[发明专利]马达控制装置

说明书

技术领域

本文讨论的实施方式涉及一种马达控制装置。

背景技术

日本专利No.3856215和日本专利申请特开No.2008-299573均例如公开了这样一种构造，其使得可以通过利用相位补偿速度观测器来补偿马达控制装置中的速度控制回路中的振动分量的相位延迟，而增加该速度控制回路的控制增益。该相位补偿速度观测器在前级侧设置有将控制对象假定为刚体的等效刚体模型，而在后级侧设置有模拟延迟元件的延迟元件模型，该延迟元件存在于比PI控制器落后一段的控制器中或者存在于该控制对象中。该等效刚体模型和延迟元件模型彼此串联连接。该相位补偿速度观测器将PI控制器的输出供应给等效刚体模型，并且还将通过把延迟元件的输出与控制对象的速度相减而获取的信号经由与稳定化增益相乘，而反馈给积分元件。接着，相位补偿速度观测器将进入到延迟元件模型中的输入作为速度控制回路的速度反馈信号输出。

在上述日本专利No.3856215中公开的相位补偿速度观测器设置有仅包括一个积分元件（1/s）的延迟元件模型，即，阶次为一的一阶延迟元件模型。在上述日本专利申请特开No.2008-299573中公开的相位补偿速度观测器设置有四阶延迟元件模型，其中，积分元件（l/s）的阶次通过准确地模拟存在于控制对象中的延迟元件而被估算成较高。

如果延迟元件模型中的积分元件的阶次如上述日本专利No.3856215中所公开的太低，则出现反馈速度的相位超前速度基准的相位太多的问题。与此相反，如果延迟元件模型中的积分元件的阶次如日本专利申请特开No.2008-299573中所公开的太高，则在该观测器实际上被实现为软件时，出现这样的问题，即，该观测器花费冗长的处理时间，并且控制增益能仅在较窄范围内设定。

所述实施方式的一方面的目的是，提供这样一种马达控制装置，即，该马达控制装置按达至实际上可实现的较宽频率范围来补偿相位延迟，从而改进设定控制增益的性能，并由此实现控制对象速度针对速度基准的更精确的跟踪性能。

发明内容

根据所述实施方式的一方面的马达控制装置包括：第一减法器、速度控制器以及相位补偿速度观测器。所述第一减法器从速度反馈信号减去速度基准而获得速度偏差。所述速度控制器接收所述速度偏差并且输出第一转矩基准。所述相位补偿速度观测器接收所述第一转矩基准和包括马达的控制对象的速度，并且该相位补偿速度观测器输出所述速度反馈信号。所述相位补偿速度观测器包括具有积分元件的延迟元件模型，该积分元件的阶次最佳地满足下述设定条件，该设定条件基于实现容易程度和对所述速度反馈信号相对于所述速度基准的相位延迟补偿的有效性程度。

根据所述实施方式的所述方面，可以按达至实际上可实现的更宽频率范围来补偿相位延迟，从而改进设定控制增益的性能，并由此以实现控制对象速度针对速度基准的更精确的跟踪性能。

附图说明

参照附图，通过阅读下面对实施方式的详细描述，将容易理解对本实施方式和与其相关联的优点的更完整的评价：

图1是示出根据一实施方式的整个马达控制装置的系统构造的框图；

图2是从相位控制的观点替代的速度控制系统回路的框图；

图3是相位补偿速度观测器的详细框图；

图4是简化的速度控制系统回路的框图；

图5A和5B是通过模拟简化的速度控制系统回路而获得的结果的波德（Bode）图；

图6是通过模拟简化的速度控制系统回路而获得的结果的阶跃响应图；

图7A至7C是按阶次示出相位补偿有效性程度的评价值和容易实现的程度的评价值以及这些评价值的总和的图；

图8A至8D是示出在马达控制装置设置有PI控制和由该实施方式的二阶延迟元件模型所实现的相位补偿速度观测器时的阶跃响应数据的图；

图9A至9D是示出在马达控制装置设置有PI控制和由常规一阶延迟元件模型所实现的相位补偿速度观测器时的阶跃响应数据的图；

图10A至10D是示出在马达控制装置仅设置有PI控制而没有相位补偿速度观测器时的阶跃响应数据的图；

图11是示出在马达控制装置设置有免调节功能时的整个马达控制装置的系统构造的框图；

图12A至12C是示出在马达控制装置仅设置有PI控制而没有相位补偿速度观测器并且禁用了免调节功能无效时的阶跃响应数据的图；

图13A至13C是示出在马达控制装置仅设置有PI控制而没有相位补偿速度观测器并且启用了免调节功能时的阶跃响应数据的图；以及