JPH09285183A - Torque control device - Google Patents
Torque control deviceInfo
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- JPH09285183A JPH09285183A JP8098217A JP9821796A JPH09285183A JP H09285183 A JPH09285183 A JP H09285183A JP 8098217 A JP8098217 A JP 8098217A JP 9821796 A JP9821796 A JP 9821796A JP H09285183 A JPH09285183 A JP H09285183A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アミューズメント分野等において体感ゲーム
の駆動源として用いられるトルク制御装置において、ホ
ストコントローラの負担を軽減し、かつリアルなトルク
を生成することを目的とする。
【解決手段】 モータの回転位置を検出するエンコーダ
4と、速度を検出する速度検出器12と、前記エンコー
ダ4より検出された位置を増幅しバネトルクを生成する
増幅器と、前記速度検出器12によって検出された速度
検出値を増幅し粘性トルクを生成する増幅器と、外部ト
ルク指令から前記粘性トルクとバネトルクを演算しトル
ク指令を生成する減算器を設けバネトルク、粘性トルク
をトルク制御装置内部で発生させホストコントローラか
らのトルク指令に加算して出力する。
(57) An object of the present invention is to reduce the load on the host controller and generate realistic torque in a torque control device used as a drive source of a sensible game in the amusement field and the like. SOLUTION: An encoder 4 for detecting a rotational position of a motor, a speed detector 12 for detecting a speed, an amplifier for amplifying a position detected by the encoder 4 to generate a spring torque, and a detector for detecting the speed by the speed detector 12. An amplifier that amplifies the detected speed value to generate a viscous torque, and a subtractor that calculates the viscous torque and spring torque from an external torque command to generate a torque command are provided. The torque command from the controller is added and output.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はトルク制御装置のト
ルク生成方式に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque generation system for a torque control device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来からアミューズメント機器等で体感
トルク発生のために用いられるトルク制御装置として、
メカダンパーや、トルク制御モータが用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a torque control device used for generating bodily sensation torque in amusement equipment and the like,
A mechanical damper and a torque control motor are used.
【0003】アミューズメント機器等ではリアルな体感
トルクを得るため、それに相当するトルク指令を計算し
トルク制御装置に入力しトルクを得ている。In order to obtain a realistic sensible torque in an amusement machine or the like, a torque command corresponding thereto is calculated and input to a torque control device to obtain the torque.
【0004】以下従来のトルク制御装置について説明す
る。図3は従来のトルク制御装置の第1例の構成図であ
る。図3において、1は磁極検出器、2はトルク指令と
磁極データを乗算する乗算器、3はモータへ電流を供給
する電流アンプ、4は回転位置を検出するエンコーダ、
5はモータ、6は外部トルク指令入力部である。A conventional torque control device will be described below. FIG. 3 is a configuration diagram of a first example of a conventional torque control device. In FIG. 3, 1 is a magnetic pole detector, 2 is a multiplier that multiplies a torque command and magnetic pole data, 3 is a current amplifier that supplies a current to a motor, 4 is an encoder that detects a rotational position,
Reference numeral 5 is a motor, and 6 is an external torque command input unit.
【0005】図4は従来のトルク制御装置の第2例の構
成図であり、7はバネ、8はダンパー、9はメカ質量で
ある。FIG. 4 is a block diagram of a second example of a conventional torque control device, in which 7 is a spring, 8 is a damper, and 9 is a mechanical mass.
【0006】図5は従来のトルク制御装置の第3例の構
成図であり、10はシリンダ、11はエアー入力部であ
る。FIG. 5 is a block diagram of a third example of a conventional torque control device, in which 10 is a cylinder and 11 is an air input section.
【0007】以上のように構成されたトルク制御装置に
ついてその動作を以下に説明する。図3に示す第1例で
はホストコントローラから外部トルク指令入力部6に入
力されたトルク指令と、磁極検出器1から得られる電流
位相を乗算器2で乗算しuvw相の電流指令を生成す
る。さらに電流アンプ3により電流指令どうりにモータ
に電流を供給する事でトルク指令に相当するトルクを発
生させる、この時、トルク指令と制御対象機器の位置の
関係は、イナーシャをJとすると次式の様になる。The operation of the torque control device configured as described above will be described below. In the first example shown in FIG. 3, the torque command input from the host controller to the external torque command input unit 6 and the current phase obtained from the magnetic pole detector 1 are multiplied by the multiplier 2 to generate a uvw-phase current command. Further, the current corresponding to the current command is supplied to the motor by the current amplifier 3 to generate the torque corresponding to the torque command. At this time, the relationship between the torque command and the position of the control target device is expressed by the following equation when the inertia is J. It becomes like.
