JPS63277488A - モ−タ制御装置 - Google Patents

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 本発明は産業用ロボットやｉＪｃ工作機械といった位置
決めに用いられるモータの制御装置に関するものである
。

従来の技術 近年、産業用ロボットやＮＣ工作機械ではワーりの有無
や治具の交換１重力等の自然環境の影響によりモータの
負荷が一定でなく、従来のアナログ式のモータ制御では
常に最適に制御するのは困帷である。そこで負荷の変化
に伴って制御方式や制奔定数を変化させる必要があり制
御装置はデジタル化、マイクロコンピュータ化される傾
向にある。

以下図面を参照しながら、上述した従来のモータ制御装
置の一例について説明する。第６図は従来のモータ制イ
司装置の構成の一例金示すものである。第６図において
１はモータを制御するための演算ヲ行なうマイクロコン
ピュータである。２はパルス幅変調部（以下ＰＷＭ部と
記す）で、第８図に示すようにマイクロコンピュータ１
によってランチ部１５に書き込まれたデータはクロック
（ＣＬＫ）１により　１６　ＫＨｚごとにダウンカウン
タ１６に読み込まれ４′ＭＨ２のクロック（ＣＬＫ）２
でダウンカウント（０に向ってカウントすること）され
る。ダウンカウンタ１６が発生する桁下げ信号によりク
リップフロップ１８の出力は１６ＫＨｚに１回ハイレベ
ルからローレベルに変化する。

このハイレベルの幅はマイクロコンピュータ１の出力デ
ータ値に１７４　ＭＨｚ　＝　２５０　ｎ５ｅｃ　ｆ掛
けた時間になっている。またこのＰＷＭ部２はモータに
印加する電圧の方向を決定する方向信号１１も出力する
。３は直流電源を持ち４個のトランジスタで構成される
トランジスタブリッジ回路から成シ、方向信号１１によ
りオンオフするトランジスタの粗合せをＰＷＭ出力１２
によってオン時間を変えることによってモータに印加す
る電圧を変えモータを制御するドライバー部である。４
は制御されるＤＣモータ、６はＤＣモータ４の回転軸に
直結されモータ４の回転方向により位相の進み遅れが入
れ換わる２信号を出力するインクリメント形ロー　ｐ　
ＩＪ　ｘンコータテアル。６はロータリエンコーダ６の
２信号を回転方向別のパルスに変換しカウンタで回転方
向別にアップカウント、ダウンカウントすることによ１
）ＤＣモータ４の回転位置を検出する位置検出部である
。

以上のように構成されたモータ制御装置について、以下
その動作を説明する。

まずマイクロコンピュータ１は第７図に示したフローチ
ャートに従い、ステップ１で位置検出部６のデータ（Ｄ
（ｎ））を読み込み記憶する。ステップ２でその値から
前回読み込んだ位置検出部ｅのデータ（Ｄ　（ｎ−１）
）’を減算し速度フィードバック値（Ｖ　　　）とする
。ステップ３では上位システＦＩＢ（ｎ） ムやマイクロコンピュータ１の記憶回路に記憶されてい
たりあるいはその値を演算処理することで与えられる速
度指令値（ｖＣＯＭ）からステップ２で得られた速度フ
ィードバック値（ＶＦＢ）を減じ速度誤差値（ＶＥｌ）
ｔ−得る。ステップ４では過去の速度誤差値（ＶＥＲ）
の累積値を求め累積速度誤差値（ΣＶＥｆ（）とする。

ステップ５ではステップ３で得られた速度誤差値（ＶＥ
Ｒ）とステップ４で得られた累積速度誤差値（ＶＥＲ）
のそれぞれにマイクロコンピュータ１の記憶手段に蓄え
られた比例手数（Ｋｐ）と積分定数（Ｋえ）を乗じ、仇
ぞれを加算することにより電圧指令値（ＥＣＯＭ）を得
、ステップ６でＰＷＭ部２に出力される。ＰＷＭ部２で
は方向信号１１とＰＷＭ出力１２の２信号を出力し、ド
ライバー部３のトランジスタをオンオフしＤＣモータ４
の電機子に電圧が印加される。

この２信号は位置検出部６で現在位置データ（Ｄ（ｎ）
）に変換されマイクロコンピュータ１に一定周期ごとに
読゛み込まれる。以上のようにしてモータは速度指令値
（ＶＣＯＭ）に追従して回転するのである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、モータの電気的時
定数がＰＷＭ出力のスイッチング周期より大きい時に、
第９図ａに示すようにＰＷＭ出力の幅が小さい時は第９
図すに示すようにＤＣモータ４に流れる電流は次のスイ
ッチング開始時には０となるので時間が経過してもＤＣ
モータ４には第９図ｅに示すようにほとんど電流が流れ
ないが、第９図Ｃに示すようにＰＷＭ出力の幅が大きく
なり次のスイッチングの開始時に第９図ｄのように電流
が流れている時には時間が経過すると電流は第９図！に
示すようにＰＷＭ出力の幅に比例した電流が流れるよう
になる。このことによりＰＷＭ出力の幅が小さい時はほ
とんど電流が流れずトルクも発生せずに位置決め時に不
感帯となシ精密な位置決めが困難となり、また発生トル
クが不安定なために速度ムラが生じたシ追従遅れが生じ
たシする。さらに不感帯を無くすために制御ゲインを上
げると発振状態になりやすくなるという問題点を有して
いた。

一方、この問題点を解決するために従来から電流フィー
ドバック制御という方法がとられてきたが、電流ループ
を入れることによ多制御は安定にできるものの部品点数
、調整工数が増え、温度ドリフトにより制御性が大きく
変化する等の問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、マイクロコンピュータによ
って得られた電圧指令（ＥＣＯＭ）にオフセットを加算
することにより、電圧指令（ＥｃｏＭ）が小さい値の時
にもモータに回転トルクを発生することのできる電流が
流れるようにし、不感帯や速度誤差値（ＶＥＲ）の小さ
なモータの制御装置を提供するものである。

上記問題点を解決するために本発明の第１の発明は、前
もって速度指令値（ｖＣＯＭ）からオフセット値を決定
するような式または変換テーブルからなる変換手段と、
そのオフセット値とマイクロコンピュータの演算結果と
を加算する加算手段とを備えたモータ制御装置である。

また本発明の第２の発明は、速度検出手段と、前もって
その速度検出手段の出力（ＶＦＢ）からオフセット値を
決定するような式または変換テーブルからなる変換手段
と、そのオフチット値とマイクロコンピュータの演算結
果とを加算する加算手段とを備えたモータ制御装置であ
る。

作　　用 本発明の第１の発明の作用は、速度指令値（ｖＣＯＭ）
を前もって決定された変換手段によりオフセット値に変
換してやり、この値を加算手段によシマイクロコンピュ
ータの演算結果に加算しＰＷＭ部に出力することによシ
、マイクロコンピュータの演算結果が小さな値の時に生
じるモータの不感帯を無くす・ことが可能となる。

本発明の第２の発明の作用は、速度検出手段により得ら
れた速度フィードバック値（ｖＦＢ　）を前もって決定
された変換手段によりオフセット値に変換してやり、そ
の値を加算手段によりマイクロコンピュータの演算結果
に加算しＰＷＭ部に出力することによシ、マイクロコン
ピュータの演算結果が小さな値の時に生じるモータの不
感帯を無くすことが可能となる。

実施例 以下本発明の第１の実施例のモータ制御装置について、
図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例におけるモータ制御装置
の構成を示すものである。第１図において３１はマイク
ロコンピュータ、３２はＰＷＭ部、３３はドライバー部
、３４はＤＣモータ、３６はロータリエンコーダ、３６
は位置検出部であシ以上は第６図に示した従来例の構成
の符号１〜６を付したものと同様の機能を有するもので
ある。

以上のように構成されたモータ制御装置について、以下
第１図及び第２図のフローチャートを用いてその動作を
説明する。

まずマイクロコンピュータ３１では第２図に示したフロ
ーチャートに従いステップ１１で位置検出部３６のデー
タ（Ｄ（ロ））を読み込み記憶する。

ステップ１２でその値（Ｄ（ｎ））から前回読み込んだ
位置検出部３６のデータ（Ｄ（ｎ−１））を減算し速度
フィードバック値（ＶＦＢ）とする。

ステップ１３では上位システムやマイクロコンピュータ
３１の記憶回路等から与えられる速度指令値（ｖＣＯＭ
）からステップ１２で得た速度フィードバック値（ＶＦ
Ｂ）を引き速度誤差値（ＶＥＲ）を得る。ステップ１４
では過去の速度誤差値（ＶＥＲ）の累積値を求め累積速
度誤差値（ΣｖＥＲ）とする。ステップ１６ではステッ
プ１３で得うれた速度誤差値（ＶＥＲ）とステップ１４
で得られた累積速度誤差値（ΣｖＥＲ）のそれぞれにマ
イクロコンピュータ３１の記憶手段に前もって蓄えられ
た比例定数（Ｋ　　）と積分定数（Ｋｉ）を乗じ、それ
ぞれを加算することにより電圧指令値（ＥｃＯＭ）を得
る。以上の動作は従来例の動作と同様のものである。次
にステップ１６で前もって記憶させておいた変換式から
なる変換手段により速度指令値（ｖＣＯＭ）を所望のオ
フセット値（ＥＱＦ）に変換し、ステップ１７で電圧指
令値（ＥＣＯＭ）とオフセット値とを加算し、ステップ
１８でＰＷＭ部３２に出力する。ＰＷＭ部３２では方向
信号４１とＰＷＭ出力４２の２信号を出力し、ドライバ
ー部３３のトランジスタがオンオフされＤＣモータ３４
に電圧が印加されモータが回転する。この回転はロータ
リエンコーダに伝えられ位相の９０度ず°れた２信号が
出力される。この２信号は位置検出部３６で位置データ
（Ｄ（ｎ））に変換されマイクロコンピュータ３１に一
定周期ごとに読み込まれる。

以上のように本実施例によれば、マイクロコンピュータ
の演算に変換手段と加算手段を加えただけで電圧指令値
（ＥＣＯＭ）に速度指令値（ｖＣＯＭ）から得られたオ
フセット値（ＥＱｐ）ｔ−持たせることができ、電圧指
令値（ＥＣＯＭ）に比例した電流をモータに流せるため
に、モータ制御時の不感帯や追従の遅れを無くすことが
可能となる。

次に本発明の第２の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。

第３図は本発明の第２の実施例におけるモータ制御装置
の構成を示すものである。第３図において５１はマイク
ロコンピュータ、６２はＰＷＭ部、６３はドライバー部
、６４はＤＣモータ、５５はロータリエンコーダ、６６
は位置検出部であり第６図に示した従来例の構成の符号
１〜６を付したものと同様の機能を有するものである。

５７は一定時間のロータリエンコーダ６５のパルス数を
回転方向別にカウントすることにょシＤＣモータ５４の
速度フィードバック値（ＶＦＢ’）　を得る速度検出手
段、５８は速度検出手段５７で得られた速度フィードバ
ック値（ＶＦＢ’）をオフセット値（ＥＯＦ）に変換す
る第５図に示すようなテーブルが書き込まれた記憶素子
からなる変換手段、５９はマイクロコンピュータ６１の
演算結果である電圧指令値（ＥＣＯＭ）とオフセット値
（ＥＯＦ）とを加算しＰＷＭ部５２に出力する加算手段
である。

以上のように構成されたモータ制御装置について、以下
第３図及び第４図のフローチャートを用いてその動作を
説明する。

まずマイクロコンピュータ６１では第４図に示したフロ
ーチャートに従いステップ２１で位置検出部６６のデー
タ（Ｄ（ｎ））を読み込み記憶する。

ステップ２２でその値（Ｄ（ｎ））から前回読み込んだ
位置検出部６６のデータ（Ｄ（ｎ−、））を減算し速度
フィードバック値（ｖＦＢζｖＦＢ勺とする。

ステップ２３では与えられた速度指令値（ＶＣＯＭ）か
らステップ２２で得た速度フィードバック値（ＶＦＢ）
を引き速度誤差値（ＶＥＲ）を得る。ステップ２４では
過去の速度誤差値（ＶＥＲ）の累積値を求め累積速度誤
差値（ΣｖＥＲ）とする。ステップ２６ではステップ２
３で得られた速度誤差値（ＶＥＲ）とステップ２４で得
られた累積速度誤差値（ΣｖＥＲ）のそれぞれにマイク
ロコンピュータ５１の記憶手段に前もって蓄えられた比
例定数（Ｋｐ）と積分定数（Ｋ、）とを乗じそれぞれ加
算することにより電圧指令値（ＥＣＯＭ）を得る。以上
の動作は従来例の動作のステップ１〜６と同様のもので
ある。

次に速度検出手段５７で得られた速度フィードバック値
（ｖＦＢ’）は変換手段５８のテーブルによってオフセ
ット値（ＥＯＦ）に変換され、加算手段５９において第
４図ステップ２６でマイクロコンピュータ５１が出力す
る電圧指令値（ＥＣＯＭ）に加算されＰＷＭ部５２に出
力される。ＰＷＭ部６２では方向信号６１とＰＷＭ信号
６２の２信号を出力し、ドライバー部６３のトランジス
タがオンオフしＤＣモータ５４に電圧が印加されモータ
が回転する。この回転はロータリエンコーダに伝えられ
位相の９０度ずれた２信号が出力される。

この２信号は位置検出部５６で位置データ（Ｄ（ｎ））
に変換されたマイクロコンピュータ５１に一定周期ごと
に読み込まれる。

以上のように本実施例によればサーボロック時や低速回
転時のＰＷＭ出力の幅が小さい時もオフセット値によシ
モータはトルクを発生することができ、またそのトルク
もＰＷＭ出力の幅に比例するために、不感帯や追従遅れ
を無くすことが可能となる。

なお本実施例では速度検出手段６７、変換手段５８、加
算手段６９は外付は回路としたが、第１の実施例のよう
にマイクロコンピュータ５１の内部演算で行うことも可
能であり、この場合は第１の実施例と同様に従来例の回
路になんらの変更を行なうことなくプログラムのみを書
き換えることにより実現できる。

発明の効果 以上のように本発明の第１の発明によれば、マイクロコ
ンピュータを用いたモータの制御において、速度指令値
によりオフセット値を求める変換手段と、マイクロコン
ピュータの液算結果と前記変換手段とを加算しＰＷＭ部
に出力する加算手段とを設けたことにより、マイクロコ
ンピュータノ演算結果の電圧指令値が小さい時もモータ
にトルクを発生させる電流を流すことができ不感帯や追
従遅れを無くすことができる。

また、本発明の第２の発明によれば速度フィードバック
値によりオフセット値を変えることによって、第１の発
明と同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

棺１図は本発明の第１の実施例におけるモータ制御装置
の構成図、第２図は第１の実施例におけルマイクロコン
ピュータの動作を示すフローチャート、第３図は本発明
の第２の実施例におけるモータ制御装置の構成図、第４
図は第２の実施例におけるマイクロコンピュータの動作
を示すフローチャート、第６図は第２の実施例における
変換手段の中の変換テーブル図、第６図は従来のモータ
制御装置の構成図、第７図は従来例におけるマイクロコ
ンピュータの動作を示すフローチャート、第８図は本発
明の各実施例におけるＰＷＭ部の回路図、第９図はＰＷ
Ｍ出力の幅の違いによるモータに流れる電流波形の違い
を示す説明図である。 ３１．５１・・・・・・マイクロコンピュータ、３２゜
６２・・・・・・ＰＷＭｉ、３３．３５・・・・・・ド
ライバー部、３４．５４・・・・・・ＤＣモータ、３５
．５６・・・・・・ロータリエンコーダ、３６．５６・
・・・・・位置検出部、５７・・・・・・速度検出手段
、６８・・・・・・変換手段、６９・・・・・・加算手
段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名Ｉ５
−一一ラ、ア

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータと、前記モータを制御する電圧の値を演算
   するマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュー
   タの演算結果をパルス幅変調するパルス幅変調部と、直
   流電源、その電圧を前記パルス幅変調部の出力に従って
   オンオフするスイッチング素子から成るドライバー部と
   、前記モータの回転位置を検出する位置検出部とを備え
   たモータ制御装置において、前もって決定された式また
   は変換テーブルから成る変換手段と、前記マイクロコン
   ピュータに外部から与えられるかあるいは前記マイクロ
   コンピュータの内部で演算により作られる速度指令値を
   前記変換手段により変換した値と前記マイクロコンピュ
   ータの演算結果とを加算し前記パルス幅変調部に出力す
   る加算手段とを有するモータ制御装置。
2. （２）モータと、前記モータを制御する電圧の値を演算
   するマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュー
   タの演算結果をパルス幅変調するパルス幅変調部と、直
   流電源と、その電圧を前記パルス幅変調部の出力に従っ
   てオンオフするスイッチング素子から成るドライバー部
   と、前記モータの回転位置を検出する位置検出部とを備
   えたモータ制御装置において、前もって決定された式ま
   たは変換テーブルから成る変換手段と、前記モータの回
   転速度を求める速度検出手段と、その速度検出手段の出
   力を前記変換手段により変換した値と前記マイクロコン
   ピュータの演算結果とを加算し前記パルス幅変調部に出
   力する加算手段とを有するモータ制御装置。