專利名稱：控制裝置、致動(dòng)器系統(tǒng)、及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制裝置、致動(dòng)器系統(tǒng)、及控制方法。
背景技術(shù)：
一般而言，有助于各種操作自動(dòng)化的工業(yè)用機(jī)器人具備致動(dòng)器。所述致動(dòng)器包括例如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的價(jià)格相對(duì)較低，且具有在旋轉(zhuǎn)速度低的區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)矩較大的性質(zhì)。因此，包括步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的致動(dòng)器適于能活用此性質(zhì)的操作。另一方面，在旋轉(zhuǎn)速度高的區(qū)域內(nèi)，因強(qiáng)大的反電動(dòng)勢(shì)(逆電壓)而導(dǎo)致步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩顯著降低。
近年來，提出有一種改善所述轉(zhuǎn)矩降低的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)I及2)。專利文獻(xiàn)I所公開的控制裝置是在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)輸出滿足特定條件的情況下，進(jìn)行磁場(chǎng)削弱電流控制，由此緩和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)的影響。另外，專利文獻(xiàn)2所公開的驅(qū)動(dòng)裝置使用恒定電流控制電路的PWM(Pulse Width Modulation，脈寬調(diào)制)信號(hào)控制對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)施加的電壓，由此緩和反電動(dòng)勢(shì)的影響。[背景技術(shù)文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)I]日本專利特開2004-320847號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]日本專利特開2009-089560號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
[發(fā)明所要解決的問題]然而，由專利文獻(xiàn)I所公開的控制裝置所實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩提高是有限制的。另外，專利文獻(xiàn)2所公開的驅(qū)動(dòng)裝置是根據(jù)PWM信號(hào)的占空比而控制電壓。然而，在特定旋轉(zhuǎn)速度以上的狀態(tài)下，占空比成為固定值，因此無法抑制在旋轉(zhuǎn)速度高的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)的影響。本發(fā)明是鑒于所述問題點(diǎn)而完成，其目的在于提供一種在旋轉(zhuǎn)速度較高的區(qū)域內(nèi)有效防止步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩降低的控制裝置、致動(dòng)器系統(tǒng)、及控制方法。[解決問題的技術(shù)手段]為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明的控制裝置包括驅(qū)動(dòng)單元，其將用以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)供給至所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；運(yùn)算單元，其根據(jù)所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出狀態(tài)而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓進(jìn)行運(yùn)算；及升壓?jiǎn)卧?，其根?jù)所述運(yùn)算單元所運(yùn)算出的升壓電壓而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行升壓。所述運(yùn)算單元也可根據(jù)所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓進(jìn)行運(yùn)算。所述運(yùn)算單元也可根據(jù)所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)值而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓進(jìn)行運(yùn)算。所述控制裝置也可包括動(dòng)態(tài)模型生成單元，該動(dòng)態(tài)模型生成單元計(jì)算出以包含所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械系動(dòng)態(tài)模型預(yù)測(cè)的所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，所述運(yùn)算單元根據(jù)以所述動(dòng)態(tài)模型生成單元計(jì)算出的所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓進(jìn)行運(yùn)算。所述運(yùn)算單元也可根據(jù)所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)值和所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)值的偏差而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓進(jìn)行運(yùn)算。所述運(yùn)算單元也可將從多個(gè)電壓中選擇出的電壓作為所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓，所述多個(gè)電壓為與所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的上升成比例而分等級(jí)往高設(shè)定的多個(gè)電
壓。 所述運(yùn)算單元也可在所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出狀態(tài)超過特定閾值的情況下，對(duì)所述驅(qū)動(dòng)振號(hào)的升壓電壓進(jìn)行運(yùn)算。所述升壓?jiǎn)卧部苫谑孪仍O(shè)定的電壓而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行升壓。所述控制裝置也可包括磁場(chǎng)削弱控制單元，該磁場(chǎng)削弱控制單元在超出所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大響應(yīng)頻率區(qū)域的區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行削弱所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的磁場(chǎng)電流的控制。本發(fā)明的致動(dòng)器系統(tǒng)包括步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；及控制所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的上述任一控制裝置。本發(fā)明的控制方法是控制用以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓的控制方法，且根據(jù)所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出狀態(tài)而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)運(yùn)算出的升壓電壓而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行升壓。[發(fā)明的效果]根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，對(duì)施加至步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電壓進(jìn)行升壓。由此，可在旋轉(zhuǎn)速度較高的區(qū)域中有效地提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。


圖I是表示實(shí)施方式I的致動(dòng)器系統(tǒng)的概觀的外形圖；圖2是表示構(gòu)成圖I所示的致動(dòng)器系統(tǒng)的控制裝置及線性致動(dòng)器的構(gòu)成的方塊圖；圖3是說明根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出的目標(biāo)值而計(jì)算出的磁場(chǎng)削弱電流的圖；圖4是表示從旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的電流向靜止坐標(biāo)系的電流的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的圖；圖5是表示升壓電路構(gòu)成的電路圖；圖6是表示控制裝置的處理的流程圖；圖7是表示由磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器實(shí)施的電流控制處理的流程圖；圖8是表示由升壓指令處理部及升壓電路實(shí)施的升壓處理的流程圖；圖9是表示旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值和電動(dòng)機(jī)電源電壓的關(guān)系的圖；圖10是表示實(shí)施方式2的升壓電路構(gòu)成的電路圖；圖11是表示由升壓指令處理部及升壓電路實(shí)施的升壓處理的流程圖；圖12是表示旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值和電動(dòng)機(jī)電源電壓的關(guān)系的圖13是表示構(gòu)成實(shí)施方式3的致動(dòng)器系統(tǒng)的控制裝置及線性致動(dòng)器的構(gòu)成的方塊圖；圖14是表示由升壓指令處理部及升壓電路實(shí)施的升壓處理的流程圖；圖15是表示在包含升壓指令處理電路以代替升壓指令處理部的情況下構(gòu)成致動(dòng)器系統(tǒng)的控制裝置及線性致動(dòng)器的構(gòu)成的方塊圖；圖16是表示構(gòu)成實(shí)施方式4的致動(dòng)器系統(tǒng)的控制裝置及線性致動(dòng)器的構(gòu)成的方塊圖；圖17是表示由動(dòng)態(tài)模型生成部、升壓指令處理部及升壓電路實(shí)施的升壓處理的流程圖；圖18是表示構(gòu)成實(shí)施方式5的致動(dòng)器系統(tǒng)的控制裝置及線性致動(dòng)器的構(gòu)成的方塊圖；
圖19是表示旋轉(zhuǎn)角度的偏差和旋轉(zhuǎn)速度的關(guān)系的圖；圖20是表示由升壓指令處理部及升壓電路實(shí)施的升壓處理的流程圖；以及圖21是表示旋轉(zhuǎn)角度的偏差的絕對(duì)值和電動(dòng)機(jī)電源電壓的關(guān)系的圖。[符號(hào)的說明]10致動(dòng)器系統(tǒng)20控制裝置21運(yùn)算部211位置指令生成部212第I減法運(yùn)算器213位置控制器214第2減法運(yùn)算器215速度控制器216磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器217坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器218升壓指令處理部219動(dòng)態(tài)模型生成部22升壓電路221DC/DC 控制器222升壓電壓調(diào)整部23、24電流控制器25PWM 逆變器26、27電流檢測(cè)器28升壓指令處理電路30線性致動(dòng)器31外殼32步進(jìn)電動(dòng)機(jī)33滾珠螺桿34滑塊
35編碼器41電動(dòng)機(jī)電纜42編碼器電纜Cl電容器CPU1、CPU2、CPU3、CPU4 信號(hào)Dl二極管Id、Iq、I α、I β電流It電流的目標(biāo)值
LI線圈La特性Lb實(shí)線P1、P3輸入端口P2輸出端口Pa、Pb點(diǎn)Pm常數(shù)Rl R6電阻Tl T4晶體管Th閾值Θ旋轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)值0t旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)值Θ d旋轉(zhuǎn)角度的偏差τ轉(zhuǎn)矩φ相位ω旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)值cot旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值cod旋轉(zhuǎn)速度的偏差ωπι被模型化的旋轉(zhuǎn)速度
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。(實(shí)施方式I)圖I表示實(shí)施方式I的致動(dòng)器系統(tǒng)10的概觀。如圖I所示，致動(dòng)器系統(tǒng)10包括控制裝置20、線性致動(dòng)器30、電動(dòng)機(jī)電纜41、及編碼器電纜42。線性致動(dòng)器30包括外殼31、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32、滾珠螺桿33、滑塊34、及編碼器35。外殼31是保護(hù)內(nèi)部的各部件的中空部件。在外殼31的內(nèi)部收納有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32、滾珠螺桿33、及編碼器35。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)軸和滾珠螺桿33連結(jié)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32使?jié)L珠螺桿33根據(jù)從控制裝置20經(jīng)由電動(dòng)機(jī)電纜41輸入的脈沖電力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。由此，滑塊34向X軸方向移動(dòng)?；瑝K34的位置和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)角度成比例。例如在滑塊34如圖I所示般位于離步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32最近的位置的情況下，旋轉(zhuǎn)角度為0°。在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)從此狀態(tài)起進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)角度達(dá)到720°的情況下，滑塊34向+X軸方向移動(dòng)2cm。編碼器35是例如磁式旋轉(zhuǎn)編碼器。編碼器35檢測(cè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)速度。編碼器35經(jīng)由編碼器電纜42將表示旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)值的信號(hào)輸出至控制裝置20。編碼器35并不限于磁式，也可是光學(xué)式等其他方式的編碼器?？刂蒲b置20通過對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32供給脈沖電力而使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32旋轉(zhuǎn)至特定旋轉(zhuǎn)角度為止?？刂蒲b置20經(jīng)由編碼器電纜42從編碼器35取得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)值。使用圖2說明控制裝置20的功能。圖2表示 構(gòu)成圖I所示的致動(dòng)器系統(tǒng)10的控制裝置20及線性致動(dòng)器30的方塊圖。如圖2所示，控制裝置20包括運(yùn)算部21、升壓電路22、電流控制器23、24、PWM逆變器25、及電流檢測(cè)器26、27。運(yùn)算部21 以 CPU (Central Processing Unit,中央處理器)、RAM (Random AccessMemory，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)及存儲(chǔ)裝置等為資源而執(zhí)行程序，由此執(zhí)行各種處理。運(yùn)算部21由位置指令生成部211、第I減法運(yùn)算器212、位置控制器213、第2減法運(yùn)算器214、速度控制器215、磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器217、及升壓指令處理部218構(gòu)成。位置指令生成部211根據(jù)所執(zhí)行的程序而生成表示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)值的位置指令信號(hào)。