专利名称：电机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及作为工作机械、半导体制造装置、各种传送装置等的驱动装置使用的电机控制装置。
背景技术：
在电机控制装置中，需要基于电机速度或者电机角度，通过运算转矩指令的反馈环的运算生成指令，有必要适宜地设定该环增益、速度PI控制中的零点频率、滤波器频率、反馈环的传递函数的极以及零点等。另外，由于个别地设定这些参数很麻烦，此外还需要用于适宜地进行设定的知识，因此对于没有经验的人来讲调整是很困难的。
作为改善这一点的以往的技术，例如，构成为从外部输入一个输入参数，从该输入参数使用特定的关系式，通过设定所有反馈环的传递函数的环增益、极以及零点，能够简单地进行基于一个参数的调整(参照专利文献1特开2002-27784号公报)。
发明内容
在个别地设定反馈环的环增益、极频率、零点频率等的情况下，存在在进行良好的调整时费功费时，另外如果没有专门的知识则很困难的问题点。
另外，在如专利文献1记述的那样用一个输入参数进行调整的方式的情况下，通常考虑与最一般的惯性体(刚体)近似的简单控制对象的模型，此外，决定基于上述一个输入参数的关系式以便尽可能适用于一般的用途以及控制方法。
然而，在实际的控制对象中具有各种频率的机械共振等特性，其特性多种多样。另外，根据适用电机控制装置的用途，是重视收敛速度还是重视响应平滑性等，控制方法也不一致。
其结果，在以往的电机控制中，只是基于一个输入参数的调整，不能够达到合适的调整，根据情况存在有时仅能够达到从合适的调整偏离很多的状态这样的问题点。
本发明的电机控制装置按照与所运算的转矩指令相对应的电机转矩驱动具备上述电机和机械负载的控制对象，特征是具备输入位置指令信号或者速度指令信号和作为电机的角度检测值或者速度检测值的电机旋转信号，通过从电机旋转信号到转矩指令的反馈环的传递函数包括极或者零点的运算，进行转矩指令的运算的反馈运算单元、输入响应参数的响应参数输入单元以及输入比例参数的比例参数输入单元，基于响应参数，设定作为反馈环的增益的环增益，基于响应参数和比例参数，设定反馈环的极或者零点，使得作为用控制对象的惯性值除环增益的值的响应频率与对应于反馈环的极或者零点的频率之比成为用比例参数设定的值。
另外，本发明的电机控制装置按照与所运算的转矩指令相对应的电机转矩驱动具备上述电机和机械负载的控制对象，特征是具备输入指令信号和作为电机的角度检测值或者速度检测值的电机旋转信号，通过从电机旋转信号到转矩指令的反馈环的传递函数包括极或者零点的运算，进行转矩指令的运算的反馈运算单元、输入响应参数的响应参数输入单元、输入绝对值参数的绝对值参数输入单元、输入比例参数的比例参数输入单元以及输入选择绝对值设定或者比例设定的某一个的切换信号的切换信号输入单元，基于响应参数，设定作为反馈环的增益的环增益，在切换信号是绝对值设定的情况下，基于绝对值参数，独立于响应参数，设定反馈环的零点或者极，在切换信号是比例设定的情况下，基于响应参数和比例参数，设定反馈环的零点以及极，使得作为用控制对象的惯性值除环增益的值的响应频率与对应于反馈环的零点或者极的频率之比成为用比例参数设定的值。
另外，本发明的电机控制装置按照与所运算的转矩指令相对应的电机转矩驱动具备电机和机械负载的控制对象，特征是具备输入速度指令信号和电机的速度检测值即电机速度，通过从电机速度到转矩指令的反馈环的传递函数包括比例积分运算和低通滤波器运算的运算，进行转矩指令的运算的反馈运算单元、输入响应参数的响应参数输入单元、输入第1绝对值参数的第1绝对值参数输入单元、输入第1比例参数的第1比例参数输入单元、输入选择绝对值设定或者比例设定的某一个的第1切换信号的第1切换信号输入单元、输入第2绝对值参数的第2绝对值参数输入单元、输入第2比例参数的第2比例参数输入单元以及输入选择绝对值设定或者比例设定的某一个的第2切换信号的第2切换信号输入单元，基于响应参数，设定反馈环的增益即环增益，在第1切换信号是绝对值设定的情况下，根据第1绝对值参数，独立于响应参数，设定比例积分运算即零点频率的PI零点频率，在第1切换信号是比例设定的情况下，基于响应参数和第1比例参数，设定上述PI零点频率，使得响应频率与PI零点频率之比成为用第1比例参数设定的值，在第2切换信号是绝对值设定的情况下，基于第2绝对值参数，独立于上述响应参数，设定作为低通滤波器运算的极频率的低通滤波器频率，在第2切换信号是比例设定的情况下，设定低通滤波器频率，使得响应频率与低通滤波器频率之比成为用第2比例参数设定的值。
本发明的效果在于本发明的电机控制装置按照与所运算的转矩指令相对应的电机转矩驱动具备电机和机械负载的控制对象，由于特征是具备输入位置指令信号或者速度指令信号和作为电机的角度检测值或者速度检测值的电机旋转信号，通过从电机旋转信号到转矩指令的反馈环的传递函数包括极或者零点的运算，进行转矩指令的运算的反馈运算单元、输入响应参数的响应参数输入单元以及输入比例参数的比例参数输入单元，根据响应参数，设定作为反馈环的增益的环增益，基于响应参数和比例参数，设定反馈环的极或者零点，使得作为用控制对象的惯性值除环增益的值的响应频率与对应于反馈环的极或者零点的频率之比成为用比例参数设定的值，因此，与控制方法相对应的调整简单，能够在短时间内进行与用途相对应的适当的调整。
另外，本发明的电机控制装置按照与所运算的转矩指令相对应的电机的转矩驱动具备电机和机械负载的控制对象，由于特征是具备输入指令信号和作为电机的角度检测值或者速度检测值的电机旋转信号，通过从电机旋转信号到转矩指令的反馈环的传递函数包括极或者零点的运算，进行转矩指令的运算的反馈运算单元、输入响应参数的响应参数输入单元、输入绝对值参数的绝对值参数输入单元、输入比例参数的比例参数输入单元以及输入选择绝对值设定或者比例设定的某一个的切换信号的切换信号输入单元，基于响应参数，设定作为反馈环的增益的环增益，在切换信号是绝对值设定的情况下，基于绝对值参数，独立于上述响应参数，设定反馈环的零点或者极，在切换信号是比例设定的情况下，基于响应参数和比例参数，设定反馈环的零点以及极，使得作为用控制对象的惯性值除环增益的值的响应频率与对应于反馈环的零点或者极的频率之比成为用比例参数设定的值，因此，与控制方法或者控制对象的特性相对应的调整简单，能够在短时间内进行与用途或者机械的特性相对应的适当的调整。
另外，本发明的电机控制装置按照与所运算的转矩指令相对应的电机转矩驱动具备电机和机械负载的控制对象，由于特征是具备输入速度指令信号和上述电机的速度检测值即电机速度，通过从电机速度到转矩指令的反馈环的传递函数包括比例积分运算和低通滤波器运算的运算，进行转矩指令的运算的反馈运算单元、输入响应参数的响应参数输入单元、输入第1绝对值参数的第1绝对值参数输入单元、输入第1比例参数的第1比例参数输入单元、输入选择绝对值设定或者比例设定的某一个的第1切换信号的第1切换信号输入单元、输入第2绝对值参数的第2绝对值参数输入单元、输入第2比例参数的第2比例参数输入单元以及输入选择绝对值设定或者比例设定的某一个的第2切换信号的第2切换信号输入单元，基于响应参数，设定反馈环的增益即环增益，在第1切换信号是绝对值设定的情况下，基于第1绝对值参数，独立于响应参数，设定作为比例积分运算的零点频率的PI零点频率，在第1切换信号是比例设定的情况下，基于响应参数和第1比例参数，设定PI零点频率，使得响应频率与PI零点频率之比成为用第1比例参数设定的值，在第2切换信号是绝对值设定的情况下，根据第2绝对值参数，独立于上述响应参数，设定作为低通滤波器运算的极频率的低通滤波器频率，在第2切换信号是比例设定的情况下，设定低通滤波器频率，使得响应频率与低通滤波器频率之比成为用第2比例参数设定的值，因此，与控制方法或者控制对象的特性相对应的调整简单，能够在短时间内进行与用途或者机械的特性相对应的适当的调整。
图1是表示本发明实施形态1的电机控制装置的框图。
图2是表示使用了本发明实施形态1的电机控制装置的阶跃扰动响应的时间响应曲线图。
图3是表示本发明实施形态2的电机控制装置的框图。
图4是表示本发明实施形态3的电机控制装置的框图。
具体实施例方式
实施形态1图1是本发明实施形态1的电机控制装置的框图。电机1通过发生与转矩指令τr相对应的转矩，驱动由电机1以及与其匹配的机械负载2构成的控制对象3。另外，用编码器4检测作为电机1的旋转角度的电机角度θm，通过由速度运算器5把电机角度θm进行微分，检测作为电机1的转速的电机速度vm。
其次，反馈运算单元6输入速度指令vr和电机速度vm，通过以下叙述的动作运算转矩指令τr。
反馈运算单元6在其内部，把速度指令vr与电机速度vm的差信号输入到速度比例放大器7，速度比例放大器7输出在其输入上乘以速度增益Kv的信号。然后，把速度比例放大器7的输出输入到积分放大器8，积分放大器8输出在其输入上乘以积分增益ωi并进行了积分的信号。然后，把比例放大器7的输出与积分放大器8的输出的和信号输入到低通滤波器9，低滤波器9输出例如施加了用以下的公式1表示的极频率为ωf的低通滤波器运算LPF(s)的信号，反馈运算单元6把低通滤波器9的输出作为转矩指令τr输出。这里，s表示拉普拉斯算子。
LPF(s)＝ωf/(s+ωf)……(式1)反馈环运算单元6通过以上那样进行动作，从电机速度vm到转矩指令τr的反馈环的传递函数FB(s)进行用以下的公式2表示的运算。
FB(s)＝PI(s)·LPF(s)……(式2)其中，上述式2的PI(s)是用以下的公式3表示的称为比例积分运算(PI运算)的运算。
PI(s)＝Kv(s+ωi)/s……(式3)这里，在上述的反馈运算单元6中，涉及反馈环的传递函数FB(s)的整体的增益即环增益Kv、比例积分运算中的零点频率ωi(以下，记为PI零点频率。)以及低通滤波器LPF(s)的极频率ωf(以下，记为滤波器频率。)成为在反馈环的运算中使用的参数。
其次，基于图1说明上述的运算参数的设定方法。首先，从响应参数输入单元10输入响应参数ω0，基于该参数设定速度比例放大器7的速度增益Kv即环增益Kv。其设定方法例如有把响应参数ω0与环增益Kv设定为相同的值的方法，测定或者设定控制对象3的转动惯量J，把响应参数ω0与转动惯量J的积设定为环增益Kv的方法等。
接着，从第1切换信号输入单元13输入第1切换信号sw1。这里，第1切换信号sw1选择绝对值设定或者比例设定中的某一个，第1切换信号sw1与绝对值设定或者比例设定相对应，把第1切换开关14的输入切换到左侧或者右侧。
接着，在第1切换信号sw1选择绝对值设定的情况下，从第1绝对值参数输入单元11输入第1绝对值参数ω1，与该值相对应，设定积分放大器8的积分增益ωi即PI零点频率。
接着，在第1切换信号sw1选择比例设定的情况下，从第1比例参数输入单元12输入第1比例参数r1。另外，如果将用转动惯量J除与响应参数ω0相对应的环增益Kv的值记述为响应频率ωc，则积分增益比例设定单元15根据响应参数ω0和第1比例参数r1，设定PI零点频率ωi，使得PI零点频率ωi对于响应频率ωc之比成为用第1比例参数r1设定的值。
接着，从第2切换信号输入单元18输入第2切换信号sw2。这里，第2切换信号sw2是选择绝对值设定或者比例设定中的某一个的参数，第2切换信号sw2与绝对值设定或者比例设定相对应，把第2切换开关19的输入切换到左侧或者右侧。
接着，在第2切换信号sw2选择绝对值设定的情况下，从第2绝对值参数输入单元16输入第2绝对值参数ω2，与该值相对应，设定低通滤波器9的滤波器频率ωf。
接着，在第2切换信号sw2选择比例设定的情况下，从第2比例参数输入单元17输入第2比例参数r2。另外，滤波器频率比例设定单元20基于响应参数和第2比例参数r2，设定滤波器频率ωf，使得滤波器频率ωf与用响应参数ω0设定的响应频率ωc之比成为用第2比例参数r2设定的值。
这里，说明第1比例参数r1以及第2比例参数r2的性质。如上所述，第1比例参数r1设定作为PI零点频率ωi对于响应频率ωc的比例的第1比例ωi/ωc。另外，第2比例参数r2设定作为滤波器频率ωf对于响应频率ωc的比例的第2比例ωf/ωc。如果考虑把环增益Kv固定，即把响应频率ωc固定，则第1比例大的一方对于扰动，电机速度vm迅速地收敛为与速度指令vr相同的值，能够进行更高精度的控制。然而，如果使第1比例过大，则控制系统在响应频率ωc附近发振。从而，第1比例与响应频率ωc的大小无关具有成为一定的基准值，通常设定为0.2～0.4左右。另外，如果使第2比例过小，则虽然能够减小编码器4中的量化的影响等高频噪声的影响，但是如果过小，则控制系统在响应频率ωc附近的发振。从而，第2比例也与响应频率ωc的大小无关，具有一定的基准值，通常大多选择为几倍～10倍左右。
其次，说明本发明的电机控制装置的调整动作。首先，说明最标准的情况。作为开始本发明的电机控制装置的调整的起动时的初始设定，第1切换信号sw1以及第2切换信号sw2选择比例设定。另外，在第1比例参数r1以及第2比例参数r2中，如上所述，预先设定适用于尽可能多的用途的值。另外，在响应参数ω0中，设定着在各种用途中尽可能不会成为不稳定的较小的值。这样通过设定初始值，在大多数的情况下，起动以后只是进行把响应参数ω0逐渐增大的调整，就能够实现高速、高精度的响应。即，能够实现专利文献1所示的以往技术那样的基于单参数的调整。
另一方面，如上所述，设定作为初始值确定的第1比例以及第2比例使其在尽可能多的情况下为良好，然而根据适用电机控制装置的用途，有时不一定是适宜的值。图2中示出对于在改变了第1比例时的电机上加入的阶跃扰动的电机速度的响应。图2中(a)是保持第1比例为初始值的情况下，(b)是比初始值大的情况下，(c)是比初始值小的情况下的响应。这里，作为与用途相对应的控制方法，有希望即使多少有些振动性，但对于扰动使电机速度变动的振幅减小的情况，这种情况下如从图2所知，可知最好是比初始值加大第1比例。
另一方面，作为与用途相对应的控制方法，有与控制成使得电机速度vm急剧收敛相比较，希望将加速度尽可能控制成平滑的情况，这样的情况下如从图2所知，可知最好的是比初始值减小第1比例。另外，作为与用途相对应的控制方法，在希望尽可能减小上述的由噪声影响引起的高频的微小振动的同时，尽可能降低扰动的影响时，可以容易地得到即使在响应频率附近多少有些振动性，也可以把第2比例减小到1～2倍左右这样的结果。
这样，在与根据电机控制装置的用途的控制方法不同地对应的情况下，不是通过第1绝对值输入以及第2绝对值输入，设定PI零点频率以及滤波器频率的绝对值，而是通过使用第1比例输入以及第2比例输入，设定PI零点频率以及滤波器频率，由此，由于可以在与响应频率ωc的大小无关，在以作为初始值所设定的预定值为基准的预定范围内进行调整，因此具有调整直观而且简单这样的优点。
进而，通常进行调整使得响应频率ωc即环增益Kv尽可能加大到稳定临界附近，以便得到尽可能快的响应。然而，在使环增益Kv上升到稳定临界附近的状态下，由于对于PI零点频率ωi以及滤波器频率ωf的变更稳定性敏感地发生变化，因此依照上述那样的控制方法设定第1比例以及第2比例是十分困难的。从而，如上所述，在控制方法与标准的情况不同的情况下，在对响应频率ωc进行小的调整的初始阶段，依照控制方法预先从初始值变更第1比例以及第2比例，然后，通过使响应频率ωc逐渐增大到稳定临界附近，能够在很短的时间内依照控制方法达到最佳调整。
另一方面，当控制对象3在比所希望的响应频率高某种程度的频率下具有衰减小的机械共振时，如上所述，如果在固定保持作为一般初始值所设定的第1比例以及第2比例的情况下加大响应频率ωc，则滤波器频率ωf也从很小的值开始逐渐增大，另外，低通滤波器9使滤波器频率ωf附近更高的频率的相位延迟。其结果，对于转矩指令τr，由于机械共振，在共振频率下放大的电机速度vm由于在反馈环中使相位延迟，向转矩指令τr反馈，因此，在响应频率ωc比较低的状态下也因机械共振频率发生振荡。从而，当明确在产生上述问题的频率上存在控制对象3的机械共振时，或者，如上所述，在响应频率ωc相当低的状态下发生了起因于机械共振的振荡时，通过使滤波器频率ωf成为比机械共振频率高的值，能够不产生上述那样的振荡现象，能够增大响应频率ωc。从而，在这样的情况下，在调整的初始阶段把第2切换信号设为绝对值设定的同时，设定第2绝对值信号使得滤波器频率ωf成为比机械共振频率高的值，而且，如果使第1切换信号预先保持为比例设定，随后只是逐渐增大响应频率ωc，即使存在机械共振也能够简单地实现高速、高精度控制的调整。
本实施形态如上述那样构成，通过具备第1比例参数输入单元和第2比例参数输入单元，能够不依赖于响应频率的设定，以一定的值为基准进行调整，能够进行直观而且简单的调整，另外，由于在调整的初始阶段依照控制方法设定了第1比例和第2比例以后，能够进行调整使得响应频率增大，因此能够与依照用途的控制方法相对应在短时间内进行适当的调整。
另外，通过具备选择比例设定和绝对值设定的第1切换信号输入单元和第2切换信号输入单元，依照控制方法以及控制对象的特性，在调整的初始阶段设定比例设定或者绝对值设定，由此能够在短时间内进行适当的调整。特别是，通过单独具备第1切换信号输入单元和第2切换信号输入单元，即使在控制对象中存在机械共振，也能够在短时间内进行不产生振荡地得到快速响应的调整。
实施形态2图3是本发明实施形态2的电机控制装置的框图。与图1相同的符号表示相同的部分，省略其说明。本实施形态只是在实施形态1中添加了机械特性推定单元51及其输入输出的结构，进行对于这些部分的说明。
机械特性推定单元51基于检测出的电机速度vm，例如，通过测定电机速度vm振荡时的振荡频率等方法，推定控制对象3的机械共振频率。另外，基于所推定的机械共振频率，进行使第2切换信号sw2成为绝对值设定或比例设定的哪一方好的判断，其结果设定在第2切换信号输入单元18中。作为其判断方法，如在实施形态1中说明过的那样，在机械共振频率位于当低通滤波器频率ωf小时易于发生振荡的区域中的情况下，作为第2切换信号sw2选择并设定绝对值设定。
另外，同时，把第2绝对值参数ω2在第2绝对值参数输入单元16中进行设定，使得低通滤波器频率ωf大于机械共振频率。其结果，即使在控制对象3中存在上述那样的机械共振，调整者只是变更响应参数ωθ就能够把响应频率ωc加大到临界附近，实现高速响应的控制系统。
另外，第2绝对值参数ω2的设定方法也可以不根据机械共振频率而设定成低通滤波器频率ωf成为充分大的值。
在本实施形态中由于如上述那样动作，因此通过依照控制对象3的特性自动地设定切换信号，只是变更响应参数，就能够依照控制对象3的特性在短时间内进行适当的控制系统的调整。
实施形态3图4是本发明实施形态3的电机控制装置的框图。在实施形态1以及实施形态2中是进行速度控制的装置，而本实施形态是进行位置控制的电机控制装置。与图1相同的号码表示相同的部分，省略说明。
反馈运算单元106输入位置指令θr和电机角度θm，根据以下所述的动作，运算转矩指令τr。
反馈运算单元106在其内部把位置指令θr与电机角度θm的差信号输入到位置比例放大器131中，位置比例放大器131把在其输入上乘以位置增益Kp的信号输出为速度指令vr。然后，把速度指令vr与作为由速度运算器105对电机角度θm进行了微分的信号即电机速度vm的差信号输入到速度比例放大器107，速度比例放大器107输出在其输入上乘以速度增益Kv的信号。然后，把速度比例放大器107的输出输入到积分放大器108，积分放大器108输出在其输入上乘以积分增益ωi并进行了积分的信号。然后，把速度比例放大器107的输出与积分放大器108的输出的和信号输入到低通滤波器109，低通滤波器109输出实施了在实施形态1中说明过的用公式1表示的极频率为ωf的低通滤波器运算LPF(s)的信号，反馈运算单元106把低通滤波器109的输出作为转矩指令τr输出。
反馈运算单元106通过以上那样进行动作，从电机角度θm到转矩指令τr的反馈环的传递函数FB(s)进行用以下的公式4表示的运算。
FB(s)＝(s+Kp)·PI(s)·LFP(s)……(式4)其中，上述公式4的PI(s)是用实施形态1的说明中的公式3表示的被称为比例积分运算(PI运算)的运算。
这里，在上述的反馈运算单元106中，与反馈环的传递函数FB(s)的整体有关的增益即环增益Kv、作为比例积分运算中的零点频率ωi即PI零点频率、作为低通滤波器LPF(s)的极频率即滤波器频率ωf和用位置增益Kp表示的零点频率(以下，记为位置增益零点频率。)成为在反馈环的运算中使用的参数。
其次，根据图4说明关于上述的运算参数的设定方法。首先，从响应参数输入单元110输入响应参数ω0，根据该参数，设定速度比例放大器107中的速度增益Kv即环增益Kv。
接着，从第1切换信号输入单元113输入第1切换信号sw1。这里，第1切换信号sw1是选择绝对值设定或者比例设定的某一个的参数，第1切换信号sw1依照是绝对值设定还是比例设定，把第1切换开关114以及第3切换开关144的输入同时切换到左侧或者右侧。
接着，在第1切换信号sw1选择绝对值设定的情况下，从第1绝对值参数输入单元111输入第1绝对值参数ω1，与该值相对应，设定积分放大器108的积分增益ωi即PI零点频率ωi。另外，从第3绝对值参数输入单元141输入第3绝对值参数ω3，与该值相对应，设定位置比例放大器131的位置增益Kp即位置增益零点频率Kp。
接着，在第1切换信号sw1选择比例设定的情况下，从第1比例参数输入单元112输入第1比例参数r1。另外，如果将用转动惯量J除与响应参数ω0相对应的环增益Kv的值记述为响应频率ωc，则积分增益比例设定单元15根据响应参数ω0和第1比例参数r1，设定PI零点频率ωi使得PI零点频率ωi对于响应频率ωc之比成为用第1比例参数r1设定的值。
另外，在第1切换信号sw1选择比例设定的情况下，与上述相同，从第3比例参数输入单元142输入第3比例参数r3。另外，位置增益比例设定单元145根据响应参数ω0和第3比例参数r3，设定位置增益零点频率Kp，使得位置增益零点频率Kp对于响应频率ω0之比成为用第3比例参数r3设定的值。
接着，从第2切换信号输入单元118输入第2切换信号sw2。这里，第2切换信号sw2是选择绝对值设定或者比例设定的某一个的参数，第2切换信号sw2依照是绝对值设定还是比例设定，把第2切换开关119的输入切换到左侧或者右侧。
接着，在第2切换信号sw2选择绝对值设定的情况下，从第2绝对值参数输入单元116输入第2绝对值参数ω2，与该值相对应，设定低通滤波器109的滤波器频率ωf。
接着，在第2切换信号sw2选择比例设定的情况下，从第2比例参数输入单元117输入第2比例参数r2。另外，滤波器频率比例设定单元120基于响应参数ω0和第2比例参数r2，设定滤波器频率ωf，使得滤波器频率ωf与用响应参数ω0设定的响应频率ωc之比成为用第2比例参数r2设定的值。
这里，第1比例参数r1以及第2比例参数r2的性质与在第1实施形态中说明过的相同。另外，第3比例参数r3的性质与第1比例参数r1相同。即，如上所述，第3比例参数r3设定位置增益零点频率Kp对于响应频率ωc的比例即第3比例Kp/ωc。第3比例大的一方对于扰动，电机角度θm迅速地收敛为与位置指令θr相同的值，能够进行更高精度的控制。然而，如果使第3比例过大，则控制系统在响应频率ωc附近的频率发振。从而，第3比例与响应频率ωc的大小无关具有一定的基准值，通常大多设定为0.2～0.4左右。
其次，本发明的电机控制装置的调整动作也与实施形态1相同。即，作为开始本发明的电机控制装置的调整的起动时的初始设定，第1切换信号sw1和第2切换信号sw2选择比例设定。另外，在第1比例参数r1、第2比例参数r2以及第3比例参数r3中，通过设定适当的初始值，在大多数的情况下，起动以后，只是进行使响应参数ω0逐渐增大的调整，就能够实现高速、高精度的响应。即，能够实现专利文献1所示的以往技术那样的基于一个参数的调整。
另一方面，在与根据电机控制装置的用途控制方法也不同相对应的情况下，不是通过第1绝对值输入以及第2绝对值输入设定PI零点频率以及滤波器频率的绝对值，而是使用第1比例输入以及第2比例输入进行设定，由此，由于与响应频率ωc的大小无关，能够在以作为初始值设定的一定的值为基准的一定范围内进行调整，因此具有调整直观而且简单的优点。
进而，在响应频率ωc小的调整的初始阶段，根据控制方法预先从初始值变更第1比例、第2比例和第3比例，然后，通过使响应频率ωc逐渐增大到稳定临界附近，能够在很短的调整时间内达到与控制方法相对应的适当的调整。
另外，在明确了在响应频率ωc相当低的状态下发生振荡那样的频率中，存在控制对象3的机械共振的情况下，或者在响应频率ωc相当低的状态下发生以机械共振为起因的振荡的情况下，在调整的初始阶段，使第2切换信号成为绝对值设定的同时，设定第2绝对值信号，使得滤波器频率ωf成为比机械共振频率高的值，而且，如果保持第1切换信号为比例设定，然后通过逐渐增大响应频率ωc，则即使存在机械共振，也能够简单地实现进行高速、高精度的控制调整。
本实施形态如上述那样构成，通过具备第1比例参数输入单元和第2比例参数输入单元，能够不依赖响应频率的设定，以一定的值为基准进行调整，能够进行直观而且简单的调整。另外，在调整的初始阶段，依照控制方法设定了第1比例、第2比例和第3比例以后，由于能够进行使响应频率增大的调整，因此能够与依照用途的控制方法相对应，在短时间内进行适当的调整。
另外，通过具备选择比例设定或者绝对值设定的第1切换信号输入单元以及第2切换信号输入单元，能够依照控制方法以及控制对象的特性，在短时间内进行适当的调整。
权利要求
1.一种电机控制装置，该电机控制装置按照与所运算的转矩指令相对应的电机转矩驱动具备上述电机和机械负载的控制对象，其特征在于包括输入位置指令信号或者速度指令信号和作为上述电机的角度检测值或者速度检测值的电机旋转信号，通过从上述电机旋转信号到上述转矩指令的反馈环的传递函数包括极或者零点的运算，进行上述转矩指令的运算的反馈运算单元；输入响应参数的响应参数输入单元；输入比例参数的比例参数输入单元，基于上述响应参数，设定作为上述反馈环的增益的环增益，基于上述响应参数和上述比例参数，设定上述反馈环的极或者零点，使得作为用控制对象的惯性值除上述环增益的值的响应频率与对应于上述反馈环的极或者零点的频率之比成为用上述比例参数设定的值。
2.一种电机控制装置，该电机控制装置按照与所运算的转矩指令相对应的电机转矩驱动具备上述电机和机械负载的控制对象，其特征在于包括输入指令信号和作为上述电机的角度检测值或者速度检测值的电机旋转信号，通过从上述电机旋转信号到上述转矩指令的反馈环的传递函数包括极或者零点的运算，进行上述转矩指令的运算的反馈运算单元；输入响应参数的响应参数输入单元；输入绝对值参数的绝对值参数输入单元；输入比例参数的比例参数输入单元；输入选择绝对值设定或者比例设定的某一个的切换信号的切换信号输入单元，基于上述响应参数，设定作为上述反馈环的增益的环增益，在上述切换信号是绝对值设定的情况下，基于上述绝对值参数，独立于上述响应参数，设定上述反馈环的零点或者极，在上述切换信号是比例设定的情况下，基于上述响应参数和上述比例参数，设定上述反馈环的零点以及极，使得作为用控制对象的惯性值除上述环增益的值的响应频率与对应于上述反馈环的零点或者极的频率之比成为用上述比例参数设定的值。
3.根据权利要求2所述的电机控制装置，其特征在于反馈运算单元通过从电机旋转信号到转矩指令的反馈环的传递函数包括多个极或者零点的运算，进行上述转矩指令的运算，与上述反馈环的上述多个零点或者极相对应，具备多个绝对值参数输入单元、比例参数输入单元和切换信号输入单元。
4.根据权利要求2或3所述的电机控制装置，其特征在于具备基于电机的角度检测值或者速度检测值，至少部分地推定控制对象的特性的控制对象特性推定单元，依照上述控制对象特性推定单元的推定结果，自动地设定切换信号。
5.一种电机控制装置，该电机控制装置按照与所运算的转矩指令相对应的电机转矩驱动具备上述电机和机械负载的控制对象，其特征在于包括输入速度指令信号和上述电机的速度检测值即电机速度，通过从上述电机速度到上述转矩指令的反馈环的传递函数包括比例积分运算和低通滤波器运算的运算，进行上述转矩指令的运算的反馈运算单元；输入响应参数的响应参数输入单元；输入第1绝对值参数的第1绝对值参数输入单元；输入第1比例参数的第1比例参数输入单元；输入选择绝对值设定或者比例设定的某一个的第1切换信号的第1切换信号输入单元；输入第2绝对值参数的第2绝对值参数输入单元；输入第2比例参数的第2比例参数输入单元；输入选择绝对值设定或者比例设定的某一个的第2切换信号的第2切换信号输入单元，基于上述响应参数，设定上述反馈环的增益即环增益，在上述第1切换信号是绝对值设定的情况下，基于上述第1绝对值参数，独立于上述响应参数，设定上述比例积分运算的零点频率即PI零点频率，在上述第1切换信号是比例设定的情况下，基于上述响应参数和上述第1比例参数，设定上述PI零点频率，使得上述响应频率与上述PI零点频率之比成为用上述第1比例参数设定的值，在上述第2切换信号是绝对值设定的情况下，基于上述第2绝对值参数，独立于上述响应参数，设定作为上述低通滤波器运算的极频率的低通滤波器频率，在上述第2切换信号是比例设定的情况下，设定上述低通滤波器频率，使得上述响应频率与上述低通滤波器频率之比成为用上述第2比例参数设定的值。
全文摘要
在按照与所运算的转矩指令相对应的电机转矩驱动具备电机和机械负载的控制对象的电机控制装置中，存在简单地进行与控制方法相对应的调整，在短时间内进行与用途相对应的最佳调整的课题。本发明具备输入位置指令信号或者速度指令信号和电机转动信号，通过从电机转动信号到转矩指令的反馈环的传递函数包括极或者零点的运算，进行转矩指令的运算的反馈运算单元、响应参数输入单元以及比例参数输入单元，基于响应参数设定反馈环的增益即环增益，基于响应参数和比例参数，设定环增益的极或者零点，使得用控制对象的惯性值除环增益的值即响应频率与对应于反馈环的极或者零点的频率之比成为用比例参数设定的值，由此能够在短时间内容易地进行调整。
文档编号G05B13/02GK1783695SQ20051009783
公开日2006年6月7日 申请日期2005年8月30日 优先权日2004年12月3日
发明者池田英俊 申请人:三菱电机株式会社