JPH11313495A - 電動機サーボ系の制御装置 - Google Patents
電動機サーボ系の制御装置Info
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- JPH11313495A JPH11313495A JP10117210A JP11721098A JPH11313495A JP H11313495 A JPH11313495 A JP H11313495A JP 10117210 A JP10117210 A JP 10117210A JP 11721098 A JP11721098 A JP 11721098A JP H11313495 A JPH11313495 A JP H11313495A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 制御ゲインの収束を容易に且つ確実に設定し
得るオートチューニング機能を持つ電動機サーボ系の制
御装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 電動機サーボ系より得られた電流指令と
前記速度情報を用いて外乱トルク推定値と、加速度情報
とを出力する外乱推定オブザーバと、前記外乱推定オブ
ザーバより得られた前記外乱トルク推定値と加速度情報
を用いてイナーシャ推定値を出力するイナーシャ推定器
と、前記イナーシャ推定値を用いて電動機サーボ系の速
度制御部のゲインを適切な値に調整するゲイン調整器と
を具え、前記イナーシャ推定器内で外乱トルク推定値に
加速度を乗算し１周期の間積分動作をさせてイナーシャ
推定値を求めるか、もしくは前記イナーシャ推定器内で
外乱トルク推定値に加速度を乗算した後フィルタ処理し
てイナーシャ推定値を求めることを特徴とする。
得るオートチューニング機能を持つ電動機サーボ系の制
御装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 電動機サーボ系より得られた電流指令と
前記速度情報を用いて外乱トルク推定値と、加速度情報
とを出力する外乱推定オブザーバと、前記外乱推定オブ
ザーバより得られた前記外乱トルク推定値と加速度情報
を用いてイナーシャ推定値を出力するイナーシャ推定器
と、前記イナーシャ推定値を用いて電動機サーボ系の速
度制御部のゲインを適切な値に調整するゲイン調整器と
を具え、前記イナーシャ推定器内で外乱トルク推定値に
加速度を乗算し１周期の間積分動作をさせてイナーシャ
推定値を求めるか、もしくは前記イナーシャ推定器内で
外乱トルク推定値に加速度を乗算した後フィルタ処理し
てイナーシャ推定値を求めることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械系を駆動する
電動機サーボ系の制御装置に関し、特に制御ゲインを自
動的に設定し得るオートチューニング機能を持つ電動機
サーボ系の制御装置に関する。
電動機サーボ系の制御装置に関し、特に制御ゲインを自
動的に設定し得るオートチューニング機能を持つ電動機
サーボ系の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電動機サーボ系の制御装置は、制
御装置を初めて取り付けた場合や、経年変化により機械
系の特性が変化した場合には、機械系の大きさや振動の
状態に応じて調整員がゲインを設定し直さなければなら
ないという問題を有していた。かかる欠点を解消するた
めに、電動機とイナージャの大きさ又はこれと機械系の
振動の大きさに適したゲインを自動的に設定できる電動
機サーボ系の制御装置が特開平４−３２５８８６号に提
案されている。
御装置を初めて取り付けた場合や、経年変化により機械
系の特性が変化した場合には、機械系の大きさや振動の
状態に応じて調整員がゲインを設定し直さなければなら
ないという問題を有していた。かかる欠点を解消するた
めに、電動機とイナージャの大きさ又はこれと機械系の
振動の大きさに適したゲインを自動的に設定できる電動
機サーボ系の制御装置が特開平４−３２５８８６号に提
案されている。
【０００３】かかる従来技術例を図面とともに説明す
る。図５は前記従来技術の電動機サーボ系の制御装置の
構成を示し、３０ａはオートチューニング機能付き電動
機サーボ系コントローラ、３１はサーボ系のシミュレー
ション部であり、該シミュレーション部３１は以下のよ
うに構成されている。即ち、１ｂはシミュレーションに
おける電動機、機械系モデル、５ｂはシミュレーション
における電流制御部、６ｂはシミュレーションにおける
速度制御部、７ｂはシミュレーションにおける位置制御
部、１２ｂはシミュレーションにおける位置検出値、１
３ｂはシミュレーションにおける速度検出値、１４ｂは
シミュレーションにおける電流検出値、１５ｂはシミュ
レーションにおける位置誤差、１６ｂはシミュレーショ
ンにおける速度指令値、１７ｂはシミュレーションにお
ける速度誤差、１８ｂはシミュレーションにおける電流
指令値、１９ｂはシミュレーションにおける電流誤差、
２０ｂはシミュレーションにおける電動機電流である。
る。図５は前記従来技術の電動機サーボ系の制御装置の
構成を示し、３０ａはオートチューニング機能付き電動
機サーボ系コントローラ、３１はサーボ系のシミュレー
ション部であり、該シミュレーション部３１は以下のよ
うに構成されている。即ち、１ｂはシミュレーションに
おける電動機、機械系モデル、５ｂはシミュレーション
における電流制御部、６ｂはシミュレーションにおける
速度制御部、７ｂはシミュレーションにおける位置制御
部、１２ｂはシミュレーションにおける位置検出値、１
３ｂはシミュレーションにおける速度検出値、１４ｂは
シミュレーションにおける電流検出値、１５ｂはシミュ
レーションにおける位置誤差、１６ｂはシミュレーショ
ンにおける速度指令値、１７ｂはシミュレーションにお
ける速度誤差、１８ｂはシミュレーションにおける電流
指令値、１９ｂはシミュレーションにおける電流誤差、
２０ｂはシミュレーションにおける電動機電流である。
【０００４】又、２１は実際の電流検出値１４及びシミ
ュレーションにおける電流検出値１４ｂからそれぞれの
電流面積を計算し比較する電流面積計算部、２２は電流
面積計算部２１の計算結果をもとにして電動機・機械系
モデル１ｂのイナーシャ仮定値の修正量を決定するイナ
ーシャ修正量決定部、２３は修正されたイナーシャ仮定
値に対して最適な速度制御部６、６ｂのゲインを決める
ゲイン決定部である。
ュレーションにおける電流検出値１４ｂからそれぞれの
電流面積を計算し比較する電流面積計算部、２２は電流
面積計算部２１の計算結果をもとにして電動機・機械系
モデル１ｂのイナーシャ仮定値の修正量を決定するイナ
ーシャ修正量決定部、２３は修正されたイナーシャ仮定
値に対して最適な速度制御部６、６ｂのゲインを決める
ゲイン決定部である。
【０００５】尚、図中１は電動機、２は電動機１に取り
付けられた機械系であり、電動機１と機械系２を合わせ
たものが制御対象である。３は制御対象１，２の位置と
速度を測定する位置速度検出器、４は電動機１に流れる
電流を測定する電流検出器、５は電流制御部、６は速度
制御部、７は位置制御部、１１は位置指令値、１２は位
置検出値、１３は速度検出値、１４は電流検出値、１５
は位置誤差、１６は速度指令値、１７は速度誤差、１８
は電流指令値、１９は電流誤差、２０は電動機１に流れ
る電流、３０ａは電動機サーボ系コントローラである。
付けられた機械系であり、電動機１と機械系２を合わせ
たものが制御対象である。３は制御対象１，２の位置と
速度を測定する位置速度検出器、４は電動機１に流れる
電流を測定する電流検出器、５は電流制御部、６は速度
制御部、７は位置制御部、１１は位置指令値、１２は位
置検出値、１３は速度検出値、１４は電流検出値、１５
は位置誤差、１６は速度指令値、１７は速度誤差、１８
は電流指令値、１９は電流誤差、２０は電動機１に流れ
る電流、３０ａは電動機サーボ系コントローラである。
【０００６】次に、動作について説明する。先ず電動機
サーボ系の動作について説明する。電動機サーボ系コン
トローラ３０ａは、例えば工作機械やロボットなどに対
して軌跡制御を行なうためのものであり、望ましい軌跡
指令値から位置指令値１１を生成し、制御対象１，２を
位置指令値１１に応じて動作させるためのものである。
即ち、検出器３によって得られた位置検出値１２と位置
指令値１１との差を計算して位置誤差１５を求め、位置
制御部７において適切な演算を行なって速度指令値１６
を決定する。
サーボ系の動作について説明する。電動機サーボ系コン
トローラ３０ａは、例えば工作機械やロボットなどに対
して軌跡制御を行なうためのものであり、望ましい軌跡
指令値から位置指令値１１を生成し、制御対象１，２を
位置指令値１１に応じて動作させるためのものである。
即ち、検出器３によって得られた位置検出値１２と位置
指令値１１との差を計算して位置誤差１５を求め、位置
制御部７において適切な演算を行なって速度指令値１６
を決定する。
【０００７】次に、検出器３によって得られた速度検出
値１３と速度指令値１６との差を計算して速度誤差１７
を求め、速度制御部６において適切な演算を行なって電
流指令値１８を決定する。さらに、電流検出器４によっ
て得られた電流検出値１４と電流指令値１８との差を計
算して電流誤差１９を求め、電流制御部５において適切
な演算を行なって電動機電流２０を決定する。
値１３と速度指令値１６との差を計算して速度誤差１７
を求め、速度制御部６において適切な演算を行なって電
流指令値１８を決定する。さらに、電流検出器４によっ
て得られた電流検出値１４と電流指令値１８との差を計
算して電流誤差１９を求め、電流制御部５において適切
な演算を行なって電動機電流２０を決定する。
【０００８】上記した従来装置では、位置制御部７、速
度制御部６及び電流制御部５においてそれぞれＰ（比
例）演算、ＰＩ（比例・積分）演算を行なっており、電
動機サーボ系コントローラ３０ａを以上のように構成
し、各制御部５〜７の各演算において制御対象１，２に
応じた適切なゲインを用いることにより、良好な軌跡制
御を実現することができる。
度制御部６及び電流制御部５においてそれぞれＰ（比
例）演算、ＰＩ（比例・積分）演算を行なっており、電
動機サーボ系コントローラ３０ａを以上のように構成
し、各制御部５〜７の各演算において制御対象１，２に
応じた適切なゲインを用いることにより、良好な軌跡制
御を実現することができる。
【０００９】ここで、電動機１、検出器３、４の特性が
予め分かっており、機械系２の特性のみが不明であると
すると、電流ループ内のパラメータはすべて分かること
になり、電流制御部５のゲインはこれらのパラメータか
ら予め決定できる。又、工作機械のように複数の電動機
を同時に動作させる場合、位置ループの応答周波数は一
致させる必要があるため、位置制御部７のゲインは予め
決定された値を用いることとする。
予め分かっており、機械系２の特性のみが不明であると
すると、電流ループ内のパラメータはすべて分かること
になり、電流制御部５のゲインはこれらのパラメータか
ら予め決定できる。又、工作機械のように複数の電動機
を同時に動作させる場合、位置ループの応答周波数は一
致させる必要があるため、位置制御部７のゲインは予め
決定された値を用いることとする。
【００１０】従って、この従来技術では速度制御部６の
比例ゲイン及び積分ゲインの自動調整のみを行なう。た
だし、位置制御部７のゲインについての速度ループ応答
周波数に応じた自動設定は、この実施例の簡単な拡張に
より実現できる。
比例ゲイン及び積分ゲインの自動調整のみを行なう。た
だし、位置制御部７のゲインについての速度ループ応答
周波数に応じた自動設定は、この実施例の簡単な拡張に
より実現できる。
【００１１】一方サーボ系のシミュレーション部３１に
ついて、その電流制御部５ｂ、速度制御部６ｂ及び位置
制御部７ｂは、それぞれ実際のサーボ系における電流制
御部５、速度制御部６及び位置制御部７と同じものであ
る。電動機・機械系モデル１ｂは制御対象１、２及び検
出器３、４をモデル化したものであり、このモデルにお
いて機械系２は機械振動などを考慮せずに単純なイナー
シャと仮定している。前述したように電動機１及び検出
器３、４の特性パラメータは明らかなため、電動機・機
械系モデル１ｂにおいては電動機１と機械系２を含めた
イナーシャの大きさのみが未知パラメータとなり、この
イナーシャの仮定値をＪとする。
ついて、その電流制御部５ｂ、速度制御部６ｂ及び位置
制御部７ｂは、それぞれ実際のサーボ系における電流制
御部５、速度制御部６及び位置制御部７と同じものであ
る。電動機・機械系モデル１ｂは制御対象１、２及び検
出器３、４をモデル化したものであり、このモデルにお
いて機械系２は機械振動などを考慮せずに単純なイナー
シャと仮定している。前述したように電動機１及び検出
器３、４の特性パラメータは明らかなため、電動機・機
械系モデル１ｂにおいては電動機１と機械系２を含めた
イナーシャの大きさのみが未知パラメータとなり、この
イナーシャの仮定値をＪとする。
【００１２】この従来例においては、実際のサーボ系と
そのシミュレーション部３１に同じ位置指令値１１を加
えた場合の電流検出値１４、１４ｂを比較し、比較結果
に応じてイナーシャ仮定値Ｊを修正してゆき、最終的に
イナーシャの固定値とそれに最適なループゲインを求め
るものである。
そのシミュレーション部３１に同じ位置指令値１１を加
えた場合の電流検出値１４、１４ｂを比較し、比較結果
に応じてイナーシャ仮定値Ｊを修正してゆき、最終的に
イナーシャの固定値とそれに最適なループゲインを求め
るものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来の電動機サーボ系
の制御装置のオートチューニング機能は以上のように構
成されており、実電流を時間積分し制御装置内の仮想モ
デルの電流積分値と比較し、両者を一致させるように順
次ゲインを調整してゆくため、収束に時間がかかる。ま
た、収束するという保証が得られていない、という課題
