伺服电动机位置控制装置制造方法及图纸

提供了一种用于在伺服电动机已经到达目标位置并停止时在脉冲编码器的最小分辨率的范围内抑制振荡的技术，由此维持稳定的停止状态。伺服电动机位置控制装置采用叶栅外形，其具有作为主回路的位置控制回路以及作为副回路的速度和电流控制回路。为位置控制进行比例控制，同时为速度控制和电流控制进行比例－积分控制。伺服电动机位置已经到达目标位置并停止时（Ｓ２０１），用于电流控制的电流指令值维持在停止时的值（Ｓ２０２），并且电流控制切换至比例控制（Ｓ２０４）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过反馈控制控制伺服电动机的运转位的位置控制装置，特别涉及用 于在伺服电动机的运转位到达目标位置并停止时抑制振荡的控制。
技术介绍
经常地，由伺服系统进行伺服电动机位置控制，该伺服系统具有叶栅结构 (cascade configuration)，其中位置控制回路设置为主回路，同时副回路以速度控制回路 和电流控制回路的顺序形成。考虑伺服系统的稳定性和收敛性，位置控制通过比例控制进 行，速度控制和电流控制通过比例积分控制进行。在伺服电动机位置控制中，伺服电动机的运转位(以后也简称为“位置”)是通过 采用连接至伺服电动机的脉冲编码器对从脉冲编码器输出的脉冲的数量进行计数获得的。 通常，伺服电动机的驱动速度(以后也简称为“速度”)是通过将在固定采样时间内产生的 脉冲编码器的数量除以采样时间获得的。在这一点上，当伺服电动机到达目标位置并停止时，脉冲编码器不输出任何脉冲， 且不进行位置控制。因此，取决于控制方法，伺服电动机可能在脉冲编码器的最小分辨率的 范围内振动，产生振荡。换句话说，其中伺服电动机停止的状态意味着伺服电动机的位置位于指令位置的 预定精度范围内，并且它也可以说该状态为停止指令状态。提出了一些作为在停止指令状 态中控制振荡的方法的方法，如用于速度控制回路的增益的方法、以及用于在伺服电动机 的实际位置和指令位置之间的位置偏差为零或接近零时将伺服电动机的电相角从90度切 换至零度的方法，所述速度偏差是由所述位置和采用脉冲编码器的速度检测系统引起的。专利文献1 日本专利申请特许公开No. 62-245312专利文献2 日本专利申请特许公开No. 07-123767专利文献3 日本专利申请特许公开No. 11-332278
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种技术，其能够在伺服电动机到达目标位置并停止时，通 过在为位置传感器的脉冲编码器的最小分辨率范围内抑制振荡来维持更稳定的状态。在本专利技术的伺服电动机位置控制装置中，采用叶栅结构，其中位置控制回路设置 为主回路，同时以速度控制回路和电流控制回路的顺序形成副回路，通过比例控制进行位 置控制，通过比例-积分控制进行速度控制和电流控制。该伺服电动机位置控制装置的明 显特征中的一个在于，当伺服电动机到达目标位置并停止时，电流控制中的积分控制停止。更具体地，一种通过反馈控制进行伺服电动机的位置控制的装置，该伺服电动机 控制装置包括位置控制器，在驱动伺服电动机中，所述位置控制器根据位置偏差通过比例 控制导出并输出对应于伺服电动机的目标速度的速度指令信号，在位置偏差中，从对应于 目标位置的位置指令信号减去对应于伺服电动机的实际位置的位置信号；3速度控制器，所述速度控制器根据速度偏差通过比例-积分控制导出并输出对应 于将要施加至伺服电动机的电流值的电流指令信号，在速度偏差中，从速度指令信号减去 对应于伺服电动机的实际速度的速度信号；和q轴电流控制器，所述q轴电流控制器根据电流偏差通过比例_积分控制导出并输 出对应于施加至伺服电动机的q轴的电压的q轴电压指令信号，在电流偏差中，从电流指令 信号减去对应于相对于伺服电动机的q轴实际通过的电流值的q轴电流信号，其中当伺服电动机达到目标位置时，q轴电流控制器中的积分控制停止，以消除位置偏差。在这一点上，当伺服电动机到达目标位置并停止时，由于位置偏差变为零，则从位 置控制器输出的速度指令变为零。由于速度偏差基本上变为零，则电流指令信号变为基本 恒定的值。因此，由于q轴电流控制器中的电流偏差此时具有有限数值，从q轴电流控制器 输出的q轴电压指令信号偶尔随着时间增加。施加至伺服电动机的电流值逐渐增加，伺服电动机稍微移动，并且由于伺服电动 机的轻微移动，脉冲编码器输出下一个脉冲。因此，进行产生位置偏差的判定，并输出q轴 电压指令信号，使得伺服电动机沿反向方向移动。通过导致振荡的原因中的一种的现象，伺服电动机在脉冲编码器的最小分辨率范 围内重复细微反复运动。另一方面，在本专利技术中，当伺服电动机到达目标位置并停止时，q轴电流控制器中 的积分控制停止，以消除位置偏差。因此，即使q轴电流控制器中的电流偏差具有有限数 值，同时电流指令信号变为基本恒定的值，从q轴电流控制器输出的q轴电压指令信号也不 随时间增加。因此，可以防止在停止状态中该伺服电动机不正确地运动，并且可以防止振荡的产生。在本专利技术中，当消除了位置偏差时，q轴电流控制器中的比例积分控制可以切换至 比例控制，同时电流指令信号的值维持在消除位置偏差时的值。在这一点上，在使伺服电动机运动中，熟知的是伺服电动机应当在超过齿轮转矩 (cogging torque)时运动。在伺服电动机中，存在伺服电动机容易停止的位置和由于齿轮 转矩的存在所导致的伺服电动机难以停止的位置(伺服电动机被齿轮转矩偏压)。当伺服 电动机停止时，电流指令信号的值维持在消除位置偏差时的值，同时q轴电流控制器中的 比例积分控制切换至比例控制。因此，可以在由q轴电压指令信号在伺服电动机中产生的 转矩和齿轮转矩之间建立平衡，并且在伺服电动机的停止状态中可以改善位置稳定性。因 此，可以更稳固地防止振荡。在这种情况中，由于q轴电流控制器继续进行比例控制，当为施加至伺服电动机 的q轴的电流值的q轴电流的值由于任何原因改变时，q轴电压指令信号的值改变，以补偿 q轴电流值的变化。因此，在伺服电动机的停止状态中可以进一步改善稳定性。在本专利技术中，当消除了位置偏差时，q轴电压指令信号的值可以维持在消除位置偏 差时的值。换句话说，当伺服电动机到达目标位置并停止时，不管电流指令信号的值和与q 轴电流控制器中的电流控制相关的计算结果，q轴电流控制器的输出(q轴电压指令信号的值)维持在消除位置偏差时的值。因此，可以更简单地使q轴电压指令信号的值稳定。在 齿轮转矩和由q轴电压指令信号在伺服电动机中产生的转矩之间建立所述平衡，并且在伺 服电动机的停止状态中可以进一步改善位置稳定性。在本专利技术中，线性伺服电动机可以用作伺服电动机。当进行伺服电动机位置控制时，仅单个伺服电动机的位置不受控制，然而当该伺 服电动机结合在具体设备中时，该伺服电动机的位置通常是受控的，并且由于该设备，输出 受控。通常，在旋转伺服电动机中，所述设备经常在诸如齿轮和皮带之类的运动转换机构添 加至伺服电动机的输出轴之后进行输出。由于旋转伺服电动机中的细微振幅振荡(minute-amplitude hunting)存在多种 机制，在多种情况中，该振荡不直接影响设备的输出。另一方面，当线性伺服电动机用作伺 服电动机时，在多种情况中该设备的输出直接固定至线性伺服电动机的滑动器(移动元 件)，并且在多种情况中线性伺服电动机中的细微振幅振荡直接影响该设备的输出。因此，通过将本专利技术应用于线性伺服电动机，可以更明显地获得振荡抑制效果。上述措施可以最大限度地进行组合。在本专利技术中，当伺服电动机到达目标位置并停止时，可以在为位置传感器的脉冲 编码器的最小分辨率范围内抑制振荡，以更稳定地维持停止状态。附图说明图1为图示根据本专利技术的各实施方式的驱动导向装置的结构的截面图。图2为图示所述实施方式的驱动导向装置的结构的正视图。图3为图示所述实施方式的驱动导向装置的结构的侧视图。图4为图示所述实施方式的驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：正田和男，野村祐树，
申请(专利权)人：THK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP