CN105144575B - 电动机驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电动机驱动装置(30)具备动作模式生成部(1)、位置速度控制部(23)、负载特性补偿部(24)以及负载特性测定部(7)。动作模式生成部(1)按每个动作模式来增加使电动机速度或电动机位置变化的加速度的绝对值。负载特性测定部(7)在转矩指令指标为转矩限制值以下的情况下测定负载特性来进行负载特性补偿部(24)的设定。另外，负载特性测定部(7)在转矩指令指标大于转矩限制值的情况下不对负载特性补偿部(24)进行设定，结束负载特性的测定。

Description

电动机驱动装置

技术领域

本发明涉及一种对伺服电动机进行控制的电动机驱动装置，特别涉及到负载测定的估计。

背景技术

近年来，嵌入式微型计算机(Microcomputer)正在高性能化。另外，将能够定制的要素与以往的ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)相组合而成的集成电路正在发展。嵌入式微型计算机包括RISC微型计算机(Reduced InstructionSet Computer-Microcomputer：精简指令集计算机-微型计算机)、DSP(Digital SignalProcessor：数字信号处理器)等。集成电路包括FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)、SoC(System-on-a-Chip：片上系统)等。

当前，通过使用这些嵌入式微型计算机、集成电路，电动机驱动装置在基于来自外部的指令对伺服电动机进行驱动时，除了基本功能以外还具有以各种方式自动调整的功能。基本功能是指对伺服电动机进行驱动控制的位置控制、速度控制、电流控制等。

图4是以往的电动机驱动装置的框图。

如图4所示，电动机驱动装置402具有对电动机4进行驱动控制的基本功能。图中，使用以单线围住的块，通过以实线将各块连接而得到的下面的流程来实现基本性能。

上级装置401对电动机驱动装置402发送外部位置指令。从上级装置401发送的外部位置指令被电动机驱动装置402的指令选择部21接收。指令选择部21选择从后述的试运转功能211发送的内部位置指令以及从上级装置401发送的外部位置指令中的某一方。指令选择部21将由指令选择部21选择出的内部位置指令和外部位置指令中的某一方作为选择后位置指令发送到指令响应设定部22。

在指令响应设定部22中，进行平滑处理、即均衡化处理。并且，在指令响应设定部22中，进行以内部位置指令和外部位置指令中的某一个为输入的滤波运算处理。指令响应设定部22在进行滤波运算处理之后，将作为滤波运算处理后的结果的指令发送到位置速度控制部23。

位置速度控制部23使用从指令响应设定部22发送的指令以及从编码器5发送的电动机位置信息来进行反馈控制运算。反馈控制运算以PID控制(Proportional IntegralDerivative Controller：比例积分微分控制器)为代表。在通过位置速度控制部23进行反馈控制运算之后，位置速度控制部23发送使位置偏差为0的转矩指令。

负载特性补偿部24对从位置速度控制部23发送的转矩指令进行与总惯量相应的缩放(scaling)处理。总惯量是指基于电动机4和负载6等的惯量。负载特性补偿部24通过进行缩放处理来吸收负载惯量的差异。

另外，负载特性补偿部24根据从编码器5发送的电动机位置信息来估计电动机4和负载6的摩擦转矩。负载特性补偿部24通过预先对转矩指令加上估计出的摩擦转矩来生成补偿后的转矩指令。负载特性补偿部24将生成的补偿后的转矩指令发送到谐振抑制部25。

有时会因电动机4和负载6的谐振特性而引起振动。谐振抑制部25进行从补偿后的转矩指令去除特定的频率成分的陷波滤波处理或低通滤波处理，以避免激发所引起的振动。谐振抑制部25将进行陷波滤波处理或低通滤波处理后得到的结果作为最终的转矩指令发送到电动机4。

接着，如图4所示，电动机驱动装置402具有自动调整功能。图中，使用以双线围住的块，通过以虚线将各块连接而得到的下面的流程来实现自动调整功能。

例如，如专利文献1所示的那样，试运转功能211在电动机驱动装置402的内部生成往复运转模式。往复运转模式是具有某个斜率的加减速度的固定量的三角波。往复运转模式具有正负。

一般来说，试运转功能211被设定来自外部的参数，由此通过电动机驱动装置402内置的NC运算处理来实时地自动计算指令模式。来自外部的参数是指移动量、最高速度、加速时间、减速时间、停止时间等。试运转功能211是每隔固定周期生成内部位置指令的功能。

此外，在从试运转功能211向指令选择部21发送内部位置指令时，试运转功能211也能够发送使指令选择部21选择内部位置指令的附加信息。如果像这样发送附加信息，则能够从试运转功能211指定指令选择部21的动作。

例如，如专利文献2所示的那样，指令响应设定功能221决定指令前置滤波器的截止频率，该截止频率决定位置指令的响应性。从电动机驱动装置402的外部对指令响应设定功能221提供叫做刚性值的一个指标。指令响应设定功能221基于被提供的刚性值以及内置于电动机驱动装置402的表来决定指令前置滤波器的截止频率。

一般来说，指令响应设定功能221通过接收以下面的方式表示的一个或多个指令响应指标，来自动设定指令响应设定部22的一个或多个参数。也就是说，接收指令响应指标的方式包括：以一阶滞后或二阶滞后的滤波时间常数、衰减比来指示更详细的频率特性。或者，接收指令响应指标的方式包括：指示上升时间或延迟时间、过冲量等时间响应的瞬态特性。指令响应设定功能221以使对指令响应设定部22的发送和接收的关系与指令响应指标尽可能一致的方式自动设定指令响应设定部22的一个或多个参数。

例如，如专利文献3所示的那样，刚性设定功能231将代表伺服刚性的一个参数作为指标。刚性设定功能231将代表伺服刚性的一个参数乘以固定的比率来连动地设定速度比例增益、速度积分增益、位置比例增益。另外，也可以如之前示出的专利文献2那样，基于与刚性值对应的表来决定位置速度控制部23的增益设定。

一般来说，刚性设定功能231接收一个或多个刚性指标，以使位置速度控制部23的干扰响应与刚性指标尽可能一致的方式自动设定位置速度控制部23的一个或多个参数。

例如，如专利文献4所示的那样，负载特性测定功能241基于发送到电动机4的转矩指令和从编码器5发送的电动机位置信息以及作为电动机位置信息的高阶微分的速度/加速度，使用最小二乘估计来自动估计摩擦特性。摩擦特性是指将基于电动机4和负载6等的惯量合在一起得到的总惯量、始终固定地起作用的偏载荷转矩、依赖于动作方向的动摩擦转矩、与动作速度成比例的粘性摩擦转矩等。

另外，负载特性测定功能241使估计出的结果实时地反映到负载特性补偿部24。因此，无论连接了什么样的负载6，负载特性补偿部24都能够得到由指令响应指标、刚性指标指定的相同的响应性，从而能够具有自适应鲁棒性。

例如，如专利文献5所示的那样，自适应滤波功能251通过使用递归型的陷波滤波的自适应算法，以使从电动机速度提取出的高频成分尽可能接近0的方式自动调整谐振抑制部25的参数。另外，自适应滤波功能251具有以下变化(variation)。也就是说，变化之一是从转矩指令提取振动成分。其它变化是从与模型响应之差提取振动成分。或者，其它变化是具有多个自适应滤波器。再其他的变化包括不仅自动调整陷波频率还自动调整宽度、深度、Q值的变化等。

一般来说，自适应滤波功能251以某种方法提取由电动机4和负载6的谐振特性引起的振动成分。自适应滤波功能251通过使该振动成分与规范输入之差最小的自适应算法，来自动调整谐振抑制部25的滤波参数。

例如，如专利文献6所示的那样，振荡探测功能26从自编码器5发送的电动机位置信息提取变动量。振荡探测功能26通过所提取的变动量与阈值的比较、持续时间的判定等，来检测电动机4和负载6的振荡状态。

在振荡探测功能26探测出振荡的情况下，振荡探测功能26将振荡探测信息传递给前述的刚性设定功能231。这样，振荡探测功能26选择使反馈环的频带宽度变窄的刚性值来自动地抑制振荡。

例如，如专利文献7所示的那样，评价指标测定功能27周期性地测定并存储输入输出数据。评价指标测定功能27是基于与评价指标对应的输入输出数据来计算评价值并显示、存储该评价值的功能。输入输出数据是指指令选择部21的位置指令输出、编码器5的电动机位置输出、负载特性补偿部24的转矩指令输出等。评价指标是指整定时间、过冲、转矩变动等。本功能的重要的一面在于，将均能够实时地获取的庞大的电动机控制信息数据压缩为更有意义的少数的评价指标。

专利文献1：日本特开平5-346359号公报

专利文献2：日本特开2007-336792号公报

专利文献3：日本特开平6-319284号公报

专利文献4：日本特开2005-168166号公报

专利文献5：日本特开2004-274976号公报

专利文献6：国际公开第2008/087893号

专利文献7：国际公开第2009/096169号

发明内容

被本发明作为对象的电动机驱动装置对电动机进行驱动。电动机驱动装置具备动作模式生成部、位置速度控制部、负载特性补偿部以及负载特性测定部。

动作模式生成部生成针对电动机的、至少指示电动机速度和电动机位置中的任一个的动作模式。动作模式生成部生成包含至少一个以上的动作模式的动作指令。另外，动作模式生成部发送所生成的动作指令。

