JPH11313495A - Controller for motor servo system - Google Patents

Controller for motor servo system

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Publication number
JPH11313495A
JPH11313495A JP10117210A JP11721098A JPH11313495A JP H11313495 A JPH11313495 A JP H11313495A JP 10117210 A JP10117210 A JP 10117210A JP 11721098 A JP11721098 A JP 11721098A JP H11313495 A JPH11313495 A JP H11313495A
Authority
JP
Japan
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value
inertia
servo system
estimated
acceleration
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10117210A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiki Kato
義樹 加藤
Shinichi Kobayashi
真一 小林
Hiroshi Kuromaru
廣志 黒丸
Ichiro Awaya
伊智郎 粟屋
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP10117210A priority Critical patent/JPH11313495A/en
Publication of JPH11313495A publication Critical patent/JPH11313495A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller for motor servo system, which has such an auto-tuning function that ca easily and surely set the convergence of control gains. SOLUTION: A controller for motor servo system is provided with a disturbance estimating observer 8, which outputs an estimated disturbance torque value and acceleration information by using a current command and speed information obtained from a motor servo system, an inertia estimator 9 which outputs an estimated inertia value by the use of the estimated disturbance torque value and acceleration information, and a gain adjuster 28 which adjusts the gain of the speed control section 6 of the motor servo system to an appropriate value by using the estimated inertia value. The controller finds the estimated inertia value by multiplying the estimated disturbance torque vale by acceleration in the inertia estimator 9 and making the estimator 9 make integrating operations during one period or performing filtering processing, after the estimated disturbance torque value is multiplied by the acceleration in the estimator 9.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、機械系を駆動する
電動機サーボ系の制御装置に関し、特に制御ゲインを自
動的に設定し得るオートチューニング機能を持つ電動機
サーボ系の制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a motor servo system for driving a mechanical system, and more particularly to a control device for a motor servo system having an auto-tuning function capable of automatically setting a control gain.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電動機サーボ系の制御装置は、制
御装置を初めて取り付けた場合や、経年変化により機械
系の特性が変化した場合には、機械系の大きさや振動の
状態に応じて調整員がゲインを設定し直さなければなら
ないという問題を有していた。かかる欠点を解消するた
めに、電動機とイナージャの大きさ又はこれと機械系の
振動の大きさに適したゲインを自動的に設定できる電動
機サーボ系の制御装置が特開平4−325886号に提
案されている。
2. Description of the Related Art A conventional motor servo control device is adjusted according to the size of the mechanical system and the state of vibration when the control device is first installed or when the characteristics of the mechanical system change due to aging. The operator had to reset the gain. In order to solve such a drawback, Japanese Patent Laid-Open No. 4-325886 proposes a motor servo control device capable of automatically setting the size of the motor and the inerter or the gain suitable for the size of the motor and the inertia and the vibration of the mechanical system. ing.

【0003】かかる従来技術例を図面とともに説明す
る。図5は前記従来技術の電動機サーボ系の制御装置の
構成を示し、30aはオートチューニング機能付き電動
機サーボ系コントローラ、31はサーボ系のシミュレー
ション部であり、該シミュレーション部31は以下のよ
うに構成されている。即ち、1bはシミュレーションに
おける電動機、機械系モデル、5bはシミュレーション
における電流制御部、6bはシミュレーションにおける
速度制御部、7bはシミュレーションにおける位置制御
部、12bはシミュレーションにおける位置検出値、1
3bはシミュレーションにおける速度検出値、14bは
シミュレーションにおける電流検出値、15bはシミュ
レーションにおける位置誤差、16bはシミュレーショ
ンにおける速度指令値、17bはシミュレーションにお
ける速度誤差、18bはシミュレーションにおける電流
指令値、19bはシミュレーションにおける電流誤差、
20bはシミュレーションにおける電動機電流である。
[0003] Such a prior art example will be described with reference to the drawings. FIG. 5 shows the configuration of a motor servo system control device of the prior art, 30a is a motor servo system controller with an auto tuning function, 31 is a servo system simulation unit, and the simulation unit 31 is configured as follows. ing. That is, 1b is an electric motor in a simulation, a mechanical system model, 5b is a current control unit in the simulation, 6b is a speed control unit in the simulation, 7b is a position control unit in the simulation, 12b is a position detection value in the simulation, 1
3b is a speed detection value in the simulation, 14b is a current detection value in the simulation, 15b is a position error in the simulation, 16b is a speed command value in the simulation, 17b is a speed error in the simulation, 18b is a current command value in the simulation, and 19b is a current command value in the simulation. Current error,
20b is the motor current in the simulation.

【0004】又、21は実際の電流検出値14及びシミ
ュレーションにおける電流検出値14bからそれぞれの
電流面積を計算し比較する電流面積計算部、22は電流
面積計算部21の計算結果をもとにして電動機・機械系
モデル1bのイナーシャ仮定値の修正量を決定するイナ
ーシャ修正量決定部、23は修正されたイナーシャ仮定
値に対して最適な速度制御部6、6bのゲインを決める
ゲイン決定部である。
A current area calculation unit 21 calculates and compares respective current areas from the actual current detection value 14 and a current detection value 14b in the simulation. 22 denotes a current area calculation unit based on the calculation results of the current area calculation unit 21. An inertia correction amount determination unit that determines the correction amount of the assumed inertia value of the electric motor / mechanical system model 1b, and 23 is a gain determination unit that determines the optimal gain of the speed control units 6 and 6b for the corrected assumed inertia value. .

【0005】尚、図中1は電動機、2は電動機1に取り
付けられた機械系であり、電動機1と機械系2を合わせ
たものが制御対象である。3は制御対象1,2の位置と
速度を測定する位置速度検出器、4は電動機1に流れる
電流を測定する電流検出器、5は電流制御部、6は速度
制御部、7は位置制御部、11は位置指令値、12は位
置検出値、13は速度検出値、14は電流検出値、15
は位置誤差、16は速度指令値、17は速度誤差、18
は電流指令値、19は電流誤差、20は電動機1に流れ
る電流、30aは電動機サーボ系コントローラである。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an electric motor, 2 denotes a mechanical system attached to the electric motor 1, and a combination of the electric motor 1 and the mechanical system 2 is an object to be controlled. 3 is a position and speed detector for measuring the position and speed of the control targets 1 and 2, 4 is a current detector for measuring the current flowing through the motor 1, 5 is a current controller, 6 is a speed controller, 7 is a position controller. , 11 are position command values, 12 is position detection values, 13 is speed detection values, 14 is current detection values, 15
Is a position error, 16 is a speed command value, 17 is a speed error, 18
Is a current command value, 19 is a current error, 20 is a current flowing through the motor 1, and 30a is a motor servo system controller.

【0006】次に、動作について説明する。先ず電動機
サーボ系の動作について説明する。電動機サーボ系コン
トローラ30aは、例えば工作機械やロボットなどに対
して軌跡制御を行なうためのものであり、望ましい軌跡
指令値から位置指令値11を生成し、制御対象1,2を
位置指令値11に応じて動作させるためのものである。
即ち、検出器3によって得られた位置検出値12と位置
指令値11との差を計算して位置誤差15を求め、位置
制御部7において適切な演算を行なって速度指令値16
を決定する。
Next, the operation will be described. First, the operation of the motor servo system will be described. The electric motor servo system controller 30a is for performing trajectory control on, for example, a machine tool or a robot, and generates a position command value 11 from a desired trajectory command value. It is for operating according to.
That is, the difference between the position detection value 12 obtained by the detector 3 and the position command value 11 is calculated to obtain a position error 15, and the position control unit 7 performs an appropriate calculation to obtain the speed command value 16.
To determine.

【0007】次に、検出器3によって得られた速度検出
値13と速度指令値16との差を計算して速度誤差17
を求め、速度制御部6において適切な演算を行なって電
流指令値18を決定する。さらに、電流検出器4によっ
て得られた電流検出値14と電流指令値18との差を計
算して電流誤差19を求め、電流制御部5において適切
な演算を行なって電動機電流20を決定する。
Next, the difference between the speed detection value 13 obtained by the detector 3 and the speed command value 16 is calculated, and the speed error 17 is calculated.
And the speed control unit 6 performs an appropriate calculation to determine the current command value 18. Further, the difference between the current detection value 14 obtained by the current detector 4 and the current command value 18 is calculated to obtain a current error 19, and the current control unit 5 performs an appropriate calculation to determine the motor current 20.

【0008】上記した従来装置では、位置制御部7、速
度制御部6及び電流制御部5においてそれぞれP(比
例)演算、PI(比例・積分)演算を行なっており、電
動機サーボ系コントローラ30aを以上のように構成
し、各制御部5〜7の各演算において制御対象1,2に
応じた適切なゲインを用いることにより、良好な軌跡制
御を実現することができる。
In the above-described conventional apparatus, the position control unit 7, the speed control unit 6, and the current control unit 5 perform P (proportional) operation and PI (proportional / integral) operation, respectively. By using an appropriate gain according to the control targets 1 and 2 in each calculation of the control units 5 to 7, good trajectory control can be realized.

【0009】ここで、電動機1、検出器3、4の特性が
予め分かっており、機械系2の特性のみが不明であると
すると、電流ループ内のパラメータはすべて分かること
になり、電流制御部5のゲインはこれらのパラメータか
ら予め決定できる。又、工作機械のように複数の電動機
を同時に動作させる場合、位置ループの応答周波数は一
致させる必要があるため、位置制御部7のゲインは予め
決定された値を用いることとする。
If the characteristics of the motor 1, the detectors 3, 4 are known in advance, and only the characteristics of the mechanical system 2 are unknown, all parameters in the current loop are known, and the current control unit The gain of 5 can be determined in advance from these parameters. When a plurality of electric motors are operated at the same time as in a machine tool, the response frequency of the position loop needs to be matched, so that the gain of the position control unit 7 uses a predetermined value.

【0010】従って、この従来技術では速度制御部6の
比例ゲイン及び積分ゲインの自動調整のみを行なう。た
だし、位置制御部7のゲインについての速度ループ応答
周波数に応じた自動設定は、この実施例の簡単な拡張に
より実現できる。
Therefore, in this prior art, only the automatic adjustment of the proportional gain and the integral gain of the speed control unit 6 is performed. However, automatic setting of the gain of the position control unit 7 according to the speed loop response frequency can be realized by a simple extension of this embodiment.

【0011】一方サーボ系のシミュレーション部31に
ついて、その電流制御部5b、速度制御部6b及び位置
制御部7bは、それぞれ実際のサーボ系における電流制
御部5、速度制御部6及び位置制御部7と同じものであ
る。電動機・機械系モデル1bは制御対象1、2及び検
出器3、4をモデル化したものであり、このモデルにお
いて機械系2は機械振動などを考慮せずに単純なイナー
シャと仮定している。前述したように電動機1及び検出
器3、4の特性パラメータは明らかなため、電動機・機
械系モデル1bにおいては電動機1と機械系2を含めた
イナーシャの大きさのみが未知パラメータとなり、この
イナーシャの仮定値をJとする。
On the other hand, in the servo system simulation unit 31, the current control unit 5b, the speed control unit 6b and the position control unit 7b are respectively connected to the current control unit 5, the speed control unit 6 and the position control unit 7 in the actual servo system. Are the same. The electric motor / mechanical system model 1b is a model of the control targets 1 and 2 and the detectors 3 and 4, and in this model, the mechanical system 2 is assumed to have a simple inertia without considering mechanical vibrations and the like. As described above, since the characteristic parameters of the electric motor 1 and the detectors 3 and 4 are clear, in the electric motor / mechanical system model 1b, only the magnitude of the inertia including the electric motor 1 and the mechanical system 2 becomes an unknown parameter. The assumed value is J.

【0012】この従来例においては、実際のサーボ系と
そのシミュレーション部31に同じ位置指令値11を加
えた場合の電流検出値14、14bを比較し、比較結果
に応じてイナーシャ仮定値Jを修正してゆき、最終的に
イナーシャの固定値とそれに最適なループゲインを求め
るものである。
In this conventional example, the current detection values 14 and 14b when the same position command value 11 is added to the actual servo system and its simulation unit 31 are compared, and the assumed inertia value J is corrected according to the comparison result. Finally, a fixed value of inertia and an optimum loop gain are obtained.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】従来の電動機サーボ系
の制御装置のオートチューニング機能は以上のように構
成されており、実電流を時間積分し制御装置内の仮想モ
デルの電流積分値と比較し、両者を一致させるように順
次ゲインを調整してゆくため、収束に時間がかかる。ま
た、収束するという保証が得られていない、という課題
があった。
The auto-tuning function of the conventional motor servo control device is constructed as described above, and integrates the actual current with time and compares it with the current integrated value of a virtual model in the control device. Since the gain is sequentially adjusted so that the two coincide with each other, it takes time to converge. In addition, there is a problem that the convergence is not guaranteed.

【0014】本発明はかかる課題を解決し得る、特に制
御ゲインの収束を容易に且つ確実に設定し得るオートチ
ューニング機能を持つ電動機サーボ系の制御装置を提供
することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a control device for an electric motor servo system having an auto-tuning function capable of solving such a problem, particularly, easily and reliably setting the convergence of the control gain.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに請求項1記載の発明は、電動機サーボ系より得られ
た電流指令と前記速度情報を用いて外乱トルク推定値
と、加速度情報とを出力する外乱推定オブザーバと、前
記外乱推定オブザーバより得られた前記外乱トルク推定
値と加速度情報を用いてイナーシャ推定値を出力するイ
ナーシャ推定器と、前記イナーシャ推定値を用いて電動
機サーボ系の速度制御部のゲインを適切な値に調整する
ゲイン調整器とを具え、前記イナーシャ推定器内で、周
期的に出力する速度指令により得られた外乱トルク推定
値と加速度の積と加速度の二乗値の一周期の間の積分値
を求め、前者の積分値の後者の積分値に対する商を介し
て、イナーシャ推定値を求めることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for calculating a disturbance torque estimated value and acceleration information using a current command obtained from an electric motor servo system and the speed information. A disturbance estimation observer to be output, an inertia estimator that outputs an inertia estimation value using the disturbance torque estimation value and the acceleration information obtained from the disturbance estimation observer, and a speed control of a motor servo system using the inertia estimation value. A gain adjuster that adjusts the gain of the section to an appropriate value, wherein in the inertia estimator, the product of the disturbance torque estimated value and the acceleration and the square value of the acceleration obtained by the speed command that is periodically output is obtained. It is characterized in that an integral value during a period is obtained, and an inertia estimated value is obtained through a quotient of the former integral value with respect to the latter integral value.

【0016】さらに、請求項2記載の発明は、前記イナ
ーシャ推定器内で、周期的に出力する速度指令により得
られた外乱トルク推定値と加速度との積と加速度の二乗
値とを求め、両者のフィルタ処理して得られた商を介し
て、イナーシャ推定値を求めることを特徴とする。
Further, according to a second aspect of the present invention, in the inertia estimator, a product of a disturbance torque estimated value and an acceleration obtained by a periodically output speed command and a square value of the acceleration are obtained. Is characterized by obtaining an inertia estimated value via a quotient obtained by the filtering process.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to an embodiment shown in the drawings. However, unless otherwise specified, dimensions, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the invention, but are merely illustrative examples.

【0018】図1は本発明の実施形態による電動機サー
ボ系の制御装置の構成を表すブロック図である。30は
オートチューニング機能付き電動機制御装置であり、1
の電動機を制御し2の機械系を操作する。3は1の電動
機に取付けられた検出器であり12の位置情報や13の
速度情報の原信号を発生する。前記制御装置30内にお
いて、電動機電流20を検出器4を用いて電流信号14
とし、その値と電流指令値18の差分19を用いて電流
制御部5で電動機電流20を制御している。また、速度
制御部6は、速度情報13と速度指令値16の差分17
を用いて電流指令値18を出力し、位置制御部7は位置
情報12と位置指令値11の差分15を用いて、速度指
令値16を出力する。かかる構成は図5の従来技術と同
様である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a control device for a motor servo system according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 30 denotes a motor control device with an auto-tuning function.
To operate the mechanical system. Reference numeral 3 denotes a detector attached to one electric motor, which generates an original signal of 12 position information and 13 speed information. In the control device 30, the motor current 20 is detected by the detector 4 using the current signal 14.
The current controller 5 controls the motor current 20 using the difference 19 between the value and the current command value 18. The speed control unit 6 also calculates a difference 17 between the speed information 13 and the speed command value 16.
To output the current command value 18, and the position control unit 7 outputs the speed command value 16 using the difference 15 between the position information 12 and the position command value 11. Such a configuration is similar to that of the prior art shown in FIG.

【0019】ここで前記電流指令値18と前記速度情報
13を用いて、外乱推定オブザーバ8は外乱トルク推定
値32と、加速度情報である加速度34をイナーシャ推
定器9側に出力する。該イナーシャ推定器9は、前記外
乱トルク推定値32と加速度情報である加速度34を用
いてイナーシャ推定値10を出力する。ゲイン調整器2
8は、前記イナーシャ推定値10を用いて電動機サーボ
系の速度制御部6のゲインを適切な値に調整する。次
に、どの様にゲインを適切に調整するかについて述べ
る。
Here, using the current command value 18 and the speed information 13, the disturbance estimation observer 8 outputs the disturbance torque estimation value 32 and the acceleration 34 as acceleration information to the inertia estimator 9 side. The inertia estimator 9 outputs an inertia estimated value 10 using the disturbance torque estimated value 32 and acceleration 34 as acceleration information. Gain adjuster 2
8 adjusts the gain of the speed control unit 6 of the electric motor servo system to an appropriate value using the estimated inertia value 10. Next, how to appropriately adjust the gain will be described.

【0020】まず外乱オブザーバ8の動作について説明
する。本発明の制御装置が対象とする機械系(電動時含
む)の特性は次の様に考える。機械系は一定の負荷トル
ク、粘性抵抗、クーロン摩擦が作用する1慣性系とす
る。この運動方程式は次式となる。 J・dω/dt=T−Dω−Tc・sign(ω)−TL …(1) ここで、J:慣性モーメント T:発生トルク D:粘性抵抗係数 Tc:クーロン摩擦の大きさ TL:一定負荷トルク ω:角速度 Sign(ω)は符号関数であり、Sign(ω)=1(ω≧0) Sign(ω)=−1(ω<0)
First, the operation of the disturbance observer 8 will be described. The characteristics of the mechanical system (including when the motor is driven) targeted by the control device of the present invention are considered as follows. The mechanical system is a single inertial system in which a constant load torque, viscous resistance, and Coulomb friction act. This equation of motion is: Here J · dω / dt = T- Dω-Tc · sign (ω) -T L ... (1), J: inertia moment T: torque D: viscosity resistance coefficient Tc: Coulomb Friction size T L: constant Load torque ω: angular velocity Sign (ω) is a sign function, and Sign (ω) = 1 (ω ≧ 0) Sign (ω) = − 1 (ω <0)

【0021】また、発生トルクTは電流指令Ic と線形
の次式の関係で表される。 T=KT・Ic …(2) ここで、KT :トルク定数 ∴(1)式は(3)式となる。 J・dω/dt=KT・Ic−Dω−Tc・sign(ω)−TL …(3) 前記外乱オブザーバ8は、速度情報13の変化から、加
速度34を求め基準イナーシャ26を乗算する事で発生
トルク33を推定する。すると外乱トルク推定値32は
次式(「数1」)となる。
The generated torque T is expressed by the following equation which is linear with respect to the current command Ic. T = K T · Ic (2) Here, K T : torque constant ∴ Equation (1) becomes equation (3). J · dω / dt = K T · Ic−Dω−Tc · sign (ω) −T L (3) The disturbance observer 8 calculates the acceleration 34 from the change in the speed information 13 and multiplies the acceleration 34 by the reference inertia 26. Is used to estimate the generated torque 33. Then, the disturbance torque estimated value 32 is expressed by the following equation ("Equation 1").

【数1】 ここで、ΔJ:基準イナーシャJ0と真のイナーシャJ
の値の差
(Equation 1) Here, ΔJ: reference inertia J 0 and true inertia J
Value difference

【0022】次にイナーシャ推定器9の動作を説明す
る。前記推定器9の推定時間が十分早いとしてその区間
では、Tdは変化しないとすると、 dTd/dt=0 …(5) (4)式を状態変数q0〜q2を用いて次の様に表す。
Next, the operation of the inertia estimator 9 will be described. Assuming that the estimation time of the estimator 9 is sufficiently short, and that Td does not change in the section, dTd / dt = 0 (5) Equation (4) is obtained by using the state variables q 0 to q 2 as follows. Represent.

【数2】 この時、速度指令r(t)が周期的な場合、次の様な性質
を持つ。 r(t)=r(t−T0) …(7) r(t)≠0 …(8) ここで、T0:周期 従って、(6)式で示す外乱トルク推定値32に加速度
34を乗算し1周期の間積分すると次式の様になる。
(Equation 2) At this time, if the speed command r (t) is periodic, it has the following properties. r (t) = r (t−T 0 ) (7) r (t) ≠ 0 (8) where T 0 is the cycle. Therefore, the acceleration 34 is applied to the estimated disturbance torque 32 shown in the equation (6). The following equation is obtained by multiplying and integrating for one cycle.

【数3】 ここで周期関数の直交性から、次式が成立する。(Equation 3) Here, the following equation is established from the orthogonality of the periodic function.

【数4】 従ってイナーシャ推定値10は次式となる。(Equation 4) Therefore, the estimated inertia value 10 is given by the following equation.

【数5】 ここで、(12)式第2項の分母の値が微小の場合はJ
の値が不正確となるため、分母の値が微少の場合(1
2)式の計算は行なわない。
(Equation 5) Here, when the value of the denominator of the second term of Expression (12) is minute, J
Is inaccurate, so if the value of the denominator is very small (1
The calculation of equation 2) is not performed.

【0023】最後に、ゲイン調整器28の動作を示す。
速度系の開ループ伝達関数Gs(s)は、例えばPI制御
の場合、次式で表現できる。 Gs(s)=(Ksp+Ksi /s)・KT/(Tcs+1)J・s …(13) ここで、Ksp:速度ループ比例ゲイン Ksi:速度ル
ープ積分ゲイン KT :トルク定数 Tc :電流制御遅れ時
間 十分電流制御系の応答が早いとすると、交差角周波数ω
scの付近ではTc=0となる。またPIの折れ点角周波
数ωpiは次式となる。 ωpi=Ksi /Ksp (14) ∴ωsc近傍では、 Ksp=J・ωsc/KT 従って剛性に応じてωscを変化させ、Jを適切に与えれ
ば、速度制御部6の制御は最適となる。
Finally, the operation of the gain adjuster 28 will be described.
The open loop transfer function Gs (s) of the speed system is, for example, PI control
Can be expressed by the following equation. Gs (s) = (Ksp + Ksi / s) · KT / (Tcs + 1) J · s (13) where Ksp: speed loop proportional gain Ksi: speed loop
Loop integral gain KT : Torque constant Tc: Current control delay
If the response of the current control system is fast enough, the intersection angular frequency ω
Tc = 0 near sc. Also, the break angle frequency of PI
The number ωpi is given by the following equation. ωpi = Ksi / Ksp (14) で は In the vicinity of ωsc, Ksp = J · ωsc / KT  Therefore, by changing ωsc according to the rigidity, J can be given appropriately.
For example, the control of the speed control unit 6 is optimal.

【0024】図2は本発明の第2の実施形態による電動
サーボ系の制御装置の構成を表すものである。ただし、
イナーシャ推定部9aの内部構成が異なるが、構成は基
本的に図1に同じである。本発明の特徴であるイナーシ
ャ推定部9aの構成を図3に示す。図3では、図1にお
ける式(12)に示す積分計算をフィルタを介して行な
うようにしたものである。
FIG. 2 shows the configuration of a control device for an electric servo system according to a second embodiment of the present invention. However,
Although the internal configuration of the inertia estimating unit 9a is different, the configuration is basically the same as FIG. FIG. 3 shows a configuration of the inertia estimating unit 9a which is a feature of the present invention. In FIG. 3, the integral calculation shown in equation (12) in FIG. 1 is performed via a filter.

【0025】図に示すように、図2の外乱推定オブザー
バ8より出力する加速度情報である加速度34と、外乱
トルク推定値32をイナーシャ推定部9aに入力させ、
イナーシャ推定値10を出力させるようにしたもので、
先ず、ミキサ35を介して前記外乱トルク推定値32と
前記加速度34との積37を演算し、更に該演算値37
を遅れ時間TCAL を時定数とするフィルタ39により、
演算処理をして演算値Aを得る。
As shown in the drawing, the acceleration 34, which is acceleration information output from the disturbance estimation observer 8 in FIG. 2, and the disturbance torque estimated value 32 are input to the inertia estimating section 9a.
The inertia estimation value 10 is output.
First, a product 37 of the disturbance torque estimated value 32 and the acceleration 34 is calculated via a mixer 35, and the calculated value 37 is further calculated.
By a filter 39 having a delay time T CAL as a time constant,
An arithmetic processing is performed to obtain an arithmetic value A.

【0026】一方、ミキサ36を介して前記加速度34
の二乗値38を演算し、更に該演算値38を遅れ時間T
CAL を時定数とするフィルタ39により、演算処理をし
て演算値Bを得る。次いで、除算部40によりA/Bの
演算処理をして式(12)の右辺第2項に示すΔJを得
て、更に加算部41により基準イナーシャJ0 を加算し
てイナーシャ推定値10を得て、ゲイン調整器28に入
力させるようにしてある。
On the other hand, the acceleration 34
Is calculated, and the calculated value 38 is further converted to a delay time T
The arithmetic processing is performed by a filter 39 using CAL as a time constant to obtain an arithmetic value B. Next, A / B arithmetic processing is performed by the division unit 40 to obtain ΔJ shown in the second term on the right side of Expression (12), and the reference inertia J 0 is further added by the addition unit 41 to obtain the estimated inertia value 10. Thus, the signal is input to the gain adjuster 28.

【0027】本実施形態によれば、積分動作をフィルタ
処理で代用しているので、実装が容易になり、複雑な計
算をしないため高速で動作可能であり、フィルタ時定数
を適切に選べばリアルタイムで実施可能である。またワ
ンチップマイコン等制約条件の厳しい装置にも実装でき
る。
According to the present embodiment, since the integration operation is substituted by the filter processing, the implementation is easy, the operation can be performed at high speed without performing complicated calculations, and the real-time can be realized by appropriately selecting the filter time constant. It can be implemented in. It can also be mounted on devices with strict restrictions such as one-chip microcomputers.

【0028】従って、前記いずれの実施形態においても
図4に示すように1周期で同定を完了し、ゲインを適正
に調整していることが理解できる。
Therefore, it can be understood that in each of the above embodiments, the identification is completed in one cycle and the gain is appropriately adjusted as shown in FIG.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明は前記図5に示す従来技術に比較
して下記の様な効果を奏する。 1)図5に示す従来のチューニング法が、順次イナーシ
ャを変化させてゆき、適応的にイナーシャを同定してい
るが、本発明では原理的には一回の周期で真のイナーシ
ャを同定できる。 2)本発明では、周期関数の直交性をイナーシャ導出に
使用しており、従来の方式で収束しない不具合があるの
に対して、かならず導出できることが証明されている。 3)前記従来技術では発振してからゲイン調整をする
が、本発明では事前に剛性に応じた帯域で設定する事で
初めから適切なチューニングが可能となっている。 4)特に請求項2記載の発明においては、複雑な処理を
必要としないため、制約条件の厳しいワンチップマイコ
ン等の組込み装置にも実現可能になる。
The present invention has the following effects as compared with the prior art shown in FIG. 1) Although the conventional tuning method shown in FIG. 5 sequentially changes the inertia and adaptively identifies the inertia, the present invention can identify the true inertia in one cycle in principle in the present invention. 2) In the present invention, the orthogonality of the periodic function is used for the derivation of inertia, and it has been proved that there is a problem that the conventional method does not converge, but it can always be derived. 3) In the prior art, the gain is adjusted after oscillation, but in the present invention, an appropriate tuning can be performed from the beginning by setting in advance a band corresponding to the rigidity. 4) In particular, in the invention according to the second aspect, since complicated processing is not required, it can be realized even in an embedded device such as a one-chip microcomputer having strict restrictions.

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

【図1】 本発明の第1の実施形態による電動サーボ系
の制御装置の構成を表したブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a control device for an electric servo system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第2の実施例による電動サーボ系の
制御装置の構成を表したブロック図で、基本的には図1
と同様である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control device for an electric servo system according to a second embodiment of the present invention.
Is the same as

【図3】 本発明の実施例2におけるイナーシャ推定部
の構成を表した図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an inertia estimating unit according to a second embodiment of the present invention.

【図4】 オートチューニング開始後のモ−タ速度と電
流指令値の同定状態を表す波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram showing a state of identification of a motor speed and a current command value after the start of auto tuning.

【図5】 従来技術に係る電動機サーボ系の制御装置の
構成を表した図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a control device for a motor servo system according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 電流制御部 6 速度制御部 7 位置制御部 8 外乱推定オブザーバ 9 イナーシャ推定器 28 ゲイン調整器 5 Current control unit 6 Speed control unit 7 Position control unit 8 Disturbance estimation observer 9 Inertia estimator 28 Gain adjuster

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粟屋 伊智郎 神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Ichirou Awaya 1-1-1, Wadazakicho, Hyogo-ku, Kobe-shi Inside the Kobe Shipyard, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電動機サーボ系より得られた電流指令と
前記速度情報を用いて外乱トルク推定値と、加速度情報
とを出力する外乱推定オブザーバと、 前記外乱推定オブザーバより得られた前記外乱トルク推
定値と加速度情報を用いてイナーシャ推定値を出力する
イナーシャ推定器と、 前記イナーシャ推定値を用いて電動機サーボ系の速度制
御部のゲインを適切な値に調整するゲイン調整器とを具
え、 前記イナーシャ推定器内で、周期的に出力する速度指令
により得られた外乱トルク推定値と加速度の積と加速度
の二乗値の一周期の間の積分値を求め、前者の積分値の
後者の積分値に対する商を介して、イナーシャ推定値を
求めることを特徴とする電動機サーボ系の制御装置。
1. A disturbance estimation observer for outputting a disturbance torque estimation value and acceleration information using a current command obtained from an electric motor servo system and the speed information, and the disturbance torque estimation obtained from the disturbance estimation observer. An inertia estimator that outputs an estimated inertia value using the value and the acceleration information; and a gain adjuster that adjusts a gain of a speed control unit of the electric motor servo system to an appropriate value using the estimated inertia value. In the estimator, the integral value between one cycle of the product of the disturbance torque estimated value obtained by the speed command output periodically and the acceleration and the square value of the acceleration is obtained, and the integral value of the former integral value with respect to the latter integral value is obtained. A control device for an electric motor servo system, wherein an estimated value of inertia is obtained via a quotient.
【請求項2】 電動機サーボ系より得られた電流指令と
前記速度情報を用いて外乱トルク推定値と、加速度情報
とを出力する外乱推定オブザーバと、 前記外乱推定オブザーバより得られた前記外乱トルク推
定値と加速度情報を用いてイナーシャ推定値を出力する
イナーシャ推定器と、 前記イナーシャ推定値を用いて電動機サーボ系の速度制
御部のゲインを適切な値に調整するゲイン調整器とを具
え、 前記イナーシャ推定器内で、周期的に出力する速度指令
により得られた外乱トルク推定値と加速度との積と加速
度の二乗値とを求め、両者のフィルタ処理して得られた
商を介して、イナーシャ推定値を求めることを特徴とす
る電動機サーボ系の制御装置。
2. A disturbance estimation observer for outputting a disturbance torque estimation value and acceleration information using a current command obtained from an electric motor servo system and the speed information, and the disturbance torque estimation obtained from the disturbance estimation observer. An inertia estimator that outputs an estimated inertia value using the value and the acceleration information; and a gain adjuster that adjusts a gain of a speed control unit of the electric motor servo system to an appropriate value using the estimated inertia value. In the estimator, the product of the disturbance torque estimated value obtained by the speed command output periodically and the acceleration and the square value of the acceleration are obtained, and the inertia estimation is performed through the quotient obtained by filtering both. A control device for an electric motor servo system, which obtains a value.
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