JP7532074B2 - Motor Control Device - Google Patents
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Description
本発明は、押当て制御用のモータ制御装置に関するものである。 The present invention relates to a motor control device for pressing control.
スポット溶接用サーボガンでは、溶接ガンの電極部の溶接チップでワークを挟んでモータのトルクを制御して加圧し、電極チップ間を通電しワークを溶着させている。このような溶接ガンでは、位置制御や速度制御で加圧対象に接触する手前まで移動し、トルク制御に切替えて加圧している。そして、トルク制御に切替えた時に過大な速度が発生して加圧対象に衝突することがないように、速度制限機能を備えたトルク制御を実施している。溶着が終了すると、再び位置制御や速度制御で移動を行う。 In a spot welding servo gun, the workpiece is clamped with the welding tips of the electrode part of the welding gun, pressure is applied by controlling the torque of the motor, and electricity is passed between the electrode tips to weld the workpiece. With this type of welding gun, the gun moves using position and speed control until it is close to contacting the workpiece, and then switches to torque control to apply pressure. Torque control with a speed limiting function is implemented so that excessive speeds do not occur when switching to torque control, preventing collision with the workpiece. Once welding is complete, movement is resumed using position and speed control.
このような位置制御や速度制御とトルク制御を切り替えて押当て制御を実施した例として特許文献1がある。特許文献1には、エンコーダを備えたモータを制御するモータ制御装置であって、モータによって駆動される機械負荷が加圧対象物に接近し、かつ、機械負荷の最終位置が加圧対象物の一定距離手前となるべき指令値である位置指令を生成する位置指令生成部と、エンコーダで検出されたモータの位置が位置指令に追従するように第1の速度指令を出力する位置制御部と、加圧対象物に加えるべき圧力または力の指令値である圧力指令を生成する圧力指令生成部と、機械負荷が加圧対象物に押し当てられたときに、機械負荷で検出された圧力または力が圧力指令に追従するように第2の速度指令を出力する圧力制御部と、機械負荷が加圧対象物に接触する際のモータの速度の上限を規定するクリープ速度と、第1の速度指令と、第2の速度指令との何れか1つを選択し、モータが動作すべき速度指令として出力する速度指令選択部と、速度指令選択部が出力する速度指令にモータの速度が追従するようにモータに電流を供給する電流指令を出力する速度制御部とを備え、速度指令選択部は、第1の速度指令を選択した後、第1の速度指令がクリープ速度を下回ったタイミング以降では、第2の速度指令またはクリープ速度の小さい値を選択することを特徴とするモータ制御装置が記載されている。
このように、特許文献1の手法では、第1の速度指令がクリープ速度を下回ったタイミング以降では、第2の速度指令またはクリープ速度の小さい値を選択する処理を実施している。しかしながら、圧力制御部を構成するためには圧力検出器や力検出器が必要であり、こういった検出器を設けられない設備では、押当て制御を行うことができないという問題があった。また、圧力や力検出器の出力に含まれるノイズや、圧力制御ループを構成する機械の剛性に起因した不安定要素がある場合、圧力制御部からの速度指令にリップルが生じ、クリープ速度と第2の速度指令が切り替わる付近では、圧力制御ループが遮断されたり、また、復活したりするため、動作が不安定になってしまうという問題があった。
In this way, in the method of
本発明は、以上の様な問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、圧力検出器や力検出器が不要で、位置制御や速度制御から速度制限機能付きトルク制御への移行を高速に行え、さらに、速度制限状態からトルク制御への移行を高速で安定に行うことのできる押当て制御用のモータの制御装置を提供することである。 The present invention was made to solve the above problems, and its purpose is to provide a control device for a motor for pressing control that does not require a pressure detector or force detector, can quickly transition from position control or speed control to torque control with a speed limiting function, and can quickly and stably transition from a speed-limited state to torque control.
