CN113302836A - 电机控制系统、编码器以及伺服电机 - Google Patents

电机控制系统、编码器以及伺服电机 Download PDF

Info

Publication number
CN113302836A
CN113302836A CN201980088996.7A CN201980088996A CN113302836A CN 113302836 A CN113302836 A CN 113302836A CN 201980088996 A CN201980088996 A CN 201980088996A CN 113302836 A CN113302836 A CN 113302836A
Authority
CN
China
Prior art keywords
encoder
motor
control device
unit
rotational position
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.)
Withdrawn
Application number
CN201980088996.7A
Other languages
English (en)
Inventor
嶌本庆太
上村浩司
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.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric 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 Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Publication of CN113302836A publication Critical patent/CN113302836A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2454Encoders incorporating incremental and absolute signals
    • 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
    • H02P23/0004Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • 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
    • H02P23/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting
    • 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
    • H02P23/14Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
    • 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
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/40Regulating or controlling the amount of current drawn or delivered by the motor for controlling the mechanical load
    • 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
    • H02P6/10Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
    • 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
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • 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
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/17Circuit arrangements for detecting position and for generating speed information

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

提高对电机的控制性能。电机控制系统(1)具有:电机(7);控制电机(7)的控制装置(5);编码器(9),其检测电机(7)的旋转位置(Pf),经由通信路径(18)将旋转位置(Pf)发送给控制装置(5);控制装置(5)具有经由通信路径(20)向编码器(9)发送用于控制电机(7)的扭矩指令(Tr)的发送部(19),编码器(9)具有:检测电机(7)的旋转位置(Pf)的位置检测部(21),从发送部(19)经由通信路径(20)接收扭矩指令(Tr)的接收部(23);以及根据旋转位置(Pf)和扭矩指令(Tr)来估计干扰扭矩(Td)的干扰估计部(25),发送部(26),其将旋转位置(Pf)以及干扰扭矩(Td)经由通信路径(18)发送到控制装置(5)。

Description

电机控制系统、编码器以及伺服电机
技术领域
公开的实施方式涉及电机控制系统、编码器以及伺服电机。
背景技术
专利文献1记载了控制装置。该控制装置具有检测伺服电机的控制量的编码器、和取入检测出的控制量的DSP(数字信号处理装置)。DSP具有估计干扰扭矩的观测器和PI控制器,进行补偿了干扰扭矩的PI控制。
专利文献1:日本特开平7-191707号公报
发明内容
在上述现有技术的控制装置中,有时不能得到良好的控制性能,要求更高的控制性能。
本发明是鉴于这样的问题而完成的,其目的在于提供一种能够提高控制性能的电机控制系统、编码器以及伺服电机。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,根据本发明的一个观点,应用一种电机控制系统,其具有:电机;控制装置,其控制所述电机;以及编码器,其检测所述电机的旋转位置,经由通信路径将所述旋转位置发送到所述控制装置,所述控制装置具有控制装置侧发送部,该控制装置侧发送部经由所述通信路径向所述编码器发送用于控制所述电机的扭矩指令,所述编码器具有:位置检测部,其检测所述电机的所述旋转位置;编码器侧接收部,其从所述控制装置侧发送部经由所述通信路径接收所述扭矩指令;第1干扰估计部,其根据所述旋转位置和所述扭矩指令来估计第1干扰扭矩;以及编码器侧发送部,其经由所述通信路径向所述控制装置发送所述旋转位置以及所述第1干扰扭矩。
另外,根据本发明的另一观点,应用一种编码器,其检测电机的旋转位置,经由通信路径将所述旋转位置发送到控制所述电机的控制装置,所述编码器具有:位置检测部,其检测所述电机的所述旋转位置;编码器侧接收部,其经由所述通信路径从所述控制装置的控制装置侧发送部接收扭矩指令;干扰估计部,其根据所述旋转位置和所述扭矩指令来估计干扰扭矩;以及编码器侧发送部,其经由所述通信路径向所述控制装置发送所述旋转位置以及所述干扰扭矩。
另外,根据本发明的另一观点,应用一种伺服电机,其具有电机和上述编码器。
发明的效果
根据本发明的电机控制系统等,能够提高控制性能。
附图说明
图1是示出本实施方式的电机控制系统的结构的一例的图。
图2是示出变形例的电机控制系统的结构的一例的图。
图3是示出变形例的电机控制系统中的干扰估计引起的延迟的一例的图。
图4是示出本实施方式的电机控制系统中的干扰估计引起的延迟的一例的图。
图5是示出由编码器的ASIC执行的控制处理的一例的流程图。
图6是示出在本实施方式和比较例中,设输入为外力、设输出为干扰估计值的仿真结果的一例的伯德图。
图7是放大示出图6的A部的图。
图8是示出在本实施方式和比较例中、设输入为外力、设输出为干扰估计值的仿真结果的一例的伯德图。
图9是放大示出图8的B部的图。
图10是示出在本实施方式和比较例中、在位置固定时输入了阶跃干扰的情况下的位置响应的仿真结果的一例的图。
图11是放大示出图10的C部的图。
图12是放大示出图10的D部的图。
图13是示出通过编码器运算旋转加速度的变形例的电机控制系统的结构的一例的图。
图14是示出通过编码器运算转速的变形例的电机控制系统的结构的一例的图。
图15是示出控制装置的硬件结构的一例的图。
具体实施方式
以下,参照附图对一实施方式进行说明。
<1.电机控制系统>
首先,参照图1说明本实施方式的电机控制系统的结构的一例。
如图1所示,电机控制系统1具有伺服电机3和控制装置5。伺服电机3具有电机7和编码器9。
控制装置5控制伺服电机3。控制装置5具有位置控制部11、速度运算部13、速度控制部15和电流控制部17。位置控制部11根据从上位控制装置(省略图示)输入的位置指令Pr和经由通信路径18从编码器9的发送部26接收到的旋转位置Pf,输出速度指令Vr。速度运算部13通过对从编码器9接收到的旋转位置Pf进行例如1阶微分来运算转速Vf。速度控制部15根据速度指令Vr和由速度运算部13运算出的转速Vf,输出扭矩指令Tr。电流控制部17使用电机7的参数将扭矩指令Tr变换为电流指令,根据该电流指令对电机7供给驱动电力来驱动电机7。