位置速度控制部接收动作指令以及从编码器发送的电动机位置信息。位置速度控制部生成至少使电动机位置和电动机速度中的任一个的偏差为0的转矩指令。位置速度控制部发送所生成的转矩指令。

负载特性补偿部接收转矩指令、电动机位置信息以及负载特性估计值。负载特性补偿部对转矩指令进行与总惯量相应的缩放处理。负载特性补偿部将缩放处理后的转矩指令与负载的摩擦转矩估计值相加，来生成对电动机进行驱动的补偿后转矩指令。

负载特性测定部生成转矩指令指标和转矩限制值。负载特性测定部接收补偿后转矩指令和电动机位置信息。负载特性测定部测定负载的负载特性来进行负载特性补偿部的设定。

特别是，动作模式生成部按每个动作模式来增加使电动机速度或电动机位置变化的加速度的绝对值。

负载特性测定部在转矩指令指标为转矩限制值以下的情况下，测定负载特性来进行负载特性补偿部的设定。另外，负载特性测定部在转矩指令指标大于转矩限制值的情况下，不对负载特性补偿部进行设定，结束负载特性的测定。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的电动机驱动装置的框图。

图2是本发明的实施方式中的动作模式生成部的框图。

图3是本发明的实施方式中的负载特性测定部的框图。

图4是以往的电动机驱动装置的框图。

具体实施方式

关于本发明的实施方式中的电动机驱动装置，通过后述的结构，即使是不具备与伺服调整有关的详细的知识、充分的经验的作业者，也能够在进行负载特性的测定时生成最佳的动作模式。

也就是说，以往的电动机驱动装置具有以下的应该改进的方面。即，以往的电动机驱动装置的各种自动调整功能是被个别地优化的。因此，就伺服调整、特别是负载特性的测定来说，以往的电动机驱动装置不能说是最佳的。

例如，图4所示的试运转功能211也使用于伺服调整以外的目的。具体地说，试运转功能211还使用于对装入有电动机驱动装置的设备进行组装时的原点搜索、动作确认时的磨合运转(日语：エージング)、维护作业中的退避动作等。

因此，试运转功能211能够对移动量、速度、加速度等的规格、设定进行变更。

但是，在进行与伺服调整有关的各种设定的变更的情况下，作业者需要与伺服调整和各种自动调整功能有关的知识。

负载特性测定功能241是对负载特性补偿部24所关联的负载特性进行自动调整的便利的功能。负载特性包括总惯量、摩擦补偿等。但是，负载特性测定功能241不适于负载特性急剧地发生变化的用途。

作为推测各参数的方法，有最小二乘估计。但是，对于下面的装置始终应用最小二乘估计不能说是适当的。即，下面的装置是多关节机器人、拾取和放置系的装置、因凸轮驱动而总惯量周期性地变动的装置等。拾取和放置系的装置因直接驱动化等而负载变动的影响大。

作为其它推测各参数的方法，有摩擦补偿。但是，摩擦补偿在电动机4已被装入到设备中的情况下不是有效的。例如，在如多关节机器人那样电动机4已被装入到设备中的情况下，电动机4单体中产生的重力方向是变化的。因而，即使对电动机4单体估计偏载荷转矩，从多关节机器人的摩擦补偿这个角度来看也不是有效的。

另外，成为摩擦补偿的前提的基于最小二乘法的负载特性的估计也受到电动机4的动作模式、非线形特性所引起的误差的影响。因此，为了得到最佳的估计值而需要与系统辨识有关的知识和经验。

下面，使用附图来说明本发明的实施方式。此外，以下的实施方式是使本发明具体化的一例，并不对本发明的技术范围进行限定。

(实施方式)

图1是本发明的实施方式中的电动机驱动装置的框图。图2是本发明的实施方式中的动作模式生成部的框图。图3是本发明的实施方式中的负载特性测定部的框图。

此外，对与图4中示出的以往的电动机驱动装置402相同的结构要素赋予相同的标记，引用说明。

本发明的实施方式中的电动机驱动装置30对电动机4进行驱动。电动机驱动装置30具备动作模式生成部1、位置速度控制部23、负载特性补偿部24以及负载特性测定部7。

动作模式生成部1生成针对电动机4的、至少指示电动机速度和电动机位置中的任一个的动作模式。动作模式生成部1生成包含至少一个以上的动作模式的动作指令101。另外，动作模式生成部1发送所生成的动作指令101。

位置速度控制部23接收动作指令101以及从编码器5发送的电动机位置信息104。位置速度控制部23生成至少使电动机位置和电动机速度中的任一个的偏差为0的转矩指令102。另外，位置速度控制部23发送所生成的转矩指令102。

负载特性补偿部24对从位置速度控制部23发送的转矩指令102进行与总惯量相应的缩放处理。总惯量是指基于电动机4和负载6等的惯量。负载特性补偿部24通过进行缩放处理来吸收负载惯量的差异。负载特性补偿部24将缩放处理后的转矩指令与负载6的摩擦转矩估计值相加，来生成对电动机4进行驱动的补偿后转矩指令103。

负载特性测定部7生成转矩指令指标122和转矩限制值121。负载特性测定部7接收补偿后转矩指令103和电动机位置信息104。负载特性测定部7测定负载6的负载特性来进行负载特性补偿部24的设定。

特别是，动作模式生成部1按每个动作模式来增加使电动机速度或电动机位置变化的加速度的绝对值。

负载特性测定部7在转矩指令指标122为转矩限制值121以下的情况下，测定负载特性来进行负载特性补偿部24的设定。另外，负载特性测定部7在转矩指令指标122大于转矩限制值121的情况下，不对负载特性补偿部24进行设定，结束负载特性的测定。

另外，下面示出本实施方式中的电动机驱动装置30起到特别显著的作用效果的具体例。

即，在电动机驱动装置30中，在位置速度控制部23进行位置控制的情况下，动作指令101为若进行微分则成为三角波形状的位置指令。另外，在位置速度控制部23进行速度控制的情况下，动作指令101为三角波形状的速度指令。

因此，电动机驱动装置30能够自动生成相对于所指定的移动量使所需时间最小的动作模式。

另外，在电动机驱动装置30中，动作模式生成部1还具有速度限制值113。在表示速度指令的最大值大于速度限制值113的情况下，动作模式生成部1使用加速度和速度限制值113来生成动作模式。

因此，电动机驱动装置30能够自动生成被所指定的最高速度限制的动作模式。电动机驱动装置30能够减少动作模式的移动量。

或者，在电动机驱动装置30中，动作模式生成部1还具有速度限制值113。在表示速度指令的最大值大于速度限制值113的情况下，动作模式生成部1不生成动作模式。负载特性测定部7结束负载特性的测定。

因此，电动机驱动装置30能够自动生成被所指定的最高速度限制的动作模式。

另外，在电动机驱动装置30中，动作模式还包含加减速时间。在加减速时间短于能够测定负载特性的测定时间的下限值的情况下，动作模式生成部1不生成动作模式。负载特性测定部7结束负载特性的测定。

因此，电动机驱动装置30不生成不需要的动作指令，因此能够减少负载测定所需的时间。

另外，电动机驱动装置30的动作模式还包含转矩指令102。转矩指令指标122是动作模式所包含的转矩指令102的绝对值的最大值。

或者，电动机驱动装置30的动作模式还包含转矩指令102。转矩指令指标122是动作模式所包含的加速区间中的转矩指令102的有效值以及动作模式所包含的减速区间中的转矩指令102的有效值中的大的一方。

或者，电动机驱动装置30通过后述的(1)式来计算转矩指令指标122。在此，a设为动作模式的加速度。ω设为动作模式中大小最大的速度。J设为作为负载特性估计值105的总惯量。R设为粘性摩擦系数。Td设为动摩擦与偏载荷的合成值。此时，(1)式如下。

转矩指令指标＝J×a+R×ω+Td···(1)

因此，电动机驱动装置30能够得到与作业者的期望相应的转矩指令指标122。

与附图一起进一步详细地说明。

如图1、图2所示，动作模式生成部1生成动作指令101。动作模式生成部1将所生成的动作指令101发送到位置速度控制部23。动作模式生成部1与动作指令101的生成相应地将表示有效的负载特性测定开始信号106发送到负载特性测定部7。

此外，动作模式生成部1在下面的情况下将表示无效的负载特性测定开始信号106发送到负载特性测定部7。即，一个是动作模式生成部1结束动作指令101的生成的情况。另一个是动作模式生成部1接收到从负载特性测定部7发送的负载特性测定结束信号107的情况。

位置速度控制部23接收动作指令101，并且从与作为驱动对象的电动机4连接的编码器5接收电动机位置信息104。位置速度控制部23进行以PID控制为代表的反馈运算。位置速度控制部23将转矩指令102作为反馈运算的结果发送到负载特性补偿部24。

