机械控制装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200910171337.8

申请日:

2009.08.27

公开号:

CN101661293A

公开日:

2010.03.03

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||专利申请权的转移IPC(主分类):G05D 3/12变更事项:申请人变更前权利人:富士电机系统株式会社变更后权利人:富士电机株式会社变更事项:地址变更前权利人:日本东京变更后权利人:日本国川崎市登记生效日:20111009|||实质审查的生效IPC(主分类):G05D 3/12申请日:20090827|||公开

IPC分类号:

G05D3/12

主分类号:

G05D3/12

申请人:

富士电机系统株式会社

发明人:

田岛宏一; 金子贵之

地址:

日本东京

优先权:

2008.8.29 JP 2008-221281

专利代理机构:

北京尚诚知识产权代理有限公司

代理人:

龙 淳

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内容摘要

本发明提供一种能够将控制对象机械停止在目标位置的机械控制装置,即使在移动端部装配有重物的长臂时也不引起振动。机械控制装置具有配置成可以在调节操作过程中使得比例增益更改的位置调节器,还具有比例增益设置单元,其基于作为位置指示单元的输出的位置指令值,向位置调节器发送更改比例增益的指示。在该比例增益设置装置中,当基于来自位置指示单元的位置指令值的移动速度减小时,即当位置指令值是使移动距离较短的值时,位置调节器的比例增益被设置为高,而当基于位置指令值的移动速度增加时,即当位置指令值是使移动距离较长

权利要求书

1: 一种机械控制装置,用于将控制对象机械移动到目标位置并且 使所述控制对象机械停止,其具有:用于基于位置、速度和扭矩中的 任何一个的指令值,从所述指令值的n阶导数值获得校正量的校正装 置,其中n为等于或大于2的自然数;用于将所述校正量加到位置、 速度和扭矩中的任何一个的指令值上的加法计算装置;和用于根据所 述加法计算装置的输出驱动并且控制所述控制对象机械的控制装置, 所述机械控制装置还具有用于在位置调节操作时设置比例增益的 比例增益设置装置。
2: 如权利要求1所述的机械控制装置,其特征在于,在所述比例 增益设置装置中,当基于所述位置指令值的移动速度减小时,所述比 例增益被设置为高,而当基于所述位置指令值的移动速度增加时,所 述比例增益被设置为低。
3: 如权利要求1所述的机械控制装置,其特征在于,在所述比例 增益设置装置中,在所述控制对象机械上出现突发性的干扰扭矩的情 况下,所述比例增益被设置为低,而在所述控制对象机械上没有出现 突发性的干扰扭矩的情况下,所述比例增益被设置为高。
4: 一种机械控制装置,用于将控制对象机械移动到目标位置并且 使所述控制对象机械停止,其具有:用于基于位置、速度和扭矩中的 任何一个的指令值,从所述指令值的n阶导数值获得校正量的校正装 置,其中n为等于或大于2的自然数;用于将所述校正量加到位置、 速度和扭矩中的任何一个的指令值上的加法计算装置;和用于根据所 述加法计算装置的输出驱动并且控制所述控制对象机械的控制装置, 所述机械控制装置还具有: 用于对所述位置指令值执行滤波处理的滤波器,来自该滤波器的 输出值被当作新的位置指令值,和 用于设置所述滤波器的时间常数和所述校正装置的校正增益的常 数设置装置。
5: 如权利要求4所述的机械控制装置,其特征在于,在所述常数 设置装置中,当安装在所述控制对象机械上的重物的重量大于指定值, 并且支撑所述重物的臂部的长度大于指定值,或者所述重物位于较高 位置时,所述滤波器的时间常数被设置为高,而当所述重物的重量小 于所述指定值,并且支撑所述重物的所述臂部的长度小于指定值,或 者所述重物位于较低位置时,所述滤波器的时间常数被设置为低。
6: 如权利要求4所述的机械控制装置,其特征在于,在所述常数 设置装置中,当安装在所述控制对象机械上的重物的重量大于指定值, 并且支撑所述重物的臂部的长度大于指定值,或者所述重物位于较高 位置时,所述校正装置的校正增益被设置为高,而当所述重物的重量 小于所述指定值,并且支撑所述重物的所述臂部的长度小于指定值, 或者所述重物位于较低位置时,所述校正装置的校正增益被设置为低。

说明书


机械控制装置

    【技术领域】

    本发明涉及将控制对象机械移动到目标位置并且使该机械停止的机械控制装置,还涉及可以抑制由于控制对象机械停止时的惯性力而产生的振动的机械控制装置。

    背景技术

    图20是此类型的控制对象机械的概念性示意图。

    机械10包括重物11、臂部12、滑动移动部13、滑轨部14、输送螺杆15、连接器16、电机17、以及机械控制装置20、40、43至48和50至54中的任何一个。其中,控制对象机械包括重物11、臂部12、滑动移动部13、滑轨部14、输送螺杆15和连接器16。

    在图20中,滑轨部14限制滑动移动部13仅沿图中的左右移动方向移动。并且,滑轨部14和滑动移动部13的接触部分之间具有低摩擦力,使得滑动移动部13可以在滑轨部14上平滑地移动。电机17的输出轴经由连接器16连接到输送螺杆15,并且该输送螺杆15被旋紧到装配在滑动移动部13上的未示出的内部螺孔中。也就是说,通过电机17对输送螺杆15的旋转驱动,滑动移动部13根据机械控制装置的位置控制操作沿图中的左右方向移动。

    长臂部12装配在以此方式进行位置控制的滑动移动部13上,并且重物11装配在该臂部12的端部。由此,通过滑动移动部13的位置控制,位于臂部12的端部的重物11的位置也被控制。

    对于图20中所示的配置,可以知道,即使当使滑动移动部13停止在目标位置时,位于臂部12的端部的重物11也会由于其自身的惯性力导致臂部12弯曲,比指示的位置更加向前,使得停止不是立即的,并且即使在滑动移动部13已经在目标位置处停止后也会产生振动。

    图21示出包括抑制上述振动现象的功能的常规机械控制装置20的电路配置;该电路配置在日本专利申请特许公开第2003-76426号中公开。

    该机械控制装置20包括位置调节器21、速度调节器22、扭矩调节器23、位置指示单元24、校正单元25和加法器26。

    在图21中,在位置调节器21中,执行调节操作使得来自装配在电机17上的电机编码器17a的位置检测值与指示的位置指令值相匹配;输出作为速度指令值被发送到速度调节器22。在速度调节器22中,执行调节操作使得来自电机编码器17a的速度检测值与速度指令值相匹配;输出作为扭矩指令值被发送到扭矩调节器23。

    在扭矩调节器23中,根据扭矩指令值,经由结合在扭矩调节器23内部的变换器,执行控制以驱动电机17从而将机械10的滑动移动部13移动到指定的位置并且停止该机械。

    在位置指示单元24中,位置指令值被输出以将滑动移动部13移动到目标位置;在校正单元25中,位置指令值的二阶导数值(加速度指令值)与指定增益相乘以确定校正量,并且此校正量由加法器26加到位置指令值上;加得的值被发送到位置调节器21作为新的位置指令值。

    也就是说,在图21所示的机械控制装置20中,基于上述校正单元25和加法器26的转移函数起作用,以消除从臂部12的弹性常数和重物11的质量导出的转移函数的振动要素分量,从而抑制控制对象机械中的上述振动现象。

    在图21中所示的常规机械控制装置20中,为了加快对位置指令值的响应,比例增益必须在位置调节器21的调节操作中进一步增加;但当控制对象机械中出现突发性的干扰扭矩时或其它时候,如果使比例增益过大,会出现控制对象机械的振动现象不能被充分抑制的问题。

    并且,当控制对象机械的臂部较长并且其刚性较低时,或者当重物较重并且其位置较高时,具有在常规机械控制装置20的电路配置中不能充分抑制控制对象机械的振动现象的问题。

    【发明内容】

    本发明的目的是提供一种解决上述问题的机械控制装置。

    第一发明是机械控制装置,具有:用于基于位置、速度和扭矩中的任何一个的指令值,从该指令值的n阶导数值(其中n为等于或大于2的自然数)获得校正量的校正装置;用于将校正量加到位置、速度和扭矩中的任何一个地指令值上的加法计算装置;和用于根据加法计算装置的输出对控制对象机械进行驱动和控制的控制装置,该机械控制装置还具有用于在位置调节操作时设置比例增益的比例增益设置装置。

    第二发明是第一发明的机械控制装置,其特征在于,在比例增益设置装置中,当基于位置指令值的移动速度减小时,比例增益被设置为高,而当基于位置指令值的移动速度增加时,比例增益被设置为低。

    第三发明是第一发明的机械控制装置,其特征在于,在比例增益设置装置中,在控制对象机械上出现突发性的干扰扭矩的情况下,比例增益被设置为低,而在控制对象机械上没有出现突发性的干扰扭矩的情况下,比例增益被设置为高。

    第四发明是机械控制装置,具有:用于基于位置、速度和扭矩中的任何一个的指令值,从指令值的n阶导数值(其中n是等于或大于2的自然数)获得校正量的校正装置;用于将校正量加到位置、速度和扭矩中的任何一个的指令值上的加法计算装置;和用于根据加法计算装置的输出对控制对象机械进行驱动和控制的控制装置,该机械控制装置还具有:用于对位置指令值执行滤波处理的滤波器,来自该滤波器的输出值被当作新的位置指令值;以及用于设置滤波器的时间常数和校正装置的校正增益的常数设置装置。

    第五发明是第四发明的机械控制装置,其特征在于,在常数设置装置中,当安装在控制对象机械上的重物的重量大于指定值,并且支撑重物的臂部的长度大于指定值,或者重物位于较高位置时,滤波器的时间常数被设置为高,而当重物的重量小于指定值,并且支撑重物的臂部的长度小于指定值,或者重物位于较低位置时,滤波器的时间常数被设置为低。

    第六发明是第四发明的机械控制装置,其特征在于,在常数设置装置中,当安装在控制对象上的重物的重量大于指定值,并且支撑重物的臂部的长度大于指定值,或者重物位于较高位置时,校正装置的校正增益被设置为高,而当重物的重量小于指定值,并且支撑重物的臂部的长度小于指定值,或者重物位于较低位置时,校正装置的校正增益被设置为低。

    通过本发明,采用机械控制装置中的位置调节操作的比例增益可以改变的配置,使得可以抑制控制对象机械的振动现象,同时保证快速响应。另外,通过采用位置指令值经过滤波处理,并且在此处理中的时间常数以及校正装置的校正增益可以改变的配置,可以有效地抑制控制对象机械的振动现象。

    【附图说明】

    图1是示出本发明第一实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图2是示出本发明第二实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图3是示出本发明第三实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图4是示出本发明第四实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图5是示出本发明第五实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图6是示出本发明第六实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图7是示出本发明第七实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图8是示出本发明第八实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图9是示出本发明第九实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图10是示出本发明第十实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图11是示出本发明第十一实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图12是示出本发明第十二实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图13是控制对象机械的概念性示意图;

    图14是示出本发明第十三实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图15是示出本发明第十四实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图16是示出本发明第十五实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图17是示出本发明第十六实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图18是示出本发明第十七实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图19是示出本发明第十八实施方式的机械控制装置的电路配置图;

    图20是控制对象机械的概念性示意图;并且

    图21是示出现有技术的一个实例的机械控制装置的电路配置图。

    附图标记:

    11重物

    12臂部

    13滑动移动部

    14滑轨部

    15输送螺杆

    16连接器

    61重物

    62门形臂部

    63台车

    64车轮

    65轨道

    66连接器

    【具体实施方式】

    图1是示出本发明第一实施方式的机械控制装置的电路配置图;与图21中所示的现有技术的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记,并且省略其说明。

    也就是说,图1所示的机械控制装置40与常规机械控制装置20的不同之处在于,包括有在调节操作过程中具有可变比例增益的位置调节器41,以代替在调节操作过程中具有固定比例增益的位置调节器21;另外,该机械控制装置40包括比例增益设置装置42,其基于从位置指示单元24输出的位置指令值而发出指示以改变位置调节器41的比例增益。

    在此比例增益设置装置42中,当基于来自位置指示单元24的位置指令值的滑动移动部13(参见图20)的移动速度较慢时,即,当位置指令值导致短移动距离时,位置调节器41的比例增益被设置为高,而当基于位置指令值的移动速度较快时,即,当位置指令值导致长移动距离时,比例增益被设置为低。

    结果,在使用此种机械控制装置40的控制对象机械中,能够改进位置控制的性能,同时抑制由高比例增益产生的臂部振动现象。

    图2是示出本发明第二实施方式的机械控制装置的电路配置图;具有与图1中所示的机械控制装置相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图2中所示的机械控制装置43与机械控制装置40不同之处在于,包括有校正单元27以代替校正单元25,并且还包括有加法器28;另外省略加法器26。

    在此校正单元27中,位置指令值的三阶导数值(加加速度指令值)与指定增益相乘以确定校正量,该校正量由加法器28加到作为位置调节器41的输出的速度指令值,并且相加所得的值作为新的速度指令值被发送到速度调节器22。

    也就是说,在图2所示的机械控制装置43中,基于上述校正单元27和加法器28的转移函数起作用,以消除从臂部12的弹性常数和重物11的重量导出的转移函数的振动要素分量,使得上述控制对象机械的振动现象被抑制。

    另外,在比例增益设置装置42中,当基于来自位置指示单元24的位置指令值,滑动移动部13(参见图20)的移动速度较慢时,即,当位置指令值使得移动距离较短时,位置调节器41的比例增益被设置为高,而当基于位置指令值的移动速度较快时,即当位置指令值使得移动距离较长时,比例增益被设置为低。

    结果,在使用此种机械控制装置43的控制对象机械中,可以改进位置控制性能,同时抑制由高比例增益产生的臂部振动现象。

    图3是示出本发明第三实施方式的机械控制装置的电路配置图,与图1中所示的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图3中所示的机械控制装置44与机械控制装置40不同之处在于,包括有校正单元29以代替校正单元25,并且包括有加法器30;另外,省略了加法器26。

    在此校正单元29中,位置指令值的四阶导数值与指定增益相乘以确定校正量,并且此校正量由加法器30加到作为速度调节器22的输出的扭矩指令值上;此加得的值作为新的扭矩指令值被发送到扭矩调节器23。

    也就是说,在图3所示的机械控制装置44中,基于上述校正单元29和加法器30的转移函数起作用,以消除由臂部12的弹性常数和重物11的重量导出的转移函数的振动要素分量,使得可以抑制控制对象机械的上述振动现象。

    另外,在比例增益设置装置42中,当基于来自位置指示单元24的位置指令值的滑动移动部13(参见图20)的移动速度较慢时,即当位置指令值使得移动距离较短时,位置调节器41的比例增益被设置为高,而当基于位置指令值的移动速度较快时,即当位置指令值使得移动距离较长时,比例增益被设置为低。

    结果,在使用此种机械控制装置44的控制对象机械中,可以改进位置控制性能,同时抑制由高比例增益产生的臂部振动现象。

    图4是示出本发明第四实施方式的机械控制装置的电路配置图;与图1中所示的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图4中所示的机械控制装置45与机械控制装置40不同之处在于,包括有校正单元31以代替校正单元25,并且还包括有加法器32,并且省略加法器26。

    在此校正单元31中,作为位置调节器41的输出的速度指令值的二阶导数值(加速度指令值)与指定增益相乘以确定校正量,并且此校正量由加法器32加到速度指令值上;此加得的值作为新的速度指令值被发送到速度调节器22。

    也就是说,在图4所示的机械控制装置45中,基于上述校正单元31和加法器32的转移函数起作用,以消除由臂部12的弹性常数和重物11的重量导出的转移函数的振动要素分量,使得控制对象机械的上述振动现象被抑制。

    另外,在比例增益设置装置42中,当基于来自位置指示单元24的位置指令值的滑动移动部13(参见图20)的移动速度较慢时,即当位置指令值使得移动距离较短时,位置调节器41的比例增益被设置为高,而当基于位置指令值的移动速度较快时,即当位置指令值使得移动距离较长时,比例增益被设置为低。

    结果,在使用此种机械控制装置45的控制对象机械中,可以改进位置控制性能,同时抑制由高比例增益产生的臂部振动现象。

    图5是示出本发明第五实施方式的机械控制装置的电路配置图;与图1中所示的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图5中所示的机械控制装置46与机械控制装置40的不同之处在于,包括有校正单元33以代替校正单元25,并且还包括有加法器34,并且省略加法器26。

    在校正单元33中,作为位置调节器41的输出的速度指令值的三阶导数值与指定增益相乘以确定校正量,此校正量由加法器34加到作为速度调节器41的输出的扭矩指令值上,并且此加得的值作为新的扭矩指令值被发送到扭矩调节器23上。

    也就是说,在图5所示的机械控制装置46中,基于上述校正单元33和加法器34的转移函数起作用,以消除由臂部12的弹性常数和重物11的重量导出的转移函数的振动要素分量,使得控制对象机械的上述振动现象被抑制。

    另外,在比例增益设置装置42中,当基于来自位置指示单元24的位置指令值的滑动移动部13(参见图20)的移动速度较慢时,即当位置指令值使得移动距离较短时,位置调节器41的比例增益被设置为高,而在基于位置指令值的移动速度较快时,即当位置指令值使得移动距离较长时,比例增益被设置为低。

    结果,在使用此种机械控制装置46的控制对象机械中,可以改进位置控制性能,同时抑制由高比例增益产生的臂部振动现象。

    图6是示出本发明第六实施方式的机械控制装置的电路配置图;与图1所示的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图6所示的机械控制装置47与机械控制装置40的不同之处在于,包括有校正单元35以代替校正单元25,并且还包括有加法器34,并且省略加法器26。

    在校正单元35中,作为速度调节器22的输出的扭矩指令值的二阶导数值与指定增益相乘以确定校正量,此校正量由加法器34加到扭矩指令值上,并且此加得的值作为新的扭矩指令值被发送到扭矩调节器23。

    也就是说,在图6所示的机械控制装置47中,基于上述校正单元35和加法器34的转移函数起作用,以消除由臂部12的弹性常数和重物11的重量导出的转移函数的振动要素分量,使得控制对象机械的上述振动现象被抑制。

    另外,在比例增益设置装置42中,当基于来自位置指示单元24的位置指令值的滑动移动部13(参见图20)的移动速度较慢时,即当位置指令值使得移动距离较短时,位置调节器41的比例增益被设置为高,而当基于位置指令值的移动速度较快时,即当位置指令值使得移动距离较长时,比例增益被设置为低。

    结果,在使用此种机械控制装置47的控制对象机械中,可以改进位置控制性能,同时抑制由高比例增益产生的臂部振动现象。

    图7是示出本发明第七实施方式的机械控制装置的电路配置图;与图1中所示的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图7中所示的机械控制装置48与机械控制装置40的不同之处在于,包括有比例增益设置装置49,以代替比例增益设置装置42。

    在比例增益设置装置49中,当情况为在控制对象机械中出现突发性的干扰扭矩时,位置调节器41的比例增益被设置为低,而当情况为在控制对象机械中没有出现突发性的干扰扭矩时,比例增益被设置为高。

    例如,在控制对象机械中出现突发性的干扰扭矩的情况下,将“1”从外部输入到比例增益设置装置49中作为机械状态,并且位置调节器41的比例增益被设置为低;相反地,在控制对象机械中没有出现突发性的干扰扭矩的情况下,将“0”从外部输入到比例增益设置装置49中作为机械状态,并且位置调节器41的比例增益被设置为高。

    结果,在使用此种机械控制装置48的控制对象机械中,可以改进位置控制性能,同时抑制由控制对象机械中的突发性的干扰扭矩产生的振动现象。

    图8是示出本发明第八实施方式的机械控制装置的电路配置图;与图2中所示的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图8所示的机械控制装置50与机械控制装置43的不同之处在于,包括有比例增益设置装置49,以代替比例增益设置装置42。

    在比例增益设置装置49中,当情况为在控制对象机械中出现突发性的干扰扭矩时,位置调节器41的比例增益被设置为低,而当情况为在控制对象机械中没有出现突发性的干扰扭矩时,比例增益被设置为高。

    结果,在使用此种机械控制装置50的控制对象机械中,可以改进位置控制性能,同时抑制由控制对象机械中突发性的干扰扭矩产生的臂部振动现象。

    图9是示出本发明第九实施方式的机械控制装置的电路配置图;与图3中所示的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图9中所示的机械控制装置51与机械控制装置44的不同之处在于,包括有比例增益设置装置49,以代替比例增益设置装置42。

    在比例增益设置装置49中,当情况为在控制对象机械中出现突发性的干扰扭矩时,位置调节器41的比例增益被设置为低,而当情况为在控制对象机械中没有出现突发性的干扰扭矩时,比例增益被设置为高。

    结果,在使用此种机械控制装置51的控制对象机械中,可以改进位置控制性能,同时抑制由控制对象机械中的突发性的干扰扭矩产生的臂部振动现象。

    图10是示出本发明第十实施方式的机械控制装置的电路配置图;与图4中所示的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图10所示的机械控制装置52与机械控制装置45的不同之处在于,包括有比例增益设置装置49,以代替比例增益设置装置42。

    在比例增益设置装置49中,当情况为在控制对象机械中出现突发性的干扰扭矩时,位置调节器41的比例增益被设置为低,而当情况为在控制对象机械中没有出现突发性的干扰扭矩时,比例增益被设置为高。

    结果,在使用此种机械控制装置52的控制对象机械中,可以改进位置控制性能,同时抑制由控制对象机械中的突发性的干扰扭矩产生的臂部振动现象。

    图11是示出本发明第十一实施方式的机械控制装置的电路配置图;与图5所示的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图11所示的机械控制装置53与机械控制装置46的不同之处在于,包括有比例增益设置装置49,以代替比例增益设置装置42。

    在比例增益设置装置49中,当情况为在控制对象机械中出现突发性的干扰扭矩时,位置调节器41的比例增益被设置为低,而在情况为在控制对象机械中没有出现突发性的干扰扭矩时,比例增益被设置为高。

    结果,在使用此种机械控制装置53的控制对象机械中,可以改进位置控制性能,同时抑制由控制对象机械中的突发性的干扰扭矩产生的臂部振动现象。

    图12是示出本发明第十二实施方式的机械控制装置的电路配置图;与图6中所示的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图12所示的机械控制装置54与机械控制装置47的不同之处在于,包括有比例增益设置装置49,以代替比例增益设置装置42。

    在比例增益设置装置49中,当情况为在控制对象机械中出现突发性的干扰扭矩时,位置调节器41的比例增益被设置为低,而当情况为在控制对象机械中没有出现突发性的干扰扭矩时,比例增益被设置为高。

    结果,在使用此种机械控制装置54的控制对象机械中,可以改进位置控制性能,同时抑制由控制对象机械中的突发性的干扰扭矩产生的臂部振动现象。

    图13是与以上图20不同的控制对象机械的概念性示意图。

    该机械60包括重物61、门形臂部62、台车63、车轮64、轨道65、连接器66、电机67、和机械控制装置70、74、76、78、80和82中的任何一个。其中,控制对象机械包括重物61、门形臂部62、台车63、车轮64、轨道65和连接器66。此种控制对象机械被用于在多层仓库中运输货物的设备中和其它应用中。

    在图13中,台车63被设计为可以在图中的左右运动方向上经由车轮64在轨道65上平滑移动。电机67的输出轴经由连接器66连接到车轮64。也就是说,台车63根据机械控制装置的位置控制操作,通过电机67经由连接器66对车轮64的旋转驱动,在图中的左右方向上移动。

    门形臂部62被装配在台车63上,其位置以此方式控制;在该门形臂部62上装配有重物61,如图所示,其距离轨道65的高度位置可以改变。由此,通过台车63的位置控制,由门形臂部62支撑的重物61的位置也可以被控制。

    对于图13中所示的配置,可以知道,即使当台车63已经在目标位置处停止时,装配在门形臂部62上的重物61会由于其自身的惯性力导致门形臂部62弯曲,前进超过指示位置,使得即使在台车63已经在目标位置处停止后,也存在停止不是立即的并且出现振动的情况。

    图1至图12所示的机械控制装置中的电机17和机械10可被当作图13中所示的配置中的电机67和机械60。

    当以上图7至图12中所示的实施方式被应用于图13所示的控制对象机械时,在控制对象机械中出现突发性的干扰扭矩的情况下,例如当台车63在具有接合点的轨道65上运动时,当台车63经过轨道65中的接合点时出现的振动可能在控制对象机械上引起突发性的干扰扭矩。

    在这种情况下,当例如在轨道65上有接合点时,将“1”从外部输入比例增益设置装置49作为机械的状态,并且位置调节器41的比例增益被设置为低;相反,当例如在轨道65上没有接合点时,将“0”从外部输入比例增益设置装置49作为该机械的状态,并且位置调节器41的比例增益被设置为高。

    或者,可以预先设置轨道65中接合点的位置的信息,并且基于来自电机编码器17a的位置信息,当台车63通过轨道65中的接合点时,可以将位置调节器41的比例增益设置为低。

    图14是示出包括上述功能来抑制振动现象的本发明第十三实施方式的机械控制装置的电路配置图;与图21中所示的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图14所示的机械控制装置70与现有技术的机械控制装置20的不同之处在于,其中附加有执行由位置指示单元24输出的位置指令值的滤波处理的滤波器71,并且包括有使得校正增益可变的校正单元72,其采用与校正单元25相类似的校正量求导方法,以代替具有固定校正增益的校正单元25,其将从该滤波器71输出的值作为新的位置指令值;另外,包括有常数设置装置73,其发出对于滤波器71中的滤波器时间常数和对于校正单元72中的校正增益的指示。

    在该常数设置装置73中,当装配在控制对象机械上的重物61的重量大于指定值,并且重物61位于较高位置时,滤波器71的时间常数被设置为高,并且校正单元72的校正增益被设置为高;而当重物61的重量小于指定值,或者重物61位于较低位置时,滤波器71的时间常数被设置为低,并且校正单元72的校正增益被设置为低。

    因为校正单元72的校正增益与振动频率的平方的倒数成比例,当臂部较长或者当重物位于较高位置时,振动频率较低,所以校正单元72的校正增益校高。

    结果,在使用此种机械控制装置70的控制对象机械中,滤波器71执行对从位置指示单元24输出的位置指令值的滤波处理,并且通过将其作为新的位置指令值,在上述振动现象出现的情况下采取方法以逐渐增加或减小新的位置指令值,并且另外,校正单元72的校正增益被设置为高,从而抑制振动现象。

    相反地,在振动现象不易发生的情况下,采取方法以快速增加或减小新的位置指令值,并且另外,校正单元72的校正增益被设置为低,从而抑制振动现象。

    图15是示出本发明第十四实施方式的机械控制装置的电路配置图;与图14所示的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图15所示的机械控制装置74与机械控制装置70的不同之处在于,包括有校正单元75以代替校正单元72,该校正单元75使得校正增益可变,并采用与校正单元27相类似的校正量求导方法;另外,包括有加法器28,并省略加法器26。

    在图15所示的常数设置装置73a中,当装配在控制对象机械上的重物61的重量大于指定值,并且重物61位于较高位置时,滤波器71的时间常数被设置为高并且校正单元75的校正增益被设置为高;而且当重物61的重量小于指定值或者重物61位于较低位置时,滤波器71的时间常数被设置为低并且校正单元75的校正增益被设置为低。

    结果,在使用这种机械控制装置74的控制对象机械中,滤波器71执行对从位置指示单元24输出的位置指令值的滤波处理,并且通过将其作为新的位置指令值,在出现上述振动现象的情况下采取方法以逐渐增加或减小新的位置指令值,并且另外,校正单元75的校正增益被设置为高,从而抑制振动现象。

    相反,在不易出现振动现象的情况下,采取方法以快速增加或减小新的位置指令值,另外,校正单元75的校正增益被设置为低,从而抑制振动现象。

    图16是示出包括上述功能来抑制振动现象的本发明第十五实施方式的机械控制装置的电路配置图;与图14所示的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图16中所示的机器控制装置76与机器控制装置70的不同之处在于,其包括有校正单元77以代替校正单元72,该校正单元77使得校正增益可变,并采用与校正单元29相类似的校正量求导方法;另外,包括有加法器30,并省略加法器26。

    在图16所示的常数设置装置73b中,当装配在控制对象机械上的重物61的重量大于指定值,并且重物61位于较高位置时,滤波器71的时间常数被设置为高,并且校正单元77的校正增益被设置为高;而当重物61的重量小于指定值或者重物61位于较低位置时,滤波器71的时间常数被设置为低,并且校正单元77的校正增益被设置为低。

    结果,在使用这种机械控制装置76的控制对象机械中,滤波器71执行对从位置指示单元24输出的位置指令值的滤波处理,并且通过将其作为新的位置指令值,在上述振动现象出现的情况下采取方法以逐渐增加或减小新的位置指令值,另外,校正单元77的校正增益被设置为高,从而抑制振动现象。

    相反,在不易出现振动现象的情况下,采取方法以快速增加或减小新的位置指令值,另外,校正单元77的校正增益被设置为低,从而抑制振动现象。

    图17是示出本发明第十六实施方式的机械控制装置的电路配置图;与图14所示的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图17中所示的机械控制装置78与机械控制装置70的不同之处在于,包括有校正单元79以代替校正单元72,该校正单元79使得校正增益可变,并采用与校正单元31相类似的校正量求导方法;另外,包括有加法器32,并省略加法器26。

    在图17所示的常数设置装置73c中,当装配在控制对象机械上的重物61的重量大于指定值,并且重物61位于较高位置时,滤波器71的时间常数被设置为高,并且校正单元79的校正增益被设置为高;而当重物61的重量小于指定值或者重物61位于较低位置时,滤波器71的时间常数被设置为低,并且校正单元79的校正增益被设置为低。

    结果,在使用这种机械控制装置78的控制对象机械中,滤波器71执行对从位置指示单元24输出的位置指令值的滤波处理,并且通过将其作为新的位置指令值,在上述振动现象出现的情况下采取方法以逐渐增加或减小新的位置指令值,另外,校正单元79的校正增益被设置为高,从而抑制振动现象。

    相反,在不易出现振动现象的情况下,采取方法以快速增加或减小新的位置指令值,另外,校正单元79的校正增益被设置为低,从而抑制振动现象。

    图18是示出本发明第十七实施方式的机械控制装置的电路配置图;与图14所示的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图18所示的机械控制装置80与机械控制装置70的不同之处在于,包括有校正单元81以代替校正单元72,该校正单元81使得校正增益可变,并采用与校正单元33相类似的校正量求导方法;另外,包括加法器34,并省略加法器26。

    在图18所示的常数设置装置73d中,当装配在控制对象机械上的重物61的重量大于指定值,并且重物61位于较高位置时,滤波器71的时间常数被设置为高,并且校正单元81的校正增益被设置为高;而当重物61的重量小于指定值或者重物61位于较低位置时,滤波器71的时间常数被设置为低,并且校正单元81的校正增益被设置为低。

    结果,在使用这种机械控制装置80的控制对象机械中,滤波器71执行对从位置指示单元24输出的位置指令值的滤波处理,并且通过将其作为新的位置指令值,在上述振动现象出现的情况下采取方法以逐渐增加或减小新的位置指令值,另外,校正单元81的校正增益被设置为高,从而抑制振动现象。

    相反,在不易出现振动现象的情况下,采取方法以快速增加或减小新的位置指令值,另外,校正单元81的校正增益被设置为低,从而抑制振动现象。

    图19是示出本发明第十八实施方式的机械控制装置的电路配置图;与图14所示的机械控制装置具有相同功能的部分被赋予相同的标记。

    也就是说,图19所示的机械控制装置82与机械控制装置70的不同之处在于,包括有校正单元83以代替校正单元72,该校正单元83使得校正增益可变,并采用与校正单元35相类似的校正量求导方法;另外,包括有加法器34,并省略加法器26。

    在图19所示的常数设置装置73d中,当装配在控制对象机械上的重物61的重量大于预定值,并且重物61位于较高位置时,滤波器71的时间常数被设置为高,并且校正单元83的校正增益被设置为高;而当重物61的重量小于指定值或者重物61位于较低位置时,滤波器71的时间常数被设置为低,并且校正单元83的校正增益被设置为低。

    结果,在使用这种机械控制装置82的控制对象机械中,滤波器71执行对从位置指示单元24输出的位置指令值的滤波处理,并且通过将其作为新的位置指令值,在上述振动现象出现的情况下采取方法以逐渐增加或减小新的位置指令值,另外,校正单元83的校正增益被设置为高,从而抑制振动现象。

    相反,在不易出现振动现象的情况下,采取方法以快速增加或减小新的位置指令值,另外,校正单元83的校正增益被设置为低,从而抑制振动现象。

    在图14至图19所示的机械控制装置中,以图13所示的配置中的电机67和控制对象机械60进行说明;然而,在对图14至图19中的机械控制装置的说明中,电机67和控制对象机械60可由图20中所示的配置中的电机17和控制对象机械10替换。

    在此情况下,在常数设置装置73中,当装配在控制对象机械上的重物11的重量大于指定值,并且臂部12较长时,滤波器71的时间常数被设置为高,并且校正单元的校正增益被设置为高;而当臂部12较短时,滤波器71的时间常数被设置为低,并且校正单元的校正增益被设置为低。

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本发明提供一种能够将控制对象机械停止在目标位置的机械控制装置,即使在移动端部装配有重物的长臂时也不引起振动。机械控制装置具有配置成可以在调节操作过程中使得比例增益更改的位置调节器,还具有比例增益设置单元,其基于作为位置指示单元的输出的位置指令值,向位置调节器发送更改比例增益的指示。在该比例增益设置装置中,当基于来自位置指示单元的位置指令值的移动速度减小时,即当位置指令值是使移动距离较短的值时,位置。

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