JP4843942B2 - Thrust ripple correction method and thrust ripple correction device - Google Patents
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本発明は、モータの推力リップルを補正する推力リップル補正方法、推力リップル補正装置、あるいは、モータおよびそのモータの推力が与えられる負荷を含んで構成される機構における移動部材の位置を制御する位置制御方法に関し、とくに、モータの推力を補正することで、移動部材の位置を正確に制御し得る方法および装置に関する。
The present invention relates to a thrust ripple correction method for correcting thrust ripple of a motor, a thrust ripple correction device, or a position control for controlling the position of a moving member in a mechanism including a motor and a load to which the thrust of the motor is applied. It relates mETHODS, particularly, by correcting the thrust of the motor, to a method and apparatus capable of accurately controlling the position of the moving member.
対象物の2次元位置を位置決めするXYステージとして、X軸、Y軸方向に一定ピッチで歯が形成された格子プラテンと、格子プラテン上に浮揚させたスライダ部とを備え、スライダ部にX軸モータおよびY軸モータを取り付けることで、スライダ部を平面内で移動可能に構成したXYステージが開示されている(下記の特許文献1参照)。
上記XYステージでは、X軸モータおよびY軸モータに、それぞれX軸およびY軸方向に一定ピッチで歯が形成されており、これらの歯と、上述した格子プラテンに形成された歯との間で磁力を生じさせることで、X軸およびY軸方向の推力を発生させ、スライダ部をXY平面内で駆動している。
このように、上記XYステージでは、格子プラテンおよびスライダ部に形成された歯によってステッピングモータが構成されるが、互いの歯の位置関係に基づく推力の変動、すなわち推力リップルが存在する。したがって、推力リップルを補正できれば、XYステージの位置決め精度をさらに向上させることができる。
In the XY stage, teeth are formed on the X-axis motor and the Y-axis motor at a constant pitch in the X-axis and Y-axis directions, respectively, and between these teeth and the teeth formed on the lattice platen described above. By generating a magnetic force, thrust in the X-axis and Y-axis directions is generated, and the slider portion is driven in the XY plane.
As described above, in the XY stage, the stepping motor is configured by the teeth formed on the lattice platen and the slider portion. However, there is a variation in thrust based on the positional relationship between the teeth, that is, a thrust ripple. Therefore, if the thrust ripple can be corrected, the positioning accuracy of the XY stage can be further improved.
本発明の目的は、モータの推力を補正することにより、推力リップルに起因する推力の変動を抑制できる推力リップル補正方法等を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a thrust ripple correction method and the like that can suppress fluctuations in thrust caused by thrust ripple by correcting the thrust of the motor.
本発明の推力リップル補正方法は、指令値と検出値との差分に基づくフィードバック制御が施されたステッピングモータにおける周期的な推力リップルを補正する推力リップル補正方法であって、
前記制御ループに一定周期の周期的な第1の仮補正成分を加えた状態で第1の誤差成分を取得するとともに、前記制御ループに前記第1の仮補正成分とは異なる前記一定周期の周期的な第2の仮補正成分を加えた状態で第2の誤差成分を取得する誤差取得ステップと、
前記誤差取得ステップにより取得された前記第1の誤差成分および前記第2の誤差成分に基づいて、前記制御ループに加えられるべき一定周期の周期的な本補正成分を算出する算出ステップと、
を備えることを特徴とする。
The thrust ripple correction method of the present invention is a thrust ripple correction method for correcting periodic thrust ripple in a stepping motor subjected to feedback control based on a difference between a command value and a detected value,
A first error component is acquired in a state where a periodic first temporary correction component having a fixed period is added to the control loop, and a period of the fixed period different from the first temporary correction component is added to the control loop. An error acquisition step of acquiring a second error component in a state in which a second temporary correction component is added;
A calculation step of calculating a periodic main correction component having a fixed period to be added to the control loop based on the first error component and the second error component acquired by the error acquisition step;
It is characterized by providing.
前記第2の仮補正成分は、前記第1の誤差成分に基づいて定められてもよい。The second temporary correction component may be determined based on the first error component.
前記本補正成分は前記モータの転流位相の関数とされてもよい。 The main correction component may be a function of the commutation phase of the motor.
前記第1の誤差成分および前記第2の誤差成分は位置誤差成分であってもよい。 The first error component and the second error component may be position error components.
前記第1の誤差成分はゼロであってもよい。The first error component may be zero.
前記差分は、速度指令値と速度検出値との差分であってもよい。 The difference may I difference der between the speed command value and the speed detection value.
前記誤差取得ステップでは、前記ステッピングモータの加減速時に前記第1の誤差成分および前記第2の誤差成分を取得し、前記第1の誤差成分および前記第2の誤差成分を取得する際の前記ステッピングモータの加速度が等しくてもよい。 In the error acquisition step, the first error component and the second error component are acquired at the time of acceleration / deceleration of the stepping motor, and the stepping at the time of acquiring the first error component and the second error component is acquired. The motor acceleration may be equal.
本発明の推力リップル補正装置は、指令値と検出値との差分に基づくフィードバック制御が施されたステッピングモータの周期的な推力リップルを補正する推力リップル補正装置であって、
前記制御ループに一定周期の周期的な第1の仮補正成分を加えた状態で第1の誤差成分を取得するとともに、前記制御ループに前記第1の仮補正成分とは異なる前記一定周期の周期的な第2の仮補正成分を加えた状態で第2の誤差成分を取得する誤差取得手段と、
前記誤差取得手段により取得された前記第1の誤差成分および前記第2の誤差成分に基づいて、前記制御ループに加えられるべき一定周期の周期的な本補正成分を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする。
The thrust ripple correction device of the present invention is a thrust ripple correction device that corrects periodic thrust ripple of a stepping motor subjected to feedback control based on a difference between a command value and a detection value,
A first error component is acquired in a state where a periodic first temporary correction component having a fixed period is added to the control loop, and a period of the fixed period different from the first temporary correction component is added to the control loop. Error acquisition means for acquiring a second error component in a state in which a second temporary correction component is added;
Calculation means for calculating a periodic main correction component having a fixed period to be added to the control loop based on the first error component and the second error component acquired by the error acquisition means;
It is characterized by providing.
本発明によれば、第1の仮補正値による補正時における誤差成分、および第2の仮補正値による補正時における誤差成分に基づいて、推力リップルを補正するための本補正値を算出するので、実際の推力リップルによる誤差成分を本補正値の算出に効果的に反映させることができ、本補正値を高精度に求めることができる。 According to the present invention, the main correction value for correcting the thrust ripple is calculated based on the error component at the time of correction by the first temporary correction value and the error component at the time of correction by the second temporary correction value. The error component due to the actual thrust ripple can be effectively reflected in the calculation of the main correction value, and the main correction value can be obtained with high accuracy.
また、本発明によれば、第1の仮補正値による補正時における誤差成分、および第2の仮補正値による補正時における誤差成分に基づいて、モータの推力を補正するための本補正値を算出するので、実際の誤差成分を本補正値の算出に効果的に反映させることができ、本補正値を高精度に求めることができる。 Further, according to the present invention, the main correction value for correcting the thrust of the motor is calculated based on the error component at the time of correction by the first temporary correction value and the error component at the time of correction by the second temporary correction value. Since the calculation is performed, the actual error component can be effectively reflected in the calculation of the main correction value, and the main correction value can be obtained with high accuracy.
以下、図1〜図7を参照して、本発明による推力リップル補正方法の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a thrust ripple correction method according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本実施形態の推力リップル補正方法が適用される位置制御装置の構成を示すブロック図である。この位置制御装置は、速度指令Vinに従って、モータの移動子の位置を制御する装置であり、図1では推力リップルの補正を実行しつつモータを制御するための構成部分を示している。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a position control device to which the thrust ripple correction method of this embodiment is applied. This position control device is a device that controls the position of the moving element of the motor in accordance with the speed command Vin. FIG. 1 shows a component for controlling the motor while correcting the thrust ripple.
図1に示すように、位置制御装置は、駆動回路を含むモータ1と、モータ1の移動子の速度と速度指令Vinとの差分を増幅する速度誤差増幅器2と、を備える。モータ1は速度誤差増幅器2の出力信号に従って推力を発生する推力発生部11、推力発生部11からの推力に推力リップルFrを加算する加算器12、および加算器12から出力される推力が与えられる負荷13から構成される。図1に示すように、速度誤差増幅器2の出力値は推力リップルFrをキャンセルするための補正値Vcにより補正され、推力発生部11に与えられる。推力リップルFrをキャンセルする方法については後述する。
As shown in FIG. 1, the position control device includes a
移動子の速度は速度センサ3により計測され、加算器5に与えられる。加算器5からは移動子の速度と速度指令Vinとの差分が出力されて、速度誤差増幅器2に与えられる。このように、図1の位置制御装置では、移動子の速度をフィードバック制御している。
The speed of the moving element is measured by the
一方、移動子の位置は位置センサ6により計測され、計測値はモータ1の転流位相θとして出力される。転流位相θは固定子および移動子の位置の位相関係を示しており、ステッピングモータにおける固定子および移動子の歯の間の相対的な位相に相当する。推力リップルFrの値は実質的に転流位相θの関数である。
On the other hand, the position of the moving element is measured by the
位置制御装置の記憶部7には、kθとSin(kθ)の値を対応付けたSin(kθ)テーブル71a,71b,・・・、およびkθとCos(kθ)の値を対応付けたCos(kθ)テーブル72a,72b,・・・が格納されている。「k」は、1〜nまでの正数であり、リップル補正に要求される精度に応じて設定される。「k」は、例えば、1〜5とされるが、高精度が要求されれば「n」の値は大きくなる。 In the storage unit 7 of the position control device, Sin (kθ) tables 71a, 71b,... In which kθ and Sin (kθ) values are associated, and Cos ( kθ) tables 72a, 72b,... are stored. “K” is a positive number from 1 to n and is set according to the accuracy required for ripple correction. “K” is, for example, 1 to 5, but the value of “n” increases if high accuracy is required.
位置制御装置の記憶部8には、定数Pk(定数P1,P2,・・・)および定数Qk(定数Q1,Q2,・・・)が格納されている。
The
図1に示すように、モータ1の駆動時には、順次、Sin(kθ)テーブル71a,71b,・・・およびCos(kθ)テーブル72a,72b,・・・から、そのときの転流位相θに対応するSin(kθ)およびCos(kθ)の値がそれぞれ読み出される。読み出されたSin(kθ)およびCos(kθ)は、乗算器91a,91b,・・・および乗算器91a,91b,・・・において定数Pkおよび定数Qkとそれぞれ乗算される。
As shown in FIG. 1, when the
これらの乗算値は加算器21〜23等によって互いに加算される。その加算値には、乗算器24において速度誤差増幅器の出力値である誤差ΔFがさらに乗算され、補正値Vcが算出される。補正値Vcは、加算器25において速度誤差増幅器2の出力値である誤差ΔFに加算され、その加算値は推力発生部11に与えられる。
These multiplication values are added to each other by
上記の手順で出力される補正値Vcは、モータ1の推力リップルFrを補正するために推力発生部11に印加される値である。推力リップルFrの周期性(推力リップルFrが実質的に転流位相θの関数であること)に基づき、補正値Vcはフーリエ級数(P1・Sin(θ)+P2・Sin(2θ)+・・・+Q1・Cos(θ)+Q2・Cos(2θ)+・・・)を用いて近似されている。補正値Vcは各項の係数である定数Pkおよび定数Qkに基づいて定められる。
The correction value Vc output in the above procedure is a value applied to the thrust generator 11 in order to correct the thrust ripple Fr of the
次に、本実施形態の推力リップル補正方法において、本補正値を定めるための定数Pkおよび定数Qkの算出方法について説明する。本補正値は、推力リップルFrをキャンセルするために最終的に使用される補正値Vcである。 Next, a method for calculating the constant Pk and the constant Qk for determining the correction value in the thrust ripple correction method of the present embodiment will be described. This correction value is a correction value Vc that is finally used to cancel the thrust ripple Fr.
図2は本実施形態の推力リップル補正方法が適用される位置制御装置のうち、定数Pkおよび定数Qkの算出を行うための構成部分を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing components for calculating the constant Pk and the constant Qk in the position control device to which the thrust ripple correction method of this embodiment is applied.
図2に示すように、dθ検出器31は位置センサ6から出力される転流位相θに基づいてθがdθだけ変化したことを検出する。乗算器32a,32b,・・・は、Sin(kθ)テーブル71a,71b,・・・から読み出されたSin(kθ)の値に、dθ、および速度誤差増幅器2から出力された誤差ΔFを順次乗算する。また、乗算器33a,33b,・・・は、Cos(kθ)テーブル72a,72b,・・・から読み出されたCos(kθ)の値に、dθ、および誤差ΔFを順次乗算する。
As shown in FIG. 2, the
積算器34a,34b,・・・は乗算器32a,32b,・・・から出力された乗算値を積算する。積算器35a,35b,・・・は乗算器33a,33b,・・・から出力された乗算値を積算する。
The
以上の動作は、速度指令Vinに基づいてモータ1を駆動しつつ実行される。このような動作により、ΔFとSin(kθ)の積をθについて積分した値、およびΔFとCos(kθ)の積をθについて積分した値が算出される。例えば、積算器34aでは、ΔFとSin(θ)の積をθについて積分した値が得られる。同様に、積算器34bでは、ΔFとSin(2θ)の積をθについて積分した値が得られる。また、積算器35aでは、ΔFとCos(θ)の積をθについて積分した値が得られる。同様に、積算器35bでは、ΔFとCos(2θ)の積をθについて積分した値が得られる。
The above operation is executed while driving the
このように、各積算器34a,34b,・・・および積算器35a,35b,・・・では、ΔFをフーリエ級数展開したときの各項の係数が得られる。
As described above, in each of the
一方、図2の積算器41は、上記動作の間、ΔFの絶対値を積算する。上記動作の終了後、除算器36a,36b,・・・では、積算器34a,34b,・・・で得られた積分値を積算器41の出力値(積算値)で除算する。また、除算器37a,37b,・・・では、積算器35a,35b,・・・で得られた積分値を積算器41の出力値(積算値)で除算する。これらの処理により、上記動作中の誤差ΔFの値の大きさによって積分値を規格化した定数Pkおよび定数Qkを求めることができる。
On the other hand, the
図3は本実施形態の推力リップル補正方法において、本補正値を算出する手順を機能的に示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram functionally showing a procedure for calculating the correction value in the thrust ripple correction method of the present embodiment.
図3において、第1の誤差取得手段101は、第1の仮補正値による補正時における誤差成分を取得する。第2の誤差取得手段102は、第2の仮補正値による補正時における誤差成分を取得する。本補正値算出手段103は、取得された、第1の仮補正値による補正時における誤差成分、および第2の仮補正値による補正時における誤差成分に基づいて、モータの推力を補正するための本補正値を算出する。
In FIG. 3, the first
図4は、位置制御装置の制御を実行するための構成を示す制御ブロック図であり、図5は本補正値を算出する手順を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a control block diagram showing a configuration for executing control of the position control device, and FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for calculating the correction value.
図4に示すように、制御部51は位置制御および補正値の算出に必要な演算を行うための演算部52を制御する。
As shown in FIG. 4, the
演算部52は、演算機能を有する図1および図3の各要素(速度誤差増幅器2、加算器群、乗算器群、積算器群、除算器群、dθ検出器31等)を構成している。また、演算部52は、本補正値の算出に必要な演算処理を実行する。
The
また、制御部51には通信バス53を介して、速度センサ3、位置センサ6、Sin(kθ)テーブル71a,71b,・・・およびCos(kθ)テーブル72a,72b,・・・を格納する記憶部7、および定数Pk,Qkを格納する記憶部8が接続されている。さらに、制御部51には速度指令Vinが入力されるとともに、モータ1に設けられた駆動回路55が、制御部51により制御される。
Further, the
図6は、本補正値を算出する際のモータ1の速度および推力の変化を示す図である。図6に示すように、本補正値の算出はモータ1を加速させながら実行することができる。図6の例では、モータ1の加速を継続しながら、後述する第1〜第3段階の処理を順次実行している。後述する一連の処理を、モータ1を減速させながら実行してもよい。
FIG. 6 is a diagram illustrating changes in the speed and thrust of the
以下、図5のフローチャートに即して、本補正値を算出する手順について説明する。図5に示す手順は、図4に示す制御部51の制御に基づき、図2に示す構成を用いて実行される。
Hereinafter, the procedure for calculating the correction value will be described with reference to the flowchart of FIG. The procedure shown in FIG. 5 is executed using the configuration shown in FIG. 2 based on the control of the
図5のステップS1〜ステップS6では第1段階の処理が行われる。この処理は、第1の誤差取得手段101(図3)の機能に対応する。 In step S1 to step S6 of FIG. 5, a first stage process is performed. This process corresponds to the function of the first error acquisition unit 101 (FIG. 3).
図5のステップS1では、モータ1が加速中または減速中であるか否か判断し、判断が肯定されるのを待って、ステップS2へ進む。ステップS2では、定数Pkおよび定数Qkの値をすべてゼロに設定する。これにより、推力リップルFrの補正が行われない状態、すなわち補正値Vcがゼロの状態となる。この補正値Vc(ゼロ)が第1の仮補正値に相当する。
In step S1 of FIG. 5, it is determined whether or not the
次に、ステップS3ではモータ1を加速または減速させつつ、dθ検出器31により転流位相θがdθだけ変化したことが検出される度に、乗算器32a,32b,・・・および乗算器33a,33b,・・・による乗算を順次実行する。また、これらの乗算値を積算器34a,34b,・・・および積算器35a,35b,・・・で積算する。これにより、ΔFをフーリエ級数展開し、各項の係数を算出してゆく。また、積算器41によりΔFの絶対値を積算する。
Next, in step S3, each time the
次に、ステップS4では、移動子が所定の位置変化分だけ移動したか否か判断する。ここでは、転流位相θが所定回数(例えば1〜4回)、周期的な変動をしたか否かを判断する。モータ1がステッピングモータであれば、移動子の歯のピッチサイクルの所定倍(例えば1〜4倍)の距離だけ移動子が移動したか否かが判断される。判断が否定されればステップS3が繰り返され、判断が肯定されればステップS5へ進む。これにより、移動子が所定の位置変化分だけ移動する間、ステップS3において転流位相θがdθ変化するごとに上記処理が繰り返される。
Next, in step S4, it is determined whether or not the mover has moved by a predetermined position change. Here, it is determined whether or not the commutation phase θ has periodically changed a predetermined number of times (for example, 1 to 4 times). If the
次に、ステップS5では、図2の領域Rにおいて誤差成分調波解析を実行する。この処理では、除算器36a,36b,・・・において、積算器34a,34b,・・・で得られた積分値を積算器41の出力値で除算する。また、除算器37a,37b,・・・において、積算器35a,35b,・・・で得られた積分値を積算器41の出力値で除算する。
Next, in step S5, error component harmonic analysis is executed in the region R of FIG. In this processing, the
次に、ステップS6では、ステップS5の処理に基づき、定数Pkおよび定数Qkを求める。この値を定数P0kおよび定数Q0kとする。 Next, in step S6, a constant Pk and a constant Qk are obtained based on the process in step S5. This value is defined as a constant P0k and a constant Q0k.
図5のステップS12〜ステップS16では、第2段階の処理が行われる。この処理は、第2の誤差取得手段102(図3)の機能に対応する。 In step S12 to step S16 in FIG. 5, a second stage process is performed. This processing corresponds to the function of the second error acquisition unit 102 (FIG. 3).
ステップS12では、定数Pkおよび定数Qkの値を上記第1段階の処理で求めた値、すなわち、定数P0kおよび定数Q0kにセットする。これにより、第1段階の処理で取得された定数P0kおよび定数Q0kにより規定される補正値Vcによって、推力リップルFrの補正が行われる状態となる。この補正値Vcが第2の仮補正値に相当する。 In step S12, the values of the constant Pk and the constant Qk are set to the values obtained in the first stage processing, that is, the constant P0k and the constant Q0k. As a result, the thrust ripple Fr is corrected by the correction value Vc defined by the constant P0k and the constant Q0k acquired in the first stage process. This correction value Vc corresponds to a second temporary correction value.
次に、ステップS13では、ステップS3と同様、dθ検出器31により転流位相θがdθだけ変化したことが検出される度に、乗算器32a,32b,・・・および乗算器33a,33b,・・・による乗算を順次実行する。また、これらの乗算値を積算器34a,34b,・・・および積算器35a,35b,・・・で積算する。これにより、ΔFをフーリエ級数展開し、各項の係数を算出してゆく。また、積算器41によりΔFの絶対値を積算する。
Next, in step S13, as in step S3, each time the
次に、ステップS14では、移動子が所定の位置変化分だけ移動したか否か判断する。ここでは、ステップS4と同様、転流位相θが所定回数(例えば1〜4回)、周期的な変動をしたか否かを判断する。判断が否定されればステップS13が繰り返され、判断が肯定されればステップS15へ進む。これにより、移動子が所定の位置変化分だけ移動する間、ステップS13において転流位相θがdθ変化するごとに上記処理が繰り返される。 Next, in step S14, it is determined whether the mover has moved by a predetermined position change. Here, as in step S4, it is determined whether or not the commutation phase θ has periodically changed a predetermined number of times (for example, 1 to 4 times). If the determination is negative, step S13 is repeated, and if the determination is affirmative, the process proceeds to step S15. As a result, the above process is repeated each time the commutation phase θ changes by dθ in step S13 while the moving element moves by a predetermined position change.
次に、ステップS15では、図1の領域Rにおいて誤差成分調波解析を実行する。ここではステップS5と同様の処理が実行され、新たな定数Pkおよび定数Qkを求める。この値を定数P1kおよび定数Q1kとする。 Next, in step S15, error component harmonic analysis is executed in the region R of FIG. Here, processing similar to that in step S5 is executed, and new constants Pk and Qk are obtained. This value is defined as a constant P1k and a constant Q1k.
次に、ステップS16では、第1段階で取得された定数P0kおよび定数Q0k、および第2段階で取得された定数P1kおよび定数Q1kに基づいて、本補正値を規定する定数P2kおよび定数Q2kを算出する。ステップS16では、ベクトル演算により定数P2kおよび定数Q2kを算出する。定数P0kおよび定数Q0kは第1段階における移動子の位置誤差成分を、定数P1kおよび定数Q1kは第2段階における移動子の位置誤差成分を、それぞれ代表している。したがって、ステップS16の処理は、第1段階における位置誤差成分、および第2段階における位置誤差成分に基づいて、本補正値を算出する処理、と等価であり、本補正値算出手段103(図3)の機能に対応する。 Next, in step S16, a constant P2k and a constant Q2k that define this correction value are calculated based on the constants P0k and Q0k acquired in the first stage and the constants P1k and Q1k acquired in the second stage. To do. In step S16, a constant P2k and a constant Q2k are calculated by vector calculation. The constants P0k and Q0k represent the position error components of the mover in the first stage, and the constants P1k and Q1k represent the position error components of the mover in the second stage. Therefore, the process of step S16 is equivalent to the process of calculating the main correction value based on the position error component in the first stage and the position error component in the second stage, and the main correction value calculation means 103 (FIG. 3). ) Function.
図5のステップS22〜ステップS25では、第3段階の処理が行われる。この処理では、算出された本補正値の有効性を検証する。 In step S22 to step S25 in FIG. 5, a third stage process is performed. In this process, the validity of the calculated correction value is verified.
図5のステップS22では、定数Pkおよび定数Qkの値を上記ステップS16の処理で求めた値、すなわち、定数P2kおよび定数Q2kにセットする。これにより、定数P2kおよび定数Q2kにより規定される補正値Vcによって、推力リップルFrの補正が行われる状態となる。この補正値Vcが本補正値となる。 In step S22 of FIG. 5, the values of the constant Pk and the constant Qk are set to the values obtained in the process of step S16, that is, the constant P2k and the constant Q2k. Thus, the thrust ripple Fr is corrected by the correction value Vc defined by the constant P2k and the constant Q2k. This correction value Vc becomes the main correction value.
次に、ステップS23では、ステップS3と同様、dθ検出器31により転流位相θがdθだけ変化したことが検出される度に、乗算器32a,32b,・・・および乗算器33a,33b,・・・による乗算を順次実行する。また、これらの乗算値を積算器34a,34b,・・・および積算器35a,35b,・・・で積算する。これにより、ΔFをフーリエ級数展開し、各項の係数を算出してゆく。また、積算器41によりΔFの絶対値を積算する。
Next, in step S23, as in step S3, each time the
次に、ステップS24では、移動子が所定の位置変化分だけ移動したか否か判断する。ここでは、ステップS4と同様、転流位相θが所定回数(例えば1〜4回)、周期的な変動をしたか否かを判断する。判断が否定されればステップS23が繰り返され、判断が肯定されればステップS25へ進む。これにより、移動子が所定の位置変化分だけ移動する間、ステップS23において転流位相θがdθ変化するごとに上記処理が繰り返される。 Next, in step S24, it is determined whether or not the mover has moved by a predetermined position change. Here, as in step S4, it is determined whether or not the commutation phase θ has periodically changed a predetermined number of times (for example, 1 to 4 times). If the determination is negative, step S23 is repeated, and if the determination is affirmative, the process proceeds to step S25. Thus, the above process is repeated each time the commutation phase θ changes by dθ in step S23 while the moving element moves by a predetermined position change.
次に、ステップS25では、図1の領域Rにおいて誤差成分調波解析を実行する。ここではステップS5と同様の処理が実行され、定数Pkおよび定数Qkを求める。ステップS25では算出された定数Pkおよび定数Qkに基づいて、本補正値により推力リップルFrが有効に補正されているか否か判断する。判断が肯定されればステップS31へ進む。判断が否定されれば、ステップS1へ戻り、一連の処理を繰り返すことで、本補正値の算出処理を再度実行する。ステップS31では移動子の速度が一定か否か判断し、判断が肯定されるのを待って一連の処理を終了する。 Next, in step S25, error component harmonic analysis is executed in the region R of FIG. Here, the same processing as in step S5 is executed to obtain the constant Pk and the constant Qk. In step S25, based on the calculated constant Pk and constant Qk, it is determined whether or not the thrust ripple Fr is effectively corrected by this correction value. If the determination is positive, the process proceeds to step S31. If the determination is negative, the process returns to step S1, and the correction value calculation process is executed again by repeating a series of processes. In step S31, it is determined whether or not the speed of the moving element is constant, and the series of processing is terminated after the determination is affirmed.
上記位置制御装置では、図5に示す一連の処理により算出された定数P2kおよび定数Q2kを初期値として使用することで、電源投入直後の動作から推力リップルFrを有効に補正できる。また、本補正値の算出を適宜実行することにより、位置制御装置の経時変化や使用環境の変化に対応することができる。 In the position control device, the thrust ripple Fr can be effectively corrected from the operation immediately after the power is turned on by using the constant P2k and the constant Q2k calculated by the series of processes shown in FIG. 5 as initial values. In addition, by appropriately executing the calculation of the correction value, it is possible to cope with a change with time of the position control device and a change in use environment.
さらに、上記実施形態では、モータ1の加速時あるいは減速時における推力リップルによる誤差成分を取り込んでいる。一般に、推力リップルは加速時あるいは減速時に大きな誤差の原因になる。このため、本実施形態によれば、加減速時の推力リップルを効果的にキャンセルすることが可能となり、誤差を有効に抑制できる。
Further, in the above-described embodiment, an error component due to thrust ripple when the
上記処理では、図6に示すように、モータ1の速度を連続して上昇させつつ第1〜第3段階の処理を実行している。しかし、モータのストロークが短く、定数Pkおよび定数Qkの算出に必要な加減速時間が得られない場合や、発生される誤差に速度依存性があるような場合には、第1〜第3段階の処理のそれぞれについて、独立して加減速時間を確保してもよい。図7はそのような方法を示しており、第1〜第3段階の各処理ごとに加速時間を確保し、各段階の間ではモータを逆回転させて原点復帰させている。図7の例によれば、モータの速度の広い範囲で誤差が取得されるため、誤差の速度依存性が高い場合であっても、誤差を効果的に補正できる。また、第1〜第3段階の処理を同一条件で実施することで、補正の精度を向上させることができる。
In the above process, as shown in FIG. 6, the first to third stage processes are executed while continuously increasing the speed of the
上記実施形態では、定数Pkおよび定数Qkにより補正値Vcを定めているが、定数に代えて、移動子の位置、速度、加速度等に応じて変化する変数を使用してもよい。この場合には、モータの推力の変動が位置、速度等に依存して変化する場合にも、高精度での補正が可能となる。 In the above embodiment, the correction value Vc is determined by the constant Pk and the constant Qk. However, instead of the constant, a variable that changes in accordance with the position, speed, acceleration, etc. of the slider may be used. In this case, even when the fluctuation of the thrust of the motor changes depending on the position, speed, etc., correction with high accuracy is possible.
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明はモータの推力を補正することにより誤差を抑制する場合について広く適用することができる。 The scope of application of the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be widely applied to cases where errors are suppressed by correcting the thrust of the motor.
51 制御部
52 演算部
101 第1の誤差取得手段
102 第2の誤差取得手段
103 本補正値算出手段
51
Claims (8)
前記制御ループに一定周期の周期的な第1の仮補正成分を加えた状態で第1の誤差成分を取得するとともに、前記制御ループに前記第1の仮補正成分とは異なる前記一定周期の周期的な第2の仮補正成分を加えた状態で第2の誤差成分を取得する誤差取得ステップと、
前記誤差取得ステップにより取得された前記第1の誤差成分および前記第2の誤差成分に基づいて、前記制御ループに加えられるべき一定周期の周期的な本補正成分を算出する算出ステップと、
を備えることを特徴とする推力リップル補正方法。 A thrust ripple correction method for correcting a periodic thrust ripple in a stepping motor subjected to feedback control based on a difference between a command value and a detected value,
A first error component is acquired in a state where a periodic first temporary correction component having a fixed period is added to the control loop, and a period of the fixed period different from the first temporary correction component is added to the control loop. An error acquisition step of acquiring a second error component in a state in which a second temporary correction component is added;
A calculation step of calculating a periodic main correction component having a fixed period to be added to the control loop based on the first error component and the second error component acquired by the error acquisition step;
A thrust ripple correction method comprising:
前記制御ループに一定周期の周期的な第1の仮補正成分を加えた状態で第1の誤差成分を取得するとともに、前記制御ループに前記第1の仮補正成分とは異なる前記一定周期の周期的な第2の仮補正成分を加えた状態で第2の誤差成分を取得する誤差取得手段と、
前記誤差取得手段により取得された前記第1の誤差成分および前記第2の誤差成分に基づいて、前記制御ループに加えられるべき一定周期の周期的な本補正成分を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする推力リップル補正装置。 A thrust ripple correction device that corrects periodic thrust ripple of a stepping motor subjected to feedback control based on a difference between a command value and a detected value,
A first error component is acquired in a state where a periodic first temporary correction component having a fixed period is added to the control loop, and a period of the fixed period different from the first temporary correction component is added to the control loop. Error acquisition means for acquiring a second error component in a state in which a second temporary correction component is added;
Calculation means for calculating a periodic main correction component having a fixed period to be added to the control loop based on the first error component and the second error component acquired by the error acquisition means;
A thrust ripple correction device comprising:
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