JPH0695744A - Linear pulse motor control means - Google Patents

Linear pulse motor control means

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Publication number
JPH0695744A
JPH0695744A JP24614592A JP24614592A JPH0695744A JP H0695744 A JPH0695744 A JP H0695744A JP 24614592 A JP24614592 A JP 24614592A JP 24614592 A JP24614592 A JP 24614592A JP H0695744 A JPH0695744 A JP H0695744A
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JP
Japan
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pulse motor
value
linear pulse
thrust
disturbance
Prior art date
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Application number
JP24614592A
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Japanese (ja)
Inventor
Taizo Miyazaki
泰三 宮崎
Hideki Nihei
秀樹 二瓶
Shunichi Tanae
俊一 田苗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve the characteristic of a position control system in a device having a linear driving part using a linear actuator, especially, a device requiring precise control like an optical disk. CONSTITUTION:The control means of a linear pulse motor 100 is provided with a thrust disturbance compensating means 130 which takes a current command value and a position detection value as the input and obtains an estimated value of the thrust disturbance based on the linear pulse motor 100 and a model simulating the load of the linear pulse motor 100 and corrects the current command value to cancel the thrust disturbance estimated value.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は直線的に駆動されるリニ
アパルスモータであって、精密な位置決めを要求され
る、または加速度変動を少なくすることを要求される駆
動装置に関わるものである。これらの機能を要求される
ものとしては、主に情報機器における直線移動要素,プ
リンタのヘッド送り,光ディスク装置のヘッド送り,磁
気ディスク装置のヘッド送りなどの駆動装置があげられ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear pulse motor which is linearly driven, and relates to a driving device which requires precise positioning or reduces acceleration fluctuation. Those which are required to have these functions are mainly drive devices such as linear movement elements in information equipment, printer head feeding, optical disk device head feeding, and magnetic disk device head feeding.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光ディスク装置のヘッド送り用の
直線的に駆動するアクチュエータとしては、主にボイス
コイルモータや、回転型のモータにボールネジを組み合
わせたものなどが用いられていたが、薄型,高推力化に
有利であるという利点からリニアパルスモータが利用さ
れつつある。情報機器における直線移動要素に用いるリ
ニアパルスモータの記載例としては、例えば電気学会マ
グネテックス研究会資料,資料番号MAG−87−4
6,「PM型リニアパルスモータの性能計算法の検討」
(1987.6.12)に詳しい。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a linearly driving actuator for head feeding of an optical disk device, a voice coil motor or a rotary motor in which a ball screw is combined is used. Linear pulse motors are being used because of their advantages in increasing thrust. As a description example of a linear pulse motor used for a linear movement element in an information device, for example, the Institute of Electrical Engineers of Japan Magnetex Research Group, Material No. MAG-87-4
6, "Examination of performance calculation method of PM type linear pulse motor"
See (1987.6.12) for details.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術は、リ
ニアパルスモータの固定子や可動子の幾何学的形状を最
適化することで駆動特性を改善しようとするものであ
る。しかし、この方法では使用目的ごとに最適設計した
リニアパルスモータを各種情報処理装置の駆動装置とし
て用いなければならなくなる。例えば負荷が変化しただ
けでも駆動特性は変化する。一般に部品は大量生産する
ほど価格が安くなるという、いわゆる量産効果がある
が、この方法では多品種に対応しなければならず、量産
効果による価格低減は難しい。
The above-mentioned prior art is intended to improve the drive characteristics by optimizing the geometrical shapes of the stator and the mover of the linear pulse motor. However, in this method, a linear pulse motor optimally designed for each purpose of use must be used as a driving device for various information processing devices. For example, the drive characteristics change even if the load changes. Generally, there is a so-called mass-production effect that the price of parts becomes cheaper as they are mass-produced, but with this method, it is necessary to deal with many kinds of products, and it is difficult to reduce the price by the mass-production effect.

【0004】また、制御特性も必ずしも満足できるもの
とはいえない。
Also, the control characteristics are not always satisfactory.

【0005】そこで、リニアパルスモータの特性の改善
を、幾何学的形状ではなく、制御によって行なうこと
で、汎用性を確保し、またより良好な制御特性をもたせ
ることを目的とする。
Therefore, it is an object of the present invention to improve the characteristics of the linear pulse motor not by the geometrical shape but by the control so as to ensure versatility and have better control characteristics.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記の課題は、直線的に
移動せしめるべき被駆動体と、前記被駆動体に連結し移
動方向にN,S極が交互に着磁された板状の永久磁石
と、歯を有しコイルを巻かれた固定子と、前記被駆動体
を支承するリニアガイドと、位置センサとからなる永久
磁石型リニアパルスモータと、前記位置センサによる位
置検出値を位置指令値に一致させるようにリニアパルス
モータの電流指令値を調節する位置制御手段と、前記電
流指令値に基づいて前記リニアパルスモータの推力を制
御するリニアパルスモータ駆動手段とを具備してなるリ
ニアパルスモータの制御手段に於いて、前記電流指令値
と前記位置検出値とを入力し、前記リニアパルスモータ
と該リニアパルスモータの負荷を模擬してなるモデルに
基づいて推力外乱の推定値を求め、該外乱推定値を打ち
消すように前記電流指令値を補正する推力外乱補償手段
を具備してなるリニアパルスモータ制御手段によって実
現される。
The above-mentioned problems are solved by a driven body to be linearly moved, and a plate-shaped permanent body connected to the driven body and having N and S poles alternately magnetized in the moving direction. A permanent magnet type linear pulse motor including a magnet, a stator having teeth and a coil wound around it, a linear guide that supports the driven body, and a position sensor, and a position detection value commanded by the position sensor. A linear pulse comprising position control means for adjusting the current command value of the linear pulse motor so as to match the value, and linear pulse motor drive means for controlling the thrust of the linear pulse motor based on the current command value. In the motor control means, the current command value and the position detection value are input, and the thrust disturbance of the linear pulse motor and the load of the linear pulse motor are simulated based on a model. Seeking value is realized by the linear pulse motor control means comprising comprises a thrust disturbance compensation means for correcting the current command value so as to cancel the estimated disturbance value.

【0007】[0007]

【作用】位置センサによる位置検出値を位置指令値に一
致させるようにリニアパルスモータの電流指令値を調節
する位置制御手段と、前記電流指令値に基づいて前記リ
ニアパルスモータの推力を制御するリニアパルスモータ
駆動手段とに加え、さらに前記電流指令値と前記位置検
出値とを入力し、前記リニアパルスモータと該リニアパ
ルスモータの負荷を模擬してなるモデルに基づいて推力
外乱の推定値を求め、該外乱推定値を打ち消すように前
記電流指令値を補正する推力外乱補償手段を具備するこ
とにより、位置指令値に対する位置の特性のみならず、
推力外乱に対する位置の特性をも制御することができる
ようになるため、各目的に応じたリニアパルスモータ制
御系の構築が容易になる。
Function: Position control means for adjusting the current command value of the linear pulse motor so that the position detection value by the position sensor matches the position command value; and linear control for controlling the thrust of the linear pulse motor based on the current command value. In addition to the pulse motor driving means, the current command value and the position detection value are further input, and the estimated value of the thrust disturbance is obtained based on a model that simulates the linear pulse motor and the load of the linear pulse motor. By providing the thrust disturbance compensating means for correcting the current command value so as to cancel the disturbance estimated value, not only the position characteristic with respect to the position command value,
Since the position characteristic with respect to the thrust disturbance can also be controlled, it becomes easy to construct a linear pulse motor control system according to each purpose.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1に、本発明の主要部にかかるリニアパ
ルスモータ制御装置の一実施例の概念構成図を示す。
FIG. 1 shows a conceptual block diagram of an embodiment of a linear pulse motor control device according to the main part of the present invention.