本発明の一観点によれば、トルク又は位置のいずれかの制御モード指令に基づいてモータを制御するモータ制御装置において、位置制御モードにおいては位置指令に応じてモータの位置を制御し、前記トルク制御モードにおいては速度制限指令以上の速度では速度制限指令に応じて速度を制限し速度制限指令より低い速度ではトルク指令に応じてモータのトルクを制御するモータ制御装置であって、前記モータ制御装置は、前記モータの速度を検出する速度検出部と、位置指令から位置を減算して位置偏差を求める減算器と、前記位置偏差に基づいて速度指令を求める位置制御器と、トルク指令に基づく速度偏差を求める速度偏差算出器と、トルク指令に基づく速度偏差と速度を加算してトルク指令に基づく速度指令を求める加算器と、トルク指令に基づく速度指令を速度制限指令に基づき制限して、制限後の速度指令を出力する速度制限部と、制御モード自動切り換え信号に基づき、前記位置制御器からの速度指令と前記制限後の速度指令を切り換えて、モータ速度指令を出力する速度指令選択部と、前記モータ速度指令から前記モータの速度を減算して速度偏差を出力する減算器と、前記速度偏差を入力として速度制御演算を行い、モータトルク指令を出力する速度制御器と、前記モータトルク指令に基づくトルクを出力させるモータトルク制御部と、を備え、前記速度制御器は、比例制御器と、積分制御器とを有し、前記速度指令選択部は、前記位置制御器からの速度指令と前記トルク指令に基づく前記制限後の速度指令とを比較し、前記位置制御器からの速度指令の値が前記制限後の速度指令の値より大きい場合は前記位置制御器からの速度指令の値を選択し、前記位置制御器からの速度指令の値が前記制限後の速度指令の値以下の場合は、前記制限後の速度指令の値を選択してモータ速度指令が求められるものであることを特徴とするモータ制御装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a motor control device that controls a motor based on a control mode command of either torque or position, and in a position control mode, the motor position is controlled in accordance with a position command, and in the torque control mode, the speed is limited in accordance with a speed limit command at speeds equal to or greater than a speed limit command, and the torque of the motor is controlled in accordance with a torque command at speeds lower than the speed limit command. The motor control device includes a speed detection unit that detects the speed of the motor, a subtractor that subtracts a position from a position command to obtain a position deviation, a position controller that obtains a speed command based on the position deviation, a speed deviation calculator that obtains a speed deviation based on a torque command, an adder that adds the speed deviation based on a torque command and the speed to obtain a speed command based on a torque command, a speed limit unit that limits the speed command based on the torque command based on a speed limit command and outputs the limited speed command, and a speed limiting unit that outputs the speed command based on the control mode automatic switching signal, and A motor control device is provided that includes a speed command selection unit that switches between the speed command from the position controller and the limited speed command to output a motor speed command, a subtractor that subtracts the motor speed from the motor speed command to output a speed deviation, a speed controller that performs a speed control calculation using the speed deviation as an input and outputs a motor torque command, and a motor torque control unit that outputs a torque based on the motor torque command, and the speed controller has a proportional controller and an integral controller, and the speed command selection unit compares the speed command from the position controller with the limited speed command based on the torque command, and selects the value of the speed command from the position controller if the value of the speed command from the position controller is greater than the value of the limited speed command, and selects the value of the limited speed command if the value of the speed command from the position controller is equal to or less than the value of the limited speed command, thereby determining a motor speed command.
前記速度指令選択部は、モータの駆動する部材の位置が押当て制御対象に近い所定の位置に達すると、制御モード自動切り換えを有効にするものであっても良い。 The speed command selection unit may enable automatic control mode switching when the position of the member driven by the motor reaches a specified position close to the object of pressing control.
前記速度制御器は、前記速度指令選択部で前記制限後の速度指令を選択し、前記トルク指令に基づく速度指令が前記速度制限部において速度制限されていない場合は、比例制御が行われるものであり、前記トルク指令に基づく速度指令が前記速度制限部において速度制限されている場合は、比例積分制御が行われるものであることが好ましい。 It is preferable that the speed controller selects the limited speed command in the speed command selection unit, and performs proportional control if the speed command based on the torque command is not speed-limited in the speed limiting unit, and performs proportional-integral control if the speed command based on the torque command is speed-limited in the speed limiting unit.
本発明によれば、圧力検出器や力検出器を必要とせず、位置制御や速度制御から速度制限機能付きトルク制御への移行を高速に行うことができる。
さらに、速度制限状態からトルク制御への移行を高速で安定に行うことのできる押当て制御用のモータの制御装置を提供することができる。
According to the present invention, a pressure detector or a force detector is not required, and a transition from position control or speed control to torque control with a speed limiting function can be performed quickly.
Furthermore, it is possible to provide a control device for a motor used for press-fit control, which is capable of quickly and stably transitioning from a speed limited state to torque control.
以下に、本発明に係るモータ制御装置及び方法の実施の態様を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の態様の説明如何により本発明の範囲が限定されるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の技術的範囲に属する限り、如何なる態様であっても本発明の範囲に含まれるものである。
図1に、モータ制御装置及び方法の一態様を示す。
The following describes in detail the embodiments of the motor control device and method according to the present invention with reference to the drawings. Note that the scope of the present invention is not limited by the description of the embodiments, and any embodiment is included in the scope of the present invention as long as it falls within the technical scope of the invention according to each claim of the claims.
FIG. 1 illustrates one embodiment of a motor control device and method.
トルク指令と速度制限指令に基づいてモータの速度制限機能付きのトルク制御装置及び制御方法は、前記〔背景技術〕の項でも述べたとおり、公知のものであるので、詳細の説明は省略するが、本発明の実施の態様は次のとおりである。 As described in the Background Art section above, torque control devices and control methods with a motor speed limiting function based on a torque command and a speed limiting command are well known, so detailed explanations will be omitted, but the present invention can be implemented as follows.
本発明のモータ21のモータのトルクと位置を制御するモータ制御装置Aは、概略、エンコーダEN23、エンコーダEN23の位置を微分して速度を求める速度検出部25と、速度偏差算出器1、加算器3、速度制限部5、制御モード切り換え部7、減算器11、速度制御器15、速度指令選択部16、モータトルク制御器17、位置制御器35などから構成されている。
The motor control device A of the present invention, which controls the motor torque and position of the
図1に示す実施例は、トルク制御モードと位置制御モードを切り換え可能な例を示したものである。モータ制御装置Aの各部の機能は以下のとおりである。トルク指令TCを速度偏差算出器1に通してトルク指令に基づく速度偏差SDTを求める。トルク指令に基づく速度偏差SDTと速度Vを加算器3により加算してトルク指令に基づく速度指令STCを求める。速度制限部5において、トルク指令TCに基づく速度指令STCを速度制限指令SLCで指令される速度制限値で速度制限して、制限後の速度指令SCLを求める。
また、位置指令LCから位置Pを減算して、位置偏差PDTを求め、位置制御器35に通して位置制御器からの速度指定SCを求める。
The embodiment shown in Fig. 1 shows an example in which a torque control mode and a position control mode can be switched. The functions of each part of the motor control device A are as follows. A torque command TC is passed through a
Moreover, the position P is subtracted from the position command LC to obtain a position deviation PDT , which is passed to the
制御モード切り換え部7では、速度指令選択部16からの速度指令選択指令STSに基づき、位置制御器からの速度指令SCと制限後の速度指令SCLを切り替え、モータ速度指令SMCを求める。速度指令選択指令STSが位置制御器からの速度指令の場合は位置制御器からの速度指令SCをモータ速度指令SMCとし、速度指令選択指令STSが制限後の速度指令SCLの場合は、制限後の速度指令SCLをモータ速度指令SMCとする。そして、モータ速度指令SMCに基づき、モータを速度制御する。
The control mode switching unit 7 switches between the speed command SC from the position controller and the limited speed command SCL based on the speed command selection command STS from the speed
モータ21が押当て制御対象に近づくと、上位コントローラは位置信号等に基づき、制御モード自動切り換え信号CMSを有効にする。制御モード自動切り換え信号CMSが有効になると、速度指令選択部16では、位置制御器からの速度指令SCと制限後の速度指令SCLを比較し、位置制御器からの速度指令SCが制限後の速度指令SCLより大きい場合は位置制御器からの速度指令SCを選択し、位置制御器からの速度指令SCが制限後の速度指令SCL以下になると、制限後の速度指令SCLを選択して、モータ速度指令SMCを求める。このモータ速度指令SMCに基づき、モータ21を速度制御する。
When the
具体的には、モータに付けられているエンコーダEN23の位置を微分して速度を求める。モータ速度指令SMCから速度を減算して速度偏差SDを求め、速度制御器15を通してモータトルク指令TMTを算出する。モータトルク指令TMTに基づき、モータトルク制御器17によりモータトルク指令TMT通りのトルクがモータから出力される。モータから出力されたトルクにより回転した位置をエンコーダEN23で検出し、モータ速度指令SMCと一致するように速度制御が行われる。
Specifically, the speed is obtained by differentiating the position of the encoder EN23 attached to the motor. The speed is subtracted from the motor speed command SMC to obtain a speed deviation SD , which is then passed through the
速度制御器15は比例制御器15aを有し、制御状態に基づく速度指令選択部16からの速度制御器制御信号STSSにより、比例制御器15aのみで動作させたり、比例制御器15aと積分制御器15bの両方を動作させたりする。
速度指令選択部16で、位置制御器からの速度指令SCが選択されている場合は、速度制御器制御信号STSSにより比例制御器15aと積分制御器15bの両方を動作させて比例積分制御を行う。速度指令選択部16で制限後の速度指令SCLが選択されていて、トルク指令TCに基づく速度指令が速度制限にかかっている場合も同様に比例積分制御を行う。速度指令選択部16で制限後の速度指令SCLが選択されていて、トルク指令TCに基づく速度指令が速度制限にかかっていない場合は速度制御器制御信号STSSにより比例制御を行う。
The
When the speed
図2は、図1における速度制御器15のより具体的な構成例を示した図である。比例ゲイン15a-1により比例制御器15aが構成され、積分ゲイン15b-1と積分器15b-2、そして積分減衰ゲイン15b-3と切替スイッチ15b-4とから積分制御器15bが構成されている。
Figure 2 shows a more specific example of the configuration of the
速度制御器15を比例積分制御で動作させる場合は、切替スイッチ15b-4を1にし、積分制御器15bに積分動作を行わせる。速度制御器15を比例制御器で動作させる場合は、切替スイッチ15b-4を2にし、積分器15b-2の値をマイナス符号の積分減衰ゲインに基づき減衰させて0にして、比例動作を行わせる。これらのモータ制御を行う各部はソフトウェアで構成することができ、制御サンプル毎に制御演算が行われる。
When the
速度指令選択部16は、モータ21の駆動する部材の位置が押当て制御対象に近い所定の位置に達すると、制御モード自動切り換え信号CMSを受けて制御モード自動切り換えを有効にする。すなわち、位置制御モードとトルク制御モードとを自動切り替え可能な状態にする。
速度指令選択部16は、位置制御器からの速度指令SCと制限後の速度指令SCLとを比較する。
位置制御器からの速度指令SCの値が制限後の速度指令SCLの値より大きい場合は位置制御器からの速度指令SCの値を選択する。
When the position of the member driven by the
The speed
When the value of the speed command S C from the position controller is larger than the value of the limited speed command S CL , the value of the speed command S C from the position controller is selected.
一方、位置制御器からの速度指令SCの値が制限後の速度指令の値SCL以下の場合は、制限後の速度指令SCLの値を選択してモータ速度指令SMCが求められる。 On the other hand, when the value of the speed command SC from the position controller is equal to or smaller than the limited speed command value SCL , the limited speed command value SCL is selected to determine the motor speed command SMC .
速度制御器15は、速度指令選択部16で制限後の速度指令を選択し、トルク指令TCに基づく速度指令STCが速度制限部5において速度制限されていない場合は、比例制御が行われる。
一方、トルク指令に基づく速度指令STCが速度制限部5において速度制限されている場合は、比例積分制御が行われる。
The
On the other hand, when the speed command STC based on the torque command is limited by the speed limiting section 5, proportional-integral control is performed.
速度指令選択指令STSが制限後の速度指令SCLの場合は、制御モード切り換え部7は制限後の速度指令SCLを選択し、次のようにして速度制限機能付きのトルク制御が実施される。
速度制御器15を比例制御器15aで構成し、そのゲインをGPとすると、速度制御系でのモータ速度指令SMCからモータトルク指令TMTを算出する計算の逆算により、トルク指令TCからトルク指令に基づく速度指令STCは、以下のように算出できる。
When the speed command selection command STS is the limited speed command SCL , the control mode switching unit 7 selects the limited speed command SCL , and torque control with a speed limiting function is performed as follows.
If the
トルク指令に基づく速度偏差SDT=トルク指令TC/GP (1)
トルク指令に基づく速度指令STC=トルク指令に基づく速度偏差SDT+速度V(2)
Speed deviation based on torque command S DT =torque command T C /GP (1)
Speed command based on torque command S TC = Speed deviation based on torque command S DT + Speed V (2)
そして、求められたトルク指令に基づく速度指令STCに対して速度制限指令SLCに基づき速度制限を行い、制限後の速度指令SCLを求める。
制限後の速度指令SCLに従ってモータ21の速度制御を行うと、以下のようになる。
モータトルク指令TMT=速度偏差SD×GP=(モータ速度指令SMC-速度V)×GP
Then, the speed command STC based on the obtained torque command is subjected to speed limitation based on the speed limit command SLC to obtain the limited speed command SCL .
When the speed control of the
Motor torque command T MT = speed deviation S D ×GP = (motor speed command S MC - speed V) × GP
ここで、速度制限にかからない場合は、モータ速度指令SMC=トルク指令に基づく速度指令STCのため、
モータトルク指令TMT=(トルク指令に基づく速度指令STC-速度V)×GP={(トルク指令に基づく速度偏差SDT+速度V)-速度V}×GP (3)
ここで、(トルク指令に基づく速度偏差SDT)×GP=トルク指令/GP×GP=トルク指令TCとなり、モータトルク指令TMTはトルク指令TCと一致し、このモータトルク指令TMTに基づきトルク制御を行い、モータトルク指令TMT通りのモータトルクがモータ21から出力される。
速度制限にかかった場合は、モータ速度指令SMCは速度制限指令SLCになり、速度制限指令SLCに基づくモータの速度制御が行われ、速度制限指令SLCに速度が比例積分制御される。
Here, when the speed limit is not reached, the motor speed command S MC =the speed command S TC based on the torque command, so
Motor torque command T MT =(speed command S TC based on torque command−speed V)×GP={(speed deviation S DT based on torque command+speed V)−speed V}×GP (3)
Here, (speed deviation SDT based on torque command) x GP = torque command/GP x GP = torque command TC , and the motor torque command TMT coincides with the torque command TC . Torque control is performed based on this motor torque command TMT , and motor torque according to the motor torque command TMT is output from the
When the speed limit is reached, the motor speed command SMC becomes a speed limit command SLC , and the motor speed is controlled based on the speed limit command SLC , and the speed is proportional-integral controlled to the speed limit command SLC .
図3は、本実施の形態による位置制御で加圧対象に接触する手前まで移動し、トルク制御に切替えて加圧動作をする場合のシミュレーション結果の一例を示す図である(A~G)。ここでは、一例としてスポット溶接用サーボガンに用いた場合の形態を示している。 Figure 3 shows an example of a simulation result (A to G) when the position control according to this embodiment is used to move the gun to the point where it comes into contact with the object to be pressed, and then the control is switched to torque control to perform the pressing operation. Here, the form when used in a spot welding servo gun is shown as an example.
波形Aは、位置制御器からの速度指令STCを示す図である。
波形Bは、トルク指令TCと負荷トルクを示す図である。
波形Cは、制御(位置、トルク)モード自動切り替えを示す図である。
波形Dは、制限後の速度指令SCLを示す図である。
波形Eは、モータ速度指令SMCを示す図である。
波形Fは、速度Vを示す図である。
波形Gはモータトルク指令TMCを示す図である。
Waveform A shows the speed command STC from the position controller.
Waveform B shows the torque command TC and the load torque.
Waveform C illustrates automatic control (position, torque) mode switching.
A waveform D shows the speed command SCL after the limit.
Waveform E shows the motor speed command SMC .
The waveform F represents the velocity V.
Waveform G shows the motor torque command TMC .
位置制御において、サーボガンの位置が加圧対象に近づくと、制御モード自動切り換えが有効になり(波形C)、位置制御器からの速度指令STC(波形A)が制限後の速度指令SCL(波形D)以下になると、速度指令選択部16は制限後の速度指令SCLを選択して、モータ速度指令SMCは速度制限指令SLCで設定された速度制限値(300min-1)になっている(波形Eの0.12-0.14参照)。
In position control, when the position of the servo gun approaches the pressurized object, automatic control mode switching becomes effective (waveform C). When the speed command S TC (waveform A) from the position controller becomes equal to or lower than the limited speed command S CL (waveform D), the speed
そして、制限された速度で加圧対象物に近づき、加圧対象物に接触すると負荷トルクが増加して(波形B)速度が低下し(波形F)、速度制限状態が解除され、トルク指令TC通りのモータトルク指令TMTで加圧対象を加圧している(波形G)。
加圧対象物を加圧すると、制御モード自動切り換えを無効にする(波形C)。圧力制御ループがないため、速度制限機能付きトルク制御系からの出力である制限後の速度指令SLC(波形D)は一定のきれいな値であり、位置制御からトルク制御への切り換えは高速でスムーズである(波形G)。また、加圧対象に接触する時の、速度制限状態からトルク制御への切り換えも、チャタリング等の不安定な現象はみられず、瞬時にトルク制御に切り替わっている(波形G)。
Then, the motor approaches the object to be pressurized at a limited speed, and when it comes into contact with the object, the load torque increases (waveform B), the speed decreases (waveform F), the speed limit state is released, and the object is pressurized with the motor torque command TMT in accordance with the torque command TC (waveform G).
When the object to be pressed is pressed, the automatic control mode switching is disabled (waveform C). Because there is no pressure control loop, the speed command S LC after limiting, which is the output from the torque control system with speed limiting function (waveform D), is a constant, clean value, and the switching from position control to torque control is fast and smooth (waveform G). Furthermore, when the speed limiting state is switched to torque control upon contact with the object to be pressed, no unstable phenomena such as chattering are observed, and the control is instantly switched to torque control (waveform G).
以上のように、本発明では、モータが押当て制御対象に近づくまでは通常の位置制御を実施し、モータが押当て制御対象に近づくと、制御モード自動切り換えを有効にする。制御モード自動切り換えが有効になると、速度指令選択部で位置制御器からの速度指令と制限後の速度指令を比較する。位置制御器からの速度指令が制限後の速度指令以下になると、制限後の速度指令を選択して速度制限機能付きトルク制御を行う。本発明では圧力制御ループがないため、切り換えは高速でスムーズであり、切り換え後は、加圧対象に接触するまで速度制限値で動作する。加圧対象に接触すると、速度が低下して、速度制限状態が解除される。そして、トルク指令通りのモータトルク指令になり、加圧対象をトルク指令で加圧する。速度制限状態からトルク制御状態への切り換わりも、圧力制御ループがないため、高速でスムーズであり、本制御手法の速度制限機能付きトルク制御では自動的に切り替わる。速度制限機能付きのトルク制御系は、トルク指令に基づく速度偏差に速度を加算して速度制限するだけである。従って、速度制御ループの上位に速度制限を実現するための圧力制御ループがなく、特別な制御パラメータは必要ない。速度制御器のゲインが低くても、速度制限にかかっていない時はトルク指令通りのモータトルク指令が算出され、速度制御器のゲインの影響を受けない。速度制御器のゲインは普通にモータを速度制御する時に、速度ループが安定するように調整すればよい。また、機械系に共振などがある場合は、ノッチフィルタやローパスフィルタを速度制御器の出力に設けてもよい。その場合は、トルク指令に対する応答がフィルタを追加した分だけ、低下する。 As described above, in the present invention, normal position control is performed until the motor approaches the object of press-fit control, and when the motor approaches the object of press-fit control, automatic control mode switching is enabled. When automatic control mode switching is enabled, the speed command selection unit compares the speed command from the position controller with the speed command after limit. When the speed command from the position controller becomes equal to or lower than the speed command after limit, the speed command after limit is selected and torque control with speed limit function is performed. Since there is no pressure control loop in the present invention, switching is fast and smooth, and after switching, the motor operates at the speed limit value until it comes into contact with the pressurized object. When it comes into contact with the pressurized object, the speed decreases and the speed limit state is released. Then, the motor torque command becomes as per the torque command, and the pressurized object is pressurized by the torque command. Switching from the speed limit state to the torque control state is also fast and smooth because there is no pressure control loop, and is automatically switched in the torque control with speed limit function of this control method. The torque control system with speed limit function simply adds the speed to the speed deviation based on the torque command to limit the speed. Therefore, there is no pressure control loop to realize a speed limit above the speed control loop, and no special control parameters are required. Even if the gain of the speed controller is low, when the speed limit is not reached, the motor torque command is calculated according to the torque command and is not affected by the gain of the speed controller. The gain of the speed controller can be adjusted so that the speed loop is stable when controlling the motor speed normally. Also, if there is resonance in the mechanical system, a notch filter or low-pass filter can be provided at the output of the speed controller. In that case, the response to the torque command will decrease by the amount of the filter added.
以上の様に、本発明では、トルク指令を基にトルク指令に基づく速度指令を算出し、速度制限を行って制限後の速度指令を求め、位置制御器からの速度指令と制限後の速度指令を比較し、位置制御器からの速度指令が制限後の速度指令より大きい場合は位置制御器からの速度指令を選択する。位置制御器からの速度指令が制限後の速度指令以下になると、制限後の速度指令を選択して、モータ速度指令を求めて押当て制御を実現している。これにより、圧力検出器や力検出器が不要で、位置制御や速度制御から速度制限機能付きトルク制御への移行が高速であり、速度制限状態からトルク制御への移行が高速で安定な押当て制御用のモータの制御装置を提供することができる。 As described above, in the present invention, a speed command based on a torque command is calculated based on the torque command, a speed limit is performed to obtain a speed command after the limit, the speed command from the position controller is compared with the speed command after the limit, and if the speed command from the position controller is greater than the speed command after the limit, the speed command from the position controller is selected. If the speed command from the position controller is equal to or less than the speed command after the limit, the speed command after the limit is selected, and a motor speed command is obtained to realize press-fit control. This makes it possible to provide a motor control device for press-fit control that does not require a pressure detector or force detector, has a high-speed transition from position control or speed control to torque control with a speed limit function, and has a high-speed and stable transition from a speed-limited state to torque control.
上述した各態様は、いずれも本発明の一態様を示すものであって、本発明自体がそれらの態様によって示される具体的な構成に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載された事項に基づき当業者が想定し得るものはすべて含まれるものである。 Each of the above-mentioned aspects represents one aspect of the present invention, and the present invention itself is not limited to the specific configurations represented by those aspects. The scope of the present invention includes everything that a person skilled in the art could imagine based on the matters described in the claims.
A モータ制御装置
P 位置
V 速度
1 速度偏差算出器
3 加算器
5 速度制限部
7 制御モード切り換え部
11 減算器
15 速度制御器
15a 比例制御器
15a-1 比例ゲイン
15b 積分制御器
15b-2 積分器
15b-3 減衰ゲイン
15b-4 切替スイッチ
16 速度指令選択部
17 モータトルク制御器
21 モータ
23 エンコーダ
35 位置制御器
LC 位置指令
PDT 位置偏差
SC 速度指令
SCL 制限後の速度指令
STSS 速度制御器制御信号
SD 速度偏差
SDT トルク指令に基づく速度偏差
SLC 速度制限指令
STC トルク指令に基づく速度指令
STS 速度制御機器制御信号
SMC モータ速度指令
TC トルク指令
TMT モータトルク指令
A Motor control device P
Claims (3)
前記モータ制御装置は、
前記モータの速度を検出する速度検出部と、
位置指令から前記モータの位置を減算して位置偏差を求める減算器と、
前記位置偏差に基づいてモータ速度指令を求める位置制御器と、
前記モータ速度指令から前記モータの速度を減算して速度偏差を出力する減算器と、
前記速度偏差を入力として速度制御演算を行い、モータトルク指令を出力する速度制御器と、
前記トルク指令に基づく速度偏差を求める速度偏差算出器と、
前記トルク指令に基づく速度偏差と前記モータの速度を加算して前記トルク指令に基づく速度指令を求める加算器と、
前記トルク指令に基づく速度指令を速度制限指令に基づき制限して、制限後の速度指令を出力する速度制限部と、
制御モード自動切り換え信号に基づき、前記位置制御器からの速度指令と前記制限後の速度指令を切り換えて、モータ速度指令を出力する速度指令選択部と、
前記モータトルク指令に基づくトルクを出力させるモータトルク制御部と、を備え、
前記速度制御器は、比例制御器と、積分制御器とを有し、
前記速度指令選択部は、
前記位置制御器からの速度指令と前記トルク指令に基づく前記制限後の速度指令とを比較し、前記位置制御器からの速度指令の値が前記制限後の速度指令の値より大きい場合は前記位置制御器からの速度指令の値を選択し、前記位置制御器からの速度指令の値が前記制限後の速度指令の値以下の場合は、前記制限後の速度指令の値を選択してモータ速度指令が求められるものである
モータ制御装置。 A motor control device controls a motor based on a control mode command of either a given torque or a position, the motor control device controls a position of the motor in accordance with a given position command in a position control mode, and limits a speed in accordance with a speed limit command at a speed equal to or higher than a speed limit command in the torque control mode, and controls a torque of the motor in accordance with a given torque command at a speed lower than the speed limit command,
The motor control device includes:
a speed detection unit for detecting a speed of the motor;
a subtractor for subtracting the position of the motor from a position command to obtain a position deviation;
a position controller for determining a motor speed command based on the position deviation;
a subtractor that subtracts the motor speed from the motor speed command and outputs a speed deviation;
a speed controller that performs a speed control calculation using the speed deviation as an input and outputs a motor torque command;
a speed deviation calculator for calculating a speed deviation based on the torque command;
an adder that adds the speed deviation based on the torque command and the motor speed to obtain a speed command based on the torque command;
a speed limiting unit that limits a speed command based on the torque command based on a speed limiting command and outputs the limited speed command;
a speed command selection unit that switches between the speed command from the position controller and the limited speed command based on a control mode automatic switching signal and outputs a motor speed command;
a motor torque control unit that outputs a torque based on the motor torque command,
The speed controller includes a proportional controller and an integral controller.
The speed command selection unit
A motor control device which compares a speed command from the position controller with the limited speed command based on the torque command, and selects the value of the speed command from the position controller if the value of the speed command from the position controller is greater than the value of the limited speed command, and selects the value of the limited speed command if the value of the speed command from the position controller is equal to or less than the value of the limited speed command, thereby determining a motor speed command.
請求項1に記載のモータ制御装置。 2. The motor control device according to claim 1, wherein the speed command selection unit enables automatic control mode switching when a position of a member driven by the motor approaches an object of press-contact control and reaches a predetermined position.
前記速度指令選択部で前記制限後の速度指令を選択し、
前記トルク指令に基づく速度指令が前記速度制限部において速度制限されていない場合は、比例制御が行われるものであり、
前記トルク指令に基づく速度指令が前記速度制限部において速度制限されている場合は、比例積分制御が行われるものである
請求項1又は2に記載のモータ制御装置。 The speed controller includes:
The speed command selection unit selects the limited speed command,
When the speed command based on the torque command is not limited by the speed limiting unit, proportional control is performed.
3. The motor control device according to claim 1, wherein when the speed command based on the torque command is speed-limited by the speed limiting section, proportional-integral control is performed.
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