【0008】[0008]
【数1】 [Equation 1]
【0009】図4に示す第2例ではメカ9の質量Mと、
バネ7のバネ係数Kと、ダンパー8の粘性係数uより入
力トルクに対する制御対象機器の位置の関係は、次の様
になる。In the second example shown in FIG. 4, the mass M of the mechanism 9
From the spring coefficient K of the spring 7 and the viscosity coefficient u of the damper 8, the relationship between the input torque and the position of the device to be controlled is as follows.
【0010】[0010]
【数2】 [Equation 2]
【0011】図5に示す第3例ではシリンダ10内の空
気圧をエアー入力部11から空気を注入することで制御
し出力トルクを制御している。In the third example shown in FIG. 5, the air pressure in the cylinder 10 is controlled by injecting air from the air input section 11 to control the output torque.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、微妙な体感トルクを生成する際問題があ
る。まず第1例では、トルク指令に相当するトルクを出
力する事ができるが、高周波の振動指令や、機械の動特
性を同時にシミュレートする場合、ホストコントローラ
はバネトルクや粘性トルク等複雑なトルク指令計算が必
要となり高速演算可能な高性能、高コストが必須の条件
となり実現が難しいという問題がある。また、第2例で
は外部からの力に対し受動的なトルクを発生させること
はできるが、トルク指令通りのトルクを生成できない、
さらにそのトルクを調整するには部品を交換する必要が
ありトルクのオンライン変更ができないという問題があ
る。また、第3例では空気圧による制御のため高周波振
動等発生できないトルクがあるという問題点を有してい
た。However, the above-mentioned conventional configuration has a problem in generating a delicate sensible torque. First, in the first example, the torque corresponding to the torque command can be output. However, when simultaneously simulating the high-frequency vibration command and the dynamic characteristics of the machine, the host controller calculates complicated torque commands such as spring torque and viscous torque. Therefore, there is a problem that high performance that enables high-speed calculation and high cost are indispensable conditions and difficult to realize. Further, in the second example, it is possible to generate a passive torque with respect to an external force, but it is not possible to generate a torque according to the torque command.
Furthermore, there is a problem in that it is necessary to replace parts in order to adjust the torque, and the torque cannot be changed online. Further, the third example has a problem that there is a torque that cannot be generated by high-frequency vibration or the like due to control by air pressure.
【0013】本発明は、このようなトルク制御装置にお
いてホストコントローラへの負荷を軽減し、自由自在に
体感トルクを生成することを目的とする。It is an object of the present invention to reduce the load on the host controller in such a torque control device and freely generate the sensible torque.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明のトルク制御装置
においては、上記問題点を解決するため、モータの回転
位置を検出するエンコーダと、このエンコーダからモー
タ磁極を検出する磁極検出器と、速度を検出する速度検
出器と、前記エンコーダより検出された位置を増幅しバ
ネトルクを生成する増幅器と、前記速度検出器によって
検出された速度検出値を増幅し粘性トルクを生成する増
幅器と、外部トルク指令から前記粘性トルクとバネトル
クを減算しトルク指令を生成する減算器と、前記トルク
指令値とモータ磁極検出値の積を電流指令としてモータ
コイルに供給する電流アンプを設けバネトルク、粘性ト
ルクをトルク制御装置内部で発生させホストコントロー
ラからのトルク指令に加算して出力する様にしたもので
ある。In the torque control device of the present invention, in order to solve the above problems, an encoder for detecting a rotational position of a motor, a magnetic pole detector for detecting a motor magnetic pole from the encoder, and a speed are provided. A speed detector that detects the speed, an amplifier that amplifies the position detected by the encoder to generate a spring torque, an amplifier that amplifies the speed detection value detected by the speed detector to generate a viscous torque, and an external torque command A subtractor that subtracts the viscous torque and the spring torque from each other to generate a torque command, and a current amplifier that supplies a product of the torque command value and the motor magnetic pole detection value to the motor coil as a current command are provided. It is generated internally and is added to the torque command from the host controller and output.
