CN106921334B - 调整装置、控制参数调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供调整装置、控制参数调整方法、信息处理程序及记录介质，即使在尚未识别实际的惯性值的阶段，也可实现不易产生超调量的控制。开发辅助装置(10)将位置比例增益相对于速度比例增益的比率设定得比在伺服驱动器(20)尚未识别负载机械(40)的实际的惯性值的情况下设定的比率更小。

Description

调整装置、控制参数调整方法
技术领域
本发明涉及对伺服电机的控制参数进行调整的调整装置等。
背景技术
以往，已知设定用于控制伺服电机的位置增益、速度增益及惯性值等的控制参数来控制该伺服电机的驱动的控制系统。例如，在以下披露的专利文献1中公开了一种伺服系统的开发系统，该伺服系统的开发系统包括伺服电机、用于调整该伺服电机的位置增益及速度增益的开发辅助装置以及设定惯性值的伺服驱动器。
专利文献1：日本特开2011-244668号公报(于2011年12月1日公开)
发明内容
然而，在上述这种以往技术中，由于相对于通过开发辅助装置设定的位置增益及速度增益独立地通过伺服驱动器设定惯性值，所以在调整前的惯性值的设定值与实际的惯性值等特性大不相同的情况下，存在如下的问题：基于该以往技术的位置控制的稳定性变低，在控制参数的调整过程中可能产生很大的超调量(overshoot)。另外，还存在如下的问题：通过变更上述惯性值的设定值而导致控制特性突变，致使可能发生调整过程中的振荡及电机动作的突变。
本发明是鉴于上述问题点而提出的，其目的在于，实现即使在尚未识别实际的惯性值的阶段，也不易产生超调量的控制。
为了解决上述问题，本发明的一个方面的调整装置为伺服电机的控制参数的调整装置，其具有增益调整部，该增益调整部同时调整对上述伺服电机进行控制的伺服驱动器中用于位置控制的位置比例增益及上述伺服驱动器中用于速度控制的速度比例增益，在上述伺服驱动器尚未识别负载机械的实际的惯性值的阶段，上述增益调整部将上述位置比例增益相对于上述速度比例增益的比率设定得比在上述伺服驱动器识别了上述负载机械的实际的惯性值的情况下设定的比率更小。
根据上述的结构，上述调整装置在尚未识别上述负载机械的实际的惯性值的阶段，将上述位置比例增益相对于上述速度比例增益的比率设定得比在上述伺服驱动器识别了上述负载机械的实际的惯性值的情况下设定的比率更小。在该情况下，由上述伺服驱动器进行的位置控制的传递函数中的衰减系数比在识别了上述负载机械的实际的惯性值的情况下的衰减系数更大。因此，上述调整装置产生如下的效果：即使在尚未识别上述负载机械的实际的惯性值的阶段，也能够使上述伺服驱动器实现不易产生超调量的控制。
优选地，在上述伺服驱动器尚未识别上述负载机械的实际的惯性值的阶段，上述增益调整部根据被设想为上述负载机械的惯性值的最大值，将上述比率设定得比在上述伺服驱动器识别了上述负载机械的实际的惯性值的情况下设定的比率更小。
根据上述的结构，上述调整装置根据被设想为上述负载机械的惯性值的最大值，来设定上述比率。在此，上述调整装置由于考虑了设想为上述负载机械的惯性值的最大值，而在考虑了实际上控制变得最不稳定的状态的前提下设定比率。因此，上述调整装置产生如下的效果：即使在尚未识别上述负载机械的实际的惯性值的阶段，也能够使上述伺服驱动器实现不易产生超调量的控制。
优选地，上述调整装置还具有惯性接收部，该惯性接收部从上述伺服驱动器接收通过上述伺服驱动器控制的负载机械的惯性值，在上述惯性接收部从上述伺服驱动器接收在尚未识别上述负载机械的实际的惯性值的阶段的初始惯性值的期间内，上述增益调整部将上述比率设定为在上述伺服驱动器识别了上述负载机械的实际的惯性值的情况下设定的值乘以惯性商值而得到的值，上述惯性商值为上述初始惯性值除以上述最大值而得到的值。
根据上述的结构，上述调整装置将上述比率设定为在识别了上述负载机械的实际的惯性值的情况下设定的值乘以惯性商值而得到的值，上述惯性商值为上述初始惯性值除以上述最大值而得到的值。在该情况下，无论初始惯性值与实际的惯性值偏离成何种程度，上述调整装置都能够将衰减系数设定在一定值以上。因此，上述调整装置产生如下的效果：即使在尚未识别上述负载机械的实际的惯性值的阶段，也能够使上述伺服驱动器实现不易产生超调量的控制。
优选地，上述增益调整部对上述位置比例增益及上述速度比例增益进行增益调整，使上述位置比例增益及上述速度比例增益的值从初始值逐渐提高，直到响应达到最佳为止。
根据上述的结构，在上述调整装置中，通过对上述位置比例增益及上述速度比例增益进行增益调整，使上述位置比例增益及上述速度比例增益的值从初始值逐渐值提高。因此，上述调整装置产生如下的效果：由于使上述伺服驱动器以控制量逐渐变大的方式进行控制，所以能够实现不易产生超调量的控制。
优选地，当上述惯性接收部从上述伺服驱动器接收被识别为上述负载机械的实际的惯性值的实际惯性值时，上述增益调整部设定接收上述实际惯性值之后的上述速度比例增益，以使接收上述实际惯性值之后的上述速度比例增益和上述实际惯性值的积等于接收上述实际惯性值之前的上述速度比例增益和上述初始惯性值的积。
根据上述的结构，上述调整装置设定接收上述实际惯性值后的速度比例增益，以使接收上述实际惯性值之后的速度比例增益和上述实际惯性值的积等于接收上述实际惯性值之前的速度比例增益和初始惯性值的积。因此，即使上述初始惯性值与上述实际惯性值相差很大，上述调整装置也能够不使上述伺服驱动器的速度控制特性变化太大地平滑地过渡。因此，上述调整装置产生能够防止控制中的振荡及动作的突变等的效果。
优选地，上述增益调整部基于接收上述实际惯性值之后的上述速度比例增益，来设定接收上述实际惯性值之后的上述位置比例增益。
根据上述的构成，基于接收上述实际惯性值之后的上述速度比例增益来设定上述调整装置基于接收上述实际惯性值之后的上述位置比例增益。因此，即使初始惯性值与实际惯性值相差很大，由于基于接收上述实际惯性值之后的上述速度比例增益来设定接收上述实际惯性值之后的上述位置比例增益，所以上述调整装置能够利用接收实际惯性值之后的上述速度比例增益，在位置控制的特性稳定的条件的范围内规定位置比例增益的值。因此，上述调整装置产生能够实现不易产生超调量的控制的效果。
另外，为了解决上述问题，本发明的一个方面的控制参数调整方法为伺服电机的控制参数调整方法，其包括同时调整对上述伺服电机进行控制的伺服驱动器中用于位置控制的位置比例增益及上述伺服驱动器中用于速度控制的速度比例增益的增益调整步骤，在上述伺服驱动器尚未识别负载机械的实际的惯性值的阶段，在上述增益调整步骤中，将上述位置比例增益相对于上述速度比例增益的比率设定得比在上述伺服驱动器识别了上述负载机械的实际的惯性值的情况下设定的比率更小。
根据上述的结构，上述控制参数调整方法在尚未识别上述负载机械的实际的惯性值的阶段，将上述位置比例增益相对于上述速度比例增益的比率设定得比在上述伺服驱动器识别了上述负载机械的实际的惯性值的情况下设定的比率更小。在该情况下，由上述伺服驱动器进行的位置控制的传递函数中的衰减系数比在识别了上述负载机械的实际的惯性值的情况下的衰减系数更大。因此，上述控制参数调整方法产生如下的效果：即使在尚未识别上述负载机械的实际的惯性值的阶段，也能够使上述伺服驱动器实现不易产生超调量的控制。
本发明产生即使在尚未识别实际的惯性值的阶段也实现不易产生超调量的效果。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的开发辅助装置的主要部分构成的框图。
图2是示出包括图1的开发辅助装置在内的控制系统的概要的图。
图3是示出与图1的开发辅助装置进行通信的伺服驱动器所具有的各结构与传递要素之间的对应关系的图。
图4是关于与图1的开发辅助装置进行通信的伺服驱动器的块状示意图(blockdiagram)。
图5是示出图1的开发辅助装置所执行的处理的流程的流程图。
图6是示出本发明的实施方式2的开发辅助装置的主要部分构成的框图。
图7是示出图6的开发辅助装置所执行的处理的流程的流程图。
图8是示出本发明的实施方式3的开发辅助装置的主要部分构成的框图。
图9是示出以往的开发辅助装置的概要的图。
图10是示出以往的开发辅助装置所执行的处理的流程的流程图。
其中，附图标记说明如下：
10 开发辅助装置
20 伺服驱动器
60 开发辅助装置
70 开发辅助装置
30 伺服电机
40 负载机械
100 增益调整部
600 增益调整部
700 增益调整部
Jmax 被设想为负载机械的惯性值的最大值
J0 初始惯性值
Jp 实际惯性值(负载机械的实际的惯性值)
Kpp 位置比例增益
Kvp 速度比例增益
具体实施方式
实施方式1
以下,基于图1至图5，对本发明的实施方式1进行详细的说明。对附图中相同或相当部分标注相同的附图标记不重复对其进行说明。为了易于理解本发明的一个方面的开发辅助装置10(伺服电机30的控制参数的调整装置)，首先，利用图2说明包括开发辅助装置10在内的控制系统1的概要。此外，在后面利用图9及图10进行说明的以往的开发辅助装置90也在与控制系统1同样的环境下进行利用。
实施方式1的控制系统的概要
图2是示出包括开发辅助装置10在内的控制系统1的概要的图。如图2所示，控制系统1包括开发辅助装置10、伺服驱动器20、伺服电机30、由伺服电机30驱动的负载机械40以及控制器(PLC，Programmable Logic Controller：可编程逻辑控制器)80。
