WO2004001946A1 - 電動機制御装置 - Google Patents

Abstract

本発明の課題は、上位指令装置を必要とすることなく制御ゲインの調整を行う。本発明において、指令パターン生成部(14)は、パラメータ入力装置(11)により入力された、移動距離Pd、最高速度Vx、加速時間Ta、減速時間Td、待ち時間T、正転繰り返し回数n、逆転繰り返し回数m、正逆転繰り返し回数y等の各種パラメータに基づいて、電動機を動作させるための基本動作パターンを生成し、この基本動作パターンを設定された回数だけ繰り返して連続運転パターンを設定し、この連続運転パターンに基づいて電動機を連続的に動作させるための位置指令を生成して出力する。従って、上位指令装置(12)を必要とせずに電動機を動作させるための駆動指令を連続して生成することができ、制御ゲイン等の調整が可能となる。

Description

<技術分野 >

本発明は、 電動機の駆動制御を行うための電動機制御装置に関する。 ぐ背景技術 > 明

電動機制御装置の応答性を上げて位置決め時間を短縮するためには、 電動機制 御装置の速度ループゲイン （K v ) や速度ル書ープ積分時定数 （T i ) や位置ルー プゲイン （K p ) 等の制御ゲインや、 トルク指令フィルタの設定値の調整を行う 必要がある。 しかし、 これらの設定値を最適な値に調整するためには、 モータと 機械を組み合わせた状態で、 モータの運転中に調整を行う必要がある。 そのため の従来の電動機制御装置では、上位指令装置から電動機制御装置にアナログ指令、 またはパルス列指令を駆動指令として入力し、 この入力された指令値に基づいて モータが運転されている間に電動機制御装置のトルク指令値や位置偏差のモニタ 信号を外部測定器等で観測しながら制御ゲイン等の調整を行っていた。

そのため、 このような従来の電動機制御装置では、 制御ゲインを調整するため に常に上位指令装置が必要となる。 しかし、 制御ゲインの設定を行うのは実際の 通常運転前の試運転中の場合が多く、 機械に電動機制御装置を組み込んでからし ばらくの間は上位指令装置が機械に取り付けられていない場合、 全ての電気品が 正常に動作確認できるまで電動機制御装置の制御ゲインの調整を行うことができ ず試運転時の作業効率が悪い。

また、 多くの電動機制御装置には、 特許第 2 9 5 0 1 4 9号公報ゃ特開平 5— 3 2 4 3 0 4号公報等に示されるように、 駆動指令を手動で設定することができ るジョグ運転機能を備えていて上位指令装置等がなくてもモータ運転の確認がで きるものもある。 しかし、 このジョグ運転機能を使用するためにオペレータ装置 等の入力装置を常に操作する必要があり、 モータの回転方向、 移動範囲の確認は 可能であるが、 電動機制御装置には入力装置に物理的制約があるので、 ゲイン調 整のための入力操作とジョグ運転の操作を同時に行うことができない場合が多い。 上述した従来の電動機制御装置では、 駆動指令を生成するための上位指令装置 が無ければ制御ゲイン等の調整を行うことができないという問題点があった。 本発明の目的は、 上位指令装置を必要とすることなく制御ゲイン等の調整が可 能な電動機制御装置を提供することである。

<発明の開示 >

上記目的を達成するために、 本発明の電動機制御装置は、 トルク指令を出力す ることにより電動機の駆動制御を行うための電動機制御装置であって、

入力されたパラメータに基づいて、 電動機を動作させるための基本動作パター ンを生成し、 この基本動作パターンを設定された回数だけ繰り返して連続運転パ ターンを設定し、 この連続運転パターンに基づいて電動機を連続的に動作させる ための位置指令を生成する指令パターン生成手段と、

前記指令パターン生成手段により生成された位置指令に基づいて速度指令を生 成する位置制御手段と、

前記位置制御手段からの速度指令に基づいて電動機を駆動するためのトルク指 令を生成する速度制御手段とを備えている。

また、 前記指令パターン生成手段は、 入力されたパラメータのうちの移動距離 P d、 最高速度 V x、 加速時間 T a、 減速時間 T dに基づいて基本動作パターン を生成し、 この基本動作パターンを待ち時間 T毎に繰り返し回数だけ繰り返すこ とにより連続運転パターンを設定する。

本発明によれば、 パラメータを入力することにより運転の基本動作パターンを 設定し、 この基本動作パターンの繰り返しによる連続運転をパラメータにより選 択することにより、 上位指令装置を必要とせずに電動機制御装置内部で駆動指令 を連続的に生成することができる。 そのため、 駆動指令を生成するための上位指 令装置を必要とすることなく制御ゲイン、 トルク指令フィルタの調整が可能とな る。 <図面の簡単な説明 >

図 1は、本発明の一実施形態の電動機制御装置の構成を示すプロック図である。 図 2は、 本発明の一実施形態の電動機制御装置による正転方向基本動作パタ一 ン P 1を示す図である。

図 3は、 本発明の一実施形態の電動機制御装置による逆転方向基本動作パター ン P 2を示す図である。

図 4は、 本発明の一実施形態の電動機制御装置による正転方向連続動作パター ン P 1 nを示す図である。

図 5は、 本発明の一実施形態の電動機制御装置による逆転方向連続動作パター ン P 2 mを示す図である。

図 6は、 本発明の一実施形態の電動機制御装置による正逆転方向連続動作パタ ーン P 1 2 yを示す図である。

なお、 図中の符号、 1 0は電動機制御装置、 1 1はパラメータ入力装置、 1 2 は上位指令装置、 1 3はパルス指令処理部、 1 4は指令パターン生成部、 1 5は 指令切替スィッチ、 1 6は位置制御部、 1 7は速度制御部である。 く発明を実施するための最良の形態〉

次に、 本発明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の電動機制御装置 1 0の構成を示すプロック図であ る。

上位指令装置 1 2は、 パルス列指令を駆動指令として電動機制御装置 1 0に出 力している。 本実施形態の電動機制御装置 1 0には、 図 1に示されるように、 上 位指令装置 1 2からの駆動指令が入力されていて、 電動機制御装置 1 0は通常運 転中においては、 入力された駆動指令に基づいて電動機を駆動制御するためのト ルク指令を生成して出力している。

パラメータ入力装置 1 1は、 移動距離 P d、 最高速度 V x、 加速時間 T a、 減 速時間 T d、 待ち時間 T、 正転繰り返し回数 η、 逆転繰り返し回数 m、 正逆転繰 り返し回数 y等の各種パラメータを入力する。 本実施形態の電動機制御装置 1 0は、 図 1に示されるように、 パルス指令処理 部 1 3と、 指令パターン生成部 1 4と、 指令切替スィッチ 1 5と、 位置制御部 1 6と、 速度制御部 1 7とから構成されている。

パルス指令処理部 1 3は、 上位指令装置 1 2からのパルス列指令を位置指令に 変換している。 指令パターン生成部 1 4は、 パラメータ入力装置 1 1により入力 された各種パラメータに基づいて、 電動機を動作させるための基本動作パターン を生成し、 この基本動作パターンを設定された回数だけ繰り返して連続運転パタ ーンを設定し、 この連続運転パターンに基づいて電動機を連続的に動作させるた めの位置指令を生成して出力する。 指令切替スィッチ 1 5は、 通常運転の場合に はパルス指令処理部 1 3からの位置指令を選択して位置制御部 1 6に出力し、 試 運転中において制御ゲイン等の調整を行う場合には指令パターン生成部 1 4によ り生成された位置指令を選択して位置制御部 1 6に出力する。位置制御部 1 6は、 切替スィツチ 1 5を介して入力された位置指令に基づいて速度指令を生成する。 速度制御部 1 7は、 位置制御部 1 6からの速度指令に基づいて電動機を駆動する ためのトルク指令を生成している。

指令パターン生成部 1 4が、 パラメータ入力装置 1 1により入力された、 移動 距離 P d、 最高速度 V x、 加速時間 T a、 減速時間 T d、 待ち時間 T等の各種パ ラメータに基づいて、 電動機を位置制御により連続して駆動可能な指令パターン を生成する具体的な例を以下に説明する。

具体的には、 指令パターン生成部 1 4は、 図 2に示す、 移動距離 P d、 待ち時 間 T w、 加速時間 T a、 減速時間 T dによる動作パターンを正転方向基本動作パ ターン P 1や、 図 3に示す、 移動距離 P d、 待ち時間 T w、 加速時間 T a、 減速 時間 T dによる動作パターンを逆転方向基本動作パターン P 2として生成する。 そして、 指令パターン生成部 1 4は、 図 4に示すような、 基本動作パターン P 1 を繰り返し回数 n回運転する連続運転パターン P 1 n、 図 5に示すような、 動作 パターン P 2を繰り返し回数 m回運転する連続運転パターン P 2 m、 図 6に示す ような、 動作パターン P 1の後、 動作パターン P 2運転を行い、 これを繰り返し 回数 y回運転する連続運転パターン P 2 y等を連続運転パターンとして設定する。 そして、 指令パターン生成部 1 4は、 この連続運転パターン P 1 n、 P 2 m、 P 2 yに基づいた位置指令を生成し、 指令切替スィッチ 1 5を介して位置制御部 1 6に入力する。

上記で説明した基本動作パターン P 1および基本動作パターン P 2は、 移動距 離 P dと最高速度 V xで指定される指令パルス周波数に換算してこれを指令値と し、 加減速時間 T a、 T dの時間毎のサンプリングに指令値を增加、 減少させる ことにより台形波または三角波の基本動作パターン P 1及び P 2を作成し、 この 基本動作パターン P l、 P 2を設定された連続回数 nまたは m、 y回実施するこ とで電動機制御装置の外部から位置指令が入力される部分の代わりに容易に連続 的な駆動指令を生成することができる。

以上述べたように、 本実施形態の電動機制御装置によれば、 パラメータを入力 することにより運転の基本動作パターンを設定し、 この基本動作パターンの操り 返しによる連続運転をパラメータにより選択することにより、 上位指令装置 1 2 を必要とせずに電動機制御装置 1 0内部で駆動指令を連続的に生成することがで きる。 そのため、 駆動指令を生成するための上位指令装置 1 2を必要とすること なく制御ゲイン、 トルク指令フィルタの調整が可能となる。

上記で説明した本実施形態の電動機制御装置では、指令パターン生成部 1 4は、 図 4から図 6に示したようなパターンを連続運転動作パターンとして設定するも のとして説明したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、図 2、 図 3に示した基本動作パターンを組み合わせることにより様々な連続動作パター ンを生成するようにしてもよい。 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、 本発明の精神と範 囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にと つて明らかである。

本出願は、 2002年 6月 19日出願の日本特許出願 （特願 2002— 178403) に基づ くものであり、 その内容はここに参照として取り込まれる。 く産業上の利用可能性 >

以上説明したように、 本発明によれば、 パラメータを入力して動作パターンを 選択するだけで電動機制御装置内部で駆動指令を連続的に生成することができる ため、 上位指令装置を必要とすることなく制御ゲイン、 トルク指令フィルタの設 定値の調整が可能となるという効果を得ることができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . トルク指令を出力することにより電動機の駆動制御を行うための電動 機制御装置であって、

入力されたパラメータに基づいて、 電動機を動作させるための基本動作パタ一 ンを生成し、 この基本動作パターンを設定された回数だけ繰り返して連続運転パ ターンを設定し、 この連続運転パターンに基づいて電動機を連続的に動作させる ための位置指令を生成する指令パタ一ン生成手段と、

前記指令パターン生成手段により生成された位置指令に基づいて速度指令を生 成する位置制御手段と、

前記位置制御手段からの速度指令に基づいて電動機を駆動するためのトルク指 令を生成する速度制御手段と、

を備えた電動機制御装置。

2 . 前記指令パターン生成手段は、

入力されたパラメータのうちの移動距離 P d、 最高速度 V x、 加速時間 T a、 減速時間 T dに基づいて基本動作パターンを生成し、 この基本動作パターンを待 ち時間 T毎に繰り返し回数だけ繰り返すことにより連続運転パターンを設定する 請求の範囲第 1項記載の電動機制御装置。