JP4998475B2 - サーボモータの制御装置および制御方法 - Google Patents
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Description
前記フィードバックループの発振を検知し、その検知結果を示す発振検知信号を出力する発振検知部と、前記フィードバックループの前記制御パラメータ群における制御パラメータの設定を、前記発振検知信号に基づき操作指示するパラメータ操作部と、制御パラメータを設定するための設定値が供給され、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて更新しながら前記制御パラメータを前記フィードバックループに設定する更新部とを備え、
前記更新部は、
前記設定値としてサーボモータの負荷の剛性に応じた剛性値が供給され、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて更新しながら前記剛性値を出力する剛性値更新部と、前記剛性値更新部の剛性値の値から複数の制御パラメータの値へと変換し、変換したそれぞれの制御パラメータの値を前記フィードバックループに供給し、設定するパラメータ設定部とを備え、
前記発振検知信号が発振を検知していないことを示すとき、前記パラメータ操作部は前記更新部に対して、供給された設定値に応じた制御パラメータを設定するよう操作指示し、
前記発振検知信号が発振を検知したことを示すとき、前記パラメータ操作部は前記更新部に対して、前記フィードバックループの周波数帯域幅が狭くなるような制御パラメータを設定するよう操作指示し、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて、前記剛性値更新部は、現在の更新した出力値と更新する以前の出力値とを比較し、更新する以前の出力値の方が高い剛性に対応する値である場合、および現在の更新した出力値と更新する以前の出力値とが等しい値である場合のいずれかの場合には、その出力値を現在の更新した出力値よりも所定の階数だけ低い剛性に対応する値に更新し、この更新した値を前記パラメータ設定部に供給する構成である。
また、本発明のサーボモータの制御装置は、外部から通知される指令情報と検出部により検出された回転動作に関する情報とからそれらの偏差量を求め、前記偏差量に対して制御ゲインを含む所定の制御パラメータ群により演算処理を施し、前記演算処理により生成された回転制御信号によりサーボモータの回転動作を制御することで、前記サーボモータの回転動作が前記指令情報に追従するようにフィードバック制御するフィードバックループを有したサーボモータの制御装置であって、
前記フィードバックループの発振を検知し、その検知結果を示す発振検知信号を出力する発振検知部と、前記フィードバックループの前記制御パラメータ群における制御パラメータの設定を、前記発振検知信号に基づき操作指示するパラメータ操作部と、制御パラメータを設定するための設定値が供給され、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて更新しながら前記制御パラメータを前記フィードバックループに設定する更新部とを備え、
前記更新部は、前記設定値としてサーボモータの負荷の剛性に応じた剛性値が供給され、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて更新しながら前記剛性値を出力する剛性値更新部と、前記剛性値更新部の剛性値の値から複数の制御パラメータの値へと変換し、変換したそれぞれの制御パラメータの値を前記フィードバックループに供給し、設定するパラメータ設定部とを備え、
前記発振検知信号が発振を検知していないことを示すとき、前記パラメータ操作部は前記更新部に対して、供給された設定値に応じた制御パラメータを設定するよう操作指示し、
前記発振検知信号が発振を検知したことを示すとき、前記パラメータ操作部は前記更新部に対して、前記フィードバックループの周波数帯域幅が狭くなるような制御パラメータを設定するよう操作指示し、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて、前記剛性値更新部は、現在の更新した出力値と更新する以前の出力値とを比較し、更新する以前の出力値の方が低い剛性に対応する値であり、かつ、出力値の更新から所定の時間以上経過していなければ、その出力値を更新する以前の出力値に戻し、更新する以前の出力値の方が高い剛性に対応する値である場合、現在の更新した出力値と更新する以前の出力値とが等しい値である場合、および出力値の更新から所定の時間以上経過している場合のいずれかの場合には、その出力値を現在の更新した出力値よりも所定の階数だけ低い剛性に対応する値に更新し、この更新した値を前記パラメータ設定部に供給する構成である。
前記フィードバックループの発振を検知し、その検知結果を示す発振検知信号を出力する発振検知部と、前記フィードバックループの前記制御パラメータ群における制御パラメータの設定を、前記発振検知信号に基づき操作指示するパラメータ操作部と、制御パラメータを設定するための設定値が供給され、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて更新しながら前記制御パラメータを前記フィードバックループに設定する更新部と、サーボモータおよびその負荷の慣性モーメントを推定し、この推定により生成したイナーシャ推定値を出力するイナーシャ推定部と、前記イナーシャ推定値が有効となった後はその値を、それ以前は前記慣性モーメントとして設定されたイナーシャ値を、前記慣性モーメントの値であるイナーシャ設定値として出力するイナーシャ設定部とを備え、
前記更新部は、前記設定値としてサーボモータの負荷の剛性に応じた剛性値が供給され、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて更新しながら前記剛性値を出力する剛性値更新部と、前記剛性値更新部の剛性値の値から複数の制御パラメータの値へと変換し、変換したそれぞれの制御パラメータの値を前記フィードバックループに供給し、設定するパラメータ設定部とを備え、
前記発振検知信号が発振を検知していないことを示すとき、前記パラメータ操作部は前記更新部に対して、供給された設定値に応じた制御パラメータを設定するよう操作指示し、
前記イナーシャ推定値が有効となった後に、前記発振検知信号が発振を検知したことを示すとき、前記パラメータ操作部は前記更新部に対して、前記フィードバックループの周波数帯域幅が狭くなるような制御パラメータを設定するよう操作指示し、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて、前記剛性値更新部は、剛性値を現在の値よりも所定の階数だけ低い剛性に対応する値に切り替え、この切り替えた値を前記パラメータ設定部に供給する構成である。
また、本発明のサーボモータの制御装置は、外部から通知される指令情報と検出部により検出された回転動作に関する情報とからそれらの偏差量を求め、前記偏差量に対して制御ゲインを含む所定の制御パラメータ群により演算処理を施し、前記演算処理により生成された回転制御信号によりサーボモータの回転動作を制御することで、前記サーボモータの回転動作が前記指令情報に追従するようにフィードバック制御するフィードバックループを有したサーボモータの制御装置であって、
前記フィードバックループの発振を検知し、その検知結果を示す発振検知信号を出力する発振検知部と、前記フィードバックループの前記制御パラメータ群における制御パラメータの設定を、前記発振検知信号に基づき操作指示するパラメータ操作部と、制御パラメータを設定するための設定値が供給され、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて更新しながら前記制御パラメータを前記フィードバックループに設定する更新部と、サーボモータおよびその負荷の慣性モーメントを推定し、この推定により生成したイナーシャ推定値を出力するイナーシャ推定部と、前記イナーシャ推定値と前記慣性モーメントとして設定されたイナーシャ値とのいずれかの値をイナーシャ設定値として出力するイナーシャ設定部とを備え、
前記発振検知信号が発振を検知していないことを示すとき、前記パラメータ操作部は前記更新部に対して、供給された設定値に応じた制御パラメータを設定するよう操作指示し、
前記発振検知信号が発振を検知したことを示すとき、前記パラメータ操作部は前記更新部に対して、前記フィードバックループの周波数帯域幅が狭くなるような制御パラメータを設定するよう操作指示し、前記イナーシャ設定部は、その出力値を現在の出力値に対して所定の比率で低減した値に切り替える構成である。
図1は、本発明の実施の形態1におけるサーボモータの制御装置のブロック図である。
図7は、本発明の実施の形態2におけるサーボモータの制御装置のブロック図である。実施の形態1との比較において、実施の形態2では、制御パラメータとしてのイナーシャJの設定値を外部から取り込み、この設定値に従って値を更新するパラメータ更新部118をさらに備える。また、パラメータ更新部116、パラメータ更新部117およびパラメータ更新部118により更新部が構成される。なお、図7において、図1と同じ構成要素については同一の符号を付しており、これらの詳細な説明は省略する。
図8は、本発明の実施の形態3におけるサーボモータの制御装置のブロック図である。実施の形態1との比較において、実施の形態3では、パラメータ更新部116、117に代えて、パラメータ設定部130および剛性値更新部131を備える。また、パラメータ設定部130および剛性値更新部131により更新部が構成される。なお、図8において、図1と同じ構成要素については同一の符号を付しており、これらの詳細な説明は省略する。
図15は、本発明の実施の形態4におけるサーボモータの制御装置のブロック図である。実施の形態3との比較において、実施の形態4では、さらに、ノッチフィルタ141および中心周波数調整部142を備える。なお、図15において、図8と同じ構成要素については同一の符号を付しており、これらの詳細な説明は省略する。
図19は、本発明の実施の形態5におけるサーボモータの制御装置のブロック図である。実施の形態3との比較において、実施の形態5では、モータ101を含めた負荷102の慣性モーメントであるイナーシャJを推定および設定する機能を有したことを特徴としている。このような機能を実現するため、本実施の形態における制御装置は、実施の形態3で説明した構成に加えて、さらに、イナーシャ設定部152、イナーシャ推定部153および微分演算部154を備える。なお、図19において、図8と同じ構成要素については同一の符号を付しており、これらの詳細な説明は省略する。
図22は、本発明の実施の形態6におけるサーボモータの制御装置のブロック図である。実施の形態5との比較において、実施の形態6では、さらに、安定剛性値算出部157を備える。なお、図22において、図8と同じ構成要素については同一の符号を付しており、これらの詳細な説明は省略する。また、本実施の形態では、乗算部115により、イナーシャ設定部152からのイナーシャ設定値と周波数帯域設定値を乗算して速度ゲインとして出力する速度ゲイン算出部が構成されるとして説明する。
図24は、本発明の実施の形態7におけるサーボモータの制御装置のブロック図である。実施の形態5との比較において、実施の形態7では、さらに剛性値判定部161を備える。なお、図24において、図19と同じ構成要素については同一の符号を付しており、これらの詳細な説明は省略する。
図27は、本発明の実施の形態8におけるサーボモータの制御装置のブロック図である。なお、図27において、図24と同じ構成要素については同一の符号を付しており、これらの詳細な説明は省略する。
102 負荷
103 エンコーダ
104 フィードバックループ
105 発振検知部
106 パラメータ操作部
108 速度ゲイン乗算部
109 位置ゲイン乗算部
110 フィードフォワードゲイン乗算部
111,154 微分演算部
112 積分演算部
113 演算部
114 減算部
115 乗算部
116,117,118 パラメータ更新部
120 バンドパスフィルタ
121 振幅判定部
122 発振継続判定部
125 設定値保存部
126 設定値更新検知部
127 旧値保存部
128 出力値決定部
130 パラメータ設定部
131 剛性値更新部
141,144 ノッチフィルタ
142 中心周波数調整部
143 ハイパスフィルタ
145 ノッチ中心周波数修正部
152 イナーシャ設定部
153 イナーシャ推定部
157 安定剛性値算出部
161 剛性値判定部
Claims (10)
- 外部から通知される指令情報と検出部により検出された回転動作に関する情報とからそれらの偏差量を求め、前記偏差量に対して制御ゲインを含む所定の制御パラメータ群により演算処理を施し、前記演算処理により生成された回転制御信号によりサーボモータの回転動作を制御することで、前記サーボモータの回転動作が前記指令情報に追従するようにフィードバック制御するフィードバックループを有したサーボモータの制御装置であって、前記フィードバックループの発振を検知し、その検知結果を示す発振検知信号を出力する発振検知部と、
前記フィードバックループの前記制御パラメータ群における制御パラメータの設定を、前記発振検知信号に基づき操作指示するパラメータ操作部と、
制御パラメータを設定するための設定値が供給され、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて更新しながら前記制御パラメータを前記フィードバックループに設定する更新部とを備え、
前記更新部は、
前記設定値としてサーボモータの負荷の剛性に応じた剛性値が供給され、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて更新しながら前記剛性値を出力する剛性値更新部と、
前記剛性値更新部の剛性値の値から複数の制御パラメータの値へと変換し、変換したそれぞれの制御パラメータの値を前記フィードバックループに供給し、設定するパラメータ設定部とを備え、
前記発振検知信号が発振を検知していないことを示すとき、前記パラメータ操作部は前記更新部に対して、供給された設定値に応じた制御パラメータを設定するよう操作指示し、
前記発振検知信号が発振を検知したことを示すとき、前記パラメータ操作部は前記更新部に対して、前記フィードバックループの周波数帯域幅が狭くなるような制御パラメータを設定するよう操作指示し、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて、前記剛性値更新部は、現在の更新した出力値と更新する以前の出力値とを比較し、更新する以前の出力値の方が高い剛性に対応する値である場合、および現在の更新した出力値と更新する以前の出力値とが等しい値である場合のいずれかの場合には、その出力値を現在の更新した出力値よりも所定の階数だけ低い剛性に対応する値に更新し、この更新した値を前記パラメータ設定部に供給することを特徴とするサーボモータの制御装置。 - 外部から通知される指令情報と検出部により検出された回転動作に関する情報とからそれらの偏差量を求め、前記偏差量に対して制御ゲインを含む所定の制御パラメータ群により演算処理を施し、前記演算処理により生成された回転制御信号によりサーボモータの回転動作を制御することで、前記サーボモータの回転動作が前記指令情報に追従するようにフィードバック制御するフィードバックループを有したサーボモータの制御装置であって、前記フィードバックループの発振を検知し、その検知結果を示す発振検知信号を出力する発振検知部と、
前記フィードバックループの前記制御パラメータ群における制御パラメータの設定を、前記発振検知信号に基づき操作指示するパラメータ操作部と、
制御パラメータを設定するための設定値が供給され、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて更新しながら前記制御パラメータを前記フィードバックループに設定する更新部とを備え、
前記更新部は、
前記設定値としてサーボモータの負荷の剛性に応じた剛性値が供給され、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて更新しながら前記剛性値を出力する剛性値更新部と、
前記剛性値更新部の剛性値の値から複数の制御パラメータの値へと変換し、変換したそれぞれの制御パラメータの値を前記フィードバックループに供給し、設定するパラメータ設定部とを備え、
前記発振検知信号が発振を検知していないことを示すとき、前記パラメータ操作部は前記更新部に対して、供給された設定値に応じた制御パラメータを設定するよう操作指示し、
前記発振検知信号が発振を検知したことを示すとき、前記パラメータ操作部は前記更新部に対して、前記フィードバックループの周波数帯域幅が狭くなるような制御パラメータを設定するよう操作指示し、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて、前記剛性値更新部は、現在の更新した出力値と更新する以前の出力値とを比較し、更新する以前の出力値の方が低い剛性に対応する値であり、かつ、出力値の更新から所定の時間以上経過していなければ、その出力値を更新する以前の出力値に戻し、更新する以前の出力値の方が高い剛性に対応する値である場合、現在の更新した出力値と更新する以前の出力値とが等しい値である場合、および出力値の更新から所定の時間以上経過している場合のいずれかの場合には、その出力値を現在の更新した出力値よりも所定の階数だけ低い剛性に対応する値に更新し、この更新した値を前記パラメータ設定部に供給することを特徴とするサーボモータの制御装置。 - 前記剛性値更新部は、前記フィードバックループが休止状態から能動状態に変化したときには、更新する以前の出力値としてフィードバックループの発振が確実に停止すると予想される所定の剛性に対応する値を設定することを特徴とする請求項1または2に記載のサーボモータの制御装置。
- 前記フィードバックループは、発振を抑制するためのノッチフィルタと、前記フィードバックループの発振が最小になるように前記ノッチフィルタの中心周波数を調整する中心周波数調整部とを備え、
前記剛性値更新部は、前記中心周波数調整部が前記ノッチフィルタの中心周波数を調整している間、その出力値を更新しないことを特徴とする請求項1または2に記載のサーボモータの制御装置。 - 外部から通知される指令情報と検出部により検出された回転動作に関する情報とからそれらの偏差量を求め、前記偏差量に対して制御ゲインを含む所定の制御パラメータ群により演算処理を施し、前記演算処理により生成された回転制御信号によりサーボモータの回転動作を制御することで、前記サーボモータの回転動作が前記指令情報に追従するようにフィードバック制御するフィードバックループを有したサーボモータの制御装置であって、前記フィードバックループの発振を検知し、その検知結果を示す発振検知信号を出力する発振検知部と、
前記フィードバックループの前記制御パラメータ群における制御パラメータの設定を、前記発振検知信号に基づき操作指示するパラメータ操作部と、
制御パラメータを設定するための設定値が供給され、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて更新しながら前記制御パラメータを前記フィードバックループに設定する更新部と、
サーボモータおよびその負荷の慣性モーメントを推定し、この推定により生成したイナーシャ推定値を出力するイナーシャ推定部と、
前記イナーシャ推定値が有効となった後はその値を、それ以前は前記慣性モーメントとして設定されたイナーシャ値を、前記慣性モーメントの値であるイナーシャ設定値として出力するイナーシャ設定部とを備え、
前記更新部は、
前記設定値としてサーボモータの負荷の剛性に応じた剛性値が供給され、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて更新しながら前記剛性値を出力する剛性値更新部と、
前記剛性値更新部の剛性値の値から複数の制御パラメータの値へと変換し、変換したそれぞれの制御パラメータの値を前記フィードバックループに供給し、設定するパラメータ設定部とを備え、
前記発振検知信号が発振を検知していないことを示すとき、前記パラメータ操作部は前記更新部に対して、供給された設定値に応じた制御パラメータを設定するよう操作指示し、
前記イナーシャ推定値が有効となった後に、前記発振検知信号が発振を検知したことを示すとき、前記パラメータ操作部は前記更新部に対して、前記フィードバックループの周波数帯域幅が狭くなるような制御パラメータを設定するよう操作指示し、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて、前記剛性値更新部は、剛性値を現在の値よりも所定の階数だけ低い剛性に対応する値に切り替え、この切り替えた値を前記パラメータ設定部に供給することを特徴とするサーボモータの制御装置。 - 前記イナーシャ推定値が有効となったときから所定の時間以内に、前記発振検知信号が発振を検知したことを示すとき、前記剛性値更新部は、その出力値を現在の出力値よりも所定の第1の階数だけ低い剛性に対応する値に切り替え、
前記イナーシャ推定値が有効となったときから所定の時間以降に、前記発振検知信号が発振を検知したことを示すとき、前記剛性値更新部は、その出力値を現在の出力値よりも所定の第2の階数だけ低い剛性に対応する値に切り替え、
前記第1の階数は、前記第2の階数よりも大きな値であることを特徴とする請求項5に記載のサーボモータの制御装置。 - 前記サーボモータおよびその負荷の慣性モーメントの設定値と周波数帯域設定値とを乗算して速度ゲインとして出力する速度ゲイン算出部と、
前記イナーシャ推定値が有効となったとき以降の前記速度ゲイン算出部の出力値が前記イナーシャ推定値が有効となったとき以前の前記速度ゲイン算出部の出力値の値以下となる条件を満たし、前記イナーシャ推定値が有効となったとき以降の剛性値として、最も高い剛性に対応する値を安定剛性値として算出する安定剛性値算出部とをさらに有し、
前記イナーシャ推定値が有効となったときから所定の時間以内に、前記発振検知信号が発振を検知したことを示すとき、前記剛性値更新部は、その出力値を前記安定剛性値算出部の出力値に切り替え、
前記イナーシャ推定値が有効となったときから所定の時間以降に、前記発振検知信号が発振を検知したことを示すとき、前記剛性値更新部は、その出力値を現在の出力値よりも所定の階数だけ低い剛性に対応する値に切り替えることを特徴とする請求項5に記載のサーボモータの制御装置。 - 前記イナーシャ推定値が有効となったときから所定の時間以内に、前記発振検知信号が発振を検知したことを示すとき、前記安定剛性値が現在より低い剛性に対応する値である場合は、前記剛性値更新部は、その出力値を安定剛性値算出部の出力値に切り替え、
前記イナーシャ推定値が有効となったときから所定の時間以降に前記発振検知信号が発振を検知したことを示す場合、または、前記イナーシャ推定値が有効となったときから所定の時間以内に前記発振検知信号が発振を検知したことを示す場合であって、前記安定剛性値が現在の剛性値以上の剛性に対応する場合に、前記剛性値更新部は、その出力値を現在の出力値よりも所定の階数だけ低い剛性に対応する値に切り替えることを特徴とする請求項7に記載のサーボモータの制御装置。 - 外部から通知される指令情報と検出部により検出された回転動作に関する情報とからそれらの偏差量を求め、前記偏差量に対して制御ゲインを含む所定の制御パラメータ群により演算処理を施し、前記演算処理により生成された回転制御信号によりサーボモータの回転動作を制御することで、前記サーボモータの回転動作が前記指令情報に追従するようにフィードバック制御するフィードバックループを有したサーボモータの制御装置であって、前記フィードバックループの発振を検知し、その検知結果を示す発振検知信号を出力する発振検知部と、
前記フィードバックループの前記制御パラメータ群における制御パラメータの設定を、前記発振検知信号に基づき操作指示するパラメータ操作部と、
制御パラメータを設定するための設定値が供給され、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて更新しながら前記制御パラメータを前記フィードバックループに設定する更新部と、
サーボモータおよびその負荷の慣性モーメントを推定し、この推定により生成したイナーシャ推定値を出力するイナーシャ推定部と、
前記イナーシャ推定値と前記慣性モーメントとして設定されたイナーシャ値とのいずれかの値をイナーシャ設定値として出力するイナーシャ設定部とを備え、
前記発振検知信号が発振を検知していないことを示すとき、前記パラメータ操作部は前記更新部に対して、供給された設定値に応じた制御パラメータを設定するよう操作指示し、
前記発振検知信号が発振を検知したことを示すとき、前記パラメータ操作部は前記更新部に対して、前記フィードバックループの周波数帯域幅が狭くなるような制御パラメータを設定するよう操作指示し、前記イナーシャ設定部は、その出力値を現在の出力値に対して所定の比率で低減した値に切り替えることを特徴とするサーボモータの制御装置。 - 前記更新部は、
前記設定値としてサーボモータの負荷の剛性に応じた剛性値が供給され、前記パラメータ操作部の操作指示に応じて更新しながら前記剛性値を出力する剛性値更新部と、
前記剛性値更新部の剛性値の値から複数の制御パラメータの値へと変換し、変換したそれぞれの制御パラメータの値を前記フィードバックループに供給し、設定するパラメータ設定部とを備え、
前記発振検知信号と前記剛性値更新部が出力した剛性値とを受けて、前記イナーシャ設定部にイナーシャ低減指令信号を出力する剛性値判定部をさらに備え、
前記発振検知信号が発振を検知したことを示すとき、
前記剛性値判定部は、前記剛性値更新部の出力値が所定の剛性値に等しい値、および所定の剛性値よりも低い剛性に対応する値のいずれかの値であると判定すると、前記イナーシャ設定部に対しその出力値を現在の出力値に対して所定の比率で低減した値に切り替えるように指令することを特徴とする請求項9に記載のサーボモータの制御装置。
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