JPH09285183A - トルク制御装置 - Google Patents
トルク制御装置Info
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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。
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。
Description
【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。
ルク生成方式に関するものである。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
成図であり、７はバネ、８はダンパー、９はメカ質量で
ある。
【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。
成図であり、１０はシリンダ、１１はエアー入力部であ
る。
【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。
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。
【０００８】
【数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。
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。
【００１０】
【数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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
御装置について、以下その動作を説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【００２２】
【数３】
【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。
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。
【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
の構成図
【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
の制御ブロック図
【図３】従来のトルク制御装置の第１例の構成図
【図４】従来のトルク制御装置の第２例の構成図
【図５】従来のトルク制御装置の第３例の構成図
【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
Claims (2)
- 【請求項１】トルクを発生するモータと、前記モータの
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。 - 【請求項２】第１の増幅器と第２の増幅器との増幅率を
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8098217A JPH09285183A (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | トルク制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8098217A JPH09285183A (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | トルク制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09285183A true JPH09285183A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=14213812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8098217A Pending JPH09285183A (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | トルク制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09285183A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10201277A (ja) * | 1997-01-16 | 1998-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | トルク制御装置 |
| JP2002529846A (ja) * | 1998-11-10 | 2002-09-10 | ロード コーポレーション | 磁気的可制御能動触覚インターフェースシステム及び装置 |
-
1996
- 1996-04-19 JP JP8098217A patent/JPH09285183A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10201277A (ja) * | 1997-01-16 | 1998-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | トルク制御装置 |
| JP2002529846A (ja) * | 1998-11-10 | 2002-09-10 | ロード コーポレーション | 磁気的可制御能動触覚インターフェースシステム及び装置 |
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