加減速モード1発生器0119の動作
次に、図7、図8、及び図9は加減速モード1発生器0119の動作を説明し、前記図5と同様に前記速度設定器0111による速度設定VsがVs10からVs11に変化したとき、前記位相速度指令演算器0112が生成する前記速度指令Vrの時間的推移を示している。そして、該図7、図8、及び図9はそれぞれ前記(28)式による加速開始区間、前記(29)式による加速直線区間、及び前記(30)式による加速到達区間における速度指令と位相指令の生成を説明している。
(F) Operation of Acceleration /
始めに図7は、前記速度設定Vsは時刻ゼロ以前からVs10であって点EにてVs11に変化したとし、前記図2を参照しつつ前記加減速モード1発生器0119が前記(28)式の加速開始区間において生成する速度指令と位相指令を説明する。
First, in FIG. 7, it is assumed that the speed setting Vs has been Vs10 from before time zero and has changed to Vs11 at point E, and the acceleration /
前記加減速モード1発生器0119は図示しないマイクロプロセッサを用いて実現され、前記前記速度設定Vsと速度指令Vrが不一致となって前記(26)式を満たすことを検出した点Eより時間t1の計測を開始する。そして、前記加減速モード1発生器0119はスキャン時間がΔTfにて時刻t1[n−1]、t1[n]、t1[n+1]と速度指令及び位相指令の演算を実行する。
ここで、前記加減速モード1発生器0119は現在のスキャン時刻t1[n]において、次のスキャン時刻t1[n+1]における速度指令を前記(17)式より次の(42)式の通り演算し、位相指令を前記(20)式より次の(43)式の位相指令を演算している。なお、該(43)式においてPs10は点Eにおける位相指令初期値である。
速度指令 Vα1(t1[n+1])=Vs10+αa×t1[n+1]2
…(42)式
位相指令 Pα1(t1[n+1])=Ps10+Vs10×t1[n+1]
+(αa/3)×t1[n+1]3 …(43)式
The acceleration /
Here, the acceleration /
Speed command Vα1 (t1 [n + 1]) = Vs10 + αa × t1 [n + 1] 2
... (42) Formula
Phase command Pα1 (t1 [n + 1]) = Ps10 + Vs10 × t1 [n + 1]
+ (Αa / 3) × t1 [n + 1] 3 (43)
また、前記加減速モード1発生器0119は前のスキャンにおいて現在のスキャン時刻t1[n]の位相指令Pα1(t1[n])を既に演算しているので、次の(44)式に示す通り、現在のスキャン時刻t1[n]と次のスキャン時刻t1[n+1]間の位相指令偏差ΔPα1(t1[n+1])を演算する。
位相指令偏差
ΔPα1(t1[n+1])=Pα1(t1[n+1])−Pα1(t1[n])
=Vs10×ΔTf+(αa/3)×(t1[n+1]3 −t1[ n] 3 )
…(44)式
Further, since the acceleration /
Phase command deviation
ΔPα1 (t1 [n + 1]) = Pα1 (t1 [n + 1]) − Pα1 (t1 [n])
= Vs10 × ΔTf + (αa / 3) × (t1 [n + 1] 3 −t1 [n] 3 )
... (44) Formula
かようにして、前記加減速モード1発生器0119は前記(26)式による加減速モード1であって前記(28)式の加速開始区間にあるとき、現在のスキャン時刻t1[n]におい前記(42)式による速度指令Vα1(t1[n+1])及び前記(44)式による位相指令偏差ΔPα1(t1[n+1])をそれぞれモード1の速度指令Vr1(t[n+1])及びモード1の位相指令偏差ΔPr1(t[n+1])として前記セレクタ0121へ出力する。
Thus, when the acceleration /
次に前記加減速モード1発生器0119は時刻t1が前記(29)式の範囲となったとき前記加速直線区間にあると判定し、図8はこのときの速度指令と位相指令の生成を説明している。始めに、該図8において次の(45)式にて示す通り時間t2は、時間t1より前記加速開始時間Tα1を減じたものであって点Gにおいて該時間t2をゼロとしている。
t2=t1−Tα1 …(45)式
そして、前記加減速モード1発生器0119はスキャン時間がΔTfにて時刻t2[n−1]、t2[n]、t2[n+1]と速度指令及び位相指令の演算を実行する。
Next, the acceleration /
t2 = t1-Tα1 (45) Then, the acceleration /
ここで、前記加減速モード1発生器0119は現在のスキャン時刻t2[n]において、次のスキャン時刻t2[n+1]における速度指令を前記(18)式より次の(46)式の通り演算し、位相指令を前記(21)式より次の(47)式の位相指令を演算している。
速度指令 Vα2(t2[ n+1] )=Vs20+αb×t2[ n+1]
…(46)式
位相指令 Pα2(t2[ n+1] )=Ps20+Vs20×t2[ n+1]
+(αb/2)×t2[ n+1] 2 …(47)式
ここで、Vs20及びPs20は点Gにおける速度指令初期値及び位相指令初期値であって、それぞれ前記(42)式、(43)式の時間t1[n+1]をtα1に置き換えて 次の(48)式、(49)式で定まる。
速度指令初期値 Vs20=Vs10+αa×tα12 …(48)式
位相指令初期値 Ps20=Ps10+Vs10×tα1
+(αa/3)×tα13 …(49)式
Here, the acceleration /
Speed command Vα2 (t2 [n + 1]) = Vs20 + αb × t2 [n + 1]
(46) Expression Phase command Pα2 (t2 [n + 1]) = Ps20 + Vs20 × t2 [n + 1]
+ (Αb / 2) × t2 [n + 1] 2 (47) where Vs20 and Ps20 are the speed command initial value and the phase command initial value at point G, respectively, and the formula (42) and (43), respectively. The time t1 [n + 1] in the equation is replaced with tα1 and is determined by the following equations (48) and (49).
Speed command initial value Vs20 = Vs10 + αa × tα1 2 (48) Phase command initial value Ps20 = Ps10 + Vs10 × tα1
+ (Αa / 3) × tα1 3 (49)
また、前記加減速モード1発生器0119は前のスキャンにおいて現在のスキャン時刻t2[n]の位相指令Pα2(t2[n])を既に演算しているので、次の(50)式に示す通り、現在のスキャン時刻t2[n]と次のスキャン時刻t2[n+1]間の位相指令偏差ΔPα2(t2[n+1])を演算する。
位相指令偏差
ΔPα2(t2[ n+1] )=Pα2(t2[ n+1] )−Pα2(t2[n])
=Vs20×ΔTf+(αa/2)×(t2[ n+1]2 −t2[n]2 ) …(50)式
Further, since the acceleration /
Phase command deviation
ΔPα2 (t2 [n + 1]) = Pα2 (t2 [n + 1]) − Pα2 (t2 [n])
= Vs20 × ΔTf + (αa / 2) × (t2 [n + 1] 2 -t2 [n] 2 ) (50)
かようにして、前記加減速モード1発生器0119は前記(26)式による加減速モード1であって前記(29)式の加速直線区間にあるとき、現在のスキャン時刻t2[n]におい前記(46)式による速度指令Vα2(t2[n+1])及び前記(50)式による位相指令偏差ΔPα2(t2[n+1])をそれぞれモード1の速度指令Vr1(t[n+1])及びモード1の位相指令偏差ΔPr1(t[n+1])として前記セレクタ0121へ出力する。
Thus, when the acceleration /
次に前記加減速モード1発生器0119は時刻t1が前記(30)式の範囲となったとき前記加速到達区間にあると判定し、図9はこのときの速度指令と位相指令の生成を説明している。始めに、該図9において次の(51)式にて示す通り時間t3は、時間t1より前記加速開始時間Tα1とTαGHを減じたものであって点Hにおいて該時間t3をゼロとしている。
t3=t1−Tα1−TαGH …(51)式
そして、前記加減速モード1発生器0119はスキャン時間がΔTfにて時刻t3[n−1]、t3[n]、t3[n+1]と速度指令及び位相指令の演算を実行する。
Next, the acceleration /
t3 = t1−Tα1−TαGH (51) Then, the acceleration /
ここで、前記加減速モード1発生器0119は現在のスキャン時刻t3[n]において、次のスキャン時刻t3[n+1]における速度指令を前記(19)式より次の(52)式の通り演算し、位相指令を前記(22)式より次の(53)式の位相指令を演算している。
速度指令 Vα3(t3[ n+1] )=Vs11−αd
×(t3[ n+1] −Tα3)2 …(52)式
位相指令 Pα3(t3[ n+1] )=Ps30+Vs11×t3[ n+1]
−(αd/3)×(t3[n+1]−Tα3)3 …(53)式
ここで、Ps30は点Hにおける位相指令初期値であって、前記(47)式の時間t2[n+1]をtαGHに置き換えて次の(54)式で得ることができる。
位相指令初期値 Ps30=Ps20+Vs20×tαGH
+(αb/2)×tαGH2 …(54)式
Here, the acceleration /
Speed command Vα3 (t3 [n + 1]) = Vs11−αd
× (t3 [n + 1] −Tα3) 2 (52) Phase command Pα3 (t3 [n + 1]) = Ps30 + Vs11 × t3 [n + 1]
− (Αd / 3) × (t3 [n + 1] −Tα3) 3 (53) where Ps30 is a phase command initial value at the point H, and the time t2 [n + 1] in the equation (47) is expressed as tαGH. Can be obtained by the following equation (54).
Phase command initial value Ps30 = Ps20 + Vs20 × tαGH
+ (Αb / 2) × tαGH 2 (54)
また、前記加減速モード1発生器0119は前のスキャンにおいて現在のスキャン時刻t3[n]の位相指令Pα3(t3[n])を既に演算しているので、次の(55)式に示す通り、現在のスキャン時刻t3[n]と次のスキャン時刻t3[n+1]間の位相指令偏差ΔPα3(t3[n+1])を演算する。
位相指令偏差
ΔPα3(t3[ n+1] )=Pα3(t3[ n+1] )−Pα3(t3[n])
=Vs11×ΔTf−(αd/3)×{(t3[ n+1]−tα3)3
−(t3[n]−tα3)3 } …(55)式
かようにして、前記加減速モード1発生器0119は前記(26)式による加減速モード1であって前記(30)式の加速到達区間にあるとき、現在のスキャン時刻t3[n]において前記(52)式による速度指令Vα3(t3[n+1])及び前記(55)式による位相指令偏差ΔPα3(t3[n+1])をそれぞれモード1の速度指令Vr1(t[n+1])及びモード1の位相指令偏差ΔPr1(t[n+1])として前記セレクタ0121へ出力する。
Further, since the acceleration /
Phase command deviation
ΔPα3 (t3 [n + 1]) = Pα3 (t3 [n + 1]) − Pα3 (t3 [n])
= Vs11 × ΔTf− (αd / 3) × {(t3 [n + 1] −tα3) 3
− (T3 [n] −tα3) 3 } (55)
In this way, when the acceleration /
かように、前記加減速モード1発生器0119が出力する前記モード1の速度指令Vr1(t[n+1])及びモード1の位相指令偏差ΔPr1(t[n+1])は、前記(11)式の加減速時間特性にて定まる前記(42)式、(44)式、(46)式、(50)式、(52)式、及び(55)式を用いて演算を行う。
これらの演算は単精度(32ビットなど)や倍精度(64ビットなど)の浮動小数点演算を行うマイクロプロセッサにて極めて高速、正確に演算を実行する。特に、前記(44)式、(50)式、及び(55)式の位相指令偏差は従来例の前記図27−(C)と比して精度は極めて向上するとともに、前記(42)式、(46)式及び(52)式による速度指令と物理的に精度良く対応する。
Thus, the speed command Vr1 (t [n + 1]) of the
These operations are performed at a very high speed and accurately in a microprocessor that performs single-precision (32 bits, etc.) or double precision (64 bits, etc.) floating point operations. In particular, the phase command deviations of the equations (44), (50), and (55) are extremely improved in comparison with the conventional example of FIG. 27- (C), and the equations (42), Corresponds physically with high accuracy to the speed command by the equations (46) and (52).
そして、図9において時間が経過して点Kを過ぎると、前記速度指令Vrは前記速度設定Vs11と等しくなって加減速モード1は終了し加減速モード0へと移行する。該加減速モード0は後述し、次に前記図2を参照しつつ前記加減速モード2発生器0120による加減速モード2の動作を図10及び図11にて説明を行う。
Then, when the time elapses in FIG. 9 and the point K is passed, the speed command Vr becomes equal to the speed setting Vs11, the acceleration /
(g)加減速モード2発生器0120の動作
図10及び図11は前記図6と同様に前記速度設定器0111による速度指令VrがVs40からVs41に変化したとき、前記位相速度指令演算器0112が生成する前記速度指令Vrの時間的推移を示している。そして、該図10及び図11はそれぞれ前記(40)式による加速開始区間及び前記(41)式による加速到達区間における速度指令と位相指令の生成を説明している。
(G) Operation of Acceleration /
始めに図10は、前記速度設定Vsは時刻ゼロ以前からVs40であって点EにてVs41に変化したとし、前記図2を参照しつつ前記加減速モード2発生器0120が前記(40)式の加速開始区間において生成する速度指令及び位相指令を説明する。
First, in FIG. 10, it is assumed that the speed setting Vs has been Vs40 from before time zero and has changed to Vs41 at point E. The acceleration /
前記加減速モード2発生器0120も図示しないマイクロプロセッサにて実現され、前記速度設定Vsと速度指令Vrが不一致となって前記(31)式を満たすことを検出した点Eより時間t4の計測を開始する。そして、前記加減速モード2発生器0120はスキャン時間がΔTfにて時刻t4[n−1]、t4[n]、t4[n+1]と速度指令と位相指令の演算を実行する。
ここで、前記加減速モード2発生器0120は現在のスキャン時刻t4[n]において、次のスキャン時刻t4[n+1]における速度指令を前記(32)式より次の(56)式の通り演算し、位相指令を前記(34)式より次の(57)式の位相指令を演算している。なお、該(57)式においてPs40は点Eにおける位相指令初期値である。
速度指令 Vα4(t4[ n+1] )=Vs40+αa×t4[ n+1] 2
…(56)式
位相指令 Pα4(t4[ n+1] )=Ps40+Vs40×t4[ n+1]
+(αa/3)×t4[n+1]3 …(57)式
The acceleration /
Here, the acceleration /
Speed command Vα4 (t4 [n + 1]) = Vs40 + αa × t4 [n + 1] 2
(56) Expression Phase command Pα4 (t4 [n + 1]) = Ps40 + Vs40 × t4 [n + 1]
+ (Αa / 3) × t4 [n + 1] 3 (57)
また、前記加減速モード2発生器0120は前のスキャンにおいて現在のスキャン時刻t4[n]の位相指令Pα4(t4[n])を既に演算しているので、次の(58)式に示す通り、現在のスキャン時刻t4[n]と次のスキャン時刻t4[n+1]間の位相指令偏差ΔPα4(t4[n+1])を演算する。
位相指令偏差
ΔPα4(t4[ n+1] )=Pα4(t4[ n+1] )−Pα4(t4[n])
=Vs40×ΔTf+(αa/3)×(t4[ n+1]3 −t4[n]3 )
…(58)式
Further, since the acceleration /
Phase command deviation ΔPα4 (t4 [n + 1]) = Pα4 (t4 [n + 1]) − Pα4 (t4 [n])
= Vs40 * [Delta] Tf + ([alpha] a / 3) * (t4 [n + 1] 3- t4 [n] 3 )
... (58) Formula
かようにして、前記加減速モード2発生器0120は前記(31)式による加減速モード2であって前記(40)式の加速開始区間にあるとき、現在のスキャン時刻t4[n]において前記(56)式による速度指令Vα4(t4[n+1])及び前記(58)式による位相指令偏差ΔPα4(t4[n+1])をそれぞれモード2の速度指令Vr2(t[n+1])及びモード2の位相指令偏差ΔPr2(t[n+1])として前記セレクタ0121へ出力する。
Thus, when the acceleration /
次に前記加減速モード2発生器0120は時刻t4が前記(41)式の範囲となったとき前記加速到達区間にあると判定し、図11はこのときの速度指令と位相指令の生成を説明している。始めに、該図11において次の(59)式にて示す通り時間t5は、時間t4より前記短縮した加速開始時間TαELを減じたものであって点Lにおいて該時間t5をゼロとしている。
t5=t4−TαEL …(59)式
そして、前記加減速モード2発生器0120はスキャン時間がΔTfにて時刻t5[n−1]、t5[n]、t5[n+1]と速度指令及び位相指令の演算を実行する。
Next, the acceleration /
t5 = t4-TαEL (59) Then, the acceleration /
このときも、前記加減速モード2発生器0120は現在のスキャン時刻t5[n]において、次のスキャン時刻t5[n+1]における速度指令を前記(19)式より次の(60)式の通り演算し、位相指令を前記(22)式より次の(61)式の位相指令を演算している。
速度指令 Vα5(t5[ n+1] )=Vs41−αd
×(t5[ n+1] −tαLK)2 …(60)式
位相指令 Pα5(t5[ n+1] )=Ps50+Vs41×t5[ n+1]
−(αd/3)×(t5[n+1]−tαLK)3
…(61)式
ここで、Ps50は点Lにおける位相指令初期値であって、前記(57)式の時間t4[n+1]をtαELに置き換えて次の(62)式で得ることができる。
位相指令初期値Ps50=Ps40+Vs40×tαEL+(αa/3)×tαEL3 …(62)式
Also at this time, the acceleration /
Speed command Vα5 (t5 [n + 1]) = Vs41−αd
X (t5 [n + 1] -tαLK) 2 (60) Expression Phase command Pα5 (t5 [n + 1]) = Ps50 + Vs41 × t5 [n + 1]
− (Αd / 3) × (t5 [n + 1] −tαLK) 3
(61) Here, Ps50 is a phase command initial value at the point L, and can be obtained by the following equation (62) by replacing the time t4 [n + 1] in the equation (57) with tαEL.
Phase command initial value Ps50 = Ps40 + Vs40 × tαEL + (αa / 3) × tαEL 3 (62)
また、前記加減速モード2発生器0120は前のスキャンにおいて現在のスキャン時刻t5[n]の位相指令Pα5(t5[n])を既に演算しているので、次の(63)式に示す通り、現在のスキャン時刻t5[n]と次のスキャン時刻t5[n+1]間の位相指令偏差ΔPα5(t5[n+1])を演算する。
位相指令偏差 ΔPα5(t5[n+1])=Pα5(t5[n+1])
−Pα5(t5[n])=Vs41×ΔTf−(αd/3)
×{(t5[n+1]−tαLK)3 −(t5[n]−tαLK)3 } …(63)式
Further, since the acceleration /
Phase command deviation ΔPα5 (t5 [n + 1]) = Pα5 (t5 [n + 1])
−Pα5 (t5 [n]) = Vs41 × ΔTf− (αd / 3)
× {(t5 [n + 1] −tαLK) 3 − (t5 [n] −tαLK) 3 } (63)
かようにして、前記加減速モード2発生器0120は前記(31)式による加減速モード2であって前記(41)式の加速到達区間にあるとき、現在のスキャン時刻t5[n]において前記(60)式による速度指令Vα5(t5[n+1])及び前記(63)式による位相指令偏差ΔPα5(t5[n+1])をそれぞれモード2の速度指令Vr2(t[n+1])及びモード2の位相指令偏差ΔPr2(t[n+1])として前記セレクタ0121へ出力する。
Thus, when the acceleration /
そして、前記加減速モード2発生器0120が出力する前記モード2の速度指令Vr2(t[n+1])及びモード2の位相指令偏差ΔPr2(t[n+1])は、前記(11)式の加減速時間特性にて定まる前記(56)式、(58)式、(60)式、及び(63)式を用いて演算を行う。
これらの演算は単精度(32ビットなど)や倍精度(64ビットなど)の浮動小数点演算を行うマイクロプロセッサにて極めて正確、高速に演算を実行する。特に、前記(58)式及び(63)式の位相指令偏差は従来例の前記図27−(C)と比して精度は極めて向上するとともに、前記(56)式及び(60)式による速度指令と物理的に精度良く対応する。
The speed command Vr2 (t [n + 1]) of
These operations are carried out extremely accurately and at high speed by a microprocessor that performs single-precision (32 bits, etc.) or double precision (64 bits, etc.) floating point operations. In particular, the phase command deviations of the equations (58) and (63) are greatly improved in accuracy as compared with the conventional example shown in FIG. Corresponds to the command with physical accuracy.
そして、図11において時間が経過して点Kを過ぎると、前記速度指令Vrは前記速度設定Vs41と等しくなって加減速モード2は終了し加減速モード0へと移行する。 次に、該加減速モード0について図12にて説明を行う。
Then, when the time elapses in FIG. 11 and the point K is passed, the speed command Vr becomes equal to the speed setting Vs41, the acceleration /
(h)加減速モード0発生器0118の動作
図12は前記速度設定器0111が出力する速度設定Vsと前記位相速度指令演算器0112が出力するVrが等しいときである。このときは加減速モード0であって前記加減速モード0発生器0118が作用する。
該図12において時間をt6とすれば、前記加減速モード0発生器0118はスキャン時間がΔTfにて時刻t6[n−1]、t6[n]、t6[n+1]と速度指令及び位相指令の演算を実行する。
そして、時刻t6[n]において次のスキャン時刻t6[n+1]における速度指令Vα6(t6[n+1])を演算するが、該速度指令は次の(64)式の通り一定である。 速度指令 Vα6(t6[n+1])=Vs60 …(64)式
また、現在のスキャン時刻t6[n]と次のスキャン時刻t6[n+1]間の位相指令偏差ΔPα6(t6[n+1])を次の(65)式の通り演算する。
位相指令偏差 ΔPα6(t6[n+1])]=Vs60×ΔTf …(65)式
(H) Operation of Acceleration /
In FIG. 12, if the time is t6, the acceleration /
Then, at time t6 [n], the speed command Vα6 (t6 [n + 1]) at the next scan time t6 [n + 1] is calculated. The speed command is constant as in the following equation (64). Speed command Vα6 (t6 [n + 1]) = Vs60 (64) Further, the phase command deviation ΔPα6 (t6 [n + 1]) between the current scan time t6 [n] and the next scan time t6 [n + 1] is expressed as follows. Calculation is performed according to equation (65).
Phase command deviation ΔPα6 (t6 [n + 1])] = Vs60 × ΔTf (65)
そして、前記加減速モード0発生器0118は、現在のスキャン時刻t6[n]において前記(64)式による速度指令Vα6(t6[n+1])及び前記(65)式による位相指令偏差ΔPα6(t6[n+1])をそれぞれモード0の速度指令Vr0(t[n+1])及びモード0の位相指令偏差ΔPr0(t[n+1])として前記セレクタ0121へ出力する。
The acceleration /
前記(64)式及び(65)式の演算は単精度(32ビットなど)や倍精度(64ビットなど)の浮動小数点演算を行うマイクロプロセッサにて極めて正確、高速に演算を実行する。特に、前記(65)式の位相指令偏差は従来例の前記図27−(C)と比して精度は極めて向上するとともに、前記(64)式による速度指令と物理的に精度良く対応する。 The operations of the above equations (64) and (65) are performed extremely accurately and at high speed by a microprocessor that performs single-precision (32 bits, etc.) or double precision (64 bits, etc.) floating point operations. In particular, the accuracy of the phase command deviation in the equation (65) is significantly improved as compared with the conventional example shown in FIG. 27- (C), and also corresponds physically to the speed command in the equation (64).
かようにして、前記図2にて本発明の前記バーチャル回転指令発生装置0101の構成例の説明を行い、さらに、前記バーチャル回転指令発生装置0101が精度良く速度指令と位相指令を生成することを前記図3から図12にて詳細な説明を行った。
(i)バーチャル回転指令発生装置を構成する装置群の時間的推移動作について
次に、前記図2を参照しつつ図13により前記バーチャル回転指令発生装置0101を構成する装置群の動作を時間の推移と共に説明を行う。すなわち、理想的な精度の良いバーチャル回転指令発生装置の実現のためには、速度指令と位相指令の値を精度良く演算して前記同期駆動装置06aから06fへ送出すると共に、前記速度指令と位相指令を生成する時間を正確に定義することが必要である。本発明では該指令を生成する時間を正確に定義することにより、前記同期駆動装置側において任意の時刻に前記速度指令と位相指令の補間を可能としている。
Thus, the configuration example of the virtual rotation
(I) Time Transition Operation of Device Group Constructing Virtual Rotation Command Generating Device Next, referring to FIG. 2, the operation of the device group constituting the virtual rotation
図13−(a)及び(b)はそれぞれ前記フレームタイマ0104及びコンパレータ0105の出力の時間的推移を、図13−(c)は前記フレーム信号02bの時間的推移を示す。
始めに、前記フレームタイマ0104は前記発信器0103が出力する一定周波数信号を計数してそのカウント値Cを出力し、前記図13−(a)の縦軸は該カウント値Cの時間的推移を示している。
FIGS. 13A and 13B show temporal transitions of the outputs of the
First, the
該カウント値Cは前記コンパレータ0105の動作により前記フレームタイマ最大値Cmaxにてフレーム時刻(t[n−1])、(t[n])、(t[n+1])とクリア動作を繰り返す。これにより、該カウント値Cは正確なフレーム周期ΔTfにて鋸歯状波にて遷移している。ここで、該フレーム周期ΔTfは前記図7から説明したスキャン時間に相当し例えば0.2msなどである。
また、図中の演算開始値Caは前記コンパレータ0108の比較レベルであって、前記位相速度指令演算器0112へ演算起動時刻(ta[n−1])、(ta [n])、(ta[n+1])において順次演算開始信号を送出する。
The count value C repeats the clear operation with the frame time (t [n−1]), (t [n]), (t [n + 1]) at the frame timer maximum value Cmax by the operation of the
Also, the calculation start value Ca in the figure is the comparison level of the
図13―(b)は前記コンパレータ0105の出力を示し、前記カウント値Cがフレームタイマ最大値Cmaxとなったときアクティブレベル(“1”)となる。該図13−(b)の信号は前記信号インターフェイス0107を通して電気的に絶縁し、レベル変換するとともにアクティブレベルのパルス幅を延長し、図13−(c)に示す前記フレーム信号02bとなる。
該フレーム信号02bはゲートアレイなどのハードウェアによって生成するので、そのフレーム周期ΔTfは極めて正確となっており、該フレーム信号02bを受信する前記同期駆動装置06aから06fは該フレーム信号02bがアクティブレベル(“1”)となる時刻を精度良く記録している。かように、該フレーム信号02bは1組のデータ列(1フレーム)の受信の時刻を記録するためのものであって、前記同期駆動装置06aから06fの制御周期を同期せしめることを目的としないことを留意されたい。
FIG. 13- (b) shows the output of the
Since the
次に、図13−(d)は前記位相速度指令演算器0112が前記(7)式の速度指令と速度指令偏差、及び前記(10)式の位相指令と位相指令偏差を演算するタイミングを示している。そして、前記図13−(a)の演算起動時刻(ta[n−1])にて演算開始信号が生成され、図示しないマイクロプロセッサは該演算開始信号を受信して前記位相速度指令演算器0112の処理を演算時刻(td[n−1])にて実行する。 Next, FIG. 13- (d) shows the timing at which the phase speed command calculator 0112 calculates the speed command and speed command deviation of the formula (7) and the phase command and phase command deviation of the formula (10). ing. Then, a calculation start signal is generated at the calculation start time (ta [n-1]) of FIG. 13A, and the microprocessor (not shown) receives the calculation start signal and receives the phase speed command calculator 0112. Is executed at the calculation time (td [n−1]).
ここで、図中の(ΔTd[n−1])は前記演算起動時刻(ta[n−1])と演算時刻(td[n−1])間の遅延時間である。これは、前記演算開始信号がアクティブになったとき前記マイクロプロセッサは他のジョブを実行中であるかメモリとアクセス中のときなど、これらの処理を終了して前記速度指令及び位相指令の演算を開始するまで前記遅延時間(ΔTd[n−1])が発生し得る。しかし、本発明においては次のフレーム時刻t[n]までに、前記位相速度指令演算器0112は演算を行って前記速度指令と回転指令を前記位相速度指令通信02aにより送出を完了すれば良いものである。かようにして、前記マイクロプロセッサの処理するタイミングに冗長性を許容するアーキテクチャにすることにより、ソフトウェアをシンプルに構成して高い信頼性を得ることができる。
Here, (ΔTd [n−1]) in the figure is a delay time between the calculation start time (ta [n−1]) and the calculation time (td [n−1]). This is because when the calculation start signal becomes active, the microprocessor is executing another job or accessing the memory. The delay time (ΔTd [n−1]) can occur until it starts. However, in the present invention, by the next frame time t [n], the phase speed command calculator 0112 performs the calculation and completes the transmission of the speed command and the rotation command by the phase
次に、前記位相速度指令演算器0112が図13−(d)に示したスキャンで演算した前記速度指令と位相指令は、図13−(e)に示すタイミングにて前記位相速度指令通信02aを介して前記同期駆動装置06aから06fへ送出する。
ここで、前記図13−(c)、(d)、及び(e)を参照して、前記図13−(d)の時刻(td[n−1])においては次のフレーム時刻t[n]における前記(7)式の速度指令と速度指令偏差及び前記(10)式の位相指令と位相指令偏差からなる指令データを予測演算する。そして、前記図13−(e)の時刻(te[n−1])においてこれらの指令データを前記位相速度指令通信02aにて送出し、時刻t[n]までに該指令データの送信は完了している。
Next, the speed command and the phase command calculated by the phase speed command calculator 0112 in the scan shown in FIG. 13- (d) are transmitted to the phase
Here, with reference to FIGS. 13C, 13D, and 13E, at the time (td [n−1]) in FIG. 13D, the next frame time t [n ], The command data composed of the speed command and the speed command deviation of the equation (7) and the phase command and the phase command deviation of the equation (10) are predicted and calculated. Then, these command data are transmitted by the phase
同様に、前記図13−(d)の時刻(td[n])において前記位相速度指令演算器0112は、次のフレーム時刻t[n+1]における速度指令と速度指令偏差を前記(7)式に準じて次の(66)式を求め、位相指令と位相指令偏差を前記(10)式に準じて次の(67)式を求める。
速度指令 Vr(t[n+1])
速度指令偏差 ΔVr(t[n+2]) …(66)式
位相指令 Pr(t[n+1])
位相指令偏差 ΔPr(t[n+2]) …(67 )式
そして、該(66)式及び(67)式の指令データはフレーム時刻t[n+1]までに前記位相速度指令通信02a経由にて送信が完了している。
Similarly, at the time (td [n]) of FIG. 13- (d), the phase speed command calculator 0112 converts the speed command and speed command deviation at the next frame time t [n + 1] into the equation (7). The following equation (66) is obtained according to the above equation, and the following equation (67) is obtained from the phase command and the phase command deviation according to the above equation (10).
Speed command Vr (t [n + 1])
Speed command deviation ΔVr (t [n + 2]) (66) Phase command Pr (t [n + 1])
Phase command deviation ΔPr (t [n + 2]) (67) Equations (66) and (67) are transmitted via the phase
次に、図13−(f)及び(g)はそれぞれ前記位相速度指令演算器0112が演算する前記(7)式による速度指令及び前記(10)式による位相指令の時間関係を説明する図である。
始めに該図13−(f)から説明を行うと、フレーム時刻t[n−1]の点F1において速度指令Vr(t[n−1])及び速度指令偏差ΔVr(t[n])は前記バーチャル回転指令発生装置0101から既に前記同期駆動装置06aから06fへ送信が完了している。
また、フレーム時刻t[n]の点F2において速度指令Vr(t[n])及び速度指令偏差ΔVr(t[n+1])は前記バーチャル回転指令発生装置0101から既に前記同期駆動装置06aから06fへ送信が完了している。
Next, FIGS. 13- (f) and (g) are diagrams for explaining the time relationship between the speed command by the equation (7) and the phase command by the equation (10) calculated by the phase velocity command calculator 0112, respectively. is there.
First, from FIG. 13- (f), the speed command Vr (t [n-1]) and the speed command deviation ΔVr (t [n]) at the point F1 at the frame time t [n-1] are as follows. Transmission from the virtual rotation
Further, at the point F2 at the frame time t [n], the speed command Vr (t [n]) and the speed command deviation ΔVr (t [n + 1]) are already transferred from the virtual rotation
同様に図13−(g)において、フレーム時刻t[n−1]の点G1の位相指令Pr(t[n−1])及び位相指令偏差ΔPr(t[n])は前記バーチャル回転指令発生装置0101から既に前記同期駆動装置06aから06fへ送信が完了している。
また、フレーム時刻t[n]の点G2において位相指令Pr(t[n])及び位相指令偏差ΔPr(t[n+1])は前記バーチャル回転指令発生装置0101から既に前記同期駆動装置06aから06fへ送信が完了している。
Similarly, in FIG. 13- (g), the phase command Pr (t [n-1]) and the phase command deviation ΔPr (t [n]) at the point G1 at the frame time t [n-1] are generated by the virtual rotation command generation. Transmission from the
Further, at the point G2 at the frame time t [n], the phase command Pr (t [n]) and the phase command deviation ΔPr (t [n + 1]) are already transmitted from the virtual
前記図13−(f)及び(g)は前記図2のバーチャル回転指令発生装置0101の動作を説明する図であるが、これらの情報は上記にて説明した通り前記フレーム信号02b及び位相速度指令通信02aにて送信されている。
これにより、前記図1の同期駆動装置06aから06fが内蔵するそれぞれの前記位相速度指令検出装置0601も前記図13−(f)及び(g)と同一の情報を生成している。仮に前記図13の時間を前記位相速度指令検出装置0601においてそのまま用いれば、前記図13−(f)の時刻tf[n]において前記位相速度指令検出装置0601が補間速度指令Vh(tf[n])と補間位相指令Ph(tf[n])を得るときは次の(68)式及び(69)式の補間により精度の良い指令を演算する。
補間速度指令 Vh(tf[n])=Vr(t[n])+ΔVr(t[n+1])
×{(tf[n]−t[n])/ΔTf} …(68)式
補間位相指令 Ph(tf[n])=Pr(t[n])+ΔPr(t[n+1])
×{(tf[n]−t[n])/ΔTf}…(69)式
FIGS. 13- (f) and (g) are diagrams for explaining the operation of the virtual rotation
Accordingly, each of the phase velocity
Interpolation speed command Vh (tf [n]) = Vr (t [n]) + ΔVr (t [n + 1])
× {(tf [n] −t [n]) / ΔTf} (68) Interpolation phase command Ph (tf [n]) = Pr (t [n]) + ΔPr (t [n + 1])
× {(tf [n] −t [n]) / ΔTf} (69)
ここで、前記(68)式及び(69)式は同期駆動装置06aから06f側において、前記バーチャル回転指令発生装置0101の出力をいかように処理するかを示したものであって、本発明の特長を示すものではないので留意されたい。
Here, the equations (68) and (69) show how the output of the virtual
(j)速度指令関数と位相指令関数のまとめ、速度指令、位相指令の演算について
以上の図1から図13にて本発明による前記バーチャル回転指令発生装置0101の説明を行ったが、次に図14は加速のとき、該バーチャル回転指令発生装置0101が内蔵する前記加減速モード0発生器0118、加減速モード1発生器0119、及び加減速モード2発生器0120が生成する速度指令関数と位相指令関数をまとめたものである。
かように本発明ではマイクロプロセッサまたはデジタルシグナルプロセッサを用いて、前記図14の速度指令関数と位相指令関数を前記(25)式の加速係数αa、αb、及びαcから予め定めて、精度良く速度指令と位相指令を演算する。
(J) Summary of Speed Command Function and Phase Command Function, Calculation of Speed Command and Phase Command The virtual
As described above, in the present invention, the speed command function and the phase command function shown in FIG. Command and phase command are calculated.
ところで、従来の実施例では前記図27―(c)にて説明した通り位相指令は速度指令を入力して前記(6)式により求めていた。これゆえ、速度指令に誤差があるときはそのまま位相指令の誤差となっていた。更に積分演算を前記(6)式の通り階段状に近似して行うためこれによっても誤差が発生していた。 By the way, in the conventional example, as described in FIG. 27- (c), the phase command is obtained from the equation (6) by inputting the speed command. Therefore, when there is an error in the speed command, it is an error in the phase command as it is. Further, since the integration calculation is performed by approximating it in a stepped manner as described in the above equation (6), an error also occurs.
ここで、図15は本発明の例として前記(42)式による速度指令の演算と前記(43)式による位相指令の演算を視覚的に表したもので、図中の0119aは前記(42)式による速度指令Vα1の演算ブロックを、0119bは前記(43)式による位相指令Pα1の演算ブロックを示している。そして、該演算ブロック0119a及び演算ブロック0119bは共に時間t1[n+1]を変数の入力とし、それぞれ独立に精度良く演算を行って速度指令Vα1及び位相指令Pα1を出力する。これゆえ、本発明による位相指令の精度は速度指令の精度に影響されるものでなく、更に速度指令も位相指令もそれぞれの関数により精度良く演算を行う特長がある。
Here, FIG. 15 is a visual representation of the speed command calculation according to the equation (42) and the phase command calculation according to the equation (43) as an example of the present invention. A calculation block for the speed command Vα1 according to the equation, 0119b indicates a calculation block for the phase command Pα1 according to the equation (43). The
(k)減速の場合
前記図4から本発明の実施例1を加速の場合を例に説明を行ったが、減速のときも前記パラメータ入力装置0114は減速時間Tβ0、減速開始時間Tβ1、及び減速到達時間Tβ3の設定を行う。そして、前記図3を更に引用して図16に示す通り、前記位相速度指令演算器0112は減速開始速度偏差ΔVβEG及び減速到達速度偏差ΔVβHKを予め演算して加速の場合と同様に減速の動作を行うこととなる。
(K) Deceleration In FIG. 4, the first embodiment of the present invention has been described by taking the case of acceleration as an example, but the
(m)実施例1の特長
以上のように、本発明の実施例1では前記図1から図16にて説明した通り次の特長を有している。
(1)前記パラメータ入力装置0114にて前記(11)式の加減速時間特性を視覚的に設定しS字加減速度パターンを定める。
(2)前記パラメータ演算器0113は前記(11)式の加減速時間特性を得て、前記(25)式の加減速パラメータを予め演算する。
(3)そして例えば加速動作のとき、これまで説明した加減速モード0発生器0118、加減速モード1発生器0119、及び加減速モード2発生器0120が生成する速度指令関数と位相指令関数をまとめて図14に示す。
(4)該図14の速度指令関数と位相指令関数は前記加減速パラメータから定まり、運転前に各係数を演算して準備してある。
(5)前記図1で説明した通り、本発明による位相指令は速度指令と独立して演算するので速度指令の演算精度の影響を受けない。また、速度指令も位相指令もそれぞれの速度指令関数及び位相指令関数から演算するので分解能と精度が格別に優れている。
(M) Features of
(1) The
(2) The
(3) And, for example, in the acceleration operation, the speed command function and the phase command function generated by the acceleration /
(4) The speed command function and phase command function in FIG. 14 are determined from the acceleration / deceleration parameters, and are prepared by calculating each coefficient before operation.
(5) As described with reference to FIG. 1, the phase command according to the present invention is calculated independently of the speed command, and thus is not affected by the calculation accuracy of the speed command. Further, since the speed command and the phase command are calculated from the respective speed command functions and phase command functions, the resolution and accuracy are particularly excellent.
3.実施例2(位相速度指令検出装置及び位相速度FB検出装置)
ところで精度の良い同期制御を行うためには、次の4つの項目が必要であると考えられる。
(6−1)バーチャル回転指令発生装置0101やハイブリッドエンコーダ09aが優れた分解能と精度を有する速度信号と位相信号を出力する必要がある。
(6−2)該速度信号と位相信号を受信する同期駆動装置06aは前記分解能と精度を劣化させることなく速度と位相を抽出する必要がある。
(6−3)前記同期駆動装置06aは指令及びフィードバックの速度と位相の検出を、通信の周期に制約されることなくリアルタイムに行う必要がある。
(6−4)前記同期駆動装置06aは指令及びフィードバックの速度と位相の検出を同時刻に行って、正しい速度偏差と位相偏差を得る必要がある。
3. Example 2 (phase velocity command detection device and phase velocity FB detection device)
By the way, it is considered that the following four items are necessary for performing accurate synchronous control.
(6-1) The virtual
(6-2) The
(6-3) The
(6-4) The
すなわち、前記(6−1)と(6−2)の必要項目は物理量の分解能と精度に関するもので、これらは既に前記図1から図16にて本発明の実施例1を開示した。そして、前記第3と第4の必要項目は処理する時間が重要であることを示唆している。しかし、通信を用いてバーチャル回転指令発生装置から速度指令や位相指令を送出するとき、該通信は例えば0.2ms間隔などのスキャン周期を有するのが常である。同様に、ロータリエンコーダが通信を用いてフィードバックの位相を送出するときも通信周期が存在することは避けることができない。 That is, the necessary items (6-1) and (6-2) relate to the resolution and accuracy of physical quantities, and these have already disclosed the first embodiment of the present invention in FIGS. The third and fourth necessary items suggest that the processing time is important. However, when a speed command or a phase command is transmitted from the virtual rotation command generator using communication, the communication usually has a scan cycle such as an interval of 0.2 ms. Similarly, the presence of a communication cycle cannot be avoided when the rotary encoder transmits a feedback phase using communication.
しかし、精度の優れた同期制御の実現のために、前記同期駆動装置06aはかような指令やフィードバックの通信周期に影響を受けることなく、リアルタイムに速度と位相を検出して前記(6−3)と(6−4)を実現せねばならない。
次に、図17〜図20により本発明の実施例2の説明を行う。該実施例2は同期駆動装置06aが、前記実施例1のバーチャル回転指令発生装置0101が通信により出力する指令信号と前記ハイブリッドエンコーダ09aが出力するフィードバック信号をリアルタイムに入力し処理する発明を開示している。
However, in order to realize synchronous control with excellent accuracy, the
Next,
図17の06a、0601、及び0602は前記図1にて同じ符号を付すものと同じ機能を有し、それぞれ同期駆動装置、位相速度指令検出装置、及び位相速度FB検出装置である。また、0101、02a、02b、及び09aも前記図1にて同じ符号を付すものと同じくそれぞれバーチャル回転指令発生装置、位相速度指令通信、フレーム信号、及びハイブリッドエンコーダであり、02e及び02fはそれぞれアブソリュート信号及びインクリメンタル信号である。
該図17の前記同期駆動装置06aは大別して、前記バーチャル回転指令発生装置0101からの信号を処理する位相速度指令検出装置0601と、前記ハイブリッドエンコーダ09aからの信号を処理する位相速度FB検出装置0602から構成されており、位相速度指令検出装置0601から順次説明を行う。
The
該位相速度指令検出装置0601は前記バーチャル回転指令発生装置0101が出力する前記位相速度指令通信02a及び前記フレーム信号02bを受信する。そして、0621、0622、及び0629はそれぞれ受信器、データラッチ、位相速度指令メモリである。該受信器0621は前記位相速度指令通信02aを受信して前記(7)式と(10)式による速度指令Vr(t[n])、速度指令偏差ΔVr(t[n+1])、位相指令Pr(t[n])、及び位相指令偏差ΔPr(t[n+1])からなる位相速度指令を抽出し前記データラッチ0622へ出力する。該データラッチ0622はCK端子に入力する後述のラッチ信号0661がアクティブとなるエッジにて、入力した前記位相速度指令をラッチし前記位相速度指令メモリ0629へ出力する。
The phase speed
これにより、前記位相速度指令メモリ0629にはラッチした速度指令Vr(t[n])、速度指令偏差ΔVr(t[n+1])、位相指令Pr(t[n])、及び位相指令偏差ΔPr(t[n+1])からなる位相速度指令が格納されている。
As a result, the phase
次に、前記図17の前記位相速度指令検出装置0601が行う前記フレーム信号02bの処理について説明を行う。該図17において、0624及び0625はそれぞれ発信器及び制御用タイマであり、該発信器0624は精度の良い水晶発振器であって、例えば20MHz、40MHzなどの一定周波数信号を前記制御用タイマ0625に供給している。前記制御用タイマ0625は該一定周波数信号を計数してそのカウント値を出力し、出力の全ビットが‘1’になるとその次は前記カウント値がゼロとなってカウントアップの計数を繰り返す。
Next, processing of the
そして、0623は信号インターフェィスであり、0626、0627、及び0628は共にデータラッチである。該信号インターフェィス0623は前記フレーム信号02bを電気的に絶縁し、レベル変換して前記データラッチ0626のCK入力としている。該データラッチ0626は前記制御用タイマ0625が出力するカウント値すなわち時刻を入力し、前記フレーム信号02bがアクティブとなるエッジにて前記カウント値をラッチして次段のデータラッチ0627へ出力する。すなわち、前記データラッチ0626は前記フレーム信号02bがアクティブとなった時刻をキャプチャ(記録)している。
次に、前記データラッチ0627は上記の通り前記フレーム信号02bがアクティブとなった時刻を入力し、前記データラッチ0628は前記制御用タイマ0625が出力するカウント値、すなわち時刻を入力している。該データラッチ0627及び0628は、それぞれのCK端子に後述のラッチ信号0661を入力し該ラッチ信号0661がアクティブとなるエッジにて入力データをラッチして出力する。
すなわち、前記データラッチ0627は前記フレーム信号02bがアクティブとなったキャプチャ時刻を後述するキャプチャ時刻メモリ0630に出力し、該キャプチャ時刻は前記図13−(c)の時刻t[n]に対応している。また、前記データラッチ0628は後述のラッチ信号0661がアクティブとなった時刻t[m]、すなわち同期制御を処理する現在時刻t[m]を後述する同期制御処理時刻メモリ0631へ出力し、該時刻t[m]は前記図13−(f)のtf[n]に対応している。
Next, the
That is, the
そして、前記図17の0630及び0631はそれぞれキャプチャ時刻メモリ及び同期制御処理時刻メモリであって、前述の通りそれぞれ前記キャプチャ時刻及び同期制御処理時刻を格納している。ところで、0611はマイクロプロセッサシステムであって、前記位相速度指令メモリ0629、キャプチャ時刻メモリ0630、及び同期制御処理時刻メモリ0631は前記マイクロプロセッサシステム0611に内蔵されている。そして、前記マイクロプロセッサシステム0611は同期制御の処理を行うとき、LT端子からラッチ信号0661をアクティブとして前記データラッチ0622、0627、及び0628の入力データを同時にラッチする。
かようにして、前記位相速度指令メモリ0629は前記(7)式と(10)式による速度指令Vr(t[n])、速度指令偏差ΔVr(t[n+1])、位相指令Pr(t[n])、及び位相指令偏差ΔPr(t[n+1])からなる位相速度指令を保持し、前記キャプチャ時刻メモリ0630はキャプチャ時刻t[n]を保持し、前記同期制御処理時刻メモリ0631は同期制御処理時刻t[m]を保持している。これにより、前記マイクロプロセッサシステム0611は任意の同期制御処理時刻t[m]において、前記(68)式及び(69)式により補間速度指令Vh(t[m])及び補間位相指令Ph(t[m])を演算して求める。
Thus, the phase
ここで、前記位相速度指令通信02aはアブソリュートデータを送信しているが、通信による手段はデータの更新に間欠性が存在する。しかし、前記位相速度指令検出装置0601は上記で説明した通り、通信によるデータが更新される間欠性を解消し、任意の時刻にアブソリュートの補間位相指令及び補間速度指令を演算して得て精度の良い同期制御を可能としている。
Here, the phase
次に、図17の前記位相速度FB検出装置0602の動作について説明を行う。前記位相速度FB検出装置0602は前記ハイブリッドエンコーダ09aが出力する前記アブソリュート信号02e、SIN及びCOS信号からなるインクリメンタル信号02fを受信する。
Next, the operation of the phase velocity
そして、0641は受信器であって該受信器0641は前記アブソリュート信号02eを受信して粗い回転位相を抽出し後述するカウンタ0643へ出力する。また、0642はコンパレータ、0644及び0645は共にA/Dコンバータである。そして、前記コンパレータ0642は前記SIN信号とCOS信号から電気角が90度毎に発生する矩形波と回転方向を検出して後述するカウンタ0643へ出力する。また、前記A/Dコンバータ0644及び0645はLT端子に入力される前記ラッチ信号0661がアクティブとなったとき、それぞれSIN信号とCOS信号を量子化し後述するARCTAN演算器0647へ出力する。
次に、0643はプリセッタブルアップ/ダウンカウンタ(以下、カウンタと言う)であって、プリセット端子PRがアクティブとなるとDATA端子に入力される前記粗い回転位相がカウンタ0643のカウント値にプリセットされる。なお、該カウント値の2進数で2桁の下位桁は正弦波区間を示している。そして、前記カウンタ0643のCNT端子に入力される電気角90度毎に発生する矩形波は、前記カウンタ0643のカウント値をアップまたはダウンカウントし、このアップまたはダウンカウントの動作はF/R端子に入力される回転方向により定まる。
Next, 0643 is a presettable up / down counter (hereinafter referred to as a counter). When the preset terminal PR becomes active, the rough rotation phase input to the DATA terminal is preset to the count value of the
そして、0646はデータラッチであって前記カウンタ0643が出力するカウント値を入力し、CK端子に入力する前記ラッチ信号0661がアクティブになったとき、前記カウント値をラッチし後述する位相フィードバックメモリ0648へ出力する。
また、0647はARCTAN演算器であって、前記A/Dコンバータ0644及び0645からSIN信号及びCOS信号を量子化した値S及びCを入力し、(ARCTAN(S/C))にてSIN信号の電気角を演算して出力する。なお、(ARCTAN(S/C))の値は例として(90.00度)となるが、前記図17ではこの値を整数化する場合を想定してK倍したとしている。
次に、0648は位相フィードバックメモリであって該位相フィードバックメモリ0648は、前記カウンタ0643のラッチしたカウント値を上位桁に入力してCYCLEとし、前記ARCTAN演算器0647が出力する電気角Kθを入力して下位桁とする。かようにして、該位相フィードバックメモリ0648は、前記ハイブリッドエンコーダ09aの現在の回転位相フィードバックPf(t[m])を保持することとなる。
Next, 0648 is a phase feedback memory. The
ここで、前記ARCTAN演算器0647及び前記位相フィードバックメモリ0648は前記マイクロプロセッサシステム0611に内蔵されている。そして、前記マイクロプロセッサシステム0611は電源をオンした後などに端子PRからプリセット信号0662をアクティブとし、前記受信器0641が出力する粗い回転位相を前記カウンタ0643のカウント値にプリセットして初期化する。
そして、前記マイクロプロセッサシステム0611は同期制御の処理を行うとき、LT端子からラッチ信号0661をアクティブとして出力し、前記データラッチ0646の入力データをラッチすると共に前記A/Dコンバータ0644及び0645の変換をトリガする。これにより、前記マイクロプロセッサシステム0611は必要となる任意の時間に前記位相フィードバックメモリ0648にハイブリッドエンコーダ09aの現在の回転位相フィードバックPf(t[m])を保持する。
Here, the
When the
また、前記マイクロプロセッサシステム0611は位相フィードバックメモリ0649を内蔵し、該位相フィードバックメモリ0649は1スキャン前の回転位相フィードバックPf(t[m−1])を保持している。そして、前記位相フィードバックメモリ0648と0649の回転位相の偏差と前記同期制御処理時刻0631から回転速度得る。
The
以上で説明した前記図17の実施例2について、更に図18から図20により各部の時間的推移をグラフに示し順次動作の説明を行う。
図18は前記図17の位相速度指令検出装置0601と位相速度FB検出装置0602の動作をグラフにより同時に示し、始めに図18−(c)及び(e)はそれぞれ前記信号インターフェイス0623が受信するフレーム信号02b及び前記受信器0621が受信する位相速度指令通信02aの時間的推移を示している。そして、これらはそれぞれ先に説明した前記バーチャル回転指令発生装置0101が生成する前記図13−(c)及び(e)の信号に対応している。
With respect to the second embodiment of FIG. 17 described above, the temporal transition of each part is shown in a graph with reference to FIGS.
FIG. 18 shows the operations of the phase velocity
すなわち、前記受信器0621は前記図18−(e)の例えば時刻(te[n−1])、(te[n])において前記位相速度指令通信02aによって指令データを受信する。そして、時刻(te[n−1])に前記受信器0621が受信する指令データは前記(7)式で示した速度指令Vr(t[n])、速度指令偏差ΔVr(t[n+1])、及び前記(10)式で示した位相指令Pr(t[n])、位相指令偏差ΔPr(t[n+1])である。これらは前記フレーム信号02bの作用によって後述する時刻(t[n])における指令データとなって前記データラッチ0622に入力される。
That is, the
そして、前記信号インターフェイス0623は前記図18−(c)で例示するフレーム信号02bを受信し、該フレーム信号02bがアクティブとなった時刻(t[n−1])、(t[n])、(t[n+1])が順次、前記データラッチ0627に入力される。ここで、時刻(t[n−1])、(t[n])、(t[n+1])は前記制御用タイマ0625が出力する時刻である。
Then, the
次に、図18−(f)は前記位相速度指令検出装置0601が前記位相速度指令通信02a、フレーム信号02bにて受信する速度指令を説明し、前記フレーム信号02bがアクティブとなる点F1、F2、及びF3の速度指令を順次前記データラッチ0622に保持する。更に、例として説明すれば時刻(t[n])の点F2において前記データラッチ0622は速度指令Vr(t[n])と速度指令偏差ΔVr(t[n+1])を保持している。
Next, FIG. 18- (f) illustrates the speed command received by the phase speed
そして、前記マイクロプロセッサ0611は図18−(f)の時刻(t[m])に前記ラッチ信号0661をアクティブとして前記データラッチ0622、0627及び0628の入力をラッチし、速度指令Vr(t[n])と速度指令偏差ΔVr(t[n+1])、前記データラッチ0627が保持する時刻(t[n])、及び前記データラッチ0628が保持する時刻(t[m])をそれぞれ前記位相速度指令メモリ0629、前記キャプチャ時刻メモリ0630、及び前記同期制御処理時刻0631に格納する。続いて、前記マイクロプロセッサ0611は即座に点Fmの速度指令を、すなわち時刻(t[m])における補間速度指令Vh(t[m])を前記(68)式により得る。
Then, the
次に、図18−(g)は前記位相速度指令検出装置0601が前記位相速度指令通信02a、フレーム信号02bにて受信する位相指令を説明し、前記フレーム信号02bがアクティブとなる点G1、G2、及びG3と順次位相指令を前記データラッチ0622に保持する。更に、例として時刻(t[n])の点G2において前記データラッチ0622は位相指令Pr(t[n])と位相指令偏差ΔPr(t[n+1])を保持している。
Next, FIG. 18- (g) illustrates the phase command received by the phase velocity
そして、速度指令と同様に前記マイクロプロセッサ0611は図18−(g)の時刻(t[m])にて前記ラッチ信号0661をアクティブとして前記データラッチ0622の入力をラッチし、位相指令Pr(t[n])と位相指令偏差ΔPr(t[n+1])を前記位相速度指令メモリ0629に格納する。続いて、前記マイクロプロセッサ0611は即座に該位相指令Pr(t[n])と位相指令偏差ΔPr(t[n+1])、及び前記キャプチャ時刻メモリ0630に格納してある時刻(t[n])、前記同期制御処理時刻0631に格納してある時刻(t[m])を用いて点Gmの位相指令を、すなわち時刻(t[m])における補間位相指令Ph(t[m])を前記(69)式により演算する。
ここで、前記同期駆動装置06aの動作を示す該図18−(f)及び(g)はそれぞれ前記バーチャル回転指令発生装置0101について説明した図13−(f)及び(g)に対応している。
Similarly to the speed command, the
Here, FIGS. 18- (f) and (g) showing the operation of the
次に、図18−(h)は前記ハイブリッドエンコーダ09aが出力し前記図17のA/Dコンバータ0644及び0645が受信するSIN信号とCOS信号の時間的推移を示す。また、前記コンパレータ0642は該SIN信号とCOS信号を入力して図18−(i)に示す矩形波信号を出力する。この図18−(h)及び(i)から回転位相フィードバックPf(t[m])と回転速度フィードバックVf(t[m])を得る方法については更に図19及び図20にて説明を行う。
Next, FIG. 18- (h) shows temporal transitions of the SIN signal and the COS signal output from the
そして、図18−(m)は前記第1の同期駆動装置06aが内蔵するマイクロプロセッサ0611が出力する前記ラッチ信号0661の生成状況を示す。すなわち、前記第1の同期駆動装置のマイクロプロセッサ0611は時刻(t[m−1])、(t[m])、(t[m+1])と周期的に前記ラッチ信号0661を生成する。図示するように、本発明において該ラッチ信号0661の周期は固定でなくとも変動しても構わないし、該ラッチ信号0661の周期は前記図18−(c)にて示したフレーム信号02bと非同期であって構わない。これにより、同期駆動装置のマイクロプロセッサ0611は、前記位相速度指令通信02a及びフレーム信号02bに束縛されること無く自由にファームウェアを構築することが可能となり、同期制御システムのソフトウェアのコストダウンや信頼性の向上に多大のメリットを実現する。
FIG. 18- (m) shows the generation status of the
図18−(p)は前記第2の同期駆動装置06aが内蔵するマイクロプロセッサ0611が出力する前記ラッチ信号0661の生成状況を示している。該図18−(p)と前記図18−(m)を対比して、複数台の同期駆動装置が内蔵するマイクロプロセッサ0611は相互に独立して自由に前記ラッチ信号0661を生成する様相を例示している。これにより、本発明による同期制御システムでは同期駆動装置06aと電動機07aの台数を自由自在に追加ができる特長がある。
FIG. 18- (p) shows the generation status of the
次に、前記図17を参照しつつ図19及び図20により回転位相フィードバックPf(t[m])と回転速度フィードバックVf(t[m])を得る方法について詳細に説明を行う。
始めに図19について説明を行い、該図19−(h)、(i)、(m)、及び(p)は前記図18の同じ符号を付すグラフと同じ信号の時間的推移を示す。
Next, a method for obtaining the rotational phase feedback Pf (t [m]) and the rotational speed feedback Vf (t [m]) will be described in detail with reference to FIGS.
First, FIG. 19 will be described, and FIGS. 19- (h), (i), (m), and (p) show temporal transitions of the same signals as the graphs with the same reference numerals in FIG.
そして、該図19−(h)は前記ハイブリッドエンコーダ09aが出力し前記図17のA/Dコンバータ0644及び0645が受信するSIN信号とCOS信号の時間的推移を示している。該図19−(h)の時刻th1から時刻th2は前記ハイブリッドエンコーダ09aの1回転を表すが、通常、該ハイブリッドエンコーダ09aはSIN信号とCOS信号を1回転当たり512サイクル又は2048サイクル等を生成する。しかし、グラフを可視的に表して説明を容易とするため、前記図19−(h)では1回転当たり12サイクルのSIN信号とCOS信号を生成するとしている。
FIG. 19- (h) shows temporal transitions of the SIN signal and the COS signal output from the
次に、前記コンパレータ0642は前記SIN信号とCOS信号を入力して図19−(i)に示す矩形波信号を出力する。ここで、該コンパレータ0642は仮にSIN信号の1周期毎に4個の矩形波を出力するとしている。すなわち、SIN信号の1周期が360度について90度毎に矩形波を出力する。
Next, the
図19−(j)は前記カウンタ0643が出力するカウント値の時間的推移を表す。該カウンタ0643は前記コンパレータ0642のFR端子から回転方向をF/R端子に入力し、C端子から矩形波をCNT端子に入力する。前記図19−(i)では前記ハイブリッドエンコーダ09aの回転方向を正転とし、前記カウンタ0643はカウントアップの動作となり1回転毎にゼロにクリアされる動作を表している。そして、該カウンタ0643が出力するカウント値は前記データラッチ0646に入力される。
FIG. 19- (j) shows the temporal transition of the count value output by the
そして、前記マイクロプロセッサ0611は図19−(j)の時刻(t[m])にて前記ラッチ信号0661をアクティブとして前記データラッチ0646の入力をラッチし、前記カウント値を前記位相フィードバックメモリ0648の上位桁であるCYCLEとする。
Then, the
一方、前記マイクロプロセッサ0611がアクティブとした前記ラッチ信号0661は、前記A/Dコンバータ0644及び0645のLT端子に入力されてA/D変換を起動する。そして、前記A/Dコンバータ0644及び0645は前記ハイブリッドエンコーダ09aが出力するSINθ信号とCOS信号を量子化した値S及びCを生成し、前記ARCTAN演算器0647のS端子とC端子に出力する。該ARCTAN演算器0647は(ARCTAN(S/C))を演算してゼロから90度までの電気角を演算し、Kを乗じて整数化を行ったKθを前記位相フィードバックメモリ0648の下位桁であるKθとする。これにより、該位相フィードバックメモリ0648の上位桁のCYCLEと下位桁のKθは同時に更新され、該位相フィードバックメモリ0648は回転位相フィードバックPf(t[m])を保持することとなる。
On the other hand, the
そして、図19−(k)は前記ARCTAN演算器0647が出力する電気角Kθの時間的推移を表す。ここで該図19−(k)において、前記ARCTAN演算器0647は常に前記Kθを演算するのではなく、前記マイクロプロセッサ0611が前記ラッチ信号0661をアクティブとした時刻(t[m])にて演算を行っている。
FIG. 19- (k) shows the temporal transition of the electrical angle Kθ output from the
かようにして、前記マイクロプロセッサ0611は自身の必要となる任意の時刻(t[m])に、前記ハイブリッドエンコーダ09aの回転位相フィードバックPf(t[m])を検出、演算して前記位相フィードバックメモリ0648に格納する。また、別の位相フィードバックメモリ0649には1スキャン前の時刻(t[m−1])の回転位相フィードバックPf(t[m−1])を格納している。そして、前記マイクロプロセッサ0611は即座に次の(70)式により回転速度フィードバックVf(t[m])を演算して求める。
Vf(t[m])={Pf(t[m])−Pf(t[m−1])}/{t[m]−t[m−1]}…(70)式
In this way, the
Vf (t [m]) = {Pf (t [m]) − Pf (t [m−1])} / {t [m] −t [m−1]} (70)
次に、前記図19の時刻(t[m])の前後の時間を拡大して図20に示し、該図20−(h)から(p)はそれぞれ前記図19の同じ符号を付すグラフと同一の信号の時間的推移を示す。
そして始めに、前記ハイブリッドエンコーダ09aが出力するSINθ信号とCOS信号の変化を示す図20−(h)において、時刻ti1から時刻ti5は前記SINθ信号の1周期を示し、時刻ti1からti5は前記SIN信号の第1象限から第4象限の区間を示している。該図20−(h)の時刻(t[m])において前記A/Dコンバータ0644及び0645は、それぞれ図中の点Hm1及び点Hm2のアナログ値を変換してデジタル値S及びCを出力する。
Next, the time before and after the time (t [m]) in FIG. 19 is enlarged and shown in FIG. 20, and FIGS. 20- (h) to (p) are graphs with the same reference numerals in FIG. The time transition of the same signal is shown.
First, in FIG. 20- (h) showing changes in the SINθ signal and the COS signal output from the
次に、前記ARCTAN演算器0647は前記S及びCを入力して、(K×ARCTAN(S/C))の演算を行ってKθを出力し、これを図示すれば図20−(k)の図中の点Kmとなる。そして該図20−(k)に図示する如く、前記ARCTAN演算器0647は前記SIN信号またはCOS信号の90度毎にゼロからKθの位相を検出する。
そして、該Kθは前記位相フィードバックメモリ0648の下位桁に格納される。ここで、該図20−(k)は前記ハイブリッドエンコーダ09aが一定速度で回転するとして鋸歯状波で示しているが、前記ARCTAN演算器0647は前記マイクロプロセッサ0611が前記ラッチ信号0661をアクティブとするタイミングにてKθを演算する。
Next, the
The Kθ is stored in the lower digits of the
次に、図20−(i)は前記コンパレータ0642が前記SIN信号とCOS信号を入力し演算して出力する波形を表している。図示する通り、前記コンパレータ0642は前記SIN信号とCOS信号がそれぞれゼロをクロスするポイントを検出し、時刻ti1、ti2とSIN信号の1周期毎に4個の矩形波を出力するとしている。
Next, FIG. 20- (i) shows a waveform that the
そして、前記カウンタ0643は前記図20−(i)にて示す前記コンパレータ0642の出力を入力し、図20−(j)にて示すカウント値を出力する。そして、前記マイクロプロセッサ0611が前記ラッチ信号0661をアクティブとする時刻t[m]において、前記カウント値は点Jmの値となって、前記データラッチ0646を経由して前記位相フィードバックメモリ0648の上位桁に格納される。ここで、前記カウント値の下2ビットはSINθ信号の第1象限から第4象限の正弦波区間を表している。かようにして、前記位相フィードバックメモリ0648に前記ハイブリッドエンコーダ09aの回転位相フィードバックPf(t[m])が格納される。
The
図20の説明において最後に図20−(m)及び(p)は前記図18−(m)及び(p)にて説明したものと同じであってその説明は割愛する。そして、前記図17から図20で説明した本発明の実施例2では以上で説明したことを要約し次の特長を有している。
(7−1)前記同期駆動装置06aが内蔵するマイクロプロセッサ0611は前記ラッチ信号0661をアクティブとして、同一時刻の補間位相指令Ph(t[m])、補間速度指令Vh(t[m])、回転位相フィードバックPf(t[m])及び回転速度フィードバックVf(t[m])を得る。これにより、同一時刻の速度偏差と位相偏差を正確に検出するので、複数の電動機間の精度の良い同期制御が可能となる。
(7−2)前記マイクロプロセッサ0611が前記ラッチ信号0661をアクティブとする周期は固定でなくとも変動しても構わない。これにより、前記マイクロプロセッサ0611のファームウェアを構築する自由度が多く、同期制御システムのソフトウェアのコストダウンや信頼性の向上に多大のメリットを実現する。
(7−3)前記同期駆動装置06aが内蔵するマイクロプロセッサ0611が前記ラッチ信号0661をアクティブとするタイミングは、前記バーチャル回転指令発生装置0101が出力する前記フレーム信号02bと非同期であって構わない。これによっても、前記マイクロプロセッサ0611のファームウェアを構築する自由度が多く、同期制御システムのソフトウェアのコストダウンや信頼性の向上に多大のメリットを実現する。
(7−4)複数台の同期駆動装置が内蔵するそれぞれの前記マイクロプロセッサ0611は相互に独立して自由に前記ラッチ信号0661をアクティブとして、同一時刻の補間位相指令Ph(t[m])、補間速度指令Vh(t[m])、回転位相フィードバックPf(t[m])及び回転速度フィードバックVf(t[m])を得る。これは、自由に複数の同期駆動装置と電動機の追加を可能とし、アプリケーションに応じてさまざまな規模の同期制御システムを容易に実現する。
In the description of FIG. 20, finally, FIGS. 20- (m) and (p) are the same as those described in FIGS. 18- (m) and (p), and the description thereof will be omitted. The second embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 17 to 20 summarizes the above description and has the following features.
(7-1) The
(7-2) The period in which the
(7-3) The timing at which the
(7-4) Each of the
4.実施例3(速度制御から同期制御への移行)
次に、図21は本発明の実施例3の説明を行うものであるが、前記図1、図2、及び図17を引用しつつ説明を行う。始めに、前記図17において本発明の前記同期制御装置06aは、内蔵する前記位相フィードバックメモリ0648にハイブリッドエンコーダ09aの現在の回転位相Pf(t[n])を常に保持している。
4). Example 3 (Transition from speed control to synchronous control)
Next, FIG. 21 illustrates the third embodiment of the present invention, which will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. First, in FIG. 17, the
一方、前記図2のバーチャル回転指令発生装置0101が内蔵する前記位相指令バッファ0123はpi端子及びPRE端子を備えている。そして、該PRE端子に入力するプリセット信号がアクティブとなったとき、前記pi端子に入力されているプリセット用位相入力0124の値が前記位相指令Pr(t[n])にプリセットされ位相指令の初期化を行う。
ここで、前記バーチャル回転指令発生装置0101が内蔵する前記速度指令バッファ0122は前記位相指令バッファ0123と完全に独立して動作している。このため、前記位相指令バッファ0123が上記のプリセット動作を行っても、前記速度指令バッファ0122が出力する速度指令Vr(t[n])及び速度指令偏差ΔVr(t[n+1])は影響を受けることなく連続的に動作を継続する。
On the other hand, the phase command buffer 0123 built in the virtual rotation
Here, the speed command buffer 0122 built in the virtual rotation
そして、前記図1のシャフトレス輪転印刷機は次の順序にて速度制御から同期制御による運転を開始する。
(7−1)図1のシャフトレス輪転印刷機の各印刷機10a、10b及び折り機15fの電動機は徐動速度の速度制御による徐動速度運転を開始する。
(7−2)このとき、各印刷機の図示しない印刷胴はオープンであって、連続紙04(図19を参照)はドラッグ13(図22を参照)及び折り機15fにて牽引走行されている。
The shaftless rotary printing press shown in FIG. 1 starts operation by speed control from synchronous control in the following order.
(7-1) The electric motors of the
(7-2) At this time, the printing cylinder (not shown) of each printing machine is open, and the continuous paper 04 (see FIG. 19) is pulled by the drag 13 (see FIG. 22) and the
(7−3)徐動速度運転が安定となったら、折り機の同期駆動装置06fが内蔵する図17の位相フィードバックメモリ0648が保持する回転位相フィードバックPf(t[m])を汎用通信回線02d経由にて、図2のバーチャル回転指令発生装置0101が内蔵する位相指令バッファ0123に位相プリセットする。
(7−4)このとき、図2のバーチャル回転指令発生装置0101が内蔵する速度指令バッファ0122は影響を受けないので速度指令は変動せず、シャフトレス輪転印刷機は安定に運転を継続している。
(7−5)そしてこれ以降、バーチャル回転指令発生装置0101の位相指令と折り機15fの回転位相は概ね合って徐動速度運転を継続する。
(7-3) When the slow speed operation becomes stable, the rotational phase feedback Pf (t [m]) held in the
(7-4) At this time, since the speed command buffer 0122 built in the virtual rotation
(7-5) Then, the phase command of the virtual
(7−6)次に、集中制御装置01は第1の印刷機10aから折り機15fの全てを速度制御に加えて位相制御をオンとする。
(7−7)ここで位相制御とはバーチャル回転指令発生装置0101の位相指令と電動機に付属するハイブリッドエンコーダの位相フィードバックの偏差、すなわち位相偏差ΔPを最小とする制御である。
(7−8)位相制御がオンとなると全ての印刷機はそれぞれの電動機が速度を変動させて原点合わせ制御を行い、バーチャル回転指令発生装置0101の位相指令と電動機の位相フィードバックの偏差、すなわち位相偏差ΔPが目的とする±ΔPs以内となると同期制御に移行する。
(7−9)位相制御がオンとなったとき、折り機15fは既にバーチャル回転指令発生装置0101の位相指令と合って運転しているので、即座に同期制御に移行する。
(7−10)すなわち、折り機15fは原点合わせを行わないので、折り機15fの手前で連続紙04は破断や紙詰まりを発生することがない。
(7−11)第1の印刷機10aから折り機15の全てが同期制御の状態となったら、印刷機の印刷胴はクローズとなって印刷を開始すると共に、集中制御装置01はS字加減速度パターンにて運転速度を増速し印刷を行う。
(7-6) Next, the
(7-7) Here, the phase control is control that minimizes the deviation between the phase command of the virtual
(7-8) When the phase control is turned on, all the printers perform the origin matching control by changing the speed of each motor, and the deviation between the phase command of the virtual
(7-9) When the phase control is turned on, since the
(7-10) That is, since the
(7-11) When all of the
ここで、原点合わせ制御も位相制御の範疇であり、本発明では位相制御を行って前記位相偏差ΔPが大であって目的とする小なる位相偏差ΔPsより大きいとき原点合わせ制御と称する。そして、速度制御に加えて位相制御を行って前記位相偏差ΔPが目的とする位相偏差ΔPsより小さいときを同期制御と称する。 Here, origin adjustment control is also a category of phase control, and in the present invention, when phase control is performed and the phase deviation ΔP is large and larger than a desired small phase deviation ΔPs, it is referred to as origin adjustment control. Then, when the phase control is performed in addition to the speed control and the phase deviation ΔP is smaller than the target phase deviation ΔPs, it is called synchronous control.
次に、図21は前記で説明した本発明の実施例3をグラフで説明しており、速度制御と位相制御による時間的遷移を模擬的に表している。そして、図21−(a)は前記バーチャル回転指令発生装置0101が出力する速度指令Vrの時間的遷移を、図21−(b)は位相指令Prの時間的推移を、図21−(c)は折り機の位相偏差ΔPの時間的遷移を、図21−(d)は印刷機の位相偏差ΔPの時間的遷移を示している。
Next, FIG. 21 is a graph for explaining the third embodiment of the present invention described above, and schematically shows temporal transitions by speed control and phase control. 21- (a) shows the temporal transition of the speed command Vr output from the virtual
始めに図21−(a)において、シャフトレス輪転印刷機は時刻T1に徐動速度Vjにより速度制御を開始し、時刻T3にて位相制御がオンとなるとしている。そして、後述する各印刷機の原点合わせが完了したら、或いは原点合わせを実行中に速度指令は増速し印刷速度Vkにて印刷を開始しその後定格速度Vsmまで増速する。 First, in FIG. 21- (a), the shaftless rotary printing press starts speed control at the slow speed Vj at time T1, and the phase control is turned on at time T3. Then, when the origin alignment of each printing press described later is completed, or while the origin alignment is being executed, the speed command is increased, printing is started at the printing speed Vk, and then the speed is increased to the rated speed Vsm.
