JPS61164481A - 速度制御方式 - Google Patents

速度制御方式

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JPS61164481A
JPS61164481A JP60003702A JP370285A JPS61164481A JP S61164481 A JPS61164481 A JP S61164481A JP 60003702 A JP60003702 A JP 60003702A JP 370285 A JP370285 A JP 370285A JP S61164481 A JPS61164481 A JP S61164481A
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observer
motor
estimator
processing
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Mitsuo Kurakake
鞍掛　三津雄
Keiji Sakamoto
坂本　啓二
Yukio Toyosawa
雪雄 豊沢
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、速度制御方式に係り、特に、ロータリエンコ
ーダからの位置情報から推定器を用いて速度を推定する
場合に、負荷トルク、つまり、クーロン摩擦を加えて適
切に補間された速度推定値を得ることができる速度制御
方式に関する。
（従来技術） モータのフィードバック制御を行なう場合に。
実速度を検出する必要がある。そのために、従来、例え
ば、ロータリエンコーダが用いられている、かかるロー
タリエンコーダはモータの１回転当りを数千から２万程
度まで分割してパルスを発生させるように構成されてお
り、その出力パルス周波数はモータの回転速度に比例す
ることになる。
しかしながら、特に、モータの低速回転時、そのパルス
列は非常に間隔がひらいて離散的となり、これをそのま
まモータの速度情報として使用すると回転ムラとなって
表われることになる。
このように位置の検出用としてのロータリエンコーダを
速度検出にも使用しようとするとアナログ型の検出器に
比して速度分解能が低いことに起因して精度の高い円滑
な速度制御を行ない得ないという問題があった。
このため、ロータリエンコーダからの位置情報に基づい
て推定器を用いて速度を推定する場合に、定常的な推定
誤差を生ずる原因となる負荷トルクを同時に推定して、
精度の高い円滑な速度制御を行ない得る速度制御方式が
提案されている。
第２図はこのような速度制御方式のブロック図である０
図中、１乃至３は演算器、４は推定器、つまりオブザー
バ、５はモータ、Ｖｃは速度指令、Ｕはトルク指令、■
はモータ電流、ＩＬは負荷トルクを示す電流、■は速度
、θは位置、ｋｌは積分ゲイン、に２はフィードバック
ゲイン、Ｋｍはモータの定数、ＴｍはＲａをモータ巻線
抵抗、ＬａをインダクタンスとするときにＬａとＲａと
の比、つまりＬ　ａ　／　Ｒａ値である。また、Ｋｔは
トルク定数、Ｊは負荷とモータを加え合せたイナーシャ
、Ｋｐはロータリエンコーダによる換算係数であり、Ｓ
はｄ／ｄｔを表わしている。尚、ここで推定器自体は一
般的に用いられており、それを速度検出器と組み合せた
ものが特願昭５９−５５１１４号として提案されている
。
次に、この速度Ｎｉ１Ｗ方式の動作について説明する。
まず、速度指令値と後述する速度推定値Ｖの差が演算器
１から出力される。この出力信号は積分され演算器２に
出力される。一方、後述する速度推定値Ｖにフィードバ
ックゲインに２をかけたものが演算器２に入力され、そ
れらの入力信号間の差がトルク指令Ｕとして出力され、
モータ５が制御される。そして、モータの速度はＶとし
て出力され、ロータリエンコーダによって位置θが検出
される。ここで位置θの情報には演算器３において負荷
トルク（クーロン摩擦）を示す電流ＩＬが加えられた結
果が含まれる。
そこで、このような速度制御方式においては、推定器、
つまり、オブザーバ４を用いて速度推定値を得るが、こ
の時に定常的な推定誤差を生ずる原因となる負荷トルク
を同時に推定する。即ち。
推定器４にはモータ電流Ｉと負荷トルクを示す工りを考
慮した位置情報θを入力し、速度推定値９を出力する。
この点について、更に詳細に説明すると、前記モータ電
流工、速度Ｖ、位置θ、負荷トルクによる電流工　とし
て、同一次元オブザーバを構成す実際に検出し、推定器
つまり、オブザーバ４に入力するものはモータ電流Ｉと
位置θであり、デ入３はオブザーバのゲインであり、推
定値が真値に収束するための時間に反比例する。
そこで、これをマイクロプロセッサで処理する為に上記
のオブザーバを下記のアルゴリズムで実現する。
第３図はこの速度推定値Ｖを得るための情報処理を説明
する説明図であり、第３図（ａ）はモータ電流ループの
処理レベル（Ｊ）を、第３図（ｂ）は速度処理レベル（
ｍ）をそれぞれ説明している。
尚、上記サンプリング時間Ｔにきたロータリエンコーダ
からのパルス数Δθを積算するカウンタをハード的に備
え、上記の場合は、５ステツプに推定誤差がＯとなるよ
うな・オブザーバの偉ンλ１゜入２．入３を予め計算し
て与えておくものとする第４図はモータ電流ループ処理
レベルにおけるオブザーバ４による処理の流れを示すも
のであり、第５図は速度ループ処理の流れを示すもので
ある。
まず、モータ電流ループについては、オブザーバ４に位
置情報Δθｊ及びモータ電流Ｉｍを取込み１次いで、そ
れらの積分を行なう０次に、前記（１）式に基づいて１
位置推定情報Δθ晴１、速度推定情報Ｖｍ＋＋、トルク
負荷を示す電流推定情報工Ｌｆｆｌｔ＋を計算する。そ
して、５回目の処理ができたら、　Ｖｍ＋１を速度処理
プログラムへ渡すようにする、この関係は第３図（ａ）
及び第３図（ｂ）から明らかである。
次に、速度ループ処理は第５図のフローから明らかなよ
うに、まず、速度指令Ｖ５ｍを取込み。
次いでそれらの積分を行なう０次に、その積分値に積分
ゲインに１を掛算し、その積から速度推定情報Ｖ５ｍと
フィードバックゲインに２との積を減算してトルク指令
Ｕ５ｍを得るようにする。
（従来技術の問題点） このように、モータ負荷トルクを推定しながら速度検出
値を得るオブザーバを使用した速度制御方式は、モータ
の低速領域での位置検出器の分解能が問題となる場合に
、この分解能が速度情報にムラを生じさせる原因となり
、速度リップルを引き起こすので、これを補償して低速
度領域での速度検出精度を向上させる点に特徴がある。
しかしながら、モータ速度が高い領域では、この検出器
の分解能は速度情報としては十分であり、オブザーバの
使用はそれ程必要ではない。
一方、種々の演算処理を行なう中央処理装置（ＣＰＵ）
は、モータ高速度領域では飽和処理等のため、低速の場
合に比べて処理時間が延長されるので、オブザーバの処
理を更に行なうのは大きな負担となるという問題があっ
た。
（発明の目的） 本発明は、モータ負荷トルクを推定しながら。
速度推定値を得るオブザーバを使用する際に、オブザー
バの使用または不使用を、モータの速度に応じて選択す
るようにして、中央処理装置（ＣＰＵ）の負担を軽減し
た速度制御方式の提供を目的とするものである。
（発明の概要） 本発明の速度制御方式は、機械負荷を駆動するサーボモ
ータに取り付けられたロータリエンコーダからの位置情
報をフィードバックし、該サーボモータへのトルク指令
信号を生成するようにしたものにおいて、ロータリエン
コーダからの位置情報とサーボモータの電流とに基づい
て速度を推定する推定器を設け、該推定器においては負
荷トルクを速度推定値に含ませ、該速度推定値に基づい
てサーボモータへのトルク指令情報を得るようにすると
共に、該推定器の使用または不使用をモータ速度に応じ
て選択するようにしたことを特徴とするものである。
（実施例） 以下、図により本発明の一実施例について説明する。第
１図は、本発明によるモータ電流ループ処理レベルにお
けるオブザーバ４による処理の流れを示すものである。
第４図の従来例とは、オブザーバ４に位置情報Δθｊ及
びモータ電流Ｉｎを取込んだ後に、位置情報Δθｊと基
準速度Ｖとを比較して、検出値が一定速度以上のときに
は、オブザーバ処理を行なわずに、位置検出器により得
られるパルスで現在速度Ｖｍ＋Ｈを推定する点が相違し
ており、その他は従来例の処理と同様の処理を行なう。
基準速度Ｖとしては、例えば１５００ｒｐｍを選定し、
検出速度が１５０Ｏｒｐｍ以下のときには、オブザーバ
処理を行ない、低速度での速度検出を精度良く行なう。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、モータ負荷トル
クを推定しながら速度推定値を得るオブザーバを使用し
て速度を検出する際に、オブザーバを使用するか不使用
とするかの選択を、モータ速度に応じて選択するので、
中央処理装置（ＣＰＵ）の負担を軽減すると共に、低速
度領域での速度検出を精度良く行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のモータ電流ループレベルにおけるオブ
ザーバの処理を示すフローチャート、第２図は本発明に
係る速度制御方式が適用される制御回路の概略のブロッ
ク図、第３図（ａ）はモータ電流ループ処理レベルの説
明図、第３図（ｂ）は速度処理レベルの説明図、第４図
はモータ電流ループレベルにおけるオブザーバの処理を
示すフローチャート、第５図は速度ループ処理のフロー
チャートである。 １〜３・・・演算器、４・・・推定器、５・・・モータ
、ＶＣ・・・速度指令、■・・・速度、■・・・速度推
定値、Ｕ・・・トルク指令、工・・・モータ電流、θ・
・・位置。 特許出願人　　ファナック株式会社 代　理　人　　弁理士　辻　　　實 第１図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 機械負荷を駆動するサーボモータに取り付けられたロー
    タリエンコーダからの位置情報をフィードバックし、該
    サーボモータへのトルク指令信号を生成するようにした
    速度制御方式において、ロータリエンコーダからの位置
    情報とサーボモータの電流とに基づいて速度を推定する
    推定器を設け、該推定器においては負荷トルクを速度推
    定値に含ませ、該速度推定値に基づいてサーボモータへ
    のトルク指令情報を得るようにすると共に、該推定器の
    使用または不使用をモータ速度に応じて選択するように
    したことを特徴とする、速度制御方式。
JP60003702A 1985-01-12 1985-01-12 速度制御方式 Pending JPS61164481A (ja)

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