电机控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种具有简单的构成、即使高速时超调也小、干扰抑压能力优良的电机控制装置。速度控制（１３）包括：速度积分补偿低通滤波器（１３３），其具有相当于速度控制系统的延迟的传递函数；积分控制系统（１３６），其具有对将速度指令输入速度积分补偿低通滤波器（１３３）得到的延迟速度指令与速度之间的速度偏差进行积分的速度积分器（１３２）；和比例控制系统（１３７），其输出与速度指令和速度之间的偏差成比例的指令；和乘法机构（１３４），其将速度比例增益与将积分控制系统（１３６）的输出与比例控制系统（１３７）的输出相加的结果相乘，作为转矩指令输出。转矩控制部（４），控制电机速度以使速度指令与从速度控制部（１３）输出的转矩指令一致。这里还配置了速度反馈.低通滤波器（１３５），其具有阻止由于编码器而产生的脉动出现在转矩指令中的传递函数。

Motor control device

The invention provides a simple structure, even if the speed overshoot is small, the interference suppression ability of excellent motor control device. Speed control (13): speed integral compensation lowpass filter (133), which has delayed the transfer function of the equivalent speed control system; integral control system (136), which has the speed command input speed integral compensation low-pass filter (133) to get the speed deviation between the integrator delay speed speed instruction with the speed of integration (132); and the proportional control system (137), the deviation between the output and the speed command and speed is proportional to the instruction; and (134), the multiplication mechanism will speed the proportional gain and integral control system (136) and the output proportion (137) of the control system the sum of the output results are multiplied as the output torque command. A torque control unit (4) controls the motor speed so that the speed command is consistent with the torque command output from the speed control section (13). A speed feedback (135) is also provided that has a transfer function that prevents the pulsation generated by the encoder from occurring in the torque command.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在工作机械等中使用的电机控制装置，特别涉及适用于电机的速度控制装置、控制电机的一次电流的电流控制装置以及高速定位用电机的位置控制装置的电机控制技术。
技术介绍
作为现有的电机的速度控制装置，具有图23所示的那种控制装置(参照特开平10-254550号公报的图1)。该装置，用速度控制部3中所包括的减法器SB计算出，由速度计算部2对从编码器E输出的位置反馈进行变换而得到的速度反馈与速度指令之间的偏差。该偏差在速度控制部3内被处理，速度控制部3向转矩控制部4输出转矩指令。转矩控制部4，控制流过电机的电流以使如转矩指令那样的转矩从电机M输出。通常，该装置中的速度控制部3由比例积分控制(PI控制)部构成。该PI控制部，由减法器SB计算出速度指令和速度反馈的偏差，通过增益1的比例控制系统将该偏差输入加法器AD中。积分控制系统，由乘法器31对偏差乘以积分增益后，用速度积分器32对该偏差进行积分并输入给加法器AD。加法器AD，将比例控制系统的输出与积分控制系统的输出进行相加，向乘法器33输出。乘法器33，将比例增益与加法器AD输出相乘，作为转矩指令输出。由此，通过由PI控制部构成速度控制部3，不仅可抑制速度的过渡偏差，而且也可抑制稳态偏差。此外，根据该速度偏差的积分项，可提高电机的抗干扰能力。一般来说，控制系统的响应是有限的，即使输出速度指令，对速度反馈进行响应也需要时间。虽然输出速度指令，电机开始旋转，但是从速度指令被输出开始到对速度反馈进行响应为止的期间(到与速度指令对应的速度反馈出现为止的期间)，速度积分器32进行积分运算。并且，电机M以恒速进行旋转的期间，该积分运算值减小。然而，电机M的减速时仍进行积分运算，从输出所有剩余的积分值都消失后电机M才停止。因此，在现有的控制装置中，即使在速度指令为0后，速度的响应也延迟速度积分器的积存量的时间长度。其结果，存在由于速度反馈中产生超调，不能增大速度积分增益的问题。此外，作为现有电机的电流控制装置，具有图24所示的控制装置。该装置中，用减法机构SBa、SBb计算出dq轴各自的电流指令和用电流检测器D检测出的电流反馈之间的电流偏差，各个电流偏差通过电流控制器4a、4b得到d轴电压指令、q轴电压指令。并且，在由坐标变换器15a对各个电压指令进行dq变换后，进行两相三相变换，根据被变换的指令由PWM逆变器17驱动电机M。还有，电流反馈，在坐标变换器15b中对用电流检测器D检测出的3相电流进行dq变换。坐标变换器15b，通过产生与编码器E的旋转位置对应的信号的信号产生机构18，执行三相两相变换以及dq变换。通常，该装置中的电流控制器4a、4b由PI控制器构成。例如电流控制器4a，如图25所示，由积分控制系统(I系统)，和对由减法机构SBa算出的电流偏差乘以常数倍的比例控制系统(P系统)构成，该积分控制系统用减法机构SBa计算出电流指令与电流反馈之间的电流偏差，由乘法器191将积分增益与该电流偏差相乘，用电流积分器193对该相乘的值进行积分计算。电流控制器4a还通过加法机构ADa将积分控制系统和比例控制系统的输出进行相加，用乘法机构195将比例增益与加法值相乘，输出电压指令。由此，通过由PI控制构成电流控制器，不仅能抑制电流的过渡偏差，而且也能抑制稳态偏差。一般来说，控制系统的响应是有限的，即使输出电流指令，对电机电流进行响应也需要时间。虽然输出电流指令，电机中开始流过电流，但是从电流控制器4a输出电压指令开始到对电机电流进行响应为止的期间，电流积分器193进行积分运算。因此，在现有的控制装置中，电流的响应延迟电流积分器193的积存量的时间长度，会产生超调。另一方面，如特开平8-66075号公报中所示的控制装置，根据电流指令的变化量、电机电感和电机电阻计算出电流反馈的延迟，通过在电流偏差部中与该延迟相加而进行补偿。但是，电流指令的变化量等的微分成分，易于使指令响应振动，对于实现平滑的控制来说并不优选。此外，需要电机电感和电机电阻等的常数，还有电机电感根据流过电机的电流的大小而改变电感值，电机电阻根据温度而改变电阻值。从而，还需要考虑电机电流的大小和电机温度的补偿。作为现有电机的位置控制装置，具有如图26所示的控制装置(参照特开平10-254550号公报的图1)。该装置中，用位置控制器中所包括的减法器计算出位置指令和位置反馈的偏差，由位置控制部处理该偏差，作为速度指令输出。并且，通过在速度控制部3中所包含的减法器计算出，由速度计算部2对从编码器E输出的位置反馈进行变换得到的速度反馈与速度指令之间的偏差。该偏差，在速度控制部3内被进行处理，速度控制部3将转矩指令输出给转矩控制部4。转矩控制部4，对流过电机M的电流进行控制，以使如转矩指令那样的转矩从电机M输出。通常，该装置中的位置控制部1构成为比例控制(P控制)，速度控制部3由比例积分控制(PI控制)部构成。构成现有的速度控制部3的PI控制部，具有如图27所示的构成。该PI控制部，用减法器SB算出速度指令和速度反馈之间的偏差，通过增益1的比例控制系统将该偏差输入加法器AD中。积分控制系统中，用乘法器31将积分增益与偏差相乘后，用速度积分器32对该偏差进行积分，输入给加法器AD。加法器AD，将比例控制系统的输出与积分控制系统的输出相加，输出给乘法器33，乘法器33将比例增益与加法器AD的输出相乘，作为转矩指令输出。由此，通过由PI控制部构成速度控制部3，不仅能够抑制速度的过渡偏差，而且也能够抑制稳态偏差。此外，在特开平3-15911号公报中公开了一种，对位置指令进行微分，求得位置的前馈量，将通过位置回路控制得到的控制量与上述前馈控制量相加，作为速度指令，将对位置的前馈控制量进行微分得到的速度的前馈控制量，与由速度环路控制得到的值相加，作为电流指令，通过这样，提高响应性，得到稳定的伺服系统的伺服电机的控制方法。现有的控制装置，通过增大前馈·增益而改善跟踪性，但是如果将前馈·增益增大到100％，则存在超调增大的问题。由于超调使加工品质劣化，因此需要尽可能地进行抑制。图15是在现有控制装置中，对前馈·增益为0％时的位置控制动作进行仿真的图。如该图所示，如果前馈·增益小，则超调小，但如图17所示那样，如果前馈·增益为100％，则超调变大。因此，现有技术，如图16所示，在前馈·增益为50％左右、超调不变大的范围内改善跟踪性。从控制理论来说，前馈控制，在已知控制对象的特性时，可对操作量进行逆运算以使控制量与目标值一致。在现有的控制系统中，如果在速度控制系统中发现进行位置控制时的控制对象，则操作量为速度指令，控制量为位置。如果以最简单的模型近似表示速度控制系统，则可用一阶延迟系统表示，如果得到控制对象的反函数，则成为一阶超前系统。现有技术中，想要以一定的保证进行该动作，因此不能对高阶延迟量进行补偿，会产生超调。此外，从位置控制器输出的速度指令的问题为另一个主要原因。一般来说，控制系统的响应是有限的，即使输出速度前馈指令，对速度反馈进行响应也需要时间。虽然输出速度前馈指令，电机开始驱动，但是根据从速度前馈指令被输出开始到对速度反馈进行响应为止的期间所产生的位置偏差，从位置控制器输出速度指令。并且，虽然在电机以恒速进行旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机控制装置，是具备：位置检测部，其检测出作为控制对象的电机的位置；速度计算部，其根据由所述位置检测部所检测出的电机的位置计算出所述电机的速度；速度控制部，其根据比例积分控制，输出转矩指令进行速度控制，以使从所述速度计算部反馈的所述速度与速度指令一致；和转矩控制部，其基于所述转矩指令进行转矩控制这样的电机控制装置，其特征在于，所述速度控制部，由下述部分构成：速度积分补偿低通滤波器，其具有相当于速度控制系统的延迟的传递函数；积分控制系统，其含有速度积 分器，该速度积分器对将所述速度指令输入所述速度积分补偿低通滤波器而得到的延迟速度指令与所述速度之间的速度偏差进行积分；比例控制系统，其输出与所述速度指令和所述电机的速度之间的差值成比例的指令；加法机构，其将所述积分控制系统的 输出与所述比例控制系统的输出相加；和乘法机构，其将速度比例增益与所述加法机构的输出相乘，得到所述转矩指令。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：井出勇治，
申请(专利权)人：山洋电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]