[发明专利]一体型伺服系统、电动机系统以及电动机的控制方法

说明书

技术领域

本发明所涉及的装置以及方法与伺服电动机的位置及速度的控制系统相关。

背景技术

伺服电动机用在对工作机械内等的各种机械负载进行驱动的控制系统中。期望准确地控制电动机位置以及速度。

参照图1，对现有的伺服系统进行说明。伺服系统具有电源（电气主线）1、伺服放大器100、电动机11、以及编码器200。电气主线1经由电力线5将200V的三相电力等交流电流供给至伺服放大器。

伺服放大器100具有对来自电力线5的交流电流进行整流而以280V的电压生成直流电流的转换器电路6。直流电流被输出至逆变器电路10。逆变器电路10生成电压，经由电力线12向电动机11供给三相电力。上述电压是按照从电力线7输入的直流电流和其他反馈信息而生成的。

电动机11的位置由编码器200内的位置检测部13进行监视。编码器的位置检测方法存在各种方法，但此处，在下面对最通常的形式进行说明。通常，如果电动机11受到驱动，则电动机11使脉冲圆板旋转，位置检测部13具有光学旋转编码器，该光学旋转编码器经由脉冲圆板，对利用激光或者光形成的光学脉冲进行检测。通过对脉冲数进行计数，从而位置检测部13对电动机11的位置运算用检测数据进行检测。信号处理部IC51对该位置运算用检测数据进行加工·校正，生成电动机位置信息并发送至串行发送部52。串行发送部52将上述位置信息经由串行总线59发送至串行接收部53。基于接收到的位置信息，伺服放大器100使用速度处理器54，对电动机11的速度进行计算。速度控制部56以基于由速度处理器54输出的速度对逆变器电路10进行控制的方式向电流控制部IC55（以下称为“IC55”）发出指示。即，速度控制部56向电流控制部IC55发出指示，以使向逆变器电路10的输出强度增加或者降低。具体地说，速度控制部56将电流命令（扭矩命令）发送至IC55。另外，IC55从逆变器电路10接收实际的电动机反馈电流。然后，IC55对电流命令和从逆变器电路10接收到的电流反馈（电流数据）进行比较，基于该比较而生成电压命令。基于所生成的电压命令，生成PWM信号（脉宽调制命令），并发送至逆变器电路10。

作为现有技术的一个例子，存在专利文献1中公开的《电动机控制装置和速度信号生成方法》。在专利文献1中，对二相脉冲串信号或者通过串行通信得到的位置检测信号进行差值运算而生成速度检测信号，对速度信号生成时的滤波处理的方法进行改良，在使速度分辨率提高的同时使延迟时间最小化。在本方式中，在使用高分辨率编码器的情况下，使用通过串行通信得到的位置检测信号。

专利文献1：日本特开2008－228446号公报

发明内容

本发明的发明人确定了上述现有系统所具有的下述问题。串行总线59的带宽受限，以固定周期离散地发送数据，因此，伺服放大器100以及编码器200必须等待所有位置数据通过串行总线进行传送。在伺服放大器100等待来自编码器200的位置数据的接收的期间，电动机11的位置相对于由位置数据表示的位置发生变化。其结果，在现有技术中，导致在利用伺服放大器100计算的电动机11的当前位置中包含延迟。另外，由于串行总线的传送周期，导致在伺服放大器内的位置数据中出现某种程度的离散时间误差。并且，速度数据是使用差值·滤波运算，并根据位置数据而计算出的。因此，速度数据包含由于位置数据的误差以及延迟引起的较大的误差以及延迟。特别地，如果串行通信周期较长，则在速度运算中需要时间常数较长的滤波处理，由滤波特性引起的延迟进一步变大。由于速度数据用于速度反馈控制，因此速度计算中的误差以及延迟可能引起控制的不稳定性，控制的不稳定性可能引起伺服性能的降低，另外，可能使例如生产线等的生产性降低。

因此，寻求一种系统，该系统能够实现更实时的位置·速度检测和在其之后的电动机速度控制。

图1的现有的系统1000还具有动作控制部4，其基于由用户编写且由动作控制部4自身执行的程序，生成对伺服系统进行控制的指示。上述指示经由动作控制通信线路8，作为数字信号或者模拟信号发送至伺服放大器100。动作控制通信线路8能够使用例如Ethernet（注册商标）或专用串行通信等各种网络连接而实施。位置控制部57将由动作控制部指示的期望的速度向速度控制部56进行指示。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到一种一体型伺服系统、电动机系统以及电动机的控制方法，其可以将位置数据和/或速度数据高速·高精度地传送至伺服控制电路。