(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流コマンド(Icmd)に基づいて電流制御部(2A)から発生する電圧コマンド(Vcmd)を電力変換器(3)に入力してサーボモータ(4)を駆動する場合、前記サーボモータ(4)を駆動するための電源電圧(V)を検出し、この電源電圧(V)の検出値(Vcc)を用いて前記サーボモータ(4)の駆動電流(Iu,Iv,Iw)の電流制御を行うようにしたサーボモータ駆動方法において、
前記電流コマンド(Icmd)は前記サーボモータ(4)の演算システム(１／Ｒａ＋Ｌａｓ、但し、Ｒａはモータ抵抗、Ｌａはモータインダクタンス、ｓはラプラス演算子）の逆演算システム（Ｒａ＋Ｌａｓ）を経て加算器からなる第１演算器(10)に入力され、前記第１演算器(10)の第１出力(10a)は減算器からなる第２演算器(11)に入力され、前記第２演算器(11)の第２出力(11a)が前記演算システム(１／Ｒａ＋Ｌａｓ)、トルク定数(Kt)及びイナーシャ(Js)を経ることによりモータ速度(ω)が得られ、前記モータ速度(ω)から得られた誘起電圧定数(KE)は前記第１、第２演算器(10,11)に帰還入力されて電流制御が行われ、さらに、前記電流コマンド(Icmd)は前記モータ抵抗(Ra)から電流応答ループが１となる第１ループ(20)又は電気的時定数(τe)と前記ラプラス演算子(S)の積であるτes（但し、τｅは前記モータインダクタンスＬａとモータ抵抗ＲａによるＬａ／Ｒａと等しい）となる第２ループ(21)を経て前記第１演算器(10)から第２演算器(11)に入力され、前記第２演算器(11)の第２出力(11a)が前記第２演算器(11)の後段側の電圧演算部(21)にてＶｃｏｍ／Ｖｃｃ（但し、Ｖｃｏｍは電源電圧Ｖの設計値、Ｖｃｃは前記電源電圧Ｖの検出値）の数値演算制御が行われて前記電源電圧(V)の変動を補正した前記電圧コマンド(Vcmd)を前記電力変換器(3)に印加することを特徴とするサーボモータ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータ駆動方法に関し、特に、従来のモータ電流検出用の電流フィードバックループを構成する電流センサ及びＡ／Ｄ変換器をなくし、電源電圧を検出することにより、この検出値を用いて電流制御を行い、制御特性を向上させ、かつ低価格化を達成するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用いられていたこの種のサーボモータ駆動方法としては、一般に、図５で示される方法が採用されていた。
すなわち、電流コマンドＩｃｍｄは演算器１に入力され、この演算器１の出力１ａは比例・積分制御部２を経て電圧コマンド２ａとして周知のパワー素子構成からなる電力変換器３に入力され、この電力変換器３から三相駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとしてサーボモータ４に印加されている。この三相駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの一部は、電流センサ５により検出され、電流の検出値ＩｖｃｃはＡ／Ｄ変換器６を介して前記演算器１に入力されており、電流フィードバック制御を構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のサーボモータ駆動方法は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、電流フィードバック系を構成するためには、電流センサ及び高価なＡ／Ｄ変換器を用いなければならず、制御系の低価格化に大きい障害となっていた。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、従来のモータ電流検出用の電流フィードバックループをなくし、電源電圧を検出することにより、この検出値を用いて電流制御を行い、制御特性を向上させ、かつ低価格化を達成するようにしたサーボモータ駆動方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によるサーボモータ駆動方法は、電流コマンド(Icmd)に基づいて電流制御部から発生する電圧コマンド(Vcmd)を電力変換器に入力してサーボモータを駆動する場合、前記サーボモータを駆動するための電源電圧(V)を検出し、この電源電圧(V)の検出値(Vcc)を用いて前記サーボモータの駆動電流(Iu,Iv,Iw)の電流制御を行うようにしたサーボモータ駆動方法において、前記電流コマンド(Icmd)は前記サーボモータの演算システム(１／Ｒａ＋Ｌａｓ、但し、Ｒａはモータ抵抗、Ｌａはモータインダクタンス、ｓはラプラス演算子）の逆演算システム（Ｒａ＋Ｌａｓ）を経て加算器からなる第１演算器に入力され、前記第１演算器の第１出力は減算器からなる第２演算器に入力され、前記第２演算器の第２出力が前記演算システム(１／Ｒａ＋Ｌａｓ)、トルク定数(Kt)及びイナーシャ(Js)を経ることによりモータ速度(ω)が得られ、前記モータ速度(ω)から得られた誘起電圧定数(KE)は前記第１、第２演算器に帰還入力されて電流制御が行われ、さらに、前記電流コマンド(Icmd)は前記モータ抵抗(Ra)から電流応答ループが１となる第１ループ又は電気的時定数(τe)と前記ラプラス演算子ｓの積であるτes（但し、τｅは前記モータインダクタンスＬａとモータ抵抗ＲａによるＬａ／Ｒａと等しい）となる第２ループを経て前記第１演算器から第２演算器に入力され、前記第２演算器の第２出力が前記第２演算器の後段側の電圧演算部にてＶｃｏｍ／Ｖｃｃ（但し、Ｖｃｏｍは電源電圧Ｖの設計値、Ｖｃｃは前記電源電圧Ｖの検出値）の数値演算制御が行われて前記電源電圧(V)の変動を補正した前記電圧コマンド(Vcmd)を前記電力変換器に印加する方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるサーボモータ駆動方法の好適な実施の形態について説明する。なお、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。
