TW200832885A - Servo control device - Google Patents

Description

200832885 九、發明說明： •【發明所屬之技術領域】 本發明係有關將工作機械或其他產業用機械等之 :::以驅動控制的飼服控制褒置，尤其係關於將一個可動 冓件=稷數個馬達（motor)予以驅動的飼服控制裝置。 【先前技術】 將i個可動構件以複數台的馬達進行驅動時的以 伺服控制裝置係構成為如第3圖。於第3圖中，^、 以馬達將1個可動構件i進行驅動。1 “ 21之位置予以檢測的位置檢測手段;13、23== =速度予以檢測的速度檢測手段；14、24係輸入從未圖 =的上位控制器所供給的位置指令且進行控制俾使以位置 ^則手段12、22所檢測的位置追隨於位置指令的位置 手段，且輸出速度指令。15、25係輪入從位置控制手段 24所輸㈣速度指令’且輸出電流指令俾使以速度檢測手 段13、23所檢測的速度追隨於速度指令的速度控制手段； 16、26係依據速度控制手段15、25所輸出的電流指令又而 控制馬達電流的電流控制手段。 於位置控制手段14、24，係進行如第4圖之方塊圖所 不的比例控制。於第4圖中，5G係將從位置 置檢測手段U、22所檢測的馬達位置且輸出位置偏差㈣ 較益，51係將屬於比較器5〇之輸出的位置偏差乘上常數 ΚΡ而輸出速度指令的位置增益要素。位置控 ⑷系如上所述地將位置偏差乘上常數增益Kp而作為速度 319634 200832885 指令予以輸出。 •速度控制手段15、25係進行比例控 5圖為表示速度控制手段…25之詳細的方 圖中，52係將從速度指令減去以速度檢測手段I:: 之值的速度偏差予以輸出的比較II ; 2係將速度偏差乘上常數Kv而予以輸出的 素；54係將速度偏差予以積 =要 54夕_八佶悉Ρ 賴刀口口，55係將積分器 54之^值乘上常數⑺的積分增益要素；％為將速度择 盈要素53之輸出與積分增益要素”之輸出 ； 流指令予以輸出的加算器。 1下马電 以速度控制手段15、25進行比例控制與積分控制，乃 是因為為了即使於在馬達作用有m卜力的情形下 能使以位置檢測手段12、22所檢測的馬達位置無偏差地追 隨於位置指令’乃需要積分器之故。在馬達作用有外力的 情形下’該外力會成為產生位置偏差的原因。在因外力而 產生位置偏差的情形下’位置控制手段14、24係輸出對應 於該位置偏差的速度指令。該速度指令係被輸入至速度控 制手段15、25，且於積分器54被積分。藉此，積分器"= 之積分值會增加，從速度控制手段15、25所輸出的電流指 令也會增加。因積分值會增加至位置偏差變為零為止Y ^ 電流指令也增加，故最後馬達會產生與作用的外力相對抗 的力矩（torque)，而消除位置偏差。 在此’雖顯示以位置控制手段】4、24為比例控制、速 度控制手段15、25為比例控制和積分控制的情形為例，但 319634 6 200832885 也有將位置控制手段14、24言交為比例控制與積分控制的情 •形。於此情形中也同樣地，因位置偏差會在位置控制手段 14、24的積分器被積分，且電流指令也隨之增加，故即使 在馬達作用有一定外力的情形下也可消除位置偏差。如上 所述，只要使位置控制手段和速度控制手段之至少一方的 控制系、统構成4包含有積分器，則藉纟公知的内部模㈣ 理，即使在馬達作用有-定之外力的情形下也可消除位置 偏差。 以往之祠服控制裝置係構成為如上所述，於2台之馬 達1卜21給予相同的位置指令，且藉由控制各馬達俾使其 追隨於該位置指令，藉此將一個可動構件丨予以驅動。/、 在此，為了突顯出以往之伺服控制裝置的問題點，探 討在位置檢測手段12、22之間存在相異之檢測誤差的情 形。如上所述，各馬達係追隨由上位控制器所給予的位置 指令而動作，且被定位至相同位置。然而，若於位置檢測 ，器存有檢測誤差’則即使以位置檢測器所檢測的馬達位置 與指令位置為一致，於實際的馬達位置仍然會產生偏移。 因2台馬達11和12係藉由可動構件i而機械性地連接， 故若於2台馬達間存有位置偏移則於各馬達會作用有欲將 其拉回至相同位置的外力。然而，如上所述地，由於速度 控制手段15、25的積分器54的作用，各馬達係發出與作 用於各個馬達的外力對抗的大力矩而欲诮除位置偏差。 如上所述，於以往之伺服控制裝置，若於位置檢測器 存有檢測誤差，則因各馬達為了消除位置偏差會產生過大 319634 7 200832885 的力矩，故存有因此而成為馬達之發熱或過負载的問題。 .另外，因各馬達所發出的力矩，使包含可動構件丨的機械 糸統產生歪斜，而存有使機械系統受到應力⑽咖） 題0 作為將如上所述之問題點消除，而抑制各馬達產生過 大力矩的技術而言，有設置用以比較各馬達的力矩指令， 方或雙方之馬達的位置偏差Μ補正俾使力矩指令 之差雙小的同步補正處理部。亦即，藉由新 理部而將位置偏差補正’使力料令之差變小，藉此^ 以抑制各馬達產生的過女六 ▲ 大力（例 筝照專利文獻1)。 [專利文獻1]日本國特開2004_288164號公報 【發明内容】 (發明所欲解決的課題） 如上所述，於以往之舰控難置中，若遠 的問題。 、差神有各馬達會產生過大力矩 此外，揭示於專利文齡彳 # 生的過大力矩，但’雖可抑制各馬達產 量增加，而存有需要使^ 步補正處理部而使運算 的問題點。 用比以往處理能力更高的控制裝置 以發明係為了解決該問題點而研發者，目的輕得可 服控制裝ί 抑制各馬達所產生的過大力矩的飼 (解決課題的手段） 319634 8 200832885 =明之飼服控制裝置，為將！個可動構件藉由“固 ，主馬達與至少1個從馬達所構叙複數個馬達進行驅動的 =控制裝置’係具有：驅動控制前述主馬達的主馬達抑 制手段、以及分別驅動控制前述至少1個從馬達的至少1 個攸馬達控制手段；而且前述主馬達控制手段係具有：主 檢測手段，將前述主馬達之位置予以檢測；主馬 k又心測手段，將前述主馬達之速度予以檢測；主馬達 =置，制手段，輸入被給予的位置指令，並輸出前述主馬 ⑽指令俾使以前述主馬達位置檢測手段所檢測的主 二達：位f追隨於前述位置指令；以及主馬達電流控制手 I、别入别述主馬達位置控制手段所輸出的電流指令，並 ^剛述主馬達之電流進行控制；而且前述從馬達控制手段 係具有：從馬達位置檢财段，將前述從馬達之位置予以 檢測:從馬達速度檢測手段，將前述從馬達之速度予以檢 測’ k馬達位置控制手段’將由前述主馬達位置檢測手段 f檢f出的主馬達之位置作為位置指令予以輸入，且輸出 别述攸馬達之速度指令俾使以前述從馬達位置檢測手段所 S的攸馬達之位置追隨於前述主馬達之位置；從馬達速 j制=段’將前述從馬達位置控制手段所輸出的速度指 /、、j述主馬達速度檢測手段所檢測的前述主馬達之速 ^的加:值作為新的速度指令予以輸入，且輸出前述從馬 =電"IL指令俾使由t述從馬達速度檢測手段所檢測的前 新的速度指令;以及從馬達電 將則述主馬達位置控制手段所輸出的電流指 319634 9 200832885 令與前述從馬達速度控制手段所輸出的電流指令之加算值 作為新的電流指令予以輸入’並對前述從馬達之電流進行 控制；其中前述從馬達位置控制手段以及前述從馬達速度 控制手段係設成不具有積分特性。 此外，本發明之伺服控制裝置，於上述之中，前述從 馬達位置控制手段以及前述從馬達速度控制手段係由比例 控制、或由比例控制與不完全積分控制所構成。 . 此外，本發明之伺服控制裝置，為將1個可動構件藉 由1個主馬達與至少1個從馬達所構成之複數個馬達進行 驅動的伺服控制裝置，係具有：驅動控制前述主馬達的主 馬達控制手段、以及驅動控制前述至少丨個從馬達的至少 1個從馬達控制手段；而且前述主馬達控制手段係具有： 主馬達位置檢測手段，將前述主馬達之位置予以檢測；主 馬達速度檢測手段，將前述主馬達之速度予以檢測；主焉 達位置控制手段，輸入被給予的位置指令，且輸出前述主 j達之電流指令俾使以前述主馬達位置檢測手段所檢測的 别述主馬達之位置追隨於前述位置指令；以及主馬達電流 2制手段，輸人前述主馬達位置控制手段所輸出的電流指 :手主馬達之電流進行控制；而且前述從馬達控 ^ 有.從馬達速度檢測手段，將前述從馬達之速 檢測’’從馬達速度控制手段，將由前述主馬達速度 仏測手段㈣測的前述主馬達之速度作為速度指令予以輸 H輸出料從馬達之電流指令俾使由前述從馬達速度 ㈣手&所檢測的前述從馬達之速度追隨於前述主馬達之 319634 10 200832885 速度；以及從馬達電流控制手段，將前述主馬達位置控制 t手段所輸出的電流指令與前述從馬達速度控制手段所輸出 的電流指令之加算值作為新的電流指令予以輸入，並對前 述從馬達之電流進行控制。 此外，本發明之伺服控制裝置，於上述之中，前述從 馬達速度控制手段係設成不具有積分特性。 另外’本發明之飼服控制裝置，於上述之中，前述從 广馬達速度控制手段係由比例控制、或由比例控制與不完全 ' 積分控制所構成。 (發明效果） 依據本么明，因前述從馬達位置控制手段以及前述從 馬達速度控制手段係構成為不具有積分特性，故有以下效 果·即使於各馬達之位置檢測器存在檢測誤差，也能以較 少的演算量抑制各馬達之過大力矩。 此外，依據本發明，因係使前述從馬達位置控制手段 ^ Θ述彳文馬達速度控制手段為比例控制、或為比例控制與 不完全積分控制之兩控制，故有以下效果··即使於各馬達 之位置核測裔存在檢測誤差，也能以較少的運算量抑制各 馬達之過大力矩。 此外，依據本發明，因係使前述從馬達控制手段為沒 有位置控制迴路（looP)而以速度迴路進行控制，故有以下 效果·即使於各馬達之位置檢測器存在檢測誤差，也能以 車乂少的運异量抑制各馬達之過大力矩。 此外，依據本發明，因係使前述從馬達速度控制手段 319634 11 200832885 不具有積分特性，妨古 測器存在檢_# 卩使於各馬達之位置檢 <大力矩 ^ ’也能以較少的運算量抑制各馬達之過 以比::制=?明：因係將前述從馬達逮度控制手段 以構成工姑古““例控制與不完全積分控制之兩控制予 檢測i差下效果：即使於各馬達之位置檢測器存在 /二也能以較少的運算量抑制各馬達之過大力矩。 之方二示之實施形態的健控制裝置 1為可動舰 為主馬達、41為從馬達，且 對主=牛而由主馬達31與從馬達41進行驅動。料 ^達^進 驅動控制的主馬達控制手段，為對從 …達進仃驅動控制的從馬達控制手段。 主馬制手段3G係由··主馬達位置檢測手段32、 3 5 :、以^ 主手段3 3、位置控制手段3 4、速度控制手段 段34與速度控制手#35^、％所構成’且以位置控制手 押制手p ^ ，又冓成主馬達位置控制手段。位置 “，曰\ 由未圖示的上位控制器所供給的位置 才曰々’且輸出速度指令俾委获 所檢測的主,枝猎由主馬達位置檢測手段32 置、’、、、之位置追隨於前述位置指令。主馬達位 忿二!=4係進行第4圖所示的比例控制。此外’速度 令，且輸又出」7二從位置控制手段34所輸出的速度指 追隨:速度手段33所檢測_ 、、、達k度控制手段35係為如第5圖所 319634 12 200832885 .示之比例與積分控制。此外，主馬達電流控制手段3 6錄 ，入速度控制手段35所輸出的電流指令，以控制主馬達= 的電流。主馬達控制手段3 〇如上所述地構成，1驅動 主馬達31俾使其追隨於由上位控制器所給予的位置指令。 此外，從馬達控制手& 4 〇係由：從馬達位置檢測手^ 4 2、從馬達速度檢測手段4 3、從馬達位置控制手段4 馬達速度控制手段45、以及從馬達電流控制手段46所構 ，成。在此’從馬達位置控射段4 4係將以主馬達 、手段32所檢測的主馬達31之位置作為位置指令予讀 入’且切控制俾使以從馬達位置檢測手段42所檢測的從 馬達4i之位置追隨於主馬達31之位置，而輸出從馬達w 之速度指令。但是，從馬達位置控制手段44係進行第* 圖所示的比例控制’而不具有積分特性。從馬達速度控制 手段45係將從馬達位置控制手段44所輸出的速度指令盘 =主馬達速度檢測手段33所檢測的主馬達31的速度之^ 异值作為㈣速度指令予以輪人，並輸⑽ 指令俾使由從馬達速度檢測手段43所檢測的從料= 度追隨前述新的速度指令。另外，從馬達電流控制手段私 ^别述主馬達位置控制手段所輸出的電流指令與從馬達 ::::手二45所輸出的電流指令的加算值作為新的電 ML 4日7予以輸入，且控制從馬達4ι的電、、电。 之位制手段係構成為如上所二減主馬達31 =么V:，指令而控制從馬達41，藉此使從 馬達4】追隨主馬達31之動作而動作。 319634 13 200832885 ‘如以上所述，主馬達31係追隨由上位控制器 f位置指令而動作，藉由使從馬達4 σ勺 延丨思主馬達3 1之動作 動乍’即能以2台馬達驅動1個可動構件卜 r 其次，針對主馬達位置檢測手段32、以及從馬達 檢測手段42存有檢測誤差時之動作進行說明。因 度控制手段35為比例控制與積分控制，且含有積分哭，= 係被控制成使其與位置指令間的位置偏差成為零。另°。一方 面，從馬達控制手段4G中，係構成為從馬達位置控制手段 44與從馬達速度控制手段45皆為*具有積分特性的控 制。因此，沒有如以往之伺服控制裝置般地電流指令^ 加至位置偏差成為零為止的情形，而可抑制於從馬達^ 產生過大力矩。因作用於主馬達31的外力乃從馬達〇所 產生的力矩之反作用力之故，因此從馬達41所產生的力矩 越小則作用於主馬達31的外力也會越小，結果也可抑制於 主馬達31中產生過大的力矩。 、 如上所述，依據本第1實施形態，因從馬達位置控制 手段44與從馬達速度控制手段45之雙方皆構成為不具有 積分特性，故可抑制各馬達產生的過大力矩。另外，於本 第1貝施形悲中，因沒有如專利文獻丨般新設同步補正處 理部的需要，故可用較少的運算量抑制過大力矩的產生。 又’於本實施形態中，雖從馬達位置控制手段44與從 馬達速度控制手段45為比例控制，但因只要使該等皆不具 有積分特性即可獲得同樣效果，故也可為比例與不完全積 分控制。於第6圖示有使從馬達速度控制手段為比例與不 14 319634 200832885 '二:::：制：:方塊圖。此乃為於第5圖之比例控制與 ，二t係數57與減算器58後的形式。如此-來， 而成為；,輪出經介係數57而回饋至積分器54之輸入 特性成為：：積分’而使從馬達速度控制手段45之輸出入 第2實施形態 方抬ί土圖為表不本發明第2實施形態之伺服控制裝置之 說二。在與第1圖相同的部分附加相同符號，並省略 岳丨车讲弟2圖為攸表不第1實施形態的第1圖將從馬達控 又4G之位置控制迴路取下而構成。且將由主馬達速度 ^貝H 33所檢測出的主馬達31之速度作為速度指令而 輸入至從馬達速度控制手段45。 於以往之伺服控制震置中，電流指令係增加至沒有位 置偏差為止，因而於各馬達產生過大力矩。另一方面，於 本第2實施形態之祠服控制裝置中，因從馬達控制手段 沒有位置控制迴路，故無電流指令增加至沒有位置偏差為 之I♦心而了以抑制於從馬達41產生過大力矩。因作用 ;主馬達31的外力，乃從馬達41所產生的力矩之反作用 力，右從馬達41所產生的力矩變小，則作用於主馬達31 的外力也會變小’結果於主馬達31中也可抑制過大力矩的 產生。 如上所述，依據本第2實施形態，因係使從馬達控制 手段40構成為不具有位置控制迴路，故可以抑制各馬達所 產生的過大力矩。另外，於本第2實施形態中，並無如專 15 319634 200832885 利文獻1般新設同步補正處理部的需要，此外，由於將從 •:巧控㈣置4。之位置控制迴路取下，故可藉由較少的運 异置而抑制過大力矩的產生。 又，於本第2實施形態中，因係藉由從從馬達控制手 段40取下位置控制迴路而抑制過大力矩的產生，故即使從 馬達速度控制手段45為比例積分與積分控制，也可抑制過 大力矩的產生。 另外，只要以比例控制或比例控制和不完全積分控制 來構成，俾使從馬達速度控制手段4G*具有積分特性，則 J更追加如第1實施形態所示般的藉由不具有積分特性而 侍的力矩抑制效果，而可獲得更大的力矩抑制效果。 此外’於第1實施形態及第2實施形態中，雖顯示從 馬達為1台時的情形，但即使從馬達為2台以上也可 的進行構成而得到同樣的效果。 取 (產業上的可利用性） 本發明之伺服控制裝置適合於工作機械或其他產章用 機械的傳运軸等中，作為將一個可動構件以複數個馬達驅 動控制用的伺服控制裝置而使用。 【圖式簡單說明】 第1圖為表示本發明之第〗實施形態之伺服控制裝 的方塊圖。 第2圖為表示本發明之第2實施形態之伺服控 的方塊圖。 4衣置 第3圖為表示以往之伺服控制裝置的方塊圖。 319634 16 200832885 第4圖為比例控制的方塊圖。 1 第5圖為比例與積分控制的方塊圖。 r第6圖為比例與不完全積分控制的方塊圖 Γ主要元件符號說明】 1 13 15 16 31 33 36 40 42 43 44 45 46 5〇 53 55 57 22 位置檢測手段 24、34 位置控制手段 主馬達控制手段 主馬達位置檢測手段 可動構件 12 23 速度檢測手段 14 25、35 速度控制手段 26電流控制手段 30 主馬達 32 從馬達 主馬達速度檢測手段 主馬達電流控制手段 從馬達控制手段 41 從馬達位置檢測手段 從馬達速度檢測手段 從馬達位置控制手段 從馬達速度控制手段 從馬達電流控制手段 比較器 51 位置增益要素 速度增益要素 54 積分器 積分增益要素 56 加算器 係數 58 減算器 319634 17

Claims (1)

1. 200832885 卜、申凊專利範圍： 種伺服控制裝置’為將i個可動構件藉由1個主馬達 =至=1個攸馬達之複數個馬達予以驅動的飼服控制裝 置，係具有： 。驅動L制别4主馬達的主馬達控制手段、以及分別 驅動控制别述至少〗個從馬達的至少〗個從馬達控制 段；而且 述主馬達控制手段係具有： 主馬達位置檢測手段，係將前述主馬達之位置予以 前 檢測； 主 測； 馬達速度檢測手段，將前述主馬達之速度予 以檢 _主馬達位置控制手段，輸入被給予的位置指令，並 輸出前述主馬達之電流指令俾使以前述主馬達位置檢 測手段所檢測的主馬達之位置追隨於前述位置指令；以 及 λ主馬達電流控制手段，輸入前述主馬達位置控制手 段所輸出的電流指令，並對前述主馬達之電流進行控 制，而且 前述從馬達控制手段係具有·· 從馬達位置檢測手段，將前述從馬達之位置予以檢 測； 從馬達速度檢測手段，將前述從馬達之速度予以檢 測； 319634 18 200832885 . 從馬達位置控制手段，將由前述主馬達位置檢測手 4 &所=測出的主馬達之位置作為位置指令予以輸入，且 輸出月ίι述k馬達之速度指令俾使以前述從馬達位置檢 測手段所檢測的從馬達之位置追隨於前述主馬達之位 置； k馬達4度控制手I’將前述從馬達位置控制手段 所輸f的速度指令與以前述主馬達速度檢測手段所檢 q測的前述主馬達之速度的加算值作為新的速度指令予 以輸人，且輸出前述從馬達之電流指令俾使由前述從馬 達速度檢測手段所檢測的前述從馬達之速度追隨於前 述新的速度指令；以及 從馬達電流控制手段，將前述主馬達位置控制手段 所輸出的電流指令與前述從馬達速度控制手段所輸出 的電流指令之加算值作為新的電流指令予以輸入，並對 鈾述從馬達之電流進行控制；其中 刖述從馬達位置控制手段以及前述從馬達速度控 制手段係不具有積分特性。 2·如申請專利範圍第}項之伺服控制裝置，其中，前述從 馬達位置控制手段以及前述從馬達速度控制手段係由 比例控制、或由比例控制與不完全積分控制所構成。 3· —種伺服控制裝置，為將丨個可動構件藉由2個主馬達 與至少1個從馬達所構成之複數個馬達進行驅動的伺服 控制裝置，係具有： 驅動控制前述主馬達的主馬達控制手段、以及驅動 319634 19 200832885 控制前述至少1彳 而且 们攸馬達的至少1個從馬達控制手段； 前述主馬達控制手段係具有： 則；、、達位置私測手段，將前述主馬達之位置予以檢 主馬達速度檢測錢，將前述主馬達之速度予以檢 測； 1馬達位置控制手段，輸入被給予的位置指令，並 =料主馬達之電流指令俾使以前述主馬達位置檢 2手段所檢測的前述主馬達之位置追隨於前述 令；以及 Λ主馬達電流㈣手段，輸人前述主馬達位置控制手 段所輸出的電流指而對前述主馬達之電流進行控 制；而且 前述從馬達控制手段係具有·· 、.從馬達速度檢測手段，將前述從馬達之速度予以檢 測； 從馬達速度控制手段，將由前述主馬達速度檢測手 段所檢測的前述主馬達之速度作為速度指令予以輸 入’且輸出前述從馬達之電流指令俾使由前述從馬達速 度檢測手段所檢測的前述從馬達之速度追隨於前述主 馬達之速度；以及 從馬達電流控制手段，將前述主馬達位置控制手段 所輸出的電流指令與前述從馬達速度控制手段所輸出 319634 20 200832885 的電流指令之加算值作為新的電流指令予以輸入，並對 前述從馬達之電流進行控制。 4·如申請專利範圍第3項之伺服控制裝置，其中，前述從 馬達速度控制手段係不具有積分特性。 5·如申請專利範圍第3項之伺服控制裝置，其中，前述從 馬達速度控制手段係由比例控制、或由比例控制與不完 全積分控制所構成。 21 319634