专利名称：电动机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对多个电动机进行同步控制，使各个电动机的旋转速度 及旋转量相等的电动机控制装置。
背景技术：
例如，敞篷车在车室上部设有可自由开闭的车顶，该车顶被折叠收 纳在后部行李箱内，车顶和行李箱等被移动体的移动通过使设于左右的 两个电动机旋转来进行。但是，由于电动机特性的偏差、由电动机驱动 的连杆机构的摩擦力的偏差、或者因车体的倾斜造成的电动机负荷差异 等原因，在两个电动机的旋转速度及旋转量(旋转角度)不同时，不平 衡力作用于被移动体，使被移动体变形，极端的情况下有时会破损。因此，在下述专利文献1 3中提出了控制两个电动机使其旋转速度及旋转量相同的控制装置。专利文献1根据各个电动机的当前位置和目 标速度计算单位时间后的目标位置，另一方面，根据各个电动机的当前 位置和当前速度计算单位时间后的预测位置，比较所计算的目标位置和 预测位置，确定电动机的输出量，由此进行控制，使得各个电动机的预 测位置逐渐接近相同的目标位置，并且抑制电动机之间的位置偏移。专利文献2对第1电动机进行与以往相同的速度控制，对第2电动机不进 行速度控制，而以第1电动机的旋转角度的绝对值为基准，进行与其同 步跟随的位置控制，由此抑制电动机之间的位置偏移。专利文献3利用 对应电动机的旋转速度将速度反馈路径从消隙控制切换为速度控制等的 手段，控制两个电动机使其旋转速度一致，由此实现动作的稳定。[专利文献l]日本特许第3467440号公报[专利文献2]日本特许第3550114号公报[专利文献3]日本特幵2001-51722号公报 在以往的电动机控制装置中，由于不能独立控制旋转速度和旋转量， 所以在进行消除两个电动机之间的旋转量差异的控制时，旋转速度受到 影响，存在电动机之间的旋转速度产生偏差的问题。对此利用图3的示 例进行说明。图3表示两个电动机的旋转量与由这些电动机驱动的被移动体的前端速度的控制结果的一例。图3 (a)是电动机A、 B的旋转量 的控制结果，图3 (b)是被移动体的前端速度的控制结果。通过同步控 制电动机A、 B使其旋转速度相同，如图3 (b)所示，可以使前端速度 与目标速度大致一致。但是，即使进行旋转速度的同步控制，在电动机A、 B的旋转量产生图3 (a)所示的偏差的情况下，虽然控制各个电动机的 旋转量使得该偏差为0时，偏差被消除，但其另一方面，旋转量的操作 量的变化影响到旋转速度的操作量，结果导致电动机A、 B的旋转速度 产生差异，前端速度偏离目标值。因此，在现有技术中，不可能进行一 面使电动机之间保持相同旋转速度， 一面消除旋转量偏差的控制。发明内容本发明就是为了解决上述问题而产生的，其目的在于提供一种可以 抑制对速度控制的影响同时消除电动机之间的旋转量偏差的电动机控制 装置。本发明涉及的电动机控制装置对多个电动机进行同步控制，使各个 电动机的旋转速度及旋转量相等，其具有生成旋转速度的目标值即目 标速度的目标速度生成单元；分别检测各个电动机的旋转速度的速度检 测单元；平均速度计算单元，其对通过该速度检测单元检测的各个电动 机的旋转速度进行平均，以计算平均速度；驱动指令值输出单元，其根 据由目标速度生成单元生成的目标速度和通过平均速度计算单元计算的 平均速度，向各个电动机输出驱动指令值；分别检测各个电动机的旋转 量的旋转量检测单元；平均旋转量计算单元，其对通过该旋转量检测单 元检测的各个电动机的旋转量进行平均，以计算平均旋转量；以及驱动 指令值变更单元，其根据通过该平均旋转量计算单元计算的平均旋转量、 和通过所述旋转量检测单元检测的各个电动机的旋转量，生成与各个电
动机对应的旋转量控制用的反馈信号，根据该反馈信号，变更从驱动指 令值输出单元提供给各个电动机的驱动指令值。在本发明中，检测多个电动机各自的旋转速度，并计算它们的平均(平均速度)，并且检测多个电动机各自的旋转量，并计算它们的平均(平 均旋转量)。并且，关于旋转速度，通过向各个电动机提供根据目标速度 和平均速度计算的驱动指令值，各个电动机被控制为目标速度，并以相 等速度旋转。另一方面，关于旋转量，根据所计算的平均旋转量和各个 电动机的旋转量，按照各个电动机生成反馈信号，根据该反馈信号变更 提供给各个电动机的驱动指令值，由此对各个电动机独立进行旋转量的 控制。因此，可以减小对旋转速度的影响，同时独立控制旋转量，以消 除旋转量的偏差。因此，由于能够使多个电动机之间的旋转速度和旋转 量都相同，所以例如在利用两个电动机移动一个被移动体时，可以使被 移动体不会受到不平衡力作用，防止被移动体的变形和破损。这样根据本发明，可以提供一种能够减小对速度控制的影响、同时 消除电动机之间的旋转量偏差的电动机控制装置。
图1是本发明的实施方式涉及的电动机控制装置的控制方框图。 图2是表示本发明的电动机旋转量与被移动体的前端速度的控制结 果的一例的图。图3是表示以往的电动机旋转量与被移动体的前端速度的控制结果 的一例的图。
具体实施方式
图1是本发明的实施方式涉及的电动机控制装置的控制方框图。1 是生成目标速度(旋转速度的目标值)的目标速度生成器，其具有预先设定了与被移动体的位置对应的目标速度的目标速度表。30是控制两个 电动机4、 8的旋转速度的并进速度控制器，由以下叙述的并进FB (反 馈)输出产生器2、并进FF (前馈)输出产生器3、运算器14和运算器
15构成。并进FB输出产生器2用于控制电动机4、 8使其旋转速度相同， 例如，由输出与所输入的偏差成比例的信号的比例要素、和输出与偏差 的时间积分值成比例的信号的积分要素构成。并进FF输出产生器3由输 出数值与目标速度相等的速度值的前馈要素构成。这样，通过对比例动 作和积分动作组合前馈动作，可以获得相对目标值的良好的应答特性。 另外，也可以构成为在并进FB输出产生器2中，对比例要素和积分要素 追加微分要素，并进行PID控制。并且，并进FF输出产生器3也不是本 发明的必须要素，可以省略。4是使被移动体移动的一个电动机(电动机A)， 5是检测电动机4 的旋转量(旋转角度)的旋转量检测器，6是检测电动机4的旋转速度的 速度检测器。检测器5、 6例如可以使用产生与电动机4的旋转同步的脉 冲的一个旋转编码器构成。7是差动FB (反馈)输出产生器，生成并输 出相对电动机4的旋转量控制用的反馈信号。8是使被移动体移动的另一 个电动机(电动机B)， 9是检测电动机8的旋转量(旋转角度)的旋转 量检测器，10是检测电动机8的旋转速度的速度检测器。检测器9、 10 也可以使用产生与电动机8的旋转同步的脉冲的一个旋转编码器构成。 11是差动FB (反馈)输出产生器，生成并输出相对电动机8的旋转量控 制用的反馈信号。差动FB输出产生器7、 11由前述的比例要素和积分要 素等构成。电动机4和电动机8配置在车辆的车顶和行李箱等被移动体 的左右，借助两个电动机4、 8的旋转，通过与各个电动机连动的连杆机 构(省略图示)使一个被移动体移动。12是对通过速度检测器6、 10检测的各个电动机4、 8的旋转速度 进行平均，以计算平均速度的平均速度运算部。13是对通过旋转量检测 器5、 9检测的各个电动机4、 8的旋转量进行平均，以计算平均旋转量 的平均旋转量运算部。14是运算从目标速度生成器1输出的目标速度与 从平均速度运算部12输出的平均速度之间的偏差的运算器。15是对并进 FB输出产生器2的输出与并进FF输出产生器3的输出进行相加的运算 器。16是对运算器15的输出即并进速度控制器30的输出、与差动FB 输出产生器7的输出进行相加的运算器。17是运算平均旋转量运算部13 的输出与旋转量检测器5的输出之差的运算器。18是对运算器15的输出 即并进速度控制器30的输出、与差动FB输出产生器11的输出进行相加 的运算器。19是运算平均旋转量运算部13的输出与旋转量检测器9的输 出之差的运算器。在以上结构中，目标速度生成器1构成本发明中的目标速度生成单 元的一个实施方式，并进速度控制器30构成本发明中的驱动指令值输出 单元的一个实施方式。旋转量检测器5、 9构成本发明中的旋转量检测单 元的一个实施方式，速度检测器6、 10构成本发明中的速度检测单元的 一个实施方式。平均速度运算部12构成本发明中的平均速度计算单元的 一个实施方式，平均旋转量运算部13构成本发明中的平均旋转量计算单 元的一个实施方式。运算器16 19和差动FB输出产生器7、 11构成本 发明中的驱动指令值变更单元的一个实施方式。下面，说明电动机4、 8的控制动作。在操作未图示的操作开关并开 始车顶等被移动体的开闭动作后，从目标速度生成器1向并进速度控制 器30提供与被移动体的位置对应的目标速度Yo。该目标速度Yo被输入 运算器14，运算目标速度Yo与平均速度运算部12的输出即平均速度Ym 之间的偏差Yo—Ym。所运算的偏差被输入并进FB输出产生器2，并进 FB输出产生器2进行比例、积分等的处理，输出与偏差对应的信号。并 且，目标速度Yo也被输入并进FF输出产生器3，进行前馈处理。并进 FB输出产生器2的输出P与并进FF输出产生器3的输出Q在运算器15 中被相加。并进速度控制器30将运算器15中的相加结果作为驱动指令 值S输出。从并进速度控制器30输出的驱动指令值S，作为共同的指令值提供 给运算器16和运算器18。在运算器16中，驱动指令值S与从差动FB 输出产生器7输出的后述的差动信号Za相加，该相加结果S+Za作为驱 动指令值a被提供给电动机4。在运算器18中，驱动指令值S与从差动 FB输出产生器11输出的后述的差动信号Zb相加，该相加结果S+Zb作 为驱动指令值P被提供给电动机8。电动机4按照驱动指令值a以预定的旋转速度和旋转量(旋转角度)
旋转。电动机4的旋转量被旋转量检测器5检测，旋转速度被速度检测器6检测。由旋转量检测器5检测的旋转量Xa提供给平均旋转量运算部 13，并且提供给运算器17。由速度检测器6检测的旋转速度Ya提供给平 均速度运算部12。另一方面，电动机8按照驱动指令值(3以预定的旋转速度和旋转量 (旋转角度)旋转。电动机8的旋转量被旋转量检测器9检测，旋转速 度被速度检测器10检测。由旋转量检测器9检测的旋转量Xb提供给平 均旋转量运算部13，并且提供给运算器19。由速度检测器10检测的旋 转速度Yb提供给平均速度运算部12。平均速度运算部12根据从速度检测器6、 10输出的各个电动机4、 8的旋转速度Ya、 Yb，计算平均速度Ym。平均速度Ym根据Ym二 (Ya 十Yb) /2求出。另外，此处将平均速度Ym计算为Ya、 Yb的算术平均 (相加平均)，但也可以利用除此以外的方法计算。例如，在作为几何平 均(相乘平均)计算时，平均速度Ym根据Ym二 (Ya Yb) 1/2求出。所计算的平均速度Ym作为反馈用的速度控制量，从平均速度运算 部12提供给并进速度控制器30的运算器14。运算器14按照前面所述运 算目标速度Yo与平均速度Ym之间的偏差Yo—Ym。该偏差被提供给并 进FB输出产生器2，并进FB输出产生器2对偏差进行比例/积分等处理。 在运算器15中，并进FB输出产生器2的输出P与并进FF输出产生器3 的输出Q相加，从并进速度控制器30输出与上述偏差对应的驱动指令值 S。该驱动指令值S被共同提供给各个电动机4、 8，各个电动机4、 8根 据上述驱动指令值S被同步控制，使得各自的旋转速度与目标速度Yo相 等。另一方面，平均旋转量运算部13根据从旋转量检测器5、 9输出的 各个电动机4、 8的旋转量Xa、 Xb，计算平均旋转量Xm。平均旋转量 Xm根据Xm二 (Xa+Xb) /2求出。另外，此处将平均旋转量Xm计算 为Xa、 Xb的算术平均(相加平均)，但也可以利用除此以外的方法计算。 例如，在进行几何平均(相乘平均)计算时，平均旋转量Xm根据Xm-(Xa'Xb) 1/2求出。
所计算的平均旋转量Xm被共同提供给运算器17、 19，运算器17 运算平均旋转量Xm与由旋转量检测器5检测的电动机4的旋转量Xa之 间的偏差Xm—Xa。该运算结果被提供给差动FB输出产生器7。差动FB 输出产生器7输出与上述偏差对应的差动信号Za。该差动信号Za作为对 电动机4的旋转量控制用的反馈信号被提供给运算器16，在运算器16中 将驱动指令值S和差动信号Za相加。由此，提供给电动机4的驱动指令 值被变更，电动机4以基于驱动指令值a (=S+Za)的旋转速度和旋转 量旋转。该情况时，电动机4根据来自差动FB输出产生器7的差动信号 Za，被控制成使旋转量为平均旋转量Xm。另一方面，运算器19运算平均旋转量Xm与由旋转量检测器9检测 的电动机8的旋转量Xb之间的偏差Xm—Xb。该运算结果被提供给差动 FB输出产生器11。差动FB输出产生器11输出与上述偏差对应的差动信 号Zb。该差动信号Zb作为对电动机8的旋转量控制用的反馈信号被提 供给运算器18，在运算器18中驱动指令值S和差动信号Zb相加。由此， 提供给电动机8的驱动指令值被变更，电动机8以基于驱动指令值p (= S + Zb)的旋转速度和旋转量旋转。该情况时，电动机8根据来自差动 FB输出产生器11的差动信号Zb，被控制成使旋转量为平均旋转量Xm。这样，在本实施方式中，利用速度检测器6、 10检测电动机4、 8各 自的旋转速度，通过平均速度运算部12计算它们的平均，根据所计算的 平均速度Ym和目标速度Yo之间的偏差，从并进速度控制器30向各个 电动机4、 8输出共同的驱动指令值S。根据该驱动指令值S控制电动机 4、 8使其旋转速度为目标速度，电动机4、 8以相同速度旋转。并且，在本实施方式中，利用旋转量检测器5、 9检测电动机4、 8 各自的旋转量，通过平均旋转量运算部13计算它们的平均，生成基于所 计算的平均旋转量Xm与所检测的各个电动机的旋转量Xa、 Xb之间的 偏差的差动信号Za、 Zb，向各个电动机4、 8分别提供旋转量控制用的 反馈信号。因此，电动机4按照基于驱动指令值S和差动信号Za的驱动 指令值a被控制，电动机8按照基于驱动指令值S和差动信号Zb的驱动 指令值P被控制。这样，通过向电动机4、 8提供独立的反馈信号(差动
信号Za、 Zb)，可以独立控制各个电动机的旋转量。因此，通过控制电 动机4、 8使旋转量均为平均旋转量Xm，可以使两个电动机的旋转量相 同，消除电动机之间的旋转量偏差，而且不会给旋转速度带来影响(或 者尽力减小影响)。
如以上叙述的那样，求出各个电动机4、 8的旋转速度的平均值，将 其反馈给目标速度，利用并进速度控制器30同步控制两个电动机，由此 可以使各个电动机4、 8的旋转速度相等。并且，求出各个电动机4、 8 的旋转量的平均值，生成基于该平均值与各个电动机4、 8的旋转量之间 的偏差的差动信号Za、 Zb，独立控制各个电动机4、 8的旋转量，由此 可以抑制对旋转速度的影响，同时使各个电动机4、 8的旋转量相等。这 样，两个电动机的旋转速度和旋转量均相同，结果，在利用电动机4、 8 使一个被移动体移动时，可以防止不平衡力作用于被移动体，防止被移 动体的变形及破损。
图2表示图1中的电动机控制装置的两个电动机的旋转量、与由这 些电动机驱动的被移动体的前端速度的控制结果的一例。图2 (a)表示 电动机A (电动机4)、电动机B (电动机8)的旋转量的控制结果，图2 (b)表示被移动体的前端速度的控制结果。可知，即使按照图2 (a)所 示控制两个电动机的旋转量使电动机A、 B之间几乎不产生旋转量的偏 差，如图2 (b)所示，前端速度与图3 (b)所示的情况相比也没有变化， 可以在将电动机的旋转速度保持为目标值的状态下进行控制，以消除旋 转量的偏差。
在上述实施方式中，列举了对两台电动机4、 8进行同步控制时的示 例，但本发明同样也适用于对三台以上的电动机进行同步控制的情况。并且，在上述实施方式中，列举了在开闭车辆的车顶和行李箱等时 使用的电动机控制装置的示例，但本发明不限于此，例如也可以适用于 驱动翻斗车的加载台那样的被移动体的情况等。
权利要求
1.一种电动机控制装置，对多个电动机进行同步控制，使各个电动机的旋转速度及旋转量相等，其特征在于，该装置具有生成旋转速度的目标值即目标速度的目标速度生成单元；分别检测各个电动机的旋转速度的速度检测单元；平均速度计算单元，其对通过所述速度检测单元检测的各个电动机的旋转速度进行平均，以计算平均速度；驱动指令值输出单元，其根据由所述目标速度生成单元生成的目标速度和通过所述平均速度计算单元计算的平均速度，向各个电动机输出驱动指令值；分别检测各个电动机的旋转量的旋转量检测单元；平均旋转量计算单元，其对通过所述旋转量检测单元检测的各个电动机的旋转量进行平均，以计算平均旋转量；以及驱动指令值变更单元，其根据通过所述平均旋转量计算单元计算的平均旋转量、和通过所述旋转量检测单元检测的各个电动机的旋转量，生成与各个电动机对应的旋转量控制用的反馈信号，根据该反馈信号，变更从所述驱动指令值输出单元提供给各个电动机的驱动指令值。
全文摘要
本发明提供一种电动机控制装置，该装置可以抑制对速度控制的影响、并且消除电动机之间的旋转量偏差。利用平均速度运算部(12)求出电动机(4、8)的旋转速度的平均值(Ym)，把其反馈给目标速度，利用并进速度控制器(30)同步控制两个电动机使各自的旋转速度相等。并且，利用平均旋转量运算部(13)求出各个电动机(4、8)的旋转量的平均值(Xm)，生成基于该平均值(Xm)和各个电动机(4、8)的旋转速度(Xa、Xb)之间的偏差的差动信号(Za、Zb)，独立控制各个电动机(4、8)的旋转量，由此使两个电动机的旋转量相等，而且不会给旋转速度带来影响。
文档编号H02P5/50GK101132158SQ200710146630
公开日2008年2月27日 申请日期2007年8月23日 优先权日2006年8月23日
发明者林健祐 申请人:欧姆龙株式会社