为了驱动一个被驱动体而控制两个电动机的电动机控制装置制造方法
【专利摘要】本发明的电动机控制装置中，速度控制部(24m)具备计算速度指令值(ωm)和转速(ωm’)之间的速度偏差(ωm-ωm’)的积分值(Sm)的积分器，根据速度偏差(ωm-ωm’)、预先决定的值、比例增益以及积分增益，生成转矩指令值(Tm)。速度控制部(24s)具备计算速度指令值(ωs)和转速(ωs’)之间的速度偏差(ωs-ωs’)的积分值(Ss)的积分器，根据速度偏差(ωs-ωs’)、预先决定的值、比例增益以及积分增益，生成转矩指令值(Ts)。积分值选择部(28)根据主电动机(6m)的驱动状态和子电动机(6s)的驱动状态，选择积分值(Sm)和积分值(Ss)中的任意一方作为预先决定的值。
【专利说明】为了驱动一个被驱动体而控制两个电动机的电动机控制装
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种为了驱动一个被驱动体而控制两个电动机的电动机控制装置。
【背景技术】
[0002]在机床等中，有时由于电动机的被驱动体是大型的，所以无法通过一个电动机进行加减速。另外，也有时由于与电动机的驱动轴连接的传递机构的机械要素和被驱动体之间的齿隙大，所以无法在稳定的状态下使被驱动体移动。在这样的情况下，进行通过两个电动机驱动一个被驱动体的串联控制(例如日本专利公开公报JP-A8-174481、JP-A-2003-79180、JP-A-2004-92859、JP-A-2009-177881)。
[0003]在这样的串联控制中，两个电动机中的一个电动机作为具有驱动轴的主电动机发挥功能，该驱动轴起到作为与传递机构连结的主轴的作用。另一个电动机作为具有驱动轴的子电动机发挥功能，该驱动轴起到作为与传递机构连结的从轴的作用。
[0004]另外，在进行串联控制时，必须抑制与电动机的驱动轴连接的传递机构的机械要素和被驱动体之间的齿隙。为此，提出了以下的电动机控制装置，其生成预先向转矩指令值附加的转矩值即预载荷转矩值，使得施加到主电动机的驱动轴上的力的方向和施加到子电动机的驱动轴上的力的方向相互相反(例如日本专利公开公报JP-A-8-16246、JP-A-2001-273037)。
[0005]另外，必须避免因串联控制中的主电动机的速度的检测的定时和子电动机的速度的检测的定时之间的差等引起的对电动机的控制的坏影响以及电动机的过热的产生。为此，提出了以下的电动机控制装置，其使用对主电动机的速度指令值和主电动机的速度之间的速度偏差的积分值，生成对主电动机的转矩指令值和对子电动机的转矩指令值(例如日本专利公开公报JP-A-2003-189657)。
[0006]进而，提出了以下的电动机控制装置，其生成预载荷转矩值；使用对主电动机的速度指令值和主电动机的速度之间的速度偏差的积分值生成对主电动机的转矩指令值以及对子电动机的转矩指令值(例如日本专利公开公报JP-A-2010-172054)。
[0007]有时使用对主电动机的速度指令值和主电动机的速度之间的速度偏差的积分值，生成对主电动机的转矩指令值和对子电动机的转矩指令值。在这样的情况下，主要驱动子电动机时、即主电动机的加速度是负值时对子电动机的位置指令值和子电动机的位置之间的位置偏差变大，存在对电动机的控制产生坏影响的问题。
[0008]本发明的目的在于:提供一种电动机控制装置，其在驱动两个电动机时无论主要被驱动的电动机是哪一个电动机，都能够避免由于位置偏差增大而对电动机的控制产生的坏影响。
【发明内容】
