JP2012104047A - Servo controller - Google Patents

Servo controller Download PDF

Info

Publication number
JP2012104047A
JP2012104047A JP2010254092A JP2010254092A JP2012104047A JP 2012104047 A JP2012104047 A JP 2012104047A JP 2010254092 A JP2010254092 A JP 2010254092A JP 2010254092 A JP2010254092 A JP 2010254092A JP 2012104047 A JP2012104047 A JP 2012104047A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resolution
controller
command
feedforward
position command
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.)
Ceased
Application number
JP2010254092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroto Takei
寛人 竹居
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2010254092A priority Critical patent/JP2012104047A/en
Priority to CN2011100680571A priority patent/CN102467131A/en
Publication of JP2012104047A publication Critical patent/JP2012104047A/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a servo controller which is capable of performing high-accuracy control with a high followup property by surely reducing a ripple generated in a manipulated variable given from a feedforward controller to a feedback controller, even when a resolution of a position detector to be used is low in a servo controller in a double-degree-of-freedom control configuration.SOLUTION: A command generator 10 converts an inputted position command A into an internal position command 150 of which the resolution is higher than that of a position detector 5, from a resolution of a controller 2. On the basis of the internal position command 150, a feedforward controller 11a generates a speed feedforward component 152 using a differentiator 110 and a filter 111 and, on the basis of the speed feedforward component 152, generates a torque feedforward component 154 using a differentiator 112 and a filter 113. The resolution of the internal position command 150 is higher than that of the position detector 5, so that a ripple generated in the feedforward components 152 and 154 is reduced rather than the case where an internal position command having the resolution of the position detector 5 is used.

Description

本発明は、モータを駆動するサーボ制御器に関するものである。   The present invention relates to a servo controller that drives a motor.

本発明が対象とするサーボ制御器は、上位コントローラから入力される位置指令を内部位置指令へ変換する指令生成器と、指令生成器が生成する内部位置指令が並列に入力されるフィードバック制御器およびフィードフォワード制御器とを備えているものである。フィードフォワード制御器は、内部位置指令を用いて、入力される位置指令への応答遅れを少なくする追従性の制御を行う。フィードバック制御器は、その内部位置指令とモータに取り付けられた位置検出器が検出したモータ位置情報との差分を少なくするように制御することで、外乱の抑圧を行う。このように、サーボ制御器は、指令への追従性と外乱の抑圧とを2自由度制御で行う構成とするのが一般的である。   A servo controller targeted by the present invention includes a command generator that converts a position command input from a host controller into an internal position command, a feedback controller that receives an internal position command generated by the command generator in parallel, and And a feedforward controller. The feedforward controller uses the internal position command to perform follow-up control that reduces a response delay to the input position command. The feedback controller suppresses the disturbance by controlling to reduce the difference between the internal position command and the motor position information detected by the position detector attached to the motor. As described above, the servo controller generally has a configuration in which followability to a command and suppression of disturbance are performed by two-degree-of-freedom control.

なお、サーボ制御器の構成としては、例えば特許文献1に示されるように、フィードバック制御器のみで構成する場合もある。フィードバック制御器のみで構成されるサーボ制御器では、フィードバック制御器が、指令への追従性および外乱の抑圧を行うように構成される。   In addition, as a structure of a servo controller, as shown, for example in patent document 1, it may be comprised only with a feedback controller. In the servo controller composed of only the feedback controller, the feedback controller is configured to follow the command and suppress disturbance.

ここで、本発明が対象とするサーボ制御器では、フィードフォワード制御器が、内部位置指令を微分して速度フィードフォワード成分を生成し、それを微分してトルクフィードフォワード成分を生成し、それぞれを操作量としてフィードバック制御器に与える。そして、フィードバック制御器が、入力される位置指令が示す目標位置に駆動するモータを速度およびトルクの各フィードフォワード成分に追従するように制御する。   Here, in the servo controller targeted by the present invention, the feedforward controller differentiates the internal position command to generate the speed feedforward component, differentiates it to generate the torque feedforward component, It is given to the feedback controller as the operation amount. Then, the feedback controller controls the motor that drives the target position indicated by the input position command so as to follow each feedforward component of speed and torque.

ところで、従来のサーボ制御器では、内部位置指令を次のような方法で生成している。すなわち、上位コントローラから入力される検出器分解能の指令または別の分解能の指令に基づき、上位コントローラから入力される位置指令を上位コントローラの分解能から位置検出器の分解能による位置指令へ変換し、それを制御周期毎に分割することで、内部位置指令を生成している。この内部位置指令は、位置検出器の分解能に応じた分解能の単位で、上位コントローラから入力される位置指令が示す目標位置となるように階段状に変化する特性を有している。この階段状に変化する内部位置指令がフィードバック制御器およびフィードフォワード制御器に入力され、上記した制御動作が行われる。   By the way, in the conventional servo controller, the internal position command is generated by the following method. That is, based on a detector resolution command input from the host controller or another resolution command, the position command input from the host controller is converted from the resolution of the host controller into a position command based on the position detector resolution. The internal position command is generated by dividing each control cycle. This internal position command has a characteristic that changes in a stepped manner so as to be the target position indicated by the position command input from the host controller in a resolution unit corresponding to the resolution of the position detector. The internal position command that changes in a staircase pattern is input to the feedback controller and the feedforward controller, and the above-described control operation is performed.

つまり、従来のサーボ制御器において生成している内部位置指令は、位置検出器が高分解能であれば、小さい段差および小さい階段幅の細かい階段状変化を示す特性となるが、位置検出器が低分解能であると、大きい段差および大きい階段幅の粗い階段状変化を示す特性となる。   In other words, the internal position command generated in the conventional servo controller has a characteristic that shows a small step and small step change with a small step width if the position detector is high resolution, but the position detector is low. The resolution is a characteristic that shows a rough step change with a large step and a large step width.

そのため、フィードフォワード制御器において内部位置指令の微分値を用いて生成される操作量(速度およびトルクの各フィードフォワード成分)は、高分解能の位置検出器を用いる場合は変化が少なく滑らかであるが、低分解能の位置検出器を用いる場合、変化が大きくリップルが生じてしまう状況にある。   For this reason, the operation amount (speed and torque feedforward components) generated by using the differential value of the internal position command in the feedforward controller is small and smooth when using a high-resolution position detector. In the case of using a low-resolution position detector, there is a large change and a ripple occurs.

特開平4−24808号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-24808

ここで、2自由度制御を行う従来のサーボ制御器では、このように、低分解能の位置検出器を用いる場合に、フィードフォワード制御器からフィードバック制御器へ与える操作量(速度およびトルクの各フィードフォワード成分)の変化が大きくリップルが生じてしまうことが、位置指令への追従性の向上を図る上でネックになっている。   Here, in the conventional servo controller that performs the two-degree-of-freedom control, when the low-resolution position detector is used, the operation amounts (speed and torque feeds) given from the feedforward controller to the feedback controller are used. A large change in the forward component) causes ripples, which is a bottleneck in improving the followability to the position command.

すなわち、位置指令への追従性を高めるにはフィードフォワードゲインを上げる必要がある。しかし、低分解能の位置検出器を用いる場合は、フィードフォワードゲインを上げると、フィードバック制御器へ与える操作量がさらに大きく変化し、リップルが大きくなる現象が生ずるためフィードフォワードゲインを高ゲイン化できない。そのため、低分解能の位置検出器を用いる場合には、位置指令への追従性の向上を図ることが困難である。   That is, it is necessary to increase the feedforward gain in order to improve the followability to the position command. However, when a low-resolution position detector is used, if the feedforward gain is increased, the amount of operation given to the feedback controller will change further, resulting in a phenomenon in which the ripple becomes larger, so the feedforward gain cannot be increased. For this reason, when a low-resolution position detector is used, it is difficult to improve the followability to the position command.

このようなことは、フィードバック制御器のみを備えるサーボ制御器においても同様に生ずる問題である。フィードバック制御器のみを備えるサーボ制御器では、フィードバック制御器が位置指令への追従と外乱の抑圧とを行うが、位置指令への追従性を高めるにはフィードバックゲインを上げる必要がある。しかし、位置の変化量が速度となり、速度の変化量がトルクとなるので、低分解能の位置検出器を用いる場合に、フィードバックゲインを上げると、モータへ与える操作量のリップルが大きくなる現象が起こるので、フィードバックゲインを高ゲイン化できない。   Such a problem also occurs in a servo controller having only a feedback controller. In a servo controller having only a feedback controller, the feedback controller performs tracking of the position command and suppression of disturbance, but it is necessary to increase the feedback gain in order to improve tracking of the position command. However, since the amount of change in position becomes speed and the amount of change in speed becomes torque, when using a low-resolution position detector, increasing the feedback gain causes a phenomenon that the ripple of the operation amount given to the motor increases. Therefore, the feedback gain cannot be increased.

この問題を解決する一手法として、特許文献1では、内部位置指令の分解能を検出器分解能よりも高くし、また位置検出器の検出情報を元に位置の推定処理を行い、実際の検出器分解能よりも高い分解能の推定位置情報を元にしたフィードバック制御を行う技術が提案されている。   As a technique for solving this problem, in Patent Document 1, the resolution of the internal position command is made higher than the detector resolution, and the position estimation process is performed based on the detection information of the position detector, so that the actual detector resolution is obtained. A technique for performing feedback control based on estimated position information with higher resolution has been proposed.

しかし、特許文献1に提案されている技術では、位置検出器分解能よりも高い分解能の位置情報を得るため各種推定を行っているが、あくまでも推定であるので、条件などにより精度にばらつきが生ずることが起こる。   However, in the technique proposed in Patent Document 1, various estimations are performed in order to obtain position information having a resolution higher than the position detector resolution. Happens.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、2自由度制御構成のサーボ制御器において、用いる位置検出器の分解能が低くても、フィードフォワード制御器からフィードバック制御器へ与える操作量に生ずるリップルを確実に低減でき、高い追従性による高精度制御を可能にするサーボ制御器を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above. In a servo controller having a two-degree-of-freedom control configuration, even if the position detector to be used has a low resolution, it occurs in the amount of operation given from the feedforward controller to the feedback controller. It is an object of the present invention to obtain a servo controller that can reliably reduce ripples and enables high-precision control with high followability.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、入力される位置指令から生成される内部位置指令に基づき速度およびトルクの各フィードフォワード成分を生成するフィードフォワード制御器と、位置検出器が検出したモータ位置情報をフィードバック信号とし、前記入力される位置指令が示す目標位置に駆動するモータを前記速度およびトルクの各フィードフォワード成分に追従するように制御するフィードバック制御器とを備えるサーボ制御器において、前記内部位置指令は、前記位置検出器の分解能よりも高い分解能を有するように生成されていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes a feedforward controller that generates feedforward components of speed and torque based on an internal position command generated from an input position command, and a position A feedback controller for controlling the motor driving the target position indicated by the input position command to follow the respective feedforward components of the speed and torque, using the motor position information detected by the detector as a feedback signal; In the servo controller, the internal position command is generated so as to have a resolution higher than that of the position detector.

本発明によれば、サーボ制御器に入力される位置指令を位置検出器の分解能よりも高い分解能へ変換した内部位置指令を用いてフィードフォワード補償を行うので、位置検出器の分解能を有する内部位置指令を用いてフィードフォワード補償を行う場合よりも、フィードフォワード制御器からフィードバック制御器へ与える操作量である速度およびトルクの各フィードフォワード成分に生ずるリップルを低減できる。したがって、用いる位置検出器が低分解能であっても、速度およびトルクの各フィードフォワード成分の高ゲイン化が可能になり、モータの高精度な制御が可能になるという効果を奏する。   According to the present invention, feedforward compensation is performed using an internal position command obtained by converting the position command input to the servo controller to a resolution higher than the resolution of the position detector. Ripple generated in each feedforward component of speed and torque, which is an operation amount given from the feedforward controller to the feedback controller, can be reduced as compared with the case where feedforward compensation is performed using a command. Therefore, even if the position detector to be used has a low resolution, it is possible to increase the gain of each of the feedforward components of speed and torque, and it is possible to control the motor with high accuracy.

図1は、本発明の実施の形態1によるサーボ制御器の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the servo controller according to the first embodiment of the present invention. 図2は、図1に示す指令生成器の構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the command generator shown in FIG. 図3は、図1に示す指令生成器およびフィードフォワード制御器の動作を従来構成と比較して示す波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram showing the operation of the command generator and feedforward controller shown in FIG. 1 in comparison with the conventional configuration. 図4は、実施の形態による効果を従来構成と比較して示す波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram showing the effect of the embodiment in comparison with the conventional configuration. 図5は、本発明の実施の形態2によるサーボ制御器の構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the servo controller according to the second embodiment of the present invention.

以下に、本発明にかかるサーボ制御器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a servo controller according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1によるサーボ制御器の構成を示すブロック図である。図2は、図1に示す指令生成器の構成例を示すブロック図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the servo controller according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the command generator shown in FIG.

図1において、サーボ制御器1aは、コントローラ2から入力される位置指令Aに従って、負荷装置3に組み込まれているモータ4を駆動する。モータ4には、低分解能の位置検出器(ENC)5が直接または近傍に取り付けられている。サーボ制御器1aは、モータ4を駆動する際に、位置検出器5が検出したモータ位置情報251をフィードバック信号として使用する。   In FIG. 1, the servo controller 1 a drives the motor 4 incorporated in the load device 3 in accordance with the position command A input from the controller 2. A low-resolution position detector (ENC) 5 is attached to the motor 4 directly or in the vicinity thereof. The servo controller 1a uses the motor position information 251 detected by the position detector 5 as a feedback signal when driving the motor 4.

サーボ制御器1aは、指令生成器10と、フィードフォワード制御器11aと、フィードバック制御器12とを備えている。   The servo controller 1a includes a command generator 10, a feedforward controller 11a, and a feedback controller 12.

指令生成器10は、詳細は後述するが、例えば図2に示す構成により、コントローラ2から入力される位置指令Aを低分解能の位置検出器5の分解能よりも高い分解能の内部位置指令150へ変換し、その変換した内部位置指令150を並列にフィードフォワード制御器11aおよびフィードバック制御器12に出力する。   The command generator 10 converts the position command A input from the controller 2 into an internal position command 150 having a higher resolution than the resolution of the low-resolution position detector 5, for example, with the configuration shown in FIG. Then, the converted internal position command 150 is output to the feedforward controller 11a and the feedback controller 12 in parallel.

フィードフォワード制御器11aは、内部位置指令150が入力される微分器110およびフィルタ111の直列回路と、該直列回路の出力を入力とする微分器112およびフィルタ113の直列回路とを備えている。この構成は、従来の一般的な構成である。   The feedforward controller 11a includes a series circuit of a differentiator 110 and a filter 111 to which an internal position command 150 is input, and a series circuit of a differentiator 112 and a filter 113 that receive the output of the series circuit. This configuration is a conventional general configuration.

フィードフォワード制御器11aでは、微分器110およびフィルタ111の直列回路が、低分解能の位置検出器5の分解能よりも高い分解能の内部位置指令150から速度フィードフォワード成分152を生成する。そして、微分器112およびフィルタ113の直列回路が、速度フィードフォワード成分152からトルクフィードフォワード成分154を生成する。それぞれが操作量としてフィードバック制御器12に出力される。   In the feedforward controller 11a, the series circuit of the differentiator 110 and the filter 111 generates the velocity feedforward component 152 from the internal position command 150 having a resolution higher than that of the low resolution position detector 5. The series circuit of the differentiator 112 and the filter 113 generates a torque feedforward component 154 from the speed feedforward component 152. Each is output to the feedback controller 12 as an operation amount.

フィードバック制御器12は、乗算器201,202,203と、位置制御器204と、速度制御器205と、トルク制御器206と、微分器207と、加算器208,209,210とを備えている。フィードバック制御器12は、従来の一般的な構成に、乗算器201が追加されている。   The feedback controller 12 includes multipliers 201, 202, and 203, a position controller 204, a speed controller 205, a torque controller 206, a differentiator 207, and adders 208, 209, and 210. . The feedback controller 12 has a multiplier 201 added to the conventional general configuration.

乗算器201は、位置検出器5の分解能よりも高分解能に変換された内部位置指令150を、単位換算ゲインを乗算し位置検出器5の分解能と同じ分解能の内部位置指令250へ変換する。乗算器202は、速度フィードフォワード成分152に単位換算・補償ゲインを乗算し速度フィードフォワード指令252を出力する。乗算器203は、トルクフィードフォワード成分154に単位換算・補償ゲインを乗算しトルクフィードフォワード指令254を出力する。微分器207は、モータ位置情報251からモータ速度253を求める。   The multiplier 201 multiplies the internal position command 150 converted to a higher resolution than the resolution of the position detector 5 by a unit conversion gain and converts the internal position command 150 into the internal position command 250 having the same resolution as the resolution of the position detector 5. Multiplier 202 multiplies velocity feedforward component 152 by a unit conversion / compensation gain and outputs velocity feedforward command 252. Multiplier 203 multiplies torque feedforward component 154 by a unit conversion / compensation gain and outputs torque feedforward command 254. The differentiator 207 obtains the motor speed 253 from the motor position information 251.

加算器208は、内部位置指令250とモータ位置情報251との差分(位置偏差)290を求める。位置制御器204は、位置偏差290が小さくなるようにする操作量(速度指令)291を求める。加算器209は、速度指令291に速度フィードフォワード指令252を加算し、その加算値(速度指令)とモータ速度253との差分(速度偏差)292を求める。速度制御器205は、速度偏差292が小さくなるようにする操作量(トルク指令)293を求める。加算器210は、トルク指令293にトルクフィードフォワード指令254を加算しトルク指令294を出力する。トルク制御器206は、加算器210が出力するトルク指令294からモータ4を駆動する操作量295を求める。   The adder 208 obtains a difference (position deviation) 290 between the internal position command 250 and the motor position information 251. The position controller 204 obtains an operation amount (speed command) 291 that makes the position deviation 290 small. The adder 209 adds the speed feedforward command 252 to the speed command 291 and obtains a difference (speed deviation) 292 between the added value (speed command) and the motor speed 253. The speed controller 205 obtains an operation amount (torque command) 293 that makes the speed deviation 292 small. Adder 210 adds torque feed forward command 254 to torque command 293 and outputs torque command 294. The torque controller 206 obtains an operation amount 295 for driving the motor 4 from the torque command 294 output from the adder 210.

さて、指令生成器10は、例えば、図2に示すように、入力段の検出単位変換器101と、中間段の高分解能単位変換器102と、出力段の制御周期分割器103とを備えている。すなわち、指令生成器10は、従来一般的に使用されている指令生成器において、高分解能単位変換器102を追加した構成である。   The command generator 10 includes an input stage detection unit converter 101, an intermediate stage high resolution unit converter 102, and an output stage control period divider 103, for example, as shown in FIG. Yes. That is, the command generator 10 has a configuration in which a high-resolution unit converter 102 is added to a command generator generally used in the past.

検出器単位変換器101は、コントローラ2から入力される位置指令Aを、コントローラ2から入力される検出器分解能の指令または別の分解能の指令に基づいて、コントローラ2の分解能から低分解能の位置検出器5の分解能を有する位置指令へ変換する。   The detector unit converter 101 detects the position command A input from the controller 2 from the resolution of the controller 2 based on the detector resolution command or another resolution command input from the controller 2. The position is converted into a position command having the resolution of the device 5.

高分解能単位変換器102は、検出器単位変換器101が変換した低分解能の位置検出器5の分解能を有する位置指令を、低分解能の位置検出器5の分解能よりも高い分解能を有する位置指令へ変換する。   The high resolution unit converter 102 converts the position command having the resolution of the low resolution position detector 5 converted by the detector unit converter 101 into the position command having a resolution higher than the resolution of the low resolution position detector 5. Convert.

制御周期分割器103は、高分解能単位変換器102が変換した低分解能の位置検出器5の分解能よりも高い分解能を有する位置指令を、サーボ制御器1aの制御周期毎に分割し、それを内部位置指令150として出力する。   The control period divider 103 divides a position command having a resolution higher than the resolution of the low resolution position detector 5 converted by the high resolution unit converter 102 for each control period of the servo controller 1a, and internally divides it. The position command 150 is output.

図3は、図1に示す指令生成器およびフィードフォワード制御器の動作を従来構成と比較して示す波形図である。図3(1)は、この実施の形態による指令生成器およびフィードフォワード制御器の動作を説明する波形図である。図3(2)は、従来一般的に使用されている指令生成器およびフィードフォワード制御器の動作を説明する波形図である。   FIG. 3 is a waveform diagram showing the operation of the command generator and feedforward controller shown in FIG. 1 in comparison with the conventional configuration. FIG. 3A is a waveform diagram for explaining the operation of the command generator and the feedforward controller according to this embodiment. FIG. 3B is a waveform diagram for explaining operations of a command generator and a feedforward controller that are generally used conventionally.

図3(2)に示すように、従来一般的に使用されている指令生成器は、検出器単位変換器が出力する低分解能の位置検出器の分解能を有する低分解能位置指令(ハ)を、制御周期分割器がサーボ制御器の制御周期毎に分割したものを内部位置指令とするので、この内部位置指令は、段差が低分解能位置指令のその低分解能(ニ)に応じて大きくなり、しかも複数の制御周期に跨る大きい階段幅を有した粗い階段状変化を示す特性となる。   As shown in FIG. 3 (2), the command generator generally used conventionally has a low resolution position command (c) having the resolution of the low resolution position detector output from the detector unit converter, Since the control period divider divides the servo controller for each control period as the internal position command, the internal position command has a step that increases with the low resolution (d) of the low resolution position command. It becomes the characteristic which shows the rough step-like change with the big step width over a some control period.

その結果、この粗い階段状変化特性を示す内部位置指令が入力される従来のサーボ制御器でのフィードフォワード制御器において、内部位置指令の微分値を用いて生成される速度およびトルクの各フィードフォワード成分は、リップルを有した変動波形となる。   As a result, in the feedforward controller in the conventional servo controller to which the internal position command indicating the rough step change characteristic is input, each feedforward of the speed and torque generated using the differential value of the internal position command. The component is a fluctuation waveform having a ripple.

これに対し、この実施の形態では、図3(1)に示すように、指令生成器10は、検出器単位変換器101が出力する低分解能の位置検出器5の分解能を有する低分解能位置指令(イ)を、高分解能単位変換器102が低分解能の位置検出器5の分解能よりも高い分解能を有する高分解能位置指令(ロ)へ変換し、それを制御周期分割器103がサーボ制御器1aの制御周期毎に分割したものを内部位置指令150とするので、この内部位置指令150は、段差が高分解能位置指令のその高分解能(ロ)に応じて小さくなり、しかも1制御周期程度の小さい階段幅を有した細かい階段状変化を示す特性となる。   On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 3 (1), the command generator 10 has a low resolution position command having the resolution of the low resolution position detector 5 output from the detector unit converter 101. (B) is converted into a high-resolution position command (b) having a resolution higher than that of the low-resolution position detector 5 by the high-resolution unit converter 102, and the control period divider 103 converts it into the servo controller 1a. The internal position command 150 is divided into each control cycle, so that the internal position command 150 has a step that becomes smaller according to the high resolution (b) of the high resolution position command and is as small as one control cycle. It becomes the characteristic which shows the fine step-like change with the step width.

その結果、この細かい階段状変化特性を示す内部位置指令150が入力されるフィードフォワード制御器11aにおいて、内部位置指令150の微分値を用いて生成される速度フィードフォワード成分152およびトルクフィードフォワード成分154分は、リップルが低減され滑らかな波形となる。   As a result, in the feedforward controller 11a to which the internal position command 150 indicating this fine step change characteristic is input, the speed feedforward component 152 and the torque feedforward component 154 generated using the differential value of the internal position command 150. Minutes have a smooth waveform with reduced ripple.

次に、図4は、この実施の形態による効果を従来構成と比較して示す波形図である。図4において、実線で示す特性はこの実施の形態による特性であり、破線で示す特性は従来構成による特性である。   Next, FIG. 4 is a waveform diagram showing the effect of this embodiment in comparison with the conventional configuration. In FIG. 4, the characteristic indicated by the solid line is the characteristic according to this embodiment, and the characteristic indicated by the broken line is the characteristic according to the conventional configuration.

図4では、(1)位置指令と、(2)速度指令と、(3)トルク指令との各波形例が示されている。(1)位置指令は、フィードフォワード制御器に入力される内部位置指令である。(2)速度指令は、フィードバック制御器において、速度フィードフォワード指令が反映されて速度制御器に入力される速度指令である。(3)トルク指令は、トルクフィードフォワード指令が反映されてトルク制御器に入力されるトルク指令である。   In FIG. 4, waveform examples of (1) position command, (2) speed command, and (3) torque command are shown. (1) The position command is an internal position command input to the feedforward controller. (2) The speed command is a speed command that is input to the speed controller by reflecting the speed feedforward command in the feedback controller. (3) The torque command is a torque command that is reflected in the torque feedforward command and input to the torque controller.

図4に破線で示すように、従来構成では、(1)位置指令が低分解能検出器の分解能の単位で変化するので、従来のフィードバック制御器において生成された(2)速度指令および(3)トルク指令の各フィードフォワード成分にリップルが多くなる。したがって、従来のフィードバック制御器においては、モータを一定速運転する場合の速度やトルクに変動が生じていた。   As indicated by a broken line in FIG. 4, in the conventional configuration, (1) the position command changes in units of resolution of the low resolution detector, so that (2) the speed command generated in the conventional feedback controller and (3) Ripple increases in each feedforward component of the torque command. Therefore, in the conventional feedback controller, fluctuations have occurred in the speed and torque when the motor is operated at a constant speed.

これに対し、この実施の形態による構成では、図4に実線で示すように、(1)位置指令が低分解能検出器5の分解能の単位よりも高い分解能の単位で変化するので、フィードバック制御器12において生成された(2)速度指令および(3)トルク指令の各フィードフォワード成分に生ずるリップルが低減される。したがって、フィードバック制御器12においては、入力される内部位置指令250の精度は、低分解能の位置検出器5の分解能のままで変わらないが、速度フィードフォワード成分152やトルクフィードフォワード成分154のリップルの影響を低減できるので、モータを一定速運転する場合の速度やトルクに生ずる変動が低減される。   On the other hand, in the configuration according to this embodiment, as indicated by the solid line in FIG. 4, (1) the position command changes in a unit of resolution higher than the unit of resolution of the low resolution detector 5. Ripple generated in each feedforward component of (2) speed command and (3) torque command generated in 12 is reduced. Therefore, in the feedback controller 12, the accuracy of the input internal position command 250 remains the same as the resolution of the low-resolution position detector 5, but the ripple of the speed feedforward component 152 and the torque feedforward component 154 does not change. Since the influence can be reduced, fluctuations in speed and torque when the motor is operated at a constant speed are reduced.

以上のように、実施の形態1によれば。用いる位置検出器は低分解能であるが、サーボ制御器に入力される位置指令をコントローラの分解能から低分解能の位置検出器の分解能よりも高い分解能へ変換したものを用いてフィードフォワード補償を行うので、速度フィードフォワード成分およびトルクフィードフォワード成分に生ずるリップルを低減できる。したがって、速度フィードフォワード成分およびトルクフィードフォワード成分の高ゲイン化が可能になり、モータの高精度な制御が可能になる。   As described above, according to the first embodiment. The position detector used has a low resolution, but feedforward compensation is performed using a position command input to the servo controller converted from the controller resolution to a resolution higher than the resolution of the low resolution position detector. In addition, ripples generated in the speed feedforward component and the torque feedforward component can be reduced. Therefore, it is possible to increase the gains of the speed feedforward component and the torque feedforward component, and the motor can be controlled with high accuracy.

実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2によるサーボ制御器の構成を示すブロック図である。なお、図5では、図1(実施の形態1)に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態2に関わる部分を中心に説明する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the servo controller according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same reference numerals are given to components that are the same as or equivalent to the components shown in FIG. 1 (Embodiment 1). Here, the description will be focused on the portion related to the second embodiment.

図5に示すように、この実施の形態2によるサーボ制御器1bは、図1(実施の形態1)に示したサーボ制御器1aにおいて、フィードフォワード制御器11aに代えてフィードフォワード制御器11bが設けられている。   As shown in FIG. 5, the servo controller 1b according to the second embodiment is different from the servo controller 1a shown in FIG. 1 (Embodiment 1) in that a feedforward controller 11b is used instead of the feedforward controller 11a. Is provided.

フィードフォワード制御器11bは、モータやモータを含む機械の理想動作を模擬し、理想動作に追従するように制御するいわゆるモデル追従型と呼ばれるもので、加算器120と、モデル位置制御器121と、加算器122と、モデル速度制御器123と、モータモデル125と、積分器128とを備えている。   The feedforward controller 11b is a so-called model following type that simulates an ideal operation of a motor or a machine including a motor and controls to follow the ideal operation. The adder 120, the model position controller 121, An adder 122, a model speed controller 123, a motor model 125, and an integrator 128 are provided.

指令生成器10が出力する内部位置指令150は加算器120の加算入力端に入力される。加算器120の出力はモデル位置制御器121に入力され、モデル位置制御器121の出力は加算器122の加算入力端に入力される。加算器122の出力はモデル速度制御器123に入力され、モデル速度制御器123の出力はモータモデル125に入力され、モータモデル125の出力は、積分器128を介して加算器120の減算入力端に入力され、また位置フィードフォワード成分301としてフィードバック制御器12の乗算器201に入力される。そして、モデル速度制御器123の出力は、トルクフィードフォワード成分303としてフィードバック制御器12の乗算器203に入力される。また、モータモデル125の出力は加算器122の減算入力端に入力され、また速度フィードフォワード成分302としてフィードバック制御器12の乗算器202に入力される。   The internal position command 150 output from the command generator 10 is input to the addition input terminal of the adder 120. The output of the adder 120 is input to the model position controller 121, and the output of the model position controller 121 is input to the addition input terminal of the adder 122. The output of the adder 122 is input to the model speed controller 123, the output of the model speed controller 123 is input to the motor model 125, and the output of the motor model 125 is input to the subtraction input terminal of the adder 120 via the integrator 128. , And the position feedforward component 301 is input to the multiplier 201 of the feedback controller 12. The output of the model speed controller 123 is input to the multiplier 203 of the feedback controller 12 as a torque feedforward component 303. The output of the motor model 125 is input to the subtraction input terminal of the adder 122, and is input to the multiplier 202 of the feedback controller 12 as the speed feedforward component 302.

フィードフォワード制御器11bでは、モータモデル125において、モータ4に与えるトルクから速度への伝達特性を含むモデルを演算し、モデル位置制御器121およびモデル速度制御部123において、制御パラメータを含んだ規範モデルを構成し、そこから計算されたモデル位置である位置フィードフォワード成分301、モデル速度である速度フィードフォワード成分302、モデルトルクであるトルクフィードフォワード成分303が、それぞれ、フィードバック制御器12に与えられる。位置検出器5の分解能よりも高い分解能を有する内部位置指令150を用いるので、実施の形態1と同様に、速度フィードフォワード成分302およびトルクフィードフォワード成分303は、リップルの少ない状態でフィードバック制御器12に入力される。   In the feedforward controller 11b, a model including a transfer characteristic from torque applied to the motor 4 to speed is calculated in the motor model 125, and in the model position controller 121 and the model speed control unit 123, a reference model including control parameters is calculated. , And a position feedforward component 301 that is a model position calculated therefrom, a speed feedforward component 302 that is a model speed, and a torque feedforward component 303 that is a model torque are respectively supplied to the feedback controller 12. Since the internal position command 150 having a resolution higher than the resolution of the position detector 5 is used, the speed feedforward component 302 and the torque feedforward component 303 are in a state where there is little ripple, as in the first embodiment. Is input.

フィードバック制御器12では、低分解能の位置検出器5の分解能よりも高い分解能を有する位置フィードフォワード成分301が、乗算器201において、位置検出器5の分解能を有する内部位置指令250へ変換され、速度フィードフォワード成分302が、乗算器202において、速度フィードフォワード指令252へ変換され、トルクフィードフォワード成分303が、乗算器203において、トルクフィードフォワード指令254へ変換される。   In the feedback controller 12, the position feedforward component 301 having a resolution higher than that of the low-resolution position detector 5 is converted into an internal position command 250 having the resolution of the position detector 5 in the multiplier 201, The feed forward component 302 is converted into a speed feed forward command 252 in the multiplier 202, and the torque feed forward component 303 is converted into a torque feed forward command 254 in the multiplier 203.

これによって、フィードバック制御器12では、フィードフォワード補償された内部位置指令250および速度フィードフォワード指令252およびトルクフィードフォワード指令254によって目標位置へ駆動するモータ4をモータの理想動作に追従させる制御が行われる。   As a result, the feedback controller 12 performs control for causing the motor 4 driven to the target position to follow the ideal operation of the motor by the feed-forward compensated internal position command 250, speed feed-forward command 252 and torque feed-forward command 254. .

