CN113411035A - 马达控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种马达控制装置，具备：加法器，输出基于扭矩指令的第一速度指令；速度限制部，通过对第一速度指令进行速度限制，求出限制后的第二速度指令；以及控制模式切换部，基于控制模式指令，输出第三速度指令和第二速度指令的任一个作为马达速度指令。

Description

马达控制装置

技术领域

本发明的一方式涉及一种马达控制装置。

背景技术

在使用点焊用伺服焊枪(焊枪)的工件的熔接中，通过焊枪的电极部的焊嘴夹持工件。此外，控制马达的扭矩对工件进行加压，并对焊嘴间进行通电。由此，对工件进行熔敷。这种焊枪通过位置控制或速度控制，移动至与加压对象接触的跟前侧。之后，控制模式被切换为扭矩控制模式，通过焊枪对加压对象进行加压。此外，实施具备速度限制功能的扭矩控制模式，以便在抑制控制模式切换为扭矩控制模式时焊枪的速度变得过大，焊枪与加压对象碰撞。当熔敷结束时，再次将控制模式切换为位置控制模式或速度控制模式，焊枪移动。这样，在组合使用位置控制或速度控制和扭矩控制的情况下，一边切换控制模式一边进行马达的控制。

在上述例子中，在位置控制模式或速度控制模式和扭矩控制模式之间切换控制模式。在这种控制模式切换时，由于扭矩指令值的不连续，有时对控制对象产生冲击。因此，为了降低冲击，在切换控制模式之前，使马达停止。然后，在扭矩指令值变小之后，切换控制模式。但是，在使马达停止之后实施控制模式的切换的过程中，产生无用的时间，难以使机械动作高速化。

在日本公开公报特开平9-69013号中记载了不使马达停止而切换这种控制模式的例子。在日本公开公报特开平9-69013号中记载了一种使用伺服马达的伺服系统的控制模式切换方法。在该方法中，在伺服系统中使用伺服马达，并且在扭矩控制模式与位置控制模式或速度控制模式之间切换控制模式。在扭矩控制模式中，速度环的积分器的值被改写为扭矩控制中的扭矩指令。此外，在控制模式从扭矩控制模式切换为位置控制模式或速度控制模式时，积分器的值为提供给伺服马达的扭矩指令值。但是，在这种将速度环的积分器的值改写为扭矩控制中的扭矩指令的方法中，必须在每个速度环处理中进行改写，处理时间增大。此外，该方法难以应对从位置控制模式或速度控制模式向扭矩控制模式的切换。此外，在该方法的扭矩控制模式中，实施没有速度限制功能的扭矩控制。因此，该方法难以应对带速度限制功能的扭矩控制。

日本公开公报特开2009-141987号所记载的方法应对带速度限制功能的扭矩控制，并且应对从位置控制模式或速度控制模式向扭矩控制模式的切换。日本公开公报特开2009-141987号所记载的马达控制装置包括速度控制部、控制切换部、扭矩指令切换器和电流控制部。速度控制部进行PI控制运算以使速度指令与马达的速度反馈一致，并且计算内部扭矩指令。控制切换部进行速度控制模式与扭矩控制模式之间的控制模式的切换并输出切换信号。在速度控制模式中，基于从外部指示的控制切换信号，进行速度控制，以使速度指令与速度反馈一致。在扭矩控制模式中，进行扭矩控制，以使外部扭矩指令与马达的产生扭矩一致。扭矩指令切换器基于切换信号切换内部扭矩指令和外部扭矩指令并输出扭矩指令。电流控制部基于扭矩指令驱动马达。进而，该马达控制装置包括修正扭矩运算部。修正扭矩运算部在扭矩控制模式时计算用于修正外部扭矩指令的扭矩修正值。控制切换部在从速度控制模式向扭矩控制模式的切换时，基于外部扭矩指令和速度控制部的积分器的值，计算初始值。修正扭矩运算部基于速度限制指令、速度反馈和初始值，计算扭矩修正值。

但是，日本公开公报特开2009-141987号的方法难以应用于未设置修正扭矩运算部的控制系统，该修正扭矩运算部在扭矩控制模式时计算用于修正外部扭矩指令的扭矩修正值。进而，在该方法中，在从速度控制模式向扭矩控制模式的切换时，控制模式难以切换为限制了速度的状态的扭矩控制以外的扭矩控制。此外，该方法也难以应对从扭矩控制模式向位置控制模式或速度控制模式的切换。

发明内容

马达控制装置具备：速度检测部，检测马达的速度；速度偏差计算器，基于扭矩指令，计算基于扭矩指令的第一速度偏差；加法器，通过将所述基于扭矩指令的第一速度偏差和从所述速度检测部输出的速度相加，求出基于扭矩指令的第一速度指令，并输出该基于扭矩指令的第一速度指令；速度限制部，通过根据由速度限制指令指示的速度限制值对所述基于扭矩指令的第一速度指令进行速度限制，求出限制后的第二速度指令，并输出该限制后的第二速度指令；控制模式切换部，基于控制模式指令，选择速度控制模式和扭矩控制模式的任一个作为控制模式，并且将第三速度指令和所述限制后的第二速度指令的任一个作为马达速度指令输出；减法器，通过从所述马达速度指令中减去所述马达的速度，求出第二速度偏差，并输出该第二速度偏差；速度控制器，将所述第二速度偏差作为输入来进行速度控制运算，并输出马达扭矩指令；以及马达扭矩控制部，使所述马达输出基于所述马达扭矩指令的扭矩，所述速度控制器具有比例控制器和积分控制器，所述积分控制器能够设定积分值的初始值，并且能够实施积分动作和使积分器的所述积分动作停止并使所述积分器的值衰减的动作。

附图说明

图1是表示马达控制装置和方法的一方式的框图。

图2表示具体的速度控制器的构成例。

图3是表示速度控制器设定处理部对速度控制器的控制的流程的流程图。

图4是表示马达控制装置和方法的另一方式(在扭矩控制与位置控制之间切换控制模式的例子)的框图。

具体实施方式

在下面的详细说明中，出于说明的目的，为了提供对所公开的实施方式的彻底的理解，提出了许多具体的细节。然而，显然可以在没有这些具体细节的前提下实施一个或更多的实施方式。在其它的情况下，为了简化制图，示意性地示出了公知的结构和装置。

本发明的一个目的在于提供以下的马达控制装置。该马达控制装置能够应用于没有计算扭矩修正值的修正扭矩运算部的控制系统中的带速度限制功能的扭矩控制。进而，该马达控制装置不使处理时间大幅度增加而应对以下第一～第四切换中的任一个或全部。第一切换是从位置控制模式或速度控制模式向未进行速度限制的状态的扭矩控制模式的切换。第二切换是从位置控制模式或速度控制模式向进行速度限制的状态的扭矩控制模式的切换。第三切换是从未进行速度限制的状态的扭矩控制模式向位置控制模式或速度控制模式的切换。第四切换是从进行速度限制的状态的扭矩控制模式向位置控制模式或速度控制模式的切换。根据该马达控制装置，能够抑制由扭矩指令值的不连续引起的对控制对象的冲击。

本发明的一方式的马达控制装置(本马达控制装置)具备：速度检测部，检测马达的速度；速度偏差计算器，基于扭矩指令，计算基于扭矩指令的第一速度偏差；加法器，通过将所述基于扭矩指令的第一速度偏差和从所述速度检测部输出的速度相加，求出基于扭矩指令的第一速度指令，并输出该基于扭矩指令的第一速度指令；速度限制部，通过根据由速度限制指令指示的速度限制值对所述基于扭矩指令的第一速度指令进行速度限制，求出限制后的第二速度指令，并输出该限制后的第二速度指令；控制模式切换部，基于控制模式指令，选择速度控制模式和扭矩控制模式的任一个作为控制模式，并将第三速度指令和所述限制后的第二速度指令的任一个作为马达速度指令输出；减法器，通过从所述马达速度指令中减去所述马达的速度，求出第二速度偏差，并输出该第二速度偏差；速度控制器，将所述第二速度偏差作为输入来进行速度控制运算，并输出马达扭矩指令；以及马达扭矩控制部，使所述马达输出基于所述马达扭矩指令的扭矩，所述速度控制器具有比例控制器和积分控制器，所述积分控制器能够设定积分值的初始值，并且能够实施积分动作和使积分器的所述积分动作停止并使所述积分器的值衰减的动作。

也可以为，所述速度指令从位置指令导出。

所述速度控制器能够基于由所述控制模式切换部选择的指令，在作为比例积分控制器动作的状态和作为所述比例控制器动作的状态之间进行切换。

(稳定状态下的速度控制器的控制)

优选为，在通过所述控制模式切换部选择了所述速度控制模式的情况下，所述速度控制器作为所述比例控制器和所述积分控制器动作的比例积分控制器动作，在通过所述控制模式切换部选择了所述扭矩控制模式的情况、且所述基于扭矩指令的第一速度指令比速度限制指令小的情况下，所述速度控制器作为所述比例控制器动作，在通过所述控制模式切换部选择了所述扭矩控制模式的情况、且所述基于扭矩指令的第一速度指令为速度限制指令以上的情况下，所述速度控制器作为所述比例控制器和所述积分控制器动作的所述比例积分控制器动作。

[转移状态下的速度控制器的控制1]

优选为，在所述控制模式从所述速度控制模式切换为所述扭矩控制模式的情况、且所述基于扭矩指令的第一速度指令比所述速度限制指令小的情况下，所述积分控制器的积分值设定为规定的初始值，通过在所述积分器乘以积分衰减增益而得到的值返回到所述积分器的输入，在规定的期间内所述积分器的输出衰减到零，作为比例积分控制器动作的所述速度控制器作为所述比例控制器动作，在所述控制模式从所述速度控制模式切换为所述扭矩控制模式的情况、且所述基于扭矩指令的第一速度指令为所述速度限制指令以上的情况下，所述速度控制器保持为比例积分控制器。

[转移状态下的速度控制器的控制2]

优选为，在所述控制模式从所述扭矩控制模式切换为所述速度控制模式的情况、且切换前的基于扭矩指令的第一速度指令比速度限制指令小的情况下，所述第三速度指令设定为规定的初始值，所述积分控制器的积分值设定为规定的初始值，作为所述比例控制器动作的所述速度控制器作为比例积分控制器动作，在所述控制模式从所述扭矩控制模式切换为所述速度控制模式的情况、且切换前的基于扭矩指令的第一速度指令为速度限制指令以上的情况下，所述速度控制器保持为所述比例积分控制器。

本马达控制装置不需要计算扭矩修正值的修正扭矩运算部而能够应用于带速度限制功能的扭矩控制。本马达控制装置不使处理时间大幅度增加而应对以下第一～第四切换中的任一个或全部。第一切换是从位置控制模式或速度控制模式向未进行速度限制的状态的扭矩控制模式的切换。第二切换是从位置控制模式或速度控制模式向进行速度限制的状态的扭矩控制模式的切换。第三切换是从未进行速度限制的状态的扭矩控制模式向位置控制模式或速度控制模式的切换。第四切换是从进行速度限制的状态的扭矩控制模式向位置控制模式或速度控制模式的切换。根据本马达控制装置，能够提供一种马达的控制技术，能够抑制由扭矩指令值的不连续引起的对控制对象的冲击。

以下，基于附图对本发明的马达控制装置和马达控制方法的实施方式进行详细说明。另外，本发明的技术范围并不限定于该实施方式的说明。属于权利要求书的各权利要求的技术范围的技术无论是何种方式均包含在本发明的技术范围内。

(第一实施方式)

图1表示马达控制装置和方法的一方式。

基于扭矩指令和速度限制指令来限制马达速度并控制马达的扭矩的马达控制装置和马达控制方法的背景技术是公知的，因此省略其详细说明。本发明的实施方式如下所述。

图1表示本发明第一实施方式的马达控制装置A。如该图所示，马达控制装置A控制马达21的扭矩和速度。该马达控制装置A构成为基于扭矩和速度的任一个的控制模式指令来控制马达21。该马达控制装置A在扭矩控制模式中一边根据速度限制指令控制速度、一边控制马达21的扭矩。此外，该马达控制装置A在速度控制模式中根据速度指令控制马达21的速度。

该马达控制装置A大体包括编码器EN23、速度检测部25、速度偏差计算器1、加法器3、速度限制部5、控制模式切换部7、减法器11、速度控制器15、速度控制器设定处理部16、马达扭矩控制器(马达扭矩控制部)17和马达21等。

图1所示的马达控制装置A能够切换扭矩控制和速度控制。马达控制装置A的各部分的功能如下所述。

速度检测部25通过对编码器EN23的位置进行微分，求出马达的速度。速度偏差计算器1基于扭矩指令T_C，计算基于扭矩指令的第一速度偏差S_DT。即，使扭矩指令T_C通过速度偏差计算器1，由此求出基于扭矩指令的第一速度偏差S_DT。

加法器3通过将基于扭矩指令的第一速度偏差S_DT与从所述速度检测部25输出的速度V相加，求出基于扭矩指令的第一速度指令S_TC。

速度限制部5通过根据由速度限制指令S_LC指示的速度限制值对基于扭矩指令的第一速度指令S_TC进行速度限制，求出限制后的第二速度指令S_CL，并输出该限制后的第二速度指令S_CL。

控制模式切换部7基于控制模式指令M_C，切换第三速度指令S_C和限制后的第二速度指令S_CL，求出马达速度指令S_MC。即，控制模式切换部7基于控制模式指令M_C，将速度控制模式和扭矩控制模式的任一个选择为控制模式，并且将第三速度指令S_C或所述限制后的第二速度指令S_CL的任一个作为马达速度指令S_MC输出。控制模式切换部7在控制模式指令M_C为速度控制模式的情况下，将第三速度指令S_C作为马达速度指令S_MC。另一方面，控制模式切换部7在控制模式指令M_C为扭矩控制模式的情况下，将限制后的第二速度指令S_CL设为马达速度指令S_MC。

然后，基于马达速度指令S_MC，对马达进行速度控制。具体而言，通过对安装于马达的编码器EN23的位置进行微分，求出速度。减法器11通过从马达速度指令S_MC中减去速度，求出第二速度偏差S_D并输出该第二速度偏差S_D。速度控制器15通过将第二速度偏差S_D作为输入来进行速度控制运算，计算马达扭矩指令T_MT并输出该马达扭矩指令T_MT。

马达扭矩控制器17使马达输出基于马达扭矩指令T_MT的扭矩。即，通过马达扭矩控制器17，从马达输出按照马达扭矩指令T_MT的扭矩。通过编码器EN23检测利用从马达输出的扭矩而转动的位置。进行速度控制，以使与该检测的位置对应的速度与马达速度指令S_MC一致。

速度控制器15具有比例控制器15a。速度控制器15根据基于控制状态的来自速度控制器设定处理部16的指令，仅使比例控制器15a动作，或者使比例控制器15a和积分控制器15b的双方动作。

积分控制器15b构成为能够设定积分值的初始值。进而，积分控制器15b能够实施积分动作(例如积分器15b-2的积分动作)和使积分器15b-2的积分动作停止并使积分器15b-2的值衰减的动作。

速度控制器15基于控制模式指令M_C、基于扭矩指令的第一速度指令S_TC和速度限制指令S_LC，能够在作为比例积分控制器动作的状态和作为比例控制器15a动作的状态之间进行切换。

图2表示图1中的速度控制器15的更具体的构成例。比例控制器15a具有比例增益15a-1。积分控制器15b具有积分增益15b-1、积分器15b-2、衰减增益(积分衰减增益)15b-3和切换开关15b-4。

在使速度控制器15作为比例积分控制器动作的情况下，将切换开关15b-4的端子1与积分器15b-2连接。由此，积分控制器15b进行积分动作。在使速度控制器15作为比例控制器动作的情况下，将切换开关15b-4的端子2与衰减增益15b-3连接。由此，基于负号的积分衰减增益，积分器15b-2的值衰减而成为0，比例控制器15a进行比例动作。这些进行马达控制的各构件能够由软件构成。对每个控制采样进行控制运算。

接着，依次说明控制模式指令M_C为速度控制模式和扭矩控制模式的任一个时的控制动作和控制模式指令M_C从两者的控制模式中的任一方切换为另一方时的马达控制的动作。

首先，在控制模式指令M_C为扭矩控制模式的情况下，控制模式切换部7选择扭矩控制模式，并且将限制后的第二速度指令S_CL选择为马达速度指令S_MC并输出。然后，如下所述，实施带速度限制功能的扭矩控制。

在这种情况下，速度控制器15作为比例控制器15a动作。如果将比例控制器15a的增益作为GP，则速度控制环的运算如下。

马达速度指令S_MC-速度V＝第二速度偏差S_D ···(1)

第二速度偏差S_D×GP＝马达扭矩指令T_MT ···(2)

按照上式，根据马达扭矩指令T_MT，能够以如下方式对马达速度指令S_MC进行逆运算。

第二速度偏差S_D＝马达扭矩指令T_MT/GP···(3)

马达速度指令S_MC＝第二速度偏差S_D+速度V···(4)

在第一实施方式中，通过对从外部提供的扭矩指令T_C沿用该计算，计算基于扭矩指令的第一速度指令S_TC。

基于扭矩指令的第一速度偏差S_DT＝扭矩指令T_C/GP···(5)

基于扭矩指令的第一速度指令S_TC＝基于扭矩指令的第一速度偏差S_DT+速度V···(6)

然后，对求出的基于扭矩指令的第一速度指令S_TC进行基于由速度限制指令S_LC指示的速度限制值的速度限制。由此，求出限制后的第二速度指令S_CL。如果按照该限制后的第二速度指令S_CL进行马达的速度比例控制，则马达扭矩指令T_MT如下。

马达扭矩指令T_MT＝第二速度偏差S_D×GP＝(马达速度指令S_MC-速度V)×GP＝(限制后的第二速度指令S_CL-速度V)×GP

此处，在基于扭矩指令的第一速度指令S_TC比速度限制指令S_LC小的情况下，限制后的第二速度指令S_CL＝基于扭矩指令的第一速度指令S_TC。因此，马达扭矩指令T_MT如下。

马达扭矩指令T_MT＝(限制后的第二速度指令S_CL-速度V)×GP＝(基于扭矩指令的第一速度指令S_TC-速度V)×GP

＝{(基于扭矩指令的第一速度偏差S_DT+速度V)-速度V}×GP

＝(基于扭矩指令的第一速度偏差S_DT)×GP＝扭矩指令T_C/GP×GP＝扭矩指令T_C

这样，马达扭矩指令T_MT与扭矩指令T_C一致。基于该马达扭矩指令T_MT进行扭矩控制。从马达输出按照马达扭矩指令T_MT的马达扭矩。

在基于扭矩指令的第一速度指令S_TC为速度限制指令S_LC以上的情况下，马达速度指令S_MC为速度限制指令S_LC。因此，进行基于速度限制指令S_LC的马达的速度控制。由速度限制指令S_LC控制速度。此外，在基于扭矩指令的第一速度指令S_TC为速度限制指令S_LC以上的情况下，速度控制器15的积分控制器15b也动作。即，通过速度控制器15作为比例积分控制器动作，抑制摩擦等干扰的影响。

在控制模式指令M_C为速度控制模式的情况下，控制模式切换部7将速度控制模式选择为控制模式，并且将第三速度指令S_C选择为马达速度指令S_MC并输出。由此，马达速度指令S_MC成为第三速度指令S_C，进行基于第三速度指令S_C的速度控制。此外，速度控制器15作为比例控制器15a和积分控制器15b动作的比例积分控制器15a、15b动作，进行抑制了施加于马达的摩擦等干扰的速度控制。

此处，在控制模式从速度控制模式切换为扭矩控制模式的情况下，控制模式指令M_C从速度控制模式变更为扭矩控制模式。控制模式切换部7将马达速度指令S_MC的连接对象从第三速度指令S_C切换为限制后的第二速度指令S_CL。在基于扭矩指令的第一速度指令S_TC比速度限制指令S_LC小的情况下，速度控制器15的比例控制器的输出成为与扭矩指令T_C相同的值。因此，速度控制器15的积分控制器15b的积分器15b-2的初始值设定为以下的值。

积分控制器初始值＝(控制模式切换的一个控制采样前的马达扭矩指令T_MT’)-(扭矩指令T_C)

由此，控制模式切换为扭矩控制模式时的马达扭矩指令T_MT如下。

马达扭矩指令T_MT＝(速度比例控制器的输出)+(速度积分控制器的输出)＝(扭矩指令T_C)+(积分控制器的初始值)

＝(扭矩指令T_C)+(控制模式切换的一个控制采样前的马达扭矩指令T_MT’)-(扭矩指令T_C)

＝(控制模式切换的一个控制采样前的马达扭矩指令T_MT’)

这样，马达扭矩指令T_MT成为连续的动作。

然后，使速度控制器15作为比例控制器15a动作，使积分器15b-2的值以固定的时间常数衰减。具体而言，将积分控制器15b的切换开关15b-4的端子2与积分器15b-2连接。由此，积分器15b-2的值基于积分衰减增益而衰减并成为0。即，通过在积分器15b-2乘以积分衰减增益而得到的值返回到积分器15b-2的输入，在规定的期间内积分器15b-2的输出衰减到零。然后，积分器15b-2停止。此外，速度控制器15进行比例动作。即，作为比例积分控制器15a、15b动作的速度控制器15作为比例控制器15a动作。

由此，速度积分值顺畅地降低而成为0，实现按照扭矩指令T_C的扭矩控制。

在基于扭矩指令的第一速度指令S_TC为速度限制指令S_LC以上的情况下，在切换前后，速度控制器15均可以保持为比例积分控制器。因此，积分器15b-2继续动作。不进行积分器15b-2的初始值的设定。

在控制模式从扭矩控制模式切换为速度控制模式的情况下，控制模式指令M_C从扭矩控制模式变更为速度控制模式。控制模式切换部7将马达速度指令S_MC的连接对象从限制后的第二速度指令S_CL切换为第三速度指令S_C。在切换前的基于扭矩指令的第一速度指令S_TC比速度限制指令S_LC值小的情况下，作为比例控制器15a动作的速度控制器15作为比例积分控制器15a、15b动作。积分器15b-2的初始值设定为以下的值。

积分控制器初始值＝(控制模式切换的一个控制采样前的马达扭矩指令T_MT’)

此外，速度输出到上位控制器。上位控制器设定规定的初始值作为第三速度指令S_C。即，上位控制器将第三速度指令S_C的初始值设定为以下的值。

第三速度指令S_C的初始值＝(控制模式切换的一个控制采样前的速度V’

由此，在切换时，第二速度偏差S_D成为0。此外，速度控制器15的比例控制器15a的输出也成为0。切换为速度控制模式时的马达扭矩指令T_MT如下。

马达扭矩指令T_MT＝(速度比例控制器的输出)+(速度积分控制器的输出)＝0+(积分控制器的初始值)

＝(控制模式切换的一个控制采样前的马达扭矩指令T_MT’)

马达扭矩指令T_MT成为控制模式切换的一个控制采样前的马达扭矩指令T_MT’，成为连续的动作。

在切换前的基于扭矩指令的第一速度指令S_TC为速度限制指令S_LC以上的情况下，速度控制器15可以保持为比例积分控制器。因此，积分器15b-2继续动作。不进行积分器15b-2的初始值的设定。

通常，在控制模式从扭矩控制模式切换为速度控制模式的情况下，马达大多停止。在这种情况下，上位控制器只要将第三速度指令S_C的初始值作为0即可。

图3是表示速度控制器设定处理部16的控制的流程的流程图。在图3中，速度控制器设定处理部16首先开始处理(Start)，在步骤S1中，进行指令控制模式的判断。

在控制模式为扭矩控制模式的情况下，速度控制器设定处理部16前进至步骤S2。速度控制器设定处理部16在步骤S2中进行紧前的控制是否为速度控制的判断。在判断结果为“否”的情况下(在紧前的控制为扭矩控制的情况下)，速度控制器设定处理部16前进至步骤S3。此处，速度控制器设定处理部16进行基于扭矩指令的第一速度指令S_TC是否为速度限制指令S_LC以上的判断。在判断结果为“否”的情况下(在基于扭矩指令的第一速度指令S_TC比速度限制指令S_LC小的情况下)，速度控制器设定处理部16前进至步骤S4，使速度控制器15仅作为比例控制器15a动作。在步骤S3中的判断结果为“是”的情况下(在基于扭矩指令的第一速度指令S_TC为速度限制指令S_LC以上的情况下)，速度控制器设定处理部16前进至步骤S5，使速度控制器15作为比例控制器15a和积分控制器15b动作。

在步骤S1中控制模式为速度控制模式的情况下，速度控制器设定处理部16前进至步骤S10。在步骤S10中，速度控制器设定处理部16进行紧前的控制是否为扭矩控制的判断。在判断结果为“否”的情况下(在紧前的控制为速度控制的情况下)，速度控制器设定处理部16前进至步骤S11，使速度控制器15作为比例控制器15a和积分控制器15b动作。

在步骤S1中控制模式为扭矩控制模式且在步骤S2中判断结果为“是”的情况下(在紧前的控制为速度控制的情况下)，速度控制器设定处理部16前进至步骤S6。此处，速度控制器设定处理部16进行基于扭矩指令的第一速度指令S_TC是否为速度限制指令S_LC以上的判断。在判断结果为“否”的情况下(在基于扭矩指令的第一速度指令S_TC比速度限制指令S_LC小的情况下)，速度控制器设定处理部16前进至步骤S7、S8。即，速度控制器设定处理部16在步骤S7中设定积分器的初始值。进而，速度控制器设定处理部16在步骤S8中使速度控制器15作为比例控制器动作，并且使积分器的值以固定的时间常数衰减而成为0。

在步骤S6中，在判断结果为“是”的情况下(在基于扭矩指令的第一速度指令S_TC为速度限制指令S_LC以上的情况下，速度控制器设定处理部16前进至步骤S9，使速度控制器15作为比例控制器15a和积分控制器15b动作(设为比例积分控制器)。

在步骤S1中控制模式为速度控制模式且在步骤S10中判断结果为“是”的情况下(在紧前的控制为扭矩控制的情况下)，速度控制器设定处理部16前进至步骤S12。此处，速度控制器设定处理部16进行基于扭矩指令的第一速度指令S_TC是否为速度限制指令S_LC以上的判断。在判断结果为“否”的情况下(在基于扭矩指令的第一速度指令S_TC比速度限制指令S_LC小的情况下)，速度控制器设定处理部16前进至步骤S13、S14。即，速度控制器设定处理部16在S13中设定速度指令的初始值和积分器的初始值，在S14中，使速度控制器15作为比例积分控制器动作。在步骤S12中，在判断结果为“是”的情况下(在基于扭矩指令的第一速度指令S_TC为速度限制指令S_LC以上的情况下)，速度控制器设定处理部16前进至步骤S11，使速度控制器15作为比例积分控制器动作。

(第二实施方式)

图4表示本发明第二实施方式的马达控制装置B。第二实施方式的马达控制装置B是能够切换扭矩控制和位置控制的马达控制装置的例子。

此处，在马达控制装置B中，从位置指令L_C导出第三速度指令S_C。

在马达控制装置B中，使扭矩指令T_C通过速度偏差计算器1，由此求出基于扭矩指令的第一速度偏差S_DT。通过将基于扭矩指令的第一速度偏差S_DT与速度V相加，求出基于扭矩指令的第一速度指令S_TC。通过根据由速度限制指令S_LC指示的速度限制值对基于扭矩指令的第一速度指令S_TC进行速度限制，求出限制后的第二速度指令S_CL。通过将位置指令L_C与由编码器EN23检测出的位置进行比较，求出位置偏差。使位置偏差通过位置控制器35，求出第三速度指令S_C。位置控制器35具有比例控制器。将该比例控制器的增益作为KP。控制模式切换部7基于控制模式指令M_C，切换第三速度指令S_C和限制后的第二速度指令S_CL，求出马达速度指令S_MC。

马达控制装置B在第一实施方式的马达控制装置A的基础上，还具有与直到求出第三速度指令S_C为止的处理相关的构成和功能。除了该构成和功能以外的马达控制装置B的构成和功能与马达控制装置A的构成和功能相同，因此省略其说明。

以下对第二实施方式中的马达控制的动作进行说明。

在第二实施方式中，基本上也基于与第一实施方式大体相同的构成和功能，进行与第一实施方式大体相同的控制动作。第二实施方式的控制动作与第一实施方式的控制动作的不同点在于，在第二实施方式中追加了基于所述的求出直到第三速度指令S_C为止的构成和功能的控制动作。

即，在第二实施方式的马达控制装置B中，首先，使扭矩指令T_C通过速度偏差计算器1，由此求出基于扭矩指令的第一速度偏差S_DT。然后，通过将基于扭矩指令的第一速度偏差S_DT与速度V相加，求出基于扭矩指令的第一速度指令S_TC。接着，通过根据由速度限制指令S_LC指示的速度限制值对基于扭矩指令的第一速度指令S_TC进行速度限制，求出限制后的第二速度指令S_CL。

另一方面，通过将位置指令L_C与由编码器EN23检测出的位置进行比较，求出位置偏差。使该位置偏差通过位置控制器35，由此求出第三速度指令S_C。此处，位置控制器35具有比例控制器。将该比例控制器的增益作为KP。控制模式切换部7基于控制模式指令M_C，切换第三速度指令S_C和限制后的第二速度指令S_CL，求出马达速度指令S_MC。

这样，第二实施方式中的控制动作在第一实施方式中的控制动作的基础上，还具有基于用于求出第三速度指令S_C的构成和功能的控制动作。除了该动作以外的第二实施方式中的控制动作与第一实施方式中的控制动作相同，因此省略其说明。

如上所述，在本发明的实施方式的马达控制装置中，使用进行速度控制环中的根据马达速度指令计算马达扭矩指令的计算的逆运算的方法，基于扭矩指令计算基于扭矩指令的第一速度指令。进而，通过对该第一速度指令进行速度限制，求出限制后的第二速度指令。然后，基于控制模式指令切换第三速度指令和限制后的第二速度指令，并且求出第三速度指令和第二速度指令的任一个作为马达速度指令。进而，使用该马达速度指令，实施速度控制。因此，由于不需要计算扭矩修正值的修正扭矩运算部，所以能够使马达控制装置的构成简单化。

此外，本发明的实施方式的马达控制装置应对以下第一～第四切换中的任一个或全部。第一切换是从位置控制模式或速度控制模式向未进行速度限制的状态的扭矩控制模式的切换。第二切换是从位置控制模式或速度控制模式向进行速度限制的状态的扭矩控制模式的切换。第三切换是从未进行速度限制的状态的扭矩控制模式向位置控制模式或速度控制模式的切换。第四切换是从进行速度限制的状态的扭矩控制模式向位置控制模式或速度控制模式的切换。根据该马达控制装置，在控制模式切换时仅需要很少的处理时间，就能够抑制由扭矩指令值的不连续引起的对控制对象的冲击。

上述各方式均表示本发明的一方式。本发明的技术本身并不限定于由这些方式表示的具体构成。本发明的技术范围包括本领域技术人员基于权利要求书记载的事项能够想到的所有内容。

另外，本发明的一方式的技术可以认为涉及一种具备控制模式切换功能的马达控制装置。

本发明的一方式的马达控制装置可以是以下的第一马达控制装置。第一马达控制装置在基于扭矩和速度的任一个的控制模式指令来控制马达的马达控制装置中，在扭矩控制模式中根据速度限制指令限制速度并控制马达的扭矩，在速度控制模式中根据速度指令控制马达的速度，所述马达控制装置的特征在于，所述马达控制装置具备：速度检测部，检测所述马达的速度；速度偏差计算器，基于所述扭矩指令，计算基于扭矩指令的速度偏差；加法器，将基于所述扭矩指令的速度偏差与从所述速度检测部输出的速度相加，输出基于扭矩指令的速度指令；速度限制部，根据由所述速度限制指令指示的速度限制值对基于所述扭矩指令的速度指令进行速度限制，输出限制后的速度指令；控制模式切换部，基于所述控制模式指令，输出能够切换速度指令和所述限制后的速度指令的马达速度指令；减法器，从所述马达速度指令中减去所述马达的速度并输出速度偏差；速度控制器，将所述速度偏差作为输入来进行速度控制运算，并输出马达扭矩指令；以及马达扭矩控制部，输出基于所述马达扭矩指令的扭矩，所述速度控制器具有比例控制器和积分控制器，所述积分控制器能够设定为积分值的初始值，并且能够进行积分动作和使所述积分动作停止并使积分器的值衰减的动作。

出于示例和说明的目的已经给出了所述详细的说明。根据上面的教导，许多变形和改变都是可能的。所述的详细说明并非没有遗漏或者旨在限制在这里说明的主题。尽管已经通过文字以特有的结构特征和/或方法过程对所述主题进行了说明，但应当理解的是，权利要求书中所限定的主题不是必须限于所述的具体特征或者具体过程。更确切地说，将所述的具体特征和具体过程作为实施权利要求书的示例进行了说明。

Claims (6)

1.一种马达控制装置，其特征在于，具备：

速度检测部，检测马达的速度；

速度偏差计算器，基于扭矩指令，计算基于扭矩指令的第一速度偏差；

加法器，通过将所述基于扭矩指令的第一速度偏差和从所述速度检测部输出的速度相加，求出基于扭矩指令的第一速度指令，并输出该基于扭矩指令的第一速度指令；

速度限制部，通过根据由速度限制指令指示的速度限制值对所述基于扭矩指令的第一速度指令进行速度限制，求出限制后的第二速度指令，并输出该限制后的第二速度指令；

控制模式切换部，基于控制模式指令，选择速度控制模式和扭矩控制模式的任一个作为控制模式，并且将第三速度指令和所述限制后的第二速度指令的任一个作为马达速度指令输出；

减法器，通过从所述马达速度指令中减去所述马达的速度，求出第二速度偏差，并输出该第二速度偏差；

速度控制器，将所述第二速度偏差作为输入来进行速度控制运算，并输出马达扭矩指令；以及

马达扭矩控制部，使所述马达输出基于所述马达扭矩指令的扭矩，

所述速度控制器具有比例控制器和积分控制器，

所述积分控制器能够设定积分值的初始值，并且能够实施积分动作和使积分器的所述积分动作停止并使所述积分器的值衰减的动作。

2.根据权利要求1所述的马达控制装置，其特征在于，

所述第三速度指令从位置指令导出。

3.根据权利要求1或2所述的马达控制装置，其特征在于，

所述速度控制器能够基于所述控制模式指令、所述基于扭矩指令的第一速度指令和所述速度限制指令，在作为比例积分控制器动作的状态和作为所述比例控制器动作的状态之间进行切换。

4.根据权利要求1或2所述的马达控制装置，其特征在于，

在通过所述控制模式切换部选择了所述速度控制模式的情况下，所述速度控制器作为所述比例控制器和所述积分控制器动作的比例积分控制器动作，

在通过所述控制模式切换部选择了所述扭矩控制模式的情况、且所述基于扭矩指令的第一速度指令比速度限制指令小的情况下，所述速度控制器作为所述比例控制器动作，

在通过所述控制模式切换部选择了所述扭矩控制模式的情况、且所述基于扭矩指令的第一速度指令为速度限制指令以上的情况下，所述速度控制器作为所述比例控制器和所述积分控制器动作的所述比例积分控制器动作。

5.根据权利要求1或2所述的马达控制装置，其特征在于，

在所述控制模式从所述速度控制模式切换为所述扭矩控制模式的情况、且所述基于扭矩指令的第一速度指令比所述速度限制指令小的情况下，

所述积分控制器的积分值设定为规定的初始值，

通过在所述积分器乘以积分衰减增益而得到的值返回到所述积分器的输入，在规定的期间内所述积分器的输出衰减到零，

作为比例积分控制器动作的所述速度控制器作为所述比例控制器动作，

在所述控制模式从所述速度控制模式切换为所述扭矩控制模式的情况、且所述基于扭矩指令的第一速度指令为所述速度限制指令以上的情况下，

所述速度控制器保持为比例积分控制器。

6.根据权利要求1或2所述的马达控制装置，其特征在于，

在所述控制模式从所述扭矩控制模式切换为所述速度控制模式的情况、且切换前的基于扭矩指令的第一速度指令比速度限制指令小的情况下，

所述第三速度指令设定为规定的初始值，

所述积分控制器的积分值设定为规定的初始值，

作为所述比例控制器动作的所述速度控制器作为比例积分控制器动作，

在所述控制模式从所述扭矩控制模式切换为所述速度控制模式的情况、且切换前的基于扭矩指令的第一速度指令为速度限制指令以上的情况下，

所述速度控制器保持为所述比例积分控制器。

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