【0015】この発明によれば、バネトルク、粘性トル
クを内部で発生させ、これらを上位コントローラからの
トルク指令に加算することで上位コントローラの負担を
軽減し、かつリアルなトルクを生成することが可能なト
ルク制御装置が得られる。According to the present invention, a spring torque and a viscous torque are internally generated, and these are added to the torque command from the host controller, whereby the load on the host controller can be reduced and a realistic torque can be generated. Torque control device is obtained.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、モータの回転位置を検出するエンコーダと、このエ
ンコーダからモータ磁極を検出する磁極検出器と、速度
を検出する速度検出器と、位置指令値と前記エンコーダ
からの位置検出値を増幅しバネトルクを生成する乗算器
と、前記速度検出器によって検出された速度を増幅し粘
性トルク指令を生成する乗算器と、ホストコントローラ
からのトルク指令から前記粘性トルクとバネトルクを減
算し総合トルク指令を生成する減算器と、前記総合トル
ク指令値とモータ磁極検出値の積を電流指令としてモー
タコイルに供給する電流アンプを備えたことを特徴とす
るトルク制御装置であり、バネトルク、粘性トルクをト
ルク制御装置内部で発生させホストコントローラからの
トルク指令に加算して出力するという作用を有する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 of the present invention comprises an encoder for detecting a rotational position of a motor, a magnetic pole detector for detecting a motor magnetic pole from the encoder, and a speed detector for detecting a speed. , A multiplier that amplifies the position command value and the position detection value from the encoder to generate a spring torque, a multiplier that amplifies the speed detected by the speed detector to generate a viscous torque command, and a torque from the host controller A subtractor that subtracts the viscous torque and the spring torque from the command to generate a total torque command, and a current amplifier that supplies the product of the total torque command value and the motor magnetic pole detection value to the motor coil as a current command. Is a torque control device that generates spring torque and viscous torque inside the torque control device and adds them to the torque command from the host controller. Has the effect that output.
【0017】請求項2に記載の発明は、前記2つの増幅
器のゲインを外部よりオンラインで変更できることを特
徴とする請求項1記載のトルク制御装置としたものであ
り、バネトルク、粘性トルクを状況に応じて変更するこ
とによりリアルな体感トルクを発生するという作用を有
する。According to a second aspect of the present invention, the gain of the two amplifiers can be changed online from the outside, and the torque control device according to the first aspect is used. It has an effect of generating a realistic sensible torque by changing it accordingly.
【0018】以下、本発明の実施の形態について、図
1、図2を用いて説明する。図1は本発明の一実施の形
態に於けるトルク制御装置の構成を示すものである。図
1において、5はモータ、4はモータの回転位置を検出
するエンコーダ、1はモータ磁極を検出する磁極検出
器、12は速度を検出する速度検出器、13は位置を増
幅しバネトルクを生成する乗算器、14は速度検出値を
増幅し粘性トルクを生成する乗算器、15は乗算器13
のゲイン設定部、16は乗算器14のゲイン設定部、6
は外部トルク指令入力部、17は外部トルク指令から前
記粘性トルクとバネトルクを減算し総合トルク指令を生
成する減算器、2は総合トルク指令値とモータ磁極検出
値を乗算し電流指令を算出する乗算器、3はモータコイ
ルに電流を供給する電流アンプである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows the configuration of a torque control device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 5 is a motor, 4 is an encoder for detecting the rotational position of the motor, 1 is a magnetic pole detector for detecting the magnetic poles of the motor, 12 is a speed detector for detecting the speed, and 13 is a position amplification to generate a spring torque. Multiplier, 14 is a multiplier that amplifies the speed detection value to generate viscous torque, and 15 is a multiplier 13
, A gain setting unit 16 of the multiplier 14,
Is an external torque command input unit, 17 is a subtractor that subtracts the viscous torque and spring torque from the external torque command to generate a total torque command, and 2 is a multiplication that calculates the current command by multiplying the total torque command value and the motor magnetic pole detection value. The device 3 is a current amplifier for supplying a current to the motor coil.
【0019】以上のように構成された本発明のトルク制
御装置について、以下その動作を説明する。The operation of the torque control device of the present invention constructed as above will be described below.
