振动型致动器的控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于振动型致动器的控制装置，其包括控制单元，所述控制单元构造成通过对反馈量和速度前馈量求和来生成信号，所述信号包含用于控制振动器的信息，其中，以振动器和从动构件的相对位置以及关于该相对位置的指令值之间的差值为基础通过积分处理和微分处理中的至少一种获得所述反馈量，根据该指令值随着时间的变化而获得所述速度前馈量。通过驱动振动器来改变振动器和从动构件的相对位置。本发明专利技术还涉及振动型致动器的控制方法、驱动装置、图像拾取装置和自动镜台。

【技术实现步骤摘要】
振动型致动器的控制装置及控制方法、驱动装置、图像拾取装置和自动镜台
本专利技术涉及用于振动型致动器的控制装置、振动型致动器的控制方法、驱动装置、图像拾取装置和自动镜台。
技术介绍
振动型马达将被描述为振动型致动器的示例。振动型马达是非电磁驱动型的马达，其构造成通过将交流电压施加至机电能量转换元件而在联接到弹性构件的机电能量转换元件例如压电元件中生成高频振动并且以连续机械运动的形式提取机电能量转换元件的振动能量。当通过使用振动型马达使作为驱动目标的从动构件在短时间内高速运动到目标位置时，如果将振动型马达的驱动控制成使得从动构件在短时间内高速运动到目标位置，则与加速或者减速时发生的跟随延迟相关联的位置偏差可能会恶化。为了解决该问题，已经提出以下的控制方法。日本专利No.4585346公开了通过组合前馈控制和反馈控制来控制振动型马达的驱动频率的方法。具体地，使用通过将速度前馈值加到比例-积分-微分(PID)控制器前段并且通过以表格数据的形式逐次更新速度前馈值所获得的结果作为控制量来控制驱动频率。日本专利特开No.2004-129458公开了通过使用控制量来实施前馈控制的方法，通过振动型马达的逆模型确定所述控制量。然而，常规技术中的振动型马达所用的控制装置遵循的是应用于电磁马达的典型前馈控制的构造，其中仅用振动型马达替换了电磁马达。示例包括：使用将加速度前馈值加到PID控制器后段所获得的结果作为马达控制量的构造；以及将速度前馈值加到PID控制器前段的构造。这些前馈控制方法对于利用电流控制转矩的电磁马达是有效的。另一方面，本专利技术涉及的振动型致动器的一方面通过用于驱动的交流电压的频率或者相位差来控制致动器的驱动。因此，本专利技术的一方面能够提供用于振动型致动器例如前述致动器的前馈控制方法，并且所述前馈控制方法能够实现在短时间内对加速或减速的高速跟随。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及一种用于振动型致动器的控制装置。所述控制装置包括控制单元，所述控制单元构造成通过对反馈量和速度前馈量求和来生成信号，所述信号包含用于控制振动器的信息，其中，以振动器和从动构件的相对位置以及关于该相对位置的指令值之间的差值为基础通过积分处理和微分处理中的至少一种获得所述反馈量，根据该指令值随着时间的变化而获得所述速度前馈量。通过驱动振动器来改变振动器和从动构件的相对位置。本专利技术的一个方面涉及一种用于振动型致动器的控制装置。所述控制装置包括控制单元，所述控制单元构造成通过对反馈量和速度前馈量求和来生成信号，所述信号包含用于控制在振动器的驱动单元中生成的椭圆运动的椭圆比和振动器的驱动方向中的至少一种的信息，所述反馈量以振动器和从动构件的相对位置以及关于该相对位置的指令值之间的差值为基础，根据该指令值随着时间的变化而获得所述速度前馈量。能够通过驱动振动器来改变振动器和从动构件的相对位置。本专利技术的另一个方面涉及一种振动型致动器的控制方法，其中，振动器被驱动成改变振动器和从动构件的相对位置。所述方法包括以下步骤：获得反馈量，其中，以振动器和从动构件的相对位置以及关于该相对位置的指令值之间的差值为基础，通过积分处理和微分处理中的至少一种获得所述反馈量；根据该指令值随着时间的变化而获得速度前馈量；并且通过对反馈量和速度前馈量求和来生成信号，所述信号包含用于控制振动器的信息。另外，本专利技术的一个方面涉及一种振动型致动器的控制方法，其中，振动器被驱动成改变振动器和从动构件的相对位置。所述方法包括以下步骤：获得反馈量，其中，以振动器和从动构件的相对位置以及关于该相对位置的指令值之间的差值为基础获得所述反馈量；根据该指令值随着时间的变化而获得速度前馈量；并且通过对反馈量和速度前馈量求和来生成信号，所述信号包含用于控制在振动器的驱动单元中生成的椭圆运动的椭圆比和振动器的驱动方向中的至少一种的信息。此外，本专利技术的一个方面涉及一种用于振动型致动器的控制装置。所述控制装置包括控制单元，所述控制单元构造成通过对反馈量和速度前馈量求和来生成信号，所述信号包含用于控制在振动器的驱动单元中生成的椭圆运动的椭圆比和振动器的驱动方向中的至少一种的信息，所述反馈量以振动器和从动构件的相对位置以及关于该相对位置的指令值之间的差值为基础，根据该指令值随着时间的变化而获得所述速度前馈量。能够通过驱动振动器来改变振动器和从动构件的相对位置。参照附图，根据以下对示例性实施例的描述，本专利技术的其它特征将变得显而易见。附图说明图1图解了根据本专利技术的第一示例性实施例的用于振动型致动器的控制装置的示例。图2A至图2D是用于描述线性驱动的振动型致动器的示例的驱动原理的示意图。图3是用于描述镜筒的透镜驱动机构的示例的示意图。图4图解了根据本专利技术的示例性实施例的控制量计算单元的构造示例。图5A和图5B是用于描述根据本专利技术的示例性实施例的相位差和频率确定单元的输出示例的示意图。图6A和6B图解了根据本专利技术的示例性实施例的驱动单元的构造示例。图7A是根据第一比较例的驱动装置的示意性方块图，图7B是根据本示例性实施例和第一比较例的开环传递函数的波特图(Bodediagram)。图8A是根据第二比较例的驱动装置的示意性方块图，图8B是根据本示例性实施例和第二比较例的开环传递函数的波特图。图9A是根据第三比较例的驱动装置的示意性方块图，图9B是根据本示例性实施例和第三比较例的开环传递函数的波特图。图10是根据第一示例性实施例在前馈增益变化的情况下的开环传递函数的波特图。图11是在PID计算单元中加入了二阶微分器以及未加入二阶微分器的情况下所获得的开环传递函数的波特图。图12A和图12B图解了透镜相对于在通过使用根据本专利技术的示例性实施例的控制装置示例来驱动聚焦透镜时获得的指令位置的跟随精度的测量结果。图13图解了根据本专利技术的第二示例性实施例的振动型致动器的控制装置的一个示例，其中，仅双相驱动信号的相位差受到前馈控制。图14图解了根据本专利技术的第二示例性实施例的振动型致动器的控制装置的另一个示例，其中，分别针对相位差和频率调节前馈量。图15A和图15B图解了在用置于从动构件上的负荷驱动根据第二示例性实施例的控制装置时获得的相对于指令位置的跟随精度的测量结果。图16A是图解了用作根据本专利技术的示例性实施例的控制装置的一个应用示例的图像拾取装置的外观的平面图，图16B是图解了图像拾取装置的内部结构的示意图。图17图解了用作根据本专利技术的示例性实施例的控制装置的另一个应用示例的显微镜的外观。具体实施方式第一示例性实施例将参照附图描述能够应用于本专利技术的振动型致动器的示例。根据本示例性实施例的振动型致动器20包括振动器和从动构件。图2A至图2D是用于描述用作振动型致动器示例的线性驱动的振动型致动器的驱动原理的示意图。图2A中示出的振动型马达包括振动器113和从动构件114。振动器113包括弹性构件203和结合到弹性构件203的、作为机电能量转换元件的压电元件204。从动构件114由振动器113驱动。交流电压被施加到压电元件204。由此，生成例如图2C和2D中示出的两种振动模型，并且与突起部分202加压接触的从动构件114沿着由箭头表示的方向运动。图2B图解了压电元件204的电极图形，例如沿着长度方向两等分的电极区域形成于振动器113本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于振动型致动器的控制装置，所述控制装置包括：控制单元，所述控制单元构造成通过对反馈量和速度前馈量求和来生成信号，所述信号包含用于控制振动器的信息，其中，以振动器和从动构件的相对位置以及关于所述相对位置的指令值之间的差值为基础通过积分处理和微分处理中的至少一种获得所述反馈量，根据所述指令值随着时间的变化而获得所述速度前馈量，其中，通过驱动振动器来改变振动器和从动构件的相对位置。

【技术特征摘要】
2015.07.14 JP 2015-1408571.一种用于振动型致动器的控制装置，所述控制装置包括：控制单元，所述控制单元构造成通过对反馈量和速度前馈量求和来生成信号，所述信号包含用于控制振动器的信息，其中，以振动器和从动构件的相对位置以及关于所述相对位置的指令值之间的差值为基础通过积分处理和微分处理中的至少一种获得所述反馈量，根据所述指令值随着时间的变化而获得所述速度前馈量，其中，通过驱动振动器来改变振动器和从动构件的相对位置。2.根据权利要求1所述的用于振动型致动器的控制装置，其中，所述振动器构造成通过因向振动器施加交流信号而在振动器的驱动单元中生成的椭圆运动来改变所述相对位置。3.一种用于振动型致动器的控制装置，所述控制装置包括：控制单元，所述控制单元构造成通过对反馈量和速度前馈量求和来生成信号，所述信号包含用于控制在振动器的驱动单元中生成的椭圆运动的椭圆比和振动器的驱动方向中的至少一种的信息，所述反馈量以振动器和从动构件的相对位置以及关于所述相对位置的指令值之间的差值为基础，根据所述指令值随着时间的变化而获得所述速度前馈量，其中，能够通过驱动振动器来改变振动器和从动构件的相对位置。4.根据权利要求3所述的用于振动型致动器的控制装置，其中，由反馈计算单元生成所述反馈量，所述反馈计算单元构造成执行积分处理和微分处理中的至少一种。5.根据权利要求1或3所述的用于振动型致动器的控制装置，其中，所述控制单元包括：反馈计算单元，所述反馈计算单元构造成获得所述反馈量；速度前馈计算单元，所述速度前馈计算单元构造成获得所述速度前馈量；和加法器，所述加法器构造成通过对所述反馈量和所述速度前馈量求和来输出控制量。6.根据权利要求5所述的用于振动型致动器的控制装置，其中，所述速度前馈计算单元包括：速度计算单元，所述速度计算单元构造成求得所述指令值的时间微分并且输出所述时间微分；和乘法器，所述乘法器构造成将所述速度计算单元的输出乘以速度前馈增益。7.根据权利要求5所述的用于振动型致动器的控制装置，其中，Gv和Gd满足以下公式：Gv≤Gd，其中，Gv表示所述速度前馈计算单元的速度前馈增益，Gd表示所述反馈计算单元的微分增益。8.根据权利要求5所述的用于振动型致动器的控制装置，其中，所述反馈计算单元还包括由二阶微分项构成的加速度计算单元。9.根据权利要求5所述的用于振动型致动器的控制装置，其中，所述控制单元包括控制参数生成单元，所述控制参数生成单元构造成基于所述控制量生成控制参数。10.根据权利要求9所述的用于振动型致动器的控制装置，其中，所述控制参数是频率和相位中的至少一种。11.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：住冈润，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP