JPH07322664A - Controller for electric motor - Google Patents

Controller for electric motor

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JPH07322664A
JPH07322664A JP6113251A JP11325194A JPH07322664A JP H07322664 A JPH07322664 A JP H07322664A JP 6113251 A JP6113251 A JP 6113251A JP 11325194 A JP11325194 A JP 11325194A JP H07322664 A JPH07322664 A JP H07322664A
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JP
Japan
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value
calculator
gain
multiplier
rotation speed
Prior art date
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JP6113251A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Aihara
隆司 藍原
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a controller for electric motor Mich can attain fast response speed and stable control over the whole range of rotational speed at the time of controlling the rotating position and rotational speed of an electric motor. CONSTITUTION:This controller 20 is provided with the first addition operating device 21, a position gain operating device 21, the first gain regulating device 23, the second addition operating device 24, a speed gain operating device 25, a torque control means 9, a speed operating device 3, and a position operating device 4. By the detecting signals of a pulse encoder 2 mechanically-connected with an electric motor 1, the rotating position and the rotational speed of the electric motor 1 are controlled, and the first gain regulating device 23 decreases the gain of the position gain operating device 21 and the speed gain operating device 25 in the low rotational speed range of the electric motor 1, and increases gain in the medium and high rotational speed ranges.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、各種の産業機械の駆
動源として使用される、電動機の回転位置および回転速
度の制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a controller for controlling the rotational position and rotational speed of an electric motor used as a drive source for various industrial machines.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6に従来の電動機の制御装置のブロッ
ク図を示す。図6において、電動機1にはパルスエンコ
ーダ2が機械的に結合され、パルスエンコーダ2の出力
パルス周波数から速度演算器3により電動機1の回転速
度検出値を検出している。また、パルスエンコーダ2の
出力パルスを位置演算器4で積算することで電動機1の
回転位置検出値を算出している。外部より設定される回
転位置指令値と前記回転位置検出値との差を加算器5で
得て、加算器5の出力を位置ゲイン演算器6で所望の定
数を乗算して回転速度指令値として出力する。前記回転
速度指令値と回転速度検出値との差を加算器7で得て、
加算器7の出力を速度ゲイン演算器8で所望の定数を乗
算してトルク指令値として出力する。速度ゲイン演算器
8のトルク指令値に従って、電流調節器、電力変換器な
どから構成されるトルク制御手段9が電動機1の発生ト
ルクを制御する。
2. Description of the Related Art FIG. 6 shows a block diagram of a conventional motor control device. In FIG. 6, the pulse encoder 2 is mechanically coupled to the electric motor 1, and the rotational speed detection value of the electric motor 1 is detected by the speed calculator 3 from the output pulse frequency of the pulse encoder 2. Further, the rotational position detection value of the electric motor 1 is calculated by integrating the output pulses of the pulse encoder 2 by the position calculator 4. The difference between the rotation position command value set from the outside and the rotation position detection value is obtained by the adder 5, and the output of the adder 5 is multiplied by a desired constant by the position gain calculator 6 to obtain a rotation speed command value. Output. The difference between the rotation speed command value and the rotation speed detection value is obtained by the adder 7,
The speed gain calculator 8 multiplies the output of the adder 7 by a desired constant and outputs the result as a torque command value. In accordance with the torque command value of the speed gain calculator 8, the torque control means 9 including a current regulator and a power converter controls the torque generated by the electric motor 1.

【0003】制御装置10は、上述のように、電動機1
のトルク制御手段9によるトルク制御ループと、加算器
7,速度ゲイン演算器8,速度演算器3による回転速度
制御ループとをマイナーループとして構成し、加算器
5,位置ゲイン演算器6,位置演算器4とによる回転位
置制御ループを構成している。また、制御装置10にお
いて、電動機1の回転速度を検出するためにパルスエン
コーダ2を用いると、原理的に電動機1の回転速度がゼ
ロ速度近傍における回転速度の検出ができないという問
題があり、この問題点を解決するために、パルスエンコ
ーダ2による電動機1の回転速度検出方法として、例え
ば、特開平3−48162号公報に開示されているよう
な、電動機1の回転速度が低速度と、それ以上の速度
(以下では中・高速度と称する)とで回転速度検出方法
を切り換える方法を速度演算器3が採用している。
The control unit 10 controls the electric motor 1 as described above.
The torque control loop by the torque control means 9 and the rotation speed control loop by the adder 7, the speed gain calculator 8, and the speed calculator 3 are configured as a minor loop, and the adder 5, the position gain calculator 6, and the position calculation are performed. And a rotary position control loop with the device 4. Further, when the pulse encoder 2 is used to detect the rotation speed of the electric motor 1 in the control device 10, there is a problem in principle that the rotation speed of the electric motor 1 cannot be detected in the vicinity of zero speed. In order to solve the problem, as a method for detecting the rotation speed of the electric motor 1 by the pulse encoder 2, for example, the rotation speed of the electric motor 1 is low and higher than that disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-48162. The speed calculator 3 employs a method of switching the rotation speed detection method depending on the speed (hereinafter, referred to as medium / high speed).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の制御装置
では、電動機の回転速度が中・高速度では応答速度が速
く、且つ高精度の回転速度制御が可能であるが、低速度
時にも先述の回転速度制御ループの応答速度を速くする
ために、速度ゲイン演算器のゲインを前記中・高速度と
同じゲインとしているので、低精度の回転速度とした回
転速度制御と成らざるを得ないという問題があった。
In the above-mentioned conventional control device, the response speed is fast when the rotation speed of the electric motor is medium or high, and the rotation speed can be controlled with high accuracy, but the above-mentioned control is performed even when the rotation speed is low. In order to increase the response speed of the rotation speed control loop, the gain of the speed gain calculator is set to the same gain as the above-mentioned middle / high speed, so that the rotation speed control with low accuracy must be performed. There was a problem.

【0005】また、パルスエンコーダは出力パルスの±
1パルス間の回転位置検出ができないため、回転位置制
御ループの回転位置制御偏差が±1パルス以内の間で、
先述の回転位置制御ループが振動現象を発生する可能性
があり、電動機の停止時および低速時にパルスエンコー
ダの検出粗さに起因する前記振動現象が発生し易い。こ
の振動現象を抑制するために、従来の制御装置では位置
ゲイン演算器および速度ゲイン演算器のゲインを小さく
せざるを得ず、このため制御装置は電動機の回転速度の
全領域で応答速度が遅くなってしまうという問題があっ
た。
In addition, the pulse encoder uses ± of output pulses.
Since the rotational position cannot be detected during one pulse, the rotational position control deviation of the rotational position control loop is within ± 1 pulse.
The rotational position control loop described above may cause a vibration phenomenon, and the vibration phenomenon due to the detection roughness of the pulse encoder is likely to occur when the electric motor is stopped and at a low speed. In order to suppress this vibration phenomenon, in the conventional control device, the gains of the position gain calculator and the speed gain calculator have to be reduced, and therefore, the control device has a slow response speed in the entire range of the rotation speed of the electric motor. There was a problem of becoming.

【0006】この発明の目的は、上記問題点を解決し、
応答速度を損なわず、安定な制御をする電動機の制御装
置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems,
An object of the present invention is to provide a control device for an electric motor, which does not impair the response speed and performs stable control.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】電動機と該電動機に機械
的に結合されたパルスエンコーダとにより該電動機の回
転位置と回転速度とを制御する電動機の制御装置におい
て、この第1の発明では、前記パルスエンコーダの出力
パルスを積算して回転位置検出値として出力する位置演
算器と、前記回転位置検出値と予め設定された回転位置
指令値との差を演算する第1加算演算器と、該第1加算
演算器出力に予め調整された乗数値を乗算して回転速度
指令値として出力する位置ゲイン演算器と、前記パルス
エンコーダの出力パルス周波数から演算して回転速度検
出値として出力する速度演算器と、前記回転速度指令値
と回転速度検出値との差を演算する第2加算演算器と、
該第2加算演算器出力に予め調整される乗数値を乗算し
てトルク指令値として出力する速度ゲイン演算器と、前
記トルク指令値に従って前記電動機の発生トルクを制御
するトルク制御手段と、前記位置ゲイン演算器の乗数値
および速度ゲイン演算器の乗数値のそれぞれを、前記回
転速度検出値の絶対値が予め定めたレベル未満のときは
前記乗数値を小さい値に、該レベル以上のときは前記乗
数値を大きい値に調整する第1ゲイン調整器とを備え、
また、第2の発明では、前記第1の発明と同様の位置演
算器と、第1加算演算器と、位置ゲイン演算器と、速度
演算器と、第2加算演算器と、速度ゲイン演算器と、ト
ルク制御手段とを備え、さらに、前記回転位置指令値を
微分演算する微分演算器と、前記位置ゲイン演算器の乗
数値および速度ゲイン演算器の乗数値のそれぞれを、前
記微分演算器の出力の絶対値が予め定めたレベル未満の
ときは前記乗数値を小さい値に、該レベル以上のときは
前記乗数値を大きい値に調整する第2ゲイン調整器とを
備える。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electric motor control device for controlling a rotational position and a rotational speed of the electric motor by an electric motor and a pulse encoder mechanically coupled to the electric motor. A position calculator that integrates the output pulses of the pulse encoder and outputs as a rotation position detection value; a first addition calculator that calculates the difference between the rotation position detection value and a preset rotation position command value; A position gain calculator that multiplies the output of the 1 addition calculator by a preliminarily adjusted multiplier value and outputs the value as a rotation speed command value, and a speed calculator that calculates from the output pulse frequency of the pulse encoder and outputs the rotation speed detection value. And a second addition calculator for calculating the difference between the rotation speed command value and the rotation speed detection value,
A speed gain calculator that multiplies the output of the second addition calculator by a multiplier value that is adjusted in advance and outputs it as a torque command value; torque control means that controls the torque generated by the electric motor according to the torque command value; and the position. Each of the multiplier value of the gain calculator and the multiplier value of the speed gain calculator is set to a small value when the absolute value of the rotation speed detection value is less than a predetermined level, and when the absolute value of the rotation speed detection value is equal to or higher than the level, A first gain adjuster for adjusting the multiplier value to a large value,
Further, in the second invention, the same position arithmetic unit, the first addition arithmetic unit, the position gain arithmetic unit, the speed arithmetic unit, the second addition arithmetic unit, and the speed gain arithmetic unit as those of the first invention are provided. And a torque control means, and further, a differential calculator for differentially calculating the rotational position command value, and a multiplier value of the position gain calculator and a multiplier value of the speed gain calculator, respectively. A second gain adjuster is provided for adjusting the multiplier value to a small value when the absolute value of the output is below a predetermined level, and for adjusting the multiplier value to a large value when the absolute value of the output is above the level.

【0008】第3の発明では、電動機と該電動機に機械
的に結合されたパルスエンコーダとにより該電動機の回
転速度を制御する電動機の制御装置において、前記パル
スエンコーダの出力パルス周波数から演算して回転速度
検出値として出力する速度演算器と、前記回転速度検出
値と予め設定された回転速度指令値との差を演算する第
2加算演算器と、該第2加算演算器出力に予め調整され
た乗数値を乗算してトルク指令値として出力する速度ゲ
イン演算器と、前記トルク指令値に従って前記電動機の
発生トルクを制御するトルク制御手段と、前記速度ゲイ
ン演算器の乗数値を、前記回転速度指令値の絶対値が予
め定めたレベル未満のときは前記乗数値を小さい値に、
該レベル以上のときは前記乗数値を大きい値に調整する
第3ゲイン調整器とを備える。
According to a third aspect of the invention, in a motor control device for controlling the rotational speed of the electric motor by means of the electric motor and a pulse encoder mechanically coupled to the electric motor, a rotation is calculated from the output pulse frequency of the pulse encoder. A speed calculator that outputs a speed detection value, a second addition calculator that calculates the difference between the rotation speed detection value and a preset rotation speed command value, and a second addition calculator that is adjusted in advance to the output A speed gain calculator that multiplies a multiplier value and outputs it as a torque command value, a torque control unit that controls the torque generated by the electric motor according to the torque command value, and a multiplier value of the speed gain calculator that is the rotation speed command. When the absolute value of the value is less than a predetermined level, the multiplier value is set to a small value,
And a third gain adjuster for adjusting the multiplier value to a large value when the level is equal to or higher than the level.

【0009】また、第4の発明では、前記第1乃至第3
の発明のいずれかに記載された電動機の制御装置におい
て、前記第1または第2または第3ゲイン調整器は、前
記絶対値が予め定めたレベル未満のときは前記乗数値を
小さい値に、該レベル以上のときは前記乗数値を該小さ
い値から予め定めた乗数値に達するまで、該絶対値の大
きさに比例して大きな値に調整することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the invention, the first to third aspects are
In the electric motor controller according to any one of the inventions, the first, second, or third gain adjuster sets the multiplier value to a small value when the absolute value is less than a predetermined level. When the level is equal to or higher than the level, the multiplier value is adjusted to a large value in proportion to the magnitude of the absolute value until the multiplier value reaches a predetermined multiplier value.

【0010】さらに、第5の発明では、前記第1乃至第
4の発明のいずれかに記載された電動機の制御装置にお
いて、前記第1または第2または第3ゲイン調整器の出
力部に低域通過フィルタ特性を持たせたことを特徴とす
る。
Further, in a fifth aspect of the present invention, in the motor control device according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, a low range is provided at the output section of the first, second or third gain adjuster. It is characterized by having a pass filter characteristic.

【0011】[0011]

【作用】この発明は、第1または第2または第3ゲイン
調節器が位置ゲイン演算器の乗数値または速度ゲイン演
算器の乗数値のそれぞれを、回転速度検出値または微分
演算器または回転速度指令値の出力の絶対値が所定のレ
ベル未満のときは前記乗数値を小さい値にして先述の振
動現象を抑制し、該レベル以上のときは前記乗数値を大
きい値にして制御動作の高速応答を得ることを共通の作
用としている。
According to the present invention, the first, second, or third gain adjuster changes the multiplier value of the position gain calculator or the multiplier value of the speed gain calculator to the rotation speed detection value, the derivative calculator, or the rotation speed command, respectively. When the absolute value of the output of the value is less than a predetermined level, the multiplier value is set to a small value to suppress the vibration phenomenon described above, and when the absolute value is more than the level, the multiplier value is set to a large value to provide a high-speed control operation response. The common action is to obtain.

【0012】第2,第3の発明は、上記作用を行わせる
際に、電動機の負荷機械に共振点があると電動機が減速
停止時に回転速度に振動現象を起こすことがあり、その
結果、第1の発明の前記第1ゲイン調整器の出力が振ら
れ、制御系が不安定になることがあり、このような場合
は回転位置指令値を微分演算する前記微分演算器による
構成、または速度指令値による構成にすることで第2ま
たは第3ゲイン調節器の出力を安定にさせ、前記振動現
象を抑制することができる。
In the second and third inventions, when the above-mentioned action is performed, if the load machine of the electric motor has a resonance point, a vibration phenomenon may occur in the rotation speed when the electric motor decelerates and stops. The output of the first gain adjuster of the invention of claim 1 may be shaken, and the control system may become unstable. In such a case, the configuration by the differential calculator for differentially calculating the rotational position command value, or the speed command With the configuration based on the value, the output of the second or third gain adjuster can be stabilized and the vibration phenomenon can be suppressed.

【0013】また、第4の発明においては、前記第1ま
たは第2または第3ゲイン調整器は、前記絶対値が所定
のレベル未満のときは前記乗数値を小さい値に、該レベ
ル以上のときは前記乗数値を該小さい値から予め定めた
乗数値に達するまで、該絶対値の大きさに比例して大き
な値に調整することで、前記乗数値が急激に変化するの
を抑制して、電動機の制御装置が滑らかな切り換わりで
制御動作をするように作用する。
In the fourth invention, the first, second or third gain adjuster sets the multiplier value to a small value when the absolute value is less than a predetermined level, and when the absolute value is equal to or higher than the level. Is adjusted to a large value in proportion to the magnitude of the absolute value until the multiplier value reaches a predetermined multiplier value from the small value, thereby suppressing abrupt change of the multiplier value, The control device of the electric motor acts so as to perform control operation with smooth switching.

【0014】さらに、第5の発明においては、前記第1
または第2または第3ゲイン調節器の出力部に持たせた
低域通過フィルタ特性により該第1または第2または第
3ゲイン調節器の出力動作波形の立ち上がり、立ち下が
りに時間遅れがでることを利用し、特に電動機が停止直
後の乗数値を、前記時間遅れの間だけ大きい値のままに
して、制御動作の目標値への収束時間を短縮するように
作用をする。
Further, in the fifth invention, the first
Alternatively, there may be a time delay between the rising and falling of the output operation waveform of the first, second, or third gain controller due to the low-pass filter characteristic provided in the output section of the second or third gain controller. Utilizing this, in particular, the multiplier value immediately after the electric motor is stopped is kept at a large value only during the time delay to act to shorten the convergence time of the control operation to the target value.

【0015】[0015]

【実施例】図1に、この発明の第1の実施例の電動機の
制御装置のブロック図を示す。図1において、電動機1
にはパルスエンコーダ2が機械的に結合され、パルスエ
ンコーダ2の出力パルス周波数から速度演算器3により
電動機1の回転速度検出値を演算している。また、パル
スエンコーダ2の出力パルスを位置演算器4で積算する
ことで電動機1の回転位置検出値を演算している。外部
より設定される回転位置指令値と前記回転位置検出値と
の差を第1加算演算器21で得て、第1加算演算器21
の出力を位置ゲイン演算器22で第1ゲイン調整器23
で調整された乗算値を乗算して回転速度指令値として出
力する。前記回転速度指令値と回転速度検出値との差を
第2加算演算器24で得て、第2加算演算器24の出力
を速度ゲイン演算器25で第1ゲイン調整器23で調整
された乗算値を乗算してトルク指令値として出力する。
速度ゲイン演算器25の出力のトルク指令値に従って、
電流調節器、電力変換器などから構成されるトルク制御
手段9が電動機1の発生トルクを制御する。
1 is a block diagram of an electric motor controller according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the electric motor 1
The pulse encoder 2 is mechanically coupled to the pulse encoder 2 and the rotational speed detection value of the electric motor 1 is calculated by the speed calculator 3 from the output pulse frequency of the pulse encoder 2. Further, the rotational position detection value of the electric motor 1 is calculated by integrating the output pulses of the pulse encoder 2 by the position calculator 4. The difference between the rotational position command value set from the outside and the rotational position detection value is obtained by the first addition arithmetic unit 21 to obtain the first addition arithmetic unit 21.
Is output to the first gain adjuster 23 by the position gain calculator 22.
The product is multiplied by the multiplication value adjusted in step S4 and output as a rotation speed command value. The difference between the rotation speed command value and the rotation speed detection value is obtained by the second addition calculator 24, and the output of the second addition calculator 24 is multiplied by the speed gain calculator 25 by the first gain adjuster 23. The value is multiplied and output as a torque command value.
According to the torque command value of the output of the speed gain calculator 25,
A torque control unit 9 including a current regulator and a power converter controls the torque generated by the electric motor 1.

【0016】制御装置20において第1ゲイン調節器2
3は、図2の機能ブロック図に示す如く、位置ゲイン演
算器22の乗数値と速度ゲイン演算器25の乗数値のそ
れぞれを、回転速度検出値の出力の絶対値の大きさに応
じて、該絶対値が低レベル(例えば電動機1の回転速度
が10r/min未満)のときは前記乗数値を小さい値
にして先述の振動現象を抑制し、高レベル(例えば電動
機1の回転速度が50r/min以上)のときは前記乗
数値を大きい値にして制御動作の高速応答を得るように
し、前記低レベルと高レベル(例えば電動機1の回転速
度が10r/min〜50r/min)の間は該絶対値
の大きさに比例して前記乗数値を前記高レベルの前記乗
数値まで大きくして、制御装置20が滑らかな切り換わ
りで制御動作をさせている。
The first gain adjuster 2 in the controller 20
As shown in the functional block diagram of FIG. 2, 3 indicates the multiplier value of the position gain calculator 22 and the multiplier value of the speed gain calculator 25 according to the magnitude of the absolute value of the output of the rotation speed detection value. When the absolute value is at a low level (for example, the rotation speed of the electric motor 1 is less than 10 r / min), the multiplier value is set to a small value to suppress the vibration phenomenon described above, and at a high level (for example, the rotation speed of the electric motor 1 is 50 r / min). (min or more), the multiplier value is set to a large value so as to obtain a high-speed response of the control operation. The multiplier value is increased to the high-level multiplier value in proportion to the magnitude of the absolute value, and the control device 20 performs the control operation with smooth switching.

【0017】なお、図1に示した第1の実施例における
位置ゲイン演算器22の乗数値と速度ゲイン演算器25
の乗数値の前記小さい値と前記大きい値とは、図示して
いない電動機1の負荷により、その都度、調整され、決
定される値である。上述の実施例に示した第1ゲイン調
整器23の出力部に、図3の機能ブロック図に示す、低
域通過フィルタ特性を持たせることにより出力動作波形
の立ち上がり、立ち下がりに時間遅れがでることを利用
し、特に電動機1が停止直後の乗数値を、前記時間遅れ
の間だけ大きい値のままにして、制御動作の目標値への
収束時間を短縮するようにしている。
The multiplier value of the position gain calculator 22 and the velocity gain calculator 25 in the first embodiment shown in FIG.
The small value and the large value of the multiplier value are values that are adjusted and determined each time by the load of the electric motor 1 (not shown). By providing the output section of the first gain adjuster 23 shown in the above-described embodiment with the low-pass filter characteristic shown in the functional block diagram of FIG. 3, there is a time delay in the rise and fall of the output operation waveform. By taking advantage of this, particularly, the multiplier value immediately after the motor 1 is stopped is kept to a large value only during the time delay, so that the convergence time of the control operation to the target value is shortened.

【0018】図4に、この発明の第2の実施例の電動機
の制御装置のブロック図を示す。以下の説明において、
図1と同一機能を有する部材には、同一符号を付して説
明を省略し、図1とは異なる機能の部材を中心に説明す
る。即ち、図4において、制御装置30内には回転位置
指令値を微分演算する微分演算器31と第2ゲイン調節
器32とを備え、第2ゲイン調節器32は、図2の機能
ブロック図に示すのと同様に、位置ゲイン演算器22の
乗数値と速度ゲイン演算器25の乗数値のそれぞれを、
微分演算器31の出力の絶対値が低レベルのときは前記
乗数値を小さい値にして先述の振動現象を抑制し、高レ
ベルのときは前記乗数値を大きい値にして制御動作の高
速応答を得るようにし、前記低レベルと高レベルの間は
該絶対値の大きさに比例して前記乗数値を前記高レベル
の値まで大きくして、制御装置30が滑らかな切り換わ
りで制御動作をさせている。
FIG. 4 shows a block diagram of a motor control device according to a second embodiment of the present invention. In the following explanation,
Members having the same functions as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and members having different functions from those in FIG. 1 will be mainly described. That is, in FIG. 4, the control device 30 includes a differential calculator 31 for differentially calculating the rotational position command value and a second gain adjuster 32, and the second gain adjuster 32 is shown in the functional block diagram of FIG. In the same manner as shown, each of the multiplier value of the position gain calculator 22 and the multiplier value of the velocity gain calculator 25 is
When the absolute value of the output of the differential calculator 31 is at a low level, the multiplier value is set to a small value to suppress the above-mentioned vibration phenomenon, and when it is at a high level, the multiplier value is set to a large value to provide a high-speed control operation response. Therefore, between the low level and the high level, the multiplier value is increased to the value of the high level in proportion to the magnitude of the absolute value so that the control device 30 performs the control operation with smooth switching. ing.

【0019】なお、図4に示した第2の実施例における
位置ゲイン演算器22の乗数値と速度ゲイン演算器25
の乗数値の前記小さい値と前記大きい値とは、図示して
いない電動機1の負荷により、その都度、調整され、決
定される値である。図5に、この発明の第3の実施例の
電動機の制御装置のブロック図を示す。図5において、
制御装置40は図1、図3とは異なって電動機1の回転
速度制御のみを行う構成であり、第3ゲイン調節器41
は、図2の機能ブロック図に示すのと同様に、速度ゲイ
ン演算器25の乗数値を、回転速度指令値の出力の絶対
値が低レベルのときは前記乗数値を小さい値にして先述
の振動現象を抑制し、高レベルのときは前記乗数値を大
きい値にして制御動作の高速応答を得るようにし、前記
低レベルと高レベルの間は該絶対値の大きさに比例して
前記乗数値を前記高レベルの値まで大きくして、制御装
置40が滑らかな切り換わりで制御動作をさせている。
The multiplier value of the position gain calculator 22 and the speed gain calculator 25 in the second embodiment shown in FIG.
The small value and the large value of the multiplier value are values that are adjusted and determined each time by the load of the electric motor 1 (not shown). FIG. 5 shows a block diagram of an electric motor control device according to a third embodiment of the present invention. In FIG.
Unlike the control device 40 shown in FIGS. 1 and 3, the control device 40 is configured to control only the rotation speed of the electric motor 1, and has a third gain adjuster 41.
In the same manner as shown in the functional block diagram of FIG. 2, the multiplier value of the speed gain calculator 25 is set to a small value when the absolute value of the output of the rotation speed command value is at a low level, and The vibration phenomenon is suppressed, and when the level is high, the multiplier value is set to a large value to obtain a high-speed response of the control operation, and between the low level and the high level, the multiplier is proportional to the magnitude of the absolute value. By increasing the numerical value up to the high level value, the control device 40 performs control operation with smooth switching.

【0020】なお、図5に示した第3の実施例における
速度ゲイン演算器25の乗数値の前記小さい値と前記大
きい値とは、図示していない電動機1の負荷により、そ
の都度、調整され、決定される値である。図4,図5に
示した実施例の説明では、説明を省略した図3に示した
機能による制御動作の改善も、同様に行わせることがで
きる。
The small value and the large value of the multiplier value of the speed gain calculator 25 in the third embodiment shown in FIG. 5 are adjusted each time by the load of the motor 1 not shown. , The value to be determined. In the description of the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the control operation can be similarly improved by the function shown in FIG. 3 whose description is omitted.

【0021】[0021]

【発明の効果】この発明によれば、電動機の回転速度が
中・高速度では高精度の回転速度とした回転速度制御を
可能にし、且つ、低速度時には速度ゲイン演算器のゲイ
ンを小さくするので、安定した回転速度制御を可能にす
る。また、回転位置制御における位置ゲイン演算器およ
び速度ゲイン演算器のゲインを、電動機の回転速度が中
・高速度では大きくし、低速度時にはゲインを小さくし
て回転位置制御をさせることにより応答速度、安定性を
両立させることができる。
According to the present invention, when the rotation speed of the electric motor is medium or high, the rotation speed can be controlled with high accuracy, and the gain of the speed gain calculator is reduced when the rotation speed is low. Enables stable rotation speed control. In addition, the gain of the position gain calculator and the speed gain calculator in the rotational position control is increased when the rotation speed of the electric motor is medium or high, and when the rotation speed of the electric motor is low, the gain is decreased to control the rotation position. It is possible to achieve both stability.

【0022】また、第1〜第3ゲイン調節器の出力部に
持たせた低域通過フィルタ特性により、特に電動機が停
止直後の前記位置ゲイン演算器および速度ゲイン演算器
のゲインを、前記時間遅れの間だけ大きい値のままにし
て、制御動作の目標値への収束時間を短縮することがで
きる。
Further, due to the low-pass filter characteristics provided in the output parts of the first to third gain adjusters, the gains of the position gain calculator and the speed gain calculator, especially immediately after the motor is stopped, are delayed by the time delay. It is possible to shorten the convergence time of the control operation to the target value by keeping the value large only during the period.

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

【図1】この発明の第1の実施例を示す電動機の制御装
置のブロック図
FIG. 1 is a block diagram of a motor control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す第1ゲイン演算器の動作を説明する
機能ブロック図
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating the operation of the first gain calculator shown in FIG.

【図3】図1に示す第1ゲイン演算器の動作を説明する
機能ブロック図
FIG. 3 is a functional block diagram illustrating the operation of the first gain calculator shown in FIG.

【図4】この発明の第2の実施例を示す電動機の制御装
置のブロック図
FIG. 4 is a block diagram of a motor control device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第3の実施例を示す電動機の制御装
置のブロック図
FIG. 5 is a block diagram of an electric motor controller showing a third embodiment of the present invention.

【図6】従来例を示す電動機の制御装置のブロック図FIG. 6 is a block diagram of a conventional motor control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電動機、2…パルスエンコーダ、3…速度演算器、
4…位置演算器、5,7…加算器、6…位置ゲイン演算
器、8…速度ゲイン演算器、9…トルク制御手段、1
0,20,30、40…制御装置、21…第1加算演算
器、22…位置ゲイン演算器、23…第1ゲイン調整
器、24…第2加算演算器、25…速度ゲイン演算器、
31…微分演算器、32…第2ゲイン調整器、41…第
3ゲイン調整器。
1 ... motor, 2 ... pulse encoder, 3 ... speed calculator,
4 ... Position calculator, 5, 7 ... Adder, 6 ... Position gain calculator, 8 ... Speed gain calculator, 9 ... Torque control means, 1
0, 20, 30, 40 ... Control device, 21 ... First addition calculator, 22 ... Position gain calculator, 23 ... First gain adjuster, 24 ... Second addition calculator, 25 ... Velocity gain calculator,
31 ... Differential calculator, 32 ... 2nd gain adjuster, 41 ... 3rd gain adjuster.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電動機に機械的に結合されたパルスエンコ
ーダの出力パルスを積算して回転位置検出値として出力
する位置演算器と、 前記回転位置検出値と予め設定された回転位置指令値と
の差を演算する第1加算演算器と、 該第1加算演算器出力に予め調整された乗数値を乗算し
て回転速度指令値として出力する位置ゲイン演算器と、 前記パルスエンコーダの出力パルス周波数から演算して
回転速度検出値として出力する速度演算器と、 前記回転速度指令値と回転速度検出値との差を演算する
第2加算演算器と、 該第2加算演算器出力に予め調整された乗数値を乗算し
てトルク指令値として出力する速度ゲイン演算器と、 前記トルク指令値に従って前記電動機の発生トルクを制
御するトルク制御手段と、 前記位置ゲイン演算器の乗数値および速度ゲイン演算器
の乗数値のそれぞれを、前記回転速度検出値の絶対値が
予め定めたレベル未満のときは前記乗数値を小さい値
に、該レベル以上のときは前記乗数値を大きい値に調整
する第1ゲイン調整器とを備えたことを特徴とする電動
機の制御装置。
1. A position calculator for integrating output pulses of a pulse encoder mechanically coupled to an electric motor and outputting as a rotational position detection value; and a rotational position detection value and a preset rotational position command value. A first addition calculator for calculating the difference; a position gain calculator for multiplying the output of the first addition calculator by a preliminarily adjusted multiplier value to output as a rotation speed command value; and an output pulse frequency of the pulse encoder. A speed calculator that calculates and outputs a rotation speed detection value; a second addition calculator that calculates the difference between the rotation speed command value and the rotation speed detection value; and a second addition calculator output adjusted in advance. A speed gain calculator that multiplies a multiplier value and outputs it as a torque command value, a torque control unit that controls the generated torque of the electric motor according to the torque command value, and a multiplier value and a multiplier value of the position gain calculator. When the absolute value of the rotation speed detection value is less than a predetermined level, the multiplier value is set to a small value, and when the absolute value of the rotation speed detection value is less than a predetermined level, the multiplier value is set to a large value. An electric motor control device comprising: a first gain adjuster for adjusting.
【請求項2】電動機に機械的に結合されたパルスエンコ
ーダの出力パルスを積算して回転位置検出値として出力
する位置演算器と、 前記回転位置検出値と予め設定された回転位置指令値と
の差を演算する第1加算演算器と、 該第1加算演算器出力に予め調整された乗数値を乗算し
て回転速度指令値として出力する位置ゲイン演算器と、 前記パルスエンコーダの出力パルス周波数から演算して
回転速度検出値として出力する速度演算器と、 前記回転速度指令値と回転速度検出値との差を演算する
第2加算演算器と、 該第2加算演算器出力に予め調整された乗数値を乗算し
てトルク指令値として出力する速度ゲイン演算器と、 前記トルク指令値に従って前記電動機の発生トルクを制
御するトルク制御手段と、 前記回転位置指令値を微分演算する微分演算器と、 前記位置ゲイン演算器の乗数値および速度ゲイン演算器
の乗数値のそれぞれを、前記微分演算器の出力の絶対値
が予め定めたレベル未満のときは前記乗数値を小さい値
に、該レベル以上のときは前記乗数値を大きい値に調整
する第2ゲイン調整器とを備えたことを特徴とする電動
機の制御装置。
2. A position calculator for accumulating output pulses of a pulse encoder mechanically coupled to an electric motor and outputting as a rotational position detection value; and a rotational position detection value and a preset rotational position command value. A first addition calculator for calculating the difference; a position gain calculator for multiplying the output of the first addition calculator by a preliminarily adjusted multiplier value to output as a rotation speed command value; and an output pulse frequency of the pulse encoder. A speed calculator that calculates and outputs a rotation speed detection value; a second addition calculator that calculates the difference between the rotation speed command value and the rotation speed detection value; and a second addition calculator output adjusted in advance. A speed gain calculator that multiplies a multiplier value and outputs a torque command value, a torque control unit that controls the torque generated by the electric motor according to the torque command value, and a differential calculation of the rotational position command value. Differentiating calculator, and each of the multiplier value of the position gain calculator and the multiplier value of the velocity gain calculator, the multiplier value is a small value when the absolute value of the output of the derivative calculator is less than a predetermined level. And a second gain adjuster for adjusting the multiplier value to a large value when the level is higher than the level.
【請求項3】電動機に機械的に結合されたパルスエンコ
ーダの出力パルス周波数から演算して回転速度検出値と
して出力する速度演算器と、 前記回転速度検出値と予め設定された回転速度指令値と
の差を演算する第2加算演算器と、 該第2加算演算器出力に予め調整された乗数値を乗算し
てトルク指令値として出力する速度ゲイン演算器と、 前記トルク指令値に従って前記電動機の発生トルクを制
御するトルク制御手段と、 前記速度ゲイン演算器の乗数値を、前記回転速度指令値
の絶対値が予め定めたレベル未満のときは前記乗数値を
小さい値に、該レベル以上のときは前記乗数値を大きい
値に調整する第3ゲイン調整器とを備えたことを特徴と
する電動機の制御装置。
3. A speed calculator for calculating the output pulse frequency of a pulse encoder mechanically coupled to an electric motor and outputting the detected value as a rotation speed detection value, the rotation speed detection value and a preset rotation speed command value. And a speed gain calculator that multiplies the output of the second addition calculator by a pre-adjusted multiplier value and outputs it as a torque command value. Torque control means for controlling the generated torque, and a multiplier value of the speed gain calculator, when the absolute value of the rotation speed command value is less than a predetermined level, the multiplier value is a small value, when the level or more Is a third gain adjuster that adjusts the multiplier value to a large value.
【請求項4】請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の
電動機の制御装置において、 前記第1または第2または第3ゲイン調整器は、前記絶
対値が予め定めたレベル未満のときは前記乗数値を小さ
い値に、該レベル以上のときは前記乗数値を該小さい値
から予め定めた乗数値に達するまで、該絶対値の大きさ
に比例して大きな値に調整することを特徴とする電動機
の制御装置。
4. The motor control device according to claim 1, wherein the first, second, or third gain adjuster controls the absolute value when the absolute value is less than a predetermined level. The multiplier value is adjusted to a small value, and when the level is equal to or higher than the level, the multiplier value is adjusted to a large value in proportion to the magnitude of the absolute value until the multiplier value reaches a predetermined multiplier value. Control device for electric motor.
【請求項5】請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の
電動機の制御装置において、 前記第1または第2または第3ゲイン調整器の出力部に
低域通過フィルタ特性を持たせたことを特徴とする電動
機の制御装置。
5. The motor control device according to claim 1, wherein the output portion of the first, second, or third gain adjuster has a low-pass filter characteristic. A control device for an electric motor.
JP6113251A 1994-05-27 1994-05-27 Controller for electric motor Pending JPH07322664A (en)

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