JP3966142B2 - モータ駆動装置の位置決め時間短縮方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は位置制御手段を持つモータ駆動装置の位置決め時間の短縮に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業用機器の中でも特に半導体製造装置や部品実装機などでは、高速化、タクトアップの要望が強く、機器の駆動源であるサーボモータとその駆動装置において、位置決め時間短縮が課題となってきている。
【０００３】
図６は従来のモータ駆動装置における位置制御手段の例をブロック図で示したものである。
【０００４】
モータ１の位置を検出するエンコーダ２からの位置フィードバック５と、外部からの位
置指令４をサーボアンプ３は受け取る。その差である位置偏差６に、一定の位置ゲイン７を乗ずることで速度指令８を生成する。また速度指令８と、速度検出手段９により算出される速度フィードバック１０との差である速度偏差１１に対し、速度比例ゲイン１２を乗じた結果と、速度偏差１１を積分器１３で積分したあと速度積分ゲイン１４を乗じた結果を加算し、電流指令１５を生成する。最後に電流制御器１６が、この電流指令１５に従いモータ１に流れる電流を制御することで、モータの位置制御が実現される。
【０００５】
このような位置制御手段における位置決め時間の短縮では、位置偏差がしきい値以下になった場合に位置ゲインを補正し、モータ１が動作状態から停止状態に移行する位置決め整定時のフィードバックゲインを高めることで、位置偏差６の収束を早める構成をとる方式などが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１２２７２４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、位置ゲインの補正パターン次第でハイゲイン化による微振動が起きたり、負荷に合わせた補正パターンを作成するのが困難な場合があった。
【０００８】
従来の方法で位置偏差６の収束が遅くなるのは、位置決め整定時において、位置偏差６および速度偏差１１が小さくなり、比例分と比較すると応答性の低い速度積分ゲイン１４の出力に、電流指令１５が依存するようになるためである。
【０００９】
また、位置決め整定近辺では、位置偏差６の収束を遅らせる摩擦トルクなどの外乱トルクや、電流指令１５が小さいときの電流制御器１６自体の直線性悪化なども存在し、位置決め整定時間を短縮する上で大きな妨げとなっている。
【００１０】
本発明はこれら従来の課題を解決するものであり、機器に応じて位置決め整定時間を短縮できるモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、位置指令と位置フィードバックの差である位置偏差に位置ゲインを乗じて速度指令を生成し、速度指令と速度フィードバックの差である速度偏差に速度比例ゲインを乗じたものと、速度偏差を積分器に通した値に速度積分ゲインを乗じたものを加算して、電流指令を生成する位置制御手段において、前記位置偏差と位置指令あるいは速度フィードバックを入力とし、モータの停止判別およびモータが整定範囲に入っているか否かを判定する積分補償値決定手段を備え、モータ停止後から位置偏差の絶対値がしきい値以内に入るまで、前記積分補償値決定手段は、速度積分器への入力に加える積分補償値として、前記位置偏差と同じ符号を持つ固定値を用いることを特徴とする。
【００１２】
積分補償値を適切に設定することで、速度積分ゲインの出力応答を早めることができ、位置決め整定近辺での位置偏差の収束を早めることができる。また、一旦位置偏差が所望の範囲内に入ったあとは積分補償値を切ることで、高応答化によるモータ停止時の微振動を避けることができる。また積分器は入力が不連続でも出力を連続にする働きがあるため、一般に用いられる位置ゲイン・速度比例ゲイン・速度積分ゲインなどの切替と比較して、補償の切替がスムーズにできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために請求項１記載の発明は、位置指令と位置フィードバックの差である位置偏差に位置ゲインを乗じて速度指令を生成し、速度指令と速度フィードバックの差である速度偏差に速度比例ゲインを乗じたものと、速度偏差を積分器に通した値に速度積分ゲインを乗じたものを加算して、電流指令を生成する位置制御手段において、前記位置偏差と位置指令あるいは速度フィードバックを入力とし、モータの停止判別およびモータが整定範囲に入っているか否かを判定する積分補償値決定手段を備え、モータ停止後から位置偏差の絶対値がしきい値以内に入るまで、前記積分補償値決定手段は、積分器への入力に加える積分補償値として、前記位置偏差と同じ符号を持つ固定値を用いることを特徴としており、位置決め整定時に重要となる速度積分ゲインの出力を高応答化し、位置偏差の収束を早めることができる。また、積分補償値設定が簡単になるとともに、位置偏差を０近辺に留めようとする電流指令が常時働くようにできる。
【００１４】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載内容のなかで、位置偏差の絶対値としきい値との比較に、ヒステリシスを持たせることを特徴としており、高周波数の共振点を持つ負荷での駆動時などに、位置偏差が振動的な波形となり、積分補償値の有無が整定範囲近辺で頻繁に切り替わることで、振動を励起するといった現象を防ぐことができる。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載内容のなかで、モータ停止の判定に位置指令を用いることを特徴としており、例えば、位置ループゲインが低い場合、モータの実際の速度がなかなか停止判定レベルまで下がらない場合などでも位置指令を用いた判定を用いることで早い時点から積分補償を行うことができ、本発明の適用範囲を広げることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施例１）
図１は、本発明の位置制御手段のブロック図を示しており、モータ１から電流制御器１６までは、従来例の図６と同じ符号を用いており詳細な説明を省略する。
【００１８】
図２は、積分補償値決定手段１７の実施例１におけるフローチャートである。
【００１９】
積分補償値決定手段１７は、位置指令４あるいは速度フィードバック１０を入力とし、モータ停止判別を行う。また、位置偏差６と内部に持つ整定範囲設定値との比較で、モータが整定範囲に入っているか否かの判定を行う。
【００２０】
そして、モータ停止かつ整定範囲外の場合にのみ積分補償値１８を出力し、それ以外の場合は積分補償値１８を０とする。
【００２１】
（実施例２）
図３は、積分補償値決定手段１７の実施例２におけるフローチャートで、実施例１と異なるのは、位置決め整定判定にヒス幅で設定されるヒステリシス特性を持たせていることである。
【００２２】
これにより、ヒス幅以内の微小な位置偏差の変動を無視することができ、積分補償値の切替が頻繁に生ずる現象を防ぐことができる。
【００２３】
（実施例３）
図４は、積分補償値決定手段１７の実施例３におけるフローチャートで、実施例１と異なるのは、モータ停止判定に位置指令を用いていることである。
【００２４】
これにより、モータの実速度の応答が低い場合でも、早い時点から積分補償値を効かせることができるようになる。
【００２５】
（実施例４）
図５は、積分補償値決定手段１７の実施例４におけるフローチャートで、実施例１と異なるのは、積分補償値として固定値を用い、位置偏差の符号に同期して、積分補償値の符号も変化させている点である。
【００２６】
積分補償値を１パラメータで設定できることから、調整が簡便になり、位置偏差と積分補償値の符号を揃えることで、常時位置偏差を０に留めるよう電流指令を補正することができる。
【００２７】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように、請求項１記載の発明によれば、位置決め整定時に重要となる速度積分ゲインの出力を高応答化し、位置偏差の収束を早めることができる。また、実機応答を見ながら調整する積分補償値の設定を簡単にする効果がある。
【００２８】
また、請求項２記載の発明によれば、高周波数の共振点を持つ負荷での駆動時などに、位置偏差が振動的な波形となることで、積分補償値の有無が頻繁に切り替わり、振動を励起することを防ぐことができる。
【００２９】
また、請求項３記載の発明によれば、モータの実際の速度がなかなか停止判定レベルまで下がらない場合などでも、位置指令を用いた判定を用いることで、早い時点から積分補償を行うことができ、本発明の適用範囲を広げる効果がある。
【００３０】
このように、本発明による各種の位置制御手段を適用することで、位置決め時間の短縮が可能なモータ制御装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例におけるモータ制御装置の位置制御手段のブロック図
【図２】 本発明の実施例１における積分補償値決定手段のフローチャート
【図３】 本発明の実施例２における積分補償値決定手段のフローチャート
【図４】 本発明の実施例３における積分補償値決定手段のフローチャート
【図５】 本発明の実施例４における積分補償値決定手段のフローチャート
【図６】 従来のモータ制御装置の位置制御手段のブロック図
【符号の説明】
１ モータ
２ エンコーダ
３ サーボアンプ
４ 位置指令
５ 位置フィードバック
６ 位置偏差
７ 位置ゲイン
８ 速度指令
９ 速度検出手段
１０ 速度フィードバック
１１ 速度偏差
１２ 速度比例ゲイン
１３ 積分器
１４ 速度積分ゲイン
１５ 電流指令
１６ 電流制御器
１７ 積分補償値決定手段
１８ 積分補償値
Claims (3)
- 位置指令と位置フィードバックの差である位置偏差に位置ゲインを乗じて速度指令を生成し、速度指令と速度フィードバックの差である速度偏差に速度比例ゲインを乗じたものと、速度偏差を積分器に通した値に速度積分ゲインを乗じたものを加算して、電流指令を生成する位置制御手段において、前記位置偏差と位置指令あるいは速度フィードバックを入力とし、モータの停止判別およびモータが整定範囲に入っているか否かを判定する積分補償値決定手段を備え、モータ停止後から位置偏差の絶対値が整定範囲以内に入るまでの間、前記積分補償値決定手段は、前記積分器への入力に加える積分補償値として、前記位置偏差と同じ符号を持つ固定値を用いることを特徴とするモータ駆動装置の位置決め時間短縮方法。
- 位置偏差の絶対値と比較される整定範囲に、ヒステリシスを持たせることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置の位置決め時間短縮方法。
- モータ停止の判定に、位置指令を用いることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置の位置決め時間短縮方法。
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| TWI575863B (zh) * | 2012-08-21 | 2017-03-21 | 山洋電氣股份有限公司 | 馬達控制裝置 |
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