具体实施方式

以下参考附图详细说明根据本发明的实施例的机床的共振抑制控制装置以及共振抑制控制方法。以下介绍的实施例是为了向本领域技术人员充分传递本发明的思想而作为例子提供的。因此，本发明不限于以下说明的实施例，也可以具体化为其他形态。而且，在附图中，为了方便也可以放大表示装置的大小以及厚度等。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的构成要素。

本发明的优点、特征以及达成其的方法可以与附图一起参考后面详细说明的实施例会变明确。然而，本发明不限于以下公开的实施例，而由彼此不同的多种形态构成，本实施例仅是使本发明的公开变完整，是为了向本发明所属技术领域中具有通常知识的人完整地告知发明的范畴而提供的，本发明仅由权利要求的范围而定义。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的构成要素。附图中，为了明确说明，层以及区域的大小以及相对大小可以被放大。

本说明书中使用的术语是用于说明实施例，因此不用于限定本发明。在本说明书中，在语句中没有特别提及时，单数型也包括复数型。说明书中使用的“包括(comprise)”及/或“包括(comprising)”是在所提及的构成要素、步骤、动作及/或元件不排除一个以上的其他构成要素、步骤、动作及/或元件的存在或者追加。

图3是根据本发明的一实施例的机床的共振抑制控制装置的结构的框图，图4是根据本发明的一实施例的机床的共振抑制控制装置的伺服驱动器的共振抑制控制部的结构的框图，图5是根据本发明的一实施例的机床的共振抑制控制方法的步骤图，图6以及图7是通过根据本发明的一实施例的机床的共振抑制控制装置及共振抑制控制方法，说明共振抑制控制效果的图表。

参考图3以及图4说明根据本发明的一实施例的机床的共振抑制控制装置1。如图3以及图4所示，根据本发明的一实施例的机床的共振抑制控制装置1包括数控部100、主操作部200、PLC(可编程逻辑控制器)300、伺服驱动器400、伺服电机部600以及电力转换部500。

数控部100包括NC(数控；numerical control，NC)或者CNC(运算机化数控；computerized numerical control)，在内部存储有各种数控程序。即，在数控部100内部存储有伺服电机的驱动程序、工具的工作程序等，随着驱动数控部，该程序被自动加载而被启动。另外，数控部100通过预定的协议与主操作部200、PLC300、伺服驱动器400进行通信。

另外，数控部100从用于驱动自动工具交换装置(ATC)或者自动托盘交换装置(APC)的伺服电机部600的第一伺服电机610或者第二伺服电机620传递得到反馈信息。更加具体地，数控部100从后述的第一伺服电机反馈信息存储部440或者第二伺服电机反馈信息存储部432传递得到与第一伺服电机610或者第二伺服电机620的位置和速度有关的反馈信息。

主操作部200包括画面显示程序和基于画面显示选择的数据输入程序，随着画面显示程序的输出，在显示画面显示软件开关，识别软件开关的开启(ON)/关闭(OFF)，从而执行下达机床动作的输出入指令的功能。

另外，主操作部200具备显示器，设置在机床的壳体、外壳或者一侧，能够显示多种功能开关或者按钮和各种信息，然而并不一定局限于此。

PLC(可编程逻辑控制器；Programmable Logic Controller)300通过预定的协议与数控部100或者主操作部200进行通信，通过所述通信，完成执行控制指令的功能。即，PLC300通过数控部100或者主操作部200的数控程序，接收控制指令，进行动作。

另外，从数控部100或者主操作部200传递得到控制指令并执行之后，PCL300将其输出到数控部100，通过主操作部200向伺服驱动器400传递控制指令。根据需要，PLC300也可以通过主操作部200从用户向伺服驱动器400实时传递控制指令。

伺服驱动器400执行PLC300的控制指令。即，伺服驱动器400通过PLC300的控制指令，控制后述的伺服电机部500的伺服电机的驱动，最终控制驱动由伺服电机驱动的自动工具交换装置(ATC)或者自动托盘交换装置(APC)、尾座、防震装置之类由伺服电机驱动的机床的多种部件的驱动。伺服驱动器400通过触点或者基于预定的协议的通信，向PLC300传递控制结果。

另外，伺服驱动器400从用于驱动自动工具交换装置(ATC)或者自动托盘交换装置(APC)的伺服电机部600的第一伺服电机610或者第二伺服电机620传递得到反馈信息。更加具体地，数控部100从后述的第一伺服电机反馈信息存储部440或者第二伺服电机反馈信息存储部432传递得到与第一伺服电机610或者第二伺服电机620的位置和速度有关的反馈信息。

伺服电机部600通过伺服驱动器400的控制而驱动。

如图3所示，根据本发明的一实施例的机床的伺服控制装置1的伺服电机部600具备第一伺服电机610和第二伺服电机620。

第一伺服电机610和第二伺服电机620与后述的电力转换部500并列连接，从而通过根据伺服驱动器的控制信号而在电力转换部500施加的电能，并列运转。

另外，伺服电机部600根据伺服驱动器400的控制，由第一伺服电机610或者第二伺服电机620随着对应序列信息和位置信息或者程序而被驱动。

电力转换部500与伺服电机部600以及伺服驱动器400电连接。另外，电力转换部500随着伺服驱动器400的触点信号，向伺服电机部600施加电能。

如上所述，根据本发明的机床的共振抑制控制装置调整根据伺服驱动器400的信号而通过电力转换部500向伺服电机部600施加的电能，由此抑制控制伺服电机部600的各个第一伺服电机610和第二伺服电机620并列运转时产生的共振。具体地，电力转换部500传递得到在伺服驱动器施加的有效转矩指令和无效转矩指令信号，在电力转换部500使向各个第一伺服电机610和第二伺服电机620施加的电流和电压彼此不同，由此实时调整向各个第一伺服电机610和第二伺服电机620施加的电能，从而抑制控制第一伺服电机610和第二伺服电机620并列运转时产生的共振。

因此，根据本发明的机床的共振抑制控制装置通过伺服驱动器向电力转换部传递无效转矩指令，由此在电力转换部调整向第一伺服电机和第二伺服电机施加的电能，从而通过一台电力转换部和一台伺服驱动器抑制两个伺服电机并列运转时产生的共振，由此极大提高双驱动控制的稳定性，最终可以通过控制自动工具交换装置或者自动托盘交换装置，节约伺服控制装置的制造成本，增加互换性。

如图3所示，根据本发明的一实施例的机床的共振抑制控制装置1的伺服驱动器400包括：速度指令部410、有效转矩指令部420、共振抑制控制部430以及第一伺服电机反馈信息存储部440。

虽未图示，根据需要，机床的共振抑制控制装置的伺服驱动器400还可以包括控制器。所述控制器设置在伺服驱动器400的内部，另外在内部存储有详细的控制指令解读程序或者各种加工程序、驱动程序。另外，控制器通过预定的协议与数控部100、主操作部200、PLC300、伺服电机部600、电力转换部500进行通信。

根据需要，主操作部200可以不经过数控部100而直接通过PLC300向伺服驱动器400传递主操作部的控制指令。

如上所述，由于详细的控制指令解读程序或者另外的控制程序全部存储在后述的伺服驱动器400的控制器内部，因此，也可以不从数控部100接收伺服电机部500的驱动指令，而是伺服驱动器400执行通过主操作部200和PLC300的指令，从而驱动后述的伺服电机部600。

因此，可以通过伺服驱动器400的控制器执行在数控部100进行的详细的控制指令，从而与其他数控部仅编程协议功能来执行伺服驱动器功能，由此可以通过伺服驱动器驱动多种程序，可以极大提高装置的互换性，谋求用户的便利性。

速度指令部410根据从数控部100传递得到的位置指令和从所述第一伺服电机反馈信息存储部440传递得到的第一伺服电机610的反馈信号，输出伺服电机部600的运转速度信号。

具体地，速度指令部410在伺服控制装置的初期驱动时，以第一伺服电机610和第二伺服电机620并列运转之前的状态，根据最初从数控部100传递得到的位置指令输出伺服电机部600的运转速度信号。然后，根据在速度指令部410输出的速度指令，伺服电机部600的第一伺服电机610和第二伺服电机620并列运转时产生的第一伺服电机610的反馈信息被传递到第一伺服电机反馈信息存储部440，在初期驱动之后，根据通过所述第一伺服电机反馈信息存储部440传递的反馈信号和从数控部100传递得到的位置指令，输出伺服电机部600的运转速度信号。

有效转矩指令部420根据从速度指令部410传递得到的速度指令和从第一伺服电机反馈信息存储部440传递得到的反馈信号输出向电力转换部500传递的有效转矩信号以驱动伺服电机部600。

具体地，有效转矩指令部420在伺服控制装置的初期驱动时，以第一伺服电机610和第二伺服电机620并列运转之前的状态，根据最初速度指令部410传递得到的速度指令输出向电力转换部500传递的有效转矩信号以驱动伺服电机部600。然后，根据在有效转矩指令部420输出的有效转矩信号，电力转换部500驱动伺服电机部600的第一伺服电机610和第二伺服电机620而使其并列运转时产生的第一伺服电机610的反馈信息被传递到第一伺服电机反馈信息存储部440，在初期驱动之后，根据通过所述第一伺服电机反馈信息存储部440传递的反馈信号和从速度指令部410传递得到的运转速度信号，输出向电力转换部500传递的有效转矩信号。

共振抑制控制部430在伺服控制装置的初期驱动之后，输出在伺服电机部600的第一伺服电机610和第二伺服电机620并列运转之后向电力转换部500传递的无效转矩信号，执行抑制控制第一伺服电机610和第二伺服电机620并列运转时产生的共振的功能。

第一伺服电机反馈信息存储部440存储将第一伺服电机610与第二伺服电机620并列运转时生成的第一伺服电机610的位置和速度反馈信息。

所述速度指令部410、有效转矩指令部420、共振抑制控制部430以及第一伺服电机反馈信息存储部440设置在伺服驱动器400的内部，可以另外在内部存储有详细的控制指令解读程序或者各种加工程序、驱动程序。另外，速度指令部410、有效转矩指令部420、共振抑制控制部430以及第一伺服电机反馈信息存储部440可以通过预定的协议与数控部100、主操作部200、PLC300、伺服电机部600、电力转换部500进行通信。

因此，根据本发明的机床的共振抑制控制装置通过一个电力部和电力转换部实时抑制控制两个伺服电机并列运转时产生的共振，由此能够去除不必要的构成品，谋求伺服控制装置的小型化，极大提高空间活用率。

如图4所示，根据本发明的一实施例的机床的共振抑制控制装置1的伺服驱动器400的共振抑制控制部430包括基本数据存储部431、第二伺服电机反馈信息存储部432、运算部433以及无效转矩指令部434。

所述基本数据存储部431、第二伺服电机反馈信息存储部432、运算部433以及无效转矩指令部434设置在共振抑制控制部430的内部，可以另外在内部存储有详细的控制指令解读程序或者各种加工程序、驱动程序。另外，基本数据存储部431、第二伺服电机反馈信息存储部432、运算部433以及无效转矩指令部434可以通过预定的协议与数控部100、主操作部200、PLC300、伺服电机部600、电力转换部500、速度指令部410、有效转矩指令部420、第一伺服电机反馈信息存储部440进行通信。

基本数据存储部431存储与高频增益限制值、由相应永久磁铁的磁通链的最大值、伺服电机部的固有频率、动作点上的角速度、共振抑制控制器的直流增益、伺服电机部的定子的绕组的电感、伺服电机部的极常数、伺服电机部的定子绕组电阻、以及伺服电机部的转子惯性矩有关的信息。

基本数据的存储可以是操作人员通过数控部100或者主操作部200来执行，也可以以程序形态存储在PLC300。

第二伺服电机反馈信息存储部432存储将第二伺服电机620与第一伺服电机610并列运转时生成的第二伺服电机620的位置和速度反馈信息。

如上所述，第二伺服电机反馈信息存储部432与速度指令部410、有效转矩指令部420、第一伺服电机反馈信息存储部440等电连接，从而可以通过预定的协议进行通信。

运算部433通过存储在基本数据存储部431中的数据和存储在第二伺服电机反馈信息存储部432以及所述第一伺服电机反馈信息存储部440中的第一伺服电机610和第二伺服电机620的反馈信息，运算向电力转换部500传递的无效转矩值。

无效转矩指令部434是在运算部433运算的无效转矩值不为0时，输出无效转矩信号以将经运算的无效转矩值传递给电力转换部500。无效转矩指令部434与电力转换部500、有效转矩指令部420等电连接，从而通过预定的协议进行通信。

因此，根据本发明的机床的共振抑制控制装置根据从第一、第二伺服电机反馈信息存储部实时传递得到的第一、第二伺服电机的反馈信息，通过一个电力部和电力转换部实时抑制控制两个伺服电机并列运转时产生的共振，由此实时执行对两个伺服电机的精密的共振抑制控制，从而能够极大提高与自动工具交换装置或者自动托盘交换装置的伺服控制装置的精密度和可靠度，增加机床的生产性以及加工效率。

所述共振抑制控制部430的运算部433通过如下原理运算向电力转换部500传递的无效转矩值以进行共振抑制。

在正常状态下，将状态变量用X＝X₀+△X表示，并利用泰勒级数求取线性化状态方程式，则通过数学式1运算得到。

数学式1

然而，数学式1中，为了评价稳定度，并列运转的伺服控制装置非常复杂。

为此，为了将数学式1简单化，假设伺服电机的机械时间常数相比电气时间常数充分大，并整理数学式1，则由数学式2运算得到。

数学式2

因此，从数学式2求转移函数，则成为数学式3。

数学式3

作为转移函数的特性方程式的数学式3中，并列运转的伺服控制装置的衰减系数和产生共振的频率由数学式4运算得到。

数学式4

在由数学式4运算的以双驱动控制运行的并列运转的伺服控制装置中，在共振抑制控制部的运算部的公式最终由数学式5运算得到。

数学式5

即，在共振抑制控制部430的运算部433通过第一伺服电机和第二伺服电机的反馈信息向电力转换部传递的无效转矩值由所述数学式5运算得到。其中，在高的频率区域为了限制增益值，α₁和相位最大的时间常数T₁可以由数学式4直接求得，从而可以从根本上降低共振抑制控制部的增益决定带来的试错。

上述数学式1至5中各个因素为如下。

α：高频增益限制值

i：V_t和E_t之间的转矩角

δ：过渡状态下的转矩角

△δ：线性化的转矩角

△u：输入变量变动成分

△x：状态变量变动成分

线性化的转子角速度

c：衰减常数

θ：任意的转子位置

λ_uvw：定子绕组的磁通链

Φ_d：孔隙磁通量

Φ_t：由相应永久磁铁的磁通链的最大值

Φ_m：永久磁铁磁通量

Φ_max：最大相位

Φ_s：电枢反应磁通量

φ：V_t和I_d之间的功率因数角

ψ：I_d和E_t之间的内部电力角

ω_n：系统的固有频率

ω_max：最大相位频率

ω_o：动作点上的角速度

转子角度速

任意的角速度

ω_s：同步角速度

E_t：励磁电压

过渡状态下的励磁电压

I_α：电枢电流

i_uvw：三相电流

旋转坐标系d^r-q^r轴定子电流

任意的坐标系d^ω-q^ω轴定子电流

旋转坐标系d^r-q^r轴定子指令电流

任意的坐标系d^ω-q^ω轴定子指令电流

K_x：衰减增益

K_θ(θd)：线性函数曲线

K_i：共振抑制控制器直流增益

L_s：电动机定子绕组的电感

P_t：电动机极常数

R_s：电动机定子绕组的电阻

T：过渡状态下的机械输出转矩

T_max：过渡状态下的机械输出转矩最大值

旋转坐标系d^r-q^r轴输出转矩

任意的坐标系d^ω-q^ω轴输出转矩

T_L：负载转矩

T_i：最大相位时间常数

V_t：端子电压

V_uvw：三相电压

V^* _dq：d,q轴的电压指令

过渡状态下的同步电抗

X：状态变量

X_o：动作点上的状态变量

X_s：同步电抗

J：电机转子惯性矩

S：α+jω

在S：α+jω中，α为实数，jω为虚数，即S为显示频率空间上的大小和相位的因素。

如上所述，根据本发明的机床的共振抑制控制装置中，运算部随着第一伺服电机和第二伺服电机的并列运转，通过第一伺服电机和第二伺服电机的反馈信息实时精密且快速地运算无效转矩指令以抑制两台伺服电机并列运转时产生的共振，由此通过电力转换部调整各自向第一伺服电机和第二伺服电机传送的电流和电压的大小，抑制控制并列运转时产生的共振，从而能够谋求操作人员的便利性，减少由于共振产生导致的伺服控制装置的破损或者损坏，由此产生的整修时间，使非加工时间最小化，极大提高机床的生产性，极大提高机床的可靠性和稳定性。

电力转换部500根据通过有效转矩指令部420和在运算部433运算的无效转矩值而在无效转矩指令部434传递的信号，调整各自向第一伺服电机610和第二伺服电机620施加的电流和电压的强度，从而能够实时最有效且准确地抑制第一伺服电机610和第二伺服电机620并列运转时产生的共振。

因此，根据本发明的机床的共振抑制控制装置通过一个电力部和电力转换部实时自动抑制控制两个伺服电机并列运转时产生的共振，由此能够谋求操作人员的便利性，使非加工时间最小化，极大提高机床的生产性。

另外，虽未图示，根据本发明的一实施例的机床的共振抑制控制装置1还可以包括输入部和显示部。

输入部以开关或者触控按钮等形态设置在操作盘或者主操作部等，从而执行可供操作人员任意选择的功能以在伺服电机部并列运转时实时进行共振抑制控制或者不进行共振抑制控制。

即，在机床的伺服控制装置的伺服电机部的两个伺服电机并列运转时，输入部不选择共振抑制控制装置功能时，机床的伺服控制装置不操作共振抑制控制功能。

显示部显示运算部的无效转矩值、有效转矩指令部的有效转矩值、目前加工程序、工件的种类等。由此，操作人员可以用肉眼实时确认伺服电机部的两台伺服电机并列运转时是否有共振抑制和控制状态。

显示部可以在主操作部或者数控部由LCD、LED、PDP显示器等构成，然而并不一定局限于此。

如图5所示，根据本发明的优选一实施例的机床的共振抑制控制方法包括：存储基本数据的步骤S1；在PLC执行控制指令的步骤S2；在伺服驱动器执行的步骤S3；在电力转换部向伺服电机部施加电能的步骤S4；存储第一伺服电机反馈信息的步骤S5；存储第二伺服电机反馈信息的步骤S6；运算无效转矩的步骤S7；比较无效转矩值是否为0的步骤S8；以及传递无效转矩指令的步骤S9。各个步骤中装置的具体执行或者内容与本发明的说明书中的机床的共振抑制控制装置相同，因此，以下以机床的共振抑制控制方法的特殊点为重点进行说明。

基本数据存储部431中存储与高频增益限制值、由相应永久磁铁的磁通链的最大值、伺服电机部的固有频率、动作点上的角速度、共振抑制控制器的直流增益、伺服电机部的定子的绕组的电感、伺服电机部的极常数、伺服电机部的定子绕组电阻、以及伺服电机部的转子惯性矩有关的信息。基本数据的存储可以是操作人员通过数控部100或者主操作部200执行，也可以是以程序形态存储在PLC300中。

在基本数据存储部存储的步骤S1之后，通过与数控部100或者主操作部200的通信，在PLC300执行控制指令。

在PCL执行控制指令的步骤S2之后，伺服驱动器400执行由PLC300传递的控制指令。

在伺服驱动器执行的步骤S3之后，根据伺服驱动器400的信号，电力转换部500向具备第一伺服电机610和第二伺服电机620的伺服电机部600施加电能。具体地，在电力转换部500向第一伺服电机610和第二伺服电机620传递各自运算的电能。如上所述，在最初驱动伺服控制装置时，随着第一伺服电机和第二伺服电机的并列运转而不产生共振，因此，初期根据数控部、主操作盘、PLC中的加工程序或者控制协议，通过电力转换部500向第一伺服电机610和第二伺服电机620各自施加电能。

在电力转换部向伺服电机部施加电能的步骤S4之后，向第一伺服电机反馈信息存储部440存储将第一伺服电机610与第二伺服电机620并列运转时生成的第一伺服电机610的位置和速度反馈信息。

在存储第一伺服电机反馈信息的步骤S5之后，向第二伺服电机反馈信息存储部432存储将第二伺服电机620与第一伺服电机610并列运转时生成的第二伺服电机620的位置和速度反馈信息。

在存储第二伺服电机反馈信息的步骤S6之后，在运算部433通过数学式5运算通过存储在基本数据存储部431中的数据和存储在第二伺服电机反馈信息存储部432以及第一伺服电机反馈信息存储部440中的第一伺服电机610和第二伺服电机620的反馈信息而向电力转换部500传递的无效转矩值。

在运算无效转矩的步骤S7之后，比较在运算部433运算的无效转矩值是否为0。

在比较无效转矩值是否为0的步骤S8之后，当无效转矩值不为0时，无效转矩指令部434输出无效转矩信号以将经运算的无效转矩值传递给电力转换部500。

电力转换部根据运算部的运算值，调整向伺服电机部的第一伺服电机和第二伺服电机各自施加的电能，从而抑制控制所述伺服电机部的运转引起的共振。

即，电力转换部500根据在有效转矩指令部420传递的有效转矩值和在无效转矩指令部434传递的无效转矩值，调整向伺服电机部600的第一伺服电机610和第二伺服电机620各自施加的电能，即电流和电压的强度，从而抑制共振，而且实时准确且快速地抑制控制两台伺服电机并列运转时产生的共振。

因此，根据本发明的机床的共振抑制控制方法，通过共振抑制控制部向电力转换部传递无效转矩指令，由此在电力转换部调整向第一伺服电机和第二伺服电机施加的电能，从而通过一台电力转换部和一台伺服驱动器抑制两个伺服电机并列运转时产生的共振，由此极大提高双驱动控制的稳定性，最终可以通过控制自动工具交换装置或者自动托盘交换装置，节约伺服控制装置的制造成本，增加互换性。

参考图6以及图7更加具体说明根据本发明的机床的共振抑制控制装置以及共振抑制控制方法。图6是显示基于频率的振动量变化的伯德图，图7是显示基于频率的相位差的伯德图。在图6以及图7中，实线表示现有伺服控制装置中两台伺服电机并列运转的情况，虚线表示应用根据本发明的机床的共振抑制控制装置以及共振抑制控制方法的状态。

如图6以及图7中所知，现有应用双驱动控制的伺服控制装置产生共振，相位也是以180度为基准，大概显示9度。与此不同地，应用根据本发明的机床的共振抑制控制装置以及共振抑制控制方法时，没有拐点而不产生共振，从而完全抑制共振，相位也是以180度为基准，显示60度。最终，相比现有技术，根据本发明的机床的共振抑制控制装置以及共振抑制控制方法可以保障6倍以上的稳定性和可靠性。

即，根据本发明的机床的共振抑制控制装置以及共振抑制控制方法，在运算部通过数学式5实时运算无效转矩值，从而将无效转矩信号与有效转矩信号一起传递给电力转换部，所述电力转换部实时控制第一伺服电机和第二伺服电机并列运转时被各自施加的电能，由此对于干扰可以确保大概6.2倍的稳定性和可靠性。

以上说明的本发明的详细说明中参考本发明的优选实施例进行了说明，然而只要是所属技术领域中熟练的本领域技术人员或者所属技术领域中具有通常的人就应理解在不脱离专利权利要求书中记载的本发明的思想以及技术领域的范围内可以对本发明进行多种修改以及改变。因此，本发明的技术范围并不由说明书的详细说明中记载的内容进行限定，而应由专利权利要求书而定。

符号说明：

1：共振抑制控制装置，10：第一伺服驱动器，11：第二伺服驱动器，20：第一逆变器，21：第二逆变器，30：第一伺服电机，31：第二伺服电机，100：数控部，200：主操作部，300：PLC，400：伺服驱动器，410：速度指令部，420：有效转矩指令部，430：共振抑制控制部，431：基本数据存储部，432：第二伺服电机反馈信息存储部，433：运算部，434：无效转矩指令部，440：第一伺服电机反馈信息存储部，500：电力转换部，600：伺服电机部，610：第一伺服电机，620：第二伺服电机。