KR20020011430A - 전동기의 위치제어장치 - Google Patents

전동기의 위치제어장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20020011430A
KR20020011430A KR1020017015576A KR20017015576A KR20020011430A KR 20020011430 A KR20020011430 A KR 20020011430A KR 1020017015576 A KR1020017015576 A KR 1020017015576A KR 20017015576 A KR20017015576 A KR 20017015576A KR 20020011430 A KR20020011430 A KR 20020011430A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
speed
speed command
output
motor
Prior art date
Application number
KR1020017015576A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100645496B1 (ko
Inventor
장원눙
가쿠야스히코
오쿠보다다시
나카노마사루
Original Assignee
하시모토 신이치
가부시키가이샤 야스카와덴키
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
Priority claimed from JP11158659A external-priority patent/JP2000347743A/ja
Priority claimed from JP2000118133A external-priority patent/JP4491904B2/ja
Application filed by 하시모토 신이치, 가부시키가이샤 야스카와덴키 filed Critical 하시모토 신이치
Publication of KR20020011430A publication Critical patent/KR20020011430A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100645496B1 publication Critical patent/KR100645496B1/ko

Links

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
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00—Control of position or direction
    • G05D3/12—Control of position or direction using feedback
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G05B19/21—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41117—Cancel vibration during positioning of slide
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
    • G05B2219/42074—Position feedback and speed feedback, speed measured with tacho

Abstract

풀클로즈 제어계에 있어서 진동재발 없이 위치루프게인을 높일 수 있는 전동기의 위치제어장치를 제공한다.
직동기구에 장착한 직동위치 검출수단이 출력하는 가동테이블의 위치신호를 위치피드백신호로 하는 전동기의 위치제어장치에 있어서, 직동위치신호를 미분연산하여 직동속도신호를 출력하는 미분연산수단(2)과, 속도지령신호와 직동속도신호의 차를 연산하는 감산수단(4)과, 감산수단이 출력하는 차신호를 적분하는 적분수단(3)과, 적분수단의 출력신호를 입력하는 비례게인수단(1)과, 비례게인수단의 출력수단과 속도지령수단을 가산하여 새로운 속도지령(Vr)을 출력하는 가산수단(19)을 구비하고 있다.

Description

전동기의 위치제어장치{Position controller for motor}
종래 볼나사(하이리드 나사) 등에 의한 직동(直動)기구를 구동하는 모터제어장치에는 통상 모터의 각속도를 피드백하여 속도제어루프를 구성하고, 모터의 각도를 피드백하여 위치제어루프를 구성하고 있다. 이 경우 모터가 로터리 인코더 등의 각도검출기만을 구비하고 있는 경우에는 검출기의 위치신호를 차분연산하여 각속도신호로 한다. 이하 이와 같은 제어계를 세미클로즈 제어계라 칭한다.
한편 직동기구를 고정밀도로 제어하기 위해 기구의 가동테이블에 리니어스케일 등의 직동위치 검출수단을 장착하고 검출수단의 출력을 이용하여 위치제어계를 구성하는 경우가 있다. 이하 이와 같은 제어계를 풀클로즈 제어계라 칭한다.
이와 같은 풀클로즈 제어계의 블록선도는 도 13에 도시한 바와 같다.
도 13에 있어서 701은 위치제어부이고 위치제어게인은 Kp이다. 702는 속도제어부, 703은 모터, 704는 부하(기계가동부, 가동테이블 등)이다. 여기에서는 위치지령(Yr)에서 부하위치신호(YL)를 감하여 위치편차(ep)를 구하고 위치제어부(701)에서 이 위치편차(ep)에 위치제어게인(kp)을 곱하여 속도지령(Vr)이 구해진다. 이 속도지령(Vr)에서 속도피드백신호(Vf)를 감하여 속도편차(ev)를 구하고 속도편차(ev)에 근거하여 속도제어부(702)에서 토크지령(전류지령)(Tr)을 구하고 이 토크지령(Tr)에 근거하여 모터(703), 부하(704)가 구동된다.
최근 산업용 기계에 있어서는 고정밀화 및 고속화의 요구가 높아지고 있으며 이를 위해서는 풀클로즈 제어계에 있어서 위치제어게인(kp)을 높이는 것이 반드시 필요하다. 위치제어게인(또는 위치루프게인)을 향상시키려면 우선 속도루프게인을 높일 필요가 있는데 직동기구의 볼나사, 너트 등의 기계공진특성의 영향으로 게인을 높이기 어렵다.
단 세미클로즈 제어계의 경우에는 공지의 등가강체 옵서버에 의한 제진(制振)제어법(예컨대 일본 특허출원 평9-56183호의 기계진동의 제진제어장치) 등의 적용에 의해 등가강체 모델 옵서버에 의해 검출한 기계진동신호를 속도지령에 가산하여 새롭게 속도지령으로 함으로써 진동을 억제하여 속도루프게인을 향상시키고 이에 상응하는 값까지 위치루프게인을 간단히 높일 수 있다.
종래의 기술에서는 풀클로즈 제어계에 있어서 위치제어게인을 높이기 위해 각종 시도가 이루어지고 있다.
풀클로즈 제어계의 속도루프에 대해서는 상기 제진제어의 적용에 의해 세미클로즈계와 동등한 속도게인으로 할 수 있는데 위치루프에서는 위치제어게인을 높이면 제어계의 진동이 재발하기 때문에 이대로라면 위치제어게인의 상한을 세미클로즈제의 상한치의 1/2∼2/3 정도로밖에 할 수 없다. 재발한 진동의 주파수는 속도루프에서 발생하는 진동의 주파수보다도 낮기 때문에 단순히 제어루프 전체의 게인상승이 원인이라고는 볼 수 없으며 진동재발의 원인을 해명할 수 없었다(과제 1).
원인의 해명과는 별도로 종래의 풀클로즈 제어계에 있어서 위치제어게인을 높이기 위해 각종 시도가 이루어지고 있다.
예컨대 모터위치의 신호(Xm)와 부하위치(XL)의 신호를,
k×XL+(1-k)×Xm(단, 0<K<1)
과 같이 합쳐서 위치피드백신호로 하는 수법(일본 특허공개공보 평03-110607)의 적용을 생각할 수 있다. k를 0에 가깝게 하면 부하위치의 피드백 성분이 감소하기 때문에 진동은 감소하지만 구동계의 스프링 특성에 의해 모터위치와 부하위치신호가 일치하지 않기 때문에 풀클로즈 제어의 효과가 약해져 의미가 없어진다. 결국 풀클로즈 효과를 내기 위해서는 낮춘 k에 상응할 때까지 위치제어게인을 높이기 때문에 실질적인 위치루프게인은 k=1로 변함이 없어 진동을 해결할 수 없다(과제 2).
그래서 부하의 속도와 모터속도의 차인 비틀림각 속도를 속도지령(일본 특허공개공보 평1-251210) 또는 토크지령으로 피드백함으로써 기계진동을 속도루프 내에서 저감시키는 수법이 있다. 이 수법으로 위치루프에 재발한 진동을 저감시키려면 비틀림각속도에 모터속도의 고주파 성분이 포함되기 때문에 이번에는 고주파수의 진동이 속도루프에서 발생되게 되어(낮은 진동에 맞춤으로써 높은 진동이 나올 가능성이 있다) 결국 이를 단순히 적용하는 것만으로는 상기 위치루프에서 재발한진동의 대책이 되지는 않는다(과제 3).
이 때문에 종래의 수법을 사용하는 것만으로는 풀클로즈 제어계에 있어서는 위치제어게인을 높이는 것이 거의 불가능하다고 생각되어 왔다. 본 과제를 본질적으로 해결하려면 위치루프에서 낮은 진동이 재발하는 원인을 해석할 필요가 있다.
그래서 본 발명은(이 원인을 해석하고 새로운 제어수법을 제안함으로써) 풀클로즈 제어계에 있어서 위치제어게인(kp)을 진동의 재발 없이 세미클로즈 제어계와 동등한 값까지 높일 수 있으며 위치제어게인을 높임으로써 단시간에 고정밀도로 위치를 결정할 수 있는 전동기의 위치제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은 모터로 구동되는 부하에 장착된 위치검출기로부터의 부하위치신호에 근거하여 위치를 제어하는 전동기의 위치제어장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 전동기의 위치제어장치의 블록선도이고,
도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시한 전동기의 가속도에서 부하의 직동속도까지의 블록선도이고,
도 3은 도 2a 내지 도 2c에 도시한 모델에 의해 구성한 풀클로즈 제어계의 블록선도이고,
도 4는 도 3에 도시한 위치제어계 내에서의 속도제어계를 간략화한 도면이고,
도 5는 도 4에 도시한 위치제어계의 진동현상을 나타낸 도면이고,
도 6은 도 5에 도시한 위치제어계의 간략화된 도면이고,
도 7은 도 6에 도시한 속도지령과 부하속도의 차속도를 나타낸 도면이고,
도 8은 도 1에 도시한 비례게인수단에 의한 속도지령의 보정을 나타낸 도면이고,
도 9는 본 발명의 제2실시형태에 따른 전동기의 위치제어장치의 블록도이고,
도 10은 도 9에 도시한 위치루프 안정화 보상부의 블록도이고,
도 11은 본 발명의 제3실시형태에 따른 위치루프 안정화 보상부의 블록도이고,
도 12는 본 발명의 제4실시형태에 따른 위치루프 안정화 보상부의 블록도이고,
도 13은 종래의 풀클로즈 제어계의 블록선도이다.
상기 목적을 달성하기 위해 청구항 1에 기재된 발명은 직동기구에 장착한 직동위치 검출수단이 출력하는 가동테이블의 위치신호를 위치피드백신호로 하는 전동기의 위치제어장치에 있어서, 상기 직동위치신호를 미분연산하여 직동속도신호를 출력하는 미분연산수단과, 속도지령신호와 상기 직동속도신호의 차를 연산하는 감산수단과, 상기 감산수단이 출력하는 차신호를 적분하는 적분수단과, 상기 적분수단의 출력신호를 입력하는 비례게인수단과, 상기 비례게인수단의 출력신호와 상기 속도지령신호를 가산하여 새로운 속도지령을 출력하는 가산수단을 구비하고 있다.
또한 청구항 2에 기재된 발명은 전동기의 회전위치신호를 미분연산한 속도신호에 근거하여 속도를 제어함과 동시에 전동기로 구동되는 부하에 장착된 위치검출기로부터의 부하위치신호에 근거하여 위치를 제어하는 전동기의 위치제어장치에 있어서, 상기 부하위치신호를 미분연산하여 부하속도신호를 출력하는 미분연산수단과, 상기 부하속도신호와 속도지령신호의 차를 연산하는 감산수단과, 상기 감산수단이 출력하는 차신호를 로우패스필터에 입력함으로써 위상을 조절하는 위치조절수단과, 상기 위치조절수단의 출력신호를 입력하는 비례게인수단과, 상기 비례게인수단의 출력신호와 상기 속도지령신호를 가산하여 새로운 속도지령신호를 출력하는 가산수단을 구비하고 있다.
또한 청구항 3에 기재된 발명은, 상기 위상조절수단은 상기 감산수단이 출력하는 차신호를 밴드패스필터에 입력함으로써 위상을 조절하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한 청구항 4에 기재된 발명은, 전동기의 회전위치신호를 미분연산한 속도신호에 근거하여 속도를 제어함과 동시에 전동기로 구동되는 부하에 장착된 위치검출기로부터의 부하위치신호에 근거하여 위치를 제어하는 전동기의 위치제어장치에 있어서, 속도지령신호를 적분연산하는 적분연산수단과, 상기 부하위치신호와 상기 적분연산수단이 출력하는 적분신호의 차를 연산하는 감산수단과, 상기 감산수단이 출력하는 차신호를 밴드패스필터에 입력함으로써 위상을 조절하는 위상조절수단과, 상기 위상조절수단의 출력신호를 입력하는 비례게인수단과, 상기 비례게인수단의 출력신호와 상기 속도지령신호를 가산하여 새로운 속도지령신호를 출력하는 가산수단을 구비하고 있다.
이 전동기의 위치제어장치에 따르면, 미분연산수단에 의해 구한 부하속도와 속도지령과의 차속도를 검출하고 적분수단에 의해 차속도를 적분하고 적분값에 비례게인수단으로 게인(Kf)을 곱해 속도지령에 가산하는, 이 미분연산수단과 차속도를검출하는 감산수단과 적분수단 및 비례게인수단이 정확히 전동기의 각속도와 등가강체 모델의 각속도 추정치와의 차속도로서 기계진동신호를 검출하여 출력하는 세미클로즈 제어계의 제진제어장치에 상당하며 비례게인수단인 게인(Kf)치가 진동재발 없이 위치루프게인(Kp)의 상한을 끌어올린다.
또는 속도지령과 부하속도의 차속도를 로우패스필터 또는 밴드패스필터 등의 위상조절수단에 의해 위상조절하여 진동주파수를 제거하고 비례게인수단에 의해 게인(Kf′)을 곱해 속도지령에 가산하기 때문에 위치루프게인(Kp)을 높일 수 있다.
본 발명에서는 상술한 풀클로즈 제어계의 문제를 근본적으로 해결하려면 종래 기술의 설명에서 진술한 「속도루프에서 발생하고 있던 진동보다도 낮은 주파수의 진동이 재발하는 현상」의 해명이 불가피하다고 생각한다. 해석을 위해 우선 기계공진특성에 대해 상세히 설명하기로 한다.
기계공진특성을 갖는 볼나사와 너트 등의 기계구동계의 모델을 도 2a 내지 도 2c에 도시한다.
도 2a는 전동기 가속도에서 전동기의 각속도까지의 블록선도이고, 도 1의 속도피드백계를 통합하여 속도제어계로 나타내면 이상과 같은 블록선도를 얻을 수 있다. 이 경우 전동기의 축으로 기계 공진의 반력이 더해지므로 전동기의 각속도에도 공진특성이 나타난다. 이를 표현하기 위해 도 2a에는 가속도와 각속도 사이에 2관성 공진특성의 블록이 들어가 있다. 이 2관성 공진특성의 블록선도의 전달함수에는 분모다항식이 기계의 공진특성을 나타내며 분자다항식이 반공진특성을 나타내고 있다. 도면 중에서 ωs는 반공진각주파수, ωr은 공진각주파수이다.
도 2b는 전동기 가속도에서 기구의 가동테이블의 직동속도까지의 블록선도이며 진동부분의 2관성 공진특성을 2차의 전달함수로 표기하고 있다.
도 2c는 도 2a 및 도 2b의 블록선도를 통합한 것으로서 전동기 가속도에서 전동기의 각속도까지와 동시에 가동테이블의 직동속도까지의 블록선도이다.
도 3은 도 2c의 모델에 있어서 풀클로즈 제어계를 구성한 예로서, 도면 중에서 속도제어계는 전동기의 각속도신호를 피드백하여 구성하고 위치제어계는 직동위치신호를 피드백하여 구성한다. 도 4는 도 3의 개략화된 도면이다. 상술한 등가강체 옵서버 등에 의한 제진제어 등에 의해 속도제어계(10)의 2관성 공진계를 안정화한 경우 위치제어계에서 보면 속도제어계(10)는 고응답이기 때문에 속도제어계의 전달함수를 1에 근사시키면 도 5의 블록선도를 얻을 수 있다. 도 5에서는 위치제어루프에 ωa의 공진특성이 들어가 있기 때문에 위치루프게인을 크게 하면 ωa부근의 주파수로 제어계가 진동한다는 것을 알 수 있다.
도 5 중의 구동기구의 특성을 나타내는 전달함수에 있어서, ωr> ωs, ξr<< 1이므로, 다음 수학식 1과 같이 되며,
ωr>> 2ξrωa
ωa의 진동주파수 부근에서는 수학식 2와 같이
나타낼 수 있기 때문에 도 5의 위치제어계는 도 6의 블록선도로 간략화할 수 있다. 위치지령에서 부하위치까지의 전달함수를 계산하면, 수학식 3과 같이 된다.
수학식 3에 있어서 라우스 허위쯔(Routh-Hurwitz)의 안정조건을 계산하면 다음 수학식 4가 된다.
ξa는 0.1 정도이므로 수학식 4에서 속도루프게인(Kv)에 상관없이 위치루프게인(Kp)값이 제한을 받는다. 이로써 풀클로즈 제어계의 경우, 그대로는 세미클로즈 제어계에 비해 위치루프게인이 높아지지 않는다는 설명이 첨부된다.
이상으로부터 본 설명의 해석에 의해 「속도루프에서 발생하는 진동의 주파수보다 낮은 진동이 재발하는 원인」이 명확해졌다(종래 기술의 과제 1을 해결할 수 있었다).
다음에 수식에 의해 본 발명의 원리를 설명하기로 한다. 도 7에 도시한 바와같이 속도지령에서 차속도(속도지령과 부하속도의 차)까지의 전달함수를 계산하면, 수학식 5로 된다.
ξa는 0.1 정도이므로 수학식 5의 분자에 있어서 ωa부근의 주파수에서는 수학식 6과 같은 근사 수식으로 나타낼 수 있다.
s + 2ξaωa≒ s
수학식 6에 의해 수학식 5는 수학식 7로 나타낼 수 있다.
수학식 7의 분자는 s의 2차식이므로 본 제1실시형태에서는 도 8에 도시한 바와 같이 차속도신호를 적분수단(3)에 의해 적분하여 비례게인수단(1)에 의해 피드백게인(Kf)을 곱해 속도지령에 가산하여 새로운 속도지령으로 한다.
도 8에 있어서 속도지령에서 부하속도까지의 전달함수를 계산하면 수학식 8이된다.
수학식 8에서 피드백게인(Kf)에 의해 분모의 다항식인 s의 1차 항의 계수가 커지므로 공진특성이 덤핑되는 것을 증명할 수 있다.
도 8에 있어서 속도지령에서 부하속도까지의 속도제어계의 바깥쪽에 풀클로즈의 위치제어계를 구성하면(미도시), 위치지령에서 부하위치까지의 전달함수는, 수학식 9로 된다.
수학식 9에 있어서 라우스 허위쯔의 안정조건을 구하면, 다음 수학식 10이 되므로,
Kp< 2ξaωa+ Kf
본 실시형태에 따르면 피드백게인(Kf)에 의해 위치루프게인(Kp)의 상한이 회복되고 이에 의해 진동의 재발 없이 위치루프게인(Kp)을 높일 수 있다는 것이 실증된다.
이로써 풀클로즈로 실질적인 위치루프게인을 높일 수 없는 문제(과제 2)를해결할 수 있다.
또한 상술한 바와 같이 모터속도에서 직동위치신호까지는 기구의 적분특성에 의해 모터속도의 고주파성분이 충분히 감쇠된다. 속도지령은 위치지령과 직동위치신호와의 차에서 만들어지며 나아가 적분처리후에 속도지령으로 피드백하기 때문에 본 발명의 구성은 속도루프의 안정성에 거의 영향을 미치지 않는다고 생각되며 속도루프와는 독립적으로 위치루프게인을 높일 수 있다.
이와 같은 고찰에 근거하기 때문에 본 발명에서는 위치루프의 진동을 저감시켰을 때 속도루프의 진동이 발생하는 종래 기술의 문제(과제 3)를 해결할 수 있다.
다음에 전체 제어계의 구성에 대해 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.
우선 리니어스케일(미도시)이 출력하는 직동위치신호를 피드백하여 위치제어계를 구성하고 위치지령과 직동위치신호의 차에 위치루프게인(Kp)(11)을 곱해 제1속도지령으로 한다. 속도제어계(10)의 안정화 보상기(12)는 후술하는 제2속도지령과 전동기(미도시)의 각속도신호와의 차를 입력하고 전동기와 전동기의 토크를 제어하는 수단(미도시)으로 이루어진 토크제어장치(미도시)에 토크지령신호를 출력한다. 점선으로 나타낸 전동기의 제어부에 의해 제어된다.
제1속도지령신호와, 비례게인수단(Kf)(1)으로부터의 제어신호를 입력하는 가산수단의 출력을 제2속도지령으로 한다. 미분연산수단(2)은 직동위치신호를 미분연산하여 직동속도신호를 출력한다. 직동속도신호와 제2속도지령의 차신호를 적분수단(3)에 의해 적분한 후 비례게인수단(1)에 입력한다. 비례게인수단(1)은 적절한게인(Kf)을 곱해 제진신호를 출력한다. 이에 따라 안정적인 상태에서 위치루프게인을 높일 수 있다.
다음에 본 발명의 제2실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 제2실시형태에 따른 전동기의 위치제어장치의 블록도이다.
도 10은 도 9에 도시한 위치루프 안정화 보상부의 블록도이다.
도 9에 도시한 제2실시형태는 도 13의 종래예에 새롭게 위치루프 안정화 보상부(18)를 조합한 풀클로즈 제어계이며, 구성상에 있어서 도 13과 다른 점은 속도지령 보정신호(Vrh)를 출력하는 위치루프 안정화 보상부(18)와, 속도지령 기본신호(Vrb)와 속도지령 보정신호(Vrh)를 합성하는 가산수단(19)이 추가된 것이다. 그 외에 도 13과 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙여 중복되는 설명은 생략한다.
다음에 동작에 대해 설명하기로 한다.
도 10은 도 9에 도시한 위치루프 안정화 보상부(18)의 상세블럭도로서, 30은 위상조절수단의 2차 로우패스필터이다. 속도지령(Vr)과 부하위치신호(YL)를 미분회로(301)에서 미분연산한 부하속도(VL)와의 차를 감산회로(308)에서 취하고 그것을 로우패스필터(30)에 입력한다. 발진주파수에 있어서 로우패스필터(30)의 출력신호가 입력신호보다 90°위상이 늦어지도록 로우패스필터(30)의 파라미터를 설정하고 로우패스필터(30)의 출력신호를 적절한 보상게인(Kf′)을 곱해 속도지령 보정신호(Vrh)로 하고 가산기(19)에 의해 속도지령 기본신호(Vrb)에 가산한다.
이와 같이 제2실시형태에 따르면, 속도지령 기본신호(Vrb)에 포함되는 위치루프의 공진신호에 대해 속도지령 보정신호(Vrh)로 부정하기 때문에 위치루프게인(Kp)을 높일 수 있다. 또한 적분항도 포함하지 않기 때문에 정상편차가 남지 않아 고정밀도의 위치결정이 가능해진다.
다음에 본 발명의 제3실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 11은 본 발명의 제3실시형태에 따른 위치루프 안정화 보상부의 블록도이다.
도 11이 도 10과 다른 점은 로우패스필터(30) 대신에 2차 로우패스필터와 1차 하이패스필터로 구성하는 밴드패스필터(40)로 바꾼 것이다. 그 외에 도 10과 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙여 중복되는 설명은 생략한다. 한편 도 9는 공통적으로 사용한다.
다음에 동작에 대해 설명하기로 한다.
속도지령(Vr)과 부하위치신호(YL)를 미분처리부(301)에서 미분하여 구한 부하속도(VL)와의 차를 밴드패스필터(40)에 입력한다. 발진주파수에 있어서 밴드패스필터(40)의 출력신호가 입력신호보다 90°위상 늦어지도록 밴드패스필터(40)의 파라미터를 설정하고 밴드패스필터(40)의 출력신호를 적절한 보상게인을 곱해 속도지령보정신호(Vrh)로 한다.
이와 같이 제3실시형태에서는 이 보상방식에 따르면 도 10의 경우에 비해 제진효과 외에 하이패스필터가 증가한 만큼 페이스 흔들림 등의 부하위치신호에 나타나는 저주파수의 외란신호의 영향을 줄일 수 있다.
다음에 본 발명의 제4실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 12는 본 발명의 제4실시형태에 따른 위치루프 안정화 보상부의 블록도이다.
도 12와 도 10의 차이점은 속도지령(Vr)의 적분처리부(56)를 설치하여 밴드패스필터(57)는 1차 로우패스필터, 1차 하이패스필터의 구성으로 한 점이다. 그 외에 도 11과 동일한 구성은 동일 부호를 붙여 중복되는 설명은 생략한다.
다음에 동작에 대해 설명하기로 한다.
속도지령(Vr)의 적분처리부(56)에서 적분연산한 신호와 부하위치신호(YL)의 차를 밴드패스필터(57)로 입력한다. 59는 감산수단이다. 발진주파수에 있어서 밴드패스필터(57)의 출력신호가 입력신호와 같은 위상이 되도록 밴드패스필터(57)의 파라미터를 설정하고 밴드패스필터(57)의 출력신호를 적절한 보상게인(Kf′)을 곱해 속도지령 보정신호(Vrh)로 한다.
이와 같이 제4실시형태에 따르면 이 경우에는 도 11에 비해 같은 효과를 얻을 수 있는데 로우패스필터가 1차이기 때문에 보상기의 구성과 파라미터의 조절이 간단해진다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 풀클로즈 제어계의 위치제어에 있어서 피드백게인(Kf)의 효과에 의해 진동의 재발 없이 위치루프게인(Kp)을 세미클로즈 제어계와 동등한 값까지 회복시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 속도지령 기본신호에 포함되는 위치루프의 진동신호에 대해 로우패스필터, 밴드패스필터 등의 위상조정수단을 이용하여 조정한 속도보정신호에 의해 부정할 수 있기 때문에 위치루프게인을 높일 수 있음과 동시에 적분항을 포함하지 않기 때문에 정상편차가 남지 않고 단시간에 고정밀도의 위치결정을 할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명에 따른 위치제어장치는 반도체 제조장치 등의 산업용 기계의 고속, 고정밀도 위치제어에 이용하기에 적합하다.

Claims (4)

  1. 직동기구에 장착한 직동위치 검출수단이 출력하는 가동테이블의 위치신호를 위치피드백신호로 하는 전동기의 위치제어장치에 있어서,
    상기 직동위치신호를 미분연산하여 직동속도신호를 출력하는 미분연산수단과, 속도지령신호와 상기 직동속도신호의 차를 연산하는 감산수단과, 상기 감산수단이 출력하는 차신호를 적분하는 적분수단과, 상기 적분수단의 출력신호를 입력하는 비례게인수단과, 상기 비례게인수단의 출력신호와 상기 속도지령신호를 가산하여 새로운 속도지령을 출력하는 가산수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전동기의 위치제어장치.
  2. 전동기의 회전위치신호를 미분연산한 속도신호에 근거하여 속도를 제어함과 동시에 전동기로 구동되는 부하에 장착된 위치검출기로부터의 부하위치신호에 근거하여 위치를 제어하는 전동기의 위치제어장치에 있어서,
    상기 부하위치신호를 미분연산하여 부하속도신호를 출력하는 미분연산수단과, 상기 부하속도신호와 속도지령신호의 차를 연산하는 감산수단과, 상기 감산수단이 출력하는 차신호를 로우패스필터에 입력함으로써 위상을 조절하는 위치조절수단과, 상기 위치조절수단의 출력신호를 입력하는 비례게인수단과, 상기 비례게인수단의 출력신호와 상기 속도지령신호를 가산하여 새로운 속도지령신호를 출력하는 가산수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전동기의 위치제어장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 위상조절수단은 상기 감산수단이 출력하는 차신호를 밴드패스필터에 입력함으로써 위상을 조절하는 것을 특징으로 하는 전동기의 위치제어장치.
  4. 전동기의 회전위치신호를 미분연산한 속도신호에 근거하여 속도를 제어함과 동시에 전동기로 구동되는 부하에 장착된 위치검출기로부터의 부하위치신호에 근거하여 위치를 제어하는 전동기의 위치제어장치에 있어서,
    속도지령신호를 적분연산하는 적분연산수단과, 상기 부하위치신호와 상기 적분연산수단이 출력하는 적분신호의 차를 연산하는 감산수단과, 상기 감산수단이 출력하는 차신호를 밴드패스필터에 입력함으로써 위상을 조절하는 위상조절수단과, 상기 위상조절수단의 출력신호를 입력하는 비례게인수단과, 상기 비례게인수단의 출력신호와 상기 속도지령신호를 가산하여 새로운 속도지령신호를 출력하는 가산수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전동기의 위치제어장치.
KR1020017015576A 1999-06-04 2000-06-01 전동기의 위치제어장치 KR100645496B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-1999-00158659 1999-06-04
JP11158659A JP2000347743A (ja) 1999-06-04 1999-06-04 位置制御装置
JP2000118133A JP4491904B2 (ja) 2000-04-19 2000-04-19 電動機の位置制御装置
JPJP-P-2000-00118133 2000-04-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020011430A true KR20020011430A (ko) 2002-02-08
KR100645496B1 KR100645496B1 (ko) 2006-11-13

Family

ID=26485704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020017015576A KR100645496B1 (ko) 1999-06-04 2000-06-01 전동기의 위치제어장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6566837B1 (ko)
EP (1) EP1184766B1 (ko)
KR (1) KR100645496B1 (ko)
CN (1) CN1149457C (ko)
DE (1) DE60006666T2 (ko)
TW (1) TW429336B (ko)
WO (1) WO2000075739A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160016707A (ko) * 2014-08-04 2016-02-15 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤 모터 시스템
KR20160016705A (ko) * 2014-08-04 2016-02-15 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤 모터 시스템
KR20180010145A (ko) * 2016-07-20 2018-01-30 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤 모터 시스템

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040093160A (ko) * 2002-03-20 2004-11-04 가부시키가이샤 야스카와덴키 제어 정수 조정 장치
US6963184B2 (en) * 2002-09-26 2005-11-08 3M Innovative Properties Company Adaptable spatial notch filter
JP3850363B2 (ja) * 2002-10-21 2006-11-29 山洋電気株式会社 モータの位置制御装置
DE10302374B3 (de) * 2003-01-22 2004-04-08 Siemens Ag Verfahren zur Erhöhung der Regeldynamik eines mindestens einer Lose und/oder Elastizität aufweisenden Antriebsstranges einer Werkzeug- oder Produktionsmaschine
JP3805309B2 (ja) 2003-01-30 2006-08-02 ファナック株式会社 サーボモータ駆動制御装置
JP3755602B2 (ja) * 2003-03-04 2006-03-15 ソニー株式会社 信号処理装置、信用処理装置用プログラム、信号処理装置用プログラムを記録した記録媒体、及び信号処理方法
JP3923047B2 (ja) * 2003-03-04 2007-05-30 ファナック株式会社 同期制御装置
JP4276626B2 (ja) * 2003-05-20 2009-06-10 富士通株式会社 バックラッシュ補償制御方法、バックラッシュ補償制御装置およびバックラッシュ補償制御プログラム
JP4541218B2 (ja) * 2005-04-08 2010-09-08 三菱電機株式会社 指令生成装置
US7109670B1 (en) * 2005-05-25 2006-09-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Motor drive with velocity-second compensation
US7187142B2 (en) * 2005-05-25 2007-03-06 Rockwell Automation Technologies, Inc. Motor drive with velocity noise filter
JP4644137B2 (ja) * 2006-02-15 2011-03-02 オークマ株式会社 位置制御装置
GB0605346D0 (en) * 2006-03-16 2006-04-26 Airbus Uk Ltd Feedback control system
US7925361B2 (en) * 2008-09-10 2011-04-12 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Fault detection for a resistive position sensor
JP4807600B2 (ja) * 2009-08-18 2011-11-02 村田機械株式会社 移動体システム
JP4853842B2 (ja) * 2010-01-12 2012-01-11 株式会社安川電機 同期制御装置
JP4880763B2 (ja) * 2010-01-19 2012-02-22 山洋電気株式会社 モータ制御方法及び装置
JP5113862B2 (ja) * 2010-02-16 2013-01-09 山洋電気株式会社 モータ制御装置
CN102865358B (zh) * 2012-09-28 2015-03-11 湖南南车时代电动汽车股份有限公司 一种用于混合动力汽车的amt电机控制方法和控制系统
JP5648870B2 (ja) * 2013-01-08 2015-01-07 株式会社安川電機 モータ制御装置、モータ制御方法及び機械システム
WO2015129207A1 (ja) 2014-02-25 2015-09-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電動機の制御装置に用いられる制御パラメータの調整方法、および、この制御パラメータの調整方法が用いられる電動機の制御装置
WO2015064747A1 (ja) * 2014-10-31 2015-05-07 株式会社小松製作所 ホイールローダおよびホイールローダの制御方法
JP6044649B2 (ja) * 2015-01-19 2016-12-14 株式会社明電舎 ダイナモメータシステムの制御装置
DE112015000231T5 (de) * 2015-06-18 2017-02-09 Mitsubishi Electric Corporation Steuerparameter-Einstellvorrichtung
KR101755831B1 (ko) * 2015-08-28 2017-07-10 현대자동차주식회사 모터 제어 방법
JP6226021B2 (ja) * 2016-04-28 2017-11-08 株式会社明電舎 試験システムのダイナモメータ制御装置
CN106647836A (zh) * 2016-11-23 2017-05-10 河池学院 机器人传动电机速度环调整方法
DE102017202647A1 (de) 2017-02-20 2018-08-23 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Ansteuern eines Aktuators für ein Fahrzeug, Steuergerät und Parksperreneinrichtung für ein Fahrzeug
JP7245978B2 (ja) * 2018-01-09 2023-03-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電動機の制御装置
US11110633B2 (en) * 2018-06-13 2021-09-07 Nypromold Inc. In-mold lid closing apparatus

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0423357B1 (en) * 1989-04-10 1996-07-03 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Seisakusho Device for controlling servo motor
JPH0322114A (ja) * 1989-06-20 1991-01-30 Mitsubishi Electric Corp 制御装置
JPH0722873B2 (ja) 1989-06-27 1995-03-15 オ−クマ株式会社 送り軸の位置制御装置
JPH03107385A (ja) * 1989-09-21 1991-05-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 軌跡制御装置
JP3107385B2 (ja) 1990-06-28 2000-11-06 井関農機株式会社 穀物乾燥調製装置における穀物データ表示方法
JPH0695744A (ja) 1992-09-16 1994-04-08 Hitachi Ltd リニアパルスモータ制御手段
JPH06318115A (ja) * 1993-05-07 1994-11-15 Hitachi Ltd 位置決め制御方法
EP1418026A1 (en) * 1995-09-11 2004-05-12 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Control apparatus for robot
JP3509413B2 (ja) * 1995-10-30 2004-03-22 株式会社デンソー モータ制御装置
JP3229926B2 (ja) * 1996-06-14 2001-11-19 三菱電機株式会社 電動機の位置制御装置
JPH10254550A (ja) * 1997-03-12 1998-09-25 Yaskawa Electric Corp 位置制御装置
JP3351990B2 (ja) * 1997-05-27 2002-12-03 オークマ株式会社 ボールネジ駆動系の位置制御装置
JP3969850B2 (ja) * 1998-06-22 2007-09-05 株式会社小松製作所 電動式ベンダの制御方法および制御装置
GB2354087B (en) * 1999-05-14 2003-04-02 Mitsubishi Electric Corp Servo control apparatus
JP2002015963A (ja) * 2000-06-27 2002-01-18 Murata Mfg Co Ltd 電子部品の搬送装置およびこの搬送装置を用いた検査装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160016707A (ko) * 2014-08-04 2016-02-15 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤 모터 시스템
KR20160016705A (ko) * 2014-08-04 2016-02-15 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤 모터 시스템
KR20180010145A (ko) * 2016-07-20 2018-01-30 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤 모터 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
EP1184766A1 (en) 2002-03-06
DE60006666T2 (de) 2004-04-15
TW429336B (en) 2001-04-11
KR100645496B1 (ko) 2006-11-13
CN1149457C (zh) 2004-05-12
EP1184766B1 (en) 2003-11-19
DE60006666D1 (de) 2003-12-24
US6566837B1 (en) 2003-05-20
CN1367887A (zh) 2002-09-04
WO2000075739A1 (fr) 2000-12-14
EP1184766A4 (en) 2002-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100645496B1 (ko) 전동기의 위치제어장치
JP4391218B2 (ja) サーボ制御装置
KR20010075266A (ko) 위치 제어 장치
KR100961606B1 (ko) 전동 파워 스티어링 제어 장치
KR100951754B1 (ko) 기계 위치 제어 장치
US20050228513A1 (en) Vibration control device
US20100004824A1 (en) Electric power-steering control apparatus
JPH0993998A (ja) 電動機の位置制御装置
US20070107978A1 (en) Control unit for electric power steering apparatus
KR0163638B1 (ko) 2 질량체 관성 공진계의 가요성 구동축 상에 발생하는 축 방향 비틀림 진동을 억제하는 저 관성화 제어 장치
JPH05184178A (ja) アクチュエータ制御装置
JP4658181B2 (ja) サーボ制御装置
JPH05189010A (ja) アクチュエータ制御装置
US20060184257A1 (en) Controller
JPH11285283A (ja) 外乱補償制御装置
CN111587530B (zh) 电动机的控制装置
JP4491904B2 (ja) 電動機の位置制御装置
JPH07129251A (ja) 防振制御方法
US7196489B2 (en) Rotary shaft control apparatus
JP4171192B2 (ja) サーボ制御装置
CN111566928A (zh) 电动机的控制装置
JP3864305B2 (ja) 位置制御装置
JP5037065B2 (ja) 機械制御装置
JP3975537B2 (ja) 制御装置と制御方法
JPH0740268A (ja) ロボットアームの制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121023

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131022

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141021

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151016

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161019

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee