KR100467015B1 - Servo controller and method - Google Patents
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Abstract
이상적인 서보계 모델에 따라 이상적인 위치를 연산해서 이 연산한 이상위치와 실제의 위치피드백과의 차이분에 이상위치의 방향 반전시로부터 소정이 사이만, 소정의 게인을 곱하고, 이를 속도지령에 보정량으로서 가함으로써 마찰량의 경년변화의 영향이나 가공조건의 차이에 의한 보정효과의 흐트러짐을 억제하고, 또 볼나사의 비틀림이나 실재등의 탄성변화가 큰 기계계에서도 보정후의 비틀림 회복등에 의한 패이는 것을 억제하는 동시에 서보계가 불안정하게 되는 것을 방지한다.The ideal position is calculated according to the ideal servo system model, and the difference between the calculated abnormal position and the actual position feedback is multiplied by a predetermined gain only a predetermined time from the time of reversal of the abnormal position, and the speed command is used as a correction amount. By suppressing the disturbance of the correction effect due to the aging effect of the friction amount and the difference in the machining conditions, and suppressing the distortion caused by the torsion recovery after correction even in a large mechanical system where the elasticity of the ball screw torsion or the actual change is large. At the same time, the servo system is prevented from becoming unstable.
Description
CNC 공작기계는, 통상 서보모터가 구동용의 볼나사를 회전시킴으로써, 워크를 고정하는 테이블을 이동시키도록 되어 있으므로, 예를 들면 원호절삭을 하는 경우, 잘알려진 바와 같이 볼나사의 밸러쉬나 기계각부의 마찰등에 의해 테이블의 이동방향이 즉시 전환되지 않고, 워크의 절삭면에는 상한경계부근에 상한동기라 불리는 돌기가 생겨 가공정밀도가 저하한다는 문제가 있다.In CNC machine tools, a servomotor rotates a driving ball screw to move a table for fixing a work. Therefore, in the case of circular cutting, for example, a ball screw ball machine or a machine is well known. The direction of movement of the table does not change immediately due to the friction of each part, and there is a problem that projections called upper limit synchronous are generated on the cutting surface of the workpiece near the upper limit boundary, resulting in a decrease in machining accuracy.
도 9는 이와 같은 상한돌기의 발생을 방지하고자 하는 종래의 서보제어장치의 블록도를 표시한 것이다. 도 9에서 1은 위치지령생성부, 2는 위치제어부, 3은 속도제어부, 4는 전류제어부, 5는 전력증폭회호, 6은 기계계(16)를 구동하는 서보모터, 7은 서보모터(6)의 회전위치를 검출하는 인코더, 8은 인코더(7)가 출력하는 위치검출신호(10)를 미분해서 속도를 산출하는 미분수단이다. 또, 인코더(7) 및 미분수단(8)에 의해 모터속도의 검출수단이 구성된다. 9는 위치지령생성부(1)에서출력되는 위치지령, 10은 인코더(7)에서 출력되는 위치검출신호인 위치피드백, 11은 위치제어부(2)에서 출력되는 속도지령, 12는 미분수단(8)에서 출력되는 속도검출신호인 속도피드백, 13은 속도지령(11)과 속도피드백(12)과의 차이분인 속도편차신호, 14는 속도제어부(3)에서 출력되는 전류지령, 15는 서보모터(6)에 흐르는 전류를 표시하는 전류피드백신호, 16은 서보모터(6)에 의해 구동되는 CNC 공작기계등의 기계계, 17은 기계계(16)에서 서보모터(6)에 가해지는 반력이나 마찰력에 의한 부하토크, 18은 속도제어부(3)에서의 속도비례제어부, 19는 속도제어부(3)에서의 속도적분제어부, 20은 속도비례제어부(18)의 출력하는 비례항분지령, 21은 속도적분제어부(19)이 출력하는 적분항분지령으로, 비례항분지령(20)에 가산됨으로써 전류지령(14)이 된다.9 shows a block diagram of a conventional servo control device intended to prevent the occurrence of such an upper limit projection. In Fig. 9, 1 is a position command generation unit, 2 is a position control unit, 3 is a speed controller, 4 is a current controller, 5 is a power amplifier, 6 is a servo motor for driving the mechanical system 16, 7 is a servo motor (6). The encoder for detecting the rotational position of the reference signal 8, and the derivative means for calculating the speed by differentiating the position detection signal 10 output from the encoder (7). In addition, the encoder 7 and the derivative means 8 constitute a motor speed detecting means. 9 is a position command output from the position command generation unit 1, 10 is a position feedback signal which is a position detection signal output from the encoder 7, 11 is a speed command output from the position control unit 2, 12 is a derivative means 8 The speed feedback signal 13, which is a speed detection signal output from the speed feedback signal, 13 is a speed deviation signal that is a difference between the speed command 11 and the speed feedback 12, 14 is a current command output from the speed controller 3, and 15 is a servo motor. Current feedback signal for indicating the current flowing in (6), 16 is a mechanical system such as a CNC machine tool driven by the servo motor (6), 17 is a reaction force applied to the servo motor (6) from the mechanical system (16) Load torque due to frictional force, 18 is a speed proportional control unit in the speed control unit 3, 19 is a speed integral control unit in the speed control unit 3, 20 is a proportional proportional command output from the speed proportional control unit 18, 21 is a speed As an integral term command output by the integral controller 19, it is added to the proportional term command 20 so that the current command 1 4) becomes.
또, 22는 마찰등의 영향으로 서보모터(6), 또는 기계의 방향반전시에 발생하는 지령위치에 대한 오차를 억제하고 원호절삭을 하는 경우의 상한돌기의 발생등을 방지하는 보정신호생성부이고, 23은 보정신호생성부(22)가 출력하는 전류지령 보정신호(보정치)이다.Further, 22 denotes a correction signal generation unit which suppresses an error in the command position generated during the direction change of the servomotor 6 or the machine under the influence of friction, and prevents the occurrence of the upper limit projection in the case of circular arc cutting. 23 is a current command correction signal (correction value) output from the correction signal generation section 22.
종래 장치에서는, 마찰량에 상당하는 보정량(23)을 서보모터(6)의 방향 반전시에 가해지고 그 보정량은 미리 파라미터로서 설정되어 있는 것을 사용하거나 메모리에 기억된 이송속도나 가속도의 조건마다의 최적치를 사용하고 있다. 또 경우에 따라서는 보정량을 시간의 함수로 가하거나, 이동량이나 이송속도의 함수로 가하거나 하고 있었다.In the conventional apparatus, the correction amount 23 corresponding to the friction amount is applied at the time of reversing the direction of the servomotor 6, and the correction amount is set in advance as a parameter or according to the conditions of the feed rate and acceleration stored in the memory. Optimal value is used. In some cases, the amount of correction was added as a function of time or as a function of the amount of movement or the feed rate.
그런데 이같은 종래의 서보제어장치는, 상기 보정량으로서 기계조정시에 미리 소정의 조건에서의 최적치를 결정할 필요가 있으나, 이 방향 반전시의 오차요인인 마찰량등은 경년변화나, 기계위치등의 조건의 차에 의한 변화가 크고, 최적한 보정량을 결정하는 것이 어려웠었다.By the way, such a conventional servo control apparatus needs to determine the optimum value under predetermined conditions at the time of machine adjustment as the correction amount, but the friction amount, which is an error factor in this direction reversal, is a condition such as secular variation or machine position. The change due to the difference was large, and it was difficult to determine the optimal correction amount.
또, 가령 보정량을 결정해도 시간이 경과함에 따라, 최적한 효과가 얻기 힘든 문제가 있었다.Moreover, even if the correction amount was determined, for example, as time passed, there was a problem that an optimum effect was hardly obtained.
또, 볼나사의 비틀림이나 실재(기름등이 서보모터측에 침입하지 않도록 서보모터의 축주위에 접동이 자유롭게 설치되는 것으로, 외주부가 기체부에 고정된다)등의 탄성변화가 큰 기계계에서는, 방향 반전시에 발생하는 추종지연에 의한 오차)상한돌기)에 대해서는 보정이 되나, 그후의 나사 되돌림등에 의한 파고드는 것을 억제할 수가 없었다.In a mechanical system with large elastic changes such as torsion of the ball screw and actual material (sliding is freely installed around the axis of the servomotor so that oil does not enter the servomotor side, the outer peripheral part is fixed to the base). The error due to the tracking delay (upper limit projection) occurring at the time of reversal of the direction is corrected, but it is not possible to suppress digging due to subsequent screw turning.
도 10a,b는 볼나사에 비틀림이나 실재등의 탄성변화가 큰 기계계에서의 보정전의 방향 반전시의 거동을 시뮬레이션한 것이고, 도 10a가 진원정밀도를 도 10b가 방향 반전시의 속도와 전류파형을 표시하고 있다. 이와 같은 기계계에서, 도 9에 표시한 종래의 보정을 실시한 결과가 도 11이다.10A and 10B are simulations of the behavior at the time of inversion of direction before correction in a mechanical system in which a large change in elasticity such as torsion or reality is caused in the ball screw, and FIG. Is displayed. In such a mechanical system, the result of the conventional correction shown in FIG. 9 is FIG.
또 도 11a가 진원정밀도를 도 11b가 방향 반전시에서의 속도와 전류파형을 표시하고 있다.Fig. 11A shows the true precision and Fig. 11B shows the speed and current waveform at the time of reversal.
종래 보정에서는 방향 반전에서 거리에 따라 서서히 보정량을 증가해가는 등의 방향 반전시에 마찰량에 대응한 보정치를 가하고 있으나, 기계계의 비틀림등의 탄성을 가진 계에 적용한 경우에는 도 11에 표시한 바와 같이 순간적으로 그 보정치가 과보정이 되는 경우가 있고, 그전 경우에도 그 보정치를 변경하는 수단이 없으므로 파고들기가 발생하고 있다.In the conventional correction, the correction value corresponding to the friction amount is applied during the inversion of the direction such as gradually increasing the correction amount according to the distance in the direction reversal, but when applied to a system having elasticity such as torsion of the mechanical system, As described above, the correction value may be overcorrected momentarily, and even before that, since there is no means for changing the correction value, digging occurs.
또 다른 종래의 서보제어장치로서 도 12에 표시하는 것이 있었다.Another conventional servo controller is shown in FIG. 12.
이 도 12에 표시한 것은 일본국 특개평 1-276315호 공보에 개시되어 있는 발명으로, 도면중, Xc는 위치지령, 101은 위치지령 Xc와 위치검출기(105)의 출력신호 X를 비교해서 감산을 하고, 그 편차 E를 출력하는 감산기, 102는 편차 E를 증폴해서 속도지령을 출력하는 증폭기, 103은 입력하는 속도지령 V에 따라 서보모터(104)에의 구동출력을 제어하는 속도제어기, 105는 서보모터(104)의 구동에 의해, 예를 들면 가공용 공구의 이동 또는 피가공물을 재치하는 가공테이블의 이동등이 실시되는 가공기계, 106은 가공기계(105)에서의 상기 이동체의 위치를 검출하는 위치검출기, 107은 이상위치 연산기이다.12 is an invention disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-276315. In the drawing, Xc is a position command, 101 is a position command Xc and the output signal X of the position detector 105 is compared and subtracted. A subtractor for outputting the deviation E, 102 an amplifier for amplifying the deviation E and outputting a speed command, 103 a speed controller for controlling the drive output to the servomotor 104 in accordance with the input speed command V, and The machining machine 106 performs, for example, movement of a machining tool or movement of a machining table on which a workpiece is placed by driving the servomotor 104, and 106 detects the position of the moving body in the machining machine 105. The position detector 107 is an abnormal position calculator.
또, 이 이상위치 연산기(107)는, 위치지령 Xc와 이상위치 Xi와의 편차 Ei를 출력하는 감산기(108), 편차 Ei를 증폭해서 속도신호 Vi를 출력하는 증폭기(109) 및 속도신호 Vi(속도지령)을 시간적 분해서 이상위치에 대응하는 이상위치 신호 Xi를 출력하느 적분기(116)로 구성되어 있다.The abnormal position calculator 107 further includes a subtractor 108 for outputting a deviation Ei between the position command Xc and the abnormal position Xi, an amplifier 109 for amplifying the deviation Ei and outputting a speed signal Vi, and a speed signal Vi (speed). And an integrator 116 that outputs the abnormal position signal Xi corresponding to the abnormal position by time-integrating the command).
또 111은 편차 Ei와 편차 E와의 편차를 출력하는 감산기, 112는 감산기(111)가 출력하는 편차에 보정게인을 공급하는 증폭기, 113은 속도지령 V에 보정게인을 곱한 편차를 가하는 가산기이다.111 is a subtractor which outputs a deviation between the deviation Ei and the deviation E, 112 is an amplifier which supplies a correction gain to the deviation output by the subtractor 111, and 113 is an adder which adds a deviation obtained by multiplying the speed command V by the correction gain.
그리고, 이 서보제어장치는 위치검출기(106)가 검출한 위치가 이상위치보다 앞서 있을때는 속도지령 V를 감하도록 또 역으로 지연되고 있을때는 속도지령 V를 증가시키도록 이상위치와 실위치와의 오차에 게인을 곱해 증폭한 것을 속도지령 V에 가산하고 있다.The servo control device is configured to reduce the speed command V when the position detected by the position detector 106 is earlier than the abnormal position and to increase the speed command V when the position is delayed. The error multiplied by the gain is added to the speed command V.
