本发明专利技术的电动机驱动装置具备用于进行伺服控制的基本功能，并且具备自动调整功能。而且，这种电动机驱动装置中的本发明专利技术的伺服调整方法为包括以下五个步骤中的任一个步骤的结构：步骤1，进行初始设定；步骤2，进行负载特性测定和指令模式决定；步骤3，决定刚性指标最大值，存储与刚性指标对应的谐振抑制部的设定；步骤4，将刚性指标和指令响应指标相组合，来存储指定动作时的评价指标；以及步骤5，基于评价指标，按照搜索条件来得到最终调整结果。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种对伺服电动机进行控制的电动机驱动装置中的伺服调整方法。
技术介绍
由于近来的RISC微型计算机、DSP等嵌入式微型计算机的高性能化以及将能够定制的要素与FPGA、SoC之类的以往的ASIC相组合而成的集成电路的发展，在目前的电动机驱动装置中，除了搭载有按外部指令对伺服电动机进行驱动控制的位置/速度/电流控制等基本功能以外，还搭载有各种自动调整功能。图33是以往的电动机驱动装置的框图。对电动机进行驱动控制的基本功能包括图33上以实线连接的单线的块。作为上级的控制器的上级装置I所输出的外部位置指令被输入到电动机驱动装置92的指令选择部21。指令选择部21选择外部位置指令和后述的试运转功能211所输出的内部位置指令中的某一个，将选择后的位置指令输出到指令响应设定部22。在指令响应设定部22中，在对选择后的位置指令进行滤波运算处理之后，将滤波后的位置指令输出到位置速度控制部23。位置速度控制部23基于该滤波后的位置指令和来自编码器4的电动机位置信息来进行以PID (比例、积分、微分)控制为代表的反馈控制运算，并输出使位置偏差为O的转矩指令。负载特性补偿部24根据电动机3和负载5的总惯量对位置速度控制部23所输出的转矩指令进行用于吸收惯量的影响的缩放(scaling)处理，由此吸收负载惯量的差异。另外，进行基于来自编码器4的电动机位置信息来估计电动机3和负载5的摩擦转矩并预先相加该摩擦转矩的补偿，由此生成补偿后的转矩指令。谐振抑制部25将通过陷波滤波或者低通滤波处理后得到的结果作为滤波后的转矩指令而输出，该陷波滤波或者低通滤波处理用于从补偿后的转矩指令去除特定的频率成分以避免激发电动机3和负载5的谐振特性所引起的振动。通过以该滤波后的转矩指令为输入的未图示的电流控制、功率电路来控制电动机3，以使电动机3输出按照滤波后的转矩指令的转矩。电动机3的运动被传递到所连接的负载5、编码器4，并通过编码器4而作为电动机位置信息被反馈到电动机驱动装置92。接着，说明自动调整功能的概要，该自动调整功能包括图33上以虚线连接的双线的块。试运转功能211例如像专利文献I所述的那样，在电动机驱动装置92的内部以具有某斜率的加减速度的三角波来将正负的往复运转模式生成固定量。另外，更一般地说，从外部对电动机驱动装置92设定移动量、最高速度、加速时间、减速时间、停止时间等参数。而且，试运转功能211是以下的功能:通过电动机驱动装置92内置的NC(数值控制)运算处理来实时地自动计算指令模式，生成针对每个固定周期的内部位置指令。此外，通过将用于请求选择内部位置指令的附加信息与内部位置指令一起传递到指令选择部21，还能够从试运转功能211对指令选择部21的动作进行指定。指令响应设定功能221例如像专利文献2所述的那样，从电动机驱动装置92的外部提供刚性值这样的一个指标，基于内置于电动机驱动装置92的表来决定指令前置滤波的截止频率，该截止频率用于决定位置指令的响应性。另外，更一般地说，对于电动机驱动装置92，通过以一阶滞后、二阶滞后的滤波时间常数或衰减比来指示更详细的频率特性的形式、或者指示上升时间、延迟时间、过冲量等时间响应的过渡特性的形式等，输入一个或多个指令响应指标。而且，指令响应设定功能221以使指令响应设定部22的输入输出关系与指令响应指标尽可能一致的方式自动设定指令响应设定部22的一个或多个参数。刚性设定功能231例如像专利文献3所述的那样，将代表伺服刚性的一个参数作为指标，将其乘以固定的比率来连动地设定速度比例增益、速度积分增益、位置比例增益。另外，也可以如前述的专利文献2所述的那样，基于与刚性值对应的表来决定位置速度控制部的增益设定。一般来说，刚性设定功能231输入一个或多个刚性指标，以使位置速度控制部23的干扰响应与刚性指标尽可能一致的方式自动设定位置速度控制部23的一个或多个参数。负载特性测定功能241例如像专利文献5所述的那样，基于针对电动机3的滤波后的转矩指令和来自编码器4的电动机位置信息以及作为电动机位置信息的高阶差分的速度/加速度，使用最小二乘估计来自动估计与负载有关的特性。作为与负载有关的特性，例如有将电动机3和负载5合在一起得到的总惯量、始终固定地起作用的偏载荷转矩、依赖于动作方向的动摩擦转矩、与动作速度成正比的粘性摩擦转矩等摩擦特性。另外，通过使估计结果实时地反映到负载特性补偿部24，使得能够具有自适应鲁棒性，即无论连接了什么样的负载5都能够得到由指令响应指标、刚性指标指定的相同的响应性。自适应滤波功能251例如像专利文献4所述的那样，通过使用递归型的陷波滤波的自适应算法，以使从电动机速度提取出的高频成分尽可能接近O的方式自动调整谐振抑制部25的参数。另外，在自适应滤波功能251中，存在如下的变化(variat1n)等:从转矩指令提取振动成分，或者从与模型响应之差提取振动成分，或者具有多个自适应滤波器，或者不仅自动调整陷波频率还自动调整宽度、深度、Q值。一般来说，可以说是以下的功能:以某种方法提取由电动机3和负载5的谐振特性引起的振动成分，通过使该振动成分与规范输入之差最小的自适应算法，来自动调整谐振抑制部25的滤波参数。振荡探测功能26例如像专利文献6所述的那样，从来自编码器4的电动机位置信息提取变动量，通过该变动量与阈值的比较、持续时间的判定等，来检测电动机3和负载5的振荡状态。在探测出振荡的情况下，将振荡探测信息传递给前述的刚性设定功能231，选择使反馈环的频带宽度变窄的刚性值来自动地抑制振荡。最后，评价指标测定功能27例如像专利文献7所述的那样，周期性地测定并存储指令选择部21的位置指令输出、编码器4的电动机位置输出、负载特性补偿部24的转矩指令输出等输入输出数据。而且，该评价指标测定功能27是以下的功能:基于与整定时间、过冲、转矩变动等评价指标对应的输入输出数据来计算出评价值并显示、存储该评价值。本功能的重要的一面在于，将全部均能够实时地获取的庞大的电动机控制信息数据压缩为更具有含义的少数的评价指标。但是，在如上所述的以往技术中，各种自动调整功能是被个别地优化的，从而存在以下问题:未充分地整合在伺服调整的一系列流程中。例如，试运转功能211不限于伺服调整，能够以机构组装时的原点搜索、动作确认的成熟化(日语:工一夕' )用、维护作业中的退避动作等各种目的来使用。因此，在试运转功能211中，能够定制移动量、速度、加速度。但是，伺服调整所需的动作按其步骤而不同，在该动作的选择中需要与伺服调整和各种自动调整功能有关的知识。另外，关于指令响应设定功能221而g，越提尚指令响应指标，则越能够缩短定位控制(PTP控制)中的整定时间，并且越能够减小轨迹控制(CP控制)中的跟踪误差，但是由于外部位置指令的离散化、指令分辨率设定而受到制约。另外，还有时考虑固定有电动机3和负载5的装置本身的刚性所引起的机架振动来降低指令响应指标，在该判断中需要对上级装置的了解、实机运用的经验。另外，关于刚性设定功能231也是，越提高刚性指标则越改善干扰抑制特性，因此越能够减小PTP控制中的过冲量，还越能够减小CP控制中的跟踪误差。但是，至于将刚性指标能够提高到多高，很大程度上依赖于位置速度控制部23本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电动机驱动装置的伺服调整方法，该电动机驱动装置具备以下五个电动机控制的基本功能中的任一个：指令选择部，其被输入内部位置指令和从上级装置输入的外部位置指令，将其中一个作为选择后位置指令而输出；指令响应设定部，其被输入上述选择后位置指令，进行去除特定的频带的滤波处理，输出滤波后位置指令；位置速度控制部，其以上述滤波后位置指令和来自编码器的电动机位置信息为输入，生成使两者的偏差为0的转矩指令；负载特性补偿部，其以上述转矩指令为输入，在乘以电动机和负载的惯量估计值之后与上述负载的摩擦转矩估计值相加，来生成补偿后转矩指令；以及谐振抑制部，其进行从上述补偿后转矩指令去除特定的频带的滤波处理，输出滤波后转矩指令，上述电动机驱动装置的伺服调整方法的特征在于，上述电动机驱动装置具备以下七个自动调整功能中的任一个：试运转功能，用于按照由伺服调整部指定的动作模式，来自动生成上述内部位置指令；指令响应设定功能，用于按照由上述伺服调整部指定的指令响应指标，来自动设定上述指令响应设定部的滤波特性；刚性设定功能，用于按照由上述伺服调整部指定的刚性指标、从振荡探测功能通知的振荡探测信号，来自动设定上述位置速度控制部的参数；负载特性测定功能，能够通过上述伺服调整部来个别地设定负载特性测定的有效或无效、负载特性估计结果的反映的有效或无效，用于基于上述谐振控制部的滤波后转矩指令和来自上述编码器的电动机位置信息来自动测定负载特性，根据测定结果对上述负载特性补偿部进行自动设定；自适应滤波功能，能够通过上述伺服调整部来设定自适应动作的有效或无效、自适应滤波模式，用于在自适应动作有效的情况下按照自适应滤波模式来自动设定上述谐振抑制部的滤波特性；振荡探测功能，能够通过上述伺服调整部来设定振荡探测的有效或无效、振荡探测水平，用于基于来自编码器的位置信息来自动测定振荡状态，与上述刚性设定功能连动地自动抑制振荡；以及评价指标测定功能，能够从上述伺服调整部设定定位完成范围，用于基于上述滤波后位置指令、上述电动机位置信息以及上述滤波后转矩指令中的至少任一个来自动测定各种评价指标，并且，上述电动机驱动装置的伺服调整方法包括以下五个步骤中的任一个：步骤1，进行初始设定；步骤2，进行上述负载特性测定和指令模式决定；步骤3，决定刚性指标最大值，存储与刚性指标对应的上述谐振抑制部的设定；步骤4，将上述刚性指标和上述指令响应指标相组合，来存储指定动作时的评价指标；以及步骤5，基于上述评价指标，按照搜索条件来得到最终调整结果。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：铃木健一，西园胜，藤原弘，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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