JP5578240B2 - Linear motor control device - Google Patents

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Description

関連出願Related applications

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 Document 1 describes modeling for a ground primary type intermittent arrangement (discrete arrangement) linear synchronous motor in which a stator is arranged only at a place where acceleration / deceleration is necessary.

特開昭63−114887号公報JP-A-63-114887 特開2007−82307号公報JP 2007-82307 A

鈴木憲吏、金容載、百目鬼英雄共著,「永久磁石型リニア同期モータの間欠固定子配置間隔に関するモデル化」,電気学会リニアドライブ研究会,LD−07−35,2007年10月,pp17−pp22Suzuki Kengo, Kim Yong, Co-authored by Hideo Hyakume, “Modeling of Intermittent Stator Arrangement of Permanent Magnet Type Linear Synchronous Motor”, IEEJ Linear Drive Study Group, LD-07-35, October 2007, pp17-pp22

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 Non-Patent Document 1, no control has been proposed in consideration of the influence.

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。

Figure 0005578240

τp:可動子の1磁極対のピッチ
d:L−M
q: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).
Figure 0005578240

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に係るリニアモータ制御装置の全体構成を示すブロック図である。 (A)は、同そのリニアモータにおける個別モータの平面図で、(B)は、同断面図である。 同リニアモータ制御装置における個別モータ制御手段のブロック図である。 同リニアモータ制御装置における電流制御手段の詳細を示すブロック図である。 同電流制御手段から補償手段を省いた基本構成のブロック図である。 離散配置リニアモータにおけるインダクタンスおよび鎖交磁束の変化を示す説明図である。 補償の程度と制御手段の負担の関係を示す説明図である。 (A)は、インダクタンスおよび鎖交磁束の変化につき、各相の違いを考慮しない場合の説明図で、(B)は、各相の違いを考慮する場合の説明図である。 誘起電圧補償パラメータの説明図である。 誘起電圧定数の説明図である。 精度上で理想的な誘起電圧補償の説明図である。 インダクタンス補償パラメータの説明図である。 コギング補償の説明図である。 同実施形態のリニアモータ制御装置およびそのリニアモータを用いた搬送装置を含む加工システムの正面図である。 同搬送装置の破断平面図である。
The present invention will be more clearly understood from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments and drawings are for illustration and description only and should not be used to define the scope of the present invention. The scope of the invention is defined by the appended claims. In the accompanying drawings, the same part number in a plurality of drawings indicates the same part.
1 is a block diagram showing an overall configuration of a linear motor control device according to an embodiment of the present invention. (A) is a plan view of an individual motor in the linear motor, and (B) is a sectional view thereof. It is a block diagram of the individual motor control means in the linear motor control device. It is a block diagram which shows the detail of the current control means in the linear motor control apparatus. It is a block diagram of the basic composition which omitted the compensation means from the current control means. It is explanatory drawing which shows the change of the inductance and linkage flux in a discrete arrangement | positioning linear motor. It is explanatory drawing which shows the relationship between the grade of compensation, and the burden of a control means. (A) is explanatory drawing when the difference of each phase is not considered about the change of an inductance and a linkage flux, (B) is explanatory drawing when the difference of each phase is considered. It is explanatory drawing of an induced voltage compensation parameter. It is explanatory drawing of an induced voltage constant. It is explanatory drawing of ideal induced voltage compensation on accuracy. It is explanatory drawing of an inductance compensation parameter. It is explanatory drawing of cogging compensation. It is a front view of the processing system containing the linear motor control apparatus of the same embodiment, and the conveying apparatus using the linear motor. It is a fracture | rupture top view of the same conveying apparatus.

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 linear motor 1 to be controlled and a linear motor control device 2. The linear motor 1 is a linear synchronous motor (LSM), and a plurality of ground-side individual motors 3 each composed of an armature capable of functioning as a primary armature of an independent linear motor, 4 is a discretely arranged linear motor installed at intervals in the moving direction X of four. The individual motors 3 are arranged over the entire movement range of the mover 4. Each individual motor 3 is installed on a common frame 5 having a rail (not shown) of the mover 4.

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 sensor 15 serving as a position detector for detecting the position of the mover 4 is installed for each individual motor 3 in the frame 5. In FIG. 1, the sensor 15 is shown between the individual motors 3 for convenience of illustration. However, in actuality, the sensor 15 is disposed at the same position as the individual motor 3 in the moving element moving direction (X direction). A linear sensor 15 capable of detecting the position in a slightly longer range is used. The mover 4 is provided with a plurality of N and S magnetic poles made of permanent magnets arranged in the mover base 4a in the moving direction X, and is guided by a rail (not shown) provided on the frame 5 so as to be freely advanced and retracted. Is done. The mover 4 is formed to have a length extending between the plurality of individual motors 3.

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 individual motor 3 is formed by arranging a plurality of coils 3a and cores 3b serving as magnetic poles in each layer in the moving direction X, as shown in FIGS. Each core 3b is constituted by a portion protruding like a comb from a common main body. In this example, it is assumed that it is driven by a three-phase alternating current, and is a three-pole primary armature provided with one electrode for each phase (U, V, W phase). The individual motor 3 may be an armature provided with a plurality of electrodes for each phase (U, V, W phase) and having electrodes that are an integral multiple of the number of phases.

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 control device 2 includes a plurality of individual motor control means 6 that respectively control the individual motors 3, and one overall control means 7 that gives a position command to the plurality of individual motor control means 6. The overall control means 7 is composed of a weak electric circuit element, a computer, a part of its program, and the like. The overall control means 7 stores the assigned range obtained by dividing the movement range of the entire linear motor for each individual motor 3, and the command position of the position command input from the host control means (not shown) A position command corresponding to the motor 3 is converted and given. The position command corresponding to each individual motor 3 is a command obtained by coordinate conversion to the coordinates of the individual motor 3.

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 sensor 15 for detecting the current position of the movable element 4 with respect to the individual motor 3 and the command value of the position command. The position control means 11 outputs a speed command value as its output.

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 movable element 4 obtained through the speed detection means 16 and the speed command value. The speed control means 12 outputs a current command value as its output. In this example, the speed detection unit 16 includes a differentiation unit that obtains the speed from the position detection value of the sensor 15. However, the speed detection unit 16 may be provided separately from the sensor 15 and directly detect the speed. Note that a combination of the position control unit 11 and the speed control unit 12 is referred to as a position / speed control unit 17. In this embodiment, the position control and the speed control are performed. However, the position / speed control means 17 may perform only the position control without performing the speed control.

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 individual motor 3 by the current detection means 14 such as a current detector, and determines a current command value corresponding to the deviation between the current detection value and the current command value. Generated using current loop gain to control motor drive current. Specifically, the current detection means 14 detects components of each phase of the drive current, and includes phase current detection units 14a and 14b (FIG. 4) that detect two of the three phases. If detection for two phases can be performed, the current component of the remaining one phase can be obtained by calculation.

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 current control unit 13 includes a thrust current control unit 18, a magnetic flux current control unit 19, a coordinate conversion unit 20, and a power conversion unit 21 as a basic configuration. The thrust current control unit 18 detects the q-axis current command value i q *, which is the thrust current command value given from the speed control unit 12 of the position / speed control unit 17, from the detection value of the current detection unit 14. It is means for controlling the q-axis current detection value i q of the individual motor 3 obtained via the coordinate αβ conversion unit 22 and the detected coordinate dq conversion unit 23 to follow, and the q-axis voltage command value V q ′ is output as an output. Output. The thrust current control unit 18 includes a subtraction unit 18a that subtracts the q-axis current detection value i q and a calculation unit 18b that controls the output of the subtraction unit 18a.

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 current control unit 19 detects the detected coordinate αβ conversion unit 22 from the detection value of the current detection unit 14 with respect to the d-axis current value i d * which is the magnetic flux current command value set in the magnetic flux current command value setting unit 29. And a means for controlling the d-axis current detection value i d of the individual motor 3 obtained via the detected coordinate dq conversion unit 23 to follow, and outputs a d-axis voltage command value V d ′ as an output. The magnetic flux current command value setting means 29 is appropriately set according to the motor characteristics of the individual motor 3, but normally the d-axis electric current value i d * is set to “0”. Flux current controller 19, consisting of a subtraction unit 19a for subtracting the d-axis current detection value i d, a calculation section 19b for controlling the output of the subtraction unit 19a.

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 αβ converting unit 22 converts the detected values of the currents ia, ib, and ic flowing through the U phase, V phase, and W phase of the individual motor 3 into the actual current of the stationary orthogonal two-phase coordinate component (the actual current on the α axis). , And the actual current on the β-axis). Based on the phase of the mover 4, the detection coordinate dq conversion unit 23 converts the detection values iα and iβ of the actual current of the stationary quadrature two-phase coordinate component into detection values i q and i d on the q and d axes. Means. The q axis is an axis in the traveling direction of the linear motor, and the d axis is an axis perpendicular to the q axis. The mover phase input to the detection coordinate dq conversion unit 23 is a detected value of the phase obtained by converting the output of the sensor 15 which is a position detector by the magnetic pole table 24 and the sin / cos conversion unit 25. The magnetic pole table 24 is a table that converts the detected value of the linear position obtained from the sensor 15 into an electrical angle θ. The sin / cos conversion unit 25 is a means for converting between the cos and sin for the electrical angle θ output from the magnetic pole table 24.

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。

Figure 0005578240

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 calculation units 18b and 19b of the thrust current control unit 18 and the magnetic flux current control unit 19 perform PID control (proportional integral differential control), for example, by a predetermined calculation formula.
As this arithmetic expression, for example, the following expression is used.
Figure 0005578240

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 conversion unit 20 includes an αβ conversion unit 20a and an abc conversion unit 20b. αβ conversion unit 20a, the q-axis voltage command value V q and the d-axis voltage command value V d, based on the armature phase command value Vα of the actual voltage of the fixed two-layer coordinate components, is a means for converting the Vβ . The mover phase is obtained from the position detection value of the sensor 15 via the magnetic pole table 24 and the sin / cos converter 25. The abc converter 20b converts the actual voltage command values Vα and Vβ output from the αβ converter 20a into voltage command values Va, Vb and Vc for controlling the U phase, V phase and W phase of the individual motor 3. It is.

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 power conversion unit 21 is a means for converting the output of the coordinate conversion unit 20 into a drive current for the individual motor 3, and includes an inverter 21a and an output control unit 21b for controlling the inverter 21a. The output control unit 21b may be any unit as long as it can control the electric power output from the inverter 21a. The output control unit 21b is not particularly limited, and is, for example, means for performing pulse width modulation (PWM).

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 voltage compensator 31 detects the speed detection value of the mover 4 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. This is a means for adding a voltage compensation value obtained by x · and a predetermined induced voltage constant Φ. This induced voltage compensation value is the product of the detected velocity value x · of the mover and the induced voltage constant Φ, Φx · . Induced voltage compensating means 31, consisting of an arithmetic unit 31a for calculating a voltage compensation value [Phi] x ·, an adder 31b for adding the calculated voltage compensation value [Phi] x ·.

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 calculation unit 32a and two addition units 32b and 32c. The calculation unit 32a includes a position detection value x of the mover 4 detected by the sensor 15 as position detection means, a speed detection value x · of the mover detected by the speed detection means 16, and a current detection means 14. The q-axis voltage compensation value and the q-axis current detection value i q and the d-axis current detection value i d obtained by coordinate-converting the detected current value into the q-axis and d-axis current values according to a predetermined arithmetic expression, The d-axis voltage compensation value is calculated. The adder 32 b adds the q-axis voltage compensation value calculated by the calculator 32 a to the q-axis voltage command value V q ′ output from the thrust current controller 18 and input to the coordinate converter 20. . The adder 32 c adds the d-axis voltage compensation value calculated by the calculator 32 a to the d-axis voltage command value V d ′ output from the magnetic flux current controller 19 and input to the coordinate converter 20. .

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。

Figure 0005578240

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 calculation unit 32a of the position change inductance compensation unit 32 performs calculations of the following expressions (5q) and (5d), for example.
Figure 0005578240

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 current control unit 18 This is a means for setting the value i q *. That is, subtraction is performed from the q-axis current command value by a current compensation value i cogging arbitrarily determined in consideration of disturbance at the end of the individual motor 3. Thereby, cogging when the mover 4 enters or protrudes into the individual motor 3 is alleviated. The cogging compensation means 33 includes a current compensation value setting unit 33a that determines the current compensation value i cogging and a subtraction unit 33b that performs the subtraction.

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 mover 4 made of a permanent magnet enters and exits the individual motor 3, the coil inductance and the linkage flux change depending on the position.
(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 mover 4 enters the individual motor 3 or protrudes. In reverse running, the phase changes in the order of W phase → V phase → U phase.
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 movable element 4 and the individual motor 3 are opposed to each other. In FIG. 6, the trapezoid is changed as an example. Moreover, the figure shows the change which considered the difference of each phase.

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 above problems 1 and 2 was considered, the introduction of these compensators was introduced depending on the performance (CPU processing speed and memory capacity) of the servo amplifier constituting the individual motor control means 6. It can be difficult. Therefore, the cases are divided into four cases shown in Table 1 below. In this embodiment, the compensators (compensating means 31 to 33) are introduced in the cases (1) and (2). The four cases (1) to (4) in the table are compensators that theoretically improve accuracy. Of these, cases (1) and (2) are compensators that can be introduced even if the servo amplifier performance is low.

Figure 0005578240

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。
Figure 0005578240

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 individual motor 3 as shown in FIG. FIG. 8B shows changes taking into account the differences between the phases, and is shown for comparison. Considering the difference in each phase, the parameter changes even in the middle of the individual motor 3 as shown in FIG. Note that Φf is an interlinkage magnetic flux on the individual motor 3 side when the mover 4 and the individual motor 3 face each other.

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 individual motor 3 per pole and is the same as the pitch of one magnetic pole pair. The magnetic poles have an equal pitch. In the figure, x · represents the speed of the carriage, but is the speed of the movable element 4, and when the movable element 4 is installed on a traveling body such as a carriage, it is the speed of the traveling body. φ f1 to φ f5 are flux linkages around one magnetic pole pair. The pitch of the electrodes of each phase of the individual motor 3 is assumed to be equal. When this individual motor 3 is modeled, the interlinkage magnetic flux φ f and the voltage V q ″ are expressed by the following formulas as shown in the figure. Note that n represents the relationship between the individual motor 3 and the mover 4. It is the number of interlinkage magnetic fluxes of the opposing portions, and the interlinkage magnetic flux of the magnetic poles on both ends of the individual motor 3 is calculated by Φf n × opposed area ratio.

Figure 0005578240
Figure 0005578240

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 individual motor 3 and the movable element 4 are completely opposed to each other. 4 is obtained from the induced voltage generated when the vehicle 4 is run. At this time, the mover 4 is free of control and is pulled using another drive source (not shown). In this way, the induced voltage constant Φ is determined as follows: The induced voltage constant Φ obtained by the test in this way is used for calculation in the induced voltage compensation means 31 of FIG. The method for experimentally obtaining the induced voltage constant Φ is an example.

Figure 0005578240
Figure 0005578240

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 voltage compensating unit 31 in FIG. 4, a value is variable in response to such a position, that is, progressively smaller values at both ends of the individual motor 3. The position data when this variable induced voltage constant Φ is used is obtained from the position detection value x.

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.

Figure 0005578240

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。
Figure 0005578240

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 individual motor 3 as shown in FIG. The value will change in consideration of the above.

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.

Figure 0005578240
Figure 0005578240

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。

Figure 0005578240
In this embodiment, the inductance determined by the position change inductance compensating means 32 uses a value determined by the following equation.
Figure 0005578240

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.

Figure 0005578240
Figure 0005578240

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。

Figure 0005578240
The ideal inductance change compensation will be described in terms of accuracy. In order to use a more accurate inductance change compensator, it is necessary to use a model of the following equation.
Figure 0005578240

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。

Figure 0005578240


When formula expansion is performed for the inductance change part, the following formula is obtained.
Figure 0005578240


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 mover 4 enters or protrudes into the individual motor 3, a pulling force is generated between the mover 4 and the individual motor 3 and affects the control as a disturbance. This disturbance can be predicted and modeled in advance, and the disturbance due to the pulling force can be suppressed by issuing a current command in consideration of the disturbance. The cogging compensation means 33 in FIG. 4 performs subtraction from the q-axis current command value by a current compensation value i cogging arbitrarily determined in consideration of this disturbance. Thereby, cogging when the mover 4 enters or protrudes into the individual motor 3 is alleviated.

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。

Figure 0005578240
In order to clarify the motor model and compensation, the motor circuit equation, induced voltage, inductance, etc. will be summarized and explained. When the relational expression between the voltage and current of the three-phase synchronous linear motor in this embodiment is expressed, the following expression is obtained.
Figure 0005578240

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。

Figure 0005578240
In order to make it easy to control alternating current as direct current, coordinate transformation of the three-phase rotation equation into two phases yields the following equation.
Figure 0005578240

座標変換を行い、qd座標系でまとめると、次の式となる。

Figure 0005578240

When coordinate transformation is performed and summarized in the qd coordinate system, the following expression is obtained.
Figure 0005578240

上記の式の一部を、明確化のために拡大式して次に示す。

Figure 0005578240
A portion of the above equation is expanded for clarity and is shown below.
Figure 0005578240

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 mover 4 facing each phase of the individual motor 3 at the end of the discrete linear motor is proportional to the facing area. In consideration of this, an induced voltage compensator with higher accuracy can be created. However, depending on the amplifier performance, it is necessary to simplify the mathematical formula. Here, when the individual motor 3 and the mover 4 are completely opposed to each other, the interlinkage magnetic flux φ fu = φ fv = φ fw = φ f of each phase is obtained, and the term relating to the induced voltage is summarized by the following equation.

Figure 0005578240

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。
Figure 0005578240

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。

Figure 0005578240
A portion of the above equation is expanded for clarity and is shown below.
Figure 0005578240

インダクタンス行列(L〜L)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、(L〜L)に含まれるインダクタンス(L〜L)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.

Figure 0005578240
Figure 0005578240

以上のことから、L〜L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、
5=L−M=Ld
6=0、
7=0、
8=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:

Figure 0005578240
Figure 0005578240

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。

Figure 0005578240
In this equation, voltage compensation is performed on the portion surrounded by a line as follows, so that a simple first-order lag system is formed, and control is facilitated.
Figure 0005578240

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 device 41 and the machine tool 42 to which the linear motor 1 and the linear motor control device are applied. As shown in FIG. 14, the machine tool 42 is a lathe in the illustrated example, and on a bed 51, a spindle base 53 that supports a work support means 52 that is a spindle, and a turret-type tool post 54 that is a processing means. And are installed.

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 device 41 is configured such that a traveling body 43 that conveys a workpiece W that is a material for processing is installed on a rail 44 so that the traveling body 43 can freely travel, and the linear motor 1 is provided as a motor that drives the traveling body 43 to travel. Yes, the workpiece W is delivered to the workpiece support means 52 of the machine tool 42. The rail 44 is provided along a longitudinal direction on a horizontal frame 45 constructed by a column 45a.

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 body 43 includes traveling wheels 61 guided by the rails 44, and guide rollers 62 that are in contact with the side surfaces of the rails 44 and regulate the position in the width direction of the traveling body 43. . The linear motor 1 includes a plurality of individual motors 3 installed on the frame 46 and a mover 4 installed on the traveling body 43.

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 body 43 is mounted with a front / rear moving table 46 that moves back and forth in the front / rear direction (Z direction) orthogonal to the traveling direction (X direction), and the lower end of a rod-shaped lifting body 47 that is installed on the front / rear moving table 46 so as to be movable up and down. A work holding head 48 is provided. The work holding head 48 is provided with a plurality of chucks 49 serving as conveyance object holding means. The front / rear moving table 46 is moved back and forth by a drive source (not shown) such as a motor installed on the traveling body 3, and the elevating body 47 is driven up and down by a drive source such as a motor installed on the front / rear moving table 46. The The chuck 49 has a chuck claw (not shown) that is driven to open and close by a drive source such as a cylinder device or a solenoid and holds the conveyed object W.

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 linear motor 1 to the conveying device 41 for the machine tool 42 as described above, the advantageous effects of reducing the amount of coil usage and the power supply type are effectively exhibited. The Further, by applying this linear motor control device to the control of the linear motor 1, the effect of smooth movement control corresponding to the change of the induced voltage and the change of the inductance is effectively exhibited.

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 SYMBOLS 1 Linear motor 2 Linear motor control apparatus 3 Individual motor 4 Movable element 5 Frame 6 Individual motor control means 7 General control means 11 Position control means 12 Speed control means 13 Current control means 14 Current detection means 15 Sensor (position detection means)
16 speed detection means 17 position / speed control means 18 thrust current control section 19 magnetic flux current control section 20 coordinate conversion section 21 power conversion section 31 induced voltage compensation means 32 position change inductance compensation means 33 cogging compensation means

Claims (4)

3相の各相のコイルが直線方向に並び1台のリニアモータの一次側の電機子として機能可能な複数の個別モータを、可動子の移動経路に沿って間隔を開けて配置し、前記可動子を永久磁石で構成した同期型のリニアモータを制御する装置であって、
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.
前記位置検出手段で検出される可動子の位置検出値xと、前記速度検出手段で検出される可動子の速度検出値xと、前記電流検出手段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し、
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.
前記位置・速度制御手段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を設けた請求項2記載のリニアモータ制御装置。 A predetermined cogging compensation current value i cogging is subtracted from the thrust current command value given from the position / speed control means to obtain the q-axis current command value i q * to be input to the thrust current control unit. The linear motor control device according to claim 2, further comprising cogging compensation means. 前記位置変化インダクタンス補償手段が加算する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。
Figure 0005578240

τp:可動子の1磁極対のピッチ
d:L−M
q: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.
Figure 0005578240

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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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107104621A (en) * 2017-04-27 2017-08-29 上海新时达电气股份有限公司 The field weakening control method and device of the ac motor speed of service

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105591587A (en) * 2014-11-14 2016-05-18 中国航空工业第六一八研究所 Linear motor-based electro-mechanical actuator control system and control method
EP3024137B1 (en) * 2014-11-18 2017-05-17 Siemens Aktiengesellschaft Linear actuator with vibration damping in all control units
JP6704705B2 (en) 2015-10-22 2020-06-03 キヤノン株式会社 Movable magnet type linear motor control system and control method thereof
JP6899720B2 (en) * 2017-07-06 2021-07-07 日立Astemo株式会社 Linear motor system and compressor with it
JP6966344B2 (en) * 2018-02-01 2021-11-17 株式会社日立産機システム Magnetic pole position estimation method and control device
US11718482B2 (en) * 2020-08-31 2023-08-08 Rockwell Automation Technologies, Inc. System and method of monitoring disturbance force in an independent cart system, compensation of said disturbance force
CN112688607B (en) * 2020-12-15 2023-08-15 大国重器自动化设备(山东)股份有限公司 Servo motor and artificial intelligent robot
JP2023103594A (en) * 2022-01-14 2023-07-27 日立Astemo株式会社 Linear motor, electric suspension device including the same, and vibration control system
US20230382650A1 (en) * 2022-05-31 2023-11-30 Rockwell Automation Technologies, Inc. Automatic Tuning and Control of a Linear Drive Based Independent Cart System with Initial Value Compensation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001180479A (en) * 1999-12-28 2001-07-03 Kawasaki Heavy Ind Ltd Method and device for controlling home door system
JP2001275375A (en) * 2000-03-24 2001-10-05 Central Japan Railway Co Controller for speed electromotive force phase ar low speed
JP2006288076A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Toshiba Elevator Co Ltd Control unit
JP2010110145A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Nikon Corp Drive unit of ac motor, and drive control device equipped with the same
JP2010130740A (en) * 2008-11-26 2010-06-10 Toshiba Mach Co Ltd Movable magnet-type linear motor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001180479A (en) * 1999-12-28 2001-07-03 Kawasaki Heavy Ind Ltd Method and device for controlling home door system
JP2001275375A (en) * 2000-03-24 2001-10-05 Central Japan Railway Co Controller for speed electromotive force phase ar low speed
JP2006288076A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Toshiba Elevator Co Ltd Control unit
JP2010110145A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Nikon Corp Drive unit of ac motor, and drive control device equipped with the same
JP2010130740A (en) * 2008-11-26 2010-06-10 Toshiba Mach Co Ltd Movable magnet-type linear motor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107104621A (en) * 2017-04-27 2017-08-29 上海新时达电气股份有限公司 The field weakening control method and device of the ac motor speed of service
CN107104621B (en) * 2017-04-27 2020-04-21 上海新时达电气股份有限公司 Weak magnetic control method and device for running speed of alternating current motor

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