JP2009177881A - Motor controller - Google Patents
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Description
本発明は、複数のモータを使用して、1つの可動部の位置、速度を制御するタンデム制御方式のモータ制御装置に関するもので、各モータの位置を検出する位置センサとは別に、可動物の位置を直接検出するための単一の位置センサを備える制御対象に適用される。 The present invention relates to a tandem control type motor control device that uses a plurality of motors to control the position and speed of one movable part, and separately from position sensors that detect the position of each motor, The present invention is applied to a control object including a single position sensor for directly detecting the position.
工作機械のテーブル等では、可動部質量が大きく、1個のモータでは加減速時に十分な加速度が得られない場合等に、複数のモータを使用して、1つの可動部を駆動するタンデム制御が行われる。タンデム動作するマスター軸とスレーブ軸の、それぞれの位置、速度制御部間で、制御パラメータの受け渡しを行って、両軸が可動部に与える推力が均等になるよう制御する構成の装置(例えば特許文献1)や、前記構成でスレーブ側モータのトルク指令をマスター軸モータ指令トルクの低周波成分に漸近させる装置(例えば特許文献2)が知られている。 In machine tool tables, etc., when the mass of the movable part is large and sufficient acceleration cannot be obtained with one motor during acceleration / deceleration, tandem control to drive one movable part using multiple motors is possible. Done. An apparatus configured to perform control so that thrust applied to the movable part is equalized by passing control parameters between the position and speed control parts of the master axis and slave axis that operate in tandem (for example, Patent Documents) 1) and a device that makes the torque command of the slave motor asymptotically approach the low frequency component of the master shaft motor command torque with the above-described configuration (for example, Patent Document 2) is known.
モータと可動部の間のトルク伝達が、ボールネジやギアを介して行われる場合は、単一のモータで駆動される場合と同様に、伝達機構のバックラッシュやロストモーションの影響を避けるために、可動部の位置を直接測定するフルクローズドループ位置制御のためのセンサが使用される。本発明が対象としている、可動部にセンサを1カ所のみ取り付けたシステムでの従来技術によるダンデム制御例を以下に説明する。 When torque transmission between the motor and the moving part is performed via a ball screw or gear, as in the case of driving with a single motor, in order to avoid the influence of backlash and lost motion of the transmission mechanism, A sensor for full closed loop position control that directly measures the position of the moving part is used. An example of dandem control according to the prior art in a system in which only one sensor is attached to a movable part, which is a subject of the present invention, will be described below.
図2は、フルクローズドループ位置制御用の位置センサ10を、可動部9の1カ所のみに取り付けたシステムの構成例を示すブロック図である。可動部9は、マスター軸モータ3につながったボールネジ5と、スレーブ軸モータ6につながったボールネジ8のそれぞれが回転することによって移動するよう構成されており、各モータの多回転の回転位置を検出する、セミクローズドループの位置制御用センサ4,7の信号は、それぞれマスター軸制御部1と、スレーブ軸制御部2に接続されている。また、上位の制御装置から与えられる可動部9の位置指令座標P*は両コントローラに同時に入力されている。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a system in which the
マスター軸制御部1の内部では、可動部9の位置センサ10からの読み取り値Pfを位置フィードバック調停部101に入力するとともに、スレーブ軸制御部2に、その値を通信手段を使用して伝達する。位置フィードバック調停部101では、マスター軸の位置制御用センサ4からのセミクローズド位置検出値Pmを前記読み取り値Pfから減算器101aを用いて減算した後、低周波通過フィルター101bを通した後で、ふたたび加算器101cでPmに加算する。これにより、位置フィードバック調停部101の出力は、低周波成分はPfに、高周波成分はPmに漸近する。減算器102によりP*から位置フィードバック調停部101の出力が減算され、目標との位置偏差が求められて、位置制御部103で、速度指令係数KV1が乗算されて位置偏差に応じた速度指令Vmdiffが計算される。加減算器106によってVmdiffに、位置指令P*の微分器104で微分されたフィードフォワード速度成分が加算して速度指令とするとともに、Pmを差分演算して求めたモータ速度Vmを減算して、マスター軸の速度偏差を演算する。速度制御部107は、速度偏差に応じた比例、積分演算を行って、マスター軸のトルク指令Tmを演算する。前記Tmは、電流制御部108に入力されるとともに、スレーブ軸制御部2に向けて、通信手段を使用して伝達される。電流制御部108は、マスター軸モータ3に電流を供給する電圧型インバータ109の出力電流が、マスター軸モータ3の出力トルクがTmに一致するようにフィードバック制御する。
Inside the master
スレーブ軸制御部2は、マスター軸制御部1から送られた可動部位置Pfを使用して、マスター軸側と全く同様に速度制御部207からスレーブ軸に対するモータトルク指令Tsh*を演算してトルク調停部211に入力する。一方、マスター軸から送られたトルク指令Tmは、特許文献2に記載されているように、極性演算部210で、駆動機構のメカニカルなトルク伝達極性を合わせ込まれた後、トルク調停部211に入力され、スレーブ軸の指令トルクTs*は、高周波成分がTsh*に、DC成分がTm*に漸近するように制御され、このトルク指令を用いて、スレーブ軸モータ6の電流が制御される。
The slave
前記、従来のモータ制御装置では、マスター軸制御部1がフルクローズドループ位置制御用の位置センサ10の検出値を、通信手段等でスレーブコントローラ側に引き渡すため、スレーブコントローラ側にて、時間遅れの補正演算をしないと上位からの位置指令P*と時間ズレが発生してしまうし、時間補正をすると両コントローラ間での制御タイミングがずれてしまう問題があった。また、絶対位置を引き渡すため、両コントローラ間の通信データサイズが大きく、遅れ時間自身も大きくなる傾向にある。これを防ぐために、フルクローズドループ位置制御用の位置センサ10の出力を電気回路上で2分配して、それぞれのコントローラにて読み込むよう構成できる場合もあるが、センサが高速なシリアル通信で接続されている場合は、分配が困難となり、前述の構成をとらざるをえない。
In the conventional motor control device, the master
一方、フルクローズドループ位置制御用の位置センサ10を1個しか使用しないシステムでは、マスター側のボールネジ5またはスレーブ側のボールネジ8の、いずれかからの機械的な伝達関数がほぼ等しい位置にセンサを配置することが困難となる場合が多い。この場合には、機械的な伝達経路の剛性やロストモーションが大きい側の軸、仮に図2でボールネジ8側は、位置制御部203のゲインは、マスター側の位置制御部103よりも低い値しか設定できない。しかしながら、起動時や反転時のモータ軸回転系での外乱を考えると、セミクローズドループの位置フィードバックゲインは両軸で同様に高く設定することが好ましいとの問題があった。
On the other hand, in a system using only one
本発明では、複数のモータを用いて、1つの可動部を稼働するタンデム制御方式の制御装置において、マスター軸制御部1がフルクローズドループ位置制御用の位置センサ10の検出値を、スレーブ軸制御部に受け渡す通信遅れ時間による制御性の低下を防止するモータ制御装置を実現する事。位置センサ10の取り付け位置によって、両軸制御部のフルクローズド位置フィードバックゲインの設定上限が異なる場合に、モータ軸側のセミクローズドループ位置フィードバックゲインは、取り付け位置の影響を直接うけないで、独立に設定できるモータ制御装置を実現する事にある。
In the present invention, in a tandem control system control device that operates a single movable unit using a plurality of motors, the master
本発明は、上記従来の課題を解決するために、第1のモータの位置及び速度を制御する第1の軸制御部から、他のモータを制御する第2番目以降の軸制御部に、第1の軸制御部で計算したフルクローズド位置フィードバック用速度指令を伝達するよう構成するとともに、第2番目以降の軸制御部では、制御対象のモータ位置に基づいて演算したセミクローズド位置制御用速度指令と、前記伝達されたフルクローズド位置フィードバック用速度指令と、を調停し、高周波の速度指令については、前者を、低周波の速度指令については後者を使用して、当該軸制御部のモータ速度を制御するよう構成する。 In order to solve the above-described conventional problems, the present invention provides a first axis control unit that controls the position and speed of the first motor to a second and subsequent axis control units that control other motors. A speed command for semi-closed position control calculated based on the motor position to be controlled is configured so as to transmit the speed command for full-closed position feedback calculated by one axis control unit. And the transmitted full-closed position feedback speed command, and use the former for the high-frequency speed command and the latter for the low-frequency speed command to determine the motor speed of the shaft control unit. Configure to control.
