JPS61204715A - Servo-amplifier - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To maintain the performance even if a load condition is varied, by deriving a load inertia and bringing a control parameter to a variable control. CONSTITUTION:An input interface 24c in an operation control means 24 inputs a signal of a speed of a motor 2, a current, etc., and by these signals, a CPU 24a calculates a load inertia of its motor 2. By this inertia, for instance, if the load inertia is small, a loop gain value is determined so that a speed loop gain K2 of a control parameter 22 becomes large, this value is stored in the second variable memory, and also, in accordance with this stored loop gin value, the second network 25b in a variable parameter means 25 is controlled from an output interface 24d. Also, a selected fixed resistance (not shown in the figure) of this second network 25b is connected so as to become parallel to an input and an output of an operational amplifier (not shown in the figure) provided in the control parameter 22.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はモータの運転中に速度及び位置等の制御ハラ
メータを変化させることのできるサーボ増幅器に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a servo amplifier that can change control parameters such as speed and position during operation of a motor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種のサーボ増幅器として調整者がモータの負
荷状態を監視しながら速度、位置、及び電流の制御パラ
メータを設定するサーボ増幅器があった。第３図がその
サーボ増幅器の従来構成を示すブロック図であシ、図に
おいて１は、外部からの位置指令信号Ｐｃを受けること
によシモータ２の速度及び位置を制御するサーボ増幅器
であシ、このサーボ増幅器１は、モータ２の位置ループ
ゲイン均を持つ制御パラメータ１１と、モータ２の速度
ループゲインに２を持つ制御パラメータ１２と、モータ
２の電流ループゲインＫｓを持つ制御パラメータ１３と
を備え、さらに上記三つの制御パラメータ１１，１２．
１３からのモータ２に関する制御信号を受け、モータ２
を駆動するモータビ２イブ回路１４とを備えて構成され
ている。また、上記モータ２にはとのモータ２によって
駆動される負荷２゜が接続されておシ、さらにこのモー
タ２には、位置、速度を検出する位置検出器２ａと速度
検出器２ｂとが付加され、またそ−タドライブ回路１４
との間にはモータ２の電流を検出する電流検出器２ｃが
設けられている。Conventionally, as this type of servo amplifier, there has been a servo amplifier in which an adjuster sets control parameters such as speed, position, and current while monitoring the load condition of the motor. FIG. 3 is a block diagram showing the conventional configuration of the servo amplifier. In the figure, 1 is a servo amplifier that controls the speed and position of the motor 2 by receiving a position command signal Pc from the outside. This servo amplifier 1 includes a control parameter 11 having an average position loop gain of the motor 2, a control parameter 12 having a speed loop gain of 2 for the motor 2, and a control parameter 13 having a current loop gain Ks of the motor 2. , and further the above three control parameters 11, 12 .
Upon receiving a control signal regarding motor 2 from 13, motor 2
The motor drive circuit 14 is configured to include a motor bibe circuit 14 that drives the motor drive circuit 14. Further, a load 2° driven by the motor 2 is connected to the motor 2, and a position detector 2a and a speed detector 2b are added to the motor 2 to detect the position and speed. Also, the motor drive circuit 14
A current detector 2c for detecting the current of the motor 2 is provided between the two.

従来のサーボ増幅器は上記のように構成されておシ、次
にその動作について第３図を参照しながら説明する。ま
ず外部からの位置指令信号Ｐｃと、モータ２に付設され
た位置検出器２ａから得られる位置のフィードバック値
Ｒｆとをｌｉｄ点で比較し、この比較後の値、すなわち
誤差がか、制御パラメータ１１に設定された位置ループ
ゲインに１に従って増幅、調整され、速度指令信号Ｖｃ
を出力する。出力された速度指令信号Ｖｃは更に１２Ｃ
点において、速度検出器２ｂから得られた速度のフィー
ドバック値Ｖｆとが比較され、その誤差１を制御パラメ
ータ１２が速度ループゲインに２で増幅、調整して電流
指令信号Ｉｃとして出力する０１３ａ点で、さらに上記
電流指令信号Ｉｃと電流検出器２ｃからの電流のフィー
ドバック値Ｉｆとが比較され、その誤差ε、を制御パラ
メータ１３が電流ループゲインに３によって増幅、調整
し、モータードライブ回路１４からモータ２に対して所
定の電流を流すととＫよって該モータ２に回転、及びト
ルクを発生させる。この回転によってさらに位置指令に
正確に追従すべく、上記のように各フィードバックルー
プが働く。The conventional servo amplifier is constructed as described above, and its operation will now be described with reference to FIG. First, the position command signal Pc from the outside and the position feedback value Rf obtained from the position detector 2a attached to the motor 2 are compared at the lid point, and the value after this comparison, that is, the error, is determined by the control parameter 11. The speed command signal Vc is amplified and adjusted according to the position loop gain set to 1.
Output. The output speed command signal Vc is further 12C
At point 013a, the speed feedback value Vf obtained from the speed detector 2b is compared, and the control parameter 12 amplifies and adjusts the error 1 by a speed loop gain of 2 and outputs it as the current command signal Ic. Further, the current command signal Ic and the current feedback value If from the current detector 2c are compared, and the control parameter 13 amplifies and adjusts the error ε by a current loop gain of 3, and the motor drive circuit 14 outputs the motor. When a predetermined current is applied to the motor 2, the motor 2 rotates and generates torque. As a result of this rotation, each feedback loop operates as described above in order to more accurately follow the position command.

とのように従来のサーボ増幅器におけるフィードバック
制御は、外部からの入力指令である位置指令信号Ｐｃに
対して、出力すなわちモータ２の回転位置が追従するよ
う制御するが、この制御特性をコントロールするものが
、各制御パラメータ１１．１２．１３のループゲインＫ
ｌ　＊　Ｋ意ｔ　Ｋｇである。ここで、上記制御パラメ
ータ１１〜１３の詳細な回路図の一例を第４図（ａ）　
、　（ｂ）に示す。この第４図（ａ）は上記制御パラメ
ータ１１〜１３のうち位置の制御パラメータ１１及びｌ
ｉｄ点を抜出したものであシ、この回路の詳細を第４図
（ｂ）に示す。図中、ｌｌｂは入力する位置指令信号Ｐ
ｃ用の抵抗、１１Ｃは第３図に示す位置検出器２ａから
のフィードバック値Ｐｆ用の抵抗、ｌｉｄはオペアンプ
等の演算増幅器、ｌｉｅは手動操作が可能な可変抵抗器
である。このような構成から成る制御パラメータ１１の
出力、すなわち速度指令信号Ｖｃを計算式で示すと、ま
ず外部からの位置指令信号をＰｃ、位置のフィードバッ
ク値をＰｆ、及びこれらＰｃ−Ｐｆに対応する抵抗１１
ｂ、ｌｌｃをＲｉ　（同一値）、可変抵抗器１１ｅをＲ
ｆ、さらに上記Ｐｃ＝Ｐｆの誤差を１１、位置ループゲ
インをに、で表わすと、 となる。従って、具体的には、例えばＲｉをＩＯＫΩに
固定し、Ｒｆを１０ＯＫΩ〜ＩＭΩに設定すると、Ｋ１
−１０〜１００となる。Feedback control in conventional servo amplifiers controls the output, that is, the rotational position of the motor 2, to follow the position command signal Pc, which is an input command from the outside. is the loop gain K of each control parameter 11.12.13
l * K means Kg. Here, an example of a detailed circuit diagram of the control parameters 11 to 13 is shown in FIG. 4(a).
, shown in (b). This FIG. 4(a) shows the position control parameters 11 and l among the control parameters 11 to 13.
The id point is extracted, and the details of this circuit are shown in FIG. 4(b). In the figure, llb is the input position command signal P
11C is a resistor for the feedback value Pf from the position detector 2a shown in FIG. 3, lid is an operational amplifier such as an operational amplifier, and lie is a manually operable variable resistor. Expressing the output of the control parameter 11 configured as described above, that is, the speed command signal Vc, first, the external position command signal is Pc, the position feedback value is Pf, and the resistance corresponding to these Pc - Pf. 11
b, llc to Ri (same value), variable resistor 11e to R
f, the error of Pc=Pf above is expressed as 11, and the position loop gain is expressed as follows. Therefore, specifically, for example, if Ri is fixed to IOKΩ and Rf is set to 10OKΩ to IMΩ, then K1
-10 to 100.