그런데 이 도 12에 표시하는 것은 방향 반전시에 한하지 않고 항상 이상위치와 실위치와의 오차를 증폭해서 보정을 가하고 있으므로, 기계공진이나 진동을 유발하기 쉽고 불안정하고 안정성을 증시한 게인설정으로 하면 방향 반전시에 발생하는 추종지연에 의한 오차의 억제가 충분히 할 수 없다는 등의 문제점이 있었다. 도 13a,b,c는, 도 11a,b에 표시한 볼나사에 비틀림이나 실재등의 탄성변화가 큰 기계계에 일본국 특개평 1-276315호 공보에 개시되고 있는 발명에서의 보정을 실시한 경우의 거동을 시뮬레이션한 것이다. 도 13a,b,c중, 도 13a가 진원정밀도를 도 13b가 방향 반전시의 속도와 전류파형을 표시한 것이나, 기계진동을 유발하기 쉽고, 위치나 속도, 전류파형이 진동적으로 되어 있고 또 진원정밀도에서의 상현돌기도 비교적 크게 남고 있다.12 is not limited to the direction reversal, and the error is always amplified and corrected to correct the error between the abnormal position and the actual position. There existed a problem that the error by tracking delay which arises at the time of reversal cannot be suppressed enough. 13A, 13B and 13C show corrections in the invention disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1-276315 on a mechanical system having a large change in elasticity such as torsion or reality to the ball screw shown in FIGS. 11A and 11B. It simulates the behavior of. In FIG. 13A, FIG. 13A, FIG. 13A shows the roundness precision, and FIG. 13B shows the speed and current waveform at the time of reversal of direction, and it is easy to induce mechanical vibration, and the position, speed, and current waveform are vibrated. The presence of spinous processes in epicenter precision remains relatively large.
(발명의 개시)(Initiation of invention)
본 발며은 상기한 문제점을 해결하기 위해 된것으로, 마찰량의 경년변화의 영향이나 가공조건의 차이에 의한 보정효과의 흐트러짐을 억제하고, 또 볼나사의 비틀림이나 실재등의 탄성변화가 큰 기계계에서도, 보정후의 비틀림 회복등에 의한 폐이는 것을 억제하는 것이 가능하고, 또 보정에 의해 서보계가 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있는 서보제어방법 및 그 장치를 제공하고자 하는 것이다.The present invention is intended to solve the above problems, and suppresses the disturbance of the correction effect due to the aging effect of the friction amount and the difference in the processing conditions, and also the mechanical system with a large elastic change such as the torsion of the ball screw or the actual material. In addition, it is possible to provide a servo control method and apparatus capable of suppressing disturbance due to torsional recovery after correction and preventing the servo system from becoming unstable by the correction.
그래서 본 발명에 관한 서보제어방법은, 위치지령과 실제의 위치피드백과의 차이분에 따라 속도지령을 생성하는 동시에 이 속도지령과 실제의 속도피드백과의차이분에 따라 전류지령을 생성하고, 이 전류지령에 따라 서보모터를 제어하는 서보제어방법에서, 이상적인 서보계 모델에 따라 이 상적인 위치를 연산하고, 이 연산한 이상위치와 실제의 위치피드백의 차이분에 이상위치의 방향 반전시로부터의 소정의 시간만 소정의 게인을 곱하고 이를 상기 속도지령에 보정량으로 해서 더하는 것이다.Thus, the servo control method according to the present invention generates a speed command according to the difference between the position command and the actual position feedback, and generates a current command according to the difference between the speed command and the actual speed feedback. In the servo control method that controls the servomotor according to the current command, the ideal position is calculated according to the ideal servo system model, and the difference between the calculated abnormal position and the actual position feedback from the reverse direction of the abnormal position is calculated. Only a predetermined time is multiplied by a predetermined gain and added as a correction amount to the speed command.
또, 본 발명에 관한 서보제어방법은, 상기 게인을 이상위치의 방향 반전시에 최대치로 해서 소정의 시간에서 감쇄하는 것으로 한 것이다.In the servo control method according to the present invention, the gain is attenuated at a predetermined time with the maximum value at the time of inversion of the abnormal position.
또, 본 발명에 관한 서보제어방법은, 이상위치의 방향 반전시의 이상위치와 실제의 위치피드백과의 차이분을 오프셋치로서 기억하는 동시에 이 오프셋치로 기억하는 동시에 이 오프셋치로 상기 차분을 감산하고, 이 감산한 것에 상기 게인을 곱하는 것이다.In addition, the servo control method according to the present invention stores the difference between the abnormal position and the actual position feedback at the time of reversal of the abnormal position as an offset value, at the same time as the offset value, and subtracts the difference by this offset value. This subtraction is multiplied by the gain.
또, 본 발명에 관한 서보제어방법은, 위치지령과 실제의 위치피드백과의 차이분에 따라, 속도지령을 생성하는 동시에 이 속도지령과 실제의 속도피드백과의 차이분에 따라 전류지령을 생성하고 이 전류지령에 따라 서보모터를 제어하는 서보제어방법에서, 이상적인 서보계 모델에 따라 이상적인 위치를 여산하고, 이 연산한 이상위치의 방향 반전시로부터의 소정의 사이만, 상기 위치피드백 또는 이상적인 서보계 모델의 누적위치에 소정의 게인을 곱하고 이를 상기 전류지령에 보정량으로서 가하는 것이다.The servo control method according to the present invention generates a speed command according to the difference between the position command and the actual position feedback, and generates a current command according to the difference between the speed command and the actual speed feedback. In the servo control method for controlling the servomotor according to this current command, the ideal position is calculated according to the ideal servo system model, and the position feedback or the ideal servo system is only for a predetermined time from the direction reversal of the calculated abnormal position. The accumulated position of the model is multiplied by a predetermined gain and added to the current command as a correction amount.
또, 본 발명에 관한 서보제어방법은, 이상위치의 방향 반전시로부터 소정의 사이만, 상기 속도피드백 또는 이상적인 서보계 모델의 속도에 소정의 게인을 곱하고 이를 상기 전류지령에 보정량으로 가하는 것이다.In the servo control method according to the present invention, the speed feedback or the speed of the ideal servo system model is multiplied by a predetermined gain only for a predetermined time from the time of reversing the direction of the abnormal position, and is applied to the current command as a correction amount.
또, 본 발명에 관한 서보제어방법은, 상기 기엔에 이상위치와 실제의 피드백위치와의 차이분에 비례한 계수를 사용하는 것이다.The servo control method according to the present invention uses coefficients proportional to the difference between the abnormal position and the actual feedback position.
또 본 발명에 관한 서보제어장치는, 서보모터의 위치 및 속도를 검출하는 수단과, 위치지령과 실제의 위치피드백과의 차이분에 따라 속도지령을 생성하는 위치제어부와, 상기 속도지령과 실제의 속도피드백과의 차이분에 따라 전류지령을 생성하는 속도제어부와, 상기 전류지령에 따라 서보모터에 흘리는 전류를 제어하는 전류제어부를 구비하고, 상기 서보모터를 제어하는 서보제어장치에서, 이상적인 서보계 모델과 이 모델이 이상위치의 방향 반전시로부터 소정의 시간만, 사기 위치피드백 또는 이상적이 서보계 모델의 누적위치에 게인을 곱하고 이를 상기 전류지령에 보정량으로서 가하는 수단을 구비한 구성으로 한 것이다.In addition, the servo control apparatus according to the present invention includes means for detecting the position and speed of the servo motor, a position control unit for generating a speed command in accordance with the difference between the position command and the actual position feedback, and the speed command and the actual command. An ideal servo system in a servo control device for controlling the servo motor, comprising a speed control part for generating a current command according to a difference from the speed feedback, and a current control part for controlling a current flowing to the servo motor according to the current command. The model and the model are configured to include a means for multiplying the accumulated position of the servo system model by a gain for a predetermined time from the time of reversing the direction of the abnormal position, and applying this as a correction amount to the current command.
또 본 발명에 관한 서보제어장치는 상기 모델의 이상위치의 방향 방전시로부터 소정의 시간만, 상기 속도피드백 또는 이상적인 전류지령에 보정량으로 해서 가하는 수단을 구비하는 구성으로 한 것이다.Moreover, the servo control apparatus which concerns on this invention is provided with the means which adds as a correction amount to the said speed feedback or an ideal electric current command for a predetermined time from the direction discharge of the abnormal position of the said model.
또 본 발명에 관한 서보제어장치는 상기 게인에 이상위치와 실제의 피드백위치와의 차이분에 비례한 계수를 사용하는 구성으로 한 것이다.The servo control device according to the present invention is configured to use a coefficient proportional to the difference between the abnormal position and the actual feedback position.
또 본 발명에 관한 서보제어방법 및 그의 장치는 상기 이상적인 서보계 모델로서 위치지령에서 위치피드백까지의 위치루프계의 지연 및 제어대상의 기계적 지연을 고려한 모델로 한 것이다.The servo control method and apparatus thereof according to the present invention have the ideal servo system model in consideration of the delay of the position loop system from the position command to the position feedback and the mechanical delay of the control object.
본 발명은 CNC 공작기계등을 구동하는 서보모터를 제어하는 방법 및 그의 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for controlling a servo motor for driving a CNC machine tool or the like.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 서보제어장치를 표시하는 블록도.1 is a block diagram showing a servo control device according to Embodiment 1 of the present invention.
도 2a,b,c는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 서보제어장치를 탄성변화의 큰 기계계에 적용한 경우의 시뮬레이션 결과를 표시하는 도면.2A, 2B and 2C show simulation results when the servo control device according to Embodiment 1 of the present invention is applied to a large mechanical system of elastic change.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 서보제어장치를 표시하는 블록도.Fig. 3 is a block diagram showing the servo control device according to Embodiment 2 of the present invention.
도 4a,b는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 서보제어장치를 탄성변화가 큰 기계계에 적용한 경우의 시뮬레이션 결과를 표시하는 도면.4A and 4B show simulation results when the servo control device according to Embodiment 2 of the present invention is applied to a mechanical system having a large change in elasticity.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 서보제어장치를 표시하는 블록도.Fig. 5 is a block diagram showing the servo control device according to Embodiment 3 of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 서보제어장치를 표시하는 블록도.Fig. 6 is a block diagram showing a servo control device according to Embodiment 4 of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 서보제어장치를 표시하는 블록도.Fig. 7 is a block diagram showing the servo control device according to Embodiment 5 of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 6에 관한 서보제어장치를 표시하는 블록도.Fig. 8 is a block diagram showing the servo control device according to Embodiment 6 of the present invention.
도 9는 종래의 서보제어장치를 표시하는 블록도.9 is a block diagram showing a conventional servo control device.
도 10a,b는 탄성변화가 큰 기계계에서의 보정을 사용하지 않는 경우의 시뮬레이션 결과를 표시하는 도면.10A and 10B show simulation results when no correction is used in a mechanical system with large elastic change.
도 11a,b는 종래의 서보제어장치를 탄선변화가 큰 기계계에 적용한 경우의 시뮬레이션 결과를 표시하는 도면.11A and 11B show simulation results when the conventional servo controller is applied to a mechanical system with large change in ballistics.
도 12는 다른 종래의 서보제어장치를 표시하는 블록도.12 is a block diagram showing another conventional servo control device.
도 13a,b,c는 다른 종래의 서보제어장치를 탄성변화가 큰 기계계에 적용한 경우의 시뮬레이션 결과를 표시하는 도면.13A, 13B and 13C show simulation results when another conventional servo control device is applied to a mechanical system having a large change in elasticity.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)(The best form to carry out invention)
실시의 형태 1.Embodiment 1.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 서보제어장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a servo control device according to Embodiment 1 of the present invention.
도면중, 24는 위치지령생성부(1)에서 출력되는 위치지령(9)을 입력하는 위치루프계의 이상모델, 33은 위치루프계의 이상모델(24)의 출력속도신호, 25는 탄성변화가 큰 기계계의 지연을 고려한 이상모델, 41은 이상모델의 위치(26)와 실제의 위치피드백(10)과의 차이분(27)을 출력하는 감산부, 28은 게인이다. 또 이 게인(28)은 크게 설정하면 할수록 보정효과는 바랄수 있으나, 실제로 보정효과를 올리기 위해서는 기계계를 포함한 속도루프제어계의 응답성이 필요하고 이 응답성이 나브면 서보계로서 불안정하게 되므로, 실제의 기계에 적용한 경우에는 그 속도루프제어에 따라 결정된다.In the figure, 24 is an abnormal model of the position loop system for inputting the position command 9 output from the position command generation unit 1, 33 is an output speed signal of the abnormal model 24 of the position loop system, and 25 is an elastic change. The ideal model taking into consideration the delay of the large mechanical system, 41 is a subtractor which outputs the difference 27 between the position 26 of the abnormal model and the actual position feedback 10, and 28 is a gain. As the gain 28 is set larger, the correction effect may be desired. However, in order to actually increase the correction effect, the response of the speed loop control system including the mechanical system is required. In case of application to actual machine, it is decided by speed loop control.
또, 42는 이상모델의 위치(16)와 실제의 위치피드백(10)과의 사이의 차이분 (27)에 게인(28)을 곱하고, 속도지령 보정신호(속도지령 보정치)(29)를 출력하는 승산부, 43은 승산부(36)로부터 출력되는 보정신호(속도지령 보정치)(29)를 속도지령(11)에 가산하는 가산부이다.Further, 42 multiplies the gain 28 by the difference 27 between the position 16 of the abnormal model and the actual position feedback 10, and outputs a speed command correction signal (speed command correction value) 29. The multiplier 43 is an adder that adds a correction signal (speed command correction value) 29 output from the multiplier 36 to the speed command 11.
또 기타 도 8에 표시하는 부호와 동일부호인 것은 도 8에 표시하는 것과 같은 것이다.In addition, the same code | symbol as the code | symbol shown in FIG. 8 is the same as that shown in FIG.
