[發明專利]位置控制器

有效

• 申請號: 201410167494.2
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN104158446B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 前田將宏;江口悟司
• 申請（專利權）人: 大隈株式會社
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 黎艷,王程

優先權信息

本發明申請要求2013年4月24日提交的日本專利申請No. 2013-091600的優先權，其以引用的方式并入本文中。

技術領域

本發明涉及位置控制器，其根據來自高層次控制器的命令控制驅動目標的位置。

背景技術

圖4為傳統的全封閉式位置控制器（以下簡稱為“位置控制器”）的一個示例的框圖，該位置控制器控制可移動形成的目標系統112，該系統包括可移動部件，如桌子，并且該系統通過連接或諸如此類的方式連接到用作驅動電動的伺服電機（未顯示）。

該位置控制器的配置和操作如下所述。該位置控制器從高層次控制器（未顯示）接收位置命令值X的輸入。減法器101通過從位置命令值X減去位置檢測值xL來計算位置偏差X – xL。該位置檢測值xL是通過線性標尺或類似的方式（未顯示）直接檢測目標系統112的控制目標的位置獲得的位置檢測信號。

進一步地，位置命令值X的時間導數通過微分器104、109獲得，這些微分器分別輸出獲得的值作為速度命令值V和加速度命令值A。該加速度命令值A由放大器110通過加速力矩轉換常數Ca放大用作加速力矩命令值τca，引起目標系統112移動在加速速率下。該速度命令值A和加速力矩命令值τca分別加進所述速度命令和力矩命令。這樣一系列過程形成眾所周知的前饋塊用以將恒量的位置偏差X–xL減少到零。

放大器102以位置環增益的放大系數Gp成比率地放大位置偏差X–xL。放大器102的輸出在通過加法器103加上速度命令值V后成為最終的速度命令值Vc。減法器105通過從速度命令值Vc減去電機速度vm來計算速度偏差Vc–vm。該電機速度vm為通過微分器107獲得的與伺服電機相連接的位置檢測器（未顯示）的旋轉角位置xm或者與伺服電機相連接的速度檢測器（未顯示）的輸出的時間導數值。放大器106以速度環路增益的放大系數Gy放大速度偏差Vc-vm。

放大器106的輸出通過加法器108加上加速力矩命令值τca后成為力矩命令值τc。該力矩命令值τc通過功率放大單元111功率放大后成為該目標系統112生成的力矩τ。由功率放大器和伺服電機組成的該功率放大單元111放大力矩命令值τc以輸出生成的力矩τ。該放大比率用力矩轉換常數Ct表示。該生成的力矩τ提供給該目標系統112，并用于驅動該目標系統112。應該注意的是，圖4中的微分器的參考符號“S”表示表明微分運算的拉普拉斯變換算子。

在傳統的位置控制器中，通過摩擦補償計算單元113將摩擦補償計算單元113計算得到的補償值Vsfc、τsfc分別加到速度命令和力矩命令上，可最小化由摩擦力造成的位置跟蹤偏差。

然而，當目標系統的滑動特性，由于隨著時間的推移惡化、溫度變化、滑動表面的潤滑狀態變化或類似的，而改變，理想的摩擦補償變得不可能，引起位置跟蹤錯誤和加工精度的降低。為了避免這種情況，摩擦補償計算單元113的控制參數應該重置（重新調整）。因為重置會消耗大量時間，并且在每次特性改變的時候都需要，所有，重置是麻煩的。

進一步地，雖然可以考慮根據滑動特性的變化改變摩擦補償計算單元的控制參數，但是由于滑動力矩根據目標系統的運行速度而改變，需要在相同速度下比較滑動力矩以便定量處理滑動力矩。因此，通過提供專用的操作方式來獲得滑動力矩成為必要的，這將導致輔助時間的增加。

提供的本發明的用以克服上述問題。本發明的一個目的在于提供一種位置控制器，即便當由于時間的推移惡化、溫度變化、滑動表面的潤滑狀態變化或類似的原因造成滑動特性的改變，其仍可以保持所需的摩擦補償而無需提供專用的操作方式。

發明內容

根據本發明的位置控制器通過根據來自高層次控制器的位置命令值向控制目標系統的驅動電機提供命令來控制控制目標的位置。該位置控制器包括：摩擦補償計算單元，其基于速度命令值，計算摩擦補償參考值，該摩擦補償參考值為補償由于摩擦力而引起的位置偏差的摩擦補償值的參考值；滑動力矩標準化計算單元，其用表示速度和預先存儲的滑動力矩之間的關系的特性信息，基于速度命令值、力矩命令值和所述特性信息，計算在當前狀態的預定標準速度下的滑動力矩；補償值放大比率計算單元，其基于在當前狀態的標準化速度下的滑動力矩和在初始狀態的標準化速度下的滑動力矩，計算補償值放大比率，該補償值放大比率為摩擦補償參考值的放大比率；乘法器，其將所述補償值放大比率乘上所述摩擦補償參考值，以輸出摩擦補償值，該摩擦補償值補償由于摩擦力而產生的位置偏差。