CN102201784A - 电动机驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动机驱动装置，在控制器中具备计算作为位置指令与电动机位置之差的位置偏差，由将该位置偏差乘以比例增益的结果生成速度指令的位置比例控制器。在电动机驱动装置中，以电动机速度跟随速度指令的方式进行控制，该电动机驱动装置具备检测速度指令的反转的符号判定器，并且具备根据符号判定器的输出对速度指令加上偏置电压的偏置加法器。
Description
技术领域
本发明涉及具备使电动机速度跟随指令速度的速度控制的电动机驱动装置的间隙补偿方法。
背景技术
目前，在电动机位置和负荷位置之间存在间隙的情况下，为了使负荷位置不是跟随实际控制的电动机位置，而跟随指令位置，使控制器或电动机控制装置具备位置控制和速度控制两者，对指令位置的方向反转或位置偏差的符号反转都进行间隙补偿和间隙加速处理。(例如参照专利文献1)。
但是，由于主控制器侧的成本和应用方面的课题，有时采用以在控制器侧进行位置控制，使电动机速度跟随该位置控制的输出即模拟速度指令的方式，由电动机驱动装置进行速度控制的结构。在重视成本的本结构中，在控制器侧无间隙补偿功能或者应用上不能使用间隙补偿功能的情况下，有时在电动机驱动装置侧谋求间隙补偿。
在该情况下，由于向电动机驱动装置的输入仅限于模拟的速度指令，所以不能在电动机驱动装置侧直接检测取得间隙补偿的时刻时所需的指令位置的方向反转或位置偏差的符号反转。
专利文献1：特开平3-228106号公报
发明内容
本发明提供一种电动机驱动装置，其将控制器侧设置为计算作为位置指令与电动机位置之差的位置偏差，将该位置偏差乘以比例增益而生成速度指令的位置比例控制，以电动机速度跟随所述速度指令的方式进行速度控制，该电动机驱动装置的特征在于：具备检测所述速度指令的反转的符号判定器，并且具备根据所述符号判定器的输出对所述速度指令加上偏置电压的偏置加法器。
根据这种结构，通过将控制器侧限定为位置比例控制，能够根据与位置偏差成比例的模拟速度指令的符号反转推测位置指令或电动机位置的反转。由此，能够掌握间隙补偿的开始时刻，因此将相当于间隙量的位置偏差乘以比例增益所得的模拟电压作为偏置量与速度指令相加，从而能够进行间隙补偿。
另外，本发明提供一种电动机驱动装置，其将控制器侧设置为计算作为位置指令与电动机位置之差的位置偏差，将该位置偏差乘以比例增益而生成速度指令的位置比例控制，以电动机速度跟随所述速度指令的方式进行速度控制，该电动机驱动装置的特征在于：具备检测速度指令的反转的符号判定器，并且具备根据符号判定器的输出对至所述控制器的电动机位置反馈加上偏置量的反馈修正器。
根据这种结构，在模拟速度指令的符号反转时刻对反馈位置仅以间隙量进行修正。由此，能够通过控制器侧的位置控制将电动机位置定位控制在仅以修正量错开的位置。其结果是能够实现间隙补偿。
附图说明
图1是本发明实施方式1的电动机驱动装置的框图。
图2A是表示本发明实施方式1的电动机驱动装置的各部信号波形的图表。
图2B是将本发明实施方式1的电动机驱动装置的时间0.5s附近的位置指令和电动机位置放大的图表。
图3是本发明实施方式2的电动机驱动装置的框图。
图4A是表示本发明实施方式2的电动机驱动装置的各部信号波形的图表。
图4B是将本发明实施方式2的电动机驱动装置的时间0.5s附近的位置指令和电动机位置和编码器位置放大的图表。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(实施方式1)
本发明中，使用图1对实施方式1进行说明。图1是本实施方式的电动机驱动装置的框图。
图1中，控制器2通过脉冲计数器202接收来自电动机驱动装置1的电动机位置反馈脉冲113，得到电动机位置203。由减法器204将电动机位置203与位置指令201进行比较，得到位置偏差205。位置偏差205通过位置比例控制器206乘以位置比例增益而得到速度指令207。将其用D/A转换器208转换成模拟速度指令209，向电动机驱动装置1输出。
电动机驱动装置1将来自控制器2的模拟速度指令209通过A/D转换器101转换成速度指令102，通常由偏置加法器105修正硬件电路的偏置电压，生成修正后速度指令106。速度控制器107以修正后速度指令106、和由速度运算器110将来自编码器4的编码器位置109进行了转换后的电动机速度111相一致的方式进行动作，控制流过电动机3的电动机电流108。电动机速度也维持原状地连接于脉冲发生器112，将电动机移动量作为脉冲输出，且通过对该脉冲进行计数，由此可得到电动机位置。
在此，控制器2由位置比例控制构成，由此，位置偏差205和模拟速度指令209的符号相一致。因此，通过设置在电动机驱动装置侧判定对模拟速度指令209进行A/D转换而得的速度指令102的符号的符号判定器103，可以检测电动机位置203的移动方向。
另外，在通过偏置加法器105施加一定的偏置值的情况下，在修正后速度指令106为0的停止状态下，速度指令102为将上述的偏置值进行了反转的值，模拟速度指令209成为与速度指令102的模拟电压相当值。另外，控制器2的速度指令207为速度指令102的D/A转换前的值，结果位置偏差205成为D/A转换前的值除以位置比例控制器206的比例增益得到的值，是稳定的。即，在位置指令201一定的情况下，当由偏置加法器105操作偏置值时，可使位置偏差205、即电动机位置203错位。
通常，间隙补偿(backlash compensation)仅在电动机位置从基准位置向一个方向动作时修正电动机位置，由此使负荷前端位置与指令位置相一致。使上述的符号判定器103的输出即符号信号104在速度指令为正时设为1，在速度指令为负时设为0。而且，将要进行间隙补偿的位移乘以位置比例增益所得的值作为偏置修正值与符号信号104相乘，将相乘所得的值在偏置加法器105中进行加法运算。其结果是，能够仅在位置偏差205为正的情况下使电动机位置203只偏移间隙补偿量。
图2A、2B表示对上述内容进行了模拟的结果。图2A是表示本实施方式的电动机驱动装置的各部信号波形的图表。图2B是将本实施方式的电动机驱动装置的时间0.5s附近的位置指令和电动机位置放大后的图表。
图2A表示使实线的位置指令201按cos波形变化时的电动机位置203和位置偏差205。图2A中，虚线表示无修正的情况，粗线表示有修正的情况。从图2A可知，在进行了修正时，仅在位置偏差为正时绝对值減小。另外，图2B是将图2A的时间0.5s附近的位置指令201和电动机位置203放大后的图。从图2B可知，与无修正的情况相比，有修正的情况下移动方向反转时的电动机位置203的返回早，其结果是位置偏差205减小。
另外，根据符号信号104转换上述偏置值，但在该变化引起振动的情况下，也可以通过低通滤波器等进行平滑化。另外，也可以以位置偏差205的变化成为所希望的曲线的方式调整偏置值的变化。
(实施方式2)
使用图3对本发明的实施方式2进行说明。图3是本实施方式的电动机驱动装置的框图。
图3与图1不同之处是，追加了反馈修正器114，符号判定器103的输出即符号信号104被输入反馈修正器114，而代替输入偏置加法器105。
在本实施方式的电动机驱动装置的动作中，偏置加法器105仅为了修正通常的模拟速度指令的基于未图示的理由的偏置而使用。
在反馈修正器114中，对于与实施方式1相同的符号信号104，在符号信号104从负向正变化时，将要进行间隙补偿的位移量对电动机速度111仅加一次，在符号信号104从正向负变化时，从电动机速度111仅减去一次。由此，生成修正后电动机速度115。
与实施方式1相同，考虑到修正有效的情况下的停止状态，与实施方式1稍微不同，看起来位置偏差205、速度指令207、模拟速度指令209、速度指令102、修正后速度指令106、电动机速度111均为0。但是，在符号信号104从负向正变化时加上位移量，因此，来自脉冲发生器112的电动机位置反馈脉冲113相应地增大输出。其结果是，控制器2识别的电动机位置203相比编码器4输出的编码器位置109以仅错开位移量的状态稳定。即，在作为真的电动机位置的编码器位置109从位置指令201仅错开位移量的位置稳定。
图4A、4B表示对上述内容进行了模拟的结果。向控制器2输入与实施方式1相同的位置指令201，在位置偏差205在从负向正变化时，除去稍有的变化，有修正和无修正的位置偏差205一致。但是，如图4B中将电动机位置203和编码器位置109放大的结果所示，与无修正的情况下的电动机位置203(＝无修正的情况下的编码器位置109)相比，有修正的情况下，在位置偏差205反转的时刻，电动机位置203向反方向仅以位移量急剧变化。得知，通过由控制器2的位置控制修正该位移量，真的电动机位置即编码器位置109的返回提早。
另外，根据符号信号104转换上述偏置值，但在该变化引起振动的情况下，也可以通过低通滤波器等进行平滑化。另外，也可以以编码器位置109的变化成为所希望的曲线的方式调节偏置值的变化。
另外，与实施方式1和实施方式2共通，仅控制器侧的位置控制成比例，如果位置偏差的符号信息被保持，则也可以采用其它控制方式。例如，对位置指令的差值乘以增益并与速度指令相加的速度前馈，只要在大于等于0小于1的范围内使用增益，则位置偏差的绝对值就减少，但符号信息被保持因而可以适用。
Claims (2)
1.一种电动机驱动装置，其将控制器侧设置为计算作为位置指令与电动机位置之差的位置偏差，将该位置偏差乘以比例增益而生成速度指令的位置比例控制，以电动机速度跟随所述速度指令的方式进行速度控制，所述电动机驱动装置的特征在于：
具备检测所述速度指令的反转的符号判定器，并且具备根据所述符号判定器的输出对所述速度指令加上偏置电压的偏置加法器。
2.一种电动机驱动装置，其将控制器侧设置为计算作为位置指令与电动机位置之差的位置偏差，将该位置偏差乘以比例增益而生成速度指令的位置比例控制，以电动机速度跟随所述速度指令的方式进行速度控制，所述电动机驱动装置的特征在于：
具备检测所述速度指令的反转的符号判定器，并且具备根据所述符号判定器的输出对至所述控制器的电动机位置反馈加上偏置量的反馈修正器。
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