CN104065312A - 检测电压饱和的电动机的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明的检测电压饱和的电动机的控制系统具有多个控制装置以及对该控制装置提供指令的上级控制装置，具有基于从上级控制装置输出的位置指令和指令速度进行位置控制的位置控制部、基于从位置控制部输出的速度指令进行速度控制的速度控制部、基于从速度控制部输出的电流指令进行电流控制的电流控制部、以及基于从电流控制部输出的电压指令对用于驱动电动机的电流进行放大的电流放大器，电流控制部具备判断电压指令是否超过了电流放大器的电源电压并输出其判断结果的电压饱和处理部、以及将电压饱和处理部所输出的判断结果通知给上级控制装置的电压饱和通知部。

Description

检测电压饱和的电动机的控制系统

技术领域

本发明涉及一种电动机的控制系统，特别涉及一种能够对用于驱动电动机的电流放大器中的电压饱和进行检测并通知给上级控制装置的电动机的控制系统。

背景技术

在机床等使用同步电动机来驱动的系统中，当指令加速度变大时，有时由于超过同步电动机的最大转矩而无法按照指令动作。与此同样地，根据同步电动机的电感不同，当指令急动度(日语：指令加々速度)变大时，有时由于同步电动机的指令电压超过电流放大器(Amplifier)的最大电压而无法按照指令动作。在此，将同步电动机的电压指令超过电流放大器的最大电压的情况称为“电压饱和”。

因此，报告了一种检测指令电压是否发生电压饱和的控制装置(例如参照日本专利公开公报JP-A-2000-341991(专利文献1)、JP-A-2003-209996)。图1中示出了以往的电动机的控制装置的结构。以往的控制装置具备：饱和检测器1009，其输出电压饱和信号，该电压饱和信号在输入到电力转换器1001的电压指令的大小超过了电力转换器1001能够施加于PM电动机1002的最大电压而发生了电压饱和时为“-1”，否则为“1”；以及磁通电流调整器1010，其在饱和检测器1009所输出的电压饱和信号为“1”时使d轴电流idc向正方向逐渐增加到规定的上限值，在电压饱和信号为“-1”时使d轴电流idc向负方向逐渐增加到规定的下限值。通过构成为这种结构，能够自动地调整d轴电流指令idc的大小来避免电压指令Vc超过电力转换器1001所能够输出的最大电压Vm。另外，能够使q轴电流、d轴电流分别追随各自的电流指令。因此，即使是电压饱和也能够继续运转，在电压不饱和时能够设为使效率最大的运转状态。

如上所述，专利文献1中公开了以下内容：检测并输出电压饱和、以及降低电流指令。但是，在专利文献1中，虽然记载了在电压饱和时降低电流指令，但是，若降低电流指令则转矩不会按照转矩指令来产生。其结果，产生以下问题：无法以按照指令形状的速度和位置动作，尤其是在利用多个轴的动作对工件的轮廓进行加工的情况下，形状精度会恶化。

本发明的目的在于提供一种具有以下功能的同步电动机的控制系统：通过检测是否发生了电压饱和并将其通知给上级控制装置，来抑制指令急动度。

发明内容

基于本发明的实施例的电动机的控制系统是具有控制电动机的多个控制装置以及对该控制装置提供指令的上级控制装置的电动机的控制系统，该电动机的控制系统的特征在于，控制装置具有：位置控制部，其基于从上级控制装置输出的位置指令和指令速度来进行位置控制；速度控制部，其基于从位置控制部输出的速度指令来进行速度控制；电流控制部，其基于从速度控制部输出的电流指令来进行电流控制；以及电流放大器，其基于从电流控制部输出的电压指令对用于驱动电动机的电流进行放大，电流控制部具备：电压饱和处理部，其判断电压指令是否超过了电流放大器的电源电压并输出其判断结果；以及电压饱和通知部，其将电压饱和处理部所输出的判断结果通知给上级控制装置。

