专利名称：位置控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电机、机器人和工作机器等的位置控制装置，特别是涉及要求高速响应的位置控制装置。
背景技术：
作为以高速响应为目的的位置控制装置，例如，包括发生位置指令的指令发生部；输入位置指令和作为控制对象的电机的位置、输出使其一致的速度指令来进行位置控制的位置控制部；输入速度指令和速度、输出使其一致的转矩指令来进行速度控制的速度控制部；和根据输入的转矩指令进行电流控制的电流控制部，位置控制装置还包括从速度指令减去速度并求出速度偏差的减法器；以时间常数T1对速度偏差进行积分求出速度偏差积分值的积分器；速度指令乘α(0.0≤α≤1.0)的乘法器；乘法器的信号与速度偏差积分值相加同时减去速度的加法减法器；加法减法器的输出乘速度环路增益的乘法器；和用低通滤波器滤除乘法器的信号得到新的转矩指令的转矩滤波器。
但是，还存在这样的问题，由于为了抑制由机械系统诱发的振动而设置的由低通滤波器形成的转矩滤波器的延迟，当速度增益增加或时间常数变短时，容易使机械系统本身产生振动。
发明的公开本发明的目的在于提供一种能解决该问题的位置控制装置。
本发明的第1位置控制装置包括发生位置指令的指令发生部；输入位置指令和作为控制对象的电机的位置、输出使其一致的速度指令来进行位置控制的位置控制部；输入速度指令和电机的速度、输出使速度指令和速度一致的转矩指令来进行速度控制的速度控制部；根据转矩指令进行电流控制的电流控制部，速度控制部包括用低通滤波器对速度进行滤波并求出电机的新速度的速度反馈滤波器；从速度指令减去新速度并求出速度偏差的减法器；以时间常数T1对速度偏差进行时间积分求出速度偏差积分值的积分器；速度指令乘系数α(0.0≤α≤1.0)的乘法器；乘法器的信号与速度偏差积分值相加同时减去速度的加法减法器；加法减法器的输出乘速度环路增益Kv并算出转矩指令的乘法器；和用低通滤波器对转矩指令进行滤波得到新的转矩指令的转矩滤波器。
本发明的第2位置控制装置的位置控制部具有对位置指令进行时间微分并与速度正馈常数FF(0.0≤FF≤1.0)相乘的速度正馈器；将速度正馈器的信号与速度指令相加求出新的速度指令的加法器。
本发明的第3位置控制装置的位置控制部具有对速度指令进行时间微分并倍乘(电机惯量+负载惯量)、将其与转矩正馈常数FF(0.0≤α≤1.0)相乘的转矩正馈器和将转矩正馈器的信号与乘法器的信号相加求出新的转矩指令的加法器。
附图的简单说明
图1是适用本发明的电机控制系统的方框图。
图2是表示图1的位置控制部的详细结构的图。
图3是表示图1的速度控制部的详细结构的图。
图4是表示使用本发明驱动单轴滚动滑块时的动作例的图。
实施发明的最佳形态图1是适用本发明的电机控制系统的方框图。指令发生部11输出位置指令pref，位置控制部12输入位置指令pref和检测器16检测出的电机15的位置pfb，进行位置控制，使位置指令pref与位置pfb一致，并输出速度指令Vref。速度控制部13取速度指令Vref和差分器17的位置pfb的差分并输入已求出的电机速度Vfb，进行速度控制，使速度指令Vref和速度Vfb一致，并输出转矩指令。电流控制部14输入转矩指令Tref并输出与此相应电流来驱动电机15。
利用由速度控制部13、电流控制部14、电机15、检测器16和差分器形成的速度控制环路来进行速度控制，使电机15以响应位置控制部12的速度指令Vref的速度转动。此外，利用在该控制环路中增加了位置控制部12的位置控制环路进行位置控制，使电机15的转动位置成为响应指令发生部11的位置指令Pref的位置。
图2是表示位置控制部12的详细结构的图。位置控制部12包括输入位置指令Pref和电机位置Pfb并从位置指令Pref减去电机位置Pfb、求出位置偏差Pe的减法器121；使位置偏差与位置环路增益Kp相乘并输出速度指令的乘法器122；对位置指令Pref进行时间微分并与速度正馈常数FF(0.0≤FF≤1.0)相乘求出速度正馈信号FFdpr的速度正馈器123和将速度正馈信号FFdpr与速度指令Vref相加形成新的速度指令Vref的加法器124，向速度控制部Vref输出速度指令Vref。
图3是表示速度控制部13的详细结构的图。速度控制部13包括输入速度指令Vref和速度Vfb、用低通滤波器对速度Vfb进行滤波并求出速度FVfb的速度FB滤波器131；从速度指令Vref中减去速度FVfb并求出速度偏差Ve的减法器132；以时间常数Ti对速度偏差进行时间积分并求出速度偏差积分值SVe的积分器133；使速度指令Vref乘α(0.0≤α≤1.0)求出比例信号αVref的乘法器134；比例信号αVref与速度偏差积分值Sve相加同时减去速度Vfb的加法减法器135；加法减法器的输出乘速度环路增益Kv并算出转矩指令Tref的乘法器136；对速度指令Vref进行时间微分并乘以J作为电机惯量+负载惯量之和、与转矩正馈常数FFa(0.0≤FFa≤1.0)相乘并输出转矩正馈信号FFadvr的转矩正馈器137；将转矩正馈器的信号FFadvr与转矩指令Tref相加形成新的转矩指令Tref的加法器138；和用低通滤波器对转矩指令Tref进行滤波得到新的转矩指令Tref的转矩滤波器139，向电流控制部14输出转矩指令Tref。
图4是表示使用本发明驱动单轴滚动滑块时的动作例的图。(a)象先有例那样，位置控制使用P(比例)控制，速度控制使用I-P(积分比例)控制(α＝0)，为了抑制振动而插入转矩滤波器。再有，不使用速度正馈器和转矩正馈器(FF＝FFa＝0)。(b)是使用本发明的响应，是在先有例的基础上增加速度FB滤波器形成的。本发明的实施例的控制参数和先有例相同，位置环路增益Kp＝200rad/s，速度环路增益Kv＝200Hz，速度环路积分时间常数Ti＝1.56ms，转矩滤波器Tf＝0.4ms。只是，在本发明的实施例中设有速度FB滤波器，时间常数Tk＝0.4ms。由图可知，在先有例中，当决定位置时，会出现过冲。为了消除该现象，可以增大Kv或者缩短Ti，但为了起振，不能调整到其以上，此外，即使降低Kp能消除过冲，但决定位置的时间变长了。另一方面，在本发明的实施例中，能够实现既没有过冲位置决定又快。再有，图中，Pref是位置指令，Prb是电机位置，Pe是位置偏差，Pe’是Pe的放大，Tref是转矩指令。
工业利用的可能性如上所述，若按照本发明，因在速度控制部中设有速度FB滤波器，故即使提高速度环路增益或缩短时间常数，控制系统本身也不会产生振动，能够很快地达到目标值，所以，能够提供一种性能好、实用性强的位置控制装置。
权利要求
1.一种控制电机位置的位置控制装置，其特征在于，包括发生位置指令的指令发生部；输入位置指令和作为控制对象的电机的位置、输出使其一致的速度指令来进行位置控制的位置控制部；输入速度指令和上述电机的速度、输出使速度指令和速度一致的转矩指令来进行速度控制的速度控制部；根据转矩指令进行电流控制的电流控制部，速度控制部包括用低通滤波器对速度进行滤波并求出电机的新速度的速度反馈滤波器；从速度指令减去新速度并求出速度偏差的减法器；以时间常数Ti对速度偏差进行时间积分求出速度偏差积分值的积分器；速度指令乘系数α(0.0≤α≤1.0)的乘法器；乘法器的信号与速度偏差积分值相加同时减去速度的加法减法器；加法减法器的输出乘速度环路增益Kv并算出转矩指令的乘法器；和用低通滤波器对转矩指令进行滤波得到新的转矩指令的转矩滤波器。
2.权利要求1记载的位置控制装置，其特征在于，位置控制部具有对位置指令进行时间微分并与速度正馈常数FF(0.0≤FF≤1.0)相乘的速度正馈器；将速度正馈器的信号与速度指令相加求出新的速度指令的加法器。
3.权利要求1或权利要求2记载的位置控制装置，其特征在于，位置控制部具有对速度指令进行时间微分并倍乘(电机惯量+负载惯量)、将其与转矩正馈常数FFa(0.0≤FFa≤1.0)相乘的转矩正馈器；将转矩正馈器的信号与上述乘法器的信号相加求出新的转矩指令的加法器。
全文摘要
控制电机位置的位置控制装置包括:进行位置控制使指令发生部11的位置指令和电机的位置一致的位置控制部12;输出使其速度指令和电机的速度一致的转矩指令来进行速度控制的速度控制部13;接收该指令来进行电流控制的电流控制部13。速度控制部13包括:对速度进行低通滤波的速度反馈滤波器131;从速度指令减去该信号并求出速度偏差的减法器132;对速度偏差进行时间积分求出速度偏差积分值的积分器133;速度指令乘系数α的乘法器136;乘法器的信号与速度偏差积分值相加进而减去速度的加法减法器135;加法减法器的输出乘速度环路增益Kv的乘法器136;对该信号进行低通滤波的转矩滤波器139。
文档编号G05D3/12GK1254420SQ97182149
公开日2000年5月24日 申请日期1997年9月5日 优先权日1997年3月12日
发明者鹤田和宽 申请人:株式会社安川电机