• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1989003611A1
    申请号:PCT/JP1988/000978
    申请日:1988-09-22
    公开日:1989-04-20
    发明作者:Keiji Sakamoto；Shinji Seki；Yasusuke Iwashita
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:H02P23-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 サーボモータの制御方式 技 術 分 野
    [0002] 本発明はディ ジタル制御でサーボモータの速度及び電流を 制御するサ一ボモータの制御方式に関し、 特に電流制御ルー プのゲイ ンをサ一ボモータの速度に応じて変化させるよう に したサーボモータの制御方式に関する。 背 景 技 術
    [0003] サ一ボモータのディ ジタル制御方式はマイ ク 口プロセ ッサ の性能の向上とコス トの低下により、 サーボモータ制御方式 と して広 く使用されている。 このよう なディ ジタル制御のサ —ボモータ制御方式のブロ ッ ク図を第 4図に示す。 図におい て、 1 は演算器であり、 速度指令 V C M D と速度帰還信号 f b との差分を出力する。 2 は積分器であり その速度ループ積 分ゲイ ンは k , である。 3 は演算器であり、 4 は速度ループ 比例ゲイ ンである。 演算器 3 によって、 電流指令値が出力さ れる。 電流指令値はサーボモータの 3相分に分割され、 それ ぞれ R相、 S相及び T相に送られる。 各相の構成は同じであ るので、 図では R相のみ表してあり、 他の相は省略してある c
    [0004] 1 0 は R相の電流制御ループである。 1 1 は演箕器であり、 R相帰還電流 I r と電流指令の差分を出力する。 1 2 は積分 器であり、 電流ループ積分ゲイ ンは k , である。 1 3 は演算 器であり、 1 4 は電流ループ比例ゲイ ン k 2 である。 演算器 1 3 は積分器 1 2 の出力と電流ループ比例ゲイ ン 1 4 の差分 を出力する。 1 5 は演算器であり、 サーボモータの逆起電圧 E ( S ) と演箕器 1 3の出力の差分を出力し、 その出力は P W M制御回路の電圧出力となる。 1 6 は一次遅れ要素であり、 Rはサーボモ一タの卷線抵抗、 Lはイ ンダクタ ンスであり、 その出力はサーボモータの電流となる。
    [0005] 1 7 は トルク定数 t であり、 その出力は トルクである。 1 8 はモータであり、 モータのイ ナ一シャは J mであり、 数 式的には積分器である。 その出力はサーボモータの速度とな り、 速度帰還信号 ί b となる。
    [0006] しかし、 ディ ジタル制御方式を用いたサーボモータの制御 方式では、 サーボモータが高速回転の状態になるとディ ジタ ル制御のソフ トウェアの処理時間が無視できずに、 処理時間 の遅れが等価的に電流ループゲイ ンを低下させる。 また、 サ —ボモータの起電力が高く なり、 電流ループゲイ ンが下がつ た状態になる。 このために、 高速回転ができず、 また トルク 不足の状態が発生する。 逆に電流ループゲイ ンを一律に上げ 過ぎると、 低速時や停止時に電流ループの発振が起きる。 発 明 の 開 示
    [0007] 本発明の目的は上記問題点を解決し、 電流制御ループのゲ ィ ンをサーボモータの速度に応じて変化させるよう にしたサ ーボモータの制御方式を提供することにある。
    [0008] 本発明では上記の問題点を解決するために、 デ ィ ジタル制御でサーボモータ の速度及び電流を制御する サ一ボモータの制御方式において、
    [0009] 速度ループの内側に電流制御ループを有し、
    [0010] 該電流制御ループの積分ゲイ ン及びループ比例ゲイ ンをサ ーボモータの速度に応じて増加させるように制御することを 特徴とするサーボモータの制御方式が、
    [0011] 提供される。
    [0012] サーボモータの速度に応じて、 電流ループゲイ ンを増加さ せるので、 低速及び停止時の電流ループの発振を起こさず、 高速時の電流ループゲイ ンの低下による トルク不足等を防止 する。 図 面 の 簡 単 な 説 明 第 1 図は本発明の一実施例の電流制御ループの 1相分のブ ロ ッ ク図、
    [0013] 第 2図は関数 ( V ) の一例を示す図、
    [0014] 第 3図は本発明の一実施例のソ フ ト ウ ェアの処理を示すフ π—チ ヤ一ト図、
    [0015] 第 4図は従来のディ ジタル制御のサーボモータ制御方式の ブロ ック図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
    [0016] 第 1図に本発明の一実施例の電流制御ループの 1相分のブ ロ ック図を示す。 速度ループは第 3図と同じであるので省略 してある。 図において、 2 1 は濱箕器であり、 R相の電流指 令 C m d と帰還電流 I r との差分を出力する。 2 2 は電流ル ープ積分ゲイ ンであり、 その値は である。 2 3 は電流ル 一プ積分ゲイ ンを補正するためのゲイ ンであり、 その値は 1 + α ( V ) であり、 詳細についてば後述する。 2 4 は積分器 であり、 その出力は電圧である。
    [0017] 2 5 は演算器、 2 6 は電流ループ比例ゲイ ンであり、 その 値ば k z である。 2 7は電流ループ比例ゲイ ンを補正するた めのゲイ ンであり、 その値は電流ループ積分ゲイ ンの補正す るためのゲイ ン 2 3 と同じである。 演算器 2 5 は積分器 2 4 の出力と電流ループ比例ゲイ ン 2 6 の出力との差分を出力す る。 2 8 は演算器であり、 演算器 2 5の出力とサーボモータ の逆起電圧 E ( S ) との差分を出力する。 演算器 2 8 の出力 は P W M出力として、 サ一ボモータを制御する P W M制御回 路のパルス幅を決める。 2 9 はサーボモータであり、 数式的 には一次遅れ要素であり、 Rはサーポモータ の巻線抵抗、 L はィ ンダクタ ンスであり、 その出力はサーボモータの電流と なる。
    [0018] このよう に、 電流ループ積分ゲイ ン k t と電流ループ比例 ゲイ ン k z をそれぞれ、 他の捕正ゲイ ン 『 1 + or ( V ) 』 で 捕正することにより、 電流ル一ブ積分ゲイ ン及び電流ループ 比例ゲイ ンをサーボモータの回転速度に応じて変化させるこ とができる。 従って、 高速画転時の トルク不足、 速度偏差量 の増大等を防止することができる。
    [0019] 次に関数 α ( V ) の例について述べる。 第 2図に関数 or ( v ) の一例を示す。 図において、 横軸はサ一ボモータ の回 転速度、 縦軸は関数 o ( V ) の値を示す。 速度が 0 〜 v a の 間は α ( V ) は零であり、 速度 v a 〜 v b の間は速度 Vの増 加に伴って、 直線的に増加する。 速度 v bを越えてる と or ( V ) の値は一定値 ar mにク ラ ンプされる。
    [0020] こ こで ar mの値は 2〜 2. 5程度、 v a の値は 5 0 0 r P m、 v b の値は 3 0 0 0 r p m程度である。 勿論これらの数 値は一例であって、 サーボモータの出力、 定格画転数等によ つて変化する。
    [0021] 電流制御ループの制御は勿論マイ ク 口プロセ ッ サによ って 制御される力 、 そのソ フ ト ウ エアの処理の概略のフ ローチ ヤ 一 ト図を第 3図に示す。 図において、 Sに続く数値はステ ツ プ番号である。 また、 各記号は以下の通りである。
    [0022] K , ： 電流ループ積分ゲイ ン （補正後）
    [0023] Kz ： 電流ループ比例ゲイ ン （補正後）
    [0024] k , ： 電流ループ積分ゲイ ン （捕正前）
    [0025] k 2 ： 電流ループ比例ゲイ ン （補正前）
    [0026] T P WM ： P WM回路のパルス幅
    [0027] 〔 S 1 〕 電流ループゲイ ン （電流ループ積分ゲイ ン及び電流 ループ比例ゲイ ン） を変化させるかどうか判断する。 通常は パラメ ータ等で変化させるかどうかを設定する。 変化させな ければ S 3 へ、 変化させる ときは S 2 へい く 。
    [0028] 〔 S 2 〕 サ一ボモータの速度が関数 o ( V ) をク ラ ンプする 値以下かどうか判断する。 以下であれば S 4 へ、 そうでなけ れば S 5 へい く 。 〔 S 3 〕 電流ループゲイ ンは変化させないので、 捕正前の電 流ループ積分ゲイ ン及び電流ループ比例ゲイ ンをそのまま使 用する。
    [0029] ( S 4 ) 電流ループゲイ ンを先に説明したように補正する。
    [0030] K！ = k！ ( 1 + α ( V ) )
    [0031] Κ 2 = k 2 ( 1 + ( V ) )
    [0032] 〔 S 5 〕 電流ループゲイ ンを変化させる力 、 サーボモータの 速度が関数 ( V ) のクランプ領域に達しているので、 クラ ンプ値 『 1 + a m』 で補正する。
    [0033] C S 6 ) S 3、 S 4 S 5で求められた電流ループゲイ ンで- P W M回路のパルス幅 T P W M を計算して出力する。
    [0034] 上記の説明では、 電流ループゲイ ンの補正関数はサ一ボモ ータの速度に応じて、 直線的に増加するように構成したが、 サーボモータの特性に応じて他の曲線状に変化する関数を使 用することもできる。
    [0035] 以上説明したように本発明では、 サーボモータ の速度に応 じて、 電流ループゲイ ンを増加させるように構成したので、 低速及び停止時の電流ループの発振を起こさず、 高速時の電 流ループゲイ ンの低下による トルク不足、 速度偏差量の増大 等を防止することができる。
    权利要求:
    Claims — Ί 一 請 求 の 範 囲
    1 . デ ィ ジタル制御でサーボモータ の速度及び電流を制御 するサーボモータの制御方式において、
    速度ループの内側に電流制御ループを有し、
    該電流制御ループの積分ゲイ ン及びループ比例ゲイ ンをサ ーボモータの速度に応じて変化させるように制御することを 特徴とするサーボモータの制御方式。
    2 . 前記積分ゲイ ン及び前記比例ゲイ ンは前記サ一ボモー タの前記速度に直線的に増加させることを特徴とする特許請 求の範囲第 1項記載のサーボモータの制御方式。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    Park et al.1991|Chattering reduction in the position control of induction motor using the sliding mode
    US4651068A|1987-03-17|Brushless motor control circuitry with optimum current vector control
    JP3367260B2|2003-01-14|エンコーダ装置及びサーボモーター制御装置
    US5656911A|1997-08-12|Circuit for driving permanent-magnet synchronous motor using proportional controller
    US4713596A|1987-12-15|Induction motor drive system
    Furuhashi et al.1992|A position-and-velocity sensorless control for brushless DC motors using an adaptive sliding mode observer
    JP3399156B2|2003-04-21|ブラシレスｄｃモータの制御装置
    US5428285A|1995-06-27|Position controller for controlling an electric motor
    EP0802622B1|2004-11-17|Driving apparatus for a brushless motor and rotor position detecting apparatus for the motor
    EP0396859B1|1993-12-01|Control system for low speed switched reluctance motor
    Marino et al.1999|Global adaptive output feedback control of induction motors with uncertain rotor resistance
    US4611157A|1986-09-09|Switched reluctance motor drive operating without a shaft position sensor
    US5023538A|1991-06-11|PWM inverter apparatus for controlling rotating magnetic flux in a.c. motors
    CN100477483C|2009-04-08|电动机控制装置
    US4591774A|1986-05-27|High performance incremental motion system using a closed loop stepping motor
    EP0967535B1|2007-04-04|Position controller
    US4736143A|1988-04-05|Torque control apparatus for rotary machine
    JP2709969B2|1998-02-04|サーボモータの制御方法
    US4767976A|1988-08-30|Control system for PWM inverter
    US5444341A|1995-08-22|Method and apparatus for torque ripple compensation
    US6005365A|1999-12-21|Motor control apparatus
    US4888538A|1989-12-19|System for remote transmission of angular position and force between master and slave shafts
    US4926105A|1990-05-15|Method of induction motor control and electric drive realizing this method
    JP3755582B2|2006-03-15|電動機制御装置
    US5903129A|1999-05-11|Method and apparatus for sensor-less control of permanent magnet synchronous motor
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE3886394T2|1994-04-07|
    EP0347465B1|1993-12-15|
    DE3886394D1|1994-01-27|
    KR920010103B1|1992-11-14|
    US4956593A|1990-09-11|
    JPH01103184A|1989-04-20|
    KR890702328A|1989-12-23|
    JP2514669B2|1996-07-10|
    EP0347465A4|1991-05-08|
    EP0347465A1|1989-12-27|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-04-20| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1989-04-20| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    1989-05-22| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1988908367 Country of ref document: EP |
    1989-12-27| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988908367 Country of ref document: EP |
    1993-12-15| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1988908367 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP62/259333||1987-10-14||
    JP62259333A|JP2514669B2|1987-10-14|1987-10-14|サ―ボモ―タの制御方式|DE88908367T| DE3886394T2|1987-10-14|1988-09-22|Verfahren zur steuerung eines servomotors.|
    KR8971072A| KR920010103B1|1987-10-14|1988-09-22|서어보 모터의 제어방식|
    [返回顶部]