(57)【要約】【課題】  位置や速度といった指令に対しモータや機械が追従しない場合の異常をいち早く、簡単に検出することを目的とする。【解決手段】  モータを駆動する制御装置において、負荷のモデルから速度を算出する速度推定手段を備え、加減速動作中はモデルによる推定速度とモータ速度とを比較し、一定速度動作中はモータ速度と位置の偏差より追従異常を検出する。【選択図】  図１
2005080332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動する制御装置において、負荷のモデルから速度を算出する速度推定手段を備え、前記速度推定手段からの速度と実際の速度との差が所定の値より大きい場合に、モータが速度指令等に追従していないと判定するモータの追従異常検出方法。
【請求項２】
請求項１記載のモータの追従異常検出方法において、加減速動作中は前記速度推定手段からの速度と実際の速度との差が所定の値より大きい場合に、一定速度動作中は位置偏差が所定の値より大きい場合にモータが速度指令等に追従していないと判定するモータの追従異常検出方法。
【請求項３】
請求項１記載のモータの追従異常検出方法において、加減速動作中は前記速度推定手段からの速度と実際の速度との差が所定の値より大きい場合に、一定速度動作中は位置偏差の微分値が所定の値より大きい場合にモータが速度指令等に追従していないと判定するモータの追従異常検出方法。
【請求項４】
請求項１〜３記載のモータの追従異常検出方法において、前記速度推定手段を、前記負荷のモデルから速度を算出するのに代わり、オブザーバを用いて速度を算出するようにしたモータの追従異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータを駆動する制御装置において、制御系のモータや機械が、位置指令や速度指令に追従しない場合等の異常を検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図７のように位置や速度といった指令に対しモータが追従しない場合、例えば位置制御の場合には位置偏差のオーバーフロー検出手段２４等で追従異常を検出していた。また特許文献１のように位置指令にローパスフィルタを通したものと位置フィードバックとの偏差が、あるレベル以上になると異常と判定していた。
【特許文献１】特開２００１−１５９９１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の技術では、位置偏差のオーバーフロー検出手段２４で追従異常を検出する場合、モータを起動後オーバーフロー検出レベルになるまでの間指令されないと検出ができないという問題があった。また、何らかの原因で負荷が重くなったり、衝突したりした場合にも即座に検出できなかった。また特許文献１の場合でも負荷やイナーシャ等の影響があり、実際の動きとは異なるので追従異常検出レベルは下げられず、すぐには追従異常を検出できない問題があった。また正確に行うとすると時定数を実際のモータや機械に合わせなければならないので、それらを測定する必要があった。
そこで本発明は、位置や速度といった指令に対しモータや機械が追従しない場合の異常をいち早く、簡単に検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、モータを駆動する制御装置において、負荷のモデルから速度を算出する速度推定手段を備え、前記速度推定手段からの速度と実際の速度との差が所定の値より大きい場合に、モータが速度指令等に追従していないと判定する。
また、加減速動作中は前記速度推定手段からの速度と実際の速度との差が所定の値より大きい場合に、一定速度動作中は位置偏差が所定の値より大きい場合にモータが速度指令等に追従していないと判定する。
さらに、加減速動作中は前記速度推定手段からの速度と実際の速度との差が所定の値より大きい場合に、一定速度動作中は位置偏差の微分値が所定の値より大きい場合にモータが速度指令等に追従していないと判定する。
また、前記速度推定手段を、前記負荷のモデルから速度を算出するのに代わり、オブザーバを用いて速度を算出するようにする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、位置偏差の大きい起動時はモデルの速度とモータ速度から追従異常を検出し、位置偏差の小さい定速動作時は偏差から追従異常を検出するので、検出値を小さくでき、いち早く追従異常を検出することができる。また、負荷が重くなったり衝突したりした場合でも機械を傷めることなく追従異常を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１において１は追従異常検出手段、２はマイクロコンピュータ、３は電流アンプ、４はベースドライブ回路、５はパワートランジスタモジュール、６はモータである。以上のように構成された回路において、その動作を図２の制御ブロック図、図４のタイミング図及び図５のフローチャートを用いて説明する。
まず図１においてマイクロコンピュータ２は位置や速度といった指令を外部のコントローラ等から受け取る。そして例えば速度指令の場合は速度制御を行いその出力の電流指令や電流制御の出力でベースドライブ駆動回路４を通してパワートランジスタ５を駆動してモータを制御する。ここでマイクロコンピュータ２は、通常の制御以外に図２のブロック図のようにトルクτよりモデルの推定速度ωｏを算出する。追従異常検出手段１は、モータの停止状態から起動までは図４のようにモデルの推定速度とモータ速度の差があるレベル以上で異常を検出する。異常検出値としては指令とモータの遅れ分より少し大きい位（又は通常運転中のレベルの５倍等）とする。次に定常速度になると、図４のように位置の偏差もほぼ一定になるので位置指令とモータ位置の差である位置偏差より検出する。検出値としては位置ループゲインと速度から決まる偏差より少し大きな値とする。
【０００８】
このようにして位置偏差の大きい起動時は速度と推定速度より検出し、定常速度では位置の偏差の少ない位置偏差より検出する。追従異常の具体的な検出手順は、以下のようになる。最初に図５の処理１のようにトルク指令とモータのモデルより推定速度を算出する。次に図５の処理２のように推定速度から速度フィードバックを差し引いて速度差を算出する。図５の処理３のようにその速度差がある検出レベル以上であるなら追従異常とする。検出レベルは前述のような検出値を使用する。そして正常なら図５の処理４で加減速中かを確認する。加減速中なら終了し、一定速度なら図５の処理５で位置偏差がある検出レベル以上かを確認する。位置ゲインＫｐで一定速度Ｆ時の位置偏差εは
【０００９】
ε＝  Ｆ／Ｋｐ
【００１０】
となるので、検出レベルはこの値よりも大きな値にとれば良い。位置偏差が大きい場合は追従異常とし、小さければ正常終了とする。図６はあるマシンでの正常時の速度、推定速度、位置偏差、推定速度と速度の差の波形である。
起動時は位置偏差は一定ではなく、推定速度と速度との差は小さいことが分かる。ここで従来の方法により位置の偏差により追従異常を検出した場合、１００００指令単位と小さくしてもＢ点でしか検出できずに大きく移動指令を出してしまう。本発明の場合は通常時の偏差の５倍程度に大きくとってもＡ点で検出できるので、すぐ異常を検出することができる。
【実施例２】
【００１１】
別の実施例として図３の制御ブロック図のように、オブザーバの推定速度ωobを用いて同じように追従異常を検出した場合の例である。図３の制御ブロック図において１２は速度制御、１３はモータ、１４はオブザーバの負荷イナーシャ分、１５はオブザーバの速度制御のゲイン、１６は積分、１７はオブザーバの速度制御の積分、１８はオブザーバの全体である。同じようにωob―ωが起動時ある検出レベルを越えたことを観測すると、追従異常を検出する。
また速度を推定するのに図２のブロック図の簡単な推測を行ったが、マシンの詳細が分かれば詳細なモデルや速度は負荷条件等を考慮して使用しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
上記手段により、位置偏差の大きい起動時はモデルの速度から追従異常を検出し、位置偏差の小さい一定速度動作時では偏差より追従異常を検出するので、検出値を小さくできいち早く異常を検出することができる。  また負荷が重くなったり、衝突したりした場合の異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の具体的実施例の構成図である。
【図２】本発明の制御ブロック図である。
【図３】本発明の別の実施例の制御ブロック図である。
【図４】本発明での動作タイミング図である。
【図５】本発明の限界ゲインを抽出する概略フローチャートである。
【図６】あるマシンでの速度、推定速度、位置偏差、推定速度と速度の差の波形である。
【図７】従来の実施例の構成図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  追従異常検出手段
２、１９  マイクロコンピュータ
３、２０  電流アンプ
４、２１  ベースドライブ回路
５、２２  パワートランジスタモジュール
６、９、１３、２３  モータ
７  位置ループゲイン
８  比例積分補償（速度制御用）
１０、１６  積分
１１  モデルを算出するためのモータモデル
１２  速度制御
１４  オブザーバの負荷イナーシャ分
１５  オブザーバの速度制御のゲイン
１７  オブザーバの速度制御の積分
１８  オブザーバの全体
２４  位置偏差オーバーフロー検出手段
【図１】
2005080332.tif 000003
【図２】
2005080332.tif 000004
【図３】
2005080332.tif 000005
【図４】
2005080332.tif 000006
【図５】
2005080332.tif 000007
【図６】
2005080332.tif 000008
【図７】
2005080332.tif 000009