JP4952902B2 - Electric motor control device - Google Patents

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Description

本発明は、サーボモータで機械等を駆動する電動機制御装置とそのトルク定数補正方法に関する。   The present invention relates to an electric motor control device that drives a machine or the like with a servo motor and a torque constant correction method thereof.

第1の従来技術は、工作機械や産業機械の送り軸、あるいはロボットのアーム等の駆動源として用いられるサーボモータの制御装置に関するものであり、サーボモータの速度制御において、トルク定数を一定に保ち、トルク定数の低下による速度ループゲインの低下を防止することができるサーボモータの制御装置を提供している(例えば、特許文献1参照)。
第2の従来技術は、特に機械系やサーボモータのパラメータが未知あるいは変化しても常に良好な制御性能を維持するオートチューニングサーボ装置に関するものであり、機械系やサーボモータのパラメータが不明の場合であっても、パラメータを推定して自動的に調整できると共に、機械系の特性が変動しても自動的に再調整することができるオートチューニングサーボ装置を提供している(例えば、特許文献2参照)。
The first prior art relates to a servo motor control device used as a drive source for a feed axis of a machine tool or industrial machine or a robot arm, etc., and keeps a constant torque constant in the servo motor speed control. In addition, a servo motor control device that can prevent a decrease in speed loop gain due to a decrease in torque constant is provided (see, for example, Patent Document 1).
The second prior art relates to an auto-tuning servo device that always maintains good control performance even if the parameters of the mechanical system and servo motor are unknown or change. When the parameters of the mechanical system and servo motor are unknown However, an auto-tuning servo device is provided that can be automatically adjusted by estimating parameters and can be automatically readjusted even if the characteristics of the mechanical system fluctuate (for example, Patent Document 2). reference).

図6は、第1の従来技術であるサーボモータの制御装置を説明するための概略ブロック図である。図において、サーボモータの制御装置は、少なくとも速度制御ループ100を含むサーボモータの制御を行う制御装置であって、サーボモータの制御状態に応じたトルク定数の低下分を補償した補正トルク指令を形成し、速度制御におけるトルク定数を一定に保持するトルク補正手段101を備えた構成とし、速度制御を行うサーボモータの制御において、トルク定数の低下をサーボ制御回路で推定し、このトルク定数の低下分を補償した補正トルク指令を求め、この補正トルク指令によって、電流制御ループ102により電流制御を行い、制御ループから見たトルク定数を等価的に一定に保つことによって、サーボモータのトルク定数を一定に保持していた。
このように、第1の従来技術は、トルク指令に対する実電流振幅値に基づいてトルク定数の低下判断し、トルク補正値を算出していた。
FIG. 6 is a schematic block diagram for explaining a servo motor control apparatus according to the first prior art. In the figure, the servo motor control device is a control device that controls the servo motor including at least the speed control loop 100, and forms a corrected torque command that compensates for a decrease in the torque constant according to the control state of the servo motor. In the control of the servo motor that performs the speed control, the servo control circuit estimates a decrease in the torque constant, and the torque constant is reduced. The torque constant of the servo motor is made constant by obtaining a corrected torque command that compensates for the current, performing current control by the current control loop 102 based on this corrected torque command, and keeping the torque constant viewed from the control loop equivalently constant. Was holding.
As described above, in the first conventional technique, a decrease in the torque constant is determined based on the actual current amplitude value with respect to the torque command, and the torque correction value is calculated.

図7は、第2の従来技術であるオートチューニングサーボ装置の構成を示すブロック図である。図において、オートチューニングサーボ装置は、位置及び速度を制御するサーボ装置であって、機械系220の慣性項、粘性項、クーロン摩擦、定常外乱力、サーボモータのトルク定数を推定するパラメータ推定部230、及びこのパラメータ推定部230で推定されたパラメータの数値を基に制御系のパラメータを変更する制御演算部210を設け、機械系220のパラメータやサーボモータのトルク定数が未知であっても、これらのパラメータをパラメータ推定部230で推定し、制御系を適応的に変更して常に良好な制御性能を維持していた。
このように、第2の従来技術は、制御演算部210から出力されるトルク指令Icと、機械系220で計測された角速度ωに基づいてパラメータ推定演算を行ない、サーボモータのトルク定数Kt 等のパラメータ推定値を算出していた。
このように、従来の装置では、実電流振幅値やパラメータを演算して補償するという手順がとられていた。
特開平11−191990号公報(第3−6頁、図1) 特開平11−065608号公報(第2−7頁、図1)
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an auto-tuning servo device that is the second prior art. In the figure, an auto-tuning servo device is a servo device that controls the position and speed, and a parameter estimation unit 230 that estimates the inertia term, viscosity term, coulomb friction, steady disturbance force, and torque constant of the servo motor of the mechanical system 220. And a control calculation unit 210 that changes the parameters of the control system based on the numerical values of the parameters estimated by the parameter estimation unit 230, even if the parameters of the mechanical system 220 and the torque constant of the servo motor are unknown. These parameters are estimated by the parameter estimation unit 230, and the control system is adaptively changed to always maintain good control performance.
As described above, the second prior art performs a parameter estimation calculation based on the torque command Ic output from the control calculation unit 210 and the angular velocity ω measured by the mechanical system 220, and calculates the torque constant Kt of the servo motor and the like. A parameter estimate was calculated.
As described above, in the conventional apparatus, a procedure of calculating and compensating the actual current amplitude value and parameter has been taken.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-191990 (page 3-6, FIG. 1) Japanese Patent Laid-Open No. 11-065608 (page 2-7, FIG. 1)

第1の従来技術は、トルク指令に対する実電流振幅値に基づいてトルク補正値を算出しているため、モータを駆動することで生じるモータの温度変化(巻線温度上昇)によりトルク指令に対する実トルクが変化する場合(トルク定数が変化する場合)、実トルクの変化に伴い実電流振幅値が変化し、また、実電流振幅値が変化することでサーボ制御ループによりトルク指令も変化するため、すなわち、トルク指令も実電流振幅値も変化するため、トルク指令に対する実電流振幅値に基づいてトルク補正値を算出することができないという問題があった。
第2の従来技術は、オートチューニングをするために、推定したパラメータと状態変数より外乱を算出、補正するので、推定したパラメータは頻繁には変えられないという問題があった。また、推定するパラメータは、それぞれ関連があり、その数が多いため、推定するパラメータを求めるためには、異なった条件が幾つか必要であり、条件が合わないと正確には求められないといった問題もあった。
In the first prior art, since the torque correction value is calculated based on the actual current amplitude value with respect to the torque command, the actual torque with respect to the torque command is caused by the temperature change (winding temperature rise) of the motor caused by driving the motor. Changes (when the torque constant changes), the actual current amplitude value changes with the change of the actual torque, and the torque command also changes by the servo control loop due to the change of the actual current amplitude value. Since the torque command and the actual current amplitude value change, there is a problem that the torque correction value cannot be calculated based on the actual current amplitude value with respect to the torque command.
The second prior art has a problem that the estimated parameter cannot be changed frequently because the disturbance is calculated and corrected from the estimated parameter and the state variable for auto-tuning. In addition, the parameters to be estimated are related to each other and there are a large number of parameters. Therefore, in order to obtain the parameters to be estimated, several different conditions are necessary, and if the conditions are not met, it cannot be obtained accurately. There was also.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、モータの温度変化(巻線温度上昇)等でトルク指令に対する実トルクが変化する場合(トルク定数が変化する場合)、トルク定数の変化を簡単に算出してトルク定数を補正することにより、常にトルク指令を正確に補正することができる電動機制御装置とそのトルク定数補正方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem. When the actual torque with respect to the torque command changes (when the torque constant changes) due to a change in the temperature of the motor (winding temperature rise) or the like, It is an object of the present invention to provide an electric motor control device and a torque constant correcting method thereof that can always correct a torque command accurately by easily calculating a change and correcting a torque constant.

上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
本発明の一の観点による電動機制御装置は、位置または速度指令と、位置検出器の検出値である電動機の現在位置とに基づいて制御演算したトルク指令に応じて、前記電動機を駆動する電動機制御装置であって、前記電動機の駆動中、所定時間間隔における加減速度の移動平均値を算出すると共に、前記加減速度の移動平均値と現在の加減速度値とが所定範囲内の場合、前記電動機の駆動が一定の加減速度での駆動であると判断する加減速度検出部と、前記加減速度検出部が前記電動機の駆動が一定の加減速度での駆動であると判断した場合、加速時および減速時の前記トルク指令の移動平均値である加速時および減速時平均トルク指令をそれぞれ検出すると共に、前記加速時平均トルク指令と前記減速時平均トルク指令との絶対値の差を1/2して摩擦トルクを算出し、前記加速時もしくは減速時平均トルク指令から前記摩擦トルクを減算して加速もしくは減速トルクを算出するトルク指令検出部と、前記電動機の慣性モーメント値の逆数に、前記現在の加減速度値と基準トルク定数とを乗算し、前記加速もしくは減速トルクで除算してトルク定数補正値を算出する前記トルク定数補正部と、を備え、前記制御演算で用いるトルク定数を前記トルク定数補正値に更新する電動機制御装置が適用される
In order to solve the above problem, the present invention is as follows.
An electric motor control device according to one aspect of the present invention drives an electric motor according to a torque command that is controlled and calculated based on a position or speed command and a current position of the electric motor that is a detection value of a position detector. The control device calculates a moving average value of acceleration / deceleration at a predetermined time interval during driving of the electric motor, and when the moving average value of the acceleration / deceleration and a current acceleration / deceleration value are within a predetermined range, the electric motor An acceleration / deceleration detecting unit that determines that the driving of the motor is a driving at a constant acceleration / deceleration, and the acceleration / deceleration detecting unit determines that the driving of the electric motor is a driving at a constant acceleration / deceleration. The acceleration and deceleration average torque commands, which are moving average values of the torque command at the time, are detected, respectively, and the difference between the absolute values of the acceleration average torque command and the deceleration average torque command is 1 2 to calculate the friction torque, subtract the friction torque from the acceleration or deceleration average torque command to calculate the acceleration or deceleration torque, and the reciprocal of the inertia moment value of the motor, A torque constant correction unit that multiplies a current acceleration / deceleration value by a reference torque constant, and calculates a torque constant correction value by dividing the acceleration or deceleration torque by the acceleration or deceleration torque, wherein the torque constant used in the control calculation is the torque An electric motor control device that updates the constant correction value is applied .

本発明の一の観点による電動機制御装置によると、モータの温度変化(巻線温度上昇)等でトルク指令に対する実トルクが変化する場合(トルク定数が変化する場合)、正確なトルク定数の変化を簡単に算出してトルク定数を補正することにより、常にトルク指令を正確に補正することができる。
また、加減速時の過渡状態での多少細かく変化するトルク指令の使用を避けることができ、平均化することにより検出誤差が小さく、安定したトルク指令を得ることができる。また、加速時の低速度付近では摩擦の影響とゲイン等の依存による過渡状態である加速時の低速度付近の加減速度およびトルク指令の使用を避けることができる。
また、摩擦トルクの影響を無視することができ、正確なトルク定数の補正をすることができる。
According to the motor control device of one aspect of the present invention, when the actual torque with respect to the torque command changes (when the torque constant changes) due to a temperature change of the motor (winding temperature rise) or the like, an accurate change of the torque constant can be obtained. By simply calculating and correcting the torque constant, the torque command can always be accurately corrected.
Further, it is possible to avoid the use of a torque command that slightly changes in a transient state during acceleration / deceleration, and by averaging, a detection error is small and a stable torque command can be obtained. In addition, it is possible to avoid the use of acceleration / deceleration and torque commands in the vicinity of the low speed during acceleration, which is a transitional state due to the influence of friction and gain and the like, near the low speed during acceleration.
Further, the influence of the friction torque can be ignored, and the correct torque constant can be corrected.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の電動機制御装置のの構成を示す概略ブロック図である。図において、1は電動機制御装置、2は電動機(モータ)、3はエンコーダ等の位置検出器、11は位置または速度制御部、12は電流制御部、13はパワー変換部、14はエンコーダ信号入出力部、15はトルク定数補正部、16はトルク指令検出部、17は加減速度検出部である。
なお、位置指令または速度指令を入力し、その指令とエンコーダ信号入出力部14の出力である位置検出信号または速度検出信号に応じて電動機2を駆動する構成(電動機2、位置検出器3、位置または速度制御部11、電流制御部12、パワー変換部13、エンコーダ信号入出力部14)は、周知技術で得られる構成であるため詳細な説明は省略する。
本発明が従来技術と異なる部分は、加減速度検出部17とトルク指令検出部16とを備え、加減速度検出部17とトルク指令検出部16、トルク指令補正部15で実施するトルク定数補正方法の部分である。
トルク定数補正部15は、一定の加減速中の加速度とその平均トルク指令より、トルク定数を算出して、そのトルク定数でトルク指令を補正する。また、トルク検出部16は、一定の加減速中、その加減速の最終の平均トルク指令を検出する。また、加減速検出部17は一定の加減速を検出し、その加減速の最終の平均加減速度を検出する。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration of an electric motor control device of the present invention. In the figure, 1 is an electric motor control device, 2 is an electric motor (motor), 3 is a position detector such as an encoder, 11 is a position or speed control unit, 12 is a current control unit, 13 is a power conversion unit, 14 is an encoder signal input. An output unit, 15 is a torque constant correction unit, 16 is a torque command detection unit, and 17 is an acceleration / deceleration detection unit.
A configuration in which the motor 2 is driven according to the position detection signal or the speed detection signal that is output from the command and the encoder signal input / output unit 14 (the motor 2, the position detector 3, the position) is input. Alternatively, the speed control unit 11, the current control unit 12, the power conversion unit 13, and the encoder signal input / output unit 14) are configurations obtained by a well-known technique, and thus detailed description thereof is omitted.
The present invention is different from the prior art in that it includes an acceleration / deceleration detection unit 17 and a torque command detection unit 16, and is a torque constant correction method implemented by the acceleration / deceleration detection unit 17, torque command detection unit 16, and torque command correction unit 15. Part.
The torque constant correction unit 15 calculates a torque constant from a constant acceleration during acceleration and deceleration and an average torque command thereof, and corrects the torque command with the torque constant. The torque detector 16 detects the final average torque command for the acceleration / deceleration during a constant acceleration / deceleration. The acceleration / deceleration detector 17 detects a constant acceleration / deceleration and detects the final average acceleration / deceleration of the acceleration / deceleration.

図2は、本発明のトルク定数補正方法の処理手順を示すフローチャートである。この図を用いて本発明の方法を順を追って説明する。
(ステップ1:S1)
加減速度検出部17において、現在の電動機2の駆動が一定の加減速度での駆動であるかどうかを判断する。一定の加減速度であればステップ2へ進み、一定の加減速度でなければ一連の処理を終了する。
図3は、本発明の電動機制御装置における加減速度とトルク指令を検出するタイミングを説明するための波形図である。
一定加減速度の算出は、例えば、10ms間の加減速度の移動平均値と現在の加減速度とが一定範囲内であれば、一定の加減速度であると判断する。また、算出において、図3のA点およびB点で示すように、加減速時の最後付近の加減速度の移動平均値を使用する。これは、加速時の低速度付近では摩擦の影響とゲイン等の依存による過渡状態を検出しないようにするためである。また、検出方法は、例えば、加速度または減速度が最後付近に一定の加速度から0に変化する前の加減速度の移動平均値を使用する。従って、加減速度を検出するまでは加速度を常に平均化処理を行う。
FIG. 2 is a flowchart showing the processing procedure of the torque constant correction method of the present invention. The method of the present invention will be described step by step with reference to this figure.
(Step 1: S1)
The acceleration / deceleration detector 17 determines whether or not the current driving of the electric motor 2 is driving at a constant acceleration / deceleration. If the acceleration / deceleration is constant, the process proceeds to Step 2, and if not, the series of processing is terminated.
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the timing for detecting the acceleration / deceleration and the torque command in the motor control device of the present invention.
For example, if the moving average value of acceleration / deceleration for 10 ms and the current acceleration / deceleration are within a certain range, the constant acceleration / deceleration is determined to be constant acceleration / deceleration. In the calculation, as shown by points A and B in FIG. 3, the moving average value of the acceleration / deceleration near the end of acceleration / deceleration is used. This is to prevent detection of a transient state due to the influence of friction and the dependence of gain or the like in the vicinity of a low speed during acceleration. The detection method uses, for example, a moving average value of acceleration / deceleration before the acceleration or deceleration changes from constant acceleration to 0 near the end. Therefore, the acceleration is always averaged until the acceleration / deceleration is detected.

(ステップ2:S2)
トルク指令検出部16において、トルク指令の移動平均値を演算し、ステップ3へ進む。
トルク指令検出部16は、前述した一定加減速度の算出に使用した時間軸部分である、図3のC点およびD点で示す部分のトルク指令を、例えば、移動平均で一定時間積算して平均トルク指令を検出する。平均トルク指令とするのは、加減速時は過渡状態でありトルク指令は多少細かく変化するため、平均化することにより検出誤差が小さく、安定したトルク指令を得ることができるためである。
このように、ステップ1およびステップ2における加減速度およびトルク指令の移動平均処理においては、図3中のA点乃至D点に示す加減速の過渡変化が少ない部分の加減速およびトルク指令を検出する。
(Step 2: S2)
The torque command detection unit 16 calculates a moving average value of the torque command and proceeds to step 3.
The torque command detection unit 16 integrates the torque command of the portion indicated by points C and D in FIG. 3, which is the time axis portion used for the above-described calculation of the constant acceleration / deceleration, for example, by averaging for a fixed time with a moving average. Torque command is detected. The average torque command is a transitional state during acceleration / deceleration, and the torque command changes slightly finely. Therefore, averaging allows a small detection error and a stable torque command can be obtained.
As described above, in the moving average process of acceleration / deceleration and torque command in step 1 and step 2, acceleration / deceleration and torque command are detected in a portion where the transient change of acceleration / deceleration indicated by points A to D in FIG. 3 is small. .

(ステップ3:S3)
更に、トルク指令検出部16において、トルク指令の移動平均値から摩擦トルクを補正し、ステップ4へ進む。
ある速度以上において、加速時のトルク指令は式(1)、減速時のトルク指令は式(2)で表される。
加速時トルク指令= 加速トルク + 摩擦トルク(静止摩擦+粘性摩擦) ・・・(1)
減速時トルク指令= 減速トルク − 摩擦トルク(静止摩擦+粘性摩擦) ・・・(2)
ここで、加速度と減速度が同じとすると式(3)で表され、よって加速時トルク指令と減速時トルク指令の絶対値の差を1/2することで摩擦トルクが得られる。
|式(1)|−|式(2)|
= |加速トルク+摩擦トルク|―|減速トルク−摩擦トルク|
= 2×摩擦トルク ・・・(3)
このように、加速時と減速時の平均トルク指令値に基づいて摩擦トルクを算出し、加速時と減速時の平均トルク指令値から摩擦トルクを差し引く(補正する)ことによりトルクを求めることができる。また摩擦トルクを求めて差し引くのはこの方法に限ったことではなく、別の方法でも構わない。例えば、摩擦トルクは予め設定した値である等でもよい。
(Step 3: S3)
Further, the torque command detection unit 16 corrects the friction torque from the moving average value of the torque command, and the process proceeds to Step 4.
Above a certain speed, the torque command at acceleration is expressed by equation (1), and the torque command at deceleration is expressed by equation (2).
Torque command during acceleration = acceleration torque + friction torque (static friction + viscous friction) (1)
Deceleration torque command = Deceleration torque-Friction torque (static friction + viscous friction) (2)
Here, if the acceleration and the deceleration are the same, it is expressed by equation (3). Therefore, the friction torque is obtained by halving the difference between the absolute values of the acceleration torque command and the deceleration torque command.
| Expression (1) |-| Expression (2) |
= | Acceleration torque + Friction torque |-| Deceleration torque-Friction torque |
= 2 x friction torque (3)
Thus, the friction torque is calculated based on the average torque command value during acceleration and deceleration, and the torque can be obtained by subtracting (correcting) the friction torque from the average torque command value during acceleration and deceleration. . The method for obtaining and subtracting the friction torque is not limited to this method, and another method may be used. For example, the friction torque may be a preset value.

(ステップ4:S4)
トルク定数補正部15において、トルク定数を演算して補正し、一連の処理を終了する。トルク定数Ktは、式(4)乃至式(6)のように算出する。ここで、τは摩擦トルクを差し引いたトルク、iは電流、dω/dtは加速度、Jは慣性モーメント、Ktはある条件(例えば、モータ温度が20℃でのtyp.値等)でのトルク定数である。
Kt= τ / i ・・・(4)
τ= 1/J × dω/dt ・・・(5)
Kt= 1/J × dω/dt ×Kt / τ ・・・(6)
すなわち、加速度dω/dtが同じ(一定)であれば、トルクの変化がトルク定数の変化となる。
(Step 4: S4)
The torque constant correction unit 15 calculates and corrects the torque constant, and ends the series of processes. The torque constant Kt is calculated as in equations (4) to (6). Here, τ is torque obtained by subtracting friction torque, i is current, dω / dt is acceleration, J is moment of inertia, and Kt 0 is torque under a certain condition (for example, a typ. Value at a motor temperature of 20 ° C.). It is a constant.
Kt = τ / i (4)
τ = 1 / J × dω / dt (5)
Kt = 1 / J × dω / dt × Kt 0 / τ (6)
That is, if the acceleration dω / dt is the same (constant), a change in torque becomes a change in torque constant.

このように、一定加減速中の加減速度とその時の平均トルク指令より、トルク定数を検出し補正することができるのである。補正されたトルク定数は、電動機2を駆動するための位置または速度制御における元のトルク定数を変更して使用される。
図5は、加速度が一定であるモータでの電機子温度に対するトルク指令の変化を示す図である。図において、電機子温度によりトルク指令が変化しているのが分かる。
同期モータのようなマグネットを使用したモータは温度により磁力が変化するので、結果として同じ電流でも得られるトルクが変わりトルク定数が変化する。そのため、温度が変化した状態でモータを制御すると、同じトルク指令でも実際のトルクは変化してしまう。 逆に考えると、ある一定の加減速を行おうとすると、実際の加減速トルクは温度等で変化しないが(運動方程式に従うので)、トルク指令が変化する。従って、加減速度と電流(トルク指令)からトルク定数が算出できる。また、実際のトルクと加減速度は式(5)のように比例関係にあり、平均化によりばらつきや検出誤差等を小さくするため、一定の加減速といっても常に同じ加減速度でなくても良い。
Thus, the torque constant can be detected and corrected from the acceleration / deceleration during constant acceleration / deceleration and the average torque command at that time. The corrected torque constant is used by changing the original torque constant in the position or speed control for driving the electric motor 2.
FIG. 5 is a diagram illustrating a change in the torque command with respect to the armature temperature in a motor having a constant acceleration. In the figure, it can be seen that the torque command changes depending on the armature temperature.
In a motor using a magnet such as a synchronous motor, the magnetic force changes depending on the temperature. As a result, the torque obtained even with the same current changes and the torque constant changes. Therefore, if the motor is controlled with the temperature changed, the actual torque will change even with the same torque command. Conversely, when trying to perform a certain acceleration / deceleration, the actual acceleration / deceleration torque does not change with temperature or the like (since it follows the equation of motion), but the torque command changes. Therefore, the torque constant can be calculated from the acceleration / deceleration and the current (torque command). In addition, the actual torque and acceleration / deceleration are proportional to each other as shown in Equation (5). In order to reduce variations and detection errors by averaging, even if constant acceleration / deceleration is not always the same acceleration / deceleration good.

実施例2と実施例1との異なる部分は、トルク定数自体を算出するのではなく、例えば電源投入時等のある基準トルク値からのトルク定数の変化を算出して補正する方法であり、実施例1における(ステップ4:S4)の代わりに、後述する(ステップ11:S11)の処理をするものである。 The difference between the second embodiment and the first embodiment is not the calculation of the torque constant itself, but a method of calculating and correcting a change in the torque constant from a certain reference torque value, for example, when the power is turned on. Instead of (Step 4: S4) in Example 1, the processing of (Step 11: S11) described later is performed.

(ステップ11:S11)
トルク定数補正部15において、基準トルク値からトルク定数を算出する。ここで、基準トルク値は、例えば、電源投入時のトルク定数算出値等を用いる。トルク定数Ktの算出は、実施例1における式(6)により算出する。
図5は、本発明の電動機制御装置1における速度制御ブロック図である。図において、21は速度制御部、22はトルク定数Ktの逆数、23はモータ等価回路、24はトルク定数Kt、25はモータおよび負荷である。また、Vrefは速度指令、τrefはトルク指令、irefは電流指令、ωは速度である。
モータの温度変化(巻線温度上昇)で変わることによりトルク定数Kt24が変わった場合、モータに必要なトルクが出なくなる。すなわち、同期モータのようなマグネットを使用したモータは温度により磁力が変化するため、結果として同じ電流でも得られるトルクが変わりトルク定数が変わる。温度が変化した状態でモータを制御すると、同じトルク指令(電流)でも実際のトルクは変化してしまう。
この場合、トルク定数Ktの逆数22を、例えば、電流指令=(1+α)電流指令として電流指令を補正することにより補正(αは補正の係数)し、トルクを補正するのである。
(Step 11: S11)
The torque constant correction unit 15 calculates a torque constant from the reference torque value. Here, as the reference torque value, for example, a torque constant calculated value when the power is turned on is used. The torque constant Kt is calculated by the equation (6) in the first embodiment.
FIG. 5 is a speed control block diagram in the motor control device 1 of the present invention. In the figure, 21 is a speed control unit, 22 is a reciprocal of a torque constant Kt, 23 is a motor equivalent circuit, 24 is a torque constant Kt, and 25 is a motor and a load. Vref is a speed command, τref is a torque command, iref is a current command, and ω is a speed.
When the torque constant Kt24 is changed by changing the motor temperature (winding temperature rise), the torque required for the motor is not generated. That is, since the magnetic force of a motor using a magnet such as a synchronous motor changes depending on the temperature, the resulting torque changes even with the same current, and the torque constant changes. If the motor is controlled with the temperature changed, the actual torque will change even with the same torque command (current).
In this case, the reciprocal 22 of the torque constant Kt is corrected, for example, by correcting the current command as a current command = (1 + α) current command (α is a correction coefficient) to correct the torque.

本発明の電動機制御装置の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the electric motor control apparatus of this invention. 本発明のトルク定数補正方法の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the torque constant correction method of this invention. 本発明の電動機制御装置における加減速度とトルク指令を検出するタイミングを説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating the timing which detects the acceleration / deceleration and torque command in the electric motor control apparatus of this invention. 加速度が一定であるモータでの電機子温度に対するトルク指令の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the torque command with respect to the armature temperature in the motor with a constant acceleration. 本発明の電動機制御装置1における速度制御ブロック図である。It is a speed control block diagram in the electric motor control apparatus 1 of this invention. 図6は、第1の従来技術であるサーボモータの制御装置を説明するための概略ブロック図である。FIG. 6 is a schematic block diagram for explaining a servo motor control apparatus according to the first prior art. 図7は、第2の従来技術であるオートチューニングサーボ装置の構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an auto-tuning servo device that is the second prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 電動機制御装置
2 電動機(モータ)
3 位置検出器
11 位置または速度制御部
12 電流制御部
13 パワー変換部
14 エンコーダ信号入出力部
15 トルク指令補正部
16 トルク指令検出部
17 加減速度検出部
21 速度制御部
22 トルク定数Ktの逆数
23 モータ等価回路
24 トルク定数Kt
25 モータおよび負荷
1 Electric motor control device 2 Electric motor (motor)
3 Position detector 11 Position or speed control unit 12 Current control unit 13 Power conversion unit 14 Encoder signal input / output unit 15 Torque command correction unit 16 Torque command detection unit 17 Acceleration / deceleration detection unit 21 Speed control unit 22 Reciprocal 23 of torque constant Kt Motor equivalent circuit 24 Torque constant Kt
25 Motor and load

Claims (2)

位置または速度指令と、位置検出器の検出値である電動機の現在位置とに基づいて制御演算したトルク指令に応じて、前記電動機を駆動する電動機制御装置であって、
前記電動機の駆動中、所定時間間隔における加減速度の移動平均値を算出すると共に、前記加減速度の移動平均値と現在の加減速度値とが所定範囲内の場合、前記電動機の駆動が一定の加減速度での駆動であると判断する加減速度検出部と、
前記加減速度検出部が前記電動機の駆動が一定の加減速度での駆動であると判断した場合、加速時および減速時の前記トルク指令の移動平均値である加速時および減速時平均トルク指令をそれぞれ検出すると共に、前記加速時平均トルク指令と前記減速時平均トルク指令との絶対値の差を1/2して摩擦トルクを算出し、前記加速時もしくは減速時平均トルク指令から前記摩擦トルクを減算して加速もしくは減速トルクを算出するトルク指令検出部と、
前記電動機の慣性モーメント値の逆数に、前記現在の加減速度値と基準トルク定数とを乗算し、前記加速もしくは減速トルクで除算してトルク定数補正値を算出する前記トルク定数補正部と、を備え、
前記制御演算で用いるトルク定数を前記トルク定数補正値に更新することを特徴とする電動機制御装置。
A motor control device that drives the motor in accordance with a torque command that is calculated based on a position or speed command and a current position of the motor that is a detection value of a position detector ,
While driving the motor, the moving average value of acceleration / deceleration at a predetermined time interval is calculated, and when the moving average value of acceleration / deceleration and the current acceleration / deceleration value are within a predetermined range, the driving of the motor is controlled at a constant level. An acceleration / deceleration detector that determines that the speed is driven;
When the acceleration / deceleration detecting unit determines that the driving of the electric motor is a constant acceleration / deceleration, an acceleration and deceleration average torque command, which is a moving average value of the torque command during acceleration and deceleration, respectively. In addition, the friction torque is calculated by halving the absolute value difference between the average torque command during acceleration and the average torque command during deceleration, and the friction torque is subtracted from the average torque command during acceleration or deceleration. A torque command detection unit for calculating acceleration or deceleration torque,
A torque constant correction unit that calculates a torque constant correction value by multiplying the reciprocal of the moment of inertia value of the electric motor by the current acceleration / deceleration value and a reference torque constant and dividing by the acceleration or deceleration torque; ,
A motor control device that updates a torque constant used in the control calculation to the torque constant correction value.
前記加減速度検出部が、前記電動機の加速および減速終了付近の前記所定時間間隔における前記加減速度の移動平均値を算出し、The acceleration / deceleration detector calculates a moving average value of the acceleration / deceleration at the predetermined time interval near the end of acceleration and deceleration of the motor;
前記トルク指令検出部が、前記電動機の加速および減速終了付近の前記加速時および減速時平均トルク指令をそれぞれ検出することを特徴とする請求項1に記載の電動機制御装置。The motor control device according to claim 1, wherein the torque command detection unit detects the acceleration and deceleration average torque commands near the end of acceleration and deceleration of the motor, respectively.
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