CN110313127B - 伺服系统以及伺服马达控制的增益调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种伺服系统以及伺服马达控制的增益调整方法。伺服系统包括：伺服马达；伺服驱动器，对伺服马达供给驱动电流以进行驱动；以及信息处理装置，对伺服驱动器发送伺服马达的动作指令信号，基于来自信息处理装置的动作指令信号，实施对伺服马达的控制中的增益进行调整的自动调谐，伺服系统还包括移动范围限制部件，所述移动范围限制部件在自动调谐中，使伺服马达的位置返回规定的开始位置，由此来防止伺服马达超过容许范围而移动。在伺服马达的增益调整中，能够防止伺服马达超过容许范围而移动，从而能够防止因伺服马达超过容许范围的移动导致装置产生损伤。

Description

伺服系统以及伺服马达控制的增益调整方法

技术领域

本发明涉及一种伺服系统(servo system)以及伺服系统中的伺服马达(servomotor)控制的增益(gain)调整方法。

背景技术

近年来，在制造现场，伺服系统被用于各种机械中的运转部的定位控制等。作为此种伺服系统，有一种系统，其包括：伺服马达，用于使各种机械(负载装置)运转；伺服驱动器(servo driver)，用于驱动所述伺服马达；以及信息处理装置，用于对伺服驱动器输出位置指令信息等。

此处，在所述伺服驱动器对伺服马达的控制中，作为调整增益的增益调整的一环，进行自动调谐(auto tuning)。所述自动调谐是通过负载装置的试行错误动作来决定伺服驱动器的位置增益或速度增益等增益的、自动调整增益参数的功能，除了增益调整工序以外，还有时进行确认工序。

自动调谐中的增益调整工序是如下所述的工序，即，一边使负载装置反复动作一边调整伺服增益，以获得目标响应特性。在所述增益调整工序中，要使负载装置动作至获得目标响应特性为止，因此试行次数不定。例如，以下述方式反复进行往复运动，即：在第一次试行时，伺服马达朝一定方向(正方向)移动一定量，在第二次试行时，以与第一次试行相同的量朝向与第一次试行相反的方向移动而返回原本的位置。

而且，在确认工序中，基于在增益调整工序中经调整的增益，使负载装置进一步反复运行，以测定并确认是否已获得目标响应特性。这样，在确认工序中，从增益调整工序结束的时间点的伺服马达的位置开始，进而在第一次试行时使伺服马达朝向正方向移动一定量，在第二次试行时朝向反方向返回。因而，当增益调整工序是以偶数次的试行次数而完成时，是以增益调整工序开始时的伺服马达的停止位置(以下，也称作开始位置)为基准来实施确认工序，但当增益调整工序是以奇数次的试行次数而完成时，则是以与伺服马达的开始位置不同的位置(以下，也称作移动位置)为基准来实施确认工序。

并且，在确认工序中，作为第一次试行，使伺服马达朝向正方向移动一定量，作为第二次试行，朝向反方向返回。因而，当增益调整工序是以伺服马达的奇数次的试行次数而完成时，在确认工序中，伺服马达的移动量暂时朝正方向变大。并且，此时的伺服马达的移动量有时会超过负载装置的容许范围而导致负载装置受到损伤。而且，当在增益调整工序或者确认工序的中途因某些错误(error)导致伺服马达停止，在解除错误后重新实施增益调整工序或确认工序时，是以伺服马达停止的位置为基准来重新实施。此时，也同样地存在伺服马达的移动量超过负载装置的容许范围而导致负载装置受到损伤之虞。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平6-169584号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明是有鉴于如上所述的问题而完成，其目的在于提供一种技术，在伺服马达的增益调整中，能够防止伺服马达超过容许范围而移动，从而能够防止因伺服马达超过容许范围的移动而导致装置发生损伤。

