[发明专利]电动机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括电动机和电动机控制装置在内的电动机系统，其中，上述电动机使动作对象物进行动作，上述电动机控制装置对电动机进行控制。

背景技术

目前，作为使机器人进行动作的电动机的控制装置，已知有一种通过P-PI控制(比例、比例积分控制)对电动机进行控制的电动机控制装置(例如参照专利文献1)。在进行P-PI控制的电动机控制装置中，电动机的旋转位置和旋转速度被反馈，并且对旋转位置的偏差进行比例控制，对旋转速度的偏差进行比例积分控制(PI控制)。

在包括进行P-PI控制的电动机控制装置和由该电动机控制装置控制的电动机在内的电动机系统中，当用方框图表示以电动机的旋转位置指令作为输入、以电动机的旋转位置作为输出的闭环系统时，例如图5所示那样。在图5中，Kp是位置环增益，Kv是速度环增益，Ki是积分增益。另外，K是包括朝电动机供给电力的放大器的固定增益和电动机的转矩常数在内的固定值除以机器人及电动机的惯量后获得的值即增益，p是与机器人及电动机的粘性相关的项除以机器人及电动机的惯量后获得的值即增益，s是拉普拉斯算子。此外，ω_F是滤波器的截止频率，利用滤波器将旋转位置转换为旋转速度。

专利文献1：日本专利特开2006-244300号公报

为了在使电动机稳定的状态下恰当地控制电动机，即便机器人及电动机的惯量等发生变动，也可与所控制的机器人及电动机的特性相配合地设定图5所示的闭环系统的特性(即电动机对旋转位置指令的响应特性)，并将该特性保持为一定，这是较为理想的。在图5所示的闭环系统中，当机器人及电动机的惯量等发生变动时，若恰当地调节速度环增益Kv，则即便机器人及电动机的惯量等发生变动，或许也能将该闭环系统的特性保持为一定。然而，为了与所控制的机器人及电动机的特性相配合地设定该闭环系统的特性自身，难以平衡良好、自动地对位置环增益Kp、速度环增益Kv及积分增益Ki进行调节。

发明内容

因此，本发明的技术问题在于提供一种电动机系统，能根据动作对象物、电动机的特性对以电动机的旋转位置指令作为输入、以电动机的旋转位置作为输出的闭环系统的特性进行设定，且即便动作对象物、电动机的惯量等发生变动，也能自动地将闭环系统的特性保持为一定。

另外，为了解决上述技术问题，本发明的电动机系统包括：使动作对象物进行动作的电动机；以及对电动机进行控制的电动机控制装置，其特征在于，当用方框图表示以电动机的旋转位置指令作为输入、以电动机的旋转位置作为输出的闭环系统时，闭环系统包括比例增益要素、积分滤波要素、电动机增益要素、电动机要素及微分滤波要素作为传递要素，并包括从闭环系统的输入部朝向输出部的前向通路和从闭环系统的输出部朝向输入侧的第一反馈通路及第二反馈通路，在前向通路中，在信号的传递方向上依次配置有第一相加点、比例增益要素、第二相加点、积分滤波要素、电动机增益要素及电动机要素，旋转位置指令输入第一相加点，第一反馈通路以负反馈方式与第一相加点连接，第二反馈通路以负反馈方式与第二相加点连接，并且微分滤波要素配置于第二反馈通路中，当将包括朝电动机供给电力的放大器的固定增益和电动机的转矩常数在内的固定值除以动作对象物及电动机的惯量而获得的值即增益设为K，将与动作对象物及电动机的粘性相关的项除以动作对象物及电动机的惯量而获得的值即增益设为p，并将拉普拉斯算子设为s时，具有用于根据动作对象物恰当地控制电动机的闭环系统的希望特性的传递函数即希望传递函数由m₀/(s²+m₁s+m₀)规定，比例增益要素是m₀，积分滤波要素是由(s²+q₁s+q₀)/(s²+a₁s)表示的传递函数，电动机增益要素是1/K，电动机要素是由K/(s²+ps)表示的传递函数，微分滤波要素是由(b₂s²+b₁s)/(s²+q₁s+q₀)表示的传递函数，a₁、b₁、b₂满足以下的关系，

a₁＝q₁+m₁-p

b₁＝q₀m₁