JP2838578B2 - Motor control device, disturbance load torque estimation device - Google Patents

Motor control device, disturbance load torque estimation device

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JP2838578B2
JP2838578B2 JP2161065A JP16106590A JP2838578B2 JP 2838578 B2 JP2838578 B2 JP 2838578B2 JP 2161065 A JP2161065 A JP 2161065A JP 16106590 A JP16106590 A JP 16106590A JP 2838578 B2 JP2838578 B2 JP 2838578B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、モータの速度やトルクを高精度に制御する
モータ制御装置に係り、特に産業用ロボット等のアクチ
ュエータを構成するサーボモータに好適なものに関す
る。
The present invention relates to a motor control device that controls the speed and torque of a motor with high accuracy, and is particularly suitable for a servo motor that constitutes an actuator of an industrial robot or the like. About things.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

モータの速度制御では、一般に、モータの検出速度と
指令速度との差に応じてモータ電流を制御し、これによ
りモータの発生トルクを制御することが行われている。
しかし、高精度の速度制御が要求される分野では、モー
タに作用する負荷外乱(トルク)の影響を受けないよう
にすることが必要である。そこで、従来、モータに作用
する外乱負荷トルクを推定により求め、その外乱負荷ト
ルク推定値を速度制御系のトルク指令値又はその相当値
(例えば、電流指令値)に加算することにより、負荷外
乱分を補償して、速度変動を打消すことが提案されてい
る。そのような外乱負荷トルクを推定する方法として、
例えば、電気学会・産業電力電気応用研究会資料「2自
由度制御系のパラメトリゼーションに基づくロバストサ
ーボ系の設計」(1989年2月22日)に2つの方法が記載
されている。
In motor speed control, generally, a motor current is controlled in accordance with a difference between a detected speed of the motor and a command speed, thereby controlling a generated torque of the motor.
However, in a field where high-precision speed control is required, it is necessary not to be affected by load disturbance (torque) acting on the motor. Therefore, conventionally, a disturbance load torque acting on a motor is obtained by estimation, and the disturbance load torque estimated value is added to a torque command value of a speed control system or its equivalent value (for example, a current command value) to obtain a load disturbance component. To compensate for speed fluctuations. As a method of estimating such disturbance load torque,
For example, two methods are described in "Design of a Robust Servo System Based on Parameterization of a Two-Degree-of-Freedom Control System" (February 22, 1989), a document of the Institute of Electrical Engineers of Japan and the Institute of Industrial Power Electrical Engineers of Japan.

第1の方法は、モータ及び負荷を含む運動系の慣性モ
ーメントとモータ速度の微分値(加速度)から加速(減
速)トルクを求め、これをモータの発生トルクから減算
して外乱負荷トルクの推定値を求める方法である。すな
わち、モータ発生トルクτは外乱負荷トルクτとし、
モータ速度をω、運動系の慣性モーメントをJとする
と、次式(1)で表わせる。したがって、その逆システ
ムにより、次式(2)で表わすように、外乱負荷トルク
の推定値 を得ることができる。なお、は制御則で用いるために
定めた慣性モーメントの模擬値である。
In the first method, an acceleration (deceleration) torque is obtained from a moment of inertia of a motion system including a motor and a load and a differential value (acceleration) of the motor speed, and the obtained torque is subtracted from a generated torque of the motor to obtain an estimated value of a disturbance load torque. It is a method of seeking. That is, the motor generated torque τ is a disturbance load torque τ d ,
Assuming that the motor speed is ω and the moment of inertia of the motion system is J, it can be expressed by the following equation (1). Therefore, by the inverse system, the estimated value of the disturbance load torque is expressed by the following equation (2). Can be obtained. Is a simulated value of the moment of inertia determined for use in the control law.

この第1の方法によれば、速度ωを検出して微分値を
求め、これと発生トルクとから外乱負荷トルクを推定し
ているため、制御的に遅れのない外乱負荷トルク推定値
が得られるという利点がある。
According to the first method, the differential value is obtained by detecting the speed ω, and the disturbance load torque is estimated from the differential value and the generated torque, so that a disturbance load torque estimated value without control delay can be obtained. There is an advantage.

一方、第2の方法は、いわゆる状態オブザーバと称さ
れるものである。これはモータ及び負荷を含む運動系の
動特性の順モデル(モータの発生トルクτを入力として
モータ速度ωを出力とするモデル)を有し、このモデル
にモータの発生トルクの検出値を入力し、そのモデルの
出力であるモータ速度とその検出値との差に基づいて外
乱負荷トルク推定値 を求めるようにしたもので、またこの求めた外乱負荷ト
ルク推定値 を前記モデルの入力に負帰還するようにしたものであ
る。なお、負帰還のゲイン(オブザーバゲイン)により
定まる時定数で外乱負荷トルクを推定できる。
On the other hand, the second method is a so-called state observer. It has a forward model of the dynamic characteristics of the motion system including the motor and the load (a model in which the motor generated torque τ is input and the motor speed ω is output), and the detected value of the motor generated torque is input to this model. , The disturbance load torque estimated value based on the difference between the motor speed output from the model and the detected value. And the obtained disturbance load torque estimated value Is negatively fed back to the input of the model. The disturbance load torque can be estimated with a time constant determined by the gain of the negative feedback (observer gain).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、上記従来の外乱負荷トルク推定法によれば、
次に述べるような問題点がある。
However, according to the conventional disturbance load torque estimation method,
There are the following problems.

まず、第1の方法によれば、速度ωの微分値を演算に
より求めるため、速いトルク変動が生ずる領域において
雑音の影響を受けやすく、制御系が不安定になりやすい
という問題がある。また、式(2)から明らかなよう
に、慣性モーメントの模擬値を含んでいるため、実際
の運動系の慣性モーメントが時間的に変化するような場
合(例えば、ロボットアームの伸縮等)には推定精度が
低下する。更に、高次の質量系の場合には、簡単には慣
性モーメントを模擬できないという問題がある。
First, according to the first method, since the differential value of the speed ω is obtained by calculation, there is a problem that the control system is easily affected by noise in a region where a fast torque fluctuation occurs, and the control system is likely to be unstable. Further, as is apparent from Equation (2), since the simulation value of the moment of inertia is included, when the moment of inertia of the actual motion system changes with time (for example, expansion and contraction of the robot arm, etc.). The estimation accuracy decreases. Further, in the case of a high-order mass system, there is a problem that the moment of inertia cannot be easily simulated.

この点、第2の状態オブザーバによる方法では、負帰
還ループを有するから、上述のような慣性モーメントの
変動には対応できる。しかし、負帰還を働かして漸近的
に推定するようにしていることから、推定に時間遅れが
ある。これはオブザーバゲインの大きさにより推定に要
する時間を短くできるが、演算周期との関係でオブザー
バゲインを十分大きく設定できない条件の場合には、推
定速度が遅くなってしまうという問題がある。
In this regard, since the method using the second state observer has a negative feedback loop, it can cope with the above-described fluctuation of the moment of inertia. However, since the estimation is performed asymptotically using negative feedback, there is a time delay in the estimation. Although the time required for the estimation can be shortened by the magnitude of the observer gain, there is a problem that the estimation speed becomes slow under conditions where the observer gain cannot be set sufficiently large due to the calculation cycle.

本発明の目的は、慣性モーメント等のパラメータの変
動に対応でき、かつ高速で精度よく外乱負荷トルクを推
定できる外乱負荷トルク推定装置を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a disturbance load torque estimating apparatus which can cope with fluctuations of parameters such as a moment of inertia and which can quickly and accurately estimate a disturbance load torque.

また、上記のような外乱負荷トルク推定装置を具備
し、応答性の高い高精度の速度制御を行わせることがで
きるモータ制御装置又はロボット制御システムを提供す
ることにある。
Another object of the present invention is to provide a motor control device or a robot control system including the disturbance load torque estimation device as described above and capable of performing highly responsive and highly accurate speed control.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記第1の目的を達成するため、本発明の外乱負荷ト
ルク推定装置は、モータの発生トルクと速度の検出値を
それぞれ入力とする第1と第2の外乱負荷トルク推定手
段を有してなり、 前記第1の外乱負荷トルク推定手段は、モータ速度検
出値の微分値又は1次遅れ要素を含む近似微分値のいず
れか一方を求め、この微分値又は近似微分値にモータ軸
に換算したモータおよび負荷を含む運動系の慣性モーメ
ントを乗じ、これにより得られた値を前記発生トルク検
出値から減じて第1の外乱負荷トルク推定値を求めるも
のとされ、 前記第2の外乱負荷トルク推定手段は、前記モータの
発生トルクに対する前記運動系の速度特性の順モデルを
有し、このモデルに前記発生トルク検出値を入力し、そ
のモデル出力と前記モータ速度検出値の差に比例又は比
例積分のいずれか一方の処理をして第2の外乱負荷トル
ク推定値を求めるものとされ、 前記第1と第2の外乱負荷トルク推定値の和を外乱負
荷トルク推定値とするとともに、この外乱負荷トルク推
定値を前記モデルの入力に負帰還するようにしたのであ
る。
In order to achieve the first object, the disturbance load torque estimating apparatus of the present invention has first and second disturbance load torque estimating means that receive the detected values of the generated torque and the speed of the motor as inputs. The first disturbance load torque estimating means obtains one of a differential value of the motor speed detection value and an approximate differential value including a first-order lag element, and converts the differential value or the approximate differential value into a motor shaft. And a moment of inertia of a motion system including a load, and a value obtained thereby is subtracted from the detected torque to obtain a first disturbance load torque estimation value. The second disturbance load torque estimation means Has a forward model of the speed characteristic of the motion system with respect to the generated torque of the motor, inputs the generated torque detection value to this model, and is proportional to the difference between the model output and the motor speed detection value. Is to calculate a second disturbance load torque estimated value by performing one of the processes of proportional integration, and the sum of the first and second disturbance load torque estimated values is used as a disturbance load torque estimated value, This disturbance load torque estimated value is negatively fed back to the input of the model.

また、上記第2の目的を達成するため、本発明のモー
タ制御装置又はロボット制御システムは、上記外乱負荷
トルク推定装置を用い、これにより推定された外乱負荷
トルク推定値を負帰還して速度制御又はトルク制御を行
うようにしたものである。
In order to achieve the second object, the motor control device or the robot control system according to the present invention uses the disturbance load torque estimating device, and performs speed control by negatively feeding back the disturbance load torque estimation value estimated by the disturbance control torque estimation device. Alternatively, torque control is performed.

〔作用〕[Action]

このように構成されることから、本発明によれば、次
の作用により上記目的が達成される。
With such a configuration, according to the present invention, the above object is achieved by the following operations.

まず、第1の外乱負荷トルク推定手段は、基本的に速
度を微分して外乱負荷トルクを測定するものであるか
ら、遅れのない推定を行うことができる。しかし、高周
波領域の雑音を除去するためにゲインを余り大きくでき
ないことから、定常的にオフセット量を含んだ推定値に
なる。一方、第2の外乱負荷トルク推定手段は、状態オ
ブザーバであるから、上記のようなオフセットを除去で
きるかわりに、オブザーバゲインに応じた時定数の遅れ
を伴う。この点、本発明は、上記両者の利点を組み合わ
せたものであり、要求される制御の応答性と精度に合わ
せて、第1と第2の外乱負荷トルク推定手段に係る微分
ゲインとオブザーバゲインの割合を調整することによ
り、遅れのないかつオフセットを含まない外乱負荷トル
クを推定することができる。
First, since the first disturbance load torque estimating means basically measures the disturbance load torque by differentiating the speed, it is possible to perform the estimation without delay. However, since the gain cannot be increased so much to remove noise in a high frequency region, the estimated value constantly includes an offset amount. On the other hand, the second disturbance load torque estimating means is a state observer, so that the above-described offset can be removed, but the time constant is delayed according to the observer gain. In this regard, the present invention is a combination of the above two advantages, and the differential gain and the observer gain of the first and second disturbance load torque estimating means are adjusted in accordance with the required control responsiveness and accuracy. By adjusting the ratio, it is possible to estimate the disturbance load torque without delay and without offset.

また、本発明の外乱負荷トルク推定手段を用いてモー
タ制御のトルク補償を行うことにより、応答性よくかつ
高精度のモータ制御を実現できる。
Further, by performing the torque compensation of the motor control using the disturbance load torque estimating means of the present invention, a highly responsive and high-accuracy motor control can be realized.

また、上記外乱負荷トルク推定手段のモデル出力は、
モータの瞬時速度に相当するものであるから、このモデ
ル出力をモータ速度推定値として、モータの速度制御な
どに用いれば、タコジェネ等のアナログ系の速度検出手
段又はデコーダ等の位置検出値を時間微分して速度を検
出する速度検出手段により得られるモータ速度検出値よ
りも、応答性の優れた精度の高い検出値を得ることがで
きる。
The model output of the disturbance load torque estimating means is:
Since this model output is equivalent to the instantaneous speed of the motor, if this model output is used as a motor speed estimation value for motor speed control, etc., the time detection value of analog speed detection means such as a tachogenerator or position detection value of a decoder etc. As a result, it is possible to obtain a highly accurate detection value with excellent responsiveness, compared to the motor speed detection value obtained by the speed detection means for detecting the speed.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例を用いて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described using examples.

第1図は、本発明をモータの速度制御装置に適用して
なるブロック構成図を示している。すなわち、モータ1
により機械負荷2を所望の速度により駆動する速度制御
装置であり、モータ1としてはACモータ又はDCモータの
いずれでもよく、機械負荷2としては産業用ロボット、
サーボ装置等が適用される。モータ1は、インバータ又
はコンバータ等の電力変換装置からなるモータ駆動手段
3により駆動される。モータ駆動手段3はモータ1に供
給する電力を制御することによって、所定のトルクを発
生させてモータ速度を制御するようになっている。モー
タ1の速度指令値ωは図示していない上位の制御手段
等から、速度制御手段4に与えられるようになってい
る。速度制御手段4は速度指令値ωに応じたトルク指
令値(又は電流指令値でも同等)τ*を生成し、加算
器5を介して前記モータ制御手段3に入力する。一方、
モータ1の速度は速度検出手段6により検出され、その
検出値ωが前記速度制御手段4に負帰還され、速度指令
値ωと速度検出値ωとの差を零にするようにトルク指
令値τ*が補正される。また、モータ1の電流はモー
タ発生トルクに比例するとみなせることができることか
ら、モータ電流検出手段7によってモータ電流を検出
し、これを発生トルク検出値τとしてモータ駆動手段3
に負帰還し、トルク指令値τと発生トルク検出値τと
の差を零にするように、モータ電流が制御される。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration in which the present invention is applied to a motor speed control device. That is, the motor 1
Is a speed control device that drives the mechanical load 2 at a desired speed, and the motor 1 may be either an AC motor or a DC motor. The mechanical load 2 may be an industrial robot,
A servo device or the like is applied. The motor 1 is driven by a motor driving unit 3 including a power conversion device such as an inverter or a converter. The motor driving means 3 controls the electric power supplied to the motor 1 so as to generate a predetermined torque and control the motor speed. The speed command value ω r of the motor 1 is provided to the speed control means 4 from a higher-level control means (not shown) or the like. The speed control means 4 generates a torque command value (or a current command value) τ r * corresponding to the speed command value ω r and inputs the generated torque command value to the motor control means 3 via the adder 5. on the other hand,
The speed of the motor 1 is detected by the speed detecting means 6, and the detected value ω is negatively fed back to the speed control means 4 so that the difference between the speed command value ω r and the detected speed value ω is zero. τ r * is corrected. Further, since the current of the motor 1 can be considered to be proportional to the motor generated torque, the motor current is detected by the motor current detecting means 7 and is used as a generated torque detection value τ.
A negative feedback, so as to zero the difference between the torque command value tau r generated torque detection value tau, the motor current is controlled.

ここで、本発明の特等にかかる外乱負荷トルクτ
よるトルク指令値τの補償部分について説明する。外
乱負荷トルク推定装置8はモータの速度検出値ωと発生
トルク検出値τを入力とし、後で説明する処理により外
乱負荷トルク推定値 を求める。この求められた外乱負荷トルク推定値 は、補償手段9を通し、トルク補償値τとして前記加
算器5に入力され、前記トルク指令値τ*に加算され
る。補償手段9は入力される外乱負荷トルク推定値 の高周波成分を抑制するとともに、所望の速度制御特性
を達成するためのものである。
Here, the compensation part of the torque command value τ r by the disturbance load torque τ d according to the present invention will be described. The disturbance load torque estimating device 8 receives the motor speed detection value ω and the generated torque detection value τ as inputs, and performs a disturbance load torque estimation value by a process described later. Ask for. The estimated disturbance load torque estimated value Is input to the adder 5 as a torque compensation value τ f through the compensation means 9 and is added to the torque command value τ r *. The compensation means 9 receives the input disturbance load torque estimated value. And to achieve desired speed control characteristics.

上記外乱負荷トルク推定手段8の詳細な制御ブロック
線図の一実施例を第2図に示す。なお、第2図は第1図
の構成部分全体を伝達関数を用いて表わしたもので、ブ
ロックに付した符号のうち、第1図と同一のものは同一
の構成部分に対応する。なお、同図中Sは微分を表わす
演算子であり、速度制御手段との伝達関数はH(S)、
モータ駆動手段3の伝達関数はP(S)、モータと負荷
を含む運動系の伝達関数はブロック10で表わすもので、
補償手段9の伝達関数はQ(S)である。外乱負荷トル
ク推定装置5は、ブロック11と加算器12とゲインK1を乗
ずる係数器13とからなる第1の外乱負荷トルク推定手段
と、加算器14とブロック15と加算器16とオブザーバゲイ
ンK2を乗ずる係数器17とからなる第2の外乱負荷トルク
推定手段と、加算器18から成っている。
One embodiment of the detailed control block diagram of the disturbance load torque estimating means 8 is shown in FIG. FIG. 2 shows the entire components of FIG. 1 using transfer functions, and among the reference numerals assigned to the blocks, the same components as those in FIG. 1 correspond to the same components. In the figure, S is an operator representing differentiation, and the transfer function with the speed control means is H (S),
The transfer function of the motor driving means 3 is represented by P (S), and the transfer function of the motion system including the motor and the load is represented by block 10.
The transfer function of the compensator 9 is Q (S). Disturbance load torque estimating device 5, the block 11 and the adder 12 and the first disturbance load torque estimating means consisting of coefficient multiplier 13 for multiplying the gain K 1, the adder 14 and the block 15 and the adder 16 and the observer gain K A second disturbance load torque estimating means comprising a coefficient multiplier 17 multiplied by 2 and an adder 18.

第1の外乱負荷トルク推定手段は次式(3)により、
第1の外乱負荷トルク推定値 を求めるもので、ブロック11は速度検出値ωを微分し、
これに運動系のモータ軸換算の慣性モーメントの模擬値
(定数)を乗じて加速(又は減速)に必要なトルクを
求め、これを加算器12において発生トルクτから減算
し、これに係数器13においてゲインK1を乗算して を求める。
The first disturbance load torque estimating means is given by the following equation (3).
First disturbance load torque estimated value Block 11 differentiates the speed detection value ω,
This is multiplied by a simulated value (constant) of the inertia moment in terms of the motor axis of the motion system to obtain a torque required for acceleration (or deceleration). This is subtracted from the generated torque τ by an adder 12, Multiply by the gain K 1 at Ask for.

一方、第2の外乱負荷トルク推定手段はいわゆる状態
オブザーバであり、次式(4)に示すように、第1の外
乱負荷トルク推定値τd1に推定したい外乱負荷トルクτとの差に相当する第2
の外乱負荷トルクτd2を演算により推定するものであ
る。
On the other hand, the second disturbance load torque estimation means is a so-called state observer. As shown in the following equation (4), the first disturbance load torque estimation value τ d1 The second value corresponding to the difference from the disturbance load torque τ d to be estimated
The disturbance load torque tau d2 is to estimate by calculation.

(4)式の関係を運動系の特性式(1)に代入すると、 が得られる。このような系において、第2の成分τd2
推定する方法として、例えば、文献(岩井ほか2名著、
「オブザーバ」pp.206〜213,コロナ社、1988)にあるよ
うに、本来の特性式に対して、未知外乱(ここでは
τd2)の動特性式を追加した拡大系を作り、これを用い
て、未知外乱に対する状態オブザーバを構成する方法が
知られている。ここで、ステップ応答に対してτd2の変
化が無視できる状態、すなわち、 として状態方程式を作ると、次式(7),(8)のよう
に表わすことができる。
Substituting the relationship of equation (4) into the characteristic equation (1) of the motion system, Is obtained. In such a system, as a method for estimating the second component τ d2 , for example, the literature (Iwai et al., 2 authors,
As described in "Observer", pp.206-213, Corona, 1988), an expanded system is created by adding a dynamic characteristic equation of unknown disturbance (here, τ d2 ) to the original characteristic equation, and using this. Thus, a method of configuring a state observer for an unknown disturbance is known. Here, a state where the change of τ d2 can be ignored with respect to the step response, that is, When the state equation is made as follows, it can be expressed as the following equations (7) and (8).

言い換えれば、系の特性を次式(9)で表わしたと
き、 式(9)の変数x,u,yと係数A,B,Cを次のようにしたも
のに相当する。
In other words, when the characteristics of the system are expressed by the following equation (9), The variables x, u, y and the coefficients A, B, C in the equation (9) correspond to the following.

x=[τd2,ω]t,(tは転置行列を表わす) ここで、状態変数x=[τd2,ω]のうちモータ速
度ωは検出できることから、負荷トルクτd2のみを推定
する最小次元オブザーバは次式(10)のように構成でき
る。
x = [τ d2 , ω] t , (t represents a transposed matrix) Here, since the motor speed ω can be detected from the state variable x = [τ d2 , ω] t , the minimum dimension observer that estimates only the load torque τ d2 can be configured as in the following equation (10).

いま、 とおいたとき、式(10)の最小次元オブザーバの係数行
列D,E,M,P,Vは次式(11)のように与えられる。
Now Then, the coefficient matrices D, E, M, P, and V of the minimum-dimensional observer in Expression (10) are given as in the following Expression (11).

ここでLはオブザーバゲインである。式(11)に式
(7),(8)の関係を代入すると、次式(12)がえら
れる。
Here, L is an observer gain. By substituting the relations of equations (7) and (8) into equation (11), the following equation (12) is obtained.

ここで、は駆動系の全慣性モーメント値の模擬値
(定数)であり、また、 である。これより、負荷トルクの推定値 は、式(12)を整理して、 のように求まる。この関係式を整理して、オブザーバゲ
インLを第2のオブザーバゲインとしてK2で表わすと、
第2図における第2の負荷トルク推定手段が得られる。
Here, is a simulated value (constant) of the total inertia moment value of the drive system, and It is. From this, the estimated value of the load torque Rearranges equation (12) Is obtained as follows. To organize this relationship, when represented by K 2 the observer gain L as a second observer gain,
The second load torque estimating means in FIG. 2 is obtained.

すなわち、モータの発生トルク検出値τから負帰還さ
れる を加算器14で減算し、この値を運動系を模擬してなるブ
ロック15に導びいて、1/sで積分し速度に相当する値
を求め、これと検出速度ωとの差を加算器16で求め、そ
の差にオブザーバゲインK2を乗じて、第2の外乱負荷ト
ルク推定値 を求める。そしてこれを加算器18にて第1の外乱負荷ト
ルク推定値 に加算して、最終的な外乱負荷トルク推定値 として、前記補償手段9に出力するとともに、加算器14
に負帰還する。
That is, negative feedback is provided from the detected torque value τ of the motor. Is subtracted by an adder 14, and this value is led to a block 15 simulating a motion system, integrated at 1 / s to obtain a value corresponding to the speed, and the difference between this and the detected speed ω is calculated by an adder 14. determined at 16, is multiplied by the observer gain K 2 to the difference, the second disturbance load torque estimated value Ask for. This is added to the first disturbance load torque estimated value by the adder 18. To the final disturbance load torque estimate Is output to the compensation means 9 and the adder 14
Negative feedback to.

ここで、上述した2つのゲインK1とK2を可調整パラメ
ータとして有する外乱負荷トルク推定装置8の特性につ
いて説明する。いま、外乱負荷トルクτに対する推定
の特性を、τ=0の条件で求める。この条件では、 の関係が成立つので、ωと を消去して との関係を求める。この結果、次式(18)が得られる。
Here it will be described the characteristics of the disturbance load torque estimating device 8 having two gain K 1 and K 2 described above as adjustable parameter. Now, the estimated value for the disturbance load torque τ d Are obtained under the condition of τ = 0. In this condition, Ω and ω Erase Ask for a relationship. As a result, the following equation (18) is obtained.

ここで、Tdは第2のオブザーバゲインK2で決まる外乱
負荷トルク推定の時定数であり、次式(19)で与えられ
る。
Here, Td is the time constant of the disturbance load torque estimated determined by the second observer gain K 2, is given by the following equation (19).

ここで、第1と第2の外乱負荷トルク推定手段の相乗
作用を説明する。まず、第2図の外乱負荷トルク推定装
置8において、K2=0とすると速度微分による第1の外
乱負荷トルク推定手段のみになり、逆にK1=0とすると
状態オブザーバによる第2の外乱負荷トルク推定手段の
みになる。すなわち、上記式(18)は、K2=0のときは
次式(20)に、K1=0のときは次式(21)になる。
Here, the synergistic action of the first and second disturbance load torque estimation means will be described. First, in the disturbance load torque estimating device 8 shown in FIG. 2, when K 2 = 0, only the first disturbance load torque estimating means based on velocity differentiation is used. Conversely, when K 1 = 0, the second disturbance due to the state observer is used. Only the load torque estimating means is provided. That is, the above equation (18) becomes the following equation (20) when K 2 = 0, and the following equation (21) when K 1 = 0.

上記式(18),(20),(21)で示した外乱負荷トル
ク推定の特性の比較を、第3図を用いて説明する。ま
ず、式(20)の第1の外乱負荷トルク推定によれば、K1
=1とすることにより、時間遅れなく外乱負荷トルクを
推定できることになる。しかし、前述したように高周波
域の雑音の影響を避けるため、K1<1に制限しなければ
ならないから、外乱負荷トルクτのステップ変化に対
する推定特性は、第3図(a)に示したようになる。す
なわち、外乱負荷トルクτの変化に対し、その推定値 は高速に追従変化するが、定常的には実際の値τに対
してオフセット量を有するものとなる。これに対し、式
(21)の第2の外乱負荷トルク推定によれば、第3図
(b)に示したように、オブザーバゲインK2に対応した
時定数Tdでオフセットなく推定できる。しかし、推定時
間を短縮しようとすると、K2を大きくしなければならな
いが、K2を大きくするとオブザーバの閉ループが不安定
になるので、一定の値以下に制限しなければならない。
そのため、同図(b)に示したように、第1の外乱負荷
トルク推定に比べ、オフセット量は低減できるが、推定
に要する時間(立上り時間)が遅くなり、モータ制御の
高応答化が損なわれる。これらに対し、第1と第2の外
乱負荷トルクを組合せた第2図実施例によれば、第3図
(c)に示すように、それらの利点を組合わせた特性と
なり、短時間でオフセット量のない外乱負荷トルク推定
を得ることができ、この結果、高速で精度の高い速度制
御を実現できる。なお、ゲインK1,K2の調整はモータ1
と機械負荷2の特性及び要求される速度制御に合わせ
て、第1又は第2の外乱負荷トルク推定手段のいずれに
重きをおくかにより行う。
The comparison of the characteristics of the disturbance load torque estimation shown in the above equations (18), (20) and (21) will be described with reference to FIG. First, according to the first disturbance load torque estimation of the equation (20), K 1
By setting = 1, the disturbance load torque can be estimated without time delay. However, as described above, in order to avoid the influence of high-frequency noise, K 1 must be limited to <1. Therefore, the estimated characteristics of the disturbance load torque τ d with respect to the step change are shown in FIG. Become like That is, for a change in the disturbance load torque τ d , Although follow rapidly changing, the constant comes to have an offset amount to the actual value tau d. In contrast, according to the second disturbance load torque estimating equation (21), as shown in FIG. 3 (b), it can be estimated without offset constant Td time corresponding to observer gain K 2. However, an attempt to shorten the estimation time, but it is necessary to increase the K 2, since the closed loop observer becomes unstable by increasing the K 2, must be limited to below a certain value.
Therefore, as shown in FIG. 3B, the offset amount can be reduced as compared with the first disturbance load torque estimation, but the time required for the estimation (rise time) is delayed, and the high response of the motor control is impaired. It is. On the other hand, according to the embodiment of FIG. 2 in which the first and second disturbance load torques are combined, as shown in FIG. Disturbance load torque estimate without quantity As a result, high-speed and high-accuracy speed control can be realized. The gains K 1 and K 2 are adjusted by the motor 1
This is performed depending on which of the first and second disturbance load torque estimating means is weighted in accordance with the characteristics of the mechanical load 2 and the required speed control.

上述のようにして求められた外乱負荷トルク推定値 は補償手段9を介して速度制御系にフィードバックさ
れ、外乱負荷トルクの影響を排除したトルクを発生する
ように制御される。補償手段9の伝達関数Q(S)に
は、次式(22)に示す通常1次遅れフィルタが用いられ
る。
Disturbance load torque estimated value obtained as described above Is fed back to the speed control system via the compensation means 9 and is controlled so as to generate a torque excluding the influence of the disturbance load torque. As the transfer function Q (S) of the compensator 9, a normal first-order lag filter represented by the following equation (22) is used.

式(22)の時定数Tfは、速度制御系の応答周波数より
も小さくなるように設定する。
The time constant Tf in equation (22) is set to be smaller than the response frequency of the speed control system.

第4図に、本発明に係る外乱負荷トルク推定装置の他
の実施例を示す。本実施例が第2図実施例と異なるの
は、第2の外乱負荷トルク推定手段のフィードバックル
ープをオブザーバゲインK2に加え、ブロック19積分要素
1/T2Sを設け、比例積分とした点にある。これによれ
ば、外乱負荷トルクの次数を上げられるので、より広い
帯域の外乱負荷トルクを応答よく推定できるという効果
がある。
FIG. 4 shows another embodiment of the disturbance load torque estimating apparatus according to the present invention. This embodiment differs from the Figure 2 embodiment, in addition to the feedback loop of the second disturbance load torque estimating means observer gain K 2, block 19 integral element
The point is that 1 / T 2 S is provided and proportional integration is performed. According to this, since the order of the disturbance load torque can be increased, there is an effect that the disturbance load torque in a wider band can be estimated with good response.

すなわち、第4図実施例の外乱負荷トルク推定の特性
は、前述の式(14)〜(17)において、式(16)を次式
(22)で置換えたものになる。
That is, the characteristics of the disturbance load torque estimation of the embodiment of FIG. 4 are obtained by replacing the expression (16) in the above-mentioned expressions (14) to (17) with the following expression (22).

これについて式(18)と同様にτの関係を求めると、次式(24)が得られる。 Regarding this, τ d and Is obtained, the following equation (24) is obtained.

ここで、 この関係式から明らかなように、第1の外乱負荷トルク
推定手段のゲインK1が零のとき、式(24)にK1=0を代
入すると、通常の2次系による負荷トルク推定特性を示
す。これに対し、第1の負荷トルク推定手段を付け加え
ることにより、Sの2次の項が式(24)の分子に表われ
る。この特性は、2次の位相進み遅れ特性を示してお
り、式(18)の場合と同様に、K1が1より大きいか小さ
いかによりその特性を可変にできる。このように、第4
図の実施例の方法によれば、外乱負荷トルク推定の次数
を上げられるので、より広帯域の外乱負荷トルクを応答
よく推定できる。
here, As is apparent from this relational expression, when K 1 = 0 is substituted into the equation (24) when the gain K 1 of the first disturbance load torque estimating means is zero, the load torque estimating characteristic by the ordinary secondary system is obtained. Show. On the other hand, by adding the first load torque estimating means, the quadratic term of S appears in the numerator of equation (24). This characteristic indicates a second-order phase lead / lag characteristic, and the characteristic can be varied depending on whether K1 is larger or smaller than 1 as in the case of Expression (18). Thus, the fourth
According to the method of the embodiment shown in the figure, the order of disturbance load torque estimation can be increased, so that disturbance load torque over a wider band can be estimated with good response.

第5図に本発明に係る外乱負荷トルク推定装置の他の
実施例のブロック線図を示す。本実施例が第2図実施例
と異なる点は、第1の外乱負荷トルク推定手段の微分に
1次遅れ要素を加えて、近似微分系にしたことにある。
これによれば、瞬時的な外乱負荷トルクの変動を抑制で
き、一層安定な推定を行えるという効果がある。
FIG. 5 is a block diagram of another embodiment of the disturbance load torque estimating device according to the present invention. This embodiment differs from the embodiment of FIG. 2 in that an approximation differential system is obtained by adding a first-order lag element to the differentiation of the first disturbance load torque estimating means.
According to this, there is an effect that the instantaneous fluctuation of the disturbance load torque can be suppressed, and more stable estimation can be performed.

すなわち、第2図のブロック11を次式(25)に示す関
係式の伝達関数を有するブロック21に代えたことにあ
る。
That is, the block 11 in FIG. 2 is replaced with a block 21 having a transfer function represented by the following equation (25).

ここで、Teは近似微分における1次遅れ時定数であ
る。このときの、外乱負荷トルク推定特性は式(14),
(25),(16),(17)から、次式(26)のようにな
る。
Here, Te is a first-order lag time constant in the approximate differentiation. The disturbance load torque estimation characteristic at this time is given by equation (14),
From (25), (16), and (17), the following equation (26) is obtained.

ここで、Td=/K2である。このように、速度微分の
代りに近似微分を用いることで外乱負荷トルク推定の帯
域を抑制でき、より安定な負荷トルク推定を実行できる
という利点がある。また、本方式は第4図のように第2
の負荷トルク推定手段のオブザーバゲイン部を比例積分
補償するようにした場合についても同様に応用できる。
Here, T d = / K 2 . As described above, there is an advantage that the band of disturbance load torque estimation can be suppressed by using the approximate derivative instead of the speed derivative, and more stable load torque estimation can be performed. In addition, this method uses the second method as shown in FIG.
The same applies to the case where the observer gain portion of the load torque estimating means is compensated for proportional integral.

また、上記各実施例では、外乱負荷トルク推定値によ
り、モータの速度制御を補償する場合について説明した
が、本発明はこれに限らず、ロボットやサーボ装置に係
るモータの位置制御のマイナーループの速度制御系を外
乱負荷トルク推定値により補償する場合にもそのまま適
用できる。
Further, in each of the above embodiments, the case where the speed control of the motor is compensated by the disturbance load torque estimated value has been described. However, the present invention is not limited to this. The same can be applied to the case where the speed control system is compensated by the disturbance load torque estimated value.

次に、本発明に係る外乱負荷トルク推定装置の推定方
式をモータの瞬時速度推定に適用した実施例について説
明する。
Next, an embodiment in which the estimation method of the disturbance load torque estimation device according to the present invention is applied to estimation of the instantaneous speed of a motor will be described.

第2図の実施例において、第2の負荷トルク推定手段
は発生トルクτに対するモータ速度ωへの特性を表わす
順モデルを待つ。すなわち、第2の負荷トルク推定の積
分要素のブロック15の出力は速度推定値 を出力する。そこで、外乱負荷トルクの推定特性が(1
8)式で与えられたとき、実速度ωと推定速度 との関係は、 で与えられる。いま、実速度ωの検出に無駄時間がある
と、速度推定値 は検出の無駄時間を補償した速度推定値となる。
In the embodiment shown in FIG. 2, the second load torque estimating means waits for a forward model representing a characteristic of the generated torque τ to the motor speed ω. That is, the output of the block 15 of the integral element of the second load torque estimation is the speed estimation value. Is output. Therefore, the estimated characteristic of the disturbance load torque is (1
8) Actual speed ω and estimated speed, given by equation The relationship is Given by If there is a dead time in detecting the actual speed ω, the speed estimation value Is a speed estimation value that compensates for the dead time of detection.

上記のように得られる速度推定値 は、モータ1の瞬時速度に相当する遅れのないものであ
ることから、これを速度検出値ωに代えて速度制御手段
4にフィードバックすれば、制御の応答性を高くするこ
とができる。つまり、タコジェネ等のアナログ系の速度
検出手段6により検出される速度検出値ωは、通常ノイ
ズ除去のフィルタにより遅れが生じ、これが速度制御系
の制御遅れに波及するという問題があるが、上記実施例
によれば、そのような問題を解消することができる。ま
た、エンコーダやレゾルバ等の位置検出手段を用い、回
転位置の時間微分により速度を検出するようにした速度
検出手段6を用いた場合であっても、時間微分に伴う平
均化誤差や時間遅れが生じ、上記タコジェネ等の場合と
同様の問題がある。また、外乱負荷トルク推定を状態オ
ブザーバと速度微分とを組合せた方式としていることか
ら、(27)式のように速度推定特性にも零点を持たすこ
とができるため、より応答のよい速度推定値が得られ
る。
Speed estimate obtained as above Since there is no delay corresponding to the instantaneous speed of the motor 1, if this is fed back to the speed control means 4 instead of the detected speed value ω, the responsiveness of the control can be increased. In other words, the speed detection value ω detected by the speed detection means 6 of an analog system such as a tachogenerator has a problem that a delay is usually caused by a filter for noise removal, and this affects a control delay of the speed control system. According to the example, such a problem can be solved. In addition, even when using the speed detecting means 6 which uses a position detecting means such as an encoder or a resolver and detects the speed by the time differentiation of the rotational position, the averaging error and the time delay caused by the time differentiation are reduced. Then, there is a problem similar to that in the case of the above-mentioned tachogenesis or the like. In addition, since the disturbance load torque estimation is based on a combination of the state observer and the velocity derivative, the velocity estimation characteristic can have a zero point as shown in equation (27). can get.

なお、以上の実施例の説明では、モータ発生トルクτ
が検出されるものとして、負荷トルク推定器を構成した
が、トルク指令値τに対する発生トルクτとの関係を
伝達関数(s)で近似し、 τ′=(s)τ …(28) により演算し、τ′を用いて負荷トルク推定を実行でき
る。なお、(s)としては、トルク制御系(電流制御
系)の応答が十分早い場合には、「1」で、遅れがある
場合には1次遅れで近似できる。すなわち、 (s)=1 …(29) あるいは、 で近似できる。ここで、Taは電流制御応答の時定数であ
る。
In the above description of the embodiment, the motor generated torque τ
Is detected as a load torque estimator, the relationship between the torque command value τ r and the generated torque τ is approximated by a transfer function (s), and τ ′ = (s) τ r (28) And load torque estimation can be performed using τ ′. Note that (s) can be approximated as “1” when the response of the torque control system (current control system) is sufficiently fast, and can be approximated as a first-order delay when there is a delay. That is, (s) = 1 (29) Can be approximated by Here, T a is the time constant of the current control response.

また、以上の各実施例は制御系が連続系である場合に
ついて記述したが、マイコン等により離散的に実行する
場合についても、積分、微分要素を離散時間系に変換す
ることにより同様に構成できる。
Further, in each of the above embodiments, the case where the control system is a continuous system is described. However, the case where the control system is discretely executed by a microcomputer or the like can be similarly configured by converting the integral and differential elements into a discrete time system. .

更に、以上の説明では速度検出器としてタコジェネレ
ータのように連続量として速度が検出されるものを用い
た場合について述べたが、エンコーダやレゾルバのよう
に位置検出手段を用い、位置の時間微分により速度を検
出する場合についても同様に構成できる。
Further, in the above description, a case where a speed detector is used as a speed detector such as a tachometer, which detects a speed as a continuous amount, has been described.However, a position detector such as an encoder or a resolver is used, and time differentiation of the position is performed. The same configuration can be applied to the case of detecting the speed.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば次に示す効果が
ある。
As described above, the present invention has the following effects.

まず、本発明の外乱負荷トルク推定装置によれば、基
本的に速度を微分して外乱負荷トルクを推定する遅れの
ない推定を行うことができる第1の外乱負荷トルク推定
手段と、オフセットを除去できる状態オブザーバによる
第2の外乱負荷トルク推定手段の両者の利点を組み合わ
せたことから、要求される制御の応答性と精度に合わせ
て、第1と第2の外乱負荷トルク推定手段を係る微分ゲ
インとオブザーバゲインの割合を調整することができる
とともに、これにより、遅れのないかつオフセットを含
まない外乱負荷トルクを推定することができる。
First, according to the disturbance load torque estimating device of the present invention, first disturbance load torque estimating means capable of performing estimation without delay for estimating the disturbance load torque by basically differentiating the speed, and removing the offset. Since the advantages of both of the second disturbance load torque estimating means by the possible state observer are combined, the differential gains of the first and second disturbance load torque estimating means are adjusted in accordance with the required control responsiveness and accuracy. And observer gain, the disturbance load torque without delay and without offset can be estimated.

また、本発明の外乱負荷トルク推定手段を用いてモー
タ位置制御や速度制御のトルク補償を行うことにより、
外乱負荷による速度変動を応答性よく補償できるので、
インパクト負荷、機械系の軸振動、運動系の慣性モーメ
ントの変動等に対し、安定した高精度のモータ制御を実
現できる。
Further, by performing torque compensation for motor position control and speed control using the disturbance load torque estimation means of the present invention,
Speed fluctuation due to disturbance load can be compensated with good response,
Stable and highly accurate motor control can be realized with respect to impact loads, shaft vibrations of mechanical systems, fluctuations of inertia moments of motion systems, and the like.

また、上記外乱負荷トルク推定手段のモデル出力は、
モータの瞬時速度に相当するものであるから、このモデ
ル出力をモータ速度推定値として、モータの速度制御な
どに用いたものによれば、タコジェネ等のアナログ系の
速度検出手段又はデコーダ等の位置検出値を時間微分し
て速度を検出する速度検出手段により得られるモータ速
度検出値よりも応答性の優れた精度の高い検出値を得る
ことができ、この結果広い範囲で安定した速度制御を実
現できる。
The model output of the disturbance load torque estimating means is:
Since this model output is equivalent to the instantaneous speed of the motor, this model output is used as an estimated value of the motor speed to control the speed of the motor. It is possible to obtain a highly accurate detection value that is more responsive than the motor speed detection value obtained by the speed detection means that detects the speed by differentiating the value with time, and as a result, it is possible to realize stable speed control over a wide range. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の外乱負荷トルク推定装置が適用されて
なる一実施例のモータ速度制御装置の全体構成図、第2
図は第1図実施例の詳細ブロック線図、第3図は第1図
実施例の効果を説明するための線図、第4図と第5図は
それぞれ外乱負荷トルク推定装置の他の実施例のブロッ
ク線図である。 1……モータ、2……機械負荷、3……モータ駆動手
段、4……速度制御手段、6……速度検出手段、8……
外乱負荷トルク推定装置、9……補償手段。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a motor speed control device according to an embodiment to which a disturbance load torque estimating device of the present invention is applied.
Fig. 3 is a detailed block diagram of the embodiment of Fig. 1, Fig. 3 is a diagram for explaining the effect of the embodiment of Fig. 1, and Figs. 4 and 5 are other embodiments of the disturbance load torque estimating apparatus. FIG. 3 is a block diagram of an example. 1 ... motor, 2 ... mechanical load, 3 ... motor drive means, 4 ... speed control means, 6 ... speed detection means, 8 ...
Disturbance load torque estimating device, 9 ... compensating means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 5/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H02P 5/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】モータの速度を検出する速度検出手段と、
この速度検出値と与えられる前記モータの速度指令値と
の差に応じて前記モータのトルク指令値に相当する制御
指令値を出力する速度制御手段と、この制御指令値に基
づいて前記モータを駆動する駆動制御手段と、前記モー
タの発生トルクに相当する物理量を発生トルクとして検
出するトルク検出手段と、この発生トルク検出値と前記
速度検出値からモータの外乱負荷トルクの推定値を求め
る外乱負荷トルク推定手段とを備え、これにより求めら
れた外乱負荷トルク推定値に基づいて前記モータの制御
指令値を補正することを含んでなるモータ制御装置にお
いて、前記外乱負荷トルク推定手段が、前記モータ速度
検出値の微分値又は1次遅れ要素を含む近似微分値のい
ずれか一方を求め、この微分値又は近似微分値にモータ
軸に換算したモータおよび負荷を含む運動系の慣性モー
メントを乗じ、これにより得られた値を前記発生トルク
検出値から減じて第1の外乱負荷トルク推定値を求める
第1の外乱負荷トルク推定手段と、前記モータの発生ト
ルクに対する前記運動系の速度を出力とする順モデルを
有し、このモデルに前記発生トルク検出値を入力し、そ
のモデル出力の速度と前記モータ速度検出値の差に比例
又は比例積分のいずれか一方の処理をして第2の外乱負
荷トルク推定値を求める第2の外乱負荷トルク推定手段
とを有し、前記第1と第2の外乱負荷トルク推定値の和
を外乱負荷トルク推定値とするとともに、前記モデルの
入力に負帰還するようにしてなることを特徴とするモー
タ制御装置。
1. Speed detecting means for detecting a speed of a motor;
Speed control means for outputting a control command value corresponding to a torque command value of the motor according to a difference between the detected speed value and a given speed command value of the motor; and driving the motor based on the control command value. Drive control means, a torque detection means for detecting a physical quantity corresponding to the generated torque of the motor as a generated torque, and a disturbance load torque for obtaining an estimated value of a disturbance load torque of the motor from the detected torque value and the speed detection value. Estimating means for correcting the control command value of the motor based on the disturbance load torque estimated value obtained by the motor control apparatus. Either the differential value of the value or the approximate differential value including the first-order lag element is obtained, and the motor value converted to the motor shaft is converted to this differential value or the approximate differential value. A first disturbance load torque estimating means for multiplying a moment of inertia of a motion system including a load and a load, and subtracting the value obtained from the generated torque detection value to obtain a first disturbance load torque estimation value; It has a forward model that outputs the speed of the motion system with respect to the generated torque, and inputs the generated torque detection value to this model, and either proportional or proportional integration is performed based on the difference between the model output speed and the motor speed detection value. And a second disturbance load torque estimating means for obtaining a second disturbance load torque estimated value by performing one of the processes, wherein the sum of the first and second disturbance load torque estimated values is used as a disturbance load torque estimated value. And a negative feedback to the input of the model.
【請求項2】モータの速度検出値と与えられる前記モー
タの速度指令値との差に応じて前記モータのトルク指令
値に相当する制御指令値を出力する速度制御手段と、こ
の制御指令値に基づいて前記モータを駆動する駆動制御
手段とを含んでなるモータ制御装置において、前記モー
タ速度検出値の微分値又は1次遅れ要素を含む近似微分
値のいずれか一方を求め、この微分値又は近似微分値に
モータ軸に換算したモータおよび負荷を含む運動系の慣
性モーメントを乗じ、これにより得られた値を発生トル
ク検出値から減じて第1の外乱負荷トルク推定値を求め
る第1の外乱負荷トルク推定手段と、前記モータの発生
トルクに対する前記運動系の速度を出力とする順モデル
を有し、このモデルに前記発生トルク検出値を入力し、
そのモデル出力と前記モータ速度検出値の差に比例又は
比例積分のいずれか一方の処理をして第2の外乱負荷ト
ルク推定値を求める第2の外乱負荷トルク推定手段とを
有してなり、前記第1と第2の外乱負荷トルク推定値の
和を前記モデルの入力に負帰還するとともに、前記モデ
ルの出力を前記モータの速度推定値とするモータ速度推
定手段を設け、この速度推定値を前記速度検出値に代え
て前記速度制御手段に入力するようにしてなることを特
徴とするモータ制御装置。
2. A speed control means for outputting a control command value corresponding to a torque command value of the motor according to a difference between a detected speed value of the motor and a given speed command value of the motor; And a drive control means for driving the motor based on the calculated value. One of a differential value of the motor speed detection value and an approximate differential value including a first-order lag element is obtained. A first disturbance load for obtaining a first disturbance load torque estimation value by multiplying the differential value by a moment of inertia of a motion system including a motor and a load converted into a motor shaft, and subtracting the obtained value from a detected torque detection value; A torque estimating means, and a forward model having an output of the speed of the motion system with respect to the generated torque of the motor, and inputting the generated torque detection value to this model;
A second disturbance load torque estimating means for performing one of a process of proportionality and a proportional integral on the difference between the model output and the motor speed detection value to obtain a second disturbance load torque estimated value; Motor speed estimating means for negatively feeding back the sum of the first and second disturbance load torque estimated values to the input of the model and using the output of the model as the estimated speed of the motor; A motor control device, wherein the speed control value is input to the speed control means instead of the speed detection value.
【請求項3】モータの速度を検出する速度検出手段と、
この速度検出値と与えられる前記モータの速度指令値と
の差に応じて前記モータのトルク指令値に相当する制御
指令値を出力する速度制御手段と、この制御指令値に基
づいて前記モータを駆動する駆動制御手段と、前記モー
タの発生トルクに相当する物理量を発生トルクとして検
出するトルク検出手段と、この発生トルク検出値と前記
速度検出値からモータの外乱負荷トルクの推定値を求め
る外乱負荷トルク推定手段とを備え、これにより求めら
れた外乱負荷トルク推定値に基づいて前記モータの制御
指令値を補正することを含んでなるモータ制御装置にお
いて、前記外乱負荷トルク推定手段が、前記モータ速度
検出値の微分値又は1次遅れ要素を含む近似微分値のい
ずれか一方を求め、この微分値又は近似微分値にモータ
軸に換算したモータおよび負荷を含む運動系の慣性モー
メントを乗じ、これにより得られた値を前記発生トルク
検出値から減じて第1の外乱負荷トルク推定値を求める
第1の外乱負荷トルク推定手段と、前記モータの発生ト
ルクに対する前記運動系の速度を出力とする順モデルを
有し、このモデルに前記発生トルク検出値を入力し、そ
のモデル出力と前記モータ速度検出値の差に比例又は比
例積分のいずれか一方の処理をして第2の外乱負荷トル
ク推定値を求める第2の外乱負荷トルク推定手段とを有
し、前記第1と第2の外乱負荷トルク推定値の和を外乱
負荷トルク推定値とするとともに、前記モデルの入力に
負帰還するようにしてなり、前記モデル出力を前記モー
タの速度検出値に代えて前記速度制御手段に入力するよ
うにしてなることを特徴とするモータ制御装置。
3. A speed detecting means for detecting a speed of a motor;
Speed control means for outputting a control command value corresponding to a torque command value of the motor according to a difference between the detected speed value and a given speed command value of the motor; and driving the motor based on the control command value. Drive control means, a torque detection means for detecting a physical quantity corresponding to the generated torque of the motor as a generated torque, and a disturbance load torque for obtaining an estimated value of a disturbance load torque of the motor from the detected torque value and the speed detection value. Estimating means for correcting the control command value of the motor based on the disturbance load torque estimated value obtained by the motor control apparatus. Either the differential value of the value or the approximate differential value including the first-order lag element is obtained, and the motor value converted to the motor shaft is converted to this differential value or the approximate differential value. A first disturbance load torque estimating means for multiplying a moment of inertia of a motion system including a load and a load, and subtracting the value obtained from the generated torque detection value to obtain a first disturbance load torque estimation value; It has a forward model that outputs the speed of the motion system with respect to the generated torque, and inputs the detected torque value to this model, and either one of proportional or proportional integral with the difference between the model output and the motor speed detected value. And a second disturbance load torque estimating means for obtaining a second disturbance load torque estimation value, and the sum of the first and second disturbance load torque estimation values is used as a disturbance load torque estimation value. A negative feedback to the input of the model, and the model output is input to the speed control means instead of the detected speed value of the motor. The control device.
【請求項4】前記外乱負荷トルク推定手段に入力する発
生トルク検出値に代えて、前記速度制御手段から出力さ
れるトルク指令値に相当する制御指令値を用いることを
特徴とする請求項1,2,3いずれかに記載のモータ制御装
置。
4. A control command value corresponding to a torque command value output from said speed control means, instead of a detected torque value input to said disturbance load torque estimation means. 4. The motor control device according to any one of claims 2 and 3.
【請求項5】モータの発生トルクと速度の検出値をそれ
ぞれ入力とする第1と第2の外乱負荷トルク推定手段を
有してなり、 前記第1の外乱負荷トルク推定手段は、モータ速度検出
値の微分値又は1次遅れ要素を含む近似微分値のいずれ
か一方を求め、この微分値又は近似微分値にモータ軸に
換算したモータおよび負荷を含む運動系の慣性モーメン
トを乗じ、これにより得られた値を前記発生トルク検出
値から減じて第1の外乱負荷トルク推定値を求めるもの
とされ、 前記第2の外乱負荷トルク推定手段は、前記モータの発
生トルクに対する前記運動系の速度特性の順モデルを有
し、このモデルに前記発生トルク検出値を入力し、その
モデル出力と前記モータ速度検出値の差に比例又は比例
積分のいずれか一方の処理をして第2の外乱負荷トルク
推定値を求めるものとされ、 前記第1と第2の外乱負荷トルク推定値の和を外乱負荷
トルク推定値とするとともに、この外乱負荷トルク推定
値を前記モデルの入力に負帰還するようにしてなる外乱
負荷トルク推定装置。
5. A motor vehicle comprising: first and second disturbance load torque estimating means for inputting detected values of a generated torque and a speed of a motor, respectively; Either the differential value of the value or the approximate differential value including the first-order lag element is obtained, and this differential value or the approximate differential value is multiplied by the moment of inertia of the motor and the motor including the load converted into the motor shaft, and the resulting value is obtained. A first disturbance load torque estimation value is obtained by subtracting the obtained value from the generated torque detection value. The second disturbance load torque estimation means is configured to calculate a speed characteristic of the motion system with respect to the generated torque of the motor. A forward disturbance model, the generated torque detection value is input to the model, and either one of processing proportional or proportional to the difference between the model output and the motor speed detection value is performed to perform the second disturbance load. A torque estimation value is obtained. The sum of the first and second disturbance load torque estimation values is used as a disturbance load torque estimation value, and the disturbance load torque estimation value is negatively fed back to the input of the model. Disturbance load torque estimation device.
【請求項6】モータの発生トルクと速度の検出値をそれ
ぞれ入力とする第1と第2の外乱負荷トルク推定手段を
有してなり、 前記第1の外乱負荷トルク推定手段は、モータ速度検出
値の微分値又は1次遅れ要素を含む近似微分値のいずれ
か一方を求め、この微分値又は近似微分値にモータ軸に
換算したモータおよび負荷を含む運動系の慣性モーメン
トを乗じ、これにより得られた値を前記発生トルク検出
値から減じて第1の外乱負荷トルク推定値を求めるもの
とされ、 前記第2の外乱負荷トルク推定手段は、前記モータの発
生トルクに対する前記運動系の速度特性の順モデルを有
し、このモデルに前記発生トルク検出値を入力し、その
モデル出力と前記モータ速度検出値の差に比例又は比例
積分のいずれか一方の処理をして第2の外乱負荷トルク
推定値を求めるものとされ、 前記第1と第2の外乱負荷トルク推定値の和を外乱負荷
トルク推定値とするとともに、この外乱負荷トルク推定
値を前記モデルの入力に負帰還するようにしてなり、 前記モデルの出力速度を前記モータの瞬時速度の推定値
として出力することを特徴とするモータ速度推定装置。
6. A motor vehicle comprising: first and second disturbance load torque estimating means for inputting detected values of a generated torque and a speed of a motor, respectively; Either the differential value of the value or the approximate differential value including the first-order lag element is obtained, and this differential value or the approximate differential value is multiplied by the moment of inertia of the motor and the motor including the load converted into the motor shaft, and the resulting value is obtained. A first disturbance load torque estimation value is obtained by subtracting the obtained value from the generated torque detection value. The second disturbance load torque estimation means is configured to calculate a speed characteristic of the motion system with respect to the generated torque of the motor. A forward disturbance model, the generated torque detection value is input to the model, and either one of processing proportional or proportional to the difference between the model output and the motor speed detection value is performed to perform the second disturbance load. A torque estimation value is obtained. The sum of the first and second disturbance load torque estimation values is used as a disturbance load torque estimation value, and the disturbance load torque estimation value is negatively fed back to the input of the model. A motor speed estimating device for outputting an output speed of the model as an estimated value of an instantaneous speed of the motor.
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