JP6059891B2 - Positioning device control device and electronic component mounting device - Google Patents
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Description
本発明は、チップマウンタ等の電子部品の実装装置で用いられる位置決め装置の制御装置に関する。 The present invention relates to a controller for a positioning device used in an electronic component mounting apparatus such as a chip mounter.
一般に、チップマウンタ等で用いられる位置決め装置は、回転型モータの駆動軸にボールねじを連結した構成、又は回転型モータの駆動軸に固定されたプーリにタイミングベルトを掛け渡した構成となっている。この位置決め装置では、回転型モータからの出力がボールねじやタイミングベルトを介して可動子である負荷に伝達されることで、負荷が所定の位置に位置付けられる。この場合、モータと負荷がボールねじやタイミングベルト等の弾性体で連結されているため、2慣性以上の共振系とみなすことができる。このような、2慣性以上の共振系では、例えば、複数の外乱オブザーバを設けた共振比制御を行うことが提案されている(特許文献1参照、非特許文献1参照)。
Generally, a positioning device used in a chip mounter or the like has a configuration in which a ball screw is connected to a drive shaft of a rotary motor, or a configuration in which a timing belt is stretched around a pulley fixed to the drive shaft of the rotary motor. . In this positioning device, the load is positioned at a predetermined position by transmitting the output from the rotary motor to a load that is a mover via a ball screw or a timing belt. In this case, since the motor and the load are connected by an elastic body such as a ball screw or a timing belt, it can be regarded as a resonance system having two or more inertias. In such a resonance system with two or more inertias, for example, it has been proposed to perform resonance ratio control provided with a plurality of disturbance observers (see
チップマウンタ等において位置決めを行う際には、搭載部品の生産性を上げるために、モータの駆動軸の高速かつ高加減速な制御が要求される。モータの駆動軸の速度及び加減速度を高くすると、位置決め性能を上限まで高めようとして制御ゲインを大きく上げた場合に、位置決め整定時にオーバーシュートが発生し易い。オーバーシュートは整定時間や位置決め精度に悪影響を与えるため、オーバーシュートを無くすことが望ましい。しかしながら、オーバーシュートを無くすためには、速度や加減速度を低くするか、制御ゲインを下げなければならなかった。 When positioning using a chip mounter or the like, high-speed and high acceleration / deceleration control of the motor drive shaft is required in order to increase the productivity of mounted components. If the motor drive shaft speed and acceleration / deceleration are increased, overshoot is likely to occur during positioning settling when the control gain is greatly increased in order to increase the positioning performance to the upper limit. Since overshoot adversely affects settling time and positioning accuracy, it is desirable to eliminate overshoot. However, in order to eliminate overshoot, the speed and acceleration / deceleration must be lowered or the control gain must be lowered.
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、オーバーシュートを抑制することができ、高速かつ高精度の位置決めを行うことができる位置決め装置の制御装置及び電子部品の実装装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a positioning device control device and an electronic component mounting device capable of suppressing overshoot and performing high-speed and high-precision positioning. For the purpose.
本発明の位置決め装置の制御装置は、モータによって負荷を所定位置に位置決めする位置決め装置の制御装置であって、前記モータに対する電流指令値に基づいて前記モータを制御する制御系と、前記モータに対する電流指令値とモータ速度から外乱を推定して、前記モータに対する電流指令値にフィードバックする外乱オブザーバとを備え、前記外乱オブザーバは、前記外乱の一部に含まれる摩擦パラメータをモータ速度の増加に伴って摩擦が小さくなる関数とし、当該関数を含む外乱モデルに基づくことを特徴とする。 A control device for a positioning device according to the present invention is a control device for a positioning device that positions a load at a predetermined position by a motor, a control system that controls the motor based on a current command value for the motor, A disturbance observer that estimates disturbance from the command value and motor speed and feeds back to the current command value for the motor, and the disturbance observer includes a friction parameter included in a part of the disturbance as the motor speed increases. It is a function that reduces friction and is based on a disturbance model including the function .
この構成によれば、外乱オブザーバの摩擦パラメータによってオーバーシュートを抑制することができ、高速の整定や高精度の位置決めを行うことができる。外乱オブザーバの外乱として摩擦パラメータを設けるだけでよいので、状態フィードバック制御やH∞制御に比べて簡易な構成で演算量が少なく、高価なCPU等が不要である。また、現場での調整実施も可能である。また、装置剛性を高めることなくオーバーシュートが抑制されるため、装置全体の重量を抑えて省エネルギーとコスト低減を実現できる。 According to this configuration, overshoot can be suppressed by the friction parameter of the disturbance observer, and high-speed settling and high-accuracy positioning can be performed. Since it is only necessary to provide a friction parameter as a disturbance observer disturbance, the amount of calculation is small compared to state feedback control and H∞ control, and an expensive CPU or the like is unnecessary. It is also possible to make adjustments on site. Moreover, since overshoot is suppressed without increasing the rigidity of the apparatus, it is possible to reduce the weight of the entire apparatus and realize energy saving and cost reduction.
また本発明の上記位置決め装置の制御装置において、前記外乱オブザーバは、Bを摩擦係数、uをモータ速度、aを定数としたとき、前記摩擦パラメータとして式(1)の関数を含む外乱モデルに基づいている。
また本発明の上記位置決め装置の制御装置において、前記外乱オブザーバは、Bを摩擦係数、uをモータ速度としたとき、前記摩擦パラメータとして式(2)の関数を含む外乱モデルに基づいている。
また本発明の上記位置決め装置の制御装置において、前記外乱オブザーバは、Bを摩擦係数、uをモータ速度、aを定数としたとき、前記摩擦パラメータとして式(3)の関数を含む外乱モデルに基づいている。
これらの構成によれば、モータ速度の増加時には摩擦の影響が小さくなるので、摩擦パラメータによるモータ出力の損失を防ぐことができる。また、モータ速度の減速時には摩擦の影響が大きくなるので、オーバーシュートを抑制して整定時間を短くできる。よって、高速かつ高精度に位置決めすることができる。 According to these configurations, since the influence of friction is reduced when the motor speed is increased, loss of motor output due to the friction parameter can be prevented. In addition, since the influence of friction increases when the motor speed is reduced, overshooting can be suppressed and the settling time can be shortened. Therefore, positioning can be performed with high speed and high accuracy.
また本発明の上記位置決め装置の制御装置において、前記外乱オブザーバは、前記モータの起動時には前記摩擦係数を最小値にする。この構成によれば、モータ起動時に摩擦係数によるモータ出力の損失を防ぐことができる。 In the control device of the positioning device of the present invention, the disturbance observer minimizes the friction coefficient when the motor is started. According to this configuration, it is possible to prevent the loss of the motor output due to the friction coefficient when the motor is started.
また本発明の上記位置決め装置の制御装置において、前記外乱オブザーバは、所定速度以下のモータ速度で駆動される場合には前記摩擦係数を最小値にする。この構成によれば、オーバーシュートが生じない程度のモータ速度では、摩擦係数によるモータ出力の損失を防ぐことができる。 In the control device of the positioning device of the present invention, the disturbance observer minimizes the friction coefficient when driven by a motor speed equal to or lower than a predetermined speed. According to this configuration, at a motor speed that does not cause overshoot, loss of motor output due to the friction coefficient can be prevented.
また本発明の上記位置決め装置の制御装置において、前記外乱オブザーバは、前記摩擦パラメータとしての関数に対して複数の摩擦係数を有しており、位置決め位置に応じて摩擦係数を動的に切り替える。この構成によれば、位置決め位置によって変化するオーバーシュートの挙動に合わせた摩擦係数に切り替えることで、最適な位置決めが可能となる。 In the control device of the positioning device of the present invention, the disturbance observer has a plurality of friction coefficients with respect to the function as the friction parameter, and dynamically switches the friction coefficient according to the positioning position. According to this configuration, the optimum positioning can be performed by switching to the friction coefficient that matches the behavior of the overshoot that changes depending on the positioning position.
また本発明の上記位置決め装置の制御装置において、前記外乱オブザーバは、位置偏差の量を一定値以下にするように、前記摩擦係数を動的に調整する。この構成によれば、位置偏差の量に応じて摩擦係数を変更することで、最適な位置決めが可能となる。 In the control device for a positioning device according to the present invention, the disturbance observer dynamically adjusts the friction coefficient so that the amount of positional deviation is a predetermined value or less. According to this configuration, optimal positioning is possible by changing the friction coefficient in accordance with the amount of position deviation.
また本発明の電子部品の実装装置は、上記位置決め装置の制御装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、高速かつ高精度に電子部品を基材に実装することができる。 According to another aspect of the invention, there is provided an electronic component mounting apparatus including the positioning device control apparatus. According to this configuration, the electronic component can be mounted on the substrate at high speed and with high accuracy.
本発明の他の位置決め装置の制御装置は、モータによって負荷を所定位置に位置決めする位置決め装置の制御装置であって、前記モータに対する電流指令値に基づいて前記モータを制御する制御系と、前記モータの出力軸の角度位置を検出する角度位置検出器と、前記出力軸の角度位置に応じた軸ねじれ反力と前記モータに対する電流指令値とモータ速度とから外乱を推定して、前記モータに対する電流指令値にフィードバックする外乱オブザーバとを備えたことを特徴とする。 Another positioning device control device of the present invention is a positioning device control device for positioning a load at a predetermined position by a motor, the control system for controlling the motor based on a current command value for the motor, and the motor An angular position detector for detecting the angular position of the output shaft, a shaft torsional reaction force corresponding to the angular position of the output shaft, a current command value for the motor, and a motor speed to estimate a disturbance, and a current to the motor A disturbance observer for feeding back to the command value is provided.
