JP6751615B2 - モータシステム - Google Patents
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Description
動作対象物を動作させるモータと、モータの回転をフィードバック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、
モータの回転速度指令を入力すると共にモータの回転位置をフィードバック制御して回転速度を出力する、速度ループゲインを因子に含む伝達関数を構成する閉ループ系と、
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と、
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Kをモータ位置伝達要素への入力とモータ位置伝達要素からの出力とに基づいて同定する適応同定手段と、
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モータのイナーシャで割った値であるゲインK0のゲインKに対するイナーシャ比Grを算出し、算出したイナーシャ比Grを用いた、イナーシャ比Grを因子とする所定の関数値に対する任意のパラメータ定数Riの比から速度ループゲインを算出する算出手段とを備え、
パラメータ定数Riをモータと動作対象物との間における動力伝達機構の種類に応じた値とし、算出手段で算出された速度ループゲインによって伝達関数を補正する
ことを特徴とする。
閉ループ系が、速度ループゲインおよび位置ループゲインを因子に含む伝達関数を構成し、回転速度指令に代えてモータの回転位置指令を入力すると共にモータの回転位置をフィードバック制御して回転位置を出力し、
算出手段が、速度ループゲインと一定の関係を有する値を位置ループゲインの値として算出し、
算出手段で算出された速度ループゲインおよび位置ループゲインによって伝達関数を補正する
ことを特徴とする。
閉ループ系が、第1比例ゲイン伝達要素、モータの回転速度指令が入力される第1の加え合わせ点、積分フィルタ伝達要素、モータゲイン伝達要素およびモータ位置伝達要素を有する前向き経路、並びに、モータの回転位置を微分フィルタ伝達要素を介して第1の加え合わせ点に負帰還する第1帰還経路を有し、
動作対象物およびモータの速度を制御する希望特性を有する閉ループ系の希望伝達関数が、速度ループゲインをm1、ラプラス演算子をsとすると、演算式m1/(s+m1)で規定され、
適応同定手段によってモータ位置伝達要素への入力とモータ位置伝達要素からの出力とに基づいて同定される、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、外乱応答特性に関する制御パラメータをq0およびq1、閉ループ系の特性を希望伝達関数に一致させるパラメータをa1=q1+m1−p、b1=q0・m1、b2=(q1−p)・(m1−p)+q0としたときに、
第1比例ゲイン伝達要素はm1、
積分フィルタ伝達要素は(s2+q1・s+q0)/(s2+a1・s)、
モータゲイン伝達要素は1/K、
モータ位置伝達要素はK/(s2+p・s)、
微分フィルタ伝達要素は(b2・s2+b1・s)/(s2+q1・s+q0)
で表わされ、
モータ制御装置にはm1とq0、q1との関係が対応付けられたテーブルが記憶され、
算出手段は、算出した速度ループゲインm1からq0、q1への変換をテーブルを参照して行う
ことを特徴とする。
閉ループ系が、第1比例ゲイン伝達要素、モータの回転速度指令が入力される第1の加え合わせ点、積分フィルタ伝達要素、モータゲイン伝達要素およびモータ位置伝達要素を有する前向き経路、並びに、モータの回転位置を微分フィルタ伝達要素を介して第1の加え合わせ点に負帰還する第1帰還経路を有し、
動作対象物およびモータの速度を制御する希望伝達関数が、速度ループゲインをm1、ラプラス演算子をsとすると、演算式m1/(s+m1)で規定され、
適応同定手段によってモータ位置伝達要素への入力とモータ位置伝達要素からの出力とに基づいて同定される、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、外乱応答特性に関する制御パラメータをωq、閉ループ系の特性を希望伝達関数に一致させるパラメータをb1=ωq・m1、b2=m1−p+ωqとしたときに、
第1比例ゲイン伝達要素はm1、
積分フィルタ伝達要素は(s+ωq)/s、
モータゲイン伝達要素は1/K、
モータ位置伝達要素はK/(s2+p・s)、
微分フィルタ伝達要素は(b2・s2+b1・s)/(s+ωq)
で表わされ、
モータ制御装置にはm1とωqとの関係が対応付けられたテーブルが記憶され、
算出手段は、算出した速度ループゲインm1からωqへの変換をテーブルを参照して行う
ことを特徴とする
閉ループ系が、回転速度指令に代えてモータの回転位置指令が入力される第2の加え合わせ点、第2比例ゲイン伝達要素、第1の加え合わせ点、積分フィルタ伝達要素、モータゲイン伝達要素およびモータ位置伝達要素を有する前向き経路、モータの回転位置を微分フィルタ伝達要素を介して第1の加え合わせ点に負帰還する第1帰還経路、並びに、モータの回転位置を第2の加え合わせ点に直接負帰還する第2帰還経路を有し、
動作対象物およびモータの位置を制御する希望伝達関数が、速度ループゲインをm1、位置ループゲインをm0/m1、ラプラス演算子をsとすると、演算式m0/(s2+m1・s+m0)で規定され、
適応同定手段によってモータ位置伝達要素への入力とモータ位置伝達要素からの出力とに基づいて同定される、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、外乱応答特性に関する制御パラメータをq0およびq1、閉ループ系の特性を希望伝達関数に一致させるパラメータをa1=q1+m1−p、b1=q0・m1、b2=(q1−p)・(m1−p)+q0としたときに、
第2比例ゲイン伝達要素はm0、
積分フィルタ伝達要素は(s2+q1・s+q0)/(s2+a1・s)、
モータゲイン伝達要素は1/K、
モータ位置伝達要素はK/(s2+p・s)、
微分フィルタ伝達要素は(b2・s2+b1・s)/(s2+q1・s+q0)
で表わされ、
モータ制御装置にはm1とm0、q0、q1との関係が対応付けられたテーブルが記憶され、
算出手段は、算出した速度ループゲインm1からm0、q0、q1への変換をテーブルを参照して行う
ことを特徴とする。
a1=q1+m1−p …(1)
b1=q0m1 …(2)
b2=(q1−p)(m1−p)+q0 …(3)
第1比例ゲイン伝達要素9はm1、積分フィルタ伝達要素11は(s2+q1・s+q0)/(s2+a1・s)、モータゲイン伝達要素12は1/K、モータ位置伝達要素13はK/(s2+p・s)、微分フィルタ伝達要素14は(b2・s2+b1・s)/(s2+q1・s+q0)で表わされる。
m1=Ri/Gr …(4)
b1=ωq・m1 …(5)
b2=m1−p+ωq …(6)
積分フィルタ伝達要素11は(s+ωq)/s、微分フィルタ伝達要素14は(b2・s2+b1・s)/(s+ωq)で表わされる。
m0/(s2+m1・s+m0)=ω1・ω2/(s+ω1)・(s+ω2)
m0=ω1・ω2、m1=ω1+ω2
s2+q1・s+q0=(s+ωq1)・(s+ωq2)
q0=ωq1・ωq2、q1=ωq1+ωq2
ωq=ωq1=ωq2
q0=ωq 2、q1=2・ωq
m1=Ri/(Gr+Rid0) …(7.1)
Kvp=Ri/(Gr+Rid0) …(7.2)
m1=Ri/(Gr2+Rid1・Gr+Rid0) …(8.1)
Kvp=Ri/(Gr2+Rid1・Gr+Rid0) …(8.2)
grcamax=Ri/m1min …(9)
2…動作対象物
3…モータ
4…モータ制御装置
6…動力伝達機構
8A,8B,8C,8C’,8D,8E…閉ループ系
9…第1比例ゲイン伝達要素
10…第1の加え合わせ点
11…積分フィルタ伝達要素
12…モータゲイン伝達要素
13…モータ位置伝達要素
14…微分フィルタ伝達要素
15…第1ゲイン変換手段
16…第2ゲイン変換手段
17…第3ゲイン変換手段
18…第2の加え合わせ点
19…第2比例ゲイン伝達要素
21…適応同定手段
Claims (11)
- 動作対象物を動作させるモータと、前記モータの回転をフィードバック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、
