电机控制器制造技术

技术编号:3393479 阅读:178 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本申请公开了一种包括第一模拟控制单元(8)和第二模拟控制单元(9)的电机控制器,所述第二模拟控制单元(9)作为前馈控制手段输入指令给实控单元(10)以实施反馈控制,使所述第一模拟控制单元(8)的控制参数设定可提高控制响应的速度特性,使所述第二模拟控制单元(9)的控制参数设定可改善控制响应的稳定性,从而使整个前馈控制装置的设计同时满足控制响应高速性和高稳定性的要求。(*该技术在2021年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
电机控制器
本专利技术涉及控制直流电机、感应电机、同步电机、直线电机等电机的电机控制器,所述电机用于驱动机床工作台或机器人手臂等负载装置。
技术介绍
通常采用具有两个自由度的控制器来控制一个机器系统,所述机器系统包括机床工作台或机器人手臂等负载装置,直流电机、感应电机、同步电机或直线电机等驱动装置,以及连接负载装置与驱动装置的传动装置等;所述控制器包括根据指令值和机器系统输出值实施控制的反馈控制单元和只根据指令值进行控制的前馈控制单元。例如,在日本专利申请公开NO.06-030578中,便介绍了一种具有上述两个自由度的控制器。图1为表明现有技术电机控制器的结构框图。图1中电机控制器为用于控制机器系统6的两自由度控制器,所述控制器包括前馈信号处理电路25和进行反馈控制的b控制电路23,所述机器系统6包括负载装置1、传动装置2、电机3、电源转换电路4和实测单元5。响应扭矩指令T,电源转换电路4驱动电机3,电机3的旋转力通过传动装置2传送到负载装置1使其工作。实测单元5是一个用于检测电机3转速ω和转角θ的转动检测器。前馈信号处理电路25包括一个双惯性系统模拟电路24和a控制电路22,所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制包括电源转换电路和实测单元的机器系统的电机控制器,所述电源转换电路响应扭矩指令驱动通过传动装置与负载装置相联的电机运转,所述实测单元提供所述电机的实际转角信号和实际速度信号,所述电机控制器的特征在于包括: 第一模拟控制装置,它根据上级装置提供的指令转角信号和至少一个第一控制参数,计算第一模拟位置信号、第一模拟速度信号和第一模拟加速信号并提供计算信号; 第二模拟控制装置,它根据所述第一模拟位置信号、第一模拟速度信号和第一模拟加速信号及至少一个第二控制参数,计算第二模拟位置信号、第二模拟速度信号、第二模拟加速信号和模拟扭矩信号并提供计算的信号;以及 实控装置,它根据所...

【技术特征摘要】
JP 2001-5-31 164873/01;JP 2000-9-26 292217/001.一种用于控制包括电源转换电路和实测单元的机器系统的电机控制器,所述电源转换电路响应扭矩指令驱动通过传动装置与负载装置相联的电机运转,所述实测单元提供所述电机的实际转角信号和实际速度信号,所述电机控制器的特征在于包括:第一模拟控制装置,它根据上级装置提供的指令转角信号和至少一个第一控制参数,计算第一模拟位置信号、第一模拟速度信号和第一模拟加速信号并提供计算信号;第二模拟控制装置,它根据所述第一模拟位置信号、第一模拟速度信号和第一模拟加速信号及至少一个第二控制参数,计算第二模拟位置信号、第二模拟速度信号、第二模拟加速信号和模拟扭矩信号并提供计算的信号;以及实控装置,它根据所述第二模拟位置信号、第二模拟速度信号和第二模拟加速信号及所述模拟扭矩信号计算和提供所述扭矩指令。2.根据权利要求1所述的电机控制器,其特征在于其中:    所述第一模拟控制装置提供一个具有第一时间常数的双级一次滞后过滤器的输出,它接受所述指令转角信号并将其作为所述第一模拟位置信号;提供一个所述双级一次滞后过滤器输出的微分信号并将其作为所述第一模拟速度信号;和提供一个所述双级一次滞后过滤器输出的微分信号并将其作为第一模拟速度信号;以及所述第二模拟控制装置提供一个具有第二时间常数的一次滞后过滤器的输出,它接受所述第一模拟位置信号并将其作为第二模拟位置信号;提供一个具有第二时间常数的一次滞后过滤器输出,它接受所述第一模拟速度信号并将其作为所述第二模拟速度信号;和提供一个具有第二时间常数的一次滞后过滤器的输出,它接受所述第一模拟加速信号并将其作为第二模拟加速信号。3.根据权利要求1所述的电机控制器,其特征在于所述第一模拟控制装置包括:一个第一指令处理器,用于提供一个具有第一时间常数的双级一次滞后过滤器的输出,它接受所述指令转角信号并将其作为第一模拟位置信号;一个第一模拟信号处理器,用于提供所述第一模拟速度信号的积分信号并将其作为所述第一模拟位置信号;以及一个第二模拟信号处理器,用于提供所述第一模拟速度信号的微分信号并将其作为所述第一模拟加速信号。4.根据权利要求1所述的电机控制器,其特征在于所述第一模拟控制装置包括:一个第二指令处理器,用于提供一个具有第一时间常数的双级一次滞后过滤器的输出,它接受所述指令转角信号并将其作为第一模拟位置信号;一个第三模拟信号处理器,用于对所述第一模拟位置信号进行微分以提供所述第一模拟速度信号;以及一个第四模拟信号处理器,用于对所述第一模拟速度信号进行微分以提供所述第一模拟加速信号。5.根据权利要求1所述的电机控制器,其特征在于所述第一模拟控制装置包括:一个第一模拟控制器,用于根据所述指令转角信号与所述第一模拟位置信号间的差值和所述第一模拟速度信号计算第一模拟扭矩信号;和一个第一数模,用于根据所述第一模拟扭矩信号计算所述第一模拟加速信号、第一模拟速度信号和第一模拟位置信号。6.根据权利要求5所述的电机控制器,其特征在于:所述第一模拟控制器使所述指令转角信号与所述第一模拟位置信号之间的差值乘以第一控制增益以产生第一信号,使所述第一模拟速度信号乘以第二控制增益以产生第二信号,使所述第一信号与第二信号之间的差值乘以第一惯量并将乘积信号作为所述第一模拟扭矩信号提供;以及所述第一数模由所述第一模拟扭矩信号中减去所述第一惯量,以产生和提供所述第一模拟加速信号,对所述第一模拟速度信号进行积分以产生和提供所述第一模拟速度信号,对所述第一模拟速度信号进行积分以产生和提供所述第一模拟位置信号。7.根据权利要求6所述的电机控制器,其特征在于所述第一数模包括:一个系数倍增器器,用于由所述第一模拟扭矩信号中进去一个惯量并将差值作为所述第一模拟加速信号提供。    一个积分器,用于对所述第一模拟加速信号进行积分并将积分信号作为所述第一模拟速度信号提供;以及一个积分器,用于对所述第一模拟速度信号进行积分并将积分信号作为所述第一模拟位置信号提供。8.根据权利要求1所述的电机控制器,其特征在于所述第一模拟控制装置包括:一个第一模拟控制器,用于根据所述指令转角信号与所述第一模拟位置信号之间的差值计算第一模拟扭矩信号和所述第一模拟速度信号;一个第一数模,用于根据所述第一模拟扭矩信号计算所述第一模拟速度信号和所述第一模拟位置信号;以及一个第五模拟信号处理器,用于对一个具有第三时间常数的一次过滤器的输出进行微分,它接受所述第一模拟速度信号并将微分信号作为第一模拟加速信号提供。9.根据权利要求8所述的电机控制器,其特征在于其中所述第一模拟控制器使所述指令转角信号与所述第一模拟位置信号间的差值乘以第一控制增益以产生第一信号,使所述第一模拟速度信号乘以第二控制增益以产生第二信号,使所述第一信号与第二信号之间的差值乘以第一惯量并将乘积作为所述第一模拟扭矩信号提供;以及所述第一数模使所述第一模拟扭矩信号除以所述第一惯量,对商信号进行积分并将积分信号作为所述第一模拟速度信号提供,以及对所述第一模拟速度信号进行积分并将积分信号作为所述第一模拟位置信号提供。