具有在线取得机械的频率特性的功能的伺服控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种具有在线取得机械的频率特性的功能的伺服控制装置，其具备：速度指令生成部；扭矩指令生成部；速度检测部，其检测伺服电动机的速度；速度控制回路，其由速度指令生成部、扭矩指令生成部以及速度检测部构成；正弦波扫描输入部，其对速度控制回路进行正弦波扫描；以及频率特性计算部，其用于根据将正弦波干扰输入到速度控制回路时的输出来推定速度控制回路输入输出信号的增益和相位，频率特性计算部通过将干扰输入频率设为基本频率的由任意项数组成的傅立叶级数来表现速度控制回路的输出，并计算该傅立叶级数的基本波成分的振幅和相位由此在线计算频率特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种伺服控制装置，特别涉及一种具有使用傅立叶级数在线取得控制系统的频率响应的功能的伺服控制装置。
技术介绍
提出了很多与伺服控制装置的控制系统的频率特性测量有关的装置和方法，即使在机床的进给轴的传输特性测量中也被广泛利用。一般在对通过励振装置强制地使分析对象振动的情况下(频率扫描)的响应振动进行测量，并将其时间系列数据登录到大容量存储器中后，通过各种信号处理技术求出频率传输函数。在进行简单的测量时，测量/登录将传动器自身设为励振源的情况下的响应振动，进行信号处理。在电路和光学系统的情况下使用励振电路。盛行以下技术的开发，即登录时间系列数据后进行分析来把握对象的共振特性(例如，足立修一，用于基于MATLAB的控制的系统同定(MATLABによる制御のためのシステム同定)，1996，东京电机大学出版社，pp.69-88。以下称为“非专利文献1”)。如非专利文献1所记载的那样，上述的频率响应的计算方法是“非参数的同定”，前提为时间系列数据的傅立叶变换。作为被称为在线推定(逐次推定)的“参数同定”的方法有标准化梯度法，容易通过DSP(Digital Signal Processor数字信号处理器)来实现(例如，足立修一，用于MATLAB的控制的系统识别，1996，东京电机大学出版社，pp.99-114以及pp.115-151)。这些基本上作为以对线形回归模型的装配为目标的过程和结果而得到频率特性。已知针对一般闭环控制的非参数的频率特性的测量方法和不需要频谱分析仪的简易测量方法(例如，日本特开昭59-226907号公报。以下称为“专利文献1”)。如专利文献1记载的那样，使用频谱分析仪进行的傅立叶变换的方法是传统的频率特性测量法。也知道一种机床中使用了利用傅立叶变换的频率特性测量的应用例(例如
专利第5302639号公报。以下称为“专利文献2”)。专利文献2中记载一种机床的控制装置，其根据基于正弦波扫描法的频率特性的计算来调整补偿电路。在通过机械实施实际的作业之前进行频率特性的计算(参照段落[0031])。还提案一种不使用傅立叶变换的方法(例如，日本特开2004-20522号公报以及日本特开平11-326411号公报。以下分别称为“专利文献3”和“专利文献4”)。这是通过直接测量输入输出信号的时间差来求出相位延迟的方法。专利文献3中公开以下两种方法，即在分析传输路径的针对正弦波输入的输出信号时，进行输出的直流量以及零交检测，由此计算频率特性的测量方法，还有使用时间测量模块(TMS)求出相位的方法。在专利文献4中公开通过时序控制来逐步地计算频率特性的频率特性测量装置。在进行频率切换时，使用称为群延迟时间和富余时间的测量参数来赋予用于数据采样的等待时间。提出一种通过将复数傅立叶系数设为向量而求出频率传输函数的方法(例如，专利第3626858号公报。以下称为“专利文献5”)。该方法在针对包括了谐波的振动也能够分析的点有很深的意义。专利文献5中公开了针对包括了多轴振动台的励振轴中的谐波的观测振动来计算复数傅立叶系数，并通过傅立叶系数的向量推定振动台的传输函数的点、以及在振动台上安装了加速度计的系统中受到了来自传动器的励振的情况下的振动分析方法。专利文献5中记载的专利技术是与本来搭载了样本的振动台系统相关的专利技术。该振动台用于调查样本的强度，波形失真控制装置是振动的再现装置。不是使用了电动机的定位用途的控制系统。如果使用专利文献1以及2那样需要登录时间系列数据的方法，则能够通过傅立叶变换正确地得到频率特性。通过蝶形运算的方法来实现高速傅立叶变换。以示波器为首的频谱分析仪搭载了充分的易失性存储区域和蝶形电路。因此，能够容易地得到实时的傅立叶变换。但是，数字伺服控制的控制周期强烈地依存于电动机的驱动器即伺服放大器的PWM控制周期。所以，受到搭载在放大器上的功率设备的动作速度的制约地决定伺服控制周期。由于功率设备的发热问题，伺服控制周期不能够太短。控制用DSP自身的发热也成为大的问题并且DSP的时钟数也不能够太高。因此，只是靠伺服控制用的组装软件难以实时地实现高速傅立叶变换。