CN102207738A - 伺服控制方法及伺服控制装置 - Google Patents

伺服控制方法及伺服控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102207738A
CN102207738A CN2011100868792A CN201110086879A CN102207738A CN 102207738 A CN102207738 A CN 102207738A CN 2011100868792 A CN2011100868792 A CN 2011100868792A CN 201110086879 A CN201110086879 A CN 201110086879A CN 102207738 A CN102207738 A CN 102207738A
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
driven
signal
speed control
feedback
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
CN2011100868792A
Other languages
English (en)
Inventor
藤田纯
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.)
Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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 Toshiba Machine Co Ltd filed Critical Toshiba Machine Co Ltd
Publication of CN102207738A publication Critical patent/CN102207738A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00—Control of position or direction
    • G05D3/12—Control of position or direction using feedback
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B5/00—Anti-hunting arrangements
    • G05B5/01—Anti-hunting arrangements electric
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D13/00—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

本发明提供一种伺服控制方法及伺服控制装置。本发明的1个实施例的方法是适用于用多台电动机驱动一个被驱动物体的进给驱动机构的伺服控制方法，使用对各电动机的速度反馈进行了混合的信号，对所述被驱动物体进行速度控制，将通过所述速度控制得到的转矩指令值用于所有电动机的驱动。通过该实施例，提供一种伺服控制***，能够防止因传递函数随着被驱动物体的位置而发生变化导致相位急剧延迟从而变得不稳定所引起的难以提高增益的现象。

Description

伺服控制方法及伺服控制装置
相关申请的交叉引用
本申请基于2010年3月31日提交的日本专利申请No.2010-084040，并要求其优先权，这些申请的公开内容通过引用整体结合于此。
技术领域
本发明涉及一种用多台电动机驱动一个移动物体的进给驱动机构的伺服控制方法及伺服控制装置。
背景技术
已知有利用多台电动机来控制被移动物体的位置及速度或转矩的方法(参考日本专利公开平7-1110714号公报)。图5中示出了用多台电动机驱动一个移动物体的进给驱动机构的一个例子。该进给驱动机构利用两端的电动机21、22驱动一个滚珠丝杠34，使滑鞍36沿导轨30、31移动。滚珠丝杠34受支承轴承33、38的支承，滑鞍36上固定着螺母35。
图6中示出了用来控制上述进给驱动机构的现有的控制***的结构框图。
该控制***虽然设有2台电动机，但是位置及速度控制***是一个***，利用电动机21的编码器23进行位置反馈及速度反馈，从而进行位置及速度控制。
编码器23根据电动机21的旋转，输出用来算出电角度的位置信号。该位置信号将旋转一周分割成例如1/220，输出表示电动机21的转子的旋转角度的二进制数值。编码器24也同样输出用来算出电角度的位置信号。电动机21、22使用例如同步电动机。电动机并不限于同步电动机，也可以根据用途使用直流电动机。
位置反馈生成器26生成(计算)每一个位置控制周期的被驱动物体移动量。即，位置反馈生成器26将每一个位置控制周期的来自编码器23的输出值的变化量除以编码器每旋转一周的计数值，再乘以编码器每旋转一周的机械(被驱动物体)移动量，将该乘法结果进行累计，从而得到机械位置反馈。
减法器11从未图示的主控制部发送来的位置指令中减去机械位置反馈，输出位置误差。乘法器12将该位置误差与位置控制增益Kp相乘，将乘法结果作为速度指令输出。
微分器13对从编码器23输出的位置信号进行微分，将微分结果作为速度反馈信号输出。减法器15从速度指令值中减去速度反馈信号的值，将减法结果作为速度误差输出。速度控制处理部18对速度误差进行例如比例积分运算等的速度控制，将控制结果作为转矩指令输出。采用数字采样方式的控制***的微分可以用差分来代替。
电流控制放大器19将来自编码器的位置信号转换为电角度，基于该电角度及转矩指令生成电动机驱动信号，对电动机21进行旋转驱动。控制放大器20也进行与控制放大器19相同的动作。
图7中示出了上述这种进给驱动机构的转矩到速度的传递函数的利用仿真求得的结果，也就是对于速度控制处理部18的输出信号即转矩指令，微分器13的输出即速度反馈信号的频率特性。
图7A示出了滑鞍36位于靠近电动机21的一端时的传递函数，图7B示出了滑鞍36位于中央附近时的传递函数，图7C示出了滑鞍36位于靠近电动机22的一端时的传递函数。从图7A-7C可知，传递函数随着滑鞍36的位置发生变化，在靠近电动机22的图7C的情况下，如椭圆25所示，产生了相位在较低的频率处急剧延迟的部分。通常，当相位延迟180°且增益在0dB以上时，动作会变得不稳定而难以进行控制。因此，控制***的像图7C那样的特性会妨碍速度控制***的增益提高，从而产生难以充分地提高增益的问题。无法充分地提高增益就意味着无法得到足够的响应速度。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种伺服控制***，能够防止因传递函数随着被驱动物体的位置而发生变化导致相位急剧延迟从而变得不稳定所引起的难以提高控制增益的现象，能够稳定地提高增益。
本发明的1个实施例提供一种伺服控制方法，适用于用多台电动机驱动一个被驱动物体的进给驱动机构，该伺服控制方法使用对各电动机的速度反馈信号进行了混合的信号来对所述被驱动物体进行速度控制，将通过所述速度控制得到的转矩指令用于所有电动机的驱动。
通过该实施例，能够防止因传递函数随着被驱动物体的位置而发生变化导致相位急剧延迟从而变得不稳定所引起的难以提高增益的现象，能够稳定地提高增益。
本发明的其它特征和优点将在以下的描述中阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或者可从本发明的实践中获知。通过下文特别指出的元素和组合，将能认识和获知本发明的目的和优点。
附图说明
包含在此说明书中且构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，而且与描述一起用来说明本发明的原理。
图1是适用第1实施例的伺服控制方法的装置的结构框图。
图2表示以将2个速度反馈信号相加再除以2的方式求出转矩到速度反馈的传递函数的仿真结果。
图3表示本发明的第2实施例的进给驱动机构的结构例。
图4是表示适用于图3的进给驱动机构的本发明伺服控制装置的第2实施例的结构框图。
图5表示用多台电动机驱动一个移动物体的进给驱动机构的结构例。
图6是表示对图5的进给驱动机构进行控制的现有的控制***的结构框图。
图7表示使用图6的控制***的进给驱动机构的转矩到速度的传递函数的利用仿真求得的结果。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的伺服控制方法的实施例。
图1是适用本发明的伺服控制方法的装置的第1实施例的结构框图。对与以往结构的图6相同的要素附加同一参考标号，并省略对这些要素的详细说明。本实施例的伺服控制装置也能够适用于例如图5那样的进给驱动机构。
图1所示的第1实施例的结构与图6的结构相比，增加了微分器14和速度反馈混合器17。微分器14对从编码器24输出的位置信号进行微分，将微分结果作为速度反馈2输出。微分器13对从编码器23输出的位置信号进行微分，将微分结果作为速度反馈1输出。速度反馈混合器17将速度反馈1和速度反馈2混合，输出速度反馈信号。之后的动作与图6的相同。
在以往的方式中，用于速度控制的速度反馈信号仅仅使用从电动机21的编码器23得到的信号。而本实施例使用的速度反馈信号则是利用速度反馈混合器17将从电动机21、电动机22的编码器23、24得到的速度反馈1、2混合后得到的信号。
速度反馈混合器17的反馈信号混合方法有多种，最简单的例子是将2个速度反馈1、2的值相加再除以2，使用单纯的平均值的方法。
除此之外，也可以改变比率来进行平均，使比率随着被驱动物体的位置而发生变化等。例如，当滑鞍的位置在行程(导轨)中央时，使速度反馈的混合比为1∶1，当滑鞍的位置在电动机1侧的一端时，使速度反馈的混合比为1∶0，当滑鞍的位置在电动机2侧的一端时，使速度反馈的混合比为0∶1，像这样使混合比连续地变化。
图2A、2B、2C示出了以将2个速度反馈信号值相加再除以2的方式求出转矩到速度反馈的传递函数的仿真结果。图2A、2B、2C中的任何一个的位置都没有相位急剧延迟的情况，具有良好的特性。另外，采用图1所示的结构来实际制造装置，测定传递函数的结果也能得到与图2相同的特性。
图3和图4表示本发明的第2实施例。这是使用蜗轮以4台电动机对一个转台进行旋转驱动的例子。
如图3所示，在转台40的周边设有4个驱动部50，该驱动部50由电动机43、蜗轮42和编码器44构成，在转台40的周围形成有与蜗轮啮合的螺纹牙。图3所示的结构适用于转台40的质量大且难以用1个驱动部来进行驱动的情况。
如图4所示，编码器44a～44d的各输出(用来算出电角度的位置信号)分别提供给控制放大器41a～41d，并且由微分器45a～45d进行微分，微分结果提供给速度反馈混合器46。另外编码器44a的输出还通过位置反馈生成器26提供给减法器11。速度反馈混合器46将从4个微分器45a～45d提供的速度反馈信号的例如平均值提供给减法器15。之后的动作与图1的实施例相同。
通过上述结构，对于转矩指令的速度反馈的传递函数如图2所示，在任何一个位置都没有相位急剧延迟的现象，具有良好的特性。
如上所述，以往的方法会使得控制***的特性因负载的状况(位置)而变得不稳定，无法提高增益，而本发明的方法即使是在这种情况下，不会变得不稳定且能进一步提高增益，也就是能够提高响应速度。
尽管以上描述了本发明的各个实施例，但这些实施例仅仅是示例而非限定给出的。本领域普通技术人员将理解其中可在形式和细节上作各种改变而不背离本发明的精神和范围。落入本发明的精神和范围内的所有改变和修改均由所附权利要求或等同范围涵盖。

Claims (7)

1.一种伺服控制方法，适用于用多台电动机驱动一个被驱动物体的进给驱动机构，其特征在于，包括以下步骤：
使用对各电动机的速度反馈信号进行了混合的信号，对所述被驱动物体进行速度控制，
将通过所述速度控制得到的转矩指令值用于所有电动机的驱动。
2.如权利要求1所述的伺服控制方法，其特征在于，
所述被驱动物体被所述多台电动机线性驱动。
3.如权利要求1所述的伺服控制方法，其特征在于，
所述被驱动物体被所述多台电动机旋转驱动。
4.一种伺服控制装置，适用于用第一和第二电动机驱动一个被驱动物体的进给驱动机构，其特征在于，包括：
第一微分器，该第一微分器对所述第一电动机的用来算出电角度的第一位置信号进行微分，输出第一反馈信号；
第二微分器，该第二微分器对所述第二电动机的用来算出电角度的第二位置信号进行微分，输出第二反馈信号；
混合器，该混合器将所述第一和第二反馈信号混合，输出第三反馈信号；
速度控制器，该速度控制器使用所述第三反馈信号进行速度控制，输出转矩指令值；以及
第一和第二电流控制器，该第一和第二电流控制器使用所述转矩指令值驱动所述第一和第二电动机。
5.如权利要求4所述的伺服控制装置，其特征在于，
所述被驱动物体被所述第一和第二电动机线性驱动。
6.如权利要求4所述的伺服控制装置，其特征在于，
所述被驱动物体被所述第一和第二电动机旋转驱动。
7.一种伺服控制装置，适用于用第一和第二电动机驱动一个被驱动物体的进给驱动机构，其特征在于，包括：
第一微分单元，该第一微分单元对所述第一电动机的用来算出电角度的第一位置信号进行微分，输出第一反馈信号；
第二微分单元，该第二微分单元对所述第二电动机的用来算出电角度的第二位置信号进行微分，输出第二反馈信号；
混合单元，该混合单元将所述第一和第二反馈信号混合，输出第三反馈信号；
速度控制单元，该速度控制单元使用所述第三反馈信号进行速度控制，输出转矩指令值；以及
第一和第二电流控制单元，该第一和第二电流控制单元使用所述转矩指令值驱动所述第一和第二电动机。
CN2011100868792A 2010-03-31 2011-03-31 伺服控制方法及伺服控制装置 Pending CN102207738A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010084040A JP2011217530A (ja) 2010-03-31 2010-03-31 サーボ制御方法及びサーボ制御装置
JP2010-084040 2010-03-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102207738A true CN102207738A (zh) 2011-10-05

Family

ID=44696615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100868792A Pending CN102207738A (zh) 2010-03-31 2011-03-31 伺服控制方法及伺服控制装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8680804B2 (zh)
JP (1) JP2011217530A (zh)
KR (1) KR20110109998A (zh)
CN (1) CN102207738A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102882447A (zh) * 2012-09-10 2013-01-16 中国科学院光电技术研究所 一种光电跟踪***水平轴双电机装置及同步驱动跟踪控制方法
CN103490678A (zh) * 2013-10-17 2014-01-01 双峰格雷斯海姆医药玻璃（丹阳）有限公司 主从机同步控制方法及***
CN107615197A (zh) * 2015-05-12 2018-01-19 三菱电机株式会社 数控装置
CN110275486A (zh) * 2018-03-15 2019-09-24 大隈株式会社 位置控制***
CN113824357A (zh) * 2021-11-22 2021-12-21 之江实验室 一种机器人多电机驱动***及其控制方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104617824A (zh) * 2014-12-29 2015-05-13 深圳市轴心自控技术有限公司 双伺服电机同步的控制方法及***
WO2017212685A1 (ja) * 2016-06-09 2017-12-14 三菱電機株式会社 サーボ制御装置
CN106406123B (zh) * 2016-11-30 2019-04-26 中国兵器装备集团自动化研究所 一种基于传递函数的转台指标分解方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07110714A (ja) * 1993-10-13 1995-04-25 Fanuc Ltd 複数モータによる位置、速度、トルク制御方法
US5646495A (en) * 1994-06-30 1997-07-08 Fanuc, Ltd. Tandem control method based on a digital servomechanism
JP2004086434A (ja) * 2002-08-26 2004-03-18 Yaskawa Electric Corp 速度指令型同期制御装置
JP2004310261A (ja) * 2003-04-03 2004-11-04 Yaskawa Electric Corp モータ制御装置
CN101132158A (zh) * 2006-08-23 2008-02-27 欧姆龙株式会社 电动机控制装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50155924A (zh) * 1974-05-13 1975-12-16
JPS5623394B2 (zh) * 1975-02-14 1981-05-30
JPS5949101B2 (ja) * 1979-04-06 1984-11-30 株式会社小島鉄工所 自動車用車輪リムのロ−ル成形法
JPS5623394A (en) 1979-08-01 1981-03-05 Toshiba Corp Electromagnetic solid phase joining method
US4594539A (en) * 1983-09-06 1986-06-10 Michelson Gunnar P Light valve
US4714400A (en) * 1986-04-14 1987-12-22 Ibm Corporation Plural robotic drive
JPH0511853A (ja) * 1991-06-28 1993-01-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd ２軸同期駆動装置
US6121735A (en) * 1994-03-10 2000-09-19 Igeta; Tamotsu Actuator with start-stop operation
US6577095B1 (en) * 1996-05-14 2003-06-10 Whedco, Inc. Brushless alternating current electric servo motor drive
JP3423149B2 (ja) * 1996-05-23 2003-07-07 株式会社小松製作所 ワークフィーダ制御装置
JP3467440B2 (ja) * 1999-10-19 2003-11-17 アイシン精機株式会社 車両用開閉体制御装置
JP2001198765A (ja) * 2000-01-18 2001-07-24 Toshiba Mach Co Ltd 送り駆動装置の位置制御方法および位置制御装置
JP4096481B2 (ja) * 2000-01-21 2008-06-04 株式会社Ｉｈｉ サーボ制御装置
US7417386B2 (en) * 2001-05-22 2008-08-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Electronic line shaft
US7148635B1 (en) * 2005-09-21 2006-12-12 Rockwell Automation Technologies, Inc. Motor drive with synchronized timing
JP4174197B2 (ja) * 2001-07-06 2008-10-29 キヤノン株式会社 カラー画像形成装置及びその制御方法
JP2004280506A (ja) * 2003-03-17 2004-10-07 Fanuc Ltd 数値制御装置
WO2005110801A1 (ja) * 2004-05-19 2005-11-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 電気車制御装置
JP2007129787A (ja) * 2005-11-01 2007-05-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ駆動装置
JP4274380B2 (ja) 2006-07-12 2009-06-03 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 在圏情報管理サーバ装置、ｓｉｐサーバ装置、在圏情報管理方法
JP4682996B2 (ja) * 2007-03-09 2011-05-11 村田機械株式会社 搬送装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07110714A (ja) * 1993-10-13 1995-04-25 Fanuc Ltd 複数モータによる位置、速度、トルク制御方法
