KR20200048007A - Motor-control apparatus and method - Google Patents

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KR20200048007A
KR20200048007A KR1020180129593A KR20180129593A KR20200048007A KR 20200048007 A KR20200048007 A KR 20200048007A KR 1020180129593 A KR1020180129593 A KR 1020180129593A KR 20180129593 A KR20180129593 A KR 20180129593A KR 20200048007 A KR20200048007 A KR 20200048007A
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vibration
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이창혁
김홍주
조창노
홍지태
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한국전기연구원
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting

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Abstract

Disclosed are a vibration reduction motor control device and a method thereof. The present invention reduces vibration of a whole system by removing a vibration frequency corresponding component from a target torque command value to control speed after measuring motor torque and motor speed, which are generally measured information to control a motor, by using a sensor, and determining a vibration frequency which is a frequency of a vibration component applied from the outside by using measurement speed. Accordingly, without additionally installing a separate sensor and the like for reducing the vibration of a motor system, by using only the measured information generally used for motor control in the past, the vibration can be removed. Therefore, the present invention can save a cost of additionally installing the sensor and the like for reducing the vibration and can solve problems of complicated control as the component is added.

Description

진동 저감 모터 제어 장치 및 방법{Motor-control apparatus and method}Vibration reduction motor control device and method

본 발명은 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 진동 저감 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a motor control device and method, and more particularly, to a vibration reduction motor control device and method.

일반적으로, 공작기계를 이용하여 부품을 가공할 때 스핀들 절삭날의 회전 주파수에 기인한 외부 진동 부하가 발생하는데, 이러한 진동은 공진 및 채터를 발생시키며 최종 가공품의 품질을 저하시키는 문제점을 야기한다.In general, when machining a part using a machine tool, an external vibration load occurs due to the rotational frequency of the spindle cutting edge, and this vibration causes resonance and chatter and causes a problem of deteriorating the quality of the final workpiece.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래 기술의 모터 제어 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 가속도 센서, 마이크, 힘 센서 등 진동(채터) 감지 장치 등을 이용하여 시스템 진동을 감지하고, 이를 제어에 활용하는 방식으로 구현되었다. The motor control device of the prior art for solving this problem detects system vibration using a vibration (chatter) sensing device such as an acceleration sensor, a microphone, and a force sensor, and utilizes it for control, as shown in FIG. 1 It was implemented in a way.

그러나, 이러한 종래 기술에 따른 모터 제어 장치의 경우, 센서로 인한 추가적인 비용이 증가하며, 시스템 전체 진동이 6축으로 감지되기 때문에 각각의 축에서 발생되는 진동을 분리하기가 어려워 시스템 전체의 진동만 감지할 수 있으므로 비용대비 효용이 떨어지는 단점이 존재한다.However, in the case of the motor control device according to the related art, the additional cost due to the sensor increases, and since the entire system vibration is sensed by 6 axes, it is difficult to separate vibration generated from each axis, and thus only the vibration of the entire system is detected. There is a disadvantage in that the utility is inferior to the cost.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 진동 제거를 위한 별도의 센서를 추가로 설치하지 않고, 일반적인 모터 제어시에 센서에서 측정되는 측정 정보만을 이용하여 진동을 저감할 수 있는 진동 저감 모터 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a vibration reducing motor control device and method that can reduce vibration by using only measurement information measured by a sensor when controlling a general motor without additionally installing a separate sensor for vibration removal. Is to provide.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 제어 장치는, 모터의 목표 속도를 출력하는 속도 설정부; 상기 목표 속도와 센서로부터 입력된 상기 모터의 측정 속도 간의 차이를 입력받아 상기 모터가 목표 속도로 동작하기 위한 목표 토크 지령치를 출력하는 속도 제어부; 센서로부터 입력된 상기 모터의 측정 속도 또는 측정 전류량을 주파수 영역으로 변환하여 모터에 인가되는 진동 주파수를 검출하여 출력하는 진동 검출부; 상기 진동 주파수 및 상기 목표 토크 지령치를 입력받고, 상기 목표 토크 지령치에서 상기 진동 주파수 대응 성분이 제거된 변형 목표 토크 지령치를 출력하는 진동 저감 제어부; 및 상기 변형 목표 토크 지령치와, 센서로부터 입력된 상기 모터의 측정 토크 간의 차이를 이용하여 상기 모터에 대해서 전류 제어를 수행하는 전류 제어부를 포함한다.A motor control apparatus according to a preferred embodiment of the present invention for solving the above-described problems, a speed setting unit for outputting a target speed of the motor; A speed control unit receiving a difference between the target speed and the measured speed of the motor input from the sensor and outputting a target torque command value for the motor to operate at the target speed; A vibration detection unit that converts a measurement speed or a measurement current amount of the motor input from a sensor into a frequency domain to detect and output vibration frequencies applied to the motor; A vibration reduction control unit that receives the vibration frequency and the target torque command value and outputs a modified target torque command value from which the vibration frequency corresponding component is removed from the target torque command value; And a current control unit that performs current control on the motor by using a difference between the deformation target torque command value and the measured torque of the motor input from the sensor.

또한, 상기 진동 저감 제어부는, 상기 속도 제어부로부터 입력되는 상기 목표 토크 지령치로부터, 상기 진동 검출부로부터 입력된 진동 주파수에 대응하는 주파수 성분을 차단하는 노치 필터링을 수행하여 상기 변형 목표 토크 지령치를 출력할 수 있다.In addition, the vibration reduction control unit may output notch target torque command value by performing notch filtering to block frequency components corresponding to the vibration frequency input from the vibration detection unit, from the target torque command value input from the speed control unit. have.

또한, 상기 진동 검출부는 상기 측정 속도 또는 상기 측정 전류량에 대해서 푸리에 연산을 수행하여 주파수 영역으로 변환하고, 주파수 영역에서의 신호의 크기가 가장 큰 주파수를 진동 주파수로 검출하여 출력할 수 있다.In addition, the vibration detector may perform a Fourier operation on the measured speed or the measured current amount, convert it into a frequency domain, and detect and output a frequency having the largest signal size in the frequency domain as a vibration frequency.

또한, 상기 센서는 상기 모터의 출력 전류값을 측정하고, 이에 대응되는 측정 토크를 생성할 수 있다.In addition, the sensor may measure the output current value of the motor, and generate a measurement torque corresponding thereto.

또한, 상기 속도 설정부는, 사용자로부터의 입력, 관리 시스템에 의한 사전 설정, 또는 사전에 정의된 규칙 또는 알고리즘에 따라서 상기 모터의 목표 속도를 설정할 수 있다.Also, the speed setting unit may set a target speed of the motor according to input from a user, preset by a management system, or a predefined rule or algorithm.

한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 모터 제어 방법은, (a) 모터 제어 장치가 목표 속도를 설정하는 단계; (b) 상기 모터 제어 장치가 상기 목표 속도에 따라서 모터를 초기 구동하는 단계; (c) 상기 모터 제어 장치가, 센서가 측정한 상기 모터의 측정 토크와, 센서가 측정한 측정 속도 또는 측정 전류량을 입력 받는 단계; (d) 상기 모터 제어 장치가 상기 목표 속도와 상기 모터의 측정 속도 간의 차이를 이용하여 상기 모터가 목표 속도로 동작하기 위한 목표 토크 지령치를 생성하는 단계; (e) 상기 모터 제어 장치가 상기 측정 속도 또는 상기 측정 전류량을 주파수 영역으로 변환하여 모터에 인가되는 진동 주파수를 검출하는 단계; (f) 상기 모터 제어 장치가 상기 목표 토크 지령치에서 상기 진동 주파수에 대응되는 성분이 제거된 변형 목표 토크 지령치를 생성하는 단계; 및 (g) 상기 모터 제어 장치가 상기 변형 목표 토크 지령치와 상기 측정 토크 간의 차이를 이용하여 상기 모터에 대해서 전류 제어를 수행하는 단계를 포함한다.On the other hand, a preferred motor control method of the present invention for solving the above-mentioned problems, (a) the motor control device setting a target speed; (b) the motor control apparatus initially driving the motor according to the target speed; (c) receiving, by the motor control device, a measurement torque of the motor measured by the sensor and a measurement speed or a measured current amount measured by the sensor; (d) generating, by the motor control device, a target torque command value for the motor to operate at the target speed using the difference between the target speed and the measured speed of the motor; (e) detecting, by the motor control device, a vibration frequency applied to the motor by converting the measured speed or the measured current amount into a frequency domain; (f) generating, by the motor control apparatus, a target torque command for deformation in which the component corresponding to the vibration frequency is removed from the target torque command value; And (g) the motor control device performing current control for the motor using a difference between the deformation target torque command value and the measured torque.

또한, 상기 (f) 단계는, 상기 목표 토크 지령치로부터 상기 진동 주파수에 대응하는 주파수 성분을 차단하는 노치 필터링을 수행하여 상기 변형 목표 토크 지령치를 출력할 수 있다.In addition, in step (f), the deformation target torque command value may be output by performing notch filtering to block a frequency component corresponding to the vibration frequency from the target torque command value.

또한, 상기 (e) 단계는, 상기 측정 속도 또는 상기 측정 전류량에 대해서 푸리에 연산을 수행하여 주파수 영역으로 변환하고, 주파수 영역에서의 신호의 크기가 가장 큰 주파수를 진동 주파수로 검출할 수 있다.In addition, in step (e), a Fourier operation may be performed on the measured speed or the measured current amount to convert it into a frequency domain, and a frequency having the largest signal magnitude in the frequency domain may be detected as a vibration frequency.

또한, 상기 센서는 모터의 출력 전류값을 측정하고, 이에 대응되는 측정 토크를 생성할 수 있다.In addition, the sensor may measure the output current value of the motor, and generate a measurement torque corresponding thereto.

또한, 상기 (a) 단계는, 사용자로부터의 입력, 관리 시스템에 의한 사전 설정, 또는 사전에 정의된 규칙 또는 알고리즘에 따라서 상기 모터의 목표 속도를 설정할 수 있다.In addition, in step (a), the target speed of the motor may be set according to input from a user, preset by a management system, or a predefined rule or algorithm.

본 발명은 모터를 제어하기 위해서 일반적으로 측정되는 정보인 모터 토크 및 모터 속도를 센서를 이용하여 측정하고, 측정 속도를 이용하여 외부로부터 인가되는 진동 성분의 주파수인 진동 주파수를 파악한 후, 속도 제어를 위한 목표 토크 지령치에서 진동 주파수 대응 성분을 제거함으로써 전체 시스템의 진동을 감소시킨다. 이와 같이, 본 발명은 모터 시스템의 진동을 저감하기 위한 별도의 센서 등을 추가로 설치함 없이, 기존에 일반적으로 모터 제어에 이용되던 측정 정보들만을 이용하여 진동을 저감할 수 있다. 따라서, 본 발명은 진동 저감을 위해 센서 등을 추가적으로 설치하는 비용을 절약할 수 있고, 구성요소가 추가됨에 따라서 시스템 통합 및 센서와 주제어기 간의 통신이 복잡해지는 문제를 해소할 수 있다.The present invention measures motor torque and motor speed, which are generally measured information, to control a motor using a sensor, uses a measurement speed to determine a vibration frequency, which is a frequency of a vibration component applied from the outside, and then controls speed. The vibration of the entire system is reduced by removing the vibration frequency-corresponding component from the target torque command. As described above, the present invention can reduce vibration by using only measurement information that has been conventionally used for motor control, without additionally installing a separate sensor or the like to reduce vibration of the motor system. Accordingly, the present invention can reduce the cost of additionally installing a sensor or the like to reduce vibration, and can solve the problem of system integration and communication between the sensor and the main controller as the components are added.

도 1은 종래 기술에 따른 진동 제거 기능을 구비하는 모터 제어 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진동 저감 모터 제어 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 모터의 측정 속도를 주파수 영역으로 변환한 후에 나타나는 주파수 대 신호의 크기를 나타낸 그래프이다.
도 4는 진동 저감 제어부에서 노치 필터링을 수행하지 않은 경우에 측정된 모터의 토크 및 이를 주파수 영역으로 변환한 그래프이다.
도 5는 진동 저감 제어부에서 노치 필터링을 수행한 후에 측정된 모터의 토크 및 이를 주파수 영역으로 변환한 그래프이다.
도 6은 진동 저감 제어부에서 노치 필터링을 수행하지 않은 경우에 측정된 모터의 속도를 도시는 그래프이다.
도 7은 진동 저감 제어부에서 노치 필터링을 수행한 후 측정된 모터의 속도를 도시하는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진동 저감 모터 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.1 is a view showing the configuration of a motor control device having a vibration removing function according to the prior art.
2 is a view showing the configuration of a vibration reducing motor control device according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the magnitude of a frequency versus signal that appears after converting a motor measurement speed into a frequency domain according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph of motor torque measured when notch filtering is not performed by the vibration reduction control unit and converted to a frequency domain.
5 is a graph of motor torque measured after notch filtering performed by the vibration reduction control unit and converted to a frequency domain.
6 is a graph showing the measured motor speed when notch filtering is not performed by the vibration reduction control unit.
7 is a graph showing the measured motor speed after performing notch filtering in the vibration reduction control unit.
8 is a flowchart illustrating a vibration reduction motor control method according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진동 저감 모터 제어 장치의 구성을 도시하는 도면이다.2 is a view showing the configuration of a vibration reducing motor control device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진동 저감 모터 제어 장치는 속도 설정부(210), 속도 제어부(230), 진동 검출부(270), 진동 저감 제어부(240), 및 전류 제어부(260)를 포함하여 구성된다.2, the vibration reducing motor control apparatus according to a preferred embodiment of the present invention includes a speed setting unit 210, a speed control unit 230, a vibration detection unit 270, a vibration reduction control unit 240, and a current control unit ( 260).

먼저, 속도 설정부(210)는 사용자로부터 입력되거나, 관리 시스템 등에 의해서 사전에 설정되거나, 사전에 정의된 규칙 또는 알고리즘에 따라서 모터(10)의 목표 속도(v*)를 설정하여 출력한다. 속도 설정부(210)에서 출력된 목표 속도(v*)는 제 1 감산기(220)로 입력되고, 제 1 감산기(220)는 모터(10)에 연결되어 모터(10)의 실제 속도를 측정하는 센서(20)로부터 측정 속도(v)를 입력받아 목표 속도(v*)에서 실제 속도(v)를 차감한 차이값을 속도 제어부(230)로 출력한다.First, the speed setting unit 210 is input from a user, or is set in advance by a management system, or the like, and sets and outputs a target speed v * of the motor 10 according to a predefined rule or algorithm. The target speed (v * ) output from the speed setting unit 210 is input to the first subtractor 220, and the first subtractor 220 is connected to the motor 10 to measure the actual speed of the motor 10 After receiving the measurement speed v from the sensor 20, the difference value obtained by subtracting the actual speed v from the target speed v * is output to the speed control unit 230.

속도 제어부(230)는 목표 속도(v*)와 모터(10)의 측정 속도(v) 간의 차이(v*-v)를 입력받아 제어 대상인 모터(10)가 목표 속도(v*)로 동작하기 위한 목표 토크 지령치(T*)를 진동 저감 제어부(240)로 출력한다.The speed controller 230 receives the difference (v * -v) between the target speed (v * ) and the measured speed (v) of the motor 10 so that the controlled motor 10 operates at the target speed (v * ) The target torque command value T * for output is output to the vibration reduction control unit 240.

한편, 진동 검출부(270)는 모터(10)의 속도를 측정하는 센서(20)로부터 모터(10)의 측정 속도(v)를 입력받아 진동 주파수를 검출하여 진동 저감 제어부(240)로 출력한다. 이를 위해서, 진동 검출부(270)는 센서(20)로부터 입력되는 모터(10)의 측정 속도(v)를 주파수 영역으로 변환하여 모터(10)에 인가되는 진동 주파수를 검출하는데, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 모터(10)의 측정 속도에 대해서 푸리에 변환을 수행하여 진동 주파수를 검출한다.Meanwhile, the vibration detection unit 270 receives the measurement speed v of the motor 10 from the sensor 20 measuring the speed of the motor 10, detects the vibration frequency, and outputs the vibration frequency to the vibration reduction control unit 240. To this end, the vibration detection unit 270 converts the measurement speed v of the motor 10 input from the sensor 20 into a frequency domain to detect the vibration frequency applied to the motor 10, a preferred embodiment of the present invention In the example, a vibration frequency is detected by performing a Fourier transform on the measurement speed of the motor 10.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 모터의 측정 속도를 주파수 영역으로 변환한 후에 나타나는 주파수 대 신호의 크기를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the magnitude of a signal versus a frequency that appears after converting a motor measurement speed into a frequency domain according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 그래프상에서 2개의 피크(peak)(310,320)가 존재하고, 각 피크에 대응되는 주파수가 전체 시스템의 진동을 유발하는 진동 주파수이다. 특히, 도면부호 310 이 외부에서 인가되는 외부 진동 주파수임을 알 수 있고, 도면부호 320 은 시스템 고유의 시스템 진동 주파수임을 알 수 있다. Referring to FIG. 3, there are two peaks 310 and 320 on the graph, and a frequency corresponding to each peak is a vibration frequency that causes vibration of the entire system. In particular, it can be seen that reference numeral 310 is an external vibration frequency applied from the outside, and reference numeral 320 is a system-specific system vibration frequency.

따라서, 진동 검출부(270)는 기본적으로 도면부호 310 의 외부 진동 주파수를 진동 주파수로서 진동 저감 제어부(240)로 출력한다. 이 경우, 진동 검출부(270)는 신호의 크기가 가장 큰 주파수를 진동 주파수로서 진동 저감 제어부(240)로 출력한다. 또한, 실시예에 따라서는 진동 검출부(270)가 외부 진동 주파수 및 도면부호 320 의 시스템 진동 주파수를 함께 진동 주파수로서 진동 저감 제어부(240)로 출력할 수도 있다.Accordingly, the vibration detection unit 270 basically outputs the external vibration frequency of reference numeral 310 as a vibration frequency to the vibration reduction control unit 240. In this case, the vibration detection unit 270 outputs the frequency having the largest signal size as the vibration frequency to the vibration reduction control unit 240. In addition, according to an embodiment, the vibration detection unit 270 may output the external vibration frequency and the system vibration frequency of reference numeral 320 together as a vibration frequency to the vibration reduction control unit 240.

진동 저감 제어부(240)는 진동 검출부(270)로부터 진동 주파수를 입력받고, 상기 속도 제어부(230)로부터 목표 토크 지령치(T*)를 입력받으며, 목표 토크 지령치(T*)에서 진동 주파수 성분을 제거하여 변형 목표 토크 지령치(TvT *)를 출력한다.The vibration reduction control unit 240 receives the vibration frequency from the vibration detection unit 270, receives the target torque command value (T * ) from the speed control unit 230, and removes the vibration frequency component from the target torque command value (T * ). To output the target torque command value (T vT * ).

본 발명의 바람직한 실시예에서, 진동 저감 제어부(240)는 진동 주파수에 대응되는 신호 성분을 차단하기 위해서, 진동 주파수를 노치 필터의 차단 주파수로 설정하여 노치 필터링을 수행함으로써 진동 주파수의 대응 성분을 제거한다. 아울러, 실시예에 따라서는, 진동 저감 제어부(240)가 진동 주파수를 회피하는 통과 대역폭을 갖도록 밴드 패스 필터링을 수행하여 진동 주파수 성분을 제거할 수도 있다.In a preferred embodiment of the present invention, in order to block the signal component corresponding to the vibration frequency, the vibration reduction control unit 240 sets the vibration frequency as the cutoff frequency of the notch filter to perform notch filtering to remove the corresponding component of the vibration frequency. do. In addition, depending on the embodiment, the vibration reduction control unit 240 may remove the vibration frequency component by performing band pass filtering to have a pass bandwidth that avoids the vibration frequency.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 진동 저감 제어부(240)는 속도 제어부(230)로부터 입력되는 시간에 따른 목표 토크 지령치(T*)로부터 진동 검출부(270)로부터, 입력된 진동 주파수를 차단하는 노치 필터링을 수행하여 상기 변형 목표 토크 지령치(TvT *)를 출력한다.In a preferred embodiment of the present invention, the vibration reduction control unit 240 filters the notch that blocks the input vibration frequency from the vibration detection unit 270 from the target torque command value (T * ) according to the time input from the speed control unit 230. And outputs the deformation target torque command value (T vT * ).

한편, 진동 저감 제어부(240)로부터 출력된 변형 목표 토크 지령치(TvT *)와 센서(20)로부터 출력된 측정 토크(T)는 각각 제 2 감산기(250)로 입력되고, 제 2 감산기(250)는 변형 목표 토크 지령치(TvT *)에서 측정 토크(T)를 감산하여 그 차이값(TvT *-T)을 전류 제어부(260)로 출력한다.Meanwhile, the deformation target torque command value (T vT * ) output from the vibration reduction control unit 240 and the measurement torque T output from the sensor 20 are respectively input to the second subtractor 250, and the second subtractor 250 ) and outputs the difference value (T vT * -T) to the current control section 260, by subtracting the measured torque (T) from the modified target torque command value (T * vT).

전류 제어부(260)는 제 2 감산기(260)로부터 입력되는 변형 목표 토크 지령치(TvT *)와 측정 토크(T)간의 차이값(TvT *-T)을 모터(10)로 출력하여 모터(10)에 대해서 전류 제어를 수행한다. 전류 제어를 수행하는 방식은 종래의 모터에 대한 전류 제어 방식과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.The current control unit 260 outputs the difference value (T vT * -T) between the deformation target torque command value (T vT * ) and the measured torque T input from the second subtracter 260 to the motor 10 to generate the motor ( For 10), current control is performed. The method of performing the current control is the same as the current control method for the conventional motor, so a detailed description is omitted.

상기한 바와 같은 과정에서, 외부 진동 성분이 외란으로서 모터(10)로 입력되고, 이러한 성분이 반영되어 모터(10)가 구동되지만, 상기한 과정을 통해서 외부 진동 주파수에 대응되는 신호 성분이 이미 제거 되었으므로, 모터의 진동은 현저하게 감소한다.In the process as described above, the external vibration component is input to the motor 10 as a disturbance, and these components are reflected to drive the motor 10, but the signal component corresponding to the external vibration frequency is already removed through the above process. Now, the vibration of the motor is significantly reduced.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 제어 장치의 성능을 비교하는 그래프이다.4 to 7 are graphs comparing the performance of a motor control device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 진동 저감 제어부(240)에서 노치 필터링을 수행하지 않은 경우에 측정된 모터(10)의 토크(도 4의 (a)) 및 이를 주파수 영역으로 변환한 그래프(도 4의 (b))를 도시한다. 도 4의 (a) 를 참조하면, 1초 이후에 시스템에 급격히 외부 진동이 인가됨을 알 수 있고, 도 4 의 (b)를 참조하면, 60~70Hz의 주파수에서 큰 외부 진동 신호가 외란으로 유입되고, 시스템 고유 진동 주파수가 210~220Hz임을 알 수 있다.FIG. 4 is a graph of the torque (FIG. 4 (a)) and the converted frequency domain of the motor 10 when notch filtering is not performed by the vibration reduction control unit 240 (FIG. 4 (b)). It shows. Referring to (a) of FIG. 4, it can be seen that external vibration is rapidly applied to the system after 1 second. Referring to (b) of FIG. 4, a large external vibration signal flows into the disturbance at a frequency of 60 to 70 Hz. It can be seen that the system-specific vibration frequency is 210 to 220 Hz.

한편, 도 5는 진동 저감 제어부(240)에서 노치 필터링을 수행한 후에 측정된 모터(10)의 토크(도 5의 (a)) 및 이를 주파수 영역으로 변환한 그래프(도 5의 (b))를 도시한다. 도 5의 (a)를 참조하면, 노치 필터링을 수행하지 않은 경우에 1초 이후에 외부 진동으로 인해서 시스템에서 급격히 발생하던 진동이, 진동 저감 제어부(240)에서 노치 필터링을 수행한 후 대부분 제거됨을 알 수 있고, 도 5 의 (b)를 참조하면, 진동 저감 제어부(240)에서 노치 필터링을 수행한 후 60~70Hz 주파수의 진동 신호의 크기가 현저히 감소하였고, 210~220Hz의 시스템 고유 진동 주파수에 대응되는 진동도 크게 감소하였음을 알 수 있다.Meanwhile, FIG. 5 is a graph of the torque (FIG. 5 (a)) and the converted frequency domain of the motor 10 (not shown in FIG. 5 (b)) after the notch filtering is performed by the vibration reduction control unit 240. It shows. Referring to (a) of FIG. 5, when notch filtering is not performed, most of the vibration that is rapidly generated in the system due to external vibration after 1 second is removed after performing notch filtering in the vibration reduction control unit 240 As can be seen, referring to (b) of FIG. 5, after performing notch filtering in the vibration reduction control unit 240, the magnitude of the vibration signal at a frequency of 60 to 70 Hz was significantly reduced, and the system's natural vibration frequency was 210 to 220 Hz. It can be seen that the corresponding vibration was also greatly reduced.

도 6은 진동 저감 제어부(240)에서 노치 필터링을 수행하지 않은 경우에 측정된 모터(10)의 속도를 도시하고, 도 7은 진동 저감 제어부(240)에서 노치 필터링을 수행한 후 측정된 모터(10)의 속도를 도시한다.6 shows the speed of the motor 10 measured when the notch filtering is not performed by the vibration reduction control unit 240, and FIG. 7 shows the motor measured after the notch filtering is performed by the vibration reduction control unit 240. 10) shows the speed.

도 6의 (a)를 참조하면, 노치 필터링을 수행하지 않은 경우에, 외란 진동이 유입되는 1초 이후에 모터(10)의 속도에 미세한 변화가 존재함을 알 수 있고, 이를 확대한 그래프가 도 6의 (b)에 도시되어 있다.Referring to (a) of FIG. 6, when notch filtering is not performed, it can be seen that there is a minute change in the speed of the motor 10 after 1 second when the disturbance vibration is introduced, and an enlarged graph It is shown in Fig. 6B.

한편, 도 7의 (a)를 참조하면, 노치 필터링을 수행한 경우에, 외란 진동이 유입되는 1초 이후에 모터(10)의 속도에 미세한 변화가 존재함을 알 수 있고, 이를 확대한 그래프가 도 7의 (b)에 도시되어 있다.On the other hand, referring to (a) of FIG. 7, when notch filtering is performed, it can be seen that there is a minute change in the speed of the motor 10 after 1 second in which disturbance vibration is introduced, and this is an enlarged graph. Is shown in Figure 7 (b).

도 6과 도 7을 비교하면, 노치 필터링을 수행하기 전과 노치 필터링을 수행한 후에 인지될 만한 속도의 변화는 발생하지 않음을 알 수 있다.Comparing FIGS. 6 and 7, it can be seen that a change in the perceptible speed does not occur before performing notch filtering and after performing notch filtering.

결론적으로, 도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 진동을 저감시키면, 속도의 변화를 초래하지 않으면서도 진동을 크게 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.In conclusion, referring to FIGS. 4 to 7, it can be seen that if vibration is reduced according to a preferred embodiment of the present invention, vibration can be greatly reduced without causing a change in speed.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진동 저감 모터 제어 방법을 설명하는 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a vibration reduction motor control method according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진동 저감 모터 제어 방법을 설명한다. 다만, 도 8에서 수행되는 진동 저감 모터 제어 방법은, 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한 진동 저감 모터 제어 장치에서 수행되는 것이므로 전체적인 처리 흐름을 중심으로 간략하게 설명하되, 명시적인 설명이 없어도 진동 저감 모터 제어 장치에서 수행되는 기능은 모두 진동 저감 모터 제어 방법에서 수행되며, 그 역의 경우도 적용됨을 주의해야 한다.Hereinafter, a method for controlling a vibration reducing motor according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8. However, since the vibration reduction motor control method performed in FIG. 8 is performed in the vibration reduction motor control apparatus described with reference to FIGS. 2 to 7, it will be briefly described based on the overall processing flow, but vibration is reduced even if there is no explicit explanation. It should be noted that all functions performed in the motor control device are performed in the vibration reduction motor control method, and vice versa.

먼저, 속도 설정부(210)는 모터(10)의 목표 속도(v*)를 설정한다(S810). 목표 속도는 사용자로부터 입력되거나, 관리 시스템 등에 의해서 사전에 설정되거나, 사전에 정의된 규칙 또는 알고리즘에 따라서 설정될 수 있다.First, the speed setting unit 210 sets the target speed (v * ) of the motor 10 (S810). The target speed may be input from a user, set in advance by a management system, or the like, or set according to a predefined rule or algorithm.

그 후, 모터 제어 장치는 설정된 목표 속도에 따라서 모터(10)를 초기 구동시킨다(S820).Thereafter, the motor control apparatus initially drives the motor 10 according to the set target speed (S820).

모터(10)의 초기 구동이 시작되면, 센서(20)가 모터(10)의 토크와 속도를 측정하고, 모터(10)의 측정 속도(v)는 제 1 감산기(220) 및 진동 검출부(270)로 입력되고, 모터(10)의 측정 토크(T)는 전류 제어부(260) 앞단의 제 2 감산기(250)로 입력되며, 제 1 감산기(220)는 목표 속도와 측정 속도간의 차이값(v*-v)을 속도 제어부(230)로 입력한다(S830).When the initial driving of the motor 10 starts, the sensor 20 measures the torque and speed of the motor 10, and the measurement speed v of the motor 10 is the first subtractor 220 and the vibration detector 270 ), The measurement torque T of the motor 10 is input to the second subtractor 250 at the front end of the current control unit 260, and the first subtractor 220 is the difference value between the target speed and the measurement speed (v * -v) is input to the speed control unit 230 (S830).

그 후, 속도 제어부(230)가 제 1 감산기(220)로부터 입력된 목표 속도와 상기 모터(10)의 측정 속도 간의 차이값(v*-v)을 이용하여 상기 모터(10)가 목표 속도로 동작하기 위한 목표 토크 지령치(T*)를 생성하여 진동 저감 제어부(240)로 출력한다(S840).Thereafter, the speed control unit 230 uses the difference value (v * -v) between the target speed input from the first subtractor 220 and the measured speed of the motor 10 to cause the motor 10 to reach the target speed. The target torque command value (T * ) for operation is generated and output to the vibration reduction control unit 240 (S840).

한편, 진동 검출부(270)는 센서(20)로부터 입력된 상기 측정 속도를 주파수 영역으로 변환하여 모터(10)에 인가되는 진동 주파수를 검출하여 전동 저감 제어부로 출력한다(S850). 이 때, 진동 주파수는 외부 진동 외란의 주파수를 기본적으로 포함하고, 실시예에 따라서는 시스템 고유 진동 주파수를 더 포함할 수도 있다.Meanwhile, the vibration detection unit 270 converts the measurement speed input from the sensor 20 into a frequency domain to detect the vibration frequency applied to the motor 10 and outputs the vibration frequency to the motorized reduction control unit (S850). At this time, the vibration frequency basically includes the frequency of external vibration disturbance, and in some embodiments, may further include a system-specific vibration frequency.

그 후, 진동 저감 제어부(240)는 속도 제어부(230)에서 입력된 상기 목표 토크 지령치(T*)에서 상기 진동 주파수에 대응하는 주파수 성분이 제거된 변형 목표 토크 지령치(TvT *)를 생성하여 제 2 감산기(250)로 출력하고, 제 2 감산기(250)는 변형 목표 토크 지령치(TvT *)에서 센서(20)로부터 입력된 측정 토크(T)를 감산하여 전류 제어부(260)로 출력한다(S860).Subsequently, the vibration reduction control unit 240 generates a modified target torque command value (T vT * ) from which the frequency component corresponding to the vibration frequency is removed from the target torque command value (T * ) input from the speed control unit 230. It outputs to the second subtractor 250, and the second subtractor 250 subtracts the measurement torque T input from the sensor 20 at the deformation target torque command value T vT * and outputs it to the current control unit 260. (S860).

그리고, 전류 제어부(260)는 상기 변형 목표 토크 지령치(TvT *)와 상기 측정 토크(T) 간의 차이값(TvT *-T)을 이용하여 상기 모터(10)에 대해서 전류 제어를 수행한다(S870).Then, the current control unit 260 performs current control for the motor 10 by using the difference value (T vT * -T) between the deformation target torque command value (T vT * ) and the measured torque T. (S870).

이 후, 모터(10)가 정지할 때까지 상기 제 S830 단계 내지 제 S870 단계가 반복적으로 수행된다.Thereafter, steps S830 to S870 are repeatedly performed until the motor 10 stops.

지금까지 설명된 본 발명의 바람직한 실시예들에서는 진동 검출부(270)가 센서(20)로부터 입력된 측정 속도를 주파수 영역으로 변환하여 진동 주파수를 측정하였으나, 모터(10)의 출력 전류량을 측정하고, 이를 주파수 영역으로 변환하여도 진동 주파수를 측정할 수 있다. 따라서, 진동 검출부(270)는 센서(20)로부터 측정 속도 또는 측정 전류량을 입력 받을 수 있고, 측정 속도 또는 측정 전류량을 선택적으로 입력받을 수도 있으며, 측정 속도 및 측정 전류량을 모두 입력 받아 진동 주파수를 검출할 수도 있다.In the preferred embodiments of the present invention described so far, the vibration detection unit 270 converts the measurement speed input from the sensor 20 into the frequency domain to measure the vibration frequency, but measures the output current amount of the motor 10, Even by converting it into the frequency domain, the vibration frequency can be measured. Accordingly, the vibration detection unit 270 may receive a measurement speed or a measurement current amount from the sensor 20, or may selectively receive a measurement speed or a measurement current amount, and detects the vibration frequency by receiving both the measurement speed and the measurement current amount. You may.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, and optical data storage devices. In addition, the computer-readable recording medium can be distributed over network coupled computer systems so that the computer-readable code is stored and executed in a distributed fashion.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been focused on the preferred embodiments. Those skilled in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in terms of explanation, not limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent range should be interpreted as being included in the present invention.

10 : 모터 20 : 센서
30 : 감산부 200 : 진동 저감 모터 제어 장치
210 : 속도 설정부 220: 제 1 감산부
230 : 속도 제어부 240 : 진동 저감 제어부
250 : 제 1 감산부 260 : 전류 제어부
270 : 진동 검출부10: motor 20: sensor
30: subtraction unit 200: vibration reduction motor control device
210: speed setting unit 220: first subtraction unit
230: speed control unit 240: vibration reduction control unit
250: first subtraction unit 260: current control unit
270: vibration detection unit

Claims (10)

모터의 목표 속도를 출력하는 속도 설정부;
상기 목표 속도와 센서로부터 입력된 상기 모터의 측정 속도 간의 차이를 입력받아 상기 모터가 목표 속도로 동작하기 위한 목표 토크 지령치를 출력하는 속도 제어부;
센서로부터 입력된 상기 모터의 측정 속도 또는 측정 전류량을 주파수 영역으로 변환하여 모터에 인가되는 진동 주파수를 검출하여 출력하는 진동 검출부;
상기 진동 주파수 및 상기 목표 토크 지령치를 입력받고, 상기 목표 토크 지령치에서 상기 진동 주파수 대응 성분이 제거된 변형 목표 토크 지령치를 출력하는 진동 저감 제어부; 및
상기 변형 목표 토크 지령치와, 센서로부터 입력된 상기 모터의 측정 토크 간의 차이를 이용하여 상기 모터에 대해서 전류 제어를 수행하는 전류 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.A speed setting unit that outputs a target speed of the motor;
A speed control unit receiving a difference between the target speed and the measured speed of the motor input from the sensor and outputting a target torque command value for the motor to operate at the target speed;
A vibration detection unit that converts a measurement speed or a measurement current amount of the motor input from a sensor into a frequency domain to detect and output vibration frequencies applied to the motor;
A vibration reduction control unit that receives the vibration frequency and the target torque command value and outputs a modified target torque command value from which the vibration frequency corresponding component is removed from the target torque command value; And
And a current control unit performing current control on the motor by using a difference between the deformation target torque command value and the measured torque of the motor input from the sensor. 제 1 항에 있어서, 상기 진동 저감 제어부는
상기 속도 제어부로부터 입력되는 상기 목표 토크 지령치로부터, 상기 진동 검출부로부터 입력된 진동 주파수에 대응하는 주파수 성분을 차단하는 노치 필터링을 수행하여 상기 변형 목표 토크 지령치를 출력하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.According to claim 1, The vibration reduction control unit
And performing a notch filtering to cut off a frequency component corresponding to a vibration frequency input from the vibration detection unit from the target torque command value input from the speed control unit to output the modified target torque command value. 제 1 항에 있어서,
상기 진동 검출부는 상기 측정 속도 또는 상기 측정 전류량에 대해서 푸리에 연산을 수행하여 주파수 영역으로 변환하고, 주파수 영역에서의 신호의 크기가 가장 큰 주파수를 진동 주파수로 검출하여 출력하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.According to claim 1,
The vibration detection unit performs a Fourier operation on the measured speed or the measured current amount, converts it into a frequency domain, and detects and outputs a frequency having the largest signal size in the frequency domain as a vibration frequency, and outputs the motor control device. . 제 1 항에 있어서,
상기 센서는 상기 모터의 출력 전류값을 측정하고, 이에 대응되는 측정 토크를 생성하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.According to claim 1,
The sensor is a motor control device, characterized in that for measuring the output current value of the motor and generating a measurement torque corresponding thereto. 제 1 항에 있어서, 상기 속도 설정부는
사용자로부터의 입력, 관리 시스템에 의한 사전 설정, 또는 사전에 정의된 규칙 또는 알고리즘에 따라서 상기 모터의 목표 속도를 설정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the speed setting unit
Motor control device characterized in that the target speed of the motor is set according to an input from a user, a preset by a management system, or a predefined rule or algorithm.
(a) 모터 제어 장치가 목표 속도를 설정하는 단계;
(b) 상기 모터 제어 장치가 상기 목표 속도에 따라서 모터를 초기 구동하는 단계;
(c) 상기 모터 제어 장치가, 센서가 측정한 상기 모터의 측정 토크와, 센서가 측정한 측정 속도 또는 측정 전류량을 입력 받는 단계;
(d) 상기 모터 제어 장치가 상기 목표 속도와 상기 모터의 측정 속도 간의 차이를 이용하여 상기 모터가 목표 속도로 동작하기 위한 목표 토크 지령치를 생성하는 단계;
(e) 상기 모터 제어 장치가 상기 측정 속도 또는 상기 측정 전류량을 주파수 영역으로 변환하여 모터에 인가되는 진동 주파수를 검출하는 단계;
(f) 상기 모터 제어 장치가 상기 목표 토크 지령치에서 상기 진동 주파수에 대응되는 성분이 제거된 변형 목표 토크 지령치를 생성하는 단계; 및
(g) 상기 모터 제어 장치가 상기 변형 목표 토크 지령치와 상기 측정 토크 간의 차이를 이용하여 상기 모터에 대해서 전류 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.(a) setting a target speed by the motor control device;
(b) the motor control apparatus initially driving the motor according to the target speed;
(c) receiving, by the motor control device, a measurement torque of the motor measured by the sensor and a measurement speed or a measured current amount measured by the sensor;
(d) generating, by the motor control device, a target torque command value for the motor to operate at the target speed using the difference between the target speed and the measured speed of the motor;
(e) detecting, by the motor control device, a vibration frequency applied to the motor by converting the measured speed or the measured current amount into a frequency domain;
(f) generating, by the motor control apparatus, a target torque command for deformation in which the component corresponding to the vibration frequency is removed from the target torque command value; And
(g) the motor control method comprising the step of performing a current control for the motor using the difference between the deformation target torque command value and the measured torque. 제 6 항에 있어서, 상기 (f) 단계는
상기 목표 토크 지령치로부터 상기 진동 주파수에 대응하는 주파수 성분을 차단하는 노치 필터링을 수행하여 상기 변형 목표 토크 지령치를 출력하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.The method of claim 6, wherein step (f) is
And performing notch filtering to cut off a frequency component corresponding to the vibration frequency from the target torque command value to output the modified target torque command value. 제 6 항에 있어서, 상기 (e) 단계는
상기 측정 속도 또는 상기 측정 전류량에 대해서 푸리에 연산을 수행하여 주파수 영역으로 변환하고, 주파수 영역에서의 신호의 크기가 가장 큰 주파수를 진동 주파수로 검출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.The method of claim 6, wherein step (e) is
A motor control device characterized in that a frequency is generated by performing a Fourier operation on the measured speed or the measured current amount and converted to a frequency domain, and a frequency having the largest signal size in the frequency domain is detected as a vibration frequency. 제 6 항에 있어서,
상기 센서는 모터의 출력 전류값을 측정하고, 이에 대응되는 측정 토크를 생성하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.The method of claim 6,
The sensor is a motor control method, characterized in that for measuring the output current value of the motor, and generating a measurement torque corresponding thereto. 제 6 항에 있어서, 상기 (a) 단계는
사용자로부터의 입력, 관리 시스템에 의한 사전 설정, 또는 사전에 정의된 규칙 또는 알고리즘에 따라서 상기 모터의 목표 속도를 설정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.The method of claim 6, wherein step (a) is
Motor control method characterized in that the target speed of the motor is set according to an input from a user, a preset by a management system, or a predefined rule or algorithm.
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