CN110268340B - 用于设定控制参数的处理装置、方法以及记录介质 - Google Patents

Abstract

一种处理装置、控制参数决定方法以及记录介质。处理装置具备包含模型控制部与规定控制块结构的模拟系统，所述规定控制块结构与包含控制对象的规定装置侧结构对应，其中，通过使用与规定装置侧结构相关的计算用脉冲响应信息和所述规定输入值的卷积积分处理，来算出规定装置侧结构对于规定输入值的时间响应，使用所述算出的时间响应来进行模拟系统的模拟。并且，改变对模型控制部设定的模型控制参数而进行所述模拟，由此来算出基于模拟系统的响应结果的、规定性能指标与模型控制参数的相关性，并基于所述相关性来决定装置控制参数。借助所述结构，能够精度良好且有效率地决定控制系统中的马达控制装置的装置控制参数。

Description

用于设定控制参数的处理装置、方法以及记录介质

技术领域

本发明涉及一种技术，通过进行具有控制对象与马达控制装置的控制系统的模拟(simulation)，来决定对所述马达控制装置设定的装置控制参数，所述控制对象包含马达，所述马达控制装置控制所述马达，具体而言，本发明涉及一种处理装置、控制参数决定方法以及记录介质。

背景技术

在伺服(servo)机构中，一般为了适当地控制用于驱动负载装置的马达，而进行控制马达的伺服驱动器(servo driver)的控制参数(位置增益(gain)、速度增益、滤波器(filter)的截止(cut off)频率等)的调整。并且，作为如上所述的控制参数的调整方法，可例示通过实际驱动马达或负载装置来进行的方法。所述调整方法中，对伺服驱动器等马达控制装置设定控制参数(parameter)，并且测量与所述控制参数相应的负载装置的响应，以判断所述控制参数的适否。

而且，可取代如上述那样一边使实际的负载装置驱动一边调整参数的形态，而例示基于与负载装置的响应相关的模拟结果来决定控制参数的方法。例如，如专利文献1所示，使用伺服驱动器及负载装置的物理模型(model)，设定控制参数以进行反复模拟。并且，基于作为模拟结果而获得的响应结果，来决定最终设定的控制参数。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009-122779号公报

专利文献2：日本专利特开2006-340480号公报

发明内容

发明所要解决的问题

当在马达控制装置中决定用于使马达驱动的控制参数时，若如以往那样实际使包含马达或负载装置等的控制对象驱动并测量其响应，则每当设定控制参数时，必须执行马达的驱动及响应的测量，因而控制参数的决定需要时间。进而，因为要使实际的控制对象驱动，若在调整时所设定的控制参数不适当，则还有控制对象进行设想外的动作而造成损伤之虞。

另一方面，即使在控制参数的调整时如以往那样使用物理模型来进行模拟的情况下，由于模拟的结果受物理模型的形式或次数拘束，因而若所设想的物理模型的形式与实际的控制对象的特性存在差异，则仍有模拟精度下降之虞。换言之，为了提高模拟精度，必须使物理模型贴合实际控制对象的特性，关于控制参数的调整，将使用户承担过度的负担。而且，即使利用模拟结果来决定控制参数，也必须反复执行模拟，为了决定理想的控制参数，对用户要求相应的负担。

本发明是鉴于如上所述的问题而完成，其目的在于提供一种技术，精度良好且有效率地决定具有控制对象与马达控制装置的控制系统中的所述马达控制装置的装置控制参数，所述控制对象包含马达，所述马达控制装置控制所述马达。

解决问题的技术手段

本发明中，为了解决所述问题，根据与控制系统相关的模拟结果来算出与马达控制装置相关的规定性能指标，利用所述规定性能指标来决定马达控制装置的装置控制参数，并且，对于所述模拟运算的一部分，利用与包含控制对象的规定装置侧结构相关的脉冲响应信息来算出所述规定装置侧结构的时间响应。通过此种结构，借助基于与实际的控制对象的特性相应的高精度的模拟结果而算出的规定性能指标，用户能够有效率且精度良好地决定装置控制参数。

详细而言，本发明是一种处理装置，通过进行具有控制对象与马达控制装置的控制系统的模拟，来决定对所述马达控制装置设定的装置控制参数，所述控制对象包含马达，所述马达控制装置控制所述马达，所述处理装置包括：模拟系统，包含规定反馈系统，所述规定反馈系统具有模型控制部与规定控制块结构来作为前馈部件，所述模型控制部将所述马达控制装置所具有的一个或多个控制器模型化，所述规定控制块结构与包含所述控制对象的规定装置侧结构对应；保持部，保持计算用脉冲响应信息，所述计算用脉冲响应信息是与所述规定装置侧结构相关的脉冲响应的信息；第一响应计算部，通过使用所述计算用脉冲响应信息与规定输入值的卷积积分处理，来算出所述规定装置侧结构对于所述规定输入值的时间响应；第二响应计算部，使用由所述第一响应计算部所算出的所述规定装置侧结构的时间响应，算出所述模拟系统对于输入至所述模拟系统的指令值的响应；性能指标计算部，改变对所述模型控制部设定的模型控制参数而进行所述第一响应计算部及所述第二响应计算部的计算，由此来算出基于所述模拟系统的响应结果的、表示所述马达控制装置对所述控制对象的控制特性的规定性能指标与所述模型控制参数的相关性；以及参数决定部，基于由所述性能指标计算部所算出的所述相关性来决定所述装置控制参数。

本发明的处理装置中，利用基于模拟结果的规定性能指标来决定马达控制装置的装置控制参数，所述模拟结果是通过基于所述模拟系统的、第一响应计算部及第二响应计算部的计算处理而获得。此处，所述处理装置具备包含规定反馈系统的模拟系统，所述规定反馈系统将模型控制部和与规定装置侧结构对应的控制块结构作为前馈部件，将所述模拟系统作为前提，进行借助第一响应计算部与第二响应计算部的计算处理。关于规定装置侧结构，由保持部保持有所述脉冲响应信息来作为计算用脉冲响应信息。并且，第一响应计算部通过使用所述计算用脉冲响应信息的卷积积分处理，来算出规定装置侧结构对于规定输入值的时间响应。通过像这样利用计算用脉冲响应信息，从而用户不需要为了模拟而构建与规定装置侧结构对应的物理模型，并且能够较佳地反映包含控制对象的规定装置侧结构的实际特性而精度良好地算出所述时间响应。

此处，由保持部所保持的计算用脉冲响应信息存在包含因其信息生成引起的不可避免的误差的倾向，而且因其保持所需的容量等理由，所述计算用脉冲响应信息是有限的。因此，由第一响应计算部所算出的时间响应会残留有恒定偏差，其结果，可能对模拟精度产生影响。但是，本发明的处理装置中，考虑到模拟系统中所含的反馈环路(loop)，进行使用由第一响应计算部所算出的规定装置侧结构的时间响应的、借助第二响应计算部的响应计算处理。例如，所述第二响应计算部也可在所述规定反馈系统中，依据使所述规定装置侧结构的时间响应、或根据所述时间响应而算出的规定响应结果反馈给所述前馈部件的输入侧的方式，来算出所述模拟系统的响应。由此，能够降低因脉冲响应信息引起的恒定偏差，从而能够实现模拟精度的提高。而且，在所述模拟系统中，也可包含与非线性补偿或前馈(feedforward)补偿等对应的其他控制块结构等。

并且，所述处理装置中，如上所述，利用使用计算用脉冲响应信息的高精度的模拟处理结构，并基于改变模型控制部中的模型控制参数时的所述模拟系统的响应结果，由性能指标计算部来算出规定性能指标与模型控制参数的相关性。由第二响应计算部所算出的模拟系统的响应结果依存于模型控制部所具有的模型控制参数。因此，将像这样改变模型控制参数时的各模型控制参数、与基于跟各个模型控制参数对应的模拟系统响应结果的规定性能指标予以关联，来生成所述相关性。所述规定性能指标是表示马达控制装置对控制对象的控制特性的参数，例如也可为对所述模拟系统输入有规定驱动指令时的、与所述模拟系统的响应结果中的稳定时间(settling time)、过冲(over shoot)量、上升时间中的至少一个相关的参数。

因此，所述相关性是表示：在模拟系统中设定有哪些模型控制参数时，如何地通过马达控制装置来对控制对象进行伺服控制。因此，通过利用所述相关性，参数决定部能够有效率地决定装置控制参数。而且，如上所述，第一响应计算部及第二响应计算部对模拟系统的响应计算的精度相对较高，因此由参数决定部所决定的装置控制参数的精度也成为符合控制对象的理想参数值。另外，参数决定部对装置控制参数的决定形态只要是基于所述相关性，则可采用各种决定形态。例如，也可将属于用户所要求的范围内的规定性能指标所对应的模型控制参数决定为装置控制参数。进而，参数决定部也可将所述相关性中所含的模型控制参数的一个值决定为装置控制参数的值，而且，还可基于所述相关性中所含的模型控制参数的多个值来决定装置控制参数的值。

此处，以下例示所述模拟系统的具体结构。例如，也可为，所述脉冲响应是对于电流指令的脉冲响应，所述规定反馈系统所具有的所述模型控制部是与速度补偿相关的速度控制块结构。此时，所述第二响应计算部将由所述第一响应计算部所算出的响应速度依据所述反馈方式而反馈给所述速度控制块结构，以算出所述模拟系统的时间响应。而且，在所述模拟系统中，也可包含除了规定控制块结构、速度控制块结构、规定反馈系统以外的控制块结构或反馈系统、前馈系统。

此处，直至上述为止的处理装置也可还包括：显示部，基于由所述性能指标计算部所算出的所述相关性，显示与所述模型控制参数的变化相应的、所述规定性能指标的计算结果群。通过像这样显示规定性能指标的计算结果群，能够通过规定性能指标的变化来以视觉方式对用户展示当改变模型控制参数时，马达控制装置的控制特性会如何变化。因此，进而，当由用户从由所述显示部所显示的所述计算结果群中选择了所述规定性能指标之一时，所述参数决定部能够将与所述选择的一个规定性能指标对应的所述一个模型控制参数决定为所述装置控制参数。通过像这样以视觉方式利用视觉性的规定性能指标的计算结果群，用户能够容易地掌握模型控制参数的变化与马达控制装置的控制特性的变化，从而能够实现借助一个规定性能指标的选择来决定理想的装置控制参数。

而且，对于本申请发明，也可从控制参数决定方法的侧面来理解，所述控制参数决定方法是通过进行具有控制对象与马达控制装置的控制系统的模拟，来决定对所述马达控制装置设定的装置控制参数，所述控制对象包含马达，所述马达控制装置控制所述马达。此时，所述方法包括：第一响应计算步骤，通过使用计算用脉冲响应信息与规定输入值的卷积积分处理，来算出包含所述控制对象的规定装置侧结构对于所述规定输入值的时间响应，所述计算用脉冲响应信息是与所述规定装置侧结构相关的脉冲响应的信息；第二响应计算步骤，基于包含规定反馈系统的模拟系统，使用在所述第一响应计算步骤中所算出的所述规定装置侧结构的时间响应，算出所述模拟系统对于输入至所述模拟系统的指令值的响应，所述规定反馈系统具有模型控制部与规定控制块结构来作为前馈部件，所述模型控制部将所述马达控制装置所具有的一个或多个控制器模型化，所述规定控制块结构与所述规定装置侧结构对应；性能指标计算步骤，改变对所述模型控制部设定的模型控制参数而进行所述第一响应计算步骤及所述第二响应计算步骤中的计算，由此来算出基于所述模拟系统的响应结果的、表示所述马达控制装置对所述控制对象的控制特性的规定性能指标与所述模型控制参数的相关性；以及参数决定步骤，基于在所述性能指标计算步骤中算出的所述相关性来决定所述装置控制参数。另外，在所述控制参数决定方法的发明中，可在不产生技术分歧的范围内，适用关于所述处理装置的发明而公开的技术思想。

而且，对于本申请发明，也能够从控制参数决定程序的侧面来理解，所述控制参数决定程序使处理装置执行包含下述步骤的处理，所述处理装置通过进行具有控制对象与马达控制装置的控制系统的模拟，来决定对所述马达控制装置设定的装置控制参数，所述控制对象包含马达，所述马达控制装置控制所述马达。所述控制参数决定程序使处理装置执行：第一响应计算步骤，通过使用计算用脉冲响应信息与规定输入值的卷积积分处理，来算出包含所述控制对象的规定装置侧结构对于所述规定输入值的时间响应，所述计算用脉冲响应信息是与所述规定装置侧结构相关的脉冲响应的信息；第二响应计算步骤，基于包含规定反馈系统的模拟系统，使用在所述第一响应计算步骤中所算出的所述规定装置侧结构的时间响应，算出所述模拟系统对于输入至所述模拟系统的指令值的响应，所述规定反馈系统具有模型控制部与规定控制块结构来作为前馈部件，所述模型控制部将所述马达控制装置所具有的一个或多个控制器模型化，所述规定控制块结构与所述规定装置侧结构对应；性能指标计算步骤，改变对所述模型控制部设定的模型控制参数而进行所述第一响应计算步骤及所述第二响应计算步骤中的计算，由此来算出基于所述模拟系统的响应结果的、表示所述马达控制装置对所述控制对象的控制特性的规定性能指标与所述模型控制参数的相关性；以及参数决定步骤，基于在所述性能指标计算步骤中算出的所述相关性来决定所述装置控制参数。另外，在所述控制参数决定程序的发明中，可在不产生技术分歧的范围内，适用关于所述处理装置的发明而公开的技术思想。

发明的效果

能够精度良好且有效率地决定具有控制对象与马达控制装置的控制系统中的所述马达控制装置的装置控制参数，所述控制对象包含马达，所述马达控制装置控制所述马达。

附图说明

图1是表示成为本发明的处理装置的装置控制参数决定处理对象的控制系统的概略结构的图。

图2是表示图1所示的控制系统中所含的伺服驱动器的控制结构的图。

图3是本发明的处理装置的功能框图。

图4是表示本发明的处理装置所具有的模拟系统的结构的控制框图，(b)部分表示使用扭矩指令对应的脉冲响应模型的模拟系统的结构。而且，(a)部分表示用于说明所述模拟系统的基本结构。

图5是用于在本发明的处理装置中所执行的计算处理的流程图。

图6是表示图5所示的计算处理得出的模拟结果的图。

图7是用于在本发明的处理装置中所执行的、决定伺服驱动器的装置控制参数的参数决定处理的流程图。

图8是表示在图7所示的参数决定处理中所生成的性能指标相关的结构的图。

图9是表示在图7所示的参数决定处理中所生成的性能指标群的显示例的图。

[符号的说明]

1：网络

2：马达

3：负载装置

4：伺服驱动器

5：标准PLC

6：控制对象

7：交流电源

10：处理装置

11：输入部

12：显示部

13：模拟部

14：决定处理部

15：参数输出部

41：位置控制器

42：速度控制器

43：电流控制器

51：模型位置控制部

52：模型速度控制部

53：模型电流控制部

54：机械模型部

120：触控面板

121：选择完成按钮

130：模拟系统

131：保持部

132：脉冲响应生成部

134：计算部

134A：第一响应计算部

134B：第二响应计算部

141：性能指标计算部

142：参数决定部

530：电流系统脉冲响应模型部

ccmd：电流指令

Kpp：位置比例增益

Kvi：速度积分增益

Kvp：速度比例增益

L1、L2、L3：线

P4、P5、P6：显示点

pcmd：位置指令

psim：响应位置

S101～S113、S210～S210：步骤

vcmd：速度指令

vsim：响应速度

X0：稳定时间的上限值

Y0：过冲量的上限值

τcmd：扭矩指令

具体实施方式

<实施例1>

图1是成为本发明的实施方式的处理装置的参数决定处理对象的控制系统的概略结构图。控制系统包括网络(network)1、马达2、负载装置3、伺服驱动器4及标准可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)5。所述控制系统是用于与马达2一同驱动控制负载装置3的系统。并且，马达2及负载装置3被设为由所述控制系统所控制的控制对象6。此处，作为负载装置3，可例示各种机械装置(例如工业机器人的臂或搬送装置)，马达2作为驱动所述负载装置3的致动器而装入负载装置3内。例如，马达2为交流电(AlternatingCurrent，AC)伺服马达。另外，在马达2中安装有未图示的编码器，由所述编码器将与马达2的动作相关的参数信号反馈发送至伺服驱动器4。所述反馈发送的参数信号(以下称作反馈信号)例如包含关于马达2的旋转轴的旋转位置(角度)的位置信息、所述旋转轴的旋转速度的信息等。

伺服驱动器4经由网络1而从标准PLC 5接受与马达2的动作(行为(motion))相关的动作指令信号，并且接受从连接于马达2的编码器输出的反馈信号。伺服驱动器4基于来自标准PLC 5的动作指令信号及来自编码器的反馈信号，进行与马达2的驱动相关的伺服控制，即，算出与马达2的动作相关的指令值，并且对马达2供给驱动电流，以使马达2的动作追随于所述指令值。另外，所述供给电流是利用从交流电源7对伺服驱动器4输送的交流电力。本实施例中，伺服驱动器4为接收三相交流的类型，但也可为接受单相交流的类型。另外，关于伺服驱动器4所进行的伺服控制，是利用伺服驱动器4所具有的位置控制器41、速度控制器42、电流控制器43的反馈控制，关于其详细，将基于图2而后述。

此处，如图1所示，伺服驱动器4包括位置控制器41、速度控制器42、电流控制器43，通过它们的处理来执行所述伺服控制。因此，基于图2所示的伺服驱动器4的控制结构，来说明伺服驱动器4所进行的所述伺服控制的内容。如图2所示，位置控制器41例如进行比例控制(P(Proportional)控制)。具体而言，将从标准PLC 5通知的位置指令与检测位置的偏差即位置偏差乘以位置比例增益Kpp，由此来算出速度指令。另外，位置控制器41所具有的位置比例增益Kpp是本申请发明的装置控制参数的一个，通过后述的图7所示的参数决定处理来决定。

接下来，速度控制器42例如进行比例积分控制(PI(Proportional Integral)控制)。具体而言，将由位置控制器41所算出的速度指令与检测速度的偏差即速度偏差的积分量乘以速度积分增益Kvi，并将所述计算结果与所述速度偏差之和乘以速度比例增益Kvp，由此来算出扭矩指令。另外，速度控制器42所具有的速度比例增益Kvp及速度积分增益Kvi是属于本申请发明的装置控制参数的参数，通过后述的图7所示的参数决定处理来决定。而且，速度控制器42也可取代PI控制而进行P控制。此时，速度控制器42所具有的速度比例增益Kvp是通过后述的图7所示的参数决定处理来决定。接下来，电流控制器43基于由速度控制器42所算出的扭矩指令来输出电流指令，由此来驱动控制马达2。电流控制器43包含与扭矩指令相关的滤波器(一次低通滤波器)或者一个或多个陷波滤波器(notch filter)，作为控制参数，具有与这些滤波器的性能相关的截止(cut off)频率等。

并且，伺服驱动器4的控制结构包含将速度控制器42、电流控制器43、控制对象6作为前馈部件的速度反馈系统，进而包含将所述速度反馈系统与位置控制器41作为前馈部件的位置反馈系统。通过这样构成的控制结构，伺服驱动器4可对马达2进行伺服控制，以追随于从标准PLC 5供给的位置指令。

此处，返回图1，在伺服驱动器4电连接有处理装置10。所述电连接既可为有线连接，也可为无线连接。处理装置10是用于对伺服驱动器4的装置控制参数进行设定及调整的装置，搭载有调整用的软件(software)(程序)。具体而言，处理装置10是具有运算装置及存储器等的计算机，且安装(install)有可由其执行的调整用软件。并且，处理装置10使用所述调整用软件来调整对位置控制器41或速度控制器42设定的装置控制参数(位置比例增益Kpp、速度比例增益Kvp、速度积分增益Kvi)，以使伺服驱动器4对控制对象6的响应状态达到目标状态。另外，处理装置10也可连接于标准PLC 5，此时，处理装置10经由标准PLC 5来访问(access)伺服驱动器4，以对装置控制参数进行设定及调整。

另外，处理装置10具有通过所述调整软件来模拟伺服驱动器4对控制对象的响应的功能。通过所述模拟功能，处理装置10能够算出对伺服驱动器4设定有规定的装置控制参数时的、控制对象6的响应。并且，用户能够基于处理装置10得出的模拟结果，来决定应对伺服驱动器4设定的装置控制参数，所决定的装置控制参数将从处理装置10被发送至伺服驱动器4，并保持在伺服驱动器4所具有的位置控制器41、速度控制器42内。

接下来，基于图3来说明处理装置10的结构。图3是将通过在处理装置10中执行的所述调整软件等来执行的各种功能图象(image)化而表示的功能框图。处理装置10具有输入部11、显示部12、模拟部13、决定处理部14、参数输出部15。输入部11是受理信息(为了在参数决定处理中进行的模拟而输入的指令值或模拟条件等)的输入的功能部，所述信息供处理装置10所具备的各种功能中的后述的、用于决定伺服驱动器4的装置控制参数的处理。具体而言，输入部11是由作为共用硬件的触控面板(touch panel)与后述的显示部12一同构成。而且，作为其他方法，输入部11也可包含键盘(keyboard)或鼠标(mouse)。接下来，显示部12是显示由决定处理部14所算出的、表示伺服驱动器4的控制特性的规定性能指标等的功能部。显示部12也可显示模拟部13得出的模拟结果。而且，如上所述，显示部12也可作为包含输入部11的功能的触控面板而构成。作为其他方法，显示部12并非处理装置10的必要结构，也可设于处理装置10的外部。

模拟部13是算出由伺服驱动器4进行伺服控制时的控制对象6的响应的功能部。模拟部13具有模拟系统130、保持部131、计算部134。

首先，基于图4来说明模拟系统130。模拟系统130是包含与作为模拟对象的控制对象6相关的模型结构的系统。图4的上段(a)部分表示用于说明与图1所示的控制系统的机械结构对应的模拟系统的基本结构(以下简称作“基本结构”)。而且，图4的下段(b)部分表示模拟系统130的一形态。并且，表示处理装置10中所采用的模拟系统130的结构的是图4的下段(b)部分。

图4的上段(a)部分所示的基本结构对应于图1所示的控制系统的机械结构，包含模型位置控制部51、模型速度控制部52、模型电流控制部53、机械模型部54。模型位置控制部51对应于伺服驱动器4的位置控制器41，模型速度控制部52对应于伺服驱动器4的速度控制器42，模型电流控制部53对应于伺服驱动器4的电流控制器43，机械模型部54对应于控制对象6。图4的(a)部分所示的基本结构中，与伺服驱动器4同样地，对模型位置控制部51输入位置指令pcmd与作为系统输出的响应位置psim的位置偏差，并输出速度指令vcmd。并且，对模型速度控制部52输入所述速度指令vcmd与作为机械模型部54的输出的响应速度vsim的速度偏差，并输出扭矩指令τcmd。并且，对模型电流控制部53输入所述扭矩指令τcmd，并输出电流指令ccmd。并且，对机械模型部54输入所述电流指令ccmd，并输出所述响应速度vsim及作为其积分结果的所述响应位置psim。

此处，作为模拟系统的一形态的、图4的(b)部分所示的控制结构采用了如下所述的结构，即，由作为规定控制块结构的电流系统脉冲响应模型部530来代替图4的(a)部分所示的基本结构中的模型电流控制部53、机械模型部54，并且包含将模型速度控制部52和所述电流系统脉冲响应模型部530作为前馈部件的速度反馈系统、与将模型位置控制部51和所述速度反馈系统作为前馈部件的位置反馈系统。电流系统脉冲响应模型部530具有下述信息来作为脉冲响应模型，所述信息是跟将与模型电流控制部53、机械模型部54对应的控制系统侧的机械结构(即电流控制器43及控制对象6)设为一个机械结构时的、向所述一个机械结构输入有扭矩指令的脉冲信号时的速度响应相关的信息。另外，所述脉冲响应信息的生成能够通过以往技术来实现。概略而言，通过对与模型电流控制部53及机械模型部54相关的频率传递函数进行傅里叶逆变换而实现。并且，电流系统脉冲响应模型部530对于任意输入的输出，能够通过所述任意输入与电流系统脉冲响应模型部530所具有的脉冲响应信息的卷积积分处理来计算。

并且，在模拟系统130具有图4的(b)部分所示的控制结构的情况下，对模型位置控制部51输入位置指令pcmd与作为系统输出的响应位置psim的位置偏差而算出速度指令vcmd。并且，对模型速度控制部52输入速度指令vcmd与响应速度vsim的速度偏差而算出扭矩指令τcmd。并且，当对电流系统脉冲响应模型部530输入扭矩指令τcmd时，通过卷积积分处理来算出与所述扭矩指令τcmd对应的响应速度vsim，进而，算出作为其积分结果的所述响应位置psim。另外，所述模拟系统130中的各控制值的计算也是由计算部134所具有的第一响应计算部134A及第二响应计算部134B来进行，但其详细将后述。

如上所述，模拟系统130具有与至少包含作为模拟对象的控制对象6的机械结构对应的、作为控制块的电流系统脉冲响应模型部530，且具有至少将所述电流系统脉冲响应模型部530作为前馈部件的反馈系统。而且，保持部131是保持脉冲响应信息的功能部，所述脉冲响应信息用于模拟系统130所具有的电流系统脉冲响应模型部530。而且，计算部134是如下所述的功能部，即，受理保持部131所保持的脉冲响应信息，进行依据模拟系统130的模拟处理，即，进行模拟系统130的响应结果即响应速度vsim与响应位置psim的计算。另外，计算部134具有第一响应计算部134A与第二响应计算部134B来作为子功能部。第一响应计算部134A是算出与利用图4的(b)部分的电流系统脉冲响应模型部530所具有的脉冲响应信息的卷积积分处理相关的响应速度vsim的子功能部。而且，第二响应计算部134B是如下所述的子功能部，即，使用第一响应计算部134A的计算结果即通过卷积积分处理而算出的响应速度vsim，来算出对于输入至模拟系统130的指令值的其时间响应即响应位置psim。

此处，基于图5来说明计算部134的计算处理流程，所述计算处理是用以算出对模拟系统输入有用于模拟处理的规定位置指令时的、位置的时间响应(即响应位置psim)与速度的时间响应(即响应速度vsim)。另外，所述计算处理是在后述的图7所示的参数决定处理中执行。首先，在S101中，对参数m及参数n进行初始化。接下来，在S102中，算出位置指令pcmd与响应位置psim的偏差即位置偏差perr，随后，在S103中，将位置偏差perr乘以位置比例增益Kpp，由此来算出速度指令vcmd。

接下来，在S104中，算出速度指令vcmd与响应速度vsim的偏差即速度偏差verr。进而，在S105中，对所述速度偏差verr进行积分，算出积分量σ，并且，在S106中，依据下述式1来算出扭矩指令τcmd。

τcmd＝Kvp·(verr+σ·Kvi) (式1)

其中，Kvp表示速度比例增益，Kvi表示速度积分增益。因此，本计算处理中，执行PI控制。

接下来，在S107～S109中，将扭矩指令τcmd作为对电流系统脉冲响应模型部530的输入，进行用于算出作为其输出的响应速度vsim的卷积积分处理。具体而言，在S107中，进行依据下述式2的运算，接下来，在S108中，对参数n进行增量。

vsim[m+n]＝vsim[m+n]+τcmd·gimp′[n] (式2)

其中，gimp′[n]是电流系统脉冲响应模型部530所具有的脉冲响应信息。所述信息是指对于脉冲状扭矩输入的速度响应。

继而，在S109中，判定参数n是否达到上限值，即，根据脉冲响应信息gimp′的长度，来判定是否达到重复式2的运算的上限重复次数。若在S109中作出否定判定，则重复S107以后的处理，若作出肯定判定，则前进至S110。

继而，在S110中，再次对参数n进行初始化。接下来，在S111中，进行依据下述式3的运算。

psim[m]＝psim[m-1]+vsim[m]·Δt (式3)

即，在S111中，对通过卷积积分处理而算出的响应速度vsim进行积分，算出响应位置psim。随后，在S112中，对参数m进行增量。继而，在S113中，判定参数m是否达到上限值，即，根据想要通过计算处理来进行模拟的时间(所期望的响应时间)，来判定是否达到重复S102～S112的处理的上限重复次数。若在S113中作出否定判定，则重复S102以后的处理，若作出肯定判定，则结束本计算处理。

此处，图6表示执行图5所示的计算处理时的模拟结果。图6的横轴表示时间，纵轴表示响应位置psim。此处，图6中的线L1表示位置指令pcmd的推移，线L2表示通过所述计算处理得出的响应位置psim的推移。而且，作为比较对象，线L3表示依据以往技术而算出的位置的推移，具体而言，线L3表示在以与图4的(a)部分所示的包含模型位置控制部51、模型速度控制部52、模型电流控制部53、机械模型部54及反馈环路的基本结构整体对应的脉冲响应模型部(以下称作“以往的脉冲响应模型部”)来表达时，通过使用对所述以往的脉冲响应模型部输入的位置指令pcmd与所述以往的脉冲响应模型部所具有的脉冲响应信息的卷积积分处理而算出的位置的推移。

一般而言，脉冲响应模型部所具有的脉冲响应信息，存在包含因其信息生成引起的不可避免的误差的倾向，而且，其时间轴是有限的信息。因此，作为结果，在使用以往的脉冲响应模型的情况下，相对于位置指令，响应结果无法完全追随，而成为残留有恒定偏差的状态，从而导致模拟精度的下降。为了降低所述恒定偏差，只要尽可能延长脉冲响应信息中的时间轴即可，但若如此，则脉冲响应信息的容量将变大，或者，用于模拟的计算时间将变长，因而并不实用。

另一方面，根据图5所示的计算处理，相对于位置指令，响应结果较佳地追随，恒定偏差大致得到消除。这是因为，如图4的(b)部分所示，在响应速度vsim的计算时，是将扭矩指令τcmd作为输入而使用电流系统脉冲响应模型部530所具有的脉冲响应信息来进行卷积积分处理，而将所述电流系统脉冲响应模型部530及模型速度控制部52作为前馈部件的反馈系统包含在模拟系统130中。即，在响应位置psim的计算时，进行借助第一响应计算部134A的计算与借助第二响应计算部134B的计算的组合处理。由此，与使用仅利用脉冲响应信息来算出位置响应的、以往的脉冲响应模型部的情况不同，在依据图5所示的计算处理的情况下，能够有效地消除响应位置中的恒定偏差。而且，通过在响应位置的计算时使用脉冲响应信息并利用卷积积分处理，从而无须为了所述计算来设定控制对象的物理模型，因此能够获得更加符合实机的高精度的响应结果。

此处，返回图3，对决定处理部14及参数输出部15进行说明。决定处理部14是如下所述的功能部，即，利用模拟部13得出的模拟结果来决定用于伺服驱动器4所具有的位置控制器41及速度控制器42的装置控制参数，以较佳地实现伺服驱动器4对控制对象6的所述伺服控制。而且，决定处理部14具有性能指标计算部141、参数决定部142。性能指标计算部141是算出表示伺服驱动器4对控制对象6的控制特性的规定性能指标的功能部，参数决定部142是基于由性能指标计算部141所算出的性能指标，来决定用于伺服驱动器4的装置控制参数的功能部。接下来，参数输出部15是如下所述的功能部，即，指示将由参数决定部142所决定的用于伺服驱动器4的装置控制参数输出至伺服驱动器4并在其中进行设定。

此处，基于图7来说明由包含性能指标计算部141及参数决定部142的决定处理部14所执行的参数决定处理。所述参数决定处理是在经由输入部11而输入有所述处理的执行指令时执行。首先，在S201中，获取用于进行本参数决定处理的初始设定值。本参数决定处理中，当决定伺服驱动器4的装置控制参数时，进行图5所示的计算处理(参照后述的S203)。在所述计算处理中进行的模拟系统130的响应结果的计算所需的各条件(例如，与所模拟的定位动作相关的移动距离、移动速度、时间常数等条件)以及模拟系统130的模型位置控制部51或模型速度控制部52的控制增益等(以下称作“模型控制参数”)的初始值等等被设为用于进行参数决定处理的初始设定值。另外，模型控制参数的初始值是考虑控制对象6中的马达2与负载装置3的惯量比(inertia ratio)、或将马达2与负载装置3相连的驱动力传递机构等的实机结构来适当设定。

接下来，在S202中，为了在所述计算处理中进行的模拟系统130的响应结果的计算，对模拟系统130的模型位置控制部51或模型速度控制部52设定模型控制参数。具体而言，若是在所述S201之后，在S202的设定中利用在S201中获取的模型控制参数的初始值，而且，若是在后述的S210之后，则在S202的设定中利用在所述S210中经更新的模型控制参数的值。

当S202的处理结束时，在S203中执行所述计算处理。所述计算处理得出的模拟结果的一例如所述图6所示，不仅响应位置psim，还有速度响应等在所述计算处理过程中获得的规定参数的推移等也包含在所述计算处理得出的模拟结果中。在所述模拟结果中，准确地算出模拟系统130的响应结果。因此，在接下来的S204中，基于通过S203的计算处理而获得的模拟结果，来算出规定性能指标。所述规定性能指标是表示伺服驱动器4对控制对象6的控制特性的参数，本实施例中，代表性地使用模拟结果中的过冲量及稳定时间。过冲量是关于对模拟系统130输入的移动指令而定义为从到达目标位置计起的过剩移动量，稳定时间被定义为从位置指令pcmd到达目标位置的时刻，直至位置指令pcmd与响应位置psim的差值即位置偏差成为规定阈值以下为止所需的时间。此外，作为在移动开始后到达目标到达速度为止所需的时间而定义的上升时间等，也能够作为规定性能指标来采用。这样，规定性能指标表示伺服驱动器4对控制对象6的控制特性，只要是对于决定伺服驱动器4的装置控制参数有用的参数，便可适当采用。

当在S204中算出规定性能指标时，接下来，在S205中，对将所述算出的规定性能指标、与在所述计算中通过计算处理而设定的模型控制参数予以关联的性能指标相关性进行更新，并存储于处理装置10内。此处，图8中，以表格式来表达基于反复进行的计算结果的性能指标相关性(另外，计算结果的反复进行是借助后述的S206的判定处理)。这样，性能指标相关性表示：当对模拟系统130设定何种模型控制参数时，所述响应结果将变得如何，即，所设想的伺服驱动器4的控制特性将变得如何。另外，性能指标相关性不需要以图8所示的表格式来形成，只要规定性能指标与跟其对应的模型控制参数相关联，便能以各种格式存储于处理装置10内。当S205的处理结束时，前进至S206。

在S206中，判定用于装置控制参数决定的、依据模拟系统130的模拟是否已结束。本实施例中，为了基于多个规定性能指标来决定理想的装置控制参数，而多次进行所述模拟。进行所述模拟的次数包含在S201中所获取的初始设定值中，本实施例中，假设如图8所示，反复进行NMax次模拟。若在S206中作出肯定判定，则前进至S207，若作出否定判定，则前进至S210。

此处，在S210中，将在接下来的计算处理中对模拟系统130设定的模型控制参数，更新为与已使用的模型控制参数不同的参数。一次更新中的模型控制参数的变更幅度既可考虑反复模拟的最大次数(NMax次)与所设想的模型控制参数的极限值来适当决定，或者也可为预先决定的固定值。而且，在相当于模型控制参数的参数存在两种以上的情况下(如本实施例那样，在模型控制参数中包含位置比例增益Kpp、速度比例增益Kvp、速度积分增益Kvi的情况下)，只要对其中的至少一种参数进行更新即可。当S210的处理结束时，再次重复S202以后的处理，其结果，重复进行借助所述计算处理的模拟，并且依序基于其结果来更新性能指标相关性。

而且，当在S206中作出肯定判定而前进至S207时，基于至此为止所重复的计算处理而获得的性能指标相关性，将与S210中的模型控制参数的更新相应的规定性能指标计算结果的汇总(群)显示于显示部12的触控面板120。即，本实施例中，由于重复了NMax次计算处理，因此显示NMax个规定性能指标的群。此处，图9表示显示部12的触控面板120上的所述显示例。本实施例中，采用了过冲量与稳定时间这两个参数来作为规定性能指标，因此在将两参数作为评价轴的二维图表中，以黑圆的点(显示点)来分别表示规定性能指标的群。

相对于所述规定性能指标群的显示结果，还一并显示有在伺服驱动器4对控制对象6的伺服控制中所容许的稳定时间的上限值X0与过冲量的上限值Y0。因此，看到显示部12的触控面板120的用户在通过伺服驱动器4来对控制对象6进行伺服控制时，能够容易地辨识与成为容许范围内的控制特性的规定性能指标对应的显示点(本实施例中，为P4～P6这三点)。

接下来，在S208中，判定是否由用户从显示于显示部12的触控面板120上的规定性能指标中选择了与一个规定性能指标对应的显示点。在显示部12的触控面板120的画面右下，还显示有选择完成按钮121。用户在触控面板120上选择与成为目标控制特性的规定性能指标对应的显示点P4～P6并按下选择完成按钮121，由此，将确定与所选择的显示点对应的规定性能指标的信息返回参数决定处理侧，并且通过所述按钮按下，S208的判定作出肯定判定。另外，在S208中反复作出否定判定，直至进行所述按钮按下为止。而且，用户还可选择与成为目标控制特性的规定性能指标对应的显示点P4～P6以外的显示点(以下称作“目标外显示点”)，作为其他方法，也可禁止目标为显示点的选择。

