專(zhuān)利名稱(chēng)：控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于驅(qū)動(dòng)地控制機(jī)床中的伺服馬達(dá)的控制器，特別涉及一種控制器，其配置為使得機(jī)床上提供了加速度檢測(cè)裝置以反饋加速度信息，從而穩(wěn)定機(jī)器的操作。
背景技術(shù)：
通常，在機(jī)床中進(jìn)行位置，速度和電流反饋控制，以控制由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)元件。圖16的框圖示出了用于控制伺服馬達(dá)的伺服控制部。伺服馬達(dá)2或由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)元件3上提供了速度檢測(cè)裝置5以及位置檢測(cè)裝置6，用于分別檢測(cè)其位置和速度。進(jìn)一步地，提供了電流檢測(cè)裝置4，用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)2的電流值。檢測(cè)裝置4和5的檢測(cè)信號(hào)被反饋。
在位置控制處理部11，從位置指令和位置檢測(cè)裝置6的位置反饋信號(hào)獲取位置偏差，并通過(guò)將位置偏差乘以位置回路增益來(lái)獲取速度指令。此外在速度控制處理部12，從由位置控制處理部11輸出的速度指令，以及來(lái)自速度檢測(cè)裝置5的速度反饋信號(hào)，獲取速度偏差，并且通過(guò)例如比例加法積分(或積分加法比例)控制來(lái)獲取電流指令。在電流控制處理部13，使用電流指令以及電流反饋信號(hào)執(zhí)行電流反饋控制，并且伺服馬達(dá)2在伺服放大器的幫助下驅(qū)動(dòng)地受控。
在上述控制被驅(qū)動(dòng)元件3(例如機(jī)床的進(jìn)給軸)的位置、速度和電流的傳統(tǒng)控制方法中，位置、速度、以及電流通常由處理器控制。如果伺服馬達(dá)2的角加速度突然變化，則不管位置、速度、以及電流反饋如何，被驅(qū)動(dòng)元件3有時(shí)候可能振動(dòng)。為了處理這種情況，提出了一種控制方法，其中從速度反饋控制輸出的電流指令中減去來(lái)自用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件3的加速度的加速度傳感器的信號(hào)，并且將得到的差值用作電流反饋控制的電流指令。
如果在被驅(qū)動(dòng)元件中產(chǎn)生了振動(dòng)，由加速度感應(yīng)器檢測(cè)到的、來(lái)自被驅(qū)動(dòng)元件的加速度信號(hào)中的振動(dòng)分量，引起用于電流反饋控制的電流指令的誤差。通過(guò)控制伺服馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電流，將振動(dòng)分量從電流指令中減去以消除誤差，從而限制了振動(dòng)(參見(jiàn)日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)6-91482，申請(qǐng)人KOKAI)。
在控制系統(tǒng)中通過(guò)微分控制來(lái)改善響應(yīng)是公知的。同時(shí)，在伺服馬達(dá)的位置/速度控制中，可以通過(guò)對(duì)速度回路控制使用PID(比例加法積分加法微分)控制來(lái)增強(qiáng)響應(yīng)。然而，通過(guò)微分來(lái)自位置或速度感應(yīng)器的位置或速度信息(或通過(guò)微分速度偏差)而獲得的加速度信息，存在噪聲很多以及可控性差的問(wèn)題。如果額外使用濾波器來(lái)去除噪聲，由濾波器引起的相位變化使得可控性更差。
通過(guò)使用例如日本6-91482號(hào)申請(qǐng)中所描述的加速度感應(yīng)器，可以獲取更少噪聲或相位變化的加速度信息。然而根據(jù)本專(zhuān)利文件中描述的發(fā)明，基于由加速度感應(yīng)器的檢測(cè)而檢測(cè)到的加速度值，對(duì)電流控制處理校正電流指令。
通常，電流控制周期短于速度控制周期，從而如果用檢測(cè)到的加速度值校正電流指令，則處理時(shí)間增加。
此外，在從電流指令值中減去檢測(cè)到的加速度值的方法中，有時(shí)候不能獲得令人滿(mǎn)意得振動(dòng)限制效果，這是由獲取檢測(cè)的加速度值到控制器中的通信的延遲，或從電流指令輸入到被驅(qū)動(dòng)元件移動(dòng)開(kāi)始的延遲引起的。進(jìn)一步地，當(dāng)被驅(qū)動(dòng)元件在使用加速度感應(yīng)器檢測(cè)的加速度值執(zhí)行電流指令的校正控制下往復(fù)運(yùn)動(dòng)之后回到原始位置的時(shí)候，存在加速度信息的積分不能歸零的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的控制器根據(jù)指定被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度指令，控制用于驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)元件的伺服馬達(dá)。根據(jù)本發(fā)明的第一種形式，控制器包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度控制處理部；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；以及用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，校正速度指令的校正裝置。
校正裝置可以通過(guò)從速度指令中減去一個(gè)乘積來(lái)校正速度指令，該乘積是通過(guò)將檢測(cè)的加速度乘以一預(yù)定系數(shù)而獲得的。
控制器可以進(jìn)一步包括電流控制處理部，用于根據(jù)所述速度控制處理部輸出的電流指令，控制用于驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的電流；以及速度估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的速度；以及用于基于估算的速度，校正電流指令的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一種形式，控制器包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度控制處理部；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度以及速度指令的一階微分，校正速度指令值的校正裝置。
控制器可以進(jìn)一步包括位置控制處理部，用于基于指定被驅(qū)動(dòng)元件的位置的位置指令以及檢測(cè)到的被驅(qū)動(dòng)元件的位置，控制被驅(qū)動(dòng)元件的位置，并將速度指令輸出到所述速度控制處理部，其中所述校正裝置校正位置指令，代替校正速度指令。
根據(jù)本發(fā)明的另一種形式，控制器包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；速度估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的速度；以及速度控制處理部，用于基于速度指令、所述速度估算處理部估算的速度以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度。
根據(jù)本發(fā)明的另一種形式，控制器包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；速度估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的速度；以及速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度估算處理部估算的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度。
根據(jù)本發(fā)明的另一種形式，控制器包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度并輸出一電流指令；電流控制處理部，用于根據(jù)從所述速度控制處理部輸出的電流指令，控制驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的電流；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度以及速度指令的一階微分，校正電流指令的校正裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一種形式，控制器包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件速度并輸出一電流指令；電流控制處理部，用于根據(jù)從所述速度控制處理部輸出的電流指令，控制驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的電流；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；速度估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的速度；用于基于所述速度估算處理部估算的速度，校正電流指令的校正裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一種形式，控制器包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度并輸出一電流指令；電流控制處理部，用于根據(jù)從所述速度控制處理部輸出的電流指令，控制驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的電流；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；速度估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的速度；用于基于將估算的速度乘以一預(yù)定系數(shù)而得到的乘積，以及將檢測(cè)的加速度乘以一預(yù)定系數(shù)得到的乘積，校正電流指令的校正裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一種形式，控制器包括用于檢測(cè)由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度并輸出一電流指令；電流控制處理部，用于根據(jù)從所述速度控制處理部輸出的電流指令，控制驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的電流；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；速度估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的速度；用于基于將速度指令與估算的速度之間的差值乘以一預(yù)定系數(shù)而得到的乘積，以及將檢測(cè)的加速度乘以預(yù)定系數(shù)得到的乘積，校正電流指令的校正裝置。
控制器可以進(jìn)一步包括位置控制處理部，用于基于指定被驅(qū)動(dòng)元件位置的位置指令以及檢測(cè)到的被驅(qū)動(dòng)元件的位置，控制被驅(qū)動(dòng)元件的位置，該位置控制處理部具有對(duì)位置指令和檢測(cè)的位置之間的位置偏差進(jìn)行積分的項(xiàng)，從而去除了由檢測(cè)的加速度引起的穩(wěn)態(tài)偏差的影響。
根據(jù)本發(fā)明的另一種形式，控制器包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；速度估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的速度；用于將估算速度中的穩(wěn)態(tài)分量去除的濾波器，其中，基于濾波器的輸出，校正速度指令或檢測(cè)到的速度。
根據(jù)本發(fā)明的另一種形式，控制器包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；速度估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的速度；用于將估算的速度收斂為速度指令值的一數(shù)值的濾波器，其中基于所述濾波器的輸出，校正速度指令或檢測(cè)到的速度。
加速度檢測(cè)裝置的檢測(cè)加速度可以經(jīng)過(guò)帶通濾波器的處理。
根據(jù)本發(fā)明的另一種形式，控制器包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度并輸出一電流指令；用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的電流的電流檢測(cè)裝置；電流控制處理部，用于根據(jù)從所述速度控制處理部輸出的電流指令以及電流檢測(cè)裝置檢測(cè)的電流，控制電流；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，校正速度指令或電流指令的校正裝置；以及用于根據(jù)來(lái)自主機(jī)控制器的信號(hào)，改變所述校正裝置校正幅度的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一種形式，控制器包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，產(chǎn)生一電流指令；用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的電流的電流檢測(cè)裝置；電流控制處理部，用于根據(jù)從速度控制處理部輸出的電流指令以及電流檢測(cè)裝置檢測(cè)的電流，控制電流；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，校正速度指令或電流指令的校正裝置；以及用于根據(jù)來(lái)自主機(jī)控制器的信號(hào)，選擇性地使所述校正裝置的校正的裝置無(wú)效。
來(lái)自主機(jī)控制器的信號(hào)可以根據(jù)外部信號(hào)或者程序指令來(lái)輸出。來(lái)自主控制器的信號(hào)可以根據(jù)下列判斷輸出，即伺服馬達(dá)在機(jī)工具中是否受控地進(jìn)行切割進(jìn)給，并且可以在伺服馬達(dá)停止?fàn)顟B(tài)輸出。
根據(jù)本發(fā)明的另一種形式，控制器根據(jù)指定被驅(qū)動(dòng)元件位置的位置指令控制伺服馬達(dá)，其包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的位置的位置檢測(cè)裝置；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；位置估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的位置；以及位置控制處理部，用于基于位置指令，所述位置估算處理部估算的位置，以及所述位置檢測(cè)裝置檢測(cè)的位置，控制被驅(qū)動(dòng)元件的位置。
控制器可以構(gòu)成級(jí)聯(lián)控制系統(tǒng)，其中被驅(qū)動(dòng)元件由多個(gè)伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
由于只有很少噪聲或相位改變，加速度檢測(cè)裝置可以根據(jù)更精確的加速度信息進(jìn)行校正，以限制被驅(qū)動(dòng)元件振動(dòng)。由于可以選擇加速度檢測(cè)裝置的設(shè)定位置，具體而言，通過(guò)將檢測(cè)裝置放置在預(yù)期要限制被驅(qū)動(dòng)元件振動(dòng)的位置，可以以高響應(yīng)精確地限制被驅(qū)動(dòng)元件的振動(dòng)。進(jìn)一步地，由于可以以長(zhǎng)于電流控制周期的位置/速度控制周期來(lái)執(zhí)行校正處理，可以縮短校正的處理時(shí)間。


圖1為說(shuō)明本發(fā)明的概要的示意圖；圖2為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的伺服馬達(dá)控制的示意框圖；圖3為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的伺服馬達(dá)控制的示意框圖；圖4為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的伺服馬達(dá)控制的示意框圖；圖5為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的伺服馬達(dá)控制的示意框圖；圖6為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的伺服馬達(dá)控制的示意框圖；圖7為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的伺服馬達(dá)控制的示意框圖；圖8為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的伺服馬達(dá)控制的示意框圖；圖9為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的伺服馬達(dá)控制的示意框圖；圖10為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的伺服馬達(dá)控制的示意框圖；圖11為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的伺服馬達(dá)控制的示意框圖；圖12為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的伺服馬達(dá)控制的示意框圖；圖13為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的伺服馬達(dá)控制的示意框圖；圖14為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的伺服馬達(dá)控制的示意框圖；
圖15為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第十四實(shí)施例的伺服馬達(dá)控制的示意框圖；圖16為說(shuō)明傳統(tǒng)伺服馬達(dá)控制的框圖；圖17為說(shuō)明速度控制處理部執(zhí)行PI(比例加法積分)控制的情況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖表；圖18為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖表；圖19為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖表。
具體實(shí)施例方式
圖1的示意圖說(shuō)明了本發(fā)明的概要。
在本發(fā)明中，伺服馬達(dá)2要驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)體3具有加速度檢測(cè)裝置7。加速度檢測(cè)裝置7檢測(cè)的檢測(cè)加速度輸入到馬達(dá)控制器1。也為馬達(dá)控制器1提供檢測(cè)的位置和速度值，這些值來(lái)自分別用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件3的位置和速度的位置檢測(cè)裝置6和速度檢測(cè)裝置5。進(jìn)一步地，輸入位置和速度指令，據(jù)此馬達(dá)控制器1執(zhí)行位置/速度控制以及電流控制，從而驅(qū)動(dòng)地控制伺服馬達(dá)2。在圖1中，數(shù)字9表示球螺栓/螺母(ball screw/nut)機(jī)制，該機(jī)制將伺服馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€(xiàn)性移動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)元件。
在控制被驅(qū)動(dòng)元件3的位置和速度中，馬達(dá)控制器1具有位置控制處理部11，速度控制處理部12，以及電流控制處理部13，如圖16所示。根據(jù)來(lái)自位置檢測(cè)裝置6以及速度檢測(cè)裝置5的檢測(cè)位置和速度信號(hào)，執(zhí)行回路控制，速度回路控制，以及電流回路控制。在僅執(zhí)行速度控制而不執(zhí)行位置控制時(shí)，不需要提供圖16所示的位置控制處理部11以及位置檢測(cè)裝置6。
由于在本發(fā)明中執(zhí)行了前述的位置、速度和電流控制處理，通過(guò)根據(jù)來(lái)自加速度檢測(cè)裝置7的檢測(cè)加速度，校正位置、速度和電流指令，防止了被驅(qū)動(dòng)元件3的振動(dòng)。在圖1所示的例子中，用于檢測(cè)位置和速度的檢測(cè)裝置附加在伺服馬達(dá)上，并通過(guò)檢測(cè)伺服馬達(dá)的位置和速度檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的位置和速度。自然地，可以提供附加裝置來(lái)直接檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件3的位置和速度。
圖2的示意框圖說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的伺服馬達(dá)控制。在該第一實(shí)施例中，基于加速度檢測(cè)裝置7的檢測(cè)加速度值校正速度指令。
通過(guò)從位置控制處理部輸出的速度指令，或主機(jī)控制器等發(fā)出的速度指令中減去速度檢測(cè)裝置5輸出的速度反饋值，獲得了速度偏差。當(dāng)執(zhí)行這個(gè)的時(shí)候，也通過(guò)從速度指令中減去一個(gè)乘積對(duì)其進(jìn)行了校正，該乘積通過(guò)將來(lái)自用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件3加速度的加速度檢測(cè)裝置7的檢測(cè)加速度值，乘以預(yù)定系數(shù)14而獲得?？蛇x擇地，也可以通過(guò)從速度指令中減去檢測(cè)的加速度和系數(shù)14的乘積，通過(guò)將該乘積從速度偏差或者速度指令和速度反饋值之間的差值中減去，或者通過(guò)將乘積加到速度反饋值上來(lái)進(jìn)行校正。之后，輸入到速度控制處理部12的指令被檢測(cè)的加速度值校正了。這些方法實(shí)質(zhì)上與速度指令的校正相同。
