JP3547657B2

JP3547657B2 - Motor control system

Info

Publication number: JP3547657B2
Application number: JP20803599A
Authority: JP
Inventors: 浩輝松本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2019-07-22
Also published as: JP2001037280A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、位置検出器を具備したサーボモータと、サーボモータの位置、速度、トルクを制御するサーボアンプからなるモータ制御システムに関し、特に、コギングトルク補正手段を有するモータ制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モータ制御システムとしては、特開平５−３８１７５号公報、特開平８−８８９９１号公報、特開平６−３４３２８４号公報に示されているようなものがあり、その構成の概要を図６に示している。モータ制御システムは、位置検出器１００を具備したＡＣサーボモータ１１０と、サーボアンプ１２０とにより構成されている。ＡＣサーボモータ１１０としては、３相永久磁石同期モータ等が用いられる。
【０００３】
サーボアンプ１２０は、中央演算処理器であるＳ／ＣＰＵ１２１と、不揮発性メモリ１２２と、図示されていない上位コントローラからの指令を受けるコントローラインタフェース１２３と、位置検出器１００からの位置フィードバック信号を受信するための検出器インタフェース１２４と、ＡＣサーボモータ１１０に流れる電流を検出する電流検出回路１２５と、ＡＣサーボモータ１１０に印加する電圧の周波数と振幅を制御するＰＷＭ回路１２６と、ダイオードスタック１２７と平滑コンデンサ１２８とによる交流／直流の整流回路と、ＰＷＭ回路１２６の信号に応じてオン／オフし、ＡＣサーボモータ１１０に流れる電流を制御するトランジスタモジュール１２９とにより構成されている。
【０００４】
位置検出器１００は、ＡＣサーボモータ１１０と接続され、ＡＣサーボモータ１１０の回転位置を検出する位置検出回路１０１と、位置検出回路１０１のデータをサーボアンプ１２０に送信するサーボアンプインタフェース１０２とを有している。
【０００５】
上述のようなモータ制御システムには、特開平３−１７８５９０号公報や特開平１０−２３４１９６号公報に示されているように、コギングトルク補正機能を具備したものがある。コギングトルク補正機能を具備したモータ制御システムの従来例を図７（ａ）を参照して説明する。サーボアンプ１５０は、モータ制御部１６０と、コギングトルク補正器１７０とを有している。
【０００６】
モータ制御部１６０は、位置ループと速度ループと電流ループとを順に有するものであり、外部より入力する位置指令とＡＣサーボモータ１１０に結合されている位置検出器１００からの位置フィードバック情報とから位置を制御する位置制御部１６１と、位置制御部１６１からの速度指令と位置フイードバック情報を微分器１６２より微分して得られる速度フィードバック情報とから速度を制御する速度制御部１６３と、速度制御部１６３からの電流指令と電流検出回路１２５により検出された電流とから電流をフィードバック制御する電流制御部１６５と、電流制御部１６５からの指令を基に、ＡＣサーボモータ１１０に通電する電流を発生する増幅部１６６とを有している。
【０００７】
コギングトルク補正器１７０は、補正部１７１と、補正データ格納メモリ１７２と、補正データ生成部１７３とを有し、位置検出器１００からの位置フィードバック情報を用いて現在のモータの一回転内位置に応じたコギングトルク補正値を生成し、それを電流指令値に加算することにより、コギングトルクによる回転むら、トルクむらを補正するものである。
【０００８】
上述のようなモータ制御システムにおいて、コギングトルクを補正するに当たり、サーボアンプ１５０は２通りの段階を持つ。一つは、補正データ生成部１７３にて補正データを生成し、補正データを補正データ格納メモリ１７２に格納する段階であり、もう一つは補正データ格納メモリ１７２の補正データを用いて実際にコギングトルクを補正する段階である。補正データを格納して行く段階の機能構成を図７（ｂ）に、補正データを用いてコギングトルクを補正する段階の機能構成を図７（ｃ）にそれぞれ示している。
【０００９】
補正データを格納する段階では、ＡＣサーボモータ１１０を無負荷にて駆動し、コギングトルクを回転速度の同期的な変動として検出し、その周期的な変動を低減するようにコギングトルク補正データを生成し、電流の指令に加算する。この作業を連続的に実施することにより、回転速度の周期的な変動が最小となるコギングトルク補正データを求め、補正データ格納メモリ１７２に保存して行く。補正データ蓄積時には、モータ制御部１６０ではスイッチ１６７（図７（ｂ）参照）により一定速度指令に設定し、一定速度で回転する速度指令を発生している。
【００１０】
図８は、コギングトルク補正器１７０の具体的構成を示している。補正部１７１は、モータ１回転内位置検出部１８０と、補正データ読出部１８１と、安定補償器１８２を含んでおり、補正データ生成部１７３は、コギングトルク検出部１８３と、補正データ生成／書込部１８４を含んでいる。
【００１１】
モータ１回転内位置検出部１８０は位置フィードバックを基に、モータ１回転をＮ分割したどの位置にいるかを検出し、コギングトルク検出部１８３は位置フィードバック信号を微分して得られる回転速度から、回転速度の周期的な変動を検出する。補正データ生成／書込部１８４はこの回転速度変動幅とモータの慣性モーメントから補正量を算出し、モータ１回転内位置検出部１８０が検出した位置に対応したアドレスの補正データ格納メモリ１７２にコギングトルクの補正値を書込む。
【００１２】
補正データ読出部１８１はモータ１回転内位置検出部１８０が検出したモータ位置に対応したアドレスのデータを補正データ格納メモリ１７２より読み出し、これを安定補償器１８２を介して電流指令に加算する。これにより、速度変動幅が減少するが、コギングトルクの補正値が不足であれば、さらに補正量を増加させ、速度変動の極性が反転した場合には補正量を減少させる。上述の動作をモータが複数回転する期間実施し、コギングトルク検出部１８３にて検出する回転速度の変動幅が最小値に収束するまで継続する。
【００１３】
図９は、コギングトルク補正器１７０の別の一例を示している。このコギングトルク補正器１７０は、コギングトルクがモータの回転の整数倍の周期にて発生し、しかも複数周期のコギングトルクの重畳である性質を利用したものであり、コギングトルクを複数の倍数の周波数に分類し、各周波数のコギングトルクの振幅および位相を補正データとして補正データ格納メモリ１７２に格納するものであり、補正データ読出部１８１に代えて実補正データ演算部１８５を有している。
【００１４】
この場合も、コギングトルク検出部１８３は位置フィードバック情報を基に、モータ１回転内位置検出部１８０が一回転のどの位置にいるかを検出し、位置フィードバック信号を微分して得られる回転速度からコギングトルク検出部１８３が回転速度の変動幅を検出する。補正データ生成／書込部１８７は、回転速度変動幅とモータの特性モーメントからコギングトルクの各周波数成分の振幅と位相を抽出し、周波数成分に対応したアドレスの補正データ格納メモリ１７２に書き込む。
【００１５】
実補正データ演算部１８５は、モータ１回転内位置検出部１８０が検出したモータ位置と補正データ格納メモリ１７２のデータを読み出し、そのモータ位置での各周波数成分のコギングトルクを算出し、全ての周波数成分のコギングトルクを加算してそのモータ位置でのコギングトルク補正値を演算する。求めたコギングトルク補正値を安定補償器１８２を介して電流指令に加算する。
【００１６】
これにより速度変動幅が減少するが、コギングトルクの補正値が不足であれば、さらに補正量を増加させ、速度変動の極性が反転した場合には補正量を減少させる。この動作をモータが複数回転する期間実施し、コギングトルク検出部１８３にて検出する回転速度の変動幅が最小値に収束するまで継続する。
【００１７】
図８、図９に示されているようにコギングトルク補正器１７０は、従来より知られているが、コギングトルク補正器１７０が保有している補正データ格納メモリ１７２にコギングトルク補正データを格納するのは、外乱負荷がなく、モータ単体にて駆動する状況でのものである。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
モータのコギングトルクは、同一の製造方法にて製作された同種のモータでも、磁石の磁気特性のばらつき、組立精度のばらつきにより、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示されているようにばらつき、そのばらつきは組立完成後は変化しないという特徴がある。
【００１９】
また、コギングトルク補正の補正データを生成するには、無負荷運転が必要であり、図１１（ａ）、（ｂ）に示されているように、コギングトルク補正データは対応するモータにしか適応できず、図１１（ｃ）に例示されているように、モータ１用の補正データを格納したサーボアンプ１５０にてＡＣサーボモータ（モータ２）１１０を駆動すると、コギングトルク補正を実施しない場合よりも特性が劣化するという特徴がある。
【００２０】
以上のような特徴から従来のものでは、以下に示すような問題点があった。
（１）従来の方式では、実際にＡＣサーボモータを機械に取り付ける前に無負荷運転する必要がある。
（２）補正を実施後も補正データを格納したＡＣサーボアンプとＡＣサーボモータの組み合わせを間違えると、特性が劣化する。
（３）ＡＣサーボアンプとＡＣサーボモータの組合せが、正常であるか否かのを判断できない。
（４）機械にＡＣサーボモータを組込後、ＡＣサーボアンプを交換する必要が出たとき、補正ができない。
【００２１】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、（１）〜（４）の問題点を解消したモータ制御システムを得ることを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明によるモータ制御システムは、サーボモータと、サーボモータの位置を検出する位置検出器と、前記位置検出器からの出力に基づいてサーボモータの位置、速度、トルクを制御するサーボアンプとを備えるモータ制御システムにおいて、前記位置検出器は、前記サーボモータのコギングトルクを補正するコギングトルク補正データを格納する第１の補正データ格納メモリと、前記コギングトルク補正データをサーボアンプに送信する送信手段とを備え、前記サーボアンプは、前記位置検出器からのコギングトルク補正データを受信する受信手段と、前記通信手段によって受信したコギングトルク補正データを格納する第２の補正データ格納メモリと、前記第２の補正データ格納メモリに記憶されたコギングトルク補正データに基づいてコギングトルクを補正する補正手段とを備えるものである。
【００２３】
つぎの発明によるモータ制御システムは、上記の発明において、前記サーボアンプは、前記サーボモータのコギングトルク補正データを生成する補正データ生成手段と、前記補正データ生成手段により生成されたコギングトルク補正データを前記位置検出器に送信する送信手段とを更に有し、前記位置検出器は、前記サーボアンプからのコギングトルク補正データを受信する受信手段を更に備え、この受信手段で受信したコギングトルク補正データを前記第１の補正データ格納メモリに格納するものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照して、この発明にかかるモータ制御システム、位置検出器およびサーボアンプの実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に説明するこの発明の実施の形態において、上述の従来例と同一構成の部分は、上述の従来例に付した符号と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２８】
図１は、この発明によるモータ制御システムのハードウェア構成を示している。このモータ制御システムは、サーボアンプ１０と、ＡＣサーボモータ１１０と、ＡＣサーボモータ１１０と機械的に接続された位置検出器５０とにより構成されている。
【００２９】
サーボアンプ１０は、中央演算処理器であるＳ／ＣＰＵ１１と、揮発性メモリ１２と、図示されていない上位コントローラからの指令を受けるコントローラインタフェース１３と、位置検出器５０とシリアル通信にてデータの送受信を実現するシリアル通信インタフェース１４と、位置検出器５０からの位置フィードバック信号を受信するための検出器インタフェース１５と、ＡＣサーボモータ１１０に流れる電流を検出する電流検出回路１６と、ＡＣサーボモータ１１０に印加する電圧の周波数と振幅を制御するＰＷＭ回路１７と、ダイオードスタック１８と平滑コンデンサ１９とによる交流／直流の整流回路と、ＰＷＭ回路１７の信号に応じてオン／オフし、ＡＣサーボモータ１１０に流れる電流を制御するトランジスタモジュール２０とにより構成されている。
【００３０】
位置検出器５０は、ＡＣサーボモータ１１０の回転位置を検出する位置検出回路５１と、中央演算処理器であるＤ／ＣＰＵ５２と、不揮発性メモリ５３と、サーボアンプ１０とシリアルデータの送受信を実現するシリアル通信インタフェース５４と、位置検出回路５１のデータをサーボアンプ１０に送信するサーボアンプインタフェース５５とを有している。
【００３１】
図２は、図１に示されている上述のモータ制御システムを、コギングトルク補正の実施段階で、サーボ制御系より見たブロック図である。サーボアンプ１０は、モータ制御部３０、コギングトルク補正器４０、データ送受信部２１からなる。
【００３２】
モータ制御部３０は、従来のものと同一であり、外部より入力する位置指令とＡＣサーボモータ１１０に結合されている位置検出器５０の位置検出部６０からの位置フィードバック情報とから位置を制御する位置制御部１６１と、位置制御部１６１からの速度指令と位置フイードバック情報を微分器１６２より微分して得られる速度フィードバック情報とから速度を制御する速度制御部１６３と、速度制御部１６３からの電流指令と電流検出回路１６により検出された電流とから電流をフィードバック制御する電流制御部１６５と、電流制御部１６５からの指令を基に、ＡＣサーボモータ１１０に通電する電流を発生する増幅部１６６とを有している。
【００３３】
コギングトルク補正器４０は、コギングトルク補正値を格納する補正データ格納メモリ４１と、補正部４２とから構成される。位置検出器５０は、位置検出部６０以外に、コギングトルク補正値を格納する補正データ格納メモリ６１と、補正データ送受信部６２を含んでいる。
【００３４】
このモータ制御システムでは、各サーボモータ固有のコギングトルク補正値を、サーボモータ１１０と常に１対１の関係にある位置検出器５０の補正データ格納メモリ６１に、工場出荷時などに予め格納しておき、電源立ち上げ時に、位置検出器５０よりコギングトルク補正データを補正データ送受信部６２によりサーボアンプ１０へ送信する。これにより、サーボアンプ１０は、データ送受信部２１に位置検出器５０から補正データを受信し、位置検出器５０より送られてきた補正データを補正データ格納メモリ４１に格納し、この補正データを用いてコギングトルクを補正する。
【００３５】
つぎに、上述のモータ制御システムのコギングトルク補正実施段階の動作を図３に示されているフローチャートを参照して説明する。サーボアンプ１０、位置検出器５０の電源が投入されると、サーボアンプ１０は、データ送受信部２１を介して位置検出器５０に補正データ要求信号を送信し（ステップＳ１０）、受信待機状態になる。
【００３６】
位置検出器５０は、補正データ送受信部６２にて補正データ要求信号を受信し（ステップＳ２０）、予め補正データ格納メモリ６１に格納されてているコギングトルクの補正データを補正データ送受信部６２を介してサーボアンプ１０へ送信する（ステップＳ２１）。
【００３７】
サーボアンプ１０は、位置検出器５０より補正データをデータ送受信部２１で受信し（ステップＳ１１）、その補正データを補正データ格納メモリ４１に格納する（ステップＳ１２）。その後は、補正データ格納メモリ４１の格納された補正データを補正部４２が読み出し、位置フィードバック情報を基に、補正量を求め、電流指令に加算し、コギングトルク補正を実行する（ステップＳ１３）。
【００３８】
上述したように、コギングトルクを補正するための補正データを、ＡＣサーボモータ１１０に標準的に装備される位置検出器５０に登載した補正データ格納メモリ６１に保持するため、ＡＣサーボモータ１１０を構成する磁石の磁気的特性のばらつきやモータの組立精度により変動するコギングトルクをモータ毎に保持し、随時、サーボアンプ１０に転送し、サーボアンプ１０はその補正データを用いて最適にコギングトルクを補正できる。
【００３９】
また、ＡＣサーボモータ１１０とサーボアンプ１０の組み合わせを変更しても、最適にコギングトルクを補正でき、また、ＡＣサーボモータ１１０を組込後、対応するサーボアンプ１０を交換する場合には、従来は、コギングトルク補正ができず、特性が劣化することを避けられないが、ＡＣサーボモータ１１０を機械に組込んだ後に、サーボアンプ１０を交換しても、交換前の性能が保持できる。
【００４０】
図４は、コギングトルクの補正データを生成、蓄積し、補正データを位置検出器５０へ送信する機能を有するサーボアンプの構成例を示している。このサーボアンプ１０’は、図２に示されているサーボアンプ１０と同等構成のサーボアンプに、コギングトルクの補正データ生成部４３を付加されている。なお、図４において、図２に示されているものと同等あるいは同一の構成要件には、図２に付けた符号と同一の符号を付けてその説明を省略する。
【００４１】
コギングトルクの補正データの生成・蓄積時には、モータ制御部３０のスイッチ１６７を一定速度指令に切り換え、ＡＣサーボモータ１１０を無負荷状態で回転させ、補正データ生成部４３にて、位置フイードバック信号を微分して得られた回転速度から、回転速度の変動幅を検出し、回転速度の変動幅とモータの慣性モーメントからコギングトルクを抽出し、速度変動を減少させる補正データを生成し、これを補正データ格納メモリ４１に格納する。
【００４２】
補正部４２は、補正データ格納メモリ４１のデータと位置検出部６０からの位置フイードバックデータを基に、モータ一回転内位置を検出し、その位置での補正値を求め、電流指令に加算する。これにより速度変動幅が減少するが、コギングトルクの補正値が不足であれば、さらに補正量を増加させ、速度変動の極性が反転した場合には補正量を減少させる。この動作をモータが複数回転する期間実施し回転速度の変動幅が最小値に収束するまで継続する。
【００４３】
補正データ生成部４３は、速度変動が最小になった状態で、補正データの補正データ格納メモリ４１への書き込みを終了する。これにより、補正データの生成が完了し、補正データ格納メモリ４１に蓄積された補正データのデータ送受信部２１を介して位置検出器５０へ送信する。位置検出器５０は補正データ送受信部６２にてサーボアンプ１０’よりコギングトルクの補正データを受信し、これを補正データ格納メモリ６１に格納する。
【００４４】
つぎに、補正データ生成完了後の動作を図５に示されているフローチャートを参照して説明する。サーボアンプ１０’は、補正データの生成を完了すると（ステップＳ３０）、補正データ送信要求信号をデータ送受信部２１を介して位置検出器５０に対して補正データ送信要求を送信する（ステップＳ３１）。位置検出器５０は、補正データ送信要求を受信すると（ステップＳ４０）、補正データを受信する待機状態に移行する。
【００４５】
つぎに、サーボアンプ１０’は補正データをデータ送受信部２１を介して位置検出器５０に対して送信する（ステップＳ３２）。位置検出器５０はサーボアンプ１０’より補正データを受信し（ステップＳ４１）、受信した補正データを補正データ格納メモリ６１に格納する（ステップＳ４２）。位置検出器５０は、全ての補正データの受信、格納を完了すると、補正データ格納完了信号をサーボアンプ１０’に送信する（ステップＳ４３）。サーボアンプ１０’は位置検出器５０より補正データ格納完了信号を受信して処理を完了する（ステップＳ３３）。
【００４６】
上述のようなサーボアンプ１０’を使用してＡＣサーボモータ１１０の出荷時に補正データを生成し、位置検出器５０の補正データ格納メモリ６１に補正データを格納することができるから、ＡＣサーボモータ１１０を実際に機械に取り付ける時に、無負荷運転を実施して補正データを生成する段階を省略することができる。
【００４７】
また、補正データを生成する機能を有するサーボアンプ１０’を出荷試験専用の装置として用いれば、ＡＣサーボモータ１１０の工場出荷時に、この装置を用いて各ＡＣサーボモータ１１０に対して補正データを生成し、各ＡＣサーボモータ１１０の位置検出器５０の補正データ格納メモリ６１に補正データを格納することができるため、ＡＣサーボモータ１１０を実際に駆動するサーボアンプ１０には補正データを生成する機能が不要となり、ＡＣサーボアンプ１０側のメモリや処理能力を節約できる。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明によるモータ制御システムによれば、コギングトルクを補正するための補正データを、サーボモータに標準的に装備される位置検出器に登載した補正データ格納メモリに保持するため、モータを構成する磁石の磁気的特性のばらつきやモータの組立精度により変動するコギングトルクの補正データをモータ毎に保持し、随時、サーボアンプへ転送することで、サーボアンプはその補正データを用いて最適にコギングトルクを補正でき、また、サーボモータとサーボアンプの組み合わせを変更しても最適にコギングトルクを補正でき、しかもサーボモータを機械に組込後にサーボアンプを交換しても、交換前の性能が保持できる。
【００４９】
つぎの発明によるモータ制御システムによれば、サーボモータの出荷時に補正データを生成し、位置検出器のメモリに格納することができるため、サーボモータを機械に取り付ける時に、無負荷運転を実施して補正データを生成する段階を省略することができる。また、この補正データを生成する機能を有するサーボアンプを出荷試験専用の装置として用いれば、サーボモータの工場出荷時に、この装置を用いて各サーボモータに対して補正データを生成し、その位置検出器の補正データ格納メモリに格納することができるから、サーボモータを実機上で実際に駆動するサーボアンプには補正データを生成する機能が不要となり、サーボアンプ側のメモリや処理能力を節約できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるモータ制御システムのハードウェア構成を示す構成図である。
【図２】この発明によるモータ制御システムをコギングトルク補正の実施段階でサーボ制御系より示したブロック図である。
【図３】この発明によるモータ制御システムのコギングトルク補正実施段階の動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明によるモータ制御システムをコギングトルクの補正データの生成段階でサーボ制御系より示したブロック図である。
【図５】この発明によるモータ制御システムにおける補正データ生成完了後の動作を示すフローチャートである。
【図６】従来におけるモータ制御システムのハードウェア構成を示す構成図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）はコギングトルク補正を実施する従来におけるサーボシステムの構成を示すブロック図である。
【図８】コギングトルク補正器の詳細構成を示すブロック図である。
【図９】コギングトルク補正器の他の例の詳細構成を示すブロック図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）はコギングトルクの波形を示すグラフである。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は従来のサーボシステム示すブロック図である。
【符号の説明】
１０サーボアンプ、１１Ｓ／ＣＰＵ、１２不揮発性メモリ、１３コントローラインタフェース、１４シリアル通信インタフェース、１５検出器インタフェース、１６電流検出回路、１７ＰＷＭ回路、１８ダイオードスタック、１９平滑コンデンサ、２０トランジスタモジュール、２１データ送受信部、３０モータ制御部、４０コギングトルク補正器、４１補正データ格納メモリ、４２補正部、４３補正データ生成部、５０位置検出器、５１位置検出回路、５２Ｄ／ＣＰＵ、５３不揮発性メモリ、５４シリアル通信インタフェース、５５サーボアンプインタフェース、６０位置検出部、６１補正データ格納メモリ、６２補正データ送受信部、１１０ＡＣサーボモータ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
This invention includes a servo motor provided with the position detector, the position of the servomotor relates speed, the motor control system comprising a servo amplifier for controlling the torque, in particular, it relates to a motor control system having a cogging torque compensator Things.
[0002]
[Prior art]
As a motor control system, there are those disclosed in JP-A-5-38175, JP-A-8-88991, and JP-A-6-343284. The outline of the configuration is shown in FIG. I have. The motor control system includes an AC servo motor 110 including the position detector 100 and a servo amplifier 120. As the AC servomotor 110, a three-phase permanent magnet synchronous motor or the like is used.
[0003]
The servo amplifier 120 receives an S / CPU 121 as a central processing unit, a non-volatile memory 122, a controller interface 123 that receives a command from a higher-level controller (not shown), and a position feedback signal from the position detector 100. Interface 124, a current detection circuit 125 for detecting a current flowing through the AC servomotor 110, a PWM circuit 126 for controlling the frequency and amplitude of a voltage applied to the AC servomotor 110, a diode stack 127 and a smoothing capacitor 128, and a transistor module 129 that is turned on / off in response to a signal from the PWM circuit 126 and controls the current flowing through the AC servomotor 110.
[0004]
The position detector 100 is connected to the AC servomotor 110 and has a position detection circuit 101 for detecting the rotational position of the AC servomotor 110, and a servo amplifier interface 102 for transmitting data of the position detection circuit 101 to the servo amplifier 120. are doing.
[0005]
Some of the above-described motor control systems have a cogging torque correction function as disclosed in JP-A-3-178590 and JP-A-10-234196. A conventional example of a motor control system having a cogging torque correction function will be described with reference to FIG. The servo amplifier 150 has a motor control unit 160 and a cogging torque corrector 170.
[0006]
The motor control unit 160 has a position loop, a speed loop, and a current loop in order, and uses a position command input from the outside and position feedback information from the position detector 100 coupled to the AC servomotor 110 to determine a position. Control unit 161 for controlling the speed, a speed control unit 163 for controlling the speed from a speed command from the position control unit 161 and speed feedback information obtained by differentiating the position feedback information from the differentiator 162, and a speed control unit 163. A current control unit 165 that feedback-controls a current from a current command from the controller and a current detected by the current detection circuit 125, and an amplifier that generates a current to be supplied to the AC servomotor 110 based on a command from the current control unit 165. A portion 166.
[0007]
The cogging torque corrector 170 includes a correction unit 171, a correction data storage memory 172, and a correction data generation unit 173, and uses the position feedback information from the position detector 100 to set the current position within one rotation of the motor. A corresponding cogging torque correction value is generated and added to the current command value, thereby correcting rotation unevenness and torque unevenness due to the cogging torque.
[0008]
In the motor control system as described above, the servo amplifier 150 has two stages for correcting the cogging torque. One is a step in which the correction data is generated by the correction data generation unit 173 and the correction data is stored in the correction data storage memory 172, and the other is a step of actually cogging using the correction data in the correction data storage memory 172. This is the step of correcting the torque. FIG. 7B shows the functional configuration at the stage of storing the correction data, and FIG. 7C shows the functional configuration at the stage of correcting the cogging torque using the correction data.
[0009]
In the step of storing the correction data, the AC servomotor 110 is driven with no load, the cogging torque is detected as a synchronous fluctuation of the rotation speed, and the cogging torque correction data is generated so as to reduce the periodic fluctuation. Then, it is added to the current command. By performing this operation continuously, cogging torque correction data that minimizes the periodic fluctuation of the rotation speed is obtained and stored in the correction data storage memory 172. At the time of accumulating the correction data, the motor control unit 160 sets a constant speed command by the switch 167 (see FIG. 7B) and generates a speed command for rotating at a constant speed.
[0010]
FIG. 8 shows a specific configuration of the cogging torque corrector 170. The correction unit 171 includes a motor single rotation position detection unit 180, a correction data reading unit 181, and a stability compensator 182. The correction data generation unit 173 includes a cogging torque detection unit 183, a correction data generation / write And an insertion portion 184.
[0011]
Based on the position feedback, the motor single rotation position detecting section 180 detects which position the motor 1 rotation is divided into N, and the cogging torque detecting section 183 detects the rotation based on the rotation speed obtained by differentiating the position feedback signal. Detects periodic fluctuations in speed. The correction data generation / write unit 184 calculates a correction amount from the rotation speed fluctuation width and the inertia moment of the motor, and coggs the correction data storage memory 172 at an address corresponding to the position detected by the motor single rotation position detection unit 180. Write the torque correction value.
[0012]
Correction data reading unit 181 the data of the address which the motor 1 rotates in the position detecting unit 180 corresponding to the motor position detection correction data storage memory 172 by heading Ri読, added to the current command it via a stable compensator 182 I do. As a result, the speed fluctuation range decreases, but if the correction value of the cogging torque is insufficient, the correction amount is further increased, and if the polarity of the speed fluctuation is reversed, the correction amount is reduced. The above operation is performed for a plurality of rotations of the motor, and is continued until the fluctuation width of the rotation speed detected by the cogging torque detection unit 183 converges to the minimum value.
[0013]
FIG. 9 shows another example of the cogging torque corrector 170. The cogging torque corrector 170 utilizes the property that the cogging torque is generated at a cycle of an integral multiple of the rotation of the motor and is a superposition of the cogging torques of a plurality of cycles. And stores the amplitude and phase of the cogging torque of each frequency as correction data in the correction data storage memory 172, and includes an actual correction data calculation unit 185 instead of the correction data reading unit 181.
[0014]
Also in this case, the cogging torque detecting section 183 detects the position of the motor single rotation position detecting section 180 in one rotation based on the position feedback information, and performs cogging based on the rotation speed obtained by differentiating the position feedback signal. The torque detecting unit 183 detects the fluctuation range of the rotation speed. The correction data generation / write unit 187 extracts the amplitude and phase of each frequency component of the cogging torque from the rotation speed fluctuation width and the characteristic moment of the motor, and writes the amplitude and phase in the correction data storage memory 172 at an address corresponding to the frequency component.
[0015]
The actual correction data calculation unit 185 reads the motor position detected by the motor single rotation position detection unit 180 and the data in the correction data storage memory 172, calculates the cogging torque of each frequency component at the motor position, and The cogging torque of the component is added to calculate the cogging torque correction value at the motor position. The obtained cogging torque correction value is added to the current command via the stability compensator 182.
[0016]
As a result, the speed fluctuation width decreases, but if the correction value of the cogging torque is insufficient, the correction amount is further increased, and if the polarity of the speed fluctuation is reversed, the correction amount is reduced. This operation is performed for a plurality of rotations of the motor, and is continued until the fluctuation width of the rotation speed detected by the cogging torque detection unit 183 converges to the minimum value.
[0017]
As shown in FIGS. 8 and 9, the cogging torque corrector 170 is conventionally known, but stores the cogging torque correction data in a correction data storage memory 172 of the cogging torque corrector 170. This is a situation in which there is no disturbance load and the motor is driven by itself.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
The cogging torque of the motor is as shown in FIGS. 10A and 10B due to the variation in the magnetic properties of the magnets and the variation in the assembly accuracy even in the same type of motor manufactured by the same manufacturing method. The characteristic is that the variation does not change after the assembly is completed.
[0019]
In order to generate correction data for cogging torque correction, no-load operation is required. As shown in FIGS. 11A and 11B, cogging torque correction data is applied only to the corresponding motor. When the AC servomotor (motor 2) 110 is driven by the servo amplifier 150 storing the correction data for the motor 1 as illustrated in FIG. 11C, the cogging torque correction is not performed as illustrated in FIG. Also has the characteristic that the characteristics are deteriorated.
[0020]
From the above characteristics, the conventional one has the following problems.
(1) In the conventional method, it is necessary to perform a no-load operation before the AC servomotor is actually mounted on the machine.
(2) Even after performing the correction, if the combination of the AC servo amplifier and the AC servomotor that store the correction data is wrong, the characteristics are deteriorated.
(3) It cannot be determined whether the combination of the AC servo amplifier and the AC servomotor is normal.
(4) Correction cannot be made when it is necessary to replace the AC servo amplifier after installing the AC servomotor in the machine.
[0021]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims at obtaining a motor control system which solves the problems of (1) to (4).
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a motor control system according to the present invention includes a servo motor, a position detector that detects a position of the servo motor, and a position, a speed, and a position of the servo motor based on an output from the position detector. A servo amplifier for controlling torque, wherein the position detector comprises: a first correction data storage memory for storing cogging torque correction data for correcting a cogging torque of the servomotor; Transmitting means for transmitting cogging torque correction data from the position detector, and a second means for storing cogging torque correction data received by the communication means. A correction data storage memory, and a key stored in the second correction data storage memory. In which and a correcting means for correcting the cogging torque based on Gutoruku correction data.
[0023]
In the motor control system according to the next invention, in the above invention, the servo amplifier includes a correction data generation unit that generates cogging torque correction data of the servo motor, and a cogging torque correction data generated by the correction data generation unit. Transmitting means for transmitting to the position detector, the position detector further comprising receiving means for receiving cogging torque correction data from the servo amplifier, the cogging torque correction data received by the receiving means This is stored in the first correction data storage memory.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a motor control system, a position detector, and a servo amplifier according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the embodiments of the present invention described below, portions having the same configurations as those of the above-described conventional example are denoted by the same reference numerals as those of the above-described conventional example, and description thereof will be omitted.
[0028]
FIG. 1 shows a hardware configuration of a motor control system according to the present invention. This motor control system includes a servo amplifier 10, an AC servomotor 110, and a position detector 50 mechanically connected to the AC servomotor 110.
[0029]
The servo amplifier 10 transmits and receives data by serial communication with the S / CPU 11, which is a central processing unit, the volatile memory 12, the controller interface 13 which receives a command from a higher-level controller (not shown), and the position detector 50. , A detector interface 15 for receiving a position feedback signal from the position detector 50, a current detection circuit 16 for detecting a current flowing through the AC servomotor 110, and an AC servomotor 110. A PWM circuit 17 for controlling the frequency and amplitude of a voltage to be applied, an AC / DC rectifier circuit including a diode stack 18 and a smoothing capacitor 19, and an on / off switch in response to a signal from the PWM circuit 17. Transistor module 20 for controlling flowing current And it is made of.
[0030]
The position detector 50 implements a position detection circuit 51 for detecting the rotational position of the AC servomotor 110, a D / CPU 52 as a central processing unit, a non-volatile memory 53, and transmission and reception of serial data with the servo amplifier 10. It has a serial communication interface 54 and a servo amplifier interface 55 for transmitting data of the position detection circuit 51 to the servo amplifier 10.
[0031]
FIG. 2 is a block diagram of the above-described motor control system shown in FIG. 1 as viewed from a servo control system at the stage of performing cogging torque correction. The servo amplifier 10 includes a motor control unit 30, a cogging torque corrector 40, and a data transmission / reception unit 21.
[0032]
The motor control unit 30 is the same as the conventional one, and controls the position from a position command input from the outside and position feedback information from the position detection unit 60 of the position detector 50 coupled to the AC servomotor 110. A speed controller 163 for controlling the speed from a speed command from the position controller 161, speed feedback information obtained by differentiating the position feedback information from the position feedback information from the differentiator 162, and a current from the speed controller 163. A current control unit 165 that feedback-controls the current from the command and the current detected by the current detection circuit 16; and an amplification unit 166 that generates a current to be supplied to the AC servomotor 110 based on the command from the current control unit 165. have.
[0033]
The cogging torque corrector 40 includes a correction data storage memory 41 that stores a cogging torque correction value, and a correction unit 42. The position detector 50 includes a correction data storage memory 61 for storing a cogging torque correction value and a correction data transmission / reception unit 62 in addition to the position detection unit 60.
[0034]
In this motor control system, the cogging torque correction value unique to each servomotor is stored in advance in the correction data storage memory 61 of the position detector 50, which is always in a one-to-one relationship with the servomotor 110, at the time of factory shipment or the like. When the power is turned on, the cogging torque correction data is transmitted from the position detector 50 to the servo amplifier 10 by the correction data transmission / reception unit 62. Thus, the servo amplifier 10 receives the correction data from the position detector 50 to the data transceiver section 21, and stores the correction data sent from the position detector 50 in the correction data storage memory 41, the correction data Is used to correct the cogging torque.
[0035]
Next, the operation of the above-described motor control system in the stage of performing the cogging torque correction will be described with reference to the flowchart shown in FIG. When the power of the servo amplifier 10 and the position detector 50 is turned on, the servo amplifier 10 transmits a correction data request signal to the position detector 50 via the data transmission / reception unit 21 (step S10), and enters a reception standby state. .
[0036]
The position detector 50 receives the correction data request signal at the correction data transmission / reception unit 62 (step S20), and transmits the cogging torque correction data stored in advance in the correction data storage memory 61 via the correction data transmission / reception unit 62. To the servo amplifier 10 (step S21).
[0037]
The servo amplifier 10 receives a Riho by position detector 50 positive data by the data transmitting and receiving unit 21 (step S11), and stores the correction data in the correction data storage memory 41 (step S12). Thereafter, the correction unit 42 reads the correction data stored in the correction data storage memory 41, obtains a correction amount based on the position feedback information, adds the correction amount to the current command, and executes cogging torque correction (step S13).
[0038]
As described above, the AC servomotor 110 is configured to hold the correction data for correcting the cogging torque in the correction data storage memory 61 mounted on the position detector 50 that is provided as standard on the AC servomotor 110. The cogging torque that fluctuates due to variations in the magnetic characteristics of the magnets and the assembly accuracy of the motor is retained for each motor and transferred to the servo amplifier 10 as needed, and the servo amplifier 10 optimally corrects the cogging torque using the correction data. it can.
[0039]
In addition, even if the combination of the AC servomotor 110 and the servo amplifier 10 is changed, the cogging torque can be corrected optimally. can not cogging torque correction, inevitable that the characteristics are degraded, after incorporating the AC servo motor 1 10 to the machine, by replacing the servo amplifier 10, the performance before replacement can hold.
[0040]
FIG. 4 shows a configuration example of a servo amplifier having a function of generating and accumulating correction data of cogging torque and transmitting the correction data to the position detector 50. The servo amplifier 10 'has a configuration in which a cogging torque correction data generation unit 43 is added to the servo amplifier having the same configuration as the servo amplifier 10 shown in FIG. In FIG. 4, components that are the same as or the same as those shown in FIG. 2 are given the same reference numerals as those shown in FIG. 2, and descriptions thereof will be omitted.
[0041]
At the time of generating and storing the cogging torque correction data, the switch 167 of the motor control unit 30 is switched to a constant speed command, the AC servomotor 110 is rotated under no load, and the correction data generation unit 43 differentiates the position feedback signal. from the rotational speed obtained by, detecting the fluctuation width of the rotational speed, to extract the cogging torque from the inertia moment of the fluctuation width of the rotational speed and the motor, and generates the correction data to decrease little of the speed variation, correct the The data is stored in the data storage memory 41.
[0042]
The correction unit 42 detects a position within one rotation of the motor based on the data in the correction data storage memory 41 and the position feedback data from the position detection unit 60, obtains a correction value at that position, and adds the correction value to the current command. Although Thereby speed variation is reduced, if insufficient correction value of the cogging torque, increasing the amount of correction to the al, if the polarity of the speed variation is inverted to reduce the amount of correction. This operation is performed for a plurality of rotations of the motor, and is continued until the fluctuation range of the rotation speed converges to the minimum value.
[0043]
The correction data generation unit 43 ends the writing of the correction data to the correction data storage memory 41 in a state where the speed fluctuation is minimized. Thus, the generation of the correction data is completed, and the correction data stored in the correction data storage memory 41 is transmitted to the position detector 50 via the data transmission / reception unit 21. Position detector 50 receives the correction data of the servo amplifier 10 'goodness Rico Gingutoruku by the correction data transmitting and receiving unit 62, and stores it in the correction data storage memory 61.
[0044]
Next, the operation after the completion of the correction data generation will be described with reference to the flowchart shown in FIG. When the generation of the correction data is completed (step S30), the servo amplifier 10 'transmits a correction data transmission request signal to the position detector 50 via the data transmission / reception unit 21 (step S31). Upon receiving the correction data transmission request (step S40), the position detector 50 shifts to a standby state for receiving the correction data.
[0045]
Next, the servo amplifier 10 'transmits the correction data to the position detector 50 via the data transmitting / receiving unit 21 (Step S32). The position detector 50 receives the correction data from the servo amplifier 10 '(Step S41), and stores the received correction data in the correction data storage memory 61 (Step S42). Position detector 5 0, the reception of all correction data completes the storing, transmits the correction data storage completion signal to the servo amplifier 10 '(step S43). Servo amplifiers 10 'to complete the process by receiving the position detector 5 0 I Riho primary data storage completion signal (step S33).
[0046]
Since the correction data can be generated at the time of shipment of the AC servomotor 110 using the servo amplifier 10 'as described above and the correction data can be stored in the correction data storage memory 61 of the position detector 50, the AC servomotor 110 When the is actually mounted on the machine, the step of performing the no-load operation and generating the correction data can be omitted.
[0047]
Also, if the servo amplifier 10 'having a function of generating correction data is used as a device dedicated to a shipping test, when the AC servo motor 110 is shipped from the factory, the correction data is generated for each AC servo motor 110 using this device. Since the correction data can be stored in the correction data storage memory 61 of the position detector 50 of each AC servomotor 110, the servo amplifier 10 that actually drives the AC servomotor 110 has a function of generating correction data. This is unnecessary, and the memory and processing capacity of the AC servo amplifier 10 can be saved.
[0048]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, according to the motor control system of the present invention, the correction data for correcting the cogging torque is stored in the correction data storage memory mounted on the position detector that is normally provided in the servomotor. In order to maintain the data, the correction data of the cogging torque that fluctuates due to the variation of the magnetic characteristics of the magnets that compose the motor and the assembly accuracy of the motor is stored for each motor and transferred to the servo amplifier at any time. The cogging torque can be optimally corrected using the data, and the cogging torque can be optimally corrected even if the combination of the servo motor and the servo amplifier is changed, and even if the servo amplifier is replaced after the servo motor is installed in the machine. The performance before replacement can be maintained.
[0049]
According to the motor control system according to the next invention, the correction data can be generated at the time of shipment of the servo motor and can be stored in the memory of the position detector. The step of generating the correction data can be omitted. Also, if a servo amplifier having the function of generating this correction data is used as a dedicated device for shipping test, when the servo motor is shipped from the factory, this device is used to generate correction data for each servo motor and detect its position. Since it can be stored in the correction data storage memory of the servo amplifier, the servo amplifier that actually drives the servo motor on the actual machine does not need a function of generating correction data, and can save the memory and processing capacity of the servo amplifier.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a hardware configuration of a motor control system according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a motor control system according to the present invention from a servo control system at the stage of performing cogging torque correction.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of a motor control system according to the present invention at the stage of performing cogging torque correction.
FIG. 4 is a block diagram showing a motor control system according to the present invention from a servo control system at a stage of generating cogging torque correction data.
FIG. 5 is a flowchart showing an operation after completion of correction data generation in the motor control system according to the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a hardware configuration of a conventional motor control system.
FIGS. 7A to 7C are block diagrams showing a configuration of a conventional servo system for performing cogging torque correction.
FIG. 8 is a block diagram showing a detailed configuration of a cogging torque corrector.
FIG. 9 is a block diagram showing a detailed configuration of another example of the cogging torque corrector.
FIGS. 10A and 10B are graphs showing waveforms of cogging torque.
FIGS. 11A to 11C are block diagrams showing a conventional servo system.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 servo amplifier, 11 S / CPU, 12 non-volatile memory, 13 controller interface, 14 serial communication interface, 15 detector interface, 16 current detection circuit, 17 PWM circuit, 18 diode stack, 19 smoothing capacitor, 20 transistor module, 21 Data transmitting / receiving unit, 30 motor control unit, 40 cogging torque corrector, 41 correction data storage memory, 42 correction unit, 43 correction data generation unit, 50 position detector, 51 position detection circuit, 52 D / CPU, 53 non-volatile memory , 54 serial communication interface, 55 servo amplifier interface, 60 position detector, 61 correction data storage memory, 62 correction data transmitter / receiver, 110 AC servomotor.

Claims

In a motor control system including a servo motor, a position detector for detecting the position of the servo motor, and a servo amplifier for controlling the position, speed, and torque of the servo motor based on an output from the position detector,
The position detector,
A first correction data storage memory for storing cogging torque correction data for correcting the cogging torque of the servomotor;
Transmitting means for transmitting the cogging torque correction data to the servo amplifier,
With
The servo amplifier,
Receiving means for receiving cogging torque correction data from the position detector,
A second correction data storage memory for storing cogging torque correction data received by the communication means;
Correction means for correcting cogging torque based on the cogging torque correction data stored in the second correction data storage memory;
Servo motor control system comprising: a.

The servo amplifier,
Correction data generating means for generating cogging torque correction data of the servo motor,
Transmitting means for transmitting the cogging torque correction data generated by the correction data generating means to the position detector;
Further having
The position detector further includes receiving means for receiving cogging torque correction data from the servo amplifier, and stores the cogging torque correction data received by the receiving means in the first correction data storage memory. The motor control system according to claim 1.