定位控制装置的制造方法_4

文档序号:9635360阅读:来源:国知局
动作时电动 机1会消耗电力,因此母线电压呈比基准母线电压VO小的母线电压,运期间,放大器部7的 转换器部22对逆变器部26供给电力。另一方面,在减速动作时变为再生状态,从减速动作 开始时起,机械负载、电动机1的动能存储于平滑电容器23,其结果,母线电压上升。定位控 制从停止状态起达到一定速度,然后再次变为停止状态,因此动能在加速动作开始时即定 位开始时、及减速动作结束时即定位结束时为0。然而,由于在加速动作中母线电压比基准 母线电压VO小的状态时,从转换器部22接受电力的供给,因此定位动作结束时的母线电压 通常比定位动作开始时的母线电压大。在间歇性进行定位动作的情况下,进行某个定位动 作即图14的定位动作X,在暂时维持为停止状态之后,开始另一个定位动作即图14的定位 动作Y。在该停止状态中,为了维持停止状态,在电动机1中需要流过较小的电流。如果在 电动机1中流过电流,则在电动机1的绕组电阻产生损耗,并消耗电力,因此,母线电压逐渐 下降。如果停止状态较长,则母线电压下降至基准母线电压V0,但如图14所示,如果停止 状态的期间较短,则在下降至基准母线电压VO之前,就开始下一次定位动作。运样,开始进 行定位动作Y时的母线电压变得比基准母线电压VO大,与其相对应地,再生晶体管ON电压 Von和定位动作开始时的母线电压的差变小。由此,在进行定位动作Y时,与母线电压从基 准母线电压VO起开始进行定位动作时相比,存储于平滑电容器23的能量变小。
[0112] 在图13的流程图中,通过在步骤SllO中获得定位动作即将起动之前或者定位动 作起动时的母线电压Vdc,在步骤S104C中利用(6)式或(7)式计算出在平滑电容器23中 可蓄积的能量值,从而能够准确地计算出在如图14所示的情况下存储于平滑电容器23的 能量值E2。
[0113] 例如在将如下状况考虑在内的情况下如(7)式所示乘W校正系数G。目P,是下述情 况等,在定位动作起动时W前,需要决定是否利用基准指令模式进行定位动作,作为母线电 压的实测数据,仅能得到定位动作起动时的母线电压Vdc,但实际上平滑电容器23所存储 的能量依赖于减速动作开始时的母线电压。因此,由于从定位动作起动时至减速动作开始 时为止的加速动作所导致的母线电压下降,平滑电容器23所能存储的能量增大,因此考虑 乘W校正系数G。
[0114] 由此,能够更准确地判定在定位动作时产生的再生电量是否会被再生电阻24消 耗。因此,能够在给定的定位动作规格下,W有利于削减消耗电量的方式,适当地选择是利 用基准指令模式进行定位动作,还是利用峰值速度最小的指令模式进行定位动作,得到下 述效果,即,能够选择对削减定位动作时的消耗电量有利的指令值。
[0115] 实施方式4.
[0116] 实施方式1、2及3中,将基准指令模式信息输入,求出在按照基准指令模式生成了 本次定位动作的指令值的情况下所预测的再生电量预测值E1,基于再生电量预测值El和 在平滑电容器23中可蓄积的能量值E2的对比结果而选择指令值,并且执行了定位控制。在 本实施方式中对下述结构进行说明,即,作为基准指令模式,使用某个指令值,从而能够进 一步削减定位控制时的消耗电量。
[0117] 图15是表示本发明的实施方式4所设及的定位控制装置的整体结构的框图。图 15存在与图1的框图共通的部分,对与图1相同的部分省略说明。图15与图1的框图的不 同点在于,向指令生成部10不输入来自外部的基准指令模式信息,而是指令生成部10保存 在下面进行说明的预定的基准指令模式。
[0118] 图16是表示本发明的实施方式4所设及的指令生成部10的处理流程的流程图。 图16的流程图存在与图2的流程图共通的部分,对与图2相同的部分省略说明。图16的 流程图与图2的流程图不同的处理在于将图2的步骤S102置换为步骤SlO化及步骤S102C 运一点。
[0119] 在步骤SlO化中,作为定位动作规格信息,将移动量D、移动时间T、最大加速度Am。, 输入。
[0120] 然后,在步骤S102C中,将基准指令模式设为如下指令模式,即,在加速开始时加 速度逐渐减小,在减速开始时减速度逐渐增加的指令模式,或者在加速开始时加速度在预 定的期间维持恒定加速度即最大加速度,之后加速度逐渐减小,在转变为减速之后减速度 逐渐增加,然后减速度在预定的期间维持恒定减速度即最大减速度的指令模式。运里,最大 减速度是负的最大加速度。
[0121] 在加速开始时加速度逐渐减小,在减速开始时减速度逐渐增加的指令模式的具体 例是图17所示的指令模式,该加速度的算式表示为下面的(8)式。
[012引【算式8】
[0124] 运里,Ap是加速动作开始时的加速度、减速动作时的结束后的减速度,使用移动量D和移动时间T,表示为下式,
[012引【算式9】
[0127]另外,关于按照指令模式能够由(8)式表示的加速度进行定位时的峰值速度VP, 能够作为将(8)式从时间0至时间T/2为止进行积分所得到的值进行计算,因此为下式, [012引【算式10】
[0129] VP=Ap?T/4 …(10)
[0130] 运里,加速动作开始时加速度逐渐减小,减速开始时减速度增加的指令模式并不 限定于(8)式。在(8)式中加速动作开始时加速度线性地逐渐减小,减速开始时减速度线 性地增加,但无需限定于直线,可W是余弦(COS)曲线等与时间t相关的S角函数、或由与 时间t相关的高阶多项式所表示的曲线等。
[0131] 在加速开始时加速度在预定的期间维持恒定加速度即最大加速度,然后加速度 逐渐减小,在转变为减速之后减速度逐渐增加,然后减速度在预定的期间维持恒定减速度 即最大减速度,上述运样的指令模式的具体例是图18所示的指令模式,其加速度由下面的 (11)式表不。
[0132] 【算式11】
[0134]其中,
[0135]【算式12】
[0137]另外,关于按照指令模式能够由(11)式表示的加速度进行定位时的峰值速度vp, 能够作为将(11)式从时间0至时间T/2为止进行积分而得到的值进行计算,因此为下式, [013引【算式13】
[0140] 另外,在加速开始时加速度在预定的期间维持恒定加速度即最大加速度,然后加 速度逐渐减小,在转变为减速之后减速度逐渐增加,然后减速度在预定的期间维持恒定减 速度即最大减速度,上述运样的指令模式并不限定于(11)式。在(11)式中,加速度线性地 逐渐减小,或者减速动作开始时加速度线性地逐渐减小,减速开始时减速度线性地增加,但 无需限定于直线,可W是余弦曲线等与时间t相关的S角函数、或由与时间t相关的高阶多 项式表示的曲线等。
[0141] 步骤S103及其W后进行与实施方式1相同的处理。另外,与实施方式2、3相同地, 也可W取代步骤S104而执行步骤S104b或步骤S104C的处理。
[0142] 下面,说明本实施方式的效果。本实施方式也与实施方式1、2、3相同,在定位起动 之前对在本次定位动作时所产生的再生电量进行预测,对该预测值El和在平滑电容器23 中可蓄积的能量值E2进行对比,在再生电量预测值El较大的情况下,选择在给定的定位条 件下峰值速度最小的指令模式,运一点是相同的。由此,得到下述效果,即,使无法再利用的 被再生电阻24消耗的再生电量最小化,减小定位动作时的消耗电量。
[0143] 作为基准指令模式,如W利用(8)式表示的图17、利用(11)式表示的图18等为代 表所示的那样,通过使用下述指令模式,能够进一步减小定位控制时的消耗电量,即,在加 速开始时加速度逐渐减小,在减速开始时减速度逐渐增加的指令模式,或者在加速开始时 加速度在预定的期间维持恒定加速度即最大加速度,然后加速度逐渐减小,在转变为减速 之后减速度逐渐增加,然后,减速度在预定的期间维持恒定减速度即最大减速度的指令模 式。
[0144]目P,根据本实施方式,与在实施方式1、2及3中说明的情况相比,在图16的步骤 S105中,在判断为在定位动作时产生的再生电量预测值El小于或等于在平滑电容器23中 可蓄积的能量值E2时,能够进一步减小定位控制时的消耗电量。下面说明其理由。
[0145] 定位动作时所需的消耗电量由电动机1的输出部分的电量和损耗部分的电量构 成。在加速动作中,电动机1的输出变为电动机1及机械负载的动能。并且,在减速动作 中,该动能变为再生电量的情况如实施方式1、2及3中所述。在定位动作时所产生的再生电 量全部蓄积在平滑电容器23中的情况下(步骤S105 :Yes),从图16的步骤S105进入步骤 S106。如果定位动作时所产生的再生电量全部蓄积于平滑电容器23中,则在下一次定位动 作时,由于能够对该再生电量进行再利用,因此进入步骤S106的情况下,能够认为电动机1 的输出部分的电量在定位动作时合计为0。
[0146] 另一方面,在进行定位动作时伴随着加速动作及减速动作。为了进行加速动作及 减速动作,需要使电动机1产生扭矩,为了产生扭矩需要在电动机1中流过电流。如果在电 动机1中流过电流,则会产生损耗,因此,通过在进入步骤S106的情况下W尽量减小损耗的 方式构成指令模式,从而能够进一步减小定位动作时的消耗电量。
[0147] 损耗之中作为较大的要因的是,由于在电动机绕组电阻中流过电流而产生的铜 损。定位动作中在电动机绕组电阻中产生的铜损,使用在定位动作中流过电动机1的电流 I(t),由下式表示,
[014引【算式14】
[0149] 获破 …m;
[0150] 并且,在将a(t)作为电动机加速度的情况下,电动机1及机械负载的运动方程式
[0151] 【算式15】
[0152] J?a(t) =Kt?I(t) …(15)
[0153] (J:电动机及机械负载的可动部分的惯量、a(t):电动机加速度、Kt:电动机扭矩 常数)成立,因此电流与加速度成正比关系。关于利用W预定的移动时间T移动预定的移 动量D的指令模式使上述的(14)式最小化的情形,由(8)式表示。该指令模式的特征是, 在加速开始时加速度逐渐减小,减速开始时的负的加速度即减速度逐渐增加,利用该动作 能够得到减小铜损的效果。
[0154] 利用图19、图20及图21所示的3个指令模式,对该效果进行说明。图19是下述 指令模式,即,加速动作初期(0《t《T/4)的加速度为a,加速动作末期灯/4 <t《T/2) 加速度减小变为a/2,减速动作初期(T/2 <t《3/4,T)的减速度为a/2,减速动作末期 (3/4 ?T<t《T)减速度增大,减速度变为a。另外,运里,t是表示时间的参数。在该指 令模式下进行移动的量与由速度模式从移动时间0至移动时间T所包围的量相等,因此,在 根据该指令模式进行定位动作时的移动量变为7/32-a.T2。为了移动希望的移动量D, 加速度a为a= 32/7*D/T2
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