另外,控制装置5具有发送部19。发送部19(控制装置侧发送部的一例)经由通信路径20向编码器9发送由速度控制部15生成的扭矩指令Tr。另外,发送部19经由通信路径20向编码器9发送请求旋转位置Pf的发送的位置数据请求信号。另外,通信路径18、20通常构成为有线,但也可以为无线。另外,控制装置5可以构成为单体,例如也可以由多个单元或装置等构成。
另外,上述的位置控制部11、速度运算部13、速度控制部15、电流控制部17、发送部19等中的处理等并不限于这些处理的分担的例子,例如,也可以由更少数量的处理部(例如1个处理部)进行处理,另外,也可以由更细分化的处理部进行处理。另外,仅有控制装置5的对电机7供给驱动电力的部分(逆变器等)通过实际的装置安装,而其他功能通过后述的CPU901(参照图15)执行的程序来安装。另外,其一部分或全部也可以通过ASIC、FPGA、其他电路等实际装置来安装。在本实施方式中,上述位置控制部11、速度运算部13、速度控制部15、电流控制部17、发送部19等的处理按照由上述CPU901的性能等决定的运算周期Ts间隔来执行。
编码器9与控制装置5分体地构成,检测电机7的旋转位置Pf,经由通信路径18将旋转位置Pf发送到控制装置5。编码器9具有位置检测部21、接收部23、干扰估计部25和发送部26。位置检测部21检测电机7的旋转位置Pf。接收部23(编码器侧接收部的一例)经由通信路径20从控制装置5的发送部19接收扭矩指令Tr。
干扰估计部25(第1干扰估计部的一例)根据旋转位置Pf和扭矩指令Tr估计干扰扭矩Td(第1干扰扭矩的一例)。具体而言,干扰估计部25根据扭矩指令Tr和由该扭矩指令Tr驱动的结果即电机7的旋转位置Pf,进行与旋转位置Pf的二阶微分相当的运算来运算旋转加速度,通过使该旋转加速度乘以电机7的参数(例如惯性力矩或质量等),变换为力(扭矩)的量纲。由此运算出的扭矩是通过上述扭矩指令Tr实际驱动电机7的实际动作的扭矩,所以,通过比较它们来运算干扰扭矩Td。在这样运算出的干扰扭矩Td中,例如包含突然的负载变动、从外部施加的力或扭矩、由控制模型和实际模型的误差产生的指令值与实际动作之间的力(扭矩)之差等。
发送部26(编码器侧发送部的一例)经由通信路径18将由位置检测部21检测出的旋转位置Pf和由干扰估计部25估计出的干扰扭矩Td发送到控制装置5。发送部26在经由通信路径20从控制装置5的发送部19接收到位置数据请求信号时,将干扰扭矩Td与旋转位置Pf一起发送。
从编码器9的发送部26发送的旋转位置Pf以及干扰扭矩Td由控制装置5的接收部24接收,输出到各处理部。速度控制部15根据由速度运算部13运算出的转速Vf以及干扰扭矩Td生成扭矩指令Tr,输出至电流控制部17。由此,控制装置5进行补偿了干扰扭矩的电机控制。
另外,上述的位置检测部21、接收部23、干扰估计部25、发送部26等中的处理等不限于这些处理的分担的例子,例如,也可以由更少数量的处理部(例如1个处理部)进行处理,另外,也可以由更细分化的处理部进行处理。另外,编码器9的上述处理部的功能例如通过ASIC(Application Specific Integrated circuit)来安装。不限于ASIC,此外,也可以通过FPGA等为了特定用途而构建的专用集成电路来安装。另外,上述处理部的功能的一部分或全部也可以通过CPU(省略图示)执行的程序来安装。在本实施方式中,上述位置检测部21、接收部23、干扰估计部25、发送部26等的处理按照由上述ASIC的性能等确定的运算周期Tv间隔来执行。该运算周期Tv比控制装置5的运算周期Ts快(短)。另外,发送部26的数据发送处理在从控制装置5接收到位置数据请求信号时执行,所以,发送部26的数据发送处理实际上按照控制装置5的运算周期Ts间隔来执行。
<2.干扰估计引起的延迟>
接着,参照图2~图4,一边与比较例的电机控制系统1'进行比较,一边说明本实施方式的电机控制系统1中的干扰估计引起的延迟的一例。
图2示出比较例的电机控制系统1'的结构的一例。如图2所示,电机控制系统1'与本实施方式的电机控制系统1的不同之处在于,在控制装置侧进行干扰扭矩的估计。在电机控制系统1'中,控制装置5'具有干扰估计部27。干扰估计部27根据从速度控制部15输出的扭矩指令Tr和经由通信路径18从编码器9'的发送部26接收到的旋转位置Pf来估计干扰扭矩Td。干扰估计部27的运算方法与上述干扰估计部25相同。速度控制部15根据转速Vf以及干扰扭矩Td生成扭矩指令Tr,输出到电流控制部17。另外,干扰估计部27的处理按照由上述CPU901的性能等确定的运算周期Ts间隔来执行。
图3示出比较例的电机控制系统1'中的干扰估计引起的延迟的一例。在图3中,上面的曲线图的横轴为时间,纵轴为旋转位置,曲线29表示由编码器9'检测的旋转位置Pf的时间变化的一例。曲线29的上部的箭头31表示控制装置5'的接收部24接收旋转位置Pf的时刻,按照控制装置5'的运算周期Ts间隔来执行。另一方面,曲线29的下部的箭头33表示编码器9'的位置检测部21检测旋转位置Pf的时刻,按照编码器9'的运算周期Tv间隔来执行。如图3所示,运算周期Tv远远快于运算周期Ts。
另外,图3的下方的曲线图的横轴为时间,纵轴为干扰扭矩,直线35表示由干扰估计部27估计的干扰扭矩的时间变化的一例。另外,时间t1、t2、t3、t4分别与箭头31的时刻对应,各时间的间隔分别是运算周期Ts。例如,在干扰估计部27估计时间t4处的干扰扭矩的情况下,需要与基于旋转位置Pf的2阶微分相当的运算,所以,需要旋转位置Pf的采样数据中的到前2个数据为止的数据。在本比较例中,干扰估计部27取得旋转位置Pf的时间间隔是运算周期Ts,所以,需要时间t3和时间t2的旋转位置Pf。通过基于这些位置数据和时间t3中的扭矩指令Tr的运算,可得到时间t3处的旋转加速度的干扰扭矩。因此,在与要估计的时间t4处的干扰扭矩之间产生比较大的时间Ts的延迟。这样,在比较例的电机控制系统1'中,用于干扰估计的旋转位置Pf的数据的实时性降低,可能无法得到对电机7的良好的控制性能。另外,产生控制上的浪费时间,可能因该浪费时间而不能提高控制装置5'的干扰补偿的频率响应。
图4示出本实施方式的电机控制系统1中的干扰估计引起的延迟的一例。在图4中,与图3同样,上面的曲线图的横轴为时间,纵轴为旋转位置,曲线29表示由编码器9检测的旋转位置Pf的时间变化的一例。曲线29的上部的箭头31表示控制装置5的接收部24接收旋转位置Pf以及干扰扭矩Td的时刻、且编码器9的接收部23接收扭矩指令Tr的时刻(扭矩指令Tr的更新时刻),按照控制装置5的运算周期Ts间隔来执行。另一方面,曲线29的下部的箭头33表示编码器9的位置检测部21检测旋转位置Pf的时刻,按照编码器9的运算周期Tv间隔来执行。在本实施方式中,编码器9的干扰估计部25按照与位置检测部21的位置检测相同的运算周期Tv进行干扰扭矩的估计。曲线29的上部的箭头37表示进行该干扰估计的时刻。
另外,图4的下方的曲线图与图3同样,横轴为时间,纵轴为干扰扭矩,直线35表示由干扰估计部25估计的干扰扭矩的时间变化的一例。例如,在干扰估计部25估计时间t4处的干扰扭矩的情况下,需要进行与基于旋转位置Pf的二阶微分相当的运算,所以,需要旋转位置Pf的采样数据中的到前2个数据为止的数据。在本实施方式中,干扰估计部25取得旋转位置Pf的时间间隔是运算周期Tv,所以,需要时间t32和时间t31的旋转位置Pf。通过基于这些位置数据和时间t3处的扭矩指令Tr的运算,得到基于时间t32处的旋转加速度的干扰扭矩。因此,在与要估计的时间t4处的干扰扭矩之间仅产生比较小的时间Tv的延迟。这样,在本实施方式的电机控制系统1中,能够提高用于干扰估计的旋转位置Pf的数据的实时性,所以,能够进行实时性高的干扰估计。其结果,能够减少控制上的浪费时间,能够扩大干扰估计的频带,并且能够提高针对干扰的鲁棒性。因此,能够提高对电机7的控制性能。
<3.编码器的控制处理>
接着,参照图5说明由编码器9的ASIC执行的控制处理的一例。
如图5所示,在步骤S10中,编码器9利用位置检测部21检测电机7的旋转位置Pf。
在步骤S20中,编码器9利用干扰估计部25根据在上述步骤S10中检测出的旋转位置Pf、接收部23上次从控制装置5接收到的扭矩指令值(在后述的步骤S50中更新的扭矩指令值)来估计干扰扭矩Td。
在步骤S30中,编码器9判定接收部23是否经由通信路径20从控制装置5接收到位置数据请求信号和扭矩指令值。在未接收到的情况下(步骤S30:否),返回上述步骤S10。另一方面,在接收到的情况下(步骤S30:是),转移到步骤S40。
在步骤S40中,编码器9利用发送部26经由通信路径18将在上述步骤S10中检测出的紧前面的旋转位置Pf和在上述步骤S20中估计出的紧前面的干扰扭矩Td发送到控制装置5。
在步骤S50中,编码器9将记录在适当的记录部中的扭矩指令值更新为在上述步骤S30中接收到的最新的扭矩指令值。之后,返回步骤S10,重复同样的步骤。
<4.仿真结果>
接着,参照图6~图12对仿真结果的一例进行说明。在图6~图12中,为了确认本实施方式的效果,一边比较本实施方式的电机控制系统1的仿真结果与上述比较例的电机控制系统1'的仿真结果,一边进行说明。
图6~图9示出输入为外力、输出为干扰估计值的情况下的仿真的伯德图的一例。在该仿真中,作为外力,例如输入了在2秒钟内从1Hz变化到200Hz的扫描信号。此外,干扰估计中的截止频率例如为80Hz。另外,图中的虚线表示比较例的频率特性,实线表示实施方式的频率特性。
图7是放大了图6的A部分的图。如图6及图7所示,与比较例相比,实施方式在截止频率附近的增益变高。另外,图9是放大了图8的B部的图。如图8及图9所示,实施方式与比较例相比,相位的延迟变小。根据以上可知,实施方式与比较例相比,能够扩大干扰估计的频带。
图10~图12示出在位置固定时输入了阶跃干扰(例如额定扭矩的1%)的情况下的位置响应的仿真结果的一例。图11是放大了图10的C部的图,图12是放大了图10的D部的图。另外,图中的虚线表示比较例的位置响应值,实线表示实施方式的位置响应值。另外,图中的Pr表示位置指令值(角度0)。如图11所示,实施方式与比较例相比,干扰引起的位置变动的峰值变小。另外,如图12所示,实施方式与比较例相比,收敛也更快。从以上可知,与比较例相比,实施方式能够提高对干扰的鲁棒性。
<5.本实施方式的效果的例子>
如以上说明,本实施方式的电机控制系统1具有:电机7;控制装置5,其控制电机7;编码器9,其检测电机7的旋转位置Pf,经由通信路径18将旋转位置Pf发送到控制装置5,控制装置5具有发送部19,发送部19经由通信路径20向编码器9发送用于控制电机7的扭矩指令Tr,编码器9具有:位置检测部21,其检测电机7的旋转位置Pf;接收部23,其经由通信路径20从发送部19接收扭矩指令Tr;以及干扰估计部25,其根据旋转位置Pf和扭矩指令Tr估计干扰扭矩Td;发送部26,其经由通信路径18将旋转位置Pf以及干扰扭矩Td发送到控制装置5。
在电机控制系统1中,控制装置5使用由编码器9的干扰估计部25估计的干扰扭矩Td,进行补偿了干扰扭矩Td的电机控制。此时,编码器9进行干扰扭矩Td的估计,所以,能够得到如下效果。
在根据电机7的旋转位置Pf估计干扰扭矩Td的情况下,需要相当于2阶微分的运算,所以,需要旋转位置Pf的采样数据中的到前两个数据为止的数据。如上述的比较例那样,在控制装置5'侧进行干扰扭矩Td的估计时,控制装置5'的干扰估计部27按照控制装置5'的运算周期Ts进行旋转位置Pf的采样,控制装置的CPU的运算周期Ts比编码器ASIC的运算周期Tv慢。因此,采样数据的实时性下降,可能无法得到对电机7的良好的控制性能。
在本实施方式中,编码器9按照比控制装置5的运算周期Ts快的运算周期Tv进行旋转位置Pf的检测以及干扰扭矩Td的估计运算。然后,编码器9向控制装置5发送旋转位置Pf和干扰扭矩Td,控制装置5使用该旋转位置Pf和干扰扭矩Td进行电机7的控制。由此,能够提高在干扰估计中使用的2个以前的采样数据的实时性,所以能够进行实时性高的干扰估计。因此,能够扩大干扰估计的频带,并且能够提高针对干扰的鲁棒性。进而,干扰估计部25为了进行相当于二阶微分的运算而具有积分器(省略图示),所以通过加快运算周期能够使输出的干扰扭矩值更平滑。由此,能够提高对电机7的控制性能。
<6.变形例>
另外,公开的实施方式不限于上述内容,在不脱离其主旨和技术思想的范围内可以进行各种变形。以下,说明这样的变形例。
(6-1.由编码器运算旋转加速度的情况)
图13示出本变形例的电机控制系统1A的结构的一例。另外,在图13中,对与上述图1相同的结构标注相同标号,并适当省略说明。
如图13所示,电机控制系统1A具有控制装置5A、电机7和编码器9A。除了上述的编码器9的结构以外,编码器9A还具有加速度运算部39。加速度运算部39进行相当于由位置检测部21检测出的旋转位置Pf的二阶微分的运算,运算电机7的旋转加速度Af。发送部26经由通信路径18将旋转加速度Af与旋转位置Pf以及由干扰估计部25估计出的干扰扭矩Td1(第1干扰扭矩的一例)一起发送给控制装置5A。
由此,控制装置5A能够执行利用了从编码器9A发送的旋转加速度Af的各种处理。因此,能够根据附加价值高的编码器的检测信息实现更高性能的控制。例如,在本变形例中,控制装置5A具有干扰估计部41。干扰估计部41根据扭矩指令Tr和经由通信路径18从编码器9A的发送部26接收到的旋转加速度Af,估计干扰扭矩Td2(第2干扰扭矩的一例)。速度控制部15根据由速度运算部13运算出的转速Vf、从编码器9A接收到的干扰扭矩Td1、以及由干扰估计部41运算出的干扰扭矩Td2,生成扭矩指令Tr,并输出到电流控制部17。
综上所述,不是由控制装置5A进行相当于旋转位置Pf的2阶微分的运算,而是使用在编码器9A侧运算出的旋转加速度Af来进行干扰估计,所以,可进行实时性高的干扰估计。此外,在编码器9A和控制装置5A双方中设置干扰估计部25、41,所以,通过干扰估计部的双重化能够进行备份等,能够提高可靠性。进而,例如通过在运算周期快的编码器9A侧进行高频带的干扰估计,在运算周期慢的控制装置5A侧进行低频带的干扰估计,从而有效利用动态范围不同的两个干扰估计部25、41,能够实现进一步扩大频带的分辨率高的干扰估计。
另外,作为利用从编码器9A发送的旋转加速度Af的处理的一例,控制装置5A也可以具有振动抑制部43。振动抑制部43根据经由通信路径18从编码器9A的发送部26接收到的旋转加速度Af,进行用于抑制电机7的振动的运算。速度控制部15根据振动抑制部43的运算结果生成扭矩指令Tr,输出到电流控制部17。由此,能够进行补偿了振动的电机控制。
(6-2.由编码器运算转速的情况)
图14示出本变形例的电机控制系统1B的结构的一例。另外,在图14中,对与上述图1等相同的结构标注相同标号,适当省略说明。
如图14所示,电机控制系统1B具有控制装置5B、电机7和编码器9B。除了上述的编码器9的结构以外,编码器9B还具有速度运算部45。速度运算部45进行相当于由位置检测部21检测出的旋转位置Pf的1阶微分的运算来运算电机7的转速Vf。发送部26经由通信路径18将转速Vf与旋转位置Pf以及由干扰估计部25估计出的干扰扭矩Td一起发送到控制装置5B。
控制装置5B的速度控制部15根据速度指令Vr和经由通信路径18从编码器9B的发送部26接收到的转速Vf,进行速度控制。另外,速度控制部15根据从编码器9B接收到的干扰扭矩Td进行补偿了干扰扭矩的电机控制。由此,不是由控制装置5B进行转速Vf的运算(旋转位置Pf的一阶微分),而是使用在编码器9B侧运算出的转速Vf进行速度控制,所以,能够进行实时性高的速度控制。另外,控制装置5B能够执行利用了从编码器9B发送的转速Vf的各种处理。例如,虽然省略了图示,但与上述的图13同样,也可以在控制装置5B侧安装利用从编码器9B发送的转速Vf来估计干扰扭矩的干扰估计部,进行干扰估计部的双重化等。因此,能够根据附加价值高的编码器的检测信息实现更高性能的控制。
此外,除了以上已经叙述的以外,也可以适当组合利用上述实施方式或各变形例的方法。此外,虽然没有一一进行例示,但是上述实施方式或各变形例在不脱离其主旨的范围内能够施加各种变更来实施。
<7.控制装置的硬件配置示例>
接着,一边参照图15,一边说明控制装置5的硬件结构例,控制装置5实现由上述说明的CPU901所执行的程序安装的位置控制部11、速度运算部13、速度控制部15、电流控制部17、发送部19等的处理。另外,在图15中,适当省略地示出与控制装置5的向电机7供给驱动电力的功能相关的结构。
如图15所示,控制装置5例如具有:CPU901、ROM903、RAM905、ASIC或FPGA等面向特定用途而构建的专用集成电路907、输入装置913、输出装置915、记录装置917、驱动器919、连接端口921和通信装置923。这些结构经由总线909或输入输出接口911以可相互传递信号的方式连接。
程序例如可以记录在ROM903、RAM905、记录装置917等中。
此外,程序可以临时或非临时(永久地)记录在软磁盘等磁盘、各种CD/MO盘/DVD等光盘、半导体存储器等可移动的记录介质925中。这种记录介质925可以作为所谓的套装软件来提供。在这种情况下,记录在这些记录介质925中的程序可以由驱动器919读取,经由输入/输出接口911、总线909等记录在记录装置917中。
另外,程序例如也可以记录在下载站点/其他计算机/其他记录装置等(未图示)中。在这种情况下,程序经由LAN、互联网等网络NW传输,通信装置923接收该程序。然后,通信装置923接收到的程序可以经由输入/输出接口911、总线909等记录在上述记录装置917中。
另外,程序例如也可以记录在适当的外部连接设备927中。在这种情况下,程序可以经由适当的连接端口921传输,经由输入/输出接口911或总线909等记录在记录装置917中。
然后,CPU901按照记录在上述记录装置917中的程序执行各种处理,由此实现上述位置控制部11、速度运算部13、速度控制部15、电流控制部17、发送部19等的处理。此时,例如,CPU901可以直接从上述记录装置917读取程序并执行该程序,或者可以在将程序临时加载到RAM905之后执行该程序。此外,例如,当通过通信装置923、驱动器919或连接端口921接收程序时,CPU901可以直接执行接收到的程序,而不将其记录在记录装置917中。
另外,CPU901也可以根据需要,例如基于从鼠标/键盘/麦克风(未图示)等输入装置913输入的信号、信息来进行各种处理。
然后,CPU901例如可以从显示装置或声音输出装置等输出装置915输出执行上述处理的结果,进而,CPU901根据需要经由通信装置923或连接端口921发送该处理结果,也可以将该处理结果记录在记录装置917或记录介质925中。
标号说明
1 电机控制系统
5 控制装置
7 电机
9 编码器
18 通信路径
19 发送部(控制装置侧发送部)
20 通信路径
21 位置检测部
23 接收部(编码器侧接收部)
25 干扰估计部(第1干扰估计部)
26 发送部(编码器侧发送部)
39 加速度运算部
41 干扰估计部(第2干扰估计部)
43 振动抑制部
Af 旋转加速度
Pf 旋转位置
Td 干扰扭矩(第1干扰扭矩)
Td1 干扰扭矩(第1干扰扭矩)
Td2 干扰扭矩(第2干扰扭矩)
Tr 扭矩指令

Claims (10)

1.一种电机控制系统,其具有:
电机;
控制装置,其控制所述电机;以及
编码器,其检测所述电机的旋转位置,经由通信路径将所述旋转位置发送到所述控制装置,
所述控制装置具有控制装置侧发送部,该控制装置侧发送部经由所述通信路径向所述编码器发送用于控制所述电机的扭矩指令,
所述编码器具有:
位置检测部,其检测所述电机的所述旋转位置;
编码器侧接收部,其从所述控制装置侧发送部经由所述通信路径接收所述扭矩指令;
第1干扰估计部,其根据所述旋转位置和所述扭矩指令来估计第1干扰扭矩;以及
编码器侧发送部,其经由所述通信路径向所述控制装置发送所述旋转位置以及所述第1干扰扭矩。
2.根据权利要求1所述的电机控制系统,其中,
所述编码器具有加速度运算部,该加速度运算部根据所述旋转位置运算所述电机的旋转加速度,
所述编码器侧发送部经由所述通信路径将所述旋转加速度发送到所述控制装置。
3.根据权利要求2所述的电机控制系统,其中,
所述控制装置具有第2干扰估计部,该第2干扰估计部根据所述扭矩指令和经由所述通信路径从所述编码器侧发送部接收到的所述旋转加速度,估计第2干扰扭矩。
4.根据权利要求2或3所述的电机控制系统,其中,
所述控制装置具有振动抑制部,该振动抑制部根据经由所述通信路径从所述编码器侧发送部接收到的所述旋转加速度,进行用于抑制所述电机的振动的运算。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的电机控制系统,其中,
所述编码器具有根据所述旋转位置来运算所述电机的转速的速度运算部,
所述编码器侧发送部经由所述通信路径将所述转速发送到所述控制装置。
6.根据权利要求5所述的电机控制系统,其中,
所述控制装置具有:
位置控制部,其根据从上位控制装置输入的位置指令和经由所述通信路径从所述编码器侧发送部接收到的所述旋转位置,输出速度指令;以及
速度控制部,其根据所述速度指令和经由所述通信路径从所述编码器侧发送部接收到的所述转速,输出所述扭矩指令。
7.一种编码器,其检测电机的旋转位置,经由通信路径将所述旋转位置发送到控制所述电机的控制装置,
所述编码器具有:
位置检测部,其检测所述电机的所述旋转位置;
编码器侧接收部,其经由所述通信路径从所述控制装置的控制装置侧发送部接收扭矩指令;
干扰估计部,其根据所述旋转位置和所述扭矩指令来估计干扰扭矩;以及
编码器侧发送部,其经由所述通信路径向所述控制装置发送所述旋转位置以及所述干扰扭矩。
8.根据权利要求7所述的编码器,其中,
所述编码器还具有根据所述旋转位置来运算所述电机的旋转加速度的加速度运算部,
所述编码器侧发送部经由所述通信路径将所述旋转加速度发送到所述控制装置。
9.根据权利要求7或8所述的编码器,其中,
所述编码器还具有根据所述旋转位置来运算所述电机的转速的速度运算部,
所述编码器侧发送部经由所述通信路径将所述转速发送到所述控制装置。
10.一种伺服电机,其具有:
电机;以及
权利要求7~9中的任意一项所述的编码器。
CN201980088996.7A 2019-01-31 2019-01-31 电机控制系统、编码器以及伺服电机 Withdrawn CN113302836A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/003274 WO2020157883A1 (ja) 2019-01-31 2019-01-31 モータ制御システム、エンコーダ、サーボモータ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113302836A true CN113302836A (zh) 2021-08-24

Family

ID=71840192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980088996.7A Withdrawn CN113302836A (zh) 2019-01-31 2019-01-31 电机控制系统、编码器以及伺服电机

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11757385B2 (zh)
EP (1) EP3920409A4 (zh)
JP (1) JP7116930B2 (zh)
CN (1) CN113302836A (zh)
WO (1) WO2020157883A1 (zh)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5115418A (en) * 1989-09-25 1992-05-19 Seiko Instruments Inc. Servo control apparatus
JPH07191707A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Kobe Steel Ltd 制御装置
US6894450B2 (en) * 2002-01-16 2005-05-17 Ballard Power Systems Corporation Circuit configuration for permanent magnet synchronous motor control
US7557530B2 (en) * 2005-10-12 2009-07-07 Continental Automotive Systems Us, Inc. Method, apparatus and article for detecting rotor position
JP5582425B2 (ja) 2012-08-24 2014-09-03 株式会社安川電機 モータ制御装置
JP6372572B2 (ja) 2014-09-18 2018-08-15 株式会社安川電機 エンコーダシステム及びセンサシステム
JP2016158751A (ja) 2015-02-27 2016-09-05 ソニー株式会社 アクチュエータ及び医療用支持アーム装置
CA2986736C (en) * 2015-05-25 2018-12-04 Nissan Motor Co., Ltd. Failure diagnosis device and failure diagnosis method
JP6589554B2 (ja) * 2015-10-26 2019-10-16 日産自動車株式会社 電動車両の制御方法、及び、制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP7116930B2 (ja) 2022-08-12
JPWO2020157883A1 (ja) 2021-10-14
EP3920409A1 (en) 2021-12-08
US11757385B2 (en) 2023-09-12
WO2020157883A1 (ja) 2020-08-06
US20210359625A1 (en) 2021-11-18
EP3920409A4 (en) 2022-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3796261B1 (ja) モータの負荷イナーシャ推定方法
JP3857054B2 (ja) サーボ制御装置
TWI466432B (zh) 馬達控制裝置
JP2013055751A (ja) 電動機制御装置
JP2010051104A (ja) モータ制御装置
JP2006215626A (ja) 位置制御装置
Suzuki et al. Performance conditioning of time delayed bilateral teleoperation system by scaling down compensation value of communication disturbance observer
JP4914979B2 (ja) モータ制御装置およびモータ制御方法
JP2006197726A (ja) 位置決め制御装置および位置決め制御方法
JP2003033066A (ja) 速度制御装置
JP4930938B2 (ja) 通信遅延を有する通信路を介して信号を送受信する遠隔制御システム
CN113302836A (zh) 电机控制系统、编码器以及伺服电机
JPH10155292A (ja) 2慣性系制御回路
EP3930179B1 (en) Command generation device and command generation method to control motor
JP4880763B2 (ja) モータ制御方法及び装置
US12017349B2 (en) Haptic transmission system, haptic transmission method, and program
JP2018192535A (ja) 部品嵌合方法及び部品嵌合装置
JP2005071086A (ja) モーションコントロールシステム
TW200401880A (en) Method of detecting/estimating bit error of encoder detection position data
Shimada et al. Variable dynamic threshold of jerk signal for contact detection in industrial robots without force sensor
JP2007129789A (ja) モータ制御装置
JP2005039954A (ja) 電動機制御装置
JP2005328607A (ja) モータ制御装置
JPH10301630A (ja) 検出位置データ送信出力装置
JP2001325006A (ja) 位置決め時の騒音を低減する位置決め装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20210824