JPH1084686A - サーボ制御装置の切替方法 - Google Patents

サーボ制御装置の切替方法

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JPH1084686A
JPH1084686A JP8257495A JP25749596A JPH1084686A JP H1084686 A JPH1084686 A JP H1084686A JP 8257495 A JP8257495 A JP 8257495A JP 25749596 A JP25749596 A JP 25749596A JP H1084686 A JPH1084686 A JP H1084686A
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JP
Japan
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switching
speed
torque
control
command
Prior art date
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JP8257495A
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Inventor
Kazuo Sato
一男 佐藤
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 速度制御とトルク制御の相互の切替中に、簡
単な構成にして切替完了時のショックを回避して滑らか
なものとする。 【解決手段】 サーボ制御装置の切替方法において、速
度制御からトルク制御へ切替える時は、上位コントロー
ラのトルク指令Treb−inと速度制御ループのトル
ク指令の差を(1/JS)の伝達特性を持つ演算器を介
して補正信号ΔTrebとし、該補正信号を上位コント
ローラの速度指令Wreb−inに加算し、前記差の信
号が所定量より小さくなるとトルク制御への移行をすま
せて切替を完了し、トルク制御から速度制御へ切替える
時は、上位コントローラの速度指令と速度検出信号の差
を速度制御器の関数に対応した伝達特性を持つ演算器を
介して補正信号ΔWrebとし、該補正信号を上位コン
トローラのトルク指令に加算し、前記差の信号が所定量
より小さくなると速度制御への移行をすませる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーボ制御装置の
速度制御とトルク制御の相互の切替をスムーズにする切
替方法に関する。
【0002】
【従来の技術】シート類の送出しや巻取り装置などの機
械装置に用いる電動機は、機械装置の機能に合わせて速
度制御したりトルク制御したりすることがある。電動機
の速度制御とトルク制御の切替は、従来、切替開始点の
速度(またはトルク)制御の指令値からトルク(または
速度)制御の指令値までを補間して切替えるという方法
がとられていた。このような従来技術の一例が、例え
ば、特開平7−31173号公報に開示されており、図
1にその具体的実施例が示されている。前記公報による
と、速度(またはトルク)制御からトルク(または速
度)制御へ切替える時には、切替開始時点における速度
(またはトルク)の指令値を一旦記憶し、該記憶した指
令値からトルク(または速度)の指令値までの間を、関
数器などを用いて直線補間して逐次出力するということ
が示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この方法で
は、上記のように、切替開始点における切替前の指令値
を一旦記憶し、切替後の指令値との間を直線補間してい
るので、記憶手段と補間演算のための演算器が必要にな
って複雑になるという欠点があった。また、補間演算す
る直前に2つの指令値を記憶し、記憶した値に基づいて
演算しているため、稼働状況によっては制御装置の切替
中に指令信号が変動すると、切替が完了する頃には補間
された設定値と実際の制御量に差が生じ、切替完了時の
機械的ショックを回避することができないという問題が
あった。そこで本発明は、速度制御とトルク制御の相互
の切替中に、上位コントローラから受けている切替後の
設定値と切替後の制御量のそれぞれ最新の信号に基づい
て速度指令またはトルク指令を徐々に補正していき、簡
単な構成にして切替完了時のショックを回避して滑らか
なものとする切替方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、速度制御系とトルク制御系を備えたサー
ボ制御装置が、上位コントローラの指令を受けて速度制
御とトルク制御の切替えをする時のサーボ制御装置の切
替方法において、速度制御からトルク制御へ切替える時
は、上位コントローラのトルク指令と速度制御ループの
トルク指令の差を(1/JS)の伝達特性を持つ演算器
を介して補正信号とし、該補正信号を上位コントローラ
の速度指令に加算し、前記差の信号が所定量より小さく
なるとトルク制御への移行をすませて切替を完了し、ト
ルク制御から速度制御へ切替える時は、上位コントロー
ラの速度指令と速度検出信号の差を速度制御器の関数に
対応した伝達特性を持つ演算器を介して補正信号とし、
該補正信号を上位コントローラのトルク指令に加算し、
前記差の信号が所定量より小さくなると速度制御への移
行をすませるようにしたのである。
【0005】
【発明の実施の形態】上記手段により、速度制御とトル
ク制御の相互の切替中に、上位コントローラから受けて
いる切替後の設定値の切替中の信号と、切替中の制御量
とに基づいて、切替中の指令値を補正するので、切替完
了点では指令値と切替後の設定値との差が無くなり、滑
らかに切替えることができる。以下、本発明の切替方法
を実施する具体的な実施例について図に基づいて説明す
る。図1は本発明の方法を適用した第1実施例を示す構
成図であり、図2、図3は切替時の動作説明図である。
図1において、1は電動機であり、2は該電動機1の速
度を検出する速度検出器、3は前記電動機1に電流を供
給する電流増幅器、4は該電流増幅器3に電流指令を与
えるトルク制御器、5は比例積分演算を行う前記トルク
制御器4に信号を与える速度制御器、6は速度制御とト
ルク制御の切替を行う切替制御器、71は図示しない上
位コントローラのトルク指令Tref-inと前記切替制御器
6の信号ΔTref を加算する加算器、72は図示しない
上位コントローラの速度指令ωref-inと前記切替制御器
6の信号Δωref を加算する加算器、73は該加算器7
2の信号から前記速度検出器2の信号ωを減算する減算
器、8は前記速度制御器5と前記加算器71の何れかの
信号を前記トルク制御器4に与える切替スイッチであ
る。また、61は図示しない上位コントローラの切替指
令と後述する減算器62、63の出力とを受けて前記切
替スイッチ8の切替と後述するスイッチ64、65のオ
ン、オフ指令を出力するスイッチコントローラ、62は
前記トルク指令Tref-inから前記速度制御器5の信号T
ref を減算する減算器、63は前記速度指令ωref-inか
ら前記速度検出器2の信号ωを減算する減算器、64は
前記スイッチコントローラ61の信号を受けて前記減算
器62の出力と後述する第1の演算器66との接続をオ
ン、オフするスイッチ、65は前記スイッチコントロー
ラ61の信号を受けて前記減算器63の出力と後述する
第2の演算器67との接続をオン、オフするスイッチ、
66は前記スイッチ64を介して前記減算器62の信号
を受け(1/JS)の伝達関数の演算をして前記加算器
72に信号Δωref を与える第1の演算器、67は前記
スイッチ65を介して前記減算器63の信号を受け(K
(1+1/Ti S))の伝達関数の演算をして前記加算
器71に信号ΔTref を与える第2の演算器である。こ
こに、Jはモータと負荷のイナーシャ、Sはラプラス演
算子、Kは速度ループ定数、Tiは速度ループ積分時定
数である。なお、トルク制御の速度への伝達関数は、ω
=(1/JS)・ τ なので Δω=(1/JS)・ΔTs 速度制御のトルク制御への伝達関数は、Tref =K(1
+1/Ti S)・ ωrefなのでモデル化して次のように
補正している。 ΔTref =K(1+1/Ti S)・Δω 以上のような構成のもとで図1と図2、図3とを用いて
その動作を説明する。まず速度制御からトルク制御に切
替える場合について説明する。切替前の速度制御を行っ
ている時は、切替制御器6のスイッチコントローラ61
はスイッチ64をオフに指令しているため第1の演算器
66の出力Δωref がゼロとなっており、図示しない上
位コントローラの速度指令ωref-inを入力した加算器7
2は、そのまま出力し、減算器73の入力となってい
る。一方、該入力から速度検出器2の信号ωを減算して
速度制御器5の入力としている。速度制御器5の出力は
切替スイッチ8を介してトルク制御器4に入力されてお
り、電流増幅器3を介して電動機1を回転させる。この
ように減算器73で速度指令ωref-inと速度検出信号ω
を比較し、その差に基づいて差を小さくするよう速度制
御器5が働いているので、ωはωref-inとほぼ同じにな
っている。このような状態で上位コントローラからトル
ク制御への切替指令がスイッチコントローラ61に与え
られるとスイッチ64の接点を閉じる。この時、上位コ
ントローラのトルク指令Tref-inと速度制御ループのト
ルク指令Tref の差が減算器62の出力となって第1の
演算器66の入力となるので、第1の演算器66の出力
は伝達特性(1/JS)に応じて徐々に大きくなろうと
する。この第1の演算器66の出力Δωref は加算器7
2の一方の入力となってωref-inに加算されるので速度
指令は徐々に大きくなろうとする。このように速度制御
の速度指令が大きくなろうとして上記動作を繰り返すの
で、減算器62の出力Tref-in−Tref とω、Tref は
図2に示す切替開始点以降の動作を示す。そして、上位
コントローラのトルク指令Tref-inと速度制御のトルク
指令Tref-inが限りなく近づいていくので、これが所定
の大きさより小さくなるとスイッチコントローラ61は
切替スイッチ8を上側に切替え、スイッチ64をオフに
してトルク制御への切替を完了する。次にトルク制御か
ら速度制御に切り替える場合について説明する。切替前
のトルク制御を行っている時は、切替制御器6のスイッ
チコントローラ61はスイッチ65をオフに指令してい
るため第2の演算器67の出力ΔTref がゼロとなって
おり、図示しない上位コントローラのトルク指令Tref-
inを入力した加算器71は、そのまま出力し、切替スイ
ッチ8を介してトルク制御器4に入力されており、電流
増幅器3を介して電動機1を回転させる。このように上
位コントローラのトルク指令Tref-inがトルク制御器4
に入力されるので、これに見合った電流が電動機1に供
給されて指令に応じたトルクを出力する。このような状
態で上位コントローラから速度制御への切替指令がスイ
ッチコントローラ61に与えられると、スイッチ65の
接点を閉じる。この時、上位コントローラの速度指令ω
ref-inと速度検出器2の速度信号ωの差が減算器63の
出力となって第2の演算器67の入力となるので、第2
の演算器67の出力は伝達特性(K(1+1/Ti
S))に応じて徐々に大きくなろうとする。この第2の
演算器67の出力ΔTref は加算器71の一方の入力と
なってTref-inに加算されるのでトルク指令は徐々に大
きくなろうとする。このようにトルク制御のトルク指令
が大きくなろうとして上記動作を繰り返すので、切替後
の電動機1が加速して速度が上昇し、減算器63の出力
ωref-in−ωref とTref 、ωは図3に示す切替開始点
以降の動作を示す。この動作を繰り返していき、速度が
上昇して速度検出器2の信号ωも上昇すると、上位コン
トローラのトルク指令Tref-inと速度制御のトルク指令
Tref-inが近づくので速度制御器5の働きでトルク指令
Tref が減少する。この動作を繰り返すと図3の切替終
了点に近づいていくので、これが所定の大きさより小さ
くなるとスイッチコントローラ61は切替スイッチ8を
下側に切替え、スイッチ65をオフにして速度制御への
切替を完了する。以上の実施例ではスイッチコントロー
ラ61、減算器62、63、スイッチ64、65、第1
の演算器66、第2の演算器67を切替制御器6の構成
要素とする場合で本発明の方法を説明したが、加算器7
1、72、減算器73、切替スイッチ8を切替制御器6
に含めたり、速度制御器5、トルク制御器4を切替制御
器6に含めたりしても同じであることは言うまでもな
い。次に、第2の実施例を図4を用いて説明する。図4
が図1と異なる点は、トルクの信号Tref を速度制御器
5の出力の信号を用いていたものに代えて、電流増幅器
3が電動機1に供給する電流を電流センサ9を用いて検
出し、トルクに換算するものであり、そのほかの構成は
図1と同じである。この場合、電動機1の電流がトルク
に対応することから正確な切替制御を行うことができ
る。以上の実施例では、速度制御器5が比例積分演算す
る場合について説明したので第2の演算器67は比例積
分演算する関数器となっていたが、本願趣旨に従がうの
であればこの演算に限定されるものではない。すなわ
ち、第2の演算器67の演算内容は速度制御器5に対応
したものであればよく、実施例と同様のスムーズな切替
をすることができる。
【0006】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の方法を実施
する実施例の説明によれば、加算器や減算器、スイッチ
のほか、簡単な遅れ要素を用いて切替制御器を構成でき
るため、簡単な構成にして、速度制御とトルク制御の相
互のスムーズな切替をすることができる。従って、切替
制御をする電動機の制御装置の実用性を高める効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す構成図
【図2】動作説明図
【図3】動作説明図
【図4】本発明の第2実施例を示す構成図
【符号の説明】
1 電動機 2 速度検出器 3 電流増幅器 4 トルク制御器 5 速度制御器 6 切替制御器 61 スイッチコントローラ 62、63 減算器 64、65 スイッチ 66 第1の演算器 67 第2の演算器 71、72 加算器 73 減算器 8 切替スイッチ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 速度制御系とトルク制御系を備えたサー
    ボ制御装置が、上位コントローラの指令を受けて速度制
    御とトルク制御の切替えをするサーボ制御装置の切替方
    法において、速度制御からトルク制御へ切替える時は、
    上位コントローラのトルク指令と速度制御ループのトル
    ク指令の差を(1/JS)(ただし、Jはモータと負荷
    のイナーシャ、Sはラプラス演算子である)の伝達特性
    を持つ演算器を介して補正信号とし、該補正信号を上位
    コントローラの速度指令に加算し、前記差の信号が所定
    量より小さくなるとトルク制御への移行をすませて切替
    を完了し、トルク制御から速度制御へ切替える時は、上
    位コントローラの速度指令と速度検出信号の差を速度制
    御器の関数に対応した伝達特性を持つ演算器を介して補
    正信号とし、該補正信号を上位コントローラのトルク指
    令に加算し、前記差の信号が所定量より小さくなると速
    度制御への移行をすませて切替を完了することを特徴と
    するサーボ制御装置の切替方法。
  2. 【請求項2】 速度制御からトルク制御へ切替える時
    は、速度制御ループのトルク指令に代えて電動機のトル
    ク検出信号とすることを特徴とする請求項1記載のサー
    ボ制御装置の切替方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6608459B2 (en) 2000-12-11 2003-08-19 Daihen Corp. Method and device for servo-controlling DC motor
WO2011145366A1 (ja) * 2010-05-17 2011-11-24 三菱電機株式会社 モータ制御装置
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