控制裝置以及控制方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種即使用戶不了解伺服馬達能夠輸出的最大扭矩，也能夠使該伺服馬達不發生超越以及抖動等地執行期望動作的控制裝置以及控制方法。進行模型追蹤控制的控制裝置(1)的前饋控制部(10)進行滑模控制。

Control device and control method

The present invention provides a control device and a control method for performing a desired action, even if the user does not understand the maximum torque that the servo motor can output, and also enables the servo motor to not exceed, or shake, and so forth. The feedforward control unit (10) of the control module (1) for model tracking control performs sliding mode control.

【技術實現步驟摘要】
控制裝置以及控制方法
本專利技術涉及對馬達的驅動進行控制的模型追蹤型的控制裝置。
技術介紹
現在已知進行模型追蹤控制的伺服馬達的控制裝置。例如，后述的專利文獻1中公開了一種控制裝置，用于對伺服馬達進行模型追蹤控制的模型(作為標準模型的伺服馬達)的控制中，進行使該模型的位置、速度追蹤從外部輸入的位置指令值以及速度指令值的PID控制。專利文獻1：JP特開平8-168280號公報(1996年6月25日公開)但是，在上述那樣的現有技術中存在如下的問題：在模型所輸出的扭矩超過伺服馬達能夠輸出的最大扭矩的情況下，反饋控制器不能追蹤該模型所輸出的軌道，會發生超越(overshoot)以及抖動(hunting)等現象。另外，若模型輸出的扭矩超過伺服馬達能夠輸出的最大扭矩，則伺服馬達不能追蹤模型的扭矩值，因此考慮如下的結構：設置扭矩限制部使得賦予伺服馬達的扭矩的指令值不超過伺服馬達能夠輸出的最大扭矩，來限制模型輸出的扭矩。但是，在這樣的結構中，雖然模型輸出的扭矩被限制，但是因扭矩限制而不能確保位置追蹤性、速度追蹤性，偏差增大。由此，例如即使接近目標位置而速度指令減小，要消除已經增大了的偏差而保持大的模型輸出扭矩，模型輸出的軌道自身產生超越以及抖動，結果可能使實際控制對象(例如，伺服馬達)引起超越以及抖動現象。因此，在進行模型追蹤控制的伺服馬達的控制裝置中，使用PID控制對模型進行控制的上述那樣的現有技術中，需要用戶了解伺服馬達能夠輸出的最大扭矩，賦予位置指令值。
技術實現思路
本專利技術是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供如下的控制裝置、控制方法以及程序，即，即使用戶不了解伺服馬達能夠輸出的最大扭矩，該伺服馬達也不會發生超越以及抖動等現象，執行期望動作。為了解決上述問題，本專利技術一個實施方式的控制裝置是使控制對象進行動作的伺服馬達的控制裝置，該控制裝置具有前饋控制部，該前饋控制部基于預先設定的所述控制對象的模型輸出所述伺服馬達的位置、速度、扭矩的目標值，即模型位置、模型速度、模型扭矩，所述前饋控制部包括滑模控制部，該滑模控制部基于模型位置偏差和模型速度偏差以使所述模型扭矩收斂于由所述伺服馬達能夠輸出的規定扭矩和被所述伺服馬達驅動的負載機械的運動特性確定的變換線上的方式確定所述模型扭矩，所述模型位置偏差是從外部輸入的位置指令值與所述模型位置的偏差，所述模型速度偏差是從外部輸入的速度指令值與所述模型速度的偏差。根據上述結構，所述控制裝置的所述前饋控制部通過滑模控制控制所述模型位置、所述模型速度、所述模型扭矩。也就是說，所述前饋控制部能夠生成不超過所述伺服馬達能夠輸出的最大扭矩的模型軌道(所述模型位置以及所述模型速度)。因此，所述控制裝置具有如下的效果，在用戶不了解所述伺服馬達能夠輸出的最大扭矩的情況下將所述位置指令賦予所述前饋控制部，能夠使所述伺服馬達執行期望動作。另外，所述控制裝置的所述前饋控制部通過滑模控制控制所述模型位置、所述模型速度、所述模型扭矩。因此，所述控制裝置具有如下的效果：能夠使用不會引起超越以及抖動等的模型，執行所述模型追蹤控制。而且，所述控制裝置具有如下的效果：所述模型扭矩超過所述伺服馬達能夠輸出的最大扭矩，反饋控制器不能追蹤模型輸出的軌道，結果，能夠避免產生超越以及抖動等(模型輸出的軌道自身的超越以及抖動等)問題。優選，所述控制裝置該還包括反饋控制部，所述反饋控制部以使所述伺服馬達的所述位置以及所述速度追蹤被所述前饋控制部控制的所述模型位置以及所述模型速度的方式對所述伺服馬達的所述位置以及所述速度進行反饋控制。根據上述結構，所述控制裝置的所述前饋控制部通過滑模控制控制所述模型位置、所述模型速度、所述模型扭矩，所述反饋控制部以使所述伺服馬達的所述位置以及所述速度追蹤所述模型位置以及所述模型速度的方式對所述伺服馬達的所述位置以及所述速度進行所述反饋控制(例如，PID控制)。在此，在所述反饋控制部執行所述滑模控制的情況下，所述伺服馬達的所述扭矩會發生抖動。但是，所述控制裝置具有如下的效果：所述反饋控制部進行所述PID控制，因此能夠避免所述伺服馬達的所述扭矩產生抖動。優選，在所述控制裝置中，所述運動特性是所述負載機械的轉動慣量，所述變換線在由所述模型位置偏差和所述模型速度偏差定義的平面上定義為二維曲線。根據上述結構，所述控制裝置具有如下的效果：使所述模型位置偏差和所述模型速度偏差收斂于由所述伺服馬達能夠輸出的規定扭矩和所述負載機械的轉動慣量確定的變換線上，最終所述模型位置偏差和所述模型速度偏差收斂于零的方式，進行確定所述模型扭矩的滑模控制。優選，在所述控制裝置中，所述運動特性是所述負載機械的轉動慣量和粘性系數，所述變換線在由所述模型位置偏差和所述模型速度偏差定義的平面上定義為對數曲線與直線之和。根據上述結構，所述控制裝置具有如下的效果：能夠進行以所述模型位置偏差和所述模型速度偏差收斂于由所述伺服馬達能夠輸出的規定扭矩和所述負載機械的轉動慣量以及粘性系數確定的變換線上，最終所述模型位置偏差和所述模型速度偏差收斂為零的方式，確定所述模型扭矩的滑模控制。優選，在所述控制裝置中，所述速度指令值是0。根據上述結構，所述控制裝置具有如下的效果：由于速度指令值為0，所以在到達目標位置的時刻，能夠使模型速度也是0，所以所述模型位置不會超越。優選，在所述控制裝置中，確定所述變換線的所述伺服馬達能夠輸出的規定扭矩比所述伺服馬達能夠輸出的最大扭矩小。根據上述結構，所述控制裝置具有如下的效果：能夠使所述伺服馬達追蹤一邊抑制賦予所述伺服馬達的負載一邊被控制的所述模型位置、所述模型速度、所述模型扭矩。優選，在所述控制裝置中，所述模型速度小于所述伺服馬達的最大輸出速度。根據上述結構，在所述控制裝置中，被所述前饋控制部控制的模型速度小于所述伺服馬達的最大輸出速度。在此，若設定比所述伺服馬達的最大輸出速度更大的模型速度，則實際的所述伺服馬達不能追蹤，會對伺服馬達進行與模型的控制動作不同的控制。在所述控制裝置中，所述模型速度小于所述伺服馬達的最大輸出速度，因此所述控制裝置具有如下的效果：能夠使用所述伺服馬達能夠追蹤的模型，對所述伺服馬達進行模型追蹤控制。優選，該控制裝置還具有扭矩修正部，該扭矩修正部基于所述控制對象的實際驅動狀態或所述控制對象的模型的狀態修正所述規定扭矩，所述滑模控制部使用被所述扭矩修正部修正過的規定扭矩確定所述模型扭矩。