[發(fā)明專利]電動機控制裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201711429557.7 | 申請日： | 2017-12-26 |
| 公開（公告）號： | CN108336940B | 公開（公告）日： | 2023-02-17 |
| 發(fā)明（設計）人： | 井出勇治;平出敏雄;北原通生 | 申請（專利權(quán)）人： | 山洋電氣株式會社 |
| 主分類號： | H02P23/14 | 分類號： | H02P23/14;H02P23/20;H02P23/04 |
| 代理公司： | 北京信慧永光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11290 | 代理人： | 李成必;李雪春 |
| 地址： | 日本*** | 國省代碼： | 暫無信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 電動機 控制 裝置 | ||
本發(fā)明提供一種對雙慣性系統(tǒng)的電動機進行控制的電動機控制裝置，其包括：速度控制器，向使速度指令值與速度反饋值的偏差成為零的方向控制電動機；以及慣性比補償濾波器，設置在所述速度控制器的輸出側(cè)，所述慣性比補償濾波器對作為控制對象的所述雙慣性系統(tǒng)的電動機的至少一組反諧振特性和諧振特性，以使反諧振頻率和諧振頻率下的增益的增減變緩的方式進行補償，并且使反諧振頻率和諧振頻率下的相位延遲為相位裕度以下。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種電動機控制技術(shù)。
背景技術(shù)
機床中進行如下動作：利用滾珠絲杠將電動機的轉(zhuǎn)動運動轉(zhuǎn)換為直線運動來驅(qū)動工作臺。在這種動力傳遞機構(gòu)中，由滾珠絲杠等剛性低的部分構(gòu)成雙慣性系統(tǒng)。
如圖6所示，在雙慣性系統(tǒng)中，例如具有100Hz附近的反諧振頻率和140Hz附近的諧振頻率。從反諧振頻率到諧振頻率的相位超前180°。
在這種雙慣性系統(tǒng)中，如果電動機慣性變小，則負載側(cè)慣性和電動機側(cè)慣性的比變大。在構(gòu)成速度環(huán)時的從轉(zhuǎn)矩指令到速度的頻率特性中，如圖7A和圖7B所示，與慣性比小時(圖7A)相比，反諧振頻率以下的增益與諧振頻率以上的增益的差變大(圖7B)。
如果以使反諧振頻率以下的增益和諧振頻率以上的增益相同的方式來調(diào)整速度控制增益，則諧振頻率以上的增益變大。因此，在不能在確保反諧振頻率以下的頻率的增益裕度和相位裕度的基礎(chǔ)上確保諧振頻率以上的頻率的增益裕度和相位裕度的情況下，控制系統(tǒng)變得不穩(wěn)定而產(chǎn)生振蕩。
因此，以往驅(qū)動慣性比大的電動機時，為了確保穩(wěn)定性，使速度控制增益下降。
但是，存在如果速度控制增益低則加工精度下降的問題。如果是相同的電動機轉(zhuǎn)矩，則全慣性小，會使加減速所需要的時間變短。因此，為了縮短機械的周期時間，使電動機慣性變小。
在日本專利公開公報特開2000-322105號中公開了用于改進雙慣性系統(tǒng)的特性的技術(shù)例。在上述文獻中記載的伺服控制裝置包括速度控制器。上述速度控制器對伺服電動機進行控制，以使速度指令值與速度反饋值的偏差成為零。在速度控制器中組裝有濾波器。上述濾波器具有與控制對象的反諧振特性和諧振特性的至少一組相反的特性、或與其近似的特性。由此，通過盡可能抑制低頻的相位延遲的增加并抑制諧振峰值的增益，可以穩(wěn)定地提高速度控制系統(tǒng)的速度控制增益。
在日本專利公開公報特開2005-328607號中公開了對慣性力矩的變化確保其穩(wěn)定性的技術(shù)的例子。在上述文獻中記載的電動機控制裝置中，慣性力矩從最小值變化到最大值的機械負載與電動機結(jié)合。電動機控制裝置基于速度指令信號對電動機進行驅(qū)動控制，并且具有速度環(huán)。電動機控制裝置根據(jù)速度指令信號與電動機的速度檢測信號的偏差的信號對電動機進行驅(qū)動。此外，電動機控制裝置包括速度控制裝置和補償控制裝置。速度控制裝置對偏差信號進行比例控制計算和積分控制計算，生成電動機驅(qū)動指令并輸出。補償控制裝置與速度控制裝置串聯(lián)插入速度環(huán)中。上述補償控制裝置設定成使第一交差頻率與第二交差頻率之間的頻率的速度開環(huán)的相位成為-140°以上。第一交差頻率是慣性力矩為最小值時的作為開放的速度環(huán)的速度開環(huán)的交差頻率。第二交差頻率是慣性力矩為最大值時的速度開環(huán)的交差頻率。補償控制裝置是相位超前濾波器。上述相位超前濾波器具有在中間頻率區(qū)域相位超前、在低頻率區(qū)域和高頻區(qū)域相位大體為零的相位超前特性。
在日本專利公開公報特開2000-322105號的技術(shù)中，在控制系統(tǒng)中安裝將由雙慣性系統(tǒng)構(gòu)成的機械系統(tǒng)的反諧振頻率與諧振頻率相互抵消的濾波器，由此改進特性。
但是，日本專利公開公報特開2000-322105號的技術(shù)中使用的具有控制對象(雙慣性系統(tǒng))的一組反諧振特性和諧振特性的相反特性的濾波器，如圖8A所示，具有反諧振頻率和諧振頻率的相位的變化劇烈的特性。從反諧振頻率到諧振頻率之間的相位延遲是180°。
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