附图说明

通过参照以下的附图会进一步明确理解本发明。

图1是以往的电动机的控制装置的结构图。

图2是本发明的实施例1所涉及的电动机的控制系统的结构图。

图3是本发明的实施例1所涉及的电动机的控制系统中的电流控制部和电流放大器的结构图。

图4是表示本发明的实施例1所涉及的电动机的控制系统中的电压饱和部的动作过程的流程图。

图5是表示本发明的实施例1所涉及的电动机的控制系统中的变更进给速度的方法的流程图。

图6是表示本发明的实施例1所涉及的电动机的控制系统中的变更最大加速度的方法的流程图。

图7是表示本发明的实施例1所涉及的电动机的控制系统中的插值计算的过程的流程图。

图8A是以极坐标表示加工点的轨迹的图。

图8B是以二维坐标表示加工点的轨迹的图。

图9A是表示加工速度为120[mm/sec]时的C轴速度的角度依赖性的图。

图9B是表示加工速度为100[mm/sec]时的C轴速度的角度依赖性的图。

图10A是表示加工速度为120[mm/sec]时的X轴速度的角度依赖性的图。

图10B是表示加工速度为100[mm/sec]时的X轴速度的角度依赖性的图。

图11A是表示加工速度为120[mm/sec]时的X轴加速度的角度依赖性的图。

图11B是表示加工速度为100[mm/sec]时的X轴加速度的角度依赖性的图。

图12A是表示加工速度为120[mm/sec]时的X轴急动度的角度依赖性的图。

图12B是表示加工速度为100[mm/sec]时的X轴急动度的角度依赖性的图。

图13A是表示加工速度为120[mm/sec]时的X轴电压的角度依赖性的图。

图13B是表示加工速度为100[mm/sec]时的X轴电压的角度依赖性的图。

图14是本发明的实施例2所涉及的电动机的控制系统的结构图。

图15A是表示在本发明的实施例3所涉及的电动机的控制系统中加工速度为120[mm/sec]时的C轴速度的角度依赖性的图。

图15B是表示在本发明的实施例3所涉及的电动机的控制系统中加工速度为100[mm/sec]时的C轴速度的角度依赖性的图。

图16是本发明的实施例4所涉及的电动机的控制系统的结构图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明所涉及的电动机的控制系统。其中，需要注意的是，本发明的保护范围并不限定于这些实施方式，而遍及权利要求书所记载的发明及其均等物。

〔实施例1〕

图2中示出了本发明的实施例1所涉及的电动机的控制系统100的结构，图3中示出了构成电动机的控制系统100的控制装置10的电流控制部4和电流放大器5的详细结构。本发明的电动机的控制系统100具有控制电动机的控制装置10以及对该控制装置10提供指令的上级控制装置1。控制装置10的特征在于具有：位置控制部2，其基于从上级控制装置1输出的位置指令和指令速度来进行位置控制；速度控制部3，其基于从位置控制部2输出的速度指令来进行速度控制；电流控制部4，其基于从速度控制部3输出的电流指令来进行电流控制；以及电流放大器5，其基于从电流控制部4输出的电压指令，对用于驱动作为电动机的驱动体8的电流进行放大，其中，电流控制部4具备：电压饱和处理部41，其判断电压指令是否超过了电流放大器5的电源电压并输出其判断结果；以及电压饱和通知部42，其将电压饱和处理部41所输出的判断结果通知给上级控制装置1。

如图2所示，从上级控制装置1输出的位置指令通过第一加法器101被减去来自用于检测驱动体8的位置的位置检测器9的位置反馈数据(位置FB)，位置偏差被输入到位置控制部2。

位置控制部2基于所输入的位置偏差来输出速度指令。从位置控制部2输出的速度指令通过第二加法器102被减去检测伺服电动机6的速度的速度检测器7的速度反馈数据(速度FB)后输入到速度控制部3。

速度控制部3基于所输入的速度指令来输出电流指令。从速度控制部3输出的电流指令通过第三加法器103被减去来自电流放大器5的电流反馈数据(电流FB)后输入到电流控制部4。

电流控制部4基于所输入的电流指令，将电压指令输出到电流放大器5。电流放大器5将电流检测结果反馈给电流控制部4，电流控制部4判断是否存在电压饱和，对此稍后进行详细说明。

电流放大器5输出用于驱动伺服电动机6的电流，伺服电动机6通过传递机构61对驱动体8进行驱动。

接着，使用图3来说明电流控制部4和电流放大器5的结构。如图3所示，电流控制部4具有电压饱和处理部41、电压饱和通知部42、dq/三相转换部43、电压计算部44以及三相/dq转换部45。

另一方面，电流放大器5具有三相PWM调制器51、电动机驱动电路52以及电流检测器53。三相PWM调制器51生成具有与电压指令值相应的占空比的PWM信号。电动机驱动电路52是使用电力用MOS晶体管等开关元件构成的PWM电压型逆变器。电动机驱动电路52通过根据上述PWM信号将各开关元件控制为接通或断开，生成要施加于伺服电动机6的三相电压。电流检测器53检测流过电动机驱动电路52的电流并反馈给电流控制部4。

从电流放大器5的电流检测器53反馈的电流值与从伺服电动机6的速度检测器7输出的电流值一起被输入到电流控制部4的三相/dq转换部45，该三相/dq转换部45输出反馈电流idf和iqf。电压计算部44基于电流指令值idc、iqc和反馈电流idf、iqf，按照以下的式计算d相电压Vd和q相电压Vq。

Vd=k1Σ(idc-idf)+k2(pi×idc-idf)(1)

Vq=k1Σ(iqc-iqf)+k2(pi×iqc-iqf)

在此，k1表示积分增益，k2表示比例增益。另外，pi是电流PI率，在I-P控制的情况下为0，在PI控制的情况下为1。

由电压计算部44计算出的Vd和Vq被输入到电压饱和处理部41，该电压饱和处理部41判断是否发生了电压饱和。使用图4的流程图来说明电压饱和处理部41中判断是否存在电压饱和的方法。首先，在步骤S101中，基于Vd和Vq来计算执行电压判断执行电压V是否为电流放大器5的电源电压的最大值Vmax以下。在执行电压V大于Vmax的情况下，在步骤S102中，将饱和标志设定为1，将计数器变量cnt设定为N。并且，按照以下的式将Vd、Vq转换为不饱和的值。

$\mathrm{Vd}=\mathrm{Vd}\×V\max /\sqrt{({\mathrm{Vd}}^2+{\mathrm{Vq}}^2)}---\left(2\right)$

$\mathrm{Vq}=\mathrm{Vq}\×V\max /\sqrt{({\mathrm{Vd}}^2+{\mathrm{Vq}}^2)}$

另一方面，在步骤S101中执行电压V为Vmax以下的情况下，在步骤S103中，判断计数值cnt是否为0以下。在计数值cnt为0以下的情况下，在步骤S104中，将饱和标志设定为0。另一方面，在步骤S103中计数值cnt大于0的情况下，在步骤S105中，将计数值减小1。通过以上的流程，一旦饱和标志变为1，则在此后的规定的期间内饱和标志被维持为1。例如，当该流程在1[ms]内运行一次时，只要设为N=1000，就能够在饱和后起将标志保持1秒钟。

由电压饱和处理部41计算出的饱和标志的值被输出到电压饱和通知部42，电压饱和通知部42将饱和标志的值通知给上级控制装置1。

电压饱和处理部41将不发生电压饱和的d相电压Vd和q相电压Vq输出到dq/三相转换部43。即，在未发生电压饱和的情况下，输出按照式(1)计算出的Vd、Vq，在发生了电压饱和的情况下，将用式(1)计算出的Vd、Vq用式(2)转换后输出。

接着，说明从电压饱和通知部42接收到饱和标志的上级控制装置1中的进给速度和最大加速度的变更方法。图5中示出了表示变更进给速度的过程的流程图。如图5所示，首先，在步骤S201中，将进给速度F设定为初始值F0。接着，在步骤S202中以进给速度F执行加工程序，从电动机的控制装置10接收饱和标志。

接着，在步骤S203中，判断在加工程序的执行过程中饱和标志是否至少有一次变为1。在加工程序的执行过程中饱和标志至少有一次变为1的情况下，在步骤S204中，将使进给速度F乘以系数k所得的值新更换为进给速度F。在此，系数k是小于1的正数，因此进给速度会减小。另外，k作为参数或者程序固定值被保存在上级控制装置1中。另一方面，在加工程序的执行过程中饱和标志一次也没有变为1的情况下，进给速度F维持为初始值F0。上述的流程在加工结束时执行，如果在加工过程中至少发生一次饱和，则在下一次加工中减慢加工速度。

接着，说明最大加速度的变更方法。图6中示出了表示变更最大加速度的过程的流程图。如图6所示，首先，在步骤S301中，将最大加速度A设定为初始值A0。接着，在步骤S302中以最大加速度A对加工程序进行插值，从电动机的控制装置10接收饱和标志。

接着，在步骤S303中，判断在加工程序的执行过程中饱和标志是否至少有一次变为1。在加工程序的执行过程中饱和标志至少有一次变为1的情况下，在步骤S304中，将使最大加速度A乘以系数k所得的值新更换为最大加速度A。在此，系数k为小于1的正数，因此最大加速度会减小。另一方面，在加工程序的执行过程中饱和标志一次也没有变为1的情况下，最大加速度A维持为初始值A0。

如上，在上级控制装置1中决定进给速度和最大加速度。接着，使用图7的流程图来说明基于所决定的进给速度和最大加速度计算各轴的位置指令的过程。首先，在步骤S401中执行加工程序。接着，在步骤S402中，设定加速度限制、减速条件等参数。接着，在步骤S403中，在开始插值前进行基于NC指令的进给速度来计算用于各轴的加减速控制的速度指令的插值前加减速控制。此时根据饱和标志的值来调整进给速度和最大加速度。

接着，在步骤S404中，对加减速时间常数、加工速度等参数进行设定。接着，在步骤S405中进行插值计算。插值计算是通过针对由位置指令所指示的两点之间进行直线插值或圆弧插值来计算的。

接着，在步骤S406中，计算各轴的位置指令。最后，在步骤S407中，将计算出的位置指令发送到各伺服轴，由此驱动各伺服轴。

如上，根据饱和标志的值来决定进给速度和最大加速度，下面说明通过对这些值进行调整来抑制电压饱和的例子。图8A和图8B表示相对于进行圆周运动的加工点的中心的位置r与角度θ之间的关系，图8A以极坐标来表示，图8B以二维坐标来表示。如图8A、图8B所示，在除180°附近以外的范围，r大致固定(r=r₀)，而在θ=180°附近，r>r₀。

在此，假设加工点沿逆时针方向以固定的速度运动。作为圆周方向的速度的C轴速度固定，因此如图9A、图9B所示，C轴速度不依赖于角度θ而固定。在此，图9A所示的速度120[mm/sec]是不考虑饱和标志的值而设定的速度，图9B所示的速度100[mm/sec]表示考虑了饱和标志的值来使进给速度减速的情况。

图10A、图10B中示出了以远离加工点的中心的方向为正的情况下的速度X轴速度的角度依赖性。图10A表示与图9A同样地使C轴速度为120[mm/sec]的情况，图10B表示与图9B同样地使C轴速度为100[mm/sec]的情况。在除180°附近以外的范围，加工点从与中心相距距离r₀的位置起不动，因此X轴速度大致为0。另一方面，在θ<180°时，随着接近180°，加工点向远离中心的方向移动，因此X轴速度增加。在θ=180°时，加工点在与中心相距规定的距离的位置停住，因此X轴速度瞬间变为0。并且，当θ>180°时向中心方向返回，因此X轴速度为负的值。从图10A、图10B可知，由于使进给速度减小，X轴速度减小了。

图11A、图11B中示出了对图10A、图10B的X轴速度进行时间微分所得的X轴加速度的角度依赖性。图11A表示与图9A同样地使C轴速度为120[mm/sec]的情况，图11B表示与图9B同样地使C轴速度为100[mm/sec]的情况。可知X轴加速度的大小也由于使进给速度的大小减小而减小了。

图12A、图12B中示出了对图11A、图11B的X轴加速度进行时间微分所得的X轴急动度的角度依赖性。图12A表示与图9A同样地使C轴速度为120[mm/sec]的情况，图12B表示与图9B同样地使C轴速度为100[mm/sec]的情况。可知X轴急动度的大小也由于使进给速度的大小减小而减小了。

图13A、图13B中示出了X轴电压的角度依赖性。图13A表示与图9A同样地使C轴速度为120[mm/sec]的情况，图13B表示与图9B同样地使C轴速度为100[mm/sec]的情况。X轴电压如后所述那样基于进给速度、加速度、急动度来计算。另外该图中还示出了电压饱和水平。如图13A所示，在进给速度为120[mm/sec]的情况下，X轴电压的最大值约为270[Vrms]，超过作为电压饱和水平的180[Vrms]，因此可知发生了电压饱和。另一方面，如图13B所示，在进给速度为100[mm/sec]的情况下，X轴电压的最大值为约170[Vrms]，未达到作为电压饱和水平的180[Vrms]，因此可知抑制了电压饱和。根据以上的方面可知，通过由上级控制装置接收饱和标志的通知来调整进给速度，能够抑制电压饱和。

接着，说明基于进给速度、加速度、急动度来计算指令电压的方法。通过将指令电压的计算结果与电流放大器中的最大电压进行比较，能够在不发生电压饱和的范围内计算出最大的进给速度等，因此能够在抑制电压饱和的同时以最佳速度驱动电动机。

使用进给速度、加速度、急动度，如下那样计算同步电动机的端子间电压V[Vrms]。

其中，x=ω(角速度[rad/S]:旋转型电动机)、v(速度[m/s]:直线电动机)、

Lq=每层的电感[H]、R＝每相的电阻[Ω]、

Jm＝电动机惯性[kgm²]、Jl＝负载惯性[kgm²]、

Mm＝磁体重量[kg]、Ml＝负载重量[kg]

K＝Kt(转矩常数[Nm/AP]:旋转型电动机)、Kf(推力常数[N/Ap]:直线电动机)

$\mathrm{Kcur}=\sqrt{\frac{3}{2}}\&CenterDot;\frac{(\mathrm{Jm}+\mathrm{Jl})}{\mathrm{Kt}}$ (旋转型电动机)、 $\sqrt{\frac{3}{2}}\&CenterDot;\frac{(\mathrm{Mm}+\mathrm{Ml})}{\mathrm{Kf}}$ (直线电动机)

根据式(3)，指令电压V由指令速度、指令加速度以及指令急动度来决定。因此，上级控制装置基于发生了电压饱和的意思的判断结果，在电压指令超过了电源电压的情况下，使指令速度、指令加速度以及指令急动度中的至少一个减小，由此能够避免电压指令超过电源电压。

能够如下那样计算式(3)。首先，使用id、iq，以下式来表示Vd、Vq。

$\left[\begin{array}{c}{V}_d\\ V_q\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}{L}_d\frac{d}{\mathrm{dt}}& -\mathrm{\&omega;}\&CenterDot;L_q\\ \mathrm{\&omega;}\&CenterDot;L_d& L_q\frac{d}{\mathrm{dt}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]+\mathrm{\&omega;}\&CenterDot;\mathrm{\&phi;}\left[\begin{array}{c}0\\ 1\end{array}\right]$

其中，Ld、Lq分别表示d轴、q轴的电感，φ表示磁通。

在此，若设i_d＝、且 $\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_q={\stackrel{.}{i}}_q,\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_d={\stackrel{.}{i}}_q,$ 则

V_d＝-ω＝L_q·i_q

$V_q=R\&CenterDot;i_q+L_q\frac{{\mathrm{di}}_q}{\mathrm{dt}}+\mathrm{\&omega;}\&CenterDot;\mathrm{\&phi;}=R\&CenterDot;i_q+L\&CenterDot;{\stackrel{.}{i}}_q+\mathrm{\&omega;}\&CenterDot;\mathrm{\&phi;}$

另外，根据运动方程式，

在此，若设 $\frac{\mathrm{d\&omega;}}{\mathrm{dt}}=\stackrel{.}{\mathrm{\&omega;}},$ 则， $i_q=\frac{1}{K}(J\&CenterDot;\stackrel{.}{\mathrm{\&omega;}})$

${\stackrel{.}{i}}_q=\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_q=\frac{J}{K}\stackrel{..}{\mathrm{\&omega;}}$

若将该i_d、i_q代入上式，则

V_d＝-ω·L_q·i_q

$V_q=R\&CenterDot;i_q+L_q\frac{{\mathrm{di}}_q}{\mathrm{dt}}+\mathrm{\&omega;}\&CenterDot;\mathrm{\&phi;}=R\&CenterDot;i_q+L\&CenterDot;{\stackrel{.}{i}}_q+\mathrm{\&omega;}\&CenterDot;\mathrm{\&phi;}$

代入并使用对(摩擦+切削反力)项进行电压量程转换的系数K_sub，能够如下表示。

另一方面，考虑死区，如下计算放大器能够输出的最大的端子间电压vmaX[vrms]。

其中，电源电压[vrms]、T＝速度中断周期[125μs]、Δ=死区宽度[8μs]。

在机床等以同步电动机来驱动的系统中，能够根据指令来计算上述的式(3)的第一项。但是，从处理时间的观点来看，利用控制软件实时地进行计算是困难的。另外，正确地估计出切削反力、摩擦也困难。其结果，即使发生电压饱和而加工精度劣化，也不容易究明原因。因此，在本发明中，通过电流控制来计算d相、q相的电压指令，因此进行该电压指令是否超过电源电压水平的判定，并将判定结果通知给上级的控制装置。

〔实施例2〕

接着说明实施例2所涉及的电动机的控制系统。实施例2所涉及的电动机的控制系统的特征在于，上级控制装置具备饱和标志输出部，该饱和标志输出部基于电压饱和处理部中的判断结果，在电压指令超过了电源电压的情况下，输出饱和标志。图14中示出了实施例2所涉及的电动机的控制系统200的结构图。对于与实施例1的电动机的控制系统100同样的结构，以相同标记来表示，省略详细的说明。如图14所示，实施例2所涉及的电动机的控制系统200的特征在于，上级控制装置1具备饱和标志输出部20，该饱和标志输出部20基于电压饱和处理部41中的判断结果，在电压指令超过了电源电压的情况下，输出饱和标志。

当上级控制装置1从电流控制部4内的电压饱和通知部42(参照图3)接收到电压饱和标志时，饱和标志输出部20将接收到的饱和标志输出到可编程机床控制器(PMC：Programmable Machine Controller)21。在此，PMC是指按照程序所规定的顺序、条件等来控制设备、机械的动作的装置。通过饱和标志输出部20将饱和标志输出到上级控制装置1的外部，因此用户能够获知发生了电压饱和，认识到这是精度恶化的原因。另外，用户能够使指令速度、指令加速度以及指令急动度中的至少任一个减小，来缓和电压饱和，由此确保加工精度。在本例中从上级控制装置1将电压饱和标志输出到外部装置21，而为了高速处理，也可以从电压饱和通知部42直接输出到外部装置21。

〔实施例3〕

在实施例1中，示出了以下情况：如图9A、图9B～图13A、图13B所示，通过将作为进给速度的C轴速度从120[mm/sec]降低到100[mm/sec]，能够避免电压饱和。此时的进给速度不依赖于角度θ而固定。因而，由于在除X轴速度、X轴加速度等变大的角度180°以外的角度也一律使进给速度降低，因此作业时间整体会变长。

另一方面，在实施例3所涉及的电动机的控制系统的特征在于，上级控制装置1基于电压饱和处理部41中的判断结果，在电压指令超过了电源电压的情况下，仅在电压指令超过电源电压的规定部分处使指令速度、指令加速度以及指令急动度中的至少一个减小，以避免电压指令超过电源电压。图15A、图15B中示出了实施例3所涉及的电动机的控制系统中的C轴速度的角度依赖性的曲线图的一例。图15A是与图9A同样地使C轴速度不依赖于角度而固定的情况，是发生电压饱和的条件。另一方面，图15B表示仅在角度θ为180°的附近使C轴速度减小到90[mm/sec]、在除此以外的区域使C轴速度维持为120[mm/sec]的例子。具体地说，在0°≤θ≤130°的范围和230°≤θ≤360°的范围内将C轴速度固定为120[mm/sec]，在130°≤θ≤165°的范围内使C轴速度与角度成正比地从120[mm/sec]减小到90[mm/sec]。在165°≤θ≤195°的范围内将C轴速度维持为90[mm/sec]，之后在195°≤θ≤230°的范围内使C轴速度与角度成正比地从90[mm/sec]增加到120[mm/sec]。但是，这是一个例子，C轴速度的增减方法不限于此。

在实施例3的电动机的控制系统中，仅在发生电压饱和的规定部分处以低速驱动电动机，由此能够在避免电压饱和的同时，在不发生电压饱和的部分处以高速进行驱动。因此，能够缩短整体的加工时间。在图15A、图15B中，示出了使作为进给速度的C轴速度仅在规定部分处减小的例子。然而，也可以使加速度或急动度仅在发生电压饱和的规定部分处减小。

〔实施例4〕

接着，说明实施例4所涉及的电动机的控制系统。图16中示出了本发明的实施例4所涉及的电动机的控制系统的结构图。实施例4所涉及的电动机的控制系统300与实施例1所涉及的电动机的控制系统100的不同点在于，还具备用于按照来自上级控制装置1的位置指令来进行驱动的学习控制部11。对于与实施例1的电动机的控制系统100同样的结构，以相同标记来表示，省略详细的说明。

