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1、10申请公布号CN104221278A43申请公布日20141217CN104221278A21申请号201380006739722申请日20130222201210203120120427JPH02P29/00200601G05D3/1220060171申请人株式会社日立产机系统地址日本东京都72发明人上井雄介高野裕理大桥敬典米本伸治杉浦正树74专利代理机构北京尚诚知识产权代理有限公司11322代理人龙淳54发明名称电动机控制装置及其自动调整法57摘要本发明提供能够减轻操作者的负担,且能够自动调整实现稳定动作的控制参数的电动机控制装置及其自动调整方法。在控制参数自动调整装置中,提供检测电机停。
2、止中的电机振动和电机移动中的电机振动,在抑制电机振动的同时,反复进行自动调整,直至在振动振幅量和过冲量处于用户设定的允许值范围内时得到适当的控制参数的调整法和装置。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014072586PCT国际申请的申请数据PCT/JP2013/0544372013022287PCT国际申请的公布数据WO2013/161367JA2013103151INTCL权利要求书7页说明书24页附图26页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书7页说明书24页附图26页10申请公布号CN104221278ACN104221278A1/7页21一种电动机控制。
3、装置,其特征在于,包括驱动与驱动对象结合的电动机的电力转换器;位置控制器,其根据位置指令值与所述电动机的位置检测值的偏差输出位置控制器输出;输入所述位置指令值,输出位置前馈信号的位置前馈控制器;将所述位置控制器输出和所述位置前馈信号相加,输出速度指令值的加法器;根据所述速度指令值与所述电动机的速度检测值的偏差,输出转矩电流指令值的速度控制器;根据所述转矩电流指令值与供给至所述电动机的转矩电流检测值的偏差,调整所述电力转换器的输出电流的电流控制器;和输出预先登记的多个位置指令模式作为对所述位置控制器的位置指令的参数调谐部,所述参数调谐部,具有电机振动判断部,其判断所述位置指令值与所述位置检测值的。
4、偏差的微分是否满足预先设定的振动条件,在满足振动条件的情况下判断为存在电机振动,在不满足振动条件的情况下判断为没有电机振动,并输出判断结果,当向所述位置控制器输出所述多个位置指令模式来驱动所述电动机,调整前馈增益时,将所述电机振动判断部的输出为不满足振动条件且过冲量为规定值以下的最大的前馈增益,设定为控制参数。2一种电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电动机控制装置包括与驱动对象结合的电动机;驱动所述电动机的电力转换器;位置控制器,其根据位置指令值与所述电动机的位置检测值的偏差输出位置控制器输出;输入所述位置指令值,输出位置前馈信号的位置前馈控制器;将所述位置控制器输出和所述位置前馈信号。
5、相加,输出速度指令值的加法器;根据所述速度指令值与所述电动机的速度检测值的偏差,输出转矩电流指令值的速度控制器;和根据所述转矩电流指令值与供给至所述电动机的转矩电流检测值的偏差,调整所述电力转换器的输出电流的电流控制器,在该电动机控制装置的自动调整法中,向所述位置控制器输出所述多个位置指令模式,驱动所述电动机,判断所述位置指令值与所述位置检测值的偏差的微分是否满足预先设定的振动条件,将不满足振动条件且过冲量为规定值以下的最大前馈增益调整为极限前馈增益,将所述最大前馈增益设定为控制参数。3如权利要求2所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于,包括一边更新所述前馈时间常数,一边对各前馈时间常数。
6、,将所述前馈增益调整为所述极限前馈增益,与各前馈时间常数对应的步骤;计测所述前馈增益的建立时间的步骤;和通过极值搜索求取使与所述前馈时间常数对应的所述极限前馈增益的建立时间最小的所述前馈时间常数的步骤。4如权利要求3所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述极值搜索法,对等间隔地赋予所述前馈时间常数的偏差而取得的3个关于所述前馈时间常数的所述极限前馈增益的建立时间进行比较。5如权利要求4所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于在比较关于所述前馈时间常数的所述极限前馈增益的建立时间的3个点的数据时,假权利要求书CN104221278A2/7页3设横轴为所述前馈时间常数,纵轴为所述极限前。
7、馈增益的建立时间的曲线,该电动机控制装置的自动调整法包括判断曲线是向下凸、单调增加还是单调减少的步骤;如果该判断结果是向下凸,则在3个点的数据中,在中间数据与其余的两侧数据中的任一者的中点重新取得一个数据的步骤;如果所述判断结果是单调增加,则不改变数据间隔而在3个点的数据中最小的时间常数侧重新取得一个数据的步骤;和如果所述判断结果是单调减少,则不改变数据间隔而在3个点的数据中最大的时间常数侧重新取得一个数据的步骤。6如权利要求3所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于根据用户的输入设定用于测定建立时间的监视时间,使所述监视时间的起点处于位置偏差零交叉的时刻或其附近。7如权利要求2所述的电动。
8、机控制装置的自动调整法,其特征在于,包括在固定了所述前馈时间常数的条件下,更新所述前馈控制器的增益,对各前馈增益,将预先登记的多个位置指令模式作为所述位置控制器的位置指令进行多个运转动作的步骤;和在多个所述运转动作中,将所述位置前馈控制器的前馈增益调整为不满足所述振动条件且过冲量不超过规定值的极限前馈增益的步骤。8如权利要求2所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于在固定了所述前馈增益的条件下,更新所述前馈控制器的时间常数,对各前馈时间常数,将预先登记的多个位置指令模式作为所述位置控制器的位置指令进行多个运转动作的步骤;和在多个所述运转动作中,将所述位置前馈控制器的前馈增益调整为不满足所述。
9、振动条件且过冲量不超过规定值的极限前馈增益的步骤。9如权利要求1所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于由所述电机振动判断部进行判断的电机振动判断方法是,在电机移动中、电机停止中的任一种状态中均进行电机振动检测。10如权利要求9所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电机振动判断方法,在作为所述位置偏差的微分值的位置偏差微分波形有减少倾向时,保持该波形的低位,在所述位置偏差微分波形有增加倾向时,保持该波形的高位,反复计算所述位置偏差微分波形的振动波形一周期中的振动振幅。11如权利要求9所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电机振动判断方法,将电机振动振幅判断值作为判断值,。
10、测定所述位置偏差微分的振动波形一周期中的振动振幅超过所述电机振动振幅判断值的次数作为电机振动检测次数,在所述电机振动检测次数被检测出某个任意的次数时,认为发生了电机反复振动。12如权利要求11所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电机振动判断方法,在电机停止状态和电机移动状态中,切换所述电机振动振幅判断值。13如权利要求12所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电机振动判断方法,为了区分电机停止状态和电机移动状态,在用户预先设定的位置指令值的最终值与所述位置指令值不一致的情况下,判断为电机移动状态,在所述用户预先设定的位置指令值的最终值与所述位置指令值一致的情况下,判断为电。
11、机停止状态。权利要求书CN104221278A3/7页414如权利要求11所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电机振动判断方法,在每次检测出电机振动进行了电机振动一周期的振动时,将所述电机振动检测时间相加作为电机振动检测总合时间,在所述电机振动检测总合时间内,所述电机振动检测次数反复了某任意次数时,判断为反复检测到电机振动。15如权利要求14所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电机振动判断方法,当所述电机振动检测次数在某时间内没有检测出某任意次数的电机振动时,从电机振动检测总合时间中减去电机的振动检测时间的振动一周期的量,继续进行电机振动检测处理。16一种电动机控制装置。
12、的自动调整法,其特征在于所述电动机控制装置包括与驱动对象负载结合的电动机;驱动所述电动机的电力转换器;位置控制器,其根据位置指令值与所述电动机的位置检测值的偏差输出位置控制器输出;将所述位置指令值作为输入,输出位置前馈信号的位置前馈控制器;将所述位置控制器输出和所述位置前馈信号相加,输出速度指令值的加法器;根据所述速度指令值与电动机的速度检测值的偏差,输出转矩电流指令值的速度控制器;和根据所述转矩电流指令值与供给至所述电动机的转矩电流检测值的偏差,调整所述电力转换器的输出电流的电流控制器,在该电动机控制装置的自动调整法中,在所述位置偏差波形的振动振幅不超过允许值的范围且所述电机振动判断部的输出。
13、不满足所述振动条件的状态中,调整最大的位置控制器的响应频率和最大的速度控制器的响应频率,将所述最大的位置控制器的响应频率和所述最大的速度控制器的响应频率设定为控制参数。17如权利要求16所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于,包括在所述位置偏差波形的振动振幅超过规定值之前或者在成为满足所述振动条件的状态之前,使所述位置控制器的响应频率以规定的增加量增加的第一步骤;在所述位置偏差波形的振动振幅超过允许值时或者在成为满足所述振动条件的状态时,使所述位置控制器的响应频率回到所述位置偏差波形的振动振幅不超过允许值的范围且所述电机振动判断部的输出不满足所述振动条件的状态,在此基础上,使所述速度控制。
14、器的响应频率以规定的增加量增加的第二步骤;反复进行所述第一步骤和第二步骤,当通过这样的反复,在使所述位置偏差波形的振动振幅为规定值以下的条件下不能够增加所述位置控制器的响应频率时,使所述速度控制器的响应频率和所述位置控制器的响应频率回到所述位置偏差波形的振动振幅不超过规定值的范围的第三步骤;和反复进行所述第一步骤和第二步骤,当通过这样的反复,所述位置控制器的响应频率在所述电机振动判断部的输出满足所述振动条件的状态时,使所述速度控制器的响应频率和所述位置控制器的响应频率回到不满足所述振动条件的状态的第四步骤,反复进行自动调整,直至增益调谐收敛。18如权利要求16所述的电动机控制装置的自动调整法,。
15、其特征在于在所述位置偏差波形的振动振幅超过规定值之前或在成为满足所述振动条件的状态之前,使所述速度控制器的响应频率以规定的增加量增加的第一步骤;权利要求书CN104221278A4/7页5在所述位置偏差波形的振动振幅超过允许值时或在成为满足所述振动条件的状态时,使所述速度控制器的响应频率回到所述位置偏差波形的振动振幅不超过允许值的范围且所述电机振动判断部的输出不满足所述振动条件的状态,在此基础上,使所述位置控制器的响应频率以规定的增加量增加的第二步骤;反复进行所述第一步骤和第二步骤,当通过这样的反复,在使所述位置偏差波形的振动振幅为规定值以下的条件下不能够增加所述速度控制器的响应频率时,使所述。
16、位置控制器的响应频率和所述速度控制器的响应频率回到所述位置偏差波形的振动振幅不超过规定值的范围的第三步骤;和反复进行所述第一步骤和第二步骤,当通过这样的反复,所述速度控制器的响应频率在所述电机振动判断部的输出满足所述振动条件的状态时,使所述位置控制器的响应频率和所述速度控制器的响应频率回到不满足所述振动条件的状态的第四步骤,反复进行自动调整,直至增益调谐收敛。19如权利要求17所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于使用自动生成所述位置指令模式的功能使电动机动作,在使所述位置控制器的响应频率成为所述位置偏差波形的振动振幅不超过允许值的范围,并且所述电机振动判断部的输出不满足所述振动条件的状。
17、态之前,对运转模式进行反复。20一种电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电动机控制装置包括与驱动对象负载结合的电动机;驱动所述电动机的电力转换器;位置控制器,其根据位置指令值与所述电动机的位置检测值的偏差输出位置控制器输出;将所述位置指令值作为输入,输出位置前馈信号的位置前馈控制器;将所述位置控制器输出和所述位置前馈信号相加,输出速度指令值的加法器;根据所述速度指令值与电动机的速度检测值的偏差,输出转矩电流指令值的速度控制器;和根据所述转矩电流指令值与供给至所述电动机的转矩电流检测值的偏差,调整所述电力转换器的输出电流的电流控制器,在该电动机控制装置的自动调整法中,包括生成作为所述位置控。
18、制器的位置指令值连续变化的用于调整运转的位置指令模式的步骤;在作为所述位置控制器的位置指令值赋予了该位置指令模式时,在位置偏差波形的振动振幅不超过规定值的范围内,使所述位置控制器和/或所述速度控制器的响应频率增加的步骤;和利用判断所述位置指令值和所述位置检测值的偏差的微分是否满足预先设定的振动条件,并输出判断结果的电机振动判断部,对电机是否振动的振动条件进行判断的步骤。21一种电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电动机控制装置包括与驱动对象负载结合的电动机;驱动所述电动机的电力转换器;位置控制器,其根据位置指令值与所述电动机的位置检测值的偏差输出位置控制器输出;将所述位置指令值作为输入,。
19、输出位置前馈信号的位置前馈控制器;将所述位置控制器输出和所述位置前馈信号相加,输出速度指令值的加法器;根据所述速度指令值与电动机的速度检测值的偏差,输出转矩电流指令值的速度控制器;和根据所述转矩电流指令值与供给至所述电动机的转矩电流检测值的偏差,调整所述电力转换器的输出电流的电流权利要求书CN104221278A5/7页6控制器,在该电动机控制装置的自动调整法中,包括在处于赋予了位置指令模式时的位置偏差波形的振动振幅不超过规定值,且所述电机振动判断部的输出不满足振动条件的状态的范围内,使所述位置控制器和/或所述速度控制器的响应频率增加的步骤;将预先登记的多个所述位置指令模式作为对所述位置控制器。
20、的位置指令,进行多个运转动作的步骤;和在多个所述运转动作中调整所述位置前馈控制器的控制参数,使得过冲量不超过规定值的步骤。22如权利要求21所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于包括搜索满足所述过冲量不超过规定值的条件和所述电机振动判断部的输出不满足振动条件的状态,且各个位置指令模式的建立时间变小的所述位置前馈控制器的控制参数的步骤。23如权利要求21所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于,包括从用户接口接受调整条件的设定输入的步骤;和接受多个所述位置指令模式的一个的选择输入的步骤。24一种电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电动机控制装置包括与驱动对象负载结合的电动机;驱动。
21、所述电动机的电力转换器;位置控制器,其根据位置指令值与所述电动机的位置检测值的偏差输出位置控制器输出;将所述位置指令值作为输入,输出位置前馈信号的位置前馈控制器;将所述位置控制器输出和所述位置前馈信号相加,输出速度指令值的加法器;根据所述速度指令值与电动机的速度检测值的偏差,输出转矩电流指令值的速度控制器;和根据所述转矩电流指令值与供给至所述电动机的转矩电流检测值的偏差,调整所述电力转换器的输出电流的电流控制器,在该电动机控制装置中,包括生成连续变化的用于调整运转的位置指令模式作为所述位置控制器的位置指令值的位置指令模式生成单元;和响应频率最大单元,在赋予了该位置指令模式作为所述位置控制器的位。
22、置指令值,使所述电动机控制装置运转时,在位置偏差波形的振动振幅不超过规定值且所述电机振动判断部的输出不满足振动条件的状态中,使所述位置控制器和/或所述速度控制器的响应频率增加。25一种电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电动机控制装置包括与驱动对象负载结合的电动机;驱动所述电动机的电力转换器;位置控制器,其根据位置指令值与所述电动机的位置检测值的偏差输出位置控制器输出;将所述位置指令值作为输入,输出位置前馈信号的位置前馈控制器;将所述位置控制器输出和所述位置前馈信号相加,输出速度指令值的加法器;根据所述速度指令值与电动机的速度检测值的偏差,输出转矩电流指令值的速度控制器;和根据所述转矩电。
23、流指令值与供给至所述电动机的转矩电流检测值的偏差,调整所述电力转换器的输出电流的电流控制器,权利要求书CN104221278A6/7页7在该电动机控制装置中,包括赋予预先登记的多个位置指令模式作为所述位置控制器的位置指令,进行多个运转动作的调整运转单元;和参数单元,在多个所述运转动作中,调整所述位置前馈控制器的控制参数,使得成为过冲量不超过规定值,且不会成为所述电机振动判断部的输出不满足振动条件的状态。26一种电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电动机控制装置包括与驱动对象负载结合的电动机;驱动所述电动机的电力转换器;位置控制器,其根据位置指令值与所述电动机的位置检测值的偏差输出位置控制。
24、器输出;将所述位置指令值作为输入,输出位置前馈信号的位置前馈控制器;将所述位置控制器输出和所述位置前馈信号相加,输出速度指令值的加法器;根据所述速度指令值与电动机的速度检测值的偏差,输出转矩电流指令值的速度控制器;和根据所述转矩电流指令值与供给至所述电动机的转矩电流检测值的偏差,调整所述电力转换器的输出电流的电流控制器,在该电动机控制装置中,包括使赋予了位置指令模式时的速度控制器的响应频率增加的响应频率最大化单元;赋予预先登记的多个所述位置指令模式作为对所述位置控制器的位置指令,进行多个运转动作的运转调整单元;和参数调整单元,在多个所述运转动作中,调整所述位置前馈控制器的控制参数,使得成为过冲。
25、量不超过规定值,且不会成为所述电机振动判断部的输出满足振动条件的状态。27一种电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电动机控制装置包括与驱动对象负载结合的电动机;驱动所述电动机的电力转换器;位置控制器,其根据位置指令值与所述电动机的位置检测值的偏差输出位置控制器输出;将所述位置指令值作为输入,输出位置前馈信号的位置前馈控制器;将所述位置指令器输出和所述位置前馈信号相加,输出速度指令值的加法器;根据所述速度指令值与电动机的速度检测值的偏差,输出转矩电流指令值的速度控制器;和根据所述转矩电流指令值与供给至所述电动机的转矩电流检测值的偏差,调整所述电力转换器的输出电流的电流控制器,在该电动机控制。
26、装置的自动调整法中,包括将预先登记的多个所述位置指令模式作为所述位置控制器的位置指令值进行多个运转动作的步骤;和在多个所述运转动作中,调整所述位置前馈控制器的控制参数,使得成为过冲量不超过规定值,并且不会成为所述电机振动判断部的输出满足振动条件的状态的步骤。28如权利要求27所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于调整所述位置前馈控制器的控制参数,使得多个所述位置指令模式内特定的位置指令模式的建立时间在不会成为所述电机振动判断部的输出满足振动条件的状态的范围内最小化。29如权利要求28所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于根据用户的特性输入,对在不会成为所述电机振动判断部的输出满足振。
27、动条件的状态的范围内使建立时间最小化的所述特定的位置指令模式进行切换。权利要求书CN104221278A7/7页830如权利要求27所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于作为在不会成为所述电机振动判断部的输出满足振动条件的状态的范围内使建立时间最小化的所述特定的位置指令模式,从预先登记的位置指令模式中自动登记建立时间最短的位置指令模式。31如权利要求17所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于由所述电机振动判断部进行判断的电机振动判断方法是,在电机移动中、电机停止中的任一状态均进行电机振动检测。32如权利要求31所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电机振动判断方法,在作为。
28、所述位置偏差的微分值的位置偏差微波波形有减少倾向时,保持该波形的低位,在所述位置偏差微分波形有增加倾向时,保持该波形的高位,反复计算所述位置偏差微分波形的振动波形一周期中的振动振幅。33如权利要求31所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电机振动判断方法,将电机振动振幅判断值作为判断值,测定所述位置偏差微分的振动波形一周期中的振动振幅超过所述电机振动振幅判断值的次数,作为电机振动检测次数,在所述电机振动检测次数被检测出某个任意的次数时,认为发生了电机反复振动。34如权利要求33所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电机振动判断方法,在电机停止状态和电机移动状态中,切换所述电。
29、机振动振幅判断值。35如权利要求34所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电机振动判断方法,为了区分电机停止状态和电机移动状态,在用户预先设定的位置指令值的最终值与所述位置指令值不一致的情况下,判断为电机移动状态,在所述用户预先设定的位置指令值的最终值与所述位置指令值一致的情况下,判断为电机停止状态。36如权利要求33所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电机振动判断方法,在每次检测出电机振动进行了电机振动一周期的振动时,将所述电机振动检测时间相加作为电机振动检测总合时间,在所述电机振动检测总合时间内,所述电机振动检测次数反复了某任意次数时,判断为反复检测到电机振动。37如。
30、权利要求36所述的电动机控制装置的自动调整法,其特征在于所述电机振动判断方法,在所述电机振动检测次数在某时间内没有检测出某任意次数的电机振动时,从电机振动检测总合时间中减去电机的振动检测时间的振动一周期的量,继续进行电机振动检测处理。权利要求书CN104221278A1/24页9电动机控制装置及其自动调整法技术领域0001本发明涉及电动机控制装置及其自动调整法。背景技术0002作为自动调谐反馈控制参数和前馈控制参数的第一现有技术,已有专利文献1。在该第一现有技术中,公开了一种电动机控制装置,不需要上位指令装置,在调整控制参数时,生成基本动作模式,输出使该基本模式反复设定的次数的连续运转模式。0。
31、003此外,作为第二现有技术,已知专利文献2。该第二现有技术中提供一种调整法和装置,其不需要上位指令装置,生成基本动作模式,反复进行自动调整,直至使反馈控制参数和前馈控制参数,在振动振幅量和过冲量为用户设定的允许值范围内时,成为适当的控制参数。0004进一步,作为第三现有技术,已知专利文献3。在该第三现有技术中,公开了使追踪性参数以第一间隔依次变化而进行定位控制,由此测定稳定特征量,之后以比第一间隔小的间隔使追踪性参数增减,搜索控制参数的方式。0005作为检测电机振动的第四现有技术,已知专利文献4。在该第四现有技术中,对电机停止时从编码器输出的当前位置信号以位置指令值为中心是否过于前进或是否过。
32、于回退的往复动作的发生次数进行计数,在该计数结果超过某阈值时认为发生电机振动。0006现有技术文献0007专利文献0008专利文献1日本特开200423946号公报0009专利文献2日本特开2007135344号公报0010专利文献3日本特开2009122778号公报0011专利文献4日本特开平09258831号公报发明内容0012发明要解决的技术问题0013在专利文献1中,公开了输出使生成的基本动作模式反复设定的次数的连续运转模式的电动机控制装置。如果错误设定基本动作模式的设定次数,则在控制参数调整过程中,基本动作模式的输出可能就会结束。此时,需要进一步调整控制参数,存在对操作者造成负担的问。
33、题。0014此外,在专利文献2中,提供反复进行自动调整,直至在振动振幅量和过冲量处于用户设定的允许范围内时得到适当的控制参数的调整法和装置。另一方面,没有关注电机移动停止时刻以外的电机振动检测。在控制参数调整时,在电机停止中、电机移动中都存在电机振动,随着控制参数增加,存在从电机产生很大噪声的可能性,电机停止中、电机移动中的电机振动也需要检测。0015在专利文献3所示的方式中使用稳定特征量,但该稳定特征量具体的是定位稳定说明书CN104221278A2/24页10时间、过冲量、剩余振动振幅、高频振动振幅参照专利文献3的0016段。剩余振动振幅是表示为位置指令与检测位置的偏差的低频振动的振幅值,。
34、因此动态状态下的振幅波形较小,动态振动检测是非常困难的。0016另一方面,专利文献4中也记载了电机振动的检测方法,但是此处仅着眼于电机停止时的电机振动检测方法。该方法中,不检测电机移动时的电机振动,因此在电机移动中发生电机振动时,会产生很大噪声同时驱动电机。0017本发明鉴于上述问题而提出,其目的在于提供一种电动机控制装置及其自动调整法,其能够减轻操作者的负担,并且能够自动调整实现稳定动作的控制参数。0018用于解决技术问题的技术方案0019为了解决上述技术问题,本发明例如采用权利要求所记载的结构。表示其一个例子如下,一种电动机控制装置,其特征在于,包括驱动与驱动对象结合的电动机的电力转换器;。
35、位置控制器,其根据位置指令值与所述电动机的位置检测值的偏差输出位置控制器输出;输入所述位置指令值,输出位置前馈信号的位置前馈控制器;将所述位置控制器输出和所述位置前馈信号相加,输出速度指令值的加法器;根据所述速度指令值与所述电动机的速度检测值的偏差,输出转矩电流指令值的速度控制器;根据所述转矩电流指令值与供给至所述电动机的转矩电流检测值的偏差,调整所述电力转换器的输出电流的电流控制器;和输出预先登记的多个位置指令模式作为对所述位置控制器的位置指令的参数调谐部,0020所述参数调谐部,0021具有电机振动判断部,其判断所述位置指令值与所述位置检测值的偏差的微分是否满足预先设定的振动条件,在满足振。
36、动条件的情况下判断为存在电机振动,在不满足振动条件的情况下判断为没有电机振动,并输出判断结果,当向所述位置控制器输出所述多个位置指令模式来驱动所述电动机,调整前馈增益时,将所述电机振动判断部的输出为不满足振动条件且过冲量为规定值以下的最大的前馈增益,设定为控制参数。0022发明效果0023根据本发明,能够提供能够减少操作者的负担,并且能够自动调整实现稳定动作的控制参数的电动机控制装置及其自动调整法。0024上述以外的技术问题、结构、效果通过以下的实施方式的说明能够变得明确。附图说明0025图1是表示本发明的第一实施例的电动机控制装置的前馈控制参数的自动调整法的控制框图。0026图2是表示进行前。
37、馈控制和位置前馈控制参数自动调整的调谐部和生成位置指令模式的位置指令生成部的控制框图。0027图3是第一实施例的反馈控制部的流程图之一。0028图4是第一实施例的反馈控制部的流程图之二。0029图5是振动振幅、稳定时间、过冲量的测定处理流程图之一。0030图6是振动振幅、稳定时间、过冲量的测定处理流程图之二。0031图7是振动振幅、稳定时间、过冲量的测定处理说明波形图。说明书CN104221278A103/24页110032图8是在电机振动时产生的位置指令波形、位置偏差波形、位置偏差微分波形的说明波形图。0033图9是电机振动检测处理部的流程图之一。0034图10是电机振动判断部的流程图之二。。
38、0035图11是电机振动判断部的流程图之三。0036图12是电机振动判断部的流程图之四。0037图13是电机振动判断部的说明波形图。0038图14是发生电机振动时的电机移动中振动波形和电机停止中振动波形的电机振动振幅判断水平的划分说明波形图。0039图15是电机振动检测处理部的噪声对策说明波形图。0040图16是电机振动判断部的噪声对策说明波形图。0041图17是电机振动判断部的电机振动频率监视法的说明波形图。0042图18是第二实施例的前馈增益与稳定时间、过冲量的关系说明图。0043图19是第二实施例的前馈增益KFF的自动调整法的处理流程图。0044图20是第二实施例的前馈时间常数、极限前馈。
39、增益KFF_BD、稳定时间的关系图。0045图21是极限前馈增益KFF_BD搜索流程图之一。0046图22是极限前馈增益KFF_BD搜索流程图之二。0047图23是极限前馈增益KFF_BD搜索流程图之三。0048图24是最佳前馈时间常数TFF_OPT搜索用数据结构说明图。0049图25是最佳前馈时间常数TFF_OPT搜索过程说明图。0050图26是反馈控制参数自动调整功能设定画面的例子。0051图27是位置前馈控制参数自动调整功能设定画面的例子。0052图28是本实施方式的电动机控制装置的整体系统结构图。具体实施方式0053说明本发明的实施方式。大致地说明本实施方式,其特征在于,在控制参数自动。
40、调整装置中,提供检测电机停止中的电机振动和电机移动中的电机振动,在抑制电机振动的同时,反复进行自动调整,直至在振动振幅量和过冲量处于用户设定的允许值范围内时,得到适当的控制参数的调整法和装置。0054详细内容通过下述实施例的说明能够理解,其能够得到以下的效果。即,首先,对于伴随控制参数增加的电机振动的产生,通过调整控制参数,能够抑制电机振动。此外,能够在抑制电机振动的同时,在短时间内调整自动生成的位置指令模式的反馈控制参数。此外,关于频繁利用的特定的位置指令模式,能够在抑制电机振动的同时,进行使稳定时间最小化的前馈控制参数的自动调整。进一步,对于用户事前登记的多个位置指令模式,能够使过冲量为规。
41、定值以下。0055另外,作为本发明的实施方式说明的电动机控制装置及其自动调整法,在自动调整反馈控制参数时,对位置控制响应频率和速度控制响应频率这两个控制参数进行调整,但其调整顺序无论是将其中哪一个先进行调整都能够得到最佳的控制参数。在实施例1中表示了在调整位置控制响应频率之后,调整速度响应频率的顺序的实施例。说明书CN104221278A114/24页120056实施例10057图1是表示本发明的第一实施例的电动机控制装置的自动调整法的控制框图。第一实施例的目的在于自动调整反馈控制参数。0058在图1中,作为驱动源的电动机1和驱动对象负载2由连结轴3连结。为了向电动机1供给电力而安装有电力转换。
42、装置4,利用从该电力转换装置4供给的电流驱动电动机1。在电动机1安装有输出电动机1的位置检测值M的位置检测器5,设置有运算来自后述的上位指令装置的位置指令值M与电动机1的位置检测值M的位置偏差E的减法器6。来自减法器7的位置偏差E向位置控制器7输出,该位置控制器7根据位置偏差E输出速度指令值M。0059位置检测器5输出的位置检测值M输入至速度检测器8,该速度检测器8输出电动机1的速度检测值M。此外,设置有运算速度指令值M与电动机1的速度检测值M的速度偏差E的减法器9,该速度偏差E输入速度控制器10。速度控制器10根据输入的速度偏差E输出转矩电流指令值IQ。0060在电力转换装置4与电动机1之间。
43、,安装有检测向电动机1供给的转矩电流指令值IQ的电流检测器11,检测出的电流值被送向运算器12。运算器12运算转矩电流指令值IQ与由电流检测器11检测出的转矩电流检测值IQ的电流偏差IE。该电流偏差IE被输入至电力控制器13。电力控制器13根据电流偏差IE调整电力转换器4的输出电流。0061在这样的电动机控制装置中,设置有输出与位置指令对应的速度指令值的位置前馈控制部14。该位置前馈控制部14根据位置指令M输出速度指令值M。进一步,设置有反馈和前馈控制参数调谐部15,其生成位置指令M,自动调整位置控制器7、速度控制器10和位置前馈控制部14的参数。0062该调谐部输入上述位置偏差E,输出位置指。
44、令值M、在位置控制7设定的位置响应频率和在速度控制器10设定的速度响应频率、在位置前馈控制部设定的位置前馈增益和位置前馈时间常数。0063图2表示图1所示的反馈控制和位置前馈控制参数调谐部15的框图。0064位置指令由用户设定,位置指令生成部151根据由用户设定的位置指令模式生成具体的位置指令M。0065此外,包括电机振动判断部152,将从减法器6输出的位置偏差E作为输入,检测有没有从电动机产生的电机振动;反馈控制参数调谐部153将位置偏差E和从152输出的电机振动检测标志FLGMVIB作为输入,使用后述的算法自动调整最佳位置控制响应频率和最佳速度控制响应频率。0066进一步,包括电机振动检测。
45、振动振幅量判断值切换部154,将用户设定的位置指令值REF和从位置指令生成部151输出的位置指令值M作为输入,判断是处于电机移动中或电机停止中的哪一个,在电机停止中、电机移动中的各个情况下,输出不同的电机振动检测振动振幅量判断值;和前馈控制参数调谐部155,将位置偏差E和从电机振动判断部152输出的电机振动检测标志FLGMVIB作为输入,使用后述的算法自动调整最佳位置前馈增益和最佳位置前馈时间常数。0067在反馈控制参数调谐部153的内部,具有后述的反馈控制参数的自动调整算法。其基本動作,在位置指令施加时的位置偏差振动振幅量处于不超过用户设定的规定值例如说明书CN104221278A125/2。
46、4页13允许值的范围内,且作为电机振动判断部的出力的电机振动检测标志FLGMVIB为“没有发生电机反复振动”的状态时,使得位置响应频率和速度响应频率最大化。0068图3和图4是第一实施例的反馈控制参数的自动调整流程图。使用该图,说明反馈控制参数的自动调整算法。0069在图4中,FS_MIN是用户设定的最小速度响应频率,FS_MAX是用户设定的最大速度响应频率,FS_DIV是用户设定的速度响应频率增加阶步STEP。意味着在后述的调整时,使速度响应频率从FS_MIN到FS_MAX以FS_DIV的阶步增加在此同时进行调整。0070同样,FP_MIN是用户设定的最小位置响应频率,FP_MAX是用户设定。
47、的最大位置响应频率,FP_DIV是用户设定的位置响应频率增加阶步。意味着在后述的调整时,使位置响应频率从FP_MIN到FP_MAX以FP_DIV的阶步增加在此同时进行调整。0071此外,VIB是用户设定的位置偏差E的振动振幅允许值。FS是在速度控制器10设定的当前的速度响应频率,FP是在位置控制器7设定的当前的位置响应频率。FP_VO是振动极限的最大位置响应频率,记录位置偏差波形的振动振幅量为允许值VIB以下,或检测出没有电机振动的最大的位置响应频率。FS_VL是通过调整最终求得的最佳速度响应频率,FP_VL是通过调整最终求得的最佳位置响应频率,标志FLAG_FPMAX为“开ON”的情况下,表。
48、示位置偏差波形的振动振幅为允许值VIB以下,且没有检测到电机振动就达到最大位置响应。0072本流程图中的调整的基本想法是,将位置响应频率和速度响应频率,在不引发位置偏差波形的振动的范围内、且不检测出电机振动的范围内,尽可能地设定得较高。此外,根据经验可知,在使位置响应频率逐渐升高的过程中,即使在位置偏差波形产生振动,或者检测出电机振动,通过稍微提高速度响应频率,能够降低上述位置偏差波形的振动,或者能够抑制电机振动。0073于是,为了利用该经验,在位置偏差波形发生振动时,或电机振动反复发生时,使速度响应频率FS以速度响应频率增加阶步FS_DIV变高,进行位置偏差波形的振动或反复发生的电机振动的再。
49、评价。0074接着,按顺序说明图3的流程图。图3中,在处理20开始反馈控制参数的自动调整,在处理21实施各变量的初始化。初始化处理21中,将FS_MIN代入FS,设定为使得速度响应频率从最小速度响应频率FS_MIN开始。同样地,将FP_MIN代入FP,设定为使位置响应频率从最小位置响应频率FP_MIN开始。0075进一步,将振动极限的最大位置响应频率FP_VO初始化为最小位置响应频率FP_MIN,将标志FLAG_FPMAX初始化为“OFF关”,进行处理22。处理22中,以位置指令值M作为输入,驱动电动机,进行处理23。处理23中,测定将在处理22生成的位置指令作为图1的位置指令值M施加时的位置偏差E的振动振幅,进行处理24。对于该位置偏差E的振动振幅的测定方法在后面说明。在处理24中,使用作为来自图2的电机振动判断部152的输出的电机振动检测标志FLGMVIB检测电机振动是否反复发生。该电机振动的检测方法在后面说明。0076接着,在判断处理25中,判断在处理24中是否反复发生电机振动。在判断处理25中,没有发生电机振动的情况下,进行处理26。在处理26中,判断位置偏差E的振动振幅是否为允许值VIB以下。在判断处理26中位置偏差E的振动振幅为允许值VIB以下的说明书CN104221278A136/24。