CN109960832A - 调机方法及其调机系统暨仿真单元与仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种调机方法及其调机系统暨仿真单元与仿真方法，该调机方法包括提供一配置有虚拟机台的调机系统，其中，该虚拟机台仿照一目标机台建构，且在该调机系统上设定该目标机台的加工条件，并将一包含模拟参数的模拟命令输入该虚拟机台，再使该虚拟机台依据该仿真参数进行该目标机台的响应的仿真作业，以计算出所需的控制参数，再将该控制参数作为调整该目标机台的基础参数。

Description

调机方法及其调机系统暨仿真单元与仿真方法

技术领域

本申请涉及一种自动调整参数的方法，尤其涉及一种利于使用者调整参数的调机方法及其调机系统。

背景技术

随着工具机自动化的快速发展，利用输入相关参数以进行加工作业已成为现今的主流。通常工具机在出厂前会先经过调校过程，借由相关参数的调整，以达到一定的性能指针，进而符合客户所指定的加工要求。

但机台出厂后，常因现场安装、场地施工与环境等问题，影响原有机台性能。此外，机械组件经过长时间运作，受到振动、摩擦、粉尘所造成的耗损，或者结构变形等，皆会使机台特性改变，造成性能的劣化。若要拆解机台以维修机械组件或结构而改善机台性能，在实务的执行上相当困难。

此外，有关机台的控制器的参数的调整，使用者需相当熟悉机台功能，且了解机台性能，同时对机台设计与加工工艺有一定的专业知识。换句话说，使用者须为资深作业员，否则无法实时调整工厂在线的机台。

因此，如何使一般作业员能实时调整工厂生产在线的各种机台，实为目前本技术领域人员急迫解决的技术问题。

发明内容

鉴于上述悉知技术的种种缺失，本申请公开一种调机方法及其调机系统暨仿真单元与仿真方法，能大幅减少用户调整该目标机台的参数的时间。

本申请的调机方法，包括：提供一配置有虚拟机台的调机系统，其中，该虚拟机台仿照一目标机台建构；在该调机系统中设定该目标机台的加工条件；将一包含模拟参数的模拟命令输入该虚拟机台；以及由该虚拟机台依据该仿真参数进行该目标机台的响应的仿真作业，并实时计算出所需的控制参数，以令该控制参数作为调整该目标机台的基础参数。

前述的调机方法中，该调机系统更配置有一鉴别模块，且在设定该加工条件之前，该调机方法还包括：将包含另一模拟参数的另一仿真命令输入该目标机台，使该目标机台产生响应信息；将该响应信息传送至该鉴别模块；以及该鉴别模块比对该另一仿真命令与该响应信息，若该另一模拟参数的误差位于合理范围内，则将该另一模拟参数与该响应信息作为系统参数。进一步，该调机系统更配置有一用以将该另一仿真命令传输至该目标机台与该鉴别模块的仿真单元。例如，该目标机台具有控制器，且该仿真单元用以仿真该控制器。

前述的调机方法中，该调机系统更配置有一参考模型，其利用该虚拟机台建构且具有对照参数，且该调机方法还包括：依据该目标机台的加工条件，选择该参考模型，并与该控制参数进行比对，以计算出另一控制参数。

本申请公开一种调机系统，包括：主机，其配置有虚拟机台，其中，该虚拟机台仿照一目标机台建构；鉴别模块，其用以鉴别该目标机台以建构该虚拟机台；以及仿真单元，其用以仿真该目标机台的控制器，以供该鉴别模块进行鉴别。

前述的调机系统中，该仿真单元还用以将仿真命令传输至该目标机台与该鉴别模块，以供该鉴别模块进行鉴别。

本申请公开一种仿真单元仿真一控制器的模拟方法，该控制器用以操控一目标机台的运动，该模拟方法包括：设定一模拟运动轨迹的参数；根据该参数计算出一模拟命令；以及将该仿真命令输入该目标机台进行响应比对，以判断该模拟命令是否对应该控制器用以执行操控该目标机台的目标命令。

本申请公开一种仿真单元，包括：数据收集部，其用以设定一模拟运动轨迹的参数；计算部，其用以根据该参数计算出一模拟命令；以及分析部，其用以将该仿真命令输入一目标机台进行响应比对，以判断该模拟命令是否对应一用以执行操控该目标机台的控制器的目标命令。

前述的仿真单元及其仿真方法中，该仿真单元为另一控制器。

前述的仿真单元及其仿真方法中，该数据收集部借由收集该控制器的运动参数信息，以设定该仿真运动轨迹的参数。

前述的仿真单元及其仿真方法中，该分析部借由该仿真运动轨迹与该目标机台操作的关联性，以判断该仿真命令是否对应该目标命令。

由上可知，本申请的调机方法及其调机系统，主要借由该虚拟机台的建构，使该虚拟机台获取该目标机台的相关参数后以仿真该目标机台的响应，且实时计算所需的控制参数，再将该控制参数提供用户作为调整该目标机台的参数的初始值，故相较于悉知技术，采用本申请的调机方法，不论使用者的工作经验深浅，均可快速地于该目标机台上输入该控制参数，因而能大幅减少用户调整该目标机台的参数的时间。

附图说明

图1A为本申请的调机系统的应用配置示意图；

图1B为本申请的调机方法的功能架构示意图；

图2A为本申请的仿真单元的仿真作业的流程示意图；

图2B至图2C为本申请的仿真单元的数据收集部生成仿真参数的示意图；

图2D-1至图2D-4为本申请的仿真单元的不同仿真轨迹生成示意图；

图3A为本申请的虚拟机台配合鉴别模块的建构流程示意图；

图3B-1及图3B-2为本申请的鉴别模块的接口的示意图；

图3C为本申请的调机系统进行系统鉴别的流程图；

图4A为本申请的调机方法的流程示意图；

图4B为本申请的调机方法的加工需求的示意图；

图4C至图4D为本申请的调机系统的虚拟机台于自动调整参数过程的接口的示意图；

图4E为本申请的调机系统的虚拟机台的另一接口的示意图；

图4F-1至图4F-3为图4B在调机后的加工状态检验的示意图；

图5为本申请的调机系统建立参考模型的流程示意图；以及

图6为本申请的调机方法应用该图5的流程示意图。

主要组件符号说明

1 仿真单元

10 数据收集部

11 计算部

12 分析部

1a 运动轨迹

1b 控制器型式

1c 模型公式

1d 模拟时间

2 目标机台

20 控制器

3 鉴别模块

3a 系统参数的数值

3b 系统型式

3c，30 系统参数的模型

31 系统参数的动态仿真图

40 动态仿真图

41 执行选项

9 调机系统

9a 虚拟机台

90 主机

91 屏幕

a，b 数值

t，t’ 误差值

d 目标系统参数的数值

d’ 预估系统参数的数值

E1 振幅图表

E2 相位图表

L，L’ 实际运动路径

S，S’ 仿真运动路径

R1，R3 实线

R2，R4 虚线

T1，T2，T3，Ta，Tb，Tc 时间

U1-U4 曲线

V1-V4 速度曲线

P1-P4 加速度曲线

X，Y’，Z 箭头方向

S21～S27 步骤

S31～S37 步骤

S41～S47 步骤

S51～S55 步骤

S60～S65 步骤。

具体实施方式

以下借由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如「一」等的用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本申请可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本申请可实施的范围。

请参阅图1A至图1B，其为本申请的调机系统及其调机方法的示意图。

如图1A所示，该调机系统9用以调整一目标机台2的参数，且该调机系统9为计算机或其它具有人机接口的配备，其包括一主机90、一屏幕91以及一仿真单元1。

在本实施例中，该目标机台2为自动化控制工具机(如CNC车床)，其配置有一控制器20，以操控该目标机台2的运作(如加工动作)。

所述的主机90用以仿真该目标机台2的运作，且将模拟的状况以虚拟机台的形式呈现于该屏幕91上。

在本实施例中，该虚拟机台用以模拟该控制器20在调整参数前后的该目标机台2的运动状态，例如，该虚拟机台具有多个用以呈现参数运作的接口(如图4D至图4F所示的其中一接口)。应可理解地，该虚拟机台也可选择性呈现该目标机台2的外观。

因此，该虚拟机台的模拟准确性极为重要，以下将详述该虚拟机台的建构。

请参阅图2A至图2D-4，其为本申请的仿真单元1及其仿真作业的示意图。

由于该虚拟机台的应用涉及该控制器20的各种参数，故需配置一能仿真该控制器20的装置，即为该仿真单元1。具体地，所述的仿真单元1用以仿真该控制器20，其构造可为一特制的控制器，例如，由一控制芯片配合相关电子组件所组成，且其可选择性整合于该主机90内或单独设于该主机90外。

在本实施例中，如图2A所示，该仿真单元1的功能架构可包括一数据收集部10、一计算部11以及一分析部12。所述的数据收集部10用以收集该控制器20的运动参数信息，以设定一仿真该控制器20的运动轨迹的模拟参数。所述的计算部11用以根据该模拟参数计算出至少一模拟命令。所述的分析部12用以将该仿真命令输入该目标机台2进行响应比对，以判断该模拟命令是否对应该控制器20用以执行操控该目标机台2的目标命令。

此外，该仿真单元1在仿真该控制器20的具体步骤如下：

首先，依步骤S21：该数据收集部10先以通信传输方式提取该控制器20的运动参数信息，且用户任意设定一运动轨迹(如加工路径)，如直线、转折线、弧线等，并无特别限制，且将该运动轨迹输入至该数据收集部10中，再依步骤S22：使用者根据该运动轨迹设定模拟运动轨迹的参数，如空间参数(模拟参数)，其中，该空间可为二维平面空间或三维立体空间。接着，依步骤S23：使用者根据该空间参数设定一加减速参数(即模拟参数)，其中，该加减速参数可为补间(Interpolation)前时间常数(Tb)、补间后时间常数(Ta)、补间前轴像加速度(Ap)、或轴向最大速度差限制(Vc)的任一项或其组合。用户设定的加减速参数可经由图表呈现设定状态，如图2B所示，其为使用者设定的补间前加减速参数的曲线图，附图中的实线R1表示速度曲线，而虚线R2为自动换算的加速度曲线，且T1为加速度上升的时间，T2为加速度上升与持平的时间，T3为加速度上升、持平与下降的时间，并在补间后，可得到如图2C所示的补间前后加减速参数曲线图，图式中的实线R3表示补间前加减速曲线，虚线R4表示补间后加减速曲线，Tb为补间前加减速上升的时间，T2为补间前加减速上升与持平的时间，Tc为补间前加减速下降的时间，Ta为补间后加减速的时间，故补间前的加减速总时间为T2与Tc的总和，而补间后的加减速总时间为T2、Tc与Ta的总和。需注意，若该加减速参数超出一允许值，则重新设定该空间参数(如步骤S23’)。

接着，依步骤S24：该计算部11根据该加减速参数自动计算出一速度命令与加速度命令，例如，可利用内建的数学的积分方式计算出该速度命令与加速度命令，其中，有关数学的积分方式繁多，并无特别限制。接着，依步骤S25：该计算部11根据该速度命令与加速度命令自动计算出一位置命令(仿真命令)。具体地，由于该目标机台2无法根据该速度命令与加速度命令直接进行操作，故将该速度命令与加速度命令计算出一位置命令(仿真命令)，以利用位置的相对关系，使该目标机台2产生操作。

之后，依步骤S26：将该仿真命令(位置命令)自动输入该目标机台2，使该分析部12进行响应比对，即比对该位置命令与历史数据(如该控制器20用以执行操控该目标机台2的目标命令)以得到一模拟误差值，借此判断该仿真命令是否对应该目标命令。具体地，若该仿真误差值小于一默认值，则表示该仿真命令可对应该控制器20的目标命令，因而结束该仿真作业(如步骤S27)；若该仿真误差值大于一默认值，则表示该仿真命令无法对应该控制器20的目标命令，故该计算部11需重新计算该速度命令与加速度命令(如步骤S26’)。

借由上述的仿真方式，该仿真单元1可有效仿真该目标机台2(工具机)的控制器20的轨迹生成，以预测参数调整对运动轨迹的影响，进而能分析该控制参数的调整是否符合实际需求，也就是两者的轨迹是否接近。具体地，如图2D-1至图2D-4所示的判读画面，该仿真单元1的位置的轨迹曲线与该控制器20的位置的轨迹曲线几乎重叠，且两者的速度、加速度与加加速度的轨迹曲线也几乎重叠，故可知图2A的模拟步骤能有效得到该控制器20的控制参数。

应可理解地，在步骤S21-S23中，若使用者设定的条件与该控制器20的条件不符，则无法在步骤S26中进行响应比对。

请参阅图3A至图3C，其为本申请的系统鉴别方法的示意图。

在该调机系统9初次仿照该目标机台2时，虽可利用该仿真单元1提供仿真该控制器20的功能而建构出所需的虚拟机台9a，但仍需鉴别该目标机台2的伺服系统，使该虚拟机台9a的运作同于该目标机台2的运作，其中，该伺服系统包含位置、速度、电流控制回路以及电器部分的动态特性，以得知不同马达与伺服参数对于伺服系统的影响。

如图3A所示，在本实施例中，该调机系统9的主机90配置有一用于鉴别该目标机台2的伺服系统的鉴别模块3。在进行系统鉴别作业时，该仿真单元1将一包含仿真参数的仿真命令输入该目标机台2与该鉴别模块3，使该目标机台2产生响应信息，再将该响应信息传送至该鉴别模块3，此时，该鉴别模块3比对该仿真命令与该响应信息，若该仿真参数的误差位于合理范围内，则该模拟参数与该响应信息作为该目标机台2的系统参数(如图4C所示的系统参数的数值3a)，以制成该虚拟机台9a，其中，该系统参数例如为质量系数(M)、阻尼系数(B)或弹簧系数(K)的组合。换句话说，取得该系统参数的质量系数(M)、阻尼系数(B)或弹簧系数(K)的组合后，可制成该虚拟机台9a，以仿真该目标机台2的真实运动行为。

所述的鉴别模块3的演算软件采用最小二乘法(The Method of Least Square，简称LS)进行比对演算，如下式：

y(t)＝φ₁(t)θ₁+φ₂(t)θ₂+…+φ_n(t)θ_n＝φ^T(t)θ

其中，i＝1～t的正整数；

y(i)：实际系统输出；

估计系统输出；

φ(t)：系统输入矩阵；

φ^T(i)：系统输入矩阵的转置矩阵；

θ：系统系数矩阵；

系统估计系数矩阵；

Φ：φ(t)的转置矩阵；

Y(t)：系统输出矩阵；

e(i)：估计误差；

E(t)：估计误差矩阵。

接着，利用矩阵相乘，如下式，以估计一误差值。

其中，V(θ，t)为输出值，其等号右式为输入值，且E(t)^T为估计误差矩阵的转置矩阵，并由于θ为系统系数矩阵，而为系统估计系数矩阵，故可借由计算出θ值，以得到质量系数(M)、阻尼系数(B)或弹簧系数(K)。

另外，为使误差值达到最小，也可采用另一相乘矩阵，如下式：

且同时乘上Φ^T(t)，使其右式可求得反矩阵，如下式：

其中，系统估计系数矩阵为输出值，其等号右式(Φ及Φ^T)为输入值，且Y为常数。因上述公式为数学式，故可任意定义其所代表的条件，例如，该输入值可为仿真单元1的包含仿真参数的模拟命令，且该输出值可为质量系数(M)、阻尼系数(B)或弹簧系数(K)。

在本实施例中，如图3B-1及图3B-2所示的鉴别模块3的检验接口，其可包含该系统参数(质量系数(M)、阻尼系数(B)或弹簧系数(K))、该系统参数的模型30及该系统参数的动态仿真图31。具体地，在检验该鉴别模块3的准确性以判断演算方法的有效性时，可任意输入一目标系统参数的数值d，例如将弹簧系数(K)由5调制成1作检验，以借由上述的LS演算方法计算出预估系统参数的数值d’(即4.99976变成0.99974)，其大致等于该目标系统参数的数值d(即4.99976趋近5，且0.99974趋近于1)，故可知，该鉴别模块3借由上述的LS演算方法能有效得到该目标机台2的系统参数。

此外，可将演算出的质量系数(M)、阻尼系数(B)及弹簧系数(K)等系统参数进行模型公式化，如下所示：

ms²X(s)+bsX(s)+ksX(s)＝F(s)，s为常数，以转换成该系统参数的模型30，且该模型公式内建于该主机90中，即可依所得的系统参数选择适当的实施例，故该系统参数的模型30用于供用户理解其物理力学关系，因而可选择显示或不显示。

又，该系统参数的动态仿真图31为演算出的质量系数(M)、阻尼系数(B)及弹簧系数(K)等系统参数在该目标机台2的系统运作时所呈现的状态曲线图，故该系统参数的动态仿真图31用于供用户理解该系统参数的模型30在该目标机台2的系统运作时的实际状态，如图3B-1及图3B-2所示的不同曲线，因而可选择显示或不显示。

因此，该仿真单元1(特制控制器)的运动轨迹可输入至该调机系统9的鉴别模块3中，以仿真加减速对该目标机台2(真实工具机)中的系统响应。具体地，如图3C所示，首先，步骤S31：用户先选定一输入信号的种类(如速度、位置或其它选项)，再依步骤S32至S32：令该仿真单元1依序设定加工路径及加减速参数(如同步骤S21至S23)；需注意，若该加减速参数超出一允许值，则重新设定该空间参数(如步骤S33’)。

接着，依步骤S34：如同步骤S24至S25，该仿真单元1将该加减速参数转成仿真命令(速度命令、加速度命令或位置命令)，再依步骤S35：借由该仿真命令取得该目标机台2的输出(即响应信息)。

之后，依步骤S36：该鉴别模块3利用如上述LS算法的演算软件针对该目标机台2的响应信息与该仿真命令(作为输入)进行该目标机台2的系统鉴别，以得到一鉴别误差值，进而取得该目标机台2的相关系统参数，借此完成该目标机台2的伺服系统的估计(如步骤S37)。需注意，若该鉴别误差过大，则该仿真单元1会重新生成模拟命令，如步骤S36’。

应可理解地，在步骤S31-S33中，若使用者设定的条件与该控制器20的条件不符，则无法在步骤S35中进行响应比对。

由此可知，为了避免该仿真单元1所选定的运动轨迹无法符合该目标机台2的系统运作，故借由该鉴别模块3进行该目标机台2的系统判别(例如，该仿真单元1要求弧线运动，但该目标机台2的系统只能进行直线运动，故该鉴别模块3可加以修正，使该虚拟机台9a只能进行直线运动)，因而当用户利用该调机系统9建构该虚拟机台9a时，需先利用该鉴别模块3进行该目标机台2的系统进行鉴别，以得到所需的系统参数。

请参阅图4A至图4F，其为本申请的调机方法的流程示意图，其中，该调机系统9已经完成该虚拟机台9a的建置。

如图4A所示，首先，依步骤S41至S42：用户先于该调机系统9的内建接口(图未示)中设定一加工条件，例如精度需求、速度需求或粗糙度需求的任一项或其组合(如图4B所示)。接着，依步骤S43：用户在该调机系统9的内建接口(图未示)中根据该加工条件设定误差限制，例如，该误差限制可为路径误差限制、加工时间限制或轴向误差限制的任一项或其组合，其中，该精度需求对应该路径误差限制、该速度需求对应该加工时间限制与该粗糙度需求对应该轴向误差限制。之后，依步骤S44：使用者切换至该虚拟机台9a的其中一接口(如图4C或图4D所示)，以设定所需的调机参数(如输入控制参数的数值a)，再依步骤S45：用户在该接口上设定所需的调机运动(加工)路径(如图4C所示的运动轨迹1a)，再令该虚拟机台9a开始依据上述相关设定自动执行参数演算(如按下执行选项41)。接着，依步骤S46：将该控制器20的现有参数(如PID的控制参数的数值a)输入(人工方式或自动传输方式)该虚拟机台9a中以进行演算及测量，借此得到该控制参数于该运动轨迹1a下的状态，如呈现于动态仿真图40中的仿真运动路径S，S’，且将其比对该目标机台2的实际运动路径L，L’，而得到一误差值t，t’。最后，若该误差值t’小于默认值(依步骤S43的设定)，则依步骤S47：使用者采用该控制参数并存储该控制参数的数值b；若该误差值t大于该默认值，则依步骤S46’：使用者重新设定该调机参数。

在本实施例中，该虚拟机台9a的其中一接口为依据该仿真单元1与该鉴别模块3所获取的信息作配置，如图4C或图4D的接口为时间响应或如图4E所示的接口为该虚拟机台9a的频率响应，其呈现有控制器型式1b、该运动轨迹1a、该控制器20的模型公式1c、仿真时间1d、该执行选项41、该鉴别模块3所定义的系统参数的数值3a、系统型式3b及系统参数的模型3c、该控制参数的数值a，b及该动态仿真图40。

所述的控制参数依据该控制器20的型式而定，如PID型控制组件(比例-积分-微分控制器)的参数可为比例增益(K_p)、积分时间(T_i)、微分时间(T_d)、自然频率(N)或其它等数值a，b。应可理解地，该控制参数也可为PI型控制组件的参数。因此，该仿真单元1在步骤S21至S27所提取的参数实施例将呈现于图4C或图4E的界面上。

所述的运动轨迹1a为调整参数时所选择的调机路径，其包含多种加工路径的实施例，以供使用者选择及设定。因此，当使用者输入该控制参数的数值a，b后，再选定该运动轨迹1a，即可按下该执行选项41(系统参数的数值3a于图3A至图3C的系统鉴别作业时已决定)。

所述的控制器型式1b经由该仿真单元1所仿真而得，故单一调机系统9可存储多种控制器型式1b，如该控制器20为PID型或PI型，以供使用者选择及设定。

所述的模型公式1c依据业界熟知的模型而内建的数学公式，如下所示：

G_PID(S)＝K_p[(1/T_iS)+1+T_d/(1+T_dS/N)]，且S为常数，其中，该模型公式1c可依该仿真单元1所得的控制器20的控制参数选择适当的实施例，故该模型公式1c供使用者理解其物理力学关系，因而可选择显示或不显示。因此，当用户选择该控制器型式1b后，图4C或图4E的接口会自动呈现该模型公式1c。

所述的模拟时间1d为该虚拟机台9a执行参数演算的时间(单位：秒)。因此，当用户按下该执行选项41后，经该虚拟机台9a演算完成后，图4C或图4E的接口会呈现该仿真时间1d的秒数。

所述的动态仿真图40依需求显示各种仿真比对状态。具体地，在其中一接口中，如图4C及图4D所示，该数值a，b输入至该目标机台2中的运作会呈现该实际运动路径L，L’，且该数值a，b经由该虚拟机台9a的演算后会得到该仿真运动路径S，S’，故用户可经由该动态仿真图40的曲线比对情况得知该实际运动路径L，L’与该仿真运动路径S，S’的误差值t，t’。或者，在另一接口中，如图4E所示，该动态仿真图40呈现振幅图表E1及相位图表E2。

所述的系统参数的数值3a在图3A至图3C的系统鉴别作业时决定。

所述的系统型式3b经由该鉴别模块3所鉴定而得的目标机台2的伺服系统，故单一调机系统9可依据厂区的机台型号存储多种系统型式3b，以供使用者选择及设定。

所述的系统参数的模型3c在图3A至图3C的系统鉴别作业时决定，即依所得的系统参数选择实施例，故可为图3B-1所示的ms²X(s)+bsX(s)+ksX(s)＝F(s)，也可选择如图4C及图4D所示的方程式：

，故该系统参数的模型3c的实施例并无特别限制。因此，当用户选择该系统型式3b后，图4C或图4E的接口会自动呈现该系统参数的数值3a与该系统参数的模型3c。

然而，有关该虚拟机台9a的任何接口的呈现方式繁多，可依需求改变，并不限于上述。

此外，在步骤S45中，该虚拟机台9a于时计算该控制参数时采用循环式调整该控制参数(如K_p、T_i、T_d、N的任一个的数值)，以得到产生最小误差值的控制参数。例如，该虚拟机台9a用于实时计算该控制参数的内建软件，其所采用的数学计算方式为古典Runge-Kutta四阶方法，如下：

给定系统初始值：y’(x)＝f(x，y)，且y(x₀)＝y₀，则y值可近似为：y_(i+1)＝y_i+(k₁+2k₂+2k₃+k₄)/6，其中，

k₁＝hf(x_i，y_i)；

k₂＝hf(x_i+h/2，y_i+k₁/2)；

k₃＝hf(x_i+h/2，y_i+k₂/2)；

k₄＝hf(x_i+h，y_i+k₃)；

x_i＝x₀+ih，其中，y_(i+1)为输出值，其等号右式y_i+(k₁+2k₂+2k₃+k₄)/6(y_i及k₁、k₂、k₃、k₄)为输入值，h为常数。因上述公式为数学式，故可任意定义其所代表的条件，例如，该输入值可为该控制器20的目前参数(如图4D所示的K_p、T_i、T_d、N的其中一个)，且该输出值可为调整后的控制参数(如图4E所示的K_p、T_i、T_d、N的其中一个的数值b)。具体地，于运算过程中，所得的数值a，b会在该动态仿真图40中呈现不同的仿真运动路径S，S’与实际运动路径L，L’的曲线，借此，利于使用者判断该误差值t，t’的变化。

又，在检验图4A所示的流程的有效性时，可借由比对的方式。具体地，当加工条件为粗糙度需求方面时，如图4F-1所示，是将该虚拟机台9a计算过程中的曲线U1-U4整合于一图表中，可知在相同速度区间内，加速度的限制变大，轴向动态的误差变小，如箭头方向Z表示从曲线U1朝曲线U4的误差逐渐变小，其中，图4F-1的速度的单位为毫米/秒(㎜/s)，且误差的单位为0.001mm。

当加工条件为速度需求方面时，如图4F-2所示，P1-P4表示第一至第四加速度曲线，V1-V4表示第一至第四速度曲线，且第一加速度曲线P1对应第一速度曲线V1，第二加速度曲线P2对应第二速度曲线V2，第三加速度曲线P3对应第三速度曲线V3，第四加速度曲线P4对应第四速度曲线V4，故在达到相同速度(第一至第四速度曲线V1-V4具有相同最大值)的需求下，加速度越大(如箭头方向Y’)，则加速时间短(如箭头方向X)。

当加工条件为精度需求方面时，如图4F-3所示，可知转角误差小，且几何误差小。

因此，在该调机系统9进行调整参数时，该仿真单元1与该鉴别模块3先分别完成仿真作业与系统鉴别作业(也就是建构出一虚拟机台9a)而将信息呈现于至少一接口(如图4D或图4E所示的接口)上，供用户设定欲仿真的该目标机台2的加工条件及将欲调整的控制器20的目前控制参数(即包含模拟参数的模拟命令)输入至该虚拟机台9a中，如步骤S41-S45。

接着，如步骤S45-S46，在上述设定完成后，用户按下该执行选项41，即可使该虚拟机台9a借由内建软件(如依据上述古典Runge-Kutta四阶方法所建构的软件)实时自动演算所需的控制参数(或优化参数)，且该目标机台2的实际响应(如该实际运动路径L，L’)与该虚拟机台9a仿真该目标机台2的仿真响应(如该仿真运动路径S，S’)会呈现于该动态仿真图40中(即该虚拟机台9a依据该仿真参数进行该目标机台2的响应的仿真作业)。在实际作业中，该虚拟机台9a将图4C的控制参数的数值a(如演算前或演算中的参数、或可为该控制器20的目前参数)演算成图4D的控制参数的数值b(其误差值t’更小)。

之后，如步骤S47，使用者可将该虚拟机台9a演算后的控制参数的数值b作为调整该目标机台2的基础参数(如该控制器20的控制参数)的初始值。最后，使用者再以人工方式或该调机系统9自动传输方式快速地调整该目标机台2上的参数，因而能大幅减少调整该目标机台2的参数的时间。

另外，该仿真单元1所提供的运动轨迹1a可输入该虚拟机台9a中，以仿真加减速对机械结构所产生的响应，也可仿真伺服系统对机构所引起的摩擦与背隙的补偿效果，或者对结构振动抑制的成效。

请参阅图5及图6，其为本申请的调机方法的另一实施例的示意图。

在另一实施例中，该调机系统9可利用该鉴别模块3将该虚拟机台9a于每一次调整参数后所得到的控制参数或每一次测量该目标机台2(同一工具机或不同工具机)于平常状态下运作所得到的控制参数存盘，以作为对照参数，借此建立参考模型。

如图5所示，该参考模型的成型方法先依步骤S51至S53：将一运动命令(模拟命令)经由该仿真单元1输入该虚拟机台9a与该目标机台2中，使该目标机台2产生第一响应信息，且该虚拟机台9a产生第二响应信息，之后依步骤S54：比对该第一响应信息与该第二响应信息，当两者误差值小于默认值时(即误差位于允许范围内)，则依步骤S55：存储该第二响应信息，以建立该参考模型。若两者误差值大于默认值时，则依步骤S54’：修正该模拟命令的模拟参数。

因此，本申请可先通过该鉴别模块3取得该目标机台2的参考模型，故在进行调整参数作业时，如图1B及图6所示，使用者先设定完成加工条件，再依步骤S60至S63：将该仿真单元1提取自该控制器20的控制参数(运动指令)输入该目标机台2与该鉴别模块3，使该调机系统9仿真该目标机台2的响应而得到一系统模型(如第一虚拟机台)，且该调机系统9会依步骤S64：提供一符合加工条件的参考模型(如第二虚拟机台)，以令该系统模型利用数学演算软件(如依据上述古典Runge-Kutta四阶方法为基础)实时计算出该参考模型与该系统模型之间的差异(如该动态仿真图40中，该参考模型的运动路径取代该实际运动路径L，L’，以得到该系统模型的运动路径与该参考模型的运动路径之间的误差值)，而推算出优化参数(如步骤S65)，此参数(如图4D中的控制参数的字段中的数字)可以作为自动调整流程的基础参数的初始值，因而能减少用户调整该目标机台2的参数的时间。

综上所述，本申请的调机系统9及调机方法，借由该仿真单元1与鉴别模块3的设计，以建构出能有效仿真该目标机台2的虚拟机台9a，故不论使用者的操控经验，使用者只需在该调机系统9的接口上设定所需的相关条件，该虚拟机台9a即可快速地自动演算出所需的控制器20的参数(如步骤S45至S46)，以令使用者可直接采用该演算出的参数(如数值b)或仅需微调该参数的数值，因而使用者能轻易地调整该目标机台2的控制器20的参数，而无需不断地尝试大量参数值。

此外，本申请的调机系统9可远程进行调机作业(仍需得知该控制器20的目前参数，以输入至图4C的接口的数值a的字段中)，且可同时针对多台目标机台2(工具机)进行调整参数的作业。

又，该鉴别模块3的系统鉴别方法以该仿真单元1的仿真命令作为输入信号。

另外，该仿真单元1可单独用于模拟该控制器20，而未限定需配合该调机系统9。

上述实施例仅用以例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。本领域技术人员均可在不违背本申请的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此本申请公开的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (16)

1.一种调机方法，其特征在于，该方法包括：

提供配置有虚拟机台的调机系统，其中，该虚拟机台仿照目标机台建构；

在该调机系统中设定该目标机台的加工条件；

将包含模拟参数的模拟命令输入该虚拟机台；以及

由该虚拟机台依据该仿真参数进行该目标机台的响应的仿真作业，并实时计算出所需的控制参数，以令该控制参数作为调整该目标机台的基础参数。

2.根据权利要求1所述的调机方法，其特征在于，该调机系统还配置有鉴别模块，且在设定该加工条件之前，该调机方法还包括：

将包含另一模拟参数的另一仿真命令输入该目标机台，使该目标机台产生响应信息；

将该响应信息传送至该鉴别模块；以及

由该鉴别模块比对该另一仿真命令与该响应信息，若该另一模拟参数的误差位于合理范围内，则将该另一模拟参数与该响应信息作为系统参数。

3.根据权利要求2所述的调机方法，其特征在于，该调机系统还配置有用以将该另一仿真命令传输至该目标机台与该鉴别模块的仿真单元。

4.根据权利要求3所述的调机方法，其特征在于，该目标机台具有控制器，且该仿真单元用以仿真该控制器。

5.根据权利要求1所述的调机方法，其特征在于，该调机系统还配置有参考模型，其利用该虚拟机台建构且具有对照参数。

6.根据权利要求5所述的调机方法，其特征在于，该方法还包括依据该目标机台的加工条件，选择该参考模型，并与该控制参数进行比对，以计算出另一控制参数。

7.一种调机系统，其特征在于，该系统包括：

主机，其配置有虚拟机台，其中，该虚拟机台仿照目标机台建构；

鉴别模块，其用以鉴别该目标机台以建构该虚拟机台；以及

仿真单元，其用以仿真该目标机台的控制器，以供该鉴别模块进行鉴别。

8.根据权利要求7所述的调机系统，其特征在于，该仿真单元用以将仿真命令传输至该目标机台与该鉴别模块，以供该鉴别模块进行鉴别。

9.一种仿真单元仿真控制器的模拟方法，该控制器用以操控目标机台的运动，该模拟方法包括：

设定模拟运动轨迹的参数；

根据该参数计算出模拟命令；以及

将该仿真命令输入该目标机台进行响应比对，以判断该模拟命令是否对应该控制器用以执行操控该目标机台的目标命令。

10.根据权利要求9所述的模拟方法，其特征在于，该仿真单元为另一控制器。

11.根据权利要求9所述的模拟方法，其特征在于，该仿真单元借由收集该控制器的运动参数信息，以设定该仿真运动轨迹的参数。

12.根据权利要求9所述的模拟方法，其特征在于，该仿真单元借由该仿真运动轨迹与该目标机台操作的关联性，判断该仿真命令是否对应该目标命令。

13.一种仿真单元，其特征在于，该仿真单元包括：

数据收集部，其用以设定模拟运动轨迹的参数；

计算部，其用以根据该参数计算出模拟命令；以及

分析部，其用以将该仿真命令输入目标机台进行响应比对，以判断该模拟命令是否对应用以执行操控该目标机台的控制器的目标命令。

14.根据权利要求13所述的仿真单元，其特征在于，该仿真单元为另一控制器。

15.根据权利要求13所述的仿真单元，其特征在于，该数据收集部借由收集该控制器的运动参数信息，以设定该仿真运动轨迹的参数。

16.根据权利要求13所述的仿真单元，其特征在于，该分析部借由该仿真运动轨迹与该目标机台操作的关联性，以判断该仿真命令是否对应该目标命令。