Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7532074B2 - Motor Control Device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7532074B2 - Motor Control Device - Google Patents

Motor Control Device Download PDF

Info

Publication number
JP7532074B2
JP7532074B2 JP2020074613A JP2020074613A JP7532074B2 JP 7532074 B2 JP7532074 B2 JP 7532074B2 JP 2020074613 A JP2020074613 A JP 2020074613A JP 2020074613 A JP2020074613 A JP 2020074613A JP 7532074 B2 JP7532074 B2 JP 7532074B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
speed
command
motor
torque
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020074613A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021175206A (en
Inventor
勇治 井出
通生 北原
敏雄 平出
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Denki Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Denki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Denki Co Ltd filed Critical Sanyo Denki Co Ltd
Priority to JP2020074613A priority Critical patent/JP7532074B2/en
Priority to CN202110387292.9A priority patent/CN113541570B/en
Priority to TW110113382A priority patent/TWI890774B/en
Priority to PH1/2021/050166A priority patent/PH12021050166B1/en
Publication of JP2021175206A publication Critical patent/JP2021175206A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7532074B2 publication Critical patent/JP7532074B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/20Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors for controlling one motor used for different sequential operations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

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。 Patent Document 1 is an example of implementing pressing control by switching between such position control, speed control, and torque control. Patent Document 1 describes a motor control device that controls a motor equipped with an encoder, which includes a position command generation unit that generates a position command, which is a command value for when a mechanical load driven by the motor approaches a pressurized object and the final position of the mechanical load is a certain distance before the pressurized object, a position control unit that outputs a first speed command so that the position of the motor detected by the encoder follows the position command, a pressure command generation unit that generates a pressure command, which is a command value for the pressure or force to be applied to the pressurized object, and a second speed command generation unit that outputs a second speed command so that the pressure or force detected by the mechanical load follows the pressure command when the mechanical load is pressed against the pressurized object. The motor control device is characterized in that it includes a pressure control unit that outputs a creep speed that specifies the upper limit of the motor speed when the mechanical load contacts the pressurized object, a speed command selection unit that selects one of a first speed command and a second speed command and outputs it as the speed command at which the motor should operate, and a speed control unit that outputs a current command that supplies current to the motor so that the motor speed follows the speed command output by the speed command selection unit, and that after selecting the first speed command, the speed command selection unit selects the second speed command or a smaller value of the creep speed after the timing at which the first speed command falls below the creep speed.

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 Patent Document 1, after the timing when the first speed command falls below the creep speed, a process is performed to select the second speed command or a smaller value of the creep speed. However, a pressure detector or force detector is required to configure the pressure control unit, and there is a problem that pressing control cannot be performed in equipment that does not have such detectors. In addition, if there is noise contained in the output of the pressure or force detector, or an unstable element caused by the rigidity of the machine that configures the pressure control loop, a ripple occurs in the speed command from the pressure control unit, and the pressure control loop is interrupted and then restored near the point where the creep speed and the second speed command switch, resulting in an unstable operation.

特許第6113378号公報Patent No. 6113378

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.

図1は、モータ制御装置及び方法の一態様を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating one aspect of a motor control device and method. 図2は、具体的な速度制御器の構成例を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a specific example of the configuration of the speed controller. 図3は、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を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of a simulation in which the actuator moves to a position just before contacting the pressure target under position control, and then the actuator is switched to torque control to perform a pressure application operation.

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 motor 21, is roughly composed of an encoder EN 23, a speed detection unit 25 that determines the speed by differentiating the position of the encoder EN 23, a speed deviation calculator 1, an adder 3, a speed limiting unit 5, a control mode switching unit 7, a subtractor 11, a speed controller 15, a speed command selection unit 16, a motor torque controller 17, and a position controller 35.

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T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T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L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S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 speed deviation calculator 1 to obtain a speed deviation SDT based on the torque command. The speed deviation SDT based on the torque command and a speed V are added by an adder 3 to obtain a speed command STC based on the torque command. A speed limiting part 5 limits the speed command STC based on the torque command TC with a speed limit value commanded by a speed limiting command SLC to obtain a speed command SCL after the limiting.
Moreover, the position P is subtracted from the position command LC to obtain a position deviation PDT , which is passed to the position controller 35 to obtain a speed command SC from the position controller.

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S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S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 command selection unit 16 to determine the motor speed command SMC . When the speed command selection command STS is the speed command from the position controller, the speed command SC from the position controller is used as the motor speed command SMC , and when the speed command selection command STS is the limited speed command SCL , the limited speed command SCL is used as the motor speed command SMC . Then, the motor speed is controlled based on the motor speed command SMC .

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S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S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Sを選択し、位置制御器からの速度指令S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 motor 21 approaches the object of press-fit control, the upper controller activates the control mode automatic switching signal CMS based on the position signal, etc. When the control mode automatic switching signal CMS becomes effective, the speed command selector 16 compares the speed command SC from the position controller with the limited speed command SCL , and selects the speed command SC from the position controller if the speed command SC from the position controller is greater than the limited speed command SCL , and selects the limited speed command SCL if the speed command SC from the position controller is equal to or less than the limited speed command SCL to obtain the motor speed command SMC . The speed of the motor 21 is controlled based on this motor speed command SMC .

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S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 speed controller 15 to calculate the motor torque command TMT . Based on the motor torque command TMT , the motor torque controller 17 outputs torque according to the motor torque command TMT from the motor. The position rotated by the torque output from the motor is detected by the encoder EN23, and the speed is controlled so as to match the motor speed command SMC .

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S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T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T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 speed controller 15 has a proportional controller 15a, and operates only the proportional controller 15a or both the proportional controller 15a and the integral controller 15b depending on a speed controller control signal STSS from a speed command selection unit 16 based on the control state.
When the speed command selection unit 16 selects the speed command S C from the position controller, both the proportional controller 15 a and the integral controller 15 b are operated by the speed controller control signal S TSS to perform proportional-integral control. When the speed command selection unit 16 selects the limited speed command S CL and the speed command based on the torque command TC is speed limited, proportional-integral control is performed in the same manner. When the speed command selection unit 16 selects the limited speed command S CL and the speed command based on the torque command TC is not speed limited, proportional control is performed by the speed controller control signal S TSS .

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 speed controller 15 in Figure 1. The proportional controller 15a is configured with the proportional gain 15a-1, and the integral controller 15b is configured with the integral gain 15b-1, the integrator 15b-2, the integral attenuation gain 15b-3, and the changeover switch 15b-4.

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 speed controller 15 is operated with proportional-integral control, the changeover switch 15b-4 is set to 1, causing the integral controller 15b to perform integral operation. When the speed controller 15 is operated with proportional control, the changeover switch 15b-4 is set to 2, the value of the integrator 15b-2 is attenuated to 0 based on an integral attenuation gain with a negative sign, and proportional operation is performed. Each of these parts that perform motor control can be configured with software, and control calculations are performed for each control sample.

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S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S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Sの値を選択する。
When the position of the member driven by the motor 21 reaches a predetermined position close to the object of the pressing control, the speed command selection unit 16 receives the automatic control mode switching signal CMS and enables automatic control mode switching, i.e., makes the state in which automatic switching between the position control mode and the torque control mode is possible.
The speed command selection unit 16 compares the speed command S C from the position controller with the limited speed command S CL .
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S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T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 speed controller 15 selects the limited speed command in a speed command selection section 16, and if the speed command S TC based on the torque command TC has not been limited in the speed limiting section 5, proportional control is performed.
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T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 speed controller 15 is configured with a proportional controller 15a and its gain is GP, then by inverse calculation of the calculation for calculating the motor torque command TMT from the motor speed command SMC in the speed control system, the speed command STC based on the torque command can be calculated from the torque command TC as follows:

トルク指令に基づく速度偏差SDT=トルク指令T/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S×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 21 is performed in accordance with the limited speed command SCL , the following occurs.
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Tとなり、モータトルク指令TMTはトルク指令T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 motor 21.
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 command selection unit 16 selects the limited speed command S CL , and the motor speed command S MC becomes the speed limit value (300 min -1 ) set by the speed limit command S LC (see 0.12-0.14 in waveform E).

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T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
位置指令
DT 位置偏差
速度指令
CL 制限後の速度指令
TSS 速度制御器制御信号
速度偏差
DT トルク指令に基づく速度偏差
LC 速度制限指令
TC トルク指令に基づく速度指令
TS 速度制御機器制御信号
MC モータ速度指令
トルク指令
MT モータトルク指令
A Motor control device P Position V Speed 1 Speed deviation calculator 3 Adder 5 Speed limiting section 7 Control mode switching section 11 Subtractor 15 Speed controller 15a Proportional controller 15a-1 Proportional gain 15b Integral controller 15b-2 Integrator 15b-3 Damping gain 15b-4 Changeover switch 16 Speed command selection section 17 Motor torque controller 21 Motor 23 Encoder 35 Position controller L C position command P DT position deviation S C speed command S CL speed command after limit S TSS speed controller control signal S D speed deviation S Speed deviation based on DT torque command S LC speed limit command S Speed command based on TC torque command S TS speed control device control signal S MC motor speed command T C torque command T MT motor torque command

Claims (3)

所与の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所与の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所与の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.
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づいて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
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
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.
JP2020074613A 2020-04-20 2020-04-20 Motor Control Device Active JP7532074B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020074613A JP7532074B2 (en) 2020-04-20 2020-04-20 Motor Control Device
CN202110387292.9A CN113541570B (en) 2020-04-20 2021-04-09 Motor control device
TW110113382A TWI890774B (en) 2020-04-20 2021-04-14 Motor control apparatus
PH1/2021/050166A PH12021050166B1 (en) 2020-04-20 2021-04-15 Motor control apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020074613A JP7532074B2 (en) 2020-04-20 2020-04-20 Motor Control Device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021175206A JP2021175206A (en) 2021-11-01
JP7532074B2 true JP7532074B2 (en) 2024-08-13

Family

ID=78124297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020074613A Active JP7532074B2 (en) 2020-04-20 2020-04-20 Motor Control Device

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP7532074B2 (en)
CN (1) CN113541570B (en)
PH (1) PH12021050166B1 (en)
TW (1) TWI890774B (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118074596B (en) * 2024-04-22 2024-07-26 贵州航天控制技术有限公司 Force and position double closed-loop control system of linear steering engine

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5372249B2 (en) 2010-05-17 2013-12-18 三菱電機株式会社 Motor control device

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58212386A (en) * 1982-05-31 1983-12-10 Fanuc Ltd Control system for ac motor
JPH01243870A (en) * 1988-03-25 1989-09-28 Toshiba Corp Induction machine controller
JP3752896B2 (en) * 1999-06-18 2006-03-08 富士電機機器制御株式会社 Vector control device for electric motor
WO2009025132A1 (en) * 2007-08-17 2009-02-26 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Motor controller and its inertia moment identifying method
JP2010110080A (en) * 2008-10-29 2010-05-13 Okuma Corp Motor control apparatus
JP5589392B2 (en) * 2010-01-13 2014-09-17 ソニー株式会社 Signal processing device, display device, electronic device, signal processing method and program
CN103270692B (en) * 2010-12-20 2016-01-20 三菱电机株式会社 motor control unit
JP5528421B2 (en) * 2011-12-08 2014-06-25 山洋電気株式会社 Motor control device
WO2017183187A1 (en) * 2016-04-22 2017-10-26 三菱電機株式会社 Motor control device
JP6703916B2 (en) * 2016-08-17 2020-06-03 東洋電機製造株式会社 Electric vehicle control device
JP2019115087A (en) * 2017-12-20 2019-07-11 キヤノン株式会社 Motor controller, image formation device, manuscript feeding device, and manuscript reading device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5372249B2 (en) 2010-05-17 2013-12-18 三菱電機株式会社 Motor control device

Also Published As

Publication number Publication date
TWI890774B (en) 2025-07-21
PH12021050166A1 (en) 2021-11-08
CN113541570B (en) 2026-03-24
TW202147767A (en) 2021-12-16
CN113541570A (en) 2021-10-22
JP2021175206A (en) 2021-11-01
PH12021050166B1 (en) 2023-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8928267B2 (en) Motor controller
KR101723326B1 (en) Motor control device
EP2362536A2 (en) Motor control method and motor control system
JP6703021B2 (en) Servo control device
JP2011176907A (en) Method and unit for controlling motor
KR100661106B1 (en) Motor controller
KR102040706B1 (en) Apparatus for motor driven power steering and control method thereof
JP7532074B2 (en) Motor Control Device
JP7394669B2 (en) motor control device
JP7625389B2 (en) Motor Control Device
KR100461186B1 (en) Control method of pi controller
JP2018092357A (en) Servo motor control device, servo motor control method, and computer program
KR100198151B1 (en) Integral limited anti-windup controller
JPH0875613A (en) Control system in engine dynamo bench
JP2003131704A (en) Motor control device with overshoot suppression function
JP3408956B2 (en) Drive control device for servo motor
KR100336359B1 (en) Apparatus and method of reducing driving shock for hydraulic elevator
KR20250026022A (en) Signal processing and disturbance adaptive control device for disturbance signals in link system
JP3487922B2 (en) Moving body speed control method and its control device
WO2025192375A1 (en) Monitoring device for motor
JPH0764641A (en) Robot controller
JPH07261845A (en) Positioning control unit for servomotor
JPH0332384A (en) robot control device
JPH02100114A (en) Control system for servo-motor
KR20000008600A (en) Crash detecting device of robot position servo system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230106

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231023

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231205

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240126

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240321

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240702

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240731

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7532074

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150