CN104052341A - 生成预加载转矩值的电动机控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生成预加载转矩值的电动机控制装置。预加载转矩值生成部(22m)根据主电动机(6m)的加速度(am)来生成预加载转矩值(Tpm),该预加载转矩值(Tpm)是以使施加于主电动机(6m)的驱动轴的力的方向与施加于辅电动机(6s)的驱动轴的力的方向相反的方式预先附加于转矩指令值(Tm)的转矩值。预加载转矩值生成部(22s)根据辅电动机(6s)的加速度(as)来生成预加载转矩值(Tps),该预加载转矩值(Tps)是以使施加于主电动机(6m)的驱动轴的力的方向与施加于辅电动机(6s)的驱动轴的力的方向相反的方式预先附加于转矩指令值(Ts)的转矩值。

Description

生成预加载转矩值的电动机控制装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种为了驱动一个被驱动体而控制两台电动机的电动机控制装置。
背景技术
[0002] 在机床等中,存在以下情况:由于电动机的被驱动体是大型物体,因此无法以一个电动机来进行加减速。另外,还存在以下情况:由于电动机的驱动轴所连接的传递机构的机械部件与被驱动体之间的间隙(Backlash)大,因此无法使被驱动体以稳定的状态移动。在这种情况下,进行用两台电动机来驱动一个被驱动体的双驱动控制(tandem control)(例如参照日本专利公开公报 JP-A-8-174481、JP-A-2003-79180、JP-A-2004-92859)。
[0003] 在这种双驱动控制中,两台电动机中的一台作为王电动机而发挥功能,该王电动机具有作为与传递机构连结的主轴而发挥作用的驱动轴。另一台作为辅电动机而发挥功能,该辅电动机具有作为与传递机构连结的从动轴而发挥作用的驱动轴。
[0004] 另外,提出了如下的电动机控制装置:在进行双驱动控制时,生成预加载转矩值以抑制电动机的驱动轴所连接的传递机构的机械部件与被驱动体之间的间隙(例如参照日本专利公开公报JP-A-8-16246、JP-A-2010-172054)。在此,预加载转矩值是指以使施加于主电动机的驱动轴的力的方向与施加于辅电动机的驱动轴的力的方向相反的方式预先附加于转矩指令值的转矩值。
[0005] 在生成预加载转矩值的以往的电动机控制装置中,预加载转矩值的大小是固定的,与主电动机或辅电动机的加速度的大小无关。因此,在主电动机加减速时,有时主电动机的驱动轴所需的加减速转矩大于主电动机的预加载转矩值。另一方面,在辅电动机加减速时,有时辅电动机的驱动轴所需的加减速转矩大于辅电动机的预加载转矩值。
[0006] 在这种情况下,施加于主电动机的驱动轴的力的方向和施加于辅电动机的驱动轴的力的方向中的某一方会成为与抑制间隙的预加载转矩的方向相反的方向。因此,有时无法抑制电动机的驱动轴所连接的传递机构的机械部件与被驱动体之间的间隙。
[0007] 本发明的目的在于提供一种在用两台电动机来驱动一个被驱动体时即使在电动机加减速时也能够抑制电动机的驱动轴所连接的传递机构的机械部件与被驱动体之间的间隙的电动机控制装置。
发明内容
[0008] 基于本发明的实施例的电动机控制装置为了驱动一个被驱动体而控制第一电动机和第二电动机,该电动机控制装置的特征在于,具备:转矩指令值生成部,其基于由针对第一电动机的位置指令值、第一电动机的位置信息和第一电动机的速度信息组成的组、由针对第二电动机的位置指令值、第二电动机的位置信息和第二电动机的速度信息组成的组、以及由针对被驱动体的位置指令、被驱动体的位置信息和被驱动体的速度信息组成的组中的至少一个组,来生成针对第一电动机的第一转矩指令值和针对第二电动机的第二转矩指令值;第一预加载转矩值生成部,其计算与第一电动机的加速度相当的第一加速度,根据第一加速度来生成第一预加载转矩值,该第一预加载转矩值是以使施加于第一电动机的驱动轴的力的方向与施加于第二电动机的驱动轴的力的方向相反的方式预先附加于第一转矩指令值的转矩值;第二预加载转矩值生成部,其计算与第二电动机的加速度相当的第二加速度,根据第二加速度来生成第二预加载转矩值,该第二预加载转矩值是以使施加于第一电动机的驱动轴的力的方向与施加于第二电动机的驱动轴的力的方向相反的方式预先附加于第二转矩指令值的转矩值;第一电动机驱动部,其基于第一转矩指令值和第一预加载转矩值来驱动第一电动机;以及第二电动机驱动部,其基于第二转矩指令值和第二预加载转矩值来驱动第二电动机。
[0009] 优选的是,在第一加速度的大小超过了预先设定的值的情况下,第一预加载转矩值生成部以使比第一电动机加减速时第一电动机的驱动轴所需的第一加减速转矩大的第一电动机的驱动轴的输出转矩生成的方式生成第一预加载转矩值,在第二加速度的大小超过了预先设定的值的情况下,第二预加载转矩值生成部以使比第二电动机加减速时第二电动机的驱动轴所需的第二加减速转矩大的第二电动机的驱动轴的输出转矩生成的方式生成第二预加载转矩值。
[0010] 优选的是,在第一加速度的大小超过了预先设定的值的情况下,第一预加载转矩值生成部以使比第一电动机加减速时第一电动机的驱动轴所需的第一加减速转矩大的第一电动机的驱动轴的输出转矩生成的方式生成第一预加载转矩值,并且基于规定的时间常数来变更所生成的第一预加载转矩值,在第二加速度的大小超过了预先设定的值的情况下,第二预加载转矩值生成部以使比第二电动机加减速时第二电动机的驱动轴所需的第二加减速转矩大的第二电动机的驱动轴的输出转矩生成的方式生成第二预加载转矩值,并且基于规定的时间常数来变更所生成的第二预加载转矩值。
附图说明
[0011] 通过参照以下的附图会进一步明确理解本发明。
[0012] 图1是具有本发明的实施方式的电动机控制装置的系统的框图。
[0013] 图2是图1所示的电动机控制装置的动作的流程图。
[0014] 图3是用于说明在图2的流程图中计算的倍率的图。
[0015] 图4是表示图2的流程图的变形例的图。
[0016] 图5是用于说明在图4的流程图中计算的倍率的图。
[0017] 图6是用于说明基于本发明的电动机控制装置的效果的图。
[0018] 图7是具有本发明的其它实施方式的电动机控制装置的系统的框图。
具体实施方式
[0019] 参照附图来详细说明基于本发明的电动机控制装置的实施方式。在附图中对同一结构要素标注同一标记。图1是具有本发明的实施方式的电动机控制装置的系统的框图。图1所示的系统具有三相交流电源1、转换器2、平滑用电容器3、逆变器4m、4s、电流检测器5m、5s、作为第一电动机的主电动机6m、作为第二电动机的辅电动机6s、传递机构7m、7s、被驱动体8、电动机位置检测器9m、9s、速度检测部10m、10s、电动机控制装置11、上级控制装置12、初始预加载转矩值生成部13、机械位置检测器14以及位置切换部15。
[0020] 三相交流电源I由商用交流电源构成。转换器2例如由多个(在三相交流的情况下为六个)整流二极管以及与这些整流二极管分别反并联连接的晶体管构成,将从三相交流电源I供给的交流电力转换为直流电力。
[0021] 平滑用电容器3与转换器2并联连接以将经转换器2的整流二极管整流后的电压平滑化。逆变器4m、4s分别与平滑用电容器3并联连接。逆变器4m、4s例如由多个(在三相交流的情况下为六个)整流二极管以及与这些整流二极管分别反并联连接的晶体管构成。逆变器4m、4s通过基于稍后说明的PWM信号Vm、Vs进行晶体管的导通截止动作,来将由转换器2转换得到的直流电力转换为交流电力。
[0022] 电流检测器5m设置于逆变器4m的输出线以检测流过主电动机6m的电流的值Im’。电流检测器5s设置于逆变器4s的输出线以检测流过辅电动机6s的电流的值Is’。在本实施方式中,电流检测器5m、5s例如由霍尔元件构成。
[0023] 主电动机6m具有作为与传递机构7m连结的主轴而发挥作用的驱动轴,以蓄积在平滑用电容器3中的电力来驱动。辅电动机6s具有作为与传递机构7s连结的从动轴而发挥作用的驱动轴,以蓄积在平滑用电容器3中的电力来驱动。
[0024] 在本实施方式中,主电动机6m和辅电动机6s分别由将永磁体设置于转子和定子中的任一方的旋转型伺服电动机、将永磁体设置于定子和滑块中的任一方的线性伺服电动机、将永磁体设置于定子和振动器中的任一方的振动型伺服电动机、不使用永磁体的感应电动机等构成。
[0025] 传递机构7m、7s与被驱动体8连接以使被驱动体8沿传递机构7m、7s的轴线方向移动。被驱动体8由机床的工作台、工业机器人的臂等构成。
[0026] 电动机位置检测器9m由检测作为第一电动机的位置信息的主电动机6m的旋转角度Qm’的旋转编码器(rotary encoder)、霍尔元件、旋转变压器(resolver)等构成。电动机位置检测器9s由检测作为第二电动机的位置信息的辅电动机6s的旋转角度Θ s,的旋转编码器、霍尔元件、旋转变压器等构成。
[0027] 速度检测部1m从电动机位置检测器9m被输入主电动机6m的旋转角度Θ m’,通过对旋转角度Θ m’进行一阶时间微分来检测作为第一电动机的速度信息的主电动机6m的转速ωπι’,并将转速com’输出到电动机控制装置11。
[0028] 速度检测部1s从电动机位置检测器9s被输入辅电动机6s的旋转角度Θ s’,通过对旋转角度Θ s’进行一阶时间微分来检测作为第二电动机的速度信息的辅电动机6s的转速ω s’,并将转速cos’输出到电动机控制装置11。
[0029] 电动机控制装置11为了降低传递机构7m、7s的机械部件与被驱动体8之间的间隙、并且抑制主电动机6m的驱动轴的扭曲和辅电动机6s的驱动轴的扭曲,进行用主电动机6m和辅电动机6s来驱动被驱动体8的双驱动控制。为此,电动机控制装置11具有作为转矩指令值生成部的两个转矩指令值生成部21m、21s、作为第一预加载转矩值生成部的预加载转矩值生成部22m、作为第二预加载转矩值生成部的预加载转矩值生成部22s、作为第一电动机驱动部的电动机驱动部23m以及作为第二电动机驱动部的电动机驱动部23s。
[0030] 转矩指令值生成部21m基于从上级控制装置12输入的作为针对第一电动机的位置指令值的针对主电动机6m的位置指令值Θ m以及从电动机位置检测器9m输入的旋转角度Θ m’,来生成作为针对第一电动机的第一转矩指令值的针对主电动机6m的转矩指令值Tm。为此,转矩指令值生成部21m具有减法器31m、位置控制部32m、减法器33m以及速度控制部34mο
[0031] 减法器31m具有从上级控制装置12被输入位置指令值9m的+输入端子、从电动机位置检测器9m被输入旋转角度0 m’的-输入端子以及将位置指令值0 m与旋转角度θ m’之间的位置偏差Θ m- Θ m’输出到位置控制部32m的输出端子。
[0032] 位置控制部32m为了控制主电动机6m的位置,从减法器31m被输入位置偏差θπι-0 m’,并且从存储器(未图示)获取对主电动机6m使用的位置控制增益。然后,位置控制部32m基于对主电动机6m使用的位置控制增益和位置偏差Θ m- Θ m’来生成针对主电动机6m的速度指令值ωπι,并将所生成的速度指令值ωπι输出到减法器33m。
[0033] 减法器33m具有从位置控制部32m被输入速度指令值ωηι的+输入端子、从速度检测部1m被输入转速ωηι’的_输入端子以及将速度指令值ωηι与转速ωηι’之间的速度偏差ωηι-ωηι’输出到速度控制部34m的输出端子。
[0034] 速度控制部34m为了控制主电动机6m的速度,从减法器33m被输入速度偏差«m-com’,并且从存储器(未图示)获取对主电动机6m使用的比例增益和积分增益。然后,速度控制部34m基于对主电动机6m使用的比例增益和积分增益以及速度偏差com-com’来生成转矩指令值Tm,并将所生成的转矩指令值Tm输出到电动机驱动部23m。
[0035] 转矩指令值生成部21s基于从上级控制装置12输入的作为针对第二电动机的位置指令值的针对辅电动机6s的位置指令值Θ s以及从电动机位置检测器9s输入的旋转角度Θ s’,来生成作为针对第二电动机的第二转矩指令值的针对辅电动机6s的转矩指令值Ts0为此,转矩指令值生成部21s具有减法器31s、位置控制部32s、减法器33s以及速度控制部34s。
[0036] 减法器31s具有从上级控制装置12被输入电动机位置指令值Θ s的+输入端子、从电动机位置检测器9s被输入旋转角度θ8’的-输入端子以及将电动机位置指令值θ8与旋转角度Θ s’之间的位置偏差Θ S- Θ s’输出到位置控制部32s的输出端子。
[0037] 位置控制部32s为了控制辅电动机6s的位置,从减法器31s被输入位置偏差Θ S-Θ S’,并且从存储器(未图示)获取对辅电动机6s使用的位置控制增益。然后,位置控制部32s基于对辅电动机6s使用的位置控制增益和位置偏差Θ S- Θ s’来生成针对辅电动机6s的速度指令值ω s,并将所生成的速度指令值ω s输出到减法器33s。
[0038] 减法器33s具备从位置控制部32s被输入速度指令值ω s的+输入端子、从速度检测部1s被输入转速ω s’的-输入端子以及将速度指令值ω s与转速Os’之间的速度偏差cos-cos’输出到速度控制部34s的输出端子。
[0039] 速度控制部34s为了控制辅电动机6s的速度,从减法器33s被输入速度偏差ω8-ω8’,并且从存储器(未图示)获取对辅电动机6s使用的比例增益和积分增益。然后,速度控制部34s基于对辅电动机6s使用的比例增益和积分增益以及速度偏差ω s-ω s’来生成转矩指令值Ts,并将所生成的转矩指令值Ts输出到电动机驱动部23s。
[0040] 预加载转矩值生成部22m计算作为第一加速度的主电动机6m的加速度am。预加载转矩值生成部22m根据加速度am来生成预加载转矩值Tpm,该预加载转矩值Tpm是以使施加于主电动机6m的驱动轴的力的方向与施加于辅电动机6s的驱动轴的力的方向相反的方式预先附加于转矩指令值Tm的转矩值。为此,预加载转矩值生成部22m具有加速度计算部41m、倍率计算部42m、乘法器43m以及低通滤波器(LPF) 44m。
[0041] 加速度计算部41m从上级控制装置12被输入位置指令值Θ m,通过对所输入的位置指令值θπι进行二阶时间微分来计算加速度am。然后,加速度计算部41m将计算出的加速度am输出到倍率计算部42m。
[0042] 倍率计算部42m基于加速度am来生成倍率Xm,该倍率Xm用于与初始预加载转矩值生成部13所输出的预先设定的初始预加载转矩值+Pr相乘。
[0043] 乘法器43m从初始预加载转矩值生成部13被输入初始预加载转矩值+Pr、并且从倍率计算部42m被输入倍率Xm,生成作为初始预加载转矩值+Pr与倍率Xm之积的中间预加载值TpOm。
[0044] 低通滤波器44m基于作为规定的时间常数的预先设定的时间常数τ来变更中间预加载值TpOm,由此生成预加载转矩值Tpm。然后,低通滤波器44m将所生成的预加载转矩值Tpm输出到电动机驱动部23m。
[0045] 预加载转矩值生成部22s计算作为第二加速度的辅电动机6s的加速度as。预加载转矩值生成部22s根据加速度as来生成预加载转矩值Tps,该预加载转矩值Tps是以使施加于主电动机6m的驱动轴的力的方向与施加于辅电动机6s的驱动轴的力的方向相反的方式预先附加于转矩指令值Ts的转矩值。为此,预加载转矩值生成部22s具有加速度计算部41s、倍率计算部42s、乘法器43s以及低通滤波器(LPF)44s。
[0046] 加速度计算部41s从上级控制装置12被输入位置指令值Θ S,通过对所输入的位置指令值Θ s进行二阶时间微分来计算加速度as。然后,加速度计算部41s将计算出的加速度as输出到倍率计算部42s。
[0047] 倍率计算部42s基于加速度as来生成倍率Xs,该倍率Xs用于与初始预加载转矩值生成部13所输出的预先设定的初始预加载转矩值-Pr(即,与初始预加载转矩值+Pr大小相同而方向正相反的预加载转矩值)相乘。
[0048] 乘法器43s从初始预加载转矩值生成部13被输入初始预加载转矩值-Pr、并且从倍率计算部42s被输入倍率Xs,生成作为初始预加载转矩值-Pr与倍率Xs之积的中间预加载值TpOs0
[0049] 低通滤波器44s基于时间常数τ来变更中间预加载值TpOs,由此生成预加载转矩值Tps。然后,低通滤波器44s将所生成的预加载转矩值Tps输出到电动机驱动部23s。
[0050] 在本实施方式中,初始预加载转矩值+Pr、中间预加载转矩值TpOm以及预加载转矩值Tpm与第一预加载转矩值相当,初始预加载转矩值-Pr、中间预加载转矩值TpOs以及预加载转矩值Tps与第二预加载转矩值相当。
[0051] 电动机驱动部23m基于转矩指令值Tm和预加载转矩值Tpm来驱动主电动机6m。为此,电动机驱动部23m具有加法器51m、减法器52m以及电流控制部53m。
[0052] 加法器51m具有从速度控制部34m被输入转矩指令值Tm的第一 +输入端子、从低通滤波器44m被输入预加载转矩值Tpm的第二 +输入端子以及输出相当于转矩指令值Tm与预加载转矩值Tpm之和的针对主电动机6m的电流指令值Im的输出端子。
[0053] 减法器52m具有从加法器51m被输入电流指令值Im的+输入端子、从电流检测器5m被输入电流的值Im’的-输入端子以及将电流指令值Im与电流的值Im’之间的电流偏差Im-1m’输出到电流控制部53m的输出端子。
[0054] 电流控制部53m从减法器52m被输入电流偏差,基于所输入的电流偏差Im-1m’来生成与针对主电动机6m的电压指令值对应的PWM信号Vm。然后,电流控制部53m将所生成的PWM信号Vm输出到逆变器4m。
[0055] 电动机驱动部23s基于转矩指令值Ts和预加载转矩值Tps来驱动辅电动机6s。为此,电动机驱动部23s具有加法器51s、减法器52s以及电流控制部53s。
[0056] 加法器51s具有从速度控制部34s被输入转矩指令值Ts的第一 +输入端子、从低通滤波器44s被输入预加载转矩值Tps的第二 +输入端子以及输出相当于转矩指令值Ts与预加载转矩值Tps之和的针对辅电动机6s的电流指令值Is的输出端子。
[0057] 减法器52s具有从加法器51s被输入电流指令值Is的+输入端子、从电流检测器5s被输入电流的值Is’的-输入端子以及将电流指令值Is与电流的值Is’之间的电流偏差Is-1s’输出到电流控制部53s的输出端子。
[0058] 电流控制部53s从减法器52s被输入电流偏差Is_Is’,基于所输入的电流偏差Is-1s’来生成与针对辅电动机6s的电压指令值对应的PWM信号Vs。然后,电流控制部53s将所生成的PWM信号Vs输出到逆变器4s。
[0059] 上级控制装置12由CNC(数值控制装置)等构成,将位置指令值Θ m输出到减法器31m和加速度计算部41m,将位置指令值Θ s输出到减法器31s和加速度计算部41s,将用于生成初始预加载转矩值+Pr、-Pr的励磁信号Se输出到初始预加载转矩值生成部13。
[0060] 初始预加载转矩值生成部13响应于从上级控制装置12输出的励磁信号Se而生成初始预加载转矩值+Pr、-Pr,将所生成的初始预加载转矩值+Pr、-Pr分别输出到乘法器43m、43s。
[0061] 机械位置检测器14由标尺(scale)等构成,检测作为被驱动体的位置信息的包括传递机构7m、7s的未图示的机械的位置。位置切换部15具有根据来自未图示的操作部的指令将减法器31m的-输入端子与电动机位置检测器9m和机械位置检测器14中的某一方连接的开关。
[0062] 在图1所示的系统中,位置切换部15将减法器31m的-输入端子与电动机位置检测器9m连接,在本实施方式中,说明了位置切换部15将减法器31m的-输入端子与电动机位置检测器9m相连接的情况。
[0063] 在位置切换部15将减法器31m的-输入端子与机械位置检测器14连接的情况下,机械位置检测器14将作为被驱动体的位置信息的未图示的机械的位置输入到减法器31m的-输入端子。速度检测部1m检测作为被驱动体的速度信息的被驱动体8的速度,将检测出的被驱动体8的速度输入到减法器33m的-输入端子。上级控制装置12将作为被驱动体的位置指令值的针对未图示的机械的位置指令值输入到减法器33m的+输入端子。
[0064] 在本实施方式中,速度检测部10m、10s、电动机控制装置11以及初始预加载转矩值生成部13由具备输入输出端口、串行通信电路、A/D转换器、比较器等的处理器来实现,按照保存在未图示的存储器中的处理程序来执行稍后说明的处理。
[0065] 图2是图1所示的电动机控制装置的动作的流程图。该流程图在每当初始预加载转矩值生成部13响应于励磁信号Se而生成初始预加载转矩值+Pr、-Pr时都执行,被由电动机控制装置11执行的处理程序所控制。
[0066] 首先,加速度计算部41m、41s分别计算加速度am、as,将计算出的加速度am、as分别输出到倍率计算部42m、42s (步骤SI)。之后,倍率计算部42m、42s判断所计算出的加速度am、as是否为负值(步骤S2)。在加速度am、as为负值的情况下,倍率计算部42m、42s判断加速度am、as是否小于作为预先设定的值的阈值-TH(TH为正值)(步骤S3),与此相对,在加速度am、as为零以上的值的情况下,倍率计算部42m、42s判断加速度am、as是否大于阈值TH(步骤S4)。
[0067] 在加速度am、as小于阈值-TH或者加速度am、as大于阈值TH的情况下,倍率计算部42m、42s分别计算倍率Xm、Xs,将计算出的倍率Xm、Xs分别输出到乘法器43m、43s。在本实施方式中,在加速度am、as小于阈值-TH的情况下,倍率计算部42m、42s使用以下的式(I)和式⑵来计算倍率Xm、Xs。
