【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于经由连接到电机的传递机构进行移动构件的移动控制的电机驱动设备的控制设备,多个电机驱动设备被串联连接的多轴电机驱动设备的控制设备,以及用于电机驱动设备的控制方法。
技术介绍
近来,正在开发机器人来替代人类进行各种作业。为了实现能够如同人手一样进行精准迅速的工作的机器人,机器人动作必须同时实现高精度及高速度。这种机器人利用电机作为动力源来驱动关节。多数利用诸如减速器、滚珠螺杆等的传递机构来增加电机推力并将旋转运动转换成线性运动。然而,传递机构具有阻碍使精度增加的内在因素。实例包括扭转、由于减速器的齿轮啮合导致的角度误差、齿隙、摩擦、小部件的细微振动、由于滚珠螺杆的变形导致的角度误差、螺杆的共振、空动等。因此,即使精准地驱动电机,机器人动作的精度由于以上列出的因素而劣化。另外,传递机构与诸如机器人框架的结构相比较更为柔性,因此会产生扭转,并像弹性体那样活动。因此,连接到传递机构的、其移动要被控制的移动构件展现出相对于电机的简谐运动,这也引起精度的劣化。另外,简谐运动的反作用力作用于电机,导致电机位置的偏差,这引起精度的更进一步劣化。存在两种一般方法对用于机器人关节等的电机进行控制,即半封闭式控制(例如,参见日本特开昭61-201304号公报)和全封闭式控制(例如,参见日本特开平7-225615号公报和日本特开2011-176913号公报)。半封闭式控制是检测电机的输出轴 ...
【技术保护点】
一种用于电机驱动设备的控制设备,所述电机驱动设备被构造为经由连接到电机的传递机构进行移动构件的移动控制,所述控制设备包括:推力控制单元,其被构造为基于输入的推力命令值,来生成用于所述电机的位置命令值;以及电机控制单元,其被构造为基于用于所述电机的所述位置命令值,来生成控制所述电机的电流值,其中,所述电机控制单元根据电机位置检测单元的检测结果,执行第一反馈控制,所述电机位置检测单元被构造为检测输出所述电机的旋转的输出构件的位置,并且所述推力控制单元根据推力检测单元的检测结果,执行第二反馈控制,所述推力检测单元被构造为检测在所述移动构件上发生的推力。
【技术特征摘要】
2014.11.21 JP 2014-2361501.一种用于电机驱动设备的控制设备,所述电机驱动设备被构造为
经由连接到电机的传递机构进行移动构件的移动控制,所述控制设备包
括:
推力控制单元,其被构造为基于输入的推力命令值,来生成用于所
述电机的位置命令值;以及
电机控制单元,其被构造为基于用于所述电机的所述位置命令值,
来生成控制所述电机的电流值,
其中,所述电机控制单元根据电机位置检测单元的检测结果,执行
第一反馈控制,所述电机位置检测单元被构造为检测输出所述电机的旋
转的输出构件的位置,并且
所述推力控制单元根据推力检测单元的检测结果,执行第二反馈控
制,所述推力检测单元被构造为检测在所述移动构件上发生的推力。
2.根据权利要求1所述的用于电机驱动设备的控制设备,
其中,所述电机控制单元包括:
电机位置控制单元,其被构造为基于由所述推力控制单元生成
的用于所述电机的所述位置命令值,来生成用于所述电机的速度命令值,
电机速度控制单元,其被构造为基于由所述电机位置控制单元
生成的用于所述电机的所述速度命令值,来生成用于所述电机的推力命
令值,以及
电流控制单元,其被构造为基于由所述电机速度控制单元生成
的用于所述电机的所述推力命令值,来生成所述电流值,
其中,来自所述电机位置检测单元的检测结果是以下项中的至少一
者:
检测到的所述电机的所述输出构件的位置,
通过对检测到的所述输出构件的位置进行微分而获得的所述电
机的所述输出构件的速度,以及
通过对检测到的所述输出构件的位置进行二阶微分而获得的所
述电机的所述输出构件的加速度,
以及,其中,进行以下反馈控制中的至少一者,作为所述第一反馈
控制:
所述电机位置控制单元根据所述电机的所述输出构件的位置,
进行反馈控制,
所述电机速度控制单元根据所述电机的所述输出构件的速度,
进行反馈控制,以及
所述电流控制单元根据所述电机的所述输出构件的加速度,进
行反馈控制。
3.根据权利要求1所述的用于电机驱动设备的控制设备,所述控制
设备还包括:
电机前馈控制单元,其被构造为根据由所述推力控制单元生成的用
于所述电机的所述位置命令值,生成进行所述电机控制单元的前馈控制
的前馈值。
4.根据权利要求3所述的用于电机驱动设备的控制设备,其中,所
述电机前馈控制单元使用对所述电机控制单元建模而成的理想模型,生
成所述前馈值。
5.根据权利要求4所述的用于电机驱动设备的控制设备,
其中,所述理想模型包括:
对所述电机的惯性建模而成的惯性虚拟模型,以及
设置预定的控制增益并对所述电机的供电电路建模而成的电路
虚拟模型。
6.根据权利要求1所述的用于电机驱动设备的控制设备,所述控制
设备还包括:
动力学模型控制单元,其被构造为通过根据动力学对所述电机驱动
设备建模而成的动力学模型,依据从外部输入的用于所述移动构件的位
置命令值,来生成动力学推力的预测值。
7.根据权利要求6所述的用于电机驱动设备的控制设备,其中,所
述推力控制单元根据所述动力学推力的预测值来执行前馈控制。
8.根据权利要求6所述的用于电机驱动设备的控制设备,所述控制
设备还包括:
扭转量控制单元,其被构造为基于所述电机驱动设备的刚性,依据
所述动力学推力的预测值,来生成所述电机驱动设备的扭转量的预测值。
9.根据权利要求1所述的用于电机驱动设备的控制设备,所述控制
设备还包括:
驱动设备控制单元,其被构造为基于从外部输入的用于所述移动构
件的位置命令值,来生成要输入到所述推力控制单元的所述推力命令值,
其中,所述驱动设备控制单元根据来自被构造为检测所述移动构件
的位置的移动构件位置检测单元的检测结果,来执行第三反馈控制。
10.根据权利要求9所述的用于电机驱动设备的控制设备,
其中,所述驱动设备控制单元包括:
移动构件位置控制单元,其被构造为基于从外部输入的用于所
述移动构件的位置命令值,来生成用于所述移动构件的速度命令值,以
及
移动构件速度控制单元,其被构造为基于...
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