があった。
の制御装置のオートチューニング機能は以上のように構
成されており、実電流を時間積分し制御装置内の仮想モ
デルの電流積分値と比較し、両者を一致させるように順
次ゲインを調整してゆくため、収束に時間がかかる。ま
た、収束するという保証が得られていない、という課題
があった。
【００１４】本発明はかかる課題を解決し得る、特に制
御ゲインの収束を容易に且つ確実に設定し得るオートチ
ューニング機能を持つ電動機サーボ系の制御装置を提供
することを目的とする。
御ゲインの収束を容易に且つ確実に設定し得るオートチ
ューニング機能を持つ電動機サーボ系の制御装置を提供
することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに請求項１記載の発明は、電動機サーボ系より得られ
た電流指令と前記速度情報を用いて外乱トルク推定値
と、加速度情報とを出力する外乱推定オブザーバと、前
記外乱推定オブザーバより得られた前記外乱トルク推定
値と加速度情報を用いてイナーシャ推定値を出力するイ
ナーシャ推定器と、前記イナーシャ推定値を用いて電動
機サーボ系の速度制御部のゲインを適切な値に調整する
ゲイン調整器とを具え、前記イナーシャ推定器内で、周
期的に出力する速度指令により得られた外乱トルク推定
値と加速度の積と加速度の二乗値の一周期の間の積分値
を求め、前者の積分値の後者の積分値に対する商を介し
て、イナーシャ推定値を求めることを特徴とする。
めに請求項１記載の発明は、電動機サーボ系より得られ
た電流指令と前記速度情報を用いて外乱トルク推定値
と、加速度情報とを出力する外乱推定オブザーバと、前
記外乱推定オブザーバより得られた前記外乱トルク推定
値と加速度情報を用いてイナーシャ推定値を出力するイ
ナーシャ推定器と、前記イナーシャ推定値を用いて電動
機サーボ系の速度制御部のゲインを適切な値に調整する
ゲイン調整器とを具え、前記イナーシャ推定器内で、周
期的に出力する速度指令により得られた外乱トルク推定
値と加速度の積と加速度の二乗値の一周期の間の積分値
を求め、前者の積分値の後者の積分値に対する商を介し
て、イナーシャ推定値を求めることを特徴とする。
【００１６】さらに、請求項２記載の発明は、前記イナ
ーシャ推定器内で、周期的に出力する速度指令により得
られた外乱トルク推定値と加速度との積と加速度の二乗
値とを求め、両者のフィルタ処理して得られた商を介し
て、イナーシャ推定値を求めることを特徴とする。
ーシャ推定器内で、周期的に出力する速度指令により得
られた外乱トルク推定値と加速度との積と加速度の二乗
値とを求め、両者のフィルタ処理して得られた商を介し
て、イナーシャ推定値を求めることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１８】図１は本発明の実施形態による電動機サー
ボ系の制御装置の構成を表すブロック図である。３０は
オートチューニング機能付き電動機制御装置であり、１
の電動機を制御し２の機械系を操作する。３は１の電動
機に取付けられた検出器であり１２の位置情報や１３の
速度情報の原信号を発生する。前記制御装置３０内にお
いて、電動機電流２０を検出器４を用いて電流信号１４
とし、その値と電流指令値１８の差分１９を用いて電流
制御部５で電動機電流２０を制御している。また、速度
制御部６は、速度情報１３と速度指令値１６の差分１７
を用いて電流指令値１８を出力し、位置制御部７は位置
情報１２と位置指令値１１の差分１５を用いて、速度指
令値１６を出力する。かかる構成は図５の従来技術と同
様である。
ボ系の制御装置の構成を表すブロック図である。３０は
オートチューニング機能付き電動機制御装置であり、１
の電動機を制御し２の機械系を操作する。３は１の電動
機に取付けられた検出器であり１２の位置情報や１３の
速度情報の原信号を発生する。前記制御装置３０内にお
いて、電動機電流２０を検出器４を用いて電流信号１４
とし、その値と電流指令値１８の差分１９を用いて電流
制御部５で電動機電流２０を制御している。また、速度
制御部６は、速度情報１３と速度指令値１６の差分１７
を用いて電流指令値１８を出力し、位置制御部７は位置
情報１２と位置指令値１１の差分１５を用いて、速度指
令値１６を出力する。かかる構成は図５の従来技術と同
様である。
【００１９】ここで前記電流指令値１８と前記速度情報
１３を用いて、外乱推定オブザーバ８は外乱トルク推定
値３２と、加速度情報である加速度３４をイナーシャ推
定器９側に出力する。該イナーシャ推定器９は、前記外
乱トルク推定値３２と加速度情報である加速度３４を用
いてイナーシャ推定値１０を出力する。ゲイン調整器２
８は、前記イナーシャ推定値１０を用いて電動機サーボ
系の速度制御部６のゲインを適切な値に調整する。次
に、どの様にゲインを適切に調整するかについて述べ
る。
１３を用いて、外乱推定オブザーバ８は外乱トルク推定
値３２と、加速度情報である加速度３４をイナーシャ推
定器９側に出力する。該イナーシャ推定器９は、前記外
乱トルク推定値３２と加速度情報である加速度３４を用
いてイナーシャ推定値１０を出力する。ゲイン調整器２
８は、前記イナーシャ推定値１０を用いて電動機サーボ
系の速度制御部６のゲインを適切な値に調整する。次
に、どの様にゲインを適切に調整するかについて述べ
る。
【００２０】まず外乱オブザーバ８の動作について説明
する。本発明の制御装置が対象とする機械系（電動時含
む）の特性は次の様に考える。機械系は一定の負荷トル
ク、粘性抵抗、クーロン摩擦が作用する１慣性系とす
る。この運動方程式は次式となる。 Ｊ・ｄω／ｄｔ＝Ｔ−Ｄω−Ｔc・sign(ω)−ＴL …（１） ここで、Ｊ：慣性モーメント Ｔ：発生トルク Ｄ：粘性抵抗係数 Ｔc：クーロン摩擦の大きさ ＴL：一定負荷トルク ω：角速度 Sign(ω)は符号関数であり、Sign(ω)＝１（ω≧０） Sign(ω)＝−１（ω＜０）
する。本発明の制御装置が対象とする機械系（電動時含
む）の特性は次の様に考える。機械系は一定の負荷トル
ク、粘性抵抗、クーロン摩擦が作用する１慣性系とす
る。この運動方程式は次式となる。 Ｊ・ｄω／ｄｔ＝Ｔ−Ｄω−Ｔc・sign(ω)−ＴL …（１） ここで、Ｊ：慣性モーメント Ｔ：発生トルク Ｄ：粘性抵抗係数 Ｔc：クーロン摩擦の大きさ ＴL：一定負荷トルク ω：角速度 Sign(ω)は符号関数であり、Sign(ω)＝１（ω≧０） Sign(ω)＝−１（ω＜０）
【００２１】また、発生トルクＴは電流指令Ｉc と線形
の次式の関係で表される。 Ｔ＝ＫT・Ｉc …（２） ここで、ＫT ：トルク定数 ∴（１）式は（３）式となる。 Ｊ・ｄω／ｄｔ＝ＫT・Ｉc−Ｄω−Ｔc・sign(ω)−ＴL …（３） 前記外乱オブザーバ８は、速度情報１３の変化から、加
速度３４を求め基準イナーシャ２６を乗算する事で発生
トルク３３を推定する。すると外乱トルク推定値３２は
次式（「数１」）となる。
の次式の関係で表される。 Ｔ＝ＫT・Ｉc …（２） ここで、ＫT ：トルク定数 ∴（１）式は（３）式となる。 Ｊ・ｄω／ｄｔ＝ＫT・Ｉc−Ｄω−Ｔc・sign(ω)−ＴL …（３） 前記外乱オブザーバ８は、速度情報１３の変化から、加
速度３４を求め基準イナーシャ２６を乗算する事で発生
トルク３３を推定する。すると外乱トルク推定値３２は
次式（「数１」）となる。
【数１】 ここで、ΔＪ：基準イナーシャＪ0と真のイナーシャＪ
の値の差
の値の差
【００２２】次にイナーシャ推定器９の動作を説明す
る。前記推定器９の推定時間が十分早いとしてその区間
では、Ｔｄは変化しないとすると、 ｄＴｄ／ｄｔ＝０ …（５） （４）式を状態変数ｑ0〜ｑ2を用いて次の様に表す。
る。前記推定器９の推定時間が十分早いとしてその区間
では、Ｔｄは変化しないとすると、 ｄＴｄ／ｄｔ＝０ …（５） （４）式を状態変数ｑ0〜ｑ2を用いて次の様に表す。
【数２】 この時、速度指令ｒ(ｔ)が周期的な場合、次の様な性質
を持つ。 ｒ(ｔ)＝ｒ(ｔ−Ｔ0) …（７） ｒ(ｔ)≠０ …（８） ここで、Ｔ0：周期 従って、（６）式で示す外乱トルク推定値３２に加速度
３４を乗算し１周期の間積分すると次式の様になる。
を持つ。 ｒ(ｔ)＝ｒ(ｔ−Ｔ0) …（７） ｒ(ｔ)≠０ …（８） ここで、Ｔ0：周期 従って、（６）式で示す外乱トルク推定値３２に加速度
３４を乗算し１周期の間積分すると次式の様になる。
【数３】 ここで周期関数の直交性から、次式が成立する。
【数４】 従ってイナーシャ推定値１０は次式となる。
【数５】 ここで、（１２）式第２項の分母の値が微小の場合はＪ
の値が不正確となるため、分母の値が微少の場合（１
２）式の計算は行なわない。
の値が不正確となるため、分母の値が微少の場合（１
２）式の計算は行なわない。
【００２３】最後に、ゲイン調整器２８の動作を示す。
速度系の開ループ伝達関数Ｇs(ｓ)は、例えばＰＩ制御
の場合、次式で表現できる。 Ｇs(ｓ)＝(Ｋsp＋Ｋsi ／ｓ)・ＫＴ／(Ｔcｓ＋１)Ｊ・ｓ …（１３） ここで、Ｋsp：速度ループ比例ゲイン Ｋsi：速度ル
ープ積分ゲイン ＫT ：トルク定数 Ｔc ：電流制御遅れ時
間 十分電流制御系の応答が早いとすると、交差角周波数ω
scの付近ではＴc＝０となる。またＰＩの折れ点角周波
数ωpiは次式となる。 ωpi＝Ｋsi ／Ｋsp （１４） ∴ωsc近傍では、 Ｋsp＝Ｊ・ωsc／ＫT 従って剛性に応じてωscを変化させ、Ｊを適切に与えれ
ば、速度制御部６の制御は最適となる。
速度系の開ループ伝達関数Ｇs(ｓ)は、例えばＰＩ制御
の場合、次式で表現できる。 Ｇs(ｓ)＝(Ｋsp＋Ｋsi ／ｓ)・ＫＴ／(Ｔcｓ＋１)Ｊ・ｓ …（１３） ここで、Ｋsp：速度ループ比例ゲイン Ｋsi：速度ル
ープ積分ゲイン ＫT ：トルク定数 Ｔc ：電流制御遅れ時
間 十分電流制御系の応答が早いとすると、交差角周波数ω
scの付近ではＴc＝０となる。またＰＩの折れ点角周波
数ωpiは次式となる。 ωpi＝Ｋsi ／Ｋsp （１４） ∴ωsc近傍では、 Ｋsp＝Ｊ・ωsc／ＫT 従って剛性に応じてωscを変化させ、Ｊを適切に与えれ
ば、速度制御部６の制御は最適となる。
【００２４】図２は本発明の第２の実施形態による電動
サーボ系の制御装置の構成を表すものである。ただし、
イナーシャ推定部９ａの内部構成が異なるが、構成は基
本的に図１に同じである。本発明の特徴であるイナーシ
ャ推定部９ａの構成を図３に示す。図３では、図１にお
ける式（１２）に示す積分計算をフィルタを介して行な
うようにしたものである。
サーボ系の制御装置の構成を表すものである。ただし、
イナーシャ推定部９ａの内部構成が異なるが、構成は基
本的に図１に同じである。本発明の特徴であるイナーシ
ャ推定部９ａの構成を図３に示す。図３では、図１にお
ける式（１２）に示す積分計算をフィルタを介して行な
うようにしたものである。
【００２５】図に示すように、図２の外乱推定オブザー
バ８より出力する加速度情報である加速度３４と、外乱
トルク推定値３２をイナーシャ推定部９ａに入力させ、
イナーシャ推定値１０を出力させるようにしたもので、
先ず、ミキサ３５を介して前記外乱トルク推定値３２と
前記加速度３４との積３７を演算し、更に該演算値３７
を遅れ時間ＴCAL を時定数とするフィルタ３９により、
演算処理をして演算値Ａを得る。
バ８より出力する加速度情報である加速度３４と、外乱
トルク推定値３２をイナーシャ推定部９ａに入力させ、
イナーシャ推定値１０を出力させるようにしたもので、
先ず、ミキサ３５を介して前記外乱トルク推定値３２と
前記加速度３４との積３７を演算し、更に該演算値３７
を遅れ時間ＴCAL を時定数とするフィルタ３９により、
演算処理をして演算値Ａを得る。
【００２６】一方、ミキサ３６を介して前記加速度３４
の二乗値３８を演算し、更に該演算値３８を遅れ時間Ｔ
CAL を時定数とするフィルタ３９により、演算処理をし
て演算値Ｂを得る。次いで、除算部４０によりＡ／Ｂの
演算処理をして式（１２）の右辺第２項に示すΔＪを得
て、更に加算部４１により基準イナーシャＪ0 を加算し
てイナーシャ推定値１０を得て、ゲイン調整器２８に入
力させるようにしてある。
の二乗値３８を演算し、更に該演算値３８を遅れ時間Ｔ
CAL を時定数とするフィルタ３９により、演算処理をし
て演算値Ｂを得る。次いで、除算部４０によりＡ／Ｂの
演算処理をして式（１２）の右辺第２項に示すΔＪを得
て、更に加算部４１により基準イナーシャＪ0 を加算し
てイナーシャ推定値１０を得て、ゲイン調整器２８に入
力させるようにしてある。
【００２７】本実施形態によれば、積分動作をフィルタ
処理で代用しているので、実装が容易になり、複雑な計
算をしないため高速で動作可能であり、フィルタ時定数
を適切に選べばリアルタイムで実施可能である。またワ
ンチップマイコン等制約条件の厳しい装置にも実装でき
る。
処理で代用しているので、実装が容易になり、複雑な計
算をしないため高速で動作可能であり、フィルタ時定数
を適切に選べばリアルタイムで実施可能である。またワ
ンチップマイコン等制約条件の厳しい装置にも実装でき
る。
【００２８】従って、前記いずれの実施形態においても
図４に示すように１周期で同定を完了し、ゲインを適正
に調整していることが理解できる。
図４に示すように１周期で同定を完了し、ゲインを適正
に調整していることが理解できる。
【００２９】
【発明の効果】本発明は前記図５に示す従来技術に比較
して下記の様な効果を奏する。 １）図５に示す従来のチューニング法が、順次イナーシ
ャを変化させてゆき、適応的にイナーシャを同定してい
るが、本発明では原理的には一回の周期で真のイナーシ
ャを同定できる。 ２）本発明では、周期関数の直交性をイナーシャ導出に
使用しており、従来の方式で収束しない不具合があるの
に対して、かならず導出できることが証明されている。 ３）前記従来技術では発振してからゲイン調整をする
が、本発明では事前に剛性に応じた帯域で設定する事で
初めから適切なチューニングが可能となっている。 ４）特に請求項２記載の発明においては、複雑な処理を
必要としないため、制約条件の厳しいワンチップマイコ
ン等の組込み装置にも実現可能になる。
して下記の様な効果を奏する。 １）図５に示す従来のチューニング法が、順次イナーシ
ャを変化させてゆき、適応的にイナーシャを同定してい
るが、本発明では原理的には一回の周期で真のイナーシ
ャを同定できる。 ２）本発明では、周期関数の直交性をイナーシャ導出に
使用しており、従来の方式で収束しない不具合があるの
に対して、かならず導出できることが証明されている。 ３）前記従来技術では発振してからゲイン調整をする
が、本発明では事前に剛性に応じた帯域で設定する事で
初めから適切なチューニングが可能となっている。 ４）特に請求項２記載の発明においては、複雑な処理を
必要としないため、制約条件の厳しいワンチップマイコ
ン等の組込み装置にも実現可能になる。
【図１】 本発明の第１の実施形態による電動サーボ系
の制御装置の構成を表したブロック図である。
の制御装置の構成を表したブロック図である。
【図２】 本発明の第２の実施例による電動サーボ系の
制御装置の構成を表したブロック図で、基本的には図１
と同様である。
制御装置の構成を表したブロック図で、基本的には図１
と同様である。
【図３】 本発明の実施例２におけるイナーシャ推定部
の構成を表した図である。
の構成を表した図である。
【図４】 オートチューニング開始後のモ−タ速度と電
流指令値の同定状態を表す波形図である。
流指令値の同定状態を表す波形図である。
【図５】 従来技術に係る電動機サーボ系の制御装置の
構成を表した図である。
構成を表した図である。
５ 電流制御部 ６ 速度制御部 ７ 位置制御部 ８ 外乱推定オブザーバ ９ イナーシャ推定器 ２８ ゲイン調整器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粟屋 伊智郎 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内
Claims (2)
- 【請求項１】 電動機サーボ系より得られた電流指令と
前記速度情報を用いて外乱トルク推定値と、加速度情報
とを出力する外乱推定オブザーバと、 前記外乱推定オブザーバより得られた前記外乱トルク推
定値と加速度情報を用いてイナーシャ推定値を出力する
イナーシャ推定器と、 前記イナーシャ推定値を用いて電動機サーボ系の速度制
御部のゲインを適切な値に調整するゲイン調整器とを具
え、 前記イナーシャ推定器内で、周期的に出力する速度指令
により得られた外乱トルク推定値と加速度の積と加速度
の二乗値の一周期の間の積分値を求め、前者の積分値の
後者の積分値に対する商を介して、イナーシャ推定値を
求めることを特徴とする電動機サーボ系の制御装置。 - 【請求項２】 電動機サーボ系より得られた電流指令と
前記速度情報を用いて外乱トルク推定値と、加速度情報
とを出力する外乱推定オブザーバと、 前記外乱推定オブザーバより得られた前記外乱トルク推
定値と加速度情報を用いてイナーシャ推定値を出力する
イナーシャ推定器と、 前記イナーシャ推定値を用いて電動機サーボ系の速度制
御部のゲインを適切な値に調整するゲイン調整器とを具
え、 前記イナーシャ推定器内で、周期的に出力する速度指令
により得られた外乱トルク推定値と加速度との積と加速
度の二乗値とを求め、両者のフィルタ処理して得られた
商を介して、イナーシャ推定値を求めることを特徴とす
る電動機サーボ系の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10117210A JPH11313495A (ja) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | 電動機サーボ系の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10117210A JPH11313495A (ja) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | 電動機サーボ系の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11313495A true JPH11313495A (ja) | 1999-11-09 |
Family
ID=14706124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10117210A Withdrawn JPH11313495A (ja) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | 電動機サーボ系の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11313495A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002049201A1 (fr) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif d'evaluation des constantes d'une machine |
| WO2004008624A1 (ja) * | 2002-07-11 | 2004-01-22 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | サーボ制御装置のゲイン調整方法 |
| KR100586509B1 (ko) * | 2000-02-11 | 2006-06-07 | 삼성전자주식회사 | 서보시스템의 관성추정방법 및 관성추정장치 |
| CN102336192A (zh) * | 2011-07-05 | 2012-02-01 | 苏州力久新能源科技有限公司 | 采用相位调节器平抑汽车扭矩波动的控制方法 |
| JP2012151925A (ja) * | 2011-01-17 | 2012-08-09 | Panasonic Corp | モータ駆動装置の位置制御方法 |
| JP2014027742A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Toshiba Schneider Inverter Corp | 電動機制御装置 |
| JP2018078747A (ja) * | 2016-11-10 | 2018-05-17 | 中村留精密工業株式会社 | 工作機械におけるサーボモータ制御装置のパラメータ調整システム |
-
1998
- 1998-04-27 JP JP10117210A patent/JPH11313495A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100586509B1 (ko) * | 2000-02-11 | 2006-06-07 | 삼성전자주식회사 | 서보시스템의 관성추정방법 및 관성추정장치 |
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| GB2376303A (en) * | 2000-12-14 | 2002-12-11 | Mitsubishi Electric Corp | Machine constant estimation device |
| US6736018B2 (en) | 2000-12-14 | 2004-05-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Machine constant estimation device |
| GB2376303B (en) * | 2000-12-14 | 2004-07-14 | Mitsubishi Electric Corp | Machine constant estimation device |
| WO2004008624A1 (ja) * | 2002-07-11 | 2004-01-22 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | サーボ制御装置のゲイン調整方法 |
| US7292001B2 (en) | 2002-07-11 | 2007-11-06 | Kabushiki Kaisha Yasakawa Denki | Gain adjusting method for servo control device |
| JP2012151925A (ja) * | 2011-01-17 | 2012-08-09 | Panasonic Corp | モータ駆動装置の位置制御方法 |
| CN102336192A (zh) * | 2011-07-05 | 2012-02-01 | 苏州力久新能源科技有限公司 | 采用相位调节器平抑汽车扭矩波动的控制方法 |
| JP2014027742A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Toshiba Schneider Inverter Corp | 電動機制御装置 |
| JP2018078747A (ja) * | 2016-11-10 | 2018-05-17 | 中村留精密工業株式会社 | 工作機械におけるサーボモータ制御装置のパラメータ調整システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050705 |