[發明專利]控制裝置以及控制方法

有效

• 申請號: 201611009501.1
• 申請日: 2016-11-03
• 公開（公告）號: CN106877771B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 大野悌;惠木守;川西康友;森泰元
• 申請（專利權）人: 歐姆龍株式會社
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00;H02P23/14;G05B13/04;G05B17/02
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 向勇;董雅會

本發明涉及對馬達的驅動進行控制的模型追蹤型的控制裝置及控制方法。本發明的控制裝置具有前饋控制部，該前饋控制部基于預先設定的控制對象的模型輸出伺服馬達的模型位置、模型速度、模型扭矩；前饋控制部包括滑模控制部，該滑模控制部基于模型位置偏差和模型速度偏差以使模型扭矩收斂于由伺服馬達能夠輸出的規定扭矩和被伺服馬達驅動的負載機械的運動特性確定的變換線上的方式確定模型扭矩；模型位置偏差是從外部輸入的位置指令值與模型位置的偏差，模型速度偏差是從外部輸入的速度指令值與所述模型速度的偏差。根據本發明，即使用戶不了解伺服馬達能夠輸出的最大扭矩，也能夠使該伺服馬達不發生超越以及抖動等地執行期望動作。

技術領域

本發明涉及對馬達的驅動進行控制的模型追蹤型的控制裝置。

背景技術

現在已知進行模型追蹤控制的伺服馬達的控制裝置。例如，后述的專利文獻1中公開了一種控制裝置，用于對伺服馬達進行模型追蹤控制的模型(作為標準模型的伺服馬達)的控制中，進行使該模型的位置、速度追蹤從外部輸入的位置指令值以及速度指令值的PID控制。

專利文獻1：JP特開平8-168280號公報(1996年6月25日公開)

但是，在上述那樣的現有技術中存在如下的問題：在模型所輸出的扭矩超過伺服馬達能夠輸出的最大扭矩的情況下，反饋控制器不能追蹤該模型所輸出的軌道，會發生超越(overshoot)以及抖動(hunting)等現象。

另外，若模型輸出的扭矩超過伺服馬達能夠輸出的最大扭矩，則伺服馬達不能追蹤模型的扭矩值，因此考慮如下的結構：設置扭矩限制部使得賦予伺服馬達的扭矩的指令值不超過伺服馬達能夠輸出的最大扭矩，來限制模型輸出的扭矩。但是，在這樣的結構中，雖然模型輸出的扭矩被限制，但是因扭矩限制而不能確保位置追蹤性、速度追蹤性，偏差增大。由此，例如即使接近目標位置而速度指令減小，要消除已經增大了的偏差而保持大的模型輸出扭矩，模型輸出的軌道自身產生超越以及抖動，結果可能使實際控制對象(例如，伺服馬達)引起超越以及抖動現象。

因此，在進行模型追蹤控制的伺服馬達的控制裝置中，使用PID控制對模型進行控制的上述那樣的現有技術中，需要用戶了解伺服馬達能夠輸出的最大扭矩，賦予位置指令值。

發明內容

本發明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供如下的控制裝置、控制方法以及程序，即，即使用戶不了解伺服馬達能夠輸出的最大扭矩，該伺服馬達也不會發生超越以及抖動等現象，執行期望動作。

為了解決上述問題，本發明一個實施方式的控制裝置是使控制對象進行動作的伺服馬達的控制裝置，該控制裝置具有前饋控制部，該前饋控制部基于預先設定的所述控制對象的模型輸出所述伺服馬達的位置、速度、扭矩的目標值，即模型位置、模型速度、模型扭矩，所述前饋控制部包括滑模控制部，該滑模控制部基于模型位置偏差和模型速度偏差以使所述模型扭矩收斂于由所述伺服馬達能夠輸出的規定扭矩和被所述伺服馬達驅動的負載機械的運動特性確定的變換線上的方式確定所述模型扭矩，所述模型位置偏差是從外部輸入的位置指令值與所述模型位置的偏差，所述模型速度偏差是從外部輸入的速度指令值與所述模型速度的偏差。

根據上述結構，所述控制裝置的所述前饋控制部通過滑模控制控制所述模型位置、所述模型速度、所述模型扭矩。也就是說，所述前饋控制部能夠生成不超過所述伺服馬達能夠輸出的最大扭矩的模型軌道(所述模型位置以及所述模型速度)。因此，所述控制裝置具有如下的效果，在用戶不了解所述伺服馬達能夠輸出的最大扭矩的情況下將所述位置指令賦予所述前饋控制部，能夠使所述伺服馬達執行期望動作。

另外，所述控制裝置的所述前饋控制部通過滑模控制控制所述模型位置、所述模型速度、所述模型扭矩。因此，所述控制裝置具有如下的效果：能夠使用不會引起超越以及抖動等的模型，執行所述模型追蹤控制。