[0068] Xm= 1+ (am+TH) α (I)
[0069] Xs = l+(as+TH) α (2)
[0070] 在式(I)、(2)中,α表不稍后说明的斜率。另一方面,在加速度am、as大于阈值TH的情况下,倍率计算部42m、42s使用以下的式(3)和式(4)来计算倍率Xm、Xs。
[0071] Xm= 1+ (am-TH) α (3)
[0072] Xs = l+(as-TH) α (4)
[0073] 接着,乘法器43m生成作为初始预加载转矩值+Pr与倍率Xm之积的中间预加载转矩值TpOm,将所生成的预加载转矩值TpOm输出到低通滤波器44m。乘法器43s生成作为初始预加载转矩值-Pr与倍率Xs之积的中间预加载转矩值TpOs,将所生成的预加载转矩值TpOs输出到低通滤波器44s (步骤S6)。
[0074] 接着,低通滤波器44m进行滤波处理以基于时间常数τ来变更中间预加载转矩值TpOm,由此生成预加载转矩值Tpm,并将所生成的预加载转矩值Tpm输出到加法器51m。低通滤波器44s进行滤波处理以基于时间常数τ来变更中间预加载转矩值TpOs,由此生成预加载转矩值Tps (步骤S7),并将所生成的预加载转矩值Tps输出到加法器51s (步骤S8),结束处理流程。
[0075] 在本实施方式中,能够通过以下的式(5)和式(6)来分别表示预加载转矩值Tpm、Tps0
[0076] Tpm = k.Tpm+(l_k) TpOm (s)
[0077] Tps = k.Tps+(l_k) TpOs (6)
[0078] k = 1-θ_(Τ/τ)
[0079] 在此,T表示采样周期,k表示在进行滤波处理时基于时间常数τ和采样周期T计算出的系数。
[0080] 另一方面,在通过步骤S3判断为加速度am、as为阈值-TH以上、或者通过步骤S4判断为加速度am、as为阈值TH以下的情况下,倍率计算部42m、42s将倍率Xm、Xs分别设定为I (步骤S9)。
[0081] 接着,乘法器43m使初始预加载转矩值+Pr与倍率Xm即I相乘,将与初始预加载转矩值+Pr相当的中间预加载转矩值TpOm输出到低通滤波器44m。乘法器43s使初始预加载转矩值-Pr与倍率Xs即I相乘,将与初始预加载转矩值-Pr相当的中间预加载转矩值TpOs输出到低通滤波器44s (步骤S10)。
[0082] 接着,倍率计算部42m、42s分别将低通滤波器44m、44s的滤波系数设定为I (步骤311),进入步骤58。
[0083] 图3是用于说明在图2的流程图中计算的倍率的图。在加速度为负值的情况下,如图3的A中以粗线示出的那样,在加速度为阈值-TH以上的期间倍率固定为I。当加速度变得小于阈值-TH时,倍率随着加速度变小而与斜率α成正比地增大。
[0084] 另一方面,在加速度为零或正值的情况下,如图3的B中以粗线示出的那样,在加速度为阈值TH以下的期间倍率固定为1,当加速度变得大于阈值TH时,倍率随着加速度变大而与斜率α成正比地增大。
[0085] 通过像这样与斜率α相应地变更倍率,当加速度变得小于阈值-TH或者加速度变得大于阈值TH时,转矩指令值生成部21m以使比主电动机6m加减速时主电动机6m的驱动轴所需的作为第一加减速转矩的加减速转矩大的主电动机6m的驱动轴的输出转矩生成的方式生成预加载转矩Tpm。另一方面,转矩指令值生成部21s以使比辅电动机6s加减速时辅电动机6s的驱动轴所需的作为第二加减速转矩的加减速转矩大的辅电动机6s的驱动轴的输出转矩生成的方式生成预加载转矩Tps。
[0086] 图4是表示图2的流程图的变形例的图。该流程图在每当初始预加载转矩值生成部13响应于励磁信号Se而生成初始预加载转矩值+Pr、-Pr时都执行,被由电动机控制装置11执行的处理程序所控制。
[0087] 在图4所示的流程图中,在步骤SI之后,倍率计算部42m、42s判断所计算出的加速度am、as的绝对值是否大于阈值TH(步骤S21)。在加速度am、as的绝对值大于阈值TH的情况下,进入步骤S5。与此相对,在加速度am、as的绝对值为阈值TH以下的情况下,进入步骤S9。
[0088] 图5是用于说明在图4的流程图中计算的倍率的图。如图5中以粗线示出的那样,在加速度的绝对值为阈值TH以下的期间倍率固定为1,当加速度的绝对值变得大于阈值TH时,倍率随着加速度的绝对值变大而与斜率α成正比地变大。
[0089] 通过像这样与斜率α相应地变更倍率,当加速度的绝对值变得大于阈值TH时,转矩指令值生成部21m以使比主电动机6m加减速时主电动机6m的驱动轴所需的加减速转矩大的主电动机6m的驱动轴的输出转矩生成的方式生成预加载转矩Tpm。另一方面,转矩指令值生成部21s以使比辅电动机6s加减速时辅电动机6s的驱动轴所需的加减速转矩大的辅电动机6s的驱动轴的输出转矩生成的方式生成预加载转矩Tps。
[0090] 图6是用于说明基于本发明的电动机控制装置的效果的图。在图6中,从上到下依次示出了表示位置偏差的时间变化的曲线图、表示针对主电动机6m的电流指令值Im的时间变化的曲线图、表示针对辅电动机6s的电流指令值Is的时间变化的曲线图以及表示主电动机6m的速度的时间变化的曲线图。
[0091] 在与电动机的加速度的变化无关地生成固定的预加载转矩值的情况下,位置偏差、针对主电动机6m的电流指令值Im以及针对辅电动机6s的电流指令值Is如虚线所示那样变动。即,在时间tl与时间t2之间的主电动机6m减速时以及时间t3与时间t4之间的主电动机6m减速时,位置偏差的变动变大,无法抑制主电动机6m的驱动轴所连接的传递机构7m的机械部件及辅电动机6s的驱动轴所连接的传递机构7s的机械部件与被驱动体8之间的间隙。
[0092] 与此相对,在根据加速度am、as的变化来生成预加载转矩值Tpm、Tps的情况下,位置偏差、针对主电动机6m的电流指令值Im以及针对辅电动机6s的电流指令值Is如实线所示那样变动。即,即使在时间tl与时间t2之间的主电动机6m减速时以及时间t3与时间t4之间的主电动机6m减速时,位置偏差的变动也小,能够抑制主电动机6m的驱动轴所连接的传递机构7m的机械部件及辅电动机6s的驱动轴所连接的传递机构7s的机械部件与被驱动体8之间的间隙。
[0093] 根据本实施方式,根据加速度am、as的变化来生成预加载转矩值Tpm、Tps,因此在用主电动机6m和辅电动机6s来驱动被驱动体8时,即使在主电动机6m和辅电动机6s加减速时也能够抑制传递机构7m、7s的机械部件与被驱动体8之间的间隙。
[0094] 另外,根据本实施方式,在加速度am、as的绝对值为阈值TH以下的期间将预加载转矩值Tpm、Tps维持为固定的值,在加速度am、as的绝对值超过了阈值TH时随着加速度am、as的绝对值变大而使预加载转矩值Tpm、Tps变大。因而,能够避免以下情形:在主电动机6m和辅电动机6s停止时以及主电动机6m和辅电动机6s的速度恒定时对转矩指令值Tm、Ts施加对于主电动机6m的驱动轴和辅电动机6s的驱动轴而言过剩的预加载转矩值Tpm、Tps0
[0095] 并且,根据本实施方式,基于时间常数τ来变更中间预加载转矩值Tp0m、Tp0s,由此生成预加载转矩值Tpm、Tps。因此,能够降低由于传递机构7m、7s的机械部件与被驱动体8之间的间隙而产生的冲击。
[0096] 图7是具有本发明的其它实施方式的电动机控制装置的系统的框图。图7所示的系统具有三相交流电源1、转换器2、平滑用电容器3、逆变器4m、4s、电流检测器5m、5s、作为第一电动机的主电动机6m、作为第二电动机的辅电动机6s、传递机构7m、7s、被驱动体8、电动机位置检测器9m、速度检测部10m、电动机控制装置11’、上级控制装置12、初始预加载转矩值生成部13、机械位置检测部14以及位置切换部15。
[0097] 电动机控制装置11’具有作为转矩指令值生成部的一个转矩指令值生成部21m、预加载转矩值生成部22m、预加载转矩值生成部22s、电动机驱动部23m以及电动机驱动部23s。
[0098] 在本实施方式中,作为针对第一电动机的第一转矩指令值和针对第二电动机的第二转矩指令值的针对主电动机6m和辅电动机6s的转矩指令值Tm从速度控制部34m被输入到加法器51m、51s。
[0099] 根据本实施方式,能够将电动机控制装置本身和包括电动机控制装置的系统简化以实现本发明的电动机控制装置。
[0100] 本发明并不限定于上述实施方式,能够进行许多变更和变形。例如,在上述实施方式中,说明了基于位置指令值Θ m、Θ s来计算加速度am、as的情况,但是也能够基于旋转角度0m’、Θ s’来计算加速度am、as。
[0101] 另外,在上述实施方式中,说明了使用低通滤波器44m、44s的情况,但是也能够省略低通滤波器44m、44s。
[0102] 另外,在上述实施方式中,说明了计算加速度am、as并使用加速度am来计算倍率Xm、并且使用加速度as来计算倍率Xs的情况,但是在只计算加速度am和加速度as中的某一方并使用所计算出的加速度am或加速度as来计算倍率Xm、Xs的情况下也能够应用本发明。
[0103] 并且,说明了:基于由位置指令值θπκ旋转角度0m’和转速com’组成的组以及由位置指令值Θ S、旋转角度Θ S,和转速COS’组成的组这两个组来生成转矩指令Tm、Ts的情况;以及基于由位置指令值θπκ旋转角度0m’和转速com’组成的组来生成转矩指令Tm、Ts的情况。然而,还能够基于由位置指令值0m、旋转角度0m’和转速com’组成的组、由位置指令值Θ S、旋转角度Θ s’和转速cos’组成的组、以及由针对未图示的机械的位置指令、未图示的机械的位置信息和被驱动体8的速度信息组成的组中的至少一个组来生成转矩指令Tm、Ts。
[0104] 根据本发明,在用两台电动机来驱动一个被驱动体时,即使在电动机加减速时也能够抑制电动机的驱动轴所连接的传递机构的机械部件与被驱动体之间的间隙。

Claims (3)

1.一种电动机控制装置(11),为了驱动一个被驱动体(8)而控制第一电动机(6m)和第二电动机(6s),该电动机控制装置的特征在于,具备: 转矩指令值生成部(21m、21s),其基于由针对第一电动机的位置指令值(0m)、第一电动机的位置信息(9 m’)和第一电动机的速度信息(ωηι’)组成的组、由针对第二电动机的位置指令值(Θ S)、第二电动机的位置信息(Θ s’)和第二电动机的速度信息(《S’)组成的组、以及由针对被驱动体的位置指令、被驱动体的位置信息和被驱动体的速度信息组成的组中的至少一个组,来生成针对第一电动机的第一转矩指令值(Tm)和针对第二电动机的第二转矩指令值(Ts); 第一预加载转矩值生成部(22m),其计算与第一电动机的加速度相当的第一加速度(am),根据上述第一加速度来生成第一预加载转矩值(Tpm),该第一预加载转矩值(Tpm)是以使施加于第一电动机的驱动轴的力的方向与施加于第二电动机的驱动轴的力的方向相反的方式预先附加于上述第一转矩指令值的转矩值; 第二预加载转矩值生成部(22s),其计算与第二电动机的加速度相当的第二加速度(as),根据上述第二加速度来生成第二预加载转矩值(Tps),该第二预加载转矩值(Tps)是以使施加于第一电动机的驱动轴的力的方向与施加于第二电动机的驱动轴的力的方向相反的方式预先附加于上述第二转矩指令值的转矩值; 第一电动机驱动部(23m),其基于上述第一转矩指令值和上述第一预加载转矩值来驱动第一电动机;以及 第二电动机驱动部(23s),其基于上述第二转矩指令值和上述第二预加载转矩值来驱动第二电动机。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置,其特征在于, 在上述第一加速度(am)的大小超过了预先设定的值的情况下,上述第一预加载转矩值生成部(22m)以使比第一电动机加减速时第一电动机的驱动轴所需的第一加减速转矩大的第一电动机的驱动轴的输出转矩生成的方式生成上述第一预加载转矩值(Tpm), 在上述第二加速度(as)的大小超过了预先设定的值的情况下,上述第二预加载转矩值生成部(22s)以使比第二电动机加减速时第二电动机的驱动轴所需的第二加减速转矩大的第二电动机的驱动轴的输出转矩生成的方式生成上述第二预加载转矩值(Tps)。
3.根据权利要求1所述的电动机控制装置,其特征在于, 在上述第一加速度(am)的大小超过了预先设定的值的情况下,上述第一预加载转矩值生成部(22m))以使比第一电动机加减速时第一电动机的驱动轴所需的第一加减速转矩大的第一电动机的驱动轴的输出转矩生成的方式生成上述第一预加载转矩值(Tpm),并且基于规定的时间常数来变更所生成的上述第一预加载转矩值, 在上述第二加速度(as)的大小超过了预先设定的值的情况下,上述第二预加载转矩值生成部(22s)以使比第二电动机加减速时第二电动机的驱动轴所需的第二加减速转矩大的第二电动机的驱动轴的输出转矩被生成的方式生成上述第二预加载转矩值(Tps),并且基于规定的时间常数来变更所生成的上述第二预加载转矩值。
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