CN1297063C - 电机控制装置 - Google Patents

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CN1297063C CNB018170161A CN01817016A CN1297063C CN 1297063 C CN1297063 C CN 1297063C CN B018170161 A CNB018170161 A CN B018170161A CN 01817016 A CN01817016 A CN 01817016A CN 1297063 C CN1297063 C CN 1297063C
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Abstract

主控制部分8设有仿真模型8c，用于模拟电机控制装置的信号传输特性。主控制部分8根据仿真模型处理由主装置提供的实际位置指令信号θref，以计算电机与所述实际位置指令信号θref对应的转速和旋转位置，并输出所述转速和旋转位置，分别作为第一模拟速度信号ωF和第一模拟位置信号θF，每个都具有第二控制采样时间周期t2。主控制部分8还利用表征所述仿真模型的参数确定的常数，产生θref-θF和ωF的线性组合，作为组合系数，并且输出这种线性组合作为前馈转矩信号TFF，每个具有第二控制采样时间周期t2。从而，即使在前馈操作的控制采样周期与反馈操作的控制采样周期不同的情况下，也可以避免实际位置信号与模拟位置信号之间发生误差。

Description

电机控制装置
技术领域
本发明涉及电机(如直流电机、感应电动机、同步电动机或直线电机)的控制装置，所述电机驱动负载机器，如机械设备中的工作台或机器人的机械臂。
背景技术
制造工业现在广泛采用二由度控制装置，这种控制装置具有反馈控制***和前馈控制***。所述反馈控制***将第二模拟转矩信号和转矩指令提供给机械***，而所述前馈控制***给机械***提供第一模拟转矩信号。所述机械***包括：负载机器，如机械设备中的工作台或机器人的机械臂；驱动装置，如直流电机、感应电动机、同步电动机、电磁铁或直线电机，它们驱动所述负载机器；或者传输机械，它们连接所述负载机器与驱动装置。
日本专利未审公开No.119402/1992和No.138223/1992中叙述有这种装置的实例。图1是表示一种现有技术二自由度控制装置的方框图。
如图1所示，这种现有技术的位置控制装置设有：电机3、前馈信号运算电路21、旋转检测器20、位置控制电路22、速度控制电路23和控制机构(转矩控制电路)24。电机3借助转矩传输机构2驱动负载机器1。前馈信号运算电路21接收来自指令发生器7的电机旋转角指令信号θms，并借助规定的功能运算，至少包括两次积分运算，作为输出，给出模拟旋转角信号θo、模拟速度信号ωo和第一模拟转矩信号To。旋转检测器20检测所述电机的旋转速度和旋转角度。位置控制电路22根据模拟旋转角信号θo和由旋转检测器20给出的实际旋转角信号θm提供第一速度信号。速度控制电路23根据所述模拟速度信号ωo、第一速度信号和由旋转检测器20提供的实际速度信号ωm提供第二模拟转矩信号T1，作为输出。控制机构24根据所述第一模拟转矩信号To和第二模拟转矩信号T1控制电机3的转矩。这种电路结构使得能够高水平地响应位置控制性能。
但当前馈操作的控制采样时间周期变得大于反馈操作的控制采样时间周期时，即使前馈的数字模型能与控制目标相符，所述采样时间的差也会引起减少模拟误差。于是，在实际旋转角信号与模拟旋转角信号之间发生偏差，因此，实际旋转角度信号可能发生过载(overshoot)或摆动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电机控制装置，它能实现较高的控制性能，其中即使在前馈操作的控制采样时间周期与反馈操作的控制采样时间周期不同的情况下，实际旋转角信号与模拟旋转角信号之间也不会发生偏差。
为解决上述问题，本发明提供一种电机控制装置，用于对机械***提供适宜的转矩指令(Tref)，所述机械***包括：负载机器(1)、用于传送功率的传输机构(2)、用于借助所述传输机构(2)驱动所述负载机器(1)的电机(3)，以及用于根据所述转矩指令(Tref)提供电功率以驱动所述电机(3)的功率变换电路(4)；所述转矩指令(Tref)被提供给所述功率变换电路(4)，使所述机械***(5)实行所需的运动；所述电机控制装置包括：
指令发生器(7)，用以提供实际指令信号(θref)；
实际状态观察器(6)，用以在每个第一控制采样时间周期(t1)中观察所述机械***(5)的状态参量，并给出实际响应信号(θm)；
主控制部分(8)，用以在每个第二控制采样时间周期(t2)中根据所述实际指令信号(θref)给出第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和第一模拟转矩信号(TFF)，这个周期(t2)长于前述第一控制采样时间周期(t1)；
管理控制部分(9)，用以在每个第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和实际响应信号(θm)给出第二模拟转矩信号(TFB)；
第一转矩补偿器(11)，用以在每个第二控制采样时间周期(t2)中根据所述第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和实际响应信号(θm)给出第三模拟转矩信号(TD)；以及
转矩合成器(10)，用以在每个都有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟转矩信号(TFF)、第二模拟转矩信号(TFB)和第三模拟转矩信号(TD)给出转矩指令(Tref)。
本发明还提供第二种电机控制装置，用于对机械***提供适宜的转矩指令(Tref)，所述机械***包括：负载机器(1)、用于传送功率的传输机构(2)、用于借助所述传输机构(2)驱动所述负载机器(1)的电机(3)，以及用于根据所述转矩指令(Tref)提供电功率以驱动所述电机(3)的功率变换电路(4)；所述转矩指令(Tref)被提供给所述功率变换电路(4)，使所述机械***(5)实行所需的运动；所述电机控制装置包括：
指令发生器(7)，用以提供实际指令信号(θref)；
实际状态观察器(6)，用以在每个都具有第一控制采样时间周期(t1)中观察所述机械***(5)的状态参量，并给出实际响应信号(θm)；
主控制部分(8)，用以在每个都具有第二控制采样时间周期(t2)中根据实所述际指令信号(θref)给出第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和第一模拟转矩信号(TFF)，这个周期(t2)长于前述第一控制采样时间周期(t1)；
管理控制部分(9)，用以在每个都具有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和实际响应信号(θm)给出第二模拟转矩信号(TFB)；
第二转矩补偿器(12)，用以根据所述第二模拟转矩信号(TFB)给出第三模拟转矩信号(TD)，每个都具有第二控制采样时间周期(t2)；以及
转矩合成器(10)，用以在每个都有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟转矩信号(TFF)、第二模拟转矩信号(TFB)和第三模拟转矩信号(TD)给出转矩指令(Tref)。
本发明还提供第三种电机控制装置，用于对机械***提供适宜的转矩指令(Tref)，所述机械***包括：负载机器(1)、用于传送功率的传输机构(2)、用于借助所述传输机构(2)驱动所述负载机器(1)的电机(3)，以及用于根据所述转矩指令(Tref)提供电功率以驱动所述电机(3)的功率变换电路(4)；所述转矩指令(Tref)被提供给所述功率变换电路(4)，使所述机械***(5)实行所需的运动；所述电机控制装置包括：
指令发生器(7)，用以提供实际指令信号(θref)；
实际状态观察器(6)，用以在每个具有第一控制采样时间周期(t1)中观察所述机械***(5)的状态参量，并给出实际响应信号(θm)；
主控制部分(8)，用以在每个都具有第二控制采样时间周期(t2)中根据实际指令信号(θref)给出第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和第一模拟转矩信号(TFF)，这个周期(t2)长于前述第一控制采样时间周期(t1)；
模拟观察器(13)，用以在每个都具有第一控制采样时间周期(t1)中根据转矩指令(Tref)和所述实际响应信号(θm)给出估计位置信号(θmh)和估计速度信号(ωmh)；
管理控制部分(14)，用以在每个都具有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)、估计位置信号(θmh)和估计速度信号(ωmh)给出第二模拟转矩信号(TFB)；
第二转矩补偿器(12)，用以在每个都具有第二控制采样时间周期(t2)中根据所述第二模拟转矩信号(TFB)给出第三模拟转矩信号(TD)；以及
转矩合成器(10)，用以在每个都有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟转矩信号(TFF)、第二模拟转矩信号(TFB)和第三模拟转矩信号(TD)给出转矩指令(Tref)。
本发明还提供第四种电机控制装置，其中，所述主控制部分(8)包括：
主控制器(8a)，用于根据所述实际指令信号(θref)、第一模拟位置信号(θF)和第一模拟速度信号(ωF)给出第一模拟转矩信号(TFF)；
模拟管理控制器(8b)，用于根据所述第一模拟位置信号(θF)和第一模拟速度信号(ωF)给出第四模拟信号(SI4)；
第一加法器(8d)，用于根据所述第一模拟转矩信号(TFF)和第四模拟信号(SI4)给出第一模拟信号(SI1)；
仿真模型(8c)，用于根据所述第一模拟信号(SI1)给出第二模拟信号(SI2)和第三模拟信号(SI3)；
模拟信号处理器(8e)，用于在每个都具有第二控制采样时间周期(t2)中根据所述第二模拟信号(SI2)和第三模拟信号(SI3)给出第一模拟位置信号(θF)和第一模拟速度信号(ωF)。
本发明还提供第五种电机控制装置，其中，所述仿真模型(8c)包括：
第一减法器(8c4)，用于根据所述第一模拟信号(SI1)和第二模拟信号(SI2)给出第三十二模拟信号(SI32)；
第一系数乘法器(8c5)，用于根据所述第三十二模拟信号(SI32)给出第二十九模拟信号(SI29)；
第二减法器(8c6)，用于根据所述第二十九模拟信号(SI29)和第三模拟信号(SI3)给出第三十模拟信号(SI30)；
第二系数乘法器(8c7)，用于根据所述第三十模拟信号(SI30)给出第三十一模拟信号(SI31)；
第三系数乘法器(8c1)，用于根据所述第三十一模拟信号(SI31)给出第二十八模拟信号(SI28)；
第一积分器(8c2)，用于根据所述第二十八模拟信号(SI28)给出所述第三模拟信号(SI3)；
第二积分器(8c3)，用于根据所述第三模拟信号(SI3)给出第二模拟信号(SI2)。
本发明还提供第六种电机控制装置，其中，所述模拟管理控制器(8b)包括：
第四系数乘法器(8b1)，用于根据所述第一模拟位置信号(θF)给出第五模拟信号(SI5)。
第二加法器(8b2)，用于根据所述第五模拟信号(SI5)和第一模拟速度信号(ωF)给出第六模拟信号(SI6)。
第五系数乘法器(8b3)，用于根据所述第六模拟信号(SI6)给出第四模拟信号(SI4)。
本发明还提供第七种电机控制装置，其中，所述主控制器(8a)包括：
第三减法器(8a4)，用于根据所述实际指令信号(θref)和第一模拟位置信号(θF)给出第七模拟信号(SI7)；
第六系数乘法器(8a1)，用于根据所述第七模拟信号(SI7)给出第八模拟信号(SI8)；
第四减法器(8a2)，用于根据所述第一模拟速度信号(ωF)和第八模拟信号(SI8)给出第九模拟信号(SI9)；
第七系数乘法器(8a3)，用于根据所述第九模拟信号(SI9)给出第一模拟转矩信号(TFF)。
本发明还提供第八种电机控制装置，其中，所述管理控制部分(9)包括：
第五减法器(9a)，用于根据所述第一模拟位置信号(θF)和实际响应信号(θm)给出第二十模拟信号(SI20)；
第八系数乘法器(9b)，用于根据所述第二十模拟信号(SI20)给出第二十一模拟信号(SI21)；
第一微分器(9e)，用于在每个第一控制采样时间周期(t1)中根据所述实际响应信号(θm)给出第二十二模拟信号(SI22)；
第六加减器(9c)，用于根据所述第二十一模拟信号(SI21)、第二十二模拟信号(SI22)和第一模拟速度信号(ωF)给出第二十三模拟信号(SI23)；
第九系数乘法器(9d)，用于根据所述第二十三模拟信号(SI23)给出第二模拟转矩信号(TFB)。
本发明还提供第九种电机控制装置，其中，所述管理控制部分(14)包括：
第五减法器(9a)，用于根据所述第一模拟位置信号(θF)和估计位置信号(θmh)给出第二十模拟信号(SI20)；
第八系数乘法器(9b)，用于根据所述第二十模拟信号(SI20)给出第二十一模拟信号(SI21)；
第六加减器(9c)，用于根据所述第二十一模拟信号(SI21)、第一模拟速度信号(ωF)和估计速度信号(ωmh)给出第二十三模拟信号(SI23)；
第九系数乘法器(9d)，用于根据所述第二十三模拟信号(SI23)给出第二模拟转矩信号(TFB)。
本发明还提供第十种电机控制装置，其中，所述管理控制部分(9)包括：
第一指令补偿器(9f)，用于在每个都具有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟位置信号(θF)给出第二十四模拟信号(SI24)；
第二指令补偿器(9g)，用于在每个都具有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟速度信号(ωF)给出第二十五模拟信号(SI25)；
第五减法器(9a)，用于根据所述第二十四模拟信号(SI24)和实际响应信号(θm)给出第二十模拟信号(SI20)；
第八系数乘法器(9b)，用于根据所述第二十模拟信号(SI20)给出第二十一模拟信号(SI21)；
第一微分器(9e)，用于根据所述实际响应信号(θm)按第一控制采样时间周期(t1)给出第二十二模拟信号(SI22)；
第六加减器(9c)，用于根据所述第[21]二十一模拟信号(SI21)、第二十二模拟信号(SI22)和第二十五模拟信号(SI25)给出第二十三模拟信号(SI23)；
第九系数乘法器(9d)，用于根据所述第二十三模拟信号(SI23)给出所述第二模拟转矩信号(TFB)。
本发明还提供第十一种电机控制装置，其中，所述管理控制部分(14)包括：
第一指令补偿器(9f)，用于在每个具有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟位置信号(θF)给出第二十四模拟信号(SI24)；
第二指令补偿器(9g)，用于在每个具有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟速度信号(ωF)给出第二十五模拟信号(SI25)；
第五减法器(9a)，用于根据所述第二十四模拟信号(SI24)和估计位置信号(θmh)给出第二十模拟信号(SI20)；
第八系数乘法器(9b)，用于根据所述第二十模拟信号(SI20)给出第二十一模拟信号(SI21)；
第六加减器(9c)，用于根据所述第二十一模拟信号(SI21)、估计速度信号(ωmh)和第二十五模拟信号(SI25)给出第二十三模拟信号(SI23)；
第九系数乘法器(9d)，用于根据所述第二十三模拟信号(SI23)给出第二模拟转矩信号(TFB)。
本发明还提供第十二种电机控制装置，其中，所述转矩合成器(10)包括：
指令滤波器(10b)，用于根据所述第二模拟转矩信号(TFB)给出第二十六模拟信号(SI26)；
第三加法器(10a)，用于根据所述第二十六模拟信号(SI26)、第一模拟转矩信号(TFF)和第三模拟转矩信号(TD)给出转矩指令(Tref)。
本发明还提供第十三种电机控制装置，其中，所述转矩合成器(10)包括：
指令滤波器(10b)，用于根据所述第二模拟转矩信号(TFB)给出第二十六模拟信号(SI26)；
第三指令补偿器(10c)，用于在每个具有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟转矩信号(TFF)给出第二十七模拟信号(SI27)；
第三加法器(10a)，用于根据所述第二十六模拟信号(SI26)、第三模拟转矩信号(TD)和第二十七模拟信号(SI27)给出转矩指令(Tref)。
本发明还提供第十四种电机控制装置，其中，所述第一转矩补偿器(11)包括：
第七减法器(11a)，用于根据所述实际响应信号(θm)和第一模拟位置信号(θF)给出第十模拟信号(SI10)；
第十系数乘法器(11b)，用于根据所述第十模拟信号(SI10)给出第十二模拟信号(SI12)；
第二微分器(11d)，用于在每个具有第二控制采样时间周期(t2)中根据所述实际响应信号(θm)给出第十一模拟信号(SI11)；
加减器(11f)，用于根据所述第十二模拟信号(SI12)、第十一模拟信号(SI11)和第一模拟速度信号(ωF)给出第十三模拟信号(SI13)；
第十一系数乘法器(11c)，用于根据所述第十三模拟信号(SI13)给出第十四模拟信号(SI14)；
第一离散积分器(11e)，用于在每个具有第二控制采样时间周期(t2)中根据所述第十四模拟信号(SI14)给出所述第三模拟转矩信号(TD)。
本发明还提供第十五种电机控制装置，其中，所述第二转矩补偿器(12)包括：
第二离散积分器(12a)，用于在每个具有第二控制采样时间周期(t2)中根据所述第二模拟转矩信号(TFB)给出第三模拟转矩信号(TD)。
本发明还提供第十六种电机控制装置，其中，由多个处理器提供用于构成所述主控制部分(8)、第一转矩补偿器(11)、管理控制部分(9)和转矩合成器(10)的机构。
本发明还提供第十七种电机控制装置，其中，由多个处理器提供构成所述主控制部分(8)、第二转矩补偿器(12)、管理控制部分(9)和转矩合成器(10)的机构。
本发明还提供第十八种电机控制装置，其中，由多个处理器提供构成所述主控制部分(8)、第二转矩补偿器(12)、模拟观察器(13)、管理控制部分(14)和转矩合成器(10)的机构。
按照本发明，还提供由多个处理器构成主控制部分、第一转矩补偿器、管理控制部分和转矩合成器的机构。
按照本发明，还提供由多个处理器构成主控制部分、第二转矩补偿器、管理控制部分和转矩合成器的机构。
按照本发明，还提供由多个处理器构成主控制部分、第二转矩补偿器、模拟观察器、管理控制部分和转矩合成器的机构。
按照本发明的一种电机控制装置，构成所述主控制部分，适当考虑管理控制部分和机械***的特点，在根据与管理控制(regulator control)不同的控制采样时间周期构成主控制部分时，能够防止现有技术电机控制装置中可能发生的控制性能摆动和过载。当主控制部分由具有相同处理能力的多个处理器以与管理控制不同的控制采样时间周期进行控制时，可按较短的采样时间周期实行管理控制部分的控制过程，同时在所述主控制部分进行更为复杂的控制过程，并因此而可以得到愈为增强的反馈特性。另外，引入第一转矩补偿器，使得能够实现管理控制部分要以较短之采样时间周期实现的采样控制过程，而且适当考虑管理控制部分和机械***的特性，还能够使主控制部分的结构简化。最后，引入所述第一转矩补偿器，使得能够适宜地设计管理控制部分和第一转矩补偿器当中的每一个，能够有利于控制***的设计，与高频区域和低频区域所表现的不同机械***特性相一致，并因此而能实现上好的控制特性。
按照本发明的又一种电机控制装置，只采用缘于第二转矩补偿器的第二模拟转矩，使得既能够减少第二转矩补偿器与管理控制部分之间的数据交换量，又能够使所述第二转矩补偿器的结构更加简单。因此能够由具有***处理能力的处理器实现电机控制装置具有较短的控制采样时间周期，从而在使主控制部分被构造成具有不同于管理控制装置的控制采样时间周期时，能够防止现有技术的电机控制装置中所可能发生的摆动和过载，另外还能实现上好的控制特性。
按照本发明的第再一种电机控制装置，引入模拟观察器，能够降低实际响应信号中所包含的噪声。于是，可将主控制部分、管理控制部分以及第二控制器的控制增益设定成一般值，从而能够有上好的控制性能。
按照本发明的第四种电机控制装置，对现有技术的主控制部分增加模拟管理控制器和模拟信号处理器，通过适当考虑管理控制部分和机械***的特性，不仅有利于实现主控制部分可在第二控制采样时间周期的基础上运行，而且在所述主控制部分被构造成具有与调整部分不同之控制采样时间周期的情况下，还能防止现有技术的电机控制装置中所可能发生的摆动和过载。于是，可以实现上好的控制性能。
按照本发明的第五种电机控制装置，在机械***的机械响应频率较高时，由刚性体***构成仿真模型(simulation model)导致使得仿真模型简化，并因此而不仅在所述主控制部分被构造成具有与调整部分不同之控制采样时间周期的情况下，能够防止现有技术电机控制装置中所可能发生的控制性能方面的摆动和过载，还能减少对电机控制***所需的计算量。
按照本发明的第六种电机控制装置，由P-P控制***构成模拟管理控制器，能够实现更为简化的模拟管理控制器。这种结构不仅在所述主控制部分被构造成具有与管理控制部分不同之控制采样时间周期的情况下，能够防止现有技术电机控制装置中所可能发生的摆动和过载，还能减少对电机控制***所需的计算量。另外，可以更加容易地设定所述模拟管理控制器的参数。
按照本发明的第七种电机控制装置，由P-P控制***构成主控制器，能够实现更为简化的主控制器。这种结构不仅在所述主控制部分被构造成具有与管理控制部分不同之控制采样时间周期的情况下，能够防止现有技术电机控制装置中所可能发生的摆动和过载，还能减少对电机控制***所需的计算量。另外，可以更加容易地设定所述主控制器的参数。
按照本发明的第八和第九种电机控制装置，由P-P控制***构成模拟管理控制部分有利于实现主控制器。这种结构不仅在所述主控制部分被构造成具有与管理控制部分不同之控制采样时间周期的情况下，能够防止现有技术电机控制装置中所可能发生的摆动和过载，还能减少对电机控制***所需的计算量。另外，可以更加容易地设定所述管理控制部分的参数。此外，在适当考虑管理控制而构成所述主控制部分时，可以使主控制部分的结构得以被简化。
按照本发明的第十种第十一种电机控制装置，根据第一模拟位置信号和第一模拟速度信号，按第二控制采样时间周期产生第24模拟信号和第25模拟信号，而所述第一模拟位置信号和第一模拟速度信号是在第一控制采样时间周期的基础上同时还考虑第一和第二控制采样时间周期之间的不同而受到修正的，而且这些信号作为输入被加给现有技术的管理控制部分，从而能够修平第二模拟转矩信号。在所述主控制部分被构造成具有与管理控制部分不同之控制采样时间周期的情况下，这种结构能够防止现有技术电机控制装置中所可能发生的摆动和过载。
按照本发明的第十二种电机控制装置，增加了指令滤波器，不仅能够减少第二模拟转矩信号中所包含的振动分量，还能在所述主控制部分被构造成具有与管理控制部分不同之控制采样时间周期的情况下，防止现有技术电机控制装置中所可能发生的摆动和过载。
按照本发明的第十三种电机控制装置，第一模拟转矩信号按第一控制采样时间周期受到修正，它是在考虑了第一和第二控制采样时间周期之间差异的同时，按第二控制采样时间周期发生的。然后将这样产生的转矩信号作为输入加给现有技术的转矩合成器，作为第27模拟信号，以便能够修平转矩指令，从而能在所述主控制部分被构造成具有与管理控制部分不同之控制采样时间周期的情况下，防止现有技术电机控制装置中所可能发生的摆动和过载。
按照本发明的第十四种电机控制装置，由P-P-I控制***构成第一转矩补偿器，不仅在所述主控制部分被构造成具有与管理控制部分不同之控制采样时间周期的情况下，能够防止现有技术电机控制装置中所可能发生的摆动和过载，还能减少对电机控制***所需的计算量。另外，可以更加容易地设定所述第一转矩补偿器的参数。
按照本发明的第十五种电机控制装置，由I控制***构成第二转矩补偿器，不仅在所述主控制部分被构造成具有与管理控制部分不同之控制采样时间周期的情况下，能够防止现有技术电机控制装置中所可能发生的摆动和过载，还能减少对电机控制***所需的计算量。另外，可以更加容易地设定所述第二转矩补偿器的参数。
按照本发明的第十六至十八种电机控制装置，由多个处理器的结构不仅在所述主控制部分被构造成具有与管理控制部分不同之控制采样时间周期的情况下，能够防止现有技术电机控制装置中所可能发生的摆动和过载，还能惊人地减少电机控制装置的控制采样时间。
附图说明
图1是表示现有技术的方框图；
图2是表示本发明工作实例1的方框图；
图3是表示本发明工作实例2的方框图；
图4是表示本发明工作实例3的方框图；
图5是表示本发明工作实例4的方框图；
图6是表示本发明工作实例5的方框图；
图7是表示本发明工作实例6的方框图；
图8是表示本发明工作实例7的方框图；
图9是表示本发明工作实例8的方框图；
图10是表示本发明工作实例9的方框图；
图11是表示本发明工作实例10的方框图；
图12是表示本发明工作实例11的方框图；
图13是表示本发明工作实例12的方框图；
图14是表示本发明工作实例13的方框图；
图15是表示本发明工作实例14的方框图；
图16是表示本发明工作实例15的方框图。
具体实施方式
以下将根据各工作实例描述本发明的具体实施例。
工作实例1
下面将详细陈述本发明的工作实例1。
接下去我们参照有关本发明工作实例1细节的附图2。
图2是表示本发明工作实例1总体面貌的方框图。图2中的本发明工作实例包括：机械***5，它包含负载机器1、传输机构2、电机3和功率变换电路4；实际状态观察器6；指令发生器7；主控制部分8；管理控制部分9；转矩合成器10以及第一转矩补偿器11。
机械***5、实际状态观察器6和指令发生器7分别与现有技术的机械***、旋转检测器和指令发生器是等同的。θref是指令发生器7已经产生的实际指令信号。θm是实际状态观察器6已经产生的实际响应信号。
根据实际指令信号θref，主控制部分8给出第一模拟位置信号θF、第一模拟速度信号ωF、和第一模拟转矩信号TFF，每个都具有第二控制采样时间周期t2。
根据第一模拟位置信号θF、第一模拟速度信号ωF和实际响应信号θm，管理控制部分9给出第二模拟转矩信号TFB，每个都具有第一控制采样时间周期t1。
根据第一模拟位置信号θF、第一模拟速度信号ωF和实际响应信号θm，第一转矩补偿器11给出第三模拟转矩信号TD，每个都具有第二控制采样时间周期t2。
根据第一模拟转矩信号TFF、第二模拟转矩信号TFB和第三模拟转矩信号TD，转矩合成器10给出转矩指令Tref。
在主控制部分8中，由以下关于第二控制采样时间周期t2的离散时间表示式所示的方程式(1)、(2)和(3)产生第一模拟位置信号θF、第一模拟速度信号ωF和第一模拟转矩信号TFF。
θF＝[1/(T1*s2+T2*s+1)]*θref                 (1)
ωF＝[s/(T1*s2+T2*s+1)]*θref                 (2)
TFF＝[Jm*s2/(T1*s2+T2*s+1)]*θref            (3)
其中，按照机械***5和管理控制部分9的特性设定T1、T2和Jm。
在第一转矩补偿器11中，由以下关于第二控制采样时间周期t2的离散时间表示式所示的方程式(4)产生第三转矩信号TD。
TD＝[K1*(θF-θm)-K2*(ωF-ωm)]/s                      (4)
其中K1和K2是控制增益。
在管理控制部分9中，由以下关于控制采样时间周期t1的离散时间表示式所示的方程式(5)产生第二模拟转矩信号(TFB)。
TFB＝K3*(θF-θm)+K4*(ωF-ωm)                         (5)
其中K3和K4是控制增益。
在转矩合成器10，如下产生转矩指令，每个具有第一控制采样时间周期t1。
Tref＝TFF+TD+TFB                                       (6)
工作实例2
接下去我们参照图3描述本发明工作实例2的细节。图3是表示该工作实例总体结构的方框图。图3中的本发明工作实例包括：机械***5，它包含负载机器1、传输机构2、电机3和功率变换电路4；实际状态观察器6；指令发生器7；主控制部分8；管理控制部分9；转矩合成器10以及第二转矩补偿器12。
第二转矩补偿器12根据第二模拟转矩信号TFB给出第三模拟转矩信号TD，每个都具有第二控制采样时间t2。
在第二转矩补偿器12中，由以下关于第二控制采样时间周期t2的离散时间表示式所示的方程式(7)产生第三转矩信号TD。
TD＝K5*TFB/s                                          (7)
工作实例3
接下去我们参照图4描述本发明工作实例3的细节。
图4是表示本工作实例总体结构的方框图。图4中的本发明工作实例包括：机械***5，它包含负载机器1、传输机构2、电机3和功率变换电路4；实际状态观察器6；指令发生器7；主控制部分8；管理控制部分14；转矩合成器10；模拟观察器13以及第二转矩补偿器12。
模拟观察器13根据实际响应信号θm和转矩指令Tref按第一控制采样时间t1给出估计位置信号θmh和估计速度信号ωmh。
管理控制部分14根据第一模拟位置信号θF、第一模拟速度信号ωF、估计位置信号θmh和估计速度信号ωmh给出第二模拟转矩信号TFB，每个都具有第一控制采样时间周期t1。
在管理控制部分14中，按照方程式(8)产生第二模拟转矩信号TFB。
TFB＝K3*(θF-θmh)+K4*(ωF-ωmh)                      (8)
在模拟观察器13中，如下产生估计位置信号θmh和估计速度信号ωmh：令k1是每个都按第一控制采样时间周期t1计算的采样计算值，并令(k1)表示可按时间t1*k1变化的时间值；于是
e(k1)＝θm(k1)-θmh(k1)                               (9)
θmh(k1+1)＝θm(k1)+ωmh(k1)*t1+L1*e(k1)              (10)
ωmh(k1+1)＝ωmh(k1)+Tref(k1)*t1/Jm+L2*e(k1)          (11)
工作实例4
接下去我们参照图5说明这个工作实例的细节。图5是表示本发明工作实例4的方框图。在图5中，本发明这个工作实例的主控制部分8设有主控制器8a、模拟管理控制器8b、加法器8d、仿真模型8c和模拟信号处理器8e。
主控制器8a根据实际指令信号θref、第一模拟位置信号θF和第一模拟速度信号ωF给出第一模拟转矩信号TFF。
模拟管理控制器8b根据第一模拟位置信号θF和第一模拟速度信号ωF给出第4模拟信号SI4。
加法器8d根据第一模拟转矩信号TFF和第4模拟信号SI4给出第1模拟信号SI1。
仿真模型8c根据第1模拟信号SI1给出第2模拟信号SI2和第3模拟信号SI3。后面将参照图6解释模拟信号SI2和SI3的的内容。
模拟信号处理器8e根据第2模拟信号SI2和第3模拟信号SI3给出第一模拟位置信号θF和第一模拟速度信号ωF，每个都具有第二控制采样时间周期t2。
在主控制器8a中，如下产生第一模拟转矩信号TFF：
TFF＝K5*(θref-θF)-K6*θF                             (12)
在模拟管理控制器8b中，如下产生第4模拟信号SI4：
SI4＝K7*θF+K8*ωF                                 (13)
在加法器8d中，如下产生第1模拟信号SI1：
SI1＝TFF-SI4                                       (14)
按仿真模型8c产生第2模拟信号SI2和第3模拟信号SI3。
在模拟信号处理器8e中，如下产生第一模拟位置信号θF和第一模拟速度信号ωF：令k2是每个都以第二控制采样时间周期t2(＝1ms)计算的采样计算值，并令(k2)表示可按时间t2*k2变化的时间值；于是
θF(t)＝SI2(k2*t2)                                (17)
ωF(t)＝SI3(k2*t2)，                              (18)
其中
k2*t2≤(k2+1)*t2                                   (19)
工作实例5
接下去我们参照图6说明本发明工作实例5的细节。图6是表示本发明工作实例的方框图。在图6中，本发明这个工作实例的仿真模型8c包括：减法器8c4、系数乘法器8c5、减法器8c6、系数乘法器8c7、系数乘法器8c1、积分器8c2和积分器8c3。
在减法器8c4中，如下产生模拟信号SI32：
SI32＝SI1-SI2                                      (20)
在系数乘法器8c5中，设定系数Kp并如下产生模拟信号SI29：
SI29＝Kp*SI32                                      (21)
在减法器8c6中，如下产生模拟信号SI30：
SI30＝SI29-SI3                                     (22)
在系数乘法器8c7中，设定系数Kv并如下产生模拟信号SI31：
SI31＝Kv*SI30                                      (23)
在系数乘法器8c1中，设定系数1/Jm并如下产生模拟信号SI28：
SI28＝SI31/Jm                                      (24)
在积分器8c2中，如下产生模拟信号SI3：
SI3＝SI28/s                                        (25)
在积分器8c3中，如下产生模拟信号SI2：
SI2＝SI3/s                                           (26)
工作实例6
接下去我们参照图7描述有关本发明工作实例6的细节。图6是表示本工作实例的方框图。在图7中，本发明这个工作实例的模拟管理控制器8b设有系数乘法器8b1、加法器8b2和系数乘法器8b3。
在系数乘法器8b1中，设定系数Kp并如下产生模拟信号SI5：
SI5＝Kp*θF                                         (27)
在加法器8b2中，如下产生模拟信号SI6：
SI6＝ωF+SI5                                        (28)
在系数乘法器8b3中，设定系数Kv并如下产生模拟信号SI4：
SI4＝Kv*SI6                                          (29)
工作实例7
接下去我们参照图8描述有关本发明工作实例7的细节。图8是表示本工作实例7的方框图。在图8中，本发明这个工作实例的主控制器8a包括减法器8a4、系数乘法器8a1、减法器8a2和系数乘法器8a3。
在减法器8a4中，如下产生模拟信号SI7：
SI7＝θref-θF                                      (30)
在系数乘法器8a1中，设定系数Kpf并如下产生模拟信号SI8：
SI8＝Kpf*SI7                                         (31)
在减法器8a2中，如下产生模拟信号SI9：
SI9＝SI8-ωF                                        (32)
在系数乘法器8a3中，设定系数Kvf并如下产生模拟信号TFF：
TFF＝Kvf*SI9                                        (33)
工作实例8
接下去我们参照图9描述有关本发明工作实例8的细节。图9是表示本工作实例的方框图。在图9中，本发明这个工作实例的管理控制部分9如下制成：减法器9a、系数乘法器9b、加减器9c、系数乘法器9d和微分器9e。
在减法器9a中，如下产生模拟信号SI20：
SI20＝θF-θm                               (34)
在系数乘法器9b中，设定系数Kp并如下产生模拟信号SI21：
SI21＝SI20*Kp                                (35)
在微分器9e中，如下产生模拟信号SI22：
SI22(k1)＝θm(k1)-θm(k1-1)                  (36)
在加减器9c中，如下产生模拟信号SI23：
SI23＝SI21+ωF-SI22                         (37)
在系数乘法器9d中，设定系数Kv并如下产生第二模拟转矩信号TFB：
TFB＝SI23*Kv                                (38)
工作实例9
接下去我们参照图10描述有关本发明工作实例9的细节。图10是表示本工作实例的方框图。在图10中，本发明这个工作实例的管理控制部分14设有：减法器9a、系数乘法器9b、加减器9c和系数乘法器9d。
在减法器9a中，如下产生模拟信号SI20：
SI20＝θF-θmh                              (39)
在系数乘法器9b中，设定系数Kp并如方程(35)所示那样产生模拟信号SI21。
在加减器9c中，如下产生模拟信号SI23：
SI23＝SI21+ωF-ωmh                         (40)
在系数乘法器9d中，设定系数Kv并如方程(38)所示那样产生第二模拟转矩信号TFB。
工作实例10
接下去我们参照图11描述有关本发明工作实例10的细节。图11是表示本工作实例的方框图。在图11中，本发明这个工作实例的管理控制部分9设有：减法器9a、系数乘法器9b、加减器9c、系数乘法器9d、微分9e、指令补偿器9f和指令补偿器9g。
在指令补偿器9f中，如下产生模拟信号SI24：
SI24(k1)＝θF(k2-1)+(θF(k2)-θF(k2-1)*i/I)         (41)
其中：
k1＝i+(k2-1)*I                                         (42)
I＝t2/t1                                               (43)
0≤i＜I                                                (44)
在指令补偿器9g中，如下产生模拟信号SI25：
SI25(k1)＝ωF(k2-1)+(ωF(k2)-ωF(k2-1))*i/I         (45)
本实施例中，指令补偿器9f和9g中的采样时间周期t1都是0.1ms。
在减法器9a中，如下产生模拟信号SI20：
SI20＝SI24-θm                                         (46)
在系数乘法器9b中，设定系数Kp并如方程(35)所示那样产生模拟信号SI21。
在微分器9e中，如方程(36)所示那样产生模拟信号SI22。
在加减器9c中，如下产生模拟信号SI23：
SI23＝SI21+SI25-SI22                                   (47)
在系数乘法器9d中，设定系数Kv并如方程(38)所示那样产生第二模拟转矩信号TFB。
工作实例11
接下去我们参照图12描述有关本发明工作实例11的细节。图12是表示本工作实例的方框图。在图12中，本发明这个工作实例的管理控制部分14设有：减法器9a、系数乘法器9b、加减器9c、系数乘法器9d、指令补偿器9f和指令补偿器9g。
在指令补偿器9f中，如方程(41)所示那样产生模拟信号SI24。在指令补偿器9g中，如方程(45)所示那样产生模拟信号SI25。在减法器9a中，如下产生模拟信号SI20：
SI20＝SI24-θmh                                        (48)
在系数乘法器9b中，设定系数Kp并如方程(35)所示那样产生模拟信号SI21。
在加减器9c中，如下产生模拟信号SI23：
SI23＝SI21+SI25-ωmh                            (49)
在系数乘法器9d中，设定系数Kv并如方程(38)所示那样产生第二模拟转矩信号TFB。
工作实例12
接下去我们参照图13描述有关本发明工作实例12的细节。图13是表示本工作实例12的方框图。在图13中，本发明这个工作实例的转矩合成器10设有：指令滤波器10b和加法器10a。
在指令滤波器10b中，如下产生模拟信号SI26：
SI26＝TFB/(tf*s+1)                               (50)
其中tf意味着滤波器10b的时间常数。
在加法器10a中，如下产生转矩指令Tref：
Tref＝SI26+TD+TFF                                (51)
工作实例13
接下去我们参照图14描述有关本发明工作实例13的细节。图14是表示本工作实例的方框图。在图14中，本发明这个工作实例的转矩合成器10设有：指令滤波器10b、加法器10a和指令补偿器10c。
在指令滤波器10b中，如方程(50)所示那样产生模拟信号SI26。
在指令补偿器10c中，如下产生模拟信号SI27：
SI27(k1)＝TFF(k2-1)+(TFF(k2)-TFF(k2-1))*i/I      (52)
在加法器10a中，如下产生转矩指令Tref：
Tref＝SI26+TD+SI27                                 (53)
工作实例14
接下去我们参照图15描述有关本发明工作实例14的细节。图15是表示本工作实例的方框图。在图15中，本发明这个工作实例的第一转矩补偿器11设有：减法器11a、系数乘法器11b、系数乘法器11c、加减器11f、微分器11d和离散积分器11e。
在减法器11a中，如下产生模拟信号SI10：
SI10＝θF-θm                               (54)
在系数乘法器11b中，设定系数Kp并如下产生模拟信号SI12：
SI12＝Kp*SI10                                (55)
在微分器11d中，如下产生模拟信号SI11：
SI11(k2)＝θm(k2)-θm(k2-1)                  (56)
在加减器11f中，如下产生模拟信号SI13：
SI13＝SI12+ωF-SI11                         (57)
在系数乘法器11c中，设定系数Kv并如下产生模拟信号SI14：
SI14＝Kv*SI10                                (58)
在离散积分器11e中，设定系数Ki并如下产生第三模拟转矩信号TD：
TD(k2)＝TD(k2-1)+Ki*SI14(k2)               (59)
工作实例15
接下去我们参照图16描述有关本发明工作实例15的细节。图16是表示本工作实例的方框图。在图16中，本发明这个工作实例的第二转矩补偿器12设有：离散积分器12a。
在离散积分器12a中，设定系数Ki并如下产生第三模拟转矩信号TD：
TD(k2)＝TD(k2-1)+Ki*TFB(k2)             (60)
工作实例16
借助各处理器可以容易地实现上述各工作实例中所示主控制部分8、第一转矩补偿器11、管理控制部分9和转矩合成器10当中的每一个。
工作实例17
借助各处理器可以容易地实现上述各工作实例中所示主控制部分8、第二转矩补偿器12、管理控制部分9和转矩合成器10当中的每一个。
工作实例18
借助各处理器可以容易地实现上述各工作实例中所示主控制部分8、第二转矩补偿器12、模拟观察器13、管理控制部分14和转矩合成器10当中的每一个。
工业应用潜力
如前述说明所描述的本发明有以下优点：
1)具有给出管理控制部分和机械***特征的主控制部分结构，在使所述主控制部分被构造成具有不同于管理控制装置的控制采样时间周期时，能够防止现有技术的电机控制装置中所可能发生的控制方面的摆动和过载。
2)由于实现主控制部分具有不同于管理控制装置的控制采样时间周期，就可以使用具有相同处理能力的多个处理器，使得管理控制部分能够以较短的控制采样时间周期实行控制处理，同时借助所述主控制部分实现更为复杂的控制过程，从而可以得到进一步加强的反馈特性。
3)引入第一转矩补偿器使得要按较短控制采样时间周期实现的管理控制部分的控制过程被简化，另外，还可以有助于主控制部分的结构恰当地考虑管理控制部分和机械***的特性。
4)引入第一转矩补偿器能够实现以与(管理)控制部分不同之控制采样时间周期的同步处理，能够分别设计所述管理控制部分和第一转矩补偿器。因此，本发明可以有助于根据在高频区域和低频区域可能发生的不同机械***特性设计控制***，并因此而实现上好的控制性能。
5)由于第二转矩补偿器只使用第二模拟转矩，可以减少第二转矩补偿器与管理控制部分之间数据交换量，进而，对所述第二之间补偿器可以适用更为简单的结构。于是，可借助多个具有相同处理能力的处理器，以较短的控制采样时间周期实现电机控制装置。
6)在基于与管理控制装置不同之控制采样时间周期而构成所述主控制部分的情况下，本发明能够防止现有技术的电机控制装置中所可能发生的控制方面的摆动和过载。因而本发明能够实现提高控制性能。
7)引入模拟观察器能够降低实际响应信号中所包含的噪声。因而，可将主控制部分、管理控制部分以及第二控制部分的控制增益设定在更高的水平，从而在使所述主控制部分被构造成具有不同于管理控制装置的控制采样时间周期时，能够防止现有技术的电机控制装置中所可能发生的控制方面的摆动和过载。因此，本发明可以实现提高控制性能。
8)在第二控制采样时间周期的基础上，能够容易地实现对现有技术的主控制部分增加模拟管理控制部分和模拟信号处理器，主控制部分适宜地考虑管理控制部分和机械***的特性，进而，在基于与管理控制装置不同的控制采样时间周期而构成所述主控制部分的情况下，能够防止现有技术的电机控制装置中所可能发生的控制方面的摆动和过载，从而实现提高控制性能。
9)仿真模型和模拟管理控制部分具有控制***的典型特性，从而可以更容易设定所述仿真模型和模拟管理控制部分的每个参数、
10)由刚性体***构成仿真模型的结构使得在机械***的机械响应频率较高的情况下能够容易实现仿真模型。因此，本发明不仅在基于与管理控制装置不同的控制采样时间周期而构成所述主控制部分的情况下，能够防止现有技术的电机控制装置中所可能发生的控制方面的摆动和过载，而且还能减少电机控制装置所需的预测量。
11)由于由P-P控制***构成模拟管理控制部分，所有能够更容易实现所述模拟管理控制部分。因此，本发明不仅在基于与管理控制装置不同的控制采样时间周期而构成所述主控制部分的情况下，能够防止现有技术的电机控制装置中所可能发生的控制方面的摆动和过载，而且还能减少电机控制装置所需的预测量。
12)可以更容易地设定所述模拟管理控制部分的参数。
13)由P-P控制***构成主控制部分使得能够更简单地实现所述主控制部分。
14)因此，本发明不仅在基于与管理控制装置不同的控制采样时间周期而构成所述主控制部分的情况下，能够防止现有技术的电机控制装置中所可能发生的控制方面的摆动和过载，而且还能减少电机控制装置所需的预测量。
15)可以更容易地设定所述主控制部分的参数。
16)按P-P控制***构成模拟管理控制部分使得能够更简单地实现所述主控制部分。
17)因此，本发明不仅在基于与管理控制装置不同的控制采样时间周期而构成所述主控制部分的情况下，能够防止现有技术的电机控制装置中所可能发生的控制方面的摆动和过载，而且还能减少电机控制装置所需的预测量。
18)可以更容易地设定所述管理控制部分的参数。另外，在适宜地考虑所给出的管理控制部分而构成主控制部分时，可以使主控制部分的结构更简单。
19)由第一模拟位置信号和第一模拟速度信号按第二控制采样时间周期产生第24模拟信号和第25模拟信号，从而能够使第二模拟转矩信号平滑；其中所述第一模拟位置信号和第一模拟速度信号根据第一控制采样时间周期被修正，同时还适宜地考虑第一控制采样时间周期与第二控制采样时间周期之间的区别，以将产生的信号提供给现有技术的管理控制部分。
20)在基于与管理控制装置不同的控制采样时间周期而构成所述主控制部分的情况下，本发明能够防止现有技术的电机控制装置中所可能发生的控制方面的摆动和过载。
21)加入指令过滤器不仅能够减少第二模拟转矩信号中所包含的振动分量，还能在以与管理控制装置不同的控制采样时间周期而构成所述主控制部分的情况下，防止现有技术的电机控制装置中所可能发生的控制方面的摆动和过载。
22)由第一模拟转矩信号按第二控制采样时间周期产生第27模拟信号，从而能够使转矩指令平滑；其中所述第一模拟转矩信号根据第一控制采样时间周期被修正，同时还适宜地考虑第一控制采样时间周期与第二控制采样时间周期之间的区别，以将产生的模拟信号提供给现有技术的转矩合成器。
23)由P-P-I控制***构成第一转矩补偿器使得不仅在基于与管理控制装置不同的控制采样时间周期而构成所述主控制部分的情况下，能够防止现有技术的电机控制装置中所可能发生的控制方面的摆动和过载，而且还能减少电机控制装置所需的预测量。
24)可以更容易地设定所述第一转矩补偿器的参数。
25)按I控制***构成第二转矩补偿器使得不仅在基于与管理控制装置不同的控制采样时间周期而构成所述主控制部分的情况下，能够防止现有技术的电机控制装置中所可能发生的控制方面的摆动和过载，而且还能减少电机控制装置所需的预测量。
26)可以更容易地设定所述第二转矩补偿器的参数。
27)采用多个处理器的结构不仅在基于与管理控制装置不同的控制采样时间周期而构成所述主控制部分的情况下，能够防止现有技术的电机控制装置中所可能发生的控制方面的摆动和过载，还能大大减少电机控制装置的控制采样时间。

Claims (18)

1.一种电机控制装置，用于对机械***提供适宜的转矩指令(Tref)，所述机械***包括：负载机器(1)、用于传送功率的传输机构(2)、用于借助所述传输机构(2)驱动所述负载机器(1)的电机(3)，以及用于根据所述转矩指令(Tref)提供电功率以驱动所述电机(3)的功率变换电路(4)；所述转矩指令(Tref)被提供给所述功率变换电路(4)，使所述机械***(5)实行所需的运动；所述电机控制装置包括：
指令发生器(7)，用以提供实际指令信号(θref)；
实际状态观察器(6)，用以在每个第一控制采样时间周期(t1)中观察所述机械***(5)的状态参量，并给出实际响应信号(θm)；
主控制部分(8)，用以在每个第二控制采样时间周期(t2)中根据所述实际指令信号(θref)给出第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和第一模拟转矩信号(TFF)，这个周期(t2)长于前述第一控制采样时间周期(t1)；
管理控制部分(9)，用以在每个第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和实际响应信号(θm)给出第二模拟转矩信号(TFB)；
第一转矩补偿器(11)，用以在每个第二控制采样时间周期(t2)中根据所述第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和实际响应信号(θm)给出第三模拟转矩信号(TD)；以及
转矩合成器(10)，用以在每个都有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟转矩信号(TFF)、第二模拟转矩信号(TFB)和第三模拟转矩信号(TD)给出转矩指令(Tref)。
2.一种电机控制装置，用于对机械***提供适宜的转矩指令(Tref)，所述机械***包括：负载机器(1)、用于传送功率的传输机构(2)、用于借助所述传输机构(2)驱动所述负载机器(1)的电机(3)，以及用于根据所述转矩指令(Tref)提供电功率以驱动所述电机(3)的功率变换电路(4)；所述转矩指令(Tref)被提供给所述功率变换电路(4)，使所述机械***(5)实行所需的运动；所述电机控制装置包括：
指令发生器(7)，用以提供实际指令信号(θref)；
实际状态观察器(6)，用以在每个都具有第一控制采样时间周期(t1)中观察所述机械***(5)的状态参量，并给出实际响应信号(θm)；
主控制部分(8)，用以在每个都具有第二控制采样时间周期(t2)中根据实所述际指令信号(θref)给出第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和第一模拟转矩信号(TFF)，这个周期(t2)长于前述第一控制采样时间周期(t1)；
管理控制部分(9)，用以在每个都具有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和实际响应信号(θm)给出第二模拟转矩信号(TFB)；
第二转矩补偿器(12)，用以根据所述第二模拟转矩信号(TFB)给出第三模拟转矩信号(TD)，每个都具有第二控制采样时间周期(t2)；以及
转矩合成器(10)，用以在每个都有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟转矩信号(TFF)、第二模拟转矩信号(TFB)和第三模拟转矩信号(TD)给出转矩指令(Tref)。
3.一种电机控制装置，用于对机械***提供适宜的转矩指令(Tref)，所述机械***包括：负载机器(1)、用于传送功率的传输机构(2)、用于借助所述传输机构(2)驱动所述负载机器(1)的电机(3)，以及用于根据所述转矩指令(Tref)提供电功率以驱动所述电机(3)的功率变换电路(4)；所述转矩指令(Tref)被提供给所述功率变换电路(4)，使所述机械***(5)实行所需的运动；所述电机控制装置包括：
指令发生器(7)，用以提供实际指令信号(θref)；
实际状态观察器(6)，用以在每个具有第一控制采样时间周期(t1)中观察所述机械***(5)的状态参量，并给出实际响应信号(θm)；
主控制部分(8)，用以在每个都具有第二控制采样时间周期(t2)中根据实际指令信号(θref)给出第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和第一模拟转矩信号(TFF)，这个周期(t2)长于前述第一控制采样时间周期(t1)；
模拟观察器(13)，用以在每个都具有第一控制采样时间周期(t1)中根据转矩指令(Tref)和所述实际响应信号(θm)给出估计位置信号(θmh)和估计速度信号(ωmh)；
管理控制部分(14)，用以在每个都具有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)、估计位置信号(θmh)和估计速度信号(ωmh)给出第二模拟转矩信号(TFB)；
第二转矩补偿器(12)，用以在每个都具有第二控制采样时间周期(t2)中根据所述第二模拟转矩信号(TFB)给出第三模拟转矩信号(TD)；以及
转矩合成器(10)，用以在每个都有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟转矩信号(TFF)、第二模拟转矩信号(TFB)和第三模拟转矩信号(TD)给出转矩指令(Tref)。
4.一种如权利要求1至3任一项所述的电机控制装置，其中，所述主控制部分(8)包括：
主控制器(8a)，用于根据所述实际指令信号(θref)、第一模拟位置信号(θF)和第一模拟速度信号(ωF)给出第一模拟转矩信号(TFF)；
模拟管理控制器(8b)，用于根据所述第一模拟位置信号(θF)和第一模拟速度信号(ωF)给出第四模拟信号(SI4)；
第一加法器(8d)，用于根据所述第一模拟转矩信号(TFF)和第四模拟信号(SI4)给出第一模拟信号(SI1)；
仿真模型(8c)，用于根据所述第一模拟信号(SI1)给出第二模拟信号(SI2)和第三模拟信号(SI3)；
模拟信号处理器(8e)，用于在每个都具有第二控制采样时间周期(t2)中根据所述第二模拟信号(SI2)和第三模拟信号(SI3)给出第一模拟位置信号(θF)和第一模拟速度信号(ωF)。
5.如权利要求4所述的电机控制装置，其中，所述仿真模型(8c)包括：
第一减法器(8c4)，用于根据所述第一模拟信号(SI1)和第二模拟信号(SI2)给出第三十二模拟信号(SI32)；
第一系数乘法器(8c5)，用于根据所述第三十二模拟信号(SI32)给出第二十九模拟信号(SI29)；
第二减法器(8c6)，用于根据所述第二十九模拟信号(SI29)和第三模拟信号(SI3)给出第三十模拟信号(SI30)；
第二系数乘法器(8c7)，用于根据所述第三十模拟信号(SI30)给出第三十一模拟信号(SI31)；
第三系数乘法器(8c1)，用于根据所述第三十一模拟信号(SI31)给出第二十八模拟信号(SI28)；
第一积分器(8c2)，用于根据所述第二十八模拟信号(SI28)给出所述第三模拟信号(SI3)；
第二积分器(8c3)，用于根据所述第三模拟信号(SI3)给出第二模拟信号(SI2)。
6.如权利要求4所述的电机控制装置，其中，所述模拟管理控制器(8b)包括：
第四系数乘法器(8b1)，用于根据所述第一模拟位置信号(θF)给出第五模拟信号(SI5)。
第二加法器(8b2)，用于根据所述第五模拟信号(SI5)和第一模拟速度信号(ωF)给出第六模拟信号(SI6)。
第五系数乘法器(8b3)，用于根据所述第六模拟信号(SI6)给出第四模拟信号(SI4)。
7.如权利要求4所述的电机控制装置，其中，所述主控制器(8a)包括：
第三减法器(8a4)，用于根据所述实际指令信号(θref)和第一模拟位置信号(θF)给出第七模拟信号(SI7)；
第六系数乘法器(8a1)，用于根据所述第七模拟信号(SI7)给出第八模拟信号(SI8)；
第四减法器(8a2)，用于根据所述第一模拟速度信号(ωF)和第八模拟信号(SI8)给出第九模拟信号(SI9)；
第七系数乘法器(8a3)，用于根据所述第九模拟信号(SI9)给出第一模拟转矩信号(TFF)。
8.如权利要求1、2所述的电机控制装置，其中，所述管理控制部分(9)包括：
第五减法器(9a)，用于根据所述第一模拟位置信号(θF)和实际响应信号(θm)给出第二十模拟信号(SI20)；
第八系数乘法器(9b)，用于根据所述第二十模拟信号(SI20)给出第二十一模拟信号(SI21)；
第一微分器(9e)，用于在每个第一控制采样时间周期(t1)中根据所述实际响应信号(θm)给出第二十二模拟信号(SI22)；
第六加减器(9c)，用于根据所述第二十一模拟信号(SI21)、第二十二模拟信号(SI22)和第一模拟速度信号(ωF)给出第二十三模拟信号(SI23)；
第九系数乘法器(9d)，用于根据所述第二十三模拟信号(SI23)给出第二模拟转矩信号(TFB)。
9.如权利要求3所述的电机控制装置，其中，所述管理控制部分(14)包括：
第五减法器(9a)，用于根据所述第一模拟位置信号(θF)和估计位置信号(θmh)给出第二十模拟信号(SI20)；
第八系数乘法器(9b)，用于根据所述第二十模拟信号(SI20)给出第二十一模拟信号(SI21)；
第六加减器(9c)，用于根据所述第二十一模拟信号(SI21)、第一模拟速度信号(ωF)和估计速度信号(ωmh)给出第二十三模拟信号(SI23)；
第九系数乘法器(9d)，用于根据所述第二十三模拟信号(SI23)给出第二模拟转矩信号(TFB)。
10.如权利要求1、2所述的电机控制装置，其中，所述管理控制部分(9)包括：
第一指令补偿器(9f)，用于在每个都具有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟位置信号(θF)给出第二十四模拟信号(SI24)；
第二指令补偿器(9g)，用于在每个都具有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟速度信号(ωF)给出第二十五模拟信号(SI25)；
第五减法器(9a)，用于根据所述第二十四模拟信号(SI24)和实际响应信号(θm)给出第二十模拟信号(SI20)；
第八系数乘法器(9b)，用于根据所述第二十模拟信号(SI20)给出第二十一模拟信号(SI21)；
第一微分器(9e)，用于根据所述实际响应信号(θm)按第一控制采样时间周期(t1)给出第二十二模拟信号(SI22)；
第六加减器(9c)，用于根据所述第二十一模拟信号(SI21)、第二十二模拟信号(SI22)和第二十五模拟信号(SI25)给出第二十三模拟信号(SI23)；
第九系数乘法器(9d)，用于根据所述第二十三模拟信号(SI23)给出所述第二模拟转矩信号(TFB)。
11.如权利要求3所述的电机控制装置，其中，所述管理控制部分(14)包括：
第一指令补偿器(9f)，用于在每个具有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟位置信号(θF)给出第二十四模拟信号(SI24)；
第二指令补偿器(9g)，用于在每个具有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟速度信号(ωF)给出第二十五模拟信号(SI25)；
第五减法器(9a)，用于根据所述第二十四模拟信号(SI24)和估计位置信号(θmh)给出第二十模拟信号(SI20)；
第八系数乘法器(9b)，用于根据所述第二十模拟信号(SI20)给出第二十一模拟信号(SI21)；
第六加减器(9c)，用于根据所述第二十一模拟信号(SI21)、估计速度信号(ωmh)和第二十五模拟信号(SI25)给出第二十三模拟信号(SI23)；
第九系数乘法器(9d)，用于根据所述第二十三模拟信号(SI23)给出第二模拟转矩信号(TFB)。
12.如权利要求3所述的电机控制装置，其中，所述转矩合成器(10)包括：
指令滤波器(10b)，用于根据所述第二模拟转矩信号(TFB)给出第二十六模拟信号(SI26)；
第三加法器(10a)，用于根据所述第二十六模拟信号(SI26)、第一模拟转矩信号(TFF)和第三模拟转矩信号(TD)给出转矩指令(Tref)。
13.如权利要求1至3中任一项所述的电机控制装置，其中，所述转矩合成器(10)包括：
指令滤波器(10b)，用于根据所述第二模拟转矩信号(TFB)给出第二十六模拟信号(SI26)；
第三指令补偿器(10c)，用于在每个具有第一控制采样时间周期(t1)中根据所述第一模拟转矩信号(TFF)给出第二十七模拟信号(SI27)；
第三加法器(10a)，用于根据所述第二十六模拟信号(SI26)、第三模拟转矩信号(TD)和第二十七模拟信号(SI27)给出转矩指令(Tref)。
14.如权利要求1所述的电机控制装置，其中，所述第一转矩补偿器(11)包括：
第七减法器(11a)，用于根据所述实际响应信号(θm)和第一模拟位置信号(θF)给出第十模拟信号(SI10)；
第十系数乘法器(11b)，用于根据所述第十模拟信号(SI10)给出第十二模拟信号(SI12)；
第二微分器(11d)，用于在每个具有第二控制采样时间周期(t2)中根据所述实际响应信号(θm)给出第十一模拟信号(SI11)；
加减器(11f)，用于根据所述第十二模拟信号(SI12)、第十一模拟信号(SI11)和第一模拟速度信号(ωF)给出第十三模拟信号(SI13)；
第十一系数乘法器(11c)，用于根据所述第十三模拟信号(SI13)给出第十四模拟信号(SI14)；
第一离散积分器(11e)，用于在每个具有第二控制采样时间周期(t2)中根据所述第十四模拟信号(SI14)给出所述第三模拟转矩信号(TD)。
15.如权利要求2、3所述的电机控制装置，其中，所述第二转矩补偿器(12)包括：
第二离散积分器(12a)，用于在每个具有第二控制采样时间周期(t2)中根据所述第二模拟转矩信号(TFB)给出第三模拟转矩信号(TD)。
16.如权利要求1所述的电机控制装置，其中，由多个处理器提供用于构成所述主控制部分(8)、第一转矩补偿器(11)、管理控制部分(9)和转矩合成器(10)的机构。
17.如权利要求2所述的电机控制装置，其中，由多个处理器提供构成所述主控制部分(8)、第二转矩补偿器(12)、管理控制部分(9)和转矩合成器(10)的机构。
18.如权利要求3所述的电机控制装置，其中，由多个处理器提供构成所述主控制部分(8)、第二转矩补偿器(12)、模拟观察器(13)、管理控制部分(14)和转矩合成器(10)的机构。
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