JP2005204472A5 - - Google Patents
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Description
本発明はサーボモータを駆動するサーボ制御装置におけるサーボ制御ゲインを自動設定する方法に関し、特に機械等を加振手段により加振しその振動を検出することによりサーボ制御ゲインの限界値を検出するサーボ制御装置およびその限界ゲイン抽出方法に関する。 The present invention relates to a method for automatically setting a servo control gain in a servo controller for driving a servo motor, in particular the detection limit value of the servo control gain by detecting the vibration of the O Ri vibration shiso the vibrating means machinery The present invention relates to a servo control device and a limit gain extraction method thereof .
従来のサーボ制御装置の限界ゲイン抽出方法としては、ゲインを上げて発振させて、そのゲインを最大値とする方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図5は従来技術によるゲイン調整処理を説明するフローチャートである。
ステップ500でゲイン調整処理を行うか否かを判定する。フラッグF=1でなければゲイン調整処理は行わずに終り、F=1であればステップ501に進む。
ステップ501では、制御系を発振させて得られたメモリに記憶されている実速度データをFFT分析し、周波数成分の振幅を求める。次に、ステップ502で検出された振幅のうち最大の振幅の周波数fをfmaxとしてもとめる。次に、fmaxと設定されている基準周波数faとの差の絶対値が、ゲイン調整のために設定されている閾値εより小さいか否かを判断し、小さければ終り、小さくなければステップ504へ進む。
ステップ504では、現在セットされているカットオフ周波数fnにfaからfmaxを差し引いた値に設定パラメータαを乗じた値を加算したものを新しいfnとする。
ステップ505では、fnと設定されている制御系で決まる速度ループ帯域の上限値flimをひかくし、fnが小さければステップ508へ進み、小さくなければステップ506へ進む。
ステップ508では、速度ループのゲインK1及びK2を計算する。次に、ステップ509で指標i及びフラッグFを「0」にセットして終わる。
ステップ506では、パラメータPが「0」か否かを判断し、「0」であればステップ507へ進み、「0」でなければステップ510へ進む。
ステップ507では、Pの値を「1」にして速度制御ループをPI制御にセットし、また、fnを初期値fn0にセットしてステップ508へ進む。
ステップ510では、fnをflimにセットして次へ進む。ステップ511では、速度ループのゲインK1及びK2を決定して速度ループゲインの調整を終わる。
こうして、決定された値によって速度制御が行われると、振動を生じず、かつ、ゲインの大きい望ましい速度制御が行われることとなる。
FIG. 5 is a flowchart for explaining gain adjustment processing according to the prior art.
In step 500, it is determined whether or not to perform gain adjustment processing. If the flag is not F = 1, the gain adjustment processing ends without performing the process. If F = 1, the process proceeds to step 501 .
In step 501, the actual speed data stored in the memory obtained by oscillating the control system is subjected to FFT analysis to obtain the amplitude of the frequency component. Next, the frequency f having the maximum amplitude among the amplitudes detected in step 502 is obtained as fmax. Next, it is determined whether or not the absolute value of the difference between fmax and the set reference frequency fa is smaller than a threshold value ε set for gain adjustment. move on.
In step 504, a value obtained by multiplying the currently set cutoff frequency fn by the value obtained by subtracting fmax from fa and the setting parameter α is set as a new fn.
In step 505, the upper limit value flim of the speed loop band determined by the control system set to fn is calculated. If fn is small, the process proceeds to step 508, and if not small, the process proceeds to step 506.
In step 508, gains K1 and K2 of the speed loop are calculated. Next, in step 509, the index i and the flag F are set to “0”, and the process ends.
In step 506, it is determined whether or not the parameter P is “0”. If “0”, the process proceeds to step 507, and if not “0”, the process proceeds to step 510.
In step 507, the value of P is set to “1”, the speed control loop is set to PI control, and fn is set to the initial value fn0, and the process proceeds to step 508.
In step 510, fn is set to flim and the process proceeds to the next. In step 511, the speed loop gains K1 and K2 are determined and the adjustment of the speed loop gain is completed.
Thus, when the speed control is performed with the determined value, the desired speed control with no gain and a large gain is performed.
しかしながら従来例では、サーボ制御装置のゲインを上げて発振状態にしてからでないと、ゲインの最大値を得られず、限界ゲインの抽出に時間を要し機械を傷つける恐れがあるという問題があった。また、サーボ制御装置に重力負荷が懸かるなど正転と逆転とで負荷が異なる場合には、発振のしやすさも変わりゲインの最大値を安定的に得ることができないという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、サーボ制御装置を発振状態にすることがなく機械を傷つける恐れのない、また、サーボ制御装置の負荷が正転と逆転とで異なる場合においても限界ゲインを抽出できる、サーボ制御装置およびその限界ゲイン抽出方法を提供することを目的とする。
However, in the conventional example, the gain of the servo control device must be increased to make it oscillate, and there is a problem that the maximum gain value cannot be obtained, and it takes time to extract the limit gain and may damage the machine. . In addition, when the load is different between forward rotation and reverse rotation, such as when a gravity load is applied to the servo control device, there is also a problem that the ease of oscillation changes and the maximum gain value cannot be obtained stably.
The present invention has been made in view of such problems, and does not cause the servo control device to oscillate and does not damage the machine. Also, the load of the servo control device differs between forward rotation and reverse rotation. An object of the present invention is to provide a servo control device and its limit gain extraction method capable of extracting a limit gain even in the case.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成した。
請求項1に記載の発明は、位置指令及びモータ回転位置検出信号を入力し前記モータ回転位置検出信号が前記位置指令に一致するように位置制御を行い速度指令を出力する位置制御部と、前記速度指令及びモータ回転速度検出信号を入力し前記モータ回転速度検出信号が前記速度指令に一致するように速度制御を行いトルク指令を出力する速度制御部と、前記トルク指令を入力しモータの発生トルクが前記トルク指令に一致するようにトルク制御を行いモータ駆動電流を出力するトルク制御部と、モータの回転位置を検出し前記モータ回転位置検出信号を出力する位置検出器と、前記モータ回転位置検出信号に基づいてモータ回転速度を算出し前記モータ回転速度検出信号を出力する速度算出手段とを備えたサーボ制御装置の限界ゲイン抽出方法において、模擬外乱トルクを前記トルク指令に加える加振手段と、振動検出手段により少なくとも前記トルク指令または前記モータ回転速度に基づいて制御系の振動を検出する振動検出手段と、前記位置制御部および前記速度制御部の制御ゲインを変更する制御ゲイン変更手段とを備える構成とし、前記モータの正転時と逆転時とで負荷が異なる場合にはその異なった負荷分のトルクを予め設定された模擬外乱トルクに加算して新たな模擬外乱トルクとし、前記制御ゲインを上げては前記模擬外乱トルクを前記トルク指令に加える処理を予め設定されたレベルを超える振動を検出する迄くり返し、前記レベルを超えた振動を検出した直前の前記制御ゲインを限界ゲインとみなして、前記位置制御部および前記速度制御部の制御ゲインを変更することを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 inputs a position command and a motor rotation position detection signal, performs position control so that the motor rotation position detection signal matches the position command, and outputs a speed command; A speed control unit that inputs a speed command and a motor rotational speed detection signal, performs speed control so that the motor rotational speed detection signal matches the speed command, and outputs a torque command; and a torque generated by the motor by inputting the torque command A torque control unit that performs torque control so as to match the torque command and outputs a motor drive current, a position detector that detects the rotational position of the motor and outputs the motor rotational position detection signal, and the motor rotational position detection A limit gain extraction of a servo control device comprising a speed calculation means for calculating a motor rotation speed based on the signal and outputting the motor rotation speed detection signal In law, a vibrating means applying a simulated disturbance torque to the torque command, a vibration detecting means for detecting a vibration of at least the torque command or the based on the motor rotational speed control system by the vibration detecting means, said position control unit and Control gain changing means for changing the control gain of the speed control unit, and when the load is different between forward rotation and reverse rotation of the motor, torque corresponding to the different load is simulated in advance Add to the disturbance torque to obtain a new simulated disturbance torque, increase the control gain, and repeat the process of adding the simulated disturbance torque to the torque command until vibration exceeding a preset level is detected. vibration of the control gain immediately before the detected regarded as critical gain, varying the control gain of the position controller and the speed controller It is characterized in that.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1記載のサーボ制御装置の限界ゲイン抽出方法において、モータ停止時の正転方向のトルクと逆転方向のトルクとの差のトルクが予め設定されたレベル以上ある場合は前記模擬外乱トルクに前記差のトルクを加算することを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the limit gain extraction method of the servo control device according to the first aspect , a difference torque between a forward rotation direction torque and a reverse rotation direction torque when the motor is stopped is preset. When the level is equal to or higher than the level, the difference torque is added to the simulated disturbance torque.
また、請求項3に記載の発明は、位置指令及びモータ回転位置検出信号を入力し前記モータ回転位置検出信号が前記位置指令に一致するように位置制御を行い速度指令を出力する位置制御部と、前記速度指令及びモータ回転速度検出信号を入力し前記モータ回転速度検出信号が前記速度指令に一致するように速度制御を行いトルク指令を出力する速度制御部と、前記トルク指令を入力しモータの発生トルクが前記トルク指令に一致するようにトルク制御を行いモータ駆動電流を出力するトルク制御部と、モータの回転位置を検出し前記モータ回転位置検出信号を出力する位置検出器と、前記モータ回転位置検出信号に基づいてモータ回転速度を算出し前記モータ回転速度検出信号を出力する速度算出手段とを備えたサーボ制御装置において、模擬外乱トルクを前記トルク指令に加える加振手段と、正転時と逆転時とで負荷が異なる場合にはその異なった負荷分のトルクを前記模擬外乱トルクに加算する手段と、モータ停止時の正転方向のトルクと逆転方向のトルクとの差のトルクが予め設定されたレベル以上ある場合は前記模擬外乱トルクに前記差のトルクを加算する手段と、少なくとも前記トルク指令または前記モータ回転速度に基づいて制御系の振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出に基づいて前記位置制御部および前記速度制御部の制御ゲインを変更する制御ゲイン変更手段とを備えることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a position control unit that inputs a position command and a motor rotation position detection signal, performs position control so that the motor rotation position detection signal matches the position command, and outputs a speed command. A speed control unit that inputs the speed command and the motor rotation speed detection signal, performs speed control so that the motor rotation speed detection signal coincides with the speed command, and outputs a torque command; A torque control unit that performs torque control so that the generated torque matches the torque command and outputs a motor drive current; a position detector that detects a rotation position of the motor and outputs the motor rotation position detection signal; and the motor rotation in the servo control apparatus and a speed calculation means for outputting the motor rotational speed detection signal and calculates the motor rotational speed based on the position detection signal, Vibration means for adding pseudo disturbance torque to the torque command, means for adding torque for the different load to the simulated disturbance torque when the load is different between forward rotation and reverse rotation, Means for adding the difference torque to the simulated disturbance torque when the difference torque between the forward rotation direction torque and the reverse rotation direction torque exceeds a preset level; and at least the torque command or the motor rotation speed it is characterized in further comprising a vibration detecting means for detecting vibration of the control system, a control gain changing means for changing the control gain of the position controller and the speed controller on the basis of the vibration detected on the basis of .
本発明によれば、サーボ制御装置を発振状態にすることがないので、機械を傷つける恐れがなく限界ゲインを抽出でき、限界ゲインの抽出に時間を要することもない。また、サーボ制御装置の負荷が正転と逆転とで異なる場合においても限界ゲインを抽出できる、サーボ制御装置およびその限界ゲイン抽出方法を提供することができる。 According to the present invention, since the servo control device is not oscillated, the limit gain can be extracted without damaging the machine, and it does not take time to extract the limit gain . Further, it is possible to provide a servo control device and its limit gain extraction method that can extract a limit gain even when the load of the servo control device differs between forward rotation and reverse rotation.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
実際のサーボ制御装置には様々な機能や手段が内蔵されているが、図には本発明に関係する機能や手段のみを記載し説明することとする。
図1は本発明を適用するサーボ制御装置のブロック図である。図1において、1は位置制御部、2は速度制御部、3はトルク制御部、4は位置検出器、5は速度算出手段、6はモータ、7は機械、8はトルク伝達機構である。
また、11は加振手段、12は振動検出手段、13は加算器、14は制御ゲイン変更手段である。
Although various functions and means are built in the actual servo control device, only the functions and means related to the present invention will be described and described in the figure.
FIG. 1 is a block diagram of a servo control apparatus to which the present invention is applied. In FIG. 1, 1 is a position control unit, 2 is a speed control unit, 3 is a torque control unit, 4 is a position detector, 5 is speed calculation means, 6 is a motor, 7 is a machine, and 8 is a torque transmission mechanism.
Further, 11 is an excitation means, 12 is a vibration detection means, 13 is an adder, and 14 is a control gain changing means.
最初に、図1を用いて本発明におけるサーボ制御装置の構成を説明する。
位置制御部1は位置指令とモータ回転位置検出信号とを入力し速度指令を速度制御部2へ出力する。速度制御部2は前記速度指令とモータ回転速度検出信号とを入力しトルク指令を加算器13および振動検出手段12へ出力する。加算器13は前記トルク指令と模擬外乱トルク信号とを入力し合成トルク指令をトルク制御部3へ出力する。トルク制御部3は前記合成トルク指令を入力しモータ駆動電流をモータ6へ出力する。モータ6にはトルク伝達機構8および位置検出器4が装着されている。トルク伝達機構8はモータ6の発生トルクを負荷7へ伝達する。位置検出器4は前記モータ回転位置検出信号を位置制御部1および速度算出手段5へ出力する。速度算出手段5は前記モータ回転位置検出信号を入力し前記モータ回転速度検出信号を速度制御部2および振動検出手段12へ出力する。振動検出手段12は前記トルク指令または前記モータ回転速度検出信号を入力し加振手段制御信号を加振手段11へ、制御ゲイン変更信号を制御ゲイン変更手段14へ出力する。加振手段11は前記加振手段制御信号を入力し前記模擬外乱トルク信号を加算器13へ出力する。制御ゲイン変更手段14は前記制御ゲイン変更信号を入力し位置制御部1及び速度制御部2の制御ゲインを変更する。
First, the configuration of the servo control device according to the present invention will be described with reference to FIG.
The position control unit 1 inputs a position command and a motor rotation position detection signal, and outputs a speed command to the speed control unit 2. The speed control unit 2 inputs the speed command and the motor rotation speed detection signal, and outputs a torque command to the adder 13 and the vibration detection means 12 . The adder 13 inputs the torque command and the simulated disturbance torque signal, and outputs a combined torque command to the torque control unit 3. The torque control unit 3 inputs the combined torque command and outputs a motor drive current to the motor 6. A torque transmission mechanism 8 and a position detector 4 are mounted on the motor 6. The torque transmission mechanism 8 transmits the torque generated by the motor 6 to the load 7. The position detector 4 outputs the motor rotation position detection signal to the position controller 1 and the speed calculation means 5. The speed calculation means 5 inputs the motor rotation position detection signal and outputs the motor rotation speed detection signal to the speed control unit 2 and the vibration detection means 12. The vibration detection means 12 inputs the torque command or the motor rotation speed detection signal, and outputs a vibration means control signal to the vibration means 11 and a control gain change signal to the control gain change means 14. The vibration means 11 receives the vibration means control signal and outputs the simulated disturbance torque signal to the adder 13. The control gain changing means 14 receives the control gain changing signal and changes the control gains of the position control unit 1 and the speed control unit 2.
次に、図1を用いて本発明におけるサーボ制御装置の動作を説明する。
位置制御部1は前記モータ回転位置検出信号が前記位置指令に一致するように制御演算を行い前記速度指令を算出する。速度制御部2は前記モータ回転速度検出信号が前記速度指令に一致するように制御演算を行い前記トルク指令を算出する。加算器13は前記トルク指令と前記模擬外乱トルクとを加算して前記合成トルク指令を算出する。トルク制御部3は前記合成トルク指令に基づいてトルク制御演算を行いモータ6へモータ駆動電流を流す。モータ6に駆動電流が流れるとトルクを発生する。位置検出器4はモータ6の回転位置を検出する。速度演算手段5は前記モータ回転位置検出信号に基づいて前記モータ回転速度検出信号を算出する。加振手段11は予め設定されたレベルのステップ状の模擬外乱トルク信号を前記加振手段制御信号に従って発生する。振動検出手段12は前記トルク指令または前記モータ回転速度検出信号中に含まれる振動成分を抽出し、その振動成分が、予め設定されたレベルを超えたか否かにより、前記制御ゲイン変更信号により制御ゲイン変更手段14を介して位置制御部1及び速度制御部2の制御ゲインを変更するとともに、前記加振手段制御信号により加振手段11をオン/オフする。
Next, the operation of the servo control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
The position control unit 1 performs a control calculation so that the motor rotation position detection signal coincides with the position command, and calculates the speed command. The speed controller 2 performs a control calculation so that the motor rotation speed detection signal matches the speed command, and calculates the torque command. The adder 13 adds the torque command and the simulated disturbance torque to calculate the combined torque command. The torque control unit 3 performs a torque control calculation based on the combined torque command and causes a motor driving current to flow to the motor 6. Torque is generated when a drive current flows through the motor 6. The position detector 4 detects the rotational position of the motor 6. The speed calculation means 5 calculates the motor rotation speed detection signal based on the motor rotation position detection signal. The vibration means 11 generates a step-like simulated disturbance torque signal at a preset level according to the vibration means control signal . The vibration detection means 12 extracts a vibration component included in the torque command or the motor rotation speed detection signal, and controls the control gain according to the control gain change signal depending on whether the vibration component exceeds a preset level. The control gains of the position control unit 1 and the speed control unit 2 are changed via the change unit 14, and the vibration unit 11 is turned on / off by the vibration unit control signal.
図2は本発明のサーボ制御装置の限界ゲイン抽出方法を説明するフローチャートである。
図2において、まず、ステップS51では通常運転を行い振動検出手段12により機械の振動成分のレベルを検出する。図3はサーボ制御装置を通常運転した時の代表的な応答波形である。図3において、31は速度指令、32は応答速度、33はトルク、34は運転時振動成分のレベルである。
つぎに、ステップS52で移動方向を変え、移動時および停止時のトルクを測定する。これは一般的にモータ駆動電流の大きさにより求めることができる。いま、モータ停止時の正転方向のトルクをtrq1、逆転方向のトルクをtrq2とすると、負荷トルクtrqは、
trq=(trq1+trq2)/2
となる。ここで移動方向を変えて加算するのは、加算することにより摩擦トルク分を打ち消すことができるからである。また、移動時においても同様である。さらに、この負荷トルクtrqが予め設定されたレベル以上あれば、重力負荷などの正転と逆転とで異なるアンバランス負荷と判断してこの負荷トルクを以降の模擬外乱トルク信号に加算して補正する。
FIG. 2 is a flowchart for explaining a limit gain extraction method of the servo control apparatus of the present invention.
In FIG. 2, first, in step S51, normal operation is performed, and the level of the vibration component of the machine is detected by the vibration detection means 12. FIG. 3 shows typical response waveforms when the servo control device is normally operated. In FIG. 3, 31 is a speed command, 32 is a response speed, 33 is a torque, and 34 is a level of a vibration component during operation.
Next, in step S52, the moving direction is changed, and the torque at the time of movement and at the time of stop is measured. This can generally be obtained from the magnitude of the motor drive current. Now, assuming that the torque in the forward direction when the motor is stopped is trq1, and the torque in the reverse direction is trq2, the load torque trq is
trq = (trq1 + trq2) / 2
It becomes. Here, the addition is performed by changing the moving direction because the friction torque can be canceled by the addition. The same applies to the movement. Further, if the load torque trq is equal to or higher than a preset level, it is determined that the unbalanced load is different between forward rotation and reverse rotation such as gravity load, and this load torque is added to the subsequent simulated disturbance torque signal to be corrected. .
つぎに、ステップS53では位置ループや速度ループといった制御系のゲインを低いゲインとしておき、加振手段11により模擬外乱トルク信号を加える。ステップS54で振動成分が予め設定された振動検出レベル閾値Aを超えたか否かを判定し、超えていれば模擬外乱トルクおよび振動検出レベル閾値Aは決定されたとしてステップS55へ進み、超えていなければ加えた模擬外乱トルクが機械の負荷を超えられなかったと考えステップS59へ進む。ステップS59では、模擬トルク信号のレベルを大きくしてステップS53へ戻る。
この振動検出レベル閾値Aは、制御系が発振していない範囲であれば任意に設定しても構わないが、たとえば、ステップS51で検出された振動成分のレベルの振動振幅の最大値の2倍程度にすることが好ましい。また、模擬外乱トルクをあるレベルまで大きくしても応答が大きくならない場合、振動検出レベル閾値Aを下げる。このようにして模擬外乱トルクの大きさと振動検出レベル閾値Aを調整する。
Next, in step S53, the gain of the control system such as the position loop and the speed loop is set to a low gain, and a simulated disturbance torque signal is added by the vibration means 11. In step S54, it is determined whether or not the vibration component exceeds a preset vibration detection level threshold A. If it exceeds, the simulated disturbance torque and the vibration detection level threshold A are determined to proceed to step S55 and must be exceeded. If the applied simulated disturbance torque has not exceeded the load on the machine, the process proceeds to step S59. In step S59, the level of the simulated torque signal is increased and the process returns to step S53.
The vibration detection level threshold A may be arbitrarily set as long as the control system does not oscillate. For example, the vibration detection level threshold A is twice the maximum value of the vibration amplitude of the vibration component level detected in step S51. It is preferable to make it about. If the response does not increase even if the simulated disturbance torque is increased to a certain level, the vibration detection level threshold A is lowered. In this way, the magnitude of the simulated disturbance torque and the vibration detection level threshold A are adjusted.
ステップS55では、制御ゲインを上げる。つぎに、ステップS56で加振手段11により模擬外乱トルク信号を加える。つぎに、ステップS57で、振動成分が予め設定された振動検出レベル閾値Bを超えたか否かを判定し、超えていればそのときの直前の制御ゲインを限界ゲインとしてステップS58へ進み、超えていなければステップS55へ戻る。
この振動検出レベル閾値Bは、制御系が発振していない範囲であれば任意に設定しても構わないが、たとえば、ステップS54で用いた振動検出レベル閾値Aの1.5倍程度に選んでも良い。
In step S55, the control gain is increased. Next, a simulated disturbance torque signal is added by the vibration means 11 in step S56. Next, in step S57, it is determined whether or not the vibration component exceeds a preset vibration detection level threshold value B. If it exceeds, the control gain immediately before that time proceeds to step S58 as the limit gain, and exceeds it. If not, the process returns to step S55.
The vibration detection level threshold B may be arbitrarily set as long as the control system does not oscillate. For example, the vibration detection level threshold B may be selected to be about 1.5 times the vibration detection level threshold A used in step S54. good.
図4は限界ゲインを抽出する手順を説明するタイミング図である。図4において、41は制御系のゲインを上げて行く動作を示すタイミングであり、42は模擬外乱トルク信号を加えるタイミングであり、43はトルクまたは速度検出信号に基づいて検出された振動成分の例であり、44は抽出された限界ゲインであり、45は振動検出レベル閾値の例である。
ステップS58では、限界ゲインが抽出され、制御ゲインを、例えば、振動したゲインの半分あるいは、最初に設定した低いゲイン等振動しないレベルにまで下げて終わる。
確実に振動を止めるためには、トルク指令を絞るか、位置偏差を一瞬ゼロにする。そして振動した時の制御ゲインの1つ前の制御ゲインを一般的にサーボ制御装置内にある記憶手段に限界ゲインとして記憶しておく。記憶した制御ゲインが検出すべき限界ゲインである。
FIG. 4 is a timing chart for explaining the procedure for extracting the limit gain. In FIG. 4, 41 is a timing indicating an operation of increasing the gain of the control system, 42 is a timing of applying a simulated disturbance torque signal, and 43 is an example of a vibration component detected based on the torque or speed detection signal. 44 is an extracted limit gain, and 45 is an example of a vibration detection level threshold.
In step S58, the limit gain is extracted, and the control gain is lowered to a level that does not vibrate, for example, half of the oscillated gain or a low gain that is initially set.
In order to stop vibration reliably, the torque command is narrowed down or the position deviation is set to zero for a moment. The control gain immediately before the control gain at the time of vibration is generally stored as a limit gain in the storage means in the servo control device. The stored control gain is a limit gain to be detected.
ここで模擬外乱トルクと振動が発生する制御ゲインの関係を考えてみる。模擬外乱トルクを大きくしていくと機械への衝撃も大きくなり、振動が発生しないような制御ゲインは小さくなる。機械の加減速やフィルタを入れて滑らかにすると衝撃が減り制御ゲインが上げられるのは、こういう理由である。
また、本実施例では、模擬外乱トルクをトルク指令に直接入力しているが、微少距離を移動することでも、トルクが発生するので、同等のことが行える。また、振動検出手段12は、制御ゲインに伴い積分ゲインやトルクフィルタ等を連動させても良い。
Consider the relationship between simulated disturbance torque and control gain that generates vibration. As the simulated disturbance torque is increased, the impact on the machine is also increased, and the control gain is reduced so that no vibration is generated. This is the reason why the impact is reduced and the control gain is increased by smoothing the machine by accelerating / decelerating the machine or inserting a filter.
In this embodiment, the simulated disturbance torque is directly input to the torque command. However, the torque can be generated even by moving a minute distance, so that the same can be done. Further, the vibration detection means 12 may be linked with an integral gain, a torque filter, or the like along with the control gain.
本発明は、半導体製造装置の位置決め駆動用サーボ制御装置、工作機械や産業用ロボットを駆動するサーボ制御装置に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a positioning control servo control device for a semiconductor manufacturing apparatus and a servo control device for driving a machine tool or an industrial robot.
1 位置制御部
2 速度制御部
3 トルク制御部
4 位置検出器
5 速度算出手段
6 モータ
7 機械
8 トルク伝達機構
11 加振手段
12 振動検出手段
13 加算器
14 制御ゲイン変更手段
31 速度指令
32 応答速度
33 トルク
34 運転時振動成分のレベル
41 制御系のゲインを上げて行く動作を示すタイミング
42 模擬外乱トルク信号を加えるタイミング
43 トルクまたは速度検出信号に基づいて検出された振動成分の例
44 抽出された限界ゲイン
45 振動検出レベル閾値の例
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Position control part 2 Speed control part 3 Torque control part 4 Position detector 5 Speed calculation means 6 Motor 7 Machine 8 Torque transmission mechanism 11 Excitation means 12 Vibration detection means 13 Adder 14 Control gain change means 31 Speed command 32 Response speed 33 Torque 34 Level of vibration component during operation 41 Timing indicating operation of increasing control system gain 42 Timing of applying simulated disturbance torque signal 43 Example of vibration component detected based on torque or speed detection signal 44 Extracted Example of limit gain 45 vibration detection level threshold
Claims (3)
模擬外乱トルクを前記トルク指令に加える加振手段と、少なくとも前記トルク指令または前記モータ回転速度に基づいて制御系の振動を検出する振動検出手段と、前記位置制御部および前記速度制御部の制御ゲインを変更する制御ゲイン変更手段とを備える構成とし、前記モータの正転時と逆転時とで負荷が異なる場合にはその異なった負荷分のトルクを予め設定された模擬外乱トルクに加算して新たな模擬外乱トルクとし、前記制御ゲインを上げては前記模擬外乱トルクを前記トルク指令に加える処理を予め設定されたレベルを超える振動を検出する迄くり返し、前記レベルを超えた振動を検出した直前の前記制御ゲインを限界ゲインとみなして、前記位置制御部および前記速度制御部の制御ゲインを変更することを特徴とするサーボ制御装置の限界ゲイン抽出方法。 A position control unit that inputs a position command and a motor rotation position detection signal, performs position control so that the motor rotation position detection signal matches the position command, and outputs a speed command; and the speed command and the motor rotation speed detection signal A speed control unit that performs speed control and outputs a torque command so that the motor rotation speed detection signal matches the speed command, and the torque command is input and the generated torque of the motor matches the torque command. A torque control unit that performs torque control and outputs a motor drive current, a position detector that detects a rotation position of the motor and outputs the motor rotation position detection signal, and calculates a motor rotation speed based on the motor rotation position detection signal In a limit gain extraction method for a servo control device comprising a speed calculation means for outputting the motor rotation speed detection signal,
Excitation means for applying simulated disturbance torque to the torque command, vibration detection means for detecting vibration of the control system based on at least the torque command or the motor rotation speed, control gains of the position control unit and the speed control unit If the load differs between the forward rotation and the reverse rotation of the motor, the torque for the different load is added to a preset simulated disturbance torque to newly When the control gain is increased, the process of adding the simulated disturbance torque to the torque command is repeated until vibration exceeding a preset level is detected, and immediately before the vibration exceeding the level is detected. the control gain is regarded as a limit gain servo control and changes the control gain of the position controller and the speed controller Limit gain extraction method location.
模擬外乱トルクを前記トルク指令に加える加振手段と、正転時と逆転時とで負荷が異なる場合にはその異なった負荷分のトルクを前記模擬外乱トルクに加算する手段と、モータ停止時の正転方向のトルクと逆転方向のトルクとの差のトルクが予め設定されたレベル以上ある場合は前記模擬外乱トルクに前記差のトルクを加算する手段と、少なくとも前記トルク指令または前記モータ回転速度に基づいて制御系の振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出に基づいて前記位置制御部および前記速度制御部の制御ゲインを変更する制御ゲイン変更手段とを備えることを特徴とするサーボ制御装置。 A position control unit that inputs a position command and a motor rotation position detection signal, performs position control so that the motor rotation position detection signal matches the position command, and outputs a speed command; and the speed command and the motor rotation speed detection signal A speed control unit that performs speed control and outputs a torque command so that the motor rotation speed detection signal matches the speed command, and the torque command is input and the generated torque of the motor matches the torque command. A torque control unit that performs torque control and outputs a motor drive current, a position detector that detects a rotation position of the motor and outputs the motor rotation position detection signal, and calculates a motor rotation speed based on the motor rotation position detection signal And a servo control device comprising speed calculation means for outputting the motor rotation speed detection signal,
Excitation means for applying simulated disturbance torque to the torque command, means for adding torque for the different load to the simulated disturbance torque when the load differs between forward rotation and reverse rotation, Means for adding the difference torque to the simulated disturbance torque when the difference torque between the forward rotation direction torque and the reverse rotation direction torque exceeds a preset level; and at least the torque command or the motor rotation speed Servo control device comprising: vibration detection means for detecting vibration of a control system based on the control signal; and control gain changing means for changing control gains of the position control section and the speed control section based on the vibration detection. .
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