电机控制装置制造方法及图纸

主控制部分８设有仿真模型８ｃ，用于模拟电机控制装置的信号传输特性。主控制部分８根据仿真模型处理由主装置提供的实际位置指令信号θｒｅｆ以计算电机与所述实际位置指令信号θｒｅｆ对应的转速和旋转位置，并输出所述转速和旋转位置，分别作为第一模拟速度信号ω↓［Ｆ］和第一模拟位置信号θ↓［Ｆ］，每个都具有第二控制采样时间周期ｔ２。主控制部分８还利用表征所述仿真模型的参数确定的常数，产生θｒｅｆ－θ↓［Ｆ］和ω↓［Ｆ］的线性组合，作为组合系数，并且输出这种线性组合作为前馈转矩信号Ｔ↓［ＦＦ］，每个具有第二控制采样时间周期ｔ２。从而，即使在前馈操作的控制采样周期与反馈操作的控制采样周期不同的情况下，也可以避免实际位置信号与模拟位置信号之间发生误差。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
电机控制装置
本专利技术涉及电机(如直流电机、感应电动机、同步电动机或直线电机)的控制装置，所述电机驱动负载机器，如机械设备中的工作台或机器人的机械臂。
技术介绍
制造工业现在广泛采用二由度控制装置，这种控制装置具有反馈控制系统和前馈控制系统。所述反馈控制系统将第二模拟转矩信号和转矩指令提供给机械系统，而所述前馈控制系统给机械系统提供第一模拟转矩信号。所述机械系统包括：负载机器，如机械设备中的工作台或机器人的机械臂；驱动装置，如直流电机、感应电动机、同步电动机、电磁铁或直线电机，它们驱动所述负载机器；或者传输机械，它们连接所述负载机器与驱动装置。日本专利未审公开No.119402/1992和No.138223/1992中叙述有这种装置的实例。图1是表示一种现有技术二自由度控制装置的方框图。如图1所示，这种现有技术的位置控制装置设有：电机3、前馈信号运算电路21、旋转检测器20、位置控制电路22、速度控制电路23和控制机构(转矩控制电路)24。电机3借助转矩传输机构2驱动负载机器1。前馈信号运算电路21接收来自指令发生器7的电机旋转角指令信号θms，并借助规定的功能运算，至少包括两次积分运算，作为输出，给出模拟旋转角信号θo、模拟速度信号ωo和第一模拟转矩信号To。旋转检测器20检测所述电机的旋转速度和旋转角度。位置控制电路22根据模拟旋转角信号θo和由旋转检测器20给出的实际旋转角信号θm提供第一速度信号。速度控制电路23根据所述模拟速度信号ωo、第一速度信号和由旋转检测器20提供的实际速度信号ωm提供第二模拟转矩信号T1，作为输出。控制机构24-->根据所述第一模拟转矩信号To和第二模拟转矩信号T1控制电机3的转矩。这种电路结构使得能够高水平地响应位置控制性能。但当前馈操作的控制采样时间周期变得大于反馈操作的控制采样时间周期时，即使前馈的数字模型能与控制目标相符，所述采样时间的差也会引起减少模拟误差。于是，在实际旋转角信号与模拟旋转角信号之间发生偏差，因此，实际旋转角度信号可能发生过载(overshoot)或摆动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电机控制装置，它能实现较高的控制性能，其中即使在前馈操作的控制采样时间周期与反馈操作的控制采样时间周期不同的情况下，实际旋转角信号与模拟旋转角信号之间也不会发生偏差。为解决上述问题，按照权利要求1所述的本专利技术提供如下的机构：指令发生器，用以提供实际指令信号；实际状态观察器，用以观察机械系统和功率变换电路的状态参量(statequantity)，并给出实际响应信号，每个具有第一控制采样时间周期；主控制部分，用以根据实际指令信号给出第一模拟位置信号、第一模拟速度信号和第一模拟转矩信号，每个都具有第二控制采样时间周期，这个周期长于前述第一控制采样时间周期；管理(regulatory)控制部分，用以根据第一模拟位置信号、第一模拟速度信号和实际响应信号给出第二模拟转矩信号，每个都具有第一控制采样时间周期；转矩补偿器，用以根据第一模拟位置信号、第一模拟速度信号和实际响应信号给出第三模拟转矩信号，每个都具有第二控制采样时间周期；以及转矩合成器，用以根据第一模拟转矩信号、第二模拟转矩信号和第三模拟转矩信号给出转矩指令，每个都有第一控制采样时间周期。按照权利要求2所述的本专利技术提供如下的机构：指令发生器，用以提供实际指令信号；实际状态观察器，用以观察机械系统和功率变换电路的状态参量，并-->给出实际响应信号，每个都具有第一控制采样时间周期；主控制部分，用以根据实际指令信号给出第一模拟位置信号、第一模拟速度信号和第一模拟转矩信号，每个都具有第二控制采样时间周期，这个周期长于前述第一控制采样时间周期；管理控制部分，用以根据第一模拟位置信号、第模拟速度信号和实际响应信号给出第二模拟转矩信号，每个都具有第一控制采样时间周期；转矩补偿器，用以根据第二模拟转矩信号给出第三模拟转矩信号，每个都具有第二控制采样时间周期；以及转矩合成器，用以根据第一模拟转矩信号、第二模拟转矩信号和第三模拟转矩信号给出转矩指令，每个都有第一控制采样时间周期。按照权利要求3所述的本专利技术提供如下的机构：指令发生器，用以提供实际指令信号；实际状态观察器，用以观察机械系统和功率变换电路的状态参量，并给出实际响应信号，每个具有第一控制采样时间周期；主控制部分，用以根据实际指令信号给出第一模拟位置信号、第一模拟速度信号和第一模拟转矩信号，每个都具有第二控制采样时间周期，这个周期长于前述第一控制采样时间周期；模拟观察器，用以根据转矩指令和实际响应信号给出估计位置信号和估计速度信号，每个都具有第一控制采样时间周期；管理控制部分，用以根据第一模拟位置信号、第一模拟速度信号、估计位置(estimated position)信号和估计速度(estimated speed)信号给出第二模拟转矩信号，每个都具有第一控制采样时间周期；转矩补偿器，用以根据第二模拟转矩信号给出第三模拟转矩信号，每个都具有第二控制采样时间周期；以及转矩合成器，用以根据第一模拟转矩信号、第二模拟转矩信号和第三模拟转矩信号给出转矩指令，每个都有第一控制采样时间周期。按照权利要求4所述的本专利技术提供如下的机构：主控制器，用以根据实际指令信号、第一模拟位置信号、第一模拟速度信号给出第一模拟转矩信号；模拟管理控制器，用以根据第一模拟位置信号θF和第一模拟速度信号-->ωF给出第4模拟信号；加法器，用以根据第一模拟转矩信号和第4模拟信号给出第1模拟信号；模拟方式(model)，用以根据第1模拟信号给出第2模拟信号和第3模拟信号；以及模拟信号处理器，用以根据第2模拟信号和第3模拟信号给出第一模拟位置信号和第一模拟速度信号，每个都具有第二控制采样时间周期。按照权利要求5所述的本专利技术提供如下的机构：系数乘法器，用以根据第31模拟信号给出第28模拟信号；积分器，用以根据第28模拟信号给出第3模拟信号；积分器，用以根据第3模拟信号给出第2模拟信号；减法器，用以根据第1模拟信号和第2模拟信号给出第32模拟信号；系数乘法器，用以根据第32模拟信号给出第29模拟信号；减法器，用以根据第29模拟信号和第3模拟信号给出第30模拟信号；以及系数乘法器，用以根据第30模拟信号给出第31模拟信号。按照权利要求6所述的本专利技术提供如下的机构：系数乘法器，用以根据第2模拟信号给出第5模拟信号；加法器，用以根据第5模拟信号和第3模拟信号给出第6模拟信号；以及系数乘法器，用以根据第6模拟信号给出第4模拟信号。按照权利要求7所述的本专利技术提供如下的机构：减法器，用以根据实际指令信号和第一模拟位置信号给出第7模拟信号；系数乘法器，用以根据第7模拟信号给出第8模拟信号；减法器，用以根据第1模拟信号和第8模拟信号给出第9模拟信号；以及系数乘法器，用以根据第9模拟信号给出第一模拟转矩信号。按照权利要求8所述的本专利技术提供如下的机构：减法器，用以根据第一模拟位置信号和实际响应信号给出第20模拟-->信号；系数乘法器，用以根据第20模拟信号给出第21模拟信号；微分器，用以根据实际响应信号给出第22模拟信号，每个都具有第一控制采样时间周期；加减器(adder/subtracter)，用以根据第21模拟信号和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机控制装置，用于对机械系统提供适宜的转矩指令（Ｔｒｅｆ），所述装置包括：负载机器（１）、用于传送功率的传输机构（２）、用于借助所述传输机构（２）驱动所述负载机器（１）的电机（３），以及用于根据所述转矩指令（Ｔｒｅｆ）提供电功率以驱动所述电机（３）的功率变换电路（４）；所述转矩指令（Ｔｒｅｆ）被提供给所述功率变换电路（４），使所述机械系统（５）实行所需的运动；所述电机控制装置包括：指令发生器（７），用以提供实际指令信号（θｒｅｆ）；实际状态观察器（６），用 以观察所述机械系统（５）的状态参量，并给出实际响应信号（θｍ），每个都具有第一控制采样时间周期（ｔ１）；主控制部分（８），用以根据所述实际指令信号（θｒｅｆ）给出第一模拟位置信号（θ↓［Ｆ］）、第一模拟速度信号（ω↓［Ｆ］）和第一模 拟转矩信号（Ｔ↓［ＦＦ］），每个都具有第二控制采样时间周期（ｔ２），这个周期长于前述第一控制采样时间周期（ｔ１）；管理控制部分（９），用以根据所述第一模拟位置信号（θ↓［Ｆ］）、第一模拟速度信号（ω↓［Ｆ］）和实际响应信号（θｍ）给 出第二模拟转矩信号（Ｔ↓［ＦＢ］），每个都具有第一控制采样时间周期（ｔ１）；第一转矩补偿器（１１），用以根据所述第一模拟位置信号（θ↓［Ｆ］）、第一模拟速度信号（ω↓［Ｆ］）和实际响应信号（θｍ）给出第三模拟转矩信号（Ｔ↓［Ｄ］）， 每个都具有第二控制采样时间周期（ｔ２）；以及转矩合成器（１０），用以根据所述第一模拟转矩信号（Ｔ↓［ＦＦ］）、第二模拟转矩信号（Ｔ↓［ＦＢ］）和第三模拟转矩信号（Ｔ↓［Ｄ］）给出转矩指令（Ｔｒｅｆ），每个都有第一控制采样时间周期（ｔ １）。...

【技术特征摘要】
JP 2000-8-8 239786/001.一种电机控制装置，用于对机械系统提供适宜的转矩指令(Tref)，所述装置包括：负载机器(1)、用于传送功率的传输机构(2)、用于借助所述传输机构(2)驱动所述负载机器(1)的电机(3)，以及用于根据所述转矩指令(Tref)提供电功率以驱动所述电机(3)的功率变换电路(4)；所述转矩指令(Tref)被提供给所述功率变换电路(4)，使所述机械系统(5)实行所需的运动；所述电机控制装置包括：指令发生器(7)，用以提供实际指令信号(θref)；实际状态观察器(6)，用以观察所述机械系统(5)的状态参量，并给出实际响应信号(θm)，每个都具有第一控制采样时间周期(t1)；主控制部分(8)，用以根据所述实际指令信号(θref)给出第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和第一模拟转矩信号(TFF)，每个都具有第二控制采样时间周期(t2)，这个周期长于前述第一控制采样时间周期(t1)；管理控制部分(9)，用以根据所述第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和实际响应信号(θm)给出第二模拟转矩信号(TFB)，每个都具有第一控制采样时间周期(t1)；第一转矩补偿器(11)，用以根据所述第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和实际响应信号(θm)给出第三模拟转矩信号(TD)，每个都具有第二控制采样时间周期(t2)；以及转矩合成器(10)，用以根据所述第一模拟转矩信号(TFF)、第二模拟转矩信号(TFB)和第三模拟转矩信号(TD)给出转矩指令(ref)，每个都有第一控制采样时间周期(t1)。2.一种电机控制装置，用于对机械系统提供适宜的转矩指令(Tref)，所述装置包括：负载机器(1)、用于传送功率的传输机构(2)、用于借助所述传输机构(2)驱动所述负载机器(1)的电机(3)，以及用于根据所述转矩指令(Tref)提供电功率以驱动所述电机(3)的功率变换电路(4)；所述转矩指令(Tref)被提供给所述功率变换电路(4)，使所述机械系统(5)实行所需的运动；所述电机控制装置包括：指令发生器(7)，用以提供实际指令信号(θref)；实际状态观察器(6)，用以观察所述机械系统(5)的状态参量，并给出实际响应信号(θm)，每个都具有第一控制采样时间周期(t1)；主控制部分(8)，用以根据实所述际指令信号(θref)给出第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和第一模拟转矩信号(TFF)，每个都具有第二控制采样时间周期(t2)，这个周期长于前述第一控制采样时间周期(t1)；管理控制部分(9)，用以根据所述第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和实际响应信号(θm)给出第二模拟转矩信号(TFB)，每个都具有第一控制采样时间周期(t1)；第二转矩补偿器(12)，用以根据所述第二模拟位置信号(TFB)给出第三模拟转矩信号(TD)，每个都具有第二控制采样时间周期(t2)；以及转矩合成器(10)，用以根据所述第一模拟转矩信号(TFF)、第二模拟转矩信号(TFB)和第三模拟转矩信号(TD)给出转矩指令(Tref)，每个都有第一控制采样时间周期(t1)。