JPH11122962A - サーボモータ駆動方法 - Google Patents
サーボモータ駆動方法Info
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Abstract
流センサ及びA/D変換器を用いた電流フィードバック
ループを用いて制御していたため、部品点数が多く低価
格化が困難で、電流センサの精度誤差によって制御誤差
を避けることが困難であった。 【解決手段】 本発明によるサーボモータ駆動方法は、
サーボモータ(4)の電源電圧(V)を検出し、この電源電圧
(V)の検出値(Vcc)を用いて電力変換器(3)への電圧コマ
ンド(Vcmd)を数値演算制御し、駆動電流(Iu,Iv,Iw)の電
流制御を行う方法である。
Description
方法に関し、特に、従来のモータ電流検出用の電流フィ
ードバックループを構成する電流センサ及びA/D変換
器をなくし、電源電圧を検出することにより、この検出
値を用いて電流制御を行い、制御特性を向上させ、かつ
低価格化を達成するための新規な改良に関する。
ータ駆動方法としては、一般に、図5で示される方法が
採用されていた。すなわち、電流コマンドIcmdは演
算器1に入力され、この演算器1の出力1aは比例・積
分制御部2を経て電圧コマンド2aとして周知のパワー
素子構成からなる電力変換器3に入力され、この電力変
換器3から三相駆動電流Iu,Iv,Iwとしてサーボ
モータ4に印加されている。この三相駆動電流Iu,I
v,Iwの一部は、電流センサ5により検出され、電流
の検出値IvccはA/D変換器6を介して前記演算器
1に入力されており、電流フィードバック制御を構成し
ている。
動方法は、以上のように構成されていたため、次のよう
な課題が存在していた。すなわち、電流フィードバック
系を構成するためには、電流センサ及び高価なA/D変
換器を用いなければならず、制御系の低価格化に大きい
障害となっていた。
めになされたもので、特に、従来のモータ電流検出用の
電流フィードバックループをなくし、電源電圧を検出す
ることにより、この検出値を用いて電流制御を行い、制
御特性を向上させ、かつ低価格化を達成するようにした
サーボモータ駆動方法を提供することを目的とする。
タ駆動方法は、電流コマンドに基づいてサーボモータを
駆動するサーボモータ駆動方法において、前記サーボモ
ータを駆動するための電源電圧を検出し、この電源電圧
の検出値を用いて前記サーボモータの駆動電流の電流制
御を行うと共に、前記電流制御の数値演算に用いるモー
タ抵抗を、前記電流コマンドに基づく指令電力と、前記
電源電圧と電源電流の積による出力電力とを用いて得ら
れたモータ抵抗増加分の推定値を用いて補正し、前記サ
ーボモータの温度上昇によるモータ抵抗の変化を補正す
る方法であり、また、前記電流制御は、前記サーボモー
タにおけるモータ抵抗、モータインダクタンス、誘起電
圧定数、トルク定数を用いて数値演算にて行い、また、
前記サーボモータの制御異常であるモータ過電流の検出
は、正常制御時である、K・Icmd×kt×ω=Vc
c×Ivccの等号が不成立の場合(但し、kは比例定
数、Icmdはモータ電流コマンド、ktはトルク定
数、ωはモータ速度、Vccは電源電圧の検出値、Iv
ccは電源電流の検出値)とし、さらに、前記電流制御
は前記サーボモータの演算システムの逆演算システムで
あるRa+Las(Raはモータ抵抗、Laはモータイ
ンダクタンス、sはラプラス演算子)を用いる方法であ
る。
ーボモータ駆動方法の好適な実施の形態について説明す
る。なお、従来例と同一又は同等部分については同一符
号を用いて説明する。図1において電流指令値である電
流コマンドIcmdは電流制御部2Aに入力され、この
電流制御部2Aからの電圧コマンドVcmdは周知の電
力変換器3に印加され、この電力変換器3には図示しな
い各パワー素子を駆動するための駆動電源6が接続され
ており、この電力変換器3からの三相の駆動電流Iu,
Iv,Iwがサーボモータ4に供給されるように構成さ
れている。また、前記駆動電源6の電源電圧Vの検出値
Vcc及び電源電流Iの検出値Ivccが前記電流制御
部2Aに取り込まれている。
御系と異なり、電流制御部2Aは、駆動電源6の電源電
圧Vの検出値Vcc及び電源電流Iの検出値Ivccを
用いて制御した電圧コマンド2aを電力変換器3に印加
し、電力変換器3から得られた三相の駆動電流Iu,I
v,Iwによってサーボモータ4を駆動制御する。
制御について述べる。図2は、前記電流制御部2Aとサ
ーボモータ4の演算内容をブロックとして示すもので、
電流コマンドIcmdはサーボモータ4の演算システム
(1/Ra+Las)の逆演算システム(Ra+La
s)を経て第1演算器10に入力され、この第1演算器
10の出力10aは第2演算器11に入力され、この第
2演算器11の出力11aは前記演算システム(1/R
a+Las)、トルク定数kt、イナーシャ1/Jsを
経てモータ速度ωが得られている。但し、前述のRaは
モータ抵抗、Laはモータインダクタンス、sはラプラ
ス演算子である。前記モータ速度ωから得られた各誘起
電圧定数KEは、前記各演算器10,11に入力されて
いる。
能すると、図3の演算制御状態となり、サーボモータ4
の電流ループの応答が1となって、電流目標値に正確に
追従する電流制御系となる。但し、この図3で示される
電流制御系では、電源電圧Vの変動を直接受けるため、
電源電圧Vの検出値Vccを検出して電圧コマンドVc
mdを補正する必要がある。
制御ブロックよりなる演算制御系を用いて数値演算制御
する。まず、電流コマンドIcmdはモータ抵抗Raか
ら電流応答ループが1となる第1ループ20又は第2ル
ープ21(電気的時定数τeとラプラス演算子sの積で
あるτes、但し、τeはモータインダクタンスLaと
モータ抵抗RaによるLa/Raと等しい)を経て図2
と同様に第1演算器10から第2演算器11に入力さ
れ、この第2演算器11の出力11aが電圧演算部21
Aにおいて、Vcom/Vcc(Vcomは電源電圧V
の設計値、Vccは電源電圧Vの検出値)の数値演算制
御が行われて電源電圧Vの変動を補正した電圧コマンド
Vcmdが電力変換器3に印加される。なお、前述の図
4における電圧コマンドVcmdの演算を行うプログラ
ムの例としては次の数の(1)式に示される通りであ
る。
出状態すなわち制御異常状態は、正常制御時が、K・I
cmd×kt×ω=Vcc×Ivcc(但し、kは比例
定数、Icmdはモータ電流コマンド、ktはトルク定
数、ωはモータ速度、Vccは電源電圧の検出値、Iv
ccは電源電流の検出値)の等号が成立している場合で
あるため、この等号が不成立の場合を前述の制御異常と
判断している。
以上のように構成されているため、次のような効果を得
ることができる。すなわち、従来用いていた電流センサ
及びA/D変換器を用いた電流フィードバック系が不要
で、全て数値演算のオープンループで制御できるため、
部品低減による低価格化、電流センサノイズによる制御
精度低下の防止を達成することができる。
ック図である。
ク図である。
る。
ロック図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 電流コマンド(Icmd)に基づいてサーボモ
ータ(4)を駆動するサーボモータ駆動方法において、前
記サーボモータ(4)を駆動するための電源電圧(V)を検出
し、この電源電圧(V)の検出値(Vcc)を用いて前記サーボ
モータ(4)の駆動電流(Iu,Iv,Iw)の電流制御を行うこと
を特徴とするサーボモータ駆動方法。 - 【請求項2】 前記電流制御は、前記サーボモータ(4)
におけるモータ抵抗(Ra)、モータインダクタンス(La)、
誘起電圧定数(kE)、トルク定数(kt)を用いて数値演算に
て行うことを特徴とする請求項1記載のサーボモータ駆
動方法。 - 【請求項3】 前記サーボモータ(4)の制御異常である
モータ過電流の検出は、正常制御時である、K・Icm
d×kt×ω=Vcc×Ivccの等号が不成立の場合
(但し、kは比例定数、Icmdはモータの電流コマン
ド、ktはトルク定数、ωはモータ速度、Vccは電源
電圧の検出値、Ivccは電源電流の検出値)とするこ
とを特徴とする請求項1又は2記載のサーボモータ駆動
方法。 - 【請求項4】 前記電流制御は前記サーボモータ(4)の
演算システムの逆演算システムであるRa+Las(R
aはモータ抵抗、Laはモータインダクタンス、sはラ
プラス演算子)を用いることを特徴とする請求項1ない
し3の何れかに記載のサーボモータ駆動方法。
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