WO1989010590A1 - Method of controlling servo motor - Google Patents

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WO1989010590A1
WO1989010590A1 PCT/JP1989/000355 JP8900355W WO8910590A1 WO 1989010590 A1 WO1989010590 A1 WO 1989010590A1 JP 8900355 W JP8900355 W JP 8900355W WO 8910590 A1 WO8910590 A1 WO 8910590A1
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dmr
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absolute position
pulse
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Shunsuke Matsubara
Kaname Matsumoto
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Fanuc Ltd
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05D3/00—Control of position or direction
    • G05D3/10—Control of position or direction without using feedback
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
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    • G05B19/231—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
    • G05B19/237—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude with a combination of feedback covered by G05B19/232 - G05B19/235
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors

Definitions

  • the present invention relates to a servomotor control method, and more particularly to a servomotor control method using an absolute position detection pulse coder.
  • the numerical control section calculates the amount of movement ⁇ R ⁇ of each axis for each predetermined time ⁇ T. Input to the digital servo circuit, and the digital servo circuit outputs the following equation for each ⁇
  • pulse width modulation is performed according to the magnitude of the position error to perform Control the rotation of one motor.
  • Figure 3 is Ri Ah in blanking lock diagram of a conventional de di data Le mono- ball circuit that written, 1 is the difference between the actual moving amount delta [rho eta and movement command AR n predetermined time intervals delta T Computing section, 2 is the following equation
  • the error counter unit that integrates the output (AR n — ⁇ ⁇ ) of the arithmetic unit 1 and outputs the position error Er , and 3 sets the position gain Kp Section, 4 is a speed control section, 5 is a current control section, 6 is a hardware section such as a servo amplifier and a servo motor, and 7 is a rotation of the servo motor.
  • a pulse coder that generates a pulse of N value at the same time, 8 is a pulse coder that generates a pulse> 7
  • the integrator 9 counts the number of pulses and outputs a count value M, and 9 moves the output M of the integrator 8 by the detection multiplier ratio DMR and moves to the lure of T. the amount delta [rho [pi a Ru Oh at DMR multiplying unit you output in the same setting unit move command AR n.
  • the detection multiplier ratio DMR is the movement amount L of the machine movable part per rotation of the servo motor and the movement amount per pulse of the movement command (setting unit) R And the number of pulses N (pulse / re) output from the pulse coder per rotation of the servo motor.
  • the setting unit R of the movement command is 0 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ pulse
  • the movement amount L of the machine movable part per motor rotation is 8 hidden
  • the pulse is rotation per motor rotation. Noise generated from the coder.
  • the conventional method was not able to use only a special integer as the value of DMR. For this reason, a plurality of pulse coders having different N are prepared in advance, and the pulse code is determined so that the DMR obtained by the above equation becomes a long integer. Da is rejected to form a servo system.
  • a large number of pulse coders must be prepared in advance, and even if any of the prepared pulse coders is used in the relationship between L and R.
  • DMR is not an integer In some cases, it was inconvenient.
  • a value other than an integer is used as the DMR, a value after the decimal point is generated in the multiplication result in the DMR multiplication unit, and the value below the decimal point is accumulated as an error for each ⁇ . As a result, the accuracy of the servo motor control is reduced, and therefore, a value other than an integer cannot be used as the DMR.
  • the purpose of the present invention is to provide a servomotor in which the DMR may be any numerical value including a decimal point, and it is not necessary to prepare various pulse coders. It is to provide a control method.
  • the present invention provides: (i) a movement amount L of a machine movable portion per one rotation of a motor;
  • the amount of movement R per pulse and the number N of incremental pulses generated from the absolute position detection pulse coder per rotation of the motor Calculates the multi-layer ratio DMR from the absolute position detection pulse coder along with accumulating the movement commands during servo motor control.
  • the obtained absolute position is multiplied by DMR, the difference between the integrated value of the movement command and the result of the multiplication is calculated as a position error, and the rotation of the servo motor is controlled using the position error.
  • FIG. 1 is a block diagram of a servomotor control circuit according to the present invention.
  • Fig. 2 (a) is an explanatory diagram of an absolute position detection pulse coder
  • Fig. 2 (b) is a counter configuration diagram
  • Figure 3 is a block diagram for explaining the conventional method.
  • FIG. 1 is a block diagram of a servo motor control device according to the present invention
  • FIG. 2 is an explanation of an absolute position detection pulse coder. See the figure.
  • 1 1 move command accumulating unit you output an integrated value P c of the movement command by integrating the movement command delta iota eta every predetermined time ⁇ delta T, 1 2 the integrated value P e and the machine moving part of the movement command
  • a position error calculator that calculates a position error, which is the difference between the actual absolute position P A
  • 13 is a memory that stores the position error
  • 14 is a position gain unit
  • 14 is a position gain K p
  • 15 is speed control part
  • 16 is current control part
  • 17 is hardware part such as servo amplifier and servo motor
  • 18 is absolute position detection pulse. It is a coder.
  • the absolute position detection pulse coder 18 is a one-value incremental pulse every time the motor 17a rotates a predetermined angle.
  • the pulse coder 18a that generates the noise is generated. And counted according to ls e co over Da or we generated to that Pulse in the rotational direction, the absolute consisting absolute position and motors rotation speed whether these in I Ri Motor 1 rotates in Re this position [rho Alpha And a counter 18b that can store the absolute position ⁇ ⁇ even if the power is cut off.
  • Numeral 1 is a movable part of the machine, and a pulse coder 18a generates N incremental pulses per rotation of the motor.
  • Ca c te 1 8 b are to mosquito window down preparative A class tap / Dow down to best match by Lee down click Li main te Honoré Nono 0 ls e in the rotational direction Remind as in FIG. 2 (b)
  • the first counter 18 b-1 having a capacity N and a first puffer port of the first counter. Count up the lus, and then go to underwater.
  • a second counter 18b-2 that counts down the number of revolutions of the motor and counts the number of rotations of the motor.
  • the unit of movement command setting R is 0 * 1 m / pulse
  • the moving amount L of the machine movable part per motor rotation is 8 mm
  • the pulse per motor rotation is Assuming that the number of pulses generated from Scodaka is N pulses / "rev,
  • the amount of movement L of the machine movable unit per rotation of the motor, the unit of movement command setting R, and the rotation of the rotary encoder 18a per rotation Calculate the multiplier ratio DMR from the pulse number N and the force of>.
  • the D M R multiplier 19 is
  • the present invention does not multiply the incremental movement amount for each ⁇ by DMR as in the conventional case, but multiplies the absolute position by DMR. Multiplier ratio DMR force Even if it includes the decimal point, errors do not accumulate as in the past, so prepare one type of pulse coder. Is enough.

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Description

- - 明 細 書
サ 一 ボ モ 一 タ 制御方法
技術分野
本発明はサ ー ボ モ ー タ 制御方法に係 り 、 特に絶対位置 検出パ ル ス コ ーダを用 い た サ ー ボ モ ー タ 制御方法に関す る O
背景技術
サ 一 ボ モ ー タ を デ ジ タ ル制御す る デ ジ タ ル サ 一 ボ モ ー タ 制御に お いて は 、 数値制御部で所定時間 Δ T 毎の各軸移 動量 Δ R π を計算 し て デ ジ タ ル サ 一 ボ 回路に入力 し 、 デ ジ タ ル サ 一 ボ 回路は Δ Τ毎に次式
Ε +厶 Rn—
( た だ し 、 Δ Ρ Πは Δ Τ 毎の実際の移動量、 E r は位置誤 差） の演算を行い 、 該位置誤差の大き さ に応 じ て パ ル ス 幅変調を行 っ て サ 一 ボ モ ー タ を 回転制御す る 。
第 3 図はかか る従来のデ ジ タ ル サ 一 ボ 回路の ブ ロ ッ ク 図で あ り 、 1 は所定時間 Δ Τ 毎の移動指令 A R n と 実際の 移動量 Δ Ρ η の差を演算す る 演算部、 2 は次式
Ε + (厶 R —厶 Pn) →Er
に よ り 演算部 1 の出力 （ A R n— Δ Ρ Π ) を積算 し て位置 誤差 E r を 出力す る エ ラ 一 カ ウ ン タ 部、 3 は ポ ジ シ ョ ン ゲ イ ン K p設定部、 4 は速度制御部、 5 は電流制御部、 6 は サ ー ボ ア ン プ及びサ ー ボ 乇 一 タ 等のハ 一 ド ウ エ ア部、 7 は サ 一 ボ モ ー タ 1 回転当 り に N 値のパ ル ス を発生す る パ ル ス コ ー ダ、 8 は パ ル ス コ ー ダ 7 力 > ら 厶 T の閭に発生す る パル ス を計数し て計数値 Mを 出力す る積分器、 9 は積 分器 8 の出力 Mに検出マ ル チ プ ラ ィ ァ比 D M R を乗算し て 厶 T の閭に移動し た移動量 Δ Ρ π を移動指令 A R nの設 定単位と 同一に し て 出力す る D M R乗算部で あ る 。
尚、 検出マ ル チ プ ラ イ ア比 D M R は 、 サ ー ボ モ ー タ 1 回転当 り の機械可動部の移動量 L と 、 移動指令の 1 パル ス 当 り の移動量 （設定単位） R と 、 サ ー ボ モ ータ 1 回転 当 り に パ ル ス コ ーダ .7 か ら 出力 さ れ る パ ル ス数 N (パル ス / r e ) と 力 ら次式
DMR = L/ (R · N)
に よ り 求ま る値であ る 。 従っ て、 移動指令の設定単位 R を 0 β Ι ^ πι Ζパ ル ス 、 モ ータ 1 回転当 り の機械可動部 の移動量 L を 8 隱 、 モ ー タ 1 回転当 り にパ ル ス コ ーダか ら発生す る ノヽ。 ル ス数 N を 2 0 0 0 0 ノヽ。 ノレ ス r e Vと すれ ば、 上式よ り D M R = 4 と な り 、 演算部 1 に入力 さ れる 実際の移動量 Δ Ρ ηの単位は （ 0 * l m Zパ ル ス ） と な つ て移動指令の設定単位と 同一にな る 。
と こ ろ で、 従来方法では D M R の値と し て特別な整数 しか用い る こ と 力 で き なか っ た。 こ のため 、 予め N の異 な る複数のパル ス コ ーダを用意し てお き 、 上式に よ り 求 ま る D M R が待別な整数と な り う る よ う に パル ス コ ーダ を還択して サ ーボ系を構成す る よ う に して い る 。 しか し 、 かかる方法では予め多数のパル ス コ ーダを用意し て おか な ければな らず、 し かも L ， R の関係では用意し て あ る ど のパル ス コ ーダを用いて も D M R が整数 と な ら な い場 合があ り 不都合で あ っ た。
尚、 D M R と し て整数以外の値を用 い る と D M R 乗算 部に お け る 乗算結果に小数点以下の数値が発生 し 、 該小 数点以下の値が誤差 と し て Δ Τ毎に 累積し て サ 一 ボ モ ー タ 制御の精度を低下 さ せ、 従っ て D M R と し て は整数以 外の数値を用 い る こ と がで き な い 。
以上か ら本発明の目 的は 、 D M R が小数点を含む任意 の数値で も よ く 、 し か も 種々 のパ ル ス コ ー ダ を用意 し て お く 必要がな い サ ー ボ モ ー タ 制御方法を提供す る こ と で あ る 。
発明の開示
上記課題を解決す る た めに本発明に お いて は 、 （i) モ ー タ 1 回転当 り の機械可動部の移動量 L と 、 （ )移動指令の
1 パ ル ス 当 り の移動量 R と 、 （冊モ ー タ 1 回転当 り に絶対 位置検出 パ ル ス コ ー ダか ら発生す る ィ ン ク リ メ ン タ ル パ ル ス 数 N と か ら マ ル チ プ ラ イ ア比 D M R を演算 し て お き 、 サ ー ボ モ ー タ 制御に際し て 、 移動指令を積算す る と 共に 、 絶対位置検出パ ル ス コ ーダか ら 出力 さ れ る絶対位置を D M R倍 し 、 移動指令の積算値 と 前記乗算結果 と の差を位 置誤差 と し て演算 し 、 該位置誤差を用 いて サ ー ボ モ ー タ の回転制御を行 う 。
以上の よ う に本発明は 、 絶対位置を D M R 倍す る も の で あ る 為、 検出 マ ル チ プラ イ ア比 D M R が小数点以下を 含んで いて も 従来の よ う に誤差が累積す る こ と は な い 。
図面の簡単な説明 一 一
第 1 図は本発明に係わ る サー ボ モ ータ 制御回路の ブ ロ ッ ク 図、
第 2 図（a)は絶対位置検出パ ル ス コ 一 ダの説明図、 第 2 図（b)は カ ウ ン タ 構成図、
第 3 図は従来方法を説明す る た め の プ ロ ッ ク で あ る 。
発明 を実施する た め の最良の形態 第 1 図は本発明に係わ る サ一ボ モ ータ 制御装置の プ ロ ッ ク 図、 第 2 図は絶対位置検出パ ル ス コ ーダの説明図で め る 。
1 1 は所定時閭 Δ Τ 毎の移動指令 Δ Ι ηを積算し て移動 指令の積算値 Pcを 出力す る移動指令積算部、 1 2 は移動 指令の積算値 Pe と機械可動部の実際の絶対位置 PAの差 で ある位置誤差を演算す る 位置誤差演算部、 1 3 は位置 誤差を記億す る ヱ ラ 一保持部、 1 4 は ポ ジ シ ョ ン ゲ イ ン Kp設定部、 1 5 は速度制御部、 1 6 は電流制御部、 1 7 は サ ー ボ ア ン プ及びサ ーボ モータ 等のハ 一 ド ウ エ ア部、 1 8 は絶対位置検出パ ル ス コ ーダで あ る 。
絶対位置検出パ ル ス コ ーダ 1 8 は第 2 図（a)に示す よ う に モ ータ 1 7 a が所定角度回転す る毎に 1 値の ィ ン ク リ メ ン タ ル パル ス を発生す る パ ル ス コ ーダ 1 8 a と 、 該ノヽ。 ル ス コ ーダか ら発生す る パ ル ス を回転方向に応じ て計数 し 、 こ れに よ り モ ー タ 1 回転内 の絶対位置と モ ータ 回転 数 と か ら成る絶対位置 ΡΑ ' を記億 · 出力す る と 共に 、 電 源が切断さ れて も 該絶対位置 ΡΑ ' を記億し繞け る カ ウ ン タ 1 8 b と で構成さ れて い る 。 尚、 第 2 図（a)に お いて 2 1 は機械可動部で あ り 、 パ ル ス コ ー ダ 1 8 a は モ ー タ 1 回転当 り に N 個の ィ ン ク リ メ ン タ ル パ ル ス を発生す る 。
カ ウ ン タ 1 8 b は第 2 図（b)に示す よ う に 回転方向に応 じ て イ ン ク リ メ ン タ ノレ ノヽ0 ル ス を カ ウ ン ト ア ツ プ / ダ ウ ン す る容量 N の第 1 カ ウ ン タ 1 8 b - 1 と 、 第 1 カ ウ ン タ カ> ら のォ 一 パ フ 口 一 ノヽ。 ル ス を カ ウ ン ト ア ツ プ し 、 ア ン ダ — フ 口 一 ノ、。 ル ス を カ ウ ン ト ダ ウ ン し て モ ー タ の回転数 を 記億す る 第 2 の カ ウ ン タ 1 8 b - 2 と で構成 さ れて い る 。
1 9 は絶対位置検出 パ ル ス コ ー ダ 1 8 の カ ウ ン タ 部 1 8 b か ら 出力 さ れ る 絶対位置 （ パ ル ス数） ΡΑ ' を D M R 倍 し て移動指令の設定単位 と 同一に し て 出力す る D M R 乗算部で あ る 。 2 0 は D M R演算部で あ り 、 モ ー タ 1 回 転当 り の機械可動部の移動量 L と 、 移動指令の 1 パ ル ス 当 り の移動量 （設定単位） R と 、 モ ー タ 1 回転当 り に パ ル ス コ ー ダ 1 8 a か ら 出力 さ れ る パ ル ス数 Ν ( パ ル ス ] e v) と 力 > ら次式
DMR = L/ (R · N) (1)
に よ り 検出 マ ル チ プ ラ イ ア比 D M R を演算す る 。 た と え ば、 移動指令の設定単位 R を 0 * 1 m / パ ル ス 、 モ ー タ 1 回転当 り の機械可動部の移動量 L を 8 mm、 モ ー タ 1 回転当 り に パ ル ス コ 一 ダカ、 ら発生す る パ ル ス 数を N パ ル ス / " r evと すれば、 上式 よ り
D M R = 8 0 0 0 0 / N
と な り 、 機械可動部が 1 0 匪 Z r e v移動す る も の と すれ ば D M R = 1 0 0 Q 0 0 / N
と な る 。
以下、 第 1 図の全体的動作を説明す る 。
予め D M R演算部 2 0 において（1)式を用いて 、 モータ 1 回転当 り の機械可動部の移動量 L と移動指令の設定単 位 R と ル ス コ ーダ 1 8 a の 1 回転当 り のパ ル ス数 N と 力 > ら マ ル チ プ ラ イ ア比 D M R を演算してお く 。
かか る状態に おいて 、 Δ Τ毎の移動指令 Δ Ι πが発生す れば移動指令積算部 1 1 で積算し 、 位置誤差演算部 1 2 で移動指令の積算値 P c と D M R乗算部 1 9 か ら 出力 さ れ る絶対位置 （設定単位で表現し た絶対位置） PA の差を位 置誤差 E r と し て演算して エ ラ 一保持部 1 3 に保持さ せ、 該位置誤差 E r に ポ ジ シ ョ ン ゲ イ ン Kp を乗算し て指令速 度 VC„D を発生し 、 以後速度制御、 電流制御を行っ て サ 一 ボ モータ 1 7 a を 回転させる 。
モ ータ が回転すれば絶対位置検出パ ル ス コ ーダ 1 8 の パル ス コ ーダ 1 8 a (第 2 図参照） か ら 1 回転当た り N 値の ィ ン ク リ メ ン タ ル ル ス 力 発生して カ ウ ン タ 1 8 b に積算 さ れ、 該カ ウ ン タ の計数値が絶対位置 Ρ Α ' と し て 出力 さ れ る 。
D M R乗算部 1 9 は次式
PA= {LZ (R♦ Ν) } · Ρ (2)
の演算を行っ て設定単位で表現し た絶対位置 ΡΑ を 出力す る
以後、 所定時間 Δ Τ毎に上記処理が繰 り 返 さ れて サ — ボ モ ー タ は指令速度で回転す る こ と に な る 。
以上本発明は 、 従来の よ う に Δ Τ 毎の ィ ン ク リ メ ン タ ル移動量に D M R倍す る も の で は な く 、 絶対位置に D M R倍す る も ので あ る為、 検出マ ル チ プ ラ イ ア比 D M R 力 小数点以下を含んで いて も 従来の よ う に誤差は累積す る こ と がな く 、 従っ て 1 種類のパ ル ス コ ー ダ を用意 し て お く だけ で十分で あ る 。

Claims

諳求の範囲
1 ♦ モ ータ 1 回転当 り N値の ィ ン ク リ メ ン タ ル ル ス を発生す る パ ル ス コ ー ダ と 、 ィ ン ク リ メ ン タ ル 、。 ル ス を 回転方向に応じ て可逆計数す る カ ウ ン タ と を有す る 絶対 位置検出パ ル ス コ ーダを用 いて モ ー タ の回転制御を行 う サ 一ボ モ ータ 制御方法において、
モ ータ 1 回転当 り の機械可動部の移動量 L と 移動指令 の 1 パ ル ス 当 り の移動量 R と 前記ィ ン ク リ メ ン タ ル パ ル ス 数 N と か ら マ ル チ プ ラ イ ア比 D M R を演算し て お き 、 サ ー ボ制御に際し て、 移動指令を積算す る と共に 、 絶対位置検出パル ス コ ーダか ら 出力 される絶対位置を D M R倍し 、
移動指令の積算値 と前記乗算結果 と の差を位置誤差と し て演算し 、
該位置誤差を用いてサ ー ボ モ ー タ の回転制御を行 う こ と を待徵 と す る サ 一 ボ モ ータ 制御方法。
2 β 前記 D M R を次式
DMR = L/ (R · N)
に よ り 演算す る こ と を特徵 と す る 請求の範囲第 1 項記載 の サ ー ボ モ ー タ 制御方法。
3 前記回転制御を所定時閭閭隔で行 う こ と を特徵 と す る請求の範囲第 2 項記載のサ ーボ モータ 制御方法。
PCT/JP1989/000355 1988-04-20 1989-04-04 Method of controlling servo motor WO1989010590A1 (en)

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EP89904230A EP0374255B1 (en) 1988-04-20 1989-04-04 Method of controlling servo motor
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