CN108153236A - 伺服电动机控制装置、控制方法以及计算机可读介质 - Google Patents

伺服电动机控制装置、控制方法以及计算机可读介质 Download PDF

Info

Publication number
CN108153236A
CN108153236A CN201711237586.3A CN201711237586A CN108153236A CN 108153236 A CN108153236 A CN 108153236A CN 201711237586 A CN201711237586 A CN 201711237586A CN 108153236 A CN108153236 A CN 108153236A
Authority
CN
China
Prior art keywords
servomotor
reversion
correction amount
acceleration
movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711237586.3A
Other languages
English (en)
Inventor
猪饲聪史
熊本裕树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Publication of CN108153236A publication Critical patent/CN108153236A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/404Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4062Monitoring servoloop, e.g. overload of servomotor, loss of feedback or reference
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/20Controlling the acceleration or deceleration
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/30Arrangements for controlling the direction of rotation
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/41Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41001Servo problems
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/41Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41084Compensation speed axis with changing, reversing direction, quadrant circle
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/41Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41155During reversing, inversing rotation, movement
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/41Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41157Compensation as function of speed and acceleration
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/45Nc applications
    • G05B2219/45136Turning, lathe

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

本发明提供一种伺服电动机控制装置、控制方法及计算机可读介质。该伺服电动机控制装置具备:指令生成部,其每隔预定周期,生成伺服电动机的位置或速度的指令;判定部,其每隔预定周期,判定伺服电动机正在进行“反转”或“从停止开始的移动”;加速度计算部,其在判定部判定的情况下,根据其判定的结果,求出伺服电动机的加速度;以及修正量计算部,其计算用于修正伺服电动机的延迟的修正量,加速度计算部在伺服电动机进行了“反转”或“从停止开始的移动”后,也求出加速度,在伺服电动机进行了“反转”或“从停止开始的移动”后,修正量计算部根据由加速度计算部求出的加速度,来计算所述修正量。

Description

伺服电动机控制装置、控制方法以及计算机可读介质
技术领域
本发明涉及一种对机床的轴进行驱动的伺服电动机的控制装置。尤其,涉及能够更恰当地求出用于对伺服电动机的动作的指令起的延迟进行补偿的修正量的伺服电动机控制装置、伺服电动机控制方法以及记录有计算机程序的计算机可读介质。
背景技术
在通过伺服电动机使轴运动的机床中,在轴的移动方向的反转,即驱动该轴的伺服电动机的旋转方向的反转时,摩擦的大小变化。也就是说,以“动摩擦→静摩擦(大于动摩擦)→动摩擦”这样的方式摩擦大小依次变化,因此若伺服电动机(以及其控制装置)始终为相同响应,则存在在摩擦大的静摩擦区域发生延迟的问题。
同样,轴停止后,从该停止状态再次移动时,也以“静摩擦(大于动摩擦)→动摩擦”这样的方式摩擦大小变化,因此若伺服电动机等始终为相同响应,则存在在摩擦大的静摩擦区域发生延迟的问题。
为了对这样的延迟进行补偿,已知如下技术:在反转时或者从静止状态起的移动开始时计算预定的修正量,进行向伺服电动机的速度指令或者速度控制环路的积分器进行加法运算这样的修正。
在此,作为该修正量,利用通过预定参数设定的固定值、对于固定值而反转时的加速度或移动之后立即的加速度等,作为修正量而利用。或者,利用将对该修正量乘以与这些加速度的平方根的值对应的倍率值而得的值等。
例如,可以通过圆弧波形来决定该修正量的优选值。图3和图4表示圆弧波形的例子。圆弧波形是表示将被加工物沿着圆弧状的轨迹进行切削加工时的控制加工误差的图。即,圆弧波形表示使用2个轴,使被加工物侧或切削刀具侧圆环状地移动,而对被加工物进行圆弧状的切削加工时的加工误差。在此,以被加工物被固定,切削刀具圆弧状地移动的情况为例进行说明。
在图3和图4中,例如,通过驱动X轴的第1伺服电动机以及驱动Y轴的第2伺服电动机,使切削刀具在图示的旋转方向上旋转。图3和图4中的实线是被加工物相对于根据加工程序决定的切削刀具的位置,即位置指令,虚线表示切削刀具的实际位置。
例如,在图3的第III象限中,第1伺服电动机以及第2伺服电动机分别旋转并使轴旋转,以便使切削刀具向-(负)X轴方向以及+(正)Y轴方向移动。并且,切削刀具从第III象限移动至第II象限时,第2伺服电动机同样地被驱动,同时第1伺服电动机反转以使切削刀具向+(正)X轴方向移动。
此时,第1伺服电动机因旋转方向反向,因此在该过程中会瞬间停止旋转。因此,第1伺服电动机的输出轴从动摩擦状态经过静摩擦状态后再次转变为动摩擦状态。这样,在第1伺服电动机的旋转反转时,经过摩擦系数大的静摩擦状态,并且,受到第1伺服电动机的传递系统中的间隙的影响,因此,在第1伺服电动机的动作中发生响应延迟。因此,这样的反转时的响应延迟如图3所示的那样,作为象限突起P在实测值中出现。因而,在沿着圆弧对被加工物进行切削加工的情况下,在与象限突起P对应的切削部位,发生在被加工物上(与象限突起P对应的)残留突起等的问题。
这样,在圆弧波形中,在象限切换的4个部位,某个伺服电动机反转,因此存在半径方向的误差变大的倾向。放大来看时,该误差可观测为半径方向的突起,因此将这些称为象限突起P。
因此,在使用圆弧波形的情况下,可以以该象限突起P变小的方式决定修正量。这样,可以算出优选的修正量。圆弧波形中加速度始终固定,因此该优选的修正量是适于执行以固定的加速度而反转这样的动作时的修正量。若使用这样进行调整而求出的修正量,则如图4那样几乎可以消灭象限突起。
例如,在专利文献1中,沿圆弧对被加工物进行切削加工的情况下,在电动机反转时,使构成速度控制部的积分元件根据预定函数而反转,进行将其输出值相加到电流指令值等的修正处理。或者,在加工工具等的加速度固定的情况下,将与加速度对应的倍率乘以预定值而得的值或预定值本身相加到伺服电动机的速度指令,来修正速度指令。通过进行这样的修正,能够减少反转时的间隙等的影响,因此能够减少与象限突起P对应的部位上的加工不良。
此外,例如在专利文献2中公开了如下技术:伺服电动机反转前后的加速度变化的情况下,仅使用反转前或反转后的某一方的加速度,来计算修正量。
现有技术文献
专利文献1:国际公开第WO90/12448号公报
专利文献2:日本专利第4620148号公报
发明内容
以圆弧的轨迹对被加工物进行加工的加工程序的情况下,优选以上述说明的方法进行调整后的修正量来进行加工,能够消除突起。然而,在通常的加工处理中,对各轴的指令分配形状指令后,在执行动作时,对每个轴乘以预定的时间常数。因此,在加工轨迹从直线变化为圆弧的情况下、加工轨迹从圆弧变化为直线的情况下,有时伺服电动机的旋转反转后的加速度并不固定。此外,同样地,在加工轨迹从直线变化为圆弧的情况下、相反从圆弧变化为直线的情况下,有时各轴的移动动作开始后的其加速度并不固定。
