伺服控制装置的制作方法

本发明涉及一种伺服控制装置，特别涉及一种在模拟输入电压输入指令的静区进行减速停止的伺服控制装置。

背景技术：

在伺服电动机的控制中，根据控制系统的电路结构是模拟电路还是数字电路而被分为模拟伺服和数字伺服。虽然基于数字伺服的控制能够进行精度高的精度，但是为了构成该数字伺服控制，需要使在数字控制装置和伺服放大器中具有控制代码等的一致性，对适当性有限制。对此，在如模拟伺服那样进行基于模拟输入电压输入的速度指令的情况下，高精度的控制比较困难，但是能够仅通过电压指令进行速度指令，因此具有高的通用性。

在这种进行基于模拟输入电压输入的速度指令的数值控制装置中，难以正确地控制电动机的停止位置，例如在日本特开平11-015531号公报等中公开的技术中，停止时输入位置保持信号而从速度控制切换为位置控制，在输入了信号的位置停止并进行位置保持，由此，不错开位置地停止在停止位置，从而解决该问题。

在现有技术中，如果输入位置保持信号则从速度控制切换为位置控制，进行位置控制使得消除偏离于输入了位置保持信号的位置的位置偏差量，因此在输入位置保持信号时电动机紧急停止。另外，输入位置保持信号时的速度越大则越会产生过冲(overshoot)，因此会存在产生机械冲击的问题点。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种伺服控制装置，在基于模拟输入电压的伺服电动机控制中，能够抑制因过冲或紧急停止造成的冲击。

在本发明中，在基于模拟输入电压输入的速度指令或转矩指令中设置判断为停止的指令电压的静区。并且，总是根据速度控制或转矩控制中的速度反馈来计算加减速度，如果指令电压进入到判断为停止的指令电压的静区，则通过维持了该时间点的减速度的位置指令而切换为位置控制，定位在停止位置。

并且，本发明的伺服控制装置进行根据基于模拟输入电压的速度指令或转矩指令来控制伺服电动机的速度或转矩的速度控制或转矩控制、以及根据来自伺服电动机的反馈来控制伺服电动机的位置的位置控制，该伺服控制装置具有：指令切换部，其判定基于上述模拟输入电压的指令的指令电压进入了预先登记的、判断为停止的上述指令电压的静区，上述指令切换部在检测出上述指令电压进入了上述静区时，以如下方式切换上述伺服电动机的控制方法，即，停止上述速度控制或上述转矩控制，并通过将该停止时的实际速度设为初速度的移动指令的分配处理的上述位置控制来使上述伺服电动机减速停止。

上述减速停止以上述指令电压进入上述静区的时间点的减速度进行减速。

上述减速停止以预先指定的时间常数进行减速。

上述静区的指定能够通过二进制输入而随时变更。

根据本发明，在通过基于模拟输入电压输入的速度指令或转矩指令来进行速度控制或转矩控制的伺服控制装置中，如果在减速指令时基于模拟输入电压输入的指令进入到判断为停止的指令电压的静区，则能够一边保持到目前为止的减速度一边进行停止。因此，能够抑制因过冲或紧急停止造成的冲击。另外，停止后模拟输入电压输入的指令只有是在静区范围内才能够进行位置保持。

附图说明

通过参照附图说明以下的实施例，能够更加明确本发明的上述以及其他目的和特征。这些附图中：

图1是表示本发明一个实施方式的伺服控制装置的结构的框图。

图2是通过图1的指令切换部11执行的处理的流程图。

图3是表示在图1的伺服控制装置中将伺服电动机的控制切换为了位置控制时的指令移动量的变化的图。

图4是图1的位置指令部13进行的移动指令的分配处理的流程图。

具体实施方式

以下，结合附图说明本发明的实施方式。

图1是通过功能框图表示了本发明一个实施方式的伺服控制装置的功能。伺服控制装置1具有：伺服放大器的结构，其将驱动电流提供给伺服电动机3；以及指令切换部11，其根据来自控制装置2的基于模拟输入电压输入的指令电压的值来切换基于速度指令或转矩指令的控制、和基于位置环的控制。并且，为了进行基于位置环的控制，其中该位置环以位置控制切换时间点的实际速度为初速度而使伺服控制装置1减速停止，将实际速度取得部12、位置指令部13、实际速度位置偏差量计算部14、加减速度计算部15以及加减法运算器17新追加到伺服控制装置1中。

