WO2007018045A1 - システム同定装置 - Google Patents

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WO2007018045A1
WO2007018045A1 PCT/JP2006/314894 JP2006314894W WO2007018045A1 WO 2007018045 A1 WO2007018045 A1 WO 2007018045A1 JP 2006314894 W JP2006314894 W JP 2006314894W WO 2007018045 A1 WO2007018045 A1 WO 2007018045A1
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WO
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torque command
value
speed
frequency component
command
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/314894
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fukashi Andoh
Hiroshi Nakamura
Original Assignee
Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki
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Filing date
Publication date
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Priority to JP2006530017A priority patent/JP4501117B2/ja
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes

Definitions

  • the present invention relates to a system identification device for identifying an inertia moment and viscous friction of an electric motor.
  • the system identification device of the prior art uses the steady value of the command torque difference n-th order integral value that is the n-th order time integral value of the signal obtained by subtracting the PI control system command torque force equivalent IP control system command torque.
  • the inertia moment to be controlled is identified by dividing by the integration time (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 8 is a configuration diagram of a system identification device showing a conventional technique.
  • 801 is the first mixer
  • 802 is the proportional amplifier
  • 803 is the integrator
  • 804 is the second mixer
  • 805 is the controlled object
  • 806 is the controlled Coulomb friction
  • 807 is the first-order lag filter
  • 808 is n It is a factorial integral.
  • the first mixer 801 outputs a signal obtained by subtracting the speed command force from the speed.
  • the proportional amplifier 802 receives the output of the first mixer 801 and outputs a signal obtained by amplifying the input signal.
  • the integrator 803 receives the output of the proportional amplifier 802 and outputs a PI control system command torque that is an addition value of the input signal and the first-order time integral value amplification value of the input signal.
  • the second mixer 804 outputs an addition value of the PI control system command torque and the output of the control target coulomb friction 806.
  • the control object 805 inputs the output of the second mixer 804 and outputs the speed.
  • the control target Coulomb friction 806 receives the speed, and outputs a signal having a constant absolute value and a sign opposite to the input signal.
  • the first-order lag filter 807 inputs the PI control system command torque and outputs an equivalent IP control system command torque.
  • n-order integral 808 receives a signal obtained by subtracting the equivalent IP control system command torque from the PI control system command torque, and outputs a command torque difference n-order integral value that is an n-th time integral value of the input signal. .
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 7-333084 (Page 8, Figure 8 (a))
  • the system identification device of the prior art uses a speed command with a constant sign, it requires a sufficiently large movable range for the moment of inertia identification, and identifies the moment of inertia of the motor with a limited movable range. There was a problem that could not.
  • the present invention has been made in view of such problems, and can be applied to a speed control system and a position control system of an arbitrary linear control law using an arbitrary periodic speed command or a periodic position command.
  • a system identification device that can suppress the influence of constant torque disturbance, suppress the influence of noise in the torque command, and identify the moment of inertia and viscous friction of the motor with only a small movement in a short time.
  • an arbitrary periodic speed command or periodic position command can be used to suppress the influence of constant torque disturbance to an arbitrary linear control law, and the motor can be operated with only a small movement in a short time. It is an object of the present invention to provide a system identification device that can identify the moment of inertia and viscous friction of the. Means for solving the problem
  • the invention described in claim 1 includes a speed command generator that outputs a speed command, a differentiator that inputs the position of the motor detected by the position detector and outputs the speed.
  • a speed controller that inputs the speed command and the speed and outputs a torque command;
  • a torque controller that inputs the torque command and drives the motor by a motor current; and the torque command, the position, and the speed
  • An inertia moment viscous friction identifier that calculates and outputs an inertia moment viscous friction identification value that is input and is an inertia moment and viscous friction of the motor;
  • the inertia moment viscous friction identifier inputs the position, calculates a position amplitude which is a fundamental frequency component amplitude of the input signal, outputs the position amplitude calculator, inputs the position and the torque command, and inputs N.
  • the position torque command integral value multiplication value which is the fundamental frequency component multiplication value of the position and the Nth order time integral value of the torque command, is calculated.
  • Position torque command integral value multiplier that outputs and outputs, and position torque command integral value that calculates the average value of position torque command integral value that is the average value for one period of the input signal after inputting the position torque command integral value multiplication value
  • a value average value calculator a speed at which the torque command and the speed are input, and a speed torque command integral value multiplication value that is a basic frequency component multiplication value of the N-order time integral value of the speed and torque command is calculated and output.
  • Speed torque command integral value average value which is obtained by inputting the torque command integral value multiplier and the speed torque command integral value multiplication value, and calculating and outputting the speed torque command integral value average value that is the average value for one cycle of the input signal.
  • First moment of inertia that calculates and outputs the inertia moment viscous friction identification value by inputting the calculator, the position amplitude, the position torque command integrated value average value, and the speed torque command integrated value average value It consists of a viscous friction calculator and a force.
  • the invention described in claim 2 is a position command generator that outputs a position command, a differentiator that inputs the position of the motor detected by the position detector and outputs a speed, and the position command and the position
  • a position controller that inputs a speed command and outputs a speed command, a speed controller that inputs the speed command and the speed and outputs a torque command, and a torque controller that inputs the torque command and drives the motor by a motor current
  • an inertia moment viscous friction identifier that inputs the torque command, the position, and the speed, and calculates and outputs an inertia moment viscous friction identification value that is an inertia moment and viscous friction of the motor.
  • the moment of inertia viscous friction identifier is
  • a position amplitude calculator that calculates and outputs a position amplitude that is a fundamental frequency component amplitude of the input signal by inputting the position, and the position and the torque command are input and the position is set when N is a natural number including 0.
  • a position torque command integral value multiplier that calculates and outputs a position torque command integral value multiplication value that is a basic frequency component multiplication value of the Nth order time integral value of the torque command, and the position torque command integral value multiplication value.
  • a position torque command integrated value average value calculator that calculates and outputs an average value of the position torque command integrated value that is an average value for one cycle of the input signal, the torque command and the speed are input, and the speed and torque command are input.
  • the invention according to claim 3 is the system identification device according to claim 1 or 2.
  • V the position torque command integral value multiplier and the speed torque command integral value multiplier are characterized in that the Nth order time integral value of the torque command is used as the zeroth order time integral value of the torque command. It is said.
  • the invention according to claim 4 is the system identification device according to claim 1 or 2.
  • the position torque command integral value multiplier and the speed torque command integral value multiplier are such that the Nth order time integral value of the torque command is used as the first order time integral value of the torque command.
  • the invention according to claim 5 is the system identification device according to claim 1 or 2, wherein the position amplitude calculator is a position that is a fundamental frequency component of the position using Fourier transform.
  • the position torque command integral value multiplier calculates a fundamental frequency component and calculates and outputs the position amplitude, and the position torque command integral value multiplier uses a Fourier transform to obtain a position fundamental frequency component that is a fundamental frequency component of the position.
  • the torque command fundamental frequency component which is the fundamental frequency component of the torque command
  • the position torque command integral value multiplication which is a product of the Nth time integral value of the position fundamental frequency component and the torque command fundamental frequency component.
  • the speed torque command integral value multiplier calculates a torque value and outputs a torque command fundamental frequency component that is a fundamental frequency component of the torque command using Fourier transformation.
  • the speed basic frequency component which is the basic frequency component of the speed
  • the speed torque command integrated value multiplication value which is the product of the N-order time integral value of the torque command basic frequency component and the speed basic frequency component, is calculated. And output.
  • the invention according to claim 6 is the system identification device according to claim 1 or 2, wherein the position amplitude calculator is a fundamental frequency component of the position using a bandpass filter. Calculate the position fundamental frequency component and calculate the position amplitude which is its amplitude.
  • the position torque command integral value multiplier uses a bandpass filter to determine a position fundamental frequency component that is a fundamental frequency component of the position and a torque command fundamental frequency component that is a fundamental frequency component of the torque command. And calculating and outputting the position torque command integral value multiplication value, which is a product of an N-th order time integral value of the position fundamental frequency component and the torque command fundamental frequency component, and the speed torque command integral.
  • the value multiplier uses a band-pass filter to calculate a torque command basic frequency component, which is a basic frequency component of the torque command, and a speed basic frequency component, which is a basic frequency component of the speed.
  • the speed torque command integral value multiplication value which is a multiplication value of the Nth-order time integral value and the speed fundamental frequency component, is calculated and output. It is.
  • the invention according to claim 7 is a speed command generator for outputting a speed command, a differentiator for inputting the position of the motor detected by the position detector and outputting the speed, and the speed command.
  • a speed controller that inputs the speed and outputs a torque command
  • a torque controller that inputs the torque command and drives the motor by an electric motor current, an input of the torque command and the position, and an inertia moment of the motor
  • An inertia moment viscous friction identifier that calculates and outputs an inertia moment viscous friction identification value that is a viscous friction, wherein the inertia moment viscous friction identifier inputs the position and receives the input signal
  • a position amplitude calculator that calculates and outputs a position amplitude, which is a basic frequency component amplitude, and inputs the position amplitude and the torque command, and converts the torque command by Fourier transform.
  • a second moment of inertia viscous friction calculator that calculates
  • the invention according to claim 8 is a position command generator that outputs a position command, a differentiator that inputs a position of an electric motor detected by the position detector and outputs a speed, and the position command
  • a position controller that inputs the position and outputs a speed command, a speed controller that inputs the speed command and the speed and outputs a torque command, and inputs the torque command and drives the motor by a motor current.
  • the torque controller, the torque command, and the position are input, and the inertia moment viscous friction identification value that is the inertia moment and viscous friction of the motor is calculated and output.
  • An inertia moment viscous friction identifier wherein the inertia moment viscous friction identifier inputs the position and calculates and outputs a position amplitude which is a fundamental frequency component amplitude of the input signal.
  • An amplitude calculator, the position amplitude and the torque command are input, a Fourier coefficient of the torque command is calculated by Fourier transform, and the inertia moment viscous friction identification value is calculated using the position amplitude and the Fourier coefficient. It is characterized by the fact that it is composed of a second inertia moment viscous friction calculator that applies force.
  • the invention according to claim 9 is the system identification device according to claim 1, wherein the first moment of inertia viscous friction computing unit sets the fundamental frequency component of the speed command to ⁇ and the torque command fundamental frequency component to TrefO.
  • the position fundamental frequency component is ⁇ 0 and the position amplitude is A
  • the inertia moment J and viscous friction D of the motor are the inertia moment J and the viscous friction identification value of the motor according to the following equations (1) and (2). It is characterized in that it is calculated.
  • the invention according to claim 10 is the system identification device according to claim 2, wherein the first moment of inertia viscous friction computing unit sets the fundamental frequency of the position command to ⁇ and the torque command fundamental frequency component to TrefO.
  • the position fundamental frequency component is ⁇ 0 and the position amplitude is A
  • the inertia moment viscous friction identification value that is the inertia moment J and viscous friction D of the motor is given by the following equations (1) and (2): It is characterized in that it is calculated.
  • the first moment of inertia viscous friction computing unit has the following equation (3) when the fundamental frequency of the speed command is ⁇ , the torque command fundamental frequency component is TrefO, the position fundamental frequency component is ⁇ 0, and the position amplitude is A. ) And the following equation (4), the inertia moment viscous friction identification value, which is the inertia moment J and viscous friction D of the motor, is calculated.
  • the invention according to claim 12 is the system identification device according to claim 2, wherein the first moment of inertia viscous friction computing unit has a fundamental frequency of the position command ⁇ and a torque command fundamental frequency.
  • the position fundamental frequency component is ⁇ 0
  • the position amplitude is A
  • the inertia moment viscosity which is the inertia moment J of the motor and the viscous friction D, is given by the following equations (3) and (4). It is characterized by calculating a friction identification value.
  • the invention according to claim 13 is the system identification device according to claim 7, wherein the second moment of inertia viscous friction calculator calculates the fundamental frequency of the speed command as ⁇ and the position amplitude as ⁇ .
  • the moment of inertia of the motor is given by the following equations (5) and (6):
  • the inertia moment viscous friction identification value which is J and viscous friction D is calculated.
  • the invention according to claim 14 is the system identification device according to claim 8, wherein the second moment of inertia viscous friction calculator calculates the basic frequency of the position command as ⁇ and the position amplitude as ⁇ .
  • the moment of inertia of the motor is given by the following equations (5) and (6):
  • the inertia moment viscous friction identification value which is J and viscous friction D is calculated.
  • any periodic speed command or periodic position By using the position command, the influence of constant torque disturbance can be suppressed for any linear control law, and the moment of inertia and viscous friction of the motor can be identified with only a minute operation in a short time.
  • FIG. 1 is a block diagram of a system identification apparatus to which the first embodiment is applied.
  • FIG.2 Detailed block diagram of the inertia moment viscous friction identifier in the system identification system showing the first embodiment
  • FIG. 3 is a block diagram of a system identification apparatus to which the second embodiment is applied.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of simulation results when the true value of viscous friction is changed in the system identification apparatus showing the second embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of simulation results when a constant torque disturbance is changed in the system identification apparatus showing the second embodiment.
  • FIG. 7 Detailed block diagram of the inertia moment viscous friction identifier in the system identification apparatus showing the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram of a system identification device to which the first embodiment is applied.
  • 101 is a speed command generator
  • 102 is a speed controller
  • 103 is a torque controller
  • 104 is an electric motor
  • 105 is a position detector
  • 106 is a differentiator
  • 107 is a moment of inertia viscous friction identifier.
  • the speed command generator 101 outputs a speed command.
  • the speed controller 102 inputs the speed command and the speed and outputs a torque command.
  • the torque controller 103 receives the torque command and outputs a motor current.
  • the motor 104 is driven by the motor current and The position is detected by the position detector 105 and output.
  • the differentiator 106 inputs the position and outputs the velocity.
  • the inertia moment viscous friction identifier 107 receives the torque command, the position, and the speed, and calculates and outputs an inertia moment viscous friction identification value that is the inertia moment and viscous friction of the motor 104.
  • FIG. 2 is a detailed block diagram of an inertia moment viscous friction identifier in the system identification apparatus showing the first embodiment.
  • 201 is a position amplitude calculator
  • 202 is a position torque command integrated value multiplier
  • 203 is a position torque command integrated value average value calculator
  • 204 is a speed torque command integrated value multiplier
  • 205 is a speed torque command integrated value.
  • An average value calculator 206 is a first moment of inertia viscous friction calculator.
  • the position amplitude calculator 201 inputs a position, calculates a position amplitude that is a fundamental frequency component amplitude of the input signal, and outputs it.
  • a position torque command integral value multiplier 202 inputs the position and torque command, and calculates a position torque command integral value multiplication value that is a basic frequency component multiplication value of the position and the zeroth order time integral value of the torque command. ,Output.
  • the position torque command integrated value average value calculator 203 receives the position torque command integrated value multiplication value, calculates a position torque command integrated value average value that is an average value for one period of the input signal, and outputs it.
  • a speed torque command integral value multiplier 204 inputs the torque command and speed, and calculates a speed torque command integral value multiplication value that is a basic frequency component multiplication value of the speed and the zeroth order time integral value of the torque command.
  • Speed torque command integrated value average value calculator 205 inputs the speed torque command integrated value multiplication value, calculates and outputs a speed torque command integrated value average value that is an average value for one period of the input signal.
  • the first moment of inertia viscous friction calculator 206 inputs the position amplitude, the position torque command integrated value average value, and the speed torque command integrated value average value, and the moment of inertia of the motor 104 and the inertia moment viscosity that is viscous friction. Calculate and output sexual friction identification value.
  • the position is also a sine wave having a frequency of ⁇ in a steady state, and is expressed by Equation (8).
  • A is a position amplitude.
  • equation (9) is obtained.
  • the position torque command integral value multiplier 202 outputs a position torque command integral value multiplier
  • T RGF 9 -OJ 2 A 2 J cos 1 cot- ⁇ 2 D cos cot sin cot + wA cos cot
  • the speed torque command integral value multiplication value output from the speed torque command integral value multiplier 204 is expressed by Expression (12) from Expression (8) and Expression (9).
  • T ref xA 2 J cos t sin ⁇ + ⁇ 2 ⁇ 2 ⁇ sin 2 ⁇ - WA sin mt
  • the first moment of inertia viscous friction computing unit 206 can calculate an inertia moment viscous friction identification value that is the moment of inertia J and the viscous friction D of the motor 104 using the equations (11) and (13). Since (11) and Equation (13) do not include the constant torque disturbance w, the constant torque disturbance w does not affect the inertia moment viscous friction identification value.
  • the position amplitude calculator 201 uses a Fourier transform or a bandpass filter to calculate a position fundamental frequency component that is a fundamental frequency component of the position, and calculates and outputs the position amplitude that is the amplitude.
  • the position torque command integral value multiplier 202 uses a Fourier transform or a bandpass filter to calculate the position fundamental frequency component that is the fundamental frequency component of the position and the torque that is the fundamental frequency component of the zeroth-order time integral value of the torque command.
  • a command integral value basic frequency component is calculated, and the position torque command integral value multiplication value, which is a multiplication value of the position basic frequency component and the torque command integral value basic frequency component, is calculated and output.
  • the speed torque command integral value multiplier 204 uses a Fourier transform or a bandpass filter to generate a torque command integral value basic frequency component that is a fundamental frequency component of the zeroth-order time integral value of the torque command and a basic frequency component of the speed. Is calculated, and the speed torque command integral value multiplication value, which is a product of the torque command integral value basic frequency component and the speed basic frequency component, is calculated and output.
  • the first moment-of-inertia viscous friction calculator 206 uses the torque command Tref in Equation (11) and Equation (13) as the torque command fundamental frequency component and the position ⁇ as the position fundamental frequency component, so that an arbitrary periodic
  • the inertia moment viscous friction identification value can be calculated in response to the speed command.
  • the system identification apparatus uses the position amplitude, the position torque command integrated value average value, and the speed torque command integrated value average value.
  • the influence of constant torque disturbance can be suppressed, and the moment of inertia and viscous friction of the motor can be identified with only a small movement.
  • FIG. 3 is a block diagram of a system identification device to which the second embodiment is applied.
  • 102 is a speed controller
  • 103 is a torque controller
  • 104 is an electric motor
  • 105 is a position detector
  • 106 is a differentiator
  • 107 is a moment of inertia viscous friction identifier
  • 301 is a position command generator
  • 302 is It is a position controller.
  • the position command generator 301 outputs a position command.
  • the position controller 302 inputs the position command and the position, and outputs a speed command.
  • the speed controller 102 inputs the speed command and the speed, and outputs a torque command.
  • the torque controller 103 receives the torque command and outputs an electric motor current.
  • the electric motor 104 is driven by the electric motor current, and the position detector 105 detects and outputs the position.
  • the differentiator 106 inputs the position and outputs the speed.
  • the inertia moment viscous friction identifier 107 receives the torque command, the position, and the speed, and calculates and outputs an inertia moment viscous friction identification value that is the inertia moment and viscous friction of the motor 104.
  • Equation (14) The numerical value used in this simulation is shown in Equation (14).
  • the motor 104 is a motor with a rigid load
  • Jm is the motor inertia moment
  • J1 is the load inertia moment
  • J * is the true value of the inertia moment of the motor 104
  • D * is the true value of the viscous friction
  • Tmt is rated torque
  • T is control cycle
  • w is constant torque disturbance
  • position controller 3 02 is proportional control with gain Kp
  • speed controller 102 is proportional control with gain Kvj
  • position The command is a sine wave of frequency ⁇ and amplitude uO.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a simulation result when the true value of the moment of inertia is changed in the system identification device showing the second embodiment
  • FIG. 4 (a) is a case where the load moment of inertia is changed
  • Fig. 4 (b) shows the viscous friction identification error eD calculated from Eq. (16) when the load inertia moment is changed.
