CN1856930A - 电动机的控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

在速度运行模式中因恒定输出区域或电压饱和时等电动机不能追随位置指令的情况下，对电动机控制装置内的位置偏差设置限制的同时，从位置偏差中减去不能追随其指令的位置偏差。并且，在减去的校正位置偏差量中，对于电动机一次旋转内位置偏差，在改善转矩特性的区域进行校正，因此，可以确保位置指令的对电动机一次旋转内位置的追随性。

Description

电动机的控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种适用于驱动工作机械的主轴电动机等的电动机控制装置及其控制方法。

背景技术

图14表示为了对应于位置控制运行和速度控制运行，具有根据其控制模式而切换位置回路和速度回路的机构的现有的电动机控制装置的控制框图。在图14中，指令生成单元1内的速度指令单元2生成速度指令信号Vrv，指令生成单元1内的位置指令单元3生成位置指令信号θr。

切换单元4对位置控制运行和速度控制运行进行切换，切换控制单元4a控制开关4b、4c而切换为位置控制回路或速度控制回路。在请求运行位置控制时，位置偏差信号θe被输入至位置控制单元5中，位置控制单元5输出换算为速度指令的速度指令运算信号Vr，该位置偏差信号θe是通过为闭合状态的开关4b的位置指令信号θr和由位置检测单元6检测出的电动机13的位置信号θs之间的差量。此外，在请求位置控制运行时或主轴定位时，从指令生成单元1输出位置指令信号θr，但因为在请求速度控制运行时，开关4b处于断开状态，且开关4c与图中上侧的接点连接，所以速度指令单元2的输出即速度指令信号Vrv通过开关4c。

速度偏差信号Ve被输入至速度控制单元8，该速度偏差信号Ve是通过开关4c的速度指令信号Vrv、和利用微分单元7对由位置检测单元6检测出的电动机13的位置信号θs进行微分得到的微分值之间的差。

速度控制单元8具备速度比例控制单元9和速度积分控制单元10。如果速度偏差信号Ve被输入至速度控制单元8，则速度偏差信号Ve就被传输至速度比例控制单元9和速度积分控制单元10这两者中，分别计算电流指令值。然后，速度控制单元8将分别计算出并相加的电流指令值Ir输出至电流限制单元11。电流限制单元11将电流指令值Ir限制为电流控制单元12可以输出的最大电流值。在利用该电流限制单元11限制电流的时候，电流限制单元11对速度积分控制单元10发出指令，以使积分中止，速度积分控制单元10停止积分，以抑制由于不必要地对电流受限制时产生的速度偏差信号Ve进行积分，而在电流限制被解除时对速度指令值的过冲。于是，基于从电流控制单元11输出的电流限制值Ir1，电流控制单元12控制电动机13的电流。

另外，图15是为了解决图14的控制装置中的问题而发明的技术(PCT WO03/085816A1)，对应于运行模式，不进行图14所示的切换位置控制回路和速度控制回路的处理，在图15中，指令生成单元1内的切换单元4选择位置控制运行或速度控制运行。由速度指令单元2生成的速度指令信号Vrv利用积分单元14，换算为与速度指令信号Vrv相当的位置指令信号θr。并且，模型位置生成单元15基于位置指令信号θr，由包含被控制对象特性的等效位置控制系统模型，计算出理想的电动机13的位置。在电流限制单元11限制为最大电流时，对应于从其输出的由模型位置生成单元15计算出的电动机13的位置、和实际上由位置检测单元6测量出的电动机13的位置之间的偏差，位置校正单元19以校正电动机控制装置的位置指令的方式进行指示、动作。

在上述图14所示的现有的电动机控制装置中，在请求运行速度控制时，切断位置回路而由速度回路控制电动机，在进行主轴停止时的定位的定位时或同步攻丝时、与其他轴同步运行时、以及根据位置控制的切削时等情况下，连接位置回路而进行电动机的位置控制运行，这样，切换各运行模式。因此，为了顺利地进行速度回路和位置回路之间的切换，必须一次减速至某个速度。首先，必须连接图14中的开关4b，在直到位置控制单元5输出的速度指令运算信号Vr与从指令生成单元1内的速度指令单元2输出的速度指令信号Vrv-致之前，持续在恒定速度下的运行，在一致的时刻连接开关4c，这样，切换动作需要时间，切换定时复杂。并且，定位时，在一次减速至某个速度之后，由此时的电动机一次旋转内位置，在指令生成单元1内生成直到停止位置的位置指令，再利用电流控制单元11，以未达到电流限制值的减速时常数进行减速，来实施定位。因此，在定位时，与通常的速度控制运行时的减速时间相比，减速所需的时间长。

另外，假设在停止速度回路控制模式，所有的动作仅与位置回路控制模式对应的情况下，必须减缓加减速的斜度而在转矩未饱和的范围内使用，以免发生由于因电流限制而转矩饱和等而位置偏差扩大，相对于目标速度过冲、减速开始相对于减速指令延迟的情况，因此产生加减速时间变长等问题。

此外，图15的框图所示的控制装置(PCT WO03/085816A1)是为了解决上述现有电动机控制装置的问题点而发明的，在由于电动机加减速时电动机输出电压的饱和或相对于指令加速度的转矩不足等，电流限制单元11被限制为最大电流的时候，对应于从其输出的由模型位置生成单元15计算出的电动机13的位置、和实际从位置检测单元6测量出的电动机13的位置之间的偏差，指示位置校正单元19以校正电动机控制装置的位置指令的方式进行指示、动作，在电流限制被放开，对于其后的位置指令，具备可以充分追随的条件的时刻，将电动机校正到期望的位置。

具体地说，因为根据从电流限制单元11传送来的电流限制指令I1，位于位置校正单元19内的位置校正量控制单元19a使开关19b成为接通状态，所以虚拟位置偏差θd经过微分单元17、通过开关19b，并经过积分单元20而作为校正位置偏差量θcd被输出，上述虚拟位置偏差θd是由模型位置生成单元15计算出的电动机13的位置、和实际上由位置检测单元6测量出的电动机13的位置之间的偏差。由此，在位置指令单元3由开关4d被选择的情况下，实质上从位置指令信号θr中减去虚拟位置偏差θd来进行校正，由此，具有发现并消除对指令生成单元1内的位置指令信号θr的追随延迟、抑制电流限制被放开的时候发生过冲的效果。

图16是表示图15所示的电动机控制装置的速度、电流、位置偏差的变化的图，由于在速度指令单元2由开关4d被选择的情况下，在进行电流限制的期间，即使减去虚拟位置偏差θd来进行校正，由速度指令信号Vrv换算出的位置指令信号θr的值本身也过大，因此从位置控制单元5输出的速度指令运算信号Vr与速度指令信号Vrv等效，与实际的电动机速度Vs的差变大。因此，电流限制前的电流指令值Ir和电流限制值Ir1的值之间留有大的偏差，在电动机的输出转矩特性恢复了的情况下，电流指令Ir下降至电流限制值Ir1所需的时间变长，存在从电流限制被放开的定时附近进行的速度控制或位置控制被延迟的问题点。

发明内容

本发明就是为了解决上述的问题而提出的，提供一种电动机控制装置，其基于位置信号和位置偏差信号，对电动机进行位置回路控制和速度回路控制，所述位置信号是驱动被控制对象的所述电动机的旋转位置的信息，所述位置偏差信号是对所述电动机的旋转位置进行指令的位置指令信号和所述位置信号之间的差，其特征在于，具有：电流限制单元，其限制向所述电动机的输出电流，同时在进行该输出电流限制时输出电流限制信号；偏差限制单元，其在输出电流限制信号且运行速度控制时，求出位置偏差信号的输入输出偏差并将其输出；以及积分单元，其对该输入输出偏差进行积分，在从所述位置指令信号中检测出速度以及加减速的各指令信号时，从所述位置偏差信号中减去所述输入输出偏差信号的积分值。

由该控制装置，因为解决在从电流限制被放开的定时附近开始进行的速度控制或位置控制延迟的问题，所以可以抑制相对于速度或位置的过冲。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1的电动机控制装置的框图。

图2是表示本发明的实施例1的偏差限制单元的处理的流程图。

图3是表示本发明的实施例1的动作的信号波形图。

图4是表示本发明的实施例2的电动机控制装置的框图。

图5是表示本发明的实施例2的动作的信号波形图。

图6是表示本发明的实施例3的动作的信号波形图。

图7是表示本发明的实施例4的动作的信号波形图。

图8是表示本发明的实施例5的电动机控制装置的框图。

图9是表示本发明的实施例5的偏差限制单元的处理。

图10是表示本发明的实施例6的电动机控制装置的框图。

图11是表示本发明的实施例7的电动机控制装置的框图。

图12是表示本发明的实施例8的电动机控制装置的框图。

图13是表示本发明的实施例8中电流限制值控制部31进行的

控制处理的流程图。

图14是表示现有的电动机控制装置的框图。

图15是表示为了解决现有的控制装置中的问题而发明的控制装置(PCT WO03/085816A1)的框图。

图16是表示现有的电动机控制装置的动作的信号波形图。

具体实施方式

实施例1

根据图1说明本发明的一个实施例。图1是本发明的实施例1的电动机控制装置的框图。此外，图1中与图15的相同标号表示相同或相当的部分。电动机控制装置外的指令生成单元1内的速度指令单元2生成速度指令信号Vrv，指令生成单元1内的位置指令单元3生成位置指令信号θr。速度指令单元2生成的速度指令信号Vrv通过积分单元14被换算为与速度指令信号Vrv相当的位置指令信号θr。指令生成单元1内的切换单元4对位置控制运行和速度控制运行进行切换，切换控制单元4e切换开关4d来选择位置控制运行或速度控制运行。此时，切换控制单元4e在切换时输出位置/速度运行切换指令MOD，该位置/速度运行切换指令MOD是表示是位置控制运行还是速度控制运行的信息。

位置偏差信号θe减去由积分单元20生成的校正位置偏差量θcd后，作为偏差输入信号θf，输入至偏差限制单元21，上述位置偏差信号θe是从指令生成单元1输出的位置指令信号θr和由位置检测单元6检测出的位置信号θs之间的差。另外，位置指令信号θr由微分单元22变换为指令速度信号Fdt，再由微分单元23变换为指令加速度信号Acc。然后，位置/速度运行切换指令MOD、指令速度信号Fdt、指令加速度信号Acc、以及偏差输入信号θf一起被输入至偏差限制单元21中。偏差限制单元21进行规定的处理，向位置控制单元5输出偏差限制单元输出值θg。关于偏差限制单元21的规定处理的详细情况，之后说明。

偏差限制单元21的偏差限制单元输出值θg被输入至位置控制单元5，位置控制单元5输出换算为速度指令的速度指令运算信号Vr。然后，速度偏差信号Ve被输入至速度控制单元8，该速度偏差信号Ve是速度指令运算信号Vr和利用微分单元7对由位置检测单元6检测出的位置信号θs进行微分得到的微分值之间的差量。

速度控制单元8具备速度比例控制单元9和速度积分控制单元10。如果速度偏差信号Ve输入至速度控制单元8，则速度偏差信号Ve就被传输至速度比例控制单元9和速度积分控制单元10这两者中，分别计算出比例电流指令值和积分电流指令值。然后，速度控制单元8将各个值加在一起而得到的电流指令值Ir输出至电流限制单元11。电流限制单元11将电流指令值限制为电流控制单元12可以输出的最大电流值。然后，基于从电流控制单元11输出的电流限制值Ir1，电流控制单元12控制电动机13的电流。

在利用电流限制单元11限制电流的时候，电流限制单元11对速度积分控制单元10输出电流限制指令I1，以中止积分。速度积分控制单元10停止积分，以成为抑制因电流受限制时不必要地对所产生的速度偏差信号Ve进行积分，而在电流限制被解除时对速度指令值的过冲的结构。此外，电流限制单元11还将电流限制指令I1输出至偏差限制单元21。

对偏差限制单元21进行说明。偏差限制单元21基于位置/速度运行切换指令MOD、指令速度信号Fdt、指令加速度信号Acc的信息，根据由下述所示的处理得到的条件，向位置校正单元19的位置校正量控制单元19a发送指令，基于规定的条件使开关19b接通，并且输出输入输出偏差信号Vh，并且向位置控制单元5输出偏差限制单元输出值θg。

图2是本发明的实施例1的偏差限制单元21进行的处理的流程图。偏差限制单元21进行如下所述的处理，向位置控制单元5输出偏差限制单元输出值θg。

偏差限制单元21的处理，在电流限制指令I1期间(S101)，且位置/速度运行切换指令(MOD)不要求绝对的位置追随性的速度运行模式时(S102)，在指令加速度信号Acc为正值(Acc≥0)的情况下(S103)，如果偏差输入信号θf向正方向增加(S104)，则使偏差限制单元输出值θg＝θg的前次值(S105)，使输入输出偏差信号Vh为Vh＝θf-θg(S106)。此时，因为对图1的位置校正单元19内的位置校正量控制单元19a发送指令，使开关19b接通，因此，利用积分单元20对偏差限制单元21的输入输出偏差信号Vh进行累积，输出校正位置偏差量θcd。从位置偏差信号θe减去该校正位置偏差量θcd而生成偏差输入信号θf。

另外，在指令加速度信号Acc为负值(Acc＜0)的情况下(S109)，如果偏差输入信号θf向负方向增加(S110)，则使输出θg＝θg的前次值(S111)，使输入输出偏差信号Vh为Vh＝θf-θg(S112)。

在偏差限制单元21的输入输出偏差信号Vh为Vh＝θf-θg的时候，图1的位置校正单元19的位置校正量控制单元19a使开关19b接通。于是，利用积分单元20对偏差限制单元21的输入输出偏差信号Vh进行累积，生成校正位置偏差量θcd。从位置偏差信号θe减去该校正位置偏差量θcd。由此，在电动机的加减速时由于电动机输出电压的饱和或相对于指令加速度的转矩不足等，电流指令值达到电动机控制装置内的限制值的情况下，即使速度指令单元2由开关4d被选择时，由速度指令信号Vrv换算到的位置指令信号θr的值本身过大，但由于作为校正位置偏差量θcd的基础的输入输出偏差信号Vh，是位置偏差信号θe和校正位置偏差量θcd之间的差，其中，该位置偏差信号θe是位置指令信号θr与电动机13的位置信号θs之间的差，因此，与现有文献(PCT WO03/085816A1)的情况下的、以模型位置生成单元的位置输出和电动机13的位置信号θs之间的差即虚拟位置偏差θd为基础进行积分的情况相比，更能反映位置指令信号θr，所以作为校正值是适当的。因此，具有可以使从位置控制单元5输出的速度指令运算信号Vr和实际的电动机速度Vs之间的差不会变成很大的效果。这样，因为可以在之后换算为电流指令值Ir时，与电流限制值Ir1几乎没有太大差异，因此难以增大与实际的电动机速度Vs的差。在恢复了电动机的输出转矩特性的情况下，电流指令值Ir下降至电流限制值I1所需的时间不会变长，可以解决在从电流限制被放开的定时附近开始进行的速度控制或位置控制延迟的问题。

另外，由于不使偏差限制单元21的输出θg继续增加或减少，因此可以使从位置控制单元5输出的速度指令运算信号Vr和实际的电动机速度Vs之间的差不继续增加，具有可以根据实际的电动机速度增加或减少，使速度偏差信号Ve趋于减少的效果。这样，因为在之后被换算为电流指令值Ir时，可以与电流限制值Ir1几乎没有差异，因此不会进一步增大与实际的电动机速度Vs的差。在电动机的输出转矩特性恢复了的情况下，电流指令值Ir下降至电流限制值I1所需的时间不会变长，可以解决在从电流限制被放开的定时附近开始进行的速度控制或位置控制延迟的问题。

此外，在偏差限制单元21内的处理上，除了上述的情况之外，成为偏差限制单元输出值θg＝偏差输入信号θf。另外，因为偏差限制单元21的输入输出偏差信号Vh为Vh＝0且开关19b断开，所以校正位置偏差量θcd不被输出。

另外，图3是说明实施本发明的实施例1时的动作的信号波形图。上段的曲线图的横轴为时间，纵轴为速度，虚线为速度指令信号Fdt，点划线为速度指令运算信号Vr，实线为电动机速度Vs。此外，中段的横轴为时间，纵轴为电流，实线为电流指令值。下段的横轴为时间，纵轴为位置偏差，实线为校正位置偏差量θcd和电动机一次旋转内偏差。在本发明中，即使由于电流限制而未充分获得电动机的加速度，指令生成单元1输出的指令速度信号Vrv和电动机速度Vs之间的偏差变大，偏差限制单元21也利用规定条件限制偏差限制单元输出值θg，以速度偏差信号Ve小于或等于规定大小的方式进行控制，该速度偏差信号Ve是位置控制单元5的输出即速度指令运算信号Vr与实际的电动机速度Vs之间的差。由此，电动机的输出转矩特性恢复后，可以迅速进行从电流限制被放开的定时开始实施的位置校正之后的动作，可以解决在从电流限制被放开的定时附近开始进行的速度控制或位置控制延迟的问题，从而具有抑制相对于速度或位置的过冲的效果。

因此，根据本发明的实施例，提供一种电动机控制装置，其基于位置信号和位置偏差信号，对电动机进行位置回路控制和速度回路控制，所述位置信号是驱动被控制对象的电动机的旋转位置信息，所述位置偏差信号是对电动机的旋转位置进行指令的位置指令信号和位置信号之间的差，该电动机控制装置具备：电流限制单元，其限制向电动机的输出电流，同时在进行该输出电流限制时输出电流限制信号；偏差限制单元，其在输出电流限制信号且运行速度控制时，求出位置偏差信号的输入输出偏差并将其输出；以及积分单元，其对该输入输出偏差进行积分，在从位置指令信号中检测出速度以及加减速的各指令信号时，从所述位置偏差信号中减去输入输出偏差信号的积分值，因此，可以解决在从电流限制被放开的定时附近开始进行的速度控制或位置控制延迟的问题，所以可以抑制相对于速度或位置的过冲。

另外，因为加速度信息为正值时，在从位置偏差信号减去输入输出偏差信号的积分值后也还增大的情况下，不增大偏差限制单元的输出，加速度信息为负值时，在从位置偏差信号减去输入输出偏差信号的积分值后也还减少的情况下，不减少偏差限制单元的输出，因此，根据实施例1的情况，可以解决在从电流限制被放开的定时附近开始进行的速度控制或位置控制延迟的问题，所以可以更有效地抑制相对于速度或位置的过冲。

实施例2

根据图4说明本发明的其他实施例。图4是本发明的第3实施例的电动机控制装置的框图。在图4中，与图1的相同的标号表示相同或相当的部分。实施例2是在实施例1中，以将实际的电动机位置作为位置指令的方式进行校正，对于与实施例1结构的不同点进行说明。即，在位置校正单元19的输出侧，具有一次旋转内位置校正控制部16。该一次旋转内位置校正控制部16，将位置校正单元19的输出即校正位置偏差量θcd标准化，对电动机一次旋转内位置偏差信号Vrh进行运算(放弃1次旋转以上的数据，对1次旋转以内的电动机偏差量(位置指令和实际的电动机之间的偏差量)进行运算)。然后，如果判断电流限制状态被放开，电流指令处于电流限制值内的区域，则以使电动机一次旋转内位置偏差成为0的方式，计算一次旋转内校正量Vrh，并将该一次旋转内校正量Vrh加在位置校正单元19的积分单元20中。

对动作进行说明。图5是表示实施本发明的实施例2时的动作的信号波形图。曲线图的条件与图3的情况完全相同。

如果偏差限制单元21使输入输出偏差信号Vh为0，则进行电动机一次旋转内位置校正，将校正位置偏差量θcd的一次旋转内位置(＝指令位置和位置反馈之间的电动机一次旋转内偏差)控制为0。

因此，本发明在实施例1的情况的基础上，可以进行一次旋转内位置校正。

实施例3

本实施例是在实施例2中，在以将实际的一次旋转内电动机位置作为位置指令的方式进行校正时，在加速时增加校正量，或在减速时减少校正量，以尽快进行该校正。其结构与实施例2完全相同。

对动作进行说明。图6是表示本发明的实施例3的动作的信号波形图，表示校正量计算处理。在图6中，从上开始第1、第2、第4段对应于图3以及图5的上段、中段、下段，在第3段(a)中，表示了一次旋转内位置校正信号Vrh。横轴表示时间，纵轴表示校正量。实施例2中的一次旋转内位置校正控制部16(参照图4)，在电流限制状态被放开，位置校正单元19内的开关30被放开、信号36成为0之后，将校正位置偏差量θcd标准化，对电动机一次旋转内位置偏差信号Vrh进行运算。然后，对校正后的校正位置偏差量θcd的使电动机一次旋转内位置偏差信号Vrh为0的量，在加速时实际的位置反馈从位置指令延迟的方向上，生成图6的第3段(a)所示的具有恒定的加减速图形的速度波形，将该一次旋转内校正量Vrh加在位置校正单元19的积分单元20的输入侧。另外，在减速时，在实际的位置反馈超过位置指令的方向上，生成图6的第3段(a)所示的具有恒定的加减速图形的速度波形，将该一次旋转内校正量Vrh加在位置校正单元19的积分单元20的输入侧。具有恒定的加减速图形的速度波形的总校正量被设定为，使校正位置偏差量θcd在加速时减少，在减速时增加，成为使一次旋转内位置为0的距离，因此，可以通过恒定的加减速图形形成校正量，而在短时间内确定校正量，进行一次旋转内位置校正。

因此，根据本发明的实施例3，可以在短时间内实施实施例2的一次旋转内位置校正。

实施例4

本实施例是在实施例3的结构中，在以将实际的1次旋转内电动机位置作为位置指令的方式进行校正时，对应于反馈速度变更一次旋转内位置校正信号的校正图形，以尽快进行该校正。其结构与实施例2、实施例3相同。

对动作进行说明。图7示出了表示本发明的实施例4的动作的信号波形和校正量计算处理。图7的上段(a)与图6所示的表示一次旋转内位置校正信号Vrh的第三段(a)相同。图7的中段与图6的第4段相同，图7的下段(b)表示一次旋转内位置校正信号Vrh的加减速的斜度。横轴表示速度，纵轴表示斜度(加速度)，实线表示例1，虚线表示例2，点划线表示电动机的转矩特性。

如图7的上段(a)所示，一次旋转内位置校正信号Vrh的校正图形中的最大速度，相对于实际的校正开始时刻的速度反馈值，以某个比例(γ)(例如10％)来规定。另外，一次旋转内位置校正信号的校正图形中直到达到最高速度的斜度(加速度)，如图7的下段(b)的点划线所示，配合电动机的输出转矩特性来确定。如果控制装置内的处理时间或存储容量充分，则可以如图7的下段(b)的例1(实线)所示，考虑对电动机的输出转矩特性有一定的余量而连续选择，但在处理时间或存储容量不充分的情况下，也可以如例2(虚线)所示，阶梯状地确定特性。由此，可以稳定且短时间地实施从电流限制被放开的定时开始进行的一次旋转内位置校正。

因此，根据本发明的实施例4，可以稳定且短时间地实施实施例2的一次旋转内位置校正。

实施例5

图8是本发明的其他实施例的电动机控制装置的框图。在图8中，与图1相同的标号表示相同或相当的部分。在本实施例中，主轴电动机为感应电动机，想在高速和低速下获得规定的特性的情况下，采用绕组切换进行对应，以下进行说明。

指令生成单元1内的绕组切换单元24，在切换电动机的绕组时输出绕组切换请求指令CA，校正定时计时器25是接收该绕组切换请求指令CA，计算绕组切换结束后进行电动机一次旋转内位置校正的定时的计时器。此外，指令CA也被传送至偏差限制单元21。图9表示接收该电动机的绕组切换请求指令CA时的偏差限制单元21的处理。在接收绕组切换请求指令CA时，电动机控制装置停止伺服并断开向电动机的电流，但在该状态中，偏差限制单元21以使速度偏差信号Ve成为0的方式，限制偏差限制单元输出值θg。作为具体的位置偏差限制的实施例，与图2的处于电流限制期间(S101)且位置/速度运行切换指令(MOD)50为速度运行模式(S102)中的处理动作相同，但转换动作的判别条件从图2的(S101、S102)，变更为处于绕组切换请求期间且速度偏差信号Ve不是0的情况下(S119、S120)。在成为该(S119、S120)的条件的情况下，偏差限制单元21限制偏差限制单元输出值θg的增加，将速度偏差信号Ve控制为0，作为结果，将电流指令值Ir控制为0。

此外，在此期间，开关19b接通，进行校正位置偏差量θcd的运算，执行偏差限制处理。并且，在绕组切换结束，再次启动伺服的情况下，以使校正位置偏差量θcd的电动机一次旋转内位置偏差成为0的方式，开始一次旋转内位置校正，但由于有可能紧接着再次施加电流限制而再次开始偏差限制时的处理，因此，由校正定时计时器25实现一次旋转内位置校正的定时。由此，即使在接受电动机的绕组切换请求指令而暂时停止伺服，执行切换绕组的处理的情况下，也可以进行稳定的动作。

因此，根据本发明的实施例5，除了实施例2的效果，还可以在接受电动机的绕组切换请求指令而暂时停止伺服，执行切换绕组的处理的情况下，进行稳定的动作。

实施例6

图10是本发明的其他实施例的电动机控制装置的框图。在图10中，与图4相同的标号表示相同或相当的部分。下面，对与图4所示的实施例2的不同点进行说明。在图10中，速度运行模式(不要求绝对的位置追随性的模式)时，从一次旋转内位置配合抑制单元26向电动机控制装置输入表示不需要电动机一次旋转内位置的校正的指令PHS，该指令PHS被传送至位置校正单元19内的开关27、和偏差限制单元21和位置控制单元5之间的开关28。通常，该开关27与偏差限制单元21的输入输出偏差信号Vh相连接，但在该指令PHS被输入时，对开关27进行切换，与偏差限制单元21的输入输出偏差信号Vh侧的相反侧连接。模型位置生成单元15根据位置指令信号θr，由包含被控制对象的特性的等效位置控制系统模型，计算出理想的电动机13的位置，该相反侧连接的是，该位置和实际上从位置检测单元6检测出的电动机13的位置之间的偏差的微分值。此时，在位置/速度运行切换指令MOD为速度运行时，计算理想的电动机13的位置，由该位置和实际上从位置检测单元6检测出的电动机13的位置之间的偏差生成。并且，在该指令PHS被输入的情况下，对开关28进行切换，以不通过偏差限制单元21而将偏差输入信号θf直接向位置控制器5输入的方式连接。

因此，根据本发明的实施例6，在不要求电动机一次旋转内的位置校正的情况下，可以使加减速时间与电动机输出转矩吻合而成为最短。

实施例7

图11是本发明的其他实施例的电动机控制装置的框图。在图11中，与图10相同的标号表示相同或相当的部分。下面，对与图10所示的实施例5的不同点进行说明。在图11中，就绪关闭(ready off)的请求指令RDY被输入，该就绪关闭是不需要由电动机控制装置进行电动机的控制的模式，在就绪关闭期间，指令生成单元1进行使位置指令信号θr与电动机的实际位置即位置信号θs吻合的处理。并且，就绪关闭的请求指令RDY还被输入至位置校正单元19内的积分单元20，如果输入指令RDY，则使积分单元20内的积分量为0。即，使校正位置偏差量θcd为0。

因此，根据本发明的实施例7，可以抑制校正位置偏差量θcd累积，超过在电动机控制装置内预备的存储器等的数据量而导致控制系统不稳定。

并且，虽然是基于实施例6，但在将实施例7中追加的事项追加到实施例1中的情况下，也会起到同样的效果。

实施例8

图12是本发明的其他实施例的电动机控制装置的框图。在图12中，与图11相同的标号表示相同或相当的部分。下面，对与图11所示的实施例6的不同点进行说明。在本实施例中，相对于实施例6，基于校正位置偏差量θcd，电流限制值控制单元31根据规定的条件，变更电流限制单元11输出的电流指令值Ir1。

图13是表示本发明的实施例7中的电流限制控制单元31进行的控制处理的流程图。在位置/速度运行切换指令MOD为速度运行模式(不要求绝对的位置追随性的模式)时(S121)，且校正位置偏差量θcd大于或等于在电动机控制装置内预备的数据量的某个规定值(α％)的情况下(S122)，将电流限制单元11输出的电流指令值Ir1的最大值分为加速时和减速时，使加速时的限制值比减速时的最大值小某个比率(β％)(S123)。一般地，减速时与位置指令的偏差大，校正位置偏差量θcd以减速时进行的校正位置偏差量θcd的符号逐渐累积。因此，在由于长时间的运行，校正位置偏差量θcd接近于在电动机控制装置内预备的数据量的情况下，使加速时的转矩限制变大，使加速时的校正位置偏差量θcd比减速时的抵消量大，以使累积值保持恒定。并且，在校正位置偏差量θcd再次小于或等于在电动机控制装置内预备的数据量的某个规定值(γ％)情况下(S124)，使电流限制器11的限制值恢复至原来的规定值(S125)。

因此，根据本发明的实施例8，在实施例7的发明的基础上，可以进一步抑制校正位置偏差量θcd累积，超过在电动机控制装置内预备的存储器等的数据量而控制系统变成不稳定的现象。

并且，虽然是基于实施例7，但在将实施例8中追加的事项追加在实施例1中的情况下，也会起到同样的效果。

工业实用性

本发明所涉及的电动机的控制装置，可以适于作为NC装置的主轴控制的用途来使用。

Claims (11)

1.一种电动机控制装置，其基于位置信号和位置偏差信号，对电动机进行位置回路控制和速度回路控制，所述位置信号是驱动被控制对象的所述电动机的旋转位置的信息，所述位置偏差信号是对所述电动机的旋转位置进行指令的位置指令信号和所述位置信号之间的差，其特征在于，具有：

电流限制单元，其限制向所述电动机的输出电流，同时在进行该输出电流限制时输出电流限制信号；

偏差限制单元，其在输出电流限制信号且运行速度控制时，求出位置偏差信号的输入输出偏差并将其输出；以及

积分单元，其对该输入输出偏差进行积分，

在从所述位置指令信号中检测出速度以及加减速的各指令信号时，从所述位置偏差信号中减去所述输入输出偏差信号的积分值。

2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

加速度信息为正值时，在即使从所述位置偏差信号中减去所述输入输出偏差信号的积分值后也还增大的情况下，不使所述偏差限制单元的输出增大，

加速度信息为负值时，在即使从所述位置偏差信号中减去所述输入输出偏差信号的积分值后也还减少的情况下，不使所述偏差限制单元的输出减小。

3.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，具有：

一次旋转内位置校正控制单元，其在没有电流限制指令的时候，控制电动机的一次旋转内的位置。

4.根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，具有：

一次旋转内位置校正控制部，其以加减速图形的方式，输出所述一次旋转内校正量。

5.根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，具有：

所述一次旋转内位置校正控制部，其使加减速图形的加速时的加速度和最大速度与电动机的转矩特性相对应，来确定所述加减速图形，从而输出所述一次旋转内校正量。

6.根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，具有：

所述偏差限制单元，其在由于电动机的绕组切换请求而切换绕组时，将输出值设定为使速度偏差信号成为0的值。

7.根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，具有：

位置回路模型单元，其基于位置指令信号，根据包含所述被控制对象的特性的等效位置控制系统模型，输出理想的电动机的位置；

所述位置校正单元，其可以选择位置回路模型单元的输出值与实际的电动机的位置信号之间的偏差信号，以及所述位置指令信号和其限制的输出之间的差的输出；以及

开关，其在选择所述位置指令信号和其限制的输出之间的差的输出、且存在所述电流限制指令信号的情况下，向位置控制单元输入对偏差限制单元的输入信号。

8.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

在输入表示不需要电动机的一次旋转内位置控制这样的信号的情况下，使校正位置偏差量为0。

9.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，具有：

电流限制值控制单元，其在校正位置偏差量大于或等于规定值的情况下，切换使电动机加减速时的电流限制值的最大值。

10.一种电动机控制方法，其基于位置信号和位置偏差信号，对电动机进行位置回路控制和速度回路控制，所述位置信号是驱动被控制对象的所述电动机的旋转位置的信息，所述位置偏差信号是对所述电动机的旋转位置进行指令的位置指令信号和所述位置信号之间的差，其特征在于，具有如下步骤：

限制向所述电动机的输出电流，同时在进行该输出电流限制时输出电流限制信号的步骤；

在输出电流限制信号且运行速度控制时，求出位置偏差信号的输入输出偏差并将其输出的步骤；

对该输入输出偏差进行积分的步骤；以及

在从所述位置指令信号中检测出速度以及加减速的各指令信号时，从所述位置偏差信号中减去所述输入输出偏差信号的积分值的步骤。

11.根据权利要求10所述的电动机控制方法，其特征在于，

加速度信息为正值时，在即使从所述位置偏差信号中减去所述输入输出偏差信号的积分值后也还增大的情况下，不使所述偏差限制单元的输出增大，

加速度信息为负值时，在即使从所述位置偏差信号中减去所述输入输出偏差信号的积分值后也还减少的情况下，不使所述偏差限制单元的输出减小。

Images