[发明专利]电机驱动控制系统

说明书

本发明一般涉及一种用于电机的控制系统，并且特别涉及一种具有测量电机的频率特性的功能的电机驱动控制系统。

近几年来，人们广泛地通过利用机械连接到电机上的负载获得电机的频率特性，以用于分析可能造成操作性能下降的机械共振、分析响应特性和控制的稳定性等等目的。在该描述中，应当指出，术语“频率特性”是指在表示增益或相位与频率之间的关系的图中的特性。术语“频率响应特性”是指实际运动对驱动指令的频率特性，其中实际运动由控制对象根据输入指令通过控制增益输出，以形成一个反馈控制环路。术语“速度指令响应特性”是指在输入指令是一个速度指令的情况下的频率响应特性。

通常，为了在电机驱动控制系统中测量电机的频率特性，已经采用例如图12中所示的反馈控制环路的结构。参照图12，电机驱动单元1接收一个输入驱动控制指令信号(在下文中称为“输入指令信号”)，并在根据该输入指令信号的控制下驱动电机3和负载4。负载4由电机的驱动轴机械连接到该电机上。通常使用速度指令信号Vins和位置指令信号Pins作为一个输入指令信号。在图12的例子中，该常规结构引用的是使用速度指令Vins的一种情况。

其中包括用于产生正弦波信号的振荡器(未示出)的伺服分析器5被连接到电机驱动单元1，使得伺服分析器5的正弦波信号输出被提供到电机驱动单元1，作为速度指令Vins。伺服分析器5还与附着在电机上用于检测电机3的实际旋转速度(在下文中称为“实际电机速度”)的速度检测器6相连接，使得伺服分析器5接收由该速度检测器6所检测的实际电机速度Vr。

通过这种结构，伺服分析器5输出一个正弦波信号作为速度指令Vins。电机驱动单元1接收该速度指令Vins，并在根据该速度指令Vins的控制驱动电机3和负载4。因此，实际电机速度Vr是如图13中所示的根据速度指令Vins以正弦波形式变动。

在图13中所示的波形比较中，伺服分析器5检测一个作为速度指令Vins与实际电机速度Vr的幅度比值的增益和电机指令Vins与实际电机速度Vr之间的相位差。通过连续检测该增益相位差，并逐步增加速度指令Vins的频率，获得从速度指令Vins到实际电机速度Vr范围内的频率特性。该频率特性的检测结果通常被表示为伯德图。

在上述这种常规结构中，本质上需要伺服分析器5作为一种用于测量电机的频率特性的工具。因此，在连接到电机上的硬件负载4尺寸和重量太大而不能被移动的情况下，伺服分析器5必须被移动到负载4所安装的位置。但是，通常伺服分析器5是一种缺乏便携性的装置，因此常规的驱动控制系统非常不方便。

另外，由于速度指令Vins的频率在所需测量带宽的范围内从最低频率逐步增加到最高频率，所存在的问题是测量时间较长。同时，为了抑制噪声等的影响提高频率特性的测量精度，必须使速度指令Vins的幅度增加到某个所希望的程度。如果该测量时间较长，而该幅度保持较大，则作用在电机3和负载4上的负荷增加，这在某些情况中可能造成电机3的过热损坏或者硬件负载4的损坏。

本发明被开发用于解决这些问题，并且具有提供一种电机驱动控制系统的目的，该电机驱动控制系统能够在短时间之内测量带有连接到其上的负载的电机的频率特性，而不需要象伺服分析器这样的用于测量频率特性的专用工具。

为了实现上述目的，本发明提供一种电机驱动控制系统，其中一电机驱动单元接收输入驱动控制指令信号，以在该电机驱动单元的控制下驱动一电机和连接到其上的负载。所述电机驱动控制系统包括：

产生白噪声的白噪声产生装置；

指令选择装置，用于选择用于正常控制操作的输入驱动控制指令信号和由白噪声产生装置所产生的用于频率特性运算的白噪声中的一个，作为一个控制指令数据信号；

控制装置，其利用所述指令选择装置输出的控制指令数据信号控制电机的驱动；

采样装置，其按照预定的采样周期采样表示电机和该负载中的一个的驱动状态的数据，以产生采样数据；

第一傅利叶变换装置，其用于把所述指令选择装置输出的控制指令数据与由所述采样装置获得的采样数据一同进行傅利叶变换；以及

第一频率特性运算装置，其用于根据所述第一傅利叶变换装置的输出数据计算在从控制指令数据到采样数据的范围内的频率特性。

通过上述结构，由于该用于计算频率特性的结构被包含在电机控制单元中，因此不需要专用设备。另外，由于包含均匀的所有频率成份的白噪声被用作为该控制指令信号，因此不需要象常规系统中所要求的那样逐步增加频率，因此可以在短时间之内完成频率特性的测量。