CN106338967A - 可显示控制系统的在线自动调整状况的伺服控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可显示控制系统的在线自动调整状况的伺服控制装置，具备速度指令生成部、转矩指令生成部、速度检测部、速度控制环路、速度控制环路增益设定部、去除转矩指令值的特定频带的至少一个滤波器、对速度控制环路进行正弦波扫描的正弦波干扰输入部、推定速度控制环路输入输出信号的增益和相位的频率特性计算部、共振频率检测部、根据共振频率调整滤波器的滤波器调整部、增益调整部、在线自动地实施共振频率的检测、速度控制环路增益的调整以及滤波器的调整的顺序控制部以及调整状态显示部，调整状态显示部显示顺序控制部的调整阶段以及进行状况。

Description

可显示控制系统的在线自动调整状况的伺服控制装置
技术领域
本发明涉及一种伺服控制装置，特别涉及一种具有显示控制系统的在线自动调整状况的功能的伺服控制装置。
背景技术
提出很多与伺服控制装置的控制系统的频率特性测定相关的装置和方法，即使在机床的进给轴的传输特性的测量中也被广泛灵活运用。另外，也知道一种自动调整控制增益的方法。
例如，公知一种通过使用了进给轴的数理模型的模拟自动调整用于确定进给轴参数的控制增益的方法(例如，日本特开2008-210273号公报)。但是，在该现有技术中，虽然具有各种显示单元，但是不能够表示在线调整的阶段。
另外，也提出一种通过一边增加控制增益一边引起振动而自动实施滤波器调整和增益调整的方法(例如，日本特开2013-126266号公报)。但是，在该现有技术中，有只具有运算处理部而不具有用于掌握调整状况的显示部的问题。
进而，在执行在线自动调整过程中，如果进行外部操作则不能够正确地测量本来的机械特性，因此有在调整开始后的异常动作时的处理会容易变得缓慢的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种伺服控制装置，根据自动调整顺序显示调整状态以及显示调整中断和异常结束的理由，从而能够进行更加安全的速度控制环路增益以及滤波器的自动调整。
本发明的一个实施例的伺服控制装置的特征在于，在具有通过伺服电动机驱动的进给轴的机床的控制装置中，具备：速度指令生成部，其生成伺服电动机的速度指令值；转矩指令生成部，其生成伺服电动机的转矩指令值；速度检测部，其检测伺服电动机的速度；速度控制环路，其包括速度指令生成部、转矩指令生成部以及速度检测部；速度控制环路增益设定部，其设定速度控制环路的控制增益即速度控制环路增益；至少一个滤波器，其进行转矩指令值的特定的频带去除；正弦波干扰输入部，其对速度控制环路进行正弦波扫描；频率特性计算部，其根据将正弦波干扰输入给速度控制环路时的速度控制环路的输出来推定速度控制环路输入输出信号的增益和相位；共振频率检测部，其根据频率特性检测共振频率；滤波器调整部，其根据共振频率调整滤波器；增益调整部，其进行速度控制环路增益的调整和验证；顺序控制部，其使用共振频率检测部、增益调整部以及滤波器调整部在线自动地实施共振频率的检测、速度控制环路增益的调整以及滤波器的调整；以及调整状态显示部，其显示调整顺序的阶段，调整状态显示部显示由顺序控制部实施共振检测、速度控制环路增益的调整以及验证或滤波器的调整时各自的调整阶段以及进行状况。
附图说明
通过说明与附图关联的以下的实施例，能够更加明确本发明的目的、特征以及优点。在附图中：
图1是本发明实施例的伺服控制装置的结构图。
图2A是表示本发明实施例的伺服控制装置的正弦波频率的时间变化的图。
图2B是表示本发明实施例的伺服控制装置的输入信号的时间变化的图。
图2C是表示本发明实施例的伺服控制装置的输出信号的时间变化的图。
图2D是表示本发明实施例的伺服控制装置的增益以及相位的频率特性的时间变化的图。
图3A是表示显示多个滤波器调整和共振检测的状态时的调整状态显示部的显示例的图。
图3B是表示显示自动调整异常结束的理由时的调整状态显示部的显示例的图。
图4是用于说明本发明实施例的伺服控制装置的动作步骤的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的伺服控制装置。
图1是表示本发明实施例的伺服控制装置的结构的框图。本发明实施例的伺服控制装置100，在具有通过伺服电动机20进行驱动的进给轴的机床的控制装置中，具备：速度指令生成部1，其生成伺服电动机20的速度指令值；转矩指令生成部2，其生成伺服电动机20的转矩指令值；速度检测部3，其检测伺服电动机20的速度；速度控制环路4，其包括速度指令生成部1、转矩指令生成部2以及速度检测部3；速度控制环路增益设定部5，其设定速度控制环路4的控制增益即速度控制环路增益；至少一个滤波器6，其去除转矩指令值的特定频带；正弦波干扰输入部7，其对速度控制环路4进行正弦波扫描；频率特性计算部8，其根据将正弦波干扰输入给速度控制环路4时的速度控制环路4的输出来推定速度控制环路输入输出信号的增益和相位；共振频率检测部9，其根据频率特性检测共振频率；滤波器调整部10，其根据共振频率调整滤波器6；增益调整部11，其进行速度控制环路增益的调整和验证；顺序控制部12，其使用共振频率检测部9、增益调整部11以及滤波器调整部10在线自动地实施共振频率的检测、速度控制环路增益的调整以及滤波器6的调整；以及调整状态显示部13，其显示调整顺序的阶段，调整状态显示部13显示由顺序控制部12实施共振检测、速度控制环路增益的调整以及验证或滤波器6的调整时各自的调整阶段以及进行状况。
接着，说明本发明实施例的伺服控制装置的动作。首先，速度指令生成部1生成用于驱动伺服电动机20的速度指令值，并输出给加法器15。加法器15将从正弦波干扰输入部7输入的正弦波干扰与速度指令值相加，并且减去由速度检测部3检测出的伺服电动机20的速度检测值。加法器15将计算结果输出给速度环路增益设定部5。
速度控制环路增益设定部5设定通过增益调整部11调整的速度控制环路4的控制增益。
转矩指令生成部2取得加法器15的计算结果与速度控制环路增益相乘后得到的值，输出转矩指令，驱动伺服电动机20。伺服电动机20经由传输机构30使驱动体(未图示)进行动作。
速度控制环路4包括速度指令生成部1、转矩指令生成部2以及速度检测部3。
滤波器6去除转矩指令值的特定频带。在图1所示的本发明实施例中的伺服控制装置100中表示只设置了一个滤波器的例子。但是，不限于此，可以设置多个滤波器。
正弦波干扰输入部7对速度控制环路4进行正弦波扫描。
频率特性计算部8根据将正弦波干扰输入给伺服控制装置100的速度控制环路4时速度控制环路4的输出来推定速度控制环路输入输出信号的增益和相位。进一步，频率特性计算部8通过将来自正弦波干扰输入部7的干扰输入频率设为基本频率的、由任意的项数组成的傅立叶级数，来表现速度控制环路4的输出，并通过计算该傅立叶级数的基本波成分的振幅和相位而在线计算频率特性。
共振频率检测部9根据频率特性检测共振频率。滤波器调整部10根据共振频率检测部9检测出的共振频率调整滤波器6。
增益调整部11进行速度控制环路增益的调整和验证。顺序控制部12使用共振频率检测部9、增益调整部11以及滤波器调整部10，在线自动地实施共振频率的检测、速度控制环路增益的调整以及滤波器的调整。
调整状态显示部13显示调整顺序的阶段。即，调整状态显示部13显示由顺序控制部12实施共振检测、速度控制环路增益的调整以及验证或滤波器的调整时的各调整阶段以及进行状况。调整状态显示部13具备用于显示上述调整阶段以及进行状况的显示装置。作为显示装置，能够使用液晶显示装置、有机EL显示装置、等离子显示装置或荧光显示管等，但是不限于这些例子。
接着，说明本发明实施例的伺服控制装置的动作。图2A表示从正弦波干扰输入部7加到速度控制环路4中的干扰输入即正弦波频率的时间变化。图2A中，从时刻t0到t1增加正弦波频率，在时刻t1返回初始值。同样，从时刻t1到t2增加正弦波频率，在时刻t2返回初始值。以下同样使正弦波频率发生变化。这里，将从时刻t0到t1的期间设为第一期间，将从时刻t1到t2的期间设为第二期间，将从时刻t2到t3的期间设为第三期间。
图2B表示速度控制环路4的输入信号的时间变化。图2C表示速度控制环路4的输出信号的时间变化。频率特性计算部8根据正弦波干扰输入部7将正弦波干扰输入给速度控制环路4时速度控制环路4的输出，来推定速度控制环路输入输出信号的增益和相位。图2D表示频率特性计算部8推定出的增益(实线)以及相位(虚线)的时间变化。本实施例中，表示顺序控制部12在第一期间进行共振检测，在第二期间进行滤波器调整，在第三期间进行增益调整。
接着，说明通过本发明实施例的伺服控制装置，由调整状态显示部13显示调整顺序的阶段的情况下的显示例。图3A表示显示多个滤波器调整和共振检测的状态时的显示例。例如，关于轴X1，能够显示第一滤波器为正在调整，关于轴Y1，能够显示第二共振点为正在检测。但是，不限定于这样的显示例，也能够将其他状态显示为顺序控制部12进行的多个滤波器调整和共振检测的各状态。
图3B表示显示自动调整异常结束的理由时的显示例。例如关于轴X1，能够表示调整被中断了，关于轴Y1，能够表示被机械地固定。但是，不限定于这样的显示例，也能够将其他理由显示为自动调整异常结束的理由。
根据本发明实施例的伺服控制装置，能够得到以下效果，即通过具有顺序状态和失败原因的通知单元，操作者能够迅速地捕捉机械的异常。
接着，使用图4所示的流程图来说明本发明实施例的伺服控制装置的动作步骤。首先，在步骤S101中，顺序控制部12(参照图1)开始速度控制环路增益以及滤波器的在线调整的步骤。接着，在步骤S102中，正弦波干扰输入部7将输入频率初始化。
接着，在步骤S103中，正弦波干扰输入部7对速度控制环路4输入正弦波干扰。接着，在步骤S104中，速度检测部3检测伺服电动机20的速度。
接着，在步骤S105中，转矩指令生成部2根据速度指令值、速度检测值以及速度控制环路增益生成转矩指令值。接着，在步骤S106中，频率特性计算部8计算在该频率的频率特性。
接着，在步骤S107中，共振频率检测部9判断是否将该频率视为共振频率。
共振频率检测部9在没有将该频率视为共振频率的情况下，在步骤S108中，调整状态显示部13显示“共振检测状态”。接着，在步骤S109中，正弦波干扰输入部7更新输入频率。
另一方面，在步骤S107中，在共振频率检测部9将该频率视为共振频率的情况下，在步骤S110中，滤波器调整部10向共振频率调整滤波器。接着，在步骤S111中，调整状态显示部13显示是“滤波器状态”。
接着，在步骤S112中，判断输入信号的正弦波频率是否达到最大值。当输入信号的正弦波频率没有达到最大值时，重复从步骤S102到步骤S112的各个步骤。
当输入信号的正弦波频率达到了最大值时，在步骤S113中，增益调整部11验证速度控制环路增益并判断是否妥当。
当增益调整部11验证速度控制环路增益并判断出不妥当时，在步骤S114中，增益调整部11调整速度控制环路增益。接着，在步骤S115中，调整状态显示部13显示是“速度控制环路增益调整状态”。
另一方面，在步骤S113中，当增益调整部11验证速度控制环路增益并判断为妥当时，在步骤S116中，顺序控制部12结束速度控制环路增益以及滤波器的自动调整的程序。
如以上说明的那样，根据本发明实施例的伺服控制装置，通过根据自动调整顺序显示调整状态、显示调整的中断或异常结束的理由，从而能够进行更安全的速度控制环路增益以及滤波器的自动调整。
根据本发明实施例的伺服控制装置，能够提供一种伺服控制装置，通过根据自动调整顺序显示调整状态、显示调整的中断或异常结束的理由，从而能够进行更安全的速度控制环路增益以及滤波器的自动调整。

Claims (3)

1.一种伺服控制装置，其特征在于，
在具有通过伺服电动机驱动的进给轴的机床的控制装置中，具备：
速度指令生成部，其生成伺服电动机的速度指令值；
转矩指令生成部，其生成伺服电动机的转矩指令值；
速度检测部，其检测伺服电动机的速度；
速度控制环路，其包括上述速度指令生成部、上述转矩指令生成部以及上述速度检测部；
速度控制环路增益设定部，其设定上述速度控制环路的控制增益即速度控制环路增益；
至少一个滤波器，其进行上述转矩指令值的特定频带的去除；
正弦波干扰输入部，其对上述速度控制环路进行正弦波扫描；
频率特性计算部，其根据将正弦波干扰输入给上述速度控制环路时速度控制环路的输出，来推定速度控制环路输入输出信号的增益和相位；
共振频率检测部，其根据频率特性检测共振频率；
滤波器调整部，其根据上述共振频率调整上述滤波器；
增益调整部，其进行上述速度控制环路增益的调整和验证；
顺序控制部，其使用上述共振频率检测部、上述增益调整部以及上述滤波器调整部，在线自动地实施共振频率的检测、速度控制环路增益的调整以及滤波器的调整；以及
调整状态显示部，其显示调整顺序的阶段，
上述调整状态显示部显示由上述顺序控制部实施共振检测、速度控制环路增益的调整以及验证或滤波器的调整时的各自的调整阶段以及进行状况。
2.根据权利要求1所述的伺服控制装置，其特征在于，
上述调整状态显示部显示由上述顺序控制部进行多个滤波器的调整时的各自的调整状态。
3.根据权利要求1所述的伺服控制装置，其特征在于，
上述调整状态显示部显示调整的中断或异常结束的理由。
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