CN1448815A - 电动机位置控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电动机位置控制装置是这样构成,即具有多个至少包含位置控制单元的比例增益及速度控制单元的比例增益的控制参数集,依次进行参数集的选择及在采用所选择的参数集的控制参数对电动机进行控制时相对于位置指令的电动机响应状态的测量,根据测量的响应状态,选择一个理想的参数集,设定所选择的参数集的控制参数,用参数集改变控制参数。

Description

电动机位置控制装置
技术领域
本发明涉及进行电动机旋转位置控制的位置控制装置,特别涉及调整控制参数的电动机位置控制装置。
背景技术
关于电动机位置控制的以往的技术,已知有日本专利第28905号说明书(第1以往技术)所述的技术。下面说明该第1以往技术。
图30所示为第1以往技术的电动机位置控制装置中的控制***构成方框图。在图30所示的位置控制装置的控制***中,除了电动机501的旋转位置的位置反馈环以外,还设置控制电动机501的转速用的速度反馈环及控制电动机501的电流用的电流反馈环。利用电流反馈环进行控制,使得将速度控制单元507的输出值进行数模变换后的值与由功率放大器509供给电动机501的电动机电流之差为零。利用速度反馈环进行控制,使得位置控制单元505的输出值与速度运算单元506计算的电动机速度相等。然后,最终在位置反馈环中进行控制,使得脉冲编码器或直线标尺等位置检测器502检测的位置与指令发生单元503给出的位置指令值之差为零。
来自位置检测器502的输出信号,输入至位置计数器504,变换为电动机501的旋转位置。速度运算单元506根据位置检测器502的输出,计算转速。图30所示,旋转位置与指令发生单元503给出的位置指令值之差输入到位置控制单元505,位置控制单元505输出速度指令值。该速度指令值与来自速度运算单元506的转速之差输入至速度控制单元507,速度控制单元507输出驱动电动机501用的指令值。该指令值通过D/A变换器508,输入至功率放大器509。功率放大器509根据D/A变换器508的输入,驱动电动机501。
另外,在图30中,符号510为能数改变判断单元,包括改变位置控制单元505及速度控制单元507的控制参数的功能。另外,图30中的粗线箭头表示数字量信号,细线箭头表示模拟量信号,另外虚线箭头表示指示信号。
下面说明图30所示的参数改变判断单元510的动作。
首先,设速度控制单元507为比例控制(P控制)。图31所示为速度控制单元507为P控制时的整个控制***的方框图。图31的方框图是响应频率能够设定得较高,达到电流反馈环能够常数化的程度,另外速度反馈环能够用一阶式子近似,是这种情况下的方框图。另外,设考虑到电流反馈环的常数化的增益、电动机转矩常数、电动机与负载合起来的转动惯量及位置检测器502的分辨率等的控制对象增益为1/J。
图31所示的整个控制***的传递函数G2(S)为下述式(1)
G2(S)=1/[1+(b1/b2)S+(1/b2)S2]          (1)
式中,b1=KVP·KFB/J,
      b2=KPP·KVP/J,
KVP为速度控制单元507的比例增益,
KPP为位置控制单元505的比例增益,
KFB为速度反馈环的反馈增益。
若将速度控制单元507的比例增益KVP固定为能够忽略控制对象的加工装置的固有振动频率的值,设定位置控制单元505的比例增益KPP大于比例增益,KVP,则伺服***逐渐为振动***。若设振动频率为fi,则振动频率fi相对于比例增益KPP及比例增益KVP有下式(2)的关系。
Fi=(1/2π)·(KPP·KVP/J)1/2[Hz]                     (2)
这样,根据指令发生单元503给出的位置指令驱动电动机,同时测量振动频率fi。然后,根据式(2),求得包含电动机501及负载的转动惯量等常数的控制对象的增益1/J。
然后,将速度控制单元507的动作切换为积分比例控制(IP控制)。若设速度控制单元507的比例增益为KVP,积分增益为KVI,速度控制单元507的积分增益KVI为非0值(不是零的值),则这时的方框图如图32所示。这时的整个控制***的传递函数G1(S)如下式(3)所示。
G1(S)=1/[1+(a2/a3)S+(a1/a3)S2+(1/a3)S3]            (3)
式中,a1=KVP·KFB/J,
      a2=KVI·KFB/J,
      a3=KPP·KVI/J。
在如上所述构成的第1以往技术的控制***中,一面将速度控制单元507的比例增益KVP、积分增益KVI及位置控制单元505的比例增益KPP这3个增益关系保持一定,一面慢慢增加前述3个增益,一直到电动机501的响应频率分量与控制对象即加工装置的固有频率之间成为共振状态。然后,在达到共振状态后,再反过来慢慢减少前述3个增益,将共振停止时的增益设定为最佳增益。
另外,关于电动机位置控制的其它的以往技术,有日本专利的特开平10-56790号公报(第2以往技术)所示的技术。下面用附图说明第2以往技术的电动机位置控制装置。
图33所示为第2以往技术的电动机位置控制装置的***构成方框图。
在图33中,电动机601利用电动机转矩进行驱动,负载机械602利用电动机601进行驱动。电动机601的旋转位置及转速利用旋转检测器603进行检测。转矩控制电路604使电动机转矩与转矩指令信号一致。位置指令信号发生电路605形成对电动机601及负载机械602的位置指令即位置指令信号,将该位置指令信号输出给前馈电路608。前馈电路608将位置指令信号输入,将前馈信号、响应目标位置信号及响应目标速度信号输出。
如图33所示,在第2以往技术的位置控制装置中,设置速度补偿电路606、位置补偿电路607、开关609、驱动试验用转矩指令信号发生电路610及自动调整电路601。
下面说明如上所述构成的第2以往技术的位置控制装置工作情况。
首先,将开关609切换至触点(b),驱动试验用转矩指令信号发生电路610将例如伪随机信号等转矩指令信号输出给转矩控制电路604。驱动试验用转矩指令信号发生电路610将转矩指令信号输出给转矩控制电路604,进行电动机601的驱动试验,将这时的转矩指令信号及电动机601的转速输入至自动调整电路611。
在自动调整电路611中,对于内装的高阶传递函数模型的参数,例如利用最小2乘法进行计算,通过这样对于控制对象的从转矩指令信号至电动机转速为止的传递函数进行详细的辨识。选择辨识的传递函数最小复数零点的绝对值作为推定***振频率ωze。另外,根据低频区的增益特性,推定总的转动惯量Je。在采用该推定***振频率ωze及推定转动惯量Je计算的双惯性系最佳增益Kopt和采用传递函数的频率特性及增益余量及相位余量求得的界限增益Kmax中,决定较小的增益作为速度补偿电路606的速度增益Kv。根据决定的速度增益Kv,采有规定的计算式,决定位置补偿电路607的位置增益Kp及位置积分增益KPI另外,前馈电路608的增益参数也采用推定***振频率ωze及推定总转动惯量Je通过计算来决定。
如前所述,在日本专利第2890529号的第1以往技术中,是一面将多个增益关系保持一定,一面检测电动机与控制对象之间产生的共振状态,来决定最佳的控制参数。在控制对象包括共振频率时,通过***抑制共振频率分量的滤波器,更增大控制参数的值,这样啼能够提高响应性,但采用这样的调整方法,作为控制能数的调整是不充分的。
另外,在日本专利的特开平10-56790号公报所揭示的第2以往技术中,对于包括共振特性的控制对象,为了进行稳定控制参数的设定,必须测量控制对象的***振频率推定值及控制对象的频率响应值。而为了得到这些值,必须进行给出试验信号来测量等动作。
发明内容
本发明正是为了解决以往技术中如前所述的各种问题,其目的在于提供一种电动机位置控制装置,该电动机位置控制装置对于存在共振频率的控制对象,也不要预先测量控制对象的频率特性,能够的短时间内实现响应性快的控制参数调整。
为了达到上述目的,本发明的电动机位置控制装置,具有多个至少包含位置控制单元的比例增益及速度控制单元的比例增益的控制参数集,依次进行参数集的选择及测量在采用所选择的控制参数对电动机进行控制时相对于位置指令的电动机响应状态,根据测量的响应状态,选择一个理想的参数集,将所选择的参数集的控制参数对装置进行设定。这样构成的本发明的电动机位置控制装置,由于以参数集改变控制参数,因此能够减少调整次数,能够在短时间内调整控制参数。
另外,本发明的另一观点的电动机位置控制装置,具有多个至少包含位置控制单元的比例增益及速度控制单元的比例增益的控制参数集,从速度控制单元的比例增益低的参数集起,依次进行参数集的选择及测量在采用所选择的参数集的控制参数对电动机进行控制时相对于位置指令的电动机响应状态,在检测到振动持续时,中止响应状态的测量,根据在这之前的响应结果,选择一个参数集,设定所选择参数集的控制参数。这样构成的本发明的电动机位置控制装置,由于在检测到振动持续时中止响应状态的测量,因此能够减少调整次数,能够在短时间内调整控制参数。
另外,本发明的另一观点的电动机位置控制装置,具有多个至少包含位置控制单元的比例增益及速度控制单元的比例增益的控制参数集,依次进行参数集的选择及测量在采用的所选择的参数集的控制参数对电动机进行控制时相对于位置指令的电动机响应状态,作为参数集的选择是这样进行,在检测到振动持续时,接下来选择速度控制单元的多具比例增益中比现在参数集要低的参数集,在未检测到持续振动时,接下来选择速度控制单元的多个比例增益中比现在参数集要高的参数集。通过这样反复选择参数集,在没有接下来选择牟参数集时,根据在这之前的响应结果,选择一个理想的参数集,设定所选择的参数集的控制参数。这样构成的本发明的电动机位置控制装置,由于能够减少调整次数,因此能够在短时间内调整控制参数。
另外,本发明的另一观点的电动机位置控制装置,具有多个至少包含位置控制单元的比例增益及速度控制单元的比例增益的控制参数集,进行参数集的选择,测量在采用所选择的参数集的控制参数对电动机进行控制时相对于位置指令的电动机响应状态,根据该响应状态,选择一个理想控制参数的参数集。然后,在设定所选择的参数集的控制参数时,能够从外部指定开始参数集,装置是上述这样构成的。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,由于能够指定任意的开始参数集,因此能够减少调整次数,能够在短时间内调整控制参数。
另外,本发明的另一观点的电动机位置控制装置,具有多个至少包含位置控制单元的比例增益及速度控制单元的比例增益的控制参数集,进行参数集的选择,测量在采用所选择的参数集的控制参数对电动机进行控制时相对于位置指令的电动机响应状态,根据该响应状态,选择一个理想控制参数的参数集。然后,在设定所选择的参数的控制参数时,从与外部输入的负载构成方式有关的开始参数集起,测量响应状态,装置是上述这样构成的。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,由于决定对于输入的负载构成方式是最佳的开始参数集,因此能够减少调整次数,能够在短时间内调整控制参数。
另外,本发明的另一观点的电动机位置控制装置,在检测到电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上振动分量的振幅、或者对电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上振动分量的振幅为第1规定值以上的期间为第1规定时间以上时,立即将比现在参数集的速度控制单元的比例增益要低的速度控制单元的比例增益设定为现有的参数集的控制参数。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,即使在控制参数调整中产生振动的情况下,也能够确实在短时间内使振动收敛,能够安全进行控制参数的调整。
另外,本发明的另一观点的电动机位置控制装置,具有多个根据位置指令值、速度指令值、检测位置及检测速度中的至少一个量的包含位置控制单元的比例增益及速度控制单元的比例增益的控制参数集。然后,该位置控制装置选择参数集,测量在采用所选择的参数集的控制参数对电动机进行控制时相对于位置指令的电动机响应状态,根据该响应状态,选择一个理想的参数集,设定所选择的参数集的控制参数。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,由于根据位置指令值、速度指令值、检测位置及检测速度中的至少一个量来调整控制参数、使得能够实现相对于位置指令包括很好响应性的控制。
另外,本发明的另一观点的电动机位置控制装置,具有多个至少包含位置控制单元的比例增益及速度控制单元的比例增益的控制参数集,进行参数集的选择,测量在采用所选择的参数集的控制参数对电动机进行控制时相对于位置指令的电动机响应状态,根据该响应状态,选择一个理想控制参数的参数集。然后,在设定的选择的参数集的控制参数后,对电动机仅进行规定次数的控制,再确认是否进行振动,由于包括上述这样的构成,因此确实能够设定稳定的控制参数。
另外,本发明的另一观点的电动机位置控制装置,具有多个至少包含位置控制单元的比例增益及速度控制单元的比例增益的控制参数集,进行参数集的选择,测量在采用所选择的参数集的控制参数电动机进行控制时相对于位置指令的电动机响应状态,根据该响应状态,选择一个理想控制参数的参数集。然后,设定所选择的参数集的控制参数,接着将现在设定的控制参数中的至少一个参数固定,使剩下的控制参数变化,根据对电动机进行控制时相对于位置指令的电动机响应状态,调整变化的参数。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,以参数集调整控制参数后,再个别调整各控制参数,由一进上述这样构成,因此能够进行响应性好的调整。
另外,本发明的另一观点的电动机位置控制装置,在控制参数的调整过程中,在满足从外部输入的目标指标时,停止控制参数的调整,设定这时的控制参数作为调整结果。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,能够在短时间内调整控制参数。
另外,本发明的另一观点的电动机位置控制装置,包括配置在位置控制***或速度控制***的任一个***内的陷波频率可变的陷波滤波器、以及为了减少检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量而逐次修正陷波滤波器的陷波频率的陷波频率修正单元。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,由于自动生成抑制因控制对象的共振频率而引起的振荡用的陷波滤波器,因此可以不要测量控制对象的频率响应,能够进行响应性好的控制参数调整。
另外,本发明的另一观点的电动机位置控制装置,包括陷波频率存储单元,所述陷波频率存储单元在控制参数集变化时,将刚变化前的参数集与刚变化前的陷波频率相关存储,在控制参数调整单元的输出即控制参数集变为过去所选择的参数集时,对陷波滤波器的频率重新设定为与变化后的参数集相关存储的陷波频率。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,即使在控制参数调整中因振动等而使陷波滤波器的陷波频率变化时,也能够确实回到以过去所选择的参数集控制时的陷波频率。
另外,本发明的另一观点的电动机位置控制装置,包括陷波频率存储单元,所述陷波频率存储单元在控制参数集变化时,将刚变化前的参数集与刚变化前的陷波频率相关进行存储,在控制参数调整变化的输出即控制参数集变为过去所选择的参数集时,对陷波滤波器的频率重新设定为与变化后的参数集相关存储的陷波频率,然后在规定时间的期间,禁止改变陷波滤波器的陷波频率。在这样构成的本发明的位置控制装置中,在使陷滤波波器的陷波频率回到以过去所选择的参数集控制时的陷波频率后,由于能够防止因振动收敛过程中的振动而使陷波频率变化,因此能够确实回到陷波频率。
另外,本发明的另一观点的电动机位置控制装置,根据指令限定对检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量进行检测的检测期间。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,不会产生检测位置或检测速度中包含的规定频率以上振动分量的误检测,能够进行响应性好的控制参数调整。
另外,本发明的另一观点的电动机位置控制装置,在检测到检测位置或检测速度中包含的规定频率以上振动分量的振幅为规定值以上时,暂时停止转动惯量推定动作。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,能够使转动惯量推定动作稳定,能够进行包括稳定性的控制参数调整。
发明的新颖性特征不外乎在所附的权利要求中特别叙述的内容,有关构成及内容这两方面,本发明通过与其它目的及特征一起再加上附图来阅读以下的详细说明,将能够更好理解,加以评价。
附图说明
图1所示为本发明实施形态1的电动机位置控制装置的构成方框图。
图2所示为本发明实施形态1的第1参数调整单元构成的一个例子的方框图。
图3为说明本发明实施形态1的振动持续时间测量单元动作用的动作波形图。
图4为说明本发明实施形态1的次数/调整时间测量单元动作用的动作波形图。
图5所示为本发明实施形态1的控制参数集一览表的例子。
图6所示为本发明实施形态1的倍率设定值一览表的例子。
图7所示为本发明实施形态1的第1控制参数调整单元动作的第1流程图。
图8所示为本发明实施形态1的第1控制参数调整单元动作的第2流程图。
图9所示为本发明实施形态1的参数集编号与评价条件的结果表的一个例子。
图10所示为本发明实施形态1的倍率设定值与评价条件的结果表的一个例子。
图11所示为本发明实施形态2的电动机位置控制装置的构成方框图。
图12所示为本发明实施形态2的第2参数调整单元构成的一个例子的方框图。
图13所示为本发明实施形态2的第2参数调整单元动作的第1流程图。
图14所示为本发明实施形态2的第2参数调整单元动作的第2流程图。
图15所示为本发明实施形态3的电动机位置控制装置的构成方框图。
图16所示为本发明实施形态3的第3控制参数调整单元构成的一个例子的方框图。
图17所示为本发明实施形态3的第3控制参数调整单元动作的流程图。
图18所示为本发明实施形态4的电动机位置控制装置的构成方框图。
图19所示为装置构成与开始参数集编号相关一览表的例子。
图20所示为装置构成一个例子的构成图。
图21所示为发明实施形态5的电动机位置控制装置的构成方框图。
图22所示为本发明实施形态5的第4控制参数调整单元构成的一个例子的方框图。
图23所示为本发明实施形态6的电动机位置控制装置的构成方框图。
图24所示为本发明实施形态6的陷波频率修正单元构成的一个例子的方框图。
图25所示为本发明实施形态6的陷波频率修正单元动作时的检测速度、振动分量及陷波频率随时间变化的一个例子的波形图。
图26所示为本发明实施形态7的位置指令值、位置指令值的微分值、检测速度、振动分量及位置指令值的加速度变化随时间变化的第1例子的波形图。
图27所示为本发明实施形态7的位置指令值、位置指令值的微分值、检测速度、振动分量及位置指令值的加速度变化随时间变化的第2例子的波形图。
图28所示为本发明实施形态7的位置指令值、位置指令值的微分值、检测速度、振动分量及位置指令值的加速度变化随时间变化的第3例子的波形图。
图29所示为本发明实施形态8的电动机位置控制装置的构成方框图。
图30所示为第1以往技术的电动机位置控制装置***构成的方框图。
图31所示为第1以往技术的电动机位置控制装置中使速度控制单元进行P控制时的控制构成图。
图32所示为第1以往技术的电动机位置控制装置中速度控制单元的积分增益为非0时的控制构成方框图。
图33所示为第2以往技术的电动机位置控制装置***构成的方框图。
请考虑到附图的一部分或全部是以图示为目的利用简要的表现方法绘制的,不一定忠实地描绘出其所示的要素的实际相对大小及位置。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明有关的电动机位置控制装置的理想实施形态。
《实施形态1》
图1所示为本发明实施形态1的电动机位置控制装置的控制***构成方框图。在图1中,从速度检测单元2输出电动机1的检测速度ωm。检测速度ωm输入至积分器3,计算检测位置θm。位置指令θm*与检测位置θm的偏差通过减法器计算,输入至位置控制单元4。位置控制单元4输出速度指令ωm*,该速度指令ωm*是用来将位置指令θm*与检测位置θm的偏差控制为零的。位置控制单元4的具体动作例如如式(4)所示,输出对差分θm*-θm进行比例控制的结果作为速度指令ωm*。
ωm*=Kpp(θm*-θm)                       (4)
在式(4)中,Kpp为位置控制单元4中的比例增益。
速度指令ωm*与检测速度ωm的误差通过减法器计算,输入至速度控制单元5。速度控制单元5输出转矩指令τ1*给电动机驱动单元6,该转矩指令τ1*是用来将速度指令ωm*与检测速度ωm的偏差控制为零的。速度控制单元5的具体动作例如式(5)所示,输出对差分(ωm*-ωm)进行比例积分控制的结果作为转矩指令τ1*。
τ1*=Kvp[(ωm*-ωm)+(1/Tvi)∫(ωm*-ωm)]         (5)
在式(5)中,Kvp为速度控制单元5的比例增益,Tvi为速度控制单元5的积分时间常数。
电动机驱动单元6根据来自速度控制单元5的转矩指令τ1*,驱动与负载7联结的电动机1。
对第1控制参数调整单元8输入检测速度ωm、位置指令θm*及位置指令θm*与检测位置θm的位置偏差(θm*-θm),第1控制参数调整单元8设定位置控制单元4及速度控制单元5的控制参数。
下面参照图2至图10详细说明第1控制参数调整单元8的构成及动作。
图2所示为第1控制参数调整单元8的构成方框图。
如图2所示,第1控制参数调整单元8包括高通滤波器81、振动持续时间测量单元82、指令开始/结束检测单元83、偏差相关(暂定术语)次数/调整时间测量单元84及第1步骤处理单元85。
首先,说明高通滤波器81、振动持续时间测量单元82、指令开始/结束检测单元83及偏差相交次数/调整时间测量单元84的动作。
图3所示为说明高通滤波器81及振动持续时间测量单元82的动作用的动作波形一个例子的波形图。
检测速度ωm输入至高通滤波器81,将检测速度ωm中包含的规定频率以上振动分量dX输出。图3(a)所示为输入至高通滤波器81的检测速度ωm随时间变化的波形图,图3(b)所示为高通滤波器81的输出即振动分量dX随时间变化的波形图。
振动持续时间测量单元82测量如图3(b)所示的振动分量dX的振幅为规定值d_th以上的持续时间(下面记作振动持续时间t_vib)。振动分量dx的振幅规定值d_th是例如预先求出对电动机1进行位置控制情况下发出声音时速度检测值中包含的振动分量的振幅值,就预先设定为该振幅值。然后,若测量的振动振动续时间_vib为第1规定时间T_vib以上,则将持续振动标志置位。另外,若振动持续时间t_vib为小于第1规定时间T_vib1而在第2规定时间T_vib2以上,则短时间振动标志置位。作为第2规定时间T_vit2的值,最好是作为振动时间而动作上达到能够允许程度的时间。另外,作为第2规定时间T_vib1的值,最好是能够判断完全产生振动的时间。
指令开始/结束检测单元83根据输入的位置指令θm*,检测位置指令开始及位置指令结束。根据位置指令θm*来检测位置指令开始可以这样进行,即例如计算位置指令θ*的时间变化,检测该计算值从0向非0(所谓非0是指不是零的数值)的变化。根据位置指令θm*来检测位置指令结束可以这样进行,即例如计算位置指令θ*的时间变化,检测该计算值从非0向0的变化。
图4所示为说明偏差相交次数/调整时间测量单元84的动作用的一个动作例子的波形图。图4所示为位置偏差(θm*-θm)随时间变化的波形图。偏差相交次数/调整时间测量单元84如图4所示,根据输入的位置偏差(θm*-θm)及来自指令开始/结束检测单元83的检测信号,在从位置指令结束时到位置指令开始时为止的期间中,测量位置偏差(θm*-θm)与预先设定的调幅度pe_th相交的次数(下面记作偏差相交次数n_cross)。这里所谓相交如图4的A点、B点及C点所示,意味着位置偏差(θm*-θm)从比预先设定的调整幅度pe_th大的值向小的值变化或者与具相反的变化。若偏差相交次数n_cross超过规定次数Nc1,则偏差相交标志置位。规定次数Nc1最好为2次。另外,测量从位置指令结束时刻到位置偏差(θm*-θm)成为最初预先设定的调整幅度pe_th以下为止的时间(下面记作调整时间tc)。
下面说明第1控制参数调整装置8的第1步骤处理单元85。
第1步骤处理单元85具有多个例如图5所示的带有参数集编号(参数集NO.)的控制参数集。在图5中,Kpp1及Tvi1为检测速度ωm小于规定值ωm_th时的控制参数,Kpp1为位置控制单元4的比例增益,Tvi1为速度控制单元5的积分时间常数。Kpp2及Tvi2为检测速度ωm是规定值ωm_th及以上值时设定的控制参数,Kpp2为位置控制单元4的比例增益,Tvi2为速度控制单元5的积分时间常数。Kvp为速度控制单元5的比例增益。在图5中,参数集编号是从速度控制单元5的比例增益Kvp为最小值的参数集开始排列。即在图5中,包括Kvp1<Kvp2<…<KvpN的关系。
第1步骤处理单元85包括例如图6所示的倍率设定表。该表在后述图8所示的流程图的步骤5a以后使用。在图6中,倍率编号是按照倍率设定值K1、K2、K3…KM的从小到大的顺序排列。即在图6中,包括K1<K2<…<KM的关系。
下面用图7及图8所示的流程图说明第1步骤处理单元85的调整处理动作。图7中的最下部的“A”表示与图8的最上部的“A”相连接。
在步骤1a中,选择参数集编号=1的参数集,对位置控制单元4及速度控制单元5设定所选择的参数集编号=1的控制参数。
在接着步骤1a后面的步骤2a中,如图7所示,根据位置指令开始的检测结果,包括2个处理流程。
第1个处理流程是检测到位置指令开始时的处理。这是在图7的步骤2a中左侧所示的流程图。步骤2a-1的位置指令开始检测如前述所述,是在指令开始/结束检测单元83中进行。在检测到位置指令开始时,使动作次数n加1。同时,使振动持续时间测量单元82的振动持续时间t_vit及偏差相交次数/调整时间测量单元84的偏差相交次数n_cross复位为零(步骤2a-2)。
接着,在步骤2a-3中,判断动作次数n是否超过规定次数mv1。该规定次数mv1是预先设定的。若超过,则在步骤2a-4中,将规定的参数集编号与持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志的各标志状态相关存储。然后,在步骤2a-5中,选择将参数集编号的值加1的参数集,设定所选择的参数集的控制参数。将持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志复位,进行动作次数n的初始化(n=1),若在步骤2a-5中将参数集编号的值加1,而超过第1步骤处理单元85所包括的最大参数集编号(N)时,则在步骤2a-6中检测出该状态,转移至步骤3a。
步骤2a的第2个处理流程是图7的步骤2a中右侧所示的流程图,是未检测到位置指令开始而检测到持续振动标志已置位时的处理。所谓持续振动标志置位,如前所述,是测量的振动持续时间t_vib为第1规定时间T_vib1及以上时,持续振动标志的状态由前述的振动持续时间测量单元82输入。在检测到持续振动标志已置位时(步骤2a-7),将现在的参数集编号与持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志的各标志状态相关存储(步骤2a-8)。然后,在步骤2a-9中,选择参数集编号1,设定所选择的参数的控制参数。另外,将持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志复位,进行动作次数n的初始化(n-1),将振动持续时间测量单元82的振动持续时间t_vib及偏差相交次数/调整时间测量单元84的偏差相交次数n_cross复位为零。而且,选择参数集编号1,设定所选择的参数集的控制参数。之所以设定所选择的参数的控制参数,是在一检测到振动持续之后为了迅速抑制振动而进行的处理。参数集编号1的速度控制单元5的比例增益。Kvp较低,最适合于这种处理。然后,一直到转移至后述的步骤3a为止,暂时停止振动持续时间测量单元82及偏差相交次数调整时间测量单元84的动作。这是因为在振动收敛过程中不需要将持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志置位。然后,在步骤2a-10中,对位置指令开始检测的动作次数n进行计数,在判断为动作次数n超过规定次数mv2时,转移至步骤3a。
图9所示为实施形态1的参数集编号与评价条件的结果表的一个例子。在图9中,0表示标志未置位,X表示标志置痊。在步骤3a中,根据图9所示的步骤2a存储的结果,判断参数集是在持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志全部没有置位的参数集中,选择速度控制单元5的比例增益为最高的参数集。在图9所示例子的情况下,判断为选择参数集编号3的参数集,转移至步骤4a。
在步骤4a中,设定所选择的参数集的控制参数,使其仅进行规定次数mv3的动作,确认是稳定动作。在动作次数到达规定次数mv3之前,检测出短时间振动标志已置位的情况下,根据图9的所示的步骤2a存储的评价条件结果,从持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志全部没有置位的参数集中,去掉现在选择的参数集,判断参数集是重新选择速度控制单元5的比例增益为最高的参数集。利用该步骤4a中的处理,在步骤3a中选择的参数集缺乏动作稳定性时,能够再选择最佳参数集。
接着,在步骤5a中,设定响应性更好的控制参数。在现在设定的控制参数中,除了检测速度ωm小于规定值ωm_th时的位置控制单元4的比例增益Kpp1以外都固定。然后,只改变比例增益Kpp1,根据电动机1的响应状态进行调整。改变比例增益Kpp1的方法是这样进行的,即从图6所示的倍率设定表选择倍率设定值,将在步骤4a的结束时刻选择的参数集的位置控制单元4的比例增益Kpp1与所选择的倍率设定值之积Kpp1s作为检测速度ωm小于规定值ωm_th时的位置控制单元4的比例增益Kpp1。交标志的任一个标志置位的不稳定状态而进行的处理。
在步骤5a-11中,对位置指令开始检测的动作次数n进行计数,在判断为动作次数n超过规定次数mv5时,转移至步骤6a。
图10所示为实施形态1的倍率设定值与评价条件的结果表的一个例子。在图10中,0表示标志未置位,X表示标志置位。
在步骤6a中,根据图10所示的步骤5a存储的结果,在持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志全部没有置位的参数集中,选择调整时间最短的倍率编号。然后,决定在步骤3a结束时选择的参数集的Kpp1与在步骤6a选择的倍率编号的倍率设定值之积Kpp1s,作为检测速度ωm小于规定值ωm_th时设定的位置控制单元4的比例增益,这样第1步骤处理单元85的调整处理动作结束。
利用上述第1步骤处理单元85的调整处理动作,自动调整位置控制单元4及速度控制单元5的控制参数。通过这样实施形态1的第1控制参数调整单元8进行的调整动作,由于不产生振动动及偏差相交,设定调整时间最短的控制参数,因此能够提供包括很好响应性的电动和位置控制装置。
另外,在实施形态1的第1控制参数调整单元8的调整动作中,在图8所示的步骤5a以后的步骤中,存在检测速度ωm小于规定值ωm_th时的位置控制单元4的比例增益设定值Kpp1s大于检测速度ωm为规定值ωm_th及其以上时的位置控制单元4的比例增益Kpp2的情况。在这种情况下,经过规定时间慢慢地从比例增益Kpp2向比例增益设定值Kpp1s切换。这是由于,若比例增益Kpp2与比例增益设定值Kpp1s之差较大,则切换时数值的变化激烈,容易产生振动分量。
如上所述,本发明实施形态1的电动机位置控制装置是这样构成,它包括包含位置控制单元4的比例增益,及速度控制单元5的比例增益等的控制参数,形成参数集,进行调整使其选择最佳控制参数集。因此,在实施形态1的电动机位置控制装置中,能够减少测量电动机控制响应性的次数,能够在短时间内调整控制参数。
另外,本发明实施形态1的电动机位置控制装置,由于根据电动机的动作状态切换控制参数,这样调整控制参数,因此能够在位置指令结束后,调整控制参数,在更短时间内,使位置指令与检测位置之偏差接近于零。
《实施形态2》
首先,取倍率编号=1,设定检测速度ωm小于规定值ωm_th时的位置控制单元4的比例增益Kpp1s为Kpp1s=Kpp1×K1。
在接着步骤4a后面的步骤5a中,如图8所示,在选择倍率编号=1后,根据位置指令开始的检测结果,包括2个处理流程。
第1个处理流程是检测到位置指令开始时的处理。这是在图8的步骤5a中左侧所示的流程图。步骤5a-1的位置指令开始检测,是在指令开始/结束检测单元83中进行。在检测到位置指令开始时,使动作次数n加1。同时,使振动持续时间测量单元82的振动持续时间_vib及偏差相交次数/调整时间测量单元84的偏差相交次数n_cross复位为零。另外,在该时刻测量的调整时间tc要长时,更新该时刻测量的调整时间tc作为相同倍率编号的调整时间的最大值(步骤5a-3)。
然后,在步骤5a-4中,判断动作次数n是否超过规定次数mv4。该规定次数mv4是预先设定的,在动作次数n没有超过规定次数mv4时,将现在的倍率编号与持续振动标志、短时间振动标志、偏差相交标志的各标志状态及调整时间的最大值相关存储(步骤5a-5)。然后,在步骤5a-6中,选择将倍率编号的值加1的倍率设定值,用选择的倍率设定值计算Kpp1s进行设定。另外,将持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志复位,将动作次数n初始化(n=1),将调整时间的最大值复位。在步骤5a-7中,若将倍率编号的值加1,判断为超过第1步骤处理单元85包括的最大倍率编号时,转移至步骤6a。
步骤5a的第2个处理流程是未检测到位置指令开始而检测到持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志的任一个标志已置位时的处理。这是图8的步骤5a中右侧所示的流程图。
在未检测到位置指令开始而检测到持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志的任一个标志已置位时,在步骤5a-9中,将现在的倍率编号与持续振动标志、短时间振动标志、偏差相交标志的各标志状态及调整时间的最大值相关存储。
然后,在步骤5a-10中,选择倍率编号1,用所选择的倍率设定值设定Kpp1,将持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志复位,将动作次数n初始化(n=1),将振动持续时间测量单元82的振动持续时间t_vib及偏差相交次数/调整时间测量单元84的偏差相交次数n_cross复位为零。这里之所以选择倍率编号1,是为了迅速抑制持续振动标志、短时间振动标志及偏差相
下面利用图11至图14说明本发明实施形态2的电动机位置控制装置。图11所示为本发明实施形态2的电动机位置控制装置的控制***构成方框图。在实施形态2的说明中,对于包括与前述形态1的要素相同的构成及功能的部分,附加相同的编号,并省略其说明。在实施形态2的电动机位置控制装置中,与前述实施形态1的构成的不同点在于,设置第2控制参数调整单元9以代替第1控制参数调整单元8。
图12所示为第2控制参数单元9的构成方框图。如图12所示,第2控制参数调整单元9与实施形态1的第1控制参数调整单元8相同,包括高通滤波器81、振动持续时间测量单元82、指令开始/结束检测单元83及偏差相交次数/调整时间测量单元84。在第2控制参数调整单元9的构成中,与前述第1控制参数调整单元8的构成的不同点在于,设置第2步骤处理单元95以代替第1步骤处理单元85。
下面说明实施形态2的第2步骤处理单元95。
第2步骤处理单元95与第1步骤处理单元85相同,具有多个例如图5所示的带有参数集编号的控制参数集。另外,第2步骤处理单元95与第1步骤处理单元85相同,包括例如图6所示的倍率设定表。
下面利用图13及图14所示的流程图说明第三产业步骤处理单元95的调整处理动作。图13中的最下部的“A”与图14中的最上部的“A”连接。
由于第2步骤处理单元95的调整处理动作中的步骤1b、步骤3b、步骤4b、步骤5b及步骤6b分别进行与实施形态1中说明的步骤1a、步骤3a、步骤4a、步骤5a及步骤6a相同的处理,因此这些处理的说明省略。
在接着步骤1b后面的步骤2b中,如图13所示,根据位置指令开始的检测结果,包括2个处理流程。
第1个处理流程是检测到位置指令开始时的处理。这是在图13的步骤2b中左侧所示的流程图。步骤2b-1的位置指令开始检测,是在指令开始/结束检测单元83中进行。在检测到位置指令开始时,使动作次数n加1。同时,使振动持续时间测量单元82的振动持续时间t_vib及偏差相交次数/调整时间测量单元84的偏差相交次数n_cross复位为零(步骤2b-2)。
接着,在步骤2b-3中,判断动作次数n是否超过规定次mv1。该规定次数mv1是预先设定的。在动作次数n超过规定次数mv1时,将现在的参数集编号与持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志的各标志状态相关存储(步骤2b-4)。在步骤2b-5中,选择下一个参数集,设定所选择的参数集的控制参数,将持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志复位,进行动作次数n的初始化(n=1)。
在步骤2b-5中的下一个参数集的选择如下所述那样进行。该第1个处理流程仅仅在持续振动标志没有置位时进行。关于持续振动标志置位时的处理将在后面叙述。由于第1个处理流程是在持续振动标志没有置位时,因此在步骤2b-5中的参数集的选择是选择比参数编号大的参数集。因而,在第1个处理流程中,有能够提高响应性的可能性。因此,作为下一个参数集,是选择处于现在的参数集编号与过去选择的参数集而且存储了持续振动标志已置位的参数集中的最小参数编号之间的参数集编号。作为下一个参数集特别希望是接近现在的参数集编号与如上所述的最小参数集编号的正好当中的参数集编号。如果过去选择的参数集而且存储了持续振动标志已置位的参数集不存在,则在这种情况下,选择处于现在的参数集编号与最大参数集编号之间的参数集编号。在这种情况下,也希望选择接近2个参数集编号的正好当中的参数集编号。
步骤2b的第2个处理流程是图13的步骤、2b中右侧所示的流程图,是未检测到位置指令开始而检测到持续振动标志已置位时的处理。持续振动标志的状态由前述振动持续时间测量单元82输入。在检测到持续振动标志已置位时(步骤2b-6),将现在的参数集编号与持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志的各标志状态相关存储(步骤2b-7)。然后,在步骤2a-8中,选择参数集编号1,设定所选择的参数集的控制参数,将持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志复位,使动作次数n初始化(n-1),而且将振动持续时间测量单元82的振动持续时间t_vib及偏差相交次数/调整时间测量单元84的偏差相交次数n_cross复位为零。然后,选择参数集编号1,设定所选择的参数集的控制参数。之所以设定所选择的参数集的控制参数,是在一检测到振动持续之后为了迅速抑制振动而进行的处理。参数集编号1的速度控制单元5的比例增益Kvp较低,最适合于这种处理。然后,暂时停止振动持续时间测量单元82及偏差相交次数/调整时间测量单元84的动作。这是因为在振动收敛过程中不需要将持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志置位。然后,在步骤2b-9中,判断动作次数n是否超过规定次数mv2。在步骤2b-10中,在判断为动作次数n超过规定次数mv2的情况下,选择下一个参数集,设定所选择的参数集的控制参数,将持续振动标志、短时间振动标志及偏差相交标志复位,进行动作次数n的初始化(n-1)。
在步骤2b-10中的下一个参数集的选择如下所述那样进行。持续振动标志已置位可以推测为是由于将控制参数设定得过高。因而,可以推测稳定动作的参数集编号是更小的参数集。因此,作为下一个参数集是选择处于检测到持续振动标志置痊时的参数集编号与过去选择的参数集而且存储了持续振动标志没有置位的参数集中最大参数集编号之间的参数集编号。特别希望是接近上述2个参数集编号的正好当中的参数集编号。如果过去选择的参数集而且存储了持续振动标志没有置位的参数集不存在,则在这种情况下,选择处于检测到持续振动标志已置位时的参数集编号与最小参数集编号之间的参数集编号。在这种情况下,也希望选择接近2个参数集编号的正好当中的参数集编号。
如上所述,在步骤2b中,若将检测出位置指令开始时的处理及检测出持续振动标志已置位时的处理继续下去,则产生下一个选择的参数集不存在的情况(步骤2b-11)。在该状态时,转移至步骤3b。
实施形态2的步骤3b以后的调整处理动作与前述实施形态1的步骤3a以后的调整处理动作相同。即如图14所示,按照步骤3b→步骤b→步骤5→步骤6b的顺序进行与实施形态1的步骤3a、步骤4a、步骤5a及步骤6a相同的处理,第2步骤处理单元95的调整处理动作结束。
如上所述,在实施形态2中,自动调整位置控制单元4及速度控制单元5的控制参数。结果,在实施形态2的电动机位置控制装置中,由于不产生振动及偏差相交,设定调整时间最短的控制参数,因此实现了得到很好响应性的调整。
另外,在实施形态2的第2控制参数调整单元9的调整处理动作中,在图14所示的步骤5b以后的步骤中,存在检测速度ωm小于规定值ωm_th时的位置控制单元4的比例增益设定值Kpp1s大于检测速度ωm为规定值ωm_th及其以上时的位置控制单元4的比例增益Kpp2的情况。在这种情况下,经过规定时间慢慢地从比例增益Kpp2向比例增益设定值Kpp1s切换。这是由于,若比例增益Kpp2与比例增益设定值Kpp1s之差较大,则切换时数值的变化激烈,容易产生振动分量。
如上所述,本发明实施形态2的电动机位置控制装置,由于包括包含位置控制单元的比例增益及速度控制单元的比例增益等的控制参数,形成参数集,进行调整使其选择最佳控制参数集,因此能够减少测量电动机控制响应性的次数,能够在短时间内调整控制参数。
另外,本发明实施形态2的电动机位置控制装置,在采用所选择的参数集的参数测量电动机1的响应状态的步骤2b中,通过高效选择下一个选择的参数集,能够减少所选择的参数集数量。结果,在实施形态2中,能够在短时间内进行控制参数调整。
另外,本发明实施形态2的电动机位置控制装置,由于根据电动机动作状态切换控制参数,这样调整控制参数,因此能够在位置指令结束后,调整控制参数,在更短时间内,使位置指令与检测位置之偏差接近于零。
《实施形态3》
下面利用图15至图17说明本发明实施形态3的电动机位置控制装置。图15所示为本发明实施形态3的电动机位置控制装置的控制***构成方框图。在实施形态3的说明中,对于包括与前述形态1的要素相同的构成及功能的部分,附加相同的编号,并省略其说明。在实施形态3的电动机位置控制装置中,与前述实施形态1的构成的不同点在于,设置第3控制参数调整单元10以代替第1控制参数调整单元8。
图16所示为第3控制参数单元10的构成方框图。如图16所示,第3控制参数调整单元10与实施形态1的第1控制参数调整单元8相同,包括高通滤波器81、振动持续时间测量单元82、指令开始/结束检测单元83及偏差相交次数/调整时间测量单元84。在第3控制参数调整单元10的构成中,与前述第1控制参数调整单元8的构成的不同点在于,设置第3步骤处理单元105以代替第1步骤处理单元85。
下面说明实施形态3的第3步骤处理单元105。
第3步骤处理单元105与第1步骤处理单元85相同,具有多个例如图5所示的带有参数集编号的控制参数集。另外,第3步骤处理单元105与第1步骤处理单元85相同,包括例如图6所示的倍率设定表。
下面利用图17的所示的流程图说明第3步骤处理单元105的调整处理动作。
如图17所示,在实施形态3中,按照步骤1c→步骤2c→步骤3c→步骤4c→步骤5c→步骤6c的顺序进行调整处理。在该调整处理中,由于步骤2c、步骤3c、步骤4c、步骤5c及步骤6c进行与前述实施形态1中说明的步骤2a、步骤3a、步骤4a、步骤5a及步骤6a相同的处理,因此就省略关于这些处理的说明。
在前述实施形态1的第1步骤处理单元85的动作中,在步骤1a中,将最初选择的参数集是采用速度控制增益Kvp最低的参数集编号1。但是,在例如电动机1及利用电动机1驱动的负载8都是刚体,相互之间利用弹簧常数大的构件连接这样的情况下,由于没有低的共振频率,因此可以将速度控制单元5的比例增益设定得足够大,以得到快的响应性。因而,在这样的情况下,在最初的参数集选择时,若给出中间的参数集编号,就能够在短时间内选择响应性好的参数集。因此,在实施形态3的电动机位置控制装置中,在调整处理动作的步骤1c中,选择由外部指定的开始参数集编号作为最初的参数集,对位置控制单元4及速度控制单元5设定所选择的参数集的控制参数。
这样在实施形态3的电动机位置控制装置中,包括包含位置控制单元的比例增益及速度控制单元的比例增益的控制参数,形成参数集,从外部指定的开始参数集编号起开始调整处理动作。在实施形态3中,由于这样进行控制参数的调整处理动作,因此能够减少测量电动机控制响应性的次数,能够在短时间内调整控制参数。
另外,本发明实施形态3的电动机位置控制装置,由于根据电动机的动作状态切换控制参数,这样调整控制参数,因此能够在位置指令结束后,调整控制参数,在更短时间内,使位置指令与检测位置之偏差接近于零。
《实施形态4》
下面利用图18至图20说明本发明实施形态4的电动机电动机位置控制装置。图18所示为本发明实施形态4的电动机位置控制装置的控制***构成方框图。在实施形态4的说明中,对于包括与前述实施形态1的要素相同的构成及功能的部分,附加相同的编号,并省略其说明。在实施形态4的电动机位置控制装置中,与前述实施形态3的构成的不同点在于,设置负载构成方式输入单元11。
下面利用附图说明实施形态4的负载构成方式输入单元11。
负载构成方式输入单元11包括例如图19所示的装置构成与开始参数集编号的关系表。所谓装置构成是表示电动机1与利用该电动机1驱动的负载8如何连接的。例如如图20所示,负载7安装在滚珠丝杆20上,电动机1通过同步齿型带21与滚珠丝杆20的轴连接。将这种情况的装置构成作为“滚珠丝杆+同步齿型带”。预先生成图19所示的表并加以存储。作为这样的表的生成方法,例如是根据该装置构成情况下的共振频率的一般分布,来决定开始参数集编号。在判断为共振频率高的情况下,开始参数集编号取得较高,在判断为共振频率低的情况下,开始参数集编号取得较低。
负载构成方式输入单元11的动作是,若从外部输入装置构成的信息,则根据图19所示的表,将开始参数集编号输出给第3控制参数调整单元10K。第3控制参数调整单元10K进行前述实施形态3中说明的控制参数调整处理动作。
如上所述,在实施形态4的电动机位置控制装置构成中,由于输入装置构成信息,因此从相关的开始参数集开始控制参数的调整处理动作,因此能够减少测量电动机控制响应性的次数,能够在短时间内调整控制参数。
《实施形态5》
下面利用图21及图22说明本发明实施形态5的电动机位置控制装置。图21所示为本发明实施形态5的电动机位置控制装置的控制***构成方框图。在实施形态5的说明中,对于包括与前述形态1的要素相同的构成及功能的部分,附加相同的编号,并省略其说明。在实施形态5的电动机位置控制装置中,与前述实施形态1的构成的不同点在于,设置第4控制参数调整单元12以代替第1控制参数调整单元8。
图22所示为第4控制参数单元12的构成方框图。如图22所示,第4控制参数调整单元12与实施形态1的第1控制参数调整单元8相同,包括高通滤波器81、振动持续时间测量单元82、指令开始/结束检测单元83及偏差相交次数/调整时间测量单元84。在第4控制参数调整单元12的构成中,与前述第1控制参数调整单元8的构成的不同点在于,设置第4步骤处理单元115以代替第1步骤处理单元85。
下面说明实施形态5的第4步骤处理单元115。
第4步骤处理单元115是这样构成的,即进行与前述实施形态1的第1步骤处理单元85相同的动作,同时,在电动机1的响应测量过程中,测量结果满足从外部输入的目标性能时,将该时刻设定的控制参数作为调整结果,结束调整处理动作。
这样,在实施形态5中,在控制参数调整处理动作的过程中,由于在满足从外部输入的目标性能的时刻结束调整处理动作,因此能够力图缩短调整处理时间。
《实施形态6》
下面利用图23至图25说明本发明实施形态6的电动机位置控制装置。图23所示为本发明实施形态6的电动机位置控制装置的控制***构成方框图,在实施形态6的说明中,对于包括与前述实施形态1的要素相同的构成及功能的部分,附加相同的编号,并省略其说明。在实施形态6的电动机位置装置中,与前述实施形态1的构成不同点在于,设置陷波滤波器13、陷波频率修正单元14及陷波频率存储单元15。
速度控制单元5的输出即转矩指令τ1*输入至陷波滤波器13,将滤波器处理的结果作为新的转矩指令τ2*输出给电动机驱动单元6。电动机驱动单元6根据转矩指令τ2*,驱动电动机1。
另外,检测速度ωm输入陷波频率修正单元14,逐次修正陷波滤波器13的陷波频率fn,使得检测速度ωm中包含的规定频率以上的频率分量减少。关于陷波频率存储单元15的动作将在后面叙述。
下面利用图24说明陷波频率修正单元14的具体动作的一个例子。图24所示为陷波频率修正单元14的一个构成例子的方框图。陷波频率修正单元14包括高通滤波器141、基准信号发生单元142、陷波滤波器143及自适应单元144。陷波频率修正单元14的陷波滤波器143包括与陷波滤波器13相同的构成。
下面说明如上所述构成的陷波频率修正单元14的动作。
若检测速度ωm输入至陷波频率修正单元14,则检测速度ωm通过高通滤波器141,高通滤波器141将检测速度ωm中包含的振动分量dx输出给加法器145。基准信号生成单元142输出基准信号r。基准信号r与振动分量dx输入至加法器145,相加的值x输入至陷波滤波器143。陷波滤波器143输出进行滤波处理的信号y。然后,来自陷波滤波器143的信号y及基准信号r输入至减法器146,它们的偏差e输入至自适应单元144。在自适应单元144逐次修正陷波频率fn,使偏差e减少。作为陷频率fn的修正方法,可以采用例如众所周知的梯度法来实现。作为叙述梯度法的文献有谷荻隆嗣著(TakashiYahagi)“数字信号处理论(Theory of Digital Signal Processing 3)”第一版,株式会社CORONA出版社,1986年12月10发行,P165-P166。
来自自适应单元144的陷波频率fn,对陷  频率修正单元14的陷波滤波器143进行设定,同时也对陷波滤波器13进行设定。基准信号生成单元142输出表示例如振动分量dx减少的结果即为零的信号。
下面用图25说明在实施形态6中,关于第1控制参数调整单元8的构成要素的振动持续时间测量单元82(参照图2)将持续振动标志置位用的基准时间即规定时间T_vib1的设定方法。
图25所示为陷波频率修正单元14的动作时的波形。图25(a)表示检测速度ωm随时间的变化,(b)表示检测速度中包含的振动分量dx随时间的变化,(c)表示陷波频率随时间的变化。由于陷波频率修正单元14是在振动分量dx产生后开始修正动作,因此在直到修正动作结束的期间一定出现振动分量。如图25(b)所示,振动分量dx产生的期间是振动持续时间t_vib。陷波频率修正单元14的修正动作结束后,由于利用陷波滤波器13抑制振动分量dx,因此在第1控制参数调整单元8的调整处理动作中,能够再增加参数集编号,提高响应性。但是,如前述实施形态1中所述,若第1控制参数调整单元8测量的振动分量dx的振动持续时间t_vib超过规定时间T_vib1,则将持续振动标志置位,不能提高响应性超过那个时刻的参数集。因此,陷波频率修正单元14必须忽略陷波频率fn修正中产生的振动。所以最好预先要知道陷波频率修正单元14的修正动作时间,将比它长的时间设定为规定时间T_vib1。
另外,在陷波频率修正单元14正对陷波频率进行修正的过程中,由于产生响应状态为振动状态等扰动,因此不能判断该参数集稳定时的响应状态。所以,在动作中必须进行判断是否将短时间振动标志置位及是否将偏差相交标志置位。陷波频率修正单元14进行陷波频率修正动作是在控制参数变化时进行。第1控制参数调整单元8在改变参数集之后并进行规定次数mv1的动作后,选择下一个参数集。在参数集改变后到选择下一个参数集为止的期间,在进行了少于规定次数mv1的规定次数mv6的动作后,进行是否将短时间振动标志置位的判断13是否将偏差相交标志置位的判断。通过这样,能够测量该参数集稳定时的响应状态。
下面说明陷波频率存储单元15的动作。在第1控制参数调整单元8的构成要素的第1步骤处理单元85(参照图2)在图7所示的步骤2a中将参数集编号与各标志状态一起存储时,陷波频率存储单元15将该时刻对陷波滤波器13设定的陷波频率fn与参数集编号相关存储。然后,第1控制参数调整单元8的构成要素的第1步骤处理单元85在步骤2a中进行参数集选择时,在存储了与该参数集相关的陷波频率fn的情况下,将存储的陷波频率fn对陷波滤波器13、陷波频率修正单元14的陷波滤波器143及自适应单元144进行设定。这样,通过设定陷波频率fn,能够将陷波滤波器13及143的状态恢复为在该参数集中过去存储的状态。
另外,在实施形态6中,在将陷波频率fn对陷波滤波器13、陷波频率修正单元14的陷波滤波器143及自适应单元144进行设定后,一直到经过规定时间为止,禁止改变陷波频率fn。第1控制参数调整单元8检测振动持续状态,一旦用参数集编号1的控制参数驱动使振动收敛时,自适应单元144反应振动收敛过程中的振动分量,能够产生对陷波滤波器13、陷波频率修正单元14的陷波滤波器143及自适应单元144设定的陷波频率fn进行再修正的情况。因而,在将陷波频率fn对陷波滤波器13、陷波频率修正单元14的陷波滤波器143及自适应单元144进行设定后,在规定时间的期间内,禁止改变陷波频率fn,通过这样能够确实对陷波频率fn进行适当修正。
如上所述,本发明实施形态6的电动机位置控制装置,由于使检测速度ωm中包含的振分量dx减少的陷波滤波器13包括自动功能,因此能够不预先测量电动机1的控制***中的共振频率等频率特性而可抑制振动。结果,第1控制参数调整单元8能够在考虑控制对象共振的基础上进行响应性好的控制参数调整。
另外,在实施形态6的电动机位置控制装置中,是将陷波频率修正单元14的输入作为检测速度ωm的,但是将检测位置θm及转矩指令τ1*作为输入,也能够得到同样的效果。
《实施形态7》
下面利用图26至图28说明本发明实施形态7的电动机位置控制装置。
实施形态7的电动机位置控制装置的***构成与前述图1所示的实施形态1的***构成相同,在实施形态1中,是以一直测量检测速度ωm中包含的振动分量dx的振幅的构成进行说明的,但也可以采用在规定期间不测量振动分量dx的振幅这样的构成。
下面利用图26、图27及图28进行说明,在实施形态7的说明中,对于包括与前述实施形态1的要素相同的构成及功能的部分,附加相同的编号,其说明省略。
图26所示为实施形态7中的(a)位置指令值θm*、(b)位置指令值θm*的微分值、(c)检测速度ωm、(d)振动分量dx及(e)位置指令值θm*的加速度变化随时间变化的第1例的波形图。图27所示为实施形态7中的(a)位置指令值θm*、(b)位置指令值θm*的微分值、(c)检测速度wm、(d)振动分量dx及(e)位置指令值θm*的加速度变化随时间变化的第2例的波形图。图28所示为实施形态7的(a)位置指令值θm*、(b)位置指令值θm*的微值、(c)检测速度wm、(d)振动分量dx及(e)位置指令值θm*的加速度变化随时间变化的第3例的波形图。
在图26(a)所示的位置指令值θm*,若假定被控制的电动机能够近似跟踪位置指令θm*,则图26(b)所示的位置指令值θm*微分值及图26(c)所示的检测速度ωm成为近似相同的波形。
为了抽取检测速度ωm的振动分量dx,使检测速度ωm通过高通滤波器,结果为图26(d)所示的振动分量dx的波形。在图26(c)中,没有振动分量,而在图26(d)中,产生振动分量dx。这是在检测速度ωm的加速度变化点包含高次谐波分量,将它抽取出来的结果。在用图26(a)所示的位置指令值θm*控制电动机、进行实施形态1说明的控制参数调整处理动作时,一直监视检测速度ωm中包含的振动分量dx。因此,有可能将图26(d)所示的在检测速度ωm的加速度变化点包含的高次谐波分量误判断为由于振荡引起的振动。
如图26的(d)及(e)所示,根据表示位置指令值θm*的加速度变化大的数值得到的规定期间与产生振动分量dx的大振幅的期间是一致的。因此,通过仅仅监视在除了根据位置指令值θm*的加速度变化点得到的规定期间以外的期间的检测速度ωm中包含的振动分量dx,就能够防止误判断。
下面考虑在图27(a)所示的位置指令值θm*中,图27(b)所示的位置指令值θm*的微分值的方波而且叠加了干扰的情况。
若假定被控制的电动机1能够近似跟踪位置指令值θm*,则图27(b)所示的位置指令值θm*的微分值与图27(c)所示的检测速度ωm成为近似相同的波形。为了抽取检测速度ωm的振动分量dx,使检测速度ωm通过高通滤波器,结果为图27(d)。图27(e)为计算位置指令值θm*的加速度变化的结果。由于干扰的影响,很难得到位置指令值θm*的加速度变化与振动分量dx的相关性。
由图27(b)及(d)可知,根据位置指令开始时刻及位置指令结束时刻得到的规定期间与产生振动分量dx的大振幅的期间一致。在用图27(a)所示的位置指令值θm*控制电动机、进行实施形态1说明的控制参数调整处理动作时,一直监视检测速度ωm中包含的振动分量dx。因此,有可能将图27(d)所示的在检测速度wm的加速度变化点包含的高次谐波分量误判断为由于振荡箱起的振动。在这样的情况下,通过仅华裔监视在除了根据位置指令开始时刻及位置指令结束时刻得到的规定期间以外的期间的检测速度ωm中包含的振动分量dx,就能够防止误判断。
下面考虑在图28(a)所示的位置指令值θm*中,在与图26(a)相同的位置指令值θm*上叠加了干扰的情况,若假定被控制的电动机能够近似跟踪位置指令值θm*,则图8(b)所示的位置指令值θm*的微分值与图8(c)所示的检测速度ωm成为近似相同的波形。为了抽取检测速度ωm的振动分量dx,使检测速度ωm通过高通滤波器,结果为图8(d)。图8(e)为计算位置指令值θm*的加速度变化的结果。由于干扰的影响,很难得到位置指令值θm*的加速度变化与振动分量dx的相关性。
由图28(d)的波形可知,在有位置指令的期间及根据位置指令结束时刻得到的规定期间存在产生振动分量dx的大振幅的期间。在用图28(a)所示的位置指令值θm*控制电动机、进行实施形态1所示的控制参数调整处理动作时,一直监视检测速度ωm中包含的振分量dx。因此,有可能将图28(d)所示的在检测速度ωm的加速度变化点包含的高次谐波分量误判断为由于振荡引起的振动。在这样的情况下,通过仅仅监视在除了有位置指令的期间及根据位置指令结束时刻得到的规定期间以外的期间的检测速度ωm中包含的振动分量dx,就能够防止误判断。
通过这样,根据指令选择检测振动分量的期间,能够不产生振动分量的误检测,进行显示出很好响应性的控制参数调整。
另外,实施形态7的***构成是采用与实施形态1中说明的图1相同的控制***构成进行说明的,但采用图23所示的实施形态6的控制***构成,也能够得到同样的效果。
《实施形态8》
下面利用图29说明本发明实施形态8的电动机位置控制装置。图29所示为本发明实施形态8的电动机位置控制装置的控制***构成方框图。在实施形态8的说明中,对于包括与前述实施形态1的要素相同的构成及功能的部分,附加相同的编号,并省略其说明。在实施形态8的电动机位置控制装置中,与前述实施形态1的构成的不同点在于,设置转动惯量推定单元16及转动惯量推定暂停判断单元17。
下面说明实施形态8的转动惯量推定单元16及转动惯量推定暂停判断单元17的动作。
转动惯量推定单元16是将检测速度ωm及控制电动机1的转矩指令τ1*作为输入,推算电动机1及用该电动机1驱动的负载7的总转动惯量。在转动惯量推定单元16中进行转动惯量推算的总转动惯量输入至速度控制单元5,用于进行速度控制单元5的控制参数的校正。
转动惯量推定暂停判断单元17将检测速度ωm作为输入,监视检测速度ωm中包含的规定频率以上的振动分量的振幅。然后,转动惯量推定暂停判断单元17一旦检测出规定频率以上的振动分量的振幅为规定值及其以上,则判断为电动机1处于振动状态,使转动惯量推定单元16的转动惯量推算停止规定时间。检测速度ωm中包含的规定频率以上的振动分量可以使其通过将例如相对于检测速度ωm的规定频率作为截止频率的高通滤波器得到。
若假定整个电动机1及用该电动机驱动的负载7由刚体构成,则总转动惯量、所加的转矩τ及检测速度ωm满足下式(6)的关系。
J=τ/(ωm)’(6)
在式(6)中,J为电动机1及用电动机1驱动的负载7的总转动惯量。另外,(ωm)’为检测速度ωm的微分值,即加速度。因而,根据所加的转矩τ及加速度(ωm)’,能够计算总转动惯量。通过采用这样计算出的总转动惯量J,来校正速度控制单元5的控制参数,就能够保持响应频率一定,能够保持与位置控制单元4的控制参数的关系为稳定状态。
在振动状态的情况下,若该振动频率为检测速度用的控制周期的1/2及以上,则引起混淆噪声(aliasing),因此不能用式(b)正确算出总转动惯量J。所以,若用振动状态计算出的总转动惯量J的值来校正速度控制单元5的控制参数,则与位置控制单元4的控制参数的关系变成不稳定,有时不能抑制振动。
在实施形态8的电动机位置控制单元中,转动惯量推定暂停判断单元17监视检测速度ωm中包含的振动分量的振幅,检测到该振幅达到规定值及以上时,就作为振动状态。在检测到该振动状态的时刻起的规定时间内,使转动惯量推定部16停止总转动惯量J的转动惯量推算。停止中的总转动惯量值保持刚停止前的值。然后,在经过规定时间的时刻来检测到振动状态的情况下,重新使转动惯量推定单元16开始总转动惯量J的转动惯量推算。
这样,实施形态8的电动机位置控制装置是这样构成的,它通过检测到振动状态时停止转动惯量推算,转动惯量推定单元16仅输出正确的转动惯量推算值。因此,实施形态8的电动机位置控制装置能够始终保持速度控制单元5的控制参数与位置控制单元4的控制参数的关系处于稳定状态。
另外,在实施形态8中,是将包括图29所示***构成的电动机位置控制装置作为一个例子进行说明的,但采用对图23所示的实施形态6的***构成附加转加惯量推定单元16及转动惯量推定暂停判断单元17的构成,也能够得到同样的效果。
在实施形态1至8的位置控制装置中,是用将速度检测单元2的输出即检测速度ωm通过积分器3而求出检测位置θm的构成进行说明的,但本发明不限定于这样的构成,若设置位置检测单元以代替速度检测单元2,根据该位置检测单元的输出即检测位置θm求出检测速度ωm,采用这样的构成,也能够得到与前述各实施形态相同的效果。
另外,在实施形态1至8中,第1控制参数调整单元8、第2控制参数调整单元9、第2控制参数调整单元及第4控制参数调整单元12包括多个图5所示的位置控制单元4的比例增益Kpp、速度控制单元5的比例增益Kvp及积分时间常数Tvi的参数集,根据电动机的响应状态进行调整,选择1个控制参数集,是以这样的构成例子进行说明的。但本发明不限定于这样的构成,只要是包含位置控制单元4的比例增益Kpp及速度控制单元5的比例增益Kvp的参数集,则也可以是任何组合的参数集。
另外,在实施形态1至8中,第1控制参数调整单元8、第2控制参数调整单元9、第3控制参数调整单元及第4控制参数调整单元12在步骤4a、步骤4b或步骤4c之后,在检测速度ωm小于规定值ωm_th时,调整位置控制单元4的比例增益,设定控制参数,是以这样的构成进行说明的,但本发明不限定于这样的构成,也可以在检测速度ωm小于规定值ωm_th时,使位置控制单元4的比例增益与规定值ωm_th这两方面改变,进行调整,设定控制参数,以这样的构成也能够得到与各实施形态相同的效果。
另外,在实施形态1至8中,第1控制参数调整单元8、第2控制参数调整单元9、第3控制参数调整单元及第4控制参数调整单元12进行步骤1a至步骤6a的处理、步骤1b至步骤6b的处理或步骤1c至步骤6c的处理,以这样的构成进行说明的。但是,即使是步骤1a至步骤4a的处理、步骤1b至步骤4b的处理或步骤1c至步骤4c的处理,也能够得到足够的响应性。因此,在第1控制参数调整单元8、第2控制参数调整单元9、第3控制参数调整单元10及第4控制参数调整单元12中,也可以以步骤1a至步骤4a的处理、步骤1b至步骤4b的处理或步骤1c至步骤4c的处理结束,采用这样的构成。
另外,实施形态1至8中使用的电动机不限定于特定的种类,例如可以使用直流电动机或永磁式同步电动机。另外,本发明的电动机不限于旋转型电动机,也可以使用直线电动机。
另外,在实施形态3及实施形态4中,说明了第3控制参数调整单元10的构成要素的第3步骤处理单元105进行的步骤2c至步骤6c的处理与实施形态1中说明的步骤2a至步骤6a的处理相同。但是,在本发明中,若使步骤2c至步骤6c的处理与实施形态2中说明的步骤2b至步骤6b的处理为相同的处理,也能够得到与实施形态3及实施形态4相同的效果。
另外,在实施形态5中采用的构成是,第4控制参数调整单元12的构成要素的第4步骤处理单元115进行与实施形态1中说明的第1控制参数调整单元8的构成要素的第1步骤处理单元85相同的动作。但本发明实施形态5的位置控制装置不限定于这样的构成,其构成也可以是进行与实施形态2中说明的第2控制参数调整单元9的构成要素的第2步骤处理单元95相同的动作。
另外,在实施形态5至8中,第1控制参数调整单元8即使置换居实施形态2中说明的第2控制参数调整单元9,也能够得到相同的效果。
另外,在实施形态6至8中,第1控制参数调整单元8即使置换成实施形态3至5中说明的第3控制参数调整单元10、第3控制参数调整单元10K及第4控制参数调整单元12,也能够得到相同的效果。
以上,根据实施形态中进行的详细说明可知,本发明的电动机位置控制装置包括下述的特征。
本发明的电动机位置控制装置,包括
根据电动机的检测位置计算所述电动机速度或根据电动机的检测速度计算所述电动机位置的位置/速度运算单元、
使所述检测位置跟踪位置指令值的位置控制单元、
使所述检测速度跟踪与所述位置控制单元的输出对应的速度指令值的速度控制单元、
根据与所述速度控制单元的输出对应的转矩指令值来驱动所述电动机的电动机驱动单元、以及
控制参数调整单元,
所述控制参数调整单元包括多个至少包含所述位置控制单元的比例增益及所述速度控制单元的比例增益的控制参数集,依次进行参数集的选择及在采用所选择的参数集的控制参数对所述电动机进行控制时相对于位置指令的所述电动机响应状态的测量动作,根据测量的响应结果设定一个参数集的控制参数。这样构成的本发明的电动机位置控制装置,由于以参数集改变参数,因此能够减少调整次数,能够在短时间内调整控制参数。
另外,本发明的电动机位置控制装置中的控制参数调整单元是这样构成,即在依次进行参数集的选择及在采用所选择的参数集的控制参数对所述电动机进行控制而对所述电动机响应状态的测量动作时,从所述速度控制单元的比例增益低的参数集至高的参数集依次进行测量动作,所述测量动作包含所述电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量的检测、对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量的检测、以及位置指令结束后的位置指令值与检测位置的偏差的检测中的至少一个振动分量的检测,
所述控制参数调整单元是这样构成,即在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,在一直到检测出所述振动分量的振幅为第1规定值以上的期间为第2规定时间以上时,其测量的响应结果中
(1)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到第1规定时间,这是条件(1);
(2)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到比所述第1规定时间短的第2规定时间,这是条件(2);
(3)在从位置指令结束时刻至下一个指令开始的期间内,位置指令值与检测位置的偏差与预先设定的调整幅度盯交的次数为第1规定次数以下,这是条件(3),
从满足所述3个条件中至少包含条件(1)的1个以上条件的参数集中选择1个,设定该所选择的参数集的控制参数。这样构成的本发明的电动机位置控制装置,由于在检测到振动持续的时刻中止响应状态的测量,因此能够减少调整次数,能够在短时间内调整控制参数。
另外,本发明的电动机位置控制装置中的控制参数调整单元是这样构成,即在依次进行参数集的选择及在采用所选择的参数集的控制参数对所述电动机进行控制而对所述电动机响应状态的测量动作时,依次进行测量动作,所述测量动作包含所述电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量的检测,所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量的检测、以及位置指令结束后的位置指令值与检测位置的偏差的检测中的至少一个振动分量的检测,
所述控制参数调整单元是这样构成,即在参数集的选择中,
(A)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,检测到振动分量的振幅为第1规定值以上的期间为第1规定时间以上的情况下,下一个选择包括已经测量了响应状态的参数集而且未检测到振动分量的振幅为所述第1规定值以上的时间为所述第1规定时间以上的参数集中最高的速度控制单元的比例增益、或没有符合所述条件的速度控制单元的比例增益时全部参数集中最低的速度控制单元的比例增益、或具有与现在时刻设定的速度控制单元的比例增益之间的数值的速度控制单元的比例增益的参数集,这是第1选择,
(B)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,未检测到振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间为所述第1规定时间以上的情况下,下一个选择包括已经测量了响应状态的参数集而且检测到振动分量的振幅为所述第1规定值以上的时间为所述第1规定时间以上的参数集中最低的速度控制单元的比例增益、或没有符合所述条件的速度控制单元的比例增益时全部参数集中最高的速度控制单元的比例增益、或具有与现在时刻设定的速度控制单元的比例增益之间的数值的速度控制单元的比例增益的参数集,这是第2选择,反复进行所述2个选择,
在所述选择中,在下一个选择的参数集不存在时,在测量的响应结果中,
(1)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到第1规定时间,这是条件(1);
(2)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到比所述第1规定时间短的第2规定时间,这是条件(2);
(3)在从位置指令结束时刻至下一个指令开始的期间,位置指令值与检测位置的偏差与预先设定的调整幅度相交的次数为第1规定次数以下,这是条件(3),
从满足所述3个条件中至少包含条件(1)的1个以上条件的参数集中选择1个,设定该所选择的参数集的控制参数。这样构成的本发明的电动机位置控制位置,由于通过反复参数集的选择,在下一个选择的参数集没有的时刻,根据在这之前的响应结果,选择一个理想的参数集,设定所选择的参数集的控制参数,因此能够在短时间的调整为理想的控制参数。
另外,本发明的电动机位置控制装置中的控制参数调整单元是这样构成的,即最初选择从外部指定的开始参数集。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,由于能够指定任意的开始参数集,因此能够减少调整次数,能够在短时间内调整控制参数。
另外,本发明的电动机位置控制装置设置负载构成方式输入单元,所述负载构成方式输入单元包括与开始参数集相关的多个负载构成方式,从外部指定所述多个负载构成方式中的1个方式,
所述控制参数调整单元是这样构成的,即最初选择与所述负载构成方式输入单元输入的负载构成方式相关的开始参数集。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,由于决定最适合于输入的负载构成方式的开始参数集,因此能够减少调整次数,能够在短时间内调整控制参数。
另外,本发明的电动机位置控制装置中的控制参数调整单元是这样构成的,即在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,即在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,检测到振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间为所述第1规定时间以上时,立即设定包括比现在的速度控制单元的比例增益要低的速度控制单元的比例增益的参数集的控制参数,在对所述电动机仅控制了第2规定次数后,选择下一个参数集。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,即使在控制参数调整中产生振动的情况下,也能够确定在短时间内使振动收敛,能够进行安全的控制参数调整。
另外,本发明的电动机位置控制装置中的控制参数调整单元是这样构成的,即至少包括多个根据所述位置指令值、所述速度指令值、所述检测位置及所述检测速度中的至少一个量的包含位置控制单元的比例增益及速度控制单元的比例增益的控制参数集,依次进行参数集的选择及在采用所选择的参数集的控制参数对所述电动机进行控制时相对于位置指令的电动机响应状态的测量动作,根据测量的响应结果,选择一个控制参数集,设定所选择的参数集的控制参数。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,由于根据位置指令值、速度指令值、检测位置及检测速度中的至少一个量来调整控制参数,因此能够调整控制参数,使得能够实现相对于位置指令包括很好响应性的控制。
本发明的电动机位置控制装置,包括
根据电动机的检测位置计算所述电动机速度或根据电动机的检测速度计算所述电动机位置的位置/速度运算单元、
使所述检测位置跟踪位置指令值的位置控制单元、
使所述检测速度跟踪与所述位置控制单元的输出对应的速度指令值的速度控制单元、
根据与所述速度控制单元的输出对应的转矩指令值来驱动所述电动机的电动机驱动单元、以及
控制参数调整单元,所述控制参数调整单元包括多个至少包含所述位置控制单元的比例增益及所述速度控制单元的比例增益的控制参数集,
所述控制参数调整单元是这样构成,
即在依次进行参数集的选择及采用参数集的控制参数对前述电动机进行控制而对前述电动机响应状态的测量动作时,依次进行测量动作,所述测量动作包含所述电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量的检测、对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量的检测、以及位置指令结束后的位置指令值与检测位置的偏差的检测中的至少一个振动分量的检测,
在测量结果中,
(1)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到第1规定时间,这是条件(1);
(2)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到比所述第1规定时间短的第2规定时间,这是条件(2);
(3)在从位置指令结束时刻至下一个指令开始的期间内,位置指令值与检测位置的偏差与预先设定的调整幅度相交的次数为第1规定次数以下,这是条件(3),
从满足所述3个条件中至少包含条件(1)的1个以上条件的参数集中选择1个,设定该所选择的参数集的控制参数时起对所述电动机仅进行第3规定次数的控制期间,在从位置指令开始至下一个指令开始的期间,在检测到所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间为所述第1规定时间以上时,在满足所述3个条件中至少包含条件(1)的1个以上条件的参数集中的除了现在参数集以外的参数集中,重新选择所述速度控制单元的比例增益最高的参数集,设定重新选择的参数集的控制参数。这样构成的本发明的电动机位置控制单元,由于其构成是在设定所选择的参数集的控制参数后,对电动机仅进行规定次数的控制,再确认是否不振动,因此能够确实设定稳定的控制参数。
本发明的另一观点的电动机位置控制装置,包括
根据电动机的检测位置计算所述电动机速度或根据电动机的检测速度计算所述电动机位置的位置/速度运算单元、
使所述检测位置跟踪位置指令值的位置控制单元、
使所述检测速度跟踪与所述位置控制单元的输出对应的速度指令值的速度控制单元、
根据与所述速度控制单元的输出对应的转矩指令值来驱动所述电动机的电动机驱动单元、以及
控制参数调整单元,
所述控制参数调整单元包括多个至少包含所述位置控制单元的比例增益及所述速度控制单元的比例增益的控制参数集,
所述控制参数调整单元是这样构成,即在依次进行参数集的选择及采用参数集的控制参数对前述电动机进行控制而对前述电动机响应状态的测量动作时,依次进行测量动作,所述测量动作包含所述电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量的检测、对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量的检测、以及位置指令结束后的位置指令值与检测位置的偏差的检测中的至少一个振动分量的检测,
在测量的响应结果中,
(1)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到第1规定时间,这是条件(1);
(2)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到比所述第1规定时间短的第2规定时间,这是条件(2);
(3)在从位置指令结束时刻至下一个指令开始的期间内,位置指令值与检测位置的偏差与预先设定的调整幅度相交的次数为第1规定次数以下,这是条件(3),
从满足所述3个条件中至少包含条件(1)的1个以上条件的参数集中选择1个,设定该所选择的参数集的控制参数,
然后,在现在设定的控制参数中,至少固定所述速度控制单元的比例增益,使其余的控制参数变化,根据对所述电动机进行控制时相对于位置指令的所述电动机响应状态,设定固定的参数以外的参数。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,以参数集调整控制参数后,再个别调整各控制参数,由于是上述这样构成,因此能够进行响应性好的调整。
另外,本发明的另一观点的电动机位置控制装置,包括
根据电动机的检测位置计算所述电动机速度或根据电动机的检测速度计算所述电动机位置的位置/速度运算单元、
使所述检测位置跟踪位置指令值的位置控制单元、
使所述检测速度跟踪与所述位置控制单元的输出对应的速度指令值的速度控制单元、
根据与所述速度控制单元的输出对应的转矩指令值来驱动所述电动机的电动机驱动单元、以及
从外部设定在位置指令结束后一直到所述检测位置与所述位置指令值的偏差进入预先设定的调整幅度内为止的时间目标值的控制参数调整单元,
所述控制参数调整单元是这样构成,即选择参数集,在测量以所选择的参数集的控制参数的所述电动机响应状态的动作中,在位置指令结束后,一直到所述检测位置与的述位置指令值的偏差进入调整幅度的时间为外部设定的所述目标值以下时,停止参数集的选择,设定该时的控制参数。这样构成的发明的电动机位置控制装置,由于其构成是在控制参数的调整过程中,在满足从外部输入的目标指标时,停止控制参数的调整,设定那个时刻的控制参数作为调整结果,因此能够在短时间内调整控制参数。
另外,本发明的电动机位置控制装置设置
配置在位置控制***或速度控制***的任一个***内的陷波中心频率可变的陷波滤波器、以及
为了减少所述检测位置所述检测速度中包含的规定频率以上的振动分量或对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量而逐次修正所述陷波滤波器的陷波频率的陷波频率修正单元。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,由于自动生成抑制因控制对象的共振频率而引起的振荡用的陷波滤波器,因此可以不要测量控制对象的频率响应,能够进行响应性好的控制参数调整。
另外,本发明的电动机位置控制装置,设置
配置在位置控制***或速度控制***的任一个***内的陷波中心频率可变的陷波滤波器、
为了减少所述检测位置或所述检测速度中包含的规定频率以上的振动分量或对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量而逐次修正所述陷波滤波器的陷波频率的陷波频率修正单元、
以及陷波频率存储单元,所述陷波频存储单元在所选择的参数集变化时,将刚变化前的所述参数集与刚变化前的陷波频率相关存储,在新选择的参数集与过去选择的参数集相同时,重新设定与过去选择的所述参数集相关存储的陷波频率作为所述陷波滤波器的陷波频率。在这样构成的发明的电动机位置控制装置中,即使在控制参数调整中因振动等而使陷波滤波器的陷波频率变化时,也能够确实回到从过去所选择的参数集控制时的陷波频率。
另外,本发明的电动机位置控制装置,设置
配置在位置控制***或速度控制***的任一个***内的陷波中心频率可变的陷波滤波器、
为了减少所述检测位置或所述检测速度中包含的规定频率以上的振动分量或对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量而逐次修正所述陷波滤波器的陷波频率的陷波频率修正单元、以及
陷波频率存储单元,所述陷波频存储单元在所选择的参数集变化时,将刚变化前的所述参数集与刚变化前的陷波频率相关存储,在新选择的参数集与过去选择的参数集相同时,重新设定与过去选择的所述参数集相关存储的陷波频率作为所述陷波滤波器的陷波频率。然后在第4规定时间的期间禁止改变所述陷波滤波器的陷波频率。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,在使陷波滤波器的陷波频率回到以过去所选择的参数集控制时的陷波频率后,由于能够防止因振动收敛过程中的振动而使陷波频率变化,因此能够确实回到陷波频率。
另外,本发明的电动机位置控制装置中的控制参数调整单元是这样构成,仅在位置指令满足规定条件的期间,检测电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量,或者检测对电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量。在这样构成的本发明的电动机位置控制装置中,不会产生检测位置或检测速度中包含的规定频率以上振动分量的误检测,能够进行响应性好的控制参数调整。
再有,本发明的另一观点的电动机位置控制装置,包括
根据电动机的检测位置计算所述电动机速度或根据电动机的检测速度计算所述电动机位置的位置/速度运算单元、
使所述检测位置跟踪位置指令值的位置控制单元、
使所述检测速度跟踪与的述位置控制单元的输出对应的速度指令值的速度控制单元、
根据与所述速度控制单元的输出对应的转矩指令值来驱动所述电动机的电动机驱动单元、
根据由所述检测速度计算的加速度及所述转矩指令值推定所述电动机及用所述电动机驱动的负载的总转动惯量的转动惯量推定单元、
转动惯量推定暂时判断单元,所述转动惯量推定暂时判断单元在检测到所述电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上振动分量的振幅、或对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上振动分量的振动幅为规定值以上时,在这之后停止规定时间的所述转动惯量推定单元的转动惯量推算,以及
控制参数调整单元,所述控制参数调整单元包括多个至少包含所述位置控制单元的比例增益及所述速度控制单元的比例增益的控制参数集,选择参数集,测量在采用所选择的参数集的控制参数对所述电动机进行控制时相对于位置指令的所述电动机响应状态,根据该响应状态,设定1个参数集的控制参数。这样构成的本发明的电动机位置控制装置,由于其构成是在检测到检测位置或检测速度中包含的规定频率以上振动分量的振幅为规定值以上时,暂时停止转动惯量推定动作,因此能够使转动惯量推定动作稳定,能够进行包括稳定性的控制参数调整。
以上对发明在某种程度上比较详细地说明了理想的实施形态,但该理想形态现在所揭示的内容在构成的细小部分当然是有变化的,各要素的组合及顺序的变化在不超出权利要求的发明范围及思想的情况下是能够实现的。

Claims (33)

1.一种电动机位置控制装置,其特征在于,包括
根据电动机的检测位置计算所述电动机速度或根据电动机的检测速度计算所述电动机位置的位置/速度运算单元、
使所述检测位置跟踪位置指令值的位置控制单元、
使所述检测速度跟踪与所述位置控制单元的输出对应的速度指令值的速度控制单元、
根据与所述速度控制单元的输出对应的转矩指令值来驱动所述电动机的电动机驱动单元、以及
控制参数调整单元,
所述控制参数调整单元,包括多个至少包含所述位置控制单元的比例增益及所述速度控制单元的比例增益的控制参数集,依次进行参数集的选择及在采用所选择的参数集的控制参数对所述电动机进行控制时相对于位置指令的所述电动机响应状态的测量动作,根据测量的响应结果设定一个参数集的控制参数。
2.如权利要求1所述的电动机位置控制装置中,其特征在于,
所述控制参数调整单元是这样构成,即在依次进行参数集的选择及在采用所选择的参数集的控制参数对所述电动机进行控制而对所述电动机响应状态的测量动作时,从所述速度控制单元的比例增益低的参数集至高的参数集依次进行测量动作,所述测量动作包含所述电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量的检测、对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量的检测、以及位置指令结束后的位置指令值与检测位置的偏差的检测中的至少一个振动分量的检测,
在测量的响应结果中,
(1)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到第1规定时间,这是条件(1);
(2)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到比所述第1规定时间短的第2规定时间,这是条件(2);
(3)在从位置指令结束时刻至下一个指令开始的期间内,位置指令值与检测位置的偏差与预先设定的调整幅度相交的次数为第1规定次数以下,这是条件(3),
从满足所述3个条件中至少包含条件(1)的1个以上条件的参数集中选择1个,设定该所选择的参数集的控制参数。
3.如权利要求1所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述控制参数调整单元是这样构成,即在依次进行参数集的选择及在采用所选择的参数集的控制参数对所述电动机进行控制而对所述电动机响应状态的测量动作时,从所述速度控制单元的比例增益低的参数集至高的参数集依次进行测量动作,所述测量动作包含所述电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量的检测、对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量的检测、以及位置指令结束后的位置指令值与检测位置的偏差的检测中的至少一个振动分量的检测,
在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,在一直到检测出所述振动分量的振幅为第1规定值以上的期间为第1规定时间以上时的测量的响应结果中,
(1)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到第1规定时间,这是条件(1);
(2)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到比所述第1规定时间短的第2规定时间,这是条件(2);
(3)在从位置指令结束时刻至下一个指令开始的期间内,位置指令值与检测位置的偏差与预先设定的调整幅度相交的次数为第1规定次数以下,这是条件(3),
从满足所述3个条件中至少包含条件(1)的1个以上条件的参数集中选择1个,设定该所选择的参数集的控制参数。
4.如权利要求1所述的的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述控制参数调整单元是这样构成,即在依次进行参数集的选择及在采用所选择的参数集的控制参数对所述电动机进行控制而对所述电动机响应状态的测量动作时,依次进行测量动作,所述测量动作包含所述电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量的检测、对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量的检测、以及位置指令结束后的位置指令值与检测位置的偏差的检测中的至少一个振动分量的检测,
在参数集的选择中,
(A)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,检测到振动分量的振幅为第1规定值以上的期间为第1规定时间以上的情况下,下一个选择包括已经测量了响应状态的参数集而且未检测到振动分量的振幅为所述第1规定值以上的时间,为所述第1规定时间以上的参数集中最高的速度控制单元的比例增益、或没有符合所述条件的速度控制单元的比例增益时全部参数集中最低的速度控制单元的比例增益、或具有与现在时刻设定的速度控制单元的比例增益之间的数值的速度控制单元的比例增益的参数集,这是第1选择,
(B)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,未检测到振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间为所述第1规定时间以上的情况下,下一个选择包括已经测量了响应状态的参数集而且检测到振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间为所述第1规定时间以上的参数集中最低的速度控制单元的比例增益、或没有符合所述条件的速度控制单元的比例增益时全部参数集中最高的速度控制单元的比例增益、或具有与现在时刻设定的速度控制单元的比例增益之间的数值的速度控制单元的比例增益的参数集,这是第2选择,
反复进行所述2个选择,
在所述选择中,在下一个选择的参数集不存在时,在测量的响应结果中,
(1)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到第1规定时间,这是条件(1);
(2)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到比所述第1规定时间短的第2规定时间,这是条件(2);
(3)在从位置指令结束时刻至下一个指令开始的期间,位置指令值与检测位置的偏差与预先设定的调整幅度相交的次数为第1规定次数以下,这是条件(3),
从满足所述3个条件中至少包含条件(1)的1个以上条件的参数集中选择1个,设定该所选择的参数集的控制参数。
5.如权利要求2至4任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述控制参数调整单元是这样构成的,即最初选择从外部指定的开始参数集。
6.如权利要求2至4任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
设置负载构成方式输入单元,所述负载构成方式输入单元包括与开始参数集相关的多个负载构成方式,从外部指定所述多个负载构成方式中的1个方式,
所述控制参数调整单元是这样构成的,即最初选择与所述负载构成方式输入单元输入的负载构成方式相关的开始参数集。
7.如权利要求2至4任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述控制参数调整单元依次进行参数集的选择及在采用所选择的参数集的控制参数对所述电动机进行控制时相对于位置指令的电动机响应状态的测量动作,
选择满足所述3个条件中至少包含条件(1)的1个以上条件的参数集中速度控制单元的比例增益最高的参数集,设定所选择的参数集的控制参数。
8.如权利要求2至4任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述控制参数调整单元是这样构成,即在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,检测到振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间为所述第1规定时间以上时,立即设定包括比现在的速度控制单元的比例增益要低的速度控制单元的比例增益的参数集的控制参数,在对所述电动机仅控制了第2规定次数后,选择下一个参数集。
9.如权利要求1至4任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述控制参数调整单元是这样构成的,即至少包括多个根据所述位置指令值、所述速度指令值、所述检测位置及所述检测速度中的至少一个量的包含位置控制单元的比例增益及速度控制单元的比例增益的控制参数集,依次进行参数集的选择及在采用所选择的参数集的控制参数对所述电动机进行控制时相对于位置指令的电动机响应状态的测量动作,根据测量的响应结果选择一个控制参数集,设定所选择的参数集的控制参数。
10.如权利要求1至4任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述控制参数调整单元包括多个至少包含所述速度控制单元的比例增益,在所述位置指令结束后所述电动机的检测速度大于第2规定值时的位置控制单元的比例增益、以及在所述位置指令结束后所述电动机的检测速度为所述第2规定值以下时的位置控制单元的比例增益的控制参数集。
11.如权利要求1至4任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述控制参数调整单元是这样构成的,包括多个至少包含所述速度控制单元的比例增益、在所述位置指令结束后所述电动机的检测速度大于第2规定值时的位置控制单元的比例增益、以及在所述位置指令结束后所述电动机的检测速度为所述第2规定值以下时的位置控制单元的比例增益的控制参数集,
在所述位置指令结束后,在所述电动机的检测速度为所述第2规定值以下时所述位置控制单元的比例增益进行切换中,
在所述位置指令结束后所述电动机的检测速度比所述第2规定值大时的位置控制单元的比例增益、大于所述位置指令结束后所述电动机的检测速度小于所述第2规定值时的位置控制单元的比例增益的情况下,在位置指令结束后从所述电动机的检测速度为所述第2规定值以下时起,在第3规定时间内慢慢进行切换。
12.一种电动机位置控制装置,其特征在于,包括
根据电动机的检测位置计算所述电动机速度或根据电动机的检测速度计算所述电动机位置的位置/速度运算单元、
使所述检测位置跟踪位置指令值的位置控制单元、
使所述检测速度跟踪与所述位置控制单元的输出对应的速度指令值的速度控制单元、
根据与所述速度控制单元的输出对应的转矩指令值来驱动所述电动机的电动机驱动单元、以及
控制参数调整单元,包括多个至少包含所述位置控制单元的比例增益及所述速度控制单元的比例增益的控制参数集,
所述控制参数调整单元是这样构成的,即在依次进行参数集的选择及采用参数集的控制参数对所述电动机进行控制而对所述电动机响应状态的测量动作时,依次进行测量动作,所述测量动作包含所述电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量的检测、对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量的检测、以及位置指令结束后的位置指令值与检测位置的偏差的检测中的至少一个振动分量的检测,
在测量结果中,
(1)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到第1规定时间,这是条件(1);
(2)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到比所述第1规定时间短的第2规定时间,这是条件(2);
(3)在从位置指令结束时刻至下一个指令开始的期间内,位置指令值与检测位置的偏差与预先设定的调整幅度相交的次数为第1规定次数以下,这是条件(3),
从满足所述3个条件中至少包含条件(1)的1个以上条件的参数集中选择1个,设定该所选择的参数集的控制参数时起对所述电动机仅进行第3规定次数的控制期间、从位置指令开始至下一个指令开始的期间,在检测到所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间为所述第1规定时间以上时,在满足所述3个条件中至少包含条件(1)的1个以上条件的参数集中的除了现在参数集以外的参数集中,重新选择所述速度控制单元的比例增益最高的参数集,设定重新选择的参数集的控制参数。
13.一种电动机位置控制装置,其特征在于,包括
根据电动机的检测位置计算所述电动机速度或根据电动机的检测速度计算所述电动机位置的位置/速度运算单元、
使所述检测位置跟踪位置指令值的位置控制单元、
使所述检测速度跟踪与所述位置控制单元的输出对应的速度指令值的速度控制单元、
根据与所述速度控制单元的输出对应的转矩指令值来驱动所述电动机的电动机驱动单元、以及
控制参数调整单元,包括多个至少包含所述位置控制单元的比例增益及所述速度控制单元的比例增益的控制参数集,
所述控制参数调整单元是这样构成,即在依次进行参数集的选择及采用参数集的控制参数对所述电动机进行控制而对所述电动机响应状态的测量动作时,依次进行测量动作,所述测量动作包含所述电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量的检测、对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量的检测、以及位置指令结束后的位置指令值与检测位置的偏差的检测中的至少一个振动分量的检测,
在测量的响应结果中,
(1)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到第1规定时间,这是条件(1);
(2)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到比所述第1规定时间短的第2规定时间,这是条件(2);
(3)在从位置指令结束时刻至下一个指令开始的期间内,位置指令值与检测位置的偏差与预先设定的调整幅度相交的次数为第1规定次数以下,这是条件(3),
从满足所述3个条件中至少包含条件(1)的1个以上条件的参数集中选择1个,设定该所选择的参数集的控制参数,
然后,在现在设定的控制参数中,至少固定所述速度控制单元的比例增益,使其余的控制参数变化,根据对所述电动机进行控制时相对于位置指令的所述电动机响应状态,设定固定的参数以外的参数。
14.如权利要求13所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述控制参数调整单元是这样构成,即包括多个至少包含所述速度控制单元的比例增益、在所述位置指令结束后所述电动机的检测速度大于第2规定值时的所述位置控制单元的比例增益、以及在所述位置指令结束后所述电动机的检测速度为所述第2规定值以下时的所述位置控制单元的比例增益的控制参数集,
在依次进行参数集的选择及采用选择的参数集的控制参数对所述电动机进行控制而对所述电动机响应状态的测量动作时,依次进行测量动作,所述测量动作包含所述电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量的检测、对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量的检测、以及位置指令结束后的位置指令值与检测位置的偏差的检测中的至少一个振动分量的检测,
在测量结果中,
(1)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到第1规定时间,这是条件(1);
(2)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到比所述第1规定时间短的第2规定时间,这是条件(2);
(3)在从位置指令结束时刻至下一个指令开始的期间内,位置指令值与检测位置的偏差与预先设定的调整幅度相交的次数为第1规定次数以下,这是条件(3),
从满足所述3个条件中至少包含条件(1)的1个以上条件的参数集中选择1个,设定该所选择的参数集的控制参数,
然后,在现在设定的控制参数中,仅使在位置指令结束后所述电动机的检测速度为所述第2规定值以下时的所述位置控制单元的比例增益在规定范围内变化,测量对所述电动机进行控制时的响应状态,设定所述位置控制单元的比例增益,它是在测量的响应结果中,满足所述3个条件中的条件(2)及条件(3),在位置指令结束后,所述检测位置与所述位置指令值的偏差进入预先设定的调整幅度为止的时间为最短。
15.如权利要求13所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述控制参数调整单元是这样构成,即包括多个至少包含所述速度控制单元的比例增益、在所述位置指令结束后所述电动机的检测速度大于第2规定值时的所述位置控制单元的比例增益、以及在所述位置指令结束后所述电动机的检测速度为所述第2规定值以下时的所述位置控制单元的比例增益的控制参数集,
在依次进行参数集的选择及采用参数集的控制参数对所述电动机进行控制而对所述电动机响应状态的测量动作时,依次进行测量动作,所述测量动作包含所述电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量的检测、对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量的检测、以及位置指令结束后的位置指令值与检测位置的偏差的检测中的至少一个振动分量的检测,
在测量的响应结果中,
(1)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到第1规定时间,这是条件(1);
(2)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到比所述第1规定时间短的第2规定时间,这是条件(2);
(3)在从位置指令结束时刻至下一个指令开始的期间内,位置指令值与检测位置的偏差与预先设定的调整幅度相交的次数为第1规定次数以下,这是条件(3),
从满足所述3个条件中至少包含条件(1)的1个以上条件的参数集中选择1个,设定该所选择的参数集的控制参数,
然后,在现在设定的控制参数中,仅使在所述位置指令结束后所述电动机的检测速度为第2规定值以下时的所述位置控制单元的比例增益,在规定范围内从数值小的开始变化,测量对所述电动机进行控制时的响应状态,
在位置指令结束后,在所述检测位置与所述位置指令值的偏差与预先设定的调整幅度相交的次数为规定值以上的时刻,停止改变所述位置控制单元的所述比例增益,
设定所述位置控制单元的比例增益,它是在停止时刻满足所述3个条件中的条件(2)及条件(3),在位置指令结束后,所述检测位置与所述位置指令值的偏差进入预先设定的调整幅度为止的时间为最短。
16.如权利要求13所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述控制参数调整单元是这样构成,即包括多个至少包含所述速度控制单元的比例增益、在所述位置指令结束后所述电动机的检测速度大于第2规定值时的所述位置控制单元的比例增益、以及在所述位置指令结束后所述电动机的检测速度为所述第2规定值以下时的所述位置控制单元的比例增益的控制参数集,
在依次进行参数集的选择及采用参数集的控制参数对所述电动机进行控制而对所述电动机响应状态的测量动作时,依次进行测量动作,所述测量动作包含所述电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量的检测、对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量的检测、以及位置指令结束后的位置指令值与检测位置的偏差的检测中的至少一个振动分量的检测,
在测量的响应结果中,
(1)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到第1规定时间,这是条件(1);
(2)在从位置指令开始至下一个指令开始的期间内,所述振动分量的振幅为所述第1规定值以上的期间未达到比所述第1规定时间短的第2规定时间,这是条件(2);
(3)在从位置指令结束时刻至下一个指令开始的期间内,位置指令值与检测位置的偏差与预先设定的调整幅度相交的次数为第1规定次数以下,这是条件(3),
从满足所述3个条件中至少包含条件(1)的1个以上条件的参数集中选择1个,设定该所选择的参数集的控制参数,
然后,以在所述位置指令结束后所述电动机的检测速度为所述第2规定值以下时的所述位置控制单元的比例增益及决定所述位置控制单元的比例增益的所述检测速度的规定值作为变量,使其在各自不同的规定范围内变化,测量对所述电动机进行控制时的响应状态,设定所述位置控制单元的比例增益及决定所述位置控制单元的比例增益的所述检测速度的规定值,它是在测量的响应结果中,满足所述3个条件的条件(2)及条件(3),在位置指令结束后,所述检测位置与所述位置指令值的偏差进入预先设定的调整幅度的时间为最短。
17.一种电动机位置控制装置,其特征在于,包括
根据电动机的检测位置计算所述电动机速度或根据电动机的检测速度计算所述电动机位置的位置/速度运算单元,
使所述检测位置跟踪位置指令值的位置控制单元、
使所述检测速度跟踪与所述位置控制单元的输出对应的速度指令值的速度控制单元、
根据与所述速度控制单元的输出对应的转矩指令值来驱动所述电动机的电动机驱动单元、以及
从外部设定在位置指令结束后一直到所述检测位置与所述位置指令值的偏差进入预先设定的调整幅度内为止的时间目标值的控制参数调整单元,
所述控制参数调整单元是这样构成,即选择参数集,在测量以的选择的参数集的控制参数的所述电动机响应状态的动作中,在位置指令结束后、直到所述检测位置与所述位置指令值的偏差进入调整幅度的时间为外部设定的所述目标值以下时,停止参数集的选择,设定该时的控制参数。
18.如权利要求1至4任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述控制参数调整单元是这样构成,即具有设定现在的参数集的控制参数并对电动机进行第3规定次数的控制后、设定接下来所选择的参数集的控制参数的功能,
在设定所选择的参数集的控制参数后,仅在进行小于所述第3规定次数的第4规定次数的控制后,检测所述3个条件中的条件(2)及条件(3)。
19.如权利要求11至16任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述控制参数调整单元是这样构成,即具有设定现在的参数集的控制参数并对电动机进行第3规定次数的控制后、设定接下来所选择的参数集的控制参数的功能,
在设定所选择的参数集的控制参数后,仅在进行小于所述第3规定次数的第4规定次数的控制后,检测所述3个条件中的条件(2)及条件(3)。
20.如权利要求1至4任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,设置
配置在位置控制***或速度控制***的任一个***内的陷波中心频率可变的陷波滤波器、以及
为了减少所述检测位置所述检测速度中包含的规定频率以上的振动分量或对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量而逐次修正所述陷波滤波器的陷波频率的陷波频率修正单元。
21.如权利要求1至4任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,设置
配置在位置控制***或速度控制***的任一个***内的陷波中心频率可变的陷波滤波器、
为了减少所述检测位置或所述检测速度中包含的规定频率以上的振动分量或对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量而逐次修正所述陷波滤波器的陷波频率的陷波频率修正单元、以及
陷波频率存储单元,所述陷波频存储单元在所选择的参数集变化时,将刚变化前的所述参数集与刚变化前的陷波频率相关存储,在新选择的参数集与过去选择的参数集相同时,重新设定与过去选择的所述参数集相关存储的陷波频率作为所述陷波滤波器的陷波频率。
22.如权利要求12至17任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,设置
配置在位置控制***或速度控制***的任一个***内的陷波中心频率可变的陷波滤波器、
为了减少所述检测位置或所述检测速度中包含的规定频率以上的振动分量或对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量而逐次修正所述陷波滤波器的陷波频率的陷波频率修正单元、以及
陷波频率存储单元,所述陷波频存储单元在所选择的参数集变化时,将刚变化前的所述参数集与刚变化前的陷波频率相关存储,在新选择的参数集与过去选择的参数集相同时,重新设定与过去选择的所述参数集相关存储的陷波频率作为所述陷波滤波器的陷波频率。
23.如权利要求1至4任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,设置
配置在位置控制***或速度控制***的任一个***内的陷波中心频率可变的陷波滤波器、
为了减少所述检测位置或所述检测速度中包含的规定频率以上的振动分量或对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量而逐次修正所述陷波滤波器的陷波频率的陷波频率修正单元、以及
陷波频率存储单元,所述陷波频存储单元在所选择的参数集变化时,将刚变化前的所述参数集与刚变化前的陷波频率相关存储,在新选择的参数集与过去选择的参数集相同时,重新设定与过去选择的所述参数集相关存储的陷波频率作为所述陷波滤波器的陷波频率,然后在第4规定时间的期间禁止改变所述陷波滤波器的陷波频率。
24.如权利要求12至17任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,设置
配置在位置控制***或速度控制***的任一个***内的陷波中心频率可变的陷波滤波器、
为了减少所述检测位置或所述检测速度中包含的规定频率以上的振动分量或对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量而逐次修正所述陷波滤波器的陷波频率的陷波频率修正单元、以及
陷波频率存储单元,所述陷波频存储单元在所选择的参数集变化时,将刚变化前的所述参数集与刚变化前的陷波频率相关存储,在新选择的参数集与过去选择的参数集相同时,重新设定与过去选择的所述参数集相关存储的陷波频率作为所述陷波滤波器的陷波频率,然后在第4规定时间的期间禁止改变所述陷波滤波器的陷波频率。
25.如权利要求1至4任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述控制参数调整单元是这样构成,即仅在位置指令满足规定条件的期间,检测电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量,或者检测对电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量。
26.如权利要求12至17任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述控制参数调整单元是这样构成,即仅在位置指令满足规定条件的期间,检测电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上的振动分量,或者检测对电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上的振动分量。
27.如权利要求1至4任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述位置指令满足规定条件的期间是从位置指令的加速度变化为规定值以上的时刻去掉规定时间的期间以外的期间。
28.如权利要求12至17任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述位置指令满足规定条件的期间是从位置指令的加速度变化为规定值以上的时刻去掉规定时间的期间以外的期间。
29.如权利要求1至4任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述位置指令满足规定条件的期间是
(1)从位置指令随时间变化从0变为非0时起到经过规定时间为止的期间,以及
(2)除了从位置指令随时间变化从非0变为0时起到经过规定时间为止的期间以外的期间。
30.如权利要求12至17任一项所述的电动机位置控制装置,其特征要求,
所述位置指令满足规定条件的期间是
(1)从位置指令随时间变化从0变为非0时起到经过规定时间为止的期间,以及
(2)除了从位置指令随时间变化从非0变为0时起到经过规定时间为止的期间以外的期间。
31.如权利要求1至4任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述位置指令满足规定条件的期间是
(1)位置指令随时间变化为非0期间,以及
(2)除了从位置指令随时间变化从非0变为0时起到经过规定时间为止的期间以外的期间。
32.如权利要求12至17任一项所述的电动机位置控制装置,其特征在于,
所述位置指令满足规定条件的期间是
(1)位置指令随时间变化为非0期间,以及
(2)除了从位置指令随时间变化从非0变为0时起到经过规定时间为止的期间以外的期间。
33.一种电动机位置控制装置,其特征在于,包括
根据电动机的检测位置计算所述电动机速度或根据电动机的检测速度计算所述电动机位置的位置/速度运算单元、
使所述检测位置跟踪位置指令值的位置控制单元、
使所述检测速度跟踪与的述位置控制单元的输出对应的速度指令值的速度控制单元、
根据与所述速度控制单元的输出对应的转矩指令值来驱动所述电动机的电动机驱动单元、
根据由所述检测速度计算的加速度及所述转矩指令值推定所述电动机及用所述电动机驱动的负载的总转动惯量的转动惯量推定单元、以及
转动惯量推定暂时判断单元和控制参数调整单元,在检测到所述电动机的检测位置或检测速度中包含的规定频率以上振动分量的振幅、或对所述电动机驱动单元的输入即转矩指令中包含的规定频率以上振动分量的振动幅为规定值以上时,在这之后停止规定时间的所述转动惯量推定单元的转动惯量推算,
所述控制参数调整单元包括多个至少包含所述位置控制单元的比例增益及所述速度控制单元的比例增益的控制参数集,选择参数集,测量在采用所选择的参数集的控制参数对所述电动机进行控制时相对于位置指令的所述电动机响应状态,并根据该响应状态设定1个参数集的控制参数。
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