본 발명의 실시의 형태 1에 관한 서보제어장치는 이상과 같이 구성되어 있고, 이상모델의 방향 반전시를 보정의 타이밍으로 하고 이 방향 반전시로부터 전류지령이 정마찰을 초과하는 값이 될때까지의 소정의 시간(이 소정시간은 미리 파라미터 설정해둔다)뿐, 또는 방향 반전후의 이상모델의 이동량에 기계계의 스프링정수등을 곱한 값이 정마찰을 초과하는 값(이값도 미리 파라미터 설정해둔다)이상이 될때까지의 사이만, 승산부(42)에서, 이상모델의 위치(26)와 실제의 위치피드백 (10)과의 사이의 차이분(27)에 게인(28)을 곱함으로써 속도지령 보정치(29)를 생성하고 이 보정치(29)를 가산부(43)에서 위치제어에 의한 출력인 속도지령(11)에 가산하도록 동작한다.The servo control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is configured as described above, and the direction inversion of the abnormal model is regarded as the timing of correction, and from this direction inversion until the current command reaches a value exceeding the static friction. Not only a predetermined time (this predetermined time is parameterized in advance) or more than a value obtained by multiplying the movement amount of the abnormal model after reversing the direction by the spring constant of the mechanical system, etc. (this value also sets the parameter in advance) In the multiplication section 42, the speed command correction value 29 is multiplied by multiplying the gain 28 by the difference 27 between the position 26 of the abnormal model and the actual position feedback 10. ) Is added and the correction value 29 is added by the adder 43 to the speed command 11 which is an output by position control.
도 2a,b,c는 탄성변화가 큰 기계계에 본 실시의 형태의 보정을 실시했을때의 효과를 표시한 시뮬레이션 결과이나, 그 순간마다 발생하는 오차에 따라 보정량이 결정되므로, 도 11에 표시한 종래 보정시에 발생하고 있었던 같은 파고들기도 억제되고, 또 일본국 특개평 1-276315호 공보에 개시한 수치제어장치의 발명에서의 보정을 실시한 결과와 비교해도 기계진동을 유발하지 않고 안정하고 고정밀도의 보정효과가 얻어지고 있는 것을 알 수가 있다,2A, 2B, and C are simulation results showing the effect of performing the correction of this embodiment on a mechanical system having a large change in elasticity, and the correction amount is determined according to the error occurring at each instant. The same incidence that occurred at the time of a conventional calibration is also suppressed, and it is stable and does not cause mechanical vibration even when compared with the result of the calibration in the invention of the numerical control device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-276315. It can be seen that a highly accurate correction effect is obtained.
실시의 형태 2.Embodiment 2.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 서보제어장치의 블록도이다.3 is a block diagram of a servo control device according to Embodiment 2 of the present invention.
이 실시의 형태 2는 실시의 형태 1에서 방향 반전후에 이상모델의 위치(26)와 실제의 위치피드백(10)과의 차이분(27)에 승산부(42)에서 곱하는 게인을 방향 반전시에 최대치로서 시간의 함수, 또는 이상모델위치의 함수(실제의 연산을 간결하게 하는 경우 경사가 일정해도 되나, 방향 반전에서의 국소적인 보정을 증시하는 경우, 지수감쇄등의 감쇄도 효과적이다)로 감쇄하는 게인(28A)으로 변경한 것이다.In Embodiment 2, in the first embodiment, the multiplication unit 42 multiplies the difference 27 between the position 26 of the abnormal model and the actual position feedback 10 after the direction reversal at the time of direction reversal. Attenuation as a function of time as a maximum value or as a function of anomaly model position (the slope may be constant when the actual operation is simplified, but attenuation such as exponential attenuation is also effective when the local correction in the direction reversal is performed). The gain is changed to 28A.
또 기타의 구성은 실시의 형태 1의 것과 같다.The other configuration is the same as that of the first embodiment.
본 발명의 실시의 형태 2에 관한 서보제어장치는 이상과 같이 구성되어 있고, 이상모델의 방향 변화시를 보정개시의 타이밍으로 하고 승산부(42)에서 이상모델의 위치(26)와 실제의 위치피드백(10)과의 사이의 차이분(27)에 게인(28A)(방향 반전시에 최대치로서 시간의 함수, 또는 이상모델위치의 함수로 감쇄시키는 게인)을 곱함으로써 속도지령 보정치(29)를 생성하고, 이 보정치(29)를 가산부(43)에서 위치제어에 의한 출력인 속도지령(11)에 가산하도록 동작한다.The servo control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention is configured as described above, and the position of the abnormal model and the actual position of the abnormal model are multiplied by the multiplier 42 with the timing of the start of correction being the direction change of the abnormal model. The speed command correction value 29 is multiplied by multiplying the difference 27 with the feedback 10 by a gain 28A (a gain attenuated by a function of time as a maximum value or a function of an abnormal model position at the time of reversal). And the correction value 29 is added by the adder 43 to the speed command 11 which is an output by position control.
도 4a,b는 본 실시의 형태의 보정을 실시했을때의 효과를 표시한 시뮬레이션 결과이나, 보정량의 게인에 의한 무게를 방향 반전시에 집중적으로 높게할 수 있으므로, 다시 기계진동을 유발하기 힘들고, 보정효과를 올리는 것이 가능해진다.4A and 4B show a simulation result showing the effect when the correction of the present embodiment is performed, and the weight due to the gain of the correction amount can be intensively increased at the time of reversing the direction, so that it is difficult to induce mechanical vibration again. It becomes possible to raise the correction effect.
실시의 형태 3.Embodiment 3.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 서보제어장치의 블록도이다.5 is a block diagram of a servo control device according to Embodiment 3 of the present invention.
도면중, 30은 이상모델의 위치(26)와 실제의 위치피드백(10)과의 사이의 방향 반전직후의 차이분(27)을 오프셋치(31)로 기억하는 기억부이다. 또 오프셋치 (31)는 상기 방향 반전마다에 상서개서를 한다. 또 44는 방향 반전후의 이상모델의 위치(26)와 실제의 위치피드백(10)과의 사이의 차이분(27)과 오프셋치(31)와의 차이분(32)을 출력하는 감산부이다. 또 기타의 구성은, 실시의 형태 2와 같다.In the figure, 30 is a storage unit that stores, as the offset value 31, the difference 27 immediately after the direction reversal between the position 26 of the abnormal model and the actual position feedback 10. In addition, the offset value 31 rewrites the upper and lower sides every direction reversal. In addition, 44 is a subtraction part which outputs the difference 27 between the position 26 of the abnormal model after direction reversal, and the actual position feedback 10, and the difference 32 between the offset value 31. As shown in FIG. The other configuration is the same as that of the second embodiment.
본 발명의 실시의 형태 3에 관한 서보제어장치는 이상과 같이 구성되어 있고, 우선 이상모델의 위치(26)와 실제의 위치피드백(10)과의 사이의 방향 반전직후의 차이분(27)을 오프셋치(31)로해서 기억부(30)에 기억한다. 그리고 이상모델의 위치(26)와 실제의 위치피드백(10)과의 사이의 방향 반전후의 차이분(27)에 대해 오프셋치(31)를 감산부(38)에서 감산하고, 얻어진 차이분(32)에 승산부(42)에서 게인(28A)(방향 반전시에 최대치로서 시간의 함수, 또는 이상모델위치의 함수로 감쇄시키는 게인)을 곱함으로써 속도지령 보정치(29)를 생성하고, 이 보정치(29)를 가산부(37)에서 위치제어에 의한 출력인 속도지령(11)에 가산하도록 동작한다.The servo control device according to Embodiment 3 of the present invention is configured as described above. First, the difference 27 immediately after the direction reversal between the position 26 of the abnormal model and the actual position feedback 10 is determined. The offset value 31 is stored in the storage unit 30. The subtraction unit 38 subtracts the offset value 31 from the difference 27 after the direction reversal between the position 26 of the abnormal model and the actual position feedback 10. ) Is multiplied by the gain 28A (a gain attenuated by a function of time as a maximum value or a function of an abnormal model position at the time of reversal) in the multiplier 42 to generate a speed command correction value 29, and the correction value ( 29) is added to the speed command 11, which is an output by the position control, in the adder 37. FIG.
이에 의해 고속, 고가속도 운전시에 모델화 오차에 의해 발생하는 이상모델과 실제의 모터, 또는 기계계의 위치피드백과의 오차는 제거하고, 목적인 상한전환시의 오차에 대해서만 보정을 실시하고, 안정하고 또 상한돌기의 억제효과를 높게 조정할 수가 있다.This eliminates the error between the abnormal model caused by the modeling error during high speed and high acceleration operation and the position feedback of the actual motor or the mechanical system, and corrects only the error during the upper limit switching, which is stable and stable. Moreover, the suppression effect of an upper limit protrusion can be adjusted high.
실시의 형태 4.Embodiment 4.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 서보제어장치의 블록도이다.6 is a block diagram of a servo control device according to Embodiment 4 of the present invention.
도면중, 24는 위치지령 생성부(1)에서 출력되는 위치지령(9)을 입력하는, 위치루프계의 이상모델, 33은 위치루프계의 이상모델(24)의 출력속도신호, 25는 탄성변화가 큰 기계계의 지연을 고려한 이상모델, 35는 위치루프계의 이상모델(24)로부터 만들어지는 모델속도신호(33)에 의해 방향 반전을 검출하고, 방향 반전이 검출된 경우, 방향 반전시의 위치를 0으로 해서 위치피드백치(이것은 본래 실제의 위치피드백(10)을 사용하는 것이 바람직하나, 위치피드백 분해능이 매끄럽지 못한 경우등에는 보정량이 진동적이 되고 기계의 공진등을 유발하는 가능성이 있으므로, 이와 같은 경우에는 이상모델의 출력위치(26)의 누적위치를 사용해도 된다)로부터 방향 반전에서의 위치(36)를 계산하는 연산기, 34는 연산기(38)에 의해 계산된 값에 곱함으로써 전류지령 보정치(23)로 하는, 기계계의 볼나사나 오일실등의 탄성변형에 의해 생기는 비틀림을 보상하는 스프링 정수이다.In the figure, 24 denotes an abnormal model of the position loop system, 33 denotes an output speed signal of the abnormal model 24 of the position loop system, and 25 denotes an elasticity, which inputs the position command 9 output from the position command generation unit 1. The abnormal model considering the delay of the large mechanical system, 35 detects the direction reversal by the model speed signal 33 generated from the abnormal model 24 of the position loop system, and when the direction reversal is detected, when the direction reversal is detected. The position feedback value is assumed to be 0. (It is preferable to use the actual position feedback 10. However, if the position feedback resolution is not smooth, the correction amount may be vibrated and may cause resonance of the machine.) In this case, the calculator calculates the position 36 at the direction reversal from the cumulative position of the output position 26 of the abnormal model, and 34 multiplies the value calculated by the calculator 38 to multiply the current. Command correction value 23) is a spring constant that compensates for the torsion caused by elastic deformation such as ball screws or oil seals in mechanical systems.
또 기타 도 9에 표시하는 동일부호으 것은 도 9에 표시하는 것과 같은 것이다.In addition, the same code | symbol shown in FIG. 9 is the same as that shown in FIG.
본 발명의 실시의 형태 4에 관한 서보제어장치는 이상과 같이 구성되어 있고, 위치루프계의 이상모델(24)로부터 만들어지는 모델속도신호(33)에 의해 방향 반전을 검출하고, 방향 반전이 검출된 경우, 방향 반전시의 위치를 0으로 하고, 연산기(35)를 계산하고, 이 값에 기계계의 볼나사나 오일실등의 탄성변형에 의해 생기는 비틀림을 보상하는 스프링 정수(34)를 곱한 것을 전류지령 보정치(23)로 해서 그 보정치가 정마찰량을 초과할때까지, 또는 보정량을 가한 토털의 전류지령이 정마찰량을 초과할때까지, 속도비례 항분지령(20)이나 속도적분 항분지령(21)에 가산한다.The servo control device according to Embodiment 4 of the present invention is configured as described above, and the direction reversal is detected by the model speed signal 33 generated from the abnormal model 24 of the position loop system, and the direction reversal is detected. In this case, the position at the time of reversal is set to 0, the calculator 35 is calculated, and this value is multiplied by a spring constant 34 that compensates for the torsion caused by elastic deformation such as a ball screw or oil seal of a mechanical system. Using the current command correction value 23 until the correction value exceeds the static friction amount, or until the current command of the total to which the correction amount is applied exceeds the static friction amount, the speed proportional integral command 20 or the speed integral integral The instruction 21 is added to the instruction 21.
이로써, 볼나사의 비틀림등의 스프링계 요소가 큰 기계에서의 부하토크를 소멸시키는 형태로 방향 반전으로부터의 누적위치에 비례한 보정을 하고 탄성변형등의 스프링 요소를 갖는 기계계에 대해서도 과보정에 의한 패이는 현상등을 발생하기 힘들게 하고, 속도변화나 마찰부하등의 변화에 대해서도 보정이 가능해진다.As a result, the spring torque element such as torsion of the ball screw dissipates the load torque in the large machine, and the compensation is proportional to the cumulative position from the direction reversal. This makes it difficult to produce a phenomenon or the like, and correction of changes in speed, friction, and the like becomes possible.
실시의 형태 5.Embodiment 5.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 서보제어장치의 블록도이다.7 is a block diagram of a servo control device according to Embodiment 5 of the present invention.
도면중, 37은 모델위치루프로부터 만들어지는 속도신호(33)에 의해 방향 반전이 검출된 경우, 속도피드백치(이것은 본래 실제의 속도피드백(12)을 사용하는 것이 바람직하나, 속도피드백 분해능이 좋지 않은 경우에는 보정량이 잔동적이 되고, 기계의 공진등을 유발할 가능성이 있으므로, 이런 경우에는 이상모델의 출력속도신호(33)를 사용해도 된다)에 곱함으로써 전류지령 보정치(38)로 하는 기계계의 볼나사나 오일실등의 호전부에 생기는 점성마찰항을 보상하는 점성정수, 39는 실시의 형태 4에서 설명한 전류지령 보저이(23)와, 상기 전류지령 보정치(38)를 가산해서 전류지령 보정치(40)를 출력하는 가산부이다.In the figure, 37 is a speed feedback value when the direction reversal is detected by the speed signal 33 generated from the model position loop (this is preferably the actual speed feedback 12, but the speed feedback resolution is good). If not, there is a possibility that the correction amount remains residual and may cause resonance of the machine. In such a case, the mechanical system used as the current command correction value 38 by multiplying by the output speed signal 33 of the abnormal model may be used). The viscosity constant which compensates the viscous friction term which arises in the power supply parts, such as a ball screw and an oil seal, 39 is a current command by adding the current command complement 23 and the said current command correction value 38 which were described in Embodiment 4, An adder that outputs a correction value 40.
또 기타의 구성은 실시의 형태 4와 같다.The other configuration is the same as that of the fourth embodiment.
본 발명의 실시의 형태 5에 관한 서보제어장치는 이상고 같이 구성되어 있고, 위치루프계의 이상모델(24)로부터 만들어지는 모델속도신호(33)에 의해 방향 반전을 검출하고, 방향 반전이 검출된 경우, 방향 반전시의 위치를 0으로 해서 연산기(35)에 의해 위치피드백(10)(또는 이상모델의 출력위치(26)의 누적위치)로부터 방향 반전으로부터의 위치(36)를 계산해서 이값에 기계계의 볼나사나 오일실등의 탄성변형에 의해 생기는 비틀림을 보상하는 스프링 정수(34)를 곱해서 전류지령 보정치(23)를 생성한다.The servo control device according to Embodiment 5 of the present invention is configured as described above, and the direction reversal is detected by the model speed signal 33 generated from the abnormal model 24 of the position loop system, and the direction reversal is detected. If the position at the time of reversal is set to 0, the position 36 from the position reversal is calculated by the calculator 35 from the position feedback 10 (or the accumulated position of the output position 26 of the abnormal model). The current command correction value 23 is generated by multiplying the spring constant 34 to compensate for the torsion caused by the elastic deformation of the ball screw or oil seal of the mechanical system.
또, 위치루프계의 이상모델(24)로부터 만들어지는 모델속도(33)에 의해 방향 반전을 검출하고, 방향 반전이 검출되었을때의 위치를 0으로 해서 속도피드백(12)(또는 이상모델의 출력속도(33))에 기계계의 볼나사나 오일실등의 회전부에 생기는점성 마찰항을 보상하는 점성정수(37)를 곱함으로써 전류지령 보정치(38)를 생성한다.In addition, the direction reversal is detected by the model speed 33 generated from the abnormal model 24 of the position loop system, and the velocity feedback 12 (or the output of the abnormal model is set to 0 when the direction reversal is detected). The current command correction value 38 is generated by multiplying the speed 33) by the viscosity constant 37 for compensating for the viscous friction term generated in the rotating part such as a ball screw or an oil chamber of the mechanical system.
그리고, 가산기(39)로 상기 전류지령 보정치(23)와 전류지령 보정치(38)를 가산함으로써 전류지령 보정치(40)로서 그 보정치가 정마찰량을 초과할때까지 또는 보정량을 가한토털의 전류지령이 정마찰량을 초과할때까지 속도비례 항분지령(20)이나 속도적분항지령(21)에 에 가산한다.이로써 저속에서의 방향 반전에 효과가 있는 실시의 형태 4의 스프링 정수에 의한 보정에 더해, 고속시에 지배적이 되는 점성항에 의한 보정을 구비하기 위해 실시의 형태 4보다도 더욱 속도변화에 대해 안정되고, 고정밀도의 보정이 가능하게 된다.Then, the current command correction value 23 and the current command correction value 38 are added by the adder 39 to the current command correction value 40 until the correction value exceeds the static friction amount or the total current command to which the correction amount is applied. It is added to the speed proportional terminology command 20 or the speed integral terminology command 21 until it exceeds this static friction amount. Thus, the correction by the spring constant of Embodiment 4, which is effective for reversing the direction at low speed, is added. In addition, in order to provide correction by the viscous term which becomes dominant at high speed, it is more stable against the speed change than the fourth embodiment, and high precision correction is possible.
실시의 형태 6.Embodiment 6.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 6에 의한 서보제어장치으 블록도이다.8 is a block diagram of a servo control device according to Embodiment 6 of the present invention.
이 실시의 형태 6은, 실시의 형태 5에서 스프링 정수를 보상하는 항인 스프링 정수(34)와 점성항을 보상하는 점성정수(37)를 이상모델의 위치(26)와 실제의 위치피드백(10)과의 차이분(오차)(27)에 비례하는 게인으로 하는 것이다.In the sixth embodiment, the spring constant 34, which is a term for compensating the spring constant, and the viscosity constant 37, for compensating for the viscous term, are provided with the position 26 of the abnormal model and the actual position feedback 10. The gain is proportional to the difference (error) 27 from.
또, 기타의 구성은 실시의 형태 5의 것과 같다.The other configuration is the same as that of the fifth embodiment.
이로 인해 볼나사의 비틀림등의 스프링계 요소가 큰 기계에서의 부하토크를 소멸시키는 형식으로 방향 반전으로부터의 누적위치에 비례한 보정을 하고, 탄성변형등의 스프링 요소를 갖는 기계계에 대해서도 과보정에 의한 파들어감등의 발생을 어렵게 하고, 속도변화나 마찰부하등의 변화에 대해서도 안정된 보정이 가능해질뿐아니라, 그 보정량을 결정하는 스프링 정수나 점성정수는 이상위치와의 오차에 의해 가변이 되므로, 스프링 정수나 점성정수의 경년변화나 기계의 조건변화에도 대응할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다.As a result, the spring system elements such as torsion of the ball screw dissipate the load torque in large machines, and the compensation is proportional to the cumulative position from the direction reversal, and the overcompensation is also performed for the mechanical system having spring elements such as elastic deformation. It is not only possible to make a dent into the ground, but it is possible to make stable correction even for changes in speed or friction load, and the spring constant and viscosity constant that determine the correction amount are variable due to the error from the abnormal position. In addition, it is possible to construct a system that can cope with aging changes of spring constants, viscosity constants, and machine conditions.
또, 이 실시의 형태 6에서 스프링 정수를 보상하는 항인 스프링 정수(34)와 점성항을 보상하는 점성정수(37)의 어느한 쪽만을 이상모델의 위치(26)와 실제의 위치피드백(10)과의 차이분(27)에 비례하는 게인으로 하는 것도 가능하다.In the sixth embodiment, only one of the spring constant 34, which is a term for compensating the spring constant, and the viscosity constant 37, for compensating for the viscosity term, is the position 26 of the abnormal model and the actual position feedback 10. It is also possible to set the gain proportional to the difference 27 with.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 이상적인 서보계 모델에 따라, 이상적인 위치를 연산하고, 이 연산한 이상위치와 실제의 위치피드백과의 차이분에, 이상위치의 방향 반전시로부터 소정의 사이만, 소정의 게인을 곱하고 이를 상기 속도지령에 보정량으로서 가하므로, 마찰량의 경년변화의 영향이나 가공조건의 차이에 의한 보정효과의 흐트러짐을 억제할 수가 있고, 또 볼나사의 비틀림이나 실재등의 탄성변화가 큰 기계계에서도, 보정후의 비틀림등에 의한 패이는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 또 서보계가 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있고, 안정된 보정이 가능해진다.As described above, according to the present invention, the ideal position is calculated according to the ideal servo system model, and the difference between the calculated abnormal position and the actual position feedback is only a predetermined time from when the direction of the abnormal position is reversed. By multiplying a predetermined gain and applying it as the correction amount to the speed command, it is possible to suppress the disturbance of the correction effect due to the aging effect of the friction amount and the difference in the machining conditions, and also to prevent the elasticity of the ball screw from distortion Even in a mechanical system with a large change, it is possible to suppress the dent due to torsion after correction. In addition, the servo system can be prevented from becoming unstable and stable correction is possible.
또, 본 발명에 의하면, 상기 게인으로써, 이상위치의 방향 반전시에 최대치로서 소정의 시간에서 감쇄하는 것을 사용하므로, 서보계가 불안정하게 되는 것을 억제할 수가 있고, 더욱 고정밀도의 보정이 가능해진다.According to the present invention, since the gain is used to attenuate at a predetermined time as a maximum value at the time of inversion of the abnormal position, the servo system can be prevented from becoming unstable, and further accurate correction is possible.
또 본 발명에 의하면, 이상위치의 방향 반전시의 이상위치와 실제의 위치피드백과의 차이분을 오프셋치로 기억하는 동시에 이 오프셋치로 상기 차이분을 감산하고, 이 감산한 것에 상기 게인을 곱하므로, 고속, 고가속도 운전시에 모델화 오차에 의해 발생하는 이상모델과 실제의 모터 또는 기계계의 위치피드백과의 오차를 제거할 수 있고, 목적인 상한전환시의 오차에 대해서만 보정을 실시하고, 안정되고, 또 상한돌기의 억제효과를 보다 높게하는 조정이 가능해진다. 이는 일본국 특개평 1-276315호 공보에 개시한 보정을 했을때의 거동을 시뮬레이션한 결과와 같이 목적이외의 오차에 대해 높은 게인(증폭치)으로 보정하는 것은, 기계의 진동이나 공진을 유발하기 쉽고 결과로서 낮은 게인에서의 보정만 할 수 있는 것에 대해 유효화게 된다.According to the present invention, the difference between the abnormal position and the actual position feedback at the time of inversion of the abnormal position and the actual position feedback is stored as an offset value, and the difference is subtracted from this offset value, and the subtracted product is multiplied by the gain. It is possible to eliminate the error between the abnormal model caused by the modeling error during high speed and high acceleration operation and the actual position feedback of the motor or the mechanical system, and correct only the error at the upper limit switching, which is stable, Moreover, the adjustment which makes higher the suppression effect of an upper limit protrusion becomes possible. This is because, as a result of simulating the behavior disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-276315, the correction of high gain (amplification value) for an error other than the objective may cause vibration or resonance of the machine. It is validated that it is easy and only results in correction at low gain.
또 본 발명에 의하면 이상적인 서보계 모델에 따라 이상적인 위치를 연산하고, 이 연산한 이상위치의 방향 반전시로부터, 소정의 시간만, 상기 위치피드백 또는 이상적인 서보계 모델의 누적위치에 소저의 게인을 곱하고, 이를 상기 전류지령에 보정량으로서 가함으로, 볼나사의 비틀림등의 스프링계 요소가 큰 기계에서의 부하토크를 소멸시키는 형식으로 방향 반전으로부터의 누적위치에 비례한 보정을 하고, 탄성변형등의 스프링 요소를 갖는 기계계에 대해서도 과보정에 의한 패이는 것등을 발생시키기 힘들고, 속도변화나 마찰부하등의 변화에 대해서도 안정된 보정이 가능하게 된다.According to the present invention, an ideal position is calculated in accordance with an ideal servo system model, and the accumulated position of the position feedback or the ideal servo system model is multiplied by gain and gain for a predetermined time from the time of reversing the direction of the abnormal position. By applying this as a correction amount to the current command, a spring-based element such as torsion of the ball screw dissipates the load torque in a large machine, and is corrected in proportion to the accumulated position from the reversal of the direction, and the spring such as elastic deformation. It is difficult to generate a pitting due to overcompensation even for a mechanical system having an element, and stable correction can be made even for changes in speed or friction load.
또 본 발명에 의하면 이상위치의 방향 반전시로부터 소정의 사이만, 상기 속도피드백 또는 이상적인 서보계 모델의 속도에 소정의 게인을 곱하고, 이를 상기 전류지렬에 보정량으로 가하므로, 고속시에 지배적으로 되는 점성항에 의한 보정을 구비하므로 상기한 스프링계 요소의 보정에서 또 속도변화에 대해 안정되고 고정밀도의 보정이 가능해진다.According to the present invention, the speed feedback or the speed of the ideal servo system model is multiplied by a predetermined gain only from a time when the direction of the abnormal position is reversed, and the current is applied as a correction amount to become the dominant at high speed. Since the correction by the viscosity term is provided, the spring-based element can be stabilized and the high-precision correction can be made against the speed change.
또 본 발명에 의하면, 상기 게인에 이상위치와 실제의 피드백위치와의 차이분에 비례한 계수를 사용하므로, 볼나사의 비틀림등의 스프링계 요소가 큰 기계에서의 부하토크를 소멸시키는 형태로 반향 반전으로부터의 누적위치에 비례한 보정을 하고, 탄성변형등의 스프링 요소를 갖는 기계계에 대해서도 과보정에 의한 패이는 곳등의 생성이 어려워지고, 속보변화나 마찰부하등의 변화에 대해서도 안정된 보정이 가능해질뿐 아니라 그의 보정량을 결정하는 스프링정ㅅ나 점성정수는 이상위치와의 오차에 의해 가변이 되므로 스프링정수나 점성정수의 경년변화나 기계의 조건변화에도 대응할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다.In addition, according to the present invention, since the coefficient is used in proportion to the difference between the abnormal position and the actual feedback position, the spring-based element such as torsion of the ball screw causes the load torque to be eliminated in the large machine. Correction is made in proportion to the accumulated position from the inversion, and it is difficult to create a dent due to overcompensation even for a mechanical system having a spring element such as elastic deformation, and stable correction is also possible for changes in breaking speed or friction load. As well as being possible, the spring constant or viscosity constant that determines the correction amount can be changed by the error of the abnormal position, so that a system can be constructed to cope with the secular variation of the spring constant or viscosity constant or the machine condition change.
이상과 같이 본 발명에 관한 서보제어방법 및 그 장치는 볼나사의 비틀림이나 실재등의 탄성변화가 큰 기계계의 서보제어에서 사용되는데 적합하다.As described above, the servo control method and the apparatus according to the present invention are suitable for use in the servo control of a mechanical system having a large change in elasticity such as twisting of a ball screw or a real substance.
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