[发明专利]伺服电动机位置控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过反馈控制控制伺服电动机的运转位的位置控制装置，特别涉及用于在伺服电动机的运转位到达目标位置并停止时抑制振荡的控制。

背景技术

经常地，由伺服系统进行伺服电动机位置控制，该伺服系统具有叶栅结构(cascade configuration)，其中位置控制回路设置为主回路，同时副回路以速度控制回路和电流控制回路的顺序形成。考虑伺服系统的稳定性和收敛性，位置控制通过比例控制进行，速度控制和电流控制通过比例积分控制进行。

在伺服电动机位置控制中，伺服电动机的运转位(以后也简称为“位置”)是通过采用连接至伺服电动机的脉冲编码器对从脉冲编码器输出的脉冲的数量进行计数获得的。通常，伺服电动机的驱动速度(以后也简称为“速度”)是通过将在固定采样时间内产生的脉冲编码器的数量除以采样时间获得的。

在这一点上，当伺服电动机到达目标位置并停止时，脉冲编码器不输出任何脉冲，且不进行位置控制。因此，取决于控制方法，伺服电动机可能在脉冲编码器的最小分辨率的范围内振动，产生振荡。

换句话说，其中伺服电动机停止的状态意味着伺服电动机的位置位于指令位置的预定精度范围内，并且它也可以说该状态为停止指令状态。提出了一些作为在停止指令状态中控制振荡的方法的方法，如用于速度控制回路的增益的方法、以及用于在伺服电动机的实际位置和指令位置之间的位置偏差为零或接近零时将伺服电动机的电相角从90度切换至零度的方法，所述速度偏差是由所述位置和采用脉冲编码器的速度检测系统引起的。

专利文献1：日本专利申请特许公开No.62-245312

专利文献2：日本专利申请特许公开No.07-123767

专利文献3：日本专利申请特许公开No.11-332278

发明内容

本发明的目标是提供一种技术，其能够在伺服电动机到达目标位置并停止时，通过在为位置传感器的脉冲编码器的最小分辨率范围内抑制振荡来维持更稳定的状态。

在本发明的伺服电动机位置控制装置中，采用叶栅结构，其中位置控制回路设置为主回路，同时以速度控制回路和电流控制回路的顺序形成副回路，通过比例控制进行位置控制，通过比例-积分控制进行速度控制和电流控制。该伺服电动机位置控制装置的明显特征中的一个在于，当伺服电动机到达目标位置并停止时，电流控制中的积分控制停止。

更具体地，一种通过反馈控制进行伺服电动机的位置控制的装置，该伺服电动机控制装置包括：位置控制器，在驱动伺服电动机中，所述位置控制器根据位置偏差通过比例控制导出并输出对应于伺服电动机的目标速度的速度指令信号，在位置偏差中，从对应于目标位置的位置指令信号减去对应于伺服电动机的实际位置的位置信号；

速度控制器，所述速度控制器根据速度偏差通过比例-积分控制导出并输出对应于将要施加至伺服电动机的电流值的电流指令信号，在速度偏差中，从速度指令信号减去对应于伺服电动机的实际速度的速度信号；和

q轴电流控制器，所述q轴电流控制器根据电流偏差通过比例-积分控制导出并输出对应于施加至伺服电动机的q轴的电压的q轴电压指令信号，在电流偏差中，从电流指令信号减去对应于相对于伺服电动机的q轴实际通过的电流值的q轴电流信号，

其中当伺服电动机达到目标位置时，q轴电流控制器中的积分控制停止，以消除位置偏差。

在这一点上，当伺服电动机到达目标位置并停止时，由于位置偏差变为零，则从位置控制器输出的速度指令变为零。由于速度偏差基本上变为零，则电流指令信号变为基本恒定的值。因此，由于q轴电流控制器中的电流偏差此时具有有限数值，从q轴电流控制器输出的q轴电压指令信号偶尔随着时间增加。

施加至伺服电动机的电流值逐渐增加，伺服电动机稍微移动，并且由于伺服电动机的轻微移动，脉冲编码器输出下一个脉冲。因此，进行产生位置偏差的判定，并输出q轴电压指令信号，使得伺服电动机沿反向方向移动。

通过导致振荡的原因中的一种的现象，伺服电动机在脉冲编码器的最小分辨率范围内重复细微反复运动。

另一方面，在本发明中，当伺服电动机到达目标位置并停止时，q轴电流控制器中的积分控制停止，以消除位置偏差。因此，即使q轴电流控制器中的电流偏差具有有限数值，同时电流指令信号变为基本恒定的值，从q轴电流控制器输出的q轴电压指令信号也不随时间增加。

因此，可以防止在停止状态中该伺服电动机不正确地运动，并且可以防止振荡的产生。

在本发明中，当消除了位置偏差时，q轴电流控制器中的比例积分控制可以切换至比例控制，同时电流指令信号的值维持在消除位置偏差时的值。