JPS61164480A - モ−タの制御装置 - Google Patents

モ−タの制御装置

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JPS61164480A
JPS61164480A JP60002143A JP214385A JPS61164480A JP S61164480 A JPS61164480 A JP S61164480A JP 60002143 A JP60002143 A JP 60002143A JP 214385 A JP214385 A JP 214385A JP S61164480 A JPS61164480 A JP S61164480A
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JP
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control
calculation
motor
adjustment
control device
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JP60002143A
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Junichi Hamano
濱野 順一
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/22Controlling the speed digitally using a reference oscillator, a speed proportional pulse rate feedback and a digital comparator

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明1の利用分野〕 本発明は制御定数の調整を行なうモータの制御装置に係
シ、特にオンラインで制御定数を調整するに好適な方法
を用いたモータの制御装置に関する。
〔発明の背景〕
従来のモータの制御装置において、制御対象であるモー
タおよびこれに接続された負荷の特性は時々刻々変化す
る。例えばロボットにおいては腕の曲げ伸ばしによって
モータ軸における慣性が変化する。したがってこのよう
な制御対象のパラメータ変動により制御特性が劣化して
しまう。このためパラメータ変動に対応して制御定数を
再調整する必要がある。しかし一般に調整に要する計算
量は制御に要する計算量よりも多く、この制御計算およ
び調整計算を1個のプロセッサで行なうと、制御計算に
要する時間と調整計算に要する時間との和が制御装置の
サンプリング周期となるため、制御計算のみの場合のサ
ンプリング周期より数倍器から数10倍も長くなって制
御特性が劣化する。
従来のこのようなサンプリング周期の短縮手段として、
例えば特開昭57−10806に記載されているように
、制御装置の上位プロセッサに調整計算の一部を分担さ
せる方式が知られている。しかしこの方式はプラントの
ように大規模なシステムで上位プロセッサが便える場合
を対象にしたもので、モータの制御装置のように小形で
それ自身閉じた系であって上位プロセッサを有しないも
のには不都合である。そこで制御計算と調整計算を別個
のプロセッサで行なうことも考えられるが、この場合に
は回路が大形化して価格も高くなってしまう問題点があ
った。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、制御対象のパラメータ変動に対して制
御定数を再調整する調整計算と制御計算とを制御性能を
劣化させずに1個のマイクロプロセッサで行なえるモー
タの制御装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明は、一般にモータ制御では制御対象のパラメータ
変動に対する制御定数の調整に要する計算量は制御に要
す・る計算量よりも多いが、しかしパラメータ変動は制
御対象の応答速度より十分遅いので調整と制御を同一周
期で行なう必要はなく調整のサンプリング周期は制御の
それよりも十分長くてよい点に着目し、1回の調整計算
を複数個に等分して各個の調整計算と1回の制御計算を
交互に行なうことにより、制御装置のサンプリング周期
fcあまり長くすることなく制御性能を劣化させずに単
一のマイクロプロセッサで制御と調整を行なえるように
したモータの制御装置である。
〔発明の実施例〕
以下に本発明の一実施例を図面により説明する。
第2図は本発明によるモータの制御装置の一実施例を示
す全体構成ブロック図である。第2図において、負荷1
を接続したモータ2およびモータの速度と位置を検出す
る検出器3と駆動アンプ5は制御対象をなす。この制御
対象に対する操作量を一定のサンプリング周期で計算し
かつ制御定数の自動調整を行なう単一のマイクロプロセ
ッサによるディジタル制御装置4と、その操作量に対応
