JPH04101690A - トルクリップルの低減方法 - Google Patents

トルクリップルの低減方法

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JPH04101690A
JPH04101690A JP2191277A JP19127790A JPH04101690A JP H04101690 A JPH04101690 A JP H04101690A JP 2191277 A JP2191277 A JP 2191277A JP 19127790 A JP19127790 A JP 19127790A JP H04101690 A JPH04101690 A JP H04101690A
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synchronous motor
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Kazuhisa Inoue
和久 井上
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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、位置及び速度制御を行うサーボコントローラ
と同期形ACサーボ電動機における工作機械や位置決め
用途に用いた場合の回転リップルであるトルクリップル
を低減させる新規な方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の方法としては、第2図に表す手段かある
第2図は、現在の代表的なPI(比例積分)制御の伝達
関数を用いたブロック線図し以下、これを従来例■とい
う]である。
速度指令νrefがこの制御系に与えられ、出カシから
の速度フィードバックsbか負帰還されて、演算点2て
速度偏差εが演出され、利得Gνて積分時定数Tiの1
次遅れ増幅回路3で増幅されてトルク指令値τが導出し
、出力段および負荷7で速度νとなるはすである。なお
、8は負荷の同期形ACサーボ電動機の回転軸に搭載さ
れた絶対値エンコーダである。
また、文献として特開昭63−31.4194号公報[
以下、これを従来例■という]かみられる。
この従来例■は、トルク指令に対し同期電動機の電流の
みを制御する制御回路が構成されている同期電動機のト
ルク制御装置において、トルク指令に対し同期電動機の
速度に起因する損失および無効分を補償することにより
電流指令を発生させる同期電動機のトルク制御装置であ
り、トルク指令および速度検出器の出力に基づき速度に
起因する損失および無効分を補償する演算をして電流指
令を得る無効電流補償回路の出力と、同期′電動機の流
入電流からトルク電流を得る変換器の出力を比較し、さ
らにコギングトルクを打ち消すコギングトルク補正回路
の出力を差し引くようにしである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、これらの各従来例についてはそれぞれ以
下に述べる難点がある。
従来例■の第2図に表したPI制御系については公知で
ある。ここで理想的負荷で外乱TL−0とすれば、トル
クリップルは電流ループの特性なと他の要因かない限り
発生しない。しかし現状では、電動機のコギングトルク
分を回転リップルに出ないように制御するのは、ケイン
の限界、演算遅れ等で難しくなっている。オブザーバな
との現代制御理論の適用も考えられるか、ソフトウェア
のボリュームや演算時間を考えると、汎用サーボには不
向きである。
また、機械負荷に比べ、トルク変動か微小なため、操作
量(偏差)か小さいので実効トルクとなるまで長い時間
を必要とするから、コギングトルクを制御できない。
第3図(a)は同期形ACザーボ電動機の展開図である
。ステータ(界磁極)31に巻回した巻線33V−V′
、W−W’ 、U−U’ ・・・へ与える3相交流電流
に基づく回転磁界により、ロータの外周面に装着したマ
グネット32か例えば矢印方向に回転する。
ここで、各ステータ31と一極のロータ(マグネット)
32の間に発生するコギングトルクについて考えると、
第3図(b)のようになる。
理想的な電動機の回転負荷トルクはτ−一定(a)とな
るか、実際には磁束密度か均一ではなく、各ステータ3
1の鉄心中心付近で大きく、巻線33付近では小さくな
るので、滑らかに移動することができない。よって実際
は第3図(b)の曲線すのように負荷トルク変動かある
と考えられる。
また、従来例■においては磁極検出とコギングトルク補
正回路の方法とそれらの対象となるシステムが不明瞭で
あり、かっこの手段では決め細かなコギングトルク補正
はできないように考える。
ここにおいて、本発明は、従来例の隘路を完全に払拭し
、理想的なすべての同期電動機のコギングトルクによる
トルクリップルを補正して滑らかな回転を実現させるト
ルクリップルの低減方法を提供することを、その目的と
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に、本発明は、位置検出に絶対
値エンコーダを設けた同期電動機を駆動するサーボコン
トローラにおいて、あらかじめメモリにデータとして格
納された電動機ポール数7特性パラメータと絶対値エン
コダが発生するパルスから、 負荷か課された同期電動機のコギングトルクの発生状況
を予測して、 同期電動機へのトルク指令にドルクリ・ソプルを相殺低
減させる補正をする ことを特徴とするトルクリップルの低減方法であり、か
つ 制御対象となる各種類の絶対値エンコーダ付3相同機電
動機の特性パラメータとして 電動機ポール数をPM。
絶対値エンコーダの1回転毎のパルス数をECPN絶対
値エンコーダからのパルスの設定されたサンプリング時
間内の計数値をCNT  [ただし、後記するPTとの
論理積をとり上位データを切り捨てCNTとする] 各種類の同機電動機のコギングトルクの変動の上限、下
限との差の平均値をとり、これをコギングトルクTK。
コギングトルクTKの1周期あたりのCNTの位置を位
相データとして表してこれをx、トルクの補正値をa。
とすれば、コギングトルク1周期(360°)あたりの
パルス数のPTであるXを x =CNT X360°/ [ECPNX4 /PH
X3 ]・・(11式 と導出してから、トルク補正値aを a  =TK  −Sin  (x  +90’  )
  x  TK・・(2式) にて演算して、この同機電動機のトルク指令値に加える
ようにした 前項に記載のトルクリップルの低減方法である。
〔作 用〕
本発明は、上記の方法を行うから、 同期電動機のパラメータと単純な計算によって、各同期
電動機のその負荷状態および種別に対応して、トルクリ
ップルを効果的に適確に減少させることが可能となり、
高速高精度のいわゆる高性能サーボシステムを構成でき
る。
〔実施例〕
本発明の一実施例の信号伝達関数を適用した回路ブロッ
ク線図を第1図に示す。
全ての図面において、同一符号は同一部材を表す。
同期電動機のコギングトルクは第3図(b)の曲線すの
ように発生すると予測されるので、これを打ち消すよう
な第4図の点線曲線で示す補正トルクdを1次遅れ増幅
回路3の出力段のトルク指令τに演算点4で加算するト
ルク補正手段1のaの係数に与えればよい。
ここでは、対象とする電動機は3相絶対値工ンコーダ8
付同期電動機とする。
先の係数aは、次のコギングトルク1周期(360°)
あたりのパルス数のPTであるXをx =CNT X3
60 / [ECPNX4 / PM X3 ]・・・
・・・(11式 と導出してから、トルク補正値aを a −TK −3in (x+90’ ) XTK・・
・・・・(2式) によって表される。
まず、パラメータとして、 同期電動機のポール数をPM、 コギングトルクをTk。
絶対値エンコーダ8からの1回転毎のパルス数の計数値
をCNT 。
絶対値エンコーダ8からある設定されたサンプリング期
間内のパルス数の計数値をECPN。
としてこれらを設定する。
コギングトルクは各種同期電動機のコギングトルクの変
動の上限、下限との差の平均値をとる。
絶対値エンコーダ8の同期電動機への駆動方法において
、CNT −0では、第4図でのCの位置にコギングト
ルクの値は設定される。
(1式)では、コギングトルク1周期(360°)あた
りのパルス数のPTを算出する。
CNTはPTとの論理積をとり、上位データを切り捨て
て、これをCNTとする。
(1式)によりXはコギングトルク1周期当たりのCN
Tの位置を位相データとして表す。
さらに、(2式)では、Tk/2から位相によって変動
するコギングトルク分を引算することで、最終的な補正
値を求めることかできる。
この補正値を内部演算の単位に変換して加算する。
よって、コギングトルクと補正トルクか打ち消し合い、
トルクリップルは減少し、滑らかな回転を得ることかで
きる。
なお、本発明の他の実施例といして、イニシャル時に組
み合わせ同期電動機を何回転かすることで、各同期電動
機固有のコギングトルクをメモリに格納して、操作制御
卓と比較調整して、最適の特性パラメータとして使用す
る手段がある。
この一実施例は3相同期電動機で説明したが、この手法
はこれに限るものではないことは明らかである。
〔発明の効果〕
かくして、本発明によれば、絶対値エンコーダ付の同期
電動機のパラメータと絶対値エンコーダから位相の単純
な計算によって、補正データを制御卓からロードすると
いうソフトウェア的に操作可能であり、各同期電動機の
機種、容量、特性さらににその負荷状態に対応したパラ
メータを1つの制御卓に持たせることかでき、フレキシ
ブルな対応がなされるとともに、トルクリップルを効果
的に適確に減少させることか可能となり、高速高精度の
いわゆる高性能ソフトウェアサーボシステムを構成でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック線図、第2図は従
来例■の説明図、第3図(a)は同期電動機の展開図、
第3図(b)はそのコギングトルクの発生状態図、第4
図は補正トルクの説明図である。 1・・・トルク補正手段 2、4. 5・・・演算点 3・・・1次遅れ増幅回路 6・・・外乱伝達関数 7・・・出力段と負荷 8・・・絶対値エンコーダ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、位置検出に絶対値エンコーダを設けた同期電動機を
    駆動するサーボコントローラにおいて、あらかじめメモ
    リにデータとして格納された電動機ポール数、特性パラ
    メータと絶対値エンコーダが発生するパルスから、負荷
    が課された同期電動機のコギングトルクの発生状況を予
    測して、同期電動機へのトルク指令にトルクリップルを
    低減させる補正をすることを特徴とするトルクリップル
    の低減方法。 2、制御対象となる各種類の絶対値エンコーダ付3相同
    機電動機の特性パラメータとして電動機ポール数をPM
    、絶対値エンコーダの1回転毎のパルス数をECPN、
    絶対値エンコーダからのパルスの設定されたサンプリン
    グ時間内の計数値をCNT[ただし、後記するPTとの
    論理積をとり上位データを切り捨てCNTとする]、各
    種類の同機電動機のコキングトルクの変動の上限、下限
    との差の平均値をとり、これをコキングトルクTK、コ
    キングトルクTKの1周期あたりのCNTの位置を位相
    データとして表してこれをx、トルクの補正値をa、と
    すれば、コキングトルク1周期(360゜)あたりのパ
    ルス数のPTであるxを x=CNT×360゜/[ECPN×4/PM×3]…
    …(1式) と導出してから、トルク補正値aを a=TK−Sin(x+90゜)×TK ……(2式) にて演算して、この同機電動機のトルク指令値に加える
    ようにした請求項1記載のトルクリップルの低減方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07177782A (ja) * 1993-08-11 1995-07-14 Georgia Tech Res Corp 永久磁石同期モータ用自己同調型追従制御方法
DE102010052156B4 (de) * 2009-12-22 2013-09-05 Fanuc Corporation Motorsteuerungsvorrichtung mit einer Funktion zum Berechnen des Betrags der Rastmomentkompensation
CN117516596A (zh) * 2024-01-05 2024-02-06 华中科技大学 一种磁电编码器的高精度在线补偿方法

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CN117516596B (zh) * 2024-01-05 2024-04-26 华中科技大学 一种磁电编码器的高精度在线补偿方法

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