図１において電流指令値である電流コマンドＩｃｍｄは電流制御部２Ａに入力され、この電流制御部２Ａからの電圧コマンドＶｃｍｄは周知の電力変換器３に印加され、この電力変換器３には図示しない各パワー素子を駆動するための駆動電源６が接続されており、この電力変換器３からの三相の駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗがサーボモータ４に供給されるように構成されている。また、前記駆動電源６の電源電圧Ｖの検出値Ｖｃｃ及び電源電流Ｉの検出値Ｉｖｃｃが前記電流制御部２Ａに取り込まれている。
【０００７】
図１の制御系においては、図５の従来の制御系と異なり、電流制御部２Ａは、駆動電源６の電源電圧Ｖの検出値Ｖｃｃ及び電源電流Ｉの検出値Ｉｖｃｃを用いて制御した電圧コマンドＶｃｍｄを電力変換器３に印加し、電力変換器３から得られた三相の駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗによってサーボモータ４を駆動制御する。
【０００８】
次に、前記電流制御部２Ａの具体的な演算制御について述べる。図２は、前記電流制御部２Ａとサーボモータ４の演算内容をブロックとして示すもので、電流コマンドＩｃｍｄはサーボモータ４の演算システム（１／Ｒａ＋Ｌａｓ）の逆演算システム（Ｒａ＋Ｌａｓ）を経て加算器からなる第１演算器１０に入力され、この第１演算器１０の第１出力１０ａは減算器からなる第２演算器１１に入力され、この第２演算器１１の第２出力１１ａが前記演算システム（１／Ｒａ＋Ｌａｓ）、トルク定数ｋｔ、イナーシャ１／Ｊｓを経ることによりモータ速度ωが得られている。但し、前述のＲａはモータ抵抗、Ｌａはモータインダクタンス、ｓはラプラス演算子である。前記モータ速度ωから得られた各誘起電圧定数ＫＥは、前記各演算器１０，１１に帰還入力されている。
【０００９】
次に、図２の構成の演算制御が、正常に機能すると、図３の演算制御状態となり、サーボモータ４の電流ループの応答が１となって、電流目標値に正確に追従する電流制御系となる。但し、この図３で示される電流制御系では、電源電圧Ｖの変動を直接受けるため、電源電圧Ｖの検出値Ｖｃｃを検出して電圧コマンドＶｃｍｄを補正する必要がある。
【００１０】
前述の補正をするために、図４で示す演算制御ブロックよりなる演算制御系を用いて数値演算制御する。まず、電流コマンドＩｃｍｄはモータ抵抗Ｒａから電流応答ループが１となる第１ループ２０又は第２ループ２１（電気的時定数τｅとラプラス演算子ｓの積であるτｅｓ、但し、τｅはモータインダクタンスＬａとモータ抵抗ＲａによるＬａ／Ｒａと等しい）を経て図２と同様に第１演算器１０から第２演算器１１に入力され、この第２演算器１１の第２出力１１ａが前記第２演算器１１の後段側の電圧演算部２１Ａにおいて、Ｖｃｏｍ／Ｖｃｃ（Ｖｃｏｍは電源電圧Ｖの設計値、Ｖｃｃは電源電圧Ｖの検出値）の数値演算制御が行われて電源電圧Ｖの変動を補正した電圧コマンドＶｃｍｄが電力変換器３に印加される。なお、前述の図４における電圧コマンドＶｃｍｄの演算を行うプログラムの例としては次の数の（１）式に示される通りである。
【００１１】
【数１】
0003652083.tif 000002
【００１２】
また、演算制御において、モータ過電流検出状態すなわち制御異常状態は、正常制御時が、Ｋ・Ｉｃｍｄ×ｋｔ×ω＝Ｖｃｃ×Ｉｖｃｃ（但し、ｋは比例定数、Ｉｃｍｄはモータ電流コマンド、ｋｔはトルク定数、ωはモータ速度、Ｖｃｃは電源電圧の検出値、Ｉｖｃｃは電源電流の検出値）の等号が成立している場合であるため、この等号が不成立の場合を前述の制御異常と判断している。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によるサーボモータ駆動方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。すなわち、従来用いていた電流センサ及びＡ／Ｄ変換器を用いた電流フィードバック系が不要で、全て数値演算のオープンループで制御できるため、部品低減による低価格化、電流センサノイズによる制御精度低下の防止を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるサーボモータ駆動方法を示すブロック図である。
【図２】  図１の電流制御部の演算内容を示す制御ブロック図である。
【図３】  図２の正常制御状態を示す制御ブロック図である。
【図４】  図１の電流制御部の電圧コマンドを演算するブロック図である。
【図５】  従来の制御方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
４    サーボモータ
Ｉｃｍｄ    電流コマンド
Ｖ    電源電圧
Ｖｃｃ    電源電圧の検出値
Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ    駆動電流
Ｒａ    モータ抵抗
Ｌａ    モータインダクタンス
ＫＥ    誘起電圧定数
Ｋｔ    トルク定数
ω    モータ速度
Ｉｖｃｃ    電源電流の検出値
ｓ    ラプラス演算子
２Ａ 電流制御部
Ｖｃｍｄ 電圧コマンド
１／Ｒａ＋Ｌａｓ 演算システム
Ｒａ＋Ｌａｓ 逆演算システム
１０ 第１演算器
１１ 第２演算器
１０ａ 第１出力
１１ａ 第２出力
Ｊｓ イナーシャ
Ｒａ モータ抵抗
２０ 第１ループ
２１ 第２ループ
３ 電力変換器
【図１】
0003652083.tif 000003
【図２】
0003652083.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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