[發明專利]電機控制系統

有效

• 申請號: 201711407159.5
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108242906B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 高橋太郎
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H02P23/14
• 分類號: H02P23/14
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 杜誠;張維克

一種電機控制系統，包括：電機；旋轉角傳感器，其檢測電機的電機軸的旋轉角；扭矩傳感器，其檢測電機軸與輸出軸之間的軸扭轉扭矩，其中該輸出軸被固定至由電機驅動的負載構件；以及控制電機的電機控制器。電機控制器基于以下因素來估計輸出軸的旋轉角：電機軸的旋轉角、軸扭轉扭矩以及關于電機軸與輸出軸之間的區域預先獲得的扭轉剛度；并且電機控制器使用所估計的輸出軸的旋轉角來控制電機。

技術領域

本發明涉及電機控制系統。

背景技術

近年來，伺服電機應用于機械臂的關節中，例如用于以高精確度驅動構成機械臂的連桿。在日本專利申請公布第2004-80973(JP 2004-80973A)號中，公開了一種使用全封閉控制方法的電機控制系統，該電機控制系統基于電機的速度信號來執行速度控制，并且基于由電機驅動的負載構件的位置信號來執行位置控制。

發明內容

本發明人和其他人發現了關于電機控制系統的如下問題。JP 2004-80973 A中公開的全封閉控制類型的電機控制系統總體上包括：輸出軸旋轉角傳感器，其檢測輸出軸的旋轉角θ_L，其中該輸出軸被固定至由電機驅動的負載構件；另外還有電機軸旋轉角傳感器，其檢測電機的電機軸的旋轉角θ_M。因此，可以以高準確度來執行位置控制。然而，電機控制系統的配置可能導致系統的尺寸的增加，以及制造成本的增加。

另一方面，在未提供輸出軸旋轉角傳感器的情況下，考慮使用通過將電機軸的旋轉角θ_M除以減速比r而獲得的θ_M/r作為輸出軸的旋轉角θ_L，以簡單地執行控制。然而，如此獲得的旋轉角θ_L可能由于軸扭轉而與輸出軸的實際旋轉角θ_L偏離，因此位置控制可能不能準確地執行。

本發明提供了一種可以在不使用任何輸出軸旋轉角傳感器的情況下以高準確度來執行位置控制的電機控制系統。

根據本發明的一方面的電機控制系統包括：電機；旋轉角傳感器，其檢測電機的電機軸的旋轉角；扭矩傳感器，其檢測電機軸與輸出軸之間的軸扭轉扭矩，其中該輸出軸被固定至由電機驅動的負載構件；以及電機控制器，其控制電機。電機控制器基于以下因素來估計輸出軸的旋轉角：由旋轉角傳感器檢測的電機軸的旋轉角、由扭矩傳感器檢測的軸扭轉扭矩、以及關于電機軸與輸出軸之間的區域預先獲得的扭轉剛度；并且電機控制器使用所估計的輸出軸的旋轉角來控制電機。

根據本發明的上述方面的電機控制系統基于以下因素來估計輸出軸的旋轉角：由扭矩傳感器檢測的軸扭轉扭矩，以及關于電機軸與輸出軸之間的區域預先獲得的扭轉剛度，另外還有旋轉角傳感器檢測的電機軸的旋轉角。因此，該系統可以在不使用任何輸出軸旋轉角傳感器的情況下以高準確度來執行位置控制。

在如上所述的電機控制系統中，扭轉剛度的值可以根據由扭矩傳感器檢測的軸扭轉扭矩而變化。利用該布置，可以以進一步提高的準確度來估計輸出軸的旋轉角，并且可以以進一步提高的準確度來執行位置控制。

在如上所述的電機控制系統中，可以基于以下因素來估計輸出軸的旋轉角速度和旋轉角加速度中的至少一個：由旋轉角傳感器檢測的電機軸的旋轉角、由扭矩傳感器檢測的軸扭轉扭矩、以及關于電機軸與輸出軸之間的區域預先獲得的扭轉剛度；并且可以基于所估計的輸出軸的旋轉角速度和旋轉角加速度中的至少一個來估計輸出軸的旋轉角。利用該布置，可以提高抗噪性。

根據本發明，可以提供能夠在不使用任何輸出軸旋轉角傳感器的情況下以高準確度來執行位置控制的電機控制系統。

附圖說明

下面將參照附圖來描述本發明的例示性實施方式的特征、優點以及技術意義和工業意義，其中，相同的附圖標記表示相同的要素，并且在附圖中：

圖1是示出根據第一實施方式的電機控制系統的框圖；