JPH0370487A - Servo motor drive monitor - Google Patents

Servo motor drive monitor

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JPH0370487A
JPH0370487A JP1203609A JP20360989A JPH0370487A JP H0370487 A JPH0370487 A JP H0370487A JP 1203609 A JP1203609 A JP 1203609A JP 20360989 A JP20360989 A JP 20360989A JP H0370487 A JPH0370487 A JP H0370487A
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servo
motor drive
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detection
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康己 川端
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良治 水谷
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To facilitate incorporation of a servo system and to minimize the influence of a malfunction by providing exciting current detecting means for phases of a servo motor, means for sequentially storing the detected result, and means for outputting a detected result by a request from an external device. CONSTITUTION:The drive of a servo motor 20 is controlled by a logic circuit having a high speed CPU 10a and a CPU 10b as a center, and a controller 10 has a feedback control type. Current detecting coils 22, 24 for measuring an exciting current for detecting a torque, and an encoder 26 for detecting a rotating position, a rotating speed are provided. A control program for forming a servo system of the first ROM 10d, the second ROM 10e of the controller 10. Thus, incorporation with the servo system can be facilitated, and influence of a malfunction can be minimized.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明1よ 電動機を追随制御しているサーボ系の駆動
状況を監視するサーボモータ駆動監視装置に関し、特に
検出精度及び検出速度に優れたサーボモータ駆動監視装
置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] Invention 1 Regarding a servo motor drive monitoring device that monitors the drive status of a servo system that tracks and controls an electric motor, a servo motor drive monitoring device that has particularly excellent detection accuracy and detection speed is provided. The present invention relates to a motor drive monitoring device.

[従来の技術] 各種のNC工作機敗 ロボット、測定装置等においてサ
ーボ系が多用されている。これらのサーボ系(1,サー
ボモータの駆動状態を検出し、この駆動状態が目標状態
に追随するようにサーボモータに供給する電力量をフィ
ードバック制御する基本構成を採っている。
[Prior Art] Servo systems are often used in various NC machine tools such as robots and measuring devices. These servo systems (1) have a basic configuration in which the drive state of the servo motor is detected and the amount of power supplied to the servo motor is feedback-controlled so that the drive state follows the target state.

ここで電力量の制御と(よ 実際にはインバータ回路を
PWM制御するなどの電力制御回路(二より楕成さ札 
サーボモータの励磁電流を適宜調整することで達成され
る。
Here, we need to control the amount of electricity (actually, the power control circuit, such as PWM control of the inverter circuit)
This is achieved by appropriately adjusting the excitation current of the servo motor.

船釣には、入力された目標とする回転位置と現実のサー
ボモータの回転位置との偏差とから速度目標値を算出す
る位置制御ループ、この位置制御ループで算出された速
度目標値と現実のサーボモータの回転速度との偏差から
電流目標値を算出する速度制御ループ、更にこうして算
出された電流目標値と現実のサーボモータの励磁電流と
の偏差を最小とすべく前記電力制御回路の制御を実行す
る電流制御ループ、以上の3重フィードバックループを
形成して目的とするサーボ系が構築されている。
For boat fishing, there is a position control loop that calculates the speed target value from the deviation between the input target rotational position and the actual servo motor rotational position, and a position control loop that calculates the speed target value from the deviation between the input target rotational position and the actual rotational position of the servo motor. A speed control loop that calculates a current target value from the deviation from the rotational speed of the servo motor, and further controls the power control circuit to minimize the deviation between the current target value thus calculated and the actual excitation current of the servo motor. The desired servo system is constructed by forming the current control loop for execution and the above triple feedback loop.

また、上記のごとく構築されるサーボ系にあって、サー
ボモータに断線や短絡等の異常が発生した場合などに 
サーボモータへの不要な電力の供給を中止する異常回避
処理が必要となる。このため、サーボ系には上記のごと
き3重のフィードバックループの他にサーボモータ駆動
監視装置が併設さ札 その監視結果をフィードバック系
に出力してサーボ系の異常時に直ちに異常回避処理が可
能となるよう構成される。
In addition, in the servo system constructed as described above, if an abnormality such as a disconnection or short circuit occurs in the servo motor,
Abnormality avoidance processing is required to stop the supply of unnecessary power to the servo motor. For this reason, in addition to the triple feedback loop described above, the servo system is also equipped with a servo motor drive monitoring device.The monitoring results are output to the feedback system, making it possible to immediately take action to avoid abnormalities in the servo system. It is configured like this.

例え(ヱ サーボモータ駆動監視装置として、サーボモ
ータの出力トルクを検出するトルクセンサや電力制御回
路の電源部に設けられる電流センサ等が利用されており
、これらのセンサにより異常が検出されたときには電力
制御回路の駆動を停止させるなどの異常回避処理を実行
している。
For example (e) As a servo motor drive monitoring device, a torque sensor that detects the output torque of the servo motor, a current sensor installed in the power supply section of the power control circuit, etc. are used, and when an abnormality is detected by these sensors, the power is Abnormality avoidance processing such as stopping the drive of the control circuit is being executed.

[発明が解決しようとする課題」 従来のサーボモータ駆動監視装置は、サーボ系の基本的
構成要素である3重のフィードバックループを構成する
機器とは全く別の新たな検出機器であるトルクセンサ、
電流センサ等を必要とする。
[Problems to be Solved by the Invention] Conventional servo motor drive monitoring devices use a torque sensor, which is a new detection device that is completely different from the devices that make up the triple feedback loop, which is the basic component of the servo system.
Requires current sensor etc.

このため、サーボ系の全体構成が複雑化し、高価なもの
となっている。また、サーボ系の構成機器が増加するこ
とから、装置全体が大型化し、信頼性の確保が困難であ
る。従って、従来のサーボモータ駆動監視装置を併設す
るサーボ系(よ 適用可能な分野が限定さね 汎用性に
乏しかつらしかも、サーボモータの出力トルクを検出す
るトルクセンサや電力制御回路の平均的な出力電力量を
検出する電流センサ等(、t、サーボモータlご発生し
た断線や短絡などの異常の影響が出力トルクや電力制御
回路へ波及したときに異常の検出が可能となるものであ
り、異常検出には相当の時間遅れが発生する。すなわち
、従来のサーボモータ駆動監視装置をもってしても、瞬
時に異常回避が必要な場合に対処することができなかっ
た例え1′L  何等かの異常に起因した過電流により
発生する二次的被害であるサーボモータ励磁巻線の焼損
あるいは電力制御回路を構成する半導体スイッチング素
子の破壊など(上 −次的な異常の発生時点から瞬時の
うちに誘発されることが知られている。この様な二次的
被害に対して従来のサーボモータ駆動監視装置1よ −
次的な異常の検出に大きな遅れが介在することからサー
ボ系の異常回避処理が有効に作動せず、高価なサーボ系
構成機器を破損する事故につながる可能性が大きかった
本発明]よ 従来のサーボモータ駆動監視装置に未解決
であった上記課題を解決することを目的としたもので、
監視対象であるサーボ系との併設が容易で、全体として
小型であり、かつ、信頼性が高く、しかも応答性及び経
済性に優れ異常の波及を最小限に食い止めることが可能
なサーボモータ駆動監視装置を提供することを目的とし
ている。
Therefore, the overall configuration of the servo system becomes complicated and expensive. Furthermore, as the number of servo system components increases, the overall size of the device increases, making it difficult to ensure reliability. Therefore, conventional servo systems equipped with a servo motor drive monitoring device are limited in their applicable fields, and are not very versatile. Current sensors, etc. that detect the amount of electric power (t, servo motor l) It is possible to detect an abnormality when the influence of an abnormality such as a disconnection or short circuit that occurs spreads to the output torque or power control circuit. There is a considerable time delay in detection.In other words, even with conventional servo motor drive monitoring devices, it is not possible to deal with cases where immediate abnormality avoidance is required. Secondary damage caused by the overcurrent caused by the overcurrent, such as burnout of the servo motor excitation winding or destruction of the semiconductor switching elements that make up the power control circuit. It is known that the conventional servo motor drive monitoring device 1 can prevent such secondary damage.
Since there is a large delay in detecting the next abnormality, the abnormality avoidance processing of the servo system does not work effectively, and the present invention has a high possibility of causing damage to expensive servo system components]. The aim is to solve the above-mentioned unresolved problems with servo motor drive monitoring devices.
Servo motor drive monitoring that is easy to install alongside the servo system to be monitored, is compact overall, has high reliability, and is highly responsive and economical, making it possible to minimize the spread of abnormalities. The purpose is to provide equipment.

[課題を解決するための手段] 本発明のサーボモータ駆動監視装置1よ 第1図に示す
ごとく、 電圧源C1とサーボモータSvとの間に電力制御回路C
2を介在させて前記電圧源C1から前記サーボモータS
vへ供給される電力量を制御して前記サーボモータSV
の駆動状態を目標状態に追随制御させているサーボ系を
監視するサーボモータ駆動監視装置において、 前記サーボモータSvの各相の励磁電流を検出する励磁
電流検出手段C3と、 該励磁電流検出手段C3の検出結果を逐次記憶する検出
結果記憶手段C4と、 該検出結果記憶手段C4の記憶内容を、外部機器からの
要求に応じて出力する検出結果出力手段C5と、 を備えることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] As shown in FIG. 1, a servo motor drive monitoring device 1 of the present invention includes a power control circuit C between a voltage source C1 and a servo motor Sv.
2 from the voltage source C1 to the servo motor S
The servo motor SV is controlled by controlling the amount of power supplied to the servo motor SV.
A servo motor drive monitoring device for monitoring a servo system that tracks the drive state of the servo motor to a target state, comprising: excitation current detection means C3 for detecting the excitation current of each phase of the servo motor Sv; and the excitation current detection means C3. The detection result storage means C4 sequentially stores the detection results of the detection result storage means C4, and the detection result output means C5 outputs the stored contents of the detection result storage means C4 in response to a request from an external device.

[作用] 本発明のサーボモータ駆動監視装置において励磁電流検
出手段C3I−L  サーボモータSvの各相の励磁電
流を検出する。公知のごとく如何なるタイプの電動機に
より構成されるサーボモータSvであろうと、その動力
源は励磁電流1:より作り出される磁界によるものであ
る。従って、その励磁電流を検出することにより、サー
ボモータ20の駆動状況を正確 かつ、迅速に検出する
ことが可能となる。
[Function] In the servo motor drive monitoring device of the present invention, the excitation current detection means C3I-L detects the excitation current of each phase of the servo motor Sv. As is well known, no matter what type of electric motor the servo motor Sv is constituted of, its power source is the magnetic field created by the excitation current 1. Therefore, by detecting the excitation current, the driving status of the servo motor 20 can be detected accurately and quickly.

また、サーボモータ駆動監視装置が監視対象としている
サーボ系に(よ 前述のごとく3重のフィードバックル
ープが基本的構成として既に存在している。そして、そ
の1つである電流ループ(より−ボモータSvの励磁電
流をフィードバック制御するループであってフィードバ
ック情報として励磁電流を検出する検出回路を必須の構
成要素とする。従って、サーボモータ駆動監視装置の励
磁電流検出手段C3として別個の検出回路を用意するこ
となく、サーボ系の電流ループに予め備えられる同一作
用の検出回路を利用してもよい。
In addition, the servo system that is monitored by the servo motor drive monitoring device already has a threefold feedback loop as a basic configuration (as mentioned above). A detection circuit that detects the excitation current as feedback information is an essential component of the loop that performs feedback control of the excitation current.Therefore, a separate detection circuit is prepared as the excitation current detection means C3 of the servo motor drive monitoring device. Instead, a detection circuit with the same function that is provided in advance in the current loop of the servo system may be used.

励磁電流検出手段C3の検出結果(よ 検出結果記憶手
段C4により時系列的に記憶さ札 その記憶内容は検出
結果出力手段C5により外部機器からの要求に応じて出
力される。これにより外部機器は、サーボ系の駆動状況
をリアルタイムに、かつ、きわめて正確に知ることがで
き、的確な異常回避処理を実行することができる。
The detection results of the excitation current detection means C3 are stored in chronological order by the detection result storage means C4.The stored contents are outputted by the detection result output means C5 in response to a request from an external device. , the driving status of the servo system can be known in real time and extremely accurately, and accurate abnormality avoidance processing can be executed.

以下、本発明のサーボモータ駆動監視装置をより具体的
に説明するために、実施例を挙げて詳述する。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, in order to more specifically explain the servo motor drive monitoring device of the present invention, it will be described in detail using examples.

[実施例] 第2図(上 実施例のサーボモータ駆動監視装置を併設
するサーボモータ駆動システムのハード構成図である。
[Example] Figure 2 (upper) is a hardware configuration diagram of a servo motor drive system that is also equipped with a servo motor drive monitoring device of an example.

図示するごとくコントローラ101t:、  構成の簡
略化及び汎用性を考慮して、マイクロコンピュータを中
心としたディジタル回路により構成している。なお、単
体のCPUのみで後述する3重のフィードバック系を構
成し、かつ、サーボモータ駆動監視装置としての制御を
処理させるの(友 負担が大きく応答性の面で好ましく
なL\。そこで、本実施例で(よ 特に高速性が要求さ
れるサーボモタ駆動監視装置としての機能及び電流ルー
プの機能を担当する高速CPU10a、応答性がそれほ
ど要求されない位置ループ及び速度ループを担当する通
常のCPU 10 bと、2種のCPUを用いてコント
ローラ10を構成している。
As shown in the figure, the controller 101t is configured by a digital circuit centered on a microcomputer in consideration of the simplification and versatility of the configuration. It should be noted that configuring a triple feedback system, which will be described later, using only a single CPU and having it process the control as a servo motor drive monitoring device (it would be a heavy burden and would be undesirable in terms of responsiveness). In the embodiment, a high-speed CPU 10a is in charge of the function of a servo motor drive monitoring device and a current loop function, which require particularly high speed, and a normal CPU 10b is in charge of a position loop and a speed loop, which do not require high responsiveness. , the controller 10 is configured using two types of CPUs.

従って、高速CPU 10aと通常のCPUl0bとの
間で(よ 目標電流値の情報や異常監視結果の情報等の
緊密な通信が必要となる。しかも、その通信(よ 高速
CPU10aの高速性を充分に引き出すために、動作速
度の遅い通常のCP U 10bに拘束されずに実行可
能であることが必要となる。この条件を簡易、かつ、効
果的に満足させるため、本実施例では両CPUの間にデ
ュアル・ポー)−RAM(以下、 DPRAMという)
10cを介在させ、各CPUは通信に必要な情報をこの
DPRAMlocに単純に書き込むことで通信の目的を
達成する構成としている。すなわち、各CPUとも、他
のCPUと共有すべき情報はDPRAMlocの所定ア
ドレスに格納することがプログラムされており、当該他
のCPUはその所定アドレスに格納された情報を読み出
すことで一方のCPUの動作速度に何ら拘束されずに情
報の通信が実行される。
Therefore, it is necessary to closely communicate information such as target current value and abnormality monitoring results between the high-speed CPU 10a and the normal CPU 10b. In order to extract data, it is necessary to be able to execute it without being constrained by the normal CPU 10b, which has a slow operating speed.In order to easily and effectively satisfy this condition, in this embodiment, there is a dual port)-RAM (hereinafter referred to as DPRAM)
10c, each CPU achieves the purpose of communication by simply writing information necessary for communication into this DPRAMloc. In other words, each CPU is programmed to store information to be shared with other CPUs at a predetermined address in DPRAMloc, and the other CPU reads out the information stored at the predetermined address. Communication of information is performed without any restrictions on operating speed.

コントローラ10のその他の構成は通常の論理演算回路
と同様であり、高速CPLJTOaの実行する各種制御
プログラムを不揮発的に記憶している第lROM10d
、通常のCPIJlobの実行する各種制御プログラム
を不揮発的に記憶している第2ROM10e、情報の一
時的記憶を実行して高速CPLJloaや通常のCPU
10bの演算を補助するRAM10f及びこれら論理回
路と他の機器との情報の授受を受は持つ入出力ボート1
0gt主要な構成部としている。
The rest of the configuration of the controller 10 is the same as that of a normal logic operation circuit, and includes a first ROM 10d that non-volatilely stores various control programs executed by the high-speed CPLJTOa.
, a second ROM 10e that non-volatilely stores various control programs executed by the normal CPIJlob, and a second ROM 10e that temporarily stores information and uses the high-speed CPLJloa and the normal CPU.
RAM 10f that assists the calculations of 10b, and an input/output board 1 that receives and receives information between these logic circuits and other devices.
0gt is the main component.

上記その他の機器として1上 サーボモータ20を駆動
するための電気回路として、入出力ポート10gより入
力した制御信号に従ったPWM信号を出力するPWM回
路10h、そのPWM信号に基づきパワートランジスタ
により構成されたパワーアンプ10iを駆動するブリド
ライバー10jが設けられている。これらの機器により
、パワーアンプ70iからPWM制御された三相交流が
出力されてサーボモータ20の入力電力が所望の値に制
御さ札 サーボモータ20の駆動状況は入出カポ−)−
10gから出力される制御信号、すなわち高速CPU1
0a及びCPU10bを中心とした論理回路により制御
されることになる。
As the other equipment mentioned above, as an electric circuit for driving the servo motor 20, a PWM circuit 10h outputs a PWM signal according to a control signal inputted from the input/output port 10g, and a power transistor is configured based on the PWM signal. A driver 10j is provided to drive the power amplifier 10i. These devices output PWM-controlled three-phase alternating current from the power amplifier 70i, and control the input power of the servo motor 20 to a desired value.
Control signal output from 10g, that is, high-speed CPU1
It will be controlled by a logic circuit centered around 0a and CPU 10b.

また、コントローラ1013  サーボモータ20をよ
り高精度に安定して制御するため、通常のごとくフィー
ドバック制御方式を採用している。帰還されるサーボモ
ータ20の情報(よ サーボモータ20の発生するトル
クを検出するために励磁電流を測定する電流検出コイル
22.24の検出出力およびサーボモータ20の出力軸
の回転状況(回転位置、回転速度)を検出するエンコー
ダ26の検出出力である。
Further, in order to control the controller 1013 and the servo motor 20 more accurately and stably, a feedback control method is adopted as usual. The information on the servo motor 20 that is fed back (including the detection output of the current detection coils 22 and 24 that measure the excitation current to detect the torque generated by the servo motor 20 and the rotation status (rotation position, This is the detection output of the encoder 26 that detects the rotational speed).

以上のように構成されるシステムにおいて、コントロー
ラ10の第lROM10d及び第2ROM10eには、
通常のサーボ系を構成するために以下に説明する制御プ
ログラムが記憶されている。
In the system configured as described above, the first ROM 10d and the second ROM 10e of the controller 10 include
A control program described below is stored to configure a normal servo system.

まず、第2ROM10eに記憶されるプログラムのフロ
ーチャートを第3図及び第4図に示している。これらの
プログラム(よ コントローラ10の起動がなされたと
きから繰り返し実行されるものであり、第3図の2m5
ec割込みルーチンは2m5ec毎に、第4図の200
μsec割込みルーチンは200μSec毎に、通常の
CPIJ 10bに割り込むことで繰り返し実行される
First, flowcharts of the programs stored in the second ROM 10e are shown in FIGS. 3 and 4. These programs are repeatedly executed from the time the controller 10 is started, and are 2m5 in Figure 3.
The ec interrupt routine is executed at 200 in Figure 4 every 2m5ec.
The μsec interrupt routine is repeatedly executed by interrupting the normal CPIJ 10b every 200 μSec.

第3図の2 m S e c割込みルーチンの処理が開
始されると、まず現在のサーボモータ20の駆動状態を
検出するため、エンコーダ26の検出結果より回転位置
Xn(添え字のnは、経過時間を表している)の検出(
ステップ100)が実行される。そして、この状態のサ
ーボモータ20を次にどの様に駆動すればよいかを指示
する制御目標デー90口を図示しない外部NC機器等か
ら読み込み(ステップ110)、これらのデータXn、
Dnに基づきサーボモータ20の回転位置×のフィード
バック制御系の演算が次式により実行される(ステップ
120)。
When the processing of the 2mSec interrupt routine shown in FIG. Detection of (representing time) (
Step 100) is executed. Then, control target data 90 that instructs how to drive the servo motor 20 in this state next time is read from an external NC device (not shown) (step 110), and these data Xn,
Based on Dn, the feedback control system calculates the rotational position of the servo motor 20 by the following equation (step 120).

0X=AX (Dn−β1・Xn) すなわち、今回の制御データDnに現在の回転位置Xn
の情報を負帰還するのであり、回転位置の偏差を算出す
るため、制御データDnから回転位置Xnにフィードバ
ックゲインβ1を乗算した値(β1・Xn)が減算さ札
 これに増幅度AXを乗算して変数OXとしている。こ
こで増幅度AXと(上 比例定数Plおよび積分定数1
1を含むものであり、いわゆるP1制御を実行する。
0X=AX (Dn-β1・Xn) In other words, the current rotational position Xn is added to the current control data Dn.
In order to calculate the deviation of the rotational position, the value (β1・Xn) obtained by multiplying the rotational position Xn by the feedback gain β1 is subtracted from the control data Dn. It is set as a variable OX. Here, the amplification degree AX and (upper proportional constant Pl and integral constant 1
1, and executes so-called P1 control.

そして、この最新の算出データ○XをRAMl0fに格
納して(ステップ130)、本プログラムを終了する。
Then, this latest calculation data ○X is stored in the RAM lOf (step 130), and this program is ended.

この様にして算出さk  RAM10fに格納された変
数OX ii  第4図に示す200μSec割込みル
ーチンにて次のように利用される。まず、200μSe
c割込みルーチンで(上 サーボモータ20の駆動状態
を検出するためエンコーダ26の検出結果より回転位置
Xnの検出を行い(ステップ200)、その結果を微分
演算して回転速度Vnを算出する(ステップ210)。
The variable OX ii calculated in this way and stored in the RAM 10f is used as follows in the 200 μSec interrupt routine shown in FIG. First, 200μSe
In the c interrupt routine (Top), in order to detect the driving state of the servo motor 20, the rotational position Xn is detected from the detection result of the encoder 26 (step 200), and the result is differentiated to calculate the rotational speed Vn (step 210). ).

そして、上記2 m S e c割込みルーチンにて算
出された最新の変数OxをRAM10fより読み込み(
ステップ220)、これらのデータに基づき次式により
回転速度に対する負帰還の演算が実行される(ステップ
230)。
Then, the latest variable Ox calculated in the above 2mSec interrupt routine is read from the RAM 10f (
Step 220), and based on these data, a negative feedback calculation for the rotational speed is performed using the following equation (Step 230).

○V:AV (○X−β2−Vn) ここで、β2はフィードバックゲインを表している。ま
た、AVは比例定数β2および積分定数2を含む増幅度
であり、前記同様にP1制御を実行する。そして、この
よう;二して算出されたデータ○Vを今度はDPRAM
loeの所定アドレスに格納して(ステップ240)、
本プログラムを終了する。
○V: AV (○X-β2-Vn) Here, β2 represents the feedback gain. Further, AV is an amplification factor including a proportional constant β2 and an integral constant 2, and P1 control is executed in the same manner as described above. Then, the data ○V thus calculated is transferred to DPRAM.
loe at a predetermined address (step 240),
Exit this program.

次に、第1 ROMI Odl二記憶される60μse
c割込みルーチンについて、第5図に示すフローチャー
トにしたがい説明する。このプログラム1上 コントロ
ーラ10の起動がなされた時点から60μSec毎に高
速CPU10aに割込むことで繰り返し実行される。
Next, the first ROMI Odl second stored 60μse
The c-interrupt routine will be explained according to the flowchart shown in FIG. This program 1 is repeatedly executed by interrupting the high-speed CPU 10a every 60 μSec from the time when the controller 10 is activated.

本プログラムの処理が開始されると、初めにアナログ情
報である電流検出コイル22.24の検出結果をディジ
タル情報に変換したトルクTnを算出して(ステップ3
00)、以下の処理に備える。そして、上記200uS
ec割込みルーチンニで算出されDPRAMlocに格
納されていた最新の変数Ovの読み込みが実行され(ス
テップ310)、この変数Ovにステップ300にて検
出したトルクTnを負帰還するため、次式による演算が
実行され 最終的な制御信号OTの算出がなされる(ス
テラ320)。
When the processing of this program starts, the torque Tn is calculated by converting the detection results of the current detection coils 22 and 24, which are analog information, into digital information (step 3).
00), prepare for the following processing. And the above 200uS
The latest variable Ov calculated in the ec interrupt routine 2 and stored in DPRAMloc is read (step 310), and in order to negatively feed back the torque Tn detected in step 300 to this variable Ov, the following calculation is performed. Then, the final control signal OT is calculated (Stella 320).

0T=AT (○V−β3−Tn) ここで、β3はフィードバックゲインを表し−Cいる。0T=AT (○V-β3-Tn) Here, β3 represents a feedback gain -C.

また、ATは比例定数P3および積分定数3を含む増幅
度である。こうして最終的な制御信号OTが算出される
と、この制御信号OTを入出力ポート10dからPWM
回路10eに出力しくステップ330)、一連の処理を
完了する。
Further, AT is an amplification factor including a proportional constant P3 and an integral constant 3. When the final control signal OT is calculated in this way, this control signal OT is transferred from the input/output port 10d to the PWM
The output signal is output to the circuit 10e (step 330), and a series of processing is completed.

上記3つの割込みルーチンによる処理を要約するなら+
f、  次のようになる。
To summarize the processing by the above three interrupt routines, +
f, as follows.

制御目標データDnと現実のサーボモータ20の回転位
置×nとの偏差が2m5ec毎に検出さね かつ、速度
の偏差が200μSec毎に検出さ札 これらを最小と
するために必要な目標励磁電流値を示すデータ○Vが算
出される。このデータ○Vに基づく励磁電流の制御は高
速に実行を要するものであるため、そのデータ○VをD
PRAMlocに格納することで簡易的に高速CPU 
10aへその情報の通信を行う。
The deviation between the control target data Dn and the actual rotational position x n of the servo motor 20 is detected every 2m5ec, and the speed deviation is detected every 200μSec.The target excitation current value required to minimize these. Data ○V indicating . Since the excitation current control based on this data ○V requires high-speed execution, the data ○V is
By storing it in PRAMloc, you can easily increase the speed of the CPU.
The information is communicated to 10a.

そして、高速CPU 10alt、DPRAM 10C
からそのデータOvを読み込み、電流(トルク)の偏差
を60μSec毎に検出し、これを最小とするべくサー
ボモータ20の励磁電流をPWM制御するのである。
And high speed CPU 10alt, DPRAM 10C
The data Ov is read in, the deviation of the current (torque) is detected every 60 μSec, and the excitation current of the servo motor 20 is PWM-controlled to minimize this deviation.

以上のような各種プログラムによりコントローラ10と
して構成される疑似的な電子回路を、視覚的に示した図
が第6図(ただし、−点鎖線で示す部分を除く)である
。上記各種プログラムの実行により、高速CPU 10
a、通常のCPU 10bないし入出力ポート10gに
より構成される論理回路(よ 図示するように3重のフ
ィードバック回路を構成することができる。
FIG. 6 is a diagram visually showing a pseudo electronic circuit configured as the controller 10 by the various programs described above (excluding the portion indicated by the dashed line). By executing the above various programs, high-speed CPU 10
a. A logic circuit composed of a normal CPU 10b or an input/output port 10g (as shown in the figure, a triple feedback circuit can be constructed).

簡単に説明すると、図示しない外部機器よりこのサーボ
系に与えられた制御目標データDnを段階的に増幅する
位置アンプ50a、速度アンプ5obおよび電流アンプ
50cの増幅度(伝達係数)It、  高速CPU 1
0aあるいは通常のCPU 10b内で実行される論理
演算の際の係数に相当し、位置アンプ50aの増幅度は
前述ステップ120の係数AXに、速度アンプ50cの
増幅度は前述ステップ230の係数AVに、電流アンプ
50dの増幅度は前述ステップ320の係数ATに相当
する。また、このサーボ系の帰還情報(よ 前述したご
とく電流検出コイル22.24およびエンコーダ26の
検出出力であるが、電流検出コイル22.24の検出出
力はアナログ出力であるためA/D変換器50dにより
ディジタル情報に変換された後に、所定のフィードバッ
クゲインβ3を経て電流アンプ50dの入力に帰還され
る。またエンコーダ26の検出出力はディジタル信号で
あるため、直接フィードバックゲインβ1を経て位置ア
ンプ50bの入力に帰還さ札 また微分因子Sおよびフ
ィードバックゲインβ2を経て速度アンプ50cの入力
に帰還される。
Briefly, the amplification degree (transfer coefficient) It of the position amplifier 50a, speed amplifier 5ob, and current amplifier 50c that step-by-step amplify control target data Dn given to this servo system from an external device (not shown), and the high-speed CPU 1
0a or corresponds to a coefficient in a logical operation executed within the normal CPU 10b, the amplification degree of the position amplifier 50a is the coefficient AX of the above-mentioned step 120, and the amplification degree of the speed amplifier 50c is the coefficient AV of the above-mentioned step 230. , the amplification degree of the current amplifier 50d corresponds to the coefficient AT in step 320 described above. In addition, the feedback information of this servo system (as described above is the detection output of the current detection coil 22.24 and the encoder 26, but since the detection output of the current detection coil 22.24 is an analog output, the A/D converter 50d After being converted into digital information by It is also fed back to the input of the speed amplifier 50c via the differential factor S and the feedback gain β2.

以上が論理回路により構成しているコントロウ10のサ
ーボ制御系の概略説明である。
The above is a general description of the servo control system of the controller 10, which is composed of logic circuits.

更に本実施例で(上 叙述のごとく構成されるコントロ
ーラ10の第lROM10dlこ、高速cpUloaを
中心としてサーボモータ駆動監視装置を構成するための
別個のプログラムが記憶されており、このプログラムを
起動することで上記のごとく構成される3重ループのサ
ーボ系の駆動状況を監視することができる。
Furthermore, in this embodiment, a separate program for configuring a servo motor drive monitoring device centering on the high-speed cpUloa is stored in the first ROM 10dl of the controller 10 configured as described above, and this program can be activated. It is possible to monitor the driving status of the triple loop servo system configured as described above.

この第lROM10dに記憶されている別個のプログラ
ムにつき、第7図のフローチャートに沿って説明し、本
実施例のコントローラ10により構成されるサーボモー
タ駆動監視装置の動作につき詳述する。
The separate programs stored in the first ROM 10d will be explained along the flowchart of FIG. 7, and the operation of the servo motor drive monitoring device constituted by the controller 10 of this embodiment will be explained in detail.

このサーボモータ駆動監視ルーチンは、高速CPU10
aが前述した60μSec割込みルーチンを実行してい
る以外の総ての時間において繰り返し処理されるもので
ある。すなわち、高速CPU10aの有する最大限度の
速度で処理され続ける。まず、このサーボモータ駆動監
視ルーチンの処理が開始されると、電流検出コイル22
.24の検出値を読み込み、その値からサーボモータ2
0の励磁電流ia、ib@算出する(ステップ400)
This servo motor drive monitoring routine is executed by the high-speed CPU 10.
This process is repeated at all times except when a is executing the above-mentioned 60 μSec interrupt routine. That is, processing continues at the maximum speed of the high-speed CPU 10a. First, when the processing of this servo motor drive monitoring routine is started, the current detection coil 22
.. Read the detected value of 24 and adjust the servo motor 2 from that value.
0 excitation current ia, ib@calculate (step 400)
.

本実施例のサーボモータ20は3つの励磁相を有するが
、このうち2つの相の励磁電流1a。
The servo motor 20 of this embodiment has three excitation phases, and the excitation current 1a for two of these phases.

bを検出すれば残りの相の励磁電流ICは簡単1こ算出
することが可能である。従って、電流検出コイルの使用
個数を抑えるために本実施例で]よ 残りの励磁電流に
ついて(よ 検出した励磁電流la。
If b is detected, the excitation current IC of the remaining phases can be easily calculated. Therefore, in order to reduce the number of current detection coils used, in this embodiment, the remaining excitation current (the detected excitation current la) is used.

bから算出する(ステップ410)。b (step 410).