してモータ2を駆動する駆動アンプ5とからモータの制
御装置を構成する。さらに単一のプロセッサによるディ
ジタル制御装置4は、目標値と検出値の目標誤差から制
御定数により一定のサンプリング周期で操作量を求める
制御計算部と、操作量と検出値から制御対象の特性を示
すパラメータを同定する同定計算部と、この同定パラメ
ータにもとづき制御定数を求める制御定数計算部8から
なる。
この構成で、まずプロセッサによるディジタル制御装置
40制御計算部6において、モータ2の速度と位置の目
標値と検出値の目標誤差から操作量を求める制御計算の
計算式は、一般にモータに用いられる制御方式がPIも
しくはPID制御であって次式で表わされる。
y(t) :操作量 e(t)  :目標誤差 に、、Ti、Td :制御定数 ここで夏用するプロセッサを8 bit CPUとする
と、(1)式の制御計算に要する1回の計算時間は1m
s以下である。
次に同定計算部7において、この同定計算は制御対象の
特性を示すパラメータを逐次計算によって推定するもの
で、本実施例ではリアブノフの直接法を用いる。この方
法はプロセッサ内に制御対象と同等な構成をもつモデル
を設け、このモデルと制御対象との操作量を入力とする
出力誤差によりパラメータを同定するもので、その同定
則は次式で表わされる。
XM(K) :制御対象の出力(検出値)xITl(K
):モデルの出力 E(x):出力誤差 Z(K−1)1z(K−1) :同定の収束、安定に係
る行列(ATはAの転置行列) Ω(K):(Φ(K) 、 ’F(x) )Φ(K)=
A工(K)−AM F(K)== Bm(K)  ByI AM、BM:制御対象のパラメータ Am(K)+ Bm(x) e、各周期における同定恒
久に同定計算部7において、まず上記の(2)式で求め
た同定パラメータを用いて制御対象の伝達関数を求める
と次式がえられる。
G(s)=□      ・・・(3)a(1+als
+a2s+・・・ ついで求まった(3)式の伝達関数G(8)の制御対象
に適応した制御定数を計算する。本実施例では部分係数
比較法を用いる。この方法ではまず理想的な応答をする
制御系として次式の伝達関数の系を設定する。
Gm(s)=□・・・(4) α。+α1δ3+α2δ232+α、δ5,5+・・・
・・・α。、α0.α2.α5.・・・・・・:1,1
,1.5,0.15と続く任意のパラメータ ついでδを次式における最小の実根として求める◎・・
・・・・(5) このδよす制御定数Kp、Ti、Td  は次式のよう
に求められる。
ここで上記の8 bit CPUによると、上記の同定
計算および制御定数計算を含む調整計算の1回の計算時
間は50m5 程度である。このように制御計算に対し
て調整計算は計算量が多くて計算時間が長い。これは調
整計算の同定計算に最小2乗法を用いたジ制御定数計算
にジグジ−ニコルス法などの他の方法を用いても同様で
ろる。
第3図は上記の調整計算を分割しない場合のす/プリン
グ周期のタイムチャートである。第3図において、上記
のように一般に調整に要する計算量は制御に要する計算
よシも多く、この制御計算および調整計算1t1個のプ
ロセッサで調整計算を分割しないで行なうと、制御計算
に要する時間tc(1ms以下)とそれよりも長い調整
計算に要する時間tT(50ms程度)との和t、が制
御装置のサンプリング周期t、となるため、制御計算の
みの場合のサンプリング周期t0よりも数倍から数10
倍も長くなって制御特性が劣化する。そこで本発明によ
シ上記の調整計算を複数個に等分して各個の計算量を少
なくして、1回の制御計算および各個の調整計算時間す
なわちサンプリング周期の短縮をはかる。
第4図は上記の調整計算を等分割化した場合のサンプリ
ング周期のタイムチャートでおる。また第1図は本発明
により上記の調整計算を時分割化した場合のサンプリン
グ周期のタイムチャートである。まず第4図において、
第3図の各サンプリング周期t、における調整計算時間
tTの調整計算を複数に等分して、n等分された各個の
調整計算の計算時間k tr1+ tTz *・・・、
 tTn (=ts/ n )  とする。
ついで第1図において、本発明により上記の一連の計算
時間tT1 # tT21・・・l tTflの各個の
調整計算を時分割化して毎回の制御計算時間tcの制御
計算と交互に順次行なう。すなわち上記制御計算部6(
第2図)における(1)式による制御計算は制御装置の
各サンプリング周期t、ごとに行なわれて操作量が計算
されるが、同定計算部7および制御定数計算部8におけ
る(2)式ないしく6)式による同定計算および制御定
数計算を含む調整計算は制御装置のサンプリング周期t
、のn周期ごとに1回分行なわれて制御定数の調整がな
される。したがって調整計算時間1Tの調整計算7&:
nXt、周期ごとに行ないながらも、制御装置のサンプ
リング周期t、はめまり大きくならずに制御性能の劣化
を防ぐことができる。しかも一般にモータの制御では上
記パラメータの変動は制御対象の応答速度よりも十分に
遅いので、制御と調整を同一のサンプリング周期で行な
う必要はなく、調整のサンプリング周期は制御のサンプ
リング周期よりも相当大きくてもよいから、パラメータ
変動に対応した制御定数の十分な再調整が行なえる。な
お制御対象のパラメータ変動については、たとえばロボ
ットの場合には腕の曲げ伸ばしによるモータ軸における
慣性変動がるる。しかしこのパラメータ変動が最大とな
る場合すなわち腕が伸びた状態から曲げた状態またはそ
の逆に移行する時のパラメータ変動周期は腕の速度に比
例して最高速度でも数100m5であり、これに対応で
きるy4整のす/ブリンク周期は10m8程度である。
一方の制御のサンプリング周期は制御対象の応答速度に
比例して、ロボットに用いられるモータに対して5mg
ないし3mgである。したがって調整のサンプリング周
期は制御のサンプリング周期より十分短かくてよい。な
お上記の調整計算の複数n等分の等分数nについては、
制御対象のパラメータ変動の周期および調整計算時間に
対応して決定すればよい。
以上のように本実施例によれば、モータ制御における制
御対象のパラメータ変動に対する制御定数の自調整に係
る調整計算をn等分して制御計算の合い間に行なうよう
にして、単一のマイクロプロセッサを用いて制御装置の
サンプリング周期をあまり長くすることなく制御特性の
劣化なしに制御と調整を行なうことができ、回路の小形
化および低価格化がはかれる。なお本発明はモータ以外
の制御対象にも適用可能である。
〔発明の効果〕
以上の説明のように本発明のモータの制御装置によれば
、1個のマイクロプロセッサによって制御性能を劣化さ
せることなく制御と調整を行なえるので、回路の小形化
および低価格化がはがれるうえ、制御と調整計算間での
データの共用化が可能でメモリの容量を低減できるほか
、制御と調整の切り換え時のオーバーヘッドが少なくな
って効率のよい処理となるなどの効果がおる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるモータの制御装置の一実施例を示
す調整計算を時分割化した場合のタイムチャート、第2
図は同じく全体構成ブロック図、第3図は調整計算を分
割しない場合のタイムチャート、第4図は調整計算を等
分化した場合のタイムチャートである。 1・・・負荷、2・・・モータ、3・・・検出器、4・
・・プロセッサによるディジタル制御装置、5・・・駆
動アンプ、6・・・制御計算部、7・・・同定計算部、
8・・・制御計算部、t3・・・サンプリング周期、t
o・・・制御計算時間、tTl〜tTn・・・n等分し
た各調整計算時間代理人 弁理士  秋 本 正 実 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  負荷の接続されたモータを制御対象とし、モータ速度
    (位置)の目標値と検出値を入力として一定周期のサン
    プリングごとに制御定数にもとづき操作量を求める制御
    計算の手段を備えた単一のマイクロプロセツサによるデ
    イジタル制御装置と、該デイジタル制御装置からの操作
    量によりモータを駆動する駆動アンプとから構成される
    モータの制御装置において、上記単一のマイクロプロセ
    ツサによるデイジタル制御装置は上記制御計算の手段と
    ともに、制御対象の特性を示すパラメータを同定する同
    定計算の手段と、該同定パラメータにもとづき上記制御
    定数を求める制御定数計算の手段とを備え、上記同定計
    算および制御定数計算からなる調整計算を複数個に等分
    して、該等分された各個の調整計算と1回の上記制御計
    算とを交互に行なうモータの制御装置。
JP60002143A 1985-01-11 1985-01-11 モ−タの制御装置 Expired - Lifetime JPH0724470B2 (ja)

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JPH0724470B2 JPH0724470B2 (ja) 1995-03-15

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5352883A (en) * 1976-10-25 1978-05-13 Nippon Denso Co Ltd Central controlling method for car
JPS5739452A (en) * 1980-08-20 1982-03-04 Toshiba Corp Timer interruption system
JPS5916005A (ja) * 1982-07-16 1984-01-27 Mitsubishi Electric Corp プログラマブルコントロ−ラ

Patent Citations (3)

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