專利名稱：位置控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工作機(jī)械等中的進(jìn)給軸(工作臺(tái)、大托板或主軸箱等的被驅(qū)動(dòng)體)的位置控制裝置，特別是涉及根據(jù)位置指令值全閉合地控制被驅(qū)動(dòng)體位置的位置控制裝置的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
在把線性標(biāo)尺安裝在工作機(jī)械的可動(dòng)部上，來(lái)檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)體位置，將其與位置指令值進(jìn)行比較，由此來(lái)進(jìn)行全閉合控制的位置控制裝置中，為減小位置誤差，人們進(jìn)行了如下嘗試。為了減小過(guò)渡應(yīng)答時(shí)的位置誤差，將速度環(huán)路和位置環(huán)路的增益設(shè)定得很高，這就能夠針對(duì)可動(dòng)部的滑動(dòng)阻抗的變化或切削負(fù)荷等難以預(yù)測(cè)的負(fù)荷變動(dòng)干擾而高精度地控制被驅(qū)動(dòng)體。圖5所示的是一般的全閉合控制系統(tǒng)的框圖。把用線性標(biāo)尺11檢測(cè)到的被驅(qū)動(dòng)體12的位置檢測(cè)值Pl作為位置反饋值，減法器2計(jì)算出位置反饋值與位置指令Pc的偏差Pdif，速度指令運(yùn)算器3將所述位置偏差Pdif乘以比例增益Kp，輸出速度指令Vc。另一方面，微分器14對(duì)安裝在馬達(dá)10上的位置檢測(cè)器9的位置檢測(cè)值Pm進(jìn)行微分，輸出馬達(dá)的速度檢測(cè)值Vm。用減法器4求出所述速度指令Vc與馬達(dá)速度檢測(cè)值Vm的偏差，輸出為速度偏差。轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器(速度環(huán)路比例增益)5和轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器(速度環(huán)路積分增益)6根據(jù)該速度偏差、速度環(huán)路比例增益Pv和速度環(huán)路積分增益Iv分別輸出速度偏差比例成分和速度偏差積分成分，加法器7把速度偏差比例成分和速度偏差積分成分加起來(lái),輸出轉(zhuǎn)矩指令Tc。圖5中的標(biāo)號(hào)8表示篩濾轉(zhuǎn)矩指令的各種濾波器和電流控制器。這里，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，進(jìn)行模型化，設(shè)從速度指令Vc到馬達(dá)的速度檢測(cè)值Vm的傳遞特性為1，用彈性系數(shù)為Kb的彈簧連結(jié)被驅(qū)動(dòng)體和馬達(dá)，設(shè)被驅(qū)動(dòng)體的重量為M，被驅(qū)動(dòng)體的粘性摩擦系數(shù)為D。這種情況下，用圖6所示的框圖表示圖5的框圖，用下面的式I表示控制系統(tǒng)整體的傳遞函數(shù)。式I中，S表示拉普拉斯算符。Pl ⑶ /Pc ⑶=Kp Kb/ (M S3+D S2+Kb S+Kp Kb)…式 I上式中，在設(shè)定Kp << (Kb/M)1/2的情況下，控制系統(tǒng)整體的增益曲線圖就如圖10所示的特性。近年來(lái)，各種濾波技術(shù)、減振控制和速度環(huán)路的高速化使高的位置 速度環(huán)路增益的設(shè)定成為可能。但是，老化引起的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)零部件的磨損 零部件的松動(dòng)、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫升導(dǎo)致的滾珠絲杠的伸展引起的滾珠絲杠的張力下降等原因可能使進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性降低。這種情況下，機(jī)械諧振頻率(Kb/M)1/2降低，式I中的控制系統(tǒng)整體的增益曲線圖就如圖11所示的特性。即，設(shè)定得高的位置環(huán)路增益使機(jī)械諧振頻率(Kb/M)"2中的增益余量降低，被驅(qū)動(dòng)體就有可能發(fā)生低頻振動(dòng)。用大型加工機(jī)床把超過(guò)推定重量的工件載于被驅(qū)動(dòng)體上的情況下，由于機(jī)械諧振頻率(Kb/M)1/2降低，也會(huì)發(fā)生同樣的低頻振動(dòng)。下面，說(shuō)明針對(duì)這個(gè)問(wèn)題的現(xiàn)有技術(shù)。
圖7是表示以抑制低頻振動(dòng)為目的的現(xiàn)有技術(shù)的控制框圖。與圖5同樣的要素標(biāo)注同樣的符號(hào)并省略其說(shuō)明。圖7的位置檢測(cè)值運(yùn)算器20基于用前述的被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)值Pl和前述的馬達(dá)位置檢測(cè)值Pm，把由下述的式2表示的位置作為位置反饋值Pd輸出。式2中Tp表示一次延遲電路17的時(shí)間常數(shù)，S表示拉普拉斯算符。Pd = Pm+ (PlPm) / (1+Tp S)…式 2式2中，1/(1+Tp S)表示一次延遲電路，式2的第二項(xiàng)運(yùn)算由圖7中的一次延遲電路17進(jìn)行。
式2中，在設(shè)定為T(mén)p >> (Kb/M)1/2的情況下，圖7的框圖中的控制系統(tǒng)整體的增益曲線圖就如圖12的虛線所示的特性，機(jī)械諧振頻率(Kb/M)"2中的增益余量增大。另外，在進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性降低了的情況下，就如圖12的實(shí)線所示的特性，這就解決了圖5的現(xiàn)有技術(shù)例中發(fā)生的低頻振動(dòng)的問(wèn)題。圖8是表示以抑制低頻振動(dòng)為目的的其他現(xiàn)有技術(shù)的控制框圖。與圖5同樣的要素標(biāo)注同樣的符號(hào)并省略其說(shuō)明。速度檢測(cè)值運(yùn)算器25基于用微分器21對(duì)前述的被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)值Pl進(jìn)行微分所得到的被驅(qū)動(dòng)體速度檢測(cè)值Vl和前述的馬達(dá)速度檢測(cè)值Vm，把由下述的式3表示的速度作為速度反饋值Vd輸出。式3中Tv表示一次延遲電路23的時(shí)間常數(shù)，S表示拉普拉斯算符。Vd = Vm+ (Vl-Vm) / (1+Tv S)…式 3式3中，1/(1+Tv S)表示一次延遲電路，式3的第二項(xiàng)運(yùn)算由圖8中的一次延遲電路23進(jìn)行。式3中，在設(shè)定為T(mén)v >> (Kb/M)1/2的情況下，圖8的框圖中的控制系統(tǒng)整體的增益曲線圖就如圖12的虛線所示的特性，機(jī)械諧振頻率(Kb/M)"2中的增益余量增大。另外，在進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性下降了的情況下，就如圖12的實(shí)線所示的特性，這就解決了圖5的現(xiàn)有技術(shù)例中發(fā)生的低頻振動(dòng)的問(wèn)題。這里，說(shuō)明圖7、圖8中的一次延遲電路17、23的時(shí)間常數(shù)Tp、Tv的最佳值。為了增大機(jī)械諧振頻率(Kb/M)"2中的增益余量來(lái)確保控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，只要增大時(shí)間常數(shù)Tp、Tv的值就可以。但是，過(guò)度地確保增益余量就會(huì)降低控制系統(tǒng)的應(yīng)答效果。即，增大增益余量意味著減小控制頻域中的增益，在某種情況下會(huì)損害抑制負(fù)荷變動(dòng)干擾的效果或減小過(guò)渡應(yīng)答時(shí)的位置誤差的效果。因此，最好依照機(jī)械諧振頻率(Kb/M)1/2的降低程度即進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性的下降程度來(lái)增大一次延遲電路17、23的時(shí)間常數(shù)Tp、Tv。圖9是依照進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性的降低程度來(lái)增大一次延遲電路17的時(shí)間常數(shù)Tp的現(xiàn)有技術(shù)的控制框圖。減法器15計(jì)算出所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)值Pl與所述馬達(dá)位置檢測(cè)值Pm之差即撓曲量Ps。撓曲量檢測(cè)器16計(jì)算出對(duì)應(yīng)于撓曲量Ps的時(shí)間常數(shù)系數(shù)Kt，然后乘以時(shí)間常數(shù)初始值TpO，決定一次延遲電路17使用的時(shí)間常數(shù)Tp。這里，隨撓曲量Ps的增大，時(shí)間常數(shù)系數(shù)Kt的值增大。此時(shí)，由于一次延遲電路17使用的時(shí)間常數(shù)Tp是Tp = TpO Kt，所以，隨撓曲量Ps的增大，時(shí)間常數(shù)Tp就增大。如果著眼于進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性與撓曲量Ps的關(guān)系，連結(jié)被驅(qū)動(dòng)體和馬達(dá)的彈性系數(shù)為Kb的彈簧體現(xiàn)進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性，如果剛性下降即由彈簧構(gòu)成的結(jié)合弱，被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)值Pl與所述馬達(dá)位置檢測(cè)值Pm之差即撓曲量Ps就大。即，針對(duì)進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性下降時(shí)所述撓曲量Ps增大，撓曲量檢測(cè)器16增大一次延遲電路17使用的時(shí)間常數(shù)Tp。
按照?qǐng)D9的現(xiàn)有技術(shù)，依照進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性的降低程度來(lái)增大一次延遲電路17的時(shí)間常數(shù)Tp的同時(shí)，減小速度指令運(yùn)算器3的增益Kp。撓曲量檢測(cè)器16計(jì)算出對(duì)應(yīng)于撓曲量Ps的系數(shù)K，然后乘以初始值KpO，決定速度指令運(yùn)算器3使用的增益Kp。這里，隨著撓曲量Ps的增大，系數(shù)Kt的值減小。此時(shí)，由于增益Kp = KpO !(，所以，隨著撓曲量Ps 的增大，增益Kp就減小。即，如果進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性下降，撓曲量檢測(cè)器16就減小速度指令運(yùn)算器3的增益Kp。在進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性降低了的狀態(tài)下，控制系統(tǒng)整體的增益曲線圖就如圖11所示的特性，但是依照進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性下降的程度來(lái)增大一次延遲電路17使用的時(shí)間常數(shù)Tp，圖7的框圖中的控制系統(tǒng)整體的增益曲線圖就成為圖13的虛線所示的特性。另外，減小速度指令運(yùn)算器3的增益Kp，圖7的框圖中的控制系統(tǒng)整體的增益曲線圖就成為圖13的實(shí)線所示的特性。結(jié)果，增大機(jī)械諧振頻率(Kb/M)1/2中的增益余量，解決圖5的現(xiàn)有技術(shù)例中發(fā)生的低頻的振動(dòng)，同時(shí)依照進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性下降情況來(lái)變更一次延遲電路17使用的時(shí)間常數(shù)Tp和速度指令運(yùn)算器3的增益Kp，這樣就避免了過(guò)度確保增益余量而顯著降低控制系統(tǒng)的應(yīng)答效果的問(wèn)題。按照?qǐng)D9的現(xiàn)有技術(shù)，依照進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性的降低程度來(lái)增大一次延遲電路17的時(shí)間常數(shù)Tp，同時(shí)減小速度指令運(yùn)算器3的增益Kp，由此來(lái)確保機(jī)械諧振頻率(Kb/M)1/2中的增益余量，抑制低頻振動(dòng)。這里，通過(guò)撓曲量Ps的增大來(lái)檢測(cè)出進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性的下降。但是，撓曲量Ps增大的現(xiàn)象不僅限于進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性降低的情況下或被驅(qū)動(dòng)體負(fù)荷重量增加的情況下發(fā)生，在作用于被驅(qū)動(dòng)體的滑動(dòng)阻抗增大的情況下也會(huì)發(fā)生。因作用于被驅(qū)動(dòng)體的滑動(dòng)阻抗增大而撓曲量Ps增大的情況下，由于機(jī)械諧振頻率(Kb/M)1/2中的增益余量沒(méi)有變動(dòng)，所以無(wú)需增大一次延遲電路17的時(shí)間常數(shù)Tp或減小速度指令運(yùn)算器3的增益Kp。相反，在這種狀況下增大一次延遲電路17的時(shí)間常數(shù)Tp或減小速度指令運(yùn)算器3的增益Kp會(huì)過(guò)度確保增益余量，結(jié)果會(huì)使控制系統(tǒng)的應(yīng)答效果下降。而且，在因作用于被驅(qū)動(dòng)體的滑動(dòng)阻抗減輕而撓曲量Ps減小的情況下，盡管機(jī)械諧振頻率(Kb/M)1/2中的增益余量無(wú)變動(dòng)，仍然減小一次延遲電路17的時(shí)間常數(shù)Tp或增大速度指令運(yùn)算器3的增益Kp的話，反而會(huì)發(fā)生低頻的振動(dòng)。下面詳細(xì)說(shuō)明滑動(dòng)阻抗的影響。設(shè)作用于被驅(qū)動(dòng)體的滑動(dòng)阻抗為Fd，由下述式4用馬達(dá)位置檢測(cè)值Pm來(lái)表示被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)值P1。式4中，S表示拉普拉斯算符。Pl(S) = {Kb/ (M S2+D S+Kb)} Pm(S) {1/(M S2+D S+Kb)} Fd(S)...式 4式4中Fd = 0即忽略了作用于被驅(qū)動(dòng)體的滑動(dòng)阻抗的情況下，式4就等價(jià)于圖6所示的框圖的彈簧系模型28。即，不管有無(wú)滑動(dòng)阻抗，機(jī)械諧振頻率都是(Kb/M)1/2，而由進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性和被驅(qū)動(dòng)體的負(fù)荷重量來(lái)決定。但是，被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)值Pl受作用于被驅(qū)動(dòng)體的滑動(dòng)阻抗的影響。在式4中設(shè)S = 0，假定由極低頻驅(qū)動(dòng)的情況下，則式4像式5那樣展開(kāi)。Pl (S) = Pm(S) {1/Kb} Fd(S)…式 5總之，因進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性下降即彈性系數(shù)Kb減小或滑動(dòng)阻抗Fd增大，被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)值Pl與馬達(dá)位置檢測(cè)值Pm之差即撓曲量Ps的值就增大。另外，滑動(dòng)阻抗Fd的大小隨被驅(qū)動(dòng)體的速度而變化。例如，在被驅(qū)動(dòng)體由滑軌機(jī)構(gòu)支持并驅(qū)動(dòng)的情況下，高速移動(dòng)時(shí)，由于是在油膜面上滑移，所以滑動(dòng)阻抗Fd小。另一方面，低速移動(dòng)時(shí)，因一邊承受油膜的阻抗一邊移動(dòng)，所以滑動(dòng)阻抗Fd大。其他的情況下，由于滑動(dòng)阻抗Fd的大小因溫度或被驅(qū)動(dòng)體的位置等種種原因而變動(dòng)，所以很難準(zhǔn)確把握。即，在滑動(dòng)阻抗作用于被驅(qū)動(dòng)體并變動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，很難由撓曲量Ps來(lái)檢測(cè)進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性下降，無(wú)法確切地確定一次延遲電路17的時(shí)間常數(shù)Tp。按照?qǐng)D9所示的現(xiàn)有技術(shù)，通過(guò)變更一次延遲電路17的時(shí)間常數(shù)Tp和速度指令運(yùn)算器3的增益Kp來(lái)確保機(jī)械諧振頻率(Kb/M)1/2中的增益余量并抑制低頻振動(dòng)。但是，雖然減小增益Kp對(duì)于穩(wěn)定控制系統(tǒng)是有效的，卻對(duì)指令的跟隨性損害很大。與圖6 —樣，設(shè)從速度指令Vc到馬達(dá)的速度檢測(cè)值Vm的傳遞特性為1，用位置指令Pc由下面的式6、式7表示圖7的控制系統(tǒng)中的位置偏差Pdif、被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)值Pl。式6、式7中，S表示拉普拉斯算符。
Pdif(S) = Pc (S) {S (I+Tp S) (M S2+D S+Kb)} / {S (I+Tp S+Kp Tp) (M S2+D S+Kb) +Kp Kb}…式 6Pl(S) =Pc(S) .{(1+Tp.S) *Kp *Kb)/{S (1+Tp *S+Kp *Tp) (M*S2+D S+Kb)+Kp Kb}…式7式6、式7中，在Tp = 0的情況下，與圖6的控制系統(tǒng)中的位置偏差Pdif、被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)值Pl—致。反之，在假設(shè)一次延遲電路17的時(shí)間常數(shù)Tp為無(wú)限大(設(shè)Tp=m)的情況下，式6、式I展開(kāi)如式8、式9。Pdif(S) = {S/ (S+Kp)} Pc ⑶…式 8Pl(S) = {Kp/ (S+Kp)} {Kb/ (M S2+D S+Kb)} Pc (S)…式 9這就等于把馬達(dá)位置檢測(cè)值Pm設(shè)為位置反饋值Pd的情況。另外，式8意味著由速度指令運(yùn)算器3的增益Kp來(lái)決定位置控制系統(tǒng)的控制應(yīng)答頻域，即使增大一次延遲電路17的時(shí)間常數(shù)Tp，馬達(dá)位置檢測(cè)值Pm的跟隨性也不變壞。關(guān)于式9，意味著只要彈簧系模型28的進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性不顯著下降、Kp < (Kb/M)1/2的關(guān)系不被破壞，被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)值Pl的應(yīng)答頻域就由速度指令運(yùn)算器3的增益Kp來(lái)決定。即，進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性下降雖然影響被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)值Pl的跟隨性的劣化，但是，由于這種影響的大小是在受增益Kp的一次延遲要素抑制的基礎(chǔ)上的變動(dòng)，所以可說(shuō)這種影響幾乎不存在。另一方面，在假設(shè)速度指令運(yùn)算器3的增益Kp為極端小(Kp = 0)的情況下，式6就被展開(kāi)如下述式10。Pdif(S) = Pc ⑶…式 10這意味著位置控制系統(tǒng)全然不應(yīng)答的狀態(tài)。減小速度指令運(yùn)算器3的增益Kp對(duì)于抑制進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性下降引起的低頻振動(dòng)是有效的，但是，卻會(huì)損害馬達(dá)位置檢測(cè)值Pm的跟隨性。當(dāng)然，被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)值Pl的跟隨性也會(huì)因馬達(dá)位置檢測(cè)值Pm而與進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性下降的程度相應(yīng)地劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的課題是，在滑動(dòng)阻抗等轉(zhuǎn)矩干擾作用于被驅(qū)動(dòng)體上的控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩干擾的大小變動(dòng)引起撓曲量的大小也變動(dòng)，而無(wú)法檢測(cè)出進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性下降。另外，不能依照進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性下降的程度來(lái)把用來(lái)計(jì)算位置 速度反饋值的一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)等的值調(diào)節(jié)到合適的值，結(jié)果，過(guò)度確保增益余量而使控制系統(tǒng)的應(yīng)答效果下降，或者反之，增益余量變小會(huì)使被驅(qū)動(dòng)體發(fā)生低頻振動(dòng)。本發(fā)明的目的在于提供一種位置控制裝置，檢測(cè)出進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性下降或被驅(qū)動(dòng)體的負(fù)荷重量的增加引起的機(jī)械諧振頻率的下降，至少依照諧振特性使一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)最佳化，由此來(lái)防止被驅(qū)動(dòng)體的低頻振動(dòng)，同時(shí)把控制系統(tǒng)的跟隨性的下降抑制到最小限度。
本發(fā)明提供一種全閉合控制被驅(qū)動(dòng)體位置的位置控制裝置，包含馬達(dá)位置檢測(cè)器和用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)體的被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器；其具備計(jì)算來(lái)自所述馬達(dá)位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值與來(lái)自所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值之差即撓曲量的減法器、把以所述撓曲量作為輸入的一次延遲電路的輸出和來(lái)自所述馬達(dá)位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值加起來(lái)計(jì)算出位置反饋值的加法器、將所述位置反饋值與從上位裝置輸入的位置指令值之間的偏差進(jìn)行比例放大后輸出速度指令值的速度指令運(yùn)算器、將來(lái)自所述馬達(dá)位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值進(jìn)行微分而計(jì)算出速度反饋值的微分器、將所述速度反饋值與所述速度指令值之間的偏差進(jìn)行比例積分放大后輸出轉(zhuǎn)矩指令值的轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器、根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩指令值來(lái)驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、以及被輸入所述位置指令值和來(lái)自所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值并在檢測(cè)到被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)的情況下改變所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)而使之增大的老化修正器；即使因老化而使機(jī)械諧振頻率降低也抑制低頻振動(dòng)的發(fā)生。本發(fā)明提供另一種全閉合控制被驅(qū)動(dòng)體位置的位置控制裝置，包含馬達(dá)位置檢測(cè)器和用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)體的被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器；其具備把來(lái)自所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值作為位置反饋值并將所述位置反饋值與從上位裝置輸入的位置指令值之間的偏差進(jìn)行比例放大后輸出速度指令值的速度指令運(yùn)算器、將來(lái)自所述馬達(dá)位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值進(jìn)行微分而計(jì)算出馬達(dá)速度檢測(cè)值的微分器、將來(lái)自所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值進(jìn)行微分而計(jì)算出被驅(qū)動(dòng)體速度檢測(cè)值的微分器、把以所述馬達(dá)速度檢測(cè)值與被驅(qū)動(dòng)體速度檢測(cè)值之差作為輸入的一次延遲電路的輸出和所述馬達(dá)速度檢測(cè)值加起來(lái)計(jì)算出速度反饋值的加法器、將所述速度反饋值與所述速度指令值之間的偏差進(jìn)行比例積分放大后輸出轉(zhuǎn)矩指令值的轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器、根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩指令值來(lái)驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、以及被輸入所述位置指令值和來(lái)自所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值并在檢測(cè)到被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)的情況下改變所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)而使之增大的老化修正器；即使因老化而致使機(jī)械諧振頻率降低，也抑制低頻振動(dòng)的發(fā)生。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述老化修正器具備將所述位置指令值進(jìn)行二階微分而輸出指令加速度的二次微分器、在所述指令加速度的大小為等于或小于閾值的情況下判斷為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不處于加減速狀態(tài)而輸出振動(dòng)檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)的比較器、由所述位置指令值與來(lái)自所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值之差計(jì)算出被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差的減法器、計(jì)算并輸出在所述振動(dòng)檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)的輸出時(shí)所述被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差信號(hào)內(nèi)包含的振動(dòng)的振動(dòng)頻率的振動(dòng)檢測(cè)器、由所述振動(dòng)頻率計(jì)算出振動(dòng)周期并輸出時(shí)間常數(shù)初始值的除法器、在所述振動(dòng)檢測(cè)器檢測(cè)到振動(dòng)的期間將預(yù)先設(shè)定的時(shí)間常數(shù)增量重復(fù)加在所述時(shí)間常數(shù)初始值上并更新輸出所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)的加法器；在檢測(cè)到被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)的情況下，所述老化修正器增大所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)。在其他優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述改變了的時(shí)間常數(shù)超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)的情況下，所述老化修正器改變相應(yīng)的增益設(shè)定值，以使所述速度指令運(yùn)算器的增益設(shè)定值變小。這種情況下，所述老化修正器最好具備將所述位置指令值進(jìn)行二階微分而輸出指令加速度的二次微分器、在所述指令加速度的大小為等于或小于閾值的情況下判斷為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不處于加減速狀態(tài)而輸出振動(dòng)檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)的比較器、由所述位置指令值與來(lái)自所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值之差計(jì)算出被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差的減法器、計(jì)算并輸出在所述振動(dòng)檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)的輸出時(shí)所述被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差信號(hào)內(nèi)包含的振動(dòng)的振動(dòng)頻率的振動(dòng)檢測(cè)器、由所述振動(dòng)頻率計(jì)算出振動(dòng)周期并輸出時(shí)間常數(shù)初始值的除法器、在所述振動(dòng)檢測(cè)器檢測(cè)到振動(dòng)的期間將預(yù)先設(shè)定的時(shí)間常數(shù)增量重復(fù)加在所述時(shí)間常數(shù)初始值上并更新輸出所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)的加法器、由所述振動(dòng)頻率計(jì)算出振動(dòng)角頻率并輸出增益初始值的運(yùn)算器、在所述振動(dòng)檢測(cè)器檢測(cè)到振動(dòng)的期間從所述增益初始值中重復(fù)減掉預(yù)先設(shè)定的增益減量而計(jì)算出增益推薦值的減法器、以及增益輸出切換器，所述增益輸出切換器在所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)的情況下把所述增益推薦值更新輸出為所述速度指令運(yùn) 算器的增益設(shè)定值，在所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)不足預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)的情況下不變更所述速度指令運(yùn)算器的增益設(shè)定值而持續(xù)保持輸出值；在檢測(cè)到被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)的情況下，所述老化修正器增大所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)，在變更了的時(shí)間常數(shù)超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)的情況下，減小所述速度指令運(yùn)算器的增益設(shè)定值。在其他優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述改變了的時(shí)間常數(shù)超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)的情況下，所述老化修正器改變相應(yīng)的增益設(shè)定值，以使所述轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器和所述速度指令運(yùn)算器的至少一方的增益設(shè)定值變小。這種情況下，所述老化修正器最好具備將所述位置指令值進(jìn)行二階微分而輸出指令加速度的二次微分器、在所述指令加速度的大小為等于或小于閾值的情況下判斷為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不處于加減速狀態(tài)而輸出振動(dòng)檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)的比較器、由所述位置指令值與來(lái)自所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值之差計(jì)算出被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差的減法器、計(jì)算并輸出在所述振動(dòng)檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)的輸出時(shí)所述被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差信號(hào)內(nèi)包含的振動(dòng)的振動(dòng)頻率的振動(dòng)檢測(cè)器、由所述振動(dòng)頻率計(jì)算出振動(dòng)周期并輸出時(shí)間常數(shù)初始值的除法器、在所述振動(dòng)檢測(cè)器檢測(cè)到振動(dòng)的期間將預(yù)先設(shè)定的時(shí)間常數(shù)增量重復(fù)加在所述時(shí)間常數(shù)初始值上并更新輸出所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)的加法器、輸出預(yù)先設(shè)定的增益換算初始值的增益換算初始值設(shè)定器、在所述振動(dòng)檢測(cè)器檢測(cè)到振動(dòng)的期間從所述增益換算初始值中重復(fù)減掉預(yù)先設(shè)定的增益減量而計(jì)算出增益換算值的減法器、以及增益輸出切換器，所述增益輸出切換器在所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)的情況下把所述增益換算值乘以所述轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器和所述速度指令運(yùn)算器的至少一方的增益設(shè)定值，在所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)不足預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)的情況下不變更所述轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器和所述速度指令運(yùn)算器的至少一方的增益設(shè)定值而持續(xù)保持輸出值；在檢測(cè)到被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)的情況下，所述老化修正器增大所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)，在變更了的時(shí)間常數(shù)超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)的情況下減小所述轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器和所述速度指令運(yùn)算器的至少一方的增益設(shè)定值。按照本發(fā)明的位置控制裝置，即使在滑動(dòng)阻抗等作用于被驅(qū)動(dòng)體的轉(zhuǎn)矩干擾的大小變動(dòng)的進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，老化修正器也檢測(cè)出起因于機(jī)構(gòu)的剛性下降的振動(dòng)并增大位置檢測(cè)值運(yùn)算部的一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)Tp或速度檢測(cè)值運(yùn)算部的一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)Tv的值。結(jié)果，即使進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性下降，也能夠使被驅(qū)動(dòng)體動(dòng)作而不發(fā)生低頻振動(dòng)。另外，根據(jù)需要來(lái)減小速度檢測(cè)值運(yùn)算器、轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器的增益設(shè)定值。結(jié)果，即使進(jìn)給軸機(jī)構(gòu)的剛性下降，也能夠使被驅(qū)動(dòng)體動(dòng)作而不發(fā)生低頻振動(dòng)，同時(shí)，能夠?qū)⒖刂葡到y(tǒng)的跟隨性的下降抑制到最小限度。


圖I是本發(fā)明的實(shí)施例的框圖。圖2是本發(fā)明的實(shí)施例的框圖。圖3是本發(fā)明的老化修正器的實(shí)施例的框圖。圖4A是本發(fā)明的其他實(shí)施方式的框圖。圖4B是本發(fā)明的其他實(shí)施方式中的老化修正器的實(shí)施例的框圖。圖4C是本發(fā)明的其他實(shí)施方式的框圖。圖4D是本發(fā)明的其他實(shí)施方式中的老化修正器的實(shí)施例的框圖。圖5是現(xiàn)有技術(shù)的框圖。圖6是現(xiàn)有技術(shù)的框圖。圖7是現(xiàn)有技術(shù)的框圖。圖8是現(xiàn)有技術(shù)的框圖。圖9是現(xiàn)有技術(shù)的框圖。圖10是機(jī)械諧振頻率降低前的增益曲線圖例。圖11是降低了機(jī)械諧振頻率時(shí)的增益曲線圖例。圖12是增大了一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)時(shí)的增益曲線圖例。圖13是增大一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)而減小了速度指令運(yùn)算器的增益時(shí)的增益曲線圖例。
具體實(shí)施例方式以下說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。與現(xiàn)有技術(shù)例同樣的要素標(biāo)注同一符號(hào)，并省略其說(shuō)明。本發(fā)明的控制框圖示于圖I、圖2。老化修正器30被輸入位置指令Pc和被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)值Pl，檢測(cè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)處于非加減速狀態(tài)時(shí)的被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)。在檢測(cè)到被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)的情況下，改變一次延遲電路17或23所使用的時(shí)間常數(shù)Tp、Tv。具體地說(shuō)，改變時(shí)間常數(shù)Tp、Tv的實(shí)施例示于圖3。把位置指令值Pc輸入到二次微分器31，通過(guò)二階微分計(jì)算出指令加速度Ac。用比較器33對(duì)計(jì)算出來(lái)的指令加速度Ac與預(yù)先設(shè)定的指令加速度閾值A(chǔ)cref進(jìn)行比較，在指令加速度Ac等于或低于指令加速度閾值A(chǔ)cref的情況下，判斷為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不處于加減速狀態(tài)(處于常態(tài))，并將振動(dòng)檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)輸出到振動(dòng)檢測(cè)器38。另一方面，除振動(dòng)檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)之外，振動(dòng)檢測(cè)器38還被輸入由位置指令Pc和被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)值Pl之差定義的被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差信號(hào)，計(jì)算并輸出包含在振動(dòng)檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)被輸出期間的被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差信號(hào)內(nèi)的振動(dòng)的振動(dòng)頻率fp。此時(shí)，振動(dòng)頻率fp的檢測(cè)范圍被限定在預(yù)先設(shè)定的fst到fen的范圍內(nèi)。僅僅在被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差信號(hào)內(nèi)的振動(dòng)的大小(振幅)大于預(yù)先設(shè)定的SPref值的情況下才認(rèn)為存在振動(dòng)，并輸出為振動(dòng)頻率fp。在輸出了振動(dòng)頻率fp的情況下，除法器39算出振動(dòng)頻率fp的倒數(shù)即振動(dòng)周期，然后輸出時(shí)間常數(shù)初始值TO。把所算出的時(shí)間常數(shù)初始值TO設(shè)定為一次延遲電路17或23使用的時(shí)間常數(shù)Tp、Tv的初始值。在即使更新時(shí)間常數(shù)Tp、Tv，振動(dòng)檢測(cè)器38也持續(xù)檢測(cè)出振動(dòng)頻率fp的情況下，計(jì)數(shù)器41、44進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，加上預(yù)先設(shè)定的時(shí)間常數(shù)增量ATp、ATv，時(shí)間常數(shù)Tp、Tv的值就增大了時(shí)間常數(shù)增量ATp、ATv。由于上述的加法計(jì)數(shù)的操作是在振動(dòng)檢測(cè)器38持續(xù)檢測(cè)出振動(dòng)頻率fp期間持續(xù)進(jìn)行，所以時(shí)間常數(shù)Tp、Tv值增大，直至振動(dòng)檢測(cè)器38檢測(cè)不到振動(dòng)。換言之，僅使時(shí)間常數(shù)Tp、Tv的值增大為了抑制被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)所必要的量，從而能夠防止把時(shí)間常數(shù)設(shè)定得超過(guò)必要值。在振動(dòng)檢測(cè)器38檢測(cè)到不同的振動(dòng)頻率fp的情況下，更新除法器39的輸出即時(shí)間常數(shù)初始值T0，在振動(dòng)檢測(cè)器38未檢測(cè)到振動(dòng)期間，保持住該值。同樣，在振動(dòng)檢測(cè)器38檢測(cè)到不同的振動(dòng)頻率fp的情況下，計(jì)數(shù)器41、44的計(jì)數(shù)值n清零，在振動(dòng)檢測(cè)器38未檢測(cè)到振動(dòng)期間，保持住該值。可是，如前所述，在持續(xù)檢測(cè)到同一振動(dòng)頻率fp期間，要進(jìn)行加法計(jì)數(shù)動(dòng)作。振動(dòng)檢測(cè)器38計(jì)算出振動(dòng)檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)被輸出期間的被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差信號(hào)內(nèi)包含的振動(dòng)的振動(dòng)頻率fp，但是，可以利用工程學(xué)領(lǐng)域中眾所周知的DFT(FFT)等來(lái)實(shí)現(xiàn)這種振動(dòng)檢測(cè)算法?；蛘?，也可以計(jì)量被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差信號(hào)為最大值或最小值的時(shí)間間隔，直接檢測(cè)出振動(dòng)周期。這種情況下，由于可以僅僅通過(guò)單位換算就能直接確定時(shí)間常數(shù)初始值T0，所以就無(wú)需用除法器39進(jìn)行從振動(dòng)頻率fp到時(shí)間常數(shù)初始值TO的換算處理。 本實(shí)施例中，前提是用老化修正器30來(lái)改變一次延遲電路使用的時(shí)間常數(shù)Tp、Tv，但是，圖I、圖2所示的控制方框17、23的傳遞特性Gp (S)、Gv(S)不一定必須是一次延遲特性。具體地說(shuō)，只要是具有高頻域截止特性的濾波器就可以，例如，也可以是進(jìn)行移動(dòng)平均運(yùn)算的FIR濾波器。這種情況下，只要針對(duì)控制系統(tǒng)中的取樣周期Ts，取得Tp/Ts段、Tv/Ts段的移動(dòng)平均，就能獲得有效的振動(dòng)抑制效果。