電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，特別涉及一種具備粘性摩擦補(bǔ)償?shù)墓δ艿碾妱?dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在伺服電動(dòng)機(jī)的控制中，對(duì)于縮短定位整定時(shí)間、提高軌跡跟蹤精度來說，適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償伴隨著電動(dòng)機(jī)、負(fù)載的動(dòng)作而產(chǎn)生的摩擦扭矩具有重要的作用。對(duì)于該摩擦扭矩中的具有偏負(fù)荷、運(yùn)動(dòng)摩擦扭矩等固定值的部分，能夠用反饋控制系統(tǒng)的積分項(xiàng)來補(bǔ)償。但是，粘性摩擦與電動(dòng)機(jī)速度成比例地變化，因此來不及進(jìn)行積分補(bǔ)償，從而引起在定位整定時(shí)產(chǎn)生過沖、在軌跡控制時(shí)跟蹤精度惡化。
[0003]作為對(duì)該粘性摩擦扭矩的補(bǔ)償方法，例如在專利文獻(xiàn)I中提出了方案。該補(bǔ)償方法具備估計(jì)電動(dòng)機(jī)速度與粘性摩擦扭矩之比、即粘性摩擦系數(shù)的單元。而且，該補(bǔ)償方法構(gòu)成為使作為將實(shí)際的電動(dòng)機(jī)速度乘以粘性摩擦系數(shù)估計(jì)值所得的結(jié)果的粘性摩擦扭矩補(bǔ)償值與扭矩指令相加。另外，在專利文獻(xiàn)2中，根據(jù)摩擦系數(shù)估計(jì)值決定速度積分項(xiàng)前饋增益，從積分補(bǔ)償單元的輸入減去將該速度積分項(xiàng)前饋增益乘以模型速度所得的結(jié)果，由此實(shí)現(xiàn)了摩擦補(bǔ)償。
[0004]然而，在專利文獻(xiàn)I的技術(shù)中，以實(shí)際的電動(dòng)機(jī)速度為基準(zhǔn)，因此在與速度的符號(hào)相應(yīng)地將粘性補(bǔ)償扭矩估計(jì)值的符號(hào)反轉(zhuǎn)的速度零附近，控制容易變得不穩(wěn)定。另外，在專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，使前饋處理所要生成的扭矩指令等價(jià)地減少。為了跟蹤位置指令而需要扭矩指令，但是由于像這樣等價(jià)地減少，因此定位整定時(shí)間變長，軌跡跟蹤精度也惡化。
[0005]而且，在任意一個(gè)現(xiàn)有例子中都使用粘性摩擦系數(shù)的估計(jì)值，但是根據(jù)控制目的的不同，該估計(jì)值未必是最優(yōu)值。例如，在以定位控制為目的的情況下，即使直接使用該估計(jì)值，定位整定時(shí)間也不為最短。對(duì)于該問題，現(xiàn)有技術(shù)并沒有提供任何解決的手段。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開平7-333084號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:國際公開第2006/011203號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置是一邊進(jìn)行反饋控制一邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)使得實(shí)際動(dòng)作跟隨指令進(jìn)行的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。本電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置具備:反饋控制部，其輸出扭矩指令來進(jìn)行反饋控制；以及粘性摩擦計(jì)算部，其將速度指令與粘性摩擦系數(shù)相乘來計(jì)算粘性摩擦扭矩補(bǔ)償值。而且，本電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成為根據(jù)將粘性摩擦扭矩補(bǔ)償值與扭矩指令相加所得的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
[0009]另外，本電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置還具備指令響應(yīng)濾波部，該指令響應(yīng)濾波部對(duì)位置指令進(jìn)行平滑化，來生成濾波后位置指令。而且，構(gòu)成為根據(jù)濾波后位置指令的差分來生成速度指令。
[0010]另外，本電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置也可以構(gòu)成為還具備:評(píng)價(jià)指標(biāo)測定部，其被輸入位置指令和電動(dòng)機(jī)位置、或者位置指令和負(fù)載位置，測定過沖量、定位整定時(shí)間；以及伺服調(diào)整部，其改變粘性摩擦系數(shù)來多次進(jìn)行定位動(dòng)作，從而決定使過沖量為指定值或使定位整定時(shí)間為最小值的粘性摩擦系數(shù)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，因此延遲比使用了電動(dòng)機(jī)速度的現(xiàn)有的粘性摩擦補(bǔ)償?shù)难舆t少，能夠進(jìn)行不受干擾影響的穩(wěn)定的補(bǔ)償。進(jìn)而，在定位控制中，與直接應(yīng)用粘性摩擦估計(jì)值的情況相比，能夠縮短整定時(shí)間。
【附圖說明】
[0012]圖1A是本發(fā)明的實(shí)施方式一的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的框圖。
[0013]圖1B是表示本發(fā)明的實(shí)施方式一的粘性摩擦計(jì)算部的結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式二的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的框圖。
[0015]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式二的評(píng)價(jià)指標(biāo)測定部的概念的圖。
[0016]圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式二的伺服調(diào)整部執(zhí)行的粘性摩擦的補(bǔ)償處理的流程圖。
[0017]圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式二的定位整定時(shí)波形的圖。
[0018]圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式二的定位整定時(shí)波形(將縱軸放大)的圖。
[0019]圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式二的定位整定時(shí)波形(將縱軸進(jìn)一步放大)的圖。
[0020]圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式三的伺服調(diào)整部的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下，參照【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0022](實(shí)施方式一)
[0023]圖1A是本發(fā)明的實(shí)施方式一的包含電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置12的框圖。
[0024]如圖1A所示，在上位控制器11中為了指示位置而生成的位置指令Prc被輸入到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置12。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置12根據(jù)位置指令Prc生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)Dd，利用驅(qū)動(dòng)信號(hào)Dd來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)13。由此，控制電動(dòng)機(jī)13的可動(dòng)部的位置。編碼器14檢測這樣控制的可動(dòng)部的位置，作為電動(dòng)機(jī)位置信息Pd而通知到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置12。
[0025]另外，在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置12中，指令響應(yīng)濾波部21對(duì)被輸入的位置指令Prc進(jìn)行平滑化，輸出濾波后的位置指令、即濾波后位置指令Prf。使用使高頻帶衰減的一次延遲濾波器、二次濾波器、或移動(dòng)平均濾波器等來實(shí)現(xiàn)該平滑化。此外，也可以構(gòu)成為對(duì)位置指令Prc的差分進(jìn)行指令響應(yīng)濾波處理，根據(jù)需要通過積和處理恢復(fù)為位置的維數(shù)。通過設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，能夠降低計(jì)算量。
[0026]將濾波后位置指令Prf與來自編碼器14的電動(dòng)機(jī)位置信息Pd進(jìn)行比較，通過反饋控制部22根據(jù)它們的差即位置偏差dP生成扭矩指令Tr。該反饋控制部22能夠考慮以PID(比例、積分、微分)控制為代表的各種控制結(jié)構(gòu)。另外，存在不只根據(jù)位置偏差dP，還根據(jù)位置指令Prc或電動(dòng)機(jī)位置信息Pd、以及作為其微分的速度/加速度的信息，設(shè)定位置/速度的串級(jí)回路結(jié)構(gòu)、獨(dú)立地設(shè)定指令響應(yīng)和干擾響應(yīng)的雙自由度結(jié)構(gòu)等各種變形。但是，作為任意一個(gè)的目的，在反饋控制部22生成使位置偏差接近O那樣的扭矩指令Tr這一點(diǎn)上是共通的，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置12 —邊進(jìn)行反饋控制一邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)使得實(shí)際動(dòng)作跟隨指令進(jìn)行。此外，也可以設(shè)為具備檢測與電動(dòng)機(jī)13連接的負(fù)載的位置來代替來自編碼器14的電動(dòng)機(jī)位置信息Pd的未圖示的外部標(biāo)尺的完全閉合結(jié)構(gòu)。由此，能夠更高精度地計(jì)算外部標(biāo)尺與位置指令之差即位置偏差。
[0027]接著，粘性摩擦計(jì)算部23使用被輸入的濾波后位置指令Prf，生成并輸出粘性摩擦扭矩補(bǔ)償值tw。圖1B是表示粘性摩擦計(jì)算部23的結(jié)構(gòu)例的框圖。如圖1B所示，粘性摩擦計(jì)算部23通過速度指令計(jì)算部231首先計(jì)算位置指令Prf的時(shí)間上的差分，由此將位置指令Prf變換為速度指令Sr。S卩，速度指令計(jì)算部231通過對(duì)位置指令Prf的微分等，根據(jù)位置指令Prf的時(shí)間上的變化量計(jì)算速度指令Sr。然后，通過乘法器232將速度指令Sr乘以通過其它單元估計(jì)出的粘性摩擦系數(shù)Kw，由此生成并輸出粘性摩擦扭矩補(bǔ)償值tw。此外，粘性摩擦計(jì)算部23可以具備速度指令計(jì)算部231，但如上所述，指令響應(yīng)濾波部21在根據(jù)差分進(jìn)行計(jì)算的情況下能夠利用該差分，能夠省去速度指令計(jì)算部231。
[0028]在本實(shí)施方式中，不是根據(jù)實(shí)際的電動(dòng)機(jī)速度，而是根據(jù)用于指示的速度指令Sr來生成粘性摩擦扭矩補(bǔ)償值tw。并且，使用指令響應(yīng)濾波部21的輸出即位置指令Prf，來生成粘性摩擦扭矩補(bǔ)償值tw。這樣，在本實(shí)施方式中，使用了平滑化后的速度指令Sr，因此與被干擾扭矩、負(fù)載的共振特性干擾的電動(dòng)機(jī)速度相比，粘性摩擦扭矩補(bǔ)償值tw穩(wěn)定。此夕卜，通過對(duì)速度指令Sr設(shè)置不靈敏帶、進(jìn)而利用粘性摩擦計(jì)算部23實(shí)施濾波處理來平滑化等，還能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的穩(wěn)定化。
[0029]最后，將粘性摩擦扭矩補(bǔ)償值tw加上扭矩指令Tr而作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)Dd，如上所述，粘性摩擦與電動(dòng)機(jī)速度成比例地變化。對(duì)于這樣的粘性摩擦，在本實(shí)施方式中，構(gòu)成為將基于速度指令Sr的粘性摩擦扭矩補(bǔ)償值tw包含在驅(qū)動(dòng)信號(hào)Dd中，由此補(bǔ)償實(shí)際的電動(dòng)機(jī)13和所連接的負(fù)載中存在的粘性摩擦扭矩的量。通過設(shè)置這樣的補(bǔ)償?shù)墓δ?，與使用了電動(dòng)機(jī)速度的粘性摩擦補(bǔ)償相比延遲更少，能夠進(jìn)行不受干擾影響的穩(wěn)定的補(bǔ)償。
[0030](實(shí)施方式二)
[0031]圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式二的包含電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置32的框圖。
[0032]在圖2中，對(duì)與圖1A相同的構(gòu)成要素附加相同的附圖標(biāo)記，省略詳細(xì)的說明。圖2所示的實(shí)施方式二的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置32除了具備圖1A的結(jié)構(gòu)以外，還具備評(píng)價(jià)指標(biāo)測定部24以及伺服調(diào)整部15。
[0033]評(píng)價(jià)指標(biāo)測定部24將位置指令Prc和電動(dòng)機(jī)位置信息Pd作為輸入并輸出評(píng)價(jià)指標(biāo)。
[0034]另外，伺服調(diào)整部15變更粘性摩擦計(jì)算部23的粘性摩擦系數(shù)Kw，在每次進(jìn)行定位動(dòng)作時(shí)獲取從評(píng)價(jià)指標(biāo)測定部24得到的評(píng)價(jià)指標(biāo)，來決定粘性摩擦系數(shù)Kw的最優(yōu)值。
[0035]圖3是表示本實(shí)施方式的評(píng)價(jià)指標(biāo)測定部24的概念的圖。
[0036]評(píng)價(jià)指標(biāo)測定部24從伺服調(diào)整部15接收測定過沖量和定位整定時(shí)間這兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)所需的控制信號(hào)Cnt和測定閾值Th。評(píng)價(jià)指標(biāo)的定義、計(jì)算方法有多個(gè)，但在此如下定義。
[0037]關(guān)于定位整定時(shí)間，在來自上位控制器11的位置指令Prc停止后，測定位置指令Prf與電動(dòng)機(jī)位置信息Dd之差即位置偏差dP，來作為處于從伺服調(diào)整部15賦予的定位完成范圍以內(nèi)所經(jīng)過的時(shí)間。在一旦進(jìn)入到定位完成范圍內(nèi)后，在脫離范圍的情況下，將到最后處于定位完成范圍內(nèi)為止的時(shí)間定義為定位整定時(shí)間。
[0038]另外，選擇位置偏差dP的最大/最小中的與位置指令Prc的方向相反方向的偏差，用其絕對(duì)值來定義過沖量。因而，在該定義中，過沖量必定是O以上的值。另外，在產(chǎn)生了多個(gè)過沖的情況下，絕對(duì)值最大的峰值成為過沖量。
[0039]圖4是本實(shí)施方式的伺服調(diào)整部15所執(zhí)行的粘性摩擦的補(bǔ)償處理的流程圖。
[0040]伺