学习控制部11接收位置偏差数据，计算学习校正量并保存在学习存储器12中。学习校正量通过第四加法器104与位置偏差数据相加，校正后的位置偏差数据被输入到位置控制部2。学习控制部11基于保存在学习存储器12中的一次试行前的学习校正量来计算新的学习校正量，反复学习使得位置偏差变小。

在位置指令中包含引起电压饱和的急动度成分的情况下，存在以下情况：虽然在通常的反馈控制下指令电压未超过电源电压，但在使学习控制有效的情况下指令电压超过了电源电压。因此，在本实施例中，在使学习控制有效的情况下，也探测电压饱和来使进给速度等降低，因此能够避免电压饱和。

以上，在关于本发明的电动机的控制系统所涉及的实施例的说明中，示出了仅具有一个控制装置的结构，但是控制装置并不限于单个，也可以是多个。

根据本发明，向上级控制装置通知电压饱和，由此，能够降低进给速度以避免电压饱和，从而能够维持形状精度。

Claims (7)

1.一种电动机的控制系统，具有控制电动机的多个控制装置(10)以及对该控制装置提供指令的上级控制装置(1)，该电动机的控制系统的特征在于，

上述控制装置(10)具有：

位置控制部(2)，其基于从上述上级控制装置(1)输出的位置指令和指令速度来进行位置控制；

速度控制部(3)，其基于从上述位置控制部(2)输出的速度指令来进行速度控制；

电流控制部(4)，其基于从上述速度控制部(3)输出的电流指令来进行电流控制；以及

电流放大器(5)，其基于从上述电流控制部(4)输出的电压指令，对用于驱动电动机的电流进行放大，

上述电流控制部(4)具备：

电压饱和处理部(41)，其判断上述电压指令是否超过了上述电流放大器(5)的电源电压并输出其判断结果；以及

电压饱和通知部(42)，其将上述电压饱和处理部(41)所输出的上述判断结果通知给上述上级控制装置(1)。

2.根据权利要求1所述的电动机的控制系统，其特征在于，

上述上级控制装置(1)具备饱和标志输出部(20)，该饱和标志输出部(20)基于上述判断结果，在上述电压指令超过了电源电压的情况下，输出饱和标志。

3.根据权利要求1或2所述的电动机的控制系统，其特征在于，

上述上级控制装置(1)基于上述判断结果，在上述电压指令超过了电源电压的情况下，使上述指令速度、指令加速度以及指令急动度中的至少一个减小，以避免上述电压指令超过电源电压。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电动机的控制系统，其特征在于，

上述上级控制装置(1)基于上述判断结果，在上述电压指令超过了电源电压的情况下，仅在上述电压指令超过电源电压的规定部分处使上述指令速度、指令加速度以及指令急动度中的至少一个减小，以避免上述电压指令超过电源电压。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的电动机的控制系统，其特征在于，

还具备学习控制部(11)，该学习控制部(11)用于按照来自上述上级控制装置(1)的位置指令进行驱动。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的电动机的控制系统，其特征在于，

上述电压饱和处理部(41)将上述判断结果保持固定时间。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的电动机的控制系统，其特征在于，

上述上级控制装置(1)根据上述位置指令按照下面的式计算电压指令V，在该电压指令V超过规定的最大电压的情况下使上述指令速度、指令加速度以及指令急动度中的至少一个减小，由此降低上述电压指令V，

其中，x=ω(角速度[rad/s]:旋转型电动机)、v(速度[m/s]:直线电动机)、

Lq＝每层的电感[H]、R＝每相的电阻[Ω]、

Jm＝电动机惯性[kgm²]、Jl=负载惯性[kgm²]、

Mm＝磁体重量[kg]、Ml=负载重量[kg]

K=Kt(转矩常数[Nm/Ap]:旋转型电动机)、Kf(推力常数[N/Ap]:直线电动机)

$\mathrm{Kcur}=\sqrt{\frac{3}{2}}\&CenterDot;\frac{(\mathrm{Jm}+\mathrm{Jl})}{\mathrm{Kt}}$ (旋转型电动机)、 $\sqrt{\frac{3}{2}}\&CenterDot;\frac{(\mathrm{Mm}+\mathrm{Ml})}{\mathrm{Kf}}$ (直线电动机机)