[发明专利]电动机控制装置及电动机控制方法、控制系统及该控制系统中使用的位置推定方法

说明书

技术领域

本发明涉及对使自动设备动作的电动机进行控制的电动机控制装置。此外，本发明涉及对使自动设备动作的电动机进行控制的电动机控制方法。此外，本发明涉及能适用于例如自动设备、数值控制装置等驱动系统、旋转系统的控制系统及该控制系统中使用的位置推定方法。

背景技术

以往，已知有对使自动设备动作的DC电动机（也包含直流电动机、DC无刷电动机）进行控制的电动机控制装置（例如，参照专利文献1）。在专利文献1所记载的电动机控制装置中，利用位置检测器来检测出电动机的旋转位置，利用速度检测器来检测出电动机的转速。此外，利用减法器来计算出从位置指令减去位置检测器的输出后得到的位置偏差，利用位置控制器，将位置偏差变换成速度指令，利用加减法器，将速度指令与来自前馈控制器的输出进行相加并减去速度检测器的输出，利用PI控制器，将加减法器的输出变换成转矩指令。此外，利用限制器对从PI控制器输出的转矩指令施加限制之后，电动机驱动器基于该转矩指令来驱动电动机。

此外，一般而言，在自动设备、数值控制装置等领域中，适用用于对它们进行驱动的控制系统。例如，在使自动设备进行工件的传送、焊接等各种操作的情况下，控制系统向对使自动设备的关节转动的电动机进行伺服控制的伺服控制器发出动作指令（位置指令）。另一方面，自动设备的关节具有测定电动机的旋转角度的编码器，主机控制器经由伺服控制器，参照从该编码器发送来的反馈的位置数据（旋转角度测定值等）进行采样，并识别目标值与实测值的偏差，以进行伺服控制。

此处，由于以规定的采样周期对上述反馈的位置数据进行采样，因此，无法知道在采样周期以外的时刻的位置，采样周期成为位置分辨率的限制。然而，在进行高速/高精度的位置控制的情况下，位置分辨率的高低成为重要因素，因此，为了提高位置分辨率的极限，需要进行位置推定。

在专利文献2所记载的自动设备控制装置中，即使绝对值编码器的测定周期与伺服周期不同步，也可通过外插运算来推定与伺服周期同步的位置脉冲，提高位置分辨率。

更具体地进行说明，在专利文献2所公开的自动设备控制装置中，首先，对反馈位置X进行采样。然后，利用与最近的采样时刻的关系，计算采样时间间隔，计算反馈位置的差分，并将反馈位置的差分除以采样时间间隔，来求出反馈位置的变化率（变化率A）。另一方面，计算从采样时刻到伺服指令时刻的时间差（时间差B）。然后，在最后，将对变化率A乘以时间差B后得到的值与上述反馈位置X进行相加，从而推定伺服指令时刻的位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平10－309683号公报

专利文献2：日本专利特开平5－333931号公报

发明内容

在由专利文献1所记载的电动机控制装置所控制的DC电动机中，能得到与流过驱动用线圈的电流成比例的转矩。流过驱动用线圈的电流在静态下与施加于电动机驱动器的电压成比例，因此，通过对施加于电动机驱动器的电压进行控制，从而能控制电动机的转矩。此处，在施加于电动机驱动器的源电压下降的情况下，通过提高转矩指令，能防止转矩的下降。然而，一般而言，由于电动机驱动器等的物理上的限制，无法将转矩指令提高到一定值以上。因此，若施加于电动机驱动器的源电压大幅下降，则不仅无法使自动设备进行所希望的动作，而且因PI控制器等所具有的积分功能的影响而发生所谓饱和（wind-up）现象，自动设备有时会出现振动动作等不稳定的动作。

因而，以往，例如，若发生源电压瞬间下降现象即瞬间下降（电压瞬间下降），则在自动设备出现不稳定的动作之前强制停止电动机，确保安全性，并防止自动设备及工件的损伤。然而，在发生了电压瞬间下降等时，若停止电动机以停止自动设备，则会花费用于使自动设备重新起动的恢复时间，生产性下降。特别是在电源状况较差的工厂等使用自动设备的情况下，若每次发生电压瞬间下降时，都使自动设备停止，则生产性大幅下降。

因而，本发明的课题在于提供一种电动机控制装置，即使在发生电压瞬间下降等、电源的电压下降的情况下，也能使自动设备适当地进行动作，而无需停止使自动设备动作的电动机。此外，本发明的课题在于提供一种电动机控制方法，即使在发生电压瞬间下降等、电源的电压下降的情况下，也能使自动设备适当地进行动作，而无需停止使自动设备动作的电动机。