负载特性补偿部24接收转矩指令102，并且接收从负载特性测定部7发送的负载特性估计值105以及从编码器5发送的电动机位置信息104。负载特性补偿部24发送补偿后转矩指令103。

负载特性估计值105包括电动机4和负载6的总惯量。负载特性补偿部24对转矩指令102进行与总惯量相应的缩放处理。转矩指令102通过进行缩放处理来吸收根据各种负载6而不同的电动机等效惯量的差异。

另外，负载特性估计值105包括电动机4和负载6中存在的偏载荷转矩、动摩擦转矩、粘性摩擦转矩等摩擦转矩。这些摩擦转矩在电动机4的驱动中改善顺应性、减轻由动作方向、速度引起的响应差。

如图1、图3所示，负载特性测定部7接收补偿后转矩指令103，并且接收电动机位置信息104和负载特性测定开始信号106。

在接收到的负载特性测定开始信号106有效的情况下，负载特性测定部7基于补偿后转矩指令103和电动机位置信息104来自动估计总惯量、摩擦转矩。例如能够使用最小二乘估计来计算总惯量、摩擦转矩。总惯量是将电动机4和负载6的惯量合在一起而得到的惯量。

在负载特性测定开始信号106无效的情况下，负载特性测定部7不进行自动估计。

通过电流控制、功率电路来向电动机4提供电压、电流。按照从负载特性补偿部24发送的补偿后转矩指令103，来调整对电动机4提供的电压、电流。因此，电动机4的输出转矩与补偿后转矩指令103相应地变化。其结果，与电动机4连接的负载6进行动作。

接着，使用图2来详细说明动作模式生成部1。

如图2所示，动作模式生成部1具备加速度设定部11、移动量设定部12、速度限制值设定部13以及位置/速度指令生成部14。

加速度设定部11生成加速度设定值111。加速度设定部11将所生成的加速度设定值111发送到位置/速度指令生成部14。加速度设定值111的初始值为能够通过负载特性测定部7来测定负载特性的加速度的下限值。加速度按照加速度设定值111，按由位置/速度指令生成部14生成的动作指令101的每个循环而逐渐增加。

关于加速度设定部11使加速度增加的方法，存在如下的方法。即，存在使本次的加速度为对上一次的加速度加上固定的加速度所得到的加速度的方法。另外，存在使本次的加速度为上一次的加速度的成倍的值的方法等。

除此以外，还设想了已大概知道加速度与所需转矩的关系的情况。为了应对这种情况，也可以使得能够由作业者来设定加速度的初始值。

移动量设定部12生成移动量设定值112。移动量设定部12将所生成的移动量设定值112发送到位置/速度指令生成部14。此外，存在将电动机旋转1圈、电动机旋转2圈之类的规定值设定为移动量设定值112的方法。或者，还存在以下方法：作业者根据与装入有电动机的设备有关的可动范围的限制等来设定移动量设定值112。无论是哪一个方法，都期望考虑移动量、负载特性的测定所需的时间等来设定移动量设定值112。

速度限制值设定部13生成速度限制值113。速度限制值设定部13将所生成的速度限制值113发送到位置/速度指令生成部14。

此外，存在将电动机的最高速度、电动机的额定速度、装入有电动机的设备所容许的速度、对这些速度乘以某个系数来留出余量后的速度等设定为速度限制值113的方法。或者，存在以下方法等：作业者与实际使用的条件相应地设定移动量设定值113。

位置/速度指令生成部14基于接收到的加速度设定值111、移动量设定值112以及速度限制值113来生成动作指令101。位置/速度指令生成部14将所生成的动作指令101发送到位置速度控制部23。

在位置速度控制部23进行位置控制的情况下，动作指令101为位置指令。在位置速度控制部23进行速度控制的情况下，动作指令101为速度指令。

如果使速度指令的形状为三角波，则可以基于加速度和移动量来唯一地决定动作指令101。三角波是以固定的加速度加速、当达到某个速度时以相同大小的加速度减速的波。

通过将速度指令的形状设为三角波，位置/速度指令生成部14能够生成相对于所指定的移动量使所需时间最小的动作指令101。另外，位置/速度指令生成部14将某个三角波与使速度的符号反转后的三角波相组合，来生成进行往复动作的单个动作模式。由于单个动作模式进行往复动作，因此就负载特性的估计整体来说能够减少移动量。

另外，将多个单个动作模式相组合，来生成成为一个循环的动作指令101。如果生成这种动作指令101，则负载特性测定部7中的负载特性的估计精度提高。在动作指令101中的最高速度超过速度限制值113的情况下，位置/速度指令生成部14基于加速度设定值111和速度限制值113来再次生成动作指令101。

