KR100444806B1

KR100444806B1 - 동기제어장치

Info

Publication number: KR100444806B1
Application number: KR10-1999-7004900A
Authority: KR
Inventors: 나카무라히로시; 후타미시게루
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 1996-12-04
Filing date: 1997-10-16
Publication date: 2004-08-18
Also published as: EP0943973A4; WO1998025191A1; CN1245567A; US6215270B1; KR20000057367A; EP0943973A1; CN1146764C

Abstract

정밀도가 높은 동기제어를 실현함과 동시에 위치지령의 입력이나 주축위치의 검출에 지연이 있는 경우에도 동기정밀도의 열화가 적은 동기제어장치를 제공한다. 지령생성장치(1)와, 주축장치(2)와, 종속축장치(3)를 갖추고, 지령생성장치(1)는 현재에 달할 때까지의 과거여러시점에 입력한 주축위치 지령증분치를 기억하는 메모리(제1기억수단)(7)와, 기억된 값안에서 M-1샘플링전에 입력한 주축위치 지령증분치 Δr_s(i)를 출력하는 출력수단(7')과, 현재에 이를때까지의 과거여러시점에 입력한 주축위치 증분치를 기억하는 메모리(제2기억수단)(8)와, d샘플링의 지연을 포함한 주축장치의 동특성 모델, 기억된 주축위치 지령증분치 및 주축위치 증분치에 의해 여러번의 차후샘플링에 대한 것으로서의 여러개의 주축위치 증분치의 예측치를 구하는 연산기(9)와, 얻어진 여러개의 주축위치 증분치의 예측치에서 여러개의 종속축 미래위치 지령을 구하는 변환기(10)를 구비한다.

Description

동기제어장치{SYNCHRONOUS CONTROLLER}

종래의 동기제어기술에서는 주축모터의 제어장치와 종속축모터의 제어장치에 각각 동기한 지령을 부여하거나 또는 주축모터의 현재위치에 동기하여 종속축모터의 제어장치에 지령을 부여했었다. 또한 예견·예측제어를 동기제어에 적용한 종래기술로서는 일본국 특원평 6-288994호 명세서에 있어서 본출원인이 제안한 동기제어장치가 있다. 이 장치는 주축의 미래위치를 예측해서 구한 종속축의 미래위치지령을 이용하여 종속축을 예측제어하는 것이다.

그러나 종래의 동기제어기술에서는 주축과 종속축의 동특성의 차이로 인해 정밀도가 높은 동기제어는 곤란했었다. 일본국 특원평 6-288994호 명세서에 기재한 장치는 이 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 동기정밀도를 향상시키는 것이다. 그러나 이 장치에서는 미래주축위치의 예측시에 미래가 아닌 현재시각의 주축위치지령을 이용하고 있기 때문에 주축위치지령의 변화시에 그 변화로의 대응이 지연되고, 동기정밀도가 열화된다는 문제점이 있었다.

또 이들 종래기술에서는 주축제어장치 및 종속축 제어장치로 위치지령의 입력이나 주축위치의 검출에 지연이 있는 경우, 그 지연된 분 만큼 더욱 더 동기정밀도가 열화된다는 문제점이 있었다.

그래서 본 발명은 종래기술보다도 정밀도가 높은 동기제어를 실현함과 동시에 위치지령의 입력이나, 주축위치의 검출에 지연이 있는 경우라도 동기정밀도의 열화가 적은 동기제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 주축모터에 동기하여 종속축모터를 구동하는 동기제어장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 관한 동기제어장치의 제 1실시예의 구성을 도시하는 블록도.

도 2는 본 발명에 관한 동기제어장치의 제 2실시예의 구성을 도시하는 블록도.

도 3은 본 발명에 관한 동기제어장치의 제 3실시예의 구성을 도시하는 블록도.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 주축모터에 동기하여 종속축모터를 구동하는 동기제어장치로서, 주축위치지령의 샘플링주기동안의 증분치 Δr_s(i+M-1)와 K(K0) 샘플링전의 주축위치 증분치 Δy_s(i-K)를 입력하고, 주축위치 지령증분치 Δr_s(i)와 여러번의 차후샘플링에 대한 것으로서의 여러개의 종속축 미래위치 지령증분치 Δr_z(i+m), m=D+1,D+2,…, D+M를 출력하는 지령생성장치와, 상기 주축위치 지령증분치의 d(d0) 샘플링 시간만큼 지연된 신호 Δr_s(i-d)를 입력하여 주축모터를 구동제어하고 주축위치 증분치 Δy_s(i)를 출력하는 주축장치와, 상기 여러개의 종속축 미래위치 지령증분치의 D(D0) 샘플링 시간만큼 지연된 신호 Δr_z(i+m),m = 1,2,…,M를 입력하고 종속축의 동특성 모델을 이용하여 예측한 종속축 위치가 종속축 미래위치지령과 일치하도록 종속축 모터를 구동제어하는 종속축장치로 이루어지며, 상기 지령생성장치는 현재에 달할 때 까지의 과거여러시점에 입력한 상기 주축위치 지령증분치를 기억하는 제 1기억수단과, 상기 제 1기억수단에 기억된 값안에서 M-1샘플링전에 입력한 상기 주축위치 지령증분치 Δr_s(i)를 출력하는 출력수단과, 현재에 달할 때 까지의 과거여러시점에 입력한 상기 주축위치 증분치를 기억하는 제2 기억수단과, d샘플링의 지연을 포함한 주축장치의 동특성모델, 기억된 상기 주축위치 지령증분치 및 상기 주축위치 증분치에 의해 여러번의 차후샘플링에 대한 것으로서의 여러개의 주축위치 증분치의 예측치를 구하는 연산기와, 상기 연산기에 의해 얻어진 여러개의 주축위치 증분치의 예측치로부터 여러개의 종속축 미래위치 지령증분치를 구하는 변환기를 갖춘 것이다.

또 본 발명은 주축모터에 동기하여 종속축모터를 구동하는 동기제어장치로서, 주축위치의 샘플링주기동안의 증분치 또는 그 예측치를 승수 K₁배 한 신호와 주축위치 지령증분치를 승수 K₂배한 신호를 가산한 신호를 비동기(非同期)의 미세조정 신호로서 종속축 모터의 제어장치에 입력하는 미세조정장치를 갖춘 동기제어장치에 있어서, 상기 주축위치 증분치의 플러스,마이너스에 따라 상기 승수 K₁의 값을 변환하는 수단을 갖춘 것이다.

또 본 발명은 주축모터에 동기하여 종속축모터를 구동하는 동기제어장치로서, 주축위치지령의 샘플링주기동안의 증분치 Δr_s(i+M-1)와 K(K0) 샘플링전의 주축위치 증분치 Δy_s(i-K)를 입력하고, 입력한 상기 주축위치 지령증분치와 상기 주축위치 증분치를 각각 기억하는 제1기억수단 및 제2기억수단과, 상기 제1기억수단 및 제2기억수단 중에 기억된 값 중에서 M-1샘플링전에 입력한 주축위치 지령증분치 Δr_s(i)를 출력하는 출력수단, 여러번의 차후샘플링에 대한 것으로서의 여러개의 주축위치 증분치의 예측치를 구하는 연산기 및 상기 연산기에 의해 얻어진 여러개의 주축위치 증분치의 예측치로부터 여러개의 종속축 미래위치 지령증분치 Δr_Z(i+m), m=D, D+1, D+2, … D+M를 구해 출력하는 변환기를 갖춘 지령생성장치와, 상기 주축위치 지령증분치의 d(d0) 샘플링 시간만큼 지연된 신호 Δr_s(i-d)를 입력하여 주축모터를 구동제어하고 주축위치 증분치 Δy_s(i)를 출력하는 주축장치와, 상기 여러개의 종속축 미래위치 지령증분치의 D(D0) 샘플링 시간만큼 지연된 신호 Δr_z(i+m), m=0,1,…,M를 입력하고 종속축의 동특성모델을 이용하여 예측한 종속축위치가 종속축 미래위치지령과 일치하도록 종속축모터를 예측제어하는 종속축장치와, 상기 주축위치증분치 또는 그 예측치를 승수배한 신호와 상기 주축위치 지령증분치를 승수배한 신호를 가산한 신호의 D(D0)샘플링 시간만큼 지연된 신호를 비동기의 미세조정신호로서 종속축장치에 입력하는 미세조정장치로 이루어지며, 상기 지령생성장치의 연산기는 상기 기억수단에 기억된 주축위치지령 증분치 Δr_s로부터 주축위치지령 r_s을 연산하여 기억하는 수단과, 상기 기억수단에 기억된 주축위치 증분치 Δy_s에 의해 주축위치 y_s를 연산하여 기억하는 수단과, 주축위치 증분치의 예측치 Δy_s*(i+m)를,

(여기서 y_s*(i₂/i₁)은 시각 i₁에 있어서 예측한 시각 i₂의 주축위치 예측치이며, N_a, N_b, A_mn, B_mn은 주축장치의 동특성모델에 의해 구해지는 상수)로서 결정하는 수단을 갖춘 것이다.

다음 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예의 동기제어장치의 구성을 도시하는 블록도이다.

도 1에 있어서 지령생성장치(1)는 현재시각 i에 있어서, 주축회전위치의 목표지령의 샘플링주기동안의 증분치 Δr_s(i+M-1)와, K(K0)샘플링전의 주축위치 증분치 Δy_s(i-K)를 입력하고, 현재시각의 주축위치 지령증분치 Δr_s(i)와 여러번의 차후샘플링에 대한 것으로서의 여러개의 종속축 미래위치 지령증분치 Δr_z(i+m),m=D+1, D+2, D+2,…, D+m를 출력한다. Δ은 샘플링주기동안의 증분치를 나타낸다.

지령생성장치(1)에 있어서, 메모리(또는 제1기억수단)(7)은 현재에 달할 때까지의 과거여러시점에 입력한 주축위치 증분치를 기억한다. 출력수단(7')은 메모리(또는 제1기억수단)(7)에 기억된 값안에서 M-1샘플링전에 입력한 주축위치 지령증분치 Δr_s(i)를 현재시각의 주축위치 지령증분치로 하여 출력한다. 메모리(또는 제2기억수단)(8)는 현재에 달할 때까지의 과거여러시점에 입력한 주축위치 증분치를 기억한다. 연산기(9)는 지연요소(4)를 포함한 주축장치(2)의 동특성모델, 기억된 주축위치 지령증분치 및 주축위치 증분치에 의해 여러번의 차후샘플링에 대한 것으로서의 여러개의 주축위치 증분치의 예측치 Δy_s* (i+m), m=D+1,D+2, …, D+M를 구한다. 변환기(10)는 얻어진 여러개의 주축위치 증분치의 예측치로부터 여러개의 종속축 미래위치 지령증분치 Δr_Z(i+m), m=D+1, D+2,…,D+M를 구한다. 예를들어 주축과 종속축의 움직임이 유사한 형태인 경우에는 상수를 곱하는 승산기로 실현된다.

지연요소(4)(5) 및 (6)는 각 장치 사이에서 위치지령 증분치와 주축위치 증분치를 전달할 때에 전송, 연산, 검출 등의 처리를 위해 발생하는 것이다. 주축위치 지령증분치 Δr_s(i)는 지연요소(4)에 의해 d(d0) 샘플링 시간만큼 지연되고, Δr_s(i-d)가 주축장치(2)에 입력된다.

주축장치(2)에 있어서 적산기(13)는 입력된 주축위치 지령증분치 Δr_s(i-d) 에 의해 주축위치지령 r_s(i-d)을 구한다. 주축제어기(11)는 주축위치지령 r_s(i-d)을 입력하고, 그 값에 따라 주축모터(12)의 위치 y_s(i)를 제어한다. 차분기(14)는 주축위치 y_s(i)에서 증분치 Δy_s(i)를 구한다. 주축위치 증분치 Δy_s(i)는 주축장치(2)에서 출력되고 지연요소(5)에 의해 K(K0)샘플링 시간만큼 지연 Δy_s(i-K)되어 지령생성장치(1)에 입력된다.

여러 개의 종속축 미래위치 지령증분치는 지연요소(6)에 의해 D(D0)샘플링 시간 만큼 지연되고, Δr_z(i+m),m=1,2,…,M 이 종속축장치(3)에 입력된다.

종속축장치(3)에 있어서 종속축제어기(16)는 입력한 속도지령에 따라 종속축모터(17)의 속도를 제어한다. 차분기(18)는 종속축모터(17)의 위치 y_z(i)에서 증분치 Δy_z(i)를 구한다. 예측제어기(15)는 종속축 제어기(16)를 포함한 종속축모터(17)의 동특성모델과, 종속축 위치증분치 Δy_z(i)를 이용하여 예측한 여러번의 차후샘플링에 대한 것으로서의 종속축의 위치가 여러개의 종속축 미래위치 지령증분치 Δr_z(i+m),m=1,2.…,M에서 정해지는 종속축 미래위치지령 r_z(i+m),m=1,2,…,M과 일치하도록 예측제어에 의해 속도지령 v(i)을 결정한다. 이 예측제어기(15)로서 예를들어 일본국 특원평 5-197956호 명세서에서 제안한 것을 이용한 경우, 속도지령 v(i)은 다음식에서 결정된다.

여기서 M_z은 예측구간, e(i)는 위치편차, 즉

e(i)= r_z(i)-y_z(i), N_az, N_bz은 종속축의 동특성모델의 차수, v_m,p_n,E,g_n은 예측제어용 상수이다.

예측제어에서 구해진 속도지령 v(i)은 가산기(20)에 의해 미세조정장치(19)(청구항 1-7에서는 "제1미세조정장치", 청구항 8에는 "미세조정장치"에 해당) 출력의 (D0)샘플링 시간만큼 지연된 신호와 가산되고, 그 가산치가 속도지령으로서 종속축제어기(16)에 입력된다.

상기 미세조정장치(19)(청구항1-7에서는 "제1미세조정장치", 청구항8에서는 "미세조정장치"에 해당)는 지령생성장치(1)의 메모리(또는 제1기억수단)(7)에 기억된 주축위치 지령증분치 Δr_s를 승수배한 신호 K₂·Δr_s와, 지령생성장치(1)의 메모리(제2기억수단)(8)에 기억된 주축위치 증분치 Δy_s(또는 주축위치 증분치의 예측치 Δy_s* )를 승수배한 신호 K₁·Δy_s(또는 K₁·Δy_s*)를 가산한 신호를 출력한다. 여기서 승수 K₁및 K₂는 가변이며, 비동기의 미세조정용으로서 이용된다.

다음 지령생성장치(1)내의 연산기(9)에 대해 설명한다.

연산기(9)는 메모리(제1기억수단)(7)에 기억된 주축위치 지령증분치 Δr_s에 의해 주축위치 지령 r_s(i+M-1), r_s(i+M-2),…,r_s(i-K-N_b)을 연산하여 기억하는 수단과, 메모리(제2기억수단)(8)에 기억된 주축위치 증분치 Δy_s에 의해 주축위치 y_s(i-K), y_s(i-K-1),…,y_s(i-K-N_a)를 연산하여 기억하는 수단과, 이들 수단에 기억된 주축위치지령 r_s과 주축위치 y_s로 부터 주축위치 증분치의 예측치 Δy_s*(i+m),m=D+1,D+2,…,D+M를 다음식에 의해 결정하는 수단을 구비하는 것으로 실현된다.

여기서 N_a,N_b,A_mn,B_mn은 지연요소(4)를 포함한 주축장치(2)의 동특성모델에 의해 구해지는 상수이다.

또 연산기(9)는 메모리(제1기억수단)(7)와 메모리(제2기억수단)(8)에 기억된 주축위치 지령증분치 Δr_s와 주축위치 증분치 Δy_s로부터 주축위치 증분치의 예측치 Δy_s*(i+m), m=D+1,D+2,…,D+M를 다음식에 의해 결정하는 수단을 갖춘 것에서도 실현할 수 있다.

또한 연산기(9)는 메모리(제1기억수단)(7)에 기억된 주축위치 지령증분치 Δr_s에 의해 주축위치지령 r_s(i+M-1), r_s(i+M-2),…, r_s(i-K-N_b+1)을 연산하여 기억하는 수단과, 기억된 주축위치 지령 r_s과 메모리(제2기억수단)(8)에 기억된 주축위치 증분치 Δy_s에 의해 주축위치 증분치의 예측치 Δy_s*(i+m),m=D+1,D+2,…,D+M를 다음식에 의해 결정하는 수단을 갖춘 것에서도 실현할 수 있다.

우선 (2)식의 도출을 행한다. 현재 주축위치지령 r_s(i)에서 주축위치 y_s(i)까지의 전달함수모델이

의 이산시간 시스템에서 얻어지고 있다고 하면 그 입출력모델은 다음식이 된다.

시각 i에 있어서는 시각 i-K까지의 주축위치 실측치 y_s(i-n)(nK)가 얻어지고 있기 때문에 그 이후의 주축위치의 모델추정치는 다음식이 된다.

모델추정치-K+1)를 실측치를 이용하여 나타내면.

에 의해 다음식이 된다.

여기서 계수는 다음식에서 주어지게 된다.

단

그래서 시각 i-K이후의 주축위치를 다음식에서 예측하면 상기(2)식을 얻는다.

단, 계수 A_mn,B_mn은 다음식과 (9)에서 얻어지게 된다.

다음에 (3)식의 도출을 행한다. 현재 주축위치 지령증분치 Δr_s(i)에서 주축위치 증분치 Δy_s(i)까지의 전달함수 모델이

의 이산시간시스템에서 얻어지고 있다고 하면 그 입출력 모델은 다음식이 된다.

시각 i에 있어서는 시각 i-K까지의 주축위치 증분치의 실측치 Δy_s(i-n)(nK)가 얻어지고 있기 때문에 그 이후의 주축위치 증분치를 실측치를 이용하여 다음식에서 측정하면 상기(3)식을 얻는다.

단 계수 A_mn,B_mn는 다음식에서 주어지게 된다.

단 a_n=0(n>N_a), b_n=0(n>N_b), B_mn=0(n<1)

또한 (4)식의 도출을 행한다. 현재 주축위치지령 r_s(i)에서 주축위치 증분치 Δy_s(i)까지의 전달함수모델이

시각 i에 있어서는 시각 i-K까지의 주축위치 증분치의 실측치 Δy_s(i-n)(nK)가 얻어지고 있기 때문에 그 이후의 주축위치 증분치를 실측치를 이용하여 다음식에서 예측하면 상기(4)식을 얻는다.

단 계수 A_mn,B_mn은 다음식에서 주어지게 된다.

단 a_n=0(n>N_a), b_n=0(n>N_b), B_mn=0(n<1)

또 주축장치(2)나 종속축장치(3)에 있어서 그 샘플링주기가 지령생성장치(1)의 샘플링주기의 1/n인 경우에는 입력한 위치지령 증분치를 1/n배하여 이용하면 된다.

이와같이 제 1실시예에서는 지령생성장치(1)와, 주축장치(2)와, 종속축장치(3)를 구비하고, 지령생성장치(1)는 현재에 이를때 까지의 과거여러시점에 입력한 주축위치 지령증분치를 기억하는 메모리(제1기억수단)(7)와, 기억된 값안에서 M-1샘플링전에 입력한 주축위치 지령증분치 Δr_s(i)를 출력하는 출력수단(7')과, 현재에 달할 때까지의 과거여러시점에 입력한 주축위치 증분치를 기억하는 메모리(제2기억수단)(8)와, d샘플링의 지연을 포함한 주축장치의 동특성모델, 기억된 주축위치 지령증분치 및 주축위치 증분치에 의해 여러번의 차후샘플링에 대한 것으로서의 여러개의 주축위치 증분치의 예측치를 구하는 연산기(9)와, 얻어진 여러개의 주축위치 증분치의 예측치로부터 여러개의 종속축 미래위치 지령을 구하는 변환기(10)를 갖춘다. 이 구성에 의해 정밀도가 높은 동기제어를 실현할 수 있음과 동시에 위치지령의 입력이나 주축위치의 검출에 지연이 있는 경우라도 동기정밀도의 열화가 적은 동기제어장치를 제공할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제 2실시예의 동기제어장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 또한 이 도면에 있어서 상술한 도 1과 공통되는 부분에는 동일부호를 붙인다. 제 1실시예의 동기제어장치에서는 주축의 동특성이 정회전시와 역회전시로 다른 경우, 동기정밀도가 열화될 염려가 있다. 이 문제점을 해결하기 위해 제 2실시예의 동기제어장치에서는 주축위치 증분치 Δy_s의 플러스,마이너스에 따라 승수 K₁의 값을 변환하는 기능을 갖는 미세조정장치(21)(청구항 6에서는 "제2미세조정장치"에 해당)를 갖추고 있다.

미세조정장치(21)(청구항 6에서는 "제2미세조정장치"에 해당)는 지령생성장치(1)의 메모리(제1기억수단)(7)에 기억된 주축위치지령 증분치 Δr_s를 승수배한 신호 K₂· Δr_s와, 지령생성장치(1)의 메모리(제2기억수단)(8)에 기억된 주축위치 증분치Δy_s(또는 주축위치 증분치의 예측치 Δy_s*)를 승수배한 신호 K₁·Δy_s(또는 K₁·Δy_s*)를 가산한 신호를 출력한다. 승수 K₁및 K₂는 상술한 것과 같이 비동기의 미세조정으로서 이용되는 파라메터로서, 그 값은 미리 조정시에 설정되어 미세조정장치(21)(청구항 6에서 "제2미세조정장치"에 해당)에 기억된다. 특히 K₁에 대해서는 주축정회전시용과 역회전시용의 2종류의 승수 K_1P, K_1N가 기억되어 주축위치 증분치 Δy_s(i-K)가 0이상일 때는 K_1P가 이용되고, 마이너스일 때는 K_1N이 이용된다.

K_1P및 K_1N의 설정은 우선 주축이 정회전상태에서 조정을 행하고, 정회전시용 승수 K_1P를 설정기억한다. 다음은 주축이 역회전상태에서 재조정을 행하며 역회전시용 승수 K_1N= K_1P+ K_PN를 설정기억한다. 여기서 K_PN는 정회전시와 역회전시에 있어서 주축의 동특성의 차이를 보정하는 것이다. K_1N대신에 K_PN을 기억하여 상식에 의해 K_1N을 산출해도 좋다. 또한 K₂는 주축이 가감속상태에 있을 때의 비동기가 작아지도록 설정된다.

이와같이 제 2실시예에서는 주축위치의 샘플링주기동안의 증분치 또는 그 예측치를 승수 K₁배한 신호와, 주축위치 지령증분치를 승수 K₂배한 신호를 가산한 신호를 비동기의 미세조정신호로서 종속축모터의 제어장치에 입력하는 미세조정장치(21)(청구항 6에서는 "제2미세조정장치"에 해당)를 갖추며, 승수 K₁를 2종류 기억하고, 주축위치 증분치의 플러스,마이너스에 따라 변환하도록 했다. 이에 따라 주축의 동특성이 정회전과 역회전으로 다를 경우에도 동기정밀도의 열화가 없는 동기제어장치를 제공할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제 3실시예의 구성을 도시하는 블록도이다. 또한 이 도면에 있어서 상술한 도 1과 공통되는 부분에는 동일부호를 붙인다.

제 1실시예의 동기제어장치에서는 토오크의 포화나 외란토오크 등에 의해 주축위치 증분치의 예측정밀도가 약간 열화될 염려가 있다. 이 문제점을 해결하기 위해 제 3실시예의 동기제어장치에서는 주축위치 증분치의 예측치를 구할 때에 1샘플링과거에 있어서 구한 예측치를 고려하도록 했다.

도 3에 있어서 지령생성장치(1)는 현재시각 i에 있어서 주축회전위치의 목표지령의 샘플링 주기동안의 증분치 Δr_s(i+M-1)와, K(K0) 샘플링전의 주축위치 증분치 Δy_s(i-K)를 입력하고, 현재시각의 주축위치 지령증분치 Δr_s(i)와, 여러번의 차후샘플링에 대한 것으로서의 여러개의 종속축 미래위치 지령증분치 Δr_z(i+m),m=D,D+1,D+2,…,D+M를 출력한다.

연산기(22)는 지연요소(4)를 포함한 주축장치(2)의 동특성모델, 기억된 주축위치 지령증분치 및 주축위치 증분치에 의해 여러번의 차후샘플링에 대한 것으로서의 여러개의 주축위치 증분치의 예측치 Δy_s*(i+m),m=D,D+1,D+2,…,D+M를 구한다. 변환기(10)는 얻어진 여러개의 주축위치 증분치의 예측치로부터 여러개의 종속축 미래위치 지령증분치 Δr_z(i+m),m=D,D+1,D+2,…,D+M를 구한다.

여러개의 종속축 미래위치 지령증분치는 지연요소(6)에 의해 D(D0)샘플링 시간만큼 지연되고, Δr_z(i+m),m=0,1,2,…,M이 종속축장치(3)에 입력된다. 예측제어기(15)는 종속축 제어기(16)를 포함한 종속축모터(17)의 동특성모델과, 종속축 위치증분치 Δy_z(i)를 이용하여 예측한 여러번의 차후샘플링에 대한 것으로서의 종속축의 위치가 여러개의 종속축 미래위치 지령증분치 Δr_z(i+m),m=0,1,2에서 결정되는종속축 미래위치지령 r_z(i+m),m=1,2,…,M과 일치하도록 예측제어에 의해 속도지령 v(i)을 결정한다. 이 예측제어기로서 예를들어 일본국 특원평 5-197956호 명세서에서 제안한 것을 이용한 경우 속도지령 v(i)은 다음식에서 결정된다.

여기서 M_z은 예측구간, e(i)는 위치편차, 즉

e(i) = r_z(i)-y_z(i),N_az,N_bz은 종속축의 상기 동특성모델의 차수, v_m,p_n,E,g_n은 예측제어용 상수이다.

예측제어에서 구해진 속도지령 v(i)은 가산기(20)에 의해 미세조정장치(19)(청구항 1-7에서는 "제1미세 조정장치", 청구항 8에서는 "미세조정장치"에 해당) 출력의 D(D0)샘플링 시간만큼 지연된 신호와 가산되고, 그 가산치가 속도지령으로서 종속축 제어기(16)에 입력된다.

미세조정장치(19)(청구항 1-7에서는 "제1미세조정장치", 청구항 8에서는 "미세조정장치"에 해당)는 지령생성장치(1)의 메모리(또는 제1기억수단)(7)에 기억된 주축위치 지령증분치 Δr_s를 승수배한 신호 K₂·Δr_s와, 지령생성장치(1)의 메모리(또는 제2기억수단)(8)에 기억된 주축위치 증분치 Δy_s(또는 주축위치 증분치의 예측치 y_s*)를 승수배한 신호 K₁·Δy_s(또는 K₁·Δy_s*)를 가산한 신호를 출력한다. 여기서 승수 K₁및 K₂는 가변이며, 비동기의 미세조정으로서 이용된다.

연산기(22)는 메모리(또는 제1기억수단)(7)에 기억된 주축위치 지령증분치 Δr_s로 부터 주축위치지령 r_s(i+M-1),r_s(i+M-2),…,r_s(i-K-N_b)을 연산하여 기억하는 수단과, 메모리(제2기억수단)(8)에 기억된 주축위치 증분치 Δy_s에 의해 주축위치 y_s(i-K),y_s(i-K-1),…,y_s(i-K-N_a)를 연산하여 기억하는 수단과, 기억된 주축위치 지령 r_s과 주축위치 y_s에 의해 주축위치 증분치의 예측치 Δy_s*(i+m),m=D,D+1,D+2,…,D+M를 다음식에 의해 결정하는 수단을 구비하는 것으로 실현된다.

여기서 y_s*(i₂/i₁)는 시각 i₁에 있어서 예측한 시각 i₂의 주축위치 예측치이다.

주축위치지령 r_s(i)에서 주축위치 y_s(i)까지의 전달함수 모델로서

의 이산시간 시스템을 이용하면 계수 A_mn, B_mn는 제 1실시예의 동기제어장치의 경우와 마찬가지로 다음식에서 주어지게 된다.

이와같이 제 3실시예에서는 주축위치 증분치의 예측치에서 종속축 미래위치 지령증분치 Δr_z를 구해 출력하는 지령생성장치(1)와, 주축위치 증분치 Δy_s를 출력하는 주축장치(2)와, 종속축 모터(17)를 예측제어하는 종속축장치(3)와, 비동기의 미세조정신호를 종속축장치(3)에 입력하는 미세조정장치(19)(청구항1-7에서는 "제1미세조정장치", 청구항 8에서는 "미세조정장치"에 해당)를 갖추고, 1샘플링전의 시각 i-1에 있어서 예측한 주축위치 예측치를 기초로 주축위치 증분치의 예측치를 연산기(22)에서 결정하도록 했다. 이것에 의해 토오크의 포화나 외란 토오크 등에 의해 주축위치 증분치의 예측정밀도가 열화하지 않는 동기제어장치를 제공할 수 있다.

이상 설명한 것과 같이 본 발명에 의하면 위치지령 증분치의 입력지연이나 주축위치 증분치의 검출지연의 유무에 관계없이 종래기술보다도 고정밀한 동기동작이 가능한 동기제어장치를 실현할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

또 본 발명에 의하면 주축의 정회전시와 역회전시의 동특성의 차이가 보정되고, 종래기술보다도 고정밀한 동기동작이 가능한 동기제어장치를 실현할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

또 본 발명에 의하면 주축위치 증분치의 예측치를 구할 때 1샘플링 과거에 있어서 구해진 예측치를 고려하므로 종래기술보다도 주축위치 증분치의 예측정밀도가 향상하고, 그 결과 보다 고정밀한 동기동작이 가능한 동기제어장치를 실현할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

주축모터에 동기하여 종속축모터를 구동하는 동기제어장치로서,

주축위치지령의 샘플링주기동안의 증분치 Δr_s(i+M-1)와 K(K0) 샘플링전의 주축위치 증분치 Δy_s(i-K)를 입력하여 주축위치 지령증분치 Δr_s(i)와 여러번의 차후샘플링에 대한 것으로서의 여러개의 종속축 미래위치 지령증분치 Δr_z(i+m),m=D+1,D+2,…,D+M를 출력하는 지령생성장치(1)와,

상기 주축위치 지령증분치의 d(d0) 샘플링 시간만큼 지연된 신호 Δr_s(i-d)를 입력하고, 주축모터를 구동제어하여 주축위치 증분치 Δy_s(i)를 출력하는 주축장치(2)와,

상기 여러개의 종속축 미래위치 지령증분치의 D(D0)샘플링 시간만큼 지연된 신호 Δr_z(i+m),m=1,2,…,M를 입력하고, 종속축의 동특성모델을 이용하여 예측한 종속축위치가 종속축 미래위치지령과 일치하도록 종속축모터를 구동제어하는 종속축장치(3)와,

비동기(非同期)의 제1미세조정장치(19)로 이루어지고,

상기 지령생성장치(1)는

현재에 달할 때까지의 과거 여러시점에 입력한 상기 주축위치 지령증분치를 기억하는 제 1기억수단(7)과,

상기 제 1기억수단(7)에 기억된 값안에서 M-1샘플링전에 입력한 상기 주축위치 지령증분치 Δr_s(i)를 출력하는 출력수단(7')과,

현재에 달할 때 까지의 과거 여러시점에 입력한 상기 주축위치 증분치를 기억하는 제 2기억수단(8)과,

d샘플링의 지연을 포함한 주축장치의 동특성모델, 기억된 상기 주축위치 지령증분치 및 상기 주축위치 증분치에 의해 여러번의 차후샘플링에 대한 것으로서의 여러개의 주축위치 증분치의 예측치를 구하는 연산기(9)와,

상기 연산기에 의해 얻어진 여러개의 주축위치 증분치의 예측치에서 여러개의 종속축 미래위치 지령증분치를 구하는 변환기(10)를 구비하고,

상기 제1미세조정장치(19)는,

상기 지령생성장치(1)의 상기 제 1기억수단(7)에 기억된 주축위치 지령증분치 Δr_s를 승수K₂배한 신호와, 상기 제 2기억수단(8)에 기억된 주축위치 증분치 Δy_s, 또는 상기 연산기에 의해 얻어진 주축위치 증분치의 예측치 Δy_s*를 승수K₁배한 신호를 가산하는 수단과,

그 가산치의 D(D0) 샘플링시간만큼 지연된 신호를 상기 종속축장치내의 예측제어 연산치에 가산하는 수단과,

상기 각 승수치를 변화시키는 것에 의해 비동기의 미세조정을 하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 동기제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 지령생성장치(1)의 연산기(9)는

상기 제 1기억수단(7)에 기억된 주축위치 지령증분치 Δr_s에 의해 주축위치 지령 r_s을 연산하여 기억하는 수단과,

상기 제 2기억수단(8)에 기억된 주축위치 증분치 Δy_s에 의해 주축위치 y_s를 연산하여 기억하는 수단과,

이들 수단에 기억된 주축위치지령 r_s와 주축위치 y_s에 의해 주축위치 증분치의 예측치 Δy_s*(i+m), m=D+1,D+2,…,D+M를

(여기서 N_a,N_b,A_mn,B_mn은 주축장치의 동특성모델에 의해 구해지는 상수)

로서 결정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 동기제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 1기억수단(7)에 기억된 주축위치 지령치 증분치 Δr_s와 상기 제 2기억수단(8)에 기억된 주축위치 증분치 y_s에 의해 주축위치 증분치의 예측치 Δy_s*(i+m),m=D+1,D+2,…,D+M를,

(여기서 N_a,N_b,A_mn,B_mn은 주축장치의 동특성모델에 의해 구해지는 상수)

로서 결정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 동기제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 지령생성장치(1)의 연산기(9)는

상기 제 1기억수단(7)에 기억된 주축위치 지령치 증분치 Δr_s에 의해 주축위치지령 r_s을 연산하여 기억하는 수단과,

이 수단에 기억된 주축위치지령 r_s과 상기 제 2기억수단(8)에 기억된 주축위치 증분치 Δy_s에 의해 주축위치 증분치의 예측치 Δy_s*(i+m),m=D+1,D+2,…,D+M를,

(여기서 N_a,N_b,A_mn,B_mn은 주축장치의 동특성모델에 의해 구해지는 상수)

으로서 결정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 동기제어장치.
삭제
제1항에 있어서,

주축모터에 동기하여 종속축모터를 구동하는 동기제어장치로서, 주축위치의 샘플링주기동안의 증분치 Δy_s또는 그 예측치 Δy_s*를 승수 K₁배한 신호와, 주축위치 지령증분치 Δr_s를 승수 K₂배한 신호를 가산한 신호 K₁·Δy_s(또는 K₁·Δy_s*) + K₂·Δr_s를 비동기의 미세조정신호로서 종속축모터의 제어장치에 입력하는 제2미세조정장치(21)를 더 포함하며,

이 제2미세조정장치(21)는 상기 주축위치 증분치의 플러스,마이너스에 따라 상기 승수 K₁값을 변환하는 변환수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 동기제어장치.
제 6항에 있어서,

상기 제2미세조정장치(21)의 상기 변환수단은 상기 승수 K₁의 주축정회전시의 값과 역회전시의 값을 갖고, 상기 주축위치 증분치가 0이상일 때는 주축정회전시의 값을 선택하며, 마이너스일 때는 역회전시의 값을 선택하는 것을 특징으로 하는 동기제어장치.
주축모터에 동기하여 종속축모터를 구동하는 동기제어장치로서,

주축위치지령의 샘플링 주기동안의 증분치 Δr_s(i+M-1)와 K(K0) 샘플링전의 주축위치 증분치 Δy_s(i-K)를 입력하고, 입력한 상기 주축위치 지령증분치와 상기 주축위치 증분치를 각각 기억하는 제1기억수단(7) 및 제2기억수단(8), 상기 제1기억수단 및 제2기억수단에 기억된 값 중에서 M-1샘플링전에 입력한 주축위치 지령증분치 Δr_s(i)를 출력하는 출력수단(7'), 여러번의 차후샘플링에 대한 것으로서의 여러개의 주축위치 증분치의 예측치를 구하는 연산기(22) 및 상기 연산기(22)에 의해 얻어진 여러개의 주축위치 증분치의 예측치에서 여러개의 종속축 미래위치 지령증분치 Δr_z(i+m),m=D,D+1,D+2,…,D+M를 구해 출력하는 변환기(10)를 구비한 지령생성장치(1)와,

상기 주축위치 지령증분치의 d(d0) 샘플링 시간만큼 지연된 신호 Δr_s(i-d)를 입력하여 주축모터를 구동제어하고, 주축위치 증분치 Δy_s(i)를 출력하는 주축장치(2)와,

상기 여러개의 종속축 미래위치 지령증분치의 D(D0) 샘플링 시간만큼 지연된 신호 Δr_z(i+m),m=0,1,…,M를 입력하고, 종속축의 동특성모델을 이용하여 예측한 종속축위치가 종속축 미래위치지령과 일치하도록 종속축모터를 예측제어하는 종속축장치(3)와,

상기 주축위치 증분치 또는 그 예측치를 승수배한 신호와 상기 주축위치 지령증분치를 승수배한 신호를 가산한 신호의 D(D0) 샘플링 시간만큼 지연된 신호를 비동기의 미세조정신호로서 종속축장치(3)에 입력하는 미세조정 장치(19)로 이루어지고,

상기 지령생성장치의 연산기(22)는,

상기 제1기억수단(7)에 기억된 주축위치 지령증분치 Δr_s에 의해 주축위치지령 r_s을 연산하여 기억하는 수단과,

상기 제2기억수단(8)에 기억된 주축위치 증분치 Δy_s에 의해 주축위치 y_s를 연산하여 기억하는 수단과,

주축위치 증분치의 예측치 Δy_s*(i+m)를,

(여기서 y_s*(i₂/i₁) 은 시각 i₁에 있어서 예측한 시각 i₂의 주축위치 예측치이며, N_a,N_b,A_mn,B_mn은 주축장치의 동특성모델에 의해 구해지는 상수)

로서 결정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 동기제어장치.