JP5925066B2 - Motor drive control device - Google Patents

Motor drive control device Download PDF

Info

Publication number
JP5925066B2
JP5925066B2 JP2012139835A JP2012139835A JP5925066B2 JP 5925066 B2 JP5925066 B2 JP 5925066B2 JP 2012139835 A JP2012139835 A JP 2012139835A JP 2012139835 A JP2012139835 A JP 2012139835A JP 5925066 B2 JP5925066 B2 JP 5925066B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control input
motor
speed
position deviation
calculation unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012139835A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014007790A (en
Inventor
剛志 津田
剛志 津田
章 田辺
章 田辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2012139835A priority Critical patent/JP5925066B2/en
Publication of JP2014007790A publication Critical patent/JP2014007790A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5925066B2 publication Critical patent/JP5925066B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Description

本発明は、工作機械を駆動するモータを駆動制御するモータ駆動制御装置に関する。   The present invention relates to a motor drive control device that drives and controls a motor that drives a machine tool.

一般に、回転軸制御には、モータを一定速回転させる際に用いられる速度制御と、回転軸角度(位相)を所定の角度に一致させる際に用いられる位置制御(位置決め制御)とがある。   In general, the rotation axis control includes speed control used when rotating the motor at a constant speed and position control (positioning control) used when matching the rotation axis angle (phase) to a predetermined angle.

工作機械用の主軸モータを制御する際には、要求された動作に応じて制御系(速度制御と位置制御)を切り換えながら回転軸制御が行なわれている。このため、速度制御から位置制御に切り換える際には、指令された角度(位相)とモータの角度(位相)を一致させた後に速度0まで減速させる減速パターンを生成する必要があった。   When controlling a spindle motor for a machine tool, rotation axis control is performed while switching a control system (speed control and position control) according to a requested operation. For this reason, when switching from speed control to position control, it is necessary to generate a deceleration pattern in which the commanded angle (phase) matches the motor angle (phase) and then decelerates to speed 0.

例えば、特許文献1に開示されている技術では、速度制御から位置制御に切り換える際の速度を予め規定している。そして、規定しておいた速度に到達する直前の加速度を用いて切り換え後の位置指令を生成し、さらに減速停止までの速度パターンを生成している。   For example, in the technique disclosed in Patent Document 1, a speed for switching from speed control to position control is defined in advance. Then, a position command after switching is generated using the acceleration immediately before reaching the specified speed, and further a speed pattern until deceleration stop is generated.

特許4099503号公報Japanese Patent No. 4099503

しかしながら、上記従来技術では、規定しておいた速度に到達する直前の加速度が必ずしもモータが出力できる最大の加速度ではないので、指定された位相まで減速停止するのに要する時間が最短にはならないという問題があった。   However, in the above prior art, since the acceleration immediately before reaching the specified speed is not necessarily the maximum acceleration that the motor can output, the time required to decelerate and stop to the specified phase is not the shortest. There was a problem.

また、工作機械用の主軸モータなどでは、弱め界磁制御などを行なうために、出力可能な加速度を小さくし、これにより高速回転を実現している。このため、高速域から減速する場合には、加速度が一定となる低い速度まで減速した後に、速度制御系から位置制御系への切り換えを行う必要がある。この結果、減速停止までの時間が長くなってしまうという問題があった。   Further, in a spindle motor for machine tools and the like, in order to perform field-weakening control and the like, the outputable acceleration is reduced, thereby realizing high-speed rotation. For this reason, when decelerating from the high speed range, it is necessary to switch from the speed control system to the position control system after decelerating to a low speed where the acceleration is constant. As a result, there is a problem that the time until deceleration stop becomes longer.

また、速度制御系から位置制御系への切り換え速度が適切に設定されていないと、減速停止までの時間が無駄に長くなる。このため、前記切り換え速度をモータ特性に応じて事前に設定しておく必要があり、設定が煩雑であるといった問題があった。   If the switching speed from the speed control system to the position control system is not set appropriately, the time until deceleration stop is unnecessarily long. For this reason, the switching speed needs to be set in advance according to the motor characteristics, and there is a problem that the setting is complicated.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータ出力特性が速度に応じて変化する場合であっても、速度制御系から位置制御系への切り換えをモータが出力可能な加速度に応じて容易に最短にすることができるモータ駆動制御装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and even when the motor output characteristic changes according to the speed, the switching from the speed control system to the position control system is made according to the acceleration that the motor can output. An object of the present invention is to obtain a motor drive control device that can be easily minimized.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、位置指令に基づいてモータを駆動制御するモータ駆動制御装置において、前記位置指令と前記モータから検出された位置検出値との差分である位置偏差に基づいて前記モータへの制御入力を算出するとともに、算出した制御入力を前記モータ側へ送る制御入力計算部と、前記制御入力計算部が算出した制御入力を、所定の制御入力制限値以下に制限する制御入力制限部と、前記位置検出値と制限後の制御入力とに基づいて、前記モータが出力可能な最大加速度を算出するとともに、前記最大加速度と前記位置検出値とに基づいて前記最大加速度で減速停止するまでに最低限必要な距離である減速所要距離を算出し、前記減速所要距離と前記位置偏差との比率に基づいて前記制御入力の所望値である参照制御入力を計算する参照制御入力計算部と、前記制御入力が前記参照制御入力に一致するよう前記位置偏差を修正する位置偏差整形部と、を備え、前記制御入力計算部は、修正された位置偏差に基づいて前記制御入力を算出し、前記制御入力制限部は、前記制限後の制御入力を前記モータおよび前記参照制御入力計算部に出力することを特徴とする。

In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a motor drive control device that drives and controls a motor based on a position command, and a difference between the position command and a position detection value detected from the motor. A control input to the motor is calculated based on the positional deviation and a control input calculation unit that sends the calculated control input to the motor side, and the control input calculated by the control input calculation unit is a predetermined control input. Based on the control input restriction unit that restricts to a limit value or less, the position detection value and the control input after the limit , the maximum acceleration that the motor can output is calculated, and the maximum acceleration and the position detection value are calculated. Based on the ratio between the required deceleration distance and the positional deviation, and calculates the required deceleration distance that is the minimum distance required to decelerate and stop at the maximum acceleration. A reference control input calculation unit that calculates a reference control input that is a desired value; and a position deviation shaping unit that corrects the position deviation so that the control input matches the reference control input. The control input is calculated based on the corrected position deviation, and the control input restriction unit outputs the control input after the restriction to the motor and the reference control input calculation unit .

本発明によれば、モータが出力可能な加速度に応じて容易に移動時間を最短にすることが可能で、かつ、速度制御系から位置制御系への切り換えを容易に行うことができるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to easily minimize the movement time according to the acceleration that can be output by the motor, and to easily switch from the speed control system to the position control system. Play.

図1は、実施の形態1に係るモータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the motor drive control device according to the first embodiment. 図2は、参照制御入力の実施の形態1に係る計算処理手順を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a calculation processing procedure according to the first embodiment of the reference control input. 図3は、参照制御入力の実施の形態2に係る計算処理手順を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a calculation processing procedure according to the second embodiment of the reference control input. 図4は、モータが速度に応じて異なる加速度特性を示す場合の速度と加速度特性の関係を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between speed and acceleration characteristics when the motor exhibits different acceleration characteristics depending on the speed.

以下に、本発明の実施の形態に係るモータ駆動制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, a motor drive control device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments.

実施の形態1.
まず、実施の形態1に係るモータ駆動制御装置の制御処理全体について説明し、その後、モータ駆動制御装置の各要素の構成と動作を説明する。図1は、実施の形態1に係るモータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。モータ駆動制御装置1は、工作機械(図示せず)を駆動する主軸モータ(以下、モータ3という)を駆動制御する装置である。
Embodiment 1 FIG.
First, the entire control process of the motor drive control device according to the first embodiment will be described, and then the configuration and operation of each element of the motor drive control device will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the motor drive control device according to the first embodiment. The motor drive control device 1 is a device that drives and controls a spindle motor (hereinafter referred to as a motor 3) that drives a machine tool (not shown).

モータ駆動制御装置1は、モータ3に接続されており、モータ3には駆動位置を検出する位置検出器4が取り付けられている。また、モータ駆動制御装置1は、位置検出器4および位置指令生成装置2に接続されている。モータ駆動制御装置1は、位置指令生成装置2が出力する位置指令Xに基づいて、モータ3を制御入力制限の範囲内で駆動制御する。   The motor drive control device 1 is connected to a motor 3, and a position detector 4 that detects a drive position is attached to the motor 3. The motor drive control device 1 is connected to the position detector 4 and the position command generation device 2. The motor drive control device 1 controls the drive of the motor 3 within the range of the control input restriction based on the position command X output from the position command generation device 2.

位置指令Xは、モータ3が備える各軸のサーボモータを所定位置に移動させるための指令であり、位置指令生成装置2で生成されてモータ駆動制御装置1に出力される。位置検出値Bは、モータ3が備える各軸のサーボモータの位置であり、位置検出器4によって検出されてモータ駆動制御装置1に出力される。   The position command X is a command for moving the servo motor of each axis included in the motor 3 to a predetermined position, and is generated by the position command generation device 2 and output to the motor drive control device 1. The position detection value B is the position of the servo motor of each axis included in the motor 3, is detected by the position detector 4, and is output to the motor drive control device 1.

位置偏差DRPは、位置指令Xと位置検出値Bの差である。修正位置偏差Cは、モータ3への制御入力(モータ3を駆動制御するための駆動信号値)が過大な値(範囲)にならないよう位置偏差DRPを修正したものである。モータ駆動制御装置1は、位置偏差DRPの修正が不要な場合、位置偏差DRPを修正位置偏差Cとする。   The position deviation DRP is the difference between the position command X and the position detection value B. The corrected position deviation C is obtained by correcting the position deviation DRP so that the control input to the motor 3 (drive signal value for driving and controlling the motor 3) does not become an excessive value (range). When it is not necessary to correct the position deviation DRP, the motor drive control device 1 sets the position deviation DRP as the corrected position deviation C.

制御入力Uは、モータ3を制御するための制御信号である。また、制限後制御入力Dは、制御入力Uを所定の制御入力制限値以下に制限したものであり、モータ3を制御するための制御信号として用いられる。また、参照制御入力TLMTは、修正位置偏差Cを計算するための設定値である。   The control input U is a control signal for controlling the motor 3. The post-limit control input D is obtained by limiting the control input U to a predetermined control input limit value or less, and is used as a control signal for controlling the motor 3. The reference control input TLMT is a set value for calculating the corrected position deviation C.

モータ駆動制御装置1は、位置指令生成装置2から出力される位置指令Xと、位置検出器4からの出力信号である位置検出値Bに基づいて、修正位置偏差Cを算出する。また、モータ駆動制御装置1は、修正位置偏差Cを用いて制御入力Uを計算し、制御入力Uを用いて制限後制御入力Dを計算する。   The motor drive control device 1 calculates a corrected position deviation C based on the position command X output from the position command generation device 2 and the position detection value B that is an output signal from the position detector 4. Further, the motor drive control device 1 calculates the control input U using the corrected position deviation C, and calculates the post-limit control input D using the control input U.

モータ駆動制御装置1は、位置偏差整形部11と、参照制御入力計算部12と、制御入力計算部13と、制御入力制限部14とを備えている。モータ駆動制御装置1は、位置指令Xと位置検出値Bの差である位置偏差DRPを算出し、算出した位置偏差DRPを位置偏差整形部11に送る。位置偏差整形部11には、位置指令Xと、参照制御入力TLMTと、位置検出値Bとが入力される。   The motor drive control device 1 includes a position deviation shaping unit 11, a reference control input calculation unit 12, a control input calculation unit 13, and a control input restriction unit 14. The motor drive control device 1 calculates a position deviation DRP that is the difference between the position command X and the position detection value B, and sends the calculated position deviation DRP to the position deviation shaping unit 11. A position command X, a reference control input TLMT, and a position detection value B are input to the position deviation shaping unit 11.

なお、位置偏差整形部11は、基本的に参照制御入力TLMTを必要とするのに対し、位置指令Xと位置検出値Bは、制御入力計算部13での計算方法(内部構造)によって不要である場合と必要である場合とがある。   The position deviation shaping unit 11 basically requires the reference control input TLMT, whereas the position command X and the position detection value B are not required depending on the calculation method (internal structure) in the control input calculation unit 13. There are cases where it is necessary and cases where it is necessary.

位置偏差整形部11は、少なくとも参照制御入力TLMTに基づいて、制御入力計算部13が算出した制御入力Uと位置偏差(修正位置偏差)DRPとの関係式を用いて、制御入力Uが所定の参照制御入力TLMTに一致するための位置偏差量(修正位置偏差C)を算出する。位置偏差整形部11は、算出した修正位置偏差Cを制御入力計算部13に出力する。   The position deviation shaping unit 11 uses a relational expression between the control input U calculated by the control input calculation unit 13 and the position deviation (corrected position deviation) DRP based on at least the reference control input TLMT. A position deviation amount (corrected position deviation C) for matching with the reference control input TLMT is calculated. The position deviation shaping unit 11 outputs the calculated corrected position deviation C to the control input calculation unit 13.

制御入力計算部13は、位置偏差整形部11の逆モデルを有しており、修正位置偏差Cに基づいて、モータ3への制御入力Uを算出する。制御入力計算部13は、一般的なフィードバック補償器(フィードバック制御器)で構成されている。制御入力計算部13は、例えば、比例補償器(P補償器)や、比例積分補償器(PI補償器)で構成されている。このように、制御入力計算部13は、モータ3への制御入力Uを、位置偏差(修正位置偏差C)に対し、積分演算、微分演算、四則演算を施して計算する。   The control input calculation unit 13 has an inverse model of the position deviation shaping unit 11 and calculates a control input U to the motor 3 based on the corrected position deviation C. The control input calculation unit 13 includes a general feedback compensator (feedback controller). The control input calculation unit 13 includes, for example, a proportional compensator (P compensator) and a proportional-integral compensator (PI compensator). As described above, the control input calculation unit 13 calculates the control input U to the motor 3 by performing integral operation, differential operation, and four arithmetic operations on the position deviation (corrected position deviation C).

したがって、制御入力Uの計算方法は、特定されるものではなく、任意である。また、制御入力計算部13は、内部にマイナーループ(インナーループ)を有する制御系で構成されていてもよく、位置制御系の内側に速度制御系を入れ子にした制御系で構成されていてもよい。制御入力計算部13は、算出した制御入力Uを制御入力制限部14に送る。   Therefore, the calculation method of the control input U is not specified and is arbitrary. The control input calculation unit 13 may be configured by a control system having a minor loop (inner loop) inside, or may be configured by a control system in which a speed control system is nested inside the position control system. Good. The control input calculation unit 13 sends the calculated control input U to the control input restriction unit 14.

制御入力制限部14は、予め設定されている制御入力制限値に基づいて、制御入力計算部13からの制御入力Uに制限をかけるフィルタである。制御入力制限値は、モータ3などのアクチュエータや機械系の特性(例えば、減速器の許容力)に応じて予め制御入力制限部14内に設定しておく。   The control input restriction unit 14 is a filter that restricts the control input U from the control input calculation unit 13 based on a preset control input restriction value. The control input limit value is set in advance in the control input limit unit 14 in accordance with the characteristics of the actuator such as the motor 3 and the mechanical system (for example, the allowable force of the speed reducer).

制御入力制限部14は、制御入力Uが、所定の制御入力制限値を超える場合に、制御入力Uを所定の制御入力制限値でクランプし、クランプした制限後制御入力Dを、モータ3への駆動信号として出力する。例えば、制御入力制限値をTLMT0とした場合、TLMT0以上の制御入力Uは、制限後制御入力D=TLMT0としてモータ3へ出力されることになる。制御入力制限部14は、算出した制限後制御入力Dをモータ3および参照制御入力計算部12に送る。   When the control input U exceeds a predetermined control input limit value, the control input limiter 14 clamps the control input U with a predetermined control input limit value, and sends the clamped post-limit control input D to the motor 3. Output as drive signal. For example, when the control input limit value is TLMT0, a control input U equal to or greater than TLMT0 is output to the motor 3 as a post-limit control input D = TLMT0. The control input restriction unit 14 sends the calculated post-restriction control input D to the motor 3 and the reference control input calculation unit 12.

なお、制御入力制限値は、モータ3の特性に応じて予め設定しておいた固定値としてもよいし、制御対象のフィードバック情報から逐次計算した値としてもよい。また、予め複数の制御入力制限値を準備しておき、制御入力制限部14がモータ3の加減速状態に応じて、複数の制御入力制限値の中から何れかを選択してもよい。さらに、制御入力制限部14は、モータ3の加速度が正の場合には、正の値の制御入力制限値を用い、加速度が負の場合には、負の値の制御入力制限値を用いてもよい。   The control input limit value may be a fixed value set in advance according to the characteristics of the motor 3, or may be a value calculated sequentially from feedback information to be controlled. Further, a plurality of control input limit values may be prepared in advance, and the control input limit unit 14 may select one of the plurality of control input limit values according to the acceleration / deceleration state of the motor 3. Further, the control input limiting unit 14 uses a positive control input limit value when the acceleration of the motor 3 is positive, and uses a negative control input limit value when the acceleration is negative. Also good.

参照制御入力計算部12は、位置検出値Bと、制御入力制限部14の出力信号である制限後制御入力Dと、位置偏差DRPとに基づいて参照制御入力TLMTの算出を行う。参照制御入力計算部12は、算出した参照制御入力TLMTを位置偏差整形部11に送る。   The reference control input calculator 12 calculates the reference control input TLMT based on the position detection value B, the post-limit control input D that is an output signal of the control input limiter 14, and the position deviation DRP. The reference control input calculation unit 12 sends the calculated reference control input TLMT to the position deviation shaping unit 11.

このように、制御入力計算部13が修正位置偏差Cから制御入力Uを計算するのに対し、位置偏差整形部11は、制御入力の所望値である参照制御入力TLMT(制御入力計算部13の出力信号)から修正位置偏差C(制御入力計算部13の入力信号)の計算を行う。したがって、位置偏差整形部11は、制御入力計算部13が積分特性やインナーループ(マイナーループ)を有する場合には、積分特性の影響やマイナーループの影響を考慮したうえで、参照制御入力TLMTから修正位置偏差Cの計算を行うことになる。   As described above, the control input calculation unit 13 calculates the control input U from the corrected position deviation C, whereas the position deviation shaping unit 11 calculates the reference control input TLMT (the control input calculation unit 13 of the control input calculation unit 13). The corrected position deviation C (input signal of the control input calculation unit 13) is calculated from the output signal). Therefore, when the control input calculation unit 13 has an integral characteristic or an inner loop (minor loop), the position deviation shaping unit 11 considers the influence of the integral characteristic and the influence of the minor loop, and then uses the reference control input TLMT. The corrected position deviation C is calculated.

つぎに、修正位置偏差Cの算出処理例について説明する。以下に示す処理p1〜処理p3は、修正位置偏差Cの算出処理例である。
(処理p1)
例えば、制御入力計算部13が比例補償器(P補償器)である場合、位置偏差整形部11は、参照制御入力TLMTを用いて修正位置偏差Cの算出を行うことができる。この場合の制御入力計算部13の入出力関係は、制御入力U、比例ゲインKP、位置偏差DRPを用いて以下の式(1)となる。
U=KP×DRP・・・(1)
Next, a calculation processing example of the corrected position deviation C will be described. Processing p1 to processing p3 shown below is a calculation processing example of the corrected position deviation C.
(Process p1)
For example, when the control input calculation unit 13 is a proportional compensator (P compensator), the position deviation shaping unit 11 can calculate the corrected position deviation C using the reference control input TLMT. The input / output relationship of the control input calculation unit 13 in this case is expressed by the following equation (1) using the control input U, the proportional gain KP, and the position deviation DRP.
U = KP × DRP (1)

このとき、制御入力Uが参照制御入力TLMTとなるような位置偏差DRP’は、制御入力計算部13の出力である制御入力Uと比例ゲインKPを用いて計算でき、以下の式(2)となる。
DRP’=TLMT/KP・・・(2)
At this time, the position deviation DRP ′ such that the control input U becomes the reference control input TLMT can be calculated using the control input U that is the output of the control input calculation unit 13 and the proportional gain KP. Become.
DRP ′ = TLMT / KP (2)

(処理p2)
また、制御入力計算部13が比例積分補償器(PI補償器)である場合、位置偏差整形部11は、参照制御入力TLMTと位置指令Xと位置検出値Bとを用いて修正位置偏差Cの算出を行う。この場合の制御入力計算部13の入出力関係は、制御入力U、比例ゲインKP、位置偏差DRP、積分ゲインKI、位置偏差DRPの時間積分値(累積値)DRP2を用いて以下の式(3)となる。
U=KP×DRP+KI×DRP2・・・(3)
(Process p2)
When the control input calculation unit 13 is a proportional-integral compensator (PI compensator), the position deviation shaping unit 11 uses the reference control input TLMT, the position command X, and the position detection value B to calculate the corrected position deviation C. Perform the calculation. In this case, the input / output relationship of the control input calculation unit 13 is expressed by the following equation (3) using the time integral value (cumulative value) DRP2 of the control input U, the proportional gain KP, the position deviation DRP, the integral gain KI, and the position deviation DRP. )
U = KP × DRP + KI × DRP2 (3)

このとき、制御入力Uが参照制御入力TLMT=TLMTに一致するための位置偏差DRP’は、後述するように制御入力計算部13の入力である修正位置偏差Cに等しいので、制御入力計算部13の出力である制御入力Uから、比例積分補償器における積分成分(位置偏差信号を積分し、積分ゲインを乗じた値)を差し引いて計算することができ、以下の式(4)となる。
DRP’=(TLMT―KI×DRP2)/KP・・・(4)
ここで、DRP2は、位置指令Xと位置検出値Bとの差(位置偏差DRP)を時間積分(累積)することで計算された値である。
At this time, the position deviation DRP ′ for the control input U to match the reference control input TLMT = TLMT is equal to the corrected position deviation C that is an input of the control input calculation unit 13 as will be described later. Is calculated by subtracting the integral component in the proportional integral compensator (the value obtained by integrating the position deviation signal and multiplying by the integral gain) from the control input U, which is the output of the following equation (4).
DRP ′ = (TLMT−KI × DRP2) / KP (4)
Here, DRP2 is a value calculated by time-integrating (accumulating) the difference (position deviation DRP) between the position command X and the position detection value B.

(処理p3)
また、制御入力計算部13が、位置制御系と速度制御系とを有し、それぞれの補償器(制御器)が位置比例補償器(位置P補償器)と速度比例積分補償器(速度PI補償器)とで構成される場合、位置偏差整形部11は、参照制御入力TLMTと位置指令Xと位置検出値Bとを用いて修正位置偏差Cの算出を行う。この場合の制御入力計算部13の入出力関係は、制御入力U、速度比例ゲインKV、比例ゲインKP、位置偏差DRP、速度検出値VFB、速度積分ゲインKI、速度偏差VDRPの時間積分値(累積値)VDRP2を用いて、以下の式(5)となる。
U=KV×(KP×DRP―VFB)+KI×VDRP2・・・(5)
(Process p3)
The control input calculation unit 13 includes a position control system and a speed control system, and each compensator (controller) includes a position proportional compensator (position P compensator) and a speed proportional integral compensator (speed PI compensation). The position deviation shaping unit 11 calculates the corrected position deviation C using the reference control input TLMT, the position command X, and the position detection value B. In this case, the input / output relationship of the control input calculation unit 13 is as follows: time integral value (accumulated value) of the control input U, the speed proportional gain KV, the proportional gain KP, the position deviation DRP, the speed detection value VFB, the speed integral gain KI, and the speed deviation VDRP. Value) Using VDRP2, the following equation (5) is obtained.
U = KV × (KP × DRP−VFB) + KI × VDRP2 (5)

このとき、制御入力Uが参照制御入力TLMTに一致するための位置偏差DRP’は、制御入力計算部13の出力である制御入力Uから、速度制御器の積分成分と速度検出値を考慮に入れ、以下の式(6)で演算できる。
DRP’=((TLMT―KI×VDRP2)/KV+VFB)/KP・・・(6)
At this time, the position deviation DRP ′ for the control input U to coincide with the reference control input TLMT takes into account the integral component and the speed detection value of the speed controller from the control input U that is the output of the control input calculator 13. And can be calculated by the following equation (6).
DRP ′ = ((TLMT−KI × VDRP2) / KV + VFB) / KP (6)

ここで、速度偏差VDRPは、以下の式(7)の関係式で表すことができる。また、速度偏差累積値VDRP2は、式(7)の時間積分により算出することが可能である。そして、速度検出値VFBは、位置検出値の時間微分により算出することが可能である。
VDRP=(KP×DRP―VFB)・・・(7)
Here, the speed deviation VDRP can be expressed by the following relational expression (7). Further, the speed deviation accumulated value VDRP2 can be calculated by time integration of Expression (7). The speed detection value VFB can be calculated by time differentiation of the position detection value.
VDRP = (KP × DRP−VFB) (7)

なお、位置偏差整形部11で必要となる情報(位置偏差累積値、速度検出値VFB、速度偏差累積値VDRP2など)は、位置偏差整形部11内部の演算で生成してもよいし、制御入力計算部13の内部信号を用いてもよい。   Note that information required by the position deviation shaping unit 11 (position deviation accumulated value, speed detection value VFB, speed deviation accumulated value VDRP2, etc.) may be generated by calculation inside the position deviation shaping unit 11 or a control input. An internal signal of the calculation unit 13 may be used.

図2は、参照制御入力の実施の形態1に係る計算処理手順を示すフローチャートである。位置指令生成装置2がモータ駆動制御装置1に位置指令Xを出力することにより、モータ3は動作を開始する。モータ3が動作を開始すると、位置検出器4は、モータ3の位置を検出し、検出結果を位置検出値Bとしてモータ駆動制御装置1に出力する。   FIG. 2 is a flowchart showing a calculation processing procedure according to the first embodiment of the reference control input. When the position command generation device 2 outputs the position command X to the motor drive control device 1, the motor 3 starts its operation. When the motor 3 starts operating, the position detector 4 detects the position of the motor 3 and outputs the detection result to the motor drive control device 1 as a position detection value B.

参照制御入力計算部12は、位置検出器4の出力である位置検出値Bを2階微分(差分)することにより計算した加速度(FB加速度)と、モータ3への制御入力U(制限後制御入力D)と、に基づいて、モータ3が出力可能な最大加速度を計算する(ステップST10)。モータ3が出力可能な最大加速度は、制御入力制限値に対する制御入力Uの比率(百分率)を用いて計算することができる。例えば、モータ3への制御入力制限値が定格電流の120%であり、ある時点における制御入力Uがモータ3の定格電流の100%である場合について考える。このとき、加速度をAとすると、最大加速度AMAXは、以下の式(8)を用いて、計算することができる。
AMAX=A×120/100=1.2×A・・・(8)
The reference control input calculation unit 12 calculates the acceleration (FB acceleration) calculated by second-order differentiation (difference) of the position detection value B, which is the output of the position detector 4, and the control input U (control after limitation) to the motor 3. Based on the input D), the maximum acceleration that the motor 3 can output is calculated (step ST10). The maximum acceleration that can be output by the motor 3 can be calculated using the ratio (percentage) of the control input U to the control input limit value. For example, consider a case where the control input limit value to the motor 3 is 120% of the rated current, and the control input U at a certain time is 100% of the rated current of the motor 3. At this time, if the acceleration is A, the maximum acceleration AMAX can be calculated using the following equation (8).
AMAX = A × 120/100 = 1.2 × A (8)

参照制御入力計算部12は、最大加速度AMAXを計算した後、最大加速度AMAXとこの時の速度Vの値とを用いて、速度Vから速度0に減速停止するまでに必要な距離(サーボモータの移動距離)を減速所要距離LDCCとして計算する(ステップST20)。具体的には、参照制御入力計算部12は、速度Vから速度0まで加速度AMAXで減速する場合、以下の式(9)を用いて減速所要距離LDCCの計算を行う。
LDCC=V×V/(2×AMAX)・・・(9)
After calculating the maximum acceleration AMAX, the reference control input calculation unit 12 uses the maximum acceleration AMAX and the value of the speed V at this time to calculate the distance required to decelerate and stop from the speed V to the speed 0 (servo motor (Movement distance) is calculated as the deceleration required distance LDCC (step ST20). Specifically, when decelerating from the speed V to the speed 0 with the acceleration AMAX, the reference control input calculation unit 12 calculates the deceleration required distance LDCC using the following equation (9).
LDCC = V × V / (2 × AMAX) (9)

この後、参照制御入力計算部12は、計算した減速所要距離LDCCと、制御入力計算部13への入力信号である位置偏差DRPとを比較し、比較結果に基づいて、位置偏差DRPの更新が必要か否かを判定する(ステップST30)。具体的には、参照制御入力計算部12は、位置偏差DRPが減速所要距離LDCCよりも小さい場合、または1回転分の移動量ROTが以下の式(10)の関係を満たす場合に、位置偏差DRPの更新が必要であると判断する。一方、参照制御入力計算部12は、位置偏差DRPが減速所要距離LDCC以上である場合、かつ1回転分の移動量ROTが以下の式(10)の関係を満たさない場合に、位置偏差DRPの更新は不要であると判断する。
DRP>LDCC+ROT・・・(10)
Thereafter, the reference control input calculation unit 12 compares the calculated deceleration required distance LDCC with the position deviation DRP that is an input signal to the control input calculation unit 13, and the position deviation DRP is updated based on the comparison result. It is determined whether or not it is necessary (step ST30). Specifically, the reference control input calculation unit 12 determines the position deviation when the position deviation DRP is smaller than the deceleration required distance LDCC or when the movement amount ROT for one rotation satisfies the relationship of the following expression (10). It is determined that the DRP needs to be updated. On the other hand, the reference control input calculation unit 12 calculates the position deviation DRP when the position deviation DRP is equal to or greater than the deceleration required distance LDCC and when the movement amount ROT for one rotation does not satisfy the relationship of the following equation (10). It is determined that no update is necessary.
DRP> LDCC + ROT (10)

換言すると、参照制御入力計算部12は、LDCC≦DRP≦LDCC+ROTの場合に、位置偏差DRPの更新は不要であると判断し、これ以外の場合に位置偏差DRPの更新が必要であると判断する。   In other words, the reference control input calculation unit 12 determines that the update of the position deviation DRP is not necessary when LDCC ≦ DRP ≦ LDCC + ROT, and determines that the position deviation DRP needs to be updated otherwise. .

参照制御入力計算部12は、位置偏差DRPの更新が必要であると判断すると(ステップST30、Yes)、位置偏差DRPが減速所要距離LDCCよりも小さいか否かを判断する。位置偏差DRPが減速所要距離LDCCよりも小さい場合、参照制御入力計算部12は、位置偏差DRPが減速所要距離LDCC以上となるまで、位置偏差DRPに1回転分ずつ移動量ROTを加算する。   When the reference control input calculation unit 12 determines that the position deviation DRP needs to be updated (step ST30, Yes), the reference control input calculation unit 12 determines whether the position deviation DRP is smaller than the required deceleration distance LDCC. When the position deviation DRP is smaller than the deceleration required distance LDCC, the reference control input calculation unit 12 adds the movement amount ROT to the position deviation DRP by one rotation until the position deviation DRP becomes equal to or greater than the deceleration required distance LDCC.

具体的には、参照制御入力計算部12は、以下の式(11)を満たすNを算出する。
LDCC<DRP+N×ROT<LDCC+ROT・・・(11)
そして、参照制御入力計算部12は、位置偏差DRPを新たな位置偏差DRP”(DRP”=DRP+N×ROT)に更新し、減速停止位置までの距離(減速所要距離LDCC)を更新する(ステップST40)。
Specifically, the reference control input calculation unit 12 calculates N that satisfies the following expression (11).
LDCC <DRP + N × ROT <LDCC + ROT (11)
Then, the reference control input calculation unit 12 updates the position deviation DRP to a new position deviation DRP ″ (DRP ″ = DRP + N × ROT), and updates the distance to the deceleration stop position (deceleration required distance LDCC) (step ST40). ).

また、1回転分の移動量ROTが式(10)の関係を満たす場合、参照制御入力計算部12は、式(11)の関係を満たすまで、位置偏差DRPから1回転分の移動量ROTを順番に減算する。これにより、参照制御入力計算部12は、Nを算出し、位置偏差DRPを新たな位置偏差DRP”(DRP”=DRP−N×ROT)に更新する。そして、減速停止位置までの距離を更新する。   When the movement amount ROT for one rotation satisfies the relationship of Expression (10), the reference control input calculation unit 12 calculates the movement amount ROT for one rotation from the position deviation DRP until the relationship of Expression (11) is satisfied. Subtract in order. Thereby, the reference control input calculation unit 12 calculates N and updates the position deviation DRP to a new position deviation DRP ″ (DRP ″ = DRP−N × ROT). Then, the distance to the deceleration stop position is updated.

一方、参照制御入力計算部12は、位置偏差DRPの更新は不要であると判断すると(ステップST30、No)、参照制御入力計算部12は、DRP”=DRPとする(ステップS50)。   On the other hand, when the reference control input calculation unit 12 determines that the position deviation DRP is not required to be updated (No in step ST30), the reference control input calculation unit 12 sets DRP ″ = DRP (step S50).

式(9)は、最大加速度AMAXと減速所要距離LDCCとの関係が反比例関係となっている。このため、減速に最低減必要な距離である減速所要距離LDCC、更新された減速停止位置までの距離(位置偏差DRP”)を用いて、定位置停止制御時の減速度(加速度)AREFを以下の式(12)とすることができれば、式(9)と式(12)を用いて、式(13)を得ることができる。
AREF=(LDCC/DRP”)×AMAX・・・(12)
DRP”=V×V/(2×AREF)・・・(13)
In the expression (9), the relationship between the maximum acceleration AMAX and the required deceleration speed LDCC is an inversely proportional relationship. Therefore, using the deceleration required distance LDCC that is the minimum distance required for deceleration and the updated distance to the deceleration stop position (position deviation DRP ″), the deceleration (acceleration) AREF during the fixed position stop control is as follows: Equation (13) can be obtained by using Equation (9) and Equation (12).
AREF = (LDCC / DRP ″) × AMAX (12)
DRP ”= V × V / (2 × AREF) (13)

したがって、加速度AREFの大きさを変更するだけで、速度Vから加速度AREFで減速停止するまでに必要な距離(減速所要距離LDCC)と、ステップST40またはステップST50で更新されたDRP”とを一致させることが可能となる。   Therefore, only by changing the magnitude of the acceleration AREF, the distance (deceleration required distance LDCC) required to decelerate and stop from the speed V to the acceleration AREF is matched with the DRP ″ updated in step ST40 or step ST50. It becomes possible.

このため、参照制御入力計算部12は、ステップST20で計算した減速所要距離LDCCと、ステップST40またはステップST50で更新された位置偏差DRP”とを用いて、参照制御入力TLMTを計算する(ステップST60)。   For this reason, the reference control input calculation unit 12 calculates the reference control input TLMT using the deceleration required distance LDCC calculated in step ST20 and the position deviation DRP "updated in step ST40 or step ST50 (step ST60). ).

具体的には、参照制御入力計算部12は、更新された位置偏差DRP”と、減速所要距離LDCCと、制御入力制限部14に設定されている制御入力制限値TLMT0を用いて、以下の式(14)により、参照制御入力計算部12の出力信号である参照制御入力TLMT=TLMTを計算する。
TLMT=(LDCC/DRP”)×TLMT0・・・(14)
これにより、モータ3が出力可能な最大加速度AMAXに応じて自動的に移動時間を最短にすることが可能となる。
Specifically, the reference control input calculation unit 12 uses the updated position deviation DRP ″, the deceleration required distance LDCC, and the control input limit value TLMT0 set in the control input limit unit 14 as follows: By (14), the reference control input TLMT = TLMT, which is the output signal of the reference control input calculation unit 12, is calculated.
TLMT = (LDCC / DRP ″) × TLMT0 (14)
As a result, it is possible to automatically minimize the movement time according to the maximum acceleration AMAX that the motor 3 can output.

以上のように動作する参照制御入力計算部12と位置偏差整形部11との協働により、所定の速度Vから速度0に減速するまでに一定の加速度AREFで減速し、かつ、速度0になると同時に位置偏差DRPが0となるような減速パターンを生成することができる。このため、モータ3のモータ出力特性が速度に応じて変化する場合であっても、モータ3が出力可能な加速度Aに応じて、最短時間での減速が実現できるようになる。また、速度制御系から位置制御系への切り換え速度を予め設定する必要がなくなる。   When the reference control input calculation unit 12 and the position deviation shaping unit 11 that operate as described above cooperate with each other, the vehicle decelerates at a constant acceleration AREF until it decelerates from the predetermined speed V to the speed 0, and when the speed becomes zero. At the same time, a deceleration pattern in which the position deviation DRP becomes 0 can be generated. For this reason, even when the motor output characteristic of the motor 3 changes according to the speed, the deceleration in the shortest time can be realized according to the acceleration A that the motor 3 can output. In addition, it is not necessary to preset the switching speed from the speed control system to the position control system.

なお、モータ駆動制御装置1は、制御入力制限部14を有していなくてもよい。この場合、制御入力計算部13が計算した制御入力Uが、モータ3および参照制御入力計算部12に送られる。   Note that the motor drive control device 1 may not have the control input restriction unit 14. In this case, the control input U calculated by the control input calculation unit 13 is sent to the motor 3 and the reference control input calculation unit 12.

このように、モータ駆動制御装置1では、制御入力計算部13が、位置偏差DRPまたは修正位置偏差Cに基づいてモータ3への制御入力Uを算出し、モータ3側(制御入力計算部13)へ送る。そして、参照制御入力計算部12が、位置検出値Bとモータ3側へ送られる制御入力U(制限後制御入力D)とに基づいて、モータ3が出力可能な最大加速度AMAXを算出するとともに、最大加速度AMAXと位置検出値Bとに基づいて最大加速度AMAXで減速停止するまでに最低限必要な距離である減速所要距離LDCCを算出する。さらに、参照制御入力計算部12が、減速所要距離LDCCと修正位置偏差Cとの比率に基づいて制御入力の所望値である参照制御入力を計算する。そして、位置偏差整形部11が、制御入力Uが参照制御入力に一致するよう位置偏差DRPを修正して修正位置偏差Cを算出する。さらに、制御入力計算部13は、修正位置偏差Cに基づいて制御入力Uを算出する。   In this way, in the motor drive control device 1, the control input calculation unit 13 calculates the control input U to the motor 3 based on the position deviation DRP or the corrected position deviation C, and the motor 3 side (control input calculation unit 13). Send to. Then, the reference control input calculation unit 12 calculates the maximum acceleration AMAX that the motor 3 can output based on the position detection value B and the control input U (post-limit control input D) sent to the motor 3 side, Based on the maximum acceleration AMAX and the position detection value B, a deceleration required distance LDCC, which is the minimum distance required to decelerate and stop at the maximum acceleration AMAX, is calculated. Further, the reference control input calculation unit 12 calculates a reference control input that is a desired value of the control input based on the ratio between the deceleration required distance LDCC and the corrected position deviation C. Then, the position deviation shaping unit 11 calculates the corrected position deviation C by correcting the position deviation DRP so that the control input U matches the reference control input. Further, the control input calculation unit 13 calculates a control input U based on the corrected position deviation C.

モータ駆動制御装置1では、位置偏差整形部11による処理、制御入力計算部13による処理、制御入力制限部14による処理、参照制御入力計算部12による処理が、繰り返されてモータ3が駆動制御される。   In the motor drive control device 1, the process by the position deviation shaping unit 11, the process by the control input calculation unit 13, the process by the control input restriction unit 14, and the process by the reference control input calculation unit 12 are repeated to control the drive of the motor 3. The

このように実施の形態1によれば、位置偏差DRPと減速に必要な距離(減速所要距離LDCC)から減速パターンを生成するので、制御入力制限の範囲内で最短時間の減速パターンを生成することが可能となる。これにより、最短時間での減速が可能となる。   As described above, according to the first embodiment, since the deceleration pattern is generated from the position deviation DRP and the distance required for deceleration (deceleration required distance LDCC), it is possible to generate the deceleration pattern of the shortest time within the control input limit range. Is possible. Thereby, deceleration in the shortest time becomes possible.

また、モータ3の加速度に基づいて最大加速度AMAXを計算するので、モータ3への制御入力Uが最大値でない場合(検出した加速度が最大値でない場合)であっても、最大加速度を用いた減速停止までの減速パターン生成が可能となる。このため、減速時間の無駄をなくすことができる。また、自動的に速度パターンを生成することができるので、制御系切り換え速度の設定など段取りに要する時間をなくすことができる。   Further, since the maximum acceleration AMAX is calculated based on the acceleration of the motor 3, even when the control input U to the motor 3 is not the maximum value (when the detected acceleration is not the maximum value), the deceleration using the maximum acceleration is performed. Deceleration pattern generation until stop is possible. For this reason, waste of deceleration time can be eliminated. Further, since the speed pattern can be automatically generated, the time required for setup such as setting of the control system switching speed can be eliminated.

したがって、モータ出力特性が速度に応じて変化する場合であっても、速度制御系から位置制御系への切り換えをモータ3が出力可能な最大加速度AMAXに応じて容易に最短にすることができる。   Therefore, even when the motor output characteristic changes according to the speed, the switching from the speed control system to the position control system can be easily made the shortest according to the maximum acceleration AMAX that the motor 3 can output.

実施の形態2.
つぎに、図3および図4を用いてこの発明の実施の形態2について説明する。実施の形態2では、モータ3が出力可能な最大加速度AMAXが速度の上昇に応じて小さくなる場合の減速パターンを生成する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, a deceleration pattern is generated when the maximum acceleration AMAX that can be output by the motor 3 decreases as the speed increases.

図3は、参照制御入力の実施の形態2に係る計算処理手順を示すフローチャートである。ここでは、モータ駆動制御装置1の参照制御入力計算部12による参照制御入力の計算処理について説明する。なお、図3では、図2(実施の形態1)に示したステップと同一ないしは同等である処理には同一の符号を付している。ここでは、実施の形態2の特徴部分を中心に説明する。   FIG. 3 is a flowchart showing a calculation processing procedure according to the second embodiment of the reference control input. Here, reference control input calculation processing by the reference control input calculation unit 12 of the motor drive control device 1 will be described. In FIG. 3, processes that are the same as or equivalent to the steps shown in FIG. 2 (Embodiment 1) are denoted by the same reference numerals. Here, the description will focus on the features of the second embodiment.

本実施の形態では、制御対象となるモータ3が速度に応じて異なる加速度特性を示すように制御される場合のモータ3に対して参照制御入力を計算する場合の処理例について説明する。   In the present embodiment, a processing example in the case of calculating a reference control input for the motor 3 when the motor 3 to be controlled is controlled so as to exhibit different acceleration characteristics depending on the speed will be described.

図4は、モータが速度に応じて異なる加速度特性を示す場合の速度と加速度特性の関係を説明するための図である。図4では、横軸を速度(回転数)とし、縦軸を加速度(トルク)としている。   FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between speed and acceleration characteristics when the motor exhibits different acceleration characteristics depending on the speed. In FIG. 4, the horizontal axis represents speed (rotation speed), and the vertical axis represents acceleration (torque).

モータ3が速度に応じて異なる加速度特性を示す場合、例えば、図4に示すように、所定の回転数(ベース回転速度NB)までは、速度に関係なく、一定トルク(加速度)を出力可能である。そして、ベース回転速度(ベース回転数)NB以上の速度では、出力が一定(トルク(加速度)が反比例状に変化)になるようモータ3が制御される。このモータ3における加速度特性(トルク特性)は、弱め界磁制御により実現される特性であり、ベース回転速度NB以上の速度では、出力が一定になるよう制御されている。   When the motor 3 exhibits different acceleration characteristics depending on the speed, for example, as shown in FIG. 4, a constant torque (acceleration) can be output up to a predetermined rotation speed (base rotation speed NB) regardless of the speed. is there. The motor 3 is controlled so that the output is constant (torque (acceleration) changes in an inverse proportion) at a speed equal to or higher than the base rotational speed (base rotational speed) NB. The acceleration characteristic (torque characteristic) in the motor 3 is a characteristic realized by field-weakening control, and is controlled so that the output is constant at a speed equal to or higher than the base rotational speed NB.

モータ3が図4に示す加速度特性を示す場合において、モータ3が動作を開始すると、位置検出器4は、モータ3の位置を検出し、検出結果を位置検出値Bとしてモータ駆動制御装置1に出力する。   When the motor 3 exhibits the acceleration characteristics shown in FIG. 4, when the motor 3 starts operating, the position detector 4 detects the position of the motor 3 and sets the detection result as the position detection value B to the motor drive control device 1. Output.

このとき、参照制御入力計算部12は、ベース回転速度NBと速度Vを比較し、V<NBであるか否かを判定する(ステップST1)。速度Vがベース回転速度NB未満の場合(ステップST1、Yes)、参照制御入力計算部12は、実施の形態1の図2で説明したステップST10〜ST60と同様の処理を行なう。   At this time, the reference control input calculator 12 compares the base rotational speed NB and the speed V, and determines whether or not V <NB (step ST1). When the speed V is less than the base rotation speed NB (step ST1, Yes), the reference control input calculation unit 12 performs the same processing as steps ST10 to ST60 described in FIG. 2 of the first embodiment.

一方、速度Vがベース回転速度NB以上である場合(ステップST1、No)、参照制御入力計算部12は、出力一定領域における最大加速度を計算する(ステップST2)。ここで、出力一定領域では、速度V、トルクTとすると出力一定領域における出力PNBは、以下の式(15)の関係を満たす。
T=PNB/V・・・(15)
On the other hand, when the speed V is equal to or higher than the base rotation speed NB (step ST1, No), the reference control input calculation unit 12 calculates the maximum acceleration in the constant output region (step ST2). Here, in the constant output region, assuming that the speed V and the torque T, the output PNB in the constant output region satisfies the relationship of the following equation (15).
T = PNB / V (15)

ここで、イナーシャJを用いると、加速度AMAXは、以下の式(16)で示される。
AMAX=PNB/(J×V)・・・(16)
この関係を用いると、ベース回転速度NB以下における最大加速度AMAXは、出力一定領域における速度Vと、速度Vにおける最大加速度AMAX2とを用いて、以下の式(17)で算出できる。
AMAX=(AMAX2×V)/NB・・・(17)
Here, when inertia J is used, the acceleration AMAX is expressed by the following equation (16).
AMAX = PNB / (J × V) (16)
Using this relationship, the maximum acceleration AMAX at the base rotation speed NB or lower can be calculated by the following equation (17) using the speed V in the constant output region and the maximum acceleration AMAX2 at the speed V.
AMAX = (AMAX2 × V) / NB (17)

なお、最大加速度AMAX2は、図2(実施の形態1)におけるステップST10での処理と同様に、出力一定領域での加速度と、モータ3への制御入力制限値に対する制御入力Uの比率(百分率)を用いて計算することができる。   Note that the maximum acceleration AMAX2 is the ratio (percentage) of the acceleration in the constant output region and the control input U to the control input limit value to the motor 3 as in the process in step ST10 in FIG. 2 (Embodiment 1). Can be used to calculate.

これより、ベース回転速度NB以上の回転速度からも、加速度、速度、ベース回転速度NBから、ベース回転速度NB以下でモータ3が出力できる最大加速度AMAXを計算することができる。例えば、出力一定領域における速度Vにおいて制限後制御入力Dが制御入力制限値の80%であり、加速度Aである場合、以下の式(18)を用いて、速度Vにおける最大加速度AMAX2を計算することができる。
AMAX2=A/0.8=1.25A・・・(18)
これにより、ベース回転速度NB以下での最大加速度AMAXを計算することが可能となる。
Thus, the maximum acceleration AMAX that can be output from the motor 3 at the base rotational speed NB or less can be calculated from the acceleration, the speed, and the base rotational speed NB even from the rotational speed that is the base rotational speed NB or higher. For example, when the post-limit control input D is 80% of the control input limit value and the acceleration A at the speed V in the constant output region, the maximum acceleration AMAX2 at the speed V is calculated using the following equation (18). be able to.
AMAX2 = A / 0.8 = 1.25A (18)
As a result, the maximum acceleration AMAX at the base rotation speed NB or lower can be calculated.

参照制御入力計算部12は、出力一定領域における最大加速度AMAXを計算した後、ベース回転速度NB以上の回転速度から減速停止するまでに必要な距離(サーボモータの移動距離)を計算する(ステップST3)。ここで、ベース回転速度NBの回転速度から減速停止までの移動距離の計算方法について説明する。   After calculating the maximum acceleration AMAX in the constant output region, the reference control input calculation unit 12 calculates the distance (servo motor movement distance) required to decelerate and stop from a rotational speed equal to or higher than the base rotational speed NB (step ST3). ). Here, a method of calculating the movement distance from the rotation speed of the base rotation speed NB to the deceleration stop will be described.

ベース回転速度NB以上の回転速度では、速度と加速度は、式(16)の関係となる。この場合において、時刻Tにおける速度Vから時刻T1における速度V1まで加速度AMAXで減速すると、減速速度の時間関数は以下の式(19)で表すことができる。
V1=√(2×(PNB/J)×(T1−T)+V^2)・・・(19)
At a rotational speed that is equal to or higher than the base rotational speed NB, the speed and acceleration are in the relationship of equation (16). In this case, when the vehicle is decelerated with the acceleration AMAX from the speed V at time T to the speed V1 at time T1, the time function of the deceleration speed can be expressed by the following equation (19).
V1 = √ (2 × (PNB / J) × (T1-T) + V ^ 2) (19)

ここで、式(19)を時間微分すると、時刻TからT1までの加速度をA1として、以下の式(20)の関係が得られる。
A1=(PNB/J)/√(2×(PNB/J)×(T1−T)+V^2)・・・(20)
Here, when the equation (19) is time-differentiated, the relationship of the following equation (20) is obtained with the acceleration from time T to T1 as A1.
A1 = (PNB / J) / √ (2 × (PNB / J) × (T1-T) + V ^ 2) (20)

この式(20)により、式(19)の速度関数は、式(16)の関係を満足する関数であることが分かる。このため、ベース回転速度NB以上の速度Vから速度0まで減速するのに必要な移動距離(減速所要距離LDCC2)は、数式(19)を速度Vからベース回転速度NBまで減速時間で時間積分した距離と、数式(9)から計算されるベース回転速度NBから速度0まで減速するのに必要な距離との和で計算される。具体的には、減速所要距離LDCC2は、以下の式(21)を用いて計算される。
LDCC2=(2×V^3+NB^3)/(6×AMAX×NB)・・・(21)
From this equation (20), it can be seen that the velocity function of equation (19) satisfies the relationship of equation (16). For this reason, the travel distance (deceleration required distance LDCC2) required to decelerate from the speed V equal to or higher than the base rotation speed NB to the speed 0 is obtained by integrating the equation (19) with the deceleration time from the speed V to the base rotation speed NB It is calculated as the sum of the distance and the distance required to decelerate from the base rotational speed NB calculated from the formula (9) to the speed 0. Specifically, the deceleration required distance LDCC2 is calculated using the following equation (21).
LDCC2 = (2 × V ^ 3 + NB ^ 3) / (6 × AMAX × NB) (21)

この後、実施の形態1のステップST30〜ST60の処理が行われる。本実施の形態では、実施の形態1における減速所要距離LDCCを、実施の形態2で計算した減速所要距離LDCC2に置き換えて、実施の形態1と同様の処理(ステップST30〜ステップST60)の処理が行なわれる。   Thereafter, the processes of steps ST30 to ST60 of the first embodiment are performed. In the present embodiment, the required deceleration speed LDCC in the first embodiment is replaced with the required deceleration distance LDCC2 calculated in the second embodiment, and the same processing (step ST30 to step ST60) as in the first embodiment is performed. Done.

なお、式(21)も実施の形態1と同様に、最大加速度AMAXの値とLDCC2の値の関係が反比例関係となっている。このため、減速に最低減必要な減速所要距離LDCC2、減速停止位置までの距離(位置偏差DRP”)から、定位置停止位置制御時の減速度AREF2を以下の式(22)とすることができれば、加速度の大きさを変更するだけで、減速に要する距離を所望の値に一致させることが可能となる。
AREF2=(LDCC2/DRP”)AMAX・・・(22)
As in the first embodiment, the relationship between the value of the maximum acceleration AMAX and the value of LDCC2 is also inversely proportional to the equation (21). Therefore, if the deceleration AREF2 at the fixed position stop position control can be expressed by the following expression (22) from the required deceleration distance LDCC2 required for deceleration and the distance to the deceleration stop position (position deviation DRP "). By simply changing the magnitude of acceleration, the distance required for deceleration can be made to coincide with a desired value.
AREF2 = (LDCC2 / DRP ″) AMAX (22)

このように本実施の形態の参照制御入力計算部12は、モータ3の加速度特性に応じて予め設定しておいたベース回転速度NB(ベース回転数)よりも低い回転数でモータ3を回転させる際には、最大加速度AMAXおよび位置検出値Bに基づいて減速所要距離LDCC算出する。一方、ベース回転速度NBよりも高い回転速度でモータ3を回転させる際には、最大加速度AMAXと位置検出値Bとベース回転速度NBとに基づいて、ベース回転速度NB以下での最大加速度AMAXを算出する。   As described above, the reference control input calculation unit 12 of the present embodiment rotates the motor 3 at a rotational speed lower than the base rotational speed NB (base rotational speed) set in advance according to the acceleration characteristics of the motor 3. In this case, the deceleration required distance LDCC is calculated based on the maximum acceleration AMAX and the position detection value B. On the other hand, when the motor 3 is rotated at a rotational speed higher than the base rotational speed NB, the maximum acceleration AMAX below the base rotational speed NB is calculated based on the maximum acceleration AMAX, the position detection value B, and the base rotational speed NB. calculate.

このように実施の形態2によれば、モータ3が出力可能な最大加速度AMAXが速度の上昇に応じて小さくなる場合であっても、減速所要距離を計算することが可能となる。このため、減速停止すると同時に位置指令Xと位置検出値Bの差である位置偏差DPRが0となるような減速パターンを容易に生成することが可能となる。したがって、出力一定領域からの減速の場合でも、最大加速度を用いた減速パターンを容易に生成することが可能となる。   As described above, according to the second embodiment, the deceleration required distance can be calculated even when the maximum acceleration AMAX that can be output by the motor 3 decreases as the speed increases. For this reason, it is possible to easily generate a deceleration pattern in which the position deviation DPR, which is the difference between the position command X and the position detection value B, becomes 0 at the same time as the deceleration stop. Therefore, even in the case of deceleration from the constant output region, it is possible to easily generate a deceleration pattern using the maximum acceleration.

以上のように、本発明に係るモータ駆動制御装置は、工作機械を駆動するモータの駆動制御に適している。   As described above, the motor drive control device according to the present invention is suitable for drive control of a motor that drives a machine tool.

1 モータ駆動制御装置
2 位置指令生成装置
3 モータ
4 位置検出器
11 位置偏差整形部
12 参照制御入力計算部
13 制御入力計算部
14 制御入力制限部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor drive control apparatus 2 Position command generation apparatus 3 Motor 4 Position detector 11 Position deviation shaping part 12 Reference control input calculation part 13 Control input calculation part 14 Control input restriction part

Claims (2)

位置指令に基づいてモータを駆動制御するモータ駆動制御装置において、
前記位置指令と前記モータから検出された位置検出値との差分である位置偏差に基づいて前記モータへの制御入力を算出するとともに、算出した制御入力を前記モータ側へ送る制御入力計算部と、
前記制御入力計算部が算出した制御入力を、所定の制御入力制限値以下に制限する制御入力制限部と、
前記位置検出値と制限後の制御入力とに基づいて、前記モータが出力可能な最大加速度を算出するとともに、前記最大加速度と前記位置検出値とに基づいて前記最大加速度で減速停止するまでに最低限必要な距離である減速所要距離を算出し、前記減速所要距離と前記位置偏差との比率に基づいて前記制御入力の所望値である参照制御入力を計算する参照制御入力計算部と、
前記制御入力が前記参照制御入力に一致するよう前記位置偏差を修正する位置偏差整形部と、
を備え、
前記制御入力計算部は、修正された位置偏差に基づいて前記制御入力を算出し、
前記制御入力制限部は、前記制限後の制御入力を前記モータおよび前記参照制御入力計算部に出力することを特徴とするモータ駆動制御装置。
In a motor drive control device that drives and controls a motor based on a position command,
A control input calculation unit that calculates a control input to the motor based on a position deviation that is a difference between the position command and a position detection value detected from the motor, and sends the calculated control input to the motor side,
A control input limiting unit that limits the control input calculated by the control input calculation unit to a predetermined control input limit value or less;
The maximum acceleration that can be output by the motor is calculated based on the position detection value and the control input after the limit, and the minimum acceleration until the vehicle stops decelerating at the maximum acceleration based on the maximum acceleration and the position detection value. A reference control input calculation unit that calculates a deceleration required distance that is a limited necessary distance and calculates a reference control input that is a desired value of the control input based on a ratio between the deceleration required distance and the position deviation;
A position deviation shaping unit that corrects the position deviation so that the control input matches the reference control input;
With
The control input calculation unit calculates the control input based on the corrected position deviation ,
The control input restriction unit outputs the control input after the restriction to the motor and the reference control input calculation unit .
前記参照制御入力計算部は、
前記モータの加速度特性に応じて予め設定しておいたベース回転数よりも低い回転数で前記モータを回転させる際には、前記最大加速度および前記位置検出値に基づいて前記減速所要距離を算出し、
前記ベース回転数よりも高い回転数で前記モータを回転させる際には、前記最大加速度と前記位置検出値と前記ベース回転数とに基づいて、前記ベース回転数以下での最大加速度を算出することを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動制御装置。
The reference control input calculator is
When the motor is rotated at a rotation speed lower than a preset base rotation speed according to the acceleration characteristics of the motor, the deceleration required distance is calculated based on the maximum acceleration and the position detection value. ,
When rotating the motor at a higher rotational speed than the base rotational speed, a maximum acceleration below the base rotational speed is calculated based on the maximum acceleration, the position detection value, and the base rotational speed. The motor drive control device according to claim 1 .
JP2012139835A 2012-06-21 2012-06-21 Motor drive control device Active JP5925066B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012139835A JP5925066B2 (en) 2012-06-21 2012-06-21 Motor drive control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012139835A JP5925066B2 (en) 2012-06-21 2012-06-21 Motor drive control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014007790A JP2014007790A (en) 2014-01-16
JP5925066B2 true JP5925066B2 (en) 2016-05-25

Family

ID=50105085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012139835A Active JP5925066B2 (en) 2012-06-21 2012-06-21 Motor drive control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5925066B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11114967B2 (en) 2019-05-30 2021-09-07 Fanuc Corporation Controller of rotary axis

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6490520B2 (en) * 2015-07-07 2019-03-27 Dmg森精機株式会社 Motor drive control device and machine tool equipped with the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04262404A (en) * 1991-02-15 1992-09-17 Okuma Mach Works Ltd Numerical controller having load monitor function
JP4627740B2 (en) * 2006-04-04 2011-02-09 三菱電機株式会社 Numerical controller
JP5388604B2 (en) * 2009-01-29 2014-01-15 三菱電機株式会社 Motor drive control device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11114967B2 (en) 2019-05-30 2021-09-07 Fanuc Corporation Controller of rotary axis

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014007790A (en) 2014-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5484949B2 (en) Motor control method and apparatus
KR101356224B1 (en) Electronic cam control device and electronic cam curve generating method
JP5623757B2 (en) Motor control method and apparatus
JP3900789B2 (en) Motor speed / acceleration determination method, acceleration / deceleration generation method, acceleration / deceleration control method, acceleration / deceleration control device, and motor control device
US8716972B2 (en) Motor control apparatus and method for controlling motor
JP5620535B2 (en) Motor control system that detects voltage saturation
TWI581556B (en) Motor control device
US8600527B2 (en) Acceleration/deceleration control device
JP2011176906A5 (en)
JP4944806B2 (en) Position control device
CN109689422B (en) Vehicle control method and control device
JP2011176907A5 (en)
JP5311167B1 (en) Motor control device
CN105531922A (en) System and method for controlling regenerating energy in an adjustable speed drive
JP5900656B2 (en) Motor control device and motor control method
JP5925066B2 (en) Motor drive control device
JP2011057320A (en) Elevator
JP5002814B2 (en) Actuator control device and actuator control method
JP6720714B2 (en) Electric vehicle control method and electric vehicle control device
JP6728632B2 (en) Electric vehicle control method and control device
US20190238079A1 (en) Motor controller
JPWO2009025132A1 (en) Motor control device and method of identifying moment of inertia
JP5515644B2 (en) Position control device
JP6265043B2 (en) Sensorless drive device for synchronous motor
Jin et al. Adaptive disturbance observer design for servo drive system with time-varying load inertia

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140929

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150715

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150728

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150924

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160322

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160419

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5925066

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250