电机控制装置的制造方法
【专利说明】电机控制装置
[0001]优先权信息
本申请要求2013年12月19日提交的第2013-262850号日本专利申请的优先权，并以引用的方式结合在本文中。
技术领域
[0002]本发明涉及一种控制装置，其根据预先存储在多个不同惯性值中的每一个的存储装置中的各自的控制参数值，通过计算与工件惯性对应的控制参数来控制电机位置和速度。
【背景技术】
[0003]在诸如加工工具等中使用电机控制控制目标驱动的位置和速度的控制装置中，需要设置控制参数以便能够高精度地移动控制目标。然而，由于工件(例如，加工对象)安装所在的轴上的惯性值取决于工件重量而呈现出多样性，如果控制参数是固定值，则不能针对惯性值的变化做出适应性调整，那么该控制参数可能不是最优的。此外，当工具的控制特性随时间的变化而发生改变，该控制参数可能变得不适合。考虑到这些问题，为了维持工具精度，近来，已经有人尝试去改变控制参数以应对惯性值的变化和工具随着时间的改变。
[0004]JP2010-211467A公开了一种自动估计工件的惯性值、并基于预先存储在存储装置中以及根据多个不同惯性值调整过的控制参数，设置对应于该惯性值的控制参数的技术。
[0005]图12展示了【背景技术】的控制框图。对于从位置命令计算器3输出的值，加速/减速处理器4根据设置在加速/减速处理器4中的加速/减速处理时间T执行加速/减速处理，输出位置命令值Pc。减法器5计算该位置命令值Pc和来自安装在电机22上的电机位置检测器11检测的位置值Pm之间的位置差值Pdif。该位置差值乘以比例增益Kp从而输出速度命令Vc。微分器16求出检测的位置值Pm的微分，并输出检测的电机速度值Vm。减法器15计算速度命令Vc和检测的电机速度值Vm之间的差值，并输出该差值作为速度差值。根据该速度差值，输出速度环比例增益Pv、速度环积分增益Iv、速度差值的比例分量和速度差值的积分分量。加法器9将速度差值的比例分量和速度差的积分分量加到一起，并输出转矩命令Tc。图12中的单元10表示过滤转矩命令的各种过滤单元,也表示电流控制单元。单元10输出电流Ic到电机22，从而旋转滚珠螺杆13，并且控制安装在工作台14上的工件24的位置。
[0006]基于由微分器26通过对检测的速度值Vm进行微分输出的加速度Am,以及基于电流Ic，惯性识别单元17识别工件惯性值Jx，并且将该值输出到控制参数设置单元19。输入到控制参数设置单元19中的惯性值Jx也可能是由操作员采用图形用户界面(以下简称GUI) 18直接输入的惯性值Jx。存储装置2预先在其中存储了分配给多个不同惯性值JcrJmax中的每一个的各自的控制参数值，这些控制参数为加速/减速时间常数Tf，位置环增益Kpf，速度环比例增益Pvf，以及速度环积分增益Ivf，等等。基于存储在存储装置2中被分配给多个不同惯性值JcrJmax中的每一个的各自的控制参数值，控制参数设置装置19计算对应输入惯性值Jx的值，并且将计算出的值设置为控制参数。
[0007]图13到16为存储在图12所示的存储装置2中的控制参数关于惯性的关系的示意图。图13展示了加速/减速时间常数Tf，图14展示了位置环增益Kpf，图15展示了速度环比例增益Pvf，图16展示了速度环积分增益Ivf。在每个图中，惯性值Jtl表示当没有工件安装在图12所示的工作台14上时获得的惯性值，而Jmax表示当具有最大可安装尺寸的工件安装在工作台14上时获得的惯性值。Jn表示在当没有工件安装时获得的惯性值和当具有最大可安装尺寸的工件安装时获得的惯性值Jmax之间预先指定的多个不同的惯性值。如图所示，关于每个控制参数，最佳的控制参数值被分配到各自的惯性值JcrJmax。
[0008]图17为解释了由图12所示的控制参数设置单元19执行的过程的示意图。这里，作为一个例子，根据图13所示的加速/减速时间常数Tf的值，对与从惯性识别单元17输入的惯性值Jx相对应的加速/减速时间常数T x的计算方法进行了解释。如图17所示，当输入惯性值Jx的值在惯性值JjP Jn-工之间，采用如下所示的公式1，根据分配给惯性值Jn和Jn-:的加速/减速时间常数TfdP Tf n_ 1；计算对应于惯性值Jx的加速/减速时间常数Tfx。关于其他参数，类似地，通过对与惯性值1相对应的分配值的计算，可以获得对应该惯性值的多种控制参数。
[0009]Tfx = (Tfn - Tfn_ ^ + (Jn - Jn_ i) X (Jx - Jn_ i) + Tfn_ !......公式 I
JP H11-102211A公开了一种当执行轴的反向旋转操作时，检测控制目标的位置错误，
并且自动调整控制参数使得位置错误小于阈值的方法。图18展示了根据【背景技术】的控制框图。其与图12所示的【背景技术】中的部件相同的部件用相同的参考符号标记，不再对其进行重复说明。
[0010]自动控制参数调整单元20在执行轴的反向旋转操作时，接收位置命令值Pc和检测的位置值Pm的输入。根据这些输入值，自动控制参数调整单元20计算位置误差，并且确定位置误差是否不是振荡的。当不是振荡的时候，加速/减速时间常数T、位置环增益Kp、速度环比例增益Pv和速度环积分增益Iv等控制参数的分配值增加或减少规定的量。此外，重复反向轴旋转的类似操作，并且逐渐改变控制参数的分配值。当位置误差变得小于阈值，这时分配的控制参数的值被用作最佳值，从而更新控制参数值。
[0011]作为另一个传统的例子，JP4327880B公开了一种向转矩命令值增加作为转矩扰动的振荡分量，采用转矩扰动作为输入值以及转矩命令值作为系统的输出值测量控制系统的频率特性，并且做出调整以获得最优速度环比例增益Pv和速度环积分增益Iv的方法。图19展示了根据【背景技术】的控制框图。其与图12所示的【背景技术】中的部件相同的部件用相同的参考符号标记，不再对其进行重复说明。
[0012]自动控制参数调整单元120向转矩命令值Tc增加作为转矩扰动Td的振荡分量。此外，在该自动控制参数调整单元120中，在增加转矩扰动Td前输入转矩命令值Tc，并采用转矩扰动Td作为控制系统的输入值以及转矩命令值Tc作为系统的输出值计算控制系统的频率特性。根据计算的频率特性，调整速度环比例增益Pv和速度环积分增益Ιν。
[0013]关于上述第一项技术，当工具的控制特性随着时间的变化而改变时，存储在存储装置中的控制参数不再是最优的，导致加工精度的降低。在这种情况下，有必要为应用伴随已经做出初调的多个工件惯性值提供一种配置，并且关于那些工件惯性值执行重新调整。然而，为应用伴随已经做出初调的多个工件惯性值提供这样的配置是很难的。此外，即使可以提供这样的配置，它存在有一个缺点，就是需要很多时间来重新调整多个工件惯性值中的每一个的各自的控制参数。
[0014]此外，在采用自动控制参数调整单元获得最优控制参数的方法中，虽然可以为调整过程中使用的工件惯性得到最优控制参数，然而每次工件惯性改变都必须重新执行调整。因此，它存在一个缺点，就是每种情况都需要很多时间来调整多个控制参数。
[0015]本发明的目的在于实现一种配置，其中，存储在多个不同惯性值中的每一个的存储装置中的各自的控制参数值可以变成符合工具的控制特性的控制参数值，无需为应用伴随已经做出初调的多个工件惯性值提供配置。本发明还有的目的在于实现一种配置，其中，当工件惯性改变时，通过简单地识别该惯性总是可以对最优控制参数做出改变。
【发明内容】
[0016]根据本发明的一种控制装置，包括:存储装置，其中预先存储有多个不同惯性值中的每一个的控制参数的各自的值，作为标准控制参数值；控制参数设置单元，其根据所述标准控制参数计算对应控制目标的惯性值的控制参数，并且设置计算的值，其中，所述控制装置是依照由所述控制参数设置单元设置的所述控制参数值控制电机的位置和速度的装置。所述控制装置还包括:自动控制参数调整单元，其在驱动电机的同时使用调整控制目标并逐渐改变用于控制所述电机的位置和速度的控制参数，并且，根据所述控制参数改变的每种情况下获得的控制误差，将适合于所述调整控制目标的控制参数值识别为调整的控制参数；控制参数改变单元，其根据所述调整的控制参数和所述控制目标的惯性值改变所述多个标准控制参数。
[0017]在优选的实施例中，所述控制参数改变单元(i)根据所述多个标准控制参数值计算对应于所述调整控制目标的所述惯性值的控制参数值，作为参考控制参数，(?)计算所述调整的控制参数和对应于所述调整控制目标的所述惯性值的所述参考控制参数之间的参考差值，(iii)根据所述参考差值计算对应所述多个不同惯性值的调整差值，并且(iv)通过应用所述调整差值计算对应所述多个标准控制参数值的值，作为新的标准控制参数值。
[0018]在上述配置中，优选地，如果要改变的所述控制参数按惯性值的比例变化，那么所述控制参数改变单元计算出的所述调整差值为常量值，而