JP2016163370A - Motor control device - Google Patents

Motor control device Download PDF

Info

Publication number
JP2016163370A
JP2016163370A JP2015037228A JP2015037228A JP2016163370A JP 2016163370 A JP2016163370 A JP 2016163370A JP 2015037228 A JP2015037228 A JP 2015037228A JP 2015037228 A JP2015037228 A JP 2015037228A JP 2016163370 A JP2016163370 A JP 2016163370A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
estimated value
disturbance
speed
motor
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015037228A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6491497B2 (en
Inventor
大石 潔
Kiyoshi Oishi
潔 大石
勇希 横倉
Yuki Yokokura
勇希 横倉
喜亮 関
Yoshiaki Seki
喜亮 関
井出 勇治
Yuji Ide
勇治 井出
大悟 倉石
Daigo Kuraishi
大悟 倉石
高橋 昭彦
Akihiko Takahashi
昭彦 高橋
敏雄 平出
Toshio Hiraide
敏雄 平出
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Nagaoka University of Technology NUC
Sanyo Denki Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Nagaoka University of Technology NUC
Sanyo Denki Co Ltd
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 Sanyo Electric Co Ltd, Nagaoka University of Technology NUC, Sanyo Denki Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2015037228A priority Critical patent/JP6491497B2/en
Priority to CN201610087797.2A priority patent/CN105932920B/en
Priority to PH12016000071A priority patent/PH12016000071A1/en
Priority to TW105105678A priority patent/TWI705657B/en
Publication of JP2016163370A publication Critical patent/JP2016163370A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6491497B2 publication Critical patent/JP6491497B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/05Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/13Observer control, e.g. using Luenberger observers or Kalman filters

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor control device capable of reducing a speed ripple and a torque ripple of a motor .SOLUTION: The motor control device 1 includes: a compensation data storage unit 11, storing cogging torque data according to a position of a motor 2 as data corresponding to a torque variation by the cogging torque of the motor 2; and a disturbance observer 10, for calculating a cogging torque estimation value from a position of the motor 2 input on the basis of the compensation data storage unit 11 and performing disturbance suppression compensation on the basis of the calculated cogging torque estimation value.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、モータの外乱の推定と抑圧を行うモータ制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device that estimates and suppresses disturbance of a motor.

工作機械では、微細加工などの要求から、さらに加工品質を高める必要があり、モータ駆動の高精度化が求められている。また、サイクルタイムの短縮のために、位置決め時間の短縮が求められている。   In machine tools, due to demands for micromachining and the like, it is necessary to further improve the processing quality, and high precision motor drive is required. Further, in order to shorten the cycle time, it is required to shorten the positioning time.

一方、モータの小型化も求められており、モータを小型化した場合に、モータの構造の制約からコギングトルクが大きくなる場合がある。こういったコギングトルクによるトルクリップルは、工作加工時に外乱として働き、被加工物の表面精度を低下させたり、位置決め時に外乱として働き、位置偏差の変動を生じさせたりしてしまう。この位置偏差の変動は、位置決め時間を遅らせ、機械のサイクルタイムを長くしてしまう。また、機械系には摩擦が存在し、こういった摩擦も加工精度を低下させたり、位置決めを遅らせたりする要因になる。   On the other hand, miniaturization of the motor is also demanded, and when the motor is miniaturized, the cogging torque may increase due to restrictions on the structure of the motor. Such torque ripple due to cogging torque acts as a disturbance during machining, thereby reducing the surface accuracy of the workpiece, and acts as a disturbance during positioning to cause a variation in position deviation. This variation in position deviation delays the positioning time and lengthens the cycle time of the machine. In addition, there is friction in the mechanical system, and such friction causes a decrease in machining accuracy and a delay in positioning.

図5は、こうした外乱を抑制する従来の外乱オブザーバの構成図である。従来の外乱オブザーバでは、トルク指令と、モータ速度を元にローパスフィルタを通して負荷トルクを推定している。しかしながら、微分演算によるノイズ除去のために挿入されているローパスフィルタにより推定値の減衰及び位相ずれが生じ、トルクリップルに対する適切な補償が行えないという問題がある。   FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional disturbance observer for suppressing such disturbance. In the conventional disturbance observer, the load torque is estimated through a low-pass filter based on the torque command and the motor speed. However, there is a problem that the estimated value is attenuated and phase-shifted by the low-pass filter inserted for noise removal by the differential operation, and appropriate compensation for torque ripple cannot be performed.

