JP3652202B2

JP3652202B2 - Position control method and position control apparatus

Info

Publication number: JP3652202B2
Application number: JP2000033594A
Authority: JP
Inventors: 潔大石; 渉内藤; 秀明高羽
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2020-02-10
Also published as: JP2001231280A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置制御方法及び位置制御装置に関し、特に、スティックスリップを抑制するようにするための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の制御方法に用いられていた装置としては図４で示される、例えば位置サーボ系制御装置の構成を挙げることができる。すなわち、位置サーボ系制御装置は、図４のように、速度制御部１と電流制御部２とをマイナーループとするものである。
速度制御部１の入力側に位置制御部３を設け、また、速度制御部１及び電流制御部２内に設けた速度積分制御部４、ｄ軸積分制御部５、ｑ軸積分制御部６及びＡＣサーボモータ７を備え、速度制御部１と電流制御部２をそれぞれ積分制御（ＰＩ制御）することによりロバストな位置サーボ系を構成している。
このような位置サーボ系制御装置では、ＡＣサーボモータ７への角度指令θ^refとＡＣサーボモータ７の回転角θとに基づき速度制御部１にてＡＣサーボモータ７への電圧指令ｖ^refを演算し、この電圧指令ｖ^refに基づいてＡＣサーボモータ７をＰＩ駆動制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の位置サーボ系制御装置は以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。すなわち、速度制御部１の内部に積分機能付きの速度積分制御部４があり、さらに速度制御部１の内部に積分機能付きの電流制御部２があるサーボ系制御装置において、ＡＣサーボモータ７を駆動して制御対象（図示せず）を駆動しようとする場合に、制御対象が目標位置で停止している間は、積分機能により静止摩擦トルクに相当する電流指令が速度積分制御部４に積分項として蓄積される。
このような制御は、位置偏差を生じさせることなく制御対象を目標位置に移動させるためには必要不可欠であるが、静止摩擦トルクの方が動摩擦トルクよりも明らかに大きいような状況において、僅かな位置増分指令等を送信すると、制御対象が静止状態から動き出したとたんに、制御対象にかかる摩擦トルクが静止摩擦トルクから動摩擦トルクに変化するため、位置増分指令が過剰な電流指令となり、制御対象が目標位置を行き過ぎてしまうスティックスリップ現象が生じていた。
【０００４】
特に、位置サーボ系において、零速制御時（静止時）や微少送り制御を行う場合には、スティックスリップ現象による振動が発生し、制御性能を悪化させる原因となっていた。それは、例えば、位置応答、速度応答がそれぞれ振動的になったり、また、回転中のモータが停止するとき、速度にアンダーシュートがあると静止摩擦力に阻まれ、モータは目標位置手前で停止してしまう。さらに、微小送り時では、最大静止摩擦力を超えるトルクが発生しないため、位置誤差が生じていた。
ここで速度制御部の補償器に積分器が含まれている場合には、これらの位置誤差が積分器に溜まっていき、最大静止摩擦力を超えると再び回転を始めることがあった。但し、物体が動き始めた瞬間、摩擦負荷は静止摩擦力から動摩擦力に切り替わり、駆動トルクに対して負荷トルクが急に小さくなる。このため速度が大きくなりすぎ、目標位置を通り過ぎてしまう。このような速度の行き過ぎによる繰り返しがスティックスリップの振動現象となっていた。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、スティックスリップの発生を抑制した位置制御性能の極めて高い位置制御方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の位置制御方法は、角度指令とＡＣサーボモータの回転角とに基づき速度制御部にてＡＣサーボモータ(7)への電圧指令を演算し、前記電圧指令に基づいて前記ＡＣサーボモータをＰＩ駆動制御する位置制御方法において、前記速度制御部は、前記ＡＣサーボモータに接続された制御対象が静止状態から動き出そうとしたときに、スティックスリップが発生した際に電流指令及び電圧指令をリセットし、前記制御対象のクーロン摩擦トルクを前記ＡＣサーボモータの極対数及びモータ巻線の鎖交磁束数で除算して得る電流指令に基づいて前記電圧指令を演算し、前記ＡＣサーボモータを駆動制御する構成であり、また、前記制御対象が動き出したことは前記ＡＣサーボモータの角速度に基づいて検出され、前記制御対象のクーロン摩擦トルクに基づく前記電流指令の演算は、ω(k-1)＝０からω(k)≠０となった場合にのみ行われる構成であり、また、前記速度制御部の電流制御部内にｑ軸電流積分制御部を備え、前記ｑ軸電流積分制御部において、前記速度積分制御部から出力される前記電流指令に前記ＡＣサーボモータのインピーダンスを乗算して得られる電圧指令を演算し、前記電圧指令に基づいて前記ＡＣサーボモータを駆動制御する構成であり、さらに、前記クーロン摩擦トルクは、外乱オブザーバの検出値に基づいて予め演算された値である。また、本発明の位置制御装置は、前記いずれか記載の制御方法を行う制御手段を備え、前記制御手段は前記ＡＣサーボモータを駆動する構成である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による位置制御方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。
なお、従来装置と同一または同等部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０００８】
本発明による位置制御方法を実現するための制御装置は、図１に示すように、外乱オブザーバ１０およびクーロン摩擦同定アルゴリズム手段１１を備える。
サーボ系の外乱である摩擦トルクは、一般に動摩擦力と静止摩擦力に分けることができ、それぞれ図２のような特性を持つことが知られている。物体が動いている場合に生じる動摩擦トルクには、クーロン摩擦トルクＤ_frcのような固定成分（オフセット成分）と、速度に比例して大きさが変化する粘性摩擦成分Ｄωがある。動摩擦力はこれらの摩擦力の和で表され、極低速や速度零付近では特性が非線形的に変化する。
一方、静止摩擦力は、物体が静止している場合において、一定の値となるわけではなく、クーロンの作用・反作用の法則にしたがって最大静止摩擦力（Ｓ_maxと−Ｓ_max）の間で値が変化する。
【０００９】
本発明では、図３に示すように、動摩擦力の摩擦トルクの特性をマクロ的にとらえ、極低速域での特性の非線形的な変化を無視して線形的に変化する特性としてとらえると共に、クーロン摩擦力と粘性摩擦係数が速度に対して対称となるモデル、即ち、角速度ωの正負で絶対値が等しく符号の反転した特性を用いる。
このような動摩擦トルクは式１で表すことができる。
【００１０】
【数１】

【００１１】
ここに、Ｄは粘性摩擦係数、Ｄ_frcはクーロン摩擦力、ωは物体の速度を示しており、クーロン摩擦力Ｄ_frcはクーロン摩擦同定アルゴリズム手段１１において外乱オブザーバ１０の検出値および角速度ωに基づいて予め演算された値である。
静止摩擦力は、作用・反作用の法則から、物体に加わる力、即ちアクチュエータの発生トルクと外力の大きさとなり、式２で表すことができる。
【００１２】
【数２】

【００１３】
但し、Ｓ_f＜｜Ｓ_fmax｜であり、ここに、ｐはモータの極対数、Φ_faはモータ巻線の鎖交磁束数、Ｉ_qは電機子電流、Ｔ_Lは外力である。
【００１４】
そして、本発明の位置制御方法は、ＡＣサーボモータ７を駆動時にスティックスリップが発生した後に、図３のように、制御対象にかかる摩擦トルクを角速度ωと共に線形的に増大するように近似してモデル化した摩擦トルクを用いて制御を行うものである。スティックスリップが発生したことは、クーロン摩擦同定アルゴリズム手段１１に送信されるＡＣサーボモータ７の角速度ωが０でなくなることに基づいて検出することができる。
すなわち、制御対象を静止している状態から動かそうとし、制御対象が動き出してスティックスリップが発生したときに、速度積分制御部４の積分器定数と出力を式３に基づいて制御する。
【００１５】
式３は、クーロン摩擦トルクＤ_frcをモータのトルク定数ＫＴで除算したものにクーロン摩擦補正係数αを乗ずることにより電流指令ｉ(k)^refを得る式である。このようなαを乗じているのは、モータの駆動開始時に駆動トルクと摩擦トルクがつり合っていてはモータを駆動できないため、駆動開始時にαを１より大きくすることにより、電流指令ｉ(k)^refを増大させて十分な駆動トルクを得るためである。従って、モータ駆動後は、クーロン摩擦補正係数αの値は１．０になる。
このような式３による制御は、ω(k)＝０からω(k+1)≠０に変化したときのｋ番目のサンプリング値である電流指令ｉ(k)^refに対してのみ行われるものである。
【００１６】
【数３】

【００１７】
また、電流制御部２内においても積分制御を行っている場合には、ＡＣサーボモータのトルク電流を補償するためのｑ軸積分制御部６の出力を式４に基づいて補正する。式４は、ＡＣサーボモータ７の内部インピーダンスＺ（Ｒ、Ｌ成分よりなる）に式３で求めた電流指令ｉ(k)^refを乗算して電圧指令ｖ(k)^refを得る式である。なお、式４による制御も式３による制御と同様に、ω(k)＝０からω(k+1)≠０に変化したときのｋ番目のサンプリング値である電圧指令ｖ(k)^refに対してのみ行われるものである。
【００１８】
【数４】

【００１９】
このように、本発明によれば、スティックスリップが発生したときに速度制御部１及び電流制御部２内の積分定数及び出力を図３に示す摩擦トルクに基づいて演算するので、即ち、スティックスリップが発生した際に電流指令ｉ(k)^ref及び電圧指令ｖ^refをリセットし、上述した式３及び式４に基づいてクーロン摩擦トルクＤ_frcをＡＣサーボモータ７の極対数ｐ及びモータ巻線の鎖交磁束数Φ_faで除算して得る電流指令ｉ(k)^refに基づいて電圧指令ｖ^refを演算することにより、ＡＣサーボモータ７を駆動制御するので、瞬時にスティックスリップの発生を抑制することができ、位置制御性能の非常に高い位置制御方法を提供することができる。
【００２０】
また、このような制御は、ｋ番目の電流指令(ｉ(k)^ref)及び電圧指令(ｖ(k)^re ^f)の演算は、ω(k-1)＝０からω(k)≠０となった場合にのみ行われ、電流指令(ｉ(k+1)^ref)及び電圧指令(ｖ(k+1)^ref)に対しては、通常のＰＩ制御が行われるため、より制御性能の高い位置制御方法を提供することができる。
なお、以上の説明においては、電流制御部２内のトルク電流に基づく演算を行うｑ軸積分制御部６において積分制御（ＰＩ制御）を行う場合について説明したが、積分制御ではない通常の制御（Ｐ制御）を行う場合においても、本発明は同様に実施できるものである。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の位置制御方法は、角度指令とＡＣサーボモータの回転角とに基づき速度制御部にてＡＣサーボモータ(7)への電圧指令を演算し、前記電圧指令に基づいて前記ＡＣサーボモータをＰＩ駆動制御する位置制御方法において、前記速度制御部は、前記ＡＣサーボモータに接続された制御対象が静止状態から動き出そうとしたときに、スティックスリップが発生した際に電流指令及び電圧指令をリセットし、前記制御対象のクーロン摩擦トルクを前記ＡＣサーボモータの極対数及びモータ巻線の鎖交磁束数で除算して得る電流指令に基づいて前記電圧指令を演算し、前記ＡＣサーボモータを駆動制御するので、制御対象が静止状態から動き出したときにスティックスリップが発生することのない位置制御性能の極めて高い位置制御方法を提供することができる。また、前記制御対象が動き出したことは前記ＡＣサーボモータの角速度に基づいて検出され、前記制御対象のクーロン摩擦トルクに基づく前記電流指令の演算は、ω(k-1)＝０からω(k)≠０となった場合にのみ行われるので、ｋ番目の電流指令(i(k)^ref)による位置制御においてスティックスリップによる位置誤差を生じさせることなく、かつ、その前後では通常通りの制御を行うことにより、当該制御による弊害の発生することのない極めて制御性能の高い位置制御方法を提供することができる。また、前記速度制御部の電流制御部内にｑ軸電流積分制御部を備え、前記ｑ軸電流積分制御部において、前記速度積分制御部から出力される前記電流指令に前記ＡＣサーボモータのインピーダンスを乗算して得られる電圧指令を演算し、前記電圧指令に基づいて前記ＡＣサーボモータを駆動制御するので、ｑ軸電流制御がＰＩ制御される場合においても、スティックスリップの発生を確実に抑制した極めて制御性能の高い位置制御方法を提供することができる。さらに、前記クーロン摩擦トルクは、外乱オブザーバの検出値に基づいて予め演算された値であるので、制御性の高さを確保しつつ、より簡単に位置制御を行うことのできる位置制御方法を提供することができる。また、本発明の位置制御装置は、前記のいずれかの制御方法を行う制御手段を備え、前記制御手段は前記ＡＣサーボモータを駆動するので、制御対象が静止状態から動き出したときにスティックスリップが発生することのない位置制御性能の極めて高い位置制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による位置制御方法に使用する制御系を概略的に示す構成図である。
【図２】ＡＣサーボモータの角速度に対する摩擦トルクの特性を示す特性図である。
【図３】本発明において用いるモデル化した摩擦特性を示す特性図である。
【図４】従来の位置制御方法に使用する制御系を概略的に示す構成図である。
【符号の説明】
１速度制御部
２電流制御部
３位置制御部
４速度積分制御部
５ｄ軸積分制御部
６ｑ軸積分制御部
７ＡＣサーボモータ
１０外乱オブザーバ
１１クーロン摩擦同定アルゴリズム手段
Ｄ_frc クーロン摩擦トルク
Ｄω 粘性摩擦成分
ＫＴトルク定数
Ｉ_q 電機子電流
ｉ(k)^ref 電流指令
ｐモータの極対数
Ｔ_L 外力
ｖ(k)^ref 電圧指令
Ｚ内部インピーダンス
Φ_fa モータ巻線の鎖交磁束数[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a position control method and a position control apparatus, and more particularly to a novel improvement for suppressing stick slip.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an apparatus used for this type of control method, for example, the configuration of a position servo system control apparatus shown in FIG. 4 can be cited. That is, the position servo system control device uses the speed control unit 1 and the current control unit 2 as minor loops as shown in FIG.
A position control unit 3 is provided on the input side of the speed control unit 1, and a speed integration control unit 4, a d-axis integration control unit 5, a q-axis integration control unit 6 provided in the speed control unit 1 and the current control unit 2, and An AC servomotor 7 is provided, and a robust position servo system is configured by performing integral control (PI control) on the speed control unit 1 and the current control unit 2 respectively.