开发辅助装置10是用于对伺服驱动器20利用的控制参数进行设定及调整的装置。即，开发辅助装置10以使伺服驱动器20的响应状态成为最佳的方式对伺服驱动器20的控制参数(特别是位置增益及速度增益)进行自动调整。开发辅助装置10由例如个人计算机实现，通过执行保存在个人计算机中的程序，使该计算机作为开发辅助装置10发挥功能。
开发者(例如伺服系统的用户)利用开发辅助装置10对在伺服驱动器20中所利用的控制参数进行设定及调整。例如，用户从在开发辅助装置10的画面显示的多个控制参数中选择想要进行设定并调整的控制参数，并对所选择的控制参数进行设定并调整。设定并调整后的参数从开发辅助装置10向伺服驱动器20传送。
伺服驱动器20存储由开发辅助装置10设定并调整后的控制参数，并且按照该控制参数驱动伺服电机30，从而控制伺服电机30的驱动。即，伺服驱动器20利用由开发辅助装置10设定的(调整的)控制参数，进行伺服电机30的控制，使伺服电机30驱动负载机械40。另外，针对伺服驱动器20发出的用于电机动作的指令例如通过由开发辅助装置10进行的设定而被执行，或也可以通过来自上级控制器(例如，图2的控制器80)的输入而被执行。即，伺服驱动器20从控制器80接收控制信号，并基于接收到的控制信号来控制伺服电机30。例如，伺服驱动器20基于上述控制信号，以使伺服电机30以规定的旋转速度旋转规定量的方式来驱动伺服电机30。而且，伺服驱动器20推算控制对象(例如，由伺服电机30驱动的负载机械40及伺服电机30的)的惯性值。伺服驱动器20在装置自身中存储装置自身推算出的上述惯性值，并且在驱动伺服电机30时利用该惯性值来作为控制参数。
控制器80向伺服驱动器20发送用于驱动控制(例如，定位控制等)伺服电机30的指令(控制信号)，来控制伺服驱动器20。控制器80向例如存储有由开发辅助装置10设定并调整后的控制参数的伺服驱动器20发送控制信号，来控制伺服驱动器20。
伺服驱动器20与开发辅助装置10、伺服电机30及控制器80分别以可通信的方式连接，该连接方式为任意的有线连接方式或无线连接方式。例如，开发辅助装置10与伺服驱动器20通过任意的通信线缆连接，具体来说，可以通过USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)线缆来连接。另外，伺服驱动器20与伺服电机30可以通过例如专用线缆来连接。伺服驱动器20与控制器80可以通过例如EtherCAT(以太网控制自动化技术，为注册商标)进行通信连接。
至此为止，利用图2说明了包括开发辅助装置10在内的控制系统1的概要。以下，为了易于理解开发辅助装置10，基于图9及图10来说明以往的开发辅助装置90。此外，以往的开发辅助装置90在与控制系统1同样的环境下进行利用。即，以往的开发辅助装置90与本发明的一个方面的开发辅助装置10同样地，与伺服驱动器21以可通信的方式进行连接，对存储在伺服驱动器21中的控制参数进行设定及调整。而且，伺服驱动器21存储由以往的开发辅助装置90设定并调整后的控制参数，并且按照该控制参数来驱动伺服电机30，控制伺服电机30的驱动。
以往的开发辅助装置
图9是示出以往的开发辅助装置90的概要的图。以往的开发辅助装置90以使伺服驱动器21的响应状态成为最佳的方式对伺服驱动器21的控制参数(具体来说，位置增益及速度增益)进行自动调整。以往的开发辅助装置90具有以往的增益调整部900，以往的增益调整部900包括对位置增益进行设定并调整的位置增益设定部901以及对速度增益进行设定并调整的速度增益设定部902。以往的开发辅助装置90一边使由位置控制器211利用的位置增益及由速度控制器212利用的速度增益依次增大一边提高响应性，从而决定最佳的增益(位置增益及速度增益)。
伺服驱动器21利用由以往的开发辅助装置90设定的控制参数(具体来说，位置增益及速度增益)和装置自身推算出的控制参数(具体来说，负载机械40(及伺服电机30)的惯性值)来控制伺服电机30。即，伺服驱动器21利用由以往的开发辅助装置90设定的位置增益及速度增益和装置自身推算出的上述惯性值，使伺服电机30驱动负载机械40。伺服驱动器21包括位置控制器211、速度控制器212、转矩控制器213、微分器214及惯性推算部215。
位置控制器211进行例如比例控制(P控制)，具体来说，根据从外部(例如，从用户)赋予的指令位置pcmd与从编码器50获取的反馈位置pfb之间的偏差即位置偏差，输出指令速度vcmd。在此，位置控制器211具有位置比例增益Kpp作为控制参数，指令位置pcmd、反馈位置pfb、指令速度vcmd及位置比例增益Kpp的关系能够用以下的关系表示。即，“vcmd＝Kpp*(pcmd-pfb)”。
速度控制器212进行例如比例积分控制(PI控制)，具体来说，根据指令速度vcmd与反馈速度vfb(检测速度)之间的偏差即速度偏差来输出指令转矩τcmd，其中，反馈速度vfb(检测速度)是微分器214基于来自编码器50的反馈位置pfb而计算出的。在此，速度控制器212具有速度比例增益Kvp、速度积分增益Kvi、惯性设定值Jc作为控制参数，指令速度vcmd、反馈速度vfb、指令转矩τcmd、速度比例增益Kvp、速度积分增益Kvi、惯性设定值Jc的关系能够用以下的关系表示。即，“τcmd＝Jc*Kvp*(1+Kvi/s)*(vcmd-vfb)”。此外，惯性设定值Jc为通过后述的惯性推算部215推算出的负载机械40(及伺服电机30)的惯性值。另外，s为拉普拉斯算子。
转矩控制器213基于通过速度控制器212生成的指令转矩τcmd，来控制伺服电机30。微分器214基于来自编码器50的反馈位置pfb计算出反馈速度vfb，并将计算出的反馈速度vfb通知给惯性推算部215。
惯性推算部215基于由转矩控制器213根据指令转矩τcmd向伺服电机30指示的转矩和反馈速度vfb(检测速度)，来推算负载机械40(及伺服电机30)的惯性值。即，惯性推算部215根据反馈速度vfb和向伺服电机30赋予的转矩，来推算负载机械40(及伺服电机30)的惯性值。
此外，在以下的说明中，有时将惯性推算部215尚未识别(推算出)负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值(实际惯性值Jp)的阶段称为“调整前”。另外，有时将在调整前的阶段由惯性推算部215推算出的负载机械40(及伺服电机30)的惯性值称为“初始惯性值”。
伺服驱动器21将由惯性推算部215推算出的负载机械40(及伺服电机30)的惯性值作为控制参数恰当应用于对伺服电机30的控制。即，由惯性推算部215推算出的负载机械40(及伺服电机30)的惯性值被速度控制器212用作惯性设定值Jc。
编码器50检测伺服电机30的位置，例如检测伺服电机30的旋转角度。编码器50将检测出的位置发送至伺服驱动器21。此外，编码器50可以检测伺服电机30的速度，也可以将检测出的速度发送至伺服驱动器21。在该情况下，伺服驱动器21也可以不具有根据由编码器50检测出的伺服电机30的位置而计算伺服电机30的速度的微分器214。
用于伺服电机30的电机动作的指令通过由以往的开发辅助装置90进行的设定而被执行，或通过来自未图示的上级控制器(例如，图2的控制器80)的输入而被执行。
图10是示出以往的开发辅助装置90所执行的处理的流程的流程图，特别是示出以往的开发辅助装置90所执行的位置增益及速度增益的调整处理的流程(调整流程)的流程图。以往的开发辅助装置90首先进行控制参数初始设定(S910)，也就是将位置增益及速度增益的初始值通知给伺服驱动器21。
接着，以往的开发辅助装置90向伺服驱动器21赋予指令来驱动伺服电机30，以执行定位动作(试行)(S920)。也就是，以往的开发辅助装置90利用通知给伺服驱动器21的位置增益及速度增益的初始值使伺服电机30动作，使伺服电机30驱动负载机械40。然后，以往的开发辅助装置90(或伺服驱动器21)计测响应状态(S930)，也就是，例如从编码器50获取利用位置增益及速度增益的初始值进行定位动作的结果。然后，以往的开发辅助装置90利用计测到的响应状态(例如从编码器50获取到的定位动作的结果)判断响应状态是否达到最佳(S940)。
当判断为响应状态没有达到最佳时(在S940中判断为否)，以往的开发辅助装置90增大增益(位置增益及速度增益)(S950)，也就是，将比与判断为不是最佳的响应状态对应的位置增益及速度增益更大的值的位置增益及速度增益通知给伺服驱动器21。然后，反复执行从S920到S940为止的处理。也就是，以往的开发辅助装置90一边依次增大位置增益及速度增益，一边提高伺服驱动器21的响应性。当判断为响应状态达到最佳时(在S940中判断为是)，以往的开发辅助装置90完成调整作业，也就是，决定最佳的增益(位置增益及速度增益)。
也就是，以往的开发辅助装置90依次增大位置增益(具体来说，位置比例增益Kpp)和速度增益(具体来说，速度比例增益Kvp及速度积分增益Kvi)并提高响应性，若响应状态达到最佳则结束调整。
此外，负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的推算是通过伺服驱动器21的惯性推算部215以与以往的开发辅助装置90的例如S930的处理并行的方式来执行的。也就是，惯性推算部215以相对于以往的开发辅助装置90执行的位置增益及速度增益的调整流程独立的方式推算负载机械40(及伺服电机30)的惯性值，并更新速度控制器212所利用的惯性设定值Jc。
