專利名稱：機(jī)械控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制驅(qū)動電機(jī)(包括直流電機(jī)、異步電機(jī)、同步電機(jī)、線性電機(jī)等)的機(jī)械控制裝置，如用于機(jī)床、半導(dǎo)體制造裝置的平臺或機(jī)器人手臂等的驅(qū)動電機(jī)的控制。
2.背景技術(shù)在采用電機(jī)(包括直流電機(jī)、同步電機(jī)以及線性電機(jī)等)對機(jī)床、半導(dǎo)體制造裝置的平臺或者機(jī)器人手臂等負(fù)載進(jìn)行控制時，是先在CNC等上位控制部生成指令，而伺服控制器則按此指令對伺服電機(jī)進(jìn)行控制。
圖29是現(xiàn)行的機(jī)械控制裝置的框圖。其中1為電機(jī)驅(qū)動裝置，2是傳感器，3是伺服控制部，4為上位控制部。
電機(jī)驅(qū)動裝置1由電機(jī)11、驅(qū)動裝置12和負(fù)荷13組成。電機(jī)11由電力UVW來驅(qū)動，它可以包括直流電機(jī)，同步電機(jī)以及線性電機(jī)等。驅(qū)動裝置12可以有帶傳動，齒輪傳動，滾珠絲杠傳動等方式。而負(fù)荷13則為具體進(jìn)行動作的平臺或軸，諸如機(jī)床、半導(dǎo)體制造設(shè)備的平臺，或者機(jī)器人手臂等。
傳感器2是諸如編碼器、光柵尺等，用于檢測電機(jī)或負(fù)載的狀態(tài)量，并提供第1反饋狀態(tài)量XFB1。
上位控制部4為CNC等設(shè)備。它可以在生成上位指令的同時，可以對伺服控制部進(jìn)行監(jiān)視。并能對終端用戶提供所需信息的同時，也能將終端用戶的要求傳給伺服控制部。例如，先反映終端用戶要求，提供指令REF。其次，將反映電機(jī)驅(qū)動裝置1的運(yùn)行狀態(tài)的第1反饋狀態(tài)量XFB1和指令REF進(jìn)行比較，并進(jìn)行指令REF的更新等邏輯控制。其三，可以根據(jù)限制信號FBALM中是否含有故障信號，進(jìn)行邏輯判斷，并生成程序控制指令SON。程序控制指令SON是指對伺服控制部3的運(yùn)行方式進(jìn)行控制而必需的邏輯信號，它包括伺服開關(guān)信號、速度限制信號、系統(tǒng)復(fù)原信號、增益變更信號等。
伺服控制部3，至少應(yīng)是包括位置控制方式、速度控制方式、轉(zhuǎn)矩控制方式的伺服控制器。而在本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，伺服控制部3是被設(shè)定為位置控制方式或者速度控制方式的。也就是說，電機(jī)驅(qū)動裝置1的位置控制性能，速度控制性能應(yīng)該是由伺服控制部3來決定的。而正如這些伺服控制器的用戶說明書所記載的，從伺服控制器的接口可以提供諸如包括反饋狀態(tài)量XFB、警告信號、定位終了信號、速度到達(dá)信號、伺服準(zhǔn)備終了信號、超載信號等表示伺服運(yùn)行狀態(tài)的信號。以下將這些信號統(tǒng)稱為限制信號FBALM。
從現(xiàn)狀來看，在上述的諸如機(jī)床，半導(dǎo)體制造裝置或機(jī)器人上所裝備的伺服控制部3的機(jī)械控制的運(yùn)算方式是固定不可變的。因此，如果要采用伺服控制部3中所沒有的運(yùn)算方式來對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行控制，以提高位置控制性能、速度控制性能，至少必須將伺服控制部3整體換掉。這對用戶來說，在成本上無疑是很大的負(fù)擔(dān)。
3.發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就在于，利用已經(jīng)裝備在機(jī)械控制設(shè)備上的裝置及其通訊接口，在不改變電機(jī)驅(qū)動裝置1、傳感器2、伺服控制部3的硬件和軟件的條件下，通過低成本地追加原來伺服控制部3所不具備的機(jī)械控制運(yùn)算方式，以提高電機(jī)驅(qū)動裝置1的位置控制性能和速度控制性能。
本發(fā)明的機(jī)械控制裝置是一種具有電機(jī)驅(qū)動裝置1和通過檢測電機(jī)驅(qū)動裝置1的狀態(tài)量的一部分或全部來提供第1反饋狀態(tài)量XFB1的傳感器2，通過向電機(jī)驅(qū)動裝置1提供適當(dāng)?shù)碾娏VW，使電機(jī)驅(qū)動裝置1達(dá)到所需動作的機(jī)械控制裝置，其特征是該裝置包括在生成指令REF的同時，利用第2反饋狀態(tài)量XFB2和限制信號FBALM的一部或全部，進(jìn)行所要求的函數(shù)以及邏輯處理，并提供程序控制指令SON的上位控制部4；在具有位置控制方式、速度控制方式、轉(zhuǎn)矩控制方式的同時，被事先設(shè)定在轉(zhuǎn)矩控制運(yùn)行方式的條件下，利用轉(zhuǎn)矩指令TREF、第1程序控制指令SON1以及上述第1反饋狀態(tài)量XFB1，提供電力UVW、第1限制信號FBALM1、和反饋狀態(tài)量XFB等的伺服控制部3；利用上述指令REF、上述反饋狀態(tài)量XFB、上述第1限制信號FBALM1和上述第1程序控制指令SON1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF、限制信號FBALM、第1程序控制指令SON1以及第2反饋狀態(tài)量XFB2等的機(jī)械控制部5。
采用本發(fā)明的機(jī)械控制裝置，在對原有的電機(jī)驅(qū)動裝置1、傳感器2、伺服控制部3、以及上位控制部4的硬件和軟件不作變更的條件下，通過其接口，可以追加原來伺服控制部3所不具備的機(jī)械控制運(yùn)算方式，以提高電機(jī)驅(qū)動裝置1的位置控制性能和速度控制性能。并且因?yàn)閷υ械慕涌谖醋髯兏詫ι衔豢刂撇?的內(nèi)部無需作任何變更，就可有效地提高機(jī)械控制裝置的響應(yīng)特性。機(jī)械控制部5具有其專用的處理器，可以采用高速的處理周期，來獲得高速的響應(yīng)特性。
本發(fā)明所述的機(jī)械控制部5其特征是該裝置包括利用上述程序控制指令SON、第1限制信號FBALM1、指令REF、反饋狀態(tài)量XFB，提供機(jī)械限制信號MALM和限制信號FBALM的誤動作處理部52；利用上述指令REF、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的控制運(yùn)算部51；將上述程序控制指令SON作為第1程序控制指令SON1來提供的手段；將上述反饋狀態(tài)量XFB作為第2反饋狀態(tài)量XFB2來提供的手段。
本發(fā)明所述的的機(jī)械控制部5中，由于利用了機(jī)械限制信號MALM，故控制運(yùn)算部51的處理變得更為簡單，可以用同一運(yùn)算器進(jìn)行高速的控制運(yùn)算。
本發(fā)明所述的控制運(yùn)算部51其特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF的指令前處理部51-1；利用上述位置仿真指令XREF、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-2；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的濾波處理部51-3。
在本發(fā)明上述的控制運(yùn)算部51中，由于采用了機(jī)械限制信號MALM，并將各控制增益改為可變量，故可以獲得更加頑強(qiáng)的控制性能。另外由于在指令前處理部51-1對指令REF進(jìn)行了平滑處理，故能夠防止由于指令REF的非連續(xù)性而產(chǎn)生的振動，以使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更平滑。
本發(fā)明所述的控制運(yùn)算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和速度仿真指令VREF的指令前處理部51-4；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-5；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的濾波處理部51-3。
在本發(fā)明的上述的控制運(yùn)算部51中，由于在反饋處理部51-5中利用了速度仿真指令VREF，從而增強(qiáng)了電機(jī)驅(qū)動裝置1的針對指令REF的速度成分的一致性，故能達(dá)到對指令REF的響應(yīng)的高速化，可以高速地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行高速驅(qū)動。
本發(fā)明所述的控制運(yùn)算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；
利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-7；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的濾波處理部51-3。
在本發(fā)明上述的控制運(yùn)算部51中，由于在反饋處理部51-7采用了速度仿真指令VREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，故即使在反饋處理部51-7的控制增益被設(shè)定為較低情況下，也能實(shí)現(xiàn)對指令REF的速度和加速度的響應(yīng)特性進(jìn)一步高速化，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明所述的控制運(yùn)算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-5；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8。
利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部51-9。
在本發(fā)明上述的控制運(yùn)算部51中，由于將第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1直接輸入到轉(zhuǎn)矩合成部51-9，與前述實(shí)施方案相比，可以用第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1直接驅(qū)動伺服控制部3，能實(shí)現(xiàn)對指令REF的加速度響應(yīng)特性的進(jìn)一步高速化，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明所述的控制運(yùn)算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述位置仿真指令XREF、第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-11；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的濾波處理部51-3。
在本發(fā)明上述的的控制運(yùn)算部51中，由于在反饋處理部51-11中未利用速度仿真指令VREF，減少了控制運(yùn)算量，可以實(shí)現(xiàn)更高速的控制運(yùn)算，故能實(shí)現(xiàn)對指令REF的響應(yīng)特性的進(jìn)一步高速化，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明所述的控制運(yùn)算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述位置仿真指令XREF、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-2；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8。
利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部51-9。
在本發(fā)明上述的控制運(yùn)算部51中，由于將第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1直接輸入到轉(zhuǎn)矩合成部51-9，與前述實(shí)施方案相比，可以用第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1直接驅(qū)動伺服控制部3，能實(shí)現(xiàn)對指令REF的加速度響應(yīng)特性的進(jìn)一步高速化，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明所述的控制運(yùn)算部51其特征還可以是，該裝置包括
利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH的傳感仿真部51-13；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-12；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部51-9。
在本發(fā)明上述的控制運(yùn)算部51中，由于利用了位置推算值XFBH進(jìn)行反饋控制，減少了由反饋狀態(tài)量XFB中所含干擾和量化誤差而引起的不良影響，故可以將反饋處理部的控制增益設(shè)定在較高水平。因此，能實(shí)現(xiàn)對指令REF的響應(yīng)特性進(jìn)一步高速化的同時，還可以減少干擾對電機(jī)驅(qū)動裝置1產(chǎn)生的影響，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明所述的控制運(yùn)算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH和速度推算值VFBH的傳感仿真部51-15；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-14；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部51-9。
在本發(fā)明上述的控制運(yùn)算部51中，由于利用了位置推算值XFBH進(jìn)行反饋控制，取消了反饋處理部51-14中的差分運(yùn)算。減少了由干擾和量化誤差而引起的不良影響，故可以將反饋處理部的控制增益設(shè)定在較高水平。因此，能實(shí)現(xiàn)對指令REF的響應(yīng)特性的進(jìn)一步的高速化的同時，還可以減少干擾對電機(jī)驅(qū)動裝置1產(chǎn)生的影響，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明所述的控制運(yùn)算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH的傳感仿真部51-17；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、干擾推算值DFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-16；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部51-9。
在本發(fā)明上述的控制運(yùn)算部51中，由于在傳感仿真部51-17中采用了干擾監(jiān)視結(jié)構(gòu)，可以準(zhǔn)確地推算位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH，故可以將反饋處理部51-16的控制增益設(shè)定在更高水平。并且，由于將干擾推算值DFBH導(dǎo)入到反饋處理部51-16，從而可以高速地減少干擾對電機(jī)驅(qū)動裝置1產(chǎn)生的影響，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明所述的控制運(yùn)算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH的傳感仿真部51-13；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-18；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部51-9。
在本發(fā)明上述的控制運(yùn)算部51中，由于減少了指令前處理部51-10的運(yùn)算量，可以提高機(jī)械控制部5的運(yùn)算速度，并獲得更高的控制運(yùn)算速度。故可以將反饋處理部的控制增益設(shè)定在較高水平，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明所述的控制運(yùn)算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH和速度推算值VFBH的傳感仿真部51-15；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-19；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部51-9。
在本發(fā)明上述的控制運(yùn)算部51中，由于取消了對XFBH的微分運(yùn)算，故具有抑制干擾等影響的效果。因此可以將反饋處理部51-19的控制增益設(shè)定在較高水平，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明所述的控制運(yùn)算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH的傳感仿真部51-17；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、干擾推算值DFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-20；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部51-9。
在本發(fā)明上述的控制運(yùn)算部51中，由于對干擾推算值DFBH進(jìn)行了補(bǔ)償，提高了反饋處理部51-20的抗干擾性，具有改善對干擾響應(yīng)性的效果，故可以使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明所述的濾波處理部51-3其特征還可以是，該裝置包括對上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0至少能夠進(jìn)行1次低通濾波處理手段、2次或2次以上的帶通濾波處理手段。
在本發(fā)明上述的濾波處理部51-3中，由于在采用低通濾波處理以抑制高周期范圍的振動特性的同時，對電機(jī)驅(qū)動裝置1中同時存在的復(fù)數(shù)個共振點(diǎn)進(jìn)行個別的帶通慮波處理，故可以高效地抑制電機(jī)驅(qū)動裝置1的振動。并且由于提高了反饋處理部的抗干擾性，同時改善了對干擾和指令的響應(yīng)特性，所以能夠達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明所述的濾波處理部51-8其特征還可以是，該裝置包括對上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0至少能夠進(jìn)行1次低通濾波處理手段、2次或2次以上的帶通濾波處理手段。
在本發(fā)明上述的濾波處理部51-8中，由于在采用低通濾波處理以抑制高周期范圍的振動特性的同時，對電機(jī)驅(qū)動裝置1中同時存在的復(fù)數(shù)個共振點(diǎn)進(jìn)行個別的帶通慮波處理，故可以高效地抑制電機(jī)驅(qū)動裝置1的振動。并且由于提高了反饋處理部的抗干擾性，同時改善了對干擾和指令的響應(yīng)特性，所以能夠達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明所述的指令前處理部51-1其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；利用上述平滑指令REFM和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF的前處理濾波部51-12。
在本發(fā)明上述的指令前處理部51-1中，由于對指令REF進(jìn)行了平滑處理，故可以防止由指令REF的非連續(xù)性而產(chǎn)生的振動。所以可以改善對指令REF的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明所述的指令前處理部51-1其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；利用上述平滑指令REFM、機(jī)械限制信號MALM、狀態(tài)仿真量XFF，提供第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的前饋控制器51-14；利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和機(jī)械限制信號MALM，提供狀態(tài)仿真量XFF、位置仿真指令XREF的仿真模型51-13。
在本發(fā)明上述的指令前處理部51-1中，由于仿真模型51-13是對轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13的傳遞特性和響應(yīng)特性進(jìn)行仿真的模型，位置仿真指令XREF是在負(fù)荷13不產(chǎn)生振動時，對電機(jī)驅(qū)動裝置1的軌跡特性進(jìn)行仿真的指令，因此即使不提高反饋特性，也可以改善電機(jī)驅(qū)動裝置1對指令REF的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明所述的指令前處理部51-4其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；利用上述平滑指令REFM、機(jī)械限制信號MALM、狀態(tài)仿真量XFF，提供第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的前饋控制器51-14；利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1、機(jī)械限制信號MALM，提供狀態(tài)仿真量XFF、位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF的仿真模型51-15。
在本發(fā)明上述的指令前處理部51-4中，由于向反饋處理部提供了速度仿真指令VREF，可以將電機(jī)11的速度響應(yīng)控制得與速度仿真指令VREF更加一致，故即使不提高反饋的特性，也可以改善對指令REF的速度響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明所述的指令前處理部51-6其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；根據(jù)上述平滑指令REFM、機(jī)械限制信號MALM、狀態(tài)仿真量XFF，提供第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的前饋控制器51-14；利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1、機(jī)械限制信號MALM，提供狀態(tài)仿真量XFF、位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF的仿真模型51-15。
在本發(fā)明上述的指令前處理部51-6中，仿真模型51-15是對轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13的傳遞特性和響應(yīng)特性進(jìn)行仿真的模型，故第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1具有使負(fù)荷13與平滑指令REFM相一致的反系特性。由于向反饋處理部提供了第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，所以即使不提高反饋的特性，也可以改善對指令REF的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明所述的指令前處理部51-10其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；利用上述平滑指令REFM、機(jī)械限制信號MALM、狀態(tài)仿真量XFF，提供第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的前饋控制器51-14；利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和機(jī)械限制信號MALM，提供狀態(tài)仿真量XFF、位置仿真指令XREF的仿真模型51-13。
在本發(fā)明上述的指令前處理部51-10中，由于采用了只向反饋處理部提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的方式，從而減少了反饋處理部的運(yùn)算量，故可以達(dá)到反饋處理部運(yùn)算的高速化。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機(jī)驅(qū)動裝置1對干擾的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明所述的仿真模型51-13其特征還可以是，該裝置包括利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器51-13-1；利用上述拖動速度仿真量VM和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器51-13-2；將上述拖動位置仿真量XM轉(zhuǎn)換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動位置仿真量XM和拖動速度仿真量VM轉(zhuǎn)換為狀態(tài)仿真量XFF的手段。
在本發(fā)明上述的仿真模型51-13中，當(dāng)可以將從轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13之間的傳遞函數(shù)和響應(yīng)特性視為剛性系統(tǒng)時，仿真模型51-13可以采用圖25所示的電路結(jié)構(gòu)，故可以實(shí)現(xiàn)高速的處理。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機(jī)驅(qū)動裝置1對干擾的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明所述的仿真模型51-13其特征還可以是，該裝置包括利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B，提供第1合成轉(zhuǎn)矩TREF1A的減法器51-13-3；利用上述第1合成轉(zhuǎn)矩TREF1A和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器51-13-4；利用上述拖動速度仿真量VM和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器51-13-5；利用上述拖動位置仿真量XM和負(fù)荷位置仿真量XL，提供扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX的減法器51-13-6；利用上述扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX，提供第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B的系數(shù)器51-13-7；利用上述第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B和機(jī)械限制信號MALM，提供負(fù)荷速度仿真量VL的積分器51-13-8；利用上述負(fù)荷速度仿真量VL和機(jī)械限制信號MALM，提供負(fù)荷位置仿真量XL的積分器51-13-9；利用上述拖動速度仿真量VM和負(fù)荷位置仿真量XL，提供扭轉(zhuǎn)速度仿真量SV的減法器51-13-10；將上述負(fù)荷位置仿真量XL、負(fù)荷速度仿真量VL、扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX、扭轉(zhuǎn)速度仿真量SV轉(zhuǎn)換為狀態(tài)仿真量XFF的手段；將上述拖動位置仿真量XM轉(zhuǎn)換為位置仿真指令XREF的手段。
在本發(fā)明上述的仿真模型51-13中，為了提高處理速度，當(dāng)可以將從轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13之間的傳遞函數(shù)和響應(yīng)特性視為雙慣性系統(tǒng)時，仿真模型51-13可以采用圖26所示的電路結(jié)構(gòu)，故可以實(shí)現(xiàn)高速的處理。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機(jī)驅(qū)動裝置1對干擾的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明所述的仿真模型51-15其特征還可以是，該裝置包括利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器51-13-1；利用上述拖動速度仿真量VM和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器51-13-2；將上述拖動位置仿真量XM轉(zhuǎn)換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動速度仿真量VM轉(zhuǎn)換為速度仿真指令VREF的手段；將上述拖動位置仿真量XM、拖動速度仿真量VM轉(zhuǎn)換為狀態(tài)仿真量XFF的手段。
在本發(fā)明上述的仿真模型51-15中，當(dāng)可以將從轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13之間的傳遞函數(shù)和響應(yīng)特性視為剛性系統(tǒng)時，采用向反饋處理部高速提供速度仿真指令VREF的方式，故使反饋處理部可以更為有效地利用速度仿真指令VREF。因此可以使電機(jī)驅(qū)動裝置1對指令REF的響應(yīng)特性變得平滑，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動。