この構成によれば、軸ねじれ反力による外乱を推定してモータに対する電流指令値にフィードバックされるため、モータと負荷との間の剛性が小さい場合であっても振動を早めに収束させることができる。また、位置決め時のオーバーシュートが抑制されるため、整定時間を短くして、高速かつ高精度に位置決めすることができる。また、負荷側の動作を軸ねじれ反力を通して制御に反映できるので、負荷イナーシャのノミナル値の変動の影響を受けることがない。また、状態フィードバック制御、H∞制御、共振比制御に比べて簡易な構成で演算量が少なく、高価なCPU等が不要である。さらに、装置剛性を高めることなくオーバーシュートが抑制されるため、装置全体の重量を抑えて省エネルギーとコスト低減を実現できる。 According to this configuration, since the disturbance due to the shaft torsional reaction force is estimated and fed back to the current command value for the motor, the vibration can be converged early even if the rigidity between the motor and the load is small. it can. In addition, since overshoot during positioning is suppressed, the settling time can be shortened and positioning can be performed at high speed and with high accuracy. In addition, since the operation on the load side can be reflected in the control through the axial torsional reaction force, it is not affected by fluctuations in the nominal value of the load inertia. Further, compared with state feedback control, H∞ control, and resonance ratio control, the calculation amount is small and the amount of calculation is small, and an expensive CPU or the like is not necessary. Furthermore, since overshoot is suppressed without increasing the rigidity of the apparatus, it is possible to reduce the weight of the entire apparatus and realize energy saving and cost reduction.
また本発明の上記他の位置決め装置の制御装置において、前記外乱オブザーバは、モータの出力軸に負荷がバネ性を持って接続される系において、前記出力軸の角度位置を入力とし、軸ねじれ反力を出力とする伝達関数とに基づいて軸ねじれ反力を算出する。 In the control device for the other positioning device according to the present invention, the disturbance observer is a system in which a load is connected to the output shaft of the motor with a spring property. A shaft torsional reaction force is calculated based on a transfer function that outputs force.
また本発明の上記他の位置決め装置の制御装置において、前記外乱オブザーバは、Kfをバネ定数、Jlを負荷イナーシャ、sをラプラス演算子、θmを前記出力軸の角度位置としたとき、前記伝達関数として式(4)を用いて軸ねじれ反力を算出する。
これらの構成によれば、負荷の移動位置を直接検出することなく、軸ねじれ反力を算出することができる。よって、リニアエンコーダ等の移動位置検出器を持たないセミクローズド制御系においても、外乱オブザーバに対して軸ねじれ反力を考慮した外乱を推定させることができる。 According to these configurations, the axial torsional reaction force can be calculated without directly detecting the load moving position. Therefore, even in a semi-closed control system that does not have a moving position detector such as a linear encoder, the disturbance observer can be made to estimate a disturbance in consideration of the axial torsional reaction force.
また本発明の上記他の位置決め装置の制御装置において、前記外乱オブザーバは、前記伝達関数に用いられるバネ定数を、前記負荷の移動位置に応じて補正する。この構成によれば、負荷の移動位置に応じて変化するモータと負荷との間の剛性に合わせて、バネ定数を補正することで、より高いロバスト性を保ち、効果的に振動抑制できる。 In the control device for another positioning device of the present invention, the disturbance observer corrects a spring constant used for the transfer function in accordance with a moving position of the load. According to this configuration, by correcting the spring constant according to the rigidity between the motor and the load that changes according to the moving position of the load, higher robustness can be maintained and vibration can be effectively suppressed.
また本発明の上記他の位置決め装置の制御装置において、前記負荷の移動位置を検出する移動位置検出器を備え、前記外乱オブザーバは、前記出力軸の角度位置と前記移動位置検出器で検出された前記負荷の移動位置とに基づいて軸ねじれ反力を算出する。この構成によれば、負荷の移動位置を直接検出して、軸ねじれ反力を算出することができる。よって、リニアエンコーダで負荷の位置を直接検出するフルクローズド制御系においても、外乱オブザーバに対して軸ねじれ反力を考慮した外乱を推定させることができる。 The control device for the other positioning device of the present invention further includes a moving position detector for detecting the moving position of the load, and the disturbance observer is detected by the angular position of the output shaft and the moving position detector. A shaft torsion reaction force is calculated based on the load moving position. According to this configuration, it is possible to directly detect the moving position of the load and calculate the shaft twist reaction force. Therefore, even in a full-closed control system in which the position of the load is directly detected by the linear encoder, it is possible to estimate the disturbance in consideration of the shaft torsion reaction force with respect to the disturbance observer.
また本発明の上記他の位置決め装置の制御装置において、前記外乱オブザーバは、前記出力軸の角度位置と前記負荷の移動位置との差分にバネ定数を乗算して前記軸ねじれ反力を算出しており、当該バネ定数を、前記負荷の移動位置に応じて補正する。この構成によれば、負荷の移動位置に応じて変化するモータと負荷との間の剛性に合わせて、バネ定数を補正することで、より高いロバスト性を保ち、効果的に振動抑制できる。 In the control device for the other positioning device of the present invention, the disturbance observer may calculate the shaft torsional reaction force by multiplying a difference between an angular position of the output shaft and a moving position of the load by a spring constant. Therefore, the spring constant is corrected according to the moving position of the load. According to this configuration, by correcting the spring constant according to the rigidity between the motor and the load that changes according to the moving position of the load, higher robustness can be maintained and vibration can be effectively suppressed.
また本発明の電子部品の他の実装装置は、上記他の位置決め装置の制御装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、高速かつ高精度に電子部品を基材に実装することができる。 According to another aspect of the invention, there is provided an electronic component mounting apparatus including the control device for the other positioning device. According to this configuration, the electronic component can be mounted on the substrate at high speed and with high accuracy.
本発明によれば、外乱オブザーバを外乱の一部に摩擦パラメータを含む外乱モデルに基づいて設計することで、オーバーシュートを抑制することができ、高速かつ高精度の位置決めを行うことができる。 According to the present invention, by designing a disturbance observer based on a disturbance model that includes a friction parameter as a part of the disturbance, it is possible to suppress overshoot and perform high-speed and high-accuracy positioning.
以下、図1から図7を参照して、本発明の第1の実施の形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施の形態に係る電子部品の実装装置の全体図である。なお、以下においては、モジュラー型の実装装置に本発明の位置決め装置の制御装置を適用した構成を例示して説明するが、これに限定されるものではない。例えば、本発明の位置決め装置の制御装置をロータリー型の実装装置で使用される位置決め装置にも適用可能である。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall view of an electronic component mounting apparatus according to the present embodiment. In the following description, a configuration in which the control device for a positioning device of the present invention is applied to a modular mounting device will be described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, the control device of the positioning device of the present invention can be applied to a positioning device used in a rotary type mounting device.
実装装置1は、フィーダ3から供給された電子部品を、実装ヘッド4によって基台2上の基板W(基材)に実装するように構成されている。基台2上には、実装ヘッド4をX軸方向及びY軸方向に移動させる実装ヘッド移動機構5が設けられている。実装ヘッド移動機構5は、基台2の四隅に立設された支柱部6により支持されており、基台2上面から所定の高さで実装ヘッド4をX軸方向及びY軸方向に移動させる。
The mounting
実装ヘッド移動機構5は、不図示のモータによってX軸テーブル11(負荷)に沿って実装ヘッド4(負荷)をX軸方向に移動させる。また、実装ヘッド移動機構5は、不図示のモータによってX軸テーブル11と共に実装ヘッド4をY軸テーブル12及びスライドガイド13に沿ってY軸方向に移動させる。このような構成により、実装ヘッド4は、基板Wの上方を水平移動され、フィーダ3から供給された電子部品を基板Wの所望の位置に搬送することが可能となっている。
The mounting
基台2上には、実装ヘッド4の下方に基板W(負荷)を位置付ける基板搬送部7が設けられている。基板搬送部7は、X軸方向に延在する搬送ベルト等により、一端側から部品実装前の基板Wを取り込み、他端側から部品実装後の基板Wを搬出する。本実施の形態に係る位置決め装置の制御装置は、実装装置1においてモータ駆動される実装ヘッド移動機構5や基板搬送部7等に適用される。そして、モールねじやタイミングベルト等の弾性体でモータと負荷とを連結した構成において、高速かつ高精度の位置決めを実現している。
On the
図2を参照して、通常の外乱オブザーバについて説明する。図2は、通常の外乱オブザーバのブロック線図である。なお、図2において、Irefが電流指令値、Icmpが電流補償値、Ktがトルク定数、Ktnがトルク定数のノミナル値、Jmがモータイナーシャ、Jmnがモータイナーシャのノミナル値、sがラプラス演算子、Tdismが外乱トルク、T^ dismが外乱トルクの推定値、θ・ mがモータ速度、Gdisがオブザーバゲインをそれぞれ示す。なお、モータ速度θ・ mは、例えば、モータの出力軸に設けられたエンコーダの情報を元に測定される。なお、以下の説明では、記号θに付される「・」は微分を示し、記号Tに付される「^」は推定値を示す。 A normal disturbance observer will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram of a normal disturbance observer. In FIG. 2, I ref is a current command value, I cmp is a current compensation value, K t is a torque constant, K tn is a nominal value of the torque constant, J m is a motor inertia, J mn is a nominal value of the motor inertia, s is the Laplace operator, T dism is the disturbance torque, T ^ dism is the estimated value of the disturbance torque, θ · m is the motor speed, and G dis is the observer gain. The motor speed θ · m is measured based on information from an encoder provided on the output shaft of the motor, for example. In the following description, “·” attached to the symbol θ represents differentiation, and “^” attached to the symbol T represents an estimated value.