【0010】ここでリニアパルスモータ100は、直線
的に移動せしめるべき被駆動体101と、前記被駆動体1
01に連結し、移動方向にN,S極が交互に着磁された
板上の永久磁石102と、歯を有しコイルを巻かれた固
定子103と、前記被駆動体を支承するリニアガイド1
04と、位置センサ105より構成される。
Here, the linear pulse motor 100 includes a driven body 101 to be linearly moved and the driven body 1.
01, and a permanent magnet 102 on a plate in which N and S poles are alternately magnetized in the moving direction, a stator 103 having teeth and wound with a coil, and a linear guide for supporting the driven body. 1
04 and a position sensor 105.

【0011】前記リニアパルスモータ100を駆動する
ために、位置制御手段110と、リニアパルスモータ駆
動手段120とを有する。前記位置制御手段110は、
前記位置センサ105による位置検出値142を位置指
令値141に一致させるように前記リニアパルスモータ
100の電流指令値143を調節する。また、前記リニ
アパルスモータ駆動手段120は、前記電流指令値14
3に基づいて前記リニアパルスモータ100の推力を制
御する。
In order to drive the linear pulse motor 100, it has a position control means 110 and a linear pulse motor drive means 120. The position control means 110 is
The current command value 143 of the linear pulse motor 100 is adjusted so that the position detection value 142 of the position sensor 105 matches the position command value 141. In addition, the linear pulse motor driving means 120 is configured so that the current command value 14
The thrust of the linear pulse motor 100 is controlled based on 3.

【0012】最低限、以上述べた構成によりリニアパル
スモータを駆動することが可能である。しかし、精密な
位置制御や加速度制御を必要とされる分野では、上記し
た構成では不充分である。以下にその理由を記す。
At a minimum, it is possible to drive the linear pulse motor with the configuration described above. However, in the field where precise position control and acceleration control are required, the above configuration is not sufficient. The reason is described below.

【0013】本発明の対象とするリニアパルスモータ
は、永久磁石を用いている。永久磁石を用いることで、
アクチュエータの体積あたり、発生することのできる推
力が大きくできるという利点が生じるが、その反面、推
力変動が大きいという問題があった。例えば図1に示し
たリニアパルスモータ100の場合、可動子102が永
久磁石を用いていると、可動子102と固定子103と
の間に磁気的吸引力が働く。
The linear pulse motor of the present invention uses a permanent magnet. By using a permanent magnet,
Although there is an advantage that the thrust that can be generated can be increased per volume of the actuator, on the other hand, there is a problem that the thrust fluctuation is large. For example, in the case of the linear pulse motor 100 shown in FIG. 1, when the mover 102 uses a permanent magnet, a magnetic attraction force acts between the mover 102 and the stator 103.

【0014】この磁気的吸引力は可動子102の着磁位
置と、固定子103の歯の位置との相対距離によって周
期的に変化する。このため位置に対する周期的な推力変
動が生じる。
This magnetic attraction force periodically changes depending on the relative distance between the magnetized position of the mover 102 and the position of the teeth of the stator 103. For this reason, a periodic thrust variation with respect to the position occurs.

【0015】この推力変動は、ディテント力と称され
る。リニアパルスモータの場合には回転運動を行なうモ
ータに比べ、ディテント力の影響が非常に大きい。ディ
テント力が位置決めに及ぼす影響については後述する。
This thrust fluctuation is called detent force. In the case of a linear pulse motor, the influence of the detent force is much larger than that of a motor that performs rotary motion. The influence of the detent force on the positioning will be described later.

【0016】本発明の特徴は、前述した構成に加え、推
力外乱補償手段130を具備したところにある。以下、
推力外乱補償手段130の構成について説明する。
The feature of the present invention resides in that a thrust disturbance compensating means 130 is provided in addition to the above-mentioned structure. Less than,
The configuration of the thrust disturbance compensating means 130 will be described.

【0017】前記外乱補償手段130は、前記位置検出
値142と、前記電流指令値143とを用いる。
The disturbance compensating means 130 uses the position detection value 142 and the current command value 143.

【0018】前記位置検出値142は、負荷入力逆モデ
ル132に入力される。ここで、あらかじめ設定された
前記リニアパルスモータの慣性質量を含んでなる負荷入
力と位置との相関関数に基づいて、前記位置検出値14
2に対応する負荷入力推定値144が計算される。
The position detection value 142 is input to the load input inverse model 132. Here, based on a preset correlation function between the load input and the position including the inertial mass of the linear pulse motor, the position detection value 14
A load input estimate 144 corresponding to 2 is calculated.

【0019】前記電流指令値143は、リニアパルスモ
ータ推力モデル131に入力される。ここで、前記電流
指令値143にあらかじめ設定された推力定数を乗じ
て、発生推力推定値145が計算される。
The current command value 143 is input to the linear pulse motor thrust model 131. Here, the generated thrust estimated value 145 is calculated by multiplying the current command value 143 by a preset thrust constant.

【0020】前記負荷入力推定値144と前記発生推力
推定値145との差を推力外乱推定値146とし、リニ
アパルスモータ推力逆モデル133に入力される。リニ
アパルスモータ推力逆モデル133により、推力外乱推
定値146は前記推力定数で除され、フィルタ134に
よる演算を経て、電流指令値の補正値147として、位
置制御手段110の出力から減算され、電圧を補正す
る。
The difference between the load input estimated value 144 and the generated thrust estimated value 145 is used as a thrust disturbance estimated value 146 and is input to the linear pulse motor thrust inverse model 133. The linear pulse motor thrust reverse model 133 divides the thrust disturbance estimated value 146 by the thrust constant, and after the calculation by the filter 134, subtracts it from the output of the position control means 110 as the correction value 147 of the current command value to calculate the voltage. to correct.

【0021】推力外乱補償手段130は、リニアアクチ
ュエータ100の内部で発生するディテント力や、リニ
アアクチュエータ100の外部で発生し、リニアアクチ
ュエータ100に影響を与える推力外乱を推定し、それ
を打ち消す補正信号を発生するものである。本推力外乱
補償手段130を具備することにより、より精度が良
く、加速度変化の少ない位置制御が実現できる。
The thrust disturbance compensating means 130 estimates a detent force generated inside the linear actuator 100 or a thrust disturbance generated outside the linear actuator 100 and affecting the linear actuator 100, and outputs a correction signal for canceling it. It occurs. By including the thrust disturbance compensating means 130, it is possible to realize position control with higher accuracy and less change in acceleration.

【0022】図2に、本発明による制御系のブロック線
図の一例を示す。これを用いて本制御系の特徴について
説明する。
FIG. 2 shows an example of a block diagram of a control system according to the present invention. The features of this control system will be described using this.

