JPS62126884A - 負荷推定回路 - Google Patents
負荷推定回路Info
- Publication number
- JPS62126884A JPS62126884A JP60266891A JP26689185A JPS62126884A JP S62126884 A JPS62126884 A JP S62126884A JP 60266891 A JP60266891 A JP 60266891A JP 26689185 A JP26689185 A JP 26689185A JP S62126884 A JPS62126884 A JP S62126884A
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- JP
- Japan
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- motor
- inertia
- output
- load
- constant
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/16—Controlling the angular speed of one shaft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- 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。
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〕
この発明は、産業用ロボットのアーム駆動のように、負
荷イナーシャが変什するサーボ系に適用して好適な負荷
推定回路に関する。
荷イナーシャが変什するサーボ系に適用して好適な負荷
推定回路に関する。
第３図（ａｌは、産業用ロボットのアーム駆動等に使用
されている電気サーボ糸のブロック図である。
されている電気サーボ糸のブロック図である。
図において、１はモータであり、イナーシャがＪの負荷
２（例えばロボットアーム）ｔダイレクトドライブする
。このときのモータ１の出力トルクをτ、回転速度をω
ｍとする。速度ωｍは、偏差検出点３へフィードバック
され、速度指令ωｒから引かれ、偏差ωｒ−ωｍが、増
Ｓ器（比例要素）４に供給される。増幅器４は、この偏
差−４に、倍して電流指令Ｉｒを形成し、これ！パワー
アンプ５を介して、モータ１に供給する。
２（例えばロボットアーム）ｔダイレクトドライブする
。このときのモータ１の出力トルクをτ、回転速度をω
ｍとする。速度ωｍは、偏差検出点３へフィードバック
され、速度指令ωｒから引かれ、偏差ωｒ−ωｍが、増
Ｓ器（比例要素）４に供給される。増幅器４は、この偏
差−４に、倍して電流指令Ｉｒを形成し、これ！パワー
アンプ５を介して、モータ１に供給する。
第３図（ｂｌは、上記構成のブロック線図である。
モータ１は、よく知られているように、入力を電流、出
力ｌトルクとして考えれば、ゲイン定数（トルク定数）
Ｋτの比例要素として作用する。
力ｌトルクとして考えれば、ゲイン定数（トルク定数）
Ｋτの比例要素として作用する。
また、パワーアンプ５は、応答時定数Ｔの１次遅れ安素
として作用し、電流指令Ｉｒを次式によって、モーター
流Ｉｍに変換する。
として作用し、電流指令Ｉｒを次式によって、モーター
流Ｉｍに変換する。
Ｉｍ−Ｉｒ／ （１＋Ｔｓ）””ｉｌｌそして、モータ
１からはモータ電流Ｉｍに比例するトルクでか出力され
、イナーシャＪの負荷２を駆動スる。この場合トルクτ
は、モータ電流ＩｍＫトルク定ｒｌｌＫτを乗じて？υ
られる。また、このトルクτは、速度ωｍを微分したも
のに、イナーシャＪを乗じた値に等しい。従って、 τ冨にτ・工ｎ】謬Ｊｓωｍｌ書・・・・・９φｆ２１
となる。これらの２式と、電流指令Ｉｒは速度指令ωｒ
を比例ゲインに０倍して得られろこととを考闇し、速度
指令ωｒから、モータ速度ωｍ！！での閉ループ伝達関
数Ｇ（ｓｌを求めると、次式が得られる。
１からはモータ電流Ｉｍに比例するトルクでか出力され
、イナーシャＪの負荷２を駆動スる。この場合トルクτ
は、モータ電流ＩｍＫトルク定ｒｌｌＫτを乗じて？υ
られる。また、このトルクτは、速度ωｍを微分したも
のに、イナーシャＪを乗じた値に等しい。従って、 τ冨にτ・工ｎ】謬Ｊｓωｍｌ書・・・・・９φｆ２１
となる。これらの２式と、電流指令Ｉｒは速度指令ωｒ
を比例ゲインに０倍して得られろこととを考闇し、速度
指令ωｒから、モータ速度ωｍ！！での閉ループ伝達関
数Ｇ（ｓｌを求めると、次式が得られる。
Ｋ、にτ
ここで。
上述した従来のサーボ系において、速度ωｍのステップ
応答は、ダンピング係数この値によって、第を図のよう
に変化する。すなわち、ダンピング係数ζが小さいとき
には振動的となり、逆に大きいときＫは応答速度が遅く
なる。そして、応答速度と振動が井に最も良好となるの
は、 ζ−１／ｆｒ ・・・・・・・・・（６）のとき
である。
応答は、ダンピング係数この値によって、第を図のよう
に変化する。すなわち、ダンピング係数ζが小さいとき
には振動的となり、逆に大きいときＫは応答速度が遅く
なる。そして、応答速度と振動が井に最も良好となるの
は、 ζ−１／ｆｒ ・・・・・・・・・（６）のとき
である。
イナーシャＪ、）ルク定数にτ、時定数Ｔがすべて一定
の場合、比例ゲインに、を調整することＫより、この条
件を満足することができる。しかしながら、産業用ロボ
ットのようＫ、姿勢や負荷の有無によりイナーシャＪが
変化する場合、（５）式の関係でダンピング係数ζが変
化し、ダンピング係数ζが小さくなると振動的となり、
大きくなると応答速度が遅くなってしまう。このため、
すべての条件で、最良の動作をさせるのが困難になると
いう間頌があった。
の場合、比例ゲインに、を調整することＫより、この条
件を満足することができる。しかしながら、産業用ロボ
ットのようＫ、姿勢や負荷の有無によりイナーシャＪが
変化する場合、（５）式の関係でダンピング係数ζが変
化し、ダンピング係数ζが小さくなると振動的となり、
大きくなると応答速度が遅くなってしまう。このため、
すべての条件で、最良の動作をさせるのが困難になると
いう間頌があった。
’ＰＪｔば、ロボットアームが延びた状態で、これを回
転駆動するような場合には、イナーシャＪが大きくなり
、ダンピング係数ζも増加する。そして、第参図に示す
ように、ダンピング係数ζが増加するのに応じて応答速
度が遅くなってしまう。
転駆動するような場合には、イナーシャＪが大きくなり
、ダンピング係数ζも増加する。そして、第参図に示す
ように、ダンピング係数ζが増加するのに応じて応答速
度が遅くなってしまう。
一方、ロボットアームが縮んだ状態で、これを回転駆動
するような場合には、イナーシャＪが小さくなり、ダン
ピング係数ζも減少する。この結果、第弘図に示すよう
に、糸は振動的となり、安定した動作ができなくなって
しまう。
するような場合には、イナーシャＪが小さくなり、ダン
ピング係数ζも減少する。この結果、第弘図に示すよう
に、糸は振動的となり、安定した動作ができなくなって
しまう。
特に、近年、パックラッシュヶ避けたり、機構の剛性を
保つために、モータによるダイレクトドライブが広く採
用されているが、この場合、負荷のイナーシャ変動が直
接モータに影春し、上記の問題が大きな課顕となってき
た。
保つために、モータによるダイレクトドライブが広く採
用されているが、この場合、負荷のイナーシャ変動が直
接モータに影春し、上記の問題が大きな課顕となってき
た。
この発明は、このような背景の下になされたもので、負
荷イナーシャの変動を逐次検出し、良好なサーボ制御を
可能とする負荷推定回路を提供すること！目的とする。
荷イナーシャの変動を逐次検出し、良好なサーボ制御を
可能とする負荷推定回路を提供すること！目的とする。
上記問題点を解決するためＫこの発明は、モータ電流を
トルク定数倍したトルクを出力するモータによって、イ
ナーシャの変化する負荷を駆動するようにした電気サー
ボ系において、予め設定された任意定数と前記トルク定
数とで決まるゲイン定数を有する積分要素と、前記モー
タの速度から前記積分要素の出力を引く第１の加え合わ
せ点と、この第１の加え合わせ点の出力火増幅する第１
の比例要素と、前記第１の比例要素の出力と前記モータ
電流との和をとり、これを前記積分要素に供給する第２
の加え合わせ点と、前記モータ電流を前記任意定数倍す
る第２の比例要素と、前記第２の加え合わせ点の出力で
前記第２の比例要素の出力を割る割り翼要素とを具備し
、前記割り翼要素の出力を前記イナーシャと推定するこ
とを特徴とする。
トルク定数倍したトルクを出力するモータによって、イ
ナーシャの変化する負荷を駆動するようにした電気サー
ボ系において、予め設定された任意定数と前記トルク定
数とで決まるゲイン定数を有する積分要素と、前記モー
タの速度から前記積分要素の出力を引く第１の加え合わ
せ点と、この第１の加え合わせ点の出力火増幅する第１
の比例要素と、前記第１の比例要素の出力と前記モータ
電流との和をとり、これを前記積分要素に供給する第２
の加え合わせ点と、前記モータ電流を前記任意定数倍す
る第２の比例要素と、前記第２の加え合わせ点の出力で
前記第２の比例要素の出力を割る割り翼要素とを具備し
、前記割り翼要素の出力を前記イナーシャと推定するこ
とを特徴とする。
上記構成によれば、割り翼要素からイナーシャが得られ
るので、これによってモータ電流を増減するようにすれ
ば、常に良好な駆動特性が得られる。
るので、これによってモータ電流を増減するようにすれ
ば、常に良好な駆動特性が得られる。
以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。
第７図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック線図
、第一図はこの実施例の要部の構成を示す回路図である
。これらの図において、１１は比例要素、１２は積分要
素である。この比例要素１１と積分要素１２は、第、２
図の演算増幅器ＯＰ１と、入力抵抗Ｒ１と、フィードバ
ック用のコンデンサＣ１とからなり、推定速度ω１ηを
出力するもので、七〇）’ｆ４ン定数＋ｔＫｒ／Ｊ （
−１７ＣＩＲｌ ）ＶＣ設定されている。ここで、Ｊは
、予め設定された任意の定数である。
、第一図はこの実施例の要部の構成を示す回路図である
。これらの図において、１１は比例要素、１２は積分要
素である。この比例要素１１と積分要素１２は、第、２
図の演算増幅器ＯＰ１と、入力抵抗Ｒ１と、フィードバ
ック用のコンデンサＣ１とからなり、推定速度ω１ηを
出力するもので、七〇）’ｆ４ン定数＋ｔＫｒ／Ｊ （
−１７ＣＩＲｌ ）ＶＣ設定されている。ここで、Ｊは
、予め設定された任意の定数である。
次に、１３は加え合わせ点であり、速度ωｍから推定速
度ωｍを減じ、その偏差をゲイン定ｒ！ｉＫ ｃの比例
要素１４に供給する。これらの加え合わせ点１３と比例
要素１４は、演算増幅器ＯＰ２と、２つの入力抵抗）ｔ
ｚ 、Ｒ２と、フィードバック抵抗Ｒ３とからなり、抵
抗Ｒ３とＲ２の比は、上記ゲイン定数Ｋｃに等しくなる
ように設定されている。この比例要！１４の出力Ｘ （
−ＫｃＣωｍ−ｍ））は加え合わせ点１５に供給され、
モータ電流１ｍと加算される。加え合わせ点１５は、演
算増幅器ＯＰ４と、２つの入力抵抗Ｒ４，Ｒ４と、フィ
ードバック抵抗Ｒ４とから構成され、そのゲインは１で
ある。そして、加え合わせ点１５の出力が比例要素１１
に供給される。
度ωｍを減じ、その偏差をゲイン定ｒ！ｉＫ ｃの比例
要素１４に供給する。これらの加え合わせ点１３と比例
要素１４は、演算増幅器ＯＰ２と、２つの入力抵抗）ｔ
ｚ 、Ｒ２と、フィードバック抵抗Ｒ３とからなり、抵
抗Ｒ３とＲ２の比は、上記ゲイン定数Ｋｃに等しくなる
ように設定されている。この比例要！１４の出力Ｘ （
−ＫｃＣωｍ−ｍ））は加え合わせ点１５に供給され、
モータ電流１ｍと加算される。加え合わせ点１５は、演
算増幅器ＯＰ４と、２つの入力抵抗Ｒ４，Ｒ４と、フィ
ードバック抵抗Ｒ４とから構成され、そのゲインは１で
ある。そして、加え合わせ点１５の出力が比例要素１１
に供給される。
次Ｋ、比例要素１６は、モータ電流Ｉｍｆ＆：任意定数
Ｊ倍するもので、演算増幅器ＯＰ５と、入力抵抗Ｒ５と
、フィードバック抵抗Ｒ６とから構成され、抵抗Ｒ６と
Ｒ５との比が上記任意定！１ｌＪＫ等しくなるように設
定されている。この比例要素１６の出力は割り翼要素１
７に供給される。割り翼要素１７は、比例要素１６の出
力（ＪＩｍ）を、加え合わせ点１５の出力（Ｉｍ＋Ｘ）
で割り算するものである。そして、この割り翼要素１７
の出力が求めるべきイナーシャＪとなる。
Ｊ倍するもので、演算増幅器ＯＰ５と、入力抵抗Ｒ５と
、フィードバック抵抗Ｒ６とから構成され、抵抗Ｒ６と
Ｒ５との比が上記任意定！１ｌＪＫ等しくなるように設
定されている。この比例要素１６の出力は割り翼要素１
７に供給される。割り翼要素１７は、比例要素１６の出
力（ＪＩｍ）を、加え合わせ点１５の出力（Ｉｍ＋Ｘ）
で割り算するものである。そして、この割り翼要素１７
の出力が求めるべきイナーシャＪとなる。
以下、この理由を説明する。
よす、第１図のブロック線図から明らかなように、次の
式が成り立つ。
式が成り立つ。
Ｘ−Ｋｃ （ωｍ ’ｍ ） ・・””・（７１ω
ｍ−にτＩｍ／Ｊｓ ・・・・・・・・・（８）こ
れらの式からωｍとωｍとを消去すると、αり式をＸに
ついてまとめると、 上記００式において、ゲイン定＠ＫＣが十分に大きイト
スれば、Ｊｓ／Ｋｃはほぼゼロと考えて差し支えなく。
ｍ−にτＩｍ／Ｊｓ ・・・・・・・・・（８）こ
れらの式からωｍとωｍとを消去すると、αり式をＸに
ついてまとめると、 上記００式において、ゲイン定＠ＫＣが十分に大きイト
スれば、Ｊｓ／Ｋｃはほぼゼロと考えて差し支えなく。
が成立する。この（財）式から。
が得られる。
すなわち、割り算要！１７から負’Ｍｊ ２のイナーシ
ャＪが得られる。このイナーシャＪに基づいて増幅器４
のゲインに、を調整すれば、常に良好な制御を行うこと
ができろ。この場合、ダンピング係数ζ゛を最適値の１
７ＪＴとするためには、（５）式から、ゲインに、
４次式のようにすればよい。
ャＪが得られる。このイナーシャＪに基づいて増幅器４
のゲインに、を調整すれば、常に良好な制御を行うこと
ができろ。この場合、ダンピング係数ζ゛を最適値の１
７ＪＴとするためには、（５）式から、ゲインに、
４次式のようにすればよい。
以上説明したようｋ、この発明は、負荷が変動するサー
ボ系の負荷イナーシャな逐次検出できるようにしたから
、この検出結果によって、モータ制御すれば、負荷が変
動しても常に揚動のない、かつ整定時間の短い良好なサ
ーボ制ａ！ＩＩヲ行うことができる。％Ｋ、ダイレクト
ドライブのようＫ。
ボ系の負荷イナーシャな逐次検出できるようにしたから
、この検出結果によって、モータ制御すれば、負荷が変
動しても常に揚動のない、かつ整定時間の短い良好なサ
ーボ制ａ！ＩＩヲ行うことができる。％Ｋ、ダイレクト
ドライブのようＫ。
負荷イナーシャの変動が、モータの運転状ＩＩＶＣ直接
影響を及ばずような場合には、極めて有効である。
影響を及ばずような場合には、極めて有効である。
第１図はこの発明の一実施例による負荷推定回路を適用
したサーボ系の構成を示すブロック＠陶、第２図は同負
荷推定回路の構成を示す回路図、第３図は従来のサーボ
系の構成を説明するもので。 同図（ａｌはブロック図、同図（ｂｌはブロック＠図、
第参図は２次要素のインデイシャル応答を示すグラフで
ある。 １・・・・・・モータ、２・・・・・・負荷、１１・旧
・・比例要素、１２・・・・・・積分要素Ｃ以上１１．
１２は積分要素）、工３・・・・・・第１の加え合わせ
点、１４・・川・第１の比例要素、１５・・・・・・第
２の加え合わせ点、１６・・・・・・第２の比例要素、
１７・・・・・・割り算要素、Ｉｍ・・・中モータ電流
、Ｊ・・・・・・イナーシャ、Ｊ・・・・・・任意定数
、Ｋｒ・・・・・・トルク定数、τ・川・・トルク。
したサーボ系の構成を示すブロック＠陶、第２図は同負
荷推定回路の構成を示す回路図、第３図は従来のサーボ
系の構成を説明するもので。 同図（ａｌはブロック図、同図（ｂｌはブロック＠図、
第参図は２次要素のインデイシャル応答を示すグラフで
ある。 １・・・・・・モータ、２・・・・・・負荷、１１・旧
・・比例要素、１２・・・・・・積分要素Ｃ以上１１．
１２は積分要素）、工３・・・・・・第１の加え合わせ
点、１４・・川・第１の比例要素、１５・・・・・・第
２の加え合わせ点、１６・・・・・・第２の比例要素、
１７・・・・・・割り算要素、Ｉｍ・・・中モータ電流
、Ｊ・・・・・・イナーシャ、Ｊ・・・・・・任意定数
、Ｋｒ・・・・・・トルク定数、τ・川・・トルク。
Claims (1)
- モータ電流をトルク定数倍したトルクを出力するモータ
によつて、イナーシャの変化する負荷を駆動するように
した電気サーボ系において、予め設定された任意定数と
前記トルク定数とで決まるゲイン定数を有する積分要素
と、前記モータの速度から前記積分要素の出力を引く第
１の加え合わせ点と、この第１の加え合わせ点の出力を
増幅する第１の比例要素と、前記第１の比例要素の出力
と前記モータ電流との和をとり、これを前記積分要素に
供給する第２の加え合わせ点と、前記モータ電流を前記
任意定数倍する第２の比例要素と、前記第２の加え合わ
せ点の出力で前記第２の比例要素の出力を割る割り算要
素とを具備し、前記割り算要素の出力を前記イナーシャ
と推定することを特徴とする負荷推定回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60266891A JPS62126884A (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | 負荷推定回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60266891A JPS62126884A (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | 負荷推定回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62126884A true JPS62126884A (ja) | 1987-06-09 |
Family
ID=17437086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60266891A Pending JPS62126884A (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | 負荷推定回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62126884A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998028837A1 (fr) * | 1996-12-20 | 1998-07-02 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Regulateur de moteur |
| CN112960501A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-06-15 | 杭州优迈科技有限公司 | 一种电梯运行控制方法、装置及电子设备 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5788887A (en) * | 1980-09-29 | 1982-06-02 | Siemens Ag | Rotary speed controller |
| JPS60190180A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-27 | Toshiba Corp | 電動機の速度制御装置 |
-
1985
- 1985-11-27 JP JP60266891A patent/JPS62126884A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5788887A (en) * | 1980-09-29 | 1982-06-02 | Siemens Ag | Rotary speed controller |
| JPS60190180A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-27 | Toshiba Corp | 電動機の速度制御装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998028837A1 (fr) * | 1996-12-20 | 1998-07-02 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Regulateur de moteur |
| US6157156A (en) * | 1996-12-20 | 2000-12-05 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Motor controller |
| CN112960501A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-06-15 | 杭州优迈科技有限公司 | 一种电梯运行控制方法、装置及电子设备 |
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