根據上述結構，滑模控制部能夠確定實際伺服馬達更易于追蹤的模型扭矩。結果，伺服馬達的動作穩定性提高。在此，所述扭矩修正部基于所述伺服馬達的實際速度或所述模型速度修正所述規定扭矩。例如，所述扭矩修正部基于所述伺服馬達的實際速度或所述模型速度，求出因NT特性(轉數扭矩特性)、動摩擦、粘性摩擦中的至少任一項引起的扭矩減小量，通過減去該扭矩減小量來修正所述規定扭矩。或者，所述扭矩修正部求出因在使所述控制對象進行動作時產生的偏負載引起的扭矩減小量，通過減去該扭矩減小量來修正所述規定扭矩。根據上述結構，例如通過減去考慮了NT特性、動摩擦、粘性摩擦、偏負載的扭矩減小量來修正規定扭矩，因此能夠設定與馬達狀態匹配的扭矩，能夠提高對從滑模控制部輸出的模型扭矩的追蹤性。另外，為了解決上述問題，本專利技術一個實施方式的控制方法為進行模型追本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種使控制對象進行動作的伺服馬達的控制裝置，其特征在于，該控制裝置具有前饋控制部，該前饋控制部基于預先設定的所述控制對象的模型輸出所述伺服馬達的位置、速度、扭矩的目標值，即模型位置、模型速度、模型扭矩，所述前饋控制部包括滑模控制部，該滑模控制部基于模型位置偏差和模型速度偏差以使所述模型扭矩收斂于由所述伺服馬達能夠輸出的規定扭矩和被所述伺服馬達驅動的負載機械的運動特性確定的變換線上的方式確定所述模型扭矩，所述模型位置偏差是從外部輸入的位置指令值與所述模型位置的偏差，所述模型速度偏差是從外部輸入的速度指令值與所述模型速度的偏差。

【技術特征摘要】
2015.11.19 JP 2015-226721;2016.03.11 JP 2016-048951.一種使控制對象進行動作的伺服馬達的控制裝置，其特征在于，該控制裝置具有前饋控制部，該前饋控制部基于預先設定的所述控制對象的模型輸出所述伺服馬達的位置、速度、扭矩的目標值，即模型位置、模型速度、模型扭矩，所述前饋控制部包括滑模控制部，該滑模控制部基于模型位置偏差和模型速度偏差以使所述模型扭矩收斂于由所述伺服馬達能夠輸出的規定扭矩和被所述伺服馬達驅動的負載機械的運動特性確定的變換線上的方式確定所述模型扭矩，所述模型位置偏差是從外部輸入的位置指令值與所述模型位置的偏差，所述模型速度偏差是從外部輸入的速度指令值與所述模型速度的偏差。2.如權利要求1所述的控制裝置，其特征在于，該控制裝置還包括反饋控制部，所述反饋控制部以使所述伺服馬達的所述位置以及所述速度追蹤被所述前饋控制部控制的所述模型位置以及所述模型速度的方式對所述伺服馬達的所述位置以及所述速度進行反饋控制。3.如權利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于，所述運動特性是所述負載機械的轉動慣量，所述變換線在由所述模型位置偏差和所述模型速度偏差定義的平面上定義為二維曲線。4.如權利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于，所述運動特性是所述負載機械的轉動慣量和粘性系數，所述變換線在由所述模型位置偏差和所述模型速度偏差定義的平面上定義為對數曲線與直線之和。5.如權利要求1～4中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述速度指令值是0。6.如權利要求1～5中任一項所述的控制裝置，其特征在于，確定所述變換線的所述伺服馬達能夠輸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：大野悌，惠木守，川西康友，森泰元，
申請(專利權)人：歐姆龍株式會社，
類型：發明
國別省市：日本,JP