JPH10285969A - Load inertia estimation system, medium on which load inertia estimation program is recorded, and medium on which operation program of robot is recorded - Google Patents
Load inertia estimation system, medium on which load inertia estimation program is recorded, and medium on which operation program of robot is recordedInfo
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- JPH10285969A JPH10285969A JP10008803A JP880398A JPH10285969A JP H10285969 A JPH10285969 A JP H10285969A JP 10008803 A JP10008803 A JP 10008803A JP 880398 A JP880398 A JP 880398A JP H10285969 A JPH10285969 A JP H10285969A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の送り軸
やロボットのアーム等を駆動するサーボモータの負荷イ
ナーシャ推定システム、負荷イナーシャ推定プログラム
を記録した媒体及びロボットの動作プログラムを記録し
た媒体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load inertia estimating system for a servomotor for driving a feed shaft of a machine tool, a robot arm, and the like, a medium storing a load inertia estimating program, and a medium storing a robot operation program. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】サーボモータによって負荷を制御する場
合、制御部に実機モデルを有する制御を適用することに
よって振動や応答を改善する方法がよく用いられる。そ
れらの制御手法の効果をあげるためには制御部のモデル
の負荷イナーシャ値が実機と一致していることが望まし
い。そのためには、実機の負荷イナーシャを正確に同定
することが必要になる。ここで、もし、実機負荷イナー
シャとモデル負荷イナーシャが大きな誤差を含む場合、
その制御性能が劣化するだけでなく、逆に悪影響をおよ
ぼしたり、制御系が不安定になり、発振する可能性があ
る。2. Description of the Related Art When a load is controlled by a servomotor, a method of improving vibration and response by applying control having a real machine model to a control unit is often used. In order to enhance the effects of these control methods, it is desirable that the load inertia value of the model of the control unit matches the actual machine. For that purpose, it is necessary to accurately identify the load inertia of the actual machine. Here, if the actual machine load inertia and the model load inertia include a large error,
Not only does the control performance deteriorate, but also adversely affects the control system, and the control system becomes unstable, which may cause oscillation.
【０００３】このような問題に対し、従来では、モデル
部の負荷イナーシャには設計計算値を使用するか、実機
を実際に数回動作させることによって各種データをと
り、そのデータから負荷イナーシャの真値を計算すると
いう方法をとっていた。In order to solve such a problem, conventionally, a design calculation value is used for the load inertia of the model portion, or various data is obtained by actually operating the actual machine several times, and the trueness of the load inertia is obtained from the data. The method of calculating the value was used.
【０００４】図１３は特開平８−１４０３８６号公報に
開示された従来の負荷イナーシャの推定方法を説明する
フローチャートである。以下に説明する。FIG. 13 is a flowchart for explaining a conventional load inertia estimating method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-140386. This will be described below.
【０００５】図１３において、はじめにサーボモータを
定速駆動する（ステップＳ１）。この定速駆動は以下の
ステップＳ２とステップＳ３において摩擦分をキャンセ
ルするためのトルクＦと重力分をキャンセルするための
トルクＧを求めるために行う。次に、負荷に重力がかか
らない状態で一定速度で運転し、そのトルクを測定し、
摩擦キャンセル分のトルクＦを求める（ステップＳ
２）。次に、負荷に重力がかかる状態で一定速度で運転
し、そのトルクを測定し、摩擦分をキャンセルするため
のトルクＦを差し引いて、重力分をキャンセルするため
のトルクＧを求める（ステップＳ３）。In FIG. 13, first, the servo motor is driven at a constant speed (step S1). This constant speed driving is performed in the following steps S2 and S3 in order to obtain a torque F for canceling the friction component and a torque G for canceling the gravity component. Next, drive at a constant speed with no gravity applied to the load, measure the torque,
Find the torque F for the friction cancellation (step S
2). Next, the load is driven at a constant speed in a state where gravity is applied, the torque is measured, and the torque F for canceling the friction is subtracted to obtain the torque G for canceling the gravity (step S3). .
【０００６】次に、サーボモータを加速駆動する（ステ
ップＳ４）。ここで、この加速駆動は、例えば、サーボ
モータに速度零の状態において、ある設定した速度値の
速度指令を与え、速度が零から設定速度に達するまで駆
動するものである。Next, the servomotor is accelerated (step S4). In this acceleration drive, for example, in a state where the speed is zero, a speed command of a certain set speed value is given to the servo motor, and the servo motor is driven until the speed reaches the set speed from zero.
【０００７】この加速駆動において、サーボモータに印
加されるトルクコマンドＴｃを求めることによって加速
駆動に必要なトルクＴの時間変化を求める（ステップＳ
５）。また、同様の加速駆動において、サーボモータの
フィードバック速度ｖを求めることによって加減速駆動
における速度の時間的変化を求めることができ、さらに
この測定結果から、加速駆動における加速度の時間変化
を求めることができる（ステップＳ６）。In this acceleration driving, a time change of the torque T required for the acceleration driving is obtained by obtaining a torque command Tc applied to the servo motor (step S).
5). Further, in the same acceleration drive, it is possible to obtain a temporal change of the speed in the acceleration / deceleration drive by obtaining the feedback speed v of the servo motor. Yes (step S6).
【０００８】次に、前記測定により得られる加速駆動に
必要なトルクＴの時間変化と加速駆動における速度の時
間変化とから、加速駆動における速度ｖとトルクＴとの
関係を求める。また、前記加速駆動における加速度の時
間変化から加速駆動における速度ｖと加速度Ａとの関係
を求める。速度ｖとトルクＴとの関係は、サーボモータ
のイナーシャを加速するために必要なトルクＴＪを求め
るためであり、また、速度ｖと加速度Ａとの関係は、サ
ーボモータのイナーシャを求めるための加速度を定める
ためである（ステップＳ７）。Next, the relationship between the speed v and the torque T in the acceleration drive is obtained from the time change of the torque T required for the acceleration drive and the time change of the speed in the acceleration drive obtained by the above measurement. Further, the relationship between the speed v and the acceleration A in the acceleration driving is obtained from the time change of the acceleration in the acceleration driving. The relationship between the speed v and the torque T is for obtaining the torque TJ required for accelerating the inertia of the servomotor, and the relationship between the speed v and the acceleration A is the acceleration for obtaining the inertia of the servomotor. (Step S7).
【０００９】前記ステップＳ７において求めた加速駆動
に必要なトルクＴはイナーシャを加速するために必要な
トルクＴＪと摩擦分をキャンセルするために必要なトル
クＦと、重力分をキャンセルするために必要なトルクＧ
の和（Ｔ＝ＴＪ＋Ｆ＋Ｇ）であるため、イナーシャを加
速するために必要なトルクＴＪはＴＪ＝Ｔ−Ｆ−Ｇで求
める（ステップＳ８）。The torque T required for the acceleration drive obtained in step S7 is the torque TJ required for accelerating the inertia, the torque F required for canceling the friction, and the torque T required for canceling the gravity. Torque G
(T = TJ + F + G), the torque TJ required for accelerating the inertia is obtained by TJ = TFG (step S8).
【００１０】サーボモータのモータ及び機械系のイナー
シャＪは、イナーシャを加速するために必要なトルクＴ
Ｊと加速度Ａとの比（Ｊ＝ＴＪ／Ａ）によって求められ
る（ステップＳ９）。The motor J of the servo motor and the inertia J of the mechanical system have a torque T required for accelerating the inertia.
It is obtained from the ratio of J and acceleration A (J = TJ / A) (step S9).
【００１１】これによって、サーボモータのイナーシャ
を加速するために必要なトルクと、摩擦分および重力分
キャンセルするために必要なトルクからサーボモータや
機械系のイナーシャを推定することができる。Thus, the inertia of the servomotor and the mechanical system can be estimated from the torque required to accelerate the inertia of the servomotor and the torque required to cancel the friction and gravity.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術
は、以下の問題点があった。The above-mentioned prior art has the following problems.
【００１３】設計計算値を使用する従来の方法では計算
誤差や、オペレータの入力ミスによる制御効果の劣化と
いう問題があり、また、実機による数回の動作でのデー
タどりには多くの人手と時間が必要であるという問題が
あった。The conventional method using design calculation values has problems such as calculation errors and deterioration of control effects due to operator input errors. In addition, it takes a lot of manpower and time to collect data in several operations by an actual machine. Was necessary.
【００１４】また、実機による数回の動作でのデータど
りには多くの人手と時間が必要であるという問題があっ
た。Further, there is a problem that a lot of manpower and time are required for data extraction in several operations by an actual machine.
【００１５】また、両者に共通して、アーム先端につく
負荷が変わる度に複雑な計算または時間と人手のかかる
データ取りをやり直す必要があるという問題があった。In addition, there is a problem common to both cases that every time the load applied to the tip of the arm changes, it is necessary to perform complicated calculations or re-take data which requires time and labor.
【００１６】また、たとえ、実機によるデータ取りを自
動的に実機に動作をさせて、データを取得させ、その値
を使用して自動的に負荷のイナーシャを推定計算させた
としても、実機は、特定の動作を少なくとも１回以上お
こなう必要があり、実機に無駄な動作を行わせ、無駄な
時間を消費するという問題があった。Further, even if the actual machine automatically operates the data acquisition by the actual machine, acquires the data, and automatically estimates and calculates the inertia of the load using the value, It is necessary to perform a specific operation at least once, and there is a problem in that the actual machine performs an unnecessary operation and wastes time.
【００１７】上記従来技術の問題点に鑑み、本発明の目
的は、精度よくサーボモータの負荷イナーシャを推定す
る負荷イナーシャ推定システム、負荷イナーシャ推定プ
ログラムを記録した媒体及びロボットの動作プログラム
を記録した媒体を提供することにある。In view of the above problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a load inertia estimation system for accurately estimating the load inertia of a servomotor, a medium recording a load inertia estimation program, and a medium recording a robot operation program. Is to provide.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明の負荷イナーシャ
推定システムは、サーボモータを使用して負荷を駆動す
る装置を制御するシステムの負荷イナーシャの真値を推
定するための負荷イナーシャ推定システムにおいて、比
例積分制御部と、サーボモータと負荷の状態量を計算す
るオブザーバ推定計算部と、オブザーバ推定計算部で計
算された状態量の推定値と実機で観測できる状態量の値
との差を計算する誤差計算部と、誤差計算部からの状態
量の差の出力値とオブザーバ推定計算で使用する負荷イ
ナーシャ設定値とから負荷イナーシャの真値を求める負
荷イナーシャ推定計算部とを有する。SUMMARY OF THE INVENTION A load inertia estimating system according to the present invention is a load inertia estimating system for estimating a true value of load inertia of a system for controlling a device for driving a load using a servomotor. A proportional-integral control unit, an observer estimation calculation unit that calculates state quantities of the servomotor and the load, and a difference between an estimated value of the state quantity calculated by the observer estimation calculation unit and a value of the state quantity that can be observed by the actual machine. An error calculator, and a load inertia estimator for calculating a true value of the load inertia from an output value of the difference between the state quantities from the error calculator and a load inertia set value used in the observer estimating calculation.