図2に示すように、モータ制御系では外乱オブザーバ10によってモータへの外乱トルクTdismを補償するように構成されている。電流指令値Irefは、演算要素e102にてトルク定数Ktが乗算され、トルク指令値として減算要素e103に出力される。トルク指令値は、減算要素e103にて外乱トルクTdismとの偏差が算出される。このトルク偏差が演算要素e104にてモータイナーシャJmで除算され、さらに積分されたものがモータ速度θ・ mとなる。ここで、電流指令値Irefからモータ速度θ・ mまでの伝達関数は次式(5)で示される。
式(5)を外乱トルクTdismについて整理すると次式(6)となり、
この場合、外乱オブザーバ10には、電流指令値Irefとモータ速度θ・ mとが入力され、これら各値からモータへの外乱を除去するための指令値として外乱トルクの推定値T^ dismが算出される。外乱オブザーバ10では、演算要素e105にて電流指令値Irefにトルク定数のノミナル値Ktnが乗算され、演算要素e106にてモータ速度θ・ mを微分したものにモータイナーシャのノミナル値Jmnが乗算されて単位が合わせられる。
In this case, the
そして、減算要素e107にて演算要素e105からの出力と演算要素e106からの出力とが比較され、低域フィルタe108によって低周波帯域の成分が取り出されて、これが外乱トルクの推定値T^ dismとして出力される。外乱トルクの推定値T^ dismは、演算要素e109にてトルク定数のノミナル値Ktnで除算され、外乱を補償するための補償電流値Icmpに変換される。補償電流値Icmpは、加算要素e101にてモータに入力される電流指令値Irefに加算される。このようにして、外乱トルクの推定値T^ dismがモータ制御系にフィードバックされる。 Then, the output from the calculation element e105 and the output from the calculation element e106 are compared by the subtraction element e107, and the low frequency band component is extracted by the low-pass filter e108, and this is used as the disturbance torque estimated value T ^ dism. Is output. Estimate T ^ dism of disturbance torque is divided by the nominal value K tn torque constant by the computing element E109, it is converted to a compensation current value I cmp for compensating for the disturbance. The compensation current value I cmp is added to the current command value I ref input to the motor by the addition element e101. In this way, the estimated value T ^ dism of the disturbance torque is fed back to the motor control system.
本実施の形態においては、外乱オブザーバ内に摩擦パラメータ(摩擦項)を追加することにより、高速かつ高加減速時の位置決めにおいてもオーバーシュートを抑制可能にしている。以下、図3から図5を参照して、本実施の形態の外乱オブザーバを適用したモータ制御系について説明する。 In this embodiment, by adding a friction parameter (friction term) in the disturbance observer, overshoot can be suppressed even in positioning at high speed and high acceleration / deceleration. Hereinafter, a motor control system to which the disturbance observer according to the present embodiment is applied will be described with reference to FIGS.
図3及び図4は、摩擦パラメータを含む外乱オブザーバのブロック線図である。図5は、摩擦パラメータを含む外乱オブザーバを適用した位置決め装置の制御装置のブロック線図である。なお、図3から図5のIref、Icmp、Kt、Ktn、Jm、Jmn、s、Tdism、T^ dism、θ・ m、Gdisは図2と同様である。また、Kpが位置ゲイン、Kvが速度ゲイン、Kfがバネ定数(軸剛性)、Jlが負荷イナーシャ、Tdislが負荷側の外乱トルク、Treacが軸ねじれ反力、θcmdが目標位置、θmがモータ位置、θlが負荷位置、θtが軸ねじれ量、θ・ cmdが速度指令値、Bが摩擦をそれぞれ示す。 3 and 4 are block diagrams of a disturbance observer including friction parameters. FIG. 5 is a block diagram of the controller of the positioning device to which the disturbance observer including the friction parameter is applied. 3 to FIG. 5, I ref , I cmp , K t , K tn , J m , J mn , s, T dism , T ^ dism , θ · m , and G dis are the same as those in FIG. K p is the position gain, K v is the speed gain, K f is the spring constant (shaft stiffness), J l is the load inertia, T disl is the load side disturbance torque, T reac is the shaft twist reaction force, and θ cmd is The target position, θ m is the motor position, θ l is the load position, θ t is the amount of shaft twist, θ · cmd is the speed command value, and B is the friction.
図3に示すように、本実施の形態に係るモータ制御系では、外乱の一部として摩擦Bを含めて、電流指令値Irefからモータ速度θ・ mが算出される。この場合、電流指令値Irefからモータ速度θ・ mまでの伝達関数は次式(7)で示される。
式(7)を外乱トルクTdismについて整理すると次式(8)となり、
次に、この外乱オブザーバを適用した位置決め装置の制御装置について説明する。図5に示すように、減算要素e201では目標の位置指令値θcmdとモータからフィードバックされたモータ位置θmとが減算され、位置偏差が算出される。位置偏差は、演算要素e202にて位置ゲインKpが乗算され、速度指令値θ・ cmdとして減算要素e203に出力される。減算要素e203では速度指令値θ・ cmdとモータからフィードバックされたモータ速度θ・ mとが減算され、速度偏差が算出される。速度偏差は、演算要素e204にて速度ゲインKvが乗算され、演算要素e205にて単位が変換されて電流指令値Irefとして加算要素e206に出力される。 Next, a description will be given of a controller for the positioning device to which the disturbance observer is applied. As shown in FIG. 5, the motor position theta m fed back from the position command value theta cmd and motor in subtraction element e201 target is subtracted, the position deviation is calculated. Position deviation is multiplied position gain K p is at computing element E202, is output to the subtraction element e203 as a speed command value theta · cmd. In the subtraction element e203, the speed command value θ · cmd and the motor speed θ · m fed back from the motor are subtracted to calculate a speed deviation. Speed deviation is multiplied speed gain K v by computing elements e204 is a unit are output to the summing element e206 as converted by the current command value I ref by the calculating element E205.
電流指令値Irefは、加算要素e206にて電流補償値Icmpが加算され、演算要素e207及び外乱オブザーバ20に出力される。電流指令値Irefは、演算要素e207にてトルク定数Ktが乗算され、トルク指令値として減算要素e208に出力される。トルク指令値は、減算要素e208にて外乱トルクTdismとの偏差が算出され、さらに減算要素e209にて軸ねじれ反力Treacとの偏差が算出される。このトルク偏差が演算要素e211にてモータイナーシャJmで除算され、さらに積分されたものがモータ速度θ・ mとなる。モータ速度θ・ mは、演算要素e212、外乱オブザーバ20に出力されると共に、速度偏差を求めるために減算要素e203にフィードバックされる。
The current command value I ref is added to the current compensation value I cmp by the addition element e206 and output to the calculation element e207 and the
モータ速度θ・ mは、演算要素e212にて積分されてモータ位置θmに変換される。モータ位置θmは、モータの出力軸の角度位置であり、例えば出力軸に設けられた角度位置検出器としてのロータリーエンコーダの情報を元に測定される。なお、角度位置検出器は、出力軸の角度位置を検出可能であればどのような構成でもよい。モータ位置θmは、減算要素e213に出力されると共に、位置偏差を求めるために減算要素e201にフィードバックされる。モータ位置θmは、減算要素e213にて負荷側からフィードバックされた負荷位置θlが減算され、軸ねじれ量θtが算出される。負荷位置θlは、モータ駆動によって移動された負荷の移動位置(角度位置)である。 Motor speed theta · m is is integrated and converted into motor position theta m by the calculation element E212. The motor position θ m is an angular position of the output shaft of the motor, and is measured based on information of a rotary encoder as an angular position detector provided on the output shaft, for example. The angular position detector may have any configuration as long as it can detect the angular position of the output shaft. The motor position θ m is output to the subtraction element e213 and is fed back to the subtraction element e201 in order to obtain a position deviation. The motor position θ m is subtracted from the load position θ l fed back from the load side by the subtraction element e 213, and the shaft twist amount θ t is calculated. The load position θ l is a moving position (angular position) of the load moved by driving the motor.
軸ねじれ量θtは、演算要素e214にてバネ定数Kfが乗算され、軸ねじれ反力Treacとして減算要素e215に出力されると共に減算要素e209にフィードバックされる。軸ねじれ反力Treacは、減算要素e215にて負荷側の外乱トルクTdislが減算され、演算要素e216に出力される。軸ねじれ反力Treacが演算要素e216にて負荷イナーシャJlで除算され、演算要素e217にて積分されることで負荷位置θlが算出される。負荷位置θlは、軸ねじれ量θtを求めるために減算要素e213にフィードバックされている。 Torsional amount theta t is multiplied spring constant K f is in operation element E214, is fed back to the subtraction element e209 is output to the subtraction element e215 as torsional reaction force T REAC. The shaft torsional reaction force T reac is subtracted from the load-side disturbance torque T disl by the subtraction element e215 and output to the calculation element e216. The shaft torsion reaction force T reac is divided by the load inertia J l at the calculation element e 216 and integrated at the calculation element e 217 to calculate the load position θ l . Load position theta l is fed back to the subtraction element e213 to determine the torsional amount theta t.
外乱オブザーバ20には、電流指令値Irefとモータ速度θ・ mとが入力される。電流指令値Irefは、演算要素e218にてトルク定数のノミナル値Ktnが乗算され、低域フィルタe222の前段側の加算要素e221に出力される。モータ速度θ・ mは、演算要素e219、e223にて外乱の一部に摩擦Bを考慮して変換され、低域フィルタe222の前段側の加算要素e221及び後段側の減算要素e224に出力される。低域フィルタe222にて加算要素e221からの出力信号から低周波帯域の成分が取り出され、減算要素e224にて演算要素e223からの出力信号が減算されることで外乱トルクの推定値T^ dismが算出される。
The
外乱トルクの推定値T^ dismは、演算要素e225にてトルク定数のノミナル値Ktnで除算され、外乱を補償するための補償電流値Icmpに変換される。補償電流値Icmpは、加算要素e206にフィードバックされ、指令電流値Irefに加算される。このように、本実施の形態に係る外乱オブザーバ20は、摩擦を考慮した補償電流値Icmpが指令電流値Irefにフィードバックされる。よって、摩擦のパラメータBの値を調整することによって、モータ制御系に任意の摩擦を与えた場合のモータの挙動を得ることが可能となっている。
Estimate T ^ dism of disturbance torque is divided by the nominal value K tn torque constant by the computing element E 225, it is converted to a compensation current value I cmp for compensating for the disturbance. The compensation current value I cmp is fed back to the addition element e206 and added to the command current value Iref . As described above, the
ところで、外乱オブザーバ20に摩擦を加えることによりオーバーシュートを小さくすることが可能になるが、高速駆動時にも摩擦が作用してモータ出力が損失する。このため、高速駆動している間には摩擦の影響を与えず、位置決め整定時にのみ摩擦が作用することが望ましい。そこで、摩擦Bを定数のパラメータではなく、関数として用いることも可能である。例えば、摩擦として次式(1)で示される関数を用いることができる。式(1)において、Bは摩擦係数、uは入力、f(u)は出力を示している。
以下、摩擦として式(1)に示す関数の特性について説明する。図6は、式(1)に示す関数の特性の説明図である。なお、図6は、摩擦係数Bを0.3に設定した場合を示す。 Hereinafter, the characteristic of the function shown in Formula (1) as friction will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram of the characteristics of the function shown in Expression (1). FIG. 6 shows a case where the friction coefficient B is set to 0.3.
図6に示すように、式(1)は、入力uが0で出力f(u)が最大値(B=0.3)となり、入力uが増加するのに伴って出力f(u)が0に近付くという特性を有している。この関数を利用することにより、高速駆動している間、すなわち入力uが大きい場合には、摩擦の影響を無くすことができる。よって、モータ出力の損失を防ぐことができる。一方で、位置決め整定時、すなわち入力uが0に近付く場合には、速度の低下に応じて摩擦が増加され、オーバーシュートを小さくして整定時間を短くできる。 As shown in FIG. 6, equation (1) shows that the input f is 0 and the output f (u) has the maximum value (B = 0.3), and the output f (u) increases as the input u increases. It has a characteristic of approaching zero. By using this function, the influence of friction can be eliminated during high-speed driving, that is, when the input u is large. Therefore, loss of motor output can be prevented. On the other hand, at the time of positioning settling, that is, when the input u approaches 0, the friction increases as the speed decreases, and the overshoot can be reduced to shorten the settling time.
式(1)の関数を用いて位置決め整定を実施したところ、図7に示すようなシミュレーション結果が得られた。ここでは、図7Aに示すように、モータ制御系のパラメータを設定し、摩擦を掛けない場合(B=0)と摩擦を掛けた場合(B=5.0×10-4)についてそれぞれシミュレーションを実施した。なお、整定時間とは、位置指令終了から目標の位置決め位置の±0.01%以内に応答信号が収束するまでの時間とする。また、図7B及び図7Cの図示右側のシミュレーション結果は、図示左側のシミュレーション結果の部分拡大図である。 When positioning settling was performed using the function of the equation (1), a simulation result as shown in FIG. 7 was obtained. Here, as shown in FIG. 7A, the parameters of the motor control system are set, and the simulation is performed for each of the case where friction is not applied (B = 0) and the case where friction is applied (B = 5.0 × 10 −4 ). Carried out. The settling time is the time from the end of the position command until the response signal converges within ± 0.01% of the target positioning position. Moreover, the simulation results on the right side of FIGS. 7B and 7C are partially enlarged views of the simulation results on the left side of the drawings.
図7Bに示すように、摩擦が掛らない場合には、ステップ状の位置指令が入力されると、位置決め整定時の応答信号のオーバーシュートが大きい。このため、応答信号が位置指令終了から収束するまでの整定時間が104msとなって長くなる。一方、図7Cに示すように、摩擦が掛る場合には、ステップ状の位置指令が入力されると、位置決め整定時の応答信号のオーバーシュートが小さい。このため、応答信号が位置指令終了から収束するまでの整定時間が57msとなり、摩擦が掛らない場合と比較して大幅に短縮されている。 As shown in FIG. 7B, when friction is not applied, when a step-like position command is input, the overshoot of the response signal at the time of positioning settling is large. For this reason, the settling time until the response signal converges from the end of the position command becomes 104 ms and becomes long. On the other hand, as shown in FIG. 7C, when friction is applied, if a step-like position command is input, the overshoot of the response signal during positioning settling is small. For this reason, the settling time until the response signal converges from the end of the position command is 57 ms, which is significantly shortened compared to the case where no friction is applied.
なお、関数は、式(1)の関数に限定されるものではない。モータ速度の増加に伴って摩擦が小さくなる関数であればよく、例えば、式(1)の関数の代わりに、次式(2)及び次式(3)に示す関数を用いることもできる。式(2)、式(3)において、Bは摩擦係数、uは入力、f(u)は出力を示している。
摩擦として式(2)及び式(3)に示す関数の特性について説明する。図8は、式(2)に示す関数の特性の説明図である。図9は、式(3)に示す関数の特性の説明図である。なお、図8は、式(2)の摩擦係数Bを0.3に設定した場合を示す。また、図9は、式(3)の摩擦係数Bを0.3に設定し、aを1に設定した場合を示す。 The characteristics of the functions shown in equations (2) and (3) as friction will be described. FIG. 8 is an explanatory diagram of the characteristics of the function shown in Expression (2). FIG. 9 is an explanatory diagram of the characteristics of the function shown in Expression (3). FIG. 8 shows a case where the friction coefficient B in the equation (2) is set to 0.3. FIG. 9 shows a case where the friction coefficient B in the equation (3) is set to 0.3 and a is set to 1.
図8に示すように、式(2)は、入力u(速度)が0で出力f(u)が最大値(B=0.3)となり、入力uが増加するのに伴って出力f(u)が0に近付くという特性を有している。この関数を利用することにより、式(1)を関数とした場合と同様に、速度駆動している間には摩擦の影響を無くすことができ、位置決め整定時にはオーバーシュートを小さくして整定時間を短くできる。 As shown in FIG. 8, the equation (2) indicates that the input u (velocity) is 0 and the output f (u) is the maximum value (B = 0.3), and the output f ( u) has the property of approaching zero. By using this function, the effect of friction can be eliminated during speed driving as in the case where equation (1) is used as a function, and the settling time can be reduced by reducing the overshoot during positioning settling. Can be shortened.
図9に示すように、式(3)は、入力u(速度)が0で出力f(u)が最大値(B=0.3)となり、入力uが所定値aまでは出力f(u)が0に近付き、入力uがa以上になると、出力f(u)が0になるという特性を有している。この関数を利用することにより、式(1)を関数とした場合と同様に、速度駆動している間には摩擦の影響を無くすことができ、位置決め整定時にはオーバーシュートを小さくして整定時間を短くできる。なお、これら式(1)から式(3)に示す関数は、目的に応じて任意の関数を適用することができる。 As shown in FIG. 9, Equation (3) shows that the input u (velocity) is 0 and the output f (u) is the maximum value (B = 0.3), and the output f (u ) Approaches 0 and the output f (u) becomes 0 when the input u becomes a or more. By using this function, the effect of friction can be eliminated during speed driving as in the case where equation (1) is used as a function, and the settling time can be reduced by reducing the overshoot during positioning settling. Can be shortened. It should be noted that any function can be applied to the functions shown in the equations (1) to (3) according to the purpose.