通过以上说明可知，伺服驱动器21所利用的控制参数中的位置增益及速度增益的值由以往的开发辅助装置90设定。另一方面，伺服驱动器21所利用的控制参数中的惯性设定值Jc是利用了在伺服驱动器21内自动推算出的值，具体来说，是利用了由惯性推算部215推算出的值。也就是，伺服驱动器21所利用得控制参数中的位置增益及速度增益的值以与由伺服驱动器21的惯性推算部215推算出的负载机械40(及伺服电机30)的惯性值无关的方式通过以往的开发辅助装置90来设定并调整。
在此，在惯性推算部215尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值(实际惯性值Jp)的阶段，可能发生以下的状况。即，在由惯性推算部215推算出的负载机械40(及伺服电机30)的惯性值(也就是，速度控制器212所利用的惯性设定值Jc)与实际的控制对象的特性(例如，负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值，即实际惯性值Jp)大不相同的情况下，伺服驱动器21的位置控制的稳定性下降，在调整过程中可能会产生很大的超调量。
另外，还有可能因改变在伺服驱动器21内设定的惯性设定值Jc，也就是，因改变由惯性推算部215推算的负载机械40(及伺服电机30)的惯性值而导致伺服驱动器21的控制特性突变，致使可能发生调整过程中的振荡及电机动作的突变等问题。具体来说，因改变由惯性推算部215针对负载机械40(及伺服电机30)的惯性值推算出的推算值，使得速度控制器212所利用的惯性设定值Jc被改变，从而速度控制器212的控制特性可能突变。
若对以上说明了概要的以往的开发辅助装置90存在的问题更详细地说明，则能够整理为以下两个问题(问题1及问题2)。
以往技术的问题1
以往的开发辅助装置90在控制参数的调整过程中，例如按照参数表来设定向伺服驱动器21通知的位置增益(例如，位置比例增益Kpp)和速度增益(例如，速度比例增益Kvp及速度积分增益Kvi)。以往的开发辅助装置90所利用的上述参数表本来是被设计为确保由伺服驱动器21进行的位置控制的稳定性的增益(位置增益及速度增益)的组合。然而，在调整前的(即，在惯性推算部215尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值即实际惯性值Jp的阶段的)惯性设定值Jc与实际的装置的特性(例如，上述实际惯性值Jp)大不相同的情况下，位置控制的稳定性可能会有悖于上述参数表的设计意图而变低。
以往技术的问题2
在通过伺服驱动器21的惯性推算部215使得惯性设定值Jc从较小的值自动更新为较大的值的情况下，伺服驱动器21的速度控制器212的特性急剧变化，由此，可能会引起伺服电机30(负载机械40)的振荡及动作的突变等危险的现象。
为了解决以往的开发辅助装置90存在的上述问题1，本发明的一个方面的开发辅助装置10以即使调整前的惯性设定值Jc与实际的装置的特性(负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值即实际惯性值Jp)偏离很大程度也确保由伺服驱动器20进行的位置控制的稳定性的方式，来设定惯性推算前(也就是，“调整前”)的增益。开发辅助装置10以即使在惯性推算部215尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际惯性值Jp的阶段的惯性设定值Jc与实际的装置的特性偏离很大程度也确保由伺服驱动器20进行的位置控制的稳定性的方式，来设定“调整前”的位置增益及速度增益。即，开发辅助装置10以使惯性值、位置增益及速度增益在控制参数的调整前及调整过程中一直处于稳定的关系的方式，对惯性值、位置增益及速度增益进行调整。因此，开发辅助装置10能够对惯性值、位置增益及速度增益等控制参数进行安全的调整，具体来说，能够实现抑制了产生超调量的可能性的控制。
为了易于理解开发辅助装置10，对开发辅助装置10的概要进行如下说明。即，开发辅助装置10是伺服电机30的控制参数的调整装置，其具有增益调整部100，该增益调整部100同时调整控制伺服电机30的伺服驱动器20中用于位置控制的位置比例增益Kpp及伺服驱动器20中用于速度控制的速度比例增益Kvp，在伺服驱动器20尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的阶段，增益调整部100将上述位置比例增益Kpp相对于上述速度比例增益Kvp的比率设定得比在伺服驱动器20识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下设定的比率更小。
根据上述的结构，开发辅助装置10在负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp尚未被识别的阶段，将位置比例增益Kpp相对于速度比例增益Kvp的比率设定得比在伺服驱动器20识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下设定的比率更小。在该情况下，由伺服驱动器20进行的位置控制的传递函数中的衰减系数ζ比在识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下的衰减系数ζ更大。因此，开发辅助装置10产生如下的效果：即使在负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp尚未被识别的阶段，也能够使伺服驱动器20实现不易产生超调量的控制。
在伺服驱动器20尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的阶段，开发辅助装置10的增益调整部100根据被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的最大值Jmax，将上述比率(位置比例增益Kpp相对于速度比例增益Kvp的比率)设定得比在伺服驱动器20识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下设定的比率更小。
根据上述的结构，开发辅助装置10根据被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的最大值Jmax来设定上述比率。在此，开发辅助装置10考虑被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的最大值Jmax，由此在考虑了实际上控制变得最不稳定的状态的前提下设定比率。因此，开发辅助装置10发挥如下的效果：即使在负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp尚未被识别的阶段，也能够使伺服驱动器20实现不易产生超调量的控制。
开发辅助装置10还具有装置接收部112(惯性接收部)，该装置接收部112从伺服驱动器20接收由伺服驱动器20控制的负载机械40(及伺服电机30)的惯性值(由惯性推算部209推算出的惯性值，即惯性设定值Jc)，在装置接收部112从伺服驱动器20接收负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp尚未被识别的阶段的初始惯性值J0的期间，增益调整部100将上述比率设定为在伺服驱动器20识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下设定的比率的值乘以惯性商值而得到的值，其中，惯性商值为上述初始惯性值J0除以上述最大值Jmax而得到的值。
根据上述的结构，开发辅助装置10将上述比率设定为在负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp被识别了的情况下设定的比率的值乘以惯性商值而得到的值，其中，惯性商值为初始惯性值J0除以上述最大值Jmax而得到的值。在该情况下，无论初始惯性值J0与实际的惯性值Jp偏离成何种程度，开发辅助装置10都能够将衰减系数ζ设定在一定值以上。因此，开发辅助装置10产生如下的效果：即使在负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp尚未被识别的阶段，也能够使伺服驱动器20实现不易产生超调量的控制。
增益调整部100对上述位置比例增益Kpp及上述速度比例增益Kvp进行增益调整，使上述位置比例增益Kpp及上述速度比例增益Kvp的值从初始值起逐渐提高，直到响应达到最佳为止。
根据上述的结构，在开发辅助装置10中，通过对上述位置比例增益Kpp及上述速度比例增益Kvp进行增益调整，使对上述位置比例增益Kpp及上述速度比例增益Kvp的值从初始值起逐渐提高。因此，开发辅助装置10产生如下的效果：由于使伺服驱动器20以控制量逐渐变大的方式进行控制，所以能够实现不易产生超调量的控制。
以下，利用图1、图3及图4，对以上说明了概要的开发辅助装置10以及利用由开发辅助装置10设定(调整)的控制参数进行伺服电机30的驱动控制的伺服驱动器20进行详细的说明。