【００１９】また、誤差計算部では、オブザーバ推定計
算部で計算されたモータ指令トルクの推定値と実機のモ
ータ指令トルクとの誤差を計算する手段を有してもよ
い。The error calculator may have means for calculating an error between the estimated motor command torque calculated by the observer estimation calculator and the actual motor command torque.
【００２０】また、誤差計算部では、オブザーバ推定計
算部で計算されたモータ位置の推定値と実機のモータ位
置との誤差を計算する手段を有してもよい。The error calculator may have means for calculating an error between the estimated motor position calculated by the observer estimator and the actual motor position.
【００２１】また、誤差計算部では、オブザーバ推定計
算部で計算されたモータ速度の推定値と実機のモータ速
度との誤差を計算する手段を有してもよい。The error calculator may have means for calculating an error between the estimated motor speed calculated by the observer estimator and the actual motor speed.
【００２２】また、誤差計算部では、オブザーバ推定計
算部で計算されたモータ加速度の推定値と実機のモータ
加速度との誤差を計算する手段を有してもよい。The error calculator may have means for calculating an error between the estimated value of the motor acceleration calculated by the observer estimation calculator and the motor acceleration of the actual machine.
【００２３】また、負荷駆動装置制御中に、オブザーバ
推定計算部と誤差計算部と負荷イナーシャ推定計算部と
を作動させ、自動的に負荷イナーシャの真値を求めて、
真値をメモリに保存する手段を有してもよい。Also, during the control of the load driving device, the observer estimation calculation section, the error calculation section and the load inertia estimation calculation section are operated to automatically obtain the true value of the load inertia,
A means for storing the true value in the memory may be provided.
【００２４】また、オブザーバ推定計算部のオブザーバ
モデルの構成に外乱推定項を含んでもよい。The observer model of the observer estimation calculator may include a disturbance estimation term.
【００２５】また、推定された負荷イナーシャの値をリ
アルタイムにオブザーバ推定計算で使用する手段を有し
てもよい。Further, there may be provided means for using the estimated value of the load inertia in the observer estimation calculation in real time.
【００２６】また、比例積分制御部にフィードフォワー
ド制御部を有し、フィードフォワード制御部は、フィー
ドフォワード制御の制御定数の計算に推定された負荷イ
ナーシャの値を使用してもよい。Further, the proportional-integral control unit may include a feedforward control unit, and the feedforward control unit may use the estimated value of the load inertia for calculating the control constant of the feedforward control.
【００２７】本発明の負荷イナーシャ推定プログラムを
記録した媒体は、コンピュータによって、サーボモータ
を使用して負荷を駆動する装置を制御するシステムの負
荷イナーシャの真値を推定するための負荷イナーシャ推
定プログラムを記録した媒体であって、推定プログラム
は、コンピュータに比例積分制御させ、サーボモータと
負荷の状態量を計算するオブザーバ推定計算させ、オブ
ザーバ推定計算で計算された状態量の推定値と実機で観
測できる状態量の値との差を計算する誤差計算させ、誤
差計算からの状態量の差の出力値とオブザーバ推定計算
で使用する負荷イナーシャ設定値とから負荷イナーシャ
の真値を求める負荷イナーシャ推定計算させる。The medium on which the load inertia estimating program of the present invention is recorded includes a load inertia estimating program for estimating a true value of load inertia of a system for controlling a device that drives a load by using a servomotor by a computer. On the recorded medium, the estimation program allows the computer to perform proportional-integral control, perform an observer estimation calculation to calculate the state quantity of the servo motor and the load, and observe the estimated value of the state quantity calculated by the observer estimation calculation and the actual machine. An error is calculated to calculate the difference from the state quantity value, and the load inertia estimation calculation is performed to obtain the true value of the load inertia from the output value of the state quantity difference from the error calculation and the load inertia setting value used in the observer estimation calculation. .
【００２８】また、誤差計算では、オブザーバ推定計算
で計算されたモータ指令トルクの推定値と実機のモータ
指令トルクとの誤差を計算してもよい。In the error calculation, an error between the estimated motor command torque calculated in the observer estimation calculation and the actual motor command torque may be calculated.
【００２９】また、誤差計算では、オブザーバ推定計算
で計算されたモータ位置の推定値と実機のモータ位置と
の誤差を計算してもよい。In the error calculation, an error between the estimated motor position calculated in the observer estimation calculation and the actual motor position may be calculated.
【００３０】また、誤差計算では、オブザーバ推定計算
で計算されたモータ速度の推定値と実機のモータ速度と
の誤差を計算してもよい。In the error calculation, an error between the estimated motor speed calculated in the observer estimation calculation and the actual motor speed may be calculated.
【００３１】また、誤差計算では、オブザーバ推定計算
で計算されたモータ加速度の推定値と実機のモータ加速
度との誤差を計算してもよい。In the error calculation, an error between the estimated value of the motor acceleration calculated by the observer estimation calculation and the motor acceleration of the actual machine may be calculated.
【００３２】また、負荷駆動装置制御中に、オブザーバ
推定計算と誤差計算と負荷イナーシャ推定計算とを実行
させ、自動的に負荷イナーシャの真値を求めて、真値を
メモリに保存してもよい。In addition, during the control of the load driving device, the observer estimation calculation, the error calculation and the load inertia estimation calculation may be executed, the true value of the load inertia may be automatically obtained, and the true value may be stored in the memory. .
【００３３】また、オブザーバ推定計算のオブザーバモ
デルの構成に外乱推定項を含んでもよい。Further, a disturbance estimation term may be included in the configuration of the observer model in the observer estimation calculation.
【００３４】また、推定された負荷イナーシャの値をリ
アルタイムにオブザーバ推定計算で使用してもよい。The estimated load inertia value may be used in the observer estimation calculation in real time.
【００３５】また、比例積分制御にフィードフォワード
制御を有し、フィードフォワード制御は、フィードフォ
ワード制御の制御定数の計算に推定された負荷イナーシ
ャの値を使用してもよい。The proportional-integral control may have a feedforward control, and the feedforward control may use an estimated value of the load inertia for calculating a control constant of the feedforward control.
【００３６】本発明の負荷イナーシャ推定システムは、
サーボモータを使用して負荷を駆動する装置を制御する
システムの負荷イナーシャの真値を推定する負荷イナー
シャ推定システムにおいて、比例積分制御部と、負荷に
作用する外乱を推定するオブザーバ推定計算部と、オブ
ザーバ推定計算部からの出力である外乱推定値と実機の
状態量を所定のサンプリング周期でメモリに保存するデ
ータ記憶部と、データ記憶部に保存された外乱推定値を
実機の状態量を使用して解析する外乱推定値解析部と、
外乱推定値解析部からの出力値によって負荷イナーシャ
設定値を補正するための負荷イナーシャ補正値を計算す
る補正値計算部と、補正値計算部の出力および予め設定
しておいた負荷イナーシャ設定値から、負荷イナーシャ
の真値を計算する負荷イナーシヤ推定計算部とを有す
る。The load inertia estimating system of the present invention
In a load inertia estimation system that estimates the true value of the load inertia of a system that controls a device that drives a load using a servomotor, a proportional-integral control unit, an observer estimation calculation unit that estimates a disturbance acting on the load, A data storage unit that saves a disturbance estimation value output from the observer estimation calculation unit and a state quantity of the actual device in a memory at a predetermined sampling cycle, and a disturbance estimation value saved in the data storage unit uses the state amount of the actual device. A disturbance estimation value analysis unit for analyzing
A correction value calculation unit that calculates a load inertia correction value for correcting the load inertia set value based on an output value from the disturbance estimated value analysis unit, and an output of the correction value calculation unit and a preset load inertia set value. And a load inertia estimating calculation unit that calculates a true value of the load inertia.
【００３７】また、データ記憶部で保存し、外乱推定値
解析部で解析する実機の状態量は、モータの速度であっ
てもよい。The state quantity of the actual machine stored in the data storage unit and analyzed by the disturbance estimation value analysis unit may be the speed of the motor.
【００３８】また、外乱推定値解析部では、実際のモー
タ速度と外乱推定値の波形を比較する手段を有してもよ
い。The disturbance estimation value analysis section may have means for comparing the actual motor speed with the waveform of the disturbance estimation value.
【００３９】また、外乱推定値解析部では、実際のモー
タ速度と外乱推定値の加減速時のそれぞれのデータの傾
きを比較する手段を有してもよい。The disturbance estimation value analysis unit may have means for comparing the actual motor speed and the slope of each data of the disturbance estimation value during acceleration / deceleration.
【００４０】また、比例積分制御部により負荷を駆動す
る装置を制御中に、オブザーバ推定計算部とデータ記憶
部と外乱推定値解析部と補正値計算部と負荷イナーシャ
推定計算部とを作動させ、自動的に負荷イナーシャの真
値を求めて、負荷イナーシヤの真値をメモリに保存する
手段を有してもよい。Further, while controlling the device for driving the load by the proportional-integral control unit, the observer estimation calculation unit, the data storage unit, the disturbance estimation value analysis unit, the correction value calculation unit, and the load inertia estimation calculation unit are operated. Means may be provided for automatically obtaining the true value of the load inertia and storing the true value of the load inertia in the memory.
【００４１】また、推定された負荷イナーシャの値をリ
アルタイムにオブザーバ推定計算や、または、制御計算
で使用する手段を有してもよい。Further, a means for using the estimated value of the load inertia in the observer estimation calculation or the control calculation in real time may be provided.
【００４２】また、推定された負荷イナーシャの値を負
荷イナーシャ設定値として、オブザーバ推定計算で使用
し、負荷イナーシャ設定値を使用してオブザーバ推定計
算により求まった、外乱推定値を使用して、再び、負荷
イナーシャ設定値を補正し、これを繰り返すことによ
り、負荷イナーシャ推定値の精度を向上させる手段を有
してもよい。The estimated load inertia value is used as a load inertia setting value in the observer estimation calculation, and the disturbance estimation value obtained by the observer estimation calculation using the load inertia setting value is again used. A means may be provided for correcting the load inertia set value and repeating this, thereby improving the accuracy of the load inertia estimated value.
【００４３】本発明の負荷イナーシャ推定プログラムを
記録した媒体は、コンピュータによって、サーボモータ
を使用して負荷を駆動する装置を制御するシステムの負
荷イナーシャの真値を推定するための負荷イナーシャ推
定プログラムを記録した媒体であって、推定プログラム
は、コンピュータに比例積分制御させ、負荷に作用する
外乱を推定するオブザーバ推定計算をさせ、オブザーバ
推定計算で計算された外乱の推定値と実機の状態量を所
定のサンプリング周期でメモリに保存しデータ記憶さ
せ、メモリの出力から、外乱推定値を実機の状態量を使
用して解析させ、その結果から負荷イナーシャ補正値を
計算させ、負荷イナーシャ補正値とオブザーバ推定計算
で使用する負荷イナーシャ設定値とから負荷イナーシャ
の真値を求める負荷イナーシャ推定計算をさせる。The medium on which the load inertia estimating program of the present invention is recorded is provided with a load inertia estimating program for estimating a true value of the load inertia of a system for controlling a device that drives a load using a servomotor by a computer. The recorded medium, wherein the estimation program causes the computer to perform proportional-integral control, perform observer estimation calculation for estimating a disturbance acting on the load, and determine a disturbance estimated value calculated in the observer estimation calculation and a state quantity of the actual machine in a predetermined manner. At the sampling period, the data is stored in the memory and the data is stored.From the output of the memory, the disturbance estimation value is analyzed using the state quantity of the actual machine, the load inertia correction value is calculated from the result, and the load inertia correction value and the observer estimation are calculated. Load that determines the true value of load inertia from the load inertia set value used in calculation Make the inertia estimation calculation.
【００４４】また、データ記憶し、外乱推定値の解析で
使用する実機の状態量は、モータの速度であってもよ
い。The state quantity of the actual machine which stores data and is used for analyzing the estimated disturbance value may be the speed of the motor.
【００４５】また、外乱推定値の解析では、実際のモー
タ速度と外乱推定値の波形を比較してもよい。In the analysis of the estimated disturbance value, the actual motor speed may be compared with the waveform of the estimated disturbance value.
【００４６】また、外乱推定値の解析では、実際のモー
タ速度と外乱推定値の加速時の傾きを比較してもよい。In the analysis of the disturbance estimation value, the actual motor speed may be compared with the acceleration gradient of the disturbance estimation value.
【００４７】また、比例積分制御により負荷を駆動する
装置を制御中に、オブザーバ推定計算とデータ記憶と外
乱推定値解析と補正値計算と負荷イナーシャ推定計算と
を実行させ、自動的に負荷イナーシャの真値を求めて、
負荷イナーシャの真値をメモリに保存してもよい。During the control of the device for driving the load by the proportional-integral control, the observer estimation calculation, data storage, disturbance estimation value analysis, correction value calculation and load inertia estimation calculation are executed, and the load inertia is automatically calculated. Finding the true value,
The true value of the load inertia may be stored in the memory.
【００４８】また、推定された負荷イナーシャの値をリ
アルタイムにオブザーバ推定計算や、または、制御計算
で使用してもよい。The estimated value of the load inertia may be used in the observer estimation calculation or the control calculation in real time.
【００４９】また、推定された負荷イナーシャの値を負
荷イナーシャ設定値として、オブザーバ推定計算で使用
し、負荷イナーシャ設定値を使用してオブザーバ推定計
算により求まった、外乱推定値を使用して、再び、負荷
イナーシャ設定値を補正し、これを繰り返すことによ
り、負荷イナーシャ推定値の精度を向上させてもよい。The estimated load inertia value is used as a load inertia setting value in the observer estimation calculation, and the disturbance estimation value obtained by the observer estimation calculation using the load inertia setting value is used again. By correcting the load inertia set value and repeating this, the accuracy of the load inertia estimated value may be improved.
【００５０】本発明のロボットの動作プログラムを記録
した媒体は、コンピュータによって、ロボットに動作を
教示し、実行するためのロボットの動作プログラムを記
録した媒体であって、動作プログラムは、コンピュータ
に、ロボットに動作を教示し、実行させ、上述の負荷イ
ナーシャ推定プログラムを記録した媒体に記録された負
荷イナーシャ推定プログラムを実行させる。The medium on which the robot operation program of the present invention is recorded is a medium on which a robot operation program for teaching and executing an operation to a robot by a computer is recorded. And instruct it to execute the load inertia estimating program recorded on the medium on which the above-described load inertia estimating program is recorded.
【００５１】また、動作プログラムは、オペレータがロ
ボット言語命令で記述することにより作成される、ロボ
ットの教示プログラムを、コンピュータが解読すること
によって生成され、ロボット言語命令の一つとして、負
荷イナーシャ推定計算をする命令を有してもよい。The operation program is generated by a computer interpreting a robot teaching program, which is created by the operator describing the robot language instruction, and as one of the robot language instructions, the load inertia estimation calculation May be provided.
【００５２】従って、オブザーバ推定値と実機観測値と
の誤差を使用し、ロボットの動作中に自動的に負荷イナ
ーシャの真値を求めるため、又は、オブザーバ外乱推定
値を実機状態量の波形を使用して解析し、ロボットの任
意の動作中に自動的に負荷イナーシャの真値を求めるた
め、適当な負荷イナーシャ計算値を予め設定しておくだ
けで、後はデータ測定や複雑な計算に時間や人手を消費
することなく、また、ロボットに無駄な動作を実行させ
ることなく、かつ複雑な形状の負荷の場合、机上計算で
負荷イナーシャを求めるより精度よくサーボモータの負
荷イナーシャ真値を推定することができる。また、アー
ム先端の負荷が変わった場合も簡単に負荷イナーシヤの
真値を推定することができる。Therefore, the error between the observer estimated value and the actual machine observed value is used to automatically obtain the true value of the load inertia during the operation of the robot, or the observer disturbance estimated value is used as the actual machine state quantity waveform. In order to automatically calculate the true value of load inertia during any operation of the robot, simply set an appropriate load inertia calculation value in advance, and after that, it will take time and data measurement and complicated calculations Estimate the true value of the servo motor load inertia more accurately than calculating the load inertia by calculating the load inertia when the load has a complicated shape without consuming human labor and causing the robot to perform unnecessary operations. Can be. Further, even when the load at the tip of the arm changes, the true value of the load inertia can be easily estimated.
【００５３】[0053]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００５４】（本発明の第１の実施の形態）図１は本発
明の第１の実施の形態の負荷イナーシャの推定方法を説
明するフローチャートである。(First Embodiment of the Present Invention) FIG. 1 is a flowchart for explaining a method of estimating a load inertia according to a first embodiment of the present invention.
【００５５】まず、ＳＴＥＰ１では、オブザーバの推定
計算で使用するための負荷イナーシャ値（ＪＬobs ）を
設定しておく。この時、ＪＬobs の値は正確である必要
はなく設計計算値等、概算で求めておく。First, in STEP 1, a load inertia value (JLobs) to be used in the estimation calculation of the observer is set. At this time, the value of JLobs does not need to be accurate, but is obtained by rough calculation such as a design calculation value.
【００５６】次にＳＴＥＰ２では、サーボモータを加速
駆動する。Next, in STEP 2, the servo motor is accelerated.
【００５７】この２つの作業だけで、負荷イナーシャ真
値を求めることができる。The load inertia true value can be obtained only by these two operations.
【００５８】以下に、ＳＴＥＰ２でどのような計算を行
っているかを説明する。Hereinafter, what calculation is performed in STEP 2 will be described.
【００５９】図２は本発明の第１の実施の形態の制御ブ
ロック線図である。図中、実線で囲った部分１０が制御
部、点線内２０が実機に相当する。図中のＫｐは位置ル
ープ比例ゲイン、Ｋｖは速度ループ比例ゲイン、Ｋｉは
速度ループ積分ゲイン、Ｊｍはモータイナーシャ、ＪＬ
は負荷イナーシャ、Ｋは減速機バネ定数、Ｃは減速機減
衰係数、Ｎは減速比を表す。また、Ｓはラプラス演算子
を表す。FIG. 2 is a control block diagram according to the first embodiment of the present invention. In the figure, a portion 10 surrounded by a solid line corresponds to a control unit, and a portion 20 within a dotted line corresponds to an actual machine. In the figure, Kp is a position loop proportional gain, Kv is a speed loop proportional gain, Ki is a speed loop integral gain, Jm is motor inertia, JL
Represents load inertia, K represents a speed reducer spring constant, C represents a speed reducer damping coefficient, and N represents a speed reduction ratio. S represents a Laplace operator.
【００６０】１は比例積分制御部、２はオブザーバ推定
計算部である。２２は誤差計算部、６は負荷イナーシャ
推定計算部、２１は制御系への入力である指令作成部で
ある。また、図中１１と１２は０次ホールドを行うサン
プラーを表すものとする。1 is a proportional-integral control unit, and 2 is an observer estimation calculation unit. 22 is an error calculator, 6 is a load inertia estimation calculator, and 21 is a command generator which is an input to the control system. In the drawing, reference numerals 11 and 12 denote samplers that perform zero-order hold.
【００６１】１のオブザーバの入力にはモータ検出速度
Ｖｍとモータ指令トルクＴｒｅｆを使う。以下にこの実
施の形態で使用したオブザーバの構成を数式を用いて説
明する。Ａ１１からＡ３４およびＢ１、Ｌ１〜Ｌ４は各
行列の要素を表す。式中Ｔｓはオブザーバ計算の１計算
周期であり、ｋは計算周期の回数を表す。すなわち（ｋ
＋１）番目のデータは（ｋ）番目のデータの１計算周期
後のデータを表す。The input of the observer uses the motor detection speed Vm and the motor command torque Tref. Hereinafter, the configuration of the observer used in this embodiment will be described using mathematical expressions. A11 to A34 and B1, L1 to L4 represent elements of each matrix. In the equation, Ts is one calculation cycle of the observer calculation, and k represents the number of calculation cycles. That is, (k
The (+1) th data represents data one calculation cycle after the (k) th data.
【００６２】[0062]
【数１】 (Equation 1)
【００６３】Ａ１１＝−Ｃ／（Ｎ2 ×Ｊｍ）×Ｔｓ＋１ Ａ１２＝−Ｋ／（Ｎ×Ｊｍ）×Ｔｓ Ａ１３＝Ｃ／（Ｎ×Ｊｍ）×Ｔｓ Ａ２１＝Ｔｓ／Ｎ Ａ２３＝−Ｔｓ Ａ３１＝Ｃ／（Ｎ×ＪＬ）×Ｔｓ Ａ３２＝Ｋ／ＪＬ×Ｔｓ Ａ３３＝−Ｃ／ＪＬ×Ｔｓ＋１ Ａ３４＝−Ｔｓ／ＪＬ Ｂ１＝Ｔｓ／Ｊｍ 式に示したように、状態変数は［Ｖｍobs ・θｓobs ・
ＶＬobs ・Ｄ２obs ］の４つであり、Ｖｍobs はモータ
速度推定値、θｓobs はねじれ角推定値、ＶＬobs は負
荷速度推定値、Ｄ２obs は２次側外乱推定値を表す。A11 = −C / (N 2 × Jm) × Ts + 1 A12 = −K / (N × Jm) × Ts A13 = C / (N × Jm) × Ts A21 = Ts / N A23 = −Ts A31 = C / (N × JL) × Ts A32 = K / JL × Ts A33 = −C / JL × Ts + 1 A34 = −Ts / JL B1 = Ts / Jm As shown in the equation, the state variable is [Vmobs · θsobs ·
VLobs · D2obs], where Vmobs is the estimated motor speed, θsobs is the estimated torsion angle, VLobs is the estimated load speed, and D2obs is the estimated secondary disturbance.
【００６４】この外乱推定項を含むことにより、外乱が
加わっている場合もオブザーバの推定精度を上げること
ができ、従って、負荷イナーシャの推定精度を上げるこ
とができる。By including the disturbance estimation term, the estimation accuracy of the observer can be increased even when disturbance is applied, and therefore, the estimation accuracy of the load inertia can be increased.
【００６５】実機検出値であるモータ速度Ｖｍとオブザ
ーバで推定計算するモータ速度推定値Ｖｍobs との差を
Ｌ行列（Ｌ１〜Ｌ４）により補正する構成をとる。The difference between the motor speed Vm, which is the actual machine detection value, and the estimated motor speed Vmobs estimated and calculated by the observer is corrected by using an L matrix (L1 to L4).
【００６６】また、本発明の第１の実施の形態では、誤
差計算部２２でモータ指令トルクの推定値と実機のモー
タ指令トルク値を比較するため、オブザーバ推定計算部
２で、モータ指令トルクの推定値Ｔobs を求める必要が
ある。以下に説明する。In the first embodiment of the present invention, the estimated value of the motor command torque is compared with the motor command torque value of the actual machine by the error calculator 22. It is necessary to determine the estimated value Tobs. This will be described below.
【００６７】図２において、モータトルク指令Ｔｒｅｆ
と負荷加速度ＡＬの関係は、ＡＬ：負荷加速度とＡｍ：
モータ加速度とを使って、 Ｔｒｅｆ＝Ｊｍ×Ａｍ＋ＪＬ×ＡＬ／Ｎ （２） と表すことができる。In FIG. 2, the motor torque command Tref
And the load acceleration AL are: AL: load acceleration and Am:
Using the motor acceleration, Tref = Jm × Am + JL × AL / N (2)
【００６８】次に、モータ指令トルクＴｒｅｆおよび負
荷加速度ＡＬ、モータ加速度Ａｍの推定値をそれぞれＴ
obs 、ＡＬobs 、Ａｍobs とし、オブザーバ推定計算に
使用する負荷イナーシャをＪＬobs とすると、以下の式
が成り立つ。Next, the estimated values of the motor command torque Tref, the load acceleration AL, and the motor acceleration Am are respectively expressed by T
Assuming that obs, ALobs, and Amobs are used and the load inertia used for the observer estimation calculation is JLobs, the following equation is established.
【００６９】 Ｔobs ＝Ｊｍ×Ａｍobs ＋ＪＬobs ×ＡＬobs ／Ｎ （３） ここで、モータ速度推定値Ｖｍobs と負荷速度推定値Ｖ
Ｌobs から微分近似として差分を使って、モータ加速度
推定値Ａｍobs と負荷加速度推定値ＡＬobs を計算する
式を示す。Tobs = Jm × Amobs + JLobs × ALobs / N (3) Here, the estimated motor speed Vmobs and the estimated load speed V
An expression for calculating the motor acceleration estimated value Amobs and the load acceleration estimated value ALobs by using the difference as a differential approximation from Lobs is shown.
【００７０】 Ａｍobs （ｋ）＝｛Ｖｍobs （ｋ）−Ｖｍobs （ｋ−１）｝／Ｔｓ （４） ＡＬobs （ｋ）＝｛ＶＬobs （ｋ）−ＶＬobs （ｋ−１）｝／Ｔｓ （５） 式（３）（４）（５）より、 Ｔobs ＝Ｊｍ×｛Ｖｍobs （ｋ）−Ｖｍobs （ｋ−１）｝／Ｔｓ ＋ＪＬobs ×｛ＶＬobs （ｋ）−ＶＬobs （ｋ−１）｝／Ｔｓ（６） となり、図２中のオブザーバ推定計算部２でモータ指令
トルク推定値Ｔobs を求めることができる。Amobs (k) = {Vmobs (k) −Vmobs (k−1)} / Ts (4) ALobs (k) = {VLobs (k) −VLobs (k−1)} / Ts (5) (3) From (4) and (5), Tobs = Jm × {Vmobs (k) −Vmobs (k−1)} / Ts + JLobs × {VLobs (k) −VLobs (k−1)} / Ts (6) The estimated motor command torque value Tobs can be obtained by the observer estimation calculation unit 2 in FIG.
【００７１】誤差計算部２２では、実機モータ指令トル
ク値とオブザーバモータ指令トルク推定値との差ＤＬＴ
T を計算する。The error calculator 22 calculates a difference DLT between the actual motor command torque value and the observer motor command torque estimated value.
Calculate T.
【００７２】 ＤＬＴT ＝Ｔｒｅｆ−Ｔobs （７） 負荷イナーシャ推定計算部６では、実機の負荷イナーシ
ャの真値を推定する。内部の計算方法を以下に説明す
る。DLTT = Tref−Tobs (7) The load inertia estimation calculation unit 6 estimates the true value of the load inertia of the actual machine. The internal calculation method will be described below.
【００７３】まず、式（２）（３）を式（７）に代入す
る。First, equations (2) and (3) are substituted into equation (7).
【００７４】 ＤＬＴT ＝ＪＬ×ＡＬ／Ｎ−ＪＬobs ×ＡＬobs ／Ｎ ＋Ｊｍ×Ａｍ−Ｊｍ×Ａｍobs （８） ここで、オブザーバの推定開始時に推定値が真値とずれ
ていた場合でも、オブザーバの内部の式の補正の項によ
り、オブザーバ推定値は、ただちに真値に収束し、推定
値は真値とほぼ等しい値となるため、 Ａｍ＝Ａｍobs 、ＡＬ＝ＡＬobs （９） とおく。DLTT = JL × AL / N−JLobs × ALobs / N + Jm × Am−Jm × Amobs (8) Here, even if the estimated value deviates from the true value at the start of the observer estimation, Due to the correction term in the equation, the observer estimated value immediately converges to the true value, and the estimated value becomes almost equal to the true value. Therefore, Am = Amobs and AL = ALobs (9) are set.
【００７５】式（９）を、式（８）に代入して整理する
と、式（８）は次のように書き換えられる。By substituting equation (9) into equation (8) and rearranging, equation (8) can be rewritten as follows.
【００７６】 ＤＬＴT ＝（ＪＬ−ＪＬobs ）×ＡＬobs ／Ｎ ＝（ＪＬ−ＪＬobs ）× [｛ＶＬobs （ｋ）−ＶＬobs （ｋ−１）｝／Ｔｓ]／Ｎ （１０） （１０）式をＪＬについて解くと、 ＪＬ＝ＤＬＴT ×Ｎ／[｛ＶＬobs （ｋ）−ＶＬobs （ｋ−１）｝／Ｔｓ] ＋ＪＬobs （１１） となる。DLTT = (JL−JLobs) × ALobs / N = (JL−JLobs) × [{VLobs (k) −VLobs (k−1)} / Ts] / N (10) When solved, JL = DLTT × N / [{VLobs (k) −VLobs (k−1)} / Ts] + JLobs (11)
【００７７】この式（１１）を負荷イナーシャ推定計算
部６で計算することにより、精度の高い負荷イナーシャ
推定値を得ることができる。By calculating this equation (11) in the load inertia estimation calculating section 6, a highly accurate estimated load inertia value can be obtained.
【００７８】また、負荷駆動装置制御中に、オブザーバ
推定計算部２と誤差計算部２２と負荷イナーシャ推定計
算部６とを作動させ、自動的に負荷イナーシャの真値を
求めて、真値をメモリに保存する機能を追加できる。従
って、負荷駆動装置制御中に自動的に負荷イナーシャの
真値を推定することができ、その真値をメモリに書込ん
で保存することにより、状態量入力の手間も省くことが
できる。Further, during the control of the load driving device, the observer estimation calculating section 2, the error calculating section 22, and the load inertia estimating calculating section 6 are operated to automatically obtain the true value of the load inertia and store the true value in the memory. You can add a function to save to. Therefore, the true value of the load inertia can be automatically estimated during the control of the load drive device, and the true value can be written and stored in the memory, thereby saving the trouble of inputting the state quantity.
【００７９】また、推定された負荷イナーシャの値をリ
アルタイムにオブザーバ推定計算で使用することによ
り、負荷イナーシャの真値の推定精度を上げることがで
きる。Further, by using the estimated value of the load inertia in the observer estimation calculation in real time, the accuracy of estimating the true value of the load inertia can be improved.
【００８０】本発明の負荷イナーシャ推定プログラムは
媒体に記録されており、コンピュータによって、サーボ
モータを使用して負荷を駆動する装置を制御するシステ
ムの負荷イナーシャの真値を推定するためのものであ
り、コンピュータに比例積分制御させ、サーボモータと
負荷の状態量を計算するオブザーバ推定計算させ、オブ
ザーバ推定計算で計算された状態量の推定値と実機で観
測できる状態量の値との差を計算する誤差計算させ、誤
差計算からの状態量の差の出力値とオブザーバ推定計算
で使用する負荷イナーシャ値とから負荷イナーシャの真
値を求める負荷イナーシャ推定計算させるものである。The load inertia estimating program of the present invention is recorded on a medium, and is used for estimating the true value of the load inertia of a system for controlling a device that drives a load by using a servomotor by a computer. The computer performs proportional-integral control to calculate the state quantity of the servo motor and the load, and makes the observer estimate calculation, and calculates the difference between the estimated value of the state quantity calculated by the observer estimation calculation and the value of the state quantity that can be observed by the actual machine. An error is calculated, and a load inertia estimation calculation is performed to obtain a true value of the load inertia from an output value of a difference between state quantities from the error calculation and a load inertia value used in the observer estimation calculation.
【００８１】また、ロボットに動作を教示し、実行させ
るためにはオペレータによって教示プログラムが作成さ
れる。教示プログラムは、特定のプログラム言語である
ロボット言語によって記述されている。本発明は、その
ロボット言語の命令の一つとして、上記負荷イナーシャ
推定計算処理を実行させる命令を持っている。ロボット
の教示プログラムを、コンピュータが解読することによ
って、ロボットの動作プログラムが生成される。オペレ
ータが教示プログラムを実行するだけで、コンピュータ
は動作プログラムに解読し、その動作プログラムを実行
するので、上記、定加速度動作ならびに負荷イナーシャ
推定計算処理を自動的に実行するものである。本発明の
ロボットの動作プログラムは媒体に記録されている。Further, a teaching program is created by the operator to teach and execute the operation of the robot. The teaching program is described in a robot language which is a specific programming language. The present invention has an instruction to execute the load inertia estimation calculation process as one of the instructions in the robot language. The operation program of the robot is generated by the computer decoding the teaching program of the robot. When the operator simply executes the teaching program, the computer decodes the program into an operation program and executes the operation program. Therefore, the constant acceleration operation and the load inertia estimation calculation process are automatically executed. The operation program of the robot of the present invention is recorded on a medium.
【００８２】以下に本発明を実施した時の効果を示す。The effects of the present invention will be described below.
【００８３】図３はシミュレーションで使用した負荷イ
ナーシャ推定計算部の制御ブロック図である。５は逆数
を表す関数である。入力はＤＬＴT モータ指令トルク誤
差と式（５）で得られるＡＬobs 負荷加速度の２入力で
ある。FIG. 3 is a control block diagram of the load inertia estimation calculation unit used in the simulation. 5 is a function representing a reciprocal. The inputs are DLTT motor command torque error and ALobs load acceleration obtained by equation (5).
【００８４】図４、図５にシミュレーション結果を示
す。本発明の第１の実施の形態では、負荷の加速度の推
定値を利用するため、サーボモータを加速駆動した時に
負荷イナーシャを推定することができる。図４に、時間
−モータ速度の波形を、図５にその時の負荷イナーシャ
推定値の波形を示している。FIGS. 4 and 5 show simulation results. In the first embodiment of the present invention, since the estimated value of the acceleration of the load is used, it is possible to estimate the load inertia when the servo motor is accelerated. FIG. 4 shows a time-motor speed waveform, and FIG. 5 shows a load inertia estimated value waveform at that time.
【００８５】本シミュレーションの各状態量の値を説明
する。The value of each state quantity in this simulation will be described.
【００８６】 ＪＬ＝２１３３ （Ｋｇ・ｍ2） ＪＬobs ＝３１９９．５（＝ＪＬ×１．５） Ｋ＝２６７７５００ （Ｎ・ｍ／ｒａｄ） Ｋobs ＝３２１３０００（＝Ｋ×１．２） Ｎ＝１６７ Ｃ＝７５５７ （Ｎ・ｍ・ｓｅｃ／ｒａｄ） Ｋｐ＝１０ （１／ｓｅｃ） Ｋｖ＝３．２５ （１／ｓｅｃ） Ｋｉ＝２５ （１／ｓｅｃ） Ｔｓ＝０．００１ （ｓｅｃ） 上記のように、オブザーバで推定計算に使用する負荷イ
ナーシャＪＬobs は、実機負荷イナーシャの１．５倍
に、また、オブザーバで推定計算に使用するバネ定数Ｋ
obs は、実機バネ定数Ｋの１．２倍に設定している。JL = 2133 (Kg · m 2 ) JLobs = 3199.5 (= JL × 1.5) K = 2677500 (N · m / rad) Kobs = 3213000 (= K × 1.2) N = 167 C = 7557 (Nmsec / rad) Kp = 10 (1 / sec) Kv = 3.25 (1 / sec) Ki = 25 (1 / sec) Ts = 0.001 (sec) As described above, The load inertia JLobs used in the estimation calculation by the observer is 1.5 times the actual machine load inertia, and the spring constant K used in the estimation calculation by the observer is
obs is set to 1.2 times the actual machine spring constant K.
【００８７】図５の波形を見ると分かるように、オブザ
ーバ推定計算で使用する減速機のバネ定数Ｋobs が実機
バネ定数とずれて設定してあっても、実機負荷イナーシ
ャの真値を精度よく推定できている。As can be seen from the waveform in FIG. 5, even if the spring constant Kobs of the speed reducer used in the observer estimation calculation is set to be different from the actual machine spring constant, the true value of the actual machine load inertia can be accurately estimated. is made of.
【００８８】また、本実施の形態では、モータ指令トル
ク値の誤差を使用したが、その他、モータ位置・モータ
速度・モータ加速度を使用した方法でも同様の結果が得
られる。Further, in the present embodiment, the error of the motor command torque value is used. However, other methods using the motor position, the motor speed, and the motor acceleration can obtain similar results.
【００８９】また、比例積分制御部にフィードフォワー
ド制御部（前向き補償部）を有し、フィードフォワード
制御部は、フィードフォワード制御の制御定数の計算に
推定された負荷イナーシャの値を使用することもでき
る。Further, the proportional-integral control unit has a feedforward control unit (forward compensation unit), and the feedforward control unit may use the estimated load inertia value for calculating the control constant of the feedforward control. it can.
【００９０】（本発明の第２の実施の形態）次に、本発
明の第２の実施の形態について図面を参照して説明す
る。図６は本発明の第２の実施の形態の負荷イナーシャ
の推定操作を説明するフローチャートである。(Second Embodiment of the Present Invention) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of estimating the load inertia according to the second embodiment of this invention.
【００９１】まず、ＳＴＥＰ１では、オブザーバの推定
計算で使用するための負荷イナーシャ設定値ＪＬobs を
設定しておく。この時、ＪＬobs の値は正確である必要
はなく設計計算値等、概算で求めておく。First, in STEP 1, a load inertia set value JLobs to be used in the observer estimation calculation is set. At this time, the value of JLobs does not need to be accurate, but is obtained by rough calculation such as a design calculation value.
【００９２】次に、ＳＴＥＰ２では、サーボモータを任
意の動作で駆動する。Next, in STEP 2, the servo motor is driven by an arbitrary operation.
【００９３】この２つのＳＴＥＰだけで、負荷イナーシ
ャ真値を自動的に求めることができる。以上が実際にオ
ペレータが行う操作である。The load inertia true value can be automatically obtained only by these two STEPs. The above is the operation actually performed by the operator.
【００９４】以下に、ＳＴＥＰ２でどのような計算を行
っているかを説明する。The following describes what calculations are performed in STEP2.
【００９５】図７は本発明の第２の実施の形態の構成を
示すブロック図である。図８は図７を制御ブロック線図
にしたものである。図８中のＫｐは位置ループ比例ゲイ
ン、Ｋｖは速度ループ比例ゲイン、Ｋｉは速度ループ積
分ゲイン、Ｊｍはモータイナーシャ、ＪＬは負荷イナー
シャ、Ｋは減速機バネ定数、Ｃは減速機減衰係数を表
す。また、Ｓはラプラス演算子を表す。FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a control block diagram of FIG. In FIG. 8, Kp is a position loop proportional gain, Kv is a speed loop proportional gain, Ki is a speed loop integral gain, Jm is motor inertia, JL is load inertia, K is a speed reducer spring constant, and C is a speed reducer damping coefficient. . S represents a Laplace operator.
【００９６】２１は制御系への入力である指令作成部で
ある。また、図中３１と３２と３３と３４は０次ホール
ドを行うサンプラーを表すものとする。Reference numeral 21 denotes a command creation unit which is an input to the control system. In the figure, reference numerals 31, 32, 33, and 34 denote samplers that perform zero-order hold.
【００９７】図７と図８に共通して、１は比例積分制御
部であり、モータの位置と速度をフィードバック制御し
ている。２はオブザーバ推定計算部である。３は実機状
態量とオブザーバ外乱推定値をサンプリング周期Ｔでメ
モリに保存するデータ記憶部である。本実施の形態で
は、実機状態量として、モータ速度を使用している。４
はデータ記憶部に保存された、外乱推定値とモータ速度
の値から、外乱推定値を解析する、外乱推定値解析部で
ある。５は外乱推定値解析部で解析した結果を基に、負
荷イナーシャの補正値を計算する補正値計算部であり、
６は補正値計算部の出力である補正値と負荷イナーシャ
設定値から、負荷イナーシャ真値を計算する負荷イナー
シャ推定計算部である。7 and 8, reference numeral 1 denotes a proportional-integral control unit, which performs feedback control on the position and speed of the motor. Reference numeral 2 denotes an observer estimation calculation unit. Reference numeral 3 denotes a data storage unit that stores actual machine state quantities and observer disturbance estimated values in a memory at a sampling period T. In the present embodiment, the motor speed is used as the actual machine state quantity. 4
Reference numeral denotes a disturbance estimation value analysis unit that analyzes the disturbance estimation value from the disturbance estimation value and the motor speed value stored in the data storage unit. Reference numeral 5 denotes a correction value calculation unit that calculates a correction value of the load inertia based on a result analyzed by the disturbance estimation value analysis unit.
Reference numeral 6 denotes a load inertia estimation calculation unit that calculates a load inertia true value from the correction value output from the correction value calculation unit and the load inertia set value.
【００９８】次に、オブザーバ推定計算部２の説明をす
る。２のオブザーバの入力にはモータ検出速度Ｖｍとモ
ータ指令トルクＴｒｅｆを使う。以下にこの実施の形態
で使用したオブザーバの構成を数式を用いて説明する。
Ａ１１からＡ３４およびＢ１、Ｌ１〜Ｌ４は各行列の要
素を表す。式中Ｔｓはオブザーバ計算の１計算周期であ
り、ｋは計算周期の回数を表す。すなわち（ｋ＋１）番
目のデータは（ｋ）番目のデータの１計算周期後のデー
タを表す。Next, the observer estimation calculator 2 will be described. The input of the observer 2 uses the motor detection speed Vm and the motor command torque Tref. Hereinafter, the configuration of the observer used in this embodiment will be described using mathematical expressions.
A11 to A34 and B1, L1 to L4 represent elements of each matrix. In the equation, Ts is one calculation cycle of the observer calculation, and k represents the number of calculation cycles. That is, the (k + 1) -th data represents the data one calculation cycle after the (k) -th data.
【００９９】[0099]
【数２】 (Equation 2)
【０１００】Ａ１１＝−Ｃ／Ｊｍ Ａ１２＝−Ｋ／Ｊｍ×Ｔｓ Ａ１３＝Ｃ／Ｊｍ×Ｔｓ Ａ２１＝Ｔｓ Ａ２３＝−Ｔｓ Ａ３１＝Ｃ／ＪＬ×Ｔｓ Ａ３２＝Ｋ／ＪＬ×Ｔｓ Ａ３３＝−Ｃ／ＪＬ×Ｔｓ＋１ Ａ３４＝−Ｔｓ／ＪＬ Ｂ１＝Ｔｓ／Ｊｍ 上式に示したように、推定する状態変数は［Ｖｍobs・
θｓobs・ＶＬobs・Ｄ２obs］ の４つであり、Ｖｍobs
はモータ速度推定値、θｓobsはねじれ角推定値、ＶＬo
bs は負荷速度推定値、Ｄ２obs は２次側外乱推定値を
表す。A11 = −C / Jm A12 = −K / Jm × Ts A13 = C / Jm × Ts A21 = Ts A23 = −Ts A31 = C / JL × Ts A32 = K / JL × Ts A33 = −C / JL × Ts + 1 A34 = −Ts / JL B1 = Ts / Jm As shown in the above equation, the state variable to be estimated is [Vmobs ·
θsobs / VLobs / D2obs], and Vmobs
Is the estimated motor speed, θsobs is the estimated torsion angle, VLo
bs represents a load speed estimated value, and D2obs represents a secondary-side disturbance estimated value.
【０１０１】実機検出値であるモータ速度Ｖｍとオブザ
ーバで推定計算するモータ速度推定値Ｖｍobsとの差を
Ｌ行列（Ｌ１〜Ｌ４）により補正する構成をとる。The difference between the motor speed Vm, which is the actual machine detection value, and the estimated motor speed Vmobs estimated and calculated by the observer is corrected by using an L matrix (L1 to L4).
【０１０２】次に、データ記憶部３の説明をする。Next, the data storage unit 3 will be described.
【０１０３】データ記憶部３では、ロボットが動作中
に、図９に示すようなある一つの＜加速−定速−減速＞
パターン動作時のモータ速度をあるサンプリング周期Ｔ
ｎで保存する。それをＶｍｄ（ｎ）とする。In the data storage unit 3, during the operation of the robot, a certain <acceleration-constant speed-deceleration> as shown in FIG.
The motor speed during pattern operation is set to a certain sampling period T
Save with n. Let it be Vmd (n).
【０１０４】それと同時に、その動作時のオブザーバ外
乱推定値の値もサンプリング周期Ｔｎで保存する。それ
をＤ２ｄ（ｎ）とする。At the same time, the estimated observer disturbance value during the operation is also stored at the sampling period Tn. Let it be D2d (n).
【０１０５】（ｎはサンプリング回数：ｎ＝１，２，
３．．．ｎ）次に、外乱推定値解析部４の説明をする。(N is the number of samplings: n = 1, 2, 2
3. . . n) Next, the disturbance estimation value analyzer 4 will be described.