このような外乱オブザーバの高応答化を行った例として特許文献1がある。特許文献1には、外乱トルクを推定するオブザーバと、トルクコマンドを推定した外乱トルクで補正する補正手段とを備えたサーボモータ制御装置であって、上記オブザーバは、時間的に一定な外乱トルクがローパスフィルタを通じてサーボモータに与えられるとして構成され、上記補正手段は上記オブザーバで求められた推定外乱トルクでトルクコマンドを補正することを特徴としたオブザーバによるサーボモータ制御装置が記載されている。   As an example of increasing the response of such a disturbance observer, there is Patent Document 1. Patent Document 1 discloses a servo motor control device that includes an observer that estimates disturbance torque and a correction unit that corrects the torque command using the estimated disturbance torque. The observer has a disturbance torque that is constant over time. A servo motor control apparatus using an observer is described, which is configured to be supplied to a servo motor through a low-pass filter, and the correction means corrects a torque command with an estimated disturbance torque obtained by the observer.

特開平4−69082号公報JP-A-4-69082

ここで、実際のエンコーダには分解能の制約があり、量子化誤差が存在している。このため、特許文献1の手法では、オブザーバで推定する外乱トルクの高域のゲインが上がるため、エンコーダの量子化誤差によるリップルが推定外乱トルクに現れ、特にエンコーダの分解能が低い場合に、推定外乱トルクのノイズが大きくなってしまうという問題があった。   Here, there is a resolution limitation in an actual encoder, and a quantization error exists. For this reason, in the method of Patent Document 1, since the high-frequency gain of the disturbance torque estimated by the observer is increased, a ripple due to the quantization error of the encoder appears in the estimated disturbance torque, especially when the resolution of the encoder is low. There was a problem that the torque noise increased.

本発明の目的は、上記事情を鑑みて発明されたものであり、エンコーダの量子化誤差の影響を受けずにモータのコギングトルクを含めた外乱トルクを推定し、外乱抑圧補償を行うことにより、摩擦の影響を抑制し、モータの速度リップル及びトルクリップルを減少することのできるモータ制御装置を提供することにある。   The object of the present invention was invented in view of the above circumstances, by estimating the disturbance torque including the cogging torque of the motor without being affected by the quantization error of the encoder, and performing disturbance suppression compensation, An object of the present invention is to provide a motor control device that can suppress the influence of friction and reduce the speed ripple and torque ripple of the motor.

上記課題を達成するために、本発明に係るモータ制御装置は、モータのコギングトルクによるトルク変動に対応するデータを記憶した補償データ記憶部と、補償データ記憶部からコギングトルク推定値を算出し、算出したコギングトルク推定値に基づいて外乱抑圧補償を行う外乱オブザーバを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a motor control device according to the present invention calculates a cogging torque estimated value from a compensation data storage unit that stores data corresponding to torque fluctuations due to cogging torque of the motor, and a compensation data storage unit, A disturbance observer that performs disturbance suppression compensation based on the calculated cogging torque estimated value is provided.

本発明によれば、エンコーダの量子化誤差の影響を受けずにモータのコギングトルクやトルクリップルを含めた外乱トルクを推定することができ、この外乱オブザーバを用いて外乱抑圧補償を行うことにより、摩擦等の影響を抑制し、モータの速度リップル及びトルクリップルを減少することのできるモータ制御装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to estimate disturbance torque including the cogging torque and torque ripple of the motor without being influenced by the quantization error of the encoder, and by performing disturbance suppression compensation using this disturbance observer, It is possible to provide a motor control device that can suppress the influence of friction or the like and reduce the speed ripple and torque ripple of the motor.

本発明のモータ制御装置の構成図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the block diagram of the motor control apparatus of this invention. 本発明のモータ制御装置が備える外乱オブザーバの構成図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the block diagram of the disturbance observer with which the motor control apparatus of this invention is provided. 本発明のモータ制御装置が備える外乱オブザーバを適用した速度制御系の構成図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the block diagram of the speed control system to which the disturbance observer with which the motor control apparatus of this invention is provided is applied. 外乱抑圧補償を行った場合のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result at the time of performing disturbance suppression compensation. 従来の外乱オブザーバの構成図である。It is a block diagram of the conventional disturbance observer.

本発明のモータ制御装置1は、図1に示すように、モータのコギングトルクによるトルク変動を抑制するためのデータとして、モータ2の位置に応じたコギングトルクのデータを記憶した補償データ記憶部11と、モータ2の位置を入力し、補償データ記憶部11に基づいて入力したモータの位置からコギングトルク推定値を算出し、算出したコギングトルク推定値に基づいて外乱抑圧補償を行う外乱オブザーバ10とを備えている。また、モータ制御装置1は、速度制御器4、トルク制御器5、速度算出器13を備えて構成されているが、かかる構成については、図3を用いて後述する。   As shown in FIG. 1, the motor control device 1 of the present invention includes a compensation data storage unit 11 that stores cogging torque data corresponding to the position of the motor 2 as data for suppressing torque fluctuation due to the cogging torque of the motor. A disturbance observer 10 that inputs the position of the motor 2, calculates a cogging torque estimated value from the input motor position based on the compensation data storage unit 11, and performs disturbance suppression compensation based on the calculated cogging torque estimated value; It has. The motor control device 1 includes a speed controller 4, a torque controller 5, and a speed calculator 13. This configuration will be described later with reference to FIG.

外乱オブザーバ10は、コギングトルク推定値を算出するコギングトルク推定値算出部100と、ノミナルイナーシャにより第1速度を算出する第1速度算出部200と、コギングトルク推定値を除いた第2速度を算出する第2速度算出部300と、コギングトルク推定値を除いた外乱トルク推定値を算出する外乱トルク推定値算出部400と、全外乱トルクを算出する全外乱トルク算出部500とを備えている。   The disturbance observer 10 calculates a cogging torque estimated value calculation unit 100 that calculates a cogging torque estimated value, a first speed calculation unit 200 that calculates a first speed using a nominal inertia, and a second speed excluding the cogging torque estimated value. A second speed calculating unit 300, a disturbance torque estimated value calculating unit 400 for calculating a disturbance torque estimated value excluding the cogging torque estimated value, and a total disturbance torque calculating unit 500 for calculating the total disturbance torque.

コギングトルク推定値算出部100は、補償データ記憶部11を有しており、エンコーダ3で検出したモータ位置を入力し、補償データ記憶部11に基づいて入力したモータ位置からコギングトルク推定値を算出して、算出したコギングトルク推定値を第1速度算出部200及び全外乱トルク算出部500に出力する。   The cogging torque estimated value calculation unit 100 has a compensation data storage unit 11, inputs the motor position detected by the encoder 3, and calculates the cogging torque estimated value from the input motor position based on the compensation data storage unit 11. Then, the calculated cogging torque estimated value is output to the first speed calculation unit 200 and the total disturbance torque calculation unit 500.

第1速度算出部200は、コギングトルク推定値算出部100により算出されたコギングトルク推定値を入力し、入力したコギングトルク推定値をノミナルイナーシャにより第1速度を算出して、算出した第1速度を第2速度算出部300に出力する。   The first speed calculation unit 200 receives the cogging torque estimated value calculated by the cogging torque estimated value calculation unit 100, calculates the first speed by using the input cogging torque estimated value by the nominal inertia, and calculates the calculated first speed. Is output to the second speed calculation unit 300.

第2速度算出部300は、速度算出器13により算出されたモータ速度と第1速度算出部200により算出された第1速度とを入力し、モータ速度から第1速度を減算して、コギングトルク推定値を除いた第2速度を算出し、算出した第2速度を外乱トルク推定値算出部400に出力する。   The second speed calculation unit 300 receives the motor speed calculated by the speed calculator 13 and the first speed calculated by the first speed calculation unit 200, subtracts the first speed from the motor speed, and performs cogging torque. The second speed excluding the estimated value is calculated, and the calculated second speed is output to the disturbance torque estimated value calculation unit 400.

外乱トルク推定値算出部400は、トルク指令と第2速度算出部300により算出された第2速度とを入力し、トルク指令と第2速度に基づいて、コギングトルク推定値を除いた外乱トルク推定値を算出して、算出した外乱トルク推定値を全外乱トルク算出部500に出力する。   The disturbance torque estimation value calculation unit 400 receives the torque command and the second speed calculated by the second speed calculation unit 300, and based on the torque command and the second speed, the disturbance torque estimation excluding the cogging torque estimation value. The value is calculated, and the calculated disturbance torque estimated value is output to the total disturbance torque calculation unit 500.

全外乱トルク算出部500は、外乱トルク推定値算出部400により算出された外乱トルク推定値とコギングトルク推定値算出部100により算出されたコギングトルク推定値とを入力し、外乱トルク推定値とコギングトルク推定値とを加算することにより全外乱トルクを算出して、算出した全外乱トルクをフィードバックしている。   Total disturbance torque calculation section 500 receives the disturbance torque estimated value calculated by disturbance torque estimated value calculation section 400 and the cogging torque estimated value calculated by cogging torque estimated value calculation section 100, and inputs the disturbance torque estimated value and cogging. The total disturbance torque is calculated by adding the estimated torque value, and the calculated total disturbance torque is fed back.

なお、本実施形態においては、補償データ記憶部11を外乱オブザーバ10側に配置したが、外乱オブザーバ10がコギングトルク推定値算出部100を備えて構成すればよく、補償データ記憶部11をエンコーダ3側に配置してもよい。   In the present embodiment, the compensation data storage unit 11 is disposed on the disturbance observer 10 side. However, the disturbance observer 10 may be configured to include the cogging torque estimated value calculation unit 100, and the compensation data storage unit 11 may be configured as the encoder 3. It may be arranged on the side.

次に、補償データ記憶部11と外乱オブザーバ10との具体的な構成の一例について説明していく。   Next, an example of a specific configuration of the compensation data storage unit 11 and the disturbance observer 10 will be described.

まず、モータ制御装置1においては、モータの運動方程式より、
Jnωm・s=Tcmd−TD=Tcmd−TL−TR ・・・(1)
TL=Tcmd−Jn{ωm+TR/(Jn・s)}・s ・・・(2)
である。このため、(2)式において、コギングトルク成分推定値をTR^、その他成分推定値をTL^とすると、全外乱トルク推定値TD^は次式で推定できる。
TD^=TL^+TR^
=gd/(s+gd){Tcmd−Jn(ωm+TR^/(Jn・s)・s}+TR^ ・・(3)
ただし、Jn:イナーシャノミナル値、ωm:モータ速度、Tcmd:トルク指令、gd:ローパスフィルタのカットオフ周波数
First, in the motor control device 1, from the equation of motion of the motor,
Jnωm · s = Tcmd−TD = Tcmd−TL−TR (1)
TL = Tcmd−Jn {ωm + TR / (Jn · s)} · s (2)
It is. Therefore, in equation (2), if the estimated cogging torque component value is TR ^ and the other component estimated value is TL ^, the total disturbance torque estimated value TD ^ can be estimated by the following equation.
TD ^ = TL ^ + TR ^
= Gd / (s + gd) {Tcmd-Jn (ωm + TR ^ / (Jn.s) .s} + TR ^ (3)
Where, Jn: inertia nominal value, ωm: motor speed, Tcmd: torque command, gd: cut-off frequency of low-pass filter

上記(3)式を用いることにより、補償データ記憶部11と瞬時の外乱推定との両者を補償する外乱オブザーバ10を構成することができることになる。   By using the above equation (3), it is possible to configure the disturbance observer 10 that compensates for both the compensation data storage unit 11 and the instantaneous disturbance estimation.

図2は、上記(3)式に基づく、本発明のモータ制御装置1が備える外乱オブザーバ
10の構成図の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration diagram of the disturbance observer 10 included in the motor control device 1 of the present invention based on the above equation (3).

ここで、上述した補償データ記憶部11が記憶しているコギングトルクのデータは、モータ位置に応じたコギングトルクのデータをあらかじめ計測して記憶したものである。   Here, the cogging torque data stored in the compensation data storage unit 11 is obtained by measuring and storing the cogging torque data corresponding to the motor position in advance.

図2に示すように、外乱オブザーバ10は、エンコーダ3で検出したモータ位置に基づき、補償データ記憶部11を用いてコギングトルク推定値a1を求め、第1速度算出器12で、ノミナルイナーシャを用いてコギングトルク推定値に基づく第1速度a2を算出する。   As shown in FIG. 2, the disturbance observer 10 obtains a cogging torque estimated value a <b> 1 using the compensation data storage unit 11 based on the motor position detected by the encoder 3, and the first speed calculator 12 uses the nominal inertia. The first speed a2 based on the estimated cogging torque is calculated.

次に、外乱オブザーバ10は、速度算出器13を用いてモータ位置からモータ速度a3を求め、モータ速度a3からコギングトルク推定値に基づく速度a2を減算し、このコギングトルク推定値を除いた第2速度a4を算出する。   Next, the disturbance observer 10 obtains the motor speed a3 from the motor position using the speed calculator 13, subtracts the speed a2 based on the estimated cogging torque value from the motor speed a3, and removes the estimated cogging torque value. The speed a4 is calculated.

そして、外乱オブザーバ10は、トルク指令Tcmdと、コギングトルク推定値を除いた第2速度a4に第1乗算器14を用いてgd・Jn倍した値a5とを加算し、gd/(s+gd)のローパスフィルタ15を通した値a6を算出する。外乱オブザーバ10は、そのローパスフィルタ15を通した値a6から、コギングトルク推定値を除いた第2速度a4に第2乗算器16を用いてgd・Jn倍した値a7を減算することにより、コギングトルク推定値を除いた外乱トルク推定値a8を算出する。   Then, the disturbance observer 10 adds the torque command Tcmd and the value a5 multiplied by gd · Jn using the first multiplier 14 to the second speed a4 excluding the estimated cogging torque, and gd / (s + gd) A value a6 that has passed through the low-pass filter 15 is calculated. The disturbance observer 10 subtracts the value a7 obtained by multiplying gd · Jn by using the second multiplier 16 from the value a6 passed through the low-pass filter 15 to the second speed a4 obtained by removing the estimated cogging torque value. A disturbance torque estimated value a8 excluding the torque estimated value is calculated.

最後に、外乱オブザーバ10は、このコギングトルク推定値を除いた外乱トルク推定値a8とコギングトルク推定値a1を加算して全外乱トルクTD^を推定することになる。   Finally, the disturbance observer 10 adds the disturbance torque estimated value a8 excluding the cogging torque estimated value and the cogging torque estimated value a1 to estimate the total disturbance torque TD ^.

なお、外乱オブザーバ10の構成は、上記(3)式に基づいた等価回路によって構成されていればよく、ローパスフィルタを2次などの1次以外のフィルタに構成してもよい。   The configuration of the disturbance observer 10 only needs to be configured by an equivalent circuit based on the above equation (3), and the low-pass filter may be configured as a filter other than the first order such as a second order.

図3は、本発明のモータ制御装置1が備える外乱オブザーバを適用した速度制御系の構成図の一例を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration diagram of a speed control system to which a disturbance observer included in the motor control device 1 of the present invention is applied.

モータ制御装置1は、エンコーダ3によりモータ位置を検出して、速度算出器13によりモータ位置を微分することによりモータ速度を算出する。   The motor control device 1 detects the motor position by the encoder 3 and calculates the motor speed by differentiating the motor position by the speed calculator 13.

次に、モータ制御装置1は、速度指令とモータ速度を比較し(速度指令からモータ速度を減算し)、速度制御器4により速度制御に基づくトルク指令を算出する。   Next, the motor control device 1 compares the speed command with the motor speed (subtracts the motor speed from the speed command), and the speed controller 4 calculates a torque command based on the speed control.

そして、モータ制御装置1は、算出した速度制御に基づくトルク指令に、外乱オブザーバ10により推定した全外乱トルクTD^を加算することにより外乱抑圧補償後のトルク指令Tcmdを算出して、トルク制御器5によりモータ2を駆動する。   Then, the motor control device 1 calculates the torque command Tcmd after disturbance suppression compensation by adding the total disturbance torque TD ^ estimated by the disturbance observer 10 to the torque command based on the calculated speed control. 5 drives the motor 2.

これにより、モータ2のモータ速度を元に、図2に示した外乱オブザーバ10により全外乱トルクTD^を推定し、その出力を用いて外乱抑圧補償を行うことができる。   Thereby, based on the motor speed of the motor 2, the total disturbance torque TD ^ can be estimated by the disturbance observer 10 shown in FIG. 2, and disturbance suppression compensation can be performed using the output.

なお、位置制御の場合は、エンコーダ3で検出した位置を元に位置指令と比較して、位置制御器により速度指令を算出し、図3の速度指令として与えることによりモータの位置を制御すればよい。   In the case of position control, if the position command is compared with the position command based on the position detected by the encoder 3, the speed command is calculated by the position controller, and given as the speed command in FIG. Good.

図4は、外乱抑圧補償を行った場合のシミュレーション結果を示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating a simulation result when disturbance suppression compensation is performed.

図4の上段がモータの速度における応答を示し、図4の下段がモータのトルクにおける応答を示している。また、0〜0.5sec は、外乱オブザーバを適用せずに補償なしの場合の応答を示しており、0.5〜1.0sec は、図5に示した従来の外乱オブザーバを適用した場合の応答、1.0〜1.5sec は本発明の外乱オブザーバ10を適用した場合の応答である。   The upper part of FIG. 4 shows the response at the motor speed, and the lower part of FIG. 4 shows the response at the motor torque. In addition, 0 to 0.5 sec indicates a response when no disturbance observer is applied and no compensation is performed, and 0.5 to 1.0 sec indicates a response when the conventional disturbance observer shown in FIG. 5 is applied. The response, 1.0 to 1.5 sec, is a response when the disturbance observer 10 of the present invention is applied.

図4に示すように、本発明の外乱オブザーバ10を適用することにより、速度リップルやトルクリップルを大幅に低減できることがわかる。   As shown in FIG. 4, it can be seen that by applying the disturbance observer 10 of the present invention, the speed ripple and torque ripple can be significantly reduced.

このように、本発明のモータ制御装置1は、トルクリップルを補償するための補償データ記憶部11と、瞬時の外乱推定を行う外乱オブザーバ10との両者を組み合わせることにより、適切な瞬時の外乱推定が行われ、その推定値を用いた外乱抑圧補償を適切に行うことができるのである。   As described above, the motor control device 1 according to the present invention combines the compensation data storage unit 11 for compensating for the torque ripple and the disturbance observer 10 for performing the instantaneous disturbance estimation, so that an appropriate instantaneous disturbance estimation is performed. Thus, disturbance suppression compensation using the estimated value can be appropriately performed.

なお、本実施形態においては、補償データ記憶部11には、モータのコギングトルクによるトルク変動に対応するデータとして、モータ位置に応じたコギングトルクのデータをあらかじめ計測して記憶したが、モータのコギングトルクによるトルク変動に対応するデータとして、m個(mは2以上の自然数)の正弦波の周波数、振幅、位相のデータを記憶して構成してもよい。かかる構成を採用した場合には、外乱オブザーバ10は、補償データ記憶部11に記憶されたm個の周波数、振幅、位相に基づき正弦波をm個作成し、それらを加算して合成正弦波信号を生成することにより、モータ位置に応じたコギングトルク推定値を求めればよい。   In the present embodiment, the compensation data storage unit 11 preliminarily measures and stores cogging torque data corresponding to the motor position as data corresponding to torque fluctuation due to the cogging torque of the motor. As data corresponding to torque fluctuation due to torque, m pieces (m is a natural number of 2 or more) of sinusoidal frequency, amplitude, and phase data may be stored. When such a configuration is adopted, the disturbance observer 10 creates m sine waves based on the m frequencies, amplitudes, and phases stored in the compensation data storage unit 11, and adds them to generate a combined sine wave signal. To generate an estimated cogging torque value corresponding to the motor position.

1 モータ制御装置
2 モータ
3 エンコーダ
4 速度制御器
5 トルク制御器
10 外乱オブザーバ
11 補償データ記憶部
12 第1速度算出器
13 速度算出器
14 第1乗算器
15 ローパスフィルタ
16 第2乗算器
100 コギングトルク推定値算出部
200 第1速度算出部
300 第2速度算出部
400 外乱トルク推定値算出部
500 全外乱トルク算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor control apparatus 2 Motor 3 Encoder 4 Speed controller 5 Torque controller 10 Disturbance observer 11 Compensation data storage part 12 1st speed calculator 13 Speed calculator 14 1st multiplier 15 Low pass filter 16 2nd multiplier 100 Cogging torque Estimated value calculating unit 200 First speed calculating unit 300 Second speed calculating unit 400 Disturbance torque estimated value calculating unit 500 Total disturbance torque calculating unit

まず、モータ制御装置1においては、モータの運動方程式より、
Jnωm・s=Tcmd−TD=Tcmd−TL−TR ・・・(1)
TL=Tcmd−Jn{ωm+TR/(Jn・s)}・s ・・・(2)
である。このため、(2)式において、コギングトルク成分推定値をTR^、その他成分推定値をTL^とすると、全外乱トルク推定値TD^は次式で推定できる。
TD^=TL^+TR^
=gd/(s+gd)[Tcmd−Jnωm+TR^/(Jn・s)・s}]+TR^ ・・(3)
ただし、Jn:イナーシャノミナル値、ωm:モータ速度、Tcmd:トルク指令、gd:ローパスフィルタのカットオフ周波数
First, in the motor control device 1, from the equation of motion of the motor,
Jnωm · s = Tcmd−TD = Tcmd−TL−TR (1)
TL = Tcmd−Jn {ωm + TR / (Jn · s)} · s (2)
It is. Therefore, in equation (2), if the estimated cogging torque component value is TR ^ and the other component estimated value is TL ^, the total disturbance torque estimated value TD ^ can be estimated by the following equation.
TD ^ = TL ^ + TR ^
= Gd / (s + gd) [ Tcmd−Jn { ωm + TR ^ / (Jn · s) · s} ] + TR ^ (3)
Where, Jn: inertia nominal value, ωm: motor speed, Tcmd: torque command, gd: cut-off frequency of low-pass filter

最後に、外乱オブザーバ10は、このコギングトルク推定値を除いた外乱トルク推定値a8とコギングトルク推定値a1を加算して全外乱トルクTD推定することになる。 Finally, the disturbance observer 10 will estimate the total disturbance torque TD by adding the disturbance torque estimated value a8 cogging torque estimated value a1 except for this cogging torque estimated value.

そして、モータ制御装置1は、算出した速度制御に基づくトルク指令に、外乱オブザーバ10により推定した全外乱トルク推定値TD^を加算することにより外乱抑圧補償後のトルク指令Tcmdを算出して、トルク制御器5によりモータ2を駆動する。 Then, the motor control device 1 calculates the torque command Tcmd after disturbance suppression compensation by adding the total disturbance torque estimated value TD ^ estimated by the disturbance observer 10 to the torque command based on the calculated speed control. The motor 5 is driven by the controller 5.

これにより、モータ2のモータ速度を元に、図2に示した外乱オブザーバ10により全外乱トルクTD推定し、その出力を用いて外乱抑圧補償を行うことができる。 Thereby, based on the motor speed of the motor 2, the total disturbance torque TD can be estimated by the disturbance observer 10 shown in FIG. 2, and disturbance suppression compensation can be performed using the output.

Claims (3)

モータのコギングトルクによるトルク変動に対応するデータを記憶した補償データ記憶部から、モータの位置に応じたコギングトルク推定値を算出し、算出したコギングトルク推定値に基づいて外乱抑圧補償を行う外乱オブザーバを備えたことを特徴とするモータ制御装置。   A disturbance observer that calculates a cogging torque estimated value corresponding to the position of the motor from a compensation data storage unit that stores data corresponding to torque fluctuation due to the cogging torque of the motor, and performs disturbance suppression compensation based on the calculated cogging torque estimated value A motor control device comprising: 前記外乱オブザーバは、
前記補償データ記憶部からコギングトルク推定値を算出するコギングトルク推定値算出部と、
前記コギングトルク推定値算出部により算出されたコギングトルク推定値をノミナルイナーシャにより第1速度を算出する第1速度算出部と、
モータ速度から前記第1速度算出部により算出された前記第1速度を減算して、コギングトルク推定値を除いた第2速度を算出する第2速度算出部と、
前記第2速度算出部により算出された第2速度に基づいて、コギングトルク推定値を除いた外乱トルク推定値を算出する外乱トルク推定値算出部と、
前記外乱トルク推定値算出部により算出された外乱トルク推定値と、前記コギングトルク推定値算出部により算出されたコギングトルク推定値とを加算することにより全外乱トルクを算出する全外乱トルク算出部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
The disturbance observer is
A cogging torque estimated value calculation unit for calculating a cogging torque estimated value from the compensation data storage unit;
A first speed calculation unit that calculates a first speed by the nominal inertia, the cogging torque estimated value calculated by the cogging torque estimated value calculation unit;
A second speed calculator for subtracting the first speed calculated by the first speed calculator from a motor speed to calculate a second speed excluding the estimated cogging torque;
A disturbance torque estimated value calculating unit that calculates a disturbance torque estimated value excluding the cogging torque estimated value based on the second speed calculated by the second speed calculating unit;
A total disturbance torque calculating unit that calculates a total disturbance torque by adding the disturbance torque estimated value calculated by the disturbance torque estimated value calculating unit and the cogging torque estimated value calculated by the cogging torque estimated value calculating unit; ,
The motor control device according to claim 1, further comprising:
前記外乱オブザーバは、下記の式に基づいた等価回路によって構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモータ制御装置。
TD^=gd/(s+gd){Tcmd−Jn(ωm+TR/(Jn・s)・s}+TR
ただし、TD^:全外乱トルク推定値、TR:コギングトルク推定値、Jn:イナーシャノミナル値、ωm:モータ速度、Tcmd:トルク指令、gd:ローパスフィルタのカットオフ周波数
The motor controller according to claim 1, wherein the disturbance observer is configured by an equivalent circuit based on the following equation.
TD ^ = gd / (s + gd) {Tcmd−Jn (ωm + TR / (Jn · s) · s} + TR
However, TD ^: Total disturbance torque estimated value, TR: Cogging torque estimated value, Jn: Inertial nominal value, ωm: Motor speed, Tcmd: Torque command, gd: Cut-off frequency of low-pass filter
JP2015037228A 2015-02-26 2015-02-26 Motor control device Expired - Fee Related JP6491497B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015037228A JP6491497B2 (en) 2015-02-26 2015-02-26 Motor control device
CN201610087797.2A CN105932920B (en) 2015-02-26 2016-02-16 Motor control device
PH12016000071A PH12016000071A1 (en) 2015-02-26 2016-02-18 Motor control device
TW105105678A TWI705657B (en) 2015-02-26 2016-02-25 Motor control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015037228A JP6491497B2 (en) 2015-02-26 2015-02-26 Motor control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016163370A true JP2016163370A (en) 2016-09-05
JP6491497B2 JP6491497B2 (en) 2019-03-27

Family

ID=56840050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015037228A Expired - Fee Related JP6491497B2 (en) 2015-02-26 2015-02-26 Motor control device

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6491497B2 (en)
CN (1) CN105932920B (en)
PH (1) PH12016000071A1 (en)
TW (1) TWI705657B (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106911280A (en) * 2017-03-13 2017-06-30 江苏大学 Permanent-magnetism linear motor method for controlling position-less sensor based on new disturbance observer
CN109375511A (en) * 2018-11-19 2019-02-22 曲阜师范大学 Anti-interference quantified controlling model acquisition methods and system, controller and control method based on interference compensation
JP2019219762A (en) * 2018-06-15 2019-12-26 三菱重工業株式会社 Control device, control method and program

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106982020B (en) * 2017-02-17 2019-03-01 武汉华中数控股份有限公司 Utilize the method and system of servo-driver evaluation motor cogging torque size
JP6856469B2 (en) * 2017-07-19 2021-04-07 ファナック株式会社 Servo motor controller
JP7050624B2 (en) * 2018-08-24 2022-04-08 日立Astemo株式会社 Motor control device and electric brake device equipped with it
CN111669081A (en) * 2020-06-12 2020-09-15 深圳市正弦电气股份有限公司 Method and device for compensating cogging torque of motor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0866893A (en) * 1994-08-24 1996-03-12 Fanuc Ltd Collision detecting method
JPH11285283A (en) * 1998-03-27 1999-10-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Disturbance compensation control device
JPH11299277A (en) * 1998-04-14 1999-10-29 Yaskawa Electric Corp Motor torque correction device and motor driving device provided with the same
JP2003009564A (en) * 2001-06-15 2003-01-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor controller and image forming apparatus using the same
JP2009296752A (en) * 2008-06-04 2009-12-17 Meidensha Corp Motor torque ripple suppression device
US20140265962A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Steering Solutions Ip Holding Corporation Motor control system having bandwith compensation

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6668202B2 (en) * 2001-11-21 2003-12-23 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Position control system and velocity control system for stage driving mechanism
US7885785B1 (en) * 2006-12-07 2011-02-08 Purdue Research Foundation Rotor position sensing apparatus and method using piezoelectric sensor and hall-effect sensor
WO2009096008A1 (en) * 2008-01-30 2009-08-06 Mitsubishi Electric Corporation Steering controller
WO2009110599A1 (en) * 2008-03-06 2009-09-11 国立大学法人横浜国立大学 Control apparatus, aligning apparatus, control method and measuring apparatus
JP4676551B1 (en) * 2009-12-22 2011-04-27 ファナック株式会社 Motor control device having cogging torque correction amount calculation function
DE102010003094A1 (en) * 2010-03-22 2011-09-22 Robert Bosch Gmbh Method and device for determining a delivery torque of an electric drive

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0866893A (en) * 1994-08-24 1996-03-12 Fanuc Ltd Collision detecting method
JPH11285283A (en) * 1998-03-27 1999-10-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Disturbance compensation control device
JPH11299277A (en) * 1998-04-14 1999-10-29 Yaskawa Electric Corp Motor torque correction device and motor driving device provided with the same
JP2003009564A (en) * 2001-06-15 2003-01-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor controller and image forming apparatus using the same
JP2009296752A (en) * 2008-06-04 2009-12-17 Meidensha Corp Motor torque ripple suppression device
US20140265962A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Steering Solutions Ip Holding Corporation Motor control system having bandwith compensation

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106911280A (en) * 2017-03-13 2017-06-30 江苏大学 Permanent-magnetism linear motor method for controlling position-less sensor based on new disturbance observer
CN106911280B (en) * 2017-03-13 2019-04-02 江苏大学 Permanent-magnetism linear motor method for controlling position-less sensor based on novel disturbance observer
JP2019219762A (en) * 2018-06-15 2019-12-26 三菱重工業株式会社 Control device, control method and program
JP7120821B2 (en) 2018-06-15 2022-08-17 三菱重工業株式会社 Control device, control method and program
CN109375511A (en) * 2018-11-19 2019-02-22 曲阜师范大学 Anti-interference quantified controlling model acquisition methods and system, controller and control method based on interference compensation
CN109375511B (en) * 2018-11-19 2021-11-26 曲阜师范大学 Anti-interference quantitative control model acquisition method and system, controller and control method

Also Published As

Publication number Publication date
CN105932920A (en) 2016-09-07
TWI705657B (en) 2020-09-21
PH12016000071B1 (en) 2017-09-04
JP6491497B2 (en) 2019-03-27
CN105932920B (en) 2020-05-08
PH12016000071A1 (en) 2017-10-09
TW201637344A (en) 2016-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6491497B2 (en) Motor control device
JP5273575B2 (en) Electric motor control device
US10985684B2 (en) Motor control device
KR20060127233A (en) Motor controller
JP2007156699A (en) Load inertia estimation method for motor
JP5652678B2 (en) Electric motor control device
JP2010051104A (en) Motor control apparatus
JP2012130214A (en) Motor control device and motor control method
KR101807787B1 (en) Motor control apparatus
JP2011036061A (en) Motor control device and motor control system
JP5441944B2 (en) Motor control device
JP5283804B1 (en) Servo control device
JP2016149918A (en) Motor control apparatus
JP2007060767A (en) Motor controller equipped with machinical constant identifier
JP2009038942A (en) Load inertia identification method and servo motor controller
KR101630141B1 (en) Command generation device
JP2009131022A (en) Inertial moment estimating unit
JP6504795B2 (en) Torque ripple suppression device and torque ripple suppression method
US20240072704A1 (en) Motor Control Device
JP2021125934A (en) Motor controller
JP5805016B2 (en) Motor control device
JP4843942B2 (en) Thrust ripple correction method and thrust ripple correction device
JP2015033183A (en) Motor controller
JP2014149581A (en) Numerical control device and lost motion compensation method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180116

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181024

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181106

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181204

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190301

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6491497

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees