KR101799544B1

KR101799544B1 - Motor Control Device

Info

Publication number: KR101799544B1
Application number: KR1020120139049A
Authority: KR
Inventors: 유지 이데; 마사카즈 사카이
Original assignee: 산요 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2017-11-20
Also published as: JP5528421B2; JP2013121287A; KR20130064695A; TWI565217B; CN103167737A; TW201334395A; CN103167737B

Abstract

제어 대상을 고속으로 확실하게 위치결정 한다.
본 발명에 따른 모터 제어장치는 생산 기계의 움직임을 모델화하는 모델 제어계(300)와 생산 기계의 움직임을 실제로 제어하는 피드백 제어계(400)를 포함한다. 위치 제어기(410)는 모델 제어계(300)로부터 출력되는 생산 기계의 제어 대상의 모델 위치와 생산 기계의 제어 대상의 위치의 편차로부터 속도 지령을 연산한다. 속도 제어기(420)는 모델 제어계(300)로부터 출력되는 모델 위치를 미분한 속도 지령과 위치 제어기(410)가 연산한 속도 지령과 제어 대상을 구동하는 모터(120)의 위치를 미분한 속도 지령의 편차로부터 토크 지령을 출력한다. 토크 제어기(455)는 모델 제어계(300)로부터 출력되며 생산 기계의 제어 대상을 구동하기 위한 모델 토크 지령과 속도 제어기(420)로부터 출력된 토크 지령을 가산하여 모터(120)의 토크를 제어한다. 속도 제어기(420)는 적분 제어기(424)와 비례 제어기(422)를 포함한다. 속도 제어기(420)는 모터(120)가 제어 대상을 구동하고 있을 때는 비례 제어기(422)만으로 토크 지령을 출력하고, 모터(120)가 제어 대상을 구동하고 있지 않을 때에는 적분 제어기(424)와 비례 제어기(422)로 토크 지령을 출력한다.The control target is reliably positioned at a high speed.
The motor control apparatus according to the present invention includes a model control system 300 for modeling the motion of the production machine and a feedback control system 400 for actually controlling the motion of the production machine. The position controller 410 calculates a speed command from the deviation between the model position of the control object of the production machine and the position of the control object of the production machine output from the model control system 300. The speed controller 420 receives the differential speed command, the speed command calculated by the position controller 410, and the position of the motor 120 that drives the control object, based on the model position output from the model control system 300, And outputs a torque command from the deviation. The torque controller 455 is output from the model control system 300 and controls the torque of the motor 120 by adding the model torque command for driving the controlled object of the production machine and the torque command output from the speed controller 420. The speed controller 420 includes an integral controller 424 and a proportional controller 422. The speed controller 420 outputs a torque command only by the proportional controller 422 when the motor 120 is driving the controlled object and outputs a torque command when the motor 120 is not driving the controlled object, And outputs a torque command to the controller 422.

Description

[0001] The present invention relates to a motor control device,

본 발명은 빠르고 확실하게 제어 대상을 위치결정(位置決定) 할 수 있는 모터 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a motor control device capable of quickly and reliably positioning (determining) an object to be controlled.

프린트 기판 드릴 기계 등의 생산 기계에서는 프린트 기판의 구멍 내기 가공 시간을 가능한 단축하여 생산 효율을 향상하는 것이 요구된다. 프린트 기판 드릴의 생산 효율은 프린트 기판의 위치결정 속도에 의존한다. 따라서, 프린트 기판 드릴의 생산 효율을 향상시키기 위해서는 프린트 기판을 빠르고 확실하게 위치결정 하지 않으면 안 된다.In a production machine such as a printed board drill machine, it is required to shorten the processing time of drilling the printed board as much as possible to improve the production efficiency. The production efficiency of the printed board drill depends on the positioning speed of the printed board. Therefore, in order to improve the production efficiency of the printed board drill, the printed board must be positioned quickly and reliably.

일반적으로, 생산 기계가 이상적인 강체(剛體)이며 마찰도 없으면 이론적으로는 제어 이론을 구사(驅使)한 빠르고 확실한 위치결정이 가능하다. 그러나 실제의 생산 기계는 이상적인 강체와는 달리 일부에 강성(剛性)이 낮은 부분이 존재하고 또 제어 대상에는 마찰이 존재한다. 프린트 기판 드릴도 이상적인 강체는 아니고 마찰도 존재하기 때문에, 프린트 기판의 구멍 내기 작업을 고속으로 하고자 할 경우에, 프린트 기판 드릴 자체가 진동하고 또한 마찰이 존재하여 위치결정의 정정(整定) 시간이 이론치보다 길어진다.In general, if a production machine is an ideal rigid body and there is no friction, theoretically it is possible to make fast and reliable positioning using control theory. However, unlike an ideal rigid body, the actual production machine has a portion with low stiffness and friction exists in the control object. Since the printed board drill is not an ideal rigid body and there is friction, if the drilling operation of the printed board is to be performed at a high speed, the printed board drill itself vibrates and friction exists, Lt; / RTI >

생산 기계의 진동을 억제하면서 비교적 빠르고 확실한 위치결정을 실현하는 제어 수법으로서, 위치(位置) 지령(指令)(command)의 입력부에 노치필터를 삽입하는 제어 수법이 있다. 이 제어 수법은 노치필터에 생산 기계의 진동 주파수를 설정해 두는 것에 의해 생산 기계의 진동을 없애지만, 노치필터의 지연에 의해 위치결정 정정(整定) 시간이 길어진다.As a control technique for realizing relatively fast and reliable positioning while suppressing vibration of a production machine, there is a control technique of inserting a notch filter into an input portion of a position (position) command. In this control method, the oscillation frequency of the production machine is set to the notch filter to eliminate the vibration of the production machine, but the positioning correction time becomes longer due to the delay of the notch filter.

또, 다른 제어 수법으로서는 아래와 같은 특허문헌 1에 개시되어 있듯이 생산 기계의 모델에 대해서 모델 제어계를 적용하는 제어 수법이 있다. 이 제어 수법은 생산 기계의 모델에 대해서 모델 추종 제어를 함으로써 생산 기계의 진동을 없애며, 비교적 고속으로 오버 슛(over shoot)이 없는 확실한 위치결정을 실현한다.As another control technique, there is a control technique in which a model control system is applied to a model of a production machine, as disclosed in Patent Document 1 below. This control technique eliminates the vibration of the production machine by performing model follow-up control on the model of the production machine, and realizes reliable positioning without overshooting at a relatively high speed.

생산 기계의 모델에 대해서 모델 제어계를 적용하는 제어 수법에서는 구체적으로는 아래와 같이 생산 기계의 모델에 대한 상태방정식을 세워 상태방정식의 특성 방정식이 5중근을 가지도록 각 파라미터를 설정한다.In the control method applying the model control system to the model of the production machine, the state equation for the model of the production machine is set up as follows, and each parameter is set so that the characteristic equation of the state equation has 5 midpoints.

[수학식 1][Equation 1]

[수학시 2][Mathematics 2]

[수학식 3]&Quot; (3) "

다만, 상기 수식에서 K_P는 위치 루프 이득, K_V는 속도 루프 이득, K_PB는 기판 위치 피드백 이득, K_AB는 기판 가속도 피드백 이득, K_VB는 기판 속도 피드백 이득을 각각 가리킨다. 또, 상기 수식에서, J는 생산 기계의 모델에 있어서의 모터 관성 J_M 및 부하 관성 J_L의 합을 나타낸다. 또, T는 모델 토크 지령 로우패스필터의 시정수를 나타낸다. In the above equation, K _P denotes a position loop gain, K _V denotes a velocity loop gain, K _PB denotes a substrate position feedback gain, K _AB denotes a substrate acceleration feedback gain, and K _VB denotes a substrate velocity feedback gain. In the above equation, J represents the sum of the motor inertia J _M and the load inertia J _L in the model of the production machine. T represents the time constant of the model torque command low-pass filter.

그리고 위치 제어계 및 속도 제어계가 안정되도록 K_V=4J₂·K_P로 하고, J₂·K_P의 계수로서 4를 이용한다. 이 K_V의 값에 근거하여 생산 기계의 모델 제어계를 구성하는 각 요소의 제어 파라미터를 설정하면 비교적 고속으로 오버 슛이 없는 확실한 위치결정을 실현할 수 있다. K _V = 4J ₂ · K _P so that the position control system and the speed control system are stabilized, and 4 is used as a coefficient of J ₂ · K _P. If the control parameters of the elements constituting the model control system of the production machine are set based on the value of K _V , reliable positioning without overshooting at a relatively high speed can be realized.

특허문헌1: 특허 제4540727호 명세서Patent Document 1: Patent No. 4540727 Specification

그러나 전술의 노치필터를 삽입하는 제어 수법에서는 노치필터를 이용하는 것으로 인해 생기는 제어 지연으로부터 위치결정의 정정(整定) 시간을 요구에 부응할 정도까지는 짧게 할 수 없다.However, in the control method of inserting the above-mentioned notch filter, it is not possible to shorten the time for correcting the positioning from the control delay caused by using the notch filter to the extent that it can meet the demand.

또, 모델 제어계를 적용하는 제어 수법에서는 오버 슛이 없고 진동을 일으키지 않는 위치결정이 가능한 것의 위치결정의 정정(整定) 시간을 더욱 짧게 하는 요구에 부응할 정도까지는 짧게 할 수 없다.In the control method employing the model control system, it is not possible to shorten the control method to such an extent that it can respond to a demand for shortening the positioning time of the positioning where there is no overshoot and vibration does not occur.

본 발명은 위치결정의 정정(整定) 시간을 한층 더 짧게 하고자 하는 요구에 부응하기 위해 이루어진 것으로, 제어 대상을 빠르고 확실하게 위치결정 할 수 있는 모터 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a motor control apparatus capable of quickly and reliably positioning an object to be controlled, in order to meet a demand for further shortening the time for setting the positioning.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터 제어장치는 생산 기계의 움직임을 모델화하는 모델 제어계와 생산 기계의 움직임을 실제로 제어하는 피드백 제어계를 포함한다. 피드백 제어계는 위치 제어기, 속도 제어기, 토크 제어기를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a motor control apparatus including a model control system for modeling a motion of a production machine and a feedback control system for actually controlling movement of the production machine. The feedback control system may include a position controller, a speed controller, and a torque controller.

위치 제어기는 모델 제어계로부터 출력되는 생산 기계의 제어 대상의 모델 위치와 생산 기계의 제어 대상의 위치의 편차로부터 속도 지령을 연산한다. 속도 제어기는 모델 제어계로부터 출력되는 모델 위치를 미분한 속도 지령과 위치 제어기가 연산한 속도 지령과 제어 대상을 구동하는 모터의 위치를 미분한 속도 지령의 편차로부터 토크 지령을 출력한다. 토크 제어기는 모델 제어계로부터 출력되는 생산 기계의 제어 대상을 구동하기 위한 모델 토크 지령과 속도 제어기로부터 출력된 토크 지령을 가산해 모터의 토크를 제어한다.The position controller computes a speed command from the deviation between the model position of the control object of the production machine and the position of the control object of the production machine output from the model control system. The speed controller outputs a torque command from the deviation of the speed command that differentiates the model position output from the model control system by differentiating the speed command, the speed command computed by the position controller, and the position of the motor driving the control target. The torque controller controls the torque of the motor by adding the model torque command for driving the controlled object of the production machine output from the model control system and the torque command output from the speed controller.

속도 제어기는 적분 제어기와 비례 제어기를 가진다. 속도 제어기는 모터가 제어 대상을 움직이고 있을 때는 비례 제어기만으로 토크 지령을 출력하고, 모터가 제어 대상을 움직이지 않을 때에는 적분 제어기와 비례 제어기로 토크 지령을 출력한다.The speed controller has an integral controller and a proportional controller. The speed controller outputs a torque command with only the proportional controller when the motor is moving the control target, and outputs the torque command with the integral controller and the proportional controller when the motor does not move the controlled object.

본 발명에 따른 모터 제어장치에 의하면, 제어 대상을 진동시키지 않고 빠르고 확실하게 위치결정 할 수 있다.According to the motor control apparatus of the present invention, it is possible to quickly and reliably position the control object without vibrating.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 모터 제어장치의 적용 대상이 되는 생산 기계의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 모터 제어장치의 제어계의 블럭도이다.1 is a schematic block diagram of a production machine to which a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a block diagram of a control system of a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하에 본 발명의 일 실시 형태에 따른 모터 제어장치에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 모터 제어장치의 적용 대상이 되는 생산 기계의 개략 구성도이다.Hereinafter, a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. 1 is a schematic block diagram of a production machine to which a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.

(생산 기계의 구성)(Configuration of production machine)

생산 기계(100)는 기판(110), 모터(120), 볼나사(ball thread)(130), 테이블(140), 레벨링 볼트(levelling bolt)(150A, 150B)를 구비한다.The production machine 100 includes a substrate 110, a motor 120, a ball thread 130, a table 140, and leveling bolts 150A and 150B.

기판(110)은 레벨링 볼트(150A, 150B)에 의해 콘크리트 등의 견고한 바닥(160)에 고정된다. 기판(110)상에는 테이블(140)을 구동하는 모터(120)와 테이블(140)을 이동시키는 볼나사(130)가 마련된다.The substrate 110 is fixed to the rigid floor 160 such as concrete by the leveling bolts 150A and 150B. On the substrate 110, a motor 120 for driving the table 140 and a ball screw 130 for moving the table 140 are provided.

모터(120), 볼나사(130), 테이블(140)은 가동부(180)를 구성한다. 모터(120)는 고정구(固定具)(125)에 의해 기판(110)에 고정된다. 볼나사(130)는 양단이 회전자재(回轉自在) 하도록 지지하는 지지구(支持具)(135A, 135B)에 의해 기판(110)에 고정된다. 모터(120)의 회전축과 볼나사(130)는 이음새(170)를 개입시켜 연결된다. 볼나사(130)는 모터(120)의 회전축과 동일한 회전 방향으로 회전하며 또한 동일한 회전 속도로 회전한다. 테이블(140)의 일부로부터 돌출하는 나합부(螺合部)(145)는 볼나사(130)와 나합된다. 볼나사(130)가 좌우로 회전하면, 테이블(140)은 도시된 바와 같이 좌우 방향으로 왕복 이동한다.The motor 120, the ball screw 130, and the table 140 constitute the movable portion 180. The motor 120 is fixed to the substrate 110 by a fixture 125. The ball screw 130 is fixed to the substrate 110 by supporting members 135A and 135B that support both ends of the ball screw 130 so as to be rotatable. The rotation axis of the motor 120 and the ball screw 130 are connected via the joint 170. The ball screw 130 rotates in the same rotational direction as the rotational axis of the motor 120 and rotates at the same rotational speed. The threaded portion 145 projecting from a part of the table 140 is engaged with the ball screw 130. When the ball screw 130 rotates to the left and right, the table 140 reciprocates in the left and right directions as shown.

가공을 고속으로 실시하려면 테이블(140)의 위치결정의 정정(整定) 시간을 짧게 할 필요가 있다. 그러나 테이블(140)을 고속으로 이동시키고 고속으로 위치결정 하면, 위치결정시에 테이블(140)의 관성에 의해 기판(110)에 관성력이 걸리고, 레벨링 볼트(150A, 150B)의 강성 부족으로 기판(110)이 도시한 바와 같이 진동한다. 또, 테이블(140)의 나합부(145)의 내주와 볼나사(130)의 외주의 사이에는 마찰이 있기 때문에, 마찰의 크기에 응하여 위치결정의 정정(整定) 시간이 길어진다.In order to perform the processing at a high speed, it is necessary to shorten the time for positioning the table 140. However, when the table 140 is moved at a high speed and is positioned at a high speed, an inertial force is applied to the substrate 110 due to the inertia of the table 140 at the time of positioning, and the inertia of the leveling bolts 150A, ) Vibrates as shown in Fig. Since there is friction between the inner periphery of the engagement portion 145 of the table 140 and the outer periphery of the ball screw 130, the positioning time of the positioning is increased in accordance with the magnitude of the friction.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 모터 제어장치는 기판(110)의 진동을 억제하면서 제어 대상이 되는 테이블(140)을 고속이며 확실하게 위치결정한다. 이제 본 발명의 일 실시 형태에 따른 모터 제어장치의 제어계의 구성과 동작을 설명한다.The motor control apparatus according to the embodiment of the present invention positions the table 140 to be controlled at high speed and reliably while suppressing the vibration of the substrate 110. [ Now, the configuration and operation of the control system of the motor control apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.

(모터 제어장치의 제어계의 구성)(Configuration of control system of motor control device)

본 발명의 일 실시 형태에 따른 모터 제어장치의 제어계는 도 1의 기판(110)이 진동하는 것을 전제로 한 생산 기계에 대하여, 테이블(140)의 위치결정 제어에 약간의 오버 슛을 허용하는 한편, 오버 슛에 의한 진동이 생기지 않도록 하며 더욱이 테이블(140)과 볼나사(130)의 마찰을 고려하여, 고속이며 확실한 위치결정이 가능하도록 구성한다.The control system of the motor control apparatus according to an embodiment of the present invention permits a slight overshoot in positioning control of the table 140 for a production machine on the assumption that the substrate 110 of Fig. 1 vibrates So that vibration due to overshooting does not occur, and further, the friction between the table 140 and the ball screw 130 is taken into consideration, thereby making it possible to perform a high-speed and reliable positioning.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 제어장치의 제어계의 블럭도이다. 2 is a block diagram of a control system of a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.

모터 제어장치의 제어계(200)는 모델 제어계(300)와 피드백 제어계(400)를 포함한다. 모델 제어계(300)에는 테이블(140)의 이상적인(고속이고 확실한) 위치결정을 구현하기 위한 제어 파라미터가 설정되어 있다. 피드백 제어계(400)는 모델 제어계(300)의 지령을 이용하여 실제 기계의 테이블(140)의 움직임을 실제로 제어해, 테이블(140)을 고속이며 확실하게 위치결정시킨다.The control system 200 of the motor control apparatus includes a model control system 300 and a feedback control system 400. Control parameters for realizing ideal (fast and reliable) positioning of the table 140 are set in the model control system 300. The feedback control system 400 actually controls the movement of the table 140 of the actual machine by using the command of the model control system 300, thereby positioning the table 140 at high speed and reliably.

피드백 제어계(400)의 제어 파라미터는 실제의 생산 기계에 맞추어 설정하며, 모델 제어계(300)의 제어 파라미터는 피드백 제어계(400)로 설정한 파라미터에 맞춘다.The control parameters of the feedback control system 400 are set in accordance with actual production machines and the control parameters of the model control system 300 are set to the parameters set in the feedback control system 400.

［모터 제어장치의 제어계의 전체 구성］[Entire Configuration of Control System of Motor Control Device]

모델 제어계(300)는 모델 위치 제어기(310), 모델 속도 제어기(320), 모델 토크 지령 로우패스필터(330), 가동부 모델(340), 기판 모델(350)을 포함한다. 또한, 상태 피드백을 하는 제1 피드백부(360) 및 제2 피드백부(370), 미분기(380)를 포함한다. 게다가 가산점(summing point)을 구성하는 다수의 연산부(SP315, SP325, SP335, SP345, SP355)를 포함한다.The model control system 300 includes a model position controller 310, a model speed controller 320, a model torque command low pass filter 330, a moving part model 340 and a substrate model 350. Further, it includes a first feedback unit 360 and a second feedback unit 370, and a differentiator 380 for performing state feedback. And further includes a plurality of operation units (SP315, SP325, SP335, SP345, SP355) constituting a summing point.

피드백 제어계(400)는 모터(120), 센서(120S), 테이블(140), 센서(140S), 위치 제어기(410), 타이밍 조정부(415), 비례 제어기(422), 적분 제어기(424), 토크 지령 로우패스필터(430), 토크 지령 노치필터(445), 토크 제어기(455), 미분기(480)를 포함한다. 비례 제어기(422), 적분 제어기(424)는 속도 제어기(420)를 구성한다. 또, 가산점을 구성하는 다수의 연산부(SP415, SP425, SP435, SP445)를 포함한다.The feedback control system 400 includes a motor 120, a sensor 120S, a table 140, a sensor 140S, a position controller 410, a timing adjuster 415, a proportional controller 422, an integral controller 424, A torque command low pass filter 430, a torque command notch filter 445, a torque controller 455, and a differentiator 480. The proportional controller 422 and the integral controller 424 constitute a speed controller 420. It also includes a plurality of operation units (SP415, SP425, SP435, SP445) constituting the addition point.

［모델 제어계의 각 부의 동작］[Operation of each part of the model control system]

모델 위치 제어기(310)는 위치 제어기(410)를 모델화한 것으로 모델 속도 지령을 출력한다. 모델 위치 제어기(310)의 이득은 위치 제어기(410)와 동일하다. 모델 속도 제어기(320)는 속도 제어기(420)를 모델화한 것으로 모델 토크 지령을 출력한다. 모델 속도 제어기(320)의 이득은 속도 제어기(420)와 동일하다. 모델 제어계에서는 간섭을 고려하지 않기 때문에, 모델 위치 제어기(310)와 모델 속도 제어기(320)는 비례 제어기로 구성한다.The model position controller 310 is a model of the position controller 410 and outputs a model speed command. The gain of the model position controller 310 is the same as that of the position controller 410. The model speed controller 320 is a model of the speed controller 420 and outputs a model torque command. The gain of the model speed controller 320 is the same as that of the speed controller 420. Since the model control system does not consider the interference, the model position controller 310 and the model speed controller 320 constitute a proportional controller.

모델 토크 지령 로우패스필터(330)는 토크 지령 로우패스필터(430)를 1차 로우패스필터로 모델화한 것으로 로우패스필터처리를 가한 모델 토크 지령을 출력한다. 모델 토크 지령 로우패스필터(330)의 필터의 값은 토크 지령 로우패스필터(430)와 동일하다.The model torque command low-pass filter 330 is a model in which the torque command low-pass filter 430 is modeled by a first-order low-pass filter, and outputs a model torque command subjected to low-pass filter processing. The value of the filter of the model torque command low-pass filter 330 is the same as that of the torque command low-pass filter 430.

가동부 모델(340)은 모터(120)를 포함한 가동부(180)의 움직임을 모델화한 것으로 모델 가동부 위치를 출력한다. 모델 가동부 위치는 테이블(140)의 위치이다. 모터(120)와 테이블(140)의 사이에는 볼나사(130)가 존재하지만 가동부 모델(340)에서는 이들의 강성은 매우 높은 것으로 간주하고 있다. 기판 모델(350)은 기판(110)의 움직임을 모델화한 것으로 모델 기판 위치를 출력한다. 모델 기판 위치는 진동하는 기판(110)의 위치이다. 모델 가동부 위치와 모델 기판 위치를 가산하여 구하는 모델 위치는 테이블(140)과 기판(110)의 상대 위치이다. 가동부 모델(340)과 기판 모델(350)의 파라미터는 실제 기계의 가동부(180)와 기판(110)의 파라미터와 동일하다.The movable part model 340 is a model of the movement of the movable part 180 including the motor 120 and outputs the position of the movable part of the model. The model moving part position is the position of the table 140. Although the ball screw 130 exists between the motor 120 and the table 140, the rigidity of the movable part model 340 is considered to be very high. The substrate model 350 is a model of the movement of the substrate 110 and outputs the position of the model substrate. The model substrate position is the position of the oscillating substrate 110. The model position obtained by adding the model moving part position and the model substrate position is a relative position between the table 140 and the substrate 110. [ The parameters of the moving part model 340 and the substrate model 350 are the same as the parameters of the moving part 180 and the substrate 110 of the actual machine.

제1 피드백부(360)는 모델 기판 위치, 모델 기판 속도, 모델 기판 가속도를 포함한 제1의 피드백을 출력한다. 제2 피드백부(370)는 로우패스필터 처리를 한 후의 모델 토크 지령에 이득을 걸어 제2의 피드백을 출력한다. 제1의 피드백과 제2의 피드백을 가산하여 상태 피드백량이 얻어진다. 미분기(380)는 주 피드백량인 모델 위치를 미분하여 속도 지령을 출력한다.The first feedback unit 360 outputs the first feedback including the model substrate position, the model substrate speed, and the model substrate acceleration. The second feedback unit 370 gains the model torque command after the low pass filter processing and outputs the second feedback. The state feedback amount is obtained by adding the first feedback and the second feedback. The differentiator 380 differentiates the model position which is the main feedback amount and outputs a speed command.

연산부들(SP315, SP325, SP335, SP345, SP355)은 각각의 가산점에 합류하는 지령을 가산 또는 감산한다. 게다가 상태 피드백량의 이득은 실제 기계의 가동부(180)와 기판(110)의 파라미터에 근거해 설정한다. 모델 제어계(300)의 위치 이득과 속도 이득의 파라미터는 위치 이득과 속도 이득의 사이에 일정한 관계를 유지하고 있다면, 피드백 제어계(400)의 값보다 약간 크게 설정될 수 있다.The operation units SP315, SP325, SP335, SP345, and SP355 add or subtract a command that joins each additive point. In addition, the gain of the state feedback amount is set based on parameters of the movable part 180 of the actual machine and the substrate 110. [ The parameter of the position gain and the velocity gain of the model control system 300 may be set to be slightly larger than the value of the feedback control system 400 if a constant relationship is maintained between the position gain and the speed gain.

이와 같이, 모델 제어계(300)에서는, 모델 토크 지령 로우패스필터(330)가 출력하는 모델 토크 지령, 기판 모델(350)이 출력하는 모델 기판 위치, 모델 기판 속도, 모델 기판 가속도를 상태 피드백량으로서 상태 피드백한다. 상태 피드백하는 것으로 기판(110)의 진동을 억제하면서, 테이블을 고속으로 위치결정 한다.In this manner, the model control system 300 sets the model torque command output from the model torque command low-pass filter 330, the model substrate position output from the substrate model 350, the model substrate speed, and the model substrate acceleration as the state feedback amount State feedback. The table is positioned at a high speed while suppressing the vibration of the substrate 110 by performing the state feedback.

［피드백 제어계의 각 부의 동작］[Operation of each section of the feedback control system]

센서(140S)는 테이블(140)의 위치를 검출한다. 모터(120)는 도 1에 도시된 테이블(140)을 구동한다. 센서(120S)는 모터(120)의 회전 위치를 검출한다.The sensor 140S detects the position of the table 140. [ The motor 120 drives the table 140 shown in FIG. The sensor 120S detects the rotational position of the motor 120. [

위치 제어기(410)는 모델 제어계(300)로부터 출력되는 모델 위치와 센서(140S)에서 검출한 테이블(140)의 위치와의 차분을 입력으로 하여 속도 지령을 출력한다.The position controller 410 receives the difference between the model position output from the model control system 300 and the position of the table 140 detected by the sensor 140S, and outputs a speed command.

타이밍 조정부(415)는 스위치(426)를 온(on), 오프(off) 시키는 타이밍을 조정하며, 모터(120)가 정지하는 타이밍에 적분 제어기(424)를 비례 제어기(422)에 접속한다. 타이밍 조정부(415)에 의한 적분 제어기(424)의 삽입 및 제외의 변환 타이밍은 센서(140S)에서 검출되는 테이블(140)의 위치 등의 위치 편차에 근거하여 미세조정한다. 변환의 타이밍은 테이블(140)의 위치결정이 약간의 오버 슈트를 허용하며, 게다가 고속으로 위치결정이 가능하며, 진동이 신속하게 수렴하는 타이밍이다. 이 타이밍은 시행착오를 반복하여 최적인 타이밍으로 설정한다.The timing adjustment unit 415 adjusts the timing of turning on and off the switch 426 and connects the integral controller 424 to the proportional controller 422 at a timing when the motor 120 stops. The timing of the insertion and removal of the integral controller 424 by the timing adjustment unit 415 is finely adjusted based on the positional deviation such as the position of the table 140 detected by the sensor 140S. The timing of the conversion is such that the positioning of the table 140 allows a slight overshoot and is also capable of positioning at high speed, and the vibration quickly converges. This timing is set to the optimum timing by repeating trial and error.

비례 제어기(422)는 속도 지령에 일정한 이득을 걸어 토크 지령을 출력한다. 적분 제어기(424)는 적분한 속도 지령을 출력한다. 속도 제어기(420)는 모터(120)가 회전하고 있을 때는 비례 제어기(422)에 의해서만 토크 지령을 출력하며(비례 제어), 모터(120)가 정지하면 적분 제어기(424)와 비례 제어기(422)에 의해 생성되는 토크 지령을 출력한다(비례 적분 제어). 속도 제어기(420)의 이득은 고주파 공진을 일으키지 않는 범위에서 가능한 큰 값으로 설정한다.The proportional controller 422 applies a constant gain to the speed command to output a torque command. The integral controller 424 outputs the integrated speed command. The speed controller 420 outputs the torque command only by the proportional controller 422 when the motor 120 is rotating and outputs the torque command to the proportional controller 422 when the motor 120 stops. (Proportional integral control). The gain of the speed controller 420 is set to a value as large as possible within a range not causing high frequency resonance.

토크 지령 로우패스필터(430)는 센서들(110S, 120S)이 검출한 위치에 포함되는 양자화 리플(센서(120S, 140S)에 인코더를 이용하면 발생한다)이나 고주파수 성분을 없앤다. 토크 지령 로우패스필터(430)는 가능한 높은 주파수의 노이즈를 없앨 수 있도록 필터를 설정한다. 토크 지령 노치필터(445)는 볼나사(130) 등의 공진 주파수 성분을 제외한 토크 지령을 출력하고 볼나사(130) 등의 공진을 억제한다. 토크 지령 노치필터(445)는 볼나사(130) 등의 공진 주파수로 필터를 설계한다. 토크 제어기(455)는 토크 지령 로우패스필터(430), 토크 지령 노치필터(445)에 의해 노이즈가 제외된 토크 지령에 근거해 모터(120)의 토크를 제어한다. 게다가 토크 지령 로우패스필터(430)와 토크 지령 노치필터(445)의 순서는 도 2와는 다르게, 토크 지령 노치필터(445), 토크 지령 로우패스필터(430)의 순서로 될 수 있다.The torque command low-pass filter 430 removes high-frequency components from the quantization ripple (generated when the encoder is used for the sensors 120S and 140S) included in the position detected by the sensors 110S and 120S. The torque command low-pass filter 430 sets the filter so as to eliminate the noise of the highest frequency. The torque command notch filter 445 outputs a torque command excluding a resonance frequency component such as the ball screw 130 and suppresses resonance of the ball screw 130 and the like. The torque command notch filter 445 designs the filter with a resonance frequency such as a ball screw 130 or the like. The torque controller 455 controls the torque of the motor 120 based on the torque command excluding the noise by the torque command low-pass filter 430 and the torque command notch filter 445. In addition, the order of the torque command low-pass filter 430 and the torque command notch filter 445 may be in the order of the torque command notch filter 445 and the torque command low-pass filter 430, unlike FIG.

미분기(480)는 센서(120)에 의해 검출된 모터(120)의 회전 위치를 미분하여 속도를 출력한다. 연산부들(SP415, SP425, SP435, SP445)은 각각의 가산점에 합류하는 지령을 가산 또는 감산한다.The differentiator 480 differentiates the rotational position of the motor 120 detected by the sensor 120 and outputs the speed. The arithmetic units SP415, SP425, SP435, and SP445 add or subtract a command that joins each additive point.

게다가 피드백 제어계(400)의 위치 루프 이득은 약간의 오버 슛을 허용하여 고속이어도 진동하지 않도록 위치 이득은 속도 이득의 1/3으로 설정된다.In addition, the position loop gain of the feedback control system 400 allows slight overshoot, so that the position gain is set to 1/3 of the speed gain so as not to vibrate even at high speed.

(모터 제어장치의 제어계의 동작)(Operation of the control system of the motor control device)

본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 제어장치의 제어계는 상기와 같이 구성된다. 다음으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 제어장치의 제어계의 전체의 동작을 도 1에 도시된 생산 기계(100)를 예로 들어 설명을 한다.The control system of the motor control apparatus according to an embodiment of the present invention is configured as described above. Next, the overall operation of the control system of the motor control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described by taking the production machine 100 shown in FIG. 1 as an example.

모델 제어계(300)의 연산부(SP315)는 위치 지령과 생산 기계(100)의 모델 위치(테이블(140)의 위치)와의 위치 편차를 연산한다. 모델 위치 제어기(310)는 그 위치 편차를 K_P 배하여 모델 속도 지령을 출력한다. 연산부(SP325)는 모델 속도 지령과 미분기(380)가 모델 위치를 미분하여 연산한 속도와의 속도 편차를 연산한다. 모델 속도 제어부(320)는 그 속도 편차를 K_VP 배하여 모델 토크 지령을 출력한다. 연산부(SP335)는 모델 토크 지령과 상태 피드백량을 감산한다.The operation unit SP315 of the model control system 300 calculates the position deviation between the position command and the model position of the production machine 100 (position of the table 140). The model position controller 310 multiplies the position deviation by K _P and outputs a model speed command. The computing unit SP325 computes the speed deviation between the model speed command and the speed that the differentiator 380 computes by differentiating the model position. The model speed control unit 320 multiplies the speed deviation by K _VP and outputs a model torque command. The operation unit SP335 subtracts the model torque command and the state feedback amount.

연산부(SP335)가 입력하는 상태 피드백은 다음과 같이 하여 연산 된다. 제1피드백부(360)는 기판 모델(350)이 출력하는 모델 기판 위치에 K_PB＋K_VBS＋K_ABS²를 곱한 결과를 제1의 피드백으로서 출력한다. 제2 피드백부(370)는 모델 토크 지령 로우패스필터(330)가 출력하는 로우패스필터처리 후의 모델 토크 지령을 K_LP 배하여 제2의 피드백으로서 출력한다. 연산부(SP355)는 제1의 피드백과 제2의 피드백을 가산한다. 연산부(SP355)가 가산한 상태 피드백량이 상태 피드백이 된다.The state feedback input by the operation unit SP335 is calculated as follows. The first feedback unit 360 outputs the result of multiplying the model substrate position output by the substrate model 350 by K _PB + K _VB S + K _AB S ² as a first feedback. The second feedback unit 370 outputs the model torque command after the low-pass filter processing output from the model torque command low-pass filter 330 to K _LP And outputs it as a second feedback. The operation unit SP355 adds the first feedback and the second feedback. The state feedback amount added by the operation unit SP355 becomes state feedback.

연산부(SP335)가 출력하는 토크 편차는 모델 토크 지령 로우패스필터(330)에 의해 고주파 성분의 노이즈가 제거되어 모델 토크 지령이 된다. 가동부 모델(340)은 로우패스필터처리를 한 후의 모델 토크 지령으로부터 테이블(140)의 위치를 나타내는 모델 가동부 위치를 출력한다. 동시에, 기판 모델(350)은 로우패스필터처리를 한 후의 모델 토크 지령으로부터 기판(110)의 위치를 나타내는 모델 기판 위치를 출력한다. 연산부(SP345)는 모델 가동부 위치와 모델 기판 위치를 가산하여 모델 위치를 출력한다.The torque deviation output from the operation unit SP335 is a model torque command by which the noise of the high frequency component is removed by the model torque command low-pass filter 330. [ The moving part model 340 outputs the position of the model moving part indicating the position of the table 140 from the model torque command after the low pass filter processing. At the same time, the substrate model 350 outputs the model substrate position indicating the position of the substrate 110 from the model torque command after the low-pass filter processing. The operation unit SP345 adds the model movable part position and the model substrate position to output the model position.

한편, 피드백 제어계(400)의 연산부(SP415)는 모델 제어계(300)로 얻어진 모델 위치와 센서(110S)로 검출되는 기판(110)의 현재의 위치와의 위치 편차를 연산한다. 위치 제어기(410)는 그 위치 편차로부터 속도 지령을 출력한다. 연산부(SP425)는 모델 제어계(300)의 미분기(380)가 모델 위치를 미분하여 연산한 속도 지령과 위치 제어기(410)가 출력한 속도 지령과 미분기(480)가 센서(120)에 의해 검출된 모터(120)의 회전 위치를 미분하여 연산한 속도를 가감하여, 이러한 속도 편차를 연산한다. 속도 제어기(420)는 속도 편차로부터 토크 지령을 출력한다.The operation unit SP415 of the feedback control system 400 calculates the positional deviation between the model position obtained by the model control system 300 and the current position of the substrate 110 detected by the sensor 110S. The position controller 410 outputs a speed command from the positional deviation. The operation unit SP425 is provided with a speed command which is calculated by differentiating the model position by the differentiator 380 of the model control system 300 and a speed command output by the position controller 410 and the differentiator 480 are detected by the sensor 120 The speed at which the rotational position of the motor 120 is differentiated is added or subtracted, and the speed deviation is calculated. The speed controller 420 outputs a torque command from the speed deviation.

속도 제어기(420)에서는 모터(120)가 회전하고 있을 때에는 타이밍 조정부(415)에 의해 스위치(426)가 오프 된다. 이 때문에, 연산부(435)는 모터(120)가 회전하고 있을 때에는 위치 제어기(410)가 출력한 속도 지령을 그대로 비례 제어기(422)에게 준다. 비례 제어기(422)는 속도 지령에 근거해 토크 지령을 출력한다. 한편, 모터(120)가 정지했을 때에는 타이밍 제어부(415)에 의해 설정한 타이밍에서 스위치(426)가 온 된다. 이 때문에, 연산부(435)는 위치 제어기(410)가 출력한 속도 지령과 적분 제어기(424)가 적분 연산한 속도 지령을 가산한다. 비례 제어기(422)는 가산된 속도 지령에 근거해 토크 지령을 출력한다.In the speed controller 420, the switch 426 is turned off by the timing adjusting unit 415 when the motor 120 is rotating. Therefore, when the motor 120 is rotating, the operation unit 435 gives the speed command output from the position controller 410 to the proportional controller 422 as it is. The proportional controller 422 outputs a torque command based on the speed command. On the other hand, when the motor 120 is stopped, the switch 426 is turned on at the timing set by the timing control unit 415. [ Therefore, the operation unit 435 adds the speed command output from the position controller 410 and the speed command integrated by the integral controller 424. The proportional controller 422 outputs a torque command based on the added speed command.

연산부(SP445)는 모델 제어계(300)의 연산부(SP335)가 출력하는 토크 지령과 비례 제어기(422)가 출력하는 토크 지령을 가산한다. 가산된 토크 지령은 토크 지령 로우패스필터(430)에서 양자화 리플이나 고주파수성분이 제거되며, 또한 토크 지령 노치필터(445)에서 공진 주파수 성분이 제거된다. 토크 제어기(455)는 노이즈가 제거된 토크 지령에 근거해 모터(120)의 토크를 제어한다.The operation unit SP445 adds the torque command output from the operation unit SP335 of the model control system 300 and the torque command output from the proportional controller 422. [ The torque command low-pass filter 430 removes the quantization ripple and high-frequency components from the torque command, and the resonance frequency component is removed from the torque command notch filter 445. The torque controller 455 controls the torque of the motor 120 based on the noise-canceled torque command.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 모터 제어장치의 제어계의 동작은 이상과 같다. 본 발명의 일 실시 형태에서는 고속으로 테이블(140)의 위치결정을 실현하기 위해서 제어 파라미터로서 독자적인 값을 채용하고 있다. 본 발명의 일 실시 형태에 따른 모델 제어계(300)의 상태 방정식은 아래와 같다.The operation of the control system of the motor control apparatus according to the embodiment of the present invention is as described above. In the embodiment of the present invention, a unique value is adopted as a control parameter in order to realize positioning of the table 140 at a high speed. The state equation of the model control system 300 according to an embodiment of the present invention is as follows.

[수학식 4]&Quot; (4) "

[수학식 5]&Quot; (5) "

[수학식 6]&Quot; (6) "

상기의 상태 방정식의 특성 방정식이 5중근을 가지도록 각 파라미터를 설정한다. 본 발명의 일 실시 형태에서는 위치 제어계 및 속도 제어계에 약간의 오버 슛을 시키고, 테이블(140)의 위치결정을 고속화하기 위해서, KV=3J₂·K_P로 하고, J₂·K_P의 계수로서 3을 이용한다. K_V=3J₂·K_P 로 하면,The respective parameters are set so that the characteristic equation of the above state equation has five midpoints. In an embodiment of the present invention, KV = 3J ₂ K _P is set to a small overshoot in the position control system and the speed control system to speed up the positioning of the table 140, and as a coefficient of J ₂ · K _P 3. K _V = 3J ₂ · K _P In this case,

[수학식 7]&Quot; (7) "

가 된다. .

이상의 각 수치를 모델 제어계(300)를 구성하는 각 요소에 제어 파라미터로서 설정한다. 이러한 제어 파라미터의 설정에 의해 테이블(140)의 위치결정에 약간의 오버 슛을 허용하면서도, 오버 슛에 의한 진동이 생기지 않고 고속의 위치결정이 가능하다. 게다가 테이블(140)과 볼나사(130)와의 사이에 마찰이 있어도 테이블(140)의 위치결정을 정밀하고 확실히 실현할 수 있다.Each of the above values is set as a control parameter for each element constituting the model control system 300. By setting such control parameters, it is possible to perform high-speed positioning without causing vibration due to overshoot, while allowing a slight overshoot in positioning of the table 140. [ In addition, even when there is friction between the table 140 and the ball screw 130, positioning of the table 140 can be precisely and reliably realized.

상태방정식에 있어서, K_V=3J₂·K_P로 하고, J₂·K_P의 계수로서 3을 이용하는 이유는 아래와 같다.In the state equation, K _V = 3J ₂ .K _P , and 3 is used as the coefficient of J ₂ .K _P. The reason is as follows.

일반적으로 생산 기계의 제어에서는 제어 대상의 위치결정을 오버 슛시키지 않고 신속하게 실시하게 하는 것이 일반적이다. 따라서, 종래의 생산 기계의 제어에서는 위치결정의 정정(整定) 시간을 단축하는 것이 매우 곤란하다.Generally, in the control of a production machine, it is general that positioning of the control object is performed quickly without overshooting. Therefore, it is very difficult to shorten the positioning time of positioning in the control of the conventional production machine.

그러나 최근에는, 새로운 생산 효율의 향상이 강하게 요구되고 있다. 특히, 프린트 기판 드릴에서는 구멍 내기 가공 시간을 한층 더 단축하기 위해서 위치결정의 제어의 오버 슛을 허용시켜서까지도 위치결정의 정정(整定) 시간을 단축하고자 한다. However, in recent years, there is a strong demand for improvement in new production efficiency. Particularly, in the printed board drill, in order to further shorten the drilling processing time, it is desired to shorten the time for correcting the positioning even when the overshoot of the control of positioning is allowed.

종래의 생산 기계의 제어에서는 오버 슛시키는 것은 전제로 하고 있지 않기 때문에, 모델 제어계의 상태방정식에 있어서, K_V=4J₂·K_P로 하며, J₂·K_P의 계수로서 4를 이용한다. 본 발명의 일 실시 형태와 같이 상태방정식에서, K_V=3J₂·K_P로 해, J₂·K_P의 계수로서 4 이외의 계수를 이용하는 것은 없다.Since the control of a conventional production machine is not in the premise to overshoot, in the state equations of the model control system, 4J = K _V ₂ · K and a _P, utilizes 4 as a function of J ₂ · K _P. In the state equation as in the embodiment of the present invention, K _V = 3 J ₂ K _P , and coefficients other than 4 are not used as coefficients of J ₂ K _P.

본 발명의 일 실시 형태에서는 오버 슛시키는 것이 전제가 되고 있으므로, J₂·K_P의 계수로서 4가 아니고 3을 이용한다. 게다가 본 실시 형태에서는 J₂·K_P의 계수로서 3을 이용했지만, 허용할 수 있는 오버 슛 량에 응하여 4보다 작은 계수를 이용해도 좋다. 예를 들면, 2.5 ~ 3.5의 사이에 적절한 값을 이용할 수 있다. 작은 값의 계수로 설정하면 오버 슛 량이 증가하고 큰 값의 계수로 설정하면 오버 슛 량이 줄어든다.In the embodiment of the present invention, since overshoot is a prerequisite, 3 is used instead of 4 as a coefficient of J ₂ .K _P. Further, in the present embodiment, 3 is used as a coefficient of J ₂ .K _P , but a coefficient smaller than 4 may be used in response to an allowable overshoot amount. For example, an appropriate value between 2.5 and 3.5 can be used. Setting a small value of the coefficient increases the overshoot amount, and setting the value of the large value reduces the overshoot amount.

또, 본 발명의 일 실시 형태에서는, 오버 슛을 신속히 수렴시키고 마찰의 영향을 없애기 위해, 도 2에 나타낸 것처럼 속도 제어기(420)의 구성에 집중하고 있다. In the embodiment of the present invention, the focus is on the configuration of the speed controller 420 as shown in Fig. 2 in order to quickly converge the overshoot and to eliminate the influence of the friction.

속도 제어기(420)는 비례 적분 제어기로 구성되어 있지만, 적분 제어기(424)는 모터(120)의 동작에 맞추어 삽입 또는 제외할 수 있도록 하고 있다. 적분 제어기(424)를 모터(120)의 동작에 맞추어 삽입 또는 제외하는 것은 다음과 같은 이유 때문이다.Although the speed controller 420 is configured as a proportional integral controller, the integral controller 424 can be inserted or excluded according to the operation of the motor 120. [ The reason why the integral controller 424 is inserted or excluded according to the operation of the motor 120 is as follows.

생산 기계의 제어 대상을 구동할 경우에는 반드시 마찰이 생긴다. 이 때문에, 종래의 피드백계의 속도 제어기는 비례 적분 제어기를 이용하고 있다. 그런데 피드백계의 속도 제어기를 비례 적분 제어기로 구성하면 속도 적분기에 모터(120)의 회전중에 마찰을 보상한 약간의 값이 남아 위치결정의 정정(整定) 시간이 연장된다. 또, 피드백계의 속도 제어기를 비례 적분 제어기로 구성하면, 오버 슛을 허용했을 경우에는 속도 적분기에 의해 진동을 신속하게 수렴시킬 수 없다.When a control target of a production machine is driven, friction is always generated. For this reason, the speed controller of the conventional feedback system uses a proportional integral controller. However, if the speed controller of the feedback system is constituted by a proportional integral controller, a slight value compensating for the friction during the rotation of the motor 120 is maintained in the speed integrator, thereby extending the settling time of the positioning. In addition, if the speed controller of the feedback system is constituted by the proportional integral controller, the vibration can not be quickly converged by the speed integrator when the overshoot is allowed.

따라서, 모터(120)가 회전하고 있는 동안은 적분 제어기(424)를 제외하고 속도 제어기(420)를 비례 제어기로 한다. 이것에 의해, 모터(120)가 회전하고 있는 동안은 속도 지령에 포함되는 적분항의 값이 0이 되며, 오버 슛을 허용하는 것에 의한 영향을 받지 않게 된다. 또한, 모터(120)가 회전하고 있는 동안은 마찰 보상 분의 속도 지령이 적분항에 쌓이지 않게 되어 위치결정의 정정(整定) 시간이 연장되지 않는다.Therefore, while the motor 120 is rotating, except for the integral controller 424, the speed controller 420 is made to be a proportional controller. As a result, the value of the integral term included in the speed command becomes 0 while the motor 120 is rotating, and it is not affected by allowing the overshoot. In addition, while the motor 120 is rotating, the speed command of the friction compensation amount is not accumulated in the integral term, so that the positioning time of the positioning is not prolonged.

또, 종래의 생산 기계의 제어에서는 통상적으로 모터 인코더를 이용한 세미 클로우즈(semi-close) 시스템을 채용한다. 그러나 세미 클로우즈 시스템에서는 모터의 회전 위치를 제어하고 있으며, 본 발명의 일 실시 형태와 같이 테이블(140)의 위치와 모터(120)의 회전 위치로 제어하는 것이 아니기 때문에, 테이블(140)의 위치에는 볼나사(130) 등의 마찰에 기인하는 위치 오차가 생긴다. 이 때문에 세미 클로즈 시스템에서는 테이블(140)의 고정밀의 위치결정을 실현하기 어렵다. In the conventional control of a production machine, a semi-close system using a motor encoder is usually employed. However, since the semi-close system controls the rotation position of the motor and does not control the position of the table 140 and the rotation position of the motor 120 as in the embodiment of the present invention, A position error due to the friction of the ball screw 130 or the like is generated. Therefore, it is difficult to realize high-precision positioning of the table 140 in the semi-closed system.

따라서, 본 발명의 일 실시 형태에서는 모터(120)의 회전 위치와 테이블(140)의 위치를 피드백하는 풀 클로우즈(full-close) 시스템으로 하고 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the rotation position of the motor 120 and the position of the table 140 are fed back as a full-close system.

이상과 같이, 본 발명의 일 실시 형태와 관련되는 생산 기계의 제어장치는 모델 제어계(300)를 모델 기판의 위치, 속도, 가속도, 로우패스필터처리 후의 모델 토크 지령을 피드백하는 구성으로 한다. 또, 모델 위치 이득과 모델 속도 이득의 관계를 약간의 오버 슛을 허용 한 다음 고속이며 확실한 위치결정이 생기도록 설정한다. 그리고 현대 제어 이론을 적용해, 모델 제어계(300)의 특성 방정식의 근이 중근이 되도록 모델 제어계(300)를 구성하는 각 요소의 제어 파라미터를 설정한다. 피드백 제어계(400)를 진동이 없는 고속이며 확실한 위치결정 할 수 있는 모델 제어계(300)에 추종할 수 있도록 풀 클로우즈 피드백 제어계로 했다. 피드백 제어계(400)의 속도 제어기(420)는 비례 적분 제어기로 구성하며, 적분항이 모터(120)의 정지 시에만 유효하게 되도록 했다.As described above, the control apparatus of the production machine according to the embodiment of the present invention is configured so that the model control system 300 feeds back the model substrate position, velocity, acceleration, and model torque command after low pass filter processing. In addition, the relationship between the model position gain and the model speed gain is set so that a slight overshoot is allowed, and then a high-speed and reliable positioning is established. Then, the control parameter of each element constituting the model control system 300 is set so that the root of the characteristic equation of the model control system 300 becomes the midpoint by applying the modern control theory. The feedback control system 400 is made to be a full-closed feedback control system so as to be able to follow the model control system 300 capable of fast and reliable positioning without vibration. The speed controller 420 of the feedback control system 400 is constituted by a proportional integral controller so that the integral term is valid only when the motor 120 is stopped.

게다가 모델 위치 제어기(310) 및 모델 속도 제어기(320)에 각각 설정되는 이득은 위치 제어기(410) 및 속도 제어기(420)에 각각 설정되는 이득과 같아도 좋고, 위치 제어기(410) 및 속도 제어기(420)에 각각 설정되는 이득보다 약간 높아도 좋다.The gain set to the model position controller 310 and the model speed controller 320 may be equal to the gains respectively set to the position controller 410 and the speed controller 420 and the gain set by the position controller 410 and the speed controller 420 ), Respectively.

이상의 구성에 의해, 기판(110) 진동을 검출하는 센서를 마련하지 않고 테이블(140)을 진동시키는 일 없이 고속이며 고정밀도로 위치결정을 시킬 수 있다.With the above arrangement, positioning can be performed at high speed and high accuracy without vibrating the table 140 without providing a sensor for detecting the vibration of the substrate 110. [

100　생산 기계
110　기판
120　모터
120S　센서
130　볼나사
140　테이블
140S　센서
150A, 150B　레벨링 볼트
160　바닥
180　가동부
200　모터 제어장치의 제어계
300　모델 제어계
310　모델 위치 제어기
320　모델 속도 제어기
330　모델 토크 지령 로우패스필터
340　가동부 모델
350　기판 모델
360　제1 피드백부
370　제2 피드백부
380　미분기
SP315 ~ SP355　연산기
400　피드백 제어계
410　위치 제어기
420　속도 제어기
422　비례 제어기
424　적분 제어기
430　토크 지령 로우패스필터
445　토크 지령 노치필터
455　토크 제어기
SP415 ~ SP445　연산기100 production machines
110 substrate
120 Motor
120S sensor
130 Ball Screw
140 tables
140S sensor
150A, 150B Leveling Bolt
160 floor
180 moving part
200 Control system of motor control unit
300 Model Control System
310 Model Position Controller
320 Model Speed Controller
330 Model Torque Reference Low Pass Filter
340 moving part model
350 board model
360 first feedback section
370 second feedback section
380 differentiator
SP315 ~ SP355 Operator
400 feedback control system
410 position controller
420 speed controller
422 Proportional controller
424 integral controller
430 Torque command low-pass filter
445 Torque command notch filter
455 torque controller
SP415 ~ SP445 Operator

Claims

A model control system for modeling the motion of the production machine; And,
A motor control device including a feedback control system for actually controlling the motion of the production machine,
The feedback control system includes:
A position controller for calculating a speed command from a deviation between a model position of the controlled object of the production machine and a controlled object position output from the model control system;
A speed controller for outputting a torque command from a deviation of a speed command differentiated from a differential speed command, a speed command calculated by the position controller, and a position of a motor for driving the control target, the model position output from the model control system; And,
And a torque controller for controlling a torque of the motor by adding a model torque command for driving a controlled object of the production machine output from the model control system and a torque command output from the speed controller,
Wherein the speed controller includes an integral controller and a proportional controller, and outputs a torque command only with the proportional controller when the motor is moving the control object. When the motor is stopping the control object, the integral controller and the proportional controller The controller outputs a torque command,
The model control system includes:
A model position controller for modeling the position controller and outputting a model speed command; And
And a model speed controller for modeling the speed controller and outputting a model torque command,
Wherein the plurality of parameters included in the model control system are set such that when the characteristic equation of the state equation of the model control system has a midpoint and the position loop gain in the model control system is K _P and the velocity loop gain is K _V , the syutreul over and is in _{_{K V = 2.5 ~ 3.5J 2 ·}} K P to cause, J ₂ is a value calculated by the motor control apparatus of inertia.

The method according to claim 1,
Wherein the feedback control system further comprises a timing adjusting unit for controlling timing of connecting the integral controller provided in the speed controller to the proportional controller.

3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the feedback control system is a full-closed feedback system that feeds back the position of the controlled object to the position controller and feeds back the position of the non-divided motor to the speed controller.

3. The method according to claim 1 or 2,
Between the speed controller of the feedback control system and the torque controller
A torque command low-pass filter for eliminating quantization ripple and high-frequency components included in the torque command; And,
And a torque command notch filter for canceling the resonance frequency component of the production machine.

5. The method of claim 4,
The model control system includes:
A movable part model for modeling the movement of the movable part of the production machine and outputting the position of the movable part of the movable part;
A substrate model for modeling the movement of the substrate of the production machine and outputting the position of the model substrate of the substrate;
A model torque command low-pass filter for modeling the torque command low-pass filter and subjecting the model torque command to a low-pass filter processing and applying a filter processing model torque command to the movable part model and the substrate model;
A main feedback unit for feeding back the model position information obtained by adding the model movable part position and the model substrate position to the model position controller and the model speed controller respectively as a model position in a feedback system;
A first feedback unit outputting a first feedback including at least the model substrate position based on the model substrate position;
A second feedback unit for outputting a second feedback signal from the filter processing model torque command; And,
And an arithmetic section for obtaining the deviation between the first feedback, the second feedback and the model torque command, and outputting the deviation to the model torque command low-pass filter and the torque command low-pass filter as a model torque command,
A model position command to the feedback system is given to the position controller as the position command,
A model speed command to the feedback system created based on the model position command to the feedback system is added to the speed command input to the speed controller,
A second feedback gain that is set for the second feedback section K _LP and LA, when the inertia J, the _{_{K V = 2.5 ~ 3.5J 2 ·}} J 2 _P in K is _{J 2 = J (1 + K} LP ) Of the motor control device (1).

6. The method of claim 5,
Wherein the first feedback unit includes the model substrate velocity and the model substrate acceleration of the substrate in addition to the model substrate position in the first feedback.

6. The method of claim 5,
The gains set to the model position controller and the model speed controller are respectively equal to gains set to the position controller and the speed controller, respectively, and the first feedback gain set in the first feedback section and the second feedback gain set in the second feedback section And the second feedback gain to be set is set to suppress the vibration of the substrate.

6. The method of claim 5,
Wherein the gains set respectively in the model position controller and the model speed controller are slightly higher than gains set respectively in the position controller and the speed controller, and the first feedback gain set in the first feedback section and the second feedback gain set in the second feedback section And the second feedback gain to be set is set to suppress the vibration of the substrate.

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