[发明专利]电动机控制装置有效
申请号: | 200680000228.4 | 申请日: | 2006-02-24 |
公开(公告)号: | CN101103517A | 公开(公告)日: | 2008-01-09 |
发明(设计)人: | 宫崎友宏 | 申请(专利权)人: | 三菱电机株式会社 |
主分类号: | H02P5/00 | 分类号: | H02P5/00 |
代理公司: | 北京三友知识产权代理有限公司 | 代理人: | 黄纶伟 |
地址: | 日本*** | 国省代码: | 日本;JP |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 电动机 控制 装置 | ||
技术领域
本发明涉及在工作机械、机器人等的产业用机械中使用的电动机的电动机控制装置,特别是涉及使电动机控制装置的速度控制环的控制性能提高的技术。
背景技术
图7是示出现有的电动机控制装置中的速度控制系统的结构的方框图。在图7中,电动机控制装置200进行电动机1的控制。电动机1的驱动轴3上连接有负载2。并且,在电动机1上装备有检测电动机1的位置并输出该位置的编码器4。
电动机控制装置200具有:速度检测单元5、比较器6、速度控制单元7以及电流控制单元8。速度检测单元5通过对编码器4输出的电动机位置求微分来计算电动机1的速度(旋转速度)。比较器6把从未作图示的上位控制器或者位置控制器所提供的速度指令信号与作为速度检测单元5的输出的电动机速度进行比较,输出作为两者的差的速度误差。速度控制单元7输入作为比较器6的输出的速度误差,并输出作为电动机的驱动指令的电流指令。电流控制单元8根据作为速度控制单元7的输出的电流指令控制电动机电流,从而使电动机1产生规定转矩,由此使电动机1旋转。
速度控制单元7由比例控制器9、积分控制器10以及加法器11构成。比例控制器9将所输入的速度误差乘以比例增益KP来输出,积分控制器10将速度误差的积分值乘以积分增益KI来输出。加法器11将比例控制器9的输出和积分控制器10的输出相加,作为电流指令来输出。
现有的电动机控制装置200如上述的那样来构成。然后,使电动机1产生转矩,以使作为速度指令信号与电动机速度的差的速度误差减小。由此,电动机1和负载2旋转,以使电动机速度跟随从上位控制器或者位置控制器所提供的速度指令信号。在干扰转矩作用于负载2的情况下,由于该干扰转矩而使电动机速度变动,然而该速度变动由编码器4和速度检测单元5来检测出,并被反馈到速度控制单元7,生成校正速度变动的电流指令。这样,即使在干扰转矩起作用的情况下,也能由速度控制环抑制速度变动,控制电动机1,以便跟随速度指令信号。
由于比例增益KP和积分增益KI越大,对速度指令信号的跟随速度和跟随精度、以及抑制干扰转矩的影响的性能就越良好,因而一般情况下把这些值设定得尽可能大。然而,当使这些值过大时,有损控制系统的稳定性,容易发生振动和振荡。因此,在能确保某种程度的稳定余量的范围内设定成尽可能大的值。
作为稳定余量的指标,相位余量和增益余量是公知的。以往公开了一种技术,即:调整比例增益KP和积分增益KI等的控制参数,以使相位余量和增益余量处于规定范围内(例如,参照专利文献1)。
然而,在现有技术中,在相位余量和增益余量等的稳定余量不足的情况下,由于只是减小比例增益KP和积分增益KI的值,因而具有不能充分增大比例增益KP和积分增益KI的值的情况,不能满足所要求的控制性能。
并且,在专利文献2中进行了设置陷波滤波器来提高电动机控制装置的控制性能的提案。在该提案中,把控制系统的振荡频率附近、或者开始出现相位延迟的频率作为中心频率,而且把在中心频率时的衰减量小的陷波滤波器插入到控制系统内,从而改善控制系统的相位特性。通过改善相位特性,可在防止振荡的同时,提高控制增益,从而可提高控制性能。
在该技术中,控制系统的相位特性改善的程度大大依赖于插入到控制系统内的陷波滤波器的特性。因此,要想有效改善相位特性,需要适当设定陷波滤波器的中心频率和在中心频率时的衰减量。然而,不仅在上述专利文献2中,而且在其他文献中,这些具体设定方法都未公开,并且一般也未公知。由于未确立明确具体的陷波滤波器的设定方法,因而按照各个控制对象适当设定陷波滤波器的特性是困难的,具有不能充分获得陷波滤波器的特性改善效果的情况。
专利文献1:日本特开2002-116803号公报
专利文献2:日本特开平5-76192号公报
在专利文献1所示的调整控制参数以使相位余量和增益余量处于规定范围内的现有技术中,具有不能充分增大比例增益KP和积分增益KI的值的情况,从而具有不能满足所要求的控制性能的情况。
而且,在专利文献2所提出的技术中,由于以往适当设定陷波滤波器的特性的方法是未知的,因而具有以下问题,即:具有不能充分改善控制系统的特性的情况。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题而作成的,本发明的目的是提供可在确保规定的相位余量和增益余量的同时,有效改善控制系统的性能的电动机控制装置。
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