伺服控制装置1接受来自控制装置2的基于模拟输入电压输入的速度指令或转矩指令，来进行速度控制或转矩控制，如果基于模拟输入电压输入的指令进入了作为参数而预先登记的、判断为停止的指令电压的静区内，则形成位置环。形成位置环后，以设切换时的实际速度为初速度且一边维持此前的减速度一边停止的方式，通过位置指令部13进行移动指令的分配处理。由此，如果基于模拟输入电压输入的速度指令或转矩指令的输入电压进入判断为停止的静区，则能够平稳地减速停止。

另外，对于上述位置控制时的减速停止的减速度，通过使用由参数任意设定的时间常数等，能够以任意的减速度来进行减速停止。

位置指令部13所执行的移动指令的分配处理，除了用于进行减速停止中的位置控制这一点之外，与一般控制装置所执行的移动指令的分配处理是一样的。因此，将为了执行该分配处理所需要的众所周知的处理器装入伺服控制装置1中，通过该处理器构成位置指令部13即可。

另外，在伺服控制装置1中，如果基于模拟输入电压输入的速度指令或转矩指令的输入电压处于判断为停止的指令电压的静区内，则通过位置指令部13进行减速停止的位置指令，但是，电动机停止后，由于保持维持位置环的状态而无视来自控制装置2的模拟输入电压的速度/转矩指令，因此只要指令电压值在静区的范围内就能够保持停止位置。

上述的判断为停止的指令电压的静区，通过基于信号等的二进制输入而随时变更静区的电平，由此可以从基于位置环的控制模式切换为基于速度指令或转矩指令的控制模式。由此，能够变更在上述判断为停止的指令电压的静区内的基于位置环的控制模式时的判断为停止的指令电压的静区，并切换为基于控制装置2所指令的模拟输入电压输入的速度控制或转矩控制，从而能够进行伺服控制。

使用图1、图2说明基于来自控制装置2的模拟输入电压输入的指令电压值的指令切换部11的指令切换处理。在使用本实施方式的伺服控制装置1时，作业者对指令切换部11预先设定判定为停止的指令电压的静区。该设定如上述那样通过基于信号等的二进制输入而进行设定即可。

伺服控制装置1的指令切换部11监视从控制装置2输入到伺服控制装置1中的模拟输入电压输入的速度指令或转矩指令的指令电压，判定该指令电压值是否进入了上述所设定的判断为停止的静区(步骤SA01)。这里，在判定为上述指令电压的值进入了判断为停止的静区的情况下，伺服控制装置1的指令切换部11从控制装置2侧切换为连接至位置偏差计量器(counter，计数器)16侧，形成基于伺服电动机3、脉冲编码器(未图示)、实际速度取得部12、加减速度计算部15、位置指令部13以及位置偏差计量器16的位置环(步骤SA02)。当上述指令电压的值没有进入判断为停止的静区时，保持原样地继续进行基于从控制装置2输入的模拟输入电压输入的速度控制、转矩控制(步骤SA03)。

另外，在基于模拟输入电压输入的速度指令或转矩指令的控制中，位置偏差计量器16的值设为“0”。

接着，使用图1、图3说明从控制装置2输入到伺服控制装置1中的模拟输入电压输入的指令的输入电压进入到判断为停止的指令电压的静区之后，在伺服控制装置1上执行的移动指令的分配处理。

如果来自控制装置2的基于模拟输入电压输入的速度指令或转矩指令的指令电压进入静区，则伺服控制装置1开始移动指令的分配处理，用于从基于速度指令或转矩指令的速度、转矩控制切换为位置控制，而减速停止。

实际速度取得部12取得伺服电动机3的速度反馈，输出给位置指令部13、加减速度计算部15以及实际速度位置偏差量计算部14。加减速计算部15计算伺服电动机3的加减速度而输出给位置指令部13。位置指令部13根据从加减速度计算部15得到的伺服电动机3的加减速度，计算使伺服电动机3减速停止的分配指令移动量MCMD，并输出给加减法运算器17。位置偏差计量器16将分配指令移动量MCMD与当前存储的位置偏差量相加，并且减去来自安装在伺服电动机3上的脉冲编码器(未图示)的位置反馈量，计算位置偏差。并且，根据计算出的该位置偏差来控制伺服电动机3的速度。

实际速度位置偏差量计算部14计算位置偏差量，该位置偏差量是在从控制装置2输入的模拟输入电压输入的速度指令或转矩指令进入到判断为停止的指令电压的静区、且在伺服控制装置1切换为位置控制的时间点由实际速度取得部12取得的实际速度所对应的位置偏差量。在加减法运算器17中，将该计算出的位置偏差量和从位置指令部13输出的分配指令移动量MCMD相加，并输出给位置偏差计量器16。

如以下那样，求出通过实际速度位置偏差量计算部14求出的位置控制切换时的实际速度所对应的位置偏差量。通过以下的式1求出实际速度所对应的位置偏差量。

[式1]

位置偏差量＝速度/位置环增益

这里，如果将位置控制开始时的速度反馈值设为V0，将与位置控制开始时的实际速度相当的位置偏差量设为ERR_v0，则以下所示的式2成立，通过位置控制开始时的速度反馈值V0和位置环增益来计算位置控制切换时的实际速度所对应的位置偏差量。

[式2]

ERR_v0＝V0/位置环增益

另外，在切换为位置控制的分配周期，将位置控制开始时的最初分配周期的分配指令移动量设为MCMD_v0，则通过以下的式3，计算在切换为位置控制的最初的分配周期输出到位置偏差计量器16的指令值P0。

[式3]

P0＝MCMD_v0+ERR_v0＝MCMD_v0+V0/位置环增益

并且，在之后的分配周期，在位置指令部13中将实际速度设为初速度，并指令利用切换为位置控制的时间点的减速度进行减速处理的指令移动量。

通过位置指令部13计算分配指令移动量MCMD，以便以通过加减速度计算部15根据实际速度计算出的减速度而进行移动，经由加减法运算器17输出给位置偏差计量器16而进行位置控制，来使伺服电动机3减速。

另外，如果以位置控制开始时的减速度继续位置指令，则分配指令移动量MCMD的标记反转。在该分配指令移动量MCMD的标记进行反转的分配周期，位置指令部13停止位置指令的输出，消除在位置偏差计量器16中残余的位置偏差量，使伺服电动机3停止。

另外，在之后的分配周期中，只要指令电压值在静区的范围内就将指令值P_out设为0，通过基于位置环的位置控制来保持停止位置。

图4是本实施方式的从基于来自控制装置2的模拟输入电压输入的速度指令或转矩指令的控制，切换为位置控制并停止为止的伺服控制装置1的处理器，按照预定分配周期所实施的处理的流程图。

[步骤SB01]位置指令部13判定是否是从基于模拟电压输入的指令的控制刚刚切换到位置控制之后的最初的分配周期。在是刚刚切换为位置控制之后的最初的分配周期的情况下，则前进到步骤SB02，在不是的情况下则前进到步骤SB05。

[步骤SB02]位置指令部13计算位置控制开始时的速度V0所对应的位置偏差量ERR_v0。

[步骤SB03]位置指令部13计算位置控制开始时的最初的分配周期的分配指令移动量MCMD_v0。

[步骤SB04]位置指令部13将在步骤SB02计算出的位置偏差量ERR_v0与在步骤SB03计算出的分配指令移动量MCMD_v0相加，计算输出给位置偏差计量器16的指令值P_out(＝在最初的分配周期输出给位置偏差计量器16的指令值P0)，前进到步骤SB07。

[步骤SB05]位置指令部13计算分配指令移动量MCMD_N，使得伺服电动机3以任意的减速度停止。

例如，在进行位置指令，以便保持通过加减速度计算部15根据切换到位置控制的时间点的实际速度而计算出的减速度DEC而进行移动的情况下，将在上次的分配周期N-1计算出的分配指令移动量设为MCMD_N-1时，则通过以下的式4来计算位置指令部13要分配的分配指令移动量MCMD_N。

位置指令部13继续位置指令使得以位置控制开始时的减速度DEC进行减速时，则上次的分配周期N-1的分配指令移动量MCMD_N-1逐渐变小，最终，减速度DEC成为上次的分配周期N-1的分配指令移动量MCMD_N-1以上。在该分配周期，位置指令部13停止位置指令的输出，将分配指令移动量MCMD_N设为0。

另外，位置控制开始时的减速度DEC仅在切换为位置控制的时间点进行更新。

[式4]

[步骤SB06]位置指令部13将在步骤SB05计算出的分配指令移动量MCMD_N设为输出给位置偏差计量器16的指令值P_out，前进到步骤SB07。

[步骤SB07]位置指令部13将上述计算出的指令值P_out输出给位置偏差计量器16。

以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不只限定于上述的实施方式的例子，而能够通过增加适当的变更以各种方式来实施。

以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不只限定于上述的实施方式的例子，而能够通过增加适当的变更以各种方式来实施。