JP2021125943A - Motor control method, motor driving device, industrial robot control method, and industrial robot - Google Patents

Motor control method, motor driving device, industrial robot control method, and industrial robot Download PDF

Info

Publication number
JP2021125943A
JP2021125943A JP2020017143A JP2020017143A JP2021125943A JP 2021125943 A JP2021125943 A JP 2021125943A JP 2020017143 A JP2020017143 A JP 2020017143A JP 2020017143 A JP2020017143 A JP 2020017143A JP 2021125943 A JP2021125943 A JP 2021125943A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
rotation position
control
value
control method
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
JP2020017143A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021125943A5 (en
JP7390914B2 (en
Inventor
正志 花岡
Masashi Hanaoka
正志 花岡
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.)
Nidec Sankyo Corp
Original Assignee
Nidec Sankyo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nidec Sankyo Corp filed Critical Nidec Sankyo Corp
Priority to JP2020017143A priority Critical patent/JP7390914B2/en
Priority to KR1020210007883A priority patent/KR102567832B1/en
Priority to CN202110142745.1A priority patent/CN113285645B/en
Publication of JP2021125943A publication Critical patent/JP2021125943A/en
Publication of JP2021125943A5 publication Critical patent/JP2021125943A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7390914B2 publication Critical patent/JP7390914B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H02P21/0003Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00Arms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1602Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1628Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1633Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1656Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1679Programme controls characterised by the tasks executed
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • 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
    • H02P21/14Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • 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
    • H02P21/22Current control, e.g. using a current control loop
    • 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
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • 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
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • 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
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/20Arrangements for starting
    • H02P6/21Open loop start

Abstract

To suppress occurrence of step-out or vibration of a motor after switching a control method for motor deceleration.SOLUTION: In open loop control, a motor control method performs the steps of: simulating a motor rotation position after responding to a position command value in a configuration in which a motor is driven by detection position feedback control based on a position detection value by a rotary encoder and a current supplied to the motor; calculating an electric angle on the basis of a position simulation value obtained by simulation; and supplying current to an actual motor on the basis of calculation results.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、モータ制御方法、モータ駆動装置、産業用ロボットの制御方法、及び産業用ロボットに関する。 The present invention relates to a motor control method, a motor drive device, a control method for an industrial robot, and an industrial robot.

従来、モータをオープンループ制御によって駆動するモータ制御方法が知られている。 Conventionally, a motor control method for driving a motor by open loop control is known.

例えば、特許文献1に記載のモータ制御方法では、モータを強制転流(電流引込法)によるオープンループ制御で起動する。その後、モータの角速度を所定値まで上昇させてモータ内で十分な誘起電圧を得られるようになった段階で、モータの回転位置をモータに流れる電流の検出値に基づいて推定するセンサレスベクトル制御によってモータの回転を制御する。特許文献1によれば、かかるモータ制御方法においては、安定したモータ制御を実現することができるとされる。 For example, in the motor control method described in Patent Document 1, the motor is started by open loop control by forced commutation (current drawing method). After that, when the angular velocity of the motor is increased to a predetermined value and a sufficient induced voltage can be obtained in the motor, the rotation position of the motor is estimated based on the detected value of the current flowing through the motor by sensorless vector control. Controls the rotation of the motor. According to Patent Document 1, stable motor control can be realized in such a motor control method.

特開2019−187233号公報JP-A-2019-187233

しかしながら、特許文献1に記載のモータ制御方法において、モータを停止させるために、センサレスベクトル制御によってモータの角速度を所定値まで低下させた後、モータの制御方式をセンサレスベクトル制御からオープンループ制御に切り換えたとする。このとき、モータに流すDQ軸電流ベクトルの向きを、Q軸方向からD軸の正の向きへ瞬時に切り換えると、モータを駆動源とする駆動対象機械を運動させるためのトルクが得られなくなり、モータの脱調や大きな振動を発生させてしまう。 However, in the motor control method described in Patent Document 1, in order to stop the motor, the angular velocity of the motor is reduced to a predetermined value by sensorless vector control, and then the control method of the motor is switched from sensorless vector control to open loop control. Suppose. At this time, if the direction of the DQ-axis current vector flowing through the motor is instantly switched from the Q-axis direction to the positive direction of the D-axis, the torque for moving the drive target machine using the motor as the drive source cannot be obtained. It causes the motor to step out and cause large vibrations.

なお、モータの制御方式をセンサレスベクトル制御からオープンループ制御に切り換えるときに発生する課題について説明したが、次のような構成においても、同様の課題が生じ得る。即ち、制御方式を、エンコーダ等によるモータの回転位置の検出値をフィードバックするフィードバック制御から、オープンループ制御に切り換える構成である。 Although the problems that occur when the motor control method is switched from the sensorless vector control to the open loop control have been described, the same problems may occur in the following configurations. That is, the control method is switched from feedback control that feeds back the detected value of the rotation position of the motor by an encoder or the like to open loop control.

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次のようなモータ制御方法、モータ駆動装置、産業用ロボットの制御方法、及び産業用ロボットを提供することである。即ち、モータ減速のための制御方式切り換え後におけるモータの脱調や振動の発生を抑えることができるモータ制御方式等である。 The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide the following motor control method, motor drive device, control method for industrial robot, and industrial robot. Is. That is, it is a motor control method or the like that can suppress the step-out of the motor and the occurrence of vibration after switching the control method for decelerating the motor.

本願の第1発明は、モータを電流引込法によるオープンループ制御によって駆動するモータ制御方法において、信号発信手段から発信される回転位置指令信号と、モータに搭載された回転位置検出器から発信される回転位置信号とに基づくフィードバック制御によってモータを駆動する構成における前記回転位置指令信号に応答した後のモータの回転位置、及びモータに流される電流をシミュレーションするステップと、シミュレーションによって得られた回転位置シミュレーション値に応じた電気角を算出するステップと、前記電気角に基づいて前記モータに電圧を印加するステップとを具備し、前記回転位置及び前記電流をシミュレーションするステップにて、前記回転位置シミュレーション値を前記回転位置指令信号に追従させるように仮想的に制御する位置仮想制御ステップと、前記電流をシミュレーションする電流シミュレーションステップとを実行し、前記位置仮想制御ステップにて、前記回転位置指令信号と、前記電流シミュレーションステップで得られた電流シミュレーション値とに基づいてモータに対する電圧指令値を算出し、前記電流シミュレーションステップにて、モータ及び負荷機械を含む機械系及び電気系のモデルに前記電圧指令値を入力し、前記モデルから前記回転位置シミュレーション値及び前記電流シミュレーション値を出力することを特徴とするモータ制御方法である。 The first invention of the present application is a motor control method in which a motor is driven by open loop control by a current drawing method, and is transmitted from a rotation position command signal transmitted from a signal transmitting means and a rotation position detector mounted on the motor. A step of simulating the rotation position of the motor after responding to the rotation position command signal in a configuration in which the motor is driven by feedback control based on the rotation position signal and the current flowing through the motor, and a rotation position simulation obtained by the simulation. The step of calculating the electric angle according to the value and the step of applying a voltage to the motor based on the electric angle are provided, and the rotation position simulation value is obtained in the step of simulating the rotation position and the current. A position virtual control step that virtually controls to follow the rotation position command signal and a current simulation step that simulates the current are executed, and in the position virtual control step, the rotation position command signal and the said The voltage command value for the motor is calculated based on the current simulation value obtained in the current simulation step, and the voltage command value is input to the mechanical and electrical models including the motor and the load machine in the current simulation step. The motor control method is characterized in that the rotation position simulation value and the current simulation value are output from the model.

本願の第2発明は、モータを電流引込法によるオープンループ制御によって駆動するモータ制御方法において、信号発信手段から発信される回転位置指令信号と、モータに搭載された回転位置検出器から発信される回転位置信号とに基づくフィードバック制御によってモータを駆動する構成における前記回転位置指令信号に応答した後のモータの回転位置をシミュレーションするステップと、シミュレーションによって得られた回転位置シミュレーション値に応じた電気角を算出するステップと、前記電気角に基づいて前記モータに電流を供給するステップとを具備し、前記回転位置をシミュレーションするステップにて、前記回転位置シミュレーション値を前記回転位置指令信号に追従させるように仮想的に制御する位置仮想制御ステップと、前記回転位置シミュレーション値を得るシミュレーション値取得ステップとを実行し、前記位置仮想制御ステップにて、前記回転位置指令信号に基づいて、必要なトルクをモータに発生させるためのトルク指令値を算出し、前記シミュレーション値取得ステップにて、モータ及び負荷機器を含む機械系のモデルに前記トルク指令値を入力し、前記モデルから前記回転位置シミュレーション値を出力することを特徴とするモータ制御方法である。 The second invention of the present application is a motor control method in which a motor is driven by open loop control by a current drawing method, and is transmitted from a rotation position command signal transmitted from a signal transmitting means and a rotation position detector mounted on the motor. A step of simulating the rotation position of the motor after responding to the rotation position command signal in a configuration in which the motor is driven by feedback control based on the rotation position signal, and an electric angle corresponding to the rotation position simulation value obtained by the simulation. A step of calculating and a step of supplying a current to the motor based on the electric angle are provided, and in the step of simulating the rotation position, the rotation position simulation value is made to follow the rotation position command signal. A position virtual control step to be virtually controlled and a simulation value acquisition step to obtain the rotation position simulation value are executed, and in the position virtual control step, a required torque is applied to the motor based on the rotation position command signal. The torque command value to be generated is calculated, the torque command value is input to the model of the mechanical system including the motor and the load device in the simulation value acquisition step, and the rotation position simulation value is output from the model. It is a motor control method characterized by.

本願の第3発明は、モータを電流引込法によるオープンループ制御によって駆動するモータ制御方法において、信号発信手段から発信される回転位置指令信号を、位置制御応答伝達関数により、前記回転位置指令信号に応答した後のモータの回転位置に変換するステップと、前記回転位置に応じた電気角を算出するステップと、前記電気角に基づいて前記モータに電圧を印加するステップとを具備することを特徴とするモータ制御方法である。 According to the third invention of the present application, in a motor control method in which a motor is driven by open loop control by a current drawing method, a rotation position command signal transmitted from a signal transmitting means is converted into the rotation position command signal by a position control response transmission function. It is characterized by including a step of converting to a rotation position of a motor after responding, a step of calculating an electric angle according to the rotation position, and a step of applying a voltage to the motor based on the electric angle. This is a motor control method.

本願の第4発明は、モータの駆動を制御するモータ駆動装置であって、第1発明、第2発明、又は第3発明のモータ制御方法によって前記モータの駆動を制御することを特徴とするモータ駆動装置である。 The fourth invention of the present application is a motor driving device for controlling the driving of a motor, wherein the driving of the motor is controlled by the motor control method of the first invention, the second invention, or the third invention. It is a drive device.

本願の第5発明は、複数のモータの駆動を個別に制御して産業用ロボットのアームの位置を変化させる産業用ロボットの制御方法であって、複数のモータにおけるそれぞれの駆動を、第1発明、第2発明、又は第3発明のモータ制御方法によって制御することを特徴とする産業用ロボットの制御方法である。 A fifth aspect of the present invention is a method for controlling an industrial robot in which the drive of a plurality of motors is individually controlled to change the position of an arm of the industrial robot, and the drive of each of the plurality of motors is controlled by the first invention. , The second invention, or the third invention, which is a control method for an industrial robot, characterized in that it is controlled by the motor control method.

本願の第6発明は、複数のモータの駆動を個別に制御してアームの位置を変化させる産業用ロボットであって、複数のモータにおけるそれぞれの駆動を、第4発明のモータ駆動装置によって制御することを特徴とする産業用ロボットである。 The sixth invention of the present application is an industrial robot that individually controls the drive of a plurality of motors to change the position of an arm, and the drive of each of the plurality of motors is controlled by the motor drive device of the fourth invention. It is an industrial robot characterized by this.

これらの発明によれば、モータ減速のための制御方式切り換え後におけるモータの脱調や振動の発生を抑えることができるという優れた効果がある。 According to these inventions, there is an excellent effect that the step-out of the motor and the occurrence of vibration after switching the control method for decelerating the motor can be suppressed.

実施形態に係る産業用ロボットを示す斜視図。The perspective view which shows the industrial robot which concerns on embodiment. 同産業用ロボットを示す平面図。Top view showing the industrial robot. 同産業用ロボットに搭載されたモータ駆動装置の制御構成を、モータ等とともに示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the control composition of the motor drive device mounted on the industrial robot together with a motor and the like. 同モータ駆動装置の制御モード選択部によって実行されるモード値選択処理の処理フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process flow of the mode value selection process executed by the control mode selection part of the motor drive apparatus. 第1例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the open loop control electric angle generation part for executing the open loop control of 1st example. 位置指令値と、位置指令値に応答した制御による手部の実際の回転位置及び速度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the position command value and the actual rotation position and speed of the hand part by control in response to the position command value. 第2例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the open loop control electric angle generation part for executing the open loop control of the 2nd example. 第3例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the open loop control electric angle generation part for executing the open loop control of the 3rd example. 第4例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the open loop control electric angle generation part for executing the open loop control of 4th example. 第5例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the open loop control electric angle generation part for executing the open loop control of 5th example. 第6例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the open loop control electric angle generation part for executing the open loop control of 6th example.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータ制御方法を用いるモータ駆動装置及び産業用ロボットの実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかり易くするために、実際の構造、並びに、各構造における縮尺及び数、などを異ならせる場合がある。 Hereinafter, embodiments of a motor drive device and an industrial robot using the motor control method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings below, the actual structure and the scale and number of each structure may be different in order to make each configuration easy to understand.

まず、実施形態に係る産業用ロボットの基本的な構成について説明する。図1は、実施形態に係る産業用ロボット1を示す斜視図である。図2は、産業用ロボット1を示す平面図である。産業用ロボット1は、ガラス基板を搬送するためのロボットであり、アーム2、架台3、及び昇降部4を備える。昇降部4は、架台3に保持され、不図示の昇降モータの駆動によって上下方向(図1の矢印方向)に昇降する。アーム2は、ガラス基板を載せる手部2A、前腕部2B、及び上腕部2Cを備え、昇降部4によって保持される。 First, the basic configuration of the industrial robot according to the embodiment will be described. FIG. 1 is a perspective view showing an industrial robot 1 according to an embodiment. FIG. 2 is a plan view showing the industrial robot 1. The industrial robot 1 is a robot for transporting a glass substrate, and includes an arm 2, a gantry 3, and an elevating part 4. The elevating part 4 is held by the gantry 3 and elevates and elevates in the vertical direction (in the direction of the arrow in FIG. 1) by driving an elevating motor (not shown). The arm 2 includes a hand portion 2A on which a glass substrate is placed, a forearm portion 2B, and an upper arm portion 2C, and is held by the elevating portion 4.

上腕部2Cにおける昇降部4との接続部である肩関節2Dは、第1モータ22Aの駆動によって水平方向に沿って回動することが可能である。具体的には、第1モータ22Aの回転駆動力が第1ベルト2Eを介して肩関節2Dに伝達されることで、肩関節2Dが水平方向に回動する。また、上腕部2Cと前腕部2Bとの接続部である肘関節2Fは、第2モータ22Bの駆動によって水平方向に沿って回動することが可能である。具体的には、第2モータ22Bの回転駆動力が第2ベルト2Gを介して肘関節2Fに伝達されることで、肘関節2Fが水平方向に回動する。また、前腕部2Bと手部2Aとの接続部である手首関節は、第2モータ22Bの駆動力をベルトを介して受けることで、水平方向に沿って回動することが可能である。 The shoulder joint 2D, which is the connection portion of the upper arm portion 2C with the elevating portion 4, can be rotated along the horizontal direction by the drive of the first motor 22A. Specifically, the rotational driving force of the first motor 22A is transmitted to the shoulder joint 2D via the first belt 2E, so that the shoulder joint 2D rotates in the horizontal direction. Further, the elbow joint 2F, which is a connecting portion between the upper arm portion 2C and the forearm portion 2B, can be rotated along the horizontal direction by the drive of the second motor 22B. Specifically, the rotational driving force of the second motor 22B is transmitted to the elbow joint 2F via the second belt 2G, so that the elbow joint 2F rotates in the horizontal direction. Further, the wrist joint, which is the connecting portion between the forearm portion 2B and the hand portion 2A, can rotate along the horizontal direction by receiving the driving force of the second motor 22B via the belt.

産業用ロボット1において、手部2Aを図2の一点鎖線で示される軌道に沿って矢印方向に真っ直ぐに移動させるためには、肩関節2Dと肘関節2Fとの角度を1対2の割合にして両関節を回転させる必要がある。そのためには、第1モータ22Aと第2モータ22Bとを互いに異なる駆動量で駆動する必要がある。第1モータ22A、第2モータ22Bのそれぞれの回転位置を制御せずに両モータを停止させた場合、両モータの駆動量のバランスを崩して手部2Aを一点鎖線で示される軌道から逸れた位置で停止させてしまう。 In the industrial robot 1, in order to move the hand portion 2A straight in the direction of the arrow along the trajectory shown by the alternate long and short dash line in FIG. 2, the angle between the shoulder joint 2D and the elbow joint 2F is set to a ratio of 1: 2. It is necessary to rotate both joints. For that purpose, it is necessary to drive the first motor 22A and the second motor 22B with different driving amounts. When both motors are stopped without controlling the rotation positions of the first motor 22A and the second motor 22B, the balance of the driving amounts of both motors is lost and the hand portion 2A deviates from the trajectory indicated by the alternate long and short dash line. It will stop at the position.

次に、実施形態に係るモータ制御方法を用いるモータ駆動装置について説明する。
図3は、実施形態に係る産業用ロボット1に搭載されたモータ駆動装置20の制御構成を、モータ22等とともに示すブロック線図である。なお、産業用ロボット1は、図3に示されるモータ駆動装置20として、アーム2の肩関節2Dを回動させるためのモータ駆動装置20、アーム2の肘関節2F、及び手首関節を回動させるためのモータ駆動装置20、及び昇降部4を昇降させるためのモータ駆動装置20の3つを備える。
Next, a motor drive device using the motor control method according to the embodiment will be described.
FIG. 3 is a block diagram showing a control configuration of the motor drive device 20 mounted on the industrial robot 1 according to the embodiment together with the motor 22 and the like. The industrial robot 1 rotates the motor drive device 20 for rotating the shoulder joint 2D of the arm 2, the elbow joint 2F of the arm 2, and the wrist joint as the motor drive device 20 shown in FIG. The motor drive device 20 for raising and lowering the elevating unit 4 and the motor drive device 20 for raising and lowering the elevating unit 4 are provided.

3つのモータ駆動装置20のそれぞれは、モータ22の駆動の制御方式として、検出位置フィードバック制御、センサレスベクトル制御、及びオープンループ制御の3つを切り換えて実行することができる。 Each of the three motor drive devices 20 can switch and execute the detection position feedback control, the sensorless vector control, and the open loop control as the control method for driving the motor 22.

産業用ロボット1は、3つのモータ駆動装置20に指令を送る上位コントローラ100を備える。上位コントローラ100は、記憶媒体に記憶している制御プログラムに基づいて、3つのモータ駆動装置20のそれぞれに対して位置指令値(位置指令信号)を送信する。3つのモータ駆動装置20のそれぞれは、上位コントローラ100から送られてくる位置指令値に対応する回転位置までモータ22のロータを回転させる制御を実行する。この制御により、産業用ロボット1のアーム2が前述の制御プログラムに基づいた動作を行う。 The industrial robot 1 includes a host controller 100 that sends commands to three motor drive devices 20. The host controller 100 transmits a position command value (position command signal) to each of the three motor drive devices 20 based on the control program stored in the storage medium. Each of the three motor drive devices 20 executes control to rotate the rotor of the motor 22 to a rotation position corresponding to the position command value sent from the host controller 100. By this control, the arm 2 of the industrial robot 1 performs an operation based on the above-mentioned control program.

3つのモータ駆動装置20の構成は互いに同様である。よって、以下、3つのモータ駆動装置20のうち、1つだけについて、構成を詳細に説明する。 The configurations of the three motor drive devices 20 are similar to each other. Therefore, the configuration of only one of the three motor drive devices 20 will be described in detail below.

モータ駆動装置20は、制御モード選択部21、位置速度制御部23、ベクトル制御DQ軸電流指令生成部24、第1セレクター25、電流制御部26、DQ逆変換部27、PWM制御部28、及びインバータ29を備える。モータ駆動装置20によって駆動されるモータ22は、上述の第1モータ22A、第2モータ22B、又は第3モータである。モータ駆動装置20は、電流検出部31、第2セレクター32、ベクトル制御電気角生成部33、第3セレクター34、位置推定部35、及びオープンループ制御電気角生成部36を備える。また、モータ駆動装置20は、オープンループ制御DQ軸電流指令生成部37、エンコーダ通信異常判定部38、及びDQ変換部39を備える。モータユニットは、モータ22及びロータリーエンコーダ30を備える。 The motor drive device 20 includes a control mode selection unit 21, a position / speed control unit 23, a vector control DQ axis current command generation unit 24, a first selector 25, a current control unit 26, a DQ inverse conversion unit 27, a PWM control unit 28, and The inverter 29 is provided. The motor 22 driven by the motor driving device 20 is the above-mentioned first motor 22A, second motor 22B, or third motor. The motor drive device 20 includes a current detection unit 31, a second selector 32, a vector control electric angle generation unit 33, a third selector 34, a position estimation unit 35, and an open loop control electric angle generation unit 36. Further, the motor drive device 20 includes an open loop control DQ axis current command generation unit 37, an encoder communication abnormality determination unit 38, and a DQ conversion unit 39. The motor unit includes a motor 22 and a rotary encoder 30.

上位コントローラ100から出力される位置指令値は、モータ駆動装置20の位置速度制御部23、及びオープンループ制御電気角生成部36に入力される。 The position command value output from the host controller 100 is input to the position speed control unit 23 of the motor drive device 20 and the open loop control electric angle generation unit 36.

産業用ロボット1のアーム2における旋回動作(肩関節2Dの回動)、関節曲げ伸ばし動作(肩関節2D、肘関節2F、及び手首関節の回動)、又は昇降動作の駆動源であるモータ22は、三相(U相、V相、W相)交流のPM(Permanent Magnet)モータからなる。モータ22に搭載された回転位置検出器としてのロータリーエンコーダ30は、周知の技術によってモータ22のロータの回転位置を検出し、検出結果の情報を位置検出値(回転位置信号)として出力する。出力された位置検出値は、エンコーダ通信異常判定部38、制御モード選択部21に入力される。また、位置検出値は、第2セレクター32を介して位置速度制御部23にも入力される。 The motor 22 that is the driving source for the turning motion (rotation of the shoulder joint 2D), the joint bending / stretching motion (rotation of the shoulder joint 2D, the elbow joint 2F, and the wrist joint), or the lifting motion of the arm 2 of the industrial robot 1. Consists of a three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) AC PM (Permanent Joint) motor. The rotary encoder 30 as a rotation position detector mounted on the motor 22 detects the rotation position of the rotor of the motor 22 by a well-known technique, and outputs the information of the detection result as a position detection value (rotation position signal). The output position detection value is input to the encoder communication abnormality determination unit 38 and the control mode selection unit 21. The position detection value is also input to the position / speed control unit 23 via the second selector 32.

なお、以下、モータ22のロータの回転を、モータ22の回転と表現する場合がある。 Hereinafter, the rotation of the rotor of the motor 22 may be expressed as the rotation of the motor 22.

エンコーダ通信異常判定部38は、ロータリーエンコーダ30から送られてくる位置検出値について異常の有無を検出し、異常を検出した場合には異常発生信号を制御モード選択部21、及び上位コントローラ100に送信する。エンコーダ通信異常判定部38によって位置検出値の異常を検出する方法の1例として、位置検出値の時間変化量が所定の閾値を超えた場合(あるいは閾値以上である場合)に、異常として検出する方法が挙げられる。但し、この方法に限られるものではない。また、位置検出値の異常を検出する方法として、ロータリーエンコーダ30の異常を位置検出値の異常として検出する方法を採用してもよい。 The encoder communication abnormality determination unit 38 detects the presence or absence of an abnormality in the position detection value sent from the rotary encoder 30, and if an abnormality is detected, transmits an abnormality occurrence signal to the control mode selection unit 21 and the host controller 100. do. As an example of the method of detecting the abnormality of the position detection value by the encoder communication abnormality determination unit 38, when the time change amount of the position detection value exceeds a predetermined threshold value (or is equal to or more than the threshold value), it is detected as an abnormality. The method can be mentioned. However, the method is not limited to this method. Further, as a method of detecting the abnormality of the position detection value, a method of detecting the abnormality of the rotary encoder 30 as the abnormality of the position detection value may be adopted.

制御モード選択部21は、ロータリーエンコーダ30から送られてくる位置検出値の単位時間あたりにおける変化量に基づいてモータ22の角速度を算出し、算出結果と、位置検出値の異常の有無とに基づいて制御モード値を選択して出力する。 The control mode selection unit 21 calculates the angular velocity of the motor 22 based on the amount of change in the position detection value sent from the rotary encoder 30 per unit time, and is based on the calculation result and the presence or absence of an abnormality in the position detection value. Select the control mode value and output it.

図4は、制御モード選択部21によって実行されるモード値選択処理の処理フローを示すフローチャートである。モード値選択処理では、まず、エンコーダ通信異常判定部38から必要に応じて発信される異常発生信号について、受信したか否かが判定される(S(ステップ)1)。そして、異常発生信号が受信されない場合には(S1にてN)、制御モード値として「0」が選択されて制御モード選択部21から出力される(S2)。その後、処理フローがS1に戻される。 FIG. 4 is a flowchart showing a processing flow of the mode value selection process executed by the control mode selection unit 21. In the mode value selection process, first, it is determined whether or not the abnormality occurrence signal transmitted from the encoder communication abnormality determination unit 38 as needed has been received (S (step) 1). Then, when the abnormality occurrence signal is not received (N in S1), "0" is selected as the control mode value and output from the control mode selection unit 21 (S2). After that, the processing flow is returned to S1.

一方、異常発生信号が受信された場合には(S1にてY)、次に、モータ22の角速度について、所定値以上であるか否か(あるいは所定値を超えるか否か)が判定される(S3)。そして、角速度が所定値以上である場合には(S3にてY)、制御モード値として「1」が選択されて制御モード選択部21から出力される(S4)。一方、所定値以上でない場合(あるいは所定値を超えない場合)には(S3にてN)、制御モード値として「2」が選択されて制御モード選択部21から出力される。 On the other hand, when the abnormality occurrence signal is received (Y in S1), it is then determined whether or not the angular velocity of the motor 22 is equal to or higher than a predetermined value (or whether or not it exceeds a predetermined value). (S3). When the angular velocity is equal to or higher than a predetermined value (Y in S3), "1" is selected as the control mode value and output from the control mode selection unit 21 (S4). On the other hand, if it is not equal to or greater than the predetermined value (or does not exceed the predetermined value) (N in S3), "2" is selected as the control mode value and output from the control mode selection unit 21.

以上のようにして、制御モード値選択処理では、位置検出値の異常が発生していない場合には制御モード値として「0」が選択される。また、位置検出値の異常が発生し且つ角速度が所定値以上である場合には制御モード値として「1」が選択され、位置検出値の異常が発生し且つ角速度が所定値以上でない場合には制御モード値として「2」が選択される。 As described above, in the control mode value selection process, "0" is selected as the control mode value when no abnormality has occurred in the position detection value. If an abnormality in the position detection value occurs and the angular velocity is equal to or higher than the predetermined value, "1" is selected as the control mode value, and if an abnormality occurs in the position detection value and the angular velocity is not equal to or higher than the predetermined value. "2" is selected as the control mode value.

なお、前述の所定値は、例えばモータ22の定格角速度の10〔%〕である。 The above-mentioned predetermined value is, for example, 10% of the rated angular velocity of the motor 22.

上位コントローラ100は、モータ駆動装置20から異常発生信号が送られてくると、3つのモータ駆動装置20に送信する位置指令値を、アーム2を所定の軌道上で移動させながらアーム2及びモータ22を減速停止させるパターンで変化させる。これにより、アーム2は、所定の軌道上で停止する。 When an abnormality occurrence signal is sent from the motor drive device 20, the host controller 100 transfers the position command values to be transmitted to the three motor drive devices 20 while moving the arm 2 on a predetermined orbit, and the arm 2 and the motor 22. Is changed in a pattern that decelerates and stops. As a result, the arm 2 stops on a predetermined orbit.

図3において、制御モード選択部21から出力される制御モード値は、第1セレクター25、第2セレクター32、及び第3セレクター34(以下、これらをまとめて3つのセレクター(25、32、34)とも言う)のそれぞれに入力される。3つのセレクター(25、32、34)のそれぞれは、0番入力端子、1番入力端子、及び2番入力端子を備え、制御モード選択部21から送られてくる制御モード値に基づいて、出力信号を切り換える。具体的には、3つのセレクター(25、32、34)のそれぞれは、制御モード値が「0」である場合には0番入力端子に入力される信号を出力し、「1」である場合には1番入力端子に入力される信号を出力し、「2」である場合には2番入力端子に入力される信号を出力する。 In FIG. 3, the control mode values output from the control mode selection unit 21 are the first selector 25, the second selector 32, and the third selector 34 (hereinafter, these are collectively three selectors (25, 32, 34)). It is also entered in each of). Each of the three selectors (25, 32, 34) has a 0th input terminal, a 1st input terminal, and a 2nd input terminal, and outputs based on the control mode value sent from the control mode selection unit 21. Switch signals. Specifically, each of the three selectors (25, 32, 34) outputs a signal input to the 0th input terminal when the control mode value is "0", and when it is "1". Outputs the signal input to the 1st input terminal, and outputs the signal input to the 2nd input terminal when it is "2".

かかる構成の3つのセレクター(25、32、34)のそれぞれからは、次のような信号が出力される。即ち、位置検出値の異常が発生していない場合(制御モード値=0)には、モータ22を、位置検出値によって示される位置から、位置指令値によって示される位置まで回転させる検出位置フィードバック制御を実行するための信号が出力される。また、位置検出値の異常が発生し、且つモータ22の角速度が所定値以上(あるいは所定値を超える)である場合(制御モード値=1)には、後述のセンサレスベクトル制御によってモータ22を駆動するための信号が出力される。また、位置検出値の異常が発生し、且つモータ22の角速度が所定値未満(あるいは所定値以下)である場合(制御モード値=2)には、後述のオープンループ制御によってモータ22を駆動するための信号が出力される。 The following signals are output from each of the three selectors (25, 32, 34) having such a configuration. That is, when no abnormality in the position detection value has occurred (control mode value = 0), the detection position feedback control for rotating the motor 22 from the position indicated by the position detection value to the position indicated by the position command value. The signal to execute is output. Further, when an abnormality of the position detection value occurs and the angular velocity of the motor 22 is equal to or higher than a predetermined value (or exceeds a predetermined value) (control mode value = 1), the motor 22 is driven by the sensorless vector control described later. A signal is output. Further, when an abnormality of the position detection value occurs and the angular velocity of the motor 22 is less than a predetermined value (or a predetermined value or less) (control mode value = 2), the motor 22 is driven by the open loop control described later. Signal is output.

上述の3つの制御方式のうち、まず、検出位置フィードバック制御について説明する。
ロータリーエンコーダ30から出力される位置検出値の異常がない場合には、モータ駆動装置20が検出位置フィードバック制御によってモータ22を駆動する。具体的には、位置検出値の異常がない場合には、第2セレクター32から位置検出値が出力され、位置フィードバック値として位置速度制御部23、及びベクトル制御電気角生成部33に入力される。位置速度制御部23は、モータ22を位置フィードバック値によって示される位置から位置指令値によって示される位置まで回転させるのに必要なトルク値を算出してベクトル制御DQ軸電流指令生成部24に出力する。また、ベクトル制御電気角生成部33は、位置フィードバック値に基づいて電気角を生成する。この電気角は、第3セレクター34を介してDQ変換部39に入力される。
Of the above three control methods, first, the detection position feedback control will be described.
If there is no abnormality in the position detection value output from the rotary encoder 30, the motor drive device 20 drives the motor 22 by the detection position feedback control. Specifically, when there is no abnormality in the position detection value, the position detection value is output from the second selector 32 and input to the position speed control unit 23 and the vector control electric angle generation unit 33 as the position feedback value. .. The position / speed control unit 23 calculates the torque value required to rotate the motor 22 from the position indicated by the position feedback value to the position indicated by the position command value, and outputs the torque value to the vector control DQ axis current command generation unit 24. .. Further, the vector control electric angle generation unit 33 generates an electric angle based on the position feedback value. This electric angle is input to the DQ conversion unit 39 via the third selector 34.

ベクトル制御DQ軸電流指令生成部24は、入力されたトルク値と同じトルクを発生させるのに必要なD軸電流、及びQ軸電流をモータ22内で発生させるためのD軸電流指令値、及びQ軸電流指令値(以下、これらをDQ軸電流指令値とも言う)を生成する。D軸電流は、モータ22に流れる電流のうちの永久磁石の磁束に平行な成分である。また、Q軸電流は、モータ22に流れる電流のうちの永久磁石の磁束に直交する成分である。 The vector-controlled DQ-axis current command generator 24 has a D-axis current required to generate the same torque as the input torque value, a D-axis current command value for generating the Q-axis current in the motor 22, and a D-axis current command value. A Q-axis current command value (hereinafter, these are also referred to as a DQ-axis current command value) is generated. The D-axis current is a component of the current flowing through the motor 22 that is parallel to the magnetic flux of the permanent magnet. The Q-axis current is a component of the current flowing through the motor 22 that is orthogonal to the magnetic flux of the permanent magnet.

ベクトル制御DQ軸電流指令生成部24から出力されるDQ軸電流指令値は、第1セレクター25の0番入力端子、及び1番入力端子に入力される。検出位置フィードバック制御が実行される場合(制御モード値=0)、及びセンサレスベクトル制御が実行される場合(制御モード値=1)には、ベクトル制御DQ軸電流指令生成部24によって生成されたDQ軸電流指令値が第1セレクター25から出力される。このDQ軸電流指令値は、電流制御部26に入力される。 The DQ axis current command value output from the vector control DQ axis current command generation unit 24 is input to the 0th input terminal and the 1st input terminal of the first selector 25. When the detection position feedback control is executed (control mode value = 0) and when the sensorless vector control is executed (control mode value = 1), the DQ generated by the vector control DQ axis current command generation unit 24 The shaft current command value is output from the first selector 25. This DQ axis current command value is input to the current control unit 26.

DQ変換部39は、第3セレクター34から送られてくる電気角に基づいてD軸電流フィードバック値、及びQ軸電流フィードバック値(以下、DQ軸電流フィードバック値とも言う)を生成して電流制御部26に出力する。なお、後述のセンサレスベクトル制御時においては、DQ変換部39が、第3セレクター34から送られてくる電気角と、電流検出部31から送られてくる三相電流検出値とに基づいてDQ軸電流フィードバック値を生成する。 The DQ conversion unit 39 generates a D-axis current feedback value and a Q-axis current feedback value (hereinafter, also referred to as a DQ-axis current feedback value) based on the electric angle sent from the third selector 34, and is a current control unit. Output to 26. At the time of sensorless vector control, which will be described later, the DQ conversion unit 39 has a DQ axis based on the electric angle sent from the third selector 34 and the three-phase current detection value sent from the current detection unit 31. Generate a current feedback value.

電流制御部26は、第1セレクター25から送られてくるDQ軸電流指令値と、DQ変換部39から送られてくるDQ軸電流フィードバック値とに基づいて、DQ軸電圧指令値を生成してDQ逆変換部27に出力する。 The current control unit 26 generates a DQ axis voltage command value based on the DQ axis current command value sent from the first selector 25 and the DQ axis current feedback value sent from the DQ conversion unit 39. Output to the DQ inverse conversion unit 27.

DQ逆変換部27は、第3セレクター34から送られてくる電気角と、電流制御部26から送られてくるDQ軸電圧指令値とに基づいて、要求されるD軸電流、及びQ軸電流をモータ22内に発生させるためのU相電圧指令値、V相電圧指令値、及びW相電圧指令値(以下、三相電圧指令値とも言う)を生成して出力する。DQ逆変換部27から出力される三相電圧指令値は、PWM制御部28に入力される。PWM制御部28は、U相電圧指令値、V相電圧指令値、W相電圧指令値によって示されるU相電圧、V相電圧、W相電圧をインバータ29から出力させるためのPWM信号からなるU相ゲート信号、V相ゲート信号、W相ゲート信号を出力する。インバータ29は、U相ゲート信号、V相ゲート信号、W相ゲート信号に基づくU相電圧、V相電圧、W相電圧をモータ22に供給して、モータ22を回転させる。 The DQ inverse conversion unit 27 receives the required D-axis current and Q-axis current based on the electric angle sent from the third selector 34 and the DQ-axis voltage command value sent from the current control unit 26. Is generated and output as a U-phase voltage command value, a V-phase voltage command value, and a W-phase voltage command value (hereinafter, also referred to as a three-phase voltage command value) for generating the current in the motor 22. The three-phase voltage command value output from the DQ inverse conversion unit 27 is input to the PWM control unit 28. The PWM control unit 28 is a U composed of a PWM signal for outputting the U-phase voltage, the V-phase voltage, and the W-phase voltage indicated by the U-phase voltage command value, the V-phase voltage command value, and the W-phase voltage command value from the inverter 29. A phase gate signal, a V phase gate signal, and a W phase gate signal are output. The inverter 29 supplies the U-phase gate signal, the V-phase gate signal, the U-phase voltage based on the W-phase gate signal, the V-phase voltage, and the W-phase voltage to the motor 22 to rotate the motor 22.

電流検出部31は、インバータ29からモータ22に流れるU相電流、V相電流、及びW相電流(以下、これらを三相電流とも言う)を検出し、検出結果をU相電流検出値、V相電流検出値、W相電流検出値(以下、三相電流検出値とも言う)として出力する。なお、三相の電流値を検出することに代えて、三相のうち、二相の電流値だけを検出し、残りの一相の電流値については、二相の電流値の検出結果に基づいて算出してもよい。 The current detection unit 31 detects the U-phase current, the V-phase current, and the W-phase current (hereinafter, these are also referred to as three-phase currents) flowing from the inverter 29 to the motor 22, and the detection results are the U-phase current detection value and V. It is output as a phase current detection value and a W phase current detection value (hereinafter, also referred to as a three-phase current detection value). Instead of detecting the current value of the three phases, only the current value of the two phases is detected among the three phases, and the current value of the remaining one phase is based on the detection result of the current value of the two phases. May be calculated.

ロータリーエンコーダ30から出力される位置検出値の異常がない場合には、以上のような検出位置フィードバック制御によってモータ22が駆動される。 If there is no abnormality in the position detection value output from the rotary encoder 30, the motor 22 is driven by the detection position feedback control as described above.

次に、センサレスベクトル制御について説明する。センサレスベクトル制御が実行される場合、即ち、位置検出値の異常があり、且つ異常発生直前のモータ22の角速度が所定値以上である(あるいは所定値を超える)場合(制御モード値=1)には、以下のようにしてモータ22が駆動される。即ち、電流検出部31から出力される三相電流検出値は、DQ変換部39に入力される。DQ変換部39は、三相電流検出値と、第3セレクター34から送られてくる電気角とに基づいて、DQ軸電流フィードバック値を生成して出力する。出力されたDQ軸電流フィードバック値は、電流制御部26、及び位置推定部35に入力される。 Next, sensorless vector control will be described. When sensorless vector control is executed, that is, when there is an abnormality in the position detection value and the angular velocity of the motor 22 immediately before the abnormality occurs is equal to or greater than a predetermined value (or exceeds a predetermined value) (control mode value = 1). Drives the motor 22 as follows. That is, the three-phase current detection value output from the current detection unit 31 is input to the DQ conversion unit 39. The DQ conversion unit 39 generates and outputs a DQ axis current feedback value based on the three-phase current detection value and the electric angle sent from the third selector 34. The output DQ axis current feedback value is input to the current control unit 26 and the position estimation unit 35.

電流制御部26は、第1セレクター25から送られてくるDQ軸電流指令値と、DQ変換部から送られてくるDQ軸電流フィードバック値とに基づいて、DQ軸電圧指令値を生成して出力する。位置推定部35は、電流制御部26から送られてくるDQ軸電圧指令値と、DQ変換部39から送られてくるDQ軸電流フィードバック値とに基づいて、モータ22の回転位置を推定する。 The current control unit 26 generates and outputs a DQ axis voltage command value based on the DQ axis current command value sent from the first selector 25 and the DQ axis current feedback value sent from the DQ conversion unit. do. The position estimation unit 35 estimates the rotational position of the motor 22 based on the DQ axis voltage command value sent from the current control unit 26 and the DQ axis current feedback value sent from the DQ conversion unit 39.

位置推定部35は、DQ変換部39から送られてくるDQ軸電流フィードバック値と、電流制御部26から送られてくるDQ軸電圧指令値とに基づいて、位置推定値と、電気角推定値とを求める。そして、位置推定部35は、位置推定値を第2セレクター32の1番入力端子に出力し、且つ電気角推定値を第3セレクターの1番入力端子に出力する。 The position estimation unit 35 has a position estimation value and an electric angle estimation value based on the DQ axis current feedback value sent from the DQ conversion unit 39 and the DQ axis voltage command value sent from the current control unit 26. And ask. Then, the position estimation unit 35 outputs the position estimation value to the first input terminal of the second selector 32, and outputs the electric angle estimation value to the first input terminal of the third selector.

位置推定部35から出力される位置推定値は、第2セレクター32を介して、位置フィードバック値として位置速度制御部23に入力される。位置速度制御部23は、位置フィードバック値として位置推定値を用いる点の他は検出位置フィードバック制御と同様にしてトルク指令値を出力する。このトルク指令値に基づくU相ゲート信号、V相ゲート信号、W相ゲート信号としてインバータ―29に入力されるまでの処理は、検出位置フィードバック制御と同様である。つまり、センサレスベクトル制御では、位置検出値の代わりに、モータ22内で発生する誘起電圧に基づく位置推定値を位置フィードバック値として位置速度制御部23にフィードバックする点の他は、検出位置フィードバック制御と同様の処理が行われる。 The position estimation value output from the position estimation unit 35 is input to the position speed control unit 23 as a position feedback value via the second selector 32. The position / speed control unit 23 outputs a torque command value in the same manner as the detected position feedback control except that the position estimated value is used as the position feedback value. The processing until the U-phase gate signal, the V-phase gate signal, and the W-phase gate signal are input to the inverter 29 based on the torque command value is the same as the detection position feedback control. That is, in the sensorless vector control, the detected position feedback control is performed except that the position estimated value based on the induced voltage generated in the motor 22 is fed back to the position speed control unit 23 as the position feedback value instead of the position detected value. The same process is performed.

なお、モータ駆動装置20は、センサレスベクトル制御において、検出位置フィードバック制御に比べて位置速度制御の制御ループゲインを低下させる。制御ループゲインを低下させる方法の1例として、上位コントローラ100の指令によって制御ループゲインを低下させる方法が挙げられる。アーム2の軌道を精度良く維持するためには、位置検出値の異常が発生したモータ駆動装置20だけでなく、他のモータ駆動装置20の位置速度制御の制御ループゲインも低下させることが望ましい。上位コントローラ100の指令によれば、全てのモータ駆動装置20における位置速度制御の制御ループゲインを適切に低下させることが可能である。 In the sensorless vector control, the motor drive device 20 lowers the control loop gain of the position speed control as compared with the detection position feedback control. As an example of the method of lowering the control loop gain, there is a method of lowering the control loop gain by a command of the host controller 100. In order to maintain the trajectory of the arm 2 with high accuracy, it is desirable to reduce not only the motor drive device 20 in which the abnormality of the position detection value has occurred but also the control loop gain of the position speed control of the other motor drive device 20. According to the command of the host controller 100, it is possible to appropriately reduce the control loop gain of the position speed control in all the motor drive devices 20.

モータ駆動装置20の位置速度制御の制御ループゲインを低下させる他の1例として、位置検出値の異常を引き起こしたモータ駆動装置20の処理によって、そのモータ駆動装置20の位置速度制御の制御ループゲインだけ低下させる方法が挙げられる。この方法の処理の1例としては、P−PI制御によって位置と速度とを制御する構成において、速度ループゲイン、位置ループゲイン、及び速度ループ積分ゲインのそれぞれを低下させる方法が挙げられる。また、他の1例として、例えば特開2002−229604号公報に記載のようなRPP制御によって位置と速度とを制御する構成において、ωゲイン、ωゲイン、ωゲインを低下させる方法が挙げられる。また、更なる他の一例として、RPP制御によって位置と速度とを制御する構成において、イナーシャノミナル設定値を低下させる方法が挙げられる。イナーシャノミナル設定値を低下させることで、ωゲイン、ωゲインを近似的に低下させることが可能である。この方法によれば、制御ループゲインを低下させるための専用のプログラムを構築することなく、制御ループゲインを適切に低下させることができる。 As another example of reducing the control loop gain of the position / speed control of the motor drive device 20, the control loop gain of the position / speed control of the motor drive device 20 by the processing of the motor drive device 20 that caused the abnormality of the position detection value. There is a way to reduce only. As an example of the processing of this method, there is a method of reducing each of the speed loop gain, the position loop gain, and the speed loop integrated gain in the configuration in which the position and the speed are controlled by P-PI control. Further, as another example, in a configuration in which the position and speed are controlled by RPP control as described in JP-A-2002-229604, for example, there is a method of reducing ω 2 gain, ω 1 gain, and ω q gain. Can be mentioned. Further, as another example, there is a method of lowering the inertial nominal set value in the configuration in which the position and the speed are controlled by the RPP control. By lowering the inertial nominal setting value, it is possible to approximately lower the ω 2 gain and the ω 1 gain. According to this method, the control loop gain can be appropriately reduced without constructing a dedicated program for reducing the control loop gain.

次に、オープンループ制御について説明する。オープンループ制御が実行される場合、即ち、位置検出値の異常があり、且つモータ22の角速度が所定値未満である(あるいは所定値以下である)場合(制御モード値=2)には、以下のようにしてモータ22が駆動される。即ち、オープンループ制御電気角生成部36は、上位コントローラ100から送られてくる位置指令値に基づいてモータ22の磁極を引き付ける回転位置(以下、強制同期位置指令値と言う)を算出してオープンループ制御DQ軸電流指令生成部37に出力する。また、位置指令値に基づいて電気角を算出して第3セレクター34に出力する。 Next, open loop control will be described. When open loop control is executed, that is, when there is an abnormality in the position detection value and the angular velocity of the motor 22 is less than (or less than or equal to) the predetermined value (control mode value = 2), the following The motor 22 is driven in this way. That is, the open loop control electric angle generator 36 calculates and opens the rotation position (hereinafter referred to as the forced synchronization position command value) that attracts the magnetic poles of the motor 22 based on the position command value sent from the host controller 100. Output to the loop control DQ axis current command generation unit 37. Further, the electric angle is calculated based on the position command value and output to the third selector 34.

実施形態に係るモータ駆動装置は、以下に説明する第1例〜第6例のオープンループ制御のうち、何れかのオープンループ制御を実行する。 The motor drive device according to the embodiment executes any of the open loop controls of the first to sixth examples described below.

図5は、第1例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部36を示すブロック線図である。このオープンループ制御電気角生成部36は、制御器36aと、電気系・機械系のモデル36bと、電気角算出部36cとを備える。 FIG. 5 is a block diagram showing an open loop control electric angle generation unit 36 for executing the open loop control of the first example. The open-loop control electric angle generation unit 36 includes a controller 36a, an electric / mechanical model 36b, and an electric angle calculation unit 36c.

制御器36aは、位置速度制御部36a1、ベクトル制御DQ軸電流指令生成部36a2、電流制御部36a3、DQ逆変換部36a4、PWM制御部36a5、及びDQ変換部36a6を備える。図5に示される位置速度制御部36a1は、図3に示される位置速度制御部23と同様の処理を実行する。図5に示されるベクトル制御DQ軸電流指令生成部36a2は、図3に示されるベクトル制御DQ軸電流指令生成部24と同様の処理を実行する。図5に示される電流制御部36a3は、図3に示される電流制御部26と同様の処理を実行する。図5に示されるDQ逆変換部36a4は、図3に示されるDQ逆変換部27と同様の処理を実行する。図5に示されるPWM制御部36a5は、図3に示されるPWM制御部28と同様の処理を実行する。図5に示されるDQ変換部36a6は、図3に示されるDQ変換部39と同様の処理を実行する。 The controller 36a includes a position / speed control unit 36a1, a vector control DQ axis current command generation unit 36a2, a current control unit 36a3, a DQ inverse conversion unit 36a4, a PWM control unit 36a5, and a DQ conversion unit 36a6. The position / speed control unit 36a1 shown in FIG. 5 executes the same processing as the position / speed control unit 23 shown in FIG. The vector control DQ axis current command generation unit 36a2 shown in FIG. 5 executes the same processing as the vector control DQ axis current command generation unit 24 shown in FIG. The current control unit 36a3 shown in FIG. 5 executes the same processing as the current control unit 26 shown in FIG. The DQ inverse conversion unit 36a4 shown in FIG. 5 executes the same processing as the DQ inverse conversion unit 27 shown in FIG. The PWM control unit 36a5 shown in FIG. 5 executes the same processing as the PWM control unit 28 shown in FIG. The DQ conversion unit 36a6 shown in FIG. 5 executes the same processing as the DQ conversion unit 39 shown in FIG.

電気系・機械系のモデル36bは、インバータ36b1のモデル、モータ36b2のモデル、及びモータに対する負荷機械36b5のモデルを備える。これらモデルは、U相、V相、W相のそれぞれについてゲート信号が変化前の値から変化後の値に変化した場合に、モータ22の回転位置と、モータ22に流れる電流値とについてどのように変化するのかをシミュレーションするアルゴリズムを備える。シミュレーションによって得られた位置シミュレーション値は、ロータリーエンコーダ36b4のモデルから出力され、制御器36aの位置速度制御部36a1と、電気角算出部36cと、図3におけるオープンループ制御DQ軸電流指令生成部37とに入力される。 The electrical / mechanical model 36b includes a model of the inverter 36b1, a model of the motor 36b2, and a model of the load machine 36b5 for the motor. These models show how the rotation position of the motor 22 and the current value flowing through the motor 22 when the gate signal changes from the value before the change to the value after the change for each of the U phase, the V phase, and the W phase. It is equipped with an algorithm that simulates whether it changes to. The position simulation value obtained by the simulation is output from the model of the rotary encoder 36b4, and the position speed control unit 36a1 of the controller 36a, the electric angle calculation unit 36c, and the open loop control DQ axis current command generation unit 37 in FIG. Is entered in.

図5における電気角算出部36cは、位置シミュレーション値に基づいてモータ22の電気角を算出し、結果を図3におけるDQ逆変換部27、及びDQ変換部39に出力する。 The electric angle calculation unit 36c in FIG. 5 calculates the electric angle of the motor 22 based on the position simulation value, and outputs the result to the DQ inverse conversion unit 27 and the DQ conversion unit 39 in FIG.

位置検出値の異常発生時において、制御方式を。検出位置フィードバック制御、あるいはセンサレスベクトル制御から、第1例のオープンループ制御に切り換えた後には、位置検出値を行う場合と同様の挙動でモータを動作させることが可能である。よって、第1例のオープンループ制御によれば、切り換え後のモータの脱調や振動の発生を抑えることができる。 Control method when an abnormality occurs in the position detection value. After switching from the detection position feedback control or the sensorless vector control to the open loop control of the first example, it is possible to operate the motor in the same manner as when the position detection value is performed. Therefore, according to the open loop control of the first example, it is possible to suppress the step-out of the motor and the occurrence of vibration after switching.

なお、モータ22の電気角を位置指令値に近づける方法として、オープンループ制御に切り換わる直前の位置偏差を初期値として、位置偏差を徐々にゼロに収束させる一次遅れフィルターを用いる方法がある。しかしながら、この方法では、位置指令値とは無関係に位置偏差を減少させることから、手部2Aを所望の軌道に沿って移動させることができない。 As a method of bringing the electric angle of the motor 22 closer to the position command value, there is a method of using a first-order lag filter that gradually converges the position deviation to zero with the position deviation immediately before switching to the open loop control as the initial value. However, in this method, since the position deviation is reduced regardless of the position command value, the hand portion 2A cannot be moved along the desired trajectory.

図6は、位置指令値と、位置指令値に応答した制御による手部2Aの実際の回転位置及び速度との関係を示すグラフである。回転位置と時間との関係を示すグラフに着目すると、位置指令値の変化に対して実際の位置の変化が遅れている。これは、指令に応答する実際の位置の変化に時間を要するからである。検出位置フィードバック制御やセンサレスベクトル制御では、産業用ロボット1の各関節のモータの位置指令値に対して実際の回転位置を均一に遅らせるように位置制御ゲインを設定することで、手部2Aの軌道精度を確保する。一方、オープンループ制御において、上述の一次遅れフィルタによって特定の軸だけ位置偏差をゼロに収束させる方法を用いると、図示のように、実際の回転位置の変化が、検出位置フィードバック制御の時とは異なる。これにより、各軸の位置の位置指令値に対する遅れ方に差が生じ、手部2Aの位置が目標の軌道から逸れてしまう。これに対し、第1例のオープンループ制御のようにシミュレーション値を用いる方法では、図示のように、位置指令値の変化に対して実際の回転位置を、検出位置フィードバック制御を実行したときと同じように変化させることができる(手部2Aを目標の軌道に沿って移動させることができる)。 FIG. 6 is a graph showing the relationship between the position command value and the actual rotation position and speed of the hand portion 2A by control in response to the position command value. Focusing on the graph showing the relationship between the rotation position and time, the change in the actual position is delayed with respect to the change in the position command value. This is because it takes time to change the actual position in response to the command. In the detection position feedback control and the sensorless vector control, the trajectory of the hand 2A is set by setting the position control gain so as to uniformly delay the actual rotation position with respect to the position command value of the motor of each joint of the industrial robot 1. Ensure accuracy. On the other hand, in open-loop control, when the method of converging the position deviation to zero only on a specific axis by the above-mentioned first-order lag filter is used, as shown in the figure, the change in the actual rotation position is different from that in the detection position feedback control. different. As a result, there is a difference in the delay of the position of each axis with respect to the position command value, and the position of the hand portion 2A deviates from the target trajectory. On the other hand, in the method using the simulation value as in the open loop control of the first example, as shown in the figure, the actual rotation position is the same as when the detection position feedback control is executed with respect to the change of the position command value. (The hand 2A can be moved along the target trajectory).

図7は、第2例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部36を示すブロック線図である。このオープンループ制御電気角生成部36は、制御器36aと、機械系のモデル36bと、電気角算出部36cとを備える。 FIG. 7 is a block diagram showing an open loop control electric angle generation unit 36 for executing the open loop control of the second example. The open-loop control electric angle generation unit 36 includes a controller 36a, a mechanical model 36b, and an electric angle calculation unit 36c.

制御器36aは、位置速度制御部を備える。位置速度制御部は、上位コントローラ100から送られてくる位置指令値と、機械系のモデル36bからおくられてくる位置シミュレーション値とに基づいてトルク指令値を生成する。機械系のモデル36bは、モータの発するトルクと、位置速度制御部から送られてくるトルク指令値とが一致するという仮定に基づいて、トルクに応答した後のモータ22Aの回転位置をシミュレーションした結果を、位置シミュレーション値として出力する。位置シミュレーション値は、電気角算出部36cに出力される。また、位置シミュレーション値は、強制同期位置指令値として、図3に示されるオープンループ制御DQ軸電流指令生成部37に出力される。図7に示される電気角算出部36cは、位置シミュレーション値に基づいて電気角を算出し、結果を図3に示されるDQ逆変換部27、及びDQ変換部39に出力する。 The controller 36a includes a position / speed control unit. The position / speed control unit generates a torque command value based on the position command value sent from the host controller 100 and the position simulation value sent from the mechanical model 36b. The mechanical model 36b is a result of simulating the rotation position of the motor 22A after responding to the torque based on the assumption that the torque generated by the motor matches the torque command value sent from the position / speed control unit. Is output as a position simulation value. The position simulation value is output to the electric angle calculation unit 36c. Further, the position simulation value is output to the open loop control DQ axis current command generation unit 37 shown in FIG. 3 as a forced synchronization position command value. The electric angle calculation unit 36c shown in FIG. 7 calculates the electric angle based on the position simulation value, and outputs the result to the DQ inverse conversion unit 27 and the DQ conversion unit 39 shown in FIG.

第2例のオープンループ制御では、図7と図5との比較からわかるように、第1例のオープンループ制御に比べて、簡単な処理によって制御方式の切り換え後におけるモータの脱調や振動の発生を抑えることができる。 In the open-loop control of the second example, as can be seen from the comparison between FIGS. 7 and 5, compared to the open-loop control of the first example, the step-out and vibration of the motor after switching the control method by simple processing are performed. Occurrence can be suppressed.

図8は、第3例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部36を示すブロック線図である。このオープンループ制御電気角生成部36は、演算部36dと、パラメータ算出部36eと、電気角算出部36cとを備える。 FIG. 8 is a block diagram showing an open loop control electric angle generation unit 36 for executing the open loop control of the third example. The open-loop control electric angle generation unit 36 includes a calculation unit 36d, a parameter calculation unit 36e, and an electric angle calculation unit 36c.

演算部36dは、上位コントローラ100から送られてくる位置指令値を、位置制御応答伝達関数G(s)により、仮想的に検出位置フィードバック制御を実行した場合における位置検出値に応答した後のモータ22の回転位置に変換する。 The calculation unit 36d responds to the position command value sent from the host controller 100 by the position control response transfer function G (s) in response to the position detection value when the detection position feedback control is virtually executed. Convert to 22 rotation positions.

位置制御応答伝達関数G(s)の基本式は、次式で表される。

Figure 2021125943
The basic equation of the position control response transfer function G (s) is expressed by the following equation.
Figure 2021125943

第3例のオープンループ制御に用いられる演算部36dは、上述の基本式の右辺を改変した次式によって位置指令値を位置変換値に変換する。

Figure 2021125943
The calculation unit 36d used for the open loop control of the third example converts the position command value into the position conversion value by the following equation obtained by modifying the right side of the above basic equation.
Figure 2021125943

変換によって得られた位置変換値は、強制同期位置指令値として図3に示されるオープンループ制御DQ軸電流指令生成部37に出力される。また、位置変換値は、図8に示されるパラメータ算出部36e、及び電気角算出部36cにも出力される。電気角算出部36cは、演算部36dから送られてくる位置変換値に基づいてモータ22の電気角を算出し、結果を図3に示されるDQ逆変換部27、及びDQ変換部39に出力する。 The position conversion value obtained by the conversion is output to the open loop control DQ axis current command generation unit 37 shown in FIG. 3 as a forced synchronization position command value. The position conversion value is also output to the parameter calculation unit 36e and the electrical angle calculation unit 36c shown in FIG. The electric angle calculation unit 36c calculates the electric angle of the motor 22 based on the position conversion value sent from the calculation unit 36d, and outputs the result to the DQ inverse conversion unit 27 and the DQ conversion unit 39 shown in FIG. do.

第3例のオープンループ制御では、位置指令値について、実際の制御においてどのような遅れでどのような回転位置に反映されるのかを位置制御応答伝達関数G(s)によって位置変換値として求める。位置制御応答伝達関数G(s)としては、上述の基本式を用いることが望ましい。しかし、第3例のオープンループ制御では、ff、ff、ω、及びωのうち、ωだけを含む単純な位置制御応答伝達関数G(s)を用いることで、高速で高価な演算装置(例えばCPU)を用いることなく、モータ22の位置変換値を高速で求めることが可能である。単純な位置制御応答伝達関数G(s)であっても、次のような態様におけるモータ制御であれば、モータ22の位置変換値を適切な値で求めることが可能である。即ち、ffが1に近い値をとり、且つffが0に近い値をとる態様である。 In the open loop control of the third example, the position command value is obtained as a position conversion value by the position control response transfer function G (s) as to what kind of delay and what kind of rotation position is reflected in the actual control. It is desirable to use the above-mentioned basic equation as the position control response transfer function G (s). However, in the open loop control of the third example, it is fast and expensive by using a simple position control response transfer function G (s) including only ω 2 among ff 1 , ff 2 , ω 1 , and ω 2. It is possible to obtain the position conversion value of the motor 22 at high speed without using an arithmetic unit (for example, a CPU). Even with a simple position control response transfer function G (s), the position conversion value of the motor 22 can be obtained with an appropriate value if the motor is controlled in the following aspects. That is, ff 1 takes a value close to 1, and ff 2 takes a value close to 0.

前述の態様であれば、モータ22の制御方式を、検出位置フィードバック制御、あるいは、センサレスベクトル制御から、第3例のオープンループ制御に切り換えた後において、位置フィードバック制御を行う場合と同様の挙動でモータを動作させることが可能である。このため、第3例のオープンループ制御によれば、制御方式をオープンループ制御に切り換えた後のモータ22の脱調や振動の発生を抑えることができる。加えて、第3例のオープンループ制御によれば、位置変換値を安価な演算装置によって適切に求めることができる。 In the above-described embodiment, after switching the control method of the motor 22 from the detection position feedback control or the sensorless vector control to the open loop control of the third example, the behavior is the same as that in the case of performing the position feedback control. It is possible to operate the motor. Therefore, according to the open loop control of the third example, it is possible to suppress step-out and vibration of the motor 22 after the control method is switched to the open loop control. In addition, according to the open loop control of the third example, the position conversion value can be appropriately obtained by an inexpensive arithmetic unit.

位置制御応答伝達関数G(s)によって位置変換値を求める構成において、ω、ωを制御対象の状態によらない一定の値としたとする。すると、制御方式をオープンループ制御に切り換えたときに、制御対象の慣性モーメントの変動によるωやωの値の不適によってモータ22の位置や速度に乱れを発生させることがある。 In the configuration in which the position conversion value is obtained by the position control response transfer function G (s), it is assumed that ω 1 and ω 2 are constant values regardless of the state of the controlled object. Then, when the control method is switched to open loop control, the position and speed of the motor 22 may be disturbed due to improper values of ω 1 and ω 2 due to fluctuations in the moment of inertia of the controlled object.

そこで、図8に示されるパラメータ算出部36eは、オープンループ制御開始時に、直前の位置偏差と速度推定値とに基づいて、適切な値のωを求め、結果を演算部36dに出力する。位置偏差は、位置フィードバック値の位置指令値に対する偏差である。速度推定値は、オープンループ制御開始直前に検出位置フィードバック制御が実行されている場合には、位置検出値に基づいて推定される速度である。また、オープンループ制御開始直前にセンサレスベクトル制御が実行されている場合には、電流検出値に基づいて推定される速度である。演算部36dは、記憶媒体に記憶しているωの値を、パラメータ算出部36eから送られてくる値に随時更新する。 Therefore, the parameter calculation unit 36e shown in FIG. 8 obtains an appropriate value ω 2 based on the immediately preceding position deviation and the speed estimation value at the start of the open loop control, and outputs the result to the calculation unit 36d. The position deviation is the deviation of the position feedback value with respect to the position command value. The speed estimate is the speed estimated based on the position detection value when the detection position feedback control is executed immediately before the start of the open loop control. Further, when the sensorless vector control is executed immediately before the start of the open loop control, the speed is estimated based on the current detection value. The calculation unit 36d updates the value of ω 2 stored in the storage medium to the value sent from the parameter calculation unit 36e at any time.

かかる構成によれば、制御方式を第3例のオープンループ制御に切り換えたときのωの値の不適によるモータ22の回転位置や速度の乱れを抑えることができる。 According to such a configuration, it is possible to suppress disturbance of the rotation position and speed of the motor 22 due to improper value of ω 2 when the control method is switched to the open loop control of the third example.

図9は、第4例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部36を示すブロック線図である。このオープンループ制御電気角生成部36は、次式によって表される位置制御応答伝達関数G(s)を用いる点の他が、図8に示されるオープンループ制御電気角生成部36と同様の構成になっている。

Figure 2021125943
FIG. 9 is a block diagram showing an open loop control electric angle generation unit 36 for executing the open loop control of the fourth example. The open-loop control electric angle generator 36 has the same configuration as the open-loop control electric angle generator 36 shown in FIG. 8, except that the position control response transfer function G (s) represented by the following equation is used. It has become.
Figure 2021125943

第4例のオープンループ制御では、ff、ff、ω、及びωのうち、ff及びωだけを含むという単純な位置制御応答伝達関数G(s)を用いることで、高速で高価な演算装置を用いることなく、位置変換値を高速で求めることが可能である。ffが1に近い値をとる態様のモータ制御であれば、適切な値の位置変換値を求めることが可能である。このため、第4例のオープンループ制御によれば、制御方式をオープンループ制御に切り換えた後のモータ22の脱調や振動の発生を抑えることができる。加えて、第4例のオープンループ制御によれば、位置変換値を安価な演算装置によって適切に求めることができる。 In the open loop control of the fourth example, high speed is achieved by using a simple position control response transfer function G (s) that includes only ff 2 and ω 2 among ff 1 , ff 2 , ω 1 , and ω 2. It is possible to obtain the position conversion value at high speed without using an expensive arithmetic unit. If the motor control is such that ff 1 takes a value close to 1, it is possible to obtain a position conversion value having an appropriate value. Therefore, according to the open loop control of the fourth example, it is possible to suppress step-out and vibration of the motor 22 after the control method is switched to the open loop control. In addition, according to the open loop control of the fourth example, the position conversion value can be appropriately obtained by an inexpensive arithmetic unit.

図10は、第5例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部36を示すブロック線図である。このオープンループ制御電気角生成部36は、次式によって表される位置制御応答伝達関数G(s)を用いる点、及びパラメータ算出部36eによってω、及びωを求める点の他が、図8に示されるオープンループ制御電気角生成部36と同様の構成になっている。

Figure 2021125943
FIG. 10 is a block diagram showing an open loop control electric angle generation unit 36 for executing the open loop control of the fifth example. The open-loop control electric angle generation unit 36 uses the position control response transfer function G (s) represented by the following equation, and the parameter calculation unit 36e obtains ω 1 and ω 2. It has the same configuration as the open loop control electric angle generator 36 shown in 8.
Figure 2021125943

第5例のオープンループ制御では、ff、ff、ω、及びω2のうち、ff、ω及びωだけを含む位置制御応答伝達関数G(s)を用いて、位置変換値を高速で求めることが可能である。前述の位置制御応答伝達関数G(s)であっても、ffが0に近い値をとる態様でのモータ制御であれば、適切な値の位置変換値に求めることが可能である。制御方式をオープンループ制御に切り換えた後のモータ22の脱調や振動の発生を抑えることができる。 The open-loop control of the fifth example, ff 1, ff 2, ω 1, and of ω2, ff 1, with omega 1 and omega position control response transfer function G containing only 2 (s), position conversion value Can be obtained at high speed. Even with the above-mentioned position control response transfer function G (s) , if the motor is controlled in such a manner that ff 2 takes a value close to 0, it is possible to obtain an appropriate position conversion value. It is possible to suppress step-out and vibration of the motor 22 after switching the control method to open-loop control.

図11は、第6例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部36を示すブロック線図である。このオープンループ制御電気角生成部36は、位置制御応答伝達関数G(s)として上述の基本式を用いる点、及びパラメータ算出部36eによってω1、及びω2を求める点の他が、図8に示されるオープンループ制御電気角生成部36と同様の構成になっている。 FIG. 11 is a block diagram showing an open loop control electric angle generation unit 36 for executing the open loop control of the sixth example. FIG. 8 shows that the open-loop control electric angle generation unit 36 uses the above-mentioned basic equation as the position control response transfer function G (s) and obtains ω1 and ω2 by the parameter calculation unit 36e. It has the same configuration as the open loop control electric angle generator 36.

第6例のオープンループ制御では、ff、ff、ω、及びωの全てを含む位置制御応答伝達関数G(s)を用いて、位置変換値を求める。かかる構成によれば、ff、ff、ω、及びωの全てを含まない位置制御応答伝達関数G(s)を用いる構成に比べて、適切な値の位置変換値を精度良く求めることができる。 In the open loop control of the sixth example, the position conversion value is obtained by using the position control response transfer function G (s) including all of ff 1 , ff 2 , ω 1 , and ω 2. According to such a configuration, a position conversion value of an appropriate value can be obtained more accurately than a configuration using a position control response transfer function G (s) that does not include all of ff 1 , ff 2 , ω 1 , and ω 2. be able to.

<産業用ロボット1の作用効果>
<構成1>
(1)以上の構成の産業用ロボット1において、構成1のモータ制御方法は、上位コントローラ100(信号発信手段)から発信される位置指令値(回転位置指令信号)と、モータ22に搭載されたロータリーエンコーダ30(回転位置検出器)から発信される位置検出値(回転位置信号)とに基づく検出位置フィードバック制御によってモータ22を駆動する構成における位置検出値に応答した後のモータ22の回転位置、及びモータに供給される電流をシミュレーションするステップ(図5の36b)を具備する。また、構成1は、シミュレーションによって得られた位置シミュレーション値(回転位置シミュレーション値)に応じた電気角を算出するステップ(図5の36c)を具備する。また、構成1は、前記電気角に基づいてモータ22に電流を供給するステップ(図5の電気角)を具備する。回転位置及び電流をシミュレーションするステップでは、位置シミュレーション値を位置指令値に追従させるように仮想的に制御する位置仮想制御ステップ(図5の36a)と、電流をシミュレーションする電流シミュレーションステップ(図5の36b3)とを実行する。位置仮想制御ステップでは、位置指令値と、電流シミュレーションステップで得られた三相電流シミュレーション値とに基づいてモータ36b2に対する電圧指令値を算出する(図5の36a1〜4)。電流シミュレーションステップでは、モータ36b2、及び負荷機械36b5を含む電気系・機械系のモデル36bに電圧指令値を入力し、電気系・機械系のモデル36bから位置シミュレーション値及び三相電流シミュレーション値を出力する。
<Action and effect of industrial robot 1>
<Structure 1>
(1) In the industrial robot 1 having the above configuration, the motor control method of the configuration 1 is mounted on the motor 22 and the position command value (rotation position command signal) transmitted from the host controller 100 (signal transmitting means). The rotation position of the motor 22 after responding to the position detection value in the configuration in which the motor 22 is driven by the detection position feedback control based on the position detection value (rotation position signal) transmitted from the rotary encoder 30 (rotation position detector). And a step of simulating the current supplied to the motor (36b in FIG. 5). Further, the configuration 1 includes a step (36c in FIG. 5) of calculating the electric angle according to the position simulation value (rotational position simulation value) obtained by the simulation. Further, the configuration 1 includes a step (electrical angle in FIG. 5) of supplying a current to the motor 22 based on the electric angle. In the step of simulating the rotation position and the current, a position virtual control step (36a in FIG. 5) that virtually controls the position simulation value so as to follow the position command value and a current simulation step (FIG. 5) that simulates the current. 36b3) and are executed. In the position virtual control step, the voltage command value for the motor 36b2 is calculated based on the position command value and the three-phase current simulation value obtained in the current simulation step (36a1 to 36a1 to FIG. 5). In the current simulation step, the voltage command value is input to the electrical / mechanical model 36b including the motor 36b2 and the load machine 36b5, and the position simulation value and the three-phase current simulation value are output from the electrical / mechanical model 36b. do.

<構成1の作用効果>
構成1においては、検出位置フィードバック制御を行うと仮定した場合に、位置指令値によってモータ22の回転位置をどのように変化させるのかを、シミュレーションする。そして、シミュレーションによって得られた位置シミュレーション値に相当する電気角を算出し、算出結果に基づくオープンループ制御によってモータ22の回転位置を制御する。かかる構成において、モータ22の制御方式を、検出位置フィードバック制御、あるいは、センサレスベクトル制御から、オープンループ制御に切り換えたとする。すると、切り換え後において、検出位置フィードバック制御を行う場合と同様の挙動でモータ22を動作させることが可能なので、切り換え後のモータ22の脱調や振動の発生を抑えることができる。
<Action and effect of configuration 1>
In the configuration 1, it is assumed that the detection position feedback control is performed, and how the rotation position of the motor 22 is changed according to the position command value is simulated. Then, the electric angle corresponding to the position simulation value obtained by the simulation is calculated, and the rotation position of the motor 22 is controlled by the open loop control based on the calculation result. In such a configuration, it is assumed that the control method of the motor 22 is switched from the detection position feedback control or the sensorless vector control to the open loop control. Then, after the switching, the motor 22 can be operated in the same manner as in the case of performing the detection position feedback control, so that the step-out and the occurrence of vibration of the motor 22 after the switching can be suppressed.

<構成2>
構成2のモータ制御方法は、上位コントローラ100から発信される位置指令値と、モータ22に搭載されたロータリーエンコーダ30から発信される位置検出値とに基づく検出位置フィードバック制御によってモータ22を駆動する構成における位置指令値に応答した後のモータ22の回転位置をシミュレーションするステップ(図7の36)を具備する。また、構成2は、シミュレーションによって得られた位置シミュレーション値(回転位置シミュレーション値)に応じた電気角を算出するステップ(図7の36c)と、前記電気角に基づいてモータ22に電流を供給するステップ(図7の電気角)とを具備する。回転位置をシミュレーションするステップでは、位置シミュレーション値を位置指令値に追従させるように仮想的に制御する位置仮想制御ステップ(図7の36a)と、位置シミュレーション値を得るシミュレーション値取得ステップとを実行する。位置仮想制御ステップ(図7の36a)にて、位置指令値に基づいて、必要なトルクをモータ22に発生させるためのトルク指令値を算出する。シミュレーション値取得ステップにて、モータ及び負荷機器を含む電気系・機械系のモデル36bに前記トルク指令値を入力し、電気系・機械系のモデル36bから位置シミュレーション値を出力する。
<Structure 2>
The motor control method of configuration 2 is a configuration in which the motor 22 is driven by detection position feedback control based on a position command value transmitted from the host controller 100 and a position detection value transmitted from a rotary encoder 30 mounted on the motor 22. The step (36 of FIG. 7) is provided for simulating the rotational position of the motor 22 after responding to the position command value in. Further, in the configuration 2, the step of calculating the electric angle according to the position simulation value (rotational position simulation value) obtained by the simulation (36c in FIG. 7) and supplying a current to the motor 22 based on the electric angle. It includes a step (electrical angle in FIG. 7). In the step of simulating the rotation position, a position virtual control step (36a in FIG. 7) for virtually controlling the position simulation value so as to follow the position command value and a simulation value acquisition step for obtaining the position simulation value are executed. .. In the position virtual control step (36a in FIG. 7), the torque command value for generating the required torque in the motor 22 is calculated based on the position command value. In the simulation value acquisition step, the torque command value is input to the model 36b of the electrical system / mechanical system including the motor and the load device, and the position simulation value is output from the model 36b of the electrical system / mechanical system.

<構成2の作用効果>
構成2によれば、構成1よりも簡単な処理により、モータ22の制御方式をオープンループ制御に切り換えた後におけるモータ22の脱調や振動の発生を抑えることができる。
<Action and effect of configuration 2>
According to the configuration 2, it is possible to suppress the step-out and the occurrence of vibration of the motor 22 after the control method of the motor 22 is switched to the open loop control by a process simpler than that of the configuration 1.

<構成3>
構成3のモータ制御方法は、上位コントローラ100から発信される位置指令値を、位置制御応答伝達関数G(s)により、位置検出値に応答した後のモータ””の回転位置に変換するステップと、前記回転位置に応じた電気角を算出するステップと、前記電気角に基づいてモータ22に電流を供給するステップとを具備する。
<Structure 3>
The motor control method of configuration 3 includes a step of converting the position command value transmitted from the host controller 100 into the rotational position of the motor "" after responding to the position detection value by the position control response transmission function G (s). A step of calculating an electric angle according to the rotation position and a step of supplying a current to the motor 22 based on the electric angle are provided.

<構成3の作用効果>
構成3においては、検出位置フィードバック制御を行うと仮定した場合に、位置指令値によってモータ22の回転位置をどのように変化させるのかを、位置制御応答伝達関数G(s)によって求める。そして、得られた回転位置に相当する電気角を算出し、算出結果に基づくオープンループ制御によってモータ22の回転位置を制御する。かかる構成3において、モータ22の制御方式を、検出位置フィードバック制御、あるいは、センサレスベクトル制御から、オープンループ制御に切り換えたとする。すると、切り換え後において、検出位置フィードバック制御を行う場合と同様の挙動でモータ22を動作させることが可能なので、切り換え後のモータ22の脱調や振動の発生を抑えることができる。
<Action and effect of configuration 3>
In the configuration 3, when it is assumed that the detection position feedback control is performed, how the rotation position of the motor 22 is changed according to the position command value is obtained by the position control response transfer function G (s). Then, the electric angle corresponding to the obtained rotation position is calculated, and the rotation position of the motor 22 is controlled by open loop control based on the calculation result. In such a configuration 3, it is assumed that the control method of the motor 22 is switched from the detection position feedback control or the sensorless vector control to the open loop control. Then, after the switching, the motor 22 can be operated in the same manner as in the case of performing the detection position feedback control, so that the step-out and the occurrence of vibration of the motor 22 after the switching can be suppressed.

<構成4>
構成4のモータ制御方法においては、構成3における位置制御応答伝達関数(Gs)として、上述の数2によって表される式を用いる。
<Structure 4>
In the motor control method of the configuration 4, the equation represented by the above equation 2 is used as the position control response transfer function (Gs) in the configuration 3.

<構成4の作用効果>
構成4においては、ff、ff、ω、及びωのうち、ωだけを含む単純な位置制御応答伝達関数G(s)を用いることで、高速で高価な演算装置(例えばCPU)を用いることなく、モータ22の位置変換値を高速で求めることが可能である。前述のような単純な位置制御応答伝達関数G(s)であっても、次のような態様におけるモータ制御であれば、適切な値の位置変換値を求めることが可能である。即ち、ffが1に近い値をとり、且つffが0に近い値をとる態様である。よって、構成4によれば、前述の態様における位置変換値を、安価な演算装置によって適切な値で求めることができる。
<Action and effect of configuration 4>
In configuration 4, a high-speed and expensive arithmetic unit (for example, a CPU) is used by using a simple position control response transfer function G (s) including only ω 2 among ff 1 , ff 2 , ω 1 , and ω 2. ) Is not used, and the position conversion value of the motor 22 can be obtained at high speed. Even with the simple position control response transfer function G (s) as described above, it is possible to obtain an appropriate position conversion value if the motor is controlled in the following aspects. That is, ff 1 takes a value close to 1, and ff 2 takes a value close to 0. Therefore, according to the configuration 4, the position conversion value in the above-described embodiment can be obtained with an appropriate value by an inexpensive arithmetic unit.

<構成5>
構成5のモータ制御方法においては、構成3における位置制御応答伝達関数(Gs)として、上述の数3によって表される式を用いる。
<Structure 5>
In the motor control method of the configuration 5, the equation represented by the above equation 3 is used as the position control response transfer function (Gs) in the configuration 3.

<構成5の作用効果>
構成5においては、ff、ff、ω、及びωのうち、ff及びωだけを含むという単純な位置制御応答伝達関数G(s)を用いることで、高速で高価な演算装置を用いることなく、位置変換値を高速で求めることが可能である。ffが1に近い値をとる態様のモータ制御であれば、適切な値の位置変換値を求めることが可能である。よって、構成5によれば、前述の態様における位置変換値を、安価な演算装置によって適切な値で求めることができる。
<Action and effect of configuration 5>
In configuration 5, a simple position control response transfer function G (s) that includes only ff 2 and ω 2 among ff 1 , ff 2 , ω 1 , and ω 2 is used, so that a high-speed and expensive calculation is performed. It is possible to obtain the position conversion value at high speed without using an apparatus. If the motor control is such that ff 1 takes a value close to 1, it is possible to obtain a position conversion value having an appropriate value. Therefore, according to the configuration 5, the position conversion value in the above-described embodiment can be obtained with an appropriate value by an inexpensive arithmetic unit.

<構成6>
構成6のモータ制御方法においては、構成3における位置制御応答伝達関数(Gs)として、上述の数4によって表される式を用いる。
<Structure 6>
In the motor control method of configuration 6, the equation represented by the above equation 4 is used as the position control response transfer function (Gs) in configuration 3.

<構成6の作用効果>
構成6においては、ff、ff、ω、及びωのうち、ff、ω及びωだけを含む位置制御応答伝達関数G(s)を用いて、位置変換値を求めることが可能である。前述の位置制御応答伝達関数G(s)であっても、ffが0に近い値をとる態様でのモータ制御であれば、位置変換値を適切な値で求めることができる。
<Action and effect of configuration 6>
In configuration 6, the position conversion value is obtained by using the position control response transfer function G (s) including only ff 1 , ω 1 and ω 2 among ff 1 , ff 2 , ω 1 and ω 2. Is possible. Even with the above-mentioned position control response transfer function G (s), the position conversion value can be obtained with an appropriate value as long as the motor control is such that ff 2 takes a value close to 0.

<構成7>
構成7のモータ制御方法においては、構成3における位置制御応答伝達関数(Gs)として、上述の基本式を用いる。
<Structure 7>
In the motor control method of configuration 7, the above basic equation is used as the position control response transfer function (Gs) in configuration 3.

<構成7の作用効果>
構成7においては、ff、ff、ω、及びωの全てを含む位置制御応答伝達関数G(s)を用いて、位置変換値を求める。構成7によれば、ff、ff、ω、及びωの全てを含まない位置制御応答伝達関数G(s)を用いる場合に比べて、適切な値の位置変換値を精度良く求めることができる。
<Action and effect of configuration 7>
In the configuration 7, the position conversion value is obtained by using the position control response transfer function G (s) including all of ff 1 , ff 2 , ω 1 , and ω 2. According to the configuration 7, the position conversion value of an appropriate value is accurately obtained as compared with the case of using the position control response transfer function G (s) which does not include all of ff 1 , ff 2 , ω 1 , and ω 2. be able to.

<構成8、9>
構成8のモータ制御方法は、構成1乃至3の何れかを具備する。構成9のモータ制御方法は、構成4乃至7の何れかを具備する。構成8、9のモータ制御方法は、モータ22の回転位置を検出するロータリーエンコーダ30から発信される位置検出値の異常の有無を検出するステップ(図3の38)を具備する。また、構成8、9のモータ制御方法は、位置検出値の異常が検出されない場合に、位置指令値と位置検出値とに基づく検出位置フィードバック制御によってモータ22を駆動するステップを具備する。また、構成8、9のモータ制御方法では、位置検出値の異常が検出された場合に、所定の高速角速度領域では、モータ22に発生する誘起電圧に基づいて推定したモータ22の位置推定値(回転位置推定値)に基づくセンサレスベクトル制御によってモータ22を駆動する。一方で、高速回転領域よりも低い低速回転領域では、オープンループ制御によってモータ22を駆動する。
<Structures 8 and 9>
The motor control method of configuration 8 includes any of configurations 1 to 3. The motor control method of configuration 9 includes any of configurations 4 to 7. The motor control method of configurations 8 and 9 includes a step (38 in FIG. 3) of detecting the presence or absence of an abnormality in the position detection value transmitted from the rotary encoder 30 that detects the rotation position of the motor 22. Further, the motor control method of configurations 8 and 9 includes a step of driving the motor 22 by detection position feedback control based on the position command value and the position detection value when an abnormality of the position detection value is not detected. Further, in the motor control methods of configurations 8 and 9, when an abnormality in the position detection value is detected, the position estimation value of the motor 22 estimated based on the induced voltage generated in the motor 22 in a predetermined high-speed angular velocity region ( The motor 22 is driven by sensorless vector control based on the rotation position estimated value). On the other hand, in the low speed rotation region lower than the high speed rotation region, the motor 22 is driven by open loop control.

<構成8、9の作用効果>
構成8によれば、位置検出値の異常が発生した場合に、検出位置フィードバックするフィードバック制御を行う場合と同様の挙動により、モータ22の駆動を停止させることができる。
<Actions and effects of configurations 8 and 9>
According to the configuration 8, when an abnormality of the position detection value occurs, the drive of the motor 22 can be stopped by the same behavior as in the case of performing feedback control for feeding back the detected position.

<構成10>
構成10のモータ制御方法は、構成9の構成を備える。構成10のモータ制御方法において、検出位置フィードバック制御又はセンサレスベクトル制御から、オープンループ制御に切り替わった直後のωが、切り換え直前の検出フィードバック制御における位置指令値と位置検出値とに基づいて、又は切り換え直前のセンサレスベクトル制御における位置指令値と位置推定値(回転位置推定値)とに基づいて算出される。
<Structure 10>
The motor control method of configuration 10 includes the configuration of configuration 9. In the motor control method of configuration 10, ω 2 immediately after switching from the detection position feedback control or the sensorless vector control to the open loop control is based on the position command value and the position detection value in the detection feedback control immediately before the switching, or. It is calculated based on the position command value and the position estimation value (rotation position estimation value) in the sensorless vector control immediately before switching.

<構成10の作用効果>
構成10においては、検出位置フィードバック制御、又はセンサレスベクトル制御からオープンループ制御に切り換える直前に、位置指令値と位置検出値(又は位置推定値)との偏差と、位置検出値(又は位置推定値)に基づいて推定した速度とに基づいて算出ωを算出する。そして、算出結果を、切り換え直後の位置制御応答伝達関数G(s)におけるωとして用いる。かかる構成によれば、切り換え直後におけるモータの位置や速度の急激な変動の発生を抑えることができる。
<Action and effect of configuration 10>
In configuration 10, the deviation between the position command value and the position detection value (or position estimation value) and the position detection value (or position estimation value) immediately before switching from the detection position feedback control or the sensorless vector control to the open loop control. Calculate ω 2 based on the speed estimated based on. Then, the calculation result is used as ω 2 in the position control response transfer function G (s) immediately after switching. According to such a configuration, it is possible to suppress the occurrence of sudden fluctuations in the position and speed of the motor immediately after switching.

<構成11>
構成11のモータ駆動装置20は、構成1乃至10の何れかのモータ制御方法によってモータ22の駆動を制御する。
<Structure 11>
The motor drive device 20 of the configuration 11 controls the drive of the motor 22 by the motor control method according to any one of the configurations 1 to 10.

<構成11の作用効果>
構成11によれば、構成1乃至10の何れかのモータ制御方法を用いることで、制御方式を、検出位置フィードバック制御、又はセンサレスベクトル制御から、オープンループ制御に切り換えたときのモータの脱調や振動の発生を抑えることができる。
<Action and effect of configuration 11>
According to the configuration 11, by using the motor control method according to any one of the configurations 1 to 10, the step-out of the motor when the control method is switched from the detection position feedback control or the sensorless vector control to the open loop control can be achieved. The generation of vibration can be suppressed.

<構成12>
構成12の産業用ロボット1の制御方法は、複数のモータ22A、22Bの駆動を個別に制御して産業用ロボット1のアーム2の位置を変化させ、複数のモータ22A、22Bにおけるそれぞれの駆動を、構成1乃至9の何れかのモータ制御方法によって制御する。
<Structure 12>
In the control method of the industrial robot 1 of the configuration 12, the driving of the plurality of motors 22A and 22B is individually controlled to change the position of the arm 2 of the industrial robot 1 and the driving of the plurality of motors 22A and 22B is performed. , It is controlled by the motor control method according to any one of configurations 1 to 9.

<構成13>
構成13の産業用ロボット1は、複数のモータ22A、22Bの駆動を個別に制御してアーム2の位置を変化させ、複数のモータ22A、22Bにおけるそれぞれの駆動を、構成10のモータ駆動装置20によって制御する。
<Structure 13>
The industrial robot 1 of the configuration 13 individually controls the drive of the plurality of motors 22A and 22B to change the position of the arm 2, and drives each of the plurality of motors 22A and 22B in the motor drive device 20 of the configuration 10. Controlled by.

<構成12、13の作用効果>
構成12、13においては、アーム2の駆動源となる複数のモータ22A、22Bのうち、位置検出値の異常が発生したモータの回転動作をセンサレスベクトル制御又はオープンループ制御によって適切に制御しつつ、他のモータの回転動作を検出位置フィードバック生後によって制御して、全てのモータ22の回転を適切に停止させる。かかる構成によれば、何れか1つのモータ22において位置検出値の異常が発生したときに、全てのモータ22を直ちに強制停止させることによるアーム2の不適切な動作の発生を回避することができる。
<Actions and effects of configurations 12 and 13>
In configurations 12 and 13, among the plurality of motors 22A and 22B that are the drive sources of the arm 2, the rotational operation of the motor in which the abnormal position detection value occurs is appropriately controlled by sensorless vector control or open loop control, while being appropriately controlled. The rotation operation of the other motors is controlled by the detection position feedback after birth to appropriately stop the rotation of all the motors 22. According to such a configuration, when an abnormality of the position detection value occurs in any one of the motors 22, it is possible to avoid the occurrence of improper operation of the arm 2 by immediately forcibly stopping all the motors 22. ..

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。実施形態は、発明の範囲及び要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications and modifications can be made within the scope of the gist thereof. The embodiments are included in the scope and gist of the invention, and at the same time, are included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1:産業用ロボット、 2:アーム、 20:モータ駆動装置、 21:制御モード選択部、 22:モータ、 23:位置速度制御部、 24:ベクトル制御DQ軸電流指令生成部、 25:第1セレクター、 26:電流制御部、 27:DQ逆変換部、 28;PWM制御部、 29:インバータ、 30:ロータリーエンコーダ(回転位置検出器)、 31:電流検出部、 32:第2セレクター、 33:ベクトル制御電気角生成部、 34:第3セレクター、 35:位置推定部、 36:オープンループ制御電気角生成部、 37:オープンループ制御DQ軸電流指令生成部、 38エンコーダ通信異常判定部、 39:DQ変換部、 100:上位コントローラ

1: Industrial robot, 2: Arm, 20: Motor drive, 21: Control mode selection unit, 22: Motor, 23: Position speed control unit, 24: Vector control DQ axis current command generation unit, 25: First selector , 26: Current control unit, 27: DQ reverse conversion unit, 28; PWM control unit, 29: Inverter, 30: Rotary encoder (rotation position detector), 31: Current detector, 32: Second selector, 33: Vector Control electric angle generation unit, 34: 3rd selector, 35: position estimation unit, 36: open loop control electric angle generation unit, 37: open loop control DQ axis current command generation unit, 38 encoder communication abnormality determination unit, 39: DQ Conversion unit, 100: Upper controller

Claims (13)

モータを電流引込法によるオープンループ制御によって駆動するモータ制御方法において、
信号発信手段から発信される回転位置指令信号と、モータに搭載された回転位置検出器から発信される回転位置信号とに基づくフィードバック制御によってモータを駆動する構成における前記回転位置指令信号に応答した後のモータの回転位置、及びモータに流される電流をシミュレーションするステップと、シミュレーションによって得られた回転位置シミュレーション値に応じた電気角を算出するステップと、前記電気角に基づいて前記モータに電圧を印加するステップとを具備し、
前記回転位置及び前記電流をシミュレーションするステップにて、前記回転位置シミュレーション値を前記回転位置指令信号に追従させるように仮想的に制御する位置仮想制御ステップと、前記電流をシミュレーションする電流シミュレーションステップとを実行し、
前記位置仮想制御ステップにて、前記回転位置指令信号と、前記電流シミュレーションステップで得られた電流シミュレーション値とに基づいてモータに対する電圧指令値を算出し、
前記電流シミュレーションステップにて、モータ及び負荷機械を含む機械系及び電気系のモデルに前記電圧指令値を入力し、前記モデルから前記回転位置シミュレーション値及び前記電流シミュレーション値を出力する
ことを特徴とするモータ制御方法。
In the motor control method in which the motor is driven by open-loop control by the current drawing method,
After responding to the rotation position command signal in the configuration in which the motor is driven by feedback control based on the rotation position command signal transmitted from the signal transmitting means and the rotation position signal transmitted from the rotation position detector mounted on the motor. A step of simulating the rotation position of the motor and the current flowing through the motor, a step of calculating an electric angle according to the rotation position simulation value obtained by the simulation, and applying a voltage to the motor based on the electric angle. Equipped with steps to
In the step of simulating the rotation position and the current, a position virtual control step that virtually controls the rotation position simulation value so as to follow the rotation position command signal and a current simulation step that simulates the current are provided. Run and
In the position virtual control step, the voltage command value for the motor is calculated based on the rotation position command signal and the current simulation value obtained in the current simulation step.
In the current simulation step, the voltage command value is input to the mechanical and electrical models including the motor and the load machine, and the rotation position simulation value and the current simulation value are output from the model. Motor control method.
モータを電流引込法によるオープンループ制御によって駆動するモータ制御方法において、
信号発信手段から発信される回転位置指令信号と、モータに搭載された回転位置検出器から発信される回転位置信号とに基づくフィードバック制御によってモータを駆動する構成における前記回転位置指令信号に応答した後のモータの回転位置をシミュレーションするステップと、シミュレーションによって得られた回転位置シミュレーション値に応じた電気角を算出するステップと、前記電気角に基づいて前記モータに電流を供給するステップとを具備し、
前記回転位置をシミュレーションするステップにて、前記回転位置シミュレーション値を前記回転位置指令信号に追従させるように仮想的に制御する位置仮想制御ステップと、前記回転位置シミュレーション値を得るシミュレーション値取得ステップとを実行し、
前記位置仮想制御ステップにて、前記回転位置指令信号に基づいて、必要なトルクをモータに発生させるためのトルク指令値を算出し、
前記シミュレーション値取得ステップにて、モータ及び負荷機器を含む機械系のモデルに前記トルク指令値を入力し、前記モデルから前記回転位置シミュレーション値を出力する
ことを特徴とするモータ制御方法。
In the motor control method in which the motor is driven by open loop control by the current drawing method,
After responding to the rotation position command signal in the configuration in which the motor is driven by feedback control based on the rotation position command signal transmitted from the signal transmitting means and the rotation position signal transmitted from the rotation position detector mounted on the motor. It includes a step of simulating the rotation position of the motor, a step of calculating an electric angle according to the rotation position simulation value obtained by the simulation, and a step of supplying a current to the motor based on the electric angle.
In the step of simulating the rotation position, a position virtual control step of virtually controlling the rotation position simulation value so as to follow the rotation position command signal and a simulation value acquisition step of obtaining the rotation position simulation value are performed. Run and
In the position virtual control step, a torque command value for generating a required torque in the motor is calculated based on the rotation position command signal.
A motor control method characterized in that, in the simulation value acquisition step, the torque command value is input to a mechanical model including a motor and a load device, and the rotation position simulation value is output from the model.
モータを電流引込法によるオープンループ制御によって駆動するモータ制御方法において、
信号発信手段から発信される回転位置指令信号を、位置制御応答伝達関数により、前記回転位置指令信号に応答した後のモータの回転位置に変換するステップと、前記回転位置に応じた電気角を算出するステップと、前記電気角に基づいて前記モータに電圧を印加するステップとを具備する
ことを特徴とするモータ制御方法。
In the motor control method in which the motor is driven by open loop control by the current drawing method,
The step of converting the rotation position command signal transmitted from the signal transmitting means into the rotation position of the motor after responding to the rotation position command signal by the position control response transmission function, and the electric angle corresponding to the rotation position are calculated. A motor control method comprising a step of applying a voltage to the motor based on the electric angle.
前記位置制御応答伝達関数が、次式
Figure 2021125943
における右辺を改変した次式
Figure 2021125943
である
ことを特徴とする請求項3に記載のモータ制御方法。
The position control response transfer function is expressed by the following equation.
Figure 2021125943
The following equation modified from the right side of
Figure 2021125943
The motor control method according to claim 3, wherein the motor control method is characterized by the above.
前記位置制御応答伝達関数が、次式
Figure 2021125943
における右辺を改変した次式
Figure 2021125943
である
ことを特徴とする請求項3に記載のモータ制御方法。
The position control response transfer function is expressed by the following equation.
Figure 2021125943
The following equation modified from the right side of
Figure 2021125943
The motor control method according to claim 3, wherein the motor control method is characterized by the above.
前記位置制御応答伝達関数が、次式
Figure 2021125943
における右辺を改変した次式
Figure 2021125943
である
ことを特徴とする請求項3に記載のモータ制御方法。
The position control response transfer function is expressed by the following equation.
Figure 2021125943
The following equation modified from the right side of
Figure 2021125943
The motor control method according to claim 3, wherein the motor control method is characterized by the above.
前記位置制御応答伝達関数が、次式
Figure 2021125943
である
ことを特徴とする請求項3に記載のモータ制御方法。
The position control response transfer function is expressed by the following equation.
Figure 2021125943
The motor control method according to claim 3, wherein the motor control method is characterized by the above.
モータの回転位置を検出する回転位置検出器から発信される回転位置信号の異常の有無を検出するステップと、
前記回転位置信号の異常が検出されない場合に、信号発信手段から発信される回転位置指令信号と、前記回転位置信号とに基づくフィードバック制御によって前記モータを駆動するステップと、
前記回転位置信号の異常が検出された場合に、所定の高速角速度領域では、前記モータに発生する誘起電圧に基づいて推定したモ前記モータの回転位置推定値に基づくセンサレスベクトル制御によって前記モータを駆動する一方で、前記高速回転領域よりも低い低速回転領域では、オープンループ制御によって前記モータを駆動する
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のモータ制御方法。
The step of detecting the presence or absence of abnormality in the rotation position signal transmitted from the rotation position detector that detects the rotation position of the motor, and
A step of driving the motor by feedback control based on the rotation position command signal transmitted from the signal transmitting means and the rotation position signal when the abnormality of the rotation position signal is not detected.
When an abnormality in the rotation position signal is detected, in a predetermined high-speed angular velocity region, the motor is driven by sensorless vector control based on the rotation position estimation value of the motor estimated based on the induced voltage generated in the motor. On the other hand, the motor control method according to any one of claims 1 to 3, wherein the motor is driven by open loop control in a low speed rotation region lower than the high speed rotation region.
モータの回転位置を検出する回転位置検出器から発信される回転位置信号の異常の有無を検出するステップと、
前記回転位置信号の異常が検出されない場合に、信号発信手段から発信される回転位置指令信号と、前記回転位置信号とに基づくフィードバック制御によって前記モータを駆動するステップと、
前記回転位置信号の異常が検出された場合に、所定の高速角速度領域では、前記モータに発生する誘起電圧に基づいて推定したモ前記モータの回転位置推定値に基づくセンサレスベクトル制御によって前記モータを駆動する一方で、前記高速回転領域よりも低い低速回転領域では、オープンループ制御によって前記モータを駆動する
ことを特徴とする請求項4乃至7の何れか一項に記載のモータ制御方法。
The step of detecting the presence or absence of abnormality in the rotation position signal transmitted from the rotation position detector that detects the rotation position of the motor, and
A step of driving the motor by feedback control based on the rotation position command signal transmitted from the signal transmitting means and the rotation position signal when the abnormality of the rotation position signal is not detected.
When an abnormality in the rotation position signal is detected, in a predetermined high-speed angular velocity region, the motor is driven by sensorless vector control based on the rotation position estimation value of the motor estimated based on the induced voltage generated in the motor. On the other hand, the motor control method according to any one of claims 4 to 7, wherein the motor is driven by open loop control in a low speed rotation region lower than the high speed rotation region.
前記フィードバック制御又は前記センサレスベクトル制御から、前記オープンループ制御に切り替わった直後のωが、切り換え直前の前記フィードバック制御における前記回転位置指令信号と前記回転位置信号とに基づいて、又は切り換え直前の前記センサレスベクトル制御における前記回転位置指令信号と前記回転位置推定値とに基づいて算出される
ことを特徴とする請求項9に記載のモータ制御方法。
The ω 2 immediately after switching from the feedback control or the sensorless vector control to the open loop control is based on the rotation position command signal and the rotation position signal in the feedback control immediately before the switching, or just before the switching. The motor control method according to claim 9, wherein the motor control method is calculated based on the rotation position command signal and the rotation position estimated value in sensorless vector control.
モータの駆動を制御するモータ駆動装置であって、
請求項1乃至10の何れか1項に記載のモータ制御方法によって前記モータの駆動を制御する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
A motor drive device that controls the drive of a motor.
A motor driving device, characterized in that the driving of the motor is controlled by the motor control method according to any one of claims 1 to 10.
複数のモータの駆動を個別に制御して産業用ロボットのアームの位置を変化させる産業用ロボットの制御方法であって、
複数のモータにおけるそれぞれの駆動を、請求項1乃至10の何れか1項に記載のモータ制御方法によって制御する
ことを特徴とする産業用ロボットの制御方法。
It is a control method for an industrial robot that changes the position of the arm of the industrial robot by individually controlling the drive of multiple motors.
A control method for an industrial robot, wherein each drive of a plurality of motors is controlled by the motor control method according to any one of claims 1 to 10.
複数のモータの駆動を個別に制御してアームの位置を変化させる産業用ロボットであって、
複数のモータにおけるそれぞれの駆動を、請求項11に記載のモータ駆動装置によって制御する
ことを特徴とする産業用ロボット。


An industrial robot that individually controls the drive of multiple motors to change the position of the arm.
An industrial robot characterized in that the drive of each of a plurality of motors is controlled by the motor drive device according to claim 11.


JP2020017143A 2020-02-04 2020-02-04 Motor control method, motor drive device, industrial robot control method, and industrial robot Active JP7390914B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020017143A JP7390914B2 (en) 2020-02-04 2020-02-04 Motor control method, motor drive device, industrial robot control method, and industrial robot
KR1020210007883A KR102567832B1 (en) 2020-02-04 2021-01-20 Motor control method, motor drive device, industrial robot control method, and industrial robot
CN202110142745.1A CN113285645B (en) 2020-02-04 2021-02-02 Motor control method, motor drive device, control method for industrial robot, and industrial robot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020017143A JP7390914B2 (en) 2020-02-04 2020-02-04 Motor control method, motor drive device, industrial robot control method, and industrial robot

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2021125943A true JP2021125943A (en) 2021-08-30
JP2021125943A5 JP2021125943A5 (en) 2023-01-24
JP7390914B2 JP7390914B2 (en) 2023-12-04

Family

ID=77275547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020017143A Active JP7390914B2 (en) 2020-02-04 2020-02-04 Motor control method, motor drive device, industrial robot control method, and industrial robot

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7390914B2 (en)
KR (1) KR102567832B1 (en)
CN (1) CN113285645B (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005094964A (en) * 2003-09-19 2005-04-07 Yaskawa Electric Corp Motor control device and method therefor
JP2011067017A (en) * 2009-09-17 2011-03-31 Denso Wave Inc Robot controller and control method
JP2018007473A (en) * 2016-07-06 2018-01-11 富士電機株式会社 Control device for permanent magnet type synchronous motor
JP2018007533A (en) * 2016-07-08 2018-01-11 株式会社リコー Motor control device, motor drive device, motor drive system, image formation device, and transport device

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3404388B2 (en) * 2001-10-26 2003-05-06 三菱電機株式会社 Motor control method
JP4370754B2 (en) * 2002-04-02 2009-11-25 株式会社安川電機 Sensorless control device and control method for AC motor
JP4270079B2 (en) * 2003-09-05 2009-05-27 日産自動車株式会社 Driving force control device
JP2005210813A (en) * 2004-01-21 2005-08-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Brushless dc motor system and brushless dc motor drive method
JP2006158046A (en) * 2004-11-26 2006-06-15 Yaskawa Electric Corp Sensorless control method and apparatus of ac electric motor
JP2009189146A (en) * 2008-02-06 2009-08-20 Calsonic Kansei Corp Control unit for electric motor
JP5947075B2 (en) * 2012-03-23 2016-07-06 Dmg森精機株式会社 Synchronous motor control device and synchronous motor control method
KR102039325B1 (en) * 2015-09-17 2019-11-01 엘에스산전 주식회사 Method for estimating parameter of induction machines
KR20170034251A (en) * 2015-09-18 2017-03-28 한국전력공사 Sensorless control apparatus for synchronous motor and method thereof
JP2019068586A (en) * 2017-09-29 2019-04-25 日本電産テクノモータ株式会社 Motor controller and motor control method
JP2019083673A (en) * 2017-11-01 2019-05-30 株式会社明電舎 Inverter and motor drive control method
JP7266439B2 (en) 2018-04-11 2023-04-28 キヤノン株式会社 Motor controller and its control method
JP2019208329A (en) * 2018-05-30 2019-12-05 ダイヤモンド電機株式会社 Sensorless vector control device and sensorless vector control method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005094964A (en) * 2003-09-19 2005-04-07 Yaskawa Electric Corp Motor control device and method therefor
JP2011067017A (en) * 2009-09-17 2011-03-31 Denso Wave Inc Robot controller and control method
JP2018007473A (en) * 2016-07-06 2018-01-11 富士電機株式会社 Control device for permanent magnet type synchronous motor
JP2018007533A (en) * 2016-07-08 2018-01-11 株式会社リコー Motor control device, motor drive device, motor drive system, image formation device, and transport device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210099514A (en) 2021-08-12
JP7390914B2 (en) 2023-12-04
KR102567832B1 (en) 2023-08-18
CN113285645A (en) 2021-08-20
CN113285645B (en) 2024-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101635555B (en) Motor control device, motor control system, motor control module and refrigerating unit
JP2011147287A (en) Estimation device of magnetic pole position of motor
JP2012228127A (en) Motor controller
CN108923468B (en) Seamless smooth switching method and system for virtual synchronous motor
JP2012239250A (en) Applied-voltage electrical angle setting method for synchronous motor and motor controller
JP6726390B2 (en) Controller for permanent magnet type synchronous motor
JP5332904B2 (en) AC motor sensorless control device
Singh et al. Performance investigation of permanent magnet synchronous motor drive using vector controlled technique
JPH0993999A (en) Current control method for servomotor
JP2021125943A (en) Motor control method, motor driving device, industrial robot control method, and industrial robot
JP7082369B2 (en) Motor drive
JP7428527B2 (en) Motor control method, motor drive device, industrial robot control method, and industrial robot
Arafa et al. High-performance elevator traction using direct torque controlled induction motor drive
KR102515961B1 (en) Motor control method, motor drive device, industrial robot control method, and industrial robot
Przeniosło et al. Development of microprocessor, time optimized stepper motor driving algorithm
JP2005039889A (en) Method for controlling electric motor
JP2021171867A (en) Power tool system, control method, and program
Yeam et al. Speed control of single inverter dual PMSM drives using sliding mode control
JP2006020454A (en) Controller for permanent magnet synchronous motor
JP2021023042A (en) Motor control device
WO2022168340A1 (en) Motor control device
JP2001238493A (en) Control unit of generator
JPH1118498A (en) Controller for servo motor
CN108476009A (en) The control system of permanent magnet-type synchronous motor and the control method of permanent magnet-type synchronous motor
JP2024021296A (en) Magnetic pole position estimation device and magnetic pole position estimation method

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20221012

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20221021

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230113

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230113

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231018

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: 20231031

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231121

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7390914

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150