JPH104692A - 電動機の位置制御装置 - Google Patents
電動機の位置制御装置Info
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- JPH104692A JPH104692A JP8154321A JP15432196A JPH104692A JP H104692 A JPH104692 A JP H104692A JP 8154321 A JP8154321 A JP 8154321A JP 15432196 A JP15432196 A JP 15432196A JP H104692 A JPH104692 A JP H104692A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 工作機械のテーブル、ロボットのアーム等の
ような負荷機械を駆動する電動機の位置制御装置の応答
特性が、外乱があった場合に整定時間を短くすると振動
性になるのが防止できる電動機の位置制御装置を得る。 【解決手段】 速度制御回路を有する速度制御ループを
マイナーループとして内蔵し、位置制御回路の出力を速
度制御ループの指令入力とするカスケード構造の制御回
路に、位置制御回路の入力である補償角度信号を係数倍
して積分した信号をトルク指令信号に直接加算する積分
補償回路付加したものとした。 【効果】 速度制御回路に、補償角度信号を係数倍して
積分した信号をトルク指令信号に直接加算する積分補償
回路を加えたものとしたので、電動機回転角の応答が、
外乱がある状態で整定時間を短くしても、滑らかに応答
し安定性が確保される。
ような負荷機械を駆動する電動機の位置制御装置の応答
特性が、外乱があった場合に整定時間を短くすると振動
性になるのが防止できる電動機の位置制御装置を得る。 【解決手段】 速度制御回路を有する速度制御ループを
マイナーループとして内蔵し、位置制御回路の出力を速
度制御ループの指令入力とするカスケード構造の制御回
路に、位置制御回路の入力である補償角度信号を係数倍
して積分した信号をトルク指令信号に直接加算する積分
補償回路付加したものとした。 【効果】 速度制御回路に、補償角度信号を係数倍して
積分した信号をトルク指令信号に直接加算する積分補償
回路を加えたものとしたので、電動機回転角の応答が、
外乱がある状態で整定時間を短くしても、滑らかに応答
し安定性が確保される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、工作機
械におけるテーブルや産業ロボットのアームのような負
荷機械を駆動する電動機の位置制御装置に関するもので
ある。
械におけるテーブルや産業ロボットのアームのような負
荷機械を駆動する電動機の位置制御装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の電動機の位置制御装置一
例として、「計測と制御」ｖｏｌ．３２，Ｎｏ１２ Ｄ
ｅｃ．１９９３、ｐ１０１０〜１０１３に記載された二
自由度制御装置のブロック図である。図において、１は
電動機トルクτＭで負荷機械を駆動する電動機、２は電
動機で駆動される制御対象の負荷機械、３は電動機１の
回転角θＭ及び回転速度ωＭを検出する回転検出器、４
は電動機１、負荷機械２、回転検出器３で構成される制
御対象、５は回転角指令信号θｒを発生する回転角指令
信号発生回路、６はトルク指令信号τｒに電動機トルク
τＭを一致させるトルク制御回路、７は速度制御回路、
８は位置制御回路、９は回転角指令信号θｒを入力し、
フィードフォワードトルク信号τｆと応答目標角度信号
θｆと応答目標速度信号ωｆを出力するフィードフォワ
ード信号演算回路、１０は電動機１の動作を模擬する制
御対象モデル回路、１１は制御対象もでる１０の回路の
モデル速度ωｓを模擬的に制御するモデル速度制御回
路、１２は制御対象モデル回路１０のモデル回転角θｓ
を模擬的に制御するモデル位置制御回路である。
例として、「計測と制御」ｖｏｌ．３２，Ｎｏ１２ Ｄ
ｅｃ．１９９３、ｐ１０１０〜１０１３に記載された二
自由度制御装置のブロック図である。図において、１は
電動機トルクτＭで負荷機械を駆動する電動機、２は電
動機で駆動される制御対象の負荷機械、３は電動機１の
回転角θＭ及び回転速度ωＭを検出する回転検出器、４
は電動機１、負荷機械２、回転検出器３で構成される制
御対象、５は回転角指令信号θｒを発生する回転角指令
信号発生回路、６はトルク指令信号τｒに電動機トルク
τＭを一致させるトルク制御回路、７は速度制御回路、
８は位置制御回路、９は回転角指令信号θｒを入力し、
フィードフォワードトルク信号τｆと応答目標角度信号
θｆと応答目標速度信号ωｆを出力するフィードフォワ
ード信号演算回路、１０は電動機１の動作を模擬する制
御対象モデル回路、１１は制御対象もでる１０の回路の
モデル速度ωｓを模擬的に制御するモデル速度制御回
路、１２は制御対象モデル回路１０のモデル回転角θｓ
を模擬的に制御するモデル位置制御回路である。
【０００３】図７は、図６の速度制御回路７の詳細を示
すブロック図である。図７において、１３は入力端子、
１４は出力端子、１５は係数器、１６は積分器である。
すブロック図である。図７において、１３は入力端子、
１４は出力端子、１５は係数器、１６は積分器である。
【０００４】次に従来例の動作について説明する。フィ
ードフォワード信号演算回路９の、制御対象モデル回路
１０は、モデルトルクτｓを入力し、例えば次の（式
１）、（式２）の演算によってモデル速度ωｓをモデル
速度制御回路１１に、モデル回転角θｓをモデル位置制
御回路１２に出力することにより電動機の動きを模擬す
る。
ードフォワード信号演算回路９の、制御対象モデル回路
１０は、モデルトルクτｓを入力し、例えば次の（式
１）、（式２）の演算によってモデル速度ωｓをモデル
速度制御回路１１に、モデル回転角θｓをモデル位置制
御回路１２に出力することにより電動機の動きを模擬す
る。
【０００５】
【数１】
【０００６】（式１）、（式２）のｓは微分演算子を表
し、Ｊ０は電動機と負荷機械を合わせた制御対象４の慣
性モーメントの推定値である。
し、Ｊ０は電動機と負荷機械を合わせた制御対象４の慣
性モーメントの推定値である。
【０００７】モデル位置制御回路１２は、回転角指令信
号θｒとモデル回転角θｓとを入力し、演算によりモデ
ル速度指令信号ωｓｒをモデル速度制御回路１１に出力
する。モデル速度制御回路１１は速度指令信号ωｓｒ、
モデル速度ωｓを入力し、適切な演算によりモデルトル
クτｓを制御対象モデル回路１０およびトルク制御回路
６に出力する。ここで、制御対象モデル回路１０は慣性
だけの理想的なモデルとなっているため、モデル速度制
御回路１１およびモデル位置制御回路１２を適切に構成
することにより、制御対象モデル回路１０は回転角指令
信号θｒに対し、理想的な応答を行わせることが可能で
ある。したがって、フィードフォワード信号演算回路９
は制御対象４の伝達特性が制御対象モデル回路１０の伝
達特性と一致する場合に電動機回転角θＭが回転角指令
信号θｒに対して理想的な応答を行うためのフィードフ
ォワードトルク信号τｆとしてモデルトルクτｓを、ま
たそのときの理想的な応答の信号として、モデル回転角
θｓおよびモデル速度ωｓをそれぞれ応答目標角度信号
θｆおよび応答目標速度信号ωｆとして出力する。
号θｒとモデル回転角θｓとを入力し、演算によりモデ
ル速度指令信号ωｓｒをモデル速度制御回路１１に出力
する。モデル速度制御回路１１は速度指令信号ωｓｒ、
モデル速度ωｓを入力し、適切な演算によりモデルトル
クτｓを制御対象モデル回路１０およびトルク制御回路
６に出力する。ここで、制御対象モデル回路１０は慣性
だけの理想的なモデルとなっているため、モデル速度制
御回路１１およびモデル位置制御回路１２を適切に構成
することにより、制御対象モデル回路１０は回転角指令
信号θｒに対し、理想的な応答を行わせることが可能で
ある。したがって、フィードフォワード信号演算回路９
は制御対象４の伝達特性が制御対象モデル回路１０の伝
達特性と一致する場合に電動機回転角θＭが回転角指令
信号θｒに対して理想的な応答を行うためのフィードフ
ォワードトルク信号τｆとしてモデルトルクτｓを、ま
たそのときの理想的な応答の信号として、モデル回転角
θｓおよびモデル速度ωｓをそれぞれ応答目標角度信号
θｆおよび応答目標速度信号ωｆとして出力する。
【０００８】次に従来例の全体の動作について説明す
る。フィードフォワード信号演算回路９は回転角指令信
号θｒを入力し、フィードフォワードトルク信号τｆと
応答目標角度信号θｆと応答目標速度信号ωｆを出力す
る。次に、位置制御回路８に、応答目標角度信号θｆと
電動機回転角θＭとの差信号を補償角度信号θｃとして
入力し、位置制御回路８は、Ｐ（比例）演算を行い補償
速度指令信号ωｃｒを出力する。次に、電動機速度ωＭ
と応答目標速度信号ωｆとの差信号を補償速度信号ωｃ
とし、補償速度指令信号ωｃｒと補償速度信号ωｃとの
差信号を速度制御回路７に入力し、速度制御回路７は、
ＰＩ（比例・積分）演算を行い補償トルク信号τｃを出
力する。次に、トルク制御回路６に、補償トルク信号τ
ｃとフィードフォワードトルク信号τｆとの和信号をト
ルク指令信号τｒとして入力し、トルク制御回路６は電
動機１を駆動する電動機トルクτＭがトルク指令信号τ
ｆに一致するように制御することにより電動機回転角θ
Ｍは回転角指令信号θｒに追従する。補償トルク信号τ
ｃは、負荷機械に作用するトルクなどの外乱に対する補
償と回転角指令信号θｒが入力した場合の制御対象モデ
ル回路１０の制御対象４とのモデル誤差に対する補償の
みを行うトルク信号である。
る。フィードフォワード信号演算回路９は回転角指令信
号θｒを入力し、フィードフォワードトルク信号τｆと
応答目標角度信号θｆと応答目標速度信号ωｆを出力す
る。次に、位置制御回路８に、応答目標角度信号θｆと
電動機回転角θＭとの差信号を補償角度信号θｃとして
入力し、位置制御回路８は、Ｐ（比例）演算を行い補償
速度指令信号ωｃｒを出力する。次に、電動機速度ωＭ
と応答目標速度信号ωｆとの差信号を補償速度信号ωｃ
とし、補償速度指令信号ωｃｒと補償速度信号ωｃとの
差信号を速度制御回路７に入力し、速度制御回路７は、
ＰＩ（比例・積分）演算を行い補償トルク信号τｃを出
力する。次に、トルク制御回路６に、補償トルク信号τ
ｃとフィードフォワードトルク信号τｆとの和信号をト
ルク指令信号τｒとして入力し、トルク制御回路６は電
動機１を駆動する電動機トルクτＭがトルク指令信号τ
ｆに一致するように制御することにより電動機回転角θ
Ｍは回転角指令信号θｒに追従する。補償トルク信号τ
ｃは、負荷機械に作用するトルクなどの外乱に対する補
償と回転角指令信号θｒが入力した場合の制御対象モデ
ル回路１０の制御対象４とのモデル誤差に対する補償の
みを行うトルク信号である。
【０００９】図８は、図６において回転角指令信号θｒ
が常に零で一定とし、外乱トルク応答の伝達特性のみに
関係した部分を抜き出し、制御系を簡単化した線形ブロ
ック図である。図６の符号と同一符号のものは同一部分
を表し、図６におけるトルク制御回路６の伝達特性を一
次遅れに近似している。１７は符号反転器、１８は負荷
機械２に対する外乱トルクτｄであり、制御対象４の伝
達特性は次の（３式）、（４式）とする。Ｊは制御対象
４の慣性モーメント値である。
が常に零で一定とし、外乱トルク応答の伝達特性のみに
関係した部分を抜き出し、制御系を簡単化した線形ブロ
ック図である。図６の符号と同一符号のものは同一部分
を表し、図６におけるトルク制御回路６の伝達特性を一
次遅れに近似している。１７は符号反転器、１８は負荷
機械２に対する外乱トルクτｄであり、制御対象４の伝
達特性は次の（３式）、（４式）とする。Ｊは制御対象
４の慣性モーメント値である。
【００１０】
【数２】
【００１１】位置制御の応答を速くするには位置制御装
置８のゲインＫｐを大きくした場合の数値シミュレーシ
ョンの例を図９に示す。図９は、図８のブロック図にお
いて、ステップ状の外乱トルク１８を入力したときの電
動機回転角θＭの応答であり、速度制御回路７の調整パ
ラメータＫｖ、ＫＰＩはある良好な値に固定し、位置制
御回路８のゲインＫｐを良好な調整値Ｋｐ０から大きく
した場合の応答を示すものである。このように従来の制
御装置では位置制御回路８のゲインＫｐを大きくすると
応答が振動的になるので、整定時間をあまり短く設定す
ることはできない。
置８のゲインＫｐを大きくした場合の数値シミュレーシ
ョンの例を図９に示す。図９は、図８のブロック図にお
いて、ステップ状の外乱トルク１８を入力したときの電
動機回転角θＭの応答であり、速度制御回路７の調整パ
ラメータＫｖ、ＫＰＩはある良好な値に固定し、位置制
御回路８のゲインＫｐを良好な調整値Ｋｐ０から大きく
した場合の応答を示すものである。このように従来の制
御装置では位置制御回路８のゲインＫｐを大きくすると
応答が振動的になるので、整定時間をあまり短く設定す
ることはできない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の制
御装置では、外乱に対する位置応答の整定時間を短くす
るために位置制御回路のゲインを大きくすると、電動機
回転角θの応答が振動的になるので、外乱に対する位置
応答をあまり早くすることができないという問題点があ
った。
御装置では、外乱に対する位置応答の整定時間を短くす
るために位置制御回路のゲインを大きくすると、電動機
回転角θの応答が振動的になるので、外乱に対する位置
応答をあまり早くすることができないという問題点があ
った。
【００１３】この発明は上記問題点を解消するためにな
されたものであり、応答波形の滑らかさは失わず、安定
した状態で外乱に対する整定時間が短縮できる高速高精
度の制御装置を得ることを目的とする。
されたものであり、応答波形の滑らかさは失わず、安定
した状態で外乱に対する整定時間が短縮できる高速高精
度の制御装置を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る電動機の位置制御装置は、速度制御回路を有する速度
制御ループをマイナーループとして内蔵し、位置制御回
路の出力を速度制御ループの指令入力とするカスケード
構造の制御回路に、位置制御回路の入力である補償角度
信号を係数倍して積分した信号をトルク指令信号に直接
加算するパスを加えたものとしたものである。
る電動機の位置制御装置は、速度制御回路を有する速度
制御ループをマイナーループとして内蔵し、位置制御回
路の出力を速度制御ループの指令入力とするカスケード
構造の制御回路に、位置制御回路の入力である補償角度
信号を係数倍して積分した信号をトルク指令信号に直接
加算するパスを加えたものとしたものである。
【００１５】この発明の請求項２に係る電動機の位置制
御装置は、回転角指令信号に対する目標値応答が独立し
て調整する必要がない場合に、フィードフォワード信号
演算回路を用いない構成で、位置制御回路に、その入力
である補償角度信号を係数倍して積分した信号をトルク
指令信号に直接加算するパスを加えたものである。
御装置は、回転角指令信号に対する目標値応答が独立し
て調整する必要がない場合に、フィードフォワード信号
演算回路を用いない構成で、位置制御回路に、その入力
である補償角度信号を係数倍して積分した信号をトルク
指令信号に直接加算するパスを加えたものである。
【００１６】この発明の請求項３に係る電動機の位置制
御装置は、フィードフォワード信号演算回路の応答目標
角度信号を直接的に計算する回路構成として、位置制御
回路に、その入力である補償角度信号を係数倍して積分
した信号をトルク指令信号に直接加算するパスを加えた
ものである。
御装置は、フィードフォワード信号演算回路の応答目標
角度信号を直接的に計算する回路構成として、位置制御
回路に、その入力である補償角度信号を係数倍して積分
した信号をトルク指令信号に直接加算するパスを加えた
ものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】 実施の形態１．この発明の実施の形態１．の構成のブロ
ック図を図１に示す。図において、１〜１２は、上記従
来装置の図７に示すものと同一であり説明は省略する。
１９は積分補償器である。速度制御回路７の詳細は図８
に示すものと同一である。
ック図を図１に示す。図において、１〜１２は、上記従
来装置の図７に示すものと同一であり説明は省略する。
１９は積分補償器である。速度制御回路７の詳細は図８
に示すものと同一である。
【００１８】図１の構成は、従来の図６の構成に積分補
償回路１９を付加したものである。フィードフォワード
信号演算回路９は、図６の従来例と同じであり、回転角
指令信号θｒを入力し、フィードフォワードトルク信号
τｆと応答角度信号θｆと応答目標速度信号ωｆを出力
するものである。応答目標角度信号θｆと電動機回転角
θＭとの差信号を補償角度信号θｃとして位置制御回路
８に入力し、位置制御回路８はＰ（比例）演算を行い補
償速度指令信号ωｃｒを出力する。次に、電動機速度ω
Ｍと応答目標速度信号ωｆとの差信号を補償速度信号ω
ｃとし、補償速度指令信号ωｃｒと補償速度信号ωｃと
の差信号を速度制御回路７に入力する。次に、速度制御
回路７はＰＩ（比例・積分）演算を行い第一のトルク信
号τｃ１を出力する。次に、上記の補償角度信号θｃを
積分補償回路１９に入力し、積分補償回路１９は入力θ
ｃに係数ＫＩを乗じて積分した信号を第二の補償トルク
信号τｃ２として出力する。次に第一の補償トルク信号
τｃ１と第二の補償トルク信号τｃ２の和信号を補償ト
ルク信号τｃとし、フィードフォワード信号演算回路９
から出力されたフィードフォワード信号τｆと補償トル
ク信号τｃとの和信号をトルク指令信号τｒとしてトル
ク制御回路６に入力する。次に、トルク制御回路６は電
動機１を駆動する電動機トルクτＭがトルク指令信号τ
ｆに一致するように制御することにより電動機回転角θ
Ｍは回転角指令信号θｒに追従する。
償回路１９を付加したものである。フィードフォワード
信号演算回路９は、図６の従来例と同じであり、回転角
指令信号θｒを入力し、フィードフォワードトルク信号
τｆと応答角度信号θｆと応答目標速度信号ωｆを出力
するものである。応答目標角度信号θｆと電動機回転角
θＭとの差信号を補償角度信号θｃとして位置制御回路
８に入力し、位置制御回路８はＰ（比例）演算を行い補
償速度指令信号ωｃｒを出力する。次に、電動機速度ω
Ｍと応答目標速度信号ωｆとの差信号を補償速度信号ω
ｃとし、補償速度指令信号ωｃｒと補償速度信号ωｃと
の差信号を速度制御回路７に入力する。次に、速度制御
回路７はＰＩ（比例・積分）演算を行い第一のトルク信
号τｃ１を出力する。次に、上記の補償角度信号θｃを
積分補償回路１９に入力し、積分補償回路１９は入力θ
ｃに係数ＫＩを乗じて積分した信号を第二の補償トルク
信号τｃ２として出力する。次に第一の補償トルク信号
τｃ１と第二の補償トルク信号τｃ２の和信号を補償ト
ルク信号τｃとし、フィードフォワード信号演算回路９
から出力されたフィードフォワード信号τｆと補償トル
ク信号τｃとの和信号をトルク指令信号τｒとしてトル
ク制御回路６に入力する。次に、トルク制御回路６は電
動機１を駆動する電動機トルクτＭがトルク指令信号τ
ｆに一致するように制御することにより電動機回転角θ
Ｍは回転角指令信号θｒに追従する。
【００１９】この実施の形態１．は従来例の図６に示す
ものに、積分補償回路１９を付加して、第二の補償トル
ク信号τｃ２を、第一の補償トルク信号τｃ１に付加し
て補償トルク信号τｃとしたものであり、従来例では補
償角度信号θｃは全て位置制御回路８で係数倍された
後、速度制御回路７によってＰＩ（比例・積分）演算さ
れて補償トルク信号τｃの成分となっていたのに対し、
この実施の形態１．では、従来例の補償トルク信号τｃ
に、積分補償回路１９によりＩ（積分）演算した第２の
補償トルク信号τｃ２が加えられた値になっている。こ
のことは補償角度信号θｃの低周波成分をフィードバッ
クすることとなり、整定時間を短くしても、外乱に対す
る安定性が確保される働きをする。
ものに、積分補償回路１９を付加して、第二の補償トル
ク信号τｃ２を、第一の補償トルク信号τｃ１に付加し
て補償トルク信号τｃとしたものであり、従来例では補
償角度信号θｃは全て位置制御回路８で係数倍された
後、速度制御回路７によってＰＩ（比例・積分）演算さ
れて補償トルク信号τｃの成分となっていたのに対し、
この実施の形態１．では、従来例の補償トルク信号τｃ
に、積分補償回路１９によりＩ（積分）演算した第２の
補償トルク信号τｃ２が加えられた値になっている。こ
のことは補償角度信号θｃの低周波成分をフィードバッ
クすることとなり、整定時間を短くしても、外乱に対す
る安定性が確保される働きをする。
【００２０】この実施の形態１．の動作および効果につ
いて説明する。図２はこの実施の形態１．の図１におい
て、回転角指令信号θｃが常に零で一定とし、外乱トル
ク応答の伝達特性のみに関係した部分を抜き出して簡単
化した線形ブロック図である。図１におけるトルク制御
回路６の伝達特性は、従来例と同様に一次遅れに近似し
ている。図において、図１の記号と同一記号は同一部分
を表す。１７は符号反転器、１８は負荷機械に対する外
乱トルクτｄであり、制御対象４の伝達特性は上述の
（式３）、（式４）とする。
いて説明する。図２はこの実施の形態１．の図１におい
て、回転角指令信号θｃが常に零で一定とし、外乱トル
ク応答の伝達特性のみに関係した部分を抜き出して簡単
化した線形ブロック図である。図１におけるトルク制御
回路６の伝達特性は、従来例と同様に一次遅れに近似し
ている。図において、図１の記号と同一記号は同一部分
を表す。１７は符号反転器、１８は負荷機械に対する外
乱トルクτｄであり、制御対象４の伝達特性は上述の
（式３）、（式４）とする。
【００２１】次に、位置制御の応答を速くするために積
分補償回路１９のゲインＫＩを大きくした場合の数値シ
ミュレーションの例を図３に示す。図３は上記図２の線
形ブロック図においてステップ状の外乱トルク１８が入
力したときの電動機回転角θＭの応答であり、速度制御
回路７の調整パラメータＫｖ、ＫＰＩは従来例と同じで
ある良好な値に固定し、また、位置制御回路８のゲイン
Ｋｐは、従来例における良好な調整値Ｋｐ０に固定し
て、従来例の応答と積分補償回路１９のゲインＫＩを適
切な値に設定したものであり、図示の通り、電動機回転
角θＭの応答は、外乱がある状態で整定時間を短くして
も、滑らかに応答し安定性が確保される。
分補償回路１９のゲインＫＩを大きくした場合の数値シ
ミュレーションの例を図３に示す。図３は上記図２の線
形ブロック図においてステップ状の外乱トルク１８が入
力したときの電動機回転角θＭの応答であり、速度制御
回路７の調整パラメータＫｖ、ＫＰＩは従来例と同じで
ある良好な値に固定し、また、位置制御回路８のゲイン
Ｋｐは、従来例における良好な調整値Ｋｐ０に固定し
て、従来例の応答と積分補償回路１９のゲインＫＩを適
切な値に設定したものであり、図示の通り、電動機回転
角θＭの応答は、外乱がある状態で整定時間を短くして
も、滑らかに応答し安定性が確保される。
【００２２】実施の形態２．実施の形態１．では、フィ
ードフォワード信号演算回路９を用い回転角指令信号θ
ｒに対する目標値応答を、外乱に対する応答と独立に調
整できる二自由度制御装置の構成であったが、独立に調
整する必要がない場合にはフィードフォワード信号演算
回路９を用いない構成でもよい。その構成を図４に示
す。図４において、図１と同一符号のものは、同一部分
を表す。
ードフォワード信号演算回路９を用い回転角指令信号θ
ｒに対する目標値応答を、外乱に対する応答と独立に調
整できる二自由度制御装置の構成であったが、独立に調
整する必要がない場合にはフィードフォワード信号演算
回路９を用いない構成でもよい。その構成を図４に示
す。図４において、図１と同一符号のものは、同一部分
を表す。
【００２３】図４では、回転角指令信号θｒと電動機回
転角θＭとの差信号を補償角度信号θｃとして位置制御
回路８に入力し、位置制御回路８はＰ（比例）演算を行
い補償速度指令信号ωｃｒを出力する。次に補償速度指
令信号ωｃｒと補償速度信ωｃとの差信号を速度制御回
路７に入力する。速度制御回路７はＰＩ（比例・積分）
演算を行い第一のトルク指令信号τｃ１を出力する。次
に、上記の補償角度信号θｃを積分補償回路１９に入力
し、積分補償回路１９は入力θｃに係数ＫＩを乗じて積
分した信号を第二の補償トルク信号τｃ２として出力す
る。次に、第一の補償トルク信号τｃ１と第二の補償ト
ルク信号τｃ２の和信号をトルク指令信号τｃとし、ト
ルク制御回路６は電動機１を駆動する電動機トルクτＭ
がトルク指令信号τｆに一致するように制御することに
より電動機回転角θＭは回転角指令信号θｒに追従す
る。
転角θＭとの差信号を補償角度信号θｃとして位置制御
回路８に入力し、位置制御回路８はＰ（比例）演算を行
い補償速度指令信号ωｃｒを出力する。次に補償速度指
令信号ωｃｒと補償速度信ωｃとの差信号を速度制御回
路７に入力する。速度制御回路７はＰＩ（比例・積分）
演算を行い第一のトルク指令信号τｃ１を出力する。次
に、上記の補償角度信号θｃを積分補償回路１９に入力
し、積分補償回路１９は入力θｃに係数ＫＩを乗じて積
分した信号を第二の補償トルク信号τｃ２として出力す
る。次に、第一の補償トルク信号τｃ１と第二の補償ト
ルク信号τｃ２の和信号をトルク指令信号τｃとし、ト
ルク制御回路６は電動機１を駆動する電動機トルクτＭ
がトルク指令信号τｆに一致するように制御することに
より電動機回転角θＭは回転角指令信号θｒに追従す
る。
【００２４】このように、回転角指令信号θｒに対する
目標値応答を独立に調整する必要がない場合にフィード
フォワード信号演算回路を用いなくても実施の形態１．
と同様に、整定時間を短くしても、滑らかに応答し、安
定性が確保される。
目標値応答を独立に調整する必要がない場合にフィード
フォワード信号演算回路を用いなくても実施の形態１．
と同様に、整定時間を短くしても、滑らかに応答し、安
定性が確保される。
【００２５】実施の形態３．実施の形態１．ではフィー
ドフォワード信号演算回路９において制御対象モデル回
路１０を模擬的に制御する構成としたが、応答目標角度
信号θｆを直接的に計算する回路構成でも可能であり、
そのブロック図を図５に示す。図５において、実施の形
態１．の図１と同一符号は同一部分を表す。９ｂはフィ
ードフォワード信号演算回路、２０は応答目標生成フィ
ルタ、２１、２２は微分演算器、２３は制御対象４の慣
性モーメントの推定値Ｊ０を係数とした係数器である。
ただし、応答目標生成フィルタ２０は相対次数２次以上
のローパスフィルタであり、その伝達特性はＦ（ｓ）と
記述するとフィードフォワード信号演算回路９ｂの伝達
特性は（式５）、（式６）、（式７）で表される。
ドフォワード信号演算回路９において制御対象モデル回
路１０を模擬的に制御する構成としたが、応答目標角度
信号θｆを直接的に計算する回路構成でも可能であり、
そのブロック図を図５に示す。図５において、実施の形
態１．の図１と同一符号は同一部分を表す。９ｂはフィ
ードフォワード信号演算回路、２０は応答目標生成フィ
ルタ、２１、２２は微分演算器、２３は制御対象４の慣
性モーメントの推定値Ｊ０を係数とした係数器である。
ただし、応答目標生成フィルタ２０は相対次数２次以上
のローパスフィルタであり、その伝達特性はＦ（ｓ）と
記述するとフィードフォワード信号演算回路９ｂの伝達
特性は（式５）、（式６）、（式７）で表される。
【００２６】
【数３】
【００２７】実施の形態３．のフィードフォワード信号
演算回路９ｂ以外のぶぶんは実施の形態１．の図１と同
一である。
演算回路９ｂ以外のぶぶんは実施の形態１．の図１と同
一である。
【００２８】このように、フィードフォワード信号演算
回路を制御対象モデル回路を模擬的に制御する構成とせ
ず、応答目標角度信号θｆを直接的に計算する回路構成
としても、実施の形態１．と同様に、整定時間を短くし
ても、滑らかに応答し、安定性が確保される。
回路を制御対象モデル回路を模擬的に制御する構成とせ
ず、応答目標角度信号θｆを直接的に計算する回路構成
としても、実施の形態１．と同様に、整定時間を短くし
ても、滑らかに応答し、安定性が確保される。
【００２９】
【発明の効果】この発明の請求項１に係る電動機の位置
制御装置は、速度制御回路を有する速度制御ループをマ
イナーループとして内蔵し、位置制御回路の出力を速度
制御ループの指令入力とするカスケード構造の制御回路
に、位置制御回路の入力である補償角度信号を係数倍し
て積分した信号をトルク指令信号に直接加算するパスを
加えたものとしたので、電動機回転角の応答は、外乱が
ある状態で整定時間を短くしても、滑らかに応答し安定
性が確保される。
制御装置は、速度制御回路を有する速度制御ループをマ
イナーループとして内蔵し、位置制御回路の出力を速度
制御ループの指令入力とするカスケード構造の制御回路
に、位置制御回路の入力である補償角度信号を係数倍し
て積分した信号をトルク指令信号に直接加算するパスを
加えたものとしたので、電動機回転角の応答は、外乱が
ある状態で整定時間を短くしても、滑らかに応答し安定
性が確保される。
【００３０】この発明の請求項２に係る電動機の位置制
御装置は、回転角指令信号に対する目標値応答が独立し
て調整する必要がない場合に、フィードフォワード信号
演算回路を用いない構成で、位置制御回路に、その入力
である補償角度信号を係数倍して積分した信号をトルク
指令信号に直接加算するパスを加えたものとしたので、
請求項１と同様に、電動機回転角の応答は、外乱がある
状態で整定時間を短くしても、滑らかに応答し安定性が
確保される。
御装置は、回転角指令信号に対する目標値応答が独立し
て調整する必要がない場合に、フィードフォワード信号
演算回路を用いない構成で、位置制御回路に、その入力
である補償角度信号を係数倍して積分した信号をトルク
指令信号に直接加算するパスを加えたものとしたので、
請求項１と同様に、電動機回転角の応答は、外乱がある
状態で整定時間を短くしても、滑らかに応答し安定性が
確保される。
【００３１】この発明の請求項３に係る電動機の位置制
御装置は、フィードフォワード信号演算回路によりフィ
ードフォワードトルクを演算する二自由度制御装置の回
路構成として、位置制御回路に、その入力である補償角
度信号を係数倍して積分した信号をトルク指令信号に直
接加算するパスを加えたものとしたので、請求項１と同
様に、電動機回転角の応答は、外乱がある状態で整定時
間を短くしても、滑らかに応答し安定性が確保される。
御装置は、フィードフォワード信号演算回路によりフィ
ードフォワードトルクを演算する二自由度制御装置の回
路構成として、位置制御回路に、その入力である補償角
度信号を係数倍して積分した信号をトルク指令信号に直
接加算するパスを加えたものとしたので、請求項１と同
様に、電動機回転角の応答は、外乱がある状態で整定時
間を短くしても、滑らかに応答し安定性が確保される。
【図１】 この発明の実施の形態１．の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１．における外乱応答
に関係する線形ブロック図である。
に関係する線形ブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１．の動作説明図であ
る。
る。
【図４】 この発明の実施の形態２．の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図５】 この発明の実施の形態３．の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図６】 従来の電動機の位置制御装置の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図７】 従来例および実施の形態１．の速度制御回路
のブロック図である。
のブロック図である。
【図８】 従来の電動機の位置制御装置における外乱応
答に関係する線形ブロック図である。
答に関係する線形ブロック図である。
【図９】 従来の電動機の位置制御装置の動作の説明図
である。
である。
１ 電動機、２ 負荷機械、３ 回転検出器、４ 制御
対象、５ 回転角指令信号発生回路、６ トルク制御回
路、７ 速度制御回路、８ 位置制御回路、９ フィー
ドフォワード信号演算回路、１０ 制御対象モデル回
路、１１ モデル速度制御回路、１２ モデル位置制御
回路、１９ 積分補償回路、２０ 応答目標生成フィル
タ、２１ 微分演算器、２２ 微分演算器。
対象、５ 回転角指令信号発生回路、６ トルク制御回
路、７ 速度制御回路、８ 位置制御回路、９ フィー
ドフォワード信号演算回路、１０ 制御対象モデル回
路、１１ モデル速度制御回路、１２ モデル位置制御
回路、１９ 積分補償回路、２０ 応答目標生成フィル
タ、２１ 微分演算器、２２ 微分演算器。
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくとも、電動機回転角、電動機回転
速度を検出する回転検出器と、電動機回転トルクをトル
ク指令信号に追従させるトルク制御回路と、少なくと
も、電動機回転角の−１倍の信号を和の要素として含む
補償角度信号を入力して補償速度指令信号を出力する位
置制御回路と、上記補償速度指令信号と少なくとも上記
電動機回転速度を和の要素として含む補償速度信号との
差信号を入力して第一の補償トルク信号を出力する速度
制御回路とを備え、上記位置制御回路と速度制御回路と
をカスケード構造に接続して電動機の位置制御装置を形
成し、上記補償角度信号を係数倍して積分した信号を第
二の補償トルク信号として出力する積分補償回路を備
え、少なくとも上記第一の補償トルク信号と第二の補償
トルク信号とを加算した信号を上記トルク指令信号とし
てトルク制御回路に入力して電動機の位置制御を行うこ
とを特徴とする電動機の位置制御装置。 - 【請求項２】 少なくとも、電動機回転角、電動機回転
速度を検出する回転検出器と、電動機回転トルクをトル
ク指令信号に追従させるトルク制御回路と、電動機に対
する回転角指令信号と上記電動機回転角の差信号を補償
角度信号として入力し補償速度指令信号を出力する位置
制御回路と、上記補償速度指令信号と上記電動機回転速
度との差信号を入力して第１の補償トルク信号を出力す
る速度制御回路とを備え、上記位置制御回路と速度制御
回路とをカスケード構造に接続して電動機の位置制御装
置を形成し、上記補償角度信号を係数倍して積分した信
号を第二の補償トルク信号として出力する積分補償回路
を備え、少なくとも上記第一の補償トルク信号と第二の
補償トルク信号とを加算した信号を上記補償トルク指令
信号としてトルク制御回路に入力して電動機の位置制御
を行うことを特徴とする電動機の位置制御装置。 - 【請求項３】 少なくとも、電動機回転角、電動機回転
速度を検出する回転検出器と、電動機回転トルクをトル
ク指令信号に追従させるトルク制御回路と、電動機に対
する回転角指令信号を入力し、少なくともフィードフォ
ワードトルク信号と応答目標角度信号と応答目標速度信
号を出力するフィードフォワード信号演算回路と、上記
応答目標角度信号と上記電動機回転角との差信号を補償
角度信号、上記電動機回転速度と上記応答目標速度信号
との差信号を補償速度信号とすると、上記補償角度信号
を入力して補償速度信号を出力する位置制御回路と、上
記補償速度指令信号と上記補償速度信号との差信号を入
力して第一の補償トルク信号を出力する速度制御回路と
を備え、上記位置制御回路と速度制御回路とをカスケー
ド構造に接続して電動機の二自由度位置制御装置を形成
し、上記補償角度信号を係数倍して積分した信号を第二
の補償トルク信号として出力する積分補償回路を備え、
上記第一の補償トルク信号と上記第二の補償トルク信号
との和信号を上記トルク指令信号としてトルク制御回路
に入力し、電動機の位置制御を行うことを特徴とする電
動機の位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15432196A JP3229926B2 (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 電動機の位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15432196A JP3229926B2 (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 電動機の位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH104692A true JPH104692A (ja) | 1998-01-06 |
| JP3229926B2 JP3229926B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=15581588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15432196A Expired - Lifetime JP3229926B2 (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 電動機の位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3229926B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001309676A (ja) * | 2000-04-19 | 2001-11-02 | Yaskawa Electric Corp | 電動機の位置制御装置 |
| EP1184766A1 (en) * | 1999-06-04 | 2002-03-06 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Seisakusho | Position controller for motor |
| JP2003189659A (ja) * | 2001-12-13 | 2003-07-04 | Yaskawa Electric Corp | 電動機位置制御装置 |
| JP2011030352A (ja) * | 2009-07-24 | 2011-02-10 | Mitsubishi Electric Corp | 電動機の電流制御装置 |
| CN112398407A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-02-23 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种转子的最优转矩补偿角度的确定方法及装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1985433A (zh) * | 2004-07-13 | 2007-06-20 | 株式会社安川电机 | 电动机控制装置 |
-
1996
- 1996-06-14 JP JP15432196A patent/JP3229926B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1184766A1 (en) * | 1999-06-04 | 2002-03-06 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Seisakusho | Position controller for motor |
| EP1184766A4 (en) * | 1999-06-04 | 2002-10-16 | Yaskawa Denki Seisakusho Kk | POSITION CONTROL FOR A MOTOR |
| JP2001309676A (ja) * | 2000-04-19 | 2001-11-02 | Yaskawa Electric Corp | 電動機の位置制御装置 |
| JP2003189659A (ja) * | 2001-12-13 | 2003-07-04 | Yaskawa Electric Corp | 電動機位置制御装置 |
| JP2011030352A (ja) * | 2009-07-24 | 2011-02-10 | Mitsubishi Electric Corp | 電動機の電流制御装置 |
| CN112398407A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-02-23 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种转子的最优转矩补偿角度的确定方法及装置 |
| CN112398407B (zh) * | 2020-11-09 | 2022-04-15 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种转子的最优转矩补偿角度的确定方法及装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3229926B2 (ja) | 2001-11-19 |
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