【0020】図1においてモータが静止している状態で
ホストコントローラから外部トルク指令入力部6へ外部
トルク指令が入力されると、バネトルクを粘性トルクが
ゼロであるため減算器17の出力である総合トルク指令
は外部トルク指令と一致した総合トルク指令となる。次
に総合トルク指令と磁極検出器1から得られる電流位相
を乗算器2で乗算しuvw相の電流指令を生成し、電流
アンプ3により電流指令どうりにモータに電流を供給す
る事で総合トルク指令に相当するトルクを発生させる。
次にモータ5が回転すると、エンコーダ4により検出さ
れた位置が乗算器13により増幅されバネトルクとして
減算器17にフィードバックされる。一方、速度検出器
12により検出された速度は乗算器14により増幅され
粘性トルクとして減算器17にフィードバックされる。
フィードバックされたバネトルクと粘性トルクは減算器
17により外部トルク指令から減算され総合トルク指令
となり同様にトルクを発生させる。また、外力によりモ
ータ5が回転させられた場合もバネトルク、粘性トルク
がフィードバックされ同様にトルクが発生する。このよ
うにして外部トルク指令または外部トルクにバネトル
ク、粘性トルクを付加してモータ5を駆動する。またゲ
イン設定部15、16のゲインをオンラインで変更する
ことでバネトルク、粘性トルクの調整を行うことができ
る。In FIG. 1, when an external torque command is input from the host controller to the external torque command input unit 6 while the motor is stationary, the spring torque is the output of the subtractor 17 because the viscous torque is zero. The torque command is a total torque command that matches the external torque command. Next, the total torque command and the current phase obtained from the magnetic pole detector 1 are multiplied by the multiplier 2 to generate a uvw-phase current command, and the current amplifier 3 supplies a current to the motor in accordance with the current command to generate the total torque. Generates torque corresponding to the command.
Next, when the motor 5 rotates, the position detected by the encoder 4 is amplified by the multiplier 13 and fed back to the subtractor 17 as spring torque. On the other hand, the speed detected by the speed detector 12 is amplified by the multiplier 14 and fed back to the subtractor 17 as viscous torque.
The fed-back spring torque and viscous torque are subtracted from the external torque command by the subtractor 17 to become a total torque command, and similarly generate torque. Also, when the motor 5 is rotated by an external force, the spring torque and the viscous torque are fed back, and the torque is generated similarly. In this way, the motor 5 is driven by adding the spring torque and the viscous torque to the external torque command or the external torque. The spring torque and the viscous torque can be adjusted by changing the gains of the gain setting units 15 and 16 online.
【0021】ここでシステムの動特性について詳しく説
明する。図2は本発明のトルク制御装置の動特性を示す
ブロック図である。図2において、pは乗算器18のゲ
イン、vは乗算器19のゲイン、Jはイナーシャ、17
は減算器である。このブロック図を伝達関数におきかえ
ると次式の様にメカダンパーと同じ動特性を有し乗算器
18、19のゲインv、pを変更することでメカダンパ
ーの部品を交換するのと同じ効果が得られる。Here, the dynamic characteristics of the system will be described in detail. FIG. 2 is a block diagram showing the dynamic characteristics of the torque control device of the present invention. In FIG. 2, p is the gain of the multiplier 18, v is the gain of the multiplier 19, J is the inertia, 17
Is a subtractor. If this block diagram is replaced with a transfer function, it has the same dynamic characteristics as the mechanical damper as shown in the following equation, and by changing the gains v and p of the multipliers 18 and 19, the same effect as replacing the mechanical damper parts can be obtained. can get.
【0022】[0022]
【数3】 (Equation 3)
【0023】[0023]
【発明の効果】以上のように本発明のトルク制御装置
は、モータの回転位置を検出するエンコーダと、このエ
ンコーダからモータ磁極を検出する磁極検出器と、速度
を検出する速度検出器と、前記エンコーダより検出され
た位置を増幅しバネトルクを生成する増幅器と、前記速
度検出器によって検出された速度検出値を増幅し粘性ト
ルクを生成する増幅器と、外部トルク指令から前記粘性
トルクとバネトルクを減算しトルク指令を生成する減算
器と、前記トルク指令値とモータ磁極検出値の積を電流
指令としてモータコイルに供給する電流アンプを備えた
ことにより、ホストコントローラの負担を軽減し、かつ
リアルなトルクを生成することが可能なトルク制御装置
となる。As described above, the torque control device of the present invention includes an encoder for detecting the rotational position of the motor, a magnetic pole detector for detecting the motor magnetic pole from the encoder, a speed detector for detecting the speed, An amplifier that amplifies the position detected by the encoder to generate a spring torque, an amplifier that amplifies the speed detection value detected by the speed detector to generate a viscous torque, and subtracts the viscous torque and the spring torque from an external torque command. By providing a subtractor that generates a torque command and a current amplifier that supplies the product of the torque command value and the motor magnetic pole detection value to the motor coil as a current command, the burden on the host controller is reduced and a realistic torque is obtained. It becomes a torque control device that can be generated.
【図1】本発明の一実施の形態に於けるトルク制御装置
の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a torque control device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施の形態におけるトルク制御装置
の制御ブロック図FIG. 2 is a control block diagram of a torque control device according to an embodiment of the present invention.
【図3】従来のトルク制御装置の第1例の構成図FIG. 3 is a configuration diagram of a first example of a conventional torque control device.
【図4】従来のトルク制御装置の第2例の構成図FIG. 4 is a configuration diagram of a second example of a conventional torque control device.
【図5】従来のトルク制御装置の第3例の構成図FIG. 5 is a configuration diagram of a third example of a conventional torque control device.
【符号の説明】 1 磁極検出器 2 乗算器 3 電流アンプ 4 エンコーダ 5 モータ 6 外部トルク指令入力部 7 バネ 8 ダンパー 9 メカ質量 10 シリンダ 11 エアー入力部 12 速度検出器 13 乗算器 14 乗算器 15 ゲイン設定部 16 ゲイン設定部 17 減算器 18 乗算器ゲイン 19 乗算器ゲイン[Explanation of Codes] 1 Magnetic pole detector 2 Multiplier 3 Current amplifier 4 Encoder 5 Motor 6 External torque command input section 7 Spring 8 Damper 9 Mechanical mass 10 Cylinder 11 Air input section 12 Speed detector 13 Multiplier 14 Multiplier 15 Gain Setting unit 16 Gain setting unit 17 Subtractor 18 Multiplier gain 19 Multiplier gain
Claims (2)
回転位置を検出するエンコーダと、前記エンコーダから
前記モータの磁極を検出する磁極検出器と、前記エンコ
ーダから速度を検出する速度検出器と、前記エンコーダ
より検出された位置を増幅しバネトルクを生成する第1
の増幅器と、前記速度検出器によって検出された速度検
出値を増幅し粘性トルクを生成する第2増幅器と、外部
トルク指令の値から前記粘性トルクの値とバネトルクの
値を減算しトルク指令の値を生成する減算器と、前記ト
ルク指令の値とモータ磁極検出の値の積を電流指令の値
としてモータコイルに供給する電流アンプとを備えたこ
とを特徴とするトルク制御装置。1. A motor for generating torque, an encoder for detecting a rotational position of the motor, a magnetic pole detector for detecting a magnetic pole of the motor from the encoder, and a speed detector for detecting a speed from the encoder. A first that amplifies the position detected by the encoder to generate a spring torque
Amplifier, a second amplifier that amplifies the speed detection value detected by the speed detector to generate a viscous torque, and a torque command value obtained by subtracting the viscous torque value and the spring torque value from the external torque command value. And a current amplifier that supplies the product of the torque command value and the motor magnetic pole detection value as a current command value to the motor coil.
可変にする調整手段を設けたことを特徴とする請求項1
記載のトルク制御装置。2. The adjusting means for varying the amplification factors of the first amplifier and the second amplifier is provided.
The described torque control device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8098217A JPH09285183A (en) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | Torque control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8098217A JPH09285183A (en) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | Torque control device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09285183A true JPH09285183A (en) | 1997-10-31 |
Family
ID=14213812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8098217A Pending JPH09285183A (en) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | Torque control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09285183A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10201277A (en) * | 1997-01-16 | 1998-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Torque control device |
| JP2002529846A (en) * | 1998-11-10 | 2002-09-10 | ロード コーポレーション | Magnetically controllable active haptic interface system and device |
-
1996
- 1996-04-19 JP JP8098217A patent/JPH09285183A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10201277A (en) * | 1997-01-16 | 1998-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Torque control device |
| JP2002529846A (en) * | 1998-11-10 | 2002-09-10 | ロード コーポレーション | Magnetically controllable active haptic interface system and device |
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