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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorsteuerung für eine Antriebseinheit, die in Verarbeitungsmaschinen, Halbleiter-Herstellungsgerätschaften, verschiedenen Fördergeräten oder dergleichen verwendet wird.
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Eine Motorsteuerung muß Drehmomentbefehle durch Berechnung mittels eines Rückkopplungskreises auf der Basis von einer Motordrehzahl oder einem Motorwinkel erzeugen sowie in korrekter Weise eine Nullpunktfrequenz, eine Filterfrequenz sowie einen Pol und einen Nullpunkt einer Übertragungsfunktion des Rückkopplungskreises und dergleichen, die sich auf die Schleifenverstärkung und eine Geschwindigkeits-PI-Regelung beziehen, bestimmen. Es braucht Zeit, um diese Parameter in individueller Weise einzustellen; darüber hinaus ist es für Unerfahrene schwierig, diese Parameter einzustellen, da zum korrekten Ausführen der Einstellung Kenntnisse erforderlich sind.
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Zum Verbessern der vorstehend beschriebenen Einstellungen ist im Stand der Technik die Steuerung zum Beispiel derart konfiguriert, daß ein Eingangsparameter von außen eingegeben wird und dann die Schleifenverstärkung, der Pol und der Nullpunkt der Übertragungsfunktion des Rückkopplungskreises unter Verwendung einer speziellen Relation bestimmt werden, die von dem Eingangsparameter abgeleitet wird, so daß die Einstellung mittels eines einzigen Parameters in einfacher Weise vorgenommen werden kann; diese Vorgehensweise ist zum Beispiel in der Druckschrift
JP 2002-027784 A offenbart.
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Die Druckschrift
JP H01-095302 A betrifft eine ähnliche Motorsteuerung.
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Es bestehen Probleme dahingehend, daß nicht nur Personal und Zeit erforderlich sind, um gute Einstellungen beim individuellen Bestimmen einer Schleifenverstärkung eines Rückkopplungskreises, einer Polfrequenz, einer Nullpunktfrequenz und dergleichen vorzunehmen, sondern dies ist auch ohne Spezialwissen schwierig.
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Bei einem System, bei dem Einstellungen mittels eines einzigen Eingabeparameters vorgenommen werden, wie dies in der vorstehend genannten japanischen Patentveröffentlichung beschrieben ist, wird im allgemeinen ein so einfaches Modell eines Regelgegenstandes verwendet, das einem ganz üblichen Trägheitskörper (starrer Körper) angenähert ist, und anschließend wird eine Relationsgleichung auf der Basis von dem einen vorstehend beschriebenen Parameter bestimmt, so daß das System für die allgemeine Anwendung und Regelspezifikationen geeignet ist.
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Ein tatsächlicher Regelgegenstand weist jedoch solche Charakteristika, wie zum Beispiel mechanische Resonanzen bei verschiedenen Frequenzen auf, die zu verschiedenen Eigenschaften von diesem führen. Darüber hinaus sind Regelspezifikationen nicht dahingehend genormt, welcher Faktor in Abhängigkeit von den Anwendungen, bei denen die Motorsteuerung Einsatz findet, stärkere Priorität erhält, nämlich Konvergieren der Geschwindigkeit oder glattes Ansprechen.
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Infolgedessen bestehend Probleme dahingehend, daß eine herkömmliche Motorsteuerung keinen korrekten Einstellzustand durch bloße Einstellung unter Verwendung von einem einzigen Eingabeparameter erreichen kann, so daß in manchen Fällen Einstellungen entstehen, die von den korrekten Einstellungen jeweils stark abweichen.
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Diese Probleme des Standes der Technik werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst, wobei Weiterbildungen hiervon in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 5 angegeben sind.
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Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird eine Motorsteuerung zum Antreiben eines zu regelnden Gegenstands mittels Drehmoment von einem Motor ansprechend auf einen berechneten Drehmomentbefehl angegeben, wobei der zu regelnde Gegenstand bzw. Regelgegenstand mit dem Motor und einer mechanischen Last versehen ist und wobei die Motorsteuerung folgendes aufweist:
eine Rückkopplungs-Berechnungseinheit, in die ein Positions-Befehlssignal oder ein Geschwindigkeits-Befehlssignal sowie ein Motorrotationssignal eingegeben werden, bei dem es sich um einen detektierten Wert des Rotationswinkels oder der Drehzahl des Motors handelt, wobei die Rückkopplungs-Berechnungseinheit zum Berechnen des Drehmomentbefehls durch eine Berechnung vorgesehen ist, bei der die Übertragungsfunktion für einen Rückkopplungskreis von dem Motorrotationssignal zu dem Drehmomentbefehl einen Pol oder einen Nullpunkt beinhaltet; eine Ansprechparameter-Eingabeeinheit zum Eingeben eines Ansprechparameters; und
eine Verhältnisparameter-Eingabeeinheit zum Eingeben eines Verhältnisparameters;
wobei eine Schleifenverstärkung, bei der es sich um die Verstärkung des Rückkopplungskreises handelt, auf der Basis des Ansprechparameters bestimmt wird und wobei auf der Basis des Ansprechparameters und des Verhältnisparameters der Pol oder der Nullpunkt des Rückkopplungskreises in einer derartigen Weise bestimmt wird, daß das Verhältnis einer Ansprechfrequenz, bei der es sich um den Quotienten der Schleifenverstärkung dividiert durch einen Trägheitswert des Regelgegenstands handelt, zu einer Frequenz, die dem Pol oder dem Nullpunkt des Rückkopplungskreises entspricht, den durch den Verhältnisparameter bestimmten Wert hat.
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Gemäß dem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird eine einfache Einstellung in Abhängigkeit von den Regelspezifikationen ermöglicht, wobei die geeignete Einstellung innerhalb einer kurzen Zeit entsprechend den Anwendungen erfolgt.
