TW561684B

TW561684B - Controller for motor

Info

Publication number: TW561684B
Application number: TW091107925A
Authority: TW
Inventors: Kazuhiko Tsutsui
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2002-04-18
Publication date: 2003-11-11
Also published as: JPWO2003085816A1; US7068002B2; GB2401441A; KR20040091153A; KR100661106B1; JP4075803B2; WO2003085816A1; GB0418978D0; GB2401441B; US20050162111A1; DE10297481B4; DE10297481T5

Description

561684 五、發明說明（1) [發明說明] [技術領域] 本發明係關於一種適用於驅動工具機之主轴馬達等的馬達控制裝置。 [背景技術] 依第8圖說明習知之馬達控制裝置。第8圖係具有從速度迴路切換至位置迴路之切換機構的馬達控制裝置之方塊圖。第8圖中，馬達控制裝置1係包含有：由分別產生馬達 1 8之位置指令信號0 r、速度指令信號V r v之位置指令產生器2、與速度指令產生器4所構成的指令產生部；檢測出馬達1 8之位置檢測信號0 s、速度檢測信號V s的檢測部；將馬達1 8從速度迴路切換至位置迴路之控制的開關部；以及根據作為位置指令信號0 r與位置檢測信號0 s之差的位置偏差0 e等以控制馬達1 8的控制部。檢測部係包含有：檢測出作為馬達1 8之旋轉位置之位置檢測信號Θ s的編碼器2 0 ;及利用所輸入之位置檢測信號0 s以產生速度檢測信號V s的速度檢測器2 2。開關部係包含有：用以切換速度指令產生器4之輸出端子a與位置控制器8之輸出端子b，同時在減法器1 0上連接有c端子的開關SWv;及連接在位置指令產生器2之輸出及減法器6之輸入上的開關SWp。控制部係包含有：用以求出作為位置檢測信號0 s與位置指令信號0 r之差的位置偏差Θ e的減法器6 ;根據所

313584.ptd 第5頁 561684 五、發明說明輸入之位益Κ p的位度檢測信之速度偏所輸入之被限制之流指令信在此係因馬達，係例 1亦達到輸出很魔性0 (2) 置偏差0 置控制器號V s之差差V e以產電流指令電流指令號I rL之 ’利用電 1 8具有額如用於NC 數萬轉（1 大，故從 e以產生速度指令v Γ，同時具有位置增 8;求出作為速度指令信號Vr(Vrv)與速的速度偏差V e的減法器丨〇 ;根據所輸入生電流指令信號I r的速度控制器丨2 ;卷信號Ir超過預定之電流值z rL時，輪^ 信號I rL的電流限制器15;及使根據* 電流流入至馬達1 8内的電流控制器1 6 流限制器15以限制電流指令信號，定輸：特性之故。具有領定輸出特性 /.、疼丨8，由於其旋鏟 /nun)，所以作為額定轉矩轉數千轉數（Ι/min)中|, 因一、有額定輸出特如此所構成的馬達控制裝置1，係在遥n > a a q itr 運轉開始如將開關SWp打開，預先將開關SWv切至a端子側，# 〜、審& u A K 並將依連轉開始心令而從速度指令產生器4產生的速度指令信號Vrv輪至減法器1 〇中，而減法器1 0會求出作為速度扑 > 产號v入與速度檢測信號VS之差的速度偏差Ve，再利^ 1度偏差 •以控制馬達18之速度。、 6 % 不久，當馬遠1 8從一定速度移至減迷時，就將開關 Λ SWp從開放至關閉’而將馬達18減速至預定的速度，且以低速度邊使之作/定行走，而邊確認來自逮度指令產生哭 4之速度指令信號Vrv與來自位置控制器8之速度指令信號 | Vr為一致之後，將開關SWv從a端子切至b端子側，並依^

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561684 五、發明說明（3) 度指令信號V r且利用位置迴路來控制馬達1 8。然而，馬達控制裝置1雖係如上述般從速度迴路切換成位置迴路之控制，但是要進行從開關SWv之a端子切至 b端子侧之定時（t i m i ng)等的控制會有很繁瑣的問題。為了要解決該問題，雖可考慮在運轉開始前將開關 SWp關閉，同時將開關SWv切至b端子側而僅利用來自位置指令產生器2之位置指令信號0 r來驅動馬達1 8，但是因電流限制器1 5之電流限制會動作，且馬達1 8之加速度會降低而使位置偏差（9 e擴大，當電流限制器1 5之電流限制被解除時，由於馬達1 8會根據較大的位置偏差0 e而動作，所以會有馬達18之加速度發生過越量（overshoot)的問題。 [發明之概述] 本發明係為了解決上述問題而開發完成者，其目的係在於提供一種利用位置迴路以控制馬達，且即使利用電流限制器來限制電流指令，亦不會使位置偏差擴大的馬達控制裝置。第一樣態之馬達控制裝置，其係具備有：位置檢測機構，檢測出用以驅動被控制對象之馬達的旋轉位置以作為位置檢測信號；及控制機構，根據作為對上述馬達之旋轉位置下達指令之位置指令信號與上述位置檢測信號之差的位置偏差，並利用位置迴路以控制上述馬達者；其特徵為具備有：加速度產生機構，產生用以使上述馬達加速或減速的原加速度指令信號；電流限制機構，當馬達之電流指令信號到達預定值時，用以限制上述電流指令信號，同時

313584.ptd 第7頁 561684 I五、發明說明（4) 使限制信號從關斷到導通；模型機構，藉由具有上述馬達 •控制裝置、上述馬達、包含上述被控制對象之特性之等效 /的位置控制系統之模型，同時將上述位置指令信號輸入至 -上述模型中，以求出上述馬達之旋轉位置以作為模型位置信號；修正加速度機構，藉由上述限制信號之導通且根據作為上述模型位置信號與上述位置檢測信號之差的修正位置偏差以產生第一修正加速度信號；以及位置指令產生機二構，根據作為上述原加速度指令信號與上述第一修正加速 _度信號之差的加速度偏差以產生上述位置指令信號。 ' 依據該種的馬達控制裝置，當限制信號導通時，模型 1構就會求出馬達之旋轉位置以作為模型位置信號，而修 -正加速度機構會根據模型位置信號與位置檢測信號之差而產生第一修正加速度信號，且位置指令產生機構會根據成為原加速度指令信號與第一修正加速度信號之差的加速度偏差以產生位置指令信號。因而，由於原加速度指令信號會因第一修正加速度信號而降低，所以即使電流限制機構導通，作為位置指令信號與位置檢測信號之差的位置偏差亦不會擴大。因此，即 -使電流限制機構從導通至關斷，亦有可獲得不易發生過越 g的馬達控制裝置之效果。 - 第二樣態之馬達控制裝置，其更具備有加速度減少機構，其係藉由使上述限制信號從導通至關斷以產生比上述第一修正加速度信號低的第二修正加速度信號，來取代上 .述第一修正加速度信號。

313584.ptd 第8頁 561684 五、發明說明（5) 依據該種的馬達控制裝置，在電流限制機構從導通移至關斷時，由於會產生比第一修正加速度信號低的第二修正加速度信號，所以可抑制加速度偏差之變動。因而，有可抑制電路控制機構被解除之初期馬達發生過越量的效第三樣態之馬達控制裝置的加速度減少機構，具備有：速度指令產生機構，產生用以使上述馬達旋轉之原速度指令信號；基準速度指令產生機構，根據上述加速度偏差以產生基準速度指令信號；第二減法機構，用以求出作為上述原速度指令信號與上述基準速度指令信號之差的基準速度偏差；以及轉換機構，根據上述基準速度偏差以產生上述第二修正加速度信號。依據該種的馬達控制裝置，具有可簡易構成加速度減少機構的效果。第四樣態之馬達控制裝置，再具備有第一修正機構，係在上述馬達加速中的情況下，藉由滿足上述第一修正加速度信號ase<0，以將上述第一修正加速度信號設定為零，同時在上述馬達減速中的情況下，藉由滿足上述第一修正加速度信號a s e > 0，以將上述第一修正加速度信號設定為零。依據該種的馬達控制裝置，由於在第一修正加速度信號設置預定的限制，所以在馬達加速中的情況下會繼續加速，而在馬達減速中的情況下會繼續減速。因而，有可抑制馬達之加速度變動的效果。

313584.ptd 第9頁 561684 _五、發明說明（6) 第五樣態之馬達控制裝置，其更具備有第二修正機 *構，係在上述馬達加速中的情況下，當上述第一修正加速 ‘度信號為ase，上述原加速度信號為aa時，藉由滿足α -se^aa，以將上述第一修正加速度信號設定為上述原加速度信號以下，同時在上述馬達減速中的情況下，藉由滿足o;se<aa，以將上述第一修正加速度信號設定為上述原加速度信號以下。 - 依據該種的馬達控制裝置，如上所述，由於對第一修 _正加速度信號施加適當的限制，所以加速度偏差不會高於 2加速度信號。因而，有可確實控制馬達之加速度或減速 t的效果。第六樣態之馬達控制裝置，其更具備有：速度指令產生機構，產生用以使上述馬達旋轉之原速度指令信號；修正累計機構，根據上述第一及第二修正加速度信號以作成位置修正值的累計值，同時求出用以驅動上述馬達的累計位置修正信號；以及累計指令產生機構，藉由使上述原速度指令信號關斷以產生上述累計位置修正信號。依據該種的馬達控制裝置，由於原速度指令信號關斷，並根據第一及第二修正加速度信號所累計之累計位置 #正信號以驅動馬達。因而，具有即使電流限制機構進行導通動作，亦可如電流限制機構進行關斷動作般，在根據原加速度指令信號之位置指令上決定馬達位置的效果。第七樣態之馬達控制裝置，其更具備有：速度指令產 -生機構，產生用以使上述馬達旋轉之原速度指令信號；停

313584.ptd 第10頁 561684 五、發明說明（7) 止指令產生機構，當上述原速度指令信號關斷時，產生用以使上述馬達停止於預定旋轉位置的停止位置指令信號；修正位置機構，根據上述第一及第二修正加速度信號以求出上述馬達之修正位置信號；以及加法機構，作成上述停止位置指令信號與上述修正位置信號之和，同時求出用以驅動上述馬達且使之停止於預定位置的修正停止信號。依據該種的馬達控制裝置，停止控制機構由於係根據作為停止位置指令信號與修正位置信號之和的修正停止信號而驅動馬達並使之停止，所以具有即使電流限制機構進行導通動作，亦可如電流限制機構進行關斷動作般，使馬達停止於所希望之位置的效果。例如，停止指令產生機構中之停止位置信號，亦可為使馬達停止於馬達一旋轉中之預定的旋轉位置者，而修正位置機構，亦可根據修正加速度信號而求出馬達之一旋轉内的修正位置信號。依據該種的馬達控制裝置，具有使馬達停止於一旋轉内之所希望位置的效果。藉此，例如，藉由將馬達用於NC裝置之主軸，則即使直接連結在馬達之軸上的工具只能在預定的旋轉位置進行裝卸的情況下，亦可輕易地對工具進行裝卸作業。第八樣態之馬達控制裝置，其更具備有當上述位置偏差值到達預定值時用以發出警報的警報機構。依據該種的馬達控制裝置，具有可迅速地檢測出作為模型位置信號與位置檢測信號之差的位置偏差值之異常的效果。發明之最佳實施形態

313584.ptd 第11頁依第1圖說明本發明之一實馬達控制裝置的方塊圖。第丨圖=例盥第1圖係一實施例之號係顯示相同或相當部分，並，/、第8圖相同的元件作J 1圖中，馬達控制裝置100係。化虎0 r以控制馬達丨8的馬達控 s有··利用位置指令 ^就1 r超過電流控制器1 1 5之預定° 〇，當藉由電流指令成有效時，產生適當之位置指令/制值而使電流限制變機構；以及當後述之修正位置Θ r的修正位置指令 €色發光二極體（未圖示）閃燦， e超過預定值時，使機構的警報部2 9 〇。 3 馬達1 8停止之作為警另外，在馬達18上連結有庫示）。應驅動的被控制對象（未圖馬達控制部30係具備有用+ 後輪出電流限制信號Ϊ rL之；乍f輪入電流指令信號ΙΓ 115’而電流限制器115係在機構的電流限制器令作觫τ 、于在k速度控制器1 2輸入之電汽流“：二值1 rL的情況下’將受電流限制“ l導通：至！流控制器I6上’同鄉 •電攻稱之為電、飢限制器1 1 5之導通）。另一方面， -令传;/令^號1 Γ $電流限制值ί rL的情況下，將電流指關心二直接輸出至電流控制器16上，同時使限制信號L ’稱之為電流限制器1 1 5之關斷）。之作Λ 2位置指令機構係包含有：產生模型位置信號0 m …、異型機構的模型位置產生部2 2 〇 ;為了修正從積分麵 313584.ptd

第12頁 561684 五、發明說明（9) 器103產生之原速度指令信號v ，號β m與位置檢測信號<9 s之罢而根據作為模型位置作生第一修正加速度信號ase的灰‘ 差Θ se，以產速度機構）24 0;根據從原加球加速度產生部（修正加速度信號ase、低加速声产Ϊ度指令信號《 a減去修正加生位置指令信號θ r的：置的加速度偏差…以產構）2 6 0 ;以及用以抑制電、、* 生4 (位置才曰令產生機 ^ ^ r ^ t / 1 1 5 ^ ^ ^ ^ ^ Μ ^ ^ 構）281 的加速度控制部（加速度減少機模型位置產生部2 20，倍|女E、土馬達1 8所驅動之被控制對象'/去二達控制部30、包含由制系統之模型，同時根據：(置？八示)之特性之等效位置控之旋轉位置（實際位置）以作J ^二信號Θ r而求出馬達Μ 型雖有各式各樣，但在此說明^位置信號Θ出。上述模 ^ °兄明較簡單的例子。馬達18之控制系統，亦gp i 4 _ 酿毹夕、士祕生丨料务〆土 p馬達控制部3 0、由馬達1 8所要、η 7々击也 m二）其速度迴路之響應性係比位置迴路更快。因而，可介， v _ v _ 1 7 y 由位置指令信號0 r、位置增益

Kp、積分器Ι/s假設馬達18之每_ …8之實際位置0 s所發生的一次延遲糸統。因而，模型位詈吝斗 a * ^ 1置產生部2 20係包含有：用以求出作為位置指令k號Θ r鱼模别a μ ^ t，π ，、棋型位置信號0 m之差的位置偏差 0 e m的減法斋1 2 0 ;根據所* …土十^ ΤΓ 像所輪入之位置偏差（9 em以產生模型速度信號V m，同時1右杨要 L ^ + ，、百位置增益K p的增益器1 2 1 ;以及根據所輸入之模型速度作缺v t ν n 0 0 疋没1口就vm以產生模型位置信號6» m的積分器1 2 3。

561684 .五、發明說明（ίο) 修正加速度產生部2 4 0係包含有：用以求出作為作為 ‘位置檢測機構之編碼器2 0所檢測出的位置檢測信號0 s與模型位置信號（9 m之差的位置偏差<9 s e的減法器1 2 5 ;根據 •所輸入之位置偏差0 se以產生修正速度指令信號Vse，同時具有增益K1的轉換器126;根據所輸入之修正速度指令信號Vse以產生修正加速度信號a se的微分器127 ;以及藉由使電流限制器11 5導通以執行第三流程圖，並輸出零或 -修正加速度信號a s e的修正加速度控制器1 3 0。另外，修正加速度控制器1 3 0係在電流限制器11 5關斷 j情況下輸出零。胃位置指令產生部2 6 0係包含有：作為用以產生原速度 '指令信號Va之速度指令產生機構的速度指令產生器101 ; 輸入原速度指令信號V a以產生原加速度指令信號a a的微分器1 0 3 ;用以求出作為原加速度指令信號a a與修正加速度信號ase之差的加速度偏差ar的減法器104;根據所輸入之加速度偏差ar以產生基準速度指令信號Vo的積分器 (基準速度指令產生機構）105;以及根據所輸入之基準速度指令信號Vo以產生位置指令信號6> r的積分器1 0 7。另外，輸入有位置指令信號0 r的減法器6 (第一減法 0構），係用以求出作為位置指令信號0 r與位置檢測信號 0s之差的位置偏差<9e者。加速度控制部2 8 0係包含有：求出作為原速度指令信號Va與基準速度指令信號Vo之差的基準速度偏差Vae的減 -法器（第二減法機構）1 0 9 ;藉由將所輸入之基準速度偏差

313584.ptd 第14頁 561684 五、發明說明（11)

Vae轉換成加速度信號，同時以預定值d進行除法運算以產生比f f加速度信號《 se低的低加速度信號（第二修正加速^“唬）ad的除法器（轉換機構yu;其一端連接在除法a。111之輸出上，而另一端連接在減法器I”上，同時依與電流限制器11 5之導通•關斷動作呈反轉的關係而動作的開關S L a，备電流限制器1 1 $從導通變成關斷時，藉由使開關SLa從^關斷（開放）至導通（關閉），而從除法器工1 1產生低加速度k號α d，而在電流限制器i丨5從關斷回復到導通之後，加速度偏差α r不會急遽變動者。另外’減法器1 3 1係依開關sLa、修正加速度控制器 j 3 0之動作而選擇性地將低加速度信號^ d或修正加速度信號ase施加在減法器104上者。修正加速度控制器1 3 0係藉由電流限制器1 1 5之導通而原則上直接輸出所輸入之修正加速度信號a se，並藉由電流限制器11 5之關斷而輸出零者。然而，修正加速度控制為130如第2圖所示直接輸出所輸入之修正加速度信號ase 並非適當，因此會如以下輸出由第一、第二修正機構所修正的修正加速度信號ase。在第一修正機構中，若馬達丨8於加速中（減速中）所求出之修正加速度信號非為ase— 的話，則由於在原加速度指令信號α a加上修正加速度信號α s e之後使加速度偏差α r變得比原加速度指令信號“ &高，所以不適 δ。因此’將修正加速度信號a s e設定為零，並且使作為馬達1 8之加速度指令（減速度指令）的加速度偏差α ^不會

㈣ II Η 313584.ptd 第15頁 561684 五、發明說明（12) $比原加速度指令信號a a高在第二修正機構中，若馬達1 8於加速中（減速中）、屮 1 ^ 則 <修正加速度信號為ase — aa(ase<aa )的話，由於作為馬達1 8之加速度指令（減速度指令）的加速度偏、， ar為負值（正值），亦即變成減速度指令（加速度指令），差所以猎由將修正加速度仏號s e設定為與原加速度指八號a a相等並予以輸出，而將作為馬達1 8之加速度指八7仏速度指令）的加速度偏差a r設定為零以作為最小值Q (滅 min。因而，馬達18之加速度指令（減速度指令），妒、/ j加速度指令信號aa至零的容許加速度範圍來加 ' 依第1至第3圖說明如上述構成之馬達控制裝置速。 •作。現在，原速度指令信號Va係在時間tg從速度指人動器101藉由微分器產生原加速度指令信號Q :，曰7產生流限制器1 1 5會關斷，所以修正加速度控制器i 3 〇之於電變成零。 ° 輪出會 a 另一方面，由於電流限制器115關斷，因此在關斷的狀態下，加速度控制部2 8 0由於基準速度指八$ S1 V 〇與基準速度偏差v a e相等，所以作為減法器^ 〇 9 號基準速度偏差Vae會變成零。因此，會從除^器的 #。因而，由於修正加速度控制器13〇之輪出為零，且低加速度=號二?亦為零，所以減法器131會對減法器1〇4輸入零。減法器1 0 4係直接將原加读声#八危作至 ^ ^ χ ^ , ν 加迷度才曰令信號a a當作加速度偏差《I·而輸入至積分器1〇5上，並藉由

而產生位置指令信號0 r。 w刀# 1UD

313584.ptd 第16頁 561684 五、發明說明（13) 模型位置產生部2 2 0係根據位置指令信號0 r，並藉由增益器121、積分器123而產生模型位置信號0m，而減法器125係求出作為模型位置信號0 in與位置檢測信號0 s之差的修正位置偏差0se，並藉由轉換器126、127將修正加速度信號ase輸入至修正加速度控制器130。減法器6係求出作為位置指令信號<9 r·與位置檢測信號 0 s之差的位置偏差0 e，而位置控制器8係根據位置偏差 β e以產生速度指令信號Vr。減法器1 0係將從速度指令信號Vr減去速度檢測信號Vs的速度偏差Ve輸入至速度控制器 1 2。速度控制器1 2係根據速度偏差Ve以產生電流指令信號 I r。電流限制器1 1 5由於為關斷狀態，所以將電流指令信號I r當作電流限制信號I rL而輸入至電流控制器1 6。電流控制器1 6係根據電流限制信號I r L而對馬達1 8流入所希望的電流並予以驅動。在此，馬達控制裝置1 0 0之位置迴路，係將位置指令信號6>r輸入至減法器6，而減法器6會求出位置偏差0e，並根據位置偏差0 e而稱由位置控制器8—減法器1 0—速度控制器1 2->電流限制器1 1 5—電流控制器1 6—馬達1 8—編碼器2 0 —減法器6所構成的位置指令信號0 r為閉迴路，並利用位置迴路以控制馬達1 8。在時間t i，當馬達1 8之轉矩及旋轉數增大而使電流限制器1 1 5導通時，限制信號會導通而使開關S 1 a關斷，限制信號L則會輸入至修正加速度控制器1 3 0。修正加速度控制器1 30係藉由限制信號L之導通•關斷，以判斷電流限制器

313584.ptd 第17頁 561684 ，五、發明說明（14) 1 1 5是否導通（步驟S 1 0 1 )，由於限制信號L為導通，所以會 *判斷是否原加速度指令信號a a 2 0 (步驟S 1 0 3 )，由於馬達 _ 1 8在加速中，因此原加速度指令信號a a - 0。其次，修正加速度控制器1 3 0判斷修正加速度信號是否a seg 0 (步驟S10 5)。若為a se - 0，則判斷是否修正加速度信號aa(步驟S107)。若非為ase— aa，則將修正加速度信號ase輸入至減法器131(步驟S115)。由於二開關SLa仍在關斷狀態，所以減法器1 3 1將修正加速度信號 —a s e輸入至減法器1 0 4。減法器1 0 4係求出作為原加速度指 k號β a與修正加速度5虎s e之差的加速度偏差Q厂，並將加速度偏差ar輸入至積分器105，且從積分器i〇7產 -生位置指令信號0 r以如上述地驅動馬達1 8。另一方面，修正加速度控制器130在步驟S107中，若為a s e - a a，則為了如上所述利用第二修正機構設定馬達18之加速度指令amin(零），而將修正加速度信號ase 設定為與原加速度指令信號a a相等並予以輸出（步驟 S117)。另外，在步驟S105中，若非為ase2〇，則為了如上述地利用第一修正機構將馬達1 8之加速度指令抑制成原 •加速度指令信號a a，而將修正加速度信號α s e設定為定' •予以輸出（步驟S113)。 7 在時間t2 ’馬達1 8所需要的轉矩會減少且電流指令竹號11"也會減少。因而，藉由電流限制器i丨5從導通至關"B 以使限制信號L變成關斷且使修正加速度控制器1 3 〇之輪 -變成零，同時使開關SLa導通。當開關SLa導通時，減二^

313584.ptd 第18頁 561684 五、發明說明（15) ^ 109會求出基準速度偏差Vae，並將基準速度偏差Vae輪入至除法器111。除法器m係將基準速度偏差Vae除以常數以產生低加速度信號，，並藉由減法器is〗將該作號ad輪入至減法器1〇4。減法器ι〇4會求出加速度偏差亚輪入至積分器1 〇 5，而積分器1 〇 7會產生位置指令信號/ r。、因而，藉由使電流限制器u 5從導通至關斷時之加速度偏差a r減少’即可抑制位置指令信號$ Γ之急遽變動。& 在時間t3完成馬達18之加速，之後，馬達18會以固定速度旋轉’並移至減速階段。在時間15，當馬達丨8之轉矩增大而使電流限制器1 5再次導通時，限制信號L就會導通且開關SLa會關斷，而將限制信號l輸入至修正加速度控器 130 〇修正加速度控制器1 3 〇係執行上述步驟s丨〇丨，由於限制信號L導通’所以會判斷是否原加速度指令信號α & -0(步驟SI 03)。由於馬達18在減速中，無法滿足原加速度指令信號a a - 0，所以會判斷是否修正加速度信號s e 0 (步驟S 1 0 9 )，若非為a se < 0，則如上所述為了將馬達工8 之加速度4曰令抑制成原加速度指令信號a a，而利用第— 修正機構將修正加速度信號α “設定為零（步驟S1 13)。修正加速度控制器1 3 0係在步驟S 1 0 9中，若修正加速度信號α s e < 0，則判斷a s e < a a (步驟S 1 1 1 )，若非為） a s e < a a，則輸出修正加速度信號^ s e (步驟S 1 1 5 )，並如上所述地產生位置指令信號0 r以控制馬達1 8。另一方面，修正加速度控制器1 3 0係在步驟S 1 1 1中，若《 s e > α

313584.ptd 第19頁 561684 五、發明說明（16) a，則如上所述為了利用第二修正機構將馬達1 8之加速度指令設定為零，而將修正加速度信號a s e當作原加速度指令信號a a並予以輸出（步驟S117)。在時間16，當馬達1 8所需要的轉矩減少且電流指令信號I r亦減少時，就與上述時間12同樣地，馬達控制裝置 1 0 0會動作，而在時間t7，原加速度指令信號a a會變成零而結束馬達1 8之運轉。如上所述，模型位置產生部2 2 0係產生模型位置信號 0 m，修正加速度產生部2 4 0係根據作為位置檢測信號0 s f模型位置信號0m之差的修正位置偏差0se，而在預定 %件下利用電流限制器11 5之限制信號L的導通以產生修正 •加速度信號a se，而減法器1 04係根據從原加速度指令信號a a減去修正加速度信號a se的加速度偏差a r以產生修正位置指令信號0 r。因而，即使電流限制器11 5導通，亦很難藉由將適當的位置指令信號0 r輸入至馬達控制部3 0 而使作為位置檢測信號0 s與位置指令信號0 r之差的位置偏差0 e擴大，亦即，可獲得不易發生過越量的馬達控制裝置100。實施例2 φ 依第4圖說明本發明之另一實施例。第4圖係作為另一實施例之馬達控制裝置的方塊圖，第4圖中，與第1圖相同的元件編號，係顯示相同或相當部分，並省略其說明。在實施例1中，電流限制器Π 5依導通•關斷動作，且藉由從原加速度指令信號a a減去修正加速度信號a se、

313584.ptd 第20頁 561684 五、發明說明（17) 低加速度信號a d的加速度指令（加速度偏差a r)以控制馬達18。然而，作為來自速度指令產生器1 0 1之原速度指令信號V a之積分值的原位置指令信號0 a (未圖示）、與位置指令信號0 r互不相同。因此，提供一種使馬達1 8停止於與原位置指令信號Θ a —致之位置上的馬達控制裝置3 0 0。第4圖中，馬達控制裝置3 0 0除了實施例1之構成外，亦具備有根據用以修正原加速度指令信號a a之修正加速度信號a s e、低加速度信號a d以作成累計修正位置信號 0 as，並根據累計修正位置信號<9 as以產生累計速度信號 VLs的修正位置指令部32 0。修正位置指令部3 2 0係包含有··將所輸入之修正加速度信號a: se、低加速度信號a d作為修正速度信號Vrs並予以輸出的積分器323;將所輸入之修正速度信號Vrs作為修正位置信號0rs並予以輸出的積分器325;累計所輸入之修正位置信號0 r s以求出累計修正位置信號<9 a s，同時藉由使原速度指令信號Va變成零以輸出累計修正位置信號Θ as的修正位置乘法器327;求出作為藉由具有增益Ka之增益器32 9、積分器331所得之回授位置信號0 LS與累計修正位置信號β a s之差的位置偏差0 e s的減法器3 2 8 ;求出作為增益器3 29之輸出之累計速度信號VLs與基準速度指令信號Vo之和的速度偏差Voe的加法器33 3 ;以及藉由使原速度指令信號Va變成零以從關斷到導通的開關SLs。另外，修正位置乘法器3 2 7，係相當於修正累計機構

313584.ptd 第21頁 561684 •五、發明說明（18) 及累計指令產生機構。依第4圖說明如上述構成之馬達控制裝置的動作。現在’如實施例1中所說明般’在馬達1 8加速時使電流限、制器115導通時，產生修正加速度信號ase，且積分器323 會產生速度信號Vrs並輸入至積分器325，而積分器325會產生修正位置信號0 r。同樣地，如實施例1所說明般，當電流限制器1 1 5從導二通至關斷時，限制信號L會變成關斷而開關SLa會導通。當 .開關SLa導通，減法器109會求出基準速度偏差Vae，並將 #準速度偏差Vae輪入至除法器111。除法器111係將基準速度偏差Vae除以㊆數值d並將低加速度信號ad藉由開關 S La、減法器131輸入至積分器323。積分器323係產生速度信號Vrs而輸入至積分器3 25，而積分器325會產生修正位置信號0 r s。修正位置乘法器327係至從速度指令產生器ι〇1不產生原速度指令信號Va為止，根據修正加速度信號^ se、低加速度h號a d而求出累計馬達1 8之旋轉位置的累計修正位置#號Θ a s並予以保持。不久之後，馬達1 8會進行加速、定速、減速’當原速度指令信號以變成零時，修正位置乘 0器3 2 7會將累sf修正位置信號θ a s輪出至減法器3 2 8。減法器328係求出作為藉由增益器329、積分器331所得之回授位置信號Θ LS與累計修正位置信號θ as之差的修正位置偏差0 e s，而增益器3 2 9係產生累計修正速度信號 VLs。在此，由於電流限制器丨丨5關斷，所以修正加速度控

313584.ptd 第22頁 561684 五、發明說明（19) 制器1 3 0之輸出會變成零。由於原速度指令信號V a、修正加速度信號a s e、低加速度信號a d為零，所以加法器3 3 3會將累計修正速度信號 VLs當作基準速度偏差Vo e而輸入至積分器107。積分器107 係根據累計修正速度信號VL s而將位置指令信號0 r輸入至減法器6。實施例1所記載的減法器6係求出位置偏差0 e，並根據位置偏差0 e而對馬達1 8流入所希望之電流並予以驅動。因而，藉由不產生來自速度指令產生器101之原速度指令信號V a，以根據修正加速度信號a: s e、低加速度信號 a d求出累計修正位置信號0 as，並根據由累計修正位置信號0 as所得之累計修正速度信號VLs以驅動控制馬達 1 8。因此，可獲得使馬達1 8停止於與原位置指令信號0 a 一致之位置上的馬達控制裝3 0 0。實施例3 依第5圖說明本發明之另一實施例。第5圖係作為另一實施例的馬達控制裝置之方塊圖，第5圖中，與第4圖相同的元件符號，係顯示相同或相當部分，並適當省略其說明。在實施例2中，係提供一種根據原速度指令信號Va以使馬達1 8停止於與原位置指令信號0 a —致之位置上的馬達控制裝置3 0 0。在本實施例中，係更進一步發展實施例2而如第5圖所

313584.ptd 第23頁 561684 •五、發明說明（20) 示’具備有：在使馬達1 8回復到原點位置之後，如實施例 β 1所示’根據來自速度指令產生器1 〇丨之原速度指令信號Va ，來驅動馬達1 8，當原速度指令信號Va變成零（關斷）時，亦 -即，當成為馬達1 8停止之期間時，會根據原速度指令信號 Va而求出使馬達18在一旋轉内停止於所希望之位置上的停止位置指令信號<9 r 1，並將停止位置指令信號Θ r 1轉換產生為速度指令信號Vrl的定位指令產生器3〇1;以及求出根 -據修正加速度信號α s e、低加速度信號a d所得的修正位 '置指令信號0 al，並將修正位置指令信號Θ al轉換而產生 ^正速度信號VL 1的修正位置指令器4 2 0 ;其中，藉由等效也對停止位置指令信號0 Γ1加上修正位置指令信號0 a 1，以使馬達1 8正確地停止在停止位置指令信號θ Γ丨之位置上。定位指令產生器3 0 1係包含有：對原速度指令作施以積分而產生原位置指令信號Θ a的積分器3〇3 ; °〜Va 速度指令信號Va變成零時馬達18於一旋轉内的停’’出原並根據該停止位置以產生停止位置檢測信號0 t 位置’ 内位置檢測器30 5 ;產生用以使馬達18於一〜旋轉、=旋轉所希望之旋轉位置的原停止指令信號（9 〇丨的停止^止於 # 3 0 7 ;求出作為原停止指令信號Θ 〇1與停止T位置^令^產生之差的停止位置偏差0 e t的減法器3 〇 9 ;利用停止^號θ七差0et產生預定之停止位置指令信號θγ1，同時農〖立置偏記憶元件之RAM(未圖示）之作為停止指令產生機、具有當作轉内指令器311 ;對停止位置指令信號0rl施％ ~旋 Α倣分以產

313584.ptd 第24頁 561684 五、發明說明（21) 生停止速度指令彳&號Vrl的微分|§313，以及在原速度指令信號Va為零時導通，且在原速度指令信號Va為零以外關斷的開關Sp。在此，藉由原速度指令信號V a變成零以產生停止位置指令信號0 r 1者，係由於馬達1 8於停止之期間時會快速產生停止位置指令信號Θ r 1之故。修正位置指令器4 2 0係包含有：將所輸入之修正加速度信號ase、低加速度信號ad作為修正速度信號Vrs並予以輸出的積分器323，將所輸入之修正速度信號yrs作為修正位置信號0rs並予以輸出的積分器325;根據所輸入之修正位置k號Θ r s而求出馬達1 8之一旋轉内的修正微小位置信號（9al，同時當原速度指令信號Va變成零時，輸出修正微小位置信號0 a 1之作為修正位置機構的一旋轉内修正裔427，求出作為藉由具有增益Ka之增益器329、積分器 3 3 1所得之回授位置信號0 L 1與修正微小位置信號0 ^之差的微小位置偏差Θ el的減法器328 ;以及求= 器32 9之輪出之修正微小速度信號η丨與速度基a f 差的修正速度偏差Voe的加法器3 3 3。干1a現νοι 依第2、5至7圖說明上述構成之馬達控作。現在，當使馬達控制裝置4〇〇動作 f置的動原點位置回復動作之後，如實施例=馬達18進行令產生器1〇1產生原速度指令信號Va以驅=如從速度指一旋轉内指令器31丨係將原速度於人=控制馬達18。

内（步驟S201 )，以判斷原速戶# a户9 7 ^號Va儲存於RAM ^號否為零（步驟

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561684 •五、發明說明（22) S2 0 3)。此係藉由原速度指令信號Va變成零而快速產生停止位置指令信號Θ r 1之故。若原速度指令信號Va變成零，則開關Sp會從關斷而變成導通，並原速度指令信號Va變成 -零之前的原速度指令信號Va& RAM中讀出，藉由是否原速度指令信號Va-Ο來判斷馬達18是否正轉（步驟S2〇5)，若為Va - 〇，亦即馬達1 8正轉的話，則判斷是否停止位置偏差 Θ et^ 0(步驟 S2 0 7)。 - 若為Θ e t - 〇，則一旋轉内指令器3丨丨會將停止位置偏 —差0 e t當作Σ停止位置指令信號0 Γ s (步驟S 2 1 5 )，並判斷 f停止位置指令信號0Γ1之產生次數N是否比預定的規定次數Nc少（步驟S 2 1 9 )，若比規定次數νc少，則產生Σ停止 .位置指令信號0 rs/Nc的停止位置指令信號0 ri並輸入至積分器3 1 3 (步驟S2 2 1 )。此係由於根據比ς停止位置指令信號Θ r s小之停止位置指令信號0 r丨而使馬達丨9順暢地加速之故。積分器313係產生停止速度指令信號vrl並藉由加法器315將停止速度指令信號vri輸入至積分器1〇3。一旋轉内指令器311，係當加上一次的產生次數N(步驟S223)，並反覆進行步驟S219、S221、S223而使產生次數N超過規定次數Nc時’將各停止速度指令信號0ri設定零（步驟S 2 2 5 )並結束處理。則求在步驟S207中，若非為停止位置偏差0et^〇, 出作為使預設之馬達18 —旋轉之一旋轉基準位置信號$ f 與停止位置偏差0 et之和的Σ停止位置指令信號θ rs(步驟S211 )。在此，加上一旋轉基準位置信號θ f者，係為了

313584.ptd 第26頁 561684 五、發明說明（23) ^ ---*-—--—— 不使馬達18之旋轉方向反轉之故。另外，在步驟S 2 0 5中，芒非炎店、古命〜 0，亦gp民、吾1 q c誠λα 右非為原速度扣令信號V a - 兀P馬達1 8反轉的話，則刹齡θ 古 ίΚ半锕Q9n〇、斗也 ⑴列斷疋否停止位置偏差0 et 〈UC 步驟 S209)，右為 1 从v广L / $上人七< 0 ’則將停止位置偏差Θ e t當作Σ停止位置指令信號β ( S219~S225。 0rs(步驟S215)，亚執行上述步驟又，在步驟S2 0 9中，若非為位置偏差0et<Q，則求出從位置偏差Θ et減去一旋轉基準位置信號0 f的ς停止位置指令信號(步驟S21 3)。在此，減去一旋轉基準位置信號0 f者，係因不使馬達丨8之旋轉方向反轉之故。另一方面，在馬達1 8進行加速、減速時，將實施例i 所產生的修正加速度#號ase、低加速度信號^3輸入至積分器323，而積分器323會產生修正速度信號Vrs而輸入至積分器325。積分器325會產生修正位置信號0rs而輸入至一旋轉内修正器427。一旋轉内修正器427係根據修正加速度信號ase、低加速度信號，而製作換算成馬達18 之一旋轉位置的原修正微小位置信號0 s丨（步驟s 3 〇1 )。一旋轉内修正器4 2 7係如第2圖所示在減速時判斷流至馬達1 8之減速電流I b是否為預設之電流！ n以下，若為丨b $ In，則判斷修正加速度信號α se是否變成零（步驟S3 03 )。在此，判斷I b ^ I n者’係因馬達1 8於停止期間時會產生修正微小位置#號Θ a 1之故。再者，並由於當修正加速度信號a se非為零時’則原修正微小位置信號0 s丨不確定之故0

313584.ptd 苐 2?頁 561684 五、發明說明（24) 一旋轉内修正器3 27若未滿足步驟s3〇3之要件，則藉由是否原速度指令信號Va- 〇來判斷馬達18是否正轉（步曰 S3 0 7 )，若為原速度指令信號Va^ 〇，亦即馬達18正轉的話，則判斷原修正微小位置信號θ sl ^ 〇(步驟S3〇9)。若 0 s 1 一 0則產生與原修正微小位置信號0 s 1相等的修正，小位置信號0 al(步驟S3n)，而減法器328會求出作藉由增盈器3 2 9、積分器3 3丨所得之回授位置信號0 L丨與正微小位置信號Θ a 1之差的微小偏差位置（9 e 1，而增益考 3 2 9會產生修正微小速度信號vu (步驟s3i3)。口另1:方面，在步驟S3 09中，若非為原修正微小位置信則產生對原修正微小位置信號Θ s 1加上一旋轉土準位置信號0 f的修正微小位置信號Θ al。則判步驟S3 0 7中’若非為原速度指令信號Va^〇，、”，正微小位置信號0 si < 〇(步驟S：315)，若為θ sl<〇’ 貝 ιΐ 產 m 丄生/、原修正微小位置信號0 s 1相等的修正微 ^號θ al(步驟S317)。另外，在步驟S315中，若非絲让^’則產生對原修正微小位置信號0 s 1加上一旋 001 πχ ι ^號Θ f的修正微小位置信號0 a I (步驟 S 3 I 9 ) 〇 t 1〇Γ而俨J争止速度指令信號Vrl係藉由微分器103、減法 3°33係求分器105產生基準速度指令信號^，而加法器 ’、出作為基準速度指令信號Vo與修正微小速度作 V L 1之和的作， °既工〇7。止速度指令信號Voe，並將其輸入至積分器從積分器1 〇 7產生位置指令信號0 r以驅動控制馬達

313584.ptd 第28頁 561684 五、發明說明（25) 1 8。如上述實施例1所示地對馬達1 8流入所希望的電流並予以驅動。 [產業上之可利用性] 如上所述，本發明之馬達控制裝置係適用於N C裝置之主轴馬達的用途。

313584.ptd 第29頁 561684 圖式簡單說明 [圖式之簡單說明] 第1圖係顯示本發明之一實施例之馬達控制裝置的方塊圖。第2圖係由第1圖所示之馬達控制裝置所驅動的馬達之速度對時間曲線圖。第3圖係顯示第1圖所示之修正加速度器之動作的流程圖。第4圖係顯示本發明之另一實施例之馬達控制裝置的方塊圖。第5圖係顯示本發明之另一實施例之馬達控制裝置的方塊圖。第6圖係顯示第5圖所示之一旋轉内指令器之動作的流程圖。第7圖係顯示第5圖所示之一旋轉内指令器之動作的流程圖。第8圖係顯示習知馬達控 :制裝置的方塊圖〇 [元' 件符號之說明 ] 1 馬達控制裝置 2 位置指令產生器 4 速度指令產生器 6 減法器；4 位置控制器 10 減法器 12 速度控制器 15 電流限制器 16 電流控制器 18 馬達 20 編碼器 22 速度檢測器 30 馬達控制部 100 馬達控制裝置

313584.ptd 第30頁 561684 圖式簡單說明 101 速度指令產生器 103 積分器 104 減法器 105 積分器 107 積分器 109 減法器 111 除法器 115 電流限制器 120 減法器 121 增益器 123 積分器 125 減法器 126 轉換器 127 微分器 130 修正加速度控制器 131 減法器 220 模型位置產生部 240 修正加速部產生部 260 位置指令產生部 280 加速度控制部 290 馨報部 300 馬達控制裝置 301 定位指令產生器 311 — 旋轉内指令器 313 積分器 315 加法器 323 積分器 325 積分器 327 修正位置乘法器 328 減法器 3.29 增益器 331 積分器 333 加法器 420 修正位置指令器 427 — 旋轉内修正器 a、 b輸出端子 S 1 a、S W v 開關

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Claims

561684 六、申請專利範圍 1. 一種馬達位置達的旋轉控制指令之位偏差’並具備有：加速原加速度 _ 電流值時，用從關斷到模型達、包含統之模型中，以求號；修正根據作為的修正位位置信號與上產生上述 2. 如申請專控制裝置，其係具備有：檢測機構，檢測出用以驅動被控制對象之馬位置以作為位置檢測信號；以及機構，根據作為對上述馬達之旋轉位置下達置指令信號與上述位置檢測信號之差的位置利用位置迴路以控制上述馬達者；其特徵為度產生機構，產生使上述馬達加速或減速的指令信號；限制機構，當馬達之電流指令信號到達預定以限制上述電流指令信號，同時使限制信號導通；機構，藉由具有上述馬達控制裝置、上述馬上述被控制對象之特性之等效的位置控制系，同時將上述位置指令信號輸入至上述模型出上述馬達之旋轉位置以作為模型位置信加速度機構，藉由上述限制信號之導通，而上述模型位置信號與上述位置檢測信號之差置偏差以產生第一修正加速度信號；以及指令產生機構，根據作為上述原加速度指令述第一修正加速度信號之差的加速度偏差以位置指令信號。利範圍第1項之馬達控制裝置，其中，更具備

313584.ptd 第32頁 561684 六、申請專利範圍有加速度減少機構，係藉由使上述限制信號從導通至關斷以產生比上述第一修正加速度信號低的第二修正加速度信號，來取代上述第一修正加速度信號。 3. 如申請專利範圍第2項之馬達控制裝置，其中，上述加速度減少機構包含有：速度指令產生機構，產生使上述馬達旋轉之原速度指令信號；' 基準速度指令產生機構，根據上述加速度偏差以產生基準速度指令信號；第二減法機構，用以求出作為上述原速度指令信號與上述基準速度指令信號之差的基準速度偏差；以及轉換機構，根據上述基準速度偏差以產生上述第二修正加速度信號。 4. 如申請專利範圍第1或2項之馬達控制裝置，其中，更具備有第一修正機構，係在上述馬達加速中的情況下，藉由滿足上述第一修正加速度信號ase<0，以將上述第一修正加速度信號設定為零，同時在上述馬達減速中的情況下，藉由滿足上述第一修正加速度信號 ase>0，以將上述第一修正加速度信號設定為零。 5. 如申請專利範圍第1或2項之馬達控制裝置，其中，更具備有第二修正機構，係在上述馬達加速中的情況下，當上述第一修正加速度信號為ase，上述原加速度信號為aa時，藉由滿足ase— aa，以將上述第一

313584.ptd 第33頁 561684 六、申請專利範圍修正加速在上述馬將上述第以下。 6. 如申請專有：速度度指令信修正信號作成 _述馬達的累計關斷以產 7. 如申請專有：速度原速度指停止時，產生指令信號修正信號以求加法正位置信度信號設定為上述原加速度信號以下，同時達減速中的情況下，藉由滿足a s e < a a，以一修正加速度信號設定為上述原加速度信號利範圍第2項之馬達控制裝置，其中，更具備指令產生機構，產生使上述馬達旋轉之原速號；累計機構，根據上述第一及第二修正加速度位置修正值的累計值，同時求出用以驅動上累計位置修正信號；以及指令產生機構，藉由使上述原速度指令信號生上述累計位置修正信號。利範圍第2項之馬達控制裝置，其中，更具備指令產生機構，產生用以使上述馬達旋轉之令信號；指令產生機構，當上述原速度指令信號關斷使上述馬達停止於預定旋轉位置的停止位置，位置機構，根據上述第一及第二修正加速度出上述馬達之修正位置信號；以及機構，作成上述停止位置指令信號與上述修號之和，同時求出用以驅動上述馬達且使之

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