第1の軸制御部から位置検出値ではなく、速度指令値を伝達するため、通信するデータサイズが1/2程度になり、伝達遅れ時間が小さくなる。また、第1の軸制御部で、フルクローズドループの位置誤差演算を終了しているため、第2の軸制御部では、位置誤差演算のタイミングを補正する必要が無く、この指令の高周波成分は、使用しないため、通信遅れ時間は、制御性能にほとんど影響を及ぼさない。また、第2の軸制御部でのフルクローズド位置フィードバックのゲインと、セミクローズド位置制御バックのゲインは、独立の定数を設定できるため、第1と第2のコントローラのセミクローズドループの位置制御ループの高周波側のゲイン設定を、ほぼ同一に揃えることができ、モータ軸側の起動や反転時の追従性を向上することができる。 Since the speed command value, not the position detection value, is transmitted from the first axis control unit, the data size for communication is reduced to about ½, and the transmission delay time is reduced. In addition, since the first axis control unit has completed the position error calculation of the fully closed loop, the second axis control unit does not need to correct the timing of the position error calculation, and the high frequency component of this command is Because it is not used, the communication delay time hardly affects the control performance. Moreover, since the gain of the fully closed position feedback and the gain of the semi-closed position control back in the second axis control unit can be set as independent constants, the position control loop of the semi-closed loop of the first and second controllers can be set. The gain setting on the high frequency side can be made substantially the same, and the followability at the time of starting and reversing the motor shaft can be improved.
実施形態の一例を図1に示す。従来技術の実施例図2と同一機能を有する部分には同一符号を付けているため、相違点のみを説明する。図1の構成ではマスター軸制御部1において、フルクローズド用の位置検出器10からの検出位置Pfと、可動部の位置指令P*の間の位置偏差を求める減算器112と、前記位置偏差に速度指令係数KV1を乗算し、位置偏差に応じたフルクローズド位置制御用の速度指令Vf*を演算する位置制御部103が追加されている。演算されたVf*は、速度の単位系のため、一般に1ms未満の時間周期の位置変化量が用いられる。このため、従来技術の実施例で引き渡されていた位置検出値Pfと比較すると、データサイズは1/2程度に減少する。
An example of the embodiment is shown in FIG. 2. Prior Art Embodiment Since parts having the same functions as those in FIG. 2 are given the same reference numerals, only the differences will be described. In the configuration of FIG. 1, the master
フルクローズド位置制御用の速度指令Vf*は、スレーブ軸制御部2に、通信手段を使用して伝達され、新たに追加された速度指令調停部214に入力される。速度指令調停部214は、位置制御部203は、位置指令P*とスレーブ軸位置制御用センサ7との位置偏差に速度指令係数KV2を乗算し、セミクローズド位置制御用の速度指令Vsc*を演算し、前記速度指令調停部214に入力する。減算器211aで前記両信号の差分が求められ、低域通過フィルター214bを通して加算器214cにてVsc*と加算されてスレーブ軸の速度指令Vs*となる。以降、図2の実施例と同様に、スレーブ軸モータ6の速度が制御される。
The speed command Vf * for full closed position control is transmitted to the slave
スレーブ軸側の位置フィードバックループでは、フルクローズド位置制御ループのゲインは位置制御部113の係数Kv3に依存し、セミクローズド位置制御ループのゲインは、位置制御部203の係数Kv2に依存するため、マスターとスレーブ側のフルクローズド位置制御ループの発振限界が異なっていても、セミクローズド位置制御ループの高周波側のゲインを、独立に合わせ込む事が出来る。このため、フルクローズド位置制御ループの発振限界が低い側のモータ軸において、セミクローズドループのゲインを従来より高く設定することができ、起動時や反転時の過渡的な応答遅れを縮小できる。
In the position feedback loop on the slave axis side, the gain of the fully closed position control loop depends on the coefficient Kv3 of the
1 マスター軸制御部、2 スレーブ軸制御部、3 マスター軸モータ、4,7 位置制御センサ、6 スレーブ軸モータ、5,8 ボールネジ、9 可動部、10 位置センサ、101,201 位置フィードバック調停部、211 トルク調停部、214 速度指令調停部、104,105,201,206 微分器、103,201,113 位置制御部、107,207 速度制御部、106,206 加減算器、108,208 電流制御部、109,209 電圧形インバータ、210 極性演算部、101a,201a,211,214b 低域通過フィルター、102,101a,112,202,201a,211a 減算器、101c,201b,211c,214c 加算器。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記フルクローズドループ用の位置センサの値を読み込み、第1のモータの位置及び速度を制御する第1の軸制御部から、他のモータを制御する第2番目以降の軸制御部に、第1の軸制御部で計算したフルクローズド位置フィードバック用速度指令を伝達するよう構成するとともに、
第2番目以降の軸制御部では、制御対象のモータ位置に基づいて演算したセミクローズド位置制御用速度指令と、前記伝達されたフルクローズド位置フィードバック用速度指令と、を調停し、
高周波の速度指令については、前者を、低周波の速度指令については後者を使用して、当該軸制御部のモータ速度を制御するよう構成した、モータ制御装置。 In a motor control device having a position sensor for one fully closed loop that directly detects the position of a movable object while controlling the position and speed of the movable part using a plurality of motors,
From the first axis control unit that reads the value of the position sensor for the fully closed loop and controls the position and speed of the first motor to the second and subsequent axis control units that control other motors, the first Configured to transmit the speed command for fully closed position feedback calculated by the axis controller of
The second and subsequent axis control units arbitrate the semi-closed position control speed command calculated based on the motor position to be controlled and the transmitted full-closed position feedback speed command,
A motor control device configured to control the motor speed of the shaft control unit using the former for a high-frequency speed command and the latter for a low-frequency speed command.
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Families Citing this family (1)
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59191606A (en) * | 1983-04-14 | 1984-10-30 | Fanuc Ltd | Synchronizing operation system |
JP2004213472A (en) * | 2003-01-07 | 2004-07-29 | Fanuc Ltd | Control device |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59191606A (en) * | 1983-04-14 | 1984-10-30 | Fanuc Ltd | Synchronizing operation system |
JP2004213472A (en) * | 2003-01-07 | 2004-07-29 | Fanuc Ltd | Control device |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014010576A1 (en) | 2013-07-19 | 2015-01-22 | Fanuc Corporation | Motor control for two motors driving a single object |
US9164495B2 (en) | 2013-07-19 | 2015-10-20 | Fanuc Corporation | Motor controller controlling two motors for driving single driven object |
DE102014010576B4 (en) * | 2013-07-19 | 2016-03-17 | Fanuc Corporation | Motor control for two motors driving a single object |
JP2019216574A (en) * | 2018-06-14 | 2019-12-19 | ファナック株式会社 | Motor control device that drives one spindle by switching between two motors |
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