此外，位置/速度指令生成部14也可以不输出动作指令101，而将表示无效的负载特性测定开始信号106发送到负载特性测定部7，结束负载特性的测定。另外，在动作指令101中的最高速度未超过速度限制值113的情况下，与动作指令101的输出开始相应地，位置/速度指令生成部14将表示有效的负载特性测定开始信号106发送到负载特性测定部7。

在从负载特性测定部7向位置/速度指令生成部14发送了负载特性测定结束信号107的情况下，从位置/速度指令生成部14向负载特性测定部7发送表示无效的负载特性测定开始信号106。负载特性测定部7结束负载特性的测定。

另外，在动作模式的加减速时间短于能够测定负载特性的测定时间的下限值的情况下，位置/速度指令生成部14不发送动作指令101。另外，位置/速度指令生成部14将表示无效的负载特性测定开始信号106发送到负载特性测定部7。负载特性测定部7结束负载特性的测定。

接着，使用图3来详细说明负载特性测定部7。

如图3所示，负载特性测定部7具备负载特性估计部321、转矩限制值设定部322以及转矩指令指标制作部323。

转矩限制值设定部322生成转矩限制值121。转矩限制值设定部322将所生成的转矩限制值121发送到负载特性估计部321。此外，关于转矩限制值121的设定，存在以下方法等：将电动机的最大转矩、电动机的额定转矩、对这些转矩乘以某个系数来留出余量后的值作为转矩；或者，由作业者与实际使用的条件相应地设定转矩。

此外，在进行负载特性的测定时，惯量比等负载特性是不清楚的，因此将决定伺服的响应性的位置/速度环的控制增益设定得低的情况多。

因此，在测定负载特性后使用同一动作指令模式来进行控制增益的调整时，可以设想出以下的情况。即，可以设想出当设为使伺服的响应为高响应的设定时加减速中的转矩指令变大的情况。因此，期望的是，使转矩限制值121相对于电动机的最大转矩、电动机的额定转矩或者实际使用的条件下的转矩具有某种程度的余量。

转矩指令指标制作部323接收从负载特性补偿部24发送的补偿后转矩指令103。转矩指令指标制作部323生成转矩指令指标122。转矩指令指标制作部323将所生成的转矩指令指标122发送到负载特性估计部321。

能够通过下面的方法来得到转矩指令指标122。首先，第一方法着眼于处于单个动作模式中的转矩指令的绝对值。该方法将该转矩指令的绝对值中的最大值作为转矩指令指标122。

第二方法着眼于处于单个动作模式中的加速区间中的转矩指令的有效值以及减速区间中的转矩指令的有效值。该方法将加速区间中的转矩指令的有效值与减速区间中的转矩指令的有效值进行比较，将大的一方作为转矩指令指标122。

第三方法包括使用负载特性估计值和加速度、通过前述的(1)式来进行计算的方法等。

负载特性估计部321接收从动作模式生成部1发送的负载特性测定开始信号106。负载特性估计部321在接收到表示有效的负载特性测定开始信号106的情况下，进行负载特性的估计。如下那样进行负载特性的估计：基于补偿后转矩指令103和电动机位置信息104，例如使用最小二乘估计来自动估计将电动机和负载合在一起得到的总惯量、摩擦转矩。摩擦转矩包括偏载荷转矩、动摩擦转矩、粘性摩擦转矩等。

在转矩指令指标122为转矩限制值121以下的情况下，负载特性估计部321利用自动估计得到的结果对负载特性估计值105进行更新。负载特性估计部321将更新后的负载特性估计值105发送到负载特性补偿部24。

在转矩指令指标122大于转矩限制值121的情况下，负载特性估计部321不更新负载特性估计值105。负载特性估计部321将负载特性测定结束信号107发送到动作模式生成部1。

另外，还设想了已大概知道负载特性估计值105的初始值的情况等。为了应对这种情况，也可以使得能够由作业者来设定负载特性估计值105的初始值。此外，在不知道负载特性估计值105的初始值的情况下，期望的是，将电动机的惯量作为总惯量，将摩擦转矩设为0。

将位置速度控制部所发送的转矩指令设为尽可能大的转矩指令、或者与实际使用的条件接近的转矩指令。其结果，加速度为尽可能大的加速度、或者与实际使用的条件接近的加速度，负载特性的测定精度提高。

