JPH02131382A - サーボモータ制御装置 - Google Patents

サーボモータ制御装置

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JPH02131382A
JPH02131382A JP63279099A JP27909988A JPH02131382A JP H02131382 A JPH02131382 A JP H02131382A JP 63279099 A JP63279099 A JP 63279099A JP 27909988 A JP27909988 A JP 27909988A JP H02131382 A JPH02131382 A JP H02131382A
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Kenji Sawai
沢井 憲司
Jinichi Ito
仁一 伊藤
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Nidec Sankyo Corp
Omron Corp
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Nidec Sankyo Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/16Controlling the angular speed of one shaft

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサーボモータ制御装置に関する。
?従来の技術〕 第3図は従来のサーボモータ制御装置の一例を示す。
この例においてはモータ1を回転数ω[rad/seC
]で回転させるためにその回転数ωの目標値ω傘を設定
してこの目標値ω拳に応じた速度指令信号v.[v]を
入力している。速度指令信号v1とモータ1の回転数ω
とは相関関係を有することになり、速度指令信号Vエは
例えば第4図に示すような台形波的に与えられる。モー
タ1をロボットのアームの駆動に用いた場合にはロボッ
トのアームに反復運動をさせるためには上記台形波的な
速度指令信号v1を繰り返して入力する。モータ1が回
転を始めると、その回転数ω[rad/ seclは速
度検出器2により検出されてF−V変換されることによ
りωK7..となり、減算器3ヘフィードバックされて
上記速度指令信号V■から減算される。ここに、K y
 .は[V/rad/sealのデメンジョンであり、
ωK?。は[V]のデメンジョンとなる。
減算器3からの偏差(Vよ−ωK.G)はなる伝達特性
を持っP I (Propotional I nte
gral)補償器4に入力される。PI補償器4の伝達
関数G(s)は ST, となる.S=jωであるから、 gは g =K,2 01og  1 + j ωT,IXJ
 ωTv ?Kv2010g■。11+jωTv1+となる。この
(1)式の関数は第5図で表わされる.つまり,このP
I補償器4は減算器3がらの偏差の低周波成分に対して
ゲインが大きく、減算器3からの偏差のTV以上の高周
波成分に対してゲインが一定の値となっている。
PI補償器4の出力は電流指令信号[Vのデメンジョン
コとなり,A点のプラス入力となる。またPI補償器4
の出力はトルク表示電圧として出力される。モータ1の
コイルに流れる電流I [A]は電流検出器5により検
出されて電圧に変換され、A点のI K,,なるマイナ
ス入力となる。ここに、K I aのデメンジ=+ンは
[v/A]であり、IK,,は[V]のデメンジョンと
なる。A点ではPI補償器4の出力から電流検出器5の
出力が減算され、その偏差が電流増幅器6によりK,倍
される。このK,はデメンジョンがない。電流増幅器6
は実際にモータ1を駆動する駆動電圧(駆動トランジス
タ出力)をモータ1へ出力する,電流増幅器6の出力を
モータ1に印加すると、モータ1の抵抗Rに電流が流れ
る。また、モータ1のインダクタンスLによるjωLX
Iなる電圧はB点のマイナス入力となり、電流増幅器6
の出力より減算される。
モータ1の電圧降下VはV=RI+SLIであり,RI
=V−SLIとなる。この電圧Vの高周波成分は大部分
がインダクタンスLに吸収され、RIには第6図に示す
ように高周波成分があまり含まれない.SLI=jωL
Iであるから、ωの周波数が低い時にはjωLIは小さ
くなり、ωの周波数fが高くなるほどjωLIが大きく
なってR丁が小さくなる。
モータ1のトルク定数K7のデメンションは[Kg ”
 m” ’ see″″2/A]であり、IK.は[K
g−m2・see″″2]のデメンジョンとなり、トル
クTは[Kg・m2・see””]のデメンジョンとな
る。モータ1のイナーシャJによる伝達関数は1/SJ
であり、T X (1 / S J )= (.) [
rad/seclがモータ1の回転速度ωとなる。Sは
d/dtを表わして[sec−’ ]のデメンジョンを
持ち、イナーシャJは[Kg−m”1のデメンジョンで
表わされる。よって、TX− SJ = [sec−″1コ=1/sec が成立ち、つまり、 −JT(t)dt=ω(1) ■ が成り立つ。[rad]はデメンジョンがないから、T
・(1/SJ)は[rad/see]としてもよい。
モータ1が回転数ωで回転すると、モータ1には逆起電
力が発生するため、逆起電力定数KE[V/ rad 
/ see]にωを掛けたωK,[V]なる逆起電圧が
B点のマイナス入力となって電流増幅器6の出力から減
算される。したがって、モータ1の回転速度ωが速いほ
ど逆起電力が大きくなり、逆起電力が大きいほどモータ
1に流れる電流は少なくてよいことになる. PI補償器4の出力は出力端子(トルク表示端子)より
トルク表示信号として出力され、この1・ルク表示信号
はオシロスコープ等で観測することができる。トルク表
示信号を観測すると、モータ1のトルク値がわかるため
、モータ1によって駆動される装置(ロボットのアーム
等)が異常な動きをした場合,モータ1から本来必要な
トルクが出力されているか否かを直接に見ることができ
、モータ1の異常や装置の異常を発見できる。しかも、
実際に動作中のモータ1のトルクを観測できるので、モ
ータ1の動特性を知ることができる。また、上記トルク
表示信号を例えばロボットコントローラに入力してこの
ロボットコントローラにより、モータ1のトルク値が異
常値(設定値以上又は以下)になればモータ停止信号を
出す等の制御を行うことができる. 〔発明が解決しようとする課題〕 上述のサーボモータ制御装置では逆起電力ωKやはB点
に入力されているが、これは1/K1を掛けて1/K,
・ωK,としてA点のマイナス入力とすることと同じで
ある。つまり、第1図は第7図のように書き直すことが
できる。実際にモータ1に加わっているトルクは第8図
に示すようにPI補償器4の出力1′から逆起電力に比
例した値工.を減算した真の指令値I I+に比例する
ものであるのに、トルク表示端子のトルク表示電圧工′
は工”に1/K,・ωKユが加わった値となってしまう
1/K,・ωKユは回転速度ωに応じて増加するので、
回転速度ωが速いほどトルク表示電圧■″が大きくなり
、この様子を第9図に示す。このように、トルク表示電
圧工′とモータ1のトルクは1対1に対応しているはず
であるが、トルク表示電圧工′が回転速度ωによって変
化すると、第9図に示すようにトルク表示電圧I′がず
れてしまう。
本発明は上記欠点を改善し、トルク表示信号のモータ回
転速度による影響が無いサーボモータ制御装置を提供す
ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明はモータの回転速度を
検出する速度検出器と、速度指〜令信号と速度検出器の
出力との差を入力して電流指令信号を出力するPI補償
器と、モータのコイルに流れる電流を検出する電流検出
器と、上記電流指令信号と電流検出器の出力及び逆起電
圧との差を入力して増幅しモータのコイルに通電する電
流増幅器とを具備するサーボモータ制御装置において、
上記速度検出器の出力を入力して上記逆起電圧に比例す
るトルク補正信号に変換して出力するトルク補正器と,
上記電流指令信号とトルク補正信号とを入力して両信号
の差を出力する減算器とを設け,該減算器の出力をトル
ク表示信号としたものである。
〔作 用〕
モータの回転速度が速度検出器により検出され、速度指
令信号と速度検出器の出力との差がPI補償器に入力さ
れて電流指令がP1補償器より出力される。モータのコ
イルに流れる電流が電流検出器により検出され、電流増
幅器が上記電流指令信号と電流検出器の出力及び逆起電
圧との差を入力して増幅しモータのコイルに通電する。
トルク補正器が上記速度検出器の出力を入力して上記逆
起電圧に比例するトルク補正信号に変換して出力し、減
算器が上記電流指令信号とトルク補正信号とを入力して
両信号の差をトルク表示信号として出力する。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示す。
この実施例は前述のサーボモータ制御装置において、速
度検出器2の出力.信号ωK ?Gにトルク補正器7で
補正係数K I Mを掛けて逆起電圧に比例したトルク
補正信号を得、このトルク補正信号を減算器8によりP
I補償器4の出力(■′)から減算してその減算綿果を
トルク表示電圧としてトルク表示端子に出力するように
したものであり、第3図と同一部分には同一符号が付し
てある。
電流指令値工′は前述のように誤差工.′が含まれてお
り、真の指令値I I+とは異なる。
1′=■”十工. I,’=1/K,−K.・ω そこで,この実施例では1′に補正を加えて真のトルク
表示電圧を得ようとするものであり、その補正量は工.
1と等しくなる。つまり、前記誤差工.′の分だけ補正
すればよいことになる。本案のトルク表示電圧はI′か
らK I M・Kア。・ωなる補正量を減算して得てい
るので、補正量I.′はI,’=K..・K v .・
ω=1/K,−K,・ωとなり、 ?8■・K7。= 1 /K.・K1 となる。よって、補正量工.′は補正係数K I Mを
(2)式を満足するように設定すればトルク表示電圧の
誤差工.′を補正でき、トルク表示電圧とモータ1のト
ルクとの関係が第2図に示すように1対1に対応してモ
ータ1のトルクを正確に示すトルク表示電圧が得られる
なお、上記実施例において、補正量工.′はを満足する
ように設定してもほぼ正確なトルク表示電圧が得られる
。また,上記実施例は直流サーボモータを用いた例であ
るが、本発明は交流サーボモータを用いても同様に実施
することができる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によればモータの回転速度を検出す
る速度検出器と、速度指令信号と速度検出器の出力との
差を入力して電流指令信号を出力するPI補償器と、モ
ータのコイルに流れる電流を検出する電流検出器と,上
記電流指令信号と電流検出器の出力及び逆起電圧との差
を入力して増幅しモータのコイルに通電する電流増幅器
とを具備するサーボモータ制御装置において、上記速度
検出器の出力を入力して上記逆起電圧に比例するトルク
補正信号に変換して出力するトルク補正器と、上記電流
指令信号とトルク補正信号とを入力して両信号の差を出
力する減算器とを設け、該減算器の出力をトルク表示信
号としたので、モータ回転速度による影響を受けない正
確なトルク表示信号が得られる.このため、モータによ
り駆動されるロボット等の動作時の必要なトルクを正確
に知ることができ、ロボット等の動特性改善を計ること
や、ロボット等の動作状況を知って新しい制御への検出
器として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
同実施例のモータトルク対トルク表示電圧特性を示す特
性図、第3図は従来のサーボモータ制御装置の一例を示
すブロック図、第4図は同サーボモータ制御装置に与え
られる速度指令信号の一例を示す波形図、第5図は同サ
ーボモータ制御装置におけるPI補償器の伝達関数を示
す特性図、第6図は同サーボモータ制御装置におけるモ
ータの抵抗による電圧の周波数特性を示す特性図、第7
図は同サーボモータ制御装置の等価回路を示すブロック
図、第8図は同等価回路の一部を示すブロック図、第9
図は上記サーボモータ制御装置のモータトルク,モータ
速度とトルク表示電圧との関係を示す特性図である。 1・・・モータ、2・・・速度検出器、4・・・PI補
償器、5・・・電流検出器、6・・・電流増幅器,7・
・・トルク補正器,8・・・減算器。 モータ速,友−ω

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. モータの回転速度を検出する速度検出器と、速度指令信
    号と速度検出器の出力との差を入力して電流指令信号を
    出力するPI補償器と、モータのコイルに流れる電流を
    検出する電流検出器と、上記電流指令信号と電流検出器
    の出力及び逆起電圧との差を入力して増幅しモータのコ
    イルに通電する電流増幅器とを具備するサーボモータ制
    御装置において、上記速度検出器の出力を入力して上記
    逆起電圧に比例するトルク補正信号に変換して出力する
    トルク補正器と、上記電流指令信号とトルク補正信号と
    を入力して両信号の差を出力する減算器とを設け、該減
    算器の出力をトルク表示信号としたことを特徴とするサ
    ーボモータ制御装置。
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