马达控制装置及马达控制方法与流程

1.本发明涉及具有自动调谐功能的马达控制装置及马达控制方法。


背景技术：

2.在机器人或机床等对象装置上安装伺服系统的马达时，需要根据负载惯性来调整伺服放大器的增益。这种伺服放大器的增益调整大多由具有自动调谐功能的马达控制装置进行。
3.在自动调谐中，一边变更调谐参数一边实施多次测试动作，根据各种测试动作结果决定接下来要设定的参数。特别是，为了抑制在对象装置中存在的谐振点处的马达侧的振荡，例如需要设定能够抑制谐振峰值的陷波滤波器。
4.作为与这样的自动调谐相关的技术，在专利文献1中提出了如下的马达控制装置的自动调整方法：通过编码部仅提取并输出内部状态量的符号的信息，通过限幅部计算并输出对陷波滤波器部的输出的振幅进行了限制的信息，通过自适应更新部基于将编码部的输出和限幅部的输出相乘后的结果，逐次更新并输出陷波频率的推测值，通过陷波滤波器部采用推测值作为陷波频率，通过单位转换部将推测值的单位转换为赫兹并将其作为推测值输出，使用推测值自适应地调整控制器。现有技术文献专利文献
5.专利文献1：日本专利特开2021-087276号公报


技术实现要素：

6.在上述的专利文献1的马达控制装置的自动调整方法中，由于在对象装置的谐振频率的谐振点的频率附近设定陷波滤波器的陷波频率，所以认为能够使谐振点的频率电平衰减。
7.但是，在对象装置的谐振频率的谐振点在一定范围内存在多个时，即使在谐振点的频率附近设定陷波滤波器的陷波频率，也不能使一定范围内的谐振点的频率电平衰减，控制有可能变得不稳定。
8.本发明是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于提供一种能够消除上述问题点的马达控制装置以及马达控制方法。
9.本发明的马达控制装置的特征在于，具有：伺服放大器，该伺服放大器调整马达的增益；以及转矩调整部，该转矩调整部具有陷波滤波器，所述伺服放大器分析反馈信号，判断有无一定基准电平以上的振动，所述转矩调整部在所述伺服放大器判断出的相邻的所述振动的峰值频率处于一定范围内时，使所述陷波滤波器的强度比最初的设定强。本发明的马达控制方法的特征在于，通过调整马达的增益的伺服放大器，分析反馈信号，判断有无一定基准电平以上的振动，通过具有陷波滤波器的转矩调整部，在所述伺服放大器判断出的相邻的所述振动的峰值频率处于一定范围内时，使所述陷波滤波器的强
度比最初的设定强。在本发明的马达控制装置以及马达控制方法中，通过调整马达的增益的伺服放大器，分析反馈信号，判断有无一定基准电平以上的振动，通过具有陷波滤波器的转矩调整部，在伺服放大器判断出的相邻的振动的峰值频率处于一定范围内时，使陷波滤波器的强度比最初的设定强。
10.根据本发明的马达控制装置以及马达控制方法，由于处于一定范围内的振动的峰值频率被覆盖而衰减，因此能够抑制控制变得不稳定的情况。
附图说明
11.图1是用于说明本发明的马达控制装置的一实施方式的图。图2a是用于说明由图1的伺服放大器对超过一定基准电平的振动频率进行的转矩调整的图，是示出对一个振动设定陷波滤波器的情况的图。图2b是用于说明由图1的伺服放大器对超过一定基准电平的振动频率进行的转矩调整的图，是示出在相对于第一振动离开一定范围以上的位置存在第二振动的情况的图。图2c是用于说明由图1的伺服放大器对超过一定基准电平的振动频率进行的转矩调整的图，是示出对第二振动设定陷波滤波器的情况的图。图3a是用于说明由图1的伺服放大器对超过一定基准电平的振动频率进行的转矩调整的图，是示出设定相邻的振动的峰值频率处于一定范围内的情况下的陷波滤波器的图。图3b是用于说明由图1的伺服放大器对超过一定基准电平的振动频率进行的转矩调整的图，是示出设定相邻的振动的峰值频率在一定范围内的情况下的陷波滤波器的图。图3c是用于说明由图1的伺服放大器对超过一定基准电平的振动频率进行的转矩调整的图，是示出设定相邻的振动的峰值频率处于一定范围内时的陷波滤波器的图。图4是用于说明由图1的伺服放大器进行的自动调谐的流程图。
具体实施方式
12.下面参照图1～图4说明本发明的马达控制装置的一实施方式。另外，以下说明的马达控制装置m在执行自动调谐时，需要根据负载惯性来调整伺服放大器100的增益，但为了便于说明，省略关于负载惯性的图示及说明。另外，以下说明的频率的值是为了便于说明而容易说明的值。
13.马达控制装置m具备具有自动调谐功能的伺服放大器100。伺服放大器100进行对作为反馈信号的编码器脉冲进行fft(fast fourier transform)分析、提取振动频率的处理。另外，当提取出的振动频率的峰值超过一定的基准电平时，伺服放大器100判断为振荡。另外，标号300示出马达，标号150示出减法器，标号160示出加减法器。
14.伺服放大器100具有位置调整部110、前馈控制部120、反馈控制部130、转矩调整部140、电流控制部170。
15.位置调整部110基于示出来自未图示的控制器的包含位置、速度、转矩在内的指令值的目标值的指令，将与增益设定对应的位置指令输出到前馈控制部120和减法器150。
16.前馈控制部120基于来自位置调整部110的位置指令，向加减法器160输出包含用
于控制速度、转矩的速度指令和转矩指令在内的前馈指令(ff指令)。
17.反馈控制部130基于反馈信号，向加减法器160输出使来自减法器150的偏差为0的反馈指令(fb指令)。
18.转矩调整部140具有第一以及第二陷波滤波器141、142。转矩调整部140针对来自加减法器160的控制指令的转矩指令中包含的振动，将通过陷波滤波器141和/或142衰减后的调整指令输出到电流控制部170。
19.另外，第一以及第二陷波滤波器141、142并不限定于图示的两个，也可以设置三个以上。此外，作为第一陷波滤波器141和第二陷波滤波器142，可以使用能够根据最优化算法使传递函数自适应的自适应滤波器。第一陷波滤波器141和第二陷波滤波器142的详细设定将在后面叙述。
20.减法器150将与来自位置调整部110的增益设定对应的位置指令和反馈信号的位置及速度信号相减，输出偏差。加减法器160对前馈指令和反馈指令进行减法运算，输出用于使来自减法器150的偏差为0的控制指令。
21.电流控制部170控制马达300的驱动电流，以产生来自转矩调整部140的调整指令所示出的转矩。
22.这种结构的马达控制装置在输出来自未图示的控制器的指令时，基于来自前馈控制部120的前馈指令(ff指令)，马达300开始驱动。
23.当伴随马达300的驱动而输出由未图示的编码器检测出的反馈信号时，根据来自反馈控制部130的反馈指令(fb指令)，从加减法器160输出用于使来自减法器150的偏差为0的控制指令。然后，电流控制部170控制马达300的驱动电流，以产生由使来自转矩调整部140的振动衰减后的调整指令示出的转矩。
24.接着，参照图2a～图3c对转矩调整部140的设定进行说明。另外，为了便于说明，图2a～图3c仅示出了超过一定基准电平的振动。另外，纵轴示出振动的电平和第一陷波滤波器141、第二陷波滤波器142的深度，横轴示出频率。
25.另外，第一陷波滤波器141、第二陷波滤波器142成为在比中心频率低的低频侧相位滞后、在比中心频率高的高频侧相位超前的特性。因此，当使第一陷波滤波器141、第二陷波滤波器142的陷波频率与振动的峰值频率一致时，由于低频侧的相位滞后的影响，陷波频率与振动的峰值频率不一致，有时伺服放大器100变得不稳定。因此，在本实施方式中，将第一陷波滤波器141、第二陷波滤波器142的陷波频度设定为例如相对于振动的峰值频度的9成的频率。
26.另外，如图2a所示，所谓9成的频率，例如在振动的峰值频率为400hz的情况下，将陷波频率设定为360hz。由此，在设定第一陷波滤波器141、第二陷波滤波器142之后，能够使陷波频率的相位与振动的峰值频率一致。
27.图2a示出伺服放大器100的因振荡引起的振动为一个的情况。在这种情况下，转矩调整部140将第一陷波滤波器141的陷波频率设定为振动的峰值频率(400hz)的9成的频率(360hz)。由此，在设定第一陷波滤波器141之后，能够使陷波频率的相位与振动的峰值频率一致，如图2b的虚线所示，能够使振动的峰值频率(400hz)衰减。
28.图2b示出伺服放大器100的因振荡引起的振动为两个的情况。在这种情况下，如图2c所示，当第二振动的峰值频率(800hz)与第一振动的峰值频率(400hz)相离一定范围以上
时，转矩调整部140将第二陷波滤波器142的陷波频率设定为振动的峰值频率(800hz)的9成的频率(720hz)。由此，在设定第二陷波滤波器142之后，能够使第二振动的峰值频率(800hz)衰减。这里，所谓相离一定范围以上是指例如两个振动的峰值频率相离陷波频率的频带的2倍以上。
29.另外，在自动调谐中，在设定了第一陷波滤波器141之后，使第一陷波滤波器141的增益增加来实施测试动作，当能够确认没有从反馈信号得到的转矩值的fft分析结果中的峰值超过一定的基准电平的振动时，调谐动作结束。另外，在实施第一陷波滤波器141的测试动作时，如图2b所示存在第二振动的情况下，在将第二陷波滤波器142设定为第二振动的峰值频率(800hz)的9成的频率(720hz)之后，增加第二陷波滤波器142的增益来实施测试动作，当能够确认没有峰值超过一定的基准电平的振动时，调谐动作结束。
30.接着，图3a示出伺服放大器100的因振荡引起的振动为两个的情况，且两个振动的峰值频率接近(在一定范围内)的情况。一定范围内是指例如两个振动的峰值频率处于陷波频率的频带内。
31.如图3a所示，当两个振动的峰值频率接近时，转矩调整部140将第一陷波滤波器141的陷波频率设定为振动的峰值频率(400hz)的9成的频率(360hz)。由此，在设定第一陷波滤波器141之后，如图3b的虚线所示，能够使振动的峰值频率(400hz)衰减。
32.这里，通过增加第一陷波滤波器141的增益来实施测试动作。并且，如图3b所示，根据从反馈信号得到的转矩值的fft分析结果，在接近峰值频率(400hz)的振动没有衰减的情况下，转矩调整部140如图3c所示，使第一陷波滤波器141的强度比最初的设定强。由此，如图3b的实线所示，陷波频率的深度变深，从而能够覆盖陷波频率与振动的峰值频率(400hz)接近(一定范围内)的振动的峰值频率并使其衰减。
33.另外，在伺服放大器100的因振荡产生的两个振动的峰值频率接近(在一定范围内)的情况下，也可以考虑将第一陷波滤波器141的陷波频率设定为振动的峰值频率的较低的一方。但是，如果将第一陷波滤波器141设定为振动的峰值频率的较低的一方，则即使在陷波频率的深度较深的情况下，陷波频率也有可能无法覆盖振动高的峰值频率。因此，优选使第一陷波滤波器141与振动高的峰值频率侧一致。
34.接着，参照图4，对马达控制装置m的自动调谐处理进行说明。另外，以下对与基于转矩调整的振动降低相关的情况进行说明。
35.(步骤s101)伺服放大器100分析振动电平。在这种情况下，伺服放大器100例如对反馈信号进行fft分析，提取振动频率。
36.(步骤s102)伺服放大器100判断是否存在一定的基准电平以上的振动。在这种情况下，当所提取的振动频率的峰值没有超过一定的基准电平时，伺服放大器100判断为没有一定的基准电平以上的振动(步骤s102：否)，结束处理。与此相对，如图2a～图3c所示，当所提取的振动频率的峰值超过一定的基准电平时，伺服放大器100判断为存在一定的基准电平以上的振动(步骤s102：是)，转移到步骤s103。
37.(步骤s103)
伺服放大器100判断振动是否为两个以上。在这种情况下，伺服放大器100根据步骤s107的判断结果，如图2a所示，当判断为振动是一个(步骤s103：否)时，转移到步骤s107。与此相对，伺服放大器100根据步骤s102的判断结果，如图2b所示，当判断为振动是两个以上(步骤s103：是)时，转移到步骤s104。
38.(步骤s104、s107)伺服放大器100设定第一陷波滤波器141。在这种情况下，如图2a所示，伺服放大器100的转矩调整部140将第一陷波滤波器141的陷波频率设定为振动的峰值频率(400hz)的9成的频率(360hz)。然后，在设定了第一陷波滤波器141之后，增加第一陷波滤波器141的增益来实施测试动作，确认设定了第一陷波滤波器141的峰值频率(400hz)的振动是否衰减。另外，当在步骤s107中结束第一陷波滤波器141的设定并确认振动衰减时，结束处理。
39.(步骤s105)伺服放大器100判断第二振动的峰值频率是否在一定范围内。在这种情况下，伺服放大器100如图3a所示，当判断为第二振动的峰值频率相对于第一振动的峰值频率(400hz)在一定范围内(接近)时(步骤s105：是)，转移到步骤s106。与此相对，伺服放大器100如图2b所示，当判断为第二振动的峰值频率(800hz)相对于第一振动的峰值频率(400hz)为一定范围以上时(步骤s105：否)，转移到步骤s108。
40.(步骤s106)伺服放大器100设定第二陷波频率。在这种情况下，如图2c所示，伺服放大器100的转矩调节部140将第二陷波滤波器142的陷波频率设定为相对于第二振动的峰值频率(800hz)的9成的频率(720hz)。然后，在设定了第二陷波滤波器142之后，增加第二陷波滤波器142的增益来实施测试动作，确认设定了第二陷波滤波器142的峰值频率(800hz)的振动是否衰减。
41.(步骤s108)伺服放大器100增强第一陷波滤波器141的强度。在这种情况下，如图3c所示，伺服放大器100的转矩调整部140使第一陷波滤波器141的强度比最初的设定强。由此，通过加深第一陷波滤波器141的陷波频率的深度，在设定第一陷波滤波器141之后，能够覆盖陷波频率接近(一定范围内)振动的峰值频率(400hz)的振动的峰值频率，并使其衰减。
42.(步骤s109)伺服放大器100判断设定是否完成。在这种情况下，伺服放大器100如果在步骤s104、步骤s106和步骤s107中不能确认峰值频率(400hz和800hz、或400hz)的振动由于第一陷波滤波器141和/或第二陷波滤波器142的设定而衰减(步骤s109：否)，则判断为设定未完成。与此相对，伺服放大器100如果在步骤s104、步骤s106、步骤s107中能够确认峰值频率(400hz和800hz、或400hz)的振动由于第一陷波滤波器141和/或第二陷波滤波器142的
设定而衰减(步骤s109：是)，则判断为设定完成，并结束处理。
43.另外，在以上的说明中，在步骤s104、步骤s106、步骤s107中，设定第一陷波滤波器141和/或第二陷波滤波器142，增加第一陷波滤波器141和/或第二陷波滤波器142的增益增来实施测试动作，但不限于该例。例如，也可以在步骤s104、步骤s106、步骤s107中，在设定了第一陷波滤波器141和/或第二陷波滤波器142之后，在步骤s109中增加第一陷波滤波器141和/或第二陷波滤波器142的增益来实施测试动作，确认设定了第一陷波滤波器141和/或第二陷波滤波器142的峰值频率的振动是否衰减，判断设定是否完成。
44.这样，在本实施方式中，调整马达300的增益的伺服放大器100分析反馈信号，当判断为有一定的基准电平以上的振动时，通过转矩调整部140，在伺服放大器100判断出的相邻的振动的峰值频率处于一定范围内时，通过使陷波滤波器141的强度比最初的设定强，从而处于一定范围内的振动的峰值频率被覆盖而衰减。由此，能够抑制控制变得不稳定的情况。标号说明
45.100 伺服放大器110 位置调整部120 前馈控制部130 反馈控制部140 转矩调整部141 第一陷波滤波器142 第二陷波滤波器150 减法器160 加减法器170 电流控制部300 马达m 马达控制装置。