JP5578240B2 - Linear motor control device - Google Patents
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Description
この出願は、2010年10月26日出願の特願2010−239602の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。 This application claims the priority of Japanese Patent Application No. 2010-239602 filed on Oct. 26, 2010, which is incorporated herein by reference in its entirety.
この発明は、工作機械用の搬送装置や、産業機械における搬送装置、その他各種の機器の駆動に用いられる同期型の地上一次側離散配置リニアモータに適用されるリニアモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a linear motor control device applied to a synchronous ground primary-side linear arrangement linear motor used for driving a machine tool conveyance apparatus, an industrial machine conveyance apparatus, and other various devices.
リニアモータは、物流装置の搬送台車等において、その走行駆動等に広く用いられている(例えば、特許文献1)。リニアモータには、リニア誘導モータ(LIM)、リニア同期モータ(LSM)、リニア直流モータ等があるが、長距離の走行システムとして主に使用されているのは、リニア誘導モータである。リニア同期モータは、地上側にマグネットを配置してコイル側を移動する方式が大部分を占める。 Linear motors are widely used for traveling driving and the like in transport carts and the like of physical distribution devices (for example, Patent Document 1). The linear motor includes a linear induction motor (LIM), a linear synchronous motor (LSM), a linear direct current motor, and the like, but the linear induction motor is mainly used as a long-distance traveling system. Most of the linear synchronous motors have a system in which a magnet is arranged on the ground side and moves on the coil side.
なお、リニア同期モータにおいて、部分的に地上側に1次コイルを離散配置した例はあるが(例えば、特許文献2)、リニア同期モータは曲線路や経路端部での補助的な使用であり、基本的にはリニア誘導モータを用いている。また、非特許文献1には、加減速が必要な箇所のみ固定子を配置した地上一次型間欠配置(離散配置)リニア同期モータに関し、モデル化について記載されている。
In addition, although there is an example in which primary coils are partially discretely arranged on the ground side in a linear synchronous motor (for example, Patent Document 2), the linear synchronous motor is an auxiliary use at a curved path or a path end. Basically, a linear induction motor is used. Further, Non-Patent
リニア誘導モータは推力が低くて走行性能の向上が困難である。そのため、工作機械のローダとなる搬送装置等への適用において、リニア同期モータの採用を試みた。従来のリニア同期モータは、地上側にマグネットを配置してコイル側を移動する方式が大部分を占める。しかし、コイル側を移動させるには、可動子に給電が必要であり、可動子への配線の都合上、無端経路での走行が不能であるなど、走行経路が限られたり、給電系が複雑化したりする。このため、リニア同期モータにおいて、経路全長に渡り、地上側に1次コイルを配置することを試みた。しかし、地上側に1次コイルを配置する場合、従来のリニアモータのように、移動経路の全長に渡って連続してコイルを配置するのでは、コイルの使用量が増えてコストが増大する。 The linear induction motor has a low thrust and it is difficult to improve the running performance. For this reason, a linear synchronous motor has been tried to be applied to a transfer device that becomes a loader of a machine tool. Most conventional linear synchronous motors have a magnet moving on the ground side and moving on the coil side. However, in order to move the coil side, power must be supplied to the mover. Due to the wiring to the mover, the travel route is limited and the power supply system is complicated. Or For this reason, in a linear synchronous motor, it tried to arrange | position a primary coil on the ground side over the full path length. However, when the primary coil is disposed on the ground side, if the coil is continuously disposed over the entire length of the movement path as in the conventional linear motor, the amount of use of the coil increases and the cost increases.
このような課題を解消する同期形リニアモータとして、それぞれが独立した1台のリニアモータの一次側の電機子として機能可能な電機子からなる複数の個別モータを、可動子の移動方向に、経路全長に渡って間隔を開けて配列した離散配置のリニア同期モータを考えた。この構成によると、個別モータが離散配置されるため、コイルの使用量が削減できて、コスト低下が図れる。 As a synchronous linear motor that solves such problems, a plurality of individual motors composed of armatures that can function as the primary armature of one independent linear motor are routed in the moving direction of the mover. We considered a discretely arranged linear synchronous motor arranged at intervals over the entire length. According to this configuration, since the individual motors are discretely arranged, the amount of coil used can be reduced, and the cost can be reduced.
しかし、離散配置リニアモータ特有の問題として、インダクタンスや誘起電圧が、個別モータに対する可動子の位置によって変化し、また個別モータ端部における外乱(例えば、コギング力)も生じる。これらは、モータを制御する上で大きな外乱となる。この問題は、非特許文献1に触れられているが、その影響を考慮した制御については、提案されていない。
However, as a problem peculiar to the discretely arranged linear motor, the inductance and the induced voltage change depending on the position of the mover with respect to the individual motor, and disturbance (for example, cogging force) occurs at the end of the individual motor. These are great disturbances in controlling the motor. Although this problem is mentioned in
この発明の目的は、コイル使用量の削減や給電形式上で有利となる個別モータの地上離散配置形式を採用しながら、個別モータに対する可動子の位置に対する誘起電圧の変化に対応した円滑な移動制御が行えるリニアモータ制御装置を提供することである。 The object of the present invention is to achieve smooth movement control corresponding to changes in the induced voltage with respect to the position of the mover relative to the individual motor, while adopting the ground discrete arrangement form of the individual motor which is advantageous in terms of reduction of coil usage and power supply type. It is providing the linear motor control apparatus which can perform.
この発明のリニアモータ制御装置を実施形態に用いた符号を付して説明する。
なお、この明細書では、速度検出値を示す「x・」の符号につき、図では分かり易いように「・」を「x」の文字の上側に付したが、明細書中では、使用可能な文字の制限上、「x」の文字の右上に「・」を付して「x・」と示した。The linear motor control device of the present invention will be described with reference numerals used in the embodiments.
In this specification, for the sign of “x · ” indicating the speed detection value, “·” is added above the letter “x” for easy understanding in the figure, but it can be used in the specification. on the character limit, indicated by "x," denoted by the "-" in the upper right corner of the letter "x".
この発明のリニアモータ制御装置は、3相の各相のコイルが直線方向に並び1台のリニアモータ(1)の一次側の電機子として機能可能な複数の個別モータ(3)を、可動子(4)の移動経路に沿って間隔を開けて配置し、前記可動子(4)を永久磁石で構成した同期型のリニアモータ(1)を制御する装置であって、前記各個別モータ(3)をそれぞれ制御する複数の個別モータ制御手段(6)と、入力された位置指令に応じて前記各個別モータ(3)に位置指令を分配する統括制御手段(7)とを備える。前記各個別モータ制御手段(6)は、位置制御および速度制御の両方または位置制御のみを行う位置・速度制御手段(17)と、電流制御を行う電流制御手段(13)とを有し、さらに、前記各個別モータ制御手段(6)に、前記個別モータ(3)の各相の電流成分を検出する電流検出手段(14)と、前記可動子(4)の位置および速度をそれぞれ検出する位置検出手段(15)および速度検出手段(16)とを設ける。前記電流制御手段(14)は、前記位置・速度制御手段(17)から与えられる推力電流指令値であるq軸電流指令値iq*に対して、前記電流検出手段(14)の検出値から得られる個別モータ(3)のq軸電流検出値iqが追随するように制御するq軸電圧指令値Vq′を出力する推力電流制御部(18)と、設定された磁束電流指令値であるd軸電電流値id*に対して、個別モータ(3)のd軸電流検出値idが追随するように制御するd軸電圧指令値Vd′を出力する磁束電流制御部(19)と、これらq軸電圧指令値Vq′とd軸電圧指令値Vd′とを、個別モータ(3)の各相の座標の指令値に変換する座標変換部(20)と、この座標変換部(20)の出力を個別モータ(3)の駆動電流に変換する電力変換部(21)とを有するベクトル制御形式である。この構成において、前記推力電流制御部(18)で出力されて前記座標変換部(20)に入力するq軸電圧指令値Vq′に対して、速度検出手段(16)で検出された可動子(4)の速度検出値x・と、定められた誘起電圧定数Φとで得られる電圧補償値Φx・を加算する誘起電圧補償手段(31)を設けている。The linear motor control device according to the present invention comprises a plurality of individual motors (3) each having three phases of coils arranged in a linear direction and functioning as a primary armature of one linear motor (1). (4) A device for controlling a synchronous linear motor (1) arranged at intervals along the movement path and having the mover (4) made of a permanent magnet, each of the individual motors (3 ) And a general control means (7) for distributing the position command to the individual motors (3) according to the input position command. Each individual motor control means (6) has a position / speed control means (17) that performs both position control and speed control or only position control, and a current control means (13) that performs current control, The individual motor control means (6) includes a current detection means (14) for detecting a current component of each phase of the individual motor (3) and a position for detecting the position and speed of the mover (4). A detection means (15) and a speed detection means (16) are provided. The current control means (14) uses the detected value of the current detection means (14) with respect to the q-axis current command value i q * which is a thrust current command value given from the position / speed control means (17). A thrust current control unit (18) for outputting a q-axis voltage command value V q ′ for controlling the q-axis current detection value i q of the obtained individual motor (3) to follow, and a set magnetic flux current command value A magnetic flux current control unit (19) that outputs a d-axis voltage command value V d ′ that controls the detected d-axis current value i d of the individual motor (3) to follow a certain d-axis current value i d *. ), A coordinate conversion unit (20) that converts the q-axis voltage command value V q ′ and the d-axis voltage command value V d ′ into command values of the coordinates of each phase of the individual motor (3), and the coordinates A power converter (21) that converts the output of the converter (20) into a drive current for the individual motor (3) A vector control type. In this configuration, the mover detected by the speed detector (16) with respect to the q-axis voltage command value V q ′ output from the thrust current controller (18) and input to the coordinate converter (20). There is provided an induced voltage compensation means (31) for adding the detected voltage value x · of (4) and the voltage compensation value Φx · obtained by the determined induced voltage constant Φ.
ベクトル制御は、モータの電流や鎖交磁束をベクトルの瞬時値として把握し、それらのベクトルを瞬時値で制御することで、モータの瞬時推力を指令に追従させる技術であり、効率の良い制御が可能であるため、回転型モータの制御において広く採用されている。この発明では、前記推力電流制御部、磁束電流制御部、および座標変換部によりベクトルが成される。しかし、一次側の電機子である個別モータ(3)を、地上側に間隔を開けて設置した離散配置リニアモータ(1)では、個別モータ(3)に対する可動子(4)の位置によってインダクタンスが変化し、誘起電圧が変化する。これらの変化に対する制御は、一般的なベクトル制御だけでは、適切に行うことができない。 Vector control is a technology that grasps motor current and flux linkage as instantaneous values of vectors, and controls those vectors with instantaneous values to make the instantaneous thrust of the motor follow the command. Since it is possible, it is widely used in the control of rotary motors. In the present invention, a vector is formed by the thrust current control unit, the magnetic flux current control unit, and the coordinate conversion unit. However, in the discretely arranged linear motor (1) in which the individual motor (3) which is the armature on the primary side is installed on the ground side with an interval, the inductance varies depending on the position of the mover (4) with respect to the individual motor (3). Change and the induced voltage changes. Control for these changes cannot be appropriately performed by general vector control alone.
これにつき、上記構成によると、推力電流制御部(18)で出力されて前記座標変換部(20)に入力するq軸電圧指令値Vq′に対して、前記速度検出手段(16)で検出された可動子(4)の速度検出値sと、定められた誘起電圧定数Φとで得られる電圧補償値Φsを加算する誘起電圧補償手段(31)を設けたため、可動子(4)の位置によるインダクタンス変化、誘起電圧変化に対して、q軸電圧指令値Vq′を適切に補償し、可動子(4)の円滑な動作が得られる。また、制御対象となるリニアモータ(1)は、固定側として、一次側の電機子からなる個別モータ(3)を離散配置したため、コイル使用量が少なくて済み、かつ移動側に給電する場合に比べて給電系が簡素にできると言う離散配置リニアモータ(1)の利点を得ることができる。 誘起電圧補償手段(31)で用いる前記誘起電圧定数Φは、個別モータの可動子移動方向の中間部では一定値とし、両端部では、前記個別モータ(3)と可動子(4)とが対向する対向面積に応じて変化して端側へ次第に小さくなる値とする。例えば、誘起電圧定数Φを台形状に変化する値としても良い。これにより、可動子(4)の位置による誘起電圧の変化に対応した円滑な移動制御を、演算処理能力の比較的低い処理装置を用いても可能となる簡単な制御で実現可能となる。 In this regard, according to the above configuration, the speed detection means (16) detects the q-axis voltage command value V q ′ output from the thrust current control section (18) and input to the coordinate conversion section (20). Since the induced voltage compensation means (31) for adding the voltage compensation value Φs obtained from the speed detection value s of the movable element (4) and the predetermined induced voltage constant Φ is provided, the position of the movable element (4) The q-axis voltage command value V q ′ is appropriately compensated for the inductance change and induced voltage change caused by the above, and smooth operation of the mover (4) can be obtained. Moreover, since the linear motor (1) to be controlled is discretely arranged with the primary side armature (3) as the fixed side, the coil usage is small, and the power is supplied to the moving side. In comparison, the advantage of the discretely arranged linear motor (1) that the power feeding system can be simplified can be obtained. The induced voltage constant Φ used in the induced voltage compensation means (31) is a constant value at the intermediate portion in the moving direction of the mover of the individual motor, and the individual motor (3) and the mover (4) face each other at both ends. The value changes according to the facing area and gradually decreases toward the end side. For example, the induced voltage constant Φ may be a value that changes to a trapezoidal shape. As a result, smooth movement control corresponding to changes in the induced voltage depending on the position of the mover (4) can be realized with simple control that can be performed even with a processing apparatus having a relatively low arithmetic processing capability.
この発明において、次の位置変化インダクタンス補償手段(32)を設けるのが良い。この位置変化インダクタンス補償手段(32)は、前記位置検出手段(15)で検出される可動子(4)の位置検出値xと、前記速度検出手段(16)で検出される可動子(4)の速度検出値sと、前記電流検出手段(1)で検出した電流値をq軸およびd軸の電流値に座標変換して得られるq軸電流検出値iqおよびd軸電流検出値idとによって、定められた演算式に従ってq軸電圧補償値およびd軸電圧補償値を演算する。前記推力電流制御部(18)で出力されて前記座標変換部(20)に入力するq軸電圧指令値Vq′に対して前記q軸電圧補償値を加算し、前記磁束電流制御部(19)で出力されて前記座標変換部(20)に入力するd軸電圧指令値Vd′に対して前記d軸電圧補償値を加算する。In the present invention, the following position change inductance compensation means (32) may be provided. The position change inductance compensation means (32) includes a position detection value x of the mover (4) detected by the position detection means (15) and a mover (4) detected by the speed detection means (16). Q-axis current detection value i q and d-axis current detection value i d obtained by converting the current detection value s of the current and the current value detected by the current detection means (1) into the q-axis and d-axis current values. The q-axis voltage compensation value and the d-axis voltage compensation value are calculated according to the determined calculation formula. The q-axis voltage compensation value is added to the q-axis voltage command value V q ′ output from the thrust current control unit (18) and input to the coordinate conversion unit (20), and the magnetic flux current control unit (19 ) And the d-axis voltage compensation value is added to the d-axis voltage command value V d ′ output to the coordinate conversion unit (20).
このように、q軸電圧補償値およびd軸電圧補償値を演算し、q軸電圧指令値Vq′およびd軸電圧指令値Vd′を補償することで、可動子(4)の位置によるインダクタンス変化に対して、q軸電圧指令値Vq′およびd軸電圧指令値Vd′を適切に補償し、可動子(4)のより円滑な動作を得ることができる。Thus, by calculating the q-axis voltage compensation value and the d-axis voltage compensation value and compensating the q-axis voltage command value V q ′ and the d-axis voltage command value V d ′, the position depends on the position of the movable element (4). The q-axis voltage command value V q ′ and the d-axis voltage command value V d ′ are appropriately compensated for the inductance change, and a smoother operation of the mover (4) can be obtained.
この発明において、前記位置・速度制御手段(17)から与えられた推力電流指令値に対して、定められたコギング補償電流値icoggingを減算し、前記推力電流制御部に(18)入力する前記q軸電流指令値iq*とするコギング補償手段(33)を設けるのが良い。適切なコギング軽減ができるコギング補償電流値icoggingは、可動子(4)の位置により一義的に決まるため、予め試験等で求めるとこができる。その求まった値でコギング補償を行うことで、個別モータ(3)の離散配置に起因するコギングを軽減することができる。In the present invention, the predetermined cogging compensation current value i cogging is subtracted from the thrust current command value given from the position / speed control means (17), and (18) is input to the thrust current control unit. It is preferable to provide cogging compensation means (33) for setting the q-axis current command value i q *. Cogging compensation current value i cogging allows for adequate cogging mitigation, because uniquely determined by the position of the movable element (4), it is Toko determined in advance by tests and the like. By performing the cogging compensation with the obtained value, the cogging due to the discrete arrangement of the individual motors (3) can be reduced.
この発明において、前記位置変化インダクタンス補償手段(32)が加算するq軸電圧補償値d軸電圧補償値は、次式(5q),(5d)によって定まる値である。
τp:可動子の1磁極対のピッチ
Ld:L−M
Lq:L−M
L:各相の自己インダクタンス
M:各相間の相互インダクタンス
これにより、可動子(4)の位置によるインダクタンスの変化に対応した円滑な移動制御を、演算処理能力の比較的低い処理装置を用いても可能となる簡単な制御で実現可能となる。In the present invention, the q-axis voltage compensation value added by the position change inductance compensation means (32) is a value determined by the following equations (5q) and (5d).
τ p : pitch of one pair of magnetic poles of the mover L d : LM
L q : LM
L: Self-inductance of each phase M: Mutual inductance between phases Thus, smooth movement control corresponding to the change in inductance depending on the position of the mover (4) can be performed using a processing device having a relatively low processing capacity. This can be realized by simple control that is possible.
請求の範囲および/または明細書および/または図面に開示された少なくとも2つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の2つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。 Any combination of at least two configurations disclosed in the claims and / or the specification and / or drawings is included in the present invention. In particular, any combination of two or more of each claim in the claims is included in the present invention.
この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。
この発明の一実施形態を図1ないし図13と共に説明する。図1は、制御対象となるリニアモータ1と、リニアモータ制御装置2とでなるリニアモータシステムを示す。リニアモータ1は、リニア同期モータ(LSM)であって、それぞれが独立した1台のリニアモータの一次側の電機子として機能可能な電機子からなる地上側の複数の個別モータ3を、可動子4の移動方向Xに間隔を開けて設置した離散配置リニアモータである。個別モータ3は、可動子4の移動範囲の全体に渡って配列する。各個別モータ3は、可動子4のレール(図示せず)を有する共通のフレーム5に設置されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a linear motor system including a
フレーム5には、この他に、各個別モータ3毎に、可動子4の位置を検出する位置検出器となるセンサ15が設置される。なお、センサ15は、図1では図示の便宜上、個別モータ3間に示しているが、実際には、可動子移動方向(X方向)につき、個別モータ3と同じ位置に配置され、個別モータ3よりも若干長い範囲で位置検出が可能なリニアセンサ15が用いられる。可動子4は、永久磁石からなるN,Sの磁極を可動子基体4aに移動方向Xに並べて複数設けたものであり、前記フレーム5に設けられたレール(図示せず)によって進退自在に案内される。可動子4は、複数の個別モータ3間に渡る長さに形成されている。
In addition to this, a
各個別モータ3は、例えば図2(A)および(B)に示すように、各層の磁極となる複数のコイル3aとコア3bを、前記移動方向Xに並べたものである。各コア3bは、共通の本体部からくし歯状に突出した部分で構成される。この例では、3相の交流電流で駆動するものとされ、その各相(U,V,W相)毎に一つの電極を設けた3極の一次側の電機子とされている。なお、個別モータ3は、各相(U,V,W相)毎に複数の電極を設け、相数の整数倍の電極を有する電機子としても良い。
Each
図1において制御系を説明する。制御装置2は、各個別モータ3をそれぞれ制御する複数の個別モータ制御手段6と、これら複数の個別モータ制御手段6に位置指令を与える一つの統括制御手段7とを備える。統括制御手段7は、弱電系の回路素子や、コンピュータおよびそのプログラムの一部等で構成される。統括制御手段7は、リニアモータ全体の移動範囲を各個別モータ3毎に区分した担当範囲を記憶していて、上位制御手段(図示せず)から入力された位置指令の指令位置を、各個別モータ3に対応する位置指令に変換して与える。各個別モータ3に対応する位置指令は、その個別モータ3の座標に座標変換した指令とされる。
The control system will be described with reference to FIG. The
各個別モータ制御手段6は、モータ電流を個別モータに流す強電系のモータ駆動回路と、このモータ駆動回路を制御する弱電系の制御部(図示せず)とでなる。弱電系の制御部は、マイクロコンピュータおよびそのプログラムや回路素子によって構成され、図3に示すフィードバック制御を行う。 Each individual motor control means 6 includes a high-electric motor driving circuit for supplying a motor current to the individual motor, and a weak electric control unit (not shown) for controlling the motor driving circuit. The weak electric system control unit is constituted by a microcomputer and its program and circuit elements, and performs feedback control shown in FIG.
図3において、個別モータ制御手段6は、それぞれ位置,速度,電流のフィードバック制御を行う位置制御手段11と、速度制御手段12と、電流制御手段13とを有し、位置ループ、速度ループ、および電流ループを有するカスケード制御のフィードバック制御を行う。位置制御手段11は、個別モータ3に対する可動子4の現在位置を検出する前記センサ15の検出値と位置指令の指令値との偏差に応じ、定められた位置ループゲインのフィードバック制御を行う。位置制御手段11は、その出力として速度指令値を出力する。
In FIG. 3, the individual motor control means 6 has a position control means 11, a speed control means 12, and a current control means 13 for performing feedback control of position, speed, and current, respectively, and a position loop, speed loop, and Performs feedback control of cascade control having a current loop. The position control means 11 performs feedback control of a predetermined position loop gain according to the deviation between the detected value of the
速度制御手段12は、速度検出手段16を経て得られる可動子4の速度検出値と、速度指令値との偏差に応じ、定められた速度ループゲインのフィードバック制御を行う。速度制御手段12は、その出力として電流指令値を出力する。速度検出手段16は、この例では、センサ15の位置検出値から速度を求める微分手段等からなるが、センサ15とは別に設けられて速度を直接に検出するものであっても良い。なお、これら位置制御手段11と速度制御手段12とを合わせた手段を、位置・速度制御手段17と称す。この実施形態では、位置制御および速度制御を行うようにしたが、位置・速度制御手段17は、速度制御を行わずに位置制御だけを行うものとしても良い。
The speed control means 12 performs feedback control of a predetermined speed loop gain according to the deviation between the speed detection value of the
電流制御手段13は、個別モータ3に印加される駆動電流を電流検出器等の電流検出手段14で検出して、電流検出値と電流指令値との偏差に応じた電流指令値を、定められ電流ループゲインを用いて生成し、モータ駆動電流を制御する。電流検出手段14は、詳しくは前記駆動電流の各相の成分を検出するものであり、3相のうちの2相の検出を行う相電流検出部14a,14b(図4)を有する。2相分の検出を行えれば、残り1相の電流成分は計算により求まる。
The current control means 13 detects the drive current applied to the
図4は、図3の電流制御手段13の詳細を示す。電流制御手段13は、ベクトル制御を行う制御手段であって、この発明,実施形態の特徴となる各種の補償手段を有するが、説明の簡明化のために、まず、図4から各補償手段31〜33を省略した、ベクトル制御の基本構成を、図5を用いて説明する。 FIG. 4 shows details of the current control means 13 of FIG. The current control means 13 is a control means for performing vector control, and has various compensation means that characterize the present invention and the embodiment. For simplification of the description, first, each compensation means 31 from FIG. A basic configuration of vector control in which ~ 33 is omitted will be described with reference to FIG.
この電流制御手段13は、基本構成として、推力電流制御部18と、磁束電流制御部19と、座標変換部20と、電力変換部21とを有する。推力電流制御部18は、前記位置・速度制御手段17の速度制御手段12から与えられる推力電流指令値であるq軸電流指令値iq*に対して、電流検出手段14の検出値から、検出座標αβ変換部22および検出座標dq変換部23を介して得られる個別モータ3のq軸電流検出値iqが追随するように制御する手段であり、出力としてq軸電圧指令値Vq′を出力する。推力電流制御部18は、q軸電流検出値iqを減算する減算部18aと、減算部18aの出力を制御する演算部18bとでなる。The
磁束電流制御部19は、磁束電流指令値設定手段29に設定された磁束電流指令値であるd軸電流値id*に対して、電流検出手段14の検出値から、検出座標αβ変換部22および検出座標dq変換部23を介して得られる個別モータ3のd軸電流検出値idが追随するように制御する手段であり、出力としてd軸電圧指令値Vd′を出力する。磁束電流指令値設定手段29は、個別モータ3のモータ特性等に応じて適宜設定されるが、通常は、d軸電電流値id*を「0」に設定する。磁束電流制御部19は、d軸電流検出値idを減算する減算部19aと、減算部19aの出力を制御する演算部19bとでなる。The magnetic flux
前記検出座標αβ変換部22は、個別モータ3のU相,V相,W相を流れる電流ia,ib,icの検出値を、静止直交2相座標成分の実電流(α軸上の実電流、およびβ軸上の実電流)の検出値iα,iβに変換する手段である。検出座標dq変換部23は、可動子4の位相に基づき、前記静止直交2相座標成分の実電流の検出値iα,iβを、q,d軸上の検出値iq,idに変換する手段である。q軸とは、リニアモータの進行方向の軸であり、d軸はq軸に直交する方向の軸である。検出座標dq変換部23に入力される可動子位相は、位置検出器であるセンサ15の出力を、磁極テーブル24およびsin/cos変換部25で変換して得た位相の検出値である。磁極テーブル24は、センサ15から得られる直線位置の検出値を、電気角θに変換するテーブルである。sin/cos変換部25は、磁極テーブル24で出力される電気角θにつき、cos,sin間で変換する手段である。The detected coordinate
前記推力電流制御部18および磁束電流制御部19の各演算部18b,19bは、例えば、定められた演算式により、PID制御(比例積分微分制御)を行う。
この演算式として、例えば次式が用いられる。
なお、Kpは比例制御のゲイン、Kiは積分制御のゲイン、Kdは微分制御のゲインである。The
As this arithmetic expression, for example, the following expression is used.
K p is a proportional control gain, K i is an integral control gain, and K d is a differential control gain.
前記座標変換部20は、αβ変換部20aと、abc変換部20bとでなる。αβ変換部20aは、q軸電圧指令値Vqおよびd軸電圧指令値Vdを、可動子位相に基づき、前記固定2層座標成分の実電圧の指令値Vα,Vβに変換する手段である。可動子位相は、前記センサ15の位置検出値から、前記磁極テーブル24およびsin/cos変換部25を介して得る。abc変換部20bは、αβ変換部20aの出力する実電圧の指令値Vα,Vβを、個別モータ3のU相,V相,W相を制御する電圧指令値Va,Vb,Vcに変換する手段である。The coordinate
電力変換部21は、座標変換部20の出力を個別モータ3の駆動電流に変換する手段であり、インバータ21aとこのインバータ21aを制御する出力制御部21bとでなる。出力制御部21bは、インバータ21aによる出力される電力を制御できるものであれば良く、特に制御形式は問わないが、例えばパルス幅変調(PWM)を行う手段とされる。
The
図4に示す実施形態の電流制御手段13は、図5と共に前述したベクトル制御を基本とし、誘起電圧補償手段31、位置変化インダクタンス補償手段32、およびコギング補償手段33を設けたものである。 The current control means 13 of the embodiment shown in FIG. 4 is based on the vector control described above with reference to FIG. 5 and includes an induced voltage compensation means 31, a position change inductance compensation means 32, and a cogging compensation means 33.
誘起電圧補償手段31は、推力電流制御部18で出力されて座標変換部20に入力するq軸電圧指令値Vq′に対して、速度検出手段16で検出された可動子4の速度検出値x・と、定められた誘起電圧定数Φとで得られる電圧補償値を加算する手段である。この誘起電圧補償値は、可動子の速度検出値x・と誘起電圧定数Φとの積、Φx・とする。誘起電圧補償手段31は、電圧補償値Φx・を演算する演算部31aと、この演算した電圧補償値Φx・を加算する加算部31bとでなる。The induced
位置変化インダクタンス補償手段32は、演算部32aと2つの加算部32b,32cとでなる。演算部32aは、位置検出手段であるセンサ15で検出される可動子4の位置検出値xと、前記速度検出手段16で検出される可動子の速度検出値x・と、電流検出手段14で検出した電流値をq軸およびd軸の電流値に座標変換して得られるq軸電流検出値iqおよびd軸電流検出値idとによって、定められた演算式に従ってq軸電圧補償値およびd軸電圧補償値を演算する。加算部32bは、前記推力電流制御部18で出力されて前記座標変換部20に入力するq軸電圧指令値Vq′に対して、演算部32aで演算されたq軸電圧補償値を加算する。加算部32cは、前記磁束電流制御部19で出力されて前記座標変換部20に入力するd軸電圧指令値Vd′に対して、演算部32aで演算されたd軸電圧補償値を加算する。The position change inductance compensation means 32 includes a
位置変化インダクタンス補償手段32の演算部32aは、例えば次式(5q),(5d)の演算を行う。
ただし、τpは可動子の1磁極対のピッチ、LdはL−M、LqはL−M、Lは各相の自己インダクタンス、Mは各相間の相互インダクタンスである。The
However, the tau p pitch of one magnetic pole pair of the movable element, the L d L-M, the L q L-M, L each phase of self-inductance, M is the mutual inductance between the phases.
コギング補償手段33は、位置・速度制御手段17から与えられた推力電流指令値に対して、定められたコギング補償電流値icoggingを減算し、前記推力電流制御部18に入力するq軸電流指令値iq*とする手段である。つまり、個別モータ3の端部での外乱を考慮して任意に定めた電流補償値icoggingだけ、q軸電流指令値から減算を行う。これにより、可動子4が個別モータ3に突入または突出する場合のコギングが緩和される。コギング補償手段33は、前記電流補償値icoggingを定めた電流補償値設定部33aと、前記減算を行う減算部33bとでなる。Cogging compensation means 33, to the thrust current command value given from the position and speed control means 17, subtracts the prescribed cogging compensation current value i cogging, q-axis current command to be input to the thrust
つぎに、上記各補償手段31〜33が必要となる理由と、これら補償手段31〜33の作用を説明する。まず、離散配置リニアモータにおける問題点を整理する。
(問題点1)
図6に示すように、永久磁石からなる可動子4の個別モータ3への突入・突出時において、コイルインダクタンスや鎖交磁束が位置で変化する。
(問題点2)
例えば、この変化は、図6において、可動子4の個別モータ3への突入時や突出時に、U相→V相→W相の順で変化する。また、逆走ではW相→V相→U相の順で変化する。
なお、Lu,Lv,Lwは、各相のコイルインダクタンスである。φfu,φfv,φfwは、可動子4と個別モータ3の各相が対向する範囲における鎖交磁束である。図6では、例として台形変化させている。また、同図は、各相の違いの考慮した変化を示す。Next, the reason why each of the compensation means 31 to 33 is required and the operation of the compensation means 31 to 33 will be described. First, problems in the discretely arranged linear motor are organized.
(Problem 1)
As shown in FIG. 6, when the
(Problem 2)
For example, in FIG. 6, this change changes in the order of the U phase → the V phase → the W phase when the
Note that L u , L v , and L w are coil inductances of the respective phases. φf u , φf v , and φf w are flux linkages in a range where the phases of the
上記問題点1,2を解決するための補償器を考えたが、これらの補償器の導入は、個別モータ制御手段6を構成するサーボアンプの性能(CPUの処理速度やメモリ容量)により導入が困難な場合がある。そこで、次の表1に各場合を示した4つの場合に分け、この実施形態では、場合(1)、(2)で補償器(補償手段31〜33)の導入を行った。表中の4つの場合(1)〜(4)は、理論上,精度が上がる補償器である。このうち、場合(1)、(2)は、サーボアンプ性能が低くても導入可能な補償器である。
Although the compensator for solving the
モータ端部とは、固定子(個別モータ)領域において、磁石(可動子)と固定子のかかり具合が完全対向でない状態のことを指す。
The motor end means a state in which the degree of engagement between the magnet (movable element) and the stator is not completely opposed in the stator (individual motor) region.
各相の違いを考慮しないものに関しては、図8(A)のようにパラメータが変化するとみなして補償器の導入を行う。各相の違いを考慮しない場合、同図のように、個別モータ3の端部でパラメータが変化する。図8(B)は、各相の違いを考慮した変化であり、比較のために示す。各相の違いを考慮すると、同図のように個別モータ3の中間でもパラメータが変化する。なお、Φf は、可動子4と個別モータ3が対向したときの個別モータ3側の鎖交磁束である。
For those that do not consider the difference between the phases, a compensator is introduced on the assumption that the parameters change as shown in FIG. When the difference between the phases is not taken into consideration, the parameter changes at the end of the
図7は、上記4つの場合(1)〜(4)のメモリやCPUへの負担と精度との関係を示す。サーボアンプへの負担を考えなくても良い状況であれば、場合(4)の補償器を用いることが計算上、理想である。しかし、場合(3)、(4)は、メモリやCPUへの負担が高い。そこで、この実施形態では、メモリやCPU等のサーボアンプへの負担を考慮し、場合(1)、(2)の補償とした。 FIG. 7 shows the relationship between the load on the memory and CPU and accuracy in the above four cases (1) to (4). If it is not necessary to consider the burden on the servo amplifier, it is ideal in calculation to use the compensator (4). However, in cases (3) and (4), the burden on the memory and CPU is high. Therefore, in this embodiment, in consideration of the burden on the servo amplifiers such as the memory and the CPU, the cases (1) and (2) are compensated.
図9と共に、誘起電圧補償のパラメータの説明をする。同図において、τpは、個別モータ3の磁石の1極辺りの長さであり、1磁極対のピッチと同じである。なお、磁極は等ピッチとしてある。x・は、図では台車速度と記したが、可動子4の速度であり、可動子4が台車等の走行体に設置されている場合、その走行体の速度である。φf1〜φf5は、1磁極対辺りの鎖交磁束である。個別モータ3の各相の電極のピッチは等しいものとする。この個別モータ3をモデル化すると、鎖交磁束φfおよび電圧Vq″は、図中にも示したように、次式のようになる。なお、nは個別モータ3と可動子4とが対向している部分の鎖交磁束の数であり、個別モータ3の両端部上にある磁極の鎖交磁束は、Φfn×対向面積比で計算する。The induced voltage compensation parameters will be described with reference to FIG. In the figure, τ p is the length of one magnet of the
以上のようにモデルを行うことで、鎖交磁束φfは、図10のような形で変化する。また、誘起電圧定数Φは、鎖交磁束φfに比例するため、同じく図10の形で表せる。なお同図は、速度x・が一定で、各相の違いは考慮していない。By performing the model as described above, the flux linkage φ f changes in a form as shown in FIG. Further, the induced voltage constant Φ is proportional to the flux linkage φ f, and therefore can be expressed in the form of FIG. In the figure, the speed x · is constant and the difference between the phases is not taken into consideration.
誘起電圧補償について説明する。鎖交磁束を直接に測定することは困難であるため、例えば、誘起電圧定数Φは、個別モータ3と可動子4が完全対向しているときに、速度x・〔m/sec〕で可動子4を走行させた時に発生する誘起電圧から求める。なお、このとき、可動子4は制御フリーで、別の駆動源(図示せず)を用いて引っ張る。このようにして、誘起電圧定数Φは、次式のように定まる。このようにして試験により求めた誘起電圧定数Φを、図4の誘起電圧補償手段31における計算に用いる。なお、上記の誘起電圧定数Φを実験的に求める方法は一例である。The induced voltage compensation will be described. Since it is difficult to directly measure the flux linkage, for example, the induced voltage constant Φ is the movable element at a speed x · [m / sec] when the
誘起電圧定数ΦのMAX値が求まると、端部は対向面積に応じて変化するため、前述の図10の図の形で書くことができる。図4の誘起電圧補償手段31で用いる誘起電圧定数Φは、このような位置に応じて可変となる値、つまり個別モータ3の両端で次第に小さくなる値とする。この可変の誘起電圧定数Φを用いる場合の位置のデータは、位置検出値xから得られる。
When the MAX value of the induced voltage constant Φ is obtained, the end portion changes in accordance with the facing area, and therefore can be written in the form of the above-described diagram of FIG. Induced voltage constant Φ used in the induced
性能面から理想的な誘起電圧補償について説明する。より精度の高い誘起電圧補償器を用いるためには、図11と共に示す、次のモデルを用いる必要がある。 The ideal induced voltage compensation will be described in terms of performance. In order to use an induced voltage compensator with higher accuracy, it is necessary to use the following model shown in FIG.
φfu,φfv,φfwに関しては、各相のモータが完全対応したときの、各相の鎖交磁束を最大とし、モータ端部では面積比に応じて値を変化するようなモデル化を行う。
For φ fu , φ fv , and φ fw , modeling is performed so that the interlinkage magnetic flux of each phase is maximized when the motor of each phase is fully supported, and the value changes according to the area ratio at the motor end. Do.
この場合の図4の誘起電圧補償手段31による計算は、誘起電圧係数Φにつき、図11のように個別モータ3の端部では、対向面積の面積比に応じて変化し、かつ各相の違いも考慮して変化する値とする。
In this case, the calculation by the induced voltage compensation means 31 in FIG. 4 shows that the induced voltage coefficient Φ varies according to the area ratio of the opposing areas at the end of the
図12と共にインダクタンス補償のパラメータを説明する。同図において、φu,φv,φwは、各相に電流が流れた時に発生する磁束を示す。これには、互いに影響を及ぼす項として、相互インダクタンスが入る。φu,φv,φwは、次式で示される。コイル抵抗Rは、例えば、どの相も同じとする。一例として、Ru=Rv=Rw=R、とする。The inductance compensation parameters will be described with reference to FIG. In the figure, φ u , φ v , and φ w indicate magnetic fluxes generated when a current flows in each phase. This includes mutual inductance as a term that affects each other. φ u , φ v , and φ w are expressed by the following equations. The coil resistance R is, for example, the same for all phases. As an example, R u = R v = R w = R.
この実施形態では、位置変化インダクタンス補償手段32によるインダクタンス補償は次の式で定まる値を用いる。
なお、上式のインダクタンス補償は、次式の関係式における、右辺の線で囲んだ項に相当する。このインダクタンス補償は、インダクタンスの変化を考慮しないと見なした補償であり、計算の負荷が小さくて済み、個別モータ制御手段6を構成するサーボアンプにおけるメモリやCPUの能力が低くても採用できる。 The inductance compensation in the above equation corresponds to the term enclosed by the line on the right side in the following relational equation. This inductance compensation is compensation that does not take into account changes in inductance, requires only a small calculation load, and can be employed even if the capacity of the memory or CPU in the servo amplifier constituting the individual motor control means 6 is low.
精度上で理想的なインダクタンス変化補償について説明する。より精度の高いインダクタンス変化補償器を用いるためには、次式のモデルを用いる必要がある。
インダクタンス変化の部分に関して式展開を行うと、次式のようになる。
When formula expansion is performed for the inductance change part, the following formula is obtained.
同図の式において、実線で囲んだ部分は、逆軸電流補償に係る部分であり、点線で囲んだ部分はLの位置・時間変化補償に係る部分である。これらの部分を、図4の位置変化インダクタンス補償手段32で用いる。なお、1点鎖線で囲んだ部分は、制御の時定数に関する項である。 In the formula of FIG. 6, the part surrounded by a solid line is a part related to the reverse axis current compensation, and the part surrounded by a dotted line is a part related to L position / time change compensation. These portions are used in the position change inductance compensation means 32 of FIG. In addition, the part enclosed with a dashed-dotted line is a term regarding the time constant of control.
コギング補償について説明する。図13に示すように、可動子4が個別モータ3に突入または突出する場合、可動子4と個別モータ3との間に引き込み力が発生し、外乱として制御に影響を与える。この外乱を予め予測してモデル化しておき、その分の外乱を考慮して電流指令を出すことで、引き込み力による外乱を抑えることができる。図4のコギング補償手段33は、この外乱を考慮して任意に定めた電流補償値icoggingだけ、q軸電流指令値から減算を行う。これにより、可動子4が個別モータ3に突入または突出する場合のコギングが緩和される。The cogging compensation will be described. As shown in FIG. 13, when the
上記モータのモデルや補償等の明確化のため、モータ回路方程式、誘起電圧、インダクタンス等につき、まとめ直して説明する。この実施形態における3相同期リニアモータの
電圧と電流の関係式を書き表すと、次の式となる。
交流の制御を直流とみなして簡単に行えるようにするため、3相の回転方程式を2相に座標変換すると、次式となる。
座標変換を行い、qd座標系でまとめると、次の式となる。
When coordinate transformation is performed and summarized in the qd coordinate system, the following expression is obtained.
上記の式の一部を、明確化のために拡大式して次に示す。
本来、離散リニアモータの端部において、個別モータ3の各相と対向する可動子4の鎖交磁束は、その対向面積に比例する。このことを考慮すると、より精度の高い誘起電圧補償器を作成することができる。しかし、アンプ性能によっては、数式を簡略化する必要がある。ここで、個別モータ3と可動子4とが完全に対向したとき、各相の鎖交磁束φfu=φfv=φfw=φfとなり、誘起電圧に関する項は次の式でまとめられる。Originally, the flux linkage of the
一般に、一次側電気子と永久磁石とが完全に対向したリニアモータや回転モータ等では、φfu=φfv=φfw=φfと置いても、その誤差は非常に小さい。
In general, in a linear motor, a rotary motor, or the like in which the primary-side electric element and the permanent magnet are completely opposed to each other, even if φ fu = φ fv = φ fw = φ f , the error is very small.
上記の式の一部を、明確化のために拡大式して次に示す。
インダクタンス行列(L5〜L8)について書き表すと、次の前半の式としてまとめることができる。さらに、(L5〜L8)に含まれるインダクタンス(L1〜L4)について書き表すと、次の後半の式となる。When the inductance matrix (L 5 to L 8 ) is written, it can be summarized as the following first half formula. Furthermore, when the inductances (L 1 to L 4 ) included in (L 5 to L 8 ) are written, the following latter half expression is obtained.
以上のことから、L5〜L8は各コイルの自己インダクタンス(Lu,Lv,Lw)と相互インダクタンス(Muv,Mvw,Mwu)からもとまる。つまり、この6つのインダクタンスに関して適切なモデル化を行うことで、より精度の高い補償器ができる。From the above, L 5 to L 8 are obtained from the self-inductance (L u , L v , L w ) and the mutual inductance (M uv , M vw , M wu ) of each coil. That is, a more accurate compensator can be obtained by appropriately modeling these six inductances.
各相の自己インダクタンスを(Lu=Lv=Lw)、相互インダクタンスを(Muv=Mvw=Mwu)としたとき、すなわち(L=Lu=Lv=Lw),(M=Muv=Mvw=Mwu)としたとき、
L5=L−M=Ld、
L6=0、
L7=0、
L8=L−M=Lq、
となり、次式で書き表すことができる。When the self-inductance of each phase is (L u = L v = L w ) and the mutual inductance is (M uv = M vw = M wu ), that is, (L = L u = L v = L w ), (M = M uv = M vw = M wu )
L 5 = L−M = L d ,
L 6 = 0,
L 7 = 0,
L 8 = L−M = L q ,
And can be written as:
この式のうち、次のように線で囲んだ部分を電圧補償することで、単純な一次遅れ系の形となり、制御が行い易くなる。
次に、図14,図15と共に、上記リニアモータ1およびリニアモータ制御装置を適用した搬送装置41および工作機械42からなる加工システムにつき説明する。図14に示すように、工作機械42は、図示の例では旋盤からなり、ベッド51上に、主軸からなるワーク支持手段52を支持する主軸台53と、加工手段であるタレット型の刃物台54とが設置されている。
Next, with reference to FIGS. 14 and 15, a description will be given of a machining system including the conveying
搬送装置41は、加工の素材となる被搬送物Wを搬送する走行体43を、レール44に走行自在に設置し、走行体43を走行駆動するモータとして、前記リニアモータ1を設けたものであり、工作機械42のワーク支持手段52に対して被搬送物Wの受渡しを行う。レール44は、支柱45aにより架設された水平なフレーム45に、長手方向に沿って設けられている。
The conveying
図15に示すように、走行体43は、レール44に案内される走行用の車輪61と、レール44の側面に転接して走行体43の幅方向の位置を規制するガイドローラ62とを有する。リニアモータ1は、フレーム46に設置された複数の個別モータ3と、走行体43に設置された可動子4とでなる。
As shown in FIG. 15, the traveling
走行体43には、走行方向(X方向)と直交する前後方向(Z方向)に進退する前後移動台46が搭載され、前後移動台46に昇降自在に設置された棒状の昇降体47の下端にワーク保持ヘッド48が設けられている。ワーク保持ヘッド48に、被搬送物保持手段である複数のチャック49が設けられている。前後移動台46は、走行体3に設置されたモータ等の駆動源(図示せず)により前後移動させられ、昇降体47は前後移動台46に設置されたモータ等の駆動源により昇降駆動される。チャック49は、シリンダ装置やソレノイド等の駆動源で開閉駆動されて被搬送物Wを保持するチャック爪(図示せず)を有している。
The traveling
このような工作機械42用の搬送装置41に、前記離散配置の同期型リニアモータ1を適用することで、そのコイル使用量の削減や給電形式上で有利となる効果が、効果的に発揮される。また、そのリニアモータ1の制御にこのリニアモータ制御装置を適用することで、誘起電圧の変化やインダクタンスの変化に対応する円滑な移動制御の効果が、効果的に発揮される。
By applying the discretely arranged synchronous
以上のとおり、図面を参照しながらこの発明の好適な実施形態を説明したが、この発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものもこの発明の範囲内に含まれる。 As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, but various additions, modifications, or deletions can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, such a thing is also included in the scope of the present invention.
1 リニアモータ
2 リニアモータ制御装置
3 個別モータ
4 可動子
5 フレーム
6 個別モータ制御手段
7 統括制御手段
11 位置制御手段
12 速度制御手段
13 電流制御手段
14 電流検出手段
15 センサ(位置検出手段)
16 速度検出手段
17 位置・速度制御手段
18 推力電流制御部
19 磁束電流制御部
20 座標変換部
21 電力変換部
31 誘起電圧補償手段
32 位置変化インダクタンス補償手段
33 コギング補償手段DESCRIPTION OF
16 speed detection means 17 position / speed control means 18 thrust
Claims (4)
前記各個別モータをそれぞれ制御する複数の個別モータ制御手段と、入力された位置指令に応じて前記各個別モータに位置指令を分配する統括制御手段とを備え、
前記各個別モータ制御手段が、位置制御および速度制御の両方または位置制御のみを行う位置・速度制御手段と、電流制御を行う電流制御手段とを有し、前記個別モータの各相の電流成分を検出する電流検出手段と、前記可動子の位置および速度をそれぞれ検出する位置検出手段および速度検出手段とを設け、
前記電流制御手段は、前記位置・速度制御手段から与えられる推力電流指令値であるq軸電流指令値iq*に対して、前記電流検出手段の検出値から得られる個別モータのq軸電流検出値iqが追随するように制御するq軸電圧指令値Vq′を出力する推力電流制御部と、設定された磁束電流指令値であるd軸電電流値id*に対して、個別モータのd軸電流検出値idが追随するように制御するd軸電圧指令値Vd′を出力する磁束電流制御部と、これらq軸電圧指令値Vq′とd軸電圧指令値Vd′とを、個別モータの各相の座標の指令値に変換する座標変換部と、この座標変換部の出力を個別モータの駆動電流に変換する電力変換部とを有するベクトル制御形式であり、 前記推力電流制御部で出力されて前記座標変換部に入力するq軸電圧指令値Vq′に対して、前記速度検出手段で検出された可動子の速度検出値x・と、定められた誘起電圧定数Φとで得られる電圧補償値Φx・を加算する誘起電圧補償手段を設け、 前記誘起電圧補償手段で用いる前記誘起電圧定数Φを、個別モータの可動子移動方向の中間部では一定値とし、両端部では前記個別モータと可動子とが対向する対向面積に応じて変化して端側へ次第に小さくなる値とする、
リニアモータ制御装置。 A plurality of individual motors that can function as the primary armature of one linear motor are arranged in a straight line with coils of each phase of three phases arranged at intervals along the moving path of the mover, and the movable A device for controlling a synchronous linear motor having a child composed of permanent magnets,
A plurality of individual motor control means for controlling each of the individual motors, and overall control means for distributing position commands to the individual motors in accordance with the input position commands,
Each individual motor control means has a position / speed control means for performing both position control and speed control or only position control, and a current control means for performing current control. A current detecting means for detecting, a position detecting means and a speed detecting means for detecting the position and speed of the mover, respectively;
The current control means detects a q-axis current of an individual motor obtained from a detection value of the current detection means with respect to a q-axis current command value i q * which is a thrust current command value given from the position / speed control means. A thrust current control unit that outputs a q-axis voltage command value V q ′ that is controlled so that the value i q follows, and an individual motor for a d-axis current value i d * that is a set magnetic flux current command value A magnetic flux current control unit that outputs a d-axis voltage command value V d ′ that is controlled so that the detected d-axis current value i d follows, and these q-axis voltage command value V q ′ and d-axis voltage command value V d ′. And a power conversion unit that converts the output of the coordinate conversion unit into a drive current of the individual motor, and Q-axis voltage output from the current control unit and input to the coordinate conversion unit Induced voltage compensation means for adding the detected value x · of the mover detected by the speed detecting means to the command value V q ′ and the voltage compensation value Φx · obtained from the determined induced voltage constant Φ. The induced voltage constant Φ used in the induced voltage compensation means is set to a constant value at an intermediate portion in the moving direction of the mover of the individual motor, and according to the facing area where the individual motor and the mover face at both ends. Change to a value that gradually decreases toward the end side,
Linear motor control device.
前記推力電流制御部で出力されて前記座標変換部に入力するq軸電圧指令値Vq′に対して前記q軸電圧補償値を加算し、前記磁束電流制御部で出力されて前記座標変換部に入力するd軸電圧指令値Vd′に対して前記d軸電圧補償値を加算する位置変化インダクタンス補償手段を設けた請求項1記載のリニアモータ制御装置。 The position detection value x of the mover detected by the position detection means, the speed detection value x · of the mover detected by the speed detection means, and the current value detected by the current detection means are q-axis and d-axis. A q-axis voltage compensation value and a d-axis voltage compensation value are calculated according to a predetermined calculation formula using the q-axis current detection value i q and the d-axis current detection value i d obtained by converting the coordinates into the current value of
The q-axis voltage compensation value is added to the q-axis voltage command value V q ′ output from the thrust current control unit and input to the coordinate conversion unit, and output from the magnetic flux current control unit to output the coordinate conversion unit. The linear motor control device according to claim 1, further comprising position change inductance compensation means for adding the d-axis voltage compensation value to the d-axis voltage command value V d ′ input to.
式(5q),(5d)によって定まる値である請求項1ないし請求項3のいずれか1項に
記載のリニアモータ制御装置。
τp:可動子の1磁極対のピッチ
Ld:L−M
Lq:L−M
L:各相の自己インダクタンス
M:各相間の相互インダクタンス The q-axis voltage compensation value added by the position change inductance compensation means and the d-axis voltage compensation value are values determined by the following expressions (5q) and (5d). Linear motor control device.
τ p : pitch of one pair of magnetic poles of the mover L d : LM
L q : LM
L: Self-inductance of each phase M: Mutual inductance between phases
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