專利名稱：電動(dòng)機(jī)控制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于進(jìn)行由機(jī)床等使用的電動(dòng)機(jī)的高精度定位的電動(dòng)機(jī)控制方法和
直O(jiān)背景技術(shù)已在使用電動(dòng)機(jī)的機(jī)床等的電動(dòng)機(jī)的定位裝置中，通過數(shù)字·編碼器來檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的可動(dòng)元件的當(dāng)前位置，從而將電動(dòng)機(jī)的可動(dòng)元件定位在與位置指令相應(yīng)的位置上。在這種現(xiàn)有技術(shù)的裝置中，例如將位置指令設(shè)為0，在使電動(dòng)機(jī)停止于指令位置的情況下，由于位置檢測(cè)是通過數(shù)字值檢測(cè)的，因此在可動(dòng)元件上經(jīng)常產(chǎn)生編碼器之輸出的士 1個(gè)脈沖部分的變動(dòng)。在連接電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的機(jī)械系統(tǒng)是剛體的情況下，該變動(dòng)不會(huì)被放大，不會(huì)產(chǎn)生大的問題。但是，當(dāng)在連接電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的機(jī)械系統(tǒng)中存在剛性低的部分的情況下，有時(shí)根據(jù)條件，該變動(dòng)被放大，并且產(chǎn)生與機(jī)械系統(tǒng)共振的微振動(dòng)。例如，在通過將滾珠螺桿連結(jié)機(jī)構(gòu)連接到電動(dòng)機(jī)的軸來構(gòu)成機(jī)械系統(tǒng)的情況下， 在滾珠螺桿連結(jié)機(jī)構(gòu)的滾珠上就產(chǎn)生如圖6(A)到(C)所示那樣的彈性變形。圖6 (B)是沒有進(jìn)行彈性變形的滾珠螺桿連結(jié)機(jī)構(gòu)中的滾珠，圖6(A)和(C)夸張描述了由振動(dòng)引起的彈性變形后的滾珠。圖6(A)和(C)中的箭頭表示振動(dòng)時(shí)的移動(dòng)方向。在每個(gè)取樣周期都執(zhí)行由數(shù)字 編碼器進(jìn)行的電動(dòng)機(jī)的可動(dòng)元件的位置檢測(cè)。為此，在執(zhí)行取樣之前，由前次的取樣所檢測(cè)的位置變成可動(dòng)元件的位置。其結(jié)果，如圖5所示，通過相對(duì)“實(shí)際的位置”而帶有延遲，來檢測(cè)位置。在速度計(jì)算時(shí)由差分運(yùn)算引起的延遲變成原因，速度也伴隨由取樣周期所決定的檢測(cè)粗糙度和時(shí)間延遲而被檢測(cè)出。為了抑制這樣檢測(cè)的速度，使速度控制系統(tǒng)動(dòng)作。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)所連接的滾珠螺桿的滾珠的運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步延遲彈性變形部分。因此，即使在電動(dòng)機(jī)的可動(dòng)元件被停止在停止位置上的狀況，當(dāng)宏觀地觀察時(shí)，在電動(dòng)機(jī)以士 1個(gè)脈沖進(jìn)行變動(dòng)的情況下，在滾珠的移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)后[從圖6(A)的狀態(tài)返回到圖6(B)的狀態(tài)時(shí)，或者從圖6(C)的狀態(tài)返回到圖6(B) 的狀態(tài)]時(shí)，為了增大滾珠從彈性變形返回的速度，現(xiàn)有技術(shù)的定位裝置有時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的軸。在這種情況下，滾珠螺桿的滾珠重復(fù)彈性變形而進(jìn)行微振動(dòng)，從而從滾珠螺桿周邊產(chǎn)生機(jī)械音。這種微振動(dòng)由于關(guān)聯(lián)到滾珠螺桿的劣化等，因此希望盡可能地進(jìn)行抑制。作為抑制該微振動(dòng)的方法，具有在機(jī)械系統(tǒng)沒有共振之前降低電動(dòng)機(jī)控制裝置的速度回路和位置回路的增益的方法。但是，根據(jù)這種方法，存在響應(yīng)特性降低，伺服剛性也降低之類的問題。作為另外的方法，具有將轉(zhuǎn)矩指令放入陷波濾波器，將微振動(dòng)的頻率分量從轉(zhuǎn)矩指令中除外的方法。但是，當(dāng)插入陷波濾波器時(shí)，由于在比陷波頻率更低的頻率上相位延遲，因此具有在速度控制響應(yīng)特性產(chǎn)生峰值等、從而使控制特性變壞之類的問題。作為另外的抑制微振動(dòng)的技術(shù)，具有專利文獻(xiàn)1所示的電動(dòng)機(jī)控制裝置所示出的技術(shù)。在日本特開2007-252093號(hào)公報(bào)所示出的裝置中，包括電動(dòng)機(jī)停止判定電路和不靈敏區(qū)形成電路。電動(dòng)機(jī)停止判定電路在位置指令數(shù)據(jù)是零，位置偏差數(shù)據(jù)處于定位結(jié)束范圍內(nèi)的情況下，判定電動(dòng)機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)。不靈敏區(qū)形成電路在電動(dòng)機(jī)停止判定電路判定為電動(dòng)機(jī)停止的情況下，為了忽視從定位點(diǎn)開始由士 1個(gè)脈沖部分的變動(dòng)引起的變化的轉(zhuǎn)矩指令部分，對(duì)轉(zhuǎn)矩指令設(shè)置了不靈敏區(qū)。在日本特開2007-252093號(hào)公報(bào)所記載的現(xiàn)有技術(shù)中，在位置指令為0的情況下， 在轉(zhuǎn)矩指令上設(shè)置不靈敏區(qū)。通過不靈敏區(qū)的存在，當(dāng)處于停止?fàn)顟B(tài)的電動(dòng)機(jī)的可動(dòng)元件的位置由于外力等不變化+2個(gè)脈沖或者-2個(gè)脈沖時(shí)，不輸出轉(zhuǎn)矩。當(dāng)設(shè)置這種不靈敏區(qū)時(shí)，在不靈敏區(qū)中，不能夠進(jìn)行定位控制。因此，在現(xiàn)有技術(shù)的裝置中，不能夠提高定位精度。特別地，當(dāng)在電動(dòng)機(jī)停止時(shí)施加了外力的情況下，即使產(chǎn)生1個(gè)脈沖部分的位置偏差， 也不進(jìn)行定位控制。因此，在機(jī)床那樣的需要高的定位精度的使用中，如果將現(xiàn)有技術(shù)的裝置使用在電動(dòng)機(jī)的控制中，則會(huì)存在加工精度降低之類的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于在使用了數(shù)字·編碼器的電動(dòng)機(jī)控制裝置中，提供一種電動(dòng)機(jī)控制方法和裝置，其即使在機(jī)械系統(tǒng)中具有剛性低的部分，也不會(huì)使定位精度降低，并且能夠抑制機(jī)械系統(tǒng)的微振動(dòng)。在實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制方法中，根據(jù)對(duì)電動(dòng)機(jī)的可動(dòng)元件的移動(dòng)位置進(jìn)行指令的位置指令數(shù)據(jù)和表示通過數(shù)字·編碼器檢測(cè)的可動(dòng)元件的當(dāng)前位置的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)運(yùn)算偏差，來生成位置偏差數(shù)據(jù)。對(duì)此次取樣的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)和前次取樣的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)之間的差分進(jìn)行運(yùn)算，來生成差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)。之后，基于差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)， 生成可動(dòng)元件的當(dāng)前速度數(shù)據(jù)。運(yùn)算基于位置偏差數(shù)據(jù)而作成的速度指令數(shù)據(jù)和當(dāng)前速度數(shù)據(jù)之間的偏差，生成速度偏差數(shù)據(jù)，基于該速度偏差數(shù)據(jù)而生成轉(zhuǎn)矩指令數(shù)據(jù)?；谵D(zhuǎn)矩指令數(shù)據(jù)而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。特別的，在本發(fā)明中，當(dāng)可動(dòng)元件通過目標(biāo)位置時(shí)，利用差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的極性變化。因此首先，判定差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的極性是否變化。在判定極性發(fā)生了變化之后，將差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)在為1以上的整數(shù)即η個(gè)取樣周期期間設(shè)為零， 從而生成當(dāng)前速度數(shù)據(jù)。理論上，當(dāng)差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的極性變化了時(shí)，就是可動(dòng)元件通過了設(shè)為目標(biāo)的位置之時(shí)。如果是位置指令數(shù)據(jù)對(duì)目標(biāo)位置(定位點(diǎn))進(jìn)行指令之時(shí)，則理論上，可動(dòng)元件處于目標(biāo)位置。但是，在如現(xiàn)有技術(shù)那樣沒有設(shè)置不靈敏區(qū)的情況下(在控制被繼續(xù)的情況下)，存在可動(dòng)元件以目標(biāo)位置為中心在編碼器之輸出的士1個(gè)脈沖內(nèi)微細(xì)地進(jìn)行搖動(dòng)的狀況。即，在判定極性發(fā)生了變化之后，立刻基于差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)而生成當(dāng)前速度數(shù)據(jù)時(shí)，在與極性變化之前的移動(dòng)方向相反的方向上，產(chǎn)生使可動(dòng)元件移動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。例如，在連結(jié)電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的連結(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行彈性變形的程度上機(jī)械的剛性低的情況下，產(chǎn)生使彈性變形返回原樣的比較大的推斥力。該推斥力實(shí)現(xiàn)增大使所述的可動(dòng)元件在相反的方向上移動(dòng)的轉(zhuǎn)矩的作用。其結(jié)果，可動(dòng)元件的移動(dòng)量變大，在最壞的情況下，產(chǎn)生共振，產(chǎn)生人耳能夠確認(rèn)程度的振動(dòng)音。如本發(fā)明，在判定極性發(fā)生了變化之后，如果將差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)在為 1以上的整數(shù)即η個(gè)取樣周期期間設(shè)為零，則在該期間中，當(dāng)前速度數(shù)據(jù)變?yōu)榱?，在可?dòng)元件上僅僅使基于彈性變形的推斥力動(dòng)作。在該η個(gè)取樣周期期間，由基于彈性變形的推斥力產(chǎn)生的可動(dòng)元件的位移結(jié)束。然后，在經(jīng)過了 η個(gè)取樣周期之后，將差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)從零返回到實(shí)際的數(shù)據(jù)。當(dāng)這樣做時(shí)，即使任何原因，當(dāng)不能夠控制的力在差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的極性反轉(zhuǎn)之后作用于可動(dòng)元件的情況下，如果在為1以上的整數(shù)的η個(gè)取樣周期期間將差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)設(shè)為零，則能夠防止由不可控制的力的影響使可動(dòng)元件的振動(dòng)變大而發(fā)生噪聲。由于沒有設(shè)置如現(xiàn)有技術(shù)那樣的不靈敏區(qū)，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠提高定位精度。η的值不是一定的，可以根據(jù)在可動(dòng)元件和負(fù)載之間配置的進(jìn)行彈性變形的連結(jié)機(jī)構(gòu)的機(jī)械剛性來合適地設(shè)定。該η的設(shè)定基準(zhǔn)是定為發(fā)生的可動(dòng)元件的微振動(dòng)對(duì)連結(jié)機(jī)構(gòu)的剛性不受到影響的值。如果這樣，能夠有效地發(fā)揮本發(fā)明的效果。在連結(jié)機(jī)構(gòu)是一般剛性的滾珠螺桿連結(jié)機(jī)構(gòu)的情況下，可以將η設(shè)為1。在使用其他結(jié)構(gòu)的連結(jié)機(jī)構(gòu)的情況下，可以選擇合適的η的值。實(shí)施本發(fā)明方法的電動(dòng)機(jī)控制裝置，包括以數(shù)字值輸出電動(dòng)機(jī)的可動(dòng)元件的當(dāng)前位置的編碼器、位置偏差數(shù)據(jù)生成部、差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)生成部、當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部、位置控制器、速度偏差數(shù)據(jù)生成部、速度控制器和轉(zhuǎn)矩控制器。位置偏差數(shù)據(jù)生成部，根據(jù)對(duì)可動(dòng)元件的移動(dòng)位置進(jìn)行指令的位置指令數(shù)據(jù)和表示通過編碼器檢測(cè)的可動(dòng)元件的當(dāng)前位置的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)運(yùn)算偏差，來生成位置偏差數(shù)據(jù)。差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)生成部，對(duì)此次取樣的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)和前次取樣的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)之間的差分進(jìn)行運(yùn)算，來生成差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)。當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部，基于差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)來生成可動(dòng)元件的當(dāng)前速度數(shù)據(jù)。位置控制器，基于位置偏差數(shù)據(jù)來生成速度指令數(shù)據(jù)。速度偏差數(shù)據(jù)生成部，對(duì)當(dāng)前速度數(shù)據(jù)和速度指令數(shù)據(jù)之間的偏差進(jìn)行運(yùn)算，生成速度偏差數(shù)據(jù)。速度控制器，基于速度偏差數(shù)據(jù)而生成轉(zhuǎn)矩指令數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)矩控制部，基于轉(zhuǎn)矩指令數(shù)據(jù)而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部，包括用于判定差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的極性是否發(fā)生變化的極性判定部。當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部，在極性判定部判定極性發(fā)生了變化之后，立刻將差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)在為1以上的整數(shù)即η個(gè)取樣周期期間設(shè)為零，生成當(dāng)前速度數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，能夠簡(jiǎn)單且可靠地實(shí)施本發(fā)明的方法。根據(jù)本發(fā)明的裝置，當(dāng)在可動(dòng)元件和負(fù)載之間配置了進(jìn)行彈性變形的連結(jié)機(jī)構(gòu)的情況下，可以將η的值確定為發(fā)生的可動(dòng)元件的微振動(dòng)對(duì)連結(jié)機(jī)構(gòu)的剛性不受到影響的值。如果連結(jié)機(jī)構(gòu)是一般剛性的滾珠螺桿連結(jié)機(jī)構(gòu)，則可以將η設(shè)為1。本發(fā)明在停止操作的情況下，即在位置指令數(shù)據(jù)是零時(shí)，也當(dāng)然能夠適用。在這種情況下，在判定極性發(fā)生了變化之后，通過將差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)在為1以上的整數(shù)即η個(gè)取樣周期期間設(shè)為零，來生成當(dāng)前速度數(shù)據(jù)。


圖1是表示用于實(shí)施本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制方法的電動(dòng)機(jī)控制裝置的實(shí)施方式的一個(gè)例子的構(gòu)成的方框圖。圖2(A)到(C)是圖1實(shí)施方式的動(dòng)作說明中所用的時(shí)序圖。圖3㈧和⑶是用于表示在一個(gè)方向上移動(dòng)的情況下在定位點(diǎn)附近的轉(zhuǎn)矩指令和編碼器輸出的關(guān)系的示意圖。圖4(A)和(B)是表示由實(shí)際的機(jī)械所測(cè)量的電動(dòng)機(jī)停止時(shí)的可動(dòng)元件的位置的示意圖。圖5是用于對(duì)本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)的可動(dòng)元件的位置檢測(cè)動(dòng)作進(jìn)行說明的時(shí)序圖。圖6(A)到(C)是用于對(duì)作為機(jī)械系統(tǒng)使用的滾珠螺桿連結(jié)機(jī)構(gòu)的滾珠的彈性變形進(jìn)行說明的示意圖。附圖符號(hào)說明1電動(dòng)機(jī)控制裝置3位置偏差數(shù)據(jù)生成部5位置控制器7差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)生成部9當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部11極性判定部13增益乘法部15速度偏差數(shù)據(jù)生成部17速度控制器19轉(zhuǎn)矩控制部
具體實(shí)施例方式圖1是表示用于實(shí)施本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制方法的電動(dòng)機(jī)控制裝置的實(shí)施方式的一個(gè)例子的構(gòu)成的方框圖。本實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制裝置1包括數(shù)字·編碼器E，其以數(shù)字值輸出電動(dòng)機(jī)M (包含旋轉(zhuǎn)型電動(dòng)機(jī)和線性電動(dòng)機(jī)兩者)的可動(dòng)元件(在旋轉(zhuǎn)型電動(dòng)機(jī)的情況下為轉(zhuǎn)子)的當(dāng)前位置；位置偏差數(shù)據(jù)生成部3 ；位置控制器5 ；差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)生成部7 ；當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部9 ；速度偏差數(shù)據(jù)生成部15 ；速度控制器17 ；以及轉(zhuǎn)矩控制部19。作為數(shù)字·編碼器E，能夠使用光學(xué)式編碼器、磁式編碼器等公知的編碼器。由減法器構(gòu)成的位置偏差數(shù)據(jù)生成部3，通過根據(jù)用于對(duì)電動(dòng)機(jī)M的可動(dòng)元件的移動(dòng)位置進(jìn)行指令的位置指令數(shù)據(jù)和對(duì)由數(shù)字 編碼器E檢測(cè)的可動(dòng)元件的當(dāng)前位置進(jìn)行表示的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)運(yùn)算出偏差，從而生成位置偏差數(shù)據(jù)。差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)生成部7，通過對(duì)由數(shù)字 編碼器E此次取樣的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)和前次取樣的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)之間的差分進(jìn)行運(yùn)算，生成差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)。因此，差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)生成部7通過包括下述部分而構(gòu)成存儲(chǔ)部，其對(duì)來自數(shù)字·編碼器E的輸出，至少存儲(chǔ)前次取樣部分和此次取樣部分；差分運(yùn)算部，其獲取存儲(chǔ)部所存儲(chǔ)的前次的數(shù)據(jù)和此次的數(shù)據(jù)的差分；以及結(jié)果存儲(chǔ)部，其存儲(chǔ)差分運(yùn)算部的運(yùn)算結(jié)果。當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部9，基于差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)生成部7生成的差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，生成電動(dòng)機(jī)M的可動(dòng)元件的當(dāng)前速度數(shù)據(jù)。當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部9包含極性判定部11 和增益乘法部13。極性判定部11判定差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)生成部7生成的差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的極性是否變化。極性判定部11，如圖2(A)所示那樣，將“0”電平作為基準(zhǔn)，根據(jù)由差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)生成部7所生成的差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)是否大于“0”電平，來判定極性是否進(jìn)行變化。圖2(A)所示的狀況示出了當(dāng)位置偏差數(shù)據(jù)生成部3所輸入的位置指令數(shù)據(jù)是零時(shí)、可動(dòng)元件是僅僅稍微振動(dòng)的狀況。在本實(shí)施方式中，如圖2(B)所示，當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部9，在極性判定部11判定極性發(fā)生了變化之后，立刻將從差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)生成部7 輸出的差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)在1個(gè)以上的整數(shù)即η個(gè)取樣周期之間設(shè)為零，生成當(dāng)前速度數(shù)據(jù)。在圖2(B)中，將該狀態(tài)稱為“滯后(t 7 f U〉7 )插入后的差分位置”。這里，所謂 “滯后”，以“前的狀態(tài)作為后的狀態(tài)來在預(yù)定的期間進(jìn)行插入(進(jìn)行維持)”之類的意味而使用。在圖2(B)的例子中，將極性反轉(zhuǎn)判定前的“0”狀態(tài)在極性反轉(zhuǎn)判定后維持1個(gè)取樣周期部分。增益乘法部13始終在從差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)生成部7輸出的差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)上乘以規(guī)定的增益，并作為速度反饋而輸出。增益乘法部13通過乘以與數(shù)字 編碼器E的分辨率相對(duì)應(yīng)的增益，算出速度反饋。位置控制器5基于位置偏差數(shù)據(jù)生成部3生成的位置偏差數(shù)據(jù)，生成速度指令數(shù)據(jù)。由減法器構(gòu)成的速度偏差數(shù)據(jù)生成部15，對(duì)從當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部9的增益乘法部13 輸出的當(dāng)前速度數(shù)據(jù)(速度反饋)和位置控制器5輸出的速度指令數(shù)據(jù)之間的偏差進(jìn)行運(yùn)算，作為速度偏差數(shù)據(jù)而輸出。速度控制器17，基于速度偏差數(shù)據(jù)生成部15輸出的速度偏差數(shù)據(jù)而生成轉(zhuǎn)矩指令數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)矩控制器19基于被輸入的轉(zhuǎn)矩指令數(shù)據(jù)，控制可動(dòng)元件的轉(zhuǎn)矩。理論上，當(dāng)差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的極性變化了時(shí)，就是電動(dòng)機(jī)M的可動(dòng)元件通過了設(shè)為目標(biāo)的停止位置之時(shí)。根據(jù)位置偏差數(shù)據(jù)生成部3所輸入的(從上一級(jí)的控制器輸入的)位置指令數(shù)據(jù)，理論上，可動(dòng)元件在目標(biāo)位置上停止。但是，實(shí)際上，存在可動(dòng)元件以目標(biāo)位置為中心在數(shù)字·編碼器E之輸出的士 1個(gè)脈沖內(nèi)微細(xì)搖動(dòng)的狀況。因此，如果在極性判定部11判定極性變化之后，基于此后的差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部9生成當(dāng)前速度數(shù)據(jù)的話，則在與極性變化之前的移動(dòng)方向相反的方向上，產(chǎn)生使可動(dòng)元件移動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。如先前使用圖6說明的，當(dāng)假設(shè)作為連接電動(dòng)機(jī)M和負(fù)載的機(jī)械系統(tǒng)MS的連結(jié)機(jī)構(gòu)是進(jìn)行彈性變形的滾珠螺桿連結(jié)機(jī)構(gòu)，則由于機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)械剛性低，如圖6(A)或者 (C)所示，產(chǎn)生使?jié)L珠的彈性變形返回原樣的比較大的推斥力。該推斥力獲得增大使所述的可動(dòng)元件在相反的方向上移動(dòng)的轉(zhuǎn)矩的作用。其結(jié)果，可動(dòng)元件的移動(dòng)量變大，在最壞的情況下，產(chǎn)生共振，產(chǎn)生人耳能夠確認(rèn)程度的振動(dòng)音。在本實(shí)施方式中，極性判定部11在判定極性發(fā)生了變化之后，立刻將差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)生成部7輸出的差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)在為1以上的整數(shù)即η個(gè)取樣周期期間設(shè)為零。 因此，在該取樣周期期間中，當(dāng)前速度數(shù)據(jù)變?yōu)榱恪Ｔ谠撈陂g，在可動(dòng)元件上使基于彈性變形的推斥力動(dòng)作，但是，在該η個(gè)取樣周期期間，由基于彈性變形的推斥力產(chǎn)生的可動(dòng)元件的位移結(jié)束。然后，當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部9，在η個(gè)取樣周期過去之后，將差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)從零返回到實(shí)際的數(shù)據(jù)。當(dāng)這樣做時(shí)，能夠防止在不可控制的力(由彈性變形引起的推斥力等)的影響下可動(dòng)元件的振動(dòng)變大而發(fā)生噪音。使用圖2來進(jìn)行更具體的說明。在圖2(A)所示的差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的極性發(fā)生了變化的情況下，圖2(B)的滯后插入后的差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)在經(jīng)過了 1個(gè)取樣周期之后變化。即，在電動(dòng)機(jī)的可動(dòng)元件的速度的極性發(fā)生了變化的情況下，在1個(gè)取樣部分(1個(gè)取樣周期部分)，不輸出速度反饋。此后，當(dāng)在2個(gè)連續(xù)取樣中出現(xiàn)相同極性的值時(shí)，值首先呈現(xiàn)在速度反饋上。因此，在時(shí)間上變成插入了 1個(gè)取樣部分(1個(gè)取樣周期部分)的滯后。通過這樣，在電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，隨著編碼器的士 1個(gè)脈沖的變動(dòng)，進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)的動(dòng)作變成延遲1個(gè)取樣部分(1個(gè)取樣周期部分)。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，在有時(shí)為了放大前述滾珠螺桿連結(jié)機(jī)構(gòu)的滾珠從彈性變形返回的動(dòng)作而使電動(dòng)機(jī)的可動(dòng)元件動(dòng)作的控制系統(tǒng)中， 速度的檢測(cè)成為延遲1個(gè)取樣部分。其結(jié)果，根據(jù)本實(shí)施方式，不用加速滾珠螺桿連結(jié)機(jī)構(gòu)的滾珠從彈性變形返回的動(dòng)作，就抑制了滾珠螺桿連結(jié)機(jī)構(gòu)的微振動(dòng)。而且，在機(jī)械系統(tǒng)的剛性仍然低的情況下，通過增加滯后的脈沖數(shù)(η個(gè)取樣周期的η的數(shù)量)來進(jìn)行對(duì)應(yīng)。
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在本實(shí)施方式中，對(duì)速度反饋計(jì)算時(shí)的位置的差分運(yùn)算結(jié)果，在速度的極性發(fā)生了變化時(shí)，插入1個(gè)控制取樣(取樣周期)之類的短時(shí)間的滯后。由此，不用降低定位精度， 就能夠抑制伴隨在機(jī)械系統(tǒng)的剛性低的情況下所產(chǎn)生的彈性變形的微振動(dòng)。然后，能夠防止機(jī)械的劣化，能夠?qū)崿F(xiàn)由高的伺服響應(yīng)產(chǎn)生的高精度的加工。圖3㈧和⑶是用于表示在一個(gè)方向上移動(dòng)的情況下在定位點(diǎn)附近的轉(zhuǎn)矩指令和編碼器輸出的關(guān)系的示意圖。圖3(A)表示在與取樣周期比較以長(zhǎng)時(shí)間(周期)觀察轉(zhuǎn)矩指令的變化時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令。當(dāng)以長(zhǎng)時(shí)間(周期)觀察轉(zhuǎn)矩指令的變化時(shí)，轉(zhuǎn)矩指令的變化在1個(gè)取樣周期期間，將差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)設(shè)為零的滯后變成與沒有被插入的情況下的轉(zhuǎn)矩指令的變化相同。圖3(B)表示在與取樣周期相當(dāng)?shù)臅r(shí)間觀察轉(zhuǎn)矩指令的變化時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令。圖3(B)的情況下，在1個(gè)取樣周期期間，將差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)設(shè)為零的滯后被插入了。圖4㈧和(B)表示由實(shí)際的機(jī)械所測(cè)量的電動(dòng)機(jī)停止時(shí)的可動(dòng)元件的位置。圖4㈧ 是沒有滯后的情況，在該例子中，產(chǎn)生了士2個(gè)脈沖的微振動(dòng)。圖4(B)是插入了在1個(gè)取樣周期期間將差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)設(shè)為零的滯后的情況，微振動(dòng)被抑制。工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，即使任何原因，在差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的極性反轉(zhuǎn)了之后，當(dāng)不能夠控制的力作用于可動(dòng)元件的情況下，通過在為1以上整數(shù)的η個(gè)取樣周期期間將差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)設(shè)為零，能夠防止由不可控制的力的影響使可動(dòng)元件的振動(dòng)變大而發(fā)生噪聲。由于沒有設(shè)置如現(xiàn)有技術(shù)那樣的不靈敏區(qū)，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠提高定位精度。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)控制方法，根據(jù)對(duì)電動(dòng)機(jī)的可動(dòng)元件的移動(dòng)位置進(jìn)行指令的位置指令數(shù)據(jù)和表示通過數(shù)字 編碼器檢測(cè)出的所述可動(dòng)元件的當(dāng)前位置的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)運(yùn)算偏差，生成位置偏差數(shù)據(jù)，對(duì)此次取樣的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)和前次取樣的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)之間的差分進(jìn)行運(yùn)算，生成差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，判定所述差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的極性是否發(fā)生變化，基于所述差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，生成所述可動(dòng)元件的當(dāng)前速度數(shù)據(jù)，但是，在判定所述極性發(fā)生了變化之后，將所述差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)在為1以上的整數(shù)即η個(gè)取樣周期期間設(shè)為零，生成所述可動(dòng)元件的當(dāng)前速度數(shù)據(jù)， 運(yùn)算基于所述位置偏差數(shù)據(jù)而作成的速度指令數(shù)據(jù)和所述當(dāng)前速度數(shù)據(jù)之間的偏差， 生成速度偏差數(shù)據(jù)，基于所述速度偏差數(shù)據(jù)而生成轉(zhuǎn)矩指令數(shù)據(jù)， 基于所述轉(zhuǎn)矩指令數(shù)據(jù)控制所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制方法，其特征在于， 在所述可動(dòng)元件和負(fù)載之間配置了進(jìn)行彈性變形的連結(jié)機(jī)構(gòu)，所述η被確定為發(fā)生的所述可動(dòng)元件的微振動(dòng)對(duì)所述連結(jié)機(jī)構(gòu)的剛性不受到影響的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)控制方法，其特征在于， 所述連結(jié)機(jī)構(gòu)是滾珠螺桿連結(jié)機(jī)構(gòu)，所述η是1。
4.一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，具備下述部分而構(gòu)成 編碼器，其以數(shù)字值輸出電動(dòng)機(jī)的可動(dòng)元件的當(dāng)前位置；位置偏差數(shù)據(jù)生成部，其根據(jù)對(duì)所述可動(dòng)元件的移動(dòng)位置進(jìn)行指令的位置指令數(shù)據(jù)和表示通過所述編碼器檢測(cè)出的所述可動(dòng)元件的所述當(dāng)前位置的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)運(yùn)算偏差，生成位置偏差數(shù)據(jù)；差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)生成部，其對(duì)此次取樣的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)和前次取樣的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)之間的差分進(jìn)行運(yùn)算，生成差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)；當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部，其包括判定所述差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的極性是否發(fā)生變化的極性判定部，基于所述差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)來生成所述可動(dòng)元件的當(dāng)前速度數(shù)據(jù)，但是，在判定所述極性發(fā)生了變化之后，將所述差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)在為1以上的整數(shù)即η個(gè)取樣周期期間設(shè)為零，生成所述當(dāng)前速度數(shù)據(jù)；位置控制器，其基于所述位置偏差數(shù)據(jù)來生成速度指令數(shù)據(jù)； 速度偏差數(shù)據(jù)生成部，其運(yùn)算所述當(dāng)前速度數(shù)據(jù)和所述速度指令數(shù)據(jù)之間的偏差，生成速度偏差數(shù)據(jù)；速度控制器，其基于所述速度偏差數(shù)據(jù)而生成轉(zhuǎn)矩指令數(shù)據(jù)；和轉(zhuǎn)矩控制部，其基于所述轉(zhuǎn)矩指令數(shù)據(jù)來數(shù)字控制所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于， 在所述可動(dòng)元件和負(fù)載之間配置了進(jìn)行彈性變形的連結(jié)機(jī)構(gòu)，所述η被確定為發(fā)生的所述可動(dòng)元件的微振動(dòng)對(duì)所述連結(jié)機(jī)構(gòu)的剛性不受到影響的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述連結(jié)機(jī)構(gòu)是滾珠螺桿連結(jié)機(jī)構(gòu)，所述η是1。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部，在所述位置指令數(shù)據(jù)是零時(shí)，在判定所述極性發(fā)生了變化之后，通過將所述差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)在η個(gè)取樣周期期間設(shè)為零，來生成所述當(dāng)前速度數(shù)
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動(dòng)機(jī)控制方法和裝置，其即使在機(jī)械系統(tǒng)中存在剛性低的部分，也不會(huì)使定位精度降低，并且能夠抑制機(jī)械系統(tǒng)的微振動(dòng)。當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部(9)基于差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)生成部(7)生成的差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，生成電動(dòng)機(jī)M的可動(dòng)元件的當(dāng)前速度數(shù)據(jù)。當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部(9)在極性判定部(11)判定極性發(fā)生了變化之后，立刻將從差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)生成部(7)輸出的差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)在為1以上的整數(shù)即n個(gè)取樣周期期間設(shè)為零，生成當(dāng)前速度數(shù)據(jù)。當(dāng)前速度數(shù)據(jù)生成部(9)在經(jīng)過了n個(gè)取樣周期之后，將差分當(dāng)前位置數(shù)據(jù)從零返回到實(shí)際的數(shù)據(jù)。其結(jié)果，能夠防止由不能控制的力的影響使可動(dòng)元件的振動(dòng)變大而發(fā)生噪聲。
文檔編號(hào)H02P6/16GK102158155SQ201110030378
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者井出勇治, 北原通生 申請(qǐng)人:山洋電氣株式會(huì)社