JP6353731B2 - Motor system - Google Patents
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Description
本発明は、動作対象物を動作させるモータと、モータを制御するモータ制御装置とを備えるモータシステムに関する。 The present invention relates to a motor system including a motor that operates an operation target and a motor control device that controls the motor.
従来、ロボットを動作させるモータの制御装置として、P−PI制御(比例・比例積分制御)でモータを制御するモータ制御装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。P−PI制御を行うモータ制御装置では、モータの回転位置と回転速度とがフィードバックされるとともに、回転位置の偏差に対して比例制御が行われ、回転速度の偏差に対して比例積分制御(PI制御)が行われている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a motor control device that controls a motor by P-PI control (proportional / proportional integral control) is known as a motor control device that operates a robot (see, for example, Patent Document 1). In a motor control device that performs P-PI control, the rotational position and rotational speed of the motor are fed back, proportional control is performed for the deviation of the rotational position, and proportional-integral control (PI) is performed for the rotational speed deviation. Control).
P−PI制御を行うモータ制御装置と、このモータ制御装置によって制御されるモータとを備えるモータシステムにおいて、モータの回転位置指令を入力としモータの回転位置を出力とする閉ループ系をブロック線図で表わすと、たとえば、図5のようになる。図5において、Kpは、位置ループゲインであり、Kvは、速度ループゲインであり、Kiは、積分ゲインである。また、Kは、モータに電力を供給するアンプの固定ゲインとモータのトルク定数とを含む固定値をロボットおよびモータのイナーシャで割った値であるゲインであり、pは、ロボットおよびモータの粘性に関わる項をロボットおよびモータのイナーシャで割った値であるゲインであり、sは、ラプラス演算子である。さらに、ωFは、フィルタのカットオフ周波数であり、フィルタによって回転位置が回転速度に変換されている。 In a motor system including a motor control device that performs P-PI control and a motor controlled by the motor control device, a closed loop system that receives a rotational position command of the motor and outputs the rotational position of the motor in a block diagram For example, it is as shown in FIG. In FIG. 5, Kp is a position loop gain, Kv is a velocity loop gain, and Ki is an integral gain. K is a gain obtained by dividing a fixed value including a fixed gain of an amplifier that supplies power to the motor and a torque constant of the motor by the inertia of the robot and the motor, and p is a viscosity of the robot and the motor. The gain is a value obtained by dividing the related term by the inertia of the robot and the motor, and s is a Laplace operator. Further, ω F is a cutoff frequency of the filter, and the rotational position is converted into the rotational speed by the filter.
図5に示す閉ループ系において、ロボットやモータのイナーシャが大きくなっても(すなわち、Kが小さくなっても)、速度ループゲインKvをそれに合わせて大きくすれば、ロボットやモータのイナーシャの大きさに関係なく、閉ループ系の特性を一定に保つことが可能である。しかしながら、大きくなったロボットやモータのイナーシャに合わせて速度ループゲインKvを大きくすると、外乱に対するモータの応答感度が上がる。外乱に対するモータの応答感度が上がると、機械誤差やガタによりモータやロボットに振動が生じやすくなる。 In the closed loop system shown in FIG. 5, even if the inertia of the robot or motor increases (that is, even if K decreases), if the velocity loop gain Kv is increased accordingly, the magnitude of the inertia of the robot or motor is increased. Regardless, it is possible to keep the characteristics of the closed loop system constant. However, if the speed loop gain Kv is increased in accordance with the increased robot or motor inertia, the response sensitivity of the motor to disturbance increases. If the response sensitivity of the motor to disturbance increases, vibrations are likely to occur in the motor and robot due to mechanical errors and backlash.
ここで、図5に示す閉ループ系において、積分ゲインKiを小さくすることで外乱応答感度を下げて、モータやロボットに生じる振動を抑制することは可能である。しかしながら、積分ゲインKiのみを小さくすると、位置ループゲインKpと速度ループゲインKvと積分ゲインKiとのバランスが崩れて、図5に示す閉ループ系の特性(すなわち、回転位置指令に対するモータの応答特性)が変動する。また、閉ループ系の特性が変動すると、モータを安定させた状態で適切に制御することが困難になる場合がある。 Here, in the closed loop system shown in FIG. 5, it is possible to reduce the disturbance response sensitivity by reducing the integral gain Ki and to suppress the vibration generated in the motor and the robot. However, if only the integral gain Ki is reduced, the position loop gain Kp, velocity loop gain Kv, and integral gain Ki are out of balance, and the characteristics of the closed loop system shown in FIG. 5 (that is, the response characteristics of the motor to the rotational position command). Fluctuates. Further, if the characteristics of the closed loop system fluctuate, it may be difficult to appropriately control the motor in a stable state.
そこで、本発明の課題は、動作対象物やモータのイナーシャが大きくなったときに動作対象物やモータに振動が生じても、動作対象物やモータの振動を抑制しつつ、モータの回転位置指令を入力としモータの回転位置を出力とする閉ループ系の特性を一定に保つことが可能なモータシステムを提供することにある。 Therefore, the problem of the present invention is that even if vibration occurs in the operation target or motor when the operation target or motor inertia increases, the rotational position command of the motor is suppressed while suppressing the vibration of the operation target or motor. It is an object of the present invention to provide a motor system capable of keeping constant the characteristics of a closed loop system in which the rotation position of the motor is output.
上記の課題を解決するため、本発明のモータシステムは、動作対象物を動作させるモータと、モータを制御するモータ制御装置とを備えるモータシステムにおいて、モータの回転位置指令を入力としモータの回転位置を出力とする閉ループ系をブロック線図で表わすと、閉ループ系は、伝達要素として、比例ゲイン要素と、積分フィルタ要素と、モータゲイン要素と、モータ要素と、微分フィルタ要素とを備えるとともに、閉ループ系の入力部から出力部へ向かう前向き経路と、閉ループ系の出力部から入力側に向かう第1帰還経路および第2帰還経路とを備え、前向き経路では、信号の伝達方向において、回転位置指令が入力される第1の加え合わせ点と、比例ゲイン要素と、第2の加え合わせ点と、積分フィルタ要素と、モータゲイン要素と、モータ要素とがこの順番に配置され、第1帰還経路は、第1の加え合わせ点に負帰還接続され、第2帰還経路は、第2の加え合わせ点に負帰還接続されるとともに、微分フィルタ要素は、第2帰還経路の中に配置され、モータに電力を供給するアンプの固定ゲインとモータのトルク定数とを含む固定値を動作対象物およびモータのイナーシャで割った値であるゲインをKとし、動作対象物およびモータの粘性に関わる項を動作対象物およびモータのイナーシャで割った値であるゲインをpとし、ラプラス演算子をsとすると、動作対象物に応じてモータを適切に制御するための閉ループ系の希望特性を有する伝達関数である希望伝達関数は、m0/(s2+m1s+m0)で規定され、比例ゲイン要素は、m0であり、積分フィルタ要素は、(s2+q1s+q0)/(s2+a1s)で表わされる伝達関数であり、モータゲイン要素は、1/Kであり、モータ要素は、K/(s2+ps)で表わされる伝達関数であり、微分フィルタ要素は、(b2s2+b1s)/(s2+q1s+q0)で表わされる伝達関数であり、a1、b1、b2が以下の関係を満足することで、閉ループ系の特性が希望伝達関数に一致し、
a1=q1+m1−p
b1=q0m1
b2=(q1−p)(m1−p)+q0
モータ制御装置は、動作対象物およびモータのイナーシャを検出するイナーシャ検出手段を備え、イナーシャ検出手段での検出結果に基づいて、q0およびq1を調整することによって、希望伝達関数の特性を損なうことなく、動作対象物およびモータのイナーシャに応じて変化する外乱応答特性を補正することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a motor system of the present invention is a motor system including a motor that operates an operation target and a motor control device that controls the motor. When a closed loop system having an output of is represented by a block diagram, the closed loop system includes a proportional gain element, an integral filter element, a motor gain element, a motor element, and a differential filter element as a transfer element, and a closed loop system. A forward path from the input section of the system to the output section, and a first feedback path and a second feedback path from the output section of the closed loop system to the input side. In the forward path, the rotational position command is transmitted in the signal transmission direction. Input first addition point, proportional gain element, second addition point, integral filter element, motor gain required And the motor elements are arranged in this order, the first feedback path is negatively feedback connected to the first summing point, the second feedback path is negatively feedback connected to the second summing point, The differential filter element is arranged in the second feedback path, and is a gain that is a value obtained by dividing a fixed value including a fixed gain of an amplifier that supplies power to the motor and a torque constant of the motor by the operation object and the inertia of the motor. , Where K is the gain that is the value of the operating object and motor viscosity divided by the operating object and the inertia of the motor, and p is the Laplace operator, and s is the Laplace operator. the desired transfer function is a transfer function having a desired characteristic of the closed loop system for controlling the, defined by m 0 / (s 2 + m 1 s + m 0), the proportional gain element is m 0, integration Fi Data elements, (s 2 + q 1 s + q 0) / a transfer function represented by (s 2 + a 1 s) , the motor gain element is 1 / K, the motor element, K / (s 2 + ps ) The differential filter element is a transfer function represented by (b 2 s 2 + b 1 s) / (s 2 + q 1 s + q 0 ), and a 1 , b 1 , and b 2 are By satisfying the relationship, the characteristics of the closed-loop system agree with the desired transfer function,
a 1 = q 1 + m 1 −p
b 1 = q 0 m 1
b 2 = (q 1 −p) (m 1 −p) + q 0
The motor control device includes inertia detection means for detecting the operation object and the inertia of the motor, and impairs the characteristics of the desired transfer function by adjusting q 0 and q 1 based on the detection result of the inertia detection means. The disturbance response characteristics that change in accordance with the operation object and the inertia of the motor are corrected.
本発明において、イナーシャ検出手段は、たとえば、モータ要素への入力とモータ要素からの出力とに基づいて、動作対象物およびモータのイナーシャを推定する適応同定手段である。 In the present invention, the inertia detection means is an adaptive identification means for estimating the operation target and the inertia of the motor based on, for example, an input to the motor element and an output from the motor element.
また、上記の課題を解決するため、本発明のモータシステムは、動作対象物を動作させるモータと、モータを制御するモータ制御装置とを備えるモータシステムにおいて、モータの回転位置指令を入力としモータの回転位置を出力とする閉ループ系をブロック線図で表わすと、閉ループ系は、伝達要素として、比例ゲイン要素と、積分フィルタ要素と、モータゲイン要素と、モータ要素と、微分フィルタ要素とを備えるとともに、閉ループ系の入力部から出力部へ向かう前向き経路と、閉ループ系の出力部から入力側に向かう第1帰還経路および第2帰還経路とを備え、前向き経路では、信号の伝達方向において、回転位置指令が入力される第1の加え合わせ点と、比例ゲイン要素と、第2の加え合わせ点と、積分フィルタ要素と、モータゲイン要素と、モータ要素とがこの順番に配置され、第1帰還経路は、第1の加え合わせ点に負帰還接続され、第2帰還経路は、第2の加え合わせ点に負帰還接続されるとともに、微分フィルタ要素は、第2帰還経路の中に配置され、モータに電力を供給するアンプの固定ゲインとモータのトルク定数とを含む固定値を動作対象物およびモータのイナーシャで割った値であるゲインをKとし、動作対象物およびモータの粘性に関わる項を動作対象物およびモータのイナーシャで割った値であるゲインをpとし、ラプラス演算子をsとすると、動作対象物に応じてモータを適切に制御するための閉ループ系の希望特性を有する伝達関数である希望伝達関数は、m0/(s2+m1s+m0)で規定され、比例ゲイン要素は、m0であり、積分フィルタ要素は、(s2+q1s+q0)/(s2+a1s)で表わされる伝達関数であり、モータゲイン要素は、1/Kであり、モータ要素は、K/(s2+ps)で表わされる伝達関数であり、微分フィルタ要素は、(b2s2+b1s)/(s2+q1s+q0)で表わされる伝達関数であり、a1、b1、b2が以下の関係を満足することで、閉ループ系の特性が希望伝達関数に一致し、
a1=q1+m1−p
b1=q0m1
b2=(q1−p)(m1−p)+q0
モータ制御装置は、動作対象物および/またはモータの振動の大きさを検出する振動検出手段を備え、振動検出手段での検出結果に基づいて、q0およびq1を調整することによって、希望伝達関数の特性を損なうことなく、動作対象物および/またはモータの振動を抑制することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a motor system according to the present invention is a motor system including a motor that operates an operation target and a motor control device that controls the motor. When the closed loop system that outputs the rotational position is represented by a block diagram, the closed loop system includes a proportional gain element, an integral filter element, a motor gain element, a motor element, and a differential filter element as transmission elements. , A forward path from the input unit of the closed loop system to the output unit, and a first feedback path and a second feedback path from the output unit of the closed loop system to the input side. In the forward path, the rotational position in the signal transmission direction A first summing point to which a command is input, a proportional gain element, a second summing point, an integral filter element, a motor gain And the motor element are arranged in this order, the first feedback path is connected to the first summing point by negative feedback, and the second feedback path is connected to the second summing point by negative feedback. In addition, the differential filter element is disposed in the second feedback path, and is a value obtained by dividing a fixed value including a fixed gain of the amplifier that supplies power to the motor and a torque constant of the motor by the operation target and the inertia of the motor. When a certain gain is K, a gain that is a value obtained by dividing a term related to the operating object and the motor's viscosity by the operating object and the inertia of the motor is p, and a Laplace operator is s, a motor according to the operating object the desired transfer function is a transfer function having a desired characteristic of the closed loop system for appropriately controlling is defined by m 0 / (s 2 + m 1 s + m 0), the proportional gain element is m 0, the product Filter element, (s 2 + q 1 s + q 0) / a transfer function represented by (s 2 + a 1 s) , the motor gain element is 1 / K, the motor element, K / (s 2 + ps ) The differential filter element is a transfer function represented by (b 2 s 2 + b 1 s) / (s 2 + q 1 s + q 0 ), and a 1 , b 1 , and b 2 are By satisfying the relationship, the characteristics of the closed-loop system agree with the desired transfer function,
a 1 = q 1 + m 1 −p
b 1 = q 0 m 1
b 2 = (q 1 −p) (m 1 −p) + q 0
The motor control device includes vibration detection means for detecting the magnitude of vibration of the operation object and / or the motor, and adjusts q 0 and q 1 based on the detection result of the vibration detection means, thereby transmitting the desired transmission. It is characterized by suppressing the vibration of the operation object and / or the motor without impairing the characteristics of the function.
本発明のモータシステムでは、モータの回転位置指令を入力としモータの回転位置を出力とする閉ループ系をブロック線図で表わすと、閉ループ系は、上述のように構成されている。また、本発明では、モータ制御装置は、動作対象物およびモータのイナーシャを検出するイナーシャ検出手段を備え、イナーシャ検出手段での検出結果に基づいて、q0およびq1を調整している。q0およびq1の調整により積分フィルタ要素のゲインを調整することになるが(すなわち、外乱応答感度を調整することになるが)、本発明では、上述のように構成されているため、動作対象物やモータのイナーシャが大きくなったときに動作対象物やモータに振動が生じても、動作対象物やモータの振動を抑制することが可能になる。あるいは、本発明のモータシステムでは、モータ制御装置は、動作対象物および/またはモータの振動の大きさを検出する振動検出手段を備え、振動検出手段での検出結果に基づいて、q0およびq1を調整している。そのため、本発明では、動作対象物やモータのイナーシャが大きくなったときに動作対象物やモータに振動が生じても、上記と同様に、動作対象物やモータの振動を抑制することが可能になる。また、その他の要因で動作対象物やモータに振動が生じても、動作対象物やモータの振動を抑制することが可能になる。 In the motor system of the present invention, when a closed loop system having a motor rotational position command as an input and a motor rotational position as an output is represented by a block diagram, the closed loop system is configured as described above. Further, in the present invention, the motor controller operates the object and with the inertia detecting means for detecting the inertia of the motor, based on the detection result of the inertia detecting means, and adjusts the q 0 and q 1. Although the gain of the integral filter element is adjusted by adjusting q 0 and q 1 (that is, the disturbance response sensitivity is adjusted), the present invention is configured as described above. Even if vibration occurs in the operation target or motor when the inertia of the target or motor increases, it is possible to suppress vibration of the operation target or motor. Alternatively, in the motor system of the present invention, the motor control device includes a vibration detection unit that detects the magnitude of vibration of the operation target and / or the motor, and q 0 and q based on the detection result of the vibration detection unit. 1 is adjusted. Therefore, in the present invention, even if vibration occurs in the operation target or motor when the inertia of the operation target or motor increases, it is possible to suppress the vibration of the operation target or motor in the same manner as described above. Become. Moreover, even if vibration occurs in the operation target or the motor due to other factors, the vibration of the operation target or the motor can be suppressed.
また、本発明では、閉ループ系が上述のように構成されているため、動作対象物やモータのイナーシャが大きくなって、q0およびq1が調整されても、これに対応してa1、b1およびb2も自動的に調整することで、閉ループ系の伝達関数を変化させることなく、希望伝達関数に一致させることが可能になる。したがって、本発明では、動作対象物やモータのイナーシャが大きくなった場合、外乱応答感度が高くなり、振動に対する検知感度も高くなるが、q0およびq1が調整されるとともに、それらに対応してa1、b1およびb2も自動的に調整されることで閉ループ系の特性を一定に保つことが可能になる。以上より、本発明では、動作対象物やモータのイナーシャが大きくなったときに動作対象物やモータに振動が生じても、動作対象物やモータの振動を抑制しつつ、閉ループ系の特性を一定に保つことが可能になる。 Further, in the present invention, since the closed loop system is configured as described above, even if the operation object and the inertia of the motor are increased and q 0 and q 1 are adjusted, a 1 , By automatically adjusting b 1 and b 2, it becomes possible to match the desired transfer function without changing the transfer function of the closed loop system. Therefore, in the present invention, when the operation object or the inertia of the motor is increased, the disturbance response sensitivity is increased and the detection sensitivity to vibration is also increased. However, q 0 and q 1 are adjusted and corresponding to them. Thus, a 1 , b 1 and b 2 are also automatically adjusted, so that the characteristics of the closed loop system can be kept constant. As described above, according to the present invention, even if vibration occurs in the operation target or motor when the inertia of the operation target or motor increases, the characteristics of the closed loop system are kept constant while suppressing the vibration of the operation target or motor. It becomes possible to keep on.
本発明において、モータ制御装置には、動作対象物およびモータのイナーシャと、q0およびq1とが対応付けられたテーブルが記憶され、モータ制御装置は、イナーシャ検出手段での検出結果とテーブルとに基づいてq0およびq1を調整することが好ましい。また、本発明において、モータ制御装置には、動作対象物および/またはモータの振動の大きさと、q0およびq1とが対応付けられたテーブルが記憶され、モータ制御装置は、振動検出手段での検出結果とテーブルとに基づいてq0およびq1を調整することが好ましい。このように構成すると、モータ制御装置に記憶されたテーブルに基づいてq0およびq1を調整することが可能になるため、動作対象物およびモータのイナーシャに応じたq0およびq1の調整の再現性や、動作対象物および/またはモータの振動の大きさに応じたq0およびq1の調整の再現性を高めることが可能になる。したがって、q0およびq1の安定した調整が可能になる。 In the present invention, the motor control device stores a table in which the operation target and the inertia of the motor are associated with q 0 and q 1, and the motor control device stores the detection result and the table in the inertia detection means. It is preferable to adjust q 0 and q 1 based on In the present invention, the motor control device stores a table in which the operating object and / or the magnitude of vibration of the motor and q 0 and q 1 are associated with each other. The motor control device is a vibration detection unit. It is preferable to adjust q 0 and q 1 based on the detection result and the table. According to this structure, it becomes possible to adjust the q 0 and q 1 based on the table stored in the motor controller, the operation object and the adjustment of q 0 and q 1 corresponding to the inertia of the motor It becomes possible to improve the reproducibility and the reproducibility of the adjustment of q 0 and q 1 according to the magnitude of vibration of the operation object and / or the motor. Therefore, stable adjustment of q 0 and q 1 is possible.
また、本発明において、モータ制御装置は、イナーシャ検出手段によって検出された動作対象物およびモータのイナーシャに基づいて、所定の演算を行ってq0およびq1を算出し、q0およびq1を調整しても良い。また、本発明において、モータ制御装置は、振動検出手段によって検出された動作対象物および/またはモータの振動の大きさに基づいて、所定の演算を行ってq0およびq1を算出し、q0およびq1を調整しても良い。 In the present invention, the motor control device performs a predetermined calculation on the basis of the operation object detected by the inertia detection means and the inertia of the motor, calculates q 0 and q 1, and calculates q 0 and q 1 You may adjust it. In the present invention, the motor control device calculates q 0 and q 1 by performing a predetermined calculation based on the motion object detected by the vibration detection means and / or the magnitude of the motor vibration, 0 and q 1 may be adjusted.
本発明において、たとえば、微分フィルタ要素の特性多項式s2+q1s+q0の根を重根とすれば、特性多項式s2+q1s+q0の根が2つである場合と比較して、q0およびq1の調整が容易になる。 In the present invention, for example, if the root of the characteristic polynomial s 2 + q 1 s + q 0 of the differential filter element is a double root, q 0 and q 0 and the case where there are two roots of the characteristic polynomial s 2 + q 1 s + q 0 q 1 can be easily adjusted.
本発明において、モータ制御装置は、モータ要素への入力とモータ要素からの出力とに基づいてゲインKを推定する適応同定手段を備え、適応同定手段で推定されたゲインKに基づいてモータゲイン要素を更新することが好ましい。この場合には、たとえば、適応同定手段は、ゲインKの推定を所定時間間隔で逐次実行し、モータ制御装置は、適応同定手段で推定されたゲインKに基づいてモータゲイン要素を所定時間間隔で逐次更新する。このように構成すると、動作対象物やモータのイナーシャが大きくなったときに、閉ループ系の伝達関数を希望伝達関数に自動的に一致させることが可能になる。したがって、動作対象物やモータのイナーシャが大きくなっても、閉ループ系の特性を自動で一定に保つことが可能になる。 In the present invention, the motor control device includes adaptive identification means for estimating the gain K based on the input to the motor element and the output from the motor element, and the motor gain element based on the gain K estimated by the adaptive identification means. Is preferably updated. In this case, for example, the adaptive identification unit sequentially executes the estimation of the gain K at a predetermined time interval, and the motor control device sets the motor gain element at the predetermined time interval based on the gain K estimated by the adaptive identification unit. Update sequentially. With this configuration, it becomes possible to automatically match the transfer function of the closed loop system with the desired transfer function when the inertia of the operation target or the motor increases. Therefore, even when the operation object and the inertia of the motor are increased, it is possible to automatically keep the characteristics of the closed loop system constant.
本発明において、適応同定手段は、モータ要素への入力とモータ要素からの出力とに基づいて、ゲインpを推定することが好ましい。このように構成すると、ゲインpの値が大きくても、推定されたゲインpに基づいて、積分フィルタ要素および微分フィルタ要素を適切な伝達関数とすることが可能になる。 In the present invention, the adaptive identification means preferably estimates the gain p based on the input to the motor element and the output from the motor element. With this configuration, even if the value of the gain p is large, the integral filter element and the differential filter element can be set as appropriate transfer functions based on the estimated gain p.
以上のように、本発明のモータシステムでは、動作対象物やモータのイナーシャが大きくなったときに動作対象物やモータに振動が生じても、動作対象物やモータの振動を抑制しつつ、モータの回転位置指令を入力としモータの回転位置を出力とする閉ループ系の特性を一定に保つことが可能になる。 As described above, in the motor system of the present invention, even if vibration occurs in the operation target or the motor when the operation target or the inertia of the motor becomes large, the motor while suppressing the vibration of the operation target or the motor. It is possible to keep constant the characteristics of the closed loop system in which the rotational position command is input and the rotational position of the motor is output.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(モータシステムの構成)
図1は、本発明の実施の形態にかかるモータシステム1の概略構成を示すブロック図である。図2は、図1に示すモータシステム1においてモータ3の回転位置指令を入力としモータ3の回転位置を出力としたときの閉ループ系8のブロック線図である。
(Configuration of motor system)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a
本形態のモータシステム1は、動作対象物2を動作させるモータ3と、モータ3を制御するモータ制御装置4とを備えている。モータ3は、ACサーボモータまたはDCサーボモータであり、たとえば、動作対象物2である産業用ロボットのアームを動作させる。また、モータ3は、モータ3の回転位置を検出するための検出機構(エンコーダ)5を備えている。検出機構5の出力信号は、モータ制御装置4に入力されている。モータシステム1において、モータ3の回転位置指令を入力としモータ3の回転位置を出力とする閉ループ系8をブロック線図で表すと、図2のようになる。なお、本形態では、モータ制御装置4のモータ制御回路は、アナログ回路(連続時間系の回路)であるが、モータ制御回路は、デジタル回路(離散時間系の回路)であっても良いし、ソフトウエアによって構成されても良い。
The
図2に示すように、閉ループ系8は、伝達要素として、比例ゲイン要素9と、積分フィルタ要素10と、モータゲイン要素11と、モータ要素12と、微分フィルタ要素13とを備えている。また、閉ループ系8は、閉ループ系8の入力部から出力部へ向かう前向き経路15と、閉ループ系8の出力部から入力側に向かう第1帰還経路(第1フィードバック経路)16および第2帰還経路(第2フィードバック経路)17とによって構成されている。
As shown in FIG. 2, the
前向き経路15では、信号の伝達方向において、回転位置指令が入力される第1の加え合わせ点18と、比例ゲイン要素9と、第2の加え合わせ点19と、積分フィルタ要素10と、モータゲイン要素11と、モータ要素12とがこの順番に配置されている。第1帰還経路16は、第1の加え合わせ点18に負帰還接続されている。第2帰還経路17は、第2の加え合わせ点19に負帰還接続されている。また、微分フィルタ要素13は、第2帰還経路17の中に配置されている。
In the
ラプラス演算子をsとすると、動作対象物2に応じてモータ3を適切に制御するための閉ループ系8の希望特性を有する伝達関数である希望伝達関数は、m0/(s2+m1s+m0)で規定される。この希望伝達関数は、たとえば、下記のように変形することができる。
m0/(s2+m1s+m0)=ω1ω2/(s+ω1)(s+ω2)
ここで、ω1、ω2は、希望伝達関数の遮断周波数(カットオフ周波数)であり、以下の関係が成立する。
m0=ω1ω2、m1=ω1+ω2
なお、動作対象物2およびモータ3の特性に応じてω1、ω2を設定することで、所望の制御応答特性を得ることができる。
Assuming that the Laplace operator is s, the desired transfer function, which is a transfer function having the desired characteristics of the
m 0 / (s 2 + m 1 s + m 0 ) = ω 1 ω 2 / (s + ω 1 ) (s + ω 2 )
Here, ω 1 and ω 2 are cutoff frequencies of the desired transfer function, and the following relationship is established.
m 0 = ω 1 ω 2 , m 1 = ω 1 + ω 2
In addition, desired control response characteristics can be obtained by setting ω 1 and ω 2 according to the characteristics of the
また、モータ3に電力を供給するアンプ(図示省略)の固定ゲインとモータ3のトルク定数とを含む固定値を動作対象物2およびモータ3のイナーシャで割った値であるゲインをKとし、動作対象物2およびモータ3の粘性に関わる項を動作対象物2およびモータ3のイナーシャで割った値であるゲインをpとすると、比例ゲイン要素9は、m0であり、積分フィルタ要素10は、(s2+q1s+q0)/(s2+a1s)で表わされる伝達関数であり、モータゲイン要素11は、1/Kであり、モータ要素12は、K/(s2+ps)で表わされる伝達関数であり、微分フィルタ要素13は、(b2s2+b1s)/(s2+q1s+q0)で表わされる伝達関数である。また、a1、b1、b2は以下の関係を満足する。
a1=q1+m1−p・・・式(1)
b1=q0m1・・・式(2)
b2=(q1−p)(m1−p)+q0・・・式(3)
Further, a gain obtained by dividing a fixed value including a fixed gain of an amplifier (not shown) for supplying power to the
a 1 = q 1 + m 1 −p (1)
b 1 = q 0 m 1 Formula (2)
b 2 = (q 1 -p) (m 1 -p) +
なお、q0、q1は、動作対象物2およびモータ3を適切に制御するために任意に設定される値である。また、微分フィルタ要素13の特性多項式(s2+q1s+q0)および積分フィルタ要素10の分子多項式(s2+q1s+q0)は、たとえば、下記のように変形することができる。
s2+q1s+q0=(s+ωq1)(s+ωq2)
ここで、ωq1、ωq2は、遮断周波数であり、以下の関係が成立する。
q0=ωq1ωq2、q1=ωq1+ωq2
本形態では、ωq1とωq2とが等しくなっている。すなわち、微分フィルタ要素13の特性多項式の根は重根となっている。ただし、ωq1とωq2とは等しくなくても良い。
Note that q 0 and q 1 are values arbitrarily set in order to appropriately control the
s 2 + q 1 s + q 0 = (s + ω q1 ) (s + ω q2 )
Here, ω q1 and ω q2 are cutoff frequencies, and the following relationship is established.
q 0 = ω q1 ω q2 , q 1 = ω q1 + ω q2
In this embodiment, ω q1 and ω q2 are equal. That is, the root of the characteristic polynomial of the
モータ制御装置4は、モータ要素12への入力とモータ要素12からの出力とに基づいて、ゲインKを推定する適応同定手段21を備えている(図2参照)。適応同定手段21は、最小二乗法等の同定法によってゲインKを推定する。また、適応同定手段21は、ゲインKの推定を所定時間間隔で逐次実行する。モータ制御装置4は、適応同定手段21で推定されたゲインKに基づいて、モータゲイン要素11を更新する。すなわち、モータ制御装置4は、適応同定手段21によって所定時間間隔で逐次推定されたゲインKに基づいて、モータゲイン要素11を所定時間間隔で逐次更新する。
The motor control device 4 includes adaptive identification means 21 that estimates the gain K based on the input to the
また、適応同定手段21は、モータ要素12への入力とモータ要素12からの出力とに基づいて、動作対象物2およびモータ3のイナーシャを推定する。適応同定手段21は、最小二乗法等の同定法によって動作対象物2およびモータ3のイナーシャを推定するとともに、このイナーシャの推定を所定時間間隔で逐次実行する。モータ制御装置4は、適応同定手段21で推定されたイナーシャに基づいて、q0およびq1を調整する。
Further, the adaptive identification means 21 estimates the inertia of the
具体的には、モータ制御装置4には、動作対象物2およびモータ3のイナーシャと、q0およびq1とが対応付けられたテーブルが記憶されており、モータ制御装置4は、適応同定手段21によって推定されたイナーシャとテーブルとに基づいて、q0およびq1を調整する。また、モータ制御装置4は、適応同定手段21によって推定されたイナーシャが大きくなると、外乱感度が高くなり、振動に対する検知感度も高くなるが、q0およびq1を小さくすることで、閉ループ系8の特性を一定に保ちつつ、外乱感度を下げることが可能になる。本形態の適応同定手段21は、動作対象物2およびモータ3のイナーシャを検出するイナーシャ検出手段であり、モータ制御装置4は、このイナーシャ検出手段(すなわち、適応同定手段21)の検出結果に基づいて、q0およびq1を調整する。また、モータ制御装置4は、q0およびq1の値に応じて、上述の式(1)〜(3)にしたがってa1、b1およびb2も自動調整する。
Specifically, the motor control device 4 stores a table in which the inertia of the
なお、動作対象物2およびモータ3のイナーシャと、q0およびq1とが対応付けられたテーブルが、モータ制御装置4に記憶されていなくても良い。この場合には、モータ制御装置4は、たとえば、適応同定手段21によって推定されたイナーシャに基づいて、所定の演算を行ってq0およびq1を算出し、q0およびq1を調整すれば良い。
Note that a table in which the inertia of the
さらに、適応同定手段21は、モータ要素12への入力とモータ要素12からの出力とに基づいて、ゲインpを推定する。適応同定手段21は、最小二乗法等の同定法によってゲインpを推定するとともに、ゲインpの推定を所定時間間隔で逐次実行する。モータ制御装置4は、適応同定手段21で推定されたゲインpに基づいて、積分フィルタ要素10および微分フィルタ要素13を更新する。すなわち、モータ制御装置4は、適応同定手段21によって所定時間間隔で逐次推定されたゲインpに基づいて、積分フィルタ要素10および微分フィルタ要素13を所定時間間隔で逐次更新する。
Furthermore, the adaptive identification means 21 estimates the gain p based on the input to the
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、閉ループ系8をブロック線図で表わすと、閉ループ系8は、図2に示すように構成されている。また、本形態では、モータ制御装置4は、適応同定手段21で推定されたイナーシャに基づいて、q0およびq1を調整している。そのため、本形態では、動作対象物2やモータ3のイナーシャが大きくなったときに動作対象物2やモータ3に振動が生じても、動作対象物2やモータ3の振動を抑制することが可能になる。
(Main effects of this form)
As described above, in this embodiment, when the
また、本形態では、動作対象物2やモータ3のイナーシャが大きくなると、外乱感度が高くなり、振動に対する検知感度も高くなるが、適応同定手段21で推定されたイナーシャに基づいてq0およびq1が調整されているため、また、閉ループ系8が図2に示すように構成されているため、さらに、q0およびq1の値に応じて、上述の式(1)〜(3)にしたがってa1、b1およびb2も自動調整されているため、動作対象物2やモータ3の振動を抑制しつつ、閉ループ系8の伝達関数を希望伝達関数に一致させることが可能になる。したがって、本形態では、動作対象物2やモータ3のイナーシャが大きくなっても、閉ループ系8の特性を一定に保つことが可能になる。以上より、本形態では、動作対象物2やモータ3のイナーシャが大きくなったときに動作対象物2やモータ3に振動が生じても、動作対象物2やモータ3の振動を抑制しつつ、閉ループ系8の特性を一定に保つことが可能になる。
Further, in this embodiment, when the inertia of the
特に本形態では、モータ要素12への入力とモータ要素12からの出力とに基づいて、適応同定手段21でゲインKが推定されるとともに、適応同定手段21で推定されたゲインKに基づいてモータゲイン要素11が更新されているため、動作対象物2やモータ3のイナーシャが大きくなった場合でも、閉ループ系8の伝達関数を希望伝達関数に自動的に一致させることができる。図3等を用いて具体的に説明すると、まず、図2に示す閉ループ系8は、図3(A)〜(D)に示すように、順次、等価変換することができる。また、図3(D)の伝達関数の分母は、
s4+(a1+p)s3+(a1p+b2)s2+b1s+m0(s2+q1s+q0)
と変形することができ、変形後の分母に上述の式(1)〜(3)を代入して整理すると、
s2(s2+q1s+q0)+m1s(s2+q1s+q0)+m0(s2+q1s+q0)
となり、共通因子である(s2+q1s+q0)が分母分子に存在するため、(s2+q1s+q0)を約分することで、図3(D)の伝達関数は、希望伝達関数m0/(s2+m1s+m0)と一致することがわかる。
In particular, in this embodiment, the gain K is estimated by the adaptive identification means 21 based on the input to the
s 4 + (a 1 + p) s 3 + (a 1 p + b 2 ) s 2 + b 1 s + m 0 (s 2 + q 1 s + q 0 )
And substituting the above formulas (1) to (3) into the denominator after deformation,
s 2 (s 2 + q 1 s + q 0 ) + m 1 s (s 2 + q 1 s + q 0 ) + m 0 (s 2 + q 1 s + q 0 )
Since the common factor (s 2 + q 1 s + q 0 ) is present in the denominator, the transfer function in FIG. 3D can be obtained by dividing (s 2 + q 1 s + q 0 ). It can be seen that it matches m 0 / (s 2 + m 1 s + m 0 ).
このように、本形態では、動作対象物2やモータ3のイナーシャが大きくなっても、閉ループ系8の伝達関数を希望伝達関数に自動的に一致させることができるため、動作対象物2やモータ3のイナーシャが大きくなっても、閉ループ系8の特性を自動的に一定に保つことが可能になる。また、本形態では、適応同定手段21がゲインpを推定しているため、ゲインpの値が大きくても、推定されたゲインpに基づいて、積分フィルタ要素10および微分フィルタ要素13を適切に調整することで、閉ループ系8の特性を自動的に一定に保つことが可能になる。
As described above, in this embodiment, even if the inertia of the
本形態では、モータ制御装置4に、動作対象物2およびモータ3のイナーシャと、q0およびq1とが対応付けられたテーブルが記憶されており、モータ制御装置4は、適応同定手段21によって推定されたイナーシャとテーブルとに基づいて、q0およびq1を調整している。そのため、本形態では、動作対象物2およびモータ3のイナーシャに応じたq0およびq1の調整の再現性を高めることが可能になり、その結果、q0およびq1の安定した調整が可能になる。また、本形態では、微分フィルタ要素13の特性多項式の根が重根となっているため、q0およびq1の調整が容易になる。
In the present embodiment, the motor control device 4 stores a table in which the inertia of the
(他の実施の形態)
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
(Other embodiments)
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
上述した形態では、モータ制御装置4は、適応同定手段21で推定されたイナーシャに基づいて、q0およびq1を調整している。この他にもたとえば、モータ制御装置4は、動作対象物2および/またはモータ3の振動の大きさを検出する振動検出手段を備えるとともに、この振動検出手段での検出結果に基づいて、q0およびq1を調整しても良い。この場合には、モータ制御装置4は、振動検出手段によって検出される振動の大きさが大きくなると、q0およびq1を小さくする。
In the embodiment described above, the motor control device 4 adjusts q 0 and q 1 based on the inertia estimated by the adaptive identification means 21. In addition to this, for example, the motor control device 4 includes vibration detection means for detecting the magnitude of vibration of the
この場合であっても、動作対象物2やモータ3のイナーシャが大きくなったときに動作対象物2やモータ3に振動が生じても、動作対象物2やモータ3の振動を抑制することができる。また、上述した形態と同様に、q0およびq1が調整されても、閉ループ系8の伝達関数を希望伝達関数に一致させることが可能になるため、閉ループ系8の特性を一定に保つことが可能になる。したがって、この場合であっても、上述した形態と同様の効果を得ることができる。
Even in this case, even if the
なお、この場合には、動作対象物2および/またはモータ3の振動の大きさと、q0およびq1とが対応付けられたテーブルがモータ制御装置4に記憶され、モータ制御装置4は、振動検出手段での検出結果とこのテーブルとに基づいて、q0およびq1を調整することが好ましい。ただし、モータ制御装置4は、たとえば、振動検出手段によって検出された振動の大きさに基づいて、所定の演算を行ってq0およびq1を算出し、q0およびq1を調整しても良い。
In this case, a table in which the magnitude of vibration of the
また、モータ制御装置4は、適応同定手段21によって推定されたイナーシャと、振動検出手段によって検出された振動の大きさとに基づいて、q0およびq1を調整しても良い。 Further, the motor control device 4 may adjust q 0 and q 1 based on the inertia estimated by the adaptive identification means 21 and the magnitude of vibration detected by the vibration detection means.
上述した形態では、微分フィルタ要素13は、1個の伝達要素によって構成されているが、微分フィルタ要素13は、2個以上の伝達要素によって構成されても良い。たとえば、微分フィルタ要素13は、図4に示す2個の伝達要素13a、13bによって構成されても良い。同様に、上述した形態では、積分フィルタ要素10は、1個の伝達要素によって構成されているが、積分フィルタ要素10は、2個以上の伝達要素によって構成されても良い。
In the embodiment described above, the
上述した形態では、適応同定手段21は、ゲインpを推定しているが、ゲインpが小さい場合には、適応同定手段21は、ゲインpを推定しなくても良い。また、上述した形態では、モータ制御装置4は、適応同定手段21で推定されたゲインKに基づいて、モータゲイン要素11を更新している。すなわち、上述した形態では、ゲインKが自動的に更新されているが、ゲインKが手動で更新されても良い。この場合であって、ゲインpが小さく、かつ、動作対象物2および/またはモータ3の振動の大きさを検出する振動検出手段での検出結果に基づいてq0およびq1を調整する場合には、モータ制御装置4は、適応同定手段21を備えていなくても良い。
In the embodiment described above, the
上述した形態では、適応同定手段21が、動作対象物2およびモータ3のイナーシャを検出するイナーシャ検出手段となっているが、モータ制御装置4は、適応同定手段21に加えて、動作対象物2およびモータ3のイナーシャを検出するイナーシャ検出手段を備えていても良い。
In the embodiment described above, the adaptive identification means 21 is an inertia detection means for detecting the inertia of the
1 モータシステム
2 動作対象物
3 モータ
4 モータ制御装置
8 閉ループ系
9 比例ゲイン要素
10 積分フィルタ要素
11 モータゲイン要素
12 モータ要素
13 微分フィルタ要素
15 前向き経路
16 第1帰還経路
17 第2帰還経路
18 第1の加え合わせ点
19 第2の加え合わせ点
21 適応同定手段(イナーシャ検出手段)
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記モータの回転位置指令を入力とし前記モータの回転位置を出力とする閉ループ系をブロック線図で表わすと、前記閉ループ系は、伝達要素として、比例ゲイン要素と、積分フィルタ要素と、モータゲイン要素と、モータ要素と、微分フィルタ要素とを備えるとともに、前記閉ループ系の入力部から出力部へ向かう前向き経路と、前記閉ループ系の出力部から入力側に向かう第1帰還経路および第2帰還経路とを備え、
前記前向き経路では、信号の伝達方向において、前記回転位置指令が入力される第1の加え合わせ点と、前記比例ゲイン要素と、第2の加え合わせ点と、前記積分フィルタ要素と、前記モータゲイン要素と、前記モータ要素とがこの順番に配置され、
前記第1帰還経路は、前記第1の加え合わせ点に負帰還接続され、
前記第2帰還経路は、前記第2の加え合わせ点に負帰還接続されるとともに、前記微分フィルタ要素は、前記第2帰還経路の中に配置され、
前記モータに電力を供給するアンプの固定ゲインと前記モータのトルク定数とを含む固定値を前記動作対象物および前記モータのイナーシャで割った値であるゲインをKとし、前記動作対象物および前記モータの粘性に関わる項を前記動作対象物および前記モータのイナーシャで割った値であるゲインをpとし、ラプラス演算子をsとすると、
前記動作対象物に応じて前記モータを適切に制御するための前記閉ループ系の希望特性を有する伝達関数である希望伝達関数は、
m0/(s2+m1s+m0)
で規定され、
前記比例ゲイン要素は、m0であり、
前記積分フィルタ要素は、(s2+q1s+q0)/(s2+a1s)で表わされる伝達関数であり、
前記モータゲイン要素は、1/Kであり、
前記モータ要素は、K/(s2+ps)で表わされる伝達関数であり、
前記微分フィルタ要素は、(b2s2+b1s)/(s2+q1s+q0)で表わされる伝達関数であり、
a1、b1、b2が以下の関係を満足することで、前記閉ループ系の特性が前記希望伝達関数に一致し、
a1=q1+m1−p
b1=q0m1
b2=(q1−p)(m1−p)+q0
前記モータ制御装置は、前記動作対象物および前記モータのイナーシャを検出するイナーシャ検出手段を備え、前記イナーシャ検出手段での検出結果に基づいて、q0およびq1を調整することによって、前記希望伝達関数の特性を損なうことなく、前記動作対象物および前記モータのイナーシャに応じて変化する外乱応答特性を補正することを特徴とするモータシステム。 In a motor system comprising a motor that operates an operation target and a motor control device that controls the motor,
When a closed loop system having the rotational position command of the motor as an input and the rotational position of the motor as an output is represented by a block diagram, the closed loop system includes a proportional gain element, an integral filter element, and a motor gain element as transmission elements. And a motor element and a differential filter element, a forward path from the input part of the closed loop system to the output part, a first feedback path and a second feedback path from the output part of the closed loop system to the input side, With
In the forward path, in the signal transmission direction, the first addition point to which the rotational position command is input, the proportional gain element, the second addition point, the integration filter element, and the motor gain Elements and the motor elements are arranged in this order,
The first feedback path is negatively feedback connected to the first summing point;
The second feedback path is negatively feedback connected to the second summing point, and the differential filter element is disposed in the second feedback path,
A gain obtained by dividing a fixed value including a fixed gain of an amplifier that supplies power to the motor and a torque constant of the motor by the operation object and the inertia of the motor is defined as K, and the operation object and the motor The gain, which is a value obtained by dividing the term related to the viscosity of the operation object and the inertia of the motor, is p, and the Laplace operator is s.
The desired transfer function, which is a transfer function having desired characteristics of the closed loop system for appropriately controlling the motor according to the operation object,
m 0 / (s 2 + m 1 s + m 0 )
Stipulated in
The proportional gain element is m 0 ;
The integral filter element is a transfer function represented by (s 2 + q 1 s + q 0 ) / (s 2 + a 1 s),
The motor gain element is 1 / K;
The motor element is a transfer function represented by K / (s 2 + ps),
The differential filter element is a transfer function represented by (b 2 s 2 + b 1 s) / (s 2 + q 1 s + q 0 ),
When a 1 , b 1 , and b 2 satisfy the following relationship, the characteristics of the closed-loop system agree with the desired transfer function,
a 1 = q 1 + m 1 −p
b 1 = q 0 m 1
b 2 = (q 1 −p) (m 1 −p) + q 0
The motor control device includes inertia detection means for detecting the operation object and inertia of the motor, and adjusts q 0 and q 1 based on a detection result of the inertia detection means, thereby transmitting the desired transmission. A motor system that corrects a disturbance response characteristic that changes in accordance with the operation object and the inertia of the motor without impairing the characteristics of the function.
前記モータ制御装置は、前記イナーシャ検出手段での検出結果と前記テーブルとに基づいてq0およびq1を調整することを特徴とする請求項1または2記載のモータシステム。 The motor control device stores a table in which the operation object and the inertia of the motor are associated with q 0 and q 1 ,
3. The motor system according to claim 1, wherein the motor control device adjusts q 0 and q 1 based on a detection result of the inertia detection unit and the table.
前記モータの回転位置指令を入力とし前記モータの回転位置を出力とする閉ループ系をブロック線図で表わすと、前記閉ループ系は、伝達要素として、比例ゲイン要素と、積分フィルタ要素と、モータゲイン要素と、モータ要素と、微分フィルタ要素とを備えるとともに、前記閉ループ系の入力部から出力部へ向かう前向き経路と、前記閉ループ系の出力部から入力側に向かう第1帰還経路および第2帰還経路とを備え、
前記前向き経路では、信号の伝達方向において、前記回転位置指令が入力される第1の加え合わせ点と、前記比例ゲイン要素と、第2の加え合わせ点と、前記積分フィルタ要素と、前記モータゲイン要素と、前記モータ要素とがこの順番に配置され、
前記第1帰還経路は、前記第1の加え合わせ点に負帰還接続され、
前記第2帰還経路は、前記第2の加え合わせ点に負帰還接続されるとともに、前記微分フィルタ要素は、前記第2帰還経路の中に配置され、
前記モータに電力を供給するアンプの固定ゲインと前記モータのトルク定数とを含む固定値を前記動作対象物および前記モータのイナーシャで割った値であるゲインをKとし、前記動作対象物および前記モータの粘性に関わる項を前記動作対象物および前記モータのイナーシャで割った値であるゲインをpとし、ラプラス演算子をsとすると、
前記動作対象物に応じて前記モータを適切に制御するための前記閉ループ系の希望特性を有する伝達関数である希望伝達関数は、
m0/(s2+m1s+m0)
で規定され、
前記比例ゲイン要素は、m0であり、
前記積分フィルタ要素は、(s2+q1s+q0)/(s2+a1s)で表わされる伝達関数であり、
前記モータゲイン要素は、1/Kであり、
前記モータ要素は、K/(s2+ps)で表わされる伝達関数であり、
前記微分フィルタ要素は、(b2s2+b1s)/(s2+q1s+q0)で表わされる伝達関数であり、
a1、b1、b2が以下の関係を満足することで、前記閉ループ系の特性が前記希望伝達関数に一致し、
a1=q1+m1−p
b1=q0m1
b2=(q1−p)(m1−p)+q0
前記モータ制御装置は、前記動作対象物および/または前記モータの振動の大きさを検出する振動検出手段を備え、前記振動検出手段での検出結果に基づいて、q0およびq1を調整することによって、前記希望伝達関数の特性を損なうことなく、前記動作対象物および/または前記モータの振動を抑制することを特徴とするモータシステム。 In a motor system comprising a motor that operates an operation target and a motor control device that controls the motor,
When a closed loop system having the rotational position command of the motor as an input and the rotational position of the motor as an output is represented by a block diagram, the closed loop system includes a proportional gain element, an integral filter element, and a motor gain element as transmission elements. And a motor element and a differential filter element, a forward path from the input part of the closed loop system to the output part, a first feedback path and a second feedback path from the output part of the closed loop system to the input side, With
In the forward path, in the signal transmission direction, the first addition point to which the rotational position command is input, the proportional gain element, the second addition point, the integration filter element, and the motor gain Elements and the motor elements are arranged in this order,
The first feedback path is negatively feedback connected to the first summing point;
The second feedback path is negatively feedback connected to the second summing point, and the differential filter element is disposed in the second feedback path,
A gain obtained by dividing a fixed value including a fixed gain of an amplifier that supplies power to the motor and a torque constant of the motor by the operation object and the inertia of the motor is defined as K, and the operation object and the motor The gain, which is a value obtained by dividing the term related to the viscosity of the operation object and the inertia of the motor, is p, and the Laplace operator is s.
The desired transfer function, which is a transfer function having desired characteristics of the closed loop system for appropriately controlling the motor according to the operation object,
m 0 / (s 2 + m 1 s + m 0 )
Stipulated in
The proportional gain element is m 0 ;
The integral filter element is a transfer function represented by (s 2 + q 1 s + q 0 ) / (s 2 + a 1 s),
The motor gain element is 1 / K;
The motor element is a transfer function represented by K / (s 2 + ps),
The differential filter element is a transfer function represented by (b 2 s 2 + b 1 s) / (s 2 + q 1 s + q 0 ),
When a 1 , b 1 , and b 2 satisfy the following relationship, the characteristics of the closed-loop system agree with the desired transfer function,
a 1 = q 1 + m 1 −p
b 1 = q 0 m 1
b 2 = (q 1 −p) (m 1 −p) + q 0
The motor control device includes vibration detection means for detecting the magnitude of vibration of the operation object and / or the motor, and adjusts q 0 and q 1 based on the detection result of the vibration detection means. The motor system is characterized by suppressing vibrations of the operation object and / or the motor without impairing characteristics of the desired transfer function.
前記モータ制御装置は、前記振動検出手段での検出結果と前記テーブルとに基づいてq0およびq1を調整することを特徴とする請求項5記載のモータシステム。 The motor control device stores a table in which the operating object and / or the magnitude of vibration of the motor is associated with q 0 and q 1 .
The motor system according to claim 5, wherein the motor control device adjusts q 0 and q 1 based on a detection result of the vibration detection unit and the table.
前記モータ制御装置は、前記適応同定手段で推定された前記ゲインKに基づいて前記モータゲイン要素を所定時間間隔で逐次更新することを特徴とする請求項9記載のモータシステム。 The adaptive identification means sequentially executes the estimation of the gain K at predetermined time intervals,
The motor system according to claim 9, wherein the motor control device sequentially updates the motor gain element at predetermined time intervals based on the gain K estimated by the adaptive identification means.
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