位置控制器制造技术

一种位置控制器，其通过提供可变的摩擦补偿值计算单元根据滑动特性的变化而设置可变的摩擦补偿值，该摩擦补偿值计算单元包括：滑动力矩标准化计算单元1，标准化预定速度下的滑动力矩；补偿值放大比率计算单元2，基于标准化速度下的滑动力矩计算补偿值放大比率；以及乘法器3、4。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种位置控制器，其通过提供可变的摩擦补偿值计算单元根据滑动特性的变化而设置可变的摩擦补偿值，该摩擦补偿值计算单元包括：滑动力矩标准化计算单元1，标准化预定速度下的滑动力矩；补偿值放大比率计算单元2，基于标准化速度下的滑动力矩计算补偿值放大比率；以及乘法器3、4。【专利说明】位置控制器 优先权信息 本专利技术申请要求2013年4月24日提交的日本专利申请No. 2013-091600的优先权， 其以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及位置控制器，其根据来自高层次控制器的命令控制驱动目标的位置。
技术介绍
图4为传统的全封闭式位置控制器（以下简称为"位置控制器"）的一个示例的框 图，该位置控制器控制可移动形成的目标系统112,该系统包括可移动部件，如桌子，并且该 系统通过连接或诸如此类的方式连接到用作驱动电动的伺服电机(未显示)。 该位置控制器的配置和操作如下所述。该位置控制器从高层次控制器(未显示)接 收位置命令值X的输入。减法器101通过从位置命令值X减去位置检测值XL来计算位置 偏差X - xL。该位置检测值xL是通过线性标尺或类似的方式(未显示）直接检测目标系 统112的控制目标的位置获得的位置检测信号。 进一步地，位置命令值X的时间导数通过微分器104、109获得，这些微分器分别输 出获得的值作为速度命令值V和加速度命令值A。该加速度命令值A由放大器110通过加 速力矩转换常数Ca放大用作加速力矩命令值τ ca，引起目标系统112移动在加速速率下。 该速度命令值A和加速力矩命令值TCa分别加进所述速度命令和力矩命令。这样一系列 过程形成众所周知的前馈块用以将恒量的位置偏差X - xL减少到零。 放大器102以位置环增益的放大系数Gp成比率地放大位置偏差X - XL。放大器 102的输出在通过加法器103加上速度命令值V后成为最终的速度命令值Vc。减法器105 通过从速度命令值Vc减去电机速度vm来计算速度偏差Vc - vm。该电机速度vm为通过微 分器107获得的与伺服电机相连接的位置检测器(未显示）的旋转角位置xm或者与伺服电 机相连接的速度检测器(未显示)的输出的时间导数值。放大器106以速度环路增益的放大 系数Gy放大速度偏差Vc-vm。 放大器106的输出通过加法器108加上加速力矩命令值τ ca后成为力矩命令值 TC。该力矩命令值TC通过功率放大单元111功率放大后成为该目标系统112生成的力 矩τ。由功率放大器和伺服电机组成的该功率放大单元111放大力矩命令值τ c以输出 生成的力矩τ。该放大比率用力矩转换常数Ct表示。该生成的力矩τ提供给该目标系 统112,并用于驱动该目标系统112。应该注意的是，图4中的微分器的参考符号"S"表示 表明微分运算的拉普拉斯变换算子。 在传统的位置控制器中，通过摩擦补偿计算单元113将摩擦补偿计算单元113计 算得到的补偿值Vsfc、τ Sfc分别加到速度命令和力矩命令上，可最小化由摩擦力造成的 位置跟踪偏差。 然而，当目标系统的滑动特性，由于随着时间的推移恶化、温度变化、滑动表面的 润滑状态变化或类似的，而改变，理想的摩擦补偿变得不可能，引起位置跟踪错误和加工精 度的降低。为了避免这种情况，摩擦补偿计算单元113的控制参数应该重置(重新调整)。因 为重置会消耗大量时间，并且在每次特性改变的时候都需要，所有，重置是麻烦的。 进一步地，虽然可以考虑根据滑动特性的变化改变摩擦补偿计算单元的控制参 数，但是由于滑动力矩根据目标系统的运行速度而改变，需要在相同速度下比较滑动力矩 以便定量处理滑动力矩。因此，通过提供专用的操作方式来获得滑动力矩成为必要的，这将 导致辅助时间的增加。 提供的本专利技术的用以克服上述问题。本专利技术的一个目的在于提供一种位置控制 器，即便当由于时间的推移恶化、温度变化、滑动表面的润滑状态变化或类似的原因造成滑 动特性的改变，其仍可以保持所需的摩擦补偿而无需提供专用的操作方式。
技术实现思路
根据本专利技术的位置控制器通过根据来自高层次控制器的位置命令值向控制目标 系统的驱动电机提供命令来控制控制目标的位置。该位置控制器包括：摩擦补偿计算单元， 其基于速度命令值，计算摩擦补偿参考值，该摩擦补偿参考值为补偿由于摩擦力而引起的 位置偏差的摩擦补偿值的参考值；滑动力矩标准化计算单元，其用表示速度和预先存储的 滑动力矩之间的关系的特性信息，基于速度命令值、力矩命令值和所述特性信息，计算在当 前状态的预定标准速度下的滑动力矩；补偿值放大比率计算单元，其基于在当前状态的标 准化速度下的滑动力矩和在初始状态的标准化速度下的滑动力矩，计算补偿值放大比率， 该补偿值放大比率为摩擦补偿参考值的放大比率；乘法器，其将所述补偿值放大比率乘上 所述摩擦补偿参考值，以输出摩擦补偿值，该摩擦补偿值补偿由于摩擦力而产生的位置偏 差。 在优选的实施例中，所述滑动力矩标准化计算单元包括：滑动力矩识别单元，其基 于所述速度命令值和所述力矩命令值，输出由速度命令值表示的速度下的滑动力矩；滑动 力矩比率计算单元，其基于所述特性信息和速度命令值，计算滑动力矩比率，该滑动力矩比 率表示在由所述速度命令值表示的速度下的滑动力矩和在当前状态的标准化速度下的滑 动力矩之间的比率；速度权重计算单元，其基于所述滑动力矩比率和由所述速度命令值表 示的速度的滑动力矩，计算在当前状态的标准化速度下的滑动力矩。 根据本专利技术，当由于时间的推移恶化、温度变化、滑动表面的润滑状态变化或类似 的原因造成目标系统的滑动阻力特性变化时，根据滑动特性的变化通过使用标准化的滑动 力矩改变摩擦补偿是可能的，因此，可以无需重置(重新调整）摩擦补偿计算单元的控制参 数而保持加工精度。 【专利附图】【附图说明】 本专利技术的优选实施例将参照以下附图进行详细的描述。 图1为根据本专利技术的位置控制器的一个示例框图； 图2为根据本专利技术的滑动力矩标准化计算单元的一个实施例框图； 图3为根据本专利技术的滑动力矩比率计算单元的操作示例曲线图； 图4为传统位置控制器的一个示例框图。 【具体实施方式】 图1为根据本专利技术的位置控制器的一个示例框图。应该注意的是，相同的参考号 被分配给如图4所示的常规技术的例子中相同的部件，并且省略对这些部件的重复描述。 一种可变的摩擦补偿值计算单元，包括滑动力矩标准化计算单元1、补偿值放大比率计算单 元2和乘法器3、4。首先，对滑动力矩标准化计算单元1进行描述。 图2为滑动力矩标准化计算单元1的结构框图。当驱动与速度命令值V正相关时 目标系统的滑动力矩，可以通过比较在相对速度下的滑动力矩得到滑动特性的改变。因此， 预设速度命令值V和滑动力矩间的特性信息，例如，预先设置近似于速度命令值V和滑动力 矩间的关系的滑动特性模型，通过使用该模型将特定的滑动力矩转变为在相同速度(标准 化速度）下的滑动力矩。 滑动力矩识别单元11接收输入的速度命令值V和力矩命令值τ c ;确定作为滑动 力矩的力矩命令值τ c，通过该力矩命令值，目标系统112运行在一定的速度下；进一步从 速度命令值V的极性确定运行方向；当在正方向上运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位置控制器，其通过根据来自高层次控制器的位置命令值向控制目标系统的驱动电机提供命令来控制控制目标的位置，包括：摩擦补偿计算单元，其基于速度命令值，计算摩擦补偿参考值，该摩擦补偿参考值为补偿由于摩擦力而引起的位置偏差的摩擦补偿值的参考值；滑动力矩标准化计算单元，其用表示速度和预先存储的滑动力矩之间的关系的特性信息，基于速度命令值、力矩命令值和所述特性信息，计算在当前状态的预定标准速度下的滑动力矩；补偿值放大比率计算单元，其基于在当前状态的标准化速度下的滑动力矩和在初始状态的标准化速度下的滑动力矩，计算补偿值放大比率，该补偿值放大比率为摩擦补偿参考值的放大比率；乘法器，其将所述补偿值放大比率乘上所述摩擦补偿参考值，以输出摩擦补偿值，该摩擦补偿值补偿由于摩擦力而产生的位置偏差。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：前田将宏，江口悟司，
申请(专利权)人：大隈株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP