[發明專利]用于調節線性驅動裝置的位置和/或速度的方法

無效

• 申請號: 200680017962.1
• 申請日: 2006-05-24
• 公開（公告）號: CN101185237A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: T·卡倫德
• 申請（專利權）人: 威特曼塑料儀器有限責任公司
• 主分類號: H02P25/08
• 分類號: H02P25/08;G05D3/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曹若;趙辛

本發明涉及用于調節線性驅動裝置、尤其是用于線性機械手的伺服驅動裝置的位置和/或速度的方法，其中通過具有控制單元的變頻器給電機供電，并且馬達位置尤其無需傳感器地或者通過位置傳感器來確定。此外，本發明還涉及用于執行所述方法的控制設備。

一種已公開的伺服驅動裝置由馬達構成，該馬達和位置測量系統機械耦合。伺服變頻器用它的輸出級通過電纜給馬達提供電能。用電纜將位置傳感器的信息返回到伺服放大器。這個措施叫做位置反饋。測得的位置對速度求微分。轉速調節器要求位置信號的高質量，因為在位置信號中的測量噪音或者量化噪音通過微分被放大。位置調節器直接處理位置信號和位置預值。也就是說，高動力特性地調節伺服驅動裝置要求具有高分辨率的位置檢測，而這種位置檢測是與經濟的方案相反的，因為很昂貴。

對調節質量的最高要求，可以去掉微分的缺陷，其辦法是附加地使用加速度傳感器。在所謂的監控器(Beobachter)中將測量的位置和加速度轉換成具有小得多噪音的速度信號，例如在Hiller，B.；Lehner?W-D.；“Verbesserung?der?Regelguete?durch?Ferraris-Sensoren”，Antriebstechnik40，2001，Nr.4”所示的。這些方案的缺點是，用于加速度傳感器和敷設電纜的附加成本高。

DE?19851003?A1公開了另一種裝置，用于獲得用于驅動裝置的轉子加速度的動態高質量的且部分合成的信號。

如果使用分辨率比較低的成本有利的傳感器，則在理論上可以得到更為經濟的方案。如果使用例如EP?0539401?B所公開的無傳感器的方案來確定位置，則可替代地完全放棄位置測量。但這兩種方案的缺點是調節品質低，對于線性機械手的應用而言不可接受。

因此本發明的任務是提供一種開頭所述類型的方法。這種方法一方面避免了上述缺點，并且另一方面采用方法可在質量上提高調節品質。

通過本發明完成了此任務。

根據本發明的方法的特征在于，將馬達位置信號和通過設置在控制單元中的、布置在線性驅動裝置的運動部件上的加速度計所產生的加速度信號，數學方式地計算成速度信號；并且將該速度信號用于調節驅動裝置。使用本發明，在線驅動裝置的調節方面，首次達到可經濟地檢測轉子位置，其同樣具有突出的驅動動力特性。通過由設置在隨動部件上的加速度計所產生的加速度信號，補償了低分辨率的位置檢測的缺點。

此外在調節品質或者質量方面還有如下優點，即由于有了監控器，就取消了馬達位置信號的微分。也就是說，通過加速度計，使在低分辨率的位置測量系統中比較不準確的位置測量信號提高為可良好使用的速度信號。

根據本發明的特別簡單的方案，馬達位置的確定通過磁阻馬達、尤其是步進馬達的控制信號無需傳感器地進行。這種磁阻馬達用作滑塊的驅動裝置。通過磁阻馬達的控制信號可確定馬達位置。

根據本發明的特別特征，馬達位置的確定由在控制單元中可供使用的測量參數電流和電壓無需傳感器地進行，并且在監控器中對馬達位置信號和加速度信號進行計算，并用于調節驅動裝置。其優點是，不依賴于檢測馬達位置的類型和方式，就可將加速度信號用于位置和/或速度調節。

根據本發明的替代的特別特征，通過位置傳感器來檢測馬達位置，并且將該馬達位置信號連同加速度信號在監控器中進行計算，并且用于調節驅動裝置。如上面已提到，也可以在這種類型的馬達位置測量中，將加速度信號用于位置和/或速度調節。

本發明的任務也在于提供一種執行上述方法的控制設備。

用于執行所述方法的根據本發明的控制設備，其特征在于，設置有由至少一個位置傳感器和后置的轉速傳感器所述組成的控制單元，該控制單元具有布置在線性驅動裝置的運動部件上、尤其是滑塊上的加速度計；馬達位置的檢測無需傳感器地通過在控制單元中可供使用的測量參數電流和電壓完成，或者通過位置傳感器完成；并且一方面馬達位置檢測裝置以及另一方面加速度計同監控器連接，并且監控器的輸出端同轉速調節器的輸入端連接。通過根據本發明的這種控制設備，首次能使用成本有利的部件如加速度計對驅動裝置、尤其是線性驅動裝置進行最佳的經濟的調節。也就是說根據本發明所示的控制設備，實現驅動電子裝置在驅動裝置的運動部件上隨動，并且加速度傳感器即加速度計作為MEMS部件直接集成在驅動裝置調節器中。通過這一措施產生了一種成本特別有利的構造，因為可以通過高分辨率的位置測量系統，明顯降低目前很高昂的檢測轉子位置的成本，并且不必放棄最佳的驅動動力特性。