JP4240912B2

JP4240912B2 - Motor control device with diagnostic function

Info

Publication number: JP4240912B2
Application number: JP2002150593A
Authority: JP
Inventors: 哲郎泉; 剛彦小宮
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2022-05-24
Also published as: JP2003348886A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にロボットや工作機械などに用いられるモータ制御装置、特に異常診断機能を備えたモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータ制御装置において確率密度関数を用いて異常発生を診断する例として、同じく出願人が先に出願した特願２００１−２５７０６５号の発明が挙げられる。前記先行発明のモータ制御装置は、モータ位置を入力し、目標とする位置指令に前記モータ位置が一致するよう位置制御及び速度制御を行い、トルク指令を出力する位置・速度制御部と、前記トルク指令を入力し、モータへ電流指令を出力する電流制御部と、前記電流指令により駆動されるモータと、モータ位置を検出するモータ位置検出器と、を備え、かつ前記トルク指令を入力し、前記トルク指令の確率密度関数を演算する確率密度演算部を備えたものである。
図５は、先行発明を適用するモータ制御装置のブロック図である。
図５において、１１は位置・速度制御部であり、位置検出器１４で検出されたモータ位置Ｐｆｂを入力し、目標位置と位置Ｐｆｂが一致するよう位置制御及び速度制御を行いトルク指令Tｒｅｆを電流制御部へ出力する。
１２は電流制御であり、トルク指令Tｒｅｆを入力してこれに応じた電流を出力してモータ１３を駆動する。
１５は確率密度関数演算部であり、前記トルク指令Tｒｅｆを入力し、トルク指令の確率密度関数の標準偏差σ（Tｒｅｆ）を算出する。
１６は異常診断部であり、前記σ（Tｒｅｆ）が一定水準を越えた場合、警報を発するものである。
【０００３】
次に、異常診断部１６において異常を診断する手順について、図６を用いて説明する。図６は、異常診断部１６の内部の処理を示すフローチャートである。
図６において、ステップＳに続く数値はステップ番号を示す。
Ｓ６６１ではトルクの確率密度関数の標準偏差σ（Tｒｅｆ）を入力する。Ｓ６６２では前記σ（Tｒｅｆ）を入力し、標準偏差の閾値を設定する関数σ０（Tｒｅｆ）と比較し、σ（Tｒｅｆ）≧σ０（Tｒｅｆ）となる場合はＳ６６３へ進み、それ以外はＳ６６４へ進む。
Ｓ６６３では異常を示す警報を発し、Ｓ６６４では運転を継続する。なお、Ｓ６６３において、警報を発する代わりに非常停止などの措置をとってもよい。
この結果、閾値σ０（Tｒｅｆ）を任意に設定することで、異常な状態に対して制御装置が補償トルクを発生しない場合にも、例えば一時的なノイズなどによる誤検出が少ない異常診断を行うことができる。
このように、先行発明のモータ制御装置はトルク指令の確率密度分布の標準偏差に閾値を設けて異常を診断するので、例えば一時的なノイズなどによる誤検出が少ない異常診断を行うことができるという効果がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先行発明のモータ制御装置では、トルク指令の確率密度関数により異常診断を行うため、例えば、フィードバック制御を用いていない状態やフィードバック制御におけるゲインが低い状態で異常振動が発生している場合において、異常に対して制御装置が補償トルクを発生しないため異常を把握できない、という問題点があった。
そこで、本発明は異常な状態において、制御装置が補償トルクを発生しない場合でも誤検出の少ない異常診断ができるモータ制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するもので、そのため、請求項１記載のモータ制御装置は、モータ位置を入力し、目標とする位置指令に前記モータ位置が一致するよう位置制御及び速度制御を行い、トルク指令を出力する位置・速度制御部と、前記トルク指令を入力し、モータへ電流指令を出力する電流制御部と、を備えるモータ制御装置において、モータ位置を検出するモータ位置検出器と、前記モータ位置の情報をもとに確率密度関数を演算する確率密度演算部と、を備え、前記確率密度演算部は前記モータ位置の確率密度関数を演算することを特徴とするものである。
請求項２記載のモータ制御装置は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記確率密度演算部が、前記確率密度関数が正常な状態か否か監視し、正常でない場合には警報を発することを特徴とする。
請求項３記載のモータ制御装置は、請求項１又は２記載のモータ制御装置において、前記確率密度演算部が、前記確率密度関数が一定の分布範囲から外れた場合に正常でないと判断することを特徴とする。
請求項４記載のモータ制御装置は、請求項１〜３のいずれか１項記載のモータ制御装置において、前記確率密度演算部が、前記確率密度関数が正常な状態か否かの判断を、前記確率密度関数の標準偏差に閾値を設けて行うことを特徴とする。
以上のように、本発明に係るモータ制御装置によれば、検出したモータ位置の情報を元に演算した確率密度分布の標準偏差に閾値を設けて異常を診断するので、異常に対して制御装置が補償トルクを発生しない場合にも、例えば一時的なノイズなどによる誤検出が少ない異常診断を行うことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態を示すモータ制御装置のブロック図である。
図１において、１１は位置・速度制御部であり、位置検出器１４で検出されたモータ位置Ｐｆｂを入力し、目標位置と位置Ｐｆｂが一致するよう位置制御及び速度制御を行いトルク指令Tｒｅｆを電流制御部へ出力する。
１２は電流制御であり、トルク指令Tｒｅｆを入力してこれに応じた電流を出力してモータ１３を駆動する。
１５は確率密度関数演算部であり、前記モータ位置Ｐｆｂを入力し、モータ位置の確率密度関数の標準偏差σ（Ｐｆｂ）を算出する。
１６は異常診断部であり、前記σ（Ｐｆｂ）が一定水準を越えた場合、警報を発する。
【０００７】
次に、異常診断部１６において異常を診断する手順について、図２を用いて説明する。図２は、異常診断部１６の内部の処理を示すフローチャートである。
図２において、ステップＳに続く数値はステップ番号を示す。
Ｓ１６１ではモータ位置の確率密度関数の標準偏差σ（Ｐｆｂ）を入力する。
Ｓ１６２では前記σ（Ｐｆｂ）を入力し、標準偏差の閾値を設定する関数σ０（Ｐｆｂ）と比較し、σ（Ｐｆｂ）≧σ０（Ｐｆｂ）となる場合はＳ１６３へ進み、それ以外はＳ１６４へ進む。
Ｓ１６３では異常を示す警報を発し、Ｓ１６４では運転を継続する。なお、Ｓ１６３において、警報を発する代わりに非常停止などの措置をとってもよい。
この結果、閾値σ０（Ｐｆｂ）を任意に設定することで、異常な状態に対して制御装置が補償トルクを発生しない場合にも、例えば一時的なノイズなどによる誤検出が少ない異常診断を行うことができる。
【０００８】
図３は本発明の第２の実施の形態を示すモータ制御装置のブロック図である。
図３が図１と異なる点は、確率密度関数演算部１５の入力信号がモータ位置Ｐｆｂに替えて、モータ速度Ｖｆｂを用いていることである。モータ速度Ｖｆｂは位置検出器１４の検出値であるモータ位置Ｐｆｂを微分器などの位置／速度変換部１７を介して求められる。その他の各構成部分は図１と同じであり、同一符号を付して説明は省略する。１６は異常診断部であり、前記σ（Ｖｆｂ）が一定水準を越えた場合、警報を発する。異常診断部１６において異常を診断する手順は、図２と原則同じであり、図２におけるモータ位置Ｐｆｂに替えて、モータ速度Ｖｆｂを用いればよい。
【０００９】
図４は本発明の第３の実施の形態を示すモータ制御装置のブロック図である。
図４が図１と異なる点は、確率密度関数演算部１５の入力信号がモータ位置Ｐｆｂに替えて、モータ加速度Ａｆｂを用いていることである。モータ加速度Ａｆｂは位置検出器１４の検出値であるモータ位置Ｐｆｂを二重微分器などの位置／加速度変換部１８を介して求められる。その他の各構成部分は図１と同じであり、同一符号を付して説明は省略する。１６は異常診断部であり、前記σ（Ａｆｂ）が一定水準を越えた場合、警報を発する。また、異常診断部１６において異常を診断する手順は、図２と原則同じであり、図２におけるモータ位置Ｐｆｂに替えて、モータ加速度Ａｆｂを用いればよい。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１〜４記載のモータ制御装置によれば、検出したモータ位置の情報を元に演算した確率密度分布の標準偏差に閾値を設けて異常を診断するので、異常に対して制御装置が補償トルクを発生しない場合でも、例えば一時的なノイズなどによる誤検出が少ない異常診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１における異常診断部１６の詳細を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第二の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】本発明の第三の実施の形態を示すブロック図である。
【図５】先行発明を示すブロック図である。
【図６】図５における異常診断部１６の詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１位置・速度制御部
１２電流制御部
１３モータ
１４位置検出器
１５確率密度関数演算部
１６異常診断部
１７位置／速度変換部
１８位置／加速度変換部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device used mainly for robots, machine tools, and the like, and more particularly to a motor control device having an abnormality diagnosis function.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an example of diagnosing the occurrence of an abnormality using a probability density function in a motor control device, the invention of Japanese Patent Application No. 2001-257065 filed earlier by the applicant is cited. The motor control device of the prior invention includes a position / speed control unit that inputs a motor position, performs position control and speed control so that the motor position matches a target position command, and outputs a torque command; and the torque A current control unit that inputs a command and outputs a current command to the motor, a motor driven by the current command, and a motor position detector that detects a motor position, and inputs the torque command, A probability density calculation unit for calculating a probability density function of the torque command is provided.
FIG. 5 is a block diagram of a motor control apparatus to which the prior invention is applied.
In FIG. 5, reference numeral 11 denotes a position / speed control unit which inputs the motor position Pfb detected by the position detector 14, performs position control and speed control so that the target position and the position Pfb coincide with each other, and outputs a torque command Tref as a current. Output to the control unit.
Reference numeral 12 denotes current control, which inputs a torque command Tref and outputs a current corresponding thereto to drive the motor 13.
A probability density function calculator 15 receives the torque command Tref and calculates a standard deviation σ (Tref) of the probability density function of the torque command.
Reference numeral 16 denotes an abnormality diagnosing unit that issues an alarm when σ (Tref) exceeds a certain level.
[0003]
Next, a procedure for diagnosing an abnormality in the abnormality diagnosis unit 16 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing an internal process of the abnormality diagnosis unit 16.
In FIG. 6, the numerical value following step S indicates a step number.
In S661, the standard deviation σ (Tref) of the probability density function of torque is input. In S662, the σ (Tref) is input and compared with a function σ0 (Tref) for setting a threshold value of standard deviation. .
In S663, an alarm indicating an abnormality is issued, and in S664, the operation is continued. In S663, measures such as an emergency stop may be taken instead of issuing an alarm.
As a result, by arbitrarily setting the threshold σ0 (Tref), even when the control device does not generate compensation torque for an abnormal state, an abnormality diagnosis with few false detections due to, for example, temporary noise is performed. Can do.
Thus, since the motor control device of the prior invention provides a threshold value for the standard deviation of the probability density distribution of the torque command and diagnoses the abnormality, for example, it is possible to perform abnormality diagnosis with few false detections due to temporary noise or the like. effective.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the motor control device of the prior invention, since abnormality diagnosis is performed by the probability density function of the torque command, for example, when abnormal vibration occurs in a state where feedback control is not used or a gain in feedback control is low However, there is a problem that the abnormality cannot be grasped because the control device does not generate the compensation torque for the abnormality.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a motor control device that can perform an abnormality diagnosis with few false detections even when the control device does not generate compensation torque in an abnormal state.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-described problem. Therefore, the motor control device according to claim 1 inputs a motor position, performs position control and speed control so that the motor position matches a target position command, In a motor control device comprising: a position / speed control unit that outputs a torque command; and a current control unit that inputs the torque command and outputs a current command to the motor; a motor position detector that detects a motor position; A probability density calculating unit that calculates a probability density function based on information on the motor position, and the probability density calculating unit calculates a probability density function of the motor position .
The motor control device according to claim 2 is the motor control device according to claim 1, wherein the probability density calculation unit monitors whether the probability density function is normal, and issues an alarm if the probability density function is not normal. It is characterized by.
The motor control device according to claim 3 is the motor control device according to claim 1 or 2, wherein the probability density calculation unit determines that the probability density function is not normal when the probability density function is out of a certain distribution range. Features.
The motor control device according to claim 4 is the motor control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the probability density calculation unit determines whether or not the probability density function is in a normal state. It is characterized by providing a threshold value for the standard deviation of the probability density function.
As described above, according to the motor control device of the present invention, the abnormality is diagnosed by providing a threshold value for the standard deviation of the probability density distribution calculated based on the detected motor position information. Even when no compensation torque is generated, abnormality diagnosis with few false detections due to temporary noise or the like can be performed.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a motor control device showing a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a position / speed control unit which inputs the motor position Pfb detected by the position detector 14, performs position control and speed control so that the target position and the position Pfb coincide with each other, and outputs a torque command Tref as a current. Output to the control unit.
Reference numeral 12 denotes current control, which inputs a torque command Tref and outputs a current corresponding thereto to drive the motor 13.
A probability density function calculator 15 receives the motor position Pfb and calculates a standard deviation σ (Pfb) of the motor position probability density function.
Reference numeral 16 denotes an abnormality diagnosing unit which issues an alarm when the σ (Pfb) exceeds a certain level.
[0007]
Next, a procedure for diagnosing an abnormality in the abnormality diagnosis unit 16 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing an internal process of the abnormality diagnosis unit 16.
In FIG. 2, the numerical value following step S indicates a step number.
In S161, the standard deviation σ (Pfb) of the probability density function of the motor position is input.
In S162, the σ (Pfb) is input and compared with a function σ0 (Pfb) for setting a threshold value of standard deviation. .
In S163, an alarm indicating an abnormality is issued, and in S164, the operation is continued. In S163, measures such as an emergency stop may be taken instead of issuing an alarm.
As a result, by arbitrarily setting the threshold σ0 (Pfb), even when the control device does not generate compensation torque for an abnormal state, an abnormality diagnosis with few false detections due to, for example, temporary noise is performed. Can do.
[0008]
FIG. 3 is a block diagram of a motor control device showing a second embodiment of the present invention.
3 is different from FIG. 1 in that the input signal of the probability density function calculation unit 15 uses the motor speed Vfb instead of the motor position Pfb. The motor speed Vfb is obtained through a position / speed conversion unit 17 such as a differentiator from the motor position Pfb detected by the position detector 14. Other components are the same as those in FIG. 1 and are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Reference numeral 16 denotes an abnormality diagnosing unit which issues an alarm when the σ (Vfb) exceeds a certain level. The procedure for diagnosing an abnormality in the abnormality diagnosing unit 16 is basically the same as that in FIG. 2, and the motor speed Vfb may be used instead of the motor position Pfb in FIG.
[0009]
FIG. 4 is a block diagram of a motor control device showing a third embodiment of the present invention.
4 is different from FIG. 1 in that the input signal of the probability density function calculation unit 15 uses the motor acceleration Afb instead of the motor position Pfb. The motor acceleration Afb is obtained from a position / acceleration conversion unit 18 such as a double differentiator, which is a motor position Pfb detected by the position detector 14. Other components are the same as those in FIG. 1 and are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Reference numeral 16 denotes an abnormality diagnosing unit, which issues an alarm when the σ (Afb) exceeds a certain level. Further, the procedure for diagnosing an abnormality in the abnormality diagnosing unit 16 is the same as that in FIG. 2 in principle, and the motor acceleration Afb may be used instead of the motor position Pfb in FIG.
[0010]
【The invention's effect】
According to the motor control device according to any one of claims 1 to 4, since the abnormality is diagnosed by providing a threshold value for the standard deviation of the probability density distribution calculated based on the detected motor position information, the control device compensates for the abnormality. Even when no torque is generated, an abnormality diagnosis with few false detections due to, for example, temporary noise can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing details of an abnormality diagnosis unit 16 in FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a prior invention.
6 is a flowchart showing details of the abnormality diagnosis unit 16 in FIG. 5;
[Explanation of symbols]
11 Position / Speed Control Unit 12 Current Control Unit 13 Motor 14 Position Detector 15 Probability Density Function Calculation Unit 16 Abnormality Diagnosis Unit 17 Position / Speed Conversion Unit 18 Position / Acceleration Conversion Unit

Claims

モータ位置を入力し、目標とする位置指令に前記モータ位置が一致するよう位置制御及び速度制御を行い、トルク指令を出力する位置・速度制御部と、前記トルク指令を入力し、モータへ電流指令を出力する電流制御部と、を備えるモータ制御装置において、
モータ位置を検出するモータ位置検出器と、前記モータ位置の情報をもとに確率密度関数を演算する確率密度演算部と、を備え、
前記確率密度演算部は、前記モータ位置の確率密度関数を演算することを特徴とするモータ制御装置。Inputs the motor position, performs position control and speed control so that the motor position matches the target position command, outputs a torque command, and inputs the torque command, and sends a current command to the motor A motor control device comprising: a current control unit that outputs
A motor position detector for detecting the motor position; and a probability density calculation unit for calculating a probability density function based on the information on the motor position ;
The said probability density calculating part calculates the probability density function of the said motor position, The motor control apparatus characterized by the above-mentioned .

前記確率密度演算部は、確率密度関数が正常な状態か否か監視し、正常でない場合には警報を発することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。 2. The motor control apparatus according to claim 1, wherein the probability density calculation unit monitors whether or not the probability density function is in a normal state and issues an alarm if the probability density function is not normal.

前記確率密度演算部は、確率密度関数が一定の分布範囲から外れた場合に正常でないと判断することを特徴とする請求項１又は２記載のモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1, wherein the probability density calculation unit determines that the probability density function is not normal when the probability density function is out of a certain distribution range.

前記確率密度演算部は、確率密度関数が正常な状態か否かの判断を前記確率密度関数の標準偏差に閾値を設けて行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のモータ制御装置。 The said probability density calculating part performs the judgment whether a probability density function is a normal state, providing a threshold value in the standard deviation of the said probability density function, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Motor control device.