CN100349080C

CN100349080C - 同步控制装置

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Publication number: CN100349080C
Application number: CNB2004100065341A
Authority: CN
Inventors: 岩下平辅; 河村宏之; 汤志炜
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2024-03-04
Also published as: DE602004024736D1; EP1455438A3; US20040180606A1; JP2004288164A; EP1455438B1; JP3923047B2; CN1527170A; EP1455438A2; US7183739B2

Abstract

涉及由两个伺服电机驱动相同控制对象的同步控制装置。同步控制装置检测表示分别作用于这两个伺服电机上的力的差分的物理量，并根据该检测值进行使作用于这两个伺服电机之间的力减少的控制。

Description

同步控制装置

技术领域

本发明涉及一种作为由数值控制装置(NC 装置)控制的工作机器、产业用机械、机器人等的驱动源而使用的伺服电机的驱动控制装置。

背景技术

在工作机械中，有时进行用多台电机驱动一个对象物的同步控制。例如，如曲柄研磨盘的C轴，当由1个伺服电机驱动大型工件时，有时由于加工干扰而在工件中产生弯曲。这种工件弯曲对加工精度产生影响。针对该工件弯曲，向工件配置两个伺服电机，为了保证两个伺服电机同步进行同步控制，使工件的弯曲降低。

在该同步控制中，在连结在工件上的两个轴上分别设置伺服电机，通过各自的伺服电路控制各伺服电机。各伺服电路具备位置控制部、速度控制部、电流控制部，从数值控制装置侧提供相同的位置指令。两个伺服电机为了补偿同步差异，利用各位置的反馈值，求出补偿量，进行将该补偿量加到一方的伺服电路的位置指令中的补偿。这种现有技术公开于例如特开平11-305839号中。

在由多台电机驱动一个对象物的同步控制中，各电机从上位控制装置接收相同的位置指令并动作，各电机进行位置控制，以便来自各自的位置检测器的位置反馈值与位置指令一致。在该同步控制中，当各电机按照位置指令移动时，如果位置检测器的精度不够或者机械受热膨胀等影响的话，则可能出现实际的到达位置与指令的位置错开。例如，因为有时作为位置基准的刻度本身也由于热膨胀位移，所以基准位置本身变得不明确。

在这种情况下，若电机间的刚性高，则产生电机之间彼此拉拽的现象，在电机间产生应力，导致电机或放大器的发热或加工精度降低等问题。

发明内容

本发明的同步控制装置通过求出作用于电机间的力，通过进行使作用于电机间的力减少的控制，使在同步控制中产生于电机间的应力降低，以此取代使来自各电机的位置反馈值与位置指令一致位置的控制。

因此，本发明的同步控制装置是通过位置控制部和速度控制部来驱动控制伺服电机的控制装置；位置控制部根据来自上位控制装置或上位控制部的规定位置偏差，按规定周期输出速度指令；速度控制部根据来自速度指令和来自速度检测器的速度反馈，按规定周期输出转矩指令；其中，控制装置采用下述构成，即，具备同步控制驱动相同控制对象的两个伺服电机、并根据作用于这两个伺服电机间的力来使作用于两个伺服电机间的力减少的装置。

在本发明的同步控制装置中，使作用于伺服电机间的力减少的装置可以采用通过对位置偏差实施补偿来使作用于伺服电机间的力减少的方式、或通过对位置指令实施补偿来使作用于伺服电机间的力减少的方式。

在对位置偏差实施补偿的方式中，位置控制部具备根据作用于两个伺服电机上的力来计算位置偏差的偏移量的位置偏差偏移计算处理部、和将由位置偏差偏移计算处理部计算到的位置偏差偏移量加到位置偏差上的装置。

位置偏差偏移计算处理部可通过各种方式来构成。在第1方式中，根据转矩指令的差分来求出作用于伺服电机间的力。位置偏差偏移计算处理部通过求出指令给两个伺服电机的转矩指令的差分，对求出的差分乘以第1变换系数，来得到位置偏差偏移量。转矩指令的差分对应于作用于两个伺服电机上的力，第1变换系数是将转矩指令的偏差变换为位置偏差补偿的系数。因此，通过对转矩指令的差分乘以第1变换系数，可以得到基于作用于两个伺服电机上的力的位置偏差偏移量。通过将该位置偏差偏移量加到位置偏差上，可以根据作用于伺服电机间的力来进行位置控制。

在第2方式中，根据流过伺服电机的实际电流的差分，求出作用于伺服电机间的力。位置偏差偏移计算处理部通过求出流过两个伺服电机的实际电流的差分，对求出的差分乘以第2变换系数，来得到位置偏差偏移量。流过伺服电机的实际电流的差分对应于作用于两个伺服电机上的力，第2变换系数是将实际电流的偏差变换为位置偏差补偿的系数。因此，通过对实际电流的差分乘以第2变换系数，可以得到基于作用于两个伺服电机上的力的位置偏差偏移量。通过将该位置偏差偏移量加到位置偏差上，可以进行基于作用于伺服电机间的力的位置控制。

另外，在其它方式中，通过事先求出相对转矩指令的差分的位置偏差偏移量或相对实际电流的差分的位置偏差偏移量，从转矩指令的差分或实际电流的差分中读出对应的位置偏差偏移量，将该位置偏差偏移量加到位置偏差上，进行基于作用于伺服电机间的力的位置控制。相对转矩指令的差分或实际电流的差分的位置偏差偏移量可以以例如表格的方式来设定。

在力的差小的情况下，发热等问题少，不需要位置偏差补偿，另外，有时会发生由于偏差补偿而在从动侧产生位置偏差等副作用。因此，采用如下方式，即，在作用于电机间的力的差小的情况下，不进行位置偏差的补偿，在作用于电机间的力的差超过规定值的情况下，进行位置偏差的补偿。

在该方式中，位置控制部具备：位置偏差偏移计算处理部，该处理部在作用于两个伺服电机上的力的差分超过一定值的情况下，计算位置偏差的偏移量；和将由位置偏差偏移计算处理部计算到的位置偏差偏移量加到位置偏差上的装置。

位置偏差偏移计算处理部的第1方式通过根据指令给两个伺服电机的转矩指令的差分，求出作用于两个伺服电机的力，对差分超过一定值的部分或对该差分乘以变换系数，来计算位置偏差偏移量。

另外，位置偏差偏移计算处理部的第2方式通过根据流过两个伺服电机的实际电流的差分，求出作用于两个伺服电机的力，对差分超过一定值的部分或对该差分乘以变换系数，来计算位置偏差偏移量。

另外，位置偏差偏移计算处理部具备调整装置，该装置用于使位置偏差偏移以比位置控制部的频域低很多的频率变化。通过该调整装置可使位置控制稳定化。

下面，在对位置指令实施补偿的方式中，位置控制部具备：位置指令偏移计算处理部，该处理部根据作用于两个伺服电机的力，计算所述位置指令的偏移量；和将由位置指令偏移计算处理部计算到的位置指令偏移量加到位置指令上的装置。

位置指令偏移计算处理部可通过各种方式来构成。在第1方式中，根据转矩指令的差分来求出作用于伺服电机间的力。位置指令偏移计算处理部通过求出指令给两个伺服电机的转矩指令的差分，对求出的差分乘以第3变换系数，来得到位置指令偏移量。转矩指令的差分对应于作用于两个伺服电机上的力，第3变换系数是将转矩指令的偏差变换为指令的偏差补偿的系数。因此，通过对转矩指令的差分乘以第3变换系数，可以得到基于作用于两个伺服电机上的力的位置指令偏移量。通过将该位置指令偏移加到位置指令上，可根据作用于伺服电机间的力来进行位置控制。

在第2方式中，根据流过伺服电机的实际电流的差分，求出作用于伺服电机间的力。位置指令偏移计算处理部通过求出流过两个伺服电机的实际电流的差分，对求出的差分乘以第4变换系数，来得到位置指令偏移。流过伺服电机的实际电流的差分对应于作用于两个伺服电机上的力，第4变换系数是将实际电流的偏差变换为指令的偏差补偿的系数。因此，通过对实际电流的差分乘以第4变换系数，可以得到基于作用于两个伺服电机上的力的位置指令偏移量。通过将该位置指令偏移量加到指令偏差上，可进行基于作用于伺服电机间的力的位置控制。

另外，即使在对位置指令实施补偿的方式中，通过事先求出相对转矩指令的差分的位置指令偏移量，或相对实际电流的差分的位置指令偏移量，从转矩指令的差分或实际电流的差分中读出对应的位置指令偏移量，将该位置指令偏移量加到位置偏差上，进行基于作用于伺服电机间的力的位置控制。相对转矩指令的差分或实际电流的差分的位置指令偏移量可以以例如表格的方式来设定。

另外，即使在对位置指令进行补偿中，也可以采用如下方式，即，在作用于电机间的力的差小的情况下，不进行位置偏差的补偿，在作用于电机间的力的差超过规定值的情况下，进行位置偏差的补偿。

位置控制部具备：位置指令偏移计算处理部，该处理部在作用于两个伺服电机上的力的差分超过一定值的情况下，计算位置指令的偏移量；和将由位置指令偏移计算处理部计算到的位置指令偏移量加到位置指令上的装置。

位置指令偏移计算处理部的第1方式根据指令给两个伺服电机的转矩指令的差分，求出作用于两个伺服电机的力，对差分超过一定值的部分或对该差分乘以变换系数，由此计算位置指令偏移量。

位置指令偏移计算处理部的第2方式根据流过两个伺服电机的实际电流的差分，求出作用于两个伺服电机的力，对差分超过一定值的部分或对该差分乘以变换系数，由此计算位置指令偏移量。

另外，位置指令偏移计算处理部具备调整装置，该调整装置用于使位置指令偏移量以比位置控制部的频域低很多的频率变化。通过该调整装置可使位置控制稳定化。

根据该同步控制装置，在适用于传送轴的情况下，可改善两个电机相互拉拽的现象，两者的电流指令变小，位置偏差也变小。另外，在圆弧插入时，可以缓和电机间的干扰，提高插入精度。

在作用于电机间的力小的情况下，不进行补偿，在超过规定值的情况下，进行补偿，此时，可通过偏差补偿来防止在从动侧产生位置偏差等副作用。

根据本发明的同步控制装置，在由多台电机驱动一个对象物并进行同步控制时，可降低产生于电机间的应力。

附图说明

参照附图，从以下实施例的说明中可了解本发明的上述及其它的目的及特征。其中：

图1是用于说明本发明的同步控制装置的概况的示意框图。

图2是表示通过根据转矩指令的差分得到的位置偏差偏移来补偿位置偏差的构成例的图。

图3是本发明的补偿位置偏差的方式的流程图。

图4是表示通过根据实际电流的差分得到的位置偏差偏移来补偿位置偏差的构成例的图。

图5是表示通过转矩偏差与位置偏差偏移的表格来补偿位置偏差的构成例的图。

图6是表示对两个电机进行位置偏差补偿的构成例的图。

图7是表示通过根据转矩指令的差分得到的位置指令偏移来补偿位置指令的构成例的图。

图8是本发明的补偿位置指令的方式的流程图。

图9是表示通过根据实际电流的差分得到的位置指令偏移来补偿位置指令的构成例的图。

图10是表示通过转矩偏差与位置指令差偏移的表格来补偿位置指令的构成例的图。

图11是表示对两个电机进行位置指令补偿的构成例的图。

图12是比较本发明的同步控制与现有的同步控制的图。

图13是表示电机进给时的位置偏差与电流指令的关系的图。

图14是表示圆弧补偿时的位置偏差的图。

图15是表示通过根据转矩指令的差分得到的位置偏差偏移来补偿位置偏差的其它构成例的图。

图16是本发明的补偿位置偏差的其它方式的流程图。

图17是位置偏差偏移计算处理部的输出例。

图18是位置偏差偏移计算处理部的其它输出例。

图19是表示通过根据转矩指令的差分得到的位置指令偏移来补偿位置指令的其它构成例的图。

图20是本发明的补偿位置偏差的其它方式的流程图。

具体实施方式

多台伺服电机的控制由例如数值控制装置等上位控制装置或上位控制部、共有RAM、数字伺服电路、功率放大器及多个电机构成，将这些电机与对象物(工件)连结，构成一个驱动系统。

数字伺服电路的处理器通过共有RAM读取从上位控制装置或上位控制部指令的位置指令，进行位置闭环处理、速度闭环处理及电流闭环处理。从位置指令中减去反馈值，求出位置偏差，将该位置偏差乘以位置增益，进行位置闭环控制，求出速度指令，从该速度指令中减去速度反馈值，求出速度偏差，进行比例、积分控制等速度闭环处理，求出转矩指令(电流指令)。进一步，从该转矩指令中减去电流反馈值，进行电流闭环处理，求出各相的电压指令，进行PWM(pulse width modulation)控制等，进行伺服电机的驱动控制。

图1是用于说明本发明的同步控制装置的概况的示意框图。在图1中，伺服电机5A、5B共有对象物6并结合，与同步控制装置1共同构成驱动系统。同步控制装置1具备控制伺服电机5A的伺服电路部A(位置控制部2A、速度控制部3A、电流控制部4A)、控制伺服电机5B的伺服电路部B(位置控制部2B、速度控制部3B、电流控制部4B)、和根据作用于伺服电机5A、5B之间的力来进行同步控制的同步补偿处理部10。同步补偿处理部10补偿位置控制部2A和/或位置控制部2B的位置偏差或位置指令。

伺服电路部A与通常的伺服电路同样，具备位置控制部2A、速度控制部3A、电流控制部4A，位置控制部2A从上位控制装置或上位控制部接受位置指令，将速度指令发送给速度控制部3A，速度控制部3A接受速度指令，将转矩指令(电流指令)发送给电流控制部4A，电流控制部4A接受转矩指令，将电压指令发送到功率放大器(未图示)。功率放大器根据电压指令，驱动伺服电机5A。

另外，伺服电路部B与通常的伺服电路同样，具备位置控制部2B、速度控制部3B、电流控制部4B，位置控制部2B从上位控制装置或上位控制部接受位置指令，将速度指令发送给速度控制部3B，速度控制部3B接受速度指令，将转矩指令(电流指令)发送给电流控制部4B，电流控制部4B接受转矩指令，将电压指令发送到功率放大器(未图示)。功率放大器根据电压指令，驱动伺服电机5B。

同步补偿处理部10从伺服电路部A和伺服电路部B中求出作用于伺服电机5A与伺服电机5B之间的力，将该作用于电机间的力乘以变换系数得到的值输入位置控制部2A和/或位置控制部2B。同步补偿处理部10缓和作用于伺服电机5A、5B之间的应力，进行使两个电机的同步一致的工作。

同步补偿处理部10可根据指令给两个伺服电机的转矩指令的差分、或流过两个伺服电机中的实际电流的差分，求出作用于电机之间的力，另外，可以进行基于根据作用于电机之间的力求出的位置偏差偏移而进行的位置偏差补偿，或基于根据作用于电机之间的力求出的位置指令偏移而进行的位置指令补偿。

下面，用图2-图6来说明补偿位置偏差的方式，用图7-图11来说明补偿位置指令的方式。

另外，在各方式中，图2和图7表示根据指令给两个伺服电机的转矩指令的差分求出作用于电机之间的力的方式，图4和图9表示根据流过两个伺服电机中的实际电流的差分求出作用于电机之间的力的方式，图5和图10表示使用确定作用于电机之间的力与偏移量的关系的表格的方式，图6和图11表示对两个伺服电机进行补偿的方式。另外，图3是补偿位置偏差的方式的流程图，图8是补偿位置指令的方式的流程图。

首先说明补偿位置偏差的方式。

在第1例中，通过根据转矩指令的差分得到的位置偏差偏移量来补偿位置偏差。图2是表示根据指令给两个伺服电机的转矩指令的差分求出作用于电机之间的力、补偿位置偏差的实例的图。

伺服电路部A与通常的伺服电路同样，具备位置控制部2A、速度控制部3A、电流控制部4A。位置控制部2A从上位控制装置或上位控制部接受位置指令，从位置指令中减去位置反馈，求出位置偏差，将乘以位置增益所得的速度指令发送给速度控制部3A。

速度控制部3A接受速度指令，将从速度指令中减去速度反馈所得的转矩指令(电流指令)发送给电流控制部4A。电流控制部4A接受转矩指令，将电压指令发送到功率放大器(未图示)，功率放大器根据电压指令，驱动伺服电机5A。

伺服电机5A通过未图示的编码器等检测速度。将检测出的速度速度反馈到速度控制部3A。另外，位置反馈也可通过对速度反馈进行积分来求出，或通过设置在伺服电机5A中的编码器检测位置得到。

另外，伺服电路部B与通常的伺服电路同样，具备位置控制部2B、速度控制部3B、电流控制部4B。位置控制部2B从上位控制装置或上位控制部接受位置指令，从位置指令中减去位置反馈，求出位置偏差，将乘以位置增益所得的速度指令发送给速度控制部3B。

速度控制部3B接受速度指令，将从速度指令中减去速度反馈所得的转矩指令(电流指令)发送给电流控制部4B。电流控制部4B接受转矩指令，将电压指令发送到功率放大器(未图示)，功率放大器根据电压指令，驱动伺服电机5B。

伺服电机5B通过未图示的编码器等检测速度。将检测出的速度速度反馈到速度控制部3B。另外，位置反馈也可通过对速度反馈进行积分来求出，或通过设置在伺服电机5B中的编码器检测位置得到。

同步补偿处理部10具备滤波器10a、计算位置偏差偏移量的装置10b、和限制位置偏差偏移量的限幅装置10c。来自速度控制部3A的转矩指令与来自速度控制部3B的转矩指令的差分输入给同步补偿处理部10。同步补偿处理部10根据指令给两个伺服电机的转矩指令的差分求出作用于电机之间的力，根据该求出的力求出位置偏差偏移量。将该求出的位置偏差偏移量与伺服电路部B的位置偏差相加，补偿该位置偏差。

滤波器10a为了以比位置控制部2A的频域低的频率进行补偿，抽取输入的转矩指令的差分的低频分量。滤波器10a由例如低通滤波器构成。

计算位置偏差偏移量的装置10b通过对转矩指令的偏差(差分)乘以第1变换系数K1，求出位置偏差偏移量。第1变换系数K1是将转矩指令的偏差(差分)变换为位置的偏差补偿的系数。

限制位置偏差偏移量的限幅装置10c施加限制，以便计算位置偏差偏移量的装置10b求出的位置偏差偏移量不过大。限幅值事先设定。

将由同步补偿处理部10得到的位置偏差偏移量与伺服电路部B的位置控制部2B的位置偏差相加。另外，位置偏差偏移量不限于伺服电路部B的位置控制部2B的位置偏差，也可与伺服电路部A的位置控制部2A的位置偏差相加。

通过由同步补偿处理部10进行的位置偏差的补偿，可以减少产生于伺服电机5A与伺服电机5B之间的物理干扰。

图3所示的流程图表示同步补偿处理部进行的位置偏差偏移的计算处理，示出了根据图2所示的转矩指令的差分来求出位置偏差偏移的实例。

在同步补偿处理部，在补偿功能有效的情况下(步骤S1)，取入电机电路A的转矩指令(TCMD1)与电机电路B的转矩指令(TCMD2)，计算其偏差ΔT(＝TCMD1-TCMD2)(步骤S2)。

滤波器10a从通过滤波处理求出的偏差ΔT中抽取低频分量Fout(＝FILTER(ΔT))。FILTER(ΔT)表示滤波处理，可设定期望的滤波特性(步骤S3)。

计算位置偏差偏移量的装置10b对滤波处理后的转矩指令的偏差输出Fout乘以第1变换系数K1，计算位置偏差偏移量Eoffset。

通过对转矩指令的差分乘以第1变换系数K1，可以得到基于作用于两个伺服电机上的力的位置偏差偏移(步骤S4)。施加限制，以便求出的位置偏差偏移量Eoffset不超过限幅值。限幅值可根据电机的驱动系统来设定(步骤S5)。

通过将求出的位置偏差偏移量与位置控制部的位置偏差相加，求出补偿后的位置偏差Er(＝Er+Eoffset)。这样，通过将位置偏差偏移量与位置偏差相加，可根据作用于伺服电机间的力来进行位置控制(步骤S6)。

位置控制部2B对上述补偿后的位置偏差Er乘以位置增益Kp，计算速度指令VCMD(＝Kp×Er)，将速度指令VCMD发送到速度控制部3B(步骤S7)。

在第2例中，通过根据实际电流的差分得到的位置偏差偏移量来补偿位置偏差。图4表示根据流过两个伺服电机的实际电流的差分来求出作用于电机间的力，补偿位置偏差的实例。

伺服电路部A及伺服电路部B的构成与图2同样，所以这里省略说明。

同步补偿处理部10具备滤波器10a、计算位置偏差偏移量的装置10b、和限制位置偏差偏移量的限幅装置10c。向同步补偿处理部10输入来自电流控制部4A的实际电流与来自电流控制部4B的实际电流的差分。同步补偿处理部10根据流过两个伺服电机的实际电流的差分，求出作用于电机之间的力，根据该求出的力，求出位置偏差偏移量。将该求出的位置偏差偏移量与伺服电路部B的位置偏差相加，补偿该位置偏差。

计算位置偏差偏移量的装置10b通过对实际电流的偏差(差分)乘以第2变换系数K2，求出位置偏差偏移量。第2变换系数K2是将实际电流的偏差(差分)变换为位置偏差偏移量补偿的系数。

另外，图4所示的构成的同步补偿处理部进行的位置偏差偏移的计算处理通过在图3的流程图中将转矩指令设为实际电流、将变换系数K设为第2变换系数K2，可以几乎同样进行。

在第3例中，使用转矩偏差与位置偏差偏移的表格来补偿位置偏差。图5是表示使用确定作用于电机之间的力与偏移量的关系的表格10d来补偿位置偏差的实例的图。由于伺服电路部A及伺服电路部B的构成与图2及图4所示的实例同样，所以这里省略说明。

同步补偿处理部10具备记录装置，其通过图2的构成等事先求出转矩偏差与位置偏差偏移量的关系并记录在记录装置中。转矩偏差与位置偏差偏移量的关系通过表格等保存。如果输入转矩指令的差分(偏差)，则求出对应的位置偏差偏移量并输出。

将通过同步补偿处理部10得到的位置偏差偏移量与伺服电路部B的位置控制部2B的位置偏差相加。另外，位置偏差偏移量不限于伺服电路部B的位置控制部2B的位置偏差，也可与伺服电路部A的位置控制部2A的位置偏差相加。

另外，在图5所示的实例中，存储有转矩偏差与位置偏差偏移量的关系，但也可以采用存储实际电流偏差与位置偏差偏移量的关系，输入实际电流的差分，输出位置偏差偏移量的构成。

另外，在图2～图5所示的构成例中，将从同步补偿处理部10输出的位置偏差偏移量与一方的伺服电路的位置控制部的位置偏差相加，但也可与双方的伺服电路的位置控制部的位置偏差相加。图6是第4例，表示在两个伺服电路的位置控制部的位置偏差中加入位置偏差偏移量的构成例。

另外，除了向伺服电路部A及伺服电路部B的位置控制部2A及2B的位置偏差中加入位置偏差偏移量的构成以外，由于与图2所示的构成同样，所以这里省略其说明。

下面，说明补偿位置指令的方式。

第5例是通过根据转矩指令的差分得到的位置处理偏移量来补偿位置指令的例子的图。图7是表示根据指令给两个伺服电机的转矩指令的差分求出作用于电机之间的力，补偿位置指令的实例的图。由于伺服电路部A、伺服电路部B及同步补偿处理部10的构成与图2所示的实例同样，所以这里省略说明。

同步补偿处理部10具备滤波器、计算位置指令偏移量的装置、和限制位置指令偏移量的限幅装置。向同步补偿处理部10输入来自速度控制部3A的转矩指令与来自速度控制部3B的转矩指令的差分。同步补偿处理部10根据指令给两个伺服电机的转矩指令的差分求出作用于电机之间的力，根据该求出的力求出位置指令偏移量。将该求出的位置指令偏移量与伺服电路部B的位置指令相加，补偿该位置指令。

滤波器为了以比位置控制部2A的频域低的频率进行补偿，抽取输入的转矩指令的差分的低频分量。滤波器可以由例如低通滤波器构成。

计算位置指令偏移量的装置通过对转矩指令的偏差(差分)乘以第3变换系数K3，求出位置指令偏移量。第3变换系数K3是将转矩指令的偏差(差分)变换为位置指令偏移量的系数。

限制位置指令偏移量的限幅装置施加限制，以便通过计算位置指令偏移量的装置求出的位置指令偏移量不过大。限幅值事先设定。

将由同步补偿处理部10得到的位置指令偏移量与伺服电路部B的位置控制部2B的位置指令相加。另外，位置指令偏移量不限于伺服电路部B的位置控制部2B的位置指令，也可与伺服电路部A的位置控制部2A的位置指令相加。

通过由同步补偿处理部10进行的位置指令的补偿，可以减少产生于伺服电机5A与伺服电机5B之间的物理干扰。

图8所示的流程图表示同步补偿处理部进行的位置指令偏移的计算处理，示出了根据图7所示的转矩指令的差分来求出位置指令偏移的实例。

在同步补偿处理部，在补偿功能有效的情况下(步骤S11)，取入电机电路A的转矩指令(TCMD1)与电机电路B的转矩指令(TCMD2)，计算其偏差ΔT(＝TCMD1-TCMD2)(步骤S12)。

滤波器从通过滤波处理求出的偏差ΔT中抽取低频分量Fout(＝FILTER(ΔT))。另外，FILTER(ΔT)表示滤波处理，可设定期望的滤波特性(步骤S13)。

计算位置指令偏移量的装置对滤波处理后的转矩指令的偏差输出Fout乘以第3变换系数K3，计算位置指令偏移量Poffset。

通过对转矩指令的差分乘以第3变换系数K3，可以得到基于作用于两个伺服电机上的力的位置指令偏移(步骤S14)。施加限制，以便求出的位置指令偏移量Poffset不超过限制值。限幅值可根据电机的驱动系统来设定(步骤S15)。

将求出的位置指令偏移量与位置控制部的位置指令相加，求出补偿后的位置指令MCMD(＝MCMD+Poffset)。这样，通过将位置指令偏移Poffset与位置指令MCMD相加，可根据作用于伺服电机间的力来进行位置控制(步骤S16)。

位置控制部2B对从补偿后的位置指令MCMD中减去位置反馈而得到的位置偏差Er乘以位置增益Kp来计算速度指令VCMD(＝Kp×Er)，并将计算到的速度指令VCMD发送到速度控制部3B。

在第6例中，通过根据实际电流的差分得到的位置指令偏移量来补偿位置指令。图9是表示在补偿位置指令的方式中、根据流过两个伺服电机的实际电流的差分来求出作用于电机间的力的方式的构成例的图。

由于伺服电路部A、伺服电路部B及同步补偿处理部10的构成与图2及图4所示实例相同，所以这里省略说明。

同步补偿处理部10具备滤波器、计算位置指令偏移量的装置、和限制位置指令偏移量的限幅装置。向同步补偿处理部10输入来自电流控制部4A的实际电流与来自电流控制部4B的实际电流的差分。同步补偿处理部10根据流过两个伺服电机的实际电流的差分，求出作用于电机之间的力，根据该求出的力，求出位置指令偏移量。将求出的位置指令偏移量与伺服电路部B的位置指令相加，补偿该位置指令。

滤波器为了以比位置控制部2A的频域低的频率进行补偿，抽取输入的实际电流的差分的低频分量。滤波器可以由例如低通滤波器构成。

计算位置指令偏移量的装置通过对实际电流的偏差(差分)乘以第4变换系数K4，求出位置指令偏移量。第4变换系数K4是将实际电流的偏差(差分)变换为位置指令偏移量的系数。

限制位置指令偏移量的限幅装置施加限制，以便计算位置指令偏移量的装置求出的位置指令偏移量不过大。限幅值事先设定。

在第7例中，使用确定转矩偏差与位置指令偏移的关系的表格来补偿位置指令。图10是表示使用确定作用于电机之间的力与偏移量的关系的表格来补偿位置指令的实例的图。由于伺服电路部A及伺服电路部B的构成与图5的实例同样，所以这里省略说明。

同步补偿处理部10具备记录装置，其通过图9的构成等事先求出转矩偏差与位置指令偏移量的关系并通过表格等记录在该记录装置中。该记录装置在输入转矩指令的差分(偏差)后，参照表格求出对应的位置指令偏移量并输出。

将通过同步补偿处理部10得到的位置指令偏移量与伺服电路部B的位置控制部2B的位置指令相加。另外，位置指令偏移量不限于伺服电路部B的位置控制部2B的位置偏差，也可与伺服电路部A的位置控制部2A的位置偏差相加。

另外，在图10所示的实例中，存储转矩偏差与位置指令偏移量的关系，但也可以采用存储实际电流偏差与位置指令偏移量的关系，输入实际电流的差分，输出位置指令偏移量的构成。另外，在图7～图10所示的构成例中，将从同步补偿处理部10输出的位置指令偏移量与一方的伺服电路的位置控制部的位置指令相加，但也可与双方的伺服电路的位置控制部的位置指令相加。图11是第8例，表示在双方的伺服电路的位置控制部的位置指令中加入位置指令偏移量的构成例。

另外，除了向伺服电路部A及伺服电路部B的位置控制部2A及2B的位置指令中加入位置指令偏移量的构成以外，由于与图7所示构成相同，所以这里省略其说明。

图12是比较本发明的同步控制与现有的同步控制的图。在现有的同步控制中，进行使位置指令与通过位置检测器检测出的位置反馈一致的控制。由于按各电机进行该控制，所以在两个电机的位置因位置检测器的误差或热膨胀等产生错位的情况下，由于该错位，对一个电机1产生沿拉伸方向的力，对另一电机2产生按压方向的力。由于该相反方向的力，应力施加到两个电机上。

相反，在本发明的同步控制中，求出作用于电机间的力，进行减少该作用于电机间的力的控制，代替使来自各电机的位置反馈值与位置指令一致的位置控制。根据该控制，在两个电机的位置因位置检测器的误差或热膨胀等产生错位的情况下，由于进行使作用于两电机的力减小的控制，所以可降低施加于两个电机的应力。

图13A及图13B表示电机进给时的位置偏差与电流指令的关系。图13A表示未适用本发明的同步控制的状态，图13B表示适用本发明的同步控制的状态。

根据图13A，因为两个电机互相拉拽，所以两个电机的电流指令变大。另一方面，根据图13B，两个电机互相拉拽的现象得到改善，两个电机的电流指令变小。另外，位置偏差也变小。另外，在图13A及图13B中，示出了基于电机的移动中的状态和停止中的状态。

图14A及图14B表示圆弧补偿时的位置偏差。图14A表示未适用本发明的同步控制的状态，图14B表示适用本发明的同步控制的状态。

根据图14A，因为两个电机边干扰边工作，所以精度低。另一方面，根据图14B，因为两个电机的干扰得到缓和，所以精度提高。

接着，用图15～图18来说明作用于电机间的力超过规定值时、补偿极限位置偏差的方式。另外，用图19及图20来说明作用于电机间的力超过规定值时补偿位置指令的方式。

另外，下面虽对根据转矩指令的差分计算位置偏差偏移量并补偿位置偏差的实例进行了说明，但是由于根据实际电流的差分计算位置偏差偏移量的实例、使用转矩值-位置偏差偏移量的表格的实例、对两个电机施加补偿的实例等也同样，所以省略说明。

进一步，对根据转矩指令的差分计算位置指令偏移量并补偿位置指令的实例进行了说明，但是由于根据实际电流的差分计算位置指令偏移量的实例、使用转矩值-位置指令偏移量的表格的实例、对两个电机施加补偿的实例等也同样，所以省略说明。

首先，用图15来说明补偿位置偏差的方式。图15是根据转矩指令的差分来计算位置偏差偏移量的实例，可以采用与上述图2基本同样的构成。该图15所示的同步补偿处理部10相当于向图2所示的同步补偿处理部10中追加位置偏差偏移计算处理部10e。该位置偏差偏移计算处理部10e在作用于两个伺服电机上的力的差分超过规定值的情况下，计算位置偏差偏移量。在作用于两个伺服电机上的力的差分小、未超过规定值的情况下，不计算位置偏差偏移量。

位置偏差偏移计算处理部10e在作用于两个伺服电机上的力的差分小于规定值(基数)的情况下，输出[0]，另一方面，在该差分超过所述规定值的情况下，输出该差分或从该差分中减去所述规定值后的值。

图17和图18是位置偏差偏移计算处理部10e的输出例，横轴表示作用于两个伺服电机上的力的差分(TCMD1-TCMD2)，纵轴表示输出ΔT。图17所示的输出例在差分(TCMD1-TCMD2)为规定值(base)以下的情况下，输出[0]，在差分(TCMD1-TCMD2)超过规定值的情况下，输出从所述差分中减去规定值的值(TCMD1-TCMD2-base)。另外，图18所示的输出例在差分为规定值以下的情况下，输出[0]，在差分超过规定值的情况下，输出所述差分(TCMD1-TCMD2)。

同步补偿处理部10在作用于两个伺服电机上的力的差分(TCMD1-TCMD2)为规定值以下的情况下，假设作用于这些伺服电机上的力没有差，位置偏差偏移计算处理部10e不输出位置偏差偏移量。另一方面，在作用于两个伺服电机上的力的差分(TCMD1-TCMD2)超过规定值的情况下，位置偏差偏移计算处理部10e输出作用于两个伺服电机上的力的差分，并根据该差分，同步补偿处理部10算出位置偏差偏移量。

图16所示的流程图表示同步补偿处理部进行的位置偏差偏移的计算处理，示出了根据图15所示的转矩指令的差分来求出位置偏差偏移的实例。另外，位置偏差偏移计算处理部10e采用具备图17所示的输出特性的构成。

图16所示的流程图与图3所示的流程图基本同样，不同之处在于步骤S22的差分的算出工序中的算出输出，其它工序相同。因此，这里仅说明步骤S22的工序。在步骤S22的差分算出工序中，为位置偏差偏移计算处理部10e的输出的偏差ΔT如图17所示，在电机1的转矩指令TCMD1比电机2的转矩指令TCMD2大的情况下，输出(TCMD1-TCMD2-base)与0中的大的一方，另一方面，在电机1的转矩指令TCMD1比电机2的转矩指令TCMD2小的情况下，输出(TCMD1-TCMD2+base)与0中的大的一方。

在步骤S22的工序中算出偏差ΔT后，在步骤S23～步骤S27中，通过与图3的流程图的步骤S3～步骤S7同样的处理来计算速度指令。

下面用图19来说明补偿位置指令的方式。图19是根据转矩指令的差分来计算位置指令偏移量的实例，可以采用与上述图7所示的实例基本同样的构成。该图19所示的同步补偿处理部10相当于向图7所示同步补偿处理部10中追加位置偏差偏移计算处理部10e的构成。该位置偏差偏移计算处理部10e在作用于两个伺服电机上的力的差分超过规定值的情况下，计算位置偏差偏移量。在作用于两个伺服电机上的力的差分小、未超过规定值的情况下，不计算位置偏差偏移量。

位置偏差偏移计算处理部10e与上述同样，在作用于两个伺服电机上的力的差分为规定值(base)以下的情况下，输出[0]，另一方面，在差分超过规定值的情况下，输出所述差分或从该差分中减去所述规定值后的值。

位置偏差偏移计算处理部10e的输出特性与上述图17和图18所示的实例同样。

同步补偿处理部10在作用于两个伺服电机上的力的差分(TCMD1-TCMD2)为规定值(base)以下的情况下，假设作用于这些伺服电机上的力没有差，位置偏差偏移计算处理部10e不输出位置偏差偏移量。另一方面，在作用于两个伺服电机上的力的差分(TCMD1-TCMD2)超过规定值的情况下，位置偏差偏移计算处理部10e输出作用于两个伺服电机上的力的差分，同步补偿处理部10算出位置偏差偏移量。

图20所示的流程图表示同步补偿处理部进行的位置指令偏移的计算处理，示出了根据图15所示的转矩指令的差分来求出位置指令偏移的实例。另外，位置偏差偏移计算处理部10e采用具备图17或图18所示的输出特性的构成。

图16所示的流程图与图3所示的流程图基本同样，不同之处在于步骤S32的差分算出工序中的算出输出，其它工序相同。因此，这里仅说明步骤S32的工序。在步骤S32的转矩指令的偏差算出工序中，为位置偏差偏移计算处理部10e的输出的偏差ΔT如图17或图18所示，在电机1的转矩指令TCMD1比电机2的转矩指令TCMD2大的情况下，输出(TCMD1-TCMD2-base)与0中的大的一方，另一方面，在电机1的转矩指令TCMD1比电机2的转矩指令TCMD2小的情况下，输出(TCMD1-TCMD2+base)与0中的大的一方。

在步骤S32的工序中算出偏差ΔT后，在步骤S33～步骤S37中，通过与图8的流程图的步骤S13～步骤S17同样的处理来计算位置指令偏移量，并与位置指令相加。

如上所述，通过在作用于电机间的力中设置基数部分，仅在力的差比该基数部分大的情况下才进行补偿，可以防止产生于从动侧的位置偏差。

Claims

1.一种同步控制装置，是通过位置控制部和速度控制部来驱动控制伺服电机的控制装置；所述位置控制部根据以规定采样周期从上位控制装置或上位控制部发送来的位置指令与来自位置检测器的位置反馈之间的位置偏差，按每一规定周期输出速度指令；所述速度控制部根据所述速度指令和来自速度检测器的速度反馈，按每一规定周期输出转矩指令；其特征在于：

所述同步控制装置同步控制驱动相同控制对象的两个伺服电机，并且所述位置控制部通过位置偏移计算处理部、调整装置和将所述位置偏移计算处理部计算得到的位置偏移量加到所述位置偏差或者位置指令上的装置，来减少作用于两个伺服电机间的力，

其中，所述位置偏移计算处理部根据对作用于所述两个伺服电机间的转矩指令的差分或者流过所述两个伺服电机间的实际电流的差分乘以变换系数来计算位置偏移量；

所述调整装置用于使所述位置偏移量以比所述位置控制部的频域低很多的频率变化。

2.如权利要求1所述的同步控制装置，其特征在于：

所述位置控制部具备位置偏移计算处理部，该位置偏移计算处理部在作用于所述两个伺服电机间的转矩指令的差分或者流过所述两个伺服电机间的实际电流的差分超过一定值时，计算所述位置偏移量。

3.如权利要求2所述的同步控制装置，其特征在于：

所述位置偏移计算处理部对从作用于所述两个伺服电机间的转矩指令的差分或者流过所述两个伺服电机间的实际电流的差分减去所述一定值的部分乘以变换系数，来计算位置偏移量。