JPH0332383A - Check system for servo system - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To alleviate a load of a CPU calculation and to facilitate confirmation of operation of a servo motor by approximating current loop characteristic based on a servo motor by a simple function. CONSTITUTION:An approximate calculator 21 corresponding to a current loop from an input unit of a current command i* to an output unit of a current (i) is provided. A position regulator 1, a speed regulator 2 and a position detec tor having a torque constant Kt 12, a term 13 by an inertial J, an integrating term 15 are provided. A software program approximated to the characteristic of a current loop composed of them is provided, a simulation software program easy of a CPU calculation is calculated by a CPU of existing controller by using the software program, and checked by the result of the simulation.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えばサーボモータを用いたサーボシステ
ムのシミュレーション演算によるチエツタ方式に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a checker system using simulation calculations for a servo system using, for example, a servo motor.

［従来の技術］ 第３図は従来のデジタル化されたサーボシステムの構成
例を示すブロック図である。図において、（５）はサー
ボ増幅器の主回路であり、電源と接続したダイオード（
５Ｉ）、平滑コンデンサ（５２）、トランジスタ（５３
）及び電流検出器（５４）などで構成されている。〈６
〉はサーボモータ部で、モータ本体（６１）と、その速
度と位置の検出器（６２〉とにより構成される。（３０
）はサーボ増幅器（５）のデジタル制御回路で、その内
部のＣＰ　Ｕ　（３１）はハスク３３）によって各種メ
モリ装置く３４）と接続されると共に、インタフェース
回路（３５ａ）によりデジタル制御回路（３０）を上位
で制御する」二位コントローラ（６０）と、またインタ
フェース回路（３５ｂ）によりサーボシステムの運転状
態をモニタする表示器り３２〉と接続され、Ｄ／Ａ変換
器（３９）によりアナログモニタ装置に接続されている
。[Prior Art] FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional digital servo system. In the figure, (5) is the main circuit of the servo amplifier, and the diode (
5I), smoothing capacitor (52), transistor (53
) and a current detector (54). <6
〉 is a servo motor section, which is composed of a motor body (61) and a speed and position detector (62〉).(30
) is a digital control circuit for the servo amplifier (5), and the internal CPU (31) is connected to various memory devices 34) by a husk 33), and also connected to the digital control circuit (30) by an interface circuit (35a). The interface circuit (35b) is connected to the second controller (60) that controls the servo system at the higher level, and the display device (32) that monitors the operating status of the servo system is connected to the analog monitor device (60) that is controlled by the D/A converter (39). It is connected to the.

さらに、サーボモータ（６１）の位置、速度の検出値は
カウンタ（３６）により、またサーボ増幅器（５）の出
力電流値はＡ／Ｄ変換器り３７）によりハス（３３）に
与えられ、サーボ増幅器（５）には操作信号がＰＷＭ回
路（３８）によって伝送されている。Furthermore, the detected values of the position and speed of the servo motor (61) are given to the hash (33) by the counter (36), and the output current value of the servo amplifier (5) is given to the lotus (33) by the A/D converter 37). An operation signal is transmitted to the amplifier (5) by a PWM circuit (38).

第４図は直流サーボモータを使用したサーボシステムの
制御ループの構成を示すブロック図で、θ、ω、１．■
およびτはモータの位置、速度、電流、電圧およびｌ・
ルクを表わし、θ　、ω＊＊ １＊　ｖ＊は各指令値を示している。図において、（１
）は位置調節器、（２）は速度調節器、（３）は電流調
節器であり、いづれも制御プログラムソフＩ・ウェアを
実行するＣ　Ｐ　Ｕ　（３］）によって処理される。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a control loop of a servo system using a DC servo motor. ■
and τ are motor position, speed, current, voltage and l・
θ, ω**1*v* indicate each command value. In the figure, (1
) is a position regulator, (2) is a speed regulator, and (3) is a current regulator, all of which are processed by a CPU (3) that executes control program software.

