JP4288695B2 - Motor position controller - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は機械の可動範囲を移動して移動又は停止及び微少距離送りでの位置偏差の振動等を検出して、速度ループゲイン及び位置ループゲインを調整するモータ位置制御器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、モータで駆動する機械の位置決め完了時点の位置偏差又はある位置偏差以内に入るとオンする完了信号の状態を人が観測して判断し、完了信号が割れている場合には位置ループゲインを下げる等変えていた。
「完了信号が割れている」とは、位置指令の払い出しが完了し、次の指令が入るまでの時間内で、位置偏差信号が位置決め完了範囲内に入ることで、いったん位置決め完了となった後で、位置決め完了範囲から外れる状態を意味する表現である(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−178570号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが従来の技術では、調整時間の関係ですべての移動位置で状態を判断しゲインを決めることは不可能であった。又、位置の偏差又は位置決め完了を人が測定して判断すると、位置決めを行う場所が変わった時に、例えば、ボールネジの剛性の変化などにより、最適なゲインでない可能性があるので、次の動作での位置精度が落ちるという問題があった。
そこで本発明は、機械の可動範囲を自動で移動して速度ループと位置ループの各ゲインパラメータの微調整、関係の調整を行い、位置決め特性の精度を上げることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、機械の可動範囲を移動して移動又は停止及び微少距離送りでの位置偏差の振動等を検出して、位置ループゲインが低い状態で位置が振動する場合、速度ループゲインを下げ位置決めで位置が振動する場合、位置ループゲインを調整する。速度ループゲイン、位置ループゲインの関係が悪い場合、位置ループゲインを調整して関係を修正する。位置決めの判定条件は位置決め振動検出手段により振動しないことで行う。
上記手段により、機械のばらつきや機械の可動範囲でのばらつきを抑え、短時間での位置決めでの精度を上げることができる。速度ループゲインや位置ループゲインの微調整ができ、バランスも調整できる。又位置決め振動検出手段の検出時間条件を変えることにより、位置決め仕様を容易に変えることができる。
【0006】
【発明の実施形態】
以下、本発明の具体的実施例を図1に示して説明する。
図1において1は位置決め振動検出回路、2はマイクロコンピュータ、3は電流アンプ、4はベースドライブ回路、5はパワートランジスタモジュール、6はモータである。
以上のように構成された回路において、その動作を図2の制御ブロック図及び図3のタイミング図及び図5のフローチャートを用いて説明する。
まずマイクロコンピュータ2は位置や速度といった指令を外部のコントローラ等から受取る。そして位置指令を受取り位置制御を行いその出力の速度指令で速度制御を行い、その出力の電流指令や電流制御の出力でベースドライブ駆動回路4を通してパワートランジスタ5を駆動してモータを制御する。
ここで位置決め振動検出回路1は、最初に位置決め完了し図2のブロック図の位置偏差Perrがあるレベルを越えた場合に、図3(ii)に示すように越えた時間を計測、積算する。この積算された時間があるレベルを超えた場合に、振動として判断する。このレベルは位置決めの仕様として決め、例えば完了信号が割れていることを1度も許さない用途では0となり、機械の作業時間等により、完了信号の割れの許容値が数msの時は数ms等に設定する。
まず最初は図5のステップ1のように機械の可動範囲や許容位置決め精度等の条件を設定する。
次は図5のステップ2〜ステップ4のように低い位置ループゲインで速度ループゲインだけの振動を確認する。
つまり図3(i)のように一度移動して正転逆転動作をする微少距離移動の指令を送り、位置決め振動検出回路1にて位置決め完了が振れ(振動)ないように速度ループゲインを下げる等して確認する。ここで微少距離の指令を正負(正転、逆転方向)に送るのは振動要因が有る場合に、振動を誘発して通常の送り速度や早送り速度による移動で振動しないようにするためである。すなわち、一方向移動の微少移動では、振動が出ず通常の移動動作になった時に振動が出ることがあるため、この様な状態をさける効果がある。
次に図3(ii)のように機械の可動範囲を図5のステップ6〜ステップ9のように通常の速度や早送り速度で位置決めして、位置決め振動検出回路1にて位置決め完了が振動しないように確認する。つまり一度位置決め完了後オーバシュート等して戻ったり、収束しないこと等を位置決め振動検出回路1にて確認する。調整の度合いは積算された時間レベルで分かるので自動調整できる。例えば、積算時間が長い程、振動が大きいと判断できる。
そしてあるレベルの条件(積算時間の限界値など)は図5のステップ1で最初に設定して行う。そこで振動すると判断できるようなら図5のステップ8のように位置ループゲインを下げる。最後に図5のステップ10のように速度ループゲインと位置ループゲインのバランスを判断する。つまりゲインのバランスが悪い場合は、例えば、位置ループゲインが速度ループゲインと比べ大きすぎる場合など速度ループゲインを変更等して位置ループゲインの調整をやり直す。例えば、位置ループゲインKp≒速度ループゲインKv/4というようにする。
又位置決め振動検出回路1はマイクロコンピュータ2で行っても良い。
【0007】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、機械のばらつきや機械の可動範囲でのばらつきを抑え、安定して短時間での位置決めでの精度を上げることができるという効果がある。
更に速度ループゲインや位置ループゲインの微調整ができ、バランスも調整できる。
又位置決め振動検出手段の検出時間条件を変えることにより、位置決め仕様を容易に変えることができるので、用途等に応じて調整仕様を選ぶことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的実施例の構成図である。
【図2】制御ブロック図である。
【図3】調整のタイミング図である。
【図4】マシンの簡単な構成例である。
【図5】本案の調整フローである。
【図6】従来の実施例の構成図である。
【符号の説明】
1 位置決め振動検出回路
2 マイクロコンピュータ
3 電流アンプ
4 ベースドライブ回路
5 パワートランジスタモジュール
6 モータ
7 測定器
8 位置制御器
9 速度制御器
10 負荷(モータ含む)
11 積分器
12 負荷
13 ボールネジ
14 モータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor position controller that adjusts a speed loop gain and a position loop gain by moving a movable range of a machine, detecting vibration of a position deviation at a movement or stop, and a minute distance feed, and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the position deviation of the machine driven by the motor is determined by observing the position deviation at the time of positioning completion or within a certain position deviation by human observation, and if the completion signal is broken, the position loop gain is set. It was changed, such as lowering.
“The completion signal is broken” means that the positioning command has been completed once the position command has been issued and the position deviation signal has entered the positioning completion range within the time until the next command is entered. The expression means a state outside the positioning completion range (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-6-178570 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional technique, it is impossible to determine the gain by determining the state at all the moving positions because of the adjustment time. In addition, when a person measures the position deviation or positioning completion, it may not be the optimum gain when the location for positioning changes, for example, due to a change in the rigidity of the ball screw. There has been a problem that the positional accuracy of.
Accordingly, an object of the present invention is to increase the accuracy of positioning characteristics by automatically moving the movable range of the machine to finely adjust the gain parameters of the speed loop and the position loop and adjust the relations.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, when the position is vibrated with a low position loop gain by detecting the vibration of the position deviation by moving or stopping and fine distance feed by moving the movable range of the machine, the speed loop gain If the position vibrates during positioning, adjust the position loop gain. If the relationship between velocity loop gain and position loop gain is poor, adjust the position loop gain to correct the relationship. The positioning determination condition is determined by no vibration by the positioning vibration detecting means.
By the above means, it is possible to suppress variations in the machine and the movable range of the machine, and to improve the accuracy in positioning in a short time. The speed loop gain and position loop gain can be finely adjusted, and the balance can also be adjusted. In addition, the positioning specification can be easily changed by changing the detection time condition of the positioning vibration detecting means.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, 1 is a positioning vibration detection circuit, 2 is a microcomputer, 3 is a current amplifier, 4 is a base drive circuit, 5 is a power transistor module, and 6 is a motor.
The operation of the circuit configured as described above will be described with reference to the control block diagram of FIG. 2, the timing diagram of FIG. 3, and the flowchart of FIG.
First, the microcomputer 2 receives commands such as position and speed from an external controller or the like. The position command is received, position control is performed, speed control is performed with the output speed command, and the power transistor 5 is driven through the base drive drive circuit 4 with the output current command or current control output to control the motor.
Here, when the positioning vibration detection circuit 1 completes the positioning first and the position deviation Perr in the block diagram of FIG. 2 exceeds a certain level, the exceeding time is measured and integrated as shown in FIG. When the accumulated time exceeds a certain level, it is determined as vibration. This level is determined as a positioning specification. For example, it is 0 for an application that never allows the completion signal to be broken, and it is several ms when the tolerance of the completion signal is several ms due to the working time of the machine. Etc.
First, conditions such as the movable range of the machine and the allowable positioning accuracy are set as in step 1 of FIG.
Next, as shown in step 2 to step 4 of FIG.
That is, as shown in FIG. 3 (i), a command for a minute distance movement that moves once and performs forward / reverse rotation is sent, and the speed loop gain is lowered so that the positioning vibration detection circuit 1 does not shake (vibration) after completion of positioning. And confirm. Here, the minute distance command is sent in the positive and negative directions (forward rotation, reverse rotation direction) in order to prevent vibrations caused by movement at a normal feed speed or fast feed speed when there is a vibration factor. That is, in the slight movement of the one-way movement, there is an effect of avoiding such a state because the vibration may be generated when the normal movement operation is performed without generating the vibration.
Next, as shown in FIG. 3 (ii), the movable range of the machine is positioned at a normal speed or a rapid feed speed as in Step 6 to Step 9 in FIG. Check with. That is, once the positioning is completed, the positioning vibration detection circuit 1 confirms that it does not return due to overshoot or the like. The degree of adjustment can be automatically adjusted since it is known from the accumulated time level. For example, it can be determined that the longer the integration time, the greater the vibration.
A certain level of conditions (such as the limit value of the integration time) is first set and performed in step 1 of FIG. If it can be determined that it vibrates, the position loop gain is lowered as in step 8 of FIG. Finally, as in step 10 of FIG. 5, the balance between the speed loop gain and the position loop gain is determined. That is, when the gain balance is poor, the position loop gain is adjusted again by changing the speed loop gain, for example, when the position loop gain is too large compared to the speed loop gain. For example, position loop gain Kp≈speed loop gain Kv / 4.
The positioning vibration detection circuit 1 may be performed by the microcomputer 2.
[0007]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is an effect that the variation in the machine and the variation in the movable range of the machine can be suppressed, and the accuracy in positioning in a short time can be improved stably.
Furthermore, the speed loop gain and position loop gain can be finely adjusted, and the balance can also be adjusted.
In addition, since the positioning specification can be easily changed by changing the detection time condition of the positioning vibration detecting means, the adjustment specification can be selected according to the application.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a specific embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a control block diagram.
FIG. 3 is a timing diagram of adjustment.
FIG. 4 is a simple configuration example of a machine.
FIG. 5 is an adjustment flow of the present plan.
FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positioning vibration detection circuit 2 Microcomputer 3 Current amplifier 4 Base drive circuit 5 Power transistor module 6 Motor 7 Measuring instrument 8 Position controller 9 Speed controller 10 Load (including motor)
11 integrator 12 load 13 ball screw 14 motor

Claims (4)

位置ループおよび速度ループを備えたモータ位置制御器において、
位置指令の出力完了後、位置偏差が最初に所定偏差値内に入った後に該所定偏差値内から外れている時間を計測し、該時間が所定時間を超えた場合には位置ループゲインを下げるというゲイン調整手段を備えたことを特徴とするモータ位置制御器
In a motor position controller with a position loop and a speed loop,
After the output of the position command is completed, measure the time when the position deviation first enters the predetermined deviation value and then deviates from the predetermined deviation value, and if the time exceeds the predetermined time, lower the position loop gain A motor position controller comprising a gain adjusting means .
位置ループおよび速度ループを備えたモータ位置制御器において、
位置指令の出力完了後、位置偏差が最初に所定偏差値内に入った後に該所定偏差値内から外れている時間を計測し、該時間が所定時間を超えた場合には速度ループゲインを下げるというゲイン調整手段を備えたことを特徴とするモータ位置制御器
In a motor position controller with a position loop and a speed loop,
After the output of the position command is completed, measure the time when the position deviation first enters the predetermined deviation value and then deviates from the predetermined deviation value. If the time exceeds the predetermined time, decrease the speed loop gain. A motor position controller comprising a gain adjusting means .
前記ゲイン調整手段は、モータで駆動する機械の稼動範囲を移動して移動位置ごとに位置ループゲインを調整することを特徴とする請求項1記載のモータ位置制御器 2. The motor position controller according to claim 1, wherein the gain adjusting means adjusts a position loop gain for each moving position by moving an operating range of a machine driven by a motor . 前記ゲイン調整手段は、モータで駆動する機械の稼動範囲を移動して移動位置ごとに速度ループゲインを調整することを特徴とする請求項2記載のモータ位置制御器 3. The motor position controller according to claim 2, wherein the gain adjusting means adjusts a speed loop gain for each moving position by moving an operating range of a machine driven by a motor .
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