【0023】本発明の対象とするリニアパルスモータ
は、情報機器の小型化,薄型化を目的として採用したも
のである。そのためモータ寸法が非常に小さく、可動子
が移動しているときに発生する誘導起電力や、コイルイ
ンダクタンスの影響が無視できるほど小さい。そのため
リニアパルスモータ100は、図1に示した可動子102
及び被駆動体101の質量を加算した、駆動部質量Mを
もちいて図2で示すようにブロック線図を書くことがで
きる。ここでsはラプラス演算子であり、微分演算を意
味する。
The linear pulse motor which is the object of the present invention is adopted for the purpose of downsizing and thinning of information equipment. Therefore, the size of the motor is very small, and the influence of the induced electromotive force generated when the mover is moving and the coil inductance are so small that they can be ignored. Therefore, the linear pulse motor 100 has the mover 102 shown in FIG.
A block diagram can be written as shown in FIG. 2 by using the drive unit mass M obtained by adding the mass of the driven body 101 and the mass of the driven body 101. Here, s is a Laplace operator, which means a differential operation.

【0024】リニアパルスモータ駆動手段120は、推
力定数Kfを乗算するブロックとして表わすことができ
る。
The linear pulse motor drive means 120 can be represented as a block that multiplies the thrust constant Kf.

【0025】位置制御手段は、位置指令値141から位
置検出値142を減算する減算要素と、補償器111と
から構成される。本図では補償器111には、現在広く
用いられている位相進み−遅れ補償要素を例示してい
る。
The position control means comprises a subtraction element for subtracting the position detection value 142 from the position command value 141 and a compensator 111. In the figure, the compensator 111 exemplifies a phase lead-lag compensating element which is widely used at present.

【0026】以上のように位置制御手段110,リニア
パルスモータ駆動手段120,リニアパルスモータ10
0をモデル化すると、推力外乱補償手段130を設計す
ることができる。
The position control means 110, the linear pulse motor driving means 120, and the linear pulse motor 10 are as described above.
When 0 is modeled, the thrust disturbance compensating means 130 can be designed.

【0027】リニアパルスモータ推力モデル131は、
リニアパルスモータ駆動手段120と数学的に全く同じ
特性を持つブロックとして設定する。負荷入力逆モデル
132は、リニアパルスモータ100の数学的モデルの逆
数として設定する。リニアパルスモータ推力逆モデル1
33は、リニアパルスモータ推力モデルの逆数として設
定する。
The linear pulse motor thrust model 131 is
It is set as a block having exactly the same characteristics as the linear pulse motor drive means 120. Load input inverse model
132 is set as the reciprocal of the mathematical model of the linear pulse motor 100. Linear pulse motor thrust reverse model 1
33 is set as the reciprocal of the linear pulse motor thrust model.

【0028】フィルタ134は、通常一次のローパスフ
ィルタが用いられる。このとき、ローパスフィルタの折
点周波数よりも低い周波数で、推力外乱を補償できる。
これは、ローパスフィルタの折点周波数を充分大きくす
れば、考えられるほとんど全ての外乱を補償できること
を意味するが、高周波ノイズの及ぼす悪影響のため、ロ
ーパスフィルタの折点周波数は、経験的に数10Hzが
限界であることが知られている。
The filter 134 is usually a first-order low-pass filter. At this time, the thrust disturbance can be compensated at a frequency lower than the corner frequency of the low-pass filter.
This means that if the corner frequency of the low-pass filter is made sufficiently large, almost all possible disturbances can be compensated, but due to the adverse effect of high-frequency noise, the corner frequency of the low-pass filter is empirically tens of Hz. Is known to be the limit.

【0029】ところが、リニアパルスモータを実際に用
いる上で、一般に使用されているローパスフィルタの折
点周波数より高い周波数で、推力外乱を抑制しなければ
ならないという要求がある。
However, in the actual use of the linear pulse motor, there is a demand that the thrust disturbance should be suppressed at a frequency higher than the break frequency of the commonly used low pass filter.

【0030】本発明は、ローパスフィルタの折点周波数
より高いところでは、ある特定の周波数の推力外乱の
み、抑制するようなフィルタを用いることを特徴として
いる。これにより高周波ノイズの及ぼす悪影響を最小限
に抑える推力外乱補償手段を実現できる。
The present invention is characterized by using a filter that suppresses only the thrust disturbance of a certain specific frequency at a frequency higher than the corner frequency of the low-pass filter. This makes it possible to realize thrust disturbance compensating means that minimizes the adverse effects of high frequency noise.

【0031】以上のような特性を持つフィルタの設計概
念について以下に述べる。
The design concept of the filter having the above characteristics will be described below.

【0032】今、位置指令値141をu,推力外乱を
D,位置出力をyとする。なお、位置出力yは、被駆動
体101が実際に移動した距離であり、位置検出値14
2は、位置出力yを位置センサ105で読みとった値で
ある。本発明では、センサ誤差は非常に小さいと考え、
位置検出値142と位置出力yとを区別しない。
Now, let us say that the position command value 141 is u, the thrust disturbance is D, and the position output is y. The position output y is the distance that the driven body 101 has actually moved, and the position detection value 14
2 is a value obtained by reading the position output y with the position sensor 105. In the present invention, the sensor error is considered to be very small,
The position detection value 142 and the position output y are not distinguished.

【0033】ここで、推力外乱補償手段130を用いな
いときの、位置指令値uに対する位置出力yの特性を、
nullD=0 とする。また、推力外乱補償手段130を
用いないときの、推力外乱Dに対する位置出力yの特性
を、ynullu=0 とする。推力外乱補償手段130を用
いたときの、位置指令値uに対する位置出力yの特性
を、yobsD=0とする。また、推力外乱補償手段130
を用いたときの、推力外乱Dに対する位置出力yの特性
を、yobsu=0とする。
Here, the characteristic of the position output y with respect to the position command value u when the thrust disturbance compensating means 130 is not used,
y null | D = 0 . Further, the characteristic of the position output y with respect to the thrust disturbance D when the thrust disturbance compensating means 130 is not used is y null | u = 0 . The characteristic of the position output y with respect to the position command value u when the thrust disturbance compensating means 130 is used is y obs | D = 0 . Further, the thrust disturbance compensating means 130
The characteristic of the position output y with respect to the thrust disturbance D when is used is y obs | u = 0 .

【0034】本図に示した制御系について、位置指令値
u,推力外乱D,位置出力yの間の関係を計算すると、
次のような方程式が得られる。
When the relationship among the position command value u, the thrust disturbance D, and the position output y is calculated in the control system shown in this figure,
The following equation is obtained.

【0035】[0035]

【数1】 [Equation 1]

【0036】[0036]

【数2】 [Equation 2]

【0037】数1によれば、推力外乱補償手段130に
よって、位置指令値uに対する位置出力yの特性は変化
しないことがわかる。
From Equation 1, it is understood that the thrust disturbance compensating means 130 does not change the characteristic of the position output y with respect to the position command value u.

【0038】また、数2によれば、推力外乱補償手段1
30によって、推力外乱Dに対する位置出力yの特性
を、フィルタの伝達関数F(s)によって設計できること
がわかる。
According to equation 2, thrust disturbance compensating means 1
It can be seen from 30 that the characteristic of the position output y with respect to the thrust disturbance D can be designed by the transfer function F (s) of the filter.

【0039】数2をさらに簡単に書くために、特性比R
を導入する。これは数3のように定義したものであり、
推力外乱補償手段130の効果を表わす指標である。
In order to more easily write the equation 2, the characteristic ratio R
To introduce. This is defined as Equation 3,
This is an index showing the effect of the thrust disturbance compensating means 130.

【0040】[0040]

【数3】 [Equation 3]

【0041】このように定義すると、数2は数4のよう
に表わせる。
With this definition, the equation 2 can be expressed as the equation 4.

【0042】[0042]

【数4】 [Equation 4]

【0043】すなわち、推力外乱の影響を小さくしたい
周波数でゲインが小さくなるように、Rを設計すれば良
いことがわかる。
That is, it is understood that R may be designed so that the gain becomes small at the frequency where the influence of the thrust disturbance is desired to be small.

【0044】いま、説明のための例として、リニアパル
スモータを光ディスクのヘッド駆動用アクチュエータと
して用いる場合を考える。以降、このアクチュエータの
ことを「コースアクチュエータ」と称することにする。
As an example for explanation, consider the case where a linear pulse motor is used as an actuator for driving a head of an optical disk. Hereinafter, this actuator will be referred to as a "coarse actuator".

【0045】コースアクチュエータには、様々な推力外
乱が加わる。例えば前述したディテント力や、電源ノイ
ズがリニアパルスモータ駆動手段120に影響を及ぼし
て発生する推力変動、あるいはディスク偏心によって生
じる加速度変動が原因となって起こるコースアクチュエ
ータへの推力外乱などである。
Various thrust disturbances are applied to the course actuator. For example, the above-mentioned detent force, thrust force fluctuation caused by power source noise affecting the linear pulse motor driving means 120, or thrust disturbance to the course actuator caused by acceleration fluctuation caused by disk eccentricity, etc.

【0046】これらのうち、電源ノイズやディスク偏心
による加速度変動は周波数が既知、あるいは容易に計算
することができる。例えば電源ノイズは、東日本では主
に50Hz、ディスク偏心による加速度変動は、ディス
クの回転数の逆数を基本周期とする。そのため、数4で
示したように、1−F(s)が、発生する推力外乱の周波
数において、ゲインが小さいという特性を持っていれ
ば、これらの推力外乱の影響は、元の制御系と比べて小
さくできる。
Of these, the frequency of acceleration fluctuations due to power supply noise and disk eccentricity is known or can be easily calculated. For example, the power supply noise is mainly 50 Hz in eastern Japan, and the acceleration fluctuation due to the disk eccentricity has the reciprocal of the disk rotation speed as the basic cycle. Therefore, as shown in Equation 4, if 1-F (s) has a characteristic that the gain is small at the frequency of the generated thrust disturbance, the influence of these thrust disturbances is different from that of the original control system. Can be smaller than

【0047】このことから、数5で示すようにフィルタ
を設計する。これは低周波領域と、ある特定周波数で推
力外乱の影響が小さくなるように設計したものである。
From this, the filter is designed as shown in the equation (5). This is designed to reduce the influence of thrust disturbance in the low frequency region and at a certain specific frequency.

【0048】[0048]

【数5】 [Equation 5]

【0049】このフィルタは、ωh を折点周波数とする
一次のハイパスフィルタと、時間遅れ要素を内包した伝
達要素と、1より減算する減算要素と、ωl を折点周波
数とする一次のローパスフィルタとから構成される。
This filter comprises a first-order high-pass filter having a corner frequency of ω h , a transfer element including a time delay element, a subtraction element for subtracting from 1, and a first-order low-pass filter having a corner frequency of ω l. And a filter.

【0050】ここでωh は、不特定周波数の推力外乱を
抑制することのできる限界の周波数であり、通常、数1
0Hzに設定される。
Here, ω h is a limit frequency at which thrust disturbance of an unspecified frequency can be suppressed, and usually,
It is set to 0 Hz.

【0051】Tは、特定周波数の推力外乱を抑制するた
めに導入されたものであり、周波数の逆数として設定さ
れる。例えば60Hzの推力外乱を抑制するためには、
Tは1/60秒、すなわち約16.7ms に設定され
る。
T is introduced to suppress the thrust disturbance of a specific frequency, and is set as the reciprocal of the frequency. For example, in order to suppress the thrust disturbance of 60 Hz,
T is set to 1/60 seconds, or about 16.7 ms.

【0052】ωl は、高周波領域での制御特性劣化を補
正するために設けられたローパスフィルタである。
Ω l is a low-pass filter provided to correct the control characteristic deterioration in the high frequency region.

【0053】数5で示したフィルタのうち、ハイパスフ
ィルタ部は、低周波領域でゲインを小さくする働きをす
る。すなわち低周波領域の推力変動を抑制する働きをす
る。時間遅れ要素を内包した伝達要素は、特定周波数の
ゲインを小さくする働きをする。以下、その原理につい
て図3を用いて説明する。
Among the filters expressed by the equation 5, the high-pass filter section functions to reduce the gain in the low frequency region. That is, it works to suppress the thrust fluctuation in the low frequency region. The transfer element including the time delay element functions to reduce the gain of the specific frequency. The principle will be described below with reference to FIG.

【0054】いま、周期Tの正弦波状外乱D(t)が存在
すると仮定する。現在時刻をt0 とすると、時刻t0
Tにおいてはt0 と同じ大きさの外乱が発生している。
また時刻t0 −T/2においてはt0 と絶対値が同じで
符号が逆の外乱となっている。
It is now assumed that a sinusoidal disturbance D (t) having a period T exists. If the current time is t 0 , time t 0
At T, a disturbance having the same magnitude as t 0 occurs.
Further, at time t 0 -T / 2, the disturbance has the same absolute value as t 0 and the sign is opposite.

【0055】これを式で表わすと数6,数7のようにな
る。
This is expressed by equations as shown in equations 6 and 7.

【0056】[0056]

【数6】 [Equation 6]

【0057】[0057]

【数7】 [Equation 7]

【0058】従ってD(t)を除去するためには数8か、
あるいは数9を実行すれば良いことがわかる。
Therefore, in order to remove D (t)
Alternatively, it can be understood that the equation 9 should be executed.

【0059】[0059]

【数8】 [Equation 8]

【0060】[0060]

【数9】 [Equation 9]

【0061】しかし、数8では周波数0の信号をも除去
してしまうため、数9を利用する方がよいことがわか
る。
However, since the signal of frequency 0 is also removed in Eq. 8, it can be seen that it is better to use Eq.

【0062】時間遅れは時間遅れ幅をlとすれば、If the time delay width is l, the time delay is

【0063】[0063]

【外1】 [Outer 1]

【0064】で表わすことができる。従って、ある周波
数とその整数倍周波数の成分を除去するフィルタは、そ
の周期をTとすれば数10のように表わせる。
It can be represented by Therefore, a filter that removes a component of a certain frequency and its integral multiple frequency can be expressed as in Equation 10 where T is its period.

【0065】[0065]

【数10】 [Equation 10]

【0066】なお、全体を2分の1にしているのは、周
波数0においてゲインを1に合わせるためである。
The reason why the whole is halved is to adjust the gain to 1 at frequency 0.

【0067】以上のようにして求められた、時間遅れ要
素を内包した伝達要素と、一次のハイパスフィルタを掛
け合わせると、低周波領域と、特定周波数とでゲインが
小さいという特性を得ることができる。特性比Rをこの
ように設定すると、数4により、用いるべきフィルタ特
性F(s)が設定できる。しかし、このようにして得られ
たフィルタを実際に用いると、高周波領域で特性変化が
激しく、実際には発振現象を起こし易い。そのため、さ
らにローパスフィルタを掛けたものを、全体のフィルタ
として採用している。
By multiplying the transfer element including the time delay element and the first-order high-pass filter obtained as described above, the characteristic that the gain is small in the low frequency region and the specific frequency can be obtained. . When the characteristic ratio R is set in this way, the filter characteristic F (s) to be used can be set by the equation 4. However, when the filter thus obtained is actually used, the characteristic changes drastically in a high frequency region, and in practice, an oscillation phenomenon easily occurs. Therefore, a filter that has been further low-pass filtered is used as the overall filter.

【0068】図4には、数5で示したフィルタを用いた
場合のブロック線図を示す。また、図5,図6,図7
は、推力外乱Dに対する位置出力yの特性を種々の条件
において計算したものである。但し制御パラメータは、
表1に示したものを用いている。
FIG. 4 shows a block diagram when the filter shown in Expression 5 is used. In addition, FIGS.
Is a characteristic of the position output y with respect to the thrust disturbance D calculated under various conditions. However, the control parameters are
The one shown in Table 1 is used.

【0069】図5は、推力外乱補償手段を備えない場合
の特性を示す。図6は、フィルタとして一次のローパス
フィルタを用いた場合の特性を示す。図7は、図4に示
したような推力外乱補償手段を備えた場合の特性を示
す。
FIG. 5 shows the characteristics when the thrust disturbance compensating means is not provided. FIG. 6 shows the characteristics when a first-order low-pass filter is used as the filter. FIG. 7 shows the characteristics when the thrust disturbance compensating means as shown in FIG. 4 is provided.

【0070】これらからわかるように、図5と比べて図
6は、低周波領域で、また図7においては、低周波領域
と特定周波数で、外乱に対するゲインを小さくすること
ができている。特に図7では設定した周波数、すなわち
60Hzのみならず、その整数倍の周波数でも、ある程
度外乱に対する位置出力のゲインを小さくできているこ
ともわかる。一般に特定周波数の外乱があると、その高
調波の外乱も存在することから、この特性は周期的な外
乱を抑制するために、理想的な特性を持っていることが
わかる。
As can be seen from the above, compared with FIG. 5, the gain for the disturbance can be reduced in the low frequency region in FIG. 6, and in the low frequency region and the specific frequency in FIG. In particular, in FIG. 7, it can be seen that the gain of the position output with respect to the disturbance can be reduced to some extent not only at the set frequency, that is, 60 Hz, but also at a frequency that is an integral multiple thereof. In general, when there is a disturbance of a specific frequency, there is also a disturbance of its harmonics, so it can be seen that this characteristic has ideal characteristics in order to suppress periodic disturbance.

【0071】また、推力外乱補償手段を備えない場合に
は、図5で示すように低周波領域で外乱に対する位置出
力のゲインがある一定の値にとどまっている。これは、
外乱によって定常偏差が残ることを意味しており、精密
位置制御のためには都合が悪い。しかし図6,図7で示
したように、推力外乱補償手段を設けることによって、
低周波領域での外乱に対する位置出力のゲインを小さく
できる。このため、本発明による推力外乱補償手段を用
いることによって、定常偏差を小さくできるという効果
がある。
Further, when the thrust disturbance compensating means is not provided, the gain of the position output with respect to the disturbance remains at a constant value in the low frequency region as shown in FIG. this is,
This means that a steady deviation remains due to disturbance, which is not convenient for precise position control. However, as shown in FIGS. 6 and 7, by providing the thrust disturbance compensating means,
It is possible to reduce the gain of the position output with respect to the disturbance in the low frequency region. Therefore, by using the thrust disturbance compensating means according to the present invention, the steady-state deviation can be reduced.

【0072】これまで、位置センサからの信号によって
推力外乱補償手段を構成する方法について述べたが、別
の構成をとることも可能である。例えば、速度センサを
設け、その情報に基づき推力外乱補償手段を構成しても
良い。また、推力外乱推定値に基づく推力外乱補償手段
によらない補正手段を用いることも可能である。例えば
位置外乱を推定し、それに基づき補正を行なう構成にし
ても、実用上何も問題はない。この考えに基づき、位置
外乱推定手段を用いて構成したリニアパルスモータ制御
手段の一例を図8に示す。
Up to this point, the method of configuring the thrust disturbance compensating means by the signal from the position sensor has been described, but it is also possible to adopt another configuration. For example, a speed sensor may be provided and the thrust disturbance compensating means may be configured based on the information. It is also possible to use a correction means that does not depend on the thrust disturbance compensating means based on the thrust disturbance estimated value. For example, even if the position disturbance is estimated and the correction is performed based on the estimated position disturbance, there is no practical problem. Based on this idea, FIG. 8 shows an example of the linear pulse motor control means configured by using the position disturbance estimation means.

【0073】図4で示した制御系と、図8で示した制御
系とは、数学的には全く同型であるが、図4では推力外
乱を直接推定し、図8では推力外乱を位置の次元に置き
換えて推定する構成をとっている。これらの構成上の違
いにより、異なった効果が現われる。例えば、図4で示
した制御系は、補正信号をより出力に近いところで加算
しているため、処理が簡単で応答が速いという利点があ
る。一方図8で示した制御系は、微分要素を含んでいな
いために、ノイズに強いという利点がある。
The control system shown in FIG. 4 and the control system shown in FIG. 8 have the same mathematical form, but in FIG. 4, the thrust disturbance is directly estimated, and in FIG. It has a configuration in which it is estimated by replacing it with a dimension. Due to these structural differences, different effects will appear. For example, the control system shown in FIG. 4 has an advantage that the correction signal is added at a position closer to the output, so that the processing is simple and the response is fast. On the other hand, the control system shown in FIG. 8 has an advantage that it is resistant to noise because it does not include a differential element.

【0074】本発明の目的である精密位置制御を実現す
るためには、これらのいずれを用いてもよいが、図4の
制御系は、主に高速応答が必要となるところで用い、図
8の制御系は対ノイズ性が要求される場面で用いること
が望ましい。
Any of these may be used to realize the precise position control which is the object of the present invention, but the control system of FIG. 4 is mainly used in the case where a high speed response is required, and that of FIG. It is desirable to use the control system in a situation where noise resistance is required.

【0075】[0075]

【発明の効果】直線的に移動せしめるべき被駆動体と、
前記被駆動体に連結し移動方向にN,S極が交互に着磁
された板状の永久磁石と、歯を有しコイルを巻かれた固
定子と、前記被駆動体を支承するリニアガイドと、位置
センサとからなる永久磁石型リニアパルスモータと、前
記位置センサによる位置検出値を位置指令値に一致させ
るようにリニアパルスモータの電流指令値を調節する位
置制御手段と、前記電流指令値に基づいて前記リニアパ
ルスモータの推力を制御するリニアパルスモータ駆動手
段とを具備してなるリニアパルスモータの制御手段に於
いて、前記電流指令値と前記位置検出値とを入力し、前
記リニアパルスモータと該リニアパルスモータの負荷を
模擬してなるモデルに基づいて推力外乱の推定値を求
め、該推力外乱推定値を打ち消すように前記電流指令値
を補正する推力外乱補償手段を具備する事によって、位
置指令信号に対する位置出力の特性のみならず、推力外
乱に対する位置出力の特性をも、独立に制御することが
できるため、外乱に対して影響を受けにくい位置制御系
を構築することができ、それに伴い、リニアアクチュエ
ータを用いて精密な位置制御が可能となる。
The driven body to be moved linearly,
A plate-shaped permanent magnet connected to the driven body and having N and S poles alternately magnetized in the moving direction, a stator having teeth and a coil wound around it, and a linear guide for supporting the driven body. A permanent magnet type linear pulse motor comprising a position sensor, position control means for adjusting a current command value of the linear pulse motor so that a position detection value by the position sensor matches a position command value, and the current command value In a linear pulse motor control means comprising a linear pulse motor drive means for controlling the thrust of the linear pulse motor based on the above, the linear pulse motor is inputted with the current command value and the position detection value. A thrust disturbance that obtains an estimated value of the thrust disturbance based on a model that simulates the load of the motor and the linear pulse motor, and corrects the current command value so as to cancel the estimated thrust disturbance value. By providing the compensation means, not only the position output characteristic with respect to the position command signal but also the position output characteristic with respect to the thrust disturbance can be controlled independently, so that the position control system is less susceptible to the disturbance. Can be constructed, and accordingly, precise position control can be performed using a linear actuator.

【0076】また、前記推力外乱補償手段が、前記リニ
アパルスモータ推力逆モデルの出力側に設けられたロー
パスフィルタを有することによって、ノイズの悪影響を
除去することができる。
Further, since the thrust disturbance compensating means has a low-pass filter provided on the output side of the linear pulse motor thrust inverse model, the adverse effect of noise can be eliminated.

【0077】また、フィルタ処理にかかる伝達関数が、
一次以上のハイパスフィルタの伝達関数に、対象とする
装置より発生する周期的推力外乱と電源ノイズの少なく
とも一方の周波数または周波数帯域のゲインを小さくす
る伝達関数を乗じて得られる伝達関数を1から減じた関
数に設定されてなることにより、リニアパルスモータに
よる位置制御が行なわれる機器が、たとえ周期的外乱の
誘発要因を有する場合であっても、その影響を抑制でき
る制御系の構築が可能である。
Further, the transfer function for the filter processing is
Subtract 1 from the transfer function obtained by multiplying the transfer function of the first- or higher-order high-pass filter by the transfer function that reduces the gain of the frequency or frequency band of at least one of the periodic thrust disturbance and power supply noise generated from the target device. It is possible to construct a control system that can suppress the influence of a device that is position-controlled by a linear pulse motor, even if it has a factor that induces a periodic disturbance. .

【0078】また、速度センサを有することによって、
より精度の良い外乱の推定を行なうことができるように
なり、位置制御系の性能が向上する。
Also, by having a speed sensor,
The disturbance can be estimated with higher accuracy, and the performance of the position control system is improved.

【0079】また、位置外乱補償手段を有する制御系を
用いることで、ノイズに強い制御系を構築することが可
能である。
Further, by using the control system having the position disturbance compensating means, it is possible to construct a control system resistant to noise.

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

【図1】本発明の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of the present invention.

【図2】本発明による制御系のブロック線図である。FIG. 2 is a block diagram of a control system according to the present invention.

【図3】周期的外乱を除去する手法を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a method for removing a periodic disturbance.

【図4】本発明による制御系のブロック線図である。FIG. 4 is a block diagram of a control system according to the present invention.

【図5】外乱Dに対する位置yの応答特性(推力外乱補
償手段なし)図である。
FIG. 5 is a view showing a response characteristic of a position y with respect to a disturbance D (without thrust disturbance compensating means).

【図6】外乱Dに対する位置yの応答特性(一次ローパ
スフィルタ使用)図である。
6 is a response characteristic of a position y with respect to a disturbance D (using a primary low-pass filter). FIG.

【図7】外乱Dに対する位置yの応答特性(図4の制御
系使用)図である。
FIG. 7 is a response characteristic diagram of a position y with respect to a disturbance D (using the control system of FIG. 4).

【図8】位置外乱補償手段を用いた制御系の例を示す図
である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a control system using position disturbance compensating means.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…リニアパルスモータ、105…位置センサ、1
10…位置制御手段、120…リニアパルスモータ駆動
手段、130…推力外乱補償手段、131…リニアパル
スモータ推力モデル、132…負荷入力逆モデル、13
3…リニアパルスモータ推力逆モデル、134…フィル
タ。
100 ... Linear pulse motor, 105 ... Position sensor, 1
10 ... Position control means, 120 ... Linear pulse motor drive means, 130 ... Thrust disturbance compensation means, 131 ... Linear pulse motor thrust model, 132 ... Load input inverse model, 13
3 ... Linear pulse motor thrust reverse model, 134 ... Filter.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直線的に移動せしめるべき被駆動体と、前
記被駆動体に連結し移動方向にN,S極が交互に着磁さ
れた板状の永久磁石と、歯を有しコイルを巻かれた固定
子と、前記被駆動体を支承するリニアガイドと、位置セ
ンサとからなる永久磁石型リニアパルスモータと、 前記位置センサによる位置検出値を位置指令値に一致さ
せるようにリニアパルスモータの電流指令値を調節する
位置制御手段と、 前記電流指令値に基づいて前記リニアパルスモータの推
力を制御するリニアパルスモータ駆動手段とを具備して
なるリニアパルスモータの制御手段に於いて、 前記電流指令値と前記位置検出値とを入力し、前記リニ
アパルスモータと該リニアパルスモータの負荷を模擬し
てなるモデルに基づいて推力外乱の推定値を求め、該推
力外乱推定値を打ち消すように前記電流指令値を補正す
る推力外乱補償手段を具備してなるリニアパルスモータ
制御手段。
1. A driven body to be linearly moved, a plate-shaped permanent magnet connected to the driven body and having N and S poles alternately magnetized in the moving direction, and a coil having teeth. A permanent magnet type linear pulse motor including a wound stator, a linear guide that supports the driven body, and a position sensor, and a linear pulse motor that matches a position detection value of the position sensor with a position command value. A linear pulse motor control means for controlling the thrust of the linear pulse motor based on the current command value, and a position control means for adjusting the current command value of the linear pulse motor control means. Inputting a current command value and the position detection value, obtaining an estimated value of thrust disturbance based on a model simulating the linear pulse motor and the load of the linear pulse motor, and estimating the thrust disturbance Linear pulse motor control means comprising comprises a thrust disturbance compensation means for correcting the current command value so as to cancel the.
【請求項2】請求項1において、前記推力外乱補償手段
が、前記電流指令値を入力し、該電流指令値にあらかじ
め設定された推力定数を乗じて前記リニアパルスモータ
の発生推力推定値を求めるリニアパルスモータ推力モデ
ルと、 前記位置検出値を入力し、あらかじめ設定された前記リ
ニアパルスモータの慣性質量を含んでなる負荷入力と位
置との相関関数に基づいて、前記位置検出値に対応する
負荷入力推定値を求める負荷入力逆モデルと、 前記負荷入力推定値と前記リニアパルスモータ発生推力
推定値の差を推力外乱推定値として入力し、該推力外乱
推定値を前記推力定数で除して前記リニアパルスモータ
の電流指令値の補正値を求めるリニアパルスモータ推力
逆モデルと、 該電流指令値の補正値を前記電流指令値から減算する推
力外乱補償手段とを含んでなることを特徴とするリニア
パルスモータ制御手段。
2. The thrust disturbance compensating means according to claim 1, wherein the current command value is input, and the current command value is multiplied by a preset thrust constant to obtain an estimated thrust value of the linear pulse motor. A linear pulse motor thrust model and the position detection value are input, and the load corresponding to the position detection value is set based on a preset correlation function between the load input including the inertial mass of the linear pulse motor and the position. An input load inverse model for obtaining an input estimated value, a difference between the load input estimated value and the linear pulse motor generated thrust estimated value is input as a thrust disturbance estimated value, and the thrust disturbance estimated value is divided by the thrust constant to obtain the A linear pulse motor thrust reverse model for obtaining a correction value of a current command value of a linear pulse motor, and a thrust outside which subtracts the correction value of the current command value from the current command value Linear pulse motor control means, characterized in that it comprises a compensation means.
【請求項3】請求項2において、前記推力外乱補償手段
が、前記リニアパルスモータ推力逆モデルの出力側に設
けられたローパスフィルタを有してなることを特徴とす
るリニアパルスモータ制御手段。
3. The linear pulse motor control means according to claim 2, wherein the thrust disturbance compensating means comprises a low-pass filter provided on the output side of the linear pulse motor thrust inverse model.
【請求項4】リニアパルスモータの位置検出値を位置指
令値に一致させるようにリニアパルスモータの電流指令
値を調節する位置制御手段と、 前記電流指令値に基づいて前記リニアパルスモータの入
力制御量を制御するリニアパルスモータ駆動手段と、 前記電流指令値と前記位置検出値とを入力し、前記リニ
アパルスモータと該リニアパルスモータの負荷を模擬し
てなるモデルとに基づいて推力外乱の推定値を求め、該
推力外乱推定値を打ち消すように前記電流指令値の補正
値を求め、該補正値をフィルタ処理した値により前記電
流指令値を補正する推力外乱補償手段とを具備してなる
リニアパルスモータ制御手段を有する情報記録装置に於
いて、 前記フィルタ処理にかかる伝達関数が、一次以上のハイ
パスフィルタの伝達関数に、前記情報記録装置より発生
する周期的推力外乱と電源ノイズの少なくとも一方の周
波数または周波数帯域のゲインを小さくする伝達関数を
乗じて得られる伝達関数を1から減じた関数に設定され
てなることを特徴とするリニアパルスモータ制御手段。
4. Position control means for adjusting the current command value of the linear pulse motor so that the position detection value of the linear pulse motor matches the position command value, and input control of the linear pulse motor based on the current command value. Estimation of thrust disturbance based on a linear pulse motor drive means for controlling the amount, a model obtained by inputting the current command value and the position detection value, and simulating the load of the linear pulse motor and the linear pulse motor A linear value comprising a thrust disturbance compensating means for obtaining a value, obtaining a correction value for the current command value so as to cancel the thrust disturbance estimated value, and correcting the current command value with a value obtained by filtering the correction value. In an information recording device having a pulse motor control means, the transfer function related to the filter processing is the transfer function of a high-pass filter of a first order or higher, It is characterized in that the transfer function obtained by multiplying the transfer function for reducing the gain of the frequency or frequency band of at least one of the periodic thrust disturbance generated by the recording device and the power supply noise is set to a function obtained by subtracting 1 from the transfer function. Linear pulse motor control means.
【請求項5】請求項1において、速度センサを有し、前
記電流指令値と前記速度検出値とを入力し、前記リニア
パルスモータと該リニアパルスモータの負荷を模擬して
なるモデルに基づいて推力外乱の推定値を求め、該外乱
推定値を打ち消すように前記電流指令値を補正する推力
外乱補償手段を具備してなるリニアパルスモータ制御手
段。
5. A model according to claim 1, which has a speed sensor, inputs the current command value and the speed detection value, and simulates the linear pulse motor and a load of the linear pulse motor. Linear pulse motor control means comprising a thrust disturbance compensating means for obtaining an estimated value of the thrust disturbance and correcting the current command value so as to cancel the estimated disturbance value.
【請求項6】請求項5において、前記推力外乱補償手段
が、前記電流指令値を入力し、該電流指令値にあらかじ
め設定された推力定数を乗じて前記リニアパルスモータ
の発生推力推定値を求めるリニアパルスモータ推力モデ
ルと、 前記速度検出値を入力し、あらかじめ設定された前記リ
ニアパルスモータの慣性質量を含んでなる負荷入力と速
度との相関関数に基づいて、前記速度検出値に対応する
負荷入力推定値を求める負荷入力逆モデルと、 前記負荷入力推定値と前記リニアパルスモータ発生推力
推定値の差を推力外乱推定値として入力し、該推力外乱
推定値を前記推力定数で除して前記リニアパルスモータ
の電流指令値の補正値を求めるリニアパルスモータ推力
逆モデルと、 該電流指令値の補正値を前記電流指令値に加算する推力
外乱補償手段とを含んでなることを特徴とするリニアパ
ルスモータ制御手段。
6. The thrust disturbance compensating means according to claim 5, wherein the current command value is input, and the current command value is multiplied by a preset thrust constant to obtain an estimated thrust value of the linear pulse motor. A linear pulse motor thrust model and the speed detection value are input, and based on a correlation function between the load input and the speed including the preset inertia mass of the linear pulse motor, the load corresponding to the speed detection value. An input load inverse model for obtaining an input estimated value, a difference between the load input estimated value and the linear pulse motor generated thrust estimated value is input as a thrust disturbance estimated value, and the thrust disturbance estimated value is divided by the thrust constant to obtain the Linear pulse motor thrust reverse model for obtaining correction value of current command value of linear pulse motor and thrust disturbance for adding correction value of current command value to the current command value Linear pulse motor control means, characterized in that it comprises a amortization means.
【請求項7】請求項6において、前記推力外乱補償手段
が、前記リニアパルスモータ推力逆モデルの出力側に設
けられたローパスフィルタを有してなることを特徴とす
るリニアパルスモータ制御手段。
7. The linear pulse motor control means according to claim 6, wherein the thrust disturbance compensating means has a low-pass filter provided on the output side of the linear pulse motor thrust inverse model.
【請求項8】請求項4において、速度センサを具備し、
前記電流指令値と前記速度検出値とを入力し、前記リニ
アパルスモータと該リニアパルスモータの負荷を模擬し
てなるモデルに基づいて推力外乱の推定値を求め、該推
力外乱推定値を打ち消すように前記電流指令値の補正値
を求め、該補正値をフィルタ処理した値により前記電流
指令値を補正する推力外乱補償手段とを具備してなるリ
ニアパルスモータ制御手段を有する情報記録装置に於い
て、 前記フィルタ処理にかかる伝達関数が、一次以上のハイ
パスフィルタの伝達関数に、前記情報記録装置より発生
する周期的推力外乱と電源ノイズの少なくとも一方の周
波数または周波数帯域のゲインを小さくする伝達関数を
乗じて得られる伝達関数を1から減じた関数に設定され
てなることを特徴とするリニアパルスモータ制御手段。
8. The speed sensor according to claim 4, further comprising:
Input the current command value and the speed detection value, obtain an estimated value of thrust disturbance based on a model simulating the linear pulse motor and the load of the linear pulse motor, and cancel the estimated thrust disturbance value. In the information recording apparatus having linear pulse motor control means, which comprises a thrust disturbance compensating means for obtaining a correction value of the current command value and correcting the current command value with a value obtained by filtering the correction value. The transfer function of the filtering is a transfer function of a high-pass filter of a first order or higher, and a transfer function that reduces the gain of at least one of frequency and frequency band of periodic thrust disturbance and power source noise generated by the information recording device. Linear pulse motor control means characterized in that the transfer function obtained by multiplication is set to a function obtained by subtracting 1 from the transfer function.
【請求項9】直線的に移動せしめるべき被駆動体と、前
記被駆動体に連結し移動方向にN,S極が交互に着磁さ
れた板状の永久磁石と、歯を有しコイルを巻かれた固定
子と、前記被駆動体を支承するリニアガイドと、位置セ
ンサとからなる永久磁石型リニアパルスモータと、 前記位置センサによる位置検出値を位置指令値に一致さ
せるようにリニアパルスモータの電流指令値を調節する
位置制御手段と、 前記位置指令値に基づいて前記リニアパルスモータの推
力を制御するリニアパルスモータ駆動手段とを具備して
なるリニアパルスモータの制御手段に於いて、 前記位置指令値と前記位置検出値とを入力し、前記位置
制御手段の伝達関数と、前記リニアパルスモータと該リ
ニアパルスモータの負荷を模擬してなるモデルとに基づ
いて推力外乱、または位置外乱の推定値を求め、該外乱
推定値、もしくは位置外乱推定値を打ち消すように前記
位置指令値を補正する推力外乱補償手段、または位置外
乱補償手段の少なくとも一方を具備してなるリニアパル
スモータ制御手段。
9. A driven body to be linearly moved, a plate-shaped permanent magnet connected to the driven body and having N and S poles alternately magnetized in the moving direction, and a coil having teeth. A permanent magnet linear pulse motor including a wound stator, a linear guide that supports the driven body, and a position sensor, and a linear pulse motor that matches a position detection value of the position sensor with a position command value. A linear pulse motor control means for controlling the thrust of the linear pulse motor based on the position command value, and a position control means for adjusting the current command value of the linear pulse motor control means. The position command value and the position detection value are input, and the thrust force is calculated based on the transfer function of the position control means, the linear pulse motor and a model simulating the load of the linear pulse motor. , Or a linear disturbance comprising at least one of a thrust disturbance compensating means for obtaining an estimated value of the position disturbance, and correcting the position command value so as to cancel the estimated disturbance value or the position disturbance estimated value, or a position disturbance compensating means. Pulse motor control means.
【請求項10】請求項9において、前記推力外乱補償手
段が、前記位置指令値を入力し、該位置指令値に、前記
位置制御手段の伝達関数と、あらかじめ設定された推力
定数と、あらかじめ設定された前記リニアパルスモータ
の慣性質量を含んでなる負荷を乗じて、2回積分を行な
って、位置推定値を出力する位置オブザーバと、 前記位置検出値から前記位置推定値を減算することで位
置外乱推定値を求める位置外乱推定手段と、 前記位置外乱推定値を該位置指令値の補正値として前記
位置指令値から減算する推力外乱補償手段を有すること
を特徴とするリニアパルスモータ制御手段。
10. The thrust disturbance compensating means according to claim 9, wherein the position command value is input, and the position command value is preset with a transfer function of the position control means and a preset thrust constant. The position observer for multiplying the load including the inertial mass of the linear pulse motor, performing the integration twice, and outputting the position estimation value, and the position estimation value by subtracting the position estimation value from the position detection value. A linear pulse motor control means comprising: a position disturbance estimation means for obtaining a disturbance estimation value; and a thrust disturbance compensation means for subtracting the position disturbance estimation value from the position command value as a correction value of the position command value.
【請求項11】請求項10において、前記位置外乱補償
手段内部において、前記位置外乱推定手段の出力側に、
ローパスフィルタを有することを特徴とするリニアパル
スモータ制御手段。
11. The position disturbance compensating means according to claim 10, wherein the output side of the position disturbance estimating means comprises:
A linear pulse motor control means having a low-pass filter.
【請求項12】リニアパルスモータの位置検出値を位置
指令値に一致させるようにリニアパルスモータの電流指
令値を調節する位置制御手段と、 前記電流指令値に基づいて前記リニアパルスモータの入
力制御量を制御するリニアパルスモータ駆動手段と、 前記位置指令値と前記位置検出値とを入力し、前記位置
制御手段の伝達関数と、前記リニアパルスモータと該リ
ニアパルスモータの負荷を模擬してなるモデルとに基づ
いて推力外乱、または位置外乱の推定値を求め、該推力
外乱推定値、もしくは位置外乱推定値を打ち消すように
前記位置指令値の補正値を求め、該補正値をフィルタ処
理した値により前記位置指令値を補正する推力外乱補償
手段とを具備してなるリニアパルスモータ制御手段を有
する情報記録装置に於いて、前記フィルタ処理にかかる
伝達関数が、一次以上のハイパスフィルタの伝達関数
に、前記情報記録装置より発生する周期的推力外乱と電
源ノイズの少なくとも一方の周波数または周波数帯域の
ゲインを小さくする伝達関数を乗じて得られる伝達関数
を1から減じた関数に設定されてなることを特徴とする
リニアパルスモータ制御手段。
12. Position control means for adjusting a current command value of the linear pulse motor so as to match a position detection value of the linear pulse motor with a position command value, and input control of the linear pulse motor based on the current command value. A linear pulse motor drive means for controlling the amount, the position command value and the position detection value are input, and the transfer function of the position control means, the linear pulse motor and the load of the linear pulse motor are simulated. A thrust disturbance or an estimated value of the position disturbance is obtained based on the model, the thrust disturbance estimated value, or the correction value of the position command value is calculated so as to cancel the estimated position disturbance value, and the correction value is filtered. In the information recording apparatus having the linear pulse motor control means including the thrust disturbance compensating means for correcting the position command value by The transfer function related to the processing is obtained by multiplying the transfer function of a high-pass filter of first order or more by a transfer function that reduces the gain of at least one of the frequency and the frequency band of the periodic thrust disturbance and power source noise generated by the information recording device. A linear pulse motor control means, wherein the transfer function is set to a function obtained by subtracting 1 from the transfer function.
【請求項13】請求項4,請求項8、または請求項12
において、前記電流指令値の補正値をD1とし、D1に
一次以上のハイパスフィルタ処理して得られる信号をD
2とし、D2にある一定時間lだけ遅延させる無駄時間
要素を通して得られる信号をD3とし、D2とD3とを
加算して得られる信号をD4とし、D4に0.5 を乗じ
て得られる信号をD5とし、D1からD5を減じて得ら
れる信号をD6とし、D6にローパスフィルタ処理して
得られる信号をD7としたとき、D7を前記電流指令値
から減算することにより該電流指令値を補正する推力外
乱補償手段とを具備してなるリニアパルスモータ制御手
段。
13. The method according to claim 4, claim 8, or claim 12.
, The correction value of the current command value is set to D1, and a signal obtained by performing a high-pass filter process of a first order or higher on D1 is set to D1.
2 and D2 is a signal obtained through a dead time element that is delayed by a certain time l in D2, D4 is a signal obtained by adding D2 and D3, and a signal obtained by multiplying D4 by 0.5 is When D5 is set, a signal obtained by subtracting D5 from D1 is set as D6, and a signal obtained by low-pass filtering D6 is set as D7, the current command value is corrected by subtracting D7 from the current command value. Linear pulse motor control means comprising thrust disturbance compensation means.
【請求項14】請求項13において、情報記録装置の発
生する特定周波数の外乱の周期をTとしたとき、前記無
駄時間要素の時間遅延量lをT/2に設定したことを特
徴とするリニアパルスモータ制御手段。
14. A linear circuit according to claim 13, wherein the time delay amount l of the dead time element is set to T / 2, where T is the period of the disturbance of the specific frequency generated by the information recording apparatus. Pulse motor control means.
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