[发明专利]具有滤波器自动调整功能的伺服控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动伺服电动机的伺服控制装置，尤其涉及一种具有使用实验模式分析的滤波器自动调整功能的伺服控制装置。

背景技术

在伺服控制装置中，为了机床的伺服控制系统的稳定化而广泛使用对转矩指令值应用带阻滤波器的技术。滤波器调整一般针对由转矩指令生成部和速度检测部构成的速度控制回路，进行正弦波扫频或矩形波扫频，由此测量控制回路的频率响应并检测出共振频率。

滤波器的计算处理负荷非常大，因此为了实时地进行周期计算，可以增加几个滤波器的个数。由于在伺服控制中所使用的硬件性能的制约，对滤波器的个数有限制。因此，使用有限个数的滤波器，调整成高效、稳定化是重要的。要求一种通过评价共振频率的共振风险来选择性地应用稳定化效果高的滤波器的方法。

只要能够进行共振检测，则在原理上就能够进行滤波器自动调整，因此以往提出了很多滤波器的自动调整方法(例如，日本专利公开公报，日本特开平6-78575号。以下称为“专利文献1”)。在专利文献1中，公开了根据测定数据求出振幅比和频率，并进行甚至包含离散化计算的参数调整的陷波滤波器的自动调整，但无法进行滤波器的幅度和深度的调整。

滤波器的自动调整具有能够得到偏差少的调整结果的优点，但为此必须制定用于自动调整的严格的规则。提出了与传递函数的推定一起统一地调整还包含控制增益、前馈的伺服控制参数的方法(例如，日本专利公开公报，日本特开2008-259271号。以下称为“专利文献2”)。该现有技术优点在于，还能够考虑到控制系统的稳定性来进行整体调整。在专利文献2中，公开了控制增益、陷波滤波器、前馈的自动调整。确定机械系统的惯性力矩，制作机械的传递函数，针对它求出逆传递函数(机械的传递函数的倒数)，由此决定前馈系数。根据振动频率和控制增益来决定滤波器调整自身。但是，在专利文献2中，没有公开明确地规定滤波器的幅度、深度的方法。

还报告了将实验模式分析应用于伺服调整的例子(例如，日本专利公开公报，日本特开2006-227793号公报。以下称为“专利文献3”)。专利文献3提出决定传递函数的常数群的方法，并示出使用该方法能够调整伺服控制的增益、低通、陷波滤波器。但是，并没有公开应该如何选择共振频率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种伺服控制装置，其能够分别进行以下动作：根据所测定的频率响应推定传递函数，进行被限制的有限个数的滤波器的调整(权利要求1)；通过判别哪个共振模式的震荡风险高，而优先发现稳定化效果高的滤波器频率(权利要求2)；不实际应用滤波器，而通过使用了公式的计算来预测/显示滤波器效果(权利要求3)。

本发明的一实施例的伺服控制装置的特征在于，具备：速度指令生成部，其生成伺服电动机的速度指令值；转矩指令生成部，其根据速度指令值，生成伺服电动机的转矩指令值；速度检测部，其检测根据转矩指令值驱动的伺服电动机的速度；速度控制回路，其包含速度指令生成部、转矩指令生成部以及速度检测部；正弦波干扰输入部，其向速度控制回路输入正弦波干扰；频率响应计算部，其用于根据向速度控制回路输入了正弦波干扰时的来自速度控制回路的输出，推定包含速度控制回路输入输出信号的增益和相位的频率响应；共振频率检测部，其检测频率响应的增益极大的频率即共振频率；共振模式特性推定部，其根据共振频率及其附近频率的频率响应推定共振特性；刚体模式特性推定部，其根据低频带的频率响应推定刚体特性；滤波器，其使转矩指令所包含的特定的频带分量衰减；以及滤波器调整部，其向上述滤波器给予所指定的滤波器的特性，其中，滤波器调整部还具备：滤波器调整单元，其使对应于共振模式特性推定部所推定的共振模式的频带分量衰减。

附图说明

通过与附图相关的以下的实施方式的说明，使本发明的目的、特征以及优点变得更加明确。

图1是本发明的实施例1的伺服控制装置的结构图。

图2是用二次系统的和表现机械传递机构的传递函数的框图。

图3A是用连续系统表示电动机驱动系统中的速度控制回路的构成要素的控制框图。

图3B是用连续系统表示电动机驱动系统中的速度控制回路的构成要素的控制框图。

图4A是表示增益的频率特性的一例的图。

图4B是表示振幅的频率特性的一例的图。

图4C是表示功率谱密度的频率特性的一例的图。

图5A是用于说明根据功率谱密度的频率特性计算刚体模式和共振模式的能量的方法的图。

图5B是用于说明根据功率谱密度的频率特性计算刚体模式和共振模式的能量的方法的图。