[發明專利]電動機系統

有效

• 申請號: 201510449992.0
• 申請日: 2015-07-28
• 公開（公告）號: CN105337558B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 桃澤義秋;伊藤彰啟
• 申請（專利權）人: 日本電產三協株式會社
• 主分類號: H02P29/00
• 分類號: H02P29/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 沈捷

技術領域

本發明涉及一種包括電動機和電動機控制裝置在內的電動機系統，其中，上述電動機使動作對象物進行動作，上述電動機控制裝置對電動機進行控制。

背景技術

目前，作為使機器人進行動作的電動機的控制裝置，已知有一種通過P-PI控制(比例、比例積分控制)對電動機進行控制的電動機控制裝置(例如參照專利文獻1)。在進行P-PI控制的電動機控制裝置中，電動機的旋轉位置和旋轉速度被反饋，并且對旋轉位置的偏差進行比例控制，對旋轉速度的偏差進行比例積分控制(PI控制)。

在包括進行P-PI控制的電動機控制裝置和由該電動機控制裝置控制的電動機在內的電動機系統中，當用方框圖表示以電動機的旋轉位置指令作為輸入、以電動機的旋轉位置作為輸出的閉環系統時，例如圖5所示那樣。在圖5中，Kp是位置環增益，Kv是速度環增益，Ki是積分增益。另外，K是包括朝電動機供給電力的放大器的固定增益和電動機的轉矩常數在內的固定值除以機器人及電動機的慣量后獲得的值即增益，p是與機器人及電動機的粘性相關的項除以機器人及電動機的慣量后獲得的值即增益，s是拉普拉斯算子。此外，ω_F是濾波器的截止頻率，利用濾波器將旋轉位置轉換為旋轉速度。

專利文獻1：日本專利特開2006-244300號公報

為了在使電動機穩定的狀態下恰當地控制電動機，即便機器人及電動機的慣量等發生變動，也可與所控制的機器人及電動機的特性相配合地設定圖5所示的閉環系統的特性(即電動機對旋轉位置指令的響應特性)，并將該特性保持為一定，這是較為理想的。在圖5所示的閉環系統中，當機器人及電動機的慣量等發生變動時，若恰當地調節速度環增益Kv，則即便機器人及電動機的慣量等發生變動，或許也能將該閉環系統的特性保持為一定。然而，為了與所控制的機器人及電動機的特性相配合地設定該閉環系統的特性自身，難以平衡良好、自動地對位置環增益Kp、速度環增益Kv及積分增益Ki進行調節。

發明內容

因此，本發明的技術問題在于提供一種電動機系統，能根據動作對象物、電動機的特性對以電動機的旋轉位置指令作為輸入、以電動機的旋轉位置作為輸出的閉環系統的特性進行設定，且即便動作對象物、電動機的慣量等發生變動，也能自動地將閉環系統的特性保持為一定。

另外，為了解決上述技術問題，本發明的電動機系統包括：使動作對象物進行動作的電動機；以及對電動機進行控制的電動機控制裝置，其特征在于，當用方框圖表示以電動機的旋轉位置指令作為輸入、以電動機的旋轉位置作為輸出的閉環系統時，閉環系統包括比例增益要素、積分濾波要素、電動機增益要素、電動機要素及微分濾波要素作為傳遞要素，并包括從閉環系統的輸入部朝向輸出部的前向通路和從閉環系統的輸出部朝向輸入側的第一反饋通路及第二反饋通路，在前向通路中，在信號的傳遞方向上依次配置有第一相加點、比例增益要素、第二相加點、積分濾波要素、電動機增益要素及電動機要素，旋轉位置指令輸入第一相加點，第一反饋通路以負反饋方式與第一相加點連接，第二反饋通路以負反饋方式與第二相加點連接，并且微分濾波要素配置于第二反饋通路中，當將包括朝電動機供給電力的放大器的固定增益和電動機的轉矩常數在內的固定值除以動作對象物及電動機的慣量而獲得的值即增益設為K，將與動作對象物及電動機的粘性相關的項除以動作對象物及電動機的慣量而獲得的值即增益設為p，并將拉普拉斯算子設為s時，具有用于根據動作對象物恰當地控制電動機的閉環系統的希望特性的傳遞函數即希望傳遞函數由m₀/(s²+m₁s+m₀)規定，比例增益要素是m₀，積分濾波要素是由(s²+q₁s+q₀)/(s²+a₁s)表示的傳遞函數，電動機增益要素是1/K，電動機要素是由K/(s²+ps)表示的傳遞函數，微分濾波要素是由(b₂s²+b₁s)/(s²+q₁s+q₀)表示的傳遞函數，a₁、b₁、b₂滿足以下的關系，

a₁＝q₁+m₁-p

b₁＝q₀m₁