伺服电动机位置控制装置的制作方法

专利名称：伺服电动机位置控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过反馈控制控制伺服电动机的运转位的位置控制装置，特别涉及用 于在伺服电动机的运转位到达目标位置并停止时抑制振荡的控制。
背景技术：
经常地，由伺服系统进行伺服电动机位置控制，该伺服系统具有叶栅结构 (cascade configuration)，其中位置控制回路设置为主回路，同时副回路以速度控制回路 和电流控制回路的顺序形成。考虑伺服系统的稳定性和收敛性，位置控制通过比例控制进 行，速度控制和电流控制通过比例积分控制进行。在伺服电动机位置控制中，伺服电动机的运转位(以后也简称为“位置”)是通过 采用连接至伺服电动机的脉冲编码器对从脉冲编码器输出的脉冲的数量进行计数获得的。 通常，伺服电动机的驱动速度(以后也简称为“速度”)是通过将在固定采样时间内产生的 脉冲编码器的数量除以采样时间获得的。在这一点上，当伺服电动机到达目标位置并停止时，脉冲编码器不输出任何脉冲， 且不进行位置控制。因此，取决于控制方法，伺服电动机可能在脉冲编码器的最小分辨率的 范围内振动，产生振荡。换句话说，其中伺服电动机停止的状态意味着伺服电动机的位置位于指令位置的 预定精度范围内，并且它也可以说该状态为停止指令状态。提出了一些作为在停止指令状 态中控制振荡的方法的方法，如用于速度控制回路的增益的方法、以及用于在伺服电动机 的实际位置和指令位置之间的位置偏差为零或接近零时将伺服电动机的电相角从90度切 换至零度的方法，所述速度偏差是由所述位置和采用脉冲编码器的速度检测系统引起的。专利文献1 日本专利申请特许公开No. 62-245312专利文献2 日本专利申请特许公开No. 07-123767专利文献3 日本专利申请特许公开No. 11-332278

发明内容
本发明的目标是提供一种技术，其能够在伺服电动机到达目标位置并停止时，通 过在为位置传感器的脉冲编码器的最小分辨率范围内抑制振荡来维持更稳定的状态。在本发明的伺服电动机位置控制装置中，采用叶栅结构，其中位置控制回路设置 为主回路，同时以速度控制回路和电流控制回路的顺序形成副回路，通过比例控制进行位 置控制，通过比例-积分控制进行速度控制和电流控制。该伺服电动机位置控制装置的明 显特征中的一个在于，当伺服电动机到达目标位置并停止时，电流控制中的积分控制停止。更具体地，一种通过反馈控制进行伺服电动机的位置控制的装置，该伺服电动机 控制装置包括位置控制器，在驱动伺服电动机中，所述位置控制器根据位置偏差通过比例 控制导出并输出对应于伺服电动机的目标速度的速度指令信号，在位置偏差中，从对应于 目标位置的位置指令信号减去对应于伺服电动机的实际位置的位置信号；
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速度控制器，所述速度控制器根据速度偏差通过比例-积分控制导出并输出对应 于将要施加至伺服电动机的电流值的电流指令信号，在速度偏差中，从速度指令信号减去 对应于伺服电动机的实际速度的速度信号；和q轴电流控制器，所述q轴电流控制器根据电流偏差通过比例_积分控制导出并输 出对应于施加至伺服电动机的q轴的电压的q轴电压指令信号，在电流偏差中，从电流指令 信号减去对应于相对于伺服电动机的q轴实际通过的电流值的q轴电流信号，其中当伺服电动机达到目标位置时，q轴电流控制器中的积分控制停止，以消除位
置偏差。在这一点上，当伺服电动机到达目标位置并停止时，由于位置偏差变为零，则从位 置控制器输出的速度指令变为零。由于速度偏差基本上变为零，则电流指令信号变为基本 恒定的值。因此，由于q轴电流控制器中的电流偏差此时具有有限数值，从q轴电流控制器 输出的q轴电压指令信号偶尔随着时间增加。施加至伺服电动机的电流值逐渐增加，伺服电动机稍微移动，并且由于伺服电动 机的轻微移动，脉冲编码器输出下一个脉冲。因此，进行产生位置偏差的判定，并输出q轴 电压指令信号，使得伺服电动机沿反向方向移动。通过导致振荡的原因中的一种的现象，伺服电动机在脉冲编码器的最小分辨率范 围内重复细微反复运动。另一方面，在本发明中，当伺服电动机到达目标位置并停止时，q轴电流控制器中 的积分控制停止，以消除位置偏差。因此，即使q轴电流控制器中的电流偏差具有有限数 值，同时电流指令信号变为基本恒定的值，从q轴电流控制器输出的q轴电压指令信号也不 随时间增加。因此，可以防止在停止状态中该伺服电动机不正确地运动，并且可以防止振荡的产生。在本发明中，当消除了位置偏差时，q轴电流控制器中的比例积分控制可以切换至 比例控制，同时电流指令信号的值维持在消除位置偏差时的值。在这一点上，在使伺服电动机运动中，熟知的是伺服电动机应当在超过齿轮转矩 (cogging torque)时运动。在伺服电动机中，存在伺服电动机容易停止的位置和由于齿轮 转矩的存在所导致的伺服电动机难以停止的位置(伺服电动机被齿轮转矩偏压)。当伺服 电动机停止时，电流指令信号的值维持在消除位置偏差时的值，同时q轴电流控制器中的 比例积分控制切换至比例控制。因此，可以在由q轴电压指令信号在伺服电动机中产生的 转矩和齿轮转矩之间建立平衡，并且在伺服电动机的停止状态中可以改善位置稳定性。因 此，可以更稳固地防止振荡。在这种情况中，由于q轴电流控制器继续进行比例控制，当为施加至伺服电动机 的q轴的电流值的q轴电流的值由于任何原因改变时，q轴电压指令信号的值改变，以补偿 q轴电流值的变化。因此，在伺服电动机的停止状态中可以进一步改善稳定性。在本发明中，当消除了位置偏差时，q轴电压指令信号的值可以维持在消除位置偏 差时的值。换句话说，当伺服电动机到达目标位置并停止时，不管电流指令信号的值和与q 轴电流控制器中的电流控制相关的计算结果，q轴电流控制器的输出(q轴电压指令信号的值)维持在消除位置偏差时的值。因此，可以更简单地使q轴电压指令信号的值稳定。在 齿轮转矩和由q轴电压指令信号在伺服电动机中产生的转矩之间建立所述平衡，并且在伺 服电动机的停止状态中可以进一步改善位置稳定性。在本发明中，线性伺服电动机可以用作伺服电动机。当进行伺服电动机位置控制时，仅单个伺服电动机的位置不受控制，然而当该伺 服电动机结合在具体设备中时，该伺服电动机的位置通常是受控的，并且由于该设备，输出 受控。通常，在旋转伺服电动机中，所述设备经常在诸如齿轮和皮带之类的运动转换机构添 加至伺服电动机的输出轴之后进行输出。由于旋转伺服电动机中的细微振幅振荡(minute-amplitude hunting)存在多种 机制，在多种情况中，该振荡不直接影响设备的输出。另一方面，当线性伺服电动机用作伺 服电动机时，在多种情况中该设备的输出直接固定至线性伺服电动机的滑动器(移动元 件)，并且在多种情况中线性伺服电动机中的细微振幅振荡直接影响该设备的输出。因此，通过将本发明应用于线性伺服电动机，可以更明显地获得振荡抑制效果。上述措施可以最大限度地进行组合。在本发明中，当伺服电动机到达目标位置并停止时，可以在为位置传感器的脉冲 编码器的最小分辨率范围内抑制振荡，以更稳定地维持停止状态。


图1为图示根据本发明的各实施方式的驱动导向装置的结构的截面图。
图2为图示所述实施方式的驱动导向装置的结构的正视图。
图3为图示所述实施方式的驱动导向装置的结构的侧视图。
图4为图示所述实施方式的驱动导向装置的导向机构的立体图。
图5为所述实施方式的伺服电动机的位置控制的框图。
图6为该伺服电动机的常规位置控制的流程图。
图7为图示第一实施方式的位置控制程序的流程图。
图8为图示根据本发明的第二实施方式的位置控制程序2的流程图。
附图标记说明
1线性电动机(伺服电动机)
2脉冲编码器
2a直线比例尺
2b比例尺传感器
3位置检测器
4速度检测器
5位置控制器
6速度控制器
7q轴电流控制器
8电流互感器
9三相/d_q坐标转换器
10检相器
Ild轴电流控制器12d-q/三相坐标转换器13电功率变流器14 平台15导向机构15a移动滑车15b载荷滚动槽15c移动滑车本体15d 端盖16 基座17 平板18 导轨18a滚珠滚动槽19绝热部21 端板22限动件23 刮刀25磁极传感器26 支架27电缆链连接板28电缆链支撑装置29电力电缆30信号电缆31尼龙管32 滚珠50驱动导向装置
具体实施例方式以下将参照附图描述根据本发明实施方式的伺服电动机位置控制装置。第一实施方式将参照附图描述本发明的第一实施方式。在本实施方式中，举例来说，它描述了采 用根据本发明的伺服电动机位置控制装置进行线性伺服电动机的位置控制。首先，将参照图1至4描述线性伺服电动机1的结构。如图1中所示，线性伺服电 动机(以后称为线性电动机)1包括初级侧Ia和次级侧lb，初级侧Ia为传导侧，包括电枢 线圈，次级侧Ib为非传感侧，包括磁体。在第一实施方式中，线性电动机1构成驱动导向装 置50。线性电动机1的初级侧Ia连接至导向机构15中的移动滑车15a，其间插入平台14。 线性电动机1的次级侧Ib固定至基座16，基座16固定至平板17的上表面。在基座16中，两个导轨18相互平行设置。移动滑车15a构造为能够从线性电动 机1获取驱动力，以沿着导轨18移动。
在第一实施方式的驱动导向装置50中，绝热部19设置在线性电动机1的初级侧 Ia和平台14之间，以抑制在初级侧Ia上产生的热量传递至平台14。通过在线性电动机1 的初级侧Ia和平台14之间设置绝热部19，通过施加至初级侧Ia上的电枢线圈(未图示) 的驱动电流产生的热量不会传递至平台14和移动滑车15a，这允许防止平台14和移动滑 车15a的热膨胀。因此，提供至诸如多个滚珠之类的滚动元件的预载荷(接触压力)不出 现波动，所述滚动元件排列并容纳在导向机构15的移动滑车15a的无限环形路径中，滚动 阻力可以维持恒定，以实现长寿命的驱动导向装置50。但没有必要设置绝热部19，代替绝热部19，可以设置诸如散热片之类的空气冷却 部件。例如，绝热部19由包含玻璃的环氧树脂材料或陶瓷材料制成。用作隔热空间的凹槽 (未图示)设置在由平台14的下表面和绝热部19围绕的部分中，这允许阻止从初级侧Ia 辐射热。绝热部19沿着导轨18的纵向方向，即平台14和移动滑车15a的运动方向延长， 这允许沿着导轨18的纵向方向的刚性增加，以防止振荡现象。线性伺服电动机的具体结构实例以下将描述第一实施方式的线性伺服电动机的具体结构实例。图2和3图示了第 一实施方式的驱动导向装置50的结构实例。图2和3中，由与图1中相同的附图标记指出 的元件表示相同或等同元件。如图2和3所示，线性电动机1的初级侧Ia包括电枢线圈和电枢铁芯，次级侧Ib 包括磁铁板。次级侧Ib固定在基座16上。导轨18设置在(固定至)基座16，在线性电动 机1的包括磁铁板的次级侧Ib的两侧相互平行。在每一个导轨18中，多个(图中为两个)移动滑车15a沿着导轨18可移动地设 置。平台14由沿着导轨18可移动地设置的多个(图中为四个)移动滑车15a支撑。通过向线性电动机1的初级侧Ia上的电枢线圈(未图示)施加驱动电流，在初级 侧Ia和次级侧Ib之间产生磁相互作用，由此沿着次级侧Ib移动初级侧la。动力通过平台 14传递至移动滑车15a，以沿着导轨18移动移动滑车15a。端板21连接至基座16的两个端部，限动件22连接至端板21中的每一个。刮刀 23连接至平台14的两端。如图3所示，根据移动滑车15a相对于基座16的位置输出脉冲的光学直线比例尺 2a设置在基座16的一个侧部中。直线比例尺2a设置在次级侧Ib上，包括光学传感器的比 例尺传感器2b连接至平台14的一个侧部，支架26插入其间。比例尺传感器2b读取直线 比例尺2a，以检测平台14的移动位置(移动距离)。直线比例尺2a和比例尺传感器2b构成脉冲编码器2。例如包括Hall传感器的磁 极传感器25与平台14的次级侧Ib相对设置。磁极传感器25检测次级侧Ib上的磁体的 磁极类型。磁极传感器25根据磁极类型输出信号0或1。如图2所示，电缆链连接板27连接至基座16的另一侧部，电缆链支撑装置28连 接至平台14的另一侧部。电力电缆29、信号电缆30和尼龙管31通过电缆链支撑装置28 连接在线性电动机1的初级侧Ia上。设置在电缆链连接板27中的电力电缆29用来向线 性电动机1的初级侧Ia供给驱动电力。信号电缆30用来传输和接收信号。尼龙管31用 于供应用于冷却初级侧Ia的水。导向机构
图4图示了导向机构15的详细结构。如图4所示，在具有矩形截面的导轨18中， 作为滚动元件的滚动面的两个滚珠滚动槽18a沿着纵向方向形成在每个侧面中，总共四个 滚珠滚动槽18a形成在侧面中。包括载荷滚动槽15b的无限环形路径形成在移动滑车15a 中，构成载荷滚动元件滚动路径的载荷滚动槽15b与滚珠滚动槽18a相对设置。在无限环 形路径中排列并容纳多个滚珠32，该多个滚珠作为结合导轨18和移动滑车15a的相对运动 在滚珠滚动槽18a和载荷滚动槽15b之间滚动并循环的多个滚动元件。导向机构15构造 为能够施加沿任何方向的载荷，如沿径向方向的载荷、沿水平方向的载荷和沿每个方向的 力矩。移动滑车15a包括载荷滚动槽15b、移动滑车本体15c和端盖15d。在移动滑车本 体15c中，滚珠返回路径平行于载荷滚动槽15b形成。端盖15d包括往返路径，当端盖15d 连接至移动滑车本体15c两端时，该往返路径连接载荷滚动槽15b和滚珠返回路径。移动 滑车15a被连接为跨在导轨18上。平台14安装在移动滑车15a的上表面上。形成在移动 滑车15a中的载荷滚动槽15b与形成在导轨18中的滚珠滚动槽18a中每一个相对形成，作 为滚动元件的多个滚珠32夹在载荷滚动槽15b和滚珠滚动槽18a之间。结合移动滑车15a 的运动，滚珠32通过形成在端盖15d中的往返路径被传递至滚珠返回路径，滚珠被再次导 向载荷滚动槽15b，由此使滚珠在无限环形路径中循环。以下将描述线性电动机1的位置控制。图5为第一实施方式的依照dq电流控制 (矢量流控制)的线性电动机1的控制框图。第一实施方式的线性电动机1的位置控制装 置对应于除图5中的线性电动机1之外的结构，线性电动机1的位置控制通过dq电流控制 进行。如上所述，线性电动机1的位置(具体地，移动滑车15a相对于基座16的位置) 采用脉冲编码器2检测。也就是说，脉冲编码器2为根据线性电动机1的位置产生脉冲信 号的脉冲发生器。位置信号(脉冲信号)从脉冲编码器2输入至位置检测器3、速度检测器 4和检相器10。位置检测器3对来自脉冲编码器2的脉冲的数量进行计数，以产生对应于线性电 动机1的绝对位置的位置信号。由位置检测器3产生的位置信号输入至位置控制器5。速 度检测器4根据脉冲编码器2的脉冲信号计算并输出对应于线性电动机1的速度的速度信 号。通过将脉冲编码器2在固定采样时间内的脉冲数量除以所述采样时间计算速度信号。 由速度检测器4产生的速度信号输入至速度控制器6。对应于线性电动机1的目标位置的位置指令信号输入至位置控制器5，通过将通 过从位置指令信号中减去位置信号获得的位置偏差乘以位置比例增益，位置控制器5计算 (导出)并输出速度指令信号。从位置控制器5输出的速度指令信号输入至速度控制器6。通过从速度指令信号减去由速度检测器4输出的速度信号，将速度偏差和其中对 速度偏差求积分的积分分量与速度比例增益和速度积分增益中的每一个相乘，并使乘积相 加，速度控制器6计算速度偏差，由此计算并输出电流指令信号。从速度控制器6输出的电 流指令信号输入至q轴电流控制器7。另一方面，如上所述，从脉冲编码器2输出的脉冲信号也输入至检相器10，检相器 10输出线性电动机1上的作为电角度(electric angle)的位置信息。在施加至线性电动机1的三相线圈中的每一个的电流值中，采用电流互感器8检
8测两相的电流值，剩下的一相通过计算确定。三相的电流值输入至三相Ahq交流坐标转换 器9。通过三相/两相转换计算和矢量旋转计算，三相/d_q交流坐标转换器9根据线性电 动机1的三相线圈U相、V相和W相的电流值计算q轴电流值和d轴电流值，并输出q轴电 流值和d轴电流值。q轴电流控制器7将其中从速度控制器6输出的电流指令信号减去从三相/d_q交 流坐标转换器9输出的q轴电流信号的q轴电流偏差乘以q轴电流比例增益，将q轴电流 偏差的积分值乘以q轴电流积分增益，并使相乘的结果相加，由此输出q轴电压指令信号。另一方面，电流指令信号(=0)输入至d轴电流控制器11。d轴电流控制器11 将其中从电流指令信号(=0)减去由三相/d-q交流坐标转换器9输出的d轴电流信号的 d轴电流偏差乘以d轴电流比例增益，将d轴电流偏差的积分值乘以d轴电流积分增益，并 使相乘的结果相加，由此输出d轴电压指令信号。d-q/三相交流坐标转换器12将d轴电压指令信号和q轴电压指令信号转换成关 于线性电动机1的三相线圈U相、V相和W相的电压指令信号。所述电压指令信号输入至 电功率变流器13，并转化成交流电压。以下将描述控制块中的常规线性电动机1的位置控制程序。图6为图示常规线性 电动机1的位置控制的示意性流程图。当进行图6的流程时，在S101，基于程序或用户输入，利用线性电动机1的位置指 令信号和位置信号，位置控制器5通过比例(P)控制进行计算，由此计算出速度指令信号。 当SlOl中的处理结束时，流程转到S102。速度控制在S102中进行。具体地，利用在SlOl中计算出的速度指令信号和来自 速度检测器4的速度信号，速度控制器6通过比例积分(PI)控制进行计算，由此计算出电 流指令信号。当S102中的处理结束时，流程转到S103。电流控制在S103中进行。具体地，利用在S102中计算出的电流指令信号和来自 三相/d-q坐标转换器9的q轴电流信号，q轴电流控制器7通过比例-积分(PI)控制进 行计算，由此计算出q轴电压指令信号。采用电流指令信号(=0)和来自三相/d-q坐标 转换器9的d轴电流信号，d轴电流控制器11通过比例-积分(PI)控制进行计算，由此计 算出d轴电压指令信号。d-q/三相坐标转换器12根据计算出的q轴电压指令信号和d轴电压指令信号计 算施加至线性电动机1的每一相的电压，电功率变流器13将所述电压转化成交流电压，并 将交流电压供给至线性电动机1。当S103中的处理结束时，流程转到S104。在S104中进行线性电动机1的控制是否结束的判定。在S104中为肯定的判定的 情况中，图6的程序结束，例如，当由于任何原因释放线性电动机1的控制时。另一方面，在 否定判定的情况中，流程返回SlOl。在常规线性电动机1的位置控制中，只要控制未结束，位置控制器5中的比例控 制、速度控制器6中的比例积分控制、以及q轴电流控制器7中的比例积分控制和d轴电流 控制器11中的比例积分控制在预定的控制周期内按顺序重复进行。在这一点上，将考虑其中线性电动机1到达目标位置并停止的情况。在这种情况 中，只要线性电动机1的控制未结束，位置控制器5中的比例控制、速度控制器6中的比例 积分控制、以及q轴电流控制器7中的比例积分控制和d轴电流控制器11中的比例积分控制重复进行。然而，在其中线性电动机1到达目标位置并停止的状态中，由于来自位置检测器3 的位置信号和位置指令信号之间的位置偏差变为零，从位置控制器5输出的速度指令信号 基本上变为零。由于从速度检测器4输出的速度信号也基本上变为零，速度控制器6的处理中的 速度偏差基本上变为零。然而，由于速度控制器进行比例积分控制，此时输出具有基本上恒 定的值的电流指令信号。当具有基本上恒定的值的电流指令信号输入至q轴电流控制器7时，此时在电流 指令信号和从三相/d_q坐标转换器9输出的q轴电流信号之间产生有限的q轴电流偏差。 由于q轴电流控制器7也进行比例积分控制，从q轴电流控制器7输出的q轴电压指令信 号可以随时间增加。因此，施加至线性电动机1的电压值也增加，以产生其中线性电动机1稍微移动的 现象。当脉冲编码器2由于线性电动机1的轻微移动输出下一个脉冲时，进行是否产生位 置偏差的判定，并输出q轴电压指令信号，使得线性电动机1沿反向方向移动。线性电动机 1依照所述现象在脉冲编码器2的最小分辨率范围中重复细微反复运动，并会产生振荡。在第一实施方式中，为了抑制振荡，从速度控制器6输出的电流指令信号的值维 持在线性电动机1到达目标位置并停止时的值，消除了位置指令信号和位置信号之间的位 置偏差。同时，q轴电流控制器7中的控制从比例积分控制切换至比例控制。因此，可以防 止作为q轴电流控制器7的输出的q轴电压指令信号随着时间增加，同时消除位置指令信 号和位置信号之间的位置偏差。结果，可以防止线性电动机1在停止状态(停止指令状态) 中从停止位置移开。图7图示了第一实施方式的位置控制程序的流程图。图7的程序表示图5的控制 块中的控制程序。当进行图7的程序时，进行101和S102中的处理块。由于101和S102 中的处理块的内容与常规位置控制的流程的那些相同，因此将不再重复描述。当S102中的处理结束时，流程转到S201，以进行是否存在位置偏差的判定，换句 话说，进行在输入至位置控制器5的位置信号和位置指令信号之间是否存在差异的判定。 当作出肯定判定时，流程转到S103。另一方面，当作出否定判定时，流程转到S202。当流程 转到S103时，类似于常规位置控制的流程，q轴电流控制器7和d轴电流控制器11进行比 例-积分(PI)控制，流程返回SlOl中的处理。另一方面，当流程转到S202时，为速度控制器6的输出信号的电流指令信号维持 在定值。在这一点上，被维持的值为电流指令信号在位置偏差变为零时的值。当S202中的 处理结束时，流程转到S203。在S203中，电流互感器8继续进行电流值的检测和反馈。换句话说，反馈控制基 于位置偏差变为零时的电流指令信号继续进行，三相/d_q坐标转换器9输出q轴电流信号 和d轴电流信号。当S203中的处理结束时，流程转到S204。在S204中，q轴电流控制器7中的控制和d轴电流控制器11中的控制从比例_积 分(PI)控制切换至比例(P)控制。q轴电流控制器7基于在S202处维持的电流指令信号 和此时的q轴电流信号进行电流控制(P)。此外，d轴电流控制器11基于电流指令信号(从 开始维持为0值)和此时的d轴电流信号进行电流控制(P)。当S204中的处理结束时，流
10程转到S104。由于S104中的处理与规定的位置控制程序的处理相同，因此将不再重复描 述。如上所述，在第一实施方式中，当线性电动机1的位置到达目标位置并停止时，换 句话说，当指令位置信号和线性电动机1的以来自脉冲编码器2的脉冲为基础的位置信号 之间的位置偏差变为零时，为速度控制器6的输出值的电流指令信号维持在位置偏差变为 零时的值。此时，由轴电流控制器7进行的控制和由d轴电流控制器11进行的控制从比 例-积分(PI)控制切换到比例(P)控制。因此，通过q轴电流控制器7中的积分控制和d轴电流控制器11中的积分控制， 可以防止对应于施加至线性电动机1的电压的q轴电压指令信号和d轴电压指令信号的值 随时间增加，并可以抑制线性电动机1的偏差。在第一实施方式中，由q轴电流控制器7进 行的控制从比例-积分(PI)控制切换至比例(P)控制也是q轴电流控制器7中的积分(I) 控制的停止。在第一实施方式中，当线性电动机1的位置信号和指令位置信号之间的位置偏差 变为零时，为速度控制器6的输出值的电流指令信号维持在位置偏差变为零时的值，并且q 轴电流控制器7中的控制和d轴电流控制器11中的控制从比例-积分(PI)控制切换至 比例(P)控制。然而，用于防止振荡的控制的内容不限于该实施方式。例如，当位置偏差 变为零时，可以进行仅其中q轴电流控制器7中的控制和d轴电流控制器11中的控制从比 例-积分(PI)控制切换至比例⑵控制(q轴电流控制器7中的积分⑴控制停止)的控 制，同时继续控制为速度控制器6的输出值的电流指令信号。因此，也获得了振荡抑制的效^ ο第二实施方式以下将描述本发明的第二实施方式。第二实施方式的线性电动机1的控制框图与 第一实施方式的相同。在第二实施方式中，当线性电动机1的位置到达目标位置并停止时， 换句话说，当位置指令信号和以来自脉冲编码器2的脉冲为基础的线性电动机1的位置信 号之间的位置偏差变为零时，为q轴电流控制器7的输出信号的q轴电压指令信号的值维 持在定值。图8图示了第二实施方式的位置控制程序2的流程图。以下将仅描述图8的程序 与第一实施方式的位置控制程序不同的地方。在图8的程序中，当在S201中确定消除了位 置偏差时流程转到S301。在S301中，q轴电压指令信号的值和d轴电压指令信号的值维持在定值。所述定 值为在S201中确定位置偏差被消除时q轴电压指令信号和d轴电压指令信号的值。在S301 中的处理结束之后，所述处理的内容与位置控制程序的相同。如上所述，在第二实施方式中，当线性电动机1的位置到达目标位置并停止时，换 句话说，当位置指令信号和以来自脉冲编码器2的脉冲为基础的线性电动机1的位置信号 之间的位置偏差变为零时，q轴电压指令信号的值和d轴电压指令信号的值维持在位置偏 差变为零时的值。因此，在停止(指令)状态下，施加至线性电动机1的电压更稳定可靠，并且线性 电动机1的振荡可被更稳定地抑制。在所述实施方式中，举例来说，伺服电动机为线性伺服电动机。然而明显的是，本
11发明可以适用于旋转伺服电动机的位置控制。在所述实施方式中，举例来说，使用光学脉冲 编码器2。可替换地，可以使用诸如磁性脉冲编码器2之类的其它脉冲编码器。
权利要求
一种通过反馈控制进行伺服电动机的位置控制的装置，该伺服电动机的位置控制装置包括位置控制器，在驱动伺服电动机时，所述位置控制器根据位置偏差通过比例控制导出并输出对应于伺服电动机的目标速度的速度指令信号，在位置偏差中，从对应于目标位置的位置指令信号减去对应于伺服电动机的实际位置的位置信号；速度控制器，所述速度控制器根据速度偏差通过比例 积分控制导出并输出对应于将要施加至伺服电动机的电流值的电流指令信号，在速度偏差中，从速度指令信号减去对应于伺服电动机的实际速度的速度信号；和q轴电流控制器，根据电流偏差通过比例 积分控制导出并输出对应于施加至伺服电动机的q轴的电压的q轴电压指令信号，在电流偏差中，从电流指令信号减去对应于相对于伺服电动机的q轴实际通过的电流值的q轴电流信号，其中当伺服电动机达到目标位置时，q轴电流控制器中的积分控制停止，以消除位置偏差。
2.根据权利要求1所述的伺服电动机位置控制装置，其中当消除了位置偏差时，q轴电 流控制器中的比例-积分控制切换至比例控制，同时电流指令信号的值维持在消除位置偏 差时的值。
3.根据权利要求1所述的伺服电动机位置控制装置，其中当消除了位置偏差时，q轴电 压指令信号的值维持在消除位置偏差时的值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的伺服电动机位置控制装置，其中该伺服电动机 为线性伺服电动机。
全文摘要
提供了一种用于在伺服电动机已经到达目标位置并停止时在脉冲编码器的最小分辨率的范围内抑制振荡的技术，由此维持稳定的停止状态。伺服电动机位置控制装置采用叶栅外形，其具有作为主回路的位置控制回路以及作为副回路的速度和电流控制回路。为位置控制进行比例控制，同时为速度控制和电流控制进行比例-积分控制。伺服电动机位置已经到达目标位置并停止时(S201)，用于电流控制的电流指令值维持在停止时的值(S202)，并且电流控制切换至比例控制(S204)。
文档编号H02P21/00GK101978594SQ20098011009
公开日2011年2月16日 申请日期2009年3月27日 优先权日2008年3月28日
发明者正田和男, 野村祐树 申请人:Thk株式会社