CN101584111B - 伺服电机的控制装置和控制方法 - Google Patents
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Abstract
公开了具有反馈环的伺服电机的控制装置,包括:振荡检测单元,检测所述反馈环的振荡,输出振荡检测信号;参数操作单元,基于振荡检测信号,对反馈环的控制参数的设定进行操作指示;以及更新单元,被提供用于设定控制参数的设定值,根据参数操作单元的操作指示进行更新,同时将控制参数设定到反馈环,在振荡检测信号表示未检测到振荡时,参数操作单元对更新单元进行操作指示,使其设定与被提供的设定值相应的控制参数,而在振荡检测信号表示已检测到振荡时,参数操作单元对所述更新单元进行操作指示,使其设定使反馈环的频带宽度变窄的控制参数。
Description
技术领域
本发明主要涉及控制工业用FA伺服电机的控制装置和控制方法。
背景技术
在驱动伺服电机的控制装置中,通常检测电机的转速或者旋转位置,构成反馈环,以便追踪由外部输入的速度指令或者位置指令。为了确保反馈环的动作稳定性,使其充分发挥对速度指令或者位置指令的追踪性能,需要根据伺服电机的负载的惯性力矩(moment)或负载的状态,设定与反馈环中内含的多个控制参数,即速度增益或者位置增益等相适应的值。
在以往的伺服电机的控制装置中,具有根据伺服电机的负载的惯性力矩或负载的状态,设定与前述的控制参数相适应的值的参数设定单元。而且,作为与装备了这样的参数设定单元的伺服电机的控制装置有关的技术,例如被公开于专利文献1和专利文献2。
图29是表示这样的以往的伺服电机(以下,适当地简单称为“电机”)的控制装置的一个结构例的方框图。
在图29中,电机101与负载102连接。在电机101上还连接有编码器103,输出与电机101的旋转位置相应的值。编码器103的输出值在微分运算单元111中进行微分处理,输出表示被变换为电机101的转速的值的速度检测信号dv。由外部输入的速度指令被输入到前馈增益乘法单元110。与此同时,在减法单元114中运算该速度指令与微分运算单元111输出的速度检测信号dv的差信号。该信号相当于速度误差,它被输入到积分运算单元112从而被变换为与位置误差相应的信号。该信号被输入到位置增益乘法单元109,乘以规定的位置增益Kp后输出。而且,在运算单元113中,从位置增益乘法单元109输出的信号与在前馈增益乘法单元110乘以规定的前馈增益Kf后输出的速度指令的信号相加,同时运算从位置增益乘法单元109输出的信号与微分运算单元111输出的速度检测信号dv的差的信号。之后,从运算单元113输出的信号被输入到速度增益乘法单元108,乘以规定的速度增益Kv后被输 出,根据该被输出的信号驱动伺服电机101。这里,速度增益Kv被设定为在乘法单元115中将包含了负载102的伺服电机101的惯量(inertia)J的设定值与速度频带fv的设定值相乘所得的值。
而且,图29所述的伺服电机的控制装置,作为其参数设定单元,构成为可从外部对控制参数中包含的惯量J、位置增益Kp和速度频带fv设定设定值。
在这样的结构中,与前述位置增益Kp或速度频带fv对应的速度增益Kv被称为控制参数,这些各个控制参数的值被设定由外部输入的值。这时,这些设定值对伺服电机101的控制性能或反馈环104的振荡稳定性产生影响,所以需要适当地将这些设定值调制为最佳值。
另外,一般来说,速度频带fv的值越大,反馈环104的频带宽度越宽,对于速度指令的输入可得到优良的响应性,或者追踪性。另一方面,包括了伺服电机101的负载102一般具有机械性的共振特性,若速度频带fv的值过大,则可能在反馈环104中产生振荡。而且,如果对于速度频带fv的值,不适当地赋予位置增益Kp的值,则对反馈环104的衰减(damping)系数产生影响,其结果,对于来自外部的指令,响应变得振动,或者旋转位置的追踪性反而恶化等,得不到适当的响应。
因此,需要一边确认伺服电机101对于指令的响应,一边上下调整各控制参数的值,一般将其称为控制参数的人工调整。另一方面,一般将以自动方式进行这些控制参数的调整称为自动调谐的调整功能也在实用化。
但是,即使执行了自动调谐,也不一定对于所有负载状态都能将控制参数调整为最佳值,一般来说,实际情况是作为伺服电机的控制装置,人工调整的功能也必不可少。
而且,不论人工调整或自动调谐,在将各控制参数的值升高或降低而调整为最佳值的情况下,在反馈环中产生振荡,其结果,伺服电机剧烈振动,因此有对伺服电机的负载产生损伤的危险。在反馈环中产生了振荡的情况下,需要再次变更已变更的控制参数的值,或者暂时截断流过伺服电机的电流而使其停止后,变更控制参数的值,再次使电流流过伺服电机等的步骤。因此,这样的以往的伺服电机的控制装置存在以下课题,即在振荡停止之前花费时间,对伺服电机的负载产生的损伤过大,或者在控制参数的调整上花费功夫和时间。作为与具有抑制这样的机械振动的功能的电机有关的技术,例如在专利文献3中被公开。
专利文献1:特开平6-165550号公报
专利文献2:特开平6-319284号公报
专利文献3:特开2003-52188号公报
发明内容
本发明的伺服电机的控制装置为以下结构,具有反馈环,该反馈环根据从外部通知的指令信息和由检测单元检测到的与旋转动作有关的信息而求它们的偏差量,通过对所述偏差量利用包含控制增益的规定的控制参数组实施运算处理,并利用由所述运算处理所生成的旋转控制信号来控制伺服电机的旋转动作,进行反馈控制,使得所述伺服电机的旋转动作追踪所述指令信息,所述伺服电机的控制装置包括:振荡检测单元,检测所述反馈环的振荡,并输出表示了其检测结果的振荡检测信号;参数操作单元,基于所述振荡检测信号,对所述反馈环的所述控制参数组中的控制参数的设定进行操作指示;以及更新单元,被提供用于设定控制参数的设定值,根据所述参数操作单元的操作指示进行更新,同时将所述控制参数设定在所述反馈环中,在所述振荡检测信号表示未检测到振荡时,所述参数操作单元对所述更新单元进行操作指示,使其设定与被提供的设定值相应的控制参数,而在所述振荡检测信号表示已检测到振荡时,所述参数操作单元对所述更新单元进行操作指示,使其设定返回到未振荡时的相应的控制参数或使其设定返回到被更新前的使所述反馈环的频带宽度变窄的控制参数。
而且,本发明的伺服电机的控制方法,该伺服电机具有反馈环,根据从外部通知的指令信息和由检测单元检测到的与旋转动作有关的信息而求它们的偏差量,通过对所述偏差量利用包含控制增益的规定的控制参数组实施运算处理,并通过按照所述运算处理所生成的旋转控制信号控制伺服电机的旋转动作,进行反馈控制,使得所述伺服电机的旋转动作追踪所述指令信息,所述伺服电机的控制方法包括:检测所述反馈环的振荡的步骤;基于所述振荡的检测,对所述反馈环的所述控制参数组中的控制参数的设定进行操作控制的步骤;以及被提供用于设定控制参数的设定值,根据所述操作控制进行更新,同时将所述控制参数设定在所述反馈环中的步骤,在未检测到所述振荡时,通过所述操作控制,将与被提供的设定值相应的控制参数设定在所述反馈环中,而在已检测到所述振荡时,通过所述操作控制,设定返回到未振 荡时的相应的控制参数或设定返回到在所述反馈环中设定更新前的使所述反馈环的频带宽度变窄的控制参数。
根据上述结构,例如,即使因变更控制参数而在反馈环中产生了振荡时,由于受到控制,以使反馈环的频带宽度变窄,所以可以迅速地使振荡停止, 将对伺服电机的负载产生的损伤抑制到最小限度,同时平顺且短时间地进行控制参数的调整。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的伺服电机的控制装置的方框图。
图2A是表示一例使速度指令信号随着时间而变化的图。
图2B是表示一定程度较低地设定了位置增益Kp和速度增益Kv时的伺服电机中实际转速的变化的图。
图2C是表示与图2B的情况相比较高地设定了位置增益Kp和速度增益Kv时的伺服电机中实际转速的变化的图。
图3是表示本发明的实施方式1的振动检测单元的详细结构的方框图。
图4是表示一例该振荡检测单元的带通滤波器的频率特性的图。
图5是表示本发明的实施方式1中的伺服电机的控制装置的各个步骤(step)中的设定值和各个信号的状况的定时图。
图6是表示该控制装置的各个步骤中的设定值和各个信号的状况的另一个例子的定时图。
图7是本发明的实施方式2中的伺服电机的控制装置的方框图。
图8是本发明的实施方式3中的伺服电机的控制装置的方框图。
图9是表示该控制装置的主要部分的详细结构的方框图。
图10是用于说明该控制装置的一个动作例的定时图。
图11是用于说明该控制装置的另一个动作例的定时图。
图12是用于说明该控制装置的再一个动作例的定时图。
图13是用于说明该控制装置的再一个动作例的定时图。
图14是用于说明该控制装置的再一个动作例的定时图。
图15是本发明的实施方式4中的伺服电机的控制装置的方框图。
图16A是表示该控制装置的陷波滤波器的中心频率为100Hz时的频率传递特性的图。
图16B是表示该控制装置的陷波滤波器的中心频率为1000Hz时的频率传递特性的图。
图17是表示该控制装置的中心频率调整单元的详细结构的方框图。
图18是用于说明该控制装置的一个动作例的定时图。
图19是本发明的实施方式5中的伺服电机的控制装置的方框图。
图20是用于说明该控制装置的一个动作例的定时图。
图21是用于说明该控制装置的另一个动作例的定时图。
图22是本发明的实施方式6中的伺服电机的控制装置的方框图。
图23是用于说明该控制装置的动作例的定时图。
图24是本发明的实施方式7中的伺服电机的控制装置的方框图。
图25是用于说明该控制装置的一个动作例的定时图。
图26是用于说明该控制装置的另一个动作例的定时图。
图27是本发明的实施方式8中的伺服电机的控制装置的方框图。
图28是用于说明该控制装置的一个动作例的定时图。
图29是表示以往的伺服电机的控制装置的一个结构例的方框图。
标号说明
101 伺服电机
102 负载
103 编码器
104 反馈环
105 振荡检测单元
106 参数操作单元
108 速度增益乘法单元
109 位置增益乘法单元
110 前馈增益乘法单元
111,154 微分运算单元
112 积分运算单元
113 运算单元
114 减法单元
115 乘法单元
116,117,118 参数更新单元
120 带通滤波器
121 振幅判定单元
122 振荡继续判定单元
125 设定值保存单元
126 设定值更新检测单元
127 旧值保存单元
128 输出值决定单元
130 参数设定单元
131 刚性值更新单元
141,144 陷波滤波器
142 中心频率调整单元
143 高通滤波器
145 陷波中心频率修正单元
152 惯量设定单元
153 惯量估计单元
157 稳定刚性值计算单元
161 刚性值判定单元
具体实施方式
以下,利用附图说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图1是本发明的实施方式1的伺服电机的控制装置的方框图。
在本实施方式中,列举一例说明伺服电机的控制装置(以下,适当地简单称为“控制装置”),该控制装置检测电机的旋转位置,构成追踪由外部输入的速度指令的反馈环,同时能够通过人工对速度增益或位置增益等反馈环中内含的多个控制参数设定适当的设定值。
在图1中,伺服电机(以下适当称为“电机”)101上连接有用于检测旋转位置的编码器103。编码器103输出用于表示与检测到的电机101的旋转位置对应的值的位置检测信号。位置检测信号在进行微分运算的微分运算单元111中进行微分运算处理,由此,从微分运算单元111输出用于表示电机101的转速的速度检测信号dv。
而且,表示由外部输入的速度指令的值的速度指令信号被提供给前馈增益乘法单元110,同时也被提供给减法单元114。
前馈增益乘法单元110对被提供的速度指令信号乘以规定的前馈增益Kf,将其作为前馈信号输出。
另一方面,减法单元114进行速度指令信号和速度检测信号dv的减法运算,将该减法运算结果作为速度误差信号输出。该速度误差信号相当于速度指令和检测速度的偏差量,即速度误差。速度误差信号被提供给进行积分运算的积分运算单元112,被实施积分运算处理。由此,速度误差信号被变换为相当于位置误差的位置误差信号。该位置误差信号被提供给位置增益乘法单元109。位置增益乘法单元109对位置误差信号乘以控制增益之一的规定的位置增益Kp,作为位置校正信号输出。而且,从以下说明的参数更新单元116对位置增益乘法单元109提供这样的位置增益Kp的设定值。
接着,对运算单元113提供位置校正信号、前馈信号和速度检测信号dv。运算单元113进行位置校正信号和前馈信号的加法运算,进而进行该加法运算结果和速度检测信号dv之间的减法运算,作为速度控制信号输出。该速度控制信号被提供给速度增益乘法单元108。速度增益乘法单元108对速度控制信号乘以作为控制增益之一的规定的速度增益Kv,作为旋转控制信号输出。而且,从以下说明的乘法单元115对速度增益乘法单元108提供这样的速度增益Kv的设定值。
然后,与旋转控制信号对应的驱动信号被提供给电机101,由此,电机101被旋转驱动。
而且,通过在这样旋转驱动的电机101上连接负载,负载102被驱动而旋转。
通过以上说明的结构,构成反馈控制的反馈环104,以使得根据作为从外部通知的指令信息的速度指令、以及通过作为检测单元的编码器103检测到的与旋转动作有关的信息的位置检测信号,求它们的偏差量,通过对偏差量利用包含控制增益的规定的控制参数组实施运算处理,并利用运算处理所生成的旋转控制信号来控制伺服电机101的旋转动作,从而伺服电机101的旋转动作追踪指令信息。在本实施方式中,如图1所示,将包含了负载102的伺服电机101、编码器103和直至生成驱动信号为止的反馈处理的部分统称为反馈环104来处理。而且,这里是对反馈环104输入速度指令的形式,但是在反馈环104内部,通过积分运算单元112对速度误差信号进行积分运算。因此,实质上与从外部输入位置指令,进行控制,使得伺服电机101的旋转位置追踪该指令的结构等价。
而且,如上所述,本实施方式的控制装置是可以通过人工,即基于人工 的人工调整方式来对反馈环104中的多个控制参数设定设定值的结构。即,在本实施方式中,如图1所示,列举了以下结构例,即对于本控制装置,能够从外部对作为速度指令信号的速度指令的值、以及作为规定的控制参数组中包含的控制参数,对位置增益Kp、速度频带fv和惯量J的各个参数设定设定值。对于这样的控制参数的设定值,例如从微处理器或微计算机装置那样的高层设备、或者收容本控制装置的控制器装置的面板开关等通知。而且,在图1中列举一例,即对高层设备等外部通知在本控制装置中设定的位置增益Kp和速度频带fv的设定值,在高层设备等中例如显示该设定值。
为了将这样的控制参数的各设定值设定在反馈环104内,本实施方式的控制装置还包括:按照来自外部的设定值对反馈环内含的多个控制参数更新各个值的参数更新单元116和117、存储参数更新单元116和参数更新单元117输出的各输出值的更新历史的参数操作单元106、以及检测反馈环的振荡,将检测结果通知参数操作单元106的振荡检测单元105。而且,通过参数更新单元116和参数更新单元117构成更新单元。
从外部的高层设备等对参数更新单元116提供位置增益Kp的设定值,对参数更新单元117提供速度频带fv的设定值。而且,参数更新单元116、117按照参数操作单元106的操作指示信号dm的操作指示,选择最佳的设定值,并输出所选择的设定值。而且,以下,将从外部的高层设备等通知的设定值作为外部设定值,将从参数更新单元116、117输出的设定值区别称为内部设定值来进行说明。
从参数更新单元116输出的位置增益Kp的内部设定值被提供给位置增益乘法单元109。由此,作为控制参数,设定反馈环内的位置增益Kp。
而且,从参数更新单元117输出的速度频带fv的内部设定值被提供给乘法单元115。这里,与反馈环的频带fs一起分配包含电机101和负载102两者的惯性力矩即惯量J时,在速度增益Kv、惯量J和频带fs之间以下关系成立:Kv/J=2πfs(π表示圆周率)。而且,在将反馈环104的响应衰减系数设为1时,位置增益Kp=1/4·Kv/J的关系成立。在本实施方式中构成为,能够根据上述关系从外部设定速度频带fv和惯量J,将速度频带fv和惯量J的相乘结果设定为速度增益Kv。即,如图1所示,构成为设置乘法单元115,通过乘法单元115进行速度频带fv的内部设定值和惯量J的设定值的乘法运算,将该相乘结果的值作为速度增益Kv设定到速度增益乘法单元108中。由此, 作为控制参数而设定惯量J和速度频带fv,同时也设定反馈环内的速度增益Kv。再有,也可以构成为从外部对参数更新单元117通知速度增益Kv的外部设定值,从参数更新单元117输出的内部设定值被提供给速度增益乘法单元108。
这样,通过适当地设定作为位置增益Kp和速度增益Kv的控制参数,可以得到对于速度指令的优良的响应性和追踪性。图2A、图2B和图2C表示改变了控制参数的设定的情况下对于速度指令的变化的各个响应特性例。
图2A表示一例使速度指令信号随着时间而变化的例子。图2B表示在某种程度较低地设定了位置增益Kp和速度增益Kv时,对于图2A所示的速度指令信号的变化,电机101中的实际转速的变化。图2C表示在与图2B的情况相比较高地设定了位置增益Kp和速度增益Kv时,对于图2A所示的速度指令信号的变化,电机101中的实际转速的变化。
通过比较图2B和图2C可知,越高地设定位置增益Kp和速度增益Kv,反馈环104的频带宽度越宽,能够得到对于速度指令的输入变化的优良的响应性或者追踪性。另外,包括伺服电机101的负载102一般具有机械性的共振特性。而且,在负载102的刚性较低的情况下,有时其共振的频率比反馈环104的频带的上限频率低。这时,在反馈环104中有产生振荡的可能性。因此,从对于速度指令的输入的响应性的观点来说,希望较高地设定前述的位置增益Kp或速度增益Kv,但是需要保留在反馈环104不产生振荡的范围内。
本实施方式的控制装置,为了在反馈环104中即使产生这样的振荡,也能够使振荡迅速停止而设置有振荡检测单元105和参数操作单元106。
参数操作单元106输入参数更新单元116和参数更新单元117输出的内部设定值,在各个值每次被变更时将各个值依次存储为更新历史。而且,从振荡检测单元105对参数操作单元106通知表示了是否已检测到反馈环104中的振荡的振荡检测信号。
参数操作单元106在该振荡检测信号表示已检测到振荡的情况下,对参数更新单元116和参数更新单元117中相应的参数更新单元提供被更新以前的值,以使得最后更新所得的控制参数的值返回到被更新以前的值。而且,这时,参数操作单元106对相应的参数更新单元通知操作指示信号dm,该操作指示信号dm表示对这样提供的以前的值进行选择、输出那样的操作指示。 响应该操作指示信号dm,响应的参数更新单元保持该值,并将该值作为内部设定值而输出。
另一方面,参数操作单元106在振荡检测信号表示未检测到振荡时,通过操作指示信号dm对参数更新单元116和参数更新单元117进行指示,以使外部设定值直接作为内部设定值输出。即,在振荡检测信号表示未检测到振荡时,参数更新单元116和参数更新单元117将外部设定值直接作为内部设定值而输出。
参数操作单元106、参数更新单元116和参数更新单元117通过进行这样的处理,在振荡检测信号表示未检测到振荡时,参数操作单元106通过操作指示信号dm对参数更新单元116、参数更新单元117进行操作指示,以使其设定与提供的设定值相应的控制参数,在振荡检测信号表示已检测到振荡时,参数操作单元106对参数更新单元116、参数更新单元117进行操作指示的处理,以设定使反馈环104的频带宽度缩窄的控制参数。
这样,本实施方式的控制装置的特征是,在通过振荡检测单元105检测到反馈环104中的振荡时,通过参数操作单元106进行对参数更新单元116和参数更新单元117的操作,对反馈环104中的控制参数的内部设定值进行返回设定,使其成为上一个设定值。即为以下结构,在振荡检测信号表示检测到振荡时,参数更新单元116、117根据参数操作单元106的操作指示信号dm,将最后更新设定的控制参数退回到以前的控制参数,将该返回的控制参数设定在反馈环104中。
图3是表示振荡检测单元105的详细结构的方框图。在图3中,被输入到振荡检测单元105的表示电机速度的速度检测信号dv,首先被输入到带通滤波器120。图4是表示带通滤波器120的频率特性的一例的图。通过图4所示的频率特性的带通滤波器120,速度检测信号dv在被截止高频分量和低频分量后输出。这是为了截止干扰分量,高精度地检测反馈环104的振荡。带通滤波器120的输出信号被输入到振幅判定单元121。
振幅判定单元121判定输入的信号的振幅比规定的振幅值大还是小。振幅判定单元121输出在判断为大的情况下为高电平,在判断为小的情况下为低电平的二值信号。表示该判定结果的二值信号被提供给振荡继续判定单元122。
振荡继续判定单元122根据来自振幅判定单元121的信号,判定在反馈 环104中是否产生了稳定、确实的振荡。即,振荡继续判定单元122例如通过计数被输入的信号为高电平的时间来判定反馈环104的振荡的持续性。振荡继续判定单元122输出在判断出是持续的振荡时为高电平,否则为低电平的二值信号。
作为这样的振荡继续判定单元122的更具体的结构例,可以构成为,在振荡继续判定单元122的内部设置增减计数器(以下,适当简称为“计数器”),在输入的信号为高电平时增加计数,在低电平时减少计数。而且,也可以构成为,设置判定计数器的输出值那样的判定器,输出二值信号,在该计数器的输出值为规定的值以上时为持续的振荡,输出高电平,否则输出低电平。通过这样的结果,可以实现振荡继续判定单元122。而且,以下在各实施方式的动作的说明中,列举振荡检测单元105包括具有这样的计数器的振荡继续判定单元122的结构下的动作例来进行说明。
而且,前述的前馈增益乘法单元110中的前馈增益Kf是与电机101对于速度指令的输入的响应有关的参数。由于这样的前馈增益Kf基本上与反馈环104中产生的振荡无关,所以与反馈环104内含的其它控制参数区别处理。而且,前馈增益Kf通常大多被固定设定为0.3左右的值。而且,在本实施方式中,表示了固定地设定前馈增益Kf的结构例,但是也可以是与速度指令或者其它的控制参数一样,能够从外部进行设定的结构。
接着,关于以上那样构成的本实施方式的伺服电机的控制装置,列举具体例来说明其动作。而且,如上所述,这里利用振荡继续判定单元122具有计数器的一个例子来说明。
首先,按照表1所示的人工调整的步骤的顺序,列举设定控制参数即速度频带fv的动作例来说明。而且,这里,列举作为控制参数的位置增益Kp设为表1所示的固定的值,并且不变更的情况的例子。而且,图5是表示表1所示的各步骤中的设定值以及各信号的状况的定时图。
〔表1〕
步骤 | fv (rad/sec) | Kp (rad/sec) |
1 | 400 | 100 |
2 | 500 | 100 |
3 | 520 | 100 |
[0118]
4 | 500 | 100 |
首先,例如在控制参数的人工调整开始的时刻,以表1的步骤1所示的各控制参数的组合设定各内部设定值。而且,在该时刻设在反馈环104中未产生振荡来说明。
接着,在设定了步骤1所示的控制参数后,如图5所示,在时刻t1,作为步骤2,将速度频带fv的设定值从“400”进一步变更为“500”。即使在该阶段,反馈环104中也未产生振荡,所以进而在时刻t2,作为步骤3,将速度频带fv的设定值从“500”变更为“520”。图5表示,这样例如改善响应性,所以由于直至步骤3依次增加速度频带fv的内部设定值,反馈环104的频带宽度变宽,在反馈环104中产生了振荡的状况。即,由于在反馈环104中产生了振荡,所以如图5所示,被提供给振荡检测单元105的速度检测信号dv也振动。由此,振幅判定单元121在经过时刻t2时,将检测到振荡的振荡检测信号(高电平)输出到振荡继续判定单元122。因此,如图5所示,振荡继续判定单元122的计数器的输出值增加,在时刻t3,计数器的输出值超过规定的值。于是,振荡继续判定单元122在该时刻输出检测到振荡的振荡检测信号(高电平),由此,从振荡检测单元105对参数操作单元106通知这样的振荡检测信号。
参数操作单元106每次在从参数更新单元117输出的内部设定值变化时,依次存储该值。参数操作单元106在时刻t3接受作为检测到振荡检测信号的振荡的变化,在时刻t4对参数更新单元117输出从参数更新单元117输出的内部设定值被更新以前的值,即速度频带fv被更新前的值“500”。进而,参数操作单元106对参数更新单元117进行操作指示,使其选择并输出更新前的值即“500”。
其结果,从参数更新单元117输出的内部设定值从“520”再次返回到“500”。由此,反馈环104的频带宽度变窄,如图5所示,在时刻t4之后,振荡收敛,计数器的值也随之减少。此后,在时刻t5,振荡继续判定单元122切换为表示振荡已停止的振荡检测信号(低电平),由此完成一连串的处理。即,在作为外部设定值而设定“520”,因此产生了振荡的情况下,最终如表1的步骤4所示那样,作为内部设定值被变更为“500”,返回从外部输入“500”作为速度频带fv的设定值时一样的状态。
这样,例如,在人工调整时等中,将控制参数的设定值变更为与负载相 应的最佳值时,本控制装置在反馈环104中产生了振荡的情况下,通过振荡检测单元105、参数操作单元106、参数更新单元116和117,自动地进行将控制参数返回到更新以前的值的处理。因此,根据本发明控制装置,可以在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止。而且,不需要以人工方式停止振荡,而且,由于还判定控制参数的边界值,所以可以平顺且短时间地进行控制参数的调整作业。
接着,按照表2所示的步骤的顺序,列举设定控制参数即速度频带fv的动作例进行说明。这里,列举作为控制参数的位置增益Kp如表2所示那样设为固定的值的例子。而且,图6是表示根据表2所示的各步骤中的设定的各信号的状况的定时图。
〔表2〕
步骤 | fv (rad/sec) | Kp (rad/sec) |
1 | 400 | 100 |
2 | 500 | 100 |
3 | 600 | 100 |
4 | 500 | 100 |
5 | 400 | 100 |
首先,到图6所示的时刻t2为止,进行与图5的情况相同的处理。进而,在时刻t2,作为步骤3将速度频带fv的设定值从“500”变更为“600”。由此,与图5的情况相同,由于反馈环104的判定宽度变宽,所以反馈环104产生振荡,如图6所示,被提供给振荡检测单元105的速度检测信号dv也产生振动。
由于产生了这样的振荡,所以如图6所示,振荡继续判定单元122的计数器的输出值增加,在时刻t3,从振荡检测单元105对参数操作单元106通知表示检测到振荡的振荡检测信号(高电平)。参数操作单元106在时刻t3收到这样的振荡检测信号,在时刻t4中,对参数更新单元117输出参数更新单元117的输出值被更新之前的值,即速度频带fv被更新前的值“500”。
其结果,参数更新单元117的输出值再次从“600”返回到“500”。这里,列举了图5的情况那样通过操作振荡停止的例子,但是在图6中,表示在时刻t4以后振荡还继续存在的情况。即,如图6所示,在时刻t4以后速度检测 信号dv还产生振动。
在这样振动继续的情况下,如图6所示,计数器的值直至达到饱和水平,同时振荡检测单元105继续输出表示已检测到振动的振动检测信号。参数操作单元106接受该信号,在时刻t5对参数更新单元117输出参数更新单元117的输出值被变更为“500”的更前一次的值,即速度频带fv的更前一次被更新的值“400”。
这样,由于反馈环104的频带宽度进一步变窄,所以如图6所示,速度检测信号dv的振动收敛,同时计数器的值也减少。之后,在时刻t6,振荡继续判定单元122切换为表示振荡已停止的振荡检测信号(低电平),由此,完成一连串的处理。即,最终如表2的步骤5所示,返回到与从外部输入“400”作为速度频带fv的设定值相同的状态。
这样,在变更控制参数的设定值时,本控制装置在反馈环104中产生了振荡的情况下,持续且自动地进行使控制参数返回到更新以前的值的处理。因此,按照本控制装置,可以在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止。进而不需要以人工方式停止振荡,而且,由于还判定控制参数的边界值,所以可以平顺且短时间地进行控制参数的调整作业。
接着,按照表3所示的步骤的顺序,列举设定控制参数即速度频带fv和位置增益Kp那样的动作例来进行说明。这里,如表3所示,首先,在步骤1中将速度频带fv设定为“400”,将位置增益Kp设定为“100”的设定值,之后,在步骤2中将速度频带fv从“400”更新为“500”,在步骤3中将位置增益Kp从“100”更新为“80”,在步骤4中将位置增益Kp从“80”更新为“70”。而且,列举在至此为止的处理中,在反馈环104中不产生振荡,在步骤5中速度频带fv从“500”被变更为“560”的时刻产生了振荡的情况的例子而在以下说明。
〔表3〕
步骤 | fv (rad/sec) | Kp (rad/sec) |
1 | 400 | 100 |
2 | 500 | 100 |
3 | 500 | 80 |
4 | 500 | 70 |
5 | 560 | 70 |
[0136]
6 | 500 | 70 |
首先,由于在步骤5中产生了振荡,所以参数操作单元106对参数更新单元117输出更新以前的值“500”。
其结果,参数更新单元117的输出值从“560”再次返回到“500”,在至步骤6的同时,反馈环104中产生的振荡停止。
这样,即使在分别变更两种控制参数的情况下,本控制装置在反馈环104中产生了振荡的情况下,自动地进行将相应的控制参数选择性地返回到更新以前的值的处理。因此,按照本控制装置,可以在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止。进而,不需要以人工方式停止振荡,而且,由于还判定控制参数的边界值,所以可以平顺且短时间地进行控制参数的调整作业。
如上所述,本实施方式的伺服电机的控制装置,其参数更新单元116、117在更新为由外部输入的控制参数后输出的同时,在振荡检测单元105检测到反馈环104的振荡时,由于参数操作单元106进行作用,将控制参数的值返回到更新以前的值的功能,所以可以在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止,而且,可以平顺且短时间地进行控制参数的调整作业。
(实施方式2)
图7是本发明的实施方式2中的伺服电机的控制装置的方框图。与实施方式1相比,在实施方式2中还包括从外部取入作为控制参数的惯量J的设定值,按照该设定值来更新值的参数更新单元118。由参数更新单元116、参数更新单元117和参数更新单元118构成更新单元。而且,在图7中,对于与图1相同的结构要素附加相同的标号,省略其详细说明。
在图7中,从外部的高层设备等对参数更新单元118提供惯量J的设定值。参数更新单元118按照参数操作单元106的操作指示,输出最佳的惯量J的设定值作为输出值。从参数更新单元118输出的惯量J的输出值被提供给乘法单元115。由此,反馈环内的惯量J的内部设定值被设定作为控制参数。而且,从参数更新单元118输出的作为惯量J的内部设定值的输出值还被提供给参数操作单元106。
本实施方式中的参数操作单元106除了参数更新单元116和参数更新单元117输出的输出值,还输入参数更新单元118输出的输出值,每次在各个值被变更时依次存储各个值作为更新历史。而且,参数操作单元106在惯量J的值被更新后,通过由来自振荡检测单元105的振荡检测信号来通知检测到 振荡时,对参数更新单元118输出更新前的惯量J。参数更新单元118接受该值,将输出的惯量J的输出值返回到更新前的值。
另外,如上所述,速度增益乘法单元108中的速度增益Kv被设定为在乘法单元115中将包含了负载102的伺服电机101的惯量J的设定值与速度频带fv的设定值相乘所得的值。因此,惯量J的设定值对前述的速度增益Kv的值产生影响,对反馈环104的振荡也产生影响。因此,即使在更新了惯量的设定值J时,在反馈环104中也可能产生振荡。惯量J的设定值虽然大多与速度频带fv的设定值、位置增益Kp的设定值等其它的控制参数区别处理,但是由于前述的理由,也可以将其视为广义的控制参数的一部分。因此,在本实施方式中构成为,在由于惯量J的内部设定值的变更而在反馈环104中产生了振荡的情况下,也将惯量J的内部设定值返回到更新前的值。
接着,列举具体例子,说明如上构成的本实施方式的伺服电机的控制装置的动作。这里,如表4所示,首先,在步骤1中将速度频带fv设定为“400”、将位置增益Kp设为“100”、将惯量J设定为“1.0”的设定值,之后,在步骤2中将速度频带fv从“400”更新为“500”,在步骤3中将位置增益Kp从“100”更新为“80”,在步骤4中将惯量设定值J从“1.0”更新为“1.2”。而且,列举以下例子进行说明,即在到此为止的处理中,在反馈环104中不产生振荡,在步骤5中将惯量设定值J从“1.2”更新为“1.4”的时刻,产生振荡。
〔表4〕
步骤 | fv (rad/sec) | Kp (rad/sec) | J (kg·m2) |
1 | 400 | 100 | 1.0 |
2 | 500 | 100 | 1.0 |
3 | 500 | 80 | 1.0 |
4 | 500 | 80 | 1.2 |
5 | 500 | 80 | 1.4 |
6 | 500 | 80 | 1.2 |
首先,由于在步骤5中产生了振荡,所以振荡检测单元105将检测到振荡的振荡检测信号通知参数操作单元106。响应该通知,参数操作单元106对参数更新单元118输出更新以前的值“1.2”。
其结果,参数更新单元118的输出值再次从“1.4”返回到“1.2”,在达到步 骤6的同时,反馈环104中产生的振荡停止。
这样,即使在分别改变了三种控制参数的情况下,本控制装置在反馈环104中产生了振荡的情况下,也可以通过振荡检测单元105、参数操作单元106、参数更新单元116、117和118,自动进行选择性地将响应的控制参数返回到更新前的值的处理。因此,按照本控制装置,可以在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止。进而,由于不需要以人工方式使振荡停止,所以可以平顺且短时间地进行控制参数的调整作业。
(实施方式3)
图8是本发明的实施方式3中的伺服电机的控制装置的方框图。与实施方式1相比,在实施方式3中,取代参数更新单元116、117而具有参数设定单元130和刚性值更新单元131。而且,通过参数设定单元130和刚性值更新单元131构成更新单元。而且,在图8中,对与图1相同的结构要素附加相同的标号,省略其详细说明。
而且,在本实施方式中构成为,通过从外部的高层设备等选择并设定预先决定了值的范围的刚性设定值,能够设定与负载的刚性相应的控制参数。即,例如,预先设定从“0”到“7”的8级的刚性设定值,在驱动刚性低的负载的情况下设为“0”,而在驱动刚性高的负载的情况下设为“7”。于是,例如在从高层设备等设定了“0”作为刚性设定值的情况下,在反馈环104中设定用于驱动刚性低的负载的控制参数。通过形成这样的结构,本控制装置的使用者可以容易地设定与负载对应的控制参数而不意识到控制参数等。
如图8所示,在本实施方式的控制装置中,通过编码器103设定作为反馈环104中的控制参数的位置增益Kp和速度频带fv。而且,按照由外部输入的刚性设定值(以下,适当简单地成为“刚性值”)决定参数设定单元130设定的各控制参数的值。这样的刚性值经由刚性值更新单元131被提供给参数设定单元130。即,参数设定单元130以变换表那样的形式存储位置增益Kp和速度频带fv对于刚性值的设定值,在被通知某个刚性值时,输出与其对应的位置增益Kp和速度频带fv。
为了对参数设定单元130提供这样的刚性值,本实施方式的控制装置具有按照来自外部的设定值更新刚性值的各个值的刚性值更新单元131,同时与实施方式1等一样,具有存储刚性值更新单元131输出的各输出值的更新历史的参数操作单元106、和检测反馈环104的振荡,并将检测结果通知参 数操作单元106的振荡检测单元105。
从外部的高层设备等对刚性值更新单元131提供外部设定值,作为与负载的刚性相对应的用于设定控制参数的刚性值。而且,刚性值更新单元131按照参数操作单元106的操作指示,选择最佳的设定值,将选择出的设定值作为内部设定值输出,将其提供给参数设定单元130。而且,从刚性值更新单元131输出的内部设定值也被提供给参数更新单元116。
参数操作单元106输入来自刚性值更新单元131的内部设定值,每次在各个值被变更时,将各种作为更新历史依次存储。进而从振荡检测单元105对参数操作单元106通知用于表示是否已检测到反馈环104中的振荡的振荡检测信号。
参数操作单元106在该振荡检测信号表示已检测到振荡时,对刚性值更新单元131提供被更新以前的值,以使最后更新的刚性值的值返回到更新以前的值。而且,这时参数操作单元106通过操作指示信号dm对刚性值更新单元131通知操作指示,以选择并输出这样提供的以前的值。响应于该通知,刚性值更新单元131保持该值,同时将该值作为内部设定值输出。
另一方面,参数操作单元106在表示未检测到振荡时,通过操作指示信号dm对刚性值更新单元131进行指示,以使外部设定值直接作为内部设定值而输出。即,在振荡检测信号表示未检测到振荡时,将外部设定值直接作为内部设定值提供给参数设定单元130。
本实施方式的控制装置的特征是,在通过振荡检测单元105检测到反馈环104中的振荡时,通过参数操作单元106进行的对刚性值更新单元131的操作,对刚性值进行返回设定,使其成为上一个设定值,由此进行退回设定,使得反馈环104中的控制参数的内部设定值也成为上一个设定值。即,本实施方式的控制装置在振荡检测信号表示检测到振荡时,根据参数操作单元106的操作指示,刚性值更新单元131将最后更新设定的刚性值返回此前的刚性值,将该返回的刚性值提供给参数设定单元130。
图9是表示图8的主要部分的结构的方框图。如图9所示,刚性值更新单元131具有设定值保存单元125和输出值决定单元128。而且,参数操作单元106具有设定值更新检测单元126和旧值保存单元127。设定值保存单元125暂时保存来自外部的刚性设定的输入值而将其输出到输出值决定单元128。设定值更新检测单元126比较输入的刚性设定的输入值和刚性值更新单 元131的输出值而检测到值产生了变化时,对输出值决定单元128发出指令,以使其更新并输出被输入的刚性值。与此同时,设定值更新检测单元126对旧值保存单元127发出指示,以保存输出值决定单元128输出的更新前的值。于是,在振荡检测单元105检测到反馈环104的振荡时,输出值决定单元128取入并输出旧值保存单元127中保存的更新前的值。这时,输出值决定单元128的输出值被再次输入到设定值保存单元125,设定值保存单元125中保存的值被改写为输出值决定单元128的输出值。这是由于,刚性值更新单元131输出的更新后的刚性值作为刚性显示,可以从外部确认其值。
接着,列举具体例,对如上构成的本实施方式的伺服电机的控制装置说明其动作。
在图8中,在人工调整时等由外部通过人工方式设定的刚性值中,通常如上所述那样被分配整数。对于这里的动作例子,列举由外部设定的刚性值,即作为刚性值,被分配从“0”到“7”的8种值的例子来说明。
而且,分配与刚性值对应的反馈环104的频带fs,进而,与该频带fs对应,决定Kv/J、Kp的各个值。这里,Kv表示速度增益,Kp表示位置增益,J表示包括电机101和负载102两者的惯性力矩的惯量。在Kv/J和fs之间,以下关系成立:Kv/J=2πfs(π表示圆周率)。而且,在将反馈环104的响应衰减系数设为1时,Kp=1/4·Kv/J的关系成立。而且,前馈增益Kf从对于速度指令的反馈环104的响应性的观点看,通常用0.3左右的值。因此,控制参数的表,即,作为取平衡的标准的控制参数的组合,例如,如表5所示。
〔表5〕
刚性 | fs (Hz) | Kv/J (rad/sec) | Kp (rad/sec) | Kf |
0 | 10 | 63 | 16 | 0.3 |
1 | 20 | 126 | 31 | 0.3 |
2 | 30 | 188 | 47 | 0.3 |
3 | 60 | 377 | 94 | 0.3 |
4 | 100 | 628 | 157 | 0.3 |
5 | 200 | 1257 | 314 | 0.3 |
6 | 300 | 1885 | 471 | 0.3 |
7 | 600 | 3770 | 942 | 0.3 |
[0168] 对于从刚性值“0”到“7”的值,由于被分配与各个值对应的反馈环104的频带fs,所以,作为结果,表5表示对应从刚性值“0”到“7”的值,Kv/J、Kp、Kf的各个值决定的情况。因此,如果惯量J的大小被确定,则对于刚性设定的各个值,控制参数的所有的值也作为对于频带fs的最佳值被确定。之后,各控制参数的值被传送到与反馈环104中内含的速度增益乘法单元108、位置增益乘法单元109、前馈增益乘法单元110分别对应的运算单元。而且,通过表5的刚性值和频带fs的比较可知,刚性值越高,则反馈环104的频带fs越宽,得到对于速度指令的输入的优良的响应性或者追踪性。
而且,对于惯性力矩的惯量J的值,对于伺服电机的各个控制装置,以人工方式输入,或者自动地估计来决定,但是这里作为对惯量J的值设定了正确的值来说明。
图10是用于说明本实施方式的控制装置的一个动作例的定时图。首先,如图10所示,对预先将刚性值设定为初始值“3”,在时刻t1变更为“5”的动作进行说明。而且,刚性值和与其对应的控制参数采用表5所示的各个值。而且,作为振荡检测单元105利用图3所示的振荡继续判定单元122具有上述那样的计数器的一个例子。
首先,如图10所示,直至时刻t1,设定产生值为“3”的刚性值,这时,速度检测信号dv不振动,在反馈环104中不产生振荡。
接着,在达到时刻t1时,从外部提供“5”,设定值保存单元125的值也从“3”变为“5”。设定值更新检测单元126检测该值的变化,对输出值决定单元128发出指令,以输出设定值保存单元125的输出值。进而,设定值更新检测单元126对旧值保存单元127发出指令,以保存输出值决定单元128输出的更新前的输出值。由此,如图10所示,在时刻t1以后,旧值保存单元127的值为“3”。
这样,设定值保存单元125的输出值被提供给参数设定单元130,控制参数的值从与刚性值“3”对应的值变更为与刚性值“5”对应的值。在图10中表示,通过这样的刚性值的变更,在经过了时刻t1时,反馈环104的频带fs变宽,速度检测信号dv开始振动的情况。如图10所示,在产生这样的振荡的情况下,振荡检测单元105中的振荡继续判定单元122的计数器的输出值增加,在时刻t2,从振荡检测单元105对参数操作单元106通知已检测到振荡的振荡检测信号(高电平)。参数操作单元106在时刻t3接受这样的振荡检 测信号,对输出值决定单元128进行操作指示,以取入旧值保存单元127中保存的更新前的刚性值“3”并将其输出。输出值决定单元128接受该指示,将从旧值保存单元127取入的更新前的刚性值“3”在时刻t3输出。
其结果,从输出值决定单元128对参数设定单元130提供的内部设定值从刚性值“5”返回到“3”。由此,振荡检测单元105的频带变窄,如图10所示,在时刻t3以后,振荡收敛,计数器的值也随之减少。之后,在时刻t4,振荡继续判定单元122切换为振荡已停止的振荡检测信号(低电平),由此结束一连串的处理。即,在由于设定刚性值“5”作为外部设定值而产生了振荡的情况下,最终如图10所示,作为内部设定值变更为刚性值“3”,返回与从外部输入刚性值“3”一样的状态。
这样,即使将刚性值变更为较高的值,在反馈环104中产生了振荡的情况下,由于自动进行将刚性值返回到更新前的值的处理,所以可以在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止,并且平顺地进行调整刚性值的作业。
图11是用于说明本实施方式的控制装置的另一个动作例的定时图。如图11所示,说明刚性值从初始值“4”开始时的动作。而且,在图11中,表示在时刻t1以前反馈环104为停止状态,在时刻t1,反馈环104作为启动状态开始起作用,这时,在反馈环104中产生振荡的情况。
如图11所示,在达到时刻t2时,振荡检测单元105检测反馈环104的振荡。这时,由于刚性值在此时刻之前一次都没有变更过,所以更新前的刚性值视为初始值“4”。
因此,刚性值更新单元131的当前的输出值是与更新前的输出值相同的值,由于更新前的输出值不低,所以这时,输出与比当前的输出值仅低级数“1”的刚性相对应的值而动作。即,输出值决定单元128接受图11所示的检测到振荡的振荡检测信号(高电平),在时刻t3输出从初始值“4”更新至与仅降低级数“1”的刚性对应的值“3”的输出值。这时,旧值保存单元127也如图11所示那样在时刻t3被设定为相同的值“3”。
其结果,反馈环104的频带fs的带宽变窄,在时刻t3以后振荡收敛,计数器的值也随之减少,并且完成一连串的处理。而且,输出值决定单元128的输出值被输入到设定值保存单元125,设定值保存单元125将保存的刚性值从初始值“4”改写为“3”。即,成为与从外部输入刚性值“3”相同的状态。
这样,通过构成为以下结构,即在振荡检测单元105检测到反馈环104 的振荡时,刚性值更新单元131比较当前的更新的输出值和更新前的输出值,在更新前的输出值是与高刚性对应的值的情况下,或者在当前的更新的输出值与更新前的输出值相等的情况下,将其输出值变更为与比当前更新的输出值仅低规定级数的刚性对应的值,从而即使在设定了刚性值的初始值时等产生了振荡的情况下,也可以自动地进行将刚性值更新为与仅降低规定级数的刚性对应的值的处理,所以可以在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止,并且可以平顺地进行调整刚性值的作业。
图12是用于说明本实施方式的控制装置的再一个动作例的定时图。接着,如图12所示,说明从取初始值“5”的刚性值开始的情况的动作。在图12也表示在时刻t1以前反馈环104也处于休止状态,在时刻t1,反馈环104开始作为启动状态而起作用,这时,在反馈环104中产生振荡的情况。
如图12所示,在时刻t2时,振荡检测单元105检测反馈环104的振荡。这时,由于刚性值在到此时刻之前一次也没有变更,所以将变更前的刚性值视为初始值“5”。
因此,由于刚性值更新单元131的当前的输出值是与更新前的输出值相等的值,更新前的输出值并不低,所以这时,进行动作,以输出与仅比当前的输出值低1级的刚性对应的值。即,在时刻t3,输出值决定单元128将与比初始值“5”低级数“1”的刚性对应的值“4”作为更新的输出值输出。而且,在时刻t3,旧值保存单元127的值也被设定为相同的值“4”。
在图12中,表示即使这样更新输出值,振荡还在继续的情况。即,更新了输出值的结果,虽然反馈环104的频带fs的宽度变窄了一些,但由于还不是足够低的水平(level),所以在时刻t3以后,速度检测信号dv还振荡,振荡持续进行。而且,计数器的值达到饱和水平,振荡继续判定单元122继续输出表示振荡的高电平的值。
这时,由于刚性值更新单元131的当前输出值是与比更新前的输出值低的刚性对应的值,所以进行动作,以输出与比当前的输出值再仅低级数“1”的刚性对应的值。即,在时刻t4中,输出值决定单元128将与比当前的输出值“4”再仅低级数“1”的刚性对应的值“3”作为更新的输出值输出。而且,旧值保存单元127的值也在时刻t4被设定为相同的值“3”。
这样,由于反馈环104的频带fs的带宽进一步变窄,所以如图12所示,速度检测信号dv的振荡收敛,计数器的值也减少,完成一连串的处理。而且, 输出值决定单元128输出的值被输入到设定值保存单元125,将保存的刚性值改写为“3”。即,成为与从外部输入了刚性值“3”相同的状态。
这样,通过采用如下结构,即在振荡检测单元105检测到反馈环104的振荡时,刚性值更新单元131比较当前更新的输出值与更新前的输出值,在更新前的输出值是与较高的刚性对应的值的情况下,或者在当前的更新的输出值与更新前的输出值相等的情况下,将其输出值更新为与比当前的更新的输出值仅低规定级数的刚性对应的值,从而在设定了刚性值的初始值等情况下产生了振荡时,由于也可以自动地进行将刚性值更新为与每次降低规定级数的刚性对应的值的处理,直到振荡停止,所以可以在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止,并且平顺地进行调整刚性值的作业。
另外,在图12所示的动作例的情况下,刚性值从初始值“5”开始,经过刚性值更新单元131的输出值从“5”更新为“4”,进而从“4”更新为“3”的两个阶段。因此,与图11所示的动作例的情况相比,直至最终反馈环104的振荡停止为止,需要一些时间。因此,在图12所示的动作例的情况下,可以说该振荡对负载102产生的损伤的程度增加若干。
例如,在接通电源等时,反馈环104从休止状态变为启动状态时,有可能立即进行了负载102的更换,这时,负载102的刚性或惯性力矩在变化。因此,有可能刚性值大幅度地偏离最佳值。在这样的情况下,如果如图12所示的动作例那样分级地更新刚性值更新单元131的输出值,作为结果,直至最终振荡停止所需要的时间比较长,担心该振荡对负载102产生的损伤的程度变大。
图13是用于说明本实施方式的控制装置的再一个动作例的定时图。与图12所示的动作例相比,在图13中,列举抑制直至振荡停止之前所需要的时间的动作例子。在前述的说明中,虽然将刚性值更新单元131的输出值的更新前的值,即旧值保存单元127的值视为与刚性值的初始值相同值的“5”,但是在图13中,表示基于以下方法的动作例子,即设定与设想反馈环104的振荡确实停止的规定的刚性对应的值。
在图12的情况下,在时刻t1,旧值保存单元127的输出值为“5”,但是如图13所示,在这里的动作例中,将旧值保存单元127的输出值设为“3”。这是由于如前所述那样,作为与设想反馈环104的振荡确实停止的规定的刚性对应的值而设定“3”。
在时刻t2,振荡检测单元105检测反馈环104的振荡。这时,刚性值更新单元131的输出值为与更新前的值较低的刚性对应的值。因此,如图13所述,在时刻t3,刚性值更新单元131的输出值从“5”更新为“3”。其结果,由于反馈环104的频带fs的带宽变得足够窄,所以如图13所述,在时刻t3振荡开始收敛。
这样,在本实施方式中为以下结构,即在反馈环从休止状态变为了启动状态时,刚性值更新单元作为更新前的输出值而设定与设想反馈环的振荡确实停止的规定的刚性对应的值。由此,在刚性值的初始值为高的值时,即使反馈环104从休止状态变为了启动状态,在反馈环104中产生了振荡的情况下,本实施方式的控制装置也自动地进行将刚性值更新为与规定的刚性对应的值的处理。因此,可以使反馈环104中产生的振荡在最小限度的短时间内停止,将对负载102产生的损伤抑制到最小限度。
图14是用于说明本实施方式的控制装置的再一个动作例的定时图。接着,如图14所示,说明以下情况的动作例,即在在时刻t1刚性值从初始值“3”开始设定为刚性值“5”,之后,直至时刻t3之前在反馈环104中都不产生振荡,从时刻t3开始产生振荡。而且,这里,从时刻t1至时刻t3为止的时间较长,例如设为5秒。
如图14所示,旧值保存单元127的输出值在时刻t1为值“3”。之后,在从时刻t1开始经过了规定的时间(例如为2秒)后的时刻t2,设定值更新检测单元126对旧值保存单元127指示,以保存刚性值更新单元131的输出值。因此,在时刻t2,旧值保存单元127的输出值从“3”变为“5”。
之后,如图14所示,在时刻t3,在反馈环104中产生振荡,在时刻t4,振荡检测单元105检测该振荡。这时,旧值保存单元127的值为“5”,所以刚性值更新单元131的更新以前的输出值被视为“5”。因此,此后为与图11中说明的相同的动作,刚性值更新单元131的输出值在时刻t5为其刚性仅降低级数“1”的对应的值“4”,在时刻t6,反馈环104的振荡停止。
如图14所示,从时刻t1至时刻t3为止的比较长的时间,在反馈环104中不产生振荡,意味着在时刻t1中作为刚性值设定的值为“5”,其作为与电机101的负载102对应的刚性值,接近最佳值的可能性较高。所以说,希望之后即使例如在反馈环104中产生了振荡,在这样的情况下,刚性值更新单元131的输出值也不返回到更新前的值“3”,而是更新并输出与比当前的输出值 仅低级数“1”的刚性对应的值“4”,这样,作为刚性值而接近最佳值的可能性高。
这样,从更新刚性值开始,经过规定时间后在反馈环104中产生了振荡的情况下,本实施方式的控制装置也自动地进行将刚性值更新为最佳值的处理,所以可以在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止,并且可以平顺地进行调整刚性值的作业。
而且,在本实施方式中说明了,在刚性值更新单元131的更新以前的输出值不是与比更新后的输出值低的刚性对应的值的情况下,更新并输出与仅比当前的输出值低级数“1”的刚性对应的值,但是也考虑与低级数“1”以上的刚性对应的值,例如,在更新并输出了与仅降低了级数“2”的刚性对应的值的情况下,可尽快使反馈环104中产生的振荡停止。因此,这时希望根据对控制装置的要求来选择动作。
如上所述,可以实现以下的伺服电机的控制装置,即在刚性值更新单元131更新并输出被输入的刚性值的同时振荡检测单元105检测到反馈环104的振荡时,通过进行将该输出值自动地更新为最佳值的动作,可以在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止,并且可以平顺地进行停止刚性值的作业。
(实施方式4)
图15是本发明的实施方式4的伺服电机的控制装置的方框图。与实施方式3相比,在实施方式4中还具有陷波滤波器141和中心频率调整单元142。而且,在图15中,对于与图8相同的结构要素附加相同的标号,省略其详细说明。
在本实施方式中,从速度增益乘法单元108输出的旋转控制信号被提供给第1陷波滤波器141。陷波滤波器141进行动作,以便以成为中心频率的频率为中心,截止规定的带宽的信号分量。而且,陷波滤波器141具有通过来自外部的指令而可改变其中心频率的功能。在本实施方式中,这样去除了特定的频率分量的旋转控制信号从陷波滤波器141被输出,与该旋转控制信号相应的驱动信号被提供给电机101。
图16A和图16B是表示陷波滤波器141的频率传递特性的图,图16A表示中心频率为100Hz的情况,图16B表示中心频率为1000Hz的情况。如图16A、图16B所示,陷波滤波器141按照来自外部的指令,其截止的中心频率例如可在100Hz至1000Hz的范围内可改变。
而且,从微分运算单元111对中心频率调整单元142提供速度检测信号dv。中心频率调整单元142利用被提供的速度检测信号dv而生成中心频率调整信号dc,对陷波滤波器141输出。陷波滤波器141按照该中心频率调整信号dc调整截止的中心频率。
图17是表示中心频率调整单元142的详细结构的方框图。在图17中,从微分运算单元111提供的速度检测信号dv被提供给高通滤波器143。高通滤波器143在速度检测信号dv中,截止比规定的频率低的信号分量,仅提取并输出较高频率的信号分量。从高通滤波器143输出的较高频率的信号分量被提供给第2陷波滤波器144。陷波滤波器144具有与陷波滤波器141相同的特性和功能,以由外部指令的中心频率截止规定的频率分量后输出。从陷波滤波器144输出的信号被提供给陷波中心频率修正单元145。陷波中心频率修正单元145将用于指令陷波滤波器144的中心频率的中心频率调整信号dc输出到陷波滤波器144,以使得从陷波滤波器144输出的信号的振幅最小。然后,该中心频率调整信号dc被提供给陷波滤波器141。
这样构成的陷波滤波器141和中心频率调整单元142在反馈环104中产生振荡,在速度检测信号dv中产生了振动时,自动地调整陷波滤波器141的中心频率,以截止该振动的频率分量,使反馈环104中产生的振动停止那样进行作用。
接着,列举具体例,对如上构成的本实施方式的伺服电机的控制装置说明其动作。
图18是用于说明本实施方式的控制装置的一个动作例的定时图。首先,如图18所示,说明预先设定初始值为“3”的刚性值,在时刻t1被变更为“5”的情况的动作。而且,刚性值和与其对应的控制参数采用表5所示的各个值。而且,作为振荡检测单元105,采用图3所示那样振荡继续判定单元122具有上述那样的计数器的一个例子。
首先,如图18所示,在时刻t1之前,预先设定初始值为“3”的刚性值,这时,速度检测信号dv不振动,反馈环104不产生振荡。
接着,表示以下情况,即在到达时刻t1时,从外部提供刚性值“5”,设定值保存单元125的值也从“3”变为“5”。在图18中,通过这样的刚性值的变更,在经过了时刻t1时,反馈环104的频带fs的带宽变宽,速度检测信号dv开始振动。
这样的速度检测信号dv也被输入到中心频率调整单元142。陷波中心频率修正单元145调整并输出其输出信号,以使得陷波滤波器144截止该速度检测信号dv的频率,即,使陷波滤波器144的中心频率与该振动的速度检测信号dv的频率一致。然后,中心频率调整单元142输出的中心频率调整信号dc对陷波滤波器141发出指令,使其中心频率与陷波滤波器144的中心频率一致,所以起到使反馈环104的振荡停止的作用。
其结果,在时刻t2,反馈环104的振荡停止时,进行了增值计数的计数器在时刻t2开始降值计数。即,由于计数器在振荡继续判定单元122判定产生振荡的规定值到达之前开始降值计数,所以振荡继续判定单元122不输出表示检测到振荡的高电平,而是继续输出低电平的值。
由此,如图18所示,刚性值更新单元131的输出值在时刻t2以后还继续维持刚性值“5”。
另一方面,通过中心频率调整信号dc调整了陷波滤波器141的中心频率的结果,有时反馈环104的振荡不停止。例如,存在振荡的频率脱离了陷波滤波器141的中心频率的可变范围的情况,或者速度增益Kv的值过大的情况。在这样的情况下,如在实施方式3中图10所示的那样,振荡继续判定单元122输出高电平的值,通过使刚性值更新单元131的输出值从刚性值“5”再次返回到刚性值“3”,使反馈环104的振荡停止。
而且,如前所述,振荡继续判定单元122内部的计数器的值达到规定的值需要规定的时间。通过使该规定的时间比中心频率调整单元142调整陷波滤波器141的中心频率所需要的时间(例如200msec)长,可以在中心频率调整单元142调整陷波滤波器141的中心频率期间,刚性值更新单元131不更新其输出值。由此,在振荡通过陷波滤波器141的作用而停止的情况下,刚性值更新单元131的输出值维持当前的刚性值,在振荡通过陷波滤波器141的作用而未停止的情况下,刚性值更新单元131的输出值从当前的刚性值再次返回到更新以前的刚性值,这样,可以进行使反馈环104的振荡停止的动作。
而且,这时,由于与刚性值“3”相比,刚性值“5”时反馈环104的频带fs的带宽更宽,所以希望对于速度指令的响应性优良。即,与实施方式3相比,本实施方式由于可能维持高的刚性值,所以还希望对于速度指令的响应性,或者表示相同的响应性。
而且,在本实施方式中也可以是以下动作,即如前所述那样,将调整陷波滤波器141的中心频率所需要的时间作为一定时间来估计,但是观测调整中心频率的处理,在该处理比预计的时间更早结束的情况下,不等待预计的时间为止,而将刚性值更新单元131的输出值从当前的刚性值再次返回到更新以前的刚性值,从而使反馈环104的振荡停止。由于这样可以使反馈环104的振荡更早停止,所以比较理想。
这样,在具有了用于抑制反馈环104的振荡的陷波滤波器141和调整其中心频率的中心频率调整单元142的情况下,在反馈环104中产生了振荡时,本实施方式的控制装置也可以将刚性值仍维持当前的值,或者适当且自动地进行返回到更新以前的值的处理,所以可以在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止,并且可以平顺地进行调整刚性值的作业。
(实施方式5)
图19是本发明的实施方式5的伺服电机的控制装置的方框图。与实施方式3相比,在实施方式5中特征是,具有估计和设定作为包含电机101的负载102的惯性力矩的惯量J的功能。为了实现这样的功能,本实施方式中的控制装置,除了在实施方式3中说明的结构外,还具有惯量设定单元152、惯量估计单元153、和微分运算单元154。而且,在图19中,对于与图8相同的结构附加相同的标号,省略其详细说明。
在图19中,从第1微分运算单元111输出的速度检测信号dv被提供给第2微分运算单元154。微分运算单元154对被提供的速度检测信号dv进一步进行微分运算,输出与电机101的旋转加速度对应的加速度检测信号。加速度检测信号被提供给惯量估计单元153。
除了加速度检测信号,还对惯量估计单元153提供与从速度增益乘法单元108输出的扭矩指令对应的旋转控制信号。惯量估计单元153根据这两种信号估计包含电机101的负载102的惯性力矩,作为惯量估计值输出。
除了惯量估计值,还对惯量设定单元152提供由外部的高层设备等设定的惯量J的设定值即惯量值。惯量设定单元152在来自惯量估计单元153的惯量估计值有效时,将该惯量估计值作为惯量设定值输出。而且,惯量设定单元152在惯量估计值无效时,将来自外部的惯量J值作为惯量设定值输出。而且,也可以为以下结构,即该惯量设定值被通知给外部的高层设备等,在外部的高层设备等中进行显示。
这里,惯量估计单元153能够估计包含电机101的负载102的惯性力矩是基于以下原理。即,在用JL表示电机101和负载102的惯性力矩,用β表示电机101的旋转加速度,用T表示提供给伺服电机101的扭矩时,作为物理法则,T=JL×β的关系成立。惯量估计单元153根据这样的原理,由与旋转加速度β对应的加速度检测信号和与扭矩T对应的旋转控制信号这两种信号估计惯性力矩JL。更具体来说,能够用逐次最小二乘法等方法来估计惯量。
而且,从动作原理上讲,如果电机101不伴随某种程度以上的加减速旋转某种程度以上的时间,则惯量估计单元153不能正确地估计包含电机101的负载102的惯性力矩的值。因此,直至惯量估计单元153估计包含电机101的负载102的惯性力矩的值的期间,需要惯量初始设定值作为虚拟的值以取代惯量估计值。因此,在本实施方式中为以下结构,即惯量设定单元152在惯量估计值为有效之前,输出来自外部的惯量J的设定值作为惯量初始设定值,在惯量估计值已有效之后,将该值作为惯量设定值输出。
而且,设为这样的结构的情况下,作为惯量初始设定值,一般设定被认为与实际的值接近的值作为包含电机101的负载102的惯性力矩。另外,存在惯量初始设定值与实际的惯性力矩的值或者惯量估计值存在偏差的情况,这时,在惯量估计值为有效前后,速度增益Kv的值变化。
例如,假设惯量初始设定值相对于实际的惯性力矩的值为1/2的值,惯量估计值与实际的惯性力矩的值相等。这时,在惯量估计值为有效的前后,速度增益Kv的值增加为2倍。这样,在惯量初始设定值已比惯量估计值小的情况下,速度增益Kv的值增加。在设为惯量估计值为有效的前后,实际的惯性力矩的值不变化时,反馈环104的实际频带宽度仅增加相当于速度增益Kv的值已增加的部分。因此,在惯量估计值已为有效之后,在反馈环104中有可能产生振荡。
因此,在本实施方式中,设为具有振荡检测单元105、参数操作单元106、和刚性值更新单元131的结构,由此,可以自动且迅速地使反馈环104中产生的振荡停止。
列举具体例,对以上那样构成的伺服电机的控制装置说明其动作。
图20是用于说明本实施方式的控制装置的一个动作例的定时图。
在图20中,除了刚性值更新单元131的输出值,还显示惯量设定值和实际的惯性力矩的值的比、以及反馈环104的实际的频带宽度的值(单位为Hz) 等。在将惯量设定值设为Js、将实际的惯性力矩的值设为Jr时,表示反馈环104的实际的频带宽度fsr的值相对于频带设定值fs为fsr=fs×(Js/Jr)。而且,刚性值和与其对应的控制参数使用表5所示的各个值。作为振荡检测单元105使用图3所示那样振荡继续判定单元122具有上述那样的计数器的一个例子。
在图20中列举以下的例子,即在时刻t1以前,惯量估计值无效,惯量初始设定值,即该时刻的惯量设定值Js为实际的惯性力矩的值Jr的0.4倍。根据表5,频带设定值fs的值相对于刚性值“4”为100(Hz),所以实际的频带宽度fsr为:fsr=100×0.4=40(Hz)。
在时刻t1,惯量估计值为有效,惯量设定单元的输出值与实际的惯性力矩的值相等,即两者的比为1.0。这时,实际的频带宽度fsr为:fsr=100×1.0=100(Hz)。而且,这样由于反馈环104的实际频带宽度已变宽,所以在时刻t1在反馈环104中产生振荡。
如图20所示,在产生这样的振荡时,振荡检测单元105中的振荡继续判定单元122的计数器的输出值增加,在时刻t2,从振荡检测单元105对参数操作单元106通知表示已检测到振荡的振荡检测信号(高电平)。
参数操作单元106接受这样的振荡检测信号(高电平)的通知,对刚性值更新单元131进行以下那样的操作指示。即,刚性值更新单元131接受该操作指示,在时刻t3输出将输出的刚性值从当前的刚性值“4”仅降低规定级数(这时级数=“2”)的刚性值“2”。
其结果,频带设定值fs变窄,如图20所示,反馈环104的实际频带宽度fsr也为:fsr=30×1.0=30(Hz)。由此,振荡收敛,计数器的值也随之减少。之后,在时刻t4,振荡继续判定单元122切换为表示振荡已停止的振荡检测信号,由此结束一连串的处理。即,最终如图20所示,作为内部设定值被变更为刚性值“2”,返回到与从外部输入了“2”作为刚性值相同的状态。
即,本实施方式的控制装置为以下结构,即在惯量估计值变为了有效之后,在振荡检测信号表示已检测到振荡时,根据参数操作单元106的操作指示,刚性值更新单元131将刚性值切换为与比当前的值仅低规定的级数的刚性对应的值,将该切换后的值提供给参数设定单元130。
这样,由于惯量设定单元152输出的惯量设定值增加,反馈环104的实际频带宽度也增大,在反馈环104中产生了振荡的情况下,本实施方式的控制装置由于自动地进行将刚性值更新为与降低规定的级数的刚性对应的值的 处理,所以可以在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止,将对负载102产生的损伤抑制到最小限度。
而且,这里的规定的级数,如果其值过小,则因为反馈环104中产生的振荡停止之前重复前述一连串的处理而花费时间,相反,如果其值过大,则在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止的可能性变高,但是之后,需要从外部通过人工再次调整刚性值,所以需要考虑两者的优点和缺点而设定适当的值。
图21是用于说明本实施方式的控制装置的另一个动作例的定时图。接着,如图21所示,说明从刚性值取初始值“3”开始启动的情况的动作。而且,与图20的情况一样,表示在时刻t1之前,惯量估计值无效,惯量初始设定值即该时刻的惯量设定值Js为实际的惯性力矩的值Jr的0.4倍的情况。根据表5,频带设定值fs的值为对于刚性值“3”的60(Hz),所以反馈环104的实际的频带宽度fsr为:fsr=60×0.4=24(Hz)。
在为时刻t1时,惯量估计单元153的输出值为有效,惯量设定单元152的输出值即惯量设定值与实际的惯性力矩的值相等,即,两者的比为1.0。这时,反馈环104的实际的频带宽度fsr为:fsr=60×1.0=60(Hz)。如图20所示,在刚性值从“4”开始启动时,虽然在时刻t1马上在反馈环104中产生了振荡,但是这时,实际的频带宽度fsr为:fsr=60(Hz)而比较窄,是振荡刚要被激励的水平。因此,在时刻t1不产生振荡,在时刻t2在反馈环104中产生振荡。于是,这时从时刻t1至时刻t2的时间变得比规定的时间(例如1秒)长。因此,虽然同样在时刻t3检测振荡,但是刚性值更新单元131的输出值在时刻t4,被更新为与相对于开始时的刚性值仅低级数“1”而不是前述的级数“2”的刚性对应的值,即刚性值“2”。
其结果,如图21所示,频带设定值fs变低,反馈环104的实际的频带宽度fsr也变为:fsr=30×1.0=30(Hz),振荡收敛。这样,在从惯量估计值为有效开始至反馈环104中产生振荡为止的时间长的意思是,振荡停止的刚性值相对于开始时的刚性值“3”没有大的背离。因此,这时,相对于开始时的刚性值“3”,与更新为与仅降低级数“2”的刚性对应的值即刚性值“1”相比,结果是更希望被更新为与仅降低级数“1”的刚性对应的值即刚性值“2”。这是由于,在被更新为刚性值“1”的情况下,为了使反馈环104在最佳值的刚性值“2”下动作,需要对刚性值“2”从外部再次通过人工进行设定的缘故。
这样,从惯量估计单元153的输出变为有效开始至超过规定的时间而检测到反馈环104的振荡时,刚性值更新单元131通过进行将其输出值切换为与当前的输出值仅低级数“1”的刚性对应的值的处理,可以在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止,并且根据状况,将刚性值更新单元131的输出值设定为更希望的刚性值。
而且,这里,根据从惯量估计单元153的输出变为有效开始至检测到反馈环104的振荡时为止的时间是否超过了规定的时间来切换动作。取而代之,例如设置多个规定的时间T1、T2、…(T1<T2),如未超过时间T1则更新为与仅低级数K0的刚性对应的刚性值,如果超过时间T1且未超过时间T2,则更新为与仅低级数K1的刚性对应的刚性值,如果超过时间T2,则更新为与仅低级数K2的刚性对应的刚性值,级数设为K0>K1>K2。即,随着从惯量估计单元153的输出为有效时开始到检测到反馈环104的振荡为止的时间的增大,依次较小地设定级数,从而能够更细致地设定最佳值。
这样,在本实施方式的控制装置中,在惯量估计值成为了有效时开始的规定的时间内,在振荡检测信号表示已检测到振荡时,刚性值更新单元131将其输出值切换为与比当前的输出值仅低规定的第1级数的刚性对应的值。于是,也可以为以下结构,即在惯量估计值成为了有效时开始的规定的时间以后,在振荡检测信号表示已检测到振荡时,刚性值更新单元131将其输出值切换为与比当前的输出值仅低规定的第2级数的刚性对应的值,第1级数比第2级数的值大。
(实施方式6)
图22是本发明的实施方式6中的伺服电机的控制装置的方框图。与实施方式5相比,在实施方式6中具有稳定刚性值计算单元157。而且,在图22中,对于与图8相同的结构要素附加相同的标号,省略其详细说明。而且,在本实施方式中,说明通过乘法单元115,构成将来自惯量设定单元152的初始设定值和频带设定值相乘后作为速度增益输出的速度增益计算单元。
在图22中,对稳定刚性值计算单元157提供来自外部的惯量初始设定值、从惯量设定单元152输出的惯量设定值,乘法单元115的输出值和从刚性值更新单元131输出的刚性值。稳定刚性值计算单元157根据这些提供的值计算稳定刚性值,将其提供给刚性值更新单元131。
该稳定刚性值按照以下定义计算,即在惯量估计单元153的输出为有效 的前后,在乘法单元115即速度增益计算单元的输出值不增加的范围内,作为惯量估计单元153的输出为有效后的刚性值而与最高的刚性对应的值。实际上,在将惯量初始设定值设为Ji,将惯量估计值为有效后的惯量设定值设为Js,将与当前的刚性值对应的频带设定值设为fs时,与频带设定值不超过fs×(Ji/Js)所算出的频带宽度的值的条件下的、按照与最高的刚性对应的刚性值的定义来计算也是等效的。该稳定刚性值能够确实地使反馈环104中产生的振荡停止,并且意味着与最高的刚性对应的刚性值,通过将刚性值更新单元131的输出值切换为稳定刚性值,能够使振荡确实地停止。
这样,说明了具有稳定刚性值计算单元157的本实施方式的控制装置的一个动作例。而且,这里,利用图20和图21说明本控制装置的动作。
在图20中,在时刻t1,惯量估计值为有效,惯量设定值的输出值与实际的惯性力矩的值相等,即,两者的比为1.0。这时,由于104的实际的频带宽度已变宽,所以在时刻t1在反馈环104中产生振荡。其结果,如图20所示,振荡检测单元105中的振荡继续判定单元122的计数器的输出值增加,在时刻t2,从振荡检测单元105对参数操作单元106通知表示已检测到振荡的振荡检测信号(高电平)。
这时,如果计算前述的频带宽度fs×(Ji/Js),则由于fs=100[Hz],Ji/Js=(Ji/Jr)/(Js/Jr)=0.4/1.0=0.4,所以fs×(Ji/Js)=100×0.4=40[Hz]。根据表5,频带设定值fs在不超过它的条件下的与最高的刚性对应的刚性值为刚性值“2”。即,这时,稳定刚性值计算单元157输出的稳定刚性值为刚性值“2”。因此,刚性值更新单元131从参数操作单元106接受产生了振荡时的操作指示,在时刻t3,将输出的刚性值从当前的刚性值“4”切换为作为稳定刚性值的刚性值“2”后输出。
其结果,如图20所示,频带设定值fs变低,振荡收敛,计数器的值也减少。之后,在时刻t4,振荡继续判定单元122切换为表示振荡已停止的振荡检测信号(低电平),由此完成一连串的处理。而且,刚性值更新单元131的输出值被输入到设定值保存单元125,被保存的刚性值从“4”改写为“2”。即,成为与从外部输入“2”作为刚性值相同的状态。
这样,由于惯量设定单元152输出的惯量设定值增加,反馈环104的实际的频带宽度也增加,在反馈环104值产生了振荡的情况下,振荡检测单元105和刚性值更新单元131自动地进行更新为稳定刚性值计算单元157输出 的稳定刚性值的处理,所以可以在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止,可以将对负载102产生的损伤抑制到最小限度。
接着,如图21所示那样,对刚性值从“3”开始的情况的动作进行说明。
在图21中表示以下情况,即在时刻t1以前,惯量估计值无效,惯量初始设定值即此刻的惯量设定值Js为实际的惯性力矩的值Jr的0.4倍。而且,在时刻t1,惯量估计值为有效,惯量设定值和实际的惯性力矩的值相等,即,两者的比变为1.0。
这时,如果计算前述的频带宽度fs×(Ji/Js),则由于fs=60[Hz],Ji/Js=(Ji/Jr)/(Js/Jr)=0.4/1.0=0.4,所以fs×(Ji/Js)=60×0.4=24[Hz]。根据表5,频带设定值fs在不超过它的条件下的与最高的刚性对应的刚性值为刚性值“1”。即,这时,稳定刚性值计算单元157输出的稳定刚性值为刚性值“1”。
在刚性值从“4”开始的情况下,在时刻t1,反馈环104马上产生了振荡,但是此时是振荡刚要被激励的水平。因此,在时刻t1不产生振荡,在时刻t2如图21那样在反馈环104中产生了振荡。于是,此时从时刻t1至时刻t2为止的时间变得比规定的时间(例如1秒)长。因此,虽然同样在时刻t3检测振荡,但是,刚性值更新单元131的输出值在时刻t4相对于开始时的刚性值“3”不是被更新为作为前述的稳定刚性值的刚性值“1”,而是被更新为与仅低级数“1”的刚性对应的值即刚性值“2”。
其结果,如图21所示,频带设定值fs变低,振荡收敛。这样,在从惯量估计单元153的输出值为有效开始至反馈环104中产生振荡为止的时间长的意思是,振荡停止的刚性值相对于开始时的刚性值“3”没有大的背离。因此,这时,相对于开始时的刚性值“3”,与更新为作为稳定刚性值的刚性值“1”相比,结果是更希望被更新为与仅降低级数“1”的刚性对应的值即刚性值“2”。
这样,在从惯量估计单元153的输出为有效开始超过规定的时间后检测到反馈环104的振荡时,刚性值更新单元131通过使其输出值与稳定刚性值的值无关而进行切换至与比当前的输出值仅低级数“1”的刚性对应的值的处理,可以在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止,并且根据状况将刚性值更新单元131的输出值设定为更希望的刚性值。
图23是用于说明本控制装置的另一个动作例的定时图。接着,说明如图23所示那样,刚性值从“3”开始,惯量初始设定值即此刻的惯量设定值Js为实际的惯性力矩的值Jr的1.1倍的情况的动作。
在时刻t1,如果惯量设定单元的输出值与实际的惯性力矩的值的比为1.0时,由于fs=60[Hz],Ji/Js=(Ji/Jr)/(Js/Jr)=1.1/1.0=1.1,所以前述的频带宽度fs×(Ji/Js)为fs×(Ji/Js)=60×1.1=66[Hz]。根据表5,频带设定值fs在不超过它的条件下的与最高的刚性对应的刚性值为刚性值“3”。即,这时,稳定刚性值计算单元157输出的稳定刚性值为刚性值“3”。
这时,由于是振荡刚要被激励的水平,因此,在时刻t1不产生振荡,在时刻t2在反馈环104中产生了振荡。于是,此时从时刻t1至时刻t2为止的时间变得比规定的时间(例如1秒)短。因此,在时刻t3检测振荡,虽然刚性值更新单元131的输出值在通常情况下在时刻t4被更新为作为前述的稳定刚性值的刚性值“3”,但是,在这种情况下,稳定刚性值不是与比当前低的刚性对应的值。因此,刚性值更新单元131的输出值在时刻t4不被更新为作为稳定刚性值的刚性值“3”,而被更新为与仅降低级数“1”的刚性对应的值即刚性值“2”。
其结果,频带设定值fs变低,振荡收敛。这样,在惯量初始设定值比惯量估计单元153的输出值大的情况下,稳定刚性值与当前的刚性相同,或者成为与高的刚性对应的值。这时,与更新为作为稳定刚性值的刚性值“3”相比,结果是更希望被更新为与仅降低级数“1”的刚性对应的值即刚性值“2”。
这样,与从惯量估计单元153的输出值为有效开始至检测反馈环104的振荡为止的时间是否超过规定的时间无关,只要稳定刚性值计算单元157输出的稳定刚性值不是与比当前低的刚性对应的值,刚性值更新单元131就进行将该输出值切换为与比当前的输出值仅低级数“1”的刚性对应的值。通过这样的结构,可以在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止,并且根据状况将刚性值更新单元131的输出设定为更希望的刚性值。
如上所述,本实施方式的伺服电机的控制装置为以下结构,即具有稳定刚性值计算单元157,满足以下的条件,即惯量估计值为有效时之后的速度增益计算单元的输出值为惯量估计值为有效时之前的速度增益计算单元的输出值的值以下,并且作为惯量估计值为有效时之后的刚性值,计算与最高刚性对应的值作为稳定刚性值,在惯量估计值为有效时开始的规定时间内,振荡检测信号表示已检测到振荡时,刚性值更新单元131将其输出值切换为稳定刚性值计算单元157的输出值,在惯量估计值为有效时开始的规定时间以后,振荡检测信号表示检测到振荡时,刚性值更新单元131将其输出值切换 为与比当前的输出值仅低规定级数的刚性对应的值。
而且,本实施方式的控制装置也可以是以下结构,即,在惯量估计值为有效时开始的规定时间以内,振荡检测信号表示已检测到振荡时,稳定刚性值为与比当前低的刚性值对应的值的情况下,刚性值更新单元131将其输出值切换为稳定刚性值计算单元157的输出值,在惯量估计值为有效时开始的规定时间以后,振荡检测信号表示已检测到振荡的情况下,或者,从惯量估计值为有效时开始的规定时间以内,振荡检测信号表示已检测到振荡,而稳定刚性值为与当前的刚性值以上的刚性对应的情况下,刚性值更新单元131将其输出值切换为与比当前的输出值仅低规定级数的刚性对应的值。
这样,按照本实施方式的控制装置,通过刚性值更新单元131更新为被输入的刚性值后输出,同时在振荡检测单元105检测到反馈环104的振荡时,进行将其输出值自动地更新为最佳值的动作,从而可以实现在短时间内使反馈环104中产生的振荡停止,并且来自外部的刚性值的再调整的必要性少的伺服电机的控制装置。
(实施方式7)
图24是本发明的实施方式7中的伺服电机的控制装置的方框图。与实施方式5相比,在实施方式7中还具有刚性值判定单元161。而且,在图24中,对于与图19相同的结构要素附加相同的标号,省略其详细说明。
在图24中,刚性值判定单元161输入刚性值更新单元131的输入值,判断该值是否是与规定的刚性值相等的值或者是与比规定的刚性值低的刚性对应的值。而且,输入振荡检测单元105所输出的振荡检测信号,判断反馈环104是否在振荡。然后,如果刚性值判定单元161判断刚性值更新单元131的输出值是与规定的刚性值相等的值或者是与比规定的刚性值低的刚性对应的值,并且反馈环104正在振荡,则将指令降低惯量的高电平、否则将低电平的二值的惯量降低指令信号对惯量设定单元152输出。
列举具体例,对以上那样构成的伺服电机的控制装置说明其动作。而且,在本实施方式中说明以下动作,即与实施方式5一样,通过图24所示的结构,对于在惯量初始设定值是比实际的惯性力矩的值大的值的情况下,或者负载102的惯性力矩急剧变化等情况下,速度增益kv的值增加,并且反馈环104的实际的频带宽度增加时所产生的振荡,自动地确实地使振荡停止。
图25是用于说明本实施方式的控制装置的一个动作例的定时图。
在图25中,除了刚性值更新单元131的输出值,还表示有惯量设定值与实际的惯性力矩的值的比、以及反馈环104的实际的频带宽度fsr的值(单位为Hz)等。而且,刚性值以及与其对应的控制参数使用表5所示的各个值。作为振荡检测单元105,使用图3所示那样振荡继续判定单元122具有上述那样的计数器的一个例子。
在图25中,列举以下一例,即在时刻t1以前,作为惯量估计单元153的输出值的惯量估计值有效,惯量估计值Js与实际的惯性力矩的值Jr相等,即为1.0倍。根据表5,频带设定值fs的值对于刚性值“1”为10(Hz),所以实际的频带宽度fsr为:fsr=10×1.0=10(Hz)。
而且,在时刻t1,负载102的惯性力矩急剧变化至此前的1/8,并且作为惯量设定单元152的输出值的惯量设定值变为实际的惯性力矩的值的8倍。这时,实际的频带宽度fsr为:fsr=10×8=80(Hz)。而且,这样,由于反馈环104的实际的频带宽度已变宽,所以在时刻t1在反馈环104中产生振荡。
如图25所示,在产生这样的振荡时,振荡检测单元105中的振荡继续判定单元122的计数器的输出值增加,并且在时刻t2,从振荡检测单元105输出表示检测到振荡的振荡检测信号(高电平)。
刚性值判定单元161接受该振荡检测信号,而且,这时刚性值更新单元131的输出值与规定的刚性值即刚性值“0”相等。因此,如图25所示,刚性值判定单元161在时刻t2对设定值保存单元125输出用于指令降低惯量的高电平的值,作为惯量降低指令信号。
惯量设定单元152接受该惯量降低指令信号,将惯量设定值切换为相对于当前的输出值降低为其1/2的值,在时刻t3输出。因此,如图25所示,在时刻t3,惯量设定值从实际的惯性力矩的值的8倍变化为4倍。
其结果,反馈环104的实际的频带宽度fsr的值也成为:fsr=10×4=40(Hz)。由此,因为实际的频带宽度fsr的值充分降低,所以振荡收敛,计数器的值也随之减少。之后,在时刻t4,振荡继续判定单元122切换为表示振荡已停止的振荡检测信号(低电平),由此完成一连串的处理。
这样,通过在观察惯量设定单元152输出的惯量设定值后而相对地增加,即使反馈环104的实际的频带宽度增大,在反馈环104中产生了振荡,刚性值判定单元161也可以自动进行一边判断刚性值更新单元131的输出值,一边以规定的比例降低惯量设定值的处理。因此,按照本实施方式控制装置, 可以确实地使反馈环104中产生的振荡停止,可以较小地抑制对负载102产生的损伤。
而且,这里,列举了惯量设定单元152接受了惯量降低指令信号时,将输出的惯量设定值切换为相对于当前的输出值降低至其1/2的值后输出的例子,但也可以不是1/2而切换为降低到其他比例的值后输出。这时,如果降低的比例高,则存在惯量设定值与实际的惯性力矩相比过低的可能性,相反,如果降低的比例低,则存在至振荡停止之前花费时间的可能性。因此,考虑两者的长处和短处后决定降低的比例即可。
而且,这里列举了将规定的刚性值设为了刚性值“0”的例子。基本上,作为规定的刚性值一般选择与最低的刚性对应的值,但是也可以不一定是与最低的刚性对应的值。即,例如是这种情况时,刚性值也可以设为“1”。但是,该规定的刚性值必须是在惯量设定值是与实际的惯性力矩相等的值时,反馈环104中产生的振荡确实地停止的刚性值。
图26是用于说明本实施方式的控制装置的另一个动作例的定时图。接着,如图26所示,说明刚性值从“1”开始启动的情况下的动作。在图26中,表示作为对于惯量设定单元152的惯量初始设定值而设定实际的惯性力矩的8倍的值的情况。这时,根据表5,频带设定值fs的值对于刚性值1为20(Hz),所以反馈环104的实际的频带宽度fsr为:fsr=20×8=160(Hz)。而且,在图26中表示了在时刻t1为伺服打开(servo-on),但是由于实际的频带宽度fsr大,所以在时刻t1在反馈环104中产生了振荡的情况。即,如图26所示,由于振荡继续判定单元122内部的计数器的值在时刻t2为规定的值以上,所以振荡检测信号在时刻t2为表示产生了振荡的高电平。
刚性值判定单元161接受该振荡检测信号,这时,由于刚性值更新单元131的输出值为“1”的刚性值,是与高于规定的刚性值即“0”的刚性值的刚性对应的值,所以作为惯量降低指令信号,保持低电平的值,并且为不指示降低惯量的状态。
另一方面,刚性值更新单元131接受基于该振荡检测信号的表示产生振荡的高电平的值,对于输出的刚性值,在时刻t3,输出从当前的“1”的刚性值仅降低规定的级数的“0”的刚性值。
由此,频带设定值fs变低,如图26所示,反馈环104的实际的频带宽度fsr变为:fsr=10×8=80(Hz)。另外,如图26所示,由于没有降低到振荡 停止的程度,所以在时刻t3以后振荡不收敛而继续。其原因是,惯量设定单元152输出的惯量设定值,即惯量初始设定值远远大于实际的惯性力矩的值。
但是,刚性值更新单元131的输出值已与规定的刚性值即刚性值“0”相等,所以如图26所示,刚性值判定单元161在时刻t4对惯量设定单元152输出用于指示降低惯量的高电平的值作为惯量降低指令信号。惯量设定单元152接受该惯量降低指令信号,将输出的惯量设定值切换为相对于当前的输出值降低至1/2的值,从而在时刻t5输出。因此,在时刻t5,惯量设定单元152的输出值从实际的惯性力矩的值的8倍变化为4倍。
其结果,如图26所示,反馈环104的实际的频带宽度fsr也变为fsr=10×4=40(Hz)。这样,由于实际的频带宽度fsr已充分降低,所以振荡收敛,计数器的值也随之减少。之后,在时刻t6,振荡继续判定单元122切换至表示振荡已停止的振荡检测信号(低电平),由此完成一连串的处理。
这样,即使因为惯量初始设定值是大于实际的惯性力矩的值而在反馈环104中产生了振荡,由于刚性值判定单元161一边判断刚性值更新单元131的输出值,一边自动进行以规定的比例降低惯量设定单元152的输出值的处理,所以可以使反馈环104中产生的振荡确实地停止,可以将对负载102产生的损伤抑制得小。
而且,惯量设定单元152将输出的惯量设定值切换为相对于当前的输出值降低至1/2的值后输出的结果是,即使反馈环104的实际的频带宽度fsr不变为足够低的值,在反馈环104中产生的振荡未停止,也能够通过重复前述一连串的处理直至振荡停止,从而使振荡确实地停止。但是,需要与规定的刚性值对应的频带设定值fs是足够低的频率。
(实施方式8)
图27是本发明的实施方式8的伺服电机的控制装置的方框图。而且,在图27中,对于与图24相同的结构要素附加相同的标号,省略其详细说明。
与实施方式7相比,在实施方式8中不具有刚性值判定单元161,振荡检测单元105的振荡检测信号被直接提供给惯量设定单元152。而且,在图24中,振荡检测信号被输入到刚性值更新单元131,但是在图27中,振荡检测信号不被输入到刚性值更新单元131。
对于如上构成的伺服电机的控制装置,列举具体例说明其动作。而且,刚性值以及与其对应的控制参数使用表5所示的各个值。作为振荡检测单元 105,使用图3所示那样振荡继续判定单元122具有如上所述的计数器的一个例子。
图28是用于说明本实施方式的控制装置的一个动作例的定时图。如图28所示,对于以下情况的动作进行说明,即刚性值从“1”开始,这时,作为对于惯量设定单元152的惯量初始设定值设定了实际的惯性力矩的8倍的值。这时,由表5可知,频带设定值fs的值对于刚性值“1”是20(Hz),所以反馈环104的实际的频带宽度fsr为:fsr=20×8=160(Hz)。而且,在图28中表示以下情况,即在时刻t1伺服打开,但是由于实际的频带宽度fsr大,所以在时刻t1,在反馈环104中产生了振荡。即,如图28所示,由于振荡继续判定单元122内部的计数器的值在时刻t2成为规定的值以上,所以振荡检测信号在时刻t2成为表示产生振荡的高电平。
惯量设定单元152接受该振荡检测信号,在时刻t3将其输出值切换为降低至当前的输出值的1/2的值。因此,如图28所示,在时刻t3惯量设定值从实际的惯性力矩的值的8倍变化为4倍。
由此,如图28所示,反馈环104的实际的频带宽度fsr为:fsr=20×4=80(Hz)。另外,由于没有降低至振荡停止的程度,所以如图28所示,在时刻t3以后振荡不收敛而继续。而且,如图28所示,振荡检测信号也仍为表示检测到振荡的高电平。接受该信号,惯量设定单元152在时刻t4将其输出值切换为降低至当前的输出值的1/2的值。因此,如图28所示,在时刻t4,惯量设定单元152的输出值从实际的惯性力矩的值的4倍变化为2倍。
其结果,如图28所示,反馈环104的实际的频带宽度fsr也成为fsr=20×2=40(Hz)。由于实际的频带宽度fsr已充分降低,所以振荡收敛,计数器的值也随之减少。之后,在时刻t6,振荡继续判定单元122切换至表示振荡已停止的振荡检测信号(低电平),由此完成一连串的处理。
这样,即使刚性值更新单元131的输出值不因状况而变化,惯量设定单元152也可以通过降低其输出值,使反馈环104中产生的振荡停止。但是,能够进行这样的动作被限于以下明显的情况,即振荡的原因是惯量设定单元的输出值与实际的惯性力矩的值存在背离,即使不变更刚性值,也由于惯量设定单元的输出值接近于实际的惯性力矩的值的值,从而振荡停止。在这样的情况下,即使在反馈环中产生了振荡,由于刚性值不降低而振荡停止,所以具有不再调整刚性值,可以维持对于速度指令或者位置指令的最佳的响应 的优点。
这样,在振荡检测单元105检测到反馈环104的振荡时,通过惯量设定单元152进行自动地使其输出值降低的动作,可以实现使反馈环104中产生的振荡确实地停止的伺服电机的控制装置。
而且,在上述的各实施方式中,将本发明所需要的全部部件包含在同一控制装置中,但是也可以将各个部件包含在各自的装置中。
而且,在上述的各实施方式中,列举以各方框图所示的功能块构成本发明的伺服电机的控制装置的实施方式的例子进行了说明,但是,例如也可以是通过执行按照过程的步骤来实现各块中的处理的伺服电机的控制方法。具体来说,也可以是以下结构,即将依次执行与各块的处理对应的步骤的程序存储在存储器等中,例如,微处理器那样的CPU依次读取存储器值存储的程序,按照读取的程序执行处理。
即,例如,使存储器存储以下程序,即作为伺服电机的控制过程,具有以下步骤:检测反馈环的振荡的步骤;基于振荡的检测,对反馈环的控制参数组中的控制参数的设定进行操作控制的步骤;以及提供用于设定操作参数的设定值,根据操作控制进行更新,同时将控制参数设定到反馈环的步骤,在未检测到振荡时,通过操作控制将与提供的设定值相应的控制参数设定到反馈环,并且在检测到振荡时,通过控制操作,将反馈环的频带宽度变窄的控制参数设定到反馈环中。然后,微处理器依次读取存储器中存储的该程序,按照读取的程序执行处理,从而可以实现本发明的伺服电机的控制方法。
而且,实施方式4的伺服电机具有陷波滤波器141,但是该陷波滤波器141也可以应用于其他实施方式的伺服电机。
产业上的可利用性
本发明的伺服电机的控制装置可以使振荡迅速地停止,将对负载产生的损伤抑制到最小限度,同时平顺且短时间地进行控制参数的调整,所以作为具有调整各种控制参数的功能的伺服电机或其他电机的控制装置是有用的。
Claims (15)
1.一种伺服电机的控制装置,具有反馈环,该反馈环根据从外部通知的指令信息和由检测单元检测到的与旋转动作有关的信息而求它们的偏差量,通过对所述偏差量利用包含控制增益的规定的控制参数组实施运算处理,并利用由所述运算处理所生成的旋转控制信号来控制伺服电机的旋转动作,进行反馈控制,使得所述伺服电机的旋转动作追踪所述指令信息,其特征在于,
所述伺服电机的控制装置包括:
振荡检测单元,检测所述反馈环的振荡,并输出表示了其检测结果的振荡检测信号;
参数操作单元,基于所述振荡检测信号,对所述反馈环的所述控制参数组中的控制参数的设定进行操作指示;以及
更新单元,被提供用于设定控制参数的设定值,根据所述参数操作单元的操作指示进行更新,同时将所述控制参数设定在所述反馈环中,
在所述振荡检测信号表示未检测到振荡时,所述参数操作单元对所述更新单元进行操作指示,使其设定与被提供的设定值相应的控制参数,而在所述振荡检测信号表示已检测到振荡时,所述参数操作单元对所述更新单元进行操作指示,使其设定返回到未振荡时的相应的控制参数或使其设定返回到被更新前的使所述反馈环的频带宽度变窄的控制参数。
2.如权利要求1所述的伺服电机的控制装置,其特征在于,
在所述振荡检测信号表示已检测到振荡时,所述更新单元根据所述参数操作单元的操作指示,对所述反馈环设定控制参数,以便通过变更所述控制增益的设定而使所述频带宽度变窄。
3.如权利要求1所述的伺服电机的控制装置,其特征在于,
在所述振荡检测信号表示已检测到振荡时,所述更新单元根据所述参数操作单元的操作指示,将最后更新设定所得的控制参数返回到以前的控制参数,并将该返回的控制参数设定在所述反馈环中。
4.如权利要求1所述的伺服电机的控制装置,其特征在于,
所述更新单元包括:
刚性值更新单元,被提供与伺服电机的负载的刚性相应的刚性值作为所述设定值,根据所述参数操作单元的操作指示进行更新,同时输出所述刚性值;以及
参数设定单元,从所述刚性值更新单元的刚性值的值变换至多个控制参数的值,并且将变换后的各个控制参数的值提供给所述反馈环并进行设定,
在所述振荡检测信号表示已检测到振荡时,所述刚性值更新单元根据所述参数操作单元的操作指示,将最后更新设定后的刚性值返回到以前的刚性值,并且将该返回的刚性值提供给所述参数设定单元。
5.如权利要求4所述的伺服电机的控制装置,其特征在于,
所述刚性值更新单元在所述反馈环从休止状态变化为起动状态时,设定与设想反馈环的振荡确实停止的规定的刚性对应的值作为更新以前的输出值。
6.如权利要求4所述的伺服电机的控制装置,其特征在于,
所述反馈环具有用于抑制振荡的第1陷波滤波器,所述伺服电机的控制装置还包括调整所述第1陷波滤波器的中心频率的中心频率调整单元,
所述中心频率调整单元包括
高通滤波器,被输入表示所述电机的转速的速度检测信号;
第2陷波滤波器,被输入所述高通滤波器的输出信号,具有与所述第1陷波滤波器相同特性和和功能;以及,
陷波中心频率修正单元,被输入所述第2陷波滤波器的输出信号,修正所述第2陷波滤波器的中心频率;
所述中心频率调整单元调整所述第2陷波滤波器的中心频率以使所述第2陷波滤波器的输出信号的振幅为最小,同时对所述第1陷波滤波器发出指令,以使其中心频率与所述第2陷波滤波器的中心频率一致;
所述刚性值更新单元在所述中心频率调整单元调整所述第1陷波滤波器和第2陷波滤波器的中心频率期间不更新其输出值。
7.如权利要求1所述的伺服电机的控制装置,其特征在于,
所述更新单元包括:
刚性值更新单元,被提供与伺服电机的负载的刚性相应的刚性值作为所述设定值,根据所述参数操作单元的操作指示进行更新,同时输出所述刚性值;以及
参数设定单元,从所述刚性值更新单元的刚性值的值变换至多个控制参数的值,将变换的各个控制参数的值提供给所述反馈环并进行设定,
在所述振荡检测信号表示检测到振荡时,根据所述参数操作单元的操作指示,所述刚性值更新单元
比较当前的更新后的输出值和更新以前的输出值,在更新以前的输出值为与较高的刚性对应的值的情况、以及当前的更新后的输出值和更新以前的输出值为相等的值的情况的任意一种情况下,将其输出值更新为与比当前的更新后的输出值仅低规定的级数的刚性对应的值,并且将该更新后的值提供给所述参数设定单元。
8.如权利要求1所述的伺服电机的控制装置,其特征在于,
所述更新单元包括:
刚性值更新单元,被提供与伺服电机的负载的刚性相应的刚性值作为所述设定值,根据所述参数操作单元的操作指示进行更新,同时输出所述刚性值;以及
参数设定单元,从所述刚性值更新单元的刚性值的值变换至多个控制参数的值,将变换的各个控制参数的值提供给所述反馈环并进行设定,
在所述振荡检测信号表示检测到振荡时,根据所述参数操作单元的操作指示,所述刚性值更新单元比较当前的更新后的输出值和更新以前的输出值,
若更新以前的输出值为与较低的刚性对应的值,且从输出值的更新开始未经过规定的时间以上,则将其输出值返回到更新以前的输出值,
在更新以前的输出值为与较高的刚性对应的值的情况、当前的更新后的输出值与更新以前的输出值为相等的值的情况、以及从输出值的更新开始经过了规定的时间以上的情况的任意一种情况下,将其输出值更新为与比当前的更新后的输出值仅低规定的级数的刚性对应的值,并且将该更新后的值提供给所述参数设定单元。
9.如权利要求1所述的伺服电机的控制装置,其特征在于,
所述伺服电机的控制装置还包括:
惯量估计单元,估计伺服电机以及其负载的惯性力矩,并输出通过该估计所生成的惯量估计值;以及
惯量设定单元,在所述惯量估计值为有效后,将该值作为所述惯性力矩的值即惯量设定值输出,在此之前将作为所述惯性力矩设定的惯量值作为所述惯性力矩的值即惯量设定值输出,
所述更新单元包括:
刚性值更新单元,被提供与伺服电机的负载的刚性相应的刚性值作为所述设定值,根据所述参数操作单元的操作指示进行更新,同时输出所述刚性值;以及
参数设定单元,从所述刚性值更新单元的刚性值的值变换至多个控制参数的值,将变换的各个控制参数的值提供给所述反馈环并进行设定,
在所述惯量估计值为有效之后,所述振荡检测信号表示已检测到振荡时,根据所述参数操作单元的操作指示,所述刚性值更新单元将刚性值切换为与比当前的值仅低规定级数的刚性对应的值,将该切换后的值提供给所述参数设定单元。
10.如权利要求9所述的伺服电机的控制装置,其特征在于,
在从所述惯量估计值为有效时开始起规定的时间以内,所述振荡检测信号表示已检测到振荡时,所述刚性值更新单元将其输出值切换为与比当前的输出值仅低规定的第1级数的刚性对应的值,
在所述惯量估计值为有效时开始的规定的时间以后,所述振荡检测信号表示已检测到振荡时,所述刚性值更新单元将其输出值切换为与比当前的输出值仅低规定的第2级数的刚性对应的值,
所述第1级数是比所述第2级数大的值。
11.如权利要求9所述的伺服电机的控制装置,其特征在于,
所述伺服电机的控制装置还包括:
速度增益计算单元,将所述伺服电机及其负载的惯性力矩的设定值和频带宽度设定值相乘而作为速度增益输出;以及
稳定刚性值计算单元,计算与最高的刚性对应的值作为稳定刚性值,该值满足以下条件:即所述惯量估计值为有效时之后的所述速度增益计算单元的输出值小于等于所述惯量估计值为有效时之前的所述速度增益计算单元的输出值的值,并且作为所述惯量估计值为有效时之后的刚性值,
在所述惯量估计值为有效时开始的规定时间以内,所述振荡检测信号表示已检测到振荡时,所述刚性值更新单元将其输出值切换为所述稳定刚性值计算单元的输出值,
在从所述惯量估计值为有效时开始起规定的时间以后,所述振荡检测信号表示已检测到振荡时,所述刚性值更新单元将其输出值切换为与比当前的输出值仅低规定的级数的刚性对应的值。
12.如权利要求11所述的伺服电机的控制装置,其特征在于,
在所述惯量估计值为有效时开始的规定的时间以内,所述振荡检测信号表示已检测到振荡时,所述稳定刚性值是与比当前低的刚性对应的值的情况下,所述刚性值更新单元将其输出值切换为稳定刚性值计算单元的输出值,
在从所述惯量估计值为有效时开始起规定的时间以后,所述振荡检测信号表示已检测到振荡的情况下,或者在从所述惯量估计值为有效时开始起规定的时间以内所述振荡检测信号表示已检测到振荡的情况下,且所述稳定刚性值与当前的刚性值以上的刚性对应的情况下,所述刚性值更新单元将其输出值切换为与比当前的输出值仅低规定的级数的刚性对应的值。
13.如权利要求1所述的伺服电机的控制装置,其特征在于,
所述伺服电机的控制装置还包括:
惯量估计单元,估计伺服电机及其负载的惯性力矩,并且输出通过该估计所生成的惯量估计值;以及
惯量设定单元,将所述惯量估计值和作为所述惯性力矩设定的惯量值的其中一个值作为惯量设定值输出,
在所述振荡检测信号表示已检测到振荡时,所述惯量设定单元将其输出值切换为相对于当前的输出值以规定的比例降低后的值。
14.如权利要求13所述的伺服电机的控制装置,其特征在于,
所述更新单元包括:
刚性值更新单元,被提供与伺服电机的负载的刚性相对应的刚性值作为所述设定值,根据所述参数操作单元的操作指示进行更新,同时输出所述刚性值;以及
参数设定单元,从所述刚性值更新单元的刚性值的值变换至多个控制参数的值,将变换后的各个控制参数的值提供给所述反馈环并进行设定,
所述更新单元还包括:
刚性值判定单元,接受所述振荡检测信号和所述刚性值更新单元输出的刚性值,对所述惯量设定单元输出惯量降低指令信号,
在所述振荡检测信号表示已检测到振荡时,
所述刚性值判定单元在判定为所述刚性值更新单元的输出值是与规定的刚性值相等的值、以及与低于规定的刚性值的刚性对应的值的其中一个值时,则对所述惯量设定单元发出指令,使其输出值切换为相对于当前的输出值以规定的比例降低后的值。
15.一种伺服电机的控制方法,该伺服电机具有反馈环,根据从外部通知的指令信息和由检测单元检测到的与旋转动作有关的信息而求它们的偏差量,通过对所述偏差量利用包含控制增益的规定的控制参数组实施运算处理,并通过按照所述运算处理所生成的旋转控制信号控制伺服电机的旋转动作,进行反馈控制,使得所述伺服电机的旋转动作追踪所述指令信息,其特征在于,
所述伺服电机的控制方法包括:
检测所述反馈环的振荡的步骤;
基于所述振荡的检测,对所述反馈环的所述控制参数组中的控制参数的设定进行操作控制的步骤;以及
被提供用于设定控制参数的设定值,根据所述操作控制进行更新,同时将所述控制参数设定在所述反馈环中的步骤,
在未检测到所述振荡时,通过所述操作控制,将与被提供的设定值相应的控制参数设定在所述反馈环中,而在已检测到所述振荡时,通过所述操作控制,设定返回到未振荡时的相应的控制参数或设定返回到在所述反馈环中设定更新前的使所述反馈环的频带宽度变窄的控制参数。
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