前記モータの回転速度指令を入力すると共に前記モータの回転位置をフィードバック制御して回転速度を出力する、速度ループゲインを因子に含む伝達関数を構成する閉ループ系と、
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と、
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Kをモータ位置伝達要素への入力とモータ位置伝達要素からの出力とに基づいて同定する適応同定手段と、
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モータのイナーシャで割った値であるゲインK0の前記ゲインKに対するイナーシャ比Grを算出し、算出した前記イナーシャ比Grを用いた、前記イナーシャ比Grを因子とする所定の関数値に対する任意のパラメータ定数Riの比から前記速度ループゲインを算出する算出手段とを備え、
前記パラメータ定数Riを前記モータと前記動作対象物との間における動力伝達機構の種類に応じた値とし、前記算出手段で算出された前記速度ループゲインによって前記伝達関数を補正する
ことを特徴とするモータシステム。 - 前記閉ループ系は、前記速度ループゲインおよび位置ループゲインを因子に含む伝達関数を構成し、前記回転速度指令に代えて前記モータの回転位置指令を入力すると共に前記モータの回転位置をフィードバック制御して回転位置を出力し、
前記算出手段は、前記速度ループゲインと一定の関係を有する値を前記位置ループゲインの値として算出し、
前記算出手段で算出された前記速度ループゲインおよび前記位置ループゲインによって前記伝達関数を補正する
ことを特徴とする請求項1に記載のモータシステム。 - 前記閉ループ系は、第1比例ゲイン伝達要素、前記モータの回転速度指令が入力される第1の加え合わせ点、積分フィルタ伝達要素、モータゲイン伝達要素およびモータ位置伝達要素を有する前向き経路、並びに、前記モータの回転位置を微分フィルタ伝達要素を介して前記第1の加え合わせ点に負帰還する第1帰還経路を有し、
前記動作対象物および前記モータの速度を制御する希望特性を有する希望伝達関数は、前記速度ループゲインをm1、ラプラス演算子をsとすると、演算式m1/(s+m1)で規定され、
前記適応同定手段によって前記モータ位置伝達要素への入力と前記モータ位置伝達要素からの出力とに基づいて同定される、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、外乱応答特性に関する制御パラメータをq0およびq1、前記閉ループ系の特性を前記希望伝達関数に一致させるパラメータをa1=q1+m1−p、b1=q0・m1、b2=(q1−p)・(m1−p)+q0としたときに、
前記第1比例ゲイン伝達要素はm1、
前記積分フィルタ伝達要素は(s2+q1・s+q0)/(s2+a1・s)、
前記モータゲイン伝達要素は1/K、
前記モータ位置伝達要素はK/(s2+p・s)、
前記微分フィルタ伝達要素は(b2・s2+b1・s)/(s2+q1・s+q0)
で表わされ、
前記モータ制御装置にはm1とq0、q1との関係が対応付けられたテーブルが記憶され、
前記算出手段は、算出した前記速度ループゲインm1からq0、q1への変換を前記テーブルを参照して行う
ことを特徴とする請求項1に記載のモータシステム。 - 前記閉ループ系は、第1比例ゲイン伝達要素、前記モータの回転速度指令が入力される第1の加え合わせ点、積分フィルタ伝達要素、モータゲイン伝達要素およびモータ位置伝達要素を有する前向き経路、並びに、前記モータの回転位置を微分フィルタ伝達要素を介して前記第1の加え合わせ点に負帰還する第1帰還経路を有し、
前記動作対象物および前記モータの速度を制御する希望特性を有する希望伝達関数は、前記速度ループゲインをm1、ラプラス演算子をsとすると、演算式m1/(s+m1)で規定され、
前記適応同定手段によって前記モータ位置伝達要素への入力と前記モータ位置伝達要素からの出力とに基づいて同定される、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、外乱応答特性に関する制御パラメータをωq、前記閉ループ系の特性を前記希望伝達関数に一致させるパラメータをb1=ωq・m1、b2=m1−p+ωqとしたときに、
前記第1比例ゲイン伝達要素はm1、
前記積分フィルタ伝達要素は(s+ωq)/s、
前記モータゲイン伝達要素は1/K、
前記モータ位置伝達要素はK/(s2+p・s)、
前記微分フィルタ伝達要素は(b2・s2+b1・s)/(s+ωq)
で表わされ、
前記モータ制御装置にはm1とωqとの関係が対応付けられたテーブルが記憶され、
前記算出手段は、算出した前記速度ループゲインm1からωqへの変換を前記テーブルを参照して行う
ことを特徴とする請求項1に記載のモータシステム。 - 前記閉ループ系は、前記回転速度指令に代えて前記モータの回転位置指令が入力される第2の加え合わせ点、第2比例ゲイン伝達要素、第1の加え合わせ点、積分フィルタ伝達要素、モータゲイン伝達要素およびモータ位置伝達要素を有する前向き経路、前記モータの回転位置を微分フィルタ伝達要素を介して前記第1の加え合わせ点に負帰還する第1帰還経路、並びに、前記モータの回転位置を前記第2の加え合わせ点に直接負帰還する第2帰還経路を有し、
前記動作対象物および前記モータの位置を制御する希望特性を有する希望伝達関数は、前記速度ループゲインをm1、前記位置ループゲインをm0/m1、ラプラス演算子をsとすると、演算式m0/(s2+m1・s+m0)で規定され、
前記適応同定手段によって前記モータ位置伝達要素への入力と前記モータ位置伝達要素からの出力とに基づいて同定される、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、外乱応答特性に関する制御パラメータをq0およびq1、前記閉ループ系の特性を前記希望伝達関数に一致させるパラメータをa1=q1+m1−p、b1=q0・m1、b2=(q1−p)・(m1−p)+q0としたときに、
前記第2比例ゲイン伝達要素はm0、
前記積分フィルタ伝達要素は(s2+q1・s+q0)/(s2+a1・s)、
前記モータゲイン伝達要素は1/K、
前記モータ位置伝達要素はK/(s2+p・s)、
前記微分フィルタ伝達要素は(b2・s2+b1・s)/(s2+q1・s+q0)
で表わされ、
前記モータ制御装置にはm1とm0、q0、q1との関係が対応付けられたテーブルが記憶され、
前記算出手段は、算出した前記速度ループゲインm1からm0、q0、q1への変換を前記テーブルを参照して行う
ことを特徴とする請求項2に記載のモータシステム。 - 前記イナーシャ比Grを因子とする前記所定の、前記速度ループゲインを算出する関数は、前記イナーシャ比Grのみを因子とする1次関数であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のモータシステム。
- 前記イナーシャ比Grを因子とする前記所定の、前記速度ループゲインを算出する関数は、前記イナーシャ比Grと定数を因子とする1次関数であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のモータシステム。
- 前記イナーシャ比Grを因子とする前記所定の、前記速度ループゲインを算出する関数は、前記イナーシャ比Grと定数を因子とする2次関数であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のモータシステム。
- 前記パラメータ定数Riは、前記モータと前記動作対象物との間における動力伝達機構の種類に応じた複数の値として前記モータ制御装置に記憶されていることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のモータシステム。
- 前記イナーシャ比Grの上限値に制限が設定されていることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のモータシステム。
- 前記適応同定手段は、前記イナーシャ検出手段を構成し、前記モータ位置伝達要素への入力と前記モータ位置伝達要素からの出力とに基づいて、前記動作対象物および前記モータのイナーシャを同定することを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のモータシステム。
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