在速度控制處理部12，執(zhí)行速度控制處理，以根據(jù)用這種方式輸入的指令(校正的速度偏差)獲得電流指令。在圖2所示第一實(shí)施例中，速度控制是基于PI(比例加法積分)控制的，其具有積分項(xiàng)12a以及比例項(xiàng)12b。然而，可選擇地，速度控制處理部12中的控制可以由IP(積分加法比例)控制或PID(比例加法積分加法微分)控制組成。本實(shí)施例特征在于基于檢測(cè)加的速度值校正速度指令。
如果被驅(qū)動(dòng)元件突然加速，導(dǎo)致從加速度檢測(cè)裝置7輸出的檢測(cè)加速度值增加，速度指令將減少一個(gè)值并作用，從而降低加速度，該值通過(guò)將檢測(cè)的加速度值乘以系數(shù)而獲得。此外，速度控制的積分控制的作用是校正在獲取檢測(cè)加速度值的通信中的延時(shí)，以及從電流指令輸入到被驅(qū)動(dòng)元件移動(dòng)開(kāi)始的延時(shí)。這樣，可以限制延遲的不利影響，從而可以有效地防止了振動(dòng)的產(chǎn)生。
馬達(dá)控制部1中電流控制處理部13的電流控制處理，以與前述相同的方式執(zhí)行，并且速度控制處理部12接著的處理操作類(lèi)似伺服馬達(dá)控制處理的傳統(tǒng)操作。如果也執(zhí)行了位置控制，位置控制處理部執(zhí)行位置回路控制，并以傳統(tǒng)方式輸出電流指令。
在本實(shí)施例中，基于檢測(cè)加速度校正了速度指令，并對(duì)每個(gè)速度控制周期執(zhí)行該校正處理。由于速度控制處理周期長(zhǎng)于電流控制周期，可以使得處理時(shí)間短于日本專(zhuān)利申請(qǐng)6-91482A中所描述的情況，該在日本專(zhuān)利申請(qǐng)6-91482A中與電流控制處理一起執(zhí)行基于檢測(cè)加速度的校正處理。
圖3的示意框圖說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例。第二實(shí)施例與圖2所示第一實(shí)施例的差別在于速度指令校正的內(nèi)容。在第二實(shí)施例中，通過(guò)以微分項(xiàng)16對(duì)速度指令進(jìn)行一階微分獲得指令加速度，并且通過(guò)從該指令加速度中減去由加速度檢測(cè)裝置7檢測(cè)的檢測(cè)加速度值，獲得加速度偏差。通過(guò)將加速度偏差乘以系數(shù)15而獲得校正量，并將該校正量加到速度指令上。該處理與速度控制處理一起執(zhí)行。該處理的其它細(xì)節(jié)與傳統(tǒng)伺服控制相同。
從速度指令獲得的指令加速度與由加速度檢測(cè)裝置7檢測(cè)的檢測(cè)加速度之間的差值，是指令加速度與實(shí)際加速度的差值，且通過(guò)從檢測(cè)加速度值中減去實(shí)際需要的加速度(指令加速度)而獲得。該差值表示由被驅(qū)動(dòng)元件3的振動(dòng)產(chǎn)生的加速度。通過(guò)根據(jù)振動(dòng)產(chǎn)生的加速度校正速度指令，更有效地限制了振動(dòng)。
圖4的示意框圖說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例。
該第三實(shí)施例具有速度估算處理部17，其對(duì)加速度檢測(cè)裝置7檢測(cè)的檢測(cè)加速度值進(jìn)行積分，從而獲得用于校正速度指令的估算速度值。通過(guò)將速度估算裝置17所獲得的估算速度值從速度指令中減去，獲得了速度偏差，通過(guò)將該速度偏差乘以系數(shù)18而獲得了校正量。將該校正量加到速度指令上以對(duì)其或速度反饋值進(jìn)行校正。對(duì)每個(gè)速度控制周期，與速度控制處理一起執(zhí)行該校正處理。如果速度控制處理部中的控制為PI(比例加法積分)控制或者PID(比例加法積分加法微分)控制，基于檢測(cè)的加速度值的速度指令校正和從速度檢測(cè)裝置輸出的速度反饋值的校正之間，效果上沒(méi)有實(shí)質(zhì)差異。然而在IP(積分加法比例)控制的情況下，速度控制處理部中的比例控制僅在速度反饋值上起作用。如果校正速度指令，校正僅在速度控制處理部12的積分控制上起作用，而不在比例控制上起作用。然而，如果校正速度反饋指令，基于檢測(cè)的加速度值的校正在積分控制和比例控制上都起作用。從而，對(duì)于IP控制的情況，選擇任何可能合適的速度指令或速度反饋值，作為基于檢測(cè)加速值校正的目標(biāo)。其它控制，例如位置控制，電流控制等以與傳統(tǒng)情況相同的方式執(zhí)行。
在第三實(shí)施例中，基于加速度檢測(cè)裝置7的檢測(cè)加速度值估算速度指令，并且獲取速度偏差(估算的速度偏差)，或速度指令與估算速度之間的差值。然而由于該速度偏差表示了指令速度與實(shí)際速度之間的差值，可以通過(guò)使用基于所獲取的速度偏差(估算速度偏差)的校正量來(lái)校正速度偏差，獲取指令速度。這樣，校正并控制了速度指令，從而消除了由被驅(qū)動(dòng)元件3的振動(dòng)引起的速度偏差，從而限制了被驅(qū)動(dòng)元件3的振動(dòng)。
圖5的示意框圖說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例。
第四實(shí)施例具有速度估算裝置17，其對(duì)由加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的檢測(cè)加速度進(jìn)行積分，從而獲得估算的加速度值。速度控制處理部12使用一乘積進(jìn)行速度控制處理，該乘積由速度處理部17獲得的作為速度反饋值的估算速度值乘以系數(shù)19而獲得。在該例子中，不需要任何速度檢測(cè)裝置。
圖6的示意框圖說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例。
在該第六實(shí)施例中，不像上面所描述的第一到第四實(shí)施例，校正了從速度控制處理部輸出的電流指令。通過(guò)使用微分項(xiàng)16對(duì)速度指令進(jìn)行一階微分，獲取了指令加速度，并通過(guò)從指令加速度中減去由加速度檢測(cè)裝置7檢測(cè)的檢測(cè)加速度，獲取了加速度偏差。通過(guò)將該加速度偏差乘以系數(shù)20，獲取了校正量，并通過(guò)將該校正量加到電流指令(通過(guò)速度控制處理部12中的速度控制處理而獲得)上而進(jìn)行校正。該電流指令校正對(duì)于每個(gè)速度控制周期，與速度控制處理一起執(zhí)行。
在該第五實(shí)施例中，獲取作為加速度偏差的值，是由被驅(qū)動(dòng)元件振動(dòng)產(chǎn)生的加速度分量，并且通過(guò)將加速度偏差校正到電流指令中，限制了該振動(dòng)。
圖7的示意框圖說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例。
第六實(shí)施例具有速度估算處理部17，其對(duì)加速度檢測(cè)裝置7檢測(cè)的檢測(cè)加速度值進(jìn)行積分，從而獲得估算的速度值。通過(guò)從在速度控制處理裝置12中獲取的電流指令中，減去系數(shù)“a”(標(biāo)號(hào)21)與速度估算處理裝置17輸出的估算速度值的乘積，以及系數(shù)“b”(標(biāo)號(hào)22)與檢測(cè)加速值的乘積，從而進(jìn)行校正。將校正的電流指令輸出到伺服放大器。在該例子中同樣，對(duì)于每個(gè)速度控制周期執(zhí)行電流指令校正的處理，并對(duì)每個(gè)周期校正由速度控制處理獲得的電流指令。
在該第六實(shí)施例中，基于通過(guò)將檢測(cè)加速度值乘以系數(shù)b而獲取的校正量的校正，不能限制由于檢測(cè)加速度值的獲取引起的延遲的影響，并且不能單獨(dú)限制從電流指令輸入到被驅(qū)動(dòng)元件移動(dòng)開(kāi)始的延遲。然而，通過(guò)基于將估算速度乘以系數(shù)a(標(biāo)號(hào)21)而獲得的校正量的校正，可以有效地校正延遲以防止振動(dòng)的產(chǎn)生。
圖8的示意框圖說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例。
第七實(shí)施例具有速度估算處理部17，其對(duì)加速度檢測(cè)裝置7檢測(cè)的檢測(cè)加速度值進(jìn)行積分，從而獲得估算的速度值。進(jìn)一步地，獲取指令速度與估算速度之間的差值。通過(guò)將該差值乘以系數(shù)a(標(biāo)號(hào)23)而獲取第一校正量，通過(guò)將檢測(cè)的加速度值乘以系數(shù)b(標(biāo)號(hào)24)而獲取第二校正量。將第一校正量加到電流指令(通過(guò)速度控制處理部12中的速度控制處理而獲得)上，并從電流指令中減去第二校正量。該處理的其它細(xì)節(jié)與傳統(tǒng)伺服控制相同。
在第七實(shí)施例中，基于檢測(cè)的加速度的第一和第二校正量，可以限制延遲的影響，從而阻止振動(dòng)。
圖9的示意框圖說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例。
在該第八實(shí)施例中，將速度估算處理部17加到第一實(shí)施例上，從而也可以基于估算的速度值校正電流指令。通過(guò)將加速度檢測(cè)裝置7檢測(cè)的檢測(cè)加速度值乘以系數(shù)a(標(biāo)號(hào)25)，而獲得速度指令的校正值，并使用校正的速度指令執(zhí)行速度控制速度控制處理，該校正的速度指令通過(guò)從速度指令中減去校正值而獲得。進(jìn)一步地，通過(guò)速度估算處理部17對(duì)檢測(cè)的加速度值進(jìn)行積分以獲取估算的速度值，并且通過(guò)將估算的速度值乘以系數(shù)b(標(biāo)號(hào)26)而獲取速度指令校正值。從電流指令(通過(guò)速度控制處理部12中的速度控制處理而獲得)中減去所得到的數(shù)值。
圖10的示意框圖說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施例。
在上述的第一到第八實(shí)施例中，如果基于檢測(cè)的加速度值或從檢測(cè)的加速度值獲得的估算速度值，執(zhí)行控制來(lái)校正速度指令或者電流指令，當(dāng)被驅(qū)動(dòng)元件在往復(fù)運(yùn)動(dòng)之后回到其原始位置時(shí)，檢測(cè)加速度值的積分有時(shí)候不能歸零。另一方面，當(dāng)被驅(qū)動(dòng)元件的移動(dòng)達(dá)到固定速度，在某些情況下，檢測(cè)加速度值的積分可能受到穩(wěn)態(tài)(steady-state)偏差而不為零。第九實(shí)施例目的是防止該棘手的情況。為了達(dá)到該目的，除了比例項(xiàng)11b之外，位置控制處理部11具有積分項(xiàng)11a用于積分處理。
在圖10所示例子中，在圖5所示第四實(shí)施例中提供具有積分項(xiàng)11a的位置控制處理部11。通過(guò)從位置控制處理部11輸出速度指令，可以限制基于檢測(cè)加速度和/或估算速度值的校正引起的穩(wěn)態(tài)偏差，從而通過(guò)位置控制處理部11中的積分項(xiàng)11a的處理，消除位置偏差。
圖11的示意框圖說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施例。
在該第十實(shí)施例中，在速度估算處理部17中對(duì)由加速度檢測(cè)裝置7檢測(cè)的檢測(cè)加速度值進(jìn)行積分，以獲取估算速度值，并且該估算速度值由濾波器28進(jìn)行濾波。速度控制處理部12基于濾波器28的輸出值，速度指令，以及速度反饋值的乘積，執(zhí)行速度控制處理。在圖11所示例子中校正了速度指令。如果速度控制處理部中的控制為PI(比例加法積分)控制或者PID(比例加法積分微分)控制，則速度指令的校正與速度反饋的校正之間沒(méi)有差別。然而，如果速度指令在IP(積分加法比例)控制中校正，校正僅影響速度控制的積分控制。另一方面，如果校正了速度反饋，那么校正同時(shí)影響比例控制以及積分控制。因此，在IP控制的情況中，選擇速度指令或者速度反饋兩者之一作為校正目標(biāo)。進(jìn)一步地，估算速度值中的穩(wěn)態(tài)分量由配置為消除目的的濾波器28消除。此外，如果濾波器28配置為使得將估算速度值收斂為速度指令值，可以改善速度指令的跟隨特性。
此外，在上述的第一到第九實(shí)施例中，加速度檢測(cè)裝置的輸出可以進(jìn)一步通過(guò)帶通濾波器，該濾波器傳送被驅(qū)動(dòng)元件3的特征頻率區(qū)域，從而使用濾波的加速度檢測(cè)裝置可以進(jìn)行校正。通過(guò)這樣做，可以更精確地消除被驅(qū)動(dòng)元件3的振動(dòng)分量。
圖12的示意框圖說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施例。
在該十一實(shí)施例中，可以響應(yīng)主機(jī)控制器30的指令，改變加速度檢測(cè)裝置7檢測(cè)的檢測(cè)加速度值的反饋增益。
在機(jī)床的切割模式下，被驅(qū)動(dòng)元件(工作臺(tái)或者用于夾持工件的工具)3受到切割反作用力，從而工具受到與快速進(jìn)給模式不同的條件和環(huán)境。為了處理這種情況，該實(shí)施例配置為能夠改變基于檢測(cè)加速度值的校正的影響。
在該第十一實(shí)施例中(可以應(yīng)用到前述的第一到十實(shí)施例)，改變了檢測(cè)加速度值的反饋增益。在圖12所示的例子中，該實(shí)施例應(yīng)用于圖9所示第八實(shí)施例中，其中同時(shí)校正速度以及電流指令?？蛇x擇地，第十一實(shí)施例可以應(yīng)用到任何其它實(shí)施例。
操作員等外部地輸入增益選擇指令信號(hào)到主機(jī)控制器30，或者在機(jī)器程序等中預(yù)先集成增益選擇指令。如果這樣做，隨著程序執(zhí)行，可以輸出增益選擇指令。可選擇地，主機(jī)控制器30可以確定機(jī)床的模式指令，為切割指令還是快速進(jìn)給指令，據(jù)此輸出增益選擇指令?？梢曰诔绦蛑噶畲_定模式指令。此外，當(dāng)停止被驅(qū)動(dòng)元件3的移動(dòng)時(shí)，即當(dāng)伺服馬達(dá)2停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，執(zhí)行增益選擇指令。當(dāng)操作模式從切割指令變?yōu)榭焖龠M(jìn)給指令或者反之時(shí)建立了停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，在該停止?fàn)顟B(tài)輸出增益選擇指令。
從主機(jī)控制器30輸出用于選擇增益K1的增益選擇指令以選擇增益K1，并且將加速度檢測(cè)裝置7檢測(cè)的檢測(cè)加速度值乘以增益K1。基于增益K1和檢測(cè)加速度值的乘積，以與前述第一到第十實(shí)施例相同的方式，校正速度指令或者電流指令。另一方面，當(dāng)從主機(jī)控制器輸出用于選擇增益K2的增益選擇指令，與第一到第十實(shí)施例一樣，基于增益K2和檢測(cè)加速度值的乘積校正速度指令和/或電流指令。
圖13的示意框圖說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的第十二實(shí)施例。
在該十二實(shí)施例中，響應(yīng)來(lái)自主機(jī)控制器30的指令，可以確定是否基于加速度檢測(cè)裝置7檢測(cè)的加速度值，對(duì)速度指令和/或電流指令進(jìn)行了校正。這對(duì)應(yīng)于下列情況，即根據(jù)圖12所示第十一實(shí)施例所選擇的增益(例如K2)為“0”。第十二實(shí)施例與第十一實(shí)施例的區(qū)別僅在于一個(gè)增益K2為“0”。
圖14的示意框圖說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的第十三實(shí)施例。
在該第十三實(shí)施例中，為馬達(dá)控制部1的伺服控制提供了位置控制處理部11，并且由加速度檢測(cè)裝置7檢測(cè)的檢測(cè)加速度值校正位置指令。第十三實(shí)施例具有位置估算裝置31，通過(guò)對(duì)檢測(cè)加速度值進(jìn)行二階積分獲得估算的位置。通過(guò)從位置指令中減去由位置估算裝置31獲得的估算位置與系數(shù)32的乘積，而進(jìn)行了校正。通常，在位置控制處理部11進(jìn)行比例控制，并且通過(guò)從位置指令中減去來(lái)自位置檢測(cè)裝置6的反饋數(shù)值，而獲得位置偏差。通過(guò)將位置偏差乘以位置增益(比例增益)，而獲得速度指令。這樣，通過(guò)將校正盈余乘以位置增益，產(chǎn)生了基于檢測(cè)加速度的，用于位置指令的校正盈余的速度指令。之后，以與第一實(shí)施例中相同的方式，校正速度指令。
此外，基于位置指令與速度指令之間的前述關(guān)系，在第一到第四實(shí)施例中校正速度指令。然而，可以校正位置來(lái)代替校正速度指令。速度和位置指令應(yīng)該僅以使用不同系數(shù)來(lái)校正。
圖15的示意框圖說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的第十四實(shí)施例。
根據(jù)該第十四實(shí)施例的控制器為一個(gè)設(shè)備的例子，該設(shè)備基于本發(fā)明的檢測(cè)的加速度值，對(duì)級(jí)聯(lián)控制執(zhí)行校正控制，其中一個(gè)被驅(qū)動(dòng)元件由多個(gè)(或者，本實(shí)施例中的兩個(gè))伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
圖15所示例子具有兩個(gè)控制系統(tǒng)，即主軸控制系統(tǒng)33以及從軸控制系統(tǒng)34，并且被驅(qū)動(dòng)元件3’由單獨(dú)控制系統(tǒng)的伺服馬達(dá)2驅(qū)動(dòng)地控制。在該例子中，主和從軸線(xiàn)控制系統(tǒng)33和34執(zhí)行速度控制以及電流控制。該設(shè)備在需要位置控制時(shí)，額外的具有位置控制處理裝置11。主和從軸控制系統(tǒng)33和34中的伺服馬達(dá)2的各馬達(dá)控制器，單獨(dú)地具有圖2到14所示前述實(shí)施例中每一個(gè)的配置。在圖15所示的例子中，主和從軸線(xiàn)控制系統(tǒng)33和34都接受圖9所示的第八實(shí)施例的馬達(dá)控制，并基于速度指令、電流指令、以及檢測(cè)的加速度值進(jìn)行校正。圖2到5所示的第一到第四實(shí)施例或者圖11所示的第十實(shí)施例，可以用于主和從軸線(xiàn)控制系統(tǒng)33和34的伺服馬達(dá)2的控制。在該情況中，基于檢測(cè)的加速度校正速度指令。可選擇地，可以應(yīng)用圖6到8中所示的第五到七實(shí)施例或者圖10所示第九實(shí)施例，從而基于檢測(cè)的加速度校正了電流指令。此外，與圖十四所示第十三實(shí)施例一樣，可以基于檢測(cè)的加速度值，對(duì)伺服馬達(dá)控制校正位置指令。
此外，如圖15和16所示，級(jí)聯(lián)控制可以配置為可以選擇或改變是否基于檢測(cè)的加速度值校正位置、速度指令和電流指令，或者(如果有的話(huà))基于檢測(cè)加速度的校正幅度或每個(gè)增益的幅度。
盡管在每個(gè)前述實(shí)施例中的速度控制處理中，執(zhí)行了PI控制，速度控制處理部可以可選擇地配置為IP或PID控制。
通常由處理器執(zhí)行伺服馬達(dá)的位置、速度和電流控制，并且位置/速度控制周期長(zhǎng)于電流控制周期。在本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例中，在長(zhǎng)于電流控制周期的位置控制周期中，基于檢測(cè)的加速度值，執(zhí)行位置、速度以及電流指令的校正處理。通過(guò)這樣，縮短了校正的處理時(shí)間。由于校正時(shí)間短，可以為每個(gè)電流周期獲取檢測(cè)的加速度值，且可以基于例如為每個(gè)位置和速度周期獲得的平均值進(jìn)行校正?？梢酝ㄟ^(guò)使用這種平均達(dá)到平滑的加速度校正。
圖17的圖表說(shuō)明了速度控制處理部12執(zhí)行的速度控制為PI控制的例子的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其沒(méi)有使用根據(jù)本發(fā)明的基于檢測(cè)的加速度的校正。圖18的圖表說(shuō)明了根據(jù)圖2所示本發(fā)明第一實(shí)施例的類(lèi)似實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。圖19的圖表說(shuō)明了根據(jù)圖9所示發(fā)明第八實(shí)施例的相似實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在這些圖表中的任意一個(gè)中，符號(hào)A代表被驅(qū)動(dòng)元件(伺服馬達(dá))的位置，符號(hào)B代表被驅(qū)動(dòng)元件的加速度。圖17與18的比較顯示限制了振動(dòng)。在圖19所示第八實(shí)施例的例子中，進(jìn)一步增強(qiáng)了限制效果。
權(quán)利要求
1.一種用于控制伺服馬達(dá)的控制器，該伺服馬達(dá)根據(jù)指定被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度指令，驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)元件，包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度控制處理部；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；以及用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，校正速度指令的校正裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中，所述校正裝置通過(guò)從速度指令中減去一個(gè)乘積來(lái)校正速度指令，該乘積是通過(guò)將檢測(cè)的加速度乘以一預(yù)定系數(shù)而獲得的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其進(jìn)一步包括電流控制處理部，用于根據(jù)所述速度控制處理部輸出的電流指令，控制用于驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的電流；以及速度估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的速度；以及用于基于估算的速度，校正電流指令的裝置。
4.一種用于控制伺服馬達(dá)的控制器，該伺服馬達(dá)根據(jù)指定被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度指令，驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)元件，包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度控制處理部；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度以及速度指令的一階微分，校正速度指令值的校正裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4任一所述的控制器，其進(jìn)一步包括位置控制處理部，用于基于指定被驅(qū)動(dòng)元件的位置的位置指令以及檢測(cè)到的被驅(qū)動(dòng)元件的位置，控制被驅(qū)動(dòng)元件的位置，并將速度指令輸出到所述速度控制處理部，其中所述校正裝置校正位置指令，代替校正速度指令。
6.一種用于控制伺服馬達(dá)的控制器，該伺服馬達(dá)根據(jù)指定被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度指令，驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)元件，包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；速度估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的速度；以及速度控制處理部，用于基于速度指令、所述速度估算處理部估算的速度以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度。
7.一種用于控制伺服馬達(dá)的控制器，該伺服馬達(dá)根據(jù)指定被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度指令，驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)元件，包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；速度估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的速度；以及速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度估算處理部估算的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度。
8.一種用于控制伺服馬達(dá)的控制器，該伺服馬達(dá)根據(jù)指定被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度指令，驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)元件，包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度并輸出一電流指令；電流控制處理部，用于根據(jù)從所述速度控制處理部輸出的電流指令，控制驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的電流；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度以及速度指令的一階微分，校正電流指令的校正裝置。
9.一種用于控制伺服馬達(dá)的控制器，該伺服馬達(dá)根據(jù)指定被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度指令，驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)元件，包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件速度并輸出一電流指令；電流控制處理部，用于根據(jù)從所述速度控制處理部輸出的電流指令，控制驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的電流；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；速度估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的速度；用于基于所述速度估算處理部估算的速度，校正電流指令的校正裝置。
10.一種用于驅(qū)動(dòng)地控制伺服馬達(dá)的控制器，該伺服馬達(dá)根據(jù)指定被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度指令，驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)元件，包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度并輸出一電流指令；電流控制處理部，用于根據(jù)從所述速度控制處理部輸出的電流指令，控制驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的電流；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；速度估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的速度；用于基于將估算的速度乘以一預(yù)定系數(shù)而得到的乘積，以及將檢測(cè)的加速度乘以一預(yù)定系數(shù)得到的乘積，校正電流指令的校正裝置。
11.一種用于控制伺服馬達(dá)的控制器，該伺服馬達(dá)根據(jù)指定被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度指令，驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)元件，包括用于檢測(cè)由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度并輸出一電流指令；電流控制處理部，用于根據(jù)從所述速度控制處理部輸出的電流指令，控制驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的電流；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；速度估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的速度；用于基于將速度指令與估算的速度之間的差值乘以一預(yù)定系數(shù)而得到的乘積，以及將檢測(cè)的加速度乘以預(yù)定系數(shù)得到的乘積，校正電流指令的校正裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1，4，8，10-11任一所述的控制器，進(jìn)一步包括位置控制處理部，用于基于指定被驅(qū)動(dòng)元件位置的位置指令以及檢測(cè)到的被驅(qū)動(dòng)元件的位置，控制被驅(qū)動(dòng)元件的位置，該位置控制處理部具有對(duì)位置指令和檢測(cè)的位置之間的位置偏差進(jìn)行積分的項(xiàng)，從而去除了由檢測(cè)的加速度引起的穩(wěn)態(tài)偏差的影響。
13.根據(jù)權(quán)利要求6-7，9-11任一所述的控制器，進(jìn)一步包括位置控制處理部，用于基于指定被驅(qū)動(dòng)元件位置的位置指令以及檢測(cè)到的被驅(qū)動(dòng)元件的位置，控制被驅(qū)動(dòng)元件的位置，該位置控制處理部具有對(duì)位置指令和檢測(cè)的位置之間的位置偏差進(jìn)行積分的項(xiàng)，從而去除了由估算的速度引起的穩(wěn)態(tài)偏差的影響。
14.一種用于控制伺服馬達(dá)的控制器，該伺服馬達(dá)根據(jù)指定被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度指令，驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)元件，包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；速度估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的速度；用于將估算速度中的穩(wěn)態(tài)分量去除的濾波器，其中，基于濾波器的輸出，校正速度指令或檢測(cè)到的速度。
15.一種用于控制伺服馬達(dá)的控制器，該伺服馬達(dá)根據(jù)指定被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度指令，驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)元件，包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；速度估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的速度；用于將估算的速度收斂為速度指令值的一數(shù)值的濾波器，其中基于所述濾波器的輸出，校正速度指令或檢測(cè)到的速度。
16.根據(jù)權(quán)利要求1，4，6-11任一所述的控制器，其中所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度經(jīng)過(guò)帶通濾波器的處理。
17.一種用于控制伺服馬達(dá)的控制器，該伺服馬達(dá)根據(jù)指定被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度指令，驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)元件，包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，控制被驅(qū)動(dòng)元件的速度并輸出一電流指令；用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的電流的電流檢測(cè)裝置；電流控制處理部，用于根據(jù)從所述速度控制處理部輸出的電流指令以及電流檢測(cè)裝置檢測(cè)的電流，控制電流；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，校正速度指令或電流指令的校正裝置；以及用于根據(jù)來(lái)自主機(jī)控制器的信號(hào)，改變所述校正裝置校正幅度的裝置。
18.一種用于控制伺服馬達(dá)的控制器，該伺服馬達(dá)根據(jù)指定被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度指令，驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)元件，包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的速度的速度檢測(cè)裝置；速度控制處理部，用于基于速度指令以及所述速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的速度，產(chǎn)生一電流指令；用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)的電流的電流檢測(cè)裝置；電流控制處理部，用于根據(jù)從速度控制處理部輸出的電流指令以及電流檢測(cè)裝置檢測(cè)的電流，控制電流；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，校正速度指令或電流指令的校正裝置；以及用于根據(jù)來(lái)自主機(jī)控制器的信號(hào)，選擇性地使所述校正裝置的校正的裝置無(wú)效。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18任一所述的控制器，其中，來(lái)自主機(jī)控制器的信號(hào)根據(jù)一外部信號(hào)來(lái)輸出。
20.根據(jù)權(quán)利要求17或18任一所述的控制器，其中，來(lái)自主機(jī)控制器的信號(hào)根據(jù)一程序指令來(lái)輸出。
21.根據(jù)權(quán)利要求17或18任一所述的控制器，其中，來(lái)自主機(jī)控制器的信號(hào)根據(jù)是否控制伺服馬達(dá)在機(jī)床中執(zhí)行進(jìn)刀來(lái)輸出。
22.根據(jù)權(quán)利要求17或18任一所述的控制器，其中，來(lái)自主機(jī)控制器的信號(hào)在伺服馬達(dá)為停止?fàn)顟B(tài)時(shí)輸出。
23.一種用于控制伺服馬達(dá)的控制器，該伺服馬達(dá)根據(jù)指定被驅(qū)動(dòng)元件的位置的位置指令，驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)元件，包括用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的位置的位置檢測(cè)裝置；用于檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)元件的加速度的加速度檢測(cè)裝置；位置估算處理部，用于基于所述加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度，估算被驅(qū)動(dòng)元件的位置；以及位置控制處理部，用于基于位置指令，所述位置估算處理部估算的位置，以及所述位置檢測(cè)裝置檢測(cè)的位置，控制被驅(qū)動(dòng)元件的位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求1，4，6-11，14-15，17-18以及23任一所述的控制器，其構(gòu)成一級(jí)聯(lián)控制系統(tǒng)，其中被驅(qū)動(dòng)元件由多個(gè)伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
揭示了用于限制由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)元件的振動(dòng)的控制器。由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)元件被提供有加速度檢測(cè)裝置。通過(guò)將加速度檢測(cè)裝置檢測(cè)的加速度乘以一個(gè)系數(shù)獲取校正值。通過(guò)從速度指令中減去該校正值而進(jìn)行了校正，并在速度控制處理部執(zhí)行速度反饋控制以獲得電流指令。進(jìn)一步地，伺服馬達(dá)由電流控制處理驅(qū)動(dòng)，被驅(qū)動(dòng)元件據(jù)此移動(dòng)。如果由于振動(dòng)增加了檢測(cè)加速度值，校正速度指令以限制振動(dòng)，從而限制了被驅(qū)動(dòng)元件的振動(dòng)。通過(guò)對(duì)每個(gè)速度控制周期執(zhí)行基于檢測(cè)加速度值的速度指令校正，可以縮短處理時(shí)間以限制被驅(qū)動(dòng)元件的振動(dòng)。
文檔編號(hào)G05D13/46GK1779587SQ200510124340
公開(kāi)日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2005年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者置田肇, 豐澤雪雄, 河村宏之, 豬飼聰史 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社