位置控制设备.pdf

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摘要
申请专利号:

CN01144899.7

申请日:

2001.12.28

公开号:

CN1362652A

公开日:

2002.08.07

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):G05D 13/62申请日:20011228授权公告日:20040804终止日期:20131228|||授权|||公开|||实质审查的生效

IPC分类号:

G05D13/62

主分类号:

G05D13/62

申请人:

三垦电气株式会社;

发明人:

佐藤清市郎; 盐野勋

地址:

日本埼玉县

优先权:

2000.12.28 JP 2000-403495

专利代理机构:

北京银龙专利代理有限公司

代理人:

熊志诚

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内容摘要

当通过将操作开关17键入为接通状态使负载2以从速度控制系统所获得的速度值移动时,输入负载2的速度值作为反馈信号,速度控制系统包括一个加速/减速升降产生装置26和一个速度指令装置27。当速度减小时,在操作开关17进入接通状态并且转换判断装置31通过用户(外部)输入单元11输入停止指令,且当前速度不大于预定速度“ph”之后,包括偏差计数器12以及位置-速度转换装置22的位置控制系统被选择作为运行控制系统。电动机1被控制以至负载2根据响应速度而到达目标位置“pi”,响应速度是以在所选择的位置控制系统下预先由用户输入单元11输入的控制增益“Gi”为基础的。

权利要求书

1、一种具有速度控制系统和位置控系统的位置控制设备,可根据从
各个速度控制系统和位置控制系统中获得的速度值而产生相位信号,并
且通过将相位信号传送到电源变换器单元以便驱动电动机而移动负载,
其特征在于,位置控制设备包括:
接收装置,当由速度控制系统驱动的电动机的转速不大于通过外部输
入单元设置的预定速度时接收由外部提供的停止指令;以及
转换装置,在接收到停止指令之前选择速度控制系统,并且当接收装
置接收到停止指令时将速度控制系统转换到位置控制系统。
2、如权利要求1中所述的位置控制设备,其特征在于,进一步包括
位置控制增量产生装置,用于将由外部输入单元提供的增量强迫设置到
位置控制系统。
3、如权利要求1或2所述的位置控制设备,其特征在于,进一步包
括:
偏差计算装置,根据执行转换到位置控制系统的转换指令来起动它的
操作,并根据起始位置输出反馈中传送的电动机的当前位置值,设置这
个当前位置值作为目标位置值,并且计算目标位置值与在这个当前位置
值之后的在反馈中传送的下一个当前位置值之间的偏差值;以及
位置—速度转换装置,根据接收到的执行转换到位置控制系统的转换
指令而起动以便输入偏差值,并且通过将偏差值乘以预先设置的增量而
获得速度—升降的速度值。
4、如权利要求1,2和3的中任何一个所述的位置控制设备,其特征
在于,进一步包括:
位置脉冲转换装置,将从外部输入单元传送来的目标位置值转换成脉
冲并输出所获得的位置指令脉冲;以及
当接收到一个释放指令时并且当停止指令已被接收到时,用于将从脉
冲转换装置获得的位置指令脉冲输出到偏差计算装置的装置,释放指令
是释放一个位置指令停止指令以停止输入从外部输入单元传送来的目标
位置值。
5、如权利要求2所述的位置控制设备,其特征在于,位置控制增益
产生装置存储多个各是不同值的增量,并将由外部输入单元选择的多个
增量中的一个设置到位置控制系统。

说明书

位置控制设备

技术领域

本发明涉及一种用于控制电动机操作的位置控制设备,这种电动机
安装在以速度控制或者位置控制为基础的x-y金属加工机床、切割机以
及类似的设备上。

背景技术

通常,如图7所示,x-y金属加工机床10b通过一个电动机将工作台
在x和y方向上向着金属磨床10a的方向移动而将位于x-y金属加工机
床10b的工作台上的金属制品10c加工成所希望的形状,金属磨床10a
相对于工作台具有固定的位置。

例如,零伺服控制和定向控制,这是典型的用来控制电动机操作的
控制模式。

在前者的模式中,当电动机的速度不超过零速值的等级时,同时在速
度控制模式下监测到电动机的速度值以电动机的转速减小时,零伺服控
制通过将速度控制模式转换成零速度指令的位置控制模式而停止电动机
的操作。

例如,当由于停止电动机的操作而引起的降低电动机的运转使电动机
的速度到达零速值等级时,同时在速度控制模式下监测到电动机的转速
时,将速度控制模式转换成位置控制模式以便执行零伺服控制。这种零
伺服控制能够控制使x-y金属加工机床10b的工作台通过位移一个所要
求的距离而到达目标位置。

另一方面,定向控制通过接收一个从外部传输来的定向信号(作为外
部信号)可以将电动机的速度降低到定向转换速度。当电动机的速度到
达定向转换速度时,读出已设置的停止位置指令并且检测Z脉冲,速度
控制模式因此被转换到位置控制模式。除此之外,根据检测到的Z脉冲
计算出停止位置,并且操作模式进入伺服控制以便停止电动机。

然而,前者的模式,也就是,零伺服控制,在零速值的等级下转换到
零伺服控制,于是进入停止处理,在停止处理过程中工作台移动了一个
恒定距离并进入停止状态。因此,因为在转换控制模式过程中工作台的
位置在两种模式下变得不同,在这两种模式下的电动机转速或者很低或
者很高并且工作台或者停止在目标位置的后面或者停止在目标位置的前
面。也就是说,在前者的速度控制模式下(即零伺服控制),很可能在用
户希望的目标位置与实际的停止位置之间产生偏差。此外,因为工作台
以位置控制模式的起点为基础位移了一个恒定距离,所以很难对工作台
的停止位置进行细调。

另一方面,后者的模式,即定向控制可以将工作台停止在一个希望的
位置。然而,例如,它必须使用调整单元来检测Z脉冲。因此,定向控
制需要一个复杂的控制程序。

此外,两种控制模式,零伺服控制和定向控制都必须在电动机完全停
止之后将控制模式转换到位置控制而花费大量的时间这样一个缺点(即
这需要一个复杂的控制程序),因为为了对位置执行细调而在释放伺服系
统的锁定之后执行速度控制。

除此之外,在一般的位置控制方法中,根据位置控制增量而改变控制
响应。尽管一个定值被用作控制增量,然而响应速度也是固定的。因此
一般的位置控制方法很难改变操作速度。

发明内容

因此,由于考虑到传统技术的缺点,本发明的一个目的就是提出了一
个位置控制设备,该位置控制设备能够以所希望的响应速度精确的停止
一个目标工件,并且该位置控制设备具有简单的结构通过从外部接收一
个指令来起动位置控制操作并接收有关响应速度和细调的指令将目标工
件细调在用户所希望的位置。

简要的说,本发明可概括为一个具有速度控制系统和位置控制系统的
位置控制设备,该位置控制设备根据从速度控制系统和位置控制系统的
一个系统中所获得的速度值产生相位信号并且通过将相位信号传送到能
量变换单元以驱动电动机而位移一负载。更详细地,位置控制设备包括
一个接收装置和一个转换装置。当由速度控制系统驱动的电动机的转速
不大于由外部输入单元所设置的预定速度时,接收装置接收一个由外部
提供的停止指令。转换装置在接收停止指令之前选择速度控制系统,并
且当接收装置接收到停止指令时将速度控制系统转换到位置控制系统。

此外,上述的位置控制设备还包括一个位置控制增量产生装置,用于
将通过外部输入单元所提供的增量强行设置到位置控制系统中。

另外,上述的位置控制设备还包括一个偏差计算装置和一个位置—速
度转换装置。偏差计算装置根据执行转换到位置控制系统的转换指令来
起动它的操作,并根据起始点输入一个反馈传送来的电动机的当前位置
值,并将这个当前位置值设置为目标位置值,计算该目标位置值和在当
前位置值之后反馈传送来的下一个当前位置值之间的偏差值。位置—速
度转换装置根据所接收到的执行转换到位置控制系统的转换指令起动它
的操作以便输入偏差值,并通过将偏差值乘以先前设置的增量而获得一
个速度—升降的速度值。

此外,上述的位置控制设备还包括一个用于将从外部输入单元传送来
的目标位置值转换成脉冲并输出所获得的位置指令脉冲的位置脉冲转换
装置,以及当接收到一个释放指令并且当停止指令已经被接收时一个用
于将从脉冲转换装置获得的位置指令脉冲输出到偏差计算装置的装置,
释放指令是指释放一个位置指令停止指令以停止输入从外部输入单元传
送来的目标位置值。

另外,在上述的位置控制设备中,位置控制增量产生装置存储多个互
不相同的增量值并将通过外部输入单元所选择的多个增量值中的一个设
置到位置控制系统中。

从对下面的描述以及附上的权利要求的分析中,并参考后面的用来说
明本发明优选实施例的附图,本发明上述的和其他的特征与优点以及实
现的模式将会变得显而易见,并且可以最好的理解发明。

附图说明

图1A和图1B是根据本发明第一实施例的位置控制设备的示意性结构
的简图;

图2A至图2F是根据本发明第一实施例的位置控制设备的操作波形的
示意图;

图3A和图3B是根据本发明第二实施例的位置控制设备的示意性结构
的简图;

图4A至图4G是根据本发明第二实施例的位置控制设备的操作波形的
示意图;

图5A和图5B是根据本发明第三实施例的位置控制设备的示意性结构
的简图;

图6A至图6C是根据本发明第三实施例的位置控制设备的操作波形的
示意图;

图7是说明x-y金属加工机床操作控制的示意图。

具体实施方式

通过下面的对用来说明本发明的优选实施例的描述,本发明的其他
特征将会变得显而易见但本发明不受此限制。
第一实施例

图1A和图1B是根据本发明第一实施例的位置控制设备的示意性结构
的简图;

根据第一实施例的位置控制设备包括一个给电动机1提供驱动功率
的三相反向变流器3以便驱动负载2,以及一个用于控制三相反向变流器
3的操作的控制单元4。

上述的三相反向变流器3包括一个用来整流三相复位-置位触发器的
整流电路5,一滤波电路6,以及一个通过转换多个晶体管而产生一个三
相驱动功率UVW的驱动电路7。

控制电路4包括一个偏差计数器12,第一微处理机13,以及第二微
处理机14。控制电路4与用户(外部)输入单元11相连,通过用户输入
单元操作员输入各种类型的指令值。

编码器19与电动机1以及负载2相连。编码器19通过转换器20向
第一和第二微处理机13和14输出一个控制信号。

用户输入单元11包括三个电键,停止指令键,零速键,增量输入键,
速度键,以及其他的键。这些键从示意图中省略了。由用户(操作员)
操作的停止指令键是被用来停止负载的移动。通过零速键,输入速度值
VH以便判断速度是否为零。通过增量输入键,输入位置控制增量“Gi”
以便将负载从当前位置移动到目标位置。通过速度键,输入目标速度值
“Vi”。

偏差计数器12输入转换器20根据起始点所反馈的实际位置值“pf”,
设置实际的位置值“pf”作为目标位置值“pi”,获得目标位置值“pi”
与实际位置值“pf”之间的偏差(以脉冲的形式)“ei”,并向第一微处
理机13输出所获得的偏差值“ei”。第二微处理机14与操作开关17相
连。

第一微处理机13包括一个位置—速度转换装置22,一个转换装置23,
一个PI控制装置25,一个加速/减速升降产生装置26(或者一个速度控
制装置,该装置也装到第二微处理机14上),以及一个零伺服完成判断
装置21。

第二微处理机14包括一个速度指令设置装置27,转换信号产生装置
28,零速度设置装置29,控制增量产生装置30,转换判断装置31,以及
操作判断装置33。

也就是说,控制单元4包括一个用于执行高速运算操作的第一微处理
机13和一个用于执行计算控制值的操作以提供给第一微处理机13的第
二微处理机14。

在上述的结构中,那组偏差计数器12,零伺服完成判断装置21,位
置—速度转换装置22被称为位置控制系统。那组速度指令设置装置27
以及控制增量产生装置26被称为速度控制系统。

也就是说,当以预定的速度移动负载2时,位置控制设备输入当前速
度值作为反馈信号,并且当当前速度不超过零速VH且在速度减小的情况
下接收到停止指令时,位置控制设备将速度控制模式转换为位置控制模
式,然后立即控制电动机1的操作以便电动机1以响应速度到达目标位
置值“pi”(即表示接收停止指令的位置),其中的响应速度是以在位置
控制模式下预先由用户输入单元11所输入的控制增量“Gi”为基础的。
因此,电动机1最后到达了由用户指定希望的位置。尽管用户没有输入
任何位置指令,然而电动机1当在速度减小的情况下速度不超过预定的
速度值时最后到达了该位置。在如图1A和图1B所示的具体例子中,速
度控制模式被转换到位置控制模式,并且位置控制模式控制在零位置的
电动机1的位置,因为尽管用户没有以脉冲的形式输入任何位置指令然
而偏差计数器12的初始值被设置为零。
<第一微处理机中的各个装置的说明>

位置—速度转换装置22输入从偏差计数器12传送来的偏差值“ei”,
并获得将偏差值“ei”乘以预定的增量“gi”所转换成的速度值“vp”,
然后将速度值“vp”输出到转换装置23。

转换装置23位于位置—速度转换装置22和PI控制装置25之间,并
在转换之前向PI控制装置25输出由速度控制系统所获得的指令速度值
“vk”(或者速度控制信号“vk”),并且在转换之后向PI控制装置25输
出由位置控制系统所获得的速度值“vp”(或者位置控制信号“vp”)。也
就是说,由速度控制系统所获得的速度值“vk”在操作上具有较高的优
先权。

PI控制装置25输入由转换装置23传送来的输出信号“v”(即速度
信号“vp”或“vk”),并产生一个由执行PI控制(PI控制:P控制是输
出一个与输入值成比例的值;I控制是输出由累计全部输入值所获得值)
而获得的相位信号,并且将产生的相位信号输出到驱动电路7,所指PI
控制是指对上述输出信号“v”和从编码器20所传送来的电动机1的速
度值“ve”之间的差值进行控制。

当偏差计数器12每次输出偏差值“ei”,偏差值“ei”超出了整体
宽度时,当零伺服完成判断装置21从转换判断装置31(转换判断装置
31的操作将在后面详细介绍)接收到要接收停止指令的信息时,零伺服
完成判断装置21判断完成了零伺服。然后,零伺服完成判断装置21将
判断结果通知外部单元。
<第二微处理机中的各个装置的说明>

操作判断装置33监测操作开关17的状态。当用户将操作开关17键
入为接通时,操作判断装置33通过使用三相反向变流器3并将操作开关
17键为接通而激励电动机1,并且当伺服就绪状态信号变为接通状态时
使速度控制系统运转。此外,操作判断装置33通过将操作开关键为断开
状态而停止速度控制系统的运转。

此后,当转换判断装置31输出接收停止指令的信息时,操作判断装
置33操作位置控制系统中的偏差计数器12,位置—速度转换装置22,
以及转换装置31。

速度指令设置装置27转换来自用户输入单元11的目标速度值,并将
所转换的一个目标速度值设置到加速/减速升降产生装置26。

加速/减速升降产生装置26对于目标速度值“Vi”加了一个升降值,
并将所获得的值输出到转换装置23作为目标速度值“Vk”。

转换信号产生装置28在接收来自用户输入电路11的停止指令“po”
之后立即向转换判断装置31输出停止指令标识符。

零速度设置装置29转换从用户输入电路11传送来的值,通过零速度
设置装置29速度被设置为零,并将所获得的零速值“vh”存储到存储器
35中。

控制增量产生装置30根据来自用户输入单元11的位置控制增量而产
生加速/减速升降值(增量“gi”),并将所产生的值设置到位置—速度转
换装置22中。

转换判断装置31将反馈传送来的速度值“ve”存储到存储器34中,
然后当在操作指令信号被设置为断开状态之后停止指令“po”被设置时,
将预先存储在存储器35中的零速值“vh”与存储在存储器34中的当前
速度值“ve”相比较,并当当前速度值“vi”(也指实际的速度值“vi”)
不小于零速度值“vh”时输出停止指令“po”。根据输出的停止指令“po”,
转换判断装置31通知转换装置23接收停止指令,并向转换装置23输出
接通状态的转换信号,且操作偏差计数器12和并连的位置—速度转换装
置22。

也就是说,位置控制系统中的位置—速度转换装置22与PI控制装置
25相连以便通过来自位置—速度转换装置22的速度增量“gi”来移动负
载2。
<操作说明>

参考附图2A至2F给出具有上述结构的位置控制设备的操作说明。
图2A至2F是根据本发明第一实施例的位置控制设备的操作波形的示意
图;

用户操作用户输入单元11以便输入可将速度的初始值设置为零的零
速值“VH”,位置控制增量“Gi”,以及目标速度值“Pi”。也就是说,速
度指令设置装置27将目标速度值“pi”设置到速度控制系统中的加速/
减速升降产生装置26。

另外,零速设置装置29将零速值“vh”存储到存储器35中,控制增
量产生装置30将增量“gi”设置到位置—速度转换装置22。

当用户键入操作开关17到接通状态时,操作判断装置33使速度控制
系统进入接通状态(速度控制模式,见图2C),并且加速/减速升降产生
装置26通过转换装置23向PI控制装置25输出速度控制信号“vk”(即
目标速度值“Vk”)。因此速度控制系统进入接通状态(见图2A)。

PI控制装置25向驱动电路7输出速度控制信号,以至电动机1在PI
控制下被控制并且负载2以速度“vk”移动。编码器19检测电动机1的
转速,并且转换器20将每固定时间周期内的脉冲数目转换成速度值以作
为实际的速度值“ve”。实际的速度值“ve”被传送到存储器34和PI
控制装置25。PI控制装置25当接收到实际速度值“ve”时执行速度恒
定控制。也就是说,获得了如图2B所示的电动机1的速度值“ve”的波
形。

当电动机1的速度值“ve”达到目标速度“Pi”时,用户键入操作开
关17为断开状态。操作判断装置33将操作信号转换到断开状态。当操
作信号被转换到断开状态(见图2A)时速度指令设置装置27停止输出速
度控制信号“vk”。也就是说,电动机1的速度因此而减小。

在这时,例如,用户通过用户输入单元11输入停止指令“PO”以便
停止负载2(即x-y金属加工机床),转换判断装置31将反馈传送来的速
度值“ve”与存储在存储器35中的零速值“vh”相比较。当当前的速度
值“ve”不大于零速度值“vh”时,转换判断装置31接收停止指令“PO”
(见图2D)并判断位置控制模式且向转换装置23输出转换信号以便根据
位置控制系统将当前的控制模式转换到位置控制模式。

也就是说,位置控制系统中的位置—速度转换装置22与PI控制装置
25相连以便执行伺服系统的锁定以驱动具有速度增量“gi”的电动机1,
速度增量“gi”是由位置—速度转换装置22所获得的。

电动机1根据来自位置控制系统的速度增量“gi”而转动,偏差计数
器12输入实际位置值“pf”(以脉冲的形式)并获得目标位置“pi”(在
停止指令发生时的起始实际位置“pf”)和后一个实际位置“pf”之间的
偏差“ei”(见图2E)。

偏差计数器12输出偏差脉冲直到偏差值“ei”转换成一定值,并且
位置—速度转换装置22通过每次接收到偏差“ei”时而设置的增量“gi”
来驱动电动机1(电动机1转动以使负载向右或者向左移动直到负载到达
由停止指令所指示的目标位置“pi”并且直到偏差值完全的收敛)。也就
是说,提供给PI控制装置25的速度值“vp”是通过将目标位置“pi”
和实际位置“pf”之间的偏差乘以增量值而获得的值。其结果是,电动
机1的速度被控制以便将负载2移动到目标位置“pi”。

另外一方面,零伺服完成判断装置21当接收到从转换判断装置31传
送来的停止指令时检测偏差计数器12的输出,并且每次偏差计数器12
的输出成为整体宽度的一部分时零伺服完成判断装置21向外部装置输出
零伺服完成信号(见图2F)。也就是说,零伺服完成判断装置21输出零
伺服完成信号以便通知负载2已经到达目标位置“pi”,在该位置负载2
被停止。

因此,可以用一简单结构的程序而将负载停止在由用户指定的希望的
位置上,这样x-y金属加工机床可以通过使用金属磨床在要求的位置上
对作为负载的金属进行加工。

另外,可以通过键入操作信号到接通状态并从转换判断装置中释放停
止模式而将操作判断装置33设置在速度控制系统中。这种模式可以减少
工作时间因为在释放停止模式之后水磨工序立刻被再次执行。
第二实施例
<位置上的细调>

图3A和图3B是表示根据本发明第二实施例的位置控制设备的示意性
结构的简图;

如图3A和图3B所示的位置控制设备在速度控制的情况下在停止操作
之后可以对负载2的位置执行细调。如图3A和图3B所示,门电路41安
置在位置指令脉冲产生电路40和偏差计数器12之间。

位置指令脉冲产生电路40将目标位置值“pi”转换成一个脉冲信号
并且向下一级输出所获得的脉冲信号。

用户输入单元45包括停止指令键,零速度键,增量输入键,以及速
度键,这些键都装在根据如图1A和图1B所示的第一实施例的位置控制
设备上,并且用户输入单元45还包括一个目标位置键(未给出),一个
位置指令停止释放键(未给出),以及其他的键(未给出)。通过目标位
置键,用户输入目标位置值“Pi”。通过位置指令停止释放键,用户释放
停止状态以接收通过目标位置键而获得目标位置值“Pi”,并且用户暂时
停下来而从目标位置键输入目标位置值“Pi”

除了如图1A和图1B所示的第一实施例所披露的各种装置之外,第
二微处理机42还包括如图3A和图3B所示的一个转换指令装置43以及
一个转换判断装置44。

上述的门电路41阻止位置指令产生电路40和偏差计数器21之间的
连接直到通过转换指令装置43输入转换指令。

转换指令装置43当接收到通过用户输入单元45输入的位置指令停止
释放信号时判断是否接收到停止指令。当接收到停止指令时,转换指令
装置43向门电路41输出一个转换信号以便门电路41向偏差计数器12
输出目标位置值“pi”。

第二实施例的位置控制设备中的转换判断装置44执行下列操作:

将反馈传送来的速度值“ve”存储到存储器34;

将预先存储在存储器35中的并用于零速度判断的零速度值“Vh”与
存储在存储器34中的当前速度值“Vi”相比较;

当当前速度值“Vi”不大于零速度值“vh”时接收停止指令“po”;

向转换装置23输出一个转换信号以便根据接收到的停止指令“po”
将控制转换到位置控制系统。

操作偏差计数器12和位置—速度转换装置22;以及

将有关接收到停止指令“po”的标识符设置到转换指令装置43。
<操作说明>

参考附图4A至图4G给出具有上述结构的第二实施例的位置控制设备
的操作说明。图4A至图4G是表示根据本发明第二实施例的位置控制设
备的操作波形的示图;

如图4A至图4G所示,当用户键入操作开关17时,速度控制系统进
入操作状态(速度控制模式,见图4C),加速/减速升降产生装置26通过
转换装置23向PI控制装置25输出速度控制信号“vk”(作为目标速度
“vk”)以便控制电动机1的操作(见图4A)。

此时,因为当操作信号处于接通状态时转换指令装置43处于操作停
止状态,位置指令停止信号输出到门电路41,如图4E所示。也就是说,
在速度控制模式下,这样的控制以至由位置脉冲产生电路30产生的位置
指令没到达偏差计数器12。

此外,当PI控制装置25向驱动电路7输出相位控制信号,以控制电
动机1的反向变流器并以速度值“vk”移动负载2。编码器19检测电动
机1的转速,并且转换器20对每个固定时间内的转速的脉冲数进行计数
并将所计数的数目转换成速度值,且向存储器34和PI控制装置25输出
实际的速度值“ve”。PI控制装置25输入这实际的速度“ve”以便执行
恒速控制。因此,可以获得如图4B所示的电动机1的速度的波形。

当用户键入操作开关17为断开状态时,速度指令设置装置27判断指
令值是零并因此阻止从加速/减速升降产生装置26输出速度控制值“vk”
(见图4A和图4B)。电动机1的转数因此减少。

例如,当用户通过用户输入单元11输入停止指令“po”以便立即停
止负载2(即金属加工机床)时,转换判断装置44将速度值“ve”,也就
是在反馈中传送的,与存储在存储器35中的零速度值“Vh”相比较,并
当当前速度值“ve”不大于零速度值“Vh”时接收停止指令“po”(见图
4D),判断当前控制模式一定转换成位置控制模式,并向转换装置23输
出转换信号以便将当前控制模式转换成为位置控制系统。

也就是说,位置控制系统中的位置—速度转换装置22与PI控制装置
25相连接以便为了电动机1具有速度增量“gi”而执行伺服系统的锁定,
速度增量“gi”来自位置—速度转换装置22。

电动机1通过来自位置控制系统的速度增量“gi”而转动,偏差计数
器12输出实际位置脉冲“pf”,并因此而获得目标位置值“pi”(当出现
停止指令时的起始位置值“pf”)和实际位置值“pf”之间的偏差值“ei”
(见图4F中的“f1”)。

偏差计数器12输出偏差脉冲直到偏差值“ei”收敛到一个常数范围,
并且位置—速度转换装置22通过增量“gi”驱动电动机1,增量“gi”
是每次输出偏差“ei”时而设置的(也就是说,负载2向右或者向左移
动直到偏差值“ei”收敛到一个常数范围并且负载2到达由停止指令所
指示的目标位置“pi”)。

另外一个方面,零伺服完成判断装置21当接收到从转换判断装置44
传送的停止指令时检测偏差计数器12的输出,并且每次偏差计数器12
的输出成为整体宽度的一部分时零伺服完成判断装置21向外部设备输出
零伺服完成信号(见图4G中的“g1”)。也就是说,零伺服完成判断装置
21输出零伺服完成信号以便通知负载2已经到达目标位置“pi”,在该位
置负载2被停止。

然而,当用户不满意负载2的当前位置“pi”,用户操作用户输入单
元45的位置指令停止释放键以便设置负载2的新的目标位置,在该位置
负载2被停止。

因此,转换指令装置43确认停止指令标识符已被设置,并如图4E中
所示的将断开状态的转换信号输出至门电路41,以至位置指令脉冲产生
电路40与偏差计数器12相连。也就是说,可以确认转换装置23选择了
位置控制系统。

用户通过用户输入单元45输入一个新的目标位置值“Pi”。位置指令
脉冲产生电路40将新的目标位置值“Pi”转换成以脉冲方式的新的目标
位置值“pi”并且所转换成的脉冲方式的新的目标位置值“pi”通过门
电路41被输出到偏差计数器12。

偏差计数器12计算新的目标位置值“pi”与反馈中传送的实际的位
置值“pf”之间的偏差值,并且将偏差值“ei”输出到位置—速度转换
装置22。

每次输入新的偏差指“ei”时,位置—速度转换装置22根据预先设
置的速度增量“gi”来驱动电动机1(见图4B中的“ba”)。

电动机1在运转,偏差计数器12输入实际的位置值“pf”直到完成
新的目标位置值“pi”与实际位置值“pf”之间的偏差值“ei”的换算
(见图4F中的“f2”)。

另外一方面,零伺服完成判断装置21当接收到从转换判断装置44传
送来的停止指令的信息时检测偏差计数器12的输出,并且每次偏差计数
器12的输出成为完成整个宽度的一部分时零伺服完成判断装置21向外
部设备输出零伺服完成信号(见图4G中的“g2”)。

因此,即使用户输入停止指令,也可以对负载2的位置执行细调。这
可以减少加工时间。
<第三实施例>

图5A和图5B是根据本发明第三实施例的位置控制设备的示意性结
构的示图。

如图5A和图5B所示的位置控制设备的用户输入单元45包括停止指
令键,零速度键,增量输入键,速度键,目标位置键,以及位置指令停
止释放键,这些键都装在根据如图3A和图3B所示的第二实施例的位置
控制设备上,并且用户输入单元45还包括两种类型的用于改变用作位置
控制的增量“gi”的可变增量键(第一和第二可变增量键,未给出),以
及一个将工作台2的当前位置返回到起始位置的返回键(未给出)。

如图5A和5B所示的第三实施例的位置控制设备中的第二微处理机
50除了如图3A和3B所示的第二实施例中所披露的各种装置之外,还包
括一个增量选择键52。根据用户输入单元51中的两种可变增量键的组合,
增量选择装置52选择存储在增量列表53中的增量值,并将所选择的增
量值设置到位置控制增量产生装置30。

如图6A所示,增量列表53存储与通过可变增量键输入的信号相对应
的增量值。

例如,第一可变增量键输出信号AD2并且第二可变增量键输出信号
AD3,信号AD2和AD3的组合选择增量值,基准增量,两倍增量,四倍增
量,以及八倍增量中的一个。

也就是说,用户可以通过操作位置指令停止释放键来选择下面两种运
行:

当负载2的位置超过了目标位置,负载2的位置可以缓慢的向目标位
置移动;以及

当用户想要将负载2返回到最初位置(起始位置),负载2的位置可
以快速向最初位置移动。    

另外,根据第三实施例的位置控制设备中的操作判断装置54监测操
作开关17的状态。当操作开关17键入为接通状态,操作判断装置54向
三相反向变流器3输出接通状态的操作信号以便激励电动机1并且以便
当伺服就绪状态信号进入接通状态时而运行速度控制系统。此外,操作
判断装置54向速度控制系统中的每个装置输出断开状态的操作信号以便
停止整个速度控制系统的运行。

此后,转换判断装置44输出有关停止指令接收完成的信息以便运行
位置控制系统中的偏差计数器12,位置—速度转换装置22,以及转换判
断装置44。

另外,当用户键入操作开关17为接通状态并且返回键也为接通状态
时,操作判断装置44向位置控制系统输出操作信号。也就是说,位置控
制设备只通过位置控制系统就可以驱动电动机1。
<操作说明>

参考附图6A至图6C给出具有上述结构的第三实施例的位置控制设
备的操作说明。图6A至图6C是根据第三实施例的位置控制设备的操作
过程中的波形示图;

当用户键入操作开关17到接通状态并操作一个或多个返回键,以及
第一和第二可变增量键时,操作判断装置54输出接通状态的操作信号。

当用户操作以便用户输入单元51输出位置指令停止释放信号时,转
换指令装置43转换这个信号的电平并向门电路41输出这个断开状态的
位置指令停止释放信号(这使门电路41进入接通状态)以便将位置指令
脉冲产生电路40与偏差计数器12接通。因此,来自位置指令脉冲产生
电路的目标位置值“pi”通过门电路41传送到偏差计数器12。

偏差计数器12获得新的目标位置值“pi”(最好是用起始位置作为新
的目标位置值“pi”)与反馈传送的实际位置值“pf”之间的偏差“ei”,
并向位置—速度转换装置22输出所获得的偏差值“ei”。每次输出新的
偏差值“ei”时,位置—速度转换装置22通过利用所选择的增量值“gi”
(增量值,基准增量,两倍增量,四倍增量,以及八倍增量中的一个)
来驱动电动机1。

图6B给出了当选择基准增量时在第一次输出位置指令停止释放信号
时的波形以及当选择两倍增量时在第二次输出位置指令停止释放信号时
的波形。除此之外,图6C给出了当选择四倍增量时在第一次输出位置指
令停止释放信号时的波形以及当选择八倍增量时在第二次输出位置指令
停止释放信号时的波形。

也就是说,可变增量键的结合可以改变位置增量的值,以至加速/减
速时间可在位置控制模式下被控制。因此,如果在位置控制模式下在所
希望的停止位置(起始位置)不增加任何振荡的情况下,可以快速或者
慢速的移动作为负载2的金属加工机床。

也就是说,速度控制模式可以通过直接改变频率变化的升降来控制加
速/减速响应,但是在现有技术中在位置控制模式下很难控制加速/减速
响应,因为在位置控制模式下不存在频率和位置之间的关系。

相反,根据第三实施例的位置控制设备,加速/减速的响应特性可以
在位置控制模式下被改变。

在系统的运行期间根据从外部传送来的输入很容易改变这种响应特
性。

尽管上述每个实施例的说明使用金属加工机床作为负载2,但是本发
明不受此限制,例如本发明可以使用各种被控制在x-y方向上操作的设
备。另外,可以将本发明的原理运用到伺服系统锁定控制领域。

此外,除了第三实施例的说明中所描述的输入电压的方式之外,位置
控制模式和速度控制模式之间的转换以及选择所希望的增益值可以根据
外部计算机系统通过网络所提供的指令而被执行。

另外,在第三实施例中使用了基准增量,两倍增量,四倍增量,以及
八倍增量,但是,本发明是不受这种方式的限制的,可以使用其它的增
益值,例如,基准增量,1/4倍增量,…,以及其他值。

作为详细的阐明,根据本发明的位置控制设备,负载根据相位控制信
号以及由速度控制系统所提供的转速使电机旋转而移动,并且当电动机
的运转停止时电动机的转速被减小了。此时,当通过用户输入单元传送
停止指令信号并且电动机的当前转速不大于预先设置的预定值时,停止
指令信号被接收并且速度控制系统被转换到位置控制系统。因此,因为
在速度控制系统的运行被停止之后用户很容易将负载停止在希望的位置
上,所以即使在速度控制系统下的电动机的运转速度较高,本发明也具
有可以阻止任何针对目标位置的错误的发生这样的效果。尤其是,本发
明的控制方法可有效的用于需要很多经验和熟练技能的工作机。

除此之外,根据本发明的位置控制设备,由位置控制系统所获得的增
量值被从外部设置,并且电动机根据这个增量值以加速/减速升降的速度
转动。当速度控制系统停止操作之后停止指令被输入时,负载能以根据
这个增量决定的速度而移动。本发明具有用户可选择负载是否缓慢移动
或者快速停止这样的效果。

另外,根据本发明的位置控制设备,当恰好收到停止指令时偏差计数
器设置当前的负载位置作为目标位置,并且在这之后,获得目标位置和
当前位置之间的偏差值。通过将由位置—速度转换装置获得的偏差值乘
以增量而得到的升降速度被计算出来并且产生了以所得到的速度为根据
的相位控制信号,这个控制信号通过电源转换单元来驱动电动机。因此
在恰好收到停止指令时相对于当前位置可对负载执行位置控制,然后根
据用户设置的增益确定控制速度。也就是说,本发明具有这样一个效果,
即可以利用简单的结构将负载精确的停止在希望的位置上。

此外,根据本发明的位置控制设备,在速度控制系统下的电动机的运
转停止之后可根据接收到的由用户提供的释放指令来接收由用户指定的
目标位置,释放指令是释放位置指令停止。根据接收到的释放指令,目
标位置被传送到偏差计数器。因此,即使在速度控制系统下的停止操作
被完成或者停止指令被输入以后负载位置和最终的目标位置分开,还可
以很容易的对负载的位置进行细调,这是本发明具有的一个效果。

此外,根据本发明的位置控制设备,多个不同值的增量值存储在列表
中,通过外部输入单元所选择的这些增量值中的一个被设置在位置控制
系统中。因此,本发明所具有的效果是根据用户所选择的希望的速度将
负载移动到最终的目标位置。

在众所周知的范围内本发明所解释的所有这些以及其他的改进和修
改都意味着在上述公开中。因此本发明被概括的解释并在某种意义上与
随后的权利要求书的清楚的含义或者适当的保护范围相一致,这均可以
认为是合理的。

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当通过将操作开关17键入为接通状态使负载2以从速度控制系统所获得的速度值移动时,输入负载2的速度值作为反馈信号,速度控制系统包括一个加速/减速升降产生装置26和一个速度指令装置27。当速度减小时,在操作开关17进入接通状态并且转换判断装置31通过用户(外部)输入单元11输入停止指令,且当前速度不大于预定速度“ph”之后,包括偏差计数器12以及位置速度转换装置22的位置控制系统被选择作为运行控制系统。

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