[go: up one dir, main page]

JP2016189668A - モータ制御装置、モータ制御方法、ミシン及びそのプログラム - Google Patents

モータ制御装置、モータ制御方法、ミシン及びそのプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP2016189668A
JP2016189668A JP2015069010A JP2015069010A JP2016189668A JP 2016189668 A JP2016189668 A JP 2016189668A JP 2015069010 A JP2015069010 A JP 2015069010A JP 2015069010 A JP2015069010 A JP 2015069010A JP 2016189668 A JP2016189668 A JP 2016189668A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
current
speed
motor control
fluctuation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015069010A
Other languages
English (en)
Inventor
丸山 剛志
Tsuyoshi Maruyama
剛志 丸山
啓 伊久美
Kei Ikumi
啓 伊久美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Juki Corp
Original Assignee
Juki Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Juki Corp filed Critical Juki Corp
Priority to JP2015069010A priority Critical patent/JP2016189668A/ja
Priority to CN201610192708.0A priority patent/CN106026799A/zh
Priority to DE102016105749.5A priority patent/DE102016105749A1/de
Publication of JP2016189668A publication Critical patent/JP2016189668A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D05SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05BSEWING
    • D05B69/00Driving-gear; Control devices
    • D05B69/30Details
    • D05B69/32Vibration-minimising devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/10Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
    • DTEXTILES; PAPER
    • D05SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05BSEWING
    • D05B69/00Driving-gear; Control devices
    • D05B69/10Electrical or electromagnetic drives
    • D05B69/12Electrical or electromagnetic drives using rotary electric motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/16Controlling the angular speed of one shaft
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/0016Control of angular speed of one shaft without controlling the prime mover
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

【課題】速度変化の修正に寄与しない無駄な電流を抑えてモータの実効電流を低下させること。【解決手段】周期的な負荷変動によって速度変化が生じるサーボモータ(3)を駆動制御するモータ制御装置は、サーボモータの現在速度を検出する速度検出部(12)と、サーボモータの現在速度に基づいて指令電流を生成する速度偏差演算器(13)と、指令電流に含まれる負荷変動による変動成分を除去するフィルタ回路(14)とを備え、変動成分が除去された指令電流によってサーボモータを駆動制御する。【選択図】図3

Description

本発明は、ミシンの主軸に連結されるモータを駆動制御するモータ制御装置、モータ制御方法、ミシン及びそのプログラムに関する。
負荷装置では、モータの出力先に様々な負荷が連結されているため、モータの1回転中の周期的な負荷変動により速度変化が生じている。従来、負荷装置のモータの速度変化を検出して、モータ制御上で補正をかけて速度変化を低減する方法が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。特許文献1のモータ制御では、負荷による速度変化を監視して、モータに対する指令値を補正することでモータの速度変化を抑えている。特許文献2に記載のモータ制御では、周期的な負荷状態に合わせてモータに対する出力電流を補正して回転速度を制御することで、負荷装置側での音や振動を抑えている。
特開2006−109544号公報 特開2007−295673号公報
特許文献1、2に記載のモータ制御では、高性能なモータを使用すれば負荷変動に起因した速度変化を抑えることができるが、コストが高いという問題がある。一方、性能の低い安価なモータでは応答性に限界があり、電圧や電流を増加させても速度変化を抑えることができない。この場合、必要な出力を得ることができないにも関わらず、モータ制御のために電圧や電流が増加されて余分な電流をモータに流すことになる。よって、実効電流が増加してモータの力率が低下し、余分な電流はモータの発熱に影響を及ぼす問題があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、速度変化の修正に寄与しない無駄な電流を抑えてモータの実効電流を低下させることができるモータ制御装置、モータ制御方法、ミシン及びそのプログラムを提供することを目的とする。
本発明のモータ制御装置は、周期的な負荷変動によって速度変化が生じるモータを駆動制御するモータ制御装置であって、前記モータの現在速度を検出する速度検出部と、前記モータの現在速度に基づいて指令電流を生成する指令電流生成部と、前記指令電流に含まれる負荷変動による変動成分を除去するフィルタ回路とを備え、前記変動成分が除去された指令電流によって前記モータを駆動制御することを特徴とする。
本発明のモータ制御方法は、周期的な負荷変動によって速度変化が生じるモータを駆動制御するモータ制御方法であって、前記モータの現在速度を検出するステップと、前記モータの現在速度に基づいて指令電流を生成するステップと、前記指令電流に含まれる負荷変動による変動成分を除去するステップとを備え、前記変動成分が除去された指令電流によって前記モータを駆動制御することを特徴とする。
これらの構成によれば、モータの現在速度に応じた指令電流から負荷変動による変動成分が除去される。応答性に限界がある安価なモータを用いた場合に、これらの構成を適用すれば、負荷変動による速度変化の修正に寄与しない無駄な電流を抑えて、モータの実効電流が減少される。よって、モータに無駄に消費されるエネルギーを減らして、モータの力率を改善することができる。
上記のモータ制御装置において、前記モータの1回転中に負荷変動がn回の周期で起こる場合に、前記フィルタ回路は、前記モータの単位時間当たりの回転数を示す速度周波数のn倍にフィルタの中心周波数を設定して前記負荷変動による変動成分を前記指令電流から除去する。この構成によれば、モータの1回転中に生じる負荷変動の回数から変動成分を容易に求めることができ、指令電流から変動成分を除去するようにフィルタの中心周波数を設定することができる。
上記のモータ制御装置において、前記速度周波数は、前記モータに対する位置指令に基づく設定速度から求められる。この構成によれば、モータに対する位置指令に応じた速度周波数から負荷変動による変動成分を求めることができる。モータに対する位置指令に応じてフィルタの中心周波数が可変されるため、設定速度に応じて変化する負荷変動の変動成分を適切に除去することができる。
上記のモータ制御装置において、前記速度周波数は、前記速度検出部で検出された前記モータの現在速度から求められる。この構成によれば、モータの現在速度に応じた速度周波数から負荷変動による変動成分を求めることができる。モータの現在速度に応じてフィルタの中心周波数が可変されるため、現在速度に応じて変化する負荷変動の変動成分を適切に除去することができる。
本発明のミシンは、上記のモータ制御装置と、モータ制御装置に駆動制御されるモータとを備えたことを特徴とする。この構成によれば、ミシンに使用されるモータの実効電流を減少して、モータの力率を改善することができる。
本発明のプログラムは、上記のモータ制御方法の各ステップをモータ制御装置に実行させる。この構成によれば、モータ制御装置にプログラムをインストールすることで、モータ制御装置に指令電流から負荷変動による変動成分を除去する機能を追加することができる。
本発明によれば、モータの現在速度に応じた指令電流から負荷変動による変動成分が除去されることで、速度変化の修正に寄与しない無駄な電流を抑えてモータの実効電流を低下させることができる。よって、モータの力率を改善することができる。
モータ駆動装置のブロック図である。 一般的なモータ制御の説明図である。 モータ制御装置の制御ループ図である。 フィルタ無し及びフィルタ有りのモータ制御の説明図である。 フィルタ無しの実効電流波形及び速度変動波形を示す図である。 フィルタ有りの実効電流波形及び速度変動波形を示す図である。
以下、添付図面を参照して本実施の形態に係るモータ駆動装置について説明する。図1は、モータ駆動装置のブロック図である。なお、本実施の形態に係るモータ駆動装置は図1に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。以下では、ミシンのモータ制御装置について説明するが、ミシンの詳細構成については説明を省略する。
図1に示すように、モータ駆動装置は、三相交流又は単相交流の主電源1からの交流を直流に変換する整流器2と、整流器2からの直流を交流に変換してサーボモータ(モータ)3に出力するインバータブリッジ回路4と、インバータブリッジ回路4をPWM制御するモータ制御装置5とを備えている。整流器2には、整流器2の出力(直流電圧)を平滑にする平滑コンデンサ6が並列に接続されている。整流器2、平滑コンデンサ6により、主電源回路部7が構成されている。インバータブリッジ回路4は、整流器2の出力端に対して互いに並列に接続された三相分のハーフブリッジ回路8u−8wを有している。
U相のハーフブリッジ回路8uでは、一対のスイッチング素子T1、T4が直列接続され、スイッチング素子T1、T4のそれぞれに対して還流ダイオードD1、D4が並列接続される。同様に、V相のハーフブリッジ回路8vでは、一対のスイッチング素子T2、T5が直列接続され、スイッチング素子T2、T5のそれぞれに対して還流ダイオードD2、D5が並列接続される。W相のハーフブリッジ回路8wでは、一対のスイッチング素子T3、T6が直列接続され、スイッチング素子T3、T6のそれぞれに対して還流ダイオードD3、D6が並列接続される。
また、U相のスイッチング素子T1、T4の接続点、V相のスイッチング素子T2、T5の接続点、W相のスイッチング素子T3、T6の接続点は、それぞれサーボモータ3の不図示の三相の励磁コイルや抵抗を介して相互に接続されている。三相のハーフブリッジ回路8u−8wには、モータ制御装置5からPWM信号が入力される。スイッチング素子T1−T6のゲートにはモータ制御装置5からの入力ラインが接続され、モータ制御装置5からスイッチング素子T1−T6にPWM信号が印加されることで、オン状態とオフ状態とが切り替えられる。
スイッチング素子T1−T6のオンオフによって、直流を交流に変換してサーボモータ3に必要な電力供給が制御される。U相のスイッチング素子T1、T4の接続点及びW相のスイッチング素子T3、T6の接続点とモータ4Aの各端子との間には、各相電流をモータ制御装置5にフィードバックする電流センサ9u、9wが設けられている。サーボモータ3には、サーボモータ3の位置や速度を検出するエンコーダ10が設けられている。エンコーダ10で検出された位置や速度はモータ制御装置5に出力され、モータ制御装置5によってサーボモータ3がサーボ制御される。
なお、スイッチング素子T1−T6は、電流電圧制御素子であればよく、パワートランジスタに限らず、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、バイポーラトランジスタでもよい。また、還流ダイオードD1−D6は、回生電流の経路を構成する素子であればよく、パワートランジスタに内蔵される寄生ダイオードを使用することもできる。さらに、ここでは電流センサ9でIu、Iwの2相の電流検出を行う構成を例示するが、電流センサ9でIu、Iv、Iwの3相の電流検出を行ってもよい。
なお、本実施の形態に係るミシンは、ミシンの各部の詳細構成について説明を省略しているが、例えば、伝達機構として主軸、針棒クランクロッド、天秤、天秤クランク、大振子軸クランクロッド、大振子軸、下軸等の通常のミシンの構成を備えている。
このように構成されたモータ駆動装置は、負荷装置としてのミシン(不図示)の主軸に連結されたサーボモータ3の制御に使用される。この場合、ミシンの主軸には、サーボモータ3の回転を様々な動きに変換して伝達する伝達機構が連結されており、この伝達機構がサーボモータ3に対する負荷になっている。サーボモータ3によってミシンの主軸が動かされると、サーボモータ3からみたときに主軸に連結された負荷のイナーシャが変化する。このため、サーボモータ3の1回転中の周期的な負荷変動によって回転速度に変化が生じる。
本来であれば、負荷変動による速度変化を打ち消すようにサーボモータ3に流れる電流を制御することが好ましい。しかしながら、性能が低いサーボモータ3では電流制御の応答性に限界があり、ゲイン(位置ゲイン、速度ゲイン)を増減して電流を制御しても速度変化を十分に抑制することができない。負荷変動による多少の速度変化が問題にならない場合には、ミシンとしての機能には影響がないにも関わらず、速度変化を打ち消そうとする電流がサーボモータ3に流れる。このため、速度変化の修正に寄与しない無駄な電流がサーボモータ3に流れて実効電流が増加する。
ここで、図2を参照して、性能が低いサーボモータを使用したときのゲイン調整と現在速度の速度変化について簡単に説明する。図2は、一般的なモータ制御の説明図である。なお、図2においては、現在速度を実線、指令速度を破線、指令電流を一点鎖線で示している。
図2Aに示すように、性能が低いサーボモータ3(図1参照)では、ゲインを上げることで加速時のオーバーシュートを抑制でき、パワー(ミシンの貫通力)を増加することができる。しかしながら、いくらゲインを上げてもサーボモータ3の応答性に限界があり、負荷変動による現在速度の速度変化を抑えることができない。サーボモータ3の速度変化は修正されないが、指令電流の振幅が大きく、サーボモータ3には余分に電流が流れて力率は低下し、モータの発熱に影響を及ぼす。このため、負荷変動による速度変化が問題にならない場合には、応答性を低くして速度変化にサーボモータ3を追従させないことも考えられる。
この場合、図2Bに示すように、ゲインを下げて応答性を低くすることで、負荷変動に対するサーボモータ3の追従を抑えることができる。これにより、指令電流の振幅が小さくなって、サーボモータ3に流れる電流を少なくして力率を改善することができる。しかしながら、ゲインを下げると、加速時のオーバーシュートが抑えきれず、さらに目標のパワー(ミシンの貫通力)が得られないという問題がある。このように、ゲインを上げれば力率が低下し、ゲインを下げればオーバーシュート等の問題が生じるため、ゲイン調整だけではサーボモータ3を適切に制御することができない。
そこで、本実施の形態では、指令電流に含まれる負荷変動による変動成分をフィルタで除去して、指令電流の振幅を小さくしている。これにより、ゲインを下げることなく、負荷変動に対するサーボモータ3の追従を抑えることができる。よって、負荷変動による速度変化の修正に寄与しない無駄な電流を無くして、実効電流を減らしてサーボモータ3の力率を改善することができる。さらに、ゲインを上げても指令電流の振幅が小さいため、加速時のオーバーシュートを抑制することができ、さらに目標のパワーを得ることが可能になる。
以下、図3を参照して、モータ制御装置の制御ループについて説明する。図3は、モータ制御装置の制御ループ図である。なお、モータ制御装置の制御ループは、フィルタ回路によって指令電流から負荷変動による変動成分が除去される構成であればよく、図3に示す構成に限定されない。
図3に示すように、減算要素e1では、エンコーダ10からフィードバックされたサーボモータ3の現在位置と目標の位置指令とが減算されて位置偏差が算出される。位置偏差は、位置偏差演算器11にて位置ゲインが乗算されて速度指令として減算要素e2に出力される。減算要素e2では、エンコーダ10からフィードバックされたサーボモータ3の現在速度と位置偏差演算器11からの速度指令とが減算されて速度偏差が算出される。サーボモータ3の現在速度は、速度検出部12にて、制御ループにおけるサーボモータ3の現在位置と1周期前の位置との差分を制御ループの演算周期で除算して検出される(現在速度を検出するステップ)。
速度偏差は、速度偏差演算器13にて速度ゲインが乗算され、指令電流(トルク指令)としてフィルタ回路14に出力される(指令電流を生成するステップ)。すなわち、速度偏差演算器13は、サーボモータ3の現在速度から指令電流を生成する指令電流生成部として機能している。フィルタ回路14では、フィルタによってトルク指令に含まれる負荷変動による変動成分が除去される(変動成分を除去するステップ)。フィルタの中心周波数は、微分器15にて位置指令が微分された設定速度に基づいて周波数演算器16にて算出される。フィルタ回路14には、周波数演算器16で算出された中心周波数にフィルタが設定される。
具体的には、先ず、サーボモータ3の設定速度から速度周波数が求められる。速度周波数をf[Hz]、設定速度をN[rpm]にしたときに、式(1)に示すようにして速度周波数fが求められる。これにより、サーボモータ3の単位時間当たりの回転数(周波数)が求められる。
(1)
=N/60
次に、サーボモータ3の速度周波数とサーボモータ3の1回転中に負荷変動が起こる回数とからフィルタの中心周波数が求められる。中心周波数をf[Hz]、サーボモータ3の1回転中に負荷変動の回数をnとしたとき、式(2)に示すようにして中心周波数fが求められる。これにより、サーボモータ3の単位時間当たりの負荷変動数(周波数)が求められる。
(2)
=n・f
このように、サーボモータ3の1回転中に負荷変動がn回の周期で起こる場合に、フィルタ回路14には、サーボモータの速度周波数のn倍がフィルタの中心周波数として設定される。これにより、負荷変動の変動周波数にフィルタの中心周波数が合わせられ、指令電流から負荷変動による変動成分が除去される。なお、フィルタとしては除去帯域の狭いノッチフィルタが使用されており、指令電流から負荷変動による変動成分の帯域だけが低レベルに減衰される。また、サーボモータ3に対する位置指令に応じてフィルタの中心周波数が可変されるため、設定速度に応じて変化する変動成分を適切に除去することができる。