Ｇ　（Ｓ）は各伝達関数である。（５）はゲインに１の
サーボ増幅器、（１１）は抵抗Ｒ、時定数Ｔ　とすａ　
　　　　　　　　　　　　　　ａ るモータの電気特性、り１２）はトルク定数Ｋｔ（１３
）はイナーシャＪによる項、（１４）はゲインＫｖとし
た電圧帰還項、（１５）は積分項を有する位置検出部を
示すものである。G (S) is each transfer function. (5) is a servo amplifier with a gain of 1, (11) is a resistance R, a time constant T and a
a The electrical characteristics of the motor, ri12) are the torque constant Kt(13
) is a term due to inertia J, (14) is a voltage feedback term with gain Kv, and (15) is a position detection section having an integral term.

上記のようなサーボシステムの制御動作に関する性能及
び緒特性のチェックは、実機の動作中における各種運転
データをモニタして行う方法によるほか、モータ及び検
出器などの駆動系のハードウェアを切り離し、この駆動
系の特性をシミュレーションプログラムに置換し、これ
と制御プログラムとを同１侍に実行してザーホシステム
動作のシミュレーションを行って結果を前行する方法か
用いられる。The performance and mechanical characteristics of the control operations of the servo system as described above can be checked by monitoring various operating data while the actual machine is in operation, or by separating drive system hardware such as motors and detectors. A method may be used in which the characteristics of the drive system are replaced with a simulation program, and this and the control program are executed in the same system to simulate the operation of the Zaho system and the results are obtained in advance.

例えば、第４図において電流指令ｌ＊の人力部から電流
１の出力部に至る電流ループに着目し、これを書き換え
ると第５図（ａ）が得られ、更にこれは第５図（ｂ）と
しても書き換えられる。この電流ループの転達関数のソ
フトウェアプログラムによりシミュレーション演算が行
われるか、しかし、この伝達関数は進み項と２次の遅れ
項を含み、ＣＰＵの演算には可成りの処理時間を要する
ので、シミュレーションを行うにはこの演算のために更
にＣＰＵ装置を別個に投ける方法かとられている。For example, in Fig. 4, if we focus on the current loop from the human power part of current command l* to the output part of current 1 and rewrite it, we obtain Fig. 5(a), which is further transformed into Fig. 5(b). It can also be rewritten as Is it possible to perform simulation calculations using a software program for the transfer function of this current loop?However, this transfer function includes a lead term and a quadratic lag term, and the CPU calculation requires considerable processing time. In order to perform this calculation, a method is proposed in which a separate CPU device is provided for this calculation.

第６図は特開昭５８−２２２３５７号公報に開示された
このシミュレーションを行うための装置の一例を示すブ
ロック図である。こ飄て（７）は第３図の装置に（＝１
加されたシミュレーション処理回路で、ＣＰ　Ｕ　（７
１）及びメモリ（７２）等により構成され、バス〈７３
〉がデジタル制御回路（３０）のバス（３３）と接続さ
れる。シミュレーションを行う場合はシミュレンヨン処
理回路（７〉が駆動系に置き代って制御ループに接続さ
れ、制御動作のシミュレーションか実行されて、その結
果がモニタによってチェックされるようになっている。FIG. 6 is a block diagram showing an example of an apparatus for performing this simulation disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-222357. Transfer (7) to the device shown in Figure 3 (=1
With the added simulation processing circuit, CPU (7
1), a memory (72), etc., and a bus <73
> is connected to the bus (33) of the digital control circuit (30). When performing a simulation, a simulation processing circuit (7) is connected to the control loop in place of the drive system, a simulation of the control operation is executed, and the results are checked on a monitor.

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように構成されたサーボシステムにおいては、上
位コントローラを含めたシステムの動作チェックを制御
回路とモータ部とを接続した状態で行うことは実用」二
多くの制約があり、充分これを行うことが困難である。[Problems to be Solved by the Invention] In the servo system configured as described above, it is not practical to check the operation of the system including the host controller while the control circuit and motor section are connected. It is difficult to do this satisfactorily due to the following restrictions.

又チェック完了後にモタを機械に取付けるときは工期短
縮かできない等の問題かある。Also, when installing the motor on the machine after the check is completed, there are problems such as shortening the construction period or not being able to do so.

この問題を避けるため、モータを接続せずに駆動系のシ
ミュレーションプログラムによる演算を行うことによっ
て運転動作チェックを行う方法を用いると、シミュレー
ションプログラム演算のために別途にＣＰＵ及び他の周
辺装置を必要とじて高価なものになるという問題があっ
た。In order to avoid this problem, if a method is used in which the driving operation is checked by performing calculations using a drive system simulation program without connecting the motor, a separate CPU and other peripheral devices are required for the simulation program calculations. The problem was that it was expensive.

この発明は、上記のような課題を解消するためになされ
たもので、サーボモータ及び検出器を用いず、かつ別途
のＣＰＵ装置をも必要とせすにサーボモータの動作確認
チェックを容易に行うことのできるチェック方式を提供
するものである。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to easily check the operation of a servo motor without using a servo motor or a detector, and without requiring a separate CPU device. This provides a check method that allows for

［課題を解決するための手段］ この発明に係るサーボシステムのチェック方式は、サー
ボモータとその出力等の検出器よりなる電流ループの特
性に近似したソフトウェアプログラムを設け、このソフ
トウェアプログラムを用いることによってＣＰＵ演算が
容易なシミュレションソフトウエアプログラムを既存の
制御回路のＣＰＵによって演算し、そのシミユレーシヨ
ンの結果によりチェックを行うようにしたものである。[Means for Solving the Problems] The servo system check method according to the present invention provides a software program that approximates the characteristics of a current loop consisting of a servo motor and a detector for its output, etc., and uses this software program to check the servo system. A simulation software program that can be easily operated by the CPU is operated by the CPU of an existing control circuit, and the simulation results are used for checking.

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例のサーボシステムのチェッ
ク方式において、ソフトウェアで構成されるシミュレー
ション制御ループのブロック図である。図において、（
１）　、　（２）　、　（１２）　、　（１ｇ）　、　
（１，５）は従来例を示した第４図における同一符号の
部分と同し部分である。（２１）は第４図における電流
指令ｌ＊の入力部から電流ｉの出力部までの電流ルプに
対応した近似演算部である。この電流ループは、本来第
５図（１）〉によって表わされるものであるが、この発
明においてはこれに近似する伝達関数Ｇ　　（Ｓ）とし
て ｅ ］ Ｔ１．Ｔ２は電流時定数 を用いる。[Embodiment] FIG. 1 is a block diagram of a simulation control loop composed of software in a servo system check method according to an embodiment of the present invention. In the figure, (
1), (2), (12), (1g),
(1, 5) are the same parts as the parts with the same symbols in FIG. 4 showing the conventional example. (21) is an approximate calculation unit corresponding to the current loop from the input part of the current command l* to the output part of the current i in FIG. This current loop is originally expressed as shown in FIG. 5 (1), but in the present invention, it is expressed as a transfer function G (S) that approximates this as e ] T1. T2 uses a current time constant.

この近似式による電流ループシミュレーンヨンのソフト
ウェアプログラム演算は比較的容易で、これを実行する
ＣＰＵの負荷も軽いために、制御回路（３０）内の既設
のＣＰ　Ｕ　（３１，）及び周辺機器を利用し、第１図
に従ったシミュレーション演算を実行させて動作機能の
チェックを行うことができる。Software program calculation for current loop simulation using this approximate formula is relatively easy, and the load on the CPU that executes it is light, so it is possible to use the existing CPU (31,) and peripheral devices in the control circuit (30). It is possible to perform a simulation calculation according to FIG. 1 to check the operational function.

また、このような近似式を用いた電流ループ部はマイナ
ループであるため、動作チェック項目となる変数、例え
ばモータ位置θ、速度ωの応答に対して近似による影響
は小さくなっている。Further, since the current loop section using such an approximation formula is a minor loop, the approximation has little influence on the response of variables used as operation check items, such as motor position θ and speed ω.

この実施例におけるサーボシステムの通常運転時は、制
御回路（３０）か上位コントローラ（６０）からの指令
θ＊に基いて、サーボモータ部（６）に対する電圧Ｖの
出力ステップまでの演算を行っているか、これをスイッ
チまたはパラメータの変更によって切り換えることによ
り、シミユレーシヨン演算）・ウェアプログラムによる
第１図の制御ループ濾算が上記の制御回路（３０）で実
行され、モータや検出器等の駆動系か切り離された状態
でモータの位置θ、速度ω、電流ｌその他システムの動
作のチェックか行われる。第２図はこれらの数値をモニ
タする表示器（２）の正面図で、こ・では回転数１５０
０ｒｐｍの表示例か示されている。During normal operation of the servo system in this embodiment, calculations are performed up to the step of outputting the voltage V to the servo motor section (6) based on the command θ* from the control circuit (30) or the host controller (60). By switching this with a switch or changing a parameter, the control loop filtering shown in Fig. 1 is executed by the software program in the above control circuit (30), and the control loop filtering shown in Fig. In the disconnected state, the motor position θ, speed ω, current l, and other system operations are checked. Figure 2 is a front view of the display unit (2) that monitors these values.
A display example of 0 rpm is shown.

なお、上記の実施例では直流ザーボモータを使用した場
合について説明したか、交流ザーボモ夕の場合であって
も上記実施例と同様な方法を用いることができる。In the above embodiment, the case where a DC servomotor is used has been described, but even in the case of an AC servomotor, the same method as in the above embodiment can be used.

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、サーボモータ部を主体
とする電流ループ特性を簡４１な関数で近似することに
より、ＣＰＵ演算の負担を軽減し、シミュレーション演
算に際して別途ＣＰＵ装置等の設置を必要とせすに、サ
ーボシステムに既設の制御回路のＣＰＵを利用してこれ
を実行させることを可能とし、コストの低減、システム
チェックの容易化に効果かある。[Effects of the Invention] As explained above, the present invention reduces the load on CPU calculations by approximating the current loop characteristics mainly in the servo motor section with a simple function, and requires a separate CPU device etc. during simulation calculations. Even if installation is required, it is possible to use the CPU of the existing control circuit in the servo system to execute it, which is effective in reducing costs and facilitating system checks.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図はこの発明の一実施例によるサーボシステムのチ
ェック方式を実行するためのシミュレーション制御のブ
ロック図、第２図は表示器の正面図、第３図は通常のサ
ーボシステムの構成例を示すブロック図、第４図は従来
のサーボシステムのチェック方式を実行するためのシミ
ュレーション制御のブロック図、第５図（ａ）　＝　（
ｂ）は第４図における電流ループのブロック図、第６図
は第３図のサーボシステムにＣＰＵを別個に付加した例
を示すブロック図である。 図において、（６）はモータ部、（２１）は電流ル−プ
近似演算部、（３０）は制御回路、（３１）はＣＰＵ、
（３２）は表示器、（６１）はモータ本体である。ｉＳ
お、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。Fig. 1 is a block diagram of simulation control for executing a servo system check method according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a front view of a display, and Fig. 3 shows an example of the configuration of a normal servo system. Block diagram, Figure 4 is a block diagram of simulation control for executing the conventional servo system check method, Figure 5 (a) = (
b) is a block diagram of the current loop in FIG. 4, and FIG. 6 is a block diagram showing an example in which a CPU is separately added to the servo system of FIG. 3. In the figure, (6) is the motor section, (21) is the current loop approximation calculation section, (30) is the control circuit, (31) is the CPU,
(32) is a display, and (61) is a motor body. iS
The same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ＣＰＵとその周辺機器とを搭載するデジタル制御回路と
、このデジタル制御回路によって駆動されるサーボモー
タと、このサーボモータの運転状態における位置、速度
等を表示するための検出手段とを備えたサーボシステム
において、 上記サーボモータ部を主体とする電流ループの特性に近
似するソフトウェアプログラムを設け、上記サーボモー
タ及び検出手段を制御ループから切り離し、これに置換
して上記ソフトウェアプログラムによってシミュレーシ
ョン演算を実行させることを特徴とするサーボシステム
のチェック方式。[Scope of Claims] A digital control circuit equipped with a CPU and its peripheral equipment, a servo motor driven by the digital control circuit, and a detection means for displaying the position, speed, etc. of the servo motor in its operating state. In the servo system, a software program is provided that approximates the characteristics of the current loop mainly consisting of the servo motor section, the servo motor and the detection means are separated from the control loop, and the servo motor and the detection means are replaced with this, and the simulation is performed using the software program. A servo system check method characterized by executing calculations.