[发明专利]马达控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及对马达的速度、位置进行控制的马达控制装置。

背景技术

在对马达的速度、位置进行控制的马达控制装置中，一般进行速度PI（比例积分）控制、使用滤波器等构成了反馈环路的控制，但需要根据所驱动的机械系统的特性来设定用于决定它们的特性的控制常数，期望通过尽可能简单的设定、调整来实现高速高精度的控制。

针对这样的期望，例如在专利文献1中公开了一种涉及如下马达控制装置的技术，其中，该马达控制装置具备进行PI控制的速度控制部、通常广泛使用低通滤波器的转矩滤波器部等，基于从外部输入的一个参数，通过特定的关系式来设定对这些各部的特性进行设定的各种控制常数。

另一方面，如果使用上述那样的低通滤波器，则存在如下问题：在所驱动的机械系统是低刚性并且惯性比马达大的情况下，难以进行稳定的控制。作为改善该问题的技术，在专利文献2中公开了设想了作为负荷大的双惯性系统（two-inertia system）的机械系统的技术。

根据专利文献2的技术，能够使用具有如下特性的相位延迟滤波器，使速度控制单元的比例增益（速度增益）稳定地增大，其中，所述特性为：以所设定的第1滤波器频率和第2滤波器频率为边界，在低频区域和高频区域中频率响应增益恒定，在中间的频率区域中产生相位的延迟并且频率响应增益相对于频率的增大而降低。以后，在不容易混淆的情况下，将“频率响应增益”简记为“增益”。另外，公开了具备参数设定单元、并自动地设定上述第1滤波器频率和第2滤波器频率的技术。作为该设定的方法，公开了如下方法：根据速度控制单元的比例增益（速度增益）、机械系统整体的惯性值以及马达单体的惯性值，将在机械系统整体的惯性中考虑的第1交叉频率ωC1、和在仅马达的惯性中考虑的第2交叉频率ωC2设定为基准。或者，公开了将机械系统的反共振频率、共振频率设定为基准的方法。

专利文献1：日本特开2002－027772号公报

专利文献2：国际公开第2005/064781号

非专利文献1：小田井、堀著“非整数次制御系による非線形要素に強い制御器の設計法”電気学会論文誌D、2000年、第120卷、第1号、pp．11－18

发明内容

但是，如果使用专利文献1的技术中利用那样的通常的低通滤波器，则发生由该低通滤波器所引起的相位延迟。在所驱动的机械系统的惯性相对马达极其大的情况下，存在控制对象的频率响应增益在高频下变大而使控制系统变得不稳定这样的问题。另外，在具有多个机械共振那样的复杂的特性的机械系统的情况下，也存在易于产生振荡而难以稳定地控制这样的问题。

另外，在专利文献2中，构成为使用相位延迟滤波器来稳定地控制低刚性的机械系统，但在其设定方法中，将控制对象仅考虑为双惯性系统，在将上述第1交叉频率ωC1和第2交叉频率ωC2设定为基准的方法中，第1滤波器频率和第2滤波器频率的关系仅由所驱动的机械系统的惯性和马达的惯性的比率来决定。其结果，在负荷的惯性不怎么大的情况下，第1交叉频率ωC1和第2交叉频率ωC2的差小，所以通过滤波器来降低高频的增益的效果小。另外，实际的机械系统在大多数情况下与上述理想的双惯性系统不同，而具有包括多个共振的复杂的特性，而且在反馈环路中包括无用时间等要素，但在专利文献2中的参数设定单元中未考虑它们，所以存在如下问题：根据情况而无法使速度控制器的速度增益充分地增大，难以实现高精度的控制。

本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于得到一种能够针对尽可能宽泛的特性的机械系统实现高速高精度的控制的马达控制装置。