CN106950849A - 控制参数调整装置、控制参数调整方法 - Google Patents

控制参数调整装置、控制参数调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种控制参数调整装置等，其发挥即使是不具有经验和技能的工作人员也能够调整控制参数这种基于仿真来将控制参数最优化的技术的优点，并且排除作为问题的模型误差，能够实现更高精度的控制参数调整。系统具有机器模型(15)，控制参数调整装置具有：模型更新部(12)，其在对控制参数进行调整时，利用机器(40)的动作时的数据来更新机器模型(15)；仿真调整部(13)，其在宽范围内搜索控制参数来反复进行利用已更新的机器模型(15)的仿真，提取成为控制参数的最佳值的候选；以及实机调整部(14)，其在由所提取的候选决定的窄范围内搜索控制参数来反复使机器(40)动作，提取控制参数的最佳值。

Description

控制参数调整装置、控制参数调整方法
技术领域
本发明涉及一种对控制装置所具有的控制参数进行调整的控制参数调整装置和控制参数调整方法。
背景技术
控制装置按照控制参数来控制控制对象。作为这种控制装置的控制参数的调整方法，实际上存在如下的方法：形成利用控制装置来控制控制对象的结构，工作人员使用经验和技能来对控制参数进行各种调整，反复试验从而决定最佳值。反复进行试验(试错法)也就是将控制参数的种类以及其值进行各种改变来输入，响应当时从控制装置给与的操作量来获取由控制对象输出的控制量的动态，并将其与控制目标量进行比较，通过反复进行该过程来找到控制参数的最佳值。
然而，在像这样实际上控制控制对象来实现最优化的方法中，有时根据控制对象(例如，火炉)不同而到获取控制量为止要花费数个小时，在该情况下，对控制参数的调整要求大量的劳力和调整成本。
于是，以往还有不实际上控制控制对象而是通过利用控制对象的模型进行仿真来获取控制量的情况(例如，专利文献1)。这样，由于能够在短时间获取控制量，所以即使在获取控制量需要花费时间的情况下，也能够缩短控制参数的调整时间。
另外，还有如下等情况：不仅通过仿真来获取控制量，还选择最佳的函数作为表现控制对象的传递函数(模型)，通过利用该传递函数的仿真进行最优化，来搜索满足评价指标的控制参数(最佳值)(例如，专利文献2)。
在专利文献1中，即使使用仿真来获取了控制量，但由于是反复试验来调整控制参数的方法，所以工作人员仍需要经验和技能。与之相对，在专利文献2中，由于到应调整的控制参数的选择以及值的最优化为止是由调整装置来实施的，所以即使是没有经验和技能的工作人员，也能够调整控制参数。
专利文献1：JP特开2004-38428号公报(2004年2月5日公开)
专利文献2：JP特开10-266967号公报(2010年11月25日公开)
然而，像专利文献2这种仅基于仿真来将控制参数最优化的现有技术，无论如何将用于仿真的模型(传递函数)最优化都不是彻底排除模型误差的模型，调整结果会包含有模型误差。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种发挥即使是不具有经验和技能的工作人员也能够调整控制参数这种基于仿真来将控制参数最优化的技术优点，并且排除作为其问题点的模型误差，能够实现更高精度的控制参数调整的控制参数控制装置等。
为了解决上述的问题，本发明的控制参数调整装置，其对基于控制参数控制控制对象的控制系统所保持的控制参数进行调整，其特征在于，具有：模型更新部，其在对控制参数进行调整时，利用所述控制对象的动作时的数据来更新控制对象模型，所述控制对象模型为所述控制对象的模型；第一搜索部，其在第一范围内搜索控制参数来反复进行利用已更新的所述控制对象模型的仿真，从而提取成为所述控制参数的最佳值的候选；以及第二搜索部，其在利用由所述第一搜索部提取的候选所决定的比所述第一范围更窄的第二范围内搜索控制参数来反复使所述控制对象动作，从而获取所述控制对象的动作结果。
根据上述结构，首先，第一搜索部在第一范围内搜索控制参数来反复进行利用控制对象模型的仿真，提取控制参数的最佳值的候选。在使控制对象实际动作而进行的利用实机的调整中，在为不具有经验和技能的工作人员的情况下，不了解应调整的控制参数的种类和顺序，被强迫进行非常困难的作业。然而，像这样，通过利用控制对象模型的仿真事先实施调整，即使不了解控制参数的种类和顺序，也能够以一定程度调整控制参数。
但是，基于仿真的调整必然包括模型误差，因此，残留有因模型误差导致的与最佳值之间的偏差。于是，根据上述结构，第二搜索部在利用由第一搜索部提取的候选所决定的比第一范围更窄的第二范围内搜索控制参数来使控制对象反复动作，从而获取其动作结果。基于第二搜索部的调整是利用实机的调整，但由于通过第一搜索部充分缩小了控制参数的应搜索的范围，所以只要在能够补偿模型误差的程度的窄区域内进行搜索即可，处理时间不会变长。另外，由于应调整的控制参数的种类等已经确定，所以即使在第二搜索部对控制参数的搜索由工作人员自己进行的情况下，也能够仅在候选附近的窄范围内改变控制参数的值，就容易地获取必要的动作结果。
由第二搜索部获取的控制对象的动作结果表示根据由控制参数给予控制对象的操作量使控制对象动作的控制量(控制对象输出的控制量)，通过对给予控制对象的操作量与控制对象动作的控制量之间的偏差进行评价，能够找出控制参数的最佳值。
而且，在上述结构中，由于模型更新部在进行控制参数的调整时利用控制对象的动作时的数据来更新控制对象模型，所以能够减小控制对象模型的模型误差。其结果为，能够使由第一搜索部提取的控制参数的最佳值的候选更加接近基于利用实机进行调整的第二搜索部的控制参数的最佳值。使第二搜索部的搜索范围更加恰当，能够缩短处理时间等。
由此，起到如下的效果：发挥即使是不具有经验和技能的工作人员也能够调整控制参数这种基于仿真来使控制参数最优化的技术的优点，并且排除作为问题的模型误差，能够实现更高精度的控制参数调整。
本发明的控制参数调整装置还能够构成为：所述控制对象具有伺服马达，所述控制系统包括所述伺服马达的伺服驱动器，该伺服驱动器具有自动调谐功能，所述模型更新部通过使所述伺服驱动器执行自动调谐来获取所述控制对象的动作时的数据，基于所获取的动作时的数据来更新所述控制对象模型的特性参数。
由此，利用伺服驱动器所具有的自动调谐功能，能够简单地更新控制对象模型。
本发明的控制参数调整装置还能够构成为：所述控制对象具有伺服马达，所述控制系统包括伺服驱动器，所述模型更新部反复进行利用伺服马达模型和基于所述控制对象的设计信息生成的控制对象模型的仿真，基于仿真结果和以所述控制参数的初始值使所述控制对象动作而获取的动作时的数据，对所述控制对象模型的特性参数进行最优化，所述伺服马达模型为所述伺服马达的模型。
由此，即使在起重机构或行驶转向架那样多个轴连结的机构那种无法使用伺服驱动器的自动调谐的情况下，也能够更新机器模型。
本发明的控制参数调整装置还能够构成为：该控制参数调整装置具有显示控制部，该显示控制部将由所述第一搜索部获取的仿真结果以用户能够评价的方式显示在显示装置上。
由此，由第一搜索部获取的仿真结果以用户能够评价的方式显示在显示装置上，用户能够基于显示内容来确认控制参数的调整的进行程度等。
本发明的控制参数调整方法对基于控制参数控制控制对象的控制系统所保持的控制参数进行调整，其特征在于，包括：模型更新步骤，在对控制参数进行调整时，利用所述控制对象的动作时的数据来更新控制对象模型，所述控制对象模型为所述控制对象的模型；第一搜索步骤，在第一范围内搜索控制参数来反复进行利用在所述模型更新步骤中更新后的所述控制对象模型的仿真，从而提取成为所述控制参数的最佳值的候选；以及第二搜索步骤，在利用由在所述第一搜索步骤中提取的候选所决定的比所述第一范围更窄的第二范围内搜索控制参数来反复使所述控制对象动作，从而获取所述控制对象的动作结果。另外，控制参数调整程序使计算机实现上述的本发明的控制参数调整方法。而且，存储有上述的本发明的控制参数调整程序的计算机能够读取的存储介质也属于本发明的范围。
本发明起到如下的效果：提供一种发挥即使是不具有经验和技能的工作人员也能够调整控制参数这种基于仿真来将控制参数最优化的技术的优点，并且排除作为其问题的模型误差，能够实现更高精度的控制参数调整的控制参数控制装置等。
附图说明
图1是示出包括本发明的第一实施方式的控制参数调整装置的控制参数调整系统的一个结构例的框图。
图2是示出上述控制参数调整装置中的仿真调整部通过仿真来调整控制参数的结构的框图。
图3是示出上述控制参数调整装置中的实机调整部利用控制系统实际使机器40动作来调整控制参数的结构的框图。
图4是示出上述控制参数调整装置中的控制参数的调整顺序的流程图。
图5是示出图4中的S1的详细顺序的流程图。
图6是示出图4中的S2的详细顺序的流程图。
图7是示出图4中的S3的详细顺序的流程图。
图8A～8C是示出上述控制参数调整装置中的动作结果显示部在监视器显示的动作结果的显示例的图。
图9是示出包括本发明的第二实施方式的控制参数调整装置的控制参数调整系统的一个结构例的框图。
图10是示出上述控制参数调整装置中的模型更新部使机器动作并获取在机器动作时的数据，并利用该数据通过仿真来更新机器模型的结构的框图。
图11是示出上述控制参数调整装置中的模型更新部的机器模型的更新顺序的流程图。
附图文字说明：
1、1A 控制参数调整系统
4 PC
40 机器(控制对象)
10、10A 控制参数调整装置
12、12A 模型更新部
13 仿真调整部
14 实机调整部
15 机器模型
16 动作结果显示部
19 目标轨道生成部模型
20 控制部模型
21 X轴伺服驱动器模型
22 Y轴伺服驱动器模型
26 仿真部
30 控制系统
31 控制单元
32 目标轨道生成部
33 控制部
35 X轴伺服驱动器
36 Y轴伺服驱动器
41 X轴伺服马达
42 Y轴伺服马达
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。此外，对图中相同或者相应部分标注相同的附图标记并省略说明。
图1是示出包括本发明的实施方式的控制参数调整装置10的控制参数调整系统1的一个结构例的框图。
如图1所示，控制参数调整系统1包括控制参数调整装置10、控制参数被调整的控制系统30以及由该控制系统30控制的机器(控制对象)40。
机器40为具备例如XY工作台的制造装置，其具有X轴伺服马达41和Y轴伺服马达42。
控制系统30按照所保持的控制参数来控制机器40，具有控制单元31、X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36。这些控制单元31、X轴伺服驱动器35、Y轴伺服驱动器36分别具有由未图示的EEPROM(注册商标，电可擦除只读存储器)等构成的非易失性存储器，在该非易失性存储器内保存有控制参数。
控制单元31与X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36经由未图示的通信接口而连接。同样地，X轴伺服驱动器35与机器40的X轴伺服马达41也经由未图示的通信接口连接，Y轴伺服驱动器36与机器40的Y轴伺服马达42也经由未图示的通信接口连接。
控制单元31具有CPU、ROM、RAM等，通过CPU执行存储在ROM、RAM中的程序，来构建目标轨道生成部32和控制部33。
当向目标轨道生成部32输入用于使机器40实施的动作信息时，目标轨道生成部32按照所保持的速度模式等控制参数生成目标轨道的轨道图形，并输出至控制部33。目标轨道的轨道图形生成有X轴伺服马达41用和Y轴伺服马达42用这两种模式。
当从目标轨道生成部32向控制部33输入目标轨道的轨道图形时，控制部33按照所保持的速度前馈增益等控制参数，分别向X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36分别发送用于使机器40按照轨道图形进行动作的指令值。
X轴伺服驱动器35当从控制部33接收指令值时，按照所保持的位置环增益等控制参数来控制X轴伺服马达41。同样地，Y轴伺服驱动器36当从控制部33接收指令值时，按照所保持的位置环增益等的控制参数来控制Y轴伺服马达42。
控制参数调整装置10通过在例如携带用计算机(PC)4中，由CPU执行存储在ROM、RAM中的程序来构建。还通过由CPU执行存储在ROM、RAM中的程序，来构建仿真部26。另外，虽未图示，但PC4具有监视器、键盘、鼠标、通信接口等，控制参数调整装置10经由PC4所具有的通信接口与控制系统30连接。
控制参数调整装置10具有模型更新部12、仿真调整部(第一搜索部)13、实机调整部(第二搜索部)14以及动作结果显示部16。
模型更新部12对机器模型(控制对象模型)15进行更新，机器模型(控制对象模型)15在后述的仿真调整部13对控制系统30的控制参数最优化时使用。机器模型15是利用公知的模型化方法将机器40模型化而成的，在本实施方式中，例如机器模型15保持于仿真部26。模型更新部12在对控制参数进行调整时，使机器40动作获取机器40的动作时数据，利用该数据来更新机器模型15。
在本实施方式中，模型更新部12利用X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36所具有的自动调谐功能来获取机器40的动作时数据。自动调谐功能是指，伺服驱动器实际驱动机器并实时推定负载惯量，并自动设定与推定结果对应的增益来使机器动作的功能。
模型更新部12通过分别使X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36进行自动调谐，来获取X轴伺服马达41以及Y轴伺服马达42的负载惯量。然后，根据所获得的X轴伺服马达41以及Y轴伺服马达42的负载惯量获得X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36各自的惯量比。根据所获得的X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36各自的惯量比，计算作为机器模型15的机器特性参数(特性参数)的X轴、Y轴各自的总惯量。
在此，说明机器模型与伺服驱动器的惯量比的关系。一个惯性系统的机器模型利用下述的式子(1)表示，在X轴、Y轴分别同样地具有这种机器模型。
机器模型(一个惯性系统)：
伺服马达的旋转加速度(输出)＝1/总惯量×扭矩(输入)……(1)
该模型中的机器特性参数为总惯量。总惯量是伺服马达的转子惯量和负载惯量的合计。由于伺服马达的转子惯量已知，所以负载惯量为未知参数。
另一方面，伺服驱动器的参数的惯量比利用下述的式子(2)定义。
惯量比＝
负载惯量/伺服马达的转子惯量×100(％)……(2)
因此，总惯量利用下述的式子(3)表示。
总惯量＝
(1+惯量比/100)×伺服马达的转子惯量……(3)
通过利用上述的式子(3)，能够根据利用伺服驱动器推定的惯量比计算出机器模型的机器特性参数的总惯量。
X轴、Y轴各自的总惯量作为机器特性参数包含在作为控制对象的机器40的机器模型15中。
此外，在此利用惯量比，但并不仅限定于惯量比，只要能够利用伺服驱动器所具有的信息来计算机器模型的机器特性参数即可。例如，通过使用伺服驱动器所具有的自适应陷波滤波器的参数值，在多个惯性系统的情况下还能够将机器模型扩大。
仿真调整部(第一搜索部)13使仿真部26反复进行利用更新后的机器模型15的仿真，基于仿真结果，提取控制系统30的控制参数的最佳值候选(控制参数的最优化)。仿真调整部13在包括机器40实际不动作的值在内的宽范围(第一范围)内反复改变控制参数的值，来找出控制参数的最佳值候选。仿真调整部13具有将控制参数最优化的功能，利用PSO(粒子组最优化)等来作为最优化算法。在本实施方式中，仿真调整部13将所获取的仿真结果、评价结果发送至动作结果显示部16。
实机调整部(第二搜索部)14在窄范围(第二范围)内使机器40反复动作，并获取其动作结果，该窄范围(第二范围)为通过由仿真调整部13所提取的控制参数的最佳值候选决定的范围。通过最佳值候选决定的窄范围内是指，包括最佳值候选在内的最佳值候选的附近的有限范围。
实机调整部14在通过最佳值候选决定的窄范围内使机器40反复以在控制系统30中设定的控制参数的值进行动作，并从控制系统30获取其动作结果(实际位置等)。在本实施方式中，实机调整部14基于所获取的动作结果来找出控制参数的最佳值。实机调整部14也与仿真调整部13同样地，具有将控制参数最优化的功能，利用PSO(粒子组最优化)等来作为最优化算法。通过实机调整部14最优化的控制参数被传送且设定于控制系统30。
动作结果显示部16在PC4所具备的监视器上，以能够供用户评价的方式显示从仿真调整部13接收到的仿真结果、评价结果。在后面说明显示例。
图2是示出仿真调整部13通过仿真来调整控制参数的结构的框图。
如图2所示，仿真部26包括作为目标轨道生成部32的模型的目标轨道生成部模型19、作为控制部33的模型的控制部模型20、作为X轴伺服驱动器的模型的X轴伺服驱动器模型21、作为Y轴伺服驱动器36的模型的Y轴伺服驱动器模型22以及机器模型15。
仿真调整部13具有控制参数搜索部13-1、控制参数设定部13-4、结果获取部13-2以及结果评价部13-3。控制参数搜索部13-1从宽范围(第一范围)搜索并提取控制参数。控制参数设定部13-4将由控制参数搜索部13-1提取的控制参数设定于目标轨道生成部模型19、控制部模型20、X轴伺服驱动器模型21、Y轴伺服驱动器模型22。控制参数搜索部13-1以及控制参数设定部13-4到由结果评价部13-3决定了控制参数的最佳值候选为止，反复搜索以及设定控制参数。
仿真部26利用目标轨道生成部模型19、控制部模型20、X轴伺服驱动器模型21、Y轴伺服驱动器模型22和更新后的机器模型15，实施仿真。
结果获取部13-2每进行一次仿真都获取仿真结果(目标轨道、指令位置、和实际位置，或实际速度，或实际扭矩)，结果评价部13-3每当获取结果时都评价仿真结果。结果评价部13-3判断仿真结果是否满足评价基准。评价基准例如由通过仿真得到的轨迹与目标轨迹之间的误差表示。结果评价部13-3当误差低于事先设定的基准值(评价基准)时，将在该仿真中设定的控制参数的值设为控制参数的最佳值候选。
图3是示出实机调整部14利用控制系统30实际使机器40动作来调整控制参数的结构的框图。
如图3所示，实机调整部14具有控制参数搜索部14-1、控制参数设定部14-4、结果获取部14-2和结果评价部14-3。控制参数搜索部14-1在包括由仿真调整部13计算出的控制参数的最佳值候选在内的该最佳值候选附近的窄范围(最佳值候选的周边)内搜索并提取控制参数。控制参数设定部14-4将由控制参数搜索部14-1所提取的控制参数设定于控制系统30中的目标轨道生成部32、控制部33、X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36。
控制系统30当向目标轨道生成部32、控制部33、X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36设定了控制参数时，按照所设定的控制参数对机器40进行控制使其动作。
控制参数搜索部14-1以及控制参数设定部14-4到通过结果评价部14-3决定了控制参数的最佳值为止，反复进行控制参数的搜索以及设定。
结果获取部14-2每当使机器40动作时都获取动作结果(目标轨道、指令位置、以及实际位置、实际速度或实际扭矩)，结果评价部14-3每当获取结果时都对动作结果进行评价。结果评价部14-3判断动作结果是否满足评价基准。评价基准例如通过基于实际动作的轨迹与目标轨迹之间的误差表示。结果评价部14-3当误差低于事先设定的基准值(评价基准)时，将在该机器40的动作过程中设定的控制参数的值设为控制参数的最佳值。
图4是示出控制参数调整装置10中的控制参数的调整顺序的流程图。图5是示出图4中的S1的详细顺序的流程图。图6是示出图4中的S2的详细顺序的流程图。图7是示出图4中的S3的详细顺序的流程图。图8A～8C是示出动作结果显示部16在监视器显示的动作结果的显示例的图。
如图4所示，在S1中，模型更新部12更新机器模型15。详细来说，如图5所示，首先，使X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36实施自动调谐(S1-1)。接着，获取X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36各自的惯量比等(S1-2)。接着，根据所获取的X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36各自的惯量比计算出各自的总惯量(机器特性参数)，并将各自的总惯量设定于机器模型15。由此，更新了机器模型15。当机器模型15的更新结束时，处理前进至图4的S2。
在图4的S2中，仿真调整部13通过使用已更新的机器模型15的仿真进行控制参数的最优化。详细来说，如图6所示，首先，控制参数搜索部13-1从宽范围搜索并提取控制参数(S2-1)。接着，控制参数设定部13-4对目标轨道生成部模型19、控制部模型20、X轴伺服驱动器模型21、Y轴伺服驱动器模型22设定所提取的控制参数(S2-2)。
当对各模型19、20、21、22设定了控制参数时，仿真部26利用已更新的机器模型15实施仿真(S2-3)。
当仿真结束时，结果获取部13-2获取仿真结果(S2-4)，结果评价部13-3执行仿真结果的评价(S2-5)。另外，结果获取部13-2以及结果评价部13-3将所获取的仿真结果以及评价结果发送至动作结果显示部16(S2-6)。在S2-7中，就仿真调整部13而言，在基于评价结果部13-3的评价结果没有达到评价基准的情况下，处理返回至S2-1。另一方面，在仿真结果达到评价基准的情况下，将达到评价基准的控制参数设为最佳值候选，处理前进至图4的S3。
在图4的S3中，实机调整部14在包括S2中获得的控制参数的最佳值候选在内的该最佳值候选附近的窄范围内使机器40反复动作，将控制参数最优化。详细来说，如图7所示，首先，控制参数搜索部14-1将包括最佳值候选在内的最佳值候选附近的窄范围作为搜索范围来提取控制参数(S3-1)。接着，控制参数设定部14-3将所提取的控制参数设定于目标轨道生成部32、控制部33、X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36(S3-2)。
控制系统30按照设定于目标轨道生成部32、控制部33、X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36的控制参数，使机器40动作(S3-3)。实机调整部14向控制单元31发送动作开始信号，从仿真部26触发机器40。
当机器40的动作结束时，结果获取部14-2获取动作结果(S3-4)，结果评价部14-3执行动作结果的评价(S3-5)。在S3-6中，就实机调整部14而言，基于评价结果部14-3的评价结果没有达到评价基准的情况下，将处理返回至S3-1。另一方面，在评价结果达到评价基准的情况下，将达到评价基准的控制参数设为最佳值，返回至S4，结束对控制参数的调整。
图8A～8C示出通过动作结果显示部16显示的仿真结果和评价结果的显示例。图8A将目标轨迹与作为机器40的动作结果而得到的实际动作轨迹之间的误差图表化。纵轴为误差且横轴为时间。图8B是将相对于X轴和Y轴的指令位置(指令值)的实际位置(机器40的动作结果)作为轨迹而示出的例子。图8C是以时间序列示出X轴和Y轴的位置(目标轨道、指令位置或实际位置)、实际速度、实际扭矩(机器40的动作结果)的例子。用户能够从显示的内容确认调整的进行程度等。
如上所述，在上述的控制参数调整系统1中，首先，仿真调整部13通过利用更新后的机器模型15的仿真，从实际上无法使机器40动作的宽范围(第一范围)提取控制参数的最佳值候选。
在使机器40实际动作而进行的利用实机的调整中，在为不具有经验和技能的工作人员的情况下，也不了解应调整的控制参数的种类和顺序，被强迫进行非常困难的作业。然而，像这样，通过利用了机器模型15的仿真事先实施调整，即使不了解控制参数的种类和顺序，也能够在一定程度上调至控制参数。
但是，基于仿真的调整必然包括模型误差，因此，残留有因模型误差导致的与最佳值之间的偏差。
接着，实机调整部14在由仿真调整部13缩小的、包括最佳值候选在内的该最佳值候选附近的窄范围(第二范围)内使机器40实际动作，来将控制参数最优化。基于实机调整部14的调整是利用了机器40的调整，但由于通过仿真调整部13充分缩小控制参数的应搜索的范围，所以只要在能够补偿模型误差的程度的窄区域内进行搜索即可，处理时间不会变长。另外，由于应调整的控制参数的种类等已经确定，所以即使在实机调整部14对控制参数的搜索由工作人员自己进行的情况下，也能够仅在候选附近的窄范围内改变控制参数的值，容易地获取需要的动作结果。
由实机调整部14获取的机器40的动作结果表示使机器40根据由控制参数给予机器40的操作量进行动作的控制量(机器40输出的控制量)，通过给予向机器40的操作量与机器40动作的控制量之间的偏差进行评价，能够找出控制参数的最佳值。
而且，在上述结构中，由于模型更新部12在进行控制参数的调整时利用机器40动作时的数据来更新机器模型15，所以能够减小机器模型15的模型误差。其结果为，能够使由仿真调整部13所提取的控制参数的最佳值候选更加接近基于实机调整部14的控制参数的最佳值，使实机调整部14的搜索范围更加恰当，能够缩短处理时间等。
由此，起到如下的效果：发挥即使是不具有经验和技能的工作人员也能够调整控制参数这种基于仿真来将控制参数最优化的技术的优点，并且排除作为问题的模型误差，能够实现更高精度的控制参数调整。
[第二实施方式]
以下，参照附图，对本发明的另一个实施方式进行详细说明。此外，为了便于说明，对在第一实施方式中说明了的构件标注相同的附图标记，并省略对其进行说明。
图9是示出包括本发明的实施方式的控制参数调整装置10A在内的控制参数调整系统1A的一个结构例的框图。如图9所示，控制参数调整系统1A包括控制参数调整装置10A、控制系统30以及机器(控制对象)40，控制参数调整装置10A取代模型更新部12而具有模型更新部12A。
与模型更新部12同样地，模型更新部12A在对控制参数进行调整时，使机器40动作来获取机器40的动作时数据，利用该动作时数据来更新机器模型15。机器模型15由例如仿真部26保持。
与模型更新部12的不同点在于，相对于模型更新部12利用X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36的自动调谐功能来更新机器模型15，模型更新部12A不利用自动调谐功能，而是利用PC4所具备的仿真部26来更新机器模型15。
图10是示出模型更新部12A使机器40动作来获取机器40动作时的数据，并通过利用了该数据的仿真来更新机器模型15的结构的框图。
作为机器模型15，仿真部26具有利用公知的模型化方法根据机器40的设定信息创建出的机器初始模型，并且事先保持有控制参数的初始值。控制参数的初始值是通过利用目标轨道生成部模型19、控制部模型20、X轴伺服驱动器模型21、Y轴伺服驱动器模型22的仿真进行的最优化而计算出的值。
模型更新部12A反复进行如下的动作：利用控制参数的初始值使机器40动作来获取机器40动作时的数据，利用X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36的各模型和所述机器初始模型进行仿真。基于仿真的结果和利用所述初始值进行动作而获取的动作时的数据，将机器模型15的机器特性参数最优化。模型更新部12A具有机器特性参数搜索部12A-1、机器特性参数设定部12A-4、结果获取部12A-2以及机器模型评价部12A-3。
图11是示出控制参数调整装置10A中的模型更新部12A的机器模型15的更新顺序的流程图。基于图11，说明机器模型15的更新顺序。
模型更新部12A首先将所保持的控制参数的初始值设定于目标轨道生成部32、控制部33、X轴伺服驱动器35和Y轴伺服驱动器36(S2-11)。控制系统30按照所设定的控制参数的初始值使机器40动作(S2-12)。模型更新部12A中的结果获取部12A-2获取机器40动作时的时间序列数据(指令位置、以及实际位置、实际速度或实际扭矩)作为动作结果(S2-13)。
接着，前进至S2-14，模型更新部12A中的机器特性参数设定部12A-4对仿真部26的X轴伺服驱动器模型21以及Y轴伺服驱动器模型22设定所获取的指令位置，仿真部26执行使用X轴伺服驱动器模型21、Y轴伺服驱动器模型22和机器模型(初始模型)的仿真(S2-15)。
结果获取部12A-2获取仿真结果(S2-16)，机器模型评价部12A-3对通过仿真计算出的实际位置、实际速度或实际扭矩与实际动作时的实际位置、实际速度或实际扭矩之间的一致度进行评价(S2-17)。可以考虑有多个该评价函数，例如，计算出在机器40动作时的实际位置与通过仿真计算出的实际位置之间的误差的平方和，值越小则将模型的一致度评价为越高。
模型更新部12A在S2-18中，若满足事先设定的评价基准值，则将处理前进至图4的S2，在不满足的情况下，将处理返回至S2-14。返回至S2-14，机器特性参数搜索部12A-1搜索并提取未知的(在机器40和机器模型15可能不同的)机器特性参数(惯量、摩擦系数等)，机器特性参数设定部12A-4将由机器特性参数搜索部12A-1所提取的机器特性参数设定于机器模型15。直到在S2-18中满足评价基准值为止，反复进行S2-14～S2-18的处理。参数的搜索算法能够与控制参数同样地利用PSO等。
在上述结构中，由于不利用X轴伺服驱动器35以及Y轴伺服驱动器36的自动调谐功能就能够更新机器模型15，所以即使在例如起重机构或行驶转向架那样多个轴连结的机构那种无法使用伺服驱动器的自动调谐的情况下，也能够更新机器模型。
此外，在上述实施方式的说明中，例示了控制系统30中的运动控制中的对控制参数的调整，但不限于运动控制，若控制对象为产生热量的装置，则还能够用于温度控制中的对控制参数的调整。
(基于软件的实现例)
控制参数调整装置10的控制块(特别是模型更新部12、仿真调整部13以及实机调整部14)可以通过在集成电路(IC芯片)等形成的逻辑电路(硬件)实现，也可以利用CPU(Central Processing Unit：中央处理器)通过软件来实现。
在后者的情况下，控制参数调整装置10具有执行作为实现各功能的软件的程序的命令的CPU、以能够由计算机(或者CPU)读取的方式存储有上述程序以及各种数据的ROM(Read Only Memory：只读存储器)或者存储装置(将这些称为“存储介质”)、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)从上述存储介质读取并执行上述程序，来达到本发明的目的。作为上述存储介质，能够利用“非临时性的有形媒体”，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埋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方案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 (5)

1.一种控制参数调整装置，其对基于控制参数控制控制对象的控制系统所保持的控制参数进行调整，其特征在于，
具有：
模型更新部，在对控制参数进行调整时，其利用所述控制对象的动作时的数据来更新所述控制对象的模型即控制对象模型；
第一搜索部，其在第一范围内搜索控制参数来反复进行利用更新后的所述控制对象模型的仿真，提取成为所述控制参数的最佳值的候选；以及
第二搜索部，其在利用由所述第一搜索部提取的候选所确定的比所述第一范围更窄的第二范围内搜索控制参数来反复使所述控制对象动作，获取所述控制对象的动作结果。
2.如权利要求1所述的控制参数调整装置，其特征在于，
所述控制对象具有伺服马达，
所述控制系统包括所述伺服马达的伺服驱动器，该伺服驱动器具有自动调谐功能，
所述模型更新部通过使所述伺服驱动器执行自动调谐来获取所述控制对象的动作时的数据，基于所获取的动作时的数据来更新所述控制对象模型的特性参数。
3.如权利要求1或者2所述的控制参数调整装置，其特征在于，
所述控制对象具有伺服马达，
所述控制系统包括伺服驱动器，
所述模型更新部反复进行利用所述伺服马达的模型即伺服马达模型和基于所述控制对象的设计信息生成的控制对象模型的仿真，基于仿真结果和以所述控制参数的初始值使所述控制对象动作而获取的动作时的数据，对所述控制对象模型的特性参数进行最优化。
4.如权利要求1～3中任一项所述的控制参数调整装置，其特征在于，
该控制参数调整装置具有显示控制部，该显示控制部将由所述第一搜索部获取的仿真结果以用户能够评价的方式显示在显示装置上。
5.一种控制参数调整方法，对基于控制参数控制控制对象的控制系统所保持的控制参数进行调整，其特征在于，
包括：
模型更新步骤，在对控制参数进行调整时，利用所述控制对象的动作时的数据来更新所述控制对象的模型即控制对象模型；
第一搜索步骤，在第一范围内搜索控制参数来反复进行利用在所述模型更新步骤中更新后的所述控制对象模型的仿真，提取成为所述控制参数的最佳值的候选；以及
第二搜索步骤，在利用由在所述第一搜索步骤中提取的候选所确定的比所述第一范围更窄的第二范围内搜索控制参数来反复使所述控制对象动作，获取所述控制对象的动作结果。
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