JPH0454888A - Motor control device and external disturbance load torque estimating device - Google Patents
Motor control device and external disturbance load torque estimating deviceInfo
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Landscapes
- 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、モータの速度やトルクを高精度に制御するモ
ータ制御装置に係り、特に産業用ロボット等のアクチュ
エータを構成するサーボモータに好適なものに関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a motor control device that controls the speed and torque of a motor with high precision, and is particularly suitable for a servo motor that constitutes an actuator of an industrial robot or the like. related to things.
モータの速度制御では、一般に、モータの検出速度と指
令速度との差に応じてモータ電流を制御し、これにより
モータの発生トルクを制御することが行われている。し
かし、高精度の速度制御が要求される分野では、モータ
に作用する負荷外乱（トルク）の影響を受けないように
することが必要である。そこで、従来、モータに作用す
る外乱負荷トルクを推定により求め、その外乱負荷トル
ク推定値を速度制御系のトルク指令値又はその相当値（
例えば、電流指令値）に加算することにより、負荷外乱
分を補償して、速度変動を打消すことが提案されている
。そのような外乱負荷トルクを推定する方法として、例
えば、電気学会・産業電力電気応用研究会資料「２自由
度制御系のバラメトリゼーシミンに基づくロバストサー
ボ系の設計Ｊ （１９８９年２月２２日）に２つの方
法が記載されている。In motor speed control, the motor current is generally controlled according to the difference between the detected speed of the motor and the commanded speed, thereby controlling the torque generated by the motor. However, in fields where highly accurate speed control is required, it is necessary to avoid being affected by load disturbance (torque) acting on the motor. Therefore, conventionally, the disturbance load torque acting on the motor is estimated, and the estimated disturbance load torque value is used as the torque command value of the speed control system or its equivalent value (
For example, it has been proposed to compensate for the load disturbance by adding it to the current command value (current command value) to cancel speed fluctuations. As a method for estimating such disturbance load torque, for example, the IEEJ/Industrial Power and Electrical Application Study Group material, "Design of Robust Servo System Based on Parametrization Simin of Two Degrees of Freedom Control System J" (February 22, 1989) ) describes two methods.
第１の方法は、モータ及び負荷を含む運動系の慣性モー
メントとモータ速度の微分値（加速度）から加速（減速
）トルクを求め、これをモータの発生トルクから減算し
て外乱負荷トルクの推定値を求める方法である。すなわ
ち、モータ発生トルクτは外乱負荷トルクをτ−とし、
モータ速度をω、運動系の慣性モーメントをＪとすると
、次式（１）で表わせる。したがって、その逆システム
により、次式（２）で表わすように、外乱負荷トは制御
則で用いるために定めた慣性モーメントの模擬値である
。The first method is to obtain the acceleration (deceleration) torque from the moment of inertia of the moving system including the motor and load and the differential value (acceleration) of the motor speed, and subtract this from the torque generated by the motor to obtain the estimated disturbance load torque. This is a method to find. In other words, the motor generated torque τ is the disturbance load torque τ−,
Letting the motor speed be ω and the moment of inertia of the moving system be J, it can be expressed by the following equation (1). Therefore, by the inverse system, the disturbance load is a simulated value of the moment of inertia determined for use in the control law, as expressed by the following equation (2).
この第１の方法によれば、速度ωを検出して微分館を求
め、これと発生トルクとから外乱負荷トルクを推定して
いるため、制御的に遅れのない外乱負荷トルク推定値が
得られるという利点がある。According to this first method, the speed ω is detected, the differential coefficient is obtained, and the disturbance load torque is estimated from this and the generated torque, so an estimated value of the disturbance load torque can be obtained without any delay in terms of control. There is an advantage.
一方、第２の方法は、いわゆる状態オブザーバと称され
るものである。これはモータ及び負荷を含む運動系の動
特性の順モデル（モータの発生トルクτを入力としモー
タ速度ωを出力とするモデル）を有し、このモデルにモ
ータの発生トルクの検出値を入力し、そのモデルの出力
であるモータ速度とその検出値との差に基づいて外乱負
荷トルΔ
り推定値τ櫨を求めるようにしたもので、またこへ
の求めた外乱負荷トルク推定値τ−を前記モデルの入力
に負帰還するようにしたものである。なお、負帰還のゲ
イン（オブザーバゲイン）により定まる時定数で外乱負
荷トルクを推定できる。On the other hand, the second method is what is called a state observer. This has a forward model of the dynamic characteristics of the motion system including the motor and load (a model in which the motor's generated torque τ is input and the motor speed ω is the output), and the detected value of the motor's generated torque is input to this model. The estimated disturbance load torque τ is determined based on the difference between the motor speed, which is the output of the model, and its detected value, and the estimated disturbance load torque τ Negative feedback is provided to the input of the model. Note that the disturbance load torque can be estimated using a time constant determined by the negative feedback gain (observer gain).
しかし、上記従来の外乱負荷トルク推定法によれば、次
に述べるような問題点がある。However, the conventional disturbance load torque estimation method described above has the following problems.
まず、第１の方法によれば、速度ωの微分値を演算によ
り求めるため、速いトルク変動が生ずる領域において雑
音の影響を受けやすく、制御系が不安定になりやすいと
いう問題がある。また１式−メントが時間的に変化する
ような場合（例えば、ロボットアームの伸縮等）には推
定精度が低下する。更に、高次の質量系の場合には、簡
単には慣性モーメントを模擬できないという問題がある
。First, according to the first method, since the differential value of the speed ω is calculated, there is a problem that the control system is easily affected by noise in a region where fast torque fluctuations occur, and the control system is likely to become unstable. Furthermore, when the equation 1 changes over time (for example, due to expansion and contraction of the robot arm, etc.), the estimation accuracy decreases. Furthermore, in the case of a high-order mass system, there is a problem that the moment of inertia cannot be easily simulated.
この点、第２の状態オブザーバによる方法では、負帰還
ループを有するから、上述のような慣性モーメントの変
動には対応できる。しかし、負帰還を働かして漸近的に
推定するようにしていることから、推定に時間遅れがあ
る。これはオブザーバゲインの大きさにより推定に要す
る時間を短くできるが、演算周期との関係でオブザーバ
ゲインを十分大きく設定できない条件の場合には、推定
速度が遅くなってしまうという問題がある。In this respect, the method using the second state observer has a negative feedback loop, so it can cope with the above-mentioned fluctuations in the moment of inertia. However, because negative feedback is used to estimate asymptotically, there is a time delay in estimation. Although this can shorten the time required for estimation depending on the magnitude of the observer gain, there is a problem in that the estimation speed becomes slow if the observer gain cannot be set sufficiently large in relation to the calculation cycle.
本発明の目的は、慣性モーメント等のパラメータの変動
に対応でき、かつ高速で精度よく外乱負荷トルクを推定
できる外乱負荷トルク推定装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a disturbance load torque estimating device that can cope with fluctuations in parameters such as moment of inertia, and can estimate disturbance load torque at high speed and with high accuracy.
また、上記のような外乱負荷トルク推定装置を具備し、
応答性の高い高精度の速度制御を行わせることができる
モータ制御装置又はロボット制御システムを提供するこ
とにある。In addition, it is equipped with a disturbance load torque estimation device as described above,
An object of the present invention is to provide a motor control device or a robot control system that can perform highly responsive and highly accurate speed control.
上記第１の目的を達成するため、本発明の外乱負荷トル
ク推定装置は、モータの発生トルクと速度の検出値をそ
れぞれ入力とする第１と第２の外乱負荷トルク推定手段
を有してなり、
前記第１の外乱負荷トルク推定手段は、モータ速度検出
値の微分値又は１次遅れ要素を含む近似微分値のいずれ
か一方を求め、この微分値又は近似微分値にモータ軸に
換算したモータおよび負荷を含む運動系の慣性モーメン
トを乗じ、これにより得られた値を前記発生トルク検出
値から減じて第１の外乱負荷トルク推定値を求めるもの
とされ、前記第２の外乱負荷トルク推定手段は、前記モ
ータの発生トルクに対する前記運動系の速度特性の順モ
デルを有し、このモデルに前記発生トルク検出値を入力
し、そのモデル出力と前記モータ速度検出値の差に比例
又は比例積分のいずれか一方の処理をして第２の外乱負
荷トルク推定値を求めるものとされ、
前記第１と第２の外乱負荷トルク推定値の和を外乱負荷
トルク推定値とするとともに、この外乱負荷トルク推定
値を前記モデルの入力に負帰還するようにしたのである
。In order to achieve the above first object, the disturbance load torque estimating device of the present invention includes first and second disturbance load torque estimating means that receive the detected values of the generated torque and speed of the motor, respectively. , the first disturbance load torque estimating means calculates either a differential value of the motor speed detection value or an approximate differential value including a first-order lag element, and converts the motor shaft into the differential value or the approximate differential value into the motor shaft. and the moment of inertia of the motion system including the load, and subtracting the obtained value from the detected generated torque value to obtain a first disturbance load torque estimated value, and the second disturbance load torque estimating means has a forward model of the speed characteristic of the motion system with respect to the torque generated by the motor, inputs the detected generated torque value to this model, and calculates a proportional or proportional integral to the difference between the model output and the detected motor speed value. A second disturbance load torque estimated value is obtained by performing either one of the processes, and the sum of the first and second disturbance load torque estimation values is set as the disturbance load torque estimation value, and this disturbance load torque is The estimated value is negatively fed back to the input of the model.
また、上記第２の目的を達成するため、本発明のモータ
制御装置又はロボット制御システムは、上記外乱負荷ト
ルク推定装置を用い、これにより推定された外乱負荷ト
ルク推定値を負帰還して速度制御又はトルク制御を行う
ようにしたものである。In addition, in order to achieve the second object, the motor control device or robot control system of the present invention uses the disturbance load torque estimating device and performs speed control by negatively feeding back the disturbance load torque estimate estimated by the disturbance load torque estimating device. Alternatively, torque control is performed.
このように構成されることから１本発明によれば、次の
作用により上記目的が達成される。With this configuration, according to the present invention, the above object is achieved by the following actions.
まず、第１の外乱負荷トルク推定手段は、基本的に速度
を微分して外乱負荷トルクを推定するものであるから、
遅れのない推定を行うことができる。しかし、高周波領
域の雑音を除去するためにゲインを余り大きくできない
ことから、定常的にオフセット量を含んだ推定値になる
。一方、第２の外乱負荷トルク推定手段は、状態オブザ
ーバであるから、上記のようなオフセットを除去できる
かわりに、オブザーバゲインに応じた時定数の遅れを伴
う、この点、本発明は、上記両者の利点を組み合わせた
ものであり、要求される制御の応答性と精度に合わせて
、第１と第２の外乱負荷トルク推定手段に係る微分ゲイ
ンとオブザーバゲインの割合を調整することにより、遅
れのないかつオフセットを含まない外乱負荷トルクを推
定することができる。First, since the first disturbance load torque estimating means basically estimates the disturbance load torque by differentiating the speed,
Estimates can be made without delay. However, since the gain cannot be increased too much in order to remove noise in the high frequency region, the estimated value constantly includes an offset amount. On the other hand, since the second disturbance load torque estimating means is a state observer, it is possible to remove the offset as described above, but it is accompanied by a time constant delay according to the observer gain. It combines the advantages of It is possible to estimate a disturbance load torque that is free and does not include an offset.
また１本発明の外乱負荷トルク推定手段を用いてモータ
制御のトルク補償を行うことにより、応答性よくかつ高
精度のモータ制御を実現できる；また、上記外乱負荷ト
ルク推定手段のモデル出力は、モータの瞬時速度に相当
するものであるから、このモデル出力をモータ速度推定
値として、モータの速度制御などに用いれば、タコジェ
ネ等のアナログ系の速度検出手段又はデコーダ等の位置
検出値を時間微分して速度を検出する速度検出手段によ
り得られるモータ速度検出値よりも、応答性の優れた精
度の高い検出値を得ることができる。Further, by performing torque compensation for motor control using the disturbance load torque estimating means of the present invention, highly responsive and highly accurate motor control can be realized; Since this model output corresponds to the instantaneous speed of It is possible to obtain a detected value with better responsiveness and higher accuracy than the motor speed detected value obtained by the speed detecting means that detects the speed by using the motor speed detection means.
〔実施例〕 以下、本発明を実施例を用いて説明する。〔Example〕 The present invention will be explained below using examples.
第１図は１本発明をモータの速度制御装置に適用してな
るブロック構成図を示している。すなわち、モータ１に
より機械負荷２を所望の速度により駆動する速度制御装
置であり、モータｌとしてはＡＣモータ又はＤＣモータ
のいずれでもよく、機械負荷２としては産業用ロボット
、サーボ装置等が適用される。モータ１は、インバータ
又はコンバータ等の電力変換装置からなるモータｌ！勘
手段３により駆動される。モータ駆動手段３はモータ１
に供給する電力を制御することによって、所定のトルク
を発生させてモータ速度を制御するようになっている。FIG. 1 shows a block diagram in which the present invention is applied to a motor speed control device. That is, it is a speed control device that drives a mechanical load 2 at a desired speed by a motor 1, and the motor 1 may be an AC motor or a DC motor, and the mechanical load 2 may be an industrial robot, a servo device, or the like. Ru. The motor 1 is a motor l! consisting of a power conversion device such as an inverter or a converter. It is driven by the sensing means 3. The motor drive means 3 is the motor 1
By controlling the electric power supplied to the motor, a predetermined torque is generated and the motor speed is controlled.
モータ１の速度指令値ω、は図示していない上位の制御
手段等から、速度制御手段４に与えられるようになって
いる。速度制御手段４は速度指令値ω、に応じたトルク
指令値（又は電流指令値でも同等）１４本を生成し、加
算器５を介して前記モータ翻動手段３に入力する。A speed command value ω of the motor 1 is given to the speed control means 4 from a higher-level control means (not shown) or the like. The speed control means 4 generates 14 torque command values (or equivalent current command values) according to the speed command value ω, and inputs them to the motor swing means 3 via the adder 5.
方、モータ１の速度は速度検出手段６により検出され、
その検出値ωが前記速度制御手段４に負帰還され、速度
指令値ω、と速度検出値ωとの差を零にするようにトル
ク指令値τ１本が補正される。On the other hand, the speed of the motor 1 is detected by the speed detection means 6,
The detected value ω is negatively fed back to the speed control means 4, and one torque command value τ is corrected so that the difference between the speed command value ω and the detected speed value ω becomes zero.
また、モータ１の電流はモータ発生トルクに比例すると
みなせることができることから、モータ電流検出手段７
によってモータ電流を検出し、これを発生トルク検出値
τとしてモータ駆動手段３に負帰還し、トルク指令値τ
、と発生トルク検出値τとの差を零にするように、モー
タ電流が制御される。Furthermore, since the current of the motor 1 can be considered to be proportional to the torque generated by the motor, the motor current detection means 7
The motor current is detected by , and this is negatively fed back to the motor drive means 3 as the generated torque detection value τ, and the torque command value τ is
, and the generated torque detection value τ is controlled to zero.
ここで、本発明の特徴にががる外乱負荷トルクτ−によ
るトルク指令値τ、の補償部分について説明する。外乱
負荷トルク推定装置８はモータの速て前記加算器５に入
力され、前記トルク指令値１２本に加算される。補償手
段９は入力される外Δ
乱負荷トルク推定値τ−の高周波成分を抑制するととも
に、所望の速度制御特性を達成するためのものである。Here, the compensation portion of the torque command value τ by the disturbance load torque τ-, which is a feature of the present invention, will be explained. The disturbance load torque estimating device 8 inputs the motor speed to the adder 5 and adds it to the 12 torque command values. The compensating means 9 is for suppressing high frequency components of the input external Δ disturbance load torque estimated value τ- and achieving desired speed control characteristics.
上記外乱負荷トルク推定手段８の詳細な制御ブロック線
図の一実施例を第２図に示す。なお、第２図は第１図の
構成部分全体を伝達関数を用いて表わしたもので、ブロ
ックに付した符号のうち、第１図と同一のものは同一の
構成部分に対応する。An embodiment of a detailed control block diagram of the disturbance load torque estimating means 8 is shown in FIG. It should be noted that FIG. 2 represents the entire constituent parts of FIG. 1 using transfer functions, and among the symbols given to blocks, the same ones as in FIG. 1 correspond to the same constituent parts.
なお、同図中Ｓは微分を表わす演算子であり、速度制御
手段との伝達関数はＨ（Ｓ） 、モータ駆動手段３の伝
達関数はｐ （ｓ） 、モータと負荷を含む運動系の伝
達関数はブロック１ｏで表わすもので、補償手段９の伝
達関数はＱ （Ｓ）である。外乱負荷トルク推定装置５
は、ブロック１１と加算器１２とゲインに１を乗する係
数器１３とからなる第１の外乱負荷トルク推定手段と、
加算器１４とブロック１５と加算器１６とオブザーバゲ
インに２を乗する係数器１７とからなる第２の外乱負荷
トルク推定手段と、加算器１８から成っている。In the figure, S is an operator representing differentiation, the transfer function with the speed control means is H(S), the transfer function of the motor drive means 3 is p(s), and the transfer function of the motion system including the motor and the load is H(S). The function is represented by block 1o, and the transfer function of compensation means 9 is Q (S). Disturbance load torque estimation device 5
is a first disturbance load torque estimating means comprising a block 11, an adder 12, and a coefficient unit 13 that multiplies the gain by 1;
The second disturbance load torque estimating means includes an adder 14 , a block 15 , an adder 16 , and a coefficient unit 17 that multiplies the observer gain by 2, and an adder 18 .
第１の外乱負荷トルク推定手段は次式（３）により、第
１の外乱負荷トルク推定値τ４、を求めるもので、ブロ
ック１１は速度検出値ωを微分し、これに運動系のモー
タ軸換算の慣性モーメントの△
模擬値（定数）Ｊを乗じて加速（又は減速）に必要なト
ルクを求め、これを加算器１２において発生トルクτか
ら減算し、これに係数器１３においΔ
でゲインに□を乗算してて−１を求める。The first disturbance load torque estimating means calculates the first disturbance load torque estimated value τ4 using the following equation (3). Block 11 differentiates the detected speed value ω, and uses this as the motor shaft conversion value of the motion system. The torque required for acceleration (or deceleration) is obtained by multiplying the moment of inertia of △ by a simulated value (constant) J, and this is subtracted from the generated torque τ in the adder 12, and the gain is set by □ in the coefficient unit 13. Find -1 by multiplying.
一方、第２の外乱負荷トルク推定手段はいわゆる状態オ
ブザーバであり、次式（４）に示すように、第１の
Δ
外乱負荷トルク推定値τ４□と最終的に推定したい外乱
負荷トルクτｄとの差に相当する第２の外乱負荷トルク
τ−２を演算により推定するものである。On the other hand, the second disturbance load torque estimating means is a so-called state observer, and as shown in the following equation (4), the first
Δ A second disturbance load torque τ-2 corresponding to the difference between the estimated disturbance load torque value τ4□ and the disturbance load torque τd to be finally estimated is estimated by calculation.
△
τ−３＝τ噛−τ−０・・・・・・ （４）（４）式の
関係を運動系の特性式（１）に代入すると。△ τ−3=τ−τ−0 (4) Substituting the relationship in equation (4) into the characteristic equation (1) of the motion system.
外乱に対する状態オブザーバを構成する方法が知られて
いる。ここで、ステップ応答に対してて４２の変化が無
視できる状態、すなわち、
ｔ
として状態方程式を作ると、次式（７）、（８）のよう
に表わすことができる。Methods of configuring state observers for disturbances are known. Here, if a state equation is created in a state where the change in 42 can be ignored with respect to the step response, that is, t, it can be expressed as the following equations (7) and (8).
が得られる。このような系において、第２の成分τ−８
を推定する方法として、例えば１文献（岩井はか２名著
、「オブザーバＪｐｐ、２０６〜２１３゜コロナ社、１
９８８）にあるように、本来の特性式に対して、未知外
乱（ここではτ−２）の動特性式を追加した拡大系を作
り、これを用いて、未知言い換えれば、系の特性を次式
（９）で表ねしたとき、
式（９）の変数ｘ、ｕ、ｙと係数Ａ、Ｂ、Ｃを次のよう
にしたものに相当する。is obtained. In such a system, the second component τ-8
As a method for estimating the
988), we create an expanded system by adding the dynamic characteristic equation of the unknown disturbance (here τ-2) to the original characteristic equation, and use this to express the unknown, in other words, the characteristics of the system as follows: When expressed as Equation (9), it corresponds to the variables x, u, y and coefficients A, B, C of Equation (9) as follows.
ｘ＝［τ、２．ω］ １． （１は転置行列を表わす）
Ｕ＝ τ −τ−□
ｙ：ω
Ｃ＝［０１］
ここで、状態変数Ｘ＝［τ−３．ω］亀のうちモータ速
度ωは検出できることから、負荷トルクτ、２のみを推
定する最小次元オブザーバは次式（１０）のように構成
できる。x=[τ, 2. ω] 1. (1 represents the transposed matrix)
U= τ −τ−□ y:ω C=[01] Here, state variable X=[τ−3. ω] Since the motor speed ω can be detected, the minimum dimension observer that estimates only the load torque τ,2 can be configured as shown in the following equation (10).
ここでＬはオブザーバゲインである０式（１１）に式（
７）、（８）の関係を代入すると、次式（１２）かえら
れる。Here, L is the observer gain.
By substituting the relationships in 7) and (8), the following equation (12) can be obtained.
とおいたとき、式（１ｏ）の最小次元オブザーバの係数
行列り、Ｅ、Ｍ、Ｐ、Ｖは次式（１１）（７）ように与
えられる。Then, the coefficient matrices E, M, P, and V of the minimum dimension observer in equation (1o) are given as shown in the following equations (11) and (7).
る。これより、負荷トルクの推定値τ１□は、式（１２
）を整理して、
のように求まる。この関係式を整理して、オブザ−バゲ
インＬを第２のオブザーバゲインとしてに、で表わすと
、第２図における第２の負荷トルク推定手段が得られる
。Ru. From this, the estimated value τ1□ of the load torque can be calculated using the formula (12
) and find it as follows. By rearranging this relational expression and expressing the observer gain L as the second observer gain, the second load torque estimating means in FIG. 2 is obtained.
減算し、この値を運動系を模擬してなるブロック△
１５に導びいて、１／Ｊｓで積分し速度に相当する値を
求め、これと検出速度ωとの差を加算器１６で求め、そ
の差にオブザーバゲインに２を乗じ△
て、第２の外乱負荷トルク推定値τｄ２を求める。Subtract this value, lead this value to a block △ 15 that simulates a motion system, integrate it by 1/Js to find a value corresponding to the speed, and find the difference between this and the detected speed ω using an adder 16. The second disturbance load torque estimated value τd2 is obtained by multiplying the difference by 2 and the observer gain.
そしてこれを加算器１８にて第１の外乱負荷トルΔ
り推定値τ−２に加算して、最終的な外乱負荷トルΔ
り推定値τ−とじて、前記補償手段９に出力するととも
に、加算器１４に負帰還する。The adder 18 adds this to the first disturbance load torque Δ estimated value τ−2, and outputs the final disturbance load torque Δ estimated value τ− to the compensating means 9. Negative feedback is provided to the adder 14.
ここで、上述した２つのゲインに１とに２を可調整パラ
メータとして有する外乱負荷トルク推定装置８の特性に
ついて説明する。いま、外乱負荷トΔ
ルクτ−に対する推定値τ４の特性を、τ＝０の条件で
求める。この条件では。Here, the characteristics of the disturbance load torque estimating device 8 having the above-mentioned two gains of 1 and 2 as adjustable parameters will be described. Now, the characteristics of the estimated value τ4 with respect to the disturbance load torque Δ torque τ− are determined under the condition of τ=0. In this condition.
ω＝−□τ−・・・（１４）
Ｊｓ
Δ Δ
τｍｌ＝ Ｋ、Ｊｓ ω
・・・（１５）
△ Δ Δ
丁−＝τ１１１十τ４２
・・・（１７）
△ △
の関係が成立つので、ωとて−１，Ｔｄ２を消去してΔ
τ、とτ６との関係を求める。この結果、次式（１８）
％式％
ここで、Ｔｄは第２のオブザーバゲインに２で決まる外
乱負荷トルク推定の時定数であり、次式％式％
ここで、第１と第２の外乱負荷トルク推定手段の相乗作
用を説明する。まず、第２図の外乱負荷トルク推定袋！
８において、Ｋ２＝０とすると速度微分による第１の外
乱負荷トルク推定手段のみになり、逆にに１＝０とする
と状態オブザーバによる第２の外乱負荷トルク推定手段
のみになる。ω=-□τ-...(14) Js Δ Δ τml= K, Js ω...(15) △ Δ Δ d-=τ1110τ42...(17) Since the relationship of △ △ holds true , ω and −1, and Td2 are eliminated to find the relationship between Δ τ and τ6. As a result, the following formula (18)
% Formula % Here, Td is the time constant of disturbance load torque estimation determined by the second observer gain and 2, and the following formula % Formula % Here, the synergistic effect of the first and second disturbance load torque estimating means is explain. First, the disturbance load torque estimation bag shown in Figure 2!
In 8, if K2=0, only the first disturbance load torque estimating means based on velocity differentiation is used, and conversely, when 1=0, only the second disturbance load torque estimating means using the state observer is used.
すなわち、上記式（１８）は、Ｋ２＝０のときは次式（
２０）に、Ｋｉ＝Ｏのときは次式（２１）になる。In other words, the above equation (18) becomes the following equation (
20), when Ki=O, the following equation (21) is obtained.
上記式（１８） 、 （２Ｇ） 、 （２１）で示した
外乱負荷トルク推定の特性の比較を、第３図を用いて説
明する。A comparison of the characteristics of disturbance load torque estimation shown in the above equations (18), (2G), and (21) will be explained using FIG.
まず、式（２０）の第１の外乱負荷トルク推定によれば
、Ｋ１＝１とすることにより、時間遅れなく外乱負荷ト
ルクを推定できることになる。しかし、前述したように
高周波域の雑音の影響を避けるため、Ｋ、＜１に制限し
なければならないから、外乱負荷トルクτ−のステップ
変化に対する推定特性は、第３図（ａ）に示したように
なる。すなわの値τ−に対してオフセット量を有するも
のとなる。これに対し、式（２１）の第２の外乱負荷ト
ルク推定によれば、第３図（ｂ）に示したように、オブ
ザーバゲインに２に対応した時定数Ｔｄでオフセットな
く推定できる。しかし、推定時間を短縮しようとすると
、Ｋ２を大きくしなければならないが、Ｋ２を大きくす
るとオブザーバの閉ループが不安定になるので、一定の
値以下に制限しなければならない。そのため、同図（ｂ
）に示したように、第１の外乱負荷トルク推定に比べ、
オフセット量は低減できるが、推定に要する時間（立上
り時間）が遅くなり、モータ制御の高応答化が損なわれ
る。これらに対し、第１と第２の外乱負荷トルクを組合
わせた第２図実施例によれば、第３図（Ｃ）に示すよう
に、それらの利点を組合わせた特性となり、短時間でオ
フセット量のない外乱Δ
負荷トルク推定値τ櫨を得ることができ、この結果、高
速で精度の高い速度制御を実現できる。なお、ゲインに
、、 Ｋよの調整はモーターと機械負荷２の特性及び要
求される速度制御に合わせて、第１又は第２の外乱負荷
トルク推定手段のいずれに重きをおくかにより行う。First, according to the first disturbance load torque estimation in equation (20), by setting K1=1, the disturbance load torque can be estimated without time delay. However, as mentioned above, in order to avoid the influence of noise in the high frequency range, K must be limited to <1, so the estimated characteristics for step changes in the disturbance load torque τ- are shown in Figure 3 (a). It becomes like this. In other words, it has an offset amount with respect to the value τ-. On the other hand, according to the second disturbance load torque estimation in equation (21), as shown in FIG. 3(b), estimation can be performed without offset using the time constant Td corresponding to the observer gain of 2. However, if an attempt is made to shorten the estimation time, K2 must be increased, but since increasing K2 makes the observer's closed loop unstable, it must be limited to a certain value or less. Therefore, the same figure (b
), compared to the first disturbance load torque estimation,
Although the amount of offset can be reduced, the time required for estimation (rise time) becomes slow, impairing the high response of motor control. On the other hand, according to the embodiment shown in FIG. 2 in which the first and second disturbance load torques are combined, as shown in FIG. It is possible to obtain the disturbance Δ load torque estimated value τ without an offset amount, and as a result, high-speed and highly accurate speed control can be realized. The gain and K are adjusted depending on which of the first or second disturbance load torque estimating means is given more weight in accordance with the characteristics of the motor and mechanical load 2 and the required speed control.
上述のようにして求められた外乱負荷トルク推△
定値τｄは補償手段９を介して速度制御系にフィードバ
ックされ、外乱負荷トルクの影響を排除したトルクを発
生するように制御される。補償手段９の伝達関数Ｑ （
Ｓ）には、次式（２２）に示す通常１次遅れフィルタが
用いられる。The disturbance load torque estimate Δ constant value τd obtained as described above is fed back to the speed control system via the compensation means 9, and is controlled to generate a torque that eliminates the influence of the disturbance load torque. Transfer function Q (
A normal first-order lag filter shown in the following equation (22) is used for S).
すなわち、第４図実施例の外乱負荷トルク推定の特性は
、前述の式（１４）〜（１７）において、式（１６）を
次式（２２）で置換えたものになる。That is, the characteristics of disturbance load torque estimation in the embodiment of FIG. 4 are obtained by replacing equation (16) with the following equation (22) in equations (14) to (17) described above.
Δ
これについて式（１８）と同様にて−とて、の関係を求
めると、次式（２４）が得られる。Δ Regarding this, if the relationship between t and -t is determined in the same manner as in equation (18), the following equation (24) is obtained.
式（２２）の時定数Ｔｘは、速度制御系の応答周波数よ
りも小さくなるように設定する。The time constant Tx in equation (22) is set to be smaller than the response frequency of the speed control system.
第４図に、本発明に係る外乱負荷トルク推定装置の他の
実施例を示す。本実施例が第２図実施例と異なるのは、
第２の外乱負荷トルク推定手段のフィードバックループ
をオブザーバゲインに２に加え、ブロック１９の積分要
素１／Ｔ２Ｓを設け、比例積分とした点にある。これに
よれば、外乱負荷トルクの次数を上げられるので、より
広い帯域の外乱負荷トルクを応答よく推定できるという
効果がある。FIG. 4 shows another embodiment of the disturbance load torque estimating device according to the present invention. This embodiment differs from the embodiment shown in FIG.
The feedback loop of the second disturbance load torque estimating means is added to the observer gain by 2, and the integral element 1/T2S of block 19 is provided to perform proportional integration. According to this, since the order of the disturbance load torque can be increased, there is an effect that the disturbance load torque in a wider band can be estimated with good response.
この関係式から明らかなように、第１の外乱負荷トルク
推定手段のゲインにユが零のとき、式（２４）にに工＝
０を代入すると、通常の２次系による負荷トルク推定特
性を示す、これに対し、第１の負荷トルク推定手段を付
は加えることにより、Ｓの２次の項が式（２４）の分子
に表われる。この特性は。As is clear from this relational expression, when the gain of the first disturbance load torque estimating means is zero, the equation (24)
Substituting 0 shows the load torque estimation characteristics using a normal quadratic system. On the other hand, by adding the first load torque estimating means, the quadratic term of S becomes the numerator of equation (24). appear. This characteristic is.
２次の位相進み遅れ特性を示しており、式（１８）の場
合と同様に、Ｋ１が１より大きいか小さいかによりその
特性を可変にできる。このように、第４図の実施例の方
法によれば、外乱負荷トルク推定の次数を上げられるの
で、より広帯域の外乱負荷トルクを応答よく推定できる
。It shows a second-order phase lead/lag characteristic, and as in the case of equation (18), the characteristic can be varied depending on whether K1 is larger or smaller than 1. In this way, according to the method of the embodiment shown in FIG. 4, the order of disturbance load torque estimation can be increased, so that disturbance load torque in a wider band can be estimated with better response.
第５図に本発明に係る外乱負荷トルク推定装置の他の実
施例のブロック線図を示す０本実施例が第２図実施例と
異なる点は、第１の外乱負荷トルク推定手段の微分に１
次遅れ要素を加えて、近似微分系にしたことにある。こ
れによれば、瞬時的な外乱負荷トルクの変動を抑制でき
、−層安定な推定を行えるという効果がある。FIG. 5 shows a block diagram of another embodiment of the disturbance load torque estimating device according to the present invention. This embodiment differs from the embodiment in FIG. 2 in the differentiation of the first disturbance load torque estimating means. 1
The reason is that an approximate differential system is created by adding a next-order lag element. According to this, it is possible to suppress instantaneous fluctuations in the disturbance load torque, and there is an effect that -layer stable estimation can be performed.
すなわち、第２図のブロック１１を次式（２５）に示す
関係式の伝達関数を有するブロック２１に代えたことに
ある。That is, block 11 in FIG. 2 is replaced with block 21 having a transfer function expressed by the following equation (25).
ここで、Ｔｅは近似微分における１次遅れ時定数である
。このときの、外乱負荷トルク推定特性は式（１４）、
（２５）、 （１６）、 （１７）から、次式（２６
）のようになる。Here, Te is a first-order lag time constant in approximate differentiation. At this time, the disturbance load torque estimation characteristic is expressed by equation (14),
From (25), (16), and (17), the following equation (26
)become that way.
・・・（２６）
へ
ここで、Ｔａ＝Ｊ／Ｋｇである。このように、速度微分
の代りに近似微分を用いることで外乱負荷トルク推定の
帯域を抑制でき、より安定な負荷トルク推定を実行でき
るという利点がある。また。...(26) Here, Ta=J/Kg. In this way, by using the approximate differential instead of the speed differential, the band of disturbance load torque estimation can be suppressed, and there is an advantage that more stable load torque estimation can be executed. Also.
本方式は第４図のように第２の負荷トルク推定手段のオ
ブザーバゲイン部を比例積分補償するようにした場合に
ついても同様に応用できる。This method can be similarly applied to a case where the observer gain section of the second load torque estimating means is subjected to proportional-integral compensation as shown in FIG.
また、上記各実施例では、外乱負荷トルク推定値により
、モータの速度制御を補償する場合について説明したが
、本発明はこれに限らず、ロボットやサーボ装置に係る
モータの位置制御のマイナーループの速度制御系を外乱
負荷トルク推定値により補償する場合にもそのまま適用
できる。Further, in each of the above embodiments, a case has been described in which the speed control of the motor is compensated using the estimated disturbance load torque value, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied directly to the case where the speed control system is compensated using the estimated disturbance load torque value.
次に、本発明に係る外乱負荷トルク推定装置の推定方式
をモータの瞬時速度推定に適用した実施例について説明
する。Next, an embodiment will be described in which the estimation method of the disturbance load torque estimating device according to the present invention is applied to estimating the instantaneous speed of a motor.
第２図の実施例において、第２の負荷トルク推定手段は
発生トルクτに対するモータ速度ωへの特性を表わす順
モデルを待つ。すなわち、第２のルクの推定特性が（１
８）式で与えられたとき、実速△
度ωと推定速度ωとの関係は。In the embodiment of FIG. 2, the second load torque estimating means waits for a forward model representing the characteristic of motor speed ω with respect to generated torque τ. In other words, the estimated characteristic of the second rk is (1
8) When given by formula, the relationship between actual speed △ degrees ω and estimated speed ω is.
で与えられる。いま、実速度ωの検出に無駄時間△
があると、速度推定値ωは検出の無駄時間を補償１の瞬
時速度に相当する遅れのないものであることから、これ
を速度検出値ωに代えて速度制御手段４にフィードバッ
クすれば、制御の応答性を高くすることができる。つま
り、タコジェネ等のアナログ系の速度検出手段６により
検出される速度検出値ωは１通常ノイズ除去のフィルタ
により遅れが生じ、これが速度制御系の制御遅れに波及
するという問題があるが、上記実施例によれば、そのよ
うな問題を解消することができる。また、エンコーダや
レゾルバ等の位置検出手段を用い、回転位置の時間微分
により速度を検出するようにした速度検出手段６を用い
た場合であっても、時間微分に伴う平均化誤差や時間遅
れが生じ、上記タコジェネ等の場合と同様の問題がある
。また、外乱負荷トルク推定を状態オブザーバと速度微
分とを組合せた方式としていることから、（２７）式の
ように速度推定特性にも零点を持たすことができるため
、より応答のよい速度推定値が得られる。is given by Now, if there is a dead time △ in detecting the actual speed ω, the estimated speed value ω has no delay corresponding to the instantaneous speed of compensation 1 for the dead time of detection, so this is replaced with the detected speed value ω. If this is fed back to the speed control means 4, the responsiveness of the control can be increased. In other words, the speed detection value ω detected by the analog speed detection means 6 such as a tachogenerator is usually delayed by the noise removal filter, and this has a problem in that it affects the control delay of the speed control system. According to the example, such problems can be eliminated. Furthermore, even when the speed detection means 6 is configured to detect speed by time differentiation of the rotational position using a position detection means such as an encoder or resolver, averaging errors and time delays due to time differentiation may occur. This causes problems similar to those of the above-mentioned tachogenerator. In addition, since the disturbance load torque estimation is performed using a method that combines a state observer and speed differentiation, the speed estimation characteristic can also have a zero point as shown in equation (27), so the speed estimation value with better response can be obtained. can get.
なお、以上の実施例の説明では、モータ発生トルクτが
検出されるものとして、負荷トルク推定器を構成したが
、トルク指令値τ、に対する発生ハ
トルクτとの関係を伝達関数Ｐ （ｓ）で近似し。In the above embodiment, the load torque estimator was constructed assuming that the motor generated torque τ is detected, but the relationship between the generated torque τ and the torque command value τ is expressed by the transfer function P (s). Approximate.
Δ
τ’ ＝Ｐ （ｓ） τ、
・・・（２８）により演算し、τ′を用いて負荷ト
ルク推定を実Δ
行できる。なお、Ｐ （ｓ）としては、トルク制御系（
電流制御系）の応答が十分早い場合には。Δ τ' = P (s) τ,
...(28), and the load torque can be estimated using τ'. Note that P (s) is the torque control system (
If the response of the current control system) is sufficiently fast.
「１」で、遅れがある場合には１次遅れで近似できる。If it is "1" and there is a delay, it can be approximated by a first-order delay.
すなわち、
八
Ｐ （ｓ） ＝１
あるいは、
・・・（２９）
で近似できる。ここで、Ｔａは電流制御応答の時定数で
ある。That is, it can be approximated by 8P (s) = 1 or (29). Here, Ta is the time constant of the current control response.
また、以上の各実施例は制御系が連続系である場合につ
いて記述したが、マイコン等により離散的に実行する場
合についても、積分、微分要素を離散時間系に変換する
ことにより同様に構成できる。In addition, although each of the above embodiments has been described for the case where the control system is a continuous system, the same structure can be applied to the case where the control system is executed discretely by a microcomputer etc. by converting the integral and differential elements into a discrete time system. .
更に、以上の説明では速度検出器としてタコジェネレー
タのように連続量として速度が検出されるものを用いた
場合について述べたが、エンコーダやレゾルバのように
位置検出手段を用い、位置の時間微分により速度を検出
する場合についても同様に構成できる。Furthermore, in the above explanation, we have used a speed detector that detects speed as a continuous quantity, such as a tachometer generator. A similar configuration can be used for detecting speed.
以上説明したように、本発明によれば次に示す効果があ
る。As explained above, the present invention has the following effects.
まず、本発明の外乱負荷トルク推定装置によれば、基本
的に速度を微分して外乱負荷トルクを推定する遅れのな
い推定を行うことができる第１の外乱負荷トルク推定手
段と、オフセットを除去できる状態オブザーバによる第
２の外乱負荷トルク推定手段の両者の利点を組み合わせ
たことから、要求される制御の応答性と精度に合わせて
、第１と第２の外乱負荷トルク推定手段に係る微分ゲイ
ンとオブザーバゲインの割合を調整することができると
ともに、これにより、遅れのないかつオフセットを含ま
ない外乱負荷トルクを推定することができる。First, according to the disturbance load torque estimating device of the present invention, the first disturbance load torque estimating means is capable of estimating the disturbance load torque without delay by basically differentiating the speed, and the offset is removed. Since the advantages of the second disturbance load torque estimating means using a state observer are combined, the differential gain related to the first and second disturbance load torque estimating means can be adjusted according to the required control responsiveness and accuracy. It is possible to adjust the ratio of the observer gain and the observer gain, and thereby it is possible to estimate the disturbance load torque without delay and without offset.
また、本発明の外乱負荷トルク推定手段を用いてモータ
位置制御や速度制御のトルク補償を行うことにより、外
乱負荷による速度変動を応答性よく補償できるので、イ
ンパクト負荷、機械系の軸振動、運動系の慣性モーメン
トの変動等に対し、安定した高精度のモータ制御を実現
できる。In addition, by performing torque compensation for motor position control and speed control using the disturbance load torque estimating means of the present invention, speed fluctuations caused by disturbance loads can be compensated for with good responsiveness. Stable and highly accurate motor control can be achieved against fluctuations in the moment of inertia of the system.
また、上記外乱負荷トルク推定手段のモデル出力は、モ
ータの瞬時速度に相当するものであるから、このモデル
出力をモータ速度推定値として、モータの速度制御など
に用いたものによれば、タコジェネ等のアナログ系の速
度検出手段又はデコーダ等の位置検出値を時間微分して
速度を検出する速度検出手段により得られるモータ速度
検出値よりも応答性の優れた精度の高い検出値を得るこ
とができ、この結果広い範囲で安定した速度制御を実現
できる。Furthermore, since the model output of the disturbance load torque estimating means corresponds to the instantaneous speed of the motor, if this model output is used as the estimated motor speed value for motor speed control, etc. It is possible to obtain a detected value with better responsiveness and higher accuracy than the motor speed detected value obtained by an analog speed detecting means or a speed detecting means that detects the speed by time-differentiating the position detected value such as a decoder. As a result, stable speed control can be achieved over a wide range.
第１図は本発明の外乱負荷トルク推定装置が適用されて
なる一実施例のモータ速度制御装置の全体構成図、第２
図は第１図実施例の詳細ブロック線図、第３図は第１図
実施例の効果を説明するための線図、第４図と第５図は
それぞれ外乱負荷トルク推定装置の他の実施例のブロッ
ク線図である。
１・・・モータ、２・・・機械負荷、３・・・モータ駆
動手段、４・・・速度制御手段、６・・・速度検出手段
、８・・・外乱負荷トルク推定装置、９・・・補償手段
。
第
図
第
図
第
で
ωFIG. 1 is an overall configuration diagram of a motor speed control device according to an embodiment to which the disturbance load torque estimating device of the present invention is applied, and FIG.
1 is a detailed block diagram of the embodiment shown in FIG. 1, FIG. 3 is a diagram for explaining the effect of the embodiment shown in FIG. 1, and FIGS. 4 and 5 are other implementations of the disturbance load torque estimating device. FIG. 2 is an example block diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Motor, 2... Mechanical load, 3... Motor drive means, 4... Speed control means, 6... Speed detection means, 8... Disturbance load torque estimation device, 9...・Means of compensation. Figure Figure Figure ω
Claims (1)
検出値と与えられる前記モータの速度指令値との差に応
じて前記モータのトルク指令値に相当する制御指令値を
出力する速度制御手段と、この制御指令値に基づいて前
記モータを駆動する駆動制御手段と、前記モータの発生
トルクに相当する物理量を発生トルクとして検出するト
ルク検出手段と、この発生トルク検出値と前記速度検出
値からモータの外乱負荷トルクの推定値を求める外乱負
荷トルク推定手段とを備え、これにより求められた外乱
負荷トルク推定値に基づいて前記モータの制御指令値を
補正することを含んでなるモータ制御装置において、前
記外乱負荷トルク推定手段が、前記モータ速度検出値の
微分値又は１次遅れ要素を含む近似微分値のいずれか一
方を求め、この微分値又は近似微分値にモータ軸に換算
したモータおよび負荷を含む運動系の慣性モーメントを
乗じ、これにより得られた値を前記発生トルク検出値か
ら減じて第１の外乱負荷トルク推定値を求める第１の外
乱負荷トルク推定手段と、前記モータの発生トルクに対
する前記運動系の速度を出力とする順モデルを有し、こ
のモデルに前記発生トルク検出値を入力し、そのモデル
出力の速度と前記モータ速度検出値の差に比例又は比例
積分のいずれか一方の処理をして第２の外乱負荷トルク
推定値を求める第２の外乱負荷トルク推定手段とを有し
、前記第１と第２の外乱負荷トルク推定値の和を外乱負
荷トルク推定値とするとともに、前記モデルの入力に負
帰還するようにしてなることを特徴とするモータ制御装
置。 ２、モータの速度検出値と与えられる前記モータの速度
指令値との差に応じて前記モータのトルク指令値に相当
する制御指令値を出力する速度制御手段と、この制御指
令値に基づいて前記モータを駆動する駆動制御手段とを
含んでなるモータ制御装置において、前記モータ速度検
出値の微分値又は１次遅れ要素を含む近似微分値のぃず
れか一方を求め、この微分値又は近似微分値にモータ軸
に換算したモータおよび負荷を含む運動系の慣性モーメ
ントを乗じ、これにより得られた値を発生トルク検出値
から減じて第１の外乱負荷トルク推定値を求める第１の
外乱負荷トルク推定手段と、前記モータの発生トルクに
対する前記運動系の速度を出力とする順モデルを有し、
このモデルに前記発生トルク検出値を入力し、そのモデ
ル出力と前記モータ速度検出値の差に比例又は比例積分
のいずれか一方の処理をして第２の外乱負荷トルク推定
値を求める第２の外乱負荷トルク推定手段とを有してな
り、前記第１と第２の外乱負荷トルク推定値の和を前記
モデルの入力に負帰還するとともに、前記モデルの出力
を前記モータの速度推定値とするモータ速度推定手段を
設け、この速度推定値を前記速度検出値に代えて前記速
度制御手段に入力するようにしてなることを特徴とする
モータ制御装置。 ３、モータの速度を検出する速度検出手段と、この速度
検出値と与えられる前記モータの速度指令値との差に応
じて前記モータのトルク指令値に相当する制御指令値を
出力する速度制御手段と、この制御指令値に基づいて前
記モータを駆動する駆動制御手段と、前記モータの発生
トルクに相当する物理量を発生トルクとして検出するト
ルク検出手段と、この発生トルク検出値と前記速度検出
値からモータの外乱負荷トルクの推定値を求める外乱負
荷トルク推定手段とを備え、これにより求められた外乱
負荷トルク推定値に基づいて前記モータの制御指令値を
補正することを含んでなるモータ制御装置において、前
記外乱負荷トルク推定手段が、前記モータ速度検出値の
微分値又は１次遅れ要素を含む近似微分値のいずれか一
方を求め、この微分値又は近似微分値にモータ軸に換算
したモータおよび負荷を含む運動系の慣性モーメントを
乗じ、これにより得られた値を前記発生トルク検出値か
ら減じて第１の外乱負荷トルク推定値を求める第１の外
乱負荷トルク推定手段と、前記モータの発生トルクに対
する前記運動系の速度を出力とする順モデルを有し、こ
のモデルに前記発生トルク検出値を入力し、そのモデル
出力と前記モータ速度検出値の差に比例又は比例積分の
いずれか一方の処理をして第２の外乱負荷トルク推定値
を求める第２の外乱負荷トルク推定手段とを有し、前記
第１と第２の外乱負荷トルク推定値の和を外乱負荷トル
ク推定値とするとともに、前記モデルの入力に負帰還す
るようにしてなり、前記モデル出力を前記モータの速度
検出値に代えて前記速度制御手段に入力するようにして
なることを特徴とするモータ制御装置。 ４、前記外乱負荷トルク推定手段に入力する発生トルク
検出値に代えて、前記速度制御手段から出力されるトル
ク指令値に相当する制御指令値を用いることを特徴とす
る請求項１，２，３いずれかに記載のモータ制御装置。 ５、モータの発生トルクと速度の検出値をそれぞれ入力
とする第１と第２の外乱負荷トルク推定手段を有してな
り、 前記第１の外乱負荷トルク推定手段は、モータ速度検出
値の微分値又は１次遅れ要素を含む近似微分値のいずれ
か一方を求め、この微分値又は近似微分値にモータ軸に
換算したモータおよび負荷を含む運動系の慣性モーメン
トを乗じ、これにより得られた値を前記発生トルク検出
値から減じて第１の外乱負荷トルク推定値を求めるもの
とされ、 前記第２の外乱負荷トルク推定手段は、前記モータの発
生トルクに対する前記運動系の速度特性の順モデルを有
し、このモデルに前記発生トルク検出値を入力し、その
モデル出力と前記モータ速度検出値の差に比例又は比例
積分のいずれか一方の処理をして第２の外乱負荷トルク
推定値を求めるものとされ、 前記第１と第２の外乱負荷トルク推定値の和を外乱負荷
トルク推定値とするとともに、この外乱負荷トルク推定
値を前記モデルの入力に負帰還するようにしてなる外乱
負荷トルク推定装置。 ６、モータの発生トルクと速度の検出値をそれぞれ入力
とする第１と第２の外乱負荷トルク推定手段を有してな
り、 前記第１の外乱負荷トルク推定手段は、モータ速度検出
値の微分値又は１次遅れ要素を含む近似微分値のいずれ
か一方を求め、この微分値又は近似微分値にモータ軸に
換算したモータおよび負荷を含む運動系の慣性モーメン
トを乗じ、これにより得られた値を前記発生トルク検出
値から減じて第１の外乱負荷トルク推定値を求めるもの
とされ、 前記第２の外乱負荷トルク推定手段は、前記モータの発
生トルクに対する前記運動系の速度特性の順モデルを有
し、このモデルに前記発生トルク検出値を入力し、その
モデル出力と前記モータ速度検出値の差に比例又は比例
積分のいずれか一方の処理をして第２の外乱負荷トルク
推定値を求めるものとされ、 前記第１と第２の外乱負荷トルク推定値の和を外乱負荷
トルク推定値とするとともに、この外乱負荷トルク推定
値を前記モデルの入力に負帰還するようにしてなり、 前記モデルの出力速度を前記モータの瞬時速度の推定値
として出力することを特徴とするモータ速度推定装置。[Scope of Claims] 1. Speed detection means for detecting the speed of the motor, and a control command value corresponding to the torque command value of the motor according to the difference between the detected speed value and the given speed command value of the motor. a speed control means for outputting the motor, a drive control means for driving the motor based on the control command value, a torque detection means for detecting a physical quantity corresponding to the torque generated by the motor as the generated torque, and a detected value of the generated torque. and disturbance load torque estimating means for calculating an estimated value of disturbance load torque of the motor from the detected speed value, and correcting the control command value of the motor based on the estimated value of disturbance load torque obtained thereby. In the motor control device, the disturbance load torque estimating means calculates either a differential value or an approximate differential value including a first-order lag element of the detected motor speed value, and calculates either the differential value or the approximate differential value including a first-order lag element, and assigns the motor shaft to the differential value or the approximate differential value. first disturbance load torque estimating means for calculating a first disturbance load torque estimated value by multiplying the converted moment of inertia of the moving system including the motor and load and subtracting the obtained value from the detected generated torque value; , has a forward model whose output is the speed of the movement system with respect to the torque generated by the motor, and inputs the detected generated torque value into this model, and calculates a value proportional to or proportional to the difference between the model output speed and the detected motor speed value. a second disturbance load torque estimating means for calculating a second estimated disturbance load torque value by performing either one of proportional integral processing; A motor control device characterized in that the estimated value of the load torque is used and negative feedback is provided to the input of the model. 2. Speed control means for outputting a control command value corresponding to the torque command value of the motor according to the difference between the detected speed value of the motor and the given speed command value of the motor; In a motor control device comprising drive control means for driving a motor, either a differential value or an approximate differential value including a first-order lag element of the detected motor speed value is determined, and the differential value or the approximate differential value is determined. First disturbance load torque estimation, in which the first disturbance load torque estimate is obtained by multiplying by the moment of inertia of the moving system including the motor and load converted to the motor shaft, and subtracting the obtained value from the detected generated torque value. and a forward model whose output is the speed of the movement system relative to the torque generated by the motor,
A second method of inputting the generated torque detection value into this model and performing either proportional or proportional integral processing on the difference between the model output and the motor speed detection value to obtain a second disturbance load torque estimate. disturbance load torque estimating means, which provides negative feedback of the sum of the first and second estimated disturbance load torque values to the input of the model, and uses the output of the model as the estimated speed value of the motor. A motor control device characterized in that a motor speed estimating means is provided, and the estimated speed value is inputted to the speed control means instead of the detected speed value. 3. Speed detection means for detecting the speed of the motor; and speed control means for outputting a control command value corresponding to the torque command value of the motor according to the difference between this detected speed value and a given speed command value for the motor. a drive control means for driving the motor based on the control command value; a torque detection means for detecting a physical quantity corresponding to the torque generated by the motor as the generated torque; and a disturbance load torque estimating means for obtaining an estimated value of disturbance load torque of the motor, and correcting a control command value of the motor based on the estimated disturbance load torque obtained thereby. , the disturbance load torque estimating means calculates either a differential value or an approximate differential value including a first-order lag element of the detected motor speed value, and calculates the motor and load converted to the motor shaft into the differential value or the approximate differential value. a first disturbance load torque estimating means for calculating a first disturbance load torque estimate by multiplying the moment of inertia of a motion system including the motor and subtracting the obtained value from the detected generated torque value; and a generated torque of the motor. has a forward model whose output is the speed of the motor system, inputs the detected generated torque value to this model, and performs either proportional or proportional integral processing on the difference between the model output and the motor speed detected value. and a second disturbance load torque estimating means for calculating a second estimated disturbance load torque value, the sum of the first and second estimated disturbance load torque values being the estimated disturbance load torque value, A motor control device characterized in that negative feedback is provided to the input of the model, and the model output is input to the speed control means in place of the detected speed value of the motor. 4. Claims 1, 2, and 3, characterized in that a control command value corresponding to a torque command value output from the speed control means is used in place of the generated torque detection value inputted to the disturbance load torque estimation means. The motor control device according to any one of the above. 5. First and second disturbance load torque estimating means each receiving the detected value of the generated torque and speed of the motor as input, and the first disturbance load torque estimating means is configured to differentiate the detected motor speed value. Find either the value or the approximate differential value including the first-order lag element, multiply this differential value or approximate differential value by the moment of inertia of the moving system including the motor and load converted to the motor shaft, and obtain the value obtained by this. is subtracted from the generated torque detection value to obtain a first disturbance load torque estimated value, and the second disturbance load torque estimating means calculates a forward model of the speed characteristic of the motion system with respect to the generated torque of the motor. The generated torque detected value is input to this model, and the difference between the model output and the motor speed detected value is subjected to either proportional or proportional integral processing to obtain a second disturbance load torque estimated value. The sum of the first and second estimated disturbance load torque values is set as the estimated disturbance load torque value, and the estimated disturbance load torque value is negatively fed back to the input of the model. Estimation device. 6. First and second disturbance load torque estimating means each receiving the detected values of the generated torque and speed of the motor as inputs, and the first disturbance load torque estimating means is configured to differentiate the detected motor speed value. Find either the value or the approximate differential value including the first-order lag element, multiply this differential value or approximate differential value by the moment of inertia of the moving system including the motor and load converted to the motor shaft, and obtain the value obtained by this. is subtracted from the generated torque detection value to obtain a first disturbance load torque estimated value, and the second disturbance load torque estimating means calculates a forward model of the speed characteristic of the motion system with respect to the generated torque of the motor. The generated torque detected value is input to this model, and the difference between the model output and the motor speed detected value is subjected to either proportional or proportional integral processing to obtain a second disturbance load torque estimated value. The sum of the first and second disturbance load torque estimates is set as the disturbance load torque estimate, and this disturbance load torque estimate is negatively fed back to the input of the model, and the model A motor speed estimating device characterized in that the output speed of the motor is output as an estimated value of the instantaneous speed of the motor.
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| CN106194682A (en) * | 2015-05-29 | 2016-12-07 | 曼卡车和巴士股份公司 | For regulating method and the regulating loop in the electric drive portion of compressed air compressor |
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1990
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| CN112567623B (en) * | 2018-08-24 | 2023-09-01 | 日立安斯泰莫株式会社 | Motor control device and electric brake device equipped with motor control device |
| KR20210031365A (en) * | 2019-09-11 | 2021-03-19 | 후지 덴키 가부시키가이샤 | Servo amplifier and servo system |
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