以上のように、本実施の形態に係る位置決め装置の制御装置によれば、外乱オブザーバ20の摩擦パラメータによってオーバーシュートを抑制することができ、高速の整定や高精度の位置決めを行うことができる。外乱オブザーバ20の外乱として摩擦パラメータを設けるだけでよいので、状態フィードバック制御やH∞制御に比べて簡易な構成で演算量が少なく、高価なCPU等が不要である。また、現場での調整実施も容易である。また、装置剛性を高めることなくオーバーシュートが抑制されるため、装置全体の重量を抑えて省エネルギーとコスト低減を実現できる。
As described above, according to the control device of the positioning device according to the present embodiment, overshoot can be suppressed by the friction parameter of the
なお、本発明は上記第1の実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状等については、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 The present invention is not limited to the first embodiment, and can be implemented with various modifications. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within a range in which the effects of the present invention are exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
例えば、上記した第1の実施の形態に係る制御装置のブロック線図では、速度演算にP制御を用いているが、速度偏差や速応性等に応じてPI制御、PD制御、PID制御を用いてもよい。また、本実施の形態に係る位置決め装置の制御装置を、回転型モータだけでなくリニアモータに適用することも可能である。 For example, in the block diagram of the control device according to the first embodiment described above, P control is used for speed calculation, but PI control, PD control, and PID control are used according to speed deviation and speed response. May be. Further, the control device for the positioning device according to the present embodiment can be applied not only to a rotary motor but also to a linear motor.
例えば、上記した式(1)から式(3)において、モータ起動時には摩擦係数Bを最小値にして、位置決め整定時にのみに強い摩擦が掛るように構成してもよい。これにより、モータ起動時の低速状態と位置決め整定時の低速状態とを区別して、モータ起動時の摩擦によるモータ出力の損失を防ぐことができる。なお、摩擦係数Bの最小値は0でもよいし、0付近の非常に小さな値でもよい。 For example, in the above formulas (1) to (3), the friction coefficient B may be minimized when the motor is started so that strong friction is applied only during positioning settling. Thereby, it is possible to distinguish between a low speed state at the time of starting the motor and a low speed state at the time of positioning settling, and to prevent loss of motor output due to friction at the time of starting the motor. The minimum value of the friction coefficient B may be 0, or may be a very small value near 0.
また、上記した式(1)から式(3)において、所定速度以下で低速駆動される場合には、摩擦係数Bを最小値にして、位置決め整定時にのみに強い摩擦が掛るように構成してもよい。これにより、オーバーシュートが生じない程度の速度で駆動し続けられる場合には、摩擦によるモータ出力の損失を防ぐことができる。なお、摩擦係数Bの最小値は0でもよいし、0付近の非常に小さな値でもよい。 In the above formulas (1) to (3), when driven at a low speed below a predetermined speed, the friction coefficient B is set to the minimum value so that strong friction is applied only at the time of positioning settling. Also good. As a result, loss of motor output due to friction can be prevented when driving continues at a speed that does not cause overshoot. The minimum value of the friction coefficient B may be 0, or may be a very small value near 0.
また、上記した式(1)から式(3)において、複数の摩擦係数Bを設けて、位置決め位置に応じて摩擦係数Bを動的に切り替える構成としてもよい。これにより、負荷の位置決め位置によって変化するオーバーシュートの挙動に合わせて摩擦係数Bを切り替えることができ、最適な位置決めが可能となる。この場合、位置決め位置と摩擦係数Bとの対応関係を事前に求めるようにする。 Further, in the above formulas (1) to (3), a plurality of friction coefficients B may be provided, and the friction coefficient B may be dynamically switched according to the positioning position. As a result, the friction coefficient B can be switched in accordance with the behavior of the overshoot that changes depending on the load positioning position, and optimal positioning becomes possible. In this case, the correspondence relationship between the positioning position and the friction coefficient B is obtained in advance.
また、上記した式(1)から式(3)において、負荷側の位置偏差の量、又はモータ側の位置偏差の量を一定値以下にするように摩擦係数Bを動的に調整してもよい。これにより、位置偏差に応じて摩擦係数を変更することで、最適な位置決めが可能となる。この場合、位置偏差と摩擦係数Bとの対応関係を事前に求めるようにする。 Further, in the above formulas (1) to (3), even if the friction coefficient B is dynamically adjusted so that the amount of load side positional deviation or the amount of motor side positional deviation is less than a certain value. Good. Thereby, optimal positioning is attained by changing a friction coefficient according to a position deviation. In this case, the correspondence between the position deviation and the friction coefficient B is obtained in advance.
次に、図10から図19を参照して、本発明の第2の実施の形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、第2の実施の形態に係る電子部品の実装装置は、第1の実施の形態に係る電子部品の実装装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。電子部品の実装装置で用いられる実装ヘッド移動機構5等の位置決め装置では、モータと負荷(実装ヘッド4等)とがバネ性を持つ軸で結合された2慣性共振系と見なすことができる(図10参照)。
Next, with reference to FIGS. 10 to 19, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the electronic component mounting apparatus according to the second embodiment is the same as the electronic component mounting apparatus according to the first embodiment, and a description thereof will be omitted here. In a positioning device such as a mounting
モータと負荷との間の機械剛性が低い場合、位置決め時に振動が発生して位置決め精度と位置決め時間を悪化させる。位置決め剛性を高くすることで振動を抑制することができるが、重量及びコストの増加等が生じるため剛性による振動抑制には限界がある。このような共振系の振動抑制と外乱抑圧制御に対して、状態フィードバック制御、H∞制御、外乱オブザーバ制御、共振比制御等の手法が提案されている。 When the mechanical rigidity between the motor and the load is low, vibration is generated during positioning, which deteriorates positioning accuracy and positioning time. Although the vibration can be suppressed by increasing the positioning rigidity, there is a limit to the vibration suppression due to the rigidity because of an increase in weight and cost. For such resonance suppression and disturbance suppression control, methods such as state feedback control, H∞ control, disturbance observer control, and resonance ratio control have been proposed.
状態フィードバック制御及びH∞制御は、制御系が複雑であり、演算量が膨大になることから実機への適用することが難しい。これに対して、外乱オブザーバ制御及び共振比制御は比較的簡易な制御系であり、調整も容易で実用性が高い。しかしながら、外乱オブザーバは、1慣性系での外乱トルクやパラメータ変動を補償することを目的としており、剛性の低い2慣性系に適用すると負荷慣性とバネ性とによる大きな振動を誘発する可能性がある。また、共振比制御は、通常の外乱オブザーバに加えて軸ねじれ反力推定用のオブザーバが必要となり、単独のオブザーバを設ける構成と比較して演算量が増加する。 State feedback control and H∞ control are difficult to apply to actual machines because the control system is complicated and the amount of calculation becomes enormous. On the other hand, disturbance observer control and resonance ratio control are relatively simple control systems that are easy to adjust and highly practical. However, the disturbance observer is intended to compensate for disturbance torque and parameter fluctuations in one inertial system, and when applied to a two-inertia system with low rigidity, it may induce large vibrations due to load inertia and springiness. . In addition, the resonance ratio control requires an observer for estimating a shaft torsional reaction force in addition to a normal disturbance observer, and the amount of calculation increases as compared with a configuration in which a single observer is provided.
そこで、第2の実施の形態においては、出力軸の角度位置と負荷の角度位置(移動位置)とから軸ねじれ反力を算出して、モータに対する電流指令値とモータ速度と軸ねじれ反力とから外乱を推定する軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバを用いている。軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバを用いることで、モータと負荷とを低剛性の弾性軸で結合した2慣性共振負荷の振動抑制制御を容易に実現できる。 Therefore, in the second embodiment, the shaft torsional reaction force is calculated from the angular position of the output shaft and the angular position (moving position) of the load, and the current command value for the motor, the motor speed, and the shaft torsional reaction force are calculated. A torsional reaction force feedback type disturbance observer that estimates the disturbance from the above is used. By using a shaft torsion reaction force feedback type disturbance observer, vibration suppression control of a two-inertia resonance load in which a motor and a load are coupled by a low-rigid elastic shaft can be easily realized.
ここで図11を参照して、通常の外乱オブザーバを適用した位置決め装置の制御装置について説明する。図11は、通常の外乱オブザーバを適用した位置決め装置の制御装置のブロック線図である。なお、図11のIref、Icmp、Kp、Kv、Kt、Ktn、Kf、Jm、Jmn、Jl、s、Tdism、T^ dism、Tdisl、Treac、θcmd、θm、θl、θt、θ・ cmd、θ・ m、Gdisは図5と同様である。 Here, with reference to FIG. 11, a control device for a positioning device to which a normal disturbance observer is applied will be described. FIG. 11 is a block diagram of a controller for a positioning device to which a normal disturbance observer is applied. In FIG. 11, I ref , I cmp , K p , K v , K t , K tn , K f , J m , J mn , J l , s, T dism , T ^ dism , T disl , T reac , θ cmd , θ m , θ l , θ t , θ · cmd , θ · m , and G dis are the same as those in FIG.
図11に示すように、モータ制御系では演算要素e307からe311の間で、トルク指令値から外乱トルクdismと共に軸ねじれ反力Treacが減算されて、モータに入力されるように構成されている。電流指令値Irefは、トルク定数Ktが乗算されてトルク指令値に変換される。このトルク指令値と外乱トルクTdism及び軸ねじれ反力Treacとのトルク偏差からモータ速度θ・ mが算出される。ここで、電流指令値Irefからモータ速度θ・ mまで(演算要素e307から演算要素e311まで)の伝達関数は次式(9)で示される。
通常の外乱オブザーバでは軸ねじれ反力Treacは、外乱トルクTdismに含めて扱うが、ここではそれぞれを分けて使う場合について考える。軸ねじれ反力Treacは、モータの出力軸の角度位置であるモータ位置θmと、負荷の角度位置である負荷位置θlの差分である軸ねじれ量にバネ定数Kfを乗算して、次式(10)で示される。
式(9)を外乱Tdismについて整理し、式(10)を代入すると、
軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバを適用した位置決め装置の制御装置について説明する。最初に、負荷位置を直接検出可能なフルクローズド制御について説明する。図12は、フルクローズド制御において、軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバを適用した位置決め装置の制御装置のブロック線図である。なお、図12のIref、Icmp、Kp、Kv、Kt、Ktn、Kf、Jm、Jmn、Jl、s、Tdism、T^ dism、Tdisl、Treac、θcmd、θm、θl、θt、θ・ cmd、θ・ m、Gdisは図5と同様である。また、Kfnは、バネ定数のノミナル値を示す。 A control device for a positioning device to which a shaft torsion reaction force feedback type disturbance observer is applied will be described. First, full closed control capable of directly detecting the load position will be described. FIG. 12 is a block diagram of a controller for a positioning device to which a shaft torsion reaction force feedback type disturbance observer is applied in full closed control. 12, I ref , I cmp , K p , K v , K t , K tn , K f , J m , J mn , J l , s, T dism , T ^ dism , T disl , T reac , θ cmd , θ m , θ l , θ t , θ · cmd , θ · m , and G dis are the same as those in FIG. K fn represents a nominal value of the spring constant.
図12に示すように、減算要素e401では目標の位置指令値θcmdとモータからフィードバックされたモータ位置θmとが減算され、位置偏差が算出される。位置偏差は、演算要素e402にて位置ゲインKpが乗算され、速度指令値θ・ cmdとして減算要素e403に出力される。減算要素e403では速度指令値θ・ cmdとモータからフィードバックされたモータ速度θ・ mとが減算され、速度偏差が算出される。速度偏差は、演算要素e404にて速度ゲインKvが乗算され、演算要素e405にて単位が変換されて電流指令値Irefとして加算要素e406に出力される。 As shown in FIG. 12, a motor position theta m fed back from the position command value theta cmd and motor in subtraction element e401 target is subtracted, the position deviation is calculated. Position deviation is multiplied position gain K p is at computing element E402, is output to the subtraction element e403 as a speed command value theta · cmd. In the subtraction element e403, the speed command value θ · cmd and the motor speed θ · m fed back from the motor are subtracted to calculate a speed deviation. Speed deviation is multiplied speed gain K v by computing elements e404 is a unit are output to the summing element e406 as converted by the current command value I ref by the calculating element E405.
電流指令値Irefは、加算要素e406にて電流補償値Icmpが加算され、演算要素e407及び外乱オブザーバ40に出力する。電流指令値Irefは、演算要素e407にてトルク定数Ktが乗算され、トルク指令値として減算要素e408に出力される。トルク指令値は、減算要素e408にて外乱トルクTdismとの偏差が算出され、さらに減算要素e409にて軸ねじれ反力Treacとの偏差が算出される。このトルク偏差が演算要素e411にてモータイナーシャJmで除算され、さらに積分されたものがモータ速度θ・ mとなる。モータ速度θ・ mは、演算要素e412、外乱オブザーバ40に出力されると共に、速度偏差を求めるために減算要素e403にフィードバックされる。
The current command value I ref is added with the current compensation value I cmp by the addition element e 406 and is output to the calculation element e 407 and the
モータ速度θ・ mは、演算要素e412にて積分されてモータ位置θmに変換される。モータ位置θmは、モータの出力軸の角度位置であり、例えば出力軸に設けられた角度位置検出器としてのロータリーエンコーダの情報を元に測定される。モータ位置θmは、減算要素e413に出力されると共に、位置偏差を求めるために減算要素e401にフィードバックされる。モータ位置θmは、減算要素e413にて負荷側からフィードバックされた負荷位置θlが減算され、軸ねじれ量θtが算出される。負荷位置θlは、モータ駆動によって移動された負荷の移動位置(角度位置)であり、例えば負荷側に設けられた移動位置検出器としてのリニアエンコーダによって測定される。 Motor speed theta · m is is integrated and converted into motor position theta m by the calculation element E412. The motor position θ m is an angular position of the output shaft of the motor, and is measured based on information of a rotary encoder as an angular position detector provided on the output shaft, for example. The motor position θ m is output to the subtraction element e413 and is fed back to the subtraction element e401 to obtain a position deviation. The motor position θ m is subtracted from the load position θ l fed back from the load side by the subtraction element e 413, and the shaft twist amount θ t is calculated. The load position θ l is a movement position (angular position) of the load moved by driving the motor, and is measured by, for example, a linear encoder as a movement position detector provided on the load side.
軸ねじれ量θtは、演算要素e414にてバネ定数Kfが乗算され、軸ねじれ反力Treacとして減算要素e415に出力されると共に減算要素e409にフィードバックされる。軸ねじれ反力Treacは、減算要素e415にて負荷側の外乱トルクTdislが減算され、演算要素e416に出力される。軸ねじれ反力Treacが演算要素e416にて負荷イナーシャJlで除算され、演算要素e417にて積分されることで負荷位置θlが算出される。負荷位置θlは、軸ねじれ量θtを求めるために減算要素e413にフィードバックされている。
Torsional amount theta t is multiplied spring constant K f is in operation element E414, is fed back to the subtraction element e409 is output to the subtraction element e415 as torsional reaction force T REAC. The shaft torsional reaction force T reac is subtracted from the load-side disturbance torque T disl by the subtraction element e415 and output to the calculation element e416. The shaft torsional reaction force T reac is divided by the load inertia J l at the
外乱オブザーバ40には、電流指令値Iref、モータ速度θ・ m、軸ねじれ量θtが入力される。電流指令値Irefは、演算要素e418にてトルク定数のノミナル値Ktnが乗算され減算要素e422に出力される。モータ速度θ・ mは、演算要素e419にて微分されると共にモータイナーシャのノミナル値Jmnが乗算され、減算要素e422に出力される。また、軸ねじれ量θtは、演算要素e421にてバネ定数のノミナル値Kfnが乗算され、軸ねじれ反力の推定値T^reacとして減算要素e422に出力される。
The
減算要素e422にて演算要素e418の出力から演算要素e419、e421の出力が減算され、低域フィルタe423によって低周波帯域の成分が取り出されて、これが外乱トルクの推定値T^ dismとして出力される。外乱トルクの推定値T^ dismは、演算要素e424にてトルク定数のノミナル値Ktnで除算され、外乱を補償するための補償電流値Icmpに変換される。補償電流値Icmpは、加算要素e406にフィードバックされ、指令電流値Irefに加算される。このように、本実施の形態に係る外乱オブザーバ40では、軸ねじれ反力Treacを考慮した補償電流値Icmpが指令電流値Irefにフィードバックされる。
The subtracting element e422 subtracts the outputs of the computing elements e419 and e421 from the output of the computing element e418, and a low-frequency band component is extracted by the low-pass filter e423, and this is output as an estimated value T ^ dism of the disturbance torque. . Estimate T ^ dism of disturbance torque is divided by the nominal value K tn torque constant by the computing element E424, it is converted to a compensation current value I cmp for compensating for the disturbance. The compensation current value I cmp is fed back to the addition element e406 and added to the command current value Iref . Thus, in the
よって、リニアエンコーダ等で負荷位置θlを直接検出するフルクローズド制御において、外乱オブザーバ40によって軸ねじれ反力Treacによる振動を補償して、位置決め時のオーバーシュートを小さくすることが可能となっている。また、モータと負荷との間のバネ定数(剛性)が低い場合にも、オブザーバゲインGdisを高くすることが可能である。さらに、負荷側の動作を軸ねじれ反力Treacを通して制御に反映できるので、負荷イナーシャのノミナル値の変動の影響を受けることがない。
Therefore, in the fully closed control in which the load position θ l is directly detected by a linear encoder or the like, the
上記したフルクローズド制御では、モータに設けた角度位置検出器でモータ位置θmを直接検出し、負荷側に設けた移動位置検出器で負荷位置θlを直接検出して、軸ねじれ量θtを求めている。しかしながら、リニアエンコーダ等の移動位置検出器を持たないセミクローズド制御では、一般にモータの出力軸に設けた角度位置検出器を元に位置決め制御するため、負荷位置θlを直接検出することはできない。 In the above-mentioned full-closed control, the motor position θ m is directly detected by the angular position detector provided on the motor, the load position θ l is directly detected by the moving position detector provided on the load side, and the shaft twist amount θ t Seeking. However, in semi-closed control without a movement position detector such as a linear encoder, generally to positioning control based on the angular position detector provided on the output shaft of the motor, it is impossible to detect the load position theta l directly.
以下、負荷位置を直接検出不能なセミクローズド制御において、軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバを適用した位置決め装置の制御装置について説明する。図11において、軸ねじれ反力Treacはモータ位置θmと負荷位置θlの差分である軸ねじれ量(θm−θl)にバネ定数Kfを乗算して式(10)で示される。また、軸ねじれ反力Treacから負荷位置θlまで(減算要素e315から演算要素e317まで)の伝達関数は次式(12)で示される。
ここで、負荷側の外乱トルクTdislに軸ねじれ反力Treacを含めて考えると、Tdisl=0として式(12)は、
図13は、セミクローズド制御において、軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバを適用した位置決め装置の制御装置のブロック線図である。なお、図13のIref、Icmp、Kp、Kv、Kt、Ktn、Kf、Jm、Jmn、Jl、s、Tdism、T^ dism、Tdisl、Treac、θcmd、θm、θl、θt、θ・ cmd、θ・ m、gは図5と同様である。また、Kfnは、バネ定数のノミナル値を示す。また、図13に示すセミクローズド制御のブロック線図は、図12に示すフルクローズド制御のブロック線図と同様な構成については説明を省略し、相違点についてのみ説明する。 FIG. 13 is a block diagram of a control device of a positioning device to which a shaft torsion reaction force feedback type disturbance observer is applied in semi-closed control. In FIG. 13, I ref , I cmp , K p , K v , K t , K tn , K f , J m , J mn , J l , s, T dism , T ^ dism , T disl , T reac , θ cmd , θ m , θ l , θ t , θ · cmd , θ · m , and g are the same as those in FIG. K fn represents a nominal value of the spring constant. Further, in the block diagram of the semi-closed control shown in FIG. 13, the description of the same configuration as the block diagram of the fully closed control shown in FIG. 12 is omitted, and only the differences will be described.
外乱オブザーバ50には、電流指令値Iref、モータ速度θ・ m、モータ位置θmが入力される。電流指令値Irefは、演算要素e518にてトルク定数のノミナル値Ktnが乗算され減算要素e522に出力される。モータ速度θ・ mは、演算要素e519にて微分されると共にモータイナーシャのノミナル値Jmnが乗算され、減算要素e522に出力される。また、モータ位置θmは、演算要素e521にて式(4)に示す伝達関数によって軸ねじれ反力の推定値T^reacに変換され、減算要素e522に出力される。
The
減算要素e522にて演算要素e518の出力から演算要素e519、e521の出力が減算され、低域フィルタe523によって低周波帯域の成分が取り出されて、これが外乱トルクの推定値T^ dismとして出力される。外乱トルクの推定値T^ dismは、演算要素e524にてトルク定数のノミナル値Ktnで除算され、外乱を補償するための補償電流値Icmpに変換される。補償電流値Icmpは、加算要素e506にフィードバックされ、指令電流値Irefに加算される。このように、本実施の形態に係る外乱オブザーバ50では、軸ねじれ反力Treacを考慮した補償電流値Icmpが指令電流値Irefにフィードバックされる。
The subtracting element e522 subtracts the outputs of the computing elements e519 and e521 from the output of the computing element e518, and a low-frequency band component is extracted by the low-pass filter e523, and this is output as an estimated value T ^ dism of the disturbance torque. . Estimate T ^ dism of disturbance torque is divided by the nominal value K tn torque constant by the computing element E524, it is converted to a compensation current value I cmp for compensating for the disturbance. The compensation current value I cmp is fed back to the addition element e506 and added to the command current value I ref . Thus, in the
よって、リニアエンコーダ等で負荷位置θlを直接検出しないセミクローズド制御においても、外乱オブザーバ50によって軸ねじれ反力Treacによる振動を補償して、位置決め時のオーバーシュートを小さくすることが可能となっている。また、モータと負荷との間のバネ定数(剛性)が低い場合にも、オブザーバゲインGdisを高くすることが可能である。さらに、負荷側の動作を軸ねじれ反力Treacを通して制御に反映できるので、負荷イナーシャのノミナル値の変動の影響を受けることがない。
Therefore, even in the semi-closed control in which the load position θ l is not directly detected by a linear encoder or the like, it is possible to compensate for the vibration caused by the shaft torsion reaction force T reac by the
フルクローズド制御において、軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバを適用して位置決め整定を実施したところ、図14から図19に示すシミュレーション結果が得られた。ここでは、図14Aから図19Aに示すようにモータ制御系のパラメータを設定し、通常の外乱オブザーバを用いた場合と軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバを用いた場合についてそれぞれシミュレーションを実施した。図14から図19において図示右側のシミュレーション結果は、図示左側のシミュレーション結果の部分拡大図である。 In full-closed control, positioning was settled by applying a shaft torsion reaction force feedback disturbance observer, and the simulation results shown in FIGS. 14 to 19 were obtained. Here, as shown in FIG. 14A to FIG. 19A, the parameters of the motor control system are set, and the simulation is performed for each of the case where the normal disturbance observer is used and the case where the shaft torsion reaction force feedback type disturbance observer is used. 14 to 19, the simulation result on the right side of the drawing is a partially enlarged view of the simulation result on the left side of the drawing.
図14から図16は、バネ定数Kfを調整した場合の位置決め整定のシミュレーション結果である。図14はバネ定数Kfを1250(共振周波数236Hzに相当)に設定した場合のシミュレーション結果である。図15はバネ定数Kfを120(共振周波数73Hzに相当)に設定した場合のシミュレーション結果である。図16はバネ定数Kfを10(共振周波数21Hzに相当)に設定した場合のシミュレーション結果である。 14 to 16 show the simulation results of positioning settling when the spring constant Kf is adjusted. Figure 14 is a simulation result in the case of setting the spring constant K f 1250 (corresponding to the resonance frequency 236Hz). Figure 15 is a simulation result in the case of setting the spring constant K f to 120 (corresponding to the resonance frequency 73 Hz). Figure 16 is a simulation result in the case of setting the spring constant K f to 10 (corresponding to the resonance frequency 21 Hz).
図14B及び図14Cに示すように、バネ定数Kfを1250に設定して剛性を高くすると、通常の外乱オブザーバを用いた場合も軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバを用いた場合もオーバーシュートの大きさや整定時間に大きな差はない。この状態からバネ定数Kfを小さく設定するのにつれて、通常の外乱オブザーバを用いた場合と軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバを用いた場合とでオーバーシュートの大きさや整定時間の差が大きくなる。 As shown in FIGS. 14B and FIG. 14C, the higher the rigidity by setting the spring constant K f in 1250, overshoot when using the disturbance observer of the torsional reaction force feedback type even when an ordinary disturbance observer There is no big difference in size and settling time. As the spring constant Kf is set to be smaller from this state, the difference in overshoot size and settling time increases when the normal disturbance observer is used and when the shaft torsion reaction force feedback type disturbance observer is used. .
すなわち、図15B及び図15Cに示すように、バネ定数Kfを120に設定すると、通常の外乱オブザーバを用いた場合と比較して、軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバを用いた場合には出力波形の振動の収束が速くなる。さらに図16B及び図16Cに示すように、バネ定数Kfを10に設定すると、通常の外乱オブザーバを用いた場合には出力波形の振動が収束しないが、軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバを用いた場合には出力波形の振動が収束する。 That is, as shown in FIGS. 15B and 15C, by setting the spring constant K f to 120, as compared with the case of using a conventional disturbance observer, in the case of using the disturbance observer of the torsional reaction force feedback type The convergence of the vibration of the output waveform becomes faster. As further shown in FIGS. 16B and 16C, by setting the spring constant K f to 10, the vibration of the output waveform does not converge in the case of using the conventional disturbance observer, a disturbance observer of the torsional reaction force feedback type When used, the vibration of the output waveform converges.
図17は、オブザーバゲインを調整した場合の位置決め整定のシミュレーション結果である。図17Bに示すように通常の外乱オブザーバを用いた場合には、バネ定数Kfが10に設定されると、オブザーバゲインGdisを20rad/s程度に下げなければ出力波形の振動を収束できない。一方、図17Cに示すように軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバを用いた場合には、バネ定数Kfが10に設定されていれも、オブザーバゲインGdisを600rad/sに上げることができる。このため、軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバを用いた場合には、通常の外乱オブザーバを用いた場合と比較して整定時間を短くできる。また、オブザーバゲインGdisを上げることで、軸ねじれ反力以外の外乱(摩擦、トルクリップル、パラメータ変動)に対する抑圧効果やロバスト性を向上させることもできる。 FIG. 17 is a simulation result of positioning settling when the observer gain is adjusted. In the case of using the conventional disturbance observer as shown in FIG. 17B, when the spring constant K f is set to 10, it can not converge the vibration of the output waveform to be lowered the observer gain G dis about 20 rad / s. On the other hand, as shown in FIG. 17C, when a shaft torsion reaction force feedback type disturbance observer is used, the observer gain G dis can be increased to 600 rad / s even if the spring constant K f is set to 10. . For this reason, when the shaft torsional reaction force feedback type disturbance observer is used, the settling time can be shortened as compared with the case of using a normal disturbance observer. Further, by increasing the observer gain G dis , it is possible to improve the suppression effect and robustness against disturbances (friction, torque ripple, parameter fluctuation) other than the axial torsional reaction force.
図18及び図19は、負荷イナーシャのノミナル値が変動した場合の位置決め整定のシミュレーション結果である。図18は負荷イナーシャのノミナル値Jlnを負荷イナーシャJlの1.5倍に設定した場合のシミュレーション結果である。図19は負荷イナーシャのノミナル値Jlnを負荷イナーシャJlの0.5倍に設定した場合のシミュレーション結果である。 18 and 19 show the simulation results of positioning settling when the nominal value of the load inertia fluctuates. FIG. 18 shows a simulation result when the nominal value J ln of the load inertia is set to 1.5 times the load inertia J l . FIG. 19 shows a simulation result when the nominal value J ln of the load inertia is set to 0.5 times the load inertia J l .
