機械控制裝置的制作方法

專利名稱：機械控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制驅動電機(包括直流電機、異步電機、同步電機、線性電機等)的機械控制裝置，如用于機床、半導體制造裝置的平臺或機器人手臂等的驅動電機的控制。
2.背景技術在采用電機(包括直流電機、同步電機以及線性電機等)對機床、半導體制造裝置的平臺或者機器人手臂等負載進行控制時，是先在CNC等上位控制部生成指令，而伺服控制器則按此指令對伺服電機進行控制。
圖29是現行的機械控制裝置的框圖。其中1為電機驅動裝置，2是傳感器，3是伺服控制部，4為上位控制部。
電機驅動裝置1由電機11、驅動裝置12和負荷13組成。電機11由電力UVW來驅動，它可以包括直流電機，同步電機以及線性電機等。驅動裝置12可以有帶傳動，齒輪傳動，滾珠絲杠傳動等方式。而負荷13則為具體進行動作的平臺或軸，諸如機床、半導體制造設備的平臺，或者機器人手臂等。
傳感器2是諸如編碼器、光柵尺等，用于檢測電機或負載的狀態量，并提供第1反饋狀態量XFB1。
上位控制部4為CNC等設備。它可以在生成上位指令的同時，可以對伺服控制部進行監視。并能對終端用戶提供所需信息的同時，也能將終端用戶的要求傳給伺服控制部。例如，先反映終端用戶要求，提供指令REF。其次，將反映電機驅動裝置1的運行狀態的第1反饋狀態量XFB1和指令REF進行比較，并進行指令REF的更新等邏輯控制。其三，可以根據限制信號FBALM中是否含有故障信號，進行邏輯判斷，并生成程序控制指令SON。程序控制指令SON是指對伺服控制部3的運行方式進行控制而必需的邏輯信號，它包括伺服開關信號、速度限制信號、系統復原信號、增益變更信號等。
伺服控制部3，至少應是包括位置控制方式、速度控制方式、轉矩控制方式的伺服控制器。而在本發明的技術領域內，伺服控制部3是被設定為位置控制方式或者速度控制方式的。也就是說，電機驅動裝置1的位置控制性能，速度控制性能應該是由伺服控制部3來決定的。而正如這些伺服控制器的用戶說明書所記載的，從伺服控制器的接口可以提供諸如包括反饋狀態量XFB、警告信號、定位終了信號、速度到達信號、伺服準備終了信號、超載信號等表示伺服運行狀態的信號。以下將這些信號統稱為限制信號FBALM。
從現狀來看，在上述的諸如機床，半導體制造裝置或機器人上所裝備的伺服控制部3的機械控制的運算方式是固定不可變的。因此，如果要采用伺服控制部3中所沒有的運算方式來對電機驅動裝置1進行控制，以提高位置控制性能、速度控制性能，至少必須將伺服控制部3整體換掉。這對用戶來說，在成本上無疑是很大的負擔。
3.發明內容本發明的目的就在于，利用已經裝備在機械控制設備上的裝置及其通訊接口，在不改變電機驅動裝置1、傳感器2、伺服控制部3的硬件和軟件的條件下，通過低成本地追加原來伺服控制部3所不具備的機械控制運算方式，以提高電機驅動裝置1的位置控制性能和速度控制性能。
本發明的機械控制裝置是一種具有電機驅動裝置1和通過檢測電機驅動裝置1的狀態量的一部分或全部來提供第1反饋狀態量XFB1的傳感器2，通過向電機驅動裝置1提供適當的電力UVW，使電機驅動裝置1達到所需動作的機械控制裝置，其特征是該裝置包括在生成指令REF的同時，利用第2反饋狀態量XFB2和限制信號FBALM的一部或全部，進行所要求的函數以及邏輯處理，并提供程序控制指令SON的上位控制部4；在具有位置控制方式、速度控制方式、轉矩控制方式的同時，被事先設定在轉矩控制運行方式的條件下，利用轉矩指令TREF、第1程序控制指令SON1以及上述第1反饋狀態量XFB1，提供電力UVW、第1限制信號FBALM1、和反饋狀態量XFB等的伺服控制部3；利用上述指令REF、上述反饋狀態量XFB、上述第1限制信號FBALM1和上述第1程序控制指令SON1，提供轉矩指令TREF、限制信號FBALM、第1程序控制指令SON1以及第2反饋狀態量XFB2等的機械控制部5。
采用本發明的機械控制裝置，在對原有的電機驅動裝置1、傳感器2、伺服控制部3、以及上位控制部4的硬件和軟件不作變更的條件下，通過其接口，可以追加原來伺服控制部3所不具備的機械控制運算方式，以提高電機驅動裝置1的位置控制性能和速度控制性能。并且因為對原有的接口未作變更，所以對上位控制部4的內部無需作任何變更，就可有效地提高機械控制裝置的響應特性。機械控制部5具有其專用的處理器，可以采用高速的處理周期，來獲得高速的響應特性。
本發明所述的機械控制部5其特征是該裝置包括利用上述程序控制指令SON、第1限制信號FBALM1、指令REF、反饋狀態量XFB，提供機械限制信號MALM和限制信號FBALM的誤動作處理部52；利用上述指令REF、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的控制運算部51；將上述程序控制指令SON作為第1程序控制指令SON1來提供的手段；將上述反饋狀態量XFB作為第2反饋狀態量XFB2來提供的手段。
本發明所述的的機械控制部5中，由于利用了機械限制信號MALM，故控制運算部51的處理變得更為簡單，可以用同一運算器進行高速的控制運算。
本發明所述的控制運算部51其特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF的指令前處理部51-1；利用上述位置仿真指令XREF、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-2；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的濾波處理部51-3。
在本發明上述的控制運算部51中，由于采用了機械限制信號MALM，并將各控制增益改為可變量，故可以獲得更加頑強的控制性能。另外由于在指令前處理部51-1對指令REF進行了平滑處理，故能夠防止由于指令REF的非連續性而產生的振動，以使對電機驅動裝置1的驅動變得更平滑。
本發明所述的控制運算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和速度仿真指令VREF的指令前處理部51-4；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-5；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的濾波處理部51-3。
在本發明的上述的控制運算部51中，由于在反饋處理部51-5中利用了速度仿真指令VREF，從而增強了電機驅動裝置1的針對指令REF的速度成分的一致性，故能達到對指令REF的響應的高速化，可以高速地對電機驅動裝置1進行高速驅動。
本發明所述的控制運算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；
利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、第1轉矩仿真指令TREF1、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-7；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的濾波處理部51-3。
在本發明上述的控制運算部51中，由于在反饋處理部51-7采用了速度仿真指令VREF和第1轉矩仿真指令TREF1，故即使在反饋處理部51-7的控制增益被設定為較低情況下，也能實現對指令REF的速度和加速度的響應特性進一步高速化，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明所述的控制運算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-5；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8。
利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部51-9。
在本發明上述的控制運算部51中，由于將第1轉矩仿真指令TREF1直接輸入到轉矩合成部51-9，與前述實施方案相比，可以用第1轉矩仿真指令TREF1直接驅動伺服控制部3，能實現對指令REF的加速度響應特性的進一步高速化，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明所述的控制運算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述位置仿真指令XREF、第1轉矩仿真指令TREF1、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-11；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的濾波處理部51-3。
在本發明上述的的控制運算部51中，由于在反饋處理部51-11中未利用速度仿真指令VREF，減少了控制運算量，可以實現更高速的控制運算，故能實現對指令REF的響應特性的進一步高速化，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明所述的控制運算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述位置仿真指令XREF、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-2；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8。
利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部51-9。
在本發明上述的控制運算部51中，由于將第1轉矩仿真指令TREF1直接輸入到轉矩合成部51-9，與前述實施方案相比，可以用第1轉矩仿真指令TREF1直接驅動伺服控制部3，能實現對指令REF的加速度響應特性的進一步高速化，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明所述的控制運算部51其特征還可以是，該裝置包括
利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH的傳感仿真部51-13；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-12；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部51-9。
在本發明上述的控制運算部51中，由于利用了位置推算值XFBH進行反饋控制，減少了由反饋狀態量XFB中所含干擾和量化誤差而引起的不良影響，故可以將反饋處理部的控制增益設定在較高水平。因此，能實現對指令REF的響應特性進一步高速化的同時，還可以減少干擾對電機驅動裝置1產生的影響，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明所述的控制運算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH和速度推算值VFBH的傳感仿真部51-15；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-14；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部51-9。
在本發明上述的控制運算部51中，由于利用了位置推算值XFBH進行反饋控制，取消了反饋處理部51-14中的差分運算。減少了由干擾和量化誤差而引起的不良影響，故可以將反饋處理部的控制增益設定在較高水平。因此，能實現對指令REF的響應特性的進一步的高速化的同時，還可以減少干擾對電機驅動裝置1產生的影響，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明所述的控制運算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH的傳感仿真部51-17；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、干擾推算值DFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-16；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部51-9。
在本發明上述的控制運算部51中，由于在傳感仿真部51-17中采用了干擾監視結構，可以準確地推算位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH，故可以將反饋處理部51-16的控制增益設定在更高水平。并且，由于將干擾推算值DFBH導入到反饋處理部51-16，從而可以高速地減少干擾對電機驅動裝置1產生的影響，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明所述的控制運算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH的傳感仿真部51-13；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-18；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部51-9。
在本發明上述的控制運算部51中，由于減少了指令前處理部51-10的運算量，可以提高機械控制部5的運算速度，并獲得更高的控制運算速度。故可以將反饋處理部的控制增益設定在較高水平，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明所述的控制運算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH和速度推算值VFBH的傳感仿真部51-15；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-19；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部51-9。
在本發明上述的控制運算部51中，由于取消了對XFBH的微分運算，故具有抑制干擾等影響的效果。因此可以將反饋處理部51-19的控制增益設定在較高水平，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明所述的控制運算部51其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH的傳感仿真部51-17；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、干擾推算值DFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-20；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部51-9。
在本發明上述的控制運算部51中，由于對干擾推算值DFBH進行了補償，提高了反饋處理部51-20的抗干擾性，具有改善對干擾響應性的效果，故可以使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明所述的濾波處理部51-3其特征還可以是，該裝置包括對上述第0轉矩仿真指令TREF0至少能夠進行1次低通濾波處理手段、2次或2次以上的帶通濾波處理手段。
在本發明上述的濾波處理部51-3中，由于在采用低通濾波處理以抑制高周期范圍的振動特性的同時，對電機驅動裝置1中同時存在的復數個共振點進行個別的帶通慮波處理，故可以高效地抑制電機驅動裝置1的振動。并且由于提高了反饋處理部的抗干擾性，同時改善了對干擾和指令的響應特性，所以能夠達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明所述的濾波處理部51-8其特征還可以是，該裝置包括對上述第0轉矩仿真指令TREF0至少能夠進行1次低通濾波處理手段、2次或2次以上的帶通濾波處理手段。
在本發明上述的濾波處理部51-8中，由于在采用低通濾波處理以抑制高周期范圍的振動特性的同時，對電機驅動裝置1中同時存在的復數個共振點進行個別的帶通慮波處理，故可以高效地抑制電機驅動裝置1的振動。并且由于提高了反饋處理部的抗干擾性，同時改善了對干擾和指令的響應特性，所以能夠達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明所述的指令前處理部51-1其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；利用上述平滑指令REFM和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF的前處理濾波部51-12。
在本發明上述的指令前處理部51-1中，由于對指令REF進行了平滑處理，故可以防止由指令REF的非連續性而產生的振動。所以可以改善對指令REF的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明所述的指令前處理部51-1其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；利用上述平滑指令REFM、機械限制信號MALM、狀態仿真量XFF，提供第1轉矩仿真指令TREF1的前饋控制器51-14；利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和機械限制信號MALM，提供狀態仿真量XFF、位置仿真指令XREF的仿真模型51-13。
在本發明上述的指令前處理部51-1中，由于仿真模型51-13是對轉矩指令TREF到負荷13的傳遞特性和響應特性進行仿真的模型，位置仿真指令XREF是在負荷13不產生振動時，對電機驅動裝置1的軌跡特性進行仿真的指令，因此即使不提高反饋特性，也可以改善電機驅動裝置1對指令REF的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明所述的指令前處理部51-4其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；利用上述平滑指令REFM、機械限制信號MALM、狀態仿真量XFF，提供第1轉矩仿真指令TREF1的前饋控制器51-14；利用上述第1轉矩仿真指令TREF1、機械限制信號MALM，提供狀態仿真量XFF、位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF的仿真模型51-15。
在本發明上述的指令前處理部51-4中，由于向反饋處理部提供了速度仿真指令VREF，可以將電機11的速度響應控制得與速度仿真指令VREF更加一致，故即使不提高反饋的特性，也可以改善對指令REF的速度響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明所述的指令前處理部51-6其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；根據上述平滑指令REFM、機械限制信號MALM、狀態仿真量XFF，提供第1轉矩仿真指令TREF1的前饋控制器51-14；利用上述第1轉矩仿真指令TREF1、機械限制信號MALM，提供狀態仿真量XFF、位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF的仿真模型51-15。
在本發明上述的指令前處理部51-6中，仿真模型51-15是對轉矩指令TREF到負荷13的傳遞特性和響應特性進行仿真的模型，故第1轉矩仿真指令TREF1具有使負荷13與平滑指令REFM相一致的反系特性。由于向反饋處理部提供了第1轉矩仿真指令TREF1，所以即使不提高反饋的特性，也可以改善對指令REF的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明所述的指令前處理部51-10其特征還可以是，該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；利用上述平滑指令REFM、機械限制信號MALM、狀態仿真量XFF，提供第1轉矩仿真指令TREF1的前饋控制器51-14；利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和機械限制信號MALM，提供狀態仿真量XFF、位置仿真指令XREF的仿真模型51-13。
在本發明上述的指令前處理部51-10中，由于采用了只向反饋處理部提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的方式，從而減少了反饋處理部的運算量，故可以達到反饋處理部運算的高速化。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機驅動裝置1對干擾的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明所述的仿真模型51-13其特征還可以是，該裝置包括利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和機械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器51-13-1；利用上述拖動速度仿真量VM和機械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器51-13-2；將上述拖動位置仿真量XM轉換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動位置仿真量XM和拖動速度仿真量VM轉換為狀態仿真量XFF的手段。
在本發明上述的仿真模型51-13中，當可以將從轉矩指令TREF到負荷13之間的傳遞函數和響應特性視為剛性系統時，仿真模型51-13可以采用圖25所示的電路結構，故可以實現高速的處理。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機驅動裝置1對干擾的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明所述的仿真模型51-13其特征還可以是，該裝置包括利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和第1仿真彈性轉矩TREF1B，提供第1合成轉矩TREF1A的減法器51-13-3；利用上述第1合成轉矩TREF1A和機械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器51-13-4；利用上述拖動速度仿真量VM和機械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器51-13-5；利用上述拖動位置仿真量XM和負荷位置仿真量XL，提供扭轉位置仿真量SX的減法器51-13-6；利用上述扭轉位置仿真量SX，提供第1仿真彈性轉矩TREF1B的系數器51-13-7；利用上述第1仿真彈性轉矩TREF1B和機械限制信號MALM，提供負荷速度仿真量VL的積分器51-13-8；利用上述負荷速度仿真量VL和機械限制信號MALM，提供負荷位置仿真量XL的積分器51-13-9；利用上述拖動速度仿真量VM和負荷位置仿真量XL，提供扭轉速度仿真量SV的減法器51-13-10；將上述負荷位置仿真量XL、負荷速度仿真量VL、扭轉位置仿真量SX、扭轉速度仿真量SV轉換為狀態仿真量XFF的手段；將上述拖動位置仿真量XM轉換為位置仿真指令XREF的手段。
在本發明上述的仿真模型51-13中，為了提高處理速度，當可以將從轉矩指令TREF到負荷13之間的傳遞函數和響應特性視為雙慣性系統時，仿真模型51-13可以采用圖26所示的電路結構，故可以實現高速的處理。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機驅動裝置1對干擾的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明所述的仿真模型51-15其特征還可以是，該裝置包括利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和機械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器51-13-1；利用上述拖動速度仿真量VM和機械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器51-13-2；將上述拖動位置仿真量XM轉換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動速度仿真量VM轉換為速度仿真指令VREF的手段；將上述拖動位置仿真量XM、拖動速度仿真量VM轉換為狀態仿真量XFF的手段。
在本發明上述的仿真模型51-15中，當可以將從轉矩指令TREF到負荷13之間的傳遞函數和響應特性視為剛性系統時，采用向反饋處理部高速提供速度仿真指令VREF的方式，故使反饋處理部可以更為有效地利用速度仿真指令VREF。因此可以使電機驅動裝置1對指令REF的響應特性變得平滑，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動。
本發明所述的仿真模型51-15其特征還可以是，該裝置包括利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和第1仿真彈性轉矩TREF1B，提供第1合成轉矩TREF1A的減法器51-13-3；利用上述第1合成轉矩TREF1A和機械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器51-13-4；利用上述拖動速度仿真量VM和機械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器51-13-5；利用上述拖動位置仿真量XM和負荷位置仿真量XL，提供扭轉位置仿真量SX的減法器51-13-6；利用上述扭轉位置仿真量SX，提供第1仿真彈性轉矩TREF1B的系數器51-13-7；利用上述第1仿真彈性轉矩TREF1B和機械限制信號MALM，提供負荷速度仿真量VL的積分器51-13-8；利用上述負荷速度仿真量VL和機械限制信號MALM，提供負荷位置仿真量XL的積分器51-13-9；利用上述拖動速度仿真量VM和負荷速度仿真量VL，提供扭轉速度仿真量SV的減法器51-13-10；將上述負荷位置仿真量XL、負荷速度仿真量VL、扭轉位置仿真量SX、扭轉速度仿真量SV轉換為狀態仿真量XFF的手段；將上述拖動位置仿真量XM轉換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動速度仿真量VM轉換為速度仿真指令VREF的手段。
在本發明上述的仿真模型51-15中，當可以將從轉矩指令TREF到負荷13之間的傳遞函數和響應特性視為2維慣性系統時，采用向反饋處理部高速提供速度仿真指令VREF的方式，故使反饋處理部可以更為有效地利用速度仿真指令VREF。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機驅動裝置1對干擾的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明的效果在圖1中所記機械控制裝置，由于追加了機械控制部5，利用原有設備的接口，在對原有機械控制設備的電機驅動裝置1、傳感器2、伺服控制部3和上位控制部4的硬件和軟件不作變更的條件下，可以通過低成本地追加原有伺服控制部3所不具備的機械控制的運算方式，以提高原有電機驅動裝置1的位置控制性能和速度控制性能。因為對原有設備的接口未作變更，故也無必要對上位控制部4的內部設定作變更的情況下，有效地提高機械控制裝置的響應特性。而機械控制部5的控制運算是由其獨自專用的運算器來完成的，故可以實現高控制周期的處理，從而獲得高速的響應特性。
本發明圖2的機械控制部5中，在具有前述圖1的效果的同時，由于利用了機械限制信號MALM，故控制運算部51的處理變得更為簡單，可以用同一運算器進行高速的控制運算。
在本發明圖3的控制運算部51中，在具有前述圖2的效果的同時，由于采用了機械限制信號MALM，并將各控制增益改為可變量，故可以獲得更加頑強的控制性能。另外由于在指令前處理部51-1對指令REF進行了平滑處理，故能夠防止由指令REF的非連續性而產生的振動，以使對電機驅動裝置1的驅動變得更平滑。
在本發明圖4的控制運算部51中，在具有前述圖3的效果的同時，由于在反饋處理部51-5中利用了速度仿真指令VREF，從而增強了電機驅動裝置1針對指令REF的速度成分的一致性，故能達到對指令REF的響應的高速化，可以高速地對電機驅動裝置1進行高速驅動。
在本發明圖5的控制運算部51中，在具有前述圖4的效果的同時，由于在反饋處理部51-7采用了速度仿真指令VREF和第1轉矩仿真指令TREF1，故即使在反饋處理部51-7的控制增益被設定為較低情況下，也能實現對指令REF的速度和加速度的響應特性的進一步高速化，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
在本發明圖6的控制運算部51中，在具有前述圖5的效果的同時，由于將第1轉矩仿真指令TREF1直接輸入到轉矩合成部51-9，與前述實施方案相比，可以用第1轉矩仿真指令TREF1直接驅動伺服控制部3，能實現對指令REF的加速度響應特性的進一步高速化，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
在本發明圖7的控制運算部51中，在具有前述圖6的效果的同時，由于在反饋處理部51-11中未利用速度仿真指令VREF，減少了控制運算量，可以實現更高速的控制運算，故能實現對指令REF的響應特性的進一步高速化，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
在本發明圖8的控制運算部51中，在具有前述圖7的效果的同時，由于將第1轉矩仿真指令TREF1直接輸入到轉矩合成部51-9，與前述實施方案相比，可以用第1轉矩仿真TREF1指令直接驅動伺服控制部3，能實現對指令REF的加速度響應特性的進一步高速化，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
在本發明圖9的控制運算部51中，在具有前述圖8的效果的同時，由于利用了位置推算值XFBH進行反饋控制，減少了由反饋狀態量XFB中所含干擾和量化誤差而引起的不良影響，故可以將反饋處理部的控制增益設定在較高水平。因此，能實現對指令REF的響應特性的進一步的高速化的同時，還可以減少干擾對電機驅動裝置1產生的影響，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
在本發明圖10的控制運算部51中，在具有前述圖9的效果的同時，由于利用了位置推算值XFBH進行反饋控制，取消了反饋處理部51-14中的差分運算。減少了由干擾和量化誤差而引起的不良影響，故可以將反饋處理部51-14的控制增益設定在較高水平。因此，能實現對指令REF的響應特性的進一步的高速化的同時，還可以減少干擾對電機驅動裝置1產生的影響，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
在本發明圖11的控制運算部51中，在具有前述圖10的效果的同時，由于在傳感仿真部51-17中采用了干擾監視結構，可以準確地推算位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH，故可以將反饋處理部51-16的控制增益設定在更高水平。并且，由于將干擾推算值DFBH導入到反饋處理部51-16，從而可以高速地減少干擾對電機驅動裝置1產生的影響，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
在本發明圖12的控制運算部51中，在具有前述圖11的效果的同時，由于減少了指令前處理部51-10的運算量，可以提高機械控制部5的運算速度，并獲得更高的控制運算速度。故可以將反饋處理部51-18的控制增益設定在較高水平，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
在本發明圖13的控制運算部51中，在具有前述圖12的效果的同時，由于取消了對位置推算值XFBH的微分運算，故具有抑制干擾等影響的效果。因此可以將反饋處理部51-19的控制增益設定在較高水平，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
在本發明圖14的控制運算部51中，在具有前述圖13的效果的同時，由于對干擾推算值DFBH進行了補償，提高了反饋處理部51-20的抗干擾性，具有改善對干擾響應性的效果，故可以使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
在本發明圖15-16的濾波處理部51-3中，在具有前述圖14的效果的同時，在采用低通濾波處理以抑制高周期范圍的振動特性的同時，對電機驅動裝置1中同時存在的復數個共振點進行個別的帶通慮波處理，故可以高效地抑制電機驅動裝置1的振動。并且由于提高了反饋處理部的抗干擾性，同時改善了對干擾和指令的響應特性，所以能夠達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
在本發明圖17-18的濾波處理部51-8中，在具有前述圖15的效果的同時，在采用低通濾波處理以抑制高周期范圍的振動特性的同時，對電機驅動裝置1中同時存在的復數個共振點進行個別的帶通慮波處理，故可以高效地抑制電機驅動裝置1的振動。并且由于提高了反饋處理部的抗干擾性，同時改善了對干擾和指令的響應特性，所以能夠達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
在本發明圖19的指令前處理部51-1中，在具有前述圖15-16的效果的同時，由于對指令REF進行了平滑處理，故可以防止由指令REF的非連續性而產生的振動。所以可以改善對指令REF的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
在本發明圖20-21的指令前處理部51-1中，在具有前述圖19的效果的同時，由于仿真模型51-13是對轉矩指令TREF到負荷13的傳遞特性和響應特性進行仿真的模型，位置仿真指令XREF是在負荷13不產生振動時，對電機驅動裝置1的軌跡特性進行仿真的指令，因此即使不提高反饋特性，也可以改善電機驅動裝置1對指令REF的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
在本發明圖22的指令前處理部51-4中，在具有前述圖21的效果的同時，由于向反饋處理部提供了速度仿真指令VREF，可以將電機11的速度響應控制得與速度仿真指令VREF更加一致，故即使不提高反饋的特性，也可以改善對指令REF的速度響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
在本發明圖23的指令前處理部51-6中，在具有前述圖22的效果的同時，仿真模型51-15是對轉矩指令TREF到負荷13的傳遞特性和響應特性進行仿真的模型，故第1轉矩仿真指令TREF1具有使負荷13與平滑指令REFM相一致的反系特性。由于向反饋處理部提供了第1轉矩仿真指令TREF1，所以即使不提高反饋的特性，也可以改善對指令REF的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
在本發明圖24的指令前處理部51-10中，在具有前述圖23的效果的同時，由于采用了只向反饋處理部提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的方式，從而減少了反饋處理部的運算量，故可以達到反饋處理部運算的高速化。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機驅動裝置1對干擾的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
在本發明圖25的仿真模型51-13中，在具有前述圖24的效果的同時，當可以將從轉矩指令TREF到負荷13之間的傳遞函數和響應特性視為剛性系統時，仿真模型51-13可以采用圖25所示的電路結構，故可以實現高速的處理。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機驅動裝置1對干擾的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
在本發明圖26的仿真模型51-13中，在具有前述圖25的效果的同時，當可以將從轉矩指令TREF到負荷13之間的傳遞函數和響應特性視為雙慣性系統時，仿真模型51-13可以采用圖26所示的電路結構，故可以實現高速的處理。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機驅動裝置1對干擾的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
在本發明圖27的仿真模型51-15中，在具有前述圖26的效果的同時，當可以將從轉矩指令TREF到負荷13之間的傳遞函數和響應特性視為剛性系統時，采用向反饋處理部高速提供速度仿真指令VREF的方式，故使反饋處理部可以更為有效地利用速度仿真指令VREF。因此可以使電機驅動裝置1對指令REF的響應特性變得平滑，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動。
在本發明圖28的仿真模型51-15中，在具有前述圖27的效果的同時，當可以將從轉矩指令TREF到負荷13之間的傳遞函數和響應特性視為2維慣性系統時，采用向反饋處理部高速提供速度仿真指令VREF的方式，故使反饋處理部可以更為有效地利用速度仿真指令VREF。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機驅動裝置1對干擾的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
4.


圖1為第1實施方案的機械控制裝置的框圖。
圖2為第2實施方案的機械控制裝置的機械控制部的框圖。
圖3為第3實施方案的機械控制裝置的控制運算部的框圖。
圖4為第4實施方案的機械控制裝置的控制運算部的框圖。
圖5為第5實施方案的機械控制裝置的控制運算部的框圖。
圖6為第6實施方案的機械控制裝置的控制運算部的框圖。
圖7為第7實施方案的機械控制裝置的控制運算部的框圖。
圖8為第8實施方案的機械控制裝置的控制運算部的框圖。
圖9為第9實施方案的機械控制裝置的控制運算部的框圖。
圖10為第10實施方案的機械控制裝置的控制運算部的框圖。
圖11為第11實施方案的機械控制裝置的控制運算部的框圖。
圖12為第12實施方案的機械控制裝置的控制運算部的框圖。
圖13為第13實施方案的機械控制裝置的控制運算部的框圖。
圖14為第14實施方案的機械控制裝置的控制運算部的框圖。
圖15為第15實施方案的機械控制裝置的濾波處理部(其一)的框圖。
圖16為第16實施方案的機械控制裝置的濾波處理部(其二)的框圖。
圖17為第17實施方案的機械控制裝置的濾波處理部(其三)的框圖。
圖18為第18實施方案的機械控制裝置的濾波處理部(其四)的框圖。
圖19為第3實施方案的機械控制裝置的指令前處理部的框圖。
圖20為第16實施方案的機械控制裝置的指令前處理部的框圖。
圖21為第17實施方案的機械控制裝置的指令前處理部的框圖。
圖22為第18實施方案的機械控制裝置的指令前處理部的框圖。
圖23為第19實施方案的機械控制裝置的指令前處理部的框圖。
圖24為第20實施方案的機械控制裝置的指令前處理部的框圖。
圖25為第21實施方案的機械控制裝置的仿真模型的框圖。
圖26為第22實施方案的機械控制裝置的仿真模型的框圖。
圖27為第23實施方案的機械控制裝置的仿真模型的框圖。
圖28為第24實施方案的機械控制裝置的仿真模型的框圖。
圖29為現行機械控制裝置的框圖。
圖中1為電機驅動裝置11為電機12為驅動裝置13為負荷2為傳感器3為伺服控制部4為上位控制部5為機械控制部51為控制運算部51-1為指令前處理部51-11為平滑指令處理部51-12為前處理濾波部51-13為仿真模型51-13-1為積分器51-13-2為積分器51-13-3為減法器51-13-4為積分器51-13-5為積分器51-13-6為減法器51-13-7為系數器51-13-8為減法器51-13-9為減法器
51-13-10為減法器51-14為前饋控制器51-15為仿真模型51-2為反饋處理部51-3為濾波處理部51-31為第1低通濾波處理部51-32為第1帶通濾波處理部51-33為第2帶通濾波處理部51-34為第3帶通濾波處理部51-4為指令前處理部51-5為反饋處理部51-6為指令前處理部51-7為反饋處理部51-8為濾波處理部51-81為第1低通濾波處理部51-82為第1帶通濾波處理部51-83為第2帶通濾波處理部51-84為第3帶通濾波處理部51-9為轉矩合成部51-10為指令前處理部51-11為反饋處理部51-12為反饋處理部51-13為傳感仿真部51-14為反饋處理部51-15為傳感仿真部51-16為反饋處理部51-17為傳感仿真部51-18為反饋處理部51-19為反饋處理部51-20為反饋處理部52為誤動作處理部5.具體實施方案本發明的第1個實施方案如圖1所示。一種具有電機驅動裝置1和通過檢測電機驅動裝置1的狀態量的一部分或全部來提供第1反饋狀態量XFB1的傳感器2，通過向電機驅動裝置1提供適當的電力UVW，使電機驅動裝置1達到所需動作的機械控制裝置，其特征是該裝置包括在生成指令REF的同時，利用第2反饋狀態量XFB2和限制信號FBALM的一部或全部，進行所要求的函數以及邏輯處理，并提供程序控制指令SON的上位控制部4；在具有位置控制方式、速度控制方式、轉矩控制方式的同時，被事先設定在轉矩控制運行方式的條件下，利用轉矩指令TREF、第1程序控制指令SON1以及上述第1反饋狀態量XFB1，提供電力UVW、第1限制信號FBALM1、和反饋狀態量XFB等的伺服控制部3；利用上述指令REF、上述反饋狀態量XFB、上述第1限制信號FBALM1和上述第1程序控制指令SON1，提供轉矩指令TREF、限制信號FBALM、第1程序控制指令SON1以及第2反饋狀態量XFB2等的機械控制部5。
電機驅動裝置1、傳感器2、上位控制部4、伺服控制部3與現行的方式相同。但是伺服控制部3被設定在轉矩控制狀態。也就是說，由伺服控制部3所提供的第1限制信號FBALM1中，至少不包括定位終了信號和速度到達信號。
機械控制部5利用上述指令REF、反饋狀態量XFB、第1限制信號FBALM1和邏輯指令SON，提供轉矩指令TREF、限制信號FBALM、第1邏輯指令SON1和第2反饋狀態量XFB2。機械控制部5與上位控制部4之間的接口是按伺服控制部3在被設定為位置控制方式或速度控制方式下的接口方式定義的。機械控制部5與伺服控制部3之間的接口是按伺服控制部3被設定為轉矩控制方式下的接口方式定義的。而機械控制部5的控制運算方式與伺服控制部3的位置控制運算方式、速度運算方式不同，是根據指令REF和反饋狀態量XFB生成轉矩指令TREF，并按照伺服控制部3的轉矩指令的接口方式向其提供指令。也就是說，機械控制部5中的從指令REF到轉矩指令TREF的響應特性、從反饋狀態量XFB到轉矩指令TREF的響應特性的一部分或全部，與伺服控制部在被定義為位置控制運算方式或速度控制運算方式時的響應特性是不同的。機械控制部5的控制運算是由其獨自的運算器來實現的，而并未使用上位控制部4的運算器或伺服控制部3的運算器。
另外，在從伺服控制部3所獲的上述第1限制信號FBALM1中，至少加入了定位終了信號和速度到達信號之后，合成限制信號FBALM，并提供給上位控制部4。
依據本實施方案，由于追加了機械控制部5，利用原有設備的接口，在對原有機械控制設備的電機驅動裝置1、傳感器2、伺服控制部3和上位控制部4的硬件和軟件不作變更的條件下，可以通過低成本地追加原有伺服控制部3所不具備的機械控制的運算方式，以提高原有電機驅動裝置1的位置控制性能和速度控制性能。因為對原有設備的接口未作變更，故也無必要對上位控制部4的內部設定作變更的情況下，有效的提高機械控制裝置的響應特性。而機械控制5的控制運算是由其獨自專用的運算器來完成的，故可以實現高控制周期的處理，從而獲得高速的響應特性。
本發明的第2個實施方案如圖2所示。機械控制部5的特征是該裝置包括利用上述程序控制指令SON、第1限制信號FBALM1、指令REF、反饋狀態量XFB，提供機械限制信號MALM和限制信號FBALM的誤動作處理部52；利用上述指令REF、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的控制運算部51；將上述程序控制指令SON作為第1程序控制指令SON1來提供的手段；將上述反饋狀態量XFB作為第2反饋狀態量XFB2來提供的手段。
在誤動作處理部52，首先利用指令REF和反饋狀態量XFB生成定位終了信號。其次，在第1限制信號FBALM1中加入定位終了，以提供限制信號FBALM。然后將程序控制指令SON、伺服信號和清零信號合成為機械限制信號MALM。再根據程序控制指令SON中的清零信號的狀態，將誤動作處理部52的狀態復位。
在控制運算部51進行以下處理當以下(1)式成立時，依據指令REF和反饋狀態量XFB，采用與伺服控制部3所不具備的控制運算方式進行控制運算，以提供轉矩指令TREF。
MALM＝0 (1)當以下(2)式成立時，在將控制運算部51的控制運算狀態量進行初始化的同時，依據指令REF和反饋狀態量XFB，采用與伺服控制部3所不具備的控制運算方式進行控制運算，以提供轉矩指令TREF。
MALM＝1 (2)當以下(3)式成立時，控制運算部51不進行控制運算，在將控制運算部的控制運算狀態量進行初始化的同時，將轉矩指令TREF強制地設定為零。
MALM＝2 (3)當以下(4)式成立時，將控制運算部51的控制參數設定為新的值以后，依據指令REF和反饋狀態量XFB，進行控制運算部51的控制運算，以提供轉矩指令TREF。
MALM＝3 (4)因此，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于利用了機械限制信號MALM，故控制運算部51的處理變得更為簡單，可以用同一運算器進行高速的控制運算。
本發明的第3個實施方案如圖3、19所示。控制運算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF的指令前處理部51-1；利用上述位置仿真指令XREF、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-2；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的濾波處理部51-3。
指令前處理部51-1如圖19所示，并進行以下處理當上式(1)或(4)成立時，進行以下(5)、(6)式的處理。其中，(K)為時間K＊T的變量值，T為上位控制部4的指令輸出周期，(k)為時間k＊t的變量值，t為機械控制部5的控制周期。
XREF(K+k)＝(REF(K)-REF(K-1))＊k/K (5)k＝0～T/t (6)當上式(2)成立時，進行以下(7)、(8)式的處理。
REF(K-1)＝0 (7)XREF(K+k)＝(REF(K)-REF(K-1))＊k/K (8)當上式(3)成立時，進行以下(9)、(10)式的處理。
REF(K-1)＝0 (9)REF(K)＝0 (10)在反饋處理部51-2進行以下處理當上式(1)成立時，進行以下(11)式的處理。其中，s為微分運算符，Kp為位置控制增益，Ki為積分控制增益，Kv為微分控制增益，(j)為時間j＊t的變量值。
TREF0＝(Kp+Kv＊s+Ki/s)＊(XREF-XFB)(11)當上式(2)成立時，將(11)式的微分器和積分器進行初始化后，進行(11)式的運算。
當上式(3)成立時，將(11)式的微分器和積分器進行初始化后，作以下設定。
TREF0(j)＝0 (12)當上式(4)成立時，在完成以下(13)、(14)、(15)式的運算后，進行(11)式的運算。
Kp＝Kp0 (13)Kv＝Kv0 (14)Ki＝Ki0 (15)其中，Kp0、Kv0、Ki0為事先設定的可變控制增益。
在濾波處理部51-3進行以下處理當上式(1)成立時，進行(16)式的處理。
TREF＝TREF0/(tf＊s+1)(16)其中，tf為濾波器的時間常數。
當上式(2)成立時，對(16)式的濾波狀態進行初始化后，進行(16)式的運算。
當上式(3)成立時，對(16)式的濾波狀態進行初始化后，進行(17)式的運算。
TREF＝0 (17)當上式(4)成立時，進行(18)式的處理后，進行(16)的運算。
tf＝tf0 (18)其中，tf0為預先設定的可變控制增益。
由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于采用了機械限制信號MALM，并將各控制增益改為可變量，故可以獲得更加頑強的控制性能。另外由于在指令前處理部51-1對指令REF進行了平滑處理，故能夠防止由指令REF的非連續性而產生的振動，以使對電機驅動裝置1的驅動變得更平滑。
本發明的第4個實施方案如圖4所示。控制運算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和速度仿真指令VREF的指令前處理部51-4；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-5；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的濾波處理部51-3。
指令前處理部51-4進行以下處理當上式(1)或(4)成立時，進行(19)、(20)式的處理。
XREF(K+k)＝(REF(K)-REF(K-1))＊k/K(19)VREF(j)＝(XREF(j)-XREF(j-1))/t (20)當上式(2)成立時，進行(7)、(8)式的處理的同時，進行(21)式的處理。然后進行(20)式的處理。
XREF(j-1)＝0 (21)當上式(3)成立時，進行(7)、(8)式，和以下(22)、(23)、(24)式的處理。
XREF(j)＝0 (22)XREF(j-1)＝0 (23)VREF(j)＝0 (24)反饋處理部51-5進行以下的處理當上式(1)成立時，進行(25)式的處理。
TREF0＝(Kp+Ki/s)＊(XREF-XFB)+Kv＊(VREF-s＊XFB)(25)當上式(2)成立時，先將(25)式的微分器和積分器初始化后，進行(25)式的運算。
當上式(3)成立時，先將(25)式的微分器和積分器初始化后，進行(12)式的處理。
當上式(4)成立時，進行(13)～(15)式的處理后，進行(25)式的運算。
由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于在反饋處理部51-5中利用了速度仿真指令VREF，從而增強了電機驅動裝置1的針對指令REF的速度成分的一致性，故能達到對指令REF的響應的高速化，可以高速地對電機驅動裝置1進行高速驅動。
本發明的第5個實施方案如圖5所示。控制運算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、第1轉矩仿真指令TREF1、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-7；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的濾波處理部51-3。
指令前處理部51-6進行以下處理當上式(1)或(4)成立時，進行(19)、(20)式處理的同時，進行(26)式的處理。
TREF1(j)＝(VREF(j)-VREF(j-1))＊Jm/t (26)當上式(2)成立時，進行(7)、(8)、(21)式的處理的同時，進行以下(27)式的處理。然后進行(26)式的處理。
VREF(j-1)＝0 (27)當上式(3)成立時，進行(9)、(10)、(22)～(24)式的處理，和以下(28)、(29)式的處理。
TREF1(j)＝0 (28)
TREF1(j-1)＝0 (29)反饋處理部51-7進行以下的處理當上式(1)成立時，進行(30)式的處理。
TREF0＝(Kp+Ki/s)＊(XREF-XFB)+Kv＊(VREF-s＊XFB)+TREF1 (30)當上式(2)成立時，先將(30)式的微分器和積分器初始化后，進行(30)式的運算。
當上式(3)成立時，先將(30)式的微分器和積分器初始化后，進行(12)式的運算。
當上式(4)成立時，進行(13)～(15)式的處理后，進行(30)式的運算。
由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于在反饋處理部51-7采用了速度仿真指令VREF和第1轉矩仿真指令TREF1，故即使在反饋處理部51-7的控制增益被設定為較低情況下，也能實現對指令REF的速度和加速度的響應特性的進一步高速化，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明的第6個實施方案如圖6所示。控制運算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-5；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8。
利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部51-9。
濾波處理部51-8進行以下處理當上式(1)成立時，進行(31)式的處理。
TREFF＝TREF0/(tf＊s+1)(31)當上式(2)成立時，將(31)式中濾波器的狀態初始化后，進行(31)式的運算。
當上式(3)成立時，將(31)式中濾波器的狀態初始化，并進行(32)式的處理。
TREFF＝0 (32)當上式(4)成立時，進行(18)式的處理后，進行(32)式的運算。
轉矩合成部51-9進行以下(33)式的處理TREF＝TREF1+TREFF (33)由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于將第1轉矩仿真指令TREF1直接輸入到轉矩合成部51-9，與前述實施方案相比，可以用第1轉矩仿真指令TREF1直接驅動伺服控制部3，能實現對指令REF的加速度響應特性的進一步高速化，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明的第7個實施方案如圖7所示。控制運算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述位置仿真指令XREF、第1轉矩仿真指令TREF1、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-11；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的濾波處理部51-3。
指令前處理部51-10進行以下處理當上式(1)或(4)成立時，進行(19)、(20)式處理的同時，進行(26)式的處理。
當上式(2)成立時，進行(7)、(8)、(21)式處理的同時，進行(27)式的處理后，進行(2
6)式的處理。
當上式(3)成立時，進行(9)、(10)、(22)～(24)以及(28)、(29)式的處理。
反饋處理部51-11進行以下處理當上式(1)成立時，進行(34)式的處理。
TREF0＝(Kp+Ki/s+Kv＊s)＊(XREF-XFB)+TREF1 (34)當上式(2)成立時，先將(34)式的微分器和積分器初始化后，進行(34)式的運算。
當上式(3)成立時，先將(34)式的微分器和積分器初始化后，進行(12)式的處理。
當上式(4)成立時，進行(13)～(15)式的處理后，進行(34)式的運算。
由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于在反饋處理部51-11中未利用速度仿真指令VREF，減少了控制運算量，可以實現更高速的控制運算，故能實現對指令REF的響應特性的進一步高速化，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明的第8個實施方案如圖8所示。控制運算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述位置仿真指令XREF、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-2；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8。
利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部51-9。
由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于將第1轉矩仿真指令TREF1直接輸入到轉矩合成部51-9，與前述實施方案相比，可以用第1轉矩仿真指令TREF1直接驅動伺服控制部3，能實現對指令REF的加速度響應特性的進一步高速化，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明的第9個實施方案如圖9所示。控制運算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH的傳感仿真部51-13；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-12；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部51-9。
傳感器仿真部51-13進行以下處理當上式(1)成立時，進行(35)、(36)、(37)式的運算。
XFBH(j+1)＝XFBH(j)+VFBH(j)＊t+(XFB(j)-XFBH(j))＊L1 (35)VFBH(j+1)＝VFBH(j)+TREF＊t/Jm+DFBH(j)＊t/Jm+(XFB(j)-XFBH(j))＊L2 (36)DFBH(j+1)＝DFBH(j)+(XFB(j)-XFBH(j))＊L3 (37)
其中，L1、L2、L3為傳感仿真部部51-13的控制增益。
當上式(2)成立時，進行(38)、(39)、(40)式的處理后，進行(35)～(37)式的運算。
XFBH(j)＝0 (38)VFBH(j)＝0 (39)DFBH(j)＝0 (40)當上式(3)成立時，進行(38)～(40)式的運算后，進行(41)～(43)式的處理。
XFBH(j+1)＝0(41)VFBH(j+1)＝0(42)DFBH(j+1)＝0(43)當上式(4)成立時，進行(44)～(46)式的處理后，進行(35)～(37)式的運算。
L1＝L10 (44)L2＝L20 (45)L3＝L30 (46)其中，L10、L20、L30為預先設定的傳感仿真部部51-13的可變控制增益。
反饋處理部51-12進行以下處理當上式(1)成立時，進行(47)式的運算。
TREF0＝(Kp+Ki/s)＊(XREF-XFBH)+Kv＊(VREF-s＊XFBH)(47)當上式(2)成立時，先將(47)式的微分器和積分器初始化后，進行(47)式的運算。
當上式(3)成立時，先將(47)式的微分器和積分器初始化后，進行(12)式的處理。
當上式(4)成立時，進行(13)～(15)式的處理后，進行(47)式的運算。
由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于利用了位置推算值XFBH進行反饋控制，減少了由反饋狀態量XFB中所含干擾和量化誤差而引起的不良影響，故可以將反饋處理部51-12的控制增益設定在較高水平。因此，能實現對指令REF的響應特性的進一步的高速化的同時，還可以減少干擾對電機驅動裝置1產生的影響，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明的第10個實施方案如圖10所示。控制運算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH和速度推算值VFBH的傳感仿真部51-15；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-14；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部51-9。
傳感仿真部51-15可以采用與前述實施方案中9所記傳感仿真部51-13相同的結構。
反饋處理部51-14進行以下的處理當上式(1)成立時，進行(48)式的處理。
TREF0＝(Kp+Ki/s)＊(XREF-XFBH)+Kv＊(VREF-VFBH)(48)當上式(2)成立時，先將(48)式的微分器和積分器初始化后，進行(48)式的運算。
當上式(3)成立時，先將(48)式的微分器和積分器初始化后，進行(12)式的處理。
當上式(4)成立時，進行(13)～(15)式的處理后，進行(48)式的運算。
由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于利用了位置推算值XFBH進行反饋控制，取消了反饋處理部51-14中的差分運算。減少了由干擾和量化誤差而引起的不良影響，故可以將反饋處理部51-14的控制增益設定在較高水平。因此，能實現對指令REF的響應特性的進一步的高速化的同時，還可以減少干擾對電機驅動裝置1產生的影響，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明的第11個實施方案如圖11所示。控制運算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-6；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH的傳感仿真部51-17；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、干擾推算值DFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-16；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部51-9。
傳感仿真部51-17可以采用與前述實施方案9中所記傳感仿真部51-13相同的結構。
反饋處理部51-16進行以下的處理當上式(1)成立時，進行(49)式的處理。
TREF0＝(Kp+Ki/s)＊(XREF-XFBH)+Kv＊(VREF-VFBH)+DFBH(49)當上式(2)成立時，先將(49)式的微分器和積分器初始化后，進行(49)式的運算。
當上式(3)成立時，先將(49)式的微分器和積分器初始化后，進行(12)式的處理。
當上式(4)成立時，進行(13)～(15)式的處理后，進行(49)式的運算。
由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于在傳感仿真部51-17中采用了干擾監視結構，可以準確地推算位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH，故可以將反饋處理部51-16的控制增益設定在更高水平。并且，由于將干擾推算值DFBH導入到反饋處理部51-16，從而可以高速地減少干擾對電機驅動裝置1產生的影響，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明的第12個實施方案如圖12所示。控制運算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH的傳感仿真部51-13；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-18；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部51-9。
反饋處理部51-18進行以下的處理當上式(1)成立時，進行(50)式的處理。
TREF0＝(Kp+Ki/s+Kv＊s)＊(XREF-XFBH) (50)當上式(2)成立時，先將(50)式的微分器和積分器初始化后，進行(50)式的運算。
當上式(3)成立時，先將(50)式的微分器和積分器初始化后，進行(12)式的處理。
當上式(4)成立時，進行(13)～(15)式的處理后，進行(50)式的運算。
由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于減少了指令前處理部51-10的運算量，可以提高機械控制部5的運算速度，并獲得更高的控制運算速度。故可以將反饋處理部51-18的控制增益設定在較高水平，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明的第13個實施方案如圖13所示。控制運算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH和速度推算值VFBH的傳感仿真部51-15；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-19；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部51-9。
反饋處理部51-19進行以下的處理當上式(1)成立時，進行(51)式的處理。
TREF0＝(Kp+Ki/s+s)＊(XREF-XFBH)+Kv＊(XREF＊s-VFBH) (51)當上式(2)成立時，先將(51)式的微分器和積分器初始化后，進行(51)式的運算。
當上式(3)成立時，先將(51)式的微分器和積分器初始化后，進行(12)式的處理。
當上式(4)成立時，進行(13)～(15)式的處理后，進行(51)式的運算。
由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于取消了對XFBH的微分運算，故具有抑制干擾等影響的效果。因此可以將反饋處理部51-19的控制增益設定在較高水平，使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明的第14個實施方案如圖14所示。控制運算部51的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部51-10；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH的傳感仿真部51-17；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、干擾推算值DFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部51-20；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部51-8；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部51-9。
反饋處理部51-20進行以下的處理當上式(1)成立時，進行(52)式的處理。
TREF0＝(Kp+Ki/s+s)＊(XREF-XFBH)+Kv＊(XREF＊s-VFBH)+DFBH (52)當上式(2)成立時，先將(52)式的微分器和積分器初始化后，進行(52)式的運算。
當上式(3)成立時，先將(52)式的微分器和積分器初始化后，進行(12)式的處理。
當上式(4)成立時，進行(13)～(15)式的處理后，進行(52)式的運算。
由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于對DFBH進行了補償，提高了反饋處理部51-20的抗干擾性，具有改善對干擾響應性的效果，故可以使對電機驅動裝置1的驅動變得更為高速和平滑。
本發明的第15個實施方案如圖15～18所示。圖15所示濾波處理部51-3的特征是該裝置包括利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供第2轉矩仿真指令TREF2的第1低通濾波處理部51-31；利用上述第2轉矩仿真指令TREF2和機械限制信號MALM，提供第3轉矩仿真指令TREF3的第1帶通濾波處理部51-32；利用上述第3轉矩仿真指令TREF3和機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的第2帶通濾波處理部51-33。
圖16所示濾波處理部51-3的特征是該裝置包括利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供第2轉矩仿真指令TREF2的第1低通濾波處理部51-31；利用上述第2轉矩仿真指令TREF2和機械限制信號MALM，提供第3轉矩仿真指令TREF3的第1帶通濾波處理部51-32；利用上述第3轉矩仿真指令TREF3和機械限制信號MALM，提供第4轉矩仿真指令TREF4的第2帶通濾波處理部51-34。
利用上述第4轉矩仿真指令TREF4和機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的第3帶通濾波處理部51-35。
圖17所示濾波處理部51-8的特征是該裝置包括利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供第2轉矩仿真指令TREF2的第1低通濾波處理部51-81；利用上述第2轉矩仿真指令TREF2和機械限制信號MALM，提供第3轉矩仿真指令TREF3的第1帶通濾波處理部51-82；利用上述第3轉矩仿真指令TREF3和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的第2帶通濾波處理部51-83。
圖18所示濾波處理部51-8的特征是該裝置包括利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供第2轉矩仿真指令TREF2的第1低通濾波處理部51-81；利用上述第2轉矩仿真指令TREF2和機械限制信號MALM，提供第3轉矩仿真指令TREF3的第1帶通濾波處理部51-82；利用上述第3轉矩仿真指令TREF3和機械限制信號MALM，提供第4轉矩仿真指令TREF4的第2帶通濾波處理部51-84。
利用上述第4轉矩仿真指令TREF4和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的第3帶通濾波處理部51-85。
低通波濾波處理部進行以下的處理當上式(1)成立時，按(53)式的傳遞函數進行處理。
Gf(s)＝1/(tf1＊s+1) (53)其中，tf1為低通波濾波的時間常數。
當上式(2)成立時，先將(53)式的狀態量初始化后，進行(53)式的運算。
當上式(3)成立時，先將(53)式的狀態量初始化后，將低通濾波處理部的輸出強制地設為零。
當上式(4)成立時，設
tf1＝tf10 (54)并進行(53)式的運算。其中tf10為預先設定的新的時間常數。
各個帶通波濾波處理部進行以下的處理當上式(1)成立時，按(53)式的傳遞函數進行處理。
Gn(s)＝(s＊s+wm＊wm)/(s＊s+wm＊s/Qm+wm＊wm) (55)其中，wm為第m帶通波濾波處理部的帶通波濾波的截止頻率，Qm為第m帶通波濾波處理部的帶通波濾波的衰減系數。
當上式(2)成立時，先將(55)式的狀態量初始化后，進行(55)式的運算。
當上式(3)成立時，先將(55)式的狀態量初始化后，將低通濾波處理部的輸出強制地設為零。
當上式(4)成立時，設wm＝wm0 (56)Qm＝Qm0 (57)并進行(55)式的運算。其中wm 0、Qm0為預先設定的截止頻率和衰減系數。
由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，在采用低通濾波處理以抑制高周期范圍的振動特性的同時，對電機驅動裝置1中同時存在的復數個共振點進行個別的帶通慮波處理，故可以高效地抑制電機驅動裝置1的振動。并且由于提高了反饋處理部的抗干擾性，同時改善了對干擾和指令的響應特性，所以能夠達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明的第16個實施方案如圖20所示。指令前處理部51-1的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；利用上述平滑指令REFM和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF的前處理濾波部51-12。
平滑指令處理部51-11進行以下的處理當上式(1)或(4)成立時，進行以下(58)、(59)式的處理。
REFM(K+k)＝(REF(K)-REF(K-1))＊k/K (58)k＝0～T/t (59)當上式(2)成立時，進行以下(60)、(61)式的處理。
REFM(K-1)＝0(60)REFM(K+k)＝(REF(K)-REF(K-1))＊k/K (61)當上式(3)成立時，進行以下(62)、(63)式的處理。
REFM(K-1)＝0(62)REFM(K)＝0 (63)前處理濾波部51-12進行以下的處理當上式(1)成立時，進行以下(64)式的處理。其中tpf為前處理濾波部的時間常數。
XREF＝REFM/(tpf＊s+1)(64)當上式(2)成立時，將(64)式的狀態量初始化后，進行(64)式的處理。
當上式(3)成立時，將(64)式的狀態量初始化后，進行(65)式的處理。
XREF＝0 (65)當上式(4)成立時，進行(66)式的處理后，進行(64)式的處理。其中tpf0為前處理濾波部的預先決定的新的時間常數。
tpf＝tpf0 (66)由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于對指令REF進行了平滑處理，故可以防止由指令REF的非連續性而產生的振動。所以可以改善對指令REF的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明的第17個實施方案如圖21所示。指令前處理部51-1的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；利用上述平滑指令REFM、機械限制信號MALM、狀態仿真量XFF，提供第1轉矩仿真指令TREF1的前饋控制器51-14；利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和機械限制信號MALM，提供狀態仿真量XFF、位置仿真指令XREF的仿真模型51-13。
仿真模型51-13是用含有至少2次以上積分操作的特定的函數運算，對轉矩指令TREF到負荷13的傳遞特性和響應特性進行仿真的仿真模型。仿真模型51-13進行以下處理當上式(1)成立時，進行以下(67)～74)式的處理。其中Kc為彈性系數，JL為負荷端的轉動慣量，JM為驅動端的轉動慣量，{ }為集合。
XL＊s＝VL (67)VL＊s＝Kc＊XS/JL (68)XM＊s＝VM (69)VM＊s＝(TREF1-Kc＊XS)/JM (70)XS＝XM-XL (71)VS＝VM-VL (72)XFF＝{XL、VL、XS、VS} (73)XREF＝XM (74)當上式(2)成立時，對XL、VL、XS、VS、XM、VM進行初始化后，進行(67)～74)式的處理。
當上式(3)成立時，對XL、VL、XS、VS、XM、VM進行初始化后，進行以下(75)式的處理。
XREF＝0(75)當上式(4)成立時，進行以下(76)～(78)式的處理后，進行(67)～74)式的處理。
其中JL0、JM0、Kc0為仿真模型的預先決定的新的系數。
JL＝JL0(76)JM＝JM0(77)Kc＝Kc0(78)為使仿真模型51-13的負荷與平滑指令REFM相一致，前饋控制器51-14采用生成第1轉矩仿真指令TREF1的結構。前饋控制器51-14進行以下的處理當上式(1)成立時，進行(79)式的處理。其中K1～K4、Ki為控制增益。
TREF1＝(REFM-XL)＊(K1+Ki/s)-K2＊VL-K3＊XS-K4＊VS (79)由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于仿真模型51-13是對轉矩指令TREF到負荷13的傳遞特性和響應特性進行仿真的模型，位置仿真指令XREF是在負荷13不產生振動時，對電機驅動裝置1的軌跡特性進行仿真的指令，因此即使不提高反饋特性，也可以改善電機驅動裝置1對指令REF的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明的第18個實施方案如圖22所示。指令前處理部51-4的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；利用上述平滑指令REFM、機械限制信號MALM、狀態仿真量XFF，提供第1轉矩仿真指令TREF1的前饋控制器51-14；利用上述第1轉矩仿真指令TREF1、機械限制信號MALM，提供狀態仿真量XFF、位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF的仿真模型51-15。
仿真模型51-15是用含有至少2次以上積分操作的特定的函數，對轉矩指令TREF到負荷13的傳遞特性和響應特性進行仿真的仿真模型。仿真模型51-15進行以下處理當上式(1)成立時，進行(67)～74)式和以下(80)式的處理。
VREF＝VM(80)當上式(2)成立時，對XL、VL、XS、VS、XM、VM進行初始化后，進行(67)～74)式和(80)式的處理。
當上式(3)成立時，對XL、VL、XS、VS、XM、VM進行初始化后，進行以下(75)式和以下(81)式的處理。
XREF＝0 (81)當上式(4)成立時，進行以下(76)～(78)式的處理后，進行(67)～74)式和(80)式的處理。
由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于向反饋處理部提供了速度仿真指令VREF，可以將電機11的速度響應控制得與速度仿真指令VREF更加一致，故即使不提高反饋的特性，也可以改善對指令REF的速度響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明的第19個實施方案如圖23所示。指令前處理部51-6的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；根據上述平滑指令REFM、機械限制信號MALM、狀態仿真量XFF，提供第1轉矩仿真指令TREF1的前饋控制器51-14；利用上述第1轉矩仿真指令TREF1、機械限制信號MALM，提供狀態仿真量XFF、位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF的仿真模型51-15。
由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，仿真模型51-15是對轉矩指令TREF到負荷13的傳遞特性和響應特性進行仿真的模型，故第1轉矩仿真指令TREF1具有使負荷13與平滑指令REFM相一致的反系特性。由于向反饋處理部提供了第1轉矩仿真指令TREF1，所以即使不提高反饋的特性，也可以改善對指令REF的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明的第20個實施方案如圖24所示。指令前處理部51-10的特征是該裝置包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部51-11；利用上述平滑指令REFM、機械限制信號MALM、狀態仿真量XFF，提供第1轉矩仿真指令TREF1的前饋控制器51-14；利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和機械限制信號MALM，提供狀態仿真量XFF、位置仿真指令XREF的仿真模型51-13。
由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，由于采用了只向反饋處理部提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的方式，從而減少了反饋處理部的運算量，故可以達到反饋處理部運算的高速化。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機驅動裝置1對干擾的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明的第21個實施方案如圖25所示。仿真模型51-13的特征是該裝置包括；利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和機械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器51-13-1；利用上述拖動速度仿真量VM和機械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器51-13-2；將上述拖動位置仿真量XM轉換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動位置仿真量XM和拖動速度仿真量VM轉換為狀態仿真量XFF的手段。
積分運算器51-13-1進行以下的處理當上式(1)成立時，進行(82)式的處理。
VM＝TREF1/(JM＊s)(82)當上式(2)成立時，將(82)式的積分器初始化后，進行(82)式的處理。
當上式(3)成立時，將(82)式的積分器初始化后，進行以下(83)式的處理。
VM＝0(83)當上式(4)成立時，進行(77)式的處理后，進行以下(83)式的處理。
積分運算器51-13-2進行以下的處理當上式(1)或(4)成立時，進行(84)式的處理。
XM＝VM/s (84)當上式(2)成立時，將(84)式的積分器初始化后，進行(84)式的處理。
當上式(3)成立時，將(84)式的積分器初始化后，進行以下(85)式的處理。
XM＝0(85)另外，本實施方案是在以下(86)、(87)式的條件下進行的。
XREF＝XM (86)XFF＝{XM、VM}(87)由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，當可以將從轉矩指令TREF到負荷13之間的傳遞函數和響應特性視為剛性系統時，仿真模型51-13可以采用圖25所示的電路結構，故可以實現高速的處理。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機驅動裝置1對干擾的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明的第22個實施方案如圖26所示。仿真模型51-13的特征是該裝置包括利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和第1仿真彈性轉矩TREF1B，提供第1合成轉矩TREF1A的減法器51-13-3；利用上述第1合成轉矩TREF1A和機械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器51-13-4；利用上述拖動速度仿真量VM和機械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器51-13-5；利用上述拖動位置仿真量XM和負荷位置仿真量XL，提供扭轉位置仿真量SX的減法器51-13-6；利用上述扭轉位置仿真量SX，提供第1仿真彈性轉矩TREF1B的系數器51-13-7；利用上述第1仿真彈性轉矩TREF1B和機械限制信號MALM，提供負荷速度仿真量VL的積分器51-13-8；利用上述負荷速度仿真量VL和機械限制信號MALM，提供負荷位置仿真量XL的積分器51-13-9；利用上述拖動速度仿真量VM和負荷位置仿真量XL，提供扭轉速度仿真量SV的減法器51-13-10；將上述負荷位置仿真量XL、負荷速度仿真量VL、扭轉位置仿真量SX、扭轉速度仿真量SV轉換為狀態仿真量XFF的手段；將上述拖動位置仿真量XM轉換為位置仿真指令XREF的手段。
減法器51-13進行(88)式的處理。
TREF1A＝TREF1-TREF1B (88)積分運算器51-13-4進行以下處理當上式(1)成立時，進行(89)式的處理。
VM＝TREF1A/(JM＊s) (89)當上式(2)成立時，將(89)式的積分器初始化后，進行(89)式的處理。
當上式(3)成立時，將(89)式的積分器初始化后，進行(89)式的處理。
當上式(4)成立時，進行(77)式的處理后，進行(89)式的處理。
積分運算器51-13-5進行以下處理當上式(1)或(4)成立時，進行(84)式的處理。
當上式(2)成立時，將(84)式的積分器初始化后，進行(84)式的處理。
當上式(3)成立時，將(84)式的積分器初始化后，進行(85)式的處理。
積分運算器51-13-6進行以下(90)式的處理。
SX＝XM-XL (90)系數器51-13-7進行以下處理當上式(1)～(3)的其中之一成立時，進行(91)式的處理。
TREF1B＝Kc＊SX (91)當上式(4)成立時，進行(78)式的處理后，進行(91)式的處理。
積分運算器51-13-8進行以下處理當上式(1)成立時，進行(92)式的處理。
VL＝TREF1B/(JL＊s) (89)當上式(2)成立時，將(92)式的積分器初始化后，進行(92)式的處理。
當上式(3)成立時，將(92)式的積分器初始化后，進行(93)式的處理。
VL＝0 (93)當上式(4)成立時，進行(76)式的處理之后，進行(93)式的處理。
積分運算器51-13-9進行以下處理當上式(1)或(4)成立時，進行(94)式的處理。
XL＝VL/s(94)當上式(2)成立時，將(94)式的積分器初始化后，進行(94)式的處理。
當上式(3)成立時，將(94)式的積分器初始化后，進行(95)式的處理。
XL＝0 (95)減法器51-13進行(96)式的處理。
SV＝VM-VL (96)另外，本實施方案是在以下(97)、(98)式的條件下進行的。
XREF＝XM(97)XFF＝{XL、VL、SX、SV} (98)由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，當可以將從轉矩指令TREF到負荷13之間的傳遞函數和響應特性視為雙慣性系統時，仿真模型可以采用圖26所示的電路結構，故可以實現高速的處理。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機驅動裝置1對干擾的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
本發明的第23個實施方案如圖27所示。仿真模型51-15的特征是該裝置包括利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和機械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器51-13-1；利用上述拖動速度仿真量VM和機械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器51-13-2；將上述拖動位置仿真量XM轉換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動速度仿真量VM轉換為速度仿真指令VREF的手段；將上述拖動位置仿真量XM、拖動速度仿真量VM轉換為狀態仿真量XFF的手段。
本實施方案是在以下(99)、(100)式的條件下進行的。
XREF＝XM(99)VREF＝VM (100)由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，當可以將從轉矩指令TREF到負荷13之間的傳遞函數和響應特性視為剛性系統時，采用向反饋處理部高速提供速度仿真指令VREF的方式，故使反饋處理部可以更為有效地利用速度仿真指令VREF。因此可以使電機驅動裝置1對指令REF的響應特性變得平滑，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動。
本發明的第24個實施方案如圖28所示。仿真模型51-15的特征是該裝置包括利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和第1仿真彈性轉矩TREF1B，提供第1合成轉矩TREF1A的減法器51-13-3；利用上述第1合成轉矩TREF1A和機械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器51-13-4；利用上述拖動速度仿真量VM和機械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器51-13-5；利用上述拖動位置仿真量XM和負荷位置仿真量XL，提供扭轉位置仿真量SX的減法器51-13-6；利用上述扭轉位置仿真量SX，提供第1仿真彈性轉矩TREF1B的系數器51-13-7；利用上述第1仿真彈性轉矩TREF1B和機械限制信號MALM，提供負荷速度仿真量VL的積分器51-13-8；利用上述負荷速度仿真量VL和機械限制信號MALM，提供負荷位置仿真量XL的積分器51-13-9；利用上述拖動速度仿真量VM和負荷速度仿真量VL，提供扭轉速度仿真量SV的減法器51-13-10；將上述負荷位置仿真量XL、負荷速度仿真量VL、扭轉位置仿真量SX、扭轉速度仿真量SV轉換為狀態仿真量XFF的手段；將上述拖動位置仿真量XM轉換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動速度仿真量VM轉換為速度仿真指令VREF的手段。
本實施方案是在(99)、(100)式的條件下進行的。
由此可見，采用本實施方案，在具有前述實施方案的效果的同時，當可以將從轉矩指令TREF到負荷13之間的傳遞函數和響應特性視為2維慣性系統時，采用向反饋處理部高速提供速度仿真指令VREF的方式，故使反饋處理部可以更為有效地利用速度仿真指令VREF。因此，可以提高反饋處理部的反饋特性，提高電機驅動裝置1對干擾的響應特性，達到高速、平滑地對電機驅動裝置1進行驅動的目的。
權利要求
1.一種機械控制裝置，具有電機驅動裝置(1)和通過檢測電機驅動裝置(1)的狀態量的一部分或全部來提供第1反饋狀態量XFB1的傳感器(2)，通過向電機驅動裝置(1)提供適當的電力UVW，使電機驅動裝置(1)達到所需動作，其特征是該裝置包括在生成指令REF的同時，利用第2反饋狀態量XFB2和限制信號FBALM的一部或全部，進行所要求的函數以及邏輯處理，并提供程序控制指令SON的上位控制部(4)；在具有位置控制方式、速度控制方式、轉矩控制方式的同時，被事先設定在轉矩控制運行方式的條件下，利用轉矩指令TREF、第1程序控制指令SON1以及上述第1反饋狀態量XFB1，提供電力UVW、第1限制信號FBALM1、和反饋狀態量XFB等的伺服控制部(3)；利用上述指令REF、上述反饋狀態量XFB、上述第1限制信號FBALM1和上述第1程序控制指令SON1，提供轉矩指令TREF、限制信號FBALM、第1程序控制指令SON1以及第2反饋狀態量XFB2等的機械控制部(5)。
2.如上述權利要求1中所述的機械控制裝置，其中所述的機械控制部(5)包括利用上述程序控制指令SON、第1限制信號FBALM1、指令REF、反饋狀態量XFB，提供機械限制信號MALM和限制信號FBALM的誤動作處理部(52)；利用上述指令REF、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的控制運算部(51)；將上述程序控制指令SON作為第1程序控制指令SON1來提供的手段；將上述反饋狀態量XFB作為第2反饋狀態量XFB2來提供的手段。
3.如上述權利要求2中所述的機械控制裝置，其中所述的控制運算部(51)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF的指令前處理部(51-1)利用上述位置仿真指令XREF、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-2)；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的濾波處理部(51-3)。
4.如上述權利要求2中所述的機械控制裝置，其中所述的控制運算部(51)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和速度仿真指令VREF的指令前處理部(51-4)；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-5)；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的濾波處理部(51-3)。
5.如上述權利要求2中所述的機械控制裝置，其中所述的控制運算部(51)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-6)；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、第1轉矩仿真指令TREF1、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-7)；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的濾波處理部(51-3)。
6.如上述權利要求2中所述的機械控制裝置，其中所述的控制運算部(51)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-6)；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-5)；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部(51-8)；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部(51-9)。
7.如上述權利要求2中所述的機械控制裝置，其中所述的控制運算部(51)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-10)；利用上述位置仿真指令XREF、第1轉矩仿真指令TREF1、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-11)；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩指令TREF的濾波處理部(51-3)。
8.如上述權利要求2中所述的機械控制裝置，其中所述的控制運算部(51)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-10)；利用上述位置仿真指令XREF、反饋狀態量XFB、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-2)；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部(51-8)；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部(51-9)。
9.如上述權利要求2中所述的機械控制裝置，其中所述的控制運算部(51)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-6)；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH的傳感仿真部(51-13)；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-12)；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部(51-8)；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部(51-9)。
10.如上述權利要求2中所述的機械控制裝置，其中所述的控制運算部(51)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-6)；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH和速度推算值VFBH的傳感仿真部(51-15)；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-14)；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部(51-8)；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部(51-9)。
11.如上述權利要求2中所述的機械控制裝置，其中所述的控制運算部(51)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF以及第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-6)；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH的傳感仿真部(51-17)；利用上述位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、干擾推算值DFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-16)；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部(51-8)；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部(51-9)。
12.如上述權利要求2中所述的機械控制裝置，其中所述的控制運算部(51)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-10)；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH的傳感仿真部(51-13)；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-18)；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部(51-8)；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部(51-9)。
13.如上述權利要求2中所述的機械控制裝置，其中所述的控制運算部(51)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-10)；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH和速度推算值VFBH的傳感仿真部(51-15)；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-19)；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部(51-8)；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部(51-9)。
14.如上述權利要求2中所述的機械控制裝置，其中所述的控制運算部(51)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF和第1轉矩仿真指令TREF1的指令前處理部(51-10)；利用上述反饋狀態量XFB、轉矩指令TREF、機械限制信號MALM，提供位置推算值XFBH、速度推算值VFBH和干擾推算值DFBH的傳感仿真部(51-17)；利用上述位置仿真指令XREF、位置推算值XFBH、速度推算值VFBH、干擾推算值DFBH、機械限制信號MALM，提供第0轉矩仿真指令TREF0的反饋處理部(51-20)；利用上述第0轉矩仿真指令TREF0和機械限制信號MALM，提供轉矩仿真指令TREFF的濾波處理部(51-8)；利用上述轉矩仿真指令TREFF和第1轉矩仿真指令TREF1，提供轉矩指令TREF的轉矩合成部(51-9)。
15.如上述權利要求3至5，以及7中所述的機械控制裝置，其中所述的濾波處理部(51-3)包括對上述第0轉矩仿真指令TREF0至少能夠進行1次低通濾波處理手段、2次或2次以上的帶通濾波處理手段。
16.如上述權利要求6，以及8至14中所述的機械控制裝置，其中所述的濾波處理部(51-8)包括對上述第0轉矩仿真指令TREF0至少能夠進行1次低通濾波處理手段、2次或2次以上的帶通濾波處理手段。
17.如上述權利要求3，以及15中所述的機械控制裝置，其中所述的指令前處理部(51-1)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部(51-11)；利用上述平滑指令REFM和機械限制信號MALM，提供位置仿真指令XREF的前處理濾波部(51-12)。
18.如上述權利要求3，以及15中所述的機械控制裝置，其中所述的指令前處理部(51-1)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部(51-11)；利用上述平滑指令REFM、機械限制信號MALM、狀態仿真量XFF，提供第1轉矩仿真指令TREF1的前饋控制器(51-14)；利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和機械限制信號MALM，提供狀態仿真量XFF、位置仿真指令XREF的仿真模型(51-13)。
19.如上述權利要求4，以及15中所述的機械控制裝置，其中所述的指令前處理部(51-4)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部(51-11)；利用上述平滑指令REFM、機械限制信號MALM、狀態仿真量XFF，提供第1轉矩仿真指令TREF1的前饋控制器(51-14)；利用上述第1轉矩仿真指令TREF1、機械限制信號MALM，提供狀態仿真量XFF、位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF的仿真模型(51-15)。
20.如上述權利要求5、6、以及9至11、和15、16中所述的機械控制裝置，其中所述的指令前處理部(51-6)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部(51-11)；根據上述平滑指令REFM、機械限制信號MALM、狀態仿真量XFF，提供第1轉矩仿真指令TREF1的前饋控制器(51-14)；利用上述第1轉矩仿真指令TREF1、機械限制信號MALM，提供狀態仿真量XFF、位置仿真指令XREF、速度仿真指令VREF的仿真模型(51-15)。
21.如上述權利要求7、8、以及12至16中所述的機械控制裝置，其中所述的指令前處理部(51-10)包括利用上述指令REF和機械限制信號MALM，提供平滑指令REFM的平滑指令處理部(51-11)；利用上述平滑指令REFM、機械限制信號MALM、狀態仿真量XFF，提供第1轉矩仿真指令TREF1的前饋控制器(51-14)；利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和機械限制信號MALM，提供狀態仿真量XFF、位置仿真指令XREF的仿真模型(51-13)。
22.如上述權利要求18、21中所述的機械控制裝置，其中所述的仿真模型(51-13)包括利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和機械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器(51-13-1)；利用上述拖動速度仿真量VM和機械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器(51-13-2)；將上述拖動位置仿真量XM轉換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動位置仿真量XM和拖動速度仿真量VM轉換為狀態仿真量XFF的手段。
23.如上述權利要求18、21中所述的機械控制裝置，其中所述的仿真模型(51-13)包括利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和第1仿真彈性轉矩TREF1B，提供第1合成轉矩TREF1A的減法器(51-13-3)；利用上述第1合成轉矩TREF1A和機械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器(51-13-4)；利用上述拖動速度仿真量VM和機械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器(51-13-5)；利用上述拖動位置仿真量XM和負荷位置仿真量XL，提供扭轉位置仿真量SX的減法器(51-13-6)；利用上述扭轉位置仿真量SX，提供第1仿真彈性轉矩TREF1B的系數器(51-13-7)；利用上述第1仿真彈性轉矩TREF1B和機械限制信號MALM，提供負荷速度仿真量VL的積分器(51-13-8)；利用上述負荷速度仿真量VL和機械限制信號MALM，提供負荷位置仿真量XL的積分器(51-13-9)；利用上述拖動速度仿真量VM和負荷位置仿真量XL，提供扭轉速度仿真量SV的減法器(51-13-10)；將上述負荷位置仿真量XL、負荷速度仿真量VL、扭轉位置仿真量SX、扭轉速度仿真量SV轉換為狀態仿真量XFF的手段；將上述拖動位置仿真量XM轉換為位置仿真指令XREF的手段。
24.如上述權利要求19、20中所述的機械控制裝置，其中所述的仿真模型(51-15)包括利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和機械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器(51-13-1)；利用上述拖動速度仿真量VM和機械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器(51-13-2)；將上述拖動位置仿真量XM轉換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動速度仿真量VM轉換為速度仿真指令VREF的手段；將上述拖動位置仿真量XM、拖動速度仿真量VM轉換為狀態仿真量XFF的手段。
25.如上述權利要求19、20中所述的機械控制裝置，其中所述的仿真模型(51-15)包括利用上述第1轉矩仿真指令TREF1和第1仿真彈性轉矩TREF1B，提供第1合成轉矩TREF1A的減法器(51-13-3)；利用上述第1合成轉矩TREF1A和機械限制信號MALM，提供拖動速度仿真量VM的積分器(51-13-4)；利用上述拖動速度仿真量VM和機械限制信號MALM，提供拖動位置仿真量XM的積分器(51-13-5)；利用上述拖動位置仿真量XM和負荷位置仿真量XL，提供扭轉位置仿真量SX的減法器(51-13-6)；利用上述扭轉位置仿真量SX，提供第1仿真彈性轉矩TREF1B的系數器(51-13-7)；利用上述第1仿真彈性轉矩TREF1B和機械限制信號MALM，提供負荷速度仿真量VL的積分器(51-13-8)；利用上述負荷速度仿真量VL和機械限制信號MALM，提供負荷位置仿真量XL的積分器(51-13-9)；利用上述拖動速度仿真量VM和負荷速度仿真量VL，提供扭轉速度仿真量SV的減法器(51-13-10)；將上述負荷位置仿真量XL、負荷速度仿真量VL、扭轉位置仿真量SX、扭轉速度仿真量SV轉換為狀態仿真量XFF的手段；將上述拖動位置仿真量XM轉換為位置仿真指令XREF的手段；將上述拖動速度仿真量VM轉換為速度仿真指令VREF的手段。
全文摘要
一種機械控制裝置,其特征是該裝置包括:在生成指令REF的同時,利用第2反饋狀態量XFB2和限制信號FBALM的一部或全部,進行所要求的函數以及邏輯處理,并提供程序控制指令SON的上位控制部4;在具有位置控制方式、速度控制方式、轉矩控制方式的同時,被事先設定在轉矩控制運行方式的條件下,利用轉矩指令TREF、第1程序控制指令SON1以及上述第1反饋狀態量XFB1,提供電力UVW、第1限制信號FBALM1、和反饋狀態量XFB等的伺服控制部3;利用上述指令REF、上述反饋狀態量XFB、上述第1限制信號FBALM1和上述第1程序控制指令SON1,提供轉矩指令TREF、限制信號FBALM、第1程序控制指令SON1以及第1反饋狀態量XFB2等的機械控制部5。
文檔編號G05D27/02GK1367413SQ0210926
公開日2002年9月4日 申請日期2002年3月7日 優先權日2002年3月7日
發明者王志宏 申請人:王志宏