马达控制装置及该装置的校正数据生成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及基于从与马达的旋转轴连接的旋转变压器、编码器等传感器输出的信号来生成旋转轴的位置检测信号、并对进一步利用校正数据校正该位置检测信号所得到的校正完毕位置信号进行反馈而控制马达的马达控制装置及在该装置中使用的生成校正数据的校正数据生成方法。
【背景技术】
[0002]在马达控制技术中，为了得到位置指令与马达旋转轴的实际旋转位置之间的位置偏差，需要检测旋转轴的旋转位置。该位置检测单元之一是旋转变压器。在此，在使用旋转变压器的情况下，需要考虑了旋转变压器的位置检测误差的位置校正技术。因此，例如在日本专利第2541169号公报、日本专利第5281102号公报所记载的装置中，预先将校正数据存储在存储器中，在进行马达控制时，利用校正数据对基于从旋转变压器输出的信号而生成的位置检测信号进行校正而生成校正完毕位置信号，利用该校正完毕位置信号对马达进行反馈控制。
【发明内容】
[0003]在日本专利第2541169号公报及日本专利第5281102号公报中，根据由旋转变压器检测出的位置检测信号来生成校正数据，但是，该校正数据未必一定是高精度的校正数据，即使使用该校正数据来校正位置检测信号，也难以高精度地控制马达。
[0004]本发明是鉴于上述问题而作成的，其目的在于能够高精度地生成在基于从旋转变压器、编码器等传感器输出的信号来控制马达的马达控制装置中使用的校正数据，使马达控制的精度提高。
[0005]本发明的第一技术方案是一种校正数据生成方法，在马达控制装置中生成校正数据，该马达控制装置基于与根据指令信号而旋转的马达的旋转轴的旋转角度对应地从传感器输出的信号来生成与旋转轴的旋转位置相关的位置检测信号，并对利用校正数据校正位置检测信号而得到的校正完毕位置信号进行反馈而控制马达，该校正数据生成方法的特征在于，一边在包含旋转轴以一定速度正转的定速区域在内的去程驱动模式下驱动马达，一边在旋转轴在定速区域正转一转以上的期间对指令信号进行采样而取得正转时指令信息，一边在包含旋转轴以一定速度反转的定速区域在内的返程驱动模式下驱动马达，一边取得在旋转轴在定速区域反转一转以上的期间对指令信号进行采样而得到的反转时指令信息，使用正转时指令信息及反转时指令信息来生成校正数据。
[0006]另外，本发明的第二技术方案是一种马达控制装置，基于与根据指令信号而旋转的马达的旋转轴的旋转角度对应地从传感器输出的信号来生成与旋转轴的旋转位置相关的位置检测信号，并对利用校正数据校正位置检测信号而得到的校正完毕位置信号进行反馈而控制马达，该马达控制装置的特征在于，具备:马达驱动部，驱动马达；及校正数据生成部，生成校正数据，在生成校正数据时，马达驱动部执行:在包含旋转轴以一定速度正转的定速区域在内的去程驱动模式下驱动马达的去程驱动；及在包含旋转轴以一定速度反转的定速区域在内的返程驱动模式下驱动马达的返程驱动，校正数据生成部在去程驱动过程中在旋转轴在定速区域正转一转以上的期间对指令信号进行采样而取得正转时指令信息，在返程驱动过程中取得在旋转轴在定速区域反转一转以上的期间对指令信号进行采样而得到的反转时指令信息，使用正转时指令信息及反转时指令信息来生成校正数据。
[0007]另外，本发明的第三技术方案是一种校正数据生成方法，在马达控制装置中生成校正数据，该马达控制装置基于与根据指令信号而旋转的马达的旋转轴的旋转角度对应地从传感器输出的信号来生成与旋转轴的旋转位置相关的位置检测信号，并对利用校正数据校正位置检测信号而得到的校正完毕位置信号进行反馈而控制马达，该校正数据生成方法的特征在于，具备:第一工序，一边在包含旋转轴以一定速度旋转的定速区域在内的驱动模式下驱动马达，一边根据在旋转轴在定速区域旋转一转以上的期间对指令信号进行采样而得到的采样数据来取得旋转时指令信息；及第二工序，对旋转时指令信息乘以相似比而生成校正数据。
[0008]另外，本发明的第四技术方案是一种马达控制装置，基于与根据指令信号而旋转的马达的旋转轴的旋转角度对应地从传感器输出的信号来生成与旋转轴的旋转位置相关的位置检测信号，并对利用校正数据校正位置检测信号而得到的校正完毕位置信号进行反馈而控制马达，该马达控制装置的特征在于，具备:马达驱动部，驱动马达；及校正数据生成部，生成校正数据，在生成校正数据时，马达驱动部在包含旋转轴以一定速度旋转的定速区域在内的驱动模式下驱动马达，校正数据生成部基于在旋转轴在定速区域旋转一转以上的期间对指令信号进行采样而得到的采样数据来取得旋转时指令信息，对旋转时指令信息乘以相似比而生成校正数据。
【附图说明】
[0009]图1A是表示为了得到成为本发明的基础的见解而使用的马达控制装置的构成的图。
[0010]图1B是表示由图1A所示的装置检测出的动态实际误差与电流纹波的关系的图。
[0011]图2是表示在图1A所示的装置中得到的静态实际误差与正转时的动态实际误差的关系的图。
[0012]图3是表示在图1A所示的装置中得到的静态实际误差与反转时的动态实际误差的关系的图。
[0013]图4是表示静态实际误差、正转时的动态实际误差及反转时的动态实际误差的关系的图。
[0014]图5A是表示由图1A所示的装置检测出的动态实际误差与电流纹波的关系的坐标图。
[0015]图5B是表不静态实际误差的坐标图。
[0016]图6是表示本发明的马达控制装置的第一实施方式的电气构成的图。
[0017]图7是表示图6所示的马达控制装置中的校正数据生成动作的流程图。
[0018]图8是表示校正数据生成期间的马达的转速模式的图。
[0019]图9是表示正转及反转的电流纹波的一个例子的坐标图。
[0020]图10是表示相位调整动作的一个例子的坐标图。
[0021]图11是表示相似比调整动作的一个例子的坐标图。
[0022]图12是表示偏移调整动作的坐标图。
[0023]图13是表示通过使用校正数据而带来的静态实际误差的改善的坐标图。
[0024]图14是表示本发明的马达控制装置的第一实施方式的电气构成的图。
[0025]图15是表示图14所示的马达控制装置中的校正数据生成动作的流程图。
[0026]图16是表示第一实施方式中的校正数据生成期间的马达的转速模式的图。
[0027]图17是表不正转电流纹波的一个例子的坐标图。
[0028]图18是表示偏移调整动作的坐标图。
[0029]图19是表示相似比调整动作的一个例子的坐标图。
【具体实施方式】
[0030]A.旋转变压器的位置检测误差与电流指令的相似关系
[0031]本申请的发明人利用具有图1A所示的构成的马达控制装置进行各种实验，得到了在旋转变压器的位置检测误差与电流指令之间存在相似关系这种见解。在此，实验中所使用的马达控制装置100是机器人控制器，利用该马达控制装置100驱动马达M旋转。如图1A所示，在该马达M的旋转轴上不仅安装有旋转变压器Re，还安装有能够比旋转变压器Re更高精度地检测位置的基准位置检测器E，旋转变压器Re及基准位置检测器E的检测信号分别被输出至马达控制装置100。此外，图1A中的附图标记PC是经由串行通信接口(RS232C)而与马达控制装置100连接的个人计算机。
[0032]另外，图1B是表示使用了旋转变压器Re时的动态实际误差与电流指令的关系的图。该实验结果是在使马达M以30[rps]的一定速度旋转的期间进行采样而得到的。图1B中的动态实际误差是指在一定速度动作状态下计测出的旋转变压器与基准位置检测器的检测位置之差，在本实施方式中，使用从各旋转角度处的旋转变压器Re的检测位置减去基准位置检测器E的检测位置而得到的值，利用该动态实际误差来表示旋转变压器Re的位置检测误差。另外，电流指令表示一定速度动作状态下的电流指令值的AC分量、即电流纹波，在本实施方式中，求出在一转区间的期间进行采样而得到的电流指令信号的区间平均值(直流分量)，并且从该区间的电流指令信号减去上述区间平均值而求出电流纹波。此夕卜，图1B的横轴、即旋转角度是对基准位置检测器E的检测位置进行角度换算而得到的。
[0033]从图1B显而易见，旋转变压器Re的位置检测误差即动态实际误差与电流指令值的AC分量(电流纹波)具有相似关系。因此，本申请的发明人得到了如下的见解:能够根据电流纹波来推断动态实际误差，根据该推断误差生成校正数据，并利用该校正数据校正旋转变压器Re的位置检测信号，从而能够使位置精度提高。而且，本申请的发明人一边使马达M以各种一定速度(15[rpS]、30[rpS]、60[rpS])正转一边计测动态实际误差，将该计测结果与静态实际误差一起汇总到图2中。另外，也计测了使马达M反转的情况下的动态实际误差，将该计测结果与静态实际误差一起汇总到图3中。此外，该“静态实际误差”是指在静止状态下计测出的旋转变压器Re与基准位置检测器E的检测角度之差。
[0034]图2是表示在图1A所示的装置中得到的静态实际误差与正转时的动态实际误差的关系的图。另外，图3是表示在图1A所示的装置中得到的静态实际误差与反转时的动态实际误差的关系的图。而且，图4是表示在图1A所示的装置中以相同的一定速度驱动马达往返时正转时动态实际误差、反转时动态实际误差及静态实际误差的关系的图。此外，在这些图中，“静止”表示在静止状态下计测出的旋转变压器Re与基准位置检测器E的检测角度之差即静态实际误差。
[0035]在正转时，如图2所示，随着速度的上升，相位延迟，并且(一)侧的误差增加。相对于此，在反转时，由于如图3所示那样横轴的旋转角度从3