电动机驱动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对伺服电动机进行控制驱动的电动机驱动装置，特别涉及一种具备粘性摩擦补偿的功能的电动机驱动装置。
【背景技术】
[0002]在伺服电动机的控制中，对于缩短定位整定时间、提高轨迹跟踪精度来说，适当地补偿伴随着电动机、负载的动作而产生的摩擦扭矩具有重要的作用。对于该摩擦扭矩中的具有偏负荷、运动摩擦扭矩等固定值的部分，能够用反馈控制系统的积分项来补偿。但是，粘性摩擦与电动机速度成比例地变化，因此来不及进行积分补偿，从而引起在定位整定时产生过冲、在轨迹控制时跟踪精度恶化。
[0003]作为对该粘性摩擦扭矩的补偿方法，例如在专利文献I中提出了方案。该补偿方法具备估计电动机速度与粘性摩擦扭矩之比、即粘性摩擦系数的单元。而且，该补偿方法构成为使作为将实际的电动机速度乘以粘性摩擦系数估计值所得的结果的粘性摩擦扭矩补偿值与扭矩指令相加。另外，在专利文献2中，根据摩擦系数估计值决定速度积分项前馈增益，从积分补偿单元的输入减去将该速度积分项前馈增益乘以模型速度所得的结果，由此实现了摩擦补偿。
[0004]然而，在专利文献I的技术中，以实际的电动机速度为基准，因此在与速度的符号相应地将粘性补偿扭矩估计值的符号反转的速度零附近，控制容易变得不稳定。另外，在专利文献2的技术中，使前馈处理所要生成的扭矩指令等价地减少。为了跟踪位置指令而需要扭矩指令，但是由于像这样等价地减少，因此定位整定时间变长，轨迹跟踪精度也恶化。
[0005]而且，在任意一个现有例子中都使用粘性摩擦系数的估计值，但是根据控制目的的不同，该估计值未必是最优值。例如，在以定位控制为目的的情况下，即使直接使用该估计值，定位整定时间也不为最短。对于该问题，现有技术并没有提供任何解决的手段。
[0006]专利文献1:日本特开平7-333084号公报
[0007]专利文献2:国际公开第2006/011203号
【发明内容】
[0008]本发明的电动机驱动装置是一边进行反馈控制一边驱动电动机使得实际动作跟随指令进行的电动机驱动装置。本电动机驱动装置具备:反馈控制部，其输出扭矩指令来进行反馈控制；以及粘性摩擦计算部，其将速度指令与粘性摩擦系数相乘来计算粘性摩擦扭矩补偿值。而且，本电动机驱动装置构成为根据将粘性摩擦扭矩补偿值与扭矩指令相加所得的驱动信号来驱动电动机。
[0009]另外，本电动机驱动装置还具备指令响应滤波部，该指令响应滤波部对位置指令进行平滑化，来生成滤波后位置指令。而且，构成为根据滤波后位置指令的差分来生成速度指令。
[0010]另外，本电动机驱动装置也可以构成为还具备:评价指标测定部，其被输入位置指令和电动机位置、或者位置指令和负载位置，测定过冲量、定位整定时间；以及伺服调整部，其改变粘性摩擦系数来多次进行定位动作，从而决定使过冲量为指定值或使定位整定时间为最小值的粘性摩擦系数。
[0011]根据本发明的电动机驱动装置，设为这样的结构，因此延迟比使用了电动机速度的现有的粘性摩擦补偿的延迟少，能够进行不受干扰影响的稳定的补偿。进而，在定位控制中，与直接应用粘性摩擦估计值的情况相比，能够缩短整定时间。
【附图说明】
[0012]图1A是本发明的实施方式一的电动机驱动装置的框图。
[0013]图1B是表示本发明的实施方式一的粘性摩擦计算部的结构例的框图。
[0014]图2是本发明的实施方式二的电动机驱动装置的框图。
[0015]图3是表示本发明的实施方式二的评价指标测定部的概念的图。
[0016]图4是本发明的实施方式二的伺服调整部执行的粘性摩擦的补偿处理的流程图。
[0017]图5是本发明的实施方式二的定位整定时波形的图。
[0018]图6是本发明的实施方式二的定位整定时波形(将纵轴放大)的图。
[0019]图7是本发明的实施方式二的定位整定时波形(将纵轴进一步放大)的图。
[0020]图8是本发明的实施方式三的伺服调整部的流程图。
【具体实施方式】
[0021]以下，参照【附图说明】本发明的实施方式。
[0022](实施方式一)
[0023]图1A是本发明的实施方式一的包含电动机驱动装置12的框图。
[0024]如图1A所示，在上位控制器11中为了指示位置而生成的位置指令Prc被输入到电动机驱动装置12。电动机驱动装置12根据位置指令Prc生成驱动信号Dd，利用驱动信号Dd来驱动电动机13。由此，控制电动机13的可动部的位置。编码器14检测这样控制的可动部的位置，作为电动机位置信息Pd而通知到电动机驱动装置12。
[0025]另外，在电动机驱动装置12中，指令响应滤波部21对被输入的位置指令Prc进行平滑化，输出滤波后的位置指令、即滤波后位置指令Prf。使用使高频带衰减的一次延迟滤波器、二次滤波器、或移动平均滤波器等来实现该平滑化。此外，也可以构成为对位置指令Prc的差分进行指令响应滤波处理，根据需要通过积和处理恢复为位置的维数。通过设为这样的结构，能够降低计算量。
[0026]将滤波后位置指令Prf与来自编码器14的电动机位置信息Pd进行比较，通过反馈控制部22根据它们的差即位置偏差dP生成扭矩指令Tr。该反馈控制部22能够考虑以PID(比例、积分、微分)控制为代表的各种控制结构。另外，存在不只根据位置偏差dP，还根据位置指令Prc或电动机位置信息Pd、以及作为其微分的速度/加速度的信息，设定位置/速度的串级回路结构、独立地设定指令响应和干扰响应的双自由度结构等各种变形。但是，作为任意一个的目的，在反馈控制部22生成使位置偏差接近O那样的扭矩指令Tr这一点上是共通的，电动机驱动装置12 —边进行反馈控制一边驱动电动机使得实际动作跟随指令进行。此外，也可以设为具备检测与电动机13连接的负载的位置来代替来自编码器14的电动机位置信息Pd的未图示的外部标尺的完全闭合结构。由此，能够更高精度地计算外部标尺与位置指令之差即位置偏差。
[0027]接着，粘性摩擦计算部23使用被输入的滤波后位置指令Prf，生成并输出粘性摩擦扭矩补偿值tw。图1B是表示粘性摩擦计算部23的结构例的框图。如图1B所示，粘性摩擦计算部23通过速度指令计算部231首先计算位置指令Prf的时间上的差分，由此将位置指令Prf变换为速度指令Sr。S卩，速度指令计算部231通过对位置指令Prf的微分等，根据位置指令Prf的时间上的变化量计算速度指令Sr。然后，通过乘法器232将速度指令Sr乘以通过其它单元估计出的粘性摩擦系数Kw，由此生成并输出粘性摩擦扭矩补偿值tw。此外，粘性摩擦计算部23可以具备速度指令计算部231，但如上所述，指令响应滤波部21在根据差分进行计算的情况下能够利用该差分，能够省去速度指令计算部231。
[0028]在本实施方式中，不是根据实际的电动机速度，而是根据用于指示的速度指令Sr来生成粘性摩擦扭矩补偿值tw。并且，使用指令响应滤波部21的输出即位置指令Prf，来生成粘性摩擦扭矩补偿值tw。这样，在本实施方式中，使用了平滑化后的速度指令Sr，因此与被干扰扭矩、负载的共振特性干扰的电动机速度相比，粘性摩擦扭矩补偿值tw稳定。此夕卜，通过对速度指令Sr设置不灵敏带、进而利用粘性摩擦计算部23实施滤波处理来平滑化等，还能够实现进一步的稳定化。
[0029]最后，将粘性摩擦扭矩补偿值tw加上扭矩指令Tr而作为驱动信号Dd，如上所述，粘性摩擦与电动机速度成比例地变化。对于这样的粘性摩擦，在本实施方式中，构成为将基于速度指令Sr的粘性摩擦扭矩补偿值tw包含在驱动信号Dd中，由此补偿实际的电动机13和所连接的负载中存在的粘性摩擦扭矩的量。通过设置这样的补偿的功能，与使用了电动机速度的粘性摩擦补偿相比延迟更少，能够进行不受干扰影响的稳定的补偿。
[0030](实施方式二)
[0031]图2是本发明的实施方式二的包含电动机驱动装置32的框图。
[0032]在图2中，对与图1A相同的构成要素附加相同的附图标记，省略详细的说明。图2所示的实施方式二的电动机驱动装置32除了具备图1A的结构以外，还具备评价指标测定部24以及伺服调整部15。
[0033]评价指标测定部24将位置指令Prc和电动机位置信息Pd作为输入并输出评价指标。
[0034]另外，伺服调整部15变更粘性摩擦计算部23的粘性摩擦系数Kw，在每次进行定位动作时获取从评价指标测定部24得到的评价指标，来决定粘性摩擦系数Kw的最优值。
[0035]图3是表示本实施方式的评价指标测定部24的概念的图。
[0036]评价指标测定部24从伺服调整部15接收测定过冲量和定位整定时间这两个评价指标所需的控制信号Cnt和测定阈值Th。评价指标的定义、计算方法有多个，但在此如下定义。
[0037]关于定位整定时间，在来自上位控制器11的位置指令Prc停止后，测定位置指令Prf与电动机位置信息Dd之差即位置偏差dP，来作为处于从伺服调整部15赋予的定位完成范围以内所经过的时间。在一旦进入到定位完成范围内后，在脱离范围的情况下，将到最后处于定位完成范围内为止的时间定义为定位整定时间。
[0038]另外，选择位置偏差dP的最大/最小中的与位置指令Prc的方向相反方向的偏差，用其绝对值来定义过冲量。因而，在该定义中，过冲量必定是O以上的值。另外，在产生了多个过冲的情况下，绝对值最大的峰值成为过冲量。
[0039]图4是本实施方式的伺服调整部15所执行的粘性摩擦的补偿处理的流程图。
[0040]伺