CN117318574A - 伺服马达控制方法及伺服马达控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种伺服马达控制方法及伺服马达控制装置。即使在输入超过马达的最大速度的指令时，也尽可能忠实于生成该指令的用户意图地进行马达的位置和速度的控制。根据指令脉冲进行伺服控制的伺服马达控制装置具有：加速度表，其按照对从速度0到马达的最大速度为止的范围进行分割而得到的多个速度区域的每一个存储平均加速度；加速度运算部，其根据指令脉冲求出每个速度区域的平均加速度并存储在加速度表中；缓冲器部，其储存指令脉冲的数量；饱和运算部，其在速度超过极限值时，将该超过部分的指令脉冲储存在缓冲器部中并保留到下一个控制周期，由此将马达的速度限制在极限值以内；以及速度变化单元，其从加速度表读出平均加速度并使速度变化。

Description

伺服马达控制方法及伺服马达控制装置

技术领域

本发明涉及用于机床的数值控制(NC：Numerical Control)等的伺服马达控制方法及伺服马达控制装置。

背景技术

在机床的数值控制中，根据数值控制程序(加工程序)，对机床的每个轴产生使该轴的马达移动一定的微小量的指令脉冲，根据该指令脉冲进行马达的伺服控制。在指令脉冲中存在使马达向正方向旋转的指令脉冲和使马达向负方向(也称为反方向)旋转的指令脉冲，从使马达向正方向旋转的指令脉冲的累计值中减去使马达向负方向旋转的指令脉冲的累计值后的值表示伺服控制中的对马达的当前的位置指令。在使马达向一个方向旋转的情况下，马达的速度与每单位时间输入的指令脉冲数成比例。

将工具或工件称为对象物，在数值控制中使用的指令脉冲中有时包含使对象物的移动速度骤变的部分。对象物的移动速度的骤变会给机床带来机械冲击，因此不优选。在这种情况下，对指令脉冲进行修正，以使急剧的速度变化成为平稳的速度变化。例如，专利文献1公开了如下内容：从指令脉冲中检测使对象物的移动速度骤变的部分，确定包含速度骤变部分的脉冲校正区间，仅在脉冲校正区间进行校正，以使速度的变化变得缓慢。另外，在数值控制中，在对象物的移动路径中包含拐角点的情况下，在拐角点的前后进行速度的加减速控制。专利文献2公开了一种数值控制装置，即使在加工程序的执行中变更时间常数，也能够在拐角点的前后适当地进行加减速控制。

专利文献3公开了：为了抑制在根据进给轴指令驱动机床时产生的振动，在从速度0向正方向加速到第一速度的期间、从第一速度减速到速度0的期间、从速度0向反方向加速到第二速度的期间、以及从第二速度减速到速度0的期间连续时，使这四个期间中的两个期间的长度相互相同，使剩余的两个期间的长度也相互相同。专利文献4公开了在进行机床的数值控制时，为了防止移动时间的浪费，合成连续的两个移动指令。

通常，马达的最大旋转速度是确定的。在进行数值控制的情况下，在由输入的指令脉冲决定的马达的旋转速度超过最大速度时，不能以这样的速度使马达旋转，所以以往忽略了这样的指令脉冲。但是，如果忽略指令脉冲，则工具或工件等对象物的位置会偏离用户所希望的位置。专利文献5公开了为了抑制这种位置偏移的发生，在输入了超过最大速度的指令时使马达以最大速度旋转，并且在指令中保存超过最大速度的部分并与下一个控制周期的指令值相加。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本专利第5336217号公报

专利文献2：日本专利第5573664号公报

专利文献3：日本特开2021-71895号公报

专利文献4：日本专利第5413085号公报

专利文献5：日本特开2003-202912号公报

发明内容

在专利文献5所记载的方法中，如果是使马达仅向一个方向旋转的情况，则即使在输入了超过马达的最大速度的指令的情况下，最终也能够使工具或工件的位置成为用户最初想要的位置。然而，用户的意图不仅包括对象的最终位置，还包括给予怎样的速度变化以将对象移动到指定的位置。在专利文献5所记载的方法中，关于给予怎样的速度变化，并不一定可反映出用户的意图。

本发明的目的在于提供一种伺服马达控制方法及伺服马达控制装置，即使在输入超过马达的最大速度的指令时，也能够尽可能忠实于生成该指令的用户的意图地进行马达的位置或速度变化的控制。

根据本发明的一个方式，提供一种伺服马达控制方法，被输入指令以规定的微小移动量移动的指令脉冲，并基于指令脉冲进行马达的伺服控制，该伺服马达控制方法具有：存储步骤，该存储步骤中将从速度0到马达的最大速度为止的范围分割为多个速度区域，按每个速度区域将过去输入的指令脉冲下的加速度的平均值作为平均加速度存储在加速度表中；速度限制步骤，该速度限制步骤中在由指令脉冲决定的速度超过指定的极限值时，将超过极限值的部分的指令脉冲储存在缓冲器中，并与在下一控制周期中输入的指令脉冲相加，由此将马达的速度限制在极限值以内；以及速度变化步骤，该速度变化步骤中从加速度表中读出与在速度限制步骤中被限制的速度对应的速度区域的平均加速度，使用读出的平均加速度使被限制在极限值以内的速度变化。

在一个方式的伺服马达控制方法中，根据过去输入的指令脉冲按每个速度区域求出平均加速度并存储在加速度表中，在根据极限值进行了速度限制时，根据速度限制后的指令脉冲所表示的速度从加速度表中读出平均加速度，根据读出的平均加速度使速度限制后的速度变化，因此能够以用户所希望的速度变化对马达进行伺服控制。

在一个方式中，优选加速度的平均值是加速度的移动平均值。通过使用移动平均值，即使在长期间内用户所希望的速度变化发生了变化的情况下，也能够以被认为符合该时刻的用户意图的速度变化来进行马达的伺服控制。另外，极限值可以是马达的额定最大速度，也可以是在额定最大速度的范围内由用户决定的最大速度。这样，通过使得能够设定极限值，从而能够按照用户的意图灵活地进行伺服控制。此外，在速度变化步骤中，当储存在缓冲器中的指令脉冲的数量超过阈值时，可以不进行使用了平均加速度的速度变更。通过这样的配置，可以容易地到达由指令脉冲指示的位置，而不会超程。

在一个方式中，指令脉冲可以由使马达向正方向旋转的正方向脉冲和使马达向负方向旋转的负方向脉冲构成，缓冲器可以由储存正方向脉冲的数量的正方向缓冲器和储存负方向脉冲的数量的负方向缓冲器构成。通过设置正方向缓冲器和负方向缓冲器这两者，容易应对马达向正方向和负方向这两方旋转的情形。在这种情况下，可以在向正方向驱动马达且负方向缓冲器的值为正时忽略所输入的正方向脉冲，在向负方向驱动马达且正方向缓冲器的值为正时忽略所输入的负方向脉冲。在这样忽略指令脉冲的情况下，在使马达往复移动时，至少对于最初的一次，能够可靠地到达由指令脉冲所希望的位置。另外，也可以根据需要进一步追加缓冲器。

根据本发明的另一方式，提供一种伺服马达控制装置，被输入指令以规定的微小移动量进行移动的指令脉冲，并基于指令脉冲进行马达的伺服控制，该伺服马达控制装置具有：加速度表，该加速度表将从速度0到马达的最大速度为止的范围分割为多个速度区域，并按每个速度区域将加速度的平均值作为平均加速度进行存储；加速度运算部，该加速度运算部对输入的指令脉冲进行分析，计算出该指令脉冲所表示的速度和加速度，求出每个速度区域的平均加速度并存储在加速度表中；缓冲器部，该缓冲器部储存指令脉冲的数量；饱和运算部，该饱和运算部在由指令脉冲决定的速度超过指定的极限值时，将超过极限值的部分的指令脉冲储存在缓冲器部中，并与在下一个控制周期中输入的指令脉冲相加，由此将马达的速度限制在极限值以内；以及速度变化单元，该速度变化单元从加速度表中读出与被限制在极限值以内的速度对应的速度区域的平均加速度，并使用读出的平均加速度使被限制在极限值以内的速度变化。

在另一方式的伺服马达控制装置中，在设置了存储根据过去输入的指令脉冲按每个速度区域计算出的平均加速度的加速度表、和基于极限值对按每个控制周期输入的指令脉冲进行速度限制的饱和运算部的基础上，通过速度变化单元，对于被限制在极限值以内的速度，根据基于该速度所属的速度区域从加速度表读出的平均加速度施加变化，因此能够以用户希望的速度变化对马达进行伺服控制。

在伺服马达控制装置中，优选加速度的平均值是加速度的移动平均值。通过使用移动平均值，即使在长期间内用户所希望的速度变化发生了变化的情况下，也能够以被认为符合该时刻的用户意图的速度变化来进行马达的伺服控制。另外，极限值可以是马达的额定最大速度，也可以是在额定最大速度的范围内由用户决定的最大速度。这样，通过使得能够设定极限值，从而能够按照用户的意图灵活地进行伺服控制。

在伺服马达控制装置中，速度变化单元也可以具备：速度区域分类部，该速度区域分类部判别与速度变化单元要输出的指令脉冲所表示的速度对应的速度区域；加速度选择部，该加速度选择部输入基于由速度区域分类部判别的速度区域来检索加速度表而得到的平均加速度，进行加速度的选择；以及速度决定部，该速度决定部对饱和运算部输出的指令脉冲施加变更，以使速度根据加速度选择部中所选择的加速度而变化，加速度选择部也可以在储存于缓冲器部的指令脉冲的数量超过阈值时选择0作为加速度，如果储存于缓冲器部的指令脉冲的数量为阈值则选择从加速度表得到的平均加速度作为加速度。通过这样的配置，可以容易地到达由指令脉冲指示的位置，而不会超程。

在伺服马达控制装置中，指令脉冲也可以由使马达向正方向旋转的正方向脉冲和使马达向负方向旋转的负方向脉冲构成，缓冲器部也可以具备储存正方向脉冲的数量的正方向缓冲器和储存负方向脉冲的数量的负方向缓冲器。通过设置正方向缓冲器和负方向缓冲器这两者，容易应对马达向正方向和负方向这两方旋转的情形。在这种情况下，可以在向正方向驱动马达且负方向缓冲器的值为正时忽略所输入的正方向脉冲，在向负方向驱动马达且正方向缓冲器的值为正时忽略所输入的负方向脉冲。在这样忽略指令脉冲的情况下，在使马达往复移动时，至少对于最初的一次，能够可靠地到达由指令脉冲所希望的位置。另外，也可以根据需要进一步追加缓冲器。

根据本发明的方式，即使在输入超过马达的最大速度的指令时，也能够尽可能忠实于生成该指令的用户意图地进行马达的位置和速度变化的控制。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的伺服马达控制装置的框图。

图2是示出速度限制处理部的结构的框图。

图3是说明速度限制处理部的动作的图。

图4是示出基于指令脉冲的速度与马达的实际速度的关系的曲线图。

具体实施方式

接着，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。图1是示出本发明的一个实施方式的伺服马达控制装置的结构的框图。本实施方式的伺服马达控制装置10用于在数值控制装置等中执行马达50的伺服控制。成为数值控制装置的控制对象的机床等通常具备多个轴，在每个轴设置有马达，但每个轴的马达的控制实质上是相同的，因此，在此说明与1轴的马达50的控制相关的部分。

为了进行马达50的伺服控制，向图1所示的伺服马达控制装置10输入从数值控制程序(NC程序)等输出的指令脉冲。该指令脉冲的每一个是指示以一定的微小移动量使马达旋转的脉冲，因此，马达50的旋转速度与指令脉冲的脉冲频率成比例。输入到伺服马达控制装置10的指令脉冲，首先输入到分频倍频部11，进行分频或倍频。具体而言，设M和N均为1以上的整数，分频倍频部11以分频倍频比N/M对指令脉冲进行分频或倍频。由分频倍频部11分频或倍频后的指令脉冲接着被输入到速度限制处理部12。

通常，马达50具有额定最大速度，在该额定最大速度以上时，不可以使该马达50旋转。即使在额定最大速度的范围内，用户也希望对马达50单独地设定最大速度。不管是额定最大速度还是由用户单独确定的最大速度，对于马达50确定的最大速度将被称为极限值。速度限制处理部12在每个规定的控制周期对该期间的指令脉冲的数量进行计数，在由计数的指令脉冲的数量示出的马达50的速度超过极限值时，通过将超过极限值的部分的指令脉冲数与在下一个控制周期中输入的指令脉冲的数量相加，从而限制每个控制周期的指令脉冲数，以使马达50的速度不超过极限值。速度限制处理部12的详细情况在后面叙述。由于累计的指令脉冲成为对马达50的位置指令，所以在速度限制处理部12中累计由极限值限制的指令脉冲。然后，指令脉冲的累计值由平滑化滤波器13和由用户任意设定的用户设定滤波器14进行处理，输入到伺服放大器15。伺服放大器15根据作为指令脉冲的累计值的位置指令对马达50进行伺服控制。由于在每个控制周期从速度限制处理部12输出的指令脉冲的数量被极限值限制，所以作为指令脉冲数的累计值的位置指令的时间变化也被极限值限制，在根据位置指令对马达50进行伺服控制时马达50的速度不会超过极限值。从附属于马达50的编码器(未图示)向伺服放大器15反馈示出马达50的旋转位置的信号。

例如，在机床的进给轴的控制中，使刀具从初始位置移动到所希望的位置，之后，以使刀具再次返回到初始位置的方式通过马达实现往复移动的情况较多。这样，在执行工具的往复移动时使用极限值来限制指令脉冲时，需要保证工具到达预先确定的所希望的位置。而且，在通过极限值限制马达速度的情况下，也优选将用户以怎样的意图设定了速度变化反映在通过极限值限制后的马达速度中。设置在本实施方式的伺服马达控制装置10中的速度限制处理部12能够进行如下控制：一边进行基于极限值的马达50的速度限制，一边保证在往复移动时到达期望的位置，并且使马达50的速度成为反映了用户意图的变化。图2是示出速度限制处理部12的结构的框图。速度限制处理部12例如由微处理器等构成，构成为基于规定的控制周期来处理指令脉冲。

在本实施方式中，由于使马达50向正方向和与正方向相反的负方向这两个方向旋转，所以向速度限制处理部12输入指示向正方向旋转的正方向脉冲和指示向负方向旋转的负方向脉冲这两种指令脉冲。基于一个正方向脉冲的马达50的旋转量和基于一个负方向脉冲的旋转量，仅旋转的方向不同，作为绝对值相同。在速度限制处理部12中设置有存储按其每个控制周期输入的指令脉冲的数量的缓冲器部20，在缓冲器部20中设置有存储正方向脉冲的数量的正方向缓冲器(R₊)21和存储负方向脉冲的数量的负方向缓冲器(R_-)22。在不进行速度限制的情况下，由于马达50的速度与每单位时间的指令脉冲的数量成比例，所以按每个控制周期输入到速度限制处理部12的指令脉冲的数量表示按每个控制周期控制马达50时的马达50的速度。在缓冲器部20的输出侧设置有饱和运算部23，该饱和运算部23通过作为极限值而确定的最大速度来限制马达50的速度。极限值可以是对作为硬件的马达50确定的额定最大速度，也可以是在额定最大速度的范围内由用户设定的最大速度。

在速度限制处理部12中，作为状态变量，定义了输出状态ST。输出状态ST是示出在每个控制周期饱和运算部23输出的指令脉冲是正方向脉冲还是负方向脉冲的状态变量，取+1、0和-1这三个值。如果ST＝+1，则输出正方向脉冲，此时马达50被正方向驱动。如果ST＝-1，则输出负方向脉冲，此时马达50被负方向驱动。ST＝0示出双方的缓冲器21、22都为0、不从饱和运算部23输出指令脉冲的状态。将与极限值对应的脉冲数称为极限脉冲数。当ST＝+1时，饱和运算部23在每个控制周期中，对储存在正方向缓冲器21中的正方向脉冲的数量和极限脉冲数进行比较，如果正方向脉冲的数量为极限脉冲数以下，则输出储存在正方向缓冲器21中的数量的正方向脉冲，如果超过极限脉冲数，则输出与极限脉冲数相同数量的正方向脉冲。然后，将存储在正方向缓冲器21中的值减去所输出的正方向脉冲的数量。因此，存储在正方向缓冲器21中的正方向脉冲的数量中，超过极限脉冲数的部分在正方向缓冲器21中被保留到下一个控制周期。将新的控制周期中的正方向脉冲的数量与所保留的正方向脉冲的数量相加，再次由饱和运算部23进行处理。同样地，在ST＝-1时，饱和运算部23在每个控制周期中，对储存在负方向缓冲器22中的负方向脉冲的数量和极限脉冲数进行比较，如果负方向脉冲的数量为极限脉冲数以下，则输出储存在负方向缓冲器22中的数量的负方向脉冲，如果超过极限脉冲数，则输出与极限脉冲数相同数量的负方向脉冲。然后，将存储在负方向缓冲器22中的值减去所输出的负方向脉冲的数量。

本实施方式的伺服马达控制装置10以成为反映了用户意图的速度变化的方式进行控制，但在通过饱和运算部23进行速度限制，将与超过了极限值的部分对应的指令脉冲的数量加到缓冲器部20内的缓冲器中时，由输入的指令脉冲的脉冲串表示的加速度的信息丢失。因此，在本实施方式中，关于马达50的速度，从速度0到额定最大速度为止的速度范围被分割为多个速度区域，并且针对每个这样的速度区域设置有加速度表25，该加速度表25存储用户过去指令了怎样的速度变化。然后，基于进行了基于极限值的限制后的速度，在加速度表25内进行检索而取得加速度，以根据该加速度而变化的方式控制马达50的速度。在图示的例子中，从速度0到马达50的额定最大速度为止的速度范围被分割为从速度区域1到速度区域5的五个速度区域，在加速度表25中，对从速度区域1到速度区域5的每个速度区域存储平均加速度。存储在加速度表25中的平均加速度是按照每个速度区域，在由输入到伺服马达控制装置10中的指令脉冲表示的速度处于该速度区域内时，求出由该指令脉冲表示的加速度，计算这样求出的加速度的平均而得到的。为了实现这样的速度变化的控制，在速度限制处理部12中，除了加速度表25之外，还具备加速度运算部24、速度决定部26、速度区域分类部27以及加速度选择部28。

加速度运算部24监视输入到伺服马达控制装置10的指令脉冲，求出由指令脉冲表示的速度和加速度，计算每个速度区域的平均加速度并存储在加速度表25中。用户的意图有时随着时间的经过而变化，在计算平均加速度时，优选排除一定程度以上比较旧的数据。因此，优选在平均加速度的计算中使用移动平均，始终更新加速度表25内的平均加速度的值。

如后所述，速度决定部26决定马达50的速度，并输出反映所决定的速度的指令脉冲。速度区域分类部27求出速度决定部26输出的指令脉冲所表示的速度，判别属于加速度表25中的哪个速度区域。判别出的速度区域被发送到加速度表25，与该速度区域对应地从加速度表25读出平均加速度。读出的平均加速度被输入到加速度选择部28。加速度选择部28决定应在速度决定部26中要应用的加速度。例如，在从加速度表25读出的平均加速度为a时，在缓冲器的值(ST＝+1时为正方向缓冲器21的值，ST＝-1时为负方向缓冲器22的值)较大时，将要应用的加速度设为0，在缓冲器的值较小时，选择从加速度表25读出的平均加速度a。缓冲器的值是否较大可通过将缓冲器的值设为X，当前的速度设为V，根据

X>V²/2a

是否成立来进行判定。V²/2a被用作用于该判定的阈值。速度决定部26对从饱和运算部23输出的指令脉冲进行增减每个控制周期的指令脉冲的数量的处理，以成为由加速度选择部28选择的加速度，该处理后的指令脉冲成为速度限制处理部12的输出。对马达50的位置指令通过对于从速度限制处理部12输出的指令脉冲，在每个控制周期从正方向脉冲的累计值减去负方向脉冲的累计值而得到。

进行指令脉冲的增减处理的结果是，从饱和运算部23输入到速度决定部26的指令脉冲的数量与从速度决定部26输出的指令脉冲的数量不同，这成为马达50的位置上的误差的主要原因。为了不产生这样的位置误差，需要将储存在缓冲器部20内的指令脉冲数调整相当于速度决定部26的输入与输出之间的指令脉冲数之差的量。另外，在速度区域对应于最小的速度、缓冲器的值是比平均加速度a小的值时，为了保证在用户指定的位置停止，缓冲器的值直接从速度决定部26输出。

参照说明速度限制处理部12的动作的图3，对本实施方式的伺服马达控制装置10中的处理进行说明。图3所示的处理是在速度限制处理部12中按其每个控制周期执行的处理。在图中，"R₊"示出正方向缓冲器21，"R_-"示出负方向缓冲器22。当指令脉冲输入到速度限制处理部12时，如"1.加速度的测定"所示，加速度运算部24将由指令脉冲表示的速度分为五个阶段作为速度区域1～5，对每个速度区域计算由指令脉冲表示的加速度的移动平均。将得到的平均加速度按每个速度区域存储在加速度表25中。

与加速度的测定并行地，基于上述的输出状态ST，指令脉冲的数量在缓冲器部20中加到正方向缓冲器21和负方向缓冲器22中的某一个。在本实施方式中，保证在往复移动时到达所希望的位置。在被指令多次连续反复进行往复移动时，在限制马达的速度的同时在各次往复移动中到达所希望的位置的情况下，控制变得复杂。因此，本实施方式确保在至少一个往复运动中到达期望的位置。如果在输出状态ST为+1、即饱和运算部23输出正方向脉冲的状态下负方向缓冲器22的值为正，则在向正方向移动之后已经接收到用于使其向负方向移动的指令脉冲。在该状态下进一步输入了正方向脉冲的情况下，意味着输入了用于当前执行中的往复移动的下一个往复移动的指令脉冲，所以该正方向脉冲被忽略。在ST＝+1且负方向缓冲器22的值不为正时，正方向脉冲的数量被加到正方向缓冲器21中。在ST＝+1且输入了负方向脉冲时，由于指令了在当前执行中的向正方向的移动之后的向负方向的移动，所以该负方向脉冲的数量被加到负方向缓冲器22中。

同样地，如果在输出状态ST为-1、即饱和运算部23输出了负方向脉冲的状态下正方向缓冲器21的值为正，则忽略此时输入的负方向脉冲。在ST＝-1且正方向缓冲器21的值不为正时，输入的负方向脉冲的数量被加到负方向缓冲器22中。在ST＝-1且输入了正方向脉冲时，该正方向脉冲的数量被加到正方向缓冲器21中。在输出状态ST为0时，是饱和运算部23不输出指令脉冲的状态，正方向缓冲器21和负方向缓冲器22双方应该为0。在该状态下，如果输入正方向脉冲，则该正方向脉冲的数量被加到正方向缓冲器21中，如果输入负方向脉冲，则该负方向脉冲的数量被加到负方向缓冲器22中。

在缓冲器部20中的指令脉冲数的相加之后，饱和运算部23根据输出状态ST执行指令脉冲的输出。在ST＝0时，为了判定在下一个控制周期中应该进行正方向脉冲的输出还是应该进行负方向脉冲的输出，进行正方向缓冲器21以及负方向缓冲器22的检查。当ST＝+1时，输出正方向脉冲，当ST＝-1时，输出负方向脉冲。通过这些指令脉冲的输出，正方向缓冲器21和负方向缓冲器22都为空时，设为ST＝0。

图3的"4.输出的算法"示出用于以不发生超程的方式输出指令脉冲的算法。在本实施方式中，对由指令脉冲表示的每个速度区域确定平均加速度a。由于加速度示出为速度的时间变化中的斜率，所以如果设当前的速度为V₁，则图中斜线所示的区域的面积S具有与马达50的移动量相同的维度，由

S＝(V1)²/2a

示出。因此，比较缓冲器部20内剩余的指令脉冲的数量和面积S的2倍，如果剩余脉冲数比2S少，则以平均加速度a减速，否则维持速度。通过进行这样的控制，能够不超程地到达由指令脉冲指定的位置。

图4示出基于本实施方式进行马达50的伺服控制时的马达50的速度的变化。在此，输入到伺服马达控制装置10的指令脉冲如图4中(a)所示，向正方向加速，以3000rpm的速度使马达50旋转一定时间后减速，在时刻P₁变为速度0，接着向负方向加速，以3000rpm的速度使马达50旋转一定时间后减速，在时刻P₂变为速度0，使马达50停止。另外，作为与马达50的最大速度相关的极限值，设定1000rpm。在图4中，(b)示出在输入了示出(a)所示的速度变化的指令脉冲时由伺服马达控制装置10伺服控制的马达50的实际的速度变化。可知马达50的速度被限制在±1000rpm的范围内，并且与原来的指令脉冲相比被延迟控制。特别是在(b)中，从正方向的旋转起在时刻Q₁速度变为0，接着变为负方向的旋转，从负方向的旋转起在时刻Q₂速度变为0。这些时刻Q₁、Q₂的马达50的实际位置分别与由(a)所示的指令脉冲指令的时刻P₁、P₂的马达50的位置相同。此外，当速度在0至±1000rpm的范围内时，(b)中所示的马达50的实际速度变化与用户使用指令脉冲所期望的相同。

在以上说明的本实施方式中，通过预先解析指令脉冲并将每个速度区域的平均加速度存储在加速度表中，并基于进行了基于极限值的速度限制后的速度来决定输出指令脉冲中的加速度，从而能够以用户所希望的速度变化来进行马达50的伺服控制。另外，通过使用输出状态ST来控制正方向脉冲的数量和负方向脉冲的数量的相加，即使在进行基于极限值的速度限制时，在进行往复移动时也能够到达用户指定的期望的位置。

注意，本技术可以采用以下配置。

(1)一种伺服马达控制方法，被输入指令以规定的微小移动量进行移动的指令脉冲，并基于所述指令脉冲进行马达的伺服控制，其中

存储步骤，该存储步骤中将从速度0到所述马达的最大速度为止的范围分割为多个速度区域，按每个所述速度区域将过去输入的指令脉冲下的加速度的平均值作为平均加速度存储在加速度表中；

速度限制步骤，该速度限制步骤中在由所述指令脉冲决定的速度超过指定的极限值时，将超过所述最大速度的部分的所述指令脉冲储存在缓冲器中，并与在下一个控制周期中输入的所述指令脉冲相加，由此将所述马达的速度限制在极限值以内；以及

速度变化步骤，该速度变化步骤中从所述加速度表中读出与在所述速度限制步骤中被限制的所述速度对应的速度区域的所述平均加速度，使用读出的平均加速度使被限制在所述极限值以内的所述速度变化。

(2)根据(1)所述的伺服马达控制方法，其中，所述加速度的平均值是加速度的移动平均值。

(3)根据(1)或(2)所述的伺服马达控制方法，其中，所述极限值是所述马达的额定最大速度、或者在所述额定最大速度的范围内由用户决定的最大速度。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的伺服马达控制方法，其中，在所述速度变化步骤中，当储存在所述缓冲器中的所述指令脉冲的数量超过阈值时，不进行使用了所述平均加速度的所述速度的变更。

(5)根据(1)～(4)中任一项所述的伺服马达控制方法，其中，

所述指令脉冲由使所述马达向正方向旋转的正方向脉冲和使所述马达向负方向旋转的负方向脉冲构成，

所述缓冲器由储存所述正方向脉冲的数量的正方向缓冲器和储存所述负方向脉冲的数量的负方向缓冲器构成。

(6)根据(5)所述的伺服马达控制方法，其中，

在向所述正方向驱动所述马达且所述负方向缓冲器的值为正时忽略所输入的所述正方向脉冲，

将向所述负方向驱动所述马达且在所述正方向缓冲器的值为正时忽略所输入的所述负方向脉冲。

(7)一种伺服马达控制装置，被输入指令以规定的微小移动量进行移动的指令脉冲，并基于所述指令脉冲进行马达的伺服控制，包括：

加速度表，该加速度表将从速度0到所述马达的最大速度为止的范围分割为多个速度区域，并按每个所述速度区域将加速度的平均值作为平均加速度进行存储；

加速度运算部，该加速度运算部分析输入的指令脉冲，计算该指令脉冲表示的速度和加速度，求出每个所述速度区域的所述平均加速度，并存储在所述加速度表中；

缓冲器部，该缓冲器部储存所述指令脉冲的数量；

饱和运算部，该饱和运算部在由所述指令脉冲决定的速度超过指定的极限值时，将超过所述最大速度的部分的所述指令脉冲储存在缓冲器部中，并与在下一个控制周期中输入的所述指令脉冲相加，由此将所述马达的速度限制在极限值以内；以及

速度变化单元，该速度变化单元从所述加速度表中读出与被限制在所述极限值以内的所述速度对应的速度区域的所述平均加速度，并使用读出的平均加速度使被限制在所述极限值以内的所述速度变化。

(8)根据(7)所述的伺服马达控制装置，其中，所述加速度的平均值是加速度的移动平均值。

(9)根据(7)或(8)所述的伺服马达控制装置，其中，所述极限值是所述马达的额定最大速度、或者在所述额定最大速度的范围内由用户决定的最大速度。

(10)根据(7)至(9)中任一项所述的伺服马达控制装置，其中，所述速度变化单元包括：

速度区域分类部，该速度区域分类部判别与所述速度变化单元要输出的所述指令脉冲所表示的速度对应的所述速度区域；

加速度选择部，该加速度选择部输入根据由所述速度区域分类部判别出的所述速度区域检索所述加速度表而得到的所述平均加速度，进行加速度的选择；以及

速度决定部，该速度决定部对所述饱和运算部输出的所述指令脉冲施加变更，以使速度根据所述加速度选择部中所选择的加速度而变化，

所述加速度选择部在所述缓冲器部中储存的所述指令脉冲的数量超过阈值时选择0作为加速度，如果所述缓冲器部中储存的所述指令脉冲的数量为所述阈值，则选择从所述加速度表得到的所述平均加速度作为加速度。

(11)根据(7)至(10)中任一项所述的伺服马达控制装置，其中，

所述指令脉冲由使所述马达向正方向旋转的正方向脉冲和使所述马达向负方向旋转的负方向脉冲构成，

所述缓冲器部具备储存所述正方向脉冲的数量的正方向缓冲器和储存所述负方向脉冲的数量的负方向缓冲器。

(12)根据(11)所述的伺服马达控制装置，其中，在所述缓冲器部中，在向所述正方向驱动所述马达且所述负方向缓冲器的值为正时忽略所输入的所述正方向脉冲，在向所述负方向驱动所述马达且所述正方向缓冲器的值为正时忽略所输入的所述负方向脉冲。

标号说明

10…伺服马达控制装置；11…分频倍频部；12…速度限制处理部；13…平滑化滤波器；14…用户设定滤波器；15…伺服放大器；20…缓冲器部；21…正方向缓冲器(R₊)；22…负方向缓冲器(R_-)；23…饱和运算部；24…加速度运算部；25…加速度表；26…速度决定部；27…速度区域分类部；28…加速度选择部；50…马达。

Claims (12)

1.一种伺服马达控制方法，被输入指令以规定的微小移动量进行移动的指令脉冲，并基于所述指令脉冲进行马达的伺服控制，其特征在于，包括：

存储步骤，该存储步骤中将从速度0到所述马达的最大速度为止的范围分割为多个速度区域，按每个所述速度区域将过去输入的指令脉冲下的加速度的平均值作为平均加速度存储在加速度表中；

速度限制步骤，该速度限制步骤中在由所述指令脉冲决定的速度超过指定的极限值时，将超过所述最大速度的部分的所述指令脉冲储存在缓冲器中，并与在下一个控制周期中输入的所述指令脉冲相加，由此将所述马达的速度限制在极限值以内；以及

速度变化步骤，该速度变化步骤中从所述加速度表中读出与在所述速度限制步骤中被限制的所述速度对应的速度区域的所述平均加速度，使用读出的平均加速度使被限制在所述极限值以内的所述速度变化。

2.根据权利要求1所述的伺服马达控制方法，其特征在于，

所述加速度的平均值是加速度的移动平均值。

3.根据权利要求1或2所述的伺服马达控制方法，其特征在于，

所述极限值是所述马达的额定最大速度、或在所述额定最大速度的范围内由用户决定的最大速度。

4.根据权利要求1或2所述的伺服马达控制方法，其特征在于，

在所述速度变化步骤中，当储存在所述缓冲器中的所述指令脉冲的数量超过阈值时，不进行使用了所述平均加速度的所述速度的变更。

5.根据权利要求1或2所述的伺服马达控制方法，其特征在于，

所述指令脉冲由使所述马达向正方向旋转的正方向脉冲和使所述马达向负方向旋转的负方向脉冲构成，

所述缓冲器由储存所述正方向脉冲的数量的正方向缓冲器和储存所述负方向脉冲的数量的负方向缓冲器构成。

6.如权利要求5所述的伺服马达控制方法，其特征在于，

在向所述正方向驱动所述马达且所述负方向缓冲器的值为正时忽略所输入的所述正方向脉冲，

在向所述负方向驱动所述马达且所述正方向缓冲器的值为正时忽略所输入的所述负方向脉冲。

7.一种伺服马达控制装置，被输入指令以规定的微小移动量进行移动的指令脉冲，并基于所述指令脉冲进行马达的伺服控制，其特征在于，包括：

加速度表，该加速度表将从速度0到所述马达的最大速度为止的范围分割为多个速度区域，并按每个所述速度区域将加速度的平均值作为平均加速度进行存储；

加速度运算部，该加速度运算部分析输入的指令脉冲，计算该指令脉冲所表示的速度和加速度，求出每个所述速度区域的所述平均加速度，并存储在所述加速度表中；

缓冲器部，该缓冲器部储存所述指令脉冲的数量；

饱和运算部，该饱和运算部在由所述指令脉冲决定的速度超过指定的极限值时，将超过所述最大速度的部分的所述指令脉冲储存在缓冲器部中，并与在下一个控制周期中输入的所述指令脉冲相加，由此将所述马达的速度限制在极限值以内；以及

速度变化单元，该速度变化单元从所述加速度表中读出与被限制在所述极限值以内的所述速度对应的速度区域的所述平均加速度，并使用读出的平均加速度使被限制在所述极限值以内的所述速度变化。

8.根据权利要求7所述的伺服马达控制装置，其特征在于，

所述加速度的平均值是加速度的移动平均值。

9.根据权利要求7或8所述的伺服马达控制装置，其特征在于，

所述极限值是所述马达的额定最大速度、或在所述额定最大速度的范围内由用户决定的最大速度。

10.根据权利要求7或8所述的伺服马达控制装置，其特征在于，

所述速度变化单元包括：

速度区域分类部，该速度区域分类部判别与所述速度变化单元要输出的所述指令脉冲所表示的速度对应的所述速度区域；

加速度选择部，该加速度选择部输入根据由所述速度区域分类部判别出的所述速度区域来检索所述加速度表而得到的所述平均加速度，进行加速度的选择；

速度决定部，该速度决定部对所述饱和运算部输出的所述指令脉冲施加变更，以使速度根据所述加速度选择部中所选择的加速度而变化，

所述加速度选择部在所述缓冲器部中储存的所述指令脉冲的数量超过阈值时选择0作为加速度，如果所述缓冲器部中储存的所述指令脉冲的数量为所述阈值，则选择从所述加速度表得到的所述平均加速度作为加速度。

11.根据权利要求7或8所述的伺服马达控制装置，其特征在于，

所述指令脉冲由使所述马达向正方向旋转的正方向脉冲和使所述马达向负方向旋转的负方向脉冲构成，

所述缓冲器部具备储存所述正方向脉冲的数量的正方向缓冲器和储存所述负方向脉冲的数量的负方向缓冲器。

12.根据权利要求11所述的伺服马达控制装置，其特征在于，

在所述缓冲器部中，在向所述正方向驱动所述马达且所述负方向缓冲器的值为正时，忽略所输入的所述正方向脉冲，在向所述负方向驱动所述马达且所述正方向缓冲器的值为正时，忽略所输入的所述负方向脉冲。