此外,在加工轨迹是由微小线段量的集合而形成的加工程序中,伺服电动机的旋转反转后的加速度不固定的情况较多。此外,同样地,在加工轨迹由微小线段量的集合而形成的加工程序中,各轴的动作从停止状态开始移动动作后的加速度不固定的情况较多。在这样的情况下,以往,直接应用以反转前后或者移动开始后的加速度为固定这一切情况为前提而进行调整后的修正量。也就是说,基于反转时加速度变化,但反转后加速度固定,或者,以反转之前的加速度也固定这样的前提,仅使用某一方的加速度来计算出修正量。在采用这样的方法的情况下,产生如下的问题。
即,在加速度变化较大的状况下,该反转后的加速度有可能变化,此外,在实现反转的过程中加速度也有可能变化。因此,在各时间点本来需要的(本来合适的)修正量(不仅是反转时)时时刻刻发生变化,因此存在如下问题:有时修正量过剩而在加工面产生不需要的伤痕,或者,有时修正量不足而在被加工物的表面因加工不足而残留隆起的部分。
本发明是鉴于该课题而提出的,其目的是提供一种即使在伺服电动机反转等的情况,且反转后加速度变化的情况下,也能够对伺服电动机计算出恰当的修正量,从而能够进行更精密的加工的伺服电动机的控制装置。
为了实现上述目的,本发明提供一种在伺服电动机的旋转反向后,或者从停止开始的移动后,也对加速度进行监视,并与该加速度相对应地变更修正量的伺服电动机控制装置。更具体而言,如以下所示。
(1)本发明的伺服电动机控制装置(例如,后述的伺服电动机控制装置100)是对伺服电动机(例如,后述的伺服电动机200)进行控制的伺服电动机控制装置,该伺服电动机控制装置具备:指令生成部(例如,后述的速度指令生成部102、位置指令生成部102b),其每隔预定周期,生成所述伺服电动机的位置或速度的指令;判定部(例如,后述的反转检测部104),其每隔预定周期,判定所述伺服电动机正在进行“反转”或“从停止开始的移动”;加速度计算部(例如,后述的加速度计算部106),其在所述判定部判定为所述伺服电动机正在进行“反转”和“从停止开始的移动”中的某一个的情况下,根据所述判定的结果,求出所述伺服电动机的加速度;以及修正量计算部(例如,后述的反转修正量计算部108),其在所述伺服电动机正在进行“反转”或“从停止开始的移动”的情况下,计算用于修正所述伺服电动机的延迟的修正量,所述加速度计算部在所述伺服电动机进行了“反转”或“从停止开始的移动”后,也求出加速度,所述修正量计算部在所述伺服电动机进行了“反转”或“从停止开始的移动”后,也每隔预定时间根据由所述加速度计算部求出的加速度,来计算所述修正量。
(2)在(1)的伺服电动机控制装置中,所述修正量计算部对所述修正量乘以倍率,求出进行倍率处理后的修正量。
(3)在(2)的伺服电动机控制装置中,在所述判定部判定为所述伺服电动机正在进行“反转”或“从停止开始的移动”的情况下,所述修正量计算部对所述修正量乘以不到1的系数,由此来计算进行倍率处理后的修正量。
(4)本发明的伺服电动机控制方法是对伺服电动机进行控制的控制方法,该控制方法包括如下步骤:指令生成工序,每隔预定周期,生成所述伺服电动机的位置或速度的指令;判定工序,每隔预定周期,判定所述伺服电动机正在进行“反转”或“从停止开始的移动”;加速度计算工序,在所述判定工序中判定为所述伺服电动机正在进行“反转”和“从停止开始的移动”中的某一个的情况下,根据所述判定的结果,求出所述伺服电动机的加速度;以及修正量计算工序,在所述伺服电动机正在进行“反向”或“从停止开始的移动”的情况下,计算用于修正所述伺服电动机的延迟的修正量,在所述加速度计算工序中,在所述伺服电动机进行了“反转”或“从停止开始的移动”后,也求出加速度,在所述修正量计算工序中,在所述伺服电动机进行了“反转”或“从停止开始的移动”后,也每隔预定时间根据在所述加速度计算工序中求出的加速度,来计算所述修正量。
(5)本发明的记录有计算机程序的计算机可读介质,是记录有使计算机作为权利要求1所述的伺服电动机控制装置而动作的计算机程序的计算机可读介质,使计算机执行如下步骤:指令生成步骤,每隔预定周期,生成所述伺服电动机的位置或速度的指令;判定步骤,每隔预定周期,判定所述伺服电动机正在进行“反转”或“从停止开始的移动”;加速度计算步骤,在所述判定步骤中判定为所述伺服电动机正在进行“反转”和“从停止开始的移动”中的某一个的情况下,根据所述判定的结果,求出所述伺服电动机的加速度;以及修正量计算步骤,在所述伺服电动机正在进行“反转”或“从停止开始的移动”的情况下,计算用于修正所述伺服电动机的延迟的修正量,在所述加速度计算步骤中,在所述伺服电动机进行了“反转”或“从停止开始的移动”后,也求出加速度,在所述修正量计算步骤中,在所述伺服电动机进行了“反转”或“从停止开始的移动”后,也每隔预定时间根据由所述加速度计算部求出的加速度,来计算所述修正量。
根据本发明,即使在伺服电动机反转等的情况下,也能够计算出更恰当的修正量,并与针对伺服电动机的指令相加,因此能够更精密地对伺服电动机进行控制。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的伺服电动机控制装置的结构框图。
图2是表示本发明的实施方式涉及的伺服电动机控制装置的动作的图表。
图3是圆弧波形的说明图。
图4是圆弧波形的说明图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式的一例进行说明。
在本实施方式中,对机床的伺服电动机控制装置100进行说明。图1示出了该伺服电动机控制装置100的结构框图。与以往的机床的伺服电动机控制装置同样地,伺服电动机控制装置100是生成向伺服电动机200的速度指令Cv,并根据该速度指令Cv驱动伺服电动机200的伺服电动机控制装置100。
因此,可以将在以往的机床中所使用的伺服电动机控制装置简单地置换为本实施方式的伺服电动机控制装置100。换言之,本实施方式中特征性结构为伺服电动机控制装置100,除此以外的结构与以往的机床结构相同。
如图1所示,伺服电动机控制装置100具备:速度指令生成部102、反转检测部104、加速度计算部106、反转修正量计算部108、第1加法器110、第2加法器112以及速度控制环路116。速度控制环路116输出的电流指令I被供给至伺服电动机200,对伺服电动机进行驱动控制。伺服电动机200具备对其旋转速度进行检测的速度检测部114,速度检测部114将检测出的检测速度Dv供给至伺服电动机控制装置100。
另外,在图1中仅示出了本实施方式中的特征性结构、作为控制对象的伺服电动机200及其关联装置,而省略了其他一般的结构、以往所具有的结构。此外,这些一般结构等的动作等是以往已知的,因此省略说明。
此外,伺服电动机控制装置100优选由包含计算机的各种电子电路构成。构成伺服电动机控制装置100的各部可以由实现这些各部功能的硬件构成,此外,也可以由实现各部功能的程序以及执行该程序的CPU构成。此外,也可以由硬件以及对硬件进行控制的程序构成。
速度指令生成部102生成针对伺服电动机200的速度指令Cv。该速度指令Cv可以基于所谓的加工程序而生成,也可以每隔预定周期生成速度指令Cv。
例如,速度指令生成部102可以基于加工程序,周期性地生成针对伺服电动机200的速度指令Cv,该伺服电动机200驱动针对被加工物的切削刀具。为了实现这样的处理,优选,读取加工程序,根据周期性地求出遵照该程序的速度指令Cv的程序、以及执行该程序的CPU,构成速度指令生成部102。
另外,在本实施方式中,作为指令说明了速度指令,但也可以是其他指令。例如,也可以是位置指令。
反转检测部104根据由速度指令生成部21生成的速度指令Cv的符号变化,来检测出伺服电动机200的旋转的反转。另外,反转检测部104也可以根据设置于伺服电动机200的速度检测部114所得到的实际的伺服电动机200的检测速度Dv,来检测出反转。
该反转检测部104也可以由对该动作进行记述的程序以及执行该程序的CPU构成。
加速度计算部106根据由速度指令生成部102生成的速度指令Cv,来计算伺服电动机200的加速度Ca。也可以与速度指令生成部102同样地,周期性地进行该计算。将该加速度计算部106计算出的加速度Ca提供给反转修正量计算部108。
本实施方式的特征点在于,在伺服电动机反转后还对伺服电动机200的加速度进行监视,并根据加速度求出修正量。由此,能够进行更精密的伺服电动机200的控制。
另外,在本实施方式中,加速度计算部106根据由速度指令生成部102生成的速度指令Cv计算加速度Ca,但也可以根据实际检测出的检测速度Dv计算加速度。如后所述,通过速度检测部114检测出检测速度Dv。
加速度计算部106例如也可以由记述了对速度进行微分来计算加速度的动作的程序、以及执行该程序的CPU构成。
反转修正量计算部108计算伺服电动机200反转后的反转修正量A0。该反转修正量A0为相加至针对伺服电动机200的指令(例如,速度指令Cv)的修正量,是对伺服电动机200的延迟进行修正的修正量。
在伺服电动机200发生了反转时,因间隙(backlash)的影响在伺服电动机200的旋转中发生延迟。为了对这样的延迟进行修正,反转修正量计算部108针对伺服电动机200计算反转修正量A0。对于该反转修正量A0,例如也可以使用从各种参数中得到的固定值,或者,将该固定值乘以基于伺服电动机200的加速度的倍率(over ride)而得到的值。并且,反转修正量计算部108根据加速度计算部106计算出的加速度,来计算反转修正量A0。
本实施方式的特征点在于,反转修正量计算部108在伺服电动机200反转后也对加速度进行监视(求取)。并且,本实施方式的特征点尤其在于,根据该持续监视(持续求取)的加速度来计算反转修正量A0。
因此,即使在反转后加速度变化了的情况下,也可以根据该变化后的加速度来计算更恰当的反转修正量A0。
其结果,相较于以反转前后加速度固定为前提而计算修正量的以往的方法,能够更精密地计算反转修正量A0,从而能够进行更精密的伺服电动机的控制。
反转修正量计算部108例如可以由对该计算动作进行记述的程序以及执行该程序的CPU构成。
第1加法器110将由反转修正量计算部108计算出的反转修正量A0与速度指令Cv相加,计算出修正后的速度指令ACv。由此,能够对伺服电动机200反转时的响应延迟进行修正。
速度检测部114包括在伺服电动机200中,是对伺服电动机200的旋转速度进行检测的装置。例如,优选,由安装于伺服电动机200的旋转轴的编码器等构成。速度检测部114对伺服电动机200的旋转速度进行检测,并将检测速度Dv提供给伺服电动机控制装置100。
在通过编码器构成速度检测部114的情况下,优选,具备将该编码器所输出的信号转换为例如数字信号的转换器,但也可以由编码器自身输出表示旋转速度的数字信号。
第2加法器112从在第1加法器110中获得的修正后的速度指令ACv减去检测速度Dv,求出最终的速度偏差dV。将求出的速度偏差dV提供给速度控制环路116。第2加法器112是用于针对伺服电动机200进行速度的反馈控制的加法器,使伺服电动机200以更准确的速度旋转。
第1加法器110、第2加法器112例如可以由对数字信号进行加法运算的数字加法器(硬件)构成,也可以由执行加法处理的程序、以及执行该程序的CPU构成。
速度控制环路116根据速度偏差dV生成电流指令I。并且,速度控制环路116根据电流指令I对伺服电动机200进行驱动控制。
具体地,速度控制环路116将速度偏差dV乘以速度控制环路比例增益,计算出速度控制环路比例项。并且,速度控制环路116将速度偏差dV的积分值乘以速度控制环路积分增益,由此来计算出速度控制环路积分项。然后,基于这些速度控制环路比例项与速度控制环路积分项之和,生成针对伺服电动机200的电流指令I。
速度控制环路116将基于电流指令I的电流提供给伺服电动机200,以按照速度指令Cv的旋转速度驱动伺服电动机200。即,典型地,速度控制环路116由根据速度偏差dV计算电流指令I的程序、以及执行该程序的CPU构成。并且,速度控制环路116具备具有将基于电流指令I的电流提供给伺服电动机200的电力控制元件的电力电路(被称为放大电路、驱动电路等)。
伺服电动机200是以往在机床中所使用的伺服电动机。该伺服电动机200中具备速度检测部114,能够对伺服电动机200的速度进行检测。
速度检测部114只要能够对伺服电动机200的旋转速度进行检测,则可以由任意部件构成,例如可以使用旋转编码器。速度检测部114检测出的旋转速度被称为检测速度Dv,并被提供给伺服电动机控制装置100,用于反馈控制。具体而言,如图1所示,在第2加法器112从修正后的速度指令ACv减去检测速度Dv,由此来求出速度偏差dV。然后,以使该速度偏差dV变小的方式,速度控制环路进行反馈控制,从而能够使伺服电动机200以更精密的速度进行旋转驱动。
根据这样的结构,在伺服电动机200反转后,在其加速度变化的情况下,也能够计算出与该加速度对应的反转修正量A0。因此,能够更精密地对伺服电动机200进行控制驱动。
以下,对本实施方式的伺服电动机控制装置100的动作进行说明。在以下的说明中,尤其进行对伺服电动机200进行速度控制时的动作的说明。
在速度控制中,如图1的结构所示那样,将速度指令值Cv与检测速度Dv的差即速度偏差dV输入至速度控制环路116。速度控制环路116根据速度偏差dV生成电流指令I,并根据该电流指令I来驱动伺服电动机200。
速度控制环路116例如上述那样通过将速度偏差dV乘以速度控制环路比例增益来求出速度控制环路比例项,并通过将速度偏差dV的积分乘以速度控制环路积分增益来求出速度控制环路积分相。然后,根据两者之和来生成电流指令I。
在此,在本实施方式中,反转检测部104对伺服电动机200的“反转”或“从停止开始的移动”进行判定。在反转检测部104判定为伺服电动机200进行该“反转”或“从停止开始的移动”时,反转修正量计算部108计算出该反转修正量A0,并与速度指令Cv涉及的反转修正量A0进行加法运算,从而能够对伺服电动机200的响应延迟进行修正。
另外,在本实施方式中,将反转修正量A0相加到速度指令Cv,但也可以将反转修正量A0与在速度控制环路116中求出的速度偏差dV的积分值相加,实现同样的作用效果。例如,在速度控制环路116具备求出速度偏差dV的积分值的积分电路的情况下,也可以优选插入对该积分电路的输出信号加上反相修正量A0的加法器。
优选,伺服电动机控制装置100例如由包含计算机的电子电路构成。以下,根据流程图,对由包含计算机的电子电路构成时的伺服电动机控制装置100的具体动作进行说明。
在图2中示出了表示伺服电动机控制装置100的动作的流程图。
在工序S2-1中,速度指令生成部102每隔预定周期生成针对伺服电动机200的速度指令Cv。该工序S2-1相当于请求专利保护的指令生成工序的优选一例。
在工序S2-2中,反转检测部104根据由速度指令生成部102生成的速度指令Cv的符号变化,对伺服电动机200的旋转的反转进行检测,若伺服电动机200从反转起的时间为预定时间以内,则转移至工序S2-3。若伺服电动机200从反转起的时间超过预定时间,则转移至工序S2-4b。在此,预定时间是指预先通过参数等设定的时间。另外,也可以根据从设置于伺服电动机200的速度检测部114(编码器)得到的实际的伺服电动机200的检测速度Dv,来检测出反转。该工序S2-2相当于请求专利保护的判定工序的优选一例。
在工序S2-3中,加速度计算部106根据由速度指令生成部102生成的速度指令Cv,每隔预定周期计算出伺服电动机的加速度Ca。另外,也可以根据实际检测出的速度Dv计算出加速度。
本实施方式的特征点在于,该工序S2-3中的加速度的计算即使在反转后也继续进行。由此,即使在反转后进行加速度变化的加工处理的情况下,也能够计算出与此时的加速度对应的修正量。
另外,也可以构成为,检测出反转后执行工序S2-3中的加速度的计算。此外,也可以构成为,从检测反转前开始(从反转前开始)而继续执行工序S2-3中的加速度的计算。本文中,如图2的流程图所示那样,以检测出反转后执行时的动作为中心进行说明。
工序S2-3相当于请求专利保护的加速度计算工序的优选一例。
在工序S2-4中,反转修正量计算部108计算出伺服电动机200发生了反转时的反转修正量A0。该反转修正量A0的计算与上述的反转修正量计算部108的动作说明相同。
本实施方式的特征点在于,加速度计算部106根据在伺服电动机200反转后继续求出加速度这一情况,根据反转修正量计算部108求出的加速度,继续计算反转修正量A0。
因此,即使在反转后加速度变化了的情况下,也可以根据该变化后的加速度来计算更恰当的反转修正量A0。
另外,工序S2-4相当于请求专利保护的修正量计算工序的优选一例。
另一方面,在工序S2-4b中,反转修正量计算部108输出0作为反转修正量A0。这是因为,伺服电动机200并未反转,因此未进行基于反转的修正。
在工序S2-5中,第1加法器110对速度指令Cv加上修正量A0,得到修正后的速度指令AC0。因此,在伺服电动机200反转的情况下,要进行该修正。另一方面,在伺服电动机200没有反转的情况下,作为修正量而加上0,因此实际上未进行修正。
在工序S2-6中,第2加法器112从修正后的速度指令ACv减去由速度检测部114检测出的伺服电动机200的实际的速度即检测速度Dv,求出所谓的速度偏差dV。
在工序S2-7中,通过速度控制环路116根据上述速度偏差dV求出针对伺服电动机200的电流指令I。此外,速度控制环路116根据该电流指令I向伺服电动机200提供预定电流,对伺服电动机进行控制驱动。
如以上所述那样,根据本实施方式,在伺服电动机200反转的情况下,求出其加速度,并根据所求出的加速度,计算出针对速度指令Cv的修正量。因此,即使在伺服电动机200反转后加速度变化了的情况下,也能够更精密地对伺服电动机200进行控制。
另外,记录有在本实施方式中说明的各种程序的计算机可读介质相当于请求专利保护的记录有计算机程序的计算机可读介质的优选一例。
以上,对本发明的实施方式进行了详细说明,但上述的实施方式仅为实施本发明的具体例。本发明的技术范围并不限定于上述实施方式。本发明在不脱离其宗旨的范围内可进行各种变更,这些也包含在本发明的技术范围内。
在上述的例子中,主要以伺服电动机200发生了“反转”的情况为例进行了说明,但对于伺服电动机200从停止状态开始移动的情况(将这些称为“从停止开始的移动”)也可以进行与反转时相同的处理。可以将此前叙述的“反转”替换为“从停止开始的移动”,在该“从停止开始的移动”的情况下也与上述说明的那样,能够进行更精密的伺服电动机200的控制。
即,反转检测部104可以检测出伺服电动机200的“反转”或“从停止开始的移动”中的某一个。还可以构成为仅检测出某一方,或检测出双方。
并且,在反转检测部104检测出“反转”或“从停止开始的移动”的情况下,反转修正量计算部108可以通过与上述处理同样的处理计算出反转修正量A0。
然而,在“从停止开始的移动”的情况下,反转修正量计算部108优选将伺服电动机200的加速度乘以不到1的倍率。
在反转检测部104检测出“从停止开始的移动”的情况下,加速度计算部106、第1加法器110、第2加法器112、速度检测部114、速度控制环路116执行与上述说明的“反转”情况相同的动作。
此外,在上述的例子中,主要以速度控制为例对伺服电动机控制装置100进行了说明,但也可以利用其他控制方法。例如,在进行位置控制、加速度控制等的情况下,可以通过同样的方法计算出修正量,进行伺服电动机的位置等的控制。
例如,进行位置控制的情况下,只要代替速度指令生成部102而使用位置指令生成部102b即可。位置指令生成部102b与速度指令生成部102同样地,根据加工程序来生成针对伺服电动机200的位置指令。位置指令生成部102b也与速度指令生成部102同样地,可以由实现其动作的程序、以及执行该程序的CPU构成。
符号说明
100 伺服电动机控制装置
102 速度指令生成部
104 反转检测部
106 加速度计算部
108 反转修正量计算部
110 第1加法器
112 第2加法器
114 速度检测部
116 速度控制环路
A0 反转修正量
ACv 修正后的速度指令
Ca 加速度
Cv 速度指令
Dv 检测速度
dV 速度偏差
I 电流指令
P 象限突起。

Claims (5)

1.一种伺服电动机控制装置,对伺服电动机进行控制,其特征在于,
该伺服电动机控制装置具备:
指令生成部,其按照预定周期,生成所述伺服电动机的位置或速度的指令;
判定部,其按照预定周期,判定所述伺服电动机正在进行“反转”或者正在进行“从停止开始的移动”;
加速度计算部,其在所述判定部判定为所述伺服电动机正在进行“反转”和正在进行“从停止开始的移动”中的某一个的情况下,根据所述判定的结果,求出所述伺服电动机的加速度;以及
修正量计算部,其在所述伺服电动机正在进行“反转”或正在进行“从停止开始的移动”的情况下,计算用于修正所述伺服电动机的延迟的修正量,
所述加速度计算部在所述伺服电动机进行了“反转”或“从停止开始的移动”后,也求出加速度,
所述修正量计算部在所述伺服电动机进行了“反转”或“从停止开始的移动”后,也按照预定时间根据由所述加速度计算部求出的加速度,来计算所述修正量。
2.根据权利要求1所述的伺服电动机控制装置,其特征在于,
所述修正量计算部将所述修正量乘以倍率,求出进行倍率处理后的修正量。
3.根据权利要求2所述的伺服电动机控制装置,其特征在于,
在所述判定部判定为所述伺服电动机正在进行“从停止开始的移动”的情况下,所述修正量计算部将所述修正量乘以不到1的系数,由此来计算进行倍率处理后的修正量。
4.一种对伺服电动机进行控制的控制方法,其特征在于,
该控制方法包括如下步骤:
指令生成工序,按照预定周期,生成所述伺服电动机的位置或速度的指令;
判定工序,按照预定周期,判定所述伺服电动机正在进行“反转”或者正在进行“从停止开始的移动”;
加速度计算工序,在所述判定工序中判定为所述伺服电动机正在进行“反转”和正在进行“从停止开始的移动”中的某一个的情况下,根据所述判定的结果,求出所述伺服电动机的加速度;以及
修正量计算工序,在所述伺服电动机正在进行“反转”或正在进行“从停止开始的移动”的情况下,计算用于修正所述伺服电动机的延迟的修正量,
在所述加速度计算工序中,在所述伺服电动机进行了“反转”或“从停止开始的移动”后,也继续求出加速度,
在所述修正量计算工序中,在所述伺服电动机进行了“反转”或“从停止开始的移动”后,也按照预定时间根据在所述加速度计算工序中求出的加速度,来计算所述修正量。
5.一种计算机可读介质,其记录有使计算机作为权利要求1所述的伺服电动机控制装置而动作的计算机程序,其特征在于,
使所述计算机执行如下步骤:
指令生成步骤,按照预定周期,生成所述伺服电动机的位置或速度的指令;
判定步骤,按照预定周期,判定所述伺服电动机正在进行“反转”或正在进行“从停止开始的移动”;
加速度计算步骤,在所述判定步骤中判定为所述伺服电动机正在进行“反转”和正在进行“从停止开始的移动”中的某一个的情况下,根据所述判定的结果,求出所述伺服电动机的加速度;以及
修正量计算步骤,在所述伺服电动机正在进行“反转”或正在进行“从停止开始的移动”的情况下,计算用于修正所述伺服电动机的延迟的修正量,
在所述加速度计算步骤中,在所述伺服电动机进行了“反转”或“从停止开始的移动”后,也求出加速度,
在所述修正量计算步骤中,在所述伺服电动机进行了“反转”或“从停止开始的移动”后,也按照预定时间根据由所述加速度计算部求出的加速度,来计算所述修正量。
CN201711237586.3A 2016-12-02 2017-11-30 伺服电动机控制装置、控制方法以及计算机可读介质 Pending CN108153236A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-235018 2016-12-02
JP2016235018A JP2018092357A (ja) 2016-12-02 2016-12-02 サーボモータ制御装置、サーボモータ制御方法及びコンピュータプログラム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108153236A true CN108153236A (zh) 2018-06-12

Family

ID=62164333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711237586.3A Pending CN108153236A (zh) 2016-12-02 2017-11-30 伺服电动机控制装置、控制方法以及计算机可读介质

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20180157237A1 (zh)
JP (1) JP2018092357A (zh)
CN (1) CN108153236A (zh)
DE (1) DE102017221562A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7194910B2 (ja) * 2018-07-02 2022-12-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 ロボット制御方法及びロボット制御装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69027648T2 (de) * 1989-04-10 1997-02-27 Yaskawa Denki Seisakusho Kk Anordnung zur regelung eines servomotors
JP2906766B2 (ja) * 1991-09-24 1999-06-21 三菱電機株式会社 サーボモータの制御装置
JP4510723B2 (ja) * 2005-08-22 2010-07-28 オークマ株式会社 ロストモーション補正機能を有する位置制御装置
JP4620148B2 (ja) * 2008-10-15 2011-01-26 ファナック株式会社 サーボモータ制御装置
US9658608B2 (en) * 2013-03-14 2017-05-23 Mitsubishi Electric Corporation Servo control apparatus
JP5991249B2 (ja) * 2013-03-27 2016-09-14 ブラザー工業株式会社 数値制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017221562A1 (de) 2018-06-07
US20180157237A1 (en) 2018-06-07
JP2018092357A (ja) 2018-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105320061B (zh) 控制电动机的电动机控制装置
CN104049567B (zh) 数控装置和摩擦补偿方法
WO2002039574A1 (en) Servo controller and method
WO2002038332A1 (en) Servocontrol device
JP5739400B2 (ja) 被駆動体の位置補正機能を有するサーボ制御装置
JP2014135030A (ja) バックラッシを補正するモータ制御装置
JP2008210273A (ja) 摩擦補償方法、摩擦補償器及びモータ制御装置
CN101290516A (zh) 具有误差过大检测功能的控制装置
Tomizuka et al. Experimental evaluation of the preview servo scheme for a two-axis positioning system
JPH1063325A (ja) サーボモータの制御方法
CN108153236A (zh) 伺服电动机控制装置、控制方法以及计算机可读介质
KR100866727B1 (ko) Nc 공작 기계에서의 진원 가공 방법 및 진원 가공 장치
JP2004209558A (ja) ねじ切り加工制御方法及びその装置
JP2011113475A (ja) 数値制御装置及び当該装置を備えた工作機械
CN110875699B (zh) 干扰观测器、控制装置、机床以及干扰估计方法
JP5832382B2 (ja) 数値制御装置
CN108073188B (zh) 伺服电动机控制装置
JP2011067016A (ja) サーボ制御装置
JP2000267712A (ja) 移動体の移動方向反転検出方法および該方法を用いたサーボ制御方法ならびにサーボ制御装置
JP2002023852A (ja) 数値制御工作機械の送り機構の補正装置および数値制御工作機械
JP2007299122A (ja) サーボ制御装置とその調整方法
JP4035700B2 (ja) 同期電動機の初期磁極位置推定装置
JP3927264B2 (ja) トルク一定同期駆動制御装置
JP6555143B2 (ja) 車両の試験装置
JP3618038B2 (ja) 数値制御装置の位置誤差量検出方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180612