JP5790508B2 - Multi-system motor control apparatus and control method - Google Patents
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Description
本発明は、多重系モータの制御装置及び制御方法に関する。 The present invention relates to a control device and a control method for a multiplex system motor.
近年、安全性等を向上させるために、多重系モータを複数の制御系で制御する技術がある。つまり、複数の制御系がそれぞれ、多重系モータの一つの系を制御する。これにより、万が一に一つの制御系が動作不能に陥っても、他の制御系が多重系モータを制御できる。 In recent years, in order to improve safety and the like, there is a technique for controlling a multi-system motor with a plurality of control systems. That is, each of the plurality of control systems controls one system of the multi-system motor. Thus, even if one control system becomes inoperable, another control system can control the multi-system motor.
このような制御装置は、偏差を低減するために、例えば多重系モータをP(Proportional:比例)I(Integral:積分)D(Derivative:微分)制御する。 In order to reduce the deviation, for example, such a control device performs P (Proportional) I (Integral) D (Derivative) control of the multi-system motor.
ここで、特許文献1には、多重系モータの制御モードをPID制御、P制御、PI制御、ID制御に切り替え可能な技術が開示されている。但し、どのようなタイミングで制御モードを切り替えるかは開示されていない。
Here,
多重系モータの制御においては、多重系モータの速度をPID制御する場合、各々の系の速度を検出するタイミングの精度が高くないと、電流出力が飽和する可能性がある。 In the control of the multiplex system motor, when the speed of the multiplex system motor is PID-controlled, the current output may be saturated unless the accuracy of the timing for detecting the speed of each system is high.
詳細には、二重系モータの一方の系の速度を第1の速度制御器で制御し、他方の系の速度を第2の速度制御器で制御する場合、各々の系の速度を検出するタイミングがずれると、一方の系側で検出された速度と、他方の系側で検出された速度とは、図5に示すように、目標速度を挟んで対峙する。 Specifically, when the speed of one system of the dual system motor is controlled by the first speed controller and the speed of the other system is controlled by the second speed controller, the speed of each system is detected. When the timing is shifted, the speed detected on one system side and the speed detected on the other system side face each other across the target speed as shown in FIG.
このとき、第1の速度制御器及び第2の速度制御器は速度が目標速度に近づくように、それぞれの系を制御するので、図6に示すように、それぞれの系での電流出力が飽和する。 At this time, since the first speed controller and the second speed controller control each system so that the speed approaches the target speed, the current output in each system is saturated as shown in FIG. To do.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、電流出力の飽和を抑制する多重系モータの制御装置及び制御方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a control device and a control method for a multiplex system motor that suppresses saturation of current output.
本発明の一形態に係る多重系モータの制御装置は、目標速度に基づく速度指令と、実速度と、の偏差に基づいて、多重系モータの一つの系をそれぞれPID速度制御する、第1及び第2の速度制御器を備える多重系モータの制御装置であって、前記第1又は第2の速度制御器は、前記実速度が前記目標速度以上であると、積分項を0にする。 According to one aspect of the present invention, there is provided a multi-system motor control device that performs PID speed control for each system of a multi-system motor based on a deviation between a speed command based on a target speed and an actual speed. A multi-system motor control apparatus including a second speed controller, wherein the first or second speed controller sets an integral term to 0 when the actual speed is equal to or higher than the target speed.
本発明の一形態に係る多重系モータの制御方法は、目標速度に基づく速度指令と、実速度と、の偏差に基づいて、多重系モータの一つの系をそれぞれPID速度制御する、多重系モータの制御方法であって、前記PID速度制御は、前記実速度が前記目標速度以上であると、積分項を0にする。 A multi-system motor control method according to an aspect of the present invention includes a multi-system motor that performs PID speed control for each system of a multi-system motor based on a deviation between a speed command based on a target speed and an actual speed. In the PID speed control, the integral term is set to 0 when the actual speed is equal to or higher than the target speed.
以上、説明したように、本発明によると、電流出力の飽和を抑制する多重系モータの制御装置及び制御方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a control device and a control method for a multiplex system motor that suppresses saturation of current output.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.