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Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird eine Motorsteuerung zum Antreiben eines Regelgegenstands mittels Drehmoment von einem Motor ansprechend auf einen berechneten Drehmomentbefehl angegeben, wobei der Regelgegenstand mit dem Motor und einer mechanischen Last versehen ist und wobei die Motorsteuerung folgendes aufweist:
eine Rückkopplungs-Berechnungseinheit, in die ein Befehlssignal und ein Motorrotationssignal eingegeben werden, bei dem es sich um einen detektierten Wert des Rotationswinkels oder der Drehzahl des Motors handelt, wobei die Rückkopplungs-Berechnungseinheit zum Berechnen des Drehmomentbefehls mit einer Berechnung vorgesehen ist, bei der die Übertragungsfunktion für einen Rückkopplungskreis von dem Motorrotationssignal zu dem Drehmomentbefehl einen Pol
oder einen Nullpunkt beinhaltet;
eine Ansprechparameter-Eingabeeinheit zum Eingeben eines Ansprechparameters; eine Absolutwertparameter-Eingabeeinheit zum Eingeben eines Absolutwertparameters;
eine Verhältnisparameter-Eingabeeinheit zum Eingeben eines Verhältnisparameters; und
eine Schaltsignal-Eingabeeinheit zum Eingeben eines Schaltsignals, um entweder die Einstellung eines Absolutwerts oder die Einstellung eines Verhältnisses auszuwählen;
wobei eine Schleifenverstärkung, bei der es sich um die Verstärkung des Rückkopplungskreises handelt, auf der Basis des Ansprechparameters bestimmt wird, wobei dann, wenn das Schaltsignal die Einstellung eines Absolutwertes auswählt, der Nullpunkt oder der Pol des Rückkopplungskreises auf der Basis des Absolutwertparameters unabhängig von dem Ansprechparameter bestimmt wird;
und wobei dann, wenn das Schaltsignal die Einstellung eines Verhältnisses auswählt, der Pol oder der Nullpunkt des Rückkopplungskreises auf der Basis des Ansprechparameters und des Verhältnisparameters in einer derartigen Weise bestimmt wird, daß das Verhältnis einer Ansprechfrequenz, bei der es sich um einen Quotienten der Schleifenverstärkung dividiert durch einen Trägheitswert des Regelgegenstands handelt, zu einer Frequenz, die dem Pol oder dem Nullpunkt des Rückkopplungskreises entspricht, den durch den Verhältnisparameter bestimmten Wert hat.
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Gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird eine einfache Einstellung in Abhängigkeit von den Regelspezifikationen und den Eigenschaften von Regelgegenständen ermöglicht, wobei die geeignete Einstellung innerhalb einer kurzen Zeit entsprechend den Anwendungen und den Eigenschaften von Maschinen erfolgt.
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Gemäß einen dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird eine Motorsteuerung zum Antreiben eines zu regelnden Gegenstands mittels Drehmoment von einem Motor ansprechend auf einen berechneten Drehmomentbefehl geschaffen, wobei der Regelgegenstand mit dem Motor und einer mechanischen Last versehen ist und die Motorsteuerung folgendes aufweist:
eine Rückkopplungs-Berechnungseinheit, in die ein Geschwindigkeits-Befehlssignal und
eine Motordrehzahl eingegeben werden, bei der es sich um einen detektierten Wert der Motordrehzahl handelt, wobei die Rückkopplungs-Berechnungseinheit zum Berechnen des Drehmomentbefehls durch eine Berechnung vorgesehen ist, bei der die Übertragungsfunktion für einen Rückkopplungskreis von der Motordrehzahl zu dem Drehmomentbefehl durch eine Proportional-Integral-Berechnung und eine Tiefpaßfilterberechnung erzielt wird;
eine Ansprechparameter-Eingabeeinheit zum Eingeben eines Ansprechparameters;
eine erste Absolutwertparameter-Eingabeeinheit zum Eingeben eines ersten Absolutwertparameters;
eine erste Verhältnisparameter-Eingabeeinheit zum Eingeben eines ersten Verhältnisparameters;
eine erste Schaltsignal-Eingabeeinheit zum Eingeben eines ersten Schaltsignals, um entweder die Einstellung eines Absolutwertes oder die Einstellung eines Verhältnisses auszuwählen;
eine zweite Absolutwertparameter-Eingabeeinheit zum Eingeben eines zweiten Absolutwertparameters;
eine zweite Verhältnisparameter-Eingabeeinheit zum Eingeben eines zweiten Verhältnisparameters; sowie
eine zweite Schaltsignal-Eingabeeinheit zum Eingeben eines zweiten Schaltsignals, um entweder die Einstellung eines Absolutwertes oder die Einstellung eines Verhältnisses auszuwählen;
wobei eine Schleifenverstärkung, bei der es sich um die Verstärkung des Rückkopplungskreises handelt, auf der Basis des Ansprechparameters bestimmt wird;
wobei dann, wenn das erste Schaltsignal die Einstellung eines Absolutwertes auswählt, eine PI-Nullpunktfrequenz, bei der es sich um die Frequenz eines Nullpunkts einer Proportional-Integral-Berechnung handelt, auf der Basis des ersten Absolutwertparameters unabhängig von dem Ansprechparameter bestimmt wird;
wobei dann, wenn das erste Schaltsignal die Einstellung eines Verhältnisses auswählt, die PI-Nullpunktfrequenz auf der Basis des Ansprechparameters und des ersten Verhältnisparameters in einer derartigen Weise bestimmt wird, daß das Verhältnis der Ansprechfrequenz zu der PI-Nullpunktfrequenz den durch den ersten Verhältnisparameter bestimmten Wert hat;
wobei dann, wenn das zweite Schaltsignal die Einstellung eines Absolutwertes auswählt, eine Tiefpaßfilterfrequenz, bei der es sich um eine Polfrequenz der Tiefpaßfilterberechnung handelt, auf der Basis des zweiten Absolutwertparameters unabhängig von dem Ansprechparameter bestimmt wird;
und wobei dann, wenn das zweite Schaltsignal die Einstellung eines Verhältnisses auswählt, die Tiefpaßfilterfrequenz in einer derartigen Weise bestimmt wird, daß das Verhältnis der Ansprechfrequenz zu der Tiefpaßfilterfrequenz den durch den zweiten Verhältnisparameter bestimmten Wert hat.
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Gemäß dem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird eine einfache Einstellung in Abhängigkeit von den Regelspezifikationen und den Eigenschaften von Regelgegenständen ermöglicht, wobei die geeignete Einstellung innerhalb einer kurzen Zeitdauer entsprechend den Anwendungen und den Eigenschaften der Maschinen erfolgt.
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Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand zeichnerischer Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert; in den Zeichnungen zeigen:
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1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Motorsteuerung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung des zeitlichen Ansprechens im Hinblick auf eine Stufenstörung unter Verwendung der Motorsteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Motorsteuerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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4 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Motorsteuerung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele ausführlich erläutert.
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Ausführungsbeispiel 1
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1 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Motorsteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Motor 1 erzeugt ein Drehmoment ansprechend auf Drehmomentbefehle τr zum Antreiben eines geregelten Gegenstands bzw. Regelgegenstands 3, der aus dem Motor 1 und einer mit dem Motor 1 gekoppelten mechanischen Last 2 besteht. Ferner wird eine Motordrehzahl vm, d. h. die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 1, durch Detektieren eines Motorwinkels θm, d. h. des Rotationswinkels des Motors 1, von einem Codierer 4 detektiert, woraufhin eine Differenzierung des Motorwinkels θm mittels einer Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 5 erfolgt.
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Als nächstes werden ein Geschwindigkeitsbefehl vr und die Motordrehzahl vm in eine Rückkopplungs-Berechnungseinheit 6 eingegeben, und die Rückkopplungs-Berechnungseinheit 6 berechnet Drehmomentbefehle τr durch den nachfolgend beschriebenen Rechenvorgang.
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In der Rückkopplungs-Berechnungseinheit 6 wird das Differenzsignal zwischen dem Geschwindigkeitsbefehl vr und der Motordrehzahl vm in einen Geschwindigkeits-Proportionalverstärker 7 eingegeben, und der Geschwindigkeits-Proportionalverstärker 7 multipliziert das Eingangssignal mit einer Geschwindigkeitsverstärkung Kv und gibt dieses Signal ab. Als nächstes wird das Ausgangssignal des Geschwindigkeits-Proportionalverstärkers 7 in einen Integralverstärker 8 eingegeben, und der Integralverstärker 8 integriert das Eingangssignal nach Multiplikation desselben mit einer Integralverstärkung ωi und gibt dieses Signal ab.
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Als nächstes wird das Signal, bei dem das Ausgangssignal von dem Geschwindigkeits-Proportionalverstärker 7 und das Ausgangssignal von dem Integralverstärker 8 summiert sind, in ein Tiefpaßfilter 9 eingegeben, so daß das Tiefpaßfilter 9 das eingegebene Signal zum Beispiel einer Tiefpaßfilter-Berechnung LPF(s) mit der Polfrequenz ωf unterzieht, die in der nachfolgenden Gleichung 1 angegeben ist, und dann das resultierende Signal abgibt; die Rückkopplungs-Berechnungseinheit 6 gibt als Drehmomentbefehle τr das Ausgangssignal von dem Tiefpaßfilter 9 ab. Dabei bezeichnet s den Laplace-Operator. LPF(s) = ωf/(s + ωf) (Gleichung 1).
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Die Rückkopplungs-Berechnungseinheit 6 führt mit der vorstehend beschriebenen Operation die Berechnung durch, wobei die Übertragungsfunktion FB(s) des Rückkopplungskreises von der Motordrehzahl vm auf die Drehmomentbefehle τr in der nachfolgenden Gleichung 2 dargestellt ist. FB(s) = PI(s)·LPF(s) (Gleichung 2).
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Hierbei handelt es sich bei PI(s) der vorstehend genannten Gleichung 2 um eine Berechnung, die als Proportional-Integral-Berechnung (PI-Berechnung) bezeichnet wird und in der nachfolgenden Gleichung dargestellt ist. PU(s) = Kv(s + ωi)/s (Gleichung 3).
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Bei der vorstehend genannten Rückkopplungs-Berechnungseinheit 6 handelt es sich bei den bei der Berechnung des Rückkopplungskreises verwendeten Parametern um eine Verstärkung in bezug auf die gesamte Übertragungsfunktion FB(s) des Rückkopplungskreises, d. h. eine Schleifenverstärkung Kv, eine Nullpunktfrequenz ωi bei der Verhältnis-Integralberechnung (wobei diese im folgenden als PI-Nullpunktfrequenz ωi bezeichnet wird) sowie eine Polfrequenz ωf des Tiefpaßfilters LPF(s) (wobei diese im folgenden als Filterfrequenz ωf bezeichnet wird).
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Als nächstes wird das Einstellverfahren für die vorstehend genannten Berechnungsparameter unter Bezugnahme auf 1 erläutert. Als erstes wird ein Ansprechparameter ω0 von einer Ansprechparameter-Eingabeeinheit 10 in den Geschwindigkeits-Proportionalverstärker 7 eingegeben, wobei auf der Basis hiervon die Geschwindigkeitsverstärkung Kv des Geschwindigkeits-Proportionalverstärkers 7, d. h. die Schleifenverstärkung Kv, bestimmt wird.
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Das Bestimmungsverfahren beinhaltet zum Beispiel ein Verfahren, bei dem die Schleifenverstärkung Kv gleich dem Ansprechparameter ω0 vorgegeben wird, ein Verfahren, bei dem ein Trägheitsmomentwert J eines Regelgegenstandes gemessen oder bestimmt wird und dann das Produkt auf dem Ansprechparameter ω0 und dem Trägheitsmomentwert J als Schleifenverstärkung Kv vorgegeben wird, und dergleichen.
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Als nächstes wird ein erstes Schaltsignal sw1 in einen ersten Schalter 14 von einer ersten Schaltsignal-Eingabeeinheit 13 eingegeben. Hierbei handelt es sich bei dem ersten Schaltsignal sw1 um den Parameter zum Auswählen entweder der Einstellung eines Absolutwertes oder der Einstellung eines Verhältnisses. In Abhängigkeit von der Einstellung, d. h. der Einstellung eines Absolutwertes oder der Einstellung eines Verhältnisses, schaltet das erste Schaltsignal sw1 den Eingang des ersten Schalters 14 nach links oder nach rechts.
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Wenn das erste Schaltsignal sw1 die Einstellung eines Absolutwertes auswählt, dann wird ein erster Absolutwertparameter ω1 von einer ersten Absolutwertparameter-Eingabeeinheit 11 in den Integralverstärker 8 eingegeben, und ansprechend auf diesen Wert wird die Integralverstärkung ωi des Integralverstärkers 8, d. h. die PI-Nullpunktfrequenz ωi bestimmt.
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Wenn das erste Schaltsignal sw1 die Einstellung eines Verhältnisses auswählt, wird ein erster Verhältnisparameter r1 von einer ersten Verhältnisparameter-Eingabeeinheit 12 in eine Integralverstärkungsverhältnis-Einstelleinheit 15 eingegeben. Unter der Voraussetzung, daß eine Ansprechfrequenz ωc den Wert hat, bei dem die dem Ansprechparameter ω0 entsprechende Schleifenverstärkung Kv durch den Trägheitsmomentwert J dividiert ist, bestimmt die Integralverstärkungsverhältnis-Einstelleinheit 15 auf der Basis des Ansprechparameters ω0 und des ersten Verhältnisparameters r1 die PI-Nullpunktfrequenz ωi, so daß das Verhältnis der PI-Nullpunktfrequenz ωi zu der Ansprechfrequenz ωc den durch den ersten Verhältnisparameter r1 bestimmten Wert erhält.
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Als nächstes wird ein zweites Schaltsignal sw2 von einer zweiten Schaltsignal-Eingabeeinheit 18 in einen zweiten Schalter 19 eingegeben. Hierbei handelt es sich bei dem zweiten Schaltsignal sw2 um den Parameter, der entweder die Einstellung eines Absolutwertes oder die Einstellung eines Verhältnisses auswählt. in Abhängigkeit von der Einstellung, nämlich der Einstellung eines Absolutwertes oder der Einstellung eines Verhältnisses, schaltet das zweite Schaltsignal sw2 den Eingang des zweiten Schalters 19 nach links oder nach rechts.
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Wenn das zweite Schaltsignal sw2 die Einstellung eines Absolutwertes auswählt, wird ein zweiter Absolutwertparameter ω2 von einer zweiten Absolutwertparameter-Eingabeeinheit 16 in das Tiefpaßfilter 9 eingegeben, und in Abhängigkeit davon wird eine Filterfrequenz ωf des Tiefpaßfilters 9 bestimmt.
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Wenn das zweite Schaltsignal sw2 die Einstellung eines Verhältnisses auswählt, wird ein zweiter Verhältnisparameter r2 von einer zweiten Verhältnisparameter-Eingabeeinheit 17 in eine Filterfrequenzverhältnis-Einstelleinheit 20 eingegeben. Ferner bestimmt die Filterfrequenzverhältnis-Einstelleinheit 20 auf der Basis des Ansprechparameters ω0 und eines zweiten Verhältnisparameters r2 die Filterfrequenz ωf derart, daß das Verhältnis der Filterfrequenz ωf zu der durch den Ansprechparameter ω0 bestimmten Ansprechfrequenz ωc zu dem von dem zweiten Verhältnisparameter r2 vorgegebenen Wert wird.
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Im folgenden werden die Begriffe des ersten Verhältnisparameters r1 und des zweiten Verhältnisparameters r2 erläutert. Wie vorstehend beschrieben, bestimmt der erste Verhältnisparameter r1 das erste Verhältnis ωi/ωe, wobei es sich um das Verhältnis der PI-Nullpunktfrequenz ωi zu der Ansprechfrequenz ωc handelt. Ferner bestimmt der zweite Verhältnisparameter r2 das zweite Verhältnis ωf/ωc, bei dem es sich um das Verhältnis der Filterfrequenz ωf zu der Ansprechfrequenz ωc handelt.
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Unter der Annahme, daß die Schleifenverstärkung Kv feststeht, d. h. die Ansprechfrequenz ωc feststeht, konvergiert die Motordrehzahl vm im Fall einer Störung um so schneller auf den gleichen Wert wie der Geschwindigkeitsbefehl vr, je größer das erstgenannte Verhältnis ist, so daß eine exaktere Regelung ermöglicht wird. Wenn jedoch das erste Verhältnis zu stark erhöht wird, dann schwingt das Regelsystem bei der Frequenz in der Nähe der Ansprechfrequenz ωc.
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Das erste Verhältnis hat somit einen Wert, bei dem es unabhängig von der Ansprechfrequenz ωc konstant wird, wobei dieser Wert somit üblicherweise auf ca. 0,2 bis 0,4 eingestellt wird. Wenn das zweite Verhältnis vermindert ist, kann somit der Einfluß aufgrund eines Rauschens bei hohen Frequenzen, wie zum Beispiel der Einfluß aufgrund der Quantisierung in dem Codierer 4 und dergleichen, vermindert werden.
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Wenn jedoch das zweite Verhältnis zu stark vermindert ist, wird das Regelsystem bei Frequenzen in der Nähe der Ansprechfrequenz ωc schwingen. Das zweite Verhältnis erhält somit ebenfalls einen Wert, bei dem es unabhängig von der Ansprechfrequenz ωc konstant wird, und aus diesem Grund wird dieses Verhältnis somit derart gewählt, daß es von einem geringen Mehrfachen bis zum Zehnfachen beträgt.
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Als nächstes wird der Einstellvorgang der Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Dabei wird als erstes der üblichste Fall beschrieben. Als Anfangseinstellung beim Starten des Einstellvorgangs der Motorsteuerung der vorliegenden Erfindung werden das erste Schaltsignal sw1 und das zweite Schaltsignal sw2 mit der Einstellung des Verhältnisses ausgewählt. Wie ferner vorstehend beschrieben, sind die geeigneten Werte für den ersten Verhältnisparameter r1 und den zweiten Verhältnisparameter r2 vorab derart bestimmt worden, daß sie für möglichst viele Anwendungen geeignet sind. Darüber hinaus ist der Ansprechparameter ω0 als niedriger Wert vorgegeben, so daß er bei verschiedenen Anwendungen möglichst stabil wird.
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Durch das Bestimmen eines Ausgangswertes beispielsweise in dieser Art kann in vielen Fällen ein äußerst exaktes Ansprechen durch bloßes Einstellen des Ansprechparameters ω0, so daß dieser nach seinem Start allmählich zunimmt, erzielt werden. Das heißt, es kann eine Einstellung mittels eines einzigen Parameters wie bei dem eingangs genannten Stand der Technik erzielt werden.
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Obwohl das vorstehend genannte erste Verhältnis und zweite Verhältnis als Ausgangswert so bestimmt sind, um eine Eignung für möglichst viele Fälle zu erzielen, kann andererseits ein Fall auftreten, bei dem der passende Wert in Abhängigkeit von den Anwendungen, bei denen die Motorsteuerung eingesetzt wird, nicht immer geeignet ist. 2 zeigt Ansprechverhalten der Motordrehzahl in bezug auf eine auf den Motor ausgeübte Stufenstörung bei Veränderung des ersten Verhältnisses. 2 zeigt dabei die Ansprechverhalten in folgenden Fällen:
- (a) das erste Verhältnis bleibt auf dem Ausgangswert,
- (b) das erste Verhältnis wird ausgehend von dem Ausgangswert erhöht,
- (c) das erste Verhältnis wird ausgehend von dem Ausgangswert vermindert.
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In Verbindung mit der Anwendung kann als Regelspezifikation ein Fall vorliegen, in dem der engere Spielraum der Motordrehzahlschwankung gegenüber der Strecke selbst dann erforderlich ist, wenn das System zu schwingen beginnt; in diesem Fall versteht es sich, daß das erste Verhältnis besser größer gemacht wird als der Ausgangswert, wie dies in 2 zu sehen ist.
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In Verbindung mit der Anwendung kann als Regelspezifikation dagegen auch der Fall vorliegen, in dem die Motordrehzahl vm in einer möglichst gleichmäßigen Beschleunigung geregelt werden muß, anstatt in abrupt konvergierender Weise geregelt zu werden; in diesem Fall versteht es sich, daß das erste Verhältnis besser kleiner ausgebildet wird als der Ausgangswert, wie dies aus 2 ersichtlich ist.
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Ferner kann in Verbindung mit der Anwendung als Regelspezifikation in dem Fall, wenn der Einfluß aufgrund einer Störung so weit wie möglich vermindert werden muß, während die Schwingung bei hohen Frequenzen aufgrund des Einflusses durch das vorstehend beschriebene Rauschen so gering wie möglich gehalten werden soll – und zwar selbst bei der Möglichkeit, daß das System in der Nähe der Ansprechfrequenz zu schwingen beginnt –, ein bevorzugtes Resultat in einfacher Weise dadurch erzielt werden, daß das zweite Verhältnis auf das Eins-Fache bis das Zwei-Fache vermindert wird.
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Bei der Bewältigung von Schwankungen der Regeispezifikation in Verbindung mit der Anwendung der Motorsteuerung werden der Absolutwert der PI-Nullpunktfrequenz und der Filterfrequenz nicht durch die erste Absolutwerteingabe und die zweite Absolutwerteingabe bestimmt, sondern durch Einstellen der PI-Nullpunktfrequenz und der Filterfrequenz unter Verwendung der ersten Verhältniseingabe und der zweiten Verhältniseingabe; daher ergibt sich ein Vorteil dahingehend, daß die Einstellung intuitiv und einfach erfolgen kann, da die Einstellung unabhängig von einem hohen/niedrigen Wert der Ansprechfrequenz ωc innerhalb eines vorbestimmten Bereichs auf der Basis des als Ausgangswert vorgegebenen vorbestimmten Wertes erfolgen kann.
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Darüber hinaus wird die Ansprechfrequenz ωc im allgemeinen derart eingestellt, daß sich ein möglichst rasches Ansprechen ergibt, d. h. die Schleifenverstärkung Kv wird auf einen möglichst hohen Wert eingestellt, so daß sich diese der Stabilitätsgrenze nähert. In dem Zustand, in dem die Schleifenverstärkung Kv auf einen Wert nahe der Stabilitätsgrenze erhöht worden ist, wird aufgrund der Stabilitätsänderungen, die in empfindlicher Weise auf die Änderung in der PI-Nullpunktfrequenz ωi und der Filterfrequenz ωf ansprechen, die Einstellung des ersten Verhältnisses und des zweiten Verhältnisses gemäß der vorstehend beschriebenen Regelspezifikation schwierig.
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Wenn die Regelspezifikation von einem Standardfall abweicht, werden somit in einem frühen Stadium der Einstellung, in dem die Ansprechfrequenz ωc noch niedrig ist, das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis in Abhängigkeit von der Regelspezifikation ausgehend von dem Ausgangswert verändert, und anschließend steigt die Ansprechfrequenz ωc allmählich auf einen Wert nahe der Stabilitätsgrenze, so daß innerhalb einer kurzen Einstellzeit eine optimale Einstellung gemäß der Regelspezifikation erzielt wird.
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Wenn dagegen der Regelgegenstand 3 eine mechanische Resonanz aufweist, deren Dämpfung bei einer etwas höheren Frequenz als einer bevorzugten Ansprechfrequenz gering ist, verursacht eine Erhöhung der Ansprechfrequenz ωc unter Beibehaltung des ersten Verhältnisses und des zweiten Verhältnisses, die in der vorstehend beschriebenen Weise als allgemeine Ausgangswerte bestimmt worden sind, eine allmähliche Erhöhung der Filterfrequenz ωf ausgehend von einem niedrigen Wert, wobei ferner eine Phasenverzögerung durch das Tiefpaßfilter 9 bei der Frequenz auftritt, die höher ist als der Bereich nahe der Filterfrequenz ωf.
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Die Motordrehzahl vm, die durch die mechanische Resonanz in bezug auf die Drehzahlbefehle τr bei der Resonanzfrequenz beträchtlich verstärkt ist, wird somit mit den Drehmomentbefehlen τr rückgekoppelt, wobei die Phase in dem Rückkopplungskreis verzögert worden ist; infolgedessen erfolgt die Schwingung bei der mechanischen Resonanzfrequenz selbst dann, wenn die Ansprechfrequenz ωc sehr niedrig ist.
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Wenn es sich bei der mechanischen Resonanz des Regelgegenstands 3 bekanntermaßen um die Frequenz handelt, bei der das vorstehend beschriebene Problem auftritt, oder wenn die Schwingung aufgrund der mechanischen Resonanz in einem Zustand aufgetreten ist, in dem die Ansprechfrequenz ωc in der vorstehend beschriebenen Weise sehr niedrig ist, kann die Ansprechfrequenz ωc durch Erhöhen der Filterfrequenz ωf, die höher ist als die mechanische Resonanzfrequenz, erhöht werden, ohne daß es zu dem vorstehend geschilderten Schwingungsphänomen kommt.
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Wenn in dem vorstehend geschilderten Fall das zweite Schaltsignal in einem frühen Einstellstadium auf die Absolutwert-Einstellung eingestellt ist, wird das zweite Absolutsignal somit derart vorgegeben, daß die Filterfrequenz ωf höher wird als die mechanische Resonanzfrequenz und auch das erste Schaltsignal auf der Einstellung eines Verhältnisses verbleibt, und somit kann in einfacher Weise eine Einstellung erzielt werden, die eine mit hoher Geschwindigkeit erfolgende und äußerst exakte Regelung ermöglicht, indem lediglich die Ansprechfrequenz ωc allmählich erhöht wird, selbst wenn mechanische Resonanzen auftreten.
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Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der vorstehend beschriebenen Weise konfiguriert, und unter Verwendung der ersten Verhältnisparameter-Eingabeeinheit sowie der zweiten Verhältnisparameter-Eingabeeinheit wird eine intuitive und einfache Einstellung auf der Basis eines konstanten Wertes unabhängig von der Einstellung der Ansprechfrequenz möglich.
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Da ferner die Einstellung unter Erhöhung der Ansprechfrequenz erzielt werden kann, so kann nach dem Einstellen des ersten Verhältnisses und des zweiten Verhältnisses in Abhängigkeit von der Regelspezifikation in einem frühen Stadium der Einstellung eine geeignete Einstellung ansprechend auf die in Verbindung mit der Anwendung bestehende Regelspezifikation innerhalb einer kurzen Zeit erzielt werden.
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Unter Verwendung der ersten Schaltsignal-Eingabeeinheit und der zweiten Schaltsignal-Eingabeeinheit, die entweder die Einstellung eines Verhältnisses oder die Einstellung eines Absolutwertes auswählen, kann somit die Einstellung eines Verhältnisses oder die Einstellung eines Absolutwertes in Abhängigkeit von der Regelspezifikation sowie den Eigenschaften des Regelgegenstandes in einem frühen Stadium der Einstellung ausgewählt werden, so daß sich innerhalb einer kurzen Zeitdauer eine geeignete Einstellung erzielen läßt.
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Insbesondere kann unter Verwendung der ersten Schaltsignal-Eingabeeinheit und der zweiten Schaltsignal-Eingabeeinheit in individueller Weise eine Einstellung innerhalb einer kurzen Zeitdauer erzielt werden, bei der ein rasches Ansprechen ohne Verursachen von Schwingungen erzielt wird, selbst wenn mechanische Resonanz bei dem Regelgegenstand auftritt.
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Ausführungsbeispiel 2
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3 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Motorsteuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnen wiederum die gleichen Einheiten, wobei auf eine nochmalige Erläuterung von diesen verzichtet wird. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist derart konfiguriert, daß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Schätzeinheit 51 für mechanische Kenngrößen sowie ein Eingang und ein Ausgang dafür hinzufügt sind, wobei dies im folgenden erläutert wird.
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Die Schätzeinheit 51 für mechanische Kenngrößen schätzt eine mechanische Resonanzfrequenz des Regelgegenstands 3 auf der Basis der erfaßten Motordrehzahl vm beispielsweise durch ein solches Verfahren, wie z. B. das Messen der Schwingungsfrequenz, wenn die Motordrehzahl vm schwingt. Darüber hinaus erfolgt eine Beurteilung dahingehend, was für das zweite Schaltsignal sw2 besser ist, nämlich die Auswahl der Einstellung eines Absolutwertes oder der Einstellung eines Verhältniswertes, auf der Basis der geschätzten mechanischen Resonanzfrequenz, wobei die Schätzeinheit 51 das Resultat an die zweite Schaltsignal-Eingabeeinheit 18 liefert.
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Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert, wird dann, wenn die mechanische Resonanzfrequenz in dem Bereich ist, in dem bei niedriger Frequenz ωf des Tiefpaßfilters leicht eine Schwingung auftritt, bei den Beurteilungsverfahren die Einstellung eines Absolutwertes ausgewählt und als zweites Schaltsignal sw2 bestimmt.
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Gleichzeitig wird der zweite Absolutwertparameter ω2 in der zweiten Absolutwertparameter-Eingabeeinheit 16 derart bestimmt, daß die Frequenz ωf des Tiefpaßfilters höher ist als die mechanische Resonanzfrequenz. Selbst wenn die mechanische Resonanzfrequenz so vorliegt, wie dies vorstehend bei dem Regelgegenstand 3 angegeben worden ist, kann infolgedessen ein Einsteller ein Regelsystem mit raschem Ansprechen verwirklichen, indem die Ansprechfrequenz ωc durch bloßes Ändern eines Ansprechparameters ω0 auf einen Wert in der Nähe der Grenze erhöht wird.
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Bei dem Verfahren zum Einstellen des zweiten Absolutwertparameters ω2 kann der Parameter in einer derartigen Weise bestimmt werden, daß die Frequenz ωf des Tiefpaßfilters einen ausreichend hohen Wert erhält und dabei nicht auf der mechanischen Resonanzfrequenz basiert.
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Da das vorliegende Ausführungsbeispiel in der vorstehend geschilderten Weise unter automatischer Einstellung des Schaltsignals ansprechend auf die Eigenschaften des Regelgegenstands 3 arbeitet, kann das Regelsystem ansprechend auf die Eigenschaften des Regelgegenstands 3 innerhalb einer kurzen Zeitdauer geeignet eingestellt werden, indem lediglich der Ansprechparameter verändert wird.
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Ausführungsbeispiel 3
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4 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Motorsteuerung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das vorliegende Ausführungsbeispiel betrifft eine Motorsteuerung, die eine positionsmäßige Regelung ausführt, während das erste und das zweite Ausführungsbeispiel eine Geschwindigkeitsregelung betreffen. Dabei bezeichnen wiederum die gleichen Bezugszeichen wie in 1 die entsprechenden Einheiten, wobei auf eine nochmalige Erläuterung von diesen verzichtet wird.
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Ein Positionsbefehl θr und der Motorwinkel θm werden in eine Rückkopplungs-Berechnungseinheit 106 eingegeben, und diese berechnet die Drehmomentbefehle τr mit dem nachfolgend beschriebenen Vorgang.
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In der Rückkopplungs-Berechnungseinheit 106 wird das Differenzsignal zwischen dem Positionsbefehl θr und dem Motorwinkel θm in einen Positions-Proportionalverstärker 131 eingegeben, und der Positions-Proportionalverstärker 131 gibt das Signal als Geschwindigkeitsbefehl vr ab, nachdem das Eingangssignal mit der Positionsverstärkung kp multipliziert worden ist.
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Als nächstes wird das Differenzsignal zwischen dem Geschwindigkeitsbefehl vr und der Motordrehzahl vm, bei der der Motorwinkel θm durch eine Geschwindigkeits-Berechnungseinheit 105 differenziert worden ist, in einen Geschwindigkeits-Proportionalverstärker 107 eingegeben, und der Geschwindigkeits-Proportionalverstärker 107 gibt das Signal ab, nachdem das Eingangssignal mit einer Geschwindigkeitsverstärkung Kv multipliziert worden ist.
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Dann wird das Ausgangssignal des Geschwindigkeits-Proportionalverstärkers 107 in den Integralverstärker 108 eingegeben, und der Integralverstärker 108 gibt das Signal ab, nachdem das Eingangssignal mit einer Integralverstärkung ωi multipliziert worden ist sowie integriert worden ist. Als nächstes wird das Summensignal aus dem Ausgangssignal von dem Geschwindigkeits-Proportionalverstärker 107 und dem Ausgangssignal von dem Integralverstärker 108 in ein Tiefpaßfilter 109 eingegeben, so daß das Tiefpaßfilter 109 ein Signal abgibt, bei dem eine Tiefpaßfilter-Berechnung LPF(s) mit einer Polfrequenz ωf angewendet worden ist, wie dies in der bei dem ersten Ausführungsbeispiel erläuterten Gleichung 1 angegeben ist, woraufhin die Rückkopplungs-Berechnungseinheit 106 das Ausgangssignal von dem Tiefpaßfilter 109 in Form von Drehmomentbefehlen τr abgibt.
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Die Rückkopplungs-Berechnungseinheit 106 arbeitet in der vorstehend beschriebenen Weise, um die Übertragungsfunktion FB(s) der Rückkopplungsschleife von dem Motorwinkel θm zu den Drehmomentbefehlen τr zu berechnen, wie dies in derθθθ nachfolgenden Gleichung 4 dargestellt ist. FB(s) = (s + Kp)·PI(s)·LPF(s) (Gleichung 4).
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Bei dem in der vorstehend genannten Gleichung 4 angegebenen Wert PI(s) handelt es sich um eine Berechnung, die als Proportional-Integral-Berechnung (PI-Berechnung) bezeichnet wird, wie diese durch die Gleichung 3 bei dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
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In der vorstehend genannten Rückkopplungs-Berechnungseinheit 106 handelt es sich bei den Parametern, die zum Berechnen des Rückkopplungskreises verwendet werden, um folgende:
die Verstärkung in bezug auf die gesamte Übertragungsfunktion FB(s) des Rückkopplungskreises, d. h. die Schleifenverstärkung Kv;
eine PI-Nullpunktfrequenz ωi, d. h. eine Nullpunktfrequenz ωi bei der Proportional-Integral-Berechnung;
die Filterfrequenz ωf, d. h. eine Polfrequenz ωf des Tiefpaßfilters LPF(s); sowie
eine Nullpunktfrequenz in Form einer Positionsverstärkung Kp (die im folgenden als Positionsverstärkungs-Nullpunktfrequenz Kp bezeichnet wird).
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Als nächstes wird das Bestimmungsverfahren für die vorstehend genannten Berechnungsparameter auf der Basis der 4 erläutert. Als erstes wird der Ansprechparameter ω0 von der Ansprechparameter-Eingabeeinheit 110 eingegeben, und die Geschwindigkeitsverstärkung Kv in einem Geschwindigkeits-Proportionalverstärker 107, d. h. die Schleifenverstärkung Kv, wird auf der Basis hiervon bestimmt.
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Anschließend wird ein erstes Schaltsignal sw1 von einer ersten Schaltsignal-Eingabeeinheit 113 in einen ersten Schalter 114 und einen dritten Schalter 144 eingegeben. Bei dem ersten Schaltsignal sw1 handelt es sich hierbei um einen Parameter, der entweder die Einstellung eines Absolutwertes oder die Einstellung eines Verhältnisses auswählt. In Abhängigkeit von der Einstellung, d. h. der Einstellung eines Absolutwertes oder der Einstellung eines Verhältnisses, schaltet das erste Schaltsignal sw1 die Eingänge des ersten Schalters 114 und des dritten Schalters 144 gleichzeitig nach links oder nach rechts.
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Wenn das erste Schaltsignal sw1 die Einstellung eines Absolutwertes auswählt, wird ein erster Absolutwertparameter ω1 von einer ersten Absolutwertparameter-Eingabeeinheit 111 eingegeben, und ansprechend auf den Wert wird dann die Integralverstärkung ωi des Integralverstärkers 108, d. h. die PI-Nullpunktfrequenz ωi bestimmt. Ein dritter Absolutwertparameter ω3 wird von einer dritten Absolutwertparameter-Eingabeeinheit 141 eingegeben, und ansprechend auf den Wert wird dann die Positionsverstärkung Kp des Positions-Proportionalverstärkers 131, d. h. die Positionsverstärkungs-Nullpunktfrequenz Kp, bestimmt.
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Wenn das erste Schaltsignal sw1 dann die Einstellung eines Verhältnisses auswählt, wird ein erster Verhältnisparameter r1 von einer ersten Verhältnisparameter-Eingabeeinheit 112 eingegeben. Unter der Voraussetzung, daß eine Ansprechfrequenz ωc den Wert hat, bei dem die dem Ansprechparameter ω0 entsprechende Schleifenverstärkung Kv durch einen Trägheitsmomentwert J dividiert ist, bestimmt eine Integralverstärkungsverhältnis-Einstelleinheit 115 auf der Basis des Ansprechparameters ω0 sowie des ersten Verhältnisparameters r1 die PI-Nullpunktfrequenz ωi in einer derartigen Weise, daß das Verhältnis der PI-Nullpunktfrequenz ωi zu der Ansprechfrequenz ωc den von dem ersten Verhältnisparameter r1 bestimmten Wert erhält.
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Wenn das erste Schaltsignal sw1 die Einstellung eines Verhältnisses auswählt, wird ein dritter Verhältnisparameter r3 von einer dritten Verhältnis-Parametereingabeeinheit 142 in der vorstehend beschriebenen Weise eingegeben. Ferner bestimmt eine Positionsverstärkungsverhältnis-Einstelleinheit 145 auf der Basis des Ansprechparameters ω0 und des dritten Verhältnisparameters r3 die Positionsverstärkungs-Nullpunktfrequenz Kp, so daß das Verhältnis der Positionsverstärkungs-Nullpunktfrequenz Kp zu der Ansprechfrequenz ωc den durch den dritten Verhältnisparameter r3 vorgegebenen Wert erhält.
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Als nächstes wird ein zweites Schaltsignal sw2 von einer zweiten Schaltsignal-Eingabeeinheit 118 in einen zweiten Schalter 119 eingegeben. Bei dem zweiten Schaltsignal sw2 handelt es sich um den Parameter, der entweder die Einstellung eines Absolutwertes oder die Einstellung eines Verhältnisses auswählt. In Abhängigkeit von der Einstellung, d. h. der Einstellung eines Absolutwertes oder der Einstellung eines Verhältnisses, schaltet das zweite Schaltsignal sw2 den Eingang des zweiten Schalters 119 nach links oder nach rechts.
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Wenn das zweite Schaltsignal sw2 die Einstellung eines Absolutwertes auswählt, wird ein zweiter Absolutwertparameter ω2 von einer zweiten Absolutwertparameter-Eingabeeinheit 116 eingegeben, und eine Filterfrequenz ωv des Tiefpaßfilters 109 wird dem Wert entsprechend bestimmt.
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Wenn das zweite Schaltsignal sw2 die Einstellung eines Verhältnisses auswählt, wird der zweite Verhältnisparameter r2 von einer zweiten Verhaltnisparameter-Eingabeeinheit 117 eingegeben. Ferner bestimmt eine Filterfrequenzverhältnis-Einstelleinheit 120 auf der Basis des Ansprechparameters ω0 und eines zweiten Verhältnisparameters r2 die Filterfrequenz ωf derart, daß das Verhältnis der Filterfrequenz ωf zu der durch den Ansprechparameter ω0 bestimmten Ansprechfrequenz ωc den durch den zweiten Verhältnisparameter r2 bestimmten Wert erhält.
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Die Eigenschaften des ersten Verhältnisparameters r1 und des zweiten Verhältnisparameters r2 sind dabei ähnlich den bei dem ersten Ausführungsbeispiel erläuterten Eigenschaften. Ferner ist die Eigenschaft des dritten Verhältnisparameters r3 ähnlich der des ersten Verhältnisparameters r1. Das heißt, wie vorstehend erwähnt, es bestimmt der dritte Verhältnisparameter r3 das dritte Verhältnis Kp/ωc, d. h. das Verhältnis der Positionsverstärkungs-Nullpunktfrequenz Kp zu der Ansprechfrequenz ωc.
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Je höher das dritte Verhältnis ist, desto rascher konvergiert der Motorwinkel θm auf den gleichen Wert wie der Positionsbefehl θr bei einer Störung von außen, wobei infolgedessen eine exaktere Regelung erzielt werden kann. Wenn jedoch das dritte Verhältnis zu stark erhöht wird, wird das Regelsystem bei Frequenzen in der Nähe der Ansprechfrequenz ωc schwingend. Aus diesem Grund hat das dritte Verhältnis einen Wert, bei dem es unabhängig von der Ansprechfrequenz ωc konstant wird, wobei dieser Wert somit üblicherweise auf etwa 0,2 bis 0,4 eingestellt wird.
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Die Einstellung der Motorsteuerung der vorliegenden Erfindung erfolgt in ähnlicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Das heißt, als Ausgangseinstellung beim Start des Einstellvorgangs der Motorsteuerung der vorliegenden Erfindung wird die Einstellung eines Verhältnisses sowohl für das erste Schaltsignal sw1 als auch für das zweite Schaltsignal sw2 gewählt.
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Durch das Einstellen des ersten Verhältnisparameters r1, des zweiten Verhältnisparameters r2 und des dritten Verhältnisparameters r3 auf einen geeigneten Ausgangswert kann in den meisten Fallen ein mit hoher Geschwindigkeit erfolgendes und exaktes Ansprechen lediglich dadurch erzielt werden, daß der Ansprechparameter ω0 derart eingestellt wird, daß dieser nach dem Start allmählich höher wird. Das heißt, es kann eine Einstellung durch einen einzigen Parameter in ähnlicher Weise wie bei dem eingangs beschriebenen Stand der Technik erzielt werden.
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Bei der Bewältigung von Schwankungen von verschiedenen Regelspezifikationen entsprechend den Anwendungen der Motorsteuerung werden dagegen nicht die Absolutwerte der PI-Nullpunktfrequenz und der Filterfrequenz unter Verwendung des ersten Absolutwert-Eingangssignals und des zweiten Absolutwert-Eingangssignals bestimmt, sondern diese werden unter Verwendung des ersten Verhältnis-Eingangssignals und des zweiten Verhältnis-Eingangssignals bestimmt, und auf diese Weise wird ein Vorteil dahingehend erreicht, daß die Einstellung innerhalb eines feststehenden Bereichs auf der Basis des feststehenden Wertes, der als Ausgangswert bestimmt worden ist, unabhängig von dem Pegel der Ansprechfrequenz ωc durchgeführt werden kann, wobei dies dazu führt, daß die Einstellung in intuitiver und einfacher Weise ausgeführt werden kann.
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Ferner sind in einem frühen Stadium der Einstellung, in dem die Ansprechfrequenz ωc niedrig ist, das erste Verhältnis, das zweite Verhältnis und das dritte Verhältnis in Abhängigkeit von der Regelspezifikation von dem Ausgangswert verändert worden, und dann wird die Ansprechfrequenz ωc auf einen Wert in der Nähe der Stabilitätsgrenze allmählich erhöht, so daß die optimale Einstellung innerhalb einer kurzen Einstellzeit erzielt werden kann.
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In dem Fall, in dem die mechanische Resonanz des Regelgegenstands 3 bekanntermaßen bei einer solchen Frequenz auftritt, bei der die Schwingung in dem Zustand einer sehr niedrigen Ansprechfrequenz ωc auftritt oder eine Schwingung aufgrund der mechanischen Resonanzfrequenz in einem Zustand auftritt, in dem die Ansprechfrequenz ωc sehr gering ist, wird das zweite Schaltsignal in einem frühen Stadium der Einstellung auf die Einstellung eines Absolutwertes eingestellt, und ferner wird das zweite Absolutsignal derart bestimmt, daß die Filterfrequenz ωf höher ist als die mechanische Resonanzfrequenz, während das erste Schaltsignal auf der Einstellung eines Verhältnisses verbleibt; durch bloßes allmähliches Erhöhen der Ansprechfrequenz ωc im Anschluß daran kann somit die Einstellung in einer derartigen Weise erfolgen, daß eine rasche und exakte Regelung selbst dann in einfacher Weise erzielt werden kann, wenn eine mechanische Resonanz auftritt.
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Da das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel in der beschriebenen Weise konfiguriert ist, ermöglicht die Ausbildung der ersten Verhältnisparameter-Eingabeeinheit und der zweiten Verhältnisparameter-Eingabeeinheit auf der Basis eines konstanten Werts unabhängig von der Einstellung der Ansprechfrequenz die Ausführung der Einstellung in intuitiver und einfacher Weise.
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Ferner sind das erste Verhältnis, das zweite Verhältnis und das dritte Verhältnis in Abhängigkeit von der Regelspezifikation in einem frühen Einstellstadium bestimmt worden, und danach kann die Einstellung zum Erhöhen der Ansprechfrequenz durchgeführt werden, so daß sich in einer kurzen Zeit eine optimale Einstellung erzielten läßt, die Regelspezifikationen entsprechend verschiedenen Anwendungen berücksichtigt.
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Ferner ermöglicht die Ausbildung der ersten Schaltsignal-Eingabeeinheit und der zweiten Schaltsignal-Eingabeeinheit, die Einstellung eines Verhältnisses oder die Einstellung eines Absolutwertes auswählen, die Erzielung einer optimalen Einstellung innerhalb einer kurzen Zeitdauer in Übereinstimmung mit der Regelspezifikation und den Eigenschaften des Regelobjekts.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Motor
- 2
- mechanische Last
- 3
- Regelgegenstand
- 4
- Codierer
- 5; 105
- Geschwindigkeits-Berechnungseinheit
- 6; 106
- Rückkopplungs-Berechnungseinheit
- 7; 107
- Geschwindigkeits-Proportionalverstarker
- 8; 108
- Integralverstärker
- 9; 109
- Tiefpaßfilter
- 10; 110
- Ansprechparameter-Eingabeeinheit
- 13, 18; 113, 118
- Schaltsignal-Eingabeeinheiten
- 14, 19; 114, 119, 144
- Schalter
- 11, 16; 111, 116, 141
- Absolutwertparameter-Eingabeeinheiten
- 12, 17; 112, 117, 142
- Verhältnisparameter-Eingabeeinheiten
- 15; 115
- Integralverstärkungsverhältnis-Einstelleinheit
- 20; 120
- Filterfrequenzverhältnis-Einstelleinheit
- 51
- Schätzeinheit für mechanische Kenngröße
- 131
- Positions-Praportionalverstärker
- 145
- Positionsverstärkungsverhältnis-Einstelleinheit