專利名稱：電動(dòng)機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可將控制對(duì)象高速且可靠地定位的電動(dòng)機(jī)控制裝置。
背景技術(shù)：
在印刷基板鉆孔機(jī)等生產(chǎn)機(jī)械中，期望盡可能縮短印刷基板的鉆孔加工時(shí)間而提高生產(chǎn)效率。印刷基板鉆孔機(jī)的生產(chǎn)效率依賴于印刷基板的定位速度。因而，為了使印刷基板鉆孔機(jī)的生廣效率提聞，必須使印刷基板聞速且可罪地定位。通常，只要生產(chǎn)機(jī)械為理想的剛體且沒(méi)有摩擦，理論上就可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)用了控制理論的高速且可靠的定位。但是，實(shí)際的生產(chǎn)機(jī)械與理想的剛體不同，局部存在剛性低的部分，且控制對(duì)象存·在摩擦。印刷基板鉆孔機(jī)也不是理想的剛體、也存在摩擦，因此，當(dāng)以高速進(jìn)行印刷基板的鉆孔作業(yè)時(shí)，印刷基板鉆孔機(jī)自身產(chǎn)生振動(dòng)且存在摩擦，導(dǎo)致定位的穩(wěn)定時(shí)間比理論值長(zhǎng)。作為抑制生產(chǎn)機(jī)械的振動(dòng)并且實(shí)現(xiàn)比較高速且可靠的定位的控制方法，存在在位置指令的輸入部加入陷波濾波器的控制方法。該控制方法通過(guò)預(yù)先在陷波濾波器中設(shè)定生產(chǎn)機(jī)械的振動(dòng)頻率而消除生產(chǎn)機(jī)械的振動(dòng)，但因陷波濾波器的遲延使定位穩(wěn)定時(shí)間變長(zhǎng)。另外，作為其他控制方法，如在下述的專利文獻(xiàn)I中公開(kāi)的，存在對(duì)于生產(chǎn)機(jī)械的模型應(yīng)用模型控制系統(tǒng)的控制方法。該控制方法通過(guò)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的模型實(shí)施模型追蹤控制而消除生產(chǎn)機(jī)械的振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)比較高速且沒(méi)有過(guò)沖(才一 〃'一工一卜)的可靠的定位。在對(duì)于生產(chǎn)機(jī)械的模型應(yīng)用模型控制系統(tǒng)的控制方法中，具體地說(shuō)，如下述，建立對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的模型的狀態(tài)方程式，以使?fàn)顟B(tài)方程式的特性方程式具有5重根的方式設(shè)定各參數(shù)。式權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，包括: 模型控制系統(tǒng)，其將生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)作模型化；以及 反饋控制系統(tǒng)，其實(shí)際控制所述生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)作，其中 所述反饋控制系統(tǒng)包括: 位置控制器，其根據(jù)從所述模型控制系統(tǒng)輸出的所述生產(chǎn)機(jī)械的控制對(duì)象的模型位置和所述生產(chǎn)機(jī)械的控制對(duì)象的位置的偏差，來(lái)運(yùn)算速度指令； 速度控制器，其根據(jù)將從所述模型控制系統(tǒng)輸出的模型位置進(jìn)行微分后的速度指令、所述位置控制器運(yùn)算的速度指令和將驅(qū)動(dòng)所述控制對(duì)象的電動(dòng)機(jī)的位置進(jìn)行微分后的速度指令的偏差，來(lái)輸出轉(zhuǎn)矩指令；以及轉(zhuǎn)矩控制器，其將從所述模型控制系統(tǒng)輸出的用于驅(qū)動(dòng)所述生產(chǎn)機(jī)械的控制對(duì)象的模型轉(zhuǎn)矩指令和從所述速度控制器輸出的轉(zhuǎn)矩指令進(jìn)行加法運(yùn)算來(lái)控制所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，所述速度控制器包括積分控制器和比例控制器，在所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述控制對(duì)象時(shí)，僅由所述比例控制器輸出轉(zhuǎn)矩指令，在所述電動(dòng)機(jī)使所述控制對(duì)象停止時(shí)，由所述積分控制器和所述比例控制器輸出轉(zhuǎn)矩指令。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其中，所述反饋控制系統(tǒng)還具備定時(shí)調(diào)節(jié)部，所述定時(shí)調(diào)節(jié)部控制將所述速度控制器具有的積分控制器連接于所述比例控制器的時(shí)機(jī)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其中，所述反饋控制系統(tǒng)是將所述控制對(duì)象的位置反饋給所述位置控制器并且將所述電動(dòng)機(jī)的位置經(jīng)微分后反饋給所述速度控制器的全封閉反饋系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求 1或 2所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其中，在所述反饋控制系統(tǒng)的所述速度控制器和所述轉(zhuǎn)矩控制器之間具有: 轉(zhuǎn)矩指令低通濾波器，其消除所述轉(zhuǎn)矩指令中包含的量子化波動(dòng)及高頻成分；以及 轉(zhuǎn)矩指令陷波濾波器，其消除所述生產(chǎn)機(jī)械的共振頻率成分。
5.如權(quán)利要求4所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其中，所述模型控制系統(tǒng)具備: 可動(dòng)部模型，其將所述生產(chǎn)機(jī)械的可動(dòng)部的動(dòng)作模型化并輸出所述可動(dòng)部的模型可動(dòng)部位置； 機(jī)臺(tái)模型，其將機(jī)臺(tái)的動(dòng)作模型化并輸出所述機(jī)臺(tái)的模型機(jī)臺(tái)位置； 模型位置控制器，其將所述位置控制器模型化并輸出模型速度指令； 模型速度控制器，其將所述速度控制器模型化并輸出模型轉(zhuǎn)矩指令； 模型轉(zhuǎn)矩指令低通濾波器，其將所述轉(zhuǎn)矩指令低通濾波器模型化，并且將對(duì)所述模型轉(zhuǎn)矩指令進(jìn)行低通濾波處理而得到的濾波處理模型轉(zhuǎn)矩指令供給到所述可動(dòng)部模型和所述機(jī)臺(tái)模型； 主反饋部，其將所述模型可動(dòng)部位置和所述模型機(jī)臺(tái)位置進(jìn)行加法運(yùn)算所得到的模型位置信息作為向反饋系統(tǒng)的模型位置分別反饋給所述模型位置控制器及所述模型速度控制器； 第一反饋部，其基于所述模型機(jī)臺(tái)位置輸出至少包含所述模型機(jī)臺(tái)位置的第一反饋；第二反饋部，其根據(jù)所述濾波處理模型轉(zhuǎn)矩指令輸出第二反饋；以及運(yùn)算部，其求出所述第一反饋、所述第二反饋和所述模型轉(zhuǎn)矩指令的偏差，并且將所述偏差作為模型轉(zhuǎn)矩指令向所述模型轉(zhuǎn)矩指令低通濾波器和所述轉(zhuǎn)矩指令低通濾波器輸出，所述模型控制系統(tǒng)將向所述反饋系統(tǒng)的模型位置指令作為所述位置指令供給到所述位置控制器，將基于向所述反饋系統(tǒng)的模型位置指令而產(chǎn)生的向反饋系統(tǒng)的模型速度指令加到輸入給所述速度控制器的速度指令中。
6.如權(quán)利要求5所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其中，所述第一反饋部除了在所述第一反饋中包含所述模型機(jī)臺(tái)位置，還包含所述機(jī)臺(tái)的模型機(jī)臺(tái)速度及模型機(jī)臺(tái)加速度。
7.如權(quán)利要求5或6所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其中，所述模型位置控制器及所述模型速度控制器各自所設(shè)定的增益與所述位置控制器及所述速度控制器各自所設(shè)定的增益相同，并且所述第一反饋部所設(shè)定的第一反饋增益和所述第二反饋部所設(shè)定的第二反饋增益是按照抑制所述機(jī)臺(tái)的振動(dòng)的方式來(lái)確定的。
8.如權(quán)利要求5或6所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其中，所述模型位置控制器及所述模型速度控制器各自所設(shè)定的增益比所述位置控制器及所述速度控制器各自所設(shè)定的增益稍高，并且所述第一反饋部所設(shè)定的第一反饋增益和所述第二反饋部所設(shè)定的第二反饋增益是按照抑制所述機(jī)臺(tái)的振動(dòng)的方式來(lái)確定的。
9.如權(quán)利要求5或6所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其中，所述模型控制系統(tǒng)所包含的多個(gè)參數(shù)，當(dāng)所述模型控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程式的特性方程式具有重根，且在所述模型控制系統(tǒng)中的位置環(huán)路增益設(shè)為Kp、速度環(huán)路增益設(shè)為Kv、慣量設(shè)為J時(shí)，以所述反饋控制系統(tǒng)產(chǎn)生過(guò)沖的方式，被設(shè)定為Kv = 2.5 3.5J2XKp。
全文摘要
本發(fā)明提供高速可靠地定位控制對(duì)象的電動(dòng)機(jī)控制裝置。位置控制器(410)根據(jù)模型控制系統(tǒng)(300)輸出的生產(chǎn)機(jī)械的控制對(duì)象的模型位置和生產(chǎn)機(jī)械的控制對(duì)象的位置的偏差來(lái)運(yùn)算速度指令。速度控制器(420)根據(jù)將模型控制系統(tǒng)(300)輸出的模型位置微分后的速度指令、位置控制器(410)運(yùn)算的速度指令和將驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象的電動(dòng)機(jī)(120)的位置微分后的速度指令的偏差來(lái)輸出轉(zhuǎn)矩指令。轉(zhuǎn)矩控制器(455)將模型控制系統(tǒng)(300)輸出的用于驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的控制對(duì)象的模型轉(zhuǎn)矩指令和速度控制器(420)輸出的轉(zhuǎn)矩指令加算來(lái)控制電動(dòng)機(jī)(120)轉(zhuǎn)矩。速度控制器(420)在電動(dòng)機(jī)(120)驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象時(shí)，僅用比例控制器(422)輸出轉(zhuǎn)矩指令，在電動(dòng)機(jī)(120)不驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象時(shí)，用積分控制器(424)和比例控制器(422)輸出轉(zhuǎn)矩指令。
文檔編號(hào)H05K3/00GK103167737SQ201210514889
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者井出勇治, 酒井將和 申請(qǐng)人:山洋電氣株式會(huì)社