KR102453684B1 - 모터 시스템 - Google Patents

모터 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102453684B1
KR102453684B1 KR1020170090126A KR20170090126A KR102453684B1 KR 102453684 B1 KR102453684 B1 KR 102453684B1 KR 1020170090126 A KR1020170090126 A KR 1020170090126A KR 20170090126 A KR20170090126 A KR 20170090126A KR 102453684 B1 KR102453684 B1 KR 102453684B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
gain
inertia
loop gain
speed
Prior art date
Application number
KR1020170090126A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180010145A (ko
Inventor
마사시 하나오카
Original Assignee
니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤 filed Critical 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
Publication of KR20180010145A publication Critical patent/KR20180010145A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102453684B1 publication Critical patent/KR102453684B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/18—Estimation of position or speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2205/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the control loops
    • H02P2205/07—Speed loop, i.e. comparison of the motor speed with a speed reference

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

본 발명의 과제는 CPU의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제할 수 있는 모터 시스템을 제공하는 것이다.
모터 시스템(1)에 있어서의 속도 루프 게인 m1은, 모터(3)에 동작 대상물(2)이 연결되어 있지 않을 때에 있어서의 게인 K0의, 모터(3)에 동작 대상물(2)이 연결되었을 때에 있어서의 게인 K에 대한 이너셔비 Gr(＝K0/K)을 제1 게인 변환 수단(15)에 의해 산출하고, 다시 이너셔비 Gr에 대한 임의의 파라미터 상수 Ri의 비(＝Ri/Gr)를 구함으로써, 간단하게 산출된다. 모터 제어 장치(4)에는 m1과 m0, q0, q1의 관계가, m1의 저하에 따라 m0, q0, q1도 저하되도록 대응된 제3 테이블이 기억되어 있다. 제2 게인 변환 수단(16)은, 제1 게인 변환 수단(15)이 산출한 속도 루프 게인 m1로부터 m0, q0, q1로의 변환을 제3 테이블을 참조하여 행한다.

Description

모터 시스템 {MOTOR SYSTEM}
본 발명은 동작 대상물을 동작시키는 모터와, 모터의 회전을 피드백 제어하는 모터 제어 장치를 구비하는 모터 시스템에 관한 것이다.
종래, 로봇 등을 동작시키는 모터의 제어 장치로서, P-PI 제어(비례ㆍ비례 적분 제어)로 모터를 제어하는 모터 제어 장치가 알려져 있다. P-PI 제어를 행하는 모터 제어 장치에서는 모터의 회전 위치와 회전 속도가 피드백됨과 함께, 회전 위치의 편차에 대하여 비례 제어(P제어)가 행해지고, 회전 속도의 편차에 대하여 비례 적분 제어(PI 제어)가 행해진다.
종래, 이러한 종류의 P-PI 제어를 행하는 모터 시스템으로서는, 예를 들어 특허문헌 1에 개시된 전동기 제어 장치를 사용한 것이 있다. 이 전동기 제어 장치는 기계 공진에 기인하는 진동 성분을 추출하고, 추출 진동 신호로서 출력하는 진동 추출 필터를 구비한다. 노치 제어부는 추출 진동 신호 및 제2 노치 필터 출력 신호에 기초하여, 제2 노치 필터 출력 신호의 진폭이 감소하도록, 제1 노치 필터 및 제2 노치 필터의 각 노치 중심 주파수를 변경한다. 또한, 노치 깊이 제어부는 추출 진동 신호에 기초하여 제1 노치 필터의 노치 깊이를 변경한다. 판단 제어부는 각 노치 필터의 파라미터를 오토 튜닝하여, 기계 진동을 억제한다. 즉, 제2 노치 필터 출력 신호의 진폭이 소정값보다 큰 경우, 노치 제어부를 동작시켜, 기계 공진의 발진에 의한 진동 성분이 감소하도록, 제1 노치 필터 및 제2 노치 필터의 각 노치 중심 주파수를 변경한다. 또한, 제2 노치 필터 출력 신호의 진폭이 소정값보다 작은 경우, 노치 깊이 제어부를 동작시켜, 기계 공진의 발진에 의한 진동 성분이 감소하도록, 제1 노치 필터의 노치 깊이를 변경한다.
또한, 종래, P-PI 제어를 행하는 모터 시스템으로서, 예를 들어 특허문헌 2에 개시된 모터 제어 장치를 사용한 것도 있다. 이 모터 제어 장치는 부하 이너셔값 JL과 목표 응답 주파수 ωf를 입력하면, 모터 이너셔값 JM의 비로부터 구한 이너셔값 보정 게인 JCOM＝((JL＋JM)/JM)0.5를 사용하여, 속도 루프 게인 kv, 속도 적분 시상수 ti, 위치 루프 게인 kp, 토크 필터 상수 tf, 전류 루프 게인 ki, 전류 적분 시상수 ta 및 필터 시상수 tv를 설정한다. 즉, 복수개 있는 이들 제어 파라미터는 하나의 파라미터인 목표 응답 주파수 ωf와, 이너셔값 보정 게인 JCOM으로부터, 오토 튜닝된다.
또한, 종래, 로버스트 극배치 제어를 행하는 모터 시스템으로서, 예를 들어 특허문헌 3에 개시된 것이 있다. 이 모터 시스템에 있어서의 모터 제어 장치는 모터의 회전 위치 명령을 입력으로 하고, 모터의 회전 위치를 출력으로 하는 폐루프계를 갖는다. 폐루프계는 전방향 경로에 있어서, 제1 가합점, 비례 게인 요소, 제2 가합점, 적분 필터 요소, 모터 게인 요소 및 모터 요소를 구비한다. 또한, 제1 가합점에는 제1 귀환 경로가 부귀환 접속되고, 제2 가합점에는 미분 필터 요소를 통해 제2 귀환 경로가 부귀환 접속된다. 이 모터 시스템에서는 동작 대상물이나 모터의 이너셔가 커졌을 때에 동작 대상물이나 모터에 진동이 발생해도, 이너셔 검출 수단에 의한 검출 결과에 기초하여, 외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터 q0 및 q1이 오토 튜닝된다. 이 조정에 의해, 동작 대상물이나 모터의 진동을 억제하면서, 폐루프계의 특성이 일정하게 유지된다.
일본 특허 제5873975호 공보 일본 특허 제3561911호 공보 일본 특허 공개 제2016-35676호 공보
그러나, 진동을 검출하여 제어 파라미터를 오토 튜닝하는 상기 종래의 특허문헌 1 및 특허문헌 3에 기재된 모터 시스템에서는 진동의 주파수 및 진동의 진폭을 해석하는 처리가 필요해진다. 그것을 위해서는, 진동의 주파수의 2배보다도 충분히 높은 주파수에서 모터로부터 속도 검출 신호를 샘플링하고, 해석하지 않으면, 진동 추출이 충분한 분해능이 얻어지지 않는다. 이로 인해, 상기 종래의 특허문헌 1 및 특허문헌 3에 기재된 모터 시스템에서는 모터 제어 장치에 사용되는 연산 장치에 빠른 연산 속도가 필요해져, 연산 부하가 커져 버린다.
또한, 상기 종래의 특허문헌 2에 기재된 모터 시스템에서는 제어 파라미터의 연산에 사용되는 이너셔값 보정 게인 JCOM의 계산에 평방근((JL＋JM)/JM)0 .5를 사용한다. 이로 인해, 상기 종래의 특허문헌 2에 기재된 모터 시스템에서는 그 평방근의 계산에 의해, 모터 제어 장치에 사용되는 연산 장치의 연산 부하가 커져 버린다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
동작 대상물을 동작시키는 모터와, 모터의 회전을 피드백 제어하는 모터 제어 장치를 구비하는 모터 시스템에 있어서,
모터의 회전 속도 명령을 입력함과 함께 모터의 회전 위치를 피드백 제어하여 회전 속도를 출력하는, 속도 루프 게인을 인자에 포함하는 전달 함수를 구성하는 폐루프계와,
동작 대상물 및 모터의 이너셔를 검출하는 이너셔 검출 수단과,
모터에 전력을 공급하는 증폭기의 고정 게인과 모터의 토크 상수를 포함하는 고정값을 동작 대상물 및 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인 K를 모터 위치 전달 요소로의 입력과 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여 동정(同定)하는 적응 동정 수단과,
모터에 전력을 공급하는 증폭기의 고정 게인과 모터의 토크 상수를 포함하는 고정값을 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인 K0의 게인 K에 대한 이너셔비 Gr을 산출하고, 산출한 이너셔비 Gr을 사용한, 이너셔비 Gr을 인자로 하는 소정의 함수값에 대한 임의의 파라미터 상수 Ri의 비로부터 속도 루프 게인을 산출하는 산출 수단을 구비하고, 산출 수단에서 산출된 속도 루프 게인에 의해 전달 함수를 보정하는 것을 특징으로 한다.
적응 동정 수단은 모터 위치 전달 요소로의 입력과 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여, 동작 대상물 및 모터의 이너셔를 동정함으로써, 이너셔 검출 수단을 구성할 수 있다.
본 구성에 의하면, 전달 함수의 인자인 속도 루프 게인은, 모터에 부하가 연결되어 있지 않을 때에 있어서의 게인 K0의, 모터에 부하가 연결되었을 때에 있어서의 게인 K에 대한 이너셔비 Gr(＝K0/K)을 산출 수단에 의해 산출하고, 산출한 이너셔비 Gr을 사용한, 이너셔비 Gr을 인자로 하는 소정의 함수값 f(Gr)에 대한 임의의 파라미터 상수 Ri의 비(＝Ri/f(Gr))를 구함으로써, 간단하게 산출된다. 속도 루프 게인은 일정한 비례 상수 Ri에서 함수값 f(Gr)에 반비례하고, 이너셔비 Gr이 커지면 작아지는 경향을 나타낸다. 이너셔비 Gr이 커지면, 제어 대상의 게인 주파수 특성의 기계 공진 주파수에 있어서의 게인 피크 및 기계 공진 주파수보다 높은 주파수에 있어서의 게인은 커지고, 발진하기 쉬워진다. 그러나, 본 구성에서는 이것을 상쇄하는 방향으로 속도 루프 게인이 내려가므로, 폐루프계의 안정도를 나타내는 게인 여유가 확보된다. 따라서, 산출 수단을 구성하는 연산 처리 장치(CPU)의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제할 수 있다. 이 결과, CPU의 연산 처리 부하가 적고, 처리 속도가 느린 CPU를 사용할 수도 있으므로, 모터 제어 장치의 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 2관성계 또는 다관성계의 구동계에 대하여, 1관성계의 구동계와 동일하도록 추정된 부하 이너셔에 의해 제어 게인을 갱신하면, 서보 발진한다. 그러나, 본 구성에 의하면, 2관성계 또는 다관성계의 구동계에 있어서의 공진에 대하여, 간단한 연산 처리로, 발진을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은,
폐루프계가, 속도 루프 게인 및 위치 루프 게인을 인자에 포함하는 전달 함수를 구성하고, 회전 속도 명령 대신에 모터의 회전 위치 명령을 입력함과 함께 모터의 회전 위치를 피드백 제어하여 회전 위치를 출력하고,
산출 수단이, 속도 루프 게인과 일정한 관계를 갖는 값을 위치 루프 게인의 값으로서 산출하고,
산출 수단에서 산출된 속도 루프 게인 및 위치 루프 게인에 의해 전달 함수를 보정하는
것을 특징으로 한다.
본 구성에 의하면, 위치 루프 게인의 값은 속도 루프 게인과 일정한 관계를 갖는 값으로서 산출 수단에 의해 간단하게 산출되고, 속도 루프 게인에 대하여 제어계의 밸런스가 좋은 값으로 오토 튜닝된다. 이로 인해, 제어가 불안정해지는 경우가 없는, 모터의 회전 속도와 모터의 회전 위치를 고려한 안정된 피드백 제어를, 간단한 연산 처리로, CPU에 부하를 가하지 않고 행할 수 있다.
또한, 본 발명은,
폐루프계가, 제1 비례 게인 전달 요소, 모터의 회전 속도 명령이 입력되는 제1 가합점, 적분 필터 전달 요소, 모터 게인 전달 요소 및 모터 위치 전달 요소를 갖는 전방향 경로, 그리고 모터의 회전 위치를 미분 필터 전달 요소를 통해 제1 가합점으로 부귀환하는 제1 귀환 경로를 갖고,
동작 대상물 및 모터의 속도를 제어하는 희망 특성을 갖는 폐루프계의 희망 전달 함수가, 속도 루프 게인을 m1, 라플라스 연산자를 s라 하면, 연산식 m1/(s＋m1)로 규정되고,
적응 동정 수단에 의해 모터 위치 전달 요소로의 입력과 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여 동정되는, 동작 대상물 및 모터의 점성에 관계되는 항을 동작 대상물 및 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인을 p, 외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터를 q0 및 q1, 폐루프계의 특성을 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터를 a1＝q1＋m1－p, b1＝q0ㆍm1, b2＝(q1－p)ㆍ(m1－p)＋q0으로 했을 때에,
제1 비례 게인 전달 요소는 m1,
적분 필터 전달 요소는 (s2＋q1ㆍs＋q0)/(s2＋a1ㆍs),
모터 게인 전달 요소는 1/K,
모터 위치 전달 요소는 K/(s2＋pㆍs),
미분 필터 전달 요소는 (b2ㆍs2＋b1ㆍs)/(s2＋q1ㆍs＋q0)
으로 나타내고,
모터 제어 장치에는 m1과 q0, q1의 관계를 대응시킨 테이블이 기억되고,
산출 수단은, 산출한 속도 루프 게인 m1로부터 q0, q1로의 변환을 테이블을 참조하여 행하는
것을 특징으로 한다.
본 구성에 의하면, m1과 q0, q1의 관계를 대응시킨 테이블이 모터 제어 장치에 기억되어 있기 때문에, m1로부터 q0, q1로 변환하는 연산 처리는 테이블을 간단히 검색함으로써 행할 수 있다. 이로 인해, 연산 처리 시간이 단축됨과 함께, CPU의 연산 처리 부하가 한층 저감된다.
또한, 본 발명은,
폐루프계가, 제1 비례 게인 전달 요소, 모터의 회전 속도 명령이 입력되는 제1 가합점, 적분 필터 전달 요소, 모터 게인 전달 요소 및 모터 위치 전달 요소를 갖는 전방향 경로, 그리고 모터의 회전 위치를 미분 필터 전달 요소를 통해 제1 가합점으로 부귀환하는 제1 귀환 경로를 갖고,
동작 대상물 및 모터의 속도를 제어하는 희망 전달 함수가, 속도 루프 게인을 m1, 라플라스 연산자를 s라 하면, 연산식 m1/(s＋m1)로 규정되고,
적응 동정 수단에 의해 모터 위치 전달 요소로의 입력과 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여 동정되는, 동작 대상물 및 모터의 점성에 관계되는 항을 동작 대상물 및 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인을 p, 외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터를 ωq, 폐루프계의 특성을 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터를 b1＝ωqㆍm1, b2＝m1－p＋ωq로 했을 때에,
제1 비례 게인 전달 요소는 m1,
적분 필터 전달 요소는 (s＋ωq)/s,
모터 게인 전달 요소는 1/K,
모터 위치 전달 요소는 K/(s2＋pㆍs),
미분 필터 전달 요소는 (b2ㆍs2＋b1ㆍs)/(s＋ωq)
로 나타내고,
모터 제어 장치에는 m1과 ωq의 관계를 대응시킨 테이블이 기억되고,
산출 수단은 산출한 속도 루프 게인 m1로부터 ωq로의 변환을 테이블을 참조하여 행하는 것을 특징으로 한다.
본 구성에 의하면, m1과 ωq의 관계를 대응시킨 테이블이 모터 제어 장치에 기억되어 있기 때문에, m1로부터 ωq로 변환하는 연산 처리는 테이블을 간단히 검색함으로써 행할 수 있다. 이로 인해, 연산 처리 시간이 단축됨과 함께, CPU의 연산 처리 부하가 한층 저감된다.
또한, 본 발명은,
폐루프계가, 회전 속도 명령 대신에 모터의 회전 위치 명령이 입력되는 제2 가합점, 제2 비례 게인 전달 요소, 제1 가합점, 적분 필터 전달 요소, 모터 게인 전달 요소 및 모터 위치 전달 요소를 갖는 전방향 경로, 모터의 회전 위치를 미분 필터 전달 요소를 통해 제1 가합점으로 부귀환하는 제1 귀환 경로, 그리고 모터의 회전 위치를 제2 가합점으로 직접 부귀환하는 제2 귀환 경로를 갖고,
동작 대상물 및 모터의 위치를 제어하는 희망 전달 함수가, 속도 루프 게인을 m1, 위치 루프 게인을 m0/m1, 라플라스 연산자를 s라 하면, 연산식 m0/(s2＋m1ㆍs＋m0)으로 규정되고,
적응 동정 수단에 의해 모터 위치 전달 요소로의 입력과 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여 동정되는, 동작 대상물 및 모터의 점성에 관계되는 항을 동작 대상물 및 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인을 p, 외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터를 q0 및 q1, 폐루프계의 특성을 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터를 a1＝q1＋m1－p, b1＝q0ㆍm1, b2＝(q1－p)ㆍ(m1－p)＋q0으로 했을 때에,
제2 비례 게인 전달 요소는 m0,
적분 필터 전달 요소는 (s2＋q1ㆍs＋q0)/(s2＋a1ㆍs),
모터 게인 전달 요소는 1/K,
모터 위치 전달 요소는 K/(s2＋pㆍs),
미분 필터 전달 요소는 (b2ㆍs2＋b1ㆍs)/(s2＋q1ㆍs＋q0)
으로 나타내고,
모터 제어 장치에는 m1과 m0, q0, q1의 관계를 대응시킨 테이블이 기억되고,
산출 수단은 ,산출한 속도 루프 게인 m1로부터 m0, q0, q1로의 변환을 테이블을 참조하여 행하는
것을 특징으로 한다.
본 구성에 의하면, m1과 m0, q0, q1의 관계를 대응시킨 테이블이 모터 제어 장치에 기억되어 있기 때문에, m1로부터 m0, q0, q1로 변환하는 연산 처리는 테이블을 간단히 검색함으로써 행할 수 있다. 이로 인해, 연산 처리 시간이 단축됨과 함께, CPU의 연산 처리 부하가 한층 저감된다.
또한, 본 발명은 이너셔비 Gr을 인자로 하는 상기 소정의, 속도 루프 게인을 산출하는 함수가, 이너셔비 Gr만을 인자로 하는 1차 함수인 것을 특징으로 한다.
본 구성에 의하면, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값은 이너셔비 Gr의 증가에 대하여 단순한 반비례의 관계로 감소한다. 이로 인해, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값을 산출하는 CPU의 연산 처리는 간단해져, CPU의 연산 처리 부하를 더욱 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 이너셔비 Gr을 인자로 하는 상기 소정의, 속도 루프 게인을 산출하는 함수가, 이너셔비 Gr과 상수를 인자로 하는 1차 함수인 것을 특징으로 한다.
본 구성에 의하면, 속도 루프 게인 m1, Kvp와 이너셔비 Gr의 반비례 관계를 상수의 값만큼 조정할 수 있다. 이로 인해, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 설정 범위를 확장하면서, CPU의 연산 처리 부하를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 이너셔비 Gr을 인자로 하는 상기 소정의, 속도 루프 게인을 산출하는 함수가, 이너셔비 Gr과 상수를 인자로 하는 2차 함수인 것을 특징으로 한다.
본 구성에 의하면, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값은 단순한 반비례 관계와 다른, 이너셔비 Gr의 증가에 대하여 단조롭게 감소하는 원하는 관계로 설정할 수 있다. 이로 인해, 폐루프계의 명령 응답 특성과 진동 억제 특성의 양립을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은 파라미터 상수 Ri가, 모터와 동작 대상물 사이에 있어서의 동력 전달 기구의 종류에 따른 복수의 값으로서 모터 제어 장치에 기억되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 구성에 의하면, 유저는 모터 제어 장치에 미리 기억된 복수의 파라미터 상수 Ri 중에서 동력 전달 기구의 종류에 따른 파라미터 상수 Ri의 값을 간단히 선택함으로써, 파라미터 설정을 할 수 있다. 이로 인해, 유저의 편리성을 높인 모터 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 이너셔비 Gr의 상한값에 제한이 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
이너셔비 Gr의 증가에 따라 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값이 지나치게 작아지고, 이너셔비 Gr의 값에 대응한 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값을 설정할 수 없는 경우, 예를 들어, 이너셔비 Gr의 값에 대응한 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값이, 테이블에 설정된 최소 레벨의 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값보다 작은 경우, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값을 낮출 수 없다. 이와 같은 경우, 설정 가능한 속도 루프 게인 m1, Kvp의 최솟값 m1min, Kvpmin으로부터 관계식(m1＝Ri/f(Gr), Kvp＝Ri/f(Gr))에 기초하여 구해지는 이너셔비 Gr(＝Ri/m1min, ＝Ri/Kvpmin)을 이너셔비 Gr의 상한값으로서 설정하고, 본 구성과 같이 이너셔비 Gr의 상한값에 제한을 가해 둠으로써, 이너셔비 Gr의 값에 대응한 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값의 하한에 제한이 가해진다. 이로 인해, 관계식 (m1＝Ri/f(Gr), Kvp＝Ri/f(Gr))이 항상 성립되고, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값을 설정할 수 없게 되는 일은 없어진다.
본 발명의 모터 시스템에 의하면, 상기와 같이 CPU의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 각 실시 형태에 관한 모터 시스템의 개략 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 모터 시스템에 있어서의 폐루프계를 나타내는 블록선도.
도 3의 (a)는 제1 실시 형태에 관한 모터 시스템에 있어서의 속도 루프 게인 m1과 이너셔비 Gr의 관계를 단순한 반비례 관계로 나타낸 그래프, (b)는 제3 실시 형태의 변형예에 관한 모터 시스템에 있어서의, 이너셔비 Gr에 상한값 grcamax가 설정되었을 때에 있어서의 이너셔비 Gr의 시간 변화를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 모터 시스템에 있어서의 폐루프계를 나타내는 블록선도.
도 5는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 모터 시스템에 있어서의 폐루프계를 나타내는 블록선도.
도 6은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 모터 시스템에 있어서의 폐루프계를 나타내는 블록선도.
도 7은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 모터 시스템에 있어서의 폐루프계를 나타내는 블록선도.
도 8은 본 발명의 제3 실시 형태 변형예에 관한 모터 시스템에 있어서의 폐루프계를 나타내는 블록선도.
이어서, 본 발명에 의한 모터 시스템을 실시하기 위한 형태에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 각 실시 형태에 관한 모터 시스템(1)의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
모터 시스템(1)은 동작 대상물(2)을 동작시키는 모터(3)와, 모터(3)를 제어하는 모터 제어 장치(4)를 구비하고 있다. 모터(3)는 AC 서보 모터 또는 DC 서보 모터이고, 예를 들어 동작 대상물(2)인 산업용 로봇의 아암 등을 동작시킨다. 동작 대상물(2)은 벨트 등의 동력 전달 기구(6)를 통해 모터(3)에 접속된다. 모터(3)는 모터(3)의 회전 위치를 검출하기 위한 검출 기구(인코더)(5)를 구비하고 있다. 검출 기구(5)의 출력 신호는 모터(3)의 회전을 피드백 제어하는 모터 제어 장치(4)에 입력되어 있다. 모터 제어 장치(4)의 모터 제어 회로는 아날로그 회로(연속 시간계의 회로)에 의해 구성되어 있지만, 디지털 회로(이산 시간계의 회로)로 구성되어도 되고, 소프트웨어에 의해 구성되어도 된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 모터 시스템(1)에 있어서의 폐루프계(8A)를 나타내는 블록선도이다.
폐루프계(8A)는 제1 비례 게인 전달 요소(9), 모터(3)의 회전 속도 명령이 입력되는 제1 가합점(10), 적분 필터 전달 요소(11), 모터 게인 전달 요소(12) 및 모터 위치 전달 요소(13)를 갖는 전방향 경로, 그리고 모터(3)의 회전 위치를 모터 위치 전달 요소(13)로부터 미분 필터 전달 요소(14)를 통해 제1 가합점(10)으로 부귀환하는 제1 귀환 경로(제1 피드백 경로)를 갖고, 모터(3)의 회전 속도 명령을 입력함과 함께, 모터(3)의 회전 위치를 피드백 제어하여 회전 속도를 출력한다. 이 폐루프계(8A)는 속도 루프 게인 m1을 인자에 포함하는 전달 함수를 구성하고, 라플라스 연산자를 s라 하면, 속도의 희망 전달 함수는 연산식 m1/(s＋m1)로 규정된다. 희망 전달 함수는 동작 대상물(2)에 따라 모터(3)를 적절하게 제어하는 희망 특성을 갖는다. 동작 대상물(2)은 폐루프계(8A)에 의해 회전 제어되는 모터(3)에 의해 동작 대상 속도가 설정된다.
적응 동정 수단(21)은 모터(3)에 전력을 공급하는 증폭기의 고정 게인과 모터(3)의 토크 상수를 포함하는 고정값을 동작 대상물(2) 및 모터(3)의 이너셔로 나눈 값인 게인 K(＝(증폭기의 고정 게인)ㆍ(모터(3)의 고정값)/(동작 대상물(2) 및 모터(3)의 이너셔))를, 모터 위치 전달 요소(13)로의 입력과 모터 위치 전달 요소(13)로부터의 출력에 기초하여 동정한다. 이 동정은 최소 제곱법 등의 동정법에 의해 소정 시간 간격으로 순차 행해진다. 또한, 여기서 말하는 증폭기란, 폐루프계(8A)에 있어서의 모터 위치 전달 요소(13)를 제외한 구성 부분이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 적응 동정 수단(21)은 이너셔 검출 수단을 구성하고, 모터 위치 전달 요소(13)로의 입력과 모터 위치 전달 요소(13)로부터의 출력에 기초하여, 동작 대상물(2) 및 모터(3)의 이너셔를 최소 제곱법 등의 동정법에 의해 동정하고, 소정 시간 간격으로 순서대로 검출한다. 또한, 적응 동정 수단(21)은 모터 위치 전달 요소(13)로의 입력과 모터 위치 전달 요소(13)로부터의 출력에 기초하여, 동작 대상물(2) 및 모터(3)의 점성에 관계되는 항을 동작 대상물(2) 및 모터(3)의 이너셔로 나눈 값인 게인 p를 동정한다. 이 동정도, 최소 제곱법 등의 동정법에 의해 소정 시간 간격으로 순차 행해진다.
외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터를 q0 및 q1로 하고, 폐루프계(8A)의 특성을 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터인 a1, b1 및 b2를 각각 다음의 식 (1), (2), (3)으로 나타냈을 때에,
Figure 112017067918171-pat00001
제1 비례 게인 전달 요소(9)는 m1, 적분 필터 전달 요소(11)는 (s2＋q1ㆍs＋q0)/(s2＋a1ㆍs), 모터 게인 전달 요소(12)는 1/K, 모터 위치 전달 요소(13)는 K/(s2＋pㆍs), 미분 필터 전달 요소(14)는 (b2ㆍs2＋b1ㆍs)/(s2＋q1ㆍs＋q0)으로 표현된다.
제1 게인 변환 수단(15)에는 유저에 의해 설정되는 임의의 파라미터 상수 Ri가 입력된다. 제1 게인 변환 수단(15)은 적응 동정 수단(21)으로 동정된 게인 K와 입력된 파라미터 상수 Ri에 기초하여, 게인 K0의 게인 K에 대한 이너셔비 Gr(＝K0/K)을 산출한다. 여기서 게인 K0은 모터(3)에 전력을 공급하는 증폭기의 고정 게인과 모터(3)의 토크 상수를 포함하는 고정값을 모터(3)의 이너셔로 나눈 값(＝(증폭기의 고정 게인)×(모터(3)의 고정값)/(모터(3)의 이너셔))이다.
그리고, 제1 게인 변환 수단(15)은 산출한 이너셔비 Gr을 사용한, 이너셔비 Gr을 인자로 하는 소정의 함수값 (f(Gr))에 대한 파라미터 상수 Ri의 비(＝Ri/f(Gr))로부터, 속도 루프 게인 m1을 산출한다. 본 실시 형태에서는, 소정의 함수 f(Gr)가 Gr로 설정되어 있고(f(Gr)＝Gr), 속도 루프 게인 m1은 다음의 식 (4)로 표현된다.
Figure 112017067918171-pat00002
모터 제어 장치(4)에는 m1과 q0, q1의 관계가, m1의 저하에 따라 q0, q1도 저하되도록 대응된 제1 테이블이 기억되어 있다. 제2 게인 변환 수단(16)은 제1 게인 변환 수단(15)이 산출한 속도 루프 게인 m1로부터 q0, q1로의 변환을 제1 테이블을 참조하여 행한다. 이때, 제1 게인 변환 수단(15)이 산출한 속도 루프 게인 m1의 값에 가장 가까운 테이블값의 m1로부터, q0, q1로의 변환을 행한다. 제3 게인 변환 수단(17)은 제1 게인 변환 수단(15)에서 산출된 m1과, 적응 동정 수단(21)으로 동정된 게인 p로부터, 식 (1), (2), (3)에 기초하여, a1, b1 및 b2를 각각 산출한다.
제1 게인 변환 수단(15) 및 제2 게인 변환 수단(16)은 이너셔비 Gr을 산출하고, 산출한 이너셔비 Gr을 사용하여 식 (4)에 의해 속도 루프 게인 m1을 산출하는 산출 수단을 구성한다. 제1 게인 변환 수단(15), 제2 게인 변환 수단(16) 및 제3 게인 변환 수단(17)은, 본 실시 형태에서는 모터 제어 장치(4)에 구비된 마이크로컴퓨터의 CPU에 의해 구성된다. 모터 제어 장치(4)는, 제1 게인 변환 수단(15)에서 산출된 속도 루프 게인 m1을 제1 비례 게인 전달 요소(9)에 부여하고, 제1 비례 게인 전달 요소(9)를 소정 시간 간격으로 순차 갱신한다. 또한, 제2 게인 변환 수단(16)에서 구해진 q0, q1 및 제3 게인 변환 수단(17)에서 산출된 a1, b1, b2를 적분 필터 전달 요소(11) 및 미분 필터 전달 요소(14)에 부여하고, 적분 필터 전달 요소(11) 및 미분 필터 전달 요소(14)를 각각 소정 시간 간격으로 순차 갱신한다. 또한, 적응 동정 수단(21)은 동정한 게인 K를 모터 게인 전달 요소(12)에 부여하고, 모터 게인 전달 요소(12)를 소정 시간 간격으로 순차 갱신한다.
이들 갱신에 의해, 폐루프계(8A)의 전달 함수가 소정 시간 간격으로 순차 보정되고, 동작 대상물(2)이나 모터(3)의 이너셔가 커져 진동이 강해지는 경향이 되어도, 폐루프계(8A)의 전달 함수를 희망 전달 함수에 자동으로 일치시킬 수 있다. 이로 인해, 동작 대상물(2)이나 모터(3)의 이너셔가 커져도, 폐루프계(8A)의 특성을 안정되도록 변화시켜 진동을 억제하는 것이 가능해진다.
이와 같은 제1 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의하면, 속도 루프 게인 m1은 모터(3)에 동작 대상물(2)이 연결되어 있지 않을 때에 있어서의 게인 K0의, 모터(3)에 동작 대상물(2)이 연결되었을 때에 있어서의 게인 K에 대한 이너셔비 Gr(＝K0/K)을 제1 게인 변환 수단(15)에 의해 산출하고, 산출한 이너셔비 Gr에 대한 임의의 파라미터 상수 Ri의 비(＝Ri/Gr)를 구함으로써, 간단하게 산출된다.
도 3의 (a)의 그래프는 속도 루프 게인 m1과 이너셔비 Gr의 관계를 식 (4)로 표현되는 단순한 반비례 관계로 나타낸 그래프이다. 이 그래프의 횡축은 이너셔비 Gr, 종축은 속도 루프 게인 m1이다. 각 특성선 a, b, c는 각각 비례 상수 Ri의 값이 Ri1, Ri2, Ri3(Ri1 <Ri2 <Ri3)일 때의 특성을 나타내고 있다. 이 그래프에 나타낸 바와 같이, 속도 루프 게인 m1은 일정한 비례 상수 Ri에서 이너셔비 Gr에 반비례하고, 이너셔비 Gr이 커지면 작아지는 경향을 나타낸다. 또한, 비례 상수 Ri의 값이 작을수록, 이너셔비 Gr의 증가에 대하여 속도 루프 게인 m1의 값을 낮추는 작용이 강해진다.
비례 상수 Ri는 유저에 의해 설정되는 제어 파라미터이고, 동력 전달 기구(6)의 강성에 따라 설정된다. 예를 들어, 동력 전달 기구(6)가 벨트 구동과 같은 강성이 작은 기구인 경우에는, 강성이 작을수록, 비례 상수 Ri는 작은 값으로 설정한다. 또한, 동작 대상물(2)의 점성 저항이 작을수록, 비례 상수 Ri는 작은 값으로 설정한다. 비례 상수 Ri가 작은 경우, 이너셔비 Gr의 증가에 따른 속도 루프 게인 m1의 값의 저감율이 커지고, 명령 응답성이 안정되게 되지만, 진동 억제 성능이 향상된다. m1의 값의 저하에 따라 q0, q1의 값도 저하되도록 테이블값을 설정해 두면, 진동 억제 효과가 더욱 강해진다.
또한, 동력 전달 기구(6)가 볼 나사 구동과 같은 강성이 큰 기구인 경우에는 강성이 클수록, 비례 상수 Ri는 큰 값으로 설정하고, 속도 루프 게인 m1이 지나치게 낮아지지 않도록 한다. 비례 상수 Ri가 큰 경우, 이너셔비 Gr의 증가에 따른 속도 루프 게인 m1의 값의 저감율이 작아져, 명령 응답성이 향상되지만, 진동 억제 성능은 저하된다.
이너셔비 Gr이 커지면, 제어 대상의 게인 주파수 특성의 기계 공진 주파수에 있어서의 게인 피크 및 기계 공진 주파수보다 높은 주파수에 있어서의 게인은 커지고, 발진하기 쉬워진다. 그러나, 본 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에서는 이너셔비 Gr이 커지면, 상기와 같이 이것을 상쇄하는 방향으로 속도 루프 게인 m1이 내려가므로, 폐루프계의 안정도를 나타내는 게인 여유가 확보된다. 또한, 속도 루프 게인 m1은 상기와 같이 간단하게 산출된다. 따라서, CPU의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제할 수 있다. 이 결과, CPU의 연산 처리 부하가 적고, 처리 속도가 느린 CPU를 사용할 수도 있으므로, 모터 제어 장치(4)를 구성하는 마이크로컴퓨터의 비용을 삭감할 수 있다. 유저는 이 오토 튜닝에 의해, 모터 시스템의 사용 개시 시에 무조정으로 발진시키지 않고, 모터(3)를 동작시킬 수 있다.
또한, 2관성계 또는 다관성계의 구동계에 대하여, 1관성계의 구동계와 동일하도록 추정된 부하 이너셔에 의해 제어 게인을 갱신하면, 서보 발진한다. 그러나, 본 실시 형태에 따르면, 2관성계 또는 다관성계의 구동계에 있어서의 공진에 대하여, 간단한 연산 처리로 발진을 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의하면, m1과 q0, q1의 관계를 대응시킨 제1 테이블이 모터 제어 장치(4)에 기억되어 있다. 이로 인해, m1로부터 q0, q1로 변환하는 연산 처리는 제2 게인 변환 수단(16)에 의해 제1 테이블을 간단히 검색함으로써 행할 수 있다. 이 결과, 연산 처리 시간이 단축됨과 함께, CPU의 연산 처리 부하가 한층 저감된다.
또한, 제1 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에서는 이너셔비 Gr을 인자로 하는 소정의 함수가, 식 (4)의 분모에 나타낸 바와 같이, 이너셔비 Gr만을 인자로 하는 1차 함수로서 규정된다. 따라서, 속도 루프 게인 m1의 값은 이너셔비 Gr의 증가에 대하여 단순한 반비례의 관계로 감소한다. 이로 인해, 속도 루프 게인 m1의 값을 산출하는 CPU의 연산 처리는 간단해져, CPU의 연산 처리 부하를 더욱 억제할 수 있다.
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 모터 시스템(1)에 있어서의 폐루프계(8B)에 대하여 설명한다. 도 4는 이 폐루프계(8B)를 나타내는 블록선도이다. 또한, 도 4에 있어서 도 2와 동일하거나 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 부여하여 그 설명은 생략한다.
폐루프계(8B)의 속도의 희망 전달 함수도, 제1 실시 형태와 동일한 연산식 m1/(s＋m1)로 규정된다. 그러나, 외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터를 ωq로 하고, 폐루프계(8B)의 특성을 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터인 b1 및 b2를 각각 다음의 식 (5), (6)으로 나타냈을 때에,
Figure 112017067918171-pat00003
적분 필터 전달 요소(11)는 (s＋ωq)/s, 미분 필터 전달 요소(14)는 (b2ㆍs2＋b1ㆍs)/(s＋ωq)로 표현된다.
또한, 모터 제어 장치(4)에는 m1과 ωq의 관계가, m1의 저하에 따라 ωq도 저하되도록 대응된 제2 테이블이 기억되어 있다. 제2 게인 변환 수단(16)은 제1 게인 변환 수단(15)이 전술한 바와 같이 산출한 속도 루프 게인 m1로부터 ωq로의 변환을, 제2 테이블을 참조하여 행한다. 제3 게인 변환 수단(17)은 제1 게인 변환 수단(15)에서 산출된 m1과, 적응 동정 수단(21)으로 동정된 게인 p로부터, 식 (5), (6)에 기초하여, b1 및 b2를 각각 산출한다.
모터 제어 장치(4)는 제2 게인 변환 수단(16)에서 구해진 ωq 및 제3 게인 변환 수단(17)에서 산출된 b1, b2를 적분 필터 전달 요소(11) 및 미분 필터 전달 요소(14)에 부여하고, 적분 필터 전달 요소(11) 및 미분 필터 전달 요소(14)를 각각 소정 시간 간격으로 순차 갱신한다. 이들 갱신에 의해, 폐루프계(8B)의 전달 함수가 소정 시간 간격으로 순차 보정되고, 동작 대상물(2)이나 모터(3)의 이너셔가 커져 진동이 강해지는 경향이 되어도, 폐루프계(8B)의 전달 함수를 희망 전달 함수에 자동으로 일치시킬 수 있다. 이로 인해, 동작 대상물(2)이나 모터(3)의 이너셔가 커져도, 폐루프계(8B)의 특성을 안정되도록 변화시켜 진동을 억제하는 것이 가능해진다.
이와 같은 제2 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의해서도, 속도 루프 게인 m1은 이너셔비 Gr(＝K0/K)을 제1 게인 변환 수단(15)에 의해 산출하고, 산출한 이너셔비 Gr에 대한 임의의 파라미터 상수 Ri의 비(＝Ri/Gr)를 구함으로써, 간단하게 산출된다. 이로 인해, 제2 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의해서도, CPU의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제할 수 있고, 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과가 발휘된다.
또한, 제2 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 있어서는, m1과 ωq의 관계를 대응시킨 제2 테이블이 모터 제어 장치(4)에 기억되어 있다. 이로 인해, m1로부터 ωq로 변환하는 연산 처리는 제2 게인 변환 수단(16)에 의해 제2 테이블을 단순히 검색함으로써 행할 수 있다. 이로 인해, 연산 처리 시간이 단축됨과 함께, CPU의 연산 처리 부하가 한층 저감된다.
이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 모터 시스템(1)에 있어서의 폐루프계(8C)에 대하여 설명한다. 도 5는 이 폐루프계(8C)를 나타내는 블록선도이다. 또한, 도 5에 있어서 도 2와 동일하거나 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 부여하여 그 설명은 생략한다.
폐루프계(8C)는 속도 루프 게인 m1 및 위치 루프 게인 m0/m1을 인자에 포함하는 전달 함수를 구성하고, 회전 속도 명령 대신에 모터(3)의 회전 위치 명령을 입력함과 함께, 모터(3)의 회전 위치를 피드백 제어하여 회전 위치를 출력한다. 폐루프계(8C)의 위치의 희망 전달 함수는 연산식 m0/(s2＋m1ㆍs＋m0)으로 규정된다. 또한, 폐루프계(8C)는 도 2에 나타내는 폐루프계(8A)에 비해, 제1 비례 게인 전달 요소(9) 대신에, 제2 가합점(18)과 제2 비례 게인 전달 요소(19)를, 전방향 경로에 있어서의 제1 가합점(10)의 전단에 갖는다. 제2 가합점(18)에는 회전 속도 명령 대신에 모터(3)의 회전 위치 명령이 입력됨과 함께, 모터(3)의 회전 위치가 모터 위치 전달 요소(13)로부터 제2 귀환 경로(제2 피드백 경로)를 통해 직접 부귀환된다. 제2 비례 게인 전달 요소(19)에는 제2 가합점(18)으로부터 출력되는, 회전 위치 명령과 회전 위치의 편차가 입력된다. 동작 대상물(2)은 폐루프계(8C)에 의해 회전 제어되는 모터(3)에 의해 동작 대상 위치가 설정된다.
이 폐루프계(8C)에서는 제2 비례 게인 전달 요소(19)는 m0으로 나타내고, 적분 필터 전달 요소(11), 모터 게인 전달 요소(12) 및 미분 필터 전달 요소(14)는 도 2에 나타내는 폐루프계(8A)와 마찬가지로 표현된다.
또한, 모터 제어 장치(4)에는 m1과 m0, q0, q1의 관계가, m1의 저하에 따라 m0, q0, q1도 저하되도록 대응된 제3 테이블이 기억되어 있다. 제2 게인 변환 수단(16)은 제1 게인 변환 수단(15)이 산출한 속도 루프 게인 m1로부터, m0, q0, q1로의 변환을 제3 테이블을 참조하여 행한다. 이때, 제3 테이블의 테이블값은 속도 루프 게인 m1과 일정한 관계를 갖는 값이 위치 루프 게인 m0/m1의 값으로서 산출되도록 설정되어 있다. 이것은 m1만 단독으로 값을 내리면, m0과의 밸런스가 나빠져, 제어가 불안정해지는 경우가 있기 때문이다. 그래서, m1의 값을 내리면 m0의 값을 내리고, m1의 값에 따라 m0의 값을 조정한다. m1의 값에 대하여 m0의 값을 얼마나 낮출지는, 1관성계에서 안정이 되는 m1과 m0의 비율이 되도록 결정한다.
또한, 이때, 제3 테이블의 테이블값은, 속도 루프 게인 m1과 일정한 관계를 갖는 값이 q0, q1의 값으로서 산출되도록 설정되어 있다. 이것도, m1만 단독으로 값을 내리면, 제어가 불안정해지는 경우가 있기 때문이다. 그래서, m1의 값을 내리면 q0, q1의 값을 내리고, m1의 값에 따라 q0, q1의 값을 조정한다.
제3 게인 변환 수단(17)은 제1 게인 변환 수단(15)으로 전술한 바와 같이 산출된 m1과, 적응 동정 수단(21)으로 동정된 게인 p로부터, 식 (1), (2), (3)에 기초하여, 폐루프계(8C)의 특성을 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터인 a1, b1 및 b2를 각각 산출한다. 모터 제어 장치(4)는 제2 게인 변환 수단(16)에서 구해진 m0, q0, q1 및 제3 게인 변환 수단(17)에서 산출된 a1, b1, b2를 적분 필터 전달 요소(11), 미분 필터 전달 요소(14) 및 제2 비례 게인 전달 요소(19)에 부여하고, 적분 필터 전달 요소(11), 미분 필터 전달 요소(14) 및 제2 비례 게인 전달 요소(19)를 각각 소정 시간 간격으로 순차 갱신한다. 이들 갱신에 의해, 폐루프계(8C)의 전달 함수가 소정 시간 간격으로 순차 보정되고, 동작 대상물(2)이나 모터(3)의 이너셔가 커져 진동이 강해지는 경향이 되어도, 폐루프계(8C)의 전달 함수를 희망 전달 함수에 자동으로 일치시킬 수 있다. 이로 인해, 동작 대상물(2)이나 모터(3)의 이너셔가 커져도, 폐루프계(8C)의 특성을 안정되도록 변화시켜 진동을 억제하는 것이 가능해진다.
이와 같은 제3 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의해서도, 속도 루프 게인 m1은 이너셔비 Gr(＝K0/K)을 제1 게인 변환 수단(15)에 의해 산출하고, 산출한 이너셔비 Gr에 대한 임의의 파라미터 상수 Ri의 비(＝Ri/Gr)를 구함으로써, 간단하게 산출된다. 이로 인해, 제3 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의해서도, CPU의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제할 수 있고, 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과가 발휘된다.
또한, 제3 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 있어서는, m1과 m0, q0, q1의 관계를 대응시킨 제3 테이블이 모터 제어 장치(4)에 기억되어 있기 때문에, m1로부터 m0, q0, q1로 변환하는 연산 처리는 제2 게인 변환 수단(16)에 의해 제3 테이블을 간단히 검색함으로써 행할 수 있다. 이로 인해, 연산 처리 시간이 단축됨과 함께, CPU의 연산 처리 부하가 한층 저감된다.
또한, 제3 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의하면, 위치 루프 게인 m0/m1의 값이, 속도 루프 게인 m1과 일정한 관계를 갖는 값으로서 제2 게인 변환 수단(16)에 의해 간단하게 산출되고, 속도 루프 게인 m1에 대하여 제어계의 밸런스가 좋은 값으로 오토 튜닝된다. 이로 인해, 제어가 불안정해지는 경우가 없는, 모터(3)의 회전 속도와 모터(3)의 회전 위치를 고려한 안정된 피드백 제어를, 간단한 연산 처리로, CPU에 부하를 가하지 않고 행할 수 있다.
또한, 상기 폐루프계(8C)에 있어서의, 연산식 m0/(s2＋m1ㆍs＋m0)으로 규정되는 희망 전달 함수는 이하와 같이 변형할 수 있다.
m0/(s2＋m1ㆍs＋m0)＝ω1ㆍω2/(s＋ω1)ㆍ(s＋ω2)
여기서, ω1, ω2는 희망 전달 함수의 차단 주파수이고, 이하의 관계가 성립된다.
m0＝ω1ㆍω2, m1＝ω1＋ω2
따라서, 제3 실시 형태에 있어서, m0, m1을 제어하는 대신에, ω1, ω2를 제어하도록 해도 된다.
또한, 적분 필터 전달 요소(11) 및 미분 필터 전달 요소(14)에 있어서의 특성 다항식 (s2＋q1ㆍs＋q0)은 이하와 같이 변형할 수 있다.
s2＋q1ㆍs＋q0＝(s＋ωq1)ㆍ(s＋ωq2)
여기서, ωq1, ωq2에 대하여, 이하의 관계가 성립된다.
q0＝ωq1ㆍωq2, q1＝ωq1＋ωq2
또한, 조정을 간단하게 하기 위해, 다음의 식과 같이 ωq1과 ωq2를 동등하게 해도 된다.
ωq＝ωq1＝ωq2
여기서, ωq에 대하여, 이하의 관계가 성립된다.
q0＝ωq2, q1＝2ㆍωq
따라서, 제1 실시 형태 및 제3 실시 형태에 있어서, q0, q1을 제어하는 대신에 ωq1, ωq2를 제어하도록 해도 된다.
또한, 상술한 제1, 제2 및 제3의 각 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)은 로버스트 극배치 제어를 행하는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, P-PI 제어를 행하는 모터 시스템에도 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다.
도 6은 PI 속도 제어를 행하는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 모터 시스템(1)에 있어서의 폐루프계(8D)를 나타내는 블록선도이다. 또한, 도 6에 있어서 도 2와 동일하거나 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 부여하여 그 설명은 생략한다.
폐루프계(8D)는 속도 루프 게인 Kvp를 인자에 포함하는 전달 함수를 구성하고, 모터(3)의 회전 속도 명령을 입력함과 함께, 모터(3)의 회전 위치를 피드백 제어하여 회전 속도를 출력한다. 폐루프계(8D)에 있어서의 제1 가합점(10)에는 모터(3)의 회전 속도 명령이 직접 입력되고, 적분 필터 전달 요소(11)에는 속도 루프 게인 Kvp가 비례 게인 전달 요소로서 포함되어 있다. 폐루프계(8D)에 있어서의 적분 필터 전달 요소(11)는 속도 적분 게인을 Kvi라 하면 Kvpㆍ(1＋Kvi/s), 미분 필터 전달 요소(14)는 차단 주파수를 ωc라 하면 ωcㆍs/(s＋ωc)로 표현된다. 동작 대상물(2)은 폐루프계(8D)에 의해 회전 제어되는 모터(3)에 의해 동작 대상 속도가 설정된다.
이 폐루프계(8D)에 있어서도, 적응 동정 수단(21)으로 동정된 게인 K와, 입력된 파라미터 상수 Ri에 기초하여, 게인 K0의 게인 K에 대한 이너셔비 Gr(＝K0/K)을 산출한다. 그리고, 산출한 이너셔비 Gr을 사용한, 이너셔비 Gr을 인자로 하는 소정의 함수값에 대한 파라미터 상수 Ri의 비로부터, 속도 루프 게인 Kvp를 산출한다. 본 실시 형태에서는 식 (4)에 상당하는 연산식(Kvp＝Ri/Gr)으로부터, 속도 루프 게인 Kvp를 산출한다. 또한, 산출한 속도 루프 게인 Kvp에 기초하여, 폐루프계(8D)에 있어서의 각 제어 파라미터를 테이블을 참조하여 순차 갱신한다. 이로 인해, 제4 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의해서도, 속도 루프 게인 Kvp가 간단하게 산출되고, CPU의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제할 수 있고, 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과가 발휘된다.
도 7은 PI 위치 제어를 행하는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 모터 시스템(1)에 있어서의 폐루프계(8E)를 나타내는 블록선도이다. 또한, 도 7에 있어서 도 6과 동일하거나 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 부여하여 그 설명은 생략한다.
폐루프계(8E)는 속도 루프 게인 Kvp 및 위치 루프 게인 Kpp를 인자에 포함하는 전달 함수를 구성하고, 회전 속도 명령 대신에 모터(3)의 회전 위치 명령을 입력함과 함께, 모터(3)의 회전 위치를 피드백 제어하여 회전 위치를 출력한다. 폐루프계(8E)는 도 6에 나타내는 폐루프계(8D)에 비해, 제2 가합점(18)과 제2 비례 게인 전달 요소(19)를, 전방향 경로에 있어서의 제1 가합점(10)의 전단에 갖는다. 제2 가합점(18)에는 회전 속도 명령 대신에 모터(3)의 회전 위치 명령이 입력됨과 함께, 모터(3)의 회전 위치가 모터 위치 전달 요소(13)로부터 제2 귀환 경로를 통해 직접 부귀환된다. 제2 비례 게인 전달 요소(19)에는 제2 가합점(18)으로부터 출력되는, 회전 위치 명령과 회전 위치의 편차가 입력된다. 동작 대상물(2)은 폐루프계(8E)에 의해 회전 제어되는 모터(3)에 의해 동작 대상 위치가 설정된다.
이 폐루프계(8E)에 있어서도, 적응 동정 수단(21)으로 동정된 게인 K와, 입력된 파라미터 상수 Ri에 기초하여, 게인 K0의 게인 K에 대한 이너셔비 Gr(＝K0/K)을 산출한다. 그리고, 산출한 이너셔비 Gr을 사용한, 이너셔비 Gr을 인자로 하는 소정의 함수값에 대한 파라미터 상수 Ri의 비로부터, 속도 루프 게인 Kvp를 산출한다. 본 실시예에서도 식 (4)에 상당하는 연산식(Kvp＝Ri/Gr)으로부터, 속도 루프 게인 Kvp를 산출한다. 또한, 산출한 속도 루프 게인 Kvp에 기초하여, 폐루프계(8E)에 있어서의 각 제어 파라미터를 테이블을 참조하여 순차 갱신한다.
이때, 위치 루프 게인 Kpp 및 속도 적분 게인 Kvi의 값은 속도 루프 게인 Kvp와 일정한 관계를 갖는 값이 산출된다. 이것은 Kvp만 단독으로 값을 내리면, Kpp 및 Kvi의 밸런스가 나빠져, 제어가 불안정해지는 경우가 있기 때문이다. 그래서, Kvp의 값을 내리면 Kpp 및 Kvi의 값을 내리고, Kvp의 값에 따라 Kpp 및 Kvi의 값을 조정한다. Kvp의 값에 대하여 Kpp 및 Kvi의 값을 얼마나 낮출지는, 1관성계에서 안정이 되는 Kvp와 Kpp 및 Kvi의 비율이 되도록 결정한다.
이와 같은 제5 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의해서도, 속도 루프 게인 Kvp 및 위치 루프 게인 Kpp가 간단하게 산출되고, CPU의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제할 수 있고, 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과가 발휘된다.
또한, 상술한 제1 내지 제5의 각 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 있어서는, 이너셔비 Gr을 인자로 하는 소정의 함수 f(Gr)가 이너셔비 Gr만을 인자로 하는 1차 함수(f(Gr)＝Gr)로 설정되고, 속도 루프 게인 m1, Kvp와 이너셔비 Gr이 식 (4)로 표현되는 단순한 반비례 관계에 있는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 이너셔비 Gr과 상수 Rid0을 인자로 하는 1차 함수(f(Gr)＝Gr＋Rid0)에 의해 소정의 함수 f(Gr)를 나타내고, 다음의 식 (7.1), (7.2)에 의해 속도 루프 게인 m1, Kvp를 규정해도 된다.
Figure 112017067918171-pat00004
식 (7.1), (7.2)에 의하면, 속도 루프 게인 m1, Kvp와 이너셔비 Gr의 반비례 관계를 상수의 값 Rid0만큼 조정할 수 있다. 이로 인해, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 설정 범위를 확장하면서, CPU의 연산 처리 부하를 억제할 수 있다.
또한, 이너셔비 Gr과 상수 Rid0을 인자로 하는 2차 함수(f(Gr)＝Gr2＋Rid1ㆍGr＋Rid0)에 의해 소정의 함수 f(Gr)를 나타내고, 다음의 식 (8.1), (8.2)에 의해 속도 루프 게인 m1, Kvp를 규정해도 된다.
Figure 112017067918171-pat00005
분모를 2차의 분수 함수로 하는 식 (8.1), (8.2)에 의하면, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값은 단순한 반비례 관계와 다른, 이너셔비 Gr의 증가에 대하여 단조롭게 감소하는 원하는 관계로 설정할 수 있다. 분모가 1차 함수의 반비례 관계보다도, 분모를 2차의 분수 함수로 하는 쪽이, 명령 응답 특성과 진동 억제 특성의 양립을 더 도모할 수 있다.
속도 루프 게인 m1, Kvp를 규정하는 각 식 (4), (7.1), (7.2), (8.1), (8.2)에 의해 표현되는 구체적인 특성은, 본 실시 형태에서는 속도 루프 게인 m1, Kvp와 이너셔비 Gr의 관계를 실험에 의해 측정한 점을 지나는 특성이 되도록 결정했다. 분모의 함수의 차수가 높을수록, 함수값을 측정점에 피팅시키는 정밀도를 높일 수 있지만, CPU의 연산 처리 부하는 커진다.
또한, 상술한 제1 내지 제5의 각 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 있어서는, 유저가 임의의 파라미터 상수 Ri를 모터 제어 장치(4)에 완전히 자유롭게 입력하는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 파라미터 상수 Ri를, 모터(3)와 동작 대상물(2) 사이의 동력 전달 기구(6)의 종류에 따른 복수의 값으로 하여, 모터 제어 장치(4)에 기억해 두는 구성으로 해도 된다. 이 구성에 의하면, 유저는 모터 제어 장치(4)에 미리 기억된 복수의 파라미터 상수 Ri 중에서 동력 전달 기구(6)의 종류에 따른 파라미터 상수 Ri의 값을 간단히 선택함으로써, 파라미터 설정을 할 수 있다. 이로 인해, 유저의 편리성을 높인 모터 시스템(1)을 제공할 수 있다.
또한, 상술한 제1 내지 제5의 각 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 있어서는, 속도 루프 게인 m1, Kvp로부터 각 제어 파라미터로의 변환을 테이블을 사용하여 행한 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 테이블을 사용하지 않고, 연산식을 사용한 연산에 의해, 속도 루프 게인 m1, Kvp로부터 각 제어 파라미터로의 변환을 행하도록 해도 된다.
또한, 상술한 제1 내지 제5의 각 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 있어서, 이너셔비 Gr의 상한값에 제한을 설정하도록 구성해도 된다.
이너셔비 Gr의 증가에 따라 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값이 지나치게 작아져, 이너셔비 Gr의 값에 대응한 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값을 설정할 수 없는 경우, 예를 들어 이너셔비 Gr의 값에 대응한 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값이, 테이블에 설정된 최소 레벨의 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값보다 작은 경우, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값을 낮출 수 없다.
이와 같은 경우, 테이블에서 설정 가능한 속도 루프 게인 m1의 최솟값 m1min, Kvp의 최솟값 Kvpmin으로부터 관계식(m1＝Ri/f(Gr), Kvp＝Ri/f(Gr))에 기초하여 구해지는 이너셔비 Gr을, 이너셔비 Gr의 상한값으로 하여, 모터 제어 장치(4)에 설정해 둔다. 이와 같이 이너셔비 Gr의 상한값에 제한을 걸어 둠으로써, 이너셔비 Gr의 값에 대응한 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값의 하한에 제한이 걸린다. 이로 인해, 관계식(m1＝Ri/f(Gr), Kvp＝Ri/f(Gr))이 항상 성립되고, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값을 설정할 수 없게 되는 일은 없어진다.
예를 들어, 속도 루프 게인 m1의 값이 식 (4)에 의해 산출되고, 도 3의 (a)의 그래프에 나타낸 바와 같이, 속도 루프 게인 m1과 이너셔비 Gr의 관계가 단순한 반비례 관계(m1＝Ri/Gr)로 표현되는 경우, 테이블에 있어서 설정 가능한 속도 루프 게인 m1의 최솟값을 m1min이라 하면, 이너셔비 Gr의 상한값 grcamax는 식 (4)에 기초하여, 다음의 식 (9)로 표현된다.
Figure 112017067918171-pat00006
도 3의 (b)는 이너셔비 Gr에 상한값 grcamax가 설정되었을 때에 있어서의 이너셔비 Gr의 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 이 그래프의 횡축은 시간, 종축은 이너셔비 Gr이다. 이 그래프에 나타낸 바와 같이, 시간 t에 있어서, 이너셔비 Gr에 상한값 grcamax가 설정되면, 시간 t 이후는, 쇄선으로 나타낸 바와 같이 점증하는 이너셔비 Gr의 추정값이 grcamax[％]로 제한된다. 따라서, 이너셔비 Gr의 설정을 식 (9)로 결정되는 상한값 grcamax로 제한해 둠으로써, 이너셔비 Gr의 값에 대응한 속도 루프 게인 m1의 값의 하한에 제한이 가해지고, 관계식(m1＝Ri/f(Gr))이 항상 성립되고, 속도 루프 게인 m1의 값을 설정할 수 없게 되는 일은 없어진다.
또한, 도 3의 (a)에 나타내는, 속도 루프 게인 m1과 이너셔비 Gr의 관계에 있어서, 이 그래프에 나타낸 바와 같이, 속도 루프 게인 m1의 값에 상한값 m1max를 설정하고, 속도 루프 게인 m1의 값을 유저가 희망하는 상한값 m1max로 포화시키도록 하면, 명령 응답성을 가능한 한 높게 할 수 있다. 이와 같은 모터 시스템(1)에 의하면, CPU의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제하여, 명령 응답성을 유저가 희망하는 특성에 가깝게 할 수 있다.
도 8은 제3 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 있어서, 이너셔비 Gr의 상한값에 제한을 설정하는 구성을 추가한 변형예에 의한 폐루프계(8C')의 블록선도이다. 또한, 도 8에 있어서 도 5와 동일하거나 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 부여하여 그 설명은 생략한다.
폐루프계(8C')는 CPU에 의해 구성되는 Gr 상한값 산출 수단(22) 및 리미터(23)를, 폐루프계(8C)에 추가하여 갖는다. 이 폐루프계(8C')에서는, 도 5에서 1/K(＝Gr/K0)로 표현되어 있던 모터 게인 전달 요소(12)가, 1/K0으로 표현되는 전달 요소(12a)와, Gr로 표현되는 전달 요소(12b)의 2개의 전달 요소로 분할되어 표현되어 있다. Gr 상한값 산출 수단(22)에는 제3 테이블에 있어서 설정 가능한 속도 루프 게인 m1의 최솟값 m1min 및 파라미터 상수 Ri가 부여되어 있다. Gr 상한값 산출 수단(22)은 최솟값 m1min 및 파라미터 상수 Ri로부터, 이너셔비 Gr의 상한값 grcamax를 식 (9)에 의해 산출하고, 기억한다. 식 (4)에 의해 산출되는 속도 루프 게인 m1의 값이 제3 테이블에 있어서 하한 포화되면, 리미터(23)는 전달 요소(12b)에 있어서의 Gr의 값을, Gr 상한값 산출 수단(22)에 의해 산출된 상한값 grcamax로 제한한다. 이에 의해, 1/K 설정값이 지나치게 높아지지 않도록, 바꾸어 말하면, K 설정값이 지나치게 낮아지지 않도록 제한된다. 따라서, 관계식(m1＝Ri/Gr)이 항상 성립되고, 속도 루프 게인 m1의 값을 설정할 수 없게 되는 일은 없어진다.
또한, 상술한 제1 내지 제5의 각 실시 형태 및 상기 변형예에 의한 모터 시스템(1)에 있어서는, 폐루프계(8A, 8B, 8C, 8C', 8D, 8E)의 전달 함수가 다관성계의 특성을 규정하는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 폐루프계의 전달 함수가 1관성계의 특성을 규정하는 경우에 있어서도, 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 폐루프계의 명령 응답 특성은 저하되지만, 유저가 제어 대상 장치의 강성이 높은 1관성계인지, 제어 강성이 낮은 다관성계인지를 의식하지 않고, 제어에 의한 발진을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 제1 내지 제5의 각 실시 형태 및 상기 변형예에 의한 모터 시스템(1)에 있어서는, 적응 동정 수단(21)이, 동작 대상물(2) 및 모터(3)의 이너셔를 검출하는 이너셔 검출 수단을 구성하고 있는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 모터 제어 장치(4)는 적응 동정 수단(21)에 더하여, 동작 대상물(2) 및 모터(3)의 이너셔를 검출하는 이너셔 검출 수단을 별도 구비하도록 구성해도 된다.
1 : 모터 시스템
2 : 동작 대상물
3 : 모터
4 : 모터 제어 장치
6 : 동력 전달 기구
8A, 8B, 8C, 8C', 8D, 8E : 폐루프계
9 : 제1 비례 게인 전달 요소
10 : 제1 가합점
11 : 적분 필터 전달 요소
12 : 모터 게인 전달 요소
13 : 모터 위치 전달 요소
14 : 미분 필터 전달 요소
15 : 제1 게인 변환 수단
16 : 제2 게인 변환 수단
17 : 제3 게인 변환 수단
18 : 제2 가합점
19 : 제2 비례 게인 전달 요소
21 : 적응 동정 수단

Claims (11)

  1. 동작 대상물을 동작시키는 모터와, 상기 모터의 회전을 피드백 제어하는 모터 제어 장치를 구비하는 모터 시스템에 있어서,
    상기 모터의 회전 속도 명령을 입력함과 함께 상기 모터의 회전 위치를 피드백 제어하여 회전 속도를 출력하는, 속도 루프 게인을 인자에 포함하는 전달 함수를 구성하는 폐루프계와,
    상기 동작 대상물 및 상기 모터의 이너셔를 검출하는 이너셔 검출 수단과,
    상기 모터에 전력을 공급하는 증폭기의 고정 게인과 상기 모터의 토크 상수를 포함하는 고정값을 상기 동작 대상물 및 상기 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인 K를 모터 위치 전달 요소로의 입력과 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여 동정(同定)하는 적응 동정 수단과,
    상기 모터에 전력을 공급하는 증폭기의 고정 게인과 상기 모터의 토크 상수를 포함하는 고정값을 상기 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인 K0의 상기 게인 K에 대한 이너셔비 Gr을 산출하고, 산출한 상기 이너셔비 Gr을 사용한, 상기 이너셔비 Gr을 인자로 하는 소정의 함수값에 대한 임의의 파라미터 상수 Ri의 비로부터 상기 속도 루프 게인을 산출하는 산출 수단을 구비하고,
    상기 파라미터 상수 Ri를 상기 모터와 상기 동작 대상물 사이에 있어서의 동력 전달 기구의 종류에 따른 값으로 하고,
    상기 산출 수단에서 산출된 상기 속도 루프 게인에 의해 상기 전달 함수를 보정하는
    것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폐루프계는, 상기 속도 루프 게인 및 위치 루프 게인을 인자에 포함하는 전달 함수를 구성하고, 상기 회전 속도 명령 대신에 상기 모터의 회전 위치 명령을 입력함과 함께 상기 모터의 회전 위치를 피드백 제어하여 회전 위치를 출력하고,
    상기 산출 수단은, 상기 속도 루프 게인과 일정한 관계를 갖는 값을 상기 위치 루프 게인의 값으로서 산출하고,
    상기 산출 수단에서 산출된 상기 속도 루프 게인 및 상기 위치 루프 게인에 의해 상기 전달 함수를 보정하는
    것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폐루프계는, 제1 비례 게인 전달 요소, 상기 모터의 회전 속도 명령이 입력되는 제1 가합점, 적분 필터 전달 요소, 모터 게인 전달 요소 및 모터 위치 전달 요소를 갖는 전방향 경로, 그리고 상기 모터의 회전 위치를 미분 필터 전달 요소를 통해 상기 제1 가합점으로 부귀환하는 제1 귀환 경로를 갖고,
    상기 동작 대상물 및 상기 모터의 속도를 제어하는 희망 특성을 갖는 희망 전달 함수는, 상기 속도 루프 게인을 m1, 라플라스 연산자를 s라 하면, 연산식 m1/(s＋m1)로 규정되고,
    상기 적응 동정 수단에 의해 상기 모터 위치 전달 요소로의 입력과 상기 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여 동정되는, 상기 동작 대상물 및 상기 모터의 점성에 관계되는 항을 상기 동작 대상물 및 상기 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인을 p, 외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터를 q0 및 q1, 상기 폐루프계의 특성을 상기 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터를 a1＝q1＋m1－p, b1＝q0ㆍm1, b2＝(q1－p)ㆍ(m1－p)＋q0으로 했을 때에,
    상기 제1 비례 게인 전달 요소는 m1,
    상기 적분 필터 전달 요소는 (s2＋q1ㆍs＋q0)/(s2＋a1ㆍs),
    상기 모터 게인 전달 요소는 1/K,
    상기 모터 위치 전달 요소는 K/(s2＋pㆍs),
    상기 미분 필터 전달 요소는 (b2ㆍs2＋b1ㆍs)/(s2＋q1ㆍs＋q0)
    으로 나타내고,
    상기 모터 제어 장치에는 m1과 q0, q1의 관계를 대응시킨 테이블이 기억되고,
    상기 산출 수단은, 산출한 상기 속도 루프 게인 m1로부터 q0, q1로의 변환을 상기 테이블을 참조하여 행하는
    것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 폐루프계는, 제1 비례 게인 전달 요소, 상기 모터의 회전 속도 명령이 입력되는 제1 가합점, 적분 필터 전달 요소, 모터 게인 전달 요소 및 모터 위치 전달 요소를 갖는 전방향 경로, 그리고 상기 모터의 회전 위치를 미분 필터 전달 요소를 통해 상기 제1 가합점으로 부귀환하는 제1 귀환 경로를 갖고,
    상기 동작 대상물 및 상기 모터의 속도를 제어하는 희망 특성을 갖는 희망 전달 함수는, 상기 속도 루프 게인을 m1, 라플라스 연산자를 s라 하면, 연산식 m1/(s＋m1)로 규정되고,
    상기 적응 동정 수단에 의해 상기 모터 위치 전달 요소로의 입력과 상기 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여 동정되는, 상기 동작 대상물 및 상기 모터의 점성에 관계되는 항을 상기 동작 대상물 및 상기 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인을 p, 외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터를 ωq, 상기 폐루프계의 특성을 상기 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터를 b1＝ωqㆍm1, b2＝m1－p＋ωq로 했을 때에,
    상기 제1 비례 게인 전달 요소는 m1,
    상기 적분 필터 전달 요소는 (s＋ωq)/s,
    상기 모터 게인 전달 요소는 1/K,
    상기 모터 위치 전달 요소는 K/(s2＋pㆍs),
    상기 미분 필터 전달 요소는 (b2ㆍs2＋b1ㆍs)/(s＋ωq)
    로 나타내고,
    상기 모터 제어 장치에는 m1과 ωq의 관계를 대응시킨 테이블이 기억되고,
    상기 산출 수단은 산출한 상기 속도 루프 게인 m1로부터 ωq로의 변환을 상기 테이블을 참조하여 행하는
    것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 폐루프계는, 상기 회전 속도 명령 대신에 상기 모터의 회전 위치 명령이 입력되는 제2 가합점, 제2 비례 게인 전달 요소, 제1 가합점, 적분 필터 전달 요소, 모터 게인 전달 요소 및 모터 위치 전달 요소를 갖는 전방향 경로, 상기 모터의 회전 위치를 미분 필터 전달 요소를 통해 상기 제1 가합점으로 부귀환하는 제1 귀환 경로, 그리고 상기 모터의 회전 위치를 상기 제2 가합점으로 직접 부귀환하는 제2 귀환 경로를 갖고,
    상기 동작 대상물 및 상기 모터의 위치를 제어하는 희망 특성을 갖는 희망 전달 함수는, 상기 속도 루프 게인을 m1, 상기 위치 루프 게인을 m0/m1, 라플라스 연산자를 s라 하면, 연산식 m0/(s2＋m1ㆍs＋m0)으로 규정되고,
    상기 적응 동정 수단에 의해 상기 모터 위치 전달 요소로의 입력과 상기 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여 동정되는, 상기 동작 대상물 및 상기 모터의 점성에 관계되는 항을 상기 동작 대상물 및 상기 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인을 p, 외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터를 q0 및 q1, 상기 폐루프계의 특성을 상기 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터를 a1＝q1＋m1－p, b1＝q0ㆍm1, b2＝(q1－p)ㆍ(m1－p)＋q0으로 했을 때에,
    상기 제2 비례 게인 전달 요소는 m0,
    상기 적분 필터 전달 요소는 (s2＋q1ㆍs＋q0)/(s2＋a1ㆍs),
    상기 모터 게인 전달 요소는 1/K,
    상기 모터 위치 전달 요소는 K/(s2＋pㆍs),
    상기 미분 필터 전달 요소는 (b2ㆍs2＋b1ㆍs)/(s2＋q1ㆍs＋q0)
    으로 나타내고,
    상기 모터 제어 장치에는 m1과 m0, q0, q1의 관계를 대응시킨 테이블이 기억되고,
    상기 산출 수단은 산출한 상기 속도 루프 게인 m1로부터 m0, q0, q1로의 변환을 상기 테이블을 참조하여 행하는
    것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이너셔비 Gr을 인자로 하는 상기 소정의, 상기 속도 루프 게인을 산출하는 함수는, 상기 이너셔비 Gr만을 인자로 하는 1차 함수인 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이너셔비 Gr을 인자로 하는 상기 소정의, 상기 속도 루프 게인을 산출하는 함수는, 상기 이너셔비 Gr과 상수를 인자로 하는 1차 함수인 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이너셔비 Gr을 인자로 하는 상기 소정의, 상기 속도 루프 게인을 산출하는 함수는, 상기 이너셔비 Gr과 상수를 인자로 하는 2차 함수인 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파라미터 상수 Ri는, 상기 모터와 상기 동작 대상물 사이에 있어서의 동력 전달 기구의 종류에 따른 복수의 값으로서 상기 모터 제어 장치에 기억되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이너셔비 Gr의 상한값에 제한이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적응 동정 수단은, 상기 이너셔 검출 수단을 구성하고, 상기 모터 위치 전달 요소로의 입력과 상기 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여, 상기 동작 대상물 및 상기 모터의 이너셔를 동정하는 것을 특징으로 하는 모터 시스템.
KR1020170090126A 2016-07-20 2017-07-17 모터 시스템 KR102453684B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2016-142170 2016-07-20
JP2016142170A JP6751615B2 (ja) 2016-07-20 2016-07-20 モータシステム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180010145A KR20180010145A (ko) 2018-01-30
KR102453684B1 true KR102453684B1 (ko) 2022-10-12

Family

ID=61020499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170090126A KR102453684B1 (ko) 2016-07-20 2017-07-17 모터 시스템

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6751615B2 (ko)
KR (1) KR102453684B1 (ko)
CN (1) CN107645267B (ko)
TW (1) TWI740954B (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109067284B (zh) * 2018-08-15 2021-01-15 江门市蒙德电气股份有限公司 一种基于滤波误差的电机控制方法及装置
TWI681274B (zh) * 2018-11-14 2020-01-01 財團法人工業技術研究院 工具機頻率響應參數的調整方法及應用其之調整系統
CN110968118B (zh) * 2019-12-18 2021-01-05 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种六自由度调整转台的控制方法
CN110989357B (zh) * 2019-12-18 2021-05-04 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种复杂机电系统的辨识控制方法和系统
CN111745646B (zh) * 2020-06-10 2021-12-24 杭州凯尔达机器人科技股份有限公司 机器人伺服电机增益参数控制方法及系统
CN111969899B (zh) * 2020-08-14 2022-03-18 南京航空航天大学 一种永磁直驱伺服电机的低速运行控制方法
TWI741754B (zh) * 2020-08-25 2021-10-01 東元電機股份有限公司 伺服馬達增益調整系統及其方法
WO2022224370A1 (ja) * 2021-04-21 2022-10-27 三菱電機株式会社 モータ制御装置、モータ制御システムおよびモータ制御方法
CN115425892B (zh) * 2022-11-08 2023-03-24 季华实验室 一种电机的转动惯量辨识方法及采用该方法的装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS542398A (en) * 1977-06-08 1979-01-09 Ajinomoto Co Inc Preparation of d-alpha-amino acid
JPH0515193A (ja) * 1991-07-03 1993-01-22 Toshiba Corp インバータ装置のゲイン調整方法
JP3541857B2 (ja) * 1995-01-17 2004-07-14 株式会社安川電機 オーバーシュートレスオートチューニング方法
JP3981773B2 (ja) * 1997-05-28 2007-09-26 株式会社安川電機 ロボット制御装置
WO2000075739A1 (fr) * 1999-06-04 2000-12-14 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Unite de commande de position pour moteur
JP3391378B2 (ja) * 1999-12-02 2003-03-31 株式会社安川電機 モータ制御装置
JP3757101B2 (ja) * 2000-06-09 2006-03-22 株式会社日立産機システム オンラインオートチューニングサーボ制御装置
JP3561911B2 (ja) 2000-07-11 2004-09-08 株式会社安川電機 モータ制御装置
JP4192780B2 (ja) * 2003-12-26 2008-12-10 株式会社安川電機 ロボットの制御装置
WO2005093939A1 (ja) * 2004-03-26 2005-10-06 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki 電動機制御装置
EP2447792A1 (en) * 2005-09-19 2012-05-02 Cleveland State University Controllers, observer, and applications thereof
KR100845110B1 (ko) * 2006-12-29 2008-07-09 엘에스산전 주식회사 센서리스 인버터의 관성 모멘트 추정방법
DE112008000194B4 (de) * 2007-01-17 2022-02-24 Panasonic Corporation Servomotorsteuervorrichtung und Steuerverfahren
US8232758B2 (en) * 2009-08-28 2012-07-31 Fanuc Ltd Controller of electric motor having function of estimating inertia and friction simultaneously
EP2579453B1 (en) * 2010-05-28 2020-03-18 Panasonic Corporation Motor control apparatus
CN101895252B (zh) * 2010-07-09 2012-06-06 上海新时达电气股份有限公司 电机伺服驱动器控制器参数自动调整装置及其方法
CN101989827B (zh) * 2010-11-18 2012-12-05 东南大学 基于惯量辨识的交流伺服系统速度环控制参数自整定方法
JP5528421B2 (ja) * 2011-12-08 2014-06-25 山洋電気株式会社 モータ制御装置
JP6353731B2 (ja) * 2014-08-04 2018-07-04 日本電産サンキョー株式会社 モータシステム
CN104993764B (zh) * 2015-07-07 2017-11-17 江西洪都航空工业集团有限责任公司 基于一种参数自整定的电机控制器的控制方法
CN204967593U (zh) * 2015-09-24 2016-01-13 歌尔声学股份有限公司 自适应控制微型马达

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018014806A (ja) 2018-01-25
CN107645267B (zh) 2020-05-26
TWI740954B (zh) 2021-10-01
TW201804270A (zh) 2018-02-01
KR20180010145A (ko) 2018-01-30
CN107645267A (zh) 2018-01-30
JP6751615B2 (ja) 2020-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102453684B1 (ko) 모터 시스템
JP5430775B2 (ja) モータ制御装置
US5428285A (en) Position controller for controlling an electric motor
US7030581B1 (en) Motor controller
KR102470721B1 (ko) 모터 시스템
US9785139B2 (en) Working machine feed axis control method and feed axis control device
KR101597084B1 (ko) 모터 구동 장치
KR20060045541A (ko) 제어 장치
JP6671500B2 (ja) 電気モーターを制御する方法及びシステム
WO2008075558A1 (ja) 位置制御装置
Bocker et al. On the control bandwidth of servo drives
JP2009303432A (ja) モータによる位置制御装置
JP5644409B2 (ja) 電動機の位置制御装置
JP6453576B2 (ja) モータシステム
CN109412495B (zh) 参数自调整方法、设备及计算机可读存储介质
JP2007306753A (ja) ノッチフィルタのパラメータ調整方法、プログラムおよびモータ制御装置
JP2019008707A (ja) サーボ制御装置、サーボ制御方法及びシステム
JP2010142020A (ja) サーボ制御装置とサーボ制御方法
EP3076260B1 (en) Device and method for assisting in design improvement work for mechanical device
JP2007306779A (ja) モータ制御装置
JP2005223960A (ja) 電動機の制御装置
JP2011152005A (ja) 電動機の速度制御装置
JP4687418B2 (ja) モータ制御装置
JP3975537B2 (ja) 制御装置と制御方法
KR100794893B1 (ko) 모터 제어 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant