KR19990069582A

KR19990069582A - Motor control device and method

Info

Publication number: KR19990069582A
Application number: KR1019980003937A
Authority: KR
Inventors: 김상태
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-02-11
Filing date: 1998-02-11
Publication date: 1999-09-06

Abstract

본 발명은 모터 제어 장치 및 방법을 공개한다. 그 장치는 위치 명령신호와 모터로 부터 검출되어 궤환되는 위치 신호와의 차값을 발생하는 제 1 차값 발생기, 외부 입력신호에 의해서 제어되고 제 1 차값 발생기로 부터의 신호를 입력하여 속도 명령을 발생하는 위치 제어기, 속도 명령과 모터로 부터 검출되어 궤환되는 속도 신호와의 차값을 발생하는 제 2 차값 발생기, 및 제 2 차값 발생기로 부터의 신호를 입력하여 토크 명령을 발생하는 속도 제어기로 구성된다. 그 방법은 가속 및 등속시에는 상기 외부 입력 신호를 인가하지 않음으로써 상기 위치 제어수단이 동작하도록 하고, 감속 및 감속 후 소정시간까지는 상기 외부 입력 신호를 인가하여 상기 위치 제어수단이 동작하지 않도록 함으로써 상기 위치 명령을 상기 속도 명령으로 발생한다. 따라서, 전기적인 장치가 시스템의 기계적인 장치에 최대한 무리를 주지않고 부드럽게 정지된다.The present invention discloses a motor control apparatus and method. The device is a primary value generator for generating a difference value between a position command signal and a position signal detected and fed back by a motor, which is controlled by an external input signal and inputs a signal from the primary value generator to generate a speed command. A position controller, a second difference value generator for generating a difference value between a speed command and a speed signal detected and fed back from the motor, and a speed controller for inputting a signal from the second difference value generator to generate a torque command. The method allows the position control means to operate by not applying the external input signal during acceleration and constant speed, and by applying the external input signal until a predetermined time after deceleration and deceleration so that the position control means does not operate. A position command is generated with the speed command. Thus, the electrical device stops smoothly without giving as much strain to the mechanical device of the system as possible.

Description

Motor control device and method

본 발명은 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 위치 및 속도 제어 알고리즘을 이용한 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a motor control apparatus and method, and more particularly, to a motor control apparatus and method using a position and speed control algorithm.

종래의 산업용 모터 제어 장치는 가속 및 감속 구간에서 항상 위치 및 속도제어를 수행한다. 특히 감속 구간에서 감속시간을 짧게 설정할 경우, 위치 및 속도제어를 하게되면 위치 제어 특성상 토크(torque)가 허용값 이상 발생하게 되어 제어 회로는 에러를 발생하게 된다. 즉, 모터를 위치 제어 알고리즘으로 급히 정지함으로써 전기적인 장치가 기계적인 장치에 무리를 주게 된다.The conventional industrial motor control device always performs the position and speed control in the acceleration and deceleration section. In particular, when the deceleration time is set short in the deceleration section, when the position and speed control is performed, the torque occurs more than the allowable value due to the characteristics of the position control, and the control circuit generates an error. In other words, by stopping the motor quickly by the position control algorithm, the electrical device is unreasonable to the mechanical device.

본 발명의 목적은 위치 및 속도 제어 알고리즘을 적절하게 혼합하여 모터를 제어하는 모터 제어 장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a motor control apparatus for controlling a motor by appropriately mixing position and speed control algorithms.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 모터 제어 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a motor control method for achieving the above object.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모터 제어 장치는 위치 명령신호와 모터로 부터 검출되어 궤환되는 위치 신호와의 차값을 발생하는 제 1 차값 발생수단, 외부 입력신호에 의해서 제어되고 상기 제 1 차값 발생수단으로 부터의 신호를 입력하여 속도 명령을 발생하는 위치 제어수단, 상기 속도 명령과 상기 모터로 부터 검출되어 궤환되는 속도 신호와의 차값을 발생하는 제 2 차값 발생수단, 및 상기 제 2 차값 발생수단으로 부터의 신호를 입력하여 토크 명령을 발생하는 속도 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.Motor control apparatus of the present invention for achieving the above object is the first difference value generating means for generating a difference value between the position command signal and the position signal detected and fed back from the motor, controlled by an external input signal and generating the first difference value Position control means for inputting a signal from the means to generate a speed command, second difference value generating means for generating a difference value between the speed command and a speed signal detected and fed back from the motor, and the second difference value generating means Characterized in that the speed control means for generating a torque command by inputting a signal from the.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모터 제어 방법은 가속 및 등속시에는 상기 외부 입력 신호를 인가하지 않음으로써 상기 위치 제어수단이 동작하도록 하고, 감속 및 감속 후 소정시간까지는 상기 외부 입력 신호를 인가하여 상기 위치 제어수단이 동작하지 않도록 함으로써 상기 위치 명령을 상기 속도 명령으로 발생하는 것을 특징으로 한다.In the motor control method of the present invention for achieving the above another object, the position control means operates by not applying the external input signal during acceleration and constant speed, and applies the external input signal until a predetermined time after deceleration and deceleration. The position command is generated by the speed command by disabling the position control means.

도 1은 종래의 모터 제어 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a conventional motor control apparatus.

도 2는 도 1에 나타낸 블록도의 속도 및 토크 명령 파형을 나타내는 것이다.FIG. 2 shows the speed and torque command waveforms of the block diagram shown in FIG. 1.

도 3은 본 발명의 모터 제어 장치의 블록도이다.3 is a block diagram of a motor control apparatus of the present invention.

도 4는 도 3에 나타낸 블록도의 속도 및 토크 명령 파형을 나타내는 것이다.FIG. 4 shows the speed and torque command waveforms of the block diagram shown in FIG. 3.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 모터 제어 장치 및 방법을 설명하기 전에 종래의 모터 제어 장치 및 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a conventional motor control apparatus and method will be described with reference to the accompanying drawings before explaining the motor control apparatus and method of the present invention.

도 1은 종래의 모터 제어 장치의 블록도로서, 혼합기들(10, 14), 위치 제어기(12), 및 속도 제어기(16)로 구성되어 있다.1 is a block diagram of a conventional motor control device, which is composed of mixers 10 and 14, position controller 12, and speed controller 16. As shown in FIG.

혼합기(10)는 입력되는 위치 명령과 터(미도시)로 부터 검출된 궤환위치 신호의 차값인 위치 에러(Pe) 신호를 발생한다. 위치 제어기(12)는 입력되는 위치 에러(Pe) 신호에 위치 루프 비례 이득(Kp_p)을 곱한 값과 위치 에러 신호의 합(∑Pe)과 위치 루프 적분 이득(Kp_i)을 곱한 값을 더한 값인 속도 명령을 출력한다. 혼합기(14)는 속도 명령과 모터로 부터 검출된 궤환 속도 신호의 차값인 속도 에러(Ve) 신호를 발생한다. 속도 제어기(16)는 입력되는 속도 에러(Ve) 신호에 속도 루프 비례 이득(Kv_p)을 곱한 값과 속도 에러 신호의 합(∑Ve)에 속도 루프 적분 이득(Kv_i)을 곱한 값을 더한 값인 토크 명령을 발생한다.The mixer 10 generates a position error Pe signal, which is a difference value between the input position command and the feedback position signal detected from the rotor (not shown). The position controller 12 is a speed which is a value obtained by adding a value obtained by multiplying a position loop proportional gain (Kp_p) by a position loop signal (Kp_p) and a sum of the position error signal (∑Pe) and a position loop integral gain (Kp_i). Print the command. The mixer 14 generates a speed error Ve signal that is a difference between the speed command and the feedback speed signal detected from the motor. The speed controller 16 is a torque that is a value obtained by multiplying a speed loop proportional gain Kv_p by an input speed error Ve signal and a sum of the speed error signal multiplied by the speed loop integral gain Kv_i. Issue the command.

도 2는 도 1에 나타낸 블록도의 속도 명령 및 토크 명령 신호의 파형을 나타내는 것으로, a는 속도 명령 파형을, b는 위치 및 속도 제어 구간을, c는 토크 명령 파형을 각각 나타내는 것이다.FIG. 2 shows waveforms of the speed command and torque command signals in the block diagram shown in FIG. 1, where a indicates a speed command waveform, b indicates a position and speed control section, and c indicates a torque command waveform.

속도 명령 파형은 위치 명령을 미분하여 얻어지고, 토크 명령 파형은 속도 명령 파형을 미분함에 의해서 얻어진다. 즉, 위치 명령(P) 및 토크 명령(T)은 각각 아래의 수학식 1, 2로 나타낼 수 있다.The speed command waveform is obtained by differentiating the position command, and the torque command waveform is obtained by differentiating the speed command waveform. That is, the position command P and the torque command T may be represented by Equations 1 and 2 below.

도 2에 나타낸 파형 b로 부터 알 수 있듯이, 종래의 모터 제어 장치는 가속 및 감속 구간에서 항상 위치 및 속도제어를 수행한다. 그러나, 감속 구간(T1, T2)에서 감속시간을 짧게 설정할 경우에, 특히 구간(T2)의 경우에 위치 제어를 하게되면 위치 제어 특성상 토크(T)가 허용값이상 발생하게 되어 전기적인 장치가 기계적인 장치에 무리를 주어 에러를 발생하게 된다.As can be seen from the waveform b shown in Fig. 2, the conventional motor control apparatus always performs position and speed control in the acceleration and deceleration sections. However, in the case of setting the deceleration time short in the deceleration sections T1 and T2, especially in the case of the section T2, if the position control is performed, the torque T occurs more than the allowable value due to the characteristic of the position control. This can cause an error in the system.

이와같은 문제점은 가속 및 감속 구간에서 항상 위치 및 속도 제어를 수행함으로써 발생한 것이다. 즉, 위치 제어를 할 경우에 가속 및 감속 시간을 짧게 설정하게 되면, 위치 명령에 대한 응답이 늦어져서 속도 명령이 크게 증가하게 되면 이에 따라 순간 토크가 허용값이상 발생하게 되어 에러를 발생하는 것이다.This problem is caused by performing position and speed control at all times during acceleration and deceleration. That is, if the acceleration and deceleration time is set short in the position control, the response to the position command is delayed, and if the speed command is greatly increased, the instantaneous torque is generated more than the allowable value, thereby generating an error.

따라서, 본 발명에서는 가속 및 등속구간에서는 위치 및 속도 제어를 하고 감속 구간에서는 속도 제어만을 수행하게 하는 것이다.Therefore, in the present invention, the position and speed control are performed in the acceleration and constant speed sections, and only the speed control is performed in the deceleration sections.

도 3은 본 발명의 모터 제어 장치의 블록도로서, 도 1에 나타낸 블록도의 구성과 동일하며, 단지 위치 제어기(12)의 동작을 온/오프하기 위한 외부 입력 신호를 추가하여 구성하였다.FIG. 3 is a block diagram of the motor control apparatus of the present invention, which is the same as the block diagram shown in FIG. 1, and is configured by adding an external input signal for turning on / off the operation of the position controller 12 only.

즉, 혼합기들(10, 14), 위치 제어기(12), 및 속도 제어기(16)의 구성 및 동작은 도 1과 동일하다.That is, the configuration and operation of the mixers 10, 14, the position controller 12, and the speed controller 16 are the same as in FIG. 1.

모터가 등속운동을 하고 있을 때, 정지명령을 받으면 모터는 감속을 한다. 이때, 감속시간이 짧게 설정되어 급감속에는 무리가 있다고 판단되면 외부 입력 신호를 인가하여 위치 제어기(12)의 동작을 오프하고 속도 제어만 수행하게 한다. 이때, 혼합기(10)는 위치 에러 신호를 출력하는 것이 아니라, 위치 명령을 출력한다. 그러면, 위치 제어기(12)는 위치 명령을 그대로 속도 명령으로 출력한다. 즉, 감속시에 속도 제어만을 수행함으로써 시스템의 기계적인 부위에 무리를 주지 않고 부드럽게 정지된다. 감속이 완료된 후 적절한 시점에서 다시 외부 입력 신호를 인가하지 않음으로써 위치 및 속도 제어를 수행하게 한다.When the motor is in constant motion, the motor decelerates when the stop command is given. At this time, if it is determined that the deceleration time is short and there is an excessive decrease in the deceleration, an external input signal is applied to turn off the operation of the position controller 12 and perform only the speed control. At this time, the mixer 10 does not output a position error signal, but outputs a position command. Then, the position controller 12 outputs the position command as a speed command as it is. That is, by only performing speed control at the time of deceleration, it stops smoothly without straining the mechanical part of the system. After deceleration is completed, position and speed control is performed by not applying an external input signal again at an appropriate time.

즉, 위치 제어시에 속도 명령은 위치 명령에서 궤환 위치 신호를 뺀값에 위치 제어기의 이득을 곱해서 얻어진 값이 된다. 그리고, 속도 제어시에 속도 명령은 위치 명령과 동일한 값이 된다.That is, the speed command at the time of position control becomes a value obtained by multiplying the gain of the position controller by the value obtained by subtracting the feedback position signal from the position command. At the speed control, the speed command becomes the same value as the position command.

도 4는 도 3에 나타낸 블록도의 속도 명령 및 토크 명령 신호의 파형을 나타내는 것으로, a는 속도 명령의 파형을, b는 위치 및 속도 제어 구간을, c는 속도 제어 구간을, d는 토크 명령의 파형을 각각 나타내는 것이다.FIG. 4 shows waveforms of the speed command and torque command signals of the block diagram shown in FIG. 3, where a is a waveform of a speed command, b is a position and speed control section, c is a speed control section, and d is a torque command. Each waveform represents

도 4에 나타낸 파형 b로 부터 알 수 있듯이, 종래의 모터 제어 장치는 가속 및 등속 구간에서 위치 및 속도제어를 수행하고, 감속 구간과 감속 후 소정 시간(T3, T4)에서는 속도 제어만을 수행한다.As can be seen from the waveform b shown in FIG. 4, the conventional motor control apparatus performs position and speed control in the acceleration and constant speed sections, and performs only the speed control in the deceleration sections and the predetermined times T3 and T4 after deceleration.

모터가 정지 명령을 받아 감속을 수행할 경우에 감소 시간이 짧게 설정되어 급감속에는 무리가 있다고 판단되면 속도 제어만 수행하라는 외부 입력 신호를 온하여 감속시에 위치 제어는 생략하고 속도 제어만 수행하도록 한다. 속도 제어는 감속시 부터 감속 후 소정 시간까지 계속되며 이 구간(T3, T4)이 지나면 외부 입력 신호를 오프한다. 따라서, 토크가 허용값이상 발생하지 않으며 전기적인 장치가 기계적인 장치에 무리를 주는 것을 방지하게 된다.When the motor decelerates by receiving the stop command, the deceleration time is set short.If it is judged that there is a problem in rapid deceleration, turn on the external input signal to perform speed control only. . The speed control continues from the deceleration until the predetermined time after deceleration, and turns off the external input signal after this period (T3, T4). Thus, the torque does not occur above the allowable value and the electrical device is prevented from overwhelming the mechanical device.

따라서, 본 발명의 모터 제어 장치 및 방법은 외부 입력 신호를 이용하여 가속 및 등속 구간에서는 위치 및 속도 제어를 수행하도록 하고, 감속 및 감속 후 소정시간까지의 구간에서는 속도 제어만을 수행하도록 함으로써 기계적인 장치에 무리를 주는 것을 방지할 수 있다.Therefore, the motor control apparatus and method of the present invention by using the external input signal to perform the position and speed control in the acceleration and constant speed section, the mechanical device by performing only the speed control in the section until the predetermined time after deceleration and deceleration It can prevent giving a lot to.

Claims

First difference value generating means for generating a difference value between the position command signal and the position signal detected and fed back from the motor;

Position control means controlled by an external input signal and generating a speed command by inputting a signal from said first difference value generating means;

Second difference value generating means for generating a difference value between the speed command and the speed signal detected and fed back from the motor; And

And a speed control means for inputting a signal from said second difference value generating means to generate a torque command.

The motor control apparatus of claim 1, wherein the external input signal is turned off during acceleration and constant speed, and is turned on until a predetermined time after deceleration and deceleration.

In the motor control method of the motor control apparatus having a speed control means for inputting a signal from the second difference value generating means for generating a torque command,

During the acceleration and the constant speed, the position control means operates by not applying the external input signal, and the position command is applied by applying the external input signal until a predetermined time after deceleration and deceleration so that the position control means does not operate. The motor control method of the motor control device, characterized in that generated by the speed command.