用于微调伺服马达的控制装置、方法及计算机可读介质制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种用于微调伺服马达的控制装置、对伺服马达进行微调的方法以及计算机程序产品。所述控制装置包括：计算单元，被配置成确定所述伺服马达的当前比例速度增益并基于所述伺服马达的当前稳定时间及目标稳定时间来计算稳定时间比率；确定单元，被配置成基于所述所计算稳定时间比率来选择增益确定过程，利用所述所选择增益确定过程从所述当前比例速度增益开始确定下一比例速度增益，其中所述计算单元进一步被配置成根据所述所确定下一比例速度增益来更新所述伺服马达的参数；以及控制单元，被配置成基于所述已更新参数来产生控制信号以控制所述伺服马达来驱动负载。本发明专利技术在使稳定时间尽可能低并避免极大过冲的同时提高了伺服马达的响应度。

Control device, method and computer program product for trimming servo motor

The present invention provides a control device for trimming servo motors, a method for fine tuning a servo motor, and a computer program product. The control device includes a calculation unit configured to determine the current gain of the proportional speed servo motor and to calculate the stable time of the ratio of servo motor current stability and stability based on time; a determination unit is configured to calculate the stable time ratio to determine the gain selection process based on the use of. The selected gain determined process starts from the current gain proportional speed determines the next speed proportional gain, wherein the computing unit is further configured according to the determined under a proportional speed gain to update the parameters of the servo motor; and a control unit is configured based on the updated parameters. To control the servo motor to drive the load control signal. The invention improves the response of the servo motor while keeping the stability time as low as possible and avoiding excessive overshoot.

【技术实现步骤摘要】
用于微调伺服马达的控制装置、方法及计算机程序产品
本专利技术涉及一种用于微调伺服马达的控制装置及一种用于微调伺服马达的对应方法及计算机程序产品。
技术介绍
用于使负载移动的伺服马达由控制器控制，所述控制器使用驱动电流或控制信号来控制伺服马达以驱动机械负载。控制器及伺服马达被实施为闭环系统。控制器产生控制信号来指示马达使机械负载移动。所施加的控制信号取决于运动应用类型(马达以所需速度移动至所需位置、马达速度是变化的、或所施加的转矩是变化的)。从马达至控制器的反馈信号表明马达和/或负载的当前实际状态(例如，位置、速度等)。反馈信号可由附装至马达的编码器或旋转变压器(resolver)通过测量负载位置或通过估测而发出。随后，控制器将负载的实际位置(反馈信号)与所指示目标位置(控制信号)进行比较，并视需要调整新计算的控制信号，以使这两个信号(实际位置与目标位置)之差最小化。此会持续进行至到达目标位置为止。因此，在移动开始时，马达/负载会加速/减速(即，改变速度)，以到达目标位置。之后，马达/负载需要所谓的稳定时间，稳定时间可定义为在已到达目标位置之后马达使马达/负载达到停止状态所需的时间周期。此外，在控制器中，增益会影响准确度(即，马达的实际速度或位置与所需速度或位置接近的程度)。高增益将实现准确的移动。为使马达将在无极大过冲的情况下运行并在适当时间周期内稳定下来，对伺服马达进行微调，包括对伺服马达的比例速度增益进行微调。控制器可实施例如PID滤波器，以计算被施加至马达的控制信号。当对伺服马达进行微调时，PID滤波器的参数会得以微调。这些参数可包括比例速度增益、比例位置增益、速度控制增益、转矩命令滤波器、及位置命令滤波器。比例速度增益可被理解为初级参数。伺服马达的响应度(刚性或软性)由比例速度增益决定。
技术实现思路
本专利技术的一个目标是提供一种用于微调伺服马达的装置及方法，其中在使稳定时间尽可能低并避免极大过冲的同时提高了伺服马达的响应度。因此，提出一种用于微调伺服马达的控制装置。所述控制装置包括：计算单元，被配置成确定所述伺服马达的当前比例速度增益并基于所述伺服马达的当前稳定时间及目标稳定时间来计算稳定时间比率；确定单元，被配置成基于所述所计算稳定时间比率来选择增益确定过程，利用所述所选择增益确定过程从所述当前比例速度增益开始确定下一比例速度增益，其中所述计算单元进一步被配置成根据所述所确定下一比例速度增益来更新所述伺服马达的参数；以及控制单元，被配置成基于所述已更新参数来产生控制信号以控制所述伺服马达来驱动负载。如上文所解释，增益会影响伺服马达的准确度。因此，伺服马达的增益、尤其是比例速度增益决定了马达将与所需速度或位置接近的程度。高增益将实现准确的移动。伺服马达的其他参数取决于比例速度增益且被相应地确定。因此，为避免使马达过冲，在由控制装置所提供的闭环系统中调适比例速度增益。控制装置可实施例如PID滤波器，以计算被施加至马达的控制信号。如果比例速度增益Kvp由此闭环系统更新，则取决于Kvp的参数也将被更新。在稳定时间应缩短时，可例如通过用户输入将目标稳定时间输入至控制装置。目标稳定时间可定义可被接受的作为在已到达目标位置之后马达使马达/负载达到停止状态所需的时间周期的时间。目标位置是马达/负载根据用户输入或对伺服马达的控制而应到达的位置。根据本文所述的控制装置，比例速度增益、或更确切地说下一比例速度增益是基于稳定时间比率来计算。稳定时间比率定义了当前稳定时间与目标稳定时间相距多远。视稳定时间比率而定，选择增益确定过程。根据增益确定过程，计算下一比例速度增益Kn+1。然后，根据Kn+1来更新取决于Kvp的参数。将已更新参数(包括下一比例速度增益)包含至控制信号中。随后，控制单元向马达发送控制信号，以根据已更新参数来使移动继续。应注意，在下文中，术语“马达”与“伺服马达”被同义地使用。此外，负载的移动包含马达的移动，且反之亦然。根据实施例，所述计算单元适以基于用户输入而将所述当前比例速度增益初始地确定为固定的初始比例速度增益。开始时，控制装置并不具有关于当前比例速度增益的任何信息。比例速度增益的初始值(即，用于启动微调的值)被设定为固定的且低的值。在第一循环之后，即，在第一次计算出稳定时间比率之后，比例速度增益被更新为当前真实值。根据另一实施例，所述控制装置包括用于接收用户输入的图形用户界面。所述图形用户界面还可提供启动整个微调机制和/或输入如目标稳定时间等其他参数的可能性。根据另一实施例，所述计算单元适以基于所述伺服马达的惯性估测来初始地接收所述当前比例速度增益。惯性估测及对当前比例速度增益的计算可在伺服马达的驱动控制中进行并可被提供至控制装置。用户可选择是使计算单元通过图形用户界面从用户输入接收初始比例速度增益还是使计算单元基于伺服马达的惯性估测而接收初始比例速度增益。也可将这两个实施例进行组合。根据另一实施例，所述控制装置进一步包括探测单元，所述探测单元被配置成探测是否有振动影响所述伺服马达和/或所述负载，并向所述伺服马达发送信号以消除所述所探测振动。在马达和/或负载移动期间，马达和/或负载可能会出现振动或其他异常活动。此类振动或共振可在移动期间的某一时刻发生，且可在由确定单元计算下一比例速度增益期间存在。为探测振动，探测单元可监测伺服马达。根据另一实施例，所述探测单元被配置成在马达速度命令与马达速度反馈之间的马达速度的偏差大于可接受的标准时探测振动。所述探测单元可基于马达速度命令及马达速度反馈来确定是否存在任何振动。如果这些值之差大于预定义标准，则此表明存在振动。另外，也可使探测单元基于转矩命令值来确定是否存在任何振动，所述转矩命令值是根据马达速度命令与马达速度反馈之间的速度偏差而计算。当使用转矩命令值时，可接受的标准是以马达额定转矩的％来表示。举例来说，可接受的标准是马达额定转矩的3％。根据另一实施例，所述探测单元被配置成在所述马达速度的偏差的过零的出现次数处于可接受范围内时探测振动。在此实施例中，可通过监测马达速度的偏差的过零来探测振动。另外，也可使探测单元通过转矩命令值的过零的出现次数来探测振动，所述转矩命令值是根据马达速度命令与马达速度反馈之间的速度偏差而计算。根据另一实施例，所述探测单元被配置成将所述当前比例速度增益与所述下一比例速度增益进行比较。如果探测到振动，则探测单元可通过将当前比例速度增益与下一比例速度增益进行比较来确认是否可通过应用滤波器来消除这些振动。可从马达直接导出当前比例速度增益。如果当前比例速度增益大于新计算的下一比例速度增益，则探测单元可确认存在振动，并向马达发送信号以消除这些振动。可通过应用例如滤波器来去除控制信号中的共振而在马达中直接进行消除。根据另一实施例，如果所述当前比例速度增益大于所述下一比例速度增益，则所述探测单元被配置成在探测到振动的情况下向所述控制单元发送信号以基于先前参数产生所述控制信号。只要振动未被消除，所述探测单元便可指示控制单元使用先前参数(即，并非已更新参数)来产生控制信号，或者可在第n次的试运行表明根据用户输入进行的运作出现故障之后中止微调过程。根据另一实施例，所述探测单元被配置成在所述所探测振动被消除之后向所述确定单元发送信号以确定所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于微调伺服马达(20)的控制装置(10)，其特征在于，所述控制装置(10)包括：计算单元(11)，被配置成确定所述伺服马达(20)的当前比例速度增益并基于所述伺服马达(20)的当前稳定时间及目标稳定时间来计算稳定时间比率；确定单元(12)，被配置成基于所计算的所述稳定时间比率来选择增益确定过程，利用所选择的所述增益确定过程从所述当前比例速度增益开始确定下一比例速度增益；其中所述计算单元(11)进一步被配置成根据所确定的所述下一比例速度增益来更新所述伺服马达(20)的参数；以及控制单元(13)，被配置成基于已更新的所述参数来产生控制信号(2)以控制所述伺服马达(20)来驱动负载。

【技术特征摘要】
2016.03.14 EP 16382113.51.一种用于微调伺服马达(20)的控制装置(10)，其特征在于，所述控制装置(10)包括：计算单元(11)，被配置成确定所述伺服马达(20)的当前比例速度增益并基于所述伺服马达(20)的当前稳定时间及目标稳定时间来计算稳定时间比率；确定单元(12)，被配置成基于所计算的所述稳定时间比率来选择增益确定过程，利用所选择的所述增益确定过程从所述当前比例速度增益开始确定下一比例速度增益；其中所述计算单元(11)进一步被配置成根据所确定的所述下一比例速度增益来更新所述伺服马达(20)的参数；以及控制单元(13)，被配置成基于已更新的所述参数来产生控制信号(2)以控制所述伺服马达(20)来驱动负载。2.根据权利要求1所述的控制装置(10)，其特征在于，所述计算单元(11)适以基于用户输入(1)而将所述当前比例速度增益初始地确定为固定的初始比例速度增益。3.根据权利要求2所述的控制装置(10)，其特征在于，进一步包括用于接收所述用户输入(1)的图形用户界面。4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置(10)，其特征在于，所述计算单元(11)适以基于所述伺服马达(20)的惯性估测来初始地接收所述当前比例速度增益。5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置(10)，其特征在于，进一步包括：探测单元(14)，被配置成探测是否有振动影响所述伺服马达(20)和/或所述负载，并向所述伺服马达(20)发送信号以消除所探测的所述振动。6.根据权利要求5所述的控制装置(10)，其特征在于，所述探测单元(14)被配置成在马达速度命令与马达速度反馈之间的马达速度的偏差大于可接受的标准时探测振动。7.根据权利要求5或6所述的控制装置(10)，其特征在于，所述探测单元(14)被配置成在所述马达速度的偏差的过零的出现次数处于可接受范围内时探测振动。8.根据权利要求5至7中任一项所述的控制装置(10)，其特征在于，所述探测单元(14)被配置成将所述当前比例速度增益与所述下一比例速度增益进行比较。9.根据权利要求8所述的控制装置(10)，其特征在于，如果所述当前比例速度增益大于所述下一比例速度增益，则所述探测单元(14)被配置成在探测到振动的情况下向所述控制单元(13)发送信号以基于先前参数产生所述控制信号。10.根据权利要求5至9中任一项所述的控制装置(10)，其特征在于，所述探测单元(14)被配置成在所探测的所述振动被消除之后向所述确定单元(12)发送信号以确定所述下一比例速度增益。11.根据权利要求1至10中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：森泰元，恵木守，佐藤文明，艾玛尔·阿拉德，贝雷·伊布雷，费德李克·埃拉斯，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP