DE112004001742B4

DE112004001742B4 - Motorsteuerverfahren und vorrichtung zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: DE112004001742B4
Application number: DE112004001742.4T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Tsutsui; Jyun Sawaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2024-06-12
Also published as: TW200541200A; TWI272761B; CN100461612C; JPWO2005122385A1; DE112004001742T5; US7276869B2; JP4434205B2; WO2005122385A1; CN1856930A; US20060279241A1

Abstract

Motorsteuerverfahren zum Steuern eines Motors (13) mittels einer Positionsschleife (5) und einer Geschwindigkeitsschleife (8) gemäß einem Positionssignal (θ_s) und einem Positionsabweichungssignal (θ_e), wobei das Positionssignal (θ_s) Information über eine Rotationsposition des Motors (13) angibt, und das Positionsabweichungssignal (θ_e) eine Differenz zwischen dem Positionssignal (θ_s) und einem Positionsanweisungssignal (θ_r) ist, wobei das Motorsteuerverfahren umfasst:
– einen Schritt zum Begrenzen eines Ausgangsstroms an den Motor (13) und Ausgeben eines Strombegrenzungssignals (Il), wenn der Ausgangsstrom begrenzt ist;
– einen Schritt (S106, S112) zum Ausgeben einer Eingabe-/Ausgabeabweichung (V_h) zwischen einem Abweichungseingabesignal (θ_f) am Eingang einer Abweichungsbegrenzungseinheit (21) und einem von dieser ausgegebenen Ausgabewert (θ_g), wenn das Strombegrenzungssignal (Il) ausgeben wird;
– einen Schritt zum Integrieren der Eingabe-/Ausgabeabweichung (V_h); und
– einen Schritt zum Subtrahieren des integrierten Wertes (θ_cd) der Eingabe-/Ausgabeabweichung (V_h) von dem Positionsabweichungssignal (θ_e).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Motorsteuerverfahren und eine Motorsteuervorrichtung zur Durchführung des Motorsteuerverfahrens, was für einen Spindelmotor oder dergleichen angewendet wird, welcher ein Maschinenwerkzeug ansteuert.
Im Folgenden werden die Begriffe „Instruktion” und „Anweisung” als gegenseitig austauschbar verwendet.
2. Beschreibung des Standes der Technik
14 zeigt ein Steuerblockdiagramm einer konventionellen Motorsteuervorrichtung mit einer Schaltereinheit, die angepasst ist, zwischen einer Positionsschleife und einer Geschwindigkeitsschleife gemäß Steuermodi umzuschalten, um eine Positionssteueroperation und eine Geschwindigkeitssteueroperation zu behandeln. Bezug nehmend auf 14 generiert ein Geschwindigkeitsinstruktionsmittel 2 in einem Instruktionsgenerierungsmittel 1 ein Geschwindigkeitsinstruktionssignal V_rf, während ein Positionsinstruktionsmittel 3 in dem Instruktionsgenerierungsmittel 1 ein Positionsinstruktionssignal (Positionsanweisungssignal) Θ_r generiert.
Ein Schaltmittel 4 ist angepasst, zwischen einer Positionssteueroperation und einer Geschwindigkeitssteueroperation umzuschalten. Ein Schaltsteuermittel 4a ist angepasst, Schalter 4b und 4c zu steuern, um dadurch zwischen einer Positionssteuerschleife und einer Geschwindigkeitssteuerschleife umzuschalten. Wenn eine Positionssteueroperation angefordert wird, wird ein Positionsabweichungssignal Θ_e, das die Differenz zwischen einem Positionsinstruktionssignal Θ_r, das den Schalter 4b passiert hat, der in einem verbundenen Zustand ist, und einem Positionssignal Θ_s, das durch ein Positionserfassungsmittel 6 erfasst wird und die Position eines Motors 13 darstellt, zu einem Positionssteuermittel (Positionsschleife) 5 eingegeben. Das Positionssteuermittel 5 gibt ein Geschwindigkeitsinstruktionsoperationssignal V_r aus, das durch Konvertieren des eingegebenen Signals in eine Geschwindigkeitsinstruktion erhalten wird. Wenn eine Positionssteueroperation angefordert ist, oder wenn Spindelausrichtung durchgeführt wird, wird übrigens ein Positionsinstruktionssignal Θ_r von dem Instruktionsgenerierungsmittel 1 ausgegeben. Wenn jedoch eine Geschwindigkeitssteueroperation angefordert ist, ist der Schalter 4b in einem verbundenen Zustand. Ferner ist der Schalter 4c mit einem oberen Kontakt verbunden, wie in der Figur gesehen wird. Somit durchläuft ein Geschwindigkeitsinstruktionssignal V_rv, das von einem Geschwindigkeitsinstruktionsmittel 2 ausgegeben wird, den Schalter 4c.
Ein Geschwindigkeitsabweichungssignal V_e, das die Differenz zwischen einem Wert, der durch das Geschwindigkeitsinstruktionssignal V_rv dargestellt wird, das den Schalter 4c passiert hat, und einem Ableitungswert darstellt, der durch ein Differenzierungsmittel 7 von dem Positionssignal Θ_s erhalten wird, das durch das Positionserfassungsmittel 6 erfasst wird und die Position eines Motors 13 darstellt, wird zu einem Geschwindigkeitssteuermittel (Geschwindigkeitsschleife) 8 eingegeben.
Ein Geschwindigkeitssteuermittel 8 hat ein Geschwindigkeitsproportionalsteuermittel 9 und ein Geschwindigkeitsintegralsteuermittel 10. Wenn ein Geschwindigkeitsabweichungssignal V_e zu dem Geschwindigkeitssteuermittel 8 eingegeben wird, wird das Geschwindigkeitsabweichungssignal V_e zu sowohl dem Geschwindigkeitsproportionalsteuermittel 9 als auch dem Geschwindigkeitsintegralsteuermittel 10 übertragen, die jeweils elektrische Strominstruktionswerte kalkulieren. Dann gibt das Geschwindigkeitssteuermittel 8 einen Strominstruktionswert I_r, der durch Aufaddieren der kalkulierten elektrischen Strominstruktionswerte erhalten wird, zu einem Strombegrenzungsmittel 11 aus. Das Strombegrenzungsmittel 11 begrenzt den Strominstruktionswert I_r auf einen maximalen Stromwert, der durch ein Stromsteuermittel 12 ausgegeben werden kann. Wenn ein Strom durch dieses Strombegrenzungsmittel 11 begrenzt wird, instruiert das Strombegrenzungsmittel 11 das Geschwindigkeitsintegralsteuermittel 10, eine Integration zu stoppen. Das Geschwindigkeitsintegralsteuermittel 10 ist konfiguriert, eine Integration zu stoppen, um dadurch, wenn eine Begrenzung eines elektrischen Stroms aufgehoben wird, Auftreten eines Überschwingens mit Bezug auf den Geschwindigkeitsinstruktionswert wegen unnötiger Integration des Geschwindigkeitsabweichungssignals V_e zu unterdrücken, das generiert wird, während der elektrische Strom begrenzt ist. Somit steuert das Stromsteuermittel 12 einen elektrischen Strom des Motors 13 gemäß dem Stromgrenzwert I_r1, der von dem Strombegrenzungsmittel 11 ausgegeben wird.
Ferner veranschaulicht 15 eine Technik ( WO 2003/085 816 A1 ), die erfunden ist, um das Problem der Steuervorrichtung zu lösen, die in 14 gezeigt wird. In einer Steuervorrichtung, die in 15 gezeigt wird, wählt ein Schaltmittel 4 eines Instruktionsgenerierungsmittels 1 eine von einer Positionssteueroperation und einer Geschwindigkeitssteueroperation gemäß einem Betriebsmodus ohne Durchführen einer Operation zum Umschalten zwischen der Positionssteuerschleife und der Geschwindigkeitssteuerschleife aus, wie in 14 gezeigt wird. Ein Geschwindigkeitsinstruktionssignal V_rv, das durch ein Geschwindigkeitsinstruktionsmittel 2 generiert wird, wird durch ein Integrierungsmittel 14 in ein Positionsinstruktionssignal Θ_r entsprechend dem Geschwindigkeitsinstruktionssignal V_rv konvertiert. Ferner kalkuliert ein Modellpositionsgenerierungsmittel 15 eine ideale Position des Motors 13 aus einem äquivalenten Positionssteuersystemmodell, das eine Charakteristik eines zu steuernden Objektes enthält, gemäß dem Positionsinstruktionssignal Θ_r. Wenn das Strombegrenzungsmittel 11 den elektrischen Strom auf einen maximalen Strom begrenzt, instruiert ein Positionskorrekturmittel 19 eine Korrektur einer Positionsinstruktion in der Motorsteuervorrichtung und arbeitet gemäß der Abweichung zwischen der Position des Motors 13, die von dem Modellpositionsgenerierungsmittel 15 kalkuliert und ausgegeben wird, und der des Motors 13, die durch ein Positionserfassungsmittel 6 tatsächlich gemessen wird.
In der konventionellen Motorsteuervorrichtung, die in 14 gezeigt wird, wird, wenn die Geschwindigkeitssteueroperation angefordert ist, die Positionsschleife davon getrennt, sodass der Motor durch die Geschwindigkeitsschleife gesteuert wird. In Fällen, wo die Ausrichtung zu einer Position durchgeführt wird, wenn die Spindel gestoppt ist, wo synchrone Abzweigung (tapping) durchgeführt wird, wo eine Operation der Spindel in Synchronisation mit einer anderen Spindel durchgeführt wird, und wo Schneiden unter Positionssteuerung durchgeführt wird, ist die Positionsschleife dazu verbunden, um dadurch eine Positionssteueroperation des Motors durchzuführen. Diese Motorsteuervorrichtung führt das Umschalten jeden Betriebsmodus durch. Somit ist es für glattes Umschalten zwischen der Geschwindigkeitsschleife und der Positionsschleife notwendig, einmal die Geschwindigkeit des Motors auf eine gewisse Geschwindigkeit zu reduzieren. Zuerst wird der in 14 gezeigte Schalter 4b verbunden. Eine Operation des Motors wird in einer konstanten Geschwindigkeit fortgesetzt, bis ein Geschwindigkeitsinstruktionsoperationssignal V_r, das durch das Positionssteuermittel 5 ausgegeben wird, mit einem Geschwindigkeitsinstruktionssignal V_rv angepasst ist, das von dem Geschwindigkeitsinstruktionsmittel 2 in dem Instruktionsgenerierungsmittel 1 ausgegeben wird. wenn eine Übereinstimmung dazwischen auftritt, ist es notwendig, den Schalter 4c zu verbinden. Somit erfordert eine Schaltoperation Zeit. Schaltzeitsteuerung ist kompliziert. Ferner wird in der Ausrichtung die Geschwindigkeit des Motors einmal zu einer gewissen Geschwindigkeit reduziert. Danach wird eine Positionsinstruktion, die Positionen von einer Position-innerhalb-einer-Umdrehung des Motors zu dieser Zeit zu einer Stoppposition bezeichnet, in dem Instruktionsgenerierungsmittel 1 generiert. Der Strom des Motors wird durch das Stromsteuermittel 11 mit einer Dämpfungszeitkonstante reduziert, mit der der Strom den Stromgrenzwert nicht erreicht. Somit wird die Positionierung durchgeführt. Deshalb ist in der Ausrichtung Zeit, die erforderlich ist, um die Geschwindigkeit zu reduzieren, lang, im Vergleich zu einer Abbremsungszeit, die benötigt wird, wenn eine gewöhnliche Geschwindigkeitssteueroperation durchgeführt wird.
Unter der Bedingung, dass der Geschwindigkeitsschleifensteuermodus nicht verwendet werden kann, und dass nur der Positionsschleifensteuermodus in allen Operationen verwendet werden kann, ist es notwendig, die Vorrichtung durch Reduzieren eines Beschleunigungs- oder Abbremsungsgradienten innerhalb eines Bereiches zu verwenden, in dem ein Drehmoment nicht gesättigt ist, um nicht die Positionsabweichung wegen der Drehmomentsättigung zu erhöhen, die durch die Strombegrenzung verursacht wird, um so nicht ein Überschwingen mit Bezug auf eine Zielgeschwindigkeit zu verursachen, und um nicht einen Abbremsungsstart mit Bezug auf eine Abbremsungsinstruktion zu verzögern. Folglich hat diese konventionelle Motorsteuervorrichtung ein Problem dadurch, dass eine Beschleunigungs- oder Abbremsungszeit lang ist.
Ferner wurde die Steuervorrichtung ( WO 2003/085 816 A1 ), die in einem Blockdiagramm von 15 gezeigt wird, erfunden, um das Problem der konventionellen Motorsteuervorrichtung zu lösen. Wenn das Strombegrenzungsmittel 11 den Strom des Motors auf den maximalen Strom wegen Sättigung einer Motorausgangsspannung und einem Engpass vom Drehmoment entsprechend einer instruierten Beschleunigung bei Beschleunigung oder Abbremsung des Motors begrenzt, instruiert das Positionskorrekturmittel 19 eine Korrektur der Positionsinstruktion in der Motorsteuervorrichtung und arbeitet gemäß der Abweichung zwischen der Position des Motors 13, die durch das Modellpositionsgenerierungsmittel 15 kalkuliert und ausgegeben wird, und der des Motors 13, die durch das Positionserfassungsmittel 6 tatsächlich gemessen wird. Somit wird eine Strombegrenzung aufgehoben. Als Reaktion auf eine anschließende Positionsinstruktion wird die Position des Motors zu einer gewünschten Position korrigiert, wenn Bedingungen zum erfolgreichen Folgen der anschließenden Positionsinstruktion erfüllt sind.
Praktisch bringt ein Positionskorrekturbetragssteuermittel 19a in dem Positionskorrekturmittel 19 einen Schalter 19b in einen verbundenen Zustand gemäß einer Strombegrenzungsinstruktion (Strombegrenzungssignal) I1, die von dem Strombegrenzungsmittel 11 übertragen wird. Somit durchläuft ein Signal, das eine virtuelle Positionsabweichung Θ_d zwischen der Position des Motors 13, die durch das Modellpositionsgenerierungsmittel 15 kalkuliert wird, und der des Motors 13, die durch das Positionserfassungsmittel 6 tatsächlich gemessen wird, darstellt, den Schalter 19b auf dem Weg eines Differenzierungsmittels 17 und wird durch ein Integrierungsmittel 20 als einen Korrekturpositionsabweichungsbetrag (integrierter Wert) Θ_cd darstellend ausgegeben. In einem Fall, wo das Positionsinstruktionsmittel 3 durch einen Schalter 4d ausgewählt ist, wird somit Korrektur durch im wesentlichen Subtrahieren der virtuellen Positionsabweichung Θ_cd von dem Positionsinstruktionssignal Θ_r durchgeführt. Folglich hat die konventionelle Motorsteuervorrichtung Vorteile dadurch, dass eine Folgeverzögerung von dem Positionsinstruktionssignal Θ_r in dem Instruktionsgenerierungsmittel 1 offensichtlich beseitigt ist, und dass Auftreten eines Überschwingens unterdrückt wird, wenn die Strombegrenzung aufgehoben ist.
16 enthält Diagramme, die Änderungen in Geschwindigkeit, elektrischem Strom und Positionsabweichung in der in 15 gezeigten Motorsteuervorrichtung veranschaulichen. In einem Fall, wo das Geschwindigkeitsinstruktionsmittel 2 durch den Schalter 4d ausgewählt ist, ist das Geschwindigkeitsbefehlsoperationssignal V_r, das von dem Positionssteuermittel 5 ausgegeben wird, dem Geschwindigkeitsinstruktionssignal V_rv äquivalent wegen einem übermäßig großen Wert, der durch das Positionsinstruktionssignal Θ_r dargestellt wird, das erhalten wird, indem es von dem Geschwindigkeitsinstruktionssignal V_rv konvertiert wird, selbst wenn die Korrektur durch Subtrahieren der virtuellen Positionsabweichung Θ_cd durchgeführt wird, während Strombegrenzung durchgeführt wird. Folglich wird eine Differenz von einer tatsächlichen Geschwindigkeit V_s des Motors erhöht. Deshalb ist eine große Abweichung zwischen einem elektrischen Strominstruktionswert I_r und einem elektrischen Strombegrenzungswert I_r1 vorhanden, bevor die Strombegrenzung durchgeführt wird. In einem Fall, wo eine Ausgangsdrehmomentcharakteristik des Motors wiederhergestellt wird, ist somit Zeit, die es braucht, um den Strominstruktionswert I_r auf den Strombegrenzungswert I_r1 zu reduzieren, lang. Deshalb hat diese konventionelle Motorsteuervorrichtung ein Problem dadurch, dass Geschwindigkeitssteuerung und Positionssteuerung, die seit einem Moment in der Nähe eines Zeitpunktes durchgeführt werden, in dem die Strombegrenzung aufgehoben ist, verzögert sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Motorsteuerverfahren und eine Motorsteuervorrichtung anzugeben, die das Problem lösen, dass die Geschwindigkeitssteuerung und die Positionssteuerung, die seit einem Moment durchgeführt werden, wenn die Strombegrenzung aufgehoben ist, verzögert werden, so dass Überschwingungen in Bezug auf die Geschwindigkeit und die Position unterdrückt werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst wie in den Ansprüchen 1 und 4 angegeben. Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Gemäß der Erfindung wird eine Motorsteuervorrichtung vorgesehen, die angepasst ist, einen Motor durch Verwenden einer Positionsschleife und einer Geschwindigkeitsschleife gemäß einem Positionssignal, das Information über eine Rotationsposition des Motors, der ein zu steuerndes Objekt ansteuert, darstellt, und gemäß einem Positionsabweichungssignal, das eine Differenz zwischen dem Positionssignal und einem Positionsanweisungssignal, das eine Rotationsposition des Motors bezeichnet, darstellt, zu steuern. Die Motorsteuervorrichtung enthält ein Strombegrenzungsmittel, das angepasst ist, einen Ausgangsstrom zu dem Motor zu begrenzen, und wenn der Ausgangsstrom begrenzt ist, ein Strombegrenzungssignal auszugeben, ein Abweichungsbegrenzungsmittel, das wenn das Strombegrenzungssignal ausgegeben wird und wenn eine Geschwindigkeitssteueroperation durchgeführt wird, eine Eingabe-/Ausgabeabweichung des Positionsabweichungssignals erhält und ein Signal ausgibt, das die erhaltene Eingabe-/Ausgabeabweichung darstellt, und ein Mittel zum Integrieren dieser Eingabe-/Ausgabeabweichung.
Diese Motorsteuervorrichtung bietet auch, dass wenn ein Geschwindigkeitsanweisungssignal und ein Beschleunigungs- /Abbremsungsanweisungssignal von dem Positionsanweisungssignal erfasst wird, ein integraler Wert des Eingabe-/Ausgabeabweichungssignals von dem Positionsabweichungssignal subtrahiert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung, das eine erste Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
2 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess veranschaulicht, der durch ein Abweichungsbegrenzungsmittel in der ersten Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird;
3 ist ein Signalwellenformdiagramm, das eine Operation der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
4 ist ein Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung, das eine zweite Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
5 ist ein Signalwellenformdiagramm, das eine Operation der zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
6 ist ein Signalwellenformdiagramm, das eine Operation einer dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
7 ist ein Signalwellenformdiagramm, das eine Operation einer vierten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
8 ist ein Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung, das eine fünfte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess veranschaulicht, der durch ein Abweichungsbegrenzungsmittel in der fünften Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird;
10 ist ein Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung, das eine sechste Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
11 ist ein Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung, das eine siebte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
12 ist ein Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung, das eine achte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
13 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerprozess veranschaulicht, der durch einen Stromgrenzsteuerabschnitt 31 in der achten Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird;
14 ist ein Blockdiagramm, das eine konventionelle Motorsteuervorrichtung veranschaulicht;
15 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuervorrichtung ( WO 2003/085 816 A1 ) veranschaulicht, die erfunden wurde, um ein Problem der konventionellen Motorsteuervorrichtung zu lösen; und
16 ist ein Signalwellenformdiagramm, das eine Operation der konventionellen Motorsteuervorrichtung veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Erste Ausführungsform
Es wird eine Ausführungsform der Erfindung durch Verweis auf 1 beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung. Übrigens bezeichnen in 1 und 15 gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile. Ein Geschwindigkeitsinstruktionsmittel 2 in einem Instruktionsgenerierungsmittel 1 generiert ein Geschwindigkeitsinstruktionssignal V_rv, während ein Positionsinstruktionsmittel 3 in dem Instruktionsgenerierungsmittel 1 ein Positionsinstruktionssignal Θ_r generiert. Das Geschwindigkeitsinstruktionssignal V_rv, das durch das Geschwindigkeitsinstruktionsmittel 2 generiert wird, wird durch ein Integrierungsmittel 14 in ein Positionsinstruktionssignal Θ_r entsprechend dem Geschwindigkeitsinstruktionssignal V_rv konvertiert. Ein Schaltmittel 4 in dem Instruktionsgenerierungsmittel 1 ist angepasst, zwischen einer Positionssteueroperation und eine Geschwindigkeitssteueroperation umzuschalten. Ein Schaltsteuermittel 4e schaltet einen Schalter 4d um, um dadurch die Positionssteueroperation oder die Geschwindigkeitssteueroperation auszuwählen. Zu dieser Zeit gibt das Schaltsteuermittel 4e einen Positions-/Geschwindigkeitsoperationsschaltbefehl MOD aus, der Information darstellt, die die Positionssteueroperation oder die Geschwindigkeitssteueroperation bezeichnet, die in der Umschaltung auszuwählen ist.
Ein Korrekturpositionsabweichungsbetragssignal Θ_cd, das durch ein Integrierungsmittel 20 generiert wird, wird von einem Positionsabweichungssignal Θ_e subtrahiert, das die Differenz zwischen dem Positionsinstruktionssignal Θ_r, das von dem Instruktionsgenerierungsmittel 1 ausgegeben wird, und einem Positionssignal Θ_s, das durch ein Positionserfassungsmittel 6 erfasst wird, darstellt. Dann wird ein resultierendes Signal zu einem Abweichungsbegrenzungsmittel (Abweichungsbegrenzungseinheit) 21 als ein Abweichungseingabesignal Θ_f eingegeben. Ferner wird das Positionsinstruktionssignal Θ_r durch ein Differenzierungsmittel 22 in ein Instruktionsgeschwindigkeitssignal F_dt konvertiert. Auch wird ein resultierendes Signal durch ein Differenzierungsmittel 23 in ein Instruktionsbeschleunigungssignal A_cc konvertiert. Dann wird das Instruktionsbeschleunigungssignal A_cc zu einem Abweichungsbegrenzungsmittel 21 zusammen mit dem Positions-/Geschwindigkeitsoperationsschaltbefehl MOD, dem Instruktionsgeschwindigkeitssignal F_dt, dem Instruktionsbeschleunigungssignal A_cc und einem Abweichungseingabesignal Θ_f eingegeben. Das Abweichungsbegrenzungsmittel 21 führt eine vorbestimmte Verarbeitung durch und gibt einen Abweichungsbegrenzungsmittel-Ausgabewert (Ausgabewert) Θ_g zu einem Positionssteuermittel 5 aus. Die Details des Abweichungsbegrenzungsmittels 21 werden später beschrieben.
Der Abweichungsbegrenzungsmittel-Ausgabewert Θ_g wird von dem Abweichungsbegrenzungsmittel 21 zu dem Positionssteuermittel 5 eingegeben. Das Positionssteuermittel 5 gibt ein Geschwindigkeitsinstruktionsoperationssignal V_r aus, das zu einer Geschwindigkeitsinstruktion konvertiert wurde. Ferner wird ein Geschwindigkeitsabweichungssignal V_e, das die Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsinstruktionsoperationssignal V_r und einem Ableitungswert eines Positionssignals Θ_s darstellt, das durch ein Positionserfassungsmittel 6 erfasst wird, welcher Wert durch ein Differenzierungsmittel 7 erhalten wird, zu einem Geschwindigkeitssteuermittel 8 eingegeben.
Das Geschwindigkeitssteuermittel 8 hat ein Geschwindigkeitsproportionalsteuermittel 9 und ein Geschwindigkeitsintegralsteuermittel 10. Wenn ein Geschwindigkeitsabweichungssignal V_e zu dem Geschwindigkeitssteuermittel 8 eingegeben wird, wird das Geschwindigkeitsabweichungssignal V_e zu sowohl dem Geschwindigkeitsproportionalsteuermittel 9 als auch dem Geschwindigkeitsintegralsteuermittel 10 übertragen, die sowohl einen Proportionalstrominstruktionswert als auch einen Integralstrominstruktionswert kalkulieren. Dann gibt das Geschwindigkeitssteuermittel 8 einen Strominstruktionswert I_r, der durch Aufaddieren der kalkulierten Strominstruktionswerte erhalten wird, zu einem Strombegrenzungsmittel 11 aus. Das Strombegrenzungsmittel 11 begrenzt den Strominstruktionswert auf einen maximalen Stromwert, der durch ein Stromsteuermittel 12 ausgegeben werden kann. Ferner steuert das Stromsteuermittel 12 einen elektrischen Strom des Motors 13 gemäß dem Stromgrenzwert I_r1, der von dem Stromsteuermittel 11 ausgegeben wird.
Wenn ein Strom durch dieses Strombegrenzungsmittel 11 begrenzt wird, gibt das Strombegrenzungsmittel 11 eine Strombegrenzungsinstruktion I1 aus, die das Geschwindigkeitsintegralsteuermittel 10 veranlasst, Integration zu stoppen. Das Geschwindigkeitsintegralsteuermittel 10 ist konfiguriert, Integration zu stoppen, um dadurch, wenn Begrenzung eines elektrischen Stroms aufgehoben ist, Auftreten einer Überschwingung mit Bezug auf den Geschwindigkeitsinstruktionswert wegen unnötiger Integration des Geschwindigkeitsabweisungssignals V_e zu unterdrücken, das generiert wird, während der elektrische Strom begrenzt ist. Ferner gibt das Strombegrenzungsmittel 11 auch die Strombegrenzungsinstruktion 11 zu dem Abweichungsbegrenzungsmittel 21 aus.
Das Abweichungsbegrenzungsmittel 21 wird nachstehend beschrieben. Das Abweichungsbegrenzungsmittel 21 sendet eine Instruktion zu einem Positionskorrekturbetragssteuermittel 19a eines Positionskorrekturmittels 19 gemäß Information, die den Positions-/Geschwindigkeitsoperationsschaltbefehl MOD, das Instruktionsgeschwindigkeitssignal F_dt, das Instruktionsbeschleunigungssignal A_cc unter den Bedingungen darstellt, die durch den folgenden Prozess auferlegt werden. Das Abweichungsbegrenzungsmittel 21 schaltet den Schalter 19b ein, gibt ein Eingabe-/Ausgabeabweichungssignal (Eingabe-/Ausgabeabweichung) V_h aus, und gibt auch einen Abweichungsbegrenzungsmittel-Ausgabewert Θ_g zu dem Positionssteuermittel 5 gemäß vorbestimmten Bedingungen aus.
2 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess veranschaulicht, der durch das Abweichungsbegrenzungsmittel 21 gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung durchgeführt wird. Das Abweichungsbegrenzungsmittel 21 führt den folgenden Prozess durch und gibt einen Abweichungsbegrenzungsmittel-Ausgabewert Θ_g zu dem Positionssteuermittel 5 aus.
Gemäß dem Prozess, der durch das Abweichungsbegrenzungsmittel 21 durchgeführt wird, während die elektrische Strombegrenzungsinstruktion I1 durchgeführt wird (in Schritt S101), in einem Geschwindigkeitsoperationsmodus, in dem der Positions-/Geschwindigkeitsoperationsschaltbefehl (MOD) absolute Positionsbefolgung nicht erfordert (in Schritt S102), in einem Fall, wo das Instruktionsbeschleunigungssignal A_cc einen positiven Wert (A_cc ≥ 0) hat (in Schritt S103), wenn sich das Abweichungseingabesignal Θ_f in einer positiven Richtung erhöht (in Schritt S104), wird der Abweichungsbegrenzungsmittel-Ausgabewert Θ_g auf den letzten Wert von Θ_g gesetzt (in Schritt S105), und ein Eingabe-/Ausgabeabweichungssignal V_h wird so gesetzt, dass V_h = Θ_f – Θ_g ist (in Schritt S106). In dieser Zeit sendet das Abweichungsbegrenzungsmittel 21 eine Instruktion zu dem Positionskorrekturbetragssteuermittel 19a in dem Positionskorrekturmittel 19, das in 1 gezeigt wird, um den Schalter 19b einzuschalten. Somit wird das Eingabe-/Ausgabeabweichungssignal V_h des Abweichungsbegrenzungsmittels 21 in dem Integrierungsmittel 20 akkumuliert, das ein Korrekturpositionsabweichungsbetragssignal Θ_cd ausgibt. Dieser Korrekturpositionsabweichungsbetrag Θ_cd wird von dem Positionsabweichungssignal Θ_e subtrahiert, um dadurch ein Abweichungseingabesignal Θ_f zu generieren.
In einem Fall ferner, wo das Instruktionsbeschleunigungssignal A_cc einen negativen Wert hat (A_cc < 0) (in Schritt S109), wenn sich das Abweichungseingabesignal Θ_f in einer negativen Richtung erhöht (in Schritt S110), wird der Ausgabewert Θ_g in dem letzten Wert von Θ_g gesetzt (in Schritt 111), und das Eingabe-/Ausgabeabweichungssignal V_h wird so gesetzt, dass V_h = Θ_f – Θ_g ist (in Schritt S112).
Wenn das Eingabe-/Ausgabeabweichungssignal V_h von dem Abweichungsbegrenzungsmittel 21 so gesetzt ist, dass V_h = Θ_f – Θ_g ist, schaltet das Positionskorrekturbetragssteuermittel 19a des Positionskorrekturmittels 19, das in 1 gezeigt wird, den Schalter 19b ein. Dann wird das Eingabe-/Ausgabeabweichungssignal V_h von dem Abweichungsbegrenzungsmittel 21 in dem Integrierungsmittel 20 akkumuliert, um ein Korrekturpositionsabweichungsbetragssignal Θ_cd zu generieren. Dieses Korrekturpositionsabweichungsbetragssignal Θ_cd wird von dem Positionsabweichungssignal Θ_e subtrahiert. Folglich ist in einem Fall, wo der Strominstruktionswert einen Grenzwert in der Motorsteuervorrichtung wegen Sättigung einer Motorausgangsspannung und einem unzureichenden Drehmoment für eine Instruktionsbeschleunigung bei Beschleunigung oder Abbremsung des Motors erreicht, wenn das Geschwindigkeitsinstruktionsmittel 2 durch den Schalter 4d ausgewählt ist, und selbst wenn der Wert des Positionsinstruktionssignals Θ_r, das von dem Geschwindigkeitsinstruktionssignal V_rv konvertiert wird, zu groß ist, das Eingabe-/Ausgabeabweichungssignal V_h, das als eine Basis des Korrekturpositionsabweichungsbetrags Θ_cd dient und auch eine Differenz zwischen dem Positionsabweichungssignal Θ_e, das eine Differenz zwischen dem Positionsinstruktionssignal Θ_r und dem Positionssignal Θ_s darstellt, das die Position des Motors 13 bezeichnet, und dem Korrekturpositionsabweichungsbetragssignal Θ_cd darstellt, als ein Signal geeignet, das einen Korrekturwert bezeichnet, im Vergleich zu einem Signal, das durch Integration eines Signals erhalten wird basierend auf der virtuellen Positionsabweichung Θ_d, die eine Differenz zwischen der Position, die von dem Modellpositionsgenerierungsmittel ausgegeben wird, und dem Positionssignal Θ_d, das die Position des Motors 13 bezeichnet, in dem Fall anzeigt, der in der Literaturstelle des Standes der Technik ( WO 2003/085 816 A1 ) beschrieben wird, da das Geschwindigkeitsinstruktionssignal V_rv das Positionsinstruktionssignal Θ_r mehr reflektiert. Deshalb hat die vorliegende Ausführungsform einen Vorteil dadurch, dass die Differenz zwischen einem Wert, der durch das Geschwindigkeitsinstruktionsoperationssignal V_r dargestellt wird, das von dem Positionssteuermittel 5 ausgegeben wird, und der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit V_s unterdrückt werden kann, um nicht zu groß zu werden. Folglich kann verhindert werden, dass der Strominstruktionswert I_r, der danach durch die Konvertierung erhalten wird, sich zu stark von dem Stromgrenzwert I_r1 unterscheidet. Somit ist es schwierig, dass sich die Differenz zwischen dem Wert, der durch das Geschwindigkeitsinstruktionsoperationssignal V_r dargestellt wird, und der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit V_s erhöht. In einem Fall, wo eine Ausgangsdrehmomentcharakteristik des Motors wiederhergestellt wird, ist eine Zeit, die gebraucht wird, um den Strominstruktionswert I_r zu dem Stromgrenzwert I_r1 zu reduzieren, nicht lang. Deshalb kann die vorliegende Ausführungsform das Problem lösen, dass Geschwindigkeitssteuerung und Positionssteuerung, die seit einem Moment in der Nähe eines Zeitpunktes durchgeführt werden, in dem die Strombegrenzung aufgehoben ist, verzögert werden.
Um zu verhindern, dass sich die Ausgabe Θ_g des Abweichungsbegrenzungsmittels 21 erhöht oder verringert, kann außerdem verhindert werden, dass sich die Differenz zwischen der Geschwindigkeit, die durch das Geschwindigkeitsinstruktionsoperationssignal V_r dargestellt wird, das von dem Positionssteuermittel 5 gemäß der Ausgabe Θ_g ausgegeben wird, und der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit V_s erhöht. Somit hat die vorliegende Ausführungsform einen Vorteil dadurch, dass ein Wert, der durch das Geschwindigkeitsabweichungssignal V_e dargestellt wird, durch Erhöhen oder Verringern der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit verringert werden kann. Folglich kann der Strominstruktionswert I_r, der danach durch die Konvertierung erhalten wird, veranlasst werden, sich wenig von dem Stromgrenzwert I_r1 zu unterscheiden. Somit erhöht sich die Differenz zwischen dem Wert, der durch das Geschwindigkeitsinstruktionsoperationssignal V_r dargestellt wird, und der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit V_s nicht. In einem Fall, wo eine Ausgangsdrehmomentcharakteristik des Motors wiederhergestellt wird, ist eine Zeit, die gebraucht wird, um den Strominstruktionswert I_r auf den Stromgrenzwert I_r1 zu reduzieren, nicht lang. Deshalb kann die vorliegende Ausführungsform das Problem effektiver lösen, dass Geschwindigkeitssteuerung und Positionssteuerung, die seit einem Moment in der Nähe eines Zeitpunktes durchgeführt werden, in dem die Strombegrenzung aufgehoben ist, verzögert werden.
übrigens ist in den anderen Fällen in der Verarbeitung, die in dem Abweichungsbegrenzungsmittel 21 durchgeführt werden, der Abweichungsbegrenzungsmittel-Ausgabewert Θ_g gesetzt, ein Wert zu sein, der durch das Abweichungseingabesignal Θ_f dargestellt wird. Ferner wird der Korrekturpositionsabweichungsbetrag Θ_cd nicht ausgegeben, da ein Wert, der durch das Eingabe-/Ausgabeabweichungssignal V_h dargestellt wird, gesetzt ist 0 zu sein und der Schalter 19b ausgeschaltet ist.
Des weiteren ist 3 ein Signalwellenformdiagramm, das eine Operation der implementierten ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. In einem Diagramm, das in einem oberen Teil von 3 gezeigt wird, stellt die Abszisse die Zeit dar, während die Ordinate die Geschwindigkeit darstellt. Eine punktierte Linie stellt ein Geschwindigkeitsinstruktionssignal F_dt dar. Eine strichpunktierte Linie stellt ein Geschwindigkeitsinstruktionsoperationssignal V_r dar. Eine durchgehende Linie stellt eine Motorgeschwindigkeit V_s dar. In einem Diagramm in dem mittleren Teil von 3 stellt die Abszisse die Zeit dar, während die Ordinate den elektrischen Strom darstellt. Eine durchgehende Linie stellt den Strominstruktionswert dar. In einem Diagramm, das in einem unteren Teil von 3 gezeigt wird, stellt die Abszisse die Zeit dar, während die Ordinate die Positionsabweichung darstellt. Durchgehende Linien stellen den Korrekturpositionsabweichungsbetrag Θ_cd und die Abweichung innerhalb einer Umdrehung des Motors dar. Selbst in einem Fall, wo ausreichende Beschleunigung des Motors wegen der Strombegrenzung nicht erhalten wird, und wo die Abweichung zwischen der Geschwindigkeit, die durch das Instruktionsgeschwindigkeitssignal V_rv dargestellt wird, und der Motorgeschwindigkeit V_s groß ist, begrenzt das Abweichungsbegrenzungsmittel 21 der Erfindung den Abweichungsbegrenzungsmittel-Ausgabewert Θ_g gemäß einer vorbestimmten Bedingung und steuert diesen Wert so, dass der Wert, der durch das Geschwindigkeitsabweichungssignal V_e dargestellt wird, das die Differenz zwischen dem Wert, der durch das Geschwindigkeitsinstruktionsoperationssignal V_r dargestellt wird, das von dem Positionssteuermittel 5 ausgegeben wird, und der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit V_s bezeichnet, weder gleich nach größer einem vorbestimmten Wert ist. Folglich kann die Operation schnell zu der Positionskorrektur übergehen, die durchzuführen ist seit einem Moment, in dem die Strombegrenzung aufgehoben ist, nachdem die Ausgangsdrehmomentcharakteristik des Motors wiederhergestellt ist. Somit kann die vorliegende Ausführungsform das Problem lösen, dass Geschwindigkeitssteuerung und Positionssteuerung, die seit einem Moment in der Nähe eines Zeitpunktes durchgeführt werden, in dem die Strombegrenzung aufgehoben ist, verzögert werden. Folglich hat die vorliegende Ausführungsform einen Vorteil dadurch, dass Oberschwingungen in Bezug auf die Geschwindigkeit und die Position unterdrückt werden können.
Gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung wird deshalb eine Motorsteuervorrichtung vorgesehen, die angepasst ist, einen Motor durch Verwenden einer Positionsschleife und einer Geschwindigkeitsschleife gemäß einem Positionssignal, das Information über eine Rotationsposition des Motors darstellt, der ein zu steuerndes Objekt ansteuert, und gemäß einem Positionsabweichungssignal, das eine Differenz zwischen dem Positionssignal und einem Positionsinstruktionssignal darstellt, das eine Rotationsposition des Motors bezeichnet, zu steuern. Die Motorsteuervorrichtung enthält ein Strombegrenzungsmittel, das angepasst ist, einen Ausgangsstrom zu dem Motors zu begrenzen, und auch angepasst ist, wenn der Ausgangsstrom begrenzt ist, ein Strombegrenzungssignal auszugeben, ein Abweichungsbegrenzungsmittel, das angepasst ist, wenn das Strombegrenzungssignal ausgegeben wird und wenn eine Geschwindigkeitssteueroperation durchgeführt wird, eine Eingabe-/Ausgabeabweichung des Positionsabweichungssignals zu erhalten, und auch angepasst ist, ein Signal auszugeben, das die erhaltene Eingabe-/Ausgabeabweichung darstellt, und ein Integrierungsmittel, das angepasst ist, diese Eingabe-/Ausgabeabweichung zu integrieren. Wenn jedes von einem Geschwindigkeitsinstruktionssignal und einem Beschleunigungs-/Abbremsungsinstruktionssignal von dem Positionsinstruktionssignal erfasst wird, wird ein integraler Wert des Eingabe-/Ausgabeabweichungssignals von dem Positionsabweichungssignal subtrahiert. Somit kann diese Motorsteuervorrichtung das Problem lösen, dass Geschwindigkeitssteuerung und Positionssteuerung, die seit einem Moment in der Nähe eines Zeitpunktes durchgeführt werden, in dem die Strombegrenzung aufgehoben ist, verzögert werden. Folglich können Überschwingungen in Bezug auf die Geschwindigkeit und die Position unterdrückt werden. Ferner ist eine Modifikation dieser Motorsteuervorrichtung so angepasst, dass in einem Fall, wo sich eine Ausgabe des Abweichungsbegrenzungsmittels erhöht, selbst wenn ein integraler Wert des Eingabe-/Ausgabeabweichungssignals von einem Wert subtrahiert wird, der durch das Positionsabweichungssignal repräsentiert wird während Beschleunigungsinformation einen positiven Wert darstellt, sich die Ausgabe des Abweichungsbegrenzungsmittels nicht erhöht, und dass in einem Fall, wo sich eine Ausgabe des Abweichungsbegrenzungsmittels verringert, selbst wenn ein integraler Wert des Eingabe-/Ausgabeabweichungssignals von einem Wert subtrahiert wird, der durch das Positionsabweichungssignal dargestellt wird während Beschleunigungsinformation einen negativen Wert darstellt, sich die Ausgabe des Abweichungsbegrenzungsmittel nicht verringert. Somit kann diese Modifikation der ersten Ausführungsform das Problem effektiver lösen, dass Geschwindigkeitssteuerung und Positionssteuerung, die seit einem Moment in der Nähe eines Zeitpunktes durchgeführt werden, in dem die Strombegrenzung aufgehoben ist, verzögert werden. Folglich können Überschwingungen in Bezug auf die Geschwindigkeit und die Position unterdrückt werden.
Zweite Ausführungsform
Es wird eine andere Ausführungsform der Erfindung durch Verweisen auf 4 beschrieben. 4 ist ein Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung. In 4 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile, die in 1 gezeigt werden. Die zweite Ausführungsform wird durch Modifizieren der ersten Ausführungsform erhalten, sodass eine Position, die durch eine Positionsinstruktion dargestellt wird, mit der tatsächlichen Position des Motors übereinstimmt. Die Differenzen in der Konfiguration zwischen der zweiten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform werden nachstehend beschrieben. D. h. die zweite Ausführungsform hat einen Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektursteuerabschnitt 16, der auf der Ausgangsseite des Positionskorrekturmittels 19 vorgesehen ist. Dieser Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektursteuerabschnitt 16 normalisiert den Korrekturpositionsabweichungsbetrag Θ_cd, der durch ein Positionskorrekturmittel 19 ausgegeben wird, und berechnet ein Motorposition-innerhalb-einer-Umdrehung-Abweichungssignal V_rh (d. h. der Steuerabschnitt 16 lässt Daten entsprechend der Anzahl von Umdrehungen des Motors fallen, die gleich oder größer 1 sind, und berechnet einen Verschiebungsbetrag in der Position innerhalb einer Umdrehung des Motors (d. h. einen Verschiebungsbetrag zwischen einer Position, die durch die Positionsinstruktion dargestellt wird, und der tatsächlichen Motorposition)). Wenn der Steuerabschnitt 16 bestimmt, dass ein Strombegrenzungszustand aufgehoben ist, und dass ein Wert, der durch eine Strominstruktion dargestellt wird, innerhalb einer Region eines Stromgrenzwertes ist, wird dann der Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrekturbetrag V_rh kalkuliert, sodass die Motorposition-innerhalb-einer-Umdrehung-Abweichung 0 ist. Anschließend wird der Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrekturbetrag V_rh zu dem Integrierungsmittel 20 des Positionskorrekturmittels 19 hinzugefügt.
Nachstehend wird eine Operation der zweiten Ausführungsform beschrieben. 5 ist ein Signalwellenformdiagramm, das eine Operation der zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Die Bedingungen der Diagramme sind die gleichen wie jene der Diagramme von 3.
Wenn das Abweichungsbegrenzungsmittel 21 einen Wert, der durch das Eingabe-/Ausgabeabweichungssignal V_h dargestellt wird, auf 0 setzt, wird eine Motorposition-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektur durchgeführt. Die Position-innerhalb-einer-Umdrehung entsprechend dem Korrekturpositionsabweichungsbetrag Θ_cd (d. h. eine Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Abweichung entsprechend der Abweichung zwischen einer Position, die durch die Instruktionsposition dargestellt wird, und einer Rückkopplungsposition) wird gesteuert, 0 zu werden.
Deshalb hat die zweite Ausführungsform einen Vorteil dadurch, dass die Korrektur einer Position-innerhalb-einer-Umdrehung durchgeführt werden kann, zusätzlich zu den Vorteilen der ersten Ausführungsform.
Dritte Ausführungsform
Diese Ausführungsform wird durch Anpassen der zweiten Ausführungsform erhalten, sodass wenn eine Korrektur durchgeführt wird, sodass eine tatsächliche Motorposition-innerhalb-einer-Umdrehung mit einer Position übereinstimmt, die durch die Positionsinstruktion bezeichnet wird, ein Korrekturbetrag in einer Beschleunigung erhöht wird und ein Korrekturbetrag in einer Abbremsung verringert wird, sodass die Korrektur schnell durchgeführt werden kann. Die Komponenten der dritten Ausführungsform sind die gleichen wie jene der zweiten Ausführungsform.
Nachstehend wird eine Operation der dritten Ausführungsform beschrieben. 6 ist ein Signalwellenformdiagramm, das eine Operation der dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, und veranschaulicht einen Korrekturbetrag-Berechnungsprozess. In 6 entsprechen ein erstes Diagramm, ein zweites Diagramm und ein viertes Diagramm von oben von 6 jeweils dem Diagramm, das in dem oberen Teil von jeder von 3 und 5 gezeigt wird, dem Diagramm, das in dem mittleren Teil von jeder von 3 und 5 gezeigt wird, und dem Diagramm, das in dem unteren Teil von jeder von 3 und 5 gezeigt wird. Ein drittes Diagramm (a) von oben von 6 zeigt das Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektursignal V_rh. Die Abszisse stellt die Zeit dar, während die Ordinate einen Korrekturbetrag darstellt. Der Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektursteuerabschnitt 16 (siehe 4) normalisiert den Korrekturpositionsabweichungsbetrag Θ_cd und berechnet einen Wert, der durch das Motorposition-innerhalb-einer-Umdrehung-Abweichungssignal V_rh darzustellen ist, nachdem der Strombegrenzungszustand aufgehoben ist und der Schalter 39 in dem Positionskorrekturmittel 19 geöffnet ist, sodass der Pegel des Signals 0 wird. Dann wird ein Korrekturbetrag so gesetzt, dass der Wert, der durch das Motorposition-innerhalb-einer-Umdrehung-Abweichungssignal V_rh darzustellen ist entsprechend dem korrigierten Korrekturpositionsabweichungsbetrag Θ_cd 0 ist. Anschließend wird in einer Beschleunigung eine Geschwindigkeitswellenform mit einem gewissen Beschleunigungs-/Abbremsungsmuster, das in dem dritten Diagramm (a) in 6 gezeigt wird, so gebildet, dass eine tatsächliche Positionsrückkopplung hinter einer Positionsinstruktion verzögert ist. Ein Signal, das den Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrekturbetrag V_rh darstellt, wird zu der Eingangsseite des Integrierungsmittels 20 des Positionskorrekturmittels 19 hinzugefügt. Umgekehrt wird in einer Abbremsung eine Geschwindigkeitswellenform mit einem gewissen Beschleunigungs-/Abbremsungsmuster, das in dem dritten Diagramm (a) in 6 gezeigt wird, so gebildet, dass eine tatsächliche Positionsrückkopplung von einer Positionsinstruktion vorgerückt ist. Ein Signal, das den Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrekturbetrag V_rh darstellt, wird zu der Eingangsseite des Integrierungsmittels 20 des Positionskorrekturmittels 19 hinzugefügt. Ein gesamter Korrekturbetrag, der durch Verwenden der Geschwindigkeitswellenform mit einem konstanten Beschleunigungs-/Abbremsungsmuster bestimmt wird, wird durch Reduzieren des Korrekturpositionsabweichungsbetrags Θ_cd bei Beschleunigung und durch Erhöhen des Korrekturpositionsabweichungsbetrags Θ_cd bei Abbremsung gesetzt, um den Wert eines Abstands von einer Position-innerhalb-einer-Umdrehung von 0 zu setzen, sodass die korrigierte Position-innerhalb-einer-Umdrehung 0 ist. Somit wird der Korrekturbetrag durch das gewisse Beschleunigungs-/Abbremsungsmuster bestimmt. Folglich kann die dritte Ausführungsform den Korrekturbetrag schnell bestimmen, und kann auch die Korrektur der Position-innerhalb-einer-Umdrehung schnell durchführen.
Deshalb kann gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung die Korrektur der Position-innerhalb-einer-Umdrehung im Vergleich zu der zweiten Ausführungsform schnell erreicht werden.
Vierte Ausführungsform
Diese Ausführungsform wird durch Anpassen der dritten Ausführungsform erhalten, sodass wenn die Korrektur durchgeführt wird, um die tatsächliche Motorposition-innerhalb-einer-Umdrehung zu veranlassen, mit der Position übereinzustimmen, die durch die Position bezeichnet wird, ein Korrekturmuster, das verwendet wird, um ein Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektursignal zu korrigieren, gemäß einer Rückkopplungsgeschwindigkeit geändert wird, um die Korrektur schnell durchzuführen. Die Komponenten der vierten Ausführungsform sind die gleichen wie jene der zweiten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform.
Nachstehend wird eine Operation der vierten Ausführungsform beschrieben. 7 ist ein Wellenformdiagramm, das eine Operation der vierten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, und veranschaulicht einen Korrekturbetrag-Berechnungsprozess. Ein Diagramm (a), das in einem oberen Teil von 7 gezeigt wird, ist das gleiche wie das dritte Diagramm, das in 6 gezeigt wird, welches das Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektursignal V_rh veranschaulicht. Ein Diagramm, das in einem mittleren Teil von 7 gezeigt wird, ist das gleiche wie das vierte Diagramm, das in 6 gezeigt wird. Eine Grafik (b), die in einem unteren Teil von 7 gezeigt wird, veranschaulicht Beschleunigung und die Abbremsungsgradienten in dem Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektursignal V_rh. Die Abszisse stellt die Geschwindigkeit dar, während die Ordinate den Gradienten (die Beschleunigung) darstellt. Eine durchgehende Linie zeigt einen ersten Fall. Eine punktierte Linie zeigt einen zweiten Fall. Eine strichpunktierte Linie zeigt eine Drehmomentcharakteristik des Motors.
Wie in dem Diagramm (a) in dem oberen Teil von 7 gezeigt, wird eine maximale Geschwindigkeit in einem Korrekturmuster des Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektursignals V_rh in einer gewissen Rate (γ) (z. B. 10%) mit Bezug auf einen Geschwindigkeitsrückkopplungswert in einem tatsächlichen Korrekturstartmoment bestimmt. Ferner wird der Gradient (die Beschleunigung), in dem sich die Geschwindigkeit erhöht, bis sie eine maximale Geschwindigkeit erreicht, in dem Korrekturmuster, das verwendet wird, um das Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektursignal zu korrigieren, gemäß der Ausgangsdrehmomentcharakteristik des Motors bestimmt, wie durch die strichpunktierte Linie angezeigt, die in dem unteren Teil (b) von 7 gezeigt wird. Eine kontinuierliche Ausgangsdrehmomentcharakteristik kann durch Berücksichtigen eines gewissen Spielraums, wie in dem ersten Fall (angezeigt durch die durchgehende Linie) veranschaulicht, der in der Grafik (b) in dem unteren Teil von 7 gezeigt wird, in einem Fall ausgewählt werden, wo Spielräume von Verarbeitungszeit und Speicherkapazität in der Steuervorrichtung vorgesehen sind. In einem Fall jedoch, wo keine Spielräume von Verarbeitungszeit und Speicherkapazität in der Steuervorrichtung vorgesehen sind, kann eine schrittweise Charakteristik bestimmt werden, gerade wie der zweite Fall (angezeigt durch die punktierte Linie). Folglich kann die Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektur, die seit einem Moment durchzuführen ist, in dem die Strombegrenzung aufgehoben ist, stabil und schnell erreicht werden.
Deshalb kann die vierte Ausführungsform dieser Erfindung die Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektur im Vergleich zu der zweiten Ausführungsform stabil und schnell durchführen.
Fünfte Ausführungsform
8 ist ein Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung. In 8 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile, die in 1 gezeigt werden. Die fünfte Ausführungsform behandelt einen Fall, in dem der Spindelmotor ein Induktionsmotor ist, der gedacht ist, gewünschte Charakteristika in einer hohen Geschwindigkeit und in einer geringen Geschwindigkeit durch Umschalten zwischen Wicklungen zu erhalten. Die fünfte Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
Ein Wicklungsschaltmittel 24 in einem Instruktionsgenerierungsmittel 1 ist angepasst, wenn zwischen der Wicklung des Motors umgeschaltet wird, einen Wicklungsschaltanforderungsbefehl CA auszugeben. Ein Korrekturzeitsteuerungstimer 25 ist ein Timer, der angepasst ist, diesen Wicklungsschaltanforderungsbefehl CA zu empfangen, und auch angepasst ist, eine Zeitsteuerung anzuordnen, mit der die Motorposition-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektur bei Abschluss vom Umschalten zwischen den Wicklungen durchgeführt wird. Übrigens wird der Befehl CA auch zu dem Abweichungsbegrenzungsmittel 21 übertragen. 9 veranschaulicht einen Prozess, der durch das Abweichungsbegrenzungsmittel 21 durchzuführen ist, wenn dieser Wicklungsschaltanforderungsbefehl CA empfangen wird. Wenn der Wicklungsschaltanforderungsbefehl CA empfangen wird, schaltet die Motorsteuervorrichtung einen Servo ab, und schaltet einen Strom aus, der dem Motor zuzuführen ist. In diesem Zustand begrenzt das Abweichungsbegrenzungsmittel 21 einen Abweichungsbegrenzungsmittel-Ausgabewert Θ_g, sodass der Pegel des Geschwindigkeitsabweichungssignals V_e 0 ist. Ein praktisches Beispiel der Positionsabweichungsbegrenzung ist ähnlich zu einer Verarbeitungsoperation, die während der Strombegrenzung (in Schritt S101) in dem Geschwindigkeitsoperationsmodus (in Schritt S102) durchgeführt wird, was durch den Positions-/Geschwindigkeitsoperationsschaltbefehl (MOD) 50 bezeichnet wird. Unterscheidungsbedingungen zum Veranlassen der Vorrichtung, eine Operation durchzuführen, werden von jenen, die in Schritten S101 und S102 in 4 gezeigt werden, zu der Bedingung geändert, dass der Pegel des Geschwindigkeitsabweichungssignals V_e unter der Wicklungsschaltanforderung nicht 0 ist, wie in Schritten S119 und S120 gezeigt wird. In einem Fall, wo diese Bedingung eingesetzt wird, die in Schritten S119 und S120 gezeigt wird, begrenzt das Abweichungsbegrenzungsmittel 21 eine Erhöhung in dem Abweichungsbegrenzungsmittel-Ausgabewert Θ_g und steuert den Pegel des Geschwindigkeitsabweichungssignals V_e, um 0 zu werden, und steuert folglich den Pegel des Strominstruktionswertes I_r, um 0 zu werden.
Übrigens ist in dieser Zeitperiode der Schalter 19b eingeschaltet, sodass der Korrekturpositionsabweichungsbetrag Θ_cd berechnet wird, um dadurch den Abweichungsbegrenzungsprozess durchzuführen. In einem Fall ferner, wo die Wicklungsumschaltung abgeschlossen ist, und wo der Servo erneut eingeschaltet ist, wird die Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektur gestartet, sodass die Motorposition-innerhalb-einer-Umdrehung-Abweichung entsprechend dem Korrekturpositionsabweichungsbetrag Θ_cd 0 ist. Es gibt jedoch eine Möglichkeit, dass gerade nach dem Start der Korrektur die Strombegrenzung erneut veranlasst werden kann, die Verarbeitung erneut zu starten, die in der Abweichungsbegrenzung durchzuführen ist. Somit ordnet der Korrekturzeitsteuerungstimer 25 die Zeitsteuerung an, mit der die Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektur durchgeführt wird. Selbst wenn ein Motorwicklungsschaltanforderungsbefehl empfangen wird, so dass der Servo zeitweilig ausgeschaltet wird und dass der Schaltprozess durchgeführt wird, kann folglich eine stabile Operation durchgeführt werden.
Deshalb hat die fünfte Ausführungsform der Erfindung zusätzlich zu den Vorteilen der zweiten Ausführungsform einen Vorteil dadurch, dass eine stabile Operation durchgeführt werden kann, selbst wenn ein Motorwicklungsschaltanforderungsbefehl empfangen wird, so dass der Servo zeitweilig ausgeschaltet wird und dass der Schaltprozess durchgeführt wird.
Sechste Ausführungsform
10 ist ein Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung. In 10 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile, die in 4 gezeigt werden. Hierin nachstehend werden die Unterschiede zwischen der sechsten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform, die in 4 gezeigt wird, beschrieben. Bezug nehmend auf 10 wird in einem Geschwindigkeitsoperationsmodus (einem Modus, in der absolute Positionsbefolgung nicht gefordert wird) ein Befehl PHS, der anzeigt, dass auch die Motorposition-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektur unnötig ist, zu der Motorsteuervorrichtung von einem Position-innerhalb-einer-Umdrehung-Abstimmungsunterdrückungsmittel 26 eingegeben. Der Befehl PHS wird zu einem Schalter 27 in dem Positionskorrekturmittel 19 und zu einem Schalter 28 zwischen dem Abweichungsbegrenzungsmittel 21 und dem Positionssteuermittel 5 übertragen. Gewöhnlich ist der Schalter 27 mit einem Eingabe-/Ausgabeabweichungssignal V_h verbunden, das von dem Abweichungsbegrenzungsmittel 21 ausgegeben wird. Wenn jedoch der Befehl PHS eingegeben wird, wird der Schalter 27 umgeschaltet und ist mit einer Seite entgegengesetzt zu dem Eingabe-/Ausgabeabweichungssignal V_h verbunden. Die Seite entgegengesetzt dazu ist mit einem Signal verbunden, das einen Ableitungswert der Abweichung zwischen einer idealen Position des Motors 13, die durch das Modellpositionsgenerierungsmittel 15 gemäß einem Positionsinstruktionssignal Θ_r von einem äquivalenten Positionssteuersystemmodell einschließlich einer Charakteristik eines zu steuernden Objektes kalkuliert wird, und der tatsächlichen Position des Motors 13, die durch das Positionserfassungsmittel 6 gemessen wird, darstellt. In dem Fall, wo der Positions-/Geschwindigkeitsoperationsschaltbefehl MOD die Geschwindigkeitsoperation in dieser Zeit bezeichnet, wird somit die ideale Position des Motors 13 kalkuliert. Ein Signal, das den Ableitungswert darstellt, wird gemäß der Abweichung zwischen der idealen Position und der tatsächlichen Position des Motors 13, die durch das Positionserfassungsmittel 6 gemessen wird, generiert. In einem Fall, wo dieser Befehl PHS eingegeben wird, wird der Schalter 28 umgeschaltet und wird mit einem Abweichungseingabesignal Θ_f verbunden, sodass das Abweichungseingabesignal Θ_f direkt zu einer Positionssteuervorrichtung 5 eingegeben wird, ohne das Abweichungsbegrenzungsmittel 21 zu durchlaufen.
Gemäß der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung kann deshalb in einem Fall, wo die Motorposition-innerhalb-einer-Umdrehung-Korrektur nicht erforderlich ist, eine Beschleunigungs- oder Abbremsungszeit gemäß dem Ausgangsdrehmoment des Motors minimiert werden.
Siebte Ausführungsform
11 ist ein Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung. In 11 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile, die in 10 gezeigt werden. Hierin nachstehend werden die Unterschiede zwischen der siebten Ausführungsform und der fünften Ausführungsform, die in 10 gezeigt wird, beschrieben. Bezug nehmend auf 11 wird ein Bereit-Aus-Modus-Anforderungsbefehl RDY, der einen Bereit-Aus-Modus anfordert, in dem die Steuerung des Motors durch Verwenden der Motorsteuervorrichtung unnötig ist, eingegeben. Während des Bereit-Aus-Modus führt das Instruktionsgenerierungsmittel 1 einen Prozess zum Abstimmen eines Wertes, der durch das Positionsinstruktionssignal Θ_r dargestellt wird, mit der tatsächlichen Position des Motors, die durch das Positionssignal Θ_s dargestellt wird, durch. Der Bereit-Aus-Modus-Anforderungsbefehl RDY wird auch zu dem Integrierungsmittel 20 in dem Positionskorrekturmittel 19 eingegeben. Wenn der Befehl RDY dazu eingegeben wird, wird ein integraler Betrag in dem Integrierungsmittel 20 gesetzt, 0 zu sein. D. h. der Korrekturpositionsabweichungsbetrag Θ_cd wird gesetzt, 0 zu sein.
Gemäß der siebten Ausführungsform dieser Erfindung kann deshalb unterdrückt werden, dass das Steuersystem durch einen akkumulierten Korrekturpositionsabweichungsbetrag Θ_cd, der die Größe von Daten überschreitet, die in einem Speicher oder dergleichen gespeichert werden können, der in der Motorsteuervorrichtung vorgesehen ist, instabil gemacht wird.
Übrigens können in einem Fall, wo Merkmale der siebten Ausführungsform, die der sechsten Ausführungsform hinzugefügt sind, der ersten Ausführungsform hinzugefügt werden, Vorteile ähnlich zu den zuvor erwähnten Vorteilen der siebten Ausführungsform erhalten werden.
Achte Ausführungsform
12 ist ein Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung. In 12 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile, die in 11 gezeigt werden. Hierin nachstehend werden die Unterschiede zwischen der achten Ausführungsform und der sechsten Ausführungsform, die in 11 gezeigt wird, beschrieben. Die achte Ausführungsform wird durch Modifizieren der sechsten Ausführungsform erhalten, sodass ein Stromgrenzwert-Steuermittel 31 einen elektrischen Strominstruktionswert I_r1, der durch das Strombegrenzungsmittel 11 ausgegeben wird basierend auf vorbestimmten Bedingungen gemäß dem Korrekturpositionsabweichungsbetrag Θ_cd ändert.
13 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerprozess veranschaulicht, der durch das Stromgrenzwert-Steuermittel 31 in der siebten Ausführungsform dieser Erfindung durchgeführt wird. In einem Fall, wo der Positions-/Geschwindigkeitsoperationsschaltbefehl MOD einen Geschwindigkeitsoperationsmodus bezeichnet, in dem der Positions-/Geschwindigkeitsoperationsschaltbefehl MOD absolute Positionsbefolgung nicht erfordert (in Schritt S121), und wo ein Regeldifferenzaufhebungsbetrag Θ_cd gleich oder größer einem vorbestimmten Wert (α%) der Größe von Daten ist, die in der Motorsteuervorrichtung vorgesehen sind (in Schritt S122), werden Maximalwerte des Strominstruktionswertes I_r1, der durch das Strombegrenzungsmittel 11 ausgegeben wird, jeweils entsprechend einer Beschleunigungszeit und einer Abbremsungszeit gesetzt, sodass der Grenzwert in einer Beschleunigung von dem Maximalwert in der Abbremsung mit einem gewissen Verhältnis (β%) reduziert wird (in Schritt S123). Allgemein ist bei Abbremsung die Abweichung von einem Wert groß, der durch die Positionsinstruktion dargestellt wird. Der Korrekturpositionsabweichungsbetrag Θ_cd wird mit einem Vorzeichen davon bei Abbremsung akkumuliert. In einem Fall, wo der Korrekturpositionsabweichungsbetrag Θ_cd nahe der Größe von Daten wird, die in der Motorsteuervorrichtung in einer Langzeitoperation vorgesehen sind, wird somit ein akkumulierter Wert davon auf einem konstanten Wert durch Erhöhen eines Drehmomentgrenzwertes bei Beschleunigung und durch Setzen des Korrekturpositionsabweichungsbetrages Θ_cd in der Beschleunigung, um größer als der Aufhebungsbetrag bei Abbremsung zu sein, unterhalten. In einem Fall, wo der Korrekturpositionsabweichungsbetrag Θ_cd erneut gleich oder kleiner einem gewissen vorbestimmten Wert (γ%) der Größe von Daten wird, die in der Motorsteuervorrichtung vorgesehen sind (in Schritt S124), wird der Grenzwert der Strombegrenzungseinrichtung 11 zurück zu einem ursprünglichen vorbestimmten Wert gesetzt (in Schritt S125).
Deshalb hat die achte Ausführungsform dieser Erfindung einen Vorteil dadurch, dass effektiv unterdrückt werden kann, dass das Steuersystem durch einen akkumulierten Korrekturpositionsabweichungsbetrag Θ_cd, der die Größe von Daten überschreitet, die in einem Speicher oder dergleichen gespeichert sein können, der in der Motorsteuervorrichtung vorgesehen ist, im Vergleich zu der siebten Ausführungsform instabil gemacht wird.
In einem Fall, wo Merkmale der achten Ausführungsform, die der siebten Ausführungsform hinzugefügt sind, der ersten Ausführungsform hinzugefügt werden, können übrigens Vorteile ähnlich zu den zuvor erwähnten Vorteilen der achten Ausführungsform erhalten werden.
Eine Motorsteuervorrichtung gemäß dieser Erfindung ist zur Verwendung in einer Steuerung eines Spindelmotors einer NC-Vorrichtung geeignet.

Claims

Motorsteuerverfahren zum Steuern eines Motors (13) mittels einer Positionsschleife (5) und einer Geschwindigkeitsschleife (8) gemäß einem Positionssignal (θ_s) und einem Positionsabweichungssignal (θ_e), wobei das Positionssignal (θ_s) Information über eine Rotationsposition des Motors (13) angibt, und das Positionsabweichungssignal (θ_e) eine Differenz zwischen dem Positionssignal (θ_s) und einem Positionsanweisungssignal (θ_r) ist, wobei das Motorsteuerverfahren umfasst: – einen Schritt zum Begrenzen eines Ausgangsstroms an den Motor (13) und Ausgeben eines Strombegrenzungssignals (Il), wenn der Ausgangsstrom begrenzt ist; – einen Schritt (S106, S112) zum Ausgeben einer Eingabe-/Ausgabeabweichung (V_h) zwischen einem Abweichungseingabesignal (θ_f) am Eingang einer Abweichungsbegrenzungseinheit (21) und einem von dieser ausgegebenen Ausgabewert (θ_g), wenn das Strombegrenzungssignal (Il) ausgeben wird; – einen Schritt zum Integrieren der Eingabe-/Ausgabeabweichung (V_h); und – einen Schritt zum Subtrahieren des integrierten Wertes (θ_cd) der Eingabe-/Ausgabeabweichung (V_h) von dem Positionsabweichungssignal (θ_e).
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichungsbegrenzungseinheit (21) – in dem Fall, dass sich das Abweichungseingabesignal (θ_f) am Eingang der Abweichungsbegrenzungseinheit (21) erhöht, selbst wenn der integrierte Wert (θ_cd) der Eingabe-/Ausgabeabweichung (V_h) von dem Positionsabweichungssignal (θ_e) subtrahiert wird, bei Beschleunigung, der Ausgabewert (θ_g) der Abweichungsbegrenzungseinheit (21) nicht erhöht; und – in dem Fall, dass sich das Abweichungseingabesignal (θ_f) am Eingang der Abweichungsbegrenzungseinheit (21) verringert, wenn der integrierte Wert (θ_cd) der Eingabe-/Ausgabeabweichung (V_h) von dem Positionsabweichungssignal (θ_e) subtrahiert wird, bei Verzögerung, der Ausgabewert (θ_g) der Abweichungsbegrenzungseinheit (21) nicht verringert.
Motorsteuerverfahren nach Anspruch 1, ferner den Schritt umfassend: die Begrenzung des Ausgangsstroms an den Motor (13) zu ändern, wenn der integrierte Wert (θ_cd) der Eingabe-/Ausgabeabweichung (V_h) gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Motorsteuervorrichtung, ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.