次に図21−(b)において、前記バーチャル回転指令発生装置0101が出力する位相指令Prは徐動速度運転が開始する時刻T1から動作を始める。そして、時刻T2にて前記折り機15fの回転位相を前記バーチャル回転指令発生装置0101が内蔵する位相指令バッファ0123に位相プリセットする。このとき、前記図21−(a)に示す通り速度指令はなんら影響を受けずシャフトレス輪転印刷機は安定して運転している。次に、時刻T3にて位相制御がオンとなって各電動機は該位相指令Prに追従する動作となる。
Next, in FIG. 21- (b), the phase command Pr output from the virtual
すなわち、前記同期駆動装置側では前記時刻T1からT3において、前記バーチャル回転指令発生装置0101が出力する速度指令のみが有効であり位相指令は使用されていない。そして、時刻T3移行においては前記バーチャル回転指令発生装置0101が出力する速度指令及び位相指令が有効となる。
That is, on the side of the synchronous drive device, only the speed command output from the virtual rotation
図21−(c)は前記バーチャル回転指令発生装置0101と前記折り機の電動機07fの位相偏差ΔPを表すが、該折り機の電動機07fの回転位相をバーチャル回転指令発生装置0101に位相プリセットする時刻T2において該位相偏差は約ゼロであって、位相制御がオンとなる時刻T3まではゼロ近辺を推移する。そして、時刻T3にて位相制御がオンとなると前記位相偏差ΔPは既に目標とする位相偏差ΔPsより小さいので、原点合わせ制御を経ることなく同期制御に移行する。これにより、前記折り機の電動機07fは速度を大きく増減させて原点合わせを実行しないので、前記連続紙04は破断や紙詰まりを発生することがない。
FIG. 21- (c) shows the phase deviation ΔP between the virtual rotation
図21−(d)は前記バーチャル回転指令発生装置0101と例えば前記第1の印刷機の電動機07aの位相偏差ΔPを表す。そして、位相制御がオンとなる時刻T3までは該位相偏差ΔPは制御されていないのでランダムな値であって、時刻T3にて位相制御がオンとなると原点合わせを開始する。そして、時刻T4にて前記位相偏差ΔPが目標とする位相偏差±ΔPs以内となって同期制御に移行する。
FIG. 21- (d) shows the phase deviation ΔP between the virtual
ここで、前記において該折り機の電動機07fの回転位相をバーチャル回転指令発生装置0101に位相プリセットするタイミングは徐動速度中の時刻T2の例を示した。この位相プリセットするタイミングは前記シャフトレス輪転印刷機の電源をオンしたとき、あるいはシャフトレス輪転印刷機の電源をオンして運転を始める前が考えられる。
Here, the timing of phase presetting the rotation phase of the
このときも、シャフトレス輪転印刷機は印刷運転をする前に前記連続紙04を新たに通紙するために前記印刷機や折り機15fを単独にて速度制御によるインチング運転を行う。また、前記連続紙04の種類を変えるために、同様に前記印刷機や折り機15fを単独にてインチング運転を行って前記連続紙04を交換する操作を行う。それゆえ前記位相プリセットの後かような準備操作を行うと、前記折り機の電動機07fの回転位相とバーチャル回転指令発生装置0101の位相指令の偏差が大きくなる。そして、同期制御がオンとなったとき前記折り機15fは原点合わせ制御のモードから開始して前記電動機07fの加減速が大きくなり、前記連続紙04は破断や紙詰まりを発生することとなる。
Also at this time, the shaftless rotary printing press performs the inching operation by speed control independently for the printing machine and the
それゆえ、位相プリセットのタイミングは確実に位相制御を行う直前である前記図21−(c)の時刻T2とすべきである。さらには、位相制御をオンとする時刻T3にて、前記折り機の電動機07fの回転位相をバーチャル回転指令発生装置0101に位相プリセットする方法が操作ミスを解消し最適なタイミングである。
Therefore, the phase preset timing should be the time T2 in FIG. 21- (c), which is immediately before the phase control is reliably performed. Furthermore, the method of phase presetting the rotation phase of the
以上のように、本発明では優れた同期制御を実現するために、前記バーチャル回転指令発生装置0101、位相速度指令検出装置0601、位相速度FB検出装置0602、及びハイブリッドエンコーダ09aを共通するアーキテクチャにより構成する。そして、ハイブリッド方式のバーチャル回転指令発生装置とハイブリッドエンコーダを用いたハイブリッド方式の同期制御を実現し、高精度であって操作性の良い同期制御システムを実現するものである。
As described above, in the present invention, the virtual rotation
01 集中制御装置
0101 バーチャル回転指令発生装置
0102 フレーム信号発生器
0103 発信器
0104 フレームタイマ
0105 コンパレータ
0106 フレームタイマ最大レジスタ
0107 信号インターフェイス
0108 コンパレータ
0109 演算開始レジスタ
0111 速度設定器
0112 位相速度指令演算器
0113 パラメータ演算器
0114 パラメータ入力装置
0115、0116、0117ANDゲート
0118 加減速モード0発生器
0119 加減速モード1発生器
0119a (42)式による速度指令Vα1の演算ブロック
0119b (43)式による位相指令Pα1の演算ブロック
0120 加減速モード2発生器
0121 セレクタ
0122 速度指令バッファ
0123 位相指令バッファ
0124 プリセット用入力0124
0125 送信器
02 通信回線
02a 位相速度指令通信
02b フレーム信号
02c バーチャル回転指令通信回線
02d 汎用通信回線
02e アブソリュート信号
02f インクリメンタル信号
02g エンコーダ通信
03 給紙部
04 連続紙
05 インフィード
06a、06b、06f 同期駆動装置
0601 位相速度指令検出装置
0602 位相速度FB検出装置
0611 マイクロプロセッサ
0621 受信器
0622 データラッチ
0623 信号インターフェイス
0624 発信器
0625 制御用タイマ
0626 データラッチ
0627 データラッチ
0628 データラッチ
0629 位相速度指令メモリ
0630 キャプチャ時刻メモリ
0631 同期制御処理時刻メモリ
0641 受信器
0642 コンパレータ
0643 カウンタ
0644、0645 A/Dコンバータ
0661 ラッチ信号
0662 プリセット信号
0646 データラッチ
0647 ARCTAN演算器
0648、0649 位相フィードバックメモリ
07a、07b、07f 電動機
08a、08f ロータリエンコーダ
081 インクリメンタルエンコーダ
082 アブソリュートエンコーダ
09、09a、09b、09f ハイブリッドエンコーダ
10a 第1の印刷機
10b 第2の印刷機
10c 第3の印刷機
10d 第4の印刷機
11 ドライヤ
12 クーリング
13 ドラッグ
15f 折り機
01
Claims (12)
前記バーチャル回転指令発生装置は、位相速度指令演算器を内蔵し、
上記位相速度指令演算器は、
速度設定信号と、予め設定された加減速時間特性に基づき、加速のときは加速度が緩やかに増加する加速開始速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、加速度が一定の加速一定速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、および加速度が所定加速度から緩やかに減少する加速到達速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターンを演算して生成し、
減速のときは減速度が緩やかに増加する減速開始速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、減速度が一定の減速一定速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、および減速度が緩やかに減少する減速到達速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターンを演算して生成し、
上記加速開始速度指令パターン、加速一定速度指令パターンおよび加速到達速度指令パターンとそれぞれに対応した位相指令パターンに基づきS字の加速特性を得るとともに、上記減速開始速度指令パターン、減速一定速度指令パターンおよび減速到達速度指令パターンとそれぞれに対応した位相指令パターンに基づき、前記S字の減速特性を得て、このS字の加速特性、減速特性に基づき速度指令および位相指令を生成し、
この速度指令と位相指令は、位相速度指令通信信号として、通信回線により前記複数組の同期駆動装置に送出され、
前記複数の電動機はそれぞれハイブリッドエンコーダを付属し、
該ハイブリッドエンコーダは、アブソリュート信号として回転位相を出力するとともにインクリメンタル信号としてSIN信号とCOS信号を出力するものであり、
前記同期駆動装置は前記通信回線を介して送出された位相速度指令通信信号から位相指令と速度指令を抽出する位相速度指令検出装置と、
前記ハイブリッドエンコーダから出力されるアブソリュート信号とインクリメンタル信号から、位相フィードバック信号と速度フィードバック信号を検出する位相速度FB検出装置を備え、
前記同期駆動装置は前記位相速度指令検出装置及び位相速度FB検出装置の出力に基づき、前記電動機の速度及び位相を前記バーチャル回転指令発生装置が出力する速度指令及び位相指令に追従するように制御する
ことを特徴とする同期制御システム。 Consists of a centralized control device with a built-in virtual rotation command generator, multiple sets of synchronous drive devices and an electric motor,
The virtual rotation command generator has a built-in phase speed command calculator,
The phase speed command calculator is
Based on the speed setting signal and the preset acceleration / deceleration time characteristics, the acceleration start speed command pattern in which the acceleration gradually increases during acceleration, the corresponding phase command pattern, the acceleration constant speed command pattern with constant acceleration, and A corresponding phase command pattern and an acceleration arrival speed command pattern in which the acceleration gradually decreases from a predetermined acceleration and a corresponding phase command pattern are generated and calculated.
Deceleration start speed command pattern and phase command pattern corresponding to the deceleration start speed gradually increasing when decelerating, deceleration constant speed command pattern with constant deceleration and corresponding phase command pattern, and deceleration gradually decrease Calculate and generate the deceleration arrival speed command pattern and the corresponding phase command pattern,
Based on the acceleration start speed command pattern, the constant acceleration speed command pattern, and the phase command pattern corresponding to the acceleration arrival speed command pattern, an S-shaped acceleration characteristic is obtained, and the deceleration start speed command pattern, the constant deceleration speed command pattern, Based on the deceleration arrival speed command pattern and the corresponding phase command pattern, the S-shaped deceleration characteristic is obtained, and the speed command and the phase command are generated based on the S-shaped acceleration characteristic and the deceleration characteristic,
The speed command and the phase command are sent as a phase speed command communication signal to the plurality of sets of synchronous drive devices via a communication line,
Each of the plurality of electric motors includes a hybrid encoder,
The hybrid encoder outputs a rotational phase as an absolute signal and outputs a SIN signal and a COS signal as incremental signals.
The synchronous drive device is a phase speed command detection device that extracts a phase command and a speed command from a phase speed command communication signal sent via the communication line;
A phase velocity FB detection device for detecting a phase feedback signal and a velocity feedback signal from an absolute signal and an incremental signal output from the hybrid encoder;
The synchronous drive device controls the speed and phase of the motor to follow the speed command and phase command output by the virtual rotation command generator based on the outputs of the phase speed command detection device and the phase speed FB detection device. A synchronous control system characterized by that.
前記バーチャル回転指令発生装置は、
予め設定された速度設定信号が入力され、この速度設定信号から、時間の経過に対して速度指令がS字状に変化するS字の加減速特性を有する速度指令と、これに対応する位相指令を演算して生成し、生成した速度指令と位相指令を位相速度指令通信信号として外部に出力する位相速度指令演算器を内蔵し、
上記位相速度指令演算器は、
定格速度Vsmと、加速のときに速度指令が前記定格速度Vsmとなるまでの定格加速時間Tα0、加速開始時間Tα1、加速到達時間Tα3と、減速のときに速度指令が定格速度Vsmからゼロとなるまでの定格減速時間Tβ0、減速開始時間Tβ1、及び、減速到達時間Tβ3とからなる加減速時間特性が設定され、
前記加減速時間特性に基づき、加速のときは、上記加速開始時間Tα1の間に加速度が緩やかに増加する加速開始速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、上記[定格加速時間Tα0−加速開始時間Tα1−加速到達時間Tα3]の間の加速度が一定の加速一定速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、および上記加速到達時間Tα3の間に加速度が所定加速度から緩やかに減少し、速度指令が前記定格速度Vsmに到達する加速到達速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターンを演算して生成し、
減速のときは、上記減速開始時間Tβ1の間に、速度指令が上記定格速度Vsmから低下し減速度が緩やかに増加する減速開始速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、上記[定格加速時間Tβ0−加速開始時間Tβ1−加速到達時間Tβ3]の間の減速度が一定の減速一定速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、および上記減速到達時間Tβ3の間に速度指令が0まで低下し、減速度が緩やかに減少する減速到達速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターンを演算して生成し、
上記加速開始速度指令パターン、加速一定速度指令パターンおよび加速到達速度指令パターンとそれぞれに対応した位相指令パターンに基づき前記S字の加速特性を得るとともに、上記減速開始速度指令パターン、減速一定速度指令パターンおよび減速到達速度指令パターンとそれぞれに対応した位相指令パターンに基づき、前記S字の減速特性を得て、このS字の加速特性、減速特性に基づき前記速度指令および位相指令を生成し、
この速度指令と位相指令は、位相速度指令通信信号として、通信回線により前記複数組の同期駆動装置に送出され、
前記複数の電動機はそれぞれハイブリッドエンコーダを付属し、
該ハイブリッドエンコーダは、アブソリュート信号として、2のi乗以上の分解能で回転位相を出力し、インクリメンタル信号として、1回転当たり2のi乗以下のサイクル数のSIN信号とCOS信号を出力するものであり、
前記同期駆動装置は前記通信回線を介して送出された位相速度指令通信信号から位相指令と速度指令を抽出する位相速度指令検出装置と、
前記ハイブリッドエンコーダから出力されるアブソリュート信号とインクリメンタル信号から、位相フィードバック信号と速度フィードバック信号を検出する位相速度FB検出装置を備え、
前記同期駆動装置は、前記位相速度指令検出装置及び位相速度FB検出装置の出力に基づき、前記電動機の速度及び位相を前記バーチャル回転指令発生装置の指令に追従するように制御する
ことを特徴とする同期制御システム。 Consists of a centralized control device with a built-in virtual rotation command generator, multiple sets of synchronous drive devices and an electric motor,
The virtual rotation command generator is
A preset speed setting signal is input, and from this speed setting signal, a speed command having an S-curve acceleration / deceleration characteristic in which the speed command changes into an S shape over time, and a phase command corresponding thereto A built-in phase speed command calculator that outputs the generated speed command and phase command as a phase speed command communication signal to the outside,
The phase speed command calculator is
The rated speed Vsm, the rated acceleration time Tα0 until the speed command becomes the rated speed Vsm at the time of acceleration, the acceleration start time Tα1, the acceleration arrival time Tα3, and the speed command from the rated speed Vsm becomes zero at the time of deceleration. Acceleration / deceleration time characteristics consisting of rated deceleration time Tβ0 until deceleration start time Tβ1 and deceleration arrival time Tβ3 are set,
Based on the acceleration / deceleration time characteristics, when accelerating, the acceleration start speed command pattern in which the acceleration gradually increases during the acceleration start time Tα1 and the phase command pattern corresponding thereto, [rated acceleration time Tα0−acceleration start time] Acceleration constant speed command pattern with constant acceleration during Tα1-acceleration arrival time Tα3] and phase command pattern corresponding thereto, and acceleration gradually decreases from a predetermined acceleration during the acceleration arrival time Tα3. An acceleration arrival speed command pattern that reaches the rated speed Vsm and a corresponding phase command pattern are calculated and generated,
At the time of deceleration, during the deceleration start time Tβ1, the speed command decreases from the rated speed Vsm, and the deceleration start speed command pattern in which the deceleration gradually increases and the corresponding phase command pattern, [rated acceleration time Tβ0 -Deceleration constant speed command pattern with a constant deceleration between acceleration start time Tβ1 and acceleration arrival time Tβ3], a phase command pattern corresponding thereto, and the speed command decreases to 0 during the deceleration arrival time Tβ3. Calculate and generate a deceleration arrival speed command pattern that gradually decreases in speed and a corresponding phase command pattern,
The S-shaped acceleration characteristics are obtained based on the acceleration start speed command pattern, the constant acceleration speed command pattern, and the phase command pattern corresponding to the acceleration arrival speed command pattern, and the deceleration start speed command pattern, constant deceleration speed command pattern. And the deceleration arrival speed command pattern and the phase command pattern corresponding to each, obtaining the S-shaped deceleration characteristics, and generating the speed command and phase command based on the S-shaped acceleration characteristics and deceleration characteristics,
The speed command and the phase command are sent as a phase speed command communication signal to the plurality of sets of synchronous drive devices via a communication line,
Each of the plurality of electric motors includes a hybrid encoder,
The hybrid encoder outputs a rotation phase with a resolution of 2 to the power of 1 as an absolute signal, and outputs a SIN signal and a COS signal with a cycle number of 2 to the power of 2 or less per rotation as an incremental signal. ,
The synchronous drive device is a phase speed command detection device that extracts a phase command and a speed command from a phase speed command communication signal sent via the communication line;
A phase velocity FB detection device for detecting a phase feedback signal and a velocity feedback signal from an absolute signal and an incremental signal output from the hybrid encoder;
The synchronous drive device controls the speed and phase of the motor so as to follow the command of the virtual rotation command generation device based on the outputs of the phase velocity command detection device and the phase velocity FB detection device. Synchronous control system.
加速のとき、(αa×t2 )からなる速度指令関数Vα1と、時間の3乗による(αa/3×t3 )からなる位相指令関数Pα1を生成し、該係数αaは予め前記加減速時間特性から演算して定め、
加速開始時間Tα1における加速開始速度指令パターンを上記速度指令関数Vα1に基づき定めるとともに、上記加速開始時間Tα1における加速開始位相指令パターンを上記位相指令関数Pα1に基づき定め、
加速度が一定の期間について、時間に比例した(αb×t)からなる速度指令関数Vα2と、時間の2乗による(αb/2×t2 )からなる位相指令関数Pα2を生成し、該係数αbは予め前記加減速時間特性から演算して定め、
加速度一定期間における加速一定速度指令パターンを上記速度指令関数Vα2に基づき定めるとともに、上記加速度一定期間における加速一定位相指令パターンを上記位相指令関数Pα2に基づき定め、
さらに、加速到達時間Tα3について、時間の2乗による{−αd×(t−Tα3)2 +αf}となる速度指令関数Vα3と、時間の3乗による{−αd/3×(t−Tα3)3 }からなる位相指令関数Pα3を生成し、該係数αdは予め前記加減速時間特性から演算して定め、
加速到達時間Tα3における加速到達速度指令パターンを上記速度指令関数Vα3に基づき定めるとともに、上記加速到達時間Tα3における加速到達位相指令パターンを上記位相指令関数Pα3に基づき定める
ことを特徴とする請求項2に記載の同期制御システム。 The phase speed command calculator included in the virtual rotation command generator is:
At the time of acceleration, a speed command function Vα1 composed of (αa × t 2 ) and a phase command function Pα1 composed of (αa / 3 × t 3 ) by the third power of time are generated, and the coefficient αa is previously determined as the acceleration / deceleration time. Calculated from the characteristics
An acceleration start speed command pattern at the acceleration start time Tα1 is determined based on the speed command function Vα1, and an acceleration start phase command pattern at the acceleration start time Tα1 is determined based on the phase command function Pα1.
For a period in which the acceleration is constant, a speed command function Vα2 composed of (αb × t) proportional to time and a phase command function Pα2 composed of (αb / 2 × t 2 ) by the square of time are generated, and the coefficient αb Is determined in advance from the acceleration / deceleration time characteristics,
An acceleration constant speed command pattern for a constant acceleration period is determined based on the speed command function Vα2, and an acceleration constant phase command pattern for the acceleration constant period is determined based on the phase command function Pα2.
Further, for the acceleration arrival time Tα3, a speed command function Vα3 that is {−αd × (t−Tα3) 2 + αf} by the square of time, and {−αd / 3 × (t−Tα3) 3 by the cube of time. }, And the coefficient αd is determined in advance from the acceleration / deceleration time characteristics,
The acceleration arrival speed command pattern at the acceleration arrival time Tα3 is determined based on the speed command function Vα3, and the acceleration arrival phase command pattern at the acceleration arrival time Tα3 is determined based on the phase command function Pα3. The synchronous control system described.
前記速度設定が変化して前記速度指令と異なってその速度設定変化量が正であるとともに、該速度設定変化量が、加速開始時間Tα1の間における速度指令の増加量と加速到達時間Tα3における速度指令の増加量とを加えた値を越えるとき、加減速モード1とし、 上記加減速モード1において、
上記加速度が緩やかに増加する加速開始速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、加速度が一定の加速一定速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターン、および加速度が所定加速度から緩やかに減少する加速到達速度指令パターンとそれに対応した位相指令パターンを演算して生成し、これらの指令パターンからS字の加速特性を得て、
また、前記速度設定変化量が正であるとともに、速度設定変化量が、前記加速開始時間Tα1の間における速度指令の増加量と加速到達時間Tα3における速度指令の増加量との和以下のとき加減速モード2とし、
上記加減速モード2において、
上記加速度が緩やかに増加する加速開始速度指令パターンとそれぞれに対応した位相指令パターン、および加速度が所定加速度から緩やかに減少する加速到達速度指令パターンとそれぞれに対応した位相指令パターンを演算して生成し、これらの指令パターンからS字の加速特性を得る
ことを特徴とする請求項3に記載の同期制御システム。 The phase speed command calculator built in the virtual rotation command generator constantly monitors the speed setting as an input and the speed command as an output,
The speed setting changes to be different from the speed command, and the speed setting change amount is positive, and the speed setting change amount is an increase amount of the speed command during the acceleration start time Tα1 and a speed at the acceleration arrival time Tα3. When exceeding the value obtained by adding the command increment, the acceleration / deceleration mode 1 is set.
The acceleration start speed command pattern in which the acceleration increases slowly and the corresponding phase command pattern, the acceleration constant speed command pattern in which the acceleration is constant and the corresponding phase command pattern, and the acceleration arrival speed in which the acceleration gradually decreases from the predetermined acceleration A command pattern and a phase command pattern corresponding to the command pattern are calculated and generated, and an S-shaped acceleration characteristic is obtained from these command patterns.
The speed setting change amount is positive and the speed setting change amount is less than or equal to the sum of the speed command increase amount during the acceleration start time Tα1 and the speed command increase amount during the acceleration arrival time Tα3. Deceleration mode 2
In the acceleration / deceleration mode 2,
The acceleration start speed command pattern in which the acceleration gradually increases and the phase command pattern corresponding to the acceleration start speed command pattern, and the acceleration arrival speed command pattern in which the acceleration gradually decreases from the predetermined acceleration, and the phase command pattern corresponding to each are generated. 4. The synchronous control system according to claim 3, wherein an S-shaped acceleration characteristic is obtained from these command patterns.
加速開始時間Tα1における加速開始速度指令パターンを上記速度指令関数Vα1に基づき定めるとともに、上記加速開始時間Tα1における加速開始位相指令パターンを上記位相指令関数Pα1に基づき定め、
加速度一定期間における加速一定速度指令パターンを上記速度指令関数Vα2に基づき定めるとともに、上記加速度一定期間における加速一定位相指令パターンを上記位相指令関数Pα2に基づき定め、
加速到達時間Tα3における加速到達速度指令パターンを上記速度指令関数Vα3に基づき定めるとともに、上記加速到達時間Tα3における加速到達位相指令パターンを上記位相指令関数Pα3に基づき定める
ことを特徴とする請求項4に記載の同期制御システム。 When in the acceleration / deceleration mode 1,
An acceleration start speed command pattern at the acceleration start time Tα1 is determined based on the speed command function Vα1, and an acceleration start phase command pattern at the acceleration start time Tα1 is determined based on the phase command function Pα1.
An acceleration constant speed command pattern for a constant acceleration period is determined based on the speed command function Vα2, and an acceleration constant phase command pattern for the acceleration constant period is determined based on the phase command function Pα2.
5. The acceleration arrival speed command pattern at the acceleration arrival time Tα3 is determined based on the speed command function Vα3, and the acceleration arrival phase command pattern at the acceleration arrival time Tα3 is determined based on the phase command function Pα3. The synchronous control system described.
加速開始時間Tα1より小となる短縮した加速開始時間TαELを前記加減速時間特性から演算して生成し、
短縮した加速開始時間TαELにおける加速開始速度指令パターンを、上記加速開始時間TαELと、速度指令関数Vα1から導かれる速度指令関数Vα4により定めるとともに、上記加速開始時間TαELにおける加速開始位相指令パターンを上記加速開始時間TαELと、位相指令関数Pα1から導かれる位相指令関数Pα4に基づき定め、
また、加速到達時間Tα3より小となる短縮した加速到達時間TαLKを前記加減速時間特性から演算して生成し、
短縮した加速到達時間TαLKにおける加速到達速度指令パターンを、上記加速到達時間TαLKと、速度指令関数Vα3から導かれる速度指令関数Vα5により定めるとともに、上記加速到達時間TαLKにおける加速到達位相指令パターンを上記加速到達時間TαLKと、位相指令関数Pα3から導かれる位相指令関数Pα5に基づき定める
ことを特徴とする請求項4に記載の同期制御システム。 In acceleration / deceleration mode 2 above,
A shortened acceleration start time TαEL that is smaller than the acceleration start time Tα1 is calculated from the acceleration / deceleration time characteristics and generated,
The acceleration start speed command pattern at the shortened acceleration start time TαEL is determined by the acceleration start time TαEL and the speed command function Vα4 derived from the speed command function Vα1, and the acceleration start phase command pattern at the acceleration start time TαEL is determined by the acceleration. Based on the start time TαEL and the phase command function Pα4 derived from the phase command function Pα1,
Further, a shortened acceleration arrival time TαLK that is smaller than the acceleration arrival time Tα3 is calculated from the acceleration / deceleration time characteristics, and is generated.
The acceleration arrival speed command pattern at the shortened acceleration arrival time TαLK is determined by the acceleration arrival time TαLK and the speed command function Vα5 derived from the speed command function Vα3, and the acceleration arrival phase command pattern at the acceleration arrival time TαLK is determined by the acceleration. 5. The synchronous control system according to claim 4, wherein the synchronous control system is determined based on an arrival time TαLK and a phase command function Pα5 derived from the phase command function Pα3.
時間信号を基準として、前記加減速時間特性に基づき前記速度指令と位相指令とを、それぞれ独立して演算する
ことを特徴とする請求項1、2、3、4、5または請求項6に記載の同期制御システム。 The phase speed command calculator included in the virtual rotation command generator is:
7. The speed command and the phase command are calculated independently based on the acceleration / deceleration time characteristics with reference to a time signal, respectively. Synchronous control system.
ことを特徴とする請求項1、2、3、4、5または請求項6に記載の同期制御システム。 The phase speed command computing unit incorporated in the virtual rotation command generation device includes means for holding a preset phase input, and when the preset phase input is given from the outside, the preset phase input is used as an initial value to set the speed. The synchronous control system according to claim 1, wherein the phase command is calculated independently of the command.
前記バーチャル回転指令発生装置は、フレーム信号発生器と位相速度指令演算器を内蔵し、
前記フレーム信号発生器は、所定の時間間隔で上記位相速度指令演算器に演算開始信号を送出するとともに、時間基準となるフレーム信号を生成して上記複数組の同期駆動装置に送出し、
上記位相速度指令演算器は、
前記フレーム信号発生器が送出する演算開始信号を時間基準として、予め設定された速度設定信号から、時間の経過に対して速度指令がS字状に変化するS字の加減速特性を有する速度指令Vrと、これに対応する位相指令Prを演算して生成し、
前記フレーム信号が出力される時点における上記速度指令と位相指令は、位相速度指令通信信号として、通信回線により前記複数組の同期駆動装置に送出され、
前記複数の電動機はそれぞれハイブリッドエンコーダを付属し、
該ハイブリッドエンコーダは、アブソリュート信号として回転位相を出力するとともにインクリメンタル信号としてSIN信号とCOS信号を出力するものであり、
前記同期駆動装置は前記通信回線を介して送出された位相速度指令通信信号から位相指令と速度指令を抽出する位相速度指令検出装置と、
前記ハイブリッドエンコーダから出力されるアブソリュート信号とインクリメンタル信号から、位相フィードバック信号と速度フィードバック信号を検出する位相速度FB検出装置を備え、
前記同期駆動装置は制御用タイマを内蔵し、前記フレーム信号を受信したときの前記制御用タイマが出力する時刻を記録し、
前記同期駆動装置は、同期制御の演算を行うとき、ラッチ信号を出力し、このラッチ信号により前記制御用タイマから同期制御処理時刻を得て、前記バーチャル回転指令発生装置から受信した速度指令、位相指令と上記フレーム信号を受信したときの時刻から、該同期制御処理時刻における補間速度指令、補間位相指令を求め、
また、上記ラッチ信号が出力されるタイミングで、ハイブリッドエンコーダのアブソリュート信号とインクリメンタル信号を取り込み、これから位相フィードバック信号、及び速度フィードバック信号を得て、
同時刻の補間速度指令、補間位相指令と位相フィードバック信号、及び速度フィードバック信号を比較して、前記電動機の速度及び位相を前記バーチャル回転指令発生装置の指令に追従するように制御する
ことを特徴とする同期制御システム。 Consists of a centralized control device with a built-in virtual rotation command generator, multiple sets of synchronous drive devices and an electric motor,
The virtual rotation command generator includes a frame signal generator and a phase speed command calculator,
The frame signal generator sends a calculation start signal to the phase velocity command calculator at a predetermined time interval, generates a frame signal serving as a time reference, and sends the frame signal to the plurality of sets of synchronous drive devices.
The phase speed command calculator is
A speed command having an S-curve acceleration / deceleration characteristic in which a speed command changes into an S-shape with the passage of time from a preset speed setting signal with a calculation start signal sent from the frame signal generator as a time reference. Vr and the phase command Pr corresponding to this are generated by calculation,
The speed command and the phase command at the time when the frame signal is output are sent to the plurality of sets of synchronous drive devices via a communication line as a phase speed command communication signal,
Each of the plurality of electric motors includes a hybrid encoder,
The hybrid encoder outputs a rotational phase as an absolute signal and outputs a SIN signal and a COS signal as incremental signals.
The synchronous drive device is a phase speed command detection device that extracts a phase command and a speed command from a phase speed command communication signal sent via the communication line;
A phase velocity FB detection device for detecting a phase feedback signal and a velocity feedback signal from an absolute signal and an incremental signal output from the hybrid encoder;
The synchronous drive device has a built-in control timer, and records the time output by the control timer when the frame signal is received,
The synchronous drive device outputs a latch signal when performing a synchronous control operation, obtains a synchronous control processing time from the control timer based on the latch signal, and receives a speed command, a phase received from the virtual rotation command generator. From the time when the command and the frame signal are received, the interpolation speed command and the interpolation phase command at the synchronous control processing time are obtained,
Also, at the timing when the latch signal is output, an absolute signal and an incremental signal of the hybrid encoder are captured, and from this, a phase feedback signal and a speed feedback signal are obtained,
The interpolation speed command at the same time, the interpolation phase command and the phase feedback signal, and the speed feedback signal are compared, and the speed and phase of the motor are controlled to follow the command of the virtual rotation command generator. Synchronous control system.
前記バーチャル回転指令発生装置はフレーム信号発生器と位相速度指令演算器を内蔵し、
前記フレーム信号発生器は、一定の周波数のパルス信号によりカウントアップし、所定のカウント値になったときクリアされるフレームタイマを備え、所定の時間間隔で上記位相速度指令演算器に演算開始信号を送出するとともに、時間基準となるフレーム信号を生成してして上記複数組の同期駆動装置に送出し、
前記位相速度指令演算器は、前記フレーム信号発生器が送出する演算開始信号を時間基準として、予め設定された速度設定信号から、時間の経過に対して速度指令がS字状に変化するS字の加減速特性を有する速度指令Vrと、これに対応する位相指令Prを演算して生成し、
上記フレーム信号が送出される時刻t[n]以前に、時刻t[n]における速度指令Vr(t[ n] )及び位相指令Pr(t[ n] )と、時刻t[n]と時刻t[n+1]間の速度指令の差である速度指令偏差ΔVr(t[ n+1] )及び位相指令の差である位相指令偏差ΔPr(t[ n+1] )を、前記位相速度指令通信信号として、時刻t[n]までに通信回線から前記複数組の同期駆動装置に送出し、
前記フレーム信号発生器は、上記送信時刻以後の時刻t[n]に、フレーム信号を通信回線から前記同期駆動装置に送出し、
前記複数の電動機はそれぞれハイブリッドエンコーダを付属し、
該ハイブリッドエンコーダは、アブソリュート信号として、2のi乗以上の分解能で回転位相を出力し、インクリメンタル信号として、1回転当たり2のi乗以下のサイクル数のSIN信号とCOS信号を出力するものであり、
前記同期駆動装置は前記通信回線を介して送出された、位相速度指令通信信号から位相指令と速度指令を抽出する位相速度指令検出装置と、
前記ハイブリッドエンコーダから出力されるアブソリュート信号とインクリメンタル信号から、位相フィードバック信号と速度フィードバック信号を検出する位相速度FB検出装置を備え、
前記同期駆動装置は制御用タイマを内蔵し、
前記位相速度指令検出装置は前記位相速度指令通信により速度指令Vr(t[ n] )及び位相指令Pr(t[ n] )と、時刻t[n]と時刻t[n+1]間の速度指令偏差ΔVr(t[ n+1] )及び位相指令偏差ΔPr(t[ n+1] )を受信するとともに、前記フレーム信号を受信したときの前記制御用タイマが出力する時刻t[n]を記録し、
前記同期駆動装置は同期制御の演算を行うときラッチ信号を出力し、前記制御用タイマからラッチ信号が出力されたときの同期制御処理時刻tf[n]を得て、上記記録されている時刻t[n]と、上記受信した信号に基づき同期制御処理時刻tf[n]における補間速度指令Vh(tf[n])、補間位相指令Ph(tf[n])を求め、
また、上記ラッチ信号に同期して同期制御処理時刻tf[n]における位相フィードバック信号、及び速度フィードバック信号を得て、上記補間位相指令及び補間速度指令と位相フィードバック信号と速度フィードバック信号を比較し、前記電動機の速度及び位相を前記バーチャル回転指令発生装置の指令に追従するように制御する
ことを特徴とする同期制御システム。 Consists of a centralized control device with a built-in virtual rotation command generator, multiple sets of synchronous drive devices and an electric motor,
The virtual rotation command generator includes a frame signal generator and a phase speed command calculator,
The frame signal generator includes a frame timer that counts up with a pulse signal of a constant frequency and is cleared when a predetermined count value is reached, and sends a calculation start signal to the phase speed command calculator at a predetermined time interval. Along with sending out, generate a frame signal as a time reference and send it to the multiple sets of synchronous drive devices,
The phase speed command computing unit is an S-shape in which the speed command changes in an S-shape over time from a preset speed setting signal with the computation start signal sent from the frame signal generator as a time reference. A speed command Vr having the acceleration / deceleration characteristics and a phase command Pr corresponding to the speed command Vr are generated and generated.
Prior to time t [n] at which the frame signal is transmitted, speed command Vr (t [n]) and phase command Pr (t [n]) at time t [n], time t [n], and time t The speed command deviation ΔVr (t [n + 1]), which is the speed command difference between [n + 1], and the phase command deviation ΔPr (t [n + 1]), which is the phase command difference, are used as the phase speed command communication signal at time t. [N] is sent from the communication line to the plurality of sets of synchronous drive devices,
The frame signal generator sends a frame signal from a communication line to the synchronous drive device at time t [n] after the transmission time,
Each of the plurality of electric motors includes a hybrid encoder,
The hybrid encoder outputs a rotation phase with a resolution of 2 to the power of 1 as an absolute signal, and outputs a SIN signal and a COS signal with a cycle number of 2 to the power of 2 or less per rotation as an incremental signal. ,
The synchronous drive device is a phase speed command detection device that extracts a phase command and a speed command from a phase speed command communication signal sent via the communication line;
A phase velocity FB detection device for detecting a phase feedback signal and a velocity feedback signal from an absolute signal and an incremental signal output from the hybrid encoder;
The synchronous drive device incorporates a control timer,
The phase speed command detecting device detects the speed command deviation between the time command t [n] and the time command t [n + 1] by the speed command Vr (t [n]) and the phase command Pr (t [n]) by the phase speed command communication. Receiving ΔVr (t [n + 1]) and phase command deviation ΔPr (t [n + 1]), and recording the time t [n] output by the control timer when the frame signal is received;
The synchronous drive device outputs a latch signal when performing a synchronous control operation, obtains a synchronous control processing time tf [n] when the latch signal is output from the control timer, and records the time t Based on [n] and the received signal, an interpolation speed command Vh (tf [n]) and an interpolation phase command Ph (tf [n]) at the synchronization control processing time tf [n] are obtained,
In addition, a phase feedback signal and a speed feedback signal at the synchronization control processing time tf [n] are obtained in synchronization with the latch signal, and the interpolation phase command, the interpolation speed command, the phase feedback signal, and the speed feedback signal are compared, A synchronous control system for controlling the speed and phase of the electric motor so as to follow a command of the virtual rotation command generator.
ことを特徴とする請求項10の同期制御システム。 The phase velocity FB detector initializes the upper i bits of the rotation phase to be detected with the absolute signal, and then counts and updates the upper i bits for each cycle of the SIN signal or COS signal. 11. The synchronous control system according to claim 10, wherein the lower (m + 2) bits of the phase are interpolated with an electrical angle obtained by digitizing the SIN signal and the COS signal with an A / D converter.
前記バーチャル回転指令発生装置は、
予め設定された速度設定信号が入力され、この速度設定信号から、時間の経過に対して速度指令がS字状に変化するS字の加減速特性を有する速度指令と、これに対応する位相指令を演算して生成し、生成した速度指令と位相指令を位相速度指令通信信号として外部に出力する位相速度指令演算器を内蔵し、
この速度指令と位相指令は、位相速度指令通信信号として、通信回線により前記複数組の同期駆動装置に送出され、
前記複数の電動機はそれぞれハイブリッドエンコーダを付属し、
該ハイブリッドエンコーダは、アブソリュート信号として、2のi乗以上の分解能で回転位相を出力し、インクリメンタル信号として、1回転当たり2のi乗以下のサイクル数のSIN信号とCOS信号を出力するものであり、
前記同期駆動装置は前記通信回線を介して送出された位相速度指令通信信号から位相指令と速度指令を抽出する位相速度指令検出装置と、
前記ハイブリッドエンコーダから出力されるアブソリュート信号とインクリメンタル信号から、位相フィードバック信号と速度フィードバック信号を検出する位相速度FB検出装置を備え、
前記同期駆動装置は、前記位相速度指令検出装置及び位相速度FB検出装置の出力に基づき、前記電動機の速度及び位相を前記バーチャル回転指令発生装置の指令に追従するように制御する同期制御システムにおける同期起動方法であって、
前記シャフトレス輪転印刷機を徐動速度による徐動速度運転を開始せしめ、
その後、前記集中制御装置は位相制御をオンとし、このとき即座に前記折り機のハイブリッドエンコーダの位相フィードバック信号を前記位相速度指令演算器が生成する位相指令に位相プリセットして初期化し、
これにより、前記折り機は原点合わせ制御を行うことなく同期制御に移行し、前記複数の印刷機は原点合わせを行った後同期制御に移行させ、
前記複数の印刷機が原点合わせを終了した後または原点合わせ中に速度指令を増速することを特徴とする同期制御システムの同期起動方法。 A shaftless rotary printing press is composed of a centralized control device with a built-in virtual rotation command generator, a plurality of sets of synchronous drive devices and an electric motor
The virtual rotation command generator is
A preset speed setting signal is input, and from this speed setting signal, a speed command having an S-curve acceleration / deceleration characteristic in which the speed command changes into an S shape over time, and a phase command corresponding thereto A built-in phase speed command calculator that outputs the generated speed command and phase command as a phase speed command communication signal to the outside,
The speed command and the phase command are sent as a phase speed command communication signal to the plurality of sets of synchronous drive devices via a communication line,
Each of the plurality of electric motors includes a hybrid encoder,
The hybrid encoder outputs a rotation phase with a resolution of 2 to the power of 1 as an absolute signal, and outputs a SIN signal and a COS signal with a cycle number of 2 to the power of 2 or less per rotation as an incremental signal. ,
The synchronous drive device is a phase speed command detection device that extracts a phase command and a speed command from a phase speed command communication signal sent via the communication line;
A phase velocity FB detection device for detecting a phase feedback signal and a velocity feedback signal from an absolute signal and an incremental signal output from the hybrid encoder;
The synchronous drive device is synchronized in a synchronous control system that controls the speed and phase of the motor to follow the command of the virtual rotation command generator based on the outputs of the phase velocity command detection device and the phase velocity FB detection device. A startup method,
The shaftless rotary printing press is started to operate at a slow speed by a slow speed,
Thereafter, the centralized control device turns on phase control, and at this time, the phase feedback signal of the hybrid encoder of the folding machine is immediately preset and initialized to the phase command generated by the phase speed command calculator,
Thereby, the folding machine shifts to synchronous control without performing origin adjustment control, and the plurality of printing machines shift to synchronous control after performing origin alignment,
A synchronous activation method for a synchronous control system, wherein the speed command is increased after the plurality of printing presses have completed origin adjustment or during origin adjustment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007248586A JP5121369B2 (en) | 2007-09-26 | 2007-09-26 | Synchronous control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007248586A JP5121369B2 (en) | 2007-09-26 | 2007-09-26 | Synchronous control system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009081931A true JP2009081931A (en) | 2009-04-16 |
JP5121369B2 JP5121369B2 (en) | 2013-01-16 |
Family
ID=40656285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007248586A Active JP5121369B2 (en) | 2007-09-26 | 2007-09-26 | Synchronous control system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5121369B2 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009213320A (en) * | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Synchronous control method and synchronous control system |
JP2013526418A (en) * | 2010-05-14 | 2013-06-24 | シュトイブリー・ファベルゲ | Method for controlling an automated work cell |
CN111032357A (en) * | 2017-08-21 | 2020-04-17 | 曼罗兰纸张有限责任公司 | Adjustment of a printer with multiple main drive motors |
EP3562027A4 (en) * | 2016-12-22 | 2020-07-29 | Nidec Corporation | Multi-motor system |
CN113443489A (en) * | 2020-03-27 | 2021-09-28 | 住友重机械工业株式会社 | Conveying system and input circuit |
CN113890422A (en) * | 2021-09-28 | 2022-01-04 | 北京建筑大学 | Multi-motor synchronous control method and device based on virtual motor |
WO2024131478A1 (en) * | 2022-12-20 | 2024-06-27 | 裕太微(上海)电子有限公司 | Detection system for vehicle-mounted ethernet link synchronization signal |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000071427A (en) * | 1998-08-31 | 2000-03-07 | Dainippon Printing Co Ltd | Device and method for acceleration and deceleration of printing and processing machine |
JP2000253694A (en) * | 1999-02-25 | 2000-09-14 | Tokyo Kikai Seisakusho Ltd | Synchronized controller |
JP2004009508A (en) * | 2002-06-06 | 2004-01-15 | Toshiba Mach Co Ltd | Servo control device for rotary printing machine and servo control method |
JP2005245129A (en) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Communication device for synchronous control |
JP2006194766A (en) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Initial phase detector |
JP2007202357A (en) * | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Synchronous control system |
-
2007
- 2007-09-26 JP JP2007248586A patent/JP5121369B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000071427A (en) * | 1998-08-31 | 2000-03-07 | Dainippon Printing Co Ltd | Device and method for acceleration and deceleration of printing and processing machine |
JP2000253694A (en) * | 1999-02-25 | 2000-09-14 | Tokyo Kikai Seisakusho Ltd | Synchronized controller |
JP2004009508A (en) * | 2002-06-06 | 2004-01-15 | Toshiba Mach Co Ltd | Servo control device for rotary printing machine and servo control method |
JP2005245129A (en) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Communication device for synchronous control |
JP2006194766A (en) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Initial phase detector |
JP2007202357A (en) * | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Synchronous control system |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009213320A (en) * | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Synchronous control method and synchronous control system |
JP2013526418A (en) * | 2010-05-14 | 2013-06-24 | シュトイブリー・ファベルゲ | Method for controlling an automated work cell |
EP3562027A4 (en) * | 2016-12-22 | 2020-07-29 | Nidec Corporation | Multi-motor system |
US10862410B2 (en) | 2016-12-22 | 2020-12-08 | Nidec Corporation | Multi-motor system |
CN111032357A (en) * | 2017-08-21 | 2020-04-17 | 曼罗兰纸张有限责任公司 | Adjustment of a printer with multiple main drive motors |
CN111032357B (en) * | 2017-08-21 | 2022-03-18 | 曼罗兰纸张有限责任公司 | Adjusting device for printer with multiple main driving motors |
CN113443489A (en) * | 2020-03-27 | 2021-09-28 | 住友重机械工业株式会社 | Conveying system and input circuit |
KR20210120835A (en) | 2020-03-27 | 2021-10-07 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | Transporting system and Input circuit |
CN113890422A (en) * | 2021-09-28 | 2022-01-04 | 北京建筑大学 | Multi-motor synchronous control method and device based on virtual motor |
CN113890422B (en) * | 2021-09-28 | 2023-10-03 | 北京建筑大学 | Multi-motor synchronous control method and device based on virtual motor |
WO2024131478A1 (en) * | 2022-12-20 | 2024-06-27 | 裕太微(上海)电子有限公司 | Detection system for vehicle-mounted ethernet link synchronization signal |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5121369B2 (en) | 2013-01-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5121369B2 (en) | Synchronous control system | |
US6111384A (en) | Method for controlling motor speed | |
JP4606177B2 (en) | Initial phase detector | |
US20090085507A1 (en) | Simulated encoder pulse output system and method | |
US9250258B2 (en) | Sensor arrangement for speed measurement | |
JP6103927B2 (en) | Position detection device, drive control device, and lens device | |
US20050213111A1 (en) | Position detecting device | |
CN1924748B (en) | Image pickup apparatus and method for controlling the same | |
US7925462B2 (en) | Position-measuring device and method for transmitting information concerning movement | |
GB1559457A (en) | Absolute resolver digitzer | |
JP3383264B2 (en) | Synchronous control device | |
EP1912325B1 (en) | Electronic line shaft with phased lock loop filtering and predicting | |
CN112621198B (en) | Screw locking machine control method, device, equipment and storage medium | |
US4107654A (en) | Numerical control system having a position processing unit operated upon a power failure | |
JP4937162B2 (en) | Synchronization control method and synchronization control system | |
US5572018A (en) | Method and apparatus to detect absolute position using encoder having a counter clear signal | |
US5233279A (en) | Feedback-type position control method | |
JP4573540B2 (en) | Communication device for synchronous control | |
JP2005143114A (en) | Switching circuit for performing clock interpolation | |
JP6063818B2 (en) | Synchronous drive | |
US8004230B2 (en) | Device for controlling a rotary press | |
CN218505474U (en) | Printing machine | |
JP2664331B2 (en) | Motor control device | |
JP2002112566A (en) | Motor controller | |
JP4123362B2 (en) | Absolute position detection method for fully closed control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091104 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120207 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120327 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121023 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121023 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151102 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5121369 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |