JPS61218380A - 電動機の制御装置 - Google Patents

電動機の制御装置

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JPS61218380A
JPS61218380A JP60055938A JP5593885A JPS61218380A JP S61218380 A JPS61218380 A JP S61218380A JP 60055938 A JP60055938 A JP 60055938A JP 5593885 A JP5593885 A JP 5593885A JP S61218380 A JPS61218380 A JP S61218380A
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Tsutomu Omae
大前 力
Sanshiro Obara
小原 三四郎
Toshihiko Matsuda
敏彦 松田
Masahiko Watanabe
正彦 渡辺
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は電動機の制御装置に係り、特にロボットなどの
ように種々の動きを行う機械の駆動に好適な電動機の制
御装置に関する。
〔発明の背景〕
ロボットを駆動する電動機の制御装置としては、例えば
雑誌「システムと制御」の第27巻第11号の第40〜
41頁に記載されているように、各電動機に位置指令を
発生し、その位置指令に従って各関節角を制御するのが
一般に用いられている。
また、加速度及び速度制御から得られた結果を、位置制
御系の出力に加えている制御系も述べられているが、加
速度及び速度の値を制限する意味で用られており、基本
的には位置指令に従った動作を実行する。一方、最近で
はロボットの動作が複雑化するにつれて、電動機の制御
動作も複雑化してきている。このため、位置制御のみの
動作ではロボットの最適な動作への対応が難かしくなっ
てきている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、位置制御のみではなく、速度及びトル
クの制御機能をも任意に選択でき、それぞれの制御を独
立して実行できる電動機の制御装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明は、位置制御手段のマイナーループとして速度制
御手段を設けると共に速度制御手段のマイナーループと
してトルク制御手段を設け、位置制御手段と速度制御手
段との間と、速度制御手段とトルク制御手段との間にそ
れぞれ切替手段を設けることによって必要最低限の制御
回路で位置。
速度、トルクの制御動作を独立に実行できるようにした
ものである。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明による一実施例を示す。
第1図において、1は指令発生回路であり、切替信号(
31g n 2及び位置指令X1.速度指令nrl、ト
ルク指令τ7.を発生する。2は位置制御回路であり、
指令発生回路1−から構成される装置指令X。
と、電動機3に直結された位置検出器4から構成される
装置帰還mxt とを取り込み、速度指令(演算速度指
令)n、2を発生する。5は第1の切替回路であり、切
替信号C□に応じて速度制御回路6の速度指令n、とし
て、指令発生回路1がら出力される速度指令n、1を用
いるが、位置制御回路2から出力される演算速度指令n
、2を用いるがを決定する。速度制御回路6は切替回路
5から出゛い力される速度指令n、と電動機3に直結さ
れた速′/゛ ′度検出器7の出力n、を用いて、トルク指令(演算ト
ルク指令)τ、2を発生する。8は第2の切替回路であ
り、切替信号c2に応じてトルク制御回路9のトルク指
令τ、として、指令発生回路1から出力されるトルク指
令τ2.を用いるか、速度制御回路6から出力される演
算トルク指令τ、を用いるかを決定する。トルク制御回
路9は切替回路8から出力されるトルク指令τ、と電動
機3に流れる電流を検出する電流検出器10の出力を用
い゛ て、電動機3の発生するトルクがτ、と一致する
よう制御する。
今、電動機30回転位置を制御する場合には、指令発生
回路1から切替信号Q1.TQ2が出力され、切替回路
5及び8が動作する。この結果、速度指令n7としては
位置制御回路2の出力nr2が、1〜ルク指令τ、とし
ては速度制御回路2の出力τ、2が用いられるように接
続される。この後に、位置指令X、が出力され、電動機
3は所望の位置に制御される。このように、位置制御の
ときは、速度制御及び1−ルク制御のループがマイナー
ループとして動作するため、安定でかつ応答の良い位置
制御が可能となる。切替信号c1 を速度指令n、がn
oとなるように接続すると、電動機3は指令発生回路1
からの速度指令n、1に応じた値の速度で回転する。即
ち、電動機の速度をi!I御できることになる。同様に
、切替信号c2 をトルク指令で。
がτ1.となるように接続すると、指令発生口M1から
のトルク指令τい、に応じた値のトルクで電動機3は回
転する。
このように、第1図の実施例では3つの制御ループをカ
スケードに接続し、かつその間に2個の切替回路5,8
を挿入しているので、位置、速度。
電流(トルク)の3種の制御動作が可能となるとともに
、位置制御ループのマイナーループとして速度、1−ル
ク制御が、速度制御ループのマイナーループとしてトル
ク制御が存在しているために、安定でかつ応答の良い位
置及び速度制御が可能となる。更に、トルク制御回路9
はトルク制御動作の時はもちろん、速度及び位置制御の
時にも共通に使用されること、速度制御回路6は速度制
御動作のみならず位置制御動作の時にも共通に使用され
ることから、簡単な構成となる。
第2図は、本発明の他の実施例である。
第2図においてマイクロコンピュータ15がメモリ16
に記憶されている指令発生のシーケンスを取り出し、位
置又は速度の制御演算処理を行い、ディジタル/アナロ
グ変換器17(以下、 D/A変換器と略称)へ、トル
ク指令τ、を設定する。
18は直流電動機19の電流制御回路であり、電流検出
器20で検出された値をフィードバック信号として用い
る。電流制御回路18は直流電動機19では電流とトル
クがほぼ比例するのでトルク制御回路とも見なせる。電
流制御回路]8の出力は、電力変換回路21を構成する
トランジスタのベース信号を作成するペースドライバ2
2へ送られる。ペースドライバ22から出力された信号
に応じて、電力変換回路21が動作し、直流電源23の
電圧が直流電動機19へ印加され、直流電動機19は回
転する。直流電動機19の回転位置は直結されているイ
ンクリメンタルエンコーダ24及びカウンタ25によっ
て検出され、その値がマイクロコンピュータ15に取り
込まれる。
このような動作の中でマイクロコンピュータ15が処理
する動作のフローチャートを第3図〜第5図に示し、タ
イムチャートを第6図に示す。
またメモリ16に格納されている指令の一例を第7図に
示す。
以下、第3図〜第7図を用いてマイクロコンピュータ1
5の処理内容を説明する。
マイクロコンピュータ15は第6図のタイムチャートで
示した3つの処理を実行する。割込パルスlNTlによ
って起動される位置制御(APR)と、割込パルスIN
T2によって起動される速度制御(ASR)と割込処理
のプログラムが動いていないときに実行される主プログ
ラム(MAI、N)とがある。なお、ASRの処理はA
PRの処理より優先するように構成されているので、同
時に起動する場合には第6図のようなタイムチャートA
SRが先に処理される。
MAINプログラムでは第3図の処理が実行される。
最初に、ステップ30で第7図に示した指令を取り込む
。例えば、最初の指令の場合にはシーケンスNα1で示
した位置制御の意味を示すAPRと2秒間で1. Or
 a dまで動けという指令値を示すASR及び回転速
度の指令値と゛、その指令値である。速度制御の場合に
は、そのことを継続する時間を、トルク制御の場合には
、そのことを示すATR及びトルクの指令値と、その指
令値を継続する時間を第7図の例では示しである。次に
、ステップ31で、最初のデータを解読し、制御モード
を判定する。位置制御の場合にはステップ32から36
の処理を行う。ステップ32で制御モードが前の制御モ
ードと異なったかどうかの判定を行い、異なっていない
場合にはステップ36へ移行する。異なった場合にはモ
ードが切替ったことになるので、どの制御モードから切
替ったかをステップ33で判定する。トルク制御から切
替った場合にはステップ34でフラグをTPに、速度制
御から切替った場合にはステップ35でフラグをSPに
設定する。このフラグは後述する位置制御及び速度制御
の割込処理プログラムで利用する。
ステップ36では位置制御の割込が禁止されている場合
に解除する処理を行う。
一方、ステップ31で速度制御と判定されたときには、
ステップ37の処理に移り前回のモードと同じかどうか
を判定する。異なった場合にはステップ38の処理に移
り、トルク制御から速度制御へ移ったことを示すために
フラグをTSとする。
制御モー1くが変化しない場合には、速度制御モードの
設定を行いステップ40の処理に移る。速度制御モード
では、位置制御の演算処理を行なわないのでその割込を
禁止する。なお、トルク制御モードのときはステップ4
1で、そのモードの設定のみを行いステップ40に移る
ステップ36.40の処理後にステップ42の処理を実
行する。ここでは、そのシーケンスの処理が終了したか
どうかの判定を行い、終了しない場合にはステップ42
の処理を繰り返す。終了した場合にはステップ30へ戻
り、以」二の動作から繰り返す。
このようなMAIN動作の実行中に割込パルスlNTl
が発生すると、第4図のAPRの処理が実行される。フ
ラグの状態のステップ45,4.6で判定する。フラグ
がSPのときは、速度制御から位置制御へ切替った直後
であり、ステップ47で位置指令の初期計算を行う。即
ち、現在の回転位置を取り込み、その値と指令値から移
動量を計算し、その移動量を所定の時間で位置決めする
に必要な割込パルス1の周期における移動量/lxを計
算するとともに、最初の始度指令が切替直前の速度と一
致するように位置指令の計算を行う。即ち、位置制御系
の補償要素として比例補償を用いて場合には、そのゲイ
ンをkP、切替時点の現在をxf、速度をn、とすると
、切替直後の位置指令X、。を次式で決める。
x、o=x−+nt/kp       ・・(1)こ
のようにすると、切替直後の位置制御の出力、即ち速度
指令はnfとなり、滑らかな接続が可能となる。
ステップ47の処理が終了するとステップ48でフラグ
をリセットする。一方、ステップ46ではフラグTPか
の判定を行う。トルク制御から位置制御へ切替った時に
はフラグとしてTPが設定されているので、ステップ4
9の処理に移る。ステップ49ではステップ47で行っ
た処理と同様な方法で、現在の位置xfと速度n、を取
り込み、位置制御へ切替えた直後のトルク指令が、切替
え前のトルク指令と一致するように位置指令X、、、速
度指令n7を計算する。そして、ステップ50でフラグ
のTPをリセットする。ここで、フラグがセットされて
いないときには、ステップ51の位置制御終了の判定処
理を行う。ここでは、位置偏差が零になったかを判定し
、偏差が零になったときには次のシーケンスへ進むため
に処理終了のモードをステップ52で設定する。もし、
位置偏差が零になっていないときには位置指令X、と位
置検出値xfとを用い位置制御演算を行い、速度指令n
r2を演算する。このような処理を割込パルスlNTl
が発生する毎に実行する。
一方、割込パルスINT2が発生すると第5図のASR
処理を実行する。ステップ55でフラグの判定を行い、
TSの場合にはステップ56゜57の処理を行う。ステ
ップ56ではAPR処理のステップ47.49と同様に
トルク制御から速度制御へ切替るときにトルク指令の変
化がないように速度指令の初期値の計算を行うとともに
、もし速度制御演算に積分項を含む補償が使用されてい
たらその初期値の設定をも行う。フラグにTSが設定さ
れていないときにはステップ58の処理に移りトルク制
御モードの判定を行う。トルク制御で動作するときには
ステップ59でトルク指令の発生のみを行う。即ち、第
8図のシーケンスNα3、Nα6などに書かれている指
令値を第2図のD/A変換器17を介して電流制御回路
18に与える。指令発生はプログラムに書かれた時間だ
け繰り返して実行され、その終了判定がステップ60で
行われる。また、処理終了のモード設定がステップ61
で行なわれる。一方、トルク制御モード以外ではステッ
プ62で速度制御演算を実行する。
この場合の速度指令としては、位置制御の時はそ′の制
御演算結果から、速度制御の時は第7図のASRで示し
たシーケンスNα2.Nα4の指令値などを用いる。そ
して、ステップ63.64で処理終了の判定がなされる
。以上のASR処理は割込パルスTNT2が入るたびに
実行される。
以上、第2図の実施例によると位置制御、速度制御、ト
ルク制御の切替えがソフトウェア処理だけで簡単に出来
るとともに、トルク制御から速度制御または位置制御へ
切替るとき、あるいは速度制御から位置制御へ切替ると
きに指令の著しい変化がなく滑らかに接続することが可
能となる効果を有する。なお、位置制御から速度または
トルク制御へ速度制御からトルク制御へ切替るときには
処理をせずに切替えても、それぞれのステップ応答と考
えれば実用上問題はない。
〔発明の効果〕
以上、説明したように本発明によれば、位置制御のみだ
けでなく速度制御あるいはトルク制御動作として電動機
を回転させることが出来るので、ロボットなどの機械を
動かすのに種々の動作が可能となる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック構成図、第2
図は本発明の他の一実施例を示すブロック構成図、第3
図〜第5図は第2図に示す実施例の動作を説明するため
のフローチャート、第6図は第2図に示す実施例の動作
を説明するためのタイムチャート、第7図は第2図に示
す実施例の動作を説明するためのメモリの内容を示す図
である。 1・・・指令発生回路、2・・・位置制御回路、3・・
・電動機、4・・・位置検出器、5,8・・・切替回路
、6・・・速度制御回路、9・・・トルク制御回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、電動機の回転位置指令、速度指令およびトルク指令
    を出力する指令発生手段と、前記回転位置指令と電動機
    の実回転位置を入力し演算速度指令を出力する位置制御
    手段と、前記演算速度指令と電動機の実速度を入力し演
    算トルク指令を出力する速度制御手段と、前記演算トル
    ク指令と電動機の実トルクを入力し前記電動機の駆動指
    令を出力するトルク制御手段と、前記速度制御手段が前
    記指令発生手段の出力する速度指令あるいは前記演算速
    度指令のうちいずれか一方を入力するように切換える第
    1切換手段と、前記トルク制御手段が前記指令発生手段
    の出力するトルク指令あるいは前記演算トルク指令のう
    ちいずれか一方を入力するように切換える第2切換手段
    とを具備した電動機の制御装置。
JP5593885A 1985-03-22 1985-03-22 電動機の制御装置 Expired - Lifetime JPH0828989B2 (ja)

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JPH0828989B2 JPH0828989B2 (ja) 1996-03-21

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111416561A (zh) * 2020-03-09 2020-07-14 埃夫特智能装备股份有限公司 一种改进的电机三环控制方法
CN113224980A (zh) * 2020-02-04 2021-08-06 日本电产三协株式会社 电动机控制方法、电动机驱动装置、工业用机器人的控制方法及工业用机器人

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