JP5084196B2 - Electric motor control apparatus and electric motor control method - Google Patents

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Description

この発明は、工作機械におけるテーブルや産業用ロボットのアームのような負荷機械を駆動する電動機を制御する電動機制御装置および電動機制御方法に関するものである。 The present invention relates to an electric motor control apparatus and an electric motor control method for controlling an electric motor that drives a load machine such as a table in a machine tool or an arm of an industrial robot.
従来の電動機制御装置は、電動機の速度信号または位置信号を基に生成されるトルク指令信号により、負荷機械を駆動する電動機のトルクがトルク指令信号に一致するように制御するが、制御対象の剛性が低い場合には、外乱抑制力の向上と制御対象の振動抑制を同時に実現することが困難であった。
そこで、電動機の速度信号または位置信号を基に生成されるトルク指令信号から負荷機械の加速度信号を比例倍した信号を減算することにより、負荷機械の加速度信号に含まれる負荷機械の振動をトルク指令信号に反映して負荷機械の振動を抑制する電動機制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、電動機の速度信号または位置信号を基に生成されるトルク指令信号から負荷機械の加速度信号を比例積分した信号を減算する電動機制御装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
The conventional motor control device performs control so that the torque of the motor driving the load machine matches the torque command signal based on the torque command signal generated based on the speed signal or position signal of the motor. When is low, it has been difficult to simultaneously improve the disturbance suppression force and suppress the vibration of the controlled object.
Therefore, by subtracting a signal obtained by proportionally multiplying the acceleration signal of the load machine from the torque command signal generated based on the speed signal or position signal of the motor, the torque of the load machine included in the acceleration signal of the load machine is torque-commanded. There has been proposed an electric motor control device that reflects the signal and suppresses vibration of the load machine (see, for example, Patent Document 1).
There has also been proposed an electric motor control device that subtracts a signal obtained by proportionally integrating an acceleration signal of a load machine from a torque command signal generated based on a speed signal or a position signal of the electric motor (see, for example, Patent Document 2).
特開平06−91482号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-91482 特開2005−284599号公報JP 2005-284599 A
しかし、速度比例ゲインKVPがある値に固定されていれば、加速度フィードバックゲインKを大きくすることで負荷機械の振動を抑制することが可能であるが、振動抑制に適切な加速度フィードバックゲインKの大きさが速度比例ゲインKVPによって異なるため、外乱抑制効果を向上させるために速度比例ゲインKVPを調整する度に加速度フィードバックゲインKを調整し直す必要があり、調整作業が煩雑となる問題がある。 However, if it is fixed to a certain value the speed proportional gain K VP, acceleration feedback gain K is a by the increase it is possible to suppress vibration of the load machine, appropriate acceleration feedback gain K to the vibration suppression since the magnitude of a different depending on the speed proportional gain K VP, must readjust the acceleration feedback gain K a every time adjust the speed proportional gain K VP in order to improve the disturbance suppression effect, adjustment work is troublesome There is a problem.
また、負荷機械の振動を抑制するためには加速度フィードバックゲインKを大きくする必要があるが、負荷機械の加速度信号を比例倍した信号を速度制御回路が出力するトルク指令信号に加算しているので、振動抑制を目的とした加速度フィードバックゲインKの効果と、外乱抑制を目的とした速度積分ゲインKViと位置比例ゲインKの効果とが干渉を起こして振動的となり、十分な振動抑制効果と外乱抑制効果を同時に得ることができないという問題がある。 Further, in order to suppress the vibration of the load machine it is necessary to increase the acceleration feedback gain K a, a signal proportional multiplying the acceleration signal of the load machine speed control circuit is added to the torque command signal to be output since the effect of the acceleration feedback gain K a for the purpose of vibration suppression, becomes oscillatory and the effect of the speed integration gain K Vi and the position proportional gain K P for the purpose to cause interference disturbance suppression, sufficient vibration suppression There is a problem that the effect and the disturbance suppressing effect cannot be obtained at the same time.
この発明の目的は、簡便な調整により、外乱抑制力の向上と負荷機械の振動抑制とを同時に実現する電動機制御装置および電動機制御方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an electric motor control device and an electric motor control method that can simultaneously realize improvement of disturbance suppression force and vibration suppression of a load machine by simple adjustment.
この発明に係わる電動機制御装置は、電動機の位置を検出する位置検出手段および入力される負荷機械または負荷機械を駆動する上記電動機の位置に対する位置参照信号と上記電動機の位置信号との偏差が小さくなるように上記電動機を制御するためのトルク指令信号を出力する位置制御手段を有する電動機制御装置において、上記負荷機械の加速度を検出する加速度検出手段と、上記電動機の位置信号に比例演算を施した信号と上記加速度検出手段から出力される加速度信号に比例積分演算を施した信号とを加算した補正変数に1つの調整ゲインを乗じることと同等な演算を行うことにより上記トルク指令信号を補正し、上記負荷機械または上記電動機の振動を抑制する補正信号を出力する振動抑制手段と、を有する。
また、本発明に係わる電動機制御方法は、電動機の位置を検出する位置検出ステップと、入力される負荷機械または負荷機械を駆動する上記電動機の位置に対する位置参照信号と上記電動機の位置信号との偏差が小さくなるように上記電動機を制御するためのトルク指令信号を生成する位置制御ステップとを有する電動機制御方法において、上記負荷機械の加速度を検出する加速度検出ステップと、上記位置検出ステップで検出された上記電動機の位置信号に比例演算を施した信号と、上記加速度検出ステップで検出された加速度信号に比例積分演算を施した信号とを加算した補正変数を生成する補正変数生成ステップと、上記補正変数生成ステップで生成された上記補正変数に1つの調整ゲインを乗じることと同等な演算を行うことにより、上記位置制御ステップで生成された上記トルク指令信号を補正し、上記負荷機械または上記電動機の振動を抑制する補正信号を生成する振動抑制ステップとをさらに有する。
In the motor control apparatus according to the present invention, the deviation between the position reference means for detecting the position of the motor and the input load machine or the position reference signal for the position of the motor driving the load machine and the position signal of the motor is reduced. In the motor control device having the position control means for outputting the torque command signal for controlling the motor as described above, the acceleration detection means for detecting the acceleration of the load machine, and a signal obtained by performing a proportional operation on the position signal of the motor And correcting the torque command signal by performing an operation equivalent to multiplying a correction variable obtained by adding a signal obtained by performing a proportional-integral operation to the acceleration signal output from the acceleration detecting means by one adjustment gain , Vibration suppression means for outputting a correction signal for suppressing vibration of the load machine or the electric motor.
The motor control method according to the present invention includes a position detection step for detecting the position of the motor, and a deviation between the input load machine or the position reference signal for the position of the motor driving the load machine and the position signal of the motor. And a position control step for generating a torque command signal for controlling the motor so as to decrease the acceleration, the acceleration detection step for detecting the acceleration of the load machine, and the position detection step. A correction variable generating step for generating a correction variable by adding a signal obtained by performing a proportional operation on the position signal of the motor and a signal obtained by performing a proportional integration operation on the acceleration signal detected in the acceleration detection step; and the correction variable By performing an operation equivalent to multiplying the correction variable generated in the generation step by one adjustment gain And correcting the torque command signal generated by said position control step, further comprising a vibration suppression generating a suppressing correction signal the vibration of the load machine or the electric motor.
この発明に係わる電動機制御装置および電動機制御方法の効果は、電動機および負荷機械の外乱抑制のためのゲイン調整とは独立に、1つの調整ゲインを徐々に大きくするだけの簡便な調整で負荷機械の振動抑制ができるので、外乱抑制力の向上と負荷機械の振動抑制とを同時に実現できる。

The effect of the motor control device and the motor control method according to the present invention is that the load machine can be adjusted by simple adjustment by gradually increasing one adjustment gain independently of gain adjustment for suppressing disturbance of the motor and the load machine. Since vibration can be suppressed, it is possible to simultaneously improve the disturbance suppressing force and suppress vibration of the load machine.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係わる電動機制御装置のブロック図である。図2は、図1で振動抑制回路を詳しく示したブロック図である。図3は、図2で補正変数演算回路を詳しく示したブロック図である。
この発明の実施の形態1に係わる電動機制御装置が制御する制御対象1は、負荷機械2、負荷機械2を駆動する電動機3および電動機3が負荷機械2を駆動するときのトルクτをトルク指令信号τに一致するように制御するトルク制御回路4からなる。
そして、この発明の実施の形態1に係わる電動機制御装置は、電動機3の位置の現在値を検出し位置信号xとして出力する位置検出手段としての位置検出回路5、負荷機械2の加速度の現在値を検出し加速度信号aとして出力する加速度検出手段としての加速度検出回路6、位置制御手段としての位置制御回路7、振動抑制手段としての振動抑制回路8および位置制御回路7からのトルク指令信号τから補正信号τを減算する減算手段9を備える。
この位置制御回路7、振動抑制回路8および減算手段9は、CPU、ROM、RAM、インターフェース回路を有するコンピュータから構成され、ROMに制御手順がプログラムとして記憶されている。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram of an electric motor control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing the vibration suppression circuit in detail in FIG. FIG. 3 is a block diagram showing the correction variable arithmetic circuit in detail in FIG.
The controlled object 1 controlled by the motor control device according to the first embodiment of the present invention includes a load machine 2, a motor 3 that drives the load machine 2, and a torque τ m when the motor 3 drives the load machine 2. The torque control circuit 4 controls the signal τ r so as to coincide with the signal τ r .
The motor control apparatus according to the first embodiment of the invention, detecting the current value and the position signal x position detecting circuit as position detecting means for outputting as m 5 position of the motor 3, the load machine 2 of the acceleration current Torque command signals from an acceleration detection circuit 6 as an acceleration detection means for detecting a value and outputting it as an acceleration signal al , a position control circuit 7 as a position control means, a vibration suppression circuit 8 as a vibration suppression means, and a position control circuit 7 Subtracting means 9 for subtracting the correction signal τ C from τ a is provided.
The position control circuit 7, the vibration suppression circuit 8, and the subtracting means 9 are constituted by a computer having a CPU, a ROM, a RAM, and an interface circuit, and a control procedure is stored in the ROM as a program.
位置制御回路7は、入力される負荷機械2または負荷機械2を駆動する電動機3の位置を模擬する位置参照信号xと電動機3の位置信号xが入力され、電動機3が負荷機械2を駆動するトルクτの目標値であるトルク指令信号τを出力する。
この位置制御回路7では、式(1)に示すように、位置参照信号xと電動機3の位置信号xとの位置偏差信号(x−x)に対して比例演算・積分演算・微分演算(PID制御)を施して得られるトルク指令信号τを出力する。ここで、Kは微分演算の微分ゲイン、Kは比例演算の比例ゲイン、Kは積分演算の積分ゲインである。
Position control circuit 7, the position signal x m of the location reference signal x r and the electric motor 3 to simulate the position of the motor 3 for driving a load machine 2 or the load machine 2 is input is input, the motor 3 loading machine 2 A torque command signal τ a which is a target value of the driving torque τ m is output.
In this position control circuit 7, as shown in the equation (1), a proportional operation, an integral operation, and a position deviation signal (x r −x m ) between the position reference signal x r and the position signal x m of the electric motor 3 are calculated. A torque command signal τ a obtained by performing differential operation (PID control) is output. Here, K D is a differential gain, K P is the proportional calculation proportional gain, integral gain K I is the integral calculation of the differential operation.
振動抑制回路8は、電動機3の位置信号xと負荷機械2の加速度信号aが入力され、位置制御回路7が出力するトルク指令信号τを補正する補正信号τを出力する。
この振動抑制回路8は、図2に示すように、電動機3の位置信号xと負荷機械2のaが入力され、補正変数uを演算する補正変数演算手段としての補正変数演算手段21、補正変数演算手段21が出力する補正変数uに調整ゲインαを乗じてえら得られる補正信号τを出力する乗算手段22を有する。
Vibration suppression circuit 8, the position signal x m with acceleration signal a l of the load machine 2 of the motor 3, and outputs a correction signal tau C for correcting the torque command signal tau a for outputting the position control circuit 7.
The vibration suppression circuit 8, as shown in FIG. 2, the position signal x m and the load machine 2 a l of the motor 3 is input, as a correcting variable calculating means for calculating a correction variable u C correction variable computing means 21 And a multiplication means 22 for outputting a correction signal τ C obtained by multiplying the correction variable u C output from the correction variable calculation means 21 by the adjustment gain α.
補正変数演算手段21は、図3が示すように、電動機3の位置信号xが入力され、その位置信号xに位置制御回路7の積分ゲインKと同じゲインKを乗じて得られる第1補正変数uC1を出力する第1ゲイン手段23と、負荷機械2の加速度信号aが入力され、その加速度信号aに所定のゲインKを乗じて得られる第2補正変数uC2を出力する第2ゲイン手段24と、負荷機械2の加速度信号aが入力され、その加速度信号aを積分する積分手段25と、積分手段25で加速度信号aが積分された信号が入力され、位置制御回路7の比例ゲインKと同じゲインKを乗じて得られる第3補正変数uC3を出力する第3ゲイン手段26と、第1補正変数uC1、第2補正変数uC2および第3補正変数uC3を加算して補正変数uCを出力する加算手段27を有する。 As shown in FIG. 3, the correction variable calculation means 21 is obtained by inputting the position signal x m of the electric motor 3 and multiplying the position signal x m by the same gain K I as the integral gain K I of the position control circuit 7. The first gain means 23 for outputting the first correction variable u C1 and the acceleration signal a l of the load machine 2 are input, and the second correction variable u C2 obtained by multiplying the acceleration signal a l by a predetermined gain K Z. a second gain unit 24 that outputs the acceleration signal a l of the load machine 2 is input, the the integrating means 25 for integrating the acceleration signal a l, signals the acceleration signal a l in integrating means 25 is integrated input A third gain means 26 for outputting a third correction variable u C3 obtained by multiplying the same gain K P as the proportional gain K P of the position control circuit 7, a first correction variable u C1 , a second correction variable u C2 And the third correction variable u Addition means 27 for adding C3 and outputting a correction variable uC is provided.
第2ゲイン手段24のゲインKは、制御対象1の伝達関数G(s)の反共振周波数ω、位置制御回路7の微分ゲインKおよび位置制御回路7の積分ゲインKを用いて式(2)により求められる値である。
そして、振動抑制回路8で行う制御は、電動機3の位置信号xと負荷機械2の加速度信号aが入力され、補正信号τが出力されるとすると、式(3)で表される。この式(3)に式(2)で求められるゲインKを代入すると、補正信号τは式(4)で表される。
The gain K Z of the second gain means 24 uses the anti-resonance frequency ω Z of the transfer function G m (s) of the controlled object 1, the differential gain K D of the position control circuit 7, and the integral gain K I of the position control circuit 7. This is a value obtained by the equation (2).
Then, the control performed by the vibration suppression circuit 8, the position signal x m with acceleration signal a l of the load machine 2 of the motor 3 is input, when the correction signal tau C is output, represented by the formula (3) . By substituting the gain K Z obtained by equation (2) into equation (3), the correction signal τ C is expressed by equation (4).
減算手段9は、位置制御回路7が出力するトルク指令信号τと振動抑制回路8が出力する補正信号τとが入力され、トルク指令信号τから補正信号τを減算して得られたトルク指令信号τを出力する。この減算手段9で行う制御は、式(5)で表される。 The subtraction means 9 receives the torque command signal τ a output from the position control circuit 7 and the correction signal τ C output from the vibration suppression circuit 8 and is obtained by subtracting the correction signal τ C from the torque command signal τ a. Torque command signal τ r is output. The control performed by the subtracting means 9 is expressed by equation (5).
次に、この発明の実施の形態に係わる電動機制御装置の作用と効果について説明する。
制御対象1は、機械共振特性を有し、トルク指令信号τから電動機3の位置信号xまでの伝達関数が機械共振特性を一つだけ有する二慣性系であるとする。このとき、電動機3のトルクτから電動機3の位置信号xまでの伝達関数をG(s)、電動機3のトルクτから負荷機械2の加速度信号aまでの伝達関数をG(s)とすると、G(s)およびG(s)はそれぞれ式(6)と式(7)で表される。
Next, the operation and effect of the motor control device according to the embodiment of the present invention will be described.
It is assumed that the control target 1 is a two-inertia system having a mechanical resonance characteristic and a transfer function from the torque command signal τ r to the position signal x m of the electric motor 3 having only one mechanical resonance characteristic. At this time, the transfer function from the torque τ m of the motor 3 to the position signal x m of the motor 3 is G m (s), and the transfer function from the torque τ m of the motor 3 to the acceleration signal a 1 of the load machine 2 is G a. Assuming (s), G m (s) and G a (s) are respectively expressed by Expression (6) and Expression (7).
式(6)と式(7)において、ωは反共振周波数、ωは共振周波数、Jは制御対象1の総慣性、Jは電動機3の慣性、Jは負荷機械2の慣性である。そして、総慣性Jは、JとJの和で求められる。
そして、式(6)より分かるように、伝達関数G(s)は反共振周波数ωに対応する式(8)で求められる反共振零点zを有する。
In equations (6) and (7), ω Z is the anti-resonance frequency, ω P is the resonance frequency, J is the total inertia of the controlled object 1, J m is the inertia of the motor 3, and J l is the inertia of the load machine 2. is there. Then, the total inertia J is determined by the sum of J m and J l.
Then, as can be seen from the equation (6), the transfer function G m (s) has anti-resonance zero z 0 obtained by the formula (8) corresponding to the anti-resonance frequency omega Z.
まず、振動抑制回路8における調整ゲインαを0、すなわち位置制御回路7が出力するトルク指令信号τを振動抑制回路8が出力する補正信号τにより補正しない従来の電動機制御装置を考える。このとき図1におけるトルク制御回路4に与えられるトルク指令信号τは位置制御回路7が出力するトルク指令信号τと等しくなる。
トルク制御回路4の伝達特性を理想的に1、すなわちτ=τとし、制御対象1の入力端(図1におけるトルク指令信号τの箇所)で制御ループを開いた開ループ伝達関数をL(s)とすると、L(s)は式(9)で表される。
First, consider a conventional motor control device in which the adjustment gain α in the vibration suppression circuit 8 is 0, that is, the torque command signal τ a output from the position control circuit 7 is not corrected by the correction signal τ C output from the vibration suppression circuit 8. At this time, the torque command signal τ r given to the torque control circuit 4 in FIG. 1 becomes equal to the torque command signal τ a output from the position control circuit 7.
The transfer characteristic of the torque control circuit 4 is ideally 1, that is, τ m = τ r, and an open-loop transfer function that opens the control loop at the input end of the control target 1 (the location of the torque command signal τ r in FIG. 1) Assuming L (s), L (s) is expressed by equation (9).
式(9)から分かるように、調整ゲインαが0のとき、開ループ伝達関数L(s)が有する零点は、位置制御回路7の微分ゲインK、比例ゲインK、積分ゲインKによって決まる零点と、式(6)で表される制御対象1の伝達関数G(s)が有する反共振零点zとである。 As can be seen from the equation (9), when the adjustment gain α is 0, the zero point of the open loop transfer function L (s) is determined by the differential gain K D , the proportional gain K P , and the integral gain K I of the position control circuit 7. The zero point determined and the anti-resonance zero point z 0 of the transfer function G m (s) of the controlled object 1 represented by the equation (6).
次に、振動抑制回路8における調整ゲインαを0を超える値、すなわちこの発明の実施の形態における開ループ伝達関数L(s)を考える。
式(4)に式(6)で表される電動機3の位置信号xおよび式(7)で表される負荷機械2の加速度信号aを代入すると、補正信号τは電動機3のトルクτを用いて式(10)で表される。
Next, consider a value that exceeds the adjustment gain α in the vibration suppression circuit 8, that is, the open-loop transfer function L (s) in the embodiment of the present invention.
When the position signal x m of the electric motor 3 represented by the equation (6) and the acceleration signal a 1 of the load machine 2 represented by the equation (7) are substituted into the equation (4), the correction signal τ C is the torque of the electric motor 3. It is expressed by the equation (10) using τ m .
式(10)を整理すると、電動機3のトルクτから振動抑制回路8が出力する補正信号τまでの伝達関数は式(11)で表される。 To summarize Equation (10), the transfer function from the torque τ m of the electric motor 3 to the correction signal τ C output from the vibration suppression circuit 8 is expressed by Equation (11).
図1においてトルク制御回路4の伝達特性を理想的に1とし、制御対象1の入力端で制御ループを開いた開ループ伝達関数をL(s)とすると、L(s)は式(12)で表される。   In FIG. 1, assuming that the transfer characteristic of the torque control circuit 4 is ideally 1 and the open loop transfer function with the control loop opened at the input end of the controlled object 1 is L (s), L (s) is expressed by the following equation (12). It is represented by
式(12)より分かるように、開ループ伝達関数L(s)は、位置制御回路7の微分ゲインK、比例ゲインK、積分ゲインKによって決まる零点と、調整ゲインαによって変化する反共振零点zとを有する。式(12)における反共振零点zは式(13)で表される。 As can be seen from the equation (12), the open-loop transfer function L (s) is an inverse that varies depending on the zero point determined by the differential gain K D , the proportional gain K P , and the integral gain K I of the position control circuit 7 and the adjustment gain α. And a resonance zero z. The antiresonance zero z in the equation (12) is expressed by the equation (13).
式(13)において、ζは反共振零点zでの減衰係数を意味し、式(14)で表される。 In the equation (13), ζ Z means a damping coefficient at the antiresonance zero point z and is represented by the equation (14).
従って、調整ゲインαを変更することにより、開ループ伝達関数L(s)における零点は、式(8)で示す反共振零点zから式(13)で示す反共振零点zへと変化する。
一般的に、外乱抑制力を向上させるためには開ループ伝達関数のループゲインを大きくする必要があるが、開ループ伝達関数のループゲインを大きくすると、制御系全体の閉ループ極は開ループ伝達関数の零点に漸近し、閉ループ極の減衰係数は開ループ零点の減衰係数に漸近することが知られている。
閉ループ極の減衰係数は、閉ループ極応答の振動が減衰する割合を表す代表的な指標であり、閉ループ極の減衰係数が小さくなるほど閉ループ応答の振動は大きくなり、逆に閉ループ極の減衰係数が大きくなるほど閉ループ応答の振動は速やかに減衰することになる。
Therefore, by changing the adjustment gain α, the zero point in the open-loop transfer function L (s) changes from the antiresonance zero point z 0 shown in the equation (8) to the antiresonance zero point z shown in the equation (13).
Generally, in order to improve disturbance suppression, it is necessary to increase the loop gain of the open loop transfer function. However, if the loop gain of the open loop transfer function is increased, the closed loop pole of the entire control system becomes the open loop transfer function. It is known that the attenuation coefficient of the closed-loop pole asymptotically approaches the attenuation coefficient of the open-loop zero.
The attenuation coefficient of the closed-loop pole is a representative index that indicates the rate of attenuation of the vibration of the closed-loop pole response.The smaller the attenuation coefficient of the closed-loop pole, the greater the vibration of the closed-loop response, and vice versa. Indeed, the vibration of the closed loop response is quickly attenuated.
式(9)で示したように、調整ゲインαを0としたときの開ループ伝達関数L(s)が有する零点は、位置制御回路7の微分ゲインK、比例ゲインK、積分ゲインKによって決まる零点と、式(6)で示す制御対象1の伝達関数G(s)が有する反共振零点zである。
このうち、微分ゲインK、比例ゲインK、積分ゲインKによって決まる零点は、微分ゲインK、比例ゲインK、積分ゲインKを変更することで任意に変更することができる。
一方、反共振零点zは、制御対象1の伝達関数G(s)が有する零点であり、微分ゲインK、比例ゲインK、積分ゲインKを変更しても変化させることはできない。
式(14)より、調整ゲインαを0としたとき、開ループ伝達関数が有する反共振零点zでの減衰係数ζは0となる。よって、開ループ伝達関数のループゲインが大きくなるように位置制御回路7の微分ゲインK、比例ゲインK、積分ゲインKを大きくすると、閉ループ極の減衰係数は非常に小さくなり、制御対象1の応答が振動的となる。
As shown in Expression (9), the zero point of the open loop transfer function L (s) when the adjustment gain α is 0 is the differential gain K D , proportional gain K P , and integral gain K of the position control circuit 7. A zero point determined by I and an anti-resonance zero point z 0 possessed by the transfer function G m (s) of the controlled object 1 represented by Expression (6).
Of these, the derivative gain K D, the proportional gain K P, the zero point determined by the integral gain K I, derivative gain K D, the proportional gain K P, can be arbitrarily changed by changing the integration gain K I.
On the other hand, the anti-resonance zero z 0 is a zero that the transfer function G m (s) of the controlled object 1 has and cannot be changed even if the differential gain K D , proportional gain K P , and integral gain K I are changed. .
From equation (14), when the adjustment gain α is set to 0 , the damping coefficient ζ Z at the anti-resonance zero z 0 of the open loop transfer function is 0. Thus, the differential gain K D of the position control circuit 7 so that the loop gain of the open loop transfer function is large, the proportional gain K P, when the increased integral gain K I, the damping coefficient of the closed-loop pole becomes very small, the controlled object The response of 1 becomes oscillatory.
一方、調整ゲインαを大きくすると、開ループ伝達関数L(s)が有する反共振零点は調整ゲインαが0のときの反共振零点zからzへと変化し、式(14)より、反共振零点zの減衰係数ζを大きくできる。よって、減衰係数ζが適切な大きさとなるように調整ゲインαを変更すれば、外乱抑制力を向上させるために開ループ伝達関数のループゲインが大きくなるように位置制御回路7の微分ゲインK、比例ゲインK、積分ゲインKを大きくしても閉ループ極の減衰係数が非常に小さくなることはなく、制御対象1を振動させないように調整することができる。従って、制御対象1の振動抑制と外乱抑制力の向上を同時に実現することができる。 On the other hand, when the adjustment gain α is increased, the anti-resonance zero of the open loop transfer function L (s) changes from the anti-resonance zero z 0 when the adjustment gain α is 0 to z. The damping coefficient ζ Z of the resonance zero point z can be increased. Therefore, if the adjustment gain α is changed so that the damping coefficient ζ Z becomes an appropriate magnitude, the differential gain K of the position control circuit 7 is increased so that the loop gain of the open loop transfer function is increased in order to improve the disturbance suppression force. D, the proportional gain K P, the damping coefficient of the even closed-loop pole by increasing the integral gain K I is not become very small, the controlled object 1 can be adjusted so as not to vibrate. Therefore, vibration suppression and disturbance suppression force of the control target 1 can be realized at the same time.
このように振動抑制回路8から出力される補正信号τが、電動機3の位置信号xに対して位置制御回路7の積分ゲインKを用いた比例演算を施して得られた第1補正信号uC1と負荷機械2の加速度信号aに対して所定のゲインKを用いた比例演算および位置制御回路7の比例ゲインKを用いた積分演算を施して得られた第2補正信号uC2と第3補正信号uC3との加算信号uに対して調整ゲインαを用いて比例演算を施して得られるので、式(14)で示す減衰係数ζは調整ゲインαによってのみ変化し、位置制御回路7の微分ゲインK、比例ゲインK、積分ゲインKを変化させても減衰係数ζには影響しない。すなわち、外乱抑制力の向上と振動抑制とのための調整を独立に行うことができる。 Such correction signal tau C outputted from the vibration suppression circuit 8 is, first correction obtained by performing proportional calculation using the integral gain K I of the position control circuit 7 with respect to the position signal x m of the electric motor 3 A second correction signal obtained by subjecting the signal u C1 and the acceleration signal a 1 of the load machine 2 to a proportional calculation using a predetermined gain K Z and an integration calculation using the proportional gain K P of the position control circuit 7. Since it is obtained by performing a proportional operation on the addition signal u C of u C2 and the third correction signal u C3 using the adjustment gain α, the attenuation coefficient ζ Z shown in Expression (14) changes only by the adjustment gain α. Even if the differential gain K D , the proportional gain K P , and the integral gain K I of the position control circuit 7 are changed, the damping coefficient ζ Z is not affected. That is, adjustments for improving the disturbance suppressing force and suppressing the vibration can be performed independently.
なお、調整ゲインαは、式(14)で示す減衰係数ζが0.5程度の値になるまで徐々に大きくするように設定すれば十分である。
また、実施の形態1では、振動抑制回路8内部の補正変数演算手段21が出力する補正変数uに調整ゲインαを乗じることで位置制御回路7が出力するトルク指令信号τを補正する補正信号τを出力する構成としたが、調整ゲインαを補正変数演算手段21が出力する補正変数uに乗じる代わりに補正変数演算手段21に入力される電動機3の位置信号xおよび負荷機械2の加速度信号aに乗じる構成としてもよい。
また、この実施の形態1では、振動抑制回路8において、負荷機械2の加速度信号aからトルク指令信号τまでの伝達特性に負荷機械2の加速度信号aから所定の周波数成分を除去するフィルタ特性を追加する構成としてもよい。
It is sufficient to set the adjustment gain α so as to gradually increase until the damping coefficient ζ Z shown in the equation (14) reaches a value of about 0.5.
Further, in the first embodiment, the correction for correcting the torque command signal τ a output from the position control circuit 7 by multiplying the correction variable u C output from the correction variable calculation means 21 inside the vibration suppression circuit 8 by the adjustment gain α. Although the signal τ C is output, the position signal x m of the motor 3 and the load machine that are input to the correction variable calculation unit 21 instead of multiplying the correction variable u C output from the correction variable calculation unit 21 by the adjustment gain α. It may be configured to multiply the acceleration signal a 1 of 2.
In the first embodiment, the vibration suppression circuit 8 removes a predetermined frequency component from the acceleration signal a 1 of the load machine 2 to the transfer characteristic from the acceleration signal a 1 of the load machine 2 to the torque command signal τ r. It is good also as a structure which adds a filter characteristic.
例えば、フィルタ特性を所定の周波数以上の成分を除去するローパスフィルタを追加することにより、制御対象1の安定性に悪影響を及ぼす可能性がある、負荷機械2の加速度信号aに含まれる高周波ノイズを除去することができる。
また、フィルタ特性を所定の周波数以下の成分を除去するハイパスフィルタを追加することにより、負荷機械2の加速度信号aに含まれるオフセットに起因した定常誤差を除去することができる。
For example, high-frequency noise included in the acceleration signal al of the load machine 2 that may adversely affect the stability of the controlled object 1 by adding a low-pass filter that removes a component having a predetermined frequency or more from the filter characteristics. Can be removed.
Further, by adding a high-pass filter that removes components having a predetermined frequency or less from the filter characteristics, it is possible to remove a steady-state error due to an offset included in the acceleration signal a 1 of the load machine 2.
また、振動抑制回路8において、負荷機械2の加速度信号aからトルク指令信号τまでの伝達特性に負荷機械2の加速度信号aから所定の周波数成分を除去するフィルタ特性を追加するとともに、電動機3の位置信号xからトルク指令信号τまでの伝達特性に同等の特性を示すフィルタ特性を追加する構成としてもよい。これにより、負荷機械2からトルク指令信号τまでの伝達特性に追加するフィルタ特性により第1補正信号uC1、第2補正信号uC2および第3補正信号uC3との位相のずれを解消することができる。 Further, in the vibration suppression circuit 8, a filter characteristic for removing a predetermined frequency component from the acceleration signal a 1 of the load machine 2 is added to the transfer characteristic from the acceleration signal a 1 of the load machine 2 to the torque command signal τ r , it may be configured to add a filter characteristic shown comparable properties to transfer characteristic from the position signal x m of the motor 3 to the torque command signal tau r. Thus, the phase shift between the first correction signal u C1 , the second correction signal u C2 and the third correction signal u C3 is eliminated by the filter characteristic added to the transfer characteristic from the load machine 2 to the torque command signal τ r. be able to.
実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2に係わる電動機制御装置のブロック図である。
この発明の実施の形態2に係わる電動機制御装置は、実施の形態1に係わる電動機制御装置と位置制御回路7Bが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態2に係わる位置制御回路7Bは、負荷機械2または負荷機械2を駆動する電動機3の位置に対する位置参照信号xと電動機3の位置信号xが入力され、速度指令信号vを出力する位置比例手段31と、電動機3の位置信号xが入力され、電動機3の速度信号vを演算する速度演算手段32と、位置比例手段31が出力する速度指令信号vと速度演算手段32が出力する電動機3の速度信号vが入力され、トルク指令信号τを出力する速度比例積分手段33と、を有する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a block diagram of an electric motor control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
The electric motor control apparatus according to the second embodiment of the present invention is different from the electric motor control apparatus according to the first embodiment in the position control circuit 7B, and the other parts are the same. Is omitted.
Position control circuit 7B according to the second embodiment, the position signal x m of the location reference signal x r and the motor 3 relative to the position of the motor 3 for driving a load machine 2 or the load machine 2 is input, the speed command signal v r a position proportional means 31 for outputting a position signal x m of the motor 3 is input, the speed calculating means 32 for calculating the velocity signal v m of the electric motor 3, the speed command signal v r and the speed calculation output by the position proportional means 31 velocity signal v m of the electric motor 3 which means 32 outputs is input, having a speed proportional integral means 33 for outputting a torque command signal tau a, a.
位置比例手段31は、式(15)に示すように、位置偏差信号(x−x)に位置比例ゲインkを乗じて速度指令信号vを出力する。
速度演算手段32は、式(16)に示すように、電動機3の位置信号xを微分することにより電動機3の速度信号vを出力する。
Position proportional means 31, as shown in equation (15), and outputs a velocity command signal v r is multiplied by a position proportional gain k p to the position deviation signal (x r -x m).
The speed calculation means 32 outputs the speed signal v m of the electric motor 3 by differentiating the position signal x m of the electric motor 3 as shown in the equation (16).
速度比例積分手段33は、速度指令信号vと電動機3の速度信号vが入力され、速度比例ゲインkと速度積分ゲインωviを用いて式(17)で表される比例積分演算によりトルク指令信号τを出力する。
そして、式(15)〜式(17)より、電動機3の位置信号xからトルク指令信号τまでの伝達関数は式(18)で表される。
The speed proportional integration means 33 receives the speed command signal v r and the speed signal v m of the electric motor 3, and performs a proportional integration calculation represented by the equation (17) using the speed proportional gain k v and the speed integral gain ω vi. and it outputs a torque command signal tau a.
Then, equation (15) to equation (17), the transfer function from the position signal x m of the motor 3 to the torque command signal tau a is represented by the formula (18).
式(18)を式(1)と比較し、式(19)、式(20)、式(21)に示す関係式を満足するよう位置比例ゲインk、速度比例ゲインk、速度積分ゲインωviを設定することにより、実施の形態2に係わる位置制御回路7Bは電動機3の位置信号xに対して比例積分微分演算を施しているのと同等の演算を行うことができる。 The equation (18) is compared with the equation (1), and the position proportional gain k p , velocity proportional gain k v , velocity integral gain are satisfied so as to satisfy the relational expressions shown in the equations (19), (20), and (21). By setting ω vi , the position control circuit 7B according to the second embodiment can perform a calculation equivalent to performing a proportional-integral-derivative calculation on the position signal x m of the electric motor 3.
このように実施の形態2に係わる位置制御回路7Bの出力するトルク指令信号τを、実施の形態1に係わる振動抑制回路8が出力する補正信号τで補正することにより、実施の形態1と同様に調整ゲインαを0より大きくすることによりトルク指令信号τの箇所で制御ループを開いたときの開ループ伝達関数における反共振減衰を大きくすることで、制御対象の振動を抑制することが可能となる。 As described above, the torque command signal τ a output from the position control circuit 7B according to the second embodiment is corrected by the correction signal τ C output from the vibration suppression circuit 8 according to the first embodiment, thereby enabling the first embodiment. In the same manner as described above, by increasing the adjustment gain α from 0, the anti-resonance attenuation in the open-loop transfer function when the control loop is opened at the position of the torque command signal τ r is increased, thereby suppressing the vibration of the controlled object. Is possible.
実施の形態3.
図5は、この発明の実施の形態3に係わる電動機制御装置のブロック図である。
この発明の実施の形態3に係わる電動機制御装置は、実施の形態1に係わる電動機制御装置と振動抑制回路8Bが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
この実施の形態3に係わる振動抑制回路8Bは、実施の形態1に係わる振動抑制回路8と補正変数演算手段21Bが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
この実施の形態3に係わる補正変数演算手段21Bは、電動機3の位置信号xと負荷機械2の加速度信号aが入力され、電動機3の位置信号xから負荷機械2の加速度信号aに1/ω −2を乗じた信号を減算した信号に位置制御回路7の積分ゲインKと同じゲインKの比例演算を施して得られた信号uC1’と、負荷機械2の加速度信号aに位置制御回路7の微分ゲインKと同じゲインKの比例演算を施して得られた信号uC2’と、負荷機械2の加速度信号aに位置制御回路7の比例ゲインKと同じゲインKの積分演算を施して得られた信号uC3’を加算して補正変数uを出力する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a block diagram of an electric motor control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
The motor control device according to the third embodiment of the present invention is different from the motor control device according to the first embodiment except for the vibration suppression circuit 8B, and is otherwise the same. Is omitted.
The vibration suppression circuit 8B according to the third embodiment is the same as the vibration suppression circuit 8 according to the first embodiment except for the correction variable calculation means 21B. Description is omitted.
Correcting variable computing means 21B according to the third embodiment, the acceleration signal a l of the position signal x m and the load machine 2 of the motor 3 is input, the acceleration signal from the position signal x m of load machine 2 of the motor 3 a l And the signal u C1 ′ obtained by subjecting the signal obtained by subtracting the signal obtained by multiplying the signal obtained by multiplying 1 / ω Z −2 to the same gain K I as the integral gain K I of the position control circuit 7 to the acceleration of the load machine 2 and signal a differential gain K same gain as D K signal obtained by performing proportional calculation of D u C2 of l to the position control circuit 7 ', the proportional gain K of the position control circuit 7 to the acceleration signal a l of the load machine 2 The signal u C3 ′ obtained by performing the integral operation with the same gain K P as P is added to output a correction variable u C.
このように実施の形態3に係わる補正変数演算回路21Bは、電動機3の位置信号xに対して位置制御回路7の積分ゲインKと同じゲインで比例演算を施した信号と、負荷機械2の加速度信号aに対して位置制御手段の比例ゲインKと同じゲインで積分演算を施した信号と、負荷機械2の加速度信号aに対して所定のゲインKで比例演算を施した信号とを加算することにより補正変数uを出力することと同等な演算を行っていることになる。よって、振動抑制回路8Bが出力する補正信号τは、式(4)と同じくなり、実施の形態1と同様に調整ゲインαを0より大きくすることによりトルク指令信号τの箇所で制御ループを開いたときの開ループ伝達関数における反共振減衰を大きくすることで、制御対象の振動を抑制することが可能となる。 Correction variable calculation circuit 21B according to Embodiment 3 of this implementation includes a signal subjected to the proportional calculation with the same gain and the integral gain K I of the position control circuit 7 with respect to the position signal x m of the electric motor 3, the load machine 2 was subjected to proportional calculation by a predetermined gain K Z relative to the acceleration signals a and subjected to integral calculation with the same gain as the proportional gain K P of the position control means with respect to l, the load machine 2 acceleration signal a l An operation equivalent to the output of the correction variable u C is performed by adding the signal. Therefore, the correction signal τ C output from the vibration suppression circuit 8B is the same as that in the expression (4), and the control loop is set at the position of the torque command signal τ r by making the adjustment gain α larger than 0 as in the first embodiment. By increasing the anti-resonance attenuation in the open-loop transfer function when the is opened, it is possible to suppress the vibration of the controlled object.
実施の形態4.
図6は、この発明の実施の形態4に係わる電動機制御装置のブロック図ある。
この発明の実施の形態4に係わる電動機制御装置は、実施の形態1に係わる電動機制御装置と位置制御回路7Cおよび振動抑制回路8Cが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a block diagram of an electric motor control apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
The motor control device according to the fourth embodiment of the present invention is different from the motor control device according to the first embodiment in the position control circuit 7C and the vibration suppression circuit 8C. The description is omitted.
実施の形態4に係わる位置制御回路7Cは、負荷機械2または負荷機械2を駆動する電動機3の位置に対する位置参照信号x、電動機3の位置信号xおよび振動抑制回路8Cが出力する第2補正信号τC2が入力され、トルク指令信号τ’を出力し、位置参照信号xと電動機3の位置信号xとの偏差信号に対し、所定の比例ゲインKの比例演算と所定の微分ゲインKの微分演算を施す比例微分手段41と、位置偏差(x−x)に所定の積分ゲインKを乗じた信号を出力するゲイン手段42と、ゲイン手段42が出力する信号から振動抑制回路8Cが出力する第2補正信号τC2を減じた信号を積分する積分手段43と、を有する。すなわち、実施の形態4に係わる位置制御回路7Cは式(22)に示す演算を行う。 The position control circuit 7C according to the fourth embodiment includes the position reference signal x r for the position of the load machine 2 or the motor 3 that drives the load machine 2, the position signal x m of the motor 3, and the second output from the vibration suppression circuit 8C. A correction signal τ C2 is input, a torque command signal τ a ′ is output, a proportional calculation of a predetermined proportional gain K P and a predetermined value are performed with respect to a deviation signal between the position reference signal x r and the position signal x m of the motor 3 a proportional differentiation means 41 for performing a differential operation of the differential gain K D, position deviation (x r -x m) and gain means 42 for outputting a signal obtained by multiplying a predetermined integral gain K I, signal gain means 42 outputs Integration means 43 for integrating the signal obtained by subtracting the second correction signal τ C2 output from the vibration suppression circuit 8C from the second correction signal τ C2 . That is, the position control circuit 7C according to the fourth embodiment performs the calculation shown in the equation (22).
実施の形態4に係わる振動抑制回路8Cは、電動機3の位置信号xと負荷機械2の加速度信号aが入力され、位置制御回路7Cが出力するトルク指令信号τ’を補正する第1補正信号τC1と位置制御回路7C内部のゲイン手段42が出力する信号を補正する第2補正信号τC2を出力する。
また、振動抑制回路8Cは、電動機3の位置信号xに位置制御回路7Cの積分ゲインKと同じゲインKを乗じた信号uC1を出力するゲイン手段44と、負荷機械2の加速度信号aに所定のゲインKを乗じた信号uC2を出力するゲイン手段45と、負荷機械2の加速度信号aに位置制御回路7Cの位置比例ゲインKと同じゲインKを乗じた信号uC2”を出力するゲイン手段46と、ゲイン手段44が出力する信号uC1からゲイン手段45が出力する信号uC2を加算した信号uC1”に調整ゲインαを乗じるゲイン手段47と、ゲイン手段46が出力する信号uC2”に調整ゲインαを乗じるゲイン手段48と、を有する。すなわち、振動抑制回路8Cは、入力される電動機3の位置信号xと負荷機械2の加速度信号aに対し、式(23)および式(24)に示す演算を行う。そして、図6より、トルク制御回路4に入力されるトルク指令信号τは、式(25)である。この式(25)に式(22)を代入すると、トルク指令信号τは式(26)となる。
The vibration suppression circuit according to the fourth embodiment 8C are input acceleration signal a l of the position signal of the motor 3 x m and the load machine 2, first for correcting a torque command signal tau a 'outputted by the position control circuit 7C The correction signal τ C1 and the second correction signal τ C2 for correcting the signal output from the gain means 42 in the position control circuit 7C are output.
The vibration suppression circuit 8C includes a gain unit 44 that outputs a signal u C1 obtained by multiplying the position signal x m of the electric motor 3 by the same gain K I as the integral gain K I of the position control circuit 7C, and an acceleration signal of the load machine 2 a gain unit 45 that outputs a signal u C2 obtained by multiplying a l by a predetermined gain K Z, and a signal obtained by multiplying the acceleration signal a l of the load machine 2 by the same gain K P as the position proportional gain K P of the position control circuit 7C. u C2 "and gain means 46 for outputting a signal u C2 gain means 45 from the signal u C1 gain means 44 outputs to the output signal u C1 obtained by adding" and gain means 47 for multiplying the adjustment to the gain alpha, gain means 46 has a gain unit 48 for multiplying the adjustment gain α to the signal u C2 "to be output. that is, the vibration suppression circuit 8C, the load machine and the position signal x m of the electric motor 3 to be input To the acceleration signal a l, performs computation shown in equation (23) and (24). Then, from FIG. 6, the torque command signal tau r inputted to the torque control circuit 4 is the formula (25) When the equation (22) is substituted into the equation (25), the torque command signal τ r becomes the equation (26).
さらに、式(26)に式(23)、式(24)を代入して整理すると、トルク指令信号τは式(27)のように表される。式(27)の第1項は、式(1)と等しく、第2項は式(4)と等しくなる。 Further, when the formulas (23) and (24) are substituted into the formula (26) and rearranged, the torque command signal τ r is expressed as the formula (27). The first term of equation (27) is equal to equation (1), and the second term is equal to equation (4).
このような実施の形態4において、振動抑制回路8Cに入力される電動機3の位置信号xからトルク指令信号τまでの伝達特性と、負荷機械2の加速度信号aからトルク指令信号τまでの伝達特性は、それぞれ式(4)、式(5)で表される伝達特性と同じくなり、電動機3の位置信号xに対して位置制御手段の積分ゲインKと同じゲインで比例演算を施した信号と、負荷機械2の加速度信号aに対して位置制御手段の比例ゲインKと同じゲインで積分演算を施した信号と、負荷機械2の加速度信号aに対して所定のゲインKで比例演算を施した信号を加算することにより補正変数uを演算し、演算された補正変数uに対して調整ゲインαを乗じることにより得られる補正信号τを演算し、補正信号τにより位置制御回路7が出力するトルク指令信号τを補正することと同等な演算を行っていることになる。よって、実施の形態1と同様に調整ゲインαを0より大きくすることによりトルク指令信号τの箇所で制御ループを開いたときの開ループ伝達関数における反共振減衰を大きくすることで、制御対象の振動を抑制することが可能となる。 In the fourth embodiment, the transmission characteristic from the position signal x m of the electric motor 3 input to the vibration suppression circuit 8C to the torque command signal τ r and the torque command signal τ r from the acceleration signal a l of the load machine 2 are used. transfer characteristic up, respectively (4), also becomes a transfer characteristic represented by the formula (5), proportional calculation with the same gain and the integral gain K I of the position control means relative to the position signal x m of the electric motor 3 a signal subjected to the signal subjected to the integration operation in the same gain as the proportional gain K P of the position control means with respect to the load machine 2 acceleration signal a l, predetermined with respect to the acceleration signal a l of the load machine 2 A correction variable u C is calculated by adding a signal subjected to proportional calculation with the gain K Z , and a correction signal τ C obtained by multiplying the calculated correction variable u C by the adjustment gain α is calculated. the correction signal τ C Ri position control circuit 7 will be doing the same calculation and correcting the torque command signal tau a for outputting. Therefore, as in the first embodiment, the anti-resonance attenuation in the open-loop transfer function when the control loop is opened at the position of the torque command signal τ r by increasing the adjustment gain α from 0 is increased. Can be suppressed.
この発明の実施の形態1に係わる電動機制御装置のブロック図である。1 is a block diagram of an electric motor control device according to Embodiment 1 of the present invention. 図1で振動抑制回路部分を詳しく示したブロック図である。It is the block diagram which showed the vibration suppression circuit part in detail in FIG. 図2で補正変数演算回路部分を詳しく示したブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating in detail a correction variable arithmetic circuit portion in FIG. 2. この発明の実施の形態2に係わる電動機制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the electric motor control apparatus concerning Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係わる電動機制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the electric motor control apparatus concerning Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4に係わる電動機制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the electric motor control apparatus concerning Embodiment 4 of this invention.
符号の説明Explanation of symbols
1 制御対象、2 負荷機械、3 電動機、4 トルク制御回路、5 位置検出回路、6 加速度検出回路、7、7B、7C 位置制御回路、8、8B、8C 振動抑制回路、9 減算手段、21、21B 補正変数演算手段、22 乗算手段、23、24、26、42、44、45、46、47、48 ゲイン手段、25、43 積分手段、27 加算手段、31 位置比例手段、32 速度演算手段、33 速度比例積分手段、41 比例微分手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control object, 2 Load machine, 3 Electric motor, 4 Torque control circuit, 5 Position detection circuit, 6 Acceleration detection circuit, 7, 7B, 7C Position control circuit, 8, 8B, 8C Vibration suppression circuit, 9 Subtraction means, 21, 21B correction variable calculation means, 22 multiplication means, 23, 24, 26, 42, 44, 45, 46, 47, 48 gain means, 25, 43 integration means, 27 addition means, 31 position proportional means, 32 speed calculation means, 33 Speed proportional integration means, 41 Proportional differentiation means.

Claims (4)

  1. 電動機の位置を検出する位置検出手段および入力される負荷機械または負荷機械を駆動する上記電動機の位置に対する位置参照信号と上記電動機の位置信号との偏差が小さくなるように上記電動機を制御するためのトルク指令信号を出力する位置制御手段を有する電動機制御装置において、
    上記負荷機械の加速度を検出する加速度検出手段と、
    上記電動機の位置信号に比例演算を施した信号と上記加速度検出手段から出力される加速度信号に比例積分演算を施した信号とを加算した補正変数に1つの調整ゲインを乗じることと同等な演算を行うことにより上記トルク指令信号を補正し、上記負荷機械または上記電動機の振動を抑制する補正信号を出力する振動抑制手段と、
    を有することを特徴とする電動機制御装置。
    Position detecting means for detecting the position of the motor and input load machine or for controlling the motor so that a deviation between a position reference signal for the position of the motor driving the load machine and a position signal of the motor is small. In the motor control device having position control means for outputting a torque command signal,
    Acceleration detecting means for detecting the acceleration of the load machine;
    An operation equivalent to multiplying a correction variable obtained by adding a signal obtained by performing a proportional operation on the position signal of the motor and a signal obtained by performing a proportional integration operation on the acceleration signal output from the acceleration detecting means by one adjustment gain. Vibration suppressing means for correcting the torque command signal by performing and outputting a correction signal for suppressing vibration of the load machine or the electric motor;
    An electric motor control device comprising:
  2. 上記位置制御手段は、負荷機械または負荷機械を駆動する電動機の位置信号に対する位置参照信号と上記電動機の位置信号を入力とし、少なくとも上記電動機の位置信号に対し、所定の比例ゲインの比例演算、所定の積分ゲインの積分演算、所定の微分ゲインの微分演算を施すことと同等な演算を行うことにより得られる上記トルク指令信号を出力し、
    上記振動抑制手段は、上記電動機の位置信号に対して上記位置制御手段の積分ゲインと同じゲインで比例演算を施した信号と、上記負荷機械の加速度信号に対して上記位置制御手段の比例ゲインと同じゲインで積分演算を施した信号と、上記負荷機械の加速度信号に対して所定のゲインで比例演算を施した信号とを加算することと同等な演算を行うことにより上記補正変数を出力する補正変数演算手段と、上記補正変数に対して上記調整ゲインを乗じることと同等な演算を行うことにより得られる上記補正信号を出力する乗算手段と、を有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 position control means inputs a position reference signal for a load machine or a position signal of an electric motor that drives the load machine and a position signal of the electric motor, and at least a proportional calculation of a predetermined proportional gain for the position signal of the electric motor, Output the torque command signal obtained by performing an operation equivalent to performing an integral operation of the integral gain and a differential operation of a predetermined differential gain,
    The vibration suppression means includes a signal obtained by performing a proportional operation on the position signal of the electric motor with the same gain as the integral gain of the position control means, and a proportional gain of the position control means with respect to an acceleration signal of the load machine. Correction that outputs the correction variable by performing an operation equivalent to adding a signal that has been integrated with the same gain and a signal that has been proportionally calculated with a predetermined gain to the acceleration signal of the load machine The variable calculation means and a multiplication means for outputting the correction signal obtained by performing a calculation equivalent to multiplying the correction variable by the adjustment gain. Electric motor control device.
  3. 上記所定のゲインは、上記微分ゲインから、上記トルク指令信号から上記電動機の位置信号までの伝達特性に表れる反共振周波数の逆数を二乗した値に上記積分ゲインを乗じた値を減算した値であることを特徴とする請求項2に記載の電動機制御装置。   The predetermined gain is a value obtained by subtracting a value obtained by multiplying the value obtained by squaring the reciprocal of the anti-resonance frequency expressed in the transfer characteristic from the torque command signal to the position signal of the motor from the differential gain by the integral gain. The motor control device according to claim 2, wherein
  4. 電動機の位置を検出する位置検出ステップと、
    入力される負荷機械または負荷機械を駆動する上記電動機の位置に対する位置参照信号と上記電動機の位置信号との偏差が小さくなるように上記電動機を制御するためのトルク指令信号を生成する位置制御ステップと
    を有する電動機制御方法において、
    上記負荷機械の加速度を検出する加速度検出ステップと、
    上記位置検出ステップで検出された上記電動機の位置信号に比例演算を施した信号と、上記加速度検出ステップで検出された加速度信号に比例積分演算を施した信号とを加算した補正変数を生成する補正変数生成ステップと、
    上記補正変数生成ステップで生成された上記補正変数に1つの調整ゲインを乗じることと同等な演算を行うことにより、上記位置制御ステップで生成された上記トルク指令信号を補正し、上記負荷機械または上記電動機の振動を抑制する補正信号を生成する振動抑制ステップと
    をさらに有することを特徴とする電動機制御方法
    A position detecting step for detecting the position of the electric motor;
    A position control step for generating a torque command signal for controlling the electric motor so that a deviation between a position reference signal with respect to the input load machine or the position of the electric motor driving the load machine and the position signal of the electric motor becomes small;
    In an electric motor control method having
    An acceleration detecting step for detecting the acceleration of the load machine;
    Correction that generates a correction variable obtained by adding a signal obtained by performing a proportional operation on the position signal of the motor detected in the position detection step and a signal obtained by performing a proportional integration operation on the acceleration signal detected in the acceleration detection step Variable generation step;
    The torque command signal generated in the position control step is corrected by performing an operation equivalent to multiplying the correction variable generated in the correction variable generation step by one adjustment gain, and the load machine or the A vibration suppression step for generating a correction signal for suppressing vibration of the electric motor;
    An electric motor control method, further comprising:
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