[發明專利]機械控制裝置

有效

• 申請號: 200910171337.8
• 申請日: 2009-08-27
• 公開（公告）號: CN101661293A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 田島宏一;金子貴之
• 申請（專利權）人: 富士電機系統株式會社
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 龍 淳

技術領域

本發明涉及將控制對象機械移動到目標位置并且使該機械停止的 機械控制裝置，還涉及可以抑制由于控制對象機械停止時的慣性力而 產生的振動的機械控制裝置。

背景技術

圖20是此類型的控制對象機械的概念性示意圖。

機械10包括重物11、臂部12、滑動移動部13、滑軌部14、輸送 螺桿15、連接器16、電機17、以及機械控制裝置20、40、43至48 和50至54中的任何一個。其中，控制對象機械包括重物11、臂部12、 滑動移動部13、滑軌部14、輸送螺桿15和連接器16。

在圖20中，滑軌部14限制滑動移動部13僅沿圖中的左右移動方 向移動。并且，滑軌部14和滑動移動部13的接觸部分之間具有低摩 擦力，使得滑動移動部13可以在滑軌部14上平滑地移動。電機17的 輸出軸經由連接器16連接到輸送螺桿15，并且該輸送螺桿15被旋緊 到裝配在滑動移動部13上的未示出的內部螺孔中。也就是說，通過電 機17對輸送螺桿15的旋轉驅動，滑動移動部13根據機械控制裝置的 位置控制操作沿圖中的左右方向移動。

長臂部12裝配在以此方式進行位置控制的滑動移動部13上，并 且重物11裝配在該臂部12的端部。由此，通過滑動移動部13的位置 控制，位于臂部12的端部的重物11的位置也被控制。

對于圖20中所示的配置，可以知道，即使當使滑動移動部13停 止在目標位置時，位于臂部12的端部的重物11也會由于其自身的慣 性力導致臂部12彎曲，比指示的位置更加向前，使得停止不是立即的， 并且即使在滑動移動部13已經在目標位置處停止后也會產生振動。

圖21示出包括抑制上述振動現象的功能的常規機械控制裝置20 的電路配置；該電路配置在日本專利申請特許公開第2003-76426號中 公開。

該機械控制裝置20包括位置調節器21、速度調節器22、扭矩調 節器23、位置指示單元24、校正單元25和加法器26。

在圖21中，在位置調節器21中，執行調節操作使得來自裝配在 電機17上的電機編碼器17a的位置檢測值與指示的位置指令值相匹 配；輸出作為速度指令值被發送到速度調節器22。在速度調節器22 中，執行調節操作使得來自電機編碼器17a的速度檢測值與速度指令 值相匹配；輸出作為扭矩指令值被發送到扭矩調節器23。

在扭矩調節器23中，根據扭矩指令值，經由結合在扭矩調節器23 內部的變換器，執行控制以驅動電機17從而將機械10的滑動移動部 13移動到指定的位置并且停止該機械。

在位置指示單元24中，位置指令值被輸出以將滑動移動部13移 動到目標位置；在校正單元25中，位置指令值的二階導數值(加速度 指令值)與指定增益相乘以確定校正量，并且此校正量由加法器26加 到位置指令值上；加得的值被發送到位置調節器21作為新的位置指令 值。

也就是說，在圖21所示的機械控制裝置20中，基于上述校正單 元25和加法器26的轉移函數起作用，以消除從臂部12的彈性常數和 重物11的質量導出的轉移函數的振動要素分量，從而抑制控制對象機 械中的上述振動現象。

在圖21中所示的常規機械控制裝置20中，為了加快對位置指令 值的響應，比例增益必須在位置調節器21的調節操作中進一步增加； 但當控制對象機械中出現突發性的干擾扭矩時或其它時候，如果使比 例增益過大，會出現控制對象機械的振動現象不能被充分抑制的問題。

并且，當控制對象機械的臂部較長并且其剛性較低時，或者當重 物較重并且其位置較高時，具有在常規機械控制裝置20的電路配置中 不能充分抑制控制對象機械的振動現象的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種解決上述問題的機械控制裝置。

第一發明是機械控制裝置，具有：用于基于位置、速度和扭矩中 的任何一個的指令值，從該指令值的n階導數值(其中n為等于或大 于2的自然數)獲得校正量的校正裝置；用于將校正量加到位置、速 度和扭矩中的任何一個的指令值上的加法計算裝置；和用于根據加法 計算裝置的輸出對控制對象機械進行驅動和控制的控制裝置，該機械 控制裝置還具有用于在位置調節操作時設置比例增益的比例增益設置 裝置。