特開2021-191071IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

モータ及びその機械負荷を含む制御対象の速度や位置を制御するモータ制御装置に関し、詳しくは、目標値応答を変えずに外乱に対する応答性を改善するためのモータ制御技術

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】速度制御や位置制御における比例積分制御パラメータを変更せず、目標値応答を変えずに外乱応答を改善可能にしたモータ制御装置を提供する。
【解決手段】制御対象11の速度を検出または推定する速度検出(推定)手段12と、カットオフ周波数ωobsの一次遅れを介して外乱推定値を得る外乱推定手段6と、制御対象11に対する速度指令と速度検出(推定)値との差を入力として、全慣性J、比例制御パラメータkvp、積分制御パラメータkviからなるPI制御を行う速度制御手段3と、その出力に、外乱推定値と定数kとの乗算結果を加算した値をトルク指令とする手段と、を備え、トルク指令に応じたトルクが出力されるようにモータに電圧を印加して電流を通電する際に、多項式:s2+kvps+kvpkviを(s+α)(s+β)(α≦β)と因数分解したときのαを用いて、定数kの最大値kmaxをkmax=1−α/ωobsにより制限する。
【選択図】図1

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

非特許文献1や特許文献1,3のように、速度制御を比例積分制御としたままその出力に外乱推定値を加算すると、外乱の変化により速度または位置が一時的に乱れてから元の値に復帰する過程でオーバシュートを生じてしまい、望ましくないため、外乱補償を行う場合には、速度制御を比例制御によって行うことが良いとされている。
しかし、速度制御を比例積分制御から比例制御に変えると、外乱応答だけでなく目標値応答も変わってしまい、目標値応答を変えたくない場合には不都合が生じる。例えば、工作機械やロボット等の分野で多軸同期運転を行う場合に、外乱応答速度を上げるだけの都合でフィードバック制御バラメータを決定することは許されず、システムの全体設計に基づいて目標値応答を保つ必要がある。
そこで、本発明の解決課題は、速度制御や位置制御における比例制御パラメータ、積分制御パラメータを変更せずに、目標値応答を変えることなく外乱応答を改善するようにしたモータ制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

課題を解決するため、請求項1に係る発明は、モータ及びこのモータに接続された機械負荷を制御対象として前記制御対象の速度を制御するモータ制御装置において、 前記制御対象の速度を検出または推定する速度生成手段と、 カットオフ周波数ωobsの一次遅れを介して外乱推定値を得る外乱推定手段と、 前記制御対象に対する速度指令と速度検出値または速度推定値との差を入力として、前記制御対象の全慣・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る
【発明の効果】
本発明においては、比例積分制御によりトルク指令を生成してモータを駆動するモータ制御装置において、外乱推定値に定数kを乗じた値をトルク指令に加算して外乱補償を行う場合の定数の制限、外乱補償の有効・無効の選択を適切に行うことにより、速度制御や位置制御を行う際の比例制御パラメータ、積分制御パラメータを変更せずに、目標値応答を変えることなく外乱応答を改善することができる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】本発明の第1実施形態を示すブロック図である。

【図2】図1におけるモータ電流制御手段の一例を示すブロック図である。

【図3】図1における速度検出(推定)手段の一例を示すブロック図である。

【図4】図1における速度検出(推定)手段の一例を示すブロック図である。

【図5】図1における速度検出(推定)手段の一例を示すブロック図である。

【図6】第1実施形態における定数kに応じた外乱応答のシミュレーション結果を示す図である。

【図7】本発明の第2実施形態を示すブロック図である。

【図8】第2実施形態における定数kに応じた外乱応答のシミュレーション結果を示す図である。

【図9】第2実施形態における定数kに応じた外乱応答のシミュレーション結果を示す図である。

【図10】非特許文献1に記載されたサーボ系のモデルを示すブロック図である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

1A,1B:設定手段   2,10,14,17:減算手段   3:速度制御手段   4:kmax(定数最大値)計算手段   5:制限手段   6:外乱推定手段   7:切替選択手段   8:加算手段   9:モータ電流制御手段   9a:電流制御部   11:制御対象   12:速度検出(推定)手段   12a:速度検出器   12b:位置検出器   12c:数値微分手段   12d:誘起電圧演算手段   12e:Eα,Eβ演算手段   12f:電気角推定手段   12g:数値微分手段   13:トルク推定手段   15:ωobs(外乱推定カットオフ周波数)計算手段   16:微分手段   18:位置制御手段   19:定数乗算手段   20:位置検出(推定)手段   M:モータ

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