【０１０６】外乱推定値解析部４では、まず最初に、外
乱推定値をモータ速度と比較しやすいように補正する。First, the disturbance estimation value analyzer 4 corrects the disturbance estimation value so that it can be easily compared with the motor speed.
【０１０７】外乱推定値には、主に、重力と摩擦が外乱
として推定されている。ここで、本実施の形態では、重
力がかからない軸について説明する。ただし、重力がか
かる軸でも、予め負荷にかかる重力を計算して、減算し
ておけば、以下は同じ手順で負荷イナーシャ真値を推定
することが出来る。In the disturbance estimation value, gravity and friction are mainly estimated as disturbances. Here, in the present embodiment, an axis to which gravity is not applied will be described. However, even if the gravity is applied to the axis, if the gravity applied to the load is calculated and subtracted in advance, the true value of the load inertia can be estimated in the following procedure.
【０１０８】動作中の摩擦には、大きく分けて、クーロ
ン摩擦と、粘性摩擦がある。このうち、クーロン摩擦は
速度に依存せず、速度の向きにのみ依存する値である。
すなわち、動作中には常に、一定の大きさで作用する。
それに対して、粘性摩擦は、速度に比例する値である。The friction during operation is roughly classified into Coulomb friction and viscous friction. Among them, the Coulomb friction is a value that does not depend on the speed but depends only on the direction of the speed.
That is, it always operates with a constant magnitude during operation.
In contrast, viscous friction is a value proportional to speed.
【０１０９】従って、クーロン摩擦分を外乱推定値から
減算すると、外乱として速度に依存する粘性摩擦のみが
抽出できる。図１０に説明の波形を示す。Accordingly, when the Coulomb friction component is subtracted from the estimated disturbance value, only the speed-dependent viscous friction can be extracted as the disturbance. FIG. 10 shows the waveforms described.
【０１１０】さらに、定速動作時にモータの速度と外乱
推定値が一致するように外乱推定値の全体にある定数を
乗算する。結果を図１１に示す。Further, the constant of the estimated disturbance value is multiplied by a constant so that the estimated speed of the motor coincides with the estimated disturbance value during the constant speed operation. The results are shown in FIG.
【０１１１】図１１のようになったところで、Ｖｍｄ
（ｎ）：モータ速度とＤ２ｄ（ｎ）：外乱推定値の加速
時の傾きを比較する。モータ速度の傾きをＡｖｍ、外乱
推定値の傾きをＡｄ２とすると、 Ａｖｍ＝｛Ｖｍｄ（ｎ）−Ｖｍｄ（ｎ−ｍ）｝／（Ｔｎ×ｍ） （１３） Ａｄ２＝｛Ｄ２ｄ（ｎ）一Ｄ２ｄ（ｎ−ｍ）｝／（Ｔｎ×ｍ） （１４） となる。When the state becomes as shown in FIG. 11, Vmd
(N): Motor speed is compared with D2d (n): the gradient at the time of acceleration of the disturbance estimation value. Assuming that the inclination of the motor speed is Avm and the inclination of the disturbance estimation value is Ad2, Avm = {Vmd (n) −Vmd (nm)} / (Tn × m) (13) Ad2 = ｛D2d (n) -D2d (N−m)｝ / (Tn × m) (14)
【０１１２】ｍは自然数であり傾きはｍ個前のデータと
今回のデータの差分から計算してしいる。M is a natural number, and the slope is calculated from the difference between the m-th previous data and the current data.
【０１１３】次に、補正値計算部５の説明をする。Next, the correction value calculator 5 will be described.
【０１１４】補正値計算部５ではＡｖｍとＡｄ２の大き
さの違いに応じて、補正値を決定する。The correction value calculator 5 determines a correction value according to the difference between the magnitudes of Avm and Ad2.
【０１１５】以下に、本実施の形態での補正値の決定方
法を説明する。Hereinafter, a method of determining a correction value in the present embodiment will be described.
【０１１６】ＡｖｍとＡｄ２の比をＰとする。Let P be the ratio of Avm and Ad2.
【０１１７】Ｐ＝Ａｖｍ／Ａｄ２ （１５） 負荷イナーシヤ設定値ＪＬｏｂｓとＰから補正値Ｒを計
算する。P = Avm / Ad2 (15) The correction value R is calculated from the load inertia set value JLobs and P.
【０１１８】Ｒ＝ＪＬobs×Ｐ×Ｃ （１６）
（Ｃは設定定数） また、負荷イナーシャの誤差によっては、図１２に示す
ような外乱推定値になる場合がある。この場合は、外乱
推定値の加速または、減速前の突起の大きさδを使用し
て、負荷イナーシャ補正値を計算することも可能であ
る。R = JLobs × P × C (16)
(C is a set constant) Further, depending on the error of the load inertia, a disturbance estimated value as shown in FIG. 12 may be obtained. In this case, it is also possible to calculate the load inertia correction value using the projection size δ before acceleration or deceleration of the disturbance estimation value.
【０１１９】次に、負荷イナーシヤ推定計算部の説明を
する。Next, the load inertia estimation calculating section will be described.
【０１２０】負荷イナーシャ推定計算部６では、ＪＬob
s とＲから、負荷イナーシャ真値ＪＬrealを計算する。In the load inertia estimation calculating section 6, JLob
A true load inertia value JLreal is calculated from s and R.
【０１２１】ＪＬreal＝ＪＬobs ＋Ｒ （１７） この式（１７）を計算することにより、精度の高い負荷
イナーシャ推定値を得ることができる。また、比例積分
制御によって負荷を駆動する装置を制御中に、前記オブ
ザーバ推定計算部２と前記データ記憶部３と、前記外乱
推定値解析部４と前記補償値計算部５と前記負荷イナー
シャ推定計算部６とを作動させ、自動的に負荷イナーシ
ャの真値を求めて、真値をメモリに保存する機能を追加
できる。従って、負荷駆動装置制御中に自動的に負荷イ
ナーシャの真値を推定することができ、その真値をメモ
リに書込んで保存することにより、状態量入力の手間を
省くことができる。JLreal = JLobs + R (17) By calculating this equation (17), a highly accurate load inertia estimated value can be obtained. Further, during control of the device for driving the load by the proportional-integral control, the observer estimation calculation unit 2, the data storage unit 3, the disturbance estimation value analysis unit 4, the compensation value calculation unit 5, and the load inertia estimation calculation By operating the unit 6 and automatically obtaining the true value of the load inertia, a function of storing the true value in the memory can be added. Therefore, the true value of the load inertia can be automatically estimated during the control of the load driving device, and the true value is written and stored in the memory, thereby saving the trouble of inputting the state quantity.
【０１２２】また、推定された負荷イナーシャの値をリ
アルタイムにオブザーバ推定計算や、その他の制御計算
で使用することにより、負荷イナーシャの真値の推定精
度を上げることができる。Further, by using the estimated value of the load inertia in the observer estimation calculation and other control calculations in real time, the accuracy of estimating the true value of the load inertia can be improved.
【０１２３】また、推定された負荷イナーシャの値を負
荷イナーシャ設定値として、オブザーバ推定計算で使用
し、今回の負荷イナーシャ設定値を使用してオブザーバ
推定計算により求まった、外乱推定値を使用して、再
び、負荷イナーシャ設定値を補正する。これを繰り返す
ことにより、負荷イナーシャ推定値の精度を向上させる
ことができる。The estimated load inertia value is used as a load inertia setting value in the observer estimation calculation, and the disturbance estimation value obtained by the observer estimation calculation using the current load inertia setting value is used. The load inertia set value is corrected again. By repeating this, the accuracy of the estimated load inertia value can be improved.
【０１２４】本発明の負荷イナーシャ推定プログラム
は、媒体に記録されており、コンピュータによって、サ
ーボモータを使用して負荷を駆動する装置を制御するシ
ステムの負荷イナーシャの真値を推定するためのもので
ある。即ち、負荷イナーシャ推定プログラムは、コンピ
ュータに比例積分制御させ、負荷に作用する外乱を推定
するオブザーバ推定計算をさせ、オブザーバ推定計算で
計算された外乱の推定値と実機の状態量をあるサンプリ
ング時間でメモリに保存させ、データ記憶部の出力か
ら、外乱推定値を実機状態量を使用して解析し、その結
果から負荷イナーシャ補正値を計算させ、その値とオブ
ザーバ推定計算で使用する負荷イナーシャ設定値とから
負荷イナーシャの真値を求める負荷イナーシャ推定計算
をさせるものである。The load inertia estimating program of the present invention is recorded on a medium, and is used for estimating the true value of the load inertia of a system for controlling a device that drives a load by using a servomotor by a computer. is there. That is, the load inertia estimation program causes the computer to perform proportional-integral control, perform observer estimation calculation for estimating disturbance acting on the load, and calculate the disturbance estimated value calculated by the observer estimation calculation and the state quantity of the actual machine at a certain sampling time. It is stored in the memory, the estimated disturbance value is analyzed from the output of the data storage unit using the actual machine state quantity, the load inertia correction value is calculated from the result, and the load inertia setting value used in the observer estimation calculation Thus, the load inertia estimation calculation for obtaining the true value of the load inertia is performed.
【０１２５】また、ロボットに動作を教示し、実行させ
るためにはオペレータによって教示プログラムが作成さ
れる。教示プログラムは、特定のプログラム言語である
ロボット言語によって記述されている。本発明は、その
ロボット言語の命令の一つとして、上記負荷イナーシャ
推定計算処理を実行させる命令を持っている。ロボット
の教示プログラムを、コンピュータが解読することによ
って、ロボットの動作プログラムが生成される。オペレ
ータが教示プログラムを実行するだけで、コンピュータ
は動作プログラムに解読し、その動作プログラムを実行
するので、上記、定加速度動作ならびに負荷イナーシャ
推定計算処理を自動的に実行するものである。本発明の
ロボットの動作プログラムは媒体に記録されている。In order to teach and execute the operation of the robot, a teaching program is created by the operator. The teaching program is described in a robot language which is a specific programming language. The present invention has an instruction to execute the load inertia estimation calculation process as one of the instructions in the robot language. The operation program of the robot is generated by the computer decoding the teaching program of the robot. When the operator simply executes the teaching program, the computer decodes the program into an operation program and executes the operation program. Therefore, the constant acceleration operation and the load inertia estimation calculation process described above are automatically executed. The operation program of the robot of the present invention is recorded on a medium.
【０１２６】[0126]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、オブザー
バ推定値と実機観測値との誤差を使用し、ロボットの動
作中に自動的に負荷イナーシャの真値を求めるため、又
は、オブザーバ外乱推定値を実機状態量の波形を使用し
て解析し、ロボットの任意の動作中に自動的に負荷イナ
ーシャの真値を求めるため、適当な負荷イナーシャ計算
値を予め設定しておくだけで、後はデータ測定や複雑な
計算に時間や人手を消費することなく、また、ロボット
に無駄な動作を実行させることなく、かつ複雑な形状の
負荷の場合、机上計算で負荷イナーシャを求めるより精
度よくサーボモータの負荷イナーシャ真値を推定するこ
とができるという効果がある。また、アーム先端の負荷
が変わった場合も簡単に負荷イナーシヤの真値を推定す
ることができるという効果がある。As described above, the present invention uses the error between the observer estimated value and the actual machine observed value to automatically obtain the true value of the load inertia during operation of the robot, or to estimate the observer disturbance. The value is analyzed using the waveform of the actual machine state quantity, and the true value of the load inertia is automatically obtained during any operation of the robot. Servo motors do not consume time or manpower for data measurement or complicated calculations, do not cause robots to perform unnecessary operations, and when using loads with complicated shapes, calculate the load inertia by desk calculation more accurately. Has the effect that the true value of the load inertia can be estimated. Also, there is an effect that the true value of the load inertia can be easily estimated even when the load at the tip of the arm changes.
【図１】本発明の第１の実施の形態の負荷イナーシャの
推定方法を説明するフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of estimating a load inertia according to a first embodiment of this invention.
【図２】本発明の第１の実施の形態の制御ブロック線図
である。FIG. 2 is a control block diagram according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第１の実施の形態の負荷イナーシャ推
定計算部の制御ブロック図である。FIG. 3 is a control block diagram of a load inertia estimating calculation unit according to the first embodiment of this invention.
【図４】本発明の第１の実施の形態のシミュレーション
結果の時間−モータ速度の波形である。FIG. 4 is a time-motor speed waveform of a simulation result according to the first embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第１の実施の形態のシミュレーション
結果の時間−負荷イナーシャ推定値の波形である。FIG. 5 is a waveform of a time-load inertia estimated value as a simulation result according to the first embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第２の実施の形態の負荷イナーシャの
推定操作を説明するフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart illustrating a load inertia estimating operation according to the second embodiment of this invention.
【図７】本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第２の実施の形態を説明する、制御ブ
ロック線図である。FIG. 8 is a control block diagram illustrating a second embodiment of the present invention.
【図９】加速−定速−減速時の速度波形を説明する図で
ある。FIG. 9 is a diagram illustrating a speed waveform during acceleration-constant speed-deceleration.
【図１０】外乱推定値の補正を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating correction of a disturbance estimated value.
【図１１】外乱推定値の解析を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the analysis of a disturbance estimation value.
【図１２】負荷イナーシャの設定値が誤差を含むときの
外乱推定値の波形を説明する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a waveform of a disturbance estimated value when a set value of a load inertia includes an error.
【図１３】従来の負荷イナーシャの推定方法を説明する
フローチャートである。FIG. 13 is a flowchart illustrating a conventional load inertia estimating method.
１ 比例積分制御部 ２ オブザーバ推定計算部 ３ データ記憶部 ４ 外乱推定値解析部 ５ 補正値計算部 ６ 負荷イナーシャ推定計算部 ７ サーボモータ ８ 負荷 １０ 制御部 １１、１２、３１、３２、３３、３４ ０次ホールド
を行うサンプラー ２０ 実機 ２１ 指令作成部 ２２ 誤差計算部 ２５ 逆数を表す関数DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Proportional-integral control part 2 Observer estimation calculation part 3 Data storage part 4 Disturbance estimation value analysis part 5 Correction value calculation part 6 Load inertia estimation calculation part 7 Servo motor 8 Load 10 Control part 11, 12, 31, 32, 33, 34 Sampler that performs zero-order hold 20 Actual machine 21 Command creation unit 22 Error calculation unit 25 Function representing reciprocal
Claims (34)
装置を制御するシステムの負荷イナーシャの真値を推定
する負荷イナーシャ推定システムにおいて、 比例積分制御部と、 前記サーボモータと前記負荷の状態量を計算するオブザ
ーバ推定計算部と、 該オブザーバ推定計算部で計算された前記状態量の推定
値と実機で観測できる前記状態量の値との差を計算する
誤差計算部と、 該誤差計算部からの前記状態量の差の出力値とオブザー
バ推定計算で使用する負荷イナーシャ設定値とから負荷
イナーシャの真値を求める負荷イナーシャ推定計算部と
を有することを特徴とする負荷イナーシャ推定システ
ム。1. A load inertia estimating system for estimating a true value of load inertia of a system for controlling a device for driving a load using a servomotor, comprising: a proportional-integral control unit; An observer estimation calculating unit that calculates a difference between an estimated value of the state quantity calculated by the observer estimation calculating unit and a value of the state quantity that can be observed by a real machine; and an error calculating unit. A load inertia estimating calculation unit that obtains a true value of the load inertia from the output value of the state quantity difference and the load inertia set value used in the observer estimating calculation.
定計算部で計算されたモータ指令トルクの推定値と実機
のモータ指令トルクとの誤差を計算する手段を有する請
求項１に記載の負荷イナーシャ推定システム。2. The load inertia estimator according to claim 1, wherein the error calculator has means for calculating an error between an estimated motor command torque calculated by the observer estimation calculator and a motor command torque of a real machine. system.
定計算部で計算されたモータ位置の推定値と実機のモー
タ位置との誤差を計算する手段を有する請求項１に記載
の負荷イナーシャ推定システム。3. The load inertia estimating system according to claim 1, wherein the error calculating unit has means for calculating an error between the estimated motor position calculated by the observer estimating calculating unit and the motor position of the actual machine.
定計算部で計算されたモータ速度の推定値と実機のモー
タ速度との誤差を計算する手段を有する請求項１に記載
の負荷イナーシャ推定システム。4. The load inertia estimating system according to claim 1, wherein said error calculating unit has means for calculating an error between an estimated value of the motor speed calculated by said observer estimating calculating unit and a motor speed of an actual machine.
定計算部で計算されたモータ加速度の推定値と実機のモ
ータ加速度との誤差を計算する手段を有する請求項１に
記載の負荷イナーシャ推定システム。5. The load inertia estimating system according to claim 1, wherein the error calculating unit has means for calculating an error between the estimated value of the motor acceleration calculated by the observer estimating calculating unit and the motor acceleration of the actual machine.
推定計算部と前記誤差計算部と前記負荷イナーシャ推定
計算部とを作動させ、自動的に前記負荷イナーシャの真
値を求めて、該真値をメモリに保存する手段を有する請
求項１から請求項５の何れか１項に記載の負荷イナーシ
ャ推定システム。6. The load observer calculating section, the error calculating section, and the load inertia estimating calculating section are operated during the load driving device control, and the true value of the load inertia is automatically obtained. The load inertia estimating system according to any one of claims 1 to 5, further comprising a unit for storing the load inertia in a memory.
モデルの構成に外乱推定項を含む請求項１から請求項６
の何れか１項に記載の負荷イナーシャ推定システム。7. The observer model of the observer estimation calculator includes a disturbance estimation term in the configuration of the observer model.
The load inertia estimation system according to any one of the above.
アルタイムに前記オブザーバ推定計算で使用する手段を
有する請求項１から請求項７の何れか１項に記載の負荷
イナーシャ推定システム。8. The load inertia estimating system according to claim 1, further comprising means for using the estimated value of the load inertia in the observer estimation calculation in real time.
ド制御部を有し、該フィードフォワード制御部は、フィ
ードフォワード制御の制御定数の計算に推定された前記
負荷イナーシャの値を使用する請求項１から請求項８の
何れか１項に記載の負荷イナーシャ推定システム。9. The proportional-integral control unit includes a feedforward control unit, and the feedforward control unit uses the estimated value of the load inertia in calculating a control constant of the feedforward control. A load inertia estimating system according to claim 8.
を使用して負荷を駆動する装置を制御するシステムの負
荷イナーシャの真値を推定するための負荷イナーシャ推
定プログラムを記録した媒体であって、 該推定プログラムは、 コンピュータに比例積分制御させ、 前記サーボモータと前記負荷の状態量を計算するオブザ
ーバ推定計算させ、 該オブザーバ推定計算で計算された前記状態量の推定値
と実機で観測できる前記状態量の値との差を計算する誤
差計算させ、 該誤差計算からの前記状態量の差の出力値と前記オブザ
ーバ推定計算で使用する負荷イナーシャ設定値とから負
荷イナーシャの真値を求める負荷イナーシャ推定計算さ
せることを特徴とする負荷イナーシャ推定プログラムを
記録した媒体。10. A medium recording a load inertia estimating program for estimating a true value of a load inertia of a system for controlling a device that drives a load using a servomotor by a computer, wherein the estimating program is A proportional integral control by a computer, an observer estimation calculation for calculating a state quantity of the servo motor and the load, an estimated value of the state quantity calculated by the observer estimation calculation and a value of the state quantity observable by a real machine. And calculating the load inertia estimating calculation to obtain the true value of the load inertia from the output value of the difference between the state quantities from the error calculation and the load inertia setting value used in the observer estimating calculation. A medium on which a characteristic load inertia estimation program is recorded.
定計算で計算されたモータ指令トルクの推定値と実機の
モータ指令トルクとの誤差を計算する請求項１０に記載
の負荷イナーシャ推定プログラムを記録した媒体。11. The medium storing the load inertia estimation program according to claim 10, wherein the error calculation calculates an error between an estimated value of the motor command torque calculated by the observer estimation calculation and a motor command torque of an actual machine. .
定計算で計算されたモータ位置の推定値と実機のモータ
位置との誤差を計算する請求項１０に記載の負荷イナー
シャ推定プログラムを記録した媒体。12. The medium storing the load inertia estimation program according to claim 10, wherein the error calculation calculates an error between the estimated motor position calculated by the observer estimation calculation and the motor position of an actual machine.
定計算で計算されたモータ速度の推定値と実機のモータ
速度との誤差を計算する請求項１０に記載の負荷イナー
シャ推定プログラムを記録した媒体。13. The medium storing the load inertia estimation program according to claim 10, wherein in the error calculation, an error between an estimated value of the motor speed calculated in the observer estimation calculation and a motor speed of a real machine is calculated.
定計算で計算されたモータ加速度の推定値と実機のモー
タ加速度との誤差を計算する請求項１０に記載の負荷イ
ナーシャ推定プログラムを記録した媒体。14. A medium recording a load inertia estimation program according to claim 10, wherein said error calculation calculates an error between an estimated value of the motor acceleration calculated by said observer estimation calculation and a motor acceleration of an actual machine.
バ推定計算と前記誤差計算と前記負荷イナーシャ推定計
算とを実行させ、自動的に前記負荷イナーシャの真値を
求めて、該真値をメモリに保存する請求項１０から請求
項１４の何れか１項に記載の負荷イナーシャ推定プログ
ラムを記録した媒体。15. During the load driving device control, the observer estimation calculation, the error calculation, and the load inertia estimation calculation are executed, a true value of the load inertia is automatically obtained, and the true value is stored in a memory. A medium on which the load inertia estimation program according to any one of claims 10 to 14 is stored.
モデルの構成に外乱推定項を含む請求項１０から請求項
１５の何れか１項に記載の負荷イナーシャ推定プログラ
ムを記録した媒体。16. A medium storing the load inertia estimation program according to claim 10, wherein a configuration of an observer model for the observer estimation calculation includes a disturbance estimation term.
リアルタイムに前記オブザーバ推定計算で使用する請求
項１０から請求項１６の何れか１項に記載の負荷イナー
シャ推定プログラムを記録した媒体。17. A medium recording the load inertia estimation program according to claim 10, wherein the estimated value of the load inertia is used in the observer estimation calculation in real time.
ド制御を有し、該フィードフォワード制御は、フィード
フォワード制御の制御定数の計算に推定された前記負荷
イナーシャの値を使用する請求項１０から請求項１７の
何れか１項に記載の負荷イナーシャ推定プログラムを記
録した媒体。18. The feed-forward control according to claim 10, wherein the proportional-integral control includes a feed-forward control, and the feed-forward control uses the estimated value of the load inertia in calculating a control constant of the feed-forward control. A medium on which the load inertia estimation program according to any one of the above items is recorded.
る装置を制御するシステムの負荷イナーシャの真値を推
定する負荷イナーシャ推定システムにおいて、 比例積分制御部と、 前記負荷に作用する外乱を推定するオブザーバ推定計算
部と、 該オブザーバ推定計算部からの出力である外乱推定値と
実機の状態量を所定のサンプリング周期でメモリに保存
するデータ記憶部と、 該データ記憶部に保存された前記外乱推定値を前記実機
の状態量を使用して解析する外乱推定値解析部と、 該外乱推定値解析部からの出力値によって負荷イナーシ
ャ設定値を補正するための負荷イナーシャ補正値を計算
する補正値計算部と、 該補正値計算部の出力および予め設定しておいた負荷イ
ナーシャ設定値から、負荷イナーシャの真値を計算する
負荷イナーシヤ推定計算部とを有することを特徴とする
負荷イナーシャ推定システム。19. A load inertia estimating system for estimating a true value of load inertia of a system for controlling a device for driving a load using a servomotor, wherein a proportional-integral control unit and a disturbance acting on the load are estimated. An observer estimation calculation unit; a data storage unit for storing a disturbance estimation value and an actual machine state quantity output from the observer estimation calculation unit in a memory at a predetermined sampling cycle; and the disturbance estimation stored in the data storage unit. A disturbance estimation value analysis unit for analyzing a value using the state quantity of the actual machine, and a correction value calculation for calculating a load inertia correction value for correcting a load inertia set value based on an output value from the disturbance estimation value analysis unit. And a load inertia for calculating a true value of the load inertia from an output of the correction value calculating unit and a preset load inertia set value. A load inertia estimating system, comprising:
推定値解析部で解析する実機の状態量は、モータの速度
である請求項１９に記載の負荷イナーシャ推定システ
ム。20. The load inertia estimation system according to claim 19, wherein the state quantity of the actual machine stored in the data storage unit and analyzed by the disturbance estimation value analysis unit is a motor speed.
ータ速度と外乱推定値の波形を比較する手段を有する請
求項２０に記載の負荷イナーシャ推定システム。21. The load inertia estimating system according to claim 20, wherein the disturbance estimated value analyzing section has a means for comparing a waveform of the actual motor speed with a waveform of the disturbance estimated value.
ータ速度と外乱推定値の加減速時のそれぞれのデータの
傾きを比較する手段を有する請求項２０に記載の負荷イ
ナーシャ推定システム。22. The load inertia estimating system according to claim 20, wherein the disturbance estimation value analysis unit includes means for comparing the actual motor speed and the inclination of each data at the time of acceleration / deceleration of the disturbance estimation value.
する装置を制御中に、前記オブザーバ推定計算部と前記
データ記憶部と前記外乱推定値解析部と前記補正値計算
部と前記負荷イナーシャ推定計算部とを作動させ、自動
的に前記負荷イナーシャの真値を求めて、該負荷イナー
シヤの真値をメモリに保存する手段を有する請求項１９
から請求項２２の何れか１項に記載の負荷イナーシャ推
定システム。23. The controller for driving a load by the proportional-integral control unit, the observer estimation calculation unit, the data storage unit, the disturbance estimation value analysis unit, the correction value calculation unit, and the load inertia estimation calculation. 20. means for automatically operating a unit, and automatically obtaining a true value of the load inertia, and storing the true value of the load inertia in a memory.
The load inertia estimating system according to any one of Claims 1 to 22.
リアルタイムに前記オブザーバ推定計算や、または、制
御計算で使用する手段を有する請求項１９ら請求項２３
の何れか１項に記載の負荷イナーシャ推定システム。24. The apparatus according to claim 19, further comprising means for using the estimated value of the load inertia in the observer estimation calculation or the control calculation in real time.
The load inertia estimation system according to any one of the above.
負荷イナーシャ設定値として、オブザーバ推定計算で使
用して求まった、外乱推定値を使用して、再び、前記負
荷イナーシャ設定値を補正し、これを繰り返すことによ
り、負荷イナーシャ推定値の精度を向上させる手段を有
する請求項１９から請求項２４の何れか１項に記載の負
荷イナーシャ推定システム。25. The estimated load inertia value is used as a load inertia set value, and the load inertia set value is corrected again using a disturbance estimated value obtained by using an observer estimation calculation. The load inertia estimating system according to any one of claims 19 to 24, further comprising: means for improving the accuracy of the load inertia estimated value by repeating the above.
を使用して負荷を駆動する装置を制御するシステムの負
荷イナーシャの真値を推定するための負荷イナーシャ推
定プログラムを記録した媒体であって、 該推定プログラムは、 コンピュータに比例積分制御させ、 前記負荷に作用する外乱を推定するオブザーバ推定計算
をさせ、 該オブザーバ推定計算で計算された前記外乱の推定値と
実機の状態量を所定のサンプリング周期でメモリに保存
しデータ記憶させ、 該メモリの出力から、前記外乱推定値を前記実機の状態
量を使用して解析させ、 その結果から前記負荷イナーシャ補正値を計算させ、 該負荷イナーシャ補正値と前記オブザーバ推定計算で使
用する負荷イナーシャ設定値とから負荷イナーシャの真
値を求める負荷イナーシャ推定計算をさせることを特徴
とする負荷イナーシャ推定プログラムを記録した媒体。26. A medium recording a load inertia estimating program for estimating a true value of load inertia of a system for controlling a device for driving a load using a servomotor by a computer, wherein the estimating program is The computer performs proportional-integral control, performs observer estimation calculation for estimating the disturbance acting on the load, and stores the estimated value of the disturbance calculated by the observer estimation calculation and the state quantity of the actual machine in a memory at a predetermined sampling cycle. From the output of the memory, the disturbance estimation value is analyzed using the state quantity of the actual machine, the load inertia correction value is calculated from the result, the load inertia correction value and the observer estimation calculation Inertia estimation to find the true value of load inertia from the load inertia set value used in Recorded medium load inertia estimation program for causing the sun.
解析で使用する実機の状態量は、モータの速度である請
求項２６に記載の負荷イナーシャ推定プログラムを記録
した媒体。27. A medium in which the load inertia estimation program according to claim 26, wherein the state quantity of the actual machine stored in the data and used in the analysis of the disturbance estimation value is a motor speed.
ータ速度と外乱推定値の波形を比較する請求項２７に記
載の負荷イナーシャ推定プログラムを記録した媒体。28. A medium recording a load inertia estimation program according to claim 27, wherein in the analysis of the disturbance estimation value, a waveform of the actual motor speed is compared with a waveform of the disturbance estimation value.
ータ速度と外乱推定値の加速時の傾きを比較する請求項
２７に記載の負荷イナーシャ推定プログラムを記録した
媒体。29. A medium recording the load inertia estimation program according to claim 27, wherein in the analysis of the disturbance estimation value, the actual motor speed is compared with a gradient at the time of acceleration of the disturbance estimation value.
る装置を制御中に、前記オブザーバ推定計算と前記デー
タ記憶と前記外乱推定値解析と前記補正値計算と前記負
荷イナーシャ推定計算とを実行させ、自動的に前記負荷
イナーシャの真値を求めて、該負荷イナーシャの真値を
メモリに保存する請求項２６から請求項２９の何れか１
項に記載の負荷イナーシャ推定プログラムを記録した媒
体。30. While controlling a device that drives a load by the proportional-integral control, the controller executes the observer estimation calculation, the data storage, the disturbance estimation value analysis, the correction value calculation, and the load inertia estimation calculation, 30. The true value of the load inertia is automatically obtained, and the true value of the load inertia is stored in a memory.
A medium on which the load inertia estimating program according to the item is recorded.
リアルタイムに前記オブザーバ推定計算や、または、制
御計算で使用する請求項２６から請求項３０の何れか１
項に記載の負荷イナーシャ推定プログラムを記録した媒
体。31. The apparatus according to claim 26, wherein the estimated value of the load inertia is used in real time in the observer estimation calculation or the control calculation.
A medium on which the load inertia estimating program according to the item is recorded.
負荷イナーシャ設定値として、オブザーバ推定計算で使
用して求まった、外乱推定値を使用して、再び、前記負
荷イナーシャ設定値を補正し、これを繰り返すことによ
り、負荷イナーシャ推定値の精度を向上させる請求項２
６から請求項３１の何れか１項に記載の負荷イナーシャ
推定プログラムを記録した媒体。32. The estimated load inertia value is used as a load inertia set value, and the load inertia set value is corrected again using a disturbance estimated value obtained by using an observer estimation calculation. The accuracy of the load inertia estimation value is improved by repeating
A medium recording the load inertia estimation program according to any one of claims 6 to 31.
作を教示し、実行するためのロボットの動作プログラム
を記録した媒体であって、 前記動作プログラムは、 コンピュータに、 ロボットに動作を教示し、実行させ、 請求項１０から請求項１８及び請求項２６から請求項３
２の何れか１項に記載の負荷イナーシャ推定プログラム
を記録した媒体に記録された負荷イナーシャ推定プログ
ラムを実行させることを特徴とするロボットの動作プロ
グラムを記録した媒体。33. A medium recording a robot operation program for teaching and executing an operation to a robot by a computer, wherein the operation program causes the computer to teach and execute the operation to a robot. Claims 10 to 18 and Claims 26 to 3
3. A medium storing a robot operation program, wherein the medium executes a load inertia estimation program recorded on a medium recording the load inertia estimation program according to any one of 2.
成される、ロボットの教示プログラムを、コンピュータ
が解読することによって生成され、 前記ロボット言語命令の一つとして、前記負荷イナーシ
ャ推定計算をする命令を有する請求項３３に記載のロボ
ットの動作プログラムを記録した媒体。34. The operation program is generated by a computer interpreting a robot teaching program created by an operator describing the robot language instruction, and the load program is one of the robot language instructions. 34. A medium recording a robot operation program according to claim 33, comprising a command for performing an inertia estimation calculation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10008803A JPH10285969A (en) | 1997-02-03 | 1998-01-20 | Load inertia estimation system, medium on which load inertia estimation program is recorded, and medium on which operation program of robot is recorded |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2053297 | 1997-02-03 | ||
| JP9-20532 | 1997-02-03 | ||
| JP10008803A JPH10285969A (en) | 1997-02-03 | 1998-01-20 | Load inertia estimation system, medium on which load inertia estimation program is recorded, and medium on which operation program of robot is recorded |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10285969A true JPH10285969A (en) | 1998-10-23 |
Family
ID=26343398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10008803A Pending JPH10285969A (en) | 1997-02-03 | 1998-01-20 | Load inertia estimation system, medium on which load inertia estimation program is recorded, and medium on which operation program of robot is recorded |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10285969A (en) |
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