[发明专利]位置控制设备

说明书

将串联控制方法用于位置控制设备中。该串联控制方法通过单独地驱动第一驱动轴和第二驱动轴来控制一个待控对象。第一驱动轴和待控对象之间的速度差被放大，并加到第一驱动轴的力矩命令值中。第二驱动轴和待控对象之间的速度差被放大，并加入到第二驱动轴的力矩命令值中。

优先权信息

本发明要求了2014年8月20日提交的日本专利申请2014-167255作为优先权，该申请在此全体参考性引入。

技术领域

本发明涉及一种伺服控制设备，该伺服控制设备控制例如机械工具或机器人臂的轴。本发明尤其涉及通过两个马达来控制待控对象的串联控制。

背景技术

在机械工具或机械人臂的驱动机构中，当例如用作可移动部分的待控对象的尺寸较大，且一个马达的力矩（线性移动马达中的推力）不足以驱动该可移动部分的轴时，可使用串联控制。在串联控制中，将命令给予两个马达，使得该两个马达驱动待控对象。在这种情况下，所述两个马达（旋转马达或线性马达）中的每一个通过齿轮和连接元件以旋转方向或直线移动方向来驱动待控对象。

图8为使用串联控制的目标设备的简要图，该串联控制转化成旋转马达轴。符号I₁和I₂分别代表驱动轴1以及另一个驱动轴2的转动惯量。每个驱动轴包括一个马达。符号I_L代表了待控对象的转动惯量。在待控对象和驱动轴1之间的第一力矩传输系统用第一弹簧系统表示，该第一弹簧系统包括刚度K₁和粘滞阻力D₁。在待控对象和驱动轴2之间的第二力矩传输系统以第二弹簧系统来表示，该第二弹簧系统包括刚度K₂以及粘滞阻力D₂。注意，x₁,x₂, 以及x_L分别代表了驱动轴1、驱动轴2以及待控对象的位置。

图9为相关领域中的示例位置控制设备300的方块图。根据来自主机装置（未示出）的每个恒定循环中的函数生成而产生的位置命令值X，该位置控制设备300对施加了串联驱动的待控对象的位置x_L进行控制。第一轴位置控制单元100a和第二轴位置控制单元100b分别控制驱动轴1和驱动轴2。注意，在以下的描述中，具有共同轴的元件以加到附图标记的后缀a（第一轴）或b（第二轴）来表示。图9中相关领域的位置控制设备300的操作在以下详细讨论。

首先将讨论第一轴位置控制单元100a。在当前的传统示例中，该第一轴位置控制单元100a包括前馈配置，以加速命令响应。更特别地，加速和减速处理单元50a将具有合适的加速和冲击的加速和减速处理应用于位置控制值X中，以便输出应用了加速和减速处理的位置命令Xc。微分器54a对位置指Xc令值进行时间微分，以便输出速度前馈量V_F。此外，微分器55a将时间微分应用到速度前馈量V_F中，以便输出加速命令值A_F。放大器A_TF的放大系数A_TF是常数，用于为如图8中所示的目标设备200获取对应于产生加速A_F的马达力矩的加速和减速力矩前馈量τ_F。

第一轴位置控制单元100a的反馈配置如以下所示。首先，减法器51a将从位置命令值Xc中减去作为位置反馈的、由位置检测器（未图示）所检测的驱动轴1的位置x₁。位置误差放大器Kp放大作为减法器51a的输出的位置误差。加法器52a将位置误差放大器Kp的输出加入到速度前馈量V_F中，以便输出速度命令值V₁。减法器53a从速度命令值V₁中减去速度v₁，其中在该速度v₁中，位置x₁由微分器56a来进行微分。速度误差放大器Gv一般将比例积分放大应用于由减法器53a输出的速度误差中。