具有进行学习控制器的自动调整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进行学习控制器的自动调整的功能的伺服控制装置，具备：位置指令生成部、进给轴的位置检测部、计算位置偏差的位置偏差取得部、位置控制环路、使位置偏差的高频分量衰减的频带限制滤波器、实施相位推进的动态特性补偿单元、包括频带限制滤波器以及动态特性补偿单元的学习控制器、对位置控制环路进行正弦波扫描的正弦波扫描输入部、推定位置控制环路输入输出信号的增益和相位的频率特性计算部、根据实际测量的频率特性以及学习控制器的频率特性计算表示带有学习控制器的位置控制特性的评价函数的学习控制特性评价函数计算部，根据评价函数的值变更构成学习控制器的频带限制滤波器以及动态特性补偿单元的至少一方的结构。

Servo control device having automatic tuning function for learning controller

The present invention relates to a servo control device, learning controller automatic adjustment function has a position command generating part, the feed shaft position detecting part, calculating the position deviation of the position deviation acquiring section, position control loop, the position deviation of attenuation of high frequency band limiting filter, phase advance dynamic characteristics the compensation unit, including the band limiting filter and dynamic compensation unit, learning controller for position control loop of the sine sweep sine sweep input part, the presumption of position control loop input and output signal gain and phase frequency characteristic calculation, according to the actual measurement of the frequency characteristics and frequency characteristics of the learning controller computes with learning controller position control of the evaluation function of learning control performance evaluation function meter According to the value of the evaluation function, the computing unit changes the structure of a band limiting filter that constitutes a learning controller, and at least one party of the dynamic compensation unit.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种伺服控制装置，特别涉及具有进行学习控制器的自动调整的功能的伺服控制装置。
技术介绍
近年来，在机床中与学习控制有关的技术的实用化取得了进展。如果简单说明学习控制，则学习控制是针对某个相同动作将前馈信号最优化的控制。通过重复进行相同的动作，更新前馈信号，最终固定于某个形状。在该时间点，结束学习，不更新通过学习控制得到的前馈信号而直接使用该信号。报告了一种使用了学习控制的重复动作的高精度化的原理(例如：井上德(井上悳)等：再现伺服系统的高精度控制(プレイバックサーボ系の高精度制御)，电气学会论文杂志(電気学会論文誌)C，101卷，4号，p.89-96(1981)。以下称为“非专利文献1”)。在非专利文献1中，也进行评价函数自身的导出。但是，在非专利文献1中不进行实际测量伺服系统的频率响应的技术和试验模式分析，没有进行名义特性以上的计算。虽然提及了学习控制器的结构方法的原则，但是没有触及具体的调整原则。另外，也报告了学习控制的特性和稳定性(例如，片山刚(片山剛)等：使用了适应型重复控制的光盘的跟踪控制系统(適応型繰り返し制御を用いた光ディスクのトラッキング制御システム)，电视学会杂志(テレビジョン学会誌)，Vol.48，No.8，p.1018-1026(1994)。以下，称为“非专利文献2”)。但是，在非专利文献2中没有提及学习控制器的调整原则。
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，通过实际测量的基本控制系统特性得到的、能够自动调整包括了学习控制的伺服特性。本专利技术一个实施例的伺服控制装置为具有通过伺服电动机进行驱动的进给轴的机床的伺服控制装置，具备：位置指令生成部，其生成用于通过预定的相同动作模式驱动进给轴的位置指令；位置检测部，其检测进给轴的位置；位置偏差取得部，其取得由位置指令生成部生成的位置指令值以及由位置检测部检测出的位置检测值，计算位置指令值与位置检测值之间的差值即位置偏差；位置控制环路，其包括位置指令生成部、位置检测部以及位置偏差取得部；频带限制滤波器，其使得从位置偏差取得部输出的位置偏差的高频分量衰减；动态特性补偿单元，其针对从频带限制滤波器输出的位置偏差实施相位推进；学习控制器，其包括频带限制滤波器以及动态特性补偿单元；正弦波扫描输入部，其对位置控制环路进行正弦波扫描；频率特性计算部，其根据对位置控制环路输入了正弦波时的位置控制环路的输出来推定位置控制环路输入输出信号的增益和相位；以及学习控制特性评价函数计算部，其根据频率特性计算部计算出的实际测量的频率特性以及学习控制器的频率特性，计算表示带有学习控制器的位置控制特性的评价函数，学习控制特性评价函数计算部根据评价函数的值变更构成学习控制器的频带限制滤波器以及动态特性补偿单元的至少一方的结构。附图说明通过说明与附图关联的以下优选的实施方式，能够更加明确本专利技术的目的、特征和优点。图1是本专利技术实施例的伺服控制装置的结构图。图2是本专利技术实施例的伺服控制装置的学习控制器的结构图。图3是表示本专利技术实施例的伺服控制装置的通常伺服以及频带限制滤波器的频率特性的图表。图4是表示本专利技术实施例的伺服控制装置的学习控制器中的过度偏差收敛性的指标AT的频率特性的例子。图5是表示本专利技术实施例的伺服控制装置的学习控制器中的过度偏差收敛性的指标AT的频率特性的其他例子。图6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是本专利技术实施例的伺服控制装置100的结构图。关于本专利技术的实施例的伺服控制装置100，在具有通过伺服电动机驱动的进给轴的机床的伺服控制装置中，具备位置指令生成部1、位置检测部2、位置偏差取得部3、位置控制环路4、频带限制滤波器5、动态特性补偿单元6、学习控制器7、正弦波扫描输入部8、频率特性计算部9以及学习控制特性评价函数计算部10。位置指令生成部1生成用于由伺服电动机20经由传送机构30通过预定的相同动作模式驱动机床的进给轴的位置指令。位置指令生成部1所生成的位置指令被输出给位置偏差取得部3。位置检测部2检测机床的进给轴的位置。作为位置检测部2能够使用编码器或解析器，但是不限于这些。位置检测部2所检测出的进给轴的位置的检测值被输出给位置偏差取得部3。位置偏差取得部3取得由位置指令生成部1生成的位置指令值以及由位置检测部2检测出的位置检测值，计算位置指令值和位置检测值之间的差值即位置偏差。包括上述的位置指令生成部1、位置检测部2以及位置偏差取得部3来构成位置控制环路4。频带限制滤波器5使从位置偏差取得部3输出的位置偏差的高频分量衰减。频带限制滤波器5是用于使某个频率区域中的高频区域信号截止的低通滤波器，有使控制系统稳定的效果。动态特性补偿单元6针对从频带限制滤波器5输出的位置偏差实施相位推进。动态特性补偿单元6是推进某个频率区域的高频区域信号的相位，进而提高增益的滤波器，有补偿控制系统的延迟和增益下降的效果。包括上述的频带限制滤波器5以及动态特性补偿单元6来构成学习控制器7。正弦波扫描输入部8对位置控制环路4进行正弦波扫描。例如，正弦波扫描输入部8可以对构成位置控制环路4的位置偏差取得部3输入由正弦波组成的干扰。但是不限于该例子。频率特性计算部9根据将正弦波输入给位置控制环路4时的位置控制环路4的输出来推定位置控制环路输入输出信号的增益和相位。这里，频率特性计算部9可以通过一个刚体模式以及至少一个共振模式来记述位置控制环路4的频率特性。学习控制特性评价函数计算部10根据由频率特性计算部9计算出的实际测量的频率特性以及学习控制器7的频率特性，计算表示带有学习控制器的位置控制特性。学习控制特性评价函数计算部10根据评价函数的值变更构成学习控制器7的频带限制滤波器5以及动态特性补偿单元6的至少一个的结构。后述评价函数的计算等。接着，使用图2说明学习控制器7的结构。位置指令r被输入到减法器11中，通过减法器11计算位置指令r和位置检测部检测出的实际位置y之间的差即位置偏差e。学习控制器7的加法器14将位置偏差e和存储在设置于频带限制滤波器5中的延迟存储器(未图示)中的1个模式周期前的修正量相加。频带限制滤波器5将加法器14的输出进行滤波处理并求出修正量。频带限制滤波器5能够使用学期周期L表示为F(s)e-sL。动态特性补偿单元(Gx(s))6补偿控制对象的相位延迟和增益降低，学习控制器7将修正量输出给加法器12。加法器12将该修正量与位置偏差e相加，在速度指令生成部15中，乘以通常伺服(位置/速度控制系统)的位置增益G0(s)来生成速度指令。另外，在图2所示的例子中，表示在加法器13中将干扰d与速度指令相加的例子。接着，学习控制特性评价函数计算部10根据频率特性计算部9计算出的实际测量的频率特性以及学习控制器7的频率特性，说明计算表示带有学习控制器的位置控制特性的评价函数的方法。首先，知道通过学习控制器的附加，在同步输入后经过了十分长的时间后的最终偏差的各角频率分量能够使最终偏差相对于基本伺服系统的控制偏差为非常小。另外，在|F(jω)|<<1的滤波器的截止区域中，通过基本伺服系统的响应来决定最终偏差特性(非专利文献1)。另外，同步输入是指r+d相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伺服控制装置，其是具有通过伺服电动机进行驱动的进给轴的机床的伺服控制装置，其特征在于，该伺服控制装置具备：位置指令生成部，其生成用于通过预定的相同动作模式驱动进给轴的位置指令；位置检测部，其检测进给轴的位置；位置偏差取得部，其取得由上述位置指令生成部生成的位置指令值以及由上述位置检测部检测出的位置检测值，计算位置指令值与位置检测值之间的差值即位置偏差；位置控制环路，其包括上述位置指令生成部、上述位置检测部以及上述位置偏差取得部；频带限制滤波器，其使从上述位置偏差取得部输出的位置偏差的高频分量衰减；动态特性补偿单元，其针对从上述频带限制滤波器输出的位置偏差实施相位推进；学习控制器，其包括上述频带限制滤波器以及上述动态特性补偿单元；正弦波扫描输入部，其对上述位置控制环路进行正弦波扫描；频率特性计算部，其用于根据对上述位置控制环路输入了正弦波时的上述位置控制环路的输出来推定位置控制环路输入输出信号的增益和相位；以及学习控制特性评价函数计算部，其根据上述频率特性计算部计算出的实际测量的频率特性以及上述学习控制器的频率特性，计算表示带有学习控制器的位置控制特性的评价函数，上述学习控制特性评价函数计算部根据评价函数的值变更构成上述学习控制器的上述频带限制滤波器以及上述动态特性补偿单元的至少一方的结构。...

【技术特征摘要】
2015.10.28 JP 2015-2119401.一种伺服控制装置，其是具有通过伺服电动机进行驱动的进给轴的机床的伺服控制装置，其特征在于，该伺服控制装置具备：位置指令生成部，其生成用于通过预定的相同动作模式驱动进给轴的位置指令；位置检测部，其检测进给轴的位置；位置偏差取得部，其取得由上述位置指令生成部生成的位置指令值以及由上述位置检测部检测出的位置检测值，计算位置指令值与位置检测值之间的差值即位置偏差；位置控制环路，其包括上述位置指令生成部、上述位置检测部以及上述位置偏差取得部；频带限制滤波器，其使从上述位置偏差取得部输出的位置偏差的高频分量衰减；动态特性补偿单元，其针对从上述频带限制滤波器输出的位置偏差实施相位推进；学习控制器，其包...

【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