このように制御パラメータ１１の位置ループゲインに１
の値は可変抵抗器ｌｉｅによシ決定され、この可変抵抗
器ｌｉｅは調整者が第３図に示す負荷加の状態を監視し
ながら最適な制御性を得るよう調整する。以上のように
して可変抵抗器ｌｉｅが調整されることによって位置ル
ープゲインに、の値が設定されたのちは、調整者が再調
整しない限シ固定の位置ループゲインに、となシ、その
値によって決まる制御性によシ位置のフィードバック制
御が行なわれる。In this way, the position loop gain of control parameter 11 is set to 1.
The value of is determined by a variable resistor lie, which is adjusted by the adjuster to obtain optimum controllability while monitoring the load application state shown in FIG. After the value of the position loop gain is set by adjusting the variable resistor lie as described above, the value remains as the fixed position loop gain unless readjusted by the adjuster. Feedback control of the position is performed depending on the controllability determined by

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来のサーボ増幅器は以上のように構成されているので
、位置、速度、電流のループゲインは調論者によって設
定されたのちは一定であシ、運転中には切換えることが
不可能なため、負荷イナーシャが変化するなど制御対象
ρ；運転中に変化した場合に自動的に制御パラメータを
最適な値に変更することができず、また通常各制御パラ
メータは最悪条件においても安定に動作する一番低い値
に設定されているため、負荷条件によってはより良い性
能発揮ができないなどの問題点があった。Conventional servo amplifiers are configured as described above, so the loop gains for position, speed, and current are constant after being set by the controller, and cannot be changed during operation, so the load Controlled parameter ρ cannot be automatically changed to the optimal value when the inertia changes, etc. When it changes during operation, and each control parameter is usually set to the lowest value that can operate stably even under the worst conditions. However, since it is set to a certain value, there have been problems such as not being able to achieve better performance depending on the load conditions.

この発明は上記のような問題点を解消するためＫなされ
たもので、サーボ増幅器の制御パラメータを運転中に変
化させることによシ、制御性能を向上することのできる
サーボ増幅器を得ることを目的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to obtain a servo amplifier whose control performance can be improved by changing the control parameters of the servo amplifier during operation. shall be.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係るサーボ増幅器は、制御するモータの電流
、速度等から負荷イナーシャを演算して制御パラメータ
のループゲイン値を記憶及び出力する演算制御手段と、
上記ループゲイン値に応じて位置、速度、電流の制御パ
ラメータのループゲイン値を可変に設定する可変パラメ
ータ手段を設けたものである。The servo amplifier according to the present invention includes arithmetic control means that calculates load inertia from the current, speed, etc. of a motor to be controlled, and stores and outputs a loop gain value of a control parameter;
A variable parameter means is provided for variably setting loop gain values of control parameters for position, speed, and current according to the loop gain value.

〔作　用〕[For production]

この発明においては、モータの運転中に負荷イナーシャ
が変化しても、該負荷イナーシャを常時演算制御手段が
算出し、その算出結果に応じて可変パラメータ手段が位
置、速度、電流のループゲイン値を自動的に切換えるの
で、各制御パラメータが常に最適に動作し、負荷条件が
変化してもよシ良い性能を発揮する。In this invention, even if the load inertia changes during operation of the motor, the arithmetic control means constantly calculates the load inertia, and the variable parameter means adjusts the position, speed, and current loop gain values according to the calculation results. Automatic switching allows each control parameter to always operate optimally, providing excellent performance even when load conditions change.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例によるサーボ増幅器を図面に
基づいて説明する。第１図はそのブロック図であシ、図
において２，２ａ〜２ｃｅｌｌａ〜１３ａ。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A servo amplifier according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram thereof, and in the figure, 2, 2a to 2cella to 13a.

１４は夫々第３図の同一符号のものと全く同一のもので
あシ、ここでは省略する。図中、２４．２５はこの発明
の特徴を示す演算制御手段、可変パラメータ手段であシ
、演算制御手段２４は例えば電流検出器２ｃ、速度検出
器２ｂから夫々電流信号、速度信号を入力して負荷イナ
ーシャを演算するものである０また可変パラメータ手段
２５は上記演算制御手段２４に制御されて制御パラメー
タ２１〜２３の夫々のループゲインＫｌ　ｅ　Ｋ！＋　
Ｋｇを自動的に設定するものである。従って、従来例を
示す第４図（ｂ）の可変抵抗器１１ｅに相自するものは
可変パンメータ手段２５に内蔵され、かつ自動的に演算
制御手段２４によって各ループゲインに１〜に３が設定
される。14 are completely the same as those with the same reference numerals in FIG. 3, and will be omitted here. In the figure, reference numerals 24 and 25 are arithmetic control means and variable parameter means, which are characteristics of the present invention, and the arithmetic control means 24 inputs current signals and speed signals from, for example, a current detector 2c and a speed detector 2b, respectively. The variable parameter means 25, which calculates the load inertia, is controlled by the calculation control means 24 to calculate the loop gain Kl e K! of each of the control parameters 21 to 23. +
Kg is automatically set. Therefore, a variable resistor 11e corresponding to the conventional example shown in FIG. be done.

上記演算制御手段２４及び可変パラメータ手段２５の具
体的な一例を第２図のブロック図に示す。A specific example of the arithmetic control means 24 and variable parameter means 25 is shown in the block diagram of FIG.

図において、２４が上述の演算制御手段であ夛、２５が
この演算制御手段２４によシ各パラメータが設定される
可変パラメータ手段でるる。まず、２４ａはマイクロプ
ロセッサ等のＣＰＵ、　２４ｂはこのＣＰＵ　２４ａの
プログラムなどが記憶されるメモリ、２４ｃは第１図の
位置検出器２ａ、速度検出器２ｂ。In the figure, 24 is the above-mentioned arithmetic control means, and 25 is variable parameter means in which each parameter is set by the arithmetic control means 24. First, 24a is a CPU such as a microprocessor, 24b is a memory in which programs for the CPU 24a are stored, and 24c is a position detector 2a and a speed detector 2b shown in FIG.

電流検出器２ｃなどからの各信号を受け、ＣＰＵ　２４
ｍで演算するための入力データに変換し、パス２４Ａに
出力する入力インタフェイス、２４ｄは上記バス２４Ａ
に共通に接続され、上述の可変パラメータ手段２５に対
し各ループゲイン値のデータを出力する出力インタフェ
イス、２４６〜２４ｇは第、１〜第３可変メモリであり
、第１図の制御パラメータ２１〜２３の各ループゲイン
Ｋ　ｌ−Ｋｓが記憶される。The CPU 24 receives each signal from the current detector 2c, etc.
24d is an input interface that converts input data for calculation with m and outputs it to a path 24A, and 24d is the above bus 24A.
An output interface 246 to 24g is commonly connected to the variable parameter means 25 and outputs data of each loop gain value to the variable parameter means 25, and 246 to 24g are first and third variable memories, and control parameters 21 to 24g in FIG. 23 respective loop gains Kl-Ks are stored.

上記のように構成されたサーボ増幅器ｌにおいては、演
算制御手段２４内の入力インタフェイス２４ｃが第１図
のモータ２の速度、電流等の信号を入力し、これらの信
号によ’ｐ　ＣＰＵ　２４ａがそのモータ２の負荷イナ
ーシャを演算する。この負荷イナーシャによって、例え
ば負荷イナーシャが小さければ制御°パラメータ２２の
速度ループゲイン４が大きくなるようループゲイン値を
決定し、仁の値を第２可変メモリに記憶させるとともに
、この記憶されたループゲイン値に応じて出力インタフ
ェイス２４ｄから可変パラメータ手段２５内の第２回路
網２５ｂを制御する。この第２回路網２５ｂは、例えば
アナログスイッチと複数の固定抵抗（夫々図示せず）に
よシ回路網を構成し、出力インタフェイス２４ｄからの
デジタルな制御信号によシ、複数の固定抵抗の中から所
望のループゲインとなる固定抵抗をアナログスイッチの
スイッチング動作で選択するよう接続する。そして、こ
の第２回路網２５ｂの選択された固定抵抗（図示せず）
が第１図の制御パラメータ２２に有する演算増幅器（図
示せず）の入出力に対して並列となるよう接続する。In the servo amplifier l configured as described above, the input interface 24c in the arithmetic control means 24 inputs signals such as the speed and current of the motor 2 shown in FIG. calculates the load inertia of the motor 2. Based on this load inertia, for example, if the load inertia is small, the loop gain value is determined so that the speed loop gain 4 of the control degree parameter 22 becomes large, and the value of the loop gain is stored in the second variable memory, and the stored loop gain is stored in the second variable memory. The second circuit network 25b in the variable parameter means 25 is controlled from the output interface 24d in accordance with the value. The second circuit network 25b includes, for example, an analog switch and a plurality of fixed resistors (each not shown), and a digital control signal from the output interface 24d. A fixed resistor that provides a desired loop gain is selected from among them by the switching operation of an analog switch. A selected fixed resistance (not shown) of this second circuit network 25b
are connected in parallel to the input and output of an operational amplifier (not shown) included in the control parameter 22 of FIG.

すなわち、従来例を示す第４図缶）の可変抵抗器ｌｉｅ
と同様に接続する。上記第２回路網の構成並びに動作は
、第１、第２回路網においても同様に構成する。In other words, FIG. 4 shows a conventional example.
Connect in the same way as . The configuration and operation of the second circuit network are the same for the first and second circuit networks.

ここで、前述の負荷イナーシャの演算例の一例を以下に
記述する。Here, an example of calculation of the load inertia mentioned above will be described below.

まず、にイナーシャ：ＪＬ＋ＪＭ−（負荷イナーシャ）
＋（モータイナーシャ） Ｎ；モータ回転数 Δｔ；加減速時定数 Ｔ；トルク エＡ；モータ電流 Ｋｔ；定数 とすると、 Ｔ−ＫｔＩ人　　　　　　　・・・・・・（Ａ−１）上
記（Ａ−１）、（Ａ−２）式よシ この（Ａ−３）式によシ、モータの回転数Ｎを時定数Δ
ｔで加速したときのモータ電流ＩＡ（＝Ｉｆ）をとシ込
むことによってイナーシャＪが演算できることがわかる
。First, inertia: JL + JM - (load inertia)
+ (Motor inertia) N; Motor rotation speed Δt; Acceleration/deceleration time constant T; Torque air A; Motor current Kt; Assuming constant, T-KtI person... (A-1) Above (A-1) , (A-2) and (A-3), the rotation speed N of the motor is expressed as the time constant Δ
It can be seen that the inertia J can be calculated by inputting the motor current IA (=If) when the motor is accelerated at t.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は以上説明したとおシ、サーボ増幅器に演算制
御手段と、可変パラメータ手段とを備え、負荷イナーシ
ャを求めることによシ制御パラメータを可変制御するよ
う構成したので、モータの運転中に制御対象の負荷が変
化することによシ生ずる負荷イナーシャの変化に対して
、自動的に制御パラメータを最適な値に変更することが
でき、応答性等が向上するなど非常に優れた制御性能を
持つサーボ増幅器が得られるという効果がある。As described above, the present invention is configured such that the servo amplifier is equipped with an arithmetic control means and a variable parameter means, and the control parameters are variably controlled by determining the load inertia. This servo has extremely superior control performance, with improved responsiveness and improved responsiveness. This has the effect of providing an amplifier.

【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増幅器を示す
構成図、第２図は第１図の要部を示すブロック図、第３
図は従来のサーボ増幅器を示す構成図、第４図（ａ）　
、　（ｂ）は第３図の制御パラメータの詳細回路を示す
回路図である。 図において、１はサーボ増幅器、２はモータ、２ａは位
置検出器、２ｂは速度検出器、２ｃは電流検出器、２１
〜２３は制御パラメータ、２４は演算制御手段、２４Ａ
はバス、２４ａはＣＰＵ、　２４ｃは入力インタフェイ
ス、２４ｄＦｉ出力インタフエイス、２４ｅ〜２４ｇは
第１〜第３可変メモリ、２５は可変パラメータ手段、２
５ａ〜２５ｃは第１〜第３回路網である０ なお、各図中、同一符号は同一、または相当部を示す。FIG. 1 is a block diagram showing a servo amplifier according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the main parts of FIG. 1, and FIG.
The figure is a configuration diagram showing a conventional servo amplifier, Figure 4 (a)
, (b) is a circuit diagram showing a detailed circuit of the control parameters of FIG. 3. In the figure, 1 is a servo amplifier, 2 is a motor, 2a is a position detector, 2b is a speed detector, 2c is a current detector, 21
~23 is a control parameter, 24 is an arithmetic control means, 24A
is a bus, 24a is a CPU, 24c is an input interface, 24dFi output interface, 24e to 24g are first to third variable memories, 25 is a variable parameter means, 2
5a to 25c are first to third circuit networks 0. In each figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）モータの速度および位置を制御するサーボ増幅器
において、前記モータの速度等の信号を入力して該モー
タの負荷イナーシャを求め、該モータを駆動するための
制御パラメータのループゲイン値を決定する演算制御手
段と、この演算制御手段からの前記ループゲイン値に応
じて複数の前記制御パラメータに対し、位置、速度、電
流ループゲインを可変に設定する可変パラメータ手段と
を備えたことを特徴とするサーボ増幅器。(1) In a servo amplifier that controls the speed and position of the motor, a signal such as the speed of the motor is input to determine the load inertia of the motor, and a loop gain value of a control parameter for driving the motor is determined. The present invention is characterized by comprising: an arithmetic control means; and a variable parameter means for variably setting the position, speed, and current loop gain for the plurality of control parameters according to the loop gain value from the arithmetic control means. servo amplifier. （２）前記演算制御手段はモータの速度、電流等の信号
を入力する入力インタフェイスと、このインタフェイス
からバスを介して接続され、前記モータの負荷イナーシ
ャを演算するＣＰＵと、前記バスに接続されてモータの
速度、電流、位置のループゲイン値を記憶する第１〜第
３可変メモリと、これら可変メモリの内容を前記パラメ
ータ手段に出力する出力インタフェイスとを備えて構成
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のサー
ボ増幅器。(2) The calculation control means is connected to an input interface that inputs signals such as motor speed and current, and a CPU that is connected to this interface via a bus and that calculates the load inertia of the motor, and is connected to the bus. and first to third variable memories for storing loop gain values of speed, current, and position of the motor, and an output interface for outputting the contents of these variable memories to the parameter means. A servo amplifier according to claim 1. （３）前記可変パラメータ手段はモータの位置、速度、
電流ループゲインを可変可能な第１〜第３回路網から成
り、これら第１〜第３回路網は上記ループゲインの値を
設定する複数の固定抵抗と、これら固定抵抗を切換可能
にスイッチングするアナログスイッチとを夫々備えて構
成されたことを特徴とする特許請求の範囲第１乃至第２
項記載のサーボ増幅器。(3) The variable parameter means may vary the motor position, speed,
It consists of first to third circuit networks that can vary the current loop gain, and these first to third circuit networks include a plurality of fixed resistors that set the value of the loop gain, and an analog circuit that switches these fixed resistors in a switchable manner. Claims 1 and 2 are characterized in that they each include a switch.
Servo amplifier as described in section.