KR20140024809A - Motor control apparatus - Google Patents

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산요 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

The present invention improves disturbance suppression performance and position determination performance at the same time. A phase passing device (125) puts a phase of a speed feedback ahead to compensate phase delay of a high frequency area of the speed feedback from a motor (110). A time constant adding device (130) multiplies a time constant for suppressing the influence of disturbance by the difference between a speed command of the motor and the speed feedback which puts the phase ahead. An integrator (140) integrates a command after the time constant is multiplied in the time constant adding device. A speed proportion gain device (150) adds the difference between the speed command and the speed feedback to the command which is integrated in the integrator and outputs a torque command of the motor by multiplying a speed proportion gain by the added command. A torque controller (160) controls power which is provided to a coil of the motor (110) by inputting the torque command. [Reference numerals] (110) Motor; (115) Encoder; (120) Speed calculator; (125) Phase passing device; (130) 1/speed integral time constant; (150) Speed proportion gain device; (160) Torque controller; (AA) Speed command; (BB) Speed feedback; (CC) Torque command

Description

모터 제어 장치{Motor control apparatus}Motor control apparatus

본 발명은, 외란 억압 성능과 위치 결정 정정(整定; setting) 성능을 동시에 향상시킬 수 있는 모터 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a motor control apparatus capable of simultaneously improving disturbance suppression performance and positioning setting performance.

일반적으로 공작 기계는, 워크를 고정밀도로 가공할 수 있도록 하기 위해 고성능의 모터 제어 장치를 이용한다. 워크의 가공에는 항상 가공 품질과 생산성 향상이 요구되므로 모터 제어 장치의 속도 제어계에도 제어 성능의 향상, 특히 외란 억압 성능과 위치 결정 정정 성능의 향상이 요구된다.Generally, a machine tool uses a high performance motor control device in order to be able to process a workpiece with high precision. Since the machining of the workpiece always requires improvement in processing quality and productivity, the speed control system of the motor control device also needs to improve the control performance, particularly the disturbance suppression performance and the positioning correction performance.

기계계에는 마찰 등의 외란이 존재한다. 외란은 공작 기계를 구동하는 모터가 지령대로 동작하는 것을 저해한다. 예를 들어 공작 기계의 위치 결정 제어시에는 기계계 마찰의 영향으로 위치마다 위치 결정 정정 시간이 달라진다.In the mechanical system, disturbances such as friction exist. The disturbance prevents the motor driving the machine tool from operating as directed. For example, in the positioning control of a machine tool, the positioning correction time changes with each position due to the influence of mechanical friction.

특히 고도의 제어 성능이 요구되는 가공, 예를 들어 원호 절삭에서는, 상한(象限, quadrant)의 전환시에 기계계의 마찰이 영향을 주어 워크에 상한 돌기라고 불리는 돌기를 생성시키는 경우가 있다. 워크에 상한 돌기가 생기면 가공 품질은 현저히 저하된다.Particularly in machining requiring high control performance, for example, circular cutting, the friction of the mechanical system may be affected when the quadrant is switched, thereby generating projections called upper limit projections. If an upper limit protrusion arises in a workpiece | work, processing quality will fall remarkably.

일반적으로 외란의 영향을 억제하기 위해서는 외란 옵저버를 이용하여 외란 억압 제어를 행하는 수법, 속도 적분 시정수를 최대한 짧게 설정하는 수법을 채용한다.Generally, in order to suppress the influence of disturbance, the method of performing disturbance suppression control using a disturbance observer and the method of setting a speed integral time constant as short as possible are employ | adopted.

외란 옵저버를 이용할 경우에는, 옵저버부의 관성(inertia)이 기계계의 관성과 일치하지 않으면 외란을 정확하게 추정할 수 없다. 또 속도를 미분하여 처리하기 때문에 인코더의 양자화 오차 등의 영향을 받아 추정 외란이 진동적으로 되기 쉽다. 진동을 억제하기 위해서는 필터를 삽입하면 되는데, 필터를 삽입하면 외란 추정의 응답 성능이 저하되어 본래 필요한 주파수 영역에서의 외란 억압 특성을 얻을 수 없다.In the case of using the disturbance observer, the disturbance cannot be accurately estimated unless the inertia of the observer portion coincides with the inertia of the mechanical system. In addition, since the differential processing is performed, the estimated disturbance tends to be vibrated by the quantization error of the encoder. In order to suppress the vibration, a filter may be inserted. However, when the filter is inserted, the response performance of the disturbance estimation is degraded, and thus the disturbance suppression characteristic in the originally required frequency range cannot be obtained.

속도 적분 시정수를 최대한 짧게 설정하는 수법에서는, 공작 기계의 기계 강성에 기인한 공진의 영향으로 속도 제어계의 안정성을 확보하지 못해 발진되거나 오버슈트(overshoot)를 일으킨다.In the method of setting the speed integration time constant as short as possible, the oscillation or overshoot occurs due to the failure of the stability of the speed control system due to the resonance caused by the machine rigidity of the machine tool.

이러한 문제를 해소하기 위해 하기 특허문헌 1에 기재되어 있는 발명에서는, 상한이 전환되는 미소 시간만큼 속도 적분 시정수의 값을 작게 설정하였다. 미소 시간 경과 후에는 속도 적분 시정수를 원래의 값으로 되돌리기 때문에 발진의 발생을 억제할 수 있다.In order to solve such a problem, in the invention described in Patent Document 1 below, the value of the speed integration time constant is set small by the minute time at which the upper limit is switched. After the micro time has elapsed, since the velocity integral time constant is returned to its original value, the occurrence of oscillation can be suppressed.

특허문헌 1: 일본특개평7-5926호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-5926

그러나 근년에는 원호 절삭 뿐 아니라 워크를 복잡한 형상으로 가공하는 경우가 많아지고 있다. 또한 그 가공시에는 높은 가공 정밀도가 요구된다.In recent years, however, not only circular cutting but also workpieces are increasingly processed into complex shapes. In addition, high processing precision is required for the processing.

가공이 원호 절삭으로 정해지면, 특허문헌 1에 개시되어 있는 것처럼 상한의 전환시에만 속도 적분 시정수를 단시간에 변경할 수 있다. 그러나 워크를 복잡한 형상으로 가공할 때에는 상한의 전환을 검출하기 어렵다. 따라서 필요할 때에만 속도 적분 시정수를 변경할 수 없게 된다.When the machining is determined by circular arc cutting, as described in Patent Literature 1, the speed integral time constant can be changed in a short time only at the time of switching the upper limit. However, when machining a workpiece into a complicated shape, it is difficult to detect an upper limit changeover. Therefore, the speed integral time constant cannot be changed only when necessary.

또 특허문헌 1에 개시되어 있는 발명을 응용한 경우에, 상한의 전환 부분에서 모터를 정지시키는 것도 상정할 수 있다. 이 경우, 속도 적분 시정수가 단시간인 채로 되기 때문에 속도 제어계의 안정성을 확보할 수 없어 발진을 일으키고 가공 정밀도가 저하되어 공작 기계의 수명에도 악영향을 미친다.In addition, when the invention disclosed in Patent Literature 1 is applied, it is also possible to stop the motor at the upper limit switching part. In this case, since the speed integration time constant remains for a short time, the stability of the speed control system cannot be secured, causing oscillation, lowering of machining accuracy, and adversely affecting the life of the machine tool.

또 공작 기계는, 워크의 가공과 가공 사이에는 워크의 가공 공구를 소정의 장소로 이동시켜야 한다. 가공 시간을 단축하여 생산성을 향상시키기 위해서는 위치 결정을 고속화시킬 것이 요구된다.In addition, the machine tool must move the machining tool of the workpiece to a predetermined place between the machining and the machining of the workpiece. In order to shorten the machining time and improve productivity, it is required to speed up the positioning.

속도 적분 시정수는, 짧으면 짧을수록 외란의 영향을 받기 힘들기 때문에 마찰이 있는 기계계에서는 상기와 같이 속도 적분 시정수를 짧게 함으로써 위치 결정 정정 시간을 짧게 할 수 있다. 그러나 속도 적분 시정수를 짧게 하면 상기와 같이 기계계의 공진 영향에 의해서 안정성이 확보할 수 없다. 또한 통상의 적분 제어의 구성에서는, 속도 지령에 대한 속도의 지연에 의해 속도 적분기에 값이 누적되어 위치 결정 정정시에 이 값이 0이 될 때까지 시간이 걸린다. 따라서 위치 결정 정정 시간을 짧게 할 수 없다는 문제가 있다.The shorter the speed integration time constant, the less likely to be affected by disturbance. Therefore, in a mechanical system with friction, the positioning correction time can be shortened by shortening the speed integration time constant as described above. However, if the speed integration time constant is shortened, stability cannot be ensured due to the resonance effect of the mechanical system as described above. In addition, in the configuration of the normal integration control, the value accumulates in the speed integrator due to the delay of the speed with respect to the speed command, and it takes time until this value becomes zero at the time of positioning correction. Therefore, there is a problem that the positioning correction time cannot be shortened.

본 발명은, 이상과 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 외란 억압 성능과 위치 결정 정정 성능을 동시에 향상시킬 수 있는 모터 제어 장치의 제공을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a motor control device capable of simultaneously improving disturbance suppression performance and positioning correction performance.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 관한 모터 제어 장치는, 모터로 구동하는 공작 기계의 동작을 제어하는 것으로서, 위상 앞섬(phase lead)기, 시정수 부가기, 속도 적분기, 속도 비례 게인(gain)기를 구비한다.The motor control apparatus according to the present invention for solving the above problems is to control the operation of a machine tool driven by a motor, and includes a phase lead, a time constant adder, a speed integrator, and a speed proportional gain. A group is provided.

위상 앞섬기는, 제어계의 응답 지연을 보상하기 위해 속도 피드백의 위상을 앞서게 한다. 시정수 부가기는, 모터의 속도 지령과 위상을 앞서게 한 속도 피드백과의 차이에 외란의 영향을 억제시키기 위한 시정수를 곱한다. 속도 적분기는, 시정수 부가기에서 시정수가 곱해진 후의 지령을 적분한다. 속도 비례 게인기는, 속도 지령과 속도 피드백과의 차이와 속도 적분기에서 적분된 후의 지령을 가산하고, 가산한 후의 지령에 속도 비례 게인을 곱해 모터의 토크 지령을 출력한다.Phase advance advances the phase of the velocity feedback to compensate for the response delay of the control system. The time constant adder multiplies the difference between the speed command of the motor and the speed feedback which has advanced the phase and multiplies the time constant for suppressing the influence of disturbance. The speed integrator integrates the instruction after the time constant is multiplied by the time constant adder. The speed proportional gain adds the difference between the speed command and the speed feedback and the command after integration in the speed integrator, and multiplies the added command by the speed proportional gain to output the torque command of the motor.

이상과 같이 구성된 본 발명에 관한 모터 제어 장치에 의하면, 위상 앞섬기에 의한 위상 앞섬 보상을, 시정수 부가기와 속도 적분기로 구성되는 적분항의 피드백에만 적용하고 있다. 따라서 시정수 부가기에 설정하는 시정수의 시간을 짧게 할 수 있어 속도 제어계의 외란 억압 성능이 향상되고, 복잡한 형상의 워크를 가공할 경우에도 높은 가공 정밀도를 실현할 수 있다. 또 기계계의 마찰에 의한 위치 결정 정정 시간의 들쭉날쭉함을 억제할 수 있어 위치 결정 정정 시간을 줄일 수 있다. 또 속도 적분기의 누적량을 거의 0으로 할 수 있기 때문에 위치 결정 조정 시간이 단축된다.According to the motor control apparatus which concerns on this invention comprised as mentioned above, phase advance compensation by phase advance is applied only to the feedback of the integral term comprised with a time constant adder and a speed integrator. Therefore, the time constant set in the time constant adder can be shortened, the disturbance suppression performance of the speed control system is improved, and high processing accuracy can be realized even when processing a workpiece having a complicated shape. In addition, the jaggedness of the positioning settling time due to the friction of the mechanical system can be suppressed, and the settling settling time can be reduced. In addition, since the accumulated amount of the speed integrator can be made almost zero, the positioning adjustment time is shortened.

도 1은, 실시형태 1에 관한 모터 제어 장치의 속도 제어계의 구성도이다.
도 2는, 도 1의 속도 제어계의 동작 설명에 제공하는 도면이다.
도 3은, 도 1의 속도 제어계에 대해 위상 앞섬기의 삽입 위치에 의한 특성 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 도 1의 속도 제어계에서 적분 시정수의 차이에 의한 특성 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 실시형태 2에 관한 모터 제어 장치의 구성도이다.
도 6은, 도 5의 모터 제어 장치에서 위상 앞섬기의 삽입 위치에 의한 특성 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은, 도 5의 모터 제어 장치에서 위상 앞섬기의 삽입 위치에 의한 특성 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은, 실시형태 3에 관한 모터 제어 장치의 속도 제어계의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a speed control system of the motor control device according to the first embodiment.
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the speed control system of FIG. 1.
FIG. 3 is a diagram for explaining the characteristic change caused by the insertion position of the phase shifter with respect to the speed control system of FIG. 1.
4 is a view for explaining a characteristic change caused by a difference in integral time constant in the speed control system of FIG. 1.
5 is a configuration diagram of the motor control device according to the second embodiment.
FIG. 6 is a diagram for explaining the characteristic change caused by the insertion position of the phase shifter in the motor control device of FIG. 5.
FIG. 7 is a view for explaining the characteristic change caused by the insertion position of the phase shifter in the motor control device of FIG. 5.
8 is a configuration diagram of a speed control system of the motor control device according to the third embodiment.

본 발명에 관한 모터 제어 장치는, 위상 앞섬 보상을 적분항의 피드백에만 적용함으로써 속도 적분 시정수를 보다 짧은 시간에 설정할 수 있도록 한다. 또 기계계의 마찰에 의한 위치 결정 정정 시간의 들쭉날쭉함을 억제하여 위치 결정 정정 성능을 향상하도록 한다.The motor control apparatus according to the present invention allows the velocity integration time constant to be set in a shorter time by applying phase leading compensation only to the feedback of the integral term. Further, the jaggedness of the positioning settling time due to the friction of the mechanical system is suppressed to improve the positioning settling performance.

본 발명에 관한 모터 제어 장치는, 기계계의 마찰 등 외란의 영향을 억제하여 워크를 복잡한 형상으로 가공할 때에도 높은 가공 정밀도를 실현할 수 있다. 또 공작 기계로 위치 결정을 할 때에도 기계계의 마찰의 영향을 줄일 수 있기 때문에 위치마다 위치 결정 정정 시간이 들쭉날쭉하지 않다.The motor control apparatus according to the present invention can realize high processing accuracy even when the workpiece is processed into a complicated shape by suppressing the influence of disturbance such as friction of the mechanical system. Moreover, even when positioning with a machine tool, since the influence of the friction of a mechanical system can be reduced, positioning settling time does not become jagged for every position.

이하, 본 발명에 관한 모터 제어 장치의 실시형태를 ［실시형태 1］ 내지 실시형태 3］으로 나누어 설명하기로 한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of the motor control apparatus which concerns on this invention divides into [Embodiment 1]-Embodiment 3, and it demonstrates.

［실시형태 1］[Embodiment 1]

〔모터 제어 장치의 구성〕[Configuration of Motor Control Device]

도 1은, 실시형태 1에 관한 모터 제어 장치의 속도 제어계의 구성도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 실시형태 1에 관한 모터 제어 장치(100)는, 위상 앞섬기(125), 속도 적분 시정수 부가기(130), 적분기(140), 속도 비례 게인기(150), 토크 제어부(160)를 가진다.1 is a configuration diagram of a speed control system of the motor control device according to the first embodiment. As shown in the figure, the motor control apparatus 100 according to the first embodiment includes a phase forwarder 125, a speed integration time constant adder 130, an integrator 140, a speed proportional gain 150, Has a torque control unit 160.

위상 앞섬기(125)는, 속도 산출기(120)가 산출한 속도 피드백의 위상을 설정되어 있는 만큼 앞서게 한다. 예를 들어, 속도 제어계의 지연에 상당하는 시간만큼 속도 피드백의 위상을 앞서게 한다. 위상 앞섬기(125)의 전달 함수는 (1＋ST2)/(1＋ST1)로 하는 것이 바람직하다. 단, 이 경우의 T1와 T2의 대소 관계는, T1＜T2이다.The phase advancer 125 advances the phase of the speed feedback calculated by the speed calculator 120 as much as it is set. For example, the phase of the speed feedback is advanced by a time corresponding to the delay of the speed control system. It is preferable that the transfer function of the phase shifter 125 be (1 + ST2) / (1 + ST1). However, the magnitude relationship between T1 and T2 in this case is T1 <T2.

아울러 속도 산출기(120)는, 인코더(115)에서 검출한 모터(110)의 회전 위치로부터 속도 피드백을 산출한다.In addition, the speed calculator 120 calculates the speed feedback from the rotational position of the motor 110 detected by the encoder 115.

속도 적분 시정수 부가기(130)는, 가산점(114)에서 모터(110)의 속도 지령으로부터 위상 앞섬기(125)에 의해 위상이 앞선 속도 피드백을 감산한 결과 얻어진 지령에 「1/설정한 속도 적분 시정수」의 값을 곱한다.The speed integration time constant adder 130 is &quot; 1 / set speed &quot; to a command obtained as a result of subtracting the speed feedback with the phase advance by the phase advance 125 from the speed command of the motor 110 at the addition point 114. Multiply by the value of "Integral time constant".

적분기(140)는, 속도 적분 시정수 부가기(130)에 의해 「1/설정한 속도 적분 시정수」를 곱한 결과 얻어진 지령을 적분한다.The integrator 140 integrates the command obtained as a result of multiplying "1 / speed integral time constant set by the speed integral time constant adder 130".

속도 비례 게인기(150)는, 가산점(112)에서 속도 지령으로부터 속도 피드백을 감산한 결과 얻어진 지령과, 적분기(140)에 의해 적분한 결과 얻어진 지령을 가산점(116)에서 가산한 결과 얻어진 지령에, 설정한 속도 비례 게인을 곱하여 모터(110)의 토크 지령을 출력한다.The speed proportional gain machine 150 is a command obtained as a result of subtracting the speed feedback from the speed command at the addition point 112 and a command obtained as a result obtained by adding the command obtained as a result of integrating by the integrator 140 at the addition point 116. , Multiplies the set speed proportional gain and outputs the torque command of the motor 110.

토크 제어부(160)는, 토크 지령을 입력하여 모터(110)의 코일에 공급하는 전력을 제어한다.The torque control unit 160 inputs a torque command to control the power supplied to the coil of the motor 110.

〔모터 제어 장치의 동작〕[Operation of the Motor Control Device]

속도 산출기(120)에서 산출되는 속도 피드백은 위상 앞섬기(125)에 출력된다. 위상 앞섬기(125)는 입력한 속도 피드백의 위상을 일정 각도 앞서게 한다. 이로써 속도 피드백의 위상 지연을 보상한다.The speed feedback calculated by the speed calculator 120 is output to the phase lead 125. The phase advance 125 allows the phase of the input velocity feedback to be advanced by an angle. This compensates for the phase delay of the velocity feedback.

한편, 속도 피드백은 가산점(112)에 출력된다. 가산점(112)에서는, 속도 지령으로부터 속도 피드백이 감산된다. 따라서 가산점(112)으로부터는, 모터(110)의 목표 회전 속도와 모터(110)의 현재 회전 속도와의 차이가 출력된다.On the other hand, the velocity feedback is output to the addition point (112). At the addition point 112, the speed feedback is subtracted from the speed command. Therefore, from the addition point 112, the difference between the target rotational speed of the motor 110 and the present rotational speed of the motor 110 is output.

속도 지령은 가산점(114)에 출력된다. 가산점(114)에서는, 속도 지령으로부터 위상 앞섬기(120)에 의해 위상이 앞선 속도 피드백이 감산된다. 따라서 가산점(114)으로부터는, 모터(110)의 목표 회전 속도와 고주파 영역의 위상 지연을 보상하기 위해 위상이 앞선 모터(110)의 현재 회전 속도와의 차이가 출력된다.The speed command is output to the addition point 114. At the addition point 114, the velocity feedback whose phase advances by the phase advance 120 is subtracted from a velocity command. Therefore, from the addition point 114, in order to compensate for the target rotational speed of the motor 110 and the phase delay of the high frequency region, the difference between the current rotational speed of the motor 110 before the phase is output.

가산점(114)으로부터 출력된 지령은, 속도 적분 시정수 부가기(130)에 의해 「1/설정한 속도 적분 시정수」의 값이 곱해지고 그 결과 얻어진 지령은 적분기(140)에서 더 적분된다.The command output from the addition point 114 is multiplied by the value of &quot; 1 / set speed integration time constant &quot; by the speed integration time constant adder 130, and the resultant command is further integrated in the integrator 140.

적분 후의 지령은 가산점(116)에 출력된다. 가산점(116)에서는, 적분 후의 지령과 가산점(112)으로부터 출력된 지령이 가산된다. 가산점(116)에서 가산된 지령은 속도 비례 게인기(150)에 의해, 설정한 속도 비례 게인의 값이 곱해진다. 그 결과는 속도 비례 게인기(150)로부터 토크 지령으로서 출력된다.The command after integration is output to the addition point 116. In the addition point 116, the instruction after integration and the instruction output from the addition point 112 are added. The command added at the addition point 116 is multiplied by the speed proportional gain set by the speed proportional gain 150. The result is output from the speed proportional gain 150 as a torque command.

모터(110)는, 속도 비례 게인기(150)로부터 출력되는 토크 지령에 기초하여 토크 제어부(160)에 의해 모터(110)의 토크가 제어되어 모터(110)를 회전시킨다. 따라서 모터(110)는 속도 지령 그대로의 회전 속도로 회전한다.The torque of the motor 110 is controlled by the torque control unit 160 based on the torque command output from the speed proportional gainer 150 to rotate the motor 110. Therefore, the motor 110 rotates at the rotational speed as it is.

도 2는, 도 1의 속도 제어계의 동작 설명에 제공하는 도면이다. 상세하게는, 적분 시정수의 대소 차이에 의한, 모터(110)의 속도 지령에서부터 모터(110)의 회전 속도에 이르기까지의 속도 제어계의 주파수 특성 차이를 도시한 그래프이다.FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the speed control system of FIG. 1. In detail, it is a graph which shows the difference of the frequency characteristics of the speed control system from the speed instruction of the motor 110 to the rotation speed of the motor 110 by the magnitude difference of an integral time constant.

속도 적분 시정수 부가기(130)에 설정하는 속도 적분 시정수의 시간이 길면 그래프에 도시한 바와 같이 속도 응답의 게인에 험프(hump)는 생기지 않는다. 그런데 속도 적분 시정수 부가기(130)에 설정하는 속도 적분 시정수의 시간이 짧으면 그래프에 도시한 바와 같이 100-300Hz부근에서 험프가 생긴다(적분 시정수를 짧게 한 경우와 적분 시정수가 긴 경우의 비교).When the time of the speed integration time constant set in the speed integration time constant adder 130 is long, a hump does not occur in the gain of the speed response as shown in the graph. However, if the time of the speed integral time constant set in the speed integral time constant adder 130 is short, as shown in the graph, a hump occurs around 100-300 Hz (when the integral time constant is short and when the integral time constant is long). compare).

도 3은, 도 1의 속도 제어계에서 위상 앞섬기(125)의 삽입 위치에 의한 특성 변화를 설명하기 위한 도면이다. 상세하게는, 위상 앞섬기의 삽입 위치 차이에 의한, 모터(110)의 속도 지령에서부터 모터(110)의 회전 속도에 이르기까지의 속도 제어계의 주파수 특성 차이를 도시한 그래프이다.3 is a view for explaining a characteristic change caused by the insertion position of the phase shifter 125 in the speed control system of FIG. 1. In detail, it is a graph which shows the frequency characteristic difference of the speed control system from the speed instruction | command of the motor 110 to the rotation speed of the motor 110 by the insertion position difference of a phase advance.

위상 앞섬을 적분항의 지령과 피드백 모두에 삽입한 경우에는, 위상 앞섬기(125)의 컷오프 주파수보다 높은 주파수에서, 도 3의 그래프에 도시한 바와 같이 속도 응답의 게인이 증대된다. 게인이 증대되는 주파수대에 기계 공진 요소가 있으면 기계 공진을 여기시킨다. 또 험프를 충분히 억제할 수 없게 된다. 그런데 실시형태 1의 모터 제어 장치(100)와 같이 위상 앞섬을 적분항의 피드백에만 삽입한 경우에는, 위상 앞섬기(125)의 컷오프 주파수보다 높은 주파수에서도 속도 응답의 게인은 증대되지 않는다. 따라서 공진을 일으키지 않아 험프도 억제할 수 있다.When the phase lead is inserted into both the command and feedback of the integral term, the gain of the speed response is increased as shown in the graph of FIG. 3 at a frequency higher than the cutoff frequency of the phase lead 125. If there is a mechanical resonance element in the frequency band where the gain is increased, the mechanical resonance is excited. In addition, the hump cannot be sufficiently suppressed. However, when the phase lead is inserted only in the feedback of the integral term as in the motor control apparatus 100 of the first embodiment, the gain of the speed response does not increase even at a frequency higher than the cutoff frequency of the phase lead 125. Therefore, no resonance occurs and the hump can be suppressed.

도 4는, 도 1의 속도 제어계에서 적분 시정수의 차이에 의한 특성 변화를 설명하기 위한 도면이다. 상세하게는, 적분 시정수의 대소 차이에 의한, 외란에서부터 모터(110)의 회전 속도에 이르기까지의 속도 제어계의 주파수 특성 차이를 도시한 그래프이다.4 is a view for explaining a characteristic change caused by a difference in integral time constant in the speed control system of FIG. 1. In detail, it is a graph which shows the difference of the frequency characteristic of the speed control system from the disturbance to the rotational speed of the motor 110 by the magnitude difference of an integral time constant.

속도 적분 시정수 부가기(130)에 설정하는 속도 적분 시정수의 시간이 길면, 외란이 발생한 경우, 그래프에 도시한 바와 같이 100Hz이하의 주파수 영역에서 외란에 대한 게인이 높다. 따라서 외란의 영향을 받기 쉽다. 반면 실시형태 1의 모터 제어 장치(100)와 같이, 속도 적분 시정수 부가기(130)에 설정하는 속도 적분 시정수의 시간이 짧으면, 그래프에 도시한 바와 같이 100Hz이하의 주파수 영역에서 외란에 대한 게인이 낮아진다. 따라서 외란의 영향을 받을 수 없어 외란의 영향을 대폭 억제할 수 있는 특성이 된다(적분 시정수가 긴 경우와 적분 시정수를 짧게 하여 본 발명을 적용한 경우와의 비교).When the time of the speed integration time constant set in the speed integration time constant adder 130 is long, when disturbance occurs, the gain for the disturbance is high in the frequency region of 100 Hz or less as shown in the graph. Therefore, it is susceptible to disturbances. On the other hand, as in the motor control apparatus 100 of Embodiment 1, if the time of the speed integration time constant set in the speed integration time constant adder 130 is short, as shown in the graph, the disturbance in the frequency region of 100 Hz or less is shown. The gain is lowered. Therefore, it is not affected by the disturbance, so that the effect of disturbance can be largely suppressed (compared with the case where the integral time constant is long and when the present invention is applied by shortening the integral time constant).

실시형태 1에서는, 속도 피드백에 위상 앞섬을 적용하고 위상 앞섬 보상을 적분항의 피드백에만 적용한다. 따라서 실시형태 1에 관한 모터 제어 장치(100)는, 도 3에 도시한 바와 같이 위상 앞섬기(125)의 컷오프 주파수보다 높은 주파수에서도 속도 응답의 게인은 증대되지 않고 공진을 일으키지 않아 험프를 억제할 수 있다. 또 실시형태 1에 관한 모터 제어 장치(100)는, 도 4에 도시한 바와 같이 적분 시정수를 짧게 할 수 있기 때문에 외란의 영향을 억제할 수 있다.In Embodiment 1, phase leading is applied to the velocity feedback and phase leading compensation is applied only to the feedback of the integral term. Accordingly, the motor control apparatus 100 according to the first embodiment does not increase the gain of the speed response and does not cause resonance to suppress the hump even at a frequency higher than the cutoff frequency of the phase shifter 125, as shown in FIG. Can be. In addition, since the motor control device 100 according to the first embodiment can shorten the integral time constant as shown in FIG. 4, the influence of disturbance can be suppressed.

따라서 실시형태 1에 관한 모터 제어 장치(100)에 의하면, 적분 시정수 부가기(130)에 설정하는 시정수의 시간을 짧게 할 수 있어 속도 제어계의 외란 억압 성능이 향상되고, 복잡한 형상의 워크를 가공하는 경우에도 높은 가공 정밀도를 실현할 수 있다. 또 기계계의 마찰에 의한 위치 결정 정정 시간의 들쭉날쭉함을 억제할 수 있어 위치 결정 정정 시간을 짧게 할 수 있다.Therefore, according to the motor control apparatus 100 which concerns on Embodiment 1, the time constant of the time constant set to the integral time constant adder 130 can be shortened, and the disturbance suppression performance of a speed control system improves, and the workpiece of a complicated shape is improved. Even when machining, high machining accuracy can be realized. In addition, the jaggedness of the positioning settling time due to the friction of the mechanical system can be suppressed, and the settling settling time can be shortened.

아울러 속도 비례 게인기를 적분계와 비례계 개별적으로 마련하는 구성으로 해도 좋다.In addition, the speed proportional gain group may be configured to provide an integral meter and a proportional meter separately.

［실시형태 2］[Embodiment 2]

〔모터 제어 장치의 구성〕[Configuration of Motor Control Device]

도 5는, 실시형태 2에 관한 모터 제어 장치의 구성도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 실시형태 2에 관한 모터 제어 장치(200)는, 위치 비례 게인기(220), 속도 산출기(230), 속도 제어부(240), 토크 제어부(250)를 가진다.5 is a configuration diagram of the motor control device according to the second embodiment. As shown in the figure, the motor control apparatus 200 according to the second embodiment includes a position proportional gain 220, a speed calculator 230, a speed controller 240, and a torque controller 250.

위치 비례 게인기(220)는, 가산점(212)에서 위치 지령으로부터 인코더(215)가 출력한 위치 피드백을 감산한 결과 얻어지는 위치 편차에 비례 게인(KP)을 곱해 속도 지령을 출력한다.The position proportional gainer 220 outputs a speed command by multiplying the proportional gain KP by a position deviation obtained as a result of subtracting the position feedback output by the encoder 215 from the position command at the addition point 212.

속도 산출기(230)는, 인코더(215)가 출력한 위치 피드백을 입력하여 속도 피드백을 산출한다.The speed calculator 230 inputs the position feedback output by the encoder 215 to calculate the speed feedback.

속도 제어부(240)는, 도 1에 도시한 모터 제어 장치(100)의 속도 제어계(위상 앞섬기(125), 속도 적분 시정수 부가기(130), 적분기(140), 속도 비례 게인기(150))와 동일한 구성을 가진다. 아울러 실시형태 2의 경우, 위상 앞섬기(125)에는, 속도 제어계의 지연에 상당하는 시간의 앞섬을 부여한다. 속도 제어부(240)는, 가산점(214)에서 속도 지령으로부터 속도 피드백을 감산한 결과 얻어진 지령을 입력하여 토크 지령을 출력한다.The speed control unit 240 is a speed control system (phase forwarder 125, speed integration time constant adder 130, integrator 140, speed proportional gain 150 of the motor control apparatus 100 shown in FIG. 1). It has the same configuration as)). In addition, in Embodiment 2, the phase advance 125 is given the advance of time corresponded to the delay of a speed control system. The speed control part 240 inputs the command obtained as a result of subtracting the speed feedback from the speed command at the addition point 214, and outputs a torque command.

토크 제어부(250)는, 토크 지령을 입력하여 모터(210)의 코일에 공급하는 전력을 제어한다. 모터(210)는, 토크 제어부(250)에서 출력되는 전압에 기초하여 모터(210)를 회전시킨다. 토크 제어부(250)에서 출력되는 전압은 위치 편차에 기초하여 작성되는 것이므로 모터(210)는 위치 지령(목표 위치)과 일치하는 위치에서 정지한다.The torque control unit 250 inputs a torque command to control the power supplied to the coil of the motor 210. The motor 210 rotates the motor 210 based on the voltage output from the torque control unit 250. Since the voltage output from the torque control part 250 is created based on a position deviation, the motor 210 stops at the position which matches a position command (target position).

〔모터 제어 장치의 동작〕[Operation of the Motor Control Device]

도 6 및 도 7은, 도 5의 모터 제어 장치(200)에서 위상 앞섬기의 삽입 위치에 의한 특성 변화를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로는 도 6은, 속도 적분기(도 1의 속도 적분 시정수 부가기(130), 적분기(140))의 지령과 피드백 모두에 위상 앞섬기(125)를 삽입한 경우의 위치 결정 정정 특성의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 또 도 7은, 속도 적분기(도 1의 속도 적분 시정수 부가기(130), 적분기(140))의 피드백에만 위상 앞섬기(125)를 삽입한 경우의 위치 결정 정정 특성의 시뮬레이션 결과를 도시한다.6 and 7 are diagrams for explaining the characteristic change caused by the insertion position of the phase shifter in the motor control apparatus 200 of FIG. 5. Specifically, FIG. 6 shows the positioning correction characteristic when the phase lead 125 is inserted into both the command and the feedback of the speed integrator (speed integral time constant adder 130 and integrator 140 in FIG. 1). The simulation results are shown. 7 shows the simulation result of the positioning correction characteristic when the phase lead 125 is inserted only in the feedback of the speed integrator (the speed integration time constant adder 130 and the integrator 140 in FIG. 1). .

우선, 속도 적분기(도 1의 속도 적분 시정수 부가기(130), 적분기(140))의 지령과 피드백 모두에 위상 앞섬기(125)를 삽입한 경우에 대해 설명하기로 한다.First, the case where the phase advance 125 is inserted into both the command and the feedback of the speed integrator (speed integration time constant adder 130 and integrator 140 in FIG. 1) will be described.

도 6에 도시한 바와 같이 위치 지령(차분치)은 시간의 경과에 따라 증가하고 그 후 일정한 크기가 되고 그 후 시간의 경과에 따라 감소하는 사다리꼴 지령이다. 가산점(212)에서는, 위치 지령으로부터 위치 피드백이 감산되어 위치 편차가 출력된다. 위치 편차는 목표 위치(위치 지령)와 현재 위치(위치 피드백)와의 차이므로, 현재 위치가 목표 위치에 일치하지 않으면 0이 되지 않으며, 위치 편차는 도 6에 도시한다.As shown in Fig. 6, the position command (differential value) is a trapezoidal command that increases with time, becomes a constant size, and then decreases with time. In addition point 212, position feedback is subtracted from a position command, and a position deviation is output. Since the position deviation is the difference between the target position (position command) and the current position (position feedback), it does not become zero if the current position does not coincide with the target position, and the position deviation is shown in FIG.

위치 비례 게인기(220)는 도 6에 도시한 속도 지령을 출력한다. 속도 지령은 위치 지령과 같이 사다리꼴이 된다. 또 속도 산출기(230)로부터 출력되는 속도 피드백도 속도 지령과 같이 사다리꼴이 된다.The position proportional gain 220 outputs the speed command shown in FIG. The speed command becomes trapezoidal like the position command. The speed feedback output from the speed calculator 230 also becomes trapezoidal like the speed command.

한편 속도 적분기(도 1의 속도 적분 시정수 부가기(130), 적분기(140))의 출력은, 속도 지령이 증가 및 감소할 때에 도 6에 도시한 크기의 신호가 출력된다. 이것은, 속도 적분기에 누적량이 생기기 때문이다. 따라서 위치 편차의 수렴에 시간이 걸려 임포지션(imposition)이 될 때까지의 시간이 길어진다.On the other hand, the output of the speed integrator (speed integral time constant adder 130 and integrator 140 in Fig. 1) outputs a signal having the size shown in Fig. 6 when the speed command increases and decreases. This is because a cumulative amount is generated in the speed integrator. Therefore, it takes a long time for convergence of the positional deviation to take a long time until the imposition.

이상과 같이, 속도 적분기(도 1의 속도 적분 시정수 부가기(130), 적분기(140))의 지령과 피드백 모두에 위상 앞섬기(125)를 삽입한 경우에는, 속도 적분기에 누적량이 존재하고 이것을 토출할 때까지 시간이 걸려 속도 제어부(240)의 응답 지연이 생긴다. 따라서 이 응답 지연에 의해 위치 결정 정정 시간이 길어진다.As described above, when the phase integrator 125 is inserted into both the command and the feedback of the speed integrator (speed integral time constant adder 130 and integrator 140 in FIG. 1), the cumulative amount exists in the speed integrator. It takes time to discharge this, and a response delay of the speed controller 240 occurs. Therefore, the positioning correction time is lengthened by this response delay.

다음으로 속도 적분기(도 1의 속도 적분 시정수 부가기(130), 적분기(140))의 피드백에만 위상 앞섬기(125)를 삽입한 경우에 대해 설명하기로 한다. 이것은, 속도 제어부(240)가 도 1의 속도 제어계를 구비하는 경우이다.Next, a case in which the phase advancer 125 is inserted into only the feedback of the speed integrator (speed integral time constant adder 130 and integrator 140 of FIG. 1) will be described. This is the case where the speed control part 240 is equipped with the speed control system of FIG.

도 7에서, 위치 지령(차분치)은 도 6과 동일하다. 가산점(212)에서는, 위치 지령으로부터 위치 피드백이 감산되어 위치 편차가 출력된다. 위치 편차는 목표 위치(위치 지령)와 현재 위치(위치 피드백)와의 차이므로, 현재 위치가 목표 위치에 일치하지 않으면 0이 되지 않고, 위치 편차는 도 7에 도시한다.In FIG. 7, the position command (differential value) is the same as that of FIG. In addition point 212, position feedback is subtracted from a position command, and a position deviation is output. Since the position deviation is the difference between the target position (position command) and the current position (position feedback), it does not become zero if the current position does not match the target position, and the position deviation is shown in FIG.

위치 비례 게인기(220)는, 도 7에 도시한 속도 지령을 출력한다. 속도 지령은, 위치 지령과 같이 사다리꼴이 된다. 또 속도 산출기(230)로부터 출력되는 속도 피드백도 속도 지령과 같이 사다리꼴이 된다. 속도 지령과 속도 피드백은 도 6과 동일하다.The position proportional gain 220 outputs the speed command shown in FIG. The speed command becomes trapezoidal like the position command. The speed feedback output from the speed calculator 230 also becomes trapezoidal like the speed command. The speed command and the speed feedback are the same as in FIG.

한편, 속도 적분기(도 1의 속도 적분 시정수 부가기(130), 적분기(140))의 출력은, 속도 지령이 증가 및 감소할 때에 도 7에 도시한 거의 0의 신호가 출력된다. 이것은, 위상 앞섬기(125)를 속도 적분기의 피드백에만 삽입했기 때문이다. 위상 앞섬기(125)를 속도 적분기의 피드백에만 삽입함으로써 속도 제어계의 지연에 상당하는 시간만큼 빨리 속도 피드백이 입력되므로 속도 적분기에는 누적량이 생기지 않기 때문이다. 이로써 위치 편차의 수렴은 빨라 임포지션이 되는 시간도 짧아진다.On the other hand, the outputs of the speed integrators (speed integration time constant adder 130 and integrator 140 in Fig. 1) output almost zero signals shown in Fig. 7 when the speed command increases and decreases. This is because the phase advance 125 is inserted only in the feedback of the speed integrator. This is because the speed feedback is input as fast as the time corresponding to the delay of the speed control system by inserting the phase advance 125 only into the feedback of the speed integrator, so that the cumulative amount does not occur in the speed integrator. As a result, the convergence of the positional deviation is faster, and the time for imposition is also shortened.

이상과 같이, 속도 적분기(도 1의 속도 적분 시정수 부가기(130), 적분기(140))의 피드백에만 위상 앞섬기(125)를 삽입한 경우에는, 속도 적분기의 누적량이 거의 0이 되기 때문에 속도 적분기의 누적량을 토출하는 시간이 거의 0이 되어 위치 결정 정정 성능이 향상된다.As described above, when the phase integrator 125 is inserted only in the feedback of the speed integrator (the speed integral time constant adder 130 and the integrator 140 in FIG. 1), the cumulative amount of the speed integrator becomes almost zero. The time for discharging the accumulated amount of the speed integrator becomes almost zero, thereby improving the positioning correction performance.

실시형태 2에서는, 실시형태 1에 관한 속도 제어계를 그대로 이용하여 위치 제어를 행하는 모터 제어 장치(200)를 구성하였다. 따라서 실시형태 2에 관한 모터 제어 장치에 의하면, 위상 앞섬기(125)의 컷오프 주파수보다 높은 주파수에서도 속도 응답의 게인은 증대되지 않고 공진을 일으키지 않아 험프를 억제할 수 있다. 실시형태 2에 관한 모터 제어 장치(200)는, 적분 시정수를 짧게 하여 외란의 영향을 억제할 수 있다. 실시형태 2에 관한 모터 제어 장치(200)는 기계계의 마찰에 의한 위치 결정 정정 시간의 들쭉날쭉함을 억제하여 위치 결정 정정 성능이 향상된다. 또, 속도 적분기의 누적량을 거의 0으로 할 수 있기 때문에 위치 결정 정정 시간이 단축된다.In Embodiment 2, the motor control apparatus 200 which performs position control using the speed control system which concerns on Embodiment 1 as it was was comprised. Therefore, according to the motor control apparatus according to the second embodiment, even at a frequency higher than the cutoff frequency of the phase shifter 125, the gain of the speed response does not increase and resonance does not occur, thereby suppressing the hump. The motor control device 200 according to the second embodiment can shorten the integral time constant to suppress the influence of disturbance. The motor control apparatus 200 according to the second embodiment suppresses the jaggedness of the positioning settling time due to friction of the mechanical system, and improves the positioning settling performance. In addition, since the cumulative amount of the speed integrator can be made almost zero, the positioning correction time is shortened.

［실시형태 3］[Embodiment 3]

〔모터 제어 장치의 구성〕[Configuration of Motor Control Device]

도 8은, 실시형태 3에 관한 모터 제어 장치의 속도 제어계의 구성도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 실시형태 3에 관한 모터 제어 장치(300)는, 위상 앞섬기(325), 속도 적분 보상 로우패스(low pass) 필터(330), 속도 적분 시정수 부가기(340), 적분기(350), 속도 비례 게인기(360), 토크 제어부(370)를 가진다.8 is a configuration diagram of a speed control system of the motor control device according to the third embodiment. As shown in the figure, the motor control apparatus 300 according to the third embodiment includes a phase forwarder 325, a speed integration compensation low pass filter 330, and a speed integration time constant adder 340. , An integrator 350, a speed proportional gain 360, and a torque control unit 370.

실시형태 3에 관한 모터 제어 장치(300)는, 실시형태 1에 관한 모터 제어 장치(100)에 대해 속도 적분 보상 로우패스 필터(330)를 갖는 것이 다를 뿐 그 외의 구성은 동일하다. 실시형태 2에 관한 모터 제어 장치(200)의 속도 제어부(240)에 실시형태 3에 관한 모터 제어 장치(330)의 속도 제어계를 적용할 수도 있다.The motor control device 300 according to the third embodiment differs from that of the motor control device 100 according to the first embodiment in that the speed integration compensation low pass filter 330 is different. The speed control system of the motor control device 330 according to the third embodiment can be applied to the speed control unit 240 of the motor control device 200 according to the second embodiment.

또 위상 앞섬기(325), 속도 적분 시정수 부가기(340), 적분기(350), 속도 비례 게인기(360), 토크 제어부(370) 각각의 기능은, 실시형태 1의 위상 앞섬기(125), 속도 적분 시정수 부가기(130), 적분기(140), 속도 비례 게인기(150), 토크 제어부(160) 각각의 기능과 동일하다.Moreover, the functions of each of the phase shifter 325, the speed integration time constant adder 340, the integrator 350, the speed proportional gain 360 and the torque control unit 370 are the phase shifter 125 of the first embodiment. ), The speed integral time constant adder 130, the integrator 140, the speed proportional gain 150, and the torque controller 160 are the same as the respective functions.

속도 적분 보상 로우패스 필터(330)는, 속도 지령에 대한 추종성을 개선하기 위해 삽입한다. 구체적으로는, 속도 제어계의 지연에 상당하는 시간의 앞섬을 위상 앞섬으로서 설정할 수 없는 경우에 그 부족분을 설정하기 위해 마련한다. 속도 적분 보상 로우패스 필터(330)를 삽입함으로써, 속도 적분 시정수 부가기(340)의 속도 적분 지령과 위상 앞섬 후의 속도 피드백이 거의 동시에 일어나 속도 지령 변화시의 적분기(350)의 누적량을 줄인다.The speed integration compensation low pass filter 330 is inserted to improve the followability to the speed command. Specifically, in the case where the leading edge of the time corresponding to the delay of the speed control system cannot be set as the leading edge, the deficiency is provided. By inserting the speed integration compensation low pass filter 330, the speed integration command of the speed integration time constant adder 340 and the speed feedback after the phase leading occur almost simultaneously, thereby reducing the accumulated amount of the integrator 350 at the time of the speed command change.

〔모터 제어 장치의 동작〕[Operation of the Motor Control Device]

인코더(315)가 검출하는 모터(310)의 현재 회전 위치로부터 속도 산출기(320)가 산출하는 속도 피드백은 위상 앞섬기(325)에 출력된다. 이 경우의 속도 피드백에는 인코더(315)의 검출 오차가 포함되어 있다. 위상 앞섬기(325)는 입력한 속도 피드백의 위상을 일정 각도 앞서게 한다.The speed feedback calculated by the speed calculator 320 from the current rotational position of the motor 310 detected by the encoder 315 is output to the phase shifter 325. In this case, the velocity feedback includes the detection error of the encoder 315. The phase advance 325 advances the phase of the input velocity feedback by an angle.

한편 속도 피드백은 가산점(312)에 출력되고 가산점(312)에서는 속도 지령으로부터 속도 피드백이 감산된다. 가산점(312)으로부터는, 모터(310)의 목표 속도와 모터(310)의 현재 속도와의 차이가 출력된다.On the other hand, the speed feedback is output to the addition point 312, and the speed feedback is subtracted from the speed command at the addition point 312. From the addition point 312, the difference between the target speed of the motor 310 and the present speed of the motor 310 is output.

속도 지령은 속도 적분 보상 로우패스 필터(330)에 출력되어, 속도 적분 보상 로우패스 필터(330)에서 속도 제어계의 지연에 상당하는 시간 중 위상 앞섬기에서 위상을 앞서게 하지 못한 만큼 속도 지령이 지연된다. 위상 앞섬기는, 고주파 영역의 게인을 증대시키기 때문에 속도 제어계의 응답이 낮은 경우에는 충분한 위상 앞섬을 설정할 수 없는 경우가 있다. 시간이 지연된 후의 속도 지령은 가산점(314)에 출력된다. 가산점(314)에서는 시간이 지연된 후의 속도 지령으로부터 위상 앞섬기(325)에 의해 위상이 앞선 속도 피드백이 감산된다. 가산점(314)으로부터는, 시간이 지연된 모터(310)의 목표 속도와 위상 지연을 보상하기 위해 위상이 앞선 모터(310)의 속도와의 차이가 출력된다.The speed command is outputted to the speed integration compensation low pass filter 330, and the speed command is delayed as much as the speed integration compensation low pass filter 330 does not advance the phase in phase leading during the time corresponding to the delay of the speed control system. . Since phase leading increases gain in the high frequency region, sufficient phase leading may not be set when the response of the speed control system is low. The speed command after the time delay is output to the addition point 314. In addition point 314, the phase feedback 325 is subtracted from the speed command after time delay by phase advancer 325. As shown in FIG. From the addition point 314, a difference between the target speed of the time-delayed motor 310 and the speed of the motor 310 whose phase is earlier in order to compensate for the phase delay is output.

가산점(314)으로부터 출력된 지령은, 속도 적분 시정수 부가기(340)에 의해 「1/설정한 속도 적분 시정수」의 값이 곱해지고 그 결과 얻어진 지령은 적분기(350)에서 더 적분된다.The command output from the addition point 314 is multiplied by the value of &quot; 1 / set speed integration time constant &quot; by the speed integration time constant adder 340, and the resultant command is further integrated in the integrator 350.

적분 후의 지령은 가산점(316)에 출력된다. 가산점(316)에서는 적분 후의 지령과 가산점(312)으로부터 출력된 지령이 가산된다. 가산점(316)에서 가산된 지령은 속도 비례 게인기(360)에 의해, 설정한 속도 비례 게인의 값이 곱해진다. 그 결과는 속도 비례 게인기(360)로부터 토크 지령으로서 출력된다.The command after integration is output to the addition point 316. In addition point 316, the instruction after integration and the command output from addition point 312 are added. The command added at the addition point 316 is multiplied by the speed proportional gain set by the speed proportional gain 360. The result is output from the speed proportional gain 360 as a torque command.

모터(310)는, 속도 비례 게인기(360)로부터 출력되는 토크 지령에 기초하여 토크 제어부를 통해 모터(310)를 회전시킨다. 모터(310)의 회전 속도는 속도 지령의 회전 속도와 일치한다. 따라서 모터(310)는, 속도 지령 그대로의 회전 속도로 회전한다.The motor 310 rotates the motor 310 via the torque control unit based on the torque command output from the speed proportional gain machine 360. The rotational speed of the motor 310 coincides with the rotational speed of the speed command. Therefore, the motor 310 rotates at the rotational speed as it is.

실시형태 3에 관한 모터 제어 장치(300)에서는, 속도 적분 보상 로우패스 필터(330)를 속도 지령계에만 삽입하고, 속도 피드백에 위상 앞섬기를 삽입하고, 위상 앞섬기에서 앞서게 하지 못한 위상을 속도 적분 보상 로우패스 필터에서 지연시킨다. 속도 지령 변화시의 적분기(350)의 누적량을 줄일 수 있어 속도 지령에 대한 추종성을 향상시킬 수 있다. 따라서 속도 제어계의 외란 억압 성능과 위치 결정 정정 성능이 향상된다.In the motor control device 300 according to the third embodiment, the speed integration compensation low pass filter 330 is inserted only in the speed command system, the phase lead is inserted into the speed feedback, and the phase which is not advanced in the phase advance is speeded. Delay in integral compensation low pass filter. The cumulative amount of the integrator 350 at the time of the speed command change can be reduced, thereby improving the followability to the speed command. Therefore, the disturbance suppression performance and the positioning correction performance of the speed control system are improved.

실시형태 3에서도, 실시형태 1과 마찬가지로 속도 피드백에 위상 앞섬을 적용하여 위상 앞섬 보상을 적분항의 피드백에만 적용한다. 따라서 실시형태 3에 관한 모터 제어 장치(300)는, 도 3에 도시한 바와 같이 위상 앞섬기(325)의 컷오프 주파수보다 높은 주파수에서도 속도 응답의 게인은 증대되지 않고 공진을 일으키지 않아 험프를 억제할 수 있다. 또 실시형태 3에 관한 모터 제어 장치(300)는, 도 4에 도시한 바와 같이 적분 시정수를 짧게 하여 외란의 영향을 억제할 수 있다. 또한 속도 적분 보상 로우패스 필터(330)를 마련하였기 때문에 위상 앞섬기(325)만으로는 속도 제어계의 지연에 상당하는 시간을 설정할 수 없을 때에도 부족분을 속도 적분 보상 로우패스 필터(330)의 설정으로 보상할 수 있다.In the third embodiment, similarly to the first embodiment, the phase leading is applied to the velocity feedback, and the phase leading compensation is applied only to the feedback of the integral term. Therefore, the motor control apparatus 300 according to the third embodiment does not increase the gain of the speed response and does not cause resonance to suppress the hump even at a frequency higher than the cutoff frequency of the phase shifter 325 as shown in FIG. Can be. Moreover, the motor control apparatus 300 which concerns on Embodiment 3 can suppress the influence of a disturbance by making integral time constant short, as shown in FIG. In addition, since the speed integration compensation low pass filter 330 is provided, the shortage can be compensated by the setting of the speed integration compensation low pass filter 330 even when the phase advance 325 alone cannot set the time corresponding to the delay of the speed control system. Can be.

따라서 실시형태 3에 관한 모터 제어 장치(300)에 의하면, 실시형태 1과 마찬가지로 적분 시정수 부가기(340)에 설정하는 시정수의 시간을 짧게 할 수 있어 속도 제어계의 외란 억압 성능이 향상되고, 복잡한 형상의 워크를 가공할 경우에도 높은 가공 정밀도를 실현할 수 있다. 또 기계계의 마찰에 의한 위치 결정 정정 시간의 들쭉날쭉함을 억제할 수 있어 위치 결정 정정 시간을 짧게 할 수 있다. 또, 속도 적분기의 누적량을 거의 0으로 할 수 있기 때문에 위치 결정 정정 시간이 단축된다.Therefore, according to the motor control apparatus 300 concerning Embodiment 3, the time constant set to the integral time constant adder 340 can be shortened similarly to Embodiment 1, and the disturbance suppression performance of a speed control system improves, Even when machining a workpiece having a complicated shape, high machining accuracy can be realized. In addition, the jaggedness of the positioning settling time due to the friction of the mechanical system can be suppressed, and the settling settling time can be shortened. In addition, since the cumulative amount of the speed integrator can be made almost zero, the positioning correction time is shortened.

이상과 같이, 실시형태 1-3에 관한 모터 제어 장치에 의하면, 속도 적분 시정수를 상한의 전환뿐 아니라 정상적으로 짧게 함으로써 기계계의 마찰 등 외란의 영향을 억제하여 복잡한 형상의 가공을 행한 경우에도 높은 가공 정밀도를 실현할 수 있다. 또 공작 기계에서의 위치 결정이 마찰의 영향을 받지 않아 정정 시간의 들쭉날쭉함을 억제할 수 있어 위치 결정 정정 성능이 향상된다. 또 속도 적분기의 누적량을 거의 0으로 할 수 있기 때문에 위치 결정 정정 시간이 단축된다.As described above, according to the motor control apparatus according to the embodiment 1-3, the speed integration time constant is not only switched to the upper limit but also shortened normally to suppress the influence of disturbance such as friction of the mechanical system and to perform the processing of complicated shape. Machining precision can be realized. Moreover, since positioning in a machine tool is not influenced by friction, the jaggedness of a settling time can be suppressed and a positioning correction performance improves. In addition, since the cumulative amount of the speed integrator can be made almost zero, the positioning correction time is shortened.

100, 200, 300 모터 제어 장치,
110, 210, 310 모터,
115, 215, 315 인코더,
120, 230, 320 속도 산출기,
125, 325 위상 앞섬기,
130, 340 속도 적분 시정수 부가기,
140, 350 적분기,
150, 360 속도 비례 게인기,
220 위치 비례 게인기,
240 속도 제어부,
160, 250, 370 토크 제어부,
330 속도 적분 보상 로우패스 필터.100, 200, 300 motor control unit,
110, 210, 310 motors,
115, 215, 315 encoder,
120, 230, 320 speed calculator,
125, 325 phase advance,
130, 340 speed integral time constant adder,
140, 350 integrator,
150, 360 speed proportional gain,
220 position proportional gain,
240 speed control unit,
160, 250, 370 torque control,
330 Speed Integral Compensation Lowpass Filter.

Claims (5)

모터 제어 장치로서,
모터로부터의 속도 피드백의 위상을 앞서게 하는 위상 앞섬기;
상기 모터의 속도 지령과 위상을 앞서게 한 속도 피드백과의 차이에 시정수를 곱하는 시정수 부가기;
상기 시정수 부가기에서 시정수가 곱해진 후의 지령을 적분하는 속도 적분기; 및
상기 속도 지령과 상기 속도 피드백과의 차이와, 상기 속도 적분기에서 적분된 후의 지령을 가산하고, 가산한 후의 지령에 속도 비례 게인을 곱해 상기 모터의 토크 지령을 출력하는 속도 비례 게인기;
를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.A motor control apparatus comprising:
Phase advance to advance the phase of the speed feedback from the motor;
A time constant adder for multiplying a time constant by a difference between the speed command of the motor and the speed feedback which has advanced the phase;
A speed integrator for integrating a command after the time constant is multiplied by the time constant adder; And
A speed proportional gainer that adds a difference between the speed command and the speed feedback and a command after integrating in the speed integrator, multiplies the added command by a speed proportional gain, and outputs a torque command of the motor;
Motor control device having a. 모터 제어 장치로서,
모터로부터의 속도 피드백의 위상을 앞서게 하는 위상 앞섬기;
상기 모터의 속도 지령에 대한 추종성을 개선하기 위해 상기 속도 지령을 지연시키는 속도 적분 보상 로우패스 필터;
상기 속도 적분 보상 로우패스 필터를 통과한 후의 속도 지령과 위상을 앞서게 한 속도 피드백과의 차이에 시정수를 곱하는 시정수 부가기;
상기 시정수 부가기에서 시정수가 곱해진 후의 지령을 적분하는 속도 적분기; 및
상기 속도 지령과 상기 속도 피드백과의 차이와 상기 속도 적분기에서 적분된 후의 지령을 가산하고, 가산한 후의 지령에 속도 비례 게인을 곱해 상기 모터의 토크 지령을 출력하는 속도 비례 게인기;
를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.A motor control apparatus comprising:
Phase advance to advance the phase of the speed feedback from the motor;
A speed integration compensation low pass filter that delays the speed command to improve the followability to the speed command of the motor;
A time constant adder for multiplying a time constant by a difference between the speed command after passing through the speed integration compensation low pass filter and the speed feedback that has advanced the phase;
A speed integrator for integrating a command after the time constant is multiplied by the time constant adder; And
A speed proportional gainer that adds a difference between the speed command and the speed feedback and a command after integrating in the speed integrator, multiplies the added command by a speed proportional gain, and outputs a torque command of the motor;
Motor control device having a. 청구항 2에 있어서, 상기 속도 적분 보상 로우패스 필터는,
상기 모터 제어 장치의 속도 제어계의 지연에 상당하는 시간의 앞섬을 상기 위상 앞섬기에서 설정할 수 없는 경우에, 상기 속도 지령을 지연시킴으로써 그 부족분을 보충하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.The method of claim 2, wherein the speed integration compensation low pass filter,
A motor control device for replenishing the deficiency by delaying the speed command when the phase leading time cannot be set in the phase advancer corresponding to the delay of the speed control system of the motor control device. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모터의 위치 지령과 상기 모터의 회전 위치를 검출하는 인코더로부터의 위치 피드백과의 차이에 비례 게인을 곱해 속도 지령을 출력하는 위치 비례 게인기; 및
상기 속도 비례 게인기가 출력하는 토크 지령으로부터 상기 모터의 코일에 공급하는 전력을 제어하는 토크 제어부;
를 더 갖는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A position proportional gain unit for outputting a speed command by multiplying a difference between a position command of the motor and a position feedback from an encoder detecting a rotational position of the motor by a proportional gain; And
A torque control unit for controlling the power supplied to the coil of the motor from the torque command output by the speed proportional gain;
Motor control device characterized in that it further has. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위상 앞섬기는,
상기 모터 제어 장치의 속도 제어계의 지연을, 상기 속도 피드백을 앞서게 함으로써 보충하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the phase shifter,
The motor control apparatus compensates for the delay of the speed control system of the motor control apparatus by advancing the speed feedback.
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