伺服控制装置、伺服控制方法及伺服控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种伺服控制装置，其能够容易地将指令响应特性调整为希望特性，且能够独立调整指令响应特性和鲁棒性。该伺服控制装置具有PI控制部并通过比例－比例积分(P－PI)控制进行离散时间系统中的运算，其中，在具有低通滤波器的速度反馈路径内设置对伪速度作用第一增益H1的第一增益单元、使伪速度延迟的延迟单元、对延迟后的伪速度作用第二增益H2的第二增益单元，将第一及第二增益单元的输出之和输入低通滤波器。在PI控制单元的传递函数Fa(z)和低通滤波器的传递函数Fb(z)之间，使Fa(z)＝1/(1－z

【技术实现步骤摘要】
伺服控制装置、伺服控制方法及伺服控制系统
本专利技术涉及进行电动机的位置控制或机器人的轴控制等的伺服控制装置及伺服控制方法、和具有伺服控制装置而构成的伺服控制系统。
技术介绍
在被赋予位置指令来控制电动机的位置(旋转位置)或机器人的轴的伺服控制中，常使用P－PI(比例-比例积分)控制。例如，在通过P－PI控制来控制电动机的旋转位置的伺服控制装置中，对由与电动机连接的位置检测机构(编码器等)获得的旋转位置进行微分，获得旋转速度，并且对旋转位置和旋转速度进行反馈，对旋转位置的偏差进行比例控制(P控制)，对旋转速度偏差进行比例积分控制(PI控制)。在伺服控制装置中，为了进行稳定的控制，需要适当设定用于P－PI控制的增益(例如位置环增益Kp、速度环增益Kv及积分增益Ki)或滤波器要素(例如微分滤波器要素及积分滤波器要素)等。增益或滤波器要素通常用传递函数来表示，因此，这些用于P－PI控制的增益或滤波器要素可以根据包含电动机和其负载的控制系统的举动计算模型，并基于构成该模型的各模型参数来确定。P－PI控制是在进行PI控制的部分具有针对干扰或负载变动的鲁棒性的优异的方法。但是，在电动机的负载有变动时，例如，在作为负载与电动机连接的动作对象物的惯性发生变化或施加了干扰的情况下，即使是鲁棒性优异的P－PI控制，为了在维持指令响应特性的同时连续不断地实现稳定的控制，也需要使用于P－PI控制的增益或滤波器要素按照其变动进行变化。专利文献1中公开了一种技术，设置检测动作对象物及电动机的惯性的惯性检测单元，基于由惯性检测单元检测到的惯性，求得构成积分滤波器要素及微分滤波器要素的模型参数，基于该求得的模型参数使积分滤波器要素及微分滤波器要素适应性地变化。专利文献2中公开了一种技术，观测向电动机的输入和来自电动机的输出(即位置)，推定电动机增益要素，使用于进行P－PI控制的闭环的特性与所希望的传递函数一致。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2016－035676号公报专利文献2：日本特开2016－035677号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题但是，在为了控制电动机或机器人而构建了模型并且基于该模型进行P－PI控制的方法中，存在如下问题：依然难以将指令响应特性调整为希望特性(模型)，另外，当调整干扰带来影响的程度即鲁棒性(干扰特性)时，指令响应特性发生变化，相反，当调整指令响应特性时，鲁棒性发生变化。本专利技术的课题在于，提供一种能够在保持鲁棒性的同时，容易地将指令响应特性调整为希望特性，且能够独立调整指令响应特性和鲁棒性的伺服控制装置及伺服控制方法、和编入了这种伺服控制装置的伺服控制系统。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术提供一种伺服控制装置，其进行离散时间系统中的运算，基于位置指令控制使动作对象物动作的驱动单元，其特征在于，具备：基于位置指令和负反馈的检测位置计算位置偏差的单元；速度反馈路径，其至少包含根据检测位置计算伪速度的差分单元和低通滤波器；PI控制单元，其对经由速度反馈路径输入的伪速度和位置偏差的偏差实施比例积分控制运算，生成对驱动单元的驱动指令，速度反馈路径还具备对伪速度作用第一增益H1的第一增益单元、使伪速度延迟的延迟单元、对通过延迟单元延迟后的伪速度作用第二增益H2的第二增益单元，第一增益单元的输出和第二增益单元的输出之和输入低通滤波器，设PI控制单元的传递函数为Fa(z)、低通滤波器的传递函数为Fb(z)，Fa(z)＝1/(1－z-1Fb(z))成立。本专利技术提供一种伺服控制方法，进行离散时间系统中的运算，基于位置指令控制使动作对象物动作的驱动单元，其特征在于，具有：基于位置指令和负反馈的检测位置计算位置偏差的工序；通过差分运算，根据检测位置计算伪速度并反馈伪速度的反馈工序；对所反馈的伪速度和位置偏差的偏差实施比例积分控制运算，生成对驱动单元的驱动指令的工序，反馈工序具有：对伪速度作用第一增益H1的工序、使伪速度延迟的延迟工序、对通过延迟工序延迟后的伪速度作用第二增益H2的工序、将作用了第一增益H1后的伪速度和作用了第二增益H2后的伪速度之和输入低通滤波器的工序，设比例积分控制运算中的传递函数为Fa(z)、低通滤波器的传递函数为Fb(z)，Fa(z)＝1/(1－z-1Fb(z))成立。本专利技术的伺服系统具有本专利技术的伺服控制装置和驱动单元。在本专利技术中，对现有PI控制装置中设于速度反馈的路径中的反馈增益单元附加将延迟单元和第二增益单元串联连接而成的单元，进而，在PI控制单元的传递函数和低通滤波器的传递函数之间设置约束，由此，能够维持P－PI控制的优点即鲁棒性，同时，能够容易地将指令响应特性调整为希望特性，且能够独立地调整指令响应特性和鲁棒性。在上述的本专利技术的伺服控制装置中，也可以是，以其它形式构成PI控制单元，将经由速度反馈路径输入的伪速度和位置偏差的偏差直接作为对驱动单元的驱动指令，将从第一增益单元的输出和第二增益单元的输出之和减去了该驱动指令所得的值输入低通滤波器。即使这样构成，与上述的伺服控制装置在数学上也是等效的，因此，获得与上述的作用相同的作用。而且，通过以其它形式实现PI控制单元，共享反馈控制功能和滤波器，装置的安装变得容易。在上述的伺服控制方法中，也同样能够以其它形式实现比例积分控制运算。在本专利技术中，设δ＝z－1，作为一例，可以将低通滤波器的传递函数Fb(z)设为Fb(z)＝q0z/(δ+q0)。根据该传递函数Fb(z)，可以使用积分参数q0与位置指令响应特性独立地控制干扰特性。进而，在本专利技术中，设由驱动指令对驱动单元进行驱动时的速度比例控制增益为G，将使驱动单元和动作对象物合并的传递特性P(z)模型化为r0z/(δ2+p1)，设从位置指令到检测位置的位置指令响应特性为m0z/(δ2+m1δ+m0)，则可以得到G＝m0/r0、H1＝－(p1－m1+m0－q0)/(m0q0)、H2＝{(m1－m0)/m0}－H1。通过将P(z)这样模型化，在赋予了伺服控制所请求的期望的位置指令响应特性时，能够简单地确定与该位置指令响应特性对应的各增益G、H1、H2。专利技术效果这样，根据本专利技术，能够在保持鲁棒性的同时，容易地将指令响应特性调整为希望特性，且能够独立地调整指令响应特性和鲁棒性。附图说明图1是表示本专利技术一实施方式的伺服控制系统的框图。图2是表示伺服控制系统的结构的框线图。图3是表示现有技术中的基于P－PI控制的伺服控制系统的一个例子的框线图。图4说明与PI控制部等效的结构的框线图。图5是表示另一实施方式的伺服控制系统的结构的框线图。图6是表示再一实施方式的伺服控制系统的结构的框线图。符号说明1…伺服控制装置、2…电动机、3…位置检测机构、4…动作对象物、11、12、22…相加点、13…PI控制部、15…控制对象要素、16…差分要素、17、19…增益要素、18、24…延迟要素、21…低通滤波器。具体实施方式接着，参照附图对本专利技术的优选的实施方式进行说明。图1表示本专利技术一实施方式的伺服控制系统的结构。本实施方式的伺服控制系统具备机械连接动作对象物4并驱动动作对象物4的电动机2和控制电动机2的伺服控制装置1。在此，说明通过伺服控制装置1控制电动机2的伺服控制系统，但控制对象不限于电动机，例如也可以是机器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伺服控制装置，其进行离散时间系统中的运算，基于位置指令控制使动作对象物动作的驱动单元，其特征在于，具备：基于所述位置指令和负反馈的检测位置计算位置偏差的单元；速度反馈路径，其至少包含根据所述检测位置计算伪速度的差分单元和低通滤波器；PI控制单元，其对经由所述速度反馈路径输入的所述伪速度和所述位置偏差的偏差实施比例积分控制运算，生成对所述驱动单元的驱动指令，所述速度反馈路径还具备对所述伪速度作用第一增益H1的第一增益单元、使所述伪速度延迟的延迟单元、对通过所述延迟单元延迟后的所述伪速度作用第二增益H2的第二增益单元，所述第一增益单元的输出和所述第二增益单元的输出之和输入所述低通滤波器，设所述PI控制单元的传递函数为Fa(z)、所述低通滤波器的传递函数为Fb(z)，Fa(z)＝1/(1－z‑1Fb(z))成立。

【技术特征摘要】
2017.06.28 JP 2017-1262421.一种伺服控制装置，其进行离散时间系统中的运算，基于位置指令控制使动作对象物动作的驱动单元，其特征在于，具备：基于所述位置指令和负反馈的检测位置计算位置偏差的单元；速度反馈路径，其至少包含根据所述检测位置计算伪速度的差分单元和低通滤波器；PI控制单元，其对经由所述速度反馈路径输入的所述伪速度和所述位置偏差的偏差实施比例积分控制运算，生成对所述驱动单元的驱动指令，所述速度反馈路径还具备对所述伪速度作用第一增益H1的第一增益单元、使所述伪速度延迟的延迟单元、对通过所述延迟单元延迟后的所述伪速度作用第二增益H2的第二增益单元，所述第一增益单元的输出和所述第二增益单元的输出之和输入所述低通滤波器，设所述PI控制单元的传递函数为Fa(z)、所述低通滤波器的传递函数为Fb(z)，Fa(z)＝1/(1－z-1Fb(z))成立。2.根据权利要求1所述的伺服控制装置，其特征在于，设δ＝z－1，则Fb(z)＝q0z/(δ+q0)。3.根据权利要求2所述的伺服控制装置，其特征在于，设由所述驱动指令驱动所述驱动单元时的速度比例控制增益为G，将使所述驱动单元和所述动作对象物合并的传递特性P(z)模型化为r0z/(δ2+p1δ)，设从所述位置指令到所述检测位置的位置指令响应特性为m0z/(δ2+m1δ+m0)，G＝m0/r0H1＝－(p1－m1+m0－q0)/(m0q0)H2＝{(m1－m0)/m0}－H1。4.一种伺服控制装置，其进行离散时间系统中的运算，基于位置指令控制使动作对象物动作的驱动单元，其特征在于，具备：基于所述位置指令和负反馈的检测位置计算位置偏差的单元；速度反馈路径，其至少包含根据所述检测位置计算伪速度的差分单元和用Fb(z)来表示传递函数的低通滤波器，将经由所述速度反馈路径输入的所述伪速度和所述位置偏差的偏差作为对所述驱动单元的驱动指令，所述速度反馈路径还具备对所述伪速度作用第一增益H1的第一增益单元、使所述伪速度延迟的第一延迟单元、对通过所述第一延迟单元延迟后的所述伪速度作用第二增益H2的第二增益单元，所述伺服控制装置还具备使所述驱动指令延迟的第二延迟单元，从所述第一增益单元的输出和所述第二增益单元的输出之和减去所述第二延迟单元的输出所得的值输入所述低通滤波器。5.根据权利要求4所述的伺服控制装置，其特征在于，设δ＝z－1，则Fb(z)＝q0z/(δ+q0)。6.根据权利要求5所述的伺服控制装置，其特征在于，设通过所述驱动指令驱动所述驱动单元时的速度比例控制增益为G，将使所述驱动单元和...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤彰启，
申请(专利权)人：日本电产三协株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP