JP2011172317A - Motor control device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor control device which can easily adjust a parameter in a model control system and also can achieve positioning without vibration at higher speed without causing a torque command output from a model speed controller to be excessive. <P>SOLUTION: The model control system 1 includes a first inertial system mechanical model about a motor, a second inertial system mechanical model about a load, a torsional torque model about a torsional torque between the motor and the load, a first state feedback system which feeds back a feedback acceleration command S10 to a model torque commanding part 8, and a second state feedback system which feeds back a feedback speed command S5 to a model speed commanding part 5. A parameter in a model control system is decided based on the relational expression of a parameter that is obtained by making calculations so that a characteristic equation obtained from a model control system's state equation may have a quadruple root. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ロボットなどの機械を駆動して、高速に位置決めを行う、モータ制御装置に関するものである。   The present invention relates to a motor control device that drives a machine such as a robot and performs positioning at high speed.

モータ制御装置により機械を高速位置決めする方法の一つとして、モデル追従制御がある。モデル追従制御は、実際の制御系を模擬したモデル制御系を構築し、このモデル制御系に追従するようにフィードバック制御系を駆動する制御方式である。図3は、特開昭62−217304号公報(特許文献1)に示された従来のモデル追従制御を利用したモータ制御装置の構成を示している。従来の装置では、位置指令とモデル位置との偏差をとり、モデル位置制御器を通してモデル速度指令を出力する。モデル速度指令とモデル速度との偏差をとり、モデル速度制御器を通してモデルトルク指令を出力する。モデルトルク指令をモータ機械モデルに通してモデル速度を算出する。モデル速度を積分器に通してモデル位置を算出する。モデル位置とエンコーダで検出したモータ位置との差をとり、位置制御器を通して速度指令を出力する。速度指令とモデル速度を加算したものと速度検出値との偏差をとり、速度制御器を通してトルク指令を出力する。トルク指令とモデルトルク指令を加算し、トルク制御器を通してモータを駆動し、モータのトルクを制御する。   One method for positioning a machine at a high speed by a motor control device is model following control. Model follow-up control is a control method in which a model control system that simulates an actual control system is constructed, and a feedback control system is driven so as to follow this model control system. FIG. 3 shows a configuration of a motor control device using conventional model following control disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-217304 (Patent Document 1). In the conventional apparatus, the deviation between the position command and the model position is taken, and the model speed command is output through the model position controller. The deviation between the model speed command and the model speed is taken, and the model torque command is output through the model speed controller. A model torque command is passed through the motor machine model to calculate the model speed. The model speed is passed through the integrator to calculate the model position. The difference between the model position and the motor position detected by the encoder is taken and a speed command is output through the position controller. The deviation between the speed command and the model speed and the speed detection value is taken, and the torque command is output through the speed controller. The torque command and the model torque command are added and the motor is driven through the torque controller to control the motor torque.

ここで、モータ機械モデルは、モータ側イナーシャをJM、負荷側イナーシャをJLとして、
モータ機械モデル=1/{(JM+JL)S}
と表される。このように、モデル追従制御を構成することにより、指令応答特性と外乱応答特性を独立に制御できる。外乱応答は機械系の高周波共振などにより制約を受け、ある程度以上に高くすることができない。モデル応答は、その影響を受けないため、モデル応答を高めることができる。これにより、指令応答を高め、機械の高速位置決めが実現できる。
Here, in the motor machine model, the motor side inertia is JM, the load side inertia is JL,
Motor machine model = 1 / {(JM + JL) S}
It is expressed. Thus, by configuring the model following control, the command response characteristic and the disturbance response characteristic can be controlled independently. The disturbance response is restricted by high frequency resonance of the mechanical system and cannot be made higher than a certain level. Since the model response is not affected, the model response can be enhanced. Thereby, a command response can be improved and high-speed positioning of the machine can be realized.

以上のように、機械系が剛体である場合は、モータ機械モデルを剛体としたモデル追従制御を行うことにより、高速位置決めが実現できる。しかし、実際の機械系には剛性の低い部分が存在し、それにより振動を生ずる。ロボットなどの機械は図4のように、近似的にモータ側の慣性と負荷側の慣性が低いねじり剛性により結合された機械系と見ることができる。このような機械では、モータを駆動した時にモータ側慣性と負荷側慣性とその間の剛性に起因した振動を生ずる。   As described above, when the mechanical system is a rigid body, high-speed positioning can be realized by performing model following control using the motor machine model as a rigid body. However, in an actual mechanical system, there is a portion with low rigidity, which causes vibration. As shown in FIG. 4, a machine such as a robot can be regarded as a mechanical system that is approximately coupled by a torsional rigidity having low inertia on the motor side and low inertia on the load side. In such a machine, when the motor is driven, vibration is generated due to the motor side inertia, the load side inertia, and the rigidity therebetween.

こういった2慣性系の振動を抑制する方法として、位置指令の入力部にプレフィルタを挿入する方法がある。図5は、プレフィルタにより2慣性系の振動を抑制するブロック図である。例えば、プレフィルタとしてノッチフィルタを挿入し、そのノッチ周波数を振動周波数に設定することにより、振動を抑制することができる。しかし、プレフィルタを用いた場合は、フィルタの遅れにより、位置決め整定時間を十分に短くできないという問題があった。   As a method of suppressing such vibration of the two-inertia system, there is a method of inserting a pre-filter in the position command input unit. FIG. 5 is a block diagram for suppressing the vibration of the two-inertia system by the prefilter. For example, vibration can be suppressed by inserting a notch filter as a pre-filter and setting the notch frequency to the vibration frequency. However, when the prefilter is used, there is a problem that the positioning settling time cannot be sufficiently shortened due to the delay of the filter.

別の2慣性系の振動を抑制する方法として、モデル追従制御を用いた、モータ制御装置が特開平8−168280号公報(特許文献2)に示されている。特許文献2の図1には、モデル追従制御を行うモータ制御装置の構成が示されている。このモータ制御装置では、第1の制御系(モデル制御系)の中に、電動機模擬回路と負荷機械模擬回路とトルク伝達機構模擬回路を搭載している。またモータ制御装置は、電動機モデルからの模擬速度指令と負荷機械モデルからの模擬速度指令の偏差指令を入力として補償トルク信号を出力する補償トルク演算手段を備えている。この補償トルク演算手段からの補償トルク信号を第1の速度制御手段からの第1のトルク信号から差し引いた偏差指令によって電動機モデル又はトルク制御手段を制御している。そして、この補償トルク演算回路は比例積分制御器で構成されている。   As another method for suppressing vibration of a two-inertia system, a motor control device using model following control is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-168280 (Patent Document 2). FIG. 1 of Patent Document 2 shows a configuration of a motor control device that performs model following control. In this motor control device, an electric motor simulation circuit, a load machine simulation circuit, and a torque transmission mechanism simulation circuit are mounted in a first control system (model control system). The motor control device also includes compensation torque calculation means for receiving a compensation torque signal by inputting a deviation command between the simulation speed command from the electric motor model and the simulation speed command from the load machine model. The motor model or torque control means is controlled by a deviation command obtained by subtracting the compensation torque signal from the compensation torque calculation means from the first torque signal from the first speed control means. The compensation torque calculation circuit is composed of a proportional integration controller.

特開昭62−217304号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-217304 特開平8−168280号公報JP-A-8-168280

特許文献2に示された従来のモータ制御装置では、モデル制御系の特性方程式を立てている。しかしながら、高速に位置決めを行い、かつ、振動を生じないようにするために、どのようにその式を解いて制御パラメータを設定するのかは、特許文献2には明確に示されていない。そのため特許文献2を利用して制御パラメータを設定することは現実に実施できていない。このため、実際には、特許文献2に示される構成を使用する場合には、カットアンドトライで各パラメータを調整していく必要があり、調整に時間がかかるという問題があった。また、特許文献2に示される構成を使用して、カットアンドトライで各パラメータを調整し、高速に位置決めを行い、かつ、振動を生じないようにすることができるか否かのシミュレーション試験を発明者が行った結果からは、モデル速度制御器(第1の速度制御回路)から出力されるモデルトルク指令が、図6(B)のようにモータが出力できるトルク[図6(B)の縦軸のスケールで±2以下の値]より大きな値[図6(B)の縦軸のスケールで±7以上の値]になることが判った。そのため従来のモータ制御装置で高速で位置決めを行うためには、モデル速度制御器(第1の速度制御回路)を過大なトルクに対応したものにする必要がある。しかしながら過大なトルクへの対応は、演算精度の低下や演算時間の増加につながるため、できるだけ過大なトルクへの対応は抑制することが望まれる。なお図6(A)は位置指令(微分値)であり、図6(C)は位置偏差である。   In the conventional motor control device disclosed in Patent Document 2, a characteristic equation of a model control system is established. However, Patent Document 2 does not clearly show how to set the control parameter by solving the equation in order to perform positioning at high speed and prevent vibration. For this reason, setting control parameters using Patent Document 2 has not been actually implemented. For this reason, in practice, when the configuration shown in Patent Document 2 is used, it is necessary to adjust each parameter by cut-and-try, and there is a problem that it takes time for the adjustment. In addition, using the configuration disclosed in Patent Document 2, a simulation test is performed to determine whether each parameter can be adjusted by cut-and-try, positioning can be performed at high speed, and vibration can be prevented. From the result of the experiment, the model torque command output from the model speed controller (first speed control circuit) is the torque that can be output by the motor as shown in FIG. 6B [vertical of FIG. It has been found that the value becomes larger than the value of ± 2 or less on the axis scale [value of ± 7 or more on the scale of the vertical axis in FIG. 6B]. Therefore, in order to perform positioning at a high speed with the conventional motor control device, it is necessary to make the model speed controller (first speed control circuit) compatible with an excessive torque. However, since dealing with an excessive torque leads to a decrease in calculation accuracy and an increase in calculation time, it is desired to suppress the handling to an excessive torque as much as possible. 6A shows a position command (differential value), and FIG. 6C shows a position deviation.

本発明の目的は、モデル制御系のパラメータを簡単に調整でき、しかも、モデル速度制御器から出力されるトルク指令が過大になることがなく、より高速で振動のない位置決めを実現できるモータ制御装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a motor control apparatus that can easily adjust parameters of a model control system, and that can achieve positioning without vibrations without excessive torque commands and without vibrations. The purpose is to provide.

上記目的に加えた、本発明の他の目的は、モデル制御系のパラメータを一つのパラメータで簡単に調整できるモータ制御装置を提供することを目的とする。   In addition to the above object, another object of the present invention is to provide a motor control device that can easily adjust parameters of a model control system with one parameter.

本発明のモータ制御装置は、実際のモータの制御系を模擬したモデル位置制御器、モデル速度指令部、モデル速度制御器及びモデルトルク指令部を含んで構成されたモデル制御系と、位置制御器、速度制御器及びトルク制御器を備えて、モデル制御系に追従するように構成され、実際のモータをフィードバック制御するフィードバック制御系とを備えている。   A motor control apparatus according to the present invention includes a model position controller that simulates an actual motor control system, a model speed command unit, a model speed controller, and a model torque command unit. And a speed controller and a torque controller, and configured to follow the model control system, and a feedback control system that feedback-controls an actual motor.

モデル制御系は、モデルモータ側加速度指令S14及びモデルモータ側速度指令S7を生成する、モータについての第1の慣性系の機械モデルと、モデル負荷側加速度指令S15及びモデル負荷側速度指令S16を生成する、負荷についての第2の慣性系の機械モデルと、モータと負荷との間のねじりトルクについてのねじりトルクモデルと、モデル負荷側加速度指令S15とモデルモータ側加速度指令S14との偏差であるモデル側加速度偏差指令S18をゲインKAB倍して得たフィードバック加速度指令S10を、モデルトルク偏差指令S11を生成するモデルトルク指令部にフィードバックする第1の状態フィードバック系と、モデル負荷側速度指令S16とモデルモータ側速度指令S7との偏差からなるモデル側速度偏差指令S19をゲインKVB倍して得られるフィードバック速度指令S5を、モデル速度指令部に状態フィードバックする第2の状態フィードバック系とを備えている。そして本発明のモータ制御装置では、モデル制御系の状態方程式から得られる特性方程式が4重根を持つように演算して得たパラメータの関係式に基づいて、モデル制御系のパラメータが定められている。 The model control system generates a model motor side acceleration command S14 and a model motor side speed command S7, generates a first inertial machine model of the motor, a model load side acceleration command S15, and a model load side speed command S16. A second inertial machine model of the load, a torsional torque model of the torsional torque between the motor and the load, and a model that is a deviation between the model load side acceleration command S15 and the model motor side acceleration command S14 A first state feedback system that feeds back a feedback acceleration command S10 obtained by multiplying the side acceleration deviation command S18 by a gain K AB to a model torque command unit that generates a model torque deviation command S11; a model load side speed command S16; Model-side speed deviation command S19 comprising a deviation from the model motor-side speed command S7 A feedback speed command S5, obtained by multiplying the gain K VB, and a second state feedback system for state feedback to the model speed command unit. In the motor control device of the present invention, the parameters of the model control system are determined based on the parameter relational expression obtained by calculating the characteristic equation obtained from the state equation of the model control system so as to have a quadruple root. .

本発明では、2慣性系の機械モデルを用いて、現代制御理論を適用してモデル制御系の特性方程式の根が重根になるようにモデル制御系の各パラメータを定めている。そのため制御パラメータの設定において、モデル位置制御器のゲインにより特性方程式における極が決まり、フィードバック系の位置制御器のゲインを高く取れる場合は、従来と比較して、非常に高速で機械振動を生じない位置決めが実現できる。   In the present invention, the parameters of the model control system are determined using a two-inertia machine model and applying the modern control theory so that the root of the characteristic equation of the model control system becomes a multiple root. Therefore, when setting the control parameters, the poles in the characteristic equation are determined by the gain of the model position controller, and if the gain of the position controller of the feedback system can be made high, mechanical vibration does not occur at a much higher speed than before. Positioning can be realized.

本発明のより具体的なモータ制御装置は、モデル制御系が、第1の偏差演算部と、モデル位置制御器と、第2の偏差演算部と、第3の偏差演算部と、モデル速度制御器と、第4の偏差演算部と、第5の偏差演算部と、第1の慣性系の機械モデルと、第2の慣性系の機械モデルと、第6の偏差演算部と、モデル負荷加速度指令生成部と、第7の偏差演算部と、モデル速度指令発生部と、第8の偏差演算部と、ねじりトルク指令発生部とを備えている。   In a more specific motor control device according to the present invention, the model control system includes a first deviation calculation unit, a model position controller, a second deviation calculation unit, a third deviation calculation unit, and a model speed control. , Fourth deviation calculation unit, fifth deviation calculation unit, first inertial machine model, second inertial machine model, sixth deviation calculation unit, model load acceleration A command generation unit, a seventh deviation calculation unit, a model speed command generation unit, an eighth deviation calculation unit, and a torsion torque command generation unit are provided.

第1の偏差演算部は、位置指令S1とモデルモータ側位置指令S2との偏差を演算し、この偏差をモデル位置偏差指令S3として出力する。モデル位置制御器は、モデル位置偏差指令S3を入力としてモデル速度指令S4を出力する。   The first deviation calculation unit calculates a deviation between the position command S1 and the model motor side position command S2, and outputs this deviation as a model position deviation command S3. The model position controller receives the model position deviation command S3 and outputs a model speed command S4.

第2の偏差演算部は、モデル速度指令S4とフィードバック速度指令S5との偏差を演算して、この偏差を第1のモデル速度偏差指令S6として出力する。第2の偏差演算部が、モデル速度指令部を構成する。   The second deviation calculator calculates the deviation between the model speed command S4 and the feedback speed command S5, and outputs this deviation as the first model speed deviation command S6. The second deviation calculation unit constitutes a model speed command unit.

第3の偏差演算部は、第1のモデル速度偏差指令S6とモデルモータ側速度指令S7との偏差を演算して、この偏差を第2のモデル速度偏差指令S8として出力する。モデル速度制御器は、第2のモデル速度偏差指令S8を入力としてモデルトルク指令S9を出力する。   The third deviation calculator calculates the deviation between the first model speed deviation command S6 and the model motor side speed command S7, and outputs this deviation as the second model speed deviation command S8. The model speed controller receives the second model speed deviation command S8 and outputs a model torque command S9.

第4の偏差演算部は、モデルトルク指令S9と第1の状態フィードバック系F1から入力されるフィードバック加速度指令S10との偏差を演算して、この偏差を第1のモデルトルク偏差指令S11として出力する。第4の偏差演算部がモデルトルク指令部を構成する。   The fourth deviation calculation unit calculates a deviation between the model torque command S9 and the feedback acceleration command S10 input from the first state feedback system F1, and outputs this deviation as the first model torque deviation command S11. . The fourth deviation calculation unit constitutes a model torque command unit.

第5の偏差演算部は、第1のモデルトルク偏差指令S11とねじりトルクを表すねじりトルク指令S12との偏差を演算して、この偏差を第2のモデルトルク偏差指令S13として出力する。   The fifth deviation calculator calculates the deviation between the first model torque deviation command S11 and the torsion torque command S12 representing the torsion torque, and outputs this deviation as the second model torque deviation command S13.

第1の慣性系の機械モデルは、第2のモデルトルク偏差指令S13を入力として、モデルモータ側加速度指令S14、モデルモータ側速度指令S7及びモデルモータ側位置指令S2を生成する。   The mechanical model of the first inertia system receives the second model torque deviation command S13 and generates a model motor side acceleration command S14, a model motor side speed command S7, and a model motor side position command S2.

第2の慣性系の機械モデルは、ねじりトルク指令を入力として、モデル負荷側加速度指令S15、モデル負荷側速度指令S16及びモデル負荷側位置指令S17を生成する。 第6の偏差演算部は、モデルモータ側加速度指令S14とモデル負荷側加速度指令S15との偏差を演算して、この偏差をデル側加速度偏差指令S18として出力する。モデル加速度指令発生部は、モデル側加速度偏差指令S18に第1のゲインKABを乗算してフィードバック加速度指令S10を生成する。第6の偏差演算部とモデル加速度指令発生部とにより、第1の状態フィードバック系が構成されている。 The mechanical model of the second inertia system receives a torsion torque command as an input, and generates a model load side acceleration command S15, a model load side speed command S16, and a model load side position command S17. The sixth deviation calculator calculates a deviation between the model motor side acceleration command S14 and the model load side acceleration command S15, and outputs this deviation as a Dell side acceleration deviation command S18. The model acceleration command generation unit multiplies the model side acceleration deviation command S18 by the first gain K AB to generate a feedback acceleration command S10. The sixth deviation calculator and the model acceleration command generator constitute a first state feedback system.

第7の偏差演算部は、モデルモータ側速度指令S7とモデル負荷側速度指令S16の偏差を演算して、この偏差をモデル側速度偏差指令S19として出力する。モデル速度指令発生部は、モデル側速度偏差指令S19に第2のゲインKVBを乗算してフィードバック速度指令S5を生成する。第7の偏差演算部とモデル速度指令発生部とにより、第2の状態フィードバック系が構成される。 The seventh deviation calculator calculates the deviation between the model motor side speed command S7 and the model load side speed command S16, and outputs this deviation as the model side speed deviation command S19. The model speed command generator generates a feedback speed command S5 by multiplying the model side speed deviation command S19 by the second gain K VB . The seventh deviation calculator and the model speed command generator constitute a second state feedback system.

第8の偏差演算部は、モデル負荷側位置指令S17とモデルモータ側位置指令S2との偏差を演算して、この偏差をモデル側位置偏差指令S20として出力する。ねじりトルク指令発生部は、モデル側位置偏差指令S20に第3のゲインKBを乗算してねじりトルク指令S12を生成する。 The eighth deviation calculation unit calculates a deviation between the model load side position command S17 and the model motor side position command S2, and outputs this deviation as a model side position deviation command S20. Torsional torque command generating unit generates a torque command S12 torsional model side position difference command S20 by multiplying the third gain K B.

本発明においては、モデル位置制御器のゲインをKP、モデル速度制御器のゲインをKV、モータ側イナーシャをJM、負荷側イナーシャをJLとし、さらにモデル制御系の状態方程式から得られる特性方程式の極をKとしたときに、特性方程式が4重根を持つように演算して得た関係式、
K=−4KP
V=−KB(JM+JL)/[1.5KB/K+KPL
AB=KVB/(−4K3L)−JM
VB=−4K(JM+KAB)/KV−1
に基づいて、モデル制御系のパラメータが定められている。
In the present invention, the gain of the model position controller is K P , the gain of the model speed controller is K V , the motor side inertia is J M , the load side inertia is J L, and further obtained from the state equation of the model control system. When the pole of the characteristic equation is K, the relational equation obtained by calculating the characteristic equation to have a quadruple root,
K = -4K P
K V = −K B (J M + J L ) / [1.5 K B / K + K P J L ]
K AB = K V K B / (− 4K 3 J L ) −J M
K VB = -4K (J M + K AB ) / K V -1
The parameters of the model control system are determined based on the above.

具体的な本発明のモータ制御装置では、第1及び第2の慣性系の機械モデルを用いる場合に、モデル負荷側加速度指令S15とモデルモータ側加速度指令S14との偏差であるモデル側加速度偏差指令S18をモデルトルク偏差指令S11を生成するモデルトルク指令部を構成する第4の偏差演算部に状態フィードバックする。また、モデルモータ側速度指令S7とモデル負荷側速度指令S16との偏差からなるモデル側速度偏差指令S19を、モデル速度指令部を構成する第2の偏差演算部に状態フィードバックする。そして現代制御理論を適用してモデル制御系の特性方程式の根が4重根を持つように演算して得た関係式に基づいて、モデル制御系の各パラメータを定める。これにより、モデル制御系の位置制御器のゲインKP一つのパラメータでモデル側のパラメータをすべて決めることができ、モデル制御系のパラメータの調整が簡単にできる。しかも、モデル速度制御器から出力されるトルク指令はモータが出力できるトルクに収まるようになる。さらにパラメータの設定において、上記関係式を用いると、モデル位置制御器のゲインKPにより極が決まるため、フィードバック系の位置制御器のゲインを高く取れる場合は、従来と比較し、非常に高速で機械振動を生じない位置決めが実現できる。 In the specific motor control device of the present invention, when the first and second inertial machine models are used, the model side acceleration deviation command which is the deviation between the model load side acceleration command S15 and the model motor side acceleration command S14. The state of S18 is fed back to the fourth deviation calculation unit that constitutes the model torque command unit that generates the model torque deviation command S11. In addition, state feedback of the model side speed deviation command S19, which is the deviation between the model motor side speed command S7 and the model load side speed command S16, is fed back to the second deviation calculation unit constituting the model speed command unit. Each parameter of the model control system is determined based on a relational expression obtained by applying modern control theory so that the root of the characteristic equation of the model control system has a quadruple root. Thereby, all parameters on the model side can be determined by one parameter of the gain K P of the position controller of the model control system, and the adjustment of the parameters of the model control system can be easily performed. Moreover, the torque command output from the model speed controller falls within the torque that can be output by the motor. Furthermore, in the parameter setting, if the above relational expression is used, the pole is determined by the gain K P of the model position controller. Therefore, when the gain of the position controller of the feedback system can be made high, it is much faster than in the past. Positioning without mechanical vibration can be realized.

特に、KPをフィードバック制御系の位置検出器のゲインと同じ値とし、モータ側イナーシャJM、負荷側イナーシャJL、ねじり剛性を示すゲインKBを実際の機械系のそれぞれの値と同じにして、上記関係式に基づいて第1のゲインKAB、第2のゲインKVB、及びモデル速度制御器のゲインKVを定めると、最も効果的な制御効果を得ることができる。 In particular, K P is set to the same value as the gain of the position detector of the feedback control system, and the motor side inertia J M , the load side inertia J L , and the gain K B indicating torsional rigidity are set to the same values as those of the actual mechanical system. Thus, when the first gain K AB , the second gain K VB , and the model speed controller gain K V are determined based on the above relational expression, the most effective control effect can be obtained.

本発明の実施の形態の一例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an example of embodiment of this invention. (A)乃至(C)は、図1の実施の形態で位置決めを行った場合の位置指令、モデル速度制御器からのモデルトルク指令及びモデル側位置偏差指令のシミュレーション結果である。(A) thru | or (C) are the simulation results of the position command at the time of positioning in embodiment of FIG. 1, the model torque command from a model speed controller, and a model side position deviation command. 特許文献1に示された従来のモデル追従制御を利用したモータ制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the motor control apparatus using the conventional model follow-up control shown by patent document 1. FIG. 近似的にモータ側の慣性と負荷側の慣性が低いねじり剛性により結合された機械系と見ることができることを説明するために用いる図である。It is a figure used in order to explain that it can be regarded as a mechanical system that is approximately coupled by torsional rigidity with low inertia on the motor side and low inertia on the load side. プレフィルタにより2慣性系の振動を抑制する従来の装置のブロック図である。It is a block diagram of the conventional apparatus which suppresses the vibration of 2 inertia systems by a pre filter. (A)乃至(C)は、特許文献2の装置において、位置決めを行った場合の位置指令、モデル速度制御器からのモデルトルク指令及びモデル側位置偏差指令のシミュレーション結果である。(A) thru | or (C) are the simulation results of the position command at the time of positioning in the apparatus of patent document 2, the model torque command from a model speed controller, and the model side position deviation command.

図面を参照して、本発明のモータ制御装置の実施の形態の一例を詳細に説明する。図1に示した本実施の形態では、モデル制御系1とフィードバック制御系2とを用いるモータ制御装置においては、第1及び第2の慣性系の機械モデルを用いて、モータ側モデル加速度指令S14と機械側モデル加速度指令S15の偏差、即ちモデル側加速度偏差指令S18及び、モデルモータ側速度信号S7とモデル負荷側速度指令S16の偏差、即ちモデル側速度偏差指令S19を、状態フィードバックする。そして現代制御理論を適用して、制御系が安定で振動を生じないようにモデル制御系のパラメータを決定する。   An example of an embodiment of a motor control device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment shown in FIG. 1, in the motor control apparatus using the model control system 1 and the feedback control system 2, the motor-side model acceleration command S14 is used using the first and second inertial machine models. And the machine side model acceleration command S15, that is, the model side acceleration deviation command S18, and the model motor side speed signal S7 and the model load side speed command S16, ie, the model side speed deviation command S19, are fed back. Then, modern control theory is applied to determine the parameters of the model control system so that the control system is stable and does not generate vibration.

具体的に、モータ制御装置は、モデル制御系1が、第1の偏差演算部3と、モデル位置制御器4と、モデル速度指令部を構成する第2の偏差演算部5と、第3の偏差演算部6と、モデル速度制御器7と、モデルトルク指令部を構成する第4の偏差演算部8と、第5の偏差演算部9と、モータ側モデル10、積分器11及び12からなる第1の慣性系の機械モデルと、負荷側モデル13、積分器14及び15からなる第2の慣性系の機械モデルと、第6の偏差演算部16と、モデル加速度指令発生部17と、第7の偏差演算部18と、モデル速度指令発生部19と、第8の偏差演算部20と、ねじりトルク指令発生部21とを備えている。フィードバック制御系2は、第9の偏差演算部22と、位置制御器23と、第10の偏差演算部24と、微分器25と、速度制御器26と、加算演算部27と、トルク制御器28とを備えている。図1において、符号Mはモータを示し、符号Lは負荷としての機械を示し、符号PSはモータMの回転子の回転位置を検出するエンコーダ等からなる回転位置センサを示している。   Specifically, in the motor control apparatus, the model control system 1 includes a first deviation calculation unit 3, a model position controller 4, a second deviation calculation unit 5 constituting a model speed command unit, and a third It consists of a deviation calculation unit 6, a model speed controller 7, a fourth deviation calculation unit 8 constituting a model torque command unit, a fifth deviation calculation unit 9, a motor side model 10, and integrators 11 and 12. A first inertial machine model, a load-side model 13, a second inertial machine model comprising integrators 14 and 15, a sixth deviation calculator 16, a model acceleration command generator 17, 7 deviation calculation unit 18, model speed command generation unit 19, eighth deviation calculation unit 20, and torsion torque command generation unit 21. The feedback control system 2 includes a ninth deviation calculation unit 22, a position controller 23, a tenth deviation calculation unit 24, a differentiator 25, a speed controller 26, an addition calculation unit 27, and a torque controller. 28. In FIG. 1, a symbol M indicates a motor, a symbol L indicates a machine as a load, and a symbol PS indicates a rotational position sensor including an encoder or the like that detects a rotational position of a rotor of the motor M.

第1の偏差演算部3は、上位コントローラから出力される位置指令S1と積分器12から出力されるモデルモータ側位置指令S2との偏差を演算して、この偏差をモデル位置偏差指令S3としてモデル位置制御器4に出力する。モデル位置制御器4は、モデル位置偏差指令S3を入力としてモデル速度指令S4を出力する。第2の偏差演算部5は、モデル速度指令S4と第2の状態フィードバック系F2からフィードバックされるフィードバック速度指令S5との偏差を演算して、この偏差を第1のモデル速度偏差指令S6として第3の偏差演算部6に出力する。本実施の形態では、第2の偏差演算部5が、モデル速度指令部を構成している。第3の偏差演算部6は、第1のモデル速度偏差指令S6と積分器11から出力されるモデルモータ側速度指令S7との偏差を演算して、この偏差をモデル速度制御器7に第2のモデル速度偏差指令S8として出力する。モデル速度制御器7は、第2のモデル速度偏差指令S8を入力としてモデルトルク指令S9を出力する。   The first deviation calculation unit 3 calculates a deviation between the position command S1 output from the host controller and the model motor side position command S2 output from the integrator 12, and uses this deviation as a model position deviation command S3 as a model. Output to the position controller 4. The model position controller 4 receives the model position deviation command S3 and outputs a model speed command S4. The second deviation calculator 5 calculates the deviation between the model speed command S4 and the feedback speed command S5 fed back from the second state feedback system F2, and uses this deviation as the first model speed deviation command S6. 3 to the deviation calculation unit 6. In the present embodiment, the second deviation calculator 5 constitutes a model speed command unit. The third deviation calculation unit 6 calculates a deviation between the first model speed deviation command S6 and the model motor side speed command S7 output from the integrator 11, and this difference is supplied to the model speed controller 7 as a second value. Is output as a model speed deviation command S8. The model speed controller 7 receives the second model speed deviation command S8 and outputs a model torque command S9.

第4の偏差演算部8は、モデルトルク指令S9とフィードバック加速度指令S10との偏差を演算して、この偏差を第1のモデルトルク偏差指令S11として出力する。本実施の形態では、第4の偏差演算部8がモデルトルク指令部を構成する。第5の偏差演算部9は、第1のモデルトルク偏差指令S11と、ねじりトルク指令発生部21から出力されるねじりトルクを表すねじりトルク指令S12との偏差を演算してこの偏差を第2のモデルトルク偏差指令S13として出力する。第2のモデルトルク偏差指令S13は、モータ側モデル10と加算演算部27に与えられる。   The fourth deviation calculation unit 8 calculates the deviation between the model torque command S9 and the feedback acceleration command S10, and outputs this deviation as the first model torque deviation command S11. In the present embodiment, the fourth deviation calculation unit 8 constitutes a model torque command unit. The fifth deviation calculation unit 9 calculates the deviation between the first model torque deviation command S11 and the torsion torque command S12 representing the torsion torque output from the torsion torque command generation unit 21, and calculates this deviation as the second Output as model torque deviation command S13. The second model torque deviation command S13 is given to the motor side model 10 and the addition operation unit 27.

第1の慣性系の機械モデルは、モータ側モデル10、積分器11及び12から構成されている。モータ側モデル10は、第2のモデルトルク偏差指令S13を、モータ側イナーシャJMを考慮した1/JMのゲインと乗算して、その結果をモデルモータ側加速度指令S14として出力する。積分器11は、モデルモータ側加速度指令S14を積分して、その結果をモデルモータ側速度指令S7として積分器12、第3の偏差演算部6及び第10の偏差演算部24に出力する。積分器12はモデルモータ側速度指令S7を積分してモデルモータ側位置指令S2を出力する。モデルモータ側速度指令S7は、第1の偏差演算部3と第9の偏差演算部22とに与えられる。 The mechanical model of the first inertial system includes a motor side model 10 and integrators 11 and 12. The motor-side model 10 multiplies the second model torque deviation command S13 by a gain of 1 / J M considering the motor-side inertia J M and outputs the result as a model motor-side acceleration command S14. The integrator 11 integrates the model motor side acceleration command S14 and outputs the result as a model motor side speed command S7 to the integrator 12, the third deviation calculation unit 6, and the tenth deviation calculation unit 24. The integrator 12 integrates the model motor side speed command S7 and outputs a model motor side position command S2. The model motor side speed command S7 is given to the first deviation calculation unit 3 and the ninth deviation calculation unit 22.

第2の慣性系の機械モデルは、負荷側モデル13、積分器14及び15から構成される。負荷側モデル13は、後述するねじりトルク指令S12を入力として、負荷側イナーシャJLを考慮した1/JLをねじりトルク指令S12に乗算してモデル負荷側加速度指令S15を生成する。積分器14はモデル負荷側加速度指令S15を積分して、モデル負荷側速度指令S16を出力し、積分器15はモデル負荷側速度指令S16を積分してモデル負荷側位置指令S17を生成する。 The mechanical model of the second inertial system includes a load side model 13 and integrators 14 and 15. The load-side model 13 receives a torsion torque command S12, which will be described later, and multiplies the torsion torque command S12 by 1 / J L considering the load-side inertia J L to generate a model load-side acceleration command S15. The integrator 14 integrates the model load side acceleration command S15 and outputs a model load side speed command S16, and the integrator 15 integrates the model load side speed command S16 to generate a model load side position command S17.

第6の偏差演算部16は、モデルモータ側加速度指令S14とモデル負荷側加速度指令S15との偏差を演算して、この偏差をモデル側加速度偏差指令S18として出力する。モデル加速度指令発生部17は、モデル側加速度偏差指令S18に第1のゲインKABを乗算してフィードバック加速度指令S10を生成する。本実施の形態では、第6の偏差演算部16とモデル加速度指令発生部17とにより、第1の状態フィードバック系F1が構成されている。 The sixth deviation calculator 16 calculates the deviation between the model motor side acceleration command S14 and the model load side acceleration command S15, and outputs this deviation as the model side acceleration deviation command S18. The model acceleration command generator 17 multiplies the model-side acceleration deviation command S18 by the first gain K AB to generate a feedback acceleration command S10. In the present embodiment, the sixth deviation calculation unit 16 and the model acceleration command generation unit 17 constitute a first state feedback system F1.

第7の偏差演算部18は、モデルモータ側速度指令S7とモデル負荷側速度指令S16の偏差を演算して、この偏差をモデル側速度偏差指令S19として出力する。モデル速度指令発生部19は、モデル側速度偏差指令S19に第2のゲインKVBを乗算してフィードバック速度指令S5を生成する。本実施の形態では、第7の偏差演算部18とモデル速度指令発生部19とにより、第2の状態フィードバック系F2が構成される。 The seventh deviation calculator 18 calculates the deviation between the model motor side speed command S7 and the model load side speed command S16, and outputs this deviation as the model side speed deviation command S19. The model speed command generator 19 multiplies the model side speed deviation command S19 by the second gain K VB to generate a feedback speed command S5. In the present embodiment, the seventh deviation calculator 18 and the model speed command generator 19 constitute a second state feedback system F2.

第8の偏差演算部20は、モデル負荷側位置指令S17とモデルモータ側位置指令S2との偏差を演算して、この偏差をモデル側位置偏差指令S20として出力する。ねじりトルク指令発生部21は、モデル側位置偏差指令S20にねじり剛性を示す第3のゲインKBを乗算してねじりトルク指令S12を生成する。 The eighth deviation calculation unit 20 calculates the deviation between the model load side position command S17 and the model motor side position command S2, and outputs this deviation as the model side position deviation command S20. Torsional torque command generating unit 21 generates a torque command S12 twisting by multiplying the third gain K B showing the torsional stiffness in the model side position difference command S20.

本実施の形態では、第9の偏差演算部22が、モデルモータ側位置指令S2とエンコーダからなる位置センサPSで検出したモータ位置との偏差を取り、この偏差S22を位置制御器23に与える。位置制御器23は速度指令S22を算出する。また第10の偏差演算部24は、モデルモータ側速度指令S7と位置制御器23からの速度指令S22を加算し、この加算した指令に位置検出器PSで検出したモータ位置を微分器25で微分した速度S23との偏差を取り、この偏差S24を速度制御器26に与える。速度制御器26は、トルク指令S25を算出する。加算演算部27は、速度制御器26からのトルク指令S25とモータ側モデルトルク指令となる第2のモデルトルク偏差指令S13を加算し、加算結果はトルク制御器28に与えられ、トルク制御器28からの出力S27に基づいてモータMが駆動される。   In the present embodiment, the ninth deviation calculation unit 22 takes the deviation between the model motor side position command S2 and the motor position detected by the position sensor PS composed of an encoder, and gives this deviation S22 to the position controller 23. The position controller 23 calculates a speed command S22. The tenth deviation calculator 24 adds the model motor side speed command S7 and the speed command S22 from the position controller 23, and differentiates the motor position detected by the position detector PS with this differentiator with the differentiator 25. The deviation from the measured speed S23 is taken, and this deviation S24 is given to the speed controller 26. The speed controller 26 calculates a torque command S25. The addition calculation unit 27 adds the torque command S25 from the speed controller 26 and the second model torque deviation command S13 that is the motor-side model torque command, and the addition result is given to the torque controller 28. The motor M is driven based on the output S27 from.

本実施の形態においては、モデル位置制御器のゲインをKP、モデル速度制御器のゲインをKV、モータ側イナーシャをJM、負荷側イナーシャをJLとしたときに、モデル制御系の状態方程式は次のようになる。

Figure 2011172317
In the present embodiment, when the gain of the model position controller is K P , the gain of the model speed controller is K V , the motor side inertia is J M , and the load side inertia is J L , the state of the model control system The equation is as follows:
Figure 2011172317

そしてモデル制御系の状態方程式から得られる特性方程式の極をKとしたときに、特性方程式が4重根を持つように演算して得た関係式、
K=−4KP
V=−KB(JM+JL)/[1.5KB/K+KPL
AB=KVB/(−4K3L)−JM
VB=−4K(JM+KAB)/KV−1
に基づいて、モデル制御系1のパラメータが定められている。
Then, when the pole of the characteristic equation obtained from the state equation of the model control system is K, the relational expression obtained by calculating the characteristic equation to have a quadruple root,
K = -4K P
K V = −K B (J M + J L ) / [1.5 K B / K + K P J L ]
K AB = K V K B / (− 4K 3 J L ) −J M
K VB = -4K (J M + K AB ) / K V -1
Based on the above, parameters of the model control system 1 are determined.

このようにパラメータを定めると、モデル制御系1のモデル位置制御器4のゲインKP一つのパラメータでモデル制御系1側のパラメータをすべて決めることができ、モデル制御系のパラメータの調整が簡単にできる。しかも、モデル速度制御器7から出力されるモデルトルク指令はモータMが出力できるトルクに収まるようになる。さらにパラメータの設定において、上記関係式を用いると、モデル位置制御器4のゲインKPにより極が決まるため、フィードバック系の位置制御器23のゲインを高く取れる場合は、従来と比較し、非常に高速で機械振動を生じない位置決めが実現できる。 When the parameters are determined in this way, all the parameters on the model control system 1 side can be determined by one parameter of the gain K P of the model position controller 4 of the model control system 1, and the adjustment of the parameters of the model control system is easy. it can. Moreover, the model torque command output from the model speed controller 7 falls within the torque that can be output by the motor M. Further, in the parameter setting, if the above relational expression is used, the pole is determined by the gain K P of the model position controller 4, and therefore, when the gain of the position controller 23 of the feedback system can be made high, compared with the conventional case, Positioning that does not cause mechanical vibration at high speed can be realized.

特に、モデル位置制御器4のゲインKPをフィードバック制御系2の位置制御器23のゲインと同じ値とし、モータ側イナーシャJM、負荷側イナーシャJL、ねじり剛性を示すゲインKBを実際の機械系Lのそれぞれの値と同じにして、上記関係式に基づいて第1のゲインKAB、第2のゲインKVB、及びモデル速度制御器のゲインKVを定めると、最も効果的な制御効果を得ることができる。 In particular, the gain K P of the model position controller 4 to the same value as the gain of the feedback control system 2 of the position controller 23, motor side inertia J M, load inertia J L, torsional rigidity of the actual gain K B shown When the first gain K AB , the second gain K VB , and the model speed controller gain K V are determined based on the above relational expression, with the same value as that of the mechanical system L, the most effective control is achieved. An effect can be obtained.

具体的なパラメータの設定は、次のように行う。位置制御器23のゲイン、速度制御器24のゲインは、機械系の高調波共振を励振しない範囲で、できるだけ高い値に調整する。モデル制御系1のモデル位置制御器4のゲインKPは、フィードバック系と同じ値にする。モデル制御系のイナーシャJM、負荷側イナーシャJL、ねじり剛性を示すゲインKBのパラメータは、実際の機械系の値に合わせる。そして、これらのパラメータを元に、第1及び第2の状態フィードバックF1及びF2の第1のゲインKAB及び第2のゲインKVBを算出する。このように、フィードバック系のパラメータは、実際の機械系に合わせて調整し、それに合わせてモデル制御系のパラメータを決定する。モデル制御系1側のパラメータはモデル位置制御器4のゲインKPを一つ調整するのみでモデル内のパラメータはすべて決まり、モデル制御系のパラメータ即ちゲインKP、Kv、KAB、KVBを個別に調整する必要はない。 Specific parameters are set as follows. The gain of the position controller 23 and the gain of the speed controller 24 are adjusted as high as possible within a range in which the harmonic resonance of the mechanical system is not excited. The gain K P of the model position controller 4 of the model control system 1 is set to the same value as that of the feedback system. Inertia J M of the model control system, load inertia J L, the gain shows a torsional stiffness K B parameters match the actual value of the mechanical system. Based on these parameters, the first gain K AB and the second gain K VB of the first and second state feedbacks F1 and F2 are calculated. In this way, the feedback system parameters are adjusted according to the actual mechanical system, and the parameters of the model control system are determined accordingly. The parameters on the model control system 1 side are determined by adjusting only the gain KP of the model position controller 4, and all the parameters in the model are determined. The parameters of the model control system, that is, the gains K P, Kv, K AB and K VB are individually determined. There is no need to adjust.

図2(A)乃至(C)は、このようにして算出したパラメータを用いて位置決めを行った場合の位置指令(微分値)、モデル速度制御器7からのモデルトルク指令S9及びモデル側位置偏差指令S20のシミュレーション結果である。図2(B)に示されるモデル速度制御器7からのモデルトルク指令S9と図6(B)の特許文献2の従来の装置のモデルトルク指令を対比すると判るように、負荷側の振動は抑制されており、高速な位置決めが実現できている。   2A to 2C show the position command (differential value) when positioning is performed using the parameters calculated in this way, the model torque command S9 from the model speed controller 7, and the model side position deviation. It is a simulation result of command S20. As can be seen by comparing the model torque command S9 from the model speed controller 7 shown in FIG. 2 (B) with the model torque command of the conventional device of Patent Document 2 in FIG. 6 (B), vibration on the load side is suppressed. Therefore, high-speed positioning can be realized.

また本実施の形態では、モデルモータ側加速度指令S14とモデル負荷側加速度指令S15の差の加速度即ちモデル側加速度偏差指令S18をゲインKAB倍したフィードバック加速度指令S10をモデルトルク指令算出部となる第4の偏差演算部8に状態フィードバックする。またモデルモータ側速度指令S7とモデル負荷側速度指令S16の差の速度即ちモデル側速度偏差指令S19をゲインKVB倍したフィードバック速度指令S5をモデル速度指令算出部となる第2の偏差演算部5に状態フィードバックする。その結果、モデル速度制御器7から出力されるトルク指令は、モータが出力できるトルクの範囲内に入るようになった。 Further, in the present embodiment, the acceleration of the difference between the model motor side acceleration command S14 and the model load side acceleration command S15, that is, the feedback acceleration command S10 obtained by multiplying the model side acceleration deviation command S18 by the gain K AB is used as the model torque command calculation unit. 4 is fed back to the deviation calculator 8. Further, a second deviation calculating unit 5 which becomes a model speed command calculating unit uses a feedback speed command S5 obtained by multiplying the speed of the difference between the model motor side speed command S7 and the model load side speed command S16, that is, the model side speed deviation command S19 by a gain K VB State feedback. As a result, the torque command output from the model speed controller 7 falls within the range of torque that can be output by the motor.

本発明では、第1及び第2の慣性系の機械モデルを用いる場合に、モデル負荷側加速度指令S15とモデルモータ側加速度指令S14との偏差であるモデル側加速度偏差指令S18をモデルトルク偏差指令S11を生成するモデルトルク指令部を構成する第4の偏差演算部に状態フィードバックする。また、モデルモータ側速度指令S7とモデル負荷側速度指令S16との偏差からなるモデル側速度偏差指令S19を、モデル速度指令部を構成する第2の偏差演算部に状態フィードバックする。そして現代制御理論を適用してモデル制御系の特性方程式の根が4重根を持つように演算して得た関係式に基づいて、モデル制御系の各パラメータを定める。これにより、モデル制御系の位置制御器のゲインKP一つのパラメータでモデル側のパラメータをすべて決めることができ、モデル制御系のパラメータの調整が簡単にできる利点が得られる。しかも、モデル速度制御器から出力されるトルク指令はモータが出力できるトルクに収まるようになる。さらにパラメータの設定において、モデル位置制御器のゲインKPにより極が決まるため、フィードバック系の位置制御器のゲインを高く取れる場合は、非常に高速で機械振動を生じない位置決めが実現できる利点が得られる。 In the present invention, when the first and second inertial machine models are used, the model side acceleration deviation command S18, which is the deviation between the model load side acceleration command S15 and the model motor side acceleration command S14, is used as the model torque deviation command S11. Is fed back to the fourth deviation calculating unit constituting the model torque command unit for generating In addition, state feedback of the model side speed deviation command S19, which is the deviation between the model motor side speed command S7 and the model load side speed command S16, is fed back to the second deviation calculation unit constituting the model speed command unit. Each parameter of the model control system is determined based on a relational expression obtained by applying modern control theory so that the root of the characteristic equation of the model control system has a quadruple root. Thereby, all the parameters on the model side can be determined by one parameter of the gain K P of the position controller of the model control system, and the advantage that the adjustment of the parameters of the model control system can be easily obtained. Moreover, the torque command output from the model speed controller falls within the torque that can be output by the motor. Furthermore, since the pole is determined by the gain K P of the model position controller in the parameter setting, if the gain of the feedback position controller can be made high, there is an advantage that positioning that does not cause mechanical vibration can be realized at a very high speed. It is done.

1 モデル制御系
2 フィードバック制御系
3 第1の偏差演算部
4 モデル位置制御器
5 第2の偏差演算部
6 第3の偏差演算部
7 モデル速度制御器
8 第4の偏差演算部
9 第5の偏差演算部
10 モータ側モデル
11,12 積分器
13 負荷側モデル
14,15 積分器
16 第6の偏差演算部
17 モデル加速度指令発生部
18 第7の偏差演算部
19 モデル速度指令発生部
20 第8の偏差演算部
21 ねじりトルク指令発生部
22 第9の偏差演算部
23 位置制御器
24 第10の偏差演算部
25 微分器
26 速度制御器
27 加算演算部
28 トルク制御器
M モータ
PS 位置センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Model control system 2 Feedback control system 3 1st deviation calculating part 4 Model position controller 5 2nd deviation calculating part 6 3rd deviation calculating part 7 Model speed controller 8 4th deviation calculating part 9 5th Deviation calculation unit 10 Motor side model 11, 12 Integrator 13 Load side model 14, 15 Integrator 16 Sixth deviation calculation unit 17 Model acceleration command generation unit 18 Seventh deviation calculation unit 19 Model speed command generation unit 20 Eighth Deviation calculation unit 21 torsion torque command generation unit 22 ninth deviation calculation unit 23 position controller 24 tenth deviation calculation unit 25 differentiator 26 speed controller 27 addition calculation unit 28 torque controller M motor PS position sensor

Claims (5)

実際のモータの制御系を模擬したモデル制御系と、
位置制御器、速度制御器及びトルク制御器を備えて、前記モデル制御系に追従するよう構成され、前記実際のモータをフィードバック制御するフィードバック制御系とを備えたモータ制御装置であって、
前記モデル制御系は、
位置指令S1とモデルモータ側位置を示すモデルモータ側位置指令S2との偏差を演算して、該偏差をモデル位置偏差指令S3として出力する第1の偏差演算部と、
前記モデル位置偏差指令S3を入力としてモデル速度指令S4を出力するモデル位置制御器と、
前記モデル速度指令S4とフィードバック速度指令S5との偏差を演算して、該偏差を第1のモデル速度偏差指令S6として出力する第2の偏差演算部と、
前記第1のモデル速度偏差指令S6とモデルモータ側速度指令S7との偏差を演算して、該偏差を第2のモデル速度偏差指令S8を出力する第3の偏差演算部と、
前記第2のモデル速度偏差指令S8を入力としてモデルトルク指令S9を出力するモデル速度制御器と、
前記モデルトルク指令S9とフィードバック加速度指令S10との偏差を演算して、該偏差を第1のモデルトルク偏差指令S11として出力する第4の偏差演算部と、
前記第1のモデルトルク偏差指令S11とねじりトルクを表すねじりトルク指令S12との偏差を演算して、該偏差を第2のモデルトルク偏差指令S13として出力する第5の偏差演算部と、
前記第2のモデルトルク偏差指令S13を入力として、モデルモータ側加速度指令S14、前記モデルモータ側速度指令S7及び前記モデルモータ側位置指令S2を生成する第1の慣性系の機械モデルと、
前記ねじりトルク指令を入力として、モデル負荷側加速度指令S15、モデル負荷側速度指令S16及びモデル負荷側位置指令S17を生成する第2の慣性系の機械モデルと、
前記モデルモータ側加速度指令S14と前記モデル負荷側加速度指令S15との偏差を演算して、該偏差をモデル側加速度偏差指令S18として出力する第6の偏差演算部と、
前記モデル側加速度偏差指令S18に第1のゲインKABを乗算して前記フィードバック加速度指令S10を生成するモデル加速度指令発生部と、
前記モデルモータ側速度指令S7と前記モデル負荷側速度指令S16の偏差を演算して、該偏差をモデル側速度偏差指令S19として出力する第7の偏差演算部と、
前記モデル側速度偏差指令S19に第2のゲインKVBを乗算して前記フィードバック速度指令S5を生成するモデル速度指令発生部とを備え、
前記モデル負荷側位置指令S17と前記モデルモータ側位置指令S2との偏差を演算して、該偏差をモデル側位置偏差指令S20として出力する第8の偏差演算部と、
前記モデル側位置偏差指令S20に第3のゲインKBを乗算して前記ねじりトルク指令S12を生成するねじりトルク指令発生部とを備えており、
前記モデル位置制御器のゲインをKP、前記モデル速度制御器のゲインをKV、モータ側イナーシャをJM、負荷側イナーシャをJLとし、さらに前記モデル制御系の状態方程式から得られる特性方程式の極をKとしたときに、前記特性方程式が4重根を持つように演算して得た関係式、
K=−4KP
V=−KB(JM+JL)/[1.5KB/K+KPL
AB=KVB/(−4K3L)−JM
VB=−4K(JM+KAB)/KV−1
に基づいて、前記モデル制御系のパラメータが定められていることを特徴とするモータ制御装置。
A model control system simulating an actual motor control system;
A motor control device including a position controller, a speed controller, and a torque controller, configured to follow the model control system, and having a feedback control system for feedback control of the actual motor;
The model control system is
A first deviation calculator that calculates a deviation between the position command S1 and the model motor side position command S2 indicating the model motor side position, and outputs the deviation as a model position deviation command S3;
A model position controller that receives the model position deviation command S3 as an input and outputs a model speed command S4;
A second deviation calculator that calculates a deviation between the model speed command S4 and the feedback speed command S5, and outputs the deviation as a first model speed deviation command S6;
A third deviation calculator that calculates a deviation between the first model speed deviation command S6 and the model motor side speed command S7, and outputs the deviation as a second model speed deviation command S8;
A model speed controller that receives the second model speed deviation command S8 as an input and outputs a model torque command S9;
A fourth deviation calculating unit that calculates a deviation between the model torque command S9 and the feedback acceleration command S10 and outputs the deviation as a first model torque deviation command S11;
A fifth deviation calculator that calculates a deviation between the first model torque deviation command S11 and a torsion torque command S12 representing a torsion torque, and outputs the deviation as a second model torque deviation command S13;
A mechanical model of a first inertia system that generates the model motor side acceleration command S14, the model motor side speed command S7, and the model motor side position command S2 with the second model torque deviation command S13 as an input;
A second inertia system model that generates a model load side acceleration command S15, a model load side speed command S16, and a model load side position command S17 with the torsion torque command as an input;
A sixth deviation calculator that calculates a deviation between the model motor side acceleration command S14 and the model load side acceleration command S15 and outputs the deviation as a model side acceleration deviation command S18;
A model acceleration command generator for generating the feedback acceleration command S10 by multiplying the model side acceleration deviation command S18 by a first gain K AB ;
A seventh deviation calculator that calculates a deviation between the model motor side speed command S7 and the model load side speed command S16, and outputs the deviation as a model side speed deviation command S19;
A model speed command generator for generating the feedback speed command S5 by multiplying the model side speed deviation command S19 by a second gain K VB ;
An eighth deviation calculating unit that calculates a deviation between the model load side position command S17 and the model motor side position command S2 and outputs the deviation as a model side position deviation command S20;
And a torsional torque command generating unit generates a torsional torque command S12 the by multiplying the third gain K B on the model side position difference command S20,
The model position controller gain is K P , the model speed controller gain is K V , the motor side inertia is J M , the load side inertia is J L, and the characteristic equation obtained from the state equation of the model control system A relational expression obtained by calculating so that the characteristic equation has a quadratic root, where K is the pole of
K = -4K P
K V = −K B (J M + J L ) / [1.5 K B / K + K P J L ]
K AB = K V K B / (− 4K 3 J L ) −J M
K VB = -4K (J M + K AB ) / K V -1
The motor control apparatus according to claim 1, wherein parameters of the model control system are determined.
Pを前記フィードバック制御系の前記位置制御器のゲインと同じ値とし、前記モータ側イナーシャJM、前記負荷側イナーシャJL、ねじり剛性を示す前記ゲインKBを実際の機械系のそれぞれの値と同じにして、前記第1のゲインKAB、前記第2のゲインKVB、及び前記モデル速度制御器のゲインKVが定められている請求項1に記載のモータ制御装置。 The K P is the same value as the gain of the position controller of the feedback control system, the motor-side inertia J M, the load inertia J L, respective values of the real mechanical system the gain K B showing the torsional stiffness 2. The motor control device according to claim 1, wherein the first gain K AB , the second gain K VB , and the gain K V of the model speed controller are determined in the same manner as in FIG. 実際のモータの制御系を模擬したモデル位置制御器、モデル速度指令部、モデル速度制御器及びモデルトルク指令部を含んで構成されたモデル制御系と、
位置制御器、速度制御器及びトルク制御器を備えて、前記モデル制御系に追従するように構成され、前記実際のモータをフィードバック制御するフィードバック制御系とを備えたモータ制御装置であって、
前記モデル制御系は、モデルモータ側加速度指令S14及びモデルモータ側速度指令S7を生成する、前記モータについての第1の慣性系の機械モデルと、モデル負荷側加速度指令S15及びモデル負荷側速度指令S16を生成する、負荷についての第2の慣性系の機械モデルと、前記モータと前記負荷との間のねじりトルクについてのねじりトルクモデルと、前記モデル負荷側加速度指令S15と前記モデルモータ側加速度指令S14との偏差であるモデル側加速度偏差指令S18をゲインKAB倍して得たフィードバック加速度指令S10を、モデルトルク偏差指令S11を生成する前記モデルトルク指令部にフィードバックする第1の状態フィードバック系と、前記モデル負荷側速度指令S16と前記モデルモータ側速度指令S7との偏差からなるモデル側速度偏差指令S19をゲインKVB倍して得られるフィードバック速度指令S5を、前記モデル速度指令部に状態フィードバックする第2の状態フィードバック系とを備えており、
前記モデル制御系の状態方程式から得られる特性方程式が4重根を持つように演算して得たパラメータの関係式に基づいて、前記モデル制御系のパラメータが定められていることを特徴とするモータ制御装置。
A model control system configured to include a model position controller, a model speed command unit, a model speed controller, and a model torque command unit simulating an actual motor control system;
A motor control device including a position controller, a speed controller, and a torque controller, configured to follow the model control system, and having a feedback control system for feedback control of the actual motor;
The model control system generates a model motor side acceleration command S14 and a model motor side speed command S7, a first inertia system machine model for the motor, a model load side acceleration command S15, and a model load side speed command S16. A second inertial machine model for the load, a torsion torque model for the torsion torque between the motor and the load, the model load side acceleration command S15 and the model motor side acceleration command S14. A first state feedback system that feeds back a feedback acceleration command S10 obtained by multiplying the model-side acceleration deviation command S18, which is a deviation from the above, by a gain K AB to the model torque command unit that generates the model torque deviation command S11; The deviation between the model load side speed command S16 and the model motor side speed command S7. A feedback speed command S5, obtained a model side speed difference command S19 by multiplying the gain K VB consisting comprises a second state feedback system for state feedback to the model speed command unit,
Motor control characterized in that parameters of the model control system are determined based on a relational expression of parameters obtained by calculating so that a characteristic equation obtained from the state equation of the model control system has a quadruple root apparatus.
前記モデル位置制御器のゲインをKP、前記モデル速度制御器のゲインをKV、モータ側イナーシャをJM、負荷側イナーシャをJLとし、ねじり剛性に係わるゲインをKB、前記モデルモータの加速度情報に係わるゲインをKABとし、前記モデルモータの速度情報に係わるゲインをKVBとし、前記モデル制御系の状態方程式から得られる特性方程式の極をKとしたときに、前記特性方程式が4重根を持つように演算して得た関係式、
K=−4KP
V=−KB(JM+JL)/[1.5KB/K+KPL
AB=KVB/(−4K3L)−JM
VB=−4K(JM+KAB)/KV−1
に基づいて、前記モデル制御系のパラメータが定められていることを特徴とする請求項3に記載のモータ制御装置。
The gain of the model position controller is K P , the gain of the model speed controller is K V , the motor side inertia is J M , the load side inertia is J L, and the gain related to torsional rigidity is K B , When the gain related to the acceleration information is K AB , the gain related to the speed information of the model motor is K VB, and the characteristic equation obtained from the state equation of the model control system is K, the characteristic equation is 4 Relational expressions obtained by calculating to have multiple roots,
K = -4K P
K V = −K B (J M + J L ) / [1.5 K B / K + K P J L ]
K AB = K V K B / (− 4K 3 J L ) −J M
K VB = -4K (J M + K AB ) / K V -1
4. The motor control device according to claim 3, wherein a parameter of the model control system is determined based on the parameter.
Pを前記フィードバック制御系の前記位置検出器のゲインと同じ値とし、前記モータ側イナーシャJM、前記負荷側イナーシャJL、ねじり剛性を示す前記ゲインKBを実際の機械系のそれぞれの値と同じにして、前記ゲインKAB、前記ゲインKVB、及び前記モデル速度制御器のゲインKVが定められている請求項4に記載のモータ制御装置。 The K P is the same value as the gain of the position detector of the feedback control system, the motor-side inertia J M, the load inertia J L, respective values of the real mechanical system the gain K B showing the torsional stiffness 5. The motor control device according to claim 4, wherein the gain K AB , the gain K VB , and the gain K V of the model speed controller are defined in the same manner as in FIG.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013112529A (en) * 2011-11-24 2013-06-10 Ls Industrial Systems Co Ltd Elevator control method, elevator control device, and elevator apparatus using the same
JP2016149918A (en) * 2015-02-13 2016-08-18 山洋電気株式会社 Motor control apparatus
JP2016179748A (en) * 2015-03-24 2016-10-13 株式会社ジェイテクト Electric power steering device and gain setting method in electric power steering device
CN114070165A (en) * 2021-12-03 2022-02-18 深圳市英威腾电气股份有限公司 Motor driving method, system, device and medium

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104617845B (en) * 2015-01-23 2017-12-08 苏州汇川技术有限公司 Servo electrical machinery system gain parameter self-regulating method and system
JP6607097B2 (en) * 2015-11-19 2019-11-20 オムロン株式会社 Control device, control method, information processing program, and recording medium
KR101739929B1 (en) * 2017-03-10 2017-05-26 (주) 한사 Motor control device controlling several motors independently
US11316452B2 (en) * 2020-01-15 2022-04-26 Delta Electronics, Inc. Electronic device and control method thereof
TWI718959B (en) * 2020-06-08 2021-02-11 東元電機股份有限公司 Motor load real-time adjustment system and method thereof
KR20230058476A (en) * 2021-07-28 2023-05-03 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 Motor speed control device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08168280A (en) * 1994-12-08 1996-06-25 Mitsubishi Electric Corp Speed controller and speed and position controller for motor
JPH1131015A (en) * 1997-07-14 1999-02-02 Sanyo Denki Co Ltd Damping method for servocontrol system with speed reducing mechanism
JPH11341852A (en) * 1998-02-25 1999-12-10 Yoshihiro Matsui Speed controller for motor
JP2002291271A (en) * 2001-03-28 2002-10-04 Yaskawa Electric Corp Motor control device
JP2004070790A (en) * 2002-08-08 2004-03-04 Mitsubishi Electric Corp Positional controller for machinery and position control system for machinery

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19907757A1 (en) * 1998-02-25 1999-08-26 Fuji Electric Co Ltd Speed controller for motor with resilient shaft connection to load
EP1184766B1 (en) * 1999-06-04 2003-11-19 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Seisakusho Position controller for motor
EP1536551A4 (en) * 2002-07-11 2007-12-05 Yaskawa Denki Seisakusho Kk Servo control device gain adjustment method
JP4540727B2 (en) * 2008-07-31 2010-09-08 山洋電気株式会社 Motor control device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08168280A (en) * 1994-12-08 1996-06-25 Mitsubishi Electric Corp Speed controller and speed and position controller for motor
JPH1131015A (en) * 1997-07-14 1999-02-02 Sanyo Denki Co Ltd Damping method for servocontrol system with speed reducing mechanism
JPH11341852A (en) * 1998-02-25 1999-12-10 Yoshihiro Matsui Speed controller for motor
JP2002291271A (en) * 2001-03-28 2002-10-04 Yaskawa Electric Corp Motor control device
JP2004070790A (en) * 2002-08-08 2004-03-04 Mitsubishi Electric Corp Positional controller for machinery and position control system for machinery

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013112529A (en) * 2011-11-24 2013-06-10 Ls Industrial Systems Co Ltd Elevator control method, elevator control device, and elevator apparatus using the same
US9233815B2 (en) 2011-11-24 2016-01-12 Lsis Co., Ltd. Method of controlling elevator motor according to positional value and rotational speed
JP2016149918A (en) * 2015-02-13 2016-08-18 山洋電気株式会社 Motor control apparatus
JP7049754B2 (en) 2015-02-13 2022-04-07 山洋電気株式会社 Motor control device
JP2016179748A (en) * 2015-03-24 2016-10-13 株式会社ジェイテクト Electric power steering device and gain setting method in electric power steering device
CN114070165A (en) * 2021-12-03 2022-02-18 深圳市英威腾电气股份有限公司 Motor driving method, system, device and medium
CN114070165B (en) * 2021-12-03 2024-06-04 深圳市英威腾电气股份有限公司 Motor driving method, system, device and medium

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