如上所述，按照本發(fā)明的位置控制裝置，如圖11所示，針對(duì)在機(jī)械諧振頻率(Kb/M)172降低了的情況下發(fā)生的低頻振動(dòng)，增大時(shí)間常數(shù)Tp、Tv直至觀測(cè)不到振動(dòng)，以此來(lái)增大機(jī)械諧振頻率(Kb/M)V2中的增益余量，就成為圖12的實(shí)線所示的增益特性。結(jié)果，能夠穩(wěn)定控制系統(tǒng)，并抑制低頻振動(dòng)的發(fā)生。由于并不把超過(guò)必要值的大的值作為時(shí)間常數(shù)Tp、Tv的值，所以不會(huì)導(dǎo)致過(guò)度確保增益余量而降低控制系統(tǒng)的應(yīng)答效果。另外，由于老化修正器30檢測(cè)被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)并改變時(shí)間常數(shù)Tp、Tv，所以，即使在滑動(dòng)阻抗等作用于被驅(qū)動(dòng)體的轉(zhuǎn)矩干擾的大小變動(dòng)的進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，也能夠恰當(dāng)?shù)貦z測(cè)出機(jī)構(gòu)剛性的下降，能夠抑制低頻振動(dòng)。下面參照?qǐng)D4A、圖4B來(lái)說(shuō)明其他實(shí)施方式。圖4A是位置控制裝置的控制框圖。相對(duì)于圖I的位置控制裝置，該圖4A的框圖所示的位置控制裝置用其他結(jié)構(gòu)的老化修正器 51取代老化修正器30，除改變一次延遲電路17使用的時(shí)間常數(shù)Tp，還改變速度指令運(yùn)算器3的增益Kp，除此之外，都與圖I所示的裝置相同。圖4B是用于圖4A的老化修正器51的構(gòu)成。圖4B所示的老化修正器51被輸入位置指令Pc和被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)值Pl，然后檢測(cè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)處于非加減速狀態(tài)時(shí)的被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)。在檢測(cè)到被驅(qū)動(dòng)體振動(dòng)的情況下，除改變一次延遲電路17使用的時(shí)間常數(shù)Tp，還改變速度指令運(yùn)算器3的增益Kp。
具體地說(shuō)，圖4B所示的老化修正器51用與圖3說(shuō)明的流程同樣的流程來(lái)改變時(shí)間常數(shù)Tp。用后面的步驟來(lái)改變速度指令運(yùn)算器3的增益Kp。在由振動(dòng)檢測(cè)器38輸出了振動(dòng)頻率fp的情況下，角頻率運(yùn)算器50把振動(dòng)頻率fp換算成振動(dòng)角頻率，并輸出增益初始值K0。比較器48比較時(shí)間常數(shù)Tp與預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)Tpref。該比較結(jié)果如果是時(shí)間常數(shù)Tp超過(guò)了容許時(shí)間常數(shù)Tpref，就由增益輸出切換器49把計(jì)算出的增益初始值KO設(shè)定為速度指令運(yùn)算器3使用的增益Kp的初始值。如果即使更新增益Kp的值而振動(dòng)檢測(cè)器38也持續(xù)檢測(cè)出振動(dòng)頻率fp，則計(jì)數(shù)器53加法計(jì)數(shù)，減掉預(yù)先設(shè)定的增益減量AKp，增益Kp的值就減小了增益減量AKp。由于上述累加計(jì)數(shù)的操作是在振動(dòng)檢測(cè)器38持續(xù)檢測(cè)出振動(dòng)頻率fp期間持續(xù)進(jìn)行，所以增益Kp的值減小直至振動(dòng)檢測(cè)器38檢測(cè)不到振動(dòng)。換言之，僅使增益Kp的值減小為了抑制被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)所必要的量，從而能夠防止把增益設(shè)定得低于必要值。另外，由于僅僅在增大時(shí)間常數(shù)Tp也不能抑制振動(dòng)的情況下才減小增益Kp，所以也能夠?qū)⑽恢每刂葡到y(tǒng)的跟隨性的下降抑制到最小限度。由以上的說(shuō)明可知，按照本實(shí)施方式，能夠獲得與用圖I、圖3說(shuō)明過(guò)的情況相同的作用效果。即，按照本實(shí)施方式，針對(duì)在機(jī)械諧振頻率(Kb/M)1/2降低了的情況下發(fā)生的低頻振動(dòng)，由于增大時(shí)間常數(shù)Tp來(lái)增大機(jī)械諧振頻率(Kb/M)1/2中的增益余量直至觀測(cè)不到振動(dòng)，所以能夠穩(wěn)定控制系統(tǒng)，并能抑制低頻振動(dòng)的發(fā)生。在機(jī)械諧振頻率降低到即使增大時(shí)間常數(shù)Tp也不能抑制機(jī)械振動(dòng)的情況下，由于通過(guò)減小增益Kp來(lái)抑制振動(dòng)，所以與僅僅用時(shí)間常數(shù)Tp來(lái)抑制振動(dòng)的情況相比，能夠在寬范圍的頻帶內(nèi)抑制振動(dòng)。另外，由于并不把超過(guò)必要值的大的值設(shè)定為時(shí)間常數(shù)Tp的值，也不把低于必要值的小的值設(shè)定為增益Kp的值，此外，在振動(dòng)抑制方面優(yōu)先進(jìn)行由時(shí)間常數(shù)Tp產(chǎn)生的抑制，所以不會(huì)過(guò)度確保增益余量，能夠?qū)⑽恢每刂葡到y(tǒng)的跟隨性的下降抑制到最小限度。由于老化修正器51檢測(cè)出被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)并改變時(shí)間常數(shù)Tp、增益Kp，所以，即使在滑動(dòng)阻抗等作用于被驅(qū)動(dòng)體的轉(zhuǎn)矩干擾的大小變動(dòng)的進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，也能夠恰當(dāng)?shù)貦z測(cè)出機(jī)構(gòu)剛性的下降，能夠抑制低頻振動(dòng)。下面參照?qǐng)D4C、圖4D來(lái)說(shuō)明其他實(shí)施方式。圖4C是位置控制裝置的控制框圖。相對(duì)于圖2，用其他結(jié)構(gòu)的老化修正器54取代老化修正器30，除改變一次延遲電路23使用的時(shí)間常數(shù)Tv，還改變速度指令運(yùn)算器3的增益Kp、轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器的比例增益Pv、積分增益Iv，除此之外，都與圖2所示的構(gòu)成相同。圖4D是用于圖4C的老化修正器54的構(gòu)成圖。 圖4D所示的老化修正器54被輸入位置指令Pc和被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)值Pl，然后檢測(cè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)處于非加減速狀態(tài)時(shí)的被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)。在檢測(cè)到被驅(qū)動(dòng)體振動(dòng)的情況下，除改變一次延遲電路23使用的時(shí)間常數(shù)Tv，還改變速度指令運(yùn)算器3的增益Kp、轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器的比例增益Pv、積分增益Iv。具體地說(shuō)，圖4D所示的老化修正器54用與圖3說(shuō)明的流程同樣的流程來(lái)改變時(shí)間常數(shù)Tv。還用后面的步驟來(lái)改變速度指令運(yùn)算器3的增益Kp、轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器的比例增益Pv、積分增益Iv。在由振動(dòng)檢測(cè)器38輸出了振動(dòng)頻率fp的情況下，增益換算初始值設(shè)定器55輸出增益換算初始值Ks。把Ks設(shè)定為稍微小于1(100% )的值。
