JPS63186574A - Speed estimation system - Google Patents
Speed estimation systemInfo
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- JPS63186574A JPS63186574A JP62017578A JP1757887A JPS63186574A JP S63186574 A JPS63186574 A JP S63186574A JP 62017578 A JP62017578 A JP 62017578A JP 1757887 A JP1757887 A JP 1757887A JP S63186574 A JPS63186574 A JP S63186574A
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、検出された位置信号から電動機の速度を推定
する速度推定方式に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a speed estimation method for estimating the speed of an electric motor from a detected position signal.
（従来の技術）
工作機械やロボットを駆動制御する電動機の制御系にお
いては、コストや取付場所等の問題から速度センサを設
けることなく、ソフトウェア構成のオブザーバを用いて
位置検出器からの位置信号のみにより電動機の速度を推
定し、速度制御を行なう場合がある。(Conventional technology) In the control system of electric motors that drive and control machine tools and robots, a speed sensor is not provided due to cost and installation location issues, and instead a software-configured observer is used to receive only position signals from position detectors. In some cases, the speed of the electric motor is estimated and speed control is performed.
第３図は、このようなオブザーバａを設けた電動機制御
系のブロック線図で、Ｋｔはトルク定数、Ｊｍはロータ
イナーシャである。電流指令ｕ （ｔ）は、トルク定数
Ｋｔによりトルク指令に変換され、ロータイナーシャＪ
ｍの項から加速度信号Ｘ。が得られる。加速度信号Ｘ。FIG. 3 is a block diagram of a motor control system provided with such an observer a, where Kt is a torque constant and Jm is a rotor inertia. The current command u (t) is converted into a torque command by the torque constant Kt, and the rotor inertia J
Acceleration signal X from the term m. is obtained. Acceleration signal X.
は積分項（１／Ｓ）を通して速度信号ｘ１に変換され、
速度信号ｘ１は更に積分項（１／Ｓ）を通して位置信号
×２が得られる。is converted into a speed signal x1 through an integral term (1/S),
The velocity signal x1 is further passed through an integral term (1/S) to obtain a position signal x2.
この制御系における電流指令ｕ （ｔ）に関する速度お
よび位置の状態方程式は、次のように表わされる。The state equation of speed and position regarding current command u (t) in this control system is expressed as follows.
この状態方程式をオブザーバａにおいて解くことにより
、電動機の速度が推定できる二（発明が解決しようとす
る問題点）
ところで、第３図において電動機制御系は、理想的なモ
デルとしてオブザーバａで推定されるものであり、実際
の制御系には外乱の影響があったり、また、電動機につ
いて推定した特性係数である定数に１．に２が実際の電
動機特性と合致しないため、オブザーバによる速度推定
値に基づく速度制御が円滑に行なわれず、逆にそれが制
御系の不安定要因となるなどの問題点があった。By solving this equation of state at observer a, the speed of the motor can be estimated.2 (problem to be solved by the invention) By the way, in Figure 3, the motor control system is estimated at observer a as an ideal model. However, the actual control system may be affected by disturbances, and the constant, which is the characteristic coefficient estimated for the motor, may be 1. 2 does not match the actual motor characteristics, so speed control based on the speed estimate by the observer cannot be performed smoothly, and on the contrary, this causes problems such as instability of the control system.
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされた
もので、オブザーバによる速度推定値を安定に、しかも
そのための演算時間を短縮できる速度推定方式を提供す
ることを目的としている。The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a speed estimation method that can stabilize the speed estimation value by an observer and shorten the calculation time.
（問題点を解決するための手段）
本発明の速度推定方式は、位置検出信号から電ｗＪ機の
速度を推定する速度推定方式において、前記電動機につ
いて推定された特性係数に基づきトルク指令値から速度
推定値を演算するオブザーバと、このオブザーバで推定
した位置信号と前記位置検出信号との差分が所定値を越
えたときこの所定値をオブザーバに出力するリミッタと
を具備することを特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) The speed estimation method of the present invention is a speed estimation method for estimating the speed of an electric wjer from a position detection signal. It is characterized by comprising an observer that calculates an estimated value, and a limiter that outputs this predetermined value to the observer when the difference between the position signal estimated by the observer and the position detection signal exceeds a predetermined value. be.
（作用）
本発明は、オブザーバにより電動機速度を推定する際に
電動機の位置検出信号と、オブザーバで推定された位置
信号との差分がある値を超えた場合には、該差分を一定
値に制限して演算を実行するので、演算時間が短縮でき
、オブザーバの電動機特性とのパラメータ不一致による
不安定性を改善することができる。(Function) The present invention limits the difference to a constant value when the difference between the motor position detection signal and the position signal estimated by the observer exceeds a certain value when estimating the motor speed by the observer. Since the calculation is executed based on the calculation time, the calculation time can be shortened, and instability caused by parameter mismatch with the observer's motor characteristics can be improved.
（実施例）
以下、図により本発明の詳細な説明する。第１図は、本
発明の速度推定方式を実現する電動機制御系の一例を示
すブロック線図である。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of a motor control system that implements the speed estimation method of the present invention.
本発明では電流指令ｕ （ｔ）により駆動される制御系
で、電動機の位置検出信号とオブザーバａによる推定値
との偏差信号の絶対値ｌ ｘ２ （ｉ）−ｘ２（ｉ）１
が、リミッタｂを通して定数項ＫＬ、に、２とそれぞれ
乗算されるよう構成されたものである。In the present invention, in a control system driven by a current command u (t), the absolute value l x2 (i) - x2 (i)1 of the deviation signal between the motor position detection signal and the estimated value by observer a is
is configured such that the constant term KL is multiplied by 2 through the limiter b.
上記オブザーバでの演算は、通常マイクロプロセッサな
どでディジタル処理されるもので、上記制御系における
処理データのサンプリング時間をＴとして、前記第（１
）式の状態方程式を離散化すると、
とするとき、
・・・（４）
となる。The calculations in the above observer are usually digitally processed by a microprocessor, etc., and the sampling time of the processing data in the control system is T, and the above (1st
) When the state equation of the equation is discretized, we get...(4).
ここで、０次ホールドの場合には（４）式は、ｘ （
ｉ＋１）−ｅＡＴ・ ｘ （ｉ）＋Ｊ、、 ｅ”
−ｄｔ −Ｔｏ −ｕ（ｉ）・・・（５）
となる。Here, in the case of zero-order hold, equation (4) becomes x (
i+1)−eAT・x (i)+J,, e”
-dt -To -u(i) (5)
次に、（５）式で同一次元オブザーバを構成すると、
；ｘ （ｉ＋１）−ｅＡＴ−；ｃ （ｉ）＋Ｊ、ｅ”
・ｄｔ−Ｔｏ−ｕ（ｉ）＋Ｋ ［ｙ （ｉｌｓｒ （
ｉ）］ ・・・ （６）が成立する。したがって、制
御対象であるモータの速度および位置のサンプル値は、
Ｘ １ （ｉ＋１）−ｘ Ｌ （ｉｌ ＋
Ｔ（ＫＬ／Ｊ＋ｎ） ・ ｕ（ｉＬ” （７）ｘ
ｚ （ｉ＋１）＝Ｔ−Ｘｉ （ｉ）＋ｘ２（ｔ）＋（
Ｔ２／２） ・ （Ｋｔ／Ｊｍ）・ｕ（ｉ）・・・ （
８）
として表わされる。Next, if we construct a same-dimensional observer using equation (5), ;x (i+1)−eAT−;c (i)+J, e”
・dt-To-u(i)+K [y (ilsr (
i)] ... (6) holds true. Therefore, the sample values of the speed and position of the motor to be controlled are X 1 (i+1)−x L (il +
T(KL/J+n) ・u(iL” (7)x
z (i+1)=T−Xi (i)+x2(t)+(
T2/2) ・ (Kt/Jm)・u(i)... (
8) It is expressed as.
いま、第１図に示すように同一次元のオブザーバａを構
成し、Ｋ１．に２を比例定数とすると、速度推定値ｘ１
と位置推定値×２についての差分方程式が、
Ｘ １ （ｉ”１）＝Ｘ １ （ｉ）”Ｔ（にｔ／Ｊｎ
＋） ・ｕ（ｉ）＋Ｋｔ （Ｋ２ （ｉ）−ｘｚ（ｉ）
）・・・（９）
ｘｚ（ｉ＋１）・Ｔ−ｘｌ（ｉ）＋ｘ２（ｉ）十に２
（Ｋ２ （ｉ）−Ｋ２ （ｉ） ）・・・（１０）
として表現される。Now, as shown in FIG. 1, configure an observer a of the same dimension, K1. If 2 is a proportionality constant, then the estimated speed value x1
The difference equation for and position estimate x 2 is:
+) ・u(i)+Kt (K2 (i)−xz(i)
)...(9) xz(i+1)・T-xl(i)+x2(i) 2 to 10
It is expressed as (K2 (i)-K2 (i))...(10).
ここで、Ｔ（にｔ／Ｊｍ） ＝ Ａ Ｉ 、 Ｔ ＝
Ａ ２とし、サンプリング時間Ｔ毎の穆勤量をＫ２丁
（ｉ）、その推定値をｘ２Ｔ（ｉ）で表わすと、上記（
９）式と（ｌＯ）式とは、次のように書換られる。Here, T (t/Jm) = A I , T =
A2, and the amount of work per sampling time T is K2.
(i), and its estimated value is expressed as x2T(i), the above (
Equation 9) and Equation (lO) can be rewritten as follows.
Ｘｌ （ｉ＋１）＝ｘ１ （ｉ）”Ａｌ ・ｕ（ｉ
）”Ｋｌ （Ｋ２ （ｉ）−ｘｚ （ｉ））・・
・ （１１）
ｘｚ （ｉ＋１） ＝Ａ２ ・ＸＩ （ｉ）＋
に２ （Ｋ２ （ｉ）−ｘｚ （ｉ））・・・ （１
２）
上記（ｈｌ） 、 （１２）式を使って、次の速度に
ついての差分方程式を解くことで、電動機の位置信号か
ら速度を推定できる。Xl (i+1)=x1 (i)”Al ・u(i
)"Kl (K2 (i)-xz (i))...
・(11) xz (i+1) =A2 ・XI (i)+
2 (K2 (i)-xz (i))... (1
2) The speed can be estimated from the position signal of the motor by solving the difference equation for the following speed using equations (hl) and (12) above.
ｘｚ （ｉ）−ｘｚ （ｆ）−Σ（ｘ ２ （ｉ）−ｘ
２ （ｉ））Ｉｓ。xz (i)-xz (f)-Σ(x 2 (i)-x
2 (i)) Is.
＋ｘ ２丁（ｉ） −Ｘ ２Ｔ （ｉ）・・・（１３
）
そして、この差分方程式を解くに当って、次に説明する
ように、リミッタｂにより差分を所定値に押さえること
ができる。+x 2T (i) -X 2T (i)...(13
) When solving this difference equation, the difference can be suppressed to a predetermined value by limiter b, as described below.
次に、本発明による処理を第２図のフローチャートによ
り説明する。リミッタｂの制限値Ａは、メモリの１ワー
ドの最大値、例えは１６ビツト構成のメモリであればそ
の正の最大値に設定される。ステップＳ１において、１
ｘ２（ｉ）−尖２（ｉ）ｌ−Ａ≦０の条件判定を行ない
、判定結果がＹＥＳであればそのまま（１１） 、
（１２）式の演算を実行する。条件判定がＮｏであれば
、次にステップＳ２においてｘ ２ （ｉ）−Ｘ ２
（ｔ）≧０の条件判定を行なう。判定結果がＹＥＳであ
ればステップＳ３の処理、すなわちＫ２ （ｉ）−Ｋ２
（ｉ）をＡにおきかえる。また、条件判定がＮＯであれ
はステップＳ４の処理、すなわちｘｚ（ｉ）−ｘｚ（ｉ
）を−Ａにおきかえる操作を実行する。ステップｓ３．
ｓ４の処理により、（１１） 、 （１２）式の
ＫＩＸ （Ｋ２ （ｉ）−Ｋ２ （ｉ） ） 、および
に２ Ｘ （Ｋ２ （ｉ）−Ｋ２ （ｔ） ）の項の演
算時間が短縮される。また、所定値を越えて差分が生じ
たときには、制御系でのコントロールを漸近的に電動機
に追従させるようになるから、系の安定性を高めること
もできる。Next, the processing according to the present invention will be explained with reference to the flowchart of FIG. The limit value A of the limiter b is set to the maximum value of one word of the memory, for example, the positive maximum value if the memory has a 16-bit configuration. In step S1, 1
Perform the conditional judgment of x2(i)-cusp2(i)l-A≦0, and if the judgment result is YES, proceed as is (11),
The calculation of equation (12) is executed. If the condition determination is No, then in step S2 x 2 (i) - X 2
A conditional determination of (t)≧0 is performed. If the determination result is YES, the process of step S3, that is, K2 (i) - K2
Replace (i) with A. Moreover, if the condition determination is NO, the process of step S4, that is, xz(i)−xz(i
) to -A. Step s3.
By processing s4, the calculation time for the terms KIX (K2 (i) - K2 (i)) and 2X (K2 (i) - K2 (t)) in equations (11) and (12) is shortened. Ru. Further, when the difference exceeds a predetermined value, the control in the control system is made to follow the electric motor asymptotically, so that the stability of the system can be improved.
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明の
精神から逸れないかぎりで、種々の異なる実施例は容易
に構成できるから、本発明は前記特許請求の範囲におい
て記載した限定以外、特定の実施例に制約されるもので
はない。Although one embodiment of the present invention has been described above, various different embodiments can be easily constructed without departing from the spirit of the present invention. The present invention is not limited to the embodiments.
（発明の効果）
以上説明したように本発明によれば、電動機の位置信号
とオブザーバによる位置推定値との偏差信号がある値を
超えると、その差分を一定値に制限するので、オブザー
バのパラメータ不一致に対する安定性を改善でき、また
、電動機の位置および速度の推定値演算時間を短縮でき
る。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, when the deviation signal between the position signal of the electric motor and the position estimated value by the observer exceeds a certain value, the difference is limited to a constant value. Stability against discrepancies can be improved, and the time required to calculate estimated values for the position and speed of the motor can be shortened.
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のブロック図、第２図はフローチャート
、第３図は従来例のブロック図である。
ａ・・・オブザーバ、ｂ・・・リミッタ、Ｋｔ・・・ト
ルク定数、Ｊｍ・・・ロータイナーシャ、Ｋ１．に２・
・・比例定数。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of the present invention, FIG. 2 is a flowchart, and FIG. 3 is a block diagram of a conventional example. a...observer, b...limiter, Kt...torque constant, Jm...rotor inertia, K1. 2・
...Constant of proportionality.
Claims (1)
において、前記電動機について推定された特性係数に基
づきトルク指令値から速度推定値を演算するオブザーバ
と、このオブザーバで推定した位置信号と前記位置検出
信号との差分が所定値を越えたときこの所定値をオブザ
ーバに出力するリミッタとを具備することを特徴とする
速度推定方式。A speed estimation method that estimates the speed of a motor from a position detection signal includes: an observer that calculates a speed estimate from a torque command value based on a characteristic coefficient estimated for the motor; a position signal estimated by this observer; and the position detection signal. and a limiter that outputs the predetermined value to an observer when the difference between the speed estimation method and the predetermined value exceeds the predetermined value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62017578A JPS63186574A (en) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | Speed estimation system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62017578A JPS63186574A (en) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | Speed estimation system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63186574A true JPS63186574A (en) | 1988-08-02 |
Family
ID=11947791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62017578A Pending JPS63186574A (en) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | Speed estimation system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63186574A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0461671A (en) * | 1990-06-28 | 1992-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | Actuator driving method for magnetic reproducing device |
-
1987
- 1987-01-27 JP JP62017578A patent/JPS63186574A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0461671A (en) * | 1990-06-28 | 1992-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | Actuator driving method for magnetic reproducing device |
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