TW201409924A - 馬達控制裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係揭露一種可同時提升干擾抑制性能與定位安定性能之馬達控制裝置,其中進相器(125)為補償來自馬達(110)的速度回授的高頻範圍的相位延遲,而提前速度回授的相位。時間常數倍增器(130)是將馬達的速度指令與使相位提前的速度回授間之差乘以用來抑制干擾的影響的時間常數。積分器(140)是對利用時間常數倍增器被乘以時間常數後的指令予以積分。速度比例增益器(150)是將速度指令和速度回授間之差與利用積分器被積分後的指令相加,再將相加後的指令乘以速度比例增益,而輸出馬達的轉矩指令。轉矩控制部(160)是輸入轉矩指令,以控制供給至馬達(110)的線圈的電力。
Description
本發明係關於一種能夠同時提升干擾抑制性能與定位安定性能之馬達控制裝置。
一般而言,工具機為了能夠以高精度對工件進行加工,普通會使用高性能的馬達控制裝置。由於對工件的加工而言,通常會要求加工品質和生產性的提升,因此也會要求馬達控制裝置的速度控制系統之控制性能的提升,尤其會對干擾抑制性能和定位安定性能的提升有所要求。
於機械系統中存在有摩擦等干擾。干擾將會對驅動工具機的馬達依照指示所進行的動作造成阻礙。例如,對工具機的定位來說,有可能因機械系統的摩擦的影響,而造成定位安定時間按位置不同而變動。
特別是要求高度的控制性能的加工,例如圓弧切削中,當象限切換時,因受到機械系統的摩擦影響,而會有對工件產生所謂象限突起的情況發生。一旦工件發生象限突起,則加工品質將明顯下降。
一般而言,為了抑制干擾的影響,可採用使用干擾觀測器進行干擾抑制控制的手法、或盡可能將速度積分時間常數設定為較短的手法。
在使用干擾觀測器的情況下,若觀測部的慣性與機械系統的慣形不一致,則無法正確地估測出干擾。此外,為了對速度進行微分處理,而受到編碼器的量化誤差等影響,估測干擾將容易振動。為了抑制振動,雖然只要插入濾波器即可,但是一旦插入濾波器,則干擾估測的回應性能將會降低,而無法獲得本來必須的頻率範圍內的干擾抑制特性。
而盡可能將速度積分時間常數設定為較短的手法,將會因工具機的機械剛性所引起的共振的影響,使速度控制系統的安定性無法確保,因而開始振盪、或發生超越現象(Overshoot)。
為解決這些問題,於下列專利文獻1中所記載的發明中,僅在象限切換的極短時間內,將速度積分時間常數的值設定成較小的值。由於經過此段極短時間後,速度積分時間常數將會恢復原值,因此能夠抑制振盪的發生。
〔先前技術文獻〕
〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕特開平7-5926號公報
〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕特開平7-5926號公報
〔發明所欲解決之課題〕
然而,近年來不僅圓弧切削,將工件加工成複雜形狀的情況也日漸增多。並且對其加工還要求須具高加工精度。
然而,近年來不僅圓弧切削,將工件加工成複雜形狀的情況也日漸增多。並且對其加工還要求須具高加工精度。
加工若指定為圓弧切削時,則如同專利文獻1所揭露,僅於象限切換時,速度積分時間常數能在短時間內變更。然而,當將工件加工成複雜形狀時,想要檢測象限的切換並非易事。因此,只有在必要時才變更速度積分時間常數將會變得困難。
此外,在應用專利文獻1所揭露的發明的情況中,可假定在象限切換的部分停止馬達運轉。在這種情況下,因為速度積分時間常數將會維持為短時間,而將無法確保速度控制系統的安定性,進而引發振盪,造成加工精度下降,對工具機的壽命也有不利影響。
此外,工具機在工件的加工與加工之間,須將工件的加工工具移動至預定地點。為了縮短加工時間以提升生產性,會要求定位的高速化。
由於速度積分時間常數越短越不易受到干擾的影響,具有摩擦的機械系統將如上所述,藉由將速度積分時間常數設成較短,而可縮短定位安定時間。然而,一旦將速度積分時間常數設成較短,則如上所述,將會因機械系統的共振的影響而無法確保安定性。更進一步,普通的積分控制之構成,由於對於速度指令的速度延遲,將會積存於速度積分器內,因此當進行定位安定時,將此值降至0為止會花費甚多時間,故具有無法縮短定位安定時間的問題。
本發明係以解決如上述之習知技術的問題而完成者,目的在於提供一種能夠同時提升干擾抑制性能與定位安定性能之馬達控制裝置。
〔解決課題之手段〕
為解決上述課題,本發明之馬達控制裝置是用以控制利用馬達驅動的工具機的動作,具備進相器、時間常數倍增器、速度積分器及速度比例增益器。
為解決上述課題,本發明之馬達控制裝置是用以控制利用馬達驅動的工具機的動作,具備進相器、時間常數倍增器、速度積分器及速度比例增益器。
進相器為補償控制系統的回應延遲,而提前速度回授的相位。時間常數倍增器是將馬達的速度指令與使相位提前的速度回授間之差乘以用來抑制干擾的影響的時間常數。速度積分器是對利用時間常數倍增器被乘以時間常數後的指令予以積分。速度比例增益器是將速度指令和速度回授間之差與利用速度積分器被積分後的指令相加,再將相加後的指令乘以速度比例增益,而輸出馬達的轉矩指令。
〔發明效果〕
根據如上述所構成的本發明之馬達控制裝置,將因進相器所生成的相位提前補償僅適用至由時間常數倍增器與速度積分器所構成的積分項的回授。據此,由於可縮短設定在時間常數倍增器內的時間常數的時間,以提升速度控制系統的干擾抑制性能,即便在加工複雜形狀的工件的情況下,仍能實現高加工精度。此外,還能夠抑制因機械系統的摩擦而產生的定位安定時間的不一致,而能夠縮短定位安定時間。另外,由於速度積分器的積存量可幾乎變成0,而能夠縮短定位安定時間。
根據如上述所構成的本發明之馬達控制裝置,將因進相器所生成的相位提前補償僅適用至由時間常數倍增器與速度積分器所構成的積分項的回授。據此,由於可縮短設定在時間常數倍增器內的時間常數的時間,以提升速度控制系統的干擾抑制性能,即便在加工複雜形狀的工件的情況下,仍能實現高加工精度。此外,還能夠抑制因機械系統的摩擦而產生的定位安定時間的不一致,而能夠縮短定位安定時間。另外,由於速度積分器的積存量可幾乎變成0,而能夠縮短定位安定時間。
100、200、300...馬達控制裝置
110、210、310...馬達
112、114、116、212、214、312、314、316...加算點
115、215、315...編碼器
120、230、320...速度計算器
125、325...進相器
130、340...速度積分時間常數倍增器
140、350...積分器
150、360...速度比例增益器
220...位置比例增益器
240...速度控制部
160、250、370...轉矩控制部
330...速度積分補償低通濾波器
第1圖係為實施形態1之馬達控制裝置的速度控制系統之構成圖。
第2圖係為說明第1圖的速度控制系統的動作之說明圖。
第3圖係為說明於第1圖的速度控制系統中,依照進相器的插入位置而產生的特性變化之說明圖。
第4圖係為說明於第1圖的速度控制系統中,因積分時間常數不同而產生的特性變化之說明圖。
第5圖係為實施形態2之馬達控制裝置之構成圖。
第6圖係為說明於第5圖的馬達控制裝置中,依照進相器的插入位置而產生的特性變化之說明圖。
第7圖係為說明於第5圖的馬達控制裝置中,依照進相器的插入位置而產生的特性變化之說明圖。
第8圖係為實施形態3之馬達控制裝置的速度控制系統之構成圖。
第2圖係為說明第1圖的速度控制系統的動作之說明圖。
第3圖係為說明於第1圖的速度控制系統中,依照進相器的插入位置而產生的特性變化之說明圖。
第4圖係為說明於第1圖的速度控制系統中,因積分時間常數不同而產生的特性變化之說明圖。
第5圖係為實施形態2之馬達控制裝置之構成圖。
第6圖係為說明於第5圖的馬達控制裝置中,依照進相器的插入位置而產生的特性變化之說明圖。
第7圖係為說明於第5圖的馬達控制裝置中,依照進相器的插入位置而產生的特性變化之說明圖。
第8圖係為實施形態3之馬達控制裝置的速度控制系統之構成圖。
本發明之馬達控制裝置藉由僅將相位提前補償適用至積分項的回授,而可以將速度積分時間常數設定成為較短時間。此外,還能夠抑制因機械系統的摩擦而產生的定位安定時間的變動,以提升定位安定性能。
本發明之馬達控制裝置能夠抑制因機械系統的摩擦等干擾的影響,即使將工件加工成複雜形狀時,仍能實現高加工精度。此外,當利用工具機進行定位之際,由於能夠縮小機械系統的摩擦的影響,因此按位置不同,定位安定時間不會有所變動。
以下將本發明之馬達控制裝置的實施形態分成下列〔實施形態1〕至〔實施形態3〕進行說明。
〔實施形態1〕
〔馬達控制裝置之構成〕
第1圖係為實施形態1之馬達控制裝置的速度控制系統之構成圖。如圖所示,實施形態1之馬達控制裝置100具有進相器125、速度積分時間常數倍增器130、積分器140、速度比例增益器150及轉矩控制部160。
〔馬達控制裝置之構成〕
第1圖係為實施形態1之馬達控制裝置的速度控制系統之構成圖。如圖所示,實施形態1之馬達控制裝置100具有進相器125、速度積分時間常數倍增器130、積分器140、速度比例增益器150及轉矩控制部160。
進相器125是僅提前設定速度計算器120所計算出的速度回授的相位的份量。例如,僅於與速度控制系統的延遲相當的時間內,提前速度回授的相位。進相器125的傳遞函數以設為(1+ST2)/(1+ST1)為佳。但是,在這種情況下的T1與T2的大小關係係為T1<T2。
此外,速度計算器120是根據利用編碼器115所檢測到的馬達110的旋轉位置,以計算速度回授。
速度積分時間常數倍增器130是於加算點114中從馬達110的速度指令減去藉由進相器125而相位被提前的速度回授的結果所得出的指令,乘以「1/已設定的速度積分時間常數」的值。
積分器140是藉由速度積分時間常數倍增器130,積分已乘上「1/已設定的速度積分時間常數」的結果所得出的指令。
速度比例增益器150是於加算點112中從速度指令減去速度回授的結果所得出的指令與藉由積分器140所積分的結果所得出的指令,於加算點116進行加算的結果所得出的指令,乘上設定的速度比例增益,而輸出馬達110的轉矩指令。
轉矩控制部160是輸入轉矩指令,以控制供給至馬達110的線圈的電力。
〔馬達控制裝置之動作〕
利用速度計算器120所計算的速度回授將會被輸出至進相器125。進相器125可將所輸入的速度回授的相位依一定角度提前。藉此,可補償速度回授的相位延遲。
利用速度計算器120所計算的速度回授將會被輸出至進相器125。進相器125可將所輸入的速度回授的相位依一定角度提前。藉此,可補償速度回授的相位延遲。
另一方面,速度回授將會被輸出至加算點112。加算點112則從速度指令減去速度回授。因此,自加算點112將會輸出作為馬達110的目標的旋轉速度與馬達110的現在的旋轉速度間的差。
速度指令將會被輸出至加算點114。加算點114則根據速度指令,減去藉由進相器125而相位被提前的速度回授。因此,自加算點114將會輸出設作為馬達110的目標的旋轉速度與用以補償高頻範圍的相位延遲而相位被提前的馬達110的現在的旋轉速度間的差。
由加算點114所輸出的指令,藉由速度積分時間常數倍增器130乘上「1/已設定的速度積分時間常數」的值,其結果所得出的指令,再於積分器140中進行積分。
積分後的指令將會被輸出至加算點116。於加算點116,將積分後的指令與由加算點112所輸出的指令相加。於加算點116已被相加的指令可藉由速度比例增益器150,乘上已設定的速度比例增益的值。其結果將會自速度比例增益器150輸出作為轉矩指令。
馬達110可依據由速度比例增益器150所輸出的轉矩指令,透過轉矩控制部160來控制馬達110的轉矩,使馬達110旋轉。因此,馬達110將依照速度指令所指示的旋轉速度進行旋轉。
第2圖係為說明第1圖的速度控制系統的動作之說明圖。詳言之,係為表示因積分時間常數的大小的差異,而從馬達110的速度指令直到達到馬達110的旋轉速度為止,速度控制系統的頻率特性的差異的曲線圖。
當設定在速度積分時間常數倍增器130內的速度積分時間常數的時間較長時,如曲線圖所示,於速度回應的增益上不會產生峰值。然而,當設定在速度積分時間常數倍增器130內的速度積分時間常數的時間較短時,如曲線圖所示,在100-300Hz附近有峰值產生(積分時間常數設成較短的情況與積分時間常數較長的情況間的比較)。
第3圖係為說明於第1圖的速度控制系統中,依照進相器125的插入位置而產生的特性變化之說明圖。詳言之,係為表示因進相器的插入位置的不同,而從馬達110的速度指令直到達到馬達110的旋轉速度為止,速度控制系統的頻率特性的差異的曲線圖。
在將相位提前插入積分項的指令與回授雙方中的情況下,當處於比進相器125的截止頻率還高的頻率下,如第3圖的曲線圖所示,速度回應的增益將會增大。一旦於增益增大的頻率頻帶具有機械共振要素,將會激發機械共振。此外,將難以充分抑制住峰值的產生。然而,如實施形態1之馬達控制裝置100,在僅將相位提前僅插入積分項的回授中的情況下,即使處於比進相器125的截止頻率還高的頻率下,速度回應的增益也不會增大。因此,不會引起共振,也能夠抑制峰值。
第4圖係為說明於第1圖的速度控制系統中,因積分時間常數不同而產生的特性變化之說明圖。詳言之,係為表示因積分時間常數的大小的差異,而從干擾直到達到馬達110的旋轉速度為止,速度控制系統的頻率特性的差異的曲線圖。
當設定在速度積分時間常數倍增器130內的速度積分時間常數的時間較長,而發生干擾的情況下,如曲線圖所示,在100Hz以下的頻率範圍內,對干擾的增益較高。因此,容易受干擾的影響。另一方面,舉例如實施形態1之馬達控制裝置100,當設定在速度積分時間常數倍增器130內的速度積分時間常數的時間較短,則如曲線圖所示,在100Hz以下的頻率範圍內,對干擾的增益將會變低。因此,難以受干擾的影響,形成可以大幅度抑制干擾的影響的特性(積分時間常數較長的情況與積分時間常數設成較短,應用本發明的情況間的比較)。
於實施形態1中,將相位提前適用至速度回授,僅將相位提前補償適用至積分項的回授。據此,實施形態1之馬達控制裝置100,如第3圖所示,當處於比進相器125的截止頻率還高的頻率下,速度回應的增益不會增大,不會引起共振,而能夠抑制峰值。另外,實施形態1之馬達控制裝置100,如第4圖所示,由於可縮短積分時間常數,所以能夠抑制干擾的影響。
據此,根據實施形態1之馬達控制裝置100,由於可縮短設定在積分時間常數倍增器130內的時間常數的時間,以提升速度控制系統的干擾抑制性能,即便在加工複雜形狀的工件的情況下,仍能實現高加工精度。此外,還能夠抑制因機械系統的摩擦而產生的定位安定時間的變動,而能夠縮短定位安定時間。
此外,也可構成將速度比例增益器各別設置於積分系統與比例系統。
〔實施形態2〕
〔馬達控制裝置之構成〕
第5圖係為實施形態2之馬達控制裝置之構成圖。如圖所示,實施形態2之馬達控制裝置200具有位置比例增益器220、速度計算器230、速度控制部240及轉矩控制部250。
〔馬達控制裝置之構成〕
第5圖係為實施形態2之馬達控制裝置之構成圖。如圖所示,實施形態2之馬達控制裝置200具有位置比例增益器220、速度計算器230、速度控制部240及轉矩控制部250。
位置比例增益器220是於加算點212中從位置指令減去編碼器215所輸出的位置回授的結果所得到的位置偏差,乘上比例增益KP,而輸出速度指令。
速度計算器230可輸入編碼器215所輸出的位置回授,以計算速度回授。
速度控制部240,具有與第1圖所示的馬達控制裝置100的速度控制系統(進相器125、速度積分時間常數倍增器130、積分器140、速度比例增益器150)相同的構成。此外,在實施形態2的情況下,於進相器125中持有與速度控制系統的延遲相當的時間提前。速度控制部240是於加算點214中,輸入從速度指令減去速度回授的結果所得到的指令,而輸出轉矩指令。
轉矩控制部250可輸入轉矩指令,以控制供給至馬達210的線圈的電力。馬達210可依據轉矩控制部250所輸出的電壓,以使馬達210旋轉。因為轉矩控制部250所輸出的電壓是依據位置偏差所生成,所以馬達210將會停止在與位置指令(目標位置)一致的位置上。
〔馬達控制裝置之動作〕
第6圖及第7圖係為說明於第5圖的馬達控制裝置200中,依照進相器的插入位置而產生的特性變化之說明圖。具體而言,第6圖係表示在速度積分器(第1圖的速度積分時間常數倍增器130、積分器140)的指令與回授雙方中插入進相器125的情況下,定位安定特性的模擬結果。另外,第7圖係表示僅在速度積分器(第1圖的速度積分時間常數倍增器130、積分器140)的回授中插入進相器125的情況下,定位安定特性的模擬結果。
第6圖及第7圖係為說明於第5圖的馬達控制裝置200中,依照進相器的插入位置而產生的特性變化之說明圖。具體而言,第6圖係表示在速度積分器(第1圖的速度積分時間常數倍增器130、積分器140)的指令與回授雙方中插入進相器125的情況下,定位安定特性的模擬結果。另外,第7圖係表示僅在速度積分器(第1圖的速度積分時間常數倍增器130、積分器140)的回授中插入進相器125的情況下,定位安定特性的模擬結果。
首先,針對速度積分器(第1圖的速度積分時間常數倍增器130、積分器140)的指令與回授雙方中插入進相器125的情況,進行說明。
如第6圖所示,位置指令(微分值)乃是隨著時間而增加,隨後當達到一定大小後,將會隨著時間而減少的梯形的指令。於加算點212從位置指令減去位置回授,以輸出位置偏差。由於位置偏差為目標位置(位置指令)與現在位置(位置回授)間的差,所以現在位置與目標位置不一致時,將不會變成0,位置偏差則會如第6圖所示。
位置比例增益器220將會輸出如第6圖所示的速度指令。速度指令將與位置指令相同地形成為梯形。此外,由速度計算器230所輸出的速度回授也與速度指令相同地形成為梯形。
另一方面,速度積分器(第1圖的速度積分時間常數倍增器130、積分器140)的輸出,當於速度指令增加之時、以及減少之時,將會輸出如第6圖所示的大小的信號。此乃因為速度積分器內所生成的積存量。據此,位置偏差的收斂將須花費時間,直到位置決定完成為止的時間將會延長。
如上所述,在速度積分器(第1圖的速度積分時間常數倍增器130、積分器140)的指令與回授雙方中插入進相器125的情況下,於速度積分器內存在有積存量,直到吐出此積存量為止將須花費時間,而造成速度控制部240的回應延遲。因此,因為此回應延遲,定位的安定時間將會延長。
其次,真對僅在速度積分器(第1圖的速度積分時間常數倍增器130、積分器140)的回授中插入進相器125的情況下,進行說明。此為速度控制部240具備第1圖的速度控制系統的情況。
於第7圖中,位置指令(微分值)與第6圖相同。於加算點212從位置指令減去位置回授,以輸出位置偏差。由於位置偏差為目標位置(位置指令)與現在位置(位置回授)間的差,所以現在位置與目標位置不一致時,將不會變成0,位置偏差則會如第7圖所示。
位置比例增益器220將會輸出如第7圖所示的速度指令。速度指令將與位置指令相同地形成為梯形。此外,由速度計算器230所輸出的速度回授也與速度指令相同地形成為梯形。速度指令和速度回授將與第6圖相同。
另一方面,速度積分器(第1圖的速度積分時間常數倍增器130、積分器140)的輸出,當於速度指令增加之時、以及減少之時,將會輸出如第7圖所示的幾乎為0的信號。此乃因為僅將進相器125插入至速度積分器的回授。藉由僅將進相器125插入至速度積分器的回授,由於與速度控制系統的延遲相當的時間份量提早輸入速度回授,因而於速度積分器內,將不會產生積存量。藉此,位置偏差的收斂將會提早完成,位置決定完成的時間也變得較短。
如上所述,僅在速度積分器(第1圖的速度積分時間常數倍增器130、積分器140)的回授中插入進相器125的情況下,由於速度積分器的積存量幾乎變成0,使吐出速度積分器的積存量的時間幾乎為0,而可提升定位安定性能。
於實施形態2中,將維持原樣使用實施形態1之速度控制系統,來構成進行位置控制的馬達控制裝置200。因此,從實施形態2之馬達控制裝置,即使處於比進相器125的截止頻率還高的頻率下,速度回應的增益不會增大,不會引起共振,而能夠抑制峰值。實施形態2之馬達控制裝置200可縮短積分時間常數,而能夠抑制干擾的影響。實施形態2之馬達控制裝置200能夠抑制因機械系統的摩擦而產生的定位安定時間的變動,以提升定位安定性能。此外,由於速度積分器的積存量可幾乎變成0,而能夠縮短定位安定時間。
〔實施形態3〕
〔馬達控制裝置之構成〕
第8圖係為實施形態3之馬達控制裝置的速度控制系統之構成圖。如圖所示,實施形態3之馬達控制裝置300具有進相器325、速度積分補償低通濾波器330、速度積分時間常數倍增器340、積分器350、速度比例增益器360及轉矩控制部370。
〔馬達控制裝置之構成〕
第8圖係為實施形態3之馬達控制裝置的速度控制系統之構成圖。如圖所示,實施形態3之馬達控制裝置300具有進相器325、速度積分補償低通濾波器330、速度積分時間常數倍增器340、積分器350、速度比例增益器360及轉矩控制部370。
實施形態3之馬達控制裝置300相對於實施形態1之馬達控制裝置100,其差異只在具有速度積分補償低通濾波器330而已,其他構成皆相同。於實施形態2之馬達控制裝置200的速度控制部240中,也可以應用實施形態3之馬達控制裝置300的速度控制系統。
此外,進相器325、速度積分時間常數倍增器340、積分器350、速度比例增益器360及轉矩控制部370各別的機能,與實施形態1的進相器125、速度積分時間常數倍增器130、積分器140、速度比例增益器150及轉矩控制部160各別的機能相同。
速度積分補償低通濾波器330係為改善相對於速度指令之隨動性而將其插入。具體而言,乃是為了當無法將與速度控制系統的延遲相當的時間提前設定作為相位提前的情況下,用以設定其差值而設置。藉由插入速度積分補償低通濾波器330,速度積分時間常數倍增器340的速度積分指令與相位提前後的速度回授,幾乎同時上升,而可降低當速度指令變化時的積分器350的積存量。
〔馬達控制裝置之動作〕
根據編碼器315所檢測的馬達310的現在的旋轉位置,速度計算器320所計算的速度回授將會被輸出至進相器325。這種情況下的速度回授中,將含有編碼器315的檢測誤差。進相器325可將所輸入的速度回授的相位依一定角度提前。
根據編碼器315所檢測的馬達310的現在的旋轉位置,速度計算器320所計算的速度回授將會被輸出至進相器325。這種情況下的速度回授中,將含有編碼器315的檢測誤差。進相器325可將所輸入的速度回授的相位依一定角度提前。
另一方面,速度回授將會被輸出至加算點312,於加算點312從速度指令減去速度回授。自加算點312,將會輸出馬達310的目標的速度與馬達310的現在的速度間的差。
速度指令將被輸出至速度積分補償低通濾波器330,利用速度積分補償低通濾波器330在與速度控制系統的延遲相當的時間中,依據進相器325無法使相位提前的份量,延遲速度指令。當進相器為了增大高頻領域的增益,使速度控制系統的回應減低的情況下,會有無法設定充分的相位提前的情況發生。時間被延遲後的速度指令將會被輸出至加算點314。於加算點314,從時間被延遲後的速度指令減去藉由進相器325而相位被提前的速度回授。自加算點314,將會輸出設作為時間被延遲的馬達310的目標的速度與為了補償相位延遲而相位被提前的馬達310的速度間的差。
由加算點314所輸出的指令,將藉由速度積分時間常數倍增器340,乘上「1/已設定的速度積分時間常數」的值,其結果所得出的指令,再於積分器350中進行積分。
積分後的指令將會被輸出至加算點316。於加算點316,將積分後的指令與由加算點312所輸出的指令相加。於加算點316已被相加的指令可藉由速度比例增益器360,乘上設定的速度比例增益的值。其結果將會自速度比例增益器360輸出作為轉矩指令。
馬達310可依據由速度比例增益器360所輸出的轉矩指令,通過轉矩控制部370以使馬達310旋轉。馬達310的旋轉速度與速度指令的旋轉速度一致。因此,馬達310將依照速度指令所指示的旋轉速度進行旋轉。
於實施形態3之馬達控制裝置300中,速度積分補償低通濾波器330僅插入至速度指令系統,並於速度回授中插入進相器,使以進相器325無法提前的相位可利用速度積分補償低通濾波器330加以延遲。可以降低速度指令變化時的積分器350的積存量,而能夠提升相對於速度指令之隨動性。據此,將可提升速度控制系統的干擾抑制性能與定位安定性能。
實施形態3亦與實施形態1相同地,將相位提前適用至速度回授,僅將相位提前補償適用至積分項的回授。據此,實施形態3之馬達控制裝置300,如第3圖所示,當處於比進相器325的截止頻率還高的頻率下,速度回應的增益不會增大,不會引起共振,而能夠抑制峰值。另外,實施形態3之馬達控制裝置300,如第4圖所示,由於可縮短積分時間常數,所以能夠抑制干擾的影響。再者,因為設有速度積分補償低通濾波器330,即使當僅利用進相器325而無法設定與速度控制系統的延遲相當的時間時,仍然能夠憑藉速度積分補償低通濾波器330的設定來補償差值。
因此,從實施形態3之馬達控制裝置300,與實施形態1相同地,由於可縮短設定在積分時間常數倍增器340內的時間常數的時間,以提升速度控制系統的干擾抑制性能,即便在加工複雜形狀的工件的情況下,仍能實現高加工精度。此外,還能夠抑制因機械系統的摩擦而產生的定位安定時間的變動,而能夠縮短定位安定時間。另外,由於速度積分器的積存量可幾乎變成0,而能夠縮短定位安定時間。
如上所述,根據實施形態1-3之馬達控制裝置,速度積分時間常數不只藉由象限的切換,還透過恆量不變地縮短,而能夠抑制機械系統的摩擦等干擾的影響,即便在進行複雜形狀的加工的情況下,仍能實現高加工精度。此外,工具機中的定位不會受到摩擦的影響,而能夠抑制安定時間的變動,提升定位安定性能。另外,由於速度積分器的積存量可幾乎變成0,而能夠縮短定位安定時間。
100...馬達控制裝置
110...馬達
112、114、116...加算點
115...編碼器
120...速度計算器
125...進相器
130...速度時間常數倍增器
140...積分器
150...速度比例增益器
160...轉矩控制部
Claims (1)
1.一種馬達控制裝置,其包含:
一進相器,使來自該馬達的一速度回授的相位提前;
一時間常數倍增器,將該馬達的一速度指令與使相位提前的速度回授間之差乘以時間常數;
一速度積分器,將利用該時間常數倍增器被乘以時間常數後的指令予以積分;以及
一速度比例增益器,將該速度指令和該速度回授間之差與利用該速度積分器被積分後的指令相加,再將相加後的指令乘以速度比例增益,而輸出該馬達的轉矩指令。
2.一種馬達控制裝置,其包含:
一進相器,使來自該馬達的一速度回授的相位提前;
一速度積分補償低通濾波器,為改善相對於該馬達的一速度指令之隨動性,而延遲該速度指令;
一時間常數倍增器,將通過該速度積分補償低通濾波器後的該速度指令與使相位提前的該速度回授間之差乘以時間常數;
一速度積分器,將利用該時間常數倍增器被乘以時間常數後的指令予以積分;以及
一速度比例增益器,將該速度指令和該速度回授間之差與利用該速度積分器被積分後的指令相加,再將相加後的指令乘以速度比例增益,而輸出該馬達的轉矩指令。
3.如申請專利範圍第2項所述之所述之馬達控制裝置,其中當該速度積分補償低通濾波器,無法以該進相器設定與該馬達控制裝置的速度控制系統之延遲相當的時間提前的情況下,藉由延遲該速度指令以補足其差值。
4.如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之馬達控制裝置,其中更包含:
一位置比例增益器,將該馬達的位置指令與來自檢測該馬達的旋轉位置的編碼器的位置回授間之差乘以比例增益,而輸出速度指令;以及
一轉矩控制部,根據該速度比例增益器所輸出的轉矩指令,控制供給至該馬達的線圈的電力。
5.如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之馬達控制裝置,其中該進相器是藉由提前該速度回授,以補足該馬達控制裝置的速度控制系統之延遲。
一進相器,使來自該馬達的一速度回授的相位提前;
一時間常數倍增器,將該馬達的一速度指令與使相位提前的速度回授間之差乘以時間常數;
一速度積分器,將利用該時間常數倍增器被乘以時間常數後的指令予以積分;以及
一速度比例增益器,將該速度指令和該速度回授間之差與利用該速度積分器被積分後的指令相加,再將相加後的指令乘以速度比例增益,而輸出該馬達的轉矩指令。
2.一種馬達控制裝置,其包含:
一進相器,使來自該馬達的一速度回授的相位提前;
一速度積分補償低通濾波器,為改善相對於該馬達的一速度指令之隨動性,而延遲該速度指令;
一時間常數倍增器,將通過該速度積分補償低通濾波器後的該速度指令與使相位提前的該速度回授間之差乘以時間常數;
一速度積分器,將利用該時間常數倍增器被乘以時間常數後的指令予以積分;以及
一速度比例增益器,將該速度指令和該速度回授間之差與利用該速度積分器被積分後的指令相加,再將相加後的指令乘以速度比例增益,而輸出該馬達的轉矩指令。
3.如申請專利範圍第2項所述之所述之馬達控制裝置,其中當該速度積分補償低通濾波器,無法以該進相器設定與該馬達控制裝置的速度控制系統之延遲相當的時間提前的情況下,藉由延遲該速度指令以補足其差值。
4.如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之馬達控制裝置,其中更包含:
一位置比例增益器,將該馬達的位置指令與來自檢測該馬達的旋轉位置的編碼器的位置回授間之差乘以比例增益,而輸出速度指令;以及
一轉矩控制部,根據該速度比例增益器所輸出的轉矩指令,控制供給至該馬達的線圈的電力。
5.如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之馬達控制裝置,其中該進相器是藉由提前該速度回授,以補足該馬達控制裝置的速度控制系統之延遲。
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