KR100218930B1 - Velocity control method and velocity control apparatus of servo motor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서보모터의 제어방법 및 제어장치에 관한 것으로서, 본 제어장치는 목표속도를 미분하고 서보모터의 공칭관성능률을 곱하여 제어토오크를 산출하는 전향제어부와, 서보모터에서 부귀환된 출력속도와 목표속도를 입력하여 수정토오크를 산출하는 피드백제어부와, 제어토오크에 수정토오크를 가산하여 토오크명령을 산출하는 가산부를 포함하는 것이다. 이와 같은 구성에 의하여 제어시스템의 구성이 단순하고 제어응답성능이 우수한 서보모터의 제어장치와 제어방법을 얻을 수 있다.The present invention relates to a control method and a control device for a servo motor, and the control device includes a forward control unit for calculating a control torque by differentiating a target speed and multiplying the nominal inertia efficiency of the servo motor, and an output speed and a negative feedback speed of the servo motor. And a feedback controller for inputting the target speed to calculate the correction torque, and an adder for calculating the torque command by adding the correction torque to the control torque. With such a configuration, it is possible to obtain a control apparatus and a control method of the servomotor having a simple configuration of the control system and excellent control response performance.

Description

서보모터의 속도제어방법 및 속도제어장치.Servo motor speed control method and speed control device.

본 발명은 서보모터의 속도제어방법 및 속도제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a speed control method and a speed control apparatus for a servomotor.

서보모터의 제어장치는 제어대상인 서보모터로부터 원하는 속도를 얻기 위해서는 설정된 서보모터의 속도로부터 제어토오크입력을 산출하는 제어부가 있어야 하고, 제어대상의 출력을 피드백(feedback)하여 입력값과 비교하는 피드백부가 있어야 한다,In order to obtain a desired speed from the servo motor to be controlled, the control device of the servo motor should have a control unit that calculates a control torque input from the speed of the set servo motor, and a feedback unit which feeds back the output of the control object and compares it with the input value. Should be,

그러나 서보모터에서는 진동이나 부하토오크의 변동 또는 동특성(Dynamic characteristics)에 의한 기계적 외란이 제어시스템 전반에 작용하게 된다. 이러한 외란은 제어토오크입력에 가감되거나 피드백신호에 가감되어 시스템의 응답특성을 나쁘게 하고 시스템을 불안정하게 한다. 따라서 외란에 의한 영향을 최소화하기 위하여 PI제어기에 부하토오크관측기를 부가하여 제어하는 방법이 사용되고 있다.However, in servomotors, mechanical disturbances caused by vibration, load torque fluctuations, or dynamic characteristics act on the overall control system. These disturbances are added to or subtracted from the control torque input or added to the feedback signal, resulting in poor system response and unstable system. Therefore, in order to minimize the effects of disturbance, a method of adding a load torque observer to the PI controller is used.

도 3은 상기와 같이 PI제어기(11)에 부하토오크관측기(12)를 부과한 서보모터의 제어시스템의 블록선도를 나타낸 것이다. 도3에서 알 수 있는 바와 같이 목표속도(ω*)에 실제의 모터속도(ω)가 감산되어 속도차이가 계산되고 이는 PI제어기(11)에 입력되어 토오크명령(ω*)을 발생시키고 토오크명령(ω*)은 부하토오크(ωd)가 감산되어 서보모터(2)에 입력되는 하나의 제어루프와, 서보모터(2)의 출력속도(ω)를 미분하고 서보모터(2)의 관성능률(Jn)을 곱하는 단계(13)를 거쳐 상기 제어토크명령(ω*)에 감산하여 관측기필터(14)에 입력되고 관측기필터(14)의 출력토오크신호(ωd)는 다시 제어토크명령에 부가하는 다른 하나의 제어루프로 구성된다.3 shows a block diagram of a control system of the servomotor which imposes the load torque observer 12 on the PI controller 11 as described above. As can be seen in FIG. 3, the actual motor speed ω is subtracted from the target speed ω * to calculate the speed difference, which is input to the PI controller 11 to generate a torque command ω * and to generate a torque command. (ω * ) is a control loop inputted to the servo motor 2 by subtracting the load torque ω d , and the output speed ω of the servo motor 2 is differentiated and the inertia efficiency of the servo motor 2 is reduced. (J n ) is multiplied by the control torque command (ω * ) and multiplied by (J n ) to the observer filter 14, and the output torque signal ω d of the observer filter 14 is returned to the control torque command. The addition consists of the other control loop.

이러한 종래의 서보모터의 제어시스템에서 부하토크관측기는 실제의 부하를 LPF(Low pass filter)에 부가하는 형태이므로 비교적 높은 주파수의 외란제거가 곤란하며, 외란제거성능을 높이기 위하여 관측기의 주파수대역을 높이면 노이즈(noise)에 의해 제어시스템이 불안정하게 된다. 또한 상기의 종래의 서보모터 제어시스템은 부하토크관측기가 부과된 형태이므로 전체 제어시스템의 설계와 분석이 곤란하여 비효율적인 문제가 있었다.In this conventional servo motor control system, the load torque observer adds the actual load to the LPF (low pass filter), so it is difficult to remove the disturbance of relatively high frequency, and to increase the frequency band of the observer to increase the disturbance removal performance, Noise makes the control system unstable. In addition, since the conventional servomotor control system is a type of load torque observer imposed, it is difficult to design and analyze the entire control system, thereby causing an inefficient problem.

따라서 본 발명의 목적은 전향제어부와 함께 단 하나의 피드백제어부를 갇는 서보모터의 제어장치를 구성하여 설계와 분석이 용이하고 종래와 같은 부하토크관측기를 갖는 서보모터의 제어시스템에 비하여 우수한 추종성능과 외란에 강인한 특성을 갖는 서보모터의 제어시스템을 제공하고자 함이다.Therefore, an object of the present invention is to configure the control device of the servo motor that traps only one feedback control unit together with the forward control unit, which is easy to design and analyze, and has superior tracking performance compared to the conventional control system of the servo motor having a load torque observer. It is to provide a control system of a servo motor with robust characteristics against disturbances.

도 1은 본 발명에 따른 서보모터 제어시스템의 블록선도,1 is a block diagram of a servo motor control system according to the present invention;

도 2는 종래기술에 따른 서보모터 제어시스템의 블록선도,2 is a block diagram of a servo motor control system according to the prior art;

도 3은 외란이 없는 경우의 서보모터 제어시스템의 속도추종성능의 응답선도,3 is a response line diagram of speed tracking performance of a servo motor control system in the absence of disturbance;

도 4는 본 발명에 따른 서보모터 제어시스템의 외란에 대한 속도유지성능의 응답선도,4 is a response line diagram of the speed maintenance performance against the disturbance of the servomotor control system according to the present invention;

도 5는 종래기술에 따른 서보모터 제어시스템의 외란에 대한 속도유지성능의 응답선도이다.5 is a response line diagram of speed maintenance performance against disturbance of a servo motor control system according to the related art.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 전향제어부 2 : 서보모터1: Forward control unit 2: Servo motor

3 : 피드백제어부 4 : 감산부3: feedback control unit 4: subtraction unit

5 : 가산부5: adder

상기의 본 발명의 목적은, 서보모터의 속도제어방법에 있어서, 목표속도를 미분하고 서보모터의 공칭관성능률을 곱하여 제어토오크를 산출하는 단계와, 서보모터에서 귀환된 출력속도와 상기 목표속도를 입력하여 목표속도와 출력속도의 속도차를 산출하는 단계와, 상기 속도차를 입력하여 외란을 제거 및 억제하여 수정토오크를 산출하는 단계와, 상기 제어토오크에 상기 수정토오크를 가산하여 서보모터에 가하여지는 토오크명령을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터의 속도제어방법에 의해 달성된다.The object of the present invention is to calculate the control torque by differentiating the target speed and multiplying the nominal inertia efficiency of the servomotor in the speed control method of the servomotor, and outputting the output speed and the target speed fed back from the servomotor. Calculating a speed difference between a target speed and an output speed by inputting; calculating a corrected torque by removing and suppressing disturbance by inputting the speed difference; and adding the corrected torque to the control torque to add to the servo motor. Loss is achieved by a speed control method of a servomotor, comprising calculating a torque command.

또한 상기의 수정토오크를 산출하는 단계의 전달함수는 수학식 1로 표현되도록 하여 서보모터의 PI제어와 부하토오크관측의 단계를 포함하도록 할 수 있다.In addition, the transfer function of calculating the corrected torque may be represented by Equation 1 to include the PI control of the servomotor and the load torque observation.

[수학식 1][Equation 1]

C(s) = Jn(ωs3+ωs2+ωs+ω)/(s3o 2s)C (s) = J n (ωs 3 + ωs 2 + ωs + ω) / (s 3 + ω o 2 s)

여기서 C(s)는 전달함수, α=2ωcb,β=ωc 2+2ωcωb,γ=2ωcωo 2c 2ωb,δ=ωc 2ωb 2이고, Jn은 서보모터의 공칭관성능률, s는 라플라스 미분자, ωc는 피드백제어부의 주파수대역, ωo는 외란의 기준주파수, ωb는 외란의 주파수 변동폭이다.Where C (s) is the transfer function, α = 2ω c + ω b, β = ω c 2 + 2ω c ω b, γ = 2ω c ω o 2 + ω c 2 ω b, δ = ω c 2 ω b 2 Where J n is the nominal inertia efficiency of the servomotor, s is the Laplace derivative, ω c is the frequency band of the feedback control section, ω o is the reference frequency of disturbance, and ω b is the frequency variation of the disturbance.

또한 상기의 본 발명의 목적은, 서보모터의 속도제어장치에 있어서, 목표속도를 미분하고 서보모터의 공칭관성능률을 곱하여 제어토오크를 산출하는 전향제어부와, 서보모터에서 귀환된 출력속도와 상기 목표속도를 입력하여 목표속도와 출력속도의 속도차를 산출하는 감산부와, 상기 속도차를 입력하여 외란을 제거 및 억제하여 수정토오크를 산출하는 피드백제어부와, 상기 입력토오크에 상기 수정토오크를 가산하여 토오크명령을 산출하는 가산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터의 속도제어장치에 의해 달성된다.In addition, the object of the present invention, in the speed control apparatus of the servo motor, a forward control unit for differentiating the target speed and multiplying the nominal inertia efficiency of the servo motor to calculate the control torque, the output speed and the target output speed returned from the servo motor A subtraction unit for calculating a speed difference between a target speed and an output speed by inputting a speed; It is achieved by a speed control apparatus for a servomotor, comprising an adder for calculating a torque command.

또한 상기의 수정토오크를 산출하는 피드백제어부의 전달함수는 다음의 수학식 1로 표현되도록 하여 PI제어기와 부하토오크관측기의 역할을 하도록 할 수 있다.In addition, the transfer function of the feedback control unit for calculating the corrected torque may be represented by Equation 1 below to serve as a PI controller and a load torque observer.

[수학식 1][Equation 1]

C(s) = Jn(ωs3+ωs2+ωs+ω)/(s3o 2s)C (s) = J n (ωs 3 + ωs 2 + ωs + ω) / (s 3 + ω o 2 s)

여기서 C(s)는 전달함수, α=2ωcb,β=ωc 2+2ωcωb,γ=2ωcωo 2c 2ωb,δ=ωc 2ωb 2이고, Jn은 서보모터의 공칭관성능률, s는 라플라스 미분자, ωc는 피드백제어부의 주파수대역, ωo는 외란의 기준주파수, ωb는 외란의 주파수 변동폭이다.Where C (s) is the transfer function, α = 2ω c + ω b, β = ω c 2 + 2ω c ω b, γ = 2ω c ω o 2 + ω c 2 ω b, δ = ω c 2 ω b 2 Where J n is the nominal inertia efficiency of the servomotor, s is the Laplace derivative, ω c is the frequency band of the feedback control section, ω o is the reference frequency of disturbance, and ω b is the frequency variation of the disturbance.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

도 1은 본 발명에 따른 서보모터의 제어시스템의 블록선도를 도시한 것으로, 도1에서 알 수 있는 바와 같이, 제어시스템은 전향제어부(1)와 피드백제어부(3)와 감산부(4)와 가산부(5)로 구성되어 있다. 전향제어부(1)는 목표속도(ω*)를 미분(s)하여 각가속도를 만든 후 공칭관성능률(Jn)을 곱하여 제어토오크(ωu)를 산출하도록 되어 있다. 이러한 전향제어부(1)는 미분기(s)를 포함하고 있기 때문에 목표속도(ω*)가 일정한 경우. 제어토오크(ωu)의 값이 0이 되어 작동하지 않는 것과 같게 되어 있다. 반면 목표속도(ω*)가 시변하는 추종제어(Tracking control)인 경우 시변하는 목표속도(ω*)를 추종하기 위해 추가로 필요한 제어토오크(ωu)를 산출하는 역할을 하게 되어 있다.1 shows a block diagram of a control system of a servomotor according to the present invention. As can be seen in FIG. 1, the control system includes a forward control unit 1, a feedback control unit 3, and a subtraction unit 4. It consists of the adder 5. The forward control unit 1 is configured to calculate the control torque ω u by multiplying the nominal inertia efficiency J n by making the angular acceleration by differentiating the target speed ω * . Since the forward control unit 1 includes the differentiator s, the target speed ω * is constant. The value of the control torque (ω u ) is 0, which is equivalent to not operating. On the other hand, when the target speed (ω * ) is time-varying tracking control, the control torque ω u is additionally calculated to follow the time-varying target speed (ω * ).

감산부(4)는 목표속도(ω*)에 서보모터(2)에서 귀환된 출력속도(ω)를 감산하여 목표속도(ω*)와 출력속도(ω)의 속도차를 산출하는 역할을 하도록 되어 있고, 산출된 속도차는 피드백제어부(3)에 입력된다.The subtraction unit 4 calculates the speed difference between the target speed ω * and the output speed ω by subtracting the output speed ω returned from the servomotor 2 to the target speed ω * . The calculated speed difference is input to the feedback controller 3.

피드백제어부(3)는 상기의 속도차가 입력되어 다음의 수학식 2와 수학식 3과 같은 전달함수에 따라 수정토오크(ωo)를 산출한다.The feedback controller 3 inputs the speed difference and calculates a corrected torque ω o according to the transfer function shown in Equations 2 and 3 below.

[수학식 2][Equation 2]

C(s)=Jns(1-F(s))/F(s)C (s) = J n s (1-F (s)) / F (s)

여기서 C(s)는 전달함수, Jn은 공칭관성능률, F(s)는 외란억제필터함수, s는 라플라스 미분자이다.Where C (s) is the transfer function, Jn is the nominal inertia efficiency, F (s) is the disturbance suppression filter function, and s is the Laplace fine molecule.

[수학식 3][Equation 3]

F(S)=∏K=1,N(1-QK(s)F (S) = ∏ K = 1, N (1-Q K (s)

여기서 s는 라플라스 미분자, F(s)는 외란억제필터함수, QK(s)는 외란선택함수이다.Where s is the Laplace micromolecule, F (s) is the disturbance suppression filter function, and Q K (s) is the disturbance selection function.

또한 피드백제어부는 수학식 3에서의 Qk의 값을 다음의 수학식 4와 수학식 5와 같이 하여 PI제어기와 외란제거필터의 성능을 갖고 있다.In addition, the feedback controller has the performance of the PI controller and the disturbance elimination filter by setting the value of Q k in Equation 3 as shown in Equations 4 and 5 below.

[수학식 4][Equation 4]

Q1=Q2c/(s+ωc)Q 1 = Q 2 = ω c / (s + ω c )

여기서 s는 라플라스 미분자, ωc는피드백제어기의 주파수대역이다.Where s is the Laplace derivative and ω c is the frequency band of the feedback controller.

[수학식 5][Equation 5]

Q3bs/(s2bs+ωo 2)Q 3 = ω b s / (s 2 + ω b s + ω o 2 )

여기서 s는 라플라스 미분자, ωo는 외란의 기준주파수, ωb는 외란의 주파수 변동폭이다.Where s is the Laplace derivative, ω o is the reference frequency of the disturbance, and ω b is the frequency variation of the disturbance.

따라서 피드백제어부(3)의 전달함수는 수학식 1과 같이 표현되며, PI제어기와 부하토크관측기의 역할을 하도록 되어 있다.Therefore, the transfer function of the feedback controller 3 is expressed as Equation 1, and serves as a PI controller and a load torque observer.

[수학식 1][Equation 1]

C(s) = Jn(ωs3+ωs2+ωs+ω)/(s3o 2s)C (s) = J n (ωs 3 + ωs 2 + ωs + ω) / (s 3 + ω o 2 s)

여기서 C(s)는 전달함수, α=2ωcb,β=ωc 2+2ωcωb,γ=2ωcωo 2c 2ωb,δ=ωc 2ωb 2이고, Jn은 서보모터의 공칭관성능률, s는 라플라스 미분자, ωc는 피드백제어부의 주파수대역, ωo는 외란의 기준주파수, ωb는 외란의 주파수 변동폭이다.Where C (s) is the transfer function, α = 2ω c + ω b, β = ω c 2 + 2ω c ω b, γ = 2ω c ω o 2 + ω c 2 ω b, δ = ω c 2 ω b 2 Where J n is the nominal inertia efficiency of the servomotor, s is the Laplace derivative, ω c is the frequency band of the feedback control section, ω o is the reference frequency of disturbance, and ω b is the frequency variation of the disturbance.

또한 가산부(5)는 상기의 피드백제어부(3)에서 산출된 수정토오크(ωo)를 전향제어부(1)에서 산출된 제어토오크(ωu)에 가산하여 서보모터(2)에 입력되는 토오크명령(ω*)를 산출한다.In addition, the adder 5 adds the corrected torque ω o calculated by the feedback control unit 3 to the control torque ω u calculated by the forward control unit 1 and inputs the torque to the servomotor 2. Compute the command (ω * ).

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 서보모터의 속도제어방법과 속도제어장치의 구성에 따라 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention according to the configuration of the speed control method and the speed control apparatus of the servo motor according to the embodiment of the present invention as described above are as follows.

먼저 서보모터(2)를 회전시키고자 하는 목표속도(ω*)가 전향제어부(1)에 입력되면, 전향제어부(1)에서 목표속도(ω*)가 미분(s)되고 공칭관성능률(Jn)만큼 증폭되어 제어토오크(ωu)를 산출하게 된다. 제어토오크(ωu)는 피드백제어부(3)에서 산출되는 수정토오크(ωo)와 가산부(5)에서 가산되어 토오크명령(ω*)이 산출되고 토오크명령(ω*)은 서보모터(2)에 입력되어 서보모터(2)를 구동하게 된다. 서보모터(2)는 부하토오크(ωd) 등의 외란에 의해 교란되어 목표속도(ω*)와 다른 실제속도(ω)로 회전하게 되는 경우가 생긴다. 이러한 서보모터(2)의 출력속도(ω)와 목표속도(ω*)는 감산부(4)에 입력되고 목표속도(ω*)와 출력속도(ω)의 차이가 산출되어 피드백제어부(3)에 입력된다. 피드백제어부(3)는 수학식 1과 같은 전달함수를 갖고 서보모터(2)에 가해진 부하토오크(ωd) 등의 외란을 제거하여 서보모터(2)가 목표속도(ω*)로 회전할 수 있도록 하는 수정토오크(ωo)를 산출하게 되어 있다.First, when the target speed ω * to rotate the servomotor 2 is input to the forward control unit 1, the target speed ω * is differentiated in the forward control unit 1 and the nominal inertia efficiency J It is amplified by n ) to calculate the control torque (ω u ). The control torque ω u is added to the corrected torque ω o calculated by the feedback controller 3 and the adder 5 so that the torque command ω * is calculated and the torque command ω * is the servomotor 2. ) To drive the servomotor (2). The servomotor 2 may be disturbed by disturbances such as the load torque ω d and rotate at the actual speed ω different from the target speed ω * . The output speed ω and the target speed ω * of the servomotor 2 are input to the subtraction unit 4, and a difference between the target speed ω * and the output speed ω is calculated to calculate the feedback control unit 3. Is entered. The feedback controller 3 has a transfer function as shown in Equation 1, and removes the disturbance such as the load torque ω d applied to the servo motor 2 so that the servo motor 2 can rotate at the target speed ω * . The corrected torque (ω o ) is calculated.

상기의 수학식 2와 수학식 3에 따라 목표속도(ω*)와 출력속도(ω)의 관계식은 수학식 6와 같이 표현될 수 있다.According to Equation 2 and Equation 3, the relationship between the target speed ω * and the output speed ω may be expressed as shown in Equation 6.

[수학식 6][Equation 6]

ω(s)=ω*(s)-F(s)ωd(s)/Jnsω (s) = ω * (s) -F (s) ω d (s) / J n s

여기서 Jn은 서보모터의 공칭관성능률, s는 라플라스 미분자, F(s)는 외란억제함수이다.Where J n is the nominal inertia efficiency of the servomotor, s is the Laplace fine molecule, and F (s) is the disturbance suppression function.

수학식 6에서 볼 수 있듯이 서보모터(2)와 제어시스템에 외란이 가해지지 않는 경우는 출력속도(ω)는 목표속도(ω*)와 완전히 동일하게 되어 본 발명의 제어시스템은 완벽한 속도추종성능을 갖게 된다. 또한, 외란이 가해진 경우에는, 외란억제필터함수 F(s)가 외란억제기능을 하여 외란으로 인한 영향을 제거하게 된다. 이때, 외란억제필터함수의 구체적인 함수값은 수학식 3에 의해 설정된다.As shown in Equation 6, when no disturbance is applied to the servomotor 2 and the control system, the output speed ω is exactly the same as the target speed ω * , so that the control system of the present invention has perfect speed tracking performance. Will have In addition, when disturbance is applied, the disturbance suppression filter function F (s) serves as a disturbance suppression function to remove the effects of the disturbance. At this time, the specific function value of the disturbance suppression filter function is set by the equation (3).

상기와 같은 본 발명에 따른 서보모터의 제어방법 및 제어장치에 의해 서보모터의 속도를 제어하면 다음과 같은 효과가 있다.Controlling the speed of the servomotor by the control method and control apparatus of the servomotor according to the present invention as described above has the following effects.

먼저 서보모터에 부하토오크와 같은 외란이 가해지지 않는 경우에 있어서 상기 수학식6에서 ω*=ω가 됨으로써 목표속도(ω*)와 출력속도(ω)는 완전히 동일하게 되어, PI제어기에 부하토오크관측기를 부과한 종래기술에 의한 제어시스템의 속도추종성능보다 우수한 속도추종성능을 갖는 것을 알 수 있다. 도 3은 상기와 같은 속도추종성능의 응답선도를 나타낸 것으로서 부하토오크관측기를 부과한 PI제어기에 의한 속도추종선도(22)는 목표속도(ω*)에 대해 지연이 발생하고 있지만 본 발명에 의한 제어장치의 속도추종선도는 목표속도에 완전히 일치함을 알 수 있다.First, when disturbance such as load torque is not applied to the servomotor, the target speed ω * and output speed ω are completely the same by applying ω * = ω in Equation 6 above, so that the load torque is applied to the PI controller. It can be seen that the speed tracking performance is superior to the speed tracking performance of the control system according to the related art in which an observer is imposed. Figure 3 shows the response diagram of the speed following performance as described above, the speed tracking diagram 22 by the PI controller with a load torque observer is delayed with respect to the target speed (ω * ), but the control according to the present invention. It can be seen that the speed tracking diagram of the device is completely consistent with the target speed.

또한 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 서보모터 제어시스템의 외란에 대한 속도유지성능의 응답선도이고 도 5는 종래기술에 따른 서보모터 제어시스템의 외란에 대한 속도유지성능의 응답선도이다. 도 4에서 볼 수 있듯이 본 발명에 의한 제어시스템은 외란에 따른 서보모터의 속도변화를 제거하나, 도 5에서 볼 수 있듯이 부하토오크관측기와 PI제어기를 갖는 제어시스템은 부하토오크관측기의 주파수대역을 넘는 외란을 제거하지 못한다. 그러나 본 발명에 따른 제어시스템은 상기 수학식 3의 함수QK의 선정에 의해 고주파수대역의 외란도 제거할 수 있는 이점이 있다.4 is a response diagram of the speed maintenance performance against the disturbance of the servo motor control system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a response diagram of the speed maintenance performance against the disturbance of the servomotor control system according to the prior art. As can be seen in Figure 4, the control system according to the present invention eliminates the speed change of the servomotor due to disturbance, but as shown in Figure 5, the control system having the load torque observer and the PI controller exceeds the frequency band of the load torque observer. Can not eliminate disturbance. However, the control system according to the present invention has an advantage that the disturbance of the high frequency band can be eliminated by selecting the function Q K of Equation 3 above.

또한 종래기술에 따른 제어장치에서는 PI제어기와 부하토오크관측를 별도로 설치하는데 비해, 본 발명에 따른 제어장치는, 하나의 피드백제어기로 서보모터의 제어를 수행하므로, 설계와 분석이 용이한 이점이 있다.In addition, the control apparatus according to the prior art separately installs the PI controller and the load torque observation, the control apparatus according to the present invention, because it performs the control of the servo motor with one feedback controller, there is an advantage that the design and analysis is easy.

Claims (4)

서보모터의 속도제어방법에 있어서, 목표속도를 미분하고 서보모터의 공칭관성능률을 곱하여 제어토오크를 산출하는 단계와, 서보모터에서 귀환된 출력속도와 상기 목표속도를 입력하여 목표속도와 출력속도의 속도차를 산출하는 단계와, 상기 속도차를 입력하여 외란을 제거 및 억제하여 수정토오크를 산출하는 단계와, 상기 제어토오크에 상기 수정토오크를 가산하여 서보모터에 가하여지는 토오크명령을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터의 속도제어방법.A method for controlling the speed of a servomotor, the method comprising: calculating a control torque by differentiating a target speed and multiplying the nominal inertia efficiency of the servomotor, and inputting the output speed and the target speed returned from the servomotor to determine the target speed and the output speed. Calculating a speed difference, calculating a corrected torque by removing and suppressing disturbance by inputting the speed difference, and calculating a torque command applied to the servo motor by adding the corrected torque to the control torque. Speed control method of the servo motor comprising a. 제 1항에 있어서, 상기 수정토오크를 산출하는 단계의 전달함수는 수학식 1로 표현되는 것을 특징으로 하는 서보모터의 속도제어방법.The method of claim 1, wherein the transfer function of calculating the corrected torque is expressed by Equation (1). [수학식 1][Equation 1] C(s) = Jn(ωs3+ωs2+ωs+ω)/(s3o 2s)C (s) = J n (ωs 3 + ωs 2 + ωs + ω) / (s 3 + ω o 2 s) 여기서 C(s)는 전달함수, α=2ωcb,β=ωc 2+2ωcωb,γ=2ωcωo 2c 2ωb,δ=ωc 2ωb 2이고, Jn은 서보모터의 공칭관성능률, s는 라플라스 미분자, ωc는 피드백제어부의 주파수대역, ωo는 외란의 기준주파수, ωb는 외란의 주파수 변동폭이다.Where C (s) is the transfer function, α = 2ω c + ω b, β = ω c 2 + 2ω c ω b, γ = 2ω c ω o 2 + ω c 2 ω b, δ = ω c 2 ω b 2 Where J n is the nominal inertia efficiency of the servomotor, s is the Laplace derivative, ω c is the frequency band of the feedback control section, ω o is the reference frequency of disturbance, and ω b is the frequency variation of the disturbance. 서보모터의 속도제어장치에 있어서, 목표속도를 미분하고 서보모터의 공칭관성능률을 곱하여 제어토오크를 산출하는 전향제어부와, 서보모터에서 귀환된 출력속도와 상기 목표속도를 입력하여 목표속도와 출력속도의 속도차를 산출하는 감산부와, 상기 속도차를 입력하여 외란을 제거 및 억제하여 수정토오크를 산출하는 피드백제어부와, 상기 제어토오크에 상기 수정토오크를 가산하여 토오크명령을 산출하는 가산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터의 속도제어장치A speed control apparatus for a servomotor, comprising: a forwarding control unit for calculating a control torque by differentiating a target speed and multiplying the nominal inertia efficiency of the servomotor, and inputting the output speed and the target speed returned from the servomotor to the target speed and the output speed. A subtractor for calculating a speed difference, a feedback controller for inputting the speed difference to remove and suppress disturbance to calculate a corrected torque, and an adder for calculating a torque command by adding the corrected torque to the control torque. Speed control device of the servo motor, characterized in that 제 3항에 있어서, 상기 수정토오크를 산출하는 피드백제어부는 수학식 1로 표현되는 전달함수를 갖는 것을 특징으로 하는 서보모터의 속도제어장치.The speed control apparatus of claim 3, wherein the feedback control unit that calculates the corrected torque has a transfer function represented by Equation 1. 4. [수학식 1][Equation 1] C(s) = Jn(ωs3+ωs2+ωs+ω)/(s3o 2s)C (s) = J n (ωs 3 + ωs 2 + ωs + ω) / (s 3 + ω o 2 s) 여기서 C(s)는 전달함수, α=2ωcb,β=ωc 2+2ωcωb,γ=2ωcωo 2c 2ωb,δ=ωc 2ωb 2이고, Jn은 서보모터의 공칭관성능률, s는 라플라스 미분자, ωc는 피드백제어부의 주파수대역, ωo는 외란의 기준주파수, ωb는 외란의 주파수 변동폭이다.Where C (s) is the transfer function, α = 2ω c + ω b, β = ω c 2 + 2ω c ω b, γ = 2ω c ω o 2 + ω c 2 ω b, δ = ω c 2 ω b 2 Where J n is the nominal inertia efficiency of the servomotor, s is the Laplace derivative, ω c is the frequency band of the feedback control section, ω o is the reference frequency of disturbance, and ω b is the frequency variation of the disturbance.
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