  • J is an inertia moment identification value
  • D is a viscous friction identification value
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a simulation result when the true value of viscous friction is changed in the system identification device showing the second embodiment
  • FIG. 5 (a) shows an equation when the viscous friction is changed.
  • the inertia moment identification error ej calculated from (15) is shown in Fig. 5 (b).
  • Fig. 5 (a) when the viscous friction is changed from ON * m * sZrad to 0.01N * m * sZrad, the inertia moment identification error is 1% or less.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a simulation result when the true value of viscous friction is changed in the system identification device showing the second embodiment
  • FIG. 5 (a) shows an equation when the viscous friction is changed.
  • the inertia moment identification error ej calculated from (15) is shown in Fig. 5 (b).
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a simulation result when the constant torque disturbance is changed in the system identification apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 6 (a) is a graph showing a case where the constant torque disturbance is changed.
  • Fig. 6 (b) shows the viscous friction identification error eD calculated from equation (16) when the constant torque disturbance is changed.
  • the system identification apparatus uses the position amplitude, the position torque command integrated value average value, and the speed torque command integrated value average value.
  • the influence of constant torque disturbance can be suppressed, and the moment of inertia and viscous friction of the motor can be identified with only a minute movement.
  • the present embodiment is different from the first embodiment and the second embodiment in that the present embodiment is configured such that the position torque command integral value multiplier 202 and the speed torque command integral value multiplier 204 are
  • This is a configuration that uses the first order time integral value of the torque command instead of the second order time integral value. Since other configurations are the same as those of the first and second embodiments, the description thereof is omitted.
  • Open loop motion including torque controller 103, motor 104, and position detector 105, where J is the moment of inertia of motor 104, D is the viscous friction, Tref is the torque command, w is the constant torque disturbance, and ⁇ is the position.
  • the equation is expressed by equation (7) in the first embodiment. Assuming that the speed command or the position command is a sine wave having a frequency of ⁇ , the position is also a sine wave having a frequency of ⁇ in a steady state, and is expressed by Equation (8) of the first embodiment. By substituting equation (8) into equation (7) and solving for the torque command, equation (9) is obtained.
  • the torque command integral value which is the first-order time integral value of Equation (9), is expressed by Equation (17).
  • the horizontal line represents the average value for one period.
  • the speed torque command integral value multiplication value is expressed by equation (20) from equation (8) and equation (17).
  • the first moment of inertia viscous friction computing unit 206 can calculate an inertia moment viscous friction identification value that is the viscous friction D and the moment of inertia J of the electric motor 104 using the equations (19) and (21). Since equations (19) and (21) do not include the constant torque disturbance w, the constant torque disturbance w does not affect the inertia moment viscous friction identification value. When noise is included in the torque command, the waveform of the torque command integrated value is smoother than that of the torque command, and when the equations (19) and (21) are used, the noise becomes the inertia moment viscous friction identification. It is possible to suppress the effect on the value.
  • the position amplitude calculator 201 uses a Fourier transform or a bandpass filter to calculate a position fundamental frequency component that is a fundamental frequency component of the position, and the position that is the amplitude of the position fundamental frequency component. Calculate and output the position amplitude.
  • the position torque command integral value multiplier 202 uses a Fourier transform or a bandpass filter to calculate the position fundamental frequency component that is the fundamental frequency component of the position and the torque that is the fundamental frequency component of the first-order time integral value of the torque command.
  • a command integral value basic frequency component is calculated, and the position torque command integral value multiplication value, which is a multiplication value of the position basic frequency component and the torque command integral value basic frequency component, is calculated and output.
  • the speed torque command integral value multiplier 204 uses a Fourier transform or a bandpass filter to generate a torque command integral value basic frequency component that is a fundamental frequency component of the first order time integral value of the torque command and a basic frequency component of the speed. Is calculated, and the speed torque command integral value multiplication value, which is a product of the torque command integral value basic frequency component and the speed basic frequency component, is calculated and output.
  • the first moment-of-inertia viscous friction computing unit 206 uses the torque command Tref in the equations (19) and (21) as the torque command fundamental frequency component and the position ⁇ as the position fundamental frequency component, so that an arbitrary periodic speed is obtained.
  • the inertia moment viscous friction identification value can be calculated in response to the command or the periodic position command.
  • N is a natural number including 0.
  • the N-order time integral value of the torque command may be used instead of the first-order time integral value of the torque command, that is, the position torque command integral value multiplication.
  • Position torque command integral value which is the product of the fundamental frequency component of the position and the N-th order time integral value of the torque command when the device 202 inputs the position and the torque command and N is a natural number including 0.
  • the torque torque command integral value multiplier 204 inputs the torque command and the speed and N is a natural number including 0, the speed and the torque command N-order time integral Even if it is configured to calculate and output a speed torque command integral value multiplication value that is a basic frequency component multiplication value of the value, as in the present embodiment, the first inertia moment viscous friction computing unit 206 does not have the inertia moment. Calculate viscous friction identification value You can.
  • the system identification device uses the position amplitude, the position torque command integrated value average value, and the speed torque command integrated value average value. It is possible to suppress the influence of noise in the torque command, and to identify the moment of inertia and viscous friction of the motor with only a small movement.
  • Example 4
  • FIG. 7 is a detailed block diagram of an inertia moment viscous friction identifier in the system identification apparatus showing the fourth embodiment.
  • 201 is a position amplitude calculator
  • 701 is a second moment of inertia viscous friction calculator.
  • This embodiment differs from the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment in that the moment of inertia viscous friction identifier 107 in this embodiment inputs the position and the amplitude of the fundamental frequency component of the input signal.
  • a position amplitude calculator 201 that calculates and outputs a position amplitude, and inputs the position amplitude and the torque command, calculates a Fourier coefficient of the torque command by Fourier transform, and uses the position amplitude and the Fourier coefficient to calculate the inertia.
  • This is a point composed of a second inertia moment viscous friction calculator 701 that calculates and outputs the moment viscous friction identification value.
  • the position amplitude calculator 201 calculates a position fundamental frequency component shown in Expression (22) using Fourier transform.
  • A is the position amplitude
  • ⁇ is the speed command or the fundamental frequency of the position command.
  • the second moment of inertia viscous friction calculator 701 uses the Fourier transform to calculate the torque command fundamental frequency component shown in Eq. (23).
  • Equation (24) is obtained from Equation (22) and Equation (23).
  • Equation (27) is obtained from Equation (22) and Equation (23).
  • equation (28) Taking the average value for one week period of equation (27), equation (28) is obtained.
  • the second moment of inertia viscous friction computing unit 701 calculates the moment of inertia viscous friction identification value, which is the moment of inertia J and the viscosity friction D of the motor 104, using Equation (26) and Equation (29). You can. Since the equations (26) and (29) do not include the constant torque disturbance w, the constant torque disturbance w does not affect the inertia moment viscous friction identification value.
  • the system identification apparatus uses the Fourier coefficients of the position amplitude and the fundamental frequency component of the torque command, so that an arbitrary periodic speed command or periodic position command is output.
  • the moment of inertia and viscous friction of the motor can be identified for a given linear control law with only a short period of time while suppressing the influence of constant torque disturbance.

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Abstract

　微小動作のみで電動機の慣性モーメントと粘性摩擦を同定することができるシステム同定装置を提供する。　　 　位置振幅を出力する位置振幅演算器と、位置トルク指令積分値乗算値を出力する位置トルク指令積分値乗算器と、位置トルク指令積分値乗算値を入力し位置トルク指令積分値平均値を出力する位置トルク指令積分値平均値演算器と、速度トルク指令積分値乗算値を出力する速度トルク指令積分値乗算器と、速度トルク指令積分値乗算値を入力し速度トルク指令積分値平均値を出力する速度トルク指令積分値平均値演算器と、位置振幅、位置トルク指令積分値平均値、速度トルク指令積分値平均値から慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出する第１慣性モーメント粘性摩擦演算器と、を備える。　

Description

明 細 書
システム同定装置
技術分野
[0001] 本発明は、電動機の慣性モーメントと粘性摩擦を同定するシステム同定装置に関 する。
背景技術
[0002] 従来技術のシステム同定装置は、 PI制御系指令トルク力 等価 IP制御系指令トル クを減算した信号の n階時間積分値である指令トルク差 n階積分値の定常値を積分 器の積分時間で除算することにより制御対象の慣性モーメントを同定するものであつ た (例えば、特許文献 1参照)。
[0003] 図 8は、従来技術を示すシステム同定装置の構成図である。
図 8において、 801は第 1混合器、 802は比例増幅器、 803は積分器、 804は第 2 混合器、 805は制御対象、 806は制御対象クーロン摩擦、 807は 1次遅れフィルタ、 808は n階積分である。
以下、図 8を用いて従来技術のシステム同定装置の構成および動作を説明する。 第 1混合器 801は、速度指令力も速度を減算した信号を出力する。比例増幅器 80 2は、第 1混合器 801の出力を入力し、その入力信号を増幅した信号を出力する。積 分器 803は、比例増幅器 802の出力を入力し、その入力信号とその入力信号の 1階 時間積分値増幅値の加算値である PI制御系指令トルクを出力する。第 2混合器 804 は、前記 PI制御系指令トルクと制御対象クーロン摩擦 806の出力の加算値を出力す る。制御対象 805は、第 2混合器 804の出力を入力し、前記速度を出力する。制御 対象クーロン摩擦 806は、前記速度を入力し、絶対値が一定で符号がその入力信号 の逆である信号を出力する。 1次遅れフィルタ 807は、前記 PI制御系指令トルクを入 力し、等価 IP制御系指令トルクを出力する。 n階積分 808は、前記 PI制御系指令トル クから前記等価 IP制御系指令トルクを減算した信号を入力し、その入力信号 n階時 間積分値である指令トルク差 n階積分値を出力する。
以上の構成により、一定符号の前記速度指令に対する前記指令トルク差 n階積分 値の定常値を積分器 803の積分時間で除算することにより制御対象 805の慣性モー メントを同定するものであった。
特許文献 1 :特開平 7— 333084号公報 (第 8頁、第 8 (a)図）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] し力しながら、従来技術のシステム同定装置は、一定符号の速度指令を用いるため 、慣性モーメント同定のために十分大きな可動範囲を必要とし、可動範囲の限定され た電動機の慣性モーメント同定ができないという問題があった。
[0005] 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、任意の周期的速度指令 または周期的位置指令を用いて、任意の線形制御則の速度制御系および位置制御 系に対して、一定トルク外乱の影響を抑制し、トルク指令中の雑音の影響を抑制し、 短時間に微小動作のみで電動機の慣性モーメントと粘性摩擦を同定することができ るシステム同定装置を提供することを目的とする。さらに、簡単な演算のみで、任意の 周期的速度指令または周期的位置指令を用いて、任意の線形制御則に対して、一 定トルク外乱の影響を抑制し、短時間に微小動作のみで電動機の慣性モーメントと 粘性摩擦を同定することができるシステム同定装置を提供することを目的とする。 課題を解決するための手段
[0006] 上記問題を解決するため、請求項 1に記載の発明は、速度指令を出力する速度指 令発生器と、位置検出器が検出した電動機の位置を入力し速度を出力する微分器と 、前記速度指令と前記速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク 指令を入力し電動機電流により前記電動機を駆動するトルク制御器と、前記トルク指 令、前記位置、前記速度を入力し前記電動機の慣性モーメントと粘性摩擦である慣 性モーメント粘性摩擦同定値を算出し出力する慣性モーメント粘性摩擦同定器と、を 有するシステム同定装置において、
前記慣性モーメント粘性摩擦同定器は、前記位置を入力しその入力信号の基本周 波数成分振幅である位置振幅を算出し出力する位置振幅演算器と、前記位置と前 記トルク指令を入力し Nを 0を含む自然数とする場合に前記位置と前記トルク指令の N階時間積分値の基本周波数成分乗算値である位置トルク指令積分値乗算値を算 出し出力する位置トルク指令積分値乗算器と、前記位置トルク指令積分値乗算値を 入力しその入力信号の 1周期間平均値である位置トルク指令積分値平均値を算出し 出力する位置トルク指令積分値平均値演算器と、前記トルク指令と前記速度を入力 し前記速度と前記トルク指令の N階時間積分値の基本周波数成分乗算値である速 度トルク指令積分値乗算値を算出し出力する速度トルク指令積分値乗算器と、前記 速度トルク指令積分値乗算値を入力しその入力信号の 1周期間平均値である速度ト ルク指令積分値平均値を算出し出力する速度トルク指令積分値平均値演算器と、前 記位置振幅、前記位置トルク指令積分値平均値、前記速度トルク指令積分値平均値 を入力し前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出し出力する第 1慣性モーメント粘 性摩擦演算器と、力 構成されたものであることを特徴として 、る。
また、請求項 2に記載の発明は、位置指令を出力する位置指令発生器と、位置検 出器が検出した電動機の位置を入力し速度を出力する微分器と、前記位置指令と前 記位置を入力し速度指令を出力する位置制御器と、前記速度指令と前記速度を入 力しトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令を入力し電動機電流により 前記電動機を駆動するトルク制御器と、前記トルク指令、前記位置、前記速度を入力 し前記電動機の慣性モーメントと粘性摩擦である慣性モーメント粘性摩擦同定値を 算出し出力する慣性モーメント粘性摩擦同定器と、を有するシステム同定装置にお いて、前記慣性モーメント粘性摩擦同定器は、
前記位置を入力しその入力信号の基本周波数成分振幅である位置振幅を算出し出 力する位置振幅演算器と、前記位置と前記トルク指令を入力し Nを 0を含む自然数と する場合に前記位置と前記トルク指令の N階時間積分値の基本周波数成分乗算値 である位置トルク指令積分値乗算値を算出し出力する位置トルク指令積分値乗算器 と、前記位置トルク指令積分値乗算値を入力しその入力信号の 1周期間平均値であ る位置トルク指令積分値平均値を算出し出力する位置トルク指令積分値平均値演算 器と、前記トルク指令と前記速度を入力し前記速度と前記トルク指令の N階時間積分 値の基本周波数成分乗算値である速度トルク指令積分値乗算値を算出し出力する 速度トルク指令積分値乗算器と、前記速度トルク指令積分値乗算値を入力しその入 力信号の 1周期間平均値である速度トルク指令積分値平均値を算出し出力する速度 トルク指令積分値平均値演算器と、前記位置振幅、前記位置トルク指令積分値平均 値、前記速度トルク指令積分値平均値を入力し前記慣性モーメント粘性摩擦同定値 を算出し出力する第 1慣性モーメント粘性摩擦演算器と、力 構成されたものであるこ とを特徴としている。
[0008] また、請求項 3に記載の発明は、請求項 1または 2に記載のシステム同定装置にお
V、て、前記位置トルク指令積分値乗算器および前記速度トルク指令積分値乗算器は 、前記トルク指令の N階時間積分値を前記トルク指令の 0階時間積分値とするもので あることを特徴としている。
[0009] また、請求項 4に記載の発明は、請求項 1または 2に記載のシステム同定装置にお
V、て、前記位置トルク指令積分値乗算器および前記速度トルク指令積分値乗算器は 、前記トルク指令の N階時間積分値を前記トルク指令の 1階時間積分値とするもので あることを特徴と
している。
[0010] また、請求項 5に記載の発明は、請求項 1または 2に記載のシステム同定装置にお いて、前記位置振幅演算器は、フーリエ変換を用いて前記位置の基本周波数成分 である位置基本周波数成分を算出しその振幅である前記位置振幅を算出し出力す るものであり、前記位置トルク指令積分値乗算器は、フーリエ変換を用いて前記位置 の基本周波数成分である位置基本周波数成分と前記トルク指令の基本周波数成分 であるトルク指令基本周波数成分を算出し前記位置基本周波数成分と前記トルク指 令基本周波数成分の N階時間積分値の乗算値である前記位置トルク指令積分値乗 算値を算出し出力するものであり、前記速度トルク指令積分値乗算器は、フーリエ変 換を用いて前記トルク指令の基本周波数成分であるトルク指令基本周波数成分と前 記速度の基本周波数成分である速度基本周波数成分を算出し前記トルク指令基本 周波数成分の N階時間積分値と前記速度基本周波数成分の乗算値である前記速 度トルク指令積分値乗算値を算出し出力するものであることを特徴としている。
[0011] また、請求項 6に記載の発明は、請求項 1または 2に記載のシステム同定装置にお いて、前記位置振幅演算器は、バンドパスフィルタを用いて前記位置の基本周波数 成分である位置基本周波数成分を算出しその振幅である前記位置振幅を算出し出 力するものであり、前記位置トルク指令積分値乗算器は、バンドパスフィルタを用いて 前記位置の基本周波数成分である位置基本周波数成分と前記トルク指令の基本周 波数成分であるトルク指令基本周波数成分を算出し前記位置基本周波数成分と前 記トルク指令基本周波数成分の N階時間積分値の乗算値である前記位置トルク指 令積分値乗算値を算出し出力するものであり、前記速度トルク指令積分値乗算器は 、バンドパスフィルタを用いて前記トルク指令の基本周波数成分であるトルク指令基 本周波数成分と前記速度の基本周波数成分である速度基本周波数成分を算出し前 記トルク指令基本周波数成分の N階時間積分値と前記速度基本周波数成分の乗算 値である前記速度トルク指令積分値乗算値を算出し出力するものであることを特徴と している。
[0012] また、請求項 7に記載の発明は、速度指令を出力する速度指令発生器と、位置検 出器が検出した電動機の位置を入力し速度を出力する微分器と、前記速度指令と前 記速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令を入力し電動機 電流により前記電動機を駆動するトルク制御器と、前記トルク指令、前記位置を入力 し前記電動機の慣性モーメントと粘性摩擦である慣性モーメント粘性摩擦同定値を 算出し出力する慣性モーメント粘性摩擦同定器と、を有するシステム同定装置にお いて、前記慣性モーメント粘性摩擦同定器は、前記位置を入力しその入力信号の基 本周波数成分振幅である位置振幅を算出し出力する位置振幅演算器と、前記位置 振幅と前記トルク指令を入力しフーリエ変換により前記トルク指令のフーリエ係数を算 出し前記位置振幅と前記フーリエ係数を用いて前記慣性モーメント粘性摩擦同定値 を算出し出力する第 2慣性モーメント粘性摩擦演算器と、力 構成されたものであるこ とを特徴としている。
[0013] また、請求項 8に記載の発明は、位置指令を出力する位置指令発生器と、位置検 出器が検出した電動機の位置を入力し速度を出力する微分器と、前記位置指令と前 記位置を入力し速度指令を出力する位置制御器と、前記速度指令と前記速度を入 力しトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令を入力し電動機電流により 前記電動機を駆動するトルク制御器と、前記トルク指令、前記位置を入力し前記電動 機の慣性モーメントと粘性摩擦である慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出し出力 する慣性モーメント粘性摩擦同定器と、を有するシステム同定装置において、前記慣 性モーメント粘性摩擦同定器は、前記位置を入力しその入力信号の基本周波数成 分振幅である位置振幅を算出し出力する位置振幅演算器と、前記位置振幅と前記ト ルク指令を入力しフーリエ変換により前記トルク指令のフーリエ係数を算出し前記位 置振幅と前記フーリエ係数を用いて前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出し出 力する第 2慣性モーメント粘性摩擦演算器と、カゝら構成されたものであることを特徴と している。
また、請求項 9に記載の発明は、請求項 1に記載のシステム同定装置において、前 記第 1慣性モーメント粘性摩擦演算器は、前記速度指令の基本周波数を ω、トルク 指令基本周波数成分を TrefO、位置基本周波数成分を Θ 0、前記位置振幅を Aとす る場合、次式（1)と次式 (2)により前記電動機の慣性モーメント Jと粘性摩擦 Dである 前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出するものであることを特徴としている。
[数 1]
[数 2]
Figure imgf000008_0001
また、請求項 10に記載の発明は、請求項 2に記載のシステム同定装置において、 前記第 1慣性モーメント粘性摩擦演算器は、前記位置指令の基本周波数を ω、トル ク指令基本周波数成分を TrefO、位置基本周波数成分を Θ 0、前記位置振幅を Aと する場合、次式（1)と次式 (2)により前記電動機の慣性モーメント Jと粘性摩擦 Dであ る前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出するものであることを特徴としている。
[数 3]
Figure imgf000008_0002
画
D = ^A ( 2 ) また、請求項 11に記載の発明は、請求項 1に記載のシステム同定装置において、 前記第 1慣性モーメント粘性摩擦演算器は、前記速度指令の基本周波数を ω、トル ク指令基本周波数成分を TrefO、位置基本周波数成分を Θ 0、前記位置振幅を Aと する場合、次式 (3)と次式 (4)により、前記電動機の慣性モーメント Jと粘性摩擦 Dで ある前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出するものであることを特徴としている。
[数 5]
2 /。 。
J = ( 3 )
or A
[数 6]
Figure imgf000009_0001
[0017] また、請求項 12に記載の発明は、請求項 2に記載のシステム同定装置において、 前記第 1慣性モーメント粘性摩擦演算器は、前記位置指令の基本周波数を ω、トル ク指令基本周波数成分を TrefO、位置基本周波数成分を Θ 0、前記位置振幅を Aと する場合、次式 (3)と次式 (4)により、前記電動機の慣性モーメント Jと粘性摩擦 Dで ある前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出するものであることを特徴としている。
[数 7]
2 \ Trcfo di0o
j -- ( 3 )
ω A
[数 8]
2 /o di 0
D - ( 4 )
A1
[0018] また、請求項 13に記載の発明は、請求項 7に記載のシステム同定装置において、 前記第 2慣性モーメント粘性摩擦演算器は、前記速度指令の基本周波数を ω、前記 位置振幅を Α、前記トルク指令の基本周波数余弦成分のフーリエ係数を aO、前記ト ルク指令の基本周波数正弦成分のフーリエ係数を bOとする場合、次式（5)と次式 (6 )により前記電動機の慣性モーメント Jと粘性摩擦 Dである前記慣性モーメント粘性摩 擦同定値を算出することを特徴としている。
[数 9]
= - ( 5 )
ω A D =— ( 6 )
ωΑ
[0019] また、請求項 14に記載の発明は、請求項 8に記載のシステム同定装置において、 前記第 2慣性モーメント粘性摩擦演算器は、前記位置指令の基本周波数を ω、前記 位置振幅を Α、前記トルク指令の基本周波数余弦成分のフーリエ係数を aO、前記ト ルク指令の基本周波数正弦成分のフーリエ係数を bOとする場合、次式（5)と次式 (6 )により前記電動機の慣性モーメント Jと粘性摩擦 Dである前記慣性モーメント粘性摩 擦同定値を算出することを特徴としている。
[数 11]
- ( 5 )
ω A
[数 12]
D = ( 6 )
ωΑ
発明の効果
[0020] 請求項 1に記載の発明によると、任意の線形制御則の速度制御系にお 、て、一定 トルク外乱の影響を抑制し、微小動作のみで電動機の慣性モーメントと粘性摩擦を 同定することができる。
[0021] また、請求項 2に記載の発明によると、任意の線形制御則の位置制御系にお 、て、 一定トルク外乱の影響を抑制し、微小動作のみで電動機の慣性モーメントと粘性摩 擦を同定することができる。
[0022] また、請求項 3、 9、 10に記載の発明によると、任意の周期的速度指令または周期 的位置指令を用いて、任意の線形制御則に対して、一定トルク外乱の影響を抑制し 、微小動作のみで電動機の慣性モーメントと粘性摩擦を同定することができる。
[0023] また、請求項 4、 11、 12に記載の発明によると、任意の周期的速度指令または周期 的位置指令を用いて、任意の線形制御則に対して、一定トルク外乱の影響を抑制し 、トルク指令中の雑音の影響を抑制し、微小動作のみで電動機の慣性モーメントと粘 性摩擦を同定することができる。
[0024] また、請求項 5、 6に記載の発明によると、任意の周期的速度指令または周期的位 置指令を用いて、任意の線形制御則に対して、一定トルク外乱の影響を抑制し、短 時間に微小動作のみで電動機の慣性モーメントと粘性摩擦を同定することができる。
[0025] また、請求項 7、 8、 13、 14に記載の発明によると、簡単な演算のみで、任意の周 期的速度指令または周期的位置指令を用いて、任意の線形制御則に対して、一定ト ルク外乱の影響を抑制し、短時間に微小動作のみで電動機の慣性モーメントと粘性 摩擦を同定することができる。
図面の簡単な説明
[0026] [図 1]第 1実施例を適用するシステム同定装置のブロック図
[図 2]第 1実施例を示すシステム同定装置における慣性モーメント粘性摩擦同定器の 詳細ブロック図
[図 3]第 2実施例を適用するシステム同定装置のブロック図
[図 4]第 2実施例を示すシステム同定装置において慣性モーメント真値を変化した場 合のシミュレーション結果の説明図
[図 5]第 2実施例を示すシステム同定装置において粘性摩擦真値を変化した場合の シミュレーション結果の説明図
[図 6]第 2実施例を示すシステム同定装置において一定トルク外乱を変化した場合の シミュレーション結果の説明図
[図 7]第 4実施例を示すシステム同定装置における慣性モーメント粘性摩擦同定器の 詳細ブロック図
[図 8]従来技術を示すシステム同定装置の構成図
符号の説明
[0027] 101 速度指令発生器
102 速度制御器
103 トルク制御器
104 電動機
105 位置検出器
106 微分器
107 慣性モーメント粘性摩擦同定器 201 位置振幅演算器
202 位置トルク指令積分値乗算器
203 位置トルク指令積分値平均値演算器
204 速度トルク指令積分値乗算器
205 速度トルク指令積分値平均値演算器
206 第 1慣性モーメント粘性摩擦演算器
301 位置指令発生器
302 位置制御器
701 第 2慣性モーメント粘性摩擦演算器
801 第 1混合器
802 比例増幅器
803 積分器
804 第 2混合器
805 制御対象
806 制御対象クーロン摩擦
807 1次遅れフィルタ
808 n階積分
発明を実施するための最良の形態
[0028] 以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
実施例 1
[0029] 図 1は、第 1実施例を適用するシステム同定装置のブロック図である。
図 1において、 101は速度指令発生器、 102は速度制御器、 103はトルク制御器、 104は電動機、 105は位置検出器、 106は微分器、 107は慣性モーメント粘性摩擦 同定器である。
以下、図 1を用いて本実施例を適用するシステム同定装置の構成を説明する。 速度指令発生器 101は、速度指令を出力する。速度制御器 102は、前記速度指 令と速度を入力しトルク指令を出力する。トルク制御器 103は、前記トルク指令を入力 し、電動機電流を出力する。電動機 104は、前記電動機電流により駆動され、その位 置は位置検出器 105が検出し、出力する。微分器 106は、前記位置を入力し、前記 速度を出力する。慣性モーメント粘性摩擦同定器 107は、前記トルク指令、前記位置 、前記速度を入力し、電動機 104の慣性モーメントと粘性摩擦である慣性モーメント 粘性摩擦同定値を算出し出力する。
[0030] 図 2は、第 1実施例を示すシステム同定装置における慣性モーメント粘性摩擦同定 器の詳細ブロック図である。
図 2において、 201は位置振幅演算器、 202は位置トルク指令積分値乗算器、 203 は位置トルク指令積分値平均値演算器、 204は速度トルク指令積分値乗算器、 205 は速度トルク指令積分値平均値演算器、 206は第 1慣性モーメント粘性摩擦演算器 である。
先ず、図 2を用いて本実施例を示す慣性モーメント粘性摩擦同定器 107の詳細構 成を説明する。
位置振幅演算器 201は、位置を入力し、その入力信号の基本周波数成分振幅で ある位置振幅を算出し、出力する。位置トルク指令積分値乗算器 202は、前記位置と トルク指令を入力し、前記位置と前記トルク指令の 0階時間積分値の基本周波数成 分乗算値である位置トルク指令積分値乗算値を算出し、出力する。位置トルク指令 積分値平均値演算器 203は、前記位置トルク指令積分値乗算値を入力し、その入 力信号の 1周期間平均値である位置トルク指令積分値平均値を算出し、出力する。 速度トルク指令積分値乗算器 204は、前記トルク指令と速度を入力し、前記速度と前 記トルク指令の 0階時間積分値の基本周波数成分乗算値である速度トルク指令積分 値乗算値を算出し、出力する。速度トルク指令積分値平均値演算器 205は、前記速 度トルク指令積分値乗算値を入力し、その入力信号の 1周期間平均値である速度ト ルク指令積分値平均値を算出し、出力する。第 1慣性モーメント粘性摩擦演算器 20 6は、前記位置振幅、前記位置トルク指令積分値平均値、前記速度トルク指令積分 値平均値を入力し、電動機 104の慣性モーメントと粘性摩擦である慣性モーメント粘 性摩擦同定値を算出し、出力する。
[0031] 次に、図 1、 2を用いて本実施例における慣性モーメント粘性摩擦同定器 107の原 理について説明する。 電動機 104の慣性モーメントを J、粘性摩擦を D、トルク指令を Tref、一定トルク外 乱を w、位置を Θとすると、トルク制御器 103、電動機 104、位置検出器 105を含む 開ループ系の運動方程式は式（7)で表される。
[0032] [数 13]
JO + D0^Tref-w (7)
[0033] 速度指令を周波数が ωである正弦波とすると、定常状態において、前記位置も周 波数が ωの正弦波となり、式 (8)で表される。
[0034] [数 14]
9 = Acos t (8)
[0035] ただし、 Aを位置振幅とした。
式 (8)を式（7)に代入し、前記トルク指令について解くと式（9)を得る。
[0036] [数 15]
Trlf = J§ + D0 + w ( 9)
= -OJ2 AJ cos Ot - OAD sinODt -\- w
[0037] 位置トルク指令積分値乗算器 202の出力する位置トルク指令積分値乗算値は、式
(8)と式（9)により式（10)と表される。
[0038] [数 16]
TRGF9 = -OJ2A2J cos 1 cot - ωΑ 2D cos cot sin cot + wA cos cot
2 2 f \ ] 2 1 (10)
= -ω A J\― cos 2ωί +― \-ωΑ D—sin 2ωΐ + wA cos ωί
2) 2
[0039] 式（10)の 1周期間平均値である位置トルク指令積分値平均値を用いて、慣性モー メント Jは式（11)で表される。
[0040] [数 17]
J-^≠ (11)
[0041] また、速度トルク指令積分値乗算器 204の出力する速度トルク指令積分値乗算値 は、式 (8)と式（9)より式（12)と表される。
[0042] [数 18]
Tref = xA2J cos t sin ωΐ + ω2Α2Ό sin2 ωΐ - W A sin mt
, 7 1 ; ? f 1 n (12)
J— sin 2ωί + ω A D\ -— cos 2ωί w A sin ωί [0043] 式（ 12)の 1周期間平均値である速度トルク指令積分値平均値を用 、て、粘性摩擦
Dは式（13)で表される。
[0044] [数 19]
Figure imgf000015_0001
[0045] 第 1慣性モーメント粘性摩擦演算器 206は、式（11)と式（13)を用いて、電動機 10 4の慣性モーメント Jと粘性摩擦 Dである慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出できる 式（11)と式（13)は、一定トルク外乱 wを含まないので、一定トルク外乱 wは、前記 慣性モーメント粘性摩擦同定値に影響しな ヽ。
[0046] 次に、図 1、 2を用いて本実施例における慣性モーメント粘性摩擦同定器 107の動 作について説明する。
位置振幅演算器 201は、フーリエ変換またはバンドパスフィルタを用いて、前記位 置の基本周波数成分である位置基本周波数成分を算出し、その振幅である前記位 置振幅を算出し、出力する。位置トルク指令積分値乗算器 202は、フーリエ変換また はバンドパスフィルタを用いて、前記位置の基本周波数成分である位置基本周波数 成分と前記トルク指令の 0階時間積分値の基本周波数成分であるトルク指令積分値 基本周波数成分を算出し、前記位置基本周波数成分と前記トルク指令積分値基本 周波数成分の乗算値である前記位置トルク指令積分値乗算値を算出し出力する。 速度トルク指令積分値乗算器 204は、フーリエ変換またはバンドパスフィルタを用い て、前記トルク指令の 0階時間積分値の基本周波数成分であるトルク指令積分値基 本周波数成分と前記速度の基本周波数成分である速度基本周波数成分を算出し前 記トルク指令積分値基本周波数成分と前記速度基本周波数成分の乗算値である前 記速度トルク指令積分値乗算値を算出し出力する。第 1慣性モーメント粘性摩擦演 算器 206は、式（11)と式（13)のトルク指令 Trefをトルク指令基本周波数成分とし、 位置 Θを前記位置基本周波数成分とすることにより、任意の周期的速度指令に対し て、前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出することができる。
[0047] このように、本実施例に係るシステム同定装置は、位置振幅と位置トルク指令積分 値平均値と速度トルク指令積分値平均値を用いるようにして 、るので、任意の線形制 御則の速度制御系において、一定トルク外乱の影響を抑制し、微小動作のみで電動 機の慣性モーメントと粘性摩擦を同定することができる。
実施例 2
[0048] 図 3は、第 2実施例を適用するシステム同定装置のブロック図である。
図 3において、 102は速度制御器、 103はトルク制御器、 104は電動機、 105は位 置検出器、 106は微分器、 107は慣性モーメント粘性摩擦同定器、 301は位置指令 発生器、 302は位置制御器である。
以下、図 3を用いて本実施例を適用するシステム同定装置の構成を説明する。 位置指令発生器 301は、位置指令を出力する。位置制御器 302は、前記位置指 令と位置を入力し、速度指令を出力する。速度制御器 102は、前記速度指令と速度 を入力し、トルク指令を出力する。トルク制御器 103は、前記トルク指令を入力し、電 動機電流を出力する。電動機 104は、前記電動機電流により駆動され、その前記位 置は、位置検出器 105が検出し、出力する。微分器 106は、前記位置を入力し、前 記速度を出力する。慣性モーメント粘性摩擦同定器 107は、前記トルク指令、前記位 置、前記速度を入力し、電動機 104の慣性モーメントと粘性摩擦である慣性モーメン ト粘性摩擦同定値を算出し、出力する。
尚、本実施例の慣性モーメント粘性摩擦同定器 107の構成は第 1実施例と同じで あるのでここでは説明を省略する。
[0049] 以下、本実施例のシミュレーション結果を示す。
本シミュレーションに用いた数値を式（14)に示す。
[0050] [数 20]
= 0.116 x 10— 4 Ag . ra2, J; = 0.8164 x 10— 4 Ag . m2 , J* = J m + J,
Figure imgf000016_0001
Γ = 125x 10— 6 ua = O. Olr d, ω = ΐ (2π)Γαά/ s, w = 0N - m
[0051] ただし、電動機 104は電動機に剛体負荷を付けたものとし、 Jmは電動機慣性モー メント、 J1は負荷慣性モーメント、 J *は電動機 104の慣性モーメント真値、 D *は粘性 摩擦真値、 Tmtは定格トルク、 Tは制御周期、 wは一定トルク外乱とし、位置制御器 3 02をゲインが Kpの比例制御、速度制御器 102をゲインが Kvjの比例制御とし、位置 指令を周波数 ω、振幅 uOの正弦波とした。
[0052] 図 4は、第 2実施例を示すシステム同定装置において慣性モーメント真値を変化し た場合のシミュレーション結果の説明図であり、図 4 (a)は、負荷慣性モーメントを変 化した場合に式（15)より算出した慣性モーメント同定誤差 ejを、図 4 (b)は、前記負 荷慣性モーメントを変化した場合に式（16)より算出した粘性摩擦同定誤差 eDを示 す。
[0053] [数 21]
Figure imgf000017_0001
[0054] [数 22]
Figure imgf000017_0002
[0055] ただし、 Jは慣性モーメント同定値、 Dは粘性摩擦同定値である。
図 4にお 、て、前記負荷慣性モーメントの電動機慣性モーメント ttJlZjmを 0%から 10, 000%まで変化した場合、前記慣性モーメント同定誤差は 0. 6%以下であり、前 記粘性摩擦同定誤差は 1%以下である。図 4に示す前記慣性モーメント同定誤差が 、前記負荷慣性モーメントが減少するにつれ増大しているのは、式（15)の分母が小 さくなるからである。
[0056] 図 5は、第 2実施例を示すシステム同定装置において粘性摩擦真値を変化した場 合のシミュレーション結果の説明図であり、図 5 (a)は、粘性摩擦を変化した場合に式 (15)より算出した慣性モーメント同定誤差 ejを、図 5 (b)は、前記粘性摩擦を変化し た場合に式（16)より算出した粘性摩擦同定誤差 eDを示す。図 5 (a)において、前記 粘性摩擦を ON * m * sZradから 0. 01N * m * sZradまで変化した場合、前記慣 性モーメント同定誤差は 1%以下である。図 5 (b)において、前記粘性摩擦を 0. 001 N * m * sZradから 0. 01N * m * sZradまで変化した場合、前記粘性摩擦同定誤 差は 0. 06%以下である。前記粘性摩擦同定誤差が前記粘性摩擦が減少するにつ れ増大して 、るのは式（ 16)の分母が零に近づくためである。
[0057] 図 6は、第 2実施例を示すシステム同定装置において一定トルク外乱を変化した場 合のシミュレーション結果の説明図であり、図 6 (a)は、一定トルク外乱を変化した場 合に式（15)より算出した慣性モーメント同定誤差 ejを、図 6 (b)は前記一定トルク外 乱を変化した場合に式（16)より算出した粘性摩擦同定誤差 eDを示す。
図 6にお!/、て、一定トルク外乱の定格トルク比 wZTratを 0%から 50%まで変化し た場合、前記慣性モーメント同定誤差は 0. 07%以下であり、前記粘性摩擦同定誤 差は 0. 07%以下である。
本シミュレーションにおいて、位置振幅は常に 0. 02 (1(171)辻ェンコーダで417パ ルス）以下であった。
[0058] このように、本実施例に係るシステム同定装置は、位置振幅、位置トルク指令積分 値平均値、速度トルク指令積分値平均値を用いるようにしているので、任意の線形制 御則の位置制御系において、一定トルク外乱の影響を抑制し、微小動作のみで電動 機の慣性モーメントと粘性摩擦を同定することができる。
実施例 3
[0059] 本実施例が第 1実施例、第 2実施例と異なる点は、本実施例は、位置トルク指令積 分値乗算器 202および速度トルク指令積分値乗算器 204を、トルク指令の 0階時間 積分値に換えて前記トルク指令の 1階時間積分値を用いる構成として 、る点である。 それ以外の構成は、第 1実施例、第 2実施例と同じであるのでその説明を省略する。
[0060] 先ず、本実施例の原理について図 1 2 3を用いて説明する。
電動機 104の慣性モーメントを J、粘性摩擦を D、トルク指令を Tref、一定トルク外 乱を w、位置を Θとすると、トルク制御器 103、電動機 104、位置検出器 105を含む 開ループ系の運動方程式は、第 1実施例の式 (7)で表される。前記速度指令または 前記位置指令を周波数が ωである正弦波とすると、定常状態において、前記位置も 周波数が ωの正弦波となり、第 1実施例の式 (8)で表される。式 (8)を式 (7)に代入し 、前記トルク指令について解くと式（9)を得る。式（9)の 1階時間積分値であるトルク 指令積分値は、式（17)で表される。
[0061] [数 23]
jTrs/ dt — AJ sift ji AD cosojt + wt ( 1 7 )
[0062] 前記位置トルク指令積分値乗算値は、式 (8)と式（17)を乗算することにより求めら れ式（18)と求められる。 [0063] [数 24]
Figure imgf000019_0001
Awt cos t
ia42 j" f i i (丄 8 )
= sinTxnt + A1 D\—cos2aM +— \ + Awt cos t
2 '、2 2)
[0064] 式（18)より第 1実施例と同様に電動機 104の粘性摩擦 Dは式（19)と求められる。
[0065] [数 25]
2 T„f dt9
D - ( 1 9 )
A1
[0066] ただし、横線は 1周期間平均値を示す。
また、前記速度トルク指令積分値乗算値は、式 (8)と式（17)より式 (20)で表される
[0067] [数 26]
^ rsf άίθ二 ω2 J cot - coA^D cos ωί sin ωί - coAwt sin t
2A2J\——― cos 2ωΐ \- ωΛ2Ό— sin 2oj - (nAwt sinojt
[0068] 式 (20)の 1周期間平均値を用いて、電動機 104の慣性モーメント Jは、式 (21)と求 められる。
[0069] [数 27]
J - 2^ ( 2 1 )
[0070] 第 1慣性モーメント粘性摩擦演算器 206は、式（19)と式 (21)を用いて電動機 104 の粘性摩擦 Dと慣性モーメント Jである慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出できる。 式（19)と式（21)は一定トルク外乱 wを含まないので、一定トルク外乱 wは前記慣性 モーメント粘性摩擦同定値に影響しない。前記トルク指令に雑音が含まれる場合、前 記トルク指令積分値の波形は前記トルク指令に比べて滑らかであり、式（19)と式（21 )を用いると前記雑音が前記慣性モーメント粘性摩擦同定値に与える影響を抑制す ることがでさる。
[0071] 次に、本実施例の動作について図 1、 2、 3を用いて説明する。
位置振幅演算器 201は、フーリエ変換またはバンドパスフィルタを用いて、前記位 置の基本周波数成分である位置基本周波数成分を算出し、その振幅である前記位 置振幅を算出し、出力する。位置トルク指令積分値乗算器 202は、フーリエ変換また はバンドパスフィルタを用いて、前記位置の基本周波数成分である位置基本周波数 成分と前記トルク指令の 1階時間積分値の基本周波数成分であるトルク指令積分値 基本周波数成分を算出し、前記位置基本周波数成分と前記トルク指令積分値基本 周波数成分の乗算値である前記位置トルク指令積分値乗算値を算出し、出力する。 速度トルク指令積分値乗算器 204は、フーリエ変換またはバンドパスフィルタを用い て、前記トルク指令の 1階時間積分値の基本周波数成分であるトルク指令積分値基 本周波数成分と前記速度の基本周波数成分である速度基本周波数成分を算出し、 前記トルク指令積分値基本周波数成分と前記速度基本周波数成分の乗算値である 前記速度トルク指令積分値乗算値を算出し、出力する。第 1慣性モーメント粘性摩擦 演算器 206は、式（19)と式 (21)のトルク指令 Trefをトルク指令基本周波数成分とし 、位置 Θを前記位置基本周波数成分とすることにより、任意の周期的速度指令また は周期的位置指令に対して、前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出することが できる。
[0072] また、 Nを 0を含む自然数とする場合、前記トルク指令の 1階時間積分値に換えて 前記トルク指令の N階時間積分値を用いても、すなわち、位置トルク指令積分値乗 算器 202を、前記位置と前記トルク指令を入力し Nを 0を含む自然数とする場合に前 記位置と前記トルク指令の N階時間積分値の基本周波数成分乗算値である位置トル ク指令積分値乗算値を算出し出力するようにし、速度トルク指令積分値乗算器 204 を、前記トルク指令と前記速度を入力し Nを 0を含む自然数とする場合に前記速度と 前記トルク指令の N階時間積分値の基本周波数成分乗算値である速度トルク指令 積分値乗算値を算出し出力するように構成しても、本実施例と同様に、第 1慣性モー メント粘性摩擦演算器 206は、前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出することが できる。
[0073] このように、本実施例に係るシステム同定装置は、位置振幅と位置トルク指令積分 値平均値と速度トルク指令積分値平均値を用いるようにして ヽるので、一定トルク外 乱の影響を抑制し、トルク指令中の雑音の影響を抑制し、微小動作のみで電動機の 慣性モーメントと粘性摩擦を同定することができる。 実施例 4
[0074] 図 7は、第 4実施例を示すシステム同定装置における慣性モーメント粘性摩擦同定 器の詳細ブロック図である。
図 7において、 201は位置振幅演算器、 701は第 2慣性モーメント粘性摩擦演算器 である。
本実施例が第 1実施例、第 2実施例、第 3実施例と異なる点は、本実施例における 慣性モーメント粘性摩擦同定器 107は、前記位置を入力しその入力信号の基本周 波数成分振幅である位置振幅を算出し出力する位置振幅演算器 201と、前記位置 振幅と前記トルク指令を入力しフーリエ変換により前記トルク指令のフーリエ係数を算 出し前記位置振幅と前記フーリエ係数を用いて前記慣性モーメント粘性摩擦同定値 を算出し出力する第 2慣性モーメント粘性摩擦演算器 701と、から構成するようにして いる点である。
[0075] 以下、本発明の原理および動作について図 1、 3、 7を用いて説明する。
位置振幅演算器 201は、フーリエ変換を用いて式 (22)に示す位置基本周波数成 分を算出する。
[0076] [数 28]
θ0 ^ A cosOl ( 2 2 )
[0077] ただし、 Aは前記位置振幅、 ωは前記速度指令または前記位置指令の基本周波 数である。
第 2慣性モーメント粘性摩擦演算器 701はフーリエ変換を用いて式 (23)に示すト ルク指令基本周波数成分を算出する。
[0078] [数 29]
j're,。 = β。 十 ό。 sin t ( 2 3 )
[0079] ただし、 aOと bOはフーリエ係数である。
式（22)と式（23)より式（24)を得る。
[0080] [数 30]
， 。 二 cos ojt + 。 cos ωί sin ωί
( \ \ \ 1 ( 2 4 )
二《η^4 ― cos Ιωΐ +― \ + bnA— sin 2ωΐ
2 2) 2 [0081] 式 (24)の 1周期間平均値をとると式 (25)を得る c
[0082] [数 31]
0A
( 2 5 )
[0083] 式（25)を用いて第 1実施例の式（11)と同様に、図 1または図 3において電動機 10 4の慣性モーメント Jは式（26)と求められる。
[0084] [数 32]
j = - ( 2 6 )
ω2Α
[0085] 式 (22)と式 (23)より式 (27)を得る。
[0086] [数 33]
2 ra/。^。 =—^Q^^cosc^ si†ia)t— oQmAsin cot
Λ 1 ^ , ( 1 ^ \ \ ( 2 7 )
αηωΛ— ; si 2ωΐ— έ>ηωΛ\ -—つ cos2 t+— J
[0087] 式 (27)の 1週期間平均値をとると式 (28)を得る
[0088] [数 34]
Figure imgf000022_0001
[0089] 式（28)を用いて式（13)と同様に、電動機 104の粘性摩擦 Dは式（29)と求められ る。
[0090] [数 35]
Figure imgf000022_0002
[0091] 第 2慣性モーメント粘性摩擦演算器 701は、式 (26)と式 (29)を用いて、電動機 10 4の慣性モーメント Jと粘性摩擦 Dである慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出するこ とができる。式（26)と式（29)は、一定トルク外乱 wを含まないので、一定トルク外乱 w は、前記慣性モーメント粘性摩擦同定値に影響を与えな 、。
[0092] このように、本実施例に係るシステム同定装置は、位置振幅とトルク指令基本周波 数成分のフーリエ係数を用いるようにしているため、任意の周期的速度指令または周 期的位置指令を用いて簡単な演算のみで、任意の線形制御則に対して、一定トルク 外乱の影響を抑制しながら短時間の微小動作のみで電動機の慣性モーメントと粘性 摩擦を同定することができる。 産業上の利用可能性
位置振幅、位置トルク指令積分値平均値、速度トルク指令積分値平均値を用いる ことによって、微小動作のみで電動機の慣性モーメントと粘性摩擦を同定することが できるので、チップマウンタなどの一般産業用装置に広く適用が可能である。

Claims

請求の範囲
速度指令を出力する速度指令発生器と、
位置検出器が検出した電動機の位置を入力し速度を出力する微分器と、 前記速度指令と前記速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器と、 前記トルク指令を入力し電動機電流により前記電動機を駆動するトルク制御器と、 前記トルク指令、前記位置、前記速度を入力し前記電動機の慣性モーメントと粘性 摩擦である慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出し出力する慣性モーメント粘性摩 擦同定器と、を有するシステム同定装置において、
前記慣性モーメント粘性摩擦同定器は、
前記位置を入力しその入力信号の基本周波数成分振幅である位置振幅を算出し 出力する位置振幅演算器と、
前記位置と前記トルク指令を入力し Nを 0を含む自然数とする場合に前記位置と前 記トルク指令の N階時間積分値の基本周波数成分乗算値である位置トルク指令積 分値乗算値を算出し出力する位置トルク指令積分値乗算器と、
前記位置トルク指令積分値乗算値を入力しその入力信号の 1周期間平均値である 位置トルク指令積分値平均値を算出し出力する位置トルク指令積分値平均値演算 器と、
前記トルク指令と前記速度を入力し前記速度と前記トルク指令の N階時間積分値 の基本周波数成分乗算値である速度トルク指令積分値乗算値を算出し出力する速 度トルク指令積分値乗算器と、
前記速度トルク指令積分値乗算値を入力しその入力信号の 1周期間平均値である 速度トルク指令積分値平均値を算出し出力する速度トルク指令積分値平均値演算 器と、
前記位置振幅、前記位置トルク指令積分値平均値、前記速度トルク指令積分値平 均値を入力し前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出し出力する第 1慣性モーメ ント粘性摩擦演算器と、カゝら構成されたものであることを特徴とするシステム同定装置 位置指令を出力する位置指令発生器と、 位置検出器が検出した電動機の位置を入力し速度を出力する微分器と、 前記位置指令と前記位置を入力し速度指令を出力する位置制御器と、 前記速度指令と前記速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器と、 前記トルク指令を入力し電動機電流により前記電動機を駆動するトルク制御器と、 前記トルク指令、前記位置、前記速度を入力し前記電動機の慣性モーメントと粘性 摩擦である慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出し出力する慣性モーメント粘性摩 擦同定器と、を有するシステム同定装置において、
前記慣性モーメント粘性摩擦同定器は、
前記位置を入力しその入力信号の基本周波数成分振幅である位置振幅を算出し 出力する位置振幅演算器と、
前記位置と前記トルク指令を入力し Nを 0を含む自然数とする場合に前記位置と前 記トルク指令の N階時間積分値の基本周波数成分乗算値である位置トルク指令積 分値乗算値を算出し出力する位置トルク指令積分値乗算器と、
前記位置トルク指令積分値乗算値を入力しその入力信号の 1周期間平均値である 位置トルク指令積分値平均値を算出し出力する位置トルク指令積分値平均値演算 器と、
前記トルク指令と前記速度を入力し前記速度と前記トルク指令の N階時間積分値 の基本周波数成分乗算値である速度トルク指令積分値乗算値を算出し出力する速 度トルク指令積分値乗算器と、
前記速度トルク指令積分値乗算値を入力しその入力信号の 1周期間平均値である 速度トルク指令積分値平均値を算出し出力する速度トルク指令積分値平均値演算 器と、
前記位置振幅、前記位置トルク指令積分値平均値、前記速度トルク指令積分値平 均値を入力し前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出し出力する第 1慣性モーメ ント粘性摩擦演算器と、カゝら構成されたものであることを特徴とするシステム同定装置 前記位置トルク指令積分値乗算器および前記速度トルク指令積分値乗算器は、 前記トルク指令の N階時間積分値を前記トルク指令の 0階時間積分値とするもので あることを特徴とする請求項 1または 2に記載のシステム同定装置。
[4] 前記位置トルク指令積分値乗算器および前記速度トルク指令積分値乗算器は、 前記トルク指令の N階時間積分値を前記トルク指令の 1階時間積分値とするもので あることを特徴とする請求項 1または 2に記載のシステム同定装置。
[5] 前記位置振幅演算器は、
フーリエ変換を用いて前記位置の基本周波数成分である位置基本周波数成分を 算出しその振幅である前記位置振幅を算出し出力するものであり、
前記位置トルク指令積分値乗算器は、
フーリエ変換を用いて前記位置の基本周波数成分である位置基本周波数成分と 前記トルク指令の基本周波数成分であるトルク指令基本周波数成分を算出し前記位 置基本周波数成分と前記トルク指令基本周波数成分の N階時間積分値の乗算値で ある前記位置トルク指令積分値乗算値を算出し出力するものであり、
前記速度トルク指令積分値乗算器は、
フーリエ変換を用いて前記トルク指令の基本周波数成分であるトルク指令基本周 波数成分と前記速度の基本周波数成分である速度基本周波数成分を算出し前記ト ルク指令基本周波数成分の N階時間積分値と前記速度基本周波数成分の乗算値 である前記速度トルク指令積分値乗算値を算出し出力するものであることを特徴とす る請求項 1または 2に記載のシステム同定装置。
[6] 前記位置振幅演算器は、
バンドパスフィルタを用いて前記位置の基本周波数成分である位置基本周波数成 分を算出しその振幅である前記位置振幅を算出し出力するものであり、
前記位置トルク指令積分値乗算器は、
バンドパスフィルタを用いて前記位置の基本周波数成分である位置基本周波数成 分と前記トルク指令の基本周波数成分であるトルク指令基本周波数成分を算出し前 記位置基本周波数成分と前記トルク指令基本周波数成分の N階時間積分値の乗算 値である前記位置トルク指令積分値乗算値を算出し出力するものであり、
前記速度トルク指令積分値乗算器は、
バンドパスフィルタを用いて前記トルク指令の基本周波数成分であるトルク指令基 本周波数成分と前記速度の基本周波数成分である速度基本周波数成分を算出し前 記トルク指令基本周波数成分の N階時間積分値と前記速度基本周波数成分の乗算 値である前記速度トルク指令積分値乗算値を算出し出力するものであることを特徴と する請求項 1または 2に記載のシステム同定装置。
[7] 速度指令を出力する速度指令発生器と、
位置検出器が検出した電動機の位置を入力し速度を出力する微分器と、 前記速度指令と前記速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器と、 前記トルク指令を入力し電動機電流により前記電動機を駆動するトルク制御器と、 前記トルク指令、前記位置を入力し前記電動機の慣性モーメントと粘性摩擦である 慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出し出力する慣性モーメント粘性摩擦同定器と、 を有するシステム同定装置において、
前記慣性モーメント粘性摩擦同定器は、
前記位置を入力しその入力信号の基本周波数成分振幅である位置振幅を算出し 出力する位置振幅演算器と、
前記位置振幅と前記トルク指令を入力しフーリエ変換により前記トルク指令のフーリ ェ係数を算出し前記位置振幅と前記フーリエ係数を用いて前記慣性モーメント粘性 摩擦同定値を算出し出力する第 2慣性モーメント粘性摩擦演算器と、から構成された ものであることを特徴とするシステム同定装置。
[8] 位置指令を出力する位置指令発生器と、
位置検出器が検出した電動機の位置を入力し速度を出力する微分器と、 前記位置指令と前記位置を入力し速度指令を出力する位置制御器と、 前記速度指令と前記速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器と、 前記トルク指令を入力し電動機電流により前記電動機を駆動するトルク制御器と、 前記トルク指令、前記位置を入力し前記電動機の慣性モーメントと粘性摩擦である 慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出し出力する慣性モーメント粘性摩擦同定器と、 を有するシステム同定装置において、
前記慣性モーメント粘性摩擦同定器は、
前記位置を入力しその入力信号の基本周波数成分振幅である位置振幅を算出し 出力する位置振幅演算器と、
前記位置振幅と前記トルク指令を入力しフーリエ変換により前記トルク指令のフーリ ェ係数を算出し前記位置振幅と前記フーリエ係数を用いて前記慣性モーメント粘性 摩擦同定値を算出し出力する第 2慣性モーメント粘性摩擦演算器と、から構成された ものであることを特徴とするシステム同定装置。
[9] 前記第 1慣性モーメント粘性摩擦演算器は、
前記速度指令の基本周波数を ω、トルク指令基本周波数成分を TrefO、位置基本 周波数成分を Θ 0、前記位置振幅を Aとする場合、次式（1 )と次式 (2)により前記電 動機の慣性モーメント Jと粘性摩擦 Dである前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算 出するものであることを特徴とする請求項 1に記載のシステム同定装置。
[数 1]
Figure imgf000028_0001
[数 2]
Figure imgf000028_0002
前記第 1慣性モーメント粘性摩擦演算器は、
前記位置指令の基本周波数を ω、トルク指令基本周波数成分を TrefO、位置基本 周波数成分を Θ 0、前記位置振幅を Aとする場合、次式（1 )と次式 (2)により前記電 動機の慣性モーメント Jと粘性摩擦 Dである前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算 出するものであることを特徴とする請求項 2に記載のシステム同定装置。
[数 3]
J = - 2T^- ( 1 )
ω A
[数 4]
Figure imgf000028_0003
[11] 前記第 1慣性モーメント粘性摩擦演算器は、
前記速度指令の基本周波数を ω、トルク指令基本周波数成分を TrefO、位置基本 周波数成分を Θ 0、前記位置振幅を Aとする場合、次式 (3)と次式 (4)により、前記電 動機の慣性モーメント Jと粘性摩擦 Dである前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算 出するものであることを特徴とする請求項 1に記載のシステム同定装置。
[数 5]
2 /。 。
( 3 )
ω A
[数 6]
Figure imgf000029_0001
[12] 前記第 1慣性モーメント粘性摩擦演算器は、
前記位置指令の基本周波数を ω、トルク指令基本周波数成分を TrefO、位置基本 周波数成分を Θ 0、前記位置振幅を Aとする場合、次式 (3)と次式 (4)により、前記電 動機の慣性モーメント Jと粘性摩擦 Dである前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算 出するものであることを特徴とする請求項 2に記載のシステム同定装置。
[数 7]
Figure imgf000029_0002
[数 8]
D - ( 4 )
A1
[13] 前記第 2慣性モーメント粘性摩擦演算器は、
前記速度指令の基本周波数を ω、前記位置振幅を A、前記トルク指令の基本周波 数余弦成分のフーリエ係数を aO、前記トルク指令の基本周波数正弦成分のフーリエ 係数を bOとする場合、次式 (5)と次式 (6)により前記電動機の慣性モーメント Jと粘性 摩擦 Dである前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出することを特徴とする請求項 7に記載のシステム同定装置。
[数 9]
= - ( 5 )
ω A
[数 10]
D = ( 6 )
ωΑ 前記第 2慣性モーメント粘性摩擦演算器は、
前記位置指令の基本周波数を ω、前記位置振幅を A、前記トルク指令の基本周波 数余弦成分のフーリエ係数を aO、前記トルク指令の基本周波数正弦成分のフーリエ 係数を bOとする場合、次式 (5)と次式 (6)により前記電動機の慣性モーメント Jと粘性 摩擦 Dである前記慣性モーメント粘性摩擦同定値を算出することを特徴とする請求項 8に記載のシステム同定装置。
[数 11]
[数 12]
( 6 )
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