本发明的一个方面的开发辅助装置的详细内容
图1是示出开发辅助装置10的主要部分构成的框图。开发辅助装置10以使伺服驱动器20的响应状态达到最佳的方式对伺服驱动器20的控制参数进行自动调整，具体来说，具有增益调整部100和装置通信部110。增益调整部100对位置增益(上述位置比例增益Kpp)及速度增益(上述速度比例增益Kvp)进行增益调整，使位置增益(上述位置比例增益Kpp)及速度增益(上述速度比例增益Kvp)的值从初始值起逐渐提高，直到响应成为最佳为止。
此外，以下，对由开发辅助装置10(增益调整部100)调整、控制且由伺服驱动器20利用的位置增益及速度增益分别为位置比例增益Kpp及速度比例增益Kvp的例子进行说明。即，在以下的说明中，只要没有特别限定，则“位置增益”是指“位置比例增益Kpp”，“速度增益”是指“速度比例增益Kvp”。
增益调整部100在伺服驱动器20尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的阶段，具体来说，在装置接收部112从伺服驱动器20接收尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的阶段的初始惯性值J0的期间内，以如下方式设定位置比例增益Kpp相对于速度比例增益Kvp的比率(以下，简称为“速度位置比率”)。即，增益调整部100将上述速度位置比率设定得比在伺服驱动器20识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下设定的速度位置比率更小。增益调整部100尤其是根据被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的最大值Jmax，将上述速度位置比率设定得比在伺服驱动器20识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下设定的速度位置比率小。增益调整部100例如将位置比例增益Kpp相对于速度比例增益Kvp的比率设定为在伺服驱动器20识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下设定的值乘以惯性商值而得到的值，其中，惯性商值为上述初始惯性值J0除以上述最大值Jmax(被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的最大值)而得到的值。
增益调整部100包括位置增益设定部101、速度增益设定部102、位置速度比率调整部103、惯性值判断部104及惯性值获取部105。位置增益设定部101生成由伺服驱动器20的位置控制器204利用的位置增益。速度增益设定部102生成由伺服驱动器20的速度控制器205利用的速度增益。将由位置增益设定部101及速度增益设定部102各自生成的位置增益及速度增益各自通知给位置速度比率调整部103。
位置速度比率调整部103对由位置增益设定部101生成的位置增益与由速度增益设定部102生成的速度增益之间的比率进行调整。位置速度比率调整部103设定上述速度位置比率，也就是，对位置增益及速度增益的值进行调整，以使位置增益与速度增益的比率(也就是，速度位置比率)成为规定的范围内的值。
位置速度比率调整部103尤其是根据“伺服驱动器20是否识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp”来调整上述速度位置比率。即，位置速度比率调整部103根据由惯性值获取部105(装置接收部112)从伺服驱动器20获取的惯性值是伺服驱动器20尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的阶段的初始惯性值J0或是由惯性推算部209识别的负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp，来调整上述速度位置比率。
位置速度比率调整部103当从惯性值判断部104获知了伺服驱动器20尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的判断结果，也就是获知了惯性值获取部105所获取的惯性值是上述初始惯性值J0的判断结果时，以如下的方式设定上述速度位置比率。即，位置速度比率调整部103将上述速度位置比率设定为比在伺服驱动器20识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下设定的速度位置比率更小，尤其是，根据被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的最大值Jmax，将上述速度位置比率设定为比在识别了实际的惯性值Jp的情况下设定的速度位置比率更小。位置速度比率调整部103例如将上述速度位置比率设定为在伺服驱动器20识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下设定的速度位置比率值乘以惯性商值而得到的值，其中，惯性商值为上述初始惯性值J0除以上述最大值Jmax而得到的值。
然后，将通过位置速度比率调整部103以使上述速度位置比率成为期望的值的方式调整了的位置增益(位置比例增益Kpp)和速度增益(速度比例增益Kvp)经由装置发送部111发送至伺服驱动器20。此外，位置速度比率调整部103可以以使上述速度位置比率(位置比例增益Kpp与速度比例增益Kvp的比率)成为期望的值的方式，将由位置增益设定部101生成的位置增益(位置比例增益Kpp)的值固定，而对由速度增益设定部102生成的速度增益(速度比例增益Kvp)的值进行调整。另外，位置速度比率调整部103也可以以使上述速度位置比率成为期望的值的方式，将由速度增益设定部102生成的速度比例增益Kvp的值固定，而对由位置增益设定部101生成的位置比例增益Kpp的值进行调整。而且，位置速度比率调整部103还可以以使上述速度位置比率成为期望的值的方式，分别对由位置增益设定部101生成的位置比例增益Kpp的值和由速度增益设定部102生成的速度比例增益Kvp的值进行适当调整。即，只要将以使上述速度位置比率成为期望的值的方式通过位置速度比率调整部103调整了的位置增益(位置比例增益Kpp)和速度增益(速度比例增益Kvp)经由装置发送部111发送至伺服驱动器20即可。
位置速度比率调整部103(增益调整部100)当从惯性值判断部104获知了伺服驱动器20识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的判断结果，也就是获知了由惯性值获取部105获取的惯性值为由伺服驱动器20识别了的负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的判断结果时，执行以下的处理。即，增益调整部100(位置速度比率调整部103)逐渐提高(增大)由位置增益设定部101生成的位置比例增益Kpp及由速度增益设定部102生成的速度比例增益Kvp的值，直到伺服驱动器20的响应达到最佳为止。增益调整部100(位置速度比率调整部103)一边依次增大位置比例增益Kpp和速度比例增益Kvp一边提高伺服驱动器20的响应性，来决定最佳的设定值(最佳的位置比例增益Kpp及速度比例增益Kvp)。
对以上说明了的位置速度比率调整部103进行如下整理。即，位置速度比率调整部103从位置增益设定部101及速度增益设定部102分别获取由位置增益设定部101生成的位置增益及由速度增益设定部102生成的速度增益。另外，位置速度比率调整部103从惯性值判断部104获取如下的判断结果，即，伺服驱动器20是否识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的判断结果，也就是由惯性值获取部105(装置接收部112)获取的惯性值是上述初始惯性值J0或是实际的惯性值Jp的判断结果。而且，位置速度比率调整部103从惯性值获取部105获取上述初始惯性值J0及被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的最大值Jmax或负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp。
然而，位置速度比率调整部103在由惯性值获取部105获取的惯性值为上述初始惯性值J0的情况下，对位置增益及速度增益进行调整，以使位置增益(位置比例增益Kpp)与速度增益(速度比例增益Kvp)的比率(速度位置比率)成为规定的范围内的值的方式。然后，将调整后的位置增益及速度增益经由装置发送部111通知给伺服驱动器20，以使伺服驱动器20将调整后的位置增益及速度增益用作控制参数。
位置速度比率调整部103将上述速度位置比率设定得比在伺服驱动器20识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下设定的速度位置比率更小，尤其是，根据被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的最大值Jmax，将上述速度位置比率设定得比在识别了实际的惯性值Jp的情况下设定的比率更小。位置速度比率调整部103例如将上述速度位置比率设定为在伺服驱动器20识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下设定的速度位置比率的值乘以惯性商值而得到的值，其中惯性商值是上述初始惯性值J0除以上述最大值Jmax而得到的值。如上所述，位置速度比率调整部103例如从惯性值获取部105获取上述初始惯性值J0及被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的最大值Jmax。
惯性值判断部104判断伺服驱动器20是否识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp。更具体来说，惯性值判断部104判断由惯性值获取部105(装置接收部112)从伺服驱动器20获取的惯性值，是伺服驱动器20尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的阶段的初始惯性值J0，或是由惯性推算部209识别的负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp。惯性值判断部104将上述判断结果通知给位置速度比率调整部103。
惯性值判断部104经由装置接收部112从伺服驱动器20获取例如后述的识别信息，利用该识别信息判断由惯性值获取部105从伺服驱动器20获取的惯性值是上述初始惯性值J0或是上述实际的惯性值Jp。在此，识别信息是指从伺服驱动器20输出的信息，是识别伺服驱动器20的惯性推算部209是否识别了(推算出)负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的信息。但是，不限于上述方法，惯性值判断部104只要能够判断伺服驱动器20是否识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp，并将判断结果通知给位置速度比率调整部103即可。例如，惯性值判断部104可以在惯性值获取部105(装置接收部112)从伺服驱动器20以规定时间间隔获取的惯性值在规定次数以上都是相同值的情况下，判断为伺服驱动器20识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp。也就是，在上述情况下，惯性值判断部104可以判断为“由惯性值获取部105获取的惯性值为负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp”。
惯性值获取部105将装置接收部112从伺服驱动器20接收到的惯性值通知给位置速度比率调整部103。若在伺服驱动器20的惯性推算部209识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp之后，则由惯性值获取部105(装置接收部112)从伺服驱动器20获取的惯性值为被识别的负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp。在伺服驱动器20尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的阶段，由惯性值获取部105从伺服驱动器20获取的惯性值为被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的值即初始惯性值J0。或者，惯性值获取部105也可以在上述的阶段，从伺服驱动器20获取初始惯性值J0及被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的最大值Jmax。
惯性值获取部105在获取了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下，将所获取的实际的惯性值Jp通知给位置速度比率调整部103。在尚未获取负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下，惯性值获取部105将初始惯性值J0(或初始惯性值J0及被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的最大值Jmax)通知给位置速度比率调整部103。
装置通信部110包括装置发送部111及装置接收部112。装置发送部111向伺服驱动器20发送由增益调整部100设定的位置比例增益Kpp及速度比例增益Kvp。装置接收部112从伺服驱动器20接收由伺服驱动器20的惯性推算部209推算出的负载机械40(及伺服电机30)的惯性值。装置接收部112还可以从伺服驱动器20接收识别信息，该识别信息是区别从伺服驱动器20接收到的惯性值是在惯性推算部209尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的阶段的初始惯性值J0还是由惯性推算部209识别的负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的信息。
此外，至此为止，对在通过伺服驱动器20的惯性推算部209识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp之前的阶段，伺服驱动器20仍向开发辅助装置10发送表示“惯性推算部209尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的”的信息(识别信息)及负载机械40(及伺服电机30)的初始惯性值J0的例子进行了说明。然而，开发辅助装置10并不必须从伺服驱动器20获取负载机械40(及伺服电机30)的初始惯性值J0(或初始惯性值J0及被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的最大值Jmax)。
例如，装置接收部112也可以在通过惯性推算部209识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp之前的阶段，仅接收表示“惯性推算部209尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp”的信息(识别信息)。而且，从装置接收部112获知了装置接收部112仅接收到了表示“惯性推算部209尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp”的识别信息这一情况的惯性值获取部105可以有意图地执行以下的处理。即，惯性值获取部105可以将适当设定的初始惯性值J0(及被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的最大值Jmax)通知给位置速度比率调整部103。
与本发明的一个方面的开发辅助装置进行通信的伺服驱动器的详细内容图3是示出与开发辅助装置10进行通信的伺服驱动器20所具有的各结构与传递要素之间的对应关系的图。图4是关于伺服驱动器20的块状示意图。
伺服驱动器20利用由开发辅助装置10设定并调整了的控制参数(具体来说，位置增益及速度增益)和装置自身推算出的控制参数(具体来说，负载机械40(及伺服电机30)的惯性值)控制伺服电机30，使其驱动负载机械40。针对伺服驱动器20发出的用于电机动作的指令例如通过由开发辅助装置10进行的设定而被执行，或通过来自图2例示的控制器80的输入而被执行。
伺服驱动器20包括驱动器通信部201、存储部202、位置控制器204、速度控制器205、转矩控制器206、第一微分器207、第二微分器208及惯性推算部209。
驱动器通信部201通过无线通信手段或有线通信手段与开发辅助装置10等其他装置进行通信，以交换规定的数据。更具体来说，驱动器通信部201将由惯性推算部209推算出的负载机械40(及伺服电机30)的惯性值发送至开发辅助装置10。另外，驱动器通信部201从开发辅助装置10接收由开发辅助装置10设定的位置增益(位置比例增益Kpp)及速度增益(速度比例增益Kvp)。驱动器通信部201将从开发辅助装置10接收到的位置增益及速度增益保存至控制参数表203。
存储部202包括伺服驱动器20所使用的各种数据。存储部202存储伺服驱动器20(尤其是位置控制器204、速度控制器205、转矩控制器206、第一微分器207、第二微分器208及惯性推算部209)所执行的(1)控制程序、(2)OS程序、(3)用于执行各种功能的应用程序及(4)在执行该应用程序时读取的各种数据。上述的(1)～(4)的数据存储在例如ROM(readonly memory：只读存储器)、闪存、EPROM(Erasable Programmable ROM：可擦可编程只读存储器)、EEPROM(注册商标)(Electrically EPROM：电可擦可编程只读存储器)、HDD(HardDisc Drive：硬盘驱动)等非易失性存储装置内。另外，在存储部202中保存有控制参数表203。
在控制参数表203中保存有用于控制伺服驱动器20的控制参数，也就是，保存有伺服驱动器20控制伺服电机30的驱动所用的位置增益(位置比例增益Kpp)、速度增益(速度比例增益Kvp)以及惯性值(惯性设定值Jc)等。
如图3及图4所示，位置控制器204进行例如比例控制(P控制)，具体来说，根据从外部(例如从用户)赋予的指令位置pcmd与从编码器50获取的反馈位置pfb之间的偏差即位置偏差来输出指令速度vcmd。在此，位置控制器204参照控制参数表203获取位置比例增益Kpp来作为控制参数。在此，指令位置pcmd、反馈位置pfb、指令速度vcmd及位置比例增益Kpp的关系能够以如下的方式表示。即，“vcmd＝Kpp*(pcmd-pfb)”。
速度控制器205进行例如比例控制(P控制)，具体来说，根据指令速度vcmd与反馈速度vfb之间的偏差即速度偏差来输出指令转矩τcmd，其中，反馈速度vfb是由第一微分器207基于来自编码器50的反馈位置pfb而计算出的。在此，速度控制器205参照控制参数表203，获取速度比例增益Kvp和惯性设定值Jc来作为控制参数。在此，指令速度vcmd、反馈速度vfb、指令转矩τcmd、速度比例增益Kvp以及惯性设定值Jc的关系能够以如下的方式表示。即，“τcmd＝Jc*Kvp*(vcmd-vfb)”。此外，在上述的说明中，对速度控制器205进行比例控制(P控制)的例子进行了说明，但速度控制器205并非必须进行P控制，速度控制器205也可以进行PI控制。
转矩控制器206基于由速度控制器205生成的指令转矩τcmd来控制伺服电机30。第一微分器207基于来自编码器50的反馈位置pfb，计算出反馈速度vfb。第二微分器208基于由第一微分器207计算出的反馈速度vfb来计算加速度，并将计算出的加速度通知给惯性推算部209。
惯性推算部209根据转矩控制器206基于指令转矩τcmd向伺服电机30指示的转矩和由第二微分器208计算出的加速度，来推算负载机械40(及伺服电机30)的惯性值。伺服驱动器20随时将通过惯性推算部209推算出的结果用作在伺服电机30的控制中所利用的控制参数(惯性设定值Jc)。另外，就通过惯性推算部209推算出的结果而言，作为惯性设定值Jc而从伺服驱动器20通知给开发辅助装置10。惯性推算部209将推算出的负载机械40(及伺服电机30)的惯性值作为惯性设定值Jc保存在控制参数表203中。
此外，如上所述，在惯性推算部209尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际惯性值Jp的阶段，存在“惯性设定值Jc＝初始惯性值J0”的关系。在惯性推算部209尚未识别上述实际惯性值Jp的阶段，从伺服驱动器20向开发辅助装置10通知惯性设定值Jc(＝初始惯性值J0)及被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的最大值Jmax。在惯性推算部209识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际惯性值Jp的阶段，从伺服驱动器20向开发辅助装置10通知惯性设定值Jc(＝实际惯性值Jp)。
编码器50检测伺服电机30的位置，例如检测伺服电机30的旋转角度。编码器50将检测到的位置发送至伺服驱动器20。此外，编码器50可以检测伺服电机30的速度，还可以将检测到的速度发送至伺服驱动器20。在该情况下，伺服驱动器20可以不具有根据由编码器50检测到的伺服电机30的位置而计算伺服电机30的速度的第一微分器207。
控制参数的初始值的设定
接着，针对到此为止说明了结构的开发辅助装置10及伺服驱动器20，说明由位置速度比率调整部103(增益调整部100)调整的位置比例增益Kpp与速度比例增益Kvp在实际上应该具有何种关系(比率)。
若将转矩控制器206的传递函数看作1并将作为控制对象的负载机械40及伺服电机30看作惯性值Jp的单一惯性，则位置控制的传递函数成为如以下的数学式1所示的二阶延迟的形式。
[数学式1]
此外，在数学式1中，s表示拉普拉斯算子，Jc表示速度控制器205的惯性设定值。此时的衰减系数ζ如以下的数学式2所示。
[数学式2]
在此，当利用“常数α”将位置比例增益Kpp和速度比例增益Kvp规定为“Kpp＝Kvp/α”时，在速度控制器205的惯性设定值Jc与控制对象(负载机械40及伺服电机30)的惯性值Jp一致的情况下，数学式1示出的传递函数变成如以下的数学式3所示。
[数学式3]
此时的衰减系数ζ如以下的数学式4所示为规定的值，能够在将位置控制的稳定性保持为一定的状态下调整增益。即，当位置比例增益Kpp与速度比例增益Kvp被规定为满足“Kpp＝Kvp/α”的关系时，能够保持位置控制的稳定性。在此，常数α例如能够设为4以上的实数，另外，能够设为4。
[数学式4]
接着，以如下的数学式5所示的方式规定可驱动的控制对象(负载机械40及伺服电机30)的惯性值Jp的范围。此外，Jmax表示被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的最大值，Jmin表示被设想为负载机械40(及伺服电机30)的惯性值的最小值。该范围是作为伺服驱动器20及伺服电机30的规格来决定的。
[数学式5]
Jmin≤Jp≤Jmax
针对位置比例增益Kpp、速度比例增益Kvp及惯性设定值Jc，如数学式6所示那样地设定各自的初始值(初始速度比例增益Kvp0和初始惯性设定值J0)。
[数学式6]
Jc＝J0
Kvp＝KvpO
若如数学式6所示那样地设定控制参数，则数学式2示出的衰减系数ζ如以下的数学式7所示。
[数学式7]
无论惯性设定值Jc的初始值与控制对象(负载机械40及伺服电机30)的惯性值Jp偏离成何种程度，衰减系数ζ均在规定以上，确保了位置控制的稳定性。以下，利用图5，针对以上说明了结构的详细内容等的开发辅助装置10，说明开发辅助装置10所执行的处理的流程。
本发明的一个方面的开发辅助装置所执行的处理
图5是示出开发辅助装置10所执行的处理的流程的流程图，尤其是，是示出开发辅助装置10所执行的位置增益(位置比例增益Kpp)及速度增益(速度比例增益Kvp)的调整处理的流程(调整流程)的流程图。开发辅助装置10首先对控制参数(位置增益及速度增益)进行初始设定(S10)，以使位置增益相对于速度增益的比率小于在识别了实际惯性值(负载机械40及伺服电机30的惯性值Jp)的情况下设定的比率小，也就是，将位置增益及速度增益的初始值通知给伺服驱动器20。
接着，开发辅助装置10向伺服驱动器20赋予指令使其驱动伺服电机30，进行定位动作(试行)(S20)。也就是，开发辅助装置10利用通知给伺服驱动器20的位置增益及速度增益的初始值来使伺服电机30动作，从而驱动负载机械40。然后，开发辅助装置10使伺服驱动器20计测响应状态。
开发辅助装置10配合对响应状态的计测，使伺服驱动器20执行惯性推算(S30)。也就是，开发辅助装置10使伺服驱动器20的惯性推算部209根据利用位置增益及速度增益的初始值使伺服驱动器20执行的定位动作，推算负载机械40(及伺服电机30)的惯性值。
在由惯性推算部209进行的惯性推算未完成的情况下(在S40中判断为否)，也就是，在惯性推算部209尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下，开发辅助装置10执行以下的处理。即，在没有准确推算出负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下(尚未识别的情况)，由于增益(位置增益及速度增益)过低(过小)，所以认为没有产生推算惯性值所需的加速度及转矩。因此，开发辅助装置10增大向伺服驱动器20通知的增益(位置增益及速度增益)(S60)，也就是，使伺服驱动器20设定更大值的位置增益及速度增益。然后，开发辅助装置10再次执行S20及S30的处理。开发辅助装置10执行S60、S20及S30的处理，直到基于惯性推算部209的惯性推算完成为止，也就是直到惯性推算部209能够识别实际的惯性值Jp为止。
在由惯性推算部209进行的惯性推算完成了的情况下(在S40中判断为是)，也就是，在惯性推算部209识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下，开发辅助装置10使伺服驱动器20更新惯性设定值和增益(S50)。具体来说，使控制参数表203保存由惯性推算部209识别了的“负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp”。另外，使控制参数表203保存与“负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp”对应的最佳增益(位置增益及速度增益)。
以上说明了详细内容的由开发辅助装置10执行的控制参数调整方法能够整理为以下内容。即，开发辅助装置10所执行的控制参数调整方法为伺服电机30的控制参数调整方法，具有同时调整控制伺服电机30的伺服驱动器20中用于位置控制的位置比例增益Kpp及伺服驱动器20中用于速度控制的速度比例增益Kvp的增益调整步骤(S10)，在伺服驱动器20尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的阶段，在上述增益调整步骤中，将上述位置比例增益Kpp相对于上述速度比例增益Kvp的比率设定为比在伺服驱动器20识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下设定的该比率更小。