比較器48比較時(shí)間常數(shù)Tv與預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)Tvref。該比較結(jié)果如果是時(shí)間常數(shù)Tv超過(guò)了容許時(shí)間常數(shù)Tvref，就由增益輸出切換器49把增益換算初始值Ks輸出為增益換算值K。把該增益換算值K乘以轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器的比例增益Pv、積分增益Iv,并更新各值，從而減小轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器的增益設(shè)定值。如果即使更新增益設(shè)定值振動(dòng)檢測(cè)器38也持續(xù)檢測(cè)出振動(dòng)頻率fp，則計(jì)數(shù)器53進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，減掉預(yù)先設(shè)定的增益減量AK，增益換算值K的值就減小了增益減量AK。由于上述減法計(jì)數(shù)的操作是在振動(dòng)檢測(cè)器38持續(xù)檢測(cè)出振動(dòng)頻率fp期間持續(xù)進(jìn)行，所以增益換算值K的值減小，直至振動(dòng)檢測(cè)器38檢測(cè)不出振動(dòng)，。而且，轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器的比例增益Pv、積分增益Iv的值按相應(yīng)比率減小。換言之，僅使增益設(shè)定值減小為了抑制被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)所必要的量，從而能夠防止把增益設(shè)定得超過(guò)必要地小。另外，由于僅僅在即使增大時(shí)間常數(shù)Tv也不能抑制振動(dòng)的情況下才減小增益設(shè)定值，所以能夠?qū)⑽恢每刂葡到y(tǒng)的跟隨性的下降抑制到最小限度。在減小了轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器的增益設(shè)定值的情況下，由于速度反饋系統(tǒng)的控制應(yīng)答頻域降低，所以如果速度指令運(yùn)算器3的增益Kp依然處于高的設(shè)定值的話，位置控制系統(tǒng)就不穩(wěn)定，有可能顯示振動(dòng)式的應(yīng)答。此時(shí)，轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器的比例增益Pv、積分增益Iv隨著增益換算值K降低，同時(shí)降低速度指令運(yùn)算器3的增益Kp，就能夠解決這樣的問(wèn)題。由以上的說(shuō)明可知，按照本實(shí)施方式，能夠獲得與用圖2、圖3說(shuō)明過(guò)的情況相同的作用效果。即，按照本實(shí)施方式，針對(duì)在機(jī)械諧振頻率(Kb/M)1/2降低了的情況下發(fā)生的低頻振動(dòng)，由于增大時(shí)間常數(shù)Tv直至觀測(cè)不到振動(dòng)，機(jī)械諧振頻率(Kb/M)1/2中的增益余量增大，所以能夠穩(wěn)定控制系統(tǒng)，并能抑制低頻振動(dòng)的發(fā)生。在機(jī)械諧振頻率降低到即使增大時(shí)間常數(shù)Tv也不能抑制振動(dòng)的情況下，由于通過(guò)減小轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器、速度指令運(yùn)算器的增益設(shè)定值來(lái)抑制振動(dòng)，所以與僅僅用時(shí)間常數(shù)Tv來(lái)抑制振動(dòng)的情況相比，能夠在寬范圍的頻帶內(nèi)抑制振動(dòng)。另外，由于并不把超過(guò)必要值的大的值設(shè)定為時(shí)間常數(shù)Tv的值，也不把低于必要值的小的值設(shè)定為增益設(shè)定值，此夕卜，在振動(dòng)抑制方面優(yōu)先進(jìn)行由時(shí)間常數(shù)Tv產(chǎn)生的抑制，所以不會(huì)過(guò)度確保增益余量，能夠?qū)⒖刂葡到y(tǒng)的跟隨性的下降抑制到最小限度。由于老化修正器54檢測(cè)出被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)并改變時(shí)間常數(shù)Tv、轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器、速度指令運(yùn)算器的增益，所以，即使在滑動(dòng)阻抗等作用于被驅(qū)動(dòng)體的轉(zhuǎn)矩干擾的大小變動(dòng)的進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，也能夠恰當(dāng)?shù)貦z測(cè)出機(jī)構(gòu)剛性的下降，能夠抑制低頻振動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種全閉合控制被驅(qū)動(dòng)體位置的位置控制裝置，包含馬達(dá)位置檢測(cè)器和用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)體的被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器；其特征在于 具備計(jì)算來(lái)自所述馬達(dá)位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值與來(lái)自所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值之差即撓曲量的減法器、把以所述撓曲量作為輸入的一次延遲電路的輸出和來(lái)自所述馬達(dá)位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值加起來(lái)計(jì)算出位置反饋值的加法器、將所述位置反饋值與從上位裝置輸入的位置指令值之間的偏差進(jìn)行比例放大后輸出速度指令值的速度指令運(yùn)算器、將來(lái)自所述馬達(dá)位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值進(jìn)行微分而計(jì)算出速度反饋值的微分器、將所述速度反饋值與所述速度指令值之間的偏差進(jìn)行比例積分放大后輸出轉(zhuǎn)矩指令值的轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器、根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩指令值來(lái)驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、以及被輸入所述位置指令值和來(lái)自所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值并在檢測(cè)到被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)的情況下改變所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)而使之增大的老化修正器； 即使因老化而致使機(jī)械諧振頻率降低，也抑制低頻振動(dòng)的發(fā)生。
2.一種全閉合控制被驅(qū)動(dòng)體位置的位置控制裝置，包含馬達(dá)位置檢測(cè)器和用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)體的被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器；其特征在于 具備把來(lái)自所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值作為位置反饋值并將所述位置反饋值與從上位裝置輸入的位置指令值之間的偏差進(jìn)行比例放大后輸出速度指令值的速度指令運(yùn)算器、將來(lái)自所述馬達(dá)位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值進(jìn)行微分而計(jì)算出馬達(dá)速度檢測(cè)值的微分器、將來(lái)自所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值進(jìn)行微分而計(jì)算出被驅(qū)動(dòng)體速度檢測(cè)值的微分器、把以所述馬達(dá)速度檢測(cè)值與被驅(qū)動(dòng)體速度檢測(cè)值之差作為輸入的一次延遲電路的輸出和所述馬達(dá)速度檢測(cè)值加起來(lái)計(jì)算出速度反饋值的加法器、將所述速度反饋值與所述速度指令值的偏差進(jìn)行比例積分放大后輸出轉(zhuǎn)矩指令值的轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器、根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩指令值來(lái)驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、以及被輸入所述位置指令值和來(lái)自所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值并在檢測(cè)到被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)的情況下改變所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)而使之增大的老化修正器； 即使因老化而致使機(jī)械諧振頻率降低，也抑制低頻振動(dòng)的發(fā)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求I記載的位置控制裝置，其特征在于 所述老化修正器具備將所述位置指令值進(jìn)行二階微分而輸出指令加速度的二次微分器、在所述指令加速度的大小為等于或小于閾值的情況下判斷為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不處于加減速狀態(tài)而輸出振動(dòng)檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)的比較器、由所述位置指令值與來(lái)自所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值之差計(jì)算出被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差的減法器、計(jì)算并輸出在所述振動(dòng)檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)的輸出時(shí)所述被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差信號(hào)內(nèi)包含的振動(dòng)的振動(dòng)頻率的振動(dòng)檢測(cè)器、由所述振動(dòng)頻率計(jì)算出振動(dòng)周期并輸出時(shí)間常數(shù)初始值的除法器、在所述振動(dòng)檢測(cè)器檢測(cè)到振動(dòng)的期間將預(yù)先設(shè)定的時(shí)間常數(shù)增量重復(fù)加在所述時(shí)間常數(shù)初始值上并更新輸出所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)的加法器； 在檢測(cè)到被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)的情況下，所述老化修正器增大所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I記載的位置控制裝置，其特征在于在所述改變了的時(shí)間常數(shù)超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)的情況下，所述老化修正器改變相應(yīng)的增益設(shè)定值，以使所述速度指令運(yùn)算器的增益設(shè)定值變小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4記載的位置控制裝置，其特征在于 所述老化修正器具備將所述位置指令值進(jìn)行二階微分而輸出指令加速度的二次微分器、在所述指令加速度的大小為等于或小于閾值的情況下判斷為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不處于加減速狀態(tài)而輸出振動(dòng)檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)的比較器、由所述位置指令值與來(lái)自所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值之差計(jì)算出被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差的減法器、計(jì)算并輸出在所述振動(dòng)檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)的輸出時(shí)所述 被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差信號(hào)內(nèi)包含的振動(dòng)的振動(dòng)頻率的振動(dòng)檢測(cè)器、由所述振動(dòng)頻率計(jì)算出振 動(dòng)周期并輸出時(shí)間常數(shù)初始值的除法器、在所述振動(dòng)檢測(cè)器檢測(cè)到振動(dòng)的期間將預(yù)先設(shè)定的時(shí)間常數(shù)增量重復(fù)加在所述時(shí)間常數(shù)初始值上并更新輸出所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)的加法器、由所述振動(dòng)頻率計(jì)算出振動(dòng)角頻率并輸出增益初始值的運(yùn)算器、在所述振動(dòng)檢測(cè)器檢測(cè)到振動(dòng)的期間從所述增益初始值中重復(fù)減掉預(yù)先設(shè)定的增益減量計(jì)算出增益推薦值的減法器、以及增益輸出切換器，所述增益輸出切換器在所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)的情況下把所述增益推薦值更新輸出為所述速度指令運(yùn)算器的增益設(shè)定值，在所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)不足預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)的情況下不變更所述速度指令運(yùn)算器的增益設(shè)定值而持續(xù)保持輸出值； 在檢測(cè)到被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)的情況下，所述老化修正器增大所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)，在變更了的時(shí)間常數(shù)超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)的情況下，減小所述速度指令運(yùn)算器的增益設(shè)定值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2記載的位置控制裝置，其特征在于在所述改變了的時(shí)間常數(shù)超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)的情況下，所述老化修正器改變相應(yīng)的增益設(shè)定值，以使所述轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器和所述速度指令運(yùn)算器的至少一方的增益設(shè)定值變小。
7.根據(jù)權(quán)利要求6記載的位置控制裝置，其特征在于 所述老化修正器具備將所述位置指令值進(jìn)行二階微分而輸出指令加速度的二次微分器、在所述指令加速度的大小為等于或小于閾值的情況下判斷為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不處于加減速狀態(tài)而輸出振動(dòng)檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)的比較器、由所述位置指令值與來(lái)自所述被驅(qū)動(dòng)體位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)值之差計(jì)算出被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差的減法器、計(jì)算并輸出在所述振動(dòng)檢測(cè)開(kāi)始信號(hào)的輸出時(shí)所述被驅(qū)動(dòng)體的位置誤差信號(hào)內(nèi)包含的振動(dòng)的振動(dòng)頻率的振動(dòng)檢測(cè)器、由所述振動(dòng)頻率計(jì)算出振動(dòng)周期并輸出時(shí)間常數(shù)初始值的除法器、在所述振動(dòng)檢測(cè)器檢測(cè)到振動(dòng)的期間將預(yù)先設(shè)定的時(shí)間常數(shù)增量重復(fù)加在所述時(shí)間常數(shù)初始值上并更新輸出所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)的加法器、輸出預(yù)先設(shè)定的增益換算初始值的增益換算初始值設(shè)定器、在所述振動(dòng)檢測(cè)器檢測(cè)到振動(dòng)的期間從所述增益換算初始值中重復(fù)減掉預(yù)先設(shè)定的增益減量而計(jì)算出增益換算值的減法器、以及增益輸出切換器，所述增益輸出切換器在所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)的情況下把所述增益換算值乘以所述轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器和所述速度指令運(yùn)算器的至少一方的增益設(shè)定值，在所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)不足預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)的情況下不變更所述轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器和所述速度指令運(yùn)算器的至少一方的增益設(shè)定值而持續(xù)保持輸出值； 在檢測(cè)到被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)的情況下，所述老化修正器增大所述一次延遲電路的時(shí)間常數(shù)，在變更了的時(shí)間常數(shù)超過(guò)了預(yù)先設(shè)定的容許時(shí)間常數(shù)的情況下減小所述轉(zhuǎn)矩指令運(yùn)算器和所述速度指令運(yùn)算器的至少一方的增益設(shè)定值。
全文摘要
提供一種位置控制裝置，把以被驅(qū)動(dòng)體的位置檢測(cè)值(P1)與馬達(dá)的位置檢測(cè)值(Pm)之差作為其輸入一次延遲電路(17)的輸出、與馬達(dá)的位置檢測(cè)值(Pm)相加得到的位置檢測(cè)值用作位置反饋值，在老化修正器(30)檢測(cè)到被驅(qū)動(dòng)體的振動(dòng)的情況下，增大所述一次延遲電路(17)的時(shí)間常數(shù)(Tp)，由此來(lái)抑制低頻振動(dòng)的發(fā)生。
文檔編號(hào)G05D3/12GK102621990SQ201210018520
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者宮路匡 申請(qǐng)人:大隈株式會(huì)社