具有在线优化控制增益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优化控制增益的功能的伺服控制装置。本发明专利技术的伺服控制装置具备速度指令生成部、扭矩指令生成部、速度检测部、速度控制环路、速度控制环路增益设定部、对速度控制环路进行正弦波扫描的正弦波干扰输入部、根据对速度控制环路输入了正弦波时的速度控制环路的输出来推定速度控制环路输入输出信号的增益和相位的频率特性计算部、生成进给轴的规范的频率特性的规范特性生成部以及调整速度控制环路增益的增益调整部，增益调整部使用规范频率特性和实际测量的频率特性来计算每个频率扫描的评价函数值，并在线执行对实现希望的评价函数值的速度控制环路增益的调整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种伺服控制装置，特别涉及一种具有通过评价函数在线优化控制增益的功能的伺服控制装置。
技术介绍
提出很多与伺服控制装置的控制系统的频率特性的测量相关的装置和方法，在机床的进给轴的传输特性的测量中也被广泛灵活使用。一般测量通过励振装置强制使分析对象振动时(频率扫描)的应答振动，在将该时间系列数据记录到大容量存储器中后，通过各种信号处理技术来求出频率传输函数。在进行简单的测量时，将传动器自身作为励振源时的应答振动进行测量/记录并进行信号处理。在电路和光学系统的情况下使用励振电路。提出以下方法，作为将控制增益最优化的系统，拟合时间系列信号并定义规范模型的基本形函数，将该函数中包括调整参数的选为规范模型(例如，日本特开2015-076024号公报)。在该现有技术中，将作为时间系列数据而取得并可定量化的多个指标(过调(overshoot)和上升时间)的加权和作为评价函数来进行PID参数的调整。虽然不管评价函数的意义但能够将设备控制的补偿器最优化。另外，也提出一种使用实际测量的时间系列数据和规范应答的时间系列数据之间的误差来计算控制特性的评价值的方法(例如，日本特开平9-131087号公报)。在该现有技术中，在调整装置内具有近似模型，在进行对于该近似模型的调整后对时间的控制对象适用调整结果。但是，这些现有技术中以符合对时间区域的应答的曲线为目标的规范模型拟合为基础。在这之前没有提出过使用能够在线取得的频率特性，在频域直接定量评价和规范传输函数之间的差异的方法。
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，将控制特性处理为数学方式定义的最优化问题，由此能够原则地确立稳定性和高速应答性的并存。本专利技术一个实施例的伺服控制装置，在具有通过伺服电动机驱动的进给轴的机床的控制装置中，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；速度控制环路，其包括速度指令生成部、扭矩指令生成部以及速度检测部；速度控制环路增益设定部，其设定速度控制环路的控制增益；正弦波干扰输入部，其对速度控制环路进行正弦波扫描；频率特性计算部，其根据对速度控制环路输入了正弦波时的速度控制环路的输出来推定速度控制环路输入输出信号的增益和相位；规范特性生成部，其生成进给轴的规范的频率特性；以及增益调整部，其调整速度控制环路增益，增益调整部使用规范特性生成部所生成的规范频率特性和频率特性计算部计算出的实际测量的频率特性，来计算针对实际测量的频率特性的每个频率扫描的评价函数值，并在线执行对实现希望的评价函数值的速度控制环路增益的调整。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是本专利技术实施例的伺服控制装置的结构图。图2A是表示本专利技术实施例的伺服控制装置中的正弦波频率的时间变化的图。图2B是表示本专利技术实施例的伺服控制装置中的输入信号的时间变化的图。图2C是表示本专利技术实施例的伺服控制装置中的输出信号的时间变化的图。图2D是表示本专利技术实施例的伺服控制装置中的增益以及相位的频率特性各自的时间变化的图。图3A是表示本专利技术实施例的伺服控制装置中的正弦波频率的时间变化的图。图3B是表示本专利技术实施例的伺服控制装置中的频率特性的实际测量值以及成为规范的频率特性的时间变化的图。图3C是表示本专利技术实施例的伺服控制装置中的评价函数值的时间变化的图。图4A是表示本专利技术实施例的伺服控制装置中使用了大型机用的规范特性以及小型机用的规范特性时的增益的频率特性的图。图4B是表示本专利技术实施例的伺服控制装置中使用了大型机用的规范特性以及小型机用的规范特性时的相位的频率特性的图。图5是用于说明本专利技术的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实施例的伺服控制装置。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。本专利技术实施例的伺服控制装置100，在具有通过伺服电动机20驱动的进给轴的机床的控制装置中具备：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，其检测伺服电动机的速度；速度控制环路4，其包括速度指令生成部1、扭矩指令生成部2以及速度检测部3；速度控制环路增益设定部5，其设定速度控制环路4的控制增益；正弦波干扰输入部6，其对速度控制环路4进行正弦波扫描；频率特性计算部7，其根据对速度控制环路4输入了正弦波时的速度控制环路4的输出来推定速度控制环路输入输出信号的增益和相位；规范特性生成部8，其生成进给轴的规范的频率特性；以及增益调整部9，其调整速度控制环路增益，增益调整部9使用规范特性生成部8所生成的规范频率特性和频率特性计算部7计算出的实际测量的频率特性，来计算针对实际测量的频率特性的每个频率扫描的评价函数值，并在线执行对实现希望的评价函数值的速度控制环路增益的调整。接着，说明本专利技术实施例的伺服控制装置的动作。首先，速度指令生成部1生成用于驱动伺服电动机20的速度指令值，并输出给加法器10。加法器10将从正弦波干扰输入部6输入的正弦波干扰加到速度指令值上，并且减去速度检测部3检测出的伺服电动机20的速度检测值，将计算结果输出给速度控制环路增益设定部5。速度控制环路增益设定部5设定通过增益调整部9调整后的速度控制环路4的控制增益。扭矩指令生成部2取得将速度控制环路增益乘以加法器10的计算结果后得到的值，输出扭矩指令，驱动伺服电动机20。伺服电动机20经由传输机构30使驱动体(未图示)动作。速度控制环路4包括速度指令生成部1、扭矩指令生成部2以及速度检测部3。正弦波干扰输入部6对速度控制环路4进行正弦波扫描。即，正弦波干扰输入部6对速度控制环路4输入正弦波干扰。频率特性计算部7根据将正弦波干扰输入给伺服控制装置100的速度控制环路4时的速度控制环路4的输出，来推定速度控制环路输入输出信号的增益和相位。进一步，频率特性计算部7通过将来自正弦波干扰输入部6的干扰输入频率作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环路4的输出。频率特性计算部7通过计算该傅立叶级数的基本波成分的振幅和相位，在线计算出频率特性。规范特性生成部8生成进给轴的规范频率特性。增益调整部9调整速度控制环路增益。优选增益调整部9根据作为目标的希望的评价函数值和对实际扫描的评价函数值之间的差来决定速度控制环路增益的调整量。本专利技术实施例的伺服控制装置100在伺服控制系统中具有速度控制用的环路结构。速度控制环路4直接反映与伺服电动机20连接的传输机构30的机械特性。在将频率特性的计算方法作为问题的情况下，该速度控制环路的结构自身并不重要。如果将图1所示的虚线部捕捉为一个具有输入输出关系的系统就足够了。因此只要考虑速度控制环路4的输入信号和输出信号之间的对应关系即可。在进行频率扫描时，通过调查阶段性地增加输入信号的正弦波频率时输出信号的稳定应答而得到频率特性。接着，说明本专利技术实施例的伺服控制装置的动作。图2A表示从正弦波干扰输入部6向速度控制环路4施加的干扰输入即正弦波频率的时间变化。图2A中，从时刻t0到t1使正弦波频率增加，在时刻t2返回初始值。以下同样地使正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伺服控制装置，其特征在于，在具有通过伺服电动机驱动的进给轴的机床的控制装置中，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；速度控制环路，其包括上述速度指令生成部、上述扭矩指令生成部以及上述速度检测部；速度控制环路增益设定部，其设定上述速度控制环路的控制增益；正弦波干扰输入部，其对上述速度控制环路进行正弦波扫描；频率特性计算部，其根据对上述速度控制环路输入了正弦波时的速度控制环路的输出，来推定速度控制环路输入输出信号的增益和相位；规范特性生成部，其生成进给轴的规范频率特性；以及增益调整部，其调整上述速度控制环路增益，上述增益调整部使用上述规范特性生成部所生成的规范频率特性和上述频率特性计算部计算出的实际测量的频率特性，来计算针对实际测量的频率特性的每个频率扫描的评价函数值，并在线执行对用于实现希望的评价函数值的上述速度控制环路增益的调整。

【技术特征摘要】
2015.06.26 JP 2015-1292971.一种伺服控制装置，其特征在于，在具有通过伺服电动机驱动的进给轴的机床的控制装置中，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；速度控制环路，其包括上述速度指令生成部、上述扭矩指令生成部以及上述速度检测部；速度控制环路增益设定部，其设定上述速度控制环路的控制增益；正弦波干扰输入部，其对上述速度控制环路进行正弦波扫描；频率特性计算部，其根据对上述速度控制环路输入了正弦波时的速度控制环路的输出，来推定速度控制环路输...

【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