JP2015159709A - Motor controller and correction data creation method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance accuracy of motor control by creating the correction data used in a motor controller, for controlling a motor based on the signal outputted from a sensor such as a resolver or an encoder, with high accuracy.SOLUTION: While driving a motor in a forward drive pattern, including a constant speed region where the rotating shaft rotates forward at a constant speed, a command signal is sampled when the rotating shaft rotates forward one revolution or more in the constant speed region, and command information during forward rotation is acquired. While driving a motor in a backward drive pattern, including a constant speed region where the rotating shaft rotates backward at a constant speed, a command signal is sampled when the rotating shaft rotates backward one revolution or more in the constant speed region, and command information during backward rotation is acquired. Correction data is created using the command information during forward rotation, and the command information during backward rotation.

Description

この発明は、モータの回転軸に接続されるレゾルバやエンコーダなどのセンサから出力される信号に基づいて回転軸の位置検出信号を生成し、さらに当該位置検出信号を補正データで補正して得られる補正済位置信号をフィードバックしてモータを制御するモータ制御装置および同装置で使用する補正データを作成する補正データ作成方法に関するものである。   The present invention is obtained by generating a position detection signal of a rotating shaft based on a signal output from a sensor such as a resolver or an encoder connected to the rotating shaft of the motor, and further correcting the position detection signal with correction data. The present invention relates to a motor control apparatus that controls a motor by feeding back a corrected position signal, and a correction data generation method that generates correction data used in the apparatus.

モータ制御技術においては、位置指令と実際のモータの回転軸の回転位置との位置偏差を得るために、回転軸の回転位置を検出することが必要となる。この位置検出手段の一つに、レゾルバがある。ここで、レゾルバを用いる場合には、レゾルバの位置検出誤差を考慮した位置補正技術が必要となる。そこで、例えば特許文献1や特許文献2に記載の装置では、補正データを予めメモリに記憶しておき、モータ制御時には、レゾルバから出力される信号に基づき作成した位置検出信号を補正データで補正して補正済位置信号を作成し、当該補正済位置信号でモータをフィードバック制御している。   In the motor control technology, it is necessary to detect the rotational position of the rotary shaft in order to obtain a positional deviation between the position command and the actual rotational position of the rotary shaft of the motor. One of the position detecting means is a resolver. Here, when a resolver is used, a position correction technique that takes into account the position detection error of the resolver is required. Therefore, for example, in the devices described in Patent Document 1 and Patent Document 2, correction data is stored in a memory in advance, and a position detection signal created based on a signal output from the resolver is corrected with correction data during motor control. Thus, a corrected position signal is created, and the motor is feedback-controlled using the corrected position signal.

特許第2541169号公報Japanese Patent No. 2541169 特許第5281102号公報Japanese Patent No. 5281102

特許文献1および特許文献2ではレゾルバで検出された位置検出信号から補正データを作成しているが、当該補正データが必ずしも高精度なものであるとはいえず、当該補正データを用いて位置検出信号を補正してもモータを高精度に制御することは困難であった。   In Patent Document 1 and Patent Document 2, correction data is created from a position detection signal detected by a resolver. However, the correction data is not necessarily highly accurate, and position detection is performed using the correction data. Even if the signal is corrected, it is difficult to control the motor with high accuracy.

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、レゾルバやエンコーダなどのセンサから出力される信号に基づいてモータを制御するモータ制御装置で使用する補正データを高精度に作成することができ、モータ制御の精度を向上させることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and can accurately create correction data used in a motor control device that controls a motor based on a signal output from a sensor such as a resolver or an encoder. The purpose is to improve the accuracy of control.

この発明の第1態様は、指令信号に応じて回転するモータの回転軸の回転角度に対応してセンサから出力される信号に基づいて回転軸の回転位置に関連する位置検出信号を生成し、位置検出信号を補正データで補正して得られる補正済位置信号をフィードバックしてモータを制御するモータ制御装置において補正データを作成する補正データ作成方法であって、回転軸が一定速度で正回転する定速度領域を含む往路駆動パターンでモータを駆動しながら回転軸が定速度領域で一回転以上正回転する間に指令信号をサンプリングして正回転時指令情報を取得し、回転軸が一定速度で逆回転する定速度領域を含む復路駆動パターンでモータを駆動しながら回転軸が定速度領域で一回転以上逆回転する間に指令信号をサンプリングして得られる逆回転時指令情報を取得し、正回転時指令情報および逆回転時指令情報を用いて補正データを作成することを特徴としている。   The first aspect of the present invention generates a position detection signal related to the rotational position of the rotating shaft based on a signal output from the sensor corresponding to the rotational angle of the rotating shaft of the motor rotating in response to the command signal, A correction data generation method for generating correction data in a motor control device that controls a motor by feeding back a corrected position signal obtained by correcting a position detection signal with correction data, and a rotating shaft rotates forward at a constant speed. While driving the motor with a forward drive pattern that includes a constant speed region, the command signal is sampled while the rotating shaft rotates forward one or more times in the constant speed region to obtain command information during normal rotation. Reverse rotation obtained by sampling the command signal while driving the motor with a backward drive pattern including a constant speed region that rotates in the reverse direction while the rotating shaft rotates backward one or more times in the constant speed region Time acquires command information, is characterized in that to create the correction data by using a forward rotation command information and the reverse rotation time of command information.

また、この発明の第2態様は、指令信号に応じて回転するモータの回転軸の回転角度に対応してセンサから出力される信号に基づいて回転軸の回転位置に関連する位置検出信号を生成し、位置検出信号を補正データで補正して得られる補正済位置信号をフィードバックしてモータを制御するモータ制御装置であって、補正データを作成する補正データ作成部を備え、補正データを作成するときには、モータ駆動部は、回転軸が一定速度で正回転する定速度領域を含む往路駆動パターンでモータを駆動する往路駆動と、回転軸が一定速度で逆回転する定速度領域を含む復路駆動パターンでモータを駆動する復路駆動とを実行し、補正データ作成部は、往路駆動中に回転軸が定速度領域で一回転以上正回転する間に指令信号をサンプリングして正回転時指令情報を取得し、復路駆動中に回転軸が定速度領域で一回転以上逆回転する間に指令信号をサンプリングして得られる逆回転時指令情報を取得し、正回転時指令情報および逆回転時指令情報を用いて補正データを作成することを特徴としている。   Further, the second aspect of the present invention generates a position detection signal related to the rotational position of the rotating shaft based on a signal output from the sensor corresponding to the rotational angle of the rotating shaft of the motor rotating in response to the command signal. A motor control apparatus that controls a motor by feeding back a corrected position signal obtained by correcting a position detection signal with correction data, and includes a correction data generation unit that generates correction data, and generates correction data. Sometimes, the motor drive unit has a forward drive pattern that drives the motor in a forward drive pattern that includes a constant speed region in which the rotation axis rotates forward at a constant speed, and a return drive pattern that includes a constant speed region in which the rotation shaft rotates in reverse at a constant speed. The correction data creation unit samples the command signal during the forward path drive while the forward rotation of the rotating shaft is forward or more in the constant speed region, and corrects it. Rotational command information is acquired, reverse rotation command information obtained by sampling a command signal while the rotary shaft rotates backward or more in the constant speed region during backward drive, and forward rotation command information and It is characterized in that correction data is created using the reverse rotation command information.

このように構成された発明では、モータを往路駆動パターンおよび復路駆動パターンで駆動しながら正回転時指令情報および逆回転時指令情報をそれぞれ取得する。この正回転時指令情報は、回転軸が定速度領域で一回転以上正回転する間に指令信号をサンプリングして得られるものである。また、逆回転時指令情報は、回転軸が定速度領域で一回転以上逆回転する間に指令信号をサンプリングして得られるものである。したがって、後で詳述するように、正回転時指令情報および逆回転時指令情報に含まれる誤差の増加方向および位相の変化方向が互いに正反対であり、このような特性を利用することで正回転時指令情報および逆回転時指令情報から補正データを高精度に作成することが可能となる。また、こうして作成される補正データを用いたフィードバック制御を行うことでモータ制御の精度が向上する。   In the invention configured as described above, the forward rotation command information and the reverse rotation command information are respectively acquired while driving the motor with the forward drive pattern and the backward drive pattern. This command information at the time of normal rotation is obtained by sampling the command signal while the rotation axis rotates positively one or more times in a constant speed region. Further, the reverse rotation command information is obtained by sampling the command signal while the rotation axis rotates reversely by one rotation or more in a constant speed region. Therefore, as will be described in detail later, the error increasing direction and the phase changing direction included in the forward rotation direction command information and the reverse rotation direction command information are opposite to each other. Correction data can be created with high accuracy from the time command information and the reverse rotation command information. Further, the accuracy of motor control is improved by performing feedback control using the correction data thus created.

以上のように、本発明によれば、正回転時指令情報および逆回転時指令情報を用いてモータ制御装置で使用する補正データを作成しているため、補正データを高精度に作成することができ、モータ制御の精度を向上させることが可能となる。   As described above, according to the present invention, the correction data used in the motor control device is created using the forward rotation direction command information and the reverse rotation direction command information, so that the correction data can be created with high accuracy. This can improve the accuracy of motor control.

本発明の基礎となる知見を得るために用いたモータ制御装置の構成および当該装置により検出された動的実誤差と電流リプルとの関係を示す図である。It is a figure which shows the structure of the motor control apparatus used in order to acquire the knowledge used as the foundation of this invention, and the relationship between the dynamic real error detected by the said apparatus, and current ripple. 図1(a)に示す装置において認められる静的実誤差と正回転時の動的実誤差との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the static real error recognized in the apparatus shown to Fig.1 (a), and the dynamic real error at the time of forward rotation. 図1(a)に示す装置において認められる静的実誤差と逆回転時の動的実誤差との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the static real error recognized in the apparatus shown to Fig.1 (a), and the dynamic real error at the time of reverse rotation. 静的実誤差、正回転時の動的実誤差および逆回転時の動的実誤差の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a static real error, the dynamic actual error at the time of forward rotation, and the dynamic actual error at the time of reverse rotation. 本発明にかかるモータ制御装置の一実施形態の電気的構成を示す図である。It is a figure which shows the electrical constitution of one Embodiment of the motor control apparatus concerning this invention. 図5に示すモータ制御装置における補正データ作成動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the correction data creation operation | movement in the motor control apparatus shown in FIG. 補正データ作成中のモータの回転速度パターンを示す図である。It is a figure which shows the rotational speed pattern of the motor in correction data creation. 正回転および逆回転の電流リプルの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the current ripple of forward rotation and reverse rotation. 位相合わせ動作の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of phase alignment operation. 相似比合わせ動作の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of similarity ratio matching operation. オフセット合わせ動作を示すグラフである。It is a graph which shows offset adjustment operation | movement. 補正データを用いることによる静的実誤差の改善を示すグラフである。It is a graph which shows the improvement of a static real error by using correction data.

A.レゾルバの位置検出誤差と電流指令との相似関係
本願発明者は、図1(a)に示す構成を有するモータ制御装置により種々の実験を行い、レゾルバの位置検出誤差と電流指令との間に相似関係が存在するという知見を得た。ここで実験に使用したモータ制御装置100はロボットコントローラであり、当該モータ制御装置100によりモータMを回転駆動する。このモータMの回転軸には、図1(a)に示すように、レゾルバReを取り付けるだけでなく、レゾルバReよりも高精度に位置を検出することが可能な基準位置検出器Eが取り付けられており、レゾルバReおよび基準位置検出器Eによる検出信号がそれぞれモータ制御装置100に出力される。なお、同図(a)中の符号PCはシリアル通信インターフェース(RS232C)を介してモータ制御装置100に接続されたパーソナルコンピュータである。
A. Similarity Relationship between Resolver Position Detection Error and Current Command The inventor of the present application conducted various experiments using the motor control device having the configuration shown in FIG. I gained the knowledge that a relationship exists. The motor control device 100 used in the experiment here is a robot controller, and the motor M is rotated by the motor control device 100. As shown in FIG. 1A, a reference position detector E capable of detecting a position with higher accuracy than the resolver Re is attached to the rotating shaft of the motor M. Detection signals from the resolver Re and the reference position detector E are output to the motor control device 100, respectively. In addition, the code | symbol PC in the figure (a) is a personal computer connected to the motor control apparatus 100 via the serial communication interface (RS232C).

また、図1(b)はレゾルバReを用いたときの動的実誤差と電流指令の関係を示す図である。この実験結果はモータMを30[rps]の一定速で回転させている間にサンプリングしたものである。同図(b)中の動的実誤差は一定速動作状態で計測したレゾルバと基準位置検出器の検出位置の差を意味しており、本実施形態では各回転角度におけるレゾルバReの検出位置から基準位置検出器Eの検出位置を差し引いた値を用いており、この動的実誤差によってレゾルバReの位置検出誤差を示している。また、電流指令は一定速動作状態での電流指令値のAC成分、つまり電流リプルを示しており、本実施形態では一回転区間の間にサンプリングした電流指令信号の区間平均を求めるとともに、当該区間中の電流指令信号から上記区間平均を差し引いて電流リプルを求めている。なお、同図(b)の横軸、つまり回転角度は、基準位置検出器Eの検出位置を角度換算したものである。   FIG. 1B is a diagram showing the relationship between the dynamic actual error and the current command when the resolver Re is used. This experimental result was sampled while rotating the motor M at a constant speed of 30 [rps]. The dynamic actual error in FIG. 5B means the difference between the detection position of the resolver measured in the constant speed operation state and the reference position detector. In this embodiment, the dynamic actual error is determined from the detection position of the resolver Re at each rotation angle. A value obtained by subtracting the detection position of the reference position detector E is used, and the position detection error of the resolver Re is indicated by this dynamic actual error. Further, the current command indicates the AC component of the current command value in the constant speed operation state, that is, the current ripple. In this embodiment, the current command signal sampled during one rotation interval is obtained, and the current interval is calculated. The current ripple is obtained by subtracting the above section average from the current command signal. The horizontal axis in FIG. 5B, that is, the rotation angle is obtained by converting the detection position of the reference position detector E into an angle.

同図(b)から明らかなように、レゾルバReの位置検出誤差である動的実誤差は電流指令値のAC成分(電流リプル)と相似関係を有している。したがって、本願発明者は、電流リプルから動的実誤差を推定することができ、その推定誤差から補正データを作成し、当該補正データによりレゾルバReの位置検出信号を補正することで位置精度を向上させることが可能であるという知見を得た。さらに、本願発明者は種々の定速度(15[rps]、30[rps]、60[rps])でモータMを正回転させながら動的実誤差を計測し、その計測結果を静的実誤差とともに図2にまとめた。また、モータMを逆回転させた場合の動的実誤差についても計測し、その計測結果を静的実誤差とともに図3にまとめた。なお、この「静的実誤差」とは静止状態で計測したレゾルバReと基準位置検出器Eの検出角度の差を意味している。   As is clear from FIG. 5B, the dynamic actual error, which is the position detection error of the resolver Re, has a similar relationship with the AC component (current ripple) of the current command value. Therefore, the inventor of the present application can estimate the dynamic actual error from the current ripple, create correction data from the estimation error, and improve the position accuracy by correcting the position detection signal of the resolver Re with the correction data. The knowledge that it was possible to get it. Further, the inventor of the present application measures a dynamic actual error while rotating the motor M at various constant speeds (15 [rps], 30 [rps], 60 [rps]), and uses the measurement result as a static actual error. Together with FIG. Further, the dynamic actual error when the motor M was rotated in the reverse direction was also measured, and the measurement results are summarized in FIG. 3 together with the static actual error. The “static actual error” means a difference between detection angles of the resolver Re and the reference position detector E measured in a stationary state.

図2は図1(a)に示す装置において認められる静的実誤差と正回転時の動的実誤差との関係を示す図である。また、図3は図1(a)に示す装置において認められる静的実誤差と逆回転時の動的実誤差との関係を示す図である。さらに、図4は図1(a)に示す装置において同一の定速度でモータを往復駆動した際に正回転時動的実誤差、逆回転時動的実誤差および静的実誤差の関係を示す図である。なお、これら図において、「静止」とは静止状態で計測したレゾルバReと基準位置検出器Eの検出角度の差である静的実誤差を示している。   FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the static actual error recognized in the apparatus shown in FIG. 1 (a) and the dynamic actual error during forward rotation. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the static actual error recognized in the apparatus shown in FIG. 1A and the dynamic actual error during reverse rotation. Further, FIG. 4 shows the relationship between the dynamic actual error during forward rotation, the dynamic actual error during reverse rotation, and the static actual error when the motor is reciprocated at the same constant speed in the apparatus shown in FIG. FIG. In these drawings, “still” indicates a static actual error that is a difference between detection angles of the resolver Re and the reference position detector E measured in a stationary state.

正回転時には、図2に示すように、速度の上昇に伴って位相が遅れるとともに、(−)側の誤差が増加している。これに対し、逆回転時には、図3に示すように横軸の回転角度が360゜から0゜方向に走査されるため、速度の上昇に伴って位相が遅れるとともに、(+)側の誤差が増加している。この主たる理由のひとつはモータ制御装置100に内蔵されるRD変換器に起因すると考えられる。この「RD変換器」はレゾルバ−デジタル変換器であり、レゾルバの出力信号をデジタルの角度データに変換処理する機能を有するものである。したがって、RD変換器の遅れ系により、遅れのない基準位置検出器Eの検出結果に対してレゾルバReの検出結果では誤差が増大するとともに位相も遅れる傾向にあると考察される。   At the time of forward rotation, as shown in FIG. 2, the phase is delayed as the speed increases, and the error on the (−) side is increased. On the other hand, at the time of reverse rotation, as shown in FIG. 3, since the rotation angle of the horizontal axis is scanned from 360 ° to 0 °, the phase is delayed as the speed increases, and the error on the (+) side is also increased. It has increased. One of the main reasons can be attributed to the RD converter built in the motor control device 100. This “RD converter” is a resolver-digital converter and has a function of converting the output signal of the resolver into digital angle data. Therefore, due to the delay system of the RD converter, it is considered that the error in the detection result of the resolver Re increases and the phase tends to be delayed with respect to the detection result of the reference position detector E without delay.

また、モータMを定速度、例えば60[rps]で正回転させる時の動的実誤差、同速度で逆回転させる時の動的実誤差および静的実誤差を同一グラフにプロットすると、図4に示すように、誤差の増加方向および位相の変化方向が正回転および逆回転で正反対であり、正回転時の動的実誤差と逆回転時の動的実誤差との平均が静的実誤差に近似している。つまり、同一の定速度でモータMを往復駆動しながら正回転時の動的実誤差と逆回転時の動的実誤差とを求め、さらに回転角度毎に両者の値を平均化することで静的実誤差を近似的に求めることができるという知見を本願発明者は得た。なお、図2ないし図4では、15〜60[rps]の計測結果のみを示しているが、60〜100[rps]についても同様の計測結果が得られ、上記知見が成立する。   Further, when the dynamic actual error when the motor M is rotated forward at a constant speed, for example, 60 [rps], the dynamic actual error when rotated reversely at the same speed, and the static actual error are plotted on the same graph, FIG. As shown in Fig. 3, the error increasing direction and the phase changing direction are opposite in the forward and reverse rotations, and the average of the dynamic actual error in the forward rotation and the dynamic actual error in the reverse rotation is the static actual error. Is approximate. That is, while the motor M is reciprocatingly driven at the same constant speed, the dynamic actual error at the time of forward rotation and the dynamic actual error at the time of reverse rotation are obtained, and the values are averaged for each rotation angle. The inventor of the present application has obtained the knowledge that the actual error can be approximately obtained. 2 to 4, only the measurement result of 15 to 60 [rps] is shown, but the same measurement result is obtained for 60 to 100 [rps], and the above knowledge is established.

そして、このような知見に基づき本願発明者は、モータMの回転軸が定速度で正回転する定速度領域を含む往路駆動パターンと同速度で逆回転する定速度領域を含む復路駆動パターンとでモータMを往復駆動しながら正回転時動的実誤差と逆回転時動的実誤差を取得した後でそれらから補正データを高精度に作成することが可能であるとの結論を得た。以下、上記知見を用いて補正データを作成する発明の一実施形態について図5ないし図12を参照しつつ説明する。   Based on such knowledge, the inventor of the present application uses a forward drive pattern including a constant speed region in which the rotation shaft of the motor M rotates forward at a constant speed and a return path drive pattern including a constant speed region in which the motor M rotates backward at the same speed. It was concluded that the correction data can be created with high accuracy from the dynamic actual error during forward rotation and the dynamic actual error during reverse rotation while the motor M is driven reciprocally. Hereinafter, an embodiment of the invention for creating correction data using the above knowledge will be described with reference to FIGS.

B.実施形態
図5は本発明にかかるモータ制御装置の一実施形態の電気的構成を示す図である。このモータ制御装置1は、位置指令信号に基づいてモータMを駆動するモータ駆動部2と、補正データを作成する補正データ作成部3とを備えている。以下では、先にモータ駆動部2の構成を説明した後で、補正データ作成部3の構成を説明する。
B. Embodiment FIG. 5 is a diagram showing an electrical configuration of an embodiment of a motor control device according to the present invention. The motor control device 1 includes a motor drive unit 2 that drives a motor M based on a position command signal, and a correction data creation unit 3 that creates correction data. In the following, the configuration of the correction data creation unit 3 will be described after the configuration of the motor drive unit 2 is described first.

モータ駆動部2では、位置制御部21が外部から与えられる位置指令信号と後で説明する補正済位置信号との差に基づいて速度指令信号を出力する。速度制御部22は、上記補正済位置信号を微分器23で微分することで算出されるモータMの駆動速度と速度指令信号との差に基づいて電流指令信号を出力する。この電流指令信号は後述する補正データ作成部3に出力されるとともに電流制御部24に出力される。この電流制御部24は電流指令信号に基づいて駆動指令信号を電流センサ25を介してモータMに出力する。より詳しくは、電流センサ25は電流制御部24から出力された駆動指令信号を検出して駆動指令信号の電流値を示す電流検出信号を電流制御部24の入力側にフィードバックする。そして、電流制御部24は電流検出信号と電流指令信号との差に基づいて駆動指令信号を出力する。そして、駆動指令信号を受けたモータMは、この駆動指令信号に応じたトルクを出力する。   In the motor drive unit 2, the position control unit 21 outputs a speed command signal based on a difference between a position command signal given from the outside and a corrected position signal described later. The speed control unit 22 outputs a current command signal based on the difference between the driving speed of the motor M calculated by differentiating the corrected position signal with the differentiator 23 and the speed command signal. This current command signal is output to the correction data creation unit 3 described later and also to the current control unit 24. The current control unit 24 outputs a drive command signal to the motor M via the current sensor 25 based on the current command signal. More specifically, the current sensor 25 detects the drive command signal output from the current control unit 24 and feeds back a current detection signal indicating the current value of the drive command signal to the input side of the current control unit 24. Then, the current control unit 24 outputs a drive command signal based on the difference between the current detection signal and the current command signal. And the motor M which received the drive command signal outputs the torque according to this drive command signal.

また、モータMの回転軸(図示省略)にはレゾルバReが接続されており、回転軸の回転位置を検出して回転位置を示すアナログ信号を出力する。このアナログ信号はRD変換器26に入力されてデジタルの位置検出信号に変換され、出力される。この位置検出信号に対して次に説明する補正データ作成部3で作成された補正信号を加えて補正した信号が上記補正済位置信号であり、上記したように位置制御部21および微分器23に与えられる。   In addition, a resolver Re is connected to the rotation shaft (not shown) of the motor M, and the rotation position of the rotation shaft is detected and an analog signal indicating the rotation position is output. This analog signal is input to the RD converter 26, converted into a digital position detection signal, and output. A signal corrected by adding a correction signal generated by the correction data generating unit 3 described below to the position detection signal is the corrected position signal. As described above, the position control unit 21 and the differentiator 23 receive the corrected signal. Given.

次に、補正データ作成部3の構成について説明した後で、補正データの作成方法について説明する。この補正データ作成部3は、CPU(Central Processing Unit)等のような演算機能を有する演算処理部31と、4つのメモリ321〜324を有する記憶部32とを備えている。演算処理部31は、モータ駆動部2によってモータMが所定の駆動パターンで往復駆動されている間に、予め記憶されているプログラムに従って速度制御部22から出力される電流指令信号をサンプリングし、さらに次に詳述する位相合わせ処理、相似比合わせ処理およびオフセット合わせ処理を実行して補正データを作成する。このように、本実施形態では、演算処理部31は、電流指令値サンプリング部311、位相合わせ部312、相似比合わせ部313およびオフセット合わせ部314として機能する。   Next, after describing the configuration of the correction data creation unit 3, a method for creating correction data will be described. The correction data creation unit 3 includes an arithmetic processing unit 31 having an arithmetic function such as a CPU (Central Processing Unit) and a storage unit 32 having four memories 321 to 324. The arithmetic processing unit 31 samples a current command signal output from the speed control unit 22 in accordance with a program stored in advance while the motor M is reciprocatingly driven by the motor driving unit 2 with a predetermined driving pattern. Next, correction data is created by executing phase alignment processing, similarity ratio alignment processing, and offset alignment processing, which will be described in detail below. As described above, in this embodiment, the arithmetic processing unit 31 functions as the current command value sampling unit 311, the phase matching unit 312, the similarity ratio matching unit 313, and the offset matching unit 314.

図6は図5に示すモータ制御装置における補正データ作成動作を示すフローチャートである。本実施形態では、モータMやレゾルバReの取付や交換などが行われた場合やユーザにより補正データの作成が指令された場合、モータMが装置に組み込まれた状態、例えばモータMをロボットの駆動源として用いる場合にはモータMの回転軸にロボットの可動部(ボールネジなどの移動機構部)が連結された状態のまま以下に説明する補正データ作成処理が実行される。   FIG. 6 is a flowchart showing a correction data creation operation in the motor control device shown in FIG. In the present embodiment, when the motor M or the resolver Re is attached or exchanged or when the creation of correction data is instructed by the user, the motor M is incorporated in the apparatus, for example, the motor M is driven by the robot. When used as a source, correction data creation processing described below is executed while the movable part of the robot (moving mechanism part such as a ball screw) is connected to the rotation axis of the motor M.

ステップS1では、モータ駆動部2によってモータMを動作させてロボットを移動させる距離と定速度領域の速度V0+、V0−(ただし、|V0+|=|V0−|)とが設定される。これらの設定により補正データ作成処理を行う際にモータMがロボットを駆動してロボットが動作する動作パターン、つまりモータ駆動部2によるモータMの駆動パターンを決定する。また、モータ駆動部2の動作モードとして、予め複数の動作モードが用意されているが、補正データの作成処理においては最初、モータ駆動部2に補正信号を出力しない、つまり補正データによる補正を行わずにモータMを駆動する「補正無し動作」を選択し(ステップS2)、位相合わせ処理を実行する(ステップS3〜S6)。   In step S1, the distance for moving the robot by operating the motor M by the motor driving unit 2 and the speeds V0 + and V0− (where | V0 + | = | V0− |) in the constant speed region are set. With these settings, when the correction data creation process is performed, the motor M drives the robot and the operation pattern in which the robot operates, that is, the motor M drive pattern by the motor driving unit 2 is determined. In addition, a plurality of operation modes are prepared in advance as the operation mode of the motor drive unit 2, but in the correction data creation process, a correction signal is not first output to the motor drive unit 2, that is, correction by correction data is performed. “No correction operation” for driving the motor M is selected (step S2), and the phase matching process is executed (steps S3 to S6).

この位相合わせ処理では、モータ駆動部2によるモータMの駆動を開始してロボットを往復移動させるとともに当該移動中に電流サンプリングを行う(ステップS3)。すなわち、モータMの駆動開始により、例えば図7に示すように、モータMが正回転し、所定時間をかけてロボットの移動速度を速度V0+まで加速し、ステップS1で設定した移動距離に応じた時間だけ一定速度V0+を維持した後、減速を開始してモータMの正回転を停止させる。このように、モータMを正回転させてロボットを移動させることを「往路移動」と称し、そのように移動させるためのモータMの駆動パターンを「往路駆動パターン」と称するとともに、その往路駆動パターンにおいて一定速度V0+が維持される領域を「定速度領域」と称する。また、往路移動中の定速度領域のほぼ中間位置において、モータMの一回転中にモータ駆動部2の速度制御部22から出力される電流指令信号を一定の時間間隔でサンプリングして回転角度毎の電流指令値を「正回転のサンプリングデータ」として電流サンプリングメモリ321に書き込む。   In this phase matching process, the motor M is started to be driven by the motor drive unit 2 to reciprocate the robot, and current sampling is performed during the movement (step S3). In other words, when the motor M starts to be driven, as shown in FIG. 7, for example, the motor M rotates forward, and the moving speed of the robot is accelerated to the speed V0 + over a predetermined time, according to the moving distance set in step S1. After maintaining the constant speed V0 + for the time, deceleration is started and the forward rotation of the motor M is stopped. In this way, moving the robot by rotating the motor M forward is referred to as “outward movement”, and the drive pattern of the motor M for such movement is referred to as “outward drive pattern” and the forward drive pattern. A region where the constant speed V0 + is maintained in is referred to as a “constant speed region”. In addition, the current command signal output from the speed control unit 22 of the motor drive unit 2 during one rotation of the motor M is sampled at regular time intervals at approximately the intermediate position of the constant speed region during the forward movement. Is written in the current sampling memory 321 as “positive rotation sampling data”.

ロボットの往路移動が完了すると、モータMは逆回転し、往路駆動パターンを反転させた駆動パターンでロボットを移動させる。つまり、ロボットの移動速度を速度V0−まで加速し、ステップS1で設定した移動距離に応じた時間だけ一定速度V0−を維持した後、減速を開始してモータMの逆回転を停止させる。このようにモータMを逆回転させてロボットを移動させることを「復路移動」と称し、そのように移動させるためのモータMの駆動パターンを「復路駆動パターン」と称するとともに、その復路駆動パターンにおいて一定速度V0−が維持される領域についても「定速度領域」と称する。また、復路移動中の定速度領域のほぼ中間位置において、モータMの一回転中にモータ駆動部2の速度制御部22から出力される電流指令信号を一定の時間間隔でサンプリングして回転角度毎の電流指令値を「逆回転のサンプリングデータ」として電流サンプリングメモリ321に書き込む。   When the forward movement of the robot is completed, the motor M rotates in the reverse direction and moves the robot with a drive pattern obtained by inverting the forward drive pattern. That is, the moving speed of the robot is accelerated to the speed V0−, and after maintaining the constant speed V0− for the time according to the moving distance set in step S1, the deceleration is started and the reverse rotation of the motor M is stopped. The movement of the robot by reversely rotating the motor M in this way is referred to as “return movement”, and the drive pattern of the motor M for such movement is referred to as “return path drive pattern”. An area where the constant speed V0− is maintained is also referred to as a “constant speed area”. In addition, the current command signal output from the speed control unit 22 of the motor drive unit 2 during one rotation of the motor M is sampled at a constant time interval at each intermediate rotation angle at a substantially intermediate position in the constant speed region during the backward movement. Is written in the current sampling memory 321 as “reverse rotation sampling data”.

次のステップS4では、電流サンプリングメモリ321から正回転のサンプリングデータを読み出し、一回転分の電流指令値の平均値を計算する。そして、回転角度毎に電流指令値から上記平均値を引いて正回転電流リプルを求め、電流サンプリングメモリ321に上書きする。こうして往路移動中の電流指令値のAC成分である正回転電流リプルが取得される(図8中の実線)。   In the next step S4, normal rotation sampling data is read from the current sampling memory 321, and an average value of current command values for one rotation is calculated. Then, for each rotation angle, the average value is subtracted from the current command value to obtain a positive rotation current ripple, and the current sampling memory 321 is overwritten. Thus, a positive rotation current ripple that is an AC component of the current command value during the forward movement is acquired (solid line in FIG. 8).

また、逆回転側についても、正回転側と同様にして逆回転電流リプルを求める(ステップS5)。すなわち、電流サンプリングメモリ321から逆回転のサンプリングデータを読み出し、一回転分の電流指令値の平均値を計算し、回転角度毎に電流指令値から上記平均値を引いて正回転電流リプルを求め、電流サンプリングメモリ321に上書きする。こうして復路移動中の電流指令値のAC成分である逆回転電流リプルが取得される(図8中の点線)。   On the reverse rotation side, the reverse rotation current ripple is obtained in the same manner as the normal rotation side (step S5). That is, the reverse rotation sampling data is read from the current sampling memory 321, the average value of the current command value for one rotation is calculated, and the normal rotation current ripple is obtained by subtracting the average value from the current command value for each rotation angle, The current sampling memory 321 is overwritten. Thus, the reverse rotation current ripple which is the AC component of the current command value during the backward movement is acquired (dotted line in FIG. 8).

正回転電流リプルおよび逆回転電流リプルが求まると、電流サンプリングメモリ321から回転角度毎に正回転の電流リプルおよび逆回転の電流リプルをそれぞれ読み出し、それらの値の平均値を計算する。そして、平均値(=(正回転電流リプル+逆回転電流リプル)/2)を平均電流リプルとしてメモリ322中の補正元テーブルに書き込む(ステップS6)。なお、図9において、上記のようにして取得された平均電流リプルの一例を図9の破線で示している。   When the normal rotation current ripple and the reverse rotation current ripple are obtained, the normal rotation current ripple and the reverse rotation current ripple are read from the current sampling memory 321 for each rotation angle, and the average value of these values is calculated. Then, the average value (= (forward rotation current ripple + reverse rotation current ripple) / 2) is written as an average current ripple in the correction source table in the memory 322 (step S6). In FIG. 9, an example of the average current ripple obtained as described above is indicated by a broken line in FIG.

上記した位相合わせ処理が完了する(図7中のタイミングT1)と、動作モードとして「相似比合わせ動作」を選択し(ステップS7)、以下に説明する相似比合わせ処理を実行する(ステップS8〜S16)。この相似比合わせ処理では、ステップS8で各種初期設定を行う。本実施形態では、初期設定のひとつとして、一回転分の平均電流リプルの最大値から最小値を引いた値、つまり電流リプル振幅の最小値RWminをデフォルト値(この実施形態では、「10000」)に設定するとともに、カウント値nの初期値として「1」を設定する。そして、次のステップS9で相似比を値(n/20)に設定する。例えばn=1のとき、相似比は初期値(1/20)に設定される。   When the above phase matching process is completed (timing T1 in FIG. 7), “similarity matching operation” is selected as the operation mode (step S7), and the similarity ratio matching process described below is executed (steps S8 to S8). S16). In this similarity ratio matching process, various initial settings are performed in step S8. In the present embodiment, as one of the initial settings, a value obtained by subtracting the minimum value from the maximum value of the average current ripple for one rotation, that is, the minimum value RWmin of the current ripple amplitude is a default value (in this embodiment, “10000”). And “1” is set as the initial value of the count value n. In the next step S9, the similarity ratio is set to a value (n / 20). For example, when n = 1, the similarity ratio is set to an initial value (1/20).

相似比(n/20)の設定後、補正元テーブルメモリ322から平均電流リプルを読み出し、回転角度毎の平均電流リプルに相似比を掛け合わせた値を補正信号としてモータ駆動部2に出力する。そして、補正信号による補正を行いながら、モータ駆動部2によるモータMの駆動を開始してロボットを往復移動させるとともに当該移動中に電流サンプリングを行う(ステップS10)。なお、補正信号による補正を行っている点を除き、往復移動動作および電流サンプリング動作は位相合わせ処理時のそれら(ステップS3)と同一であり、一回転分の正回転のサンプリングデータと一回転分の逆回転のサンプリングデータとは電流サンプリングメモリ321に書き込まれる。例えばn=1のとき、図7中のタイミングT1からタイミングT2までの間でモータMを連続する往路駆動パターンおよび復路駆動パターンで駆動しながら、各定速度領域のほぼ中間の一回転分の電流サンプリングを行う。   After setting the similarity ratio (n / 20), the average current ripple is read from the correction source table memory 322, and a value obtained by multiplying the similarity ratio by the average current ripple for each rotation angle is output to the motor drive unit 2 as a correction signal. Then, while performing correction using the correction signal, the motor driving unit 2 starts driving the motor M to reciprocate the robot, and current sampling is performed during the movement (step S10). The reciprocating movement operation and the current sampling operation are the same as those in the phase matching process (step S3) except that the correction signal is used for correction, and positive rotation sampling data for one rotation and one rotation. The reverse rotation sampling data is written in the current sampling memory 321. For example, when n = 1, while driving the motor M with the continuous forward drive pattern and the backward drive pattern from the timing T1 to the timing T2 in FIG. Sampling is performed.

電流サンプリングが完了すると、電流リプルの計算および相似比合わせメモリ323への書込を行う(ステップS11)。すなわち、上記ステップS4と同様にして正回転電流リプルを算出し、上記ステップS5と同様にして逆回転電流リプルを算出し、さらに上記ステップS6と同様にして平均電流リプルを算出する。そして、相似比を(n/20)に設定した時の平均電流リプルを相似比合わせメモリ323に書き込む。   When the current sampling is completed, the current ripple is calculated and written into the similarity ratio matching memory 323 (step S11). That is, the forward rotation current ripple is calculated in the same manner as in step S4, the reverse rotation current ripple is calculated in the same manner as in step S5, and the average current ripple is calculated in the same manner as in step S6. Then, the average current ripple when the similarity ratio is set to (n / 20) is written to the similarity ratio matching memory 323.

次のステップS12では、相似比合わせメモリ323に書き込まれた一回転分の平均電流リプルより電流リプル振幅を求めた後、当該電流リプル振幅が最小値RWmin未満であるか否かを判定する。そして、ステップS12で「YES」と判定、つまりカウント値nでの電流リプル振幅が最小値RWmin未満であると判定したとき、最小値RWminを当該電流リプル振幅に更新するとともに当該カウント値nを最適値Kbestとして相似比合わせメモリ323に書き込んだ(ステップS13)後で、ステップS14に進む。なお、最適値Kbestの記憶先は相似比合わせメモリ323に限定されるものではなく、任意のメモリに書き込むことができる。一方、ステップS12で「NO」と判定したときには、最小値RWminおよび最適値Kbestの更新を行わず、そのままステップS14に進む。   In the next step S12, after obtaining the current ripple amplitude from the average current ripple for one rotation written in the similarity comparison memory 323, it is determined whether or not the current ripple amplitude is less than the minimum value RWmin. Then, when “YES” is determined in step S12, that is, when it is determined that the current ripple amplitude at the count value n is less than the minimum value RWmin, the minimum value RWmin is updated to the current ripple amplitude and the count value n is optimized. After the value Kbest is written in the similarity ratio matching memory 323 (step S13), the process proceeds to step S14. Note that the storage destination of the optimum value Kbest is not limited to the similarity comparison memory 323, and can be written to an arbitrary memory. On the other hand, if “NO” is determined in the step S12, the minimum value RWmin and the optimum value Kbest are not updated, and the process directly proceeds to a step S14.

このステップS14でカウント値nを「1」だけインクリメントした後、カウント値nが「21」であるか否かを判定する(ステップS15)。そして、ステップS15で「NO」、つまりカウント値nが「20」以下であると判定する間、ステップS9に戻って電流リプル振幅が最小となる相似比の導出処理(ステップS9〜S15)を繰り返す。つまり、本実施形態では、相似比の候補として(1/20)、(2/20)、…、(20/20)を準備しておき、相似比の候補毎に相似比の導出処理を行った上で最適値Kbestを決定している。   After the count value n is incremented by “1” in step S14, it is determined whether or not the count value n is “21” (step S15). Then, while it is determined as “NO” in step S15, that is, the count value n is “20” or less, the process returns to step S9 to repeat the similarity ratio derivation process (steps S9 to S15) that minimizes the current ripple amplitude. . That is, in the present embodiment, (1/20), (2/20),..., (20/20) are prepared as candidates for similarity ratio, and the similarity ratio derivation process is performed for each similarity ratio candidate. In addition, the optimum value Kbest is determined.

一方、ステップS15で「YES」と判定したときには、相似比合わせメモリ323から最適値Kbestを読み出し、電流リプル振幅が最も小さくなる最適相似比(=Kbest/20)を決定する。そして、補正元テーブルメモリ322から平均電流リプルを読み出し、回転角度毎の平均電流リプルに最適相似比を掛け合わせた値を相似比合わせ済データとして補正テーブルメモリ324に書き込む(ステップS16)。   On the other hand, when “YES” is determined in step S15, the optimum value Kbest is read from the similarity ratio matching memory 323, and the optimum similarity ratio (= Kbest / 20) at which the current ripple amplitude is minimized is determined. Then, the average current ripple is read from the correction source table memory 322, and a value obtained by multiplying the average current ripple for each rotation angle by the optimum similarity ratio is written in the correction table memory 324 as similarity ratio completed data (step S16).

このように最適相似比で平均電流リプルを調整することで静的実誤差(図10中の点線)に近似した相似比合わせ済データ(図10中の実線)が得られ、例えば図10に示すように、相似比合わせ済データが静的実誤差からオフセットしており、しかも図10の点線で示すように回転角度が0゜のときの静的実誤差はゼロであるため、本実施形態では、最後にオフセット合わせを行う(ステップS17)。すなわち、回転角度毎の相似比合わせ済データに対して回転角度ゼロの相似比合わせ済データを差し引き、このオフセット合わせ済データを最終的な補正データ(例えば図11中の実線)として補正テーブルメモリ324に上書きする。これによって、より高精度な補正データが得られる。   In this way, by adjusting the average current ripple with the optimum similarity ratio, similar ratio-matched data (solid line in FIG. 10) approximated to the static actual error (dotted line in FIG. 10) is obtained. For example, as shown in FIG. In this embodiment, the similarity ratio-matched data is offset from the static actual error, and the static actual error when the rotation angle is 0 ° is zero as shown by the dotted line in FIG. Finally, offset adjustment is performed (step S17). That is, the similarity-matched data with the rotation angle of zero is subtracted from the similarity-matched data for each rotation angle, and the offset-matched data is used as final correction data (for example, a solid line in FIG. 11) to the correction table memory 324 Overwrite to. Thereby, more accurate correction data can be obtained.

以上のように、本実施形態によれば、上記した「A.レゾルバの位置検出誤差と電流指令との相似関係」の項で説明した知見に基づきモータ制御装置1で使用する補正データを作成しているため、補正データを高精度に作成することができ、モータMの制御精度を向上させることが可能である。   As described above, according to the present embodiment, correction data used in the motor control device 1 is created based on the knowledge described in the section “A. Similarity between position detection error of resolver and current command”. Therefore, the correction data can be created with high accuracy, and the control accuracy of the motor M can be improved.

また、補正データを作成する方法として、基準位置検出器を取り付けて当該基準位置検出器で計測した位置との誤差を補正データとするものが従来より提案されているが、この場合、補正データを作成するための補正設備が別途必要となる。これに対し、上記実施形態では、当該補正設備を一切用いることなく、モータ制御装置1の独自の機能によって補正データを作成することができ、自らの性能を改善することができる。つまり、上記実施形態にかかるモータ制御装置1は自己補正機能を有している。また、ロボットにモータMを取り付けた状態で補正データを作成することができる。したがって、ロボットを設置した工場などでモータMを交換したり、修理した時にも、その場で交換・修理後に補正データを作成することができる。   In addition, as a method for creating correction data, a method has been proposed in which a reference position detector is attached and an error from a position measured by the reference position detector is used as correction data. A correction facility for preparation is separately required. On the other hand, in the said embodiment, correction data can be created by the original function of the motor control apparatus 1 without using the said correction equipment at all, and own performance can be improved. That is, the motor control device 1 according to the above embodiment has a self-correction function. Further, the correction data can be created with the motor M attached to the robot. Therefore, even when the motor M is replaced or repaired at a factory or the like where the robot is installed, correction data can be created after replacement and repair on the spot.

また、上記実施形態では、速度指令信号を速度制御部22で増幅した後の電流指令信号を利用して補正データを作成しており、分解能を十分に高く取れ、補正後の位置精度を従来技術よりも上げることができる。ここで、電流指令信号の代わりに、電流検出信号を用いて補正データを作成してもよく、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。   Further, in the above embodiment, the correction data is created using the current command signal after the speed command signal is amplified by the speed control unit 22, and the resolution can be sufficiently high, and the corrected position accuracy is achieved by the prior art. Than can be raised. Here, the correction data may be created using the current detection signal instead of the current command signal, and the same effect as the above embodiment can be obtained.

このように本実施形態では、レゾルバReが本発明の「センサ」の一例に相当している。また、「正回転電流リプル」が本発明の「正回転時指令情報」の一例に相当し、「逆回転電流リプル」が本発明の「逆回転時指令情報」の一例に相当している。また、ステップS6で求められた平均電流リプルが本発明の「位相合わせ情報」に相当している。また、1つの往路移動中に実行される電流指令信号のサンプリングが本発明の「正回転時のサンプリング」の一例に相当し、1つの復路移動中に実行される電流指令信号のサンプリングが本発明の「逆回転時のサンプリング」の一例に相当し、これらを連続して行う動作が本発明の「一対のサンプリング動作」の一例に相当しており、本実施形態では当該一対のサンプリング動作を(n+1)回繰り返して補正データを作成している。なお、本実施形態では、図7に示すように、相似比合わせ処理中に相似比の候補を切り替えながら一対のサンプリング動作を20回繰り返しているが、当該繰り返し数(相似比の候補数)はこれに限定されるものではなく、任意である。   Thus, in the present embodiment, the resolver Re corresponds to an example of the “sensor” of the present invention. Further, “forward rotation current ripple” corresponds to an example of “forward rotation command information” of the present invention, and “reverse rotation current ripple” corresponds to an example of “reverse rotation command information” of the present invention. Further, the average current ripple obtained in step S6 corresponds to “phase alignment information” of the present invention. The sampling of the current command signal executed during one forward movement corresponds to an example of “sampling during forward rotation” of the present invention, and the sampling of the current command signal executed during one backward movement is performed according to the present invention. Is an example of “sampling during reverse rotation”, and the operation of continuously performing these corresponds to an example of “a pair of sampling operations” of the present invention. Correction data is created by repeating n + 1) times. In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the pair of sampling operations are repeated 20 times while switching the similarity ratio candidates during the similarity ratio matching process, but the number of repetitions (number of similarity ratio candidates) is It is not limited to this, and is arbitrary.

C.その他
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、レゾルバReから出力される信号を用いてモータMを制御するモータ制御装置1に本発明を適用しているが、レゾルバRe以外の位置検出センサ、例えばエンコーダなどを本発明の「センサ」として用いるモータ制御装置にも本発明を適用可能である。
C. Others The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made to the above-described one without departing from the gist thereof. For example, in the above embodiment, the present invention is applied to the motor control device 1 that controls the motor M using a signal output from the resolver Re. However, the present invention is applicable to position detection sensors other than the resolver Re, such as an encoder. The present invention can also be applied to a motor control device used as a “sensor”.

また、上記実施形態では、電流指令信号のサンプリング期間はモータMの一回転分であるが、一回転を超えてサンプリングしてもよい。例えば、m回転分の電流指令信号をサンプリングした場合には回転角度毎にm個のサンプリングデータを平均化して「正回転電流リプル」や「逆回転電流リプル」を導出してもよい。   In the above embodiment, the sampling period of the current command signal is one rotation of the motor M, but may be sampled exceeding one rotation. For example, when the current command signal for m rotations is sampled, m sampling data may be averaged for each rotation angle to derive “forward rotation current ripple” or “reverse rotation current ripple”.

また、上記実施形態では、正回転電流リプルと逆回転電流リプルとを平均化することで平均電流リプルを求めているが、正回転時のサンプリングデータと逆回転時のサンプリングデータとを平均化して平均電流リプルを求めてもよい。つまり、直流成分を取り除く工程を省略し、両サンプリングデータから位相合わせ情報を求めてもよく、これによって信号処理を簡素化することができる。   In the above embodiment, the average current ripple is obtained by averaging the forward rotation current ripple and the reverse rotation current ripple. However, the sampling data during the forward rotation and the sampling data during the reverse rotation are averaged. An average current ripple may be obtained. That is, the step of removing the direct current component may be omitted, and the phase matching information may be obtained from both sampling data, thereby simplifying the signal processing.

また、上記実施形態では、位相合わせ処理および相似比合わせ処理では、同一の駆動パターンでモータを駆動しながら電流サンプリングを行っているが、駆動パターンを一致させることは必須事項ではない。位相合わせ処理においては、モータの回転軸に連結される減速機(図示省略)の回転摩擦の影響が小さく、レゾルバの位置検出誤差との相似性が高い速度で電流サンプリングを行うのが望ましい。これに対し、相似比合わせ処理においては、上記回転摩擦の影響がなく、補正による効果が大きく表れる速度で電流サンプリングを行うのが望ましい。そこで、このような要望を満足するためには、位相合わせ処理における定速度領域の速度V0+、V0−の絶対値が相似比合わせ処理でのそれよりも大きくなるように駆動パターンを設定するのが好適である。   In the above-described embodiment, in the phase matching process and the similarity ratio matching process, current sampling is performed while driving the motor with the same drive pattern. However, it is not essential to match the drive patterns. In the phase matching process, it is desirable to perform current sampling at a speed that is less affected by rotational friction of a speed reducer (not shown) connected to the rotating shaft of the motor and has high similarity to the position detection error of the resolver. On the other hand, in the similarity ratio matching process, it is desirable to perform current sampling at a speed that is not affected by the rotational friction and that greatly shows the effect of the correction. Therefore, in order to satisfy such a demand, the drive pattern is set so that the absolute values of the velocities V0 + and V0− in the constant speed region in the phase matching process are larger than those in the similarity ratio matching process. Is preferred.

さらに、上記実施形態では、モータMをロボットの駆動源として用いる場合について説明したが、本発明の適用対象はロボットに取り付けられたモータを制御する技術に限定されるものではない。つまり、モータにより可動部が駆動される装置、例えば表面実装機、部品検査装置、半導体製造装置などの産業機器に取り付けられたモータを制御するモータ制御装置にも本発明を適用することができる。   Furthermore, although the case where the motor M is used as a driving source of the robot has been described in the above embodiment, the application target of the present invention is not limited to the technique for controlling the motor attached to the robot. That is, the present invention can also be applied to a motor control device that controls a motor attached to an industrial device such as a surface mounter, a component inspection device, or a semiconductor manufacturing device, in which a movable part is driven by a motor.

この発明は、モータの回転軸に接続されるセンサから出力される信号を補正するための補正データを作成する補正データ作成技術および当該補正データを用いてモータを制御するモータ制御技術全般に適用可能である。   The present invention can be applied to a correction data generation technique for generating correction data for correcting a signal output from a sensor connected to a rotating shaft of a motor and a motor control technique for controlling a motor using the correction data. It is.

1…モータ制御装置
3…補正データ作成部
31…演算処理部
M…モータ
Re…レゾルバ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor control apparatus 3 ... Correction data creation part 31 ... Operation processing part M ... Motor Re ... Resolver

Claims (16)

指令信号に応じて回転するモータの回転軸の回転角度に対応してセンサから出力される信号に基づいて前記回転軸の回転位置に関連する位置検出信号を生成し、前記位置検出信号を補正データで補正して得られる補正済位置信号をフィードバックして前記モータを制御するモータ制御装置において前記補正データを作成する補正データ作成方法であって、
前記回転軸が一定速度で正回転する定速度領域を含む往路駆動パターンで前記モータを駆動しながら前記回転軸が前記定速度領域で一回転以上正回転する間に前記指令信号をサンプリングして正回転時指令情報を取得し、
前記回転軸が前記一定速度で逆回転する定速度領域を含む復路駆動パターンで前記モータを駆動しながら前記回転軸が前記定速度領域で一回転以上逆回転する間に前記指令信号をサンプリングして得られる逆回転時指令情報を取得し、
前記正回転時指令情報および前記逆回転時指令情報を用いて前記補正データを作成することを特徴とする補正データ作成方法。
A position detection signal related to the rotation position of the rotation shaft is generated based on a signal output from the sensor in accordance with the rotation angle of the rotation shaft of the motor that rotates in accordance with the command signal, and the position detection signal is corrected. A correction data creating method for creating the correction data in a motor control device that controls the motor by feeding back a corrected position signal obtained by correcting in
While the motor is driven in an outward drive pattern including a constant speed region in which the rotating shaft rotates normally at a constant speed, the command signal is sampled while the rotating shaft rotates positively one or more times in the constant speed region. Get command information during rotation,
The command signal is sampled while the motor is driven in a backward drive pattern including a constant speed region in which the rotating shaft reversely rotates at the constant speed while the rotating shaft reversely rotates one or more times in the constant speed region. Obtain the reverse rotation command information obtained,
A correction data creation method, wherein the correction data is created using the forward rotation command information and the reverse rotation command information.
請求項1に記載の補正データ作成方法であって、
前記正回転時のサンプリングと前記逆回転時のサンプリングとは、ともにN(ただし、Nは2以上の自然数)回行われる補正データ作成方法。
The correction data creation method according to claim 1,
The correction data creation method in which the sampling at the time of forward rotation and the sampling at the time of reverse rotation are both performed N (where N is a natural number of 2 or more).
請求項2に記載の補正データ作成方法であって、
前記正回転時のサンプリングと前記逆回転時のサンプリングとをそれぞれ1回行う一対のサンプリング動作が前記N回繰り返される補正データ作成方法。
The correction data creation method according to claim 2,
A correction data generation method in which a pair of sampling operations for performing sampling at the time of forward rotation and sampling at the time of reverse rotation are repeated N times.
請求項3に記載の補正データ作成方法であって、
前記一対のサンプリング動作を前記N回繰り返した後で前記補正データを決定する補正データ作成方法。
The correction data creation method according to claim 3,
A correction data creation method for determining the correction data after repeating the pair of sampling operations N times.
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の補正データ作成方法であって、
前記指令信号は前記モータに与える電流に関連する信号であり、前記正回転時指令情報および前記逆回転時指令情報は前記回転軸の回転角度毎の電流指令値である補正データ作成方法。
A correction data creation method according to any one of claims 1 to 4,
The correction signal generation method, wherein the command signal is a signal related to a current applied to the motor, and the forward rotation command information and the reverse rotation command information are current command values for each rotation angle of the rotating shaft.
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の補正データ作成方法であって、
前記指令信号は前記モータに与える電流に関連する信号であり、前記正回転時指令情報および前記逆回転時指令情報は前記回転軸の回転角度毎の前記モータの電流検出信号である補正データ作成方法。
A correction data creation method according to any one of claims 1 to 4,
The command signal is a signal related to the current applied to the motor, and the forward rotation command information and the reverse rotation command information are current detection signals of the motor for each rotation angle of the rotating shaft. .
請求項5または6に記載の補正データ作成方法であって、
前記指令信号のサンプリングは前記回転軸の回転角度毎に行われる補正データ作成方法。
The correction data creation method according to claim 5 or 6,
A method of creating correction data in which sampling of the command signal is performed for each rotation angle of the rotating shaft.
請求項7に記載の補正データ作成方法であって、
前記位置検出信号を前記補正データで補正することなくフィードバックして前記モータを往復駆動し、前記往路駆動中に取得した前記正回転時指令情報から直流成分を取り除いて正回転電流リプルを求めるとともに前記復路駆動中に取得した前記逆回転時指令情報から直流成分を取り除いて逆回転電流リプルを求め、前記回転軸の回転角度毎に前記正回転電流リプルと前記逆回転電流リプルの平均を演算して得られる回転角度毎の平均電流リプルを位相合わせ情報として求める第1工程と、
前記位相合わせ情報から前記補正データを求める第2工程と
を備える補正データ作成方法。
The correction data creation method according to claim 7,
The position detection signal is fed back without being corrected with the correction data to drive the motor back and forth, and a DC component is removed from the forward rotation command information acquired during the forward drive, and a positive rotation current ripple is obtained. The reverse rotation current ripple is obtained by removing the DC component from the reverse rotation command information acquired during the backward drive, and the average of the forward rotation current ripple and the reverse rotation current ripple is calculated for each rotation angle of the rotating shaft. A first step for obtaining an average current ripple for each rotation angle obtained as phase alignment information;
And a second step of obtaining the correction data from the phase alignment information.
請求項7に記載の補正データ作成方法であって、
前記位置検出信号を前記補正データで補正することなくフィードバックして前記モータを往復駆動し、前記往路駆動中に取得した前記正回転時指令情報と、前記復路駆動中に取得した前記逆回転時指令情報との平均を前記回転軸の回転角度毎に演算して得られる回転角度毎の平均電流リプルを位相合わせ情報として求める第1工程と、
前記位相合わせ情報から前記補正データを求める第2工程と
を備える補正データ作成方法。
The correction data creation method according to claim 7,
The position detection signal is fed back without being corrected by the correction data, and the motor is reciprocally driven. The forward rotation command information acquired during the forward drive and the reverse rotation command acquired during the backward drive. A first step of obtaining, as phase matching information, an average current ripple for each rotation angle obtained by calculating an average with the information for each rotation angle of the rotation shaft;
And a second step of obtaining the correction data from the phase alignment information.
請求項8または9に記載の補正データ作成方法であって、
前記第2工程では、前記位相合わせ情報を構成する回転角度毎の平均電流リプルに相似比を掛け合わせて得られる回転角度毎の相似比合わせ済データに基づいて前記補正データを求める補正データ作成方法。
The correction data creation method according to claim 8 or 9,
In the second step, a correction data creation method for obtaining the correction data based on the similarity ratio-adjusted data for each rotation angle obtained by multiplying the similarity ratio by the average current ripple for each rotation angle constituting the phase alignment information .
請求項10に記載の補正データ作成方法であって、
前記相似比の候補として互いに異なる複数の相似比候補値を準備しておき、
前記相似比候補値毎に、当該相似比候補値を前記位相合わせ情報に掛け合わせて得られるデータに基づき前記位置検出信号を補正して得られる補正済位置信号をフィードバックして前記モータを往復駆動し、前記往路駆動中に取得した前記正回転時指令情報から直流成分を取り除いて正回転電流リプルを求めるとともに前記復路駆動中に取得した前記逆回転時指令情報から直流成分を取り除いて逆回転電流リプルを求め、前記回転軸の回転角度毎に前記正回転電流リプルと前記逆回転電流リプルの平均を演算して得られる回転角度毎の平均電流リプルのうち最大値と最小値の差を電流リプル振幅として算出し、
前記複数の電流リプル振幅のうち最小値となる相似比候補値を前記相似比として設定する補正データ作成方法。
The correction data creation method according to claim 10,
A plurality of different similarity ratio candidate values are prepared as candidates for the similarity ratio,
For each similarity ratio candidate value, the motor is reciprocated by feeding back a corrected position signal obtained by correcting the position detection signal based on data obtained by multiplying the similarity ratio candidate value by the phase matching information. In addition, the DC component is removed from the forward rotation command information acquired during the forward drive to obtain the positive rotation current ripple, and the DC component is removed from the reverse rotation command information acquired during the backward drive A ripple is obtained, and the difference between the maximum value and the minimum value of the average current ripple for each rotation angle obtained by calculating the average of the forward rotation current ripple and the reverse rotation current ripple for each rotation angle of the rotation shaft is determined as a current ripple. Calculated as amplitude,
A correction data creation method for setting a similarity ratio candidate value that is a minimum value among the plurality of current ripple amplitudes as the similarity ratio.
請求項10に記載の補正データ作成方法であって、
前記相似比の候補として互いに異なる複数の相似比候補値を準備しておき、
前記相似比候補値毎に、当該相似比候補値を前記位相合わせ情報に掛け合わせて得られるデータに基づき前記位置検出信号を補正して得られる補正済位置信号をフィードバックして前記モータを往復駆動し、前記往路駆動中に取得した前記正回転時指令情報と、前記復路駆動中に取得した前記逆回転時指令情報との平均を前記回転軸の回転角度毎に演算して得られる回転角度毎の平均電流リプルのうち最大値と最小値の差を電流リプル振幅として算出し、
前記複数の電流リプル振幅のうち最小値となる相似比候補値を前記相似比として設定する補正データ作成方法。
The correction data creation method according to claim 10,
A plurality of different similarity ratio candidate values are prepared as candidates for the similarity ratio,
For each similarity ratio candidate value, the motor is reciprocated by feeding back a corrected position signal obtained by correcting the position detection signal based on data obtained by multiplying the similarity ratio candidate value by the phase matching information. For each rotation angle obtained by calculating the average of the forward rotation command information acquired during the forward drive and the reverse rotation command information acquired during the backward drive for each rotation angle of the rotary shaft. The difference between the maximum and minimum values of the average current ripple is calculated as the current ripple amplitude.
A correction data creation method for setting a similarity ratio candidate value that is a minimum value among the plurality of current ripple amplitudes as the similarity ratio.
請求項10ないし12のいずれか一項に記載の補正データ作成方法であって、
前記第2工程では、前記回転軸の回転角度毎の相似比合わせ済データのうち回転角度がゼロである相似比合わせ済データをオフセットデータとし、前記回転角度毎の相似比合わせ済データから前記オフセットデータを引いたオフセット合わせ済データを前記補正データとする補正データ作成方法。
The correction data creation method according to any one of claims 10 to 12,
In the second step, the similarity ratio-matched data in which the rotation angle is zero among the similarity ratio-matched data for each rotation angle of the rotating shaft is set as offset data, and the offset from the similarity ratio-matched data for each rotation angle A correction data creation method in which offset-adjusted data obtained by subtracting data is used as the correction data.
請求項8ないし13のいずれか一項に記載の補正データ作成方法であって、
前記第1工程での前記一定速度の絶対値は、前記第2工程での前記一定速度の絶対値よりも大きい補正データ作成方法。
The correction data creation method according to any one of claims 8 to 13,
The correction data creation method in which the absolute value of the constant speed in the first step is larger than the absolute value of the constant speed in the second step.
請求項1ないし14のいずれか一項に記載の補正データ作成方法であって、
前記センサはレゾルバであり、
前記一定速度は15[rps]ないし100[rps]である補正データ作成方法。
The correction data creation method according to any one of claims 1 to 14,
The sensor is a resolver;
The correction data creation method, wherein the constant speed is 15 [rps] to 100 [rps].
指令信号に応じて回転するモータの回転軸の回転角度に対応してセンサから出力される信号に基づいて前記回転軸の回転位置に関連する位置検出信号を生成し、前記位置検出信号を補正データで補正して得られる補正済位置信号をフィードバックして前記モータを制御するモータ制御装置であって、
前記補正データを作成する補正データ作成部を備え、
前記補正データを作成するときには、
前記モータ駆動部は、前記回転軸が一定速度で正回転する定速度領域を含む往路駆動パターンで前記モータを駆動する往路駆動と、前記回転軸が前記一定速度で逆回転する定速度領域を含む復路駆動パターンで前記モータを駆動する復路駆動とを実行し、
前記補正データ作成部は、前記往路駆動中に前記回転軸が前記定速度領域で一回転以上正回転する間に前記指令信号をサンプリングして正回転時指令情報を取得し、前記復路駆動中に前記回転軸が前記定速度領域で一回転以上逆回転する間に前記指令信号をサンプリングして得られる逆回転時指令情報を取得し、前記正回転時指令情報および前記逆回転時指令情報を用いて前記補正データを作成する
ことを特徴とするモータ制御装置。
A position detection signal related to the rotation position of the rotation shaft is generated based on a signal output from the sensor in accordance with the rotation angle of the rotation shaft of the motor that rotates in accordance with the command signal, and the position detection signal is corrected. A motor control device for controlling the motor by feeding back a corrected position signal obtained by correction in
A correction data creation unit for creating the correction data;
When creating the correction data,
The motor driving unit includes a forward drive for driving the motor in an outward drive pattern including a constant speed region in which the rotating shaft is normally rotated at a constant speed, and a constant speed region in which the rotational shaft is reversely rotated at the constant speed. Performing a return path drive for driving the motor in a return path drive pattern;
The correction data creation unit acquires the command information at the time of forward rotation by sampling the command signal while the rotary shaft is rotated forward by one or more rotations in the constant speed region during the forward drive, and during the backward drive. The reverse rotation command information obtained by sampling the command signal while the rotation shaft rotates reversely by one rotation or more in the constant speed region is acquired, and the forward rotation command information and the reverse rotation command information are used. And generating the correction data.
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