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JP5644118B2 - Position control device - Google Patents
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JP5644118B2 - Position control device - Google Patents

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Description

本発明は、位置制御装置に係り、特に電流制御、速度制御をマイナーループに持ち、位置制御をメジャーループとした電動機の2自由度制御系による位置制御に関するものである。   The present invention relates to a position control device, and more particularly to position control by a two-degree-of-freedom control system of an electric motor having current control and speed control in a minor loop and having position control as a major loop.

図3は位置制御装置の概略構成図を示したもので、1は位置制御部、2は速度制御部、3は電流制御部、4は被制御物である回転体機械特性を示したものである。速度制御部2は、位置制御装置に入力される角度指令θrefと角度検出値θdetの偏差信号に基つき角速度指令ωrefを演算する。算出された角速度指令ωrefは、減算部6において角速度検出ωdetとの差信号が求められ、速度制御部2に入力されてトルク電流指令Tdyが演出される。このトルク電流指令Tdyにより電流制御部3を介して被制御物である機械特性部4を制御し、その時における機械特性部4の角速度検出値ωdetは減算部6へフィードバックされて角速度指令ωrefとの差演算が実行される。また、機械特性部4の角度検出値θdetは減算部5へフィードバックされて角度指令θrefとの差演算が実行される。
なお、上記のような位置制御を行うものとしては、特許文献1などが公知となっている。この特許文献1には、機械系の共振・半共振周波数等のパラメータがわからなくても機械系の振動を抑制するために振動抑制補償器を設け、演算により求めた速度指令と速度検出信号との偏差分を振動抑制補償器に入力して速度指令補償信号を生成し、この補償信号と速度指令基本信号との和を速度信号とすることが記載されている。
FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of the position control device, where 1 is a position control unit, 2 is a speed control unit, 3 is a current control unit, and 4 is a mechanical characteristic of a rotating body that is a controlled object. is there. The speed control unit 2 calculates an angular speed command ωref based on a deviation signal between the angle command θref and the detected angle value θdet input to the position control device. The calculated angular velocity command ωref is obtained as a difference signal from the angular velocity detection ωdet in the subtraction unit 6 and input to the speed control unit 2 to produce the torque current command Tdy. Based on this torque current command Tdy, the mechanical characteristic unit 4 which is a controlled object is controlled via the current control unit 3, and the detected angular velocity value ωdet of the mechanical characteristic unit 4 at that time is fed back to the subtracting unit 6 to be compared with the angular velocity command ωref. A difference operation is performed. Further, the detected angle value θdet of the mechanical characteristic unit 4 is fed back to the subtracting unit 5 and a difference calculation with the angle command θref is executed.
Note that Patent Document 1 and the like are publicly known for performing position control as described above. In this patent document 1, a vibration suppression compensator is provided to suppress vibrations of the mechanical system even if parameters such as the resonance / semi-resonance frequency of the mechanical system are not known. Is input to a vibration suppression compensator to generate a speed command compensation signal, and the sum of this compensation signal and the speed command basic signal is used as a speed signal.

特開2002−325473JP 2002-325473 A

図3で示すように、電動機による位置制御では速度制御系をマイナーループに持ち、位置制御をメジャーループに持つ構成となっている。マイナーループの速度制御では、P(比例)I(積分)制御にて速度を制御している。また、メジャーループの位置制御ではP(比例)制御にて位置を制御している。従来、この両者の調整は、速度制御系の調整後に位置制御の調整を行う等の手法をとっている。
近年では、加振等の目的により安定で高応答な周波数特性のものが要望されているが、しかし、従来でのフィードバック系制御では、高応答にするための調整が困難になっている。
As shown in FIG. 3, in the position control by the electric motor, the speed control system has a minor loop and the position control has a major loop. In the minor loop speed control, the speed is controlled by P (proportional) I (integral) control. In the position control of the major loop, the position is controlled by P (proportional) control. Conventionally, both of these adjustments are performed by adjusting the position control after adjusting the speed control system.
In recent years, a stable and highly responsive frequency characteristic has been demanded for the purpose of vibration or the like. However, in conventional feedback system control, adjustment for achieving high response is difficult.

そこで、本発明が目的とするとこは、高応答な指令値応答の位置制御を可能とした位置制御装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a position control device that enables position control of a highly responsive command value response.

本発明の第1は、角度指令値と角度検出値による偏差信号を位置制御部に入力して角速度指令値を算出し、この角速度指令値と角速度検出値との偏差信号を、積分要素と比例要素を有する速度制御部に入力してトルク電流指令値を算出し、このトルク電流指令値を基に電流制御部を介して制御対象物を制御するものにおいて、
前記位置制御部にフィードフォワード部を設け、前記制御対象物の角速度検出をωdet、角度検出をθdet、モータ慣性をJdy、回転損失をDdyとしたとき、前記位置制御部に入力される角度指令θrefと制御対象物の角度検出θdetの比から位置制御装置の伝達関数を次式で求め、
θdet/θref={KIω(FFθ+KPθ)}/{Jdys 3 +(KPω+Ddy)
2 +KIωs+(KIω*KPθ)} …(1)‘
(ただし、KPθは位置制御部の比例パラメータ、KPω,KIωは速度制御部の比例及び積分パラメータ、sはラプラス演算子)
前記角度指令θrefがステップ状指令である場合、上式の分子多項式の零点=分母多項式の定数項として
KIω(FFθ+KPθ)=KIω*KPθ
から、前記フィードフォワード部のパラメータFFθを2自由度制御が付加されない状態に等しくし、前記位置制御部及び速度制御部を、モータ慣性Jdy、回転損失Ddy及び周波数応答設定wcを設定することで位置制御部と速度制御部の各パラメータKPθ、KPω、KIω及びFFθを求めて構成することを特徴としたものである。
本発明の第2は、前記位置制御部に入力される角度指令θrefがランプ指令である場合、
前記フィードフォワード部のパラメータFFθを、前記(1)‘式の分子多項式の零点=分母多項式の定数項+1次として
KIω(FFθ+KPθ)=(KIω*KPθ)+KIωs
から前記フィードフォワード部のパラメータFFθをs/G(s)(ただし、G(s)は相対次数1次以上の任意の伝達関数)で求め、
前記位置制御部及び速度制御部を、モータ慣性Jdy、回転損失Ddy及び周波数応答設定wcを設定することで位置制御部と速度制御部の各パラメータKPθ、KPω、KIω及びFFθを求めて構成することを特徴としたものである。
本発明の第3は、前記位置制御部に入力される角度指令θrefが加速度指令である場合、前記フィードフォワード部のパラメータFFθを、前記(1)‘式の分子多項式の零点=分母多項式の定数項+1次+2次として
KIω(FFθ+KPθ)=(KIω*KPθ)+KIωs+(KPω+Ddy) 2
から前記フィードフォワード部のパラメータFFθを
{(Ddy+KPω) 2 +KIωs}/{KIω*G(s)}(たたし、G(s)は相対次数2次以上の任意の伝達関数)で求め、
前記位置制御部及び速度制御部を、モータ慣性Jdy、回転損失Ddy及び周波数応答設定wcを設定することで位置制御部と速度制御部の各パラメータKPθ、KPω、KIω及びFFθを求めて構成することを特徴としたものである。
According to the first aspect of the present invention, an angular velocity command value is calculated by inputting a deviation signal based on an angle command value and an angle detection value to a position control unit, and the deviation signal between the angular velocity command value and the angular velocity detection value is proportional to an integral element. A torque current command value is calculated by inputting to a speed control unit having an element, and a controlled object is controlled via the current control unit based on the torque current command value.
The position control unit is provided with a feedforward unit, and when the angular velocity detection of the control object is ωdet, the angle detection is θdet, the motor inertia is Jdy, and the rotation loss is Ddy, an angle command θref input to the position control unit The transfer function of the position control device is obtained by the following equation from the ratio of the angle detection θdet of the control object and
θdet / θref = {KIω (FFθ + KPθ)} / { Jdys 3 + (KPω + Ddy)
s 2 + KIωs + (KIω * KPθ)} (1) ′
(Where KPθ is the proportional parameter of the position controller, KPω and KIω are the proportional and integral parameters of the speed controller, and s is the Laplace operator)
When the angle command θref is a step-like command, the zero point of the numerator polynomial of the above equation = KIω (FFθ + KPθ) = KIω * KPθ as the constant term of the denominator polynomial
From the above, the parameter FFθ of the feedforward unit is set to be equal to the state where the two-degree-of-freedom control is not added, and the position control unit and the speed control unit are set by setting the motor inertia Jdy, the rotation loss Ddy, and the frequency response setting wc. Each parameter KPθ, KPω, KIω, and FFθ of the control unit and the speed control unit is obtained and configured.
The second of the present invention, when the angle command θref input to the position control unit is a lamp command,
The parameter FFθ of the feedforward unit is defined as KIω (FFθ + KPθ) = (KIω * KPθ) + KIωs, where zero of the numerator polynomial of the equation (1) ′ = constant term of denominator polynomial + 1st order
From the above, the parameter FFθ of the feedforward unit is obtained by s / G (s) (where G (s) is an arbitrary transfer function having a relative order of the first order or higher),
The position control unit and the speed control unit are configured by determining the parameters KPθ, KPω, KIω, and FFθ of the position control unit and the speed control unit by setting the motor inertia Jdy, the rotation loss Ddy, and the frequency response setting wc. It is characterized by.
According to a third aspect of the present invention, when the angle command θref input to the position control unit is an acceleration command, the parameter FFθ of the feedforward unit is set to zero of the numerator polynomial of the equation (1) ′ = constant of the denominator polynomial. KIω (FFθ + KPθ) = (KIω * KPθ) + KIωs + (KPω + Ddy) s 2 as the term + first order + second order
From the above, the parameter FFθ of the feedforward unit is determined by {(Ddy + KPω) s 2 + KIωs} / {KIω * G (s)} (where G (s) is an arbitrary transfer function having a relative degree of second order or higher),
The position control unit and the speed control unit are configured by determining the parameters KPθ, KPω, KIω, and FFθ of the position control unit and the speed control unit by setting the motor inertia Jdy, the rotation loss Ddy, and the frequency response setting wc. It is characterized by.

以上のとおり、本発明によれば、フィードフォワード部FFθを設け、且つモータ慣性Jdy、回転損失Ddy、および周波数応答設定wcを設定することで、一意に位置制御部と速度制御部のKPθ、KPω、KIω、及びFFθパラメータの設定が可能となり、ステップ状入力指令による定常偏差の無い高応答な速度制御の実現が可能となるものである。 As described above, according to the present invention, by providing the feed forward unit FFθ and setting the motor inertia Jdy, the rotation loss Ddy, and the frequency response setting wc, the position control unit and the speed control unit KPθ, KPω are uniquely set. , KIω, and FFθ parameters can be set, and high-response speed control without a steady deviation by a step-like input command can be realized.

本発明の実施例を示す位置制御装置の構成図。The block diagram of the position control apparatus which shows the Example of this invention. 本発明を説明するための位置制御装置の構成図。The block diagram of the position control apparatus for demonstrating this invention. 従来の位置制御装置の構成図。The block diagram of the conventional position control apparatus.

本願発明は、位置制御装置において、位置制御部にフィードフォワード部FFθを設け、被制御機器の機械特性の伝達関数であるモータ慣性Jdy、回転損失Ddy、および周波数応答設定wcを設定することで、一意に位置制御部と速度制御部のKPθ、KPω、KIω、及びFFθパラメータの設定が可能としたものである。
これにより、入力指令(角度指令)がステップ状、ランプ状、及び加速度指令の何れの場合でも定常偏差のない位置制御を可能としたものである。
以下、図に基づいて本発明の実施例を詳述する。
In the present invention, in the position control device, the position control unit is provided with a feedforward unit FFθ, and by setting the motor inertia Jdy, the rotation loss Ddy, and the frequency response setting wc, which are transfer functions of the mechanical characteristics of the controlled device, Uniquely, KPθ, KPω, KIω, and FFθ parameters of the position control unit and the speed control unit can be set.
As a result, position control without a steady deviation is enabled regardless of whether the input command (angle command) is stepped, ramped, or acceleration command.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例を示す位置制御装置の概略構成図を示したものである。
10は位置制御部で、比例要素KPθにフィードフォワードFFθを付加したものである。20は速度制御部で、加減算部7において求められた角速度指令ωref[rad/s]とフィードフォワード指令との和信号から角度検出ωdet[rad/s]を差引いた偏差信号が積分要素KIω/sに入力され、角度検出ωdetが比例要素KPωに入力される。減算部8では両者の差演算を実行してトルク電流指令Tdyを生成し、電流制御部3を介して回転体である機械特性4を制御する。
ここで、Jdyはモータ慣性[kgm2]、Ddyは回転損失[Nms/rad]、θrefは角度指令[rad]、θdetは角度検出値[rad]、sはラプラス演算子である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a position control apparatus according to an embodiment of the present invention.
Reference numeral 10 denotes a position control unit in which a feedforward FFθ is added to the proportional element KPθ. A speed control unit 20 is a deviation signal obtained by subtracting the angle detection ωdet [rad / s] from the sum signal of the angular velocity command ωref [rad / s] and the feedforward command obtained by the addition / subtraction unit 7 as an integral element KIω / s. The angle detection ωdet is input to the proportional element KPω. The subtracting unit 8 calculates the difference between them to generate a torque current command Tdy, and controls the mechanical characteristic 4 that is a rotating body via the current control unit 3.
Here, Jdy is motor inertia [kgm 2 ], Ddy is rotation loss [Nms / rad], θref is an angle command [rad], θdet is an angle detection value [rad], and s is a Laplace operator.

図1で示す実施例の説明に先立って、図2に示す位置制御をP制御、速度制御をI−P制御とした場合について説明する。
電流制御部は、位置制御及び速度制御の周波数帯域に影響を与えない高応答特性とすれば次式のようにすればよい。
ωref=KPθ*(θref−θdet) …(1)
ωdet=θdet*s …(2)
Tdy={(KIω/s)*(ωref−ωdet)}−(KPω*ωdet) …(3)
{(Jdy*s)+Ddy}ωdet=Tdy …(4)
上記(1)〜(4)式からθdet/θrefについて解くことにより
θdet/θref=(KIω*KPθ)/{Jdys3+(KPω+Ddy)s2+KIωs+(KIω*KPθ)} …(5)
となる。
(5)式の分母多項式は3次式であり、定数項KIω*KPθで分母多項式を割って定数項を1とした式の1次から3次の係数は、KPθ、KPω、KIωに関して独立になっている。したがって、(5)式の分母多項式が1+c1*s+c2*s2+c3*s3になるように係数比較を行うと
KPθ=1/c1 …(6)
KPω=(c2*Jdy/c3)−Ddy …(7)
KIω=c1*Jdy/c3 …(8)
となるようパラメータKPθ、KPω、KIωを決定すればよい。例えば、全ての極がダンピング係数1となる二項計数型(s+1)3=1+3*s+3*s2+1*s3を求め、sをs/wsで置き換え、その係数をc1,c2,c3とすると、二項計数型では、c1=3/wc、c2=3/wc2、c3=1/wc3となる。このc1〜c3に対して、(6)〜(8)式で示される位置制御部1及び速度制御部20のパラメータKPθ、KPω、KIωを決定する。
Prior to the description of the embodiment shown in FIG. 1, the case where the position control shown in FIG. 2 is P control and the speed control is IP control will be described.
If the current control unit has a high response characteristic that does not affect the frequency band of position control and speed control, the following equation may be used.
ωref = KPθ * (θref−θdet) (1)
ωdet = θdet * s (2)
Tdy = {(KIω / s) * (ωref−ωdet)} − (KPω * ωdet) (3)
{(Jdy * s) + Ddy} ωdet = Tdy (4)
By solving for θdet / θref from the above equations (1) to (4), θdet / θref = (KIω * KPθ) / {Jdys 3 + (KPω + Ddy) s 2 + KIωs + (KIω * KPθ)} (5)
It becomes.
The denominator polynomial of equation (5) is a cubic equation, and the first to third coefficients of the equation in which the denominator polynomial is divided by the constant term KIω * KPθ and the constant term is 1 are independent of KPθ, KPω, and KIω. It has become. Therefore, when the coefficient comparison is performed so that the denominator polynomial of the equation (5) becomes 1 + c1 * s + c2 * s 2 + c3 * s 3 , KPθ = 1 / c1 (6)
KPω = (c2 * Jdy / c3) −Ddy (7)
KIω = c1 * Jdy / c3 (8)
The parameters KPθ, KPω, and KIω may be determined so that For example, a binomial counting type (s + 1) 3 = 1 + 3 * s + 3 * s 2 + 1 * s 3 in which all poles have a damping coefficient 1 is obtained, s is replaced with s / ws, and the coefficients are c1, c2, and c3. Then, the binary-counting, and c1 = 3 / wc, c2 = 3 / wc 2, c3 = 1 / wc 3. For these c1 to c3, parameters KPθ, KPω, and KIω of the position control unit 1 and the speed control unit 20 expressed by the equations (6) to (8) are determined.

図1で示す実施例では、上記を前提とした位置制御部にフィードフォワードFFθを付加して速度制御部10を構成したものである。
フィードフォワードFFθを付加した場合は、
ωref={KPθ*(θref−θdet)}+(FFθ*θref) …(9)
ωdet=θdet*s …(10)
Tdy={(KIω/s)*(ωref−ωdet)}−(KPω*ωdet) …(11)
{(Jdy*s)+Ddy}ωdet=Tdy …(12)
上記(9)〜(12)式からθdet/θrefについて解くことにより
θdet/θref={KIω(FFθ+KPθ)}/{Jdys 3 +(KPω+Ddy)
2 +KIωs+(KIω*KPθ)} …(13)
となり、位置制御部10に入力される制御対象物の角度検出θdetを角度指令θrefで割ることで位置制御装置の伝達関数が求まる。
次に、位置制御部10への角速指令θrefがステップ状の指令である場合、このステップ指令の定常偏差が生じないよう分子多項式の零点を配置する。ステップ状指令の定常偏差を除去するために、(13)式を分子多項式の零点=分母多項式とすると、
KIω(FFθ+KPθ)=KIω*KPθ …(14)
となる。すなわち、(13)式で求まった位置制御装置の伝達関数の分子項を、分母側の定数項である速度制御部20の積分要素KIωと位置制御部10の比例要素KPθとの積値と等価にする。これによって、フィードフォワード部のFFθは
FFθ=0 …(15)
になる。FFθ=0となることは、2自由度制御を付加しない状態と等価になる。
したがって、この実施例によれば、位置制御部にフィードフォワード部FFθを設け、モータ慣性Jdy、回転損失Ddy、および周波数応答設定wcを設定することで、一意に位置制御部と速度制御部のKPθ、KPω、KIω、及びFFθパラメータの設定が可能となり、位置制御部及び速度制御部の構成を、各パラメータの設定に基づいて構成することで、ステップ状入力指令による定常偏差の無い高応答な位置制御の実現が可能となるものである。
In the embodiment shown in FIG. 1, the speed control unit 10 is configured by adding a feedforward FFθ to the position control unit based on the above.
When feed forward FFθ is added,
ωref = {KPθ * (θref−θdet)} + (FFθ * θref) (9)
ωdet = θdet * s (10)
Tdy = {(KIω / s) * (ωref−ωdet)} − (KPω * ωdet) (11)
{(Jdy * s) + Ddy} ωdet = Tdy (12)
By solving for θdet / θref from the above equations (9) to (12), θdet / θref = {KIω (FFθ + KPθ)} / { Jdys 3 + (KPω + Ddy)
s 2 + KIωs + (KIω * KPθ)} (13)
Thus, the transfer function of the position control device can be obtained by dividing the angle detection θdet of the controlled object input to the position control unit 10 by the angle command θref.
Next, when the angular velocity command θref to the position control unit 10 is a step-like command, the zero point of the numerator polynomial is arranged so that a steady deviation of the step command does not occur. In order to remove the steady-state deviation of the stepped command, if the equation (13) is set to zero of the numerator polynomial = denominator polynomial,
KIω (FFθ + KPθ) = KIω * KPθ (14)
It becomes. That is, the numerator term of the transfer function of the position control device obtained by the equation (13) is equivalent to the product value of the integral element KIω of the speed control unit 20 and the proportional element KPθ of the position control unit 10 which are constant terms on the denominator side. To. Thereby, FFθ of the feedforward unit is FFθ = 0 (15)
become. The fact that FFθ = 0 is equivalent to a state where 2-degree-of-freedom control is not added.
Therefore, according to this embodiment, the position control unit is provided with the feed forward unit FFθ, and the motor inertia Jdy, the rotation loss Ddy, and the frequency response setting wc are set, so that the position control unit and the speed control unit KPθ are uniquely set. , KPω, KIω, and FFθ parameters can be set, and the position control unit and the speed control unit are configured based on the setting of each parameter, so that a highly responsive position without a steady deviation by a step-like input command Control can be realized.

この実施例は、位置制御部10に入力される角度指令θrefがランプ指令の例である。この場合も実施例1と同様に予め位置制御をP制御とし、速度制御をI−P制御にて設計して2自由度制御を付加したものである。
ランプ指令の定常偏差が生じないように分子多項式の零点を配置する。
(13)式より、分子多項式の零点=分母多項式の定数項+1次とすれば、
KIω(FFθ+KPθ)=(KIω*KPθ)+KIωs …(16)
となり、
FFθ=s …(17)
になり、ここで
FFθ=s/G(s) …(18)
とすることでランプ指令の定常偏差の無い位置制御が可能になる
ただし、G(s)は相対次数1次以上の任意の伝達関数とする。
In this embodiment, the angle command θref input to the position control unit 10 is an example of a lamp command. Also in this case, as in the first embodiment, the position control is previously set to P control, the speed control is designed by IP control, and 2-degree-of-freedom control is added.
The zeros of the numerator polynomial are arranged so that the steady deviation of the ramp command does not occur.
From equation (13), if the zero of the numerator polynomial = the constant term of the denominator polynomial + 1st order,
KIω (FFθ + KPθ) = (KIω * KPθ) + KIωs (16)
And
FFθ = s (17)
Where FFθ = s / G (s) (18)
By doing so, position control without a steady deviation of the lamp command becomes possible. However, G (s) is an arbitrary transfer function having a relative degree of 1st order or higher.

したがって、この実施例によれば、角度指令θrefがランプ指令の場合でも、
実施例1と同様に、フィードフォワード部FFθを設け、且つモータ慣性Jdy、回転損失Ddy、および周波数応答設定wcを設定することで、一意に位置制御部と速度制御部のKPθ、KPω、KIω、及びFFθパラメータの設定が可能となり、ランプ指令による定常偏差の無い高応答な位置制御の実現が可能となるものである。
Therefore, according to this embodiment, even when the angle command θref is a ramp command,
Similarly to the first embodiment, the feedforward unit FFθ is provided and the motor inertia Jdy, the rotation loss Ddy, and the frequency response setting wc are set, so that the position control unit and the speed control unit KPθ, KPω, KIω, And FFθ parameters can be set, and a highly responsive position control without a steady deviation by a ramp command can be realized.

この実施例は、位置制御部10への入力が加速度指令において、その定常偏差が発生しないようにして高応答な速度制御の実現を可能としたものである。入力指令が加速度指令の場合においても、図1で示す実施例1と同様な方法で設計し、加速度指令の定常偏差が生じないように分子多項式の零点を配置する。
(13)式より、分子多項式の零点=分母多項式の定数項+1次+2次とすれば、
KIω(FFθ+KPθ)=(KIω*KPθ)+KIωs+(KPω+Ddy)s2 …(19)
となり、
FFθ={(Ddy+KPω)s2+KIωs}/KIω …(20)
になる。ここで
FFθ={(Ddy+KPω)s2+KIωs}/{KIω*G(s)}…(21)
とすることにより、加速度指令の定常偏差の無い位置制御が可能になる。
たたし、G(s)は相対次数2次以上の任意の伝達関数とする。
したがって、この実施例によれば、フィードフォワード部FFθを設け、且つモータ慣性Jdy、回転損失Ddy、および周波数応答設定wcを設定することで、定常偏差の無い位置制御部と速度制御部のKPθ、KPω、KIωパラメータ及びFFθパラメータの設定が可能となり、加速度指令による定常偏差の無い高応答な位置制御の実現が可能となるものである。
In this embodiment, when the input to the position control unit 10 is an acceleration command, it is possible to realize speed control with high response so that no steady deviation occurs. Even when the input command is an acceleration command, the design is performed in the same manner as in the first embodiment shown in FIG. 1, and the zeros of the numerator polynomial are arranged so that a steady deviation of the acceleration command does not occur.
From equation (13), if the zero of the numerator polynomial = the constant term of the denominator polynomial + 1st order + second order,
KIω (FFθ + KPθ) = (KIω * KPθ) + KIωs + (KPω + Ddy) s 2 (19)
And
FFθ = {(Ddy + KPω) s 2 + KIωs} / KIω (20)
become. Here, FFθ = {(Ddy + KPω) s 2 + KIωs} / {KIω * G (s)} (21)
By doing so, position control without steady deviation of the acceleration command becomes possible.
However, G (s) is an arbitrary transfer function having a relative order of second order or higher.
Therefore, according to this embodiment, by providing the feedforward unit FFθ and setting the motor inertia Jdy, the rotation loss Ddy, and the frequency response setting wc, the position control unit without steady deviation and the speed control unit KPθ, The KPω, KIω parameter, and FFθ parameter can be set, and high-responsive position control without a steady deviation by the acceleration command can be realized.

1、10… 位置制御部
2、20… 速度制御部
3… 電流制御部
4… 機械特性部
5、6、8… 減算部
7… 加減算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 10 ... Position control part 2, 20 ... Speed control part 3 ... Current control part 4 ... Mechanical property part 5, 6, 8 ... Subtraction part 7 ... Addition / subtraction part

Claims (3)

角度指令値と角度検出値による偏差信号を位置制御部に入力して角速度指令値を算出し、この角速度指令値と角速度検出値との偏差信号を、積分要素と比例要素を有する速度制御部に入力してトルク電流指令値を算出し、このトルク電流指令値を基に電流制御部を介して制御対象物を制御するものにおいて、
前記位置制御部にフィードフォワード部を設け、前記制御対象物の角速度検出をωdet、角度検出をθdet、モータ慣性をJdy、回転損失をDdyとしたとき、前記位置制御部に入力される角度指令θrefと制御対象物の角度検出θdetの比から位置制御装置の伝達関数を次式で求め、
θdet/θref={KIω(FFθ+KPθ)}/{Jdys 3 +(KPω+Ddy)
2 +KIωs+(KIω*KPθ)} …(1)‘
(ただし、KPθは位置制御部の比例パラメータ、KPω,KIωは速度制御部の比例及び積分パラメータ、sはラプラス演算子)
前記角度指令θrefがステップ状指令である場合、上式の分子多項式の零点=分母多項式の定数項として
KIω(FFθ+KPθ)=KIω*KPθ
から、前記フィードフォワード部のパラメータFFθを2自由度制御が付加されない状態と等価にし、前記位置制御部及び速度制御部を、モータ慣性Jdy、回転損失Ddy及び周波数応答設定wcを設定することで位置制御部と速度制御部の各パラメータKPθ、KPω、KIω及びFFθを求めて構成することを特徴とした位置制御装置。
An angular velocity command value is calculated by inputting a deviation signal based on the angle command value and the angle detection value to the position control unit, and the deviation signal between the angular velocity command value and the angular velocity detection value is input to the speed control unit having an integral element and a proportional element. Input the torque current command value and calculate the control object via the current control unit based on the torque current command value.
The position control unit is provided with a feedforward unit, and when the angular velocity detection of the control object is ωdet, the angle detection is θdet, the motor inertia is Jdy, and the rotation loss is Ddy, an angle command θref input to the position control unit The transfer function of the position control device is obtained by the following equation from the ratio of the angle detection θdet of the control object and
θdet / θref = {KIω (FFθ + KPθ)} / { Jdys 3 + (KPω + Ddy)
s 2 + KIωs + (KIω * KPθ)} (1) ′
(Where KPθ is the proportional parameter of the position controller, KPω and KIω are the proportional and integral parameters of the speed controller, and s is the Laplace operator)
When the angle command θref is a step-like command, the zero point of the numerator polynomial of the above equation = KIω (FFθ + KPθ) = KIω * KPθ as the constant term of the denominator polynomial
From the above, it is assumed that the parameter FFθ of the feedforward unit is equivalent to a state where the two-degree-of-freedom control is not added, and the position control unit and the speed control unit are set by setting the motor inertia Jdy, the rotation loss Ddy, and the frequency response setting wc. A position control device characterized by determining and configuring each parameter KPθ, KPω, KIω, and FFθ of a control unit and a speed control unit.
前記位置制御部に入力される角度指令θrefがランプ指令である場合、
前記フィードフォワード部のパラメータFFθを、前記(1)‘式の分子多項式の零点=分母多項式の定数項+1次として
KIω(FFθ+KPθ)=(KIω*KPθ)+KIωs
から
前記フィードフォワード部のパラメータFFθをs/G(s)(ただし、G(s)は相対次数1次以上の任意の伝達関数)で求め、
前記位置制御部及び速度制御部を、モータ慣性Jdy、回転損失Ddy及び周波数応答設定wcを設定することで位置制御部と速度制御部の各パラメータKPθ、KPω、KIω及びFFθを求めて構成することを特徴とした請求項1記載の位置制御装置。
When the angle command θref input to the position control unit is a lamp command,
The parameter FFθ of the feedforward unit is defined as KIω (FFθ + KPθ) = (KIω * KPθ) + KIωs, where zero of the numerator polynomial of the equation (1) ′ = constant term of denominator polynomial + 1st order
From the above, the parameter FFθ of the feedforward unit is obtained by s / G (s) (where G (s) is an arbitrary transfer function having a relative order of the first order or higher),
The position control unit and the speed control unit are configured by determining the parameters KPθ, KPω, KIω, and FFθ of the position control unit and the speed control unit by setting the motor inertia Jdy, the rotation loss Ddy, and the frequency response setting wc. The position control device according to claim 1.
前記位置制御部に入力される角度指令θrefが加速度指令である場合、前記フィードフォワード部のパラメータFFθを、前記(1)‘式の分子多項式の零点=分母多項式の定数項+1次+2次として
KIω(FFθ+KPθ)=(KIω*KPθ)+KIωs+(KPω+Ddy) 2
から前記フィードフォワード部のパラメータFFθを
{(Ddy+KPω) 2 +KIωs}/{KIω*G(s)}(たたし、G(s)は相対次数2次以上の任意の伝達関数)の演算で求め、前記位置制御部及び速度制御部を、モータ慣性Jdy、回転損失Ddy及び周波数応答設定wcを設定することで位置制御部と速度制御部の各パラメータKPθ、KPω、KIω及びFFθを求めて構成することを特徴とした請求項1記載の位置制御装置。
When the angle command θref input to the position control unit is an acceleration command, the parameter FFθ of the feedforward unit is set to zero of the numerator polynomial of the equation (1) ′ = constant term of denominator polynomial + 1st order + second order KIω (FFθ + KPθ) = (KIω * KPθ) + KIωs + (KPω + Ddy) s 2
From the calculation of the parameter FFθ of the feedforward unit by {(Ddy + KPω) s 2 + KIωs} / {KIω * G (s)} (where G (s) is an arbitrary transfer function having a relative order of second or higher). The position control unit and the speed control unit are obtained by determining the parameters KPθ, KPω, KIω, and FFθ of the position control unit and the speed control unit by setting the motor inertia Jdy, the rotation loss Ddy, and the frequency response setting wc. The position control device according to claim 1, wherein:
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JP2002325473A (en) * 2001-04-26 2002-11-08 Yaskawa Electric Corp Vibration suppressor
JP2007072943A (en) * 2005-09-09 2007-03-22 Tokyo Univ Of Agriculture & Technology Position control device
JP4939388B2 (en) * 2007-12-17 2012-05-23 三菱重工業株式会社 Feed-forward control device
JP2011078192A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Meidensha Corp Controller for motor

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