JP7281629B2 - motor drive - Google Patents

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    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential

Description

本開示は、モータ駆動装置に関する。 The present disclosure relates to motor drives.

近年、ＨＩＬＳ（Ｈａｒｄｗａｒｅ－Ｉｎ－ｔｈｅ－Ｌｏｏｐ－Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる、実機を仮想的に再現した環境で実機コントローラの開発を行なう手法の適用例が、車載装置の分野で増えてきている。産業分野でも、負荷装置及びサーボモータとこれを制御するモータ駆動装置とからなるモータ駆動システムのシミュレーションにおいて、一部に実機を用いて実現するものがある（例えば、特許文献１を参照）。 In recent years, application examples of a technique called HILS (Hardware-In-the-Loop-Simulation), in which a real machine controller is developed in an environment in which a real machine is virtually reproduced, are increasing in the field of vehicle-mounted devices. In the industrial field, some simulations of a motor drive system consisting of a load device, a servomotor, and a motor drive device that controls them are implemented using an actual machine (see, for example, Patent Document 1).

従来の構成では、負荷系と駆動系と制御系とを有するモータ駆動システムのうち、負荷系及び駆動系に対する数学モデルに制御系の実機の出力を入力して、数学モデルの出力を制御系の実機に入力する。これにより、すべてをシミュレーションモデルで実現する場合と比べて、より正確なシミュレーションを実現しようとしている。 In a conventional configuration, in a motor drive system having a load system, a drive system, and a control system, the output of the control system is input to a mathematical model for the load system and the drive system, and the output of the mathematical model is applied to the control system. Input to the actual machine. As a result, we are trying to achieve a more accurate simulation compared to the case where everything is realized with a simulation model.

この構成では、モータ駆動装置の駆動系、及び、モータ、軸、負荷装置などの実機の多くが不要である。よって、モータ駆動装置単体でのシミュレーションも可能となる。しかしながら、この構成では、駆動系及び負荷系のシミュレーションの精度は、ソフトウェアブロックにおけるシミュレーションモデルの精度に依存してしまう。 In this configuration, the drive system of the motor drive device and most of the actual machines such as the motor, shaft, and load device are unnecessary. Therefore, it is possible to simulate the motor driving device alone. However, with this configuration, the accuracy of the drive system and load system simulation depends on the accuracy of the simulation model in the software block.

この構成には実際に電流が流れる駆動系、及び、可動する負荷系が存在しないため、シミュレーション結果はソフトウェアブロックの内部情報が出力されるだけである。このため、実機動作で生じる音、振動などの情報が失われて、臨場感に欠けるという欠点がある。 Since this configuration does not have a drive system through which current actually flows and a movable load system, only the internal information of the software block is output as a simulation result. For this reason, there is a drawback that information such as sounds and vibrations generated in the operation of the actual machine is lost, resulting in a lack of realism.

特開２００１－２９０５１５号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-290515

本開示は、このような従来の問題を解決する。本開示は、シミュレーションの精度を向上させつつ、より臨場感あふれる負荷特性シミュレーション機能を備えた、モータ駆動装置を提供することを目的とする。 The present disclosure solves such conventional problems. An object of the present disclosure is to provide a motor drive device that has a more realistic load characteristics simulation function while improving simulation accuracy.

上記問題を解決するために、本開示に係るモータ駆動装置の一態様は、モータを駆動するモータ駆動装置であって、制御指令からトルク指令を生成するモータ制御部と、モータに接続されるはずの負荷の特性及びトルク指令に基づいて模擬トルク指令を生成することによって、負荷の特性を模擬する負荷特性模擬部と、模擬トルク指令に基づいてモータを制御するモータ駆動部とを備え、負荷特性模擬部は、負荷の特性として剛体特性を模擬する係数を有し、トルク指令に係数を乗算することで模擬トルク指令を生成する。
In order to solve the above problem, one aspect of the motor drive device according to the present disclosure is a motor drive device that drives a motor, and includes: a motor control unit that generates a torque command from a control command ; A load characteristics simulating unit that simulates the characteristics of the load by generating a simulated torque command based on the characteristics of the load and the torque command, and a motor driving unit that controls the motor based on the simulated torque command . The simulating unit has coefficients for simulating rigid body characteristics as load characteristics, and generates simulated torque commands by multiplying the torque commands by the coefficients.

このようなモータ駆動装置の駆動系及び負荷系のうち、駆動系において、モータの実機を用いることで、モータの数学モデルを用いる従来の構成より精度のよいシミュレーションが可能となる。このシミュレーションでは実際にモータが動作することで、シミュレーション結果として実機動作で生じうる音及び振動を再現できる。これにより、臨場感あふれるモータ駆動装置のシミュレーションを提供することができる。 By using the actual motor in the drive system of the drive system and the load system of such a motor drive device, it is possible to perform a more accurate simulation than the conventional configuration using a mathematical model of the motor. In this simulation, by actually operating the motor, it is possible to reproduce the sound and vibration that may occur in the operation of the actual machine as a result of the simulation. As a result, it is possible to provide a realistic simulation of the motor drive device.

また、本開示のモータ駆動装置の一態様において、負荷特性模擬部は、負荷の特性として剛体特性を模擬する係数を有し、トルク指令に係数を乗算することで模擬トルク指令を生成してもよい。 Further, in one aspect of the motor drive device of the present disclosure, the load characteristic simulating unit has a coefficient that simulates the rigid body characteristic as the characteristic of the load, and generates the simulated torque command by multiplying the torque command by the coefficient. good.

また、本開示のモータ駆動装置の一態様において、負荷特性模擬部は、共振周波数、反共振周波数、共振減衰比及び反共振減衰比の少なくとも一つをパラメータに持つ共振特性を模擬する２次フィルタを含んでもよい。 In one aspect of the motor drive device of the present disclosure, the load characteristic simulating unit includes a secondary filter that simulates resonance characteristics having at least one of a resonance frequency, an anti-resonance frequency, a resonance damping ratio, and an anti-resonance damping ratio as a parameter. may include

また、本開示のモータ駆動装置の一態様において、負荷特性模擬部は、直列結合された複数の２次フィルタを含んでもよい。 Further, in one aspect of the motor drive device of the present disclosure, the load characteristic simulating unit may include a plurality of secondary filters coupled in series.

また、本開示のモータ駆動装置の一態様において、負荷特性模擬部は、負荷の特性及びトルク指令と、外乱トルクを模擬した模擬外乱トルクとに基づいて模擬トルク指令を生成してもよい。 In one aspect of the motor drive device of the present disclosure, the load characteristic simulating unit may generate the simulated torque command based on the load characteristic and the torque command, and the simulated disturbance torque that simulates the disturbance torque.

これらの各構成により、一般的な負荷系の多くを高い精度でシミュレーションすることができる。 With each of these configurations, many common load systems can be simulated with high accuracy.

本開示によれば、シミュレーションの精度を向上させつつ、より臨場感あふれる負荷特性シミュレーション機能を備えた、モータ駆動装置を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a motor drive device having a more realistic load characteristics simulation function while improving simulation accuracy.

図１は、実施の形態１に係るモータ駆動装置の制御ブロック図である。FIG. 1 is a control block diagram of a motor drive device according to Embodiment 1. FIG. 図２は、実施の形態１に係るモータ駆動装置の模擬対象であるモータ駆動装置の制御ブロック図である。FIG. 2 is a control block diagram of a motor drive device that is a simulation target of the motor drive device according to the first embodiment. 図３Ａは、図２に示される構成において負荷装置を剛体系と仮定した場合の制御ブロック図である。FIG. 3A is a control block diagram when the load device is assumed to be a rigid system in the configuration shown in FIG. 図３Ｂは、図３Ａに示される制御ブロック図の演算順序を交換した構成を示す制御ブロック図である。FIG. 3B is a control block diagram showing a configuration in which the operation order of the control block diagram shown in FIG. 3A is changed. 図３Ｃは、図３Ｂに示される制御ブロック図を変形した制御ブロック図である。FIG. 3C is a control block diagram obtained by modifying the control block diagram shown in FIG. 3B. 図４Ａは、図２に示される構成において負荷装置を２慣性系と仮定した場合の制御ブロック図である。FIG. 4A is a control block diagram when the load device is assumed to be a two-inertia system in the configuration shown in FIG. 図４Ｂは、図４Ａに示される制御ブロック図を変形した制御ブロック図である。FIG. 4B is a control block diagram obtained by modifying the control block diagram shown in FIG. 4A. 図４Ｃは、図４Ｂに示される制御ブロック図を変形した制御ブロック図である。FIG. 4C is a control block diagram obtained by modifying the control block diagram shown in FIG. 4B. 図４Ｄは、実施の形態２に係るモータ駆動装置の制御ブロック図である。4D is a control block diagram of the motor drive device according to Embodiment 2. FIG. 図５は、実施の形態３に係るモータ駆動装置の制御ブロック図である。FIG. 5 is a control block diagram of the motor driving device according to the third embodiment. 図６Ａは、図４Ａに示される制御ブロック図において外乱トルクを残して変形した制御ブロック図である。FIG. 6A is a control block diagram obtained by modifying the control block diagram shown in FIG. 4A while leaving the disturbance torque. 図６Ｂは、図６Ａに示される制御ブロック図を変形した制御ブロック図である。FIG. 6B is a control block diagram obtained by modifying the control block diagram shown in FIG. 6A. 図６Ｃは、図６Ｂに示される制御ブロック図を変形した制御ブロック図である。FIG. 6C is a control block diagram obtained by modifying the control block diagram shown in FIG. 6B. 図６Ｄは、図６Ｃに示される制御ブロック図を変形した制御ブロック図である。FIG. 6D is a control block diagram obtained by modifying the control block diagram shown in FIG. 6C.

本開示のモータ駆動装置の第１の態様は、モータを駆動するモータ駆動装置であって、制御指令からトルク指令を生成するモータ制御部と、モータに接続される負荷の特性及びトルク指令に基づいて模擬トルク指令を生成することによって、負荷の特性を模擬する負荷特性模擬部と、模擬トルク指令に基づいてモータを制御するモータ駆動部とを備える。 A first aspect of the motor drive device of the present disclosure is a motor drive device that drives a motor, and includes: a motor control unit that generates a torque command from a control command; a load characteristic simulating section for simulating characteristics of a load by generating a simulated torque command; and a motor driving section for controlling a motor based on the simulated torque command.

これにより、モータ駆動装置の駆動系及び負荷系のうち、駆動系において、モータ特性に実機を用いた場合に、モータの数学モデルを用いる従来の構成より精度のよいシミュレーションが可能となる。また副次的な効果として、このシミュレーションでは実際にモータが動作することで、シミュレーション結果として実機動作で生じうる音及び振動を再現できる。これにより、臨場感あふれるモータ駆動装置のシミュレーションを提供することができる。 As a result, in the drive system of the drive system and load system of the motor drive device, when the actual machine is used for the motor characteristics, it is possible to perform a more accurate simulation than the conventional configuration using the mathematical model of the motor. As a secondary effect, the motor actually operates in this simulation, so that the sound and vibration that can occur in the operation of the actual machine can be reproduced as a result of the simulation. As a result, it is possible to provide a realistic simulation of the motor drive device.

本開示のモータ駆動装置の第２の態様において、負荷特性模擬部は、負荷の特性として剛体特性を模擬する係数を有し、トルク指令に係数を乗算することで模擬トルク指令を生成する。 In the second aspect of the motor drive device of the present disclosure, the load characteristic simulating section has a coefficient that simulates the rigid body characteristic as the characteristic of the load, and generates the simulated torque command by multiplying the torque command by the coefficient.

これにより、この係数を変化させることで、負荷系を剛体とみなしたときの負荷イナーシャを模擬的に変化させるシミュレーションが可能となる。 As a result, by changing this coefficient, it is possible to perform a simulation in which the load inertia is simulatively changed when the load system is regarded as a rigid body.

本開示のモータ駆動装置の第３の態様において、負荷特性模擬部は、共振周波数、反共振周波数、共振減衰比及び反共振減衰比の少なくとも一つをパラメータに持つ共振特性を模擬する２次フィルタを含む。 In a third aspect of the motor drive device of the present disclosure, the load characteristic simulating unit includes a secondary filter that simulates resonance characteristics having at least one parameter of a resonance frequency, an anti-resonance frequency, a resonance damping ratio, and an anti-resonance damping ratio. including.

これにより、２慣性系の特性を持つ負荷系のシミュレーションが可能となる。 This makes it possible to simulate a load system having the characteristics of a two-inertia system.

本開示のモータ駆動装置の第４の態様において、負荷特性模擬部は、直列結合された複数の２次フィルタを含む。 In a fourth aspect of the motor drive device of the present disclosure, the load characteristic simulating section includes a plurality of second-order filters coupled in series.

これにより、３慣性系またはそれ以上の多慣性系の特性を持つ負荷系のシミュレーションが可能となる。 This makes it possible to simulate a load system having characteristics of a three-inertia system or a multi-inertia system.

本開示のモータ駆動装置の第５の態様において、負荷特性模擬部は、負荷の特性及びトルク指令と、外乱トルクを模擬した模擬外乱トルクとに基づいて模擬トルク指令を生成する。 In a fifth aspect of the motor drive device of the present disclosure, the load characteristic simulating section generates the simulated torque command based on the load characteristic and the torque command, and the simulated disturbance torque that simulates the disturbance torque.

これにより、偏荷重、及び、動摩擦、粘性摩擦などの摩擦特性といった外乱トルクを模擬したシミュレーションが可能となる。 This makes it possible to perform a simulation that simulates an unbalanced load and disturbance torque such as friction characteristics such as dynamic friction and viscous friction.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、並びに、ステップ及びステップの順序等は、一例であって、本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below is a specific example of the present disclosure. Therefore, numerical values, components, arrangement and connection of components, steps and the order of steps, etc. shown in the following embodiments are examples and are not intended to limit the present disclosure. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in independent claims representing the highest concept of the present disclosure will be described as optional constituent elements.

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated. In addition, in each figure, the same code|symbol is attached|subjected to the substantially same structure, and the overlapping description is abbreviate|omitted or simplified.

（実施の形態１）
実施の形態１に係るモータ駆動装置について図１を用いて説明する。 (Embodiment 1)
A motor drive device according to Embodiment 1 will be described with reference to FIG.

図１は、実施の形態１に係るモータ駆動装置１の制御ブロック図である。なお、図１には、モータ駆動装置１に接続されたモータ２及び検出器３も併せて示されている。 FIG. 1 is a control block diagram of a motor driving device 1 according to Embodiment 1. FIG. 1 also shows a motor 2 and a detector 3 connected to the motor drive device 1. FIG.

図１に示されるように、モータ駆動装置１は、モータ制御部１３と、負荷特性模擬部１５と、モータ駆動部１７とを備える。 As shown in FIG. 1 , the motor driving device 1 includes a motor control section 13 , a load characteristic simulating section 15 and a motor driving section 17 .

モータ制御部１３は、制御指令１１からトルク指令１４を生成する制御部である。制御指令１１はモータの回転を制御する指令値である。トルク指令１４は、負荷装置が接続されたように模擬したモータを回転させるためのトルクを示す指令値である。本実施の形態では、モータ制御部１３は、制御指令１１と、モータ２に接続された検出器３からのフィードバック値１２とに基づいてトルク指令１４を生成する。モータ制御部１３において用いられる制御の構成は、特に限定されない。例えば、一般的なＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ－Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御に代表されるフィードバック制御、制御指令１１を入力とするフィードフォワード制御、これらを組み合わせた複合制御などを用いてもよい。また、位置制御においては、例えば速度制御を内包したカスケード制御などを用いてもよい。 The motor controller 13 is a controller that generates a torque command 14 from the control command 11 . A control command 11 is a command value for controlling rotation of the motor. A torque command 14 is a command value indicating a torque for rotating a motor simulated as if a load device were connected. In this embodiment, motor control unit 13 generates torque command 14 based on control command 11 and feedback value 12 from detector 3 connected to motor 2 . The control configuration used in the motor control unit 13 is not particularly limited. For example, feedback control typified by general PID (Proportional-Integral-Differential) control, feedforward control using the control command 11 as an input, composite control combining these, and the like may be used. Also, in position control, for example, cascade control including speed control may be used.

検出器３は、モータ２の状態を検出する計測機器である。検出器３としては、モータ２の位置情報を検出するエンコーダ、レゾルバなどの計測機器、又はモータ２の速度情報を検出するタコジェネレータなどの計測機器を用いることができる。 A detector 3 is a measuring device that detects the state of the motor 2 . As the detector 3, measuring equipment such as an encoder or resolver for detecting position information of the motor 2, or measuring equipment such as a tachogenerator for detecting speed information of the motor 2 can be used.

なお、制御指令１１は外部から与えても、モータ駆動装置１内で生成してもよい。フィードバック値１２は、モータ２の状態を示す値であれば特に限定されない。フィードバック値１２は、例えば、エンコーダ、レゾルバなどからなる検出器３を用いた場合に得られる位置情報、又は、タコジェネレータなどからなる検出器３を用いた場合に得られる速度情報が用いられる。 Note that the control command 11 may be given from the outside or generated within the motor drive device 1 . The feedback value 12 is not particularly limited as long as it indicates the state of the motor 2 . The feedback value 12 is, for example, position information obtained when the detector 3 made up of an encoder, resolver, etc. is used, or velocity information obtained when the detector 3 made up of a tachogenerator or the like is used.

負荷特性模擬部１５は、モータ２に接続される負荷の特性を模擬する処理部である。負荷特性模擬部１５は、負荷の特性及びトルク指令１４に基づいて模擬トルク指令１６を生成する。模擬トルク指令１６は、負荷が接続されている場合の動作をモータ２に模擬させる指令値である。本実施の形態では、負荷特性模擬部１５は、負荷の特性として剛体特性を模擬する係数を有し、トルク指令に係数を乗算することで模擬トルク指令を生成する。 The load characteristic simulating section 15 is a processing section that simulates the characteristics of the load connected to the motor 2 . The load characteristic simulating section 15 generates a simulated torque command 16 based on the load characteristic and the torque command 14 . The simulated torque command 16 is a command value that causes the motor 2 to simulate the operation when a load is connected. In the present embodiment, the load characteristic simulating unit 15 has a coefficient that simulates the rigid body characteristic as the characteristic of the load, and generates a simulated torque command by multiplying the torque command by the coefficient.

モータ駆動部１７は、模擬トルク指令１６に基づいて、モータ２を制御する駆動部である。モータ駆動部１７は、模擬トルク指令通りのトルクをモータ２が出力するように電流制御を行う。 The motor drive section 17 is a drive section that controls the motor 2 based on the simulated torque command 16 . The motor drive unit 17 performs current control so that the motor 2 outputs torque according to the simulated torque command.

モータ駆動部１７として、一般的には模擬トルク指令１６から計算される電流指令とモータ電流の検出値との比較を行う電流制御部と、その出力である電圧指令を実際のモータに印加するためのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｏｎ）制御回路とからなることが多い。しかし、この形態にとらわれるものではなく模擬トルク指令１６を受けてモータ２を制御するものであれば特に限定されない。 As the motor drive unit 17, there is generally a current control unit that compares the current command calculated from the simulated torque command 16 with the detected value of the motor current, and a voltage command that is the output of the current control unit to apply the voltage command to the actual motor. PWM (Pulse Width Modulation) control circuit. However, there is no particular limitation as long as the simulated torque command 16 is received and the motor 2 is controlled.

次に、本実施の形態に係る負荷特性模擬部１５の導出方法について図２～図３Ｃを用いて説明する。 Next, a derivation method for the load characteristic simulating section 15 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 3C.

図２は、実施の形態１に係るモータ駆動装置１の模擬対象であるモータ駆動装置１０の制御ブロック図である。図２に示されるように、本実施の形態に係るモータ駆動装置１の模擬対象であるモータ駆動装置１０には、モータ２及び負荷装置４が接続されている。 FIG. 2 is a control block diagram of motor drive device 10, which is a simulation target of motor drive device 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, a motor 2 and a load device 4 are connected to a motor drive device 10, which is a simulation target of the motor drive device 1 according to the present embodiment.

図２に示される模擬対象であるモータ駆動装置１０は、負荷特性模擬部１５がない点において、図１に示されるモータ駆動装置１と相違する。モータ駆動装置１０においては、トルク指令１４に基づいてモータ駆動部１７がモータ２を制御する。モータ２に実際の負荷装置４が接続されている。図２に示される状態におけるモータ２の動作を図１の構成でシミュレーションすることが本開示の目的となる。 A motor drive device 10 to be simulated shown in FIG. 2 is different from the motor drive device 1 shown in FIG. In the motor driving device 10 , the motor driving section 17 controls the motor 2 based on the torque command 14 . An actual load device 4 is connected to the motor 2 . It is the purpose of this disclosure to simulate the operation of the motor 2 in the state shown in FIG. 2 with the configuration of FIG.

図３Ａは、図２に示される構成において負荷装置４を剛体系と仮定した場合の制御ブロック図である。図３Ｂは、図３Ａに示される制御ブロック図の演算順序を交換した構成を示す制御ブロック図である。図３Ｃは、図３Ｂに示される制御ブロック図を変形した制御ブロック図である。 FIG. 3A is a control block diagram when the load device 4 is assumed to be a rigid system in the configuration shown in FIG. FIG. 3B is a control block diagram showing a configuration in which the operation order of the control block diagram shown in FIG. 3A is changed. FIG. 3C is a control block diagram obtained by modifying the control block diagram shown in FIG. 3B.

図２に示されるモータ駆動部１７及びモータ２は十分高速な応答特性を持つと仮定し、検出器３の出力をモータ速度とする。この場合、モータ駆動部１７、モータ２及び検出器３は、図３Ａに示されるようにモータイナーシャＪｍのみからなる剛体系としてモータ剛体特性演算部２１の式で近似できる。モータ２と負荷装置４とが剛体結合されている場合、負荷イナーシャをＪｌとすれば、負荷装置４の特性は総イナーシャ比演算部４１で代表できる。なお、図３Ａに示される構成では、図２のモータ駆動部１７が、モータ駆動装置１Ａの外部のモータ２及び検出器３とともに剛体系を形成している。このため、モータ駆動装置１Ａは、モータ制御部１３だけを備え、モータ駆動部１７を備えない。 It is assumed that the motor driver 17 and the motor 2 shown in FIG. 2 have sufficiently high-speed response characteristics, and the output of the detector 3 is the motor speed. In this case, the motor drive unit 17, the motor 2, and the detector 3 can be approximated by the motor rigid body characteristic calculation unit 21 formula as a rigid system consisting only of the motor inertia Jm as shown in FIG. 3A. When the motor 2 and the load device 4 are rigidly coupled, the characteristics of the load device 4 can be represented by the total inertia ratio calculator 41, where Jl is the load inertia. In the configuration shown in FIG. 3A, the motor driving section 17 of FIG. 2 forms a rigid system together with the motor 2 and the detector 3 outside the motor driving device 1A. Therefore, the motor driving device 1A includes only the motor control section 13 and does not include the motor driving section 17. FIG.

図３Ａの制御ブロック図上で演算順序は交換可能である。したがって、負荷装置４の特性を代表する総イナーシャ比演算部４１とモータ剛体特性演算部２１との演算順序を交換し、総イナーシャ比演算部４１をモータ駆動装置１Ａに入れることができる。このように、総イナーシャ比演算部４１をモータ駆動装置１Ａに入れたモータ駆動装置１Ｂを用いる構成を図３Ｂに示す。 The order of operations is interchangeable on the control block diagram of FIG. 3A. Therefore, the calculation order of the total inertia ratio calculation unit 41 representing the characteristics of the load device 4 and the motor rigid body characteristic calculation unit 21 can be exchanged, and the total inertia ratio calculation unit 41 can be included in the motor drive device 1A. FIG. 3B shows a configuration using the motor drive device 1B in which the total inertia ratio calculation unit 41 is included in the motor drive device 1A.

ここで、総イナーシャ比演算部４１を負荷特性模擬部１５とし、一旦近似したモータ剛体特性演算部２１を元のモータ駆動部１７とモータ２と検出器３とに戻すことで、図３Ｃに示されるように、図１に示される制御ブロック図と等価な制御ブロック図を得ることができる。 Here, the load characteristic simulating unit 15 is used as the total inertia ratio calculating unit 41, and the once approximated motor rigid body characteristic calculating unit 21 is returned to the original motor driving unit 17, the motor 2, and the detector 3. As shown, a control block diagram equivalent to the control block diagram shown in FIG. 1 can be obtained.

以上のように構成されたモータ駆動装置について、以下その動作及び作用を説明する。 The operation and effect of the motor drive device configured as described above will be described below.

モータ駆動装置が負荷特性模擬部１５を備えない場合は、トルク指令１４はモータ２単体のモータ剛体特性演算部２１を駆動するのに必要な値となる。一方、本実施の形態に係るモータ駆動装置１のように負荷特性模擬部１５を備える場合には、負荷特性模擬部１５は、負荷装置４の特性として剛体特性を模擬する係数を有し、トルク指令に当該係数を乗算することで模擬トルク指令を生成する。より具体的には、負荷特性模擬部１５は、トルク指令１４に１未満の係数Ｊｍ／（Ｊｍ＋Ｊｌ）を乗じた模擬トルク指令１６として出力するため、模擬トルク指令１６は、トルク指令１４より小さな値となる。そのため、実際にはモータ２に負荷装置４が接続されていないにもかかわらず、あたかも負荷装置４が接続されているかのように、モータ２はゆっくり加速する。その結果、フィードバック値１２の変化もゆっくりとなるため、モータ制御部１３は制御指令１１に追従すべくより大きなトルク指令１４を出力することとなる。以上のように、モータ駆動装置１が負荷特性模擬部１５を備えることにより、モータ駆動装置１にモータ２だけを接続した状態で、総イナーシャ比演算部４１を持つ負荷装置４がモータ２に接続された場合の動作シミュレーションが可能となる。このため、上記係数を変化させることで、負荷系を剛体とみなしたときの負荷イナーシャを模擬的に変化させるシミュレーションが可能となる。したがって、図１に示される構成にて、制御指令１１、フィードバック値１２及びトルク指令１４をそのまま観測することで、図２に示される構成における制御指令１１、フィードバック値１２及びトルク指令１４と同等の値を観測できる。 If the motor driving device does not include the load characteristic simulating section 15, the torque command 14 becomes a value necessary to drive the motor rigid body characteristic calculating section 21 of the motor 2 alone. On the other hand, when the load characteristic simulating section 15 is provided as in the motor driving device 1 according to the present embodiment, the load characteristic simulating section 15 has a coefficient for simulating the rigid body characteristic as the characteristic of the load device 4, and the torque A simulated torque command is generated by multiplying the command by the coefficient. More specifically, the load characteristic simulating unit 15 outputs the simulated torque command 16 obtained by multiplying the torque command 14 by a coefficient Jm/(Jm+Jl) less than 1. Therefore, the simulated torque command 16 is a value smaller than the torque command 14. becomes. Therefore, although the load device 4 is not actually connected to the motor 2, the motor 2 slowly accelerates as if the load device 4 were connected. As a result, the feedback value 12 also changes slowly, so the motor control unit 13 outputs a larger torque command 14 to follow the control command 11 . As described above, since the motor driving device 1 is provided with the load characteristics simulating section 15, the load device 4 having the total inertia ratio computing section 41 is connected to the motor 2 while only the motor 2 is connected to the motor driving device 1. It is possible to simulate the operation in the case of Therefore, by changing the above coefficient, it is possible to perform a simulation of simulatively changing the load inertia when the load system is regarded as a rigid body. Therefore, by observing the control command 11, the feedback value 12 and the torque command 14 as they are in the configuration shown in FIG. values can be observed.

なお、特許文献１の構成と比較して、本実施の形態に係る構成の方がモータ駆動部１７、モータ２及び検出器３として実機を用いた分だけ、より精度のよいシミュレーションが可能となる。 In addition, compared to the configuration of Patent Document 1, the configuration according to the present embodiment uses the actual machine as the motor drive unit 17, the motor 2, and the detector 3, so that a more accurate simulation is possible. .

以上のように、本実施の形態に係るモータ駆動装置１は、モータ２を駆動するモータ駆動装置１であって、制御指令１１からトルク指令１４を生成するモータ制御部１３と、モータ２に接続される負荷の特性及びトルク指令１４に基づいて模擬トルク指令１６を生成することによって、負荷の特性を模擬する負荷特性模擬部１５と、模擬トルク指令１６に基づいてモータ２を制御するモータ駆動部１７とを備える。 As described above, the motor drive device 1 according to the present embodiment is the motor drive device 1 that drives the motor 2, and includes the motor control unit 13 that generates the torque command 14 from the control command 11, and the motor control unit 13 that is connected to the motor 2. a load characteristics simulating unit 15 for simulating the load characteristics by generating a simulated torque command 16 based on the load characteristics and the torque command 14, and a motor driving unit for controlling the motor 2 based on the simulated torque command 16. 17.

すなわち、本実施の形態に係るモータ駆動装置１は、負荷特性を模擬する負荷特性模擬部１５から出力される模擬トルク指令に基づいてモータ２を駆動することで、モータ２に負荷装置４を接続した状態のシミュレーションを行うことができる。さらに、本実施の形態では、モータ駆動装置の駆動系及び負荷系のうち、駆動系においてモータ２の実機を用いることで、モータの数学モデルを用いる従来の構成より精度のよいシミュレーションが可能となる。 That is, the motor drive device 1 according to the present embodiment drives the motor 2 based on the simulated torque command output from the load characteristic simulating unit 15 that simulates the load characteristic, thereby connecting the load device 4 to the motor 2. It is possible to simulate the state of Furthermore, in the present embodiment, of the drive system and the load system of the motor drive device, by using the actual motor 2 in the drive system, it is possible to perform a more accurate simulation than the conventional configuration using a mathematical model of the motor. .

なお、モータ駆動部の制御は、通常モータ制御部の演算より高速で行なわれる。このため、これをソフトウェアブロックのシミュレーションモデルで実現するための計算負荷は膨大となる。したがって、評価装置のコストアップにつながる。また、駆動系及びモータ特性には、理論上近似が困難な非線形特性があり、実用的な精度でシミュレーションしきれない場合もある。これらのいずれの問題も、本実施の形態に係るモータ駆動装置１を用いれば解決し得る。 It should be noted that the control of the motor driving section is normally performed at a higher speed than the calculation of the motor control section. Therefore, the computational load for realizing this with a software block simulation model is enormous. Therefore, it leads to an increase in the cost of the evaluation device. In addition, the drive system and motor characteristics have non-linear characteristics that are difficult to approximate theoretically, and there are cases where simulation cannot be performed with practical accuracy. Any of these problems can be solved by using the motor drive device 1 according to the present embodiment.

さらに、本実施の形態に係るモータ駆動装置１にモータ２の実機を接続する場合には、実際にモータ２が動作する。このため、シミュレーション結果として実機動作で生じうる音、振動などを再現できる。したがって、臨場感あふれるモータ駆動装置１のシミュレーションを提供することができる。このようなモータ駆動装置１をさまざまな機能のデモ装置、ゲイン調整のトレーニング装置などとして用いることで、より現場での作業に即した対応を学ぶことができる。 Furthermore, when the actual machine of the motor 2 is connected to the motor driving device 1 according to the present embodiment, the motor 2 actually operates. Therefore, as a result of the simulation, it is possible to reproduce sounds, vibrations, etc. that may occur in the operation of the actual machine. Therefore, a realistic simulation of the motor drive device 1 can be provided. By using such a motor drive device 1 as a demonstration device for various functions, a training device for gain adjustment, and the like, it is possible to learn how to respond more appropriately to on-site work.

（実施の形態２）
実施の形態２に係るモータ駆動装置について説明する。本実施の形態に係るモータ駆動装置は、負荷装置を２慣性系と仮定する点において実施の形態１に係るモータ駆動装置と相違し、その他の点において一致する。以下、本実施の形態に係るモータ駆動装置について、実施の形態１に係るモータ駆動装置１との相違点を中心に図４Ａ～図４Ｄを用いて説明する。 (Embodiment 2)
A motor drive device according to Embodiment 2 will be described. The motor drive device according to the present embodiment differs from the motor drive device according to the first embodiment in that the load device is assumed to be a two-inertia system, but is the same in other respects. The motor drive device according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 4A to 4D, focusing on differences from the motor drive device 1 according to the first embodiment.

図４Ａは、図２に示される構成において負荷装置４を２慣性系と仮定した場合の制御ブロック図である。図４Ｂは、図４Ａに示される制御ブロック図を変形した制御ブロック図である。図４Ｃは、図４Ｂに示される制御ブロック図を変形した制御ブロック図である。図４Ｄは、実施の形態２に係るモータ駆動装置１０１の制御ブロック図である。 FIG. 4A is a control block diagram when the load device 4 is assumed to be a two-inertia system in the configuration shown in FIG. FIG. 4B is a control block diagram obtained by modifying the control block diagram shown in FIG. 4A. FIG. 4C is a control block diagram obtained by modifying the control block diagram shown in FIG. 4B. FIG. 4D is a control block diagram of motor drive device 101 according to the second embodiment.

図４Ａに示される制御ブロック図は、図３Ａに示される制御ブロック図と同じ前提のもとに、モータ駆動部１７、モータ２及び検出器３をモータ剛体特性演算部２１で近似している。図４Ａに示されるように、２慣性系ではモータ剛体特性演算部２１への入力がトルク指令１４そのものでなく、トルク指令１４からねじれトルク４２を減算したものとなる。ねじれトルク４２は、ダンパ係数Ｄ及びばね係数Ｋで近似することによって模擬したシャフト特性演算部４４を用いて得られる値である。ねじれトルク４２は、モータ速度であるフィードバック値１２と負荷装置４側の負荷速度４３との差を、シャフト特性演算部４４に入力した場合に得られるシャフト特性演算部４４の出力である。ここで、負荷速度４３は、ねじれトルク４２から外乱トルク４５を減算した結果を、負荷イナーシャＪｌを持つ負荷剛体特性演算部４６に入力した場合に得られる負荷剛体特性演算部４６の出力である。 The control block diagram shown in FIG. 4A approximates the motor driving section 17, the motor 2 and the detector 3 with the motor rigid body characteristic calculating section 21 on the same premise as the control block diagram shown in FIG. 3A. As shown in FIG. 4A, in the two-inertia system, the input to the motor rigid body characteristic calculation unit 21 is not the torque command 14 itself, but the torque command 14 with the torsional torque 42 subtracted. The torsional torque 42 is a value obtained using a shaft characteristic calculator 44 that is simulated by approximation with a damper coefficient D and a spring coefficient K. The torsional torque 42 is the output of the shaft characteristic calculation section 44 obtained when the difference between the feedback value 12 which is the motor speed and the load speed 43 on the side of the load device 4 is input to the shaft characteristic calculation section 44 . Here, the load speed 43 is the output of the load rigid body characteristic calculation section 46 obtained when the result of subtracting the disturbance torque 45 from the torsional torque 42 is input to the load rigid body characteristic calculation section 46 having the load inertia Jl.

図４Ａに示される制御ブロック図で外乱トルク４５を０として変形すると、トルク指令１４を入力とするモータ剛体特性演算部２１と、その出力からモータ速度であるフィードバック値１２までの共振特性を表す２次フィルタ４７の第１伝達関数、負荷装置側の負荷速度４３までの共振特性を表す２次フィルタ４８の第２伝達関数からなる、図４Ｂの制御ブロック図が導き出される。図４Ｂの共振周波数ωｐ、反共振周波数ωｚ、共振減衰比ζｐ及び反共振減衰比ζｚは、シャフト特性演算部４４のダンパ係数Ｄ及びバネ係数Ｋ、並びに、モータイナーシャＪｍ及び負荷イナーシャＪｌから、下式で表される。 If the control block diagram shown in FIG. 4A is deformed with the disturbance torque 45 set to 0, the motor rigid body characteristic calculation unit 21 that receives the torque command 14 and the resonance characteristics from its output to the feedback value 12 that is the motor speed are expressed as 2 The control block diagram of FIG. 4B is derived, consisting of the first transfer function of the second order filter 47 and the second transfer function of the second order filter 48 representing the resonance characteristics up to the load speed 43 on the load device side. The resonance frequency ω p , anti-resonance frequency ω z , resonance damping ratio ζ p and anti-resonance damping ratio ζ z in FIG. From Jl, it is represented by the following formula.

Figure 0007281629000001
Figure 0007281629000001

Figure 0007281629000002
Figure 0007281629000002

Figure 0007281629000003
Figure 0007281629000003

Figure 0007281629000004
Figure 0007281629000004

ここで、図４Ｂに示される負荷速度４３の推定は差し当たって不要なため、図４Ｂに示される制御ブロック図から２次フィルタ４８（つまり、第２伝達関数で表されるフィルタ）を取り除く。さらに、２次フィルタ４７（つまり、第１伝達関数で表されるフィルタ）をモータ駆動装置１Ａ内に移動する。これによって、図４Ｃに示されるように、制御ブロック図は、モータ制御部１３及び２次フィルタ４７を備えるモータ駆動装置１０１Ｃと、モータ剛体特性演算部２１とを用いて表される。 Here, the estimation of load speed 43 shown in FIG. 4B is not necessary for the time being, so the second order filter 48 (ie, the filter represented by the second transfer function) is removed from the control block diagram shown in FIG. 4B. Further, the secondary filter 47 (that is, the filter represented by the first transfer function) is moved inside the motor driving device 1A. Accordingly, as shown in FIG. 4C, a control block diagram is expressed using a motor driving device 101C including a motor control section 13 and a secondary filter 47, and a motor rigid body characteristic calculation section 21. FIG.

最終的に、２次フィルタ４７を負荷特性模擬部１１５として、モータ剛体特性演算部２１を元のモータ駆動部１７とモータ２と検出器３とに戻す。これによって、図１に示される制御ブロック図と同様の構成を有する図４Ｄに示される制御ブロック図が得られる。図４Ｄに示されるモータ駆動装置１０１は、負荷特性模擬部１１５の演算式において実施の形態１に係るモータ駆動装置１と相違し、その他の点において一致する。 Finally, the secondary filter 47 is used as the load characteristic simulating section 115, and the motor rigid body characteristic calculating section 21 is returned to the original motor driving section 17, motor 2, and detector 3. FIG. This results in the control block diagram shown in FIG. 4D having a similar configuration to the control block diagram shown in FIG. The motor drive device 101 shown in FIG. 4D differs from the motor drive device 1 according to the first embodiment in terms of the computational expression of the load characteristic simulating section 115, but they are the same in other respects.

以上のように構成されたモータ駆動装置１０１について、以下その動作、作用を説明する。 The operation and effects of the motor drive device 101 configured as described above will be described below.

負荷特性模擬部１１５は、周波数特性として、共振周波数ωｐにおいて共振減衰比ζｐに応じたピークを持ち、反共振周波数ωｚにおいて反共振減衰比ζｚに応じたディップを持つ。そのため、模擬トルク指令１６もトルク指令１４の共振周波数ωｐ成分が増幅され、反共振周波数ωｚ成分が減衰した値となる。これにより、実際にはモータ２単体しか接続されていないにもかかわらず、あたかも負荷装置４が接続されているかのようにフィードバック値１２に共振周波数の振動が発生する。これに対応するため、モータ制御部１３は通常反共振周波数ωｚ以下に応答性が制限される。以上のように、本実施の形態に係る負荷特性模擬部１１５は、共振周波数ωｐ、反共振周波数ωｚ、共振減衰比ζｐ及び反共振減衰比ζｚの少なくとも一つをパラメータに持つ共振特性を模擬する２次フィルタを含む。モータ駆動装置１０１が、このような負荷特性模擬部１１５を備えることにより、モータ駆動装置１０１にモータ２だけを接続した状態で、図２に示される構成において、２慣性系の特性を持つ負荷装置４が接続された場合のシミュレーションが可能となる。したがって、図４Ｄの構成にて、制御指令１１、フィードバック値１２及びトルク指令１４をそのまま観測することで、図２に示される構成における制御指令１１、フィードバック値１２及びトルク指令１４と同等の値を観測できる。 The load characteristic simulating section 115 has, as frequency characteristics, a peak corresponding to the resonance damping ratio ζp at the resonance frequency ωp and a dip corresponding to the antiresonance damping ratio ζz at the antiresonance frequency ωz . Therefore, the simulated torque command 16 also has a value in which the resonance frequency ω p component of the torque command 14 is amplified and the anti-resonance frequency ω z component is attenuated. As a result, although only the motor 2 is actually connected, the feedback value 12 vibrates at the resonance frequency as if the load device 4 were connected. In order to deal with this, the motor control section 13 is normally limited in its responsiveness to the anti-resonance frequency ωz or less. As described above, the load characteristic simulating unit 115 according to the present embodiment uses a resonance frequency having at least one of the resonance frequency ω p , the anti-resonance frequency ω z , the resonance damping ratio ζ p and the anti-resonance damping ratio ζ z as a parameter. It contains a second order filter that mimics the characteristics. By providing the motor drive device 101 with such a load characteristic simulating unit 115, the load device having the characteristics of two inertia systems in the configuration shown in FIG. 4 is connected, simulation becomes possible. Therefore, by observing the control command 11, the feedback value 12 and the torque command 14 as they are in the configuration of FIG. Observable.

なお、２慣性系だけでなく、３慣性系及びそれ以上の多慣性系の特性を持つ負荷装置４を用いる場合においても、同様の式変形で、直列結合された複数の２次フィルタを含む負荷特性模擬部を得られる。このような負荷特性模擬部を備えるモータ駆動装置を用いることで、３慣性系及びそれ以上の多慣性系の特性のような複雑な共振特性を持つ負荷装置４をモータ２に接続した場合のシミュレーションが可能となる。 In the case of using the load device 4 having the characteristics of not only the two-inertia system but also the three-inertia system and more multi-inertia systems, the same modification of the formula can A characteristic simulating portion is obtained. By using a motor drive device having such a load characteristic simulating section, simulation is performed when a load device 4 having complex resonance characteristics such as the characteristics of a three-inertia system or a multi-inertia system is connected to the motor 2. becomes possible.

（実施の形態３）
実施の形態３に係るモータ駆動装置について説明する。本実施の形態に係るモータ駆動装置は、負荷特性模擬部が模擬外乱トルクを受け付けることができる点において、実施の形態２に係るモータ駆動装置１０１と相違し、その他の点において一致する。以下、本実施の形態に係るモータ駆動装置について、実施の形態２に係るモータ駆動装置１０１との相違点を中心に図５～図６Ｄを用いて説明する。 (Embodiment 3)
A motor drive device according to Embodiment 3 will be described. The motor drive device according to the present embodiment is different from motor drive device 101 according to Embodiment 2 in that the load characteristics simulating section can receive a simulated disturbance torque, but is identical in other respects. The motor driving device according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 5 to 6D, focusing on differences from the motor driving device 101 according to the second embodiment.

図５は、実施の形態３に係るモータ駆動装置２０１の制御ブロック図である。図６Ａは、図４Ａに示される制御ブロック図において外乱トルク４５を残して変形した制御ブロック図である。図６Ｂは、図６Ａに示される制御ブロック図を変形した制御ブロック図である。図６Ｃは、図６Ｂに示される制御ブロック図を変形した制御ブロック図である。図６Ｄは、図６Ｃに示される制御ブロック図を変形した制御ブロック図である。 FIG. 5 is a control block diagram of the motor driving device 201 according to the third embodiment. FIG. 6A is a control block diagram modified by leaving the disturbance torque 45 in the control block diagram shown in FIG. 4A. FIG. 6B is a control block diagram obtained by modifying the control block diagram shown in FIG. 6A. FIG. 6C is a control block diagram obtained by modifying the control block diagram shown in FIG. 6B. FIG. 6D is a control block diagram obtained by modifying the control block diagram shown in FIG. 6C.

図５に示されるように、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０１は、実施の形態２に係るモータ駆動装置１０１と同様に、モータ制御部１３と、負荷特性模擬部２１５と、モータ駆動部１７とを備える。図５に示されるように、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０１は、負荷特性模擬部２１５が模擬外乱トルク１８の入力を受け付ける点において、実施の形態２に係るモータ駆動装置１０１と相違し、その他の点において一致する。 As shown in FIG. 5, the motor driving device 201 according to the present embodiment includes a motor control unit 13, a load characteristic simulating unit 215, a motor driving unit 17. As shown in FIG. 5, motor drive device 201 according to the present embodiment is different from motor drive device 101 according to Embodiment 2 in that load characteristic simulating section 215 receives input of simulated disturbance torque 18 . , otherwise coincide.

この制御ブロック図の導出のために、実施の形態２で図４Ａから図４Ｂへの変形時に省略した外乱トルク４５をそのまま残して変形すると、第３伝達関数で表される２次フィルタ４９と第４伝達関数で表される２次フィルタ５０とを加えた図６Ａに示される制御ブロック図のようになる。ここで負荷速度４３の推定は差し当たって必要ないので、第２伝達関数で表される２次フィルタ４８と、第４伝達関数で表される２次フィルタ５０を削除すると、図６Ｂに示される制御ブロック図が得られる。図６Ｂに示される制御ブロック図において、上述の各実施の形態と同様にモータ剛体特性演算部２１を残して、他のブロックをモータ駆動装置１Ａ内に移動する。これにより、図６Ｃに示されるように、制御ブロック図は、モータ制御部１３及び２次フィルタ４７及び４９を備えるモータ駆動装置２０１Ｃと、モータ剛体特性演算部２１とを用いて表される。続いて、近似であるモータ剛体特性演算部２１を元のモータ駆動部１７とモータ２と検出器３とに戻し、外乱トルク４５をモータ駆動装置２０１内部で生成する模擬外乱トルク１８とすることで、図５と等価なブロック図６Ｄが得られる。図６Ｄに示されるように、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０１の負荷特性模擬部２１５は、２次フィルタ４７及び４９を含む。 For derivation of this control block diagram, if the disturbance torque 45 omitted in the modification from FIG. 4A to FIG. With the addition of a second-order filter 50 represented by four transfer functions, the control block diagram is shown in FIG. 6A. Since the estimation of the load speed 43 is not needed for the time being here, eliminating the second order filter 48 represented by the second transfer function and the second order filter 50 represented by the fourth transfer function results in FIG. A control block diagram is obtained. In the control block diagram shown in FIG. 6B, the other blocks are moved into the motor drive device 1A except for the motor rigid body characteristic calculation unit 21, as in the above embodiments. Accordingly, as shown in FIG. 6C, the control block diagram is expressed using the motor drive device 201C including the motor control section 13 and the secondary filters 47 and 49, and the motor rigid body characteristic calculation section 21. FIG. Subsequently, the approximate motor rigid body characteristic calculation unit 21 is returned to the original motor drive unit 17, the motor 2, and the detector 3, and the disturbance torque 45 is used as the simulated disturbance torque 18 generated inside the motor drive device 201. , a block diagram 6D equivalent to FIG. 5 is obtained. As shown in FIG. 6D, load characteristic simulating section 215 of motor drive device 201 according to the present embodiment includes secondary filters 47 and 49 .

以上のように、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０１においては、負荷装置４の特性及びトルク指令１４と、外乱トルクを模擬した模擬外乱トルク１８とに基づいて模擬トルク指令１６を生成する。このため、実機における外乱トルク４５の影響をシミュレーションできる。 As described above, in the motor drive device 201 according to the present embodiment, the simulated torque command 16 is generated based on the characteristics of the load device 4 and the torque command 14, and the simulated disturbance torque 18 that simulates the disturbance torque. Therefore, the influence of the disturbance torque 45 in the actual machine can be simulated.

（変形例など）
以上、本開示に係るモータ駆動装置について、各実施の形態に基づいて説明した。しかし、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。 (Modified example, etc.)
The motor drive device according to the present disclosure has been described above based on each embodiment. However, the present disclosure is not limited to the above embodiments.

例えば、本開示に係るモータ駆動装置の駆動対象は、回転モータに限定されるものではなく、リニアモータにおいても回転系の単位を直動系に置き換えるだけで適用できる。また、検出器をモータ２だけでなく、負荷装置４にも取り付けて、負荷の位置及び速度情報をフィードバック値１２に加えるフルクローズ制御構成としても、さほど大きな変更を必要とせずに、モータ駆動装置のシミュレーションは可能である。 For example, the drive target of the motor drive device according to the present disclosure is not limited to rotary motors, and can also be applied to linear motors by simply replacing the unit of the rotary system with a linear motion system. Further, even if a detector is attached not only to the motor 2 but also to the load device 4 and a full-closed control configuration is adopted in which load position and speed information is added to the feedback value 12, the motor drive device does not require a large change. can be simulated.

また、検出器３の特性がシミュレーション用と実機用とで異なる場合に、それらの特性差を負荷特性模擬部１５に取り込むことも可能である。 In addition, when the characteristics of the detector 3 are different for the simulation and for the actual device, it is possible to incorporate the difference in characteristics into the load characteristic simulating section 15 .

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。 In addition, forms obtained by applying various modifications to each embodiment that a person skilled in the art can think of, or realized by arbitrarily combining the components and functions of each embodiment within the scope of the present disclosure. Also included in the present disclosure is the form of

本開示に係るモータ駆動装置は、負荷特性を模擬できるシミュレーション用のモータ駆動装置として利用できる。 The motor drive device according to the present disclosure can be used as a motor drive device for simulation that can simulate load characteristics.

本開示に係るモータ駆動装置は、臨場感あふれるシミュレーションが可能であるため、さまざまな機能のデモ装置、ゲイン調整のトレーニング装置などとして特に有用である。 Since the motor drive device according to the present disclosure enables realistic simulation, it is particularly useful as a demonstration device for various functions, a training device for gain adjustment, and the like.

本開示に係るモータ駆動装置の負荷特性模擬部は、負荷装置のさまざまな特性を模擬できる。したがって、負荷装置を接続しないと動作しない機能をテストする場合などに有用である。また、周波数特性測定機能などで負荷装置の特性を測定できたなら、実際の装置がある場所から遠く離れた遠隔地でモータとモータ駆動装置だけでシミュレーションを行い、最適な調整結果を実機に適用するといったアプローチも可能となる。したがって、車載装置の分野及び産業分野において、さまざまな応用が考えられる。 The load characteristic simulating unit of the motor driving device according to the present disclosure can simulate various characteristics of the load device. Therefore, it is useful when testing a function that does not operate unless a load device is connected. In addition, if the characteristics of the load device can be measured using the frequency characteristics measurement function, etc., a simulation can be performed using only the motor and the motor drive device in a remote location far from the location of the actual device, and the optimal adjustment results can be applied to the actual device. It is also possible to approach Therefore, various applications are conceivable in the field of in-vehicle devices and industrial fields.

１、１Ａ、１Ｂ、１０、１０１、１０１Ｃ、２０１、２０１Ｃ モータ駆動装置
２ モータ
３ 検出器
４ 負荷装置
１１ 制御指令
１２ フィードバック値
１３ モータ制御部
１４ トルク指令
１５、１１５、２１５ 負荷特性模擬部
１６ 模擬トルク指令
１７ モータ駆動部
１８ 模擬外乱トルク
２１ モータ剛体特性演算部
４１ 総イナーシャ比演算部
４２ ねじれトルク
４３ 負荷速度
４４ シャフト特性演算部
４５ 外乱トルク
４６ 負荷剛体特性演算部
４７、４８、４９、５０ ２次フィルタ Reference Signs List 1, 1A, 1B, 10, 101, 101C, 201, 201C motor driving device 2 motor 3 detector 4 load device 11 control command 12 feedback value 13 motor control section 14 torque command 15, 115, 215 load characteristic simulating section 16 simulation Torque command 17 Motor drive section 18 Simulated disturbance torque 21 Motor rigid body characteristic calculator 41 Total inertia ratio calculator 42 Torsion torque 43 Load speed 44 Shaft characteristic calculator 45 Disturbance torque 46 Load rigid body characteristic calculator 47, 48, 49, 50 2 next filter

Claims (4)

モータを駆動するモータ駆動装置であって、
制御指令からトルク指令を生成するモータ制御部と、
前記モータに接続されるはずの負荷の特性及び前記トルク指令に基づいて模擬トルク指令を生成することによって、前記負荷の特性を模擬する負荷特性模擬部と、
前記模擬トルク指令に基づいて前記モータを制御するモータ駆動部とを備え、
前記負荷特性模擬部は、前記負荷の特性として剛体特性を模擬する係数を有し、前記トルク指令に前記係数を乗算することで前記模擬トルク指令を生成する、
モータ駆動装置。 A motor drive device for driving a motor,
a motor control unit that generates a torque command from the control command;
a load characteristics simulating unit that simulates the characteristics of the load by generating a simulated torque command based on the characteristics of the load to be connected to the motor and the torque command;
a motor driving unit that controls the motor based on the simulated torque command ;
The load characteristic simulating unit has a coefficient that simulates a rigid body characteristic as a characteristic of the load, and generates the simulated torque command by multiplying the torque command by the coefficient.
motor drive. 前記負荷特性模擬部は、共振周波数、反共振周波数、共振減衰比及び反共振減衰比の少なくとも一つをパラメータに持つ共振特性を模擬する２次フィルタを含む、 The load characteristic simulating unit includes a secondary filter that simulates a resonance characteristic having at least one of a resonance frequency, an anti-resonance frequency, a resonance damping ratio, and an anti-resonance damping ratio as a parameter,
請求項１記載のモータ駆動装置。2. The motor driving device according to claim 1. 前記負荷特性模擬部は、直列結合された複数の前記２次フィルタを含む、請求項２記載のモータ駆動装置。 3. The motor driving device according to claim 2, wherein said load characteristic simulating section includes a plurality of said secondary filters connected in series. 前記負荷特性模擬部は、前記負荷の特性及び前記トルク指令と、外乱トルクを模擬した模擬外乱トルクとに基づいて前記模擬トルク指令を生成する、 The load characteristic simulating unit generates the simulated torque command based on the characteristics of the load, the torque command, and a simulated disturbance torque that simulates disturbance torque.
請求項１記載のモータ駆動装置。2. The motor driving device according to claim 1.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007252142A (en) 2006-03-17 2007-09-27 Yaskawa Electric Corp Motor control method and device thereof
JP2007304995A (en) 2006-05-12 2007-11-22 Mitsubishi Electric Corp Operation verification system and control device of motor for driving
JP2008228360A (en) 2007-03-08 2008-09-25 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd Motor controller and motor control system

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57199486A (en) * 1981-06-03 1982-12-07 Fuji Electric Co Ltd Controller for speed of motor
JP2841902B2 (en) * 1991-02-28 1998-12-24 富士電機株式会社 Control device for dynamic simulator
JP3339246B2 (en) * 1994-04-04 2002-10-28 株式会社明電舎 Vibration Suppression Device for Two-Inertial Resonant System by Low Inertia Control
JP3336791B2 (en) * 1995-02-14 2002-10-21 株式会社日立製作所 Motor load characteristic identification device
JP3202911B2 (en) * 1995-12-25 2001-08-27 松下電工株式会社 Simulated load device
JP3230571B2 (en) * 1997-04-16 2001-11-19 サンケン電気株式会社 Motor speed control device
JP2000092882A (en) * 1998-09-18 2000-03-31 Yaskawa Electric Corp Position controller of two-inertial system
JP2001290515A (en) 2000-04-07 2001-10-19 Fuji Electric Co Ltd Device and method for simulation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007252142A (en) 2006-03-17 2007-09-27 Yaskawa Electric Corp Motor control method and device thereof
JP2007304995A (en) 2006-05-12 2007-11-22 Mitsubishi Electric Corp Operation verification system and control device of motor for driving
JP2008228360A (en) 2007-03-08 2008-09-25 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd Motor controller and motor control system

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