JPH0648446B2 - Motor control device - Google Patents
Motor control deviceInfo
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- JPH0648446B2 JPH0648446B2 JP57069832A JP6983282A JPH0648446B2 JP H0648446 B2 JPH0648446 B2 JP H0648446B2 JP 57069832 A JP57069832 A JP 57069832A JP 6983282 A JP6983282 A JP 6983282A JP H0648446 B2 JPH0648446 B2 JP H0648446B2
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- speed
- output
- motor
- control device
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/16—Controlling the angular speed of one shaft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、モータによって駆動される可動物の速度や位
置を制御するためのモータ制御装置に関するものであ
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a motor control device for controlling the speed and position of a movable object driven by a motor.
モータの速度や位置を制御する多くの方法が知られてお
り、例えば、位相固定化ループ(以下PLLという)を
用いたものが多用されている。このPLLを用いた速度
と位置の制御においては、出力周波数0と位相とが周
波数変調を受けつつ指令値の周波数と位相とに近づいて
ゆく。ここで、PLLの高周波数領域(以下、高域と略
す)のゲインが高い場合には短時間で指令速度及び位置
に達するが、誤差増幅器に積分要素を持つ場合には周知
のようにオーバーシュートを生じ、以後指令値の速度及
び位置を中心として振動を繰り返しつつ最終的に指令速
度及び位置に到達する。このようなオーバーシュートが
生起すると、指令値としての速度及び位置に到達するま
での時間、すなわち引き込み時間が長引くことになり望
ましくない。なお、「引き込み」とは自動制御理論や数
学の関数論でいう「収束」であり、制御系の目標値に制
御値が一致することを意味する。そこで、オーバーシュ
ートを生じないように高域のゲインを低めに抑えて運用
する対策が取られているが、結果的に指令速度及び指令
位置に到達するまでの時間が長引くことになる。また、
指令速度及び位置と実際の速度及び位置との速度差並び
に位置差に応じた数値を発生する差分カウンタとD/A
コンバータと、ドライバとを設け、このドライバにより
前記速度差と位置の偏差とが零になるようにモータを制
御すう方法もあるが、この方法によっても高域ゲインが
高くて誤差増幅器に積分要素を持つ場合にはオーバーシ
ュートを生じ、反対に高域ゲインが低い場合には引き込
み時間が長くなる欠点を解消することはできなかった。Many methods for controlling the speed and position of a motor are known, and for example, a method using a phase locked loop (hereinafter referred to as PLL) is widely used. In the speed and position control using this PLL, the output frequency 0 and the phase approach the command value frequency and phase while undergoing frequency modulation. Here, the command speed and the position are reached in a short time when the gain of the high frequency region of the PLL (hereinafter, abbreviated as high region) is high, but when the error amplifier has an integral element, overshoot is well known. Then, the vibration finally repeats vibration around the speed and position of the command value and finally reaches the command speed and position. If such an overshoot occurs, the time required to reach the speed and position as command values, that is, the pull-in time becomes long, which is not desirable. The "pull-in" is "convergence" in automatic control theory and mathematical function theory, and means that the control value matches the target value of the control system. Therefore, measures are taken to keep the gain in the high frequency band low so as not to cause overshoot, but as a result, the time to reach the command speed and command position is prolonged. Also,
A difference counter for generating a speed difference between the commanded speed / position and the actual speed / position and a numerical value according to the position difference, and a D / A.
There is also a method in which a converter and a driver are provided and the motor is controlled by this driver so that the speed difference and the position deviation become zero. However, this method also has a high high-frequency gain and an integrating element in the error amplifier. However, it has been impossible to eliminate the drawback that the overshoot occurs in the case of holding it and the pull-in time becomes long when the high-frequency gain is low.
本発明は、このような従来技術にかかるモータの制御装
置の欠点を除去し、誤差増幅器に積分要素を持ちながら
応答性に優れかつオフセットをもたないモータの制御装
置を提供しようとするものである。The present invention eliminates the drawbacks of the motor control device according to the related art and provides a motor control device that has an integral element in the error amplifier, is excellent in responsiveness, and has no offset. is there.
本発明は、特許請求の範囲に記載するように、指令値速
度と実際の速度との差(速度差ΔV)及び指令値と実際
の位置との差(位相差Δφ)で組み合わされたΔV,Δ
φ平面上での所定の条件を満たしたか否かを検出する検
出手段と、所定の条件を満たした際の前記検出手段の出
力に応じて前記作用増幅器に並列接続された積分コンデ
ンサ両端の電圧を零又は所定の値に速やかに更新する手
段とを具備するモータの制御装置を特徴とするものであ
る。As described in the claims, the present invention provides a combination of the difference between the command value speed and the actual speed (speed difference ΔV) and the difference between the command value and the actual position (phase difference Δφ), ΔV, Δ
The detection means for detecting whether or not a predetermined condition on the φ plane is satisfied, and the voltage across the integrating capacitor connected in parallel to the operational amplifier according to the output of the detection means when the predetermined condition is satisfied are It is characterized by a motor control device having means for promptly updating to zero or a predetermined value.
本発明にかかるモータの制御装置によれば、指令値とし
ての速度及び位置への引き込みが迅速に行われ、かつオ
フセットを持たず、その上オーバーシュートも防止され
る。したがって、正確なディジタル位置決めが可能とな
り、各種の自動制御機器等に使用されるモータの制御を
有利に実施することができる。According to the motor control device of the present invention, the speed and position as command values are quickly drawn, and there is no offset, and overshoot is also prevented. Therefore, accurate digital positioning is possible, and it is possible to advantageously carry out control of motors used in various automatic control devices and the like.
以下、添付図を参照しつつ本発明にかかるモータの制御
装置を開示する。第1図は本発明の基礎となる制御装置
の構成を示すブロック図である。図によれば、基準入力
信号sのパルス数とモータの実際の回転数を示す周波
数0との差(以下「偏差」という)を求める差分カウ
ンタ1の出力eはD/Aコンバータ2においてディジタ
ル−アナログ変換される。D/Aコンバータ2の偏差e
は、DCモータ4の位置の偏差を表す信号であり、この
偏差eが微分器11と関数発生器12とにそれぞれ入力
される。Hereinafter, a motor control device according to the present invention will be disclosed with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a control device which is the basis of the present invention. According to the figure, the output e of the difference counter 1 for obtaining the difference (hereinafter referred to as “deviation”) between the number of pulses of the reference input signal s and the frequency 0 indicating the actual number of rotations of the motor is digital-in the D / A converter 2. Converted to analog. Deviation e of D / A converter 2
Is a signal indicating the deviation of the position of the DC motor 4, and this deviation e is input to the differentiator 11 and the function generator 12, respectively.
微分器11は、偏差eを微分して速度差検出値Vdを発
生し、この出力は演算器13の−側入力に入力される。
一方、関数発生器12に入力された偏差eは、予め定め
られている特性に応じて速度差指令値Vrを発生し、演
算器13の+側入力に入力される。なお、関数発生器と
してはよく知られている次の関係式を有するものが用い
られる。例1.位置偏差に単純に比例した、高次導関数
に飽和を含まない線形関数、Vr=Kv*e1/1 K
vは速度偏差定数と呼ばれ、時間の指数関数での収束に
用いられる最も一般的な関数である。The differentiator 11 differentiates the deviation e to generate a speed difference detection value V d , and this output is input to the-side input of the calculator 13.
On the other hand, the deviation e input to the function generator 12 generates a speed difference command value V r according to a predetermined characteristic, and is input to the + side input of the calculator 13. A well-known one having the following relational expression is used as the function generator. Example 1. A linear function that does not include saturation in the higher derivative, simply proportional to the position deviation, V r = K v * e 1/1 K
v is called a velocity deviation constant, and is the most general function used for exponential convergence of time.
例2.位置偏差に対する2次の導関数、加速度の飽和を
含む非線形関数Vr=(2*a)1/2*e1/2 a
は加速度のパラメタ、「等加速度」収束に用いられよく
知られた平方根関数である。Example 2. Non-linear function V r = (2 * a) 1/2 * e 1/2 a including the second derivative with respect to position deviation and saturation of acceleration
Is the parameter of acceleration, the well known square root function used for "constant acceleration" convergence.
上記の両信号VdとVrとの差を演算する演算器13の
出力は、作用増幅器14に入力される。この作用増幅器
14の出力はモータドライバ3を介してDCモータ4の
電機子回路に対する指令電流となる。DCモータ4の回
転数に比例したパルス出力は、エンコーダ5によって得
られる。この出力は前述のモータの実際の回転数を表す
周波数0となる。The output of the calculator 13 that calculates the difference between the two signals V d and V r is input to the operational amplifier 14. The output of the operational amplifier 14 becomes a command current for the armature circuit of the DC motor 4 via the motor driver 3. A pulse output proportional to the rotation speed of the DC motor 4 is obtained by the encoder 5. This output has a frequency of 0 representing the actual number of revolutions of the motor.
このような回路構成において、差分カウンタ1によって
得られ、さらにD/Aコンバータ2によってアナログ変
換された偏差eは、微分器11と関数発生器12とに入
力される。微分器11及び関数発生器12は、それぞれ
速度差検出値Vdと速度差指令値Vrとを発生する。そ
してこれら両信号VdとVrとの差が零となるようにD
Cモータ4を駆動するものである。したがって、DCモ
ータ4の回転位置が1パルス毎に差分カウンタ1で減算
されるから、DCモータ4の速度および位置は、PI増
幅器の積分要素の働きにより、定常時±1パルスの範囲
の誤差しか生じないというPLL特有の高ゲイン制御が
行われる。さらにDCモータ4の回転位置決めのための
出力周波数の収束が迅速に行われるため、時間ロスが大
幅に低減される。また、速度差の信号源を位置の偏差信
号eから直接とっているため、簡易かつ正確な速度の偏
差信号を得ることができる。In such a circuit configuration, the deviation e obtained by the difference counter 1 and further analog-converted by the D / A converter 2 is input to the differentiator 11 and the function generator 12. The differentiator 11 and the function generator 12 generate a speed difference detection value V d and a speed difference command value V r , respectively. Then, D is adjusted so that the difference between these two signals V d and V r becomes zero.
The C motor 4 is driven. Therefore, since the rotational position of the DC motor 4 is subtracted by the difference counter 1 for each pulse, the speed and the position of the DC motor 4 are only within the range of ± 1 pulse in the steady state due to the function of the integral element of the PI amplifier. The high gain control peculiar to the PLL that does not occur is performed. Furthermore, since the output frequency for the rotational positioning of the DC motor 4 is quickly converged, the time loss is greatly reduced. Further, since the signal source of the speed difference is taken directly from the position deviation signal e, a simple and accurate speed deviation signal can be obtained.
第2図は、第1図のブロック図を基礎とする本発明にか
かるモータ制御装置に実施例を示すブロック図である。
このブロック図は、第1図に表されるブロック図に対し
て出力周波数が指令速度および指令位置の近くに到達し
た際に生ずるオーバーシュートを防止するための回路が
付加されたものである。この回路は、第2の演算器1
5、積分短絡条件群設定器16及びスイッチ機構17等
によって構成される。FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a motor control device according to the present invention based on the block diagram of FIG.
This block diagram is obtained by adding a circuit to the block diagram shown in FIG. 1 to prevent overshoot that occurs when the output frequency reaches near the command speed and the command position. This circuit is the second arithmetic unit 1
5, the integral short-circuit condition group setter 16, the switch mechanism 17, and the like.
ここに付加された回路は、周波数引き込み後におけるオ
ーバーシュートを防止するための条件を予め設定してお
いて、この設定値とD/Aコンバータ2より出力された
位置偏差信号eと、速度差検出値Vdと積分器短絡条件
設定値とを演算器15で演算し出力する。このようにし
て得られた出力によってスイッチ機構17を閉成し、作
用増幅器14に並列の積分コンデンサCを短絡する。The circuit added here presets a condition for preventing overshoot after frequency pull-in, and sets this value, the position deviation signal e output from the D / A converter 2, and the speed difference detection. The value V d and the integrator short-circuit condition setting value are calculated by the calculator 15 and output. The output thus obtained closes the switch mechanism 17 and shorts the integrating capacitor C in parallel with the operational amplifier 14.
その結果、作用増幅器14は、当初のPI(比例積分)
特性からP(比例)特性に切り換えられる。したがっ
て、積分コンデンサに累積された演算成分に起因する位
置偏差のオーバーシュートは確実に防止される。なお、
第2図においては、積分コンデンサCを短絡するための
スイッチ機構17を使用しているが、そのほかに、演算
器15の出力を増幅した信号により積分コンデンサCの
電圧を零又は所定値に速やかに更新できるアナログ・ホ
ールド回路またはディジタル・サンプル/ホールド回路
を使用することができる。また、マイクロコンピュータ
によってプリセットを行うような初期値更新回路を採用
することもできる。As a result, the operational amplifier 14 has its original PI (proportional integral).
The characteristic is switched to the P (proportional) characteristic. Therefore, the overshoot of the position deviation due to the calculation component accumulated in the integrating capacitor is reliably prevented. In addition,
Although the switch mechanism 17 for short-circuiting the integrating capacitor C is used in FIG. 2, in addition to this, the voltage of the integrating capacitor C is promptly set to zero or a predetermined value by a signal obtained by amplifying the output of the calculator 15. A renewable analog hold circuit or digital sample / hold circuit can be used. It is also possible to employ an initial value updating circuit that performs presetting by a microcomputer.
本発明によれば、D/Aコンバータの出力を、それぞれ
微分器及び関数発生器に入力して、これらの出力を入力
して演算する演算器の出力によってDCモータの回転を
制御する。このような制御にあたり、速度差(ΔV),
位相差(Δφ)平面上での所定の条件を満たしたか否か
を検出するものである。したがって、周波数の引き込み
が迅速かつ正確に行われ、位置のオーバーシュートを防
止してモータの正確なディジタル位置決めが可能とな
る。According to the present invention, the output of the D / A converter is input to the differentiator and the function generator, respectively, and the rotation of the DC motor is controlled by the output of the calculator that inputs and outputs these outputs. In such control, speed difference (ΔV),
It is to detect whether or not a predetermined condition on the phase difference (Δφ) plane is satisfied. Therefore, the frequency can be pulled in quickly and accurately, position overshoot can be prevented, and accurate digital positioning of the motor can be achieved.
第1図は本発明の基礎となる制御装置の構成を示すブロ
ック図である。 第2図は本発明の実施例を示すブロック図である。 図中の主な参照符号の対応は以下の通り。 1:差分カウンタ 2:D/Aコンバータ 3:モータドライバ 4:DCモータ 5:パルスエンコーダ 11:微分器 12:関数発生器 13:演算器 14:作用増幅器 15:第2の演算器 16:積分短絡条件群設定器 17:スイッチ機構FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a control device which is the basis of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. Correspondence between the main reference symbols in the figure is as follows. 1: Difference counter 2: D / A converter 3: Motor driver 4: DC motor 5: Pulse encoder 11: Differentiator 12: Function generator 13: Arithmetic unit 14: Working amplifier 15: Second arithmetic unit 16: Integral short circuit Condition group setter 17: Switch mechanism
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−127615(JP,A) 特開 昭54−30384(JP,A) 特開 昭55−29227(JP,A) 実開 昭55−109396(JP,U) 実開 昭55−32663(JP,U) 特公 昭46−15364(JP,B1)Continuation of the front page (56) Reference JP-A-55-127615 (JP, A) JP-A-54-30384 (JP, A) JP-A-55-29227 (JP, A) Actual development Sho-55-109396 (JP , U) Actual Development Sho 55-32663 (JP, U) Japanese Patent Sho 46-15364 (JP, B1)
Claims (1)
及び位置との差である速度差及び位置差に応じた累積数
値を発生する差分カウンタと、該差分カウンタの出力を
ディジタル−アナログ変換するD/Aコンバータと、該
D/Aコンバータの出力から速度差検出値Vdを求める
ための微分器と、前記D/Aコンバータの出力から速度
差指令値Vrを出力するための関数発生器と、これら微
分器の出力及び関数発生器の出力の差を演算するための
演算器と、該演算器の出力に対応してモータ駆動に適す
る出力を得るためのモータドライバと、前記演算器と前
記モータドライバとの間に配設されていて比例と積分要
素を備えた作用増幅器(PI増幅器)と、を具備するモ
ータ制御装置において、 指令値速度と実際の速度との差(速度差ΔV)及び指令
値と実際の位置との差(位相差Δφ)で組み合わされた
ΔV,Δφ平面上での所定の条件を満たしたか否かを検
出する検出手段(15)と、所定の条件を満たした際の該検
出手段(15)の出力に応じて前記作用増幅器に並列接続さ
れた積分コンデンサ(C)両端の電圧を零又は所定の値に
速やかに更新する手段(17)とを具備することを特徴とす
るモータ制御装置。1. A difference counter for generating a cumulative value according to a speed difference and a position difference which are differences between a speed and a position as command values and an actual speed and a position, and a digital-analog conversion of an output of the difference counter. D / A converter, a differentiator for obtaining the speed difference detection value V d from the output of the D / A converter, and a function generation for outputting the speed difference command value V r from the output of the D / A converter , A calculator for calculating the difference between the outputs of the differentiator and the function generator, a motor driver for obtaining an output suitable for driving a motor corresponding to the output of the calculator, and the calculator In a motor control device including a working amplifier (PI amplifier) provided between the motor driver and the motor driver and having proportional and integral elements, a difference between a command value speed and an actual speed (speed difference ΔV ) And a detection means (15) for detecting whether or not a predetermined condition on the ΔV, Δφ plane, which is a combination of the command value and the actual position (phase difference Δφ), is satisfied, and the predetermined condition is satisfied. A means (17) for rapidly updating the voltage across the integrating capacitor (C) connected in parallel to the operational amplifier to zero or a predetermined value according to the output of the detecting means (15). A characteristic motor control device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57069832A JPH0648446B2 (en) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | Motor control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57069832A JPH0648446B2 (en) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | Motor control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58186386A JPS58186386A (en) | 1983-10-31 |
JPH0648446B2 true JPH0648446B2 (en) | 1994-06-22 |
Family
ID=13414142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57069832A Expired - Lifetime JPH0648446B2 (en) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | Motor control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0648446B2 (en) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5847044B2 (en) * | 1979-03-26 | 1983-10-20 | 山洋電気株式会社 | Servo control device |
-
1982
- 1982-04-26 JP JP57069832A patent/JPH0648446B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS58186386A (en) | 1983-10-31 |
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