JPH0380311A - Disturbance torque compensator - Google Patents

Disturbance torque compensator

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JPH0380311A
JPH0380311A JP21813389A JP21813389A JPH0380311A JP H0380311 A JPH0380311 A JP H0380311A JP 21813389 A JP21813389 A JP 21813389A JP 21813389 A JP21813389 A JP 21813389A JP H0380311 A JPH0380311 A JP H0380311A
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disturbance torque
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Takashi Mizutani
隆 水谷
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Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To suppress rock and vibration of a driving part caused by the characteristic of a current compensating system by calculating a nominal torque from the output current value of a cancel part. CONSTITUTION:A cancel part 158 is provided between a current detecting part 138 and a nominal torque arithmetic part 148 in order to suppress the current fluctuation and the shake/vibration of a drive part caused by the influence of a current compensating system. The part 158 has the adverse characteristic 1/Gci of the characteristic Gci and therefore the current value inputted to the part 148 is free from the influence of the system 146. In addition, an impulse current eliminating filter 160 having a time constant equal to that of a noise eliminating filter 152 is provided between a speed compensator 130 and a joint point 132. In such a constitution, the current fluctuation due to the influence of the system 146 and the rock and the vibration due to the current fluctuation can be suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は外乱トルク補償装置、特に外乱トルクオブザー
バを用いた外乱トルク補償装置の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a disturbance torque compensator, and particularly to an improvement of a disturbance torque compensator using a disturbance torque observer.

[従来の技術] 近年、極めて高精度の加工あるいは測定等のため各種工
作機械、X−Yテーブル、測定器等には可動部を正確に
移動制御する駆動装置が強く要望されている。このよう
な駆動装置としては、従来モータ等の駆動部より、ボー
ルネジ等の駆動力伝達部を介して該駆動力伝達部に接続
された可動部(例えばテーブル、測定用プローブ等)を
所定の移動制御しているものが多い。
[Prior Art] In recent years, there has been a strong demand for drive devices that accurately control the movement of movable parts in various machine tools, X-Y tables, measuring instruments, etc. for extremely high-precision machining or measurement. Such a drive device conventionally uses a drive unit such as a motor to move a movable part (for example, a table, a measurement probe, etc.) connected to the drive force transmission unit via a drive force transmission unit such as a ball screw in a predetermined manner. There are many things under control.

第7図にはこのような一般的な駆動装置の概略図が示さ
れている。尚、同図に示す駆動装置は、本来二軸系、三
輪系において論ずべきものであるが、説明の便宜上−軸
系を示している。
FIG. 7 shows a schematic diagram of such a general drive device. Although the drive device shown in the figure should originally be discussed as a two-shaft system or a three-wheel system, for convenience of explanation, a -shaft system is shown.

同図において、駆動装置10は可動部12、駆動部14
、駆動力伝達部16より構成される。
In the figure, a drive device 10 includes a movable section 12 and a drive section 14.
, a driving force transmission section 16.

前記可動部12は例えばX−Yテーブルより成る。The movable part 12 is composed of, for example, an X-Y table.

また、駆動部14はモータ18と、これを駆動させるモ
ータドライバ20により構成される。
Further, the drive unit 14 is composed of a motor 18 and a motor driver 20 that drives the motor 18.

さらに、駆動力伝達部16は、モータ18の回転軸にベ
アリング22 a、  22 bを介して接続されたボ
ールネジ24より成る。そして、ボールネジ24にはそ
の回転により相対位置を変更するテーブル等の可動部1
2が螺合されている。
Further, the driving force transmitting section 16 includes a ball screw 24 connected to the rotating shaft of the motor 18 via bearings 22 a and 22 b. The ball screw 24 has a movable part 1 such as a table that changes the relative position by rotation of the ball screw 24.
2 are screwed together.

ところで、前述したような駆動装置においては、一般に
第8図に示すような各種のフィードバック補償が採用さ
れており、正確な電流供給、速度制御、位置決め制御が
おこなわれる。
Incidentally, in the drive device as described above, various types of feedback compensation as shown in FIG. 8 are generally employed, and accurate current supply, speed control, and positioning control are performed.

すなわち、DCモータ18は位置制御部26より加え合
せ点28、速度補償器30.加え合せ点32、電流補償
器34、ドライバ36により駆動される。
That is, the DC motor 18 is controlled by the position controller 26 at the summing point 28, the speed compensator 30. It is driven by a summing point 32, a current compensator 34, and a driver 36.

又、駆動力伝達部16は所定の駆動力伝達特性により可
動部12に駆動量を与える。
Further, the driving force transmitting section 16 applies a driving amount to the movable section 12 according to a predetermined driving force transmitting characteristic.

ここで、位置制御部26はカウンタ26a1位置制御器
26b、D/A変換器26cを備える。
Here, the position control section 26 includes a counter 26a1, a position controller 26b, and a D/A converter 26c.

そして、ドライバ36の後段(出力端)には電流検出器
38を備え、加え合せ点32に負の信号により電流フィ
ードバックをおこなっている。
A current detector 38 is provided at the subsequent stage (output end) of the driver 36, and current feedback is performed by a negative signal to the summing point 32.

また、DCモータ18の回転はタコメータ4゜を介して
加え合せ点28に負の信号により速度フィードバックを
おこなっている。
Further, the rotation of the DC motor 18 is subjected to speed feedback via a tachometer 4° to a summing point 28 by a negative signal.

更に、DCモータ18の駆動に基づく可動部12の移動
はスケール42のスケール信号(位置信号)として位置
制御部26のカウンタ26aに位置フィードバックをお
こなっている。この位置制御部26ではマイクロコンピ
ュータ等を用いてソフト的に位置制御処理をおこない、
加え合せ点28、速度補償器30、加え合せ点32、電
流補償器34及びドライバ36でハード的に速度制御、
電流制御をおこない、これらソフト的処理及びハード的
処理により駆動制御をおこなう。
Furthermore, the movement of the movable part 12 based on the drive of the DC motor 18 provides position feedback to the counter 26a of the position control part 26 as a scale signal (position signal) of the scale 42. This position control section 26 performs position control processing using software using a microcomputer or the like.
Hardware speed control using summing point 28, speed compensator 30, summing point 32, current compensator 34 and driver 36,
Current control is performed, and drive control is performed by these software processing and hardware processing.

このようなサーボ系を簡単に説明すると、先ず位置制御
部26で可動部12の所望の運動を設定し、その設定量
に応じてドライバ36によりDCモータ18を駆動させ
る。
To briefly explain such a servo system, first, a desired movement of the movable part 12 is set by the position control section 26, and the DC motor 18 is driven by the driver 36 according to the set amount.

そしてDCモータ18が所定の電流によって駆動してい
るか否かを電流検出部38により検出すると共に、その
検出量を加え合せ点32に負の信号としてフィードバッ
クし、電流補償器34によりDCモータ18に所望の電
流を供給すべく補償している。
Then, the current detection section 38 detects whether or not the DC motor 18 is driven by a predetermined current, and the detected amount is fed back to the summing point 32 as a negative signal, and the current compensator 34 outputs the current to the DC motor 18. Compensation is made to supply the desired current.

また、DCモータ18の回転はタコメータ40により検
出すると共に、その検出量は加−え合わせ点28に負の
信号としてフィードバックされ、速度補償器30により
DCモータ18が所定速度で回転すべく補償している。
Further, the rotation of the DC motor 18 is detected by a tachometer 40, and the detected amount is fed back as a negative signal to the addition point 28, and the speed compensator 30 compensates for the DC motor 18 to rotate at a predetermined speed. ing.

さらに、可動部12の位置はスケール42により検出さ
れ、スケール信号として位置制御部26のカウンタ26
aにフィードバックされ、位置制御器26bにより駆動
量を補正し、D/A変換器26cを介して可動部12の
位置制御を行なっている。
Furthermore, the position of the movable part 12 is detected by the scale 42, and the counter 26 of the position control part 26 is detected as a scale signal.
a, the drive amount is corrected by the position controller 26b, and the position of the movable part 12 is controlled via the D/A converter 26c.

第9図にはこのような駆動装置の物理系の要部が示され
ている。
FIG. 9 shows the main parts of the physical system of such a drive device.

同図において、速度フィードバック系による特性はGv
で示され、電流フィードバックによる特性はGiで示さ
れている。そして、目標角速度ω0に対して特性Gvに
より補正がおこなわれ、目標電流値11を得、更にこの
目標電流値i1に対して電流フィードバックによる補正
が特性Gvでおこなわれる。更にドライバ36による増
幅が特性1/(Rs+L)でおこなわれた後、実電機子
亀流iとしてモータ18に供給される。
In the same figure, the characteristics due to the speed feedback system are Gv
The characteristic due to current feedback is shown as Gi. Then, the target angular velocity ω0 is corrected using the characteristic Gv to obtain a target current value 11, and the target current value i1 is further corrected by current feedback using the characteristic Gv. Further, after being amplified by the driver 36 with a characteristic of 1/(Rs+L), it is supplied to the motor 18 as an actual armature current i.

尚、モータ18が回転すると、その負荷に基づき、特性
Keにより逆起電圧ebが生じる。
Note that when the motor 18 rotates, a back electromotive force eb is generated due to the characteristic Ke based on the load.

以上のようにして、モータ18に電機子電流iが供給さ
れると、該モータ18のトルク定数に、に応じてモータ
トルクT、が得られる。一方、可動部12および駆動力
伝達部16には慣性モーメントJが存在し、ロータの回
転角速度ωは次式により表されることとなる。
As described above, when the armature current i is supplied to the motor 18, a motor torque T is obtained according to the torque constant of the motor 18. On the other hand, a moment of inertia J exists in the movable portion 12 and the driving force transmission portion 16, and the rotational angular velocity ω of the rotor is expressed by the following equation.

ω=(Kl/JS)・i      ・・・(1)尚、
上記式(1)においてSは微分演算子である。
ω=(Kl/JS)・i...(1) Furthermore,
In the above formula (1), S is a differential operator.

ところが、このようなモータの物理系に対して外乱トル
クTLが印加される。また、トルク定数K ts慣性モ
ーメントJも変動し、このままでは正確且つ安定したモ
ータの回転角速度ωを得ることはできない。この点に関
しては前記各種フィードバック系は全く無力である。
However, a disturbance torque TL is applied to the physical system of such a motor. Further, the torque constant K ts and the moment of inertia J also fluctuate, and if this continues, it is not possible to obtain an accurate and stable rotational angular velocity ω of the motor. In this regard, the various feedback systems mentioned above are completely powerless.

そこで、これら外乱トルクTLの印加、トルク定数に1
、慣性モーメントJの変動の影響を除去するため、第1
0図に示すような外乱トルクオブザーバによるフィード
フォワード補償方式が考えられている。
Therefore, when applying these disturbance torques TL, the torque constant becomes 1.
, to remove the influence of fluctuations in the moment of inertia J, the first
A feedforward compensation method using a disturbance torque observer as shown in Fig. 0 has been considered.

即ち、電機子電流iを検出し、該電機子電流iに対しト
ルク定数のノミナル値K I mを掛ける。
That is, the armature current i is detected, and the armature current i is multiplied by the nominal value K I m of the torque constant.

一方、ロータの回転角速度ωを検出し、該角速度ωにJ
、s (J、は慣性モーメントのノミナル値)を掛ける
On the other hand, the rotational angular velocity ω of the rotor is detected, and J
, s (J is the nominal value of the moment of inertia).

そして、電機子電流より得られるノミナルトルクレベル
と、回転角速度より得られるノミナルトルクレベルを比
較し、その差値を外乱トルク推定値TL  とするので
ある。
Then, the nominal torque level obtained from the armature current and the nominal torque level obtained from the rotational angular velocity are compared, and the difference value is set as the estimated disturbance torque value TL.

ここで、外乱トルク推定値TL′は次式により表される
こととなる。
Here, the estimated disturbance torque value TL' is expressed by the following equation.

TL=JイS・ω−に0・i   ・・・(2)従って
、トルク定数に、=に、□慣性モーメン)J=J、、で
あるならば、次式のように外乱トルク推定値T、=T、
となる。
TL=JiS・ω−0・i... (2) Therefore, the torque constant is = □moment of inertia) J=J, then the estimated disturbance torque value is as shown in the following equation. T,=T,
becomes.

TL′=Jfis・ω−に、1l−1 =J n s・ω−Tつ= T L    ・・・(3
)そして、この外乱トルク推定値TL’に1/K。
TL'=Jfis・ω−, 1l−1=J n s・ω−T=TL...(3
) and 1/K to this estimated disturbance torque value TL'.

を掛けることで外乱トルクに相当する電流値iTLを得
、該換算電流値ILLを電流目標値i′″より引くので
ある。
By multiplying by , a current value iTL corresponding to the disturbance torque is obtained, and the converted current value ILL is subtracted from the current target value i'''.

この時、ロータの回転角速度ωは次式により表される。At this time, the rotational angular velocity ω of the rotor is expressed by the following equation.

従って、以上のような外乱トルクオブザーバによるフィ
ードフォワード補償系が理想状態で得られるならば、外
乱トルク等の影響を受けないモータ出力を得ることが可
能となるわけである。
Therefore, if the feedforward compensation system using the disturbance torque observer as described above can be obtained in an ideal state, it will be possible to obtain a motor output that is not affected by disturbance torque or the like.

[発明が解決しようとする課題] ところが本発明者が更に検討したところ、前記第10図
に示したトルク補償系では、電流補償系の影響により動
作時にゆれや振動を発生するという問題があることが見
出された。
[Problems to be Solved by the Invention] However, upon further study by the present inventor, it was found that the torque compensation system shown in FIG. was discovered.

すなわち、電流補償系では所定の特性値に基づき電流の
フィードバック補償をおこなうが、この補償系の影響に
より実電流に微細な波が生じ、これに伴い、角速度ωに
も微妙な影響が生じてしまうのである。
In other words, the current compensation system performs feedback compensation of the current based on predetermined characteristic values, but the effect of this compensation system causes minute waves in the actual current, which also causes a subtle effect on the angular velocity ω. It is.

これは以下のように説明される。This is explained as follows.

第10図において、電流補償系の特性Get(逆起電圧
の補償を含む特性)を考慮すると、ωとi*及びTLと
の関係は次式により表される。
In FIG. 10, considering the characteristic Get of the current compensation system (characteristic including compensation of back electromotive force), the relationship between ω, i*, and TL is expressed by the following equation.

■ X  (i”−(1/Gci−1)TL/に、]  ・
・・ (5)ここで、Gci=1とすれば、前記(5)
式はとなり、理想的な特性を持つことになる。
■ X (i”-(1/Gci-1)TL/,] ・
... (5) Here, if Gci=1, the above (5)
The formula becomes, and it has ideal characteristics.

しかし、実際にはGciは動特性を持つので、前記(5
)式の(1/Gci−1)J s/に、の項ではJある
いはKtの変動の影響が表れる。
However, in reality, Gci has dynamic characteristics, so the above (5
) In the equation (1/Gci-1)J s/, the influence of fluctuations in J or Kt appears in the term.

また、(1/Gci−1)TL/に、の項ではTLの影
響が出てしまうことが理解される。
Furthermore, it is understood that the influence of TL appears in the term (1/Gci-1)TL/.

無論、実電流iについても同様の事が予想さね、この結
果、電流補償系の特性Gciがゆれや振動の原因となっ
てしまうのである。
Of course, the same thing can be expected with respect to the actual current i, and as a result, the characteristic Gci of the current compensation system becomes a cause of fluctuations and vibrations.

本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり
、その目的は電流補償系の影響による電流変動、及びそ
れに基づくゆれ、振動を抑制することのできる外乱トル
ク補償装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the problems of the prior art described above, and its purpose is to provide a disturbance torque compensator capable of suppressing current fluctuations caused by the influence of a current compensation system, as well as vibrations and fluctuations based on the fluctuations. .

[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するために、本出願の請求項1記載の外
乱トルク補償装置は、電流検出部と、キャンセル部と、
ノミナルトルク演算部と、速度検出部と、加速度演算部
と、外乱トルク演算部と、外乱トルク/電流変換部と、
を含む。
[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above object, the disturbance torque compensator according to claim 1 of the present application includes a current detection section, a cancellation section,
a nominal torque calculation section, a speed detection section, an acceleration calculation section, a disturbance torque calculation section, a disturbance torque/current conversion section,
including.

そして、前記電流検出部は、駆動部への供給電流を検出
する。
The current detection section detects the current supplied to the drive section.

キャンセル部は、該検出電流値に前記電流補償系の電流
補償特性をキャンセルする逆特性を印加する。
The canceling unit applies an inverse characteristic that cancels the current compensation characteristic of the current compensation system to the detected current value.

ノミナルトルク演算部は、前記キャンセル部の出力電流
値よりノミナルトルクを演算する。
The nominal torque calculating section calculates the nominal torque from the output current value of the canceling section.

速度検出部は、駆動部の駆動速度を検出する。The speed detection section detects the driving speed of the drive section.

加速度演算部は、前記駆動部の駆動速度を微分し、ノミ
ナル加速度を演算する。
The acceleration calculating section differentiates the driving speed of the driving section and calculates the nominal acceleration.

外乱トルク、演算部は、前記ノミナル加速度とノミナル
トルクとの差値より外乱トルクを演算する。
The disturbance torque calculation section calculates the disturbance torque from the difference value between the nominal acceleration and the nominal torque.

外乱トルク/電流変換部は、前記外乱トルク量を電流値
に変換する。
The disturbance torque/current converter converts the disturbance torque amount into a current value.

また、本出願の請求項2記載の外乱トルク補償装置は、
前記駆動電流供給系と電流補償系の接続点より電流を検
出する電流検出部を備えたことを特徴とする。
Further, the disturbance torque compensator according to claim 2 of the present application includes:
The present invention is characterized in that it includes a current detection section that detects a current from a connection point between the drive current supply system and the current compensation system.

[作用] 本発明にかかる外乱トルク補償装置は前述した手段を有
するので、速度検出部で検出された駆動速度は加速度演
算部で微分され、ノミナル加速度が得られる。
[Operation] Since the disturbance torque compensating device according to the present invention has the above-described means, the driving speed detected by the speed detecting section is differentiated by the acceleration calculating section to obtain the nominal acceleration.

一方、駆動電流供給系は電流補償系を介して駆動部に駆
動電流を供給しており、その供給電流を電流検出部によ
り検出している。しかし、電流検出部により検出された
電流値はそのままノミナルトルク演算部に送られるので
はなく、キャンセル部を介する。ここで、キャンセル部
では前記電流補償系で付加される特性の逆特性を前記検
出電流値に付加する。
On the other hand, the drive current supply system supplies drive current to the drive unit via the current compensation system, and the current detection unit detects the supplied current. However, the current value detected by the current detection section is not directly sent to the nominal torque calculation section, but is passed through the cancellation section. Here, the cancellation section adds a characteristic opposite to the characteristic added by the current compensation system to the detected current value.

このため、外乱トルク補償系から電流補償系の影響が除
外され、駆動電流の微細な波、及び駆動部のゆれ、振動
が抑制される。
Therefore, the influence of the current compensation system is excluded from the disturbance torque compensation system, and minute waves of the drive current and shaking and vibration of the drive unit are suppressed.

一方、本出願の請求項2記載の外乱トルク補償装置によ
れば、駆動電流供給系と電流補償系の間から電流検出を
おこなっているので、外乱トルク補償系に電流補償系の
影響が介入しない。この結果、前記請求項1記載の発明
と同様に駆動電流の微細な波、駆動部のゆれ、振動を抑
制することが可能となる。
On the other hand, according to the disturbance torque compensator according to claim 2 of the present application, since the current is detected between the drive current supply system and the current compensation system, the influence of the current compensation system does not interfere with the disturbance torque compensation system. . As a result, it becomes possible to suppress fine waves of the drive current, vibrations and vibrations of the drive section, as in the invention according to claim 1 above.

[実施例] 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図には本発明にかかる外乱トルク補償装置の概略構
成を示すブロック線図が示されており、前記第8図と対
応する部分には符号100を加えて示し説明を省略する
FIG. 1 shows a block diagram showing a schematic configuration of a disturbance torque compensator according to the present invention, and portions corresponding to those in FIG.

同図に示す駆動装置は、前記第8図と同様、駆動部を構
成するDCモータ118の駆動力をボールネジ等を介し
て伝達する駆動力伝達部116と、該駆動力伝達部11
6より駆動力を伝達され所定の運動を行なう可動部11
2と、を含む。
Similar to FIG. 8, the drive device shown in FIG.
A movable part 11 that receives a driving force from 6 and performs a predetermined movement.
2.

そして、電流補償器134、ドライバ136、電流検出
部138、加え合せ点132で形成されるループで電流
補償系146を構成している。なお、前記第9図におい
て逆起電圧ebの補償は電流補償系146で一括してお
こなっている(この際の電流補償系の特性はGetとす
る)。
A current compensation system 146 is configured by a loop formed by the current compensator 134, the driver 136, the current detection section 138, and the summing point 132. Note that in FIG. 9, compensation for the back electromotive voltage eb is performed all at once by the current compensation system 146 (the characteristic of the current compensation system at this time is assumed to be Get).

そして、外乱トルクの発生、あるいは可動部112の負
荷の変動に対応するため、以下のような外乱トルク補償
系を備えている。
In order to cope with the occurrence of disturbance torque or fluctuations in the load on the movable part 112, the following disturbance torque compensation system is provided.

すなわち、本実施例においては電流検出部138に加え
、ノミナルトルク演算部148と、加速度演算部として
の微分器150ε、ノイズ除去フィルタ152と、外乱
トルク演算部154と、外乱トルク/電流変換部156
と、を備える。
That is, in this embodiment, in addition to the current detection section 138, there is a nominal torque calculation section 148, a differentiator 150ε as an acceleration calculation section, a noise removal filter 152, a disturbance torque calculation section 154, and a disturbance torque/current conversion section 156.
and.

そして、前記ノミナルトルク演算部148は、電流検出
部138よりDCモータ118への供給電流の検出結果
を入力し、該検出電流値よりノミナルトルク値を演算す
る。
The nominal torque calculation unit 148 receives the detection result of the current supplied to the DC motor 118 from the current detection unit 138, and calculates a nominal torque value from the detected current value.

一方、微分器150は、タコメータ140よりモータ1
18の回転角速度ωを入力し、その速度値を微分して加
速度値を演算する。
On the other hand, the differentiator 150 detects the motor 1 from the tachometer 140.
The rotational angular velocity ω of 18 is input, and the velocity value is differentiated to calculate the acceleration value.

ノイズ除去フィルタ152は微分器150の出力端に接
続され、該微分器150の微分作用により生ずるノイズ
を除去する。
A noise removal filter 152 is connected to the output terminal of the differentiator 150 and removes noise caused by the differential action of the differentiator 150.

また、外乱トルク演算部154は加え合わせ点よりなり
、前記フィルタ152からの出力を十入力し、ノミナル
トルク演算部148の出力を一入力する。
Further, the disturbance torque calculation section 154 is composed of a summing point, and receives ten outputs from the filter 152 and one input from the nominal torque calculation section 148.

その加え合わせ結果は、電流変換部156に入力され、
外乱トルク/電流変換されて前記加え合わせ点132に
一入力される。
The addition result is input to the current converter 156,
The disturbance torque/current is converted and input to the addition point 132.

本発明において特徴的なことは、電流補償系の影響に基
づく電流変動、ゆれ、振動を抑制するため、電流検出部
138とノミナルトルク演算部148の間にキャンセル
部158を設けたことである。
A feature of the present invention is that a canceling section 158 is provided between the current detecting section 138 and the nominal torque calculating section 148 in order to suppress current fluctuations, fluctuations, and vibrations caused by the influence of the current compensation system.

ここで、キャンセル部158は、電流補償系146の特
性Gciの逆特性1/Gciを有している。
Here, the canceling unit 158 has a characteristic 1/Gci that is the opposite of the characteristic Gci of the current compensation system 146.

このため、ノミナルトルク演算部148に入力される電
流値は電流補償系146の影響が除去されたものとなる
Therefore, the current value input to the nominal torque calculation unit 148 has the influence of the current compensation system 146 removed.

また、本実施例においては、インパルス電流の発生を回
避するため、速度補償器130と加え合わせ点132の
間に、ノイズ除去フィルタ152と同じ時定数τのイン
パルス電流回避フィルタ158を挿入している。
Furthermore, in this embodiment, in order to avoid the generation of impulse current, an impulse current avoidance filter 158 having the same time constant τ as the noise removal filter 152 is inserted between the speed compensator 130 and the summing point 132. .

次に、第2図を参照しつつ本発明の作用について説明す
る。第2図には、第1図に示したブロック線図の物理系
が示されている。
Next, the operation of the present invention will be explained with reference to FIG. FIG. 2 shows the physical system of the block diagram shown in FIG.

同図より明らかなように、基本的な構成は前記第6図と
同様である。
As is clear from the figure, the basic configuration is the same as that shown in FIG. 6 above.

しかしながら、本実施例においては前記第工図からも明
らかなようにキャンセル部158を備えているので、検
出された電流iは特性1/Getがかけられ、ノミナル
トルクの演算の際には電流補償系146の特性Gciに
よる影響がキャンセルされる。
However, in this embodiment, as is clear from the above-mentioned engineering drawing, the canceling section 158 is provided, so the detected current i is multiplied by the characteristic 1/Get, and current compensation is performed when calculating the nominal torque. The influence of the characteristic Gci of the system 146 is canceled.

従って、本実施例にかかる外乱トルク補償系によれば、
電流補償系の特性Gciに基づくゆれや振動を確実に抑
制することができる。
Therefore, according to the disturbance torque compensation system according to this embodiment,
Shaking and vibration based on the characteristic Gci of the current compensation system can be reliably suppressed.

なお、本実施例ではインパルス電流回避フィルタ160
を挿入しているため、第2図において目標電流値11は
、1/(1+τS)のフィルタにかかる。
Note that in this embodiment, the impulse current avoidance filter 160
is inserted, the target current value 11 in FIG. 2 is filtered by 1/(1+τS).

この結果次のような利点を得ることができる。As a result, the following advantages can be obtained.

前述したように、実際の外乱トルクオブザーバの実現形
態では、第1図に示すフィルタ152を加える必要があ
る。
As mentioned above, in the actual implementation of the disturbance torque observer, it is necessary to add the filter 152 shown in FIG.

即ち、回転角速度ωを検出した後、それをトルクレベル
に変換するため微分演算子Sで加速度を求めている。
That is, after detecting the rotational angular velocity ω, the acceleration is obtained by a differential operator S in order to convert it into a torque level.

ところが、微分処理は通常ノイズが多いためフィルタを
用いなければならない。
However, differential processing usually involves a lot of noise, so a filter must be used.

従って、前記第2図においてτ・Sが付加され、微分処
理は全体として次式により行なわれることとなる。
Therefore, in FIG. 2, τ·S is added, and the differentiation process is performed as a whole using the following equation.

In5 (7) 1+τS 尚、τはフィルタの時定数である。In5 (7) 1+τS Note that τ is the time constant of the filter.

この結果、実現形態では、電機子電流iおよ0回転角速
度ωはそれぞれ次式により表される。
As a result, in the implementation mode, the armature current i and the zero rotation angular velocity ω are each expressed by the following equations.

このため、τ・Sの微分項の影響で、電流目杉値10に
ステップ状の命令が加えられた時には実電流としてイン
パルス状の電流を必要とするこことなる。
Therefore, due to the influence of the differential term of τ·S, when a step-like command is added to the current value 10, an impulse-like current is required as the actual current.

これは、物理的には、瞬時に無限大の電流をがすことを
意味し、電流供給系に極めて大きな負tを加えてしまう
Physically, this means that an infinite amount of current is instantaneously drained, and an extremely large negative t is added to the current supply system.

そこで、本実施例においてはインパルス電流匡避フィル
タ160を設置しているのである。
Therefore, in this embodiment, an impulse current shielding filter 160 is provided.

この結果、前記式(8)、  (9)は次式のよぞに変
換される。
As a result, the above equations (8) and (9) are converted into the following equations.

K、i” =−・□             ・・・ (11)
a   s 以上のように、実電流iは微分項τSの影響を受けず、
目標電流値11にステップ状の命令が加えられた時にも
実電流iとしてインパルス状の電流を必要としない。
K, i” =-・□ ... (11)
a s As mentioned above, the actual current i is not affected by the differential term τS,
Even when a step-like command is added to the target current value 11, an impulse-like current is not required as the actual current i.

しかも、ω−19の関係も理想状態となり、極めて優れ
た負荷無反応性を担持している。
Moreover, the relationship of ω-19 is also in an ideal state, and extremely excellent load unresponsiveness is maintained.

第3図には本発明の第二実施例にかかる外乱トルク補償
装置のブロック線図が示されており、前記第1図と対応
する部分には符号100を加えて示し説明を省略する。
FIG. 3 shows a block diagram of a disturbance torque compensator according to a second embodiment of the present invention, and portions corresponding to those in FIG.

本実施例において特徴的なことは、前記第一実施例のよ
うにキャンセル部を設けるのではなく、ノミナルトルク
演算部248に入力するための電流値を検出する第一電
流検出部262を電流補償系246の前に設けたことで
ある。
The characteristic feature of this embodiment is that instead of providing a canceling section as in the first embodiment, the first current detecting section 262 that detects the current value to be input to the nominal torque calculating section 248 is compensated for by current compensation. This is because it is provided before the system 246.

尚、電流補償系246には電流補償用の第二電流検出部
238が設けられている。
Note that the current compensation system 246 is provided with a second current detection section 238 for current compensation.

以上のように構成された外乱トルク補償装置の物理系が
第4図に示されている。
The physical system of the disturbance torque compensator configured as described above is shown in FIG.

同図より明らかなように、ノミナルトルク演算には電流
補償系の特性Gciの影響が全く介在せず、前記第1実
施例と同様の安定した電流特性を得、駆動部のゆれ、振
動の抑制をおこなうことができる。
As is clear from the figure, the influence of the characteristic Gci of the current compensation system does not intervene in the nominal torque calculation at all, and stable current characteristics similar to those of the first embodiment are obtained, and vibrations and vibrations of the drive section are suppressed. can be carried out.

次に第5図及び第6図を参照して、本実施例にかかる外
乱トルク補償装置の効果について説明する。
Next, with reference to FIGS. 5 and 6, the effects of the disturbance torque compensator according to this embodiment will be explained.

第5図は前記キャンセル部を備えない従来装置において
一定周期で外乱トルク(図中破線で示す)を与えつつ駆
動装置を起動させた場合の実電流iと角速度ωの関係を
示している。
FIG. 5 shows the relationship between the actual current i and the angular velocity ω when the drive device is started while applying a disturbance torque (indicated by a broken line in the figure) at a constant period in a conventional device that does not include the cancellation section.

また、第6図は第二実施例のようにノミナルトルク演算
部248に入力するための電流値を電流補償系246の
前から検出した装置において、前記第5図と同じ条件で
の実電流iと角速度ωの関係を示している。
Furthermore, FIG. 6 shows the actual current i under the same conditions as in FIG. It shows the relationship between angular velocity ω and angular velocity ω.

第5図より明らかなように、キャンセル部158を備え
ない場合には実電流iは電流補償系の影響を受けて微細
な波を描き、その傾向は外乱トルクを補償する度毎に発
生する。また角速度ωも微細なゆれ、振動を示しており
、正確且つ安定な駆動状態が得られていないことが理解
される。
As is clear from FIG. 5, when the canceling section 158 is not provided, the actual current i draws minute waves under the influence of the current compensation system, and this tendency occurs every time the disturbance torque is compensated. Furthermore, the angular velocity ω also shows minute fluctuations and vibrations, and it is understood that an accurate and stable driving state is not obtained.

一方、第6図では電流iは外乱トルクに応じた増減は示
しているものの、前記第5図に見られるような微細な波
は描いていない。むろん、角速度ωもなめらかなカーブ
で一定線に達しており、その後のゆれ、振動も極めて少
ない。
On the other hand, although FIG. 6 shows that the current i increases and decreases in accordance with the disturbance torque, it does not depict minute waves as seen in FIG. 5. Of course, the angular velocity ω also reaches a constant line with a smooth curve, and there are very few fluctuations or vibrations after that.

以上のように本実施例にかかる外乱トルク補償装置によ
れば、外乱トルクの印加にも関わらず、一定の駆動状態
を安定して得ることができ、良好な角t#無反応性を達
成することができる。特に本実施例にかかる装置によれ
ば、応答性が良好であり、振動等を時間遅れなく抑制す
ることができる。
As described above, according to the disturbance torque compensator according to the present embodiment, a constant driving state can be stably obtained despite the application of disturbance torque, and good angle t# non-reactivity can be achieved. be able to. In particular, the device according to this embodiment has good responsiveness and can suppress vibrations and the like without time delay.

[発明の効果コ 以上説明したように、本出願の請求項1記載の発明にか
かる外乱トルク補償装置によれば、検出電流に前記電流
補償系の電流補償特性をキャンセルするキャンセル部を
備え、前記キャンセル部の出力電流値よりノミナルトル
クを演算することとしたので、電流補償系の特性に基づ
く駆動部のゆれ、振動を抑制することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the disturbance torque compensator according to the invention set forth in claim 1 of the present application, the detection current is provided with a canceling section that cancels the current compensation characteristic of the current compensation system, and the Since the nominal torque is calculated from the output current value of the canceling section, it is possible to suppress vibrations and vibrations of the driving section based on the characteristics of the current compensation system.

また、本出願の請求項2記載の発明にかかる外乱トルク
補償装置によれば、駆動電流供給系と電流補償系の接続
点より電流を検出し、その検出電流値よりノミナルトル
クを演算することとしたので、簡易な構成で、電流補償
系の特性に基づく駆動部のゆれ、振動を時間遅れなく抑
制することができる。
Further, according to the disturbance torque compensator according to the invention set forth in claim 2 of the present application, a current is detected from a connection point between the drive current supply system and the current compensation system, and a nominal torque is calculated from the detected current value. Therefore, with a simple configuration, it is possible to suppress vibrations and vibrations of the drive unit based on the characteristics of the current compensation system without any time delay.

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

第1図は本発明の一実施例にかかる外乱トルク補償装置
の構成を示すブロック線図、 第2図は第1図に示した外乱トルク補償装置の物理系の
説明図、 第3図は本発明の第二実施例にかかる外乱トルク補償装
置の構成を示すブロック線図、第4図は第3図に示した
外乱トルク補償装置の物理系の説明図、 第5図は第1図に示した外乱トルク補償装置においてキ
ャンセル部を設けない場合の、外乱トルク、電流値、角
速度の関係を示す説明図、第6図は第3図に示した外乱
トルク補償装置の外乱トルク、電流値、角速度の関係を
示す説明図、第7図は一般的な駆動装置の説明図、 第8図は一般的な駆動装置のフィードバック補償系をし
めずブロック線図、 第9図は第8図に示した駆動装置の物理系の要部説明図
、 第10図は理想的な外乱トルク補償系の説明図である。 18.118,218・・・モータ(駆動部)148.
246・・・電流補償系 148.248・・・ノミナルトルク演算部150.2
50・・・微分器(加速度演算部)154.254・・
・外乱トルク演算部156.256・・・外乱トルク/
電流変換部158・・・キャンセル部 138.262・・・電流検出部
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a disturbance torque compensator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the physical system of the disturbance torque compensator shown in FIG. 1, and FIG. A block diagram showing the configuration of a disturbance torque compensator according to a second embodiment of the invention, FIG. 4 is an explanatory diagram of the physical system of the disturbance torque compensator shown in FIG. 3, and FIG. An explanatory diagram showing the relationship between disturbance torque, current value, and angular velocity when a canceling section is not provided in the disturbance torque compensator shown in FIG. Fig. 7 is an explanatory diagram of a general drive device, Fig. 8 is a block diagram showing the feedback compensation system of a general drive device, and Fig. 9 is the same as shown in Fig. 8. An explanatory diagram of the main parts of the physical system of the drive device, FIG. 10 is an explanatory diagram of an ideal disturbance torque compensation system. 18.118,218...Motor (drive unit) 148.
246...Current compensation system 148.248...Nominal torque calculation unit 150.2
50...Differentiator (acceleration calculation section) 154.254...
・Disturbance torque calculation unit 156.256...Disturbance torque/
Current converter 158...Cancel unit 138,262...Current detector

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)駆動電流を駆動部に供給する駆動電流供給系と、 前記駆動部に供給される実駆動電流を検出し、目標電流
値へとフィードバック補償する電流補償系と、 を有し、所定の駆動電流を入力して駆動する駆動装置の
外乱トルク補償装置において、 駆動部への供給電流を検出する電流検出部と、前記電流
検出部による検出電流値に付加された電流補償系の電流
補償特性をキャンセルするキャンセル部と、 前記キャンセル部の出力電流値よりノミナルトルクを演
算するノミナルトルク演算部と、駆動部の駆動速度を検
出する速度検出部と、前記駆動部の駆動速度を微分し、
ノミナル加速度を演算する加速度演算部と、 前記ノミナル加速度とノミナルトルクとの差値より外乱
トルクを演算する外乱トルク演算部と、前記外乱トルク
量を電流値に変換する外乱トルク/電流変換部と、 を含むことを特徴とする外乱トルク補償装置。
(1) A drive current supply system that supplies a drive current to the drive unit; and a current compensation system that detects the actual drive current supplied to the drive unit and compensates it by feedback to a target current value, and has a predetermined current value. A disturbance torque compensator for a drive device driven by inputting a drive current includes a current detection unit that detects the current supplied to the drive unit, and a current compensation characteristic of a current compensation system added to the current value detected by the current detection unit. a canceling section for canceling, a nominal torque calculating section for calculating nominal torque from the output current value of the canceling section, a speed detecting section for detecting the driving speed of the driving section, and differentiating the driving speed of the driving section,
an acceleration calculation unit that calculates a nominal acceleration; a disturbance torque calculation unit that calculates a disturbance torque from a difference value between the nominal acceleration and the nominal torque; and a disturbance torque/current conversion unit that converts the disturbance torque amount into a current value; A disturbance torque compensator comprising:
(2)駆動電流を駆動部に供給する駆動電流供給系と、 前記駆動部に供給される実駆動電流を検出し、目標電流
値へとフィードバック補償する電流補償系と、 を有し、所定の駆動電流を入力して駆動する駆動装置の
外乱トルク補償装置において、 前記駆動電流供給系と電流補償系との接続点より電流を
検出する電流検出部と、 前記電流検出部の検出電流値よりノミナルトルクを演算
するノミナルトルク演算部と、 駆動部の駆動速度を検出する速度検出部と、前記駆動部
の駆動速度を微分し、ノミナル加速度を演算する加速度
演算部と、 前記ノミナル加速度とノミナルトルクとの差値より外乱
トルクを演算する外乱トルク演算部と、前記外乱トルク
量を電流値に変換する外乱トルク/電流変換部と、 を含むことを特徴とする外乱トルク補償装置。
(2) A drive current supply system that supplies a drive current to the drive unit; and a current compensation system that detects the actual drive current supplied to the drive unit and compensates it by feedback to a target current value, and has a predetermined current value. A disturbance torque compensator for a drive device driven by inputting a drive current includes a current detection section that detects a current from a connection point between the drive current supply system and the current compensation system, and a nominal current value detected by the current detection section. a nominal torque calculation unit that calculates torque; a speed detection unit that detects the drive speed of the drive unit; an acceleration calculation unit that differentiates the drive speed of the drive unit and calculates nominal acceleration; and the nominal acceleration and nominal torque. A disturbance torque compensator comprising: a disturbance torque calculation unit that calculates a disturbance torque from a difference value; and a disturbance torque/current conversion unit that converts the disturbance torque amount into a current value.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992004668A1 (en) * 1990-09-03 1992-03-19 Fanuc Ltd System for controlling servomotor
JP2002366203A (en) * 2001-06-08 2002-12-20 Fujitsu Ltd Program, method and device for disturbance observer
JP2017175834A (en) * 2016-03-25 2017-09-28 日本精工株式会社 Motor control device and electric power steering device mounted with the same

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