KR20030021262A - 전동기제어장치 - Google Patents

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KR20030021262A
KR20030021262A KR10-2003-7001756A KR20037001756A KR20030021262A KR 20030021262 A KR20030021262 A KR 20030021262A KR 20037001756 A KR20037001756 A KR 20037001756A KR 20030021262 A KR20030021262 A KR 20030021262A
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카쿠소우키
혼다히데키
오구로류이치
미야가와히데카즈
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가부시키가이샤 야스가와덴끼
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    • 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
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
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Abstract

상위 제어부(8)는, 전동기 제어장치의 신호전달 특성을 의사(疑似)하는 모의 모델(8c)을 가지고, 상위 장치에서 부여되는 실위치 지령신호(θref)를 그 모의모델에 따라 연산처리하여 그 실위치지령신호(θref)에 대응하는 전동기의 속도 및 위치를 산출하고, 그 속도 및 위치를 각각 제1모의속도신호 (ωF) 및 제1모의위치신호(θF)로 하여 제2제어샘플주기(t2) 마다 출력하고, 모의모델을 특징짓는 파라메터에 따라 정해지는 정수를 계수로서 θref－θF와 ωF와의 1차결합을 생성하여, 그 1차결합을 피드포워드토크신호( TFF)로 하여 제2제어샘플주기(t2)마다 출력한다. 이렇게 하여, 피드포워드연산의 제어샘플주기와 피드백연산의 제어샘플주기가 다른 경우에 있어서도, 실위치신호와 모의위치신호간에 오차가 생기지 않도록 할 수 있다.

Description

전동기 제어장치 {ELECTRIC MOTOR CONTROL DEVICE}
공작 기계에 있어서의 테이블, 로봇의 암등의 부하기계와, 상기 부하기계를 구동하는 직류전동기, 유도전동기, 동기전동기, 전자석, 리니어모터등의 구동장치와, 상기 부하기계와 구동장치를 연결하는 전달기구에서 구성된 기계계(系)에 대하여, 제2모의토크신호와 토크지령을 제공하는 피드백제어계와, 제1모의 토크신호를 제공하는 피드포워드 제어계를 가진 2자유도제어장치가 많이 사용되고 있다.
예를 들면, 특원평 4-119402 와, 특원평 4-138223 등이 있다. 제 1도는 종래의 2자유도제어장치의 예를 나타내는 블럭 선도이다.
제1도에 도시하는 바와같이, 종래의 위치 제어장치는, 토크전달기구(2)를 통하여 부하기계(1)를 구동하는 전동기(3)와, 상기 전동기의 회전각 지령신호를 입력하고 적어도 2회의 적분연산을 포함한 소정의 관수연산에 의해 모의회전각신호와 모의속도신호와 제1모의토크신호를 각각 출력하는 피드포워드 신호연산회로(21)와, 상기 전동기의 회전속도 및 회전각을 검출하는 회전검출기(20)와, 상기 모의 회전각신호 및 상기 회전검출기에서 출력된 실회전각신호에 기초하여 제1의 속도신호를 출력하는 위치제어회로(22)와, 상기 모의속도신호와 상기 제1의속도신호와 상기 회전검출기에서 출력된 실속도신호에 기초하여 제2모의토크신호를 출력하는 속도제어회로(23)와, 상기 제1모의토크신호와 상기 제2모의토크신호에 기초하여 상기 전동기의 토크를 제어하는 제어수단(24)을 구비함으로서, 고속응답의 위치제어 성능을 얻을 수 있다.
그렇지만, 피드포워드 연산의 제어샘플시간이 피드백 연산의 제어샘플시간보다 커질 경우, 피드포워드의 수치 모델이 제어대상에 일치하고 있음에도 불구하고, 샘플 시간이 다르기에, 이산화(離散化)모델링 오차가 발생한다. 따라서, 실회전각신호와 모의회전각신호간에, 오차가 생겨, 실회전각신호에 오버슛이나 진동이 발생하는 경우가 있다.
본 발명의 목적은, 피드포워드 연산의 제어샘플시간과 피드백 연산의 제어 샘플시간이 다른 경우에 있어서도, 실회전각신호와 모의회전각신호간에, 오차를 발생시키지 않고, 양호한 제어성능을 실현하는 전동기 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 예를 들면, 공작 기계에 있어서의 테이블이나 로봇의 암과 같은 부하 기계를 구동하는 전동기 (직류전동기, 유도전동기, 동기전동기, 리니어모터등)의 제어장치에 관한 것이다.
제1도는 종래기술을 나타내는 블럭도, 제2도는 본 발명의 실시예1을 나타내는 블럭도, 제3도는 본 발명의 실시예2를 나타내는 블럭도, 제4도는 본 발명의 실시예3을 나타내는 블럭도, 제5도는 본 발명의 실시예4를 나타내는 블럭도, 제6도는 본 발명의 실시예5를 나타내는 블럭도, 제7도는 본 발명의 실시예6을 나타내는 블럭도, 제8도는 본 발명의 실시예7을 나타내는 블럭도, 제9도는 본 발명의 실시예8을 나타내는 블럭도, 제10도는 본 발명의 실시예9를 나타내는 블럭도, 제11도는 본 발명의 실시예10을 나타내는 블럭도, 제12도는 본 발명의 실시예11을 나타내는 블럭도, 제13도는 본 발명의 실시예12를 나타내는 블럭도, 제14도는 본 발명의 실시예13을 나타내는 블럭도, 제15도는 본 발명의 실시예14를 나타내는 블럭도, 제16도는 본 발명의 실시예15를 나타내는 블럭도이다.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
다음에 본 발명의 실시 형태를 실시예에 기초하여 설명한다.
<실시예1>
이하, 본 발명의 실시예1에 대하여 상세히 설명한다.
이하, 제2도를 참조하면서 본 발명의 실시예1을 설명한다.
제2도는, 본 발명의 실시예1의 전체를 나타내는 블럭도이다. 제2도에 있어서, 본 발명의 실시예는, 부하기계(1)와 전달기구(2)와 전동기(3)와 동력변환회로(4)로 구성된 기계시스템(5)과, 실관측기(6)와, 지령발생기(7)와, 상위제어부(8)와,하위제어부(9)와, 토크합성부(10)와, 제1토크보상부(11)로 구성되고 있다.
기계시스템(5)과 실관측기(6)와 지령발생기(7)는 종래 장치인 것과 동일하다. θref는 지령발생기(7)에서 생성된 실지령신호이다. θm은 실관측기(6)에서 생성된 실응답신호이다.
상위제어부(8)는, 실지령신호 (θref)에 기초하여, 제2 제어샘플시간(t2)으로 제1모의위치신호( θF)와 제1모의속도신호(wF)와 제1모의토크신호(TFF)를 제공한다.
하위제어부(9)는, 제1모의위치신호(θF)와 제1 모의속도신호(wF)와 실응답신호(θm)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1)으로 제2모의토크신호(TFB)를 제공한다.
제1토크보상부(11)는, 제1모의위치신호 (θF)와 제1모의속도신호 (wF)와 실응답신호(θm)에 기초하여 제2제어샘플시간(t2)으로 제3모의토크신호(TD)를 제공한다.
토크합성부(10)는, 제1모의토크신호(TFF)와 제2모의토크신호(TFB)와 제3모의토크신호(TD)에 기초하여 토크지령(Tref)을 제공한다.
상위제어부(8)에 있어서, 제1모의위치신호 (θF)와 제1모의속도신호 (wF)와 제1모의토크신호(TFF)가, [1], [2], [3]의 식을 제2제어샘플시간(t2)으로 이산화 한 다음에 생성된다.
θF＝[1/(T1＊ s²＋T2＊s＋1)]＊θref [1]
wF ＝[s/(T1＊ s²＋T2＊s＋1)]＊θref [2]
TFF＝[JM＊ s²/(T1＊ s²＋T2＊s＋1)]＊θref [3]
단, T1,T2,Jm은 기계시스템(5)과 하위제어부의 특성을 고려한 다음에 설정된 것이다.
제1토크보상부(11)에 있어서, 제3모의토크신호(TD)가 [4]식을 제2제어샘플시간(t2)으로 이산화한 다음에 생성된다. 단, K1,K2는 제어게인이다.
TD ＝[K1＊(θF－θm) －K2＊ (wF －wm)] /s [4]
하위제어부(9)에 있어서, 제2모의토크신호가, [5]식을 제1제어샘플시간(t1)으로 이산화한 다음에 생성된다. 단, K3, K4는 제어게인이다.
TFB ＝K3＊(θF－θm)＋K4＊ (wF －wm) [5]
토크합성부(10)에 있어서, 토크지령을 다음과 같이 생성한다.
Tref ＝TFF＋TD＋TFB [6]
<실시예2>
다음에, 본 발명의 실시예 2에 대하여 제3도를 참조하면서 상세히 설명한다.
제3도는, 본 실시예의 전체를 나타내는 블럭도이다. 제3도에 있어서, 본 발명의 실시예는, 부하기계(1)와 전달기구(2)와 전동기(3)와 동력변환회로(4)로 구성된 기계 시스템(5)과, 실관측기(6)와, 지령발생기(7), 상위제어부(8)와, 하위제어부(9)와, 토크합성부(10)와, 제2토크보상부(12)로 구성되어 있다.
제2토크보상부(12)는,제2 모의토크신호(TFB)에 기초하여 제2제어샘플시간 (t2)으로 제3모의토크신호(TD)를 제공한다.
제2토크보상부(12)에 있어서, 제3모의토크신호(TD)가 [7]식을 제2제어샘플시간(t2)으로 이산화한 다음에 생성된다.
TD ＝K5＊TFB/s [7]
<실시예3>
다음에, 본 발명의 실시예3에 대하여 제4도를 참조하면서 상세히 설명한다.
제4도는, 본 실시예의 전체를 나타내는 블럭도이다. 제4도에 있어서, 본 발명의 실시예는, 부하기계(1)와 전달기구(2)와 전동기(3)와 동력변환회로(4)로 구성된 기계 시스템(5)과, 실관측기(6)와, 지령발생기(7), 상위제어부(8)와, 하위제어부(14)와, 토크합성부(10)와,모의관측기(13)와 제2토크보상부(12)로 구성되어 있다.
모의관측기(13)는, 실응답신호(θm)와 토크지령(Tref)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1)으로 추정위치신호(θmh)와 추정속도신호(wmh)를 제공한다.
하위제어부(14)는, 제1 모의위치신호(θF)와 제1 모의속도신호(wf)와 추정위치신호(θmh)와 추정속도신호(wmh)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1) 으로 제2모의토크신호(TFB)를 제공한다.
하위제어부(14)에 있어서, 제2모의토크신호(TFB)가 [8]식으로 생성된다.
TFB＝K3＊(θF－θmh)＋K4(wf－wmh) [8]
모의관측기(13)에 있어서, 추정위치신호(θmh)와 추정속도신호(wmh)를 다음과 같이 생성한다. k1은 제1제어샘플시간(t1)에 대응하는 샘플카운터이며, (k1)은, 시각t1＊t1시(時)의 시간변수의 값을 나타낸다.
e(k1)＝θm(k1)－θmh(k1) [9]
θmh(k1＋1)＝θmh(k1)＋wmh(k1)＊t1 ＋L1＊e(k1) [10]
wmh(k1＋1)＝wmh(k1)＋Tref(k1)＊t1/Jm＋L2＊e(k1) [11]
<실시예4>
다음에, 본 실시예에 대하여 제5도를 참조하면서 상세히 설명한다.
제5도는, 본 발명의 실시예4를 나타내는 블럭도이다. 제5도에 있어서, 본 발명의 실시예의 상위제어부(8)는, 상위컨트롤러(8a)와, 모의하위제어부(8b)와,가산기(8d)와, 모의모델(8c)과 모의신호처리기(8e)로 구성되어 있다.
상위컨트롤러(8a)는, 실지령신호(θref)와 제1모의위치신호(θF)와 제1 모의속도신호(wF)에 기초하여 제1모의토크신호(TFF)를 제공한다.
모의하위제어부(8b)는, 제1모의위치신호(θF)와 제1 모의속도신호(wF)에 기초하여 제4모의신호(SI4)를 제공한다.
가산기(8d)는 제1모의토크신호(TFF)와 제4모의신호(SI4)에 기초하여 제1 모의신호(SI1)를 제공한다.
모의모델(8c)은, 제1모의신호(SI1)에 기초하여 제2모의신호(SI2)와 제3 모의신호(SI3)를 제공한다.
모의신호처리기(8e)는 제2모의신호(SI2)와 상기 제3모의신호(SI3)에 기초하여 제2 제어샘플시간(t2)으로 제1모의위치신호(θF)와 제1모의속도신호(wF)를 제공한다.
상위컨트롤러(8a)에 있어서, 제1모의토크신호(TFF)를 다음과 같이 생성한다.
TFF＝K5＊(θref－θF)－K6＊wF [12]
모의하위제어부(8b)에 있어서, 제4모의신호(SI4)를 다음과 같이 생성한다.
SI4＝K7＊θF＋K8＊wF [13]
가산기(8d)에 있어서, 제1모의신호(SI1)를 다음과 같이 생성한다.
SI1＝TFF－SI4 [14]
모의모델(8c)에 있어서, 제2 모의신호(SI2)와 상기 제3모의신호(SI3)를 생성한다.
모의신호처리기(8e)에 있어서, 제1모의위치신호(θF)와 제1 모의속도신호(wF)를 다음과 같이 생성한다. k2는 제2제어샘플시간(t2)에 대응하는 샘플카운터이며, (k2)는, 시각t2＊t2시(時)의 시간변수의 값을 나타낸다.
θF(t)＝SI2(k2＊t2) [17]
wF (t)＝SI3(k2＊t2) [18]
단,
k2＊t2 ≤(k2＋1) ＊t2 [19]
<실시예5>
다음에, 본 발명의 실시예5에 대하여 제6도를 참조하면서 상세히 설명한다.
제6도는, 본 실시예를 나타내는 블럭도이다. 제5도에 있어서, 본 발명의 실시예의 모의모델(8c)은, 감산기(8c4)와, 계수기(8c5)와, 감산기(8c6)와, 계수기(8c7)와,
계수기(8c1)와, 적분기(8c2)와, 적분기(8c3)로 구성되어 있다.
감산기(8c4)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI32)를 생성한다.
SI32＝SI1－SI2 [20]
계수기(8c5)에 있어서, 계수를 Kp로 설정하고, 다음과 같이 모의신호(SI29)를 생성한다.
SI29＝Kp＊SI32 [21]
감산기(8c6)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI30)를 생성한다.
SI30＝SI29－SI3 [22]
계수기(8c7)에 있어서, 계수를 Kv로 설정하고, 다음과 같이 모의신호(SI31)를 생성한다.
SI31＝Kv＊SI30 [23]
계수기(8c1)에 있어서, 계수를 1/Jm으로 설정하고, 다음과 같이 모의신호(SI28)를 생성한다.
SI28＝SI31/Jm [24]
모의신호(SI3)를 다음과 같이 생성한다.
SI3＝SI28/s [25]
모의신호(SI2)를 다음과 같이 생성한다.
SI2＝SI3/s [26]
<실시예6>
다음에, 본 발명의 실시예6에 대하여 제7도를 참조하면서 상세히 설명한다.
제7도는, 본 실시예를 나타내는 블럭도이다. 제7도에 있어서, 본 발명의 실시예의 모의하위제어부(8b)는, 계수기(8b1)와, 가산기(8b2)와, 계수기(8b3)로 구성되어 있다.
계수기(8b1)에 있어서, 계수를 Kp로 설정하여, 다음과 같이 모의신호 SI5를 생성한다.
SI5＝Kp＊θF [27]
가산기(8b2)에 있어서, 다음과 같이 모의신호 SI6을 생성한다.
SI6＝wF＋SI5 [28]
계수기(8b3)에 있어서, 계수를 Kv로 설정하여, 다음과 같이 모의신호 SI4를 생성한다.
SI4＝Kv＊SI6 [29]
<실시예7>
다음에, 본 발명의 실시예7에 대하여 제8도를 참조하면서 상세히 설명한다.
제8도는, 본 실시예7을 나타내는 블럭도이다. 제8도에 있어서, 본 발명의 실시예의 상위컨트롤러(8a)는, 감산기(8a4)와, 계수기(8a1)와, 감산기(8a2)와, 계수기(8a3)로 구성되어 있다.
감산기(8a4)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI7)를 생성한다.
SI7＝θref－θF [30]
계수기(8a1)에 있어서, 계수를 Kpf로 설정하여, 다음과 같이 모의신호 (SI8)을 생성한다.
SI8＝Kpf＊SI7 [31]
감산기(8a2)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI9)를 생성한다.
SI9＝SI8－wF [32]
계수기(8a3)에 있어서, 계수를 Kvf로 설정하여, 다음과 같이 제1모의토크신호(TFF)를 생성한다.
TFF＝Kvf＊SI9 [33]
<실시예8>
다음에, 본 발명의 실시예8에 대하여 제9도를 참조하면서 상세히 설명한다.
제9도는, 본 실시예를 나타내는 블럭도이다. 제9도에 있어서, 본 발명의 실시예의 하위제어부(9)는, 감산기(9a)와, 계수기(9b)와, 가감산기(9c)와, 계수기(9d)와 차분기(9e)로 구성되어 있다.
감산기(9a)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI20)를 생성한다.
SI20＝θF－θm [34]
계수기(9b)에 있어서, 계수를 Kp로 설정하여, 다음과 같이 모의신호(SI21)를 생성한다.
SI21＝SI20＊ Kp [35]
차분기(9e)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI22)를 생성한다.
SI22(k1)＝θm (k1)－θm (k1－1) [36]
가감산기(9c)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI23)를 생성한다.
SI23＝SI21＊ wF －SI22 [37]
계수기(9d)에 있어서, 계수를 Kv로 설정하여, 다음과 같이 제2모의토크신호 (TFB)를 생성한다.
TFB＝SI23＊ Kv [38]
<실시예9>
다음에, 본 발명의 실시예9에 대하여 제10도를 참조하면서 상세히 설명한다.
제10도는, 본 실시예를 나타내는 블럭도이다. 제10도에 있어서, 본 발명의 실시예의 하위제어부(14)는, 감산기(9a)와, 계수기(9b)와, 가감산기(9c)와, 계수기(9d)로 구성되어 있다.
감산기(9a)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI20)를 생성한다.
SI20＝θF－θmh [39]
계수기(9b)에 있어서, 계수를 Kp로 설정하여, [35]식과 같이 모의신호(SI21)를 생성한다.
가감산기(9c)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI23)를 생성한다.
SI23＝SI21＊ wF －wmh [40]
계수기(9d)에 있어서, 계수를 Kv로 설정하여, [38]식과 같이 제2모의토크신호(TFB)를 생성한다.
<실시예10>
다음에, 본 발명의 실시예10에 대하여 제11도를 참조하면서 상세히 설명한다.
제11도는, 본 실시예를 나타내는 블럭도이다. 제11도에 있어서, 본 발명의 실시예의 하위제어부(9)는, 감산기(9a)와, 계수기(9b)와, 가감산기(9c)와, 계수기(9d)와,차분기(9e)와, 지령보상기(9f)와, 지령보상기(9g)로 구성되어 있다.
지령보상기(9f)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI24)를 생성한다.
SI24(k1)＝ θF(k2 －1)＋(θF(k2)－θF(k2 －1))＊i/1 [41]
단,
k1＝i＋(k2 －1)＊I [42]
I＝t2/t1 [43]
O ≤i＜I [44]
지령보상기(9g)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI25)를 생성한다.
SI25(k1)＝ wF(k2 －1)＋(wF(k2)－wF(k2 －1))＊i/1 [45]
감산기(9a)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI20)를 생성한다.
SI20＝SI24－θm [46]
계수기(9b)에 있어서, 계수를 Kp로 설정하여, [35]식과 같이 모의신호(SI20)를 생성한다.
차분기(9e)에 있어서, [36]식과 같이 모의신호(SI22)를 생성한다.
가감산기(9c)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI23)를 생성한다.
SI23＝SI21＋SI25－ SI22 [47]
계수기(9d)에 있어서, 계수를 Kv로 설정하여, [38]식과 같이 제2 모의토크신호(TFB)를 생성한다.
<실시예11>
다음에, 본 발명의 실시예11에 대하여 제12도를 참조하면서 상세히 설명한다.
제12도는, 본 실시예를 나타내는 블럭도이다. 제12도에 있어서, 본 발명의 실시예의 하위제어부(14)는, 감산기(9a)와, 계수기(9b)와, 가감산기(9c)와, 계수기(9d)와, 지령보상기(9f)와, 지령보상기(9g)로 구성되어 있다.
지령보상기(9f)에 있어서, [41]식과 같이 모의신호(SI24)를 생성한다.
지령보상기(9g)에 있어서, [45]식과 같이 모의신호(SI25)를 생성한다.
감산기(9a)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI20)를 생성한다.
SI20＝SI24－θmh [48]
계수기(9b)에 있어서, 계수를 Kp로 설정하여, [35]식과 같이 모의신호(SI21)를 생성한다.
가감산기(9c)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI23)를 생성한다.
SI23＝SI21＋SI25－wmh [49]
계수기(9d)에 있어서, 계수를 Kv로 설정하여, [38]식과 같이 제2모의토크신호(TFB)를 생성한다.
<실시예12>
다음에, 본 발명의 실시예12에 대하여 제13도를 참조하면서 상세히 설명한다.
제13도는, 본 실시예12를 나타내는 블럭도이다. 제13도에 있어서, 본 발명의 실시예의 토크합성부(10)는, 지령필터(10b)와, 가산기(10a)로 구성되어 있다.
지령필터(10b)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI26)를 생성한다.
SI26＝TFB/(tf＊s＋1) [50]
가산기(10a)에 있어서, 다음과 같이 토크지령(Tref)을 생성한다.
Tref＝SI26＋TD＋TFF [51]
<실시예13>
다음에, 본 발명의 실시예13에 대하여 제14도를 참조하면서 상세히 설명한다.
제14도는, 본 실시예를 나타내는 블럭도이다. 제14도에 있어서, 본 발명의 실시예의 토크합성부(10)는, 지령필터(10b)와, 가산기(10a)와, 지령보상기(10c)로 구성되어 있다.
지령필터(10b)에 있어서, [50]식과 같이 모의신호(SI26)를 생성한다.
지령필터(10b)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI27)를 생성한다.
SI27(k1)＝TFF/(k2－1)＋ (TFF(k2)－ TFF(k2－1))＊i/I [52]
가산기(10a)에 있어서, 다음과 같이 토크지령(Tref)을 생성한다.
Tref＝SI26＋TD＋SI27 [53]
<실시예14>
다음에, 본 발명의 실시예14에 대하여 제15도를 참조하면서 상세히 설명한다.
제15도는, 본 실시예를 나타내는 블럭도이다. 제15도에 있어서, 본 발명의 실시예의 제1토크보상기(11)는, 감산기(11a)와, 계수기(11b)와, 계수기(11c)와, 가감산기(11f)와, 차분기(11d)와, 이산화적분기(11e)로 구성되어 있다.
감산기(11a)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI10)를 생성한다.
SI10＝θF－θm [54]
계수기(11b)에 있어서, 계수를 Kp로 설정하여, 다음과 같이 모의신호(SI12)를 생성한다.
SI12＝Kp＊SI10 [55]
차분기(11d)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI11)를 생성한다.
SI11(k2)＝θm (k2)－θm (k2－1) [56]
가감산기(11f)에 있어서, 다음과 같이 모의신호(SI13)를 생성한다.
SI13＝SI12＋wF－ SI11 [57]
계수기(11c)에 있어서, 계수를 Kv로 설정하여, 다음과 같이 모의신호(SI14)를 생성한다.
SI14＝Kv＊SI10 [58]
이산화적분기(11e)에 있어서, 계수를 Ki로 설정하여, 다음과 같이 제3모의토크신호(TD)를 생성한다.
TD(k2)＝TD (k2－1)＋ Ki＊SI14 (k2) [59]
<실시예15>
다음에, 본 발명의 실시예15에 대하여 제16도를 참조하면서 상세히 설명한다.
제16도는, 본 실시예를 나타내는 블럭도이다. 제16도에 있어서, 본 발명의 실시예의 제2토크보상기(12)는, 이산화적분기(12a)에서 구성되고 있다.
이산화적분기(12a)에 있어서, 계수를 Ki로 설정하여, 다음과 같이 제3모의토크신호 (TD)를 생성한다.
TD(k2)＝TD (k2－1)＋ Ki＊TFB (k2) [60]
<실시예 16>
상술 실시예에 나타내는 상위제어부(8)와, 제1토크보상부(11)와, 하위제어부(9)와, 토크합성부(10)를 각각의 프로세서에서 구성하는 일이 용이하게 실현될 수 있다.
<실시예17>
상술 실시예에 나타내는 상위제어부(8)와, 제2토크보상부(12)와, 하위제어부(9)와, 토크합성부(10)를 각각의 프로세서에서 구성하는 일이 용이하게 실현될 수 있다.
<실시예18>
상술 실시예에 나타내는 상위제어부(8)와, 제2토크보상부(12)와, 모의관측기(13) 하위제어부(14)와, 토크합성부(10)를 각각의 프로세서에서 구성하는 일이 용이하게 실현될 수 있다.
(발명의 개시)
상기(上記) 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 청구항1은, 다음에 기술하는 바와같은 수단을 구비하는 것이다.
실지령신호를 제공하는 지령발생기.
상기 기계 시스템과 상기 동력 변환 회로와의 상태량을 관측하고, 제1제어 샘플 시간으로 실응답신호를 제공하는 실관측기.
상기 실지령신호에 기초하여, 제1제어 샘플 시간보다 큰 제2제어 샘플 시간으로 제1 모의위치신호와 제1 모의속도신호와 제1 모의토크신호를 제공하는 상위제어부.
상기 제1 모의위치신호와 상기 제1 모의속도신호와 상기 실응답신호에 기초하여 제1 제어샘플시간으로 제2 모의토크신호를 제공하는 하위제어부.
상기 제1 모의위치신호와 상기 제1 모의속도신호와 상기 실응답신호에 기초하여 제2제어샘플 시간으로 제3모의토크신호를 제공하는 토크보상부.
상기 제1모의토크신호와 상기 제2 모의토크신호와 상기 제3모의토크신호에 기초하여 제1제어샘플시간으로 토크지령을 제공하는 토크합성부.
또한, 본 발명의 청구항 2는, 다음에 기술하는 바와 같은 수단을 구비하는 것이다. 실지령신호를 제공하는 지령발생기.
상기 기계 시스템과 상기 동력변환회로와의 상태량을 관측하고, 제1 제어샘플시간으로 실응답신호를 제공하는 실관측기.
상기 실지령신호에 기초하여, 제1제어샘플시간보다 큰 제2제어샘플시간으로 제1모의위치신호와 제1모의속도신호와 제1모의토크신호를 제공하는 상위제어부.
상기 제1모의위치신호와 상기 제1모의속도신호와 상기 실응답신호에 기초하여 제1제어샘플시간으로 제2모의토크신호를 제공하는 하위제어부.
상기 제2모의토크신호에 기초하여 제2제어샘플시간으로 제3모의토크신호를 제공하는 토크보상부.
상기 제1모의토크신호와 상기 제2모의토크신호와 상기 제3모의토크신호에 기초하여제2제어샘플시간으로 토크지령을 제공하는 토크합성부.
또한, 본 발명의 청구항 3은, 다음에 기술하는 바와 같은 수단을 구비하는 것이다. 실지령신호를 제공하는 지령발생기.
상기 기계시스템과 상기 동력변환회로와의 상태량을 관측하고, 제1제어샘플시간으로 실응답신호를 제공하는 실관측기.
상기 실지령 신호에 기초하여, 제1제어샘플시간보다 큰 제2제어샘플시간으로 제1모의위치신호와 제1모의속도신호와 제1모의토크신호를 제공하는 상위제어부.
토크지령과 상기 실응답신호에 기초하여 제1제어샘플시간으로 추정위치신호와 추정속도신호를 제공하는 모의관측기.
상기 제1모의위치신호와 상기 제1모의속도신호와 상기 추정위치신호와 상기 추정속도신호에 기초하여 제1제어샘플시간으로 제2토크신호를 제공하는 하위제어부.
상기 제2모의토크신호에 기초하여 제2제어샘플시간으로 제3모의토크신호를 제공하는 토크보상부.
상기 제1모의토크신호와 상기 제2모의토크신호와 상기 제3모의토크신호에 기초하여 제1제어샘플시간으로 토크지령을 제공하는 토크합성부.
또한, 본 발명의 청구항 4는, 다음에 기술하는 바와같은 수단을 구비하는 것이다.
상기 실지령신호와 제1모의위치신호와 제1모의속도신호에 기초하여 제1모의토크신호를 제공하는 상위 컨트롤러.
제1모의위치신호(θF)와 제1모의속도신호(wF)에 기초하여 제4모의신호를 제공하는모의하위제어부
상기 제1모의토크신호와 상기 제4모의신호에 기초하여 제1모의신호를 제공하는 가산기.
상기 제1모의신호에 기초하여 제2모의신호와 제3모의신호를 제공하는 모의모델.
상기 제2모의신호와 상기 제3모의신호에 기초하여 제2제어샘플시간으로 제1모의위치신호와 제1모의속도신호를 제공하는 모의신호처리기.
또한, 본 발명의 청구항 5는, 다음에 기술하는 바와같은 수단을 구비하는 것이다.
제31모의신호에 기초하여 제28모의신호를 제공하는 계수기.
상기 제28모의신호에 기초하여 제3모의신호를 제공하는 적분기.
상기 제3모의신호에 기초하여 제2모의신호를 제공하는 적분기.
상기 제1모의신호와 상기 제2모의신호에 기초하여 제32모의신호를 제공하는 감산기.
상기 제32모의신호에 기초하여 제29모의신호를 제공하는 계수기.
상기 제29모의신호와 상기 제3모의신호에 기초하여 제30모의신호를 제공하는 감산기.
상기 제30모의신호에 기초하여 제31모의신호를 제공하는 계수기.
또한, 본 발명의 청구항 6은, 다음에 기술하는 바와같은 수단을 구비하는 것이다.
상기 제2모의신호에 기초하여 제5모의신호를 제공하는 계수기.
상기 제5모의신호와 상기 제3모의신호에 기초하여 제6모의신호를 제공하는 가산기.
상기 제6모의신호에 기초하여 제4모의신호를 제공하는 계수기.
또한, 본 발명의 청구항 7은, 다음에 기술하는 바와같은 수단을 구비하는 것이다.
상기 실지령신호와 상기 제2모의위치신호에 기초하여 제7모의신호를 제공하는 감산기.
상기 제7모의신호에 기초하여 제8모의신호를 제공하는 계수기.
상기 제1모의속도신호와 상기 제8모의신호에 기초하여 제9모의신호를 제공하는 감산기.
상기 제9모의신호에 기초하여 제1모의토크신호를 제공하는 계수기.
또한, 본 발명의 청구항 8은, 다음에 기술하는 바와같은 수단을 구비하는 것이다.
상기 제1모의위치신호와 상기 실응답신호에 기초하여 제20모의신호를 제공하는 감산기.
상기 제20모의신호에 기초하여 제21모의신호를 제공하는 계수기.
상기 실응답 신호에 기초하여 제1제어샘플시간으로 제22모의신호를 제공하는 차분기.
상기 제21모의신호와 상기 제22모의신호에 기초하여 제23모의신호를 제공하는 가감산기.
상기 제23모의신호에 기초하여 제2모의토크신호를 제공하는 계수기.
또한, 본 발명의 청구항 9는, 다음에 기술하는 바와같은 수단을 구비하는 것이다.
상기 제1모의위치신호와 상기 추정위치신호에 기초하여 제20모의신호를 제공하는 감산기.
상기 제20모의신호에 기초하여 제21모의신호를 제공하는 계수기.
상기 제21모의신호와 상기 제1모의속도신호와 상기 추정속도신호에 기초하여 제23모의신호를 제공하는 가감산기.
상기 제23모의신호에 기초하여 제2모의토크신호를 제공하는 계수기.
또한, 본 발명의 청구항 10은, 다음에 기술하는 바와같은 수단을 구비하는 것이다.
상기 제1모의위치신호에 기초하여 제1제어샘플시간으로 제24모의신호를 제공하는 지령보상기.
상기 제1모의속도신호에 기초하여 제1제어샘플시간으로 제25모의신호를 제공하는 지령보상기.
상기 제24모의신호와 상기 실응답신호에 기초하여 제20모의신호를 제공하는 감산기.
상기 제20모의신호에 기초하여 제21모의신호를 제공하는 계수기.
상기 실응답신호에 기초하여 제1제어샘플시간으로 제22모의신호를 제공하는 차분기.
상기 제21모의신호와 상기 제22모의신호와 상기 제25모의신호에 기초하여 제23모의신호를 제공하는 가감산기.
상기 제23모의신호에 기초하여 제2모의토크신호를 제공하는 계수기.
또한, 본 발명의 청구항 11은, 다음에 기술하는 바와같은 수단을 구비하는 것이다.
상기 제1모의위치신호에 기초하여 제1제어샘플시간으로 제24모의신호를 제공하는 지령보상기.
상기 제1모의속도신호에 기초하여 제1제어샘플시간으로 제25모의신호를 제공하는
지령보상기.
상기 제24모의신호와 상기 추정위치신호에 기초하여 제20모의신호를 제공하는 감산기.
상기 제20모의신호에 기초하여 제21모의신호를 제공하는 계수기.
상기 제21모의신호와 상기 추정속도신호와 상기 제25모의신호에 기초하여 제23모의신호를 제공하는 가감산기.
상기 제23모의신호에 기초하여 제2모의토크신호를 제공하는 계수기.
또한, 본 발명의 청구항 12는, 다음에 기술하는 바와같은 수단을 구비하는 것이다.
상기 제2모의토크신호에 기초하여 제26모의신호를 제공하는 지령필터.
상기 제26모의신호와 상기 제1모의토크신호와 상기 제3모의토크신호에 기초하여 토크지령을 제공하는 가산기.
또한, 본 발명의 청구항 13은, 다음에 기술하는 바와같은 수단을 구비하는것이다.
상기 제2모의토크신호에 기초하여 제26모의신호를 제공하는 지령필터.
상기 제1모의토크신호에 기초하여 제1제어샘플시간으로 제27모의신호를 제공하는 지령보상기.
상기 제26모의신호와 상기 제3모의토크신호와 상기 제27모의신호에 기초하여 토크 지령을 제공하는 가산기.
또한, 본 발명의 청구항 14는, 다음에 기술하는 바와같은 수단을 구비하는 것이다.
상기 실응답신호와 제1모의위치신호에 기초하여 제10모의신호를 제공하는 감산기.
상기 제10모의신호에 기초하여 제12모의신호를 제공하는 계수기.
상기 실응답신호에 기초하여 제2제어샘플시간으로 제11모의신호를 제공하는 차분기.
상기 제12모의신호와 상기 제11모의신호와 상기 제1모의속도신호에 기초하여 제13모의신호를 제공하는 가감산기.
상기 제13모의신호에 기초하여 제14모의신호를 제공하는 계수기.
상기 제14모의신호에기초하여 제2제어샘플시간으로 제3모의토크신호를 제공하는 이산화(離散化)적분기.
또한, 본 발명의 청구항 15는, 다음에 기술하는 바와같은 수단을 구비하는 것이다.
상기 제2모의토크신호에 기초하여 제2제어샘플시간으로 제3모의토크신호를 제공하는 이산화적분기.
또한, 본 발명의 청구항16은, 다음에 기술하는 바와같은 수단을 구비하는 것이다.
상기 상위제어부와, 상기 제1토크보상부와, 상기 하위제어부와, 상기 토크합성부가 복수의 프로세서로 구성되는 수단.
또한, 본 발명의 청구항 17은, 다음에 기술하는 바와같은 수단을 구비하는 것이다.
상기 상위제어부와, 상기 제2토크보상부와, 상기 하위제어부와,상기 토크합성부가 복수의 프로세서로 구성되는 수단.
또한, 본 발명의 청구항 18은, 다음에 기술하는 바와같은 수단을 구비하는 것이다
상기 상위제어부와, 상기 제2토크보상부와, 상기 모의관측기와, 상기 하위제어부와,상기 토크합성부가 복수의 프로세서로 구성되는 수단.
본 발명 청구항 1에서는, 우선, 하위제어부와 기계시스템과의 특성을 고려하도록 상위제어부를 구성함으로서, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축되는 경우에 제어제어성능에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있다. 또한, 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 실현됨으로서, 동일처리기능을 가진 프로세서에서보다 복잡한 제어처리를 상위제어부에서 실현하면서, 보다 짧은 제어샘플시간으로 하위제어부의 제어처리를 행할 수있기 때문에, 보다 로버스트(robust)한 피드백 특성을 얻을 수 있다. 또한, 제1토크보상부의 도입에 의해, 하위제어부의 제어처리를 보다 심플하게 실현하고, 보다 짧은 제어샘플시간으로 하위제어부의 제어처리를 행할수 있음과 동시에, 하위제어부와 기계시스템과의 특성을 고려한 상위제어부의 구성을 간단히 실현할 수 있다. 게다가, 하위제어부와 다른 제어샘플시간으로 처리하는 제1토크보상부의 도입에 따라, 하위제어부와 제1토크보상부를 각각으로 설계할 수 있기 때문에, 고주파수영역과 저주파수영역에 나타나는 기계시스템의 다른 특성에 따른 제어계의 설계를 보다 간단히 행할 수 있으며, 양호한 제어성능을 실현할 수 있다.
본 발명 청구항 2에서는, 제2토크보상부가 제2모의토크만을 이용함으로서, 제2토크보상부와 하위제어부와의 데이터 통신량을 줄일 수 있음과 동시에, 제2토크보상부를 보다 심플하게 구축할 수 있기 때문에, 동일처리기능을 가진 프로세서에서보다 짧은 제어샘플시간으로 전동기 제어장치를 실현할 수 있다. 따라서,종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있으며, 양호한 제어성능을 실현할 수 있다.
본 발명 청구항 3에서는, 아울러, 모의관측기를 도입함으로서, 실응답신호에 포함된 노이즈를 줄일 수 있기 때문에, 상위제어부와 하위제어부와 제2제어부와의 제어게인(gain)을 보다 크게 설정할 수있기에, 양호한 제어성능을 실현할 수 있다.
본 발명의 청구항 4에서는, 종래의 상위제어부에 모의하위제어부와 모의신호처리기를 보탬으로서, 하위제어부와 기계시스템과의 특성을 고려한 상위제어부를제2제어샘플시간으로 용이하게 실현할 수 있도록 함과 동시에, 종래의 전동기 제어 장치에서 상위제어부가 하위제어부와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있으며, 양호한 제어성능을 실현시킬 수 있다.
본 발명 청구항 5에서는, 모의모델을 강체계(剛體系)로 구축함으로서, 기계시스템의 기계공진주파수가 높은 경우, 모의모델이 보다 간단해지기 때문에, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플 시간으로 구축되는 경우에 제어제어성능에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있음과 동시에, 전동기 제어장치에 드는 계산량을 줄일 수 있다.
본 발명 청구항 6에서는, 모의하위제어부를 P-P 제어계로 구축함으로서, 모의하위제어부를 보다 간단히 실현할 수 있다. 따라서, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어부와 다른 제어샘플 시간으로 구축된 경우에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있음과 동시에, 전동기 제어장치에 드는 계산량을 줄일 수 있다. 또한 모의하위제어부의 파라메터를 보다 용이하게 설정할 수 있다.
본 발명 청구항 7에서는, 상위 컨트롤러를 P-P 제어계로 구축함으로서, 상위 컨트롤러를 보다 간단히 실현할 수 있다. 따라서, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있음과 동시에, 전동기 제어 장치에 드는 계산량을 줄일 수 있다. 또한, 상위컨트롤러의 파라메터를 보다 용이하게 설정할 수 있다.
본 발명 청구항 8, 9에서는, 하위제어부를 P-P 제어계로 구축함으로서, 상위컨트롤러를 보다 간단히 실현할 수 있다. 따라서, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있음과 동시에, 전동기 제어장치에 드는 계산량을 줄일 수 있다. 또한, 하위제어부의 파라메터를 보다 용이하게 설정할 수 있다. 아울러, 하위제어부를 고려하여 상위제어부를 구축할 때, 상위제어부의 구성을 보다 심플하게 할 수 있다.
본 발명 청구항 10,11에서는, 제1샘플제어시간으로 갱신되는 제1모의위치신호와 제1모의속도신호를 제1샘플제어시간과 제2샘플제어시간과의 차이를 고려하면서, 제24모의신호와 제25모의신호를 제2샘플제어시간으로 생성하여, 종래의 하위제어부에 입력함으로서, 제2모의토크신호를 순조롭게 할 수 있다. 따라서, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있다.
본 발명 청구항 12에서는, 지령필터를 더함으로서, 제2모의토크신호에 포함되어있는 진동성분을 줄일 수 있음과 동시에, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 나타나는 진동이나 오버 슛을 막을 수 있다.
본 발명 청구항 13에서는, 제1샘플제어시간으로 갱신되는 제1모의토크신호를 제1샘플제어시간과 제2샘플제어시간과의 차이를 고려하면서, 제27모의신호를 제2샘플제어시간으로 생성하여, 종래의 토크합성부에 입력함으로서, 토크지령을 순조롭게 할 수 있다. 따라서, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있다.
본 발명 청구항 14에서는, 제1토크보상기를 P-P-I 제어계로 구축함으로서, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있음과 동시에, 전동기 제어장치에 드는 계산량을 줄일 수 있다. 또한, 제1토크보상기의 파라메터를 보다 용이하게 설정할 수 있다.
본 발명 청구항 15에서는, 제2토크 보상기를 I 제어계로 구축함으로서, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있음과 동시에, 전동기 제어장치에 드는 계산량을 줄일 수 있다. 또한, 제2토크보상기의 파라메터를 보다 용이하게 설정할 수 있다.
본 발명 청구항 16∼18에서는, 복수의 프로세서로 구성함으로서, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있음과 동시에, 본 전동기 제어장치의 제어샘플시간을 대폭 줄일 수 있다.
상술한 바와같이, 본 발명은 하기의 효과를 가진다.
1) 위(位)제어부와 기계 시스템과의 특성을 고려하도록 상위제어부를 구성함으로서, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 제어에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있다.
2) 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 실현함으로서, 동일처리기능을 가진 프로세서에서보다 복잡한 제어처리를 상위제어부에서 실현하면서, 보다 짧은 제어샘플시간으로 하위제어부의 제어처리를 행할 수 있기 때문에, 보다 로버스트(robust)한 피드백 특성을 얻을 수 있다.
3) 제1토크보상부의 도입에 의해, 하위제어부의 제어처리를 보다 심플하게 실현하여, 보다 짧은 제어샘플시간으로 하위제어부의 제어처리를 행할 수 있음과 동시에, 하위제어부와 기계시스템과의 특성을 고려한 상위제어부의 구성을 보다 간단히 구성할 수 있다.
4) 제어부와 다른 제어샘플 시간으로 처리하는 제1토크보상부의 도입에 의해, 하위제어부와 제1토크보상부를 각각으로 설계할 수 있기 때문에, 고주파수영역과 저주파수영역으로 나타나는 기계시스템의 다른 특성에 따른 제어계의 설계를 보다 간단히 설계할 수 있어, 보다 좋은 제어성능을 실현할 수 있다.
5) 2토크보상부가 제2모의토크만을 이용함으로서, 제2토크보상부와 하위제어부와의 데이터통신의 통신량을 줄일 수 있음과 동시에, 제2토크보상부를 보다 심플하게 구축할 수 있기 때문에, 동일처리기능을 가진 프로세서에서보다 짧은 제어샘플시간으로 전동기 제어장치를 실현할 수 있다.
6) 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 제어에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있고, 보다 좋은 제어성능을 실현할 수 있다.
7) 모의관측기를 도입함으로서, 실응답신호에 포함된 노이즈를 줄일 수 있기 때문에, 상위제어부와 하위제어부와 제2제어부와의 제어게인을 보다 크게 설정할 수 있기 때문에, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 제어에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있어, 보다 좋은 제어성능을 실현할 수 있다.
8) 종래의 상위제어부에 모의하위제어부와 모의신호처리기를 보탬으로서, 하위제어부와 기계시스템과의 특성을 고려한 상위제어부를 제2제어샘플시간으로 용이하게 실현함과 동시에, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 제어에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있고, 보다 좋은 제어성능을 실현할 수 있다.
9) 모의모델과 모의하위제어부를 연속계와 같은 수준의 특성을 가지기 때문에, 모의모델과 모의하위제어부와의 각 파라메터를 보다 간단히 설정할 수 있다.
10) 모의 모델을 강(剛)체계로 구축함으로서, 기계시스템의 기계공진주파수가 높은 경우, 모의모델을 보다 간단히 실현할 수 있기 때문에, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플 시간으로 구축된 경우에 제어성능에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있음과 동시에, 전동기 제어장치에 드는 계산량을 줄일 수 있다.
11) 모의하위제어부를 P-P 제어계로 구축함으로서, 모의하위제어부를 보다 간단히 실현할 수 있다. 따라서, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어부와 다른 제어샘플 시간으로 구축된 경우에 제어에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을수 있음과 동시에, 전동기 제어 장치에 드는 계산량을 줄일 수 있다.
12) 모의하위제어부의 파라메터를 보다 용이하게 설정할 수 있다.
13) 상위커트롤러를 P-P 제어계로 구축함으로서, 상위 컨트롤러를 보다 간단히 실현할 수 있다.
14) 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 제어에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있음과 동시에, 전동기 제어장치에 드는 계산량을 줄일 수 있다.
15) 상위컨트롤러의 파라메터를 보다 용이하게 설정할 수 있다.
16) 하위제어부를 P-P 제어계로 구축함으로서, 상위컨트롤러를 보다 간단히 실현할 수 있다.
17) 종래의 전동기 제어 장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 제어에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있음과 동시에, 전동기 제어장치에 드는 계산량을 줄일 수 있다.
18) 하위제어부의 파라메터를 보다 용이하게 설정할 수 있다. 아울러, 하위제어부를 고려하여 상위제어부를 구축할 때, 상위제어부의 구성을 보다 심플하게 할 수 있다.
19) 제1샘플제어시간으로 갱신되는 제1모의위치신호와 제1모의속도신호를 제1샘플제어시간과 제2샘플제어시간과의 차이를 고려하면서, 제24모의신호와 제25모의신호를 제2샘플제어시간으로 생성하여, 종래의 하위제어부에 입력함으로서, 제2모의토크신호를 순조롭게 할 수 있다.
20) 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로구축된 경우에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있다.
21) 지령필터를 보태는 것으로, 제2모의토크신호에 포함되어 있는 진동성분을 줄일 수 있음과 동시에, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 제어에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있다.
22) 제1샘플제어시간으로 갱신된 제1모의토크신호를 제1샘플제어시간과 제2샘플제어시간과의 차이를 고려하면서, 제27모의신호를 제2샘플제어시간으로 생성하여, 종래의 토크합성부에 입력함으로서, 토크지령을 순조롭게 할 수 있다.
23) 제1토크보상기를 P-P-I 제어계로 구축함으로서, 종래의 전동기 제어 장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 제어제어성능에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있음과 동시에, 전동기 제어장치에 드는 계산량을 줄일 수 있다.
24) 제1토크보상기의 파라메터를 보다 용이하게 설정할 수 있다.
25) 제2토크 보상기를 I제어계로 구축함으로서, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 제어제어성능에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있음과 동시에, 전동기 제어장치에 드는 계산량을 줄일 수 있다.
26) 제2토크보상기의 파라메터를 보다 용이하게 설정할 수 있다.
27) 복수의 프로세서로 구성함으로서, 종래의 전동기 제어장치에서 상위제어부가 하위제어와 다른 제어샘플시간으로 구축된 경우에 나타나는 진동이나 오버슛을 막을 수 있음과 동시에, 본 전동기 제어장치의 제어샘플시간을 대폭 줄일 수 있다.

Claims (18)

  1. 부하기계(1)와, 동력을 전달하는 전달기구(2)와, 상기 전달기구(2)를 통하여 상기 부하기계(1)를 구동하는 전동기(3)와, 토크지령(Tref)에 기초하여 상기 전동기(3)를 구동하는 전력을 부여하는 동력변환회로(4)를 가지는 기계시스템(5)에 대하여, 상기 기계시스템(5)을 소망하는 움직임이 되도록, 상기 동력변환회로(4)에 적정한 토크지령(Tref)을 부여하는 전동기 제어장치이고,
    실지령신호(θref)를 제공하는 지령발생기(7)와,
    상기 기계 시스템(5)의 상태량을 관측하고, 제1제어샘플시간(t1)으로 실응답신호(θm)를 제공하는 실관측기(6)와,
    상기 실지령신호(θref)에 기초하여, 제1제어샘플시간(t1)보다 큰 제2제어샘플시간(t2)으로 제1모의신호(θF)와 제1모의속도신호(wF)와 제1모의토크신호(TFF)를 제공하는 상위제어부(8)와,
    상기 제1모의신호(θF)와 제1모의속도신호(wF)와 상기 실응답신호(θm)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1)으로 제2모의토크신호(TFB)를 제공하는 하위제어부(9)와,
    상기 제1모의신호(θF)와 상기 제1모의속도신호(wF)와 상기 실응답신호(θm)에 기초하여 제2제어샘플시간(t2)으로 제3모의토크신호(TD)를 제공하는 제1토크보상부(11)와,
    상기 제1모의토크신호(TFF)와 상기 제2모의토크신호(TFB)와 상기 제3모의토크신호(TD)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1)으로 토크지령(Tref)을 제공하는 토크 합성부(10),
    를 구비한 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  2. 부하기계(1)와, 동력을 전달하는 전달기구(2)와, 상기 전달기구(2)를 통하여 상기 부하기계(1)를 구동하는 전동기(3)와, 토크지령(Tref)에 기초하여 상기 전동기(3)를 구동하는 전력을 부여하는 동력변환회로(4)를 가지는 기계시스템(5)에 대하여, 상기 기계시스템 (5)을 소망하는 움직임이 되도록, 상기 동력변환회로(4)에 적정한 토크지령(Tref)을 부여하는 전동기 제어장치이고,
    실지령신호(θref)를 제공하는 지령발생기(7)와,
    상기 기계 시스템(5)의 상태량을 관측하고, 제1제어샘플시간(t1)으로 실응답신호(θm)를 제공하는 실관측기(6)와,
    상기 실지령신호(θref)에 기초하여, 제1제어샘플시간(t1)보다 큰 제2제어샘플시간(t2)으로 제1모의신호(θF)와 제1모의속도신호(wF)와 제1모의토크신호(TFF)를 제공하는 상위제어부(8)와,
    상기 제1모의위치신호(θF)와 상기 제1모의속도신호(wF)와 상기 실응답신호(θm)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1)으로 제2모의토크신호(TFB)를 제공하는 하위제어부(9)와,
    상기 제2모의토크신호(TFB)에 기초하여 제2제어샘플시간(t2)으로 제3모의토크신호(TD)를 제공하는 제2토크보상부(11)와,
    상기 제1모의토크신호(TFF)와 상기 제2모의토크신호(TFB)와 상기 제3모의토크신호(TD)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1)으로 토크지령(Tref)을 제공하는 토크 합성부(10),
    를 구비한 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  3. 부하기계(1)와, 동력을 전달하는 전달기구(2)와, 상기 전달기구(2)를 통하여 상기 부하기계(1)를 구동하는 전동기(3)와, 토크지령(Tref)에 기초하여 상기 전동기(3)를 구동하는 전력을 부여하는 동력변환회로(4)를 가지는 기계시스템(5)에 대하여, 상기 기계시스템(5)을 소망하는 움직임이 되도록, 상기 동력변환회로(4)에 적정한 토크지령(Tref)을 부여하는 전동기 제어장치이고,
    실지령신호(θref)를 제공하는 지령발생기(7)와,
    상기 기계 시스템(5)의 상태량을 관측하고, 제1제어샘플시간(t1)으로 실응답신호(θm)를 제공하는 실관측기(6)와,
    상기 실지령신호(θref)에 기초하여, 제1제어샘플시간(t1)보다 큰 제2제어샘플시간(t2)으로 제1모의신호(θF)와 제1모의속도신호(wF)와 제1모의토크신호(TFF)를 제공하는 상위제어부(8)와,
    토크지령(Tref)과 상기 실응답신호(θm)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1)으로 추정위치신호(θmh)와 추정속도신호(wmh)를 제공하는 모의관측기(13)와,
    상기 제1모의위치신호(θF)와 상기 제1모의속도신호(wF)와 상기 추정위치신호(θmh)와 추정속도신호(wmh)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1)으로 제2모의토크신호(TFB)를 제공하는 하위제어부(14)와,
    상기 제2모의토크신호(TFB)에 기초하여 제2제어샘플시간(t2)으로 제3모의토크신호(TD)를 제공하는 제2토크보상부(12)와,
    상기 제1모의토크신호(TFF)와 상기 제2모의토크신호(TFB)와 상기 제3모의토크신호(TD)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1)으로 토크지령(Tref)을 제공하는 토크 합성부(10),
    를 구비한 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  4. 청구항 1항에서 3항중의 어느 한 항에 있어서
    상기 상위제어부(8)가
    상기 실지령신호(θref)와 제1모의위치신호(θF)와 제1모의속도신호(wF)에 기초하여 제1모의토크신호(TFF)를 제공하는 상위 컨트롤러(8a)와,
    제1모의위치신호(θF)와 제1모의속도신호(wF)에 기초하여 제4모의신호(SI4)를 제공하는 모의하위제어부(8b)와,
    상기 제1모의토크신호(TFF)와 상기 제4모의신호(SI4)에 기초하여 제1모의신호(SI1)를 제공하는 가산기(8d)와,
    상기 제1모의신호(SI1)에 기초하여 제2모의신호(SI2)와 제3모의신호(SI3)을 제공하는 모의모델(8c)와,
    상기 제2모의신호(SI2)와 상기 제3모의신호(SI3)에 기초하여 제2제어샘플시간(t2)으로 제1모의위치신호(θF)와 제1모의속도신호(wF)를 제공하는 모의신호처리기(8e)
    를 구비한 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  5. 청구항 1항에서 4항중의 어느 한 항에 있어서
    상기 모의모델(8c)이
    상기 제1모의신호(SI1)와 제2모의신호(SI2)에 기초하여 제32모의신호(SI32)를 제공하는 감산기(8c4)와,
    상기 제32모의신호(SI32)에 기초하여 제29모의신호(SI29)를 제공하는 계수기(8c5)와,
    상기 제29모의신호(SI29)와 제3모의신호(SI3)에 기초하여 제30모의신호(SI30)를 제공하는 감산기(8c6)와,
    상기 제30모의신호(SI30)에 기초하여 제31모의신호(SI31)를 제공하는 계수기(8c7)와,
    상기 제31모의신호(SI31)에 기초하여 제28모의신호(SI28)를 제공하는 계수기(8c1)와,
    상기 제28모의신호(SI28)에 기초하여 제3모의신호(SI3)를 제공하는 적분기(8c2)와,
    상기 제3모의신호(SI3)에 기초하여 제2모의신호(SI2)를 제공하는 적분기(8c3)
    를 구비한 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  6. 청구항 1항에서 5항중의 어느 한 항에 있어서
    상기 모의하위제어부(8b)가,
    상기 제1모의위치신호(θF)에 기초하여 제5모의신호(SI5)를 제공하는 계수기(8b1)와,
    상기 제5모의신호(SI5)와 상기 제1모의속도신호(wF)에 기초하여 제6모의신호(SI6)를 제공하는 가산기(8b2)와,
    상기 제6모의신호(SI6)에 기초하여 제4모의신호(SI4)를 제공하는 계수기(8b3)
    를 구비한것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  7. 청구항 1항에서 6항중의 어느 한 항에 있어서
    상기 상위컨트롤러(8a)가,
    상기 실지령신호(θref)와 상기 제1모의위치신호(θF)에 기초하여 제7모의신호(SI7)를 제공하는 감산기(8a4)와,
    상기 제7모의신호(SI7)에 기초하여 제8모의신호(SI8)를 제공하는 계수기(8a1)와,
    상기 제1모의속도신호(wF)와 상기 제8모의신호(SI8)에 기초하여 제9모의신호(SI9)를 제공하는 감산기(8a2)와,
    상기 제9모의신호(SI9)에 기초하여 제1모의토크신호(TFF)를 제공하는계수기(8a3)
    를 구비한것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  8. 청구항 1항, 청구 항2항,청구항 4에서 7항중의 어느 한 항에 있어서
    상기 하위제어부(9)가,
    상기 제1모의위치신호(θF)와 상기 실응답신호(θm)에 기초하여 제20모의신호(SI20)를 제공하는 감산기(9a)와,
    상기 제20모의신호(SI20)에 기초하여 제21모의신호(SI21)를 제공하는 계수기(9b)와,
    상기 실응답신호(θm)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1)으로 제22모의신호(SI22)를 제공하는 차분기(9e)와,
    상기 제21모의신호(SI21)와 상기 제22모의신호(SI22)와 상기 제1모의속도신호(wF)에 기초하여 제23모의신호(SI23)를 제공하는 가감산기(9c)와,
    상기 제23모의신호(SI23)에 기초하여 제2모의토크신호(TFB)를 제공하는 계수기(9d)
    를 구비한 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  9. 청구항 3항에서 7항중의 어느 한 항에 있어서
    상기 하위제어부(14)가,
    상기 제1모의위치신호(θF)와 상기 추정위치신호(θmh)에 기초하여 제20모의속도신호(SI20)를 제공하는 감산기(9a)와,
    상기 제20모의신호(SI20)에 기초하여 제21모의신호(SI21)를 제공하는 계수기(9b)와,
    상기 제21모의신호(SI21)와 상기 제1모의속도신호(wF)와 상기 추정속도신호(wmh)에기초하여 제23모의신호(SI23)를 제공하는 가감산기(9c)와,
    상기 제23모의신호(SI23)에 기초하여 제2모의토크신호(TFB)를 제공하는 계수기(9b)
    를 구비한 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  10. 청구항1, 청구항2, 청구항 4항에서 7항중의 어느 한 항에 있어서
    상기 하위제어부(9)가,
    상기 제1모의위치신호(θF)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1)으로 제24모의신호(SI24)를 제공하는 지령보상기(9f)와,
    상기 제1모의속도신호(wF)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1)으로 제25모의신호(SI25)를 제공하는 지령보상기(9g)와,
    상기 제24모의신호(SI24)와 상기 실응답신호(θm)에 기초하여 제20모의신호(SI20)를 제공하는 감산기(9a)와,
    상기 제20모의신호(SI20)에 기초하여 제21모의신호(SI21)를 제공하는 계수기(9b)와,
    상기 실응답신호(θm)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1)으로제22모의신호(SI22)를 제공하는 차분기(9e)와,
    상기 제21모의신호(SI21)와 제22모의신호(SI22)와 제25모의신호(SI25)에 기초하여 제23모의신호(SI23)를 제공하는 가감산기(9c)와,
    상기 제23모의신호(SI23)에 기초하여 제21모의토크신호(TFB)를 제공하는 계수기(9d)
    를 구비한 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  11. 청구항 3항에서 7항중의 어느 한 항에 있어서
    상기 하위제어부(14)가,
    상기 제1모의위치신호(θF)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1)으로 제24모의신호(SI24)를 제공하는 지령보상기(9f)와,
    상기 제1모의속도신호(wF)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1)으로 제25모의신호(SI25)를 제공하는 지령보상기(9g)와,
    상기 제24모의신호(SI24)와 상기 추정위치신호(θmh)에 기초하여 제20모의신호(SI20)를 제공하는 감산기(9a)와,
    상기 제20모의신호(SI20)에 기초하여 제21모의신호(SI21)를 제공하는 계수기(9b)와,
    상기 제21모의신호(SI21)와 상기추정속도신호(wmh)와 상기 제25모의신호(SI25)에 기초하여 제23모의신호(SI23)를 제공하는 가감산기(9c)와,
    상기 제23모의신호(SI23)에 기초하여 제21모의토크신호(TFB)를 제공하는 계수기(9d)
    를 구비한 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  12. 청구항 1항에서 11항중의 어느 한 항에 있어서
    상기 토크합성부(10)가,
    상기 제2모의토크신호(TFB)에 기초하여 제26모의신호(SI26)을 제공하는 지령필터(10b)와,
    상기 제26모의신호(SI26)와 상기 제1모의토크신호(TFF)와 상기 제3모의토크신호(TD)에 기초하여 토크지령(Tref)을 제공하는 가산기(10a)
    를 구비한 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  13. 청구항 1항에서 11항중의 어느 한 항에 있어서
    상기 토크합성부(10)가,
    상기 제2모의토크신호(TFB)에 기초하여 제26모의신호(SI26)을 제공하는 지령필터(10b)와,
    상기 제1모의토크신호(TFF)에 기초하여 제1제어샘플시간(t1)으로 제27모의신호(SI27)를 제공하는 지령보상기(10c)와,
    상기 제26모의신호(SI26)와 상기 제3모의토크신호(TD)와 상기 제27모의신호(SI27)에 기초하여 토크지령(Tref)을 제공하는 가산기(10a)
    를 구비한 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  14. 청구항 1, 청구항 4에서 8, 청구항10, 청구항12, 청구항13중의 어느 한 항에 있어서
    상기 제1토크보상부(11)가,
    상기 실응답신호(θm)와 제1모의위치신호(θf)에 기초하여 제10모의신호(SI10)을 제공하는 감산기(11a)와,
    상기 제10모의신호(SI10)에 기초하여 제12모의신호(SI12)를 제공하는 계수기(11b)와,
    상기 실응답신호(θm)에 기초하여 제2제어샘플시간(t2)으로 제11모의신호(SI11)를 제공하는 차분기(11d)와,
    상기 제12모의신호(SI12)와 상기 제11모의신호(SI11)와 상기제1모의속도신호(wF)에 기초하여 제13모의신호(SI13)를 제공하는 가감산기(11f)와,
    상기 제13모의신호(SI13)에 기초하여 제14모의신호(SI14)를 제공하는 계수기(11c)와,
    상기 제14모의신호(SI14)에 기초하여 제2제어샘플제어시간(t2)으로 제3모의토크신호(TD)를 제공하는 이산화적분기(11e)
    를 구비한 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  15. 청구항 2에서6, 청구항9, 청구항 11에서 13의 어느 한 항에 있어서
    상기 제2토크보상부(12)가,
    상기 제2모의토크신호(TFB)에 기초하여 제2제어샘플시간(t2)으로 제3모의토크신호(TD)를 제공하는 이산화적분기(12a)
    에서 구성되는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  16. 청구항1, 청구항 4에서8, 청구항10, 청구항 12에서 14의 어느 한 항에 있어서
    상기 상위제어부(8)와 상기 제1토크보상부(11)와, 상기하위제어부(9)와, 상기 토크합성부(10)가 복수의 프로세서로 구성되는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  17. 청구항2, 청구항 4에서8, 청구항10, 청구항12, 청구항13,청구항 15의 어느 한 항에 있어서
    상기 상위제어부(8)와, 상기 제2토크보상부(12)와,
    상기 하위제어부(9)와, 상기 토크합성부(10)가 복수의 프로세서로 구성되는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  18. 청구항 3에서7, 청구항9, 청구항 11에서 13 , 청구항15의 어느 한 항에 있어서
    상기 상위제어부(8)와, 상기 제2토크보상부(12)와, 상기 모의 관측기(13)와 상기 하위제어부(14)와, 상기 토크합성부(10)가 복수의 프로세서로 구성되는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
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