KR101585118B1

KR101585118B1 - Controller

Info

Publication number: KR101585118B1
Application number: KR1020140107043A
Authority: KR
Inventors: 김춘경
Original assignee: 한국전기연구원
Priority date: 2014-08-18
Filing date: 2014-08-18
Publication date: 2016-01-13

Abstract

A servo control device of the present invention may include a differential controller to reduce an excessive response. The servo control device may also include a flat unit to prevent a command value from being released by the differential.

Description

[0001] CONTROLLER [0002]

본 발명은 부하의 동작이 지령값을 추종하도록 제어하는 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for controlling the operation of a load so as to follow a command value.

서보 제어 시스템의 도입으로 부하의 동작을 세밀하게 제어할 수 있게 되었다.With the introduction of the servo control system, the operation of the load can be finely controlled.

서보 제어 시스템에 적용되는 제어 방식으로 PID(Proportional, Integral and Differential) 제어가 이용될 수 있다. 그런데, PID 제어의 경우 과도 응답 구간을 신속하고 신뢰성 있게 정상 응답 구간으로 전이시키는 기술이 지속적으로 요구되고 있다.PID (Proportional, Integral and Differential) control can be used as a control method applied to the servo control system. However, in the case of PID control, there is a continuing need for a technology to quickly and reliably transition the transient response period to the normal response period.

일예로, 한국등록특허공보 제1381962호에는 적분 제어기로 인한 와인드업 현상을 방지하는 기술이 개시되고 있다.
For example, Korean Patent Registration No. 1381962 discloses a technique for preventing a windup phenomenon caused by an integral controller.

한국등록특허공보 제1381962호Korean Patent Registration No. 1381962

본 발명은 부하가 신속하고 신뢰성 있게 지령값을 추종하도록 하는 서보 제어 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is intended to provide a servo control apparatus that allows a load to follow a command value quickly and reliably.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.

본 발명의 서보 제어 장치는 입력값을 미분하는 제어부 및 상기 제어부의 제1 출력값을 평활화하는 평활부를 포함할 수 있다.The servo control apparatus of the present invention may include a control unit for differentiating the input value and a smoothing unit for smoothing the first output value of the control unit.

본 발명의 서보 제어 장치는 입력값을 미분하는 제어부 및 상기 제어부의 제1 출력값이 출력되는 경로를 선택하는 설정부를 포함할 수 있다.The servo control apparatus of the present invention may include a control unit for differentiating an input value and a setting unit for selecting a path through which the first output value of the control unit is output.

본 발명의 서보 제어 장치는 입력값을 미분하는 제어부의 제1 출력값이 바이패스되는 제1 경로, 상기 제1 출력값이 평활화되고 앞섬 보상되는 제2 경로, 상기 제1 경로와 상기 제2 경로를 선택하는 설정부 및 상기 설정부를 제어하는 스위칭부를 포함하고, 상기 제1 출력값은 공작 기계의 제어에 이용되며, 상기 스위칭부는 상기 제1 출력값의 발산에 의해 유발되는 상기 공작 기계의 제1 오동작값과, 상기 제2 경로를 경유하면서 부가되는 잡음에 의해 유발되는 상기 공작 기계의 제2 오동작값을 비교하고, 상기 제1 오동작값이 상기 제2 오동작값보다 크면, 상기 스위칭부는 상기 제2 경로를 선택하도록 상기 설정부를 제어하며, 상기 제1 오동작값이 상기 제2 오동작값보다 작으면, 상기 스위칭부는 상기 제1 경로를 선택하도록 상기 설정부를 제어할 수 있다.
The servo control apparatus of the present invention is characterized in that a first path through which a first output value of a control unit for differentiating an input value is bypassed, a second path through which the first output value is smoothed and compensated ahead of time, Wherein the first output value is used for controlling the machine tool and the switching unit is operable to control the first malfunction value of the machine tool caused by the divergence of the first output value, Wherein the switching unit compares the second malfunction value of the machine tool caused by the noise added via the second path, and if the first malfunction value is larger than the second malfunction value, the switching unit selects the second path And the switching unit may control the setting unit to select the first path if the first malfunction value is smaller than the second malfunction value.

본 발명의 서보 제어 장치는 과도 응답을 단축하기 위해 미분 제어기를 포함할 수 있다. 이와 함께 미분에 의해 지령값이 발산되는 현상을 방지하기 위해 평활부를 포함할 수 있다.The servo control apparatus of the present invention may include a differential controller to shorten the transient response. In addition, a smoothing unit may be included to prevent the command value from being diverted by the differential.

이에 따르면, 부하를 신속하게 제어할 수 있으며, 오동작을 효과적으로 방지할 수 있다.According to this, the load can be controlled quickly, and erroneous operation can be effectively prevented.

다만, 평활부에 의하면 제어기의 출력값이 시간 지연될 수 있는데, 앞섬 보상을 이용하여 시간 지연 문제를 해소할 수 있다.However, according to the smoothing unit, the output value of the controller can be time delayed, and the time delay problem can be solved by using the forward compensation.

또한, 본 발명의 서보 제어 장치는 설정부를 포함할 수 있다. 이때의 설정부를 통해 미분 제어기의 출력값은 선택적으로 바이패스 또는 평활화될 수 있다.Further, the servo control apparatus of the present invention may include a setting section. At this time, the output value of the differential controller can be selectively bypassed or smoothed through the setting unit.

또한, 본 발명의 서보 제어 장치는 바이스패스와 평활화의 선택 기준을 자동으로 제시할 수 있다.
Further, the servo control apparatus of the present invention can automatically show the selection criteria of bypass and smoothing.

도 1은 위치를 결정하는 제어 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 2는 위치를 결정하는 다른 제어 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 3은 도 2의 제어 시스템의 각 블록을 간략화한 제어 블록 선도이다.
도 4는 본 발명의 서보 제어 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 다른 서보 제어 장치를 나타낸 블럭도이다.1 is a schematic diagram showing a control system for determining a position.
Figure 2 is a schematic diagram showing another control system for determining the position.
3 is a simplified control block diagram of each block of the control system of Fig.
4 is a block diagram showing a servo control apparatus according to the present invention.
5 is a block diagram showing another servo control apparatus of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may be changed according to the intention or custom of the user, the operator. Definitions of these terms should be based on the content of this specification.

도 1은 위치를 결정하는 제어 시스템을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a control system for determining a position.

제어 시스템에는 위치 제어기(10), 속도 제어기(20), 토오크 앰프(30), 모터 및 미분기(50)가 마련될 수 있다.The control system may include a position controller 10, a speed controller 20, a torque amplifier 30, a motor, and a differentiator 50.

위 제어 시스템은 관성이 J[N·m·S²]인 모터의 위치 θ[rad]를 제어할 수 있다.The above control system can control the position θ [rad] of the motor whose inertia is J [N · m · S ² ].

모터는 제어 시스템에 의해 제어되는 부하(40)에 해당하는 것으로, 모터에는 위치 θ를 측정할 수 있는 엔코더가 구비될 수 있다.The motor corresponds to the load 40 controlled by the control system, and the motor may be provided with an encoder capable of measuring the position [theta].

입력기 등 상위 수단으로부터 전달된 위치 지령 θr과 엔코더로부터 측정된 모터의 실제 위치 θ의 차이에 해당하는 위치 편차(θr-θ)는 위치 제어기(10)로 입력될 수 있다.The positional deviation [theta] r - [theta] corresponding to the difference between the position command [theta] r transmitted from the upper means such as the input device and the actual position [theta] measured from the encoder can be input to the position controller 10. [

위치 제어기(10)는 위치루프게인 Kp[1/s]에 의해 그 편차가 Kp배된 값을 모터로의 속도지령 ωr[rad/s]로서 출력하는 비례 제어기를 포함할 수 있다. 경우에 따라 위치 제어기(10)에는 적분 제어기가 추가될 수 있다.The position controller 10 may include a proportional controller that outputs a value obtained by multiplying the deviation Kp by the position loop gain Kp [1 / s] as a speed command? R [rad / s] to the motor. An integral controller may be added to the position controller 10 as the case may be.

미분기(50)는 모터의 위치 θ[rad]를 미분하여 모터의 속도 ω[rad/s]를 출력한다.The differentiator 50 differentiates the position? [Rad] of the motor and outputs the speed? [Rad / s] of the motor.

속도 제어기(20)는 속도 지령 ωr[rad/s]와 모터의 속도 ω[rad/s]와의 속도편차를 입력받고, 속도루프게인 Kv[N·m·s]에 의해 그 편차를 Kv배한 값을 모터로의 토오크 지령 Tref[N·m]로서 출력하는 비례 제어기일 수 있다.The speed controller 20 receives the speed deviation between the speed command ωr [rad / s] and the speed ω [rad / s] of the motor and calculates a value obtained by multiplying the deviation by Kv by the speed loop gain Kv [N · m · s] As a torque command Tref [Nm] to the motor.

토오크 앰프(30)는 토오크 지령 Tref를 입력받고, 토오크 지령 Tr을 발생시켜 모터를 구동한다.The torque amplifier 30 receives the torque command Tref and generates a torque command Tr to drive the motor.

즉, 위 제어 시스템은 위치 지령 θr에 모터의 위치 θ를 추종시키기 위한 것이며, 모터의 위치 θ는 위치지령 θr에 대한 위치 응답일 수 있다.That is, the above control system is for following the position θ of the motor at the position command θr, and the position θ of the motor may be the position response for the position command θr.

위 제어 시스템에는 피드백된 모터의 위치 응답 θ를 이용해 위치 결정 제어를 행하는 소위 피드백 제어 방식이 적용된 상태이다.In the above control system, a so-called feedback control method of performing positioning control using the position response? Of the fed-back motor is applied.

그러나, 이와 같은 피드백 제어 방식의 제어 시스템에서 위치루프게인 Kp, 속도루프게인 Kv의 값은 유한의 값으로 상한치를 갖고 있다.However, in such a feedback control system, the values of the position loop gain Kp and the velocity loop gain Kv are finite and have an upper limit value.

그 때문에 모터의 위치응답 θ는 위치 지령 θr과는 완전하게 일치하지 않고, 이른바 서보 지연이 발생할 수 있다.Therefore, the position response? Of the motor does not completely coincide with the position command? R, and so-called servo delay can occur.

이러한 서보 지연을 해소하기 위해 제어 시스템에는 피드백 제어 방식과 함게 피드포워드 제어 방식이 적용될 수 있다. 피드백 제어 루프에 의하여 출력 신호가 피드백되고, 피드백되는 출력 신호와 지령 신호의 차이를 구하여 제어 신호를 만들어내는 피드백 루프에 피드포워드 루프가 병렬 설치되면, 예측값 또는 추정값 입력에 의한 보상 작용에 의하여 피드백 루프의 서보 지연을 해소한다.In order to eliminate the servo delay, a feedback control method and a feedforward control method may be applied to the control system. When the feedforward loop is installed in parallel in the feedback loop that obtains the difference between the feedback signal and the command signal to produce the control signal, the feedback loop To eliminate the servo delay of the system.

도 2는 위치를 결정하는 다른 제어 시스템을 나타낸 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing another control system for determining the position.

도 2에 도시된 제어 시스템은 도 1의 제어 시스템을 구성하는 요소 외에 피드포워드 제어기를 구비할 수 있다.The control system shown in Fig. 2 may include a feed forward controller in addition to the elements constituting the control system of Fig.

제1 피드포워드 제어기(60)는 위치 지령 θr을 미분하고, 그 미분치를 제1 피드포워드 게인 Kff1[1/s]에 의해 Kff1배 한 값을 출력한다.The first feedforward controller 60 differentiates the position command? R and outputs a value obtained by multiplying the differential value by Kff1 by the first feed forward gain Kff1 [1 / s].

이 값은 위치 제어기(10)로부터 출력되는 속도 지령 ωr[1/s]에 가산되는 제1 피드포워드 보상량일 수 있다.This value may be a first feedforward compensation amount added to the speed command? R [1 / s] output from the position controller 10. [

이와 같이 함으로써 제어 시스템에서는 위치 지령 θr로부터 직접 생성된 서보 지연 요소를 포함하지 않는 속도 지령을 기초로 속도루프처리가 행해지고, 이로 인해 피드백 제어만 적용된 시스템과 비교하여 서보 지연을 해소할 수 있다.In this way, in the control system, the speed loop processing is performed based on the speed command that does not include the servo delay element generated directly from the position command? R, and thereby the servo delay can be eliminated compared with the system in which only the feedback control is applied.

제2 피드포워드 제어기(70)는 제1 피드포워드 제어기(60)로부터 출력된 제1 피드포워드 보상량을 미분하고, 그 미분값을 제2 피드포워드 게인 Kff2에 의해 Kff2배 한 값을 제2 피드포워드 보상량으로서 출력할 수 있다.The second feed forward controller 70 differentiates the first feedforward compensation amount output from the first feedforward controller 60, multiplies the differential value by Kff2 by the second feedforward gain Kff2, Can be output as a forward compensation amount.

제2 피드포워드 보상량은 속도 제어기(20)로부터 출력된 값에 가산되고, 그 가산된 값이 토오크 지령 Tr로서 토오크 앰프(30)에 입력된다.The second feedforward compensation amount is added to the value output from the speed controller 20, and the added value is input to the torque amplifier 30 as the torque command Tr.

위와 같이 2단 피드포워드되는 제어 시스템에 따르면 토오크 앰프(30)는 서보 지연 요소를 포함하지 않는 토오크 지령 Tr을 기초로 모터를 구동할 수 있다.According to the two-stage feed forward control system as described above, the torque amplifier 30 can drive the motor based on the torque command Tr that does not include the servo delay element.

도 2의 제어 시스템에서는 속도 피드포워드 제어와 토오크 피드포워드 제어를 함께 행함으로써 피드백 제어에 의해 발생하는 서보 지연을 보상할 수 있다.In the control system of Fig. 2, the servo delay generated by the feedback control can be compensated by performing the speed feedforward control and the torque feedforward control together.

도 2에 도시된 제어 시스템의 제어 성능은 피드포워드 게인 Kff1, Kff2값에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 피드포워드 게인 Kff1, Kff2를 최적인 값으로 설정하고, 서보 지연이 최소화되는 상태에서 모터의 제어가 행해지는 것이 좋다.The control performance of the control system shown in Fig. 2 can be determined by the feed forward gains Kff1, Kff2 values. Therefore, it is preferable that the feedforward gains Kff1 and Kff2 are set to optimum values, and the motor is controlled in a state in which the servo delay is minimized.

또한 피드포워드 게인 Kff1 = 1로 하면, 제어 시스템의 제어 블록 선도는 도 3과 같이 된다. 또한 피드포워드 게인 Kff2 = J로 하면 위치 지령 θr에서 위치 응답 θ까지의 전달 함수 G의 값은 1이 될 수 있다. 따라서, 위치 지령 θr과 위치 응답 θ사이에 지연이 없어지며, 제어 시스템의 서보 지연은 0이 된다.Further, when the feedforward gain Kff1 = 1, the control block diagram of the control system is as shown in Fig. When the feed forward gain Kff2 = J, the value of the transfer function G from the position command? R to the position response? Therefore, there is no delay between the position command? R and the position response?, And the servo delay of the control system becomes zero.

그러나, 실제로는 제어 대상인 모터의 관성 J 등의 물리량은 완전히 파악되지 않는 경우가 많으므로, 피드포워드 게인 Kff1, Kff2의 값을 최적값으로 설정하는 것이 곤란하다.However, in practice, physical quantities such as the inertia J of the motor to be controlled are often not completely grasped, so it is difficult to set the values of the feed forward gains Kff1 and Kff2 to the optimum values.

따라서, 실질적으로 모터의 위치 결정을 행할 때 오버슈트나 언더슈트 등의 현상이 발생한다. 구체적으로, Kff2 = J로 하면 제어 시스템의 서보 지연은 0이 되지만, J의 값을 알지 못하는 경우에는 피드포워드 게인 Kff2의 값을 J의 값으로 설정할 수 없기 때문에 응답에 오버슈트나 언더슈트가 발생할 수 있다.Therefore, when positioning the motor substantially, phenomena such as overshoot and undershoot occur. Specifically, when Kff2 = J, the servo delay of the control system becomes 0. However, if the value of J is not known, the value of the feedforward gain Kff2 can not be set to the value of J, so that overshoot or undershoot occurs in the response .

이와 같은 오버슈트를 없애기 위해서는 제1 피드포워드 게인 Kff1의 값을 내리는 등의 대책을 취할 수 있다. 그러나, 이에 따르면 다시 서보 지연이 발생할 수 있다.In order to eliminate such an overshoot, it is possible to take measures such as decreasing the value of the first feedforward gain Kff1. However, according to this, the servo delay may occur again.

결과적으로, 서보 지연을 해소하기 위해서는 제1 피드포워드 게인 Kff1의 값을 내리지 않으면서, 오버슈트를 없애는 방안이 요구된다.As a result, in order to solve the servo delay, it is required to eliminate the overshoot without decreasing the value of the first feedforward gain Kff1.

일예로, 본 발명의 서보 제어 장치는 도 2에서 제1 피드포워드 제어기(60)가 배치된 부위 ⓐ를 변경할 수 있다.For example, the servo control apparatus of the present invention can change the portion (a) where the first feed forward controller 60 is disposed in Fig.

도 4는 본 발명의 서보 제어 장치를 나타낸 블럭도이다.4 is a block diagram showing a servo control apparatus according to the present invention.

도 4에 도시된 서보 제어 장치는 제어부(160) 및 평활부(110)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 서보 제어 장치는 도 2에서 ⓐ 부위를 대체할 수 있다.The servo control apparatus shown in FIG. 4 may include a controller 160 and a smoothing unit 110. The servo control apparatus shown in FIG. 4 can replace the section in FIG.

제어부(160)는 입력값을 미분할 수 있다. 그리고, 제어부(160)는 게인 Kff1에 의해 미분치를 증폭시킬 수 있다.The control unit 160 may differentiate the input values. Then, the control unit 160 can amplify the differential value by the gain Kff1.

이러한, 게인 Kff1이 증가할수록 과도 응답 구간 또는 라이징 타임이 줄어들게 되므로, 신속한 응답이 가능하다. 소위, 속응성이 개선될 수 있다. 그럼에도 불고하고 게인 Kff1은 무한대로 증가시킬 수 없다. 왜냐하면, 제어부(160)는 게인이 증가할수록 발산하는 성질을 갖기 때문이다. 이때의 발산에 의해 오버슈트가 발생하고, 오버슈트가 해소될 때까지의 시간만큼 지연이 생기기 때문이다.As the gain Kff1 increases, the transient response period or the rising time is reduced, so that a quick response is possible. Called acceleration, can be improved. Nevertheless, the gain Kff1 can not be increased infinitely. This is because the controller 160 has a property of diverging as the gain is increased. This is because the overshoot occurs due to the divergence at this time, and the delay occurs until the overshoot is eliminated.

따라서, 이때의 오버슈트를 해소하면 게인을 상당히 크게 증가시킬 수 있다. 오버슈트의 억제를 위해 평활부(110)가 이용될 수 있다.Therefore, if the overshoot at this time is eliminated, the gain can be significantly increased. The smoothing portion 110 may be used for suppressing the overshoot.

평활부(110)는 제어부(160)에서 출력되는 제1 출력값을 평활화할 수 있다. 구체적으로 평활부(110)는 입력된 제1 출력값의 평균치를 산출할 수 있다. 이에 따르면 평활부(110)로부터 출력된 출력값은 제1 출력값과 비교하여 낮은 오버슈트를 가질 수 있다. The smoothing unit 110 may smooth the first output value output from the control unit 160. [ Specifically, the smoothing unit 110 may calculate an average value of the input first output values. The output value output from the smoothing unit 110 may have a low overshoot in comparison with the first output value.

따라서, 제어부(160)는 오버슈트가 낮아진 만큼 게인을 증가시킬 수 있다.Accordingly, the controller 160 can increase the gain as the overshoot is lowered.

또한, 안전상 문제로도 평활부(110)는 의미를 가질 수 있다.Also, the smoothing portion 110 may have a meaning in terms of safety.

제어부(160)로 입력된 입력값은 공작 기계 또는 공작 기계에 마련된 모터로 제공되는 피드포워드값일 수 있다. 공작 기계는 도구를 이용하여 금속 등 대상물을 절삭하는 요소이므로, 강력한 안전 장치가 요구된다. 일예로, 발산되는 지령값이 공작 기계에 입력되면, 대상물 또는 공구가 훼손되거나 안전 사고 등 심각한 문제가 발생할 수 있다.The input value input to the control unit 160 may be a feed forward value provided by a motor provided in a machine tool or a machine tool. Since the machine tool is an element for cutting an object such as metal using a tool, a strong safety device is required. For example, when a command value is input to a machine tool, the object or tool may be damaged or a serious problem such as a safety accident may occur.

그런데, 평활부(110)에 의하면 제어부(160)의 미분에 의해 피드포워드값이 발산되는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 공작 기계는 평활부(110)에 의해 오동작이 방지될 수 있다.However, according to the smoothing unit 110, it is possible to prevent the feedforward value from being diverted by the derivative of the control unit 160. [ As a result, the machine tool can be prevented from malfunctioning by the smoothing portion 110.

다만, 평활부(110)가 부가되면 평활부(110)에서 제1 출력값을 처리하는 시간만큼 시간 지연이 추가될 수 있다.However, when the smoothing unit 110 is added, a time delay may be added by the time for processing the first output value in the smoothing unit 110. [

평활부(110)로 인한 시간 지연을 해소하기 위해 본 발명의 서보 제어 장치는 보상부(130)를 포함할 수 있다.In order to eliminate the time delay due to the smoothing unit 110, the servo control apparatus of the present invention may include a compensation unit 130.

보상부(130)는 평활부(110)의 제2 출력값을 앞섬 보상할 수 있다. 보상부(130)는 평활부(110)에 의해 지연된 제2 출력값의 위상을 보상할 수 있다. 이에 따라, 보상부(130)의 위상 보상량만큼 제2 출력값의 시간 지연이 보상될 수 있다.The compensation unit 130 may compensate the second output value of the smoothing unit 110 for the first time. The compensation unit 130 may compensate the phase of the second output value delayed by the smoothing unit 110. [ Accordingly, the time delay of the second output value can be compensated by the phase compensation amount of the compensation unit 130. [

보상부(130)에 의하면 평활부(110)에 의해 시간 지연은 해소될 수 있으나, 보상부(130)에 의한 시간 지연은 해소할 방법이 없다. 따라서, 보상부(130)에서 출력되는 제3 출력값은 보상부(130)에 의해 시간 지연이 부가된 상태일 수 있다.According to the compensating unit 130, the time delay can be solved by the smoothing unit 110, but there is no way to solve the time delay caused by the compensating unit 130. Therefore, the third output value output from the compensation unit 130 may be a state in which a time delay is added by the compensation unit 130. [

물론, 평활부(110)에 의한 시간 지연과 비교하여 보상부(130)의 시간 지연은 미미한 수준이므로, 큰 문제는 없다.Of course, since the time delay of the compensation unit 130 is insignificant compared to the time delay caused by the smoothing unit 110, there is no great problem.

도 5는 본 발명의 다른 서보 제어 장치를 나타낸 블럭도이다.5 is a block diagram showing another servo control apparatus of the present invention.

도 5에서 입력값을 미분하는 제어부(160)의 출력단에는 설정부(150)가 배치될 수 있다.5, the setting unit 150 may be disposed at an output terminal of the controller 160 that differentiates the input value.

설정부(150)는 제어부(160)의 제1 출력값이 출력되는 경로를 선택할 수 있다.The setting unit 150 can select the path through which the first output value of the controller 160 is output.

제1 출력값은 도 5에 도시된 바와 같이 제1 경로 ①과 제2 경로 ②를 포함하는 다양한 경로를 통해 공작 기계, 모터 등의 부하로 제공될 수 있다.The first output value may be provided to a load of a machine tool, a motor, or the like through various paths including the first path 1 and the second path 2 as shown in FIG.

각 경로에 제1 출력값을 처리하는 다양한 요소를 배치하면, 설정부(150)의 경로 선택에 따라 제1 출력값은 다양하게 처리될 수 있다.The first output value can be processed in various ways according to the path selection of the setting unit 150 by arranging various elements for processing the first output value in each path.

이때의 설정부(150)는 사용자의 조작에 의해 특정 경로를 선택하거나, 자동으로 특정 경로를 선택할 수 있다.At this time, the setting unit 150 can select a specific route by the user's operation or can automatically select a specific route.

자동 선택의 경우 설정부(150)는 제1 출력값과 설정값을 비교하고, 비교 결과에 따라 복수의 경로 중 하나를 선택할 수 있다.In the case of automatic selection, the setting unit 150 compares the first output value and the set value, and can select one of the plurality of paths according to the comparison result.

일예로, 설정부(150)에서 선택 가능한 경로에 제1 경로 및 제2 경로가 포함될 수 있다.For example, the first path and the second path may be included in the path selectable by the setting unit 150. [

이때, 제1 경로는 제1 출력값이 바이패스되는 경로일 수 있다. 그리고, 제2 경로에는 제1 출력값을 평활화하는 평활부(110), 평활부(110)의 제2 출력값의 시간 지연을 보상하는 보상부(130)가 배치될 수 있다.In this case, the first path may be a path through which the first output value is bypassed. In the second path, a smoothing unit 110 for smoothing the first output value and a compensation unit 130 for compensating the time delay of the second output value of the smoothing unit 110 may be disposed.

설정부(150)는 제1 출력값이 설정값 미만이면 제1 경로를 선택하고, 제1 출력값이 설정값 이상이면 제2 경로를 선택할 수 있다.The setting unit 150 may select the first path if the first output value is less than the set value and select the second path if the first output value is equal to or greater than the set value.

다시 말해서, 제어부(160)에서 출력된 제1 출력값의 크기가 설정값 이상이면, 설정부(150)는 제1 출력값이 발산되는 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 이때의 발산 현상을 해소하기 위해 설정부(150)는 평활부(110) 및 보상부(130)가 배치된 제2 경로를 선택할 수 있다. 이에 따르면 제1 출력값은 제2 경로를 따라 흐를 수 있다.In other words, when the magnitude of the first output value outputted from the control unit 160 is equal to or greater than the set value, the setting unit 150 can determine that the first output value diverges. In order to solve the divergence phenomenon at this time, the setting unit 150 can select the second path in which the smoothing unit 110 and the compensation unit 130 are disposed. According to this, the first output value can flow along the second path.

만약, 제1 출력값의 크기가 설정값보다 작다면, 설정부(150)는 제1 출력값이 발산되지 않는 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 평활부(110) 또는 보상부(130)에 의한 시간 지연을 회피하기 위해 설정부(150)는 제1 출력값이 바이패스되는 제1 경로를 선택할 수 있다.If the magnitude of the first output value is smaller than the set value, the setting unit 150 can determine that the first output value does not diverge. In this case, in order to avoid the time delay caused by the smoothing unit 110 or the compensation unit 130, the setting unit 150 can select the first path through which the first output value is bypassed.

서보 제어 시스템에서 게인값 조정은 매우 어려운 작업에 속한다.Adjustment of the gain value in the servo control system is a very difficult task.

예를 들어 게인을 너무 낮추면 응답 속도가 떨어질 수 있다. 다시 말해 시간 지연이 발생할 수 있다.For example, lowering the gain too low can slow down the response. In other words, a time delay may occur.

이와 반대로 게인을 너무 높이면 지령값이 발산될 수 있다. 다시 말해, 오버슈트가 발생하므로, 부하에 문제가 발생할 수 있다. 부하를 정상적으로 제어하기 위해 오버슈트를 해소해야 하는데, 이때 오버슈트가 해소되는 시간만큼 응답 속도가 지연될 수 있다.Conversely, if the gain is set too high, the command value can be diverted. In other words, an overshoot occurs, which may cause a load problem. In order to control the load properly, the overshoot must be solved. At this time, the response speed may be delayed by the time overshoot is eliminated.

그런데, 위 설정부(150)에 따르면, 설정값 이상의 오버 슈트는 평활부(110) 또는 보상부(130)에 의해 해소될 수 있다. 이때, 제1 출력값의 시간 지연은 평활부(110) 또는 보상부(130)의 처리 시간에 의해 결정될 수 있다.According to the setting unit 150, the overshoot over the set value can be eliminated by the smoothing unit 110 or the compensation unit 130. [ At this time, the time delay of the first output value may be determined by the processing time of the smoothing unit 110 or the compensation unit 130. [

제2 경로가 마련됨으로써, 사용자는 제1 출력값이 발산되는 현상을 고려하지 않고 제어부(160)의 게인을 조절할 수 있다.By providing the second path, the user can adjust the gain of the controller 160 without considering the phenomenon that the first output value diverges.

도 5의 서보 제어 장치에는 제1 출력 신호가 바이패스되는 제1 경로가 마련되고 있다. 따라서, 설정부(150)가 제1 경로를 선택한 경우 제1 출력값이 설정값을 넘지 않는 범위, 즉, 설정값 이상의 오버 슈트가 발생하지 않는 범위 내에서 제어부(160)의 게인은 자유롭게 조절될 수 있다.The servo control apparatus of Fig. 5 is provided with a first path through which the first output signal is bypassed. Therefore, when the setting unit 150 selects the first path, the gain of the control unit 160 can be freely adjusted within a range in which the first output value does not exceed the set value, that is, have.

이에 따르면, 게인의 조절을 통해 평활부(110) 또는 보상부(130)의 처리 시간보다 작은 시간 지연을 달성할 수도 있다.According to this, a time delay smaller than the processing time of the smoothing unit 110 or the compensation unit 130 may be achieved through adjustment of the gain.

도 4에 따르면 제어부(160)의 게인 조절과 상관없이 제1 출력 신호의 시간 지연은 평활부(110) 또는 보상부(130)에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 도 4의 구성에 따르면 보상부(130)의 처리 시간보다 작은 시간 지연을 구현하기 어려울 수 있다.Referring to FIG. 4, the time delay of the first output signal may be determined by the smoothing unit 110 or the compensation unit 130 regardless of the gain control of the controller 160. Therefore, according to the configuration of FIG. 4, it may be difficult to realize a time delay smaller than the processing time of the compensating unit 130. FIG.

제1 출력값은 종국적으로 부하로 제공되어야 하므로, 제1 경로의 출력단과 제2 경로의 출력단은 동일할 수 있다.Since the first output value must ultimately be provided to the load, the output of the first path and the output of the second path may be the same.

이상의 내용을 정리하면, 본 발명의 서보 제어 장치에는 제1 경로, 제2 경로, 설정부(150)가 마련될 수 있다.To summarize the above, the servo control apparatus of the present invention may be provided with a first path, a second path, and a setting unit 150.

제1 경로는 입력값을 미분하는 제어부(160)의 제1 출력값이 바이패스되는 경로일 수 있다.The first path may be a path through which the first output value of the controller 160 that differentiates the input value is bypassed.

제2 경로는 제1 출력값이 평활화되고 앞섬 보상되는 경로일 수 있다.The second path may be a path where the first output value is smoothed and forward compensated.

설정부(150)는 제1 경로와 제2 경로 중 하나를 선택하고, 선택된 경로를 제어부(160)의 출력단에 연결시킬 수 있다. 이를 위해 설정부(150)에는 스위치가 마련될 수 있다.The setting unit 150 may select one of the first path and the second path and connect the selected path to the output terminal of the control unit 160. [ A switch may be provided in the setting unit 150 for this purpose.

스위치를 제어하기 위해 본 발명의 서보 제어 장치에는 스위칭부(170)가 마련될 수 있다.In order to control the switch, the servo control unit of the present invention may be provided with a switching unit 170.

이때, 스위칭부(170)는 설정값에 근거하여 스위치를 제어할 수 있다.At this time, the switching unit 170 can control the switch based on the set value.

예를 들어, 제1 출력값은 공작 기계의 제어에 이용될 수 있다. 이 경우 제어부(160)는 제1 오동작값과 제2 오동작값을 비교할 수 있다.For example, the first output value may be used to control the machine tool. In this case, the controller 160 may compare the first malfunction value and the second malfunction value.

제1 오동작값은 제1 출력값의 발산에 의해 유발되는 공작 기계의 오동작 크기 또는 세기일 수 있다.The first malfunction value may be a magnitude or intensity of a malfunction of the machine tool caused by the divergence of the first output value.

제2 오동작값은 제2 경로를 경유하면서 부가되는 잡음에 의해 유발되는 공작 기계의 오동작 크기 또는 세기일 수 있다. 제2 경로를 경유하면서 부가되는 잡음은 외부로부터 유입된 것이거나, 평활부(110) 또는 보상부(130) 자체에서 발생된 것일 수 있다.The second malfunction value may be a magnitude or intensity of a malfunction of the machine tool caused by noise added via the second path. The noise added via the second path may be introduced from the outside, or may be generated in the smoothing unit 110 or the compensation unit 130 itself.

이때, 제1 오동작값이 제2 오동작값보다 크면, 스위칭부(170)는 제2 경로를 선택하도록 설정부(150)를 제어할 수 있다. 이에 따르면 설정부(150)에 마련된 스위치는 선택된 제2 경로를 제어부(160)에 연결할 수 있다.At this time, if the first malfunction value is larger than the second malfunction value, the switching unit 170 may control the setting unit 150 to select the second path. Accordingly, the switch provided in the setting unit 150 can connect the selected second path to the controller 160.

제1 오동작값이 제2 오동작값보다 작으면, 스위칭부(170)는 제1 경로를 선택하도록 상기 설정부(150)를 제어할 수 있다. 이에 따르면 설정부(150)에 마련된 스위치는 선택된 제1 경로를 제어부(160)에 연결할 수 있다.If the first malfunction value is smaller than the second malfunction value, the switching unit 170 may control the setting unit 150 to select the first path. Accordingly, the switch provided in the setting unit 150 may connect the selected first path to the controller 160.

한편, 제2 경로에서 부가되는 잡음이 매우 크면, 설정값에 의해 제1 경로와 제2 경로를 선택하는 것이 무의미할 수 있다. 다시 말해, 제2 경로에서 많은 잡음이 발생하는 경우, 부하에 잘못된 지령 신호가 입력될 수 있다. 잘못된 지령 신호는 시간 지연과 비교하여 치명적인 결과를 초래할 수 있으므로, 반드시 배제되어야 한다. 이를 위해 서보 제어 장치에는 측정부(미도시)가 부가될 수 있다.On the other hand, if the noise added in the second path is very large, it may be meaningless to select the first path and the second path depending on the set value. In other words, when a lot of noise occurs in the second path, an erroneous command signal may be input to the load. Incorrect command signals should be excluded, as they can cause fatal results compared to time delays. To this end, a measurement unit (not shown) may be added to the servo control apparatus.

측정부는 제2 경로에서 부가되는 잡음을 측정할 수 있다. 이때, 스위칭부(170)는 잡음이 임계값을 만족하면, 제1 경로를 선택하도록 설정부(150)를 제어할 수 있다.The measuring unit can measure the noise added in the second path. At this time, the switching unit 170 may control the setting unit 150 to select the first path if the noise satisfies the threshold value.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

10...위치 제어기 20...속도 제어기
30...토오크 앰프 40...부하
50...미분기 60...제1 피드포워드 제어기
70...제2 피드포워드 제어기 110...평활부
130...보상부 150...설정부
160...제어부 170...스위칭부10 ... position controller 20 ... speed controller
30 ... Torque amplifier 40 ... Load
50 ... differentiator 60 ... first feed forward controller
70 ... 2nd feed forward controller 110 ... Smooth part
130 ... compensating section 150 ... setting section
160 ... control unit 170 ... switching unit

Claims

A control unit for differentiating an input value; And
And a setting unit for selecting a path through which the first output value of the control unit is output,
Wherein the path is provided with a first path and a second path,
Wherein the setting unit selects the first path if the first output value is less than the set value and selects the second path if the first output value is greater than or equal to the set value,
Wherein the first path is a path through which the first output value is bypassed,
Wherein the second path includes a smoothing unit for smoothing the first output value and a compensation unit for compensating a time delay of the second output value of the smoothing unit.

delete

The method according to claim 1,
Wherein the input value is a feedforward value provided to the machine tool,
Wherein the smoothing unit prevents the divergence of the feed forward value by the derivative of the control unit,
Wherein the machine tool is prevented from malfunctioning by the smoothing part.

The method according to claim 1,
And the compensating unit compensates the second output value.

The method according to claim 1,
Wherein the output of the first path and the output of the second path are the same.

A first path through which a first output value of a control unit for differentiating an input value is bypassed;
A second path in which the first output value is smoothed and forward compensated;
A setting unit selecting one of the first path and the second path; And
And a switching unit for controlling the setting unit,
Wherein the first output value is used for controlling a machine tool,
Wherein the switching unit compares a first malfunction value of the machine tool caused by divergence of the first output value and a second malfunction value of the machine tool caused by a noise added via the second path,
If the first malfunction value is larger than the second malfunction value, the switching unit controls the setting unit to select the second path,
And the switching unit controls the setting unit to select the first path if the first malfunction value is smaller than the second malfunction value.

9. The method of claim 8,
And a measurement unit for measuring noise added in the second path,
And the switching unit controls the setting unit to select the first path when the noise satisfies the threshold value.