フィルタ回路14からフィルタ後の指令電流が減算要素e3に出力される。減算要素e3では、電流センサ9で検出された電流とフィルタ回路14からの指令電流とが減算されて電流偏差(トルク偏差)が算出される。電流偏差は、電流偏差演算器17にて電流ゲインが乗算されて電流アンプ18に出力される。そして、電流アンプ18でPWM信号が生成されて、インバータブリッジ回路4(図1参照)を通じてサーボモータ3にモータ電流が出力される。以上の動作が繰返し行われることで、サーボモータ3に対するサーボ制御が実施されている。
なお、モータ制御装置5は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の一つ又は複数の記憶媒体で構成されており、モータ制御装置1に、モータ制御を実行させるプログラムが記憶されている。
続いて、図4から図6を参照して、フィルタ無しのモータ制御装置及びフィルタ有りのモータ制御装置の速度変動について説明する。図4は、フィルタ無し及びフィルタ有のモータ制御の説明図である。図5は、フィルタ無しの実効電流波形及び速度変動波形を示している。図6は、フィルタ有りの実効電流波形及び速度変動波形を示している。なお、図4では、現在速度を実線、指令速度を破線、指令電流を一点鎖線、U相電流を2点鎖線で示している。また、図5及び図6では、速度変動波形を実線、U相電流を一点鎖線、W相電流を二点鎖線、Z相信号(エンコーダ信号)を破線で示している。なお、図5及び図6においては、説明の便宜上、V相電流を省略している。
図4Aに示すように、フィルタ無しのモータ制御では、負荷変動の速度変化を抑えるように指令電流が変化するため、指令電流の振幅が大きくなっている。一方で、図4Bに示すように、フィルタ有りのモータ制御では、フィルタによって指令電流から負荷変動による変動成分が除去されるため、指令電流の振幅が小さくなっている。このため、ゲイン調整をすることなく指令電流の振幅を小さくして、サーボモータ3(図3参照)の実効電流を減少させることができる。また、ゲインを変更する必要がないため、オーバーシュート等の問題も生じることもない。
続いて、フィルタの設定例について説明する。図5Aに示すように、フィルタを設けずにサーボモータ3(図3参照)を駆動すると、Z相信号のハイ・ローの1周期中に速度変動が2周期分生じる。これは、サーボモータ3が1回転する間に負荷変動が2回起きていることを示している。よって、設定速度が2800[rpm]の場合には、上記した式(1)、(2)から93[Hz]が負荷変動の変動周波数として求められる。サーボモータ3には、この負荷変動を打ち消すように電流が流されるが、サーボモータ3の応答性に限界があるため速度変動が十分に抑えられていない。
図5B及び図5Cに示すように、設定速度が2000[rpm]、1500[rpm]の場合には、上記した式(1)、(2)から67[Hz]、50[Hz]がそれぞれ負荷変動の変動周波数として求められる。サーボモータ3には、この負荷変動を打ち消すように電流が流されるが、サーボモータ3の応答性に限界があるため速度変動が十分に抑えられていない。このように、フィルタ無しの場合にはサーボモータ3に対して負荷変動に起因した余分な電流が流れる分だけ、U相電流及びW相電流の振幅が大きくなって、サーボモータ3の実効電流が増加する。
図6Aに示すように、フィルタを設けたサーボモータ3(図3参照)では、設定速度が2800[rpm]の場合に、負荷変動の変動周波数である93[Hz]にフィルタの中心周波数が合わせられる。これにより、指令電流から負荷変動による変動成分が除去されるため、サーボモータ3に対して負荷変動を打ち消すような電流が流れることが防止される。同様に、図6B及び図6Cに示すように、設定速度が2000[rpm]、1500[rpm]の場合には、67[Hz]、50[Hz]にそれぞれフィルタの中心周波数が合わせられ、指令電流から負荷変動による変動成分が除去される。
このように、フィルタ有りの場合には、サーボモータ3に対して負荷変動に起因した余分な電流が流れることがないため、U相電流及びW相電流の振幅が小さくなって実効電流が低下する。よって、負荷変動による多少の速度変化が問題にならない場合には、性能の低いサーボモータ3を用いてコストを削減することができる。
ここで、本件発明者等がフィルタ無しのモータ制御とフィルタ無しのモータ制御の実効電流[A]と速度リップル[rpm]を測定したところ、表1に示す結果が得られた。
Figure 2016189668
表1に示すように、いずれの設定速度においても、フィルタ有りのモータ制御では、フィルタ無しのモータ制御よりも速度リップルが小さく、実効電流が低下することが確認された。
以上のように、本実施の形態に係るモータ制御装置は、サーボモータの現在速度に応じた指令電流から負荷変動による変動成分が除去される。これにより、負荷変動による速度変化を打ち消すように、サーボモータに対して余分な電流が流れることがない。応答性に限界がある安価なサーボモータを用いた場合には、速度変化の修正に寄与しない無駄な電流を抑えて、サーボモータの実効電流が減少される。よって、サーボモータに無駄に消費されるエネルギーを減らして、サーボモータの力率を改善することができる。