位置指令生成部211將所生成的信號(hào)輸出至第I減法運(yùn)算器212。位置指令生成部211也可從運(yùn)算部21的外部取得目標(biāo)值0t。例如位置指令生成部211也可取得用戶輸入至控制裝置20的值。第I減法運(yùn)算器212計(jì)算出從位置指令生成部211輸出的旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)值Θ t、及由編碼器35檢測(cè)出的旋轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)值Θ的偏差0d。第I減法運(yùn)算器212將表示偏差Θ d的信號(hào)輸出至位置控制器213。位置控制器213根據(jù)從第I減法運(yùn)算器212輸出的偏差Θ d，計(jì)算出旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值《t。位置控制器213將表示目標(biāo)值的信號(hào)輸出至第2減法運(yùn)算器214及升壓指令處理部218。第2減法運(yùn)算器214計(jì)算出從位置控制器213輸出的旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值ω t、及由編碼器35檢測(cè)出的旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)值ω的偏差cod。第2減法運(yùn)算器214將表示偏差ω d的信號(hào)輸出至速度控制器215。速度控制器215根據(jù)從第2減法運(yùn)算器214輸出的偏差ω d，計(jì)算出供給至步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的脈沖電流的目標(biāo)值It、占空比及脈沖周期等目標(biāo)值。速度控制器215將表示所計(jì)算出的目標(biāo)值It等的信號(hào)輸出至磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216。磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216根據(jù)從速度控制器215輸出的脈沖電流的目標(biāo)值It，計(jì)算出旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d軸電流Id及q軸電流Iq。磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216根據(jù)目標(biāo)值It和旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)值ω，計(jì)算出電動(dòng)機(jī)輸出的目標(biāo)值Pt。磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216在目標(biāo)值Pt滿足特定條件的情況下，將d軸電流Id設(shè)為磁場(chǎng)削弱電流，由此執(zhí)行磁場(chǎng)削弱電流控制。磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216將表不電流Id、Iq的信號(hào)輸出至坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器217。使用圖3說明磁場(chǎng)削弱電流控制。圖3的上部是表示將橫軸設(shè)為轉(zhuǎn)矩τ、將縱軸設(shè)為旋轉(zhuǎn)速度ω時(shí)轉(zhuǎn)矩τ和旋轉(zhuǎn)速度ω的關(guān)系的特性圖。圖中點(diǎn)劃線所表示的特性La是表示在不執(zhí)行磁場(chǎng)削弱電流控制的情況下步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的最大響應(yīng)頻率區(qū)域的特性。具體而言，特性La是在二相(A相、B相)電動(dòng)機(jī)中流通額定電流而進(jìn)行全步驅(qū)動(dòng)(full stepdrive)的情況下的特性。如特性La所呈現(xiàn),在旋轉(zhuǎn)速度較高的區(qū)域內(nèi)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的轉(zhuǎn)矩顯著降低。磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216事先設(shè)定磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償輸出區(qū)域。磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償輸出區(qū)域是圖3中比實(shí)線Lb更右側(cè)的區(qū)域、即標(biāo)注影線的區(qū)域。實(shí)線Lb是使用電動(dòng)機(jī)輸出固定的反比例曲線而規(guī)定。如果電動(dòng)機(jī)輸出的目標(biāo)值Pt在磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償輸出區(qū)域內(nèi)，則磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216執(zhí)行磁場(chǎng)削弱電流控制。如果目標(biāo)值Pt在磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償輸出區(qū)域外，則磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216根據(jù)原本的特性La而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32。具體而言，磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216事先求出規(guī)定實(shí)線Lb的電動(dòng)機(jī)輸出的常數(shù)Pm。常數(shù)Pm是事先根據(jù)Pm = KX ω sX I的公式計(jì)算出來。其中,K表示轉(zhuǎn)矩常數(shù)(Nm/A)、ω s表示邊界旋轉(zhuǎn)速度(rad/sec)、及I表示額定電流(A)。K、ω s及I是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的固有
值。磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216根據(jù)Pt = KXcoXIt的公式計(jì)算出電動(dòng)機(jī)輸出的目標(biāo)值Pt。在目標(biāo)值Pt超過常數(shù)Pm的情況下，磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216執(zhí)行磁場(chǎng)削弱電流控制。在目標(biāo)值Pt為常數(shù)Pm以下的情況下，磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216不執(zhí)行磁場(chǎng)削弱電流控制。在執(zhí)行磁場(chǎng)削弱電流控制的情況下，磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216根據(jù)Φ = cos-^Pm/Pt)的公式計(jì)算出相位Φ。磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216根據(jù)Id = ItXsinΦ的公式計(jì)算出d軸電流Id0磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216根據(jù)Iq = ItXcos(J)的公式計(jì)算出q軸電流Iq。例如，在電動(dòng)機(jī)輸出的目標(biāo)值Pt示于圖3中的點(diǎn)Pb的情況下，點(diǎn)Pb在磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償輸出區(qū)域內(nèi)，因此磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216執(zhí)行磁場(chǎng)削弱電流控制。在此情況下，電流It、Id、Iq的關(guān)系示于圖3下部。d軸電流Id是磁場(chǎng)削弱電流。因?yàn)殡娏鱅d如圖3的下部所示為負(fù)值，所以在抵消反電動(dòng)勢(shì)的影響的方向上起作用。返回圖2，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器217將從磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216輸出的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的電流Id、Iq轉(zhuǎn)換為靜止坐標(biāo)系的電流Ια、Ιβ。轉(zhuǎn)換的具體示例示于圖4。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器217將分別表示電流I α、I β的信號(hào)輸出至電流控制器23、24。升壓指令處理部218根據(jù)從位置控制器213輸出的旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值ω t，判定是否對(duì)施加至步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行升壓。在進(jìn)行升壓的情況下，升壓指令處理部218判定升壓后的電動(dòng)機(jī)電源電壓(以下，稱為升壓電壓)的電壓值。升壓指令處理部218將表示此等判定結(jié)果的信號(hào)輸出至升壓電路22。升壓電路22對(duì)從控制裝置20的外部施加的控制裝置電源電壓進(jìn)行升壓，以此作為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的電動(dòng)機(jī)電源電壓?？刂蒲b置電源電壓是例如直流的24V。升壓電路22將電動(dòng)機(jī)電源電壓施加至PWM逆變器25。圖5是表示升壓電路22的電路圖。如圖5所示，升壓電路22由DC/DC(直流-直流)控制器221、線圈LI、二極管D1、晶體管Tl、電阻Rl、R5、R6、升壓電壓調(diào)整部222、及電容器Cl構(gòu)成。DC/DC控制器221、線圈LI、二極管D1、晶體管Tl、電阻Rl、R5、R6、及電容器Cl作為對(duì)電壓進(jìn)行升壓的電路而構(gòu)成基本電路。在使DC/DC控制器221從輸出端口 P2施加至晶體管Tl的柵極電壓導(dǎo)通的情況下，能量存儲(chǔ)在線圈LI中。在施加至晶體管Tl的柵極電壓為斷開的情況下，存儲(chǔ)在線圈LI中的能量作為電動(dòng)機(jī)電源電壓的成分而得以釋放。DC/DC控制器221通過反復(fù)進(jìn)行柵極電壓的導(dǎo)通/斷開，將電動(dòng)機(jī)電源電壓升壓至高于控制裝置電源電壓的電壓值。DC/DC控制器221根據(jù)從升壓指令處理部218輸入至輸入端口 Pl的信號(hào)CPUl，選擇是否要升壓。在施加至輸入端口 Pl的電壓為導(dǎo)通的情況下，DC/DC控制器221反復(fù)進(jìn)行柵極電壓的導(dǎo)通/斷開。由此，DC/DC控制器221對(duì)電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行升壓。在施加至輸入端口 Pl的電壓為斷開的情況下，DC/DC控制器221不對(duì)電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行升壓。在此情況下，電動(dòng)機(jī)電源電壓和控制裝置電源電壓相等，為24V。在對(duì)電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行升壓的情況下，DC/DC控制器221調(diào)整柵極電壓的導(dǎo)通/斷開的時(shí)機(jī)。由此，經(jīng)由輸入端口 P3取得的點(diǎn)Pa的電壓保持于固定，升壓電壓維持為特定電壓值。升壓電壓調(diào)整部222由電阻R2 R4及晶體管T2 T4構(gòu)成。升壓電壓調(diào)整部222根據(jù)從升壓指令處理部218輸出的信號(hào)CPU2 CPU4，使電阻R2 R4各自導(dǎo)通。在信號(hào)CPU2 CPU4分別為導(dǎo)通、導(dǎo)通、及斷開的情況下，升壓電壓調(diào)整部222使電阻R2、R3導(dǎo) 通，不使電阻R4導(dǎo)通。由此，升壓電壓和點(diǎn)Pa的電壓的比例根據(jù)電阻R2 R4的電阻值及信號(hào)CPU2 CPU4的導(dǎo)通/斷開而變化。因?yàn)辄c(diǎn)Pa的電壓是固定的，所以升壓電壓成為與變更的比例對(duì)應(yīng)的電壓值。升壓電壓調(diào)整部222根據(jù)信號(hào)CPU2 CPU4以26V、28V、…、40V這8組對(duì)電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行升壓。升壓電壓的值可通過變更電阻R2 R4、R5、及R6各自的電阻值而任意設(shè)定。返回圖2，電流控制器23通過對(duì)PWM逆變器25輸出控制信號(hào)，將從PWM逆變器25輸出的A相信號(hào)的電流量保持為電流I α。電流控制器23通過從電流檢測(cè)器26取得電流量的檢測(cè)值而穩(wěn)定從PWM逆變器25輸出的電流量。電流控制器24和電流控制器23同樣，通過從電流檢測(cè)器27取得電流量的檢測(cè)值，將從PWM逆變器25輸出的B相信號(hào)的電流量保持為電流I β。PWM逆變器25將A相及B相的脈沖信號(hào)作為用以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32。A相及B相各自的脈沖信號(hào)的電流量是通過電流控制器23、24而保持為電流I α、I β。A相及B相的脈沖信號(hào)的電壓是從升壓電路22供給的電動(dòng)機(jī)電源電壓。使用圖6說明控制裝置20所執(zhí)行的處理。位置指令生成部211生成表示旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)值Θ t的位置指令(步驟S101)。第I減法運(yùn)算器212計(jì)算出旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)值et和檢測(cè)值Θ的偏差0d(步驟S102)。位置控制器213根據(jù)偏差0d而計(jì)算出旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值COt(步驟S103)。第2減法運(yùn)算器214計(jì)算出旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值和檢測(cè)值ω的偏差cod(步驟S104)。速度控制器215根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度的偏差od而計(jì)算出電流的目標(biāo)值It等(步驟S105)。磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器217執(zhí)行電流控制處理(步驟S106)。使用圖7說明電流控制處理。磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216取得脈沖電流的目標(biāo)值It及旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)值ω (步驟Sm)。磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216根據(jù)目標(biāo)值It及檢測(cè)值ω而計(jì)算出電動(dòng)機(jī)輸出的目標(biāo)值Pt (步驟 SI 12)。磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216通過將計(jì)算出的目標(biāo)值Pt和事先設(shè)定的常數(shù)Pm進(jìn)行比較，而判定目標(biāo)值Pt是否位于磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償輸出區(qū)域內(nèi)(步驟SI 13)。
在判定目標(biāo)值Pt在磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償輸出區(qū)域內(nèi)的情況下(步驟S113，Yes(是))，磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216執(zhí)行磁場(chǎng)削弱電流控制。磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216計(jì)算出包含磁場(chǎng)削弱電流成分的電流Id、Iq (步驟SI 14)。在判定目標(biāo)值Pt不在磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償輸出區(qū)域內(nèi)的情況下(步驟S113，No (否))，磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216計(jì)算出不包含磁場(chǎng)削弱電流成分的電流Id、Iq(步驟S115)。磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216將電流Id設(shè)為零，且將電流Iq設(shè)為和電流It相等的電流量。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器217將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的電流IcUIq向靜止坐標(biāo)系的電流I α、Ι β進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(步驟SI 16)。返回圖6，繼步驟S106的電流控制處理之后，升壓指令處理部218及升壓電路22執(zhí)行升壓處理(步驟S107)。用圖8來說明升壓處理。升壓指令處理部218從位置控制器213取得旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值ω t (步驟S121)。

升壓指令處理部218判定旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值是否為特定閾值以上(步驟S122)。特定閾值是例如400rpm。在判定目標(biāo)值為特定閾值以上的情況下(步驟S122，Yes)，升壓指令處理部218將信號(hào)CPUl的電壓設(shè)定為導(dǎo)通(步驟S123)。升壓指令處理部218計(jì)算出和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值對(duì)應(yīng)的升壓電壓(步驟S124)。如圖9所示，升壓指令處理部218將旋轉(zhuǎn)速度的額定范圍中的特定閾值以上的范圍分割成8個(gè)區(qū)域。旋轉(zhuǎn)速度的額定范圍是例如O 2000rpm。具體而言，和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)速度上升成比例而將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的電動(dòng)機(jī)電源電壓分等級(jí)的往高設(shè)定。升壓指令處理部218從多個(gè)電動(dòng)機(jī)電源電壓之中選擇和包含目標(biāo)值cot的區(qū)域?qū)?yīng)的特定升壓電壓。例如，在目標(biāo)值位于400 600rpm的區(qū)域內(nèi)的情況下，升壓指令處理部218選擇26伏(volt)作為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的電動(dòng)機(jī)電源電壓。如圖9所示，升壓指令處理部218是等量分割旋轉(zhuǎn)速度的區(qū)域，同時(shí)等間隔地設(shè)定升壓電壓，但亦可任意設(shè)定所分割的區(qū)域及升壓電壓。升壓指令處理部218根據(jù)計(jì)算出的升壓電壓而設(shè)定信號(hào)CPU2 CPU4的導(dǎo)通/斷開電壓。由此，升壓電路22將電動(dòng)機(jī)電源電壓升壓至特定電壓(步驟S125)。步驟S122中，在判定目標(biāo)值ω 不在特定閾值以上的情況下(步驟S122，No)，升壓指令處理部218將信號(hào)CPUl的電壓設(shè)定為斷開(步驟S 126)。在此情況下，升壓電路22不對(duì)電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行升壓。返回至圖6，PWM逆變器25通過輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32 (步驟S108)。如以上所說明般，本實(shí)施方式中，升壓指令處理部218是根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值而對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行運(yùn)算。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)的影響是通過升高電動(dòng)機(jī)電源電壓而得到抑制。由此，可防止在旋轉(zhuǎn)速度較高的區(qū)域內(nèi)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的轉(zhuǎn)矩降低。升壓指令處理部218使升壓電壓根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值cot而變化。此處，升壓指令處理部218可在目標(biāo)值ω t超過特定閾值的情況下，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行運(yùn)算，在目標(biāo)值小于特定閾值的情況下不進(jìn)行運(yùn)算。由此，不多余消耗電力，可防止在旋轉(zhuǎn)速度較高的區(qū)域內(nèi)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的轉(zhuǎn)矩降低。升壓指令處理部218通過執(zhí)行程序而決定升壓電壓。也就是說，升壓指令處理部218可自由變更和旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值ω t對(duì)應(yīng)的升壓電壓。通過對(duì)升壓電壓進(jìn)行微調(diào)，可有效地抑制反電動(dòng)勢(shì)的影響。通過升壓指令處理部218操作信號(hào)CPU2 CPU4的導(dǎo)通/斷開，升壓電路22對(duì)電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行升壓。由此，可將升壓電路22構(gòu)成為簡(jiǎn)單的分立電路。磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216在超出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的最大響應(yīng)頻率區(qū)域的區(qū)域內(nèi)執(zhí)行磁場(chǎng)削弱電流控制，由此，相比僅執(zhí)行升壓處理的情況，可進(jìn)一步抑制反電動(dòng)勢(shì)的影響。(實(shí)施方式2)對(duì)于實(shí)施方式2，以與所述實(shí)施方式I的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說明。對(duì)與實(shí)施方式I的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素分別附以相同的符號(hào)，省略對(duì)與實(shí)施方式I重復(fù)的部分的說明。
圖10是表示實(shí)施方式2的升壓電路22的電路圖。如圖10所示，升壓電路22由DC/DC控制器221、線圈LI、二極管D1、晶體管Tl、電阻Rl、R5、R6、及電容器Cl構(gòu)成。DC/DC控制器221根據(jù)從升壓指令處理部218輸入至輸入端口 Pl的信號(hào)CPU1，選擇是否對(duì)電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行升壓。使用圖11說明升壓指令處理部218及升壓電路22所執(zhí)行的升壓處理。步驟S121 S123的處理和實(shí)施方式I相同。升壓指令處理部218在步驟S123之后不計(jì)算升壓電壓，便結(jié)束升壓處理。在步驟S122的判定結(jié)果為否定的情況下(步驟S122，No)，步驟S126以后的處理和實(shí)施方式I相同。由此，升壓電路22如圖12所示般，對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)速度而對(duì)電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行升壓。如以上所說明般，本實(shí)施方式的升壓電路22不包含用以調(diào)整升壓電壓的機(jī)構(gòu)。在目標(biāo)值為特定閾值以上的情況下，升壓電路22基于事先設(shè)定的電壓而對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行升壓。由此，可將升壓電路22設(shè)為簡(jiǎn)單的構(gòu)成。(實(shí)施方式3)對(duì)于實(shí)施方式3，以與所述實(shí)施方式I的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說明。對(duì)與實(shí)施方式I的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素分別附以相同的符號(hào)，省略對(duì)與實(shí)施方式I重復(fù)的部分的說明。圖13表示構(gòu)成實(shí)施方式3的致動(dòng)器系統(tǒng)的控制裝置及線性致動(dòng)器的方塊圖。如圖13所示，升壓指令處理部218從編碼器35取得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)值ω。升壓指令處理部218根據(jù)檢測(cè)值ω而判定是否要進(jìn)行升壓。在進(jìn)行升壓的情況下，升壓指令處理部218判定升壓電壓。升壓指令處理部218將表示此等判定結(jié)果的信號(hào)輸出至升壓電路22。使用圖14說明升壓指令處理部218及升壓電路22所執(zhí)行的升壓處理。升壓指令處理部218從編碼器35取得旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)值ω (步驟S31)。升壓指令處理部218判定檢測(cè)值ω是否為特定閾值以上(步驟S32)。在判定檢測(cè)值ω為特定閾值以上的情況下(步驟S32，Yes)，升壓指令處理部218和實(shí)施方式I同樣將信號(hào)CPUl設(shè)定為導(dǎo)通。升壓指令處理部218計(jì)算出和檢測(cè)值ω對(duì)應(yīng)的升壓電壓(步驟S34)。檢測(cè)值ω及升壓電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系和實(shí)施方式I的目標(biāo)值cot及升壓電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系(參照?qǐng)D9)相同。升壓指令處理部218和實(shí)施方式I同樣地設(shè)定信號(hào)CPU2 CPU4的導(dǎo)通/斷開。
在不判定檢測(cè)值ω為特定閾值以上的情況下(步驟S32，No)，升壓指令處理部218所執(zhí)行的處理和實(shí)施方式I相同。如以上所說明般，本實(shí)施方式中，升壓指令處理部218根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)值ω，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行運(yùn)算。由此，控制裝置20可根據(jù)實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度而將脈沖電壓施加至步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32。本實(shí)施方式中，控制裝置20具備反饋步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)值ω的機(jī)構(gòu)。反饋機(jī)構(gòu)是通過包括升壓指令處理部218的運(yùn)算部21執(zhí)行反饋控制而實(shí)現(xiàn)，但并不限于此。例如，控制裝置20也可如圖15所示，使用由分立電路構(gòu)成的升壓指令處理電路28執(zhí)行反饋控制。在此情況下，可抑制對(duì)運(yùn)算部21施加的處理負(fù)荷，因此可由廉價(jià)CPU等構(gòu)成運(yùn)算部21。(實(shí)施方式4)
對(duì)于實(shí)施方式4，以與所述實(shí)施方式I的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說明。對(duì)與實(shí)施方式I的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素分別附以相同的符號(hào)，省略對(duì)與實(shí)施方式I重復(fù)的部分的說明。圖16表示構(gòu)成實(shí)施方式4的致動(dòng)器系統(tǒng)的控制裝置及線性致動(dòng)器的方塊圖。如圖16所示，運(yùn)算部21由位置指令生成部211、第I減法運(yùn)算器212、位置控制器213、第2減法運(yùn)算器214、速度控制器215、磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器217、升壓指令處理部218及動(dòng)態(tài)模型生成部219構(gòu)成。動(dòng)態(tài)模型生成部219取得旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)值Θ t，并根據(jù)目標(biāo)值Θ t而生成包含步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32、滾珠螺桿33及滑塊34等的機(jī)械系動(dòng)態(tài)模型。動(dòng)態(tài)模型生成部219計(jì)算出模型化的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度ωπι。動(dòng)態(tài)模型生成部219將表示旋轉(zhuǎn)速度ωπι的信號(hào)輸出至升壓指令處理部218。所生成的動(dòng)態(tài)模型也可是僅步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)速度被模型化的簡(jiǎn)略模型。升壓指令處理部218從動(dòng)態(tài)模型生成部219取得被模型化的旋轉(zhuǎn)速度《m。升壓指令處理部218根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度ωπι而判定是否要對(duì)電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行升壓。在進(jìn)行升壓的情況下，升壓指令處理部218判定升壓電壓。升壓指令處理部218將表示此等判定結(jié)果的信號(hào)輸出至升壓電路22。使用圖17說明動(dòng)態(tài)模型生成部219、升壓指令處理部218及升壓電路22所執(zhí)行的升壓處理。動(dòng)態(tài)模型生成部219從位置指令生成部211取得旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)值Θ t(步驟S41)。動(dòng)態(tài)模型生成部219根據(jù)目標(biāo)值Θ t而生成動(dòng)態(tài)模型(步驟S42)。動(dòng)態(tài)模型生成部219計(jì)算出被模型化的旋轉(zhuǎn)速度ωπι(步驟S43)。升壓指令處理部218判定旋轉(zhuǎn)速度ωπι是否為特定閾值以上(步驟S44)。在判定旋轉(zhuǎn)速度ωπι為特定閾值以上的情況下(步驟S44，Yes)，升壓指令處理部218和實(shí)施方式I同樣地將信號(hào)CPUl設(shè)定為導(dǎo)通。升壓指令處理部218根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度com計(jì)算出升壓電壓(步驟S45)。旋轉(zhuǎn)速度ωπι及升壓電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系和實(shí)施方式I的目標(biāo)值cot及升壓電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系(參照?qǐng)D9)相同。升壓指令處理部218和實(shí)施方式I同樣地設(shè)定信號(hào)CPU2 CPU4的導(dǎo)通/斷開。在步驟S44中判定旋轉(zhuǎn)速度ωπι不在特定閾值以上的情況下(步驟S44，No)，升壓指令處理部218和實(shí)施方式I同樣地將信號(hào)CPUl設(shè)定為斷開，并結(jié)束升壓處理。如以上所說明般，本實(shí)施方式中，動(dòng)態(tài)模型生成部219利用包含步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的機(jī)械系動(dòng)態(tài)模型而預(yù)測(cè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)速度。升壓指令處理部218根據(jù)所預(yù)測(cè)的旋轉(zhuǎn)速度ωπι而對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行運(yùn)算。由此，控制裝置20可更有效地對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行運(yùn)算。例如在已生成精確的預(yù)測(cè)模型的情況下，升壓指令處理部218及升壓電路22可一邊預(yù)測(cè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)速度，一邊升壓至合適的電壓。在取得控制裝置20或線性致動(dòng)器30的使用歷史而生成模型的情況下，可執(zhí)行適于長(zhǎng)年累月而劣化的裝置的升壓。(實(shí)施方式5)對(duì)于實(shí)施方式5,以與所述實(shí)施方式I的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說明。對(duì)與實(shí)施方式I的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素分別附以相同的符號(hào)，省略對(duì)與實(shí)施方式I重復(fù)的部分的說 明。圖18表示構(gòu)成本實(shí)施方式的致動(dòng)器系統(tǒng)的控制裝置及線性致動(dòng)器的方塊圖。如圖18所示，升壓指令處理部218從第I減法運(yùn)算器212取得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)值Θ t和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)值Θ的偏差Θ d。偏差Qd是和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)速度對(duì)應(yīng)的物理量。使用圖19具體說明偏差Θ d和旋轉(zhuǎn)速度的關(guān)系。在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)值0t和檢測(cè)值Θ相等的情況下，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32無需旋轉(zhuǎn)，因此旋轉(zhuǎn)速度成為零。在偏差Θ d為零的情況下，旋轉(zhuǎn)速度為零。在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)值大于檢測(cè)值Θ的情況下，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32必須增加旋轉(zhuǎn)角度，因此旋轉(zhuǎn)速度成為正值。在偏差0d為正值的情況下，旋轉(zhuǎn)速度成為正值。在偏差Qd為負(fù)值的情況下，旋轉(zhuǎn)速度成為負(fù)值。如果偏差Θ d的絕對(duì)值變大，則旋轉(zhuǎn)速度的絕對(duì)值成為較大的值。返回圖18，升壓指令處理部218根據(jù)偏差Θ d而判定是否要對(duì)電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行升壓。在升壓的情況下，升壓指令處理部218判定升壓電壓。升壓指令處理部218將表示此等判定結(jié)果的信號(hào)輸出至升壓電路22。使用圖20說明升壓指令處理部218及升壓電路22所執(zhí)行的處理。升壓指令處理部218從第I減法運(yùn)算器212取得偏差Θ d (步驟S51)。升壓指令處理部218判定偏差Θ d的絕對(duì)值是否為特定閾值以上(步驟S52)。例如在圖19中，特定閾值是和400rpm的旋轉(zhuǎn)速度對(duì)應(yīng)的值Th。在判定偏差Θ d的絕對(duì)值為閾值Th以上的情況下(步驟S52，Yes)，升壓指令處理部218將信號(hào)CPUl的電壓設(shè)定為導(dǎo)通(步驟S53)。升壓指令處理部218計(jì)算出和偏差Gd的絕對(duì)值對(duì)應(yīng)的升壓電壓(步驟S54)。如圖21所示，升壓指令處理部218將閾值Th以上的范圍分割為8個(gè)區(qū)域。具體而言，和偏差Θ d的上升成比例而將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的電動(dòng)機(jī)電源電壓分等級(jí)的往高設(shè)定。升壓指令處理部218從多個(gè)電動(dòng)機(jī)電源電壓之中選擇和包含偏差Θ d的絕對(duì)值的區(qū)域?qū)?yīng)的特定升壓電壓。升壓指令處理部218根據(jù)所選擇的升壓電壓，設(shè)定信號(hào)CPU2 CPU4的導(dǎo)通/斷開電壓。由此，升壓電路22將電動(dòng)機(jī)電源電壓升壓至特定電壓(步驟S55)。在步驟S52中判定出偏差Θ d的絕對(duì)值不在閾值Th以上的情況下(步驟S52，No)，升壓指令處理部218將信號(hào)CPUl設(shè)定為斷開(步驟S56)。在此情況下，升壓電路22不對(duì)電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行升壓。如以上所說明般，本實(shí)施方式中，升壓指令處理部218不執(zhí)行旋轉(zhuǎn)速度的運(yùn)算，而根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)值和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)值的偏差Θ山對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行運(yùn)算。由此，控制裝置20可更高速地執(zhí)行升壓處理。以上，對(duì)實(shí)施方式I 5進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于所述實(shí)施方式。在上述實(shí)施方式中，位置指令生成部211生成了旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)值Θ t，但也可代替旋轉(zhuǎn)角度而生成X軸上的滑塊34的位置的目標(biāo)值。另外，線性致動(dòng)器30包括旋轉(zhuǎn)編碼器作為編碼器35，但也可包括檢測(cè)滑塊34的位置的線性編碼器。在上述實(shí)施方式中，升壓電壓調(diào)整部222包括晶體管T2 T4，但也可包括4個(gè)以上的晶體管。也就是說，也可增加旋轉(zhuǎn)速度的額定范圍中的執(zhí)行升壓處理的范圍的分割數(shù)目。在此情況下，可和旋轉(zhuǎn)速度對(duì)應(yīng)而更平穩(wěn)地設(shè)定升壓電壓，因此可實(shí)現(xiàn)有效升壓。 升壓電壓調(diào)整部222也可包括2個(gè)以下的晶體管。也就是說，也可減少旋轉(zhuǎn)速度的額定范圍中的執(zhí)行升壓處理的范圍的分割數(shù)目。在此情況下，可將升壓電壓調(diào)整部222設(shè)為簡(jiǎn)單的構(gòu)成。在上述實(shí)施方式中，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32是作為線性致動(dòng)器30的驅(qū)動(dòng)源，但控制裝置20也可對(duì)其他裝置所包括的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)供給脈沖電力。在上述實(shí)施方式中，速度控制器215是根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度的偏差《d而計(jì)算出脈沖電流的目標(biāo)值It，但也可僅根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值而計(jì)算出目標(biāo)值It。在上述實(shí)施方式中，磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216是根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)值ω而計(jì)算出電動(dòng)機(jī)輸出的目標(biāo)值Pt，但也可根據(jù)目標(biāo)值而計(jì)算。具體而言，磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償器216也可根據(jù)Pt = KX ω tx It的公式而計(jì)算出目標(biāo)值Pt。在所述實(shí)施方式中，磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償輸出區(qū)域是由電動(dòng)機(jī)輸出的常數(shù)Pm規(guī)定，但也可設(shè)為任意區(qū)域。如圖3所示，磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償輸出區(qū)域是設(shè)為超出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的最大響應(yīng)頻率區(qū)域而不和該最大響應(yīng)頻率區(qū)域重合的區(qū)域，但并不限于此。也可通過將磁場(chǎng)削弱補(bǔ)償輸出區(qū)域設(shè)定得和最大響應(yīng)頻率區(qū)域的一部分重疊，以此有效地執(zhí)行磁場(chǎng)削弱電流控制。在所述實(shí)施方式中，控制裝置20是根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)32的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)設(shè)定電動(dòng)機(jī)電源電壓。具體而言，在實(shí)施方式I 3中是升壓指令處理部218根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度οη、ω對(duì)電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行運(yùn)算，在實(shí)施方式4中是動(dòng)態(tài)模型生成部219及升壓指令處理部218根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度Θ t對(duì)電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行運(yùn)算，在實(shí)施方式5中是升壓指令處理部218根據(jù)偏差0d對(duì)電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行運(yùn)算。并不限于此，也可由控制裝置20根據(jù)還包含例如角加速度的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)對(duì)電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行運(yùn)算。在所述實(shí)施方式中，為了便于理解，升壓指令處理部218是在計(jì)算出升壓電壓之后，再設(shè)定信號(hào)CPU2 CPU4，但并不限于此。實(shí)施方式I的升壓指令處理部218也可根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值ω t而直接設(shè)定信號(hào)CPU2 CPU4的導(dǎo)通/斷開。在此情況下，省略計(jì)算升壓電壓的處理，因此可更高速地調(diào)整升壓電壓。本發(fā)明可在不脫離本發(fā)明的廣義的精神及范圍的情況下獲得各種實(shí)施方式及變形。所述實(shí)施方式用以說明本發(fā)明，并不限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種控制裝置，其特征在于包括 驅(qū)動(dòng)單元，其將用以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)供給至所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)； 運(yùn)算單元，其根據(jù)所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出狀態(tài)而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓進(jìn)行運(yùn)算；及 升壓?jiǎn)卧?，其根?jù)所述運(yùn)算單元所運(yùn)算出的升壓電壓而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行升壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，其特征在于所述運(yùn)算單元根據(jù)所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的目標(biāo)值而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓進(jìn)行運(yùn)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，其特征在于所述運(yùn)算單元根據(jù)所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的檢測(cè)值而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓進(jìn)行運(yùn)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，其特征在于包括動(dòng)態(tài)模型生成單元，該動(dòng)態(tài)模型生成單元計(jì)算出以包含所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械系動(dòng)態(tài)模型預(yù)測(cè)的所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，且 所述運(yùn)算單元根據(jù)由所述動(dòng)態(tài)模型生成單元計(jì)算出的所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓進(jìn)行運(yùn)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，其特征在于所述運(yùn)算單元根據(jù)所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)值和所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)值的偏差，對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓進(jìn)行運(yùn)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的控制裝置，其特征在于所述運(yùn)算單元將從多個(gè)電壓中選擇出的電壓作為所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓，所述多個(gè)電壓為與所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的上升成比例而分等級(jí)往高設(shè)定的多個(gè)電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的控制裝置，其特征在于所述運(yùn)算單元在所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出狀態(tài)超過特定閾值的情況下，對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓進(jìn)行運(yùn)算。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的控制裝置，其特征在于所述升壓?jiǎn)卧谑孪仍O(shè)定的電壓而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行升壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的控制裝置，其特征在于包括磁場(chǎng)削弱控制單元，該磁場(chǎng)削弱控制單元在超出所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大響應(yīng)頻率區(qū)域的區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行削弱所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的磁場(chǎng)電流的控制。
10.一種致動(dòng)器系統(tǒng)，其特征在于包括步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；及控制所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的控制裝置。
11.一種控制方法，控制用以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓，其特征在于根據(jù)所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出狀態(tài)而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升壓電壓進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)運(yùn)算出的升壓電壓而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行升壓。
全文摘要
本發(fā)明的控制裝置(20)包括位置指令生成部(211)，其生成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(32)的旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)值；位置控制器(213)，其根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度的目標(biāo)值和檢測(cè)值的偏差而計(jì)算出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(32)的旋轉(zhuǎn)速度；升壓指令處理部(218)，其對(duì)應(yīng)于所計(jì)算出的旋轉(zhuǎn)速度而計(jì)算出升壓電壓；升壓電路(22)，其對(duì)電動(dòng)機(jī)電源電壓進(jìn)行升壓；及PWM逆變器(25)，其生成對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(32)供給的脈沖信號(hào)。
文檔編號(hào)H02P8/34GK102811009SQ20121017251
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者增田高宏, 山田晃廣 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Iai