根据上述的结构，上述控制参数调整方法在尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的阶段，将位置比例增益Kpp相对于速度比例增益Kvp的比率设定为比在伺服驱动器20识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下设定的该比率更小。在该情况下，由伺服驱动器20进行的位置控制的传递函数中的衰减系数比在识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下的衰减系数大。因此，上述控制参数调整方法在尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的阶段，也能够使伺服驱动器20实现不易产生超调量的控制。
实施方式2
基于图6及图7说明本发明的另一实施方式，如下所示。此外，为了保证记载的简洁性，仅对与实施方式1不同的构成(处理的顺序及处理的内容)进行说明。即，在实施方式1中记载的构成等也可全部包含在本实施方式内。另外，对在实施方式1中记载的用语的定义也相同。
实施方式2的开发辅助装置的概要
首先，为了易于理解本发明的实施方式2的开发辅助装置60(伺服电机30的控制参数的调整装置)，针对利用图9及图10说明了的以往的开发辅助装置90与开发辅助装置60之间的不同点进行说明。如上所述，利用图9及图10说明了的以往的开发辅助装置90及伺服驱动器21存在作为问题2而示出的以下的问题。
即，以往的开发辅助装置90在改变由伺服驱动器21的速度控制器212利用的惯性设定值Jc的时间点，使伺服驱动器21不改变伺服驱动器21所利用的位置增益及速度增益。具体来说，改变伺服驱动器21的惯性推算部215针对负载机械40(及伺服电机30)的惯性值推算出的推算值，在速度控制器212使用改变后的惯性设定值Jc的时间点，速度控制器212所使用的速度增益与在改变惯性设定值Jc之前所使用的速度增益不变。因此，在通过伺服驱动器21的惯性推算部215使得惯性设定值Jc从较小的值自动更新为较大的值的情况下，伺服驱动器21的速度控制器212的特性急剧变化，由此，可能会引起伺服电机30(负载机械40)的振荡及动作的突变等危险的现象。
为了解决以往的开发辅助装置90存在的上述问题2，本发明的实施方式2的开发辅助装置60在伺服驱动器20(惯性推算部209)更新惯性设定值时，与改变后的惯性设定值相匹配地更新通知给伺服驱动器20的速度增益，以使更新前后的速度控制器205的特性变化不大。
用于解决以往的开发辅助装置90及伺服驱动器21存在的问题2的开发辅助装置60能够整理为以下内容。即，当开发辅助装置60的装置接收部112从伺服驱动器20接收作为负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp而识别的实际惯性值Jp时，开发辅助装置60的增益调整部100设定接收上述实际惯性值Jp之后的上述速度比例增益K’vp，以使接收上述实际惯性值Jp后的上述速度比例增益K’vp和上述实际惯性值Jp的积等于接收上述实际惯性值Jp前的上述速度比例增益Kvp和上述初始惯性值J0的积相等的方式，来。
根据上述的结构，开发辅助装置60设定接收上述实际惯性值Jp后的速度比例增益K’vp，以使接收上述实际惯性值Jp后的速度比例增益K’vp和上述实际惯性值Jp的积等于接收上述实际惯性值Jp前的速度比例增益Kvp和初始惯性值J0的积。因此，即使上述初始惯性值J0与上述实际惯性值Jp相差很大，开发辅助装置60也能够不使伺服驱动器20的速度控制特性变化太大而平滑地过渡。因此，开发辅助装置60产生能够防止控制中的振荡及动作的突变等的效果。
开发辅助装置60的增益调整部100基于接收上述实际惯性值Jp后的上述速度比例增益K’vp，来设定接收上述实际惯性值Jp后的上述位置比例增益K’pp。
根据上述的结构，开发辅助装置60基于接收上述实际惯性值Jp后的上述速度比例增益K’vp，来设定接收上述实际惯性值Jp后的上述位置比例增益K’pp。因此，即使初始惯性值J0与实际惯性值Jp相差很大，由于基于接收上述实际惯性值Jp后的上述速度比例增益K’vp来设定接收上述实际惯性值Jp后的上述位置比例增益K’pp，所以开发辅助装置60能够利用接收实际惯性值Jp后的速度比例增益K’vp，在位置控制的特性稳定的条件的范围内规定位置比例增益K’pp。具体来说，开发辅助装置60基于以下说明的数学式8，以满足“K’pp＝K’vp/α”的方式决定位置比例增益K’pp。由此，开发辅助装置60产生能够设定实现不易产生超调量的最佳位置比例增益K’pp的效果。接着，利用图6针对以上说明了概要的开发辅助装置60说明其详细的内容。
图6是示出开发辅助装置60的主要部分构成的框图。开发辅助装置60与图1例示的开发辅助装置10的不同点如下。即，开发辅助装置60具有速度惯性值积调整部601来取代开发辅助装置10的位置速度比率调整部103。开发辅助装置60除了具有速度惯性值积调整部601来取代位置速度比率调整部103这一点以外，具有与开发辅助装置10同样的结构。因此，以下，以速度惯性值积调整部601为中心进行说明，对其他结构省略说明。
即，开发辅助装置60具有增益调整部600，增益调整部600包含速度惯性值积调整部601来取代增益调整部100所包含的位置速度比率调整部103。当惯性值获取部105(装置接收部112)获取负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值(实际惯性值Jp)时，速度惯性值积调整部601以如下的方式对伺服驱动器20设定的(通知的)速度比例增益K’vp进行调整。
即，速度惯性值积调整部601对接收上述实际惯性值Jp后的速度比例增益(新速度比例增益K’vp)进行设定，以使接收实际惯性值Jp之后通知给伺服驱动器20的新的速度比例增益(新速度比例增益K’vp)和上述实际惯性值Jp的积等于惯性值获取部105获取实际惯性值Jp之前开发辅助装置60向伺服驱动器20通知的速度比例增益Kvp(旧速度比例增益Kvp)和初始惯性值J0(在尚未识别实际惯性值Jp的阶段的初始惯性值J0)的积。
另外，速度惯性值积调整部601在惯性值获取部105获取了上述实际惯性值Jp之后，向伺服驱动器20一并通知(设定)上述新速度比例增益K’vp、和利用以下示出的方法调整的(控制的)位置比例增益(新位置比例增益K’pp)。也就是，速度惯性值积调整部601向伺服驱动器20通知通过以下示出的方法计算出的新位置比例增益K’pp，来用作控制参数。
即，速度惯性值积调整部601对接收上述实际惯性值Jp后的位置比例增益(新位置比例增益K’pp)进行设定，以使接收上述实际惯性值Jp的前的位置比例增益Kpp相对于速度比例增益Kvp的比率等于接收上述实际惯性值Jp后的该比率。若将接收上述实际惯性值Jp之前开发辅助装置60向伺服驱动器20通知的位置比例增益(位置增益)称为“旧位置比例增益Kpp”，则速度惯性值积调整部601以如下方式对新位置比例增益K’pp进行设定。速度惯性值积调整部601以使上述新位置比例增益K’pp相对于上述新速度比例增益K’vp的比率等于上述旧位置比例增益Kpp与上述旧速度比例增益Kvp的比率的方式，来设定上述新位置比例增益K’pp。
定位动作及惯性推算
开发辅助装置60通知由增益调整部600(速度惯性值积调整部601)设定的(调整的)增益(位置比例增益Kpp及速度比例增益Kvp)。开发辅助装置60向伺服驱动器20赋予指令，利用向伺服驱动器20通知的增益使伺服电机30进行驱动，执行定位动作。伺服驱动器20的惯性推算部209对所执行的定位动作的响应状态进行计测，利用计测结果来推算控制对象(负载机械40及伺服电机30)的惯性值。此外，在惯性推算部209无法准确推算惯性值的情况下，认为是由于增益过低，所以没有产生推算所需的加速度及转矩。因此，开发辅助装置60使伺服驱动器20提高增益(通知更大值的增益)，来执行定位动作。从伺服驱动器20向开发辅助装置60通知由惯性推算部209根据定位动作而推算出的惯性值的推算结果Je。
若通过惯性推算部209得到惯性的推算结果Je，则增益调整部600(速度惯性值积调整部601)以当时的速度比例增益K’vp为基础，如以下的数学式8所示那样地更新通知给伺服驱动器20的(使伺服驱动器20设定的)控制参数。
[数学式8]
Jc＝Je
即，如数学式8所示，设定更新后的速度比例增益Kvp，以使惯性推算结果Je和更新后的速度比例增益Kvp的积与初始惯性值J0和在得到惯性的推算结果时的速度比例增益K’vp的积彼此相等。而且，如数学式8所示，基于上述更新后的速度比例增益Kvp来对更新后的位置比例增益Kpp进行更新。更具体来说，以使更新后的位置比例增益Kpp和更新后的速度比例增益Kvp满足“Kpp＝Kvp/α”的关系的方式来规定位置比例增益Kpp。
开发辅助装置60如数学式8所示的那样对通知给伺服驱动器20的控制参数进行更新，由此，在更新前后，速度控制器205的特性如以下的数学式9所示的那样不发生变化。
[数学式9]
Gbefore＝J0·K′vp
定位动作及响应状态计测
开发辅助装置60向伺服驱动器20赋予指令来驱动伺服电机30，进行定位动作(试行)，并计测响应状态。然后，开发辅助装置60依次增大通知给伺服驱动器20的位置增益(位置比例增益Kpp)和速度增益(速度比例增益Kvp)，来提高伺服驱动器20的响应性。然后，若伺服驱动器20的响应状态达到最佳，则开发辅助装置60结束控制参数(位置增益及速度增益)的调整。
图7是示出开发辅助装置60所执行的处理的流程的流程图，尤其是，是示出在通过惯性推算部209得到惯性值的推算结果Je之后开发辅助装置60所执行的位置增益及速度增益的调整处理的流程(调整流程)的流程图。
如图7所示，开发辅助装置60首先向伺服驱动器20赋予指令使其驱动伺服电机30，进行定位动作(试行)(S110)。也就是，开发辅助装置60利用通知给伺服驱动器20的位置增益及速度增益来使伺服电机30动作，从而使其驱动负载机械40。然后，开发辅助装置60使伺服驱动器20计测响应状态(S120)，也就是，从例如编码器50获取利用被通知的位置增益及速度增益执行的定位动作的结果。然后，开发辅助装置60利用计测出的响应状态(从例如编码器50获取的定位动作的结果)，判断响应状态是否达到最佳(S130)。
当判断为响应状态没有达到最佳时(在S130中判断为否)，开发辅助装置60增大增益(位置增益及速度增益)(S140)，也就是，向伺服驱动器21通知比与判断为并非最佳的响应状态对应的位置增益及速度增益更大的值的位置增益及速度增益。然后，反复执行从S110到S130为止的处理。也就是，开发辅助装置90一边依次增大位置增益及速度增益一边提高伺服驱动器21的响应性。
当判断为响应状态达到最佳时(在S130中判断为是)，开发辅助装置60完成对于向伺服驱动器20通知的速度增益及位置增益的调整工作，也就是，决定最佳增益(位置增益及速度增益)，并将该最佳增益用于伺服驱动器20。
也就是，开发辅助装置60一边调整位置增益(位置比例增益Kpp)和速度增益(速度比例增益Kvp)，以使位置增益相对于速度增益的比率恒定，一边依次增大位置增益和速度增益以提高响应性。若响应状态达到最佳则结束调整。
实施方式3
基于图8说明本发明的另一实施方式，如下所示。此外，为了保证记载的简洁性，仅对与实施方式1及实施方式2不同的构成(处理的顺序及处理的内容)进行说明。即，在实施方式1及实施方式2中记载的构成等也可全部包含在本实施方式内。另外，对在实施方式1及实施方式2中记载的用语的定义也相同。
为了易于理解本发明的实施方式3的开发辅助装置70(伺服电机30的控制参数的调整装置)，针对与利用图9及图10说明了的以往的开发辅助装置90之间的不同点进行说明。
图8是示出本发明的实施方式3的开发辅助装置70的主要部分构成的框图。开发辅助装置70与图6例示的开发辅助装置60之间的不同点如下。即，开发辅助装置70具有开发辅助装置60所不具有的、开发辅助装置10的位置速度比率调整部103。即，开发辅助装置70兼具有开发辅助装置10所具有的构成和开发辅助装置60所具有的构成双方。具体来说，开发辅助装置70的增益调整部700包括位置增益设定部101、速度增益设定部102、位置速度比率调整部103、惯性值判断部104、惯性值获取部105及速度惯性值积调整部601。
因此，开发辅助装置70能够连续执行由开发辅助装置10执行的处理和由开发辅助装置60执行的处理。具体来说，开发辅助装置70为伺服电机30的控制参数的调整装置，具有增益调整部700，该增益调整部700同时调整控制伺服电机30的伺服驱动器20中用于位置控制的位置比例增益Kpp及伺服驱动器20中用于速度控制的速度比例增益Kvp。
在伺服驱动器20尚未识别负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的阶段，增益调整部700将上述位置比例增益Kpp相对于上述速度比例增益Kvp的比率设定得比在伺服驱动器20识别了负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的情况下设定的比率更小。
另外，当开发辅助装置70的装置接收部112从伺服驱动器20接收被识别为负载机械40(及伺服电机30)的实际的惯性值Jp的实际惯性值Jp时，开发辅助装置70的增益调整部700对接收上述实际惯性值Jp后的上述速度比例增益K’vp进行设定，以使接收上述实际惯性值Jp后的上述速度比例增益K’vp和上述实际惯性值Jp的积等于接收上述实际惯性值Jp前的上述速度比例增益Kvp和上述初始惯性值J0的积。
而且，在此，开发辅助装置70的增益调整部700基于接收上述实际惯性值Jp后的上述速度比例增益K’vp，来设定接收上述实际惯性值Jp后的上述位置比例增益K’pp。
基于软件的实施例
开发辅助装置10、开发辅助装置60及开发辅助装置70的控制模块(尤其是，位置增益设定部101、速度增益设定部102、位置速度比率调整部103、惯性值判断部104、惯性值获取部105及速度惯性值积调整部601)可以通过形成于集成电路(IC芯片)等的逻辑电路(硬件)来实现，也可以利用CPU(Central Processing Unit：中央处理器)通过软件来实现。
在为后者的情况下，开发辅助装置10、开发辅助装置60及开发辅助装置70具有执行实现各功能的软件即程序的命令的CPU、以计算机(或CPU)可读取的方式记录有上述程序及各种数据的ROM(Read Only Memory：只读存储器)或存储装置(将这些称为“记录介质”)、以及展开上述程序的RAM(Random Access Memory：随机存储器)等。然后，通过计算机(或者CPU)从上述记录介质读取并执行上述程序，来达到本发明的目的。作为上述记录介质，能够利用“非临时性的有形介质”，例如磁带、磁盘、卡、半导体存储器、可编程逻辑电路等。另外，上述程序可以经由能够传送该程序的任意传送介质(通信网络、广播波等)供给上述计算机。此外，本发明还能够使上述程序以通过电子传送而具体化成嵌入在载波中的数据信号的方式来实现。
本发明不限定于上述的各实施方式，在权利要求示出的范围内能够进行各种变更，对在不同实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

Claims (6)

1.一种调整装置，其特征在于，所述调整装置是伺服电机的控制参数的调整装置，
所述调整装置具有：
增益调整部，同时调整对所述伺服电机进行控制的伺服驱动器中用于位置控制的位置比例增益及所述伺服驱动器中用于速度控制的速度比例增益，
惯性接收部，从所述伺服驱动器接收被所述伺服驱动器控制的负载机械的惯性值；
在所述伺服驱动器尚未识别所述负载机械的实际的惯性值的阶段，所述惯性接收部从所述伺服驱动器接收初始惯性值的期间内，所述增益调整部将所述位置比例增益相对于所述速度比例增益的比率设定为，在所述伺服驱动器识别了所述负载机械的实际的惯性值的情况下设定的值乘以惯性商值而得到的值，所述惯性商值为所述初始惯性值除以被设想为所述负载机械的惯性值的最大值而得到的值。
2.如权利要求1所述的调整装置，其特征在于，
所述增益调整部对所述位置比例增益及所述速度比例增益进行增益调整，使所述位置比例增益及所述速度比例增益的值从初始值起逐渐提高，直到响应达到最佳为止。
3.如权利要求1所述的调整装置，其特征在于，
当所述惯性接收部从所述伺服驱动器接收被识别为所述负载机械的实际的惯性值的实际惯性值时，
所述增益调整部设定接收所述实际惯性值之后的所述速度比例增益，以使接收所述实际惯性值之后的所述速度比例增益和所述实际惯性值的积等于接收所述实际惯性值之前的所述速度比例增益和所述初始惯性值的积。
4.如权利要求3所述的调整装置，其特征在于，
所述增益调整部基于接收所述实际惯性值之后的所述速度比例增益，来设定接收所述实际惯性值之后的所述位置比例增益。
5.一种控制参数调整方法，其特征在于，所述控制参数调整方法是伺服电机的控制参数调整方法，
所述控制参数调整方法包括：
增益调整步骤，同时调整对所述伺服电机进行控制的伺服驱动器中用于位置控制的位置比例增益及所述伺服驱动器中用于速度控制的速度比例增益，
惯性接收步骤，从所述伺服驱动器接收被所述伺服驱动器控制的负载机械的惯性值；
在所述伺服驱动器尚未识别所述负载机械的实际的惯性值的阶段，在所述惯性接收步骤中，从所述伺服驱动器接收初始惯性值；在所述增益调整步骤中，将所述位置比例增益相对于所述速度比例增益的比率设定为，在所述伺服驱动器识别了所述负载机械的实际的惯性值的情况下设定的值乘以惯性商值而得到的值，所述惯性商值为所述初始惯性值除以被设想为所述负载机械的惯性值的最大值而得到的值。
6.一种调整装置，其特征在于，具有：
处理器，通过执行命令，来进行与所述命令对应的处理，
存储器，记录有所述命令；
其中，所述处理器被配置为通过从所述存储器读取并执行所述命令，来进行伺服电机的控制参数的调整处理，
所述调整处理包括：
增益调整处理，同时调整对所述伺服电机进行控制的伺服驱动器中用于位置控制的位置比例增益及所述伺服驱动器中用于速度控制的速度比例增益，
惯性接收处理，从所述伺服驱动器接收被所述伺服驱动器控制的负载机械的惯性值；
在所述伺服驱动器尚未识别所述负载机械的实际的惯性值的阶段，在所述惯性接收处理中，从所述伺服驱动器接收初始惯性值；在所述增益调整处理中，将所述位置比例增益相对于所述速度比例增益的比率设定为，在所述伺服驱动器识别了所述负载机械的实际的惯性值的情况下设定的值乘以惯性商值而得到的值，所述惯性商值为所述初始惯性值除以被设想为所述负载机械的惯性值的最大值而得到的值。
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