なお、本発明は上記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などについては、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。
例えば、本実施の形態では、ミシンで使用されるモータ制御装置を例示して説明したが、この構成に限定されない。モータ制御装置は、周期的な負荷変動が生じる負荷装置に使用される構成であれば、マウンタやプリンタ等の他の負荷装置に使用されてもよい。
また、本実施の形態では、フィルタ回路14が速度偏差演算器13から出力された指令電流(トルク指令)から負荷変動による変動成分を除去する構成にしたが、この構成に限定されない。指令電流は、電流偏差(トルク偏差)を含む概念であり、フィルタ回路14は、電流偏差から負荷変動による変動成分を除去する構成にしてもよい。したがって、フィルタ回路14は、例えば図3において、減算要素e3と電流偏差演算器17の間、電流偏差演算器17と電流アンプ18の間に設けられてもよい。
また、本実施の形態では、モータとしてサーボモータ3を例示して説明したが、この構成に限定されない。モータは、電流制御が可能なモータであればよく、例えばステッピングモータでもよい。
また、本実施の形態では、制御ループは、図3に示すように複数のフィードバックループを有する構成としたが、この構成に限定されない。制御ループは、フィードバックループを含む構成であれば、どのように構成されていてもよい。
また、本実施の形態では、速度検出部12が、エンコーダ10からサーボモータ3の現在位置と1周期前の位置を取得してサーボモータ3の現在速度を算出する構成にしたが、この構成に限定されない。速度検出部12は、算出処理によってサーボモータ3の現在速度を検出する構成に限定されず、速度センサ等によって直にサーボモータ3の現在速度を検出する構成にしてもよい。
また、本実施の形態では、フィルタ回路14は、単一のフィルタで指令電流から変動成分を除去する構成にしたが、複数のフィルタで指令電流から変動成分を除去する構成にしてもよい。
また、本実施の形態では、サーボモータ3の設定速度から速度周波数が求められる構成にしたが、この構成に限定されない。速度検出部12で検出されたサーボモータ3の現在速度から速度周波数が求められる構成にしてもよい。この場合、周波数演算器16は、サーボモータ3の現在速度からフィルタの中心周波数を算出する。
以上説明したように、本発明は、速度変化の修正に寄与しない無駄な電流を抑えてモータの実効電流を低下させることができるという効果を有し、特に、ミシンの主軸に連結されるモータを駆動制御するモータ制御装置、モータ制御方法及びそのプログラムに有用である。
1 主電源
2 整流器
3 サーボモータ(モータ)
4 インバータブリッジ回路
5 モータ制御装置
6 平滑コンデンサ
7 主電源回路部
8 ハーフブリッジ回路
9 電流センサ
10 エンコーダ
11 位置偏差演算器
12 速度検出部
13 速度偏差演算器(指令電流生成部)
14 フィルタ回路
15 微分器
16 周波数演算器
17 電流偏差演算器
18 電流アンプ

Claims (7)

  1. 周期的な負荷変動によって速度変化が生じるモータを駆動制御するモータ制御装置であって、
    前記モータの現在速度を検出する速度検出部と、
    前記モータの現在速度に基づいて指令電流を生成する指令電流生成部と、
    前記指令電流に含まれる負荷変動による変動成分を除去するフィルタ回路とを備え、
    前記負荷変動による変動成分が除去された指令電流によって前記モータを駆動制御することを特徴とするモータ制御装置。
  2. 前記モータの1回転中に負荷変動がn回の周期で起こる場合に、前記フィルタ回路は、前記モータの単位時間当たりの回転数を示す速度周波数のn倍にフィルタの中心周波数を設定して前記負荷変動による変動成分を前記指令電流から除去することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  3. 前記速度周波数は、前記モータに対する位置指令に基づく設定速度から求められることを特徴とする請求項2に記載のモータ制御装置。
  4. 前記速度周波数は、前記速度検出部で検出された前記モータの現在速度から求められることを特徴とする請求項2に記載のモータ制御装置。
  5. 請求項1から請求項4のいずれかに記載のモータ制御装置と、
    前記モータ制御装置に駆動制御されるモータとを備えたことを特徴とするミシン。
  6. 周期的な負荷変動によって速度変化が生じるモータを駆動制御するモータ制御方法であって、
    前記モータの現在速度を検出するステップと、
    前記モータの現在速度に基づいて指令電流を生成するステップと、
    前記指令電流に含まれる負荷変動による変動成分を除去するステップとを備え、
    前記負荷変動による変動成分が除去された指令電流によって前記モータを駆動制御することを特徴とするモータ制御方法。
  7. 請求項6に記載のモータ制御方法の各ステップをモータ制御装置に実行させることを特徴とするプログラム。
JP2015069010A 2015-03-30 2015-03-30 モータ制御装置、モータ制御方法、ミシン及びそのプログラム Pending JP2016189668A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015069010A JP2016189668A (ja) 2015-03-30 2015-03-30 モータ制御装置、モータ制御方法、ミシン及びそのプログラム
CN201610192708.0A CN106026799A (zh) 2015-03-30 2016-03-30 电动机控制装置、电动机控制方法、缝纫机
DE102016105749.5A DE102016105749A1 (de) 2015-03-30 2016-03-30 Motorsteuereinheit, Motorsteuerverfahren und Nähmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015069010A JP2016189668A (ja) 2015-03-30 2015-03-30 モータ制御装置、モータ制御方法、ミシン及びそのプログラム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016189668A true JP2016189668A (ja) 2016-11-04

Family

ID=56937113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015069010A Pending JP2016189668A (ja) 2015-03-30 2015-03-30 モータ制御装置、モータ制御方法、ミシン及びそのプログラム

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2016189668A (ja)
CN (1) CN106026799A (ja)
DE (1) DE102016105749A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020095377A1 (ja) * 2018-11-07 2020-05-14 三菱電機株式会社 負荷駆動装置、冷凍サイクル装置及び空気調和機

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3639976A4 (en) * 2017-06-16 2020-07-15 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. ROTARY PERCUSSION TOOL
JP6856469B2 (ja) * 2017-07-19 2021-04-07 ファナック株式会社 サーボモータ制御装置
JP7108431B2 (ja) * 2018-03-07 2022-07-28 Juki株式会社 モータ制御装置、ミシン、及びモータ制御方法
JP6717872B2 (ja) * 2018-03-27 2020-07-08 ファナック株式会社 モータ制御装置
CN114929607B (zh) * 2019-12-05 2025-04-04 通力股份公司 驱动系统和用于控制驱动系统的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002186269A (ja) * 2001-10-26 2002-06-28 Mitsubishi Electric Corp 電動機制御方法
JP2006109544A (ja) * 2004-09-30 2006-04-20 Brother Ind Ltd 回転駆動機の評価装置及び方法、補正操作量設定装置及び方法、制御装置及び方法、並びにプログラム
JP2007295673A (ja) * 2006-04-21 2007-11-08 Denso Corp モータ制御装置
US20080309279A1 (en) * 2007-06-14 2008-12-18 Toru Tazawa Motor controller
JP2010088200A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Calsonic Kansei Corp 電動モータの制御装置
JP2012186897A (ja) * 2011-03-04 2012-09-27 Juki Corp エンコーダ信号フィルタ装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4476314B2 (ja) * 2007-08-10 2010-06-09 三洋電機株式会社 モータ制御装置及び圧縮機
US8269438B2 (en) * 2009-08-07 2012-09-18 Lg Electronics Inc. Apparatus for driving motor of air conditioner and method for driving the same
JP5920769B2 (ja) * 2011-09-27 2016-05-18 株式会社ミツバ ブラシレスモータ制御方法及びブラシレスモータ制御装置並びに電動パワーステアリング装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002186269A (ja) * 2001-10-26 2002-06-28 Mitsubishi Electric Corp 電動機制御方法
JP2006109544A (ja) * 2004-09-30 2006-04-20 Brother Ind Ltd 回転駆動機の評価装置及び方法、補正操作量設定装置及び方法、制御装置及び方法、並びにプログラム
JP2007295673A (ja) * 2006-04-21 2007-11-08 Denso Corp モータ制御装置
US20080309279A1 (en) * 2007-06-14 2008-12-18 Toru Tazawa Motor controller
JP2010088200A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Calsonic Kansei Corp 電動モータの制御装置
JP2012186897A (ja) * 2011-03-04 2012-09-27 Juki Corp エンコーダ信号フィルタ装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020095377A1 (ja) * 2018-11-07 2020-05-14 三菱電機株式会社 負荷駆動装置、冷凍サイクル装置及び空気調和機
JPWO2020095377A1 (ja) * 2018-11-07 2021-04-30 三菱電機株式会社 負荷駆動装置、冷凍サイクル装置及び空気調和機
JP7050951B2 (ja) 2018-11-07 2022-04-08 三菱電機株式会社 負荷駆動装置、冷凍サイクル装置及び空気調和機

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016105749A1 (de) 2016-10-06
CN106026799A (zh) 2016-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2016189668A (ja) モータ制御装置、モータ制御方法、ミシン及びそのプログラム
JP4500857B2 (ja) 電源回路及び、それを用いたモータ駆動装置,空調機
JP6079094B2 (ja) インバータ制御装置
JP5084973B1 (ja) モータ制御装置
CN1833355A (zh) 用于由整流器变换器馈电的旋转磁场电机中的定子电流目标值标称值和扭矩目标值标称值的受控应用方法
JP6010212B2 (ja) 電力変換装置およびその制御方法
US10564620B2 (en) Servo motor control apparatus for controlling servo motor and servo motor control system including the same
JP2013132200A (ja) モータ制御装置
JP5900656B2 (ja) モータ制御装置およびモータ制御方法
JP6425898B2 (ja) インバータ制御装置及びその方法
JP5286309B2 (ja) 電源回路およびその制御回路
JP2010268551A (ja) インバータ装置
US9188966B2 (en) Host controller generating position control gain
JP5972060B2 (ja) ドライブシステムの制御装置
JP4201676B2 (ja) モータ制御装置
JP2018074878A (ja) 電動機制御装置
JP2009278789A (ja) モータ駆動用インバータ制御装置
CN111987974B (zh) 旋转电机控制装置
JP2018182938A (ja) サーボモータの制御装置及び方法
JP5264059B2 (ja) インバータ制御装置及びインバータ制御方法
JP2009077606A (ja) 発電機と電動機の関連制御装置
JP2006020399A (ja) ブラシレスモータの制御装置
KR102546709B1 (ko) 모터 제어용 인버터의 전압보상 방법
JP6729250B2 (ja) 電力変換器の制御装置
JP4363119B2 (ja) ブラシレスdcモータ制御方法およびその装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180220

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181225

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20190702