本发明专利技术提供一种在不使用特别的传感器的情况下可抑制控制对象的振动，且能够高速、高精度地控制控制对象的电动机的控制装置。电动机的控制装置(1)包括速度检测器(2)、构成位置检测器的编码器(3)、速度控制器(4)、位置控制器(5)、转矩控制器(6)、峰值滤波器(7)。峰值滤波器(7)是按照以下方式来确定传递函数的，即：放大在设置有电动机的机座与控制对象之间所产生的机座振动中的反谐振频率分量，且在反谐振频率分量的频率下使控制对象成为不具备反谐振特性的刚体系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电动机的控制装置，特别是涉及一种工作设备等的用于高精度地对位置进行轨迹控制的电动机的控制装置。
技术介绍
如图5所示，在工作设备等加工用设备中，在由调整螺栓(levelingbolt)等支承的机座上固定有电动机。电动机使滚珠丝杠旋转，从而驱动工作台。在机座上构成驱动端铣刀(end-mill)等的主轴。因此，机座与工作台之间的相对位置精度表现为加工精度。电动机的控制装置具有例如图6的结构。已知的电动机的控制装置向位置控制器5输入位置指令和电动机的动子的位置之间的偏差。位置控制器5输出速度指令。另外，向速度控制器4输入速度指令与在微分器2中对检测电动机M的动子的位置的编码器3的输出进行微分而得到的速度之间的偏差。速度控制器4输出转矩指令。之后，使指令经过转矩控制器 6来驱动电动机，控制电动机的转矩。在滚珠丝杠的刚性高的情况下，由编码器检测的动子的位置成为工作台与机座之间的相对位置。因此，电动机的控制装置按照该相对位置与位置指令一致的方式控制电动机。以往，在使用了金属加工设备的金属加工中，在进行需要轨迹精度的加工的情况下，为了对应位置指令的变化，使电动机的速度变慢，从而以设备的振动不成问题的速度进行了加工。但是，近几年为了能量消耗的削减和制造成本的降低，要求更高速的加工。但是， 若利用以往的电动机的控制装置进行高速加工，则存在如下的问题因调整螺栓的刚性而导致机座晃动，在工作台和机座之间产生了振动，会降低加工精度。作为抑制这样的振动的方法，具有在位置指令的输入部插入以陷波滤波器为代表的UR型预滤器(prefilter)的方法，或如专利文献1所示的使用模型追踪控制的方法。但是，在这些方法中，由于无法形成线性相位特性，所以存在不能得到轨迹精度的问题。作为使用该线性相位特性来抑制振动的方法具有专利文献2。在专利文献2公开了一种伺服控制装置，包括滤波器部，其校正位置指令信号；设备特性补偿部，其从由HR滤波器部校正后的位置指令信号中，使与驱动对象设备的特性对应的规定频率分量衰减，从而运算位置、速度以及转矩的各前馈信号；反馈补偿部，其根据由设备特性补偿部运算出的位置、速度以及转矩的各前馈信号，对驱动对象设备进行驱动。而且，设备特性补偿部包括位置指令运算器，其从位置指令信号中使驱动对象设备的反谐振频率分量衰减，从而运算位置的前馈信号；微分器，其对位置指令信号进行微分；速度指令运算器，其从微分器的运算值中使驱动对象设备的反谐振频率分量衰减，从而运算速度的前馈信号；运算器，其对微分器的运算值进行微分的同时相乘驱动对象设备的总惯性；转矩指令运算部，其从运算器的运算值中使驱动对象设备的谐振频率分量衰减，从而运算转矩的前馈信号。但是，在专利文献2所记载的方法中，作为预滤器使用了具有线性相位特性的FIR滤波器。因此，因滤波器的延迟，位置的控制特性会延迟， 在高速驱动的情况下，存在精度恶化的问题。作为抑制工作台与机座之间的振动的其他方法，还有设置检测机座振动的传感器。但是，由于存在传感器故障等，因此会降低可靠性，还存在成本升高的问题。另一方面，作为抑制周期性扰动的方法，具有使用如非专利文献1所示的峰值滤波器的方法。在非专利文献1记载的方法中，通过如下式所示的峰值滤波器，抑制电动机产生的周期性扰动。Kpk = k kp/(s2+ pk2)专利文献1JP特开2000_拟882号公报专利文献2JP特开2004-272883号公报非专利文献1第51届自动控制联合演讲会629(第51回目自動制御连合講演会629)「基于峰值滤波器的IPM电动机的周期性速度变动抑制控制(C 一々7 O夕(二 j 易I P M —夕O周期的速度変動抑制制御)」非专利文献1记载的由上述式表示的峰值滤波器能够通过改变增益k来调整其大小。但是，若调整增益k，则滤波器的所有频率下的增益会变化，不能仅改变峰值部分的大小。此外，也不能调整增益高的部分的宽度。图7表示该峰值滤波器的频率特性。此外，在非专利文献1所记载的技术中，在速度控制器中附加使用峰值滤波器，由比例控制器构成速度控制器。另一方面，为了抑制摩擦扰动等，用于工作设备等的定位用途的速度控制器由比例积分控制器构成。因此，在积分增益高的情况下，会降低峰值滤波器的效果，存在无法充分抑制扰动的问题。因此，即使在工作设备的抑制中直接应用非专利文献1所记载的峰值滤波器，也不能充分抑制设备的振动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够在不使用特别的传感器的情况下抑制控制对象的振动来对控制对象进行高速、高精度的控制的电动机的控制方法及装置。本专利技术的更具体的目的在于提供一种能够在不使用特别的传感器的情况下抑制工作台与机座之间的振动，对工作设备等的位置的规定进行高速、高精度的控制的电动机的控制方法及装置。本专利技术的对象是如下的电动机的控制方法，即将使驱动控制对象的电动机的速度与由速度指令命令的指令速度之间的偏差经过速度控制器而得到的转矩指令提供给转矩控制器，从而控制电动机。控制对象例如包括设置在机座上且通过电动机来驱动的工作台等。此外，电动机除了包括旋转型电动机外，还包括线性电动机。在本专利技术中，使转矩指令经过峰值滤波器来对转矩指令进行滤波处理，之后将转矩指令提供给转矩控制器，其中， 峰值滤波器构成为不具备控制对象的反谐振特性。本专利技术的电动机的驱动装置包括位置控制器，其将设置在机座上且驱动控制对象的电动机的动子的位置与位置指令之间的偏差作为输入，输出速度指令；速度控制器，其将电动机的速度与由速度指令命令的指令速度之间的偏差作为输入，输出转矩指令；转矩控制器，其将转矩指令作为输入，控制电动机的转矩。并且，在本专利技术的电动机的控制装置及方法中，在速度控制器与转矩控制器之间配置对转矩指令进行滤波处理的峰值滤波器。作为峰值滤波器，只要采用按照如下方式确定的传递函数即可，即放大在设置有电动机的机座与控制对象之间所产生的机座振动中的反谐振频率分量，且在反谐振频率分量的频率下使控制对象成为不具备反谐振特性的刚体系统。若使用这样的峰值滤波器，则在将机座振动的某一机械系统作为控制对象，例如控制机座与工作台间的相对位置的情况下，能够抑制机座与工作台间的机座振动分量。其结果，由于能够抑制机座与工作台间的振动，因此能够实现更高速的加工。其结果，即使不具备检测机座的振动的传感器，也能够高速、高精度地控制工作设备等的位置的轨迹。另外，作为传递函数，优选使用满足下式的函数。Gpk = (s2+gd · 2 ζ pk ω npk · S+ ω npk2) / (s2+2 ζ pk ω npk · s+ ω npk2)，在上式中，是固有频率，ζ pk是衰减系数，&是分母分子的衰减系数之比。在该传递函数中，能够利用固有频率《npk调整陷波的中心频率，能够利用衰减系数ζρ1 调整陷波的宽度，并且能够利用分母分子的衰减系数之比&调整陷波的深度。而且，&>1。若使用这样的传递函数，则能够调整反陷波特性(谐振峰值特性)。附图说明图1是表示实施本专利技术的电动机的控制方法的电动机的控制装置的结构的框图。图2是表示峰值滤波器的频率特性的图。图3 (A)是表示没有插入峰值滤波器时的位置控制系统的频率响应特性的图，(B) 是表示插入了峰值本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电动机的控制方法，该控制方法将使驱动控制对象的电动机的速度与由速度指令命令的指令速度之间的偏差经过速度控制器而得到的转矩指令提供给转矩控制器，从而控制所述电动机的转矩，所述电动机的控制方法的特征在于，将所述转矩指令经过峰值滤波器后提供给所述转矩控制器，该峰值滤波器按照放大在设置有所述电动机的机座与所述控制对象之间所产生的机座振动中的反谐振频率分量，且在所述反谐振频率分量的频率下使所述控制对象成为不具备反谐振特性的刚体系统的方式，来确定传递函数。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：井出勇治，平田光男，坂田祐寿，
申请(专利权)人：山洋电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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