US5646495A (en) * 1994-06-30 1997-07-08 Fanuc, Ltd. Tandem control method based on a digital servomechanism
JP2004086434A (ja) * 2002-08-26 2004-03-18 Yaskawa Electric Corp 速度指令型同期制御装置
JP2004310261A (ja) * 2003-04-03 2004-11-04 Yaskawa Electric Corp モータ制御装置
CN101132158A (zh) * 2006-08-23 2008-02-27 欧姆龙株式会社 电动机控制装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102882447A (zh) * 2012-09-10 2013-01-16 中国科学院光电技术研究所 一种光电跟踪***水平轴双电机装置及同步驱动跟踪控制方法
CN103490678A (zh) * 2013-10-17 2014-01-01 双峰格雷斯海姆医药玻璃（丹阳）有限公司 主从机同步控制方法及***
CN103490678B (zh) * 2013-10-17 2016-06-22 双峰格雷斯海姆医药玻璃（丹阳）有限公司 主从机同步控制方法及***
CN107615197A (zh) * 2015-05-12 2018-01-19 三菱电机株式会社 数控装置
CN107615197B (zh) * 2015-05-12 2020-07-14 三菱电机株式会社 数控装置
CN110275486A (zh) * 2018-03-15 2019-09-24 大隈株式会社 位置控制***
CN110275486B (zh) * 2018-03-15 2024-05-07 大隈株式会社 位置控制***
CN113824357A (zh) * 2021-11-22 2021-12-21 之江实验室 一种机器人多电机驱动***及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011217530A (ja) 2011-10-27
US20110241594A1 (en) 2011-10-06
KR20110109998A (ko) 2011-10-06
US8680804B2 (en) 2014-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102207738A (zh) 伺服控制方法及伺服控制装置
CN101103517B (zh) 电动机控制装置
Gurocak Industrial motion control: motor selection, drives, controller tuning, applications
CN102904512A (zh) 一种步进电机的控制***及控制方法
CN108189038A (zh) 一种实用的工业六轴机械臂直线运动轨迹规划方法及***
EP1959323B1 (en) Elimination of unintended velocity reversals in S-curve velocity profiles
CN105007012A (zh) 一种车载转台控制***及方法
CN106060380A (zh) 一种联动相机控制***及控制方法
CN103676779A (zh) 修正齿隙的电动机控制装置
CN105137764A (zh) 一种具有快速响应及鲁棒性能的并联机器人运动控制方法
CN104204977A (zh) 轨迹控制装置
CN105159077A (zh) 直驱电机***干扰补偿的有限时间连续滑模控制方法
CN203061919U (zh) 一种高速高精多轴pcb数控钻床
CN108092561A (zh) 一种全数字式的双伺服电机消隙***及其控制方法
CN102201772B (zh) 位置控制装置
CN102467131A (zh) 伺服控制器
CN115800840A (zh) 一种步进电机的动态控制方法、装置及位置跟随***
CN112269362A (zh) 工程车辆工作装置控制方法、装置、设备和存储介质
CN116032160A (zh) 一种用于双电机伺服***的自适应变偏置力矩补偿方法
CN102082545B (zh) 马达速度控制器及其控制方法
Dwivedula et al. Effect of compliance and backlash on the output speed of a mechanical transmission system
CN102097991B (zh) 步进电动机驱动装置及驱动方法
CN213305297U (zh) 一种采用双编码器的机械间隙冲击抑制装置
Lee et al. S-curve profile switching method using fuzzy system for position control of DC motor under uncertain load
CN105570239A (zh) 步进式液压元件防堵控制设备、***、方法及机械设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20111005