JPH01138986A - Acceleration controller for motor - Google Patents
Acceleration controller for motorInfo
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、モータ回転の加速度制御装置、詳しくは運
転中のモータを加減速する際に経済的加減速、即ち、単
位時間当りの消費エネルギーのピークを最小にし、かつ
短時間で従来と同等の加減速を行えるようにしたモータ
回転の加速度制御装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention relates to an acceleration control device for motor rotation, and more specifically, to an acceleration control device for motor rotation, and more specifically, to achieve economical acceleration/deceleration when accelerating or decelerating a motor during operation, that is, energy consumption per unit time. The present invention relates to an acceleration control device for motor rotation, which minimizes peaks in motor rotation and can perform acceleration and deceleration equivalent to conventional methods in a short time.
例えば、工作機械やエレベータ−等に用いられている直
流モータ、交流モータは、何れも外部から適宜の手段に
より最終速度の指令または最終位置の指令を受は加減速
制御されている。For example, DC motors and AC motors used in machine tools, elevators, etc. are controlled to accelerate or decelerate by receiving a final speed command or a final position command from the outside by appropriate means.
この最終速度の値または最終位置の値は、これらモータ
の応答完了まで一定の値であってもよいし、応答完了を
待たず時々刻々変化する値であってもよい。The value of the final velocity or the value of the final position may be a constant value until the response of these motors is completed, or may be a value that changes from time to time without waiting for the response to be completed.
ここで、最終速度の指令をうける従来のモータの速度制
御装置を第9図と第11図、第12図により説明し、ま
た位置制御装置、即ち最終位置の指令をうけ時々刻々変
化する位置信号を発生させモータの時々刻々変化する位
置検出信号と比較させ、この位置の差の信号をあたかも
外部から速度の指令をうけた如く速度指令部へ印加する
サーボ制御装置の例を第10図により説明する。Here, a conventional motor speed control device that receives a final speed command will be explained with reference to FIGS. An example of a servo control device that generates a signal, compares it with the motor's constantly changing position detection signal, and applies this position difference signal to the speed command section as if it had received a speed command from the outside is explained with reference to FIG. do.
第9図に示した速度制御装置100はモータの回転速度
を検出し、モータの回転速度を制御するようにしたもの
である。The speed control device 100 shown in FIG. 9 detects the rotational speed of a motor and controls the rotational speed of the motor.
外部からの指令に応じて指令信号を発する速度指令部1
01の出力端は、例えば演算増幅器からなる加減算器1
02の第1の入力端に接続されている。Speed command unit 1 that issues command signals in response to external commands
The output terminal of 01 is an adder/subtracter 1 consisting of an operational amplifier, for example.
02.
この加減算器102の出力端は調節器103に接続され
、この調節器103の出力端は電力変換器104に接続
されている。この電力変換器104には図示しないソー
スパワーが入力されており、このソースパワーが制御さ
れたパワーとしてモータ105に供給される。The output end of this adder/subtractor 102 is connected to a regulator 103, and the output end of this regulator 103 is connected to a power converter 104. A source power (not shown) is input to the power converter 104, and this source power is supplied to the motor 105 as controlled power.
このモータ105の出力軸の回転速度は適宜の速度検出
器106により検出され、この検出信号がフィードバッ
クされて前記加減算器102の第2の入力端に戻される
。以上の装置においてlO2,103,104をモータ
ドライバーと称することが多い。これらモータ及びモー
タドライバー(特に、電力変換部)の大きさは、これら
が消費する単位時間当りのエネルギーに左右され単位時
間当りの消費エネルギーのピークが大きいほどこれらの
大きさも大きくなり、高価となる。The rotational speed of the output shaft of the motor 105 is detected by a suitable speed detector 106, and this detection signal is fed back to the second input terminal of the adder/subtractor 102. In the above device, IO2, 103, and 104 are often referred to as motor drivers. The size of these motors and motor drivers (especially the power converter) depends on the energy they consume per unit time; the larger the peak of energy consumption per unit time is, the larger and more expensive they become. .
そして、このように構成されている速度制御装置100
は、新しい指令速度62.σ3等を外部から速度指令部
101に印加されると、急激な指令速度の変化を緩和し
、滑らかに加速、減速を行なうため時間的に傾斜を有す
る指令信号σを速度指令部101が発生するようになっ
ている。And, the speed control device 100 configured in this way
is the new command speed 62. When a signal such as σ3 is applied to the speed command unit 101 from the outside, the speed command unit 101 generates a command signal σ having a temporal slope in order to alleviate sudden changes in command speed and smoothly accelerate and decelerate. It looks like this.
その第1の例は、回路の構成が簡単な第11図(a)に
示すような指数関数的な特性を有する速度(4)を速度
指令部101が発生することにより速度制御が行われる
。In the first example, speed control is performed by the speed command unit 101 generating a speed (4) having an exponential characteristic as shown in FIG. 11(a), which has a simple circuit configuration.
例えば、時間t、xjzの間において、速度dは次式(
1)のようになる。なお、αは時定数とする。For example, between time t and xjz, the speed d is calculated by the following formula (
1). Note that α is a time constant.
fl= (/?z #+) (1e−”) +6,
5o−non−・・(1)また、加速度iは(1)式を
微分すると(2)式のようになる。fl= (/?z #+) (1e-”) +6,
5o-non-...(1) Furthermore, the acceleration i becomes as in equation (2) when equation (1) is differentiated.
f= (7z 4+)αe−の・・・・・・・旧旧旧
・・・・・・・・(21そして、モータが外部の駆動対
象に対してなす単位時間当りの仕事率Wは速度σと加速
度iとの積に比例するので(3)式のようになる。f = (7z 4+) αe-... Old, old, old... (21 And the power W per unit time that the motor does to the external drive object is the speed Since it is proportional to the product of σ and acceleration i, it is expressed as equation (3).
Wocf(J=tx (dz−4,+)”e4’ (1
−e−” )+α(σ2−σ1)σ、e−σ1・・・・
・・・・・(3)なお、応答完了時間(検出速度が指令
速度に到達するまでの時間)tzは理論的には無限大で
ある(実用的には1/α×4倍にて98.5%応答する
)。Wocf(J=tx (dz-4,+)"e4' (1
−e−”)+α(σ2−σ1)σ, e−σ1...
...(3) Note that the response completion time (the time it takes for the detected speed to reach the command speed) tz is theoretically infinite (practically speaking, it is 98 times 1/α x 4). .5% respond).
62からd、への変化(時間t3〜ta)についても上
述と同様である。この指数関数的な特性における加減速
制御は、第11図(C)からも明らかなように系の単位
時間当りの消費エネルギーのピーク(wm )が大きい
上に、加減速の終了に時間がかかってしまう(理論的に
は無限大)欠点を有している。The change from 62 to d (time t3 to ta) is also the same as described above. As is clear from Figure 11 (C), acceleration/deceleration control with this exponential characteristic has a large peak energy consumption per unit time (wm) of the system, and it takes a long time to complete acceleration/deceleration. It has the disadvantage of being infinite (theoretically infinite).
そこで、このような欠点を改善するため速度指令部10
1の出力が外部指令人力j1−σ2に対して時間的に一
定率の変化(加速度iが一定)となる所謂直線加減速を
用いる場合を第12図により説明する。Therefore, in order to improve such drawbacks, the speed command section 10
A case where so-called linear acceleration/deceleration is used in which the output of 1 changes at a constant rate over time (acceleration i is constant) with respect to external command human power j1-σ2 will be explained with reference to FIG.
即ち、時間t、〜t2において速度σは(4)式に示す
ようになる。That is, at times t to t2, the speed σ becomes as shown in equation (4).
また、加速度iは(5)式に示すようになる。Further, the acceleration i is as shown in equation (5).
更に仕事率Wは(6)式に示すようになる。Furthermore, the power W is as shown in equation (6).
この速度制御方法においては第12図(c)に示すよう
に、仕事率のピーク値はWcとなり、前記第11図に示
した仕事率W、より小さくなっている。かつ、第11図
のt2よりも第12図のt2は大巾に小さくすることが
できる。In this speed control method, as shown in FIG. 12(c), the peak value of the power is Wc, which is smaller than the power W shown in FIG. 11. Moreover, t2 in FIG. 12 can be made much smaller than t2 in FIG. 11.
しかし、運動エネルギーに応じて高速時は加減速のため
の仕事率が大きくなり、系の単位時間当りのエネルギー
消費能力は大きい値が要求される。However, the power required for acceleration and deceleration increases at high speeds depending on the kinetic energy, and the energy consumption capacity per unit time of the system is required to be large.
一方、第10図の位置制御装置(通常サーボ制御装置と
云われる)を用いたモータの速度制御装置は、第9図の
装置に比べて一段と高精度の速度制御をなす場合に用い
られ、つぎのように動作する。On the other hand, the motor speed control device using the position control device (usually called a servo control device) shown in FIG. 10 is used to perform speed control with higher precision than the device shown in FIG. works like this.
外部から新しい位置を示す指令が指令位置発生部107
に与えられると、この発生部107は今までに与えられ
ていた指令位置との位置の差があると、時々刻々変化す
る位置指令信号を加減算器108に出力する;モータの
回転に応じて時々刻々変化する位置検出信号は、位置検
出器109により検出され加減算器108にフィードバ
ックされる。A command indicating a new position is issued from the outside to the command position generation unit 107.
, the generator 107 outputs a position command signal that changes from time to time to the adder/subtractor 108 when there is a difference in position from the previously given command position; from time to time depending on the rotation of the motor. The constantly changing position detection signal is detected by the position detector 109 and fed back to the adder/subtractor 108.
加減算器108の出力は指令位置と検出位置の位置差を
示す信号であって、この信号は第9図の外部指令の代わ
りに第10図に示す速度指令部101に与えられる。前
記位置差をなす信号は、第10図の位置フィードバック
制御系の応答性能に応じて滑らかな時間的変化をとる。The output of the adder/subtractor 108 is a signal indicating the position difference between the commanded position and the detected position, and this signal is given to the speed command unit 101 shown in FIG. 10 instead of the external command shown in FIG. 9. The signal forming the position difference takes a smooth temporal change depending on the response performance of the position feedback control system shown in FIG.
そこで指令部101は単に位置差信号をゲイン倍する調
整器として作動する指令部101以後の第10図の各部
102.103,104,105.106の動作は第9
図の各部の動作と同様である。第10図の装置は指令が
位置であり、検出も位置であるから位置制御装置の能力
を有し、通常サーボ制御装置と云われる。この位置制御
装置がモータ105の回転の速度を制御する。Therefore, the command section 101 simply operates as a regulator that multiplies the position difference signal by gain.
The operation of each part is similar to that shown in the figure. The device shown in FIG. 10 has the ability of a position control device because the command is a position and the detection is also a position, and is usually called a servo control device. This position control device controls the speed of rotation of motor 105.
指令位置発生部107からは、外部指令(単位時間当り
の位置移動分、即ち速度を示す指令)にもとづき、時々
刻々位置が変化する如く、例えば1パルスを単位移動量
とし、その発生速度を前記指令速度に対応させた位置指
令パルス列が加減算器108の加算側に与えられる。こ
の場合、加減算器10Bはリバーシブルカウンタおよび
カウンタの累積値(ディジタルデータ)をアナログデー
タに変換するDA変換器より構成されている0位置の検
出信号は例えばモータ105の回転シャフトに結合され
たロータリー型パルスエンコーダパルス発生器であって
、1パルスを単位移動量としたパルス列の形でフィード
バックされ、前記108のカウンタ(加減算器)の減算
側に与えられる。The command position generation unit 107 generates the generated speed based on an external command (command indicating positional movement per unit time, that is, speed) so that the position changes from time to time, for example, with one pulse as a unit of movement amount. A position command pulse train corresponding to the command speed is applied to the addition side of the adder/subtractor 108. In this case, the adder/subtractor 10B is composed of a reversible counter and a DA converter that converts the accumulated value (digital data) of the counter into analog data. The pulse encoder is a pulse generator, and is fed back in the form of a pulse train in which one pulse is a unit movement amount, and is applied to the subtraction side of the 108 counters (addition/subtraction units).
さて、この位置制御装置は、よく知られた制御能力によ
って指令速度が一定の場合の定常速度偏差零にすること
ができる。従って、第9図の装置よりもより高精度な速
度の制御回路に対してよく用いられる。Now, this position control device can achieve a steady speed deviation of zero when the command speed is constant using well-known control capabilities. Therefore, it is often used for more accurate speed control circuits than the device of FIG.
この位置制御装置の位置フィードバックループのゲイン
が高い場合、前述の如く指令部101の入力である位置
差信号の変化が滑らかとは云ってもつぎの様な特性をも
っている。すなわち、(1)位置指令パルスの時間的発
生率がステップ状に変化した場合には、位置差信号の時
間的変化パターンは第11図に示した指数関数的パター
ンとなる。When the gain of the position feedback loop of this position control device is high, although the change in the position difference signal that is input to the command section 101 is smooth as described above, it has the following characteristics. That is, (1) when the temporal occurrence rate of position command pulses changes stepwise, the temporal change pattern of the position difference signal becomes an exponential pattern shown in FIG.
(2)位置指令パルスの時間的発生率が直線時に増加ま
たは減少した場合には、前記位置差信号の時間的変化パ
ターンはほぼ第12図に示した直線加減速的パターンと
なる。(2) When the temporal rate of occurrence of position command pulses increases or decreases in a linear manner, the temporal change pattern of the position difference signal becomes approximately the linear acceleration/deceleration pattern shown in FIG.
従って、第10図の位置制御装置により速度を高精度に
制御する場合でも、前述の第11図、第12図を用いて
説明した問題はそのまま存在している。Therefore, even when the speed is controlled with high precision by the position control device shown in FIG. 10, the problems described above with reference to FIGS. 11 and 12 still exist.
即ち、前記第11図及び第12図に示した従来の速度制
御の動作においては、単位時間当りの消費エネルギーが
大きいために、モータ及び電力変換器の大きさが非常に
大きなものとなっていた。That is, in the conventional speed control operations shown in FIGS. 11 and 12, the energy consumption per unit time is large, so the size of the motor and power converter is extremely large. .
本発明は上記問題点を解決するために、モータ回転の加
速度を速度に反比例するようにしたものである。In order to solve the above problems, the present invention makes the acceleration of motor rotation inversely proportional to the speed.
次に、本発明の詳細な説明する。Next, the present invention will be explained in detail.
一般に、運動エネルギー(回転系では1/2Ji 2
)の変化は、その間になされた仕事に等しい。Generally, kinetic energy (1/2Ji 2 in a rotating system
) is equal to the work done during that time.
これはニュートンの運動方程式から導かれる。ただし、
Jはモータを含む回転形の慣性モーメントである。This is derived from Newton's equation of motion. however,
J is the moment of inertia of the rotation type including the motor.
ある系の外に対する単位時間あたりの仕事(仕事率)を
Wとする。この系ができるだけ仕事率Wの最大値を小さ
くし、ある時間の間に大きな仕事をしようとすると、こ
の時間の間は上記仕事率Wが一定であればよい。Let W be the work done per unit time (work rate) for the outside of a certain system. If this system is to reduce the maximum value of the power W as much as possible and perform a large amount of work during a certain period of time, it suffices if the power W is constant during this period.
即ち、系の消費エネルギーは系の外に対する仕事に比例
するので、W=一定ならば単位時間あたりの系の消費エ
ネルギーの最大値は最小となる。That is, since the energy consumed by the system is proportional to the work done outside the system, if W=constant, the maximum value of the energy consumed by the system per unit time is the minimum.
これを微分方程式で表すと、(7)式のようになる。If this is expressed as a differential equation, it will be as shown in equation (7).
この式を解くと(8)式のようになる。Solving this equation yields equation (8).
この(9)式よりW/Jは定数となるので、11即ち加
速度はその時の速度jの大きさに反比例する値に定めれ
ばよい。From equation (9), W/J is a constant, so 11, that is, the acceleration, may be set to a value inversely proportional to the magnitude of the velocity j at that time.
(7)式より
σ”=2 − t + C・・・・・・・・・・旧
・・・・・・・・αψここにCrt=Oにおける6zの
値としての6 、 Zである。From formula (7), σ"=2 - t + C... Old... αψ Here is 6, Z as the value of 6z at Crt=O.
従って、 Ql)、(2)式より(8)式は f tj = −(=一定) となって成立している。Therefore, Ql), from equation (2), equation (8) is f tj = - (= constant) It has been established as follows.
この時の速度及び加速度の有り様を図示すると第1図(
a)、 (b)、 (c)に示すようになる。The state of velocity and acceleration at this time is illustrated in Figure 1 (
The results are as shown in a), (b), and (c).
この第1図に示した場合は速度d、からσ8へ、更にj
、へ変化する場合を示している。In the case shown in Fig. 1, the speed increases from d, to σ8, and then j
, shows the case where it changes to .
この第1図に示した方式は、同じ加減速を行なうのに前
記第11図に示した指数関数的な方式に対して終了時間
は大巾に短くなり、且つ系のエネルギー消費能力は最小
で済み、この結果、系の構成を最も経済的に小さく実現
することができる。The method shown in Fig. 1 has a much shorter completion time than the exponential method shown in Fig. 11, even though the same acceleration/deceleration is performed, and the energy consumption capacity of the system is minimized. As a result, the system configuration can be realized in the most economical manner.
即ち、第1図(c)に示した仕事率WAは、第11図の
仕事率W、と比べWAくWIlである。また、第1図に
示した方式は第12図に示した直線加減速機に対しては
、高速の領域では終了時間は若干長くなるが、低速の領
域ではかえって消費されたエネルギーを一杯活用して終
了時間は大巾に短くなる。且つ、系の単位時間当りのエ
ネルギー消費能力は最小で済み、前記仕事率WAは、第
12図の仕事率W、と比べWAくWcである。That is, the power WA shown in FIG. 1(c) is WA less WIl than the power W shown in FIG. 11. Furthermore, compared to the linear accelerator/decelerator shown in Figure 12, the system shown in Figure 1 takes a little longer to complete in the high-speed range, but in the low-speed range it makes full use of the consumed energy. The completion time will be drastically shortened. In addition, the energy consumption capacity of the system per unit time is minimal, and the power WA is Wc smaller than the power W in FIG.
特に、第1図の方式はJの大きな系に対しては無駄なエ
ネルギー消費に備える必要がなく、その経済的効果は著
しいものがある。In particular, the method shown in FIG. 1 does not require provision for wasteful energy consumption for systems with large J, and its economical effects are significant.
さらに、運動エネルギーが小さい範囲(例えば、静止−
低速)にて加減速を行なう時間は、エネルギー消費能力
を一杯に活用して第11図、第12図に示した方式より
も短い時間で済ませることができる。このため、通常の
高頻度の運転〜停止の工場等における生産形態において
は第11図、第12図に示した方式よりも、小さい消費
能力を一杯に活用してエネルギーを消費することにより
優れた生産性を得ることができる。Additionally, ranges where the kinetic energy is small (e.g., at rest -
The time required for acceleration and deceleration at low speeds can be made shorter than in the systems shown in FIGS. 11 and 12 by making full use of the energy consumption capacity. For this reason, in production systems such as factories that normally operate and stop frequently, this method is superior to the methods shown in Figures 11 and 12 by making full use of the small consumption capacity and consuming energy. You can gain productivity.
更に、モータの減速時に活用するエネルギーとしてはソ
ースエネルギーとしての電源の他に、回転系の運動エネ
ルギー(モータが発電機として作用するため)をも活用
することができる。このため減速時は加速時よりも大き
な加速度を実現することができる。その限界はモータド
ライバーの電気的耐力(主に電力変換器の耐電圧、耐電
流)である。Furthermore, as energy to be utilized when decelerating the motor, in addition to the power source as the source energy, kinetic energy of the rotational system (because the motor acts as a generator) can also be utilized. Therefore, it is possible to achieve a larger acceleration during deceleration than during acceleration. The limit is the electrical strength of the motor driver (mainly the voltage and current strength of the power converter).
次に、単位時間当りの消費エネルギーの最大値を最小と
するべく加速度を指令速度に反比例させるようにしたモ
ータ速度の加減速装置においては速度が零あるいは極低
速時、加速度6°は式(9)により、極めて大きな値と
なり、有限の信号、電力の範囲では制限を加える必要が
ある。実用的には以下に述べる手段を付加すればよい。Next, in a motor speed acceleration/deceleration device that makes the acceleration inversely proportional to the command speed in order to minimize the maximum energy consumption per unit time, when the speed is zero or extremely low, the acceleration 6° is calculated by the formula (9 ), it becomes an extremely large value, and it is necessary to limit it in a finite signal and power range. Practically speaking, the following means may be added.
即ち、モータを駆動するモータドライバのトルク制御電
流はiに比例し、モータドライバ内において電流の飽和
を避けて正常な制御を行なう必要がある。このため若干
の加減速時間を犠牲(延長)にして、トルク制御電流の
ピークを抑えるようにするため、加減速開始の指令速度
が所定値以下の時、加減速開始以降指令速度が所定値に
なるまでの間、指令速度を時間的にゆ名やかに、例えば
直線的に加減速されるように制御する(第2図(a)に
おいて丸印で囲んだ部分を参照)。That is, the torque control current of the motor driver that drives the motor is proportional to i, and it is necessary to avoid saturation of the current within the motor driver to perform normal control. For this reason, in order to suppress the peak of the torque control current by sacrificing (extending) some acceleration/deceleration time, when the command speed at the start of acceleration/deceleration is below a predetermined value, the command speed after the start of acceleration/deceleration will reach the predetermined value. The commanded speed is controlled so that it is accelerated or decelerated in a time-wise manner, for example, linearly (see the circled area in FIG. 2(a)).
このようにすることにより上記速度変化の間、第1図に
おいてiのピークを小さくし、第12図に示すようにフ
ラットにする。このようにすると、極めて僅かな時間6
延長だけでd及びトルク電流のピークの値を何10%も
抑えることができる。By doing this, during the speed change, the peak of i in FIG. 1 is made smaller and flattened as shown in FIG. 12. In this way, the time 6
The peak values of d and torque current can be suppressed by as much as 10% just by extension.
即ち、第2図(a)、 (b)に示すように、1゜〜
t ’+ 1 の間に対応するσ1〜f1°において、
fIのピークを点線部(第1図の実線部に相当する)か
ら第2図の実線部にする。That is, as shown in FIGS. 2(a) and (b), 1°~
At σ1~f1° corresponding during t'+1,
The peak of fI is changed from the dotted line portion (corresponding to the solid line portion in FIG. 1) to the solid line portion in FIG.
このようにすれば仕事率WAは、第2図(C)に示すよ
うに、若干加減速時間を犠牲にするだけで済ませること
が可能となる。In this way, the power WA can be reduced by only slightly sacrificing acceleration/deceleration time, as shown in FIG. 2(C).
以下、この発明を図示の実施例に基づいて説明する。 The present invention will be explained below based on illustrated embodiments.
第3図は本発明のモータ回転の加速度制御装置の第1の
実施例(速度制御装置)を示すブロック構成図であり、
第5.6図はこの速度フィードバックルーズに対する指
令動作を示すフローチャートであり、第7図はモータの
加減速の運転パターンを示す図であり、第8図は上記運
転パターンのうち上記立上り(初期速度)を拡大して示
す動作説明図である。FIG. 3 is a block configuration diagram showing a first embodiment (speed control device) of the motor rotation acceleration control device of the present invention,
Figure 5.6 is a flowchart showing the command operation for this speed feedback looseness, Figure 7 is a diagram showing the operation pattern of acceleration/deceleration of the motor, and Figure 8 is a flowchart showing the operation pattern of the acceleration/deceleration of the motor. ) is an operation explanatory diagram showing an enlarged version of FIG.
先ず、第3図のブロック構成を説明する。なお、この第
3図に示した実施例は、前記第9図に示した従来のモー
タ速度制御装置に対応するものである。First, the block configuration of FIG. 3 will be explained. The embodiment shown in FIG. 3 corresponds to the conventional motor speed control device shown in FIG. 9.
マイクロコンピュータ等からなるCPUIにはモータの
最終到達速度である外部速度指令値(d2)と、モータ
の正転、逆転、停止等の制御信号と。The CPU, which is made up of a microcomputer, etc., receives an external speed command value (d2) that is the final attained speed of the motor, and control signals for forward rotation, reverse rotation, stop, etc. of the motor.
モータの加減速時間を指定するスローアップ/ダウン時
間(T)等が入力する。The slow-up/down time (T), etc. that specify the acceleration/deceleration time of the motor is input.
上述のような各種信号がCPUIに入力すると、このC
PU1において第5.6図に示す処理が行なわれ、内部
速度指令値(σ)がD/A変換器2に供給される。この
D/A変換器2からはアナログ信号が加減算・速度調節
器3の第1の入力端(加算側)に供給される。When various signals such as those mentioned above are input to the CPUI, this C
The process shown in FIG. 5.6 is performed in the PU 1, and the internal speed command value (σ) is supplied to the D/A converter 2. An analog signal is supplied from this D/A converter 2 to a first input terminal (addition side) of an addition/subtraction/speed regulator 3.
この加減算・速度調節器3の出力端からは電流調節器4
に信号が出力され、この信号は電力変換器5に供給され
る。A current regulator 4 is connected from the output end of this addition/subtraction/speed regulator 3.
A signal is output to the power converter 5, and this signal is supplied to the power converter 5.
この電力変換器5の出力端はモータ105に接続されて
いて、このモータ105の出力軸は回転数に比例した電
圧゛を発生するタコゼネレータ6に接続されている。こ
のタコゼネレータ6は上記速度調節器3の第2の入力端
(減算側)に接続されていて、速度をフィードバックし
ている。また、変換器5の電流は、電流検出器104を
介して検出され、電流調節器4ヘフイードバツクされて
いる。The output end of this power converter 5 is connected to a motor 105, and the output shaft of this motor 105 is connected to a tacho generator 6 that generates a voltage proportional to the number of rotations. This tacho generator 6 is connected to the second input terminal (subtraction side) of the speed regulator 3, and feeds back the speed. Further, the current of the converter 5 is detected via the current detector 104 and fed back to the current regulator 4.
このように構成されているモータ回転の加速度制御装置
において、スローアップ時間Tが指定されると、モータ
105の立上り/立下がりの運転パターンがCPUIに
より決定される。この運転パターンの例は、第(10式
に示すdlまたは第1図のdの如き曲線を記憶しやすい
折線で返信した第7図に示すようなものである。In the motor rotation acceleration control device configured as described above, when the slow-up time T is specified, the CPUI determines the start-up/fall operation pattern of the motor 105. An example of this driving pattern is the one shown in FIG. 7 in which a curve such as dl shown in Equation 10 or d in FIG. 1 is returned with an easy-to-memorize broken line.
曲線C2は急激な加減速を行なわない一般的な運転パタ
ーンであり、曲線C1は速度の許容限界内の運転パター
ンであり、曲線C3は一部で許容限界を超えた急激な加
速及び減速を行なう場合の運転パターンである。即ち、
この第7図に示したカーブが、前記原理説明において述
べた第1図(a)に対応して、時間−速度特性が全体と
して同一傾向(お椀型の一部)を示していることが理解
される。Curve C2 is a general driving pattern that does not involve rapid acceleration or deceleration, curve C1 is a driving pattern that is within the permissible speed limit, and curve C3 is a driving pattern that involves rapid acceleration and deceleration that exceeds the permissible limit in some parts. This is the driving pattern for this case. That is,
It is understood that the curve shown in Fig. 7 corresponds to Fig. 1 (a) described in the explanation of the principle, and the time-velocity characteristics show the same tendency as a whole (a part of the bowl shape). be done.
そして、上述の各種の運転パターンに応じて、過大な加
速度を避け、トルク制御電流の飽和を避けて正常な制御
を行なうため第8図に示すような制御が行われる。Then, in accordance with the various driving patterns described above, control as shown in FIG. 8 is performed in order to avoid excessive acceleration and saturation of the torque control current to perform normal control.
曲線C3の場合には、限界値を示す最大傾斜値を越えて
いるため、この最大値(CI A部)を越えないように
、C3の一部の急激にすぎる部分(C3A)を修正(急
激な立上りを緩和)する必要がある。こうすればC3B
以降の部分は、最大傾斜以下であるからそのままで修正
しなくてよい。In the case of curve C3, since it exceeds the maximum slope value that indicates the limit value, some parts of C3 that are too steep (C3A) are modified (suddenly It is necessary to alleviate the sudden rise in temperature. This way C3B
The subsequent parts do not need to be modified as they are since the slope is less than the maximum slope.
C3A’はC3Aを修正した場合に相当する。C3A' corresponds to a modified version of C3A.
次に、第5図及び第6図によって第3図の速度制御装置
の動作を説明する。なお、第5図に示したものはメイン
フローチャートであり、次に述べる位置制御装置の場合
(第4図等)にも共通に用いられる。Next, the operation of the speed control device shown in FIG. 3 will be explained with reference to FIGS. 5 and 6. It should be noted that what is shown in FIG. 5 is a main flowchart, which is also commonly used in the case of the position control device described below (FIG. 4, etc.).
第5図に示すように、先ず装置全体がシステムイニシャ
ライズ(初期状態の設定)がなされる(符号Sl)。次
いで、CPUIに対しスローアップ/ダウン時間Tが入
力され、このC,PUIはモータ105の運転パターン
(第7図における曲線01〜C3を参照)を決定する(
符号S2)。As shown in FIG. 5, first, the entire device is system initialized (initial state setting) (symbol Sl). Next, the slow-up/down time T is input to the CPU, and this C and PUI determine the operation pattern of the motor 105 (see curves 01 to C3 in FIG. 7).
code S2).
この状態において外部機器より外部速度指令値(σ2)
が入力する(符号S3)。更に、この状態においてCP
LI 1に対し次に述べる第6図に示すようなインター
バル割り込みΔtの入力及びチエツクが行われる。In this state, the external speed command value (σ2) is
is input (symbol S3). Furthermore, in this state, CP
An interval interrupt Δt is input and checked for LI 1 as shown in FIG. 6, which will be described below.
次に第6図によって第5図に示すS4(速度指令動作)
の動作を説明する。Next, according to FIG. 6, S4 (speed command operation) shown in FIG.
Explain the operation.
311にて、σ2 (外部速度指令値、第1図(a)の
σ2に対応)とσ1 (変更前の速度、現在速度)を比
較する。At step 311, σ2 (external speed command value, corresponding to σ2 in FIG. 1(a)) is compared with σ1 (speed before change, current speed).
σ2=が、ならば、CPU1は従来通りの速度の値をD
A変換器2へ出力する(S12.本項で終了となる)。If σ2=, then CPU1 sets the conventional speed value to D.
Output to the A converter 2 (S12. This section ends).
jt>σ1ならば、n=Q+1=1とし、t=Δt(S
13)、このtを用いてσを00式より求める(314
)。またiも求める(S 15)。If jt>σ1, then n=Q+1=1 and t=Δt(S
13), using this t, calculate σ from formula 00 (314
). Also, i is determined (S15).
まずiと1ft=、 (fの許容上限値)とを比較し
く316)、f≦9 Lieならばさらにd2とdを比
較シ(S 17 ) 、 a’z ≦0ならばσ=7
zを出力する(S18.本項で終了となる)。また、σ
2〉がならばS14で求めたσを出力する(S 19)
。First, compare i and 1ft=, (allowable upper limit value of f) (316), and if f≦9 Lie, then further compare d2 and d (S 17 ), if a'z≦0, σ=7
Output z (S18. This section ends). Also, σ
2>, output σ obtained in S14 (S19)
.
一方、S16において、/j>/lFtimならばtI
o に対応及び第8図C3A−C3A’ に対応)、d
2と6との大小を比較しく521)、#2≦dならば6
=σ2を出力する(S22.本項で終了となる)。また
σ2〉dならば
J ft=−
ロセスS13へ戻り、S18またはS22に至るまで本
項を繰り返す゛ことにより本プロセスが実現される。On the other hand, in S16, if /j>/lFtim, tI
o and corresponds to Figure 8 C3A-C3A'), d
Compare the magnitude of 2 and 6.521), if #2≦d, then 6
=σ2 (S22. This section ends). Further, if σ2>d, J ft=- process returns to S13 and this process is realized by repeating this section until reaching S18 or S22.
以上述べたように、速度フィードバックループのみの加
速度制御装置においては第7図及び第8図に示したよう
な制御が行われる。As described above, in an acceleration control device using only a velocity feedback loop, control as shown in FIGS. 7 and 8 is performed.
次に、本発明の第2の実施例である位置制御装置の場合
を第4図及び第6図によって説明する。Next, a position control device according to a second embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. 4 and 6.
第4図に示すようにCPUI 1には外部速度指令値(
σ2)、制御信号、スローアップ/ダウン時間等の信号
が入力し、内部速度指令値(σ)として出力する。σ2
からdを得るまでのプロセスは第6図及び関連説明の通
りである。かくして得られたσはσの値に比例した発生
速度を持つパルス列に変換するレートマルチプライヤ1
2に入力され、このパルス列は更にフリップフロップ回
路13を介して同期回路14に入力される。更に、この
パルス列はNAND回路15.16及びN。As shown in Figure 4, the external speed command value (
σ2), control signals, slow-up/down time, and other signals are input and output as an internal speed command value (σ). σ2
The process to obtain d from is as shown in FIG. 6 and related explanation. The rate multiplier 1 converts the thus obtained σ into a pulse train whose generation rate is proportional to the value of σ.
This pulse train is further input to the synchronization circuit 14 via the flip-flop circuit 13. Furthermore, this pulse train is connected to NAND circuits 15, 16 and N.
R回路18.19を介して、ドループカウンタ20に入
力される。このドループカウンタ20の出力はD/A変
換器2でもってアナログ信号に変換されて、速度調節器
3に入力し、その出力は電流調節器4に入力する。更に
、電力変換器5からモータ105に駆動電流が供給され
る。It is input to the droop counter 20 via the R circuits 18 and 19. The output of the droop counter 20 is converted into an analog signal by the D/A converter 2 and inputted to the speed regulator 3, whose output is inputted to the current regulator 4. Further, a drive current is supplied from the power converter 5 to the motor 105.
そして、このモータ105の出力軸にはタコゼネレータ
6とパルスエンコーダ28が接続されていて、上記タコ
ゼネレータ6の出力は上記速度調節器3の第2の入力端
に入力され、速度フィードバックループを形成している
。A tachometer generator 6 and a pulse encoder 28 are connected to the output shaft of the motor 105, and the output of the tachometer generator 6 is input to the second input terminal of the speed regulator 3, forming a speed feedback loop. There is.
また、上記エンコーダ28の出力端は同期化方向弁別回
路27に接続されていて、この弁別回路27の出力端か
らは子方向の回転信号子Pω、と−Pω、とが夫々出力
し、前記NOR回路18゜19に入力されている。Further, the output terminal of the encoder 28 is connected to a synchronization direction discrimination circuit 27, and from the output terminal of this discrimination circuit 27, rotation signals Pω and -Pω in the child direction are respectively outputted, and the NOR It is input to circuits 18 and 19.
また、基準クロック発生器25からはクロックパルス(
CPI)が前記レートマルチプライヤ12に入力し、ク
ロックパルス(CF2)が同期パルス発生回路26に入
力している。そして、この同期パルス発生回路26から
は同期パルスP1゜P2.P3.P4が夫々発生し、P
lとP2は前記同期回路14に供給され、P3とP4と
は同期化方向弁別回路27に供給されている。これらク
ロックパルスによって複数のパルス列を入力するドルー
プカウンタをはじめ関連論理回路は計画された動作を遂
行する。In addition, a clock pulse (
CPI) is input to the rate multiplier 12, and a clock pulse (CF2) is input to the synchronization pulse generation circuit 26. Then, the synchronization pulse generation circuit 26 generates synchronization pulses P1, P2. P3. P4 occurs respectively, P
l and P2 are supplied to the synchronization circuit 14, and P3 and P4 are supplied to the synchronization direction discrimination circuit 27. These clock pulses cause a droop counter and other related logic circuits that receive a plurality of pulse trains to perform planned operations.
また、以上のように構成されている位置フィードバック
ループを有する加速度制御装置の動作は第1の実施例と
同じように第6図に示すフローチャートにより説明され
る。Further, the operation of the acceleration control device having the position feedback loop configured as described above will be explained with reference to the flowchart shown in FIG. 6 in the same manner as in the first embodiment.
本発明によれば運転中のモータの加減速の際に単位時間
当りの消費エネルギーのピークを最小にし、かつ短時間
で従来と同等の加減速を行なうようにすることができる
。According to the present invention, it is possible to minimize the peak energy consumption per unit time when accelerating and decelerating a motor during operation, and to perform acceleration and deceleration equivalent to conventional motors in a short time.
従って、モータそのもの及びこのモータの制御に用いる
モータドライブ装置を従来に比べて合理的に小型のもの
で構成し、経済的加減速を実現することが可能となる。Therefore, it is possible to construct the motor itself and the motor drive device used to control the motor to be reasonably smaller than conventional ones, and to realize economical acceleration and deceleration.
第1図(a)、 (b)、 (c)は本発明のモー
タ回転の加速度制御装置に用いている制御特性を示す図
、第2図は第1図に示した制御特性を実用的な制御特性
に修正した特性図、第3図は本発明のモータ回転の加速
度制御装置の第1の実施例を示すブロック構成図、第4
図は本発明のモータ回転の加速度制御装置の第2の実施
例を示すブロック構成図、第5図は本発明のモータ回転
の加速度制御装置の制御動作に用いるメインフローチャ
ート、第6図は第3図、第4図に示す実施例の場合の内
部指令速度発生のプロセスのフローチャート、第7図は
本発明のモータ回転加速度制御装置の運転パターンを示
す図、第8図は運転パターンに応じて特殊な制御をする
場合の図、第9図、10図は従来の加速度制御装置を示
すブロック構成図、第11図、12図は従来の加速度制
御装置に用いている制御特性を示す図である。
1.11・・・CPU。
3.22・・・速度調節器、
4.23・・・電流調節器、
5.24・・・電力変換器、
6・・・タコゼネレータ、
28・・・パルスエンコーダ、
105・・・モータ。Figures 1 (a), (b), and (c) are diagrams showing the control characteristics used in the motor rotation acceleration control device of the present invention, and Figure 2 is a diagram showing the control characteristics shown in Figure 1 for practical use. FIG. 3 is a characteristic diagram with corrected control characteristics; FIG. 3 is a block configuration diagram showing the first embodiment of the motor rotation acceleration control device of the present invention;
The figure is a block diagram showing a second embodiment of the motor rotation acceleration control device of the present invention, FIG. 5 is a main flowchart used for the control operation of the motor rotation acceleration control device of the present invention, and FIG. , a flowchart of the process of internal command speed generation in the case of the embodiment shown in FIG. 4, FIG. 7 is a diagram showing the operation pattern of the motor rotational acceleration control device of the present invention, and FIG. FIGS. 9 and 10 are block diagrams showing a conventional acceleration control device, and FIGS. 11 and 12 are diagrams showing control characteristics used in the conventional acceleration control device. 1.11...CPU. 3.22... Speed regulator, 4.23... Current regulator, 5.24... Power converter, 6... Tacho generator, 28... Pulse encoder, 105... Motor.
Claims (1)
徴とするモータ回転の加速度制御装置。 2、加減速の初期速度が所定値以上の範囲においては指
令速度の変化率を所定値以下にしたことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のモータ回転の加速度制御装置
。 3、モータの減速時は、モータの加速時に比べモータ回
転系の運動エネルギーをも減速エネルギーとして活用し
、モータドライバの電力変換器の許容する電圧と電流に
応じた高い値の加速度にて減速することを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のモータ回転の加速度制御装置
。 4、指令速度の変化率が指令速度の値に反比例する曲線
を多段階で近似した近似曲線に従うことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のモータ回転の加速度制御装置
。 5、指令速度に反比例する曲線が加速時と減速時とは独
立に定められ、その曲線は加速時はモータドライバの電
源の電圧及び電流に応じ、減速時はモータドライバの電
力変換器の許容する電圧と電流に応じた値であることを
特徴とする特許請求の範囲第4項記載のモータ回転の加
速度制御装置。[Scope of Claims] 1. An acceleration control device for motor rotation, characterized in that the acceleration of motor rotation is made inversely proportional to the speed. 2. The motor rotation acceleration control device according to claim 1, wherein the rate of change of the command speed is set to be below a predetermined value in a range where the initial speed of acceleration/deceleration is above a predetermined value. 3. When the motor is decelerating, the kinetic energy of the motor rotation system is also used as deceleration energy compared to when the motor is accelerating, and the motor is decelerated at a high acceleration according to the voltage and current allowed by the motor driver's power converter. An acceleration control device for motor rotation according to claim 1. 4. The motor rotation acceleration control device according to claim 1, wherein the rate of change of the commanded speed follows an approximate curve obtained by approximating a curve inversely proportional to the value of the commanded speed in multiple stages. 5. A curve that is inversely proportional to the command speed is determined independently during acceleration and deceleration, and during acceleration, the curve depends on the voltage and current of the motor driver's power supply, and during deceleration, it depends on the voltage and current of the motor driver's power converter. 5. The motor rotation acceleration control device according to claim 4, wherein the value corresponds to voltage and current.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62296986A JPH01138986A (en) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | Acceleration controller for motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62296986A JPH01138986A (en) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | Acceleration controller for motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01138986A true JPH01138986A (en) | 1989-05-31 |
Family
ID=17840771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62296986A Pending JPH01138986A (en) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | Acceleration controller for motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01138986A (en) |
-
1987
- 1987-11-25 JP JP62296986A patent/JPH01138986A/en active Pending
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