通常の外乱オブザーバは1慣性系のモデルであるため、モータイナーシャのノミナル値がJmn=Jm+Jlに設定される。一方、軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバは負荷側の動作を軸ねじれ反力を通して制御に反映できるので、Jmn=Jmに設定される。したがって、通常の外乱オブザーバは、負荷イナーシャのノミナル値Jlnの変動に影響を受けるが、軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバは負荷イナーシャのノミナル値Jlnの変動に影響を受けることがない。 Since the normal disturbance observer is a model of one inertia system, the nominal value of the motor inertia is set to J mn = J m + J l . On the other hand, the shaft torsion reaction force feedback type disturbance observer can reflect the operation on the load side in the control through the shaft torsion reaction force, so that J mn = J m is set. Therefore, while a normal disturbance observer is affected by fluctuations in the nominal value J ln of the load inertia, a shaft torsion reaction force feedback type disturbance observer is not affected by fluctuations in the nominal value J ln of the load inertia.
図18B及び図19Bに示すように、通常の外乱オブザーバを用いた場合には、負荷イナーシャのノミナル値Jlnを負荷イナーシャJlの1.5倍から0.5倍に変動させると、出力波形が大きく変化する。一方、図18C及び図19Cに示すように、軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバを用いた場合には、負荷イナーシャのノミナル値Jlnを負荷イナーシャJlの1.5倍から0.5倍に変動させても出力波形が変化しない。 As shown in FIGS. 18B and 19B, when a normal disturbance observer is used, if the nominal value J ln of the load inertia is changed from 1.5 times to 0.5 times the load inertia J l , the output waveform Changes significantly. On the other hand, as shown in FIGS. 18C and 19C, in the case of using a shaft torsion reaction force feedback type disturbance observer, the nominal value J ln of the load inertia is 1.5 to 0.5 times the load inertia J l. The output waveform does not change even if it is varied.
なお、モータイナーシャのノミナル値Jmnは、モータの仕様書等から正しい値を得ることができるが、負荷イナーシャのノミナル値Jlnは、計算から求めることが多く実際の値と異なることも多い。よって、負荷イナーシャのノミナル値Jlnの影響を受けないことで、高精度な位置決め制御を行うことが可能となっている。また、本実施の形態では、フルクローズド制御における位置決め整定のシミュレーションを実施したが、セミクローズド制御においても同様な傾向が得られることが想定される。 The nominal value J mn of the motor inertia can be obtained from a motor specification or the like. However, the nominal value J ln of the load inertia is often obtained from calculation and is often different from the actual value. Therefore, highly accurate positioning control can be performed without being affected by the nominal value J ln of the load inertia. In the present embodiment, a simulation for positioning and setting in full-closed control is performed, but it is assumed that the same tendency can be obtained in semi-closed control.
以上のように、本実施の形態に係る位置決め装置の制御装置によれば、軸ねじれ反力Treacによる外乱を推定してモータに対する指令値にフィードバックされるため、モータと負荷との間の剛性が小さい場合であっても振動を早めに収束させることができる。また、位置決め時のオーバーシュートが抑制されるため、整定時間を短くして、高速かつ高精度に位置決めすることができる。また、負荷側の動作を軸ねじれ反力を通して制御に反映できるので、負荷イナーシャのノミナル値の変動の影響を受けることがない。また、状態フィードバック制御、H∞制御、共振比制御に比べて簡易な構成で演算量が少なく、高価なCPU等が不要である。さらに、装置剛性を高めることなくオーバーシュートが抑制されるため、装置全体の重量を抑えて省エネルギーとコスト低減を実現できる。 As described above, according to the control device of the positioning device according to the present embodiment, since the disturbance due to the shaft torsional reaction force T reac is estimated and fed back to the command value for the motor, the rigidity between the motor and the load Even if is small, the vibration can be converged early. In addition, since overshoot during positioning is suppressed, the settling time can be shortened and positioning can be performed at high speed and with high accuracy. In addition, since the operation on the load side can be reflected in the control through the axial torsional reaction force, it is not affected by fluctuations in the nominal value of the load inertia. Further, compared with state feedback control, H∞ control, and resonance ratio control, the calculation amount is small and the amount of calculation is small, and an expensive CPU or the like is not necessary. Furthermore, since overshoot is suppressed without increasing the rigidity of the apparatus, it is possible to reduce the weight of the entire apparatus and realize energy saving and cost reduction.
なお、本発明は上記第2の実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状等については、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 The present invention is not limited to the second embodiment, and can be implemented with various modifications. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within a range in which the effects of the present invention are exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
例えば、上記した第2の実施の形態に係る制御装置のブロック線図では、速度演算にP制御を用いているが、速度偏差や速応性等に応じてPI制御、PD制御、PID制御を用いてもよい。また、本実施の形態に係る位置決め装置の制御装置を、回転型モータだけでなくリニアモータに適用することも可能である。 For example, in the block diagram of the control device according to the second embodiment described above, P control is used for speed calculation, but PI control, PD control, and PID control are used according to speed deviation and speed response. May be. Further, the control device for the positioning device according to the present embodiment can be applied not only to a rotary motor but also to a linear motor.
また、上記した第2の実施の形態においては、角度位置検出器がロータリーエンコーダである構成としたが、出力軸の角度位置を検出可能であればどのような構成でもよい。また、角度位置検出器は、出力軸に固定される必要はなく、ベルトやギアを介して角度位置を検出する構成でもよい。また、移動位置検出器がリニアエンコーダである構成としたが、負荷の移動位置(角度位置)を検出可能であればどのような構成でもよい。移動位置検出器は、例えばロータリーエンコーダや加速度センサで構成されてもよい。 In the second embodiment, the angular position detector is a rotary encoder. However, any configuration may be used as long as the angular position of the output shaft can be detected. The angular position detector need not be fixed to the output shaft, and may be configured to detect the angular position via a belt or a gear. Further, although the moving position detector is a linear encoder, any structure may be used as long as the moving position (angular position) of the load can be detected. The movement position detector may be composed of, for example, a rotary encoder or an acceleration sensor.
また、上記した第2の実施の形態においては、式(4)に示すような連続系の伝達関数を例示して説明したが、この構成に限定されない。デジタル制御の場合には離散系の伝達関数を用いてもよい。 In the second embodiment described above, the continuous transfer function as shown in Expression (4) has been described as an example. However, the present invention is not limited to this configuration. In the case of digital control, a discrete transfer function may be used.
また、上記した第2の実施の形態においては、モータと負荷との間の剛性が負荷の移動位置に応じて変化する。そこで、軸ねじれフィードバック型の外乱オブザーバ40、50はバネ定数Kfを負荷の移動位置に応じて補正する構成としてもよい。この構成により、より高いロバスト性を保ち、効果的な振動抑制制御を行うことができる。また、軸ねじれフィードバック型の外乱オブザーバ40、50がバネ定数Kfを時間の経過に応じて補正する構成としてもよい。
In the second embodiment described above, the rigidity between the motor and the load changes according to the moving position of the load. Therefore, the
なお、上記した第1、第2の実施の形態を組み合わせて位置決め装置の制御を行ってもよい。すなわち、軸ねじれ反力フィードバック型の外乱オブザーバは、外乱の一部に摩擦パラメータを含む外乱モデルに基づいて設計されてもよい。 The positioning device may be controlled by combining the first and second embodiments described above. That is, the axial torsional reaction force feedback type disturbance observer may be designed based on a disturbance model including a friction parameter as a part of the disturbance.
以上説明したように、本発明は、オーバーシュートを抑制することができ、高速かつ高精度の位置決めを行うことができるという効果を有し、特に、チップマウンタ等の電子部品の実装装置で用いられる位置決め装置の制御装置に有用である。 As described above, the present invention can suppress overshoot and can perform high-speed and high-accuracy positioning, and is used particularly in an electronic component mounting apparatus such as a chip mounter. It is useful for a control device of a positioning device.
1 実装装置
2 基台
4 実装ヘッド(負荷)
5 実装ヘッド移動機構(位置決め装置)
7 基板搬送部(位置決め装置)
11 X軸テーブル(負荷)
20、40、50 外乱オブザーバ
1 Mounting
5 Mounting head moving mechanism (positioning device)
7 Substrate transport section (positioning device)
11 X-axis table (load)
20, 40, 50 Disturbance observer
Claims (9)
前記モータに対する電流指令値に基づいて前記モータを制御する制御系と、
前記モータに対する電流指令値とモータ速度から外乱を推定して、前記モータに対する電流指令値にフィードバックする外乱オブザーバとを備え、
前記外乱オブザーバは、前記外乱の一部に含まれる摩擦パラメータをモータ速度の増加に伴って摩擦が小さくなる関数とし、当該関数を含む外乱モデルに基づくことを特徴とする位置決め装置の制御装置。 A control device for a positioning device that positions a load at a predetermined position by a motor,
A control system for controlling the motor based on a current command value for the motor;
A disturbance observer that estimates disturbance from the current command value and motor speed for the motor and feeds back to the current command value for the motor,
The disturbance observer is a control device for a positioning apparatus, wherein a friction parameter included in a part of the disturbance is a function in which friction decreases with an increase in motor speed, and the disturbance observer is based on a disturbance model including the function.
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