この実施の形態2によれば、位置および速度およびトルクに対してフィードフォワード補償を行うことができるので、実施の形態1と同様にモータの高精度な制御が可能になるのに加えて、コンロトーラからの急加減速な指令に対しても、モータの理想動作に追従するよう制御するため安定的に制御することができる。   According to the second embodiment, feedforward compensation can be performed for the position, speed, and torque, so that the motor can be controlled with high accuracy as in the first embodiment. Even in response to a sudden acceleration / deceleration command from, control can be performed stably in order to follow the ideal operation of the motor.

以上のように、本発明にかかるサーボ制御器は、2自由度制御構成のサーボ制御器において、用いる位置検出器の分解能が低くても、フィードフォワード制御器からフィードバック制御器へ与える操作量に生ずるリップルを確実に低減でき、高い追従性による高精度制御を可能にするサーボ制御器として有用である。   As described above, the servo controller according to the present invention is generated in the operation amount given from the feedforward controller to the feedback controller in the servo controller of the two-degree-of-freedom control configuration even if the position detector used is low. Ripple can be reliably reduced, and it is useful as a servo controller that enables high-precision control with high followability.

1a,1b サーボ制御器
2 上位コントローラ
3 負荷装置
4 モータ
5 位置検出器(低分解能)
10 指令生成器
11a,11b フィードフォワード制御器
12 フィードバック制御器
101 検出器単位変換器
102 高分解能単位変換器
103 制御周期分割器
110,112,207 微分器
111,113 フィルタ
120,122,208〜210 加算器
121 モデル位置制御器
123 モデル速度制御器
125 モータモデル
128 積分器
201,202,203 乗算器
204 位置制御器
205 速度制御器
206 トルク制御器
1a, 1b Servo controller 2 Host controller 3 Load device 4 Motor 5 Position detector (low resolution)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Command generator 11a, 11b Feedforward controller 12 Feedback controller 101 Detector unit converter 102 High resolution unit converter 103 Control period divider 110,112,207 Differentiator 111,113 Filter 120,122,208-210 Adder 121 Model position controller 123 Model speed controller 125 Motor model 128 Integrator 201, 202, 203 Multiplier 204 Position controller 205 Speed controller 206 Torque controller

Claims (5)

入力される位置指令から生成される内部位置指令に基づき速度およびトルクの各フィードフォワード成分を生成するフィードフォワード制御器と、
位置検出器が検出したモータ位置情報をフィードバック信号とし、前記入力される位置指令が示す目標位置に駆動するモータを前記速度およびトルクの各フィードフォワード成分に追従するように制御するフィードバック制御器と
を備えるサーボ制御器において、
前記内部位置指令は、前記位置検出器の分解能よりも高い分解能を有するように生成されている
ことを特徴とするサーボ制御器。
A feedforward controller that generates feedforward components of speed and torque based on an internal position command generated from an input position command;
A feedback controller for controlling the motor that drives the target position indicated by the input position command to follow the respective feedforward components of the speed and torque, using the motor position information detected by the position detector as a feedback signal; Servo controller with
The servo controller according to claim 1, wherein the internal position command is generated to have a resolution higher than that of the position detector.
前記入力される位置指令は、
前記位置検出器の分解能であり、前記内部位置指令を位置検出器分解能よりも高い分解能を有するように生成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のサーボ制御器。
The input position command is:
The servo controller according to claim 1, wherein the servo controller is a resolution of the position detector, and the internal position command is generated so as to have a resolution higher than the position detector resolution.
前記フィードバック制御器は、
前記位置検出器の分解能よりも高い分解能を有する内部位置指令を前記位置検出器の分解能を有する低分解能内部位置指令へ変換し、該低分解能内部位置指令に従って前記制御動作を行う
ことを特徴とする請求項1または2に記載のサーボ制御器。
The feedback controller is
An internal position command having a resolution higher than the resolution of the position detector is converted into a low resolution internal position command having a resolution of the position detector, and the control operation is performed according to the low resolution internal position command. The servo controller according to claim 1 or 2.
入力される位置指令から生成される内部位置指令に基づき、モータおよびモータを含む機械の理想動作を模擬するモデル位置、モデル速度、モデルトルクを演算する規範モデル制御部を有するフィードフォワード制御器と、
位置検出器が検出したモータ位置情報をフィードバック信号とし、前記入力される位置指令が示す目標位置に駆動するモータを前記モデル位置およびモデル速度およびモデルトルクの各フィードフォワード成分に追従するように制御するフィードバック制御器と
を備えるサーボ制御器において、
前記内部位置指令は、前記位置検出器の分解能よりも高い分解能を有するように生成されている
ことを特徴とするサーボ制御器。
A feedforward controller having a reference model control unit for calculating a model position, model speed, and model torque that simulates an ideal operation of a motor and a machine including the motor based on an internal position command generated from an input position command;
The motor position information detected by the position detector is used as a feedback signal, and the motor driven to the target position indicated by the input position command is controlled to follow each feedforward component of the model position, model speed and model torque. In a servo controller comprising a feedback controller,
The servo controller according to claim 1, wherein the internal position command is generated to have a resolution higher than that of the position detector.
前記フィードバック制御器は、
前記位置検出器の分解能よりも高い分解能を有する内部位置指令に基づき生成される前記モデル位置を前記位置検出器の分解能を有する低分解能内部位置指令へ変換し、該低分解能内部位置指令に従って前記制御動作を行う
ことを特徴とする請求項4に記載のサーボ制御器。
The feedback controller is
The model position generated based on an internal position command having a resolution higher than the resolution of the position detector is converted into a low resolution internal position command having a resolution of the position detector, and the control is performed according to the low resolution internal position command. The servo controller according to claim 4, wherein the servo controller is operated.
JP2010254092A 2010-11-12 2010-11-12 Servo controller Ceased JP2012104047A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010254092A JP2012104047A (en) 2010-11-12 2010-11-12 Servo controller
CN2011100680571A CN102467131A (en) 2010-11-12 2011-03-21 Servo controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010254092A JP2012104047A (en) 2010-11-12 2010-11-12 Servo controller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012104047A true JP2012104047A (en) 2012-05-31

Family

ID=46070864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010254092A Ceased JP2012104047A (en) 2010-11-12 2010-11-12 Servo controller

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2012104047A (en)
CN (1) CN102467131A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015019443A (en) * 2013-07-09 2015-01-29 山洋電気株式会社 Motor control device
JP2015115990A (en) * 2013-12-09 2015-06-22 山洋電気株式会社 Motor controller
WO2018168229A1 (en) * 2017-03-14 2018-09-20 オムロン株式会社 Control system
WO2019117201A1 (en) * 2017-12-15 2019-06-20 オムロン株式会社 Control system
US10523142B2 (en) 2017-12-21 2019-12-31 Mitsubishi Electric Corporation Motor control apparatus

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN109150060B (en) * 2017-06-15 2020-07-28 东元电机股份有限公司 Resolution adjustment method for electronic device control command and command generation device
JP6856469B2 (en) * 2017-07-19 2021-04-07 ファナック株式会社 Servo motor controller

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02275508A (en) * 1989-04-18 1990-11-09 Fanuc Ltd Feedforward control system
JPH0679664A (en) * 1991-04-26 1994-03-22 Yokogawa Electric Corp Robot control device
JP2003023785A (en) * 2001-07-05 2003-01-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Control device and control method of servomotor

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0424808A (en) * 1990-05-20 1992-01-28 Fujitsu Ltd Servo controller
JP2833730B2 (en) * 1993-03-10 1998-12-09 三菱電機株式会社 Position control device
CN1120395C (en) * 1998-12-03 2003-09-03 三菱电机株式会社 Servo system controller
US6784632B2 (en) * 2000-05-15 2004-08-31 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Positioning servo controller
US6936990B2 (en) * 2002-03-29 2005-08-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for controlling electric motor and apparatus for controlling the same
US6844693B2 (en) * 2002-03-29 2005-01-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Position control apparatus for motor
JP4289299B2 (en) * 2003-04-11 2009-07-01 三菱電機株式会社 Servo controller

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02275508A (en) * 1989-04-18 1990-11-09 Fanuc Ltd Feedforward control system
JPH0679664A (en) * 1991-04-26 1994-03-22 Yokogawa Electric Corp Robot control device
JP2003023785A (en) * 2001-07-05 2003-01-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Control device and control method of servomotor

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015019443A (en) * 2013-07-09 2015-01-29 山洋電気株式会社 Motor control device
TWI632768B (en) * 2013-07-09 2018-08-11 日商山洋電氣股份有限公司 Motor control device
JP2015115990A (en) * 2013-12-09 2015-06-22 山洋電気株式会社 Motor controller
US10926411B2 (en) 2017-03-14 2021-02-23 Omron Corporation Control system
JP2018151894A (en) * 2017-03-14 2018-09-27 オムロン株式会社 Control system
CN110337617A (en) * 2017-03-14 2019-10-15 欧姆龙株式会社 Control system
WO2018168229A1 (en) * 2017-03-14 2018-09-20 オムロン株式会社 Control system
CN110337617B (en) * 2017-03-14 2022-08-26 欧姆龙株式会社 Control system
WO2019117201A1 (en) * 2017-12-15 2019-06-20 オムロン株式会社 Control system
JP2019109598A (en) * 2017-12-15 2019-07-04 オムロン株式会社 Control system
EP3726304A4 (en) * 2017-12-15 2021-08-11 Omron Corporation Control system
US11106184B2 (en) 2017-12-15 2021-08-31 Omron Corporation Control system
JP7003623B2 (en) 2017-12-15 2022-01-20 オムロン株式会社 Control system
US10523142B2 (en) 2017-12-21 2019-12-31 Mitsubishi Electric Corporation Motor control apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
CN102467131A (en) 2012-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012104047A (en) Servo controller
KR101033766B1 (en) Servo control device
JP4575508B1 (en) Servo control device for dual position feedback control
JP4231544B1 (en) Motor control device
JP4697139B2 (en) Servo control device
US7224141B2 (en) Position controller of motor
JPWO2005093939A1 (en) Electric motor control device
JP2007156699A (en) Load inertia estimation method for motor
JP2004280563A (en) Motor speed controller
US7265511B2 (en) Motor control device
JPWO2020165983A1 (en) Inter-vehicle distance control device
JP5413036B2 (en) Motor control device and motor control system
JP2006215626A (en) Position controller
JP5845433B2 (en) Motor drive device
JP6557185B2 (en) Servo control device, servo control method, and servo control program
JP2010120453A (en) Disturbance vibration suppressing controller
JP3875674B2 (en) Control method of proportional integral controller
RU2366069C1 (en) Rectifier drive
JP2004288012A (en) Position controller for motor
JP6717399B1 (en) Backlash control device and backlash control method in motor drive system
JP2009175946A (en) Position controller
JP2005182427A (en) Control computing device
JP2008278626A (en) Servo controller and its control method
JP5063981B2 (en) Electric motor position control device
JPH06276774A (en) Positioning control method for motor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120608

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120717

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120912

A045 Written measure of dismissal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045

Effective date: 20130528