此外，为了防止测定负载特性时的电动机4和负载6的振荡，期望的是，在进行负载特性的测定之前，以形成低响应的方式对决定伺服的响应性的位置/速度环的控制增益进行设定。

另外，存在以下的自适应算法：提取由电动机和负载的谐振特性引起的振动成分，使该振动成分与规范输入之差最小。在电动机驱动装置具有使用该自适应算法对抑制谐振的陷波滤波进行自动调整的自适应滤波功能的情况下，也可以使自适应滤波功能有效，来进行负载特性的测定。

另外，振荡探测功能从自编码器5发送的电动机位置信息104提取变动量。振荡探测功能通过对所提取的变动量与阈值进行比较、判定持续时间等，来检测电动机和负载的振荡状态。在振荡探测功能探测出振荡的情况下，将决定伺服的响应性的位置/速度环的控制增益自动设为低响应性的设定来自动抑制振荡。在电动机驱动装置具备这种振荡探测功能的情况下，也可以使振荡探测功能有效来进行负载特性测定。

通过以上的说明可以明确的是，根据本发明的实施方式中的电动机驱动装置，自动地进行高加速度且高转矩下的负载特性的测定。因此，即使是不具备与伺服调整有关的详细知识的作业者，也能够得到适当的调整结果。

另外，适当地设定转矩限制值，自动生成与实际的使用条件接近的动作模式，因此能够得到适当的调整结果。

产业上的可利用性

对于本发明的电动机驱动装置，即使是不具备与伺服调整有关的详细知识的作业者也能够得到适当的调整结果。

附图标记说明

1：动作模式生成部；4：电动机；5：编码器；6：负载；7：负载特性测定部；11：加速度设定部；12：移动量设定部；13：速度限制值设定部；14：位置/速度指令生成部；23：位置速度控制部；24：负载特性补偿部；30、402：电动机驱动装置；101：动作指令；102：转矩指令；103：补偿后转矩指令；104：电动机位置信息；105：负载特性估计值；106：负载特性测定开始信号；107：负载特性测定结束信号；111：加速度设定值；112：移动量设定值；113：速度限制值；121：转矩限制值；122：转矩指令指标；321：负载特性估计部；322：转矩限制值设定部；323：转矩指令指标制作部；401：上级装置。

Claims (8)

1.一种电动机驱动装置，对电动机进行驱动，该电动机驱动装置具备：

动作模式生成部，其生成针对上述电动机的、至少指示电动机速度和电动机位置中的任一个的动作模式以及包含至少一个上述动作模式的动作指令，并发送所生成的上述动作指令；

位置速度控制部，其接收上述动作指令以及从编码器发送的电动机位置信息，生成至少使上述电动机位置和上述电动机速度中的任一个的偏差为0的转矩指令，并发送所生成的上述转矩指令；

负载特性补偿部，其接收上述转矩指令、上述电动机位置信息以及负载特性估计值，将上述转矩指令在乘以上述电动机及附加于上述电动机的负载的总惯量之后与上述负载的摩擦转矩估计值相加，来生成对上述电动机进行驱动的补偿后转矩指令；以及

负载特性测定部，其生成转矩指令指标和转矩限制值，并且接收上述补偿后转矩指令和上述电动机位置信息，估计上述负载的负载特性来进行上述负载特性补偿部的设定，其中，上述负载特性测定部将估计出的上述负载特性估计值发送到上述负载特性补偿部，上述转矩限制值是考虑上述电动机的规格或上述电动机的使用条件后得到的转矩限制值，

其中，上述动作模式生成部按每个上述动作模式增加使上述电动机速度或上述电动机位置变化的加速度的绝对值，

上述负载特性测定部在上述转矩指令指标为上述转矩限制值以下的情况下，测定上述负载特性来进行上述负载特性补偿部的设定，在上述转矩指令指标大于上述转矩限制值的情况下，不对上述负载特性补偿部进行设定，结束上述负载特性的测定，

其中，上述动作模式还包含上述转矩指令，上述转矩指令指标是上述动作模式所包含的上述转矩指令的绝对值的最大值。

2.一种电动机驱动装置，对电动机进行驱动，该电动机驱动装置具备：

动作模式生成部，其生成针对上述电动机的、至少指示电动机速度和电动机位置中的任一个的动作模式以及包含至少一个上述动作模式的动作指令，并发送所生成的上述动作指令；

位置速度控制部，其接收上述动作指令以及从编码器发送的电动机位置信息，生成至少使上述电动机位置和上述电动机速度中的任一个的偏差为0的转矩指令，并发送所生成的上述转矩指令；

负载特性补偿部，其接收上述转矩指令、上述电动机位置信息以及负载特性估计值，将上述转矩指令在乘以上述电动机及附加于上述电动机的负载的总惯量之后与上述负载的摩擦转矩估计值相加，来生成对上述电动机进行驱动的补偿后转矩指令；以及

负载特性测定部，其生成转矩指令指标和转矩限制值，并且接收上述补偿后转矩指令和上述电动机位置信息，估计上述负载的负载特性来进行上述负载特性补偿部的设定，其中，上述负载特性测定部将估计出的上述负载特性估计值发送到上述负载特性补偿部，上述转矩限制值是考虑上述电动机的规格或上述电动机的使用条件后得到的转矩限制值，

其中，上述动作模式生成部按每个上述动作模式增加使上述电动机速度或上述电动机位置变化的加速度的绝对值，

上述负载特性测定部在上述转矩指令指标为上述转矩限制值以下的情况下，测定上述负载特性来进行上述负载特性补偿部的设定，在上述转矩指令指标大于上述转矩限制值的情况下，不对上述负载特性补偿部进行设定，结束上述负载特性的测定，

其中，上述动作模式还包含上述转矩指令，上述转矩指令指标是上述动作模式所包含的加速区间中的上述转矩指令的有效值以及上述动作模式所包含的减速区间中的上述转矩指令的有效值中的大的一方。

3.一种电动机驱动装置，对电动机进行驱动，该电动机驱动装置具备：

动作模式生成部，其生成针对上述电动机的、至少指示电动机速度和电动机位置中的任一个的动作模式以及包含至少一个上述动作模式的动作指令，并发送所生成的上述动作指令；

位置速度控制部，其接收上述动作指令以及从编码器发送的电动机位置信息，生成至少使上述电动机位置和上述电动机速度中的任一个的偏差为0的转矩指令，并发送所生成的上述转矩指令；

负载特性补偿部，其接收上述转矩指令、上述电动机位置信息以及负载特性估计值，将上述转矩指令在乘以上述电动机及附加于上述电动机的负载的总惯量之后与上述负载的摩擦转矩估计值相加，来生成对上述电动机进行驱动的补偿后转矩指令；以及

负载特性测定部，其生成转矩指令指标和转矩限制值，并且接收上述补偿后转矩指令和上述电动机位置信息，估计上述负载的负载特性来进行上述负载特性补偿部的设定，其中，上述负载特性测定部将估计出的上述负载特性估计值发送到上述负载特性补偿部，上述转矩限制值是考虑上述电动机的规格或上述电动机的使用条件后得到的转矩限制值，

其中，上述动作模式生成部按每个上述动作模式增加使上述电动机速度或上述电动机位置变化的加速度的绝对值，

上述负载特性测定部在上述转矩指令指标为上述转矩限制值以下的情况下，测定上述负载特性来进行上述负载特性补偿部的设定，在上述转矩指令指标大于上述转矩限制值的情况下，不对上述负载特性补偿部进行设定，结束上述负载特性的测定，

其中，在将上述动作模式的加速度设为a、将上述动作模式中大小最大的速度设为ω、将作为上述负载特性估计值的惯量设为J、将粘性摩擦系数设为R、将动摩擦与偏载荷的合成值设为Td时，通过

转矩指令指标＝J×a+R×ω+Td

来计算上述转矩指令指标。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，

在上述位置速度控制部进行位置控制的情况下，上述动作指令为若进行微分则成为三角波形状的位置指令，在上述位置速度控制部进行速度控制的情况下，上述动作指令为三角波形状的速度指令。

5.根据权利要求4所述的电动机驱动装置，其特征在于，

上述动作模式生成部还具有速度限制值，

在表示上述速度指令的最大值大于上述速度限制值的情况下，上述动作模式生成部使用上述加速度和上述速度限制值来生成上述动作模式。

6.根据权利要求4所述的电动机驱动装置，其特征在于，

上述动作模式生成部还具有速度限制值，

在表示上述速度指令的最大值大于上述速度限制值的情况下，上述动作模式生成部不生成上述动作模式，

上述负载特性测定部结束上述负载特性的测定。

7.根据权利要求4所述的电动机驱动装置，其特征在于，

上述动作模式还包含加减速时间，在上述加减速时间短于能够测定上述负载特性的测定时间的下限值的情况下，

上述动作模式生成部不生成上述动作模式，

上述负载特性测定部结束上述负载特性的测定。

8.根据权利要求5或6所述的电动机驱动装置，其特征在于，

上述动作模式还包含加减速时间，在上述加减速时间短于能够测定上述负载特性的测定时间的下限值的情况下，

上述动作模式生成部不生成上述动作模式，

上述负载特性测定部结束上述负载特性的测定。