In such a position servo system control device, the speed controller 1 calculates the voltage command v ^ref to the AC servomotor 7 based on the angle command θ ^ref to the AC servomotor 7 and the rotation angle θ of the AC servomotor 7. The AC servomotor 7 is PI-driven based on the voltage command v ^ref .
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional position servo system control device is configured as described above, the following problems exist. That is, in a servo system control device having a speed integration control unit 4 with an integration function inside the speed control unit 1 and a current control unit 2 with an integration function inside the speed control unit 1, an AC servo motor 7 is installed. When the control target (not shown) is driven to drive, the current command corresponding to the static friction torque is integrated into the speed integration control unit 4 by the integration function while the control target is stopped at the target position. Accumulated as terms.
Such control is indispensable for moving the object to be controlled to the target position without causing a position deviation. However, in a situation where the static friction torque is clearly larger than the dynamic friction torque, a slight amount is required. When a position increment command or the like is transmitted, the friction torque applied to the control object changes from the static friction torque to the dynamic friction torque as soon as the control object starts moving from the stationary state. There was a stick-slip phenomenon that caused the target position to go too far.
[0004]
In particular, in the position servo system, when performing zero speed control (during stationary) or minute feed control, vibration due to stick-slip phenomenon occurs, causing deterioration in control performance. For example, if the position response and speed response become oscillatory, or if the rotating motor stops, if there is an undershoot in the speed, it will be blocked by static frictional force, and the motor will stop before the target position. End up. Further, a position error has occurred because no torque exceeding the maximum static friction force is generated at the time of minute feed.
Here, when an integrator is included in the compensator of the speed control unit, these position errors accumulate in the integrator, and when the maximum static friction force is exceeded, rotation may start again. However, at the moment when the object starts to move, the friction load is switched from the static friction force to the dynamic friction force, and the load torque suddenly decreases with respect to the drive torque. For this reason, the speed becomes too high and the target position is passed. Such repetition due to excessive speed has caused stick-slip vibration.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and in particular, an object of the present invention is to provide a position control method with extremely high position control performance in which the occurrence of stick-slip is suppressed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the position control method of the present invention, a voltage command to the AC servo motor (7) is calculated by the speed control unit based on the angle command and the rotation angle of the AC servo motor, and the AC servo motor is controlled based on the voltage command. In the position control method for PI drive control, the speed control unit resets the current command and the voltage command when a stick slip occurs when the control target connected to the AC servomotor tries to move from a stationary state. The voltage command is calculated based on a current command obtained by dividing the controlled Coulomb friction torque by the number of pole pairs of the AC servomotor and the number of flux linkages of the motor winding, and the AC servomotor is driven and controlled. And the fact that the controlled object has started to move is detected based on the angular velocity of the AC servo motor, and the Coulomb friction torque of the controlled object is detected. The calculation of the current command based on the current is performed only when ω (k−1) = 0 to ω (k) ≠ 0, and the q-axis is included in the current control unit of the speed control unit. A current integration control unit, wherein the q-axis current integration control unit calculates a voltage command obtained by multiplying the current command output from the speed integration control unit by the impedance of the AC servo motor, and the voltage command The Coulomb friction torque is a value calculated in advance based on a detected value of a disturbance observer. The position control apparatus of the present invention includes control means for performing any one of the control methods described above, and the control means is configured to drive the AC servo motor.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a position control method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent part as a conventional apparatus, and the description is abbreviate | omitted.
[0008]
As shown in FIG. 1, the control device for realizing the position control method according to the present invention includes a disturbance observer 10 and Coulomb friction identification algorithm means 11.
Friction torque, which is a disturbance of the servo system, can be generally divided into dynamic friction force and static friction force, and each is known to have the characteristics as shown in FIG. The dynamic friction torque generated when the object is moving includes a fixed component (offset component) such as a Coulomb friction torque D _frc and a viscous friction component Dω whose magnitude changes in proportion to the speed. The dynamic friction force is expressed as the sum of these friction forces, and the characteristics change nonlinearly at extremely low speeds or near zero speed.
On the other hand, the static friction force is not a constant value when the object is stationary, but is a value between the maximum static friction force (S _max and -S _max ) according to the law of Coulomb's action / reaction. Changes.
[0009]
In the present invention, as shown in FIG. 3, the frictional torque characteristic of the dynamic friction force is macroscopically considered as a characteristic that changes linearly ignoring the non-linear change of the characteristic in the extremely low speed region. A model in which the frictional force and the viscous friction coefficient are symmetric with respect to the speed, that is, a characteristic in which the absolute value is equal and the sign is inverted with the sign of the angular velocity ω is used.
Such dynamic friction torque can be expressed by Equation 1.
[0010]
[Expression 1]

[0011]
Here, D is the viscous friction coefficient, D _frc the Coulomb friction force, omega indicates the speed of the object, Coulomb friction force D _frc is the basis of the detection value and the angular velocity of the disturbance observer 10 omega in Coulomb friction identification algorithm means 11 Is a value calculated in advance.
The static friction force is the force applied to the object, that is, the magnitude of the torque generated by the actuator and the external force, based on the law of action and reaction, and can be expressed by Equation 2.
[0012]
[Expression 2]

[0013]
However, S _f <| S _fmax |, where p is the number of pole pairs of the motor, Φ _fa is the number of flux linkages in the motor winding, I _q is the armature current, and T _L is the external force.
[0014]
Then, the position control method of the present invention approximates the friction torque applied to the controlled object linearly with the angular velocity ω, as shown in FIG. 3, after stick slip has occurred when the AC servomotor 7 is driven. Control is performed using the modeled friction torque. The occurrence of stick-slip can be detected based on the fact that the angular velocity ω of the AC servomotor 7 transmitted to the Coulomb friction identification algorithm means 11 is not zero.
That is, when an attempt is made to move the control target from a stationary state and the control target starts to move and stick-slip occurs, the integrator constant and output of the speed integration control unit 4 are controlled based on Equation 3.
[0015]
Expression 3 is an expression for obtaining the current command i (k) ^ref by multiplying the Coulomb friction torque D _frc divided by the torque constant KT of the motor and the Coulomb friction correction coefficient α. The reason why α is multiplied is that since the motor cannot be driven if the driving torque and the friction torque are balanced at the start of driving of the motor, the current command i (k ) Increase ^ref to obtain a sufficient driving torque. Therefore, after the motor is driven, the value of the Coulomb friction correction coefficient α is 1.0.
Such control according to Equation 3 is performed only for the current command i (k) ^ref that is the kth sampling value when ω (k) = 0 changes to ω (k + 1) ≠ 0. It is.
[0016]
[Equation 3]

[0017]
Further, when integral control is also performed in the current control unit 2, the output of the q-axis integral control unit 6 for compensating for the torque current of the AC servo motor is corrected based on the equation (4). Expression 4 is an expression for obtaining the voltage command v (k) ^ref by multiplying the internal impedance Z (consisting of R and L components) of the AC servomotor 7 by the current command i (k) ^ref obtained in Expression 3. Note that, similarly to the control according to Expression 3, the control according to Expression 4 is also applied to the voltage command v (k) ^ref that is the kth sampling value when ω (k) = 0 changes to ω (k + 1) ≠ 0. It is only done for.
[0018]
[Expression 4]