[0009]本发明的一个实施例的电动机控制装置是为了驱动一个被驱动体而控制第一电动机和第二电动机的电动机控制装置，其特征在于，具备:第一位置控制部，其为了控制第一电动机的位置，根据对第一电动机的位置指令值、与第一电动机关联的位置信息以及第一位置控制增益，生成第一速度指令值；第二位置控制部，其为了控制第二电动机的位置，根据对第二电动机的位置指令值、与第二电动机关联的位置信息以及第二位置控制增益，生成第二速度指令值；第一速度控制部，其具备计算第一速度指令值和第一电动机的速度之间的速度偏差即第一速度偏差的积分值的第一积分器，为了控制第一电动机的速度，根据第一速度偏差、预先决定的值、第一比例增益以及第一积分增益，生成第一转矩指令值；第二速度控制部，其具备计算第二速度指令值和第二电动机的速度之间的速度偏差即第二速度偏差的积分值的第二积分器，为了控制第二电动机的速度，根据第二速度偏差、预先决定的值、第二比例增益以及第二积分增益，生成第二转矩指令值；积分值选择部，其根据第一电动机的驱动状态和第二电动机的驱动状态，选择第一速度偏差的积分值和第二速度偏差的积分值中的任意一方作为预先决定的值；第一电动机驱动部，其根据第一转矩指令值驱动第一电动机；第二电动机驱动部，其根据第二转矩指令值驱动第二电动机。
[0010]最好是积分值选择部在第一电动机的加速度相对于比零大的第一值大时，选择第一速度偏差的积分值作为预先决定的值，在第一电动机的加速度相对于比零小的第二值小时，选择第二速度偏差的积分值作为预先决定的值。
[0011 ] 最好是本发明的其他实施例的电动机控制装置还具备:预载荷转矩值生成部，其生成预先向第一转矩指令值附加的转矩值即第一预载荷转矩值、以及预先向第二转矩指令值附加的转矩值即第二预载荷转矩值，使得施加到第一电动机的驱动轴上的力的方向和施加到第二电动机的驱动轴上的力的方向相互相反。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]通过参照以下的附图，能够更明确地理解本发明。
[0013]图1是具有本发明的实施方式的电动机控制装置的系统框图。
[0014]图2是详细地表示图1的积分值选择部和速度控制部的一个例子的图。
[0015]图3是图1所示的电动机控制装置的动作的流程图。
[0016]图4是表示由图1所示的电动机控制装置进行控制的电动机的加速度的时间变化的一个例子的图。
[0017]图5A是用于说明本发明的电动机控制装置的效果的图。
[0018]图5B是用于说明本发明的电动机控制装置的效果的图。
[0019]图5C是用于说明本发明的电动机控制装置的效果的图。
[0020]图是用于说明本发明的电动机控制装置的效果的图。
[0021]图6是详细地表示图1的积分值选择部和速度控制部的其他例子的图。
【具体实施方式】
[0022]参照附图详细说明本发明的电动机控制装置的实施方式。在附图中，对相同的结构要素附加相同的符号。
[0023]图1是具有本发明的实施方式的电动机控制装置的系统的框图。图1所示的系统具备三相交流电源1、变换器2、平滑用电容器3、逆变器4m和4s、电流检测器5m和5s、作为第一电动机的主电动机6m、作为第二电动机的子电动机6s、传递机构7m和7s、被驱动体8、机械位置检测器9、电动机位置检测器1m和10s、电动机速度检测部Ilm和11s、电动机控制装置12、上位控制装置13。
[0024]三相交流电源I由商用交流电源构成。变换器2例如由多个(在三相交流的情况下是6个)整流二极管以及分别与这些整流二极管逆并联连接的晶体管构成，将从三相交流电源I供给的交流电力变换为直流电力。
[0025]平滑用电容器3为了对由变换器2的整流二极管进行整流后的电压进行平滑化而与变换器2并联连接。逆变器4m、4s分别与平滑用电容器3并联连接，例如由多个(在三相交流的情况下是6个)整流二极管以及分别与这些整流二极管逆并联连接的晶体管构成。逆变器4m、4s分别根据后面说明的PWM信号Vm、Vs进行晶体管的开关动作，由此将通过变换器2变换后的直流电力变换为交流电力。
[0026]电流检测器5m为了检测流过主电动机6m的电流的值Im’而被设置在逆变器4m的输出线上。电流检测器5s为了检测流过子电动机6s的电流值Is’而被设置在逆变器4s的输出线上。在本实施方式中，电流检测器5m、5s例如由霍尔兀件构成。
[0027]主电动机6m具有起到作为与传递机构7m连结的主轴的作用的驱动轴，通过积蓄在平滑用电容器3中的电力而被驱动。子电动机6s具有起到作为与传递机构7s连结的从轴的作用的驱动轴，通过积蓄在平滑用电容器3中的电力被驱动。
[0028]在本实施方式中，主电动机6m和子电动机6s分别由在转子和定子的任意一方设置有永磁铁的旋转型伺服电动机、在定子和滑动元件中的任意一方设置有永磁铁的线性伺服电动机、在定子和振子中的任意一方设置有永磁铁的振动型伺服电动机、不使用永磁铁的感应电动机等构成。
[0029]传递机构7m、7s为了使被驱动体8沿着传递机构7m、7s的轴线方向移动而与被驱动体8连接。被驱动体8由机床的工作台、工业用机器人的臂等构成。
[0030]机械位置检测器9由检测作为与第一电动机关联的位置信息和与第二电动机关联的位置信息的包含传递机构7m、7s的未图示的机械的位置θ X的比例尺等构成。
[0031]电动机位置检测器1m由检测主电动机6m的旋转角度Θ m’的转子编码器、霍尔元件、旋转变压器等构成。电动机位置检测器1s由检测子电动机6s的旋转角度Θ s，的转子编码器、霍尔元件、旋转变压器等构成。
[0032]从电动机位置检测器1m向电动机速度检测部Ilm输入主电动机6m的旋转角度0m’。电动机速度检测部Ilm通过用时间对旋转角度0m’进行一阶微分而计算作为第一电动机的速度的主电动机6m的转速ωπι’，将转速com’输出到电动机控制装置12。
[0033]从电动机位置检测器1s向电动机速度检测部Ils输入子电动机6s的旋转角度9 s’。电动机速度检测部Ils通过用时间对旋转角度Θ s’进行一阶微分而计算作为第二电动机的速度的子电动机6s的转速cos’，将转速cos’输出到电动机控制装置12。
[0034]电动机控制装置12为了降低传递机构7m、7s的机械要素和被驱动体8之间的齿隙，并且抑制主电动机6m的驱动轴的扭曲以及子电动机6s的驱动轴的扭曲，进行串联控制，即通过主电动机6m和子电动机6s驱动被驱动体8。为此，电动机控制装置12具备减法器21m、减法器21s、作为第一位置控制部的位置控制部22m、作为第二位置控制部的位置控制部22s、减法器23m、减法器23s、作为第一速度控制部的速度控制部24m、作为第二速度控制部的速度控制部24s、作为第一电动机驱动部的电动机驱动部25m、作为第二电动机驱动部的电动机驱动部25s、预载荷转矩值生成部26、加速度计算部27、积分值选择部28。
[0035]减法器21m具备从上位控制装置13输入作为对第一电动机即主电动机6m的位置指令值的位置指令值θπι的+输入端子、从机械位置检测器9输入位置ΘΧ的-输入端子、向位置控制部22m输出这些位置偏差Θ m- θ X的输出端子。
[0036]减法器21s具备从上位控制装置13输入作为对第二电动机即子电动机6s的位置指令值的位置指令值Θ s的+输入端子、从机械位置检测器9输入位置ΘΧ的-输入端子、向位置控制部22s输出这些位置偏差Θ S- θ X的输出端子。
[0037]位置控制部22m为了控制主电动机6m的位置,根据位置指令值Θ m、位置θ χ以及作为第一位置控制增益的位置控制增益Kd，生成作为第一速度指令值的对主电动机6m的速度指令值ωπι。为此，位置控制部22m具备:位置控制增益Kd的放大器(未图示)，其从减法器21m输入位置偏差θηι-θχ，放大位置偏差Θ m_ θ χ。另外,位置控制部22m生成位置偏差Θ m- θ χ和位置控制增益Kd的积即速度指令值ωηι,向减法器23m输出所生成的速度指令值ωηι。
[0038]位置控制部22s为了控制子电动机6s的位置，根据位置指令值Θ s、位置θ x以及作为第二位置控制增益的位置控制增益Kd’，生成作为第二速度指令值的对子电动机6s的速度指令值《S。为此，位置控制部22s具备:位置控制增益Kd’的放大器(未图示)，其从减法器21s输入位置偏差Θ8-ΘΧ，放大位置偏差Θ8-ΘΧ。另外，位置控制部22s生成位置偏差Θ S- θ χ和位置控制增益Kd’的积即速度指令值ω s，向减法器23s输出所生成的速度指令值《S。在此，位置控制增益Kd和位置控制增益Kd’也可以是相同的值。
[0039]减法器23m具备从位置控制部22m输入速度指令值ωηι的+输入端子、从电动机速度检测部IIm输入转速ωηι’的-输入端子、向速度控制部24m输出速度指令值com和转速ωηι’之间的速度偏差即作为第一速度偏差的速度偏差ωηι-ωηι’的输出端子。
[0040]减法器23s具备从位置控制部22s输入速度指令值ω s的+输入端子、从电动机速度检测部Ils输入转速ω s’的-输入端子、向速度控制部24s输出速度指令值ω s和转速OS’之间的速度偏差即作为第二速度偏差的速度偏差cos-(OS’的输出端子。
[0041]速度控制部24m为了控制主电动机6m的速度，而根据速度偏差com-com’、后面说明的预先决定的值、作为第一比例增益的比例增益Kp以及作为第一积分增益的积分增益Ki，生成作为第一转矩指令值的转矩指令值Tm。
[0042]为此，速度控制部24m具备:后面说明的第一积分器，其用于从减法器23m输入速度偏差ωηι-ωηι’，计算速度偏差ωηι-ωηι’的积分值Sm ;比例增益Kp之后说明的放大器,其放大速度偏差；积分增益Ki之后说明的放大器，其放大上述预先决定的值。
[0043]另外，速度控制部24m生成速度偏差com-com’和比例增益Kp的积以及上述预先决定的值和积分增益Ki的积的和即转矩指令值Tm，将生成的转矩指令值Tm输出到电动机驱动部25m。
[0044]速度控制部24s为了控制子电动机6s的速度，而根据速度偏差《s-cos’、上述预先决定的值、作为第二比例增益的比例增益Kp’以及作为第二积分增益的积分增益Ki’，生成作为第二转矩指令值的转矩指令值Ts。
[0045]为此，速度控制部24s具备:后面说明的第二积分器，其用于从减法器23s输入速度偏差os-cos’，计算速度偏差cos-cos’的积分值Ss ;比例增益Kp’之后说明的放大器，其放大速度偏差ω8-ω8’ ；积分增益Ki’之后说明的放大器，其放大上述预先决定的值。
[0046]另外，速度控制部24s生成速度偏差cos-cos’和比例增益Kp’的积、以及上述预先决定的值和积分增益Ki ’的积的和即转矩指令值Ts，将生成的转矩指令值Ts输出到电动机驱动部25s。在此，比例增益Kp和比例增益Kp’也可以是相同的值，积分增益Ki和积分增益Ki’也可以是相同的值。
[0047]电动机驱动部25m根据转矩指令值Tm和后面说明的预载荷转矩值+Pr来驱动主电动机6m。为此，电动机驱动部25m具备加法器41m、减法器42m、电流控制部43m。
[0048]加法器41m具备从速度控制部24m输入转矩指令值Tm的第一 +输入端子、从预载荷转矩值生成部26输入预载荷转矩值+Pr的第二 +输入端子、输出相当于转矩指令值Tm和预载荷转矩值+Pr的和的对主电动机6m的电流指令值Im的输出端子。
[0049]减法器42m具备从加法器4Im输入电流指令值Im的+输入端子、从电流检测器5m输入电流的值Im’的-输入端子、向电流控制部43m输出电流指令值Im和电流的值Im’之间的电流偏差Im-1m’的输出端子。
[0050]电流控制部43m从减法器42m输入电流偏差，根据输入的电流偏差Im-1m’，生成与对主电动机6m的电压指令值对应的PWM信号Vm。另外，电流控制部43m向逆变器4m输出所生成的PWM信号Vm。
[0051]电动机驱动部25s根据转矩指令值Ts和后面说明的预载荷转矩值-Pr来驱动子电动机6s。为此，电动机驱动部25s具备加法器41s、减法器42s、电流控制部43s。
[0052]加法器41s具备从速度控制部24s输入转矩指令值Ts的第一 +输入端子、从预载荷转矩值生成部26输入预载荷转矩值-Pr的第二 +输入端子、输出相当于转矩指令值Ts和预载荷转矩值-Pr的和的对子电动机6s的电流指令值Is的输出端子。
[0053]减法器42s具备从加法器41s输入电流指令值Is的+输入端子、从电流检测器5s输入电流的值Is’的-输入端子、向电流控制部43s输出电流指令值Is和电流的值Is’之间的电流偏差Is-1s’的输出端子。
[0054]电流控制部43s从减法器42s输入电流偏差Is_Is’，根据输入的电流偏差Is-1s’，生成与对子电动机6s的电压指令值对应的PWM信号Vs。另外，电流控制部43s向逆变器4s输出所生成的PWM信号Ns。
[0055]预载荷转矩值生成部26与从上位控制装置13输出的励磁信号Se响应，生成预先向转矩指令值Tm附加的转矩值即作为第一预载荷转矩值的预载荷转矩值+Pr以及预先向转矩指令值Ts附加的转矩值即作为第二预载荷转矩值的预载荷转矩值-Pr，使得施加到主电动机6m的驱动轴上的力的方向与施加到子电动机6s的驱动轴上的力的方向相互相反。另外，预载荷转矩值生成部26向加法器41m、41s分别输出所生成的预载荷转矩值+Pr、-Pr。
[0056]加速度计算部27从上位控制装置13输入位置指令值Θ m,用时间对所输入的位置指令值θπι进行二阶微分，由此计算作为第一电动机的加速度的加速度a。另外，加速度计算部27将计算出的加速度a输出到积分值选择部28。
[0057]积分值选择部28根据主电动机6m的驱动状态和子电动机6s的驱动状态，选择积分值Sm和积分值Ss中的任意一方作为上述预先决定的值。
[0058]图2是详细地表示图1的积分值选择部和速度控制部的一个例子的图。如图2所示，速度控制部24m具备作为第一积分器的积分器31m、放大器32m、放大器33m、加法器34m ο
[0059]积分器31m计算积分值Sm。放大器32m是放大速度偏差ω m_ ω m’的比例增益Kp的放大器。放大器33m是放大上述预先决定的值的积分增益Ki的放大器。
[0060]加法器34m具备从放大器32m输入速度偏差ωηι-ωηι’和比例增益Kp的积的第一输入端子、从放大器33m输入上述预先决定的值和积分增益Ki的积的第二输入端子、输出作为它们的积的和的转矩指令值Tm的输出端子。
[0061]另外，如图2所示，速度控制部24s具备作为第二积分器的积分器31s、放大器32s、放大器33s、加法器34s。
[0062]积分器31s计算积分值Ss。放大器32s是放大速度偏差ω s-ω s’的比例增益Kp’的放大器。放大器33s是放大上述预先决定的值的积分增益Ki ’的放大器。
[0063]加法器34s具备从放大器32s输入速度偏差cos-cos’和比例增益Kp’的积的第一输入端子、从放大器33s输入上述预先决定的值和积分增益Ki ’的积的第二输入端子、输出作为它们的积的和的转矩指令值Ts的输出端子。
[0064]进而，如图2所示，积分值选择部28具备判定部28a、开关28b。判定部28a从加速度计算部27输入加速度a。判定部28a根据加速度a判定电动机控制装置12是主要驱动主电动机6m的状态、还是主要驱动子电动机6s的状态。另外，判定部28a向开关28b发出与判定对应的指令。开关28b依照来自判定部28a的指令,将积分器31m的输出部和积分器31s的输出部中的任意一方与放大器33m的输入部和放大器33s的输入部连接。
[0065]更具体地说，在设定电动机控制装置12为主要驱动主电动机6m的状态后、或加速度a变得比作为比零大的第一值的阈值Th(Th>0)大之后，在加速度a是维持在比作为比零小的第二值的阈值Th’(Th'〈O)大的值的状态时，判定部28a判定电动机控制装置12是主要驱动主电动机6m的状态。与此相对，在设定电动机控制装置12为主要驱动子电动机6s的状态后、或加速度a变得比阈值Th’小后，在加速度a是维持在比阈值Th小的值的状态时，判定部28a判定电动机控制装置12是主要驱动子电动机6s的状态。在此，可以将阈值Th设为与阈值Th’的绝对值相同。另外，通过使用2个阈值Th、Th’，能够防止触点抖动。
[0066]在判定电动机控制装置12是主要驱动主电动机6m的状态的情况下，判定部28a控制开关28b使得将积分器31m的输出部与放大器33m的输入部和放大器33s的输入部连接。因此，积分值选择部28选择积分值Sm作为上述预先决定的值，因此速度控制部24m输出速度偏差ωηι-ωηι’和比例增益Kp的积、以及积分值Sm和积分增益Ki的积的和即转矩指令值Tm，速度控制部24s输出速度偏差ω S- ω s’和比例增益Kp’的积、以及积分值Sm和积分增益Ki’的积的和即转矩指令值Ts。
[0067]与此相对，在判定电动机控制装置12是主要驱动子电动机6s的状态的情况下，判定部28a控制开关28b使得将积分器31s的输出部与放大器33m的输入部和放大器33s的输入部连接。因此，积分值选择部28选择积分值Ss作为上述预先决定的值，因此速度控制部24m输出速度偏差ωηι-ωηι’和比例增益Kp的积、以及积分值Ss和积分增益Ki的积的和即转矩指令值Tm，速度控制部24s输出速度偏差cos-ω s’和比例增益Kp’的积、以及积分值Ss和积分增益Ki’的积的和即转矩指令值Ts。
[0068]上位控制装置13由CNC (数值控制装置)等构成，向减法器21m和加速度计算部27输出位置指令值Θ m,向减法器21s输出位置指令值Θ s，向预载荷转矩值生成部26输出用于生成预载荷转矩值+Pr、-Pr的励磁信号Se。
[0069]在本实施方式中，电动机控制装置12由具备输入输出端口、串行通信电路、A/D变换器、比较器等的处理器来实现，依照存储在未图示的存储器中的处理程序执行各种处理。
[0070]图3是图1所示的电动机控制装置的动作的流程图。首先，加速度计算部27计算加速度a，向判定部28a输出计算出的加速度a (步骤SI)。然后，判定部28a判断计算出的加速度a是否小于阈值Th’ (步骤S2)。在加速度a小于阈值Th’的情况下，判定部28a为了选择积分值Ss作为上述预先决定的值，控制开关28b使得将积分器31s的输出部与放大器33m的输入部和放大器33s的输入部连接(步骤S3)，结束处理流程。
[0071]与此相对，在加速度a为阈值Th’以上的情况下，判定部28a判断计算出的加速度a是否大于阈值Th (步骤S4)。在加速度a比阈值Th大的情况下，判定部28a为了选择积分值Sm作为上述预先决定的值，控制开关28b使得将积分器31m的输出部与放大器33m的输入部和放大器33s的输入部连接(步骤S5)，结束处理流程。与此相对,在加速度a为阈值Th以下的情况下，结束处理流程。
[0072]图4是表示由图1所示的电动机控制装置进行控制的电动机的加速度的时间变化的一个例子的图。在使用图4说明的动作中，判定部28a为了在作为动作开始时的时间t0，设定电动机控制装置12为主要驱动主电动机6m的状态，选择积分值Ss作为上述预先决定的值。
[0073]在图4中，从时间t0到时间tl为止的期间，加速度a线性地从零增加到al(al>Th)。从时间tl到时间t2为止的期间，加速度a线性地从al减少到a2(a2〈al)。从时间t2到时间t3为止的期间，加速度a维持为a2 (主电动机6m的速度恒定)。从时间t3到时间t4为止的期间，加速度a线性地从a2减少到阈值Th’。S卩，从时间t0到时间t4为止的期间是在设定电动机控制装置12为主要驱动主电动机6m的状态后加速度a维持为比阈值Th’大的值的状态。因此，判定部28a判定在从时间t0到时间t4为止的期间电动机控制装置12为主要驱动主电动机6m的状态，选择积分值Ss作为上述预先决定的值。
[0074]另外，在图4中，从时间t4到时间t5为止的期间，加速度a线性地从阈值Th’减少到a3(a3〈Th’)。从时间t5到时间t6为止的期间，加速度从a3线性地增加到零。S卩，从时间t4到时间t6为止的期间是在加速度a变得比阈值Th’小后加速度a维持为比阈值Th小的值的状态。因此，判定部28判定在从时间t4到时间t6为止的期间电动机控制装置I为2主要驱动子电动机6s的状态，选择积分值Ss作为上述预先决定的值。
[0075]另外，在图4中，从时间t6到时间t7为止的期间，加速度a维持为零(主电动机6m停止)。从时间t7到时间t8为止的期间，加速度a线性地从零减少到a4(a4〈a3)。从时间t8到时间t9为止的期间，加速度a线性地从a4增加到a5 (Th’ <a5〈0)。从时间t9到时间tlO为止的期间，加速度a维持为a5(主电动机6m的速度恒定)。从时间tlO到时间til为止的期间，加速度a线性地从a5增加到阈值Th。S卩，从时间t6到时间til为止的期间是在设定电动机控制装置12为主要驱动子电动机6s的状态后加速度a维持为比阈值Th小的值的状态。因此，判定部28a判定在从时间t6到时间til为止的期间中电动机控制装置12为主要驱动子电动机6s的状态，选择积分值Ss作为上述预先决定的值。
[0076]进而，从时间til到时间tl2为止的期间，加速度a线性地从阈值Th增加到a6 (Th〈a6〈al)，从时间tl2到时间tl3为止的期间，加速度a线性地从al减少到零。S卩，从时间til到时间tl3为止的期间是在加速度a变得比阈值Th大后维持为比阈值Th’大的值的状态。因此，判定部28a判定在从时间til到时间tl3为止的期间电动机控制装置12为主要驱动主电动机6m的状态，选择积分值Sm作为上述预先决定的值。
[0077]图5A?图是用于说明本发明的电动机控制装置的效果的图。在图5A中，用实线α、β分别表示在生成了预载荷转矩值+Pr、-Pr的条件下，与电动机控制装置12是主要驱动主电动机6m的状态、还是主要驱动子电动机6s的状态无关而选择了积分值Sm的情况下所产生的电流指令值Im和电流指令值Is的时间变化。另外，在图5B中，用实线Y表示与分别用实线α、β表示的电流指令值Im和电流指令值Is对应的位置偏差Θ S- Θ m’。
[0078]在图5C中，用实线α ’、β ’分别表示在生成了预载荷转矩值+Pr、-Pr的条件下，在电动机控制装置12为主要驱动主电动机6m的状态时选择积分值Sm，并且在电动机控制装置12为主要驱动子电动机6s的状态时选择积分值Ss的情况下产生的电流指令值Im和电流指令值Is的时间变化。另外，在图中，用实线Y’表示与分别用实线α’、β’表示的电流指令值Im和电流指令值Is对应的位置偏差Θ S- Θ m’。
[0079]与在生成了预载荷转矩值+Pr、_Pr的条件下，与电动机控制装置12是主要驱动主电动机6m的状态、还是主要驱动子电动机6s的状态无关地选择了积分值Sm的情况相比，如用实线Y、Y'所示那样，在生成了预载荷转矩值+Pr、_Pr的条件下，在电动机控制装置12是主要驱动主电动机6m的状态时选择积分值Sm，并且在电动机控制装置12是主要驱动子电动机6s的状态时选择积分值Ss的情况下的位置偏差Θ S- θ χ的变动大幅减少。
[0080]因此，在生成了预载荷转矩值+Pr、-Pr的条件下，在电动机控制装置12是主要驱动主电动机6m的状态时选择积分值Sm，并且在电动机控制装置12是主要驱动子电动机6s的状态时选择积分值Ss的情况下,能够避免因位置偏差Θ S- θ χ变大造成的对主电动机6m和子电动机6s的控制的坏影响。
[0081]根据本实施方式，积分值选择部28根据主电动机6m的驱动状态和子电动机6s的驱动状态，选择积分值Sm和积分值Ss中的任意一方作为上述预先决定的值。即，积分值选择部28在加速度a变得比阈值Th大时(主要驱动主电动机6m的状态)，选择积分值Sm作为上述预先决定的值，在加速度a变得比阈值Th’小时(主要驱动子电动机6s的状态)，选择积分值Ss作为上述预先决定的值。通过这样选择积分值Sm和积分值Ss中的任意一方作为上述预先决定的值，在驱动主电动机6m和子电动机6s时主要被驱动的电动机是主电动机6m和子电动机6s的任意一个，都能够避免由于位置偏差Θ S-θ χ变大造成的对主电动机6m和子电动机6s的控制的坏影响。
[0082]图6是详细地表示图1的积分值选择部和速度控制部的其他例子的图。如图6所示，积分值选择部28具备判定部28a。判定部28a从加速度计算部27输入加速度a，根据加速度a判定电动机控制装置12是主要驱动主电动机6m的状态、还是主要驱动子电动机6s的状态。
[0083]在判定电动机控制装置12是主要驱动主电动机6m的状态的情况下，判定部28a将由积分器31s计算出的积分值Ss改写为由积分器31m计算出的积分值Sm。另外，代替积分值Ss,积分器31s向放大器33s输出积分值Sm。因此,积分值选择部28选择积分值Sm作为上述预先决定的值，因此速度控制部24m输出速度偏差com — com’和比例增益Kp的积、以及积分值Sm和积分增益Ki的积的和即转矩指令值Tm，速度控制部24s输出速度偏差cos — cos’和比例增益Kp’的积、以及积分值Sm和积分增益Ki’的积的和即转矩指令值Ts。
[0084]与此相对，在判定电动机控制装置12是主要驱动子电动机6s的状态的情况下，判定部28a将由积分器31m计算出的积分值Sm改写为由积分器31s计算出的积分值Ss。另夕卜，代替积分值Sm，积分器31m向放大器33m输出积分值Ss。因此，积分值选择部28选择积分值Ss作为上述预先决定的值，因此速度控制部24m输出速度偏差com — com’和比例增益Kp的积、以及积分值Ss和积分增益Ki的积的和即转矩指令值Tm，速度控制部24s输出速度偏差OS —(OS’和比例增益Kp’的积、以及积分值Ss和积分增益Ki’的积的和即转矩指令值Ts。
[0085]本发明并不限于上述实施方式，能够进行若干变更和变形。例如，在上述实施方式中，使用了机械的位置θ χ作为与第一电动机关联的位置信息和与第二电动机关联的位置信息，但也可以使用主电动机6m的旋转角度0 m’和子电动机6s的旋转角度Θ s’作为与第一电动机关联的位置信息和与第二电动机关联的位置信息。
[0086]另外，在上述实施方式中，说明了为了求出子电动机6s的位置偏差而使用机械的位置θ χ的情况，但也可以为了求出子电动机6s的位置偏差而使用子电动机6s的旋转角度 Θ s，。
[0087]另外，在上述实施方式中，通过用时间对位置指令值0111进行二阶微分来计算作为第一电动机的加速度的加速度a，但也可以通过用时间对旋转角度0 m’进行二阶微分来计算加速度a，通过用时间对旋转角度Θ s’进行二阶微分来计算加速度a，或者将通过用时间对旋转角度θπι’进行二阶微分计算出的值和用时间对旋转角度Θ s’进行二阶微分计算出的值的和除以2来计算加速度a。
[0088]进而，在上述实施方式中，说明了设置预载荷转矩值生成部26的情况，但也可以省略预载荷转矩值生成部26。
[0089]根据本发明，能够提供一种电动机控制装置，其在驱动2个电动机时主要被驱动的电动机是哪一个电动机，都能够避免由于位置偏差增大而对电动机的控制产生的坏影响。
【权利要求】
1.一种为了驱动一个被驱动体而控制第一电动机和第二电动机的电动机控制装置，其特征在于，具备: 第一位置控制部(22m)，其为了控制第一电动机的位置，根据对第一电动机的位置指令值、与第一电动机关联的位置信息以及第一位置控制增益，生成第一速度指令值； 第二位置控制部(22s)，其为了控制第二电动机的位置，根据对第二电动机的位置指令值、与第二电动机关联的位置信息以及第二位置控制增益，生成第二速度指令值； 第一速度控制部(24m)，其具备计算上述第一速度指令值和第一电动机的速度之间的速度偏差即第一速度偏差的积分值的第一积分器(31m),为了控制第一电动机的速度,根据上述第一速度偏差、预先决定的值、第一比例增益以及第一积分增益，生成第一转矩指令值； 第二速度控制部(24s)，其具备计算上述第二速度指令值和第二电动机的速度之间的速度偏差即第二速度偏差的积分值的第二积分器(31s)，为了控制第二电动机的速度，根据上述第二速度偏差、上述预先决定的值、第二比例增益以及第二积分增益，生成第二转矩指令值； 积分值选择部(28)，其根据第一电动机的驱动状态和第二电动机的驱动状态，选择上述第一速度偏差的积分值和上述第二速度偏差的积分值中的任意一方作为上述预先决定的值； 第一电动机驱动部(25m)，其根据上述第一转矩指令值来驱动第一电动机； 第二电动机驱动部(25s)，其根据上述第二转矩指令值来驱动第二电动机。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于， 上述积分值选择部(28)在第一电动机的加速度相对于比零大的第一值大时，选择上述第一速度偏差的积分值作为上述预先决定的值，在第一电动机的加速度相对于比零小的第二值小时，选择上述第二速度偏差的积分值作为上述预先决定的值。
3.根据权利要求1或2所述的电动机控制装置，其特征在于， 还具备:预载荷转矩值生成部(26)，其生成预先向上述第一转矩指令值附加的转矩值即第一预载荷转矩值、以及预先向上述第二转矩指令值附加的转矩值即第二预载荷转矩值，使得施加到第一电动机的驱动轴上的力的方向和施加到第二电动机的驱动轴上的力的方向相互相反。
【文档编号】G05D3/12GK104298251SQ201410344737
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2013年7月19日
【发明者】前田和臣 申请人:发那科株式会社