[发明专利]用于识别低频干扰的位置控制装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于了2013年8月26日提交的日本专利申请2013-174137作为优先权，该日本申请的内容经参考引入此处。

技术领域

本发明涉及一种位置控制装置，该位置控制装置执行数控机床的轴控制，特别地涉及用于识别目标设备的特征参数的位置控制装置，该目标设备为需要控制的机械设备，此外，所述位置控制装置还基于与目标设备特征一致的特征参数来提供补偿控制。

背景技术

假设将图5中的倾斜式旋转平台100(倾斜角为β)作为要控制的目标设备。旋转平台100沿着旋转轴Zu以旋转角x进行旋转运动，该旋转轴Zu直接和伺服电机(未图示)相连。需注意的是，重心G的位置被认为是与原点Ou相隔L，并从旋转角0开始向前旋转了角度α。所述位置控制装置练习位置控制，使得由主机设备(未图示)通过函数生成功能发出的位置指令值X和旋转角x匹配。

此后，为图5中的倾斜式旋转平台100引入运动等式。在这种情况下，旋转角x可作为广义坐标，并得到以下的运动等式(1)。图6为代表该运动等式(在下文中，SINβ称为“S_β”，COS(x+α)称为“C_(x+α)”)的框图。

τ_m＝(ML²+Ir)(dv/dt)+MgLS_βC_(x+α)+τ_L....(1)

其中，τ_m为电机产生的转矩，M为整个旋转平台100的质量，Ir为整个旋转平台100(包括电机)绕着平行于穿过重心的旋转轴的轴的转动惯量，v为旋转角速度，g为重力加速度，τ_g＝MgLS_βC_(x+α)为重力转矩，τ_L为滑动模式的负荷转矩。

当利用等式(2)和(3)定义四维信号向量ξ和参数向量γ时，通过已知的参数表示，运动等式(1)可由等式(4)代替(在下文中，向量或矩阵的转置用上标“^T”表示)。从等式(2)明显可知，信号向量ξ采用角加速度和旋转角作为元素。

ξ＝[dv/dt，C_x，－S_x，1]^T····(2)

γ＝[ML²+Ir，MgLS_βC_α，MgLS_βS_α，τ_L]^T....(3)

τ_m＝ξ^Tγ····(4)

图7为常规的位置控制装置200的框图，所述位置控制装置200基于位置指令值X来控制绕着旋转轴的旋转角x，所述位置指令值X由主机设备(未图示)在每个预定的时间段中通过进行函数生成来发出。该实施例中的位置控制装置200中包括一种装置，所述装置中额外地提供补偿控制，来识别目标设备100的特征参数，并对已识别的参数采用数值。现在讨论图7中常规的位置控制装置200的操作。

在图7中，为了提高指令和响应速度，使用了前馈结构。特别地，使用了加速/减速处理器50对位置指令值X执行加速/减速处理，来提供合适的加速或拉动，并输出产生的位置指令Xc。使用微分器54对位置指令Xc执行时间微分来获得速度前馈Vf，进一步地，使用微分器55为速度前馈Vf执行时间微分，来获得加速前馈Af。放大器Rb的放大率Rb为常数，用于获得对应于电机转矩的加速/减速转矩前馈τf，目标设备100(在这种情况下为旋转平台)利用该放大率Rb生成加速前馈Af。

采用以下的反馈装置。首先，旋转角检测器(未图示)检测旋转角x，减法器51从位置指令值Xc中减去旋转角x，位置偏差放大器Gp放大由所述减法器51输出所得的位置偏差。加法器52将所得的位置偏差加到速度前馈Vf，并得到速度指令值Vc。减法器53从速度指令值Vc中减去旋转角速度v，所述旋转角速度v是通过微分器56将旋转角x微分而得到的，之后，一般地，速度偏差放大器Gv为减法器53输出的速度偏差执行比例积分和放大。