JP6922747B2 - モータのトルク制御装置 - Google Patents
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Description
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係るトルク制御装置100の概略構成を説明するブロック図である。また、図2は、実施の形態1に係るトルク制御装置100の構成の一例を説明するブロック図である。また、図3は、実施の形態1に係るトルク制御装置100における制御ゲイン調整部107(後述)の処理を説明するフローチャートである。
なお、エンコーダ102によって検出された回転角加速度の値は、制御ゲイン調整部107にも入力されてもよい。
具体的には、制御ゲイン調整部107は、トルクセンサ101によって検出されたトルク値、又は、前記エンコーダ102によって検出された回転角加速度が第1の閾値を超えた場合に、制御ゲインの値を上げる。また、制御ゲイン調整部107は、トルクセンサ101によって検出されたトルク値、又は、エンコーダ102によって検出された回転角加速度が第2の閾値より小さくなった場合に、制御ゲインの値を下げる。
図1では、制御ゲイン調整部107にトルクセンサ101からトルク値が入力され、制御ゲイン調整部107が、当該トルク値に基づいて、トルク制御器103の制御ゲインの値を制御する例が記載されている。しかし、制御ゲイン調整部107にエンコーダ102から回転角加速度が入力され、制御ゲイン調整部107が、当該回転角加速度に基づいて、トルク制御器103の制御ゲインの値を制御してもよい。
本実施の形態1において、トルク制御器103の制御ゲインとは、具体的には、トルク制御比例ゲインKtp、及び、オブザーバ時定数Lである。以下、トルク制御比例ゲインKtp及びオブザーバ時定数Lについて、図2を参照しながら、説明する。
ステップS101において、トルクセンサ101から入力されるトルク値が第1の閾値より大きい場合(ステップS101;Yes)、制御ゲイン調整部107は、トルク制御比例ゲインKtp及びオブザーバ時定数Lを第1の設定値に調整する(ステップS102)。ここで、第1の設定値は、モータ200が、衝突等によって生じる衝撃力を緩和するためのトルクを速く発生することができる値に設定される。具体的には、第1の設定値は、トルク制御比例ゲインKtp及びオブザーバ時定数Lの通常時の値(以下、「第2の設定値」と称する。)よりも大きな値に設定される。また、当該第1の設定値は、衝突などの外乱の発生時に短時間にのみ用いられる値であるため、通常時ではモータ200が発振状態となってしまう程度の高い値であってもよい。
ステップS104において、トルクセンサ101から入力されるトルク値が第2の閾値より小さい場合(ステップS104;Yes)、制御ゲイン調整部107は、トルク制御比例ゲインKtp及びオブザーバ時定数Lを第2の設定値に調整する(ステップS105)。ここで、第2の設定値は、通常時におけるモータ200を制御するための制御ゲインの値であり、モータ200が搭載されるロボット等の非接触動作時や接触動作時に、モータ200が不安定にならない値に設定される。
具体的には、トルクセンサ101から入力されるトルク値が第1の閾値より大きい場合、制御ゲイン調整部107は、トルク制御比例ゲインKtp及びオブザーバ時定数Lを、通常時の第2の設定値より大きい第1の設定値に調整する。トルク制御比例ゲインKtpが通常時より大きな値に調整されることにより、トルクの変化幅が大きくなり、外乱による衝撃力に対して発生させる逆方向のモータ200のトルクの変化幅を大きくすることができる。また、オブザーバ時定数Lが通常時より大きな値に調整されることにより、外乱発生時における摩擦トルクを高速で推定することができ、これにより、モータ200に、外乱による衝撃力に対して逆方向のトルクを瞬時に発生させることができる。
例えば、上記ステップS101における判断において、トルク値の大きさに加えて、トルク値の立ち上がりの速さを判断してもよい。すなわち、上記ステップS101において、トルク値の立ち上がりの速さが所定の速さよりも速いか否かを合わせて判断することにより、衝突等の外乱の発生の有無を判断してもよい。
また、上記ステップS101における判断において、回転角加速度の急激な変化を用いてもよい。すなわち、上記ステップS101において、回転角加速度の変化量が所定の変化量よりも大きいか否かに基づいて、衝突等の外乱の発生の有無を判断してもよい。
また、上記ステップS104における判断において、トルク値の大きさではなく、回転角加速度から算出される、衝突位置からの回避距離に基づいて、外乱の終了を判断してもよい。
また、上記S104における判断において、衝突した瞬間からの経過時間に基づいて、外乱の終了を判断してもよい。
101 トルクセンサ
102 エンコーダ
103 トルク制御器
104 トルク/電流変換器
105 電流制御器
106 アンプ
107 制御ゲイン調整部
108 摩擦トルクオブザーバ
200 モータ
Claims (1)
- モータの回転トルクを検出するトルクセンサと、
前記モータの回転角加速度を検出するエンコーダと、
前記トルクセンサによって検出された前記回転トルク、及び、前記エンコーダによって検出された前記回転角加速度に基づいて、前記モータが出力すべきトルクの値を算出するトルク制御器と、
前記トルク制御器の制御ゲインを調整する制御ゲイン調整部と、
を備え、
前記トルク制御器は、
外乱の発生により、前記トルクセンサによって検出された前記回転トルク、又は、前記エンコーダによって検出された前記回転角加速度が、前記外乱の発生を判断するための第1の閾値を超えた場合に、前記外乱を緩和するトルクの値を算出し、
前記制御ゲイン調整部は、
前記外乱の発生により、前記トルクセンサによって検出された前記回転トルク、又は、前記エンコーダによって検出された前記回転角加速度が前記第1の閾値を超えた場合に、前記制御ゲインの値を通常時の値よりも大きな値に上げ、
前記外乱が終了したことにより、前記トルクセンサによって検出された前記回転トルク、又は、前記エンコーダによって検出された前記回転角加速度が、前記第1の閾値より小さい前記外乱の終了を判断するための第2の閾値より小さくなった場合に、前記制御ゲインの値を前記通常時の値に下げる、モータのトルク制御装置。
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JP2018002548A JP6922747B2 (ja) | 2018-01-11 | 2018-01-11 | モータのトルク制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2018002548A JP6922747B2 (ja) | 2018-01-11 | 2018-01-11 | モータのトルク制御装置 |
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Family
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Family Applications (1)
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JP2018002548A Active JP6922747B2 (ja) | 2018-01-11 | 2018-01-11 | モータのトルク制御装置 |
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