JP2016194761A - Servo motor control device and collision detecting method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a servo motor control device with high collision detection accuracy.SOLUTION: A position command speed dimension signal output unit 110a of a servo motor control unit 10a outputs a speed dimension signal corresponding to a position command. A servo motor speed dimension signal output unit 120 outputs a speed dimension signal of a servo motor 20. A first collision detecting unit 130 detects an absolute value of speed deviation between the speed dimension signal output by the position command speed dimension signal output unit and the speed dimension signal output by the servo motor speed dimension signal output unit as a collision when the absolute value becomes a specific value or higher. A position command acceleration dimension conversion unit 140a converts the speed dimension signal related to the position command to an acceleration dimension signal and outputs it. A servo motor acceleration dimension conversion unit 150 outputs an acceleration dimension signal of the servo motor 20. A second collision detecting unit 160 detects an absolute value of acceleration deviation as a collision when the absolute value becomes a specific value or higher. A selecting unit 180 selects the first collision detecting unit 130 and the second collision detection unit 160 according to detecting method selection setting 191 of a parameter setting unit 190.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、サーボモータ制御装置及び衝突検出方法に係り、特に動作対象物を動作させるサーボモータを備えるサーボモータ制御装置及び衝突検出方法に関する。   The present invention relates to a servo motor control apparatus and a collision detection method, and more particularly to a servo motor control apparatus and a collision detection method including a servo motor that operates an operation target.

従来から、サーボモータの制御装置において、ロボットアーム等の動作対象物の衝突検出を行う技術が存在する。
たとえば、特許文献1には、移動体を有するアクチュエータを制御するアクチュエータ制御装置が記載されている。特許文献1の装置は、アクチュエータの駆動中であって移動体が加速の終了後から減速の開始前まで移動する間においてアクチュエータ内のモータに流れる電流値を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出された電流値が所定の閾値を超える場合に、移動体の衝突を検出する衝突検出手段とを備える。すなわち、特許文献1の技術では、トルク指令値が閾値を超えたら衝突検出信号を出力している。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a technique for detecting a collision of an operation target such as a robot arm in a servo motor control apparatus.
For example, Patent Document 1 describes an actuator control device that controls an actuator having a moving body. The apparatus of Patent Document 1 includes a current detection unit that detects a value of a current flowing through a motor in an actuator while the actuator is being driven and the moving body moves from the end of acceleration to the start of deceleration, and a current detection unit. And a collision detecting means for detecting a collision of the moving body when the current value detected by the above exceeds a predetermined threshold value. That is, in the technique of Patent Document 1, a collision detection signal is output when the torque command value exceeds a threshold value.

特開2014−87235号公報JP 2014-87235 A

しかしながら、特許文献1の技術では、偏荷重がかかっている場合や加減速の時に衝突を検出することができないという問題があった。このため、衝突検出の検出精度が十分ではなかった。   However, the technique disclosed in Patent Document 1 has a problem that a collision cannot be detected when an unbalanced load is applied or during acceleration / deceleration. For this reason, the detection accuracy of the collision detection is not sufficient.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の問題を解消し、衝突検出の精度を高めるサーボモータ制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a servo motor control device that solves the above-described problems and increases the accuracy of collision detection.

本発明のサーボモータ制御装置は、動作対象物を動作させるサーボモータと、位置指令により前記サーボモータを制御するサーボモータ制御部とを備えるサーボモータ制御装置であって、前記サーボモータ制御部は、前記位置指令に対応した速度次元信号を出力する位置指令速度次元信号出力部と、前記サーボモータの速度次元信号を出力するサーボモータ速度次元信号出力部と、前記位置指令速度次元信号出力部により出力された速度次元信号と、前記サーボモータ速度次元信号出力部により出力された速度次元信号との差分値である速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する第一衝突検出部と、前記位置指令速度次元信号出力部により出力された速度次元信号を加速度次元信号に変換して出力する位置指令加速度次元変換部と、前記サーボモータ速度次元信号出力部により出力された速度次元信号を加速度次元信号に変換して出力するサーボモータ加速度次元変換部と、前記位置指令加速度次元変換部により出力された加速度次元信号と、前記サーボモータ加速度次元変換部により出力された加速度次元信号との差分値である加速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する第二衝突検出部と、前記第一衝突検出部と前記第二衝突検出部とを、特定のパラメータにより選択する選択部とを備えることを特徴とする。
このように構成することで、位置制御において、アプリケーションの用途等に対応し、第一衝突検出部と第二衝突検出部とを適切に選択することができ、衝突検出の精度を高められる。
The servo motor control device of the present invention is a servo motor control device including a servo motor that operates an operation target and a servo motor control unit that controls the servo motor according to a position command, and the servo motor control unit includes: Output by a position command speed dimension signal output unit that outputs a speed dimension signal corresponding to the position command, a servo motor speed dimension signal output unit that outputs a speed dimension signal of the servo motor, and a position command speed dimension signal output unit First collision detection that detects a collision when the absolute value of the speed deviation, which is a difference value between the speed dimension signal thus generated and the speed dimension signal output by the servo motor speed dimension signal output unit, exceeds a specific value And position command acceleration output by converting the speed dimension signal output from the position command speed dimension signal output unit into an acceleration dimension signal. An original conversion unit, a servo motor acceleration dimension conversion unit that converts the speed dimension signal output by the servo motor speed dimension signal output unit into an acceleration dimension signal, and the acceleration output by the position command acceleration dimension conversion unit A second collision detection unit that detects a collision when an absolute value of an acceleration deviation that is a difference value between the dimension signal and the acceleration dimension signal output by the servo motor acceleration dimension conversion unit is a specific value or more; A selection unit that selects the first collision detection unit and the second collision detection unit according to a specific parameter is provided.
With this configuration, in the position control, the first collision detection unit and the second collision detection unit can be appropriately selected in accordance with the application application and the like, and the accuracy of collision detection can be improved.

本発明のサーボモータ制御装置は、動作対象物を動作させるサーボモータと、速度指令により前記サーボモータを制御するサーボモータ制御部とを備えるサーボモータ制御装置であって、前記サーボモータ制御部は、前記速度指令に対応した速度次元信号を出力する速度指令速度次元信号出力部と、前記サーボモータの速度次元信号を出力するサーボモータ速度次元信号出力部と、前記速度指令速度次元信号出力部により出力された速度次元信号と、前記サーボモータ速度次元信号出力部により出力された速度次元信号との差分値である速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する第一衝突検出部と、前記速度指令速度次元信号出力部により出力された速度次元信号を加速度次元信号に変換して出力する速度指令加速度次元変換部と、前記サーボモータ速度次元信号出力部により出力された速度次元信号を加速度次元信号に変換して出力するサーボモータ加速度次元変換部と、前記速度指令加速度次元変換部により出力された加速度次元信号と、前記サーボモータ加速度次元変換部により出力された加速度次元信号との差分値である加速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する第二衝突検出部と、前記第一衝突検出部と前記第二衝突検出部とを、特定のパラメータにより選択する選択部とを備えることを特徴とする。
このように構成することで、速度制御において、アプリケーションの用途等に対応し、第一衝突検出部と第二衝突検出部とを適切に選択することができ、衝突検出の精度を高められる。
The servo motor control device of the present invention is a servo motor control device including a servo motor that operates an operation target and a servo motor control unit that controls the servo motor according to a speed command, and the servo motor control unit includes: A speed command speed dimension signal output unit that outputs a speed dimension signal corresponding to the speed command, a servo motor speed dimension signal output unit that outputs a speed dimension signal of the servo motor, and output by the speed command speed dimension signal output unit First collision detection that detects a collision when the absolute value of the speed deviation, which is a difference value between the speed dimension signal thus generated and the speed dimension signal output by the servo motor speed dimension signal output unit, exceeds a specific value And a speed command acceleration output by converting the speed dimension signal output by the speed command speed dimension signal output unit into an acceleration dimension signal. An original conversion unit, a servo motor acceleration dimension conversion unit that converts the speed dimension signal output by the servo motor speed dimension signal output unit into an acceleration dimension signal, and an acceleration output by the speed command acceleration dimension conversion unit A second collision detection unit that detects a collision when an absolute value of an acceleration deviation that is a difference value between the dimension signal and the acceleration dimension signal output by the servo motor acceleration dimension conversion unit is a specific value or more; A selection unit that selects the first collision detection unit and the second collision detection unit according to a specific parameter is provided.
With this configuration, in the speed control, the first collision detection unit and the second collision detection unit can be appropriately selected in accordance with the application application and the like, and the accuracy of collision detection can be improved.

本発明のサーボモータ制御装置は、前記サーボモータ制御部は、前記サーボモータ加速度次元変換部により出力された加速度次元信号の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する第三衝突検出部を更に備え、前記選択部は、前記特定のパラメータにより、前記第三衝突検出部も選択することを特徴とする。
このように構成することで、加減速が緩やかな状況では、加速度次元信号自体と特定値との比較をすることで、衝突検出の精度を高めることができる。
In the servo motor control device of the present invention, the servo motor control unit detects a third collision as a collision when the absolute value of the acceleration dimension signal output by the servo motor acceleration dimension conversion unit exceeds a specific value. The selection unit also selects the third collision detection unit according to the specific parameter.
With this configuration, in a situation where acceleration / deceleration is slow, the accuracy of collision detection can be increased by comparing the acceleration dimension signal itself with a specific value.

本発明のサーボモータ制御装置は、前記サーボモータ速度次元信号出力部は、前記サーボモータの位置を検出する位置検出センサにより検出された位置信号が微分された信号を、速度次元信号として出力することを特徴とする。
このように構成することで、微分器により簡単に速度次元信号を得ることができ、構成を簡略化できる。
In the servo motor control device of the present invention, the servo motor speed dimension signal output unit outputs a signal obtained by differentiating the position signal detected by a position detection sensor that detects the position of the servo motor as a speed dimension signal. It is characterized by.
By comprising in this way, a speed dimension signal can be easily obtained with a differentiator, and a structure can be simplified.

本発明のサーボモータ制御装置は、前記サーボモータ速度次元信号出力部は、モデルの制御対象への入力信号と前記制御対象の出力信号とにより速度を推定する速度オブザーバで算出された速度推定信号を、速度次元信号として出力することを特徴とする。
このように構成することで、オブザーバを用いる構成においても、衝突検出を行うことができる。
In the servo motor control device of the present invention, the servo motor speed dimension signal output unit outputs a speed estimation signal calculated by a speed observer that estimates a speed from an input signal to a model control target and an output signal of the control target. And output as a velocity dimension signal.
With this configuration, collision detection can be performed even in a configuration using an observer.

本発明のサーボモータ制御装置は、前記位置指令の値に比例ゲインを掛けた信号と、前記位置検出センサにより検出された位置信号が微分フィルタにより微分された信号との偏差を算出するフィードバックループを備え、前記サーボモータ速度次元信号出力部は、前記フィードバックループ内に配した前記微分フィルタの出力信号を、速度次元信号として出力することを特徴とする。
このように構成することで、演算を簡略化して、構成を簡略化できる。
The servo motor control device according to the present invention includes a feedback loop for calculating a deviation between a signal obtained by multiplying a value of the position command by a proportional gain and a signal obtained by differentiating the position signal detected by the position detection sensor by a differential filter. The servo motor speed dimension signal output unit outputs the output signal of the differential filter arranged in the feedback loop as a speed dimension signal.
By comprising in this way, a calculation can be simplified and a structure can be simplified.

本発明のサーボモータ制御装置は、前記第一衝突検出部は、前記速度偏差の代わりに、前記位置指令の値に比例ゲインを掛けた信号と、前記位置検出センサにより検出された位置信号が微分された信号との差分値を疑似速度偏差として算出し、該疑似速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出することを特徴とする。
このように構成することで、演算を簡略化して、構成を簡略化できる。
In the servo motor control device of the present invention, the first collision detection unit differentiates, instead of the speed deviation, a signal obtained by multiplying a value of the position command by a proportional gain and a position signal detected by the position detection sensor. A difference value from the received signal is calculated as a pseudo speed deviation, and when the absolute value of the pseudo speed deviation exceeds a specific value, it is detected as a collision.
By comprising in this way, a calculation can be simplified and a structure can be simplified.

本発明のサーボモータ制御装置は、前記第二衝突検出部は、前記加速度偏差の代わりに、前記疑似速度偏差を微分した信号を疑似加速度偏差として算出し、該疑似加速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出することを特徴とする。
このように構成することで、演算を簡略化して、構成を簡略化できる。
In the servo motor control device of the present invention, the second collision detection unit calculates, as a pseudo acceleration deviation, a signal obtained by differentiating the pseudo speed deviation instead of the acceleration deviation, and the absolute value of the pseudo acceleration deviation is a specific value. When it becomes above, it detects as a collision, It is characterized by the above-mentioned.
By comprising in this way, a calculation can be simplified and a structure can be simplified.

本発明のサーボモータ制御装置は、前記選択部は、前記第一衝突検出部、前記第二衝突検出部、及び前記第三衝突検出部のいずれを選択するか、外部から設定された前記パラメータにより選択することを特徴とする。
このように構成することで、外部から衝突検出に適した回路等を随時設定でき、回路変更の負荷が少なく簡単に変更することができる。
In the servo motor control device of the present invention, the selection unit selects one of the first collision detection unit, the second collision detection unit, and the third collision detection unit, depending on the parameter set from the outside. It is characterized by selecting.
With such a configuration, a circuit suitable for collision detection from the outside can be set as needed, and the load for changing the circuit can be reduced and changed easily.

本発明のサーボモータ制御装置は、前記選択部は、前記第一衝突検出部の特定値、前記第二衝突検出部の特定値、前記第三衝突検出部の特定値は、外部から設定されることを特徴とする。
このように構成することで、外部から特定値を随時設定でき、変更の負荷が少なく簡単に変更することができる。
In the servo motor control device of the present invention, the selection unit is set from the outside with the specific value of the first collision detection unit, the specific value of the second collision detection unit, and the specific value of the third collision detection unit. It is characterized by that.
By configuring in this way, a specific value can be set as needed from the outside, and can be easily changed with little change load.

本発明のサーボモータ制御装置は、前記速度次元信号は、制御系モデルとして1/(τs+1)を伝達関数とする要素を含むフィルタの信号であることを特徴とする。
このように構成することで、フィルタに制御モデルの要素を含ませることができ、擬似的に実際の信号に近い信号を得ることができる。
The servo motor control device according to the present invention is characterized in that the velocity dimension signal is a filter signal including an element having 1 / (τs + 1) as a transfer function as a control system model.
With this configuration, it is possible to include the elements of the control model in the filter, and it is possible to obtain a signal that is close to an actual signal in a pseudo manner.

本発明のサーボモータ制御装置は、前記フィルタは、カットオフ周波数が外部から設定されることを特徴とする。
このように構成することで、変更負荷が少なくなり、カットオフ周波数を適宜、簡単に選択できる。
The servo motor control device according to the present invention is characterized in that a cutoff frequency of the filter is set from the outside.
With this configuration, the change load is reduced, and the cut-off frequency can be selected easily and appropriately.

本発明の衝突検出方法は、動作対象物を動作させるサーボモータと、位置指令により前記サーボモータを制御するサーボモータ制御部とを備えるサーボモータ制御装置により実行される衝突検出方法であって、前記位置指令に対応した速度次元信号を出力し、前記サーボモータの速度次元信号を出力し、出力された前記位置指令に対応した速度次元信号と、出力された前記サーボモータの速度次元信号との差分値である速度偏差を算出し、前記位置指令に対応した加速度次元信号を出力し、前記サーボモータの加速度次元信号を出力し、出力された前記位置指令に対応した加速度次元信号と、出力された前記サーボモータの加速度次元信号との差分値である加速度偏差を算出し、特定のパラメータにより選択された前記速度偏差及び加速度偏差のいずれかの絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出することを特徴とする。
このように構成することで、アプリケーションの用途等に対応し、衝突検出の方式を適切に選択することができ、衝突検出の精度を高められる。
The collision detection method of the present invention is a collision detection method executed by a servo motor control device including a servo motor that operates an operation target and a servo motor control unit that controls the servo motor by a position command, A speed dimension signal corresponding to the position command is output, a speed dimension signal of the servo motor is output, and a difference between the output speed dimension signal corresponding to the position command and the output speed dimension signal of the servo motor A velocity deviation which is a value is calculated, an acceleration dimension signal corresponding to the position command is output, an acceleration dimension signal of the servo motor is output, and an acceleration dimension signal corresponding to the output position command is output. An acceleration deviation which is a difference value from the acceleration dimension signal of the servomotor is calculated, and the speed deviation and acceleration deviation selected by a specific parameter are calculated. If the absolute value of one is equal to or greater than a specific value, and detecting as a collision.
With this configuration, it is possible to appropriately select a collision detection method in accordance with the application purpose and the like, and to improve the accuracy of collision detection.

本発明によれば、速度偏差による衝突検出と加速度偏差による衝突検出とを特定のパラメータにより選択することで、衝突検出の検出精度がよいサーボ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 provide a servo motor control device with high collision detection detection accuracy by selecting collision detection based on speed deviation and collision detection based on acceleration deviation based on specific parameters.

本発明の実施の形態に係るサーボモータ制御装置のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of a servo motor control device according to an embodiment of the present invention. 図1に示すサーボモータ制御部が位置制御を実行する場合の制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure in case the servomotor control part shown in FIG. 1 performs position control. 図1に示すサーボモータ制御部が速度制御を実行する場合の制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure in case the servomotor control part shown in FIG. 1 performs speed control. 図1又は図2に示す制御系を含む制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure containing the control system shown in FIG. 1 or FIG.

<実施の形態>
〔制御システムXの構成〕
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る制御システムXの構成について説明する。制御システムXは、ロボット、工作機械、車両、船舶、航空機、工場プラント等の各種機器における制御を行うためのシステムである。
<Embodiment>
[Configuration of control system X]
With reference to FIG. 1, the structure of the control system X which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. The control system X is a system for performing control in various devices such as a robot, a machine tool, a vehicle, a ship, an aircraft, and a factory plant.

また、本実施形態の制御システムXは、サーボモータ制御装置1、動作対象物2、及びホスト装置3を含んでいる。   In addition, the control system X of the present embodiment includes a servo motor control device 1, an operation object 2, and a host device 3.

サーボモータ制御装置1は、位置指令又は速度指令に対応して制御量を調整しつつサーボモータ20を制御し、動作対象物2を動作させる装置である。また、サーボモータ制御装置1は、動作対象物2の衝突検出を行う。
サーボモータ制御装置1は、この衝突検出として、位置指令による位置制御を実行する場合には、ロボットアーム等が障害物に接触した等により停止したことを検出する。また、サーボモータ制御装置1は、速度指令による速度制御を実行する場合には、工作機械の回転部材の歯欠けやベアリング故障等により停止したことを検出する。
また、サーボモータ制御装置1は、本実施形態に係る衝突検出方法を実行するハードウェア資源となる。
The servo motor control device 1 is a device that controls the servo motor 20 while adjusting the control amount in accordance with the position command or the speed command, and operates the operation target 2. In addition, the servo motor control device 1 detects a collision of the operation object 2.
As the collision detection, the servo motor control device 1 detects that the robot arm or the like has stopped due to contact with an obstacle or the like when performing position control based on a position command. Further, the servomotor control device 1 detects that the rotation has been stopped due to a missing tooth of a rotating member of a machine tool, a bearing failure, or the like when performing speed control based on a speed command.
The servo motor control device 1 is a hardware resource for executing the collision detection method according to the present embodiment.

動作対象物2は、サーボモータ制御装置1による動作制御の対象となる部材である。動作対象物2は、例えば、産業用ロボットのアーム、工作機械の回転部材、車両の車輪や歯車やベルト、船舶のシャフト、航空機のプロペラ、工場プラントのアクチュエータ等である。   The motion object 2 is a member that is subject to motion control by the servo motor control device 1. The operation target 2 is, for example, an arm of an industrial robot, a rotating member of a machine tool, a vehicle wheel or gear or belt, a ship shaft, an aircraft propeller, a factory plant actuator, or the like.

ホスト装置3は、各種機器を制御、管理等するための外部の機器である。具体的に、ホスト装置3は、例えば、PLC(Programmable Logic Controller)、FC(Factory Computer)、サーバ(Server)、PC(Personal Computer)等である。ホスト装置3は、サーボモータ制御装置1を制御、管理等するためのアプリケーション(Application Program)を実行する。これにより、ホスト装置3は、サーボモータ制御装置1に位置指令又は速度指令を送信し、サーボモータ制御装置1から各種情報を受信する。また、ホスト装置3は、ユーザーの指示を取得して、後述するパラメータ設定部190(図2、図3)に各種設定値を設定することも可能である。   The host device 3 is an external device for controlling and managing various devices. Specifically, the host device 3 is, for example, a PLC (Programmable Logic Controller), an FC (Factory Computer), a server (Server), a PC (Personal Computer), or the like. The host device 3 executes an application (Application Program) for controlling and managing the servo motor control device 1. Accordingly, the host device 3 transmits a position command or a speed command to the servo motor control device 1 and receives various information from the servo motor control device 1. In addition, the host device 3 can acquire a user instruction and set various setting values in a parameter setting unit 190 (FIGS. 2 and 3) described later.

また、サーボモータ制御装置1は、サーボモータ制御部10、サーボモータ20、及び検出部30を含んでいる。   The servo motor control device 1 includes a servo motor control unit 10, a servo motor 20, and a detection unit 30.

サーボモータ制御部10は、ホスト装置3からの位置指令又は速度指令によりサーボモータ20を制御する。具体的に、サーボモータ制御部10は、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP(Digital Signal Processor)、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)等の制御演算手段と、サーボモータ20に電力を供給して駆動するためのアナログ又はデジタルのドライバ部(アンプ)を含んでいる。
ここで、サーボモータ制御部10は、後述するように、ホスト装置3のアプリケーションにより、位置指令による位置制御を実行する場合と、速度指令により速度制御を実行する場合において、構成を変更することが可能である。
The servo motor control unit 10 controls the servo motor 20 according to a position command or a speed command from the host device 3. Specifically, the servo motor control unit 10 includes, for example, a field programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), a digital signal processor (DSP), a central processing unit (CPU), and a micro processing unit (MPU). And an analog or digital driver unit (amplifier) for supplying power to the servomotor 20 to drive it.
Here, as will be described later, the servo motor control unit 10 can change the configuration when performing position control based on a position command and when performing speed control based on a speed command by an application of the host device 3. Is possible.

サーボモータ20は、ACサーボモータ20、DCサーボモータ20、リニアアクチュエータ等である。サーボモータ20は、動作対象物2を動作させる。   The servo motor 20 is an AC servo motor 20, a DC servo motor 20, a linear actuator, or the like. The servo motor 20 operates the operation target 2.

検出部30は、サーボモータ20の軸等の位置を検出する、具体的に、検出部30は、サーボモータ20の位置を検出して出力する位置検出センサを含んでいる。この位置検出センサは、例えば、磁気式や光学式のエンコーダ(Encoder)等である。
また、検出部30の出力信号は、サーボモータ制御部10に入力され、位置制御や速度制御のフィードバック(Feedback)制御に使用される。
The detection unit 30 detects the position of the shaft or the like of the servo motor 20. Specifically, the detection unit 30 includes a position detection sensor that detects and outputs the position of the servo motor 20. This position detection sensor is, for example, a magnetic or optical encoder.
The output signal of the detection unit 30 is input to the servo motor control unit 10 and used for feedback control of position control and speed control.

なお、サーボモータ制御部10の制御演算手段により実現される、後述する各部は、特定のデジタル回路で構成されてもよい。また、デジタル回路以外に、アナログ回路により構成されていてもよいし、ROM(Read Only Memory)に記憶された制御プログラムをRAM(Random Access Memory)に展開して実行することでソフトウェアをハードウェア資源で実行した回路として構成されてもよい。
また、モータの速度次元信号を得るために擬似微分器を用いない構成も可能である。この場合、後述するように、オブザーバ300(図4)により、動作対象物2の動作モデルによりサーボモータ20の速度を推定する等により制御する。
In addition, each part mentioned later implement | achieved by the control calculating means of the servomotor control part 10 may be comprised with a specific digital circuit. In addition to the digital circuit, the circuit may be configured by an analog circuit, and the software is a hardware resource by developing a control program stored in a ROM (Read Only Memory) in a RAM (Random Access Memory) and executing it. It may be configured as a circuit executed in the above.
Further, a configuration in which a pseudo-differentiator is not used to obtain a motor speed dimension signal is also possible. In this case, as will be described later, control is performed by estimating the speed of the servo motor 20 based on the motion model of the motion object 2 by the observer 300 (FIG. 4).

〔サーボモータ制御部10の構成〕
次に、図2〜図4を参照して、図1のサーボモータ制御部10の詳細な制御構成について説明する。
図2は、サーボモータ20の位置指令を入力とし、サーボモータ20の位置を出力とする位置制御を実行し、衝突検出を行う場合のサーボモータ制御部10aの構成である。
[Configuration of Servo Motor Control Unit 10]
Next, a detailed control configuration of the servo motor control unit 10 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 shows a configuration of the servo motor control unit 10a in the case where position control of the position of the servo motor 20 is input and position control of the position of the servo motor 20 is executed to detect collision.

サーボモータ制御部10aは、位置指令速度次元信号出力部110a、サーボモータ速度次元信号出力部120、第一衝突検出部130、位置指令加速度次元変換部140a、サーボモータ加速度次元変換部150、第二衝突検出部160、第三衝突検出部170、選択部180、パラメータ設定部190を含む。   The servo motor control unit 10a includes a position command speed dimension signal output unit 110a, a servo motor speed dimension signal output unit 120, a first collision detection unit 130, a position command acceleration dimension conversion unit 140a, a servo motor acceleration dimension conversion unit 150, a second A collision detection unit 160, a third collision detection unit 170, a selection unit 180, and a parameter setting unit 190 are included.

制御系100は、動作対象物2のモデルを備え、フィードバックにより制御を行う制御系100の全体を示す。   The control system 100 includes a model of the operation target 2 and shows the entire control system 100 that performs control by feedback.

位置指令速度次元信号出力部110aは、ホスト装置3等から位置指令を入力し、この位置指令に対応した速度次元信号を出力する。   The position command speed dimension signal output unit 110a receives a position command from the host device 3 or the like, and outputs a speed dimension signal corresponding to the position command.

また、位置指令速度次元信号出力部110aは、微分器111及びフィルタ112を含んでいる。
微分器111は、位置指令を微分して速度次元に変換する疑似微分部等である。
フィルタ112は、例えば、一次のIIRフィルタ(Infinite Impulse Response Filter)である。これにより、フィルタ112は、時間遅れの信号を出力する。また、フィルタ112は、制御系100モデルとして1/(τs+1)を伝達関数とする要素を含む。ここで、τは時定数、sはラプラス演算子である。また、フィルタ112のカットオフ周波数等のパラメータは、外部から設定可能であり、具体的には、パラメータ設定部190のカットオフ設定193により設定される。
なお、このカットオフ設定193は、フィルタのカットオフ周波数はサーボゲインの設定値から算出されてもよい。
また、フィルタ112として、一次フィルタ以外の各種フィルタを使用することも可能である。
Further, the position command speed dimension signal output unit 110 a includes a differentiator 111 and a filter 112.
The differentiator 111 is a pseudo-differentiator or the like that differentiates a position command and converts it into a velocity dimension.
The filter 112 is, for example, a primary IIR filter (Infinite Impulse Response Filter). Thereby, the filter 112 outputs a signal delayed in time. The filter 112 includes an element having 1 / (τs + 1) as a transfer function as the control system 100 model. Here, τ is a time constant, and s is a Laplace operator. Parameters such as the cut-off frequency of the filter 112 can be set from the outside, and specifically, set by the cut-off setting 193 of the parameter setting unit 190.
In this cutoff setting 193, the cutoff frequency of the filter may be calculated from the set value of the servo gain.
In addition, various filters other than the primary filter can be used as the filter 112.

サーボモータ速度次元信号出力部120は、サーボモータ20の速度次元信号を出力する。
サーボモータ速度次元信号出力部120は、一例として、検出部30の位置検出センサにより検出されたサーボモータ20の位置信号を取得し、これを微分器で微分し、速度次元信号として出力する。この場合、サーボモータ速度次元信号出力部120は、実際の制御系100から得られる位置フィードバック値の微分値である速度フィードバック値を算出する。
なお、サーボモータ速度次元信号出力部120は、他の方式により速度次元信号を算出することが可能である。この速度次元信号の取得、算出方法については後述する。
The servo motor speed dimension signal output unit 120 outputs a speed dimension signal of the servo motor 20.
As an example, the servo motor speed dimension signal output unit 120 acquires the position signal of the servo motor 20 detected by the position detection sensor of the detection unit 30, differentiates it with a differentiator, and outputs it as a speed dimension signal. In this case, the servo motor speed dimension signal output unit 120 calculates a speed feedback value that is a differential value of the position feedback value obtained from the actual control system 100.
The servo motor speed dimension signal output unit 120 can calculate the speed dimension signal by other methods. A method for acquiring and calculating the velocity dimension signal will be described later.

第一衝突検出部130は、位置指令速度次元信号出力部110aにより出力された速度次元信号と、サーボモータ速度次元信号出力部120により出力された速度次元信号との差分値である速度偏差が入力される。第一衝突検出部130は、この上で、入力された速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する。第一衝突検出部130は、衝突を検出した場合、衝突検出信号を出力する。   The first collision detection unit 130 receives a speed deviation that is a difference value between the speed dimension signal output from the position command speed dimension signal output unit 110a and the speed dimension signal output from the servo motor speed dimension signal output unit 120. Is done. The first collision detection unit 130 detects a collision when the input absolute value of the speed deviation exceeds a specific value. The first collision detection unit 130 outputs a collision detection signal when a collision is detected.

位置指令加速度次元変換部140aは、位置指令速度次元信号出力部110aにより出力された速度次元信号を加速度次元信号に変換して出力する。具体的には、位置指令加速度次元変換部140aは、入力された位置指令に係る速度次元信号を、微分器で更に微分して加速度次元に変換し、これを加速度次元信号として出力する。   The position command acceleration dimension conversion unit 140a converts the speed dimension signal output from the position command speed dimension signal output unit 110a into an acceleration dimension signal and outputs the acceleration dimension signal. Specifically, the position command acceleration dimension conversion unit 140a further differentiates the velocity dimension signal related to the input position command with a differentiator to convert it into an acceleration dimension, and outputs this as an acceleration dimension signal.

サーボモータ加速度次元変換部150は、サーボモータ20の速度次元信号を加速度次元信号に変換して出力する。具体的には、サーボモータ加速度次元変換部150は、一例として、サーボモータ速度次元信号出力部120により出力された速度次元信号を、微分器で更に微分して加速度次元に変換し、これを加速度次元信号として出力する。   The servo motor acceleration dimension conversion unit 150 converts the speed dimension signal of the servo motor 20 into an acceleration dimension signal and outputs the acceleration dimension signal. Specifically, as an example, the servo motor acceleration dimension conversion unit 150 further differentiates the speed dimension signal output from the servo motor speed dimension signal output unit 120 with a differentiator to convert it into an acceleration dimension, and converts the acceleration dimension signal into an acceleration dimension. Output as a dimension signal.

第二衝突検出部160は、位置指令加速度次元変換部140aにより出力された加速度次元信号と、サーボモータ加速度次元変換部150により出力された加速度次元信号との差分値である加速度偏差が入力される。この上で、第二衝突検出部160は、加速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する。第二衝突検出部160は、衝突を検出した場合、衝突検出信号を出力する。   The second collision detection unit 160 receives an acceleration deviation which is a difference value between the acceleration dimension signal output from the position command acceleration dimension conversion unit 140a and the acceleration dimension signal output from the servo motor acceleration dimension conversion unit 150. . Then, the second collision detection unit 160 detects a collision when the absolute value of the acceleration deviation exceeds a specific value. The second collision detection unit 160 outputs a collision detection signal when a collision is detected.

第三衝突検出部170は、サーボモータ加速度次元変換部150により出力された加速度次元信号の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する。第三衝突検出部170は、衝突を検出した場合、衝突検出信号を出力する。   The third collision detection unit 170 detects a collision when the absolute value of the acceleration dimension signal output by the servo motor acceleration dimension conversion unit 150 exceeds a specific value. The third collision detection unit 170 outputs a collision detection signal when a collision is detected.

選択部180は、第一衝突検出部130、第二衝突検出部160、及び第三衝突検出部170のいずれを衝突判定に使用するか、パラメータ設定部190の検出方法選択設定191により選択する。また、選択部180は、この選択された部の衝突検出信号を、ホスト装置3等へ出力する。   The selection unit 180 selects which of the first collision detection unit 130, the second collision detection unit 160, and the third collision detection unit 170 is used for collision determination by the detection method selection setting 191 of the parameter setting unit 190. The selection unit 180 outputs the collision detection signal of the selected unit to the host device 3 or the like.

パラメータ設定部190は、主に各種設定を設定し、RAM、EEPROM等の一時的でない記録媒体に記憶する。パラメータ設定部190の各設定値は、ホスト装置3等の外部の機器により設定可能である。また、各設定値は、ディップスイッチ等で設定されてもよい。   The parameter setting unit 190 mainly sets various settings and stores them in a non-temporary recording medium such as a RAM or an EEPROM. Each setting value of the parameter setting unit 190 can be set by an external device such as the host device 3. Each set value may be set with a dip switch or the like.

また、パラメータ設定部190は、検出方法選択設定191、特定値設定192、及びカットオフ設定193を含んでいる。
検出方法選択設定191は、選択部180が第一衝突検出部130、第二衝突検出部160、及び第三衝突検出部170のいずれかにより衝突検出を設定するかを指定する特定のパラメータの設定情報である。この特定のパラメータは、通常の速度でサーボモータ20を作動させるアプリケーションでは、速度偏差を用いた第一衝突検出部130を選択することが好適である。また、特定のパラメータは、加減速が速いアプリケーションにおいては、加速度偏差を用いた第二衝突検出部160を選択することが好適である。また、特定のパラメータは、加減速が緩やかなアプリケーションにおいては、加速度のフィードバックを用いた第三衝突検出部170を選択することが好適である。
なお、この特定のパラメータは、単なる数値ではなく、特定の数学モデル、ファジィ関数、人工ニューラルネットのような関数形式で指定されてもよい。
The parameter setting unit 190 includes a detection method selection setting 191, a specific value setting 192, and a cutoff setting 193.
The detection method selection setting 191 is a specific parameter setting that specifies whether the selection unit 180 sets collision detection by the first collision detection unit 130, the second collision detection unit 160, or the third collision detection unit 170. Information. In the application in which the servo motor 20 is operated at a normal speed, it is preferable that the first collision detection unit 130 using the speed deviation is selected as the specific parameter. In addition, as for the specific parameter, it is preferable to select the second collision detection unit 160 using the acceleration deviation in an application where acceleration / deceleration is fast. In addition, as the specific parameter, it is preferable to select the third collision detection unit 170 using acceleration feedback in an application where acceleration / deceleration is moderate.
Note that this specific parameter may be specified in a function format such as a specific mathematical model, a fuzzy function, or an artificial neural network, rather than just a numerical value.

特定値設定192は、第一衝突検出部130の特定値、第二衝突検出部160の特定値、第三衝突検出部170の特定値である。この特定値設定192は、単一の値を用意して、アプリケーション毎に切り替えて使用してもよい。なお、特定値設定192の特定値は、第一衝突検出部130、第二衝突検出部160、及び第三衝突検出部170のそれぞれ用に用意してもよい。   The specific value setting 192 is a specific value of the first collision detection unit 130, a specific value of the second collision detection unit 160, and a specific value of the third collision detection unit 170. As this specific value setting 192, a single value may be prepared and used by switching for each application. The specific value of the specific value setting 192 may be prepared for each of the first collision detection unit 130, the second collision detection unit 160, and the third collision detection unit 170.

カットオフ設定193は、フィルタ112のカットオフ周波数の設定である。なお、このカットオフ周波数は、サーボゲインの設定値から算出できるので、カットオフ設定193によりサーボゲインを変更設定することでカットオフ周波数を設定してもよい。   The cutoff setting 193 is a setting of the cutoff frequency of the filter 112. Since this cutoff frequency can be calculated from the set value of the servo gain, the cutoff frequency may be set by changing and setting the servo gain by the cutoff setting 193.

なお、第一衝突検出部130、第二衝突検出部160、及び第三衝突検出部170は、他の方式により衝突検出を行うことも可能である。他の衝突検出の方法については後述する。
また、第三衝突検出部170が存在しない構成も可能である。
The first collision detection unit 130, the second collision detection unit 160, and the third collision detection unit 170 can also perform collision detection by other methods. Other collision detection methods will be described later.
A configuration in which the third collision detection unit 170 does not exist is also possible.

次に、図3により、サーボモータ20の速度指令を入力としサーボモータ20の速度を出力とする速度制御を実行する場合のサーボモータ制御部10bの構成について説明する。図2と図3とにおいて、同様の構成要素には、同一の符号を付している。   Next, the configuration of the servo motor control unit 10b in the case of executing the speed control in which the speed command of the servo motor 20 is input and the speed of the servo motor 20 is output will be described with reference to FIG. In FIG. 2 and FIG. 3, the same code | symbol is attached | subjected to the same component.

サーボモータ制御部10bは、速度指令速度次元信号出力部110b、及び速度指令加速度次元変換部140bを備えている。   The servo motor control unit 10b includes a speed command speed dimension signal output unit 110b and a speed command acceleration dimension conversion unit 140b.

速度指令速度次元信号出力部110bは、ホスト装置3等から速度指令を入力し、この速度指令に対応した速度次元信号を出力する。
速度指令速度次元信号出力部110bは、この際、速度指令は速度次元の値であるので微分せず、位置指令速度次元信号出力部110aに含まれるものと同様のフィルタ112に入力させる。
The speed command speed dimension signal output unit 110b receives a speed command from the host device 3 or the like, and outputs a speed dimension signal corresponding to the speed command.
At this time, the speed command speed dimension signal output unit 110b is not differentiated because the speed command is a value of the speed dimension, and is input to the filter 112 similar to that included in the position command speed dimension signal output unit 110a.

速度指令加速度次元変換部140bは、速度指令速度次元信号出力部110bにより出力された速度次元信号を加速度次元信号に変換して出力する。この処理は、位置指令加速度次元変換部140aと同様である。   The speed command acceleration dimension conversion unit 140b converts the speed dimension signal output from the speed command speed dimension signal output unit 110b into an acceleration dimension signal and outputs the acceleration dimension signal. This process is the same as that of the position command acceleration dimension conversion unit 140a.

〔制御系100のモデルの構成〕
次に、図4により、制御系100において、速度次元信号及び加速度次元信号等を取得する際の詳細、他の衝突検出方式等について、内部状態を考慮した状態空間表現によるモデルを用いて説明する。
[Configuration of Control System 100 Model]
Next, with reference to FIG. 4, the details when acquiring the velocity dimension signal, the acceleration dimension signal, and the like in the control system 100, other collision detection methods, and the like will be described using a model based on a state space representation in consideration of the internal state. .

制御系100は、動作対象物2に対応してサーボモータ20を適切に制御するための希望特性を有する伝達関数である希望伝達関数(モデル)に合わせるモデルマッチング制御を行っている。
このモデルは、ラプラス演算子をsとすると、m0/(s2+m1s+m0)と表現可能である。このモデルは、例えば、下記のように変形することができる。

m0/(s2+m1s+m0)=ω1ω2/(s+ω1)(s+ω2)

ここで、ω1、ω2は、モデルのカットオフ周波数であり、以下の関係が成立する。

m0=ω1ω2、m1=ω1+ω2 …… 式(1)

なお、動作対象物2およびサーボモータ20の特性や制御の目的に応じてω1、ω2を設定することで、所望の制御応答特性を得ることができる。
The control system 100 performs model matching control in accordance with a desired transfer function (model) that is a transfer function having desired characteristics for appropriately controlling the servo motor 20 corresponding to the operation object 2.
This model can be expressed as m0 / (s 2 + m1s + m0) where the Laplace operator is s. This model can be modified as follows, for example.

m0 / (s 2 + m1s + m0) = ω1ω2 / (s + ω1) (s + ω2)

Here, ω1 and ω2 are the cut-off frequencies of the model, and the following relationship is established.

m0 = ω1ω2, m1 = ω1 + ω2 (1)

Note that desired control response characteristics can be obtained by setting ω1 and ω2 in accordance with the characteristics of the operation object 2 and the servo motor 20 and the purpose of control.

また、制御系100は、比例ゲイン要素200、積分フィルタ要素210、モータゲイン要素220、サーボモータ及び動作対象物を含んだ制御対象要素230、微分フィルタ要素240、前向き経路250、第一帰還経路260、及び第二帰還経路270を備えている。   The control system 100 includes a proportional gain element 200, an integral filter element 210, a motor gain element 220, a control target element 230 including a servo motor and an operation target, a differential filter element 240, a forward path 250, and a first feedback path 260. , And a second return path 270.

ここで、サーボモータ20に電力を供給するアンプ(図示せず)の特定のゲインと、サーボモータ20のトルク定数とを含む特定値を、動作対象物2およびサーボモータ20の慣性モーメントの値(イナーシャ、inertia)で割った値(ゲイン)をKとする。
また、動作対象物2およびサーボモータ20の粘性に関わる項を動作対象物2およびサーボモータ20のイナーシャで割った値であるゲインをpとする。
この場合、各要素は、以下のように表現される:
Here, a specific value including a specific gain of an amplifier (not shown) that supplies power to the servo motor 20 and a torque constant of the servo motor 20 is used as a value of the inertial moment of the operation object 2 and the servo motor 20 ( A value (gain) divided by inertia (inertia) is defined as K.
Further, a gain that is a value obtained by dividing a term related to the viscosity of the operation target 2 and the servo motor 20 by the inertia of the operation target 2 and the servo motor 20 is defined as p.
In this case, each element is represented as follows:

比例ゲイン要素200は、m0である。
また、積分フィルタ要素210は、(s2+q1s+q0)/(s2+a1s)で表わされる伝達関数である。
また、モータゲイン要素220は、1/Kである。
また、サーボモータ及び動作対象物を含んだ制御対象要素230は、制御対象を示し、K/(s2+ps)で表わされる伝達関数である。
また、微分フィルタ要素240は、(b2s2+b1s)/(s2+q1s+q0)で表わされる伝達関数である。
また、前向き経路250は、制御系100の入力から出力へ向かう経路である。
また、第一帰還経路260は、制御系100の出力部から入力側に向かう第一のフィードバックループである。
また、第二帰還経路270は、制御系100の出力部から入力側に向かう第二のフィードバックループである。ここで、第二帰還経路270は、位置指令の値に比例ゲインを掛けた信号の偏差を算出する。つまり、第二帰還経路270は、位置指令の値に比例ゲインを掛けた信号と、位置検出センサにより検出された位置信号が微分フィルタ要素240により微分された信号との偏差を算出するフィードバックループである。
The proportional gain element 200 is m0.
The integral filter element 210 is a transfer function represented by (s 2 + q1s + q0) / (s 2 + a1s).
The motor gain element 220 is 1 / K.
A control target element 230 including a servo motor and an operation target indicates a control target and is a transfer function represented by K / (s 2 + ps).
The differential filter element 240 is a transfer function represented by (b2s 2 + b1s) / (s 2 + q1s + q0).
The forward path 250 is a path from the input of the control system 100 to the output.
The first feedback path 260 is a first feedback loop from the output unit of the control system 100 toward the input side.
The second feedback path 270 is a second feedback loop from the output unit of the control system 100 toward the input side. Here, the second feedback path 270 calculates a deviation of a signal obtained by multiplying the value of the position command by a proportional gain. That is, the second feedback path 270 is a feedback loop that calculates a deviation between a signal obtained by multiplying the value of the position command by a proportional gain and a signal obtained by differentiating the position signal detected by the position detection sensor by the differential filter element 240. is there.

なお、a1、b1、b2は以下の関係を満足する。

a1 = q1+m1−p …… 式(2)
b1 = q0×m1 …… 式(3)
b2 = (q1−p)×(m1−p)+q0 …… 式(4)

また、上述のq0、q1は、動作対象物2およびサーボモータ20を適切に制御するために任意に設定される値である。
A1, b1, and b2 satisfy the following relationship.

a1 = q1 + m1-p (2)
b1 = q0 × m1 (3)
b2 = (q1-p) × (m1-p) + q0 (4)

Also, q0 and q1 described above are values that are arbitrarily set in order to appropriately control the operation target 2 and the servo motor 20.

このような構成により、サーボモータ速度次元信号出力部120は、速度次元信号として、図4に示す速度フィードバック(a)、速度フィードバック(b)、速度フィードバック(c)のいずれかの値を選択し、速度次元信号の算出や出力に使用可能である。   With such a configuration, the servo motor speed dimension signal output unit 120 selects any one of speed feedback (a), speed feedback (b), and speed feedback (c) shown in FIG. 4 as the speed dimension signal. It can be used to calculate and output the velocity dimension signal.

速度フィードバック(a)は、上述したように、検出部30の位置検出センサ等により検出されたサーボモータ20の位置信号(位置フィードバック値)を微分器にかけて算出された速度フィードバック値である。   As described above, the speed feedback (a) is a speed feedback value calculated by applying a position signal (position feedback value) of the servo motor 20 detected by the position detection sensor or the like of the detection unit 30 to the differentiator.

速度フィードバック(b)は、オブザーバ300により推定された速度推定信号である。オブザーバ300は、モデルの制御対象への入力信号と、制御対象の出力信号とにより速度を推定する速度オブザーバである。具体的には、オブザーバ300は、制御対象要素230への入力と制御対象要素230からの出力とに基づいて、ゲインKやpを推定する。この際、オブザーバ300は、例えば、最小二乗法等によってゲインKを推定する構成とすることもできる。この場合、オブザーバ300は、ゲインKやpが分かっている場合は、その値を使うことができる。また、これらの値が未知の場合は、ゲインKやpの推定を、特定時間の間隔で逐次実行する。
なお、速度フィードバック(b)を用いない場合、オブザーバ300を使用しない構成も可能である。
The speed feedback (b) is a speed estimation signal estimated by the observer 300. The observer 300 is a speed observer that estimates a speed based on an input signal to the controlled object of the model and an output signal of the controlled object. Specifically, the observer 300 estimates the gain K and p based on the input to the control target element 230 and the output from the control target element 230. At this time, the observer 300 may be configured to estimate the gain K by, for example, the least square method. In this case, if the gain K or p is known, the observer 300 can use the value. Further, when these values are unknown, the gains K and p are sequentially estimated at specific time intervals.
In addition, when not using speed feedback (b), the structure which does not use the observer 300 is also possible.

速度フィードバック(c)は、第二帰還経路270の微分フィルタ要素240の出力信号である。すなわち、速度フィードバック(c)は、第二のフィードバックループ内に配した微分フィルタの出力信号を、速度次元信号として出力する。   Speed feedback (c) is an output signal of the differential filter element 240 of the second feedback path 270. That is, the velocity feedback (c) outputs the output signal of the differential filter arranged in the second feedback loop as a velocity dimension signal.

なお、サーボモータ速度次元信号出力部120が、どの速度フィードバック値を使用するのかについては、パラメータ設定部190に設定可能である。   Note that which speed feedback value the servo motor speed dimension signal output unit 120 uses can be set in the parameter setting unit 190.

また、第一衝突検出部130は、上述の速度偏差の代わりに、位置指令値に比例ゲインを掛けた信号と、位置検出センサにより検出された位置信号が微分された信号との差分値を疑似速度偏差として算出し、これを速度偏差の代わりに使用して、衝突検出をすることも可能である。つまり、第一衝突検出部130は、比例ゲイン要素200の出力値と、第二帰還経路270の微分フィルタ要素240の出力値との差分値である疑似速度偏差として算出する。そして、この場合、第一衝突検出部130は、算出された疑似速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する。   In addition, the first collision detection unit 130 simulates a difference value between a signal obtained by multiplying the position command value by a proportional gain and a signal obtained by differentiating the position signal detected by the position detection sensor, instead of the above speed deviation. It is also possible to calculate a speed deviation and use this instead of the speed deviation to detect a collision. That is, the first collision detection unit 130 calculates a pseudo speed deviation that is a difference value between the output value of the proportional gain element 200 and the output value of the differential filter element 240 of the second feedback path 270. In this case, the first collision detection unit 130 detects a collision when the calculated absolute value of the pseudo speed deviation exceeds a specific value.

また、同様に、第二衝突検出部160は、加速度偏差の代わりに、疑似速度偏差を、微分器310で微分した信号を疑似加速度偏差として算出することも可能である。この場合、算出された疑似加速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する。また、第三衝突検出部170についても、疑似加速度偏差の値を使用して、衝突検出を行うことが可能である。   Similarly, the second collision detection unit 160 can also calculate, as a pseudo acceleration deviation, a signal obtained by differentiating the pseudo speed deviation with the differentiator 310 instead of the acceleration deviation. In this case, when the calculated absolute value of the pseudo acceleration deviation exceeds a specific value, it is detected as a collision. The third collision detection unit 170 can also perform collision detection using the pseudo acceleration deviation value.

〔本実施形態の効果〕
以上のように構成することで、以下のような効果を得ることができる。
従来、特許文献1に記載されたようなトルクを使用した衝突検出を行う方式では、十分な衝突検出の精度が得られなかった。
本発明の実施の形態に係るサーボモータ制御装置1は、動作対象物を動作させるサーボモータ20と、位置指令によりサーボモータ20を制御するサーボモータ制御部10aとを備えるサーボモータ制御装置1であって、サーボモータ制御部10aは、位置指令に対応した速度次元信号を出力する位置指令速度次元信号出力部110aと、サーボモータ20の速度次元信号を出力するサーボモータ速度次元信号出力部120と、位置指令速度次元信号出力部110aにより出力された速度次元信号と、サーボモータ速度次元信号出力部120により出力された速度次元信号との差分値である速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する第一衝突検出部130と、位置指令速度次元信号出力部110aにより出力された速度次元信号を加速度次元信号に変換して出力する位置指令加速度次元変換部140aと、サーボモータ速度次元信号出力部120により出力された速度次元信号を加速度次元信号に変換して出力するサーボモータ加速度次元変換部150と、位置指令加速度次元変換部140aにより出力された加速度次元信号と、サーボモータ加速度次元変換部150により出力された加速度次元信号との差分値である加速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する第二衝突検出部160と、第一衝突検出部130と第二衝突検出部160とを、パラメータ設定部190の検出方法選択設定191により選択する選択部180とを備えることを特徴とする。
このように構成することで、アプリケーションの用途等に対応し、第一衝突検出部130と第二衝突検出部160とを適切に選択して用いることができる。ここで、第一衝突検出部130は、位置偏差やトルクを用いる場合よりも、高精度に衝突検出できる。また、第二衝突検出部160は、サーボモータ20の加減速が速い状況で、より精度高く衝突検出することが可能である。このため、これらをアプリケーションに対応した特定のパラメータにより選択可能とすることで、衝突検出の検出精度を向上させることができる。
また、特許文献1の技術では、加減速の時に衝突を検出することができなかったが、第二衝突検出部160を選択することでこれも可能となる。
[Effect of this embodiment]
With the configuration described above, the following effects can be obtained.
Conventionally, in the method of performing collision detection using torque as described in Patent Document 1, sufficient accuracy of collision detection cannot be obtained.
A servo motor control apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is a servo motor control apparatus 1 including a servo motor 20 that operates an operation target and a servo motor control unit 10a that controls the servo motor 20 by a position command. The servo motor control unit 10a includes a position command speed dimension signal output unit 110a that outputs a speed dimension signal corresponding to the position command, a servo motor speed dimension signal output unit 120 that outputs a speed dimension signal of the servo motor 20, The absolute value of the speed deviation, which is the difference between the speed dimension signal output by the position command speed dimension signal output unit 110a and the speed dimension signal output by the servo motor speed dimension signal output unit 120, is equal to or greater than a specific value. The first collision detection unit 130 that detects the collision and the speed output by the position command speed dimension signal output unit 110a. A position command acceleration dimension conversion unit 140a that converts the dimension signal into an acceleration dimension signal and outputs the acceleration dimension signal; and a servo motor acceleration dimension that converts the speed dimension signal output by the servo motor speed dimension signal output unit 120 into an acceleration dimension signal and outputs the acceleration dimension signal. The absolute value of the acceleration deviation, which is the difference value between the acceleration dimension signal output by the conversion unit 150 and the position command acceleration dimension conversion unit 140a, and the acceleration dimension signal output by the servo motor acceleration dimension conversion unit 150 is greater than or equal to a specific value. The second collision detection unit 160 that detects a collision, the first collision detection unit 130, and the second collision detection unit 160 are selected by the detection method selection setting 191 of the parameter setting unit 190; It is characterized by providing.
By configuring in this way, the first collision detection unit 130 and the second collision detection unit 160 can be appropriately selected and used in accordance with the application purpose and the like. Here, the first collision detection unit 130 can detect the collision with higher accuracy than the case of using the position deviation or the torque. Further, the second collision detection unit 160 can detect the collision with higher accuracy in a situation where the acceleration / deceleration of the servo motor 20 is fast. For this reason, the detection accuracy of collision detection can be improved by making these selectable by a specific parameter corresponding to the application.
Further, in the technique of Patent Document 1, a collision could not be detected at the time of acceleration / deceleration. However, this can be achieved by selecting the second collision detection unit 160.

また、本発明の実施の形態に係るサーボモータ制御装置1は、動作対象物を動作させるサーボモータ20と、速度指令によりサーボモータ20を制御するサーボモータ制御部10bとを備えるサーボモータ制御装置1であって、サーボモータ制御部10bは、速度指令に対応した速度次元信号を出力する速度指令速度次元信号出力部110bと、サーボモータ20の速度次元信号を出力するサーボモータ速度次元信号出力部120と、速度指令速度次元信号出力部110bにより出力された速度次元信号と、サーボモータ速度次元信号出力部120により出力された速度次元信号との差分値である速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する第一衝突検出部130と、速度指令速度次元信号出力部110bにより出力された速度次元信号を加速度次元信号に変換して出力する速度指令加速度次元変換部140bと、サーボモータ速度次元信号出力部120により出力された速度次元信号を加速度次元信号に変換して出力するサーボモータ加速度次元変換部150と、速度指令加速度次元変換部140bにより出力された加速度次元信号と、サーボモータ加速度次元変換部150により出力された加速度次元信号との差分値である加速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する第二衝突検出部160と、第一衝突検出部130と第二衝突検出部160とを、パラメータ設定部190の検出方法選択設定191により選択する選択部180とを備えることを特徴とする。
このように構成することで、上述のサーボモータ制御部10aと同様に衝突検出の精度を向上させることができる。また、速度指令を用いると、微分要素を減らすことができるため部を簡素化できる。
また、従来、位置指令だけで衝突検出を行う技術では、速度制御の際の衝突検出ができなかった。これに対して、本実施形態のサーボモータ制御部10bにより、速度制御時にも高精度に衝突検出をすることができる。
The servo motor control device 1 according to the embodiment of the present invention includes a servo motor 20 that operates an operation target and a servo motor control unit 10b that controls the servo motor 20 according to a speed command. The servo motor control unit 10b includes a speed command speed dimension signal output unit 110b that outputs a speed dimension signal corresponding to the speed command, and a servo motor speed dimension signal output unit 120 that outputs a speed dimension signal of the servo motor 20. The absolute value of the speed deviation, which is the difference between the speed dimension signal output by the speed command speed dimension signal output unit 110b and the speed dimension signal output by the servo motor speed dimension signal output unit 120, is greater than or equal to a specific value. The first collision detection unit 130 that detects a collision and the speed command speed dimension signal output unit 110b. A speed command acceleration dimension conversion unit 140b that converts the converted speed dimension signal into an acceleration dimension signal and outputs the acceleration dimension signal; and a servo motor that converts the speed dimension signal output by the servo motor speed dimension signal output unit 120 into an acceleration dimension signal and outputs the acceleration dimension signal The absolute value of the acceleration deviation, which is the difference value between the acceleration dimension signal output by the acceleration dimension conversion unit 150 and the speed command acceleration dimension conversion unit 140b, and the acceleration dimension signal output by the servo motor acceleration dimension conversion unit 150 is specified. A selection unit that selects the second collision detection unit 160 to detect as a collision, the first collision detection unit 130, and the second collision detection unit 160 by the detection method selection setting 191 of the parameter setting unit 190 when the value exceeds the value. 180.
By configuring in this way, it is possible to improve the accuracy of collision detection as with the servo motor control unit 10a described above. Moreover, since the differential element can be reduced if the speed command is used, the portion can be simplified.
Conventionally, a technique for detecting a collision only with a position command cannot detect a collision during speed control. In contrast, the servo motor control unit 10b of the present embodiment can detect a collision with high accuracy even during speed control.

また、本発明の実施の形態に係るサーボモータ制御部10は、サーボモータ加速度次元変換部150により出力された加速度次元信号の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する第三衝突検出部170を更に備え、選択部180は、特定のパラメータにより、第三衝突検出部170も選択することを特徴とする。
このように構成することで、加速度の値である次元信号自体と特定値との比較をし、加減速が緩やかな状況で衝突検出の精度を高めることができる。
In addition, the servo motor control unit 10 according to the embodiment of the present invention detects the third collision as a collision when the absolute value of the acceleration dimension signal output from the servo motor acceleration dimension conversion unit 150 exceeds a specific value. The detection unit 170 is further provided, and the selection unit 180 selects the third collision detection unit 170 according to a specific parameter.
With this configuration, it is possible to compare the dimension signal itself, which is the acceleration value, with the specific value, and to improve the accuracy of collision detection in a situation where acceleration / deceleration is moderate.

また、本発明の実施の形態に係るサーボモータ制御装置1は、サーボモータ速度次元信号出力部120は、サーボモータ20の位置を検出する位置検出センサにより検出された位置信号が微分された信号を、速度次元信号として出力することを特徴とする。
このように構成することで、微分器により簡単に速度次元信号を得ることができる。このため、構成を簡略化でき、コストを削減できる。
In the servo motor control device 1 according to the embodiment of the present invention, the servo motor speed dimension signal output unit 120 outputs a signal obtained by differentiating the position signal detected by the position detection sensor that detects the position of the servo motor 20. And output as a velocity dimension signal.
By comprising in this way, a speed dimension signal can be easily obtained with a differentiator. For this reason, a structure can be simplified and cost can be reduced.

また、本発明の実施の形態に係るサーボモータ制御装置1は、サーボモータ速度次元信号出力部120は、モデルの制御対象への入力信号と制御対象の出力信号とにより速度を推定するオブザーバ300で算出された速度推定信号を、速度次元信号として出力することを特徴とする。
このように構成することで、サーボモータ速度次元信号出力回路120ではなくオブザーバ300を用いる構成においても、衝突検出を行うことが可能となる。
In the servo motor control device 1 according to the embodiment of the present invention, the servo motor speed dimension signal output unit 120 is an observer 300 that estimates the speed based on the input signal to the control target of the model and the output signal of the control target. The calculated speed estimation signal is output as a speed dimension signal.
With this configuration, even in a configuration using the observer 300 instead of the servo motor speed dimension signal output circuit 120, collision detection can be performed.

また、本発明の実施の形態に係るサーボモータ制御装置1は、位置指令の値に比例ゲインを掛けた信号と、位置検出センサにより検出された位置信号が微分フィルタ要素240により微分された信号との偏差を算出するフィードバックループである第二帰還経路270を備え、サーボモータ速度次元信号出力部120は、第二帰還経路270内に配した微分フィルタ要素240の出力信号を、速度次元信号として出力することを特徴とする。
このように構成することで、フィードバック内の出力をそのまま速度次元信号として使用可能になるため、演算を簡略化して、構成を簡略化し、コストを削減できる。
In addition, the servo motor control device 1 according to the embodiment of the present invention includes a signal obtained by multiplying the value of the position command by a proportional gain, a signal obtained by differentiating the position signal detected by the position detection sensor by the differential filter element 240, and The servo motor speed dimension signal output unit 120 outputs the output signal of the differential filter element 240 arranged in the second feedback path 270 as a speed dimension signal. It is characterized by doing.
With this configuration, the output in the feedback can be used as a speed dimension signal as it is, so that the calculation can be simplified, the configuration can be simplified, and the cost can be reduced.

また、本発明の実施の形態に係るサーボモータ制御装置1は、第一衝突検出部130は、速度偏差の代わりに、位置指令値に比例ゲインを掛けた信号と、位置検出センサにより検出された位置信号が微分された信号との差分値を疑似速度偏差として算出し、疑似速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出することを特徴とする。
このように構成することで、伝達関数の演算途中の値である疑似速度偏差を、そのまま速度次元信号として使用可能になるため、演算を簡略化して、構成を簡略化し、コストを削減できる。
In the servo motor control device 1 according to the embodiment of the present invention, the first collision detection unit 130 is detected by the position detection sensor and a signal obtained by multiplying the position command value by a proportional gain instead of the speed deviation. A difference value from the signal obtained by differentiating the position signal is calculated as a pseudo speed deviation, and when the absolute value of the pseudo speed deviation exceeds a specific value, it is detected as a collision.
With this configuration, the pseudo speed deviation, which is a value during the calculation of the transfer function, can be used as a speed dimension signal as it is, so that the calculation can be simplified, the configuration can be simplified, and the cost can be reduced.

また、本発明の実施の形態に係るサーボモータ制御装置1は、第二衝突検出部160は、加速度偏差の代わりに、疑似速度偏差を微分した信号を疑似加速度偏差として算出し、疑似加速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出することを特徴とする。
このように構成することで、伝達関数の演算途中の値を微分するだけで、疑似加速度偏差を、そのまま加速度次元信号として使用可能になるため、演算を簡略化して、構成を簡略化し、コストを削減できる。
Further, in the servo motor control device 1 according to the embodiment of the present invention, the second collision detection unit 160 calculates a signal obtained by differentiating the pseudo speed deviation as the pseudo acceleration deviation instead of the acceleration deviation, and calculates the pseudo acceleration deviation. When the absolute value exceeds a specific value, it is detected as a collision.
With this configuration, the pseudo acceleration deviation can be used as an acceleration dimension signal as it is simply by differentiating the value in the middle of the transfer function calculation, simplifying the calculation, simplifying the configuration, and reducing the cost. Can be reduced.

また、本発明の実施の形態に係るサーボモータ制御装置1は、選択部180は、第一衝突検出部130、第二衝突検出部160、及び第三衝突検出部170のいずれを選択するか、外部から設定されたパラメータにより選択することを特徴とする。
このように構成することで、どの衝突検出に適した回路を使用するか、外部から随時設定できる。このため、変更の負荷が少なく、簡単に衝突検出の方式を変更可能となる。
In the servo motor control device 1 according to the embodiment of the present invention, the selection unit 180 selects which of the first collision detection unit 130, the second collision detection unit 160, and the third collision detection unit 170, The selection is made by parameters set from the outside.
By configuring in this way, it is possible to set at any time from the outside which circuit is suitable for detecting a collision. For this reason, there is little change load, and the collision detection method can be easily changed.

また、本発明の実施の形態に係るサーボモータ制御装置1は、選択部180は、第一衝突検出部130の特定値、第二衝突検出部160の特定値、第三衝突検出部170の特定値は、外部から設定されることを特徴とする。
このように構成することで、特定値の設定も外部から随時設定できる。このため、変更負荷が少なく、簡単に衝突検出の閾値となる特定値を変更が可能となる。
Further, in the servo motor control device 1 according to the embodiment of the present invention, the selection unit 180 has the specific value of the first collision detection unit 130, the specific value of the second collision detection unit 160, and the specification of the third collision detection unit 170. The value is set from the outside.
With this configuration, the specific value can be set from outside as needed. For this reason, it is possible to change the specific value as a collision detection threshold with a small change load.

また、本発明の実施の形態に係るサーボモータ制御装置1は、速度次元信号は、制御系100のモデルとして1/(τs+1)を伝達関数とする要素を含むフィルタ112の信号であることを特徴とする。
このように構成することで、フィルタ112に制御モデルの要素を含ませることができ、位置指令値又は速度指令値を、実際の制御対象に入力したものとして使用することが可能となる。これにより、擬似的に実際の信号に近い信号を得ることができ、従来より高精度に衝突検出ができる。
In the servo motor control device 1 according to the embodiment of the present invention, the velocity dimension signal is a signal of the filter 112 including an element having 1 / (τs + 1) as a transfer function as a model of the control system 100. And
With this configuration, the filter 112 can include elements of the control model, and the position command value or the speed command value can be used as input to the actual control target. As a result, it is possible to obtain a pseudo signal close to an actual signal, and to detect a collision with higher accuracy than in the past.

また、本発明の実施の形態に係るサーボモータ制御装置1は、フィルタ112は、カットオフ周波数が外部から設定されることを特徴とする。
このように構成することで、外部からカットオフ周波数を随時設定できるため、変更負荷が少なくなる。また、サーボモータ20に合わせて適宜、カットオフ周波数を簡単に選択できる。なお、上述したように、このカットオフ周波数をサーボゲインの設定値から算出してもよい。
Further, the servo motor control device 1 according to the embodiment of the present invention is characterized in that the filter 112 has a cutoff frequency set from the outside.
By configuring in this way, the cut-off frequency can be set from time to time, so that the change load is reduced. Further, the cut-off frequency can be easily selected as appropriate in accordance with the servo motor 20. As described above, this cutoff frequency may be calculated from the servo gain setting value.

また、本発明の実施の形態に係る衝突検出方法は、動作対象物を動作させるサーボモータ20と、位置指令により前記サーボモータ20を制御するサーボモータ制御部10とを備えるサーボモータ制御装置1により実行される衝突検出方法であって、前記位置指令に対応した速度次元信号を出力し、前記サーボモータ20の速度次元信号を出力し、出力された前記位置指令に対応した速度次元信号と、出力された前記サーボモータ20の速度次元信号との差分値である速度偏差を算出し、前記位置指令に対応した加速度次元信号を出力し、前記サーボモータ20の加速度次元信号を出力し、出力された前記位置指令に対応した加速度次元信号と、出力された前記サーボモータ20の加速度次元信号との差分値である加速度偏差を算出し、特定のパラメータにより選択された前記速度偏差及び加速度偏差のいずれかの絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出することを特徴とする
このように構成することで、アプリケーションの用途等に対応し、衝突検出の方式を適切に選択して用いることができる。このため、衝突検出の精度を高めることができる。
In addition, the collision detection method according to the embodiment of the present invention includes a servo motor control device 1 including a servo motor 20 that operates an operation target and a servo motor control unit 10 that controls the servo motor 20 according to a position command. A collision detection method to be executed, wherein a speed dimension signal corresponding to the position command is output, a speed dimension signal of the servo motor 20 is output, and a speed dimension signal corresponding to the output position command is output. A speed deviation which is a difference value from the speed dimension signal of the servo motor 20 is calculated, an acceleration dimension signal corresponding to the position command is output, an acceleration dimension signal of the servo motor 20 is output, and output An acceleration deviation which is a difference value between the acceleration dimension signal corresponding to the position command and the output acceleration dimension signal of the servo motor 20 is calculated and specified. When the absolute value of either the speed deviation or acceleration deviation selected by the parameter exceeds a specific value, it is detected as a collision. The collision detection method can be appropriately selected and used. For this reason, the accuracy of collision detection can be increased.

〔他の実施の形態〕
なお、上述の実施の形態においては、サーボモータ20の衝突検出を行う例について説明した。
しかしながら、本発明の衝突検出方法は、制御系100が不安定になって、振動を起こした等の状態を検出する用途にも使用することができる。これにより、サーボモータ20の制御を外乱等に対して、安定させることが可能となる。
[Other Embodiments]
In the above-described embodiment, the example in which the collision of the servo motor 20 is detected has been described.
However, the collision detection method of the present invention can also be used for applications such as detecting a state in which the control system 100 becomes unstable and causes vibrations. As a result, the control of the servo motor 20 can be stabilized against disturbances and the like.

また、上述の実施の形態では、第一衝突検出部130、第二衝突検出部160、第三衝突検出部170で、速度偏差の絶対値、加速度偏差の絶対値、加速度次元信号の絶対値を特定値と比較して衝突検出するように記載した。
しかしながら、速度偏差の絶対値や加速度偏差の絶対値や加速度次元信号の絶対値を選択回路180に入力して検出方法選択設定191によりどの絶対値を使用するか選択した後、選択部180後のコンパレータ等により、パラメータ設定部190の特定値設定192で設定された特定値以上になった場合に衝突として検出するような構成であってもよい。
このように構成することで、一つのコンパレータで衝突検出の出力を処理することができ、回路規模を縮小させ、コストを削減できる。
In the above-described embodiment, the first collision detection unit 130, the second collision detection unit 160, and the third collision detection unit 170 obtain the absolute value of the speed deviation, the absolute value of the acceleration deviation, and the absolute value of the acceleration dimension signal. It was described that collision was detected in comparison with a specific value.
However, after inputting the absolute value of the speed deviation, the absolute value of the acceleration deviation, or the absolute value of the acceleration dimension signal to the selection circuit 180 and selecting which absolute value to use by the detection method selection setting 191, A configuration may be adopted in which a collision is detected by a comparator or the like when the value exceeds a specific value set in the specific value setting 192 of the parameter setting unit 190.
With this configuration, the output of collision detection can be processed with one comparator, the circuit scale can be reduced, and the cost can be reduced.

なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。   Note that the configuration and operation of the above-described embodiment are examples, and it is needless to say that the configuration and operation can be appropriately changed and executed without departing from the gist of the present invention.

1 サーボモータ制御装置
2 動作対象物
3 ホスト装置
10、10a、10b サーボモータ制御部
20 サーボモータ
30 検出部
100 制御系
110a 位置指令速度次元信号出力部
110b 速度指令速度次元信号出力部
111、310 微分器
112 フィルタ
120 サーボモータ速度次元信号出力部
130 第一衝突検出部
140a 位置指令加速度次元変換部
140b 速度指令加速度次元変換部
150 サーボモータ加速度次元変換部
160 第二衝突検出部
170 第三衝突検出部
180 選択部
190 パラメータ設定部
191 検出方法選択設定
192 特定値設定
193 カットオフ設定
200 比例ゲイン要素
210 積分フィルタ要素
220 モータゲイン要素
230 制御対象要素
240 微分フィルタ要素
250 前向き経路
260 第一帰還経路
270 第二帰還経路
300 オブザーバ
X 制御システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Servo motor control apparatus 2 Operation | movement object 3 Host apparatus 10, 10a, 10b Servo motor control part 20 Servo motor 30 Detection part 100 Control system 110a Position command speed dimension signal output part 110b Speed command speed dimension signal output part 111,310 Differentiation 112 Filter 120 Servo motor speed dimension signal output unit 130 First collision detection unit 140a Position command acceleration dimension conversion unit 140b Speed command acceleration dimension conversion unit 150 Servo motor acceleration dimension conversion unit 160 Second collision detection unit 170 Third collision detection unit 180 selection unit 190 parameter setting unit 191 detection method selection setting 192 specific value setting 193 cut-off setting 200 proportional gain element 210 integral filter element 220 motor gain element 230 control target element 240 differential filter element 250 forward path 260 first feedback path 270 Second feedback path 300 observer X control system

Claims (13)

動作対象物を動作させるサーボモータと、位置指令により前記サーボモータを制御するサーボモータ制御部とを備えるサーボモータ制御装置であって、
前記サーボモータ制御部は、
前記位置指令に対応した速度次元信号を出力する位置指令速度次元信号出力部と、
前記サーボモータの速度次元信号を出力するサーボモータ速度次元信号出力部と、
前記位置指令速度次元信号出力部により出力された速度次元信号と、前記サーボモータ速度次元信号出力部により出力された速度次元信号との差分値である速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する第一衝突検出部と、
前記位置指令速度次元信号出力部により出力された速度次元信号を加速度次元信号に変換して出力する位置指令加速度次元変換部と、
前記サーボモータ速度次元信号出力部により出力された速度次元信号を加速度次元信号に変換して出力するサーボモータ加速度次元変換部と、
前記位置指令加速度次元変換部により出力された加速度次元信号と、前記サーボモータ加速度次元変換部により出力された加速度次元信号との差分値である加速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する第二衝突検出部と、
前記第一衝突検出部と前記第二衝突検出部とを、特定のパラメータにより選択する選択部とを備える
ことを特徴とするサーボモータ制御装置。
A servo motor control device including a servo motor that operates an operation target and a servo motor control unit that controls the servo motor according to a position command,
The servo motor controller is
A position command speed dimension signal output unit that outputs a speed dimension signal corresponding to the position command;
A servo motor speed dimension signal output unit that outputs a speed dimension signal of the servo motor;
The absolute value of the speed deviation, which is the difference between the speed dimension signal output by the position command speed dimension signal output unit and the speed dimension signal output by the servo motor speed dimension signal output unit, is greater than or equal to a specific value. A first collision detection unit for detecting a collision;
A position command acceleration dimension converter that converts the speed dimension signal output by the position command speed dimension signal output unit into an acceleration dimension signal and outputs the acceleration dimension signal;
A servo motor acceleration dimension converter that converts the speed dimension signal output by the servo motor speed dimension signal output unit into an acceleration dimension signal and outputs the acceleration dimension signal;
When the absolute value of the acceleration deviation that is the difference value between the acceleration dimension signal output by the position command acceleration dimension conversion unit and the acceleration dimension signal output by the servo motor acceleration dimension conversion unit is equal to or greater than a specific value, A second collision detector for detecting as a collision;
A servo motor control device comprising: a selection unit that selects the first collision detection unit and the second collision detection unit according to a specific parameter.
動作対象物を動作させるサーボモータと、速度指令により前記サーボモータを制御するサーボモータ制御部とを備えるサーボモータ制御装置であって、
前記サーボモータ制御部は、
前記速度指令に対応した速度次元信号を出力する速度指令速度次元信号出力部と、
前記サーボモータの速度次元信号を出力するサーボモータ速度次元信号出力部と、
前記速度指令速度次元信号出力部により出力された速度次元信号と、前記サーボモータ速度次元信号出力部により出力された速度次元信号との差分値である速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する第一衝突検出部と、
前記速度指令速度次元信号出力部により出力された速度次元信号を加速度次元信号に変換して出力する速度指令加速度次元変換部と、
前記サーボモータ速度次元信号出力部により出力された速度次元信号を加速度次元信号に変換して出力するサーボモータ加速度次元変換部と、
前記速度指令加速度次元変換部により出力された加速度次元信号と、前記サーボモータ加速度次元変換部により出力された加速度次元信号との差分値である加速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する第二衝突検出部と、
前記第一衝突検出部と前記第二衝突検出部とを、特定のパラメータにより選択する選択部とを備える
ことを特徴とするサーボモータ制御装置。
A servo motor control device including a servo motor that operates an operation target and a servo motor control unit that controls the servo motor according to a speed command,
The servo motor controller is
A speed command speed dimension signal output unit that outputs a speed dimension signal corresponding to the speed command;
A servo motor speed dimension signal output unit that outputs a speed dimension signal of the servo motor;
The absolute value of the speed deviation, which is the difference value between the speed dimension signal output by the speed command speed dimension signal output unit and the speed dimension signal output by the servo motor speed dimension signal output unit, is equal to or greater than a specific value. A first collision detection unit for detecting a collision;
A speed command acceleration dimension converter that converts the speed dimension signal output by the speed command speed dimension signal output unit into an acceleration dimension signal and outputs the acceleration dimension signal;
A servo motor acceleration dimension converter that converts the speed dimension signal output by the servo motor speed dimension signal output unit into an acceleration dimension signal and outputs the acceleration dimension signal;
When the absolute value of the acceleration deviation that is the difference value between the acceleration dimension signal output by the speed command acceleration dimension conversion unit and the acceleration dimension signal output by the servo motor acceleration dimension conversion unit is a specific value or more, A second collision detector for detecting as a collision;
A servo motor control device comprising: a selection unit that selects the first collision detection unit and the second collision detection unit according to a specific parameter.
前記サーボモータ制御部は、
前記サーボモータ加速度次元変換部により出力された加速度次元信号の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する第三衝突検出部を更に備え、
前記選択部は、前記特定のパラメータにより、前記第三衝突検出部も選択する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のサーボモータ制御装置。
The servo motor controller is
When the absolute value of the acceleration dimension signal output by the servo motor acceleration dimension conversion unit is a specific value or more, further comprising a third collision detection unit for detecting as a collision,
The servo motor control device according to claim 1, wherein the selection unit also selects the third collision detection unit according to the specific parameter.
前記サーボモータ速度次元信号出力部は、
前記サーボモータの位置を検出する位置検出センサにより検出された位置信号が微分された信号を、速度次元信号として出力する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のサーボモータ制御装置。
The servo motor speed dimension signal output unit is
The servomotor according to any one of claims 1 to 3, wherein a signal obtained by differentiating a position signal detected by a position detection sensor that detects a position of the servomotor is output as a velocity dimension signal. Control device.
前記サーボモータ速度次元信号出力部は、
モデルの制御対象への入力信号と前記制御対象の出力信号とにより速度を推定する速度オブザーバで算出された速度推定信号を、速度次元信号として出力する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のサーボモータ制御装置。
The servo motor speed dimension signal output unit is
4. A speed estimation signal calculated by a speed observer that estimates a speed from an input signal to a model control target and an output signal of the control target is output as a speed dimension signal. 2. The servo motor control device according to claim 1.
前記位置指令の値に比例ゲインを掛けた信号と、前記位置検出センサにより検出された位置信号が微分フィルタにより微分された信号との偏差を算出するフィードバックループを備え、
前記サーボモータ速度次元信号出力部は、前記フィードバックループ内に配した前記微分フィルタの出力信号を、速度次元信号として出力する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のサーボモータ制御装置。
A feedback loop for calculating a deviation between a signal obtained by multiplying a value of the position command by a proportional gain and a signal obtained by differentiating the position signal detected by the position detection sensor by a differential filter;
The servo according to any one of claims 1 to 3, wherein the servo motor speed dimension signal output unit outputs an output signal of the differential filter disposed in the feedback loop as a speed dimension signal. Motor control device.
前記第一衝突検出部は、
前記速度偏差の代わりに、前記位置指令の値に比例ゲインを掛けた信号と、前記位置検出センサにより検出された位置信号が微分された信号との差分値を疑似速度偏差として算出し、該疑似速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する
ことを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載のサーボモータ制御装置。
The first collision detection unit
Instead of the speed deviation, a difference value between a signal obtained by multiplying the value of the position command by a proportional gain and a signal obtained by differentiating the position signal detected by the position detection sensor is calculated as a pseudo speed deviation. The servo motor control device according to claim 4, wherein a collision is detected when the absolute value of the speed deviation exceeds a specific value.
前記第二衝突検出部は、
前記加速度偏差の代わりに、前記疑似速度偏差を微分した信号を疑似加速度偏差として算出し、該疑似加速度偏差の絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する
ことを特徴とする請求項7に記載のサーボモータ制御装置。
The second collision detector is
A signal obtained by differentiating the pseudo speed deviation instead of the acceleration deviation is calculated as a pseudo acceleration deviation, and a collision is detected when the absolute value of the pseudo acceleration deviation exceeds a specific value. 8. The servo motor control device according to 7.
前記選択部は、前記第一衝突検出部、前記第二衝突検出部、及び前記第三衝突検出部のいずれを選択するか、外部から設定された前記パラメータにより選択する
ことを特徴とする請求項3乃至8のいずれか1項に記載のサーボモータ制御装置。
The selection unit selects one of the first collision detection unit, the second collision detection unit, and the third collision detection unit according to the parameter set from the outside. The servo motor control device according to any one of 3 to 8.
前記選択部は、前記第一衝突検出部の特定値、前記第二衝突検出部の特定値、前記第三衝突検出部の特定値は、外部から設定される
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のサーボモータ制御装置。
The specific value of the first collision detection unit, the specific value of the second collision detection unit, and the specific value of the third collision detection unit are set from the outside in the selection unit. 4. The servo motor control device according to claim 1.
前記速度次元信号は、制御系モデルとして1/(τs+1)を伝達関数とする要素を含むフィルタの信号である
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のサーボモータ制御装置。
The servo motor control device according to any one of claims 1 to 10, wherein the velocity dimension signal is a signal of a filter including an element having 1 / (τs + 1) as a transfer function as a control system model. .
前記フィルタは、カットオフ周波数が外部から設定される
ことを特徴とする請求項11に記載のサーボモータ制御装置。
The servo motor control device according to claim 11, wherein a cutoff frequency of the filter is set from the outside.
動作対象物を動作させるサーボモータと、位置指令により前記サーボモータを制御するサーボモータ制御部とを備えるサーボモータ制御装置により実行される衝突検出方法であって、
前記位置指令に対応した速度次元信号を出力し、
前記サーボモータの速度次元信号を出力し、
出力された前記位置指令に対応した速度次元信号と、出力された前記サーボモータの速度次元信号との差分値である速度偏差を算出し、
前記位置指令に対応した加速度次元信号を出力し、
前記サーボモータの加速度次元信号を出力し、
出力された前記位置指令に対応した加速度次元信号と、出力された前記サーボモータの加速度次元信号との差分値である加速度偏差を算出し、
特定のパラメータにより選択された前記速度偏差及び加速度偏差のいずれかの絶対値が特定値以上になった場合、衝突として検出する
ことを特徴とする衝突検出方法。
A collision detection method executed by a servo motor control device including a servo motor that operates an operation target and a servo motor control unit that controls the servo motor according to a position command,
Output velocity dimension signal corresponding to the position command,
Output the servo motor speed dimension signal,
Calculating a speed deviation which is a difference value between the output speed dimension signal corresponding to the position command and the output speed dimension signal of the servo motor;
Output an acceleration dimension signal corresponding to the position command,
Output the acceleration dimension signal of the servo motor,
Calculating an acceleration deviation that is a difference value between the output acceleration dimension signal corresponding to the position command and the output acceleration dimension signal of the servo motor;
A collision detection method comprising: detecting a collision when an absolute value of any one of the speed deviation and the acceleration deviation selected by a specific parameter exceeds a specific value.
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