[发明专利]机械位置控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及工作机械或部件安装机等中的机械位置控制装置，

其使用电动机等致动器进行驱动，由此控制机械系统的位置。

背景技术

现有的机械位置控制装置构成为，使用将下述信号相加而获得的信号，上述信号包括对负载的位置检测值即负载位置信号实施低通滤波处理而获得的信号、和对电动机的位置检测值即电动机位置信号实施高通滤波处理而获得的信号，亦即，因电动机所构成的负载驱动系统是有限刚性的，从而针对负载位置信号相位出现显著延迟的大于或等于共振频率的频带，将使用没有相位延迟的电动机位置信号而获得的信号，作为向位置控制器的反馈信号，由此实现控制系统的稳定(例如专利文献1)。

另外，也可以采用以下结构，即设置前置补偿部，通过将基于位置指令信号的输入变量的二次微分值乘以增益后的信号，作为前馈补偿值与输入变量相加，由此对机械系统的移动方向的变形误差进行补偿，而实现高精度的控制(例如专利文献2)。

专利文献1：特开2004-334772号公报(图1)

专利文献2：特开平11-184529号公报(图3、图4)

发明内容

在如下结构中，即，将对负载位置信号实施低通滤波处理而获得的信号和对电动机位置信号实施高通滤波处理而获得的信号相加，并作为向位置控制器的反馈信号的结构，为了提高负载的位置控制精度，需要大幅提高高通滤波器和低通滤波器的滤波频率。但是，在电动机所构成的负载驱动系统的刚性低的情况下，由于如果使滤波频率提高，则控制系统会变得不稳定，因此，存在无法充分提高滤波频率，难以高精度地控制负载位置的问题。

另外，在设置前置补偿部的结构中，由于根据基于位置指令信号的输入变量的二次微分值而运算前馈补偿值并相加，因此，相对于位置指令信号的变化，扭矩指令信号的变化变快，对控制对象的冲击增大，因此，无法充分提高位置控制器的增益。其结果，难以实现高精度的负载位置控制，而且存在无法抑制当外部干扰输入至控制对象时所产生的振动这样的问题。

本发明的机械位置控制装置采用以下结构：向位置速度控制电路中，除了表示负载位置目标值的位置指令信号、表示电动机当前位置的电动机位置信号以及表示电动机当前速度的电动机速度信号之外，还反馈与电动机和负载的当前位置相关的参照信息、即控制对象位置信号，从而运算表示电动机驱动负载的扭矩目标值的扭矩指令信号，控制对象位置信号通过由位置信号合成电路对由补偿负载位置信号的低频成分构成的信号、和由电动机位置信号的高频成分构成的信号进行合成而获得，上述补偿负载位置信号是由稳定化补偿电路对负载当前位置的测定值、即负载位置信号，基于使相位提前的传递函数对相位延迟进行补偿而获得的。

发明的效果

根据本发明，即使在由电动机构成的负载驱动系统的刚性低的情况下，也可以通过以与仅反馈电动机位置信号的半封闭控制相同的稳定性，执行通过反馈负载位置信号而进行的负载位置控制，由此实现高精度的负载位置控制。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的机械位置控制装置的框图。

图2是表示控制对象的频率响应的图。

图3是表示采用半封闭控制的机械位置控制装置的框图。

图4是表示位置信号合成电路的内部结构的框图。

图5是表示稳定化补偿电路的内部结构的框图。

图6是表示衰减补偿电路的内部结构的框图。

图7是表示本发明的第3实施方式的机械位置控制装置的框图。

图8是表示本发明的第4实施方式的机械位置控制装置的框图。

具体实施方式

第1实施方式

图1是表示本发明的第1实施方式的机械位置控制装置的框图。

控制对象10由对负载20进行驱动的电动机30等构成，电动机30通过同步带或滚珠丝杠这样的扭矩传递机构40而驱动负载20，该电动机30的扭矩τ_m由扭矩控制电路50控制，使其与扭矩指令信号τ_r一致。

另外，利用安装在电动机30上的编码器等电动机位置检测器60检测电动机30的当前位置，并作为电动机位置信号x_m输出，利用安装在负载20上的线性标度尺等负载位置检测器70检测负载20的当前位置，并作为负载位置信号x1输出。