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步進(jìn)馬達(dá)的控制裝置以及控制方法

文檔序號(hào):9510360閱讀:436來(lái)源:國(guó)知局
步進(jìn)馬達(dá)的控制裝置以及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及步進(jìn)馬達(dá)的控制裝置以及控制方法。
[0002]本申請(qǐng)基于2013年6月6日在日本申請(qǐng)的特愿2013-119912號(hào)主張優(yōu)先權(quán),在此援引其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]作為步進(jìn)馬達(dá)的控制方法,進(jìn)行有對(duì)開(kāi)放控制與伺服控制進(jìn)行切換的方法,其中,開(kāi)放控制利用脈沖信號(hào)進(jìn)行勵(lì)磁的切換,伺服控制通過(guò)反饋步進(jìn)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的位置而進(jìn)行與位置相應(yīng)的勵(lì)磁(例如,專利文獻(xiàn)1)。
[0004]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平5-163988號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的課題
[0008]當(dāng)向伺服控制的切換頻繁發(fā)生時(shí),有可能損害基于開(kāi)放控制的步進(jìn)馬達(dá)的定位的精度以及其響應(yīng)性。
[0009]本發(fā)明提供一種能夠降低向伺服控制切換的切換頻度的步進(jìn)馬達(dá)的控制裝置以及控制方法。
[0010]用于解決課題的方案
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第一方案,步進(jìn)馬達(dá)的控制裝置具備控制部,該控制部當(dāng)以開(kāi)放控制進(jìn)行使步進(jìn)馬達(dá)的可動(dòng)件停止于目標(biāo)位置的控制之際,所述可動(dòng)件的位置與目標(biāo)位置的偏移量成為預(yù)先決定的閾值以上時(shí),切換為伺服控制,在使所述可動(dòng)件停止于目標(biāo)位置之后切換為開(kāi)放控制,并且基于在伺服控制中使所述可動(dòng)件停止于目標(biāo)位置時(shí)的電流指令值,決定在開(kāi)放控制中向所述步進(jìn)馬達(dá)供給的電流。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第二方案,以第一方案所涉及的步進(jìn)馬達(dá)的控制裝置為基礎(chǔ),所述控制部基于在伺服控制中使所述可動(dòng)件停止于目標(biāo)位置時(shí)的電流指令值,決定在開(kāi)放控制中進(jìn)行使所述可動(dòng)件停止于目標(biāo)位置的控制時(shí)向所述步進(jìn)馬達(dá)供給的電流。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第三方案,以第一方案或第二方案所涉及的步進(jìn)馬達(dá)的控制裝置為基礎(chǔ),當(dāng)在伺服控制中使所述可動(dòng)件停止于目標(biāo)位置之際的電流指令值的最大值大于在開(kāi)放控制中向所述步進(jìn)馬達(dá)供給的電流時(shí),所述控制部將在開(kāi)放控制中向步進(jìn)馬達(dá)供給的電流更新為所述最大值。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第四方案,驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)的控制裝置所進(jìn)行的控制方法具有控制步驟,在該控制步驟中,當(dāng)以開(kāi)放控制進(jìn)行使步進(jìn)馬達(dá)的可動(dòng)件停止于目標(biāo)位置的控制之際,所述可動(dòng)件的位置與目標(biāo)位置的偏移量成為預(yù)先決定的閾值以上時(shí),切換為伺服控制,在使所述可動(dòng)件停止于目標(biāo)位置之后切換為開(kāi)放控制,并且基于在伺服控制中使所述可動(dòng)件停止于目標(biāo)位置時(shí)的電流指令值,決定在開(kāi)放控制中向所述步進(jìn)馬達(dá)供給的電流。
[0015]發(fā)明效果
[0016]根據(jù)上述的步進(jìn)馬達(dá)的控制裝置以及控制方法,在使可動(dòng)件停止的位置從目標(biāo)位置偏移了時(shí),基于在伺服控制中使可動(dòng)件返回到目標(biāo)位置時(shí)使用的電流指令值,決定在開(kāi)放控制中向步進(jìn)馬達(dá)供給的電流。由此,能夠在開(kāi)放控制中產(chǎn)生可承受使停止中的可動(dòng)件的位置偏移的干擾的轉(zhuǎn)矩,能夠降低向伺服控制切換的切換頻度。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是表示具備本實(shí)施方式中的控制裝置的馬達(dá)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0018]圖2是表示本實(shí)施方式中的控制裝置所進(jìn)行的控制處理的流程圖。
[0019]圖3是表示本實(shí)施方式中的馬達(dá)控制系統(tǒng)的第一應(yīng)用例的圖。
[0020]圖4是表示本實(shí)施方式中的馬達(dá)控制系統(tǒng)的第二應(yīng)用例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下,參照附圖對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式中的步進(jìn)馬達(dá)的控制裝置以及控制方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0022]圖1是表示具備本實(shí)施方式中的控制裝置1的馬達(dá)控制系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)例的框圖。馬達(dá)控制系統(tǒng)100具備控制裝置1、電源部2、步進(jìn)馬達(dá)3、編碼器4、聯(lián)軸器5、驅(qū)動(dòng)軸
6、基座7以及驅(qū)動(dòng)臺(tái)8。
[0023]如圖1所示,控制裝置1根據(jù)從外部輸入的位置指令,將從電源部2供給的電力向步進(jìn)馬達(dá)3輸出,由此驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)3。步進(jìn)馬達(dá)3根據(jù)所輸入的電力使轉(zhuǎn)子(可動(dòng)件)旋轉(zhuǎn),由此將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出。在步進(jìn)馬達(dá)3安裝有對(duì)轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行檢測(cè)并將表示檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子的位置的信號(hào)輸出的編碼器4。
[0024]在步進(jìn)馬達(dá)3的轉(zhuǎn)子上連接有聯(lián)軸器5。聯(lián)軸器5將步進(jìn)馬達(dá)3所輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)向驅(qū)動(dòng)軸(滾珠絲杠)6傳遞。驅(qū)動(dòng)軸6根據(jù)步進(jìn)馬達(dá)3所輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn),使設(shè)置在基座7上的驅(qū)動(dòng)臺(tái)8滑動(dòng)。
[0025]控制裝置1在使步進(jìn)馬達(dá)3的驅(qū)動(dòng)開(kāi)始時(shí),進(jìn)行基于由編碼器4檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子的位置的通電。此時(shí),控制裝置1以使驅(qū)動(dòng)臺(tái)8移動(dòng)至由外部輸入的位置指令所表示的目標(biāo)位置的方式來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)3??刂蒲b置1通過(guò)切換開(kāi)放控制與伺服控制來(lái)進(jìn)行,其中,開(kāi)放控制通過(guò)供給脈沖信號(hào)(電力)來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)3,伺服控制通過(guò)供給基于步進(jìn)馬達(dá)3的轉(zhuǎn)子的位置與目標(biāo)位置之間的偏差的電力來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)3。
[0026]如圖1所示,控制裝置1具備控制部11、位置檢測(cè)部12以及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)部13。向控制部11輸入位置指令和位置信息。位置信息是表示位置檢測(cè)部12基于從編碼器4輸入的信號(hào)而計(jì)算出的轉(zhuǎn)子的電角度的信息。控制部11選擇使用開(kāi)放控制與伺服控制的哪一種來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)3??刂撇?1在使用開(kāi)放控制的情況下,生成向馬達(dá)驅(qū)動(dòng)部13輸出脈沖信號(hào)的控制信號(hào),該脈沖信號(hào)將轉(zhuǎn)子從自位置檢測(cè)部12輸入的位置信息所表示的轉(zhuǎn)子的位置驅(qū)動(dòng)至目標(biāo)位置??刂撇?1在使用伺服控制的情況下,生成包括電流指令值的控制信號(hào),該電流指令值通過(guò)基于位置信息所表示的轉(zhuǎn)子的位置與目標(biāo)位置之間的偏差的P1控制或PID控制而計(jì)算出??刂撇?1將生成的控制信號(hào)向馬達(dá)驅(qū)動(dòng)部13輸出。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)部13基于從控制部11輸出的控制信號(hào),對(duì)從電源部2供給的電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換并供給至步進(jìn)馬達(dá)3,由此使步進(jìn)馬達(dá)3的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
[0027]圖2是表示本實(shí)施方式中的控制裝置1所進(jìn)行的控制處理的流程圖。
[0028]當(dāng)向步進(jìn)馬達(dá)3的控制裝置1輸入位置指令時(shí),控制部11使用伺服控制來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)3(步驟S101)。
[0029]控制部11在步進(jìn)馬達(dá)3的轉(zhuǎn)子的位置到達(dá)目標(biāo)位置時(shí),切換為開(kāi)放控制并使轉(zhuǎn)子停止于目標(biāo)位置(步驟S102)。
[0030]控制部11在轉(zhuǎn)子位于目標(biāo)位置的期間,將向步進(jìn)馬達(dá)3供給的脈沖信號(hào)設(shè)定為電流值β (步驟S103)。
[0031]在此,電流值β在初始狀態(tài)下,設(shè)定有用于賦予用來(lái)維持轉(zhuǎn)子的停止的規(guī)定轉(zhuǎn)矩的電流值。
[0032]控制部11在使轉(zhuǎn)子停止于目標(biāo)位置的期間,判定目標(biāo)位置與轉(zhuǎn)子的位置是否產(chǎn)生了預(yù)先決定的閾值以上的偏移量(步驟S104)??刂撇?1在未產(chǎn)生閾值以上的偏移量的情況下(步驟8104:否),繼續(xù)進(jìn)行基于開(kāi)放控制的使轉(zhuǎn)子停止的控制(步驟S105)。
[0033]另一方面,在產(chǎn)生閾值以上的偏移量的情況下(步驟S104:是),控制部11使處理進(jìn)入步驟S107。
[0034]閾值例如以電角度被賦予。此時(shí),若對(duì)應(yīng)于目標(biāo)位置的電角度與從位置檢測(cè)部12輸入的位置信息所表示的電角度之間的差分角度成為閾值(η度)以上,則控制部11判定為產(chǎn)生閾值以上的偏移量。閾值基于編碼器4的分辨能力、步進(jìn)馬達(dá)3的驅(qū)動(dòng)中的分辨能力等而預(yù)先決定。例如,也可以對(duì)閾值設(shè)定比在步進(jìn)馬達(dá)3中產(chǎn)生失步時(shí)的偏移量小的值。由此,即便產(chǎn)生偏移,也能夠在步進(jìn)馬達(dá)3失步之前修正偏移。
[0035]控制部11判定是否輸入了新的位置指令(步驟S106),在輸入有新的位置指令的情況下(步驟S106:是),將處理返回到步驟S101并重復(fù)執(zhí)行各處理。
[0036]另一方面,在未輸入新的位置指令的情況下(步驟S106:否),控制部11將處理返回到步驟S104,繼續(xù)進(jìn)行使轉(zhuǎn)子停止的控制。
[0037]在產(chǎn)生閾值以上的偏移量的情況下(步驟S104:是),控制部11切換為伺服控制(步驟S107),進(jìn)行使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至目標(biāo)位置的控制(步驟S108)。
[0038]控制部11判定在使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至目標(biāo)位置時(shí)計(jì)算出的電流指令值是否比電流值β大(步驟S109),在電流指令值比電流值β大的情況下(步驟S109:是),將電流值β更新
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