JP2018148706A - モータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータの検出速度が指令速度と一致するようにトルク指令を生成して前記モータを制御するモータ制御装置であって、前記トルク指令を微分してトルク指令微分値を得るトルク指令微分手段と、前記モータの検出速度を2階微分してモータ加加速度を得るモータ実速度2階微分手段と、前記モータ加加速度の符号と前記トルク指令微分値の符号と不一致である異常状態が所定時間以上継続した場合に、前記モータが暴走状態であると判断する暴走検出手段と、を備える。
【選択図】図2
Description
する場合、1ミリ秒おきに符号の一致/不一致を判定し、10回連続して不一致のときに暴走状態であると判定すればよい。
。
[構成]
図1は、本発明のモータ制御装置が組み込まれるモータ制御システムの概略構成を示す。モータシステムは、モータ制御装置1とモータ2とエンコーダ3とを備える。モータ制御装置1は、モータ2の速度がコントローラ(不図示)からの速度指令に一致するようにトルク指令を生成してモータ2を制御するとともに、モータ2の暴走を検知する機能を有する。モータ2は、図示しない各種の機械装置(例えば、産業用ロボットのアームや搬送装置)のアクチュエータとして当該装置内に組み込まれている。例えば、モータ2は、ACモータである。エンコーダ3は、モータ2の動作を検出するためにモータ2に取り付けられる。エンコーダ3は、モータ2の回転軸の回転位置(角度)についての位置情報、その回転軸の回転速度の情報等を含む。エンコーダ3には一般的なインクリメンタル型エンコーダ、アブソリュート型エンコーダを用いることができる。
によって実現してもよい。
図2は、暴走状態検出部18による暴走状態検出処理の流れを示すフローチャートである。図2に示す処理は定期的に実行され、その実行間隔は任意であってよいが例えば1ミリ秒程度とすることができる。
図3,図4を参照して、具体的なケースにおける暴走状態検出処理について説明する。
する。したがって、本実施形態は、偏荷重などの外乱がある場合であっても、モータが暴走していないにもかかわらずモータが暴走していると誤って検出することを防止できる。
[構成]
第2の実施形態は、トルク指令が飽和した場合にもモータの暴走を検出可能とする。図5は、本実施形態に係るモータ制御装置1の構成を示す図である。図5に示す機能部のうち図1に示す機能部と実質的に同一のものについては、同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
図6のフローチャートにおいて、図2に示す処理と実質的に同一のものについては、同一の参照番号を伏してその詳細な説明を省略する。本実施形態においては、ステップS11およびS12の判定を両方満たした場合に、暴走状態検出部18は、ステップS18においてトルク指令微分値がゼロであるか否かを判定する。トルク指令微分値がゼロではない場合(S18−NO)には、ステップS13に進んで第1の実施形態と同様の判定を行う。すなわち、トルク指令微分値とモータ加加速度の符号が異なれば異常状態であると判断して異常継続時間をインクリメントし、そうでなければ異常継続時間をゼロリセットする。
図7は、モータ制御装置1とモータ2の接続を誤った場合において、トルク指令が飽和するケースの、(A)トルク指令値、(B)モータ加速度、(C)モータ速度、(D)ト
ルク指令微分値、(E)モータ加加速度を示す図である。誤配線によってトルク指令微分値とモータ加加速度の符号は異なる。ここでは、トルク指令が飽和するまでの時間(T7からT8の時間)が暴走検出のための閾値時間よりも短いと仮定する。T8以降はトルク指令の微分値がゼロとなり、またそれにしたがってモータ加加速度もゼロとなるので、これらの値の符号に基づく暴走検出は行えない。しかしながら、本実施形態では、トルク指令微分値がゼロのときには、トルク指令の符号とモータ加速度の符号を比較してモータの暴走を検出可能である。
上記の実施形態の説明において、モータの速度制御を行う例を説明したが、モータ制御装置は位置制御を行ってもよい。また、モータ制御装置1はサーボドライバであることを想定しているが、モータ制御装置1はインバータであってもよい。インバータにより駆動されるモータとしては、誘導モータを例示できる。
上記の実施形態における微分器(1階微分器、2階微分器)として、図8(A)に示すように、ローパスフィルタ81と微分器82からなる帯域制限微分器80を採用してもよい。帯域制限微分器80は入力信号にローパスフィルタを適用してから微分値を求めることで、微分器82の帯域を制限できる。ローパスフィルタによって微分器の帯域を制限しない場合、図8(C)に示すように周波数が高くなるほどゲインが高くなりノイズが多くなる。したがって、暴走状態の誤検出が発生しやすくなる。これに対して、ローパスフィルタによって微分器の帯域を制限することで、図8(B)に示すように、高周波数におけるゲインを抑制できノイズを低減できる。したがって、微分によって生じるノイズを原因とした暴走状態の誤検出の発生を抑制できる。
2・・・モータ
3・・・エンコーダ
11・・・速度指令入力部
12・・・速度制御部
13・・・電流制御器
14・・・速度検出器
15・・・トルク指令微分器
16・・・モータ実速度2階微分器
17・・・比較器
18・・・暴走状態検出部
19・・・モータ停止部
20・・・モータ実速度1階微分器
21・・・比較器
Claims (10)
- モータの検出速度が指令速度と一致するようにトルク指令を生成して前記モータを制御するモータ制御装置であって、
前記トルク指令を微分してトルク指令微分値を得るトルク指令微分手段と、
前記モータの検出速度を2階微分してモータ加加速度を得るモータ実速度2階微分手段と、
前記モータ加加速度の符号と前記トルク指令微分値の符号とが不一致である異常状態が所定時間以上継続した場合に、前記モータが暴走状態であると判断する暴走検出手段と、
を備える、モータ制御装置。 - 前記暴走検出手段は、前記異常状態が前記所定の時間以上継続する前に、前記モータ加加速度の符号と前記トルク指令微分値の符号とが一致した場合には、前記異常状態の継続時間をゼロリセットする、
請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記暴走検出手段は、前記トルク指令が0以外であり、かつ、前記トルク指令の微分値が0であるときに、前記モータの1階微分値であるモータ加速度の符号と、前記トルク指令の符号とが不一致の場合にも、異常状態であると判断する、
請求項1または2に記載のモータ制御装置。 - 前記暴走検出手段は、前記異常状態が前記所定の時間以上継続する前に、前記トルク指令が0以外であり、かつ、前記トルク指令の微分値が0であるときに、前記モータ加速度の符号と前記トルク指令の符号とが一致した場合には、前記異常状態の継続時間をゼロリセットする、
請求項3に記載のモータ制御装置。 - 前記トルク指令微分手段および前記モータ実速度2階微分手段は、入力信号にローパスフィルタを適用してから微分値を求める、
請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 - 前記暴走検出手段によって前記モータの暴走状態が検出されたときに、前記モータへの電流供給を遮断する、ダイナミックブレーキを使用する、または前記トルク指令を0にする、の少なくともいずれかの手法により前記モータを停止させる非常停止手段をさらに備える、
請求項1から5のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 - モータの検出速度が指令速度と一致するようにトルク指令を生成して前記モータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータの検出速度の2階微分値であるモータ加加速度の符号と、前記トルク指令の微分値の符号とが不一致の場合に異常状態であると判断し、前記異常状態が所定の時間以上継続した場合に前記モータが暴走状態であると判断する暴走状態検出手段を備える、
ことを特徴とするモータ制御装置。 - モータと、
請求項1から7のいずれか1項に記載のモータ制御装置と、
を備えるモータ制御システム。 - モータの検出速度が指令速度と一致するようにトルク指令を生成して前記モータを制御するモータ制御装置が行うモータの暴走状態検出方法であって、
前記トルク指令を微分してトルク指令微分値を得るステップと、
前記モータの検出速度を2階微分してモータ加加速度を得るステップと、
前記モータ加加速度の符号と前記トルク指令微分値の符号と不一致である異常状態が所定時間以上継続した場合に、前記モータが暴走状態であると判断するステップと、
を含む、暴走状態検出方法。 - 請求項9に記載の方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
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