[0019]
As described above, according to the present invention, when stick slip occurs, the integral constant and output in the speed control unit 1 and current control unit 2 are calculated based on the friction torque shown in FIG. There resets the current command i (k) ^ref and the voltage command v ^ref upon occurrence of pole pairs p and the motor windings of the AC servo motor 7 Coulomb friction torque D _frc based on equation 3 and equation 4 described above Since the AC servo motor 7 is driven and controlled by calculating the voltage command v ^ref based on the current command i (k) ^ref obtained by dividing by the number of flux linkages Φ _fa , the occurrence of stick-slip is instantaneously suppressed. It is possible to provide a position control method with extremely high position control performance.
[0020]
Moreover, such control, k-th current command (i (k) ^ref) and calculating the voltage command (v (k) ^re ^f) is, ω (k-1) = 0 from ω (k) ≠ 0 Since the normal PI control is performed for the current command (i (k + 1) ^ref ) and the voltage command (v (k + 1) ^ref ), the control performance is further improved. A high position control method can be provided.
In the above description, the case where the integral control (PI control) is performed in the q-axis integral control unit 6 that performs the calculation based on the torque current in the current control unit 2 has been described. Even in the case of performing (P control), the present invention can be similarly implemented.
[0021]
【The invention's effect】
According to the position control method of the present invention, a voltage command to the AC servo motor (7) is calculated by the speed control unit based on the angle command and the rotation angle of the AC servo motor, and the AC servo motor is controlled based on the voltage command. In the position control method for PI drive control, the speed control unit resets the current command and the voltage command when a stick slip occurs when the control target connected to the AC servomotor tries to move from a stationary state. The voltage command is calculated based on a current command obtained by dividing the controlled Coulomb friction torque by the number of pole pairs of the AC servomotor and the number of flux linkages of the motor winding, and the AC servomotor is driven and controlled. Therefore, it provides a position control method with extremely high position control performance that does not cause stick-slip when the control target starts moving from a stationary state. Rukoto can. In addition, the movement of the control target is detected based on the angular velocity of the AC servomotor, and the calculation of the current command based on the Coulomb friction torque of the control target is calculated from ω (k−1) = 0 to ω (k ) ≠ 0, so the position control by the kth current command (i (k) ^ref ) does not cause a position error due to stick-slip, and before and after that, normal control is performed. By doing so, it is possible to provide a position control method with extremely high control performance without causing any adverse effects due to the control. In addition, a q-axis current integration control unit is provided in the current control unit of the speed control unit, and the q-axis current integration control unit multiplies the current command output from the speed integration control unit by the impedance of the AC servo motor. Since the AC servo motor is driven and controlled based on the voltage command, the control that reliably suppresses the occurrence of stick-slip even when the q-axis current control is PI-controlled. A position control method with high performance can be provided. Furthermore, since the Coulomb friction torque is a value calculated in advance based on the detected value of the disturbance observer, a position control method that can perform position control more easily while ensuring high controllability is provided. can do. Further, the position control device of the present invention includes control means for performing any one of the above control methods, and the control means drives the AC servo motor, so that stick-slip occurs when the controlled object starts moving from a stationary state. A position control device with extremely high position control performance that does not occur can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a control system used in a position control method according to the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a characteristic of a friction torque with respect to an angular velocity of an AC servomotor.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing modeled friction characteristics used in the present invention.
FIG. 4 is a block diagram schematically showing a control system used in a conventional position control method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Speed control part 2 Current control part 3 Position control part 4 Speed integral control part 5 d-axis integral control part 6 q-axis integral control part 7 AC servo motor 10 Disturbance observer 11 Coulomb friction identification algorithm means D _frc Coulomb friction torque Dω Viscous friction Component KT Torque constant I _q Armature current i (k) ^ref current command p Number of motor pole pairs T _L External force v (k) ^ref voltage command Z Internal impedance Φ _fa Number of interlinkage magnetic flux of motor winding

Claims

Based on the angle command (θ ^ref ) and the rotation angle (θ) of the AC servo motor (7), the speed controller (1) calculates the voltage command (v ^ref ) to the AC servo motor (7), and the voltage In the position control method for PI driving control of the AC servo motor (7) based on the command (v ^ref ), the speed control unit (1) is configured such that the control target connected to the AC servo motor (7) is stationary. When the stick slip occurs, the current command i (k) ^ref and the voltage command v ^ref are reset, and the control target Coulomb friction torque (D _frc ) is set to the number of pole pairs of the AC servo motor ( p) and the voltage command (v ^ref ) based on the current command (i (k) ^ref ) obtained by dividing by the number of flux linkages (Φ _fa ) of the motor winding, and drive control of the AC servo motor A position control method characterized by:

The movement of the control object is detected based on the angular velocity (ω) of the AC servo motor (7), and the current command (i (k) ^ref ) based on the Coulomb friction torque (D _frc ) of the control object is detected. 2. The position control method according to claim 1, wherein the calculation is performed only when ω (k−1) = 0 to ω (k) ≠ 0.

The current control unit (2) of the speed control unit (1) includes a q-axis current integration control unit (6), and the q-axis current integration control unit (6) outputs from the speed integration control unit (4). The voltage command (v (k) ^ref ) obtained by multiplying the current command (i (k) ^ref ) by the impedance (Z) of the AC servo motor (7) is calculated and the voltage command (v ( 3. The position control method according to claim 1, wherein the drive control of the AC servo motor is performed based on k) ^ref ).

4. The position control method according to claim 1, wherein the coulomb friction torque (D _frc ) is a value calculated in advance based on a detected value of a disturbance observer (10).

A control means (1,2,4,6,7,10) for performing the control method according to any one of claims 1 to 4, further comprising the control means (1,2,4,6,7,10) Drives the AC servo motor (7).