電機(jī)控制裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】電機(jī)控制裝置
[0001]優(yōu)先權(quán)信息
本申請(qǐng)要求2013年12月19日提交的第2013-262850號(hào)日本專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，并以引用的方式結(jié)合在本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種控制裝置，其根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)在多個(gè)不同慣性值中的每一個(gè)的存儲(chǔ)裝置中的各自的控制參數(shù)值，通過(guò)計(jì)算與工件慣性對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)來(lái)控制電機(jī)位置和速度。
【背景技術(shù)】
[0003]在諸如加工工具等中使用電機(jī)控制控制目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的位置和速度的控制裝置中，需要設(shè)置控制參數(shù)以便能夠高精度地移動(dòng)控制目標(biāo)。然而，由于工件(例如，加工對(duì)象)安裝所在的軸上的慣性值取決于工件重量而呈現(xiàn)出多樣性，如果控制參數(shù)是固定值，則不能針對(duì)慣性值的變化做出適應(yīng)性調(diào)整，那么該控制參數(shù)可能不是最優(yōu)的。此外，當(dāng)工具的控制特性隨時(shí)間的變化而發(fā)生改變，該控制參數(shù)可能變得不適合?？紤]到這些問(wèn)題，為了維持工具精度，近來(lái)，已經(jīng)有人嘗試去改變控制參數(shù)以應(yīng)對(duì)慣性值的變化和工具隨著時(shí)間的改變。
[0004]JP2010-211467A公開了一種自動(dòng)估計(jì)工件的慣性值、并基于預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中以及根據(jù)多個(gè)不同慣性值調(diào)整過(guò)的控制參數(shù)，設(shè)置對(duì)應(yīng)于該慣性值的控制參數(shù)的技術(shù)。
[0005]圖12展示了【背景技術(shù)】的控制框圖。對(duì)于從位置命令計(jì)算器3輸出的值，加速/減速處理器4根據(jù)設(shè)置在加速/減速處理器4中的加速/減速處理時(shí)間T執(zhí)行加速/減速處理，輸出位置命令值Pc。減法器5計(jì)算該位置命令值Pc和來(lái)自安裝在電機(jī)22上的電機(jī)位置檢測(cè)器11檢測(cè)的位置值Pm之間的位置差值Pdif。該位置差值乘以比例增益Kp從而輸出速度命令Vc。微分器16求出檢測(cè)的位置值Pm的微分，并輸出檢測(cè)的電機(jī)速度值Vm。減法器15計(jì)算速度命令Vc和檢測(cè)的電機(jī)速度值Vm之間的差值，并輸出該差值作為速度差值。根據(jù)該速度差值，輸出速度環(huán)比例增益Pv、速度環(huán)積分增益Iv、速度差值的比例分量和速度差值的積分分量。加法器9將速度差值的比例分量和速度差的積分分量加到一起，并輸出轉(zhuǎn)矩命令Tc。圖12中的單元10表示過(guò)濾轉(zhuǎn)矩命令的各種過(guò)濾單元,也表示電流控制單元。單元10輸出電流Ic到電機(jī)22，從而旋轉(zhuǎn)滾珠螺桿13，并且控制安裝在工作臺(tái)14上的工件24的位置。
[0006]基于由微分器26通過(guò)對(duì)檢測(cè)的速度值Vm進(jìn)行微分輸出的加速度Am,以及基于電流Ic，慣性識(shí)別單元17識(shí)別工件慣性值Jx，并且將該值輸出到控制參數(shù)設(shè)置單元19。輸入到控制參數(shù)設(shè)置單元19中的慣性值Jx也可能是由操作員采用圖形用戶界面(以下簡(jiǎn)稱GUI) 18直接輸入的慣性值Jx。存儲(chǔ)裝置2預(yù)先在其中存儲(chǔ)了分配給多個(gè)不同慣性值JcrJmax中的每一個(gè)的各自的控制參數(shù)值，這些控制參數(shù)為加速/減速時(shí)間常數(shù)Tf，位置環(huán)增益Kpf，速度環(huán)比例增益Pvf，以及速度環(huán)積分增益Ivf，等等?；诖鎯?chǔ)在存儲(chǔ)裝置2中被分配給多個(gè)不同慣性值JcrJmax中的每一個(gè)的各自的控制參數(shù)值，控制參數(shù)設(shè)置裝置19計(jì)算對(duì)應(yīng)輸入慣性值Jx的值，并且將計(jì)算出的值設(shè)置為控制參數(shù)。
[0007]圖13到16為存儲(chǔ)在圖12所示的存儲(chǔ)裝置2中的控制參數(shù)關(guān)于慣性的關(guān)系的示意圖。圖13展示了加速/減速時(shí)間常數(shù)Tf，圖14展示了位置環(huán)增益Kpf，圖15展示了速度環(huán)比例增益Pvf，圖16展示了速度環(huán)積分增益Ivf。在每個(gè)圖中，慣性值Jtl表示當(dāng)沒(méi)有工件安裝在圖12所示的工作臺(tái)14上時(shí)獲得的慣性值，而Jmax表示當(dāng)具有最大可安裝尺寸的工件安裝在工作臺(tái)14上時(shí)獲得的慣性值。Jn表示在當(dāng)沒(méi)有工件安裝時(shí)獲得的慣性值和當(dāng)具有最大可安裝尺寸的工件安裝時(shí)獲得的慣性值Jmax之間預(yù)先指定的多個(gè)不同的慣性值。如圖所示，關(guān)于每個(gè)控制參數(shù)，最佳的控制參數(shù)值被分配到各自的慣性值JcrJmax。
[0008]圖17為解釋了由圖12所示的控制參數(shù)設(shè)置單元19執(zhí)行的過(guò)程的示意圖。這里，作為一個(gè)例子，根據(jù)圖13所示的加速/減速時(shí)間常數(shù)Tf的值，對(duì)與從慣性識(shí)別單元17輸入的慣性值Jx相對(duì)應(yīng)的加速/減速時(shí)間常數(shù)T x的計(jì)算方法進(jìn)行了解釋。如圖17所示，當(dāng)輸入慣性值Jx的值在慣性值JjP Jn-工之間，采用如下所示的公式1，根據(jù)分配給慣性值Jn和Jn-:的加速/減速時(shí)間常數(shù)TfdP Tf n_ 1；計(jì)算對(duì)應(yīng)于慣性值Jx的加速/減速時(shí)間常數(shù)Tfx。關(guān)于其他參數(shù)，類似地，通過(guò)對(duì)與慣性值1相對(duì)應(yīng)的分配值的計(jì)算，可以獲得對(duì)應(yīng)該慣性值的多種控制參數(shù)。
[0009]Tfx = (Tfn - Tfn_ ^ + (Jn - Jn_ i) X (Jx - Jn_ i) + Tfn_ !......公式 I
JP H11-102211A公開了一種當(dāng)執(zhí)行軸的反向旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，檢測(cè)控制目標(biāo)的位置錯(cuò)誤，
并且自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)使得位置錯(cuò)誤小于閾值的方法。圖18展示了根據(jù)【背景技術(shù)】的控制框圖。其與圖12所示的【背景技術(shù)】中的部件相同的部件用相同的參考符號(hào)標(biāo)記，不再對(duì)其進(jìn)行重復(fù)說(shuō)明。
[0010]自動(dòng)控制參數(shù)調(diào)整單元20在執(zhí)行軸的反向旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，接收位置命令值Pc和檢測(cè)的位置值Pm的輸入。根據(jù)這些輸入值，自動(dòng)控制參數(shù)調(diào)整單元20計(jì)算位置誤差，并且確定位置誤差是否不是振蕩的。當(dāng)不是振蕩的時(shí)候，加速/減速時(shí)間常數(shù)T、位置環(huán)增益Kp、速度環(huán)比例增益Pv和速度環(huán)積分增益Iv等控制參數(shù)的分配值增加或減少規(guī)定的量。此外，重復(fù)反向軸旋轉(zhuǎn)的類似操作，并且逐漸改變控制參數(shù)的分配值。當(dāng)位置誤差變得小于閾值，這時(shí)分配的控制參數(shù)的值被用作最佳值，從而更新控制參數(shù)值。
[0011]作為另一個(gè)傳統(tǒng)的例子，JP4327880B公開了一種向轉(zhuǎn)矩命令值增加作為轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)的振蕩分量，采用轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)作為輸入值以及轉(zhuǎn)矩命令值作為系統(tǒng)的輸出值測(cè)量控制系統(tǒng)的頻率特性，并且做出調(diào)整以獲得最優(yōu)速度環(huán)比例增益Pv和速度環(huán)積分增益Iv的方法。圖19展示了根據(jù)【背景技術(shù)】的控制框圖。其與圖12所示的【背景技術(shù)】中的部件相同的部件用相同的參考符號(hào)標(biāo)記，不再對(duì)其進(jìn)行重復(fù)說(shuō)明。
[0012]自動(dòng)控制參數(shù)調(diào)整單元120向轉(zhuǎn)矩命令值Tc增加作為轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)Td的振蕩分量。此外，在該自動(dòng)控制參數(shù)調(diào)整單元120中，在增加轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)Td前輸入轉(zhuǎn)矩命令值Tc，并采用轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)Td作為控制系統(tǒng)的輸入值以及轉(zhuǎn)矩命令值Tc作為系統(tǒng)的輸出值計(jì)算控制系統(tǒng)的頻率特性。根據(jù)計(jì)算的頻率特性，調(diào)整速度環(huán)比例增益Pv和速度環(huán)積分增益Ιν。
[0013]關(guān)于上述第一項(xiàng)技術(shù)，當(dāng)工具的控制特性隨著時(shí)間的變化而改變時(shí)，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的控制參數(shù)不再是最優(yōu)的，導(dǎo)致加工精度的降低。在這種情況下，有必要為應(yīng)用伴隨已經(jīng)做出初調(diào)的多個(gè)工件慣性值提供一種配置，并且關(guān)于那些工件慣性值執(zhí)行重新調(diào)整。然而，為應(yīng)用伴隨已經(jīng)做出初調(diào)的多個(gè)工件慣性值提供這樣的配置是很難的。此外，即使可以提供這樣的配置，它存在有一個(gè)缺點(diǎn)，就是需要很多時(shí)間來(lái)重新調(diào)整多個(gè)工件慣性值中的每一個(gè)的各自的控制參數(shù)。
[0014]此外，在采用自動(dòng)控制參數(shù)調(diào)整單元獲得最優(yōu)控制參數(shù)的方法中，雖然可以為調(diào)整過(guò)程中使用的工件慣性得到最優(yōu)控制參數(shù)，然而每次工件慣性改變都必須重新執(zhí)行調(diào)整。因此，它存在一個(gè)缺點(diǎn)，就是每種情況都需要很多時(shí)間來(lái)調(diào)整多個(gè)控制參數(shù)。
[0015]本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種配置，其中，存儲(chǔ)在多個(gè)不同慣性值中的每一個(gè)的存儲(chǔ)裝置中的各自的控制參數(shù)值可以變成符合工具的控制特性的控制參數(shù)值，無(wú)需為應(yīng)用伴隨已經(jīng)做出初調(diào)的多個(gè)工件慣性值提供配置。本發(fā)明還有的目的在于實(shí)現(xiàn)一種配置，其中，當(dāng)工件慣性改變時(shí)，通過(guò)簡(jiǎn)單地識(shí)別該慣性總是可以對(duì)最優(yōu)控制參數(shù)做出改變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]根據(jù)本發(fā)明的一種控制裝置，包括:存儲(chǔ)裝置，其中預(yù)先存儲(chǔ)有多個(gè)不同慣性值中的每一個(gè)的控制參數(shù)的各自的值，作為標(biāo)準(zhǔn)控制參數(shù)值；控制參數(shù)設(shè)置單元，其根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)控制參數(shù)計(jì)算對(duì)應(yīng)控制目標(biāo)的慣性值的控制參數(shù)，并且設(shè)置計(jì)算的值，其中，所述控制裝置是依照由所述控制參數(shù)設(shè)置單元設(shè)置的所述控制參數(shù)值控制電機(jī)的位置和速度的裝置。所述控制裝置還包括:自動(dòng)控制參數(shù)調(diào)整單元，其在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的同時(shí)使用調(diào)整控制目標(biāo)并逐漸改變用于控制所述電機(jī)的位置和速度的控制參數(shù)，并且，根據(jù)所述控制參數(shù)改變的每種情況下獲得的控制誤差，將適合于所述調(diào)整控制目標(biāo)的控制參數(shù)值識(shí)別為調(diào)整的控制參數(shù)；控制參數(shù)改變單元，其根據(jù)所述調(diào)整的控制參數(shù)和所述控制目標(biāo)的慣性值改變所述多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)控制參數(shù)。
[0017]在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述控制參數(shù)改變單元(i)根據(jù)所述多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)控制參數(shù)值計(jì)算對(duì)應(yīng)于所述調(diào)整控制目標(biāo)的所述慣性值的控制參數(shù)值，作為參考控制參數(shù)，(?)計(jì)算所述調(diào)整的控制參數(shù)和對(duì)應(yīng)于所述調(diào)整控制目標(biāo)的所述慣性值的所述參考控制參數(shù)之間的參考差值，(iii)根據(jù)所述參考差值計(jì)算對(duì)應(yīng)所述多個(gè)不同慣性值的調(diào)整差值，并且(iv)通過(guò)應(yīng)用所述調(diào)整差值計(jì)算對(duì)應(yīng)所述多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)控制參數(shù)值的值，作為新的標(biāo)準(zhǔn)控制參數(shù)值。
[0018]在上述配置中，優(yōu)選地，如果要改變的所述控制參數(shù)按慣性值的比例變化，那么所述控制參數(shù)改變單元計(jì)算出的所述調(diào)整差值為常量值，而