本發(fā)明所述的仿真模型51-15其特征還可以是，該裝置包括利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B，提供第1合成轉(zhuǎn)矩TREF1A的減法器51-13-3；利用上述第1合成轉(zhuǎn)矩TREF1A和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器51-13-4；利用上述拖動速度仿真量VM和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器51-13-5；利用上述拖動位置仿真量XM和負(fù)荷位置仿真量XL，提供扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX的減法器51-13-6；利用上述扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX，提供第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B的系數(shù)器51-13-7；利用上述第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B和機(jī)械限制信號MALM，提供負(fù)荷速度仿真量VL的積分器51-13-8；利用上述負(fù)荷速度仿真量VL和機(jī)械限制信號MALM，提供負(fù)荷位置仿真量XL的積分器51-13-9；利用上述拖動速度仿真量VM和負(fù)荷速度仿真量VL，提供扭轉(zhuǎn)速度仿真量SV的減法器51-13-10；將上述負(fù)荷位置仿真量XL、負(fù)荷速度仿真量VL、扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX、扭轉(zhuǎn)速度仿真量SV轉(zhuǎn)換為狀態(tài)仿真量XFF的手段；將上述拖動位置仿真量XM轉(zhuǎn)換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動速度仿真量VM轉(zhuǎn)換為速度仿真指令VREF的手段。
在本發(fā)明上述的仿真模型51-15中，當(dāng)可以將從轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13之間的傳遞函數(shù)和響應(yīng)特性視為2維慣性系統(tǒng)時，采用向反饋處理部高速提供速度仿真指令VREF的方式，故使反饋處理部可以更為有效地利用速度仿真指令VREF。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機(jī)驅(qū)動裝置1對干擾的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明的效果在圖1中所記機(jī)械控制裝置，由于追加了機(jī)械控制部5，利用原有設(shè)備的接口，在對原有機(jī)械控制設(shè)備的電機(jī)驅(qū)動裝置1、傳感器2、伺服控制部3和上位控制部4的硬件和軟件不作變更的條件下，可以通過低成本地追加原有伺服控制部3所不具備的機(jī)械控制的運(yùn)算方式，以提高原有電機(jī)驅(qū)動裝置1的位置控制性能和速度控制性能。因?yàn)閷υ性O(shè)備的接口未作變更，故也無必要對上位控制部4的內(nèi)部設(shè)定作變更的情況下，有效地提高機(jī)械控制裝置的響應(yīng)特性。而機(jī)械控制部5的控制運(yùn)算是由其獨(dú)自專用的運(yùn)算器來完成的，故可以實(shí)現(xiàn)高控制周期的處理，從而獲得高速的響應(yīng)特性。
本發(fā)明圖2的機(jī)械控制部5中，在具有前述圖1的效果的同時，由于利用了機(jī)械限制信號MALM，故控制運(yùn)算部51的處理變得更為簡單，可以用同一運(yùn)算器進(jìn)行高速的控制運(yùn)算。
在本發(fā)明圖3的控制運(yùn)算部51中，在具有前述圖2的效果的同時，由于采用了機(jī)械限制信號MALM，并將各控制增益改為可變量，故可以獲得更加頑強(qiáng)的控制性能。另外由于在指令前處理部51-1對指令REF進(jìn)行了平滑處理，故能夠防止由指令REF的非連續(xù)性而產(chǎn)生的振動，以使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更平滑。
在本發(fā)明圖4的控制運(yùn)算部51中，在具有前述圖3的效果的同時，由于在反饋處理部51-5中利用了速度仿真指令VREF，從而增強(qiáng)了電機(jī)驅(qū)動裝置1針對指令REF的速度成分的一致性，故能達(dá)到對指令REF的響應(yīng)的高速化，可以高速地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行高速驅(qū)動。
在本發(fā)明圖5的控制運(yùn)算部51中，在具有前述圖4的效果的同時，由于在反饋處理部51-7采用了速度仿真指令VREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，故即使在反饋處理部51-7的控制增益被設(shè)定為較低情況下，也能實(shí)現(xiàn)對指令REF的速度和加速度的響應(yīng)特性的進(jìn)一步高速化，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
在本發(fā)明圖6的控制運(yùn)算部51中，在具有前述圖5的效果的同時，由于將第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1直接輸入到轉(zhuǎn)矩合成部51-9，與前述實(shí)施方案相比，可以用第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1直接驅(qū)動伺服控制部3，能實(shí)現(xiàn)對指令REF的加速度響應(yīng)特性的進(jìn)一步高速化，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
在本發(fā)明圖7的控制運(yùn)算部51中，在具有前述圖6的效果的同時，由于在反饋處理部51-11中未利用速度仿真指令VREF，減少了控制運(yùn)算量，可以實(shí)現(xiàn)更高速的控制運(yùn)算，故能實(shí)現(xiàn)對指令REF的響應(yīng)特性的進(jìn)一步高速化，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
在本發(fā)明圖8的控制運(yùn)算部51中，在具有前述圖7的效果的同時，由于將第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1直接輸入到轉(zhuǎn)矩合成部51-9，與前述實(shí)施方案相比，可以用第1轉(zhuǎn)矩仿真TREF1指令直接驅(qū)動伺服控制部3，能實(shí)現(xiàn)對指令REF的加速度響應(yīng)特性的進(jìn)一步高速化，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
在本發(fā)明圖9的控制運(yùn)算部51中，在具有前述圖8的效果的同時，由于利用了位置推算值XFBH進(jìn)行反饋控制，減少了由反饋狀態(tài)量XFB中所含干擾和量化誤差而引起的不良影響，故可以將反饋處理部的控制增益設(shè)定在較高水平。因此，能實(shí)現(xiàn)對指令REF的響應(yīng)特性的進(jìn)一步的高速化的同時，還可以減少干擾對電機(jī)驅(qū)動裝置1產(chǎn)生的影響，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
在本發(fā)明圖10的控制運(yùn)算部51中，在具有前述圖9的效果的同時，由于利用了位置推算值XFBH進(jìn)行反饋控制，取消了反饋處理部51-14中的差分運(yùn)算。減少了由干擾和量化誤差而引起的不良影響，故可以將反饋處理部51-14的控制增益設(shè)定在較高水平。因此，能實(shí)現(xiàn)對指令REF的響應(yīng)特性的進(jìn)一步的高速化的同時，還可以減少干擾對電機(jī)驅(qū)動裝置1產(chǎn)生的影響，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
在本發(fā)明圖11的控制運(yùn)算部51中，在具有前述圖10的效果的同時，由于在傳感仿真部51-17中采用了干擾監(jiān)視結(jié)構(gòu)，可以準(zhǔn)確地推算位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH，故可以將反饋處理部51-16的控制增益設(shè)定在更高水平。并且，由于將干擾推算值DFBH導(dǎo)入到反饋處理部51-16，從而可以高速地減少干擾對電機(jī)驅(qū)動裝置1產(chǎn)生的影響，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
在本發(fā)明圖12的控制運(yùn)算部51中，在具有前述圖11的效果的同時，由于減少了指令前處理部51-10的運(yùn)算量，可以提高機(jī)械控制部5的運(yùn)算速度，并獲得更高的控制運(yùn)算速度。故可以將反饋處理部51-18的控制增益設(shè)定在較高水平，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
在本發(fā)明圖13的控制運(yùn)算部51中，在具有前述圖12的效果的同時，由于取消了對位置推算值XFBH的微分運(yùn)算，故具有抑制干擾等影響的效果。因此可以將反饋處理部51-19的控制增益設(shè)定在較高水平，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
在本發(fā)明圖14的控制運(yùn)算部51中，在具有前述圖13的效果的同時，由于對干擾推算值DFBH進(jìn)行了補(bǔ)償，提高了反饋處理部51-20的抗干擾性，具有改善對干擾響應(yīng)性的效果，故可以使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
在本發(fā)明圖15-16的濾波處理部51-3中，在具有前述圖14的效果的同時，在采用低通濾波處理以抑制高周期范圍的振動特性的同時，對電機(jī)驅(qū)動裝置1中同時存在的復(fù)數(shù)個共振點(diǎn)進(jìn)行個別的帶通慮波處理，故可以高效地抑制電機(jī)驅(qū)動裝置1的振動。并且由于提高了反饋處理部的抗干擾性，同時改善了對干擾和指令的響應(yīng)特性，所以能夠達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
在本發(fā)明圖17-18的濾波處理部51-8中，在具有前述圖15的效果的同時，在采用低通濾波處理以抑制高周期范圍的振動特性的同時，對電機(jī)驅(qū)動裝置1中同時存在的復(fù)數(shù)個共振點(diǎn)進(jìn)行個別的帶通慮波處理，故可以高效地抑制電機(jī)驅(qū)動裝置1的振動。并且由于提高了反饋處理部的抗干擾性，同時改善了對干擾和指令的響應(yīng)特性，所以能夠達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
在本發(fā)明圖19的指令前處理部51-1中，在具有前述圖15-16的效果的同時，由于對指令REF進(jìn)行了平滑處理，故可以防止由指令REF的非連續(xù)性而產(chǎn)生的振動。所以可以改善對指令REF的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
在本發(fā)明圖20-21的指令前處理部51-1中，在具有前述圖19的效果的同時，由于仿真模型51-13是對轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13的傳遞特性和響應(yīng)特性進(jìn)行仿真的模型，位置仿真指令XREF是在負(fù)荷13不產(chǎn)生振動時，對電機(jī)驅(qū)動裝置1的軌跡特性進(jìn)行仿真的指令，因此即使不提高反饋特性，也可以改善電機(jī)驅(qū)動裝置1對指令REF的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
在本發(fā)明圖22的指令前處理部51-4中，在具有前述圖21的效果的同時，由于向反饋處理部提供了速度仿真指令VREF，可以將電機(jī)11的速度響應(yīng)控制得與速度仿真指令VREF更加一致，故即使不提高反饋的特性，也可以改善對指令REF的速度響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
在本發(fā)明圖23的指令前處理部51-6中，在具有前述圖22的效果的同時，仿真模型51-15是對轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13的傳遞特性和響應(yīng)特性進(jìn)行仿真的模型，故第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1具有使負(fù)荷13與平滑指令REFM相一致的反系特性。由于向反饋處理部提供了第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，所以即使不提高反饋的特性，也可以改善對指令REF的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
在本發(fā)明圖24的指令前處理部51-10中，在具有前述圖23的效果的同時，由于采用了只向反饋處理部提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的方式，從而減少了反饋處理部的運(yùn)算量，故可以達(dá)到反饋處理部運(yùn)算的高速化。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機(jī)驅(qū)動裝置1對干擾的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
在本發(fā)明圖25的仿真模型51-13中，在具有前述圖24的效果的同時，當(dāng)可以將從轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13之間的傳遞函數(shù)和響應(yīng)特性視為剛性系統(tǒng)時，仿真模型51-13可以采用圖25所示的電路結(jié)構(gòu)，故可以實(shí)現(xiàn)高速的處理。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機(jī)驅(qū)動裝置1對干擾的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
在本發(fā)明圖26的仿真模型51-13中，在具有前述圖25的效果的同時，當(dāng)可以將從轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13之間的傳遞函數(shù)和響應(yīng)特性視為雙慣性系統(tǒng)時，仿真模型51-13可以采用圖26所示的電路結(jié)構(gòu)，故可以實(shí)現(xiàn)高速的處理。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機(jī)驅(qū)動裝置1對干擾的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
在本發(fā)明圖27的仿真模型51-15中，在具有前述圖26的效果的同時，當(dāng)可以將從轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13之間的傳遞函數(shù)和響應(yīng)特性視為剛性系統(tǒng)時，采用向反饋處理部高速提供速度仿真指令VREF的方式，故使反饋處理部可以更為有效地利用速度仿真指令VREF。因此可以使電機(jī)驅(qū)動裝置1對指令REF的響應(yīng)特性變得平滑，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動。
在本發(fā)明圖28的仿真模型51-15中，在具有前述圖27的效果的同時，當(dāng)可以將從轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13之間的傳遞函數(shù)和響應(yīng)特性視為2維慣性系統(tǒng)時，采用向反饋處理部高速提供速度仿真指令VREF的方式，故使反饋處理部可以更為有效地利用速度仿真指令VREF。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機(jī)驅(qū)動裝置1對干擾的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
4.


圖1為第1實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的框圖。
圖2為第2實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的機(jī)械控制部的框圖。
圖3為第3實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的控制運(yùn)算部的框圖。
圖4為第4實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的控制運(yùn)算部的框圖。
圖5為第5實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的控制運(yùn)算部的框圖。
圖6為第6實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的控制運(yùn)算部的框圖。
圖7為第7實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的控制運(yùn)算部的框圖。
圖8為第8實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的控制運(yùn)算部的框圖。
圖9為第9實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的控制運(yùn)算部的框圖。
圖10為第10實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的控制運(yùn)算部的框圖。
圖11為第11實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的控制運(yùn)算部的框圖。
圖12為第12實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的控制運(yùn)算部的框圖。
圖13為第13實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的控制運(yùn)算部的框圖。
圖14為第14實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的控制運(yùn)算部的框圖。
圖15為第15實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的濾波處理部(其一)的框圖。
圖16為第16實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的濾波處理部(其二)的框圖。
圖17為第17實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的濾波處理部(其三)的框圖。
圖18為第18實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的濾波處理部(其四)的框圖。
圖19為第3實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的指令前處理部的框圖。
圖20為第16實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的指令前處理部的框圖。
圖21為第17實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的指令前處理部的框圖。
圖22為第18實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的指令前處理部的框圖。
圖23為第19實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的指令前處理部的框圖。
圖24為第20實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的指令前處理部的框圖。
圖25為第21實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的仿真模型的框圖。
圖26為第22實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的仿真模型的框圖。
圖27為第23實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的仿真模型的框圖。
圖28為第24實(shí)施方案的機(jī)械控制裝置的仿真模型的框圖。
圖29為現(xiàn)行機(jī)械控制裝置的框圖。
圖中1為電機(jī)驅(qū)動裝置11為電機(jī)12為驅(qū)動裝置13為負(fù)荷2為傳感器3為伺服控制部4為上位控制部5為機(jī)械控制部51為控制運(yùn)算部51-1為指令前處理部51-11為平滑指令處理部51-12為前處理濾波部51-13為仿真模型51-13-1為積分器51-13-2為積分器51-13-3為減法器51-13-4為積分器51-13-5為積分器51-13-6為減法器51-13-7為系數(shù)器51-13-8為減法器51-13-9為減法器
51-13-10為減法器51-14為前饋控制器51-15為仿真模型51-2為反饋處理部51-3為濾波處理部51-31為第1低通濾波處理部51-32為第1帶通濾波處理部51-33為第2帶通濾波處理部51-34為第3帶通濾波處理部51-4為指令前處理部51-5為反饋處理部51-6為指令前處理部51-7為反饋處理部51-8為濾波處理部51-81為第1低通濾波處理部51-82為第1帶通濾波處理部51-83為第2帶通濾波處理部51-84為第3帶通濾波處理部51-9為轉(zhuǎn)矩合成部51-10為指令前處理部51-11為反饋處理部51-12為反饋處理部51-13為傳感仿真部51-14為反饋處理部51-15為傳感仿真部51-16為反饋處理部51-17為傳感仿真部51-18為反饋處理部51-19為反饋處理部51-20為反饋處理部52為誤動作處理部5.具體實(shí)施方案本發(fā)明的第1個實(shí)施方案如圖1所示。一種具有電機(jī)驅(qū)動裝置1和通過檢測電機(jī)驅(qū)動裝置1的狀態(tài)量的一部分或全部來提供第1反饋狀態(tài)量XFB1的傳感器2，通過向電機(jī)驅(qū)動裝置1提供適當(dāng)?shù)碾娏VW，使電機(jī)驅(qū)動裝置1達(dá)到所需動作的機(jī)械控制裝置，其特征是該裝置包括在生成指令REF的同時，利用第2反饋狀態(tài)量XFB2和限制信號FBALM的一部或全部，進(jìn)行所要求的函數(shù)以及邏輯處理，并提供程序控制指令SON的上位控制部4；在具有位置控制方式、速度控制方式、轉(zhuǎn)矩控制方式的同時，被事先設(shè)定在轉(zhuǎn)矩控制運(yùn)行方式的條件下，利用轉(zhuǎn)矩指令TREF、第1程序控制指令SON1以及上述第1反饋狀態(tài)量XFB1，提供電力UVW、第1限制信號FBALM1、和反饋狀態(tài)量XFB等的伺服控制部3；利用上述指令REF、上述反饋狀態(tài)量XFB、上述第1限制信號FBALM1和上述第1程序控制指令SON1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF、限制信號FBALM、第1程序控制指令SON1以及第2反饋狀態(tài)量XFB2等的機(jī)械控制部5。
電機(jī)驅(qū)動裝置1、傳感器2、上位控制部4、伺服控制部3與現(xiàn)行的方式相同。但是伺服控制部3被設(shè)定在轉(zhuǎn)矩控制狀態(tài)。也就是說，由伺服控制部3所提供的第1限制信號FBALM1中，至少不包括定位終了信號和速度到達(dá)信號。
機(jī)械控制部5利用上述指令REF、反饋狀態(tài)量XFB、第1限制信號FBALM1和邏輯指令SON，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF、限制信號FBALM、第1邏輯指令SON1和第2反饋狀態(tài)量XFB2。機(jī)械控制部5與上位控制部4之間的接口是按伺服控制部3在被設(shè)定為位置控制方式或速度控制方式下的接口方式定義的。機(jī)械控制部5與伺服控制部3之間的接口是按伺服控制部3被設(shè)定為轉(zhuǎn)矩控制方式下的接口方式定義的。而機(jī)械控制部5的控制運(yùn)算方式與伺服控制部3的位置控制運(yùn)算方式、速度運(yùn)算方式不同，是根據(jù)指令REF和反饋狀態(tài)量XFB生成轉(zhuǎn)矩指令TREF，并按照伺服控制部3的轉(zhuǎn)矩指令的接口方式向其提供指令。也就是說，機(jī)械控制部5中的從指令REF到轉(zhuǎn)矩指令TREF的響應(yīng)特性、從反饋狀態(tài)量XFB到轉(zhuǎn)矩指令TREF的響應(yīng)特性的一部分或全部，與伺服控制部在被定義為位置控制運(yùn)算方式或速度控制運(yùn)算方式時的響應(yīng)特性是不同的。機(jī)械控制部5的控制運(yùn)算是由其獨(dú)自的運(yùn)算器來實(shí)現(xiàn)的，而并未使用上位控制部4的運(yùn)算器或伺服控制部3的運(yùn)算器。
另外，在從伺服控制部3所獲的上述第1限制信號FBALM1中，至少加入了定位終了信號和速度到達(dá)信號之后，合成限制信號FBALM，并提供給上位控制部4。
依據(jù)本實(shí)施方案，由于追加了機(jī)械控制部5，利用原有設(shè)備的接口，在對原有機(jī)械控制設(shè)備的電機(jī)驅(qū)動裝置1、傳感器2、伺服控制部3和上位控制部4的硬件和軟件不作變更的條件下，可以通過低成本地追加原有伺服控制部3所不具備的機(jī)械控制的運(yùn)算方式，以提高原有電機(jī)驅(qū)動裝置1的位置控制性能和速度控制性能。因?yàn)閷υ性O(shè)備的接口未作變更，故也無必要對上位控制部4的內(nèi)部設(shè)定作變更的情況下，有效的提高機(jī)械控制裝置的響應(yīng)特性。而機(jī)械控制5的控制運(yùn)算是由其獨(dú)自專用的運(yùn)算器來完成的，故可以實(shí)現(xiàn)高控制周期的處理，從而獲得高速的響應(yīng)特性。
本發(fā)明的第2個實(shí)施方案如圖2所示。機(jī)械控制部5的特征是該裝置包括利用上述程序控制指令SON、第1限制信號FBALM1、指令REF、反饋狀態(tài)量XFB，提供機(jī)械限制信號MALM和限制信號FBALM的誤動作處理部52；利用上述指令REF、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的控制運(yùn)算部51；將上述程序控制指令SON作為第1程序控制指令SON1來提供的手段；將上述反饋狀態(tài)量XFB作為第2反饋狀態(tài)量XFB2來提供的手段。
在誤動作處理部52，首先利用指令REF和反饋狀態(tài)量XFB生成定位終了信號。其次，在第1限制信號FBALM1中加入定位終了，以提供限制信號FBALM。然后將程序控制指令SON、伺服信號和清零信號合成為機(jī)械限制信號MALM。再根據(jù)程序控制指令SON中的清零信號的狀態(tài)，將誤動作處理部52的狀態(tài)復(fù)位。
在控制運(yùn)算部51進(jìn)行以下處理當(dāng)以下(1)式成立時，依據(jù)指令REF和反饋狀態(tài)量XFB，采用與伺服控制部3所不具備的控制運(yùn)算方式進(jìn)行控制運(yùn)算，以提供轉(zhuǎn)矩指令TREF。
MALM＝0 (1)當(dāng)以下(2)式成立時，在將控制運(yùn)算部51的控制運(yùn)算狀態(tài)量進(jìn)行初始化的同時，依據(jù)指令REF和反饋狀態(tài)量XFB，采用與伺服控制部3所不具備的控制運(yùn)算方式進(jìn)行控制運(yùn)算，以提供轉(zhuǎn)矩指令TREF。
MALM＝1 (2)當(dāng)以下(3)式成立時，控制運(yùn)算部51不進(jìn)行控制運(yùn)算，在將控制運(yùn)算部的控制運(yùn)算狀態(tài)量進(jìn)行初始化的同時，將轉(zhuǎn)矩指令TREF強(qiáng)制地設(shè)定為零。
MALM＝2 (3)當(dāng)以下(4)式成立時，將控制運(yùn)算部51的控制參數(shù)設(shè)定為新的值以后，依據(jù)指令REF和反饋狀態(tài)量XFB，進(jìn)行控制運(yùn)算部51的控制運(yùn)算，以提供轉(zhuǎn)矩指令TREF。
MALM＝3 (4)因此，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于利用了機(jī)械限制信號MALM，故控制運(yùn)算部51的處理變得更為簡單，可以用同一運(yùn)算器進(jìn)行高速的控制運(yùn)算。
本發(fā)明的第3個實(shí)施方案如圖3、19所示?？刂七\(yùn)算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF的指令前處理部51-1；利用上述位置仿真指令XREF、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-2；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的濾波處理部51-3。
指令前處理部51-1如圖19所示，并進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)或(4)成立時，進(jìn)行以下(5)、(6)式的處理。其中，(K)為時間K＊T的變量值，T為上位控制部4的指令輸出周期，(k)為時間k＊t的變量值，t為機(jī)械控制部5的控制周期。
XREF(K+k)＝(REF(K)-REF(K-1))＊k/K (5)k＝0～T/t (6)當(dāng)上式(2)成立時，進(jìn)行以下(7)、(8)式的處理。
REF(K-1)＝0 (7)XREF(K+k)＝(REF(K)-REF(K-1))＊k/K (8)當(dāng)上式(3)成立時，進(jìn)行以下(9)、(10)式的處理。
REF(K-1)＝0 (9)REF(K)＝0 (10)在反饋處理部51-2進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行以下(11)式的處理。其中，s為微分運(yùn)算符，Kp為位置控制增益，Ki為積分控制增益，Kv為微分控制增益，(j)為時間j＊t的變量值。
TREF0＝(Kp+Kv＊s+Ki/s)＊(XREF-XFB)(11)當(dāng)上式(2)成立時，將(11)式的微分器和積分器進(jìn)行初始化后，進(jìn)行(11)式的運(yùn)算。
當(dāng)上式(3)成立時，將(11)式的微分器和積分器進(jìn)行初始化后，作以下設(shè)定。
TREF0(j)＝0 (12)當(dāng)上式(4)成立時，在完成以下(13)、(14)、(15)式的運(yùn)算后，進(jìn)行(11)式的運(yùn)算。
Kp＝Kp0 (13)Kv＝Kv0 (14)Ki＝Ki0 (15)其中，Kp0、Kv0、Ki0為事先設(shè)定的可變控制增益。
在濾波處理部51-3進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(16)式的處理。
TREF＝TREF0/(tf＊s+1)(16)其中，tf為濾波器的時間常數(shù)。
當(dāng)上式(2)成立時，對(16)式的濾波狀態(tài)進(jìn)行初始化后，進(jìn)行(16)式的運(yùn)算。
當(dāng)上式(3)成立時，對(16)式的濾波狀態(tài)進(jìn)行初始化后，進(jìn)行(17)式的運(yùn)算。
TREF＝0 (17)當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(18)式的處理后，進(jìn)行(16)的運(yùn)算。
tf＝tf0 (18)其中，tf0為預(yù)先設(shè)定的可變控制增益。
由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于采用了機(jī)械限制信號MALM，并將各控制增益改為可變量，故可以獲得更加頑強(qiáng)的控制性能。另外由于在指令前處理部51-1對指令REF進(jìn)行了平滑處理，故能夠防止由指令REF的非連續(xù)性而產(chǎn)生的振動，以使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更平滑。
本發(fā)明的第4個實(shí)施方案如圖4所示。控制運(yùn)算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和速度仿真指令VREF的指令前處理部51-4；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-5；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的濾波處理部51-3。
指令前處理部51-4進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)或(4)成立時，進(jìn)行(19)、(20)式的處理。
XREF(K+k)＝(REF(K)-REF(K-1))＊k/K(19)VREF(j)＝(XREF(j)-XREF(j-1))/t (20)當(dāng)上式(2)成立時，進(jìn)行(7)、(8)式的處理的同時，進(jìn)行(21)式的處理。然后進(jìn)行(20)式的處理。
XREF(j-1)＝0 (21)當(dāng)上式(3)成立時，進(jìn)行(7)、(8)式，和以下(22)、(23)、(24)式的處理。
XREF(j)＝0 (22)XREF(j-1)＝0 (23)VREF(j)＝0 (24)反饋處理部51-5進(jìn)行以下的處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(25)式的處理。
TREF0＝(Kp+Ki/s)＊(XREF-XFB)+Kv＊(VREF-s＊XFB)(25)當(dāng)上式(2)成立時，先將(25)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(25)式的運(yùn)算。
當(dāng)上式(3)成立時，先將(25)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(12)式的處理。
當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(13)～(15)式的處理后，進(jìn)行(25)式的運(yùn)算。
由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于在反饋處理部51-5中利用了速度仿真指令VREF，從而增強(qiáng)了電機(jī)驅(qū)動裝置1的針對指令REF的速度成分的一致性，故能達(dá)到對指令REF的響應(yīng)的高速化，可以高速地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行高速驅(qū)動。
本發(fā)明的第5個實(shí)施方案如圖5所示?？刂七\(yùn)算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-7；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的濾波處理部51-3。
指令前處理部51-6進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)或(4)成立時，進(jìn)行(19)、(20)式處理的同時，進(jìn)行(26)式的處理。
TREF1(j)＝(VREF(j)-VREF(j-1))＊Jm/t (26)當(dāng)上式(2)成立時，進(jìn)行(7)、(8)、(21)式的處理的同時，進(jìn)行以下(27)式的處理。然后進(jìn)行(26)式的處理。
VREF(j-1)＝0 (27)當(dāng)上式(3)成立時，進(jìn)行(9)、(10)、(22)～(24)式的處理，和以下(28)、(29)式的處理。
TREF1(j)＝0 (28)
TREF1(j-1)＝0 (29)反饋處理部51-7進(jìn)行以下的處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(30)式的處理。
TREF0＝(Kp+Ki/s)＊(XREF-XFB)+Kv＊(VREF-s＊XFB)+TREF1 (30)當(dāng)上式(2)成立時，先將(30)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(30)式的運(yùn)算。
當(dāng)上式(3)成立時，先將(30)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(12)式的運(yùn)算。
當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(13)～(15)式的處理后，進(jìn)行(30)式的運(yùn)算。
由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于在反饋處理部51-7采用了速度仿真指令VREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，故即使在反饋處理部51-7的控制增益被設(shè)定為較低情況下，也能實(shí)現(xiàn)對指令REF的速度和加速度的響應(yīng)特性的進(jìn)一步高速化，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明的第6個實(shí)施方案如圖6所示。控制運(yùn)算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-5；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8。
利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部51-9。
濾波處理部51-8進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(31)式的處理。
TREFF＝TREF0/(tf＊s+1)(31)當(dāng)上式(2)成立時，將(31)式中濾波器的狀態(tài)初始化后，進(jìn)行(31)式的運(yùn)算。
當(dāng)上式(3)成立時，將(31)式中濾波器的狀態(tài)初始化，并進(jìn)行(32)式的處理。
TREFF＝0 (32)當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(18)式的處理后，進(jìn)行(32)式的運(yùn)算。
轉(zhuǎn)矩合成部51-9進(jìn)行以下(33)式的處理TREF＝TREF1+TREFF (33)由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于將第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1直接輸入到轉(zhuǎn)矩合成部51-9，與前述實(shí)施方案相比，可以用第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1直接驅(qū)動伺服控制部3，能實(shí)現(xiàn)對指令REF的加速度響應(yīng)特性的進(jìn)一步高速化，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明的第7個實(shí)施方案如圖7所示?？刂七\(yùn)算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述位置仿真指令XREF、第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-11；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的濾波處理部51-3。
指令前處理部51-10進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)或(4)成立時，進(jìn)行(19)、(20)式處理的同時，進(jìn)行(26)式的處理。
當(dāng)上式(2)成立時，進(jìn)行(7)、(8)、(21)式處理的同時，進(jìn)行(27)式的處理后，進(jìn)行(2
6)式的處理。
當(dāng)上式(3)成立時，進(jìn)行(9)、(10)、(22)～(24)以及(28)、(29)式的處理。
反饋處理部51-11進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(34)式的處理。
TREF0＝(Kp+Ki/s+Kv＊s)＊(XREF-XFB)+TREF1 (34)當(dāng)上式(2)成立時，先將(34)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(34)式的運(yùn)算。
當(dāng)上式(3)成立時，先將(34)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(12)式的處理。
當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(13)～(15)式的處理后，進(jìn)行(34)式的運(yùn)算。
由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于在反饋處理部51-11中未利用速度仿真指令VREF，減少了控制運(yùn)算量，可以實(shí)現(xiàn)更高速的控制運(yùn)算，故能實(shí)現(xiàn)對指令REF的響應(yīng)特性的進(jìn)一步高速化，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明的第8個實(shí)施方案如圖8所示?？刂七\(yùn)算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述位置仿真指令XREF、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-2；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8。
利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部51-9。
由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于將第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1直接輸入到轉(zhuǎn)矩合成部51-9，與前述實(shí)施方案相比，可以用第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1直接驅(qū)動伺服控制部3，能實(shí)現(xiàn)對指令REF的加速度響應(yīng)特性的進(jìn)一步高速化，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明的第9個實(shí)施方案如圖9所示?？刂七\(yùn)算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH的傳感仿真部51-13；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-12；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部51-9。
傳感器仿真部51-13進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(35)、(36)、(37)式的運(yùn)算。
XFBH(j+1)＝XFBH(j)+VFBH(j)＊t+(XFB(j)-XFBH(j))＊L1 (35)VFBH(j+1)＝VFBH(j)+TREF＊t/Jm+DFBH(j)＊t/Jm+(XFB(j)-XFBH(j))＊L2 (36)DFBH(j+1)＝DFBH(j)+(XFB(j)-XFBH(j))＊L3 (37)
其中，L1、L2、L3為傳感仿真部部51-13的控制增益。
當(dāng)上式(2)成立時，進(jìn)行(38)、(39)、(40)式的處理后，進(jìn)行(35)～(37)式的運(yùn)算。
XFBH(j)＝0 (38)VFBH(j)＝0 (39)DFBH(j)＝0 (40)當(dāng)上式(3)成立時，進(jìn)行(38)～(40)式的運(yùn)算后，進(jìn)行(41)～(43)式的處理。
XFBH(j+1)＝0(41)VFBH(j+1)＝0(42)DFBH(j+1)＝0(43)當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(44)～(46)式的處理后，進(jìn)行(35)～(37)式的運(yùn)算。
L1＝L10 (44)L2＝L20 (45)L3＝L30 (46)其中，L10、L20、L30為預(yù)先設(shè)定的傳感仿真部部51-13的可變控制增益。
反饋處理部51-12進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(47)式的運(yùn)算。
TREF0＝(Kp+Ki/s)＊(XREF-XFBH)+Kv＊(VREF-s＊XFBH)(47)當(dāng)上式(2)成立時，先將(47)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(47)式的運(yùn)算。
當(dāng)上式(3)成立時，先將(47)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(12)式的處理。
當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(13)～(15)式的處理后，進(jìn)行(47)式的運(yùn)算。
由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于利用了位置推算值XFBH進(jìn)行反饋控制，減少了由反饋狀態(tài)量XFB中所含干擾和量化誤差而引起的不良影響，故可以將反饋處理部51-12的控制增益設(shè)定在較高水平。因此，能實(shí)現(xiàn)對指令REF的響應(yīng)特性的進(jìn)一步的高速化的同時，還可以減少干擾對電機(jī)驅(qū)動裝置1產(chǎn)生的影響，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明的第10個實(shí)施方案如圖10所示?？刂七\(yùn)算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH和速度推算值VFBH的傳感仿真部51-15；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-14；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部51-9。
傳感仿真部51-15可以采用與前述實(shí)施方案中9所記傳感仿真部51-13相同的結(jié)構(gòu)。
反饋處理部51-14進(jìn)行以下的處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(48)式的處理。
TREF0＝(Kp+Ki/s)＊(XREF-XFBH)+Kv＊(VREF-VFBH)(48)當(dāng)上式(2)成立時，先將(48)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(48)式的運(yùn)算。
當(dāng)上式(3)成立時，先將(48)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(12)式的處理。
當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(13)～(15)式的處理后，進(jìn)行(48)式的運(yùn)算。
由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于利用了位置推算值XFBH進(jìn)行反饋控制，取消了反饋處理部51-14中的差分運(yùn)算。減少了由干擾和量化誤差而引起的不良影響，故可以將反饋處理部51-14的控制增益設(shè)定在較高水平。因此，能實(shí)現(xiàn)對指令REF的響應(yīng)特性的進(jìn)一步的高速化的同時，還可以減少干擾對電機(jī)驅(qū)動裝置1產(chǎn)生的影響，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明的第11個實(shí)施方案如圖11所示?？刂七\(yùn)算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH的傳感仿真部51-17；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、干擾推算值DFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-16；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部51-9。
傳感仿真部51-17可以采用與前述實(shí)施方案9中所記傳感仿真部51-13相同的結(jié)構(gòu)。
反饋處理部51-16進(jìn)行以下的處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(49)式的處理。
TREF0＝(Kp+Ki/s)＊(XREF-XFBH)+Kv＊(VREF-VFBH)+DFBH(49)當(dāng)上式(2)成立時，先將(49)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(49)式的運(yùn)算。
當(dāng)上式(3)成立時，先將(49)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(12)式的處理。
當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(13)～(15)式的處理后，進(jìn)行(49)式的運(yùn)算。
由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于在傳感仿真部51-17中采用了干擾監(jiān)視結(jié)構(gòu)，可以準(zhǔn)確地推算位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH，故可以將反饋處理部51-16的控制增益設(shè)定在更高水平。并且，由于將干擾推算值DFBH導(dǎo)入到反饋處理部51-16，從而可以高速地減少干擾對電機(jī)驅(qū)動裝置1產(chǎn)生的影響，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明的第12個實(shí)施方案如圖12所示。控制運(yùn)算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH的傳感仿真部51-13；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-18；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部51-9。
反饋處理部51-18進(jìn)行以下的處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(50)式的處理。
TREF0＝(Kp+Ki/s+Kv＊s)＊(XREF-XFBH) (50)當(dāng)上式(2)成立時，先將(50)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(50)式的運(yùn)算。
當(dāng)上式(3)成立時，先將(50)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(12)式的處理。
當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(13)～(15)式的處理后，進(jìn)行(50)式的運(yùn)算。
由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于減少了指令前處理部51-10的運(yùn)算量，可以提高機(jī)械控制部5的運(yùn)算速度，并獲得更高的控制運(yùn)算速度。故可以將反饋處理部51-18的控制增益設(shè)定在較高水平，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明的第13個實(shí)施方案如圖13所示?？刂七\(yùn)算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH和速度推算值VFBH的傳感仿真部51-15；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-19；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部51-9。
反饋處理部51-19進(jìn)行以下的處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(51)式的處理。
TREF0＝(Kp+Ki/s+s)＊(XREF-XFBH)+Kv＊(XREF＊s-VFBH) (51)當(dāng)上式(2)成立時，先將(51)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(51)式的運(yùn)算。
當(dāng)上式(3)成立時，先將(51)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(12)式的處理。
當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(13)～(15)式的處理后，進(jìn)行(51)式的運(yùn)算。
由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于取消了對XFBH的微分運(yùn)算，故具有抑制干擾等影響的效果。因此可以將反饋處理部51-19的控制增益設(shè)定在較高水平，使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明的第14個實(shí)施方案如圖14所示?？刂七\(yùn)算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH的傳感仿真部51-17；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、干擾推算值DFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-20；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部51-9。
反饋處理部51-20進(jìn)行以下的處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(52)式的處理。
TREF0＝(Kp+Ki/s+s)＊(XREF-XFBH)+Kv＊(XREF＊s-VFBH)+DFBH (52)當(dāng)上式(2)成立時，先將(52)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(52)式的運(yùn)算。
當(dāng)上式(3)成立時，先將(52)式的微分器和積分器初始化后，進(jìn)行(12)式的處理。
當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(13)～(15)式的處理后，進(jìn)行(52)式的運(yùn)算。
由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于對DFBH進(jìn)行了補(bǔ)償，提高了反饋處理部51-20的抗干擾性，具有改善對干擾響應(yīng)性的效果，故可以使對電機(jī)驅(qū)動裝置1的驅(qū)動變得更為高速和平滑。
本發(fā)明的第15個實(shí)施方案如圖15～18所示。圖15所示濾波處理部51-3的特征是該裝置包括利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供第2轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF2的第1低通濾波處理部51-31；利用上述第2轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF2和機(jī)械限制信號MALM，提供第3轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF3的第1帶通濾波處理部51-32；利用上述第3轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF3和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的第2帶通濾波處理部51-33。
圖16所示濾波處理部51-3的特征是該裝置包括利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供第2轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF2的第1低通濾波處理部51-31；利用上述第2轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF2和機(jī)械限制信號MALM，提供第3轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF3的第1帶通濾波處理部51-32；利用上述第3轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF3和機(jī)械限制信號MALM，提供第4轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF4的第2帶通濾波處理部51-34。
利用上述第4轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF4和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的第3帶通濾波處理部51-35。
圖17所示濾波處理部51-8的特征是該裝置包括利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供第2轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF2的第1低通濾波處理部51-81；利用上述第2轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF2和機(jī)械限制信號MALM，提供第3轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF3的第1帶通濾波處理部51-82；利用上述第3轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF3和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的第2帶通濾波處理部51-83。
圖18所示濾波處理部51-8的特征是該裝置包括利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供第2轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF2的第1低通濾波處理部51-81；利用上述第2轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF2和機(jī)械限制信號MALM，提供第3轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF3的第1帶通濾波處理部51-82；利用上述第3轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF3和機(jī)械限制信號MALM，提供第4轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF4的第2帶通濾波處理部51-84。
利用上述第4轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF4和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的第3帶通濾波處理部51-85。
低通波濾波處理部進(jìn)行以下的處理當(dāng)上式(1)成立時，按(53)式的傳遞函數(shù)進(jìn)行處理。
Gf(s)＝1/(tf1＊s+1) (53)其中，tf1為低通波濾波的時間常數(shù)。
當(dāng)上式(2)成立時，先將(53)式的狀態(tài)量初始化后，進(jìn)行(53)式的運(yùn)算。
當(dāng)上式(3)成立時，先將(53)式的狀態(tài)量初始化后，將低通濾波處理部的輸出強(qiáng)制地設(shè)為零。
當(dāng)上式(4)成立時，設(shè)
tf1＝tf10 (54)并進(jìn)行(53)式的運(yùn)算。其中tf10為預(yù)先設(shè)定的新的時間常數(shù)。
各個帶通波濾波處理部進(jìn)行以下的處理當(dāng)上式(1)成立時，按(53)式的傳遞函數(shù)進(jìn)行處理。
Gn(s)＝(s＊s+wm＊wm)/(s＊s+wm＊s/Qm+wm＊wm) (55)其中，wm為第m帶通波濾波處理部的帶通波濾波的截止頻率，Qm為第m帶通波濾波處理部的帶通波濾波的衰減系數(shù)。
當(dāng)上式(2)成立時，先將(55)式的狀態(tài)量初始化后，進(jìn)行(55)式的運(yùn)算。
當(dāng)上式(3)成立時，先將(55)式的狀態(tài)量初始化后，將低通濾波處理部的輸出強(qiáng)制地設(shè)為零。
當(dāng)上式(4)成立時，設(shè)wm＝wm0 (56)Qm＝Qm0 (57)并進(jìn)行(55)式的運(yùn)算。其中wm 0、Qm0為預(yù)先設(shè)定的截止頻率和衰減系數(shù)。
由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，在采用低通濾波處理以抑制高周期范圍的振動特性的同時，對電機(jī)驅(qū)動裝置1中同時存在的復(fù)數(shù)個共振點(diǎn)進(jìn)行個別的帶通慮波處理，故可以高效地抑制電機(jī)驅(qū)動裝置1的振動。并且由于提高了反饋處理部的抗干擾性，同時改善了對干擾和指令的響應(yīng)特性，所以能夠達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明的第16個實(shí)施方案如圖20所示。指令前處理部51-1的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；利用上述平滑指令REFM和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF的前處理濾波部51-12。
平滑指令處理部51-11進(jìn)行以下的處理當(dāng)上式(1)或(4)成立時，進(jìn)行以下(58)、(59)式的處理。
REFM(K+k)＝(REF(K)-REF(K-1))＊k/K (58)k＝0～T/t (59)當(dāng)上式(2)成立時，進(jìn)行以下(60)、(61)式的處理。
REFM(K-1)＝0(60)REFM(K+k)＝(REF(K)-REF(K-1))＊k/K (61)當(dāng)上式(3)成立時，進(jìn)行以下(62)、(63)式的處理。
REFM(K-1)＝0(62)REFM(K)＝0 (63)前處理濾波部51-12進(jìn)行以下的處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行以下(64)式的處理。其中tpf為前處理濾波部的時間常數(shù)。
XREF＝REFM/(tpf＊s+1)(64)當(dāng)上式(2)成立時，將(64)式的狀態(tài)量初始化后，進(jìn)行(64)式的處理。
當(dāng)上式(3)成立時，將(64)式的狀態(tài)量初始化后，進(jìn)行(65)式的處理。
XREF＝0 (65)當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(66)式的處理后，進(jìn)行(64)式的處理。其中tpf0為前處理濾波部的預(yù)先決定的新的時間常數(shù)。
tpf＝tpf0 (66)由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于對指令REF進(jìn)行了平滑處理，故可以防止由指令REF的非連續(xù)性而產(chǎn)生的振動。所以可以改善對指令REF的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明的第17個實(shí)施方案如圖21所示。指令前處理部51-1的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；利用上述平滑指令REFM、機(jī)械限制信號MALM、狀態(tài)仿真量XFF，提供第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的前饋控制器51-14；利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和機(jī)械限制信號MALM，提供狀態(tài)仿真量XFF、位置仿真指令XREF的仿真模型51-13。
仿真模型51-13是用含有至少2次以上積分操作的特定的函數(shù)運(yùn)算，對轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13的傳遞特性和響應(yīng)特性進(jìn)行仿真的仿真模型。仿真模型51-13進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行以下(67)～74)式的處理。其中Kc為彈性系數(shù)，JL為負(fù)荷端的轉(zhuǎn)動慣量，JM為驅(qū)動端的轉(zhuǎn)動慣量，{ }為集合。
XL＊s＝VL (67)VL＊s＝Kc＊XS/JL (68)XM＊s＝VM (69)VM＊s＝(TREF1-Kc＊XS)/JM (70)XS＝XM-XL (71)VS＝VM-VL (72)XFF＝{XL、VL、XS、VS} (73)XREF＝XM (74)當(dāng)上式(2)成立時，對XL、VL、XS、VS、XM、VM進(jìn)行初始化后，進(jìn)行(67)～74)式的處理。
當(dāng)上式(3)成立時，對XL、VL、XS、VS、XM、VM進(jìn)行初始化后，進(jìn)行以下(75)式的處理。
XREF＝0(75)當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行以下(76)～(78)式的處理后，進(jìn)行(67)～74)式的處理。
其中JL0、JM0、Kc0為仿真模型的預(yù)先決定的新的系數(shù)。
JL＝JL0(76)JM＝JM0(77)Kc＝Kc0(78)為使仿真模型51-13的負(fù)荷與平滑指令REFM相一致，前饋控制器51-14采用生成第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的結(jié)構(gòu)。前饋控制器51-14進(jìn)行以下的處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(79)式的處理。其中K1～K4、Ki為控制增益。
TREF1＝(REFM-XL)＊(K1+Ki/s)-K2＊VL-K3＊XS-K4＊VS (79)由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于仿真模型51-13是對轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13的傳遞特性和響應(yīng)特性進(jìn)行仿真的模型，位置仿真指令XREF是在負(fù)荷13不產(chǎn)生振動時，對電機(jī)驅(qū)動裝置1的軌跡特性進(jìn)行仿真的指令，因此即使不提高反饋特性，也可以改善電機(jī)驅(qū)動裝置1對指令REF的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明的第18個實(shí)施方案如圖22所示。指令前處理部51-4的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；利用上述平滑指令REFM、機(jī)械限制信號MALM、狀態(tài)仿真量XFF，提供第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的前饋控制器51-14；利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1、機(jī)械限制信號MALM，提供狀態(tài)仿真量XFF、位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF的仿真模型51-15。
仿真模型51-15是用含有至少2次以上積分操作的特定的函數(shù)，對轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13的傳遞特性和響應(yīng)特性進(jìn)行仿真的仿真模型。仿真模型51-15進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(67)～74)式和以下(80)式的處理。
VREF＝VM(80)當(dāng)上式(2)成立時，對XL、VL、XS、VS、XM、VM進(jìn)行初始化后，進(jìn)行(67)～74)式和(80)式的處理。
當(dāng)上式(3)成立時，對XL、VL、XS、VS、XM、VM進(jìn)行初始化后，進(jìn)行以下(75)式和以下(81)式的處理。
XREF＝0 (81)當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行以下(76)～(78)式的處理后，進(jìn)行(67)～74)式和(80)式的處理。
由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于向反饋處理部提供了速度仿真指令VREF，可以將電機(jī)11的速度響應(yīng)控制得與速度仿真指令VREF更加一致，故即使不提高反饋的特性，也可以改善對指令REF的速度響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明的第19個實(shí)施方案如圖23所示。指令前處理部51-6的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；根據(jù)上述平滑指令REFM、機(jī)械限制信號MALM、狀態(tài)仿真量XFF，提供第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的前饋控制器51-14；利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1、機(jī)械限制信號MALM，提供狀態(tài)仿真量XFF、位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF的仿真模型51-15。
由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，仿真模型51-15是對轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13的傳遞特性和響應(yīng)特性進(jìn)行仿真的模型，故第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1具有使負(fù)荷13與平滑指令REFM相一致的反系特性。由于向反饋處理部提供了第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，所以即使不提高反饋的特性，也可以改善對指令REF的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明的第20個實(shí)施方案如圖24所示。指令前處理部51-10的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；利用上述平滑指令REFM、機(jī)械限制信號MALM、狀態(tài)仿真量XFF，提供第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的前饋控制器51-14；利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和機(jī)械限制信號MALM，提供狀態(tài)仿真量XFF、位置仿真指令XREF的仿真模型51-13。
由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，由于采用了只向反饋處理部提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的方式，從而減少了反饋處理部的運(yùn)算量，故可以達(dá)到反饋處理部運(yùn)算的高速化。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機(jī)驅(qū)動裝置1對干擾的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明的第21個實(shí)施方案如圖25所示。仿真模型51-13的特征是該裝置包括；利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器51-13-1；利用上述拖動速度仿真量VM和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器51-13-2；將上述拖動位置仿真量XM轉(zhuǎn)換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動位置仿真量XM和拖動速度仿真量VM轉(zhuǎn)換為狀態(tài)仿真量XFF的手段。
積分運(yùn)算器51-13-1進(jìn)行以下的處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(82)式的處理。
VM＝TREF1/(JM＊s)(82)當(dāng)上式(2)成立時，將(82)式的積分器初始化后，進(jìn)行(82)式的處理。
當(dāng)上式(3)成立時，將(82)式的積分器初始化后，進(jìn)行以下(83)式的處理。
VM＝0(83)當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(77)式的處理后，進(jìn)行以下(83)式的處理。
積分運(yùn)算器51-13-2進(jìn)行以下的處理當(dāng)上式(1)或(4)成立時，進(jìn)行(84)式的處理。
XM＝VM/s (84)當(dāng)上式(2)成立時，將(84)式的積分器初始化后，進(jìn)行(84)式的處理。
當(dāng)上式(3)成立時，將(84)式的積分器初始化后，進(jìn)行以下(85)式的處理。
XM＝0(85)另外，本實(shí)施方案是在以下(86)、(87)式的條件下進(jìn)行的。
XREF＝XM (86)XFF＝{XM、VM}(87)由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，當(dāng)可以將從轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13之間的傳遞函數(shù)和響應(yīng)特性視為剛性系統(tǒng)時，仿真模型51-13可以采用圖25所示的電路結(jié)構(gòu)，故可以實(shí)現(xiàn)高速的處理。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機(jī)驅(qū)動裝置1對干擾的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明的第22個實(shí)施方案如圖26所示。仿真模型51-13的特征是該裝置包括利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B，提供第1合成轉(zhuǎn)矩TREF1A的減法器51-13-3；利用上述第1合成轉(zhuǎn)矩TREF1A和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器51-13-4；利用上述拖動速度仿真量VM和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器51-13-5；利用上述拖動位置仿真量XM和負(fù)荷位置仿真量XL，提供扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX的減法器51-13-6；利用上述扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX，提供第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B的系數(shù)器51-13-7；利用上述第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B和機(jī)械限制信號MALM，提供負(fù)荷速度仿真量VL的積分器51-13-8；利用上述負(fù)荷速度仿真量VL和機(jī)械限制信號MALM，提供負(fù)荷位置仿真量XL的積分器51-13-9；利用上述拖動速度仿真量VM和負(fù)荷位置仿真量XL，提供扭轉(zhuǎn)速度仿真量SV的減法器51-13-10；將上述負(fù)荷位置仿真量XL、負(fù)荷速度仿真量VL、扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX、扭轉(zhuǎn)速度仿真量SV轉(zhuǎn)換為狀態(tài)仿真量XFF的手段；將上述拖動位置仿真量XM轉(zhuǎn)換為位置仿真指令XREF的手段。
減法器51-13進(jìn)行(88)式的處理。
TREF1A＝TREF1-TREF1B (88)積分運(yùn)算器51-13-4進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(89)式的處理。
VM＝TREF1A/(JM＊s) (89)當(dāng)上式(2)成立時，將(89)式的積分器初始化后，進(jìn)行(89)式的處理。
當(dāng)上式(3)成立時，將(89)式的積分器初始化后，進(jìn)行(89)式的處理。
當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(77)式的處理后，進(jìn)行(89)式的處理。
積分運(yùn)算器51-13-5進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)或(4)成立時，進(jìn)行(84)式的處理。
當(dāng)上式(2)成立時，將(84)式的積分器初始化后，進(jìn)行(84)式的處理。
當(dāng)上式(3)成立時，將(84)式的積分器初始化后，進(jìn)行(85)式的處理。
積分運(yùn)算器51-13-6進(jìn)行以下(90)式的處理。
SX＝XM-XL (90)系數(shù)器51-13-7進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)～(3)的其中之一成立時，進(jìn)行(91)式的處理。
TREF1B＝Kc＊SX (91)當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(78)式的處理后，進(jìn)行(91)式的處理。
積分運(yùn)算器51-13-8進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)成立時，進(jìn)行(92)式的處理。
VL＝TREF1B/(JL＊s) (89)當(dāng)上式(2)成立時，將(92)式的積分器初始化后，進(jìn)行(92)式的處理。
當(dāng)上式(3)成立時，將(92)式的積分器初始化后，進(jìn)行(93)式的處理。
VL＝0 (93)當(dāng)上式(4)成立時，進(jìn)行(76)式的處理之后，進(jìn)行(93)式的處理。
積分運(yùn)算器51-13-9進(jìn)行以下處理當(dāng)上式(1)或(4)成立時，進(jìn)行(94)式的處理。
XL＝VL/s(94)當(dāng)上式(2)成立時，將(94)式的積分器初始化后，進(jìn)行(94)式的處理。
當(dāng)上式(3)成立時，將(94)式的積分器初始化后，進(jìn)行(95)式的處理。
XL＝0 (95)減法器51-13進(jìn)行(96)式的處理。
SV＝VM-VL (96)另外，本實(shí)施方案是在以下(97)、(98)式的條件下進(jìn)行的。
XREF＝XM(97)XFF＝{XL、VL、SX、SV} (98)由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，當(dāng)可以將從轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13之間的傳遞函數(shù)和響應(yīng)特性視為雙慣性系統(tǒng)時，仿真模型可以采用圖26所示的電路結(jié)構(gòu)，故可以實(shí)現(xiàn)高速的處理。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機(jī)驅(qū)動裝置1對干擾的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
本發(fā)明的第23個實(shí)施方案如圖27所示。仿真模型51-15的特征是該裝置包括利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器51-13-1；利用上述拖動速度仿真量VM和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器51-13-2；將上述拖動位置仿真量XM轉(zhuǎn)換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動速度仿真量VM轉(zhuǎn)換為速度仿真指令VREF的手段；將上述拖動位置仿真量XM、拖動速度仿真量VM轉(zhuǎn)換為狀態(tài)仿真量XFF的手段。
本實(shí)施方案是在以下(99)、(100)式的條件下進(jìn)行的。
XREF＝XM(99)VREF＝VM (100)由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，當(dāng)可以將從轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13之間的傳遞函數(shù)和響應(yīng)特性視為剛性系統(tǒng)時，采用向反饋處理部高速提供速度仿真指令VREF的方式，故使反饋處理部可以更為有效地利用速度仿真指令VREF。因此可以使電機(jī)驅(qū)動裝置1對指令REF的響應(yīng)特性變得平滑，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動。
本發(fā)明的第24個實(shí)施方案如圖28所示。仿真模型51-15的特征是該裝置包括利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B，提供第1合成轉(zhuǎn)矩TREF1A的減法器51-13-3；利用上述第1合成轉(zhuǎn)矩TREF1A和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器51-13-4；利用上述拖動速度仿真量VM和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器51-13-5；利用上述拖動位置仿真量XM和負(fù)荷位置仿真量XL，提供扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX的減法器51-13-6；利用上述扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX，提供第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B的系數(shù)器51-13-7；利用上述第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B和機(jī)械限制信號MALM，提供負(fù)荷速度仿真量VL的積分器51-13-8；利用上述負(fù)荷速度仿真量VL和機(jī)械限制信號MALM，提供負(fù)荷位置仿真量XL的積分器51-13-9；利用上述拖動速度仿真量VM和負(fù)荷速度仿真量VL，提供扭轉(zhuǎn)速度仿真量SV的減法器51-13-10；將上述負(fù)荷位置仿真量XL、負(fù)荷速度仿真量VL、扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX、扭轉(zhuǎn)速度仿真量SV轉(zhuǎn)換為狀態(tài)仿真量XFF的手段；將上述拖動位置仿真量XM轉(zhuǎn)換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動速度仿真量VM轉(zhuǎn)換為速度仿真指令VREF的手段。
本實(shí)施方案是在(99)、(100)式的條件下進(jìn)行的。
由此可見，采用本實(shí)施方案，在具有前述實(shí)施方案的效果的同時，當(dāng)可以將從轉(zhuǎn)矩指令TREF到負(fù)荷13之間的傳遞函數(shù)和響應(yīng)特性視為2維慣性系統(tǒng)時，采用向反饋處理部高速提供速度仿真指令VREF的方式，故使反饋處理部可以更為有效地利用速度仿真指令VREF。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機(jī)驅(qū)動裝置1對干擾的響應(yīng)特性，達(dá)到高速、平滑地對電機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行驅(qū)動的目的。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械控制裝置，具有電機(jī)驅(qū)動裝置(1)和通過檢測電機(jī)驅(qū)動裝置(1)的狀態(tài)量的一部分或全部來提供第1反饋狀態(tài)量XFB1的傳感器(2)，通過向電機(jī)驅(qū)動裝置(1)提供適當(dāng)?shù)碾娏VW，使電機(jī)驅(qū)動裝置(1)達(dá)到所需動作，其特征是該裝置包括在生成指令REF的同時，利用第2反饋狀態(tài)量XFB2和限制信號FBALM的一部或全部，進(jìn)行所要求的函數(shù)以及邏輯處理，并提供程序控制指令SON的上位控制部(4)；在具有位置控制方式、速度控制方式、轉(zhuǎn)矩控制方式的同時，被事先設(shè)定在轉(zhuǎn)矩控制運(yùn)行方式的條件下，利用轉(zhuǎn)矩指令TREF、第1程序控制指令SON1以及上述第1反饋狀態(tài)量XFB1，提供電力UVW、第1限制信號FBALM1、和反饋狀態(tài)量XFB等的伺服控制部(3)；利用上述指令REF、上述反饋狀態(tài)量XFB、上述第1限制信號FBALM1和上述第1程序控制指令SON1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF、限制信號FBALM、第1程序控制指令SON1以及第2反饋狀態(tài)量XFB2等的機(jī)械控制部(5)。
2.如上述權(quán)利要求1中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的機(jī)械控制部(5)包括利用上述程序控制指令SON、第1限制信號FBALM1、指令REF、反饋狀態(tài)量XFB，提供機(jī)械限制信號MALM和限制信號FBALM的誤動作處理部(52)；利用上述指令REF、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的控制運(yùn)算部(51)；將上述程序控制指令SON作為第1程序控制指令SON1來提供的手段；將上述反饋狀態(tài)量XFB作為第2反饋狀態(tài)量XFB2來提供的手段。
3.如上述權(quán)利要求2中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的控制運(yùn)算部(51)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF的指令前處理部(51-1)利用上述位置仿真指令XREF、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-2)；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的濾波處理部(51-3)。
4.如上述權(quán)利要求2中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的控制運(yùn)算部(51)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和速度仿真指令VREF的指令前處理部(51-4)；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-5)；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的濾波處理部(51-3)。
5.如上述權(quán)利要求2中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的控制運(yùn)算部(51)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-6)；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-7)；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的濾波處理部(51-3)。
6.如上述權(quán)利要求2中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的控制運(yùn)算部(51)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-6)；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-5)；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部(51-8)；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部(51-9)。
7.如上述權(quán)利要求2中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的控制運(yùn)算部(51)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-10)；利用上述位置仿真指令XREF、第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-11)；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的濾波處理部(51-3)。
8.如上述權(quán)利要求2中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的控制運(yùn)算部(51)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-10)；利用上述位置仿真指令XREF、反饋狀態(tài)量XFB、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-2)；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部(51-8)；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部(51-9)。
9.如上述權(quán)利要求2中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的控制運(yùn)算部(51)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-6)；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH的傳感仿真部(51-13)；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-12)；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部(51-8)；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部(51-9)。
10.如上述權(quán)利要求2中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的控制運(yùn)算部(51)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-6)；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH和速度推算值VFBH的傳感仿真部(51-15)；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-14)；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部(51-8)；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部(51-9)。
11.如上述權(quán)利要求2中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的控制運(yùn)算部(51)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-6)；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH的傳感仿真部(51-17)；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、干擾推算值DFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-16)；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部(51-8)；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部(51-9)。
12.如上述權(quán)利要求2中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的控制運(yùn)算部(51)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-10)；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH的傳感仿真部(51-13)；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-18)；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部(51-8)；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部(51-9)。
13.如上述權(quán)利要求2中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的控制運(yùn)算部(51)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-10)；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH和速度推算值VFBH的傳感仿真部(51-15)；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-19)；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部(51-8)；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部(51-9)。
14.如上述權(quán)利要求2中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的控制運(yùn)算部(51)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-10)；利用上述反饋狀態(tài)量XFB、轉(zhuǎn)矩指令TREF、機(jī)械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH的傳感仿真部(51-17)；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、干擾推算值DFBH、機(jī)械限制信號MALM，提供第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-20)；利用上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0和機(jī)械限制信號MALM，提供轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF的濾波處理部(51-8)；利用上述轉(zhuǎn)矩仿真指令TREFF和第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1，提供轉(zhuǎn)矩指令TREF的轉(zhuǎn)矩合成部(51-9)。
15.如上述權(quán)利要求3至5，以及7中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的濾波處理部(51-3)包括對上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0至少能夠進(jìn)行1次低通濾波處理手段、2次或2次以上的帶通濾波處理手段。
16.如上述權(quán)利要求6，以及8至14中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的濾波處理部(51-8)包括對上述第0轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF0至少能夠進(jìn)行1次低通濾波處理手段、2次或2次以上的帶通濾波處理手段。
17.如上述權(quán)利要求3，以及15中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的指令前處理部(51-1)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部(51-11)；利用上述平滑指令REFM和機(jī)械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF的前處理濾波部(51-12)。
18.如上述權(quán)利要求3，以及15中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的指令前處理部(51-1)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部(51-11)；利用上述平滑指令REFM、機(jī)械限制信號MALM、狀態(tài)仿真量XFF，提供第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的前饋控制器(51-14)；利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和機(jī)械限制信號MALM，提供狀態(tài)仿真量XFF、位置仿真指令XREF的仿真模型(51-13)。
19.如上述權(quán)利要求4，以及15中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的指令前處理部(51-4)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部(51-11)；利用上述平滑指令REFM、機(jī)械限制信號MALM、狀態(tài)仿真量XFF，提供第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的前饋控制器(51-14)；利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1、機(jī)械限制信號MALM，提供狀態(tài)仿真量XFF、位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF的仿真模型(51-15)。
20.如上述權(quán)利要求5、6、以及9至11、和15、16中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的指令前處理部(51-6)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部(51-11)；根據(jù)上述平滑指令REFM、機(jī)械限制信號MALM、狀態(tài)仿真量XFF，提供第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的前饋控制器(51-14)；利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1、機(jī)械限制信號MALM，提供狀態(tài)仿真量XFF、位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF的仿真模型(51-15)。
21.如上述權(quán)利要求7、8、以及12至16中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的指令前處理部(51-10)包括利用上述指令REF和機(jī)械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部(51-11)；利用上述平滑指令REFM、機(jī)械限制信號MALM、狀態(tài)仿真量XFF，提供第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1的前饋控制器(51-14)；利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和機(jī)械限制信號MALM，提供狀態(tài)仿真量XFF、位置仿真指令XREF的仿真模型(51-13)。
22.如上述權(quán)利要求18、21中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的仿真模型(51-13)包括利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器(51-13-1)；利用上述拖動速度仿真量VM和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器(51-13-2)；將上述拖動位置仿真量XM轉(zhuǎn)換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動位置仿真量XM和拖動速度仿真量VM轉(zhuǎn)換為狀態(tài)仿真量XFF的手段。
23.如上述權(quán)利要求18、21中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的仿真模型(51-13)包括利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B，提供第1合成轉(zhuǎn)矩TREF1A的減法器(51-13-3)；利用上述第1合成轉(zhuǎn)矩TREF1A和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器(51-13-4)；利用上述拖動速度仿真量VM和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器(51-13-5)；利用上述拖動位置仿真量XM和負(fù)荷位置仿真量XL，提供扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX的減法器(51-13-6)；利用上述扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX，提供第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B的系數(shù)器(51-13-7)；利用上述第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B和機(jī)械限制信號MALM，提供負(fù)荷速度仿真量VL的積分器(51-13-8)；利用上述負(fù)荷速度仿真量VL和機(jī)械限制信號MALM，提供負(fù)荷位置仿真量XL的積分器(51-13-9)；利用上述拖動速度仿真量VM和負(fù)荷位置仿真量XL，提供扭轉(zhuǎn)速度仿真量SV的減法器(51-13-10)；將上述負(fù)荷位置仿真量XL、負(fù)荷速度仿真量VL、扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX、扭轉(zhuǎn)速度仿真量SV轉(zhuǎn)換為狀態(tài)仿真量XFF的手段；將上述拖動位置仿真量XM轉(zhuǎn)換為位置仿真指令XREF的手段。
24.如上述權(quán)利要求19、20中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的仿真模型(51-15)包括利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器(51-13-1)；利用上述拖動速度仿真量VM和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器(51-13-2)；將上述拖動位置仿真量XM轉(zhuǎn)換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動速度仿真量VM轉(zhuǎn)換為速度仿真指令VREF的手段；將上述拖動位置仿真量XM、拖動速度仿真量VM轉(zhuǎn)換為狀態(tài)仿真量XFF的手段。
25.如上述權(quán)利要求19、20中所述的機(jī)械控制裝置，其中所述的仿真模型(51-15)包括利用上述第1轉(zhuǎn)矩仿真指令TREF1和第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B，提供第1合成轉(zhuǎn)矩TREF1A的減法器(51-13-3)；利用上述第1合成轉(zhuǎn)矩TREF1A和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器(51-13-4)；利用上述拖動速度仿真量VM和機(jī)械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器(51-13-5)；利用上述拖動位置仿真量XM和負(fù)荷位置仿真量XL，提供扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX的減法器(51-13-6)；利用上述扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX，提供第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B的系數(shù)器(51-13-7)；利用上述第1仿真彈性轉(zhuǎn)矩TREF1B和機(jī)械限制信號MALM，提供負(fù)荷速度仿真量VL的積分器(51-13-8)；利用上述負(fù)荷速度仿真量VL和機(jī)械限制信號MALM，提供負(fù)荷位置仿真量XL的積分器(51-13-9)；利用上述拖動速度仿真量VM和負(fù)荷速度仿真量VL，提供扭轉(zhuǎn)速度仿真量SV的減法器(51-13-10)；將上述負(fù)荷位置仿真量XL、負(fù)荷速度仿真量VL、扭轉(zhuǎn)位置仿真量SX、扭轉(zhuǎn)速度仿真量SV轉(zhuǎn)換為狀態(tài)仿真量XFF的手段；將上述拖動位置仿真量XM轉(zhuǎn)換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動速度仿真量VM轉(zhuǎn)換為速度仿真指令VREF的手段。
全文摘要
一種機(jī)械控制裝置,其特征是該裝置包括:在生成指令REF的同時,利用第2反饋狀態(tài)量XFB2和限制信號FBALM的一部或全部,進(jìn)行所要求的函數(shù)以及邏輯處理,并提供程序控制指令SON的上位控制部4;在具有位置控制方式、速度控制方式、轉(zhuǎn)矩控制方式的同時,被事先設(shè)定在轉(zhuǎn)矩控制運(yùn)行方式的條件下,利用轉(zhuǎn)矩指令TREF、第1程序控制指令SON1以及上述第1反饋狀態(tài)量XFB1,提供電力UVW、第1限制信號FBALM1、和反饋狀態(tài)量XFB等的伺服控制部3;利用上述指令REF、上述反饋狀態(tài)量XFB、上述第1限制信號FBALM1和上述第1程序控制指令SON1,提供轉(zhuǎn)矩指令TREF、限制信號FBALM、第1程序控制指令SON1以及第1反饋狀態(tài)量XFB2等的機(jī)械控制部5。
文檔編號G05D27/02GK1367413SQ0210926
公開日2002年9月4日 申請日期2002年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月7日
發(fā)明者王志宏 申請人:王志宏