10.根据权利要求9所述的电机控制器,其特征在于所述第一数模包括:    一个系数倍增器,用于由所述第一模拟扭矩信号中减去惯量并将其差值作为第十六模拟信号提供;一个积分器,用于对所述第十六模拟信号进行积分并将积分信号作为所述第一模拟速度信号提供;以及一个积分器,用于对所述第一模拟速度信号进行积分并将积分信号作为所述第一模拟位置信号提供。11.根据权利要求5所述的电机控制器,其特征在于所述第一模拟控制器包括:一个第一模拟位置控制单元,用于根据所述指令转角信号与所述第一模拟位置信号之间的差值提供所述第一模拟速度指令信号;和一个第一模拟速度控制单元,用于根据所述第一模拟速度指令信号与所述第一模拟速度信号之间的差值提供所述第一模拟扭矩信号。12.根据权利要求11所述的电机控制器,其特征在于:所述第一模拟位置控制单元使所述指令转角信号与所述第一模拟位置信号间的差值乘以第一位置比例控制增益,并将乘积信号作为所述第一模拟速度指令信号提供;和所述第一模拟速度控制单元使所述第一模拟速度指令信号与所述第一模拟速度信号间的差值乘以第一速度比例控制增益并将乘积信号作为所述所述第一模拟扭矩信号提供。13.根据权利要求11所述的电机控制器,其特征在于所述第一模拟位置控制单元包括:一个减法器,用于由所述指令转角信号中减去所述第一模拟位置信号并将差信号作为所述第一模拟位置误差信号提供;一个系数倍增器,用于使所述第一模拟位置误差信号乘以第一位置积分控制增益,并将放大后信号作为第十模拟信号提供;    一个系数倍增器,用于使所述第一模拟位置误差信号乘以第一位置积分控制增益,并将放大后信号作为第十一模拟信号提供;一个积分器,用于对所述第十一模拟信号进行积分并将积分值作为第十二模拟信号提供;以及一个加法器,用于使所述第十模拟信号和第十二模拟信号相加,并将其和作为所述第一模拟速度指令信号提供。14.根据权利要求11或13所述的电机控制器,其特征在于所述第一模拟速度控制单元包括:一个减法器,用于由所述第一模拟速度指令信号中减去所述第一模拟速度信号,并将其差值作为第一模拟速度误差信号提供;一个系数倍增器,用于使所述第一模拟速度误差信号乘以第一速度比例控制增益,并将放大后信号作为第十三模拟信号提供;一个系数倍增器,用于使所述第一模拟速度误差信号乘以第一速度比例控制增益,并将放大后信号作为第十四模拟信号提供;一个积分器,用于对所述第十四模拟信号进行积分,并将积分信号作为第十五模拟信号提供;以及    一个加法器,用于使所述第十三模拟信号与第十五模拟信号相加,并将和信号作为所述第一模拟扭矩指令信号提供。    15.根据权利要求5所述的电机控制器,其特征在于所述第一模拟控制器包括:一个第一模拟位置控制单元,用于根据所述指令转角信号与所述第一模拟位置信号之间的差值提供第一模拟扭矩指令信号;    一个第一模拟速度控制单元,用于根据指令转角信号与第一模拟速度信号间的差值提供第二模拟扭矩指令信号;以及一个加法器,用于使所述第一模拟扭矩指令信号与所述第二模拟扭矩指令信号相加,并将其和作为所述第一模拟扭矩信号提供。16.根据权利要求15所述的电机控制器,其特征在于:所述第一模拟位置控制单元使所述指令转角信号与所述第一模拟位置信号之间的差值乘以第一位置比例控制增益,并将乘积信号作为所述第一模拟扭矩指令型号提供;所述第一模拟速度控制单元使所述指令转角信号与所述第一模拟速度信号之间的差值乘以第一速度比例控制增益,并将乘积作为所述第二模拟扭矩指令信号提供。17.根据权利要求15所述的电机控制器,其特征在于所述第一模拟位置控制单元包括:一个减法器,用于由所述指令转角信号中减去所述第一模拟位置信号,并将其差值作为所述第一模拟位置误差信号提供;    一个系数倍增器,用于使所述第一模拟位置误差信号乘以第一位置比例控制增益,并将放大后信号作为第十六模拟信号提供;一个系数倍增器,用于使所述第一模拟位置误差信号乘以第一位置积分控制增益,并将放大后信号作为第十七模拟信号提供;一个积分器,用于对所述第十七模拟信号进行积分,并将积分信号作为第十八模拟信号提供;以及一个加法器,用于使所述第十六和第十八模拟信号彼此相加,并将和信号作为第一模拟扭矩指令信号提供。18.根据权利要求15或17所述的电机控制器,其特征在于所述第一模拟速度控制单元包括:一个微分器,用于对所述指令转角信号进行微分并将微分信号作为第十九模拟信号提供;一个减法器,用于由所述第一模拟速度信号中减去所述第十九模拟信号以提供第一模拟速度误差信号;一个系数倍增器,用于使所述第一模拟速度误差信号乘以第一速度积分控制增益,并将放大后信号作为第二十模拟信号;一个系数倍增器,用于使所述第一模拟速度误差信号乘以第一速度比例控制增益,并将放大后信号作为第二十一模拟信号提供;一个积分器,用于对所述第二十模拟信号进行积分以提供第二十二模拟信号;以及一个加法器,用于使所述第二十一模拟信号与所述第二十二相加,并将其和作为所述第二模拟扭矩指令信号提供。19.根据权利要求5-18所述任何一种电机控制器,其特征在于所述第一模拟控制器进一步包括一个用于限制所述第一模拟扭矩信号的第一模拟限制器,使所述第一模拟扭矩信号处在所述电机的预定范围之内。20.根据权利要求1-3所述任何一种电机控制器,其特征在于所述第二模拟控制装置包括:一个第二模拟控制器,用于根据所述第一模拟位置信号与所述第二模拟位置信号之差、所述第一模拟速度信号与所述第二模拟速度信号之差及所述第一模拟加速信号计算和提供所述模拟扭矩信号;以及一个第二数模,用于根据所述第二模拟扭矩信号计算所述第二模拟加速信号、所述第二模拟速度信号和所述模拟位置信号并提供所计算的信号。21.根据权利要求20所述的电机控制器,其特征在于:所述第二模拟控制器使所述第一模拟位置信号与所述第二模拟位置信号之差乘以第三控制增益以产生第一信号,使所述第一模拟速度信号与所述第二模拟速度信号之差乘以第四控制增益以产生第二信号,由所述第一信号中减去所述第二信号并使其差值乘以第三惯量以产生第三信号,使所述第一模拟加速信号乘以第二惯量以产生第四信号,使所述第三信号与第四信号相加并将其和作为第二模拟扭矩信号提供;以及所述第二数模使所述第二模拟扭矩信号除以所述第三惯量并将其商作为所述第二模拟加速信号提供,对所述第二模拟加速信号进行积分并将积分信号作为所述第二模拟速度信号提供,对所述第二模拟速度信号进行积分并将积分信号作为所述第二模拟位置信号提供。22.根据权利要求20所述的电机控制器,其特征在于所述第二模拟控制器包括:一个减法器,用于由所述第一模拟位置信号中减去所述第二模拟位置信号以提供第十七模拟信号;一个第二模拟位置控制单元,用于使所述第十七模拟信号乘以第二位置比例控制增益以提供第十八模拟信号;一个加法/减法器,用于由所述第十八模拟信号与所述第一模拟速度信号之和中减去所述第二模拟速度信号,并将差信号作为第十九模拟信号提供;一个第二模拟速度控制单元,用于使所述第十九模拟信号乘以第二速度比例控制增益以提供第二十模拟信号;一个系数倍增器,用于使第一模拟加速信号乘以...

【专利技术属性】
技术研发人员:郭双晖小黑龙一本田英己
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]

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