3.一种电机控制装置，用于对机械系统提供适宜的转矩指令(Tref)，所述装置包括：负载机器(1)、用于传送功率的传输机构(2)、用于借助所述传输机构(2)驱动所述负载机器(1)的电机(3)，以及用于根据所述转矩指令(Tref)提供电功率以驱动所述电机(3)的功率变换电路(4)；所述转矩指令(Tref)被提供给所述功率变换电路(4)，使所述机械系统(5)实行所需的运动；所述电机控制装置包括：指令发生器(7)，用以提供实际指令信号(θref)；实际状态观察器(6)，用以观察所述机械系统(5)的状态参量，并给出实际响应信号(θm)，每个具有第一控制采样时间周期(t1)；主控制部分(8)，用以根据实际指令信号(θref)给出第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)和第一模拟转矩信号(TFF)，每个都具有第二控制采样时间周期(t2)，这个周期长于前述第一控制采样时间周期(t1)；模拟观察器(13)，用以根据转矩指令(Tref)和所述实际响应信号(θm)给出估计位置信号(θmh)和估计速度信号(ωmh)，每个都具有第一控制采样时间周期(t1)；管理控制部分(14)，用以根据所述第一模拟位置信号(θF)、第一模拟速度信号(ωF)、估计位置信号(θmh)和估计速度信号(ωmh)给出第二模拟转矩信号(TFB)，每个都具有第一控制采样时间周期(t1)；第二转矩补偿器(12)，用以根据所述第二模拟转矩信号(TFB)给出第三模拟转矩信号(TD)，每个都具有第二控制采样时间周期(t2)；以及转矩合成器(10)，用以根据所述第一模拟转矩信号(TFF)、第二模拟转矩信号(TFB)和第三模拟转矩信号(TD)给出转矩指令(Tref)，每个都有第一控制采样时间周期(t1)。4.一种如权利要求1至3任一项所述的电机控制装置，其中，所述主控制部分(8)包括：主控制器(8a)，用于根据所述实际指令信号(θref)、第一模拟位置信号(θF)和第一模拟速度信号(ωF)给出第一模拟转矩信号(TFF)；模拟管理控制器(8b)，用于根据所述第一模拟位置信号(θF)和第一模拟速度信号(ωF)给出第4模拟信号(SI4)。加法器(8d)，用于根据所述第一模拟转矩信号(TFF)和第4模拟信号(SI4)给出第一模拟信号(SI1)。仿真模型(8c)，用于根据所述第1模拟信号(SI1)给出第2模拟信号(SI2)和第3模拟信号(SI3)。模拟信号处理器(8e)，用于根据所述第2模拟信号(SI2)和第3模拟信号(SI3)给出第一模拟位置信号(θF)和第一模拟速度信号(ωF)，每个都具有第二控制采样时间周期(t2)。5.如权利要求1至4任一项所述的电机控制装置，其中，所述仿真模型(8c)包括：减法器(8c4)，用于根据所述第一模拟信号(SI1)和第二模拟信号(SI2)给出第32模拟信号(SI32)；系数乘法器(8c5)，用于根据所述第32模拟信号(SI32)给出第29模拟信号(SI29)；减法器(8c6)，用于根据所述第29模拟信号(SI29)和第3模拟信号(SI3)给出第30模拟信号(SI30)；系数乘法器(8c7)，用于根据所述第30模拟信号(SI30)给出第31模拟信号(SI31)；系数乘法器(8c1)，用于根据所述第31模拟信号(SI31)给出第28模拟信号(SI28)；积分器(8c2)，用于根据所述第28模拟信号(SI28)给出所述第3模拟信号(SI3)；积分器(8c3)，用于根据所述第3模拟信号(SI3)给出第2模拟信号(SI2)。6.如权利要求1至5任一项所述的电机控制装置，其中，所述模拟控制器(8b)包括：系数乘法器(8b1)，用于根据所述第一模拟位置信号(θF)给出第5模拟信号(SI5)。加法器(8b2)，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭双晖，本田英己，小黑龙一，宫河秀和，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：JP[日本]