[發(fā)明專(zhuān)利]用于識(shí)別低頻干擾的位置控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410425554.6
• 申請(qǐng)日: 2014-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104423321B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江口悟司
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大隈株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/404
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/404
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司44224
• 代理人: 王程,何沖

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于了2013年8月26日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)2013-174137作為優(yōu)先權(quán)，該日本申請(qǐng)的內(nèi)容經(jīng)參考引入此處。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種位置控制裝置，該位置控制裝置執(zhí)行數(shù)控機(jī)床的軸控制，特別地涉及用于識(shí)別目標(biāo)設(shè)備的特征參數(shù)的位置控制裝置，該目標(biāo)設(shè)備為需要控制的機(jī)械設(shè)備，此外，所述位置控制裝置還基于與目標(biāo)設(shè)備特征一致的特征參數(shù)來(lái)提供補(bǔ)償控制。

背景技術(shù)

假設(shè)將圖5中的傾斜式旋轉(zhuǎn)平臺(tái)100(傾斜角為β)作為要控制的目標(biāo)設(shè)備。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)100沿著旋轉(zhuǎn)軸Zu以旋轉(zhuǎn)角x進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該旋轉(zhuǎn)軸Zu直接和伺服電機(jī)(未圖示)相連。需注意的是，重心G的位置被認(rèn)為是與原點(diǎn)Ou相隔L，并從旋轉(zhuǎn)角0開(kāi)始向前旋轉(zhuǎn)了角度α。所述位置控制裝置練習(xí)位置控制，使得由主機(jī)設(shè)備(未圖示)通過(guò)函數(shù)生成功能發(fā)出的位置指令值X和旋轉(zhuǎn)角x匹配。

此后，為圖5中的傾斜式旋轉(zhuǎn)平臺(tái)100引入運(yùn)動(dòng)等式。在這種情況下，旋轉(zhuǎn)角x可作為廣義坐標(biāo)，并得到以下的運(yùn)動(dòng)等式(1)。圖6為代表該運(yùn)動(dòng)等式(在下文中，SINβ稱(chēng)為“S_β”，COS(x+α)稱(chēng)為“C_(x+α)”)的框圖。

τ_m＝(ML²+Ir)(dv/dt)+MgLS_βC_(x+α)+τ_L....(1)

其中，τ_m為電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，M為整個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)100的質(zhì)量，Ir為整個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)100(包括電機(jī))繞著平行于穿過(guò)重心的旋轉(zhuǎn)軸的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，v為旋轉(zhuǎn)角速度，g為重力加速度，τ_g＝MgLS_βC_(x+α)為重力轉(zhuǎn)矩，τ_L為滑動(dòng)模式的負(fù)荷轉(zhuǎn)矩。

當(dāng)利用等式(2)和(3)定義四維信號(hào)向量ξ和參數(shù)向量γ時(shí)，通過(guò)已知的參數(shù)表示，運(yùn)動(dòng)等式(1)可由等式(4)代替(在下文中，向量或矩陣的轉(zhuǎn)置用上標(biāo)“^T”表示)。從等式(2)明顯可知，信號(hào)向量ξ采用角加速度和旋轉(zhuǎn)角作為元素。

ξ＝[dv/dt，C_x，－S_x，1]^T····(2)

γ＝[ML²+Ir，MgLS_βC_α，MgLS_βS_α，τ_L]^T....(3)

τ_m＝ξ^Tγ····(4)

圖7為常規(guī)的位置控制裝置200的框圖，所述位置控制裝置200基于位置指令值X來(lái)控制繞著旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角x，所述位置指令值X由主機(jī)設(shè)備(未圖示)在每個(gè)預(yù)定的時(shí)間段中通過(guò)進(jìn)行函數(shù)生成來(lái)發(fā)出。該實(shí)施例中的位置控制裝置200中包括一種裝置，所述裝置中額外地提供補(bǔ)償控制，來(lái)識(shí)別目標(biāo)設(shè)備100的特征參數(shù)，并對(duì)已識(shí)別的參數(shù)采用數(shù)值。現(xiàn)在討論圖7中常規(guī)的位置控制裝置200的操作。

在圖7中，為了提高指令和響應(yīng)速度，使用了前饋結(jié)構(gòu)。特別地，使用了加速/減速處理器50對(duì)位置指令值X執(zhí)行加速/減速處理，來(lái)提供合適的加速或拉動(dòng)，并輸出產(chǎn)生的位置指令Xc。使用微分器54對(duì)位置指令Xc執(zhí)行時(shí)間微分來(lái)獲得速度前饋Vf，進(jìn)一步地，使用微分器55為速度前饋Vf執(zhí)行時(shí)間微分，來(lái)獲得加速前饋Af。放大器Rb的放大率Rb為常數(shù)，用于獲得對(duì)應(yīng)于電機(jī)轉(zhuǎn)矩的加速/減速轉(zhuǎn)矩前饋τf，目標(biāo)設(shè)備100(在這種情況下為旋轉(zhuǎn)平臺(tái))利用該放大率Rb生成加速前饋Af。

采用以下的反饋裝置。首先，旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)器(未圖示)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角x，減法器51從位置指令值Xc中減去旋轉(zhuǎn)角x，位置偏差放大器Gp放大由所述減法器51輸出所得的位置偏差。加法器52將所得的位置偏差加到速度前饋Vf，并得到速度指令值Vc。減法器53從速度指令值Vc中減去旋轉(zhuǎn)角速度v，所述旋轉(zhuǎn)角速度v是通過(guò)微分器56將旋轉(zhuǎn)角x微分而得到的，之后，一般地，速度偏差放大器Gv為減法器53輸出的速度偏差執(zhí)行比例積分和放大。