如果是如专利文献3以及4那样没有使用傅立叶变换的方法，则能够从计算量和存储器消耗量的观点来在线计算频率特性。但是，在“直接地”调查这样的时间序列数据的零交和延迟时间的方法中不能够高精度地计算频率特性。机械进给轴中非线性振动(所谓的自激振荡振动等)变得显著的情况不少。在这样的系统中，整数倍谐波显著，由此得到与真正的共振响应不同的频率特性。专利文献5提出一种方法，即针对包括了这样的谐波的非线性的系统实施高精度的频率特性计算。如果不是连续的频谱而是得到离散频谱的傅立叶级数，则在限定为任意的项数的基础上能够容易实现，因此可以说适合在线的频率特性计算。但是，专利文献5中记载的提案只是与用于调查作为对象的物体的强度的装置结构方法有关的提案，而不是进行机床的定位用途的结构和控制。并且不是计算频率特性的方法，只是提案用于再现时间系列信号的补偿要素，不是提案将本质的控制特性作为问题的测量方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种伺服控制装置，其通过能够容易实施的进给轴附属的电动机进行的励振试验，能够高精度地进行实时取得进给轴的频率特性的在线测量。本专利技术的一个实施例的伺服控制装置是具有通过伺服电动机驱动的进给轴的机床的控制装置，该控制装置具备：速度指令生成部，其生成伺服电动机的速度指令值；扭矩指令生成部，其生成伺服电动机的扭矩指令值；速度检测部，其检测伺服电动机的速度；速度控制回路，其由速度指令生成部、扭矩指令生成部以及速度检测部构成；正弦波扫描输入部，其对速度控制回路进行正弦波扫描；以及频率特性计算部，其根据将正弦波干扰输入到速度控制回路时的速度控制回路的输出来推定速度控制回路输入输出信号的增益和相位，其中，频率特性计算部通过将来自正弦波扫描输入部的干扰输入频率设为基本频率的由任意项数组成的傅立叶级数来表现速度控制回路的输出，并计算该傅立叶级数的基本波成分的振幅和相位，由此在线计算频率特性。附图说明通过说明与附图关联的以下的实施方式，能够更加明确本专利技术的目的、特征以及优点。在该附图中，图1是表示本专利技术实施例的伺服控制装置的结构的框图。图2是表示本专利技术实施例的伺服控制装置的速度控制回路的输入信号以及输出信号的波形的图。图3是表示本专利技术实施例的伺服控制装置的频率更新前后的速度控制回路的输入信号以及输出信号的波形、周期的能量变化的图。图4是用于说明本专利技术实施例的伺服控制装置的动作步骤的流程图。具体实施方式以下，参照附图说明本专利技术的伺服控制装置。图1是表示本专利技术实施例的伺服控制装置的结构的框图。本专利技术的实施例的伺服控制装置100是具有通过伺服电动机驱动的进给轴的机床的控制装置，具备：速度指令生成部1，其生成伺服电动机20的速度指令值；扭矩指令生成部2，其生成伺服电动机20的扭矩指令值；速度检测部3，其检测伺服电动机20的速度；速度控制回路4，其由速度指令生成部1、扭矩指令生成部2以及速度检测部3构成；正弦波扫描输入部5，其对速度控制回路4进行正弦波扫描；以及频率特性计算部6，其根据将正弦波干扰输入到电动机控制装置100的速度控制回路4时速度控制回路4的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伺服控制装置，是具有通过伺服电动机驱动的进给轴的机床的控制装置，其特征在于，该伺服控制装置具备：速度指令生成部，其生成伺服电动机的速度指令值；扭矩指令生成部，其生成伺服电动机的扭矩指令值；速度检测部，其检测伺服电动机的速度；速度控制回路，其由速度指令生成部、扭矩指令生成部以及速度检测部构成；正弦波扫描输入部，其对速度控制回路进行正弦波扫描；以及频率特性计算部，其用于根据将正弦波干扰输入到控制装置的速度控制回路时的速度控制回路的输出来推定速度控制回路输入输出信号的增益和相位，上述频率特性计算部通过将来自上述正弦波扫描输入部的干扰输入频率设为基本频率的由任意项数组成的傅立叶级数来表现上述速度控制回路的输出，并计算该傅立叶级数的基本波成分的振幅和相位由此在线计算频率特性。

【技术特征摘要】
2015.04.24 JP 2015-0894041.一种伺服控制装置，是具有通过伺服电动机驱动的进给轴的机床的控制装置，其特征在于，该伺服控制装置具备：速度指令生成部，其生成伺服电动机的速度指令值；扭矩指令生成部，其生成伺服电动机的扭矩指令值；速度检测部，其检测伺服电动机的速度；速度控制回路，其由速度指令生成部、扭矩指令生成部以及速度检测部构成；正弦波扫描输入部，其对速度控制回路进行正弦波扫描；以及频率特性计算部，其用于根据将正弦波干扰输入到控制装置的速度控制回路时的速度控制回路的输出来推定速度控制回路输入输出信号的增益和相位，上述频率特性计算部通过将来自上述正弦波扫描输入部的干...

【专利技术属性】
技术研发人员：饭岛一宪，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP