JP2007135344A - Method and apparatus for automatically adjusting motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィードバック制御および/またはフィードフォワード制御を採用する電動機制御装置のフィードバック制御及び/またはフィードフォワード制御における制御パラメータを自動的にチューニングする電動機制御装置の自動調整法および装置に関する。 The present invention relates to an automatic adjustment method and apparatus for an electric motor control apparatus that automatically tunes control parameters in the feedback control and / or feed forward control of an electric motor control apparatus that employs feedback control and / or feed forward control.
フィードバック制御パラメータ及びフィードフォワード制御パラメータを自動的にチューニングする第1の従来技術として、特許文献1が知られている。この第1の従来技術では、制御指令値に対する制御量の応答形状から、知識処理によりフィードバック制御パラメータを推定し、次いで、同応答形状からファジイ推論または、ニューラルネットワークにより最適なフィードフォワードパラメータを決定する。
また、第2の従来技術として、特許文献2を挙げることができる。この第2の従来技術は、特にフィードフォワード自動調整法に関する内容で、制御指令値に対する制御量がオーバーシュートすれば、フィードフォワードゲインを下げ、オーバーシュートしなければ、フィードフォワードゲインを上げることを特徴としている。また、評価関数を導入し、その値が所定値以下となれば、調整を終了する。
通常、フィードバック制御パラメータの調整に際しては、制御性能を高める為に、位置制御器および速度制御器のゲインを最大化することが行われる。しかしながら、電動機と駆動対象負荷と連結軸からなる機械系では、機械系に固有の反共振周波数が存在し、その周波数近傍において、非常に振動し易くなる性質がある。この為、実際の調整では、反共振周波数近傍での前記制御器のゲインが高くなり過ぎないように、やや低めに調整する。このような微妙な調整を実現する簡単な手段として、実際に機械を反共振周波数で加振しながら機械振動が過大とならない範囲内で位置制御器および速度制御器のゲインを高めていく方法が考えられる。また、反共振周波数が未知の機械系を反共振周波数で加振する最も簡単且つ確実な方法は、位置指令(制御指令値)として、ステップ指令を与えることである。しかるに、第1の従来技術では、制御指令値を外部から入力する構成の為、与えられる制御指令値によっては、反共振周波数を十分に加振しない場合が発生し得る。このような加振条件下で、位置決め動作を繰り返しながら、前述の如く機械振動を評価しながら位置制御器および速度制御器のゲインを高めていった場合には、わずかの外乱でも発振するような過大なゲイン設定となる可能性があった。 Normally, when adjusting the feedback control parameter, the gains of the position controller and the speed controller are maximized in order to improve the control performance. However, a mechanical system composed of an electric motor, a load to be driven, and a connecting shaft has an anti-resonance frequency unique to the mechanical system, and has a property that it is very likely to vibrate near that frequency. For this reason, in actual adjustment, the controller gain is adjusted slightly lower so that the gain of the controller in the vicinity of the anti-resonance frequency does not become too high. As a simple means for realizing such delicate adjustment, there is a method of increasing the gains of the position controller and speed controller within a range where mechanical vibration does not become excessive while actually vibrating the machine at an anti-resonance frequency. Conceivable. The simplest and most reliable method for exciting a mechanical system with an unknown anti-resonance frequency at the anti-resonance frequency is to give a step command as a position command (control command value). However, in the first prior art, since the control command value is input from the outside, the anti-resonance frequency may not be sufficiently vibrated depending on the given control command value. If the gains of the position controller and speed controller are increased while evaluating the mechanical vibration as described above while repeating the positioning operation under such an excitation condition, even a slight disturbance may oscillate. There was a possibility of an excessive gain setting.
また、フィードフォワード制御パラメータの調整に際しては、複数の位置指令パターンに対して、オーバーシュート量を規定値以下とし、更に、頻繁に利用する特定の位置指令パターンに関しては、整定時間を最小化するような調整が望まれていた。しかしながら、第1、第2の従来技術では、チューニング手段内部に位置指令パターン生成部および、複数の位置指令パターン登録機能を持たない為、前述のような、位置指令パターンと関連付けた調整条件を設定することは困難であった。 When adjusting the feedforward control parameter, the overshoot amount is set to a predetermined value or less for a plurality of position command patterns, and the settling time is minimized for a specific position command pattern that is frequently used. Adjustment was desired. However, since the first and second prior arts do not have a position command pattern generation unit and a plurality of position command pattern registration functions in the tuning means, the adjustment conditions associated with the position command pattern as described above are set. It was difficult to do.
本発明の目的は、短時間に適正なフィードバックおよび/またはフィードフォワードの制御パラメータを得ることのできる自動調整法および装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an automatic adjustment method and apparatus capable of obtaining appropriate feedback and / or feedforward control parameters in a short time.
本発明の望ましい実施態様においては、位置制御器、速度制御器、および電流制御器を縦続接続した電動機制御装置において、前記位置制御器の位置指令値として連続的に変化する調整運転用の位置指令パターンを生成し、この位置指令パターンを前記位置制御器の位置指令として与えた際に、位置偏差波形の振動振幅が所定値を超えない範囲内で、前記位置制御器および/または前記速度制御器の応答周波数を増加させる。 In a preferred embodiment of the present invention, in a motor control device in which a position controller, a speed controller, and a current controller are connected in cascade, a position command for adjustment operation that continuously changes as a position command value of the position controller. When the position command pattern is generated and given as a position command of the position controller, the position controller and / or the speed controller is within a range in which the vibration amplitude of the position deviation waveform does not exceed a predetermined value. Increase the response frequency.
また、より具体的には、前記電動機駆動系の合計慣性モーメント値Jに基づいて、前記位置指令パターンの変化の度合いを決定する。 More specifically, the degree of change in the position command pattern is determined based on the total moment of inertia value J of the motor drive system.
さらに、望ましくは、前記位置指令パターンの変化の度合いは、電動機の速度がその許容最大速度を超えないように、かつ、定速期間を持たず加減速するように決定する。 More preferably, the degree of change in the position command pattern is determined so that the speed of the motor does not exceed the allowable maximum speed, and acceleration / deceleration is performed without a constant speed period.
また、本発明の望ましい実施態様においては、前記位置制御器、速度制御器、および電流制御器の縦続接続に加え、位置指令値を入力して位置フィードフォワード信号を出力する位置フィードフォワード制御器と、前記位置制御器の出力と前記位置フィードフォワード信号とを加算して速度指令値を出力するように構成した電動機制御装置において、予め登録した複数の位置指令パターンを前記位置制御器の位置指令として複数の運転動作を行い、複数の前記運転動作においてオーバーシュート量が所定値を超えないように、前記位置フィードフォワード制御器の制御パラメータを調整する。 In a preferred embodiment of the present invention, in addition to the cascade connection of the position controller, the speed controller, and the current controller, a position feedforward controller that inputs a position command value and outputs a position feedforward signal; In the motor control device configured to output the speed command value by adding the output of the position controller and the position feedforward signal, a plurality of position command patterns registered in advance are used as the position commands of the position controller. A plurality of driving operations are performed, and the control parameter of the position feedforward controller is adjusted so that the overshoot amount does not exceed a predetermined value in the plurality of driving operations.
本発明の具体的実施例においては、フィードバック制御パラメータの調整に際し、その電動機制御系によって出し得る最大出力付近で電動機を運転させる短移動距離の位置指令パターンを与える。これにより、機械系を反共振周波数近傍も含めて十分に加振する。更に、前記位置指令パターンの生成に際して、駆動系の合計慣性モーメント値Jと、電動機制御装置の許容最大トルク値τmaxを考慮に入れて、加速レートを前記許容最大トルク値τmaxを超えない範囲内で最大となるように、自動設定する。更に、電動機の最大速度を超えない位置指令パターンとする。 In a specific embodiment of the present invention, when the feedback control parameter is adjusted, a position command pattern of a short movement distance for operating the motor near the maximum output that can be output by the motor control system is provided. Thereby, the mechanical system is sufficiently vibrated including the vicinity of the anti-resonance frequency. Further, in generating the position command pattern, the total moment of inertia value J of the drive system, taking into account the allowable maximum torque value tau max of a motor control device, not the acceleration rate exceeds the allowable maximum torque value tau max range Automatically set to the maximum. Further, the position command pattern does not exceed the maximum speed of the electric motor.
このように、制御系の内部が飽和しない条件を満足する最もステップ状指令に近い位置指令パターンを自動生成し、フィードバック制御パラメータの調整を行う。 As described above, the position command pattern closest to the stepped command that satisfies the condition that the inside of the control system is not saturated is automatically generated, and the feedback control parameter is adjusted.
一方、フィードフォワード制御パラメータの調整に際しては、複数の位置指令パターンを生成し、各位置指令パターン毎に調整条件を設定する。 On the other hand, when adjusting the feedforward control parameter, a plurality of position command patterns are generated, and adjustment conditions are set for each position command pattern.
本発明の望ましい実施態様によれば、自動生成した位置指令パターンによるフィードバック制御パラメータを短時間に調整することができる。 According to the preferred embodiment of the present invention, it is possible to adjust the feedback control parameter based on the automatically generated position command pattern in a short time.
また、本発明の望ましい実施態様によれば、ユーザが事前に登録した複数の位置指令パターンに対して、オーバーシュート量を規定値以下とすることができる。 Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the overshoot amount can be set to a predetermined value or less for a plurality of position command patterns registered in advance by the user.
更に、本発明の望ましい実施態様によれば、頻繁に利用する特定の位置指令パターンに関して整定時間を最小化するようなフィードフォワード制御パラメータの自動調整が可能となる。 Furthermore, the preferred embodiment of the present invention allows automatic adjustment of feedforward control parameters that minimizes settling time for specific position command patterns that are frequently used.
本発明によるその他の目的と特徴は、以下に述べる実施例の説明の中で明らかにする。 Other objects and features of the present invention will become apparent from the description of the embodiments described below.
以下本発明の望ましい実施例を図面を参照して説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施例による電動機制御装置の自動調整法を示す制御ブロック図である。第1の実施例は、フィードバック制御パラメータの自動調整を目的とする。図1において、1は電動機、2は前記電動機1により駆動される駆動対象負荷、3は前記電動機1と前記駆動対象負荷2を連結する連結軸、4は前記電動機1を駆動する電力変換器である。5は前記電動機1の回転軸に取り付けられ、前記電動機1の回転軸の位置検出値θMを出力する位置検出器、6は位置指令値θM *と前記電動機1の前記位置検出値θMとの位置偏差θeを演算する減算器である。7は前記位置偏差θeに応じて速度指令値ωM *を出力する位置制御器、8は前記位置検出器5の出力する位置検出値θMを入力して、前記電動機1の回転軸の速度検出値ωMを出力する速度演算器である。9は前記速度指令値ωM *と前記電動機1の速度検出値ωMとの速度偏差ωeを演算する減算器、10は前記速度偏差ωeに応じてトルク電流指令値Iq *を出力する速度制御器である。11は前記電動機1に供給されるトルク電流検出値Iqを検出する電流検出器、12は前記トルク電流指令値Iq *と前記電動機1に供給される前記トルク電流検出値Iqとの電流偏差Ieを演算する減算器である。13は前記電流偏差Ieに応じて前記電力変換器4の出力電流を調整する電流制御器である。14は前記位置制御器7および速度制御器10のパラメータを自動調整するフィードバック制御パラメータチューニング部である。このチューニング部は、前述の位置偏差θeを入力し、位置指令値θM *と前記位置制御器7に設定する位置応答周波数および前記速度制御器10に設定する速度応答周波数を出力する。
FIG. 1 is a control block diagram showing an automatic adjustment method for an electric motor control device according to a first embodiment of the present invention. The first embodiment aims at automatic adjustment of feedback control parameters. In FIG. 1, 1 is an electric motor, 2 is a drive target load driven by the
フィードバック制御パラメータチューニング部14の内部には、後述するフィードバック制御パラメータの自動調整アルゴリズムと、フィードバック制御パラメータの自動調整に必要なステップ状位置指令パターン生成手段を有している。その基本動作は、位置応答周波数および速度応答周波数をステップ状位置指令印加時の位置偏差θeの振動振幅がユーザが設定する所定値、例えば許容値を超えない範囲内で最大化するというものである。
The feedback control
図2は、図1の実施例における位置指令パターンの生成フロー図である。 FIG. 2 is a flow chart for generating a position command pattern in the embodiment of FIG.
図3は、フィードバック制御パラメータ自動調整のための位置指令パターンの生成手順におけるトルク、速度、並びに位置指令パターンの波形図である。 FIG. 3 is a waveform diagram of torque, speed, and position command pattern in a procedure for generating a position command pattern for automatic feedback control parameter adjustment.
図2のフローチャートと、図3の波形図を用いて、前述の位置指令パターン自動生成手段を具体的に説明する。図2のフローチャートでは、最大トルクで、かつ速度指令値が飽和することなく、指示された移動量(電動機にとっては、回転角度)θmaxを回転する速度パターンを生成し、最終的に、位置指令パターンを生成する。このとき、速度パターンに定速期間を設けず、更に、できるだけ、移動距離を短く設定することを方針としている。これにより、位置指令パターンに、より高い周波数成分を含ませることが可能となる。 The above-described position command pattern automatic generation means will be specifically described with reference to the flowchart of FIG. 2 and the waveform diagram of FIG. In the flowchart of FIG. 2, a speed pattern that rotates the instructed movement amount (rotation angle for an electric motor) θmax with the maximum torque and without saturating the speed command value is generated, and finally, the position command pattern Is generated. At this time, the policy is to set a movement distance as short as possible without providing a constant speed period in the speed pattern. Thereby, it becomes possible to include a higher frequency component in the position command pattern.
図2において、20でフローチャートを開始し、処理21で移動量θmaxの算出を行う。先に移動量θmaxは短ければ短い程良いと述べたが、極端に移動量θmaxを短く設定すると、移動量θmaxに対する位置偏差θeの振動振幅の割合に関係なく、その絶対値が小さくなり過ぎる場合がある。この場合、前記振動振幅が前記位置検出器5の分解能を下回り、振動を検出できなくなる。そこで、移動量θmaxを(1)式で決定している。
In FIG. 2, the flowchart starts at 20, and the movement amount θ max is calculated at processing 21. The amount of movement theta max above has dealt with better short as possible, setting extremely the amount of movement theta max short, regardless of the ratio of the vibration amplitude of the positional deviation theta e with respect to the moving amount theta max, the absolute value It may become too small. In this case, the vibration amplitude falls below the resolution of the
θmax=α・θvib ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
(1)式において、θvibは、ユーザが設定する位置偏差θeの振動振幅の許容値である。すなわち、位置偏差θeの振動振幅がθvib未満であれば、位置偏差θeは振動していないと判定する為の閾値を意味する。また、αは、ユーザが設定する正の定数であり、前記位置偏差θeの振動振幅の許容値θvibに対する移動量θmaxの比率を意味する。例えば、α=100と設定すれば、θvibが移動量θmaxの1/100となるように移動量θmaxが計算される為、移動量θmaxの1/100以上の振幅の振動は確実に検出可能となる。通常、経験的にαには100以上の値を設定する。
θ max = α · θ vib (1)
In equation (1), θ vib is an allowable value of the vibration amplitude of the positional deviation θ e set by the user. That is, the vibration amplitude of the positional deviation theta e is less than theta vib, positional deviation theta e denotes the threshold value for determining that not vibrating. Further, α is a positive constant set by the user, and means the ratio of the movement amount θ max to the allowable value θ vib of the vibration amplitude of the position deviation θ e . For example, if α = 100 is set, the movement amount θ max is calculated so that θ vib is 1/100 of the movement amount θ max , and therefore vibration with an amplitude of 1/100 or more of the movement amount θ max is certain. Can be detected. Usually, a value of 100 or more is set to α empirically.
次に、処理22において、電動機制御装置と電動機の組合せで決まる許容最大トルク値τmaxで加速した場合の電動機の理想最大速度ωpeakを(2)式で算出する。
Next, in the
図3(a)は、許容最大トルクτmaxで加速しても、電動機の許容最大速度ωmaxを超えない場合を示している。すなわち、前述したように、まず、設定された許容振動振幅θvibのα倍によって移動量θmaxが決まる。この距離を、許容最大トルクτmaxで加速し、定速期間を置くことなく、間髪を入れず許容最大トルクτmaxで減速させると、正負のトルク41により、速度パターン40が得られ、これによって、移動量θmax内の位置指令パターン42が得られる。このときの電動機の理想最大速度ωpeakが、電動機の許容最大速度ωmaxを超えない場合、そのままの速度パターン40が利用できるので、処理24では、最大速度を前記理想最大速度ωpeakに設定し、処理25に移行する。処理25では、許容最大トルク値τmaxで前記理想最大速度ωpeakまで加速する加減速時間taを(3)式で算出し、設定後、26に移行し、処理を終了する。
FIG. 3A shows a case where the maximum allowable speed ω max of the electric motor is not exceeded even if the maximum allowable torque τ max is accelerated. That is, as described above, first, the movement amount θ max is determined by α times the set allowable vibration amplitude θ vib . The distance to accelerate the allowable maximum torque tau max, without placing the constant speed period and is decelerated at the maximum permissible torque tau max without a missing a beat, the positive and
tb=J・ωmax/τmax・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
このときの電動機の移動量θSLは、(5)式で表すことができる。
t b = J · ω max / τ max (4)
The amount of movement θ SL of the electric motor at this time can be expressed by equation (5).
本フローチャートによる調整の基本的考え方は、位置応答周波数および速度応答周波数を位置偏差波形に振動を誘発しない範囲内で可能な限り高く設定することである。また、位置応答周波数を徐々に高めて行く過程で、位置偏差波形に振動が発生しても、速度応答周波数を少し高めることで前記位置偏差波形の振動を低減できる場合のあることが経験的に分かっている。そこで、この経験則を活かす為に、位置偏差波形に振動が発生した場合には、速度応答周波数をdiv_Fsだけ高くして前記振動の再評価を行うこととした。 The basic idea of the adjustment according to this flowchart is to set the position response frequency and the velocity response frequency as high as possible within a range that does not induce vibration in the position deviation waveform. In addition, in the process of gradually increasing the position response frequency, even if vibration occurs in the position deviation waveform, it may be possible to reduce the vibration of the position deviation waveform by slightly increasing the speed response frequency. I know it. Therefore, in order to make use of this empirical rule, when vibration occurs in the position deviation waveform, the speed response frequency is increased by div_Fs and the vibration is re-evaluated.
次に、図4のフローチャートを順を追って説明する。図4では、50でフローチャートを開始し、処理51で変数の初期化を実施する。初期化処理51では、FsにFs_minを代入し、速度応答周波数を前記最小速度応答周波数Fs_minから調整開始するように設定している。同様に、FpにFp_minを代入し、位置応答周波数を前記最小位置応答周波数Fp_minから調整開始するように設定している。更に、振動限界の最大位置応答周波数Fp_v0を最小位置応答周波数Fp_minで、前記フラグflag_fpmaxを‘0’で初期化する。次に、処理52に移行し、前述の手段で生成するステップ状の位置指令を図1における位置指令値θM *として印加した際の位置偏差θeの振動振幅を測定する。この位置偏差θeの振動振幅の測定手段については後述する。次に、判定処理53に移行し、前記位置偏差θeの振動振幅が前記許容値θvib以下か否かを判定する。判定処理53で振動振幅が許容値θvib以下ならば、位置応答周波数を更に上げる余地があり、判定処理54に移行する。判定処理54では、現在の位置応答周波数Fpが最大位置応答周波数Fp_max未満か否かを判定し、未満であれば処理55に移行する。処理55では現在の位置応答周波数Fpを位置応答周波数増分ステップdiv_Fpだけ増加し、前記処理52に移行する。一方、前記判定処理54で現在の位置応答周波数Fpが最大位置応答周波数Fp_max以上の場合には、処理56に移行する。処理56では、前記フラグflag_fpmaxに‘1’を設定し、位置偏差波形の振動振幅が許容値θvib以下のまま最大位置応答に達したことを明示し、判定処理57に移行する。判定処理57では、現在の速度応答周波数Fsが最大速度応答周波数Fs_max未満か否かを判定し、未満であれば処理58に移行する。処理58では現在の速度応答周波数Fsを速度応答周波数増分ステップdiv_Fsだけ増加し、位置偏差波形の振動振幅の低減を図りつつ、前記処理52に移行する。前記判定処理57で現在の速度応答周波数Fsが最大速度応答周波数Fs_max以上の場合には、位置応答周波数・速度応答周波数ともに、位置偏差波形の振動振幅が許容値θvib以下のまま最大値に達したことを意味し、処理59に移行する。処理59では、前記最適速度応答周波数Fs_vlおよび最適位置応答周波数Fp_vlに対して、それぞれ現在の速度応答周波数Fs、現在の位置応答周波数Fpを代入した後、60に移行し終了する。
Next, the flowchart of FIG. 4 will be described in order. In FIG. 4, the flowchart starts at 50, and variable initialization is performed at
前記判定処理53で振動振幅が許容値θvib以下でない場合には、判定処理61に移行する。判定処理61では、前記フラグflag_fpmaxをチェックし、位置偏差波形の振動振幅が許容値θvib以下のまま最大位置応答に達したか否かを確認する。ここで、flag_fpmax=0でない場合には、位置偏差波形の振動振幅が許容値θvib以下のまま、最大位置応答に達し、その後、位置偏差波形の振動振幅が許容値θvibを超えるまで速度応答周波数を高めたことを意味し、処理67に移行する。処理67では、前記最適速度応答周波数Fs_vlに対して、位置偏差波形の振動振幅が許容値θvib以下となる条件を設定する為に、前記現在の速度応答周波数Fsから速度応答周波数増分ステップdiv_Fsだけ減算した値を代入した後、60に移行し終了する。判定処理61で、flag_fpmax=0の場合には、判定処理62に移行し、現在の位置応答周波数Fpと前記振動限界の最大位置応答周波数Fp_v0とを比較する。ここで、「Fp>Fp_v0」が成立しない場合には、現在の位置応答周波数Fpが振動限界の最大位置応答周波数Fp_v0を超える条件が存在しないことを意味し、前記処理67に移行する。前記判定処理62で「Fp>Fp_v0」が成立する場合には、判定処理63に移行する。判定処理63では、現在の速度応答周波数Fsが最大速度応答周波数Fs_max未満か否かを判定し、未満であれば処理64に移行する。処理64では、現在の速度応答周波数Fsを速度応答周波数増分ステップdiv_Fsだけ増加し、位置偏差波形の振動振幅の低減を図る。更に、位置偏差波形の振動振幅が必ず許容値θvib以下となるように、現在の位置応答周波数Fpを位置応答周波数増分ステップdiv_Fpだけ減少し、処理65に移行する。処理65では、振動限界の最大位置応答周波数Fp_v0として現在の位置応答周波数Fpを記録し、位置応答周波数を更に上げるべく前記処理52に移行する。前記判定処理63で現在の速度応答周波数Fsが最大速度応答周波数Fs_max以上の場合には、現在の速度応答周波数Fsをこれ以上増加できないことを意味し、処理66に移行する。処理66では、前記最適速度応答周波数Fs_vlに対して、現在の速度応答周波数Fsを代入する。更に、前記最適位置応答周波数Fp_vlに対しては、位置偏差波形の振動振幅が必ず許容値θvib以下となるように、現在の位置応答周波数Fpを位置応答周波数増分ステップdiv_Fpだけ減少した値を代入した後、60に移行し終了する。
If the vibration amplitude is not equal to or smaller than the allowable value θ vib in the determination process 53, the process proceeds to the
図5および図6は、第1の実施例における振動振幅・整定時間・オーバーシュート量の計測処理フロー図である。このフローを用い、フィードバック制御パラメータチューニング部14および、後述する位置フィードフォワード制御パラメータチューニング部17において必要となる前記位置偏差波形の振動振幅、整定時間、オーバーシュート量を計測する方法を述べる。図5および図6において、timeoutは、ユーザが設定する整定監視タイムアウト時間であり、位置偏差波形が始めてゼロクロスした時点を起点として、timeoutだけ整定時間を計測させる調整パラメータである。posin_plsは、ユーザが設定する整定判定用偏差であり、位置偏差の絶対値が安定してposin_pls以下となるとき、整定しているとする。また、poserrは前記位置偏差、poserr_workは振動・オーバーシュート計測用位置偏差であり、ステップ状位置指令印加直後の位置偏差が電動機の回転方向に関わらず、常に正側から開始するように位置偏差poserrを符号調整した状態量である。flag_poserr_plusは、ステップ状位置指令印加直後の位置偏差が正から開始することを示すフラグであり、位置偏差が正から開始する時には、flag_poserr_plus=1とし、位置偏差が負から開始する時には、flag_poserr_plus=0とする。よって、flag_poserr_plus=1ではposerr_work=poserrであり、flag_poserr_plus=0ではposerr_work=−poserrとなる。poserr_minは位置偏差最小値であり、ステップ状の位置指令が変化し終わった直後から、整定時間の計測を終了するまでの間、常にその時点における前記poserr_workの最小値を保持する変数である。poserr_vibは位置偏差中の振動振幅最大値であり、「poserr_work−poserr_min」で算出されるposerr_workの振動振幅から常に最大値を保持する変数である。flag_plsinは整定判定用偏差到達フラグであり、位置偏差の絶対値が整定判定用偏差posin_pls以下ならばflag_plsin=1とし、そうでないならば、flag_plsin=0とする。flag_plsin_bkは整定判定用偏差到達フラグ前回値であり、前回設定したflag_plsinと同値なフラグである。time_sは計測経過時間であり、ステップ状の位置指令が変化し終わった直後を起点とする経過時間、time_wは整定監視経過時間であり、位置偏差波形が始めてゼロクロスした時点を起点とする経過時間を示す。Stは整定時間であり、位置偏差の絶対値が整定判定用偏差posin_plsよりも大きい値からposin_pls以下となる度にStに対して計測経過時間time_sを代入する。これにより、前記整定監視タイムアウト時間timeoutが適切に長く設定されていれば、Stにはステップ状の位置指令が変化し終わった直後から位置偏差が最終的に整定するまでに要する時間が記録されることになる。over_shootは電動機位置の位置指令値に対するオーバーシュート量であり、整定後には前記poserr_minの符号反転値に等しくなる。
FIG. 5 and FIG. 6 are measurement processing flowcharts of vibration amplitude, settling time, and overshoot amount in the first embodiment. A method of measuring the vibration amplitude, settling time, and overshoot amount of the position deviation waveform required in the feedback control
次に、図5および図6のフローチャートを順を追って説明する。図5および図6では、80でフローチャートを開始し、判定処理81で位置指令θM *の変化を確認する。ここでは、ステップ状の位置指令が入力されるまでは、位置指令に変化がない為、判定処理81を繰り返し実行するが、ステップ状の位置指令が入力されると、「位置指令θM *に変化あり」と判定され、判定処理82に移行する。判定処理82では、位置指令が一定が否かを判定する。ここでは、ステップ状の位置指令が完全に立ち上がった時点において、位置指令が一定となり、判定処理83に移行する。一方、ステップ状の位置指令が立ち上がっている最中は、前記判定処理82を繰り返し実行する。判定処理83では、位置偏差poserrの正負を確認し、正であれば処理84に移行する。処理84では、前記位置偏差が正から開始することを示すフラグflag_poserr_plusに“1”をセットし、処理85に移行する。処理85では、前記位置偏差最小値poserr_minを位置偏差poserrで初期化し、初期化処理86に移行する。前記判定処理83において、位置偏差poserrが負であれば処理87に移行し、前記位置偏差が正から開始することを示すフラグflag_poserr_plusに“0”をセットし、処理88に移行する。処理88では、前記位置偏差最小値poserr_minを位置偏差poserrの符号反転値−poserrで初期化し、初期化処理86に移行する。初期化処理86では、位置偏差中の振動振幅最大値poserr_vib、計測経過時間time_s、整定監視経過時間time_w、整定判定用偏差到達フラグ前回値flag_plsin_bkをゼロで初期化し、処理90に移行する。処理90では、計測経過時間time_sに1加算し、判定処理91に移行する。判定処理91では、位置偏差poserrの絶対値が整定判定用偏差posin_pls以下ならば、処理92に移行し整定判定用偏差到達フラグflag_plsinに“1”をセットし、判定処理93に移行する。判定処理93では、整定判定用偏差到達フラグ前回値flag_plsin_bkがゼロか否かを判定し、flag_plsin_bk=0ならば、処理95に移行し、整定時間Stに計測経過時間time_sを記録し処理95に移行する。処理95では、次回の位置偏差判定処理91に備えて、整定判定用偏差到達フラグ前回値flag_plsin_bkに対して、今回の整定判定用偏差到達フラグflag_plsinの値を代入し、判定処理97に移行する。前記判定処理91において、位置偏差poserrの絶対値が整定判定用偏差posin_pls以下とならない場合には、処理96に移行し、整定判定用偏差到達フラグflag_plsinに“0”をセットし、前記処理95に移行する。また、前記判定処理93において、flag_plsin_bk=1ならば、既に整定している為、整定時間Stを更新する必要はなく、前記処理95に移行する。判定処理97では、前記位置偏差が正から開始することを示すフラグflag_poserr_plusをチェックする。flag_poserr_plus=1ならば、位置偏差が正から開始したとして、前記振動・オーバーシュート計測用位置偏差poserr_workに位置偏差poserrをそのまま代入し、判定処理99に移行する。判定処理97において、flag_poserr_plus=0ならば、位置偏差が負から開始したとして、前記振動・オーバーシュート計測用位置偏差poserr_workに位置偏差poserrの符号反転値−poserrを代入し、判定処理99に移行する。判定処理99では、振動・オーバーシュート計測用位置偏差poserr_workが位置偏差最小値poserr_min以下か否かを判定する。以下であれば処理101に移行し、位置偏差最小値poserr_minを現在の振動・オーバーシュート計測用位置偏差poserr_workで更新し、判定処理102に移行する。前記判定処理99において、振動・オーバーシュート計測用位置偏差poserr_workが位置偏差最小値poserr_min以下とならない場合には、位置偏差最小値poserr_minを更新することなく、判定処理102に移行する。判定処理102では、これまでに計測された位置偏差中の振動振幅最大値poserr_vibと「poserr_work−poserr_min」を比較する。そして、poserr_vibの方が小さい場合には、poserr_vibを「poserr_work−poserr_min」で更新し判定処理104に移行する。前記判定処理102において、poserr_vibの方が大きい場合には、poserr_vibを更新することなく、判定処理104に移行する。判定処理104では、位置偏差がゼロクロスしたことを検出する為に、位置偏差最小値poserr_minがゼロ以下か否かを評価する。ここで、poserr_min≦0ならば、過去に位置偏差がゼロクロスしたと判定し、処理105に移行する。処理105では、位置偏差波形が始めてゼロクロスした時点を起点とする経過時間を表す整定監視経過時間time_wに1加算し、判定処理106に移行する。判定処理104でposerr_min≦0が成立しない場合には、未だ一度も位置偏差波形がゼロクロスしていないと判定し、処理90に移行する。判定処理106では、ステップ状の位置指令が変化し終わった直後を起点とする整定監視経過時間time_wと整定監視タイムアウト時間timeoutを比較し、time_w≧timeoutならば整定監視を終了するべく処理107に移行する。一方、前記判定処理106において、time_w≧timeoutが成立しない場合には、整定監視を継続するべく処理90に移行する。前記処理107では、オーバーシュート量over_shootとして位置偏差最小値poserr_minの符号反転値−poserr_minを設定し、108に移行し、前記位置偏差波形の振動振幅、整定時間、オーバーシュート量を計測する処理を終了する。
Next, the flowcharts of FIGS. 5 and 6 will be described in order. 5 and 6, the flowchart is started at 80, and a change in the position command θ M * is confirmed in the
図7は、第1の実施例における振動振幅・整定時間・オーバーシュート量の計測法説明波形図であり、各部状態量の波形を用いて、図5および図6のフローチャートの結果を具体例で示す。図7において、波形120は位置指令値θM *、波形121は位置偏差poserr及び振動・オーバーシュート計測用位置偏差poserr_workである。波形122は整定判定用偏差到達フラグflag_plsin、波形123は位置偏差最小値poserr_min、波形124はposerr_work−poserr_minである。また、各波形の横軸は計測経過時間time_sであり、位置指令を示す波形120が完全に立ち上がった時点をtime_s=0としている。この場合、位置指令波形120が正方向に変化しているため、time_s≧0でのposerr_workは位置偏差poserrと等しい。ここでもし、位置指令波形120が負方向に変化していたならば、poserr_workを示す波形121は変わらずに、位置偏差poserrのみ波形121を時間軸に対して線対称に変換した波形となる。また、整定判定用偏差到達フラグflag_plsinを示す波形122は、poserr_workを示す波形121がグラフ中の−posin_plsからposin_plsの間に存在すれば、”1”を採り、それ以外では”0”を採る。この例のように、位置偏差波形が振動的な場合には、整定判定用偏差到達フラグflag_plsinは”0”と”1”を何度か往復した後、特に整定監視タイムアウト時間timeoutが十分に長く設定されていれば、最終的に”1”に落ち着く。また、整定判定用偏差到達フラグflag_plsinの立ち上がりエッジ(矢印)毎に、整定時間Stを計測経過時間time_sで更新する。整定監視経過時間time_wは、前記整定監視タイムアウト時間timeoutを計測する為の経過時間であり、図中に時間軸125で示したように、位置偏差波形121が始めてゼロクロスした時点を起点としている。このように、計測経過時間time_sとは別に、位置偏差波形121が始めてゼロクロスした時点を起点とする整定監視経過時間time_wを新たに設ける。その理由は、位置偏差波形がゼロクロスした時点から整定までに要する時間が、位置応答周波数や速度応答周波数といった制御パラメータの影響をあまり受けないことによる。これにより、ユーザによる整定監視タイムアウト時間timeoutの設定に際しては、位置応答周波数や速度応答周波数といった制御パラメータを考慮することなく、一定値を設定するだけで、整定時間Stの正確な測定を可能としている。また、波形123は、位置偏差最小値poserr_minであり、振動・オーバーシュート計測用位置偏差poserr_workと比較すると分かり易いが、poserr_workの各時点での最小値を示す。また、波形124は、poserr_work−poserr_minであり、振動・オーバーシュート計測用位置偏差poserr_workに含まれる振動成分のみを抽出した波形となる。このことは、もしposerr_workが振動を伴わない漸減波形ならば、poserr_work−poserr_minが常にゼロになることから理解できる。また、最終的に求めたい位置偏差中の振動振幅最大値poserr_vibは、波形124のピークホールド値である。
FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the measurement method of the vibration amplitude, settling time, and overshoot amount in the first embodiment, and the results of the flowcharts of FIGS. Show. In FIG. 7, a waveform 120 is a position command value θ M * , and a
以上のように、図5および図6のフローチャートを用いることにより、フィードバック制御パラメータチューニング部14で必要となる前記位置偏差波形の振動振幅、整定時間、オーバーシュート量を計測することができる。なお、後述する第2の実施例の位置フィードフォワード制御パラメータチューニング部17においても、前記位置偏差波形の振動振幅、整定時間、オーバーシュート量を利用することができる。
As described above, by using the flowcharts of FIGS. 5 and 6, it is possible to measure the vibration amplitude, settling time, and overshoot amount of the position deviation waveform necessary for the feedback control
図8は、本発明の第2の実施例による電動機制御装置のフィードフォワード制御パラメータの自動調整手段を含む制御ブロック図である。第2の実施例では、図1のフィードバック制御パラメータの自動調整に加え、位置フィードフォワード制御パラメータの自動調整をも行う。図8において、図1と同一機能部には同一符号を付け、重複説明は避ける。7は位置偏差θeに応じて位置制御器出力信号ωFB *を出力する位置制御器、15は位置指令値θM *を入力し、位置フィードフォワード制御器出力信号ωFF *を出力する位置フィードフォワード制御器である。その入出力関係は、ラプラス演算子をsとするとき、制御器のパラメータであるフィードフォワードゲインKffとフィードフォワード時定数Tffを用いて(7)式で表すことができる。 FIG. 8 is a control block diagram including an automatic adjustment unit for the feedforward control parameter of the motor control apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, automatic adjustment of the position feedforward control parameter is also performed in addition to the automatic adjustment of the feedback control parameter of FIG. In FIG. 8, the same function parts as those in FIG. 7 is a position controller that outputs a position controller output signal ω FB * in accordance with the position deviation θ e , and 15 is a position that receives a position command value θ M * and outputs a position feedforward controller output signal ω FF *. This is a feedforward controller. The input / output relationship can be expressed by equation (7) using a feedforward gain Kff and a feedforward time constant Tff, which are parameters of the controller, where Laplace operator is s.
次に、フィードフォワードゲインKffの自動調整法を具体的に説明するが、まず、その考え方を、図9を参照して説明する。 Next, an automatic adjustment method of the feedforward gain Kff will be specifically described. First, the concept will be described with reference to FIG.
図9は、図8の実施例におけるフィードフォワードゲインと整定時間・オーバーシュートの関係説明図であり、同図(a)は、フィードフォワードゲインと整定時間の関係、同図(b)は、フィードフォワードゲインとオーバーシュート量の関係を示す。図9(a)では、横軸がフィードフォワードゲインKff、縦軸が整定時間であり、基本的にはフィードフォワードゲインKffが大きい程、整定時間が短くなる傾向を示す。図のように、フィードフォワードゲインKffがある値以上になると、急激に整定時間が長くなることを示している。一方、図9(b)では、横軸がフィードフォワードゲインKff、縦軸がオーバーシュート量であり、フィードフォワードゲインKffが小さい内は、オーバーシュートを全く発生しない。しかし、フィードフォワードゲインKffがある値以上になると、オーバーシュートが発生し始め、以後、その発生量はKffに関して単調増加となることを示している。 FIG. 9 is an explanatory diagram of the relationship between the feedforward gain and the settling time / overshoot in the embodiment of FIG. 8, where FIG. 9A shows the relationship between the feedforward gain and the settling time, and FIG. The relationship between the forward gain and the overshoot amount is shown. In FIG. 9A, the horizontal axis is the feedforward gain Kff, and the vertical axis is the settling time. Basically, the larger the feedforward gain Kff, the shorter the settling time. As shown in the figure, when the feedforward gain Kff exceeds a certain value, the settling time is abruptly increased. On the other hand, in FIG. 9B, the horizontal axis is the feedforward gain Kff, the vertical axis is the overshoot amount, and no overshoot occurs while the feedforward gain Kff is small. However, when the feedforward gain Kff becomes a certain value or more, overshoot starts to occur, and thereafter, the generation amount indicates a monotonous increase with respect to Kff.
以上、図9(a),(b)から、オーバーシュート量がゼロか十分に小さい場合には、整定時間はフィードフォワードゲインKffを大きく設定した方が短くなると言える。また、オーバーシュート量はフィードフォワードゲインKffを大きく設定する程、増大することから、整定時間を最小化するには、フィードフォワードゲインKffをオーバーシュート量が許容値を超えない範囲内で最大化すれば良いことが分かる。 9A and 9B, when the overshoot amount is zero or sufficiently small, it can be said that the settling time is shorter when the feed forward gain Kff is set larger. Further, since the overshoot amount increases as the feedforward gain Kff is set larger, in order to minimize the settling time, the feedforward gain Kff must be maximized within a range where the overshoot amount does not exceed the allowable value. I understand that
よって、以下に説明する処理フローチャートでは、予め登録した全位置指令パターンに関して、オーバーシュート量が許容値を超えない条件を満たす最大フィードフォワードゲインKffの探索を行う。 Therefore, in the processing flowchart described below, the maximum feedforward gain Kff that satisfies the condition that the overshoot amount does not exceed the allowable value is searched for all the position command patterns registered in advance.
図10は、第2の実施例におけるフィードフォワードゲインKffの自動調整法の処理フロー図である。なお、フィードフォワード時定数Tffの自動調整法については、その調整過程において、フィードフォワードゲインKffの自動調整を必要とする為、後述することにする。 FIG. 10 is a process flow diagram of the automatic adjustment method of the feedforward gain Kff in the second embodiment. Note that the automatic adjustment method of the feedforward time constant Tff will be described later because automatic adjustment of the feedforward gain Kff is required in the adjustment process.
図10において、Kff_iniはユーザが設定するフィードフォワードゲイン初期値、dmax_Kffはユーザが設定するフィードフォワードゲイン探索最大ステップ、dmin_Kffはユーザが設定するフィードフォワードゲイン探索最小ステップである。Kffは位置フィードフォワード制御器15に設定されている現在のフィードフォワードゲイン、div_Kffは現在のフィードフォワードゲイン探索ステップ、Kff_bdは最終的に求めたい限界フィードフォワードゲインである。後述する調整時には、Kff=Kff_iniから探索を開始し、Kff=Kff_iniでオーバーシュート量が許容値未満であればKffをdmax_Kffのステップで増加する。また、Kff=Kff_iniでオーバーシュート量が許容値以上であれば、Kffをdmax_Kffのステップで減少する。更に、前記dmax_KffステップでのKff更新中にオーバーシュート量が許容値未満から許容値以上に変化、あるいは、オーバーシュート量が許容値以上から許容値未満に変化した場合には、次の処理を実施する。すなわち、前記現在のフィードフォワードゲイン探索ステップdiv_Kffを半減しながらKffを増減探索する処理をdiv_Kffがフィードフォワードゲイン探索最小ステップdmin_Kffを下回るまで実施することを意味する。
In FIG. 10, Kff_ini is a feedforward gain initial value set by the user, dmax_Kff is a feedforward gain search maximum step set by the user, and dmin_Kff is a feedforward gain search minimum step set by the user. Kff is a current feedforward gain set in the
次に、図10のフローチャートを順を追って説明する。図10では、150でフローチャートを開始し、初期化処理151で現在のフィードフォワードゲインKffにフィードフォワードゲイン初期値Kff_iniを設定する。そして、現在のフィードフォワードゲイン探索ステップdiv_Kffにフィードフォワードゲイン探索最大ステップdmax_Kffを設定し、処理152に移行する。処理152では、ユーザが予め登録した全ての位置指令パターンでの運転を行い、各運転毎に前述の手段で、整定時間、オーバーシュート量を計測し、判定処理153に移行する。前記判定処理153では、各運転パターン毎のオーバーシュート量の評価を行い、いずれかの運転パターンでのオーバーシュート量が許容値以上となる場合には、処理154に移行する。処理154では、現在のフィードフォワードゲインKffを現在のフィードフォワードゲイン探索ステップdiv_Kffだけ減じた後に、処理155に移行する。処理155では、前記処理152と同様にユーザが予め登録した全ての位置指令パターンでの運転を行い、各運転毎に整定時間、オーバーシュート量を計測し、判定処理156に移行する。前記判定処理156では、各運転パターン毎のオーバーシュート量の評価を行い、全ての運転パターンでのオーバーシュート量が許容値未満となる場合には、処理157に移行する。一方、前記判定処理156において、いずれかの運転パターンでのオーバーシュート量が許容値以上となる場合には、更に現在のフィードフォワードゲインKffを減ずる目的で、前記処理154に移行する。前記処理157では、全ての運転パターンでのオーバーシュート量を許容値未満とする最大Kffの候補の1つとして、現在のフィードフォワードゲインKffで限界フィードフォワードゲインKff_bdを更新し、処理158に移行する。処理158では、後のフローを考慮して、現在のフィードフォワードゲインKffに現在のゲイン探索ステップdiv_Kffを加算し、いずれかの運転パターンでのオーバーシュート量が許容値以上となる条件を再設定し、処理159に移行する。前記判定処理153において、全ての運転パターンでのオーバーシュート量が許容値未満となる場合には、処理160に移行する。前記処理160では、全ての運転パターンでのオーバーシュート量を許容値未満とする最大Kffの候補の1つとして、現在のフィードフォワードゲインKffで限界フィードフォワードゲインKff_bdを更新し、処理161に移行する。前記処理161では、現在のフィードフォワードゲインKffに現在のフィードフォワードゲイン探索ステップdiv_Kffを加算した後に、処理162に移行する。処理162では、前記処理155と同様にユーザが予め登録した全ての位置指令パターンでの運転を行い、各運転毎に整定時間、オーバーシュート量を計測し、判定処理163に移行する。前記判定処理163では、各運転パターン毎のオーバーシュート量の評価を行い、いずれかの運転パターンでのオーバーシュート量が許容値以上となる場合には、前記処理159に移行する。一方、前記判定処理163において、全ての運転パターンでのオーバーシュート量が許容値未満となる場合には、更に現在のフィードフォワードゲインKffを増加する目的で、前記処理160に移行する。前記処理159に続くフローでは、前記現在のフィードフォワードゲイン探索ステップdiv_Kffを半減しながらKffを増減探索する処理であり、処理159では、前記現在のフィードフォワードゲイン探索ステップdiv_Kffを半減し、判定処理165に移行する。前記判定処理165では、現在のフィードフォワードゲイン探索ステップdiv_Kffの大きさがフィードフォワードゲイン探索最小ステップdmin_Kff以上か否かを判定する。そして、以上であれば処理166に移行し、未満であれば176に移行し、フィードフォワードゲインKffの探索処理を終了する。処理166では、現在のフィードフォワードゲインKffを現在のフィードフォワードゲイン探索ステップdiv_Kffだけ減じた後に、処理167に移行する。処理167では、前記処理162と同様にユーザが予め登録した全ての位置指令パターンでの運転を行い、各運転毎に整定時間、オーバーシュート量を計測し、判定処理168に移行する。前記判定処理168では、各運転パターン毎のオーバーシュート量の評価を行い、全ての運転パターンでのオーバーシュート量が許容値未満となる場合には、処理169に移行する。一方、前記判定処理168において、いずれかの運転パターンでのオーバーシュート量が許容値以上となる場合には、更に現在のフィードフォワードゲインKffを減ずる目的で、前記処理159に移行する。前記処理169では、全ての運転パターンでのオーバーシュート量を許容値未満とする最大Kffの候補の1つとして、現在のフィードフォワードゲインKffで限界フィードフォワードゲインKff_bdを更新し、処理170に移行する。前記処理170では、前記現在のフィードフォワードゲイン探索ステップdiv_Kffを半減し、判定処理171に移行する。前記判定処理171では、現在のフィードフォワードゲイン探索ステップdiv_Kffの大きさがフィードフォワードゲイン探索最小ステップdmin_Kff以上か否かを判定する。そして、以上であれば処理172に移行し、未満であれば176に移行し、フィードフォワードゲインKffの探索処理を終了する。処理172では、現在のフィードフォワードゲインKffに現在のフィードフォワードゲイン探索ステップdiv_Kffを加算した後に、処理173に移行する。処理173では、前記処理167と同様にユーザが予め登録した全ての位置指令パターンでの運転を行い、各運転毎に整定時間、オーバーシュート量を計測し、判定処理174に移行する。前記判定処理174では、各運転パターン毎のオーバーシュート量の評価を行い、いずれかの運転パターンでのオーバーシュート量が許容値以上となる場合には、更に現在のフィードフォワードゲインKffを減ずる目的で、処理159に移行する。一方、前記判定処理174において、全ての運転パターンでのオーバーシュート量が許容値未満となる場合には、処理175に移行する。前記処理175では、全ての運転パターンでのオーバーシュート量を許容値未満とする最大Kffの候補の1つとして、現在のフィードフォワードゲインKffで限界フィードフォワードゲインKff_bdを更新し、更に現在のフィードフォワードゲインKffを増加する目的で、前記処理170に移行する。
Next, the flowchart of FIG. 10 will be described in order. In FIG. 10, the flowchart is started at 150, and an
以上のように、図10のフローチャートを用いれば、予め登録した全位置指令パターンに関して、オーバーシュート量が許容値を超えない条件を満たす最大フィードフォワードゲインKffが限界フィードフォワードゲインKff_bdとして見出される。また、その時の整定時間は、オーバーシュートの許容値が十分に小さければ、最小となる。 As described above, using the flowchart of FIG. 10, the maximum feedforward gain Kff that satisfies the condition that the overshoot amount does not exceed the allowable value is found as the limit feedforward gain Kff_bd for all position command patterns registered in advance. Further, the settling time at that time is minimized if the allowable overshoot value is sufficiently small.
また、前述の図9(a),(b)は、図10のフローチャートによる調整過程を具体的に示している。このときの各調整パラメータは、Kff_ini=0.10、dmin_Kff=0.005、dmax_Kff=0.10、オーバーシュート許容値=2[pulse]である。図9中の(1)から(6)の順に探索が行われ、最終的に処理170において、div_Kff=0.003125がセットされる。このため、次の判定処理171でNoとなり、ENDに移行するものである。
9A and 9B specifically show the adjustment process according to the flowchart of FIG. The adjustment parameters at this time are Kff_ini = 0.10, dmin_Kff = 0.005, dmax_Kff = 0.10, and overshoot allowable value = 2 [pulse]. Searches are performed in the order of (1) to (6) in FIG. 9, and finally div_Kff = 0.003125 is set in
図11は、第2の実施例におけるフィードフォワード時定数と限界フィードフォワードゲインKff_bdと整定時間の関係説明図である。同図(a)に示すフィードフォワード時定数と限界フィードフォワードゲイン(最大値)における整定時間の関係および、同図(b)に示すフィードフォワード時定数と限界フィードフォワードゲインの関係を説明する。 FIG. 11 is an explanatory diagram of the relationship between the feedforward time constant, the limit feedforward gain Kff_bd, and the settling time in the second embodiment. The relationship between the feedforward time constant and the settling time in the limit feedforward gain (maximum value) shown in FIG. 11A and the relationship between the feedforward time constant and the limit feedforward gain shown in FIG.
図11(a)は横軸がフィードフォワード時定数Tff、縦軸が限界フィードフォワードゲインにおける整定時間であり、図11(b)は横軸がフィードフォワード時定数Tff、縦軸がフィードフォワードゲインである。また、各グラフのパラメータとして、異なる位置指令パターンを3種類選んでいる。ここで、限界フィードフォワードゲインKff_bdとは、各位置指令パターンに関して、オーバーシュート量が許容値を超えない条件を満たす最大フィードフォワードゲインKffのことである。具体的には、図11(b)の各波形上の数値は、フィードフォワード時定数Tffを固定した条件で、前述図10のフローチャートを各単独の位置指令パターンに関して実行し、求めたものである。図11(a)の各波形上の数値は、こうして求めた限界フィードフォワードゲインKff_bdでの整定時間St_bdを記録したものである。ここで、図11(a),(b)から明らかなことは、最小の整定時間を与える最適フィードフォワード時定数は位置指令パターンによって、異なることである。例えば、図11(a)から、位置指令パターン1の最適フィードフォワード時定数は約5msであるが、位置指令パターン2および位置指令パターン3の最適フィードフォワード時定数はそれぞれ約9ms、10msである。また、限界フィードフォワードゲインKff_bdも位置指令パターンによって異なることが、図11(b)に示されている。
11A, the horizontal axis is the feedforward time constant Tff, the vertical axis is the settling time in the limit feedforward gain, and FIG. 11B is the horizontal axis, the feedforward time constant Tff, and the vertical axis is the feedforward gain. is there. Also, three different position command patterns are selected as parameters for each graph. Here, the limit feedforward gain Kff_bd is the maximum feedforward gain Kff that satisfies the condition that the overshoot amount does not exceed the allowable value for each position command pattern. Specifically, the numerical values on each waveform in FIG. 11B are obtained by executing the flowchart of FIG. 10 with respect to each individual position command pattern under the condition that the feedforward time constant Tff is fixed. . The numerical value on each waveform in FIG. 11A is a record of the settling time St_bd at the limit feedforward gain Kff_bd thus obtained. Here, it is clear from FIGS. 11A and 11B that the optimum feedforward time constant that gives the minimum settling time differs depending on the position command pattern. For example, from FIG. 11A, the optimum feedforward time constant of the
以上の具体例に示したように、最適なフィードフォワード時定数および限界フィードフォワードゲインKff_bdは、位置指令パターンによって変化するものである。このため、位置フィードフォワード制御パラメータの調整に際しては、実際にユーザが使用する位置指令パターンを用いて実施することとする。また、複数の位置指令パターンに対し、妥当な位置フィードフォワード制御パラメータを決定する場合には、特に整定時間を最小化したい位置指令パターンをユーザ自身が指定できるようにする。そして、その位置指令パターンでの整定時間の極小化を実現するフィードフォワード時定数を見出すことを考える。 As shown in the above specific examples, the optimum feedforward time constant and the limit feedforward gain Kff_bd vary depending on the position command pattern. For this reason, when adjusting the position feedforward control parameter, the position command pattern actually used by the user is used. In addition, when an appropriate position feedforward control parameter is determined for a plurality of position command patterns, the user can designate a position command pattern for which the settling time is to be minimized. Then, consider finding a feed-forward time constant that minimizes the settling time in the position command pattern.
図12〜図14は、以上に示した考え方に基づく限界フィードフォワードゲインKff_bd探索フロー図である。また、本フローチャートでは、限界フィードフォワードゲインKff_bd時のパラメータ設定値および整定時間測定結果を効率よく保存・評価する為に、図15に示すdata[0]、data[1]、data[2]の3つの構造体型要素で構成された構造体配列型のデータ構造を利用する。 12 to 14 are limit feedforward gain Kff_bd search flowcharts based on the above-described concept. Further, in this flowchart, in order to efficiently save and evaluate the parameter setting value and the settling time measurement result at the limit feedforward gain Kff_bd, the data [0], data [1], and data [2] shown in FIG. A data structure of a structure array type composed of three structure type elements is used.
図15は、最適フィードフォワード時定数Tff_opt探索用データ構造説明図であり、data[0]、data[1]、data[2]の3つの構造体型要素で構成された構造体配列型のデータ構造を利用する。また、構造体のメンバは、次の4つである。まず、フィードフォワード時定数Tffであり、次に、該Tffでの限界フィードフォワードゲインKff_bdである。さらに、該Tff,Kff_bdでの優先位置指令パターンに対する整定時間St_bdであり、最後に、該Tffの次に小さいTffに関するデータを保存する配列番号を指示する次データ指示インデックスnextである。sm_indexは、前記構造体配列data[0]、data[1]、data[2]の内、どの番号の配列に現在最小のTffに関するデータが保存されているかを示す最小Tffデータ指示インデックスである。また、以下では、各構造体メンバへの参照手段は、C言語の記述と同様として説明する。例えば、構造体配列data[1]のメンバSt_bdを参照する場合には、data[1].St_bdと記述する。また、図15に示したように、data[0].next=1の場合には、data[data[0].next].St_bdとしてもdata[1]のメンバSt_bdを参照可能である。 FIG. 15 is an explanatory diagram of the optimum feedforward time constant Tff_opt search data structure, which is a structure array type data structure composed of three structure type elements of data [0], data [1], and data [2]. Is used. The structure has the following four members. First, the feedforward time constant Tff, and then the limit feedforward gain Kff_bd at the Tff. Further, it is a settling time St_bd for the priority position command pattern at Tff and Kff_bd, and finally a next data instruction index next that indicates an array number for storing data related to Tff that is the next smaller Tff. The sm_index is a minimum Tff data indication index indicating which number of the array of the structure arrays data [0], data [1], and data [2] stores data related to the current minimum Tff. In the following description, the means for referring to each structure member will be described as being similar to the description in C language. For example, when referring to the member St_bd of the structure array data [1], data [1]. It is described as St_bd. As shown in FIG. 15, data [0]. When next = 1, data [data [0]. next]. The member St_bd of data [1] can also be referred to as St_bd.
図12〜14のフローチャートにおいて、Tff_iniはユーザが設定するフィードフォワード時定数初期値、dmin_Tffはユーザが設定するフィードフォワード時定数探索最小ステップである。また、dmax_Tffはユーザが設定するフィードフォワード時定数探索最大ステップ、Tffは位置フィードフォワード制御器15に設定されている現在のフィードフォワード時定数、div_Tffは現在のフィードフォワード時定数探索ステップである。さらに、Tff_optは最終的に求めたい最適フィードフォワード時定数であり、Kff_optは最適フィードフォワードゲインであり、最適フィードフォワード時定数Tff_optにおける限界フィードフォワードゲインKff_bdに等しい。また、dat_countは初期取得データ数カウンタであり、Tffに関する取得データ数が3点あることを確認する為のカウンタ、data[]およびsm_indexは前述した通りである。
12 to 14, Tff_ini is a feedforward time constant initial value set by the user, and dmin_Tff is a feedforward time constant search minimum step set by the user. Dmax_Tff is a feedforward time constant search maximum step set by the user, Tff is a current feedforward time constant set in the
次に、本フローチャートによる最適フィードフォワード時定数Tff_optの探索概要を、図16を参照しながら説明する。 Next, a search outline of the optimum feedforward time constant Tff_opt according to this flowchart will be described with reference to FIG.
図16は、最適フィードフォワード時定数Tff_opt探索過程説明図である。図において、横軸がフィードフォワード時定数Tff、縦軸が該フィードフォワード時定数Tffでの限界フィードフォワードゲインKff_bdにおける優先位置指令パターンに対する整定時間St_bdである。また、図16に示す例では、Tff_ini=Tff_1とした。本フローチャートでは、常にTffに関する3点データを評価しながら、次に探索するべきTffを決定する。このため、まず、Tff=Tff_1のデータ(1)を起点として、dmax_Tff間隔でデータ(2)、データ(3)を取得する。次に、データ(1),(2),(3)を評価し、これらのSt_bdがTffに関して単調減少であることから、更なるSt_bdの減少を期待して、データ(3)の延長上にデータ(4)を取得し、溢れたデータ(1)を廃棄する。次に、データ(2),(3),(4)を評価し、これらのSt_bdがTffに関して下に凸であることから、最適フィードフォワード時定数Tff_optが「データ(2)とデータ(3)の間」か、「データ(3)とデータ(4)の間」の何れかにあると考える。この時点では、何れの側にTff_optが存在するかを断定できないが、両端のデータ(2)とデータ(4)のSt_bdを比較し、小さい側を探索することにしている。よって、データ(3)とデータ(4)の中点のデータ(5)を取得し、データ(2)を廃棄する。次に、データ(3),(5),(4)を評価し、これらのSt_bdがTffに関して下に凸であることから、上記同様にデータ(3)とデータ(4)のSt_bdを比較し、小さい側のデータ(6)を取得し、データ(4)を廃棄する。次に、データ(3),(6),(5)を評価し、これらのSt_bdがTffに関して単調減少であることから、データ(5)の延長上にデータ(7)を取得し、溢れたデータ(3)を廃棄する。ここで、データ(6),(5),(7)を評価すると、これらのSt_bdがTffに関して下に凸となる。しかし、更なる探索を行うと、現在のフィードフォワード時定数探索ステップdiv_Tffがユーザが設定するフィードフォワード時定数探索最小ステップdmin_Tffを下回ることとなる。よって、探索を終了し、この時点の極小点であるデータ(5)のTffを最適フィードフォワード時定数Tff_optとする。以上、図12〜14に示すフローチャートによる探索概要を図16を参照しながら解説した。 FIG. 16 is an explanatory diagram of the optimum feedforward time constant Tff_opt search process. In the figure, the horizontal axis represents the feedforward time constant Tff, and the vertical axis represents the settling time St_bd for the priority position command pattern at the limit feedforward gain Kff_bd at the feedforward time constant Tff. In the example shown in FIG. 16, Tff_ini = Tff_1. In this flowchart, Tff to be searched next is determined while always evaluating the three-point data regarding Tff. For this reason, first, data (2) and data (3) are acquired at dmax_Tff intervals starting from data (1) of Tff = Tff_1. Next, data (1), (2), and (3) are evaluated, and since these St_bd are monotonically decreasing with respect to Tff, expecting a further decrease in St_bd, and extending the data (3) Data (4) is acquired, and the overflowing data (1) is discarded. Next, the data (2), (3), and (4) are evaluated, and since these St_bd is convex downward with respect to Tff, the optimum feedforward time constant Tff_opt is “data (2) and data (3)”. "Between" and "between data (3) and data (4)". At this time, it cannot be determined on which side Tff_opt exists, but St_bd of data (2) and data (4) at both ends is compared to search for a smaller side. Therefore, data (5) at the midpoint between data (3) and data (4) is acquired, and data (2) is discarded. Next, the data (3), (5), and (4) are evaluated, and since these St_bd is downwardly convex with respect to Tff, the St_bd of the data (3) and the data (4) is compared as described above. The data (6) on the smaller side is acquired, and the data (4) is discarded. Next, the data (3), (6), (5) were evaluated, and since these St_bd were monotonically decreasing with respect to Tff, the data (7) was acquired on the extension of the data (5) and overflowed Discard data (3). Here, when the data (6), (5), and (7) are evaluated, these St_bd are convex downward with respect to Tff. However, if a further search is performed, the current feedforward time constant search step div_Tff will be lower than the feedforward time constant search minimum step dmin_Tff set by the user. Therefore, the search is terminated, and Tff of data (5), which is the local minimum point at this time, is set as the optimum feedforward time constant Tff_opt. The search outline according to the flowcharts shown in FIGS. 12 to 14 has been described above with reference to FIG.
次に、図12〜14のフローチャートを順を追って説明する。まず、200でフローチャートを開始する。初期化処理201では、現在のフィードフォワード時定Tffにフィードフォワード時定数初期値Tff_iniを設定し、現在のフィードフォワード時定数探索ステップdiv_Tffにフィードフォワード時定数探索最大ステップdmax_Tffを設定する。また、前記構造体配列data[]の並びを、格納するTffが小さい順にdata[0],data[1],data[2]と初期化する。この為に、次データ指示インデックスnextをdata[0].next=1、data[1].next=2、data[2].next=0とし、更に、最小Tffデータ指示インデックスsm_indexをsm_index=0とする。また、現在の取得データ数をゼロとする為に初期取得データ数カウンタdat_count=0とし、処理202に移行する。処理202では、前述した図10の限界フィードフォワードゲインKff_bd探索フローチャートを実施し、処理203に移行する。処理203では、現在のフィードフォワード時定数Tffをdata[dat_count].Tffに保存し、現在のTffでの限界フィードフォワードゲインKff_bdをdata[dat_count].Kff_bdに保存する。また、現在のTffおよびKff_bdにおける優先位置指令パターンに対する整定時間St_bdをdata[dat_count].St_bdに保存し、判定処理204に移行する。判定処理204では、初期取得データ数カウンタdat_countの値を評価し、Tffに関するデータ数が3点あれば判定処理205に移行し、データ数が3点無いならば、処理206に移行する。処理206では、現在のフィードフォワード時定数Tffに現在のフィードフォワード時定数探索ステップdiv_Tffを加算し、初期取得データ数カウンタdat_countの値に1加算し、前記処理202に移行する。前記判定処理205では、優先位置指令パターンに対する整定時間St_bdがフィードフォワード時定数Tffに関して下に凸か否かを判定する。ここの処理は具体的には、次の通りであれば、下に凸と判断して、処理207に移行する。すなわち、data[sm_index].St_bd>data[data[sm_index].next].St_bd、且つdata[data[data[sm_index].next].next].St_bd>data[data[sm_index].next].St_bdである。処理207では、現在のフィードフォワード時定数探索ステップdiv_Tffを半減し、判定処理208に移行する。前記判定処理208では、現在のフィードフォワード時定数探索ステップdiv_Tffの大きさがフィードフォワード時定数探索最小ステップdmin_Tff以上か否かを判定し、以上であれば判定処理209に移行し、未満であれば処理210に移行する。前記判定処理209では3点データの内、最小Tffでの優先位置指令パターンに対する整定時間St_bdと、最大TffでのSt_bdの大小関係を比較する。
Next, the flowcharts of FIGS. 12 to 14 will be described in order. First, the flowchart starts at 200. In the
具体的には、data[sm_index].St_bd>data[data[data[sm_index].next].next].St_bdが成立するか否かを判定し、成立する場合には、処理212に移行する。処理212では、新規のデータを2番目に大きいTffと最大Tffとの中点に取得する為に、Tffを2番目に大きいTffとdiv_Tffを加算した値とする。具体的には、現在のフィードフォワード時定数Tffをdata[data[sm_index].next].Tff+div_Tffで更新し、処理213に移行する。処理213では、前述した図10の限界フィードフォワードゲインKff_bd探索フローチャートを実施し、処理214に移行する。処理214では、現在最小のTffに関するデータを保存した配列要素を前記処理213で取得した新規データで上書き更新する。この為に、現在のフィードフォワード時定数Tffをdata[sm_index].Tffに保存し、現在のTffでの限界フィードフォワードゲインKff_bdをdata[sm_index].Kff_bdに保存する。そして、現在のTffおよびKff_bdにおける優先位置指令パターンに対する整定時間St_bdをdata[sm_index].St_bdに保存する。更に、これまで最小のTffに関するデータを保存していた配列要素を、今後2番目に大きいTffに関するデータとなる新規データで上書き更新したことによる次データ指示インデックスnextの乱れを修正する。具体的には、data[sm_index].nextの値を一時変数tmpに退避した上で、data[sm_index].nextをdata[data[sm_index].next].nextで更新する。また、data[data[sm_index].next].nextをsm_indexで更新し、data[data[data[sm_index].next].next].nextを前記一時変数tmpの値で更新する。最後に、sm_indexを前記一時変数tmpの値で更新し、前記判定処理205に移行する。前記判定処理209において、data[sm_index].St_bd>data[data[data[sm_index].next].next].St_bdが成立しない場合には、処理215に移行する。処理215では、新規のデータを最小Tffと2番目に大きいTffとの中点に取得する為に、Tffを2番目に大きいTffからdiv_Tffを減算した値とする。具体的には、現在のフィードフォワード時定数Tffをdata[data[sm_index].next].Tff−div_Tffで更新し、処理216に移行する。処理216では、前述した図10の限界フィードフォワードゲインKff_bd探索フローチャートを実施し、処理217に移行する。処理217では、現在最大のTffに関するデータを保存した配列要素を処理216で取得した新規データで上書き更新する為、現在のフィードフォワード時定数Tffをdata[data[data[sm_index].next].next].Tffに保存する。そして、現在のTffでの限界フィードフォワードゲインKff_bdをdata[data[data[sm_index].next].next].Kff_bdに保存する。また、現在のTffおよびKff_bdにおける優先位置指令パターンに対する整定時間St_bdをdata[data[data[sm_index].next].next].St_bdに保存する。更に、これまで最大のTffに関するデータを保存していた配列要素を、今後2番目に大きいTffに関するデータとなる新規データで上書き更新したことによる次データ指示インデックスnextの乱れを修正する。具体的には、data[sm_index].nextの値を一時変数tmpに退避した上で、data[sm_index].nextをdata[data[sm_index].next].nextで更新する。また、data[data[sm_index].next].nextをdata[data[data[sm_index].next].next].nextで更新する。さらに、data[data[data[sm_index].next].next].nextを前記一時変数tmpの値で更新し、前記判定処理205に移行する。前記判定処理208において、div_Tff≧dmin_Tffが成立しない場合には、処理210に移行する。処理210では、最適フィードフォワード時定数Tff_optに2番目に大きいTffであるdata[data[sm_index].next].Tffをセットする。そして、最適フィードフォワードゲインKff_optに番目に大きいTffにおける限界フィードフォワードゲインKff_bdであるdata[data[sm_index].next].Kff_bdをセットし、終了状態211に移行する。一方、前記判定処理205において、優先位置指令パターンに対する整定時間St_bdがフィードフォワード時定数Tffに関して下に凸でない場合には、判定処理218に移行する。判定処理218では、優先位置指令パターンに対する整定時間St_bdがフィードフォワード時定数Tffに関して下に単調増加か否かを判定する。ここでは、data[sm_index].St_bd<data[data[sm_index].next].St_bd<data[data[data[sm_index].next].next].St_bdならば、単調増加と判断し、処理219に移行する。処理219では、単調増加であることから、St_bdの減少を期待して、最小Tffデータの延長上に新規データを取得する。具体的には、現在のフィードフォワード時定数Tffをdata[sm_index].Tff−div_Tffで更新し、処理220に移行する。処理220では、前述した図10の限界フィードフォワードゲインKff_bd探索フローチャートを実施し、処理221に移行する。処理221では、現在最大のTffに関するデータを保存した配列要素を前記処理220で取得した新規データで上書き更新する。この為に、現在のフィードフォワード時定数Tffをdata[data[data[sm_index].next].next].Tffに保存する。そして、現在のTffでの限界フィードフォワードゲインKff_bdをdata[data[data[sm_index].next].next].Kff_bdに保存する。また、現在のTffおよびKff_bdにおける優先位置指令パターンに対する整定時間St_bdをdata[data[data[sm_index].next].next].St_bdに保存する。更に、これまで最大のTffに関するデータを保存していた配列要素に、最小のTffに関するデータを上書き更新したことによる最小Tffデータ指示インデックスsm_indexの更新を実施する。すなわち、data[data[sm_index].next].nextの代入で実施し、前記判定処理205に移行する。前記判定処理218で単調増加と判定されなかった場合には、単調減少と考えて処理222に移行する。処理222では、単調減少であることから、St_bdの更なる減少を期待して、最大Tffデータの延長上に新規データを取得する。具体的には、現在のフィードフォワード時定数Tffをdata[sm_index].Tff+3×div_Tffで更新し、処理223に移行する。処理223では、前述した図10の限界フィードフォワードゲインKff_bd探索フローチャートを実施し、処理224に移行する。処理224では、現在最小のTffに関するデータを保存した配列要素を前記処理223で取得した新規データで上書き更新する。この為に、現在のフィードフォワード時定数Tffをdata[sm_index].Tffに保存し、現在のTffでの限界フィードフォワードゲインKff_bdをdata[sm_index].Kff_bdに保存する。また、現在のTffおよびKff_bdにおける優先位置指令パターンに対する整定時間St_bdをdata[sm_index].St_bdに保存する。更に、これまで最小のTffに関するデータを保存していた配列要素に、最大のTffに関するデータを上書き更新したことによる最小Tffデータ指示インデックスsm_indexの更新を実施する。すなわち、data[sm_index].nextの代入で実施し、前記判定処理205に移行する。
Specifically, data [sm_index]. St_bd> data [data [data [sm_index]. next]. next]. It is determined whether or not St_bd is established. If it is established, the process proceeds to
このように、予め登録した全位置指令パターンにつき、オーバーシュート量を所定(許容)値以内に抑えつつ、指定された特定の位置指令パターンでの整定時間を最小化する位置フィードフォワード制御パラメータの自動探索を行うことができる。 As described above, the automatic position feedforward control parameter that minimizes the settling time for the specified specific position command pattern while suppressing the overshoot amount within a predetermined (allowable) value for all the previously registered position command patterns. Search can be performed.
なお、処理203、処理214、処理217、処理221、処理224において、data[].St_bdには、優先位置指令パターンに対する整定時間St_bdをセットしたが、評価した全位置指令パターンの内、最も長かった整定時間をセットしてもよい。
In the
次に、調整パラメータ設定画面の実施例を図17,図18に示す。 Next, examples of adjustment parameter setting screens are shown in FIGS.
図17は、本発明の第1の実施例であるフィードバック制御パラメータの自動調整に際して、ユーザが調整条件を入力するパソコンの画面構成例である。図17における各入力項目は、前述の各調整パラメータに対応し、例えば、290は最小位置応答周波数Fp_minに、291は最大位置応答周波数Fp_maxに、292は位置応答周波数増分ステップdiv_Fpに対応する。また、293は最小速度応答周波数Fs_minに、294は最大速度応答周波数Fs_maxに、295は速度応答周波数増分ステップdiv_Fsに、296は位置偏差θeの振動振幅許容値θvibに、297は整定監視タイムアウト時間timeoutに対応する。また、ステップ状の位置指令を自動生成するか、手動設定するかをユーザ側で選択可能とする為に、排他的に選択できるチェックボックス298と299を設けた。ここで、298を選択した場合、図2のフローチャートに示した処理が実行され、位置指令パターンが自動設定される。一方、299を選択した場合には、加減速時間300、移動距離301、最大速度302の各項目をユーザ自身が設定し、位置指令パターンを決定する必要がある。
FIG. 17 is a screen configuration example of a personal computer in which a user inputs adjustment conditions when the feedback control parameter is automatically adjusted according to the first embodiment of the present invention. Each input item in FIG. 17 corresponds to each adjustment parameter described above. For example, 290 corresponds to the minimum position response frequency Fp_min, 291 corresponds to the maximum position response frequency Fp_max, and 292 corresponds to the position response frequency increment step div_Fp. Also, 293 to a minimum speed response frequency Fs_min, 294 is the maximum speed response frequency Fs_max, 295 the speed response frequency increment Div_Fs, 296 the oscillation amplitude tolerance theta vib of the
図18は、本発明の第2の実施例である位置フィードフォワード制御パラメータの自動調整に際して、ユーザが調整条件を入力するパソコンの画面構成例である。図18における各入力項目は、前述の各調整パラメータに対応し、例えば、311はフィードフォワードゲイン探索最小ステップdmin_Kffに、312はフィードフォワードゲイン探索最大ステップdmax_Kffに対応する。また、314はフィードフォワード時定数初期値Tff_iniに、316は同じく時定数探索最小ステップdmin_Tffに、317は同じく時定数探索最大ステップdmax_Tffに、318は整定監視タイムアウト時間timeoutに対応する。 FIG. 18 is a screen configuration example of a personal computer in which the user inputs adjustment conditions when the position feedforward control parameter is automatically adjusted according to the second embodiment of the present invention. Each input item in FIG. 18 corresponds to each adjustment parameter described above. For example, 311 corresponds to the minimum feedforward gain search step dmin_Kff, and 312 corresponds to the maximum feedforward gain search step dmax_Kff. Further, 314 corresponds to the feedforward time constant initial value Tff_ini, 316 also corresponds to the time constant search minimum step dmin_Tff, 317 similarly corresponds to the time constant search maximum step dmax_Tff, and 318 corresponds to the settling monitoring timeout time timeout.
また、320から324はそれぞれ、位置指令パターン1から位置指令パターン5の調整条件設定画面であり、320から324の番号で指し示したパターン名の表記部分をマウスでクリックすることにより、該パターンの設定画面を開くことができる。なお、図18では、位置指令パターン1の設定画面が開いた状態であるが、他の位置指令パターンの設定画面も同様の構成である。よって、300には該位置指令パターンでの加減速時間、301には該位置指令パターンでの移動距離、302には該位置指令パターンでの最大速度を設定し、該位置指令パターンを決定する。また、325は該位置指令パターンでのオーバーシュート量の許容値に、326は該位置指令パターンでの整定判定用偏差posin_plsに対応する。チェックボックス327は該位置指令パターンでの調整を行うか否かを設定する為のものである。また、位置フィードフォワード時定数調整の実施有無を設定する為に、選択項目313を設けた。313の選択項目には「調整あり」と「調整なし」があり、「調整なし」を選択すると、図10のフローチャートを実行し、現在の位置フィードフォワード時定数に対して、位置フィードフォワードゲインのみが調整される。一方、「調整あり」を選択した場合には、図12〜14のフローチャートを実行し、位置フィードフォワードゲイン・時定数両方の調整が行われる。また、整定時間を最小化する最優先位置指令パターンを指定する為に、選択項目319を設けた。313の選択項目では、前記チェックボックス327でチェックを付けた位置指令パターンと「整定時間最大パターン」の中から1つを選択することができる。
図19は、第1の実施例、第2の実施例に共通する本発明を採用できる電動機制御装置の全体のシステム構成図である。図19において、341はボールネジユニット、342は電動機、343は電動機343の位置検出器、345は負荷344を搭載するスライダー、339はサーボアンプ、346は電動機342の位置検出信号をサーボアンプ339に伝送するケーブルである。また、347はサーボアンプ339から電動機342に駆動電力を供給するケーブル、349はサーボアンプに電源を供給するケーブルである。352は、フィードバック制御パラメータおよび位置フィードフォワード制御パラメータの自動調整に際して、ユーザが調整条件を入力するパソコン、353はパソコン352からの調整条件をサーボアンプ339に伝送する為の通信ケーブルである。
FIG. 19 is an overall system configuration diagram of an electric motor control apparatus that can employ the present invention common to the first and second embodiments. In FIG. 19, 341 is a ball screw unit, 342 is an electric motor, 343 is a position detector of the
次に、前述の第1の実施形態、第2の実施形態の説明に用いた図1、図8の符号と図19における符号との対応関係を説明する。電動機1は342に、位置検出器5は343に、負荷2は344および345に、駆動軸3はボールネジユニット341内部のボールネジに対応する。また、次の構成要素はサーボアンプ339に含まれる。すなわち、電力変換器4を筆頭に、減算器6、位置制御器7、速度演算器8、減算器9、速度制御器10、電流検出器11、減算器12、および電流制御器13等の通常の制御装置である。また、本発明によって付加されたフィードバック制御パラメータチューニング部14または17のほか、位置フィードフォワード制御器15、加算器16なども、サーボアンプ339に含まれている。
Next, the correspondence relationship between the reference numerals in FIGS. 1 and 8 and the reference numerals in FIG. 19 used in the description of the first and second embodiments will be described. The
1…電動機、2…駆動対象負荷、3…連結軸、4…電力変換器、5…位置検出器、6…減算器、7…位置制御器、8…速度演算器、9…減算器、10…速度制御器、11…電流検出器、12…減算器、13…電流制御器、14…フィードバック制御パラメータチューニング部、15…位置フィードフォワード制御器、16…加算器、17…フィードバック及び位置フィードフォワード制御パラメータチューニング部、θM *…位置指令パターン、θM…位置検出値、θe…位置偏差、ωM *…速度指令値、ωM…速度検出値、ωe…速度偏差、Iq *…トルク電流指令値、Iq…トルク電流検出値、Ie…電流偏差、ωFB *…位置制御器出力信号、ωFF *…位置フィードフォワード制御器出力信号。
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