在负载侧没有附加测量件时的负载振荡衰减制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对负载机构(26)中的负载振荡进行衰减的方法，该负载机构具有受控驱动器(32)，其中负载(2)经由弹簧元件(28)与马达(6)机械地耦合，该方法包括以下步骤：‑得出至少一个角速度实际值(ωMist)，‑确定马达转动惯量(JM)，‑得出马达转矩值，特别是马达转矩实际值(Mist)，‑由角速度实际值(ωMist)、马达转动惯量(JM)以及马达转矩值，特别是马达转矩实际值(Mist)计算出弹簧扭矩(MF)，‑将弹簧扭矩(MF)输送给减振接入部(44)以对负载振荡进行衰减。此外，本发明专利技术涉及一种用于对负载机构中的负载振荡进行衰减的装置。

Load oscillation attenuation without additional measurements on the load side

The present invention relates to a method for attenuation of load oscillations in a load mechanism (26), which has a controlled drive (32), in which a load (2) is mechanically coupled to a motor (6) via a spring element (28). The method includes the following steps: at least one angular velocity (omega Mist) is obtained, and the motor is rotated to determine the rotation of the motor. The torque value of the motor, especially the actual motor torque value (Mist), is derived from the actual value of angular velocity (omega Mist), motor rotation inertia (JM) and motor torque value, especially the motor torque actual value (Mist), which calculates the spring torque (MF), and transfers the spring torque (MF) to the vibration damping access unit (44) for the load oscillation. Attenuation. In addition, the invention relates to a device for attenuation of load oscillations in a load mechanism.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在负载侧没有附加测量件时的负载振荡衰减
本专利技术涉及一种方法和特别适合于执行该方法的装置，该方法和装置用于利用受控驱动器对负载机构中的负载振荡进行衰减，其中负载经由弹簧元件与马达机械地耦合。
技术介绍
在驱动控制中，受控驱动器经常经由轴4移动负载2，受控驱动器由执行装置、例如整流器设备和马达6构成。这种类型的驱动配置在图1中更详细地示出。在图2中示意性地示出了另一种驱动配置。在这种另外的驱动配置中，经由传动装置8由受控驱动器的马达6移动负载2。在此，以下内容是不重要的：马达6或负载2是线性还是旋转运动以及传动装置8是否将旋转运动转换成线性运动，或反之是否将一种旋转运动转换成另一种旋转运动或者将一种线性运动转换成另一种线性运动。在图3中更详细地示出了用于主固有频率的控制路径的框图。在该框图中，电流控制器具有参考标号10、第一积分器具有参考标号12、第二积分器具有参考标号14、第三积分器具有参考标号16、第四积分器具有参考标号18、减法器具有参考标号20并且加法器具有参考标号22。为电流控制器10输送马达转矩额定值Msoll。减法器20被布置在电流控制器10与第一积分器12之间。在该第一积分器的输出端处有输送给第二积分器14的角速度实际值ωMist或马达转速实际值。在该第二积分器的输出端处有输送给加法器22的第一输入端的角度实际值ΦMist或马达位置实际值。该加法器22的反相输入端与第四积分器的输出端相连，第四积分器的输入端与第三积分器16的输出端耦合。在第三积分器的输出处有负载转速实际值ωList，而在第四积分器18的输出端处有负载位置实际值ΦList。这两个积分器12和14形成马达机构24，而两个积分器16和18示出了负载机构26。马达机构24和负载机构26借助轴4或传动装置8彼此耦联。在控制技术中，该机械耦联通过弹簧部件28示出，其比例控制因数对应于轴4或传动装置8的弹性。在第四积分器18的输出端处的负载位置实际值被负反馈地接入在加法器22上。弹簧元件28的弹簧扭矩MF连接到减法器20，在减法器20处有马达转矩实际值Mist。另外，弹簧扭矩MF借助另外的加法器30连接到负载转矩ML。在马达惯性与负载惯性有特定比例以及轴4的弹性与传动装置8的弹性有特定比例时，在马达6与负载2之间产生低频振荡，也称为负载振荡。这些负载振荡通常具有很大干扰性并且难以利用控制技术来克服。以下设计方案限于对旋转运动的阐述，但其构思同样适用于线性或混合线性/旋转运动。在能够振荡的系统中，经常使用状态控制器来衰减这种负载振荡。但是，这种控制器往往非常复杂，只能由闭环控制技术专家使用。对于普适的产品解决方案，特别是在简单的启动方面，这样的状态控制器因此似乎不合适。在这种自动启动失败时，只能再由专家进行手动干预。启动状态控制器的一个问题是，因为反馈会相互影响，所以必须同时设定多个反馈。原则上，当在转矩上产生接入值(Aufschaltwerte)时也出现这个问题，因为转速控制器再次部分地对接入器进行错误调节并且进而产生影响。当慢速地设定马达转速控制器时，可以避免这种情况，但是必须使用慢速且较不稳定的控制器。因此几乎不会实现良好的干扰表现。专业论文中频繁提到“虚拟传感器”，其应该利用有振荡能力的路径的受控模型提供缺失的测量变量。这些措施针对路线变化的情况而言是复杂的且不太稳定的。另一种已知的解决方案使用马达6的角速度额定值的微分转速反馈和微分位置反馈。另外，叠加的马达转速控制器还提供了角速度额定值，其被添加给微分转速反馈和微分位置反馈。由此获得类似于经典状态控制器的、难以设定的复杂结构。由于马达转速控制器部分地补偿了反馈值，马达转速控制器的设定通常极大地影响了接入器(Aufschaltung)的效果。一个出路是直接调节负载转速，而不使用马达转速控制器。但是这样也是有问题的，因为在此调节路径在稳定极限上具有三个极并且没有零点，这使得稳定的调节只能在一个窄区间上进行。在此，仅作为提示指出，通过控制器的I分量增加了稳定极限的另一个极。由此，启动也有困难。目前还没有在没有负载测量的情况下对负载振荡进行主动衰减的措施。如果没有采取对负载振荡进行主动衰减的任何措施，则必须避免通过运动引导激发振荡。这导致运动过程持续更长时间并且只能实现很低的调节稳定性。此时，干扰会激发没有被主动衰减的振荡。尽管对于轨迹预设的所有参数都必须使用额定值滤波器，从而通过额定值改变来避免激发振荡。但是，由于负载力矩改变/干扰导致的激发不会由此被抑制。由宏执行器对弱衰减的固有频率进行主动衰减可以例如由在德国专利文献10246093C1中描述的方法已知，该方法也被称为APC(高级位置控制AdvancedPositionControl)。然而，在某些情况下，主动衰减是不可能的或者非常困难的。从文献DE10137496A1中已知一种用于对具有马达和负载的驱动器中的低频负载振荡进行衰减的方法和调节结构。在负载转速控制器中才实现控制器级联的划分和振荡的衰减。在下，选择快速控制的马达转速控制器的马达转速额定值作为负载加速度的接入点，而不是马达转矩。此外，文献DE10340400A1公开了一种用于对受控驱动器中的低频负载振荡进行衰减的方法，其中负载与马达机械地耦合。由受控驱动器的转速控制回路的信号得出出固有频率信号，其具有至少一个待衰减的低频振荡的固有频率。此外，该固有频率信号根据预定的衰减程度而被放大，并且该放大的信号被负反馈地接入到预定的马达转速额定值。因此，获得一种对低频负载振荡进行衰减的方法，该方法不再依赖于负载回路的信号并且是受控驱动器的驱动控制装置的集成部分。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，寻找一种用于对具有马达和负载的驱动器中的低频负载振荡进行衰减的可行性，其能够在良好的控制结果时也实现简单的启动。与方法相关的目的通过提供一种用于利用受控驱动器对负载机构中的负载振荡进行衰减的方法实现，其中负载经由弹簧元件与马达机械地耦合，该方法具有以下步骤：-得出至少一个角速度实际值，-确定马达转动惯量，-得出马达转矩值，特别是马达转矩实际值，-由角速度实际值、马达转动惯量以及马达转矩值、特别是马达转矩实际值计算出弹簧扭矩，-将弹簧扭矩输送给减振接入部以对负载振荡进行衰减。与装置相关目的通过提供一种用于利用受控驱动器对负载机构中的负载振荡进行衰减的装置来实现，其中负载经由弹簧元件与马达机械地耦合，其中得出至少一个角速度实际值和马达转矩值、特别是马达转矩实际值以及确定马达转动惯量，并且其中然后由角速度实际值、马达转动惯量以及马达转矩值、特别是马达转矩实际值计算出弹簧扭矩，并且将该弹簧扭矩输送给减振接入部以对负载振荡进行衰减。该装置尤其适合于执行根据本专利技术的方法。已知，弹簧扭矩是引起负载加速度的两个组成部分之一。即，弹簧扭矩包含导致振荡的负载加速度的分量，而负载转矩的分量通常与振荡无关。由此，弹簧扭矩可以用于负载振荡衰减。作为输入变量，仅需要马达转矩值、角速度实际值和马达转动惯量，它们通常是已知的或者作为计算出的变量或作为测量变量存在。通过本专利技术，可以将使得负载振荡增长的加速度隔离开。由此，该加速度能够以与负载侧上的实际值相同的方式用于减振。现有的用于振荡衰减的基础设施可以在很小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于衰减负载机构(26)中的负载振荡的方法，所述负载机构具有受控驱动器(32)，其中，负载(2)经由弹簧元件(28)与马达(6)机械耦合，所述方法包括‑得出马达转矩值，特别是马达转矩实际值(Mist)，以及‑将弹簧扭矩(MF)输送给减振接入部(44)，以便衰减所述负载振荡，其特征在于，‑得出至少一个角速度实际值(ωMist)，‑确定马达转动惯量(JM)，‑由所述角速度实际值(ωMist)、所述马达转动惯量(JM)以及所述马达转矩值、特别是所述马达转矩实际值(Mist)计算出所述弹簧扭矩(MF)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.17 EP 15185655.61.一种用于衰减负载机构(26)中的负载振荡的方法，所述负载机构具有受控驱动器(32)，其中，负载(2)经由弹簧元件(28)与马达(6)机械耦合，所述方法包括-得出马达转矩值，特别是马达转矩实际值(Mist)，以及-将弹簧扭矩(MF)输送给减振接入部(44)，以便衰减所述负载振荡，其特征在于，-得出至少一个角速度实际值(ωMist)，-确定马达转动惯量(JM)，-由所述角速度实际值(ωMist)、所述马达转动惯量(JM)以及所述马达转矩值、特别是所述马达转矩实际值(Mist)计算出所述弹簧扭矩(MF)。2.根据权利要求1所述的用于衰减负载振荡的方法，其特征在于，首先通过传感器和/或测量系统得出至少一个角度实际值(ΦMist)并且由所述角度实际值得出所述角速度实际值(ωMist)。3.根据前述权利要求中任一项所述的用于衰减负载振荡的方法，其特征在于，通过对所述角速度实际值(ωMist)应用关于时间(t)的一阶微分并且加载、尤其是乘以所述马达转动惯量(JM)来得出第一中间值(ZW1)。4.根据前述权利要求中任一项所述的用于衰减负载振荡的方法，其特征在于，所述负载机构(26)为此还包括具有电流控制器(38)的马达模型，所述电流控制器连接在所述受控驱动器(32)的上游，并且其中由测量到的电流和具有所述电流控制器(38)的所述马达模型确定所述马达转矩值，特别是马达转矩实际值(Mist)。5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于衰减负载振荡的方法，其特征在于，所述负载机构(26)为此还包括具有电流控制器(38)的马达模型，所述电流控制器连接在所述受控驱动器(32)的上游并且所述角速度实际值(ωMist)在无发生器运行中由所述马达模型计算出。6.根据权利要求4或5所述的用于衰减负载振荡的方法，其特征在于，所述马达转矩值，特别是马达转矩实际值(Mist)被输送给滤波装置，特别是平滑装置，以形成第二中间值(ZW2)。7.根据权利要求6和权利要求3所述的用于衰减负载振荡的方法，其特征在于，所述第一中间值(ZW1)和所述第二中间值(ZW2)被输送给减法器(83)以用于计算所述弹簧扭矩(MF)。8.根据权利要求1所述的用于衰减负载振荡的方法，其特征在于，所述减振接入部(44)具有至少两个减振通道(561、2)，其中，为所述两个减振通道(561、2)中的至少一个输送积分的弹簧扭矩(∫MF)，其中，-通过将得出的所述角速度实际值(ωMist)与所述马达转动惯量(JM)相乘并随后输送给高通滤波器(91)来确定第三中间值(ZW3)，-通过得出的所述马达转矩值，特别是得出的马达转矩实际值(Mist)的积分(92)在没有偏移量的情况下确定第四中间值(ZW4)，-其中，所述第三中间值(ZW3)和所述第四中间值(ZW4)被输送给减法器(93)以确定所述积分的弹簧扭矩(∫MF)，并且随后将所述积分的弹簧扭矩(∫MF)输送给第二减振器通道(44)。9.根据前述权利要求中任一项所述的用于衰减负载振荡的方法，其特征在于，所述弹簧扭矩(MF)被输送给作为减振接入部的APC系统。10.根据前述权利要求中任一项所述的用于衰减负载振荡的方法，其特征在于，所述减振接入部(44)通过至少一个第一减振通道(561、562)构成，以用于得出具有固有频率(f1、f2)的至少一个阻尼频率(Df1、Df2)，所述阻尼频率用于尤其通过负反馈地接入到预定的角速度额定值(ωLsoll)来衰减至少一个负载振荡。11.根据权利要求10所述的用于衰减负载振荡的方法，其特征在于，所述第一减振通道(561、562)在输入侧具有至少一个第一带通滤波器(621、622)，所述第一带通滤波器至...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡·金策尔，卡斯滕·哈姆，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE