[发明专利]用于电动机的位置控制设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于电动机的位置控制设备，以及更具体来说，涉及具有副回路中的电流控制部分和速度控制部分以及主回路中的位置控制部分并控制电动机的位置的系统。

背景技术

图10示出了位置控制设备的示意框图。参考标号1是位置控制部分，参考标号2是速度控制部分，参考标号3是电流控制部分，参考标号4是要被控制的对象（电动机）的转子的机械特性部分。

位置控制部分1输入角度命令θref和角度检测值θdy（它们是位置控制设备的设置输入）之间的偏差信号，以及位置控制部分1计算角速度命令ωref。此计算出的角速度命令ωref和角速度检测值ωdy之间的差信号在减法部分6中被确定，并被输入到速度控制部分2。然后，速度控制部分2计算转矩电流命令Tdy。转子的机械特性部分4由此转矩电流命令Tdy通过电流控制部分3来控制。转子的机械特性部分4此时的角速度检测值ωdy作为反馈被返回到减法部分6，然后执行角速度命令ωref和角速度检测值ωdy之间的差运算（差值计算）。

另外，机械特性部分4的角度检测值θdy作为反馈返回到减法部分5，然后执行角度命令θref和角度检测值θdy之间的差运算（差值计算）。

通过专利文件1等，执行上文所描述的这样的位置控制的技术是已知的。此专利文件1公开了，甚至在机械系统的共振/反共振频率的参数未知的情况下，为了抑制机械系统的振动，提供了振动抑制补偿器，以及振动抑制补偿器输入通过计算确定的速度命令和速度检测信号之间的偏差，并生成速度命令补偿信号，然后将此补偿信号和速度命令基本信号的和设置为速度信号。

专利文件1:日本专利申请出版物No.JP2002-325473

发明内容

如图10所示，用于对电动机位置控制的配置具有副回路中的速度控制系统以及主回路中的位置控制系统。然后，在副回路的速度控制中，通过PI控制（比例加积分控制）来控制速度，而在主回路的位置控制中，通过P控制（比例控制）来执行位置控制。

图11A到11C示出了图10所示出的相关技术的位置控制设备中的命令值以及它们的响应特征。图11A是角度命令值的角度检测值特征，图11B是转速特征，以及图11C是转矩特征。

由于作为要被控制的对象的电动机具有电动机能输出的转矩的范围，如图10所示，在速度控制部分2提供转矩限制器，并设置转矩限制。因此，如图11C所示，当输入转矩电流命令Tdy被限于±100%转矩电流限制的这样的角度命令θref（参见图11A中的线“a”）时，由线“b”所指示的角度检测值θdy过冲，然后，通过此过冲，图11B和11C所分别示出的转速和转矩极大地改变，并发生叫做所谓的卷取的振动和过冲现象。

近年来，例如，为了对于测力计系统等产生振动，已需要具有更稳定和更高响应频率特征的位置控制设备。然而，如上文所描述的，由于电动机具有可输出的转矩范围，在在相关技术的位置控制设备中的速度控制部分2中施加转矩限制的情况下，需要采取防止卷取的措施，以及也需要针对位置控制的卷取措施。因此，难以在反馈控制中进行调整以实现高响应。另外，如果以低响应执行位置控制作为卷取措施，则位置控制响应难以是高的。

因此，本发明的目的是提供能够以对命令值的高响应来执行位置控制的位置控制设备。

根据本发明的一个方面，用于电动机的位置控制设备，该位置控制设备向位置控制部分输入角度命令和角度检测值之间的偏差信号，并计算角速度命令，向速度控制部分输入此角速度命令和角速度检测值之间的偏差信号，并计算转矩电流命令，以及根据此转矩电流命令，控制作为要通过电流控制部分控制的对象的电动机，包括：输入转矩电流命令和角速度检测值并估计对应于扰动扰动转矩的信号的扰动观察器部分；具有通过此扰动观察器部分输入扰动观察器输出值并执行角度命令的上和下限值的变化率限制的限制器的变化率限制部分；以及通过相当于速度控制部分的控制增益配置的并且来自位置控制部分的角速度命令通过其传递的目标值过滤器部分。

根据本发明的另一个方面，变化率限制部分的变化率限制器上限值是通过将电动机的额定的最大驱动转矩减去扰动观察器部分的输出绝对值，将此减法结果乘以采样间隔并将此乘法值除以电动机惯量和位置控制部分的比例增益而获得的值，以及变化率限制部分的变化率限制器下限值是通过将电动机的额定的最大再生转矩与扰动观察器部分的输出绝对值相加到一起，将此加法结果乘以采样间隔并将此乘法值除以电动机惯量和位置控制部分的比例增益而获得的值。

根据本发明的再一个方面，低通滤波器在变化率限制部分的限制器的输出侧提供低通滤波器。