TWI559670B - 定位控制裝置 - Google Patents

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TWI559670B
TWI559670B TW104111203A TW104111203A TWI559670B TW I559670 B TWI559670 B TW I559670B TW 104111203 A TW104111203 A TW 104111203A TW 104111203 A TW104111203 A TW 104111203A TW I559670 B TWI559670 B TW I559670B
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上田浩一郎
丸下貴弘
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三菱電機股份有限公司
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Description

定位控制裝置
本發明係關於定位控制裝置。
以伺服馬達(servo rmotor)為代表之馬達，係使用於搬送機械、半導體製造裝置、電子零件安裝機、機器人(robot)等各種產業用機械的定位控制用的驅動源。為了抑制產業用機械的運轉成本(running cost)，必須減小馬達進行定位動作之際的電力消耗量，亦即累計電力。
為了削減電力消耗量，雖也可考慮使用效率高的馬達及電源再生轉換器(converter)等機器之機器，但卻有此等機器很貴之問題。若可以在定位控制用的指令值下工夫來削減電力消耗量，則不用導入新的機器就可低成本地達成電力消耗量之削減。
先前技術中曾揭示有：將定位時間短但電力消耗量大之定位控制用指令值、及定位時間長但電力消耗量小之定位控制用指令值記憶起來，供使用者可選擇這些指令值之技術(例如參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] (專利文獻)
(專利文獻1)日本特開平5-325446號公報
定位動作為了使機械負載從某一位置移動到另一位置，係伴隨著有加速動作及減速動作。進行加速動作之際，馬達係消耗電力，但進行減速動作之際，相反的，馬達係變為發電狀態，一般而言會產生再生電力。舉例來說，如伺服放大器(servo amplifier)，用來驅動馬達之馬達驅動機器中大多具備有再生電阻及再生電晶體(transister)。如此的構成之情況，當產生再生電力時，一部分會由再生電阻加以消耗掉，但並非產生的所有再生電力都由再生電阻加以消耗掉，一部分會殘留在馬達驅動機器內，在下一個定位動作中使用。此再生電力在考量馬達驅動時的電力消耗量上為重要的因素，惟先前技術並未考慮此再生電力，所以會有電力消耗量之減低並不充分之課題。
本發明係鑑於上述之課題而完成者，其目的在得到減低定位動作時的電力消耗量之定位控制裝置。
為了解決上述的課題，達成本發明之目的，本發明係一種具備有放大器(amplifier)部、以及指令產生部之定位控制裝置，且該放大器部係具有將交流電源予以整流而輸出至母線間之轉換器(converter)、將前述轉換器的輸出予以平滑化而產生母線電壓之平滑電容器(capacitor)、 連接於前述母線間之再生電阻及再生電晶體、及供給用來驅動馬達的驅動電流之反向器(inverter；又稱逆變器)，而該指令產生部係根據指令速度及指令加速度的模型(pattern；又稱模式或型樣)資訊，亦即指令模型(pattern)，而產生與前述馬達連接之機械負載的定位控制用的位置指令值；其中，前述反向器係連接於前述母線間，根據前述位置指令值而供給前述驅動電流，前述指令產生部係在定位動作開始前求出從前述指令模型預測出的再生電力量預測值及可蓄積至前述平滑電容器之能量值，並在前述再生電力量預測值比前述能量值大之情況，在前述定位動作中使用在加速度的絕對值被給定有上限值之條件下會使前述馬達的最高速度(又稱峰值速度)成為最小之前述位置指令值，而在前述再生電力量預測值小於等於前述能量值之情況，在前述定位動作中使用根據前述指令模型之前述位置指令值。
根據本發明之定位控制裝置，就會產生使在使用馬達進行機械負載的定位控制之際的電力消耗量減小之效果。
1‧‧‧馬達
2‧‧‧編碼器
3‧‧‧滾珠螺桿
4‧‧‧定位頭
5‧‧‧聯軸器
6‧‧‧馬達控制裝置
7‧‧‧放大器部
10‧‧‧指令產生部
11‧‧‧位置指令值
12‧‧‧伺服控制部
13‧‧‧檢出資訊
14‧‧‧電流
15‧‧‧電壓指令
21‧‧‧交流電源
22‧‧‧轉換器
23‧‧‧平滑電容器
24‧‧‧再生電阻
25‧‧‧再生電晶體
26‧‧‧反向器
27‧‧‧母線電壓檢測電路
28‧‧‧檢出的母線電壓值(Vdc)
第1圖係顯示本發明的實施形態1之定位控制裝置的全體構成之方塊圖。
第2圖係表示本發明的實施形態1中之指令產生部的處理程序之流程圖。
第3圖係顯示本發明的實施形態1中之以基準指令模型加以規定之指令速度及指令加速度的例子之圖。
第4圖係顯示本發明的實施形態1中之以另一個基準指令模型加以規定之指令速度及指令加速度的例子之圖。
第5圖係顯示本發明的實施形態1中之以又另一個基準指令模型加以規定之指令速度及指令加速度的例子之圖。
第6圖係顯示本發明的實施形態1中之使馬達的最高速度為最小之指令速度及指令加速度的波形之圖。
第7圖係表示本發明的實施形態1中之進行定位動作之際之馬達速度與放大器部的母線電壓之關係的典型例之圖。
第8圖係顯示本發明的實施形態2之定位控制裝置的全體構成之方塊圖。
第9圖係表示本發明的實施形態2中之指令產生部的處理程序之流程圖。
第10圖係表示本發明的實施形態2中進行沒有定速動作的定位動作之際之速度與母線電壓的關係之圖。
第11圖係表示本發明的實施形態2中在機械負載的摩擦較大之情況進行定位動作之際之速度與母線電壓的關係之圖。
第12圖係顯示本發明的實施形態3之定位控制裝置的全體構成之方塊圖。
第13圖係表示本發明的實施形態3中之指令產生部的 處理程序之流程圖。
第14圖係表示本發明的實施形態3中之間歇性地進行複數次定位動作之際之馬達速度與母線電壓的關係之圖。
第15圖係顯示本發明的實施形態4之定位控制裝置的全體構成之方塊圖。
第16圖係表示本發明的實施形態4中之指令產生部的處理程序之流程圖。
第17圖係顯示本發明的實施形態4中之加速動作時加速度漸減，減速開始時減速度漸增之指令模型的例子之圖。
第18圖係顯示本發明的實施形態4中之加速開始時加速度維持定加速度一段預定的期間，然後加速度漸減，轉為減速後減速度漸增，然後維持定減速度一段預定的期間之指令模型的例子之圖。
第19圖係顯示本發明的實施形態4中之加速度在加速開始時漸減，減速開始時減速度漸增之指令模型之圖。
第20圖係顯示本發明的實施形態4中之加速度在加速開始時漸增，減速開始時減速度漸減之指令模型之圖。
第21圖係顯示本發明的實施形態4中之加速度在加速動作中、及減速動作中都為定加速度之指令模型的例子之圖。
以下，根據圖式來詳細說明本發明之定位控制裝置的實施形態。惟本發明並不受此實施形態所限定。
實施形態1
第1圖係顯示本發明的實施形態1之定位控制裝置的全體構成之方塊圖。第1圖中顯示有馬達1、編碼器(encoder)2、滾珠螺桿(ball screw)3、定位頭(head)4、聯軸器(coupling)5、放大器部7、指令產生部10、及交流電源21。例如滾珠螺桿3、定位頭4、聯軸器5等係為連接至馬達1之機械負載。
放大器部7，係從指令產生部10接收作為指令模型之定位控制用之位置指令值11，且供給能讓馬達1追隨指令值之電流14給馬達1。放大器部7具備有伺服控制部12、轉換器22、平滑電容器23、再生電阻24、再生電晶體25及反向器(反向器：inverter，依中華民國國立教育研究院電子計算機名詞工具書稱為反向器，亦有稱為逆變器或反用換流器之情形)26。再生電阻24及再生電晶體25，係以與平滑電容器23並聯的形態連接於母線間。再生電晶體25係為了使再生電阻24通電而設置。
馬達1係利用來自放大器部7之電流14加以驅動，作為定位控制的驅動源。連接至馬達1之編碼器2，係檢測出馬達1的位置及速度，並輸出檢出資訊13，亦即馬達位置及速度資訊。滾珠螺桿3係透過聯軸器5而連接至馬達1。馬達1的旋轉運動由滾珠螺桿3將之轉換為平移運動，使固定在滾珠螺桿3上之定位頭4的運動受到控制。
第1圖所示的例子，係由滾珠螺桿3、定位 頭4及聯軸器5構成機械負載。第1圖中雖然顯示的是利用滾珠螺桿3來進行機械負載的定位控制之例，但本發明並不限於此，亦可採用正時皮帶(timing belt)、齒條齒輪組(rack and pinion)等其他的機構，或將複數個此等機構組合起來來實現機械負載的定位控制。
交流電源21係供給交流電力至放大器部7。放大器部7以供給來的交流電力為基礎，而以如下之方式供給電流14至馬達1。與交流電源21連接之轉換器22，係將從交流電源21供給來的交流電力予以整流然後將之輸出至母線間。轉換器22係藉由例如二極體陣列(diode stack)而實現。經過整流之交流電力，係成為由平滑電容器23加以平滑化後之直流電源，藉此而在母線間產生母線電壓。
再生電晶體25，係若母線電壓在馬達1動作中過度上升就導通(ON)，使再生電力在再生電阻24消耗掉，使母線電壓降低。反向器26係進行脈衝寬度調變(PWM：Pulse Width Modulation)，根據後述的電壓指令15，將用來驅動馬達1使之追隨指令值之電流14供給至馬達1。
伺服控制部12，係算出能讓馬達1的位置追隨定位控制用的定位指令值(亦即位置指令值11)之電壓指令15。馬達1的位置，係以編碼器2所輸出的馬達檢出資訊13之形態提供給伺服控制部12。算出電壓指令15的具體例，可舉出的有形成為根據位置指令值11及馬達位置 13而進行回授控制(feedback control)之構成，但並不限於此，亦可合併使用前授控制(feedforward control)。放大器部7的具體例有伺服放大器、泛用變頻器等。
指令產生部10，係產生定位控制用的位置指令值11並將之輸出至放大器部7者，係發揮本實施形態的主要作用之構成元件。指令產生部10係根據定位控制時的移動量D、定位開始到結束的時間(亦即移動時間T)、定位控制時容許的最大的加速度(亦即最大加速度Amax)等之定位動作規格資訊、可動部分慣量(inertia)J、平滑電容器23的電容量C、後述的基準指令模型資訊、及規定定位開始的時序(timing)之指令始動訊號，來產生位置指令值。
其中，所謂的可動部分慣量J，係指會隨著馬達1的旋轉而運動的部分的慣量的總和。就第1圖而言，係馬達1的轉子(rotor)部分的慣量與定位頭4、滾珠螺桿3及聯軸器5的慣量的總和之值。指令始動訊號的具體例可舉出的有：由導通及關斷(OFF)所構成，且在從關斷切換到導通的瞬間開始產生位置指令值之例，且係由專司機械的動作順序(sequence)之可程式邏輯控制器(programmable logic controller)等產生出指令始動訊號，並將之提供給指令產生部10。
移動量D、移動時間T、最大加速度Amax之資訊，可作成點表(point table)而以預先登錄的形態記憶於指令產生部10內，亦可以與定位始動訊號同時亦將此等資訊同時從可程式邏輯控制器接收之形態提供給指令產生部 10。另外，可動部分慣量J及平滑電容器23的電容量C之資訊係預先記憶於指令產生部10內。
第2圖係表示本發明的實施形態1中發揮主要的作用之指令產生部10的處理程序之流程圖。以下，說明第2圖之處理的流程。
在步驟(step)S101，監視是否來到應開始定位控制的時序(timing)。具體而言，係監視定位始動訊號從關斷切換為導通之時序。若判斷為尚未來到應開始定位控制的時序(步驟S101的結果為“否”)就繼續監視，若判斷為應開始定位控制(步驟S101的結果為“是”)則前進至步驟S102。
在步驟S102，取得定位動作規格資訊及基準指令模型資訊。此處，所謂的定位動作規格資訊，係指在構成定位指令值上必需的資訊，其具體例為移動量D、移動時間T、最大加速度Amax。所謂的移動時間，係指機械負載從停止狀態開始移動一直到移動結束而再成為停止狀態所經過的時間，最大加速度則是指機械負載或馬達1所能達到的加速度的絕對值的上限值。
所謂的基準指令模型資訊，係指要使定位動作進行所必需的資訊，係用以指定定位指令值的形狀之資訊。基準指令模型資訊係包含指令速度及指令加速度的模型資訊，亦即指令模型。第3圖係顯示本發明的實施形態1中之以基準指令模型加以規定之指令速度及指令加速度的例子之圖。基準指令模型資訊的具體例，係為：若用於 定位控制用之指令模型為如例如第3圖所示之指令速度的形狀為對稱三角形之指令值的話，則指令模型為對稱三角形之資訊。從速度為對稱三角形之資訊、以及移動量D及移動時間T，可唯一決定出加速時間及減速時間為T1=T/2，最高速度vp=2‧D/T，加速度a=4‧D/T2等定位控制指令值。
第3圖中雖然顯示的是指令速度及指令加速度的波形，但作為速度模型之指令速度係表示位置指令值之微分，作為加速度模型之指令加速度係指將指令速度予以微分所得到之訊號。將指令速度予以一次積分所得到之訊號即為定位控制的指令值。
第4圖係顯示本發明的實施形態1中之以另一個基準指令模型加以規定之指令速度及指令加速度的例子之圖。另一個基準指令模型資訊的例子，係為：若用於定位控制用之指令值為如例如第4圖所示之指令速度的形狀為非對稱三角形之指令值的話，則指令模型為非對稱三角形之資訊以及加速動作時的加速度為a。從此等資訊可唯一決定出最高速度vp=2‧D/T，加速時間T1=vp/a=2‧D/(a‧T)，減速時間T2=T-T1=T-2‧D/(a‧T)，減速時的減速度ad=vp/T等指令值。此處，所謂的減速度，係指減速動作時之加速度的絕對值。
第5圖係顯示本發明的實施形態1中之以又另一個基準指令模型加以規定之指令速度及指令加速度的例子之圖。又另一個基準指令模型資訊的例子，可包含如 第5圖所示之伴隨著S字形加減速之指令模型資訊。基準指令模型資訊並不限於上述的例子，只要是所規定的指令值係實現從停止狀態進行加速動作，然後進行減速動作一直到再度成為停止狀態的定位控制之資訊即可，可為任意的基準指令模型資訊。
在步驟S103，算出預測會在以定位動作規格資訊加以指定，在移動預定的移動量之移動時間內依照以基準指令模型資訊為依據之位置指令值的模型做定位動作之情況產生之再生電力量預測值E1。具體的一個算出方法，係根據在步驟S102取得之從定位規格資訊及基準指令模型資訊算出之速度指令的最高速度vp、及機械負載及馬達1的可動部分慣量J，而利用下式來計算出。
E1=1/2．J．vp 2 …(1)
在步驟S104，算出可蓄積至平滑電容器23之能量E2。具體的一個算出方法，係使用平滑電容器23的電容量C、使再生電晶體25導通之母線電壓值Von、及基準母線電壓值V0，而利用下式來計算出。
E2=1/2．C．Von 2 -1/2．C．V0 2 …(2)
其中，基準母線電壓值V0係指轉換器輸出的穩定的電壓值，亦即將交流電源連接至放大器部7，且不供給電壓指令給反向器而且不使馬達動作時之母線電壓值。整流部為二極體陣列之情況，交流電源的實效電壓的 √2倍之交流電源電壓的波峰值即相當於基準母線電壓值。
例如，交流電源的電壓若為AC 200伏特(volt)，則交流電源電壓的波峰值為200×√2=283伏特，此值就大概是基準母線電壓V0。此基準母線電壓值V0、平滑電容器23的電容量C、使再生電晶體25導通之母線電壓值Von也預先記憶於指令產生部10而可進行步驟S104之計算。
在步驟S105，比較步驟S103中計算出的再生電力量預測值E1與步驟S104中計算出之可蓄積至平滑電容器23之能量E2。若再生電力量預測值E1小於等於可蓄積至平滑電容器23之能量E2(步驟S105的結果為“是”)，則前進至步驟S106，若否(步驟S105的結果為“否”)，則前進至步驟S107。
在步驟S106，選擇基準指令模型來作為定位控制的指令模型而以之作為定位控制用的指令值。
在步驟S107，根據給定的定位動作規格之資訊而選擇使馬達1的最高速度會為最小之指令模型。第6圖係顯示本發明的實施形態1中之使馬達1的最高速度為最小之指令速度及指令加速度的波形之圖。例如，若定位動作規格為移動量D、移動時間T、以及加速度的絕對值的上限值為最大加速度Amax，則選擇如第6圖所示之絕對值恆為最大加速度Amax之加速度進行加速動作及減速動作之速度模型及加速度模型。第6圖之中之速度模型V(t)在 定位係從時間t=0開始時可表示成如下的式子。
其中，加速時間及減速時間為T1，定速時間為T2，定速為vp，且分別可使用移動量D、移動時間T、最大加速度Amax來加以表示成如下的式子。
步驟S106或步驟S107的處理結束後，進入步驟S108。在步驟S108，針對步驟S106或步驟S107所選擇的指令模型產生出各時間的定位控制用指令值，來使馬達1動作而實際開始進行定位動作。在進入步驟S108之前並不使馬達1動作，在步驟S106或步驟S107中選擇了定位控制用的指令值後，才在步驟S108實際使定位控制開始。
如上所述，按照第2圖之流程圖所示的處理進行定位控制，就可減小定位動作時的電力消耗量。又，第2圖之流程圖係說明與一次的定位動作有關的處理之流 程圖。在間歇性地進行複數次定位動作的情況，係若此次的定位動作結束就再度回到步驟S101，然後針對下一次的定位動作重複同樣的處理。
接著說明本實施形態之效果。第7圖係表示本發明的實施形態1中之進行定位動作之際之馬達速度與放大器部的母線電壓之關係的典型例之圖。以下的討論，雖然是以如第7圖所示之在加速動作中使速度做線性增大，在減速動作中使速度做線性減小之情況為例而討論者，但就算是採用加速動作、減速動作都為S字形指令等之線性加減速以外的模型也同樣成立。另外，馬達速度係由放大器部7加以控制成使之追隨指令速度，亦即速度模型，所以馬達速度可視為與指令速度，亦即速度模型大致相同。
進行定位動作之前的母線電壓，若從交流電源21開始供給交流電壓至放大器部7算起之初次進行定位動作之前的時間、或與前次的定位動作之間的時間夠長的話，可將之視為等於基準母線電壓。進行定位動作，係指進行馬達1從停止狀態，亦即速度為0之狀態開始進行加速動作，然後保持在定速，等到馬達1的位置接近目標位置，就進行減速動作到停止之舉動。
此時母線電壓，係隨著馬達1是在做功之狀態(亦即在動力運行)、還是在對馬達做功之狀態(亦即在再生動力)而變動。馬達1進行加速動作，就會消耗電力而將運動能量提供給馬達1及機械負載。因為放大器部7為了 供給能量至馬達1而會消耗電力，所以進行的是母線電壓會降到比基準母線電壓低之舉動。母線電壓降到基準母線電壓以下，轉換器22供給電力以使母線電壓等於基準母線電壓。機械負載的摩擦小之情況，在馬達1保持定速的時間中，馬達1無需產生較大轉矩(torque)，所以可視為馬達1所做的功幾乎為0。因此幾乎不消耗電力。因而，在馬達1保持定速的期間，接受來自轉換器22之電力供給，母線電壓會返回到基準母線電壓附近之值。馬達1進行減速動作，馬達1及機械負載的運動能量會減少而產生再生電力。減少的運動能量成為再生電力，母線電壓會上升到比基準母線電壓高。
如前述，母線電壓上升，到達預定的電壓值(亦即再生電晶體導通電壓)，再生電晶體25就會導通，使再生電力在再生電阻24消耗掉，使母線電壓降到低於再生電晶體導通電壓。然而，如第7圖所示，在即使進行減速動作而成為再生狀態，母線電壓也到達不了再生電晶體導通電壓之情況，再生電力並不會在再生電阻24消耗掉。在即使進行減速動作，母線電壓也到達不了於再生電晶體導通電壓之情況，再生電力會蓄積於母線間之平滑電容器23，母線電壓隨著再生電力蓄積至平滑電容器23而上升。在定位動作時產生的再生電力量可視為機械負載的運動能量。在減速動作時速度係從最高速度到速度為0之狀態(亦即停止)，所以表示從最高速度計算出的運動能量之式(1)係為定位動作時產生的再生電力量預測值E1。
若此再生電力量預測值E1全部蓄積至平滑電容器23，再生電力就不會在再生電阻24消耗掉。可在平滑電容器23將能量蓄積到什麼程度，可利用式(2)來加以估計。可蓄積至平滑電容器23之能量係相當於母線電壓值為再生電晶體導通電壓值時之蓄積至平滑電容器23的能量(=1/2‧C‧Von2)、與母線電壓值為基準母線電壓值時之蓄積至平滑電容器23的能量(=1/2‧C‧V02)之差。亦即，表示在母線電壓從基準母線電壓上升到再生電晶體導通電壓之情況可蓄積的能量的量。
比較利用式(1)計算出之此次的定位動作時產生的再生電力量預測值E1與利用式(2)計算出之可蓄積至平滑電容器23之能量E2，若E1比E2小，則定位動作時產生的再生電力量在此次的定位動作中並不會在再生電阻24消耗掉，會全部蓄積至平滑電容器23。蓄積至平滑電容器23之再生電力量，可在下次的定位動作時再利用。定位動作所需的電力量，係由馬達輸出份量之電力量及損失份量之電力量所構成。使用伺服馬達之類的高效率馬達1之情況，馬達輸出份量之電力量及損失份量之電力量這兩者之中，馬達輸出份量之電力較具支配性。馬達輸出份量之電力主要在加速動作中成為馬達1及機械負載的運動能量。
在第2圖之步驟S105，若判斷為要進入到步驟S106(步驟S105的結果為“是”)，則即使使用基準指令模型來進行定位動作，在加速動作中馬達1給予機械負載 之運動能量也不會平白浪費掉，所以定位動作時的電力消耗量小。藉由在基準指令模型中選擇具有減低衝擊(shock)及振動的效果之S字形指令等，還具有可在某種程度兼顧電力消耗量之削減與振動衝擊之減低的情況下進行定位控制之效果。
另一方面，在第2圖之步驟S105，若判定為此次之定位動作時產生的再生電力量預測值E1比可蓄積至平滑電容器23的能量值E2大(步驟S105的結果為“否”)，則進行定位動作時，再生電力不會全蓄積至平滑電容器23，其一部分會在再生電阻24消耗掉。在再生電阻24消耗掉之再生電力會變為熱，所以無法在下一次的定位動作時再利用。使在再生電阻24消耗掉而無法再利用之電力量儘可能得減小，就是削減定位動作時的電力消耗量。再生電力量因為是馬達1及機械負載的運動能量，所以儘可能使運動能量較小，亦即能在給定加速度的上限值(亦即最大加速度Amax)之條件下使最高速度儘可能變小之指令模型，亦即式(3)表示之指令模型，可使在再生電阻24消耗掉之再生電力量儘可能得減小，使定位動作時的電力消耗量減小。
式(3)表示之指令模型，係在要於預定的移動時間T移動預定的移動量D之定位上，一直以最大加速度Amax進行加速動作，然後維持預定的定速一段時間後，一直以最大加速度-Amax進行減速動作。假設沒有加速度的上限值，在要於移動時間T移動移動量D之指令模型之中使 速度會為最小之指令模型係為從時間0(亦即開始動時)到時間T以速度D/T移動之指令模型。此指令模型係加速時間與減速時間都為0。但是，如此的指令模型其加速度會變得無限大，所以若加速度有上限值，就不可能實現這樣的指令模型。
因此，為了在保持加速度不超過加速度的絕對值Amax之狀態下，以讓最高速度會為最小之方式進行在預定的移動時間T做預定的移動量D之定位，必須儘可能以短時間進行加速動作，儘可能以短時間進行減速動作，亦即以最大加速度Amax進行加速動作及減速動作。此指令模型係式(3)表示之指令模型，在加速度有上限值之情況，係最高速度會為最小之指令模型。
本實施形態中，說明的是在要算出可蓄積至平滑電容器23之能量E2之情況，利用式(2)之計算式而從平滑電容器23的電容量C、使再生電晶體25導通之母線電壓值Von、基準母線電壓V0之資訊算出之例。因此，若放大器部7中沒有變更，以式(2)算出的計算值就不會改變，所以可預先利用式(2)計算出與放大器部7對應之可蓄積至平滑電容器23之能量，並使該值記憶於指令產生部10中，然後取出該值來進行處理。
實施形態2
實施形態1說明的是在可蓄積至平滑電容器23之再生電力量的算出上利用式(2)來進行計算之例，但不限於此， 本實施形態將說明利用式(2)以外的計算式來進行計算之例。
第8圖係顯示本發明的實施形態2之定位控制裝置的全體構成之方塊圖。第8圖之方塊圖與第1圖之方塊圖類似，標註相同符號的部分，基本上都具有同樣的作用故將其說明予以省略。與第1圖不同的部分在於指令產生部10。相對於第1圖之指令產生部10係將可動部分慣量J、平滑電容器23的電容量C之資訊輸入、或是預先記憶起來，第8圖之指令產生部10則是除了可動部分慣量J、平滑電容器23的電容量C之外，還將大於1之修正係數G之資訊輸入、或是預先記憶於指令產生部10中。該修正係數G為何容後陳述。
第9圖係表示本發明的實施形態2中之指令產生部10的處理程序之流程圖。第9圖之流程圖與第2圖之流程圖類似，標註相同符號的部分，基本上都進行相同的處理故將其說明予以省略。
第9圖之流程圖與第2圖之流程圖不同的部分在於：第2圖之步驟S104在第9圖中係換為步驟S104b之點。步驟S104b，係使用平滑電容器23的電容量C、再生電晶體導通電壓Von、基準母線電壓值V0、及修正係數G(>1)來算出可蓄積至平滑電容器23之能量E2。使用上述各資訊而如以下之式(5)算出可蓄積至平滑電容器23之能量E2。
E2=(1/2．C．Von 2 -1/2．C．V0 2 )．G…(5)
步驟S104b之處理結束後，接著進行步驟S105以後的處理。進行步驟S105以後的處理與實施形態1之第2圖一樣故將其說明予以省略。按照第9圖之處理進行定位控制，就可減小定位動作時的電力消耗量。
本實施形態中，也是在實際進行定位動作之前，算出以基準指令模型進行動作之情況的再生電力量預測值E1，然後依據此E1與可蓄積至平滑電容器23的能量值E2之比較結果，來選擇定位控制用的指令值。此點與實施形態1一樣，所以可得到減小定位動作時的電力消耗量之效果。
接著，針對實施形態1無法得到但本實施形態可得到之效果進行說明。實施形態2與實施形態1之不同，係改用式(5)來代替式(2)而進行可蓄積至平滑電容器23的能量值之算出。式(5)與式(2)只有修正係數G倍之不同，且G>1，所以相較於利用式(2)算出之值，本實施形態中算出之可蓄積至平滑電容器23的能量值會較大。利用第10及11圖說明此差異的物理意義。
第10圖係表示按照無定速時間，亦即加速動作結束後直接進行減速動作之指令模型進行定位動作時之馬達1的速度與母線電壓的關係之圖。如實施形態1中說明過的，馬達1進行加速動作就因為馬達1會消耗電力而使母線電壓降低，反之進行減速動作就因為馬達1會成為再生狀態而使母線電壓上升。
如第10圖所示加速動作結束後直接開始減速動作，在加速動作中因為母線電壓會降低，所以減速動作開始時之母線電壓會為比基準母線電壓V0還小之值。從開始進行減速動作之時點開始產生再生電力，母線電壓開始上升。可蓄積至平滑電容器23之能量係取決於母線電壓的電壓值的平方差。就式(2)而言，係表示成再生電晶體導通電壓Von與基準母線電壓V0之平方差。此差大的話可蓄積較大的能量，反之小的話就只能蓄積較小的能量。但是，第10圖之情況因為減速動作開始時之母線電壓會為比基準母線電壓V0還小之值，所以可蓄積比式(2)所示之值大之能量至平滑電容器23。
第11圖係表示在機械負載的摩擦較大之情況以有定速時間之指令模型進行定位動作時之馬達速度與母線電壓的關係之圖。如前述之進行加速動作時母線電壓會變小，進行減速動作時母線電壓會變大之點相同。馬達1所消耗之電力的一部分，係包含馬達輸出份量的消耗電力。馬達輸出係由馬達轉矩(motor torque)與馬達速度之積加以表示。機械負載的摩擦小的話，速度為一定時馬達轉矩幾乎為0，馬達1的輸出也幾乎為0。因此，馬達1幾乎不消耗電力。但是，機械負載的摩擦大的話，速度為一定之情況機械負載的摩擦成為重要因素，馬達轉矩也變大，馬達輸出就不是0了。因此，馬達驅動裝置會消耗電力，馬達1保持一定速度之情況，以及將開始減速動作之前，母線電壓會變得比基準母線電壓V0還小。
在如第10及11圖所示之進行減速動作之前之母線電壓變得比基準母線電壓V0還小之情況，在減速動作時可蓄積比利用式(2)計算出之可蓄積至平滑電容器23之能量值大之再生電力量。因此，如式(5)將利用式(2)計算出之可蓄積至平滑電容器23之能量值乘以修正係數G(>1)，可更正確地估計在此情況之可蓄積至平滑電容器23之能量值。
此處，可考慮將修正係數G決定為例如預先量測使定位動作進行時之減速動作將開始之前的母線電壓值然後從該母線電壓值計算出之可蓄積至平滑電容器23之能量值、與利用式(2)計算出之可蓄積至平滑電容器23之能量值之比。從母線電壓值計算出之可蓄積至平滑電容器23之能量值，係取代基準母線電壓而代入減速動作將開始之前的母線電壓值所計算出的值。
本實施形態係在開始定位之前，算出此次之定位動作時會產生的再生電力量、及可蓄積至平滑電容器23之能量，然後按照兩者的比較結果而分別使用不同的定位指令模型之點係相同，所以具有與實施形態1一樣的效果。此外，根據本實施形態，與實施形態1相比，可更正確估計可蓄積至平滑電容器23之能量，所以具有可選擇對於削減定位動作時的電力消耗量有利的指令值之效果。
實施形態3
實施形態1及實施形態2說明的是根據基準母線電壓 V0來算出可蓄積至平滑電容器23之再生電力量的例子，但亦可不使用基準母線電壓V0而算出可蓄積至平滑電容器23之能量E2，本實施形態將針對如此的情況進行說明。
第12圖係顯示本發明的實施形態3之定位控制裝置的全體構成之方塊圖。第12圖之方塊圖與實施形態1中說明過的第1圖之方塊圖及實施形態2中說明過的第8圖之方塊圖類似，標註相同符號的部分，基本上都做同樣的動作故將其說明予以省略。第12圖與第1及8圖不同的點在於：第12圖中具備有母線電壓檢測電路27，且將檢測出的母線電壓值28(Vdc)輸入至指令產生部10之點。
第13圖係表示本發明的實施形態3中之指令產生部10的處理程序之流程圖。第13圖之流程圖與實施形態1中說明過的第2圖之流程圖及實施形態2中說明過的第9圖之流程圖類似。標註相同符號的部分，基本上都進行相同的處理故將其說明予以省略。
第13圖之流程圖與第2圖之流程圖不同的部分在於：在進行步驟S103之處理後，在步驟S110由母線電壓檢測電路27進行檢測出母線電壓值Vdc的處理之點。然後，在步驟S104c，使用檢測出的母線電壓值28(Vdc)來計算可蓄積至平滑電容器23之能量E2。具體的計算係如以下之式(6)。
E2=1/2．C．Von 2 -1/2．C．Vdc 2 …(6)
式(6)與式(2)之不同在於將基準母線電壓V0 置換為母線電壓Vdc之點。此外，如在實施形態2中說明過的，亦可將式(6)再乘上修正係數G(>1)來算出可蓄積至平滑電容器23之能量E2。亦即，可利用以下之式(7)來計算出E2。
E2=(1/2．C．Von 2 -1/2．C．Vdc 2 )．G…(7)
步驟S104c之處理結束後，接著進行步驟S105以後的處理。關於步驟S105以後的處理係進行實施形態1中說明過的步驟S105以後的處理。按照第13圖之處理進行定位控制，就可減小定位動作時的電力消耗量。
本實施形態中，也是在實際進行定位動作之前，算出以基準指令模型進行動作之情況的再生電力量預測值E1，然後依據此E1與可蓄積至平滑電容器23的能量值E2之比較結果，來選擇定位控制用的指令值。此點與實施形態1一樣，所以可得到減小定位動作時的電力消耗量之效果。
接著，針對實施形態1及實施形態2無法得到但本實施形態可得到之效果進行說明。第14圖係表示本發明的實施形態3中之間歇性地進行複數次定位動作之際之馬達速度與母線電壓的關係之圖。具體而言，第14圖的例子係表示間歇性地進行2次定位動作之際之馬達速度與母線電壓的關係。利用第14圖說明本實施形態的效果。
如實施形態1及實施形態2中說明過的，進行定位動作時，馬達1在加速動作時、定速動作時會消耗 電力而使母線電壓成為比基準母線電壓V0還小之母線電壓，其間，放大器部7的轉換器22將電力供給至反向器26。另一方面，減速動作時係成為再生狀態，減速動作開始時，機械負載、馬達1的運動能量就蓄積至平滑電容器23，於是母線電壓會上升。定位控制係從停止狀態開始直到到達某一速度，然後再度成為停止狀態，所以運動能量在加速動作開始時(定位開始時)及減速動作結束時(定位結束時)係為0。但是，在加速動作中母線電壓為比基準母線電壓V0還小的狀態之際，因為從轉換器22接受電力之供給，所以定位動作結束時之母線電壓，一般而言會比定位動作開始時之母線電壓還大。在間歇地進行定位動作之情況，進行某一定位動作，亦即第14圖之定位動作X，然後短暫維持停止狀態之後，開始另一定位動作，亦即第14圖之定位動作Y。在該停止狀態中，為了維持停止狀態必需使很小但不間斷的電流流至馬達1。電流流至馬達1就會因馬達1的繞線電阻而產生損耗而消耗電力，所以母線電壓會慢慢下降。若停止狀態拉長，則母線電壓會降到低於基準母線電壓V0，但如第14圖所示，停止狀態的期間很短的話，在降到低於基準母線電壓V0之前，下一個定位動作就已開始。如此的話，定位動作Y開始時的母線電壓會比基準母線電壓V0還高，惟而會使再生電晶體導通電壓Von與定位動作開始時的母線電壓之差變小達此份量。因此，在進行定位動作Y之際，與從母線電壓為基準母線電壓V0開始進行定位動作之時相比較，可蓄積至平 滑電容器23之能量會變小。
在第13圖之流程圖中，在步驟S110取得定位動作將開始之前或定位動作開始時的母線電壓Vdc，然後在步驟S104c利用式(6)或式(7)來算出可蓄積至平滑電容器23之能量，就可在如第14圖所示的情況正確地算出可蓄積至平滑電容器23之能量值E2。
如式(7)之乘上修正係數G，係例如將以下的因素列入考慮之情況。亦即，在定位動作開始以前必須決定是否以基準指令模型來進行定位動作，所以必須取得定位動作開始時的母線電壓Vdc來作為母線電壓的實測資料(data)，但實際上可蓄積至平滑電容器23之能量，係取決於減速動作開始時的母線電壓。因此，從定位動作開始時到減速動作開始時之加速動作所造成之母線電壓之降低，會使得可蓄積至平滑電容器23之能量增大，所以要將此因素等考慮進去。
如此，就可更正確地判定定位動作時產生之再生電力量是否會在再生電阻24消耗掉。因此，能夠以在給定的定位動作規格下對於削減電力消耗量較有利之原則適切地選擇到底是要以基準指令模型來進行定位動作，還是要以最高速度會為最小之指令模型來進行定位動作，可得到可選擇對於削減定位動作時的電力消耗量較有利的指令值之效果。
實施形態4
實施形態1、2及3係：將基準指令模型輸入，求出按照基準指令模型而產生此次定位動作的指令值之情況下預測的再生電力量預測值E1，然後在根據此再生電力量預測值E1與可蓄積至平滑電容器23之能量E2的比較結果來選擇指令值的狀態下執行定位控制。本實施形態則是針對使用某個指令值來作為基準指令模型而可進一步削減定位控制時的電力消耗量之構成進行說明。
第15圖係顯示本發明的實施形態4之定位控制裝置的全體構成之方塊圖。第15圖有與第1圖之方塊圖共通的部分，在此省略與第1圖一樣的部分之說明。第15圖與第1圖之方塊圖的不同處在於：並非從外部將基準指令模型之資訊輸入至指令產生部10而是指令產生部10本身保持有以下將說明之預定的基準指令模型之點。
第16圖係表示本發明的實施形態4中之指令產生部10的處理程序之流程圖。第16圖之流程圖有與第2圖之流程圖共通的部分，在此省略與第2圖相同的部分之說明。第16圖之流程圖與第2圖之流程圖不同之處理在於：將第2圖之步驟S102置換為步驟S102b及步驟S102c之點。
在步驟S102b，將移動量D、移動時間T、最大加速度Amax輸入來作為定位動作規格資訊。
然後，在步驟S102c，使基準指令模型為：加速開始時加速度漸減，減速開始時減速度漸增之指令模型、或加速開始時加速度維持定加速度(亦即最大加速度) 一段預定的期間，然後加速度漸減，轉為減速後減速度漸增，然後減速度維持定減速度(亦即最大減速度)一段預定的期間之指令模型。其中，最大減速度為負的最大加速度。
加速開始時加速度漸減，減速開始時減速度漸增之指令模型的具體例，有第17圖所示之指令模型，其加速度的數學式表現為如下之式(8)。
其中，Ap為加速動作開始時的加速度、減速動作時的結束後的減速度，可使用移動量D及移動時間T將之表示成如下之式(9)。
另外，按照指令模式可用式(8)加以表示之加速度，而進行定位之際的最高速度vp可計算成將式(8)從時間0積分到時間T/2所得到之值，所以最高速度vp為如下之式(10)。
vp=A p ．T/4…(10)
此處，隨著加速動作開始而加速度漸減，隨著減速動作開始而減速度增大之指令模式並不限於式(8)。式(8)係隨著加速動作開始而加速度做線性漸減，隨著減速動作開始而減速度做線性增大，但並非一定要限於線性增減，亦可為餘弦曲線(cosine curve)等之與時間t有關 之三角函數、與時間t有關之多維多項式所表示之曲線等。
加速開始時加速度維持定加速度(亦即最大加速度)一段預定的期間，然後加速度漸減，轉為減速後減速度漸增，然後減速度維持定減速度(亦即最大減速度)一段預定的期間之指令模型的具體例，有第18圖所示之指令模型，其加速度可用以下的式(11)加以表示。
其中，T1為如下之式(12)。
另外，按照指令模式可用式(11)加以表示之加速度，而進行定位之際的最高速度vp可計算成將式(11)從時間0積分到時間T/2所得到之值，所以最高速度vp為如下之式(13)。
加速開始時加速度維持定加速度(亦即最大加速度)一段預定的期間，然後加速度漸減，轉為減速後減速度漸增，然後減速度維持定減速度(亦即最大減速度)一段預定的期間之指令模型，並不限於式(11)。式(11)係加速度做線性漸減，或隨著減速動作開始而加速度做線性漸 減，隨著減速動作開始而減速度做線性增大，但並非一定要限於線性增減，亦可為餘弦曲線等之與時間t有關之三角函數、與時間t有關之多維多項式所表示之曲線等。
步驟S103以後進行與實施形態1一樣之處理。此外，亦可與實施形態2、3一樣，進行步驟S104b或步驟S104c之處理來取代步驟S104。
接著，說明本實施形態之效果。本實施形態也與實施形態1、2、3一樣，在定位開始前預測會在此次定位動作時產生之再生電力量，再比較此預測值E1與可蓄積至平滑電容器23的能量值E2，並在再生電力量預測值E1較大之情況選擇在給定的定位條件下最高速度會為最小之指令模型之點係相同。因此，可得到使無法再利用之會在再生電阻24消耗掉的再生電力量最小化，使定位動作時的電力消耗量減小之效果。
在基準指令模型方面，採用如式(8)所示之第17圖或式(11)所示之第18圖等所代表之加速開始時加速度漸減，減速開始時減速度漸增之指令模型、或加速開始時加速度維持定加速度(亦即最大加速度)一段預定的期間，然後加速度漸減，轉為減速後減速度漸增，然後減速度維持定減速度(亦即最大減速度)一段預定的期間之指令模型，可更加減少定位控制時的電力消耗量。
亦即，根據本實施形態，可相較於實施形態1、2及3中說明的情況，在第16圖之步驟S105判斷為定位動作時產生的再生電力量預測值E1小於等於可蓄積至 平滑電容器23之能量E2時，更加使定位控制時的電力消耗量減小。以下說明理由。
定位動作時所需的電力消耗量，係由馬達1的輸出份量之電力量及損失份量之電力量所構成。加速動作中，馬達1的輸出係為馬達1及機械負載的運轉能量。另外，減速動作中，該運轉能量會成為再生電力量這點係與實施形態1、2及3中說明過的一樣。若定位動作時產生的再生電力量都蓄積至平滑電容器23(步驟S105的結果為“是”)，則從第16圖之步驟S105進入到步驟S106。定位動作時產生的再生電力量都蓄積至平滑電容器23的話，在下一次的定位動作時可再利用該再生電力量，所以在進入到步驟S106之情況，馬達1的輸出份的電力量在定位動作時可想成其總和(total)為0。
另一方面，進行定位動作時係伴隨有加速動作及減速動作。為了使加速動作及減速動作進行，必須使馬達1產生轉矩，為了使轉矩產生必須使電流流至馬達1。電流流至馬達1，就會產生損耗，所以在進入到步驟S106之情況將指令模型構成為能使損耗儘可能得變小，就可使定位動作時的電力消耗量更加減少。
損耗之中的最大的原因，係由於電流流經馬達繞線所產生之銅損。定位動作中因馬達繞線的電阻而產生之銅損，可使用定位動作中流至馬達1之電流I(t)而將之表示成如下之式(14)。
另外，若將馬達加速度表示成a(t)，則如下式之馬達1及機械負載的運動方程式成立J．a(t)=Kt．I(t)…(15)
(J：馬達及機械負載的可動部分的慣量，a(t)：馬達加速度，Kt：馬達轉矩常數)，所以電流與加速度成比例關係。以要在預定的移動時間T移動預定的移動量D之指令模型來使上述的式(14)最小化之最小化問題可利用式(8)來加以表示。此指令模型之特徵係加速開始時加速度漸減，減速開始時使負的加速度之減速度漸增，如此動作可得到使銅損減小之效果。
使用第19、20及21圖所示之三個指令模型，來說明此效果。第19圖係加速動作初期(0≦t≦T/4)之加速度為α，加速動作後半(T/4<t≦T/2)使加速度變小而為α/2，減速動作初期(T/2<t≦3/4‧T)之減速度為α/2，減速動作後半(3/4‧T<t≦T)使減速度變大而為α之指令模型。其中，t為表示時間之參數。以此指令模型移動之量，等於速度模型(速度線形)從移動時間0到移動時間T所圍住的量(面積)，所以按照此指令模型而進行定位動作時之移動量為7/32‧α‧T2。要移動希望的移動量D，加速度α要等於32/7‧D/T2。此時，定位時間T中之平均的加速度絕對值為如下的式(16)。
(α．T/4+(α/2)．T/4+(α/2)．T/4+α．T/4)/T=24/7．D/T 2 …(16)
另一方面，第20圖係為與第19圖之指令模型相反，加速動作初期(0≦t≦T/4)之加速度為β/2，加速動作後半(T/4<t≦T/2)使加速度變大而為β，減速動作初期(T/2<t≦3/4‧T)之減速度為β，減速動作後半(3/4‧T<t≦T)使減速度變小而為β/2之指令模型。按照此指令模型而進行定位動作時要使移動量為希望的移動量D，加速度β要等於32/5‧D/T2。此時，定位時間T中之平均的加速度絕對值係為24/5‧D/T2。
又，第21圖係在加速動作中及減速動作中，分別以定加速度γ及定減速度γ進行定位動作之指令模型。按照此指令模型而進行定位動作時要使移動量為希望的移動量D，加速度γ要等於4‧D/T2。定位時間T中之平均的加速度絕對值亦為4‧D/T2。
第19、20及21圖所示之指令模型，皆為在希望的移動時間T進行希望的移動量D之定位移動所用之指令模型。比較按照各個進行定位動作時的指令模型來進行定位動作時的銅損。將分別按照第19、20及21圖所示之指令模型來進行定位動作時的銅損分別表示成L1、L2及L3。從運動方程式，可將定位動作時的電流I(t)表示成I(t)=J/Kt‧A(t)。其中，J：機械負載及馬達的可動部分的慣量，Kt：馬達的轉矩常數，亦即單位電流流至馬達之際產生之轉矩，A(t)：指令模型的加速度。
此時，使用馬達1的繞線電阻R來如下的各式計算出L1、L2及L3。
亦即，以同樣的移動量D、同樣的移動時間T進行定位時，使銅損減小之效果較大的，係如第19圖所示之在加速動作中加速度隨著時間經過而減小，在減速動作中減速度隨著時間經過而增大之指令模型。此並非只在第19圖之指令模型才能看到的性質，而是在加速動作時加速度漸減，減速動作時減速度漸增之指令模型都可看到的性質。在相同的移動時間T移動相同的移動量D之際，在加速動作初期採取較大的加速度，可在定位動作一開始就得到較大的速度，在減速動作後半採取較大的減速動作，可在速度減為0而停止之前都得到較大的速度。如此，在以某一移動時間移動某一移動量之定位上，在定位時間中只要較小的速度即可。加速度係速度的變化率，亦即速度的微分，所以速度較小的話即使使加速度(速度的變化率)的絕對值的平均值在移動時間中較小，也可在預定的移動時間T移動預定的移動量D。實際上，在第19、20及21圖所示的指令模型的例子中也是，第19圖所示的指令模型的平均的加速度最小。馬達加速度與馬達電流成比例關係，所以採取如此的指令模型可使定位時間中的電流的平 均值變小，結果就具有使定位控制中的銅損減小之效果。
其中，採用如式(8)所表示之加速開始時加速度漸減，減速開始時減速度漸增之指令模型，若定位動作中的加速度會超過最大加速度Amax，就改採如式(11)所示之加速開始時維持最大加速度一段時間，然後漸減，減速開始時減速度先漸增，然後減速度維持最大減速度一段時間之指令模型。如此的指令模型在以相同移動時間T進行移動之際，在加速動作初期採取較大的加速度，可在定位動作一開始就得到較大的速度，在減速動作後半採取較大的減速動作，可在速度減為0而停止之前都得到較大的速度，可在保持為最大加速度Amax以下之狀態下實現加速度的最大值。
在以上說明的實施形態1至4中，係以採用旋轉式馬達作為馬達1，且利用滾珠螺桿3將旋轉運動轉換為平移運動來進行機械負載的定位控制之情況為例進行說明，但在採用線性馬達(linear motor)之類的在直線方向產生動力之馬達而進行機械負載的定位控制之情況也同樣適用。
另外，在第1、8、12及15圖中係顯示在定位控制裝置中只設置一個平滑電容器23的例子，但亦可為在母線間並聯設置複數個平滑電容器之構成。在此情況，只要計算出複數個平滑電容器的電容量的合成值來作為平滑電容器23的電容量即可。例如，在母線間並聯連接電容量分別為C1及C2之兩個平滑電容器之情況，只要計算出 C=C1+C2來作為平滑電容器23的電容量，就可同樣實施上述實施形態1至4。
再者，本發明並不限定於上述實施形態，在實施階段還可在未脫離其主旨的範圍內做各種變形。而且，上述實施形態中包含有各種階段的發明，可藉由適當地將揭示的複數個構成要件與以組合來抽出各種發明。例如，若從實施形態所揭示的全構成要件刪除掉幾個構成要件，也可解決前面的(發明所欲解決之課題)中所述的課題，得到前面的(發明之效果)中所述的效果的話，就可將刪除掉該構成要件後之構成當作是發明予以抽出。此外，還可適當地組合不同的實施形態中的構成元件。
(產業上的可利用性)
如上所述，本發明之定位控制裝置有利於減小利用馬達來進行機械負載的定位控制之際的電力消耗量，尤其適用於具有放大器部且該放大器部具備有平滑電容器之定位控制裝置。
1‧‧‧馬達
2‧‧‧編碼器
3‧‧‧滾珠螺桿
4‧‧‧定位頭
5‧‧‧聯軸器
7‧‧‧放大器部
10‧‧‧指令產生部
11‧‧‧位置指令值
12‧‧‧伺服控制部
13‧‧‧檢出資訊
14‧‧‧電流
15‧‧‧電壓指令
21‧‧‧交流電源
22‧‧‧轉換器部
23‧‧‧平滑電容器
24‧‧‧再生電阻
25‧‧‧再生電晶體
26‧‧‧反向器部

Claims (10)

  1. 一種定位控制裝置，具備有：放大器部，該放大器部具有將交流電源予以整流而輸出至母線間之轉換器、將前述轉換器的輸出予以平滑化而產生母線電壓之平滑電容器、連接於前述母線間之再生電阻及再生電晶體、及供給用來驅動馬達的驅動電流之反向器；以及指令產生部，該指令產生部根據指令速度及指令加速度的模型資訊，亦即指令模型，而產生與前述馬達連接之機械負載的定位控制用的位置指令值；其中，前述反向器係連接於前述母線間，根據前述位置指令值而供給前述驅動電流，前述指令產生部係在定位動作開始前求出從前述指令模型預測出的再生電力量預測值及可蓄積至前述平滑電容器之能量值，並且在前述再生電力量預測值比前述能量值大之情況，在前述定位動作中使用在加速度的絕對值被給定有上限值之條件下會使前述馬達的峰值速度成為最小之前述位置指令值，在前述再生電力量預測值小於等於前述能量值之情況，在前述定位動作中使用根據前述指令模型之前述位置指令值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之定位控制裝置，其中，前述放大器部具有根據前述位置指令值及前述馬 達的位置而輸出指令訊號之伺服控制部，前述反向器係根據前述指令訊號而供給前述驅動電流。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之定位控制裝置，其中，前述指令產生部，係使用前述機械負載及前述馬達的可動部分的慣量J、及根據前述指令模型而定之最高速度vp，而利用下式求出前述再生電力量預測值1/2．J．vp 2 。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之定位控制裝置，其中，前述指令產生部，係使用前述平滑電容器的電容量C、前述再生電晶體會成為導通之電壓值Von、及表示前述轉換器所輸出的穩定的前述母線電壓的值之基準母線電壓值V0，而利用下式求出前述能量值1/2．C．Von 2 -1/2．C．V0 2 。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之定位控制裝置，其中，前述指令產生部，係使用前述平滑電容器的電容量C、前述再生電晶體會成為導通之電壓值Von、表示前述轉換器所輸出的穩定的前述母線電壓的值之基準母線電壓值V0、及大於1之常數G，而利用下式求出前述能量值G．(1/2．C．Von 2 -1/2．C．V0 2 )。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之定位控制裝置，其中，前述指令產生部，係使用前述平滑電容器的電容量C、前述再生電晶體會成為導通之電壓值Von、及前述 定位動作開始時之母線電壓Vdc，而利用下式求出前述能量值1/2．C．Von 2 -1/2．C．Vdc 2 。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之定位控制裝置，其中，前述指令產生部，係使用前述平滑電容器的電容量C、前述再生電晶體會成為導通之電壓值Von、前述定位動作開始時之母線電壓Vdc、及大於1之常數G，而利用下式求出前述能量值G．(1/2．C．Von 2 -1/2．C．Vdc 2 )。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之定位控制裝置，其中，前述指令加速度的模型，係加速開始時加速度漸減，減速開始時減速度漸增之模型。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之定位控制裝置，其中，前述指令加速度的模型，係加速開始時加速度維持定加速度一段預定的期間，然後加速度漸減，轉為減速後減速度漸增，然後減速度維持定減速度一段預定的期間之模型。
  10. 如申請專利範圍第1或2項所述之定位控制裝置，其中，前述平滑電容器，係由並聯連接於前述母線間之複數個電容器所構成。
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