KR20020014533A - drive control device for addition and substruction of motor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모터의 가감속 구동제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부드러운 연속이동, 미소 블록 연속이동에 적당하도록 한모터의 가감속 구동제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to an acceleration / deceleration drive control apparatus for a motor, and more particularly, to an acceleration / deceleration drive control apparatus for a motor so as to be suitable for smooth continuous movement and small block continuous movement.
일반적으로 모터제어시 이동 블록과 블록사이에는 가속과 감속제어가 가미된 보간으로 이동을 하게 되는데, 이경우 위치결정에 대한 정확도가 향상되어도 연속이동, 고속이동에는 부적합하게 되는 경우가 종종 발생한다.In general, during motor control, the moving block and the block are moved by interpolation with acceleration and deceleration control. In this case, even when the accuracy of positioning is improved, it is often unsuitable for continuous movement and high speed movement.
이와 같은 종래기술에 따른 가감속제어방법은 보간 전 가감속과 보간 후 가감속으로 크게 두가지로 나눌 수 있다.The acceleration / deceleration control method according to the related art can be divided into two types, acceleration and deceleration before interpolation and acceleration and deceleration after interpolation.
즉, 보간 전 가감속제어는 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 이동해야 할 각축들의 합성성분에 의해 보간 및 가속을 행한 후 해당 축별로 합성성분을 분배하여 최종적으로 출력하는 방식이며, 도 2에 도시된 바와 같이, S(sampling time 에 이동할 합성거리)를 가속, 정속, 감속 구간에 주어진 가속, 감속 시정수에 따라 합성속도를 계산한 후 각각의 x,y(sampling time 에 이동할 X,Y축거리)를 구하여 모터 측에 출력함에 의해 가감속을 행한다. 이 때의 속도와 시간의 관계는 도 3(a)와 같다.That is, the acceleration and deceleration control before interpolation is a method of distributing and finally outputting the composite component for each axis after interpolation and acceleration by the composite component of each axis to be moved, as shown in FIG. As shown in Fig. 2, after calculating the compounding speed according to the acceleration and deceleration time constants given in the acceleration, constant speed, and deceleration intervals, S (synthetic distance to be moved in the sampling time) is calculated for each x, y (X, The acceleration / deceleration is performed by obtaining the Y-axis distance) and outputting it to the motor side. The relationship between speed and time at this time is as shown in Fig. 3A.
또한, 보간 후 가감속제어는 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 이동해야 할 각축들의 합성성분에 의해 보간만 행한 후 해당 축별로 합성성분을 분배하고 축마다의 가감속을 제어,최종적으로 출력하는 방식이며, 도 2의 S(sampling time 에 이동할 합성거리)를 정속구간의 합성속도를 계산한 후 각각의 x,y(sampling time 에 이동할 X,Y축거리)를 구하고 주어진 가속, 감속 시정수에 각각 가감속을 행하고 모터측에 출력함에 의해 가감속을 행한다. 이 때의 속도와 시간의 관계는 도 3(b)와 같다.In addition, as shown in FIG. 1 (b), the acceleration / deceleration control after interpolation is performed only by the synthesis component of each axis to be moved, and then the composite component is distributed for each axis and the acceleration / deceleration for each axis is controlled. After calculating the synthesis speed of the constant speed section, S (composite distance to be moved in the sampling time) of FIG. 2 is obtained, and each x, y (X, Y axis distance to be moved to the sampling time) is calculated and given the acceleration and deceleration visibility. Acceleration and deceleration are performed on the numbers and output to the motor side to accelerate and decelerate. The relationship between speed and time at this time is as shown in Fig. 3B.
그런데, 이와 같은 가감속제어는 보간전 가감속 제어의 경우 위치결정의 정확도를 구현할 수는 있으나 즉 형상오차, 원호이동시의 반경감소오차는 줄일 수 있으나 이동 블록과 블록간에 빈번한 가감속이 행해지므로 가공시에는 조도가 나빠지고 또한 고속이동이나 미소블록연속이동 등에는 속도의 불연속성에 의해 부적합한 방식이며, 이와 반대로 보간후 가감속 제어 방식에서는 속도의 연속성이 실현되어 고속이동, 미소블록연속이동에서 이동 블록과 블록사이에서 속도가 부드럽게 이동하나, 형상오차, 원호이동시 원호반경의 감소, 고정도 원호보간시 문제 등이 발생한다.By the way, the acceleration / deceleration control can realize the accuracy of positioning in the case of the acceleration / deceleration control before interpolation, that is, the shape error and the radius reduction error during arc movement can be reduced, but the frequent acceleration / deceleration between the moving block and the block is performed. The illuminance worsens and the discontinuity of velocity is not suitable for high-speed movement or microblock continuous movement.On the contrary, the acceleration and deceleration control method realizes the continuity of the speed in the high-speed movement and microblock continuous movement. The speed moves smoothly between blocks, but there is a problem of shape error, reduction of circular arc radius during arc movement, and high accuracy circular interpolation.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 정확성과 연속성을 동시에 만족하지 못하는 문제점을 해소하여 위치결정의 정확성과 이동의 연속성을동시에 구현할 수 있도록 한 모터의 가감속 구동제어장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to solve the problem that does not satisfy the accuracy and continuity at the same time to provide an acceleration and deceleration drive control apparatus for the motor to realize the positioning accuracy and movement continuity at the same time , Its purpose is.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 모터를 정확하고 연속적으로 회전시키기 위한 가감속 구동제어장치에 있어서; 외부기기로부터 발생하는 위치지령을 보간하고 가감속하여 출력하는 보간 및 가감속부와, 상기 보간 및 가감속부로부터 발생한 위치지령을 피드백된 위치값과 가감산하여 속도지령을 발생시키는 모터제어루프부를 갖는 상위제어기와; 상기 모터제어루프부의 속도지령과 상기 모터로부터 피드백된 위치값을 가감산하여 상기 모터의 회전을 지령하는 서보드라이버를 포함하며; 상기 모터제어루프부는 상기 가감속부의 위치지령을 위치펄스신호로 변환하여 발생시키는 펄스신호발생부와, 상기 위치펄스신호와 피드백되는 위치값을 가감산으로 보상하는 위치보상부와, 보상된 상기 위치펄스신호를 아날로그신호로 변환하여 상기 서보드라이버로 출력하는 D/A컨버터를 포함하여 구성되는 모터의 가감속 구동제어장치에 의해 달성된다.The above object is, according to the present invention, an acceleration / deceleration drive control apparatus for accurately and continuously rotating a motor; An upper controller having an interpolation and acceleration / deceleration unit for interpolating and accelerating and decelerating a position command generated from an external device and a motor control loop unit for generating a speed command by adding and subtracting a position command generated from the interpolation and acceleration / deceleration unit with a feedback position value. Wow; And a servo driver which commands rotation of the motor by adding and subtracting a speed command of the motor control loop unit and a position value fed back from the motor; The motor control loop unit includes a pulse signal generation unit for converting and generating a position command of the acceleration / deceleration unit into a position pulse signal, a position compensation unit for compensating the position value fed back with the position pulse signal by addition and subtraction, and the compensated position. It is achieved by an acceleration / deceleration drive control apparatus for a motor including a D / A converter that converts a pulse signal into an analog signal and outputs the same to the servo driver.
도 1(a) 내지 (b)는 종래기술에 따른 가감속제어알고리즘을 나타낸 플로우 차트이고,1 (a) to (b) is a flow chart showing the acceleration and deceleration control algorithm according to the prior art,
도 2는 도 1의 가감속제어방법으로 보간 전에 이루어지는 Y와 X의 거리를 나타낸 그래프이고,2 is a graph showing the distance between Y and X made before interpolation by the acceleration / deceleration control method of FIG.
도 3(a) 내지 (b)는 도 1의 가감속제어방법으로 보간 후에 이루어지는 속도와 시간 의 관계를 나타낸 그래프이고,3 (a) to (b) is a graph showing the relationship between speed and time made after interpolation by the acceleration / deceleration control method of FIG.
도 4는 본 발명에 따른 모터의 가감속 구동제어장치를 나타낸 블록도이고,4 is a block diagram showing an acceleration / deceleration drive control apparatus for a motor according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 도 1의 제어루프를 상세하게 나타난 블록도이고,5 is a block diagram showing in detail the control loop of FIG. 1 according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 모터의 가감속 구동제어장치의 동작을 나타낸 플로우차트이고,6 is a flowchart showing the operation of the acceleration / deceleration drive control apparatus of the motor according to the present invention;
도 7(a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 블록의 이동조건에 따라 감속제어상태를 나타낸 그래프이고,7 (a) to (c) are graphs showing a deceleration control state according to a moving condition of a block according to the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 블록과 블록사이의 코너부에서의 감속제어상태를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the deceleration control state at the corner between the block and the block according to the present invention.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols on the main parts of the drawing
10 ; 상위제어기 12 ; 보간 및 가감속부10; Host controller 12; Interpolation and acceleration / deceleration
14 ; 모터제어루프부 15 ; 펄스신호발생부14; Motor control loop section 15; Pulse signal generator
16 ; 위치보상부 17 ; D/A컨버터16; Position compensation 17; D / A Converter
20 ; 서보드라이버 40 ; 모터20; Servo driver 40; motor
42 ; 엔코더42; Encoder
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 모터의 가감속 구동제어장치를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명에 따른 모터의 가감속 구동제어장치를 나타낸 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 도 1의 제어루프를 상세하게 나타난 블록도이고, 도 6은 본 발명에 따른 모터의 가감속 구동제어장치의 동작을 나타낸 플로우차트이고, 도 7(a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 블록의 이동조건에 따라 감속제어상태를 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명에 따른 블록과 블록사이의코너부에서의 감속제어상태를 나타낸 그래프이다.Hereinafter, an acceleration / deceleration drive control apparatus for a motor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Figure 4 is a block diagram showing the acceleration and deceleration drive control apparatus of the motor according to the invention, Figure 5 is a block diagram showing in detail the control loop of Figure 1 according to the present invention, Figure 6 is an acceleration and deceleration of the motor according to the present invention 7A and 7C are flowcharts illustrating the operation of the speed drive control apparatus, and FIGS. 7A to 7C are graphs showing a deceleration control state according to a moving condition of a block according to the present invention, and FIG. 8 is a block and a block according to the present invention. It is a graph showing the deceleration control state in the corner section.
본 가감속 구동제어장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 상위제어기(10)에서 이동지령을 받아, 보간 및 가감속부(12)에서 제어를 한 후 모터제어 루프부(14)에서 서보 드라이브(20)에서 피드백받은 위치를 가감해 다시 서보 드라이브(20)에 속도로 지령한다. 이 때, 서보 드라이브(20)는 모터(40)의 엔코더(30)의 위치를 피드백받아 이를 가감하여 모터의 회전을 지령한다.As shown in FIG. 4, the acceleration / deceleration drive control device receives a movement command from the upper controller 10, controls the interpolation and acceleration / deceleration unit 12, and then rotates the servo drive 20 in the motor control loop unit 14. ) And commands the servo drive 20 at speed again. At this time, the servo drive 20 receives the feedback of the position of the encoder 30 of the motor 40 and adds or subtracts it to command rotation of the motor.
그리고, 상기 모터제어루프부(14)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가감속부의 위치지령을 위치펄스신호로 변환하여 발생시키는 펄스신호발생부(15)와, 상기 위치펄스신호와 피드백되는 위치값을 가감산으로 보상하는 위치보상부(16)와, 보상된 상기 위치펄스신호를 아날로그신호로 변환하여 상기 서보드라이버(20)로 출력하는 D/A컨버터(17)로 구성되어 있으며, 여기서, 외부로부터 지령된 이동지령을 해석(Interpreter)하고 보간(Interpolator)하여 모터제어루프부(14)로 전달하게 된다. 이때의 보간부(12)에서, 해석된 다음이동지령을 참조하여 가감속제어 또는 다음 이동블록의 조기 시작으로 정확성과 연속성을 동시에 만족할 수 있게 한다.As shown in FIG. 5, the motor control loop unit 14 is fed back with the pulse signal generator 15 for converting and generating the position command of the acceleration / deceleration unit into a position pulse signal. And a D / A converter 17 for converting the compensated position pulse signal into an analog signal and outputting the compensated position pulse signal to the servo driver 20. Interpreters and interpolates the movement command commanded from the outside, and transmits the command to the motor control loop 14. At this time, the interpolation unit 12 can satisfy the accuracy and continuity at the same time by the acceleration / deceleration control or the early start of the next moving block with reference to the analyzed next moving command.
상술한 바와 같은 본 발명의 구동제어장치의 동작은 도 6에 도시된 바와 같이, 보간부에서 가속이 시작될 때 다음에 이동할 블록의 vector 성분에 따라 현이동 블록의 감속을 결정한다.As shown in FIG. 6, the operation of the drive control apparatus of the present invention as described above determines the deceleration of the current moving block according to the vector component of the next block to be moved when the acceleration is started in the interpolation unit.
즉, 현이동 블록의 vector 성분과 다음 이동 블록의 vector 성분의 차이가 45도 보다 작으면(S10) 현이동 블록의 감속은 다음 이동 블록의 속도에 의해 이루어진다(S20). 예를들어, 다음 이동 블록의 속도가 현이동 블록의 속도보다 크거나같으면 현 이동 블록의 감속은 없게 되고, 다음 이동 블록의 속도가 현이동 블록의 속도보다 작으면 현이동 블록의 감속은 다음 이동 블록의 속도까지만 행하게 된다(S30~S50).That is, when the difference between the vector component of the current moving block and the vector component of the next moving block is less than 45 degrees (S10), the deceleration of the current moving block is performed by the speed of the next moving block (S20). For example, if the speed of the next moving block is greater than or equal to the speed of the current moving block, there is no deceleration of the current moving block. If the speed of the next moving block is less than the speed of the current moving block, the deceleration of the current moving block is the next move. Only up to the speed of the block is performed (S30 to S50).
그리고, 현이동 블록의 vector 성분과 다음 이동 블록의 vector 성분의 차이가 45도 보다 큰 경우에는(S10) 현이동 블록의 잔여거리가 설정치보다 작으면(S60) 다음블록의 가속제어를 시작하고(S70), 현블록의 가야할 위치에 다음 블록의 가야할 위치를 가산한다(S80). 이 때, 이 값을 모터의 제어루프에 전달한다(S90). 현블록의 이동이 완료될 때까지 반복하고(S100), 이후 다음 이동블록의 시작점, 시작속도 등을 미리 시작한 것을 감안하여 재 설정한다(S110). 위의 두 경우의 가감속제어로 정확성과 연속성을 동시에 만족할 수 있게 한다.When the difference between the vector component of the current moving block and the vector component of the next moving block is greater than 45 degrees (S10), if the remaining distance of the current moving block is smaller than the set value (S60), acceleration control of the next block is started ( S70), the position to go to the next block is added to the position to go to the current block (S80). At this time, this value is transmitted to the control loop of the motor (S90). It repeats until the movement of the current block is completed (S100), and then resets in consideration of starting the starting point, the starting speed, etc. of the next moving block in advance (S110). Acceleration and deceleration control in the above two cases ensures accuracy and continuity at the same time.
예를들어, 현이동 블록과 다음이동 블록의 vector 성분의 차이가 45도 이하일 경우의 감속제어는 도 7(a)과 같다.For example, when the difference between the vector components of the current moving block and the next moving block is 45 degrees or less, the deceleration control is as shown in Fig. 7A.
즉, In other words,
그러므로 감속제어시 속도 f는 다음과 같다.Therefore, the speed f in deceleration control is as follows.
이와 같은 관계식은 다음 이동블록속도가 현이동 블록속도와 같거나 클경우에도 동일하게 적용된다. 즉 도 7(b) 및 도 7(c)과 같이 감속에 필요한 거리 S는 0이 된다.The same applies to the case where the next moving block speed is equal to or larger than the current moving block speed. That is, as shown in Figs. 7B and 7C, the distance S required for deceleration is zero.
그리고, 현이동 블록의 vector 성분과 다음 이동 블록의 vector 성분의 차이가 45도 보다 큰 경우에는 현이동 블록의 잔여거리가 설정치보다 작으면 다음 이동 블록을 미리 시작하는 경우는 다음과 같다. 즉, 도 8과 같이 현이동 블록과 다음이동 블록의 사이인 코너부에서 자연스럽게 라운드를 만들며 이동하게 된다.When the difference between the vector component of the current moving block and the vector component of the next moving block is greater than 45 degrees, if the remaining distance of the current moving block is smaller than the set value, the next moving block is started as follows. That is, as shown in FIG. 8, a round is naturally made at a corner portion between the current movement block and the next movement block.
그러므로 위의 두가지 경우를 가감속제어에 적용하면 보간전 가감속으로 위치의 정확도를 유지하면서 속도의 연속성을 구현할 수 있다.Therefore, if the above two cases are applied to acceleration / deceleration control, speed continuity can be realized while maintaining the position accuracy with acceleration / deceleration before interpolation.
상술한 바와 같은 본 발명의 모터의 가감속 구동제어장치에 대한 다른 실시예는 위치의 정확성과 속도의 연속성을 동시에 확보할 수 있으므로 로보트의 구동시 Continuos Path 를 구현할 수 있고, 또한 공작기계나 조각기에서 미소 블록연속가공을 간단히 실현할 수 있다. 이동 프로그램의 해석(Interpreter)이 고속으로 실행되고, 해석된 데이터를 메모리에 미리 충분하게 보관하는 구조에서는 연속이동의 효과를 배가할 수 있다.Another embodiment of the acceleration / deceleration drive control apparatus of the motor of the present invention as described above can ensure the accuracy of the position and continuity of the speed at the same time to implement the Continuos Path during the driving of the robot, and also in the machine tool or engraver Micro-block continuous processing can be easily realized. In the structure in which the interpreter of the moving program is executed at a high speed, and the interpreted data is sufficiently stored in memory in advance, the effect of the continuous moving can be doubled.
또한, 현이동 블록의 vector 성분과 다음 이동 블록의 vector 성분의 차이의 기준인 45도를 경우에 맞게 조정하여 적용하면 여러 이동조건에 부합할 수 있다.In addition, it is possible to meet various movement conditions by adjusting and applying 45 degrees, which is a standard of the difference between the vector component of the current moving block and the vector component of the next moving block, as appropriate.
본 발명은 정확성과 연속성을 동시에 만족하지 못하는 문제점을 해소하여 위치결정의 정확성과 이동의 연속성을 동시에 구현할 수 있기 때문에 공작기계나 조각기에서 미소 블록연속가공을 간단히 실현할 수 있는 기능적인 성능이 향상되는 효과가 있다.The present invention can solve the problem of not satisfying the accuracy and continuity at the same time, so that the accuracy of positioning and the continuity of movement can be realized at the same time, so that the effect of improving the functional performance that can easily realize the continuous microblock machining in the machine tool or the engraver There is.
또한, 모터제어의 가감속제어시 보간전 가감속으로 정확도를 유지한 상태에서 현이동 블록의 vector 성분과 다음이동 블록의 vector 성분의 차이를 기준으로불필요한 가감속을 제거하거나, 다음이동 블록을 조기에 시작하는 방법으로 속도의 연속성를 구현하여 형상오차, 원호보간시 원호반경의 감소 등을 줄이고, 간단히 미소블럭연속이동, 가공 조도의 향상 등을 실현한다.In addition, when the acceleration / deceleration control of the motor control is maintained, the acceleration / deceleration is eliminated based on the difference between the vector component of the current moving block and the vector component of the next moving block while maintaining the accuracy before the interpolation. In this way, the continuity of the speed is realized to reduce the shape error, the reduction of the circular arc radius during circular interpolation, and to realize the micro block continuous movement and the improvement of the processing roughness.
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