本発明の実施の形態に係る多重系モータの制御装置及び制御方法を説明する。本実施の形態の多重系モータの制御装置及び制御方法は、例えば多重系モータを備える移動体等に好適に用いることができる。ちなみに、本実施の形態では、PID制御によって多重系モータを制御するが、PID制御自体は既知のため、詳細な説明は省略する。 A control device and a control method for a multiplex system motor according to an embodiment of the present invention will be described. The control device and control method for a multiplex system motor according to the present embodiment can be suitably used for, for example, a moving body provided with a multiplex system motor. Incidentally, in the present embodiment, the multi-system motor is controlled by PID control, but since PID control itself is known, detailed description thereof is omitted.
図1に示すように、制御装置1は、第1の制御系11、第2の制御系21、第1の速度検出器31、第2の速度検出器41、第1の電流検出器51、第2の電流検出器61、多重系モータ71を備える。
As shown in FIG. 1, the
ここで、本実施の形態の多重系モータ71としては2重系モータを用いる。そのため、第1の制御系11は多重系モータ71の一方の系を制御し、第2の制御系21は多重系モータ71の他方の系を制御する。
Here, a double system motor is used as the
第1の制御系11は、速度制御器12、電流制御器13を備え、バッテリ(図示を省略)から供給される電源によって動作する。速度制御器12は、比較器121、比例制御器122、積分制御器123、微分制御器124、比較器125を備え、多重系モータ71の一方の系を速度PID制御する。
The first control system 11 includes a speed controller 12 and a
比較器121は、多重系モータ71を目標速度で制御することができるように、上位の制御器(図示を省略)から出力された速度指令を示す信号と、第1の速度検出器31から出力される当該多重系モータ71の実速度を示す信号と、が入力される。比較器121は、当該目標速度から実速度を減算し、減算した値を示す信号を比例制御器122、積分制御器123及び微分制御器124に出力する。つまり、比較器121は、所謂偏差を算出する。ちなみに、第1の速度検出器31は、多重系モータ71に設けられたポテンショメータ等の角度検出器の検出値を微分することで、当該多重系モータ71の実速度を取得する。
The
比例制御器122には、当該減算した値を示す信号が入力される。比例制御器122は、この減算した値を予め設定されている比例定数(比例ゲイン)倍する。つまり、比例制御器122は、偏差を比例定数倍し、算出した値を示す信号を比較器125に出力する。
A signal indicating the subtracted value is input to the
積分制御器123にも、当該減算した値を示す信号が入力される。積分制御器123は、この減算した値を足し合わせ、この足し合わせた値を予め設定されている積分定数(積分ゲイン)倍する。つまり、積分制御器123は、偏差を足し合わせ、この足し合わせた値を積分定数倍し、算出した値を示す信号を比較器125に出力する。
The
ここで、積分制御器123は、実速度が目標速度以上、言い換えると入力された偏差が0以下となると、積分項を0にする。つまり、積分制御器123は、積分ゲイン値を0とすると共に、足し合わせた値を一旦、0にリセットする。そのため、積分制御器123は、偏差が0以下となると、0の値を示す信号を比較器125に出力する。そして、積分制御器123は、偏差が再び0より大きくなると、偏差が0以下となる直前の積分項の値に再び偏差を足し合わせていくのではなく、積分項を0にリセットした状態から当該偏差を足し合わせ、この足し合わせた値を積分定数倍し、算出した値を示す信号を比較器125に出力する。
Here, the
ちなみに、積分ゲイン値(KD)は偏差が0以下となった場合に0であれば良く、その他の場合では適宜設定される。例えば、図2に示すように、積分ゲイン値の設定として3つの形態が考えられる。先ず、1つ目の積分ゲイン値の設定方法としては、図2の(1)に示すように、ステップ状に変化させても良い。つまり、積分ゲイン値は、偏差が0以下の場合は0とし、その他の場合は一定の値(K1)とする。 Incidentally, the integral gain value (K D ) may be 0 when the deviation becomes 0 or less, and is appropriately set in other cases. For example, as shown in FIG. 2, there are three possible modes for setting the integral gain value. First, as a first setting method of the integral gain value, as shown in (1) of FIG. That is, the integral gain value is 0 when the deviation is 0 or less, and is a constant value (K 1 ) otherwise.
次に、2つ目の積分ゲイン値の設定方法としては、図2の(2)に示すように、偏差に比例するように変化させても良い。つまり、積分ゲイン値は、偏差が0以下の場合は0とし、偏差が予め設定した閾値(Vt)より大きい場合は一定の値(K1)とする。そして、偏差が0より大きく閾値以下の場合はK1×ΔV/Vの値とする。ここで、ΔVは偏差(目標速度−実速度)であり、Vは実速度である。 Next, as a second method of setting the integral gain value, as shown in (2) of FIG. 2, it may be changed in proportion to the deviation. That is, the integral gain value is 0 when the deviation is 0 or less, and is a constant value (K 1 ) when the deviation is greater than a preset threshold value (V t ). If the deviation is greater than 0 and less than or equal to the threshold value, the value is K 1 × ΔV / V. Here, ΔV is a deviation (target speed−actual speed), and V is an actual speed.
さらに、3つ目の積分ゲイン値の設定方法としては、図2の(3)に示すように、滑らかに変化させても良い。つまり、積分ゲイン値は、偏差が0以下の場合は0とし、偏差が予め設定した閾値(Vt)より大きい場合は一定の値(K1)とする。そして、偏差が0より大きく閾値以下の場合は−K1(ΔV−Vt)/VT 2+K1とする。 Further, as a third method of setting the integral gain value, it may be changed smoothly as shown in (3) of FIG. That is, the integral gain value is 0 when the deviation is 0 or less, and is a constant value (K 1 ) when the deviation is greater than a preset threshold value (V t ). If the deviation is greater than 0 and less than or equal to the threshold, −K 1 (ΔV−V t ) / V T 2 + K 1 is set.
これら(1)〜(3)の設定方法によって設定された積分ゲイン値を用いた場合の目標速度に対する収束性を比較すると、(3)、(2)、(1)の順で目標速度に対する収束性が良い。つまり、(3)の設定方法によって設定された積分ゲイン値を用いた場合が、目標速度に対する収束性が最も良い。 Comparing the convergence with respect to the target speed when using the integral gain values set by the setting methods (1) to (3), the convergence with respect to the target speed is performed in the order of (3), (2), and (1). Good sex. That is, the convergence with respect to the target speed is the best when the integral gain value set by the setting method (3) is used.
微分制御器124にも、当該減算した値を示す信号が入力される。微分制御器124は、この減算した値を微分し、微分した値を微分定数(微分ゲイン)倍する。つまり、微分制御器124は、偏差を微分し、微分した値を微分定数倍し、算出した値を示す信号を比較器125に出力する。
A signal indicating the subtracted value is also input to the
比較器125は、比例制御器122、積分制御器123及び微分制御器124から、算出した値を示す信号が入力される。比較器125は、入力される値を加算し、加算した値、即ち多重系モータ71の一方の系に供給する電流目標値を示す信号を電流制御器13に出力する。
The
電流制御器13には、多重系モータ71の一方の系に供給する電流目標値を示す信号と、第1の電流検出器51から出力される多重系モータ71の一方の系に供給されている電流値を示す信号と、が入力される。電流制御器13は、多重系モータ71の一方の系に供給する電流目標値を示す信号と、第1の電流検出器51から出力される多重系モータ71の一方の系に供給されている電流値を示す信号と、に基づいて、多重系モータ71の一方の系を電流PID制御する。ここで、電流制御器13の構成は、本発明の本質的部分でないため、説明を省略する。
このような第1の制御系11の構成により、多重系モータ71の一方の系はPID制御される。
The
With such a configuration of the first control system 11, one system of the
第2の制御系21も、図1に示すように、第1の制御系11と略同様の構成とされているので、重複する説明を省略するが、速度制御器22、電流制御器23を備え、バッテリ(図示を省略)から供給される電源によって動作する。
As shown in FIG. 1, the second control system 21 has substantially the same configuration as that of the first control system 11, and thus a redundant description is omitted, but the speed controller 22 and the
そして、速度制御器22は、比較器221、比例制御器222、積分制御器223、微分制御器224、比較器225を備え、上位の制御器(図示を省略)から出力された速度指令を示す信号と、第2の速度検出器41から出力される当該多重系モータ71の実速度を示す信号と、に基づいて、多重系モータ71の他方の系を速度PID制御する。ちなみに、第2の速度検出器41も、多重系モータ71に設けられたポテンショメータ等の角度検出器の検出値を微分することで、当該多重系モータ71の実速度を取得する。
The speed controller 22 includes a
電流制御器23は、比較器225から出力される多重系モータ71の他方の系に供給する電流目標値を示す信号と、第2の電流検出器61から出力される多重系モータ71の他方の系に供給されている電流値を示す信号と、に基づいて、多重系モータ71の他方の系を電流PID制御する。
このような第2の制御系21の構成により、多重系モータ71の他方の系はPID制御される。
The
With such a configuration of the second control system 21, the other system of the
このように本実施の形態の制御装置1は、図3に示すように、第1の制御系11の積分制御器123又は第2の制御系21の積分制御器223が、実速度が目標速度以上となると、積分項を0とする。つまり、一方の制御系において偏差が0になると、当該制御系の積分制御器は積分項を0とする。そのため、一方の制御系における多重系モータ71の一方の系の実速度が目標速度で略一定となった状態で、多重系モータ71の他方の系の実速度が目標速度となるように、他方の制御系は多重系モータ71の他方の系を制御する。これにより、図4に示すように、第1の制御系11の電流出力と、第2の制御系21の電流出力と、の飽和を抑制することができる。しかも、一方の制御系において偏差が0になると、当該制御系の積分制御器は積分項を0とするので、目標速度に対する収束性も向上する。
Thus, as shown in FIG. 3, the
以上、本発明に係る多重系モータの制御装置及び制御方法の実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。 The embodiments of the control device and the control method for a multiplex system motor according to the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above configuration, and can be changed without departing from the technical idea of the present invention. .
上記実施の形態の多重系モータの制御装置は、P制御、I制御、D制御を有効にすることを前提としているが、P制御の比例ゲインを0に設定すると、ID制御を実現でき、D制御の微分ゲインを0に設定すると、PI制御を実現できる。 The multi-system motor control apparatus of the above embodiment is premised on enabling P control, I control, and D control. However, when the proportional gain of P control is set to 0, ID control can be realized, and D If the differential gain of control is set to 0, PI control can be realized.
1 制御装置
11 第1の制御系
12 速度制御器
121 比較器
122 比例制御器
123 積分制御器
124 微分制御器
125 比較器
13 電流制御器
21 第2の制御系
22 速度制御器
221 比較器
222 比例制御器
223 積分制御器
224 微分制御器
225 比較器
23 電流制御器
31 第1の速度検出器
41 第2の速度検出器
51 第1の電流検出器
61 第2の電流検出器
71 多重系モータ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第1又は第2の速度制御器は、前記実速度が前記目標速度以上であり、前記目標速度から前記実速度を引いた偏差が0以下である期間内で、積分項を0にする多重系モータの制御装置。 A multi-system motor control device comprising first and second speed controllers for controlling PID speed of one system of a multi-system motor based on a deviation between a speed command based on a target speed and an actual speed. There,
The first or second speed controller, the Ri der actual speed the target speed or higher, within a period deviation obtained by subtracting the actual speed from the target speed is less than or equal to zero, the integral term to zero Multi-system motor control device.
前記PID速度制御は、前記実速度が前記目標速度以上であり、前記目標速度から前記実速度を引いた偏差が0以下である期間内で、積分項を0にする多重系モータの制御方法。 A multi-system motor control method for controlling a PID speed of each system of a multi-system motor based on a deviation between a speed command based on a target speed and an actual speed,
The PID speed control, the Ri der actual speed the target speed or higher, within a period deviation obtained by subtracting the actual speed from the target speed is 0 or less, the control method of the multi-system motor to the integral term to zero .
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