KR920002347B1

KR920002347B1 - 속도 제어 시스템

Info

Publication number: KR920002347B1
Application number: KR1019870700521A
Authority: KR
Inventors: 게이지 사까모또; 유끼오 도요사와
Original assignee: 후아낙크 가부시끼가이샤; 이나바 세이우에몽
Priority date: 1985-10-17
Filing date: 1986-10-17
Publication date: 1992-03-21
Also published as: EP0241563A1; EP0241563A4; DE3683845D1; KR880700348A; JPS6294249A; WO1987002485A1; EP0241563B2; US4851754A; EP0241563B1

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

속도 제어 시스템

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 개략의 블록도.

제2도는 종래예의 블록도.

제3도는 설명도.

제4도 및 제5도는 플로우챠트.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 속도 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 로우터리 인코우더로부터의 위치 정보로부터 옵저버(ovserber)를 사용하여 속도를 추정하여 이로써 속도제어를 행하는 속도 제어 시스템에 관한 것이다.

[배경기술]

기술의 급속한 진보에 의하여, 각종 모우터를 마이크로콤퓨터에 의하여 디지털적으로 피드백 제어함이 보통으로 되었다. 그리하여 이 마이크로컴퓨터를 사용하여 모우터의 피드백 제어를 행할 경우에, 실속도를 검출할 필요가 있으며, 그러므로 종래로부터 예를 들면 로우터리 인코우더가 사용되고 있다. 이와 같은 로우터리 인코우더는 모우터의 1회전당 수천에서 2만 정도까지 분할하여 펄스를 발생시키도록 구성되어 있으며, 그 출력펄스 주파수는 모우터의 회전속도에 비례하게 된다. 그러나, 특히, 모우터의 저속회전시, 그 펄스열로 대단히 간격이 벌어져서 이산적으로 되며, 이를 그대로 모우터의 속도 정보로서 사용하면, 회전이 불균일하게 나타나게 된다.

이와 같이 위치 검출용으로서의 로우터리 인코우더를 속도 검출에도 사용하고자 하면 애널로그형의 검출기에 비하여 속도 분해능이 낮음으로 인하여, 고정밀도의 원활한 속도 제어를 행할 수 없는 문제가 있었다.

그러므로 로우터리 인코우더로부터의 위치 정보에 의해 옵저버를 사용하여 속도를 추정할 때, 정상적인 추정 오차가 생기는 원인으로 되는 부하토오크를 동시에 추정하여, 고정밀도의 원활한 속도 제어를 행할 수 있는 속도 제어 시스템이 제안되어 있다.

제2도는 이와 같은 속도 제어 시스템의 블록도이다. 도면중 1 내지 3은 연산기이고, 4는 추정기이고, 5는 모우터이며, 6은 1-P 콘트로울러로서 적분요소 K₁/S와 비례요소 K₂에 의하여 구성된다. V_C는 속도 지령이고, U는 토오크 지령이고, I는 모우터 전류이고, I_L은 부하토오크를 나타낸 전류이고, V는 속도이고, θ은 위치이며, K₁은 적분게인이고, K₂는 피드백 게인이며, K_m은 모우터의 정수이고, T_m은 R_a을 모우터 권선저항, L_a를 인덕턴스로 할 때, L_a와 R_a의 비 즉, L_a/R_a값이다. 또 K_t는 토오크 정수이고, J는 부하와 모우터를 합친 이너셔이고, K_p는 로우터리 인코우더에 의한 환산계수이며, S는 d/dt를 나타내 있다. 그리고 여기서 추정기 자체는 일반적으로 사용되고 있으며, 이를 속도 검출기와 조합한 것이 일본국 특허출원 소 59-5514호로서 제안되어 있다.

다음에, 이 속도 제어 시스템의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 속도 지령치와 후술하는 속도 추정치

의 차가 연산기(l)로부터 출력된다. 이 출력신호는 적분되어 연산기(2)에 출력된다. 한편, 후술하는 속도 추정치

에 피드백 게인 K₂를 곱한 것이 연산기(2)에 입력되며, 이들 입력 신호간의 차가 토오크 지령 U로서 출력되어, 모우터(5)가 제어된다. 그리하여, 모우터의 속도는 V로서 출력되며, 로우터리 인코우더에 의하여 위치θ가 검출된다. 여기서, 위치 θ의 정보에는 연산기(3)에 있어서 부하토오크(클롬마찰)를 나타낸 전류 I_L이 가해진 결과를 포함한다.

여기서 이와 같은 속도 제어 시스템에 있어서는 추정기(4)를 사용하여 속도 추정치를 얻는데, 이때에 정상적인 추정 오차가 생기는 원인으로 되는 부하토오크를 동시에 추정한다. 즉, 추정기(4)에는 모우터 전류 I와 부하토오크를 나타낸 I_L를 고려한 위치 정보 θ를 입력하여 속도 추정치

를 출력한다.

이점에 대하여 다시 상세히 설명하면, 상기 모우터 전류 I, 속도 V, 위치 θ, 부하토오크에 의한 전류 I_L로 하여 동일차원 옵저버를 구성하면 다음과 같이 된다.

실제로 검출하여 추정기(4)에 입력하는 것은 모우터 전류 I와 위치 θ로서 디지털 처리하기 위한 동일차원 옵저버는

여기서 T는 샘플링주기, λ₁, λ_2,λ₃은 옵저버의 게인으로서 추정치가 참값으로 수렴하기 위한 시간에 반비례한다.

그러므로 이를 마이크로 프로세서로 처리하기 위하여 상기의 옵저버를 다음의 알고리즘으로 실현한다.

제3도는 이 속도 추정치

를 얻기 위한 정보처리를 설명하는 설명도로서, 제3a도는 모우터 전류 루우프의 처리 레벨(j)을, 제3b도는 속도 처리레벨(m)을 각각 설명하고 있다. 그리고, 상기 샘플링 시간 T에 온 로우터리 인코우더로부터의 펄스수 △θ를 적산하는 카운터를 하드웨어적으로 갖고, 상기 경우에는 5 스템에 추정오차가 0이 되는 옵저버의 게인 λ_1,λ₂, λ₃을 미리 계산하여 부여해 둔다.

제4도는 모우터 전류 루우프 처리 레벨에 있어서의 추정기(4)에 의한 처리의 흐름을 나타낸 것이다. 제5도는 속도 루우프 처리의 흐름을 나타낸 것이다.

먼저 모우터 전류 루우프에 대하여는 옵저버(4)에 위치정보 △θ₁및 모우터 전류 I_m을 조입하고 이어서 이들의 적분을 행한다. 다음에 상기(1)식에 의하여 위치 추정정보

, 속도 추정정보 V_m+1토오크 부하를 나타내는 전류 추정정보

를 계산한다. 그리하여 5회째의 처리가 끝나면

을 속도 처리 프로그램에 인도하도록 한다. 이 관계는 제3a도 및 제3b도로부터 명백하다.

다음에 속도 루우프 처리는 제5도의 플로우 챠트에 의하여 명백한 바와 같이, 먼저, 속도지령

을 조입하고 이어서 이들의 적분을 행한다. 다음에 이 적분치에 적분 게인 K₁을 승산하고 그 적으로부터 속도추정정보 V_5m와 피드백 게인 K₂와의 적을 감산하여 토오크 지령 U_5m을 얻도록 한다.

이와 같은 옵저버를 사용한 종래의 속도 제어는 추정기(4)에서 얻어진 속도 추정치

를, 1-P 콘트로울러의 적분요소 K₁/S의 입력측과, 비례요소 K₂의 각각에 패드백하고 있었다. 그러므로 옵저버의 연산에 있어서 자리내림 등에 의하여 속도 추정치에 오차가 생기면, 토오크 지령 U에 옵세트량이 존재하여 정확한 속도 제어가 안되는 경우가 있는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해소하고, 추정기에서 얻어지는 속도 추정치는 1-P 콘트로울러의 비례요소에 피드백하며, 적분요소의 입력측에는 위치 정보 그 자체를 피드백하여, 고정밀도의 속도 제어시스템을 제공함을 목적으로 한 것이다.

[발명의 개시]

본 발명는 기계부하를 구동하는 서어보 모우터에 장착된 로우터리 인코우더로부터의 위치정보를 피드백하고, 이 서어보 모우터에의 토오크지령을 생성하도록 한 속도 제어방식으로서, 로우터리 인코우더로부터의 위치정보를 I-P 콘트로울러의 적분요소에 피드백함과 동시에, 이 위치정보와 서어보 모우터의 전류에 의하여 속도를 추정하는 추정기를 설치하고, 이 추정기에 있어서는 부하토오크를 속도 추정치에 포함시켜 이 속도 추정치를 상기 I-P 콘트로울러의 비례요소에 피드백하고, I-P 콘트로울러의 출력측으로부터 서어보 모우터에의 토오크 지령 정보를 얻도록 한 속도 제어 시스템이다.

[발명의 최선 실시형태]

다음에, 도면에 의하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.

제1도는 본 발명의 개략적 블록도이다.

본 발명에 있어서는 추정기(4)에서 얻어진 속도 추정치

를, I-P 콘트로울러(6)의 비례요소 K₂에 피드백하고, 로우터리 인코우더에서 얻어지는 모우터(5)의 위치정보 θ는 I-P 콘트로울러(6)의 적분요소 K₁/S의 입력측에 형성한 연산기(1)에 피드백한다. 기타의 구성은 제2도의 종래예와 같다.

이와 같이, 추정기(4)에서 얻어진 속도 추정치

는 I-P 콘트로울러의 비례요소 K₂에만 피드백하며, I-P 콘트로울러의 적분요소의 입력측에는 위치정보 θ를 피드백하고 있으므로, 토오크지령 U의 옵세트량을 제거할 수가 있다.

이는 적분요소에 오차신호가 입력되면, 오차신호가 적분되어서 오차가 더 누적되어, 적분요소의 출력신호는 오차가 증대해 버릴 수가 있으나, 본 발명에 있어서는 평균속도로 간주되는 오차가 없는 위치 신호를 적분요소에 피드백하고 있으므로, 적분요소의 출력신호에 오차분이 포함되지 않게 된다. 그리고 비례요소는 적분요소에 비교하면 안정요소라고 생각되므로 상기와 같은 문제는 생기지 않는다.

본 발명을 어느 정도 상세하게 가장 바람직한 실시태양에 대하여 설명하였는데, 그 바람직한 실시태양의 설명은 구성의 상세한 부분에 대한 변형, 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 정신에 반하지 않는 한에서의 여러 가지 변형, 또는 이들을 조합한 것으로 변경할 수가 있음은 명백하다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명에 의하면, I-P 콘드로울러의 출력측에서 얻어지는 토오크 지령의 옵세트량을 제거하므로, 고정밀도의 안정한 속도제어를 행할 수가 있다. 그러므로, 본 발명을 산업용 로봇의 아암 구동용의 모우터 제어회로에 사용하면 정확한 아암의 위치 제어가 가능하게 된다. 이 밖에 공작기계의 서어보 모우터 회로에 적용할 수도 있음은 더 말할나위 없다.

Claims

모우터에 정착된 로우터리 인코우더로부터의 위치정보를 피드백하여, 이 모우터에의 토오크 지령을 생성하는 속도 제어시스템으로서, 로우터리 인코우더로부터의 위치 정보를 I-P 콘트로울러의 적분요소에 피드백하는 수단과; 이 위치정보와 모우터의 전류에 의하여 속도를 추정하는 추정 수단과; 이 추정 수단으로부터 얻어지는 속도 추정치를 상기 I-P 콘트로울러의 비례요소에 피드백하는 수단과; 이 I-P 콘트로울러의 출력과, 이 속도 추정치로부터 모우터에의 토오크 지령 정보를 연산하는 수단과를 포함함을 특징으로 하는 속도 제어 시스템.
제1항에 있어서, I-P 콘트로울러의 적분요소의 출력과, 이 속도 추정치로부터 모우터에의 토오크 지령정보를 연산함을 특징으로 하는 속도 제어 시스템.
제1항에 있어서, 적어도 로우터리 인코우더로부터의 위치 정보를 I-P 콘트로울러의 적분요소에 피드백하는 수단과, 이 위치정보와 모우터의 전류에 의하여 속도를 추정하는 추정수단과, 이 추정수단으로부터 얻어지는 속도 추정치를 상기 I-P 콘트로울러의 비례요소에 피드백하는 수단과, 이 I-P 콘트로울러의 출력과 이 속도 추정치로부터 모우터에의 토오크 지령정보를 연산하는 수단을 마이크로컴퓨터로써된 제어수단에 의하여 구성함을 특징으로 하는 속도 제어 시스템.