KR20180010145A - Motor system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 동작 대상물을 동작시키는 모터와, 모터의 회전을 피드백 제어하는 모터 제어 장치를 구비하는 모터 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a motor system including a motor for operating an operating object and a motor control device for feedback-controlling the rotation of the motor.
종래, 로봇 등을 동작시키는 모터의 제어 장치로서, P-PI 제어(비례ㆍ비례 적분 제어)로 모터를 제어하는 모터 제어 장치가 알려져 있다. P-PI 제어를 행하는 모터 제어 장치에서는 모터의 회전 위치와 회전 속도가 피드백됨과 함께, 회전 위치의 편차에 대하여 비례 제어(P제어)가 행해지고, 회전 속도의 편차에 대하여 비례 적분 제어(PI 제어)가 행해진다.BACKGROUND ART Conventionally, a motor control device for controlling a motor by P-PI control (proportional and proportional integral control) is known as a control device of a motor for operating a robot or the like. In the motor control apparatus that carries out the P-PI control, the rotational position and the rotational speed of the motor are fed back, and the proportional control (P control) is performed with respect to the deviation of the rotational position. The proportional integral control (PI control) Is performed.
종래, 이러한 종류의 P-PI 제어를 행하는 모터 시스템으로서는, 예를 들어 특허문헌 1에 개시된 전동기 제어 장치를 사용한 것이 있다. 이 전동기 제어 장치는 기계 공진에 기인하는 진동 성분을 추출하고, 추출 진동 신호로서 출력하는 진동 추출 필터를 구비한다. 노치 제어부는 추출 진동 신호 및 제2 노치 필터 출력 신호에 기초하여, 제2 노치 필터 출력 신호의 진폭이 감소하도록, 제1 노치 필터 및 제2 노치 필터의 각 노치 중심 주파수를 변경한다. 또한, 노치 깊이 제어부는 추출 진동 신호에 기초하여 제1 노치 필터의 노치 깊이를 변경한다. 판단 제어부는 각 노치 필터의 파라미터를 오토 튜닝하여, 기계 진동을 억제한다. 즉, 제2 노치 필터 출력 신호의 진폭이 소정값보다 큰 경우, 노치 제어부를 동작시켜, 기계 공진의 발진에 의한 진동 성분이 감소하도록, 제1 노치 필터 및 제2 노치 필터의 각 노치 중심 주파수를 변경한다. 또한, 제2 노치 필터 출력 신호의 진폭이 소정값보다 작은 경우, 노치 깊이 제어부를 동작시켜, 기계 공진의 발진에 의한 진동 성분이 감소하도록, 제1 노치 필터의 노치 깊이를 변경한다.Conventionally, as a motor system for carrying out this type of P-PI control, for example, an electric motor control apparatus disclosed in
또한, 종래, P-PI 제어를 행하는 모터 시스템으로서, 예를 들어 특허문헌 2에 개시된 모터 제어 장치를 사용한 것도 있다. 이 모터 제어 장치는 부하 이너셔값 JL과 목표 응답 주파수 ωf를 입력하면, 모터 이너셔값 JM의 비로부터 구한 이너셔값 보정 게인 JCOM=((JL+JM)/JM)0.5를 사용하여, 속도 루프 게인 kv, 속도 적분 시상수 ti, 위치 루프 게인 kp, 토크 필터 상수 tf, 전류 루프 게인 ki, 전류 적분 시상수 ta 및 필터 시상수 tv를 설정한다. 즉, 복수개 있는 이들 제어 파라미터는 하나의 파라미터인 목표 응답 주파수 ωf와, 이너셔값 보정 게인 JCOM으로부터, 오토 튜닝된다.As a motor system for carrying out P-PI control, there has been used a motor control device disclosed in, for example,
또한, 종래, 로버스트 극배치 제어를 행하는 모터 시스템으로서, 예를 들어 특허문헌 3에 개시된 것이 있다. 이 모터 시스템에 있어서의 모터 제어 장치는 모터의 회전 위치 명령을 입력으로 하고, 모터의 회전 위치를 출력으로 하는 폐루프계를 갖는다. 폐루프계는 전방향 경로에 있어서, 제1 가합점, 비례 게인 요소, 제2 가합점, 적분 필터 요소, 모터 게인 요소 및 모터 요소를 구비한다. 또한, 제1 가합점에는 제1 귀환 경로가 부귀환 접속되고, 제2 가합점에는 미분 필터 요소를 통해 제2 귀환 경로가 부귀환 접속된다. 이 모터 시스템에서는 동작 대상물이나 모터의 이너셔가 커졌을 때에 동작 대상물이나 모터에 진동이 발생해도, 이너셔 검출 수단에 의한 검출 결과에 기초하여, 외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터 q0 및 q1이 오토 튜닝된다. 이 조정에 의해, 동작 대상물이나 모터의 진동을 억제하면서, 폐루프계의 특성이 일정하게 유지된다.Further, a conventional motor system for performing robust pole arrangement control is disclosed in, for example,
그러나, 진동을 검출하여 제어 파라미터를 오토 튜닝하는 상기 종래의 특허문헌 1 및 특허문헌 3에 기재된 모터 시스템에서는 진동의 주파수 및 진동의 진폭을 해석하는 처리가 필요해진다. 그것을 위해서는, 진동의 주파수의 2배보다도 충분히 높은 주파수에서 모터로부터 속도 검출 신호를 샘플링하고, 해석하지 않으면, 진동 추출이 충분한 분해능이 얻어지지 않는다. 이로 인해, 상기 종래의 특허문헌 1 및 특허문헌 3에 기재된 모터 시스템에서는 모터 제어 장치에 사용되는 연산 장치에 빠른 연산 속도가 필요해져, 연산 부하가 커져 버린다.However, in the motor systems described in the above-mentioned
또한, 상기 종래의 특허문헌 2에 기재된 모터 시스템에서는 제어 파라미터의 연산에 사용되는 이너셔값 보정 게인 JCOM의 계산에 평방근((JL+JM)/JM)0 .5를 사용한다. 이로 인해, 상기 종래의 특허문헌 2에 기재된 모터 시스템에서는 그 평방근의 계산에 의해, 모터 제어 장치에 사용되는 연산 장치의 연산 부하가 커져 버린다.In addition, the use of square root ((JL + JM) / JM ) in the calculation of the inner syeogap JCOM correction gain used in the calculation of the control parameters .5 The motor system according to the prior art of
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,In order to solve the above problems,
동작 대상물을 동작시키는 모터와, 모터의 회전을 피드백 제어하는 모터 제어 장치를 구비하는 모터 시스템에 있어서,A motor system comprising a motor for operating an object to be operated and a motor control device for feedback-controlling the rotation of the motor,
모터의 회전 속도 명령을 입력함과 함께 모터의 회전 위치를 피드백 제어하여 회전 속도를 출력하는, 속도 루프 게인을 인자에 포함하는 전달 함수를 구성하는 폐루프계와,A closed loop system constituting a transfer function including a speed loop gain as a factor for inputting the rotational speed command of the motor and feedback control of the rotational position of the motor to output the rotational speed,
동작 대상물 및 모터의 이너셔를 검출하는 이너셔 검출 수단과,Inertia detecting means for detecting inertia of the operation object and the motor,
모터에 전력을 공급하는 증폭기의 고정 게인과 모터의 토크 상수를 포함하는 고정값을 동작 대상물 및 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인 K를 모터 위치 전달 요소로의 입력과 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여 동정(同定)하는 적응 동정 수단과,The gain K, which is the value obtained by dividing the fixed value including the fixed gain of the amplifier supplying the motor with electric power and the torque constant of the motor divided by the inertia of the operation object and the motor, is input to the motor position transmitting element and the output from the motor position transmitting element An adaptation identification means for identifying the identification information based on the identification information,
모터에 전력을 공급하는 증폭기의 고정 게인과 모터의 토크 상수를 포함하는 고정값을 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인 K0의 게인 K에 대한 이너셔비 Gr을 산출하고, 산출한 이너셔비 Gr을 사용한, 이너셔비 Gr을 인자로 하는 소정의 함수값에 대한 임의의 파라미터 상수 Ri의 비로부터 속도 루프 게인을 산출하는 산출 수단을 구비하고, 산출 수단에서 산출된 속도 루프 게인에 의해 전달 함수를 보정하는 것을 특징으로 한다.The inertia ratio Gr for the gain K of the gain K 0, which is a value obtained by dividing the fixed value including the fixed gain of the amplifier that supplies power to the motor and the torque constant of the motor to the inertia of the motor, is calculated, and the calculated inertia ratio Gr is used , And a calculation means for calculating a velocity loop gain from a ratio of an arbitrary parameter constant Ri to a predetermined function value taking the inertia ratio Gr as a factor and correcting the transfer function by the velocity loop gain calculated by the calculation means .
적응 동정 수단은 모터 위치 전달 요소로의 입력과 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여, 동작 대상물 및 모터의 이너셔를 동정함으로써, 이너셔 검출 수단을 구성할 수 있다.The adaptation identifying means can constitute the inertia detecting means by identifying the inertia of the operating object and the motor based on the input to the motor position transmitting element and the output from the motor position transmitting element.
본 구성에 의하면, 전달 함수의 인자인 속도 루프 게인은, 모터에 부하가 연결되어 있지 않을 때에 있어서의 게인 K0의, 모터에 부하가 연결되었을 때에 있어서의 게인 K에 대한 이너셔비 Gr(=K0/K)을 산출 수단에 의해 산출하고, 산출한 이너셔비 Gr을 사용한, 이너셔비 Gr을 인자로 하는 소정의 함수값 f(Gr)에 대한 임의의 파라미터 상수 Ri의 비(=Ri/f(Gr))를 구함으로써, 간단하게 산출된다. 속도 루프 게인은 일정한 비례 상수 Ri에서 함수값 f(Gr)에 반비례하고, 이너셔비 Gr이 커지면 작아지는 경향을 나타낸다. 이너셔비 Gr이 커지면, 제어 대상의 게인 주파수 특성의 기계 공진 주파수에 있어서의 게인 피크 및 기계 공진 주파수보다 높은 주파수에 있어서의 게인은 커지고, 발진하기 쉬워진다. 그러나, 본 구성에서는 이것을 상쇄하는 방향으로 속도 루프 게인이 내려가므로, 폐루프계의 안정도를 나타내는 게인 여유가 확보된다. 따라서, 산출 수단을 구성하는 연산 처리 장치(CPU)의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제할 수 있다. 이 결과, CPU의 연산 처리 부하가 적고, 처리 속도가 느린 CPU를 사용할 수도 있으므로, 모터 제어 장치의 비용을 삭감할 수 있다.According to this configuration, the velocity loop gain, which is a factor of the transfer function, is obtained by dividing the inertia ratio Gr (= K (k )) of the gain K 0 when the load is not connected to the motor to the gain K when the load is connected to the motor calculated by the calculating means the 0 / K), and any parameters for the, inertia ratio Gr with the inertia ratio Gr calculated f (Gr) a predetermined function value as a parameter constant, Ri ratio (= Ri / f ( Gr) is calculated, and it is simply calculated. The velocity loop gain is inversely proportional to the function value f (Gr) at a constant proportional constant Ri, and tends to decrease as the inertia ratio Gr increases. When the inertia ratio Gr is large, the gain at the higher frequency than the gain peak at the mechanical resonance frequency and the mechanical resonance frequency of the gain frequency characteristic of the control object becomes large, and oscillation easily occurs. However, in this configuration, since the velocity loop gain is lowered in the direction of canceling this, a gain margin indicating the stability of the closed loop system is secured. Therefore, the oscillation can be suppressed by auto-tuning without increasing the processing load of the arithmetic processing unit (CPU) constituting the calculating means. As a result, it is possible to use a CPU with a low computation processing load of the CPU and a slow processing speed, so that the cost of the motor control apparatus can be reduced.
또한, 2관성계 또는 다관성계의 구동계에 대하여, 1관성계의 구동계와 동일하도록 추정된 부하 이너셔에 의해 제어 게인을 갱신하면, 서보 발진한다. 그러나, 본 구성에 의하면, 2관성계 또는 다관성계의 구동계에 있어서의 공진에 대하여, 간단한 연산 처리로, 발진을 억제할 수 있다.Further, when the control gain is updated by the load inertia estimated to be the same as that of the drive system of one inertia system with respect to the drive system of a dual inertia system or a multi-inertia system, the servo is oscillated. However, according to this configuration, oscillation can be suppressed by simple arithmetic processing with respect to resonance in a driving system of a two-inertial system or a multi-inertial system.
또한, 본 발명은,Further, according to the present invention,
폐루프계가, 속도 루프 게인 및 위치 루프 게인을 인자에 포함하는 전달 함수를 구성하고, 회전 속도 명령 대신에 모터의 회전 위치 명령을 입력함과 함께 모터의 회전 위치를 피드백 제어하여 회전 위치를 출력하고,A transfer function including a closed loop system, a velocity loop gain, and a position loop gain is constituted. In place of the rotational speed command, a rotational position command of the motor is inputted and a rotational position of the motor is feedback controlled to output a rotational position ,
산출 수단이, 속도 루프 게인과 일정한 관계를 갖는 값을 위치 루프 게인의 값으로서 산출하고,The calculation means calculates a value having a constant relation with the velocity loop gain as the value of the position loop gain,
산출 수단에서 산출된 속도 루프 게인 및 위치 루프 게인에 의해 전달 함수를 보정하는And corrects the transfer function by the velocity loop gain and the position loop gain calculated by the calculation means
것을 특징으로 한다..
본 구성에 의하면, 위치 루프 게인의 값은 속도 루프 게인과 일정한 관계를 갖는 값으로서 산출 수단에 의해 간단하게 산출되고, 속도 루프 게인에 대하여 제어계의 밸런스가 좋은 값으로 오토 튜닝된다. 이로 인해, 제어가 불안정해지는 경우가 없는, 모터의 회전 속도와 모터의 회전 위치를 고려한 안정된 피드백 제어를, 간단한 연산 처리로, CPU에 부하를 가하지 않고 행할 수 있다.According to this configuration, the value of the position loop gain is a value having a constant relationship with the speed loop gain and is simply calculated by the calculating means, and the balance of the control system is auto-tuned to the value of the speed loop gain. This makes it possible to perform stable feedback control in consideration of the rotational speed of the motor and the rotational position of the motor without the control becoming unstable without applying a load to the CPU by simple arithmetic processing.
또한, 본 발명은,Further, according to the present invention,
폐루프계가, 제1 비례 게인 전달 요소, 모터의 회전 속도 명령이 입력되는 제1 가합점, 적분 필터 전달 요소, 모터 게인 전달 요소 및 모터 위치 전달 요소를 갖는 전방향 경로, 그리고 모터의 회전 위치를 미분 필터 전달 요소를 통해 제1 가합점으로 부귀환하는 제1 귀환 경로를 갖고,A closed loop system, a first proportional-gain transfer element, a first add-on point into which the rotational speed command of the motor is inputted, an integral filter transfer element, a motor gain transfer element and an omni-directional path having a motor position transfer element, Has a first return path for returning to the first junction point via the differential filter transfer element,
동작 대상물 및 모터의 속도를 제어하는 희망 특성을 갖는 폐루프계의 희망 전달 함수가, 속도 루프 게인을 m1, 라플라스 연산자를 s라 하면, 연산식 m1/(s+m1)로 규정되고,The desired transfer function of the closed loop system having the desired characteristics of controlling the speed of the operation object and the motor is defined by the equation m1 / (s + m1), where the velocity loop gain is m1 and the Laplace operator is s,
적응 동정 수단에 의해 모터 위치 전달 요소로의 입력과 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여 동정되는, 동작 대상물 및 모터의 점성에 관계되는 항을 동작 대상물 및 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인을 p, 외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터를 q0 및 q1, 폐루프계의 특성을 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터를 a1=q1+m1-p, b1=q0ㆍm1, b2=(q1-p)ㆍ(m1-p)+q0으로 했을 때에,The gain, which is a value obtained by dividing the terms related to viscosity of the operation object and the motor by the inertia of the operation object and the motor, which is identified based on the input to the motor position transmission element and the output from the motor position transmission element by the adaptive identification means, the parameters to match the control parameters related to the disturbance response of the q 0 and q 1, characteristic of the closed loop based on the desired transfer function a 1 = q 1 + m 1 -p,
제1 비례 게인 전달 요소는 m1,The first proportional gain transmission element is m 1 ,
적분 필터 전달 요소는 (s2+q1ㆍs+q0)/(s2+a1ㆍs),The integral filter transfer element is (s 2 + q 1 s + q 0 ) / (s 2 + a 1 s)
모터 게인 전달 요소는 1/K,The motor gain transfer elements are 1 / K,
모터 위치 전달 요소는 K/(s2+pㆍs),The motor position transmission element is K / (s 2 + p · s),
미분 필터 전달 요소는 (b2ㆍs2+b1ㆍs)/(s2+q1ㆍs+q0)The differential filter transfer element is (b 2 s 2 + b 1 s) / (s 2 + q 1 s + q 0 )
으로 나타내고,Respectively,
모터 제어 장치에는 m1과 q0, q1의 관계를 대응시킨 테이블이 기억되고,The motor control apparatus has a table associating a relationship between m1 and q 0, q 1 is stored,
산출 수단은, 산출한 속도 루프 게인 m1로부터 q0, q1로의 변환을 테이블을 참조하여 행하는The calculation means performs the conversion from the calculated velocity loop gain m 1 to q 0 and q 1 with reference to the table
것을 특징으로 한다..
본 구성에 의하면, m1과 q0, q1의 관계를 대응시킨 테이블이 모터 제어 장치에 기억되어 있기 때문에, m1로부터 q0, q1로 변환하는 연산 처리는 테이블을 간단히 검색함으로써 행할 수 있다. 이로 인해, 연산 처리 시간이 단축됨과 함께, CPU의 연산 처리 부하가 한층 저감된다.According to this configuration, since the table in which the relationship between m 1 and q 0 and q 1 is associated is stored in the motor control device, the arithmetic processing for converting m 1 to q 0 and q 1 can be performed by simply searching the table have. As a result, the operation processing time is shortened, and the load on the operation processing of the CPU is further reduced.
또한, 본 발명은,Further, according to the present invention,
폐루프계가, 제1 비례 게인 전달 요소, 모터의 회전 속도 명령이 입력되는 제1 가합점, 적분 필터 전달 요소, 모터 게인 전달 요소 및 모터 위치 전달 요소를 갖는 전방향 경로, 그리고 모터의 회전 위치를 미분 필터 전달 요소를 통해 제1 가합점으로 부귀환하는 제1 귀환 경로를 갖고,A closed loop system, a first proportional-gain transfer element, a first add-on point into which the rotational speed command of the motor is inputted, an integral filter transfer element, a motor gain transfer element and an omni-directional path having a motor position transfer element, Has a first return path for returning to the first junction point via the differential filter transfer element,
동작 대상물 및 모터의 속도를 제어하는 희망 전달 함수가, 속도 루프 게인을 m1, 라플라스 연산자를 s라 하면, 연산식 m1/(s+m1)로 규정되고,The desired transfer function for controlling the speed of the operation object and the motor is defined by the equation m 1 / (s + m 1 ), where the velocity loop gain is m 1 and the Laplace operator is s,
적응 동정 수단에 의해 모터 위치 전달 요소로의 입력과 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여 동정되는, 동작 대상물 및 모터의 점성에 관계되는 항을 동작 대상물 및 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인을 p, 외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터를 ωq, 폐루프계의 특성을 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터를 b1=ωqㆍm1, b2=m1-p+ωq로 했을 때에,The gain, which is a value obtained by dividing the terms related to viscosity of the operation object and the motor by the inertia of the operation object and the motor, which is identified based on the input to the motor position transmission element and the output from the motor position transmission element by the adaptive identification means, , A control parameter for the disturbance response characteristic is denoted by qq , and parameters for matching the characteristics of the closed loop system to the desired transfer function are b 1 = ω q · m 1 and b 2 = m 1 -p + ω q ,
제1 비례 게인 전달 요소는 m1,The first proportional gain transmission element is m 1 ,
적분 필터 전달 요소는 (s+ωq)/s,The integral filter transfer element is (s + omega q ) / s,
모터 게인 전달 요소는 1/K,The motor gain transfer elements are 1 / K,
모터 위치 전달 요소는 K/(s2+pㆍs), The motor position transmission element is K / (s 2 + p · s),
미분 필터 전달 요소는 (b2ㆍs2+b1ㆍs)/(s+ωq)The differential filter transfer element is (b 2 s 2 + b 1 s) / (s + ω q )
로 나타내고,Lt; / RTI >
모터 제어 장치에는 m1과 ωq의 관계를 대응시킨 테이블이 기억되고,A table in which the relationship between m 1 and? Q is associated is stored in the motor control apparatus,
산출 수단은 산출한 속도 루프 게인 m1로부터 ωq로의 변환을 테이블을 참조하여 행하는 것을 특징으로 한다.The calculation means is characterized in that the conversion from the calculated velocity loop gain m 1 to? Q is performed with reference to the table.
본 구성에 의하면, m1과 ωq의 관계를 대응시킨 테이블이 모터 제어 장치에 기억되어 있기 때문에, m1로부터 ωq로 변환하는 연산 처리는 테이블을 간단히 검색함으로써 행할 수 있다. 이로 인해, 연산 처리 시간이 단축됨과 함께, CPU의 연산 처리 부하가 한층 저감된다.According to this configuration, since the table associating the relationship between m 1 and q is stored in the motor control device, the calculation process of converting m 1 to ω q can be performed by simply searching the table. As a result, the operation processing time is shortened, and the load on the operation processing of the CPU is further reduced.
또한, 본 발명은,Further, according to the present invention,
폐루프계가, 회전 속도 명령 대신에 모터의 회전 위치 명령이 입력되는 제2 가합점, 제2 비례 게인 전달 요소, 제1 가합점, 적분 필터 전달 요소, 모터 게인 전달 요소 및 모터 위치 전달 요소를 갖는 전방향 경로, 모터의 회전 위치를 미분 필터 전달 요소를 통해 제1 가합점으로 부귀환하는 제1 귀환 경로, 그리고 모터의 회전 위치를 제2 가합점으로 직접 부귀환하는 제2 귀환 경로를 갖고,The closed loop system has a second additive point, a second proportional gain transfer element, a first additive point, an integral filter transfer element, a motor gain transfer element, and a motor position transfer element, to which a rotational position command of the motor is inputted instead of a rotational speed command And a second return path for directly returning the rotational position of the motor to the second junction, wherein the first return path is a forward return path for returning the rotational position of the motor to the first junction point via the differential filter transfer element,
동작 대상물 및 모터의 위치를 제어하는 희망 전달 함수가, 속도 루프 게인을 m1, 위치 루프 게인을 m0/m1, 라플라스 연산자를 s라 하면, 연산식 m0/(s2+m1ㆍs+m0)으로 규정되고,If the desired transfer function for controlling the position of the operating object and the motor is m 0 , the velocity loop gain is m 1 , the position loop gain is m 0 / m 1 , and the Laplace operator is s, the calculation formula m 0 / (s 2 + m 1 · s + m 0 ), < / RTI >
적응 동정 수단에 의해 모터 위치 전달 요소로의 입력과 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여 동정되는, 동작 대상물 및 모터의 점성에 관계되는 항을 동작 대상물 및 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인을 p, 외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터를 q0 및 q1, 폐루프계의 특성을 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터를 a1=q1+m1-p, b1=q0ㆍm1, b2=(q1-p)ㆍ(m1-p)+q0으로 했을 때에,The gain, which is a value obtained by dividing the terms related to viscosity of the operation object and the motor by the inertia of the operation object and the motor, which is identified based on the input to the motor position transmission element and the output from the motor position transmission element by the adaptive identification means, the parameters to match the control parameters related to the disturbance response of the q 0 and q 1, characteristic of the closed loop based on the desired transfer function a 1 = q 1 + m 1 -p,
제2 비례 게인 전달 요소는 m0,The second proportional gain transfer element is m 0 ,
적분 필터 전달 요소는 (s2+q1ㆍs+q0)/(s2+a1ㆍs),The integral filter transfer element is (s 2 + q 1 s + q 0 ) / (s 2 + a 1 s)
모터 게인 전달 요소는 1/K,The motor gain transfer elements are 1 / K,
모터 위치 전달 요소는 K/(s2+pㆍs),The motor position transmission element is K / (s 2 + p · s),
미분 필터 전달 요소는 (b2ㆍs2+b1ㆍs)/(s2+q1ㆍs+q0)The differential filter transfer element is (b 2 s 2 + b 1 s) / (s 2 + q 1 s + q 0 )
으로 나타내고,Respectively,
모터 제어 장치에는 m1과 m0, q0, q1의 관계를 대응시킨 테이블이 기억되고,The motor control device stores a table in which the relationship between m 1 and m 0 , q 0 , and q 1 is associated,
산출 수단은 ,산출한 속도 루프 게인 m1로부터 m0, q0, q1로의 변환을 테이블을 참조하여 행하는The calculation means performs the conversion from the calculated velocity loop gain m 1 to m 0 , q 0 , q 1 with reference to the table
것을 특징으로 한다..
본 구성에 의하면, m1과 m0, q0, q1의 관계를 대응시킨 테이블이 모터 제어 장치에 기억되어 있기 때문에, m1로부터 m0, q0, q1로 변환하는 연산 처리는 테이블을 간단히 검색함으로써 행할 수 있다. 이로 인해, 연산 처리 시간이 단축됨과 함께, CPU의 연산 처리 부하가 한층 저감된다.With this arrangement, it m 1 and m 0, q 0, because there is that the table corresponding to the relation of q 1 is stored in the motor control apparatus, arithmetic processing to convert from m 0, q 0, q 1 from m 1 is a table Can be carried out simply by searching. As a result, the operation processing time is shortened, and the load on the operation processing of the CPU is further reduced.
또한, 본 발명은 이너셔비 Gr을 인자로 하는 상기 소정의, 속도 루프 게인을 산출하는 함수가, 이너셔비 Gr만을 인자로 하는 1차 함수인 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is characterized in that the predetermined function for calculating the velocity loop gain having the inertia ratio Gr as a factor is a linear function having only the inertia ratio Gr.
본 구성에 의하면, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값은 이너셔비 Gr의 증가에 대하여 단순한 반비례의 관계로 감소한다. 이로 인해, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값을 산출하는 CPU의 연산 처리는 간단해져, CPU의 연산 처리 부하를 더욱 억제할 수 있다.According to this configuration, the values of the velocity loop gains m 1 and Kvp decrease in a simple inverse proportion to the increase of the inertia ratio Gr. As a result, the calculation processing of the CPU for calculating the values of the velocity loop gains m 1 and Kvp is simplified, and the load of the CPU processing processing can be further suppressed.
또한, 본 발명은 이너셔비 Gr을 인자로 하는 상기 소정의, 속도 루프 게인을 산출하는 함수가, 이너셔비 Gr과 상수를 인자로 하는 1차 함수인 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is characterized in that the predetermined function for calculating the velocity loop gain having the inertia ratio Gr as a factor is a linear function having the inertia ratio Gr and a constant as a factor.
본 구성에 의하면, 속도 루프 게인 m1, Kvp와 이너셔비 Gr의 반비례 관계를 상수의 값만큼 조정할 수 있다. 이로 인해, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 설정 범위를 확장하면서, CPU의 연산 처리 부하를 억제할 수 있다.According to this configuration, the inverse proportion of the speed loop gains m 1 , Kvp and the inertia ratio Gr can be adjusted by a constant value. As a result, it is possible to suppress the computational processing load of the CPU while expanding the setting range of the velocity loop gains m 1 and Kvp.
또한, 본 발명은 이너셔비 Gr을 인자로 하는 상기 소정의, 속도 루프 게인을 산출하는 함수가, 이너셔비 Gr과 상수를 인자로 하는 2차 함수인 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is characterized in that the predetermined function for calculating the velocity loop gain with the inertia ratio Gr as a factor is a quadratic function having the inertia ratio Gr and a constant as a factor.
본 구성에 의하면, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값은 단순한 반비례 관계와 다른, 이너셔비 Gr의 증가에 대하여 단조롭게 감소하는 원하는 관계로 설정할 수 있다. 이로 인해, 폐루프계의 명령 응답 특성과 진동 억제 특성의 양립을 도모할 수 있다.According to this configuration, the values of the velocity loop gains m 1 and Kvp can be set to a desired relationship that monotonously decreases with respect to the increase of the inertia ratio Gr, which is different from a simple inverse relationship. As a result, both the command response characteristic and the vibration suppression characteristic of the closed loop system can be achieved.
또한, 본 발명은 파라미터 상수 Ri가, 모터와 동작 대상물 사이에 있어서의 동력 전달 기구의 종류에 따른 복수의 값으로서 모터 제어 장치에 기억되어 있는 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is characterized in that the parameter constant Ri is stored in the motor control device as a plurality of values depending on the type of the power transmission mechanism between the motor and the operation object.
본 구성에 의하면, 유저는 모터 제어 장치에 미리 기억된 복수의 파라미터 상수 Ri 중에서 동력 전달 기구의 종류에 따른 파라미터 상수 Ri의 값을 간단히 선택함으로써, 파라미터 설정을 할 수 있다. 이로 인해, 유저의 편리성을 높인 모터 시스템을 제공할 수 있다.According to this configuration, the user can set parameters by simply selecting the value of the parameter constant Ri in accordance with the type of the power transmission mechanism among the plurality of parameter constants Ri previously stored in the motor control device. Therefore, it is possible to provide a motor system that enhances the convenience of the user.
또한, 본 발명은 이너셔비 Gr의 상한값에 제한이 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is characterized in that the upper limit value of the inertia ratio Gr is limited.
이너셔비 Gr의 증가에 따라 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값이 지나치게 작아지고, 이너셔비 Gr의 값에 대응한 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값을 설정할 수 없는 경우, 예를 들어, 이너셔비 Gr의 값에 대응한 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값이, 테이블에 설정된 최소 레벨의 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값보다 작은 경우, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값을 낮출 수 없다. 이와 같은 경우, 설정 가능한 속도 루프 게인 m1, Kvp의 최솟값 m1min, Kvpmin으로부터 관계식(m1=Ri/f(Gr), Kvp=Ri/f(Gr))에 기초하여 구해지는 이너셔비 Gr(=Ri/m1min, =Ri/Kvpmin)을 이너셔비 Gr의 상한값으로서 설정하고, 본 구성과 같이 이너셔비 Gr의 상한값에 제한을 가해 둠으로써, 이너셔비 Gr의 값에 대응한 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값의 하한에 제한이 가해진다. 이로 인해, 관계식 (m1=Ri/f(Gr), Kvp=Ri/f(Gr))이 항상 성립되고, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값을 설정할 수 없게 되는 일은 없어진다.When the values of the velocity loop gains m 1 and Kvp become too small as the inertia ratio Gr increases and the values of the velocity loop gains m 1 and Kvp corresponding to the values of the inertia ratio Gr can not be set, If a speed loop gain, m 1, the value of Kvp corresponding to the value of Gr, is smaller than the value of the minimum level, the velocity loop gain m 1, Kvp that is set in the table, the speed loop gain, m 1, can not lower the value of Kvp. In this case, the inertia ratio Gr (g) obtained on the basis of the relational expression (m 1 = Ri / f (Gr), Kvp = Ri / f (Gr)) from the settable velocity loop gains m 1 and Kvp min of the minimum values m 1min and Kvp min (= Ri / m 1min, = Ri / Kvp min) the as set as the upper limit value of inertia ratio Gr, and placing apply a limit to the upper limit value of inertia ratio Gr as in the present configuration, a speed loop gain corresponding to the value of inertia ratio Gr limitations are imposed on the lower limit of the values of m 1 and Kvp. Therefore, the relation (m 1 = Ri / f ( Gr), Kvp = Ri / f (Gr)) is always satisfied, the speed loop gain of 1 m, which do not disappear can set the value of Kvp.
본 발명의 모터 시스템에 의하면, 상기와 같이 CPU의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제할 수 있다.According to the motor system of the present invention, vibration can be suppressed by auto-tuning without increasing the computational processing load of the CPU as described above.
도 1은 본 발명의 각 실시 형태에 관한 모터 시스템의 개략 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 모터 시스템에 있어서의 폐루프계를 나타내는 블록선도.
도 3의 (a)는 제1 실시 형태에 관한 모터 시스템에 있어서의 속도 루프 게인 m1과 이너셔비 Gr의 관계를 단순한 반비례 관계로 나타낸 그래프, (b)는 제3 실시 형태의 변형예에 관한 모터 시스템에 있어서의, 이너셔비 Gr에 상한값 grcamax가 설정되었을 때에 있어서의 이너셔비 Gr의 시간 변화를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 모터 시스템에 있어서의 폐루프계를 나타내는 블록선도.
도 5는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 모터 시스템에 있어서의 폐루프계를 나타내는 블록선도.
도 6은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 모터 시스템에 있어서의 폐루프계를 나타내는 블록선도.
도 7은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 모터 시스템에 있어서의 폐루프계를 나타내는 블록선도.
도 8은 본 발명의 제3 실시 형태 변형예에 관한 모터 시스템에 있어서의 폐루프계를 나타내는 블록선도.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a motor system according to each embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a closed loop system in a motor system according to a first embodiment of the present invention.
Of Figure 3 (a) shows a first embodiment showing a relationship between the velocity loop gain of m 1 and the inertia ratio Gr of the motor system according to the form of a simple inverse relationship graph, (b) is according to a modified example of the third embodiment A graph showing the time variation of the inertia ratio Gr when the upper limit value grcamax is set to the inertia ratio Gr in the motor system.
4 is a block diagram showing a closed loop system in a motor system according to a second embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing a closed loop system in a motor system according to a third embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing a closed loop system in a motor system according to a fourth embodiment of the present invention.
7 is a block diagram showing a closed loop system in a motor system according to a fifth embodiment of the present invention.
8 is a block diagram showing a closed loop system in a motor system according to a modification of the third embodiment of the present invention.
이어서, 본 발명에 의한 모터 시스템을 실시하기 위한 형태에 대하여 설명한다.Next, a mode for carrying out the motor system according to the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 각 실시 형태에 관한 모터 시스템(1)의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a
모터 시스템(1)은 동작 대상물(2)을 동작시키는 모터(3)와, 모터(3)를 제어하는 모터 제어 장치(4)를 구비하고 있다. 모터(3)는 AC 서보 모터 또는 DC 서보 모터이고, 예를 들어 동작 대상물(2)인 산업용 로봇의 아암 등을 동작시킨다. 동작 대상물(2)은 벨트 등의 동력 전달 기구(6)를 통해 모터(3)에 접속된다. 모터(3)는 모터(3)의 회전 위치를 검출하기 위한 검출 기구(인코더)(5)를 구비하고 있다. 검출 기구(5)의 출력 신호는 모터(3)의 회전을 피드백 제어하는 모터 제어 장치(4)에 입력되어 있다. 모터 제어 장치(4)의 모터 제어 회로는 아날로그 회로(연속 시간계의 회로)에 의해 구성되어 있지만, 디지털 회로(이산 시간계의 회로)로 구성되어도 되고, 소프트웨어에 의해 구성되어도 된다.The
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 모터 시스템(1)에 있어서의 폐루프계(8A)를 나타내는 블록선도이다.2 is a block diagram showing the
폐루프계(8A)는 제1 비례 게인 전달 요소(9), 모터(3)의 회전 속도 명령이 입력되는 제1 가합점(10), 적분 필터 전달 요소(11), 모터 게인 전달 요소(12) 및 모터 위치 전달 요소(13)를 갖는 전방향 경로, 그리고 모터(3)의 회전 위치를 모터 위치 전달 요소(13)로부터 미분 필터 전달 요소(14)를 통해 제1 가합점(10)으로 부귀환하는 제1 귀환 경로(제1 피드백 경로)를 갖고, 모터(3)의 회전 속도 명령을 입력함과 함께, 모터(3)의 회전 위치를 피드백 제어하여 회전 속도를 출력한다. 이 폐루프계(8A)는 속도 루프 게인 m1을 인자에 포함하는 전달 함수를 구성하고, 라플라스 연산자를 s라 하면, 속도의 희망 전달 함수는 연산식 m1/(s+m1)로 규정된다. 희망 전달 함수는 동작 대상물(2)에 따라 모터(3)를 적절하게 제어하는 희망 특성을 갖는다. 동작 대상물(2)은 폐루프계(8A)에 의해 회전 제어되는 모터(3)에 의해 동작 대상 속도가 설정된다.The
적응 동정 수단(21)은 모터(3)에 전력을 공급하는 증폭기의 고정 게인과 모터(3)의 토크 상수를 포함하는 고정값을 동작 대상물(2) 및 모터(3)의 이너셔로 나눈 값인 게인 K(=(증폭기의 고정 게인)ㆍ(모터(3)의 고정값)/(동작 대상물(2) 및 모터(3)의 이너셔))를, 모터 위치 전달 요소(13)로의 입력과 모터 위치 전달 요소(13)로부터의 출력에 기초하여 동정한다. 이 동정은 최소 제곱법 등의 동정법에 의해 소정 시간 간격으로 순차 행해진다. 또한, 여기서 말하는 증폭기란, 폐루프계(8A)에 있어서의 모터 위치 전달 요소(13)를 제외한 구성 부분이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 적응 동정 수단(21)은 이너셔 검출 수단을 구성하고, 모터 위치 전달 요소(13)로의 입력과 모터 위치 전달 요소(13)로부터의 출력에 기초하여, 동작 대상물(2) 및 모터(3)의 이너셔를 최소 제곱법 등의 동정법에 의해 동정하고, 소정 시간 간격으로 순서대로 검출한다. 또한, 적응 동정 수단(21)은 모터 위치 전달 요소(13)로의 입력과 모터 위치 전달 요소(13)로부터의 출력에 기초하여, 동작 대상물(2) 및 모터(3)의 점성에 관계되는 항을 동작 대상물(2) 및 모터(3)의 이너셔로 나눈 값인 게인 p를 동정한다. 이 동정도, 최소 제곱법 등의 동정법에 의해 소정 시간 간격으로 순차 행해진다.The adaptive identification means 21 is a value obtained by dividing a fixed value including a fixed gain of an amplifier for supplying power to the
외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터를 q0 및 q1로 하고, 폐루프계(8A)의 특성을 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터인 a1, b1 및 b2를 각각 다음의 식 (1), (2), (3)으로 나타냈을 때에,A 1 , b 1, and b 2 , which set the control parameters for the disturbance response characteristic to be q 0 and q 1 and match the characteristics of the
제1 비례 게인 전달 요소(9)는 m1, 적분 필터 전달 요소(11)는 (s2+q1ㆍs+q0)/(s2+a1ㆍs), 모터 게인 전달 요소(12)는 1/K, 모터 위치 전달 요소(13)는 K/(s2+pㆍs), 미분 필터 전달 요소(14)는 (b2ㆍs2+b1ㆍs)/(s2+q1ㆍs+q0)으로 표현된다.The first proportional
제1 게인 변환 수단(15)에는 유저에 의해 설정되는 임의의 파라미터 상수 Ri가 입력된다. 제1 게인 변환 수단(15)은 적응 동정 수단(21)으로 동정된 게인 K와 입력된 파라미터 상수 Ri에 기초하여, 게인 K0의 게인 K에 대한 이너셔비 Gr(=K0/K)을 산출한다. 여기서 게인 K0은 모터(3)에 전력을 공급하는 증폭기의 고정 게인과 모터(3)의 토크 상수를 포함하는 고정값을 모터(3)의 이너셔로 나눈 값(=(증폭기의 고정 게인)×(모터(3)의 고정값)/(모터(3)의 이너셔))이다.The first gain conversion means 15 receives an arbitrary parameter constant Ri set by the user. The first gain conversion means 15 calculates the inner ratio Gr (= K 0 / K) with respect to the gain K of the gain K 0 based on the gain K identified by the adaptive identification means 21 and the input parameter constant Ri do. The gain K 0 is a fixed gain value of the fixed value divided by the inertia of the motor 3 (= (an amplifier comprising the torque constant of a fixed gain and the
그리고, 제1 게인 변환 수단(15)은 산출한 이너셔비 Gr을 사용한, 이너셔비 Gr을 인자로 하는 소정의 함수값 (f(Gr))에 대한 파라미터 상수 Ri의 비(=Ri/f(Gr))로부터, 속도 루프 게인 m1을 산출한다. 본 실시 형태에서는, 소정의 함수 f(Gr)가 Gr로 설정되어 있고(f(Gr)=Gr), 속도 루프 게인 m1은 다음의 식 (4)로 표현된다.The first
모터 제어 장치(4)에는 m1과 q0, q1의 관계가, m1의 저하에 따라 q0, q1도 저하되도록 대응된 제1 테이블이 기억되어 있다. 제2 게인 변환 수단(16)은 제1 게인 변환 수단(15)이 산출한 속도 루프 게인 m1로부터 q0, q1로의 변환을 제1 테이블을 참조하여 행한다. 이때, 제1 게인 변환 수단(15)이 산출한 속도 루프 게인 m1의 값에 가장 가까운 테이블값의 m1로부터, q0, q1로의 변환을 행한다. 제3 게인 변환 수단(17)은 제1 게인 변환 수단(15)에서 산출된 m1과, 적응 동정 수단(21)으로 동정된 게인 p로부터, 식 (1), (2), (3)에 기초하여, a1, b1 및 b2를 각각 산출한다.The
제1 게인 변환 수단(15) 및 제2 게인 변환 수단(16)은 이너셔비 Gr을 산출하고, 산출한 이너셔비 Gr을 사용하여 식 (4)에 의해 속도 루프 게인 m1을 산출하는 산출 수단을 구성한다. 제1 게인 변환 수단(15), 제2 게인 변환 수단(16) 및 제3 게인 변환 수단(17)은, 본 실시 형태에서는 모터 제어 장치(4)에 구비된 마이크로컴퓨터의 CPU에 의해 구성된다. 모터 제어 장치(4)는, 제1 게인 변환 수단(15)에서 산출된 속도 루프 게인 m1을 제1 비례 게인 전달 요소(9)에 부여하고, 제1 비례 게인 전달 요소(9)를 소정 시간 간격으로 순차 갱신한다. 또한, 제2 게인 변환 수단(16)에서 구해진 q0, q1 및 제3 게인 변환 수단(17)에서 산출된 a1, b1, b2를 적분 필터 전달 요소(11) 및 미분 필터 전달 요소(14)에 부여하고, 적분 필터 전달 요소(11) 및 미분 필터 전달 요소(14)를 각각 소정 시간 간격으로 순차 갱신한다. 또한, 적응 동정 수단(21)은 동정한 게인 K를 모터 게인 전달 요소(12)에 부여하고, 모터 게인 전달 요소(12)를 소정 시간 간격으로 순차 갱신한다.The first
이들 갱신에 의해, 폐루프계(8A)의 전달 함수가 소정 시간 간격으로 순차 보정되고, 동작 대상물(2)이나 모터(3)의 이너셔가 커져 진동이 강해지는 경향이 되어도, 폐루프계(8A)의 전달 함수를 희망 전달 함수에 자동으로 일치시킬 수 있다. 이로 인해, 동작 대상물(2)이나 모터(3)의 이너셔가 커져도, 폐루프계(8A)의 특성을 안정되도록 변화시켜 진동을 억제하는 것이 가능해진다.Even if the transfer functions of the
이와 같은 제1 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의하면, 속도 루프 게인 m1은 모터(3)에 동작 대상물(2)이 연결되어 있지 않을 때에 있어서의 게인 K0의, 모터(3)에 동작 대상물(2)이 연결되었을 때에 있어서의 게인 K에 대한 이너셔비 Gr(=K0/K)을 제1 게인 변환 수단(15)에 의해 산출하고, 산출한 이너셔비 Gr에 대한 임의의 파라미터 상수 Ri의 비(=Ri/Gr)를 구함으로써, 간단하게 산출된다.According to the
도 3의 (a)의 그래프는 속도 루프 게인 m1과 이너셔비 Gr의 관계를 식 (4)로 표현되는 단순한 반비례 관계로 나타낸 그래프이다. 이 그래프의 횡축은 이너셔비 Gr, 종축은 속도 루프 게인 m1이다. 각 특성선 a, b, c는 각각 비례 상수 Ri의 값이 Ri1, Ri2, Ri3(Ri1 <Ri2 <Ri3)일 때의 특성을 나타내고 있다. 이 그래프에 나타낸 바와 같이, 속도 루프 게인 m1은 일정한 비례 상수 Ri에서 이너셔비 Gr에 반비례하고, 이너셔비 Gr이 커지면 작아지는 경향을 나타낸다. 또한, 비례 상수 Ri의 값이 작을수록, 이너셔비 Gr의 증가에 대하여 속도 루프 게인 m1의 값을 낮추는 작용이 강해진다.3 (a) is a graph showing the relationship between the velocity loop gain m 1 and the inertia ratio Gr in a simple inverse proportion relation expressed by equation (4). The horizontal axis of this graph is the inertia ratio Gr, and the vertical axis is the velocity loop gain m 1 . Each of the characteristic lines a, b, and c shows characteristics when the proportional constant Ri is Ri1, Ri2, and Ri3 (Ri1 < Ri2 < Ri3). As shown in this graph, the velocity loop gain m 1 is inversely proportional to the inertia ratio Gr at a constant proportional constant Ri, and tends to decrease as the inertia ratio Gr increases. Further, the smaller the value of the proportional constant Ri, acts to lower the value of the speed loop gain of m 1 with respect to the increase in inertia ratio Gr is strengthened.
비례 상수 Ri는 유저에 의해 설정되는 제어 파라미터이고, 동력 전달 기구(6)의 강성에 따라 설정된다. 예를 들어, 동력 전달 기구(6)가 벨트 구동과 같은 강성이 작은 기구인 경우에는, 강성이 작을수록, 비례 상수 Ri는 작은 값으로 설정한다. 또한, 동작 대상물(2)의 점성 저항이 작을수록, 비례 상수 Ri는 작은 값으로 설정한다. 비례 상수 Ri가 작은 경우, 이너셔비 Gr의 증가에 따른 속도 루프 게인 m1의 값의 저감율이 커지고, 명령 응답성이 안정되게 되지만, 진동 억제 성능이 향상된다. m1의 값의 저하에 따라 q0, q1의 값도 저하되도록 테이블값을 설정해 두면, 진동 억제 효과가 더욱 강해진다.The proportional constant Ri is a control parameter set by the user and is set according to the rigidity of the
또한, 동력 전달 기구(6)가 볼 나사 구동과 같은 강성이 큰 기구인 경우에는 강성이 클수록, 비례 상수 Ri는 큰 값으로 설정하고, 속도 루프 게인 m1이 지나치게 낮아지지 않도록 한다. 비례 상수 Ri가 큰 경우, 이너셔비 Gr의 증가에 따른 속도 루프 게인 m1의 값의 저감율이 작아져, 명령 응답성이 향상되지만, 진동 억제 성능은 저하된다.Further, when the
이너셔비 Gr이 커지면, 제어 대상의 게인 주파수 특성의 기계 공진 주파수에 있어서의 게인 피크 및 기계 공진 주파수보다 높은 주파수에 있어서의 게인은 커지고, 발진하기 쉬워진다. 그러나, 본 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에서는 이너셔비 Gr이 커지면, 상기와 같이 이것을 상쇄하는 방향으로 속도 루프 게인 m1이 내려가므로, 폐루프계의 안정도를 나타내는 게인 여유가 확보된다. 또한, 속도 루프 게인 m1은 상기와 같이 간단하게 산출된다. 따라서, CPU의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제할 수 있다. 이 결과, CPU의 연산 처리 부하가 적고, 처리 속도가 느린 CPU를 사용할 수도 있으므로, 모터 제어 장치(4)를 구성하는 마이크로컴퓨터의 비용을 삭감할 수 있다. 유저는 이 오토 튜닝에 의해, 모터 시스템의 사용 개시 시에 무조정으로 발진시키지 않고, 모터(3)를 동작시킬 수 있다.When the inertia ratio Gr is large, the gain at the higher frequency than the gain peak at the mechanical resonance frequency and the mechanical resonance frequency of the gain frequency characteristic of the control object becomes large, and oscillation easily occurs. However, in the
또한, 2관성계 또는 다관성계의 구동계에 대하여, 1관성계의 구동계와 동일하도록 추정된 부하 이너셔에 의해 제어 게인을 갱신하면, 서보 발진한다. 그러나, 본 실시 형태에 따르면, 2관성계 또는 다관성계의 구동계에 있어서의 공진에 대하여, 간단한 연산 처리로 발진을 억제할 수 있다.Further, when the control gain is updated by the load inertia estimated to be the same as that of the drive system of one inertia system with respect to the drive system of a dual inertia system or a multi-inertia system, the servo is oscillated. However, according to the present embodiment, oscillation can be suppressed by simple arithmetic processing for resonance in a drive system of a dual inertia system or a multi-inertia system.
또한, 제1 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의하면, m1과 q0, q1의 관계를 대응시킨 제1 테이블이 모터 제어 장치(4)에 기억되어 있다. 이로 인해, m1로부터 q0, q1로 변환하는 연산 처리는 제2 게인 변환 수단(16)에 의해 제1 테이블을 간단히 검색함으로써 행할 수 있다. 이 결과, 연산 처리 시간이 단축됨과 함께, CPU의 연산 처리 부하가 한층 저감된다.Further, according to the
또한, 제1 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에서는 이너셔비 Gr을 인자로 하는 소정의 함수가, 식 (4)의 분모에 나타낸 바와 같이, 이너셔비 Gr만을 인자로 하는 1차 함수로서 규정된다. 따라서, 속도 루프 게인 m1의 값은 이너셔비 Gr의 증가에 대하여 단순한 반비례의 관계로 감소한다. 이로 인해, 속도 루프 게인 m1의 값을 산출하는 CPU의 연산 처리는 간단해져, CPU의 연산 처리 부하를 더욱 억제할 수 있다.In the
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 모터 시스템(1)에 있어서의 폐루프계(8B)에 대하여 설명한다. 도 4는 이 폐루프계(8B)를 나타내는 블록선도이다. 또한, 도 4에 있어서 도 2와 동일하거나 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 부여하여 그 설명은 생략한다.Next, the
폐루프계(8B)의 속도의 희망 전달 함수도, 제1 실시 형태와 동일한 연산식 m1/(s+m1)로 규정된다. 그러나, 외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터를 ωq로 하고, 폐루프계(8B)의 특성을 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터인 b1 및 b2를 각각 다음의 식 (5), (6)으로 나타냈을 때에,The desired transfer function of the velocity of the
적분 필터 전달 요소(11)는 (s+ωq)/s, 미분 필터 전달 요소(14)는 (b2ㆍs2+b1ㆍs)/(s+ωq)로 표현된다.The integral
또한, 모터 제어 장치(4)에는 m1과 ωq의 관계가, m1의 저하에 따라 ωq도 저하되도록 대응된 제2 테이블이 기억되어 있다. 제2 게인 변환 수단(16)은 제1 게인 변환 수단(15)이 전술한 바와 같이 산출한 속도 루프 게인 m1로부터 ωq로의 변환을, 제2 테이블을 참조하여 행한다. 제3 게인 변환 수단(17)은 제1 게인 변환 수단(15)에서 산출된 m1과, 적응 동정 수단(21)으로 동정된 게인 p로부터, 식 (5), (6)에 기초하여, b1 및 b2를 각각 산출한다.The
모터 제어 장치(4)는 제2 게인 변환 수단(16)에서 구해진 ωq 및 제3 게인 변환 수단(17)에서 산출된 b1, b2를 적분 필터 전달 요소(11) 및 미분 필터 전달 요소(14)에 부여하고, 적분 필터 전달 요소(11) 및 미분 필터 전달 요소(14)를 각각 소정 시간 간격으로 순차 갱신한다. 이들 갱신에 의해, 폐루프계(8B)의 전달 함수가 소정 시간 간격으로 순차 보정되고, 동작 대상물(2)이나 모터(3)의 이너셔가 커져 진동이 강해지는 경향이 되어도, 폐루프계(8B)의 전달 함수를 희망 전달 함수에 자동으로 일치시킬 수 있다. 이로 인해, 동작 대상물(2)이나 모터(3)의 이너셔가 커져도, 폐루프계(8B)의 특성을 안정되도록 변화시켜 진동을 억제하는 것이 가능해진다.The
이와 같은 제2 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의해서도, 속도 루프 게인 m1은 이너셔비 Gr(=K0/K)을 제1 게인 변환 수단(15)에 의해 산출하고, 산출한 이너셔비 Gr에 대한 임의의 파라미터 상수 Ri의 비(=Ri/Gr)를 구함으로써, 간단하게 산출된다. 이로 인해, 제2 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의해서도, CPU의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제할 수 있고, 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과가 발휘된다.Also in the
또한, 제2 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 있어서는, m1과 ωq의 관계를 대응시킨 제2 테이블이 모터 제어 장치(4)에 기억되어 있다. 이로 인해, m1로부터 ωq로 변환하는 연산 처리는 제2 게인 변환 수단(16)에 의해 제2 테이블을 단순히 검색함으로써 행할 수 있다. 이로 인해, 연산 처리 시간이 단축됨과 함께, CPU의 연산 처리 부하가 한층 저감된다.Further, in the
이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 모터 시스템(1)에 있어서의 폐루프계(8C)에 대하여 설명한다. 도 5는 이 폐루프계(8C)를 나타내는 블록선도이다. 또한, 도 5에 있어서 도 2와 동일하거나 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 부여하여 그 설명은 생략한다.Next, the closed loop system 8C in the
폐루프계(8C)는 속도 루프 게인 m1 및 위치 루프 게인 m0/m1을 인자에 포함하는 전달 함수를 구성하고, 회전 속도 명령 대신에 모터(3)의 회전 위치 명령을 입력함과 함께, 모터(3)의 회전 위치를 피드백 제어하여 회전 위치를 출력한다. 폐루프계(8C)의 위치의 희망 전달 함수는 연산식 m0/(s2+m1ㆍs+m0)으로 규정된다. 또한, 폐루프계(8C)는 도 2에 나타내는 폐루프계(8A)에 비해, 제1 비례 게인 전달 요소(9) 대신에, 제2 가합점(18)과 제2 비례 게인 전달 요소(19)를, 전방향 경로에 있어서의 제1 가합점(10)의 전단에 갖는다. 제2 가합점(18)에는 회전 속도 명령 대신에 모터(3)의 회전 위치 명령이 입력됨과 함께, 모터(3)의 회전 위치가 모터 위치 전달 요소(13)로부터 제2 귀환 경로(제2 피드백 경로)를 통해 직접 부귀환된다. 제2 비례 게인 전달 요소(19)에는 제2 가합점(18)으로부터 출력되는, 회전 위치 명령과 회전 위치의 편차가 입력된다. 동작 대상물(2)은 폐루프계(8C)에 의해 회전 제어되는 모터(3)에 의해 동작 대상 위치가 설정된다.The closed loop system 8C constitutes a transfer function including the velocity loop gain m 1 and the position loop gain m 0 / m 1 in the factor and inputs the rotational position command of the
이 폐루프계(8C)에서는 제2 비례 게인 전달 요소(19)는 m0으로 나타내고, 적분 필터 전달 요소(11), 모터 게인 전달 요소(12) 및 미분 필터 전달 요소(14)는 도 2에 나타내는 폐루프계(8A)와 마찬가지로 표현된다.In the closed loop system 8C, the second proportional
또한, 모터 제어 장치(4)에는 m1과 m0, q0, q1의 관계가, m1의 저하에 따라 m0, q0, q1도 저하되도록 대응된 제3 테이블이 기억되어 있다. 제2 게인 변환 수단(16)은 제1 게인 변환 수단(15)이 산출한 속도 루프 게인 m1로부터, m0, q0, q1로의 변환을 제3 테이블을 참조하여 행한다. 이때, 제3 테이블의 테이블값은 속도 루프 게인 m1과 일정한 관계를 갖는 값이 위치 루프 게인 m0/m1의 값으로서 산출되도록 설정되어 있다. 이것은 m1만 단독으로 값을 내리면, m0과의 밸런스가 나빠져, 제어가 불안정해지는 경우가 있기 때문이다. 그래서, m1의 값을 내리면 m0의 값을 내리고, m1의 값에 따라 m0의 값을 조정한다. m1의 값에 대하여 m0의 값을 얼마나 낮출지는, 1관성계에서 안정이 되는 m1과 m0의 비율이 되도록 결정한다.In addition, there is a relation of m 1 and m 0, q 0, q 1, a third table corresponds to that in accordance with the decrease in m 1 m 0, q 0, q 1 is lowered stored
또한, 이때, 제3 테이블의 테이블값은, 속도 루프 게인 m1과 일정한 관계를 갖는 값이 q0, q1의 값으로서 산출되도록 설정되어 있다. 이것도, m1만 단독으로 값을 내리면, 제어가 불안정해지는 경우가 있기 때문이다. 그래서, m1의 값을 내리면 q0, q1의 값을 내리고, m1의 값에 따라 q0, q1의 값을 조정한다.At this time, the table value of the third table is set so that a value having a constant relation with the velocity loop gain m 1 is calculated as the value of q 0 , q 1 . This is also because, if the value of m 1 alone is lowered, the control may become unstable. Thus, when the value of m 1 is decreased, the values of q 0 and q 1 are decreased, and the values of q 0 and q 1 are adjusted according to the value of m 1 .
제3 게인 변환 수단(17)은 제1 게인 변환 수단(15)으로 전술한 바와 같이 산출된 m1과, 적응 동정 수단(21)으로 동정된 게인 p로부터, 식 (1), (2), (3)에 기초하여, 폐루프계(8C)의 특성을 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터인 a1, b1 및 b2를 각각 산출한다. 모터 제어 장치(4)는 제2 게인 변환 수단(16)에서 구해진 m0, q0, q1 및 제3 게인 변환 수단(17)에서 산출된 a1, b1, b2를 적분 필터 전달 요소(11), 미분 필터 전달 요소(14) 및 제2 비례 게인 전달 요소(19)에 부여하고, 적분 필터 전달 요소(11), 미분 필터 전달 요소(14) 및 제2 비례 게인 전달 요소(19)를 각각 소정 시간 간격으로 순차 갱신한다. 이들 갱신에 의해, 폐루프계(8C)의 전달 함수가 소정 시간 간격으로 순차 보정되고, 동작 대상물(2)이나 모터(3)의 이너셔가 커져 진동이 강해지는 경향이 되어도, 폐루프계(8C)의 전달 함수를 희망 전달 함수에 자동으로 일치시킬 수 있다. 이로 인해, 동작 대상물(2)이나 모터(3)의 이너셔가 커져도, 폐루프계(8C)의 특성을 안정되도록 변화시켜 진동을 억제하는 것이 가능해진다.Third gain changing means 17 is a first m 1 calculated as described above, the gain changing means (15) and, from the gain p identified as adapted identification means (21), formula (1), (2), based on (3), and calculates the closed loop-based parameter, a 1, to match the characteristics of the (8C) to the desired transfer function b 1 and b 2, respectively. The
이와 같은 제3 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의해서도, 속도 루프 게인 m1은 이너셔비 Gr(=K0/K)을 제1 게인 변환 수단(15)에 의해 산출하고, 산출한 이너셔비 Gr에 대한 임의의 파라미터 상수 Ri의 비(=Ri/Gr)를 구함으로써, 간단하게 산출된다. 이로 인해, 제3 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의해서도, CPU의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제할 수 있고, 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과가 발휘된다.In the
또한, 제3 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 있어서는, m1과 m0, q0, q1의 관계를 대응시킨 제3 테이블이 모터 제어 장치(4)에 기억되어 있기 때문에, m1로부터 m0, q0, q1로 변환하는 연산 처리는 제2 게인 변환 수단(16)에 의해 제3 테이블을 간단히 검색함으로써 행할 수 있다. 이로 인해, 연산 처리 시간이 단축됨과 함께, CPU의 연산 처리 부하가 한층 저감된다.In the
또한, 제3 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의하면, 위치 루프 게인 m0/m1의 값이, 속도 루프 게인 m1과 일정한 관계를 갖는 값으로서 제2 게인 변환 수단(16)에 의해 간단하게 산출되고, 속도 루프 게인 m1에 대하여 제어계의 밸런스가 좋은 값으로 오토 튜닝된다. 이로 인해, 제어가 불안정해지는 경우가 없는, 모터(3)의 회전 속도와 모터(3)의 회전 위치를 고려한 안정된 피드백 제어를, 간단한 연산 처리로, CPU에 부하를 가하지 않고 행할 수 있다.Further, according to the
또한, 상기 폐루프계(8C)에 있어서의, 연산식 m0/(s2+m1ㆍs+m0)으로 규정되는 희망 전달 함수는 이하와 같이 변형할 수 있다.The desired transfer function defined by the arithmetic expression m 0 / (s 2 + m 1揃 s + m 0 ) in the closed loop system 8C can be modified as follows.
m0/(s2+m1ㆍs+m0)=ω1ㆍω2/(s+ω1)ㆍ(s+ω2) m 0 / (s 2 + m 1 and s + m 0) = ω 1 and ω 2 / (s + ω 1 ) and (s + ω 2)
여기서, ω1, ω2는 희망 전달 함수의 차단 주파수이고, 이하의 관계가 성립된다.Here,? 1 and? 2 are the cut-off frequencies of the desired transfer function, and the following relationship is established.
m0=ω1ㆍω2, m1=ω1+ω2 m 0 = ω 1 ω 2 , m 1 = ω 1 + ω 2
따라서, 제3 실시 형태에 있어서, m0, m1을 제어하는 대신에, ω1, ω2를 제어하도록 해도 된다.Therefore, in the third embodiment, instead of controlling m 0 and m 1 , ω 1 and ω 2 may be controlled.
또한, 적분 필터 전달 요소(11) 및 미분 필터 전달 요소(14)에 있어서의 특성 다항식 (s2+q1ㆍs+q0)은 이하와 같이 변형할 수 있다.The characteristic polynomial (s 2 + q 1 s + q 0 ) in the integral
s2+q1ㆍs+q0=(s+ωq1)ㆍ(s+ωq2)s 2 + q 1 and s + q 0 = (s + ω q1) and (s + ω q2)
여기서, ωq1, ωq2에 대하여, 이하의 관계가 성립된다.Here, the following relationships are established for? Q1 and? Q2 .
q0=ωq1ㆍωq2, q1=ωq1+ωq2 q 0 = ω q1 and q2 ω, q 1 = ω + ω q1 q2
또한, 조정을 간단하게 하기 위해, 다음의 식과 같이 ωq1과 ωq2를 동등하게 해도 된다.Further, in order to simplify the adjustment,? Q1 and? Q2 may be equal to each other as in the following expression.
ωq=ωq1=ωq2 ? q =? q1 =? q2
여기서, ωq에 대하여, 이하의 관계가 성립된다.Here, the following relationship holds for? Q.
q0=ωq2, q1=2ㆍωq q 0 = q q 2 , q 1 = 2 q q
따라서, 제1 실시 형태 및 제3 실시 형태에 있어서, q0, q1을 제어하는 대신에 ωq1, ωq2를 제어하도록 해도 된다.Therefore, in the first and third embodiments, q q1 and q q2 may be controlled instead of q 0 and q 1 .
또한, 상술한 제1, 제2 및 제3의 각 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)은 로버스트 극배치 제어를 행하는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, P-PI 제어를 행하는 모터 시스템에도 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다.The
도 6은 PI 속도 제어를 행하는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 모터 시스템(1)에 있어서의 폐루프계(8D)를 나타내는 블록선도이다. 또한, 도 6에 있어서 도 2와 동일하거나 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 부여하여 그 설명은 생략한다.Fig. 6 is a block diagram showing the
폐루프계(8D)는 속도 루프 게인 Kvp를 인자에 포함하는 전달 함수를 구성하고, 모터(3)의 회전 속도 명령을 입력함과 함께, 모터(3)의 회전 위치를 피드백 제어하여 회전 속도를 출력한다. 폐루프계(8D)에 있어서의 제1 가합점(10)에는 모터(3)의 회전 속도 명령이 직접 입력되고, 적분 필터 전달 요소(11)에는 속도 루프 게인 Kvp가 비례 게인 전달 요소로서 포함되어 있다. 폐루프계(8D)에 있어서의 적분 필터 전달 요소(11)는 속도 적분 게인을 Kvi라 하면 Kvpㆍ(1+Kvi/s), 미분 필터 전달 요소(14)는 차단 주파수를 ωc라 하면 ωcㆍs/(s+ωc)로 표현된다. 동작 대상물(2)은 폐루프계(8D)에 의해 회전 제어되는 모터(3)에 의해 동작 대상 속도가 설정된다.The
이 폐루프계(8D)에 있어서도, 적응 동정 수단(21)으로 동정된 게인 K와, 입력된 파라미터 상수 Ri에 기초하여, 게인 K0의 게인 K에 대한 이너셔비 Gr(=K0/K)을 산출한다. 그리고, 산출한 이너셔비 Gr을 사용한, 이너셔비 Gr을 인자로 하는 소정의 함수값에 대한 파라미터 상수 Ri의 비로부터, 속도 루프 게인 Kvp를 산출한다. 본 실시 형태에서는 식 (4)에 상당하는 연산식(Kvp=Ri/Gr)으로부터, 속도 루프 게인 Kvp를 산출한다. 또한, 산출한 속도 루프 게인 Kvp에 기초하여, 폐루프계(8D)에 있어서의 각 제어 파라미터를 테이블을 참조하여 순차 갱신한다. 이로 인해, 제4 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의해서도, 속도 루프 게인 Kvp가 간단하게 산출되고, CPU의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제할 수 있고, 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과가 발휘된다.Also in this closed loop system (8D), inertia ratio Gr (= K 0 / K) of the gain K of the identified adaptive identification means 21, the gain K, based on the input parameters constant, Ri, gain K 0 . Then, the velocity loop gain Kvp is calculated from the ratio of the parameter constant Ri to a predetermined function value taking the inertia ratio Gr as a factor, using the calculated inertia ratio Gr. In the present embodiment, the velocity loop gain Kvp is calculated from the equation (Kvp = Ri / Gr) corresponding to the equation (4). Further, based on the calculated speed loop gain Kvp, each control parameter in the
도 7은 PI 위치 제어를 행하는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 모터 시스템(1)에 있어서의 폐루프계(8E)를 나타내는 블록선도이다. 또한, 도 7에 있어서 도 6과 동일하거나 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 부여하여 그 설명은 생략한다.Fig. 7 is a block diagram showing a
폐루프계(8E)는 속도 루프 게인 Kvp 및 위치 루프 게인 Kpp를 인자에 포함하는 전달 함수를 구성하고, 회전 속도 명령 대신에 모터(3)의 회전 위치 명령을 입력함과 함께, 모터(3)의 회전 위치를 피드백 제어하여 회전 위치를 출력한다. 폐루프계(8E)는 도 6에 나타내는 폐루프계(8D)에 비해, 제2 가합점(18)과 제2 비례 게인 전달 요소(19)를, 전방향 경로에 있어서의 제1 가합점(10)의 전단에 갖는다. 제2 가합점(18)에는 회전 속도 명령 대신에 모터(3)의 회전 위치 명령이 입력됨과 함께, 모터(3)의 회전 위치가 모터 위치 전달 요소(13)로부터 제2 귀환 경로를 통해 직접 부귀환된다. 제2 비례 게인 전달 요소(19)에는 제2 가합점(18)으로부터 출력되는, 회전 위치 명령과 회전 위치의 편차가 입력된다. 동작 대상물(2)은 폐루프계(8E)에 의해 회전 제어되는 모터(3)에 의해 동작 대상 위치가 설정된다.The
이 폐루프계(8E)에 있어서도, 적응 동정 수단(21)으로 동정된 게인 K와, 입력된 파라미터 상수 Ri에 기초하여, 게인 K0의 게인 K에 대한 이너셔비 Gr(=K0/K)을 산출한다. 그리고, 산출한 이너셔비 Gr을 사용한, 이너셔비 Gr을 인자로 하는 소정의 함수값에 대한 파라미터 상수 Ri의 비로부터, 속도 루프 게인 Kvp를 산출한다. 본 실시예에서도 식 (4)에 상당하는 연산식(Kvp=Ri/Gr)으로부터, 속도 루프 게인 Kvp를 산출한다. 또한, 산출한 속도 루프 게인 Kvp에 기초하여, 폐루프계(8E)에 있어서의 각 제어 파라미터를 테이블을 참조하여 순차 갱신한다.Also in this closed loop system (8E), inertia ratio Gr (= K 0 / K) of the gain K of the identified adaptive identification means 21, the gain K, based on the input parameters constant, Ri, gain K 0 . Then, the velocity loop gain Kvp is calculated from the ratio of the parameter constant Ri to a predetermined function value taking the inertia ratio Gr as a factor, using the calculated inertia ratio Gr. Also in this embodiment, the velocity loop gain Kvp is calculated from the equation (Kvp = Ri / Gr) corresponding to the equation (4). Further, on the basis of the calculated speed loop gain Kvp, each control parameter in the
이때, 위치 루프 게인 Kpp 및 속도 적분 게인 Kvi의 값은 속도 루프 게인 Kvp와 일정한 관계를 갖는 값이 산출된다. 이것은 Kvp만 단독으로 값을 내리면, Kpp 및 Kvi의 밸런스가 나빠져, 제어가 불안정해지는 경우가 있기 때문이다. 그래서, Kvp의 값을 내리면 Kpp 및 Kvi의 값을 내리고, Kvp의 값에 따라 Kpp 및 Kvi의 값을 조정한다. Kvp의 값에 대하여 Kpp 및 Kvi의 값을 얼마나 낮출지는, 1관성계에서 안정이 되는 Kvp와 Kpp 및 Kvi의 비율이 되도록 결정한다.At this time, the values of the position loop gain Kpp and the speed integral gain Kvi are calculated to have a constant relationship with the speed loop gain Kvp. This is because, if only the value of Kvp alone is lowered, the balance of Kpp and Kvi becomes worse, and the control may become unstable. Thus, when the value of Kvp is lowered, the values of Kpp and Kvi are lowered, and the values of Kpp and Kvi are adjusted according to the value of Kvp. Determining how low the values of Kpp and Kvi for the values of Kvp are to be the ratio of Kvp, Kpp and Kvi, which are stable in one inertial system.
이와 같은 제5 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 의해서도, 속도 루프 게인 Kvp 및 위치 루프 게인 Kpp가 간단하게 산출되고, CPU의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제할 수 있고, 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과가 발휘된다.With the
또한, 상술한 제1 내지 제5의 각 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 있어서는, 이너셔비 Gr을 인자로 하는 소정의 함수 f(Gr)가 이너셔비 Gr만을 인자로 하는 1차 함수(f(Gr)=Gr)로 설정되고, 속도 루프 게인 m1, Kvp와 이너셔비 Gr이 식 (4)로 표현되는 단순한 반비례 관계에 있는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 이너셔비 Gr과 상수 Rid0을 인자로 하는 1차 함수(f(Gr)=Gr+Rid0)에 의해 소정의 함수 f(Gr)를 나타내고, 다음의 식 (7.1), (7.2)에 의해 속도 루프 게인 m1, Kvp를 규정해도 된다.In the
식 (7.1), (7.2)에 의하면, 속도 루프 게인 m1, Kvp와 이너셔비 Gr의 반비례 관계를 상수의 값 Rid0만큼 조정할 수 있다. 이로 인해, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 설정 범위를 확장하면서, CPU의 연산 처리 부하를 억제할 수 있다.According to the equations (7.1) and (7.2), the inverse relationship of the velocity loop gains m 1 , Kvp and the inertia ratio Gr can be adjusted by the constant value Rid 0. As a result, it is possible to suppress the computational processing load of the CPU while expanding the setting range of the velocity loop gains m 1 and Kvp.
또한, 이너셔비 Gr과 상수 Rid0을 인자로 하는 2차 함수(f(Gr)=Gr2+Rid1ㆍGr+Rid0)에 의해 소정의 함수 f(Gr)를 나타내고, 다음의 식 (8.1), (8.2)에 의해 속도 루프 게인 m1, Kvp를 규정해도 된다.Further, the second function (f (Gr) = Gr 2 + Rid1 and Gr + Rid0) represents f (Gr), a predetermined function by the following equation (8.1), (8.2) the inertia ratio Gr and the constant Rid0 as a factor The speed loop gains m 1 and Kvp may be defined.
분모를 2차의 분수 함수로 하는 식 (8.1), (8.2)에 의하면, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값은 단순한 반비례 관계와 다른, 이너셔비 Gr의 증가에 대하여 단조롭게 감소하는 원하는 관계로 설정할 수 있다. 분모가 1차 함수의 반비례 관계보다도, 분모를 2차의 분수 함수로 하는 쪽이, 명령 응답 특성과 진동 억제 특성의 양립을 더 도모할 수 있다.According to Eqs. (8.1) and (8.2), where the denominator is a second-order fraction function, the values of the velocity loop gains m 1 and Kvp are set to a desired relationship that monotonically decreases with increasing in- . The command response characteristic and the vibration suppression characteristic can be more compatible if the denominator is a second order fraction function rather than an inverse proportion relation of the first order function.
속도 루프 게인 m1, Kvp를 규정하는 각 식 (4), (7.1), (7.2), (8.1), (8.2)에 의해 표현되는 구체적인 특성은, 본 실시 형태에서는 속도 루프 게인 m1, Kvp와 이너셔비 Gr의 관계를 실험에 의해 측정한 점을 지나는 특성이 되도록 결정했다. 분모의 함수의 차수가 높을수록, 함수값을 측정점에 피팅시키는 정밀도를 높일 수 있지만, CPU의 연산 처리 부하는 커진다.Each equation defining a speed loop gain, m 1, Kvp (4), (7.1), (7.2), (8.1), the specific characteristics that are represented by (8.2) is, in this embodiment, the velocity loop gain m 1, Kvp And the inertia ratio Gr were determined to be characteristics passing through the points measured by the experiment. The higher the degree of the function of the denominator is, the higher the precision of fitting the function value to the measuring point can be increased, but the load of the CPU is increased.
또한, 상술한 제1 내지 제5의 각 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 있어서는, 유저가 임의의 파라미터 상수 Ri를 모터 제어 장치(4)에 완전히 자유롭게 입력하는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 파라미터 상수 Ri를, 모터(3)와 동작 대상물(2) 사이의 동력 전달 기구(6)의 종류에 따른 복수의 값으로 하여, 모터 제어 장치(4)에 기억해 두는 구성으로 해도 된다. 이 구성에 의하면, 유저는 모터 제어 장치(4)에 미리 기억된 복수의 파라미터 상수 Ri 중에서 동력 전달 기구(6)의 종류에 따른 파라미터 상수 Ri의 값을 간단히 선택함으로써, 파라미터 설정을 할 수 있다. 이로 인해, 유저의 편리성을 높인 모터 시스템(1)을 제공할 수 있다.In the
또한, 상술한 제1 내지 제5의 각 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 있어서는, 속도 루프 게인 m1, Kvp로부터 각 제어 파라미터로의 변환을 테이블을 사용하여 행한 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 테이블을 사용하지 않고, 연산식을 사용한 연산에 의해, 속도 루프 게인 m1, Kvp로부터 각 제어 파라미터로의 변환을 행하도록 해도 된다.In the
또한, 상술한 제1 내지 제5의 각 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 있어서, 이너셔비 Gr의 상한값에 제한을 설정하도록 구성해도 된다.In the
이너셔비 Gr의 증가에 따라 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값이 지나치게 작아져, 이너셔비 Gr의 값에 대응한 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값을 설정할 수 없는 경우, 예를 들어 이너셔비 Gr의 값에 대응한 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값이, 테이블에 설정된 최소 레벨의 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값보다 작은 경우, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값을 낮출 수 없다.When the values of the velocity loop gains m 1 and Kvp become too small due to the increase of the inertia ratio Gr and the values of the velocity loop gains m 1 and Kvp corresponding to the values of the inertia ratio Gr can not be set, If the speed loop gain of 1 m, the value of Kvp corresponding to the value smaller than the value of the minimum level of speed loop gain 1 m, Kvp that is set in the table, speed loop gain is 1 m, it can not lower the value of Kvp.
이와 같은 경우, 테이블에서 설정 가능한 속도 루프 게인 m1의 최솟값 m1min, Kvp의 최솟값 Kvpmin으로부터 관계식(m1=Ri/f(Gr), Kvp=Ri/f(Gr))에 기초하여 구해지는 이너셔비 Gr을, 이너셔비 Gr의 상한값으로 하여, 모터 제어 장치(4)에 설정해 둔다. 이와 같이 이너셔비 Gr의 상한값에 제한을 걸어 둠으로써, 이너셔비 Gr의 값에 대응한 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값의 하한에 제한이 걸린다. 이로 인해, 관계식(m1=Ri/f(Gr), Kvp=Ri/f(Gr))이 항상 성립되고, 속도 루프 게인 m1, Kvp의 값을 설정할 수 없게 되는 일은 없어진다.In such a case, it is calculated based on the relational expression (m 1 = Ri / f (Gr), Kvp = Ri / f (Gr)) from the minimum value m 1min of the velocity loop gain m 1 settable in the table and the minimum value Kvp min of Kvp The inertia ratio Gr is set to the
예를 들어, 속도 루프 게인 m1의 값이 식 (4)에 의해 산출되고, 도 3의 (a)의 그래프에 나타낸 바와 같이, 속도 루프 게인 m1과 이너셔비 Gr의 관계가 단순한 반비례 관계(m1=Ri/Gr)로 표현되는 경우, 테이블에 있어서 설정 가능한 속도 루프 게인 m1의 최솟값을 m1min이라 하면, 이너셔비 Gr의 상한값 grcamax는 식 (4)에 기초하여, 다음의 식 (9)로 표현된다.For example, if the value of the velocity loop gain m 1 is calculated by the equation (4) and the relationship between the velocity loop gain m 1 and the inertia ratio Gr is in a simple inverse proportion relationship ( the upper limit value grcamax of the inertia ratio Gr can be expressed by the following equation (9) based on the equation (4): m 1 = Ri / Gr where the minimum value of the velocity loop gain m 1 that can be set in the table is m 1 min , ).
도 3의 (b)는 이너셔비 Gr에 상한값 grcamax가 설정되었을 때에 있어서의 이너셔비 Gr의 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 이 그래프의 횡축은 시간, 종축은 이너셔비 Gr이다. 이 그래프에 나타낸 바와 같이, 시간 t에 있어서, 이너셔비 Gr에 상한값 grcamax가 설정되면, 시간 t 이후는, 쇄선으로 나타낸 바와 같이 점증하는 이너셔비 Gr의 추정값이 grcamax[%]로 제한된다. 따라서, 이너셔비 Gr의 설정을 식 (9)로 결정되는 상한값 grcamax로 제한해 둠으로써, 이너셔비 Gr의 값에 대응한 속도 루프 게인 m1의 값의 하한에 제한이 가해지고, 관계식(m1=Ri/f(Gr))이 항상 성립되고, 속도 루프 게인 m1의 값을 설정할 수 없게 되는 일은 없어진다.FIG. 3 (b) is a graph showing the time variation of the inertia ratio Gr when the upper limit value grcamax is set to the inertia ratio Gr. The horizontal axis of this graph is time, and the vertical axis is the inertia ratio Gr. As shown in this graph, when the upper limit value grcamax is set to the inertia ratio Gr at time t, the estimated value of the increasing inertia ratio Gr is limited to grcamax [%] as shown by the chain line after time t. Therefore, by giving it limited to a upper limit value grcamax is determined the setting of the inertia ratio Gr by the formula (9), is limited is applied to the lower limit of the speed loop gain values of m 1 corresponds to the value of inertia ratio Gr, the relation (m 1 = Ri / f (Gr)) is always established and the value of the velocity loop gain m 1 can not be set.
또한, 도 3의 (a)에 나타내는, 속도 루프 게인 m1과 이너셔비 Gr의 관계에 있어서, 이 그래프에 나타낸 바와 같이, 속도 루프 게인 m1의 값에 상한값 m1max를 설정하고, 속도 루프 게인 m1의 값을 유저가 희망하는 상한값 m1max로 포화시키도록 하면, 명령 응답성을 가능한 한 높게 할 수 있다. 이와 같은 모터 시스템(1)에 의하면, CPU의 연산 처리 부하를 크게 하지 않고, 오토 튜닝으로 진동을 억제하여, 명령 응답성을 유저가 희망하는 특성에 가깝게 할 수 있다.In the relationship between the velocity loop gain m 1 and the inertia ratio Gr shown in FIG. 3 (a), as shown in the graph, the upper limit value m 1max is set to the value of the velocity loop gain m 1 , If so as to saturate the value of m 1 m in the upper limit 1max to the user desired, it can be as high as possible for the command response. According to such a
도 8은 제3 실시 형태에 의한 모터 시스템(1)에 있어서, 이너셔비 Gr의 상한값에 제한을 설정하는 구성을 추가한 변형예에 의한 폐루프계(8C')의 블록선도이다. 또한, 도 8에 있어서 도 5와 동일하거나 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 부여하여 그 설명은 생략한다.8 is a block diagram of a closed loop system 8C 'according to a modified example in which a configuration for setting a limit to the upper limit value of the inertia ratio Gr is added to the
폐루프계(8C')는 CPU에 의해 구성되는 Gr 상한값 산출 수단(22) 및 리미터(23)를, 폐루프계(8C)에 추가하여 갖는다. 이 폐루프계(8C')에서는, 도 5에서 1/K(=Gr/K0)로 표현되어 있던 모터 게인 전달 요소(12)가, 1/K0으로 표현되는 전달 요소(12a)와, Gr로 표현되는 전달 요소(12b)의 2개의 전달 요소로 분할되어 표현되어 있다. Gr 상한값 산출 수단(22)에는 제3 테이블에 있어서 설정 가능한 속도 루프 게인 m1의 최솟값 m1min 및 파라미터 상수 Ri가 부여되어 있다. Gr 상한값 산출 수단(22)은 최솟값 m1min 및 파라미터 상수 Ri로부터, 이너셔비 Gr의 상한값 grcamax를 식 (9)에 의해 산출하고, 기억한다. 식 (4)에 의해 산출되는 속도 루프 게인 m1의 값이 제3 테이블에 있어서 하한 포화되면, 리미터(23)는 전달 요소(12b)에 있어서의 Gr의 값을, Gr 상한값 산출 수단(22)에 의해 산출된 상한값 grcamax로 제한한다. 이에 의해, 1/K 설정값이 지나치게 높아지지 않도록, 바꾸어 말하면, K 설정값이 지나치게 낮아지지 않도록 제한된다. 따라서, 관계식(m1=Ri/Gr)이 항상 성립되고, 속도 루프 게인 m1의 값을 설정할 수 없게 되는 일은 없어진다.The closed loop system 8C 'further includes a Gr upper limit value calculating means 22 and a limiter 23 constituted by a CPU in addition to the closed loop system 8C. In the closed loop system 8C ', the motor
또한, 상술한 제1 내지 제5의 각 실시 형태 및 상기 변형예에 의한 모터 시스템(1)에 있어서는, 폐루프계(8A, 8B, 8C, 8C', 8D, 8E)의 전달 함수가 다관성계의 특성을 규정하는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 폐루프계의 전달 함수가 1관성계의 특성을 규정하는 경우에 있어서도, 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 폐루프계의 명령 응답 특성은 저하되지만, 유저가 제어 대상 장치의 강성이 높은 1관성계인지, 제어 강성이 낮은 다관성계인지를 의식하지 않고, 제어에 의한 발진을 방지할 수 있다.In the
또한, 상술한 제1 내지 제5의 각 실시 형태 및 상기 변형예에 의한 모터 시스템(1)에 있어서는, 적응 동정 수단(21)이, 동작 대상물(2) 및 모터(3)의 이너셔를 검출하는 이너셔 검출 수단을 구성하고 있는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 모터 제어 장치(4)는 적응 동정 수단(21)에 더하여, 동작 대상물(2) 및 모터(3)의 이너셔를 검출하는 이너셔 검출 수단을 별도 구비하도록 구성해도 된다.In the
1 : 모터 시스템
2 : 동작 대상물
3 : 모터
4 : 모터 제어 장치
6 : 동력 전달 기구
8A, 8B, 8C, 8C', 8D, 8E : 폐루프계
9 : 제1 비례 게인 전달 요소
10 : 제1 가합점
11 : 적분 필터 전달 요소
12 : 모터 게인 전달 요소
13 : 모터 위치 전달 요소
14 : 미분 필터 전달 요소
15 : 제1 게인 변환 수단
16 : 제2 게인 변환 수단
17 : 제3 게인 변환 수단
18 : 제2 가합점
19 : 제2 비례 게인 전달 요소
21 : 적응 동정 수단1: Motor system
2: Operation object
3: Motor
4: Motor control device
6: Power transmission mechanism
8A, 8B, 8C, 8C ', 8D, 8E: closed loop system
9: First proportional gain transmission element
10: First pick-up point
11: integral filter transfer element
12: Motor gain transmission element
13: Motor position transfer element
14: Differential filter transfer element
15: first gain conversion means
16: second gain conversion means
17: Third gain conversion means
18: second combination point
19: Second proportional gain transmission element
21: Adaptation identification means
Claims (11)
상기 모터의 회전 속도 명령을 입력함과 함께 상기 모터의 회전 위치를 피드백 제어하여 회전 속도를 출력하는, 속도 루프 게인을 인자에 포함하는 전달 함수를 구성하는 폐루프계와,
상기 동작 대상물 및 상기 모터의 이너셔를 검출하는 이너셔 검출 수단과,
상기 모터에 전력을 공급하는 증폭기의 고정 게인과 상기 모터의 토크 상수를 포함하는 고정값을 상기 동작 대상물 및 상기 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인 K를 모터 위치 전달 요소로의 입력과 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여 동정(同定)하는 적응 동정 수단과,
상기 모터에 전력을 공급하는 증폭기의 고정 게인과 상기 모터의 토크 상수를 포함하는 고정값을 상기 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인 K0의 상기 게인 K에 대한 이너셔비 Gr을 산출하고, 산출한 상기 이너셔비 Gr을 사용한, 상기 이너셔비 Gr을 인자로 하는 소정의 함수값에 대한 임의의 파라미터 상수 Ri의 비로부터 상기 속도 루프 게인을 산출하는 산출 수단을 구비하고,
상기 산출 수단에서 산출된 상기 속도 루프 게인에 의해 상기 전달 함수를 보정하는
것을 특징으로 하는 모터 시스템.A motor system comprising a motor for operating an operating object and a motor control device for feedback-controlling the rotation of the motor,
A closed loop system constituting a transfer function including a speed loop gain as a factor for inputting a rotational speed command of the motor and feedback control of the rotational position of the motor to output a rotational speed;
Inertia detecting means for detecting an inertia of the operation object and the motor,
A gain K, which is a value obtained by dividing a fixed value including a fixed gain of an amplifier for supplying electric power to the motor and a torque constant of the motor by an inertia of the operation object and the motor, An adaptive identification means for identifying based on an output from the adaptive identification means,
Calculating an inertia ratio Gr with respect to the gain K of a gain K 0, which is a value obtained by dividing a fixed value including a fixed gain of an amplifier for supplying power to the motor and a torque constant of the motor by an inertia of the motor, And a calculation means for calculating the velocity loop gain from a ratio of an arbitrary parameter constant Ri to a predetermined function value using the inertia ratio Gr as a factor,
And the transfer function is corrected by the velocity loop gain calculated by the calculation means
≪ / RTI >
상기 산출 수단은, 상기 속도 루프 게인과 일정한 관계를 갖는 값을 상기 위치 루프 게인의 값으로서 산출하고,
상기 산출 수단에서 산출된 상기 속도 루프 게인 및 상기 위치 루프 게인에 의해 상기 전달 함수를 보정하는
것을 특징으로 하는 모터 시스템.2. The motor control apparatus according to claim 1, wherein the closed loop system comprises a transfer function including the speed loop gain and the position loop gain as factors, inputs a rotation position command of the motor instead of the rotation speed command, And outputs the rotation position,
Wherein the calculating means calculates a value having a constant relationship with the velocity loop gain as a value of the position loop gain,
And the transfer function is corrected by the velocity loop gain and the position loop gain calculated by the calculation means
≪ / RTI >
상기 동작 대상물 및 상기 모터의 속도를 제어하는 희망 특성을 갖는 희망 전달 함수는, 상기 속도 루프 게인을 m1, 라플라스 연산자를 s라 하면, 연산식 m1/(s+m1)로 규정되고,
상기 적응 동정 수단에 의해 상기 모터 위치 전달 요소로의 입력과 상기 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여 동정되는, 상기 동작 대상물 및 상기 모터의 점성에 관계되는 항을 상기 동작 대상물 및 상기 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인을 p, 외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터를 q0 및 q1, 상기 폐루프계의 특성을 상기 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터를 a1=q1+m1-p, b1=q0ㆍm1, b2=(q1-p)ㆍ(m1-p)+q0으로 했을 때에,
상기 제1 비례 게인 전달 요소는 m1,
상기 적분 필터 전달 요소는 (s2+q1ㆍs+q0)/(s2+a1ㆍs),
상기 모터 게인 전달 요소는 1/K,
상기 모터 위치 전달 요소는 K/(s2+pㆍs),
상기 미분 필터 전달 요소는 (b2ㆍs2+b1ㆍs)/(s2+q1ㆍs+q0)
으로 나타내고,
상기 모터 제어 장치에는 m1과 q0, q1의 관계를 대응시킨 테이블이 기억되고,
상기 산출 수단은, 산출한 상기 속도 루프 게인 m1로부터 q0, q1로의 변환을 상기 테이블을 참조하여 행하는
것을 특징으로 하는 모터 시스템.The system of claim 1, wherein the closed loop system includes a first proportional gain transmission element, a first addition point to which a rotational speed command of the motor is input, an integral filter transmission element, a motor gain transmission element, And a first return path for returning the rotational position of the motor to the first junction point via the differential filter transfer element,
A desired transfer function having a desired characteristic for controlling the velocity of the operation object and the motor is defined by an arithmetic expression m 1 / (s + m 1 ) when the velocity loop gain is m 1 and the Laplace operator is s,
Wherein said operation identifying means identifies an operating object and an item related to the viscosity of said motor which are identified based on an input to said motor position transmitting element and an output from said motor position transmitting element by said adaptation identifying means, syeoro the parameters to match the control parameter q 0 and q 1, characteristic of the closed loop based on the gain is calculated by dividing the p, the disturbance response of the desired transfer function a 1 = q 1 + m 1 -p, b 1 when the q = 0 and m 1, b 2 = + q 0 (q 1 -p) and (m 1 -p),
Wherein the first proportional gain transmission element is m 1 ,
(S 2 + q 1 s + q 0 ) / (s 2 + a 1 s),
Wherein the motor gain transmission element is a 1 / K,
Wherein the motor position transmission element is K / (s < 2 > + p <
The differential filter transfer element has (b 2 s 2 + b 1 s) / (s 2 + q 1 s + q 0 )
Respectively,
In the motor control apparatus, a table in which the relationship of m 1 , q 0 , and q 1 is associated is stored,
The calculation means performs conversion from the calculated velocity loop gain m 1 to q 0 and q 1 with reference to the table
≪ / RTI >
상기 동작 대상물 및 상기 모터의 속도를 제어하는 희망 특성을 갖는 희망 전달 함수는, 상기 속도 루프 게인을 m1, 라플라스 연산자를 s라 하면, 연산식 m1/(s+m1)로 규정되고,
상기 적응 동정 수단에 의해 상기 모터 위치 전달 요소로의 입력과 상기 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여 동정되는, 상기 동작 대상물 및 상기 모터의 점성에 관계되는 항을 상기 동작 대상물 및 상기 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인을 p, 외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터를 ωq, 상기 폐루프계의 특성을 상기 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터를 b1=ωqㆍm1, b2=m1-p+ωq로 했을 때에,
상기 제1 비례 게인 전달 요소는 m1,
상기 적분 필터 전달 요소는 (s+ωq)/s,
상기 모터 게인 전달 요소는 1/K,
상기 모터 위치 전달 요소는 K/(s2+pㆍs),
상기 미분 필터 전달 요소는 (b2ㆍs2+b1ㆍs)/(s+ωq)
로 나타내고,
상기 모터 제어 장치에는 m1과 ωq의 관계를 대응시킨 테이블이 기억되고,
상기 산출 수단은 산출한 상기 속도 루프 게인 m1로부터 ωq로의 변환을 상기 테이블을 참조하여 행하는
것을 특징으로 하는 모터 시스템.The system of claim 1, wherein the closed loop system includes a first proportional gain transmission element, a first addition point to which a rotational speed command of the motor is input, an integral filter transmission element, a motor gain transmission element, And a first return path for returning the rotational position of the motor to the first junction point via the differential filter transfer element,
A desired transfer function having a desired characteristic for controlling the velocity of the operation object and the motor is defined by an arithmetic expression m 1 / (s + m 1 ) when the velocity loop gain is m 1 and the Laplace operator is s,
Wherein said operation identifying means identifies an operating object and an item related to the viscosity of said motor which are identified based on an input to said motor position transmitting element and an output from said motor position transmitting element by said adaptation identifying means, B 1 = ω q揃 m 1 , b 2 = m 1 - 了 is a parameter for making the control parameter related to the disturbance response characteristic be ω q , the characteristics of the closed loop system matching the desired transfer function, p + omega q ,
Wherein the first proportional gain transmission element is m 1 ,
Wherein the integral filter transfer element comprises (s + [omega] q ) / s,
Wherein the motor gain transmission element is a 1 / K,
Wherein the motor position transmission element is K / (s < 2 > + p <
The differential filter transfer element has (b 2 s 2 + b 1 s) / (s + ω q )
Lt; / RTI >
The motor control device stores a table in which the relationship between m 1 and? Q is associated,
And the calculation means performs the conversion from the calculated velocity loop gain m 1 to? Q with reference to the table
≪ / RTI >
상기 동작 대상물 및 상기 모터의 위치를 제어하는 희망 특성을 갖는 희망 전달 함수는, 상기 속도 루프 게인을 m1, 상기 위치 루프 게인을 m0/m1, 라플라스 연산자를 s라 하면, 연산식 m0/(s2+m1ㆍs+m0)으로 규정되고,
상기 적응 동정 수단에 의해 상기 모터 위치 전달 요소로의 입력과 상기 모터 위치 전달 요소로부터의 출력에 기초하여 동정되는, 상기 동작 대상물 및 상기 모터의 점성에 관계되는 항을 상기 동작 대상물 및 상기 모터의 이너셔로 나눈 값인 게인을 p, 외란 응답 특성에 관한 제어 파라미터를 q0 및 q1, 상기 폐루프계의 특성을 상기 희망 전달 함수에 일치시키는 파라미터를 a1=q1+m1-p, b1=q0ㆍm1, b2=(q1-p)ㆍ(m1-p)+q0으로 했을 때에,
상기 제2 비례 게인 전달 요소는 m0,
상기 적분 필터 전달 요소는 (s2+q1ㆍs+q0)/(s2+a1ㆍs),
상기 모터 게인 전달 요소는 1/K,
상기 모터 위치 전달 요소는 K/(s2+pㆍs),
상기 미분 필터 전달 요소는 (b2ㆍs2+b1ㆍs)/(s2+q1ㆍs+q0)
으로 나타내고,
상기 모터 제어 장치에는 m1과 m0, q0, q1의 관계를 대응시킨 테이블이 기억되고,
상기 산출 수단은 산출한 상기 속도 루프 게인 m1로부터 m0, q0, q1로의 변환을 상기 테이블을 참조하여 행하는
것을 특징으로 하는 모터 시스템.3. The motor control apparatus according to claim 2, wherein the closed loop system includes a second additive point, a second proportional gain transfer element, a first additive point, an integral filter transfer element, a motor A forward path having a gain transmission element and a motor position transmission element, a first feedback path for returning the rotational position of the motor to the first junction point via a differential filter transmission element, And a second feedback path for direct feedback to the junction point,
Desired transfer function having the desired characteristics for controlling the position of the operation object and the motor, when the speed loop gain, m 1, the position loop gain m 0 / m 1, called the Laplace operator s, equation m 0 / (s 2 + m 1 s + m 0 )
Wherein said operation identifying means identifies an operating object and an item related to the viscosity of said motor which are identified based on an input to said motor position transmitting element and an output from said motor position transmitting element by said adaptation identifying means, syeoro the parameters to match the control parameter q 0 and q 1, characteristic of the closed loop based on the gain is calculated by dividing the p, the disturbance response of the desired transfer function a 1 = q 1 + m 1 -p, b 1 when the q = 0 and m 1, b 2 = + q 0 (q 1 -p) and (m 1 -p),
Wherein the second proportional gain transmission element is m 0 ,
(S 2 + q 1 s + q 0 ) / (s 2 + a 1 s),
Wherein the motor gain transmission element is a 1 / K,
Wherein the motor position transmission element is K / (s < 2 > + p <
The differential filter transfer element has (b 2 s 2 + b 1 s) / (s 2 + q 1 s + q 0 )
Respectively,
The motor control device stores a table in which the relationship of m 1 and m 0 , q 0 , and q 1 is associated,
And the calculation means performs conversion from the calculated velocity loop gain m 1 to m 0 , q 0 , q 1 with reference to the table
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