抑制固有振动的电动机控制装置制造方法
【专利摘要】在本发明的电动机控制装置中，频率成分抽出部(15)对每个第一频率刻度值抽出包含在控制信号中的频率成分。频率检测部(16)根据抽出的频率成分，检测与由电动机(3)和被驱动体(4)构成的对象的固有振动频率对应的频率。频率刻度值设定部(17)设定比第一频率刻度值更精细的第二频率刻度值。中心频率变更部(18)为了在从控制信号中除去与由可变带阻滤波器(13)变更后的固有振动频率对应的频率成分后输出控制信号，使可变带阻滤波器(13)的中心频率每次增加或减少第二频率刻度值。
【专利说明】抑制固有振动的电动机fe制装直
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电动机控制装置，其输出用于一边抑制由电动机和被电动机驱动 的被驱动体构成的对象的固有振动一边控制电动机的控制信号。
【背景技术】
[0002] 现在，在使用了电动机的机床、工业机械、机器人等中，为了抑制由电动机和被电 动机驱动的被驱动体构成的对象的固有振动，提出了一种具备设定了与对象的固有振动频 率对应的中心频率的带阻滤波器的电动机控制装置。
[0003] 通过在电动机控制装置中使用这样的带阻滤波器，从用于控制电动机的控制信号 (例如转矩指令）中除去与对象的固有振动频率对应的频率成分，因此能够一边抑制对象 的固有振动一边控制电动机。
[0004] 在电动机沿着机床的直线移动轴经由滚珠丝杆而驱动被驱动体时，滚珠丝杆的弹 簧常数根据电动机和被驱动体之间的相对位置发生变化的情况等下，对象的固有振动频率 根据进行移动的被驱动体的位置而变化。
[0005] 在对象的固有频率这样变化的情况下，与对象的固有振动频率对应的频率从带阻 滤波器的频带偏离，因此有时无法抑制对象的固有振动。
[0006] 例如根据日本专利第4238273号公报所记载的那样，为了在对象的固有振动频率 根据移动的被驱动体的位置而变化的情况下也能够抑制对象的固有振动，提出具备中心频 率可变的可变带阻滤波器的电动机控制装置（例如专利文献1)。
[0007] 具备这样的可变带阻滤波器的现有的电动机控制装置对预先设定的每个频率刻 度值抽出包含在控制信号中的频率成分的大小（功率频谱），根据抽出的频率成分的大小 检测与对象的固有振动频率对应的频率。
[0008] 然后，现有的电动机控制装置在由于对象的固有振动频率变化而可变带阻滤波器 的中心频率仅变化了上述频率刻度值的1以上的整数倍的变化值的情况下，通过对可变带 阻滤波器的中心频率一次加上或减去变化值，而使可变带阻滤波器的中心频率和与变化后 的固有振动频率对应的频率一致。
[0009] 通过这样根据对象的固有振动频率的变化来加上或减去变更值，能够适当地进行 与移动的被驱动体的位置对应的可变带阻滤波器的中心频率的变更。
[0010] 在现有的电动机控制装置中为了抽出包含在控制信号中的频率成分而预先设定 的频率刻度值在同一频率成分抽出范围和同一频率成分抽出周期（在对采样值进行离散 傅立叶变换的情况下，为采样周期）的条件下，在使固有振动的迅速检测比固有振动的正 确检测更优先的情况下，设定为比较大的值（例如10Hz)，在使固有振动的正确检测比固有 振动的迅速检测更优先的情况下，设定为比较小的值（例如1Hz)。 toon] 电动机控制装置能够检测出的固有振动频率的最小变化量随着频率刻度值增大 而增大，因此在变更可变带阻滤波器的中心频率之前从可变带阻滤波器输出的控制信号和 在变更了可变带阻滤波器的中心频率之后从可变带阻滤波器输出的控制信号之间的每单 位时间的变化量随着频率刻度值增大而增大。
[0012] 因此，在根据移动的被驱动体的位置而变更可变带阻滤波器的中心频率的情况 下，根据在变更可变带阻滤波器的中心频率之前从可变带阻滤波器输出的控制信号和在变 更了可变带阻滤波器的中心频率之后从可变带阻滤波器输出的控制信号之间的变化，有时 会产生从可变带阻滤波器输出的控制信号的干扰。
[0013] 从可变带阻滤波器输出的控制信号的干扰随着在变更可变带阻滤波器的中心频 率之前从可变带阻滤波器输出的控制信号和在变更了可变带阻滤波器的中心频率之后从 可变带阻滤波器输出的控制信号之间的每单位时间的变化量增大而增大。
[0014] 另外，随着从可变带阻滤波器输出的控制信号的干扰增大，机械冲击变大，在通过 机床进行加工的情况等下有可能对加工精度产生不好的影响。
[0015] 因此，在使固有振动的迅速检测比固有振动的正确检测更优先的情况，即需要为 了抽出包含在控制信号中的频率成分而将预先设定的频率刻度值设定为比较大的值的情 况下，要求降低在进行了可变带阻滤波器的中心频率的变更时产生的从可变带阻滤波器输 出的控制信号的干扰。
【发明内容】
[0016] 本发明的目的在于：提供一种电动机控制装置，其在进行由电动机和被电动机驱 动的被驱动体构成的对象的固有振动的迅速检测的情况下，能够降低在进行了可变带阻滤 波器的中心频率的变更时容易产生的从可变带阻滤波器输出的控制信号的干扰。
[0017] 本发明的电动机控制装置输出用于一边抑制由电动机和被电动机驱动的被驱动 体构成的对象的固有振动一边控制电动机的控制信号，该电动机控制装置的特征在于，具 备：频率成分抽出部，其对每个第一频率刻度值抽出包含在控制信号中的频率成分；频率 检测部，其根据由频率成分抽出部抽出的频率成分，检测与由电动机和被电动机驱动的被 驱动体构成的对象的固有振动频率对应的频率；频率刻度值设定部，其设定比第一频率刻 度值更精细的第二频率刻度值；中心频率变更部，其在频率检测部检测与固有振动频率对 应的频率时，固有振动频率仅变化了第一频率刻度值的1以上的整数倍的情况下，进行中 心频率的变更，使得相对中心频率依次地加上或减去第二频率刻度值；可变带阻滤波器，其 输入控制信号，为了在从控制信号中除去与变化后的固有振动频率对应的频率成分后输出 控制信号，能够由中心频率变更部变更中心频率。
[0018] 最好是本发明的电动机控制装置还具备：抽出范围设定部，其设定由频率成分抽 出部抽出的控制信号的频率成分的范围。
[0019] 最好是本发明的电动机控制装置还具备：设定范围变更部，其变更由抽出范围设 定部设定的控制信号的频率成分的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 通过参照以下的附图，能够更明确地理解本发明。
[0021] 图1是表示具有电动机控制装置的系统的图。
[0022] 图2是图1的电动机控制装置的动作的流程图。
[0023] 图3是用于说明图1的电动机控制装置进行的可变带阻滤波器的中心频率的变更 的图。
【具体实施方式】
[0024] 以下，参照附图，说明抑制固有振动的电动机控制装置。但是，应该理解本发明并 不限于附图或以下说明的实施方式。
[0025] 图1是表示具有电动机控制装置的系统的图。图1所示的系统具备电动机控制装 置1、放大器2、电动机3、被驱动体4、位置检测部5、速度检测部6、上位控制装置7。图1所 示的系统用于电动机3沿着机床的直线移动轴（未图示）经由滚珠丝杆（未图示）来驱动 被驱动体4。
[0026] 电动机控制装置1进行反馈控制，使得电动机3的实际的位置Θ和对电动机3的 位置指令值Θ c之间的偏差Λ Θ、电动机3的实际的速度V和对电动机3的速度指令值Vc 之间的偏差Λ V以及电动机3的实际的电流值I和对电动机3的电流指令值Ic之间的偏 差ΛΙ始终为0。
[0027] 放大器2从电动机控制装置1输入电压指令值Dc，与电压指令值Dc响应而向电动 机3供给电力P。另外，放大器2检测电动机3的实际的电流值I，将电流值I反馈到电动 机控制装置1。
[0028] 电动机3由通过放大器2所供给的电力P来驱动被驱动体4的伺服电动机等构成。 电动机3和被驱动体4是具有弹性、摩擦、质量等的物理力学系统，在其刚性和衰减特性低 的情况下，以固有振动频率共振，产生具有较大振幅的固有振动。
[0029] 位置检测部5由检测电动机3的实际的位置Θ的旋转编码器等构成，将电动机的 实际的位置Θ输出到电动机控制装置1和速度检测部6。速度检测部6从位置检测部5输 入电动机的实际的位置Θ，用时间对电动机的实际的位置Θ进行一阶微分，由此检测电动 机3的实际的速度V，将电动机3的实际的速度V输出到电动机控制装置1。
[0030] 上位控制装置7由CNC(数控装置）等构成，除了对电动机3的位置指令值Θ c以 夕卜，还向电动机控制装置1输入后面说明的中心频率初始值设定指令fc、抽出范围设定指 令Rc以及设定范围变更指令Cc。
[0031] 电动机控制装置1输出作为用于一边抑制由电动机3和被电动机3驱动的被驱动 体4构成的对象的固有振动一边控制电动机3的控制信号的转矩指令值Tc。
[0032] 为此，电动机控制装置1具备位置控制部11、速度控制部12、可变带阻滤波器13、 电流控制部14、频率成分抽出部15、频率检测部16、频率刻度值设定部17、中心频率变更部 18、抽出范围设定部19、设定范围变更部20。
[0033] 另外，从上位控制装置7输入到电动机控制装置1中的对电动机3的位置指令值 Θ c、中心频率初始值设定指令Fc、抽出范围设定指令Rc以及设定范围变更指令Cc是数字 信号，由数字电路构成电动机控制装置1。
[0034] 具体地说，使用CPU等运算装置、半导体存储器、磁记录装置或光学记录装置的存 储装置、输入装置、输出装置以及输入输出接口来构成电动机控制装置1的硬件。
[0035] 位置控制部11使用电动机3的实际的位置Θ和对电动机3的位置指令值Θ c来 控制电动机3的位置。为此，位置控制部11计算电动机3的实际的位置Θ和对电动机3的 位置指令值9c之间的偏差△ Θ，从存储器（未图示）取得位置控制增益Gx。然后，位置 控制部11生成相当于位置控制增益Gx和位置偏差Λ Θ的积GxX Λ Θ的速度指令值Vc， 将生成的速度指令值Vc输出到速度控制部12。
[0036] 速度控制部12使用电动机3的实际的速度V和对电动机3的速度指令值Vc来控 制电动机的速度。为此，速度控制部12计算电动机3的实际的速度V和对电动机3的速度 指令值Vc之间的偏差AV以及对速度偏差AV进行的一阶积分（一阶积分速度偏差SAV)， 从存储器（未图示）取得比例增益Gy以及积分增益Gz。
[0037] 然后，速度控制部12生成作为控制信号的转矩指令值Tc，该控制信号相当于比例 增益Gy和速度偏差AV之间的积GyX AV与积分增益Gz和一阶积分速度偏差SAV之间 的积GzXSAV的和的
【权利要求】
1. 一种电动机控制装置（1)，其输出用于一边抑制由电动机（3)和被电动机（3)驱动 的被驱动体（4)构成的对象的固有振动一边控制电动机（3)的控制信号，该电动机控制装 置（1)的特征在于，具备： 频率成分抽出部（15)，其对每个第一频率刻度值抽出包含在上述控制信号中的频率成 分； 频率检测部（16)，其根据由上述频率成分抽出部（15)抽出的频率成分，检测与由电动 机（3)和被电动机（3)驱动的被驱动体（4)构成的对象的固有振动频率对应的频率； 频率刻度值设定部，其设定比上述第一频率刻度值更精细的第二频率刻度值； 中心频率变更部（18)，其在上述频率检测部（16)检测与上述固有振动频率对应的频 率时，上述固有振动频率只变化了上述第一频率刻度值的1以上的整数倍的情况下，进行 上述中心频率的变更，使得相对上述中心频率依次加上或减去上述第二频率刻度值；以及 可变带阻滤波器（13)，其输入上述控制信号，为了在从上述控制信号中除去与上述变 化后的固有振动频率对应的频率成分后输出上述控制信号，能够由上述中心频率变更部 (18)变更上述中心频率。
2. 根据权利要求1所述的电动机控制装置（1)，其特征在于，还具备： 抽出范围设定部（19)，其设定由上述频率成分抽出部（15)抽出的上述控制信号的频 率成分的范围。
3. 根据权利要求2所述的电动机控制装置（1)，其特征在于，还具备： 设定范围变更部（20)，其变更由上述抽出范围设定部（19)设定的上述控制信号的频 率成分的范围。
【文档编号】H02P23/04GK104158464SQ201410198633
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2013年5月13日
【发明者】园田直人 申请人:发那科株式会社