こうしてサーボモータの各相励磁電流の検出を終えると
、各相励磁電流の履歴作成処理を実行する(ステップ4
20)。ここで、履歴作成処理と(よ 相毎の励磁電流
の過去の検出結果を経時的に整理することであり、この
履歴を利用することで各相の励磁電流の時間変化風 最
大(i  最小値等を瞬時に判断することができる。
When the detection of each phase excitation current of the servo motor is completed in this way, a history creation process of each phase excitation current is executed (step 4
20). Here, the history creation process (i) is to organize the past detection results of the excitation current for each phase over time, and by using this history, the maximum (i minimum value) etc. can be determined instantly.

次に、作成した各相の励磁電流の履歴及び現在コントロ
ーラ10に入力されている制御目標デタDnとから、サ
ーボモータ20の駆動状況の判定を実行する(ステップ
430)。前述のごとく、各相の励磁電流の履歴により
励磁電流の解析がなさ札 サーボモータ20の駆動状態
はリアル・タイムに、かつ、高精度に判明する。そして
、その駆動状態(よ 理想的には上記した3重ループの
サーボ系のフィードバック制御により制御目標データD
nに追随し、一致すべきである。そこで、励磁電流の履
歴と制御目標データDnとの対比により、実際のサーボ
モータ20の駆動状態や制御目標に対する時間遅れ 位
相の遅ね 定常偏差等のサーボ系の良否を判別する情報
となるあらゆる駆動状況を判定するのである。
Next, the driving status of the servo motor 20 is determined from the created history of the excitation current of each phase and the control target data Dn currently input to the controller 10 (step 430). As described above, the driving state of the servo motor 20 can be determined in real time and with high accuracy, even though the excitation current cannot be analyzed, based on the history of the excitation current of each phase. Then, the driving state (ideally, control target data D
should follow and match n. Therefore, by comparing the excitation current history and the control target data Dn, any drive that provides information for determining the quality of the servo system, such as the actual driving state of the servo motor 20 and the time delay, phase delay, steady-state deviation, etc. relative to the control target. It judges the situation.

こうして監視対象であるサーボ系の駆動状況の判定を完
了すると、その判定結果と現在の時刻との対応を確保し
つつDPRAMI O10cの所定領域に格納して(ス
テップ440)、本プログラムの1回の処理を完了する
。そして、高速CPU10af上 このサーボモータ駆
動監視ルーチンの処理の終了後に前述した60μSec
割込みルーチンの処理が不要であるときに(よ 再度こ
のプログラムの処理を実行して可能な限りリアル・タイ
ムに上記処理を完了する。
After completing the determination of the driving status of the servo system to be monitored, the determination result is stored in a predetermined area of the DPRAMI O10c while ensuring correspondence with the current time (step 440), and one time of this program is executed. Complete the process. Then, on the high-speed CPU 10af, after the processing of this servo motor drive monitoring routine is completed, the above-mentioned 60μSec
When the interrupt routine processing is not necessary, execute the processing of this program again and complete the above processing in real time as much as possible.

すなわち、詳述した第7図のサーボモータ駆動監視ルー
チンの実行により、前述したサーボ制御系に対して第6
図中に一点鎖線で示す回路が付加されるのである。ここ
で、第6図における駆動監視部50eが第7図に示す処
理を順次実行する模擬的な処理回路である。また、駆動
状況記憶部50fが、 DPRAMlocの所定アドレ
ス領域に相当する。
That is, by executing the detailed servo motor drive monitoring routine shown in FIG.
A circuit indicated by a dashed line in the figure is added. Here, the drive monitoring section 50e in FIG. 6 is a simulated processing circuit that sequentially executes the processing shown in FIG. 7. Further, the driving status storage section 50f corresponds to a predetermined address area of DPRAMloc.

以上の説明から明かなように 本実施例のサーボモータ
駆動監視装置を内蔵するコントローラ]Oによれ(ヱ 
次の効果が明らかである。
As is clear from the above explanation, the controller incorporating the servo motor drive monitoring device of this embodiment]O
The following effects are obvious.

サーボ系の駆動状況を検出するために 従来はサーボモ
ータ20の出力トルクを検出するトルクセンサやPWM
回路の電力供給量を検出する電力計など、駆動状況の検
出のみに使用する検出器を必要としていム しかし、本実施例のサーボモータ駆動監視装置(よ サ
ーボ系の必須構成要素である電流検出コイル22.24
の検出出力を利用することでサーボ系の駆動状況を検出
することを達成しており、サボ系に簡易、かつ、小型、
経済的に併設することができる。
Conventionally, in order to detect the driving status of the servo system, a torque sensor that detects the output torque of the servo motor 20 or a PWM
However, the servo motor drive monitoring device of this embodiment (current detection, which is an essential component of the servo system) is not required. Coil 22.24
By using the detection output of the servo system, we have achieved the detection of the driving status of the servo system.
It can be economically installed.

しかも、サーボモータ20の駆動状況を励磁電流から直
接判定しているため、リアル・タイムによる高速判定が
可能となり、例えばサーボモータ20の励磁巻線の断線
や短絡など瞬時の異常回避処理等が必要な場合にも充分
に対処できる。これにより、パワーアンプ10iを構成
する半導体スイッチング素子を過電流破壊から保護し、
サーボモータ20の励磁巻線を焼損から保護する等の即
応性を必要とする制御が可能となる。すなわち、サーボ
モータ駆動監視ルーチンの実行によってサボ系に異常が
発生したと判定されたとき、その結果に基づいてPWM
回路10hの動作を中止したり、位置アンプ50aない
し電流アンプ50cのゲインを零に変更してサーボモー
タ20の励磁電流を零に制御するなどの対処が可能とな
る。
Moreover, since the driving status of the servo motor 20 is directly determined from the excitation current, high-speed determination in real time is possible, and instantaneous abnormality avoidance processing such as disconnection or short circuit of the excitation winding of the servo motor 20 is required. It is possible to deal with any situation sufficiently. This protects the semiconductor switching elements that make up the power amplifier 10i from overcurrent damage,
Control that requires quick response, such as protecting the excitation winding of the servo motor 20 from burnout, becomes possible. That is, when it is determined that an abnormality has occurred in the servo system by executing the servo motor drive monitoring routine, the PWM
It is possible to take measures such as stopping the operation of the circuit 10h or changing the gain of the position amplifier 50a to the current amplifier 50c to zero to control the excitation current of the servo motor 20 to zero.

また、サーボモータ20の各相の励磁電流を検出するこ
とでサーボ系の監視を実行するのであるから、検出誤差
やノイズ等が介在する余地がなく検出精度は従来に比較
して飛躍的に向上 信頼性も高くなる。
In addition, since the servo system is monitored by detecting the excitation current of each phase of the servo motor 20, there is no room for detection errors or noise, and detection accuracy is dramatically improved compared to conventional methods. Reliability also increases.

更に、本実施例で(よ 高速CPU10aを用いて上記
処理を行っているため、上記特徴を一層弓き出すことが
でき、サーボ系の瞬時の駆動状況まで克明に監視するこ
とができる。また、高速CPU10aと通常のCPU+
Obとの情報通信機能をDPRAMlocに担当させて
いるため、通信のための複雑な制御や回路が不要となり
、構成の簡略化が達成される。
Furthermore, in this embodiment, since the above-mentioned processing is performed using the high-speed CPU 10a, the above-mentioned characteristics can be further demonstrated, and even the instantaneous driving status of the servo system can be monitored in detail. High speed CPU10a and normal CPU+
Since the DPRAMloc is responsible for the information communication function with Ob, complicated control and circuits for communication are unnecessary, and the configuration can be simplified.

なお、本発明のサーボモータ駆動監視装置(よ上記構成
に何等限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない各
種の態様により具現化されるものである。例え(ヱ コ
ントローラ10を単一のCPUにより構成して、より経
済的な構成としてもよい。また、励磁電流の検出を総て
の相について実行し、励磁電流の算出に要する時間を不
要とじてより一層の高速性を追求してもよい。
It should be noted that the servo motor drive monitoring device of the present invention is not limited to the above-mentioned configuration, and can be realized in various ways without departing from the gist of the invention. It is also possible to create a more economical configuration by configuring the system with good.

発明の効果 以上実施例を挙げて詳述したように本発明のサーボモー
タ駆動監視装置(戴 サーボモータの各相の励磁電流を
検出し、これを逐次記憶するものである。
Effects of the Invention As described above in detail with reference to embodiments, the servo motor drive monitoring device of the present invention detects the excitation current of each phase of the servo motor and sequentially stores it.

従って、監視対象であるサーボ系との併設が容易で、全
体として小型、かつ、経済的に構成することができる。
Therefore, it is easy to install it together with the servo system to be monitored, and the overall structure can be small and economical.

しかも、応答性及び信頼性に優れ緊急を要する異常回避
処理に対しても有効に機能する。
Moreover, it has excellent responsiveness and reliability, and functions effectively even for emergency abnormality avoidance processing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明のサーボモータ駆動監視装置の基本的構
成を示す基本構成は 第2図は実施例のサーボモータ駆
動監視装置を内蔵するサーボモタシステムのブロックは
 第3@ 第4図および第5図は同実施例のコントロー
ラにて処理されるプログラムのフローチャート、第6図
はそのプログラムの実行により作動するコントローラの
疑似的な電気回路のブロックは 第7図は同実施例のサ
ーボモータ駆動監視装置として作動するプログラムのフ
ローチャート、を示している。
FIG. 1 shows the basic configuration of the servo motor drive monitoring device of the present invention. FIG. 2 shows the blocks of the servo motor system incorporating the servo motor drive monitoring device of the embodiment. Figure 5 is a flowchart of the program processed by the controller of the same embodiment, Figure 6 is a block diagram of the pseudo electric circuit of the controller that is activated by the execution of the program, and Figure 7 is the servo motor drive monitoring of the same embodiment. 3 shows a flowchart of a program operating as a device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電圧源とサーボモータとの間に電力制御回路を介在
させて前記電圧源から前記サーボモータへ供給される電
力量を制御して前記サーボモータの駆動状態を目標状態
に追随制御させているサーボ系を監視するサーボモータ
駆動監視装置において、 前記サーボモータの各相の励磁電流を検出する励磁電流
検出手段と、 該励磁電流検出手段の検出結果を逐次記憶する検出結果
記憶手段と、 該検出結果記憶手段の記憶内容を、外部機器からの要求
に応じて出力する検出結果出力手段と、を備えることを
特徴とするサーボモータ駆動監視装置
[Scope of Claims] 1. A power control circuit is interposed between a voltage source and a servo motor to control the amount of power supplied from the voltage source to the servo motor to bring the driving state of the servo motor to a target state. A servo motor drive monitoring device for monitoring a servo system that is subject to follow-up control, comprising: excitation current detection means for detecting the excitation current of each phase of the servo motor; and detection result storage for sequentially storing the detection results of the excitation current detection means. A servo motor drive monitoring device comprising: a detection result output means for outputting the stored contents of the detection result storage means in response to a request from an external device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100698503B1 (en) * 2005-01-21 2007-03-21 주식회사 여의시스템 A motor-controlling device using a microprocessor and a method therefor

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