解决问题的技术手段

本发明中，为了解决所述问题，在伺服马达的增益调整中，使伺服马达的位置返回规定的开始位置，由此来防止伺服马达超过容许范围而移动，从而导致装置受到损伤的情况。

更详细而言，一种伺服系统，包括：

伺服马达；

伺服驱动器，对所述伺服马达供给驱动电流以进行驱动；以及

信息处理装置，对所述伺服驱动器发送所述伺服马达的动作指令信号，

基于来自所述信息处理装置的动作指令信号，来实施对所述伺服马达的控制中的增益进行调整的增益调整，

所述伺服系统还包括移动范围限制部件，所述移动范围限制部件在所述增益调整中，使所述伺服马达的位置返回规定的开始位置，由此来防止所述伺服马达超过容许范围而移动。

据此，能够防止下述情况，即：伺服马达从伺服马达的位置处于规定的开始位置以外的位置的状态进一步移动，由此，伺服马达超过容许范围而移动，导致装置产生损伤。

而且，本发明中，也可为，所述增益调整包括：

增益调整工序，使所述伺服马达在所述开始位置与规定的移动位置之间，一边改变增益一边反复移动，由此来调整增益，

所述移动范围限制部件在所述增益调整工序的开始时，使所述伺服马达返回所述开始位置。

据此，在增益调整工序的开始时，能够使伺服马达的位置返回开始位置，因此在增益调整工序中，能够更切实地防止伺服马达超过容许范围而移动，从而导致装置产生损伤的情况。

而且，本发明中，也可为，当所述伺服马达在所述增益调整的中途停止时，所述移动范围限制部件使所述伺服马达的位置返回所述开始位置。

据此，当伺服马达在增益调整的中途因某些原因而紧急停止时，能够防止直接再次执行增益调整，伺服马达超过容许范围而移动，从而导致装置产生损伤的情况。此处，所谓伺服马达停止的情况，可考虑发生了某些错误的情况、或者用户根据自己的意志来使其中途停止的情况等。

而且，本发明中，也可为，所述增益调整包括：

增益调整工序，使所述伺服马达在所述开始位置与规定的移动位置之间，一边改变增益一边反复移动，由此来调整所述增益；以及

确认工序，以通过所述增益调整工序进行了调整的增益，使所述伺服马达在所述开始位置与所述移动位置之间反复移动，

所述移动范围限制部件在所述增益调整工序及/或所述确认工序的开始时，使所述伺服马达返回所述开始位置。

或者，也可为，

所述伺服驱动器包括确认工序实施部件，所述确认工序实施部件实施通过经所述增益调整而获得的增益来使所述伺服马达动作的确认工序，

所述伺服驱动器在从所述信息处理装置收到确认工序开始指令时，实施所述确认工序，

所述确认工序实施部件在所述确认工序的开始时，使所述伺服马达返回所述开始位置。

据此，在增益调整工序及/或确认工序的开始时，能够使伺服马达的位置返回开始位置，因此能够在增益调整工序及/或确认工序中，更切实地防止伺服马达超过容许范围而移动，从而导致装置产生损伤的情况。

而且，本发明中，也可为，所述移动范围限制部件在所述增益调整工序是以所述伺服马达在所述开始位置与所述移动位置之间移动了奇数次的状态而结束的情况下，在所述确认工序的开始时使所述伺服马达的位置返回所述开始位置。

据此，在增益调整工序中，只要判定是否以伺服马达在开始位置与移动位置之间移动了奇数次的状态而结束，便能够判定是否存在伺服马达超过容许范围而移动，从而导致装置产生损伤的可能性。因而，能够通过更简单的控制，来在确认工序中防止伺服马达超过容许范围而移动，从而导致装置产生损伤的情况。

而且，本发明中，也可为，当所述伺服马达在所述增益调整工序或所述确认工序的中途停止时，所述伺服驱动器再次执行所述增益调整工序或所述确认工序，

所述移动范围限制部件在再次执行所述增益调整工序或所述确认工序之前，使所述伺服马达的位置返回所述开始位置。

据此，当伺服马达在增益调整工序或确认工序的中途因某些原因而紧急停止时，能够防止直接再次执行增益调整工序或确认工序，伺服马达超过容许范围而移动，从而导致装置产生损伤的情况。此处，所谓伺服马达停止的情况，可考虑发生了某些错误的情况、或者用户根据自己的意志来使其中途停止的情况等。

而且，本发明也可为一种伺服马达控制的增益调整方法，对伺服马达的控制中的增益进行调整，所述伺服马达控制的增益调整方法包括：

增益调整工序，使所述伺服马达在规定的开始位置与规定的移动位置之间，一边改变增益一边反复移动，由此来调整增益，

在所述增益调整工序的开始时、或者所述伺服马达在所述增益调整工序的中途停止时，使所述伺服马达的位置返回所述开始位置。

而且，本发明也可为一种伺服马达控制的增益调整方法，对伺服马达的控制中的增益进行调整，所述伺服马达控制的增益调整方法包括：

增益调整工序，使所述伺服马达在规定的开始位置与规定的移动位置之间，一边改变增益一边反复移动，由此来调整所述增益；以及

确认工序，以在所述增益调整工序中经调整的增益，使所述伺服马达在所述开始位置与所述移动位置之间反复移动，

在所述增益调整工序及/或所述确认工序的开始时，使所述伺服马达的位置返回所述开始位置。

而且，本发明也可为所述的伺服马达控制的增益调整方法，在所述增益调整工序是以所述伺服马达在所述开始位置与所述移动位置之间移动了奇数次的状态而结束的情况下，在所述确认工序的开始时使所述伺服马达的位置返回所述开始位置。

而且，本发明也可为一种伺服马达控制的增益调整方法，对伺服马达的控制中的增益进行调整，所述伺服马达控制的增益调整方法包括：

增益调整工序，使所述伺服马达在规定的开始位置与规定的移动位置之间，一边改变增益一边反复移动，由此来调整所述增益；以及

确认工序，以在所述增益调整工序中经调整的增益，使所述伺服马达在所述开始位置与所述移动位置之间反复移动，

当所述伺服马达在所述增益调整工序或所述确认工序中停止时，再次执行所述增益调整工序或所述确认工序，

在再次执行所述增益调整工序或所述确认工序之前，使所述伺服马达的位置返回所述开始位置。

另外，本发明中，能够将用于解决所述问题的手段尽可能地组合使用。

发明的效果

在伺服马达的增益调整中，能够防止伺服马达超过容许范围而移动，从而能够防止因伺服马达超过容许范围的移动导致装置产生损伤。

附图说明

图1是表示本发明的实施例的伺服系统的概略结构的框图。

图2是表示以往的增益调整工序与确认工序中的伺服马达的位置变化的图。

图3是表示以往的增益调整工序与确认工序中的伺服马达的位置变化的第二图。

图4是表示本发明的实施例的增益调整工序与确认工序中的伺服马达的位置变化的图。

图5是表示本发明的实施例的增益调整工序与确认工序中的伺服马达的位置变化的第二图。

图6是表示本发明的实施例中的自动调谐程序(auto tuning routine)的处理的流程图。

符号的说明

1：伺服系统；

2：信息处理装置；

2a：伺服设定用软件；

2b：存储装置；

2c：显示装置；

2d、3c、4c：通信部；

3：伺服驱动器；

3a：控制部；

3b、4a：输出部；

4：伺服马达；

4b：编码器；

5：负载装置；

S101～S112：步骤。

具体实施方式

＜实施例1＞

以下，参照附图来例示性地详细说明用于实施本发明的形态。图1是本实施例的伺服系统1的概略结构图。伺服系统1包含信息处理装置2、伺服驱动器3、伺服马达4以及物理连接有伺服马达4的负载装置5。

信息处理装置2具有伺服驱动器3的伺服设定用软件2a。所述伺服设定用软件2a具有下述等功能，即，从伺服驱动器3读取伺服马达4的位置，对伺服驱动器3写入伺服马达4的增益参数，从伺服驱动器3读取伺服马达4的增益参数。而且，伺服驱动器3具备发出自动调谐指令的功能。而且，在信息处理装置2中，设有：作为非易失性存储器的存储装置2b，存储伺服马达4的位置；显示装置2c，显示伺服设定用软件2a所提供的用户接口(UserInterface，UI)；以及通信部2d，与伺服驱动器3进行各种信息的通信。

而且，伺服驱动器3具有控制部3a，所述控制部3a控制对伺服马达4供给的电流。控制部3a在内部具备增益参数，依据增益参数来计算对马达供给的电流。而且，控制部3a从伺服设定用软件2a受理后述的自动调谐指令，在自动调谐中控制对伺服马达4供给的电流。而且，伺服驱动器3具有对伺服马达4直接供给电流的输出部3b、及与伺服马达4及信息处理装置2进行通信的通信部3c。

伺服马达4是与负载装置5物理连接，将旋转扭矩传递给负载装置5。并且，伺服马达4具有对负载装置5输出旋转扭矩的输出部4a、对伺服马达4的位置(旋转位置)信息进行检测的编码器(encoder)4b、将位置(旋转位置)信息反馈给伺服驱动器3的通信部4c。负载装置5与伺服马达4连接，是用户(调整作业者)想要移动的目标物。

接下来说明在本实施例的伺服系统1中进行的自动调谐。所述自动调谐是为了对应于基于指示一连串动作的伺服设定用软件2a的各动作命令来设定位置增益或速度增益等增益参数，而使伺服马达4执行规定的动作，由此来对与各动作对应的增益参数进行更新。所述自动调谐是在伺服系统1中调整增益的调整方式之一。

自动调谐具有一边使伺服马达4往复运动，一边试行错误地调整增益参数的增益调整工序。而且，也有时具有确认工序，所述确认工序是在增益调整工序之后实施，基于在增益调整工序中经调整的增益来使伺服马达4往复运动，以确认增益的值是否适当。

在自动调谐的增益调整工序中，要使负载装置5动作至获得目标响应特性为止，因此试行次数不定。在第一次试行时，伺服马达4从开始时的位置(以下也称作开始位置)朝向一定方向(正方向)移动一定量，到达一次试行后的位置(以下也称作移动位置)。继而，在第二次试行时，伺服马达4朝向与第一次试行相反的方向移动与第一次试行相同的量，而返回开始位置。此处，当增益调整工序是以偶数次的试行次数而完成时，增益调整工序结束时的伺服马达4的位置与开始位置相同。因而，当接着进行确认工序时，是以开始位置为基准来实施。

另一方面，如图2所示，当增益调整工序是以奇数次的试行次数而完成时，增益调整工序的结束时的伺服马达4的位置成为移动位置。并且，在接下来进行的确认工序中，则以与开始位置不同的移动位置为基准来进一步进行试行。在确认工序中，也是使伺服马达4朝向正方向移动一定量，随后朝向反方向返回，因此在确认工序中，伺服马达4的移动量暂时朝正方向变大。此时的伺服马达4的移动量有时会超过负载装置5的容许范围，而导致负载装置5受到损伤。

而且，在自动调谐中，如图3所示，例如在伺服马达4在增益调整工序的中途因某些错误而停止时，解除错误后，将直接再次实施增益调整工序。即，此时，以伺服马达4停止的位置为基准来开始增益调整工序。此时也同样，伺服马达4的移动量有时会超过负载装置5的容许范围，而导致负载装置5受到损伤。

进而，如图3所示，当在此种状况下增益调整工序结束时，若从伺服马达4位于增益调整工序的结束时间点的位置的状态进一步开始确认工序，则在确认工序中也同样，伺服马达4的移动量有时会超过负载装置5的容许范围，而导致负载装置5受到损伤。

与此相对，本实施例中，如图4所示，当增益调整工序是以奇数次的试行次数而完成时，在确认工序的开始前，使伺服马达4恢复至开始位置。据此，能够防止确认工序从伺服马达4位于与开始位置不同的位置的状态开始，从而能够在确认工序中，防止伺服马达4超过负载装置5的容许范围。

而且，本实施例中，如图5所示，例如在增益调整工序中伺服马达4错误停止，在再次执行增益调整工序之前，使伺服马达4恢复至开始位置。据此，能够防止增益调整工序的再次执行从伺服马达4位于与开始位置不同的位置的状态开始，从而能够防止伺服马达4超过负载装置5的容许范围。

图6中表示在本实施例中进行自动调谐时所执行的、自动调谐程序的处理内容的流程图。本程序是信息处理装置2所具有的伺服设定用软件2a之一。当执行本程序时，首先，在S101中，将预先定义的作为开始位置的马达位置、或者自动调谐中的增益调整工序开始时的实际马达位置存储于存储装置2b中。当S101的处理结束时，进入S102。

在S102中，进行伺服马达4的往复运动，开始增益调整工序。即，伺服马达4在开始位置与移动位置之间反复移动，由此来进行往复运动。此时的移动位置处于负载装置5的容许范围内，只要伺服马达4在其间运动，便不会产生问题。当S102的处理结束时，进入S103。在S103中，判定是否在增益调整工序中产生了某些错误。

此处，若判定为未特别发生错误，则进入S104。而且，若判定为发生了错误，则进入S109。在S109中，紧急停止伺服马达4。随后，在进入S110而解除了错误后，进入S111而使伺服马达4恢复至开始位置。当S111的处理结束时，进入S112，判定此次的错误是否为确认工序中的错误。此处，由于此次的错误是增益调整工序中的错误，因此，此处作出否定判定，返回S102，重新开始伺服马达4的往复运动，再次执行增益调整工序。

当在S103中判定为无错误发生时，在S104中，判定是否满足完成条件。即，确认在增益调整工序中是否获得目标响应特性。并且，若判定为尚未满足完成条件，则判断为必须进一步进行伺服马达4的往复运动与增益调整，因此返回S102的处理。另一方面，若判定为已满足完成条件，则进入S105。另外，当S104的处理结束时，增益调整工序结束。

在S105中，判定增益调整工序中的试行次数是否为奇数次。此处，若判定为试行次数为奇数次，则伺服马达4的位置是位于移动位置，因此判定为，若直接进入确认工序，则伺服马达4的位置有可能超过负载装置5的容许范围而导致负载装置5产生损伤，因此进入S106。另一方面，若判定为试行次数为偶数次，则伺服马达4的位置是位于开始位置，因此判断为，即使直接进入确认工序，伺服马达4的位置也不会超过负载装置5的容许范围，因此进入S107。

在S106中，伺服马达4的位置恢复至开始位置。当S106结束时，进入S107。在S107中开始确认工序，基于在增益调整工序中经调整的增益，来反复进行伺服马达4在开始位置与移动位置之间的移动。当S107的处理结束时，进入S108。在S108中，判定在确认工序中是否发生了某些错误。此处，当判定为发生了错误时，进入S109。另一方面，当判定为未发生错误时，则判断为确认工序已正常结束，因此本程序暂时结束。另外，由于确认工序基本上是以伺服马达4的偶数次的试行次数而完成(与增益调整工序不同，试行次数并非不定)，因此在结束本程序的时间点，伺服马达4恢复至开始位置。

而且，当判定为在确认工序中发生了错误时，在S109中紧急停止伺服马达4，在S110中解除错误，在S111中，伺服马达4恢复至开始位置。继而，在S112中，判定发生了错误的是否为确认工序。此处，判定为此次是在确认工序中发生了错误，因而判断为必须再次执行确认工序，因此返回S107，基于在增益调整工序中经调整的增益，来再次执行伺服马达4在开始位置与移动位置之间的移动。另外，在图6所示的自动调谐程序中，进行S105及S106、S103及S108～S111的处理的信息处理装置2在本实施例中相当于移动范围限制部件。

如以上所说明的，本实施例中，首先判定在自动调谐的增益调整工序中，伺服马达4的试行次数是奇数次还是偶数次。并且，当判定为奇数次时，则判断为伺服马达4停止在移动位置，因此在跳转至确认工序之前，使伺服马达4的位置恢复至开始位置。而且，当判定伺服马达4的试行次数为偶数次时，则判断为在所述时间点伺服马达4已恢复至开始位置，因此直接跳转至确认工序。

而且，当判定为在增益调整工序或确认工序的中途发生了某些错误时，则判断为伺服马达4停止在与开始位置不同的位置，因此使伺服马达4的位置恢复至开始位置后，再次执行增益调整工序或确认工序。根据本实施例，能够防止下述情况，即，因伺服马达4从位于与开始位置不同的位置或移动位置的状态进一步移动，而偏离负载装置5的容许范围，从而导致负载装置5产生损伤。

另外，所述实施例中，说明了将本发明适用于自动调谐的示例，但本发明也可适用于用户手动调整增益的情况。同样，也可适用于用户手动进行确认工序的情况。而且，所述实施例中，对自动调谐包含增益调整工序与确认工序这两者的示例进行了说明，但也可将本发明适用于仅包含增益调整工序的自动调谐。例如，在图6中，满足S104的完成条件，由此，结束增益调整。并且，伺服驱动器在从信息处理装置收到开始确认工序的指令时，执行确认工序。此时，可构成为，在确认工序的开始时，使伺服马达返回开始位置。而且，在将本发明适用于仅包含增益调整工序的自动调谐的情况下，也可构成为，在结束增益调整时，使伺服马达返回开始位置。进而，所述实施例中，作为伺服马达在增益调整工序或确认工序中停止的原因，对发生了错误的情况进行了说明，当伺服马达在增益调整工序或确认工序中停止的原因并不限于错误，也可为基于用户的任意意志的停止。

而且，所述实施例中，对作为开始位置的马达存储于信息处理装置2的存储装置2b中的示例进行了说明，但存储及恢复开始位置的主体未必需要是信息处理装置2。也可存储于伺服驱动器3中所含的存储器(未图示)中，通过伺服驱动器3来恢复。所述实施例中的伺服系统1的结构不过是简单的例示，可进行依据本发明主旨的任意变更。

Claims (3)

1.一种伺服系统，其特征在于，包括：

伺服马达；

伺服驱动器，对所述伺服马达供给驱动电流以进行驱动；以及

信息处理装置，对所述伺服驱动器发送所述伺服马达的动作指令信号，

基于来自所述信息处理装置的动作指令信号，来实施对所述伺服马达的控制中的增益进行调整的增益调整，

所述伺服系统还包括移动范围限制部件，所述移动范围限制部件在所述增益调整中，使所述伺服马达的位置返回规定的开始位置，由此来防止所述伺服马达超过容许范围而移动，

所述增益调整包括：

增益调整工序，使所述伺服马达在所述开始位置与规定的移动位置之间，一边改变增益一边反复移动，由此来调整增益，以及

所述移动范围限制部件在所述增益调整工序的开始时，或者当所述伺服马达在所述增益调整的中途停止时，使所述伺服马达返回所述开始位置。

2.根据权利要求1所述的伺服系统，其特征在于，

所述伺服驱动器包括确认工序实施部件，所述确认工序实施部件实施通过经所述增益调整而获得的增益来使所述伺服马达动作的确认工序，

所述伺服驱动器在从所述信息处理装置收到确认工序开始指令时，实施所述确认工序，

所述确认工序实施部件在所述确认工序的开始时，使所述伺服马达返回所述开始位置。

3.一种伺服马达控制的增益调整方法，对伺服马达的控制中的增益进行调整，所述伺服马达控制的增益调整方法的特征在于，包括：

增益调整工序，使所述伺服马达在规定的开始位置与规定的移动位置之间，一边改变增益一边反复移动，由此来调整增益，

在所述增益调整工序的开始时、或者所述伺服马达在所述增益调整工序的中途停止时，使所述伺服马达的位置返回所述开始位置。

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