JPH10341584A - サーボ制御装置およびサーボ制御装置の制御方法 - Google Patents

サーボ制御装置およびサーボ制御装置の制御方法

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JPH10341584A
JPH10341584A JP9149404A JP14940497A JPH10341584A JP H10341584 A JPH10341584 A JP H10341584A JP 9149404 A JP9149404 A JP 9149404A JP 14940497 A JP14940497 A JP 14940497A JP H10341584 A JPH10341584 A JP H10341584A
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JP
Japan
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inertia
load
control
servo
servomotor
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Pending
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JP9149404A
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English (en)
Inventor
Kazuo Sato
一男 佐藤
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 前もって負荷の形状等が分からない場合で
も、起動時に、オンライン・リアルタイムで負荷イナー
シャを算出し、負荷イナーシャの変動に対して制御パラ
メータを補正してサーボモータを駆動制御すること。 【解決手段】 起動時に、駆動制御手段101によって
サーボモータ102を一定トルクで運転制御し、そのと
きのサーボモータ102の起動時間及び位置を計測手段
104で計測し、補正手段115により、該計測結果に
基づいて負荷103のイナーシャを算出し、該算出した
イナーシャから制御パラメータを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はサーボモータを運転
制御するサーボ制御装置およびサーボ制御装置の制御方
法に係り、特に、前もって負荷の形状等が分からない場
合でも、起動時に、オンライン・リアルタイムで負荷イ
ナーシャを算出し、負荷イナーシャの変動に対して制御
パラメータを補正してサーボモータを駆動制御し得るサ
ーボ制御装置およびサーボ制御装置の制御方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、設定された制御パラメータに基づ
いてサーボモータを駆動制御するサーボ制御装置におい
ては、サーボモータに機械的に結合される負荷のイナー
シャ(慣性モーメント)を予め測定して、制御パラメー
タを設定していた。しかしながら、このような従来のサ
ーボ制御装置では、負荷イナーシャを固定値として扱う
ことから、負荷イナーシャが変化する場合には、ゲイン
を上げると振動を起こしたり、また、ゲインを下げると
応答が悪くなるという問題があった。このような問題を
解決するために、モータの速度制御における自動調整方
法が種々提案されている。例えば、特開昭60−162
492号公報には、「電動機速度制御の自動調整装置」
(第1の従来例)が開示されている。これは、ステップ
状の速度指令による目標への応答時間に基づいて負荷イ
ナーシャを含む比例係数を自動的に計算し、目標応答時
間に応じた制御ゲインを自動的に調整するものである。
また、特公平4−10319号公報には、「速度制御装
置の制御定数設定方式」(第2の従来例)が開示されて
いる。これは、モータの発生トルクを変えて回転速度を
変化させた場合のトルク比例信号を積分し、該積分値と
回転速度の変化幅との比から負荷イナーシャを計算し、
負荷イナーシャに比例して速度調節器の制御定数を設定
するものである。さらに、特開平5−76193号公報
には、「電動機制御装置」(第3の従来例)が開示され
ている。これは、検出したモータの速度に基づき負荷イ
ナーシャを推定して、負荷イナーシャの変化分を算出し
制御量を補正し、負荷イナーシャが変化しても周波数応
答を一定に制御するものである。さらに、特開昭58−
107080号公報には、「電動機速度制御系のゲイン
自動補正方式」(第4の従来例)が開示されている。こ
れは、モータに短時間一定トルク指令を加え、その間の
速度変化量に基づき負荷イナーシャを算出して速度制御
系の比例ゲインを補正し、速度制御系の過度応答を一定
に制御するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
1の従来例にあっては、ステップ状の速度指令による目
標への応答時間に基づいて負荷イナーシャを算出するも
のであり、オンライン・リアルタイムで負荷イナーシャ
を算出し、運転しながら制御ゲイン等を調整することが
できないという問題点があった。また、上記第2の従来
例にあっては、負荷イナーシャの計算のためにトルク比
例信号を積分する必要があり、オンライン・リアルタイ
ムで負荷イナーシャを算出して速度調節器の制御定数を
調整することができないという問題点があった。また、
上記第3の従来例にあっては、予め回転体の形状(半
径、長さ、比重等)が分かっていることが前提となって
いるが、実際には、サーボ制御装置で使用される負荷に
は、カップリング、ギア、ボールスクリュー、テーブル
等、様々なものがあり、予め負荷の形状が分からないも
のに適用できないという問題点があった。また、上記第
4の従来例にあっては、トルク指令を加えたときの速度
変化量に基づいて負荷イナーシャを算出するものである
から、モータの速度が変化しない場合は負荷イナーシャ
を算出することができないという問題があった。本発明
は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、
前もって負荷の形状等が分からない場合でも、起動時
に、オンライン・リアルタイムで負荷イナーシャを算出
し、負荷イナーシャの変動に対して制御パラメータを補
正してサーボモータを駆動制御し得るサーボ制御装置お
よびサーボ制御装置の制御方法を提供することを目的と
している。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項1に係るサーボ制御装置は、制御対
象であるサーボモータと、前記サーボモータに機械的に
結合した負荷と、設定された制御パラメータに基づいて
前記サーボモータを駆動制御する駆動制御手段と、前記
サーボモータの起動時間及び位置を計測する計測手段
と、起動時に、前記駆動制御手段によって前記サーボモ
ータを一定トルクで運転制御したときの前記計測手段に
よる計測結果に基づき前記負荷のイナーシャ(慣性モー
メント)を算出し、前記制御パラメータを補正する補正
手段とを備えたものである。また、請求項2に係るサー
ボ制御装置の制御方法は、制御対象であるサーボモータ
と、前記サーボモータに機械的に結合した負荷と、設定
された制御パラメータに基づいて前記サーボモータを駆
動制御する駆動制御手段とを備えたサーボ制御装置の制
御方法であって、起動時に、前記駆動制御手段によって
前記サーボモータを一定トルクで運転制御する第1ステ
ップと、前記第1ステップにおける前記サーボモータの
起動時間及び位置を計測する第2ステップと、前記第2
ステップによる計測結果に基づき前記負荷のイナーシャ
(慣性モーメント)を算出する第3ステップと、前記第
3ステップによって算出したイナーシャから前記制御パ
ラメータを補正する第4ステップとを備えたものであ
る。本発明のサーボ制御装置およびサーボ制御装置の制
御方法では、起動時に、駆動制御手段によってサーボモ
ータを一定トルクで運転制御し(第1ステップ)、その
ときのサーボモータの起動時間及び位置を計測手段で計
測し(第2ステップ)、補正手段により、該計測結果に
基づいて負荷のイナーシャを算出し(第3ステップ)、
該算出したイナーシャから制御パラメータを補正する
(第4ステップ)ようにしている。これにより、前もっ
て負荷の形状等が分からない場合でも、起動時に、オン
ライン・リアルタイムで負荷イナーシャを算出し、負荷
イナーシャの変動に対して制御パラメータを補正してサ
ーボモータを駆動制御することが可能となり、負荷イナ
ーシャ変化によりゲインが上がって振動したり、応答が
悪くなることを防止できる。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明のサーボ制御装置お
よびサーボ制御装置の制御方法の実施の形態について、
図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の一実
施形態に係るサーボ制御装置の構成図である。同図にお
いて、本実施形態のサーボ制御装置は、制御対象である
サーボモータ102と、サーボモータ102に機械的に
結合した負荷103と、設定された制御パラメータに基
づいてサーボモータ102を駆動制御する駆動制御系1
01と、サーボモータ102の起動時間及び位置を計測
する計測器104とを備えて構成されている。また、駆
動制御系101は、ベースドライブ回路113にてスイ
ッチング素子のスイッチングを行ってパワー変換を行う
パワートランジスタ111と、モータ電流を検出する電
流検出部112と、ベースドライブ回路113と、電流
検出部112によるモータ電流およびマイクロプロセッ
サ115の制御に基づきベースドライブ回路113への
電流供給を制御する電流アンプ114と、設定された制
御パラメータおよび位置検出器104の計測結果に基づ
いてサーボモータ102を駆動するように電流アンプ1
14を制御するマイクロプロセッサ115とを備えて構
成されている。尚、マイクロプロセッサ115は、起動
時に、駆動制御系101によってサーボモータ102を
一定トルクで運転制御したときに、位置検出器104に
よる計測結果に基づき負荷103のイナーシャ(慣性モ
ーメント)を算出し、制御パラメータを補正する補正手
段としての機能も備えている。次に、図2は、本実施形
態のサーボ制御装置の制御方法を説明するフローチャー
トである。同図を参照して、本実施形態のサーボ制御装
置の制御方法を詳細に説明する。まず、ステップS20
1では、駆動制御系101によりサーボモータ102を
駆動して、その時のトルクを一定に保つ。次に、ステッ
プS202では、マイクロプロセッサ115により、位
置検出器104による計測結果であるサーボモータ10
2の起動時間及び位置から、負荷103のイナーシャ
(慣性モーメント)を算出する。ここでは、イナーシャ
を求める算出式は、次の(1)式に基づいて得られる。 ω=(τ+d)/Js ・・・ (1) ここで、ω:角速度[rad/sec] τ:トルク d:負荷トルク J:イナーシャ s:ラプラス演算子 (1)式を積分すると、位置を求める式が得られる。 θ=(τ+d)/Js2 ・・・ (2) ここで、θ:位置[rad] (2)式を逆ラプラス変換すれば、次の(3)式が得ら
れる。 θ=1/2・(τ+d)/J・t2 ・・・ (3) (3)式より、イナーシャJの算出式は、次の(4)式
の如くなる。すなわち、(4)式から、トルクを一定に
保ったときの起動時間および位置からイナーシャJを算
出することができる。 J=1/2・(τ+d)/(θ2−θ1)・(t2 2−t1 2) ・・・ (4) 最後に、ステップ203では、算出されたイナーシャJ
に基づき制御パラメータを補正し、その後は通常に起動
する。以上のように、本実施形態のサーボ制御装置およ
びサーボ制御装置の制御方法では、前もって負荷の形状
等が分からない場合でも、起動時のトルク一定運転にお
ける位置または速度から、オンライン・リアルタイムで
イナーシャを算出して制御パラメータを補正するので、
起動毎に負荷イナーシャの変動に対して制御パラメータ
を補正してサーボモータを駆動制御することが可能とな
り、負荷イナーシャ変化によりゲインが上がって振動し
たり、応答が悪くなることを防止できる。
【0006】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のサーボ制
御装置およびサーボ制御装置の制御方法によれば、起動
時に、駆動制御手段によってサーボモータを一定トルク
で運転制御し、そのときのサーボモータの起動時間及び
位置を計測手段で計測し、補正手段により、該計測結果
に基づいて負荷のイナーシャを算出し、該算出したイナ
ーシャから制御パラメータを補正することとしたので、
前もって負荷の形状等が分からない場合でも、起動時
に、オンライン・リアルタイムで負荷イナーシャを算出
し、負荷イナーシャの変動に対して制御パラメータを補
正してサーボモータを駆動制御し得るサーボ制御装置お
よびサーボ制御装置の制御方法を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るサーボ制御装置の構
成図である。
【図2】実施形態のサーボ制御装置の制御方法を説明す
るフローチャートである。
【符号の説明】
101 駆動制御系(駆動制御手段) 102 サーボモータ 103 負荷 104 位置検出器(計測手段) 111 パワートランジスタ 112 電流検出部 113 ベースドライブ回路 114 電流アンプ 115 マイクロプロセッサ(補正手段)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御対象であるサーボモータと、 前記サーボモータに機械的に結合した負荷と、 設定された制御パラメータに基づいて前記サーボモータ
    を駆動制御する駆動制御手段と、 前記サーボモータの起動時間及び位置を計測する計測手
    段と、 起動時に、前記駆動制御手段によって前記サーボモータ
    を一定トルクで運転制御したときの前記計測手段による
    計測結果に基づき前記負荷のイナーシャ(慣性モーメン
    ト)を算出し、前記制御パラメータを補正する補正手段
    と、を有することを特徴とするサーボ制御装置。
  2. 【請求項2】 制御対象であるサーボモータと、前記サ
    ーボモータに機械的に結合した負荷と、設定された制御
    パラメータに基づいて前記サーボモータを駆動制御する
    駆動制御手段と、を備えたサーボ制御装置の制御方法で
    あって、 起動時に、前記駆動制御手段によって前記サーボモータ
    を一定トルクで運転制御する第1ステップと、 前記第1ステップにおける前記サーボモータの起動時間
    及び位置を計測する第2ステップと、 前記第2ステップによる計測結果に基づき前記負荷のイ
    ナーシャ(慣性モーメント)を算出する第3ステップ
    と、 前記第3ステップによって算出したイナーシャから前記
    制御パラメータを補正する第4ステップと、を有するこ
    とを特徴とするサーボ制御装置の制御方法。
JP9149404A 1997-06-06 1997-06-06 サーボ制御装置およびサーボ制御装置の制御方法 Pending JPH10341584A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7270335B2 (en) 2003-02-05 2007-09-18 Nissan Motor Co., Ltd. Electromagnetic suspension apparatus for automotive vehicles and method for controlling electric motor of the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7270335B2 (en) 2003-02-05 2007-09-18 Nissan Motor Co., Ltd. Electromagnetic suspension apparatus for automotive vehicles and method for controlling electric motor of the same
CN100379590C (zh) * 2003-02-05 2008-04-09 日产自动车株式会社 用于车辆的电磁悬架设备以及控制其电动机的方法

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