JPH02307384A - Motor speed controller - Google Patents
Motor speed controllerInfo
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- JPH02307384A JPH02307384A JP1124330A JP12433089A JPH02307384A JP H02307384 A JPH02307384 A JP H02307384A JP 1124330 A JP1124330 A JP 1124330A JP 12433089 A JP12433089 A JP 12433089A JP H02307384 A JPH02307384 A JP H02307384A
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ディジタル式位置検出器を用いた、電動機の
速度制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a speed control device for an electric motor using a digital position detector.
ロボット、数値制御工作機などの制御装置では、駆動用
電動機にディジタル式位置検出器のみを用いて、これに
より位置制御系のマイナーループ制御系として速度制御
を実行する場合が多い。また、電動機の速度制御におい
ても、アナログ形に比べ信号伝送が容易でドリフト等の
影響を受けにくいディジタル式位置検出器を用い、これ
により速度検出して速度制御を実行する方式が多く発表
されている。通常、電動機制御用ディジタル式位置検出
器としては、インクリメンタル形エンコーダが用いられ
る。In control devices such as robots and numerically controlled machine tools, only a digital position detector is used for the drive motor, and speed control is often performed using this as a minor loop control system of the position control system. In addition, for speed control of electric motors, many methods have been announced that use digital position detectors, which allow easier signal transmission and are less affected by drift than analog types, to detect speed and execute speed control. There is. Typically, an incremental encoder is used as a digital position detector for motor control.
このような、ディジタル式位置検出器からの速度検出に
は、位置検出器からの出力信号の時間間隔の逆数により
求める方法、あるいは所定の周期毎の位置検出信号のパ
ルス数により演算する方法などが知られている。いずれ
の場合でも、高速状態では、位置検出器からの出力信号
の時間間隔が短く、また、所定の周期毎に十分な数の位
置検出信号が得られるので、検出遅れが少なく精度のよ
い速度検出値が得られる。しかし、低速状態では。In order to detect the speed from such a digital position detector, there are two methods, such as a method of obtaining the reciprocal of the time interval of the output signal from the position detector, or a method of calculating the number of pulses of the position detection signal at each predetermined period. Are known. In either case, in high-speed conditions, the time interval between the output signals from the position detector is short, and a sufficient number of position detection signals can be obtained at each predetermined cycle, allowing for highly accurate speed detection with little detection delay. value is obtained. But at low speed conditions.
位置検出器の出力信号が変化する時間間隔が延びるため
速度検出遅れが増加し、また、所定の周期毎に位置検出
器の出力信号が変化せず速度検出できない場合もある。Since the time interval at which the output signal of the position detector changes increases, the speed detection delay increases, and there are also cases where the output signal of the position detector does not change at every predetermined period, making it impossible to detect the speed.
特に位置検出器の分解能が低いとき、この影響は顕著と
なる。This effect is particularly noticeable when the resolution of the position detector is low.
このような問題点を解決する方法として、特開昭61−
30984号公報にあるように、駆動特性を表わすモデ
ルを構成し、位置検出器からの出力信号が得られる毎に
演算した速度検出値と電動機の駆動トルク検出値とから
位置検出値が変化しない区間での瞬時速度を推定して制
御する方式が知られている。ここで、速度の推定は駆動
トルク検出値を加速トルク成分と負荷トルク成分とに分
離し、前者を慣性モーメント値で割って積分することで
実行される。このため、負荷トルク成分を推定する必要
があるが、従来技術では、位置検出器からの速度検出値
と速度推定値との偏差の比例積分により負荷トルクを推
定している。これにより比例積分補償のバンド幅の逆数
で決まる応答時定数で負荷トルクを漸近的に推定できる
。この負荷トルク推定値と駆動トルク検出器とから瞬時
速度を推定することで速度検出遅れを減少させている。As a method to solve these problems,
As stated in Publication No. 30984, a model expressing the drive characteristics is constructed, and a period in which the position detection value does not change from the speed detection value and the motor drive torque detection value calculated every time an output signal from the position detector is obtained. A method of estimating the instantaneous speed at and controlling it is known. Here, the speed is estimated by separating the drive torque detection value into an acceleration torque component and a load torque component, dividing the former by the moment of inertia value, and integrating the result. For this reason, it is necessary to estimate the load torque component, but in the conventional technology, the load torque is estimated by proportional integration of the deviation between the speed detection value from the position detector and the speed estimate value. As a result, the load torque can be estimated asymptotically with a response time constant determined by the reciprocal of the proportional-integral compensation bandwidth. Speed detection delay is reduced by estimating the instantaneous speed from this load torque estimate and the drive torque detector.
このとき、上記従来技術では、負荷トルクを応答よく推
定するためには、比例積分補償定数を大きくとる必要が
ある。しかし、実際の駆動系は共振特性を示したり、非
線形な摩擦特性やがたによるバックラッシュなどが存在
する。このため、速度推定値と位置検出器から演算した
速度検BS値との偏差から負荷トルクを推定する方式で
は、特に位置検出器の出力信号の間隔が長くなったとき
、実際の駆動特性と速度推定モデルとの違いにより負荷
トルク推定系が不安定になる場合がある。このため、負
荷トルクを推定するための比例積分補償定数を十分に高
く設定できず、速度推定値を用いて速度制御したとき、
負荷外乱による速度変動が大きくなるなどの問題点があ
った。At this time, in the conventional technique described above, in order to estimate the load torque with good response, it is necessary to set a large proportional-integral compensation constant. However, actual drive systems exhibit resonance characteristics, nonlinear friction characteristics, and backlash due to backlash. For this reason, in the method of estimating load torque from the deviation between the estimated speed value and the speed detection BS value calculated from the position detector, the actual drive characteristics and speed The load torque estimation system may become unstable due to differences with the estimation model. For this reason, the proportional-integral compensation constant for estimating the load torque cannot be set high enough, and when speed control is performed using the speed estimate,
There were problems such as increased speed fluctuations due to load disturbances.
本発明の目的は1位置検出器からの出力信号の時間間隔
が長くなるような低速状態でも安定に負荷トルクを演算
することで、低速状態でも速度変動の小さい制御性能を
達成することにある。An object of the present invention is to achieve control performance with small speed fluctuations even in low speed conditions by stably calculating load torque even in low speed conditions where the time interval between output signals from a 1-position detector is long.
上記目的を達成するために、位置検出器からの出力信号
毎に演算される速度検出値の時間変化から平均的な加速
度を演算する手段を設け、この加速度の演算値と電動機
発生トルクの計測値とから平均的な負荷トルクを演算す
ることにより、位置検出器からの出力信号の時間間隔が
長くなった場合でも安定に負荷トルクを求めるようにし
たものである。この負荷トルク演算値と電動機発生トル
クの計測値とから位置検出器の出力信号が変化しない区
間の電動機速度を推定することで低速時でも安定で応答
のよい速度制御を達成する。In order to achieve the above object, a means is provided to calculate the average acceleration from the time change of the detected speed value calculated for each output signal from the position detector, and the calculated value of this acceleration and the measured value of the torque generated by the motor are provided. By calculating the average load torque from the above, the load torque can be stably determined even when the time interval between the output signals from the position detector becomes long. By estimating the motor speed in a section where the output signal of the position detector does not change from this load torque calculation value and the measured value of the motor generated torque, stable and responsive speed control is achieved even at low speeds.
また、速度検出値と速度推定値との偏差の比例積分によ
り負荷トルクを推定する方式において、位置検出器の出
力信号の時間間隔が長くなる低速状態では負荷トルクを
推定するための比例積分定数を位置検出器の時間間隔に
応じて可変とする手段を設けることで、低速時でも安定
性を保って負荷トルクおよび電動機速度を推定するもの
である。In addition, in the method of estimating load torque by proportional integration of the deviation between the detected speed value and the estimated speed value, the proportional integral constant for estimating the load torque is By providing means for making the position variable variable according to the time interval of the position detector, the load torque and motor speed can be estimated while maintaining stability even at low speeds.
位置検出器の出力信号の変化時点毎に演算される速度検
出値の前回検出値と今回検出値との差分により、この間
の平均的な加速度が演算される。The average acceleration during this period is calculated from the difference between the previous detection value and the current detection value of the speed detection value, which is calculated every time the output signal of the position detector changes.
この加速度とこの区間の発生トルクの平均値とから平均
的な負荷トルクを演算する。これにより。The average load torque is calculated from this acceleration and the average value of the generated torque in this section. Due to this.
位置検出信号が得られる毎に、その2回前の位置検出信
号までの区間の平均負荷トルクが求まる。Every time a position detection signal is obtained, the average load torque in the area up to the position detection signal two times before is determined.
このため、速度検出値と速度推定値との偏差の比例積分
により、漸近的に負荷トルクを推定する方式に比べ、よ
り精度よく演算できる。この負荷トルク演算値を用い、
位置検出信号が得られない区間の速度推定を実行するの
で、低速時でも負荷外乱に対し速度変動の小さい速度制
御系を構成できる。Therefore, it is possible to calculate the load torque more accurately than a method of asymptotically estimating the load torque by proportional integration of the deviation between the detected speed value and the estimated speed value. Using this load torque calculation value,
Since speed estimation is performed in the section where no position detection signal is obtained, a speed control system with small speed fluctuations due to load disturbances can be constructed even at low speeds.
また、速度検出値と速度推定値との偏差の比例積分によ
り負荷トルクを推定する方式において、位置検出信号の
時間間隔が長くなるに従い、負荷トルク推定の比例積分
定数を小さくすることで。Furthermore, in the method of estimating load torque by proportional integration of the deviation between the detected speed value and the estimated speed value, as the time interval of the position detection signal becomes longer, the proportional integral constant for estimating the load torque is made smaller.
漸近的に負荷トルク推定を実行するループの安定性を回
復し、極低速状態に渡ってより安定な速度制御を実行で
きる。The stability of the loop that asymptotically performs load torque estimation can be restored, and more stable speed control can be performed over extremely low speed conditions.
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
第1図における主な構成要素は、電動機の速度制御を実
行するマイクロコンピュータ(以下マイコンと略記)1
.パワーアンプ2.電動機3.負荷機械4であり、電動
機3の速度検出用にディジタル式位置検出器としてイン
クリメンタルエンコーダ(以下、エンコーダと略記)5
を用いている。The main components in Figure 1 are a microcomputer (hereinafter abbreviated as microcomputer) 1 that executes speed control of the electric motor.
.. Power amplifier 2. Electric motor 3. The load machine 4 is an incremental encoder (hereinafter abbreviated as encoder) 5 as a digital position detector for detecting the speed of the electric motor 3.
is used.
電動機電流は電流検出器6により計測され、電流制御回
路7に帰環されてパワーアンプ2の電流制御に用いられ
る。マイコン1は所定の制御周期毎に速度制御処理10
6が起動され、パワーアンプ2に対する電流指令値を演
算する。この電流指令値はディジタル/アナログ変換器
(以下、D/A変換器と略記)8でアナログ量に変換さ
れ、電流制御回路7への指令値となる。The motor current is measured by a current detector 6, fed back to a current control circuit 7, and used for current control of the power amplifier 2. The microcomputer 1 performs speed control processing 10 at each predetermined control cycle.
6 is activated and calculates a current command value for the power amplifier 2. This current command value is converted into an analog quantity by a digital/analog converter (hereinafter abbreviated as a D/A converter) 8, and becomes a command value to the current control circuit 7.
一方、エンコーダ5からの出力パルスはカウンタ9で計
数される。また、クロック発生器10の出力はカウンタ
11で計数され、エンコーダ5の出力パルス毎にカウン
タ11の計数値がレジスタ12にラッチされる。マイコ
ン1はこのカウンタ9の計数値とレジスタ12のの格納
値を前記速度制御周期毎に取込んで、エンコーダパルス
毎に速度検出処理101を実行する。また、電流検出器
6の出力は、電圧/周波数変換器(以下、V/F変換器
と略記)13により電動機電流に対応した周波数のパル
ス列に変換され、これをカウンタ14で計数することで
電動機電流の累積値を得る。On the other hand, output pulses from the encoder 5 are counted by a counter 9. Further, the output of the clock generator 10 is counted by a counter 11, and the count value of the counter 11 is latched in a register 12 for each output pulse of the encoder 5. The microcomputer 1 takes in the count value of the counter 9 and the value stored in the register 12 at each speed control period, and executes speed detection processing 101 for each encoder pulse. Further, the output of the current detector 6 is converted by a voltage/frequency converter (hereinafter abbreviated as V/F converter) 13 into a pulse train of a frequency corresponding to the motor current, which is counted by a counter 14 to Obtain the cumulative value of current.
電動機電流に比例して電動機トルクが発生するので、こ
の電流計測値を電動機発生トルクの計潤値と見做せる。Since the motor torque is generated in proportion to the motor current, this current measurement value can be regarded as the calculated value of the motor generated torque.
一方、カウンタ14の計数値である電動機電流の累積値
は、エンコーダパルス毎にレジスタ15にラッチされ、
エンコーダパルス間の電動機発生トルクの積分値の演算
に用いら゛れる。On the other hand, the cumulative value of the motor current, which is the count value of the counter 14, is latched in the register 15 for each encoder pulse.
It is used to calculate the integral value of the motor generated torque between encoder pulses.
マイコン1は所定の制御周期毎に、レジスタ15からエ
ンコーダパルス毎にラッチされた電動機発生トルクの累
積値を、カウンタ14から累積値そのものをそれぞれ取
込み、前者は、電動機発生トルクのエンコーダパルス間
の平均値の演算処理102に、後者は制御周期毎の電動
機発生トルクの演算処理103に、それぞれ用いられる
。マイコン1では、エンコーダパルス毎に、速度検出処
理101の出力と平均発生トルク演算処理102の出力
とから、負荷トルク演算処理104を実行する。一方、
制御周期毎に、この負荷トルク演算値と瞬時発生トルク
演算処理103の出力とから速度推定処理105を実行
し、この出力を用いて低速時でも安定で応答のよい速度
制御を達成する。The microcomputer 1 takes in the cumulative value of the motor generated torque latched for each encoder pulse from the register 15 and the cumulative value itself from the counter 14 at every predetermined control cycle, and the former is the average of the motor generated torque between the encoder pulses. The latter is used in the calculation process 102 of the value, and the latter is used in the calculation process 103 of the motor generated torque for each control cycle. The microcomputer 1 executes a load torque calculation process 104 for each encoder pulse based on the output of the speed detection process 101 and the output of the average generated torque calculation process 102. on the other hand,
For each control period, a speed estimation process 105 is executed from this load torque calculation value and the output of the instantaneous generated torque calculation process 103, and this output is used to achieve stable and responsive speed control even at low speeds.
次に、この動作波形を第2図に示す。ここで、(a)は
エンコーダ5の出力パルス、(b)はその計数値、(c
)はエンコーダパルスの時間間隔を計測するためのクロ
ックパルスの計数値と、それをエンコーダパルス毎にラ
ッチした値、(d)はマイコンの速度制御周期のサンプ
リング時点(周期をTsとする)、(e)は電動機電流
の検出値、(f)は、その検出値をV/F変換し、その
出力を計数して求めた電動機電流の累積値、及びそれを
エンコーダパルス毎にラッチした値、(g)は、制御周
期毎に電動機電流の累積値を差分して求めた電動機の瞬
時電流計測値をそれぞれ示す。Next, this operating waveform is shown in FIG. Here, (a) is the output pulse of the encoder 5, (b) is its count value, (c
) is the count value of the clock pulse for measuring the time interval of the encoder pulse and the value obtained by latching it for each encoder pulse, (d) is the sampling point of the speed control cycle of the microcomputer (the cycle is Ts), ( e) is the detected value of the motor current, (f) is the cumulative value of the motor current obtained by converting the detected value to V/F and counting the output, and the value obtained by latching it for each encoder pulse. g) shows the instantaneous current measurement value of the motor obtained by subtracting the cumulative value of the motor current for each control period.
マイコン1は、第2図(d)に示すサンプリング時点毎
に、カウンタ9.レジスタ12.カウンタ14.レジス
タ15のデータを取込む。いま、サンプリング時点iと
i−1の間のj時点でエンコーダパルスが得られるとす
る。サンプリング時点主において、[(j−1)〜(j
)]区間の平均速度(IJII(j)は次式のように演
算される。The microcomputer 1 controls the counter 9. at each sampling time point shown in FIG. 2(d). Register 12. Counter 14. Retrieve data from register 15. Assume now that an encoder pulse is obtained at time j between sampling times i and i-1. At the main sampling point, [(j-1) ~ (j
)] The average speed (IJII(j)) of the section is calculated as follows.
・・・(1)
ここで、N(j)が(j−1)〜(j)までのパルスの
時間間隔に対応し、ΔM(j)が同区間のエンコーダパ
ルスの変化を表わす。この場合、ΔMは恒に1となる。(1) Here, N(j) corresponds to the pulse time interval from (j-1) to (j), and ΔM(j) represents the change in the encoder pulse in the same interval. In this case, ΔM is always 1.
また、koは速度検出のための変換係数である。Moreover, ko is a conversion coefficient for speed detection.
一方、カウンター4の計数値として求まる電動機電流の
累積値工、を、レジスター5でエンコーダパルス毎にラ
ッチした値In(j)をサンプリング時点毎に読み出す
ことにより、[(j−1)〜(j)]区間の電動機電流
の積分値が次式により演算される。On the other hand, the cumulative value of the motor current determined as the count value of the counter 4 can be calculated from [(j-1) to (j )] The integral value of the motor current in the section is calculated by the following formula.
Δ1.(j)=1.(j) −Ijj−1) ・
・・(2)また、電動機電流の累積値に対応するカウン
ター4の計数値を、サンプリング時点毎に読出し前回と
の差分をとることにより、サンプリング点間の瞬時電流
i、(i)が次式により演算される。Δ1. (j)=1. (j) −Ijj−1) ・
...(2) Also, by reading out the count value of the counter 4 corresponding to the cumulative value of the motor current at each sampling time and taking the difference from the previous value, the instantaneous current i between the sampling points, (i) can be calculated using the following formula: It is calculated by
本発明の実施例では、(1)式で与えられるエンコーダ
パルス毎の速度検出値cv、(j ) 、 (2)式で
与えられるエンコーダパルス間の電動機電流の累積値Δ
I +a(j )および(3)式の電動機瞬時電流の計
測値i、(i)を用いて、各サンプリング時点の瞬時速
度を推定する。これにより、低速時でも安定で応答のよ
い速度制御を実行することを目的とする。In the embodiment of the present invention, the speed detection value cv for each encoder pulse given by equation (1), (j), and the cumulative value Δ of motor current between encoder pulses given by equation (2)
The instantaneous speed at each sampling point is estimated using I+a(j) and the measured value i, (i) of the instantaneous motor current in equation (3). The purpose of this is to perform stable and responsive speed control even at low speeds.
まず、本発明の原理を第3,4図により説明する。First, the principle of the present invention will be explained with reference to FIGS.
いま、電動機駆動系のモデルを第3図のようにおく。す
なわち、電動機の発生トルクをτヨ、電動機速度をω、
とじたとき、
0m(t)=−(τ、(t)−τd(t))
・・・(4)とする。ここで、τdが負荷トルク成分で
あり、駆動系の慣性モーメント値をJとした。また、・
は時間微分を表わす。なお第3図でSはラプラス演算子
を表わす、この駆動系モデルを用いれば、負荷トルク成
分τdは(4)式を変形して、τ、+(1)=τ++(
t)−Jω、(t) ・・・(5)より演算でき
る。すなわち、電動機の発生トルクτ1および、加速度
ω、が求まり、このときの慣性モーメント値Jがわかっ
ていれば、負荷トルクτdは(5)式より演算できる。Now, the model of the electric motor drive system is set up as shown in Figure 3. In other words, the generated torque of the electric motor is τyo, the motor speed is ω,
When closed, 0m(t)=-(τ,(t)-τd(t))
...(4). Here, τd is the load torque component, and J is the inertia moment value of the drive system. Also,·
represents the time derivative. In Fig. 3, S represents the Laplace operator. If this drive system model is used, the load torque component τd can be obtained by modifying equation (4), τ, + (1) = τ++ (
t)-Jω, (t) ... It can be calculated from (5). That is, if the generated torque τ1 and the acceleration ω of the electric motor are determined, and the moment of inertia value J at this time is known, the load torque τd can be calculated from equation (5).
いま、ディジタル式位置検出器からの出力信号が、第4
図に示ように、J 2tJ 1+J時点で得られた
とする。Now, the output signal from the digital position detector is
As shown in the figure, it is assumed that it is obtained at the time J 2tJ 1+J.
いま、j−1およびj時点の瞬時速度が求まったとすれ
ば、(5)式を[(j−1)〜(j)]区間で積分して
、
c d(j ) t P(J )=〒Jj)jp(j)
−J(ω、(j)−ω、(j−1))・・・(6)
が成立つ。ここで、〒d(j)、T、(j)はそれぞれ
[(j−1)〜(j)]区間での負荷トルクおよび電動
機発生トルクの平均値、tp(j)はこの区間の時間間
隔、ωヨ(j)およびω、(j −1)はそれぞれ、j
、j−1時点での瞬時速度を表わす。Now, assuming that the instantaneous velocities at time j-1 and j are found, by integrating equation (5) over the interval [(j-1) to (j)], c d (j) t P (J) = 〒Jj)jp(j)
-J(ω, (j)-ω, (j-1))...(6) holds true. Here, d(j), T, and (j) are the average values of the load torque and motor generated torque in the interval [(j-1) to (j)], respectively, and tp(j) is the time interval of this interval. , ωyo(j) and ω,(j −1) are respectively j
, represents the instantaneous velocity at time j-1.
しかし、ディジタル式位置検出器からの速度検出では、
たかだか、位置検出信号毎の平均速度しか求まらない。However, in speed detection from a digital position detector,
At most, only the average speed for each position detection signal can be determined.
例えば、第4図において、j時点では[(j−1)〜(
j)]区間の平均速度が演算される。いま、[(j −
2)〜(j −1)]、 [:(j −1)〜(j)]
区間での平均速度をそれぞれ、(1111(J−1)
y CL)−(J)とし、各区間で速度が直線的に変化
していると仮定すると。For example, in FIG. 4, at time j, [(j-1)~(
j)] The average speed of the section is calculated. Now, [(j −
2) ~ (j −1)], [: (j −1) ~ (j)]
The average speed in each section is (1111 (J-1)
y CL) - (J), and assuming that the speed changes linearly in each section.
・・・(7)
が成立つ。ここで、ωmc52)P 0m (jl )
rω、(j)はそれぞれ、j−2,j−1,j時点で
の瞬時速度を表わす。(7)式より、[(j−2)〜(
j−1)] 、 [(j−1)〜(j)]区間での平
均速度の差分を求めると。...(7) holds true. Here, ωmc52)P 0m (jl)
rω and (j) represent instantaneous velocities at times j-2, j-1, and j, respectively. From formula (7), [(j-2)~(
j-1)] and [(j-1) to (j)].
・・・(8) となる。...(8) becomes.
一方、(6)式を[(j−2)〜(j)]区間に拡張し
て記述すると、
v a(j 1 ) t p(j 1 )+〒
a(j ) t p(j )=rjj−1)tp(j−
1)+tm(j)tp(j)−J(ω1(j)−ω、(
j−2)) ・・・(9)が成立つ。この式の右
辺第2項に(8)式の関係を代入し、負荷トルクτ、が
[(j −2)〜(j)]区間で一定でその値を7d(
j )とすると、? d(j )(t p(j 1
)+ t p(j ))=〒jj−1)tp(j−1)
+r−(j)tp(j)−2J(丁、(j)−丁dj−
1)) ・・・(10)となる。ここで。On the other hand, when formula (6) is expanded and written in the interval [(j-2) to (j)], v a (j 1 ) t p (j 1 ) + 〒
a(j)tp(j)=rjj-1)tp(j-
1) +tm(j)tp(j)-J(ω1(j)-ω, (
j-2)) ...(9) holds true. Substituting the relationship in equation (8) into the second term on the right side of this equation, the load torque τ is constant in the interval [(j - 2) to (j)] and its value is 7d(
j), then? d(j)(t p(j 1
)+tp(j))=〒jj-1)tp(j-1)
+r-(j)tp(j)-2J(ding,(j)-dj-
1)) ...(10). here.
ta(j 1)tp(j 1)+ya(j)t
p(J)会r Jj )(t p(j 1 )+ t
p(j )) ・・・(11)とした。ta(j 1)tp(j 1)+ya(j)t
p(J) meeting r Jj )(t p(j 1 ) + t
p(j)) (11).
すなわち、(10)式より[(j−2)〜(j)]区間
での平均的な負荷トルクrd(j)が求まる。両辺を(
tp(j 1)+tp(j))で割れば、・・・(1
2)
となる。すなわち、(12)式の右辺第1項は、[(j
−2)〜(j)]区間での電動機発生トルクの平均値で
あり、第2項はこの区間での平均的な加速度に慣性モー
メント値Jを掛けたものに相当する。That is, the average load torque rd(j) in the interval [(j-2) to (j)] is determined from equation (10). Both sides (
If you divide by tp(j 1)+tp(j))...(1
2) It becomes. In other words, the first term on the right side of equation (12) is [(j
−2) to (j)] is the average value of the torque generated by the motor in the section, and the second term corresponds to the product of the average acceleration in this section multiplied by the moment of inertia value J.
(12)式により、位置検出器の出力信号の変化毎に、
2回前の位置検出信号までの区間の平均的な負荷トルク
を演算できる。この負荷トルクの演算値ta(j)と電
動機発生トルクで、(t)とから。According to equation (12), each time the output signal of the position detector changes,
The average load torque in the section up to the position detection signal two times before can be calculated. From this calculated value ta(j) of the load torque and the motor generated torque (t).
時間tでの電動機速度の推定値ω、(t)の時間変化は
、(4)式にCa(j)を代入して、次式により与えら
れる。The time change of the estimated value ω,(t) of the motor speed at time t is given by the following equation by substituting Ca(j) into equation (4).
ここで、5Jt)は時間tにおける速度推定値であり、
含m(t)はその時間微分を表わす。いま、j時点での
速度推定値をω、(j)とすれば、j時点以降の時間1
+での速度推定値ω、(11)は、(13)式をj時点
からtt時点まで積分して、・・・(14)
により演算される。ここで、j時点において、[(j−
1)〜(j)]区間での速度推定値の平均値S、(j)
と位置検出器の出力信号より求めた速度検出値−jj)
とが一致するように速度推定値を補正すれば、t1時点
の速度推定値?、(1,)は。Here, 5Jt) is the estimated speed at time t,
The inclusion m(t) represents its time derivative. Now, if the estimated speed at point j is ω, (j), then the time 1 after point j
The estimated speed value ω at +, (11) is calculated by integrating equation (13) from time j to time tt, as shown in (14). Here, at time j, [(j−
1) ~ (j)] Average value of estimated speed values in the interval S, (j)
and the speed detection value obtained from the output signal of the position detector -jj)
If the estimated speed value is corrected so that it matches, the estimated speed value at time t1 ? , (1,) is.
次式により演算される。It is calculated by the following formula.
十’;m(j)+δj(丁、(j)’λ(j))・・・
(I5)
ここで、δ1は、j時点のみで1で他の区間では零とな
る関数であり、位置検出器からの速度検出値が得られる
毎に速度推定値を補正することを表わす。ここで、Sヨ
(j)は[(j −1)〜(j)コ区間の速度推定値の
平均値であり、次式より求まる。10'; m (j) + δj (ding, (j)'λ (j))...
(I5) Here, δ1 is a function that is 1 only at time j and zero in other sections, and represents that the estimated speed value is corrected every time a speed detection value from the position detector is obtained. Here, Syo(j) is the average value of the estimated speed values in the interval [(j −1) to (j), and is determined from the following equation.
なお、tp(j)は[(j−1)〜(j)]区間の時間
を表わす。すなわち、(12)式により位置検出器の出
力信号毎に負荷トルクの平均値t F(j )を演算し
、これを用いて(15)式により速度推定値ω、(1+
)を演算することで、低速時でも速度の検出遅れを短縮
できる。Note that tp(j) represents the time period of [(j-1) to (j)]. That is, the average value t F (j) of the load torque is calculated for each output signal of the position detector using equation (12), and using this, the estimated speed value ω, (1+) is calculated using equation (15).
), the speed detection delay can be shortened even at low speeds.
第1図および第2図に示す実施例において、サンプリン
グ時点iでエンコーダパルス5時点での平均速度τ、(
j)とパルス間の電流積分値ΔI(j)がそれぞれ(1
)、 (2)式より演算され、また、(3)式によりi
時点での電流計測値i 、(i )が求まる。In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the average velocity τ, (
j) and the pulse-to-pulse current integral value ΔI(j) are respectively (1
), is calculated by equation (2), and by equation (3), i
The current measurement value i, (i) at the time point is determined.
平均負荷トルクr−(j)は、(1z)式において、・
・・(17)
より求まる。ここで、klは電流累積値から1−ルク積
分値への変換係数、T’ci+はエンコーダパルス間の
時間計測用のクロックパルスの周期である。The average load torque r-(j) is given by the formula (1z),
...(17) Determined from. Here, kl is a conversion coefficient from a current cumulative value to a 1-lux integral value, and T'ci+ is a period of a clock pulse for measuring time between encoder pulses.
これより、t−(j)は次のように演算される。From this, t-(j) is calculated as follows.
(丁ヨ(j)−丁、(j−1))
・・・(18)
また、サンプリング時点i+1での速度推定値ωJi+
1)は、(14)式を離散時間系に変換して、Ts
ω−(1+ 1 )= (k 1jヨ(i ) −
x a(j ))+’;、(i)・・・(19)
により演算される。ここで、iヨ(i)は、サンプリン
グ時点毎の電流累積値の差分てあり、(3)式より演算
される。Tsはサンプリング周期である。(Dingyo(j)-Ding,(j-1)) ...(18) Also, the estimated speed value ωJi+ at the sampling time point i+1
1) converts equation (14) into a discrete time system and obtains Ts ω−(1+1)=(k 1jyo(i) −
x a (j))+';, (i)...(19) Calculated as follows. Here, i y (i) is the difference between the cumulative current values at each sampling time point, and is calculated from equation (3). Ts is the sampling period.
また、第2図のように、i−1とiのサンプリング時点
で、エンコーダパルスからの速度検出値が得られたとき
、速度推定値ω、(i)は、Ts
;m(i)= (ktim(i−1) −td(j
−1))+ω、(i −1)+(c、几(j)’;m(
j))・・・(20)
により演算される。このときのブロック線図を第5図に
示す。Furthermore, as shown in Fig. 2, when the speed detection value from the encoder pulse is obtained at sampling points i-1 and i, the speed estimate ω, (i) is Ts ; m(i) = ( ktim(i-1) −td(j
−1))+ω, (i −1)+(c, 几(j)′;m(
j))...(20) Calculated as follows. A block diagram at this time is shown in FIG.
以上述べたように、本実施例によれば、所定のサンプリ
ング周期毎に、エンコーダパルス計測値とエンコーダパ
ルス毎の時間計測値を読出すことでエンコーダパルス毎
の速度検出ができるので、速度検出のサンプリング周期
を短くしなくても精度のよい速度検出ができる。また、
負荷トルクを推定するために必要な電動機発生トルクの
区間平均値は、各サンプリング時点毎のトルク検出値を
積算し、その区間のサンプリング回数で割ることにより
容易に演算できるという利点もある。As described above, according to this embodiment, the speed can be detected for each encoder pulse by reading out the encoder pulse measurement value and the time measurement value for each encoder pulse at each predetermined sampling period. Accurate speed detection is possible without shortening the sampling period. Also,
Another advantage is that the section average value of the motor-generated torque necessary for estimating the load torque can be easily calculated by integrating the detected torque values at each sampling time and dividing by the number of samplings in that section.
本発明の第2の実施例を第6図に示す。本実施例では、
エンコーダパルスが検出された時点jでのサンプリング
時点iにおいて、エンコーダパルス間の速度推定値の平
均値S、と、エンコーダパルスからの速度検出値子、d
との偏差にゲインK。、を乗じ、これを負荷トルク演算
値に加えて速度推定を実行する。この方式を第6図に示
す。このとき、エンコーダパルスの検出されたサンプリ
ング時点jでは、速度推定値ω、(i)は次式により演
算される。A second embodiment of the invention is shown in FIG. In this example,
At the sampling time i at the time j when the encoder pulse is detected, the average value of the velocity estimates between the encoder pulses S, and the velocity detection value from the encoder pulse, d
Gain K is the deviation from that. , and add this to the load torque calculation value to perform speed estimation. This method is shown in FIG. At this time, at the sampling time j when the encoder pulse is detected, the estimated speed value ω,(i) is calculated by the following equation.
ここで、速度推定値の平均値古ヨ(j)は、により演算
される。Here, the average value of estimated speed values (j) is calculated as follows.
なお、エンコーダパルスが検出されないサンプリング時
点(i+1とする)では、速度推定値は、第1の実施例
と同様に次式で演算される。Note that at the sampling time point (i+1) when no encoder pulse is detected, the estimated speed value is calculated using the following equation as in the first embodiment.
・・・(23)
本発明によれば、エンコーダパルス間の速度推定値の平
均値曾、(j)を、速度検出値ω、(j)に対して漸近
的に一致させることができる。この閉ループサインKo
は、第6図により、
で与えられる。これより、速度推定のバンド幅を、この
閉ループゲインKo (rad/ s )に制限できる
。(23) According to the present invention, it is possible to asymptotically match the average value of estimated speed values between encoder pulses, ω, (j), with the detected speed value ω, (j). This closed loop sign Ko
is given by, according to Figure 6. From this, the bandwidth of speed estimation can be limited to this closed loop gain Ko (rad/s).
このため、Ko (rad/ s )以上の高周波域で
の雑音を除去した速度推定値ω、(i)を得ることがで
き、より安定な速度推定値を得られるという利点がある
。Therefore, it is possible to obtain a speed estimate ω, (i) from which noise in a high frequency range of Ko (rad/s) or higher is removed, and there is an advantage that a more stable speed estimate can be obtained.
また1本発明の第3の実施例として、エンコーダパルス
が得られるj時点で平均速度子、(、j)と平均加速度
とが計算されるので、j時点での瞬時速度をcvjj)
から外挿により求めることができる。いま、(8)式の
右辺第2項から[(j−2)〜(j)]区間での平均加
速度a 、(j )は、・・・(25)
と見做せる。一方、[(j−1)〜(j)]区間(時間
間隔tp(j))で速度が直線的に変化しているとすれ
ば、us(j)はその区間の中点の速度に対応する。し
たがって、j時点の瞬時速度の外挿値ω二(j) は
、
より計算できる。j時点で速度推定値をω−(j)にプ
リセットすれば、それ以降の速度推定値は・・・(27
)
により推定できる。ここで、ω−(j)は(26)式よ
り求まる速度外挿値であり、(26)式の〒1(j)は
(25)式より計算される平均加速度である。In addition, as a third embodiment of the present invention, since the average speed factor, (, j) and the average acceleration are calculated at time j when the encoder pulse is obtained, the instantaneous velocity at time j is cvjj)
It can be obtained by extrapolation from . Now, from the second term on the right side of equation (8), the average acceleration a, (j) in the interval [(j-2) to (j)] can be regarded as...(25). On the other hand, if the speed changes linearly in the [(j-1) to (j)] interval (time interval tp(j)), us(j) corresponds to the speed at the midpoint of that interval. do. Therefore, the extrapolated value ω2(j) of the instantaneous velocity at time j can be calculated as follows. If the estimated speed value is preset to ω-(j) at time j, the estimated speed value thereafter is...(27
) can be estimated. Here, ω-(j) is the extrapolated velocity value obtained from equation (26), and 〒1(j) in equation (26) is the average acceleration calculated from equation (25).
本実施例によれば、速度推定値ω、(i)をより瞬時速
度に近い値に修正できるので、エンコーダパルスからの
速度検出値の持つ位相遅れを、より改善した速度推定値
が得られる。According to this embodiment, the estimated speed value ω,(i) can be corrected to a value closer to the instantaneous speed, so that the estimated speed value can be obtained in which the phase delay of the detected speed value from the encoder pulse is further improved.
以上、位置検出器の出力信号から平均的な加速度を演算
し、これにより負荷トルク成分を推定することで、位置
検出器の出力信号の間隔が長くなった場合でも安定な速
度推定値を得る方法について述べた。一方、従来の速度
推定法の場合でも、位置検出器の出力信号の間隔が長く
なったとき、負荷トルク推定のゲインを小さくすること
で、速度推定値を帰還して制御したときの速度制御特性
を安定化できる。このような、状態オブザーバによる負
荷トルク推定は次のように演算される。前記した方法と
同様に、駆動系特性を(1)式のようにモデル化する。As described above, by calculating the average acceleration from the position detector output signal and estimating the load torque component from this, a stable speed estimate can be obtained even when the interval between the position detector output signals becomes long. I talked about it. On the other hand, even in the case of the conventional speed estimation method, when the interval between the output signals of the position detector becomes long, the gain of load torque estimation is reduced to improve the speed control characteristics when the speed estimation value is fed back and controlled. can be stabilized. Such load torque estimation by the state observer is calculated as follows. Similar to the method described above, the drive system characteristics are modeled as shown in equation (1).
また、同様に、第2図に示すようにj時点で位置検出信
号が得られたとして、それ以降の速度推定値ωm(t
+)は、・・・(28)
とする。このとき、?’d(j)がj時点で求めた負荷
トルク推定値であり、τd(j)は、7d(j)=Kt
Σ(丁、(j)−7,(j ))+ Kp(丁、(j
) −’;、(j ))・・・(29)
により演算される。ここで、−−(j)は、前述したよ
うに、j時点で検出した[(j−1)〜(j)]区間の
平均速度、書、(j)は、同区間での速度推定値ω、(
t)の平均値である。(29)式の右辺第1項は−[(
j−1)〜(j)]区間での速度検出値と速度推定値と
の誤差を、速度検出毎に積算したものであり積分項に対
応する。また、同様に、第2項は比例項に対応する。ま
た、Kr、Kpがそれぞれ負荷トルク推定の積分ゲイン
、比例ゲインに対応する。状態オブザーバの理論によれ
ば、Kz。Similarly, assuming that the position detection signal is obtained at time j as shown in FIG. 2, the estimated speed value ωm(t
+) is...(28). At this time,? 'd(j) is the estimated load torque value obtained at time j, and τd(j) is 7d(j)=Kt
Σ(Ding, (j)-7,(j )) + Kp(Ding, (j
) −';, (j ))...(29) Calculated as follows. Here, - (j) is the average speed of the section [(j-1) to (j)] detected at time j, as described above, and (j) is the estimated speed value in the same section. ω, (
t). The first term on the right side of equation (29) is −[(
j-1) to (j)] is the sum of the errors between the detected speed value and the estimated speed value for each speed detection, and corresponds to an integral term. Similarly, the second term corresponds to the proportional term. Furthermore, Kr and Kp correspond to the integral gain and proportional gain of load torque estimation, respectively. According to state observer theory, Kz.
Kpで決まる特性で負荷トルクτ−(j )を推定でき
、これを用いて(28)式のように、位置検出信号の変
化しない区間の速度S、(t、)を推定できる。The load torque τ-(j) can be estimated using the characteristic determined by Kp, and using this, the speed S, (t,) in the section where the position detection signal does not change can be estimated as shown in equation (28).
ここで、負荷トルク推定値で、(j)は、位置検出器の
出力変化毎に漸近的に推定されるため、この位置検出信
号の間隔が長くなると安定に負荷トルク推定ができなく
なる。そこで、本発明の第4の実施例を説明する。すな
わち、(29)式における推定ゲインKl、Kpを位置
検出信号の間隔の増加に伴い減少させることでより安定
な負荷トルク推定を実行できる。この負荷トルク推定値
を用いて(28)式により、位置検出信号の得られない
区間の速度推定値が得られる。Here, the load torque estimated value (j) is estimated asymptotically every time the output of the position detector changes, so if the interval between the position detection signals becomes long, it becomes impossible to stably estimate the load torque. Therefore, a fourth embodiment of the present invention will be described. That is, by decreasing the estimated gains Kl and Kp in equation (29) as the interval between position detection signals increases, more stable load torque estimation can be performed. Using this load torque estimated value, the speed estimated value for the section where no position detection signal is obtained is obtained by equation (28).
また、状態オブザーバにおける負荷トルク推定は、(2
9)式において、比例項のみでも実行できる。Also, the load torque estimation in the state observer is (2
In Equation 9), it can be executed using only the proportional term.
このとき、負荷トルク推定値は、
?a(j )= Kp(丁、(j)−合ヨ(j))
・・・(30)により実行できる。この場合でも、同
様に、位置検出信号の間隔が長くなると、推定ゲインK
Pを大きくとれない。そこで、同様に、位置検出信号の
間隔に応じ推定ゲインを可変とすることで、より安定な
負荷トルク推定を実行できる。At this time, the estimated load torque value is ? a(j) = Kp(Ding,(j)-Goyo(j))
...(30) can be executed. In this case, similarly, when the interval between position detection signals becomes longer, the estimated gain K
P cannot be made large. Therefore, by similarly making the estimation gain variable according to the interval of the position detection signals, more stable load torque estimation can be performed.
一方、状態オブザーバによる負荷トルク推定では、 (
29)式に示す負荷トルク推定値のうち、右辺第1項の
積分項が負荷トルク量であり、第2項の比例項は速度推
定値と検出値とのずれをなくすための補正用負荷トルク
成分に対応する。したがって、位置検出信号の得られな
い区間では、(29)式右辺第1項の負荷トルク量の推
定値のみを用いて速度推定を実行し、位置検出信号が得
られ速度検出値が得られた時点で(29)式右辺第2項
の速度推定値補正用負荷トルク成分も加えて速度推定す
れば、より安定な速度推定が可能となる。すなわち、(
29)式の第1項と第2項をそれぞれ↑ar(jL↑6
p(j)とおく。すなわち。On the other hand, in load torque estimation using a state observer, (
29) Among the estimated load torque values shown in equation 29), the integral term in the first term on the right side is the load torque amount, and the proportional term in the second term is the load torque for correction to eliminate the discrepancy between the estimated speed value and the detected value. Corresponds to the ingredients. Therefore, in the section where the position detection signal is not obtained, speed estimation is performed using only the estimated value of the load torque amount in the first term on the right side of equation (29), and the position detection signal and speed detection value are obtained. If the speed is estimated by adding the load torque component for speed estimation value correction in the second term on the right side of equation (29) at this point, more stable speed estimation becomes possible. That is, (
29) The first and second terms of equation ↑ar(jL↑6
Let it be p(j). Namely.
とする。このとき、位置検出信号の得られたj時点では
。shall be. At this time, at time j when the position detection signal is obtained.
・・・(32)
のように速度推定を実行する。ここで、Swr (j−
δ)は、j時点より前の速度推定値である。一方、j時
点以降、位置検出信号の得られない区間での速度推定は
。...(32) Speed estimation is performed as shown below. Here, Swr (j−
δ) is the velocity estimate before time j. On the other hand, speed estimation in the section where no position detection signal is obtained after time j is as follows.
・・・(33)
より実行する。すなわち、この区間では負荷トルク量の
推定値τdt(j)のみを用いて速度推定を実行する。...(33) Execute from. That is, in this section, speed estimation is performed using only the estimated value τdt(j) of the load torque amount.
また、位置検出信号からの速度検出値を用い、(25)
式のように、各速度検出値が得られた区間の時間間隔を
考慮に入れて加速度を演算することで、位置検出信号間
の平均値な速度を用いてもより安定に平均的な加速度を
演算できる。この加速度を速度制御系に帰還することで
速度制御性能を高性能化できる。Also, using the speed detection value from the position detection signal, (25)
As shown in the formula, by calculating the acceleration by taking into account the time interval between the sections where each speed detection value was obtained, it is possible to more stably calculate the average acceleration even if the average speed between the position detection signals is used. Can calculate. By feeding back this acceleration to the speed control system, speed control performance can be improved.
また、位置検出器の出力信号毎に(12)式で演算され
る。負荷トルク演算値は、低速時でも安定に演算される
。これを負荷トルク推定値として速度制御系にフィード
フォワード補償することで負荷外乱に対する変動の少な
い速度制御系を構成できる。Further, it is calculated by equation (12) for each output signal of the position detector. The load torque calculation value is stably calculated even at low speeds. By using this as the load torque estimated value and performing feedforward compensation to the speed control system, it is possible to configure a speed control system with less fluctuation due to load disturbance.
また、負荷トルク推定および速度推定には、第1図に恥
動系モデルに基づく場合、電動機発生トルクτ、を検出
する必要がある。通常、電動機の場合、発生トルクτ、
は電動機電流に比例すると考えられるので電動機電流を
検出することで発生トルクτ、は検出できる。また、通
常、速度制御演算の出力であるトルク指令値と電動機発
生トルクとの関係は一次遅れ特性などで近似できる。し
たがって、電動機発生トルクを検出しなくとも、トルク
指令値と一次遅れ特性とで発生トルクを演算でき、これ
を用いて負荷トルクおよび速度推定を実行できる。Furthermore, for load torque estimation and speed estimation, when based on the shame system model shown in FIG. 1, it is necessary to detect the motor generated torque τ. Normally, in the case of an electric motor, the generated torque τ,
Since τ is considered to be proportional to the motor current, the generated torque τ can be detected by detecting the motor current. Further, normally, the relationship between the torque command value, which is the output of the speed control calculation, and the torque generated by the motor can be approximated by a first-order lag characteristic or the like. Therefore, even if the motor generated torque is not detected, the generated torque can be calculated using the torque command value and the first-order lag characteristic, and this can be used to perform load torque and speed estimation.
また、位置検出器の出力信号から速度検出値を得る方法
として位置検出信号の時間間隔の逆数により求める場合
について述べたが、十分高速に位置検出信号の得られる
状態では所定の周期毎の位置検出信号の数として速度を
演算できる。この速度検出値を用いて、所定の周期毎に
、負荷トルクおよび速度推定を実行する場合も同様に実
行できる。In addition, as a method of obtaining the speed detection value from the output signal of the position detector, we have described the case where it is obtained by the reciprocal of the time interval of the position detection signal, but in a state where the position detection signal can be obtained at a sufficiently high speed, the Speed can be calculated as the number of signals. Load torque and speed estimation can be similarly executed at predetermined intervals using this speed detection value.
次に、本発明の第5の実施例を第6図により説明する。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
このブロック線図は、状態オブザーバにより負荷トルク
?dを推定する方式であり、?6は(29)式により演
算される。ここで、負荷トルク推定ゲインKI、Kpを
それぞれ2つ設け、速度制御のサンプリング毎に速度検
出できない低速状態で速度検出されたときのゲインをK
r、Kpとし、毎サンプリング毎に速度検出される高速
状態ではK ■h 、 K p hのゲインを用いる。This block diagram shows the load torque by the state observer? This is a method for estimating d, and ? 6 is calculated using equation (29). Here, two load torque estimation gains KI and Kp are provided, and the gain when the speed is detected in a low speed state where speed cannot be detected every sampling of speed control is set to K.
r and Kp, and in a high-speed state where the speed is detected at every sampling, gains of K h and K p h are used.
ここで。here.
である。このように、速度状態に応じて負荷トルク推定
ゲシンを切換えることで、広い速度状態に渡り安定に速
度推定ができる。It is. In this way, by switching the load torque estimation method according to the speed state, stable speed estimation can be performed over a wide range of speed states.
以上述べたように、本実施例によれば、推定ゲインとし
て2つのテーブルを持ち、サンプリング毎に速度検出で
きるかどうかでテーブルを切換えることで推定ゲインを
可変にするのでソフトウェアの負担を増すことなく、推
定ゲインの切替えを実行できる。As described above, according to this embodiment, there are two tables for the estimated gain, and the estimated gain is made variable by switching the tables depending on whether speed can be detected at each sampling, without increasing the burden on the software. , the estimated gain can be switched.
本発明によれば、位置検出器の出力からの速度検出値の
、出力信号の差分により応答よく平均的な加速度を演算
し、これにより負荷トルク成分を推定するので、低速時
でも安定な負荷トルク推定ができる。これにより、速度
推定することで、低速時の負荷外乱に対しても速度変動
の少ない制御が実現できる。According to the present invention, the average acceleration is calculated in a responsive manner based on the difference in the output signal of the speed detection value from the output of the position detector, and the load torque component is estimated thereby, so that the load torque is stable even at low speeds. Can be estimated. Thus, by estimating the speed, control with less speed fluctuation can be realized even in response to load disturbances at low speeds.
第1図は本発明の実施例の構成を示すブロック線図、第
2図は本実施例での速度推定のタイミング図、第3図は
本発明の詳細な説明するための即動系モデルのブロック
線図、第4図は位置検出信号のタイミング図、第5図は
第1の実施例における速度推定処理のブロック線図、第
6図は第2の実施例の速度推定処理のブロック線図、第
7図は第3の実施例の速度推定のブロック線図を示す。
1・・・マイクロコンピュータ、3・・・電動機、5・
・・イックリメンタルエンコーダ、6・・・電流検出器
、第2図
(421(j−11(] )
第3図
rd
第4図
時間Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a timing diagram of speed estimation in this embodiment, and Fig. 3 is an immediate-acting system model for explaining the present invention in detail. Block diagram, FIG. 4 is a timing diagram of the position detection signal, FIG. 5 is a block diagram of speed estimation processing in the first embodiment, and FIG. 6 is a block diagram of speed estimation processing in the second embodiment. , FIG. 7 shows a block diagram of speed estimation of the third embodiment. 1...Microcomputer, 3...Electric motor, 5.
... Incremental encoder, 6... Current detector, Fig. 2 (421 (j-11 (] ) Fig. 3 rd Fig. 4 Time
Claims (1)
式位置検出器と、電動機が発生するトルクを検出あるい
は推定するトルク計測手段とを備え、速度指令信号と速
度帰還信号とから速度制御演算を実行する電動機の速度
制御装置において、前記ディジタル式位置検出器の出力
信号発生時毎に、前記出力信号から速度検出値を演算し
、前記速度検出値の前回値と今回値から、この間の平均
的な加速度を演算する加速度演算手段と、前記ディジタ
ル式位置検出器の出力信号の発生区間の前記電動機の発
生トルクの平均値と前記加速度演算値とから平均的な負
荷トルクを推定する手段を設け、前記平均的な負荷トル
クの推定値と、前記トルク計測手段の計測値とから電動
機速度を推定し、前記速度推定値を速度帰還信号として
、速度制御演算を実行する速度演算手段を設けたことを
特徴とする電動機の速度制御装置。 2、請求項第1項において、前記電動機のトルク検出値
を、速度制御演算により求まるトルク指令値から推定す
ることを特徴とする電動機の速度制御装置。 3、請求項第1項において、前記電動機速度が十分に高
いときは、前記位置検出器の出力信号の計数値を、所定
の周期毎に差分して速度検出値を求めることを特徴とす
る電動機の速度制御装置。 4、請求項第1項において、前記位置検出器の出力の変
化時点では、前記位置検出器の出力変化から演算した速
度検出値と、前記位置検出器の出力の変化しない区間で
の速度推定値の平均値との差を、前記位置検出器出力の
変化時点での速度推定値に加算し、前記加算された速度
推定値を用いて速度制御演算を実行することを特徴とす
る電動機の速度制御装置。 5、請求項第1項において、前記位置検出器の出力の変
化時点では、前記位置検出器の出力変化から演算した速
度検出値と、前記位置検出器の出力の変化しない区間で
の速度推定値の平均値との差を演算し、これに係数を乗
じた値を負荷トルク演算値に加算して電動機速度を推定
し、この速度推定値を用いて速度制御演算を実行するこ
とを特徴とする電動機の速度制御装置。 6、請求項第1項において、前記位置検出器出力の変化
時点では、速度検出値の前回値との差分により演算した
平均加速度と、前記位置検出器出力の変化時点での速度
検出値とから、該時点での瞬時速度を外挿し、該時点で
の速度推定値を前記速度外挿値に一致させることを特徴
とする電動機の速度制御装置。 7、電動機と、電動機に機械的に結合されたディジタル
式位置検出器と、電動機が発生しているトルクを検出す
るトルク検出手段とを備え、速度指令信号と速度帰還信
号とから速度制御演算を実行するもので、前回の位置検
出値の変化時点で求めた負荷トルク推定値と電動機のト
ルク検出値とから電動機速度を推定し、これを用いて速
度制御を実行するもので、位置検出器の変化毎の速度検
出値と、位置検出器の出力が変化しない区間での速度推
定値の平均値との偏差の比例積分により負荷トルクを推
定するものにおいて、位置検出器の出力変化の時間間隔
が長いとき負荷トルク推定の比例積分ゲインを減少させ
ることを特徴とする電動機の速度制御装置。 8、請求項第7項において、前記位置検出器の変化毎の
速度検出値と、前記位置検出器の出力が変化しない区間
での速度推定値の平均値との偏差の比例項により負荷ト
ルク成分を推定し、前記位置検出器の出力変化の時間間
隔が長いとき負荷トルク推定の比例ゲインを減少させる
ことを特徴とする電動機の速度制御装置。 9、請求項第7項において、前記位置検出器の出力信号
の変化毎に、該時点での速度検出値と、前記位置検出器
の出力が変化しない区間での速度推定値の平均値との偏
差の比例項と積分項との和により負荷トルクを推定する
もので、前記位置検出器の変化しない区間では、前記負
荷トルク推定値のうち積分項のみを負荷トルク推定値と
して速度推定を実行することを特徴とする電動機の速度
制御装置。 10、請求項第1項において、前記速度帰還信号に加え
、前記位置検出器の出力信号の変化時点毎に演算された
平均的な加速度検出値を速度制御演算のために帰還する
ことを特徴とする、電動機の速度制御装置。 11、請求項第1項において、前記位置検出器の出力信
号の変化毎に演算される平均的な負荷トルク推定値を速
度制御演算部に帰還することを特徴とする、電動機の速
度制御装置。 12、請求項第1項記載の電動機の速度制御装置を用い
、産業用ロボットの各軸位置サーボ系を構成することを
特徴とする、産業用ロボットの制御装置。[Claims] 1. Comprising an electric motor, a digital position detector mechanically coupled to the electric motor, and a torque measuring means for detecting or estimating the torque generated by the electric motor, and generating a speed command signal and a speed feedback signal. In a speed control device for an electric motor that performs speed control calculations, a speed detection value is calculated from the output signal every time an output signal of the digital position detector is generated, and the previous value and current value of the speed detection value are calculated. , an acceleration calculation means for calculating the average acceleration during this period, and an average load torque from the average value of the torque generated by the electric motor in the generation area of the output signal of the digital position detector and the acceleration calculation value. A speed calculation comprising: estimating means, estimating a motor speed from the estimated value of the average load torque and the measured value of the torque measuring means, and performing a speed control calculation using the estimated speed value as a speed feedback signal. A speed control device for an electric motor, characterized in that a speed control device for an electric motor is provided. 2. The speed control device for an electric motor according to claim 1, wherein the detected torque value of the electric motor is estimated from a torque command value determined by speed control calculation. 3. The electric motor according to claim 1, wherein when the speed of the electric motor is sufficiently high, the detected speed value is determined by subtracting the count value of the output signal of the position detector every predetermined period. speed control device. 4. In claim 1, when the output of the position detector changes, a detected speed value calculated from the change in the output of the position detector and an estimated speed value in a section where the output of the position detector does not change. The speed control of an electric motor is characterized in that the difference from the average value of Device. 5. In claim 1, when the output of the position detector changes, a detected speed value calculated from the change in the output of the position detector and an estimated speed value in a section where the output of the position detector does not change. The motor speed is estimated by calculating the difference between the average value of Electric motor speed control device. 6. In claim 1, when the position detector output changes, the average acceleration calculated from the difference from the previous value of the speed detection value and the speed detection value at the time the position sensor output changes. A speed control device for an electric motor, characterized in that the instantaneous speed at the time point is extrapolated, and the estimated speed value at the time point is matched with the speed extrapolated value. 7. It is equipped with an electric motor, a digital position detector mechanically coupled to the electric motor, and a torque detection means for detecting the torque generated by the electric motor, and performs speed control calculations from a speed command signal and a speed feedback signal. The motor speed is estimated from the load torque estimate obtained at the time of the previous change in the position detection value and the motor torque detection value, and this is used to execute speed control. The load torque is estimated by the proportional integral of the deviation between the detected speed value for each change and the average value of the estimated speed value in an interval where the output of the position detector does not change. A speed control device for an electric motor, characterized in that a proportional integral gain of load torque estimation is reduced when the load torque is long. 8. In claim 7, the load torque component is determined by a proportional term of the deviation between the speed detected value for each change of the position detector and the average value of the estimated speed in a section where the output of the position detector does not change. A speed control device for an electric motor, characterized in that the proportional gain of load torque estimation is reduced when the time interval between output changes of the position detector is long. 9. In claim 7, each time the output signal of the position detector changes, the detected speed value at that time and the average value of the estimated speed values in a section where the output of the position detector does not change. The load torque is estimated by the sum of the proportional term and the integral term of the deviation, and in the section where the position detector does not change, speed estimation is performed using only the integral term of the load torque estimated value as the load torque estimated value. A speed control device for an electric motor, characterized by: 10. Claim 1, characterized in that, in addition to the speed feedback signal, an average detected acceleration value calculated at each time point of change of the output signal of the position detector is fed back for speed control calculation. A speed control device for electric motors. 11. The speed control device for an electric motor according to claim 1, characterized in that an average load torque estimate calculated every time the output signal of the position detector changes is fed back to the speed control calculation section. 12. A control device for an industrial robot, characterized in that the speed control device for an electric motor according to claim 1 is used to configure a servo system for positioning each axis of the industrial robot.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1124330A JP2728499B2 (en) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | Motor speed control device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP1124330A JP2728499B2 (en) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | Motor speed control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH02307384A true JPH02307384A (en) | 1990-12-20 |
JP2728499B2 JP2728499B2 (en) | 1998-03-18 |
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ID=14882668
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1124330A Expired - Lifetime JP2728499B2 (en) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | Motor speed control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2728499B2 (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1989
- 1989-05-19 JP JP1124330A patent/JP2728499B2/en not_active Expired - Lifetime
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CN110720174B (en) * | 2017-06-14 | 2023-03-07 | 罗伯特·博世有限公司 | Method for determining the phase current of a rotating polyphase machine supplied by means of a PWM-controlled inverter |
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JP2728499B2 (en) | 1998-03-18 |
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