JP2850531B2 - Servo compensator - Google Patents

Servo compensator

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサーボモータの制御系に用いて好適なサーボ
補償器に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a servo compensator suitable for use in a servomotor control system.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図はサーボモータの速度制御系を示したもので、
ωは速度指令、1はサーボ補償器(比例積分補償器、
以下、PI補償器という)、2は比例ゲインKPの比例要
素、3は積分定数K1の積分要素、4はサーボ増幅器、5
はサーボモータ(直流モータもしくはブラシレスモー
タ)、6はパルスエンコーダ、7は速度検出器、ω
速度フィードバック、8はモータ負荷である。U1は積分
要素3の出力、UPは比例要素2の出力を示す。
FIG. 3 shows a speed control system of the servo motor.
ω i is a speed command, 1 is a servo compensator (proportional-integral compensator,
Hereinafter referred to PI compensators), 2 proportional element of the proportional gain K P, the integral element of the integration constant K 1 3, 4 the servo amplifier, 5
Is a servo motor (DC motor or brushless motor), 6 is a pulse encoder, 7 is a speed detector, ω f is speed feedback, and 8 is a motor load. U 1 is the output of the integral element 3, U P denotes the output of the proportional element 2.

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

サーボモータ5の速度制御を行うと、サーボモータ5
の出力トルクにリップルが発生し、このリップルに対応
して、電流指令となるPI補償器の出力Uが脈動し、モー
タ速度vに、第4図に示す如く、速度ジッタが発生し、
速度制御特性が低下するという問題がある。
When the speed control of the servo motor 5 is performed,
A ripple occurs in the output torque of the PI compensator, and in response to the ripple, the output U of the PI compensator serving as a current command pulsates, and a speed jitter occurs in the motor speed v as shown in FIG.
There is a problem that the speed control characteristics are deteriorated.

本発明はこの問題を解決するためになされたもので、
トルクリップル成分を打ち消して速度ジッタを低減する
ことができるサーボ補償器を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made to solve this problem.
It is an object of the present invention to provide a servo compensator capable of reducing a speed jitter by canceling a torque ripple component.

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

本発明は上記目的を達成するために、積分要素と比例
要素を備えるサーボ補償器において、直流又はブラシレ
スのサーボモータのトルクリップル成分と同じ周波数の
正弦波を発生する1もしくは複数の正弦波発生要素が各
々上記積分要素に並列に挿入され、前記トルクリップル
成分は前記サーボモータの出力トルクを測定して得られ
たものであり、前記周波数は前記トルクリップル成分に
対して反転位相で同じ振幅を持たせてある構成とした。
In order to achieve the above object, the present invention provides, in a servo compensator having an integral element and a proportional element, one or a plurality of sine wave generating elements for generating a sine wave having the same frequency as a DC or torque ripple component of a brushless servomotor. Are respectively inserted in parallel with the integration element, the torque ripple component is obtained by measuring the output torque of the servomotor, and the frequency has the same amplitude in an inverted phase with respect to the torque ripple component. Configuration.

そして、前記積分要素の伝達係数がK1/Sであり、前記
正弦波発生要素からの前記正弦波Snが(Knω)/(S2
+ωn 2)であるものが好ましい。ただし、ω=n
ω、ω=サーボモータの回転角周波数、n=1,2,・
・・である。
The transmission coefficient of the integral element is K 1 / S, the sine wave S n from the sine wave generation element (K n ω n) / ( S 2
+ Ω n 2 ) is preferred. Where ω n = n
ω m , ω m = rotational angular frequency of servo motor, n = 1,2,
・ ・

〔作用〕[Action]

直流又はブラシレスのサーボモータにおいては、整流
子又はポール数に対応したトルクリップル成分が発生す
る。そのため、出力トルク波形を分析して、トルクリッ
プル成分の振幅と高周波成分を求め、このトルクリップ
ル成分に対して反転位相で同じ振幅を持った正弦波発生
要素を補償要素として積分要素に並列に挿入すると、複
雑な演算を行うまでもなく、トルクリップル成分が相殺
される。
In a DC or brushless servomotor, a torque ripple component corresponding to the number of commutators or poles is generated. Therefore, the output torque waveform is analyzed to determine the amplitude and high-frequency component of the torque ripple component, and a sine wave generating element having the same amplitude in reverse phase to this torque ripple component is inserted in parallel with the integral element as a compensation element. Then, the torque ripple component is canceled without performing a complicated operation.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の1実施例を図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図において、10はサーボ補償器にあって、PI補償
器1と該PI補償器1に並列に挿入された正弦波発生要素
S1、S2、S3、・・・Snからなり、それぞれが発生する補
償出力U1、U2、U3、・・・・Unは加算部11でPI補償器1
の積分要素3の出力Uiと比例要素2の出力Upに加算され
る。他の構成は第3図のものと同じである。なお、 但し、ω=ω、ω=2ω、 ω=3ω、・・・・・ ・・・・・、ω=nω、 ω=サーボモータの回転角周波数 このω、ω、ω、・・・ωは、サーボモータ
5のトルクリッブル成分の周波数成分と等しい周波数で
あって、サーボモータ5の出力トルクτを測定して得た
値であり、補償出力U1、U2、U3、・・・Unは対応する周
波数成分を持つトルクリップルに対して反転位相で、同
じ振幅を持たせてある。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a servo compensator, which includes a PI compensator 1 and a sine wave generating element inserted in parallel with the PI compensator 1.
S 1, S 2, S 3 , consists · · · S n, the compensation output respectively occur U 1, U 2, U 3 , ···· U n is the adding unit 11 in the PI compensator 1
Is added to the output Ui of the integral element 3 and the output Up of the proportional element 2. Other configurations are the same as those in FIG. In addition, However, ω 1 = ω m , ω 2 = 2ω m , ω 3 = 3ω m ,..., Ω n = nω m , ω m = rotational angular frequency of the servo motor ω 1 , ω 2, ω 3, ··· ω n is a frequency equal to the frequency component of Torukuribburu components of the servo motor 5 is a value obtained by measuring the output torque τ of the servo motor 5, the compensation output U 1 , U 2, U 3, the · · · U n in opposite phase to the torque ripple having the corresponding frequency components, are to have the same amplitude.

この実施例の動作を第2図の波形タイムチャートを参
照して説明する。第2図において、(a)はサーボモー
タの出力トルクτ、(b)は電流指令となる加算部11の
出力、(c)はサーボモータの速度で、vはリップル補
償した場合の速度、v′は補償なしの場合の速度、
(d)は正弦波発生器S1の出力、(e)は積分要素3の
出力Uiをそれぞれ示している。
The operation of this embodiment will be described with reference to the waveform time chart of FIG. In FIG. 2, (a) shows the output torque τ of the servo motor, (b) shows the output of the adder 11 which becomes a current command, (c) shows the speed of the servo motor, v shows the speed when ripple compensation is performed, and v ′ Is the speed without compensation,
(D) shows the output of the sine wave generator S 1, shows (e) is the output Ui of the integral element 3, respectively.

サーボモータ5のトルクリップル成分が、サーボモー
タ5の1回転を1周期とするトルクリップル成分Δτ
である場合、ω=ωである正弦波発生要素S1をPI補
償器1に並列に接続しておくので、サーボモータ5が運
転されると、正弦波発生要素S1が第2図(d)に示す正
弦波の補償信号U1を発生する。この補償信号U1はトルク
リップル成分Δτの振幅と同じ振幅UPPを有し、位相
が180゜反転した信号である。PI補償器1の積分要素3
は出力トルクτのトルク平均値UOを出力するので、この
トルク平均値UOに補償信号U1が加算され、この加算値に
UPが加算された電流指令Uでサーボモータ5の速度制御
が行なわれることになる。補償信号U1は上記のようにト
ルクリップル成分Δτに対して反転位相で同一振幅を
持つから、第2図(a)と(b)の対比から明らかな如
く、このトルクリップル成分Δτは相殺され、サーボ
モータ5の速度は第2図(c)に示すようにジツタの無
い速度vとなる。
The torque ripple component of the servo motor 5 is a torque ripple component Δτ 1 with one cycle of the servo motor 5 as one cycle.
If it is, since the sine wave generating element S 1 is omega 1 = omega m should be connected in parallel to the PI compensator 1, the servo motor 5 is operated, the second FIG sine wave generating element S 1 generating a compensation signal U 1 of a sine wave shown in (d). The compensation signal U 1 has the same amplitude U PP as the amplitude of the torque ripple component Δτ 1 and is a signal whose phase is inverted by 180 °. Integral element 3 of PI compensator 1
Since the output torque average value U O of the output torque tau, compensation signal U 1 to the torque average value U O is added, the added value
So that the speed control of the servo motor 5 is performed by the current command U for U P is added. Since the compensation signal U 1 have the same amplitude in opposite phase to the torque ripple component .DELTA..tau 1 as described above, as evident from comparison of FIG. 2 (a) and (b), the torque ripple component .DELTA..tau 1 is As a result, the speed of the servo motor 5 becomes a speed v without jitter as shown in FIG. 2 (c).

サーボモータ5のトルクリップル成分が複数の周波数
成分ω、ω、ω、・・・ωからなる場合には、
図示のように、各周波数成分に対応する正弦波発生要素
S1、S2、S3、・・・Snを設ける。
A plurality of frequency components torque ripple component of the servo motor 5 ω 1, ω 2, ω 3, when consisting of · · · omega n is
As shown, sine wave generating elements corresponding to each frequency component
S 1 , S 2 , S 3 ,... Sn are provided.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は以上説明した通り、指令とフィードバック量
との偏差に基づいて生成する補償器出力を、直流又はブ
ラシレスのサーボモータの出力トルクからトルクリップ
ル成分を測定し、このトルクリップル成分に対して反転
位相で同じ振幅を持たせてある周波数を出力する正弦波
発生要素で補償するため、複雑な演算を必要とせず、ト
ルクリップル成分が相殺され、サーボモータのトルクリ
ップルを低減することができ、このトルクリップルに起
因する速度ジッタの発生を防ぎ、簡単な構成で制御特性
を向上させることができる。
As described above, the present invention measures the compensator output generated based on the deviation between the command and the feedback amount, measures the torque ripple component from the output torque of a DC or brushless servomotor, and inverts this torque ripple component. Compensation with a sine wave generating element that outputs a frequency with the same amplitude in phase eliminates the need for complicated calculations, cancels the torque ripple component, and reduces the torque ripple of the servo motor. The occurrence of speed jitter due to torque ripple can be prevented, and the control characteristics can be improved with a simple configuration.

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

第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図は上
記実施例の動作を示す波形タイムチャート、第3図は従
来の速度制御装置を示すブロック図、第4図は従来の速
度制御装置の問題点を説明するための波形図である。 1……PI補償器、2……比例増幅器、3……積分器、 4……サーボ増幅器、5……サーボモータ、6……パル
スエンコーダ、 7……速度検出器、10……制御補償器、 S1、S2、S3、・・・Sn……正弦波発生器。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform time chart showing the operation of the above embodiment, FIG. 3 is a block diagram showing a conventional speed control device, and FIG. FIG. 4 is a waveform chart for explaining a problem of the control device. 1 PI compensator, 2 Proportional amplifier, 3 Integrator, 4 Servo amplifier, 5 Servo motor, 6 Pulse encoder, 7 Speed detector, 10 Control compensator , S 1 , S 2 , S 3 ,... S n .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05D 3/00 - 3/12 305 G05B 11/36──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G05D 3/00-3/12 305 G05B 11/36

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】積分要素と比例要素を備えるサーボ補償器
において、直流又はブラシレスのサーボモータのトルク
リップル成分と同じ周波数の正弦波を発生する1もしく
は複数の正弦波発生要素が各々上記積分要素に並列に挿
入され、前記トルクリップル成分は前記サーボモータの
出力トルクを測定して得られたものであり、前記正弦波
は前記トルクリップル成分に対して反転位相で同じ振幅
を持たせてあることを特徴とするサーボ補償器。
1. A servo compensator having an integral element and a proportional element, wherein one or a plurality of sine wave generating elements for generating a sine wave having the same frequency as the torque ripple component of a DC or brushless servomotor are provided in each of the integral elements. Inserted in parallel, the torque ripple component is obtained by measuring the output torque of the servomotor, and that the sine wave has the same amplitude in reverse phase with respect to the torque ripple component. Characterized servo compensator.
【請求項2】前記積分要素の伝達係数がK1/Sであり、前
記正弦波発生要素からの前記正弦波Snが(Knω)/
(S2+ωn 2)である請求項1記載のサーボ補償器。ただ
し、ω=nω、ω=サーボモータの回転角周波
数、n=1,2,・・・である。
2. A transmission coefficient of the integral element is K 1 / S, the sine wave S n from the sine wave generation element (K n ω n) /
2. The servo compensator according to claim 1, wherein (S 2 + ω n 2 ). Here, ω n = nω m , ω m = rotational angular frequency of the servo motor, and n = 1, 2,.
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