当在S208中作出肯定判定时，前进至S209，在S209中，基于与所述用户选择对应的规定性能指标，来决定伺服驱动器4的装置控制参数。所述决定是由参数决定部142来进行，具体而言，基于与所述用户选择对应的规定性能指标和图8所示的性能指标相关性，将与所述选择的规定性能指标对应的模型控制参数决定为伺服驱动器4的装置控制参数。例如，当用户依据图9所示的显示结果来选择显示点P4并按下选择完成按钮121时，将算出与所述点P4对应的规定性能指标(X4，Y4)时对模拟系统130设定的模型控制参数MP4，决定为伺服驱动器4的装置控制参数。并且，这样决定的装置控制参数由参数输出部15输出至伺服驱动器4，并对伺服驱动器4的位置控制器41、速度控制器42进行设定。

而且，作为装置控制参数决定的其他方法，也可由用户来选择多个显示点，使它们反映至装置侧控制参数的决定。例如，在图9中，当用户选择点P4～P6这三点并按下选择完成按钮121时，也可将与跟这些显示点对应的三个规定性能指标关联的三个模型控制参数的平均值决定为装置侧控制参数。

这样，根据本实施例，将基于利用包含反馈系统的模拟系统130的高精度模拟结果而算出的规定性能指标，视觉化于显示部12的触控面板120上，从而使得用户能够根据所述显示结果来容易地选择理想的性能指标，所述反馈系统将模型速度控制部52及电流系统脉冲响应模型部530作为前馈部件。其结果，能够有效率地决定预料会使伺服驱动器4的控制特性更为理想的装置控制参数。尤其，在借助所述计算处理的模拟系统130的响应计算中，如上所述，既能利用脉冲响应信息，又能尽可能消除恒定偏差的发生。因此，即使采用基于位置偏差的稳定时间等来作为性能指标，也能基于包含所述性能指标的性能指标相关性，来决定理想的装置控制参数。

另外，作为本实施例的变形例，也可不经由用户的所述选择，而是由参数决定部142基于性能指标相关性来自动决定装置控制参数。所述自动决定也可依据预定的基准，例如依据下述基准来进行，即，基于稳定时间及过冲量处于容许范围内且稳定时间最短的性能指标来决定装置控制参数。若依据所述基准，则在图9所示的示例中，将与点P4对应的模型控制参数MP4决定为伺服驱动器4的装置控制参数。

Claims (7)

1.一种用于设定控制参数的处理装置，其特征在于，通过进行具有控制对象与马达控制装置的控制系统的模拟，来决定对所述马达控制装置设定的装置控制参数，所述控制对象包含马达，所述马达控制装置控制所述马达，所述处理装置包括：

模拟系统，包含规定反馈系统，所述规定反馈系统具有模型控制部与规定控制块结构来作为前馈部件，所述模型控制部将所述马达控制装置所具有的一个或多个控制器模型化，所述规定控制块结构与包含所述控制对象的规定装置侧结构对应；

保持部，保持计算用脉冲响应信息，所述计算用脉冲响应信息是与所述规定装置侧结构相关的脉冲响应的信息；

第一响应计算部，通过使用所述计算用脉冲响应信息与扭矩指令的卷积积分处理，来算出所述规定装置侧结构对于所述扭矩指令的时间响应；

第二响应计算部，使用由所述第一响应计算部所算出的所述规定装置侧结构的时间响应，算出所述模拟系统对于输入至所述模拟系统的指令值的响应；

性能指标计算部，改变对所述模型控制部设定的模型控制参数而进行所述第一响应计算部及所述第二响应计算部的计算，且所述性能指标计算部基于所述模拟系统的响应结果，算出表示所述马达控制装置对所述控制对象的控制特性的规定性能指标与所述模型控制参数的相关性；以及

参数决定部，基于由所述性能指标计算部所算出的所述相关性来决定所述装置控制参数。

2.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，

所述脉冲响应是对于电流指令的脉冲响应，

所述规定反馈系统所具有的所述模型控制部是与速度补偿相关的速度控制块结构，

所述第二响应计算部将由所述第一响应计算部所算出的响应速度反馈给所述速度控制块结构，以算出所述模拟系统的时间响应。

3.根据权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括：

显示部，基于由所述性能指标计算部所算出的所述相关性，显示所述规定性能指标的计算结果群，所述计算结果群与所述模型控制参数的变化相应。

4.根据权利要求3所述的处理装置，其特征在于，

在由用户从由所述显示部所显示的所述计算结果群中选择所述规定性能指标之一时，所述参数决定部将决定所述选择的规定性能指标之一对应的所述模型控制参数的一个作为所述装置控制参数。

5.根据权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于，

当规定驱动指令被输入到所述模拟系统时，所述规定性能指标是与所述模拟系统的响应结果中的稳定时间、过冲量、上升时间中的至少一个相关的参数。

6.一种控制参数决定方法，其特征在于，通过进行具有控制对象与马达控制装置的控制系统的模拟，来决定对所述马达控制装置设定的装置控制参数，所述控制对象包含马达，所述马达控制装置控制所述马达，所述控制参数决定方法包括：

第一响应计算步骤，通过使用计算用脉冲响应信息与扭矩指令的卷积积分处理，来算出包含所述控制对象的规定装置侧结构对于所述扭矩指令的时间响应，所述计算用脉冲响应信息是与所述规定装置侧结构相关的脉冲响应的信息；

第二响应计算步骤，基于包含规定反馈系统的模拟系统，使用在所述第一响应计算步骤中所算出的所述规定装置侧结构的时间响应，算出所述模拟系统对于输入至所述模拟系统的指令值的响应，其中所述规定反馈系统具有模型控制部与规定控制块结构来作为前馈部件，所述模型控制部将所述马达控制装置所具有的一个或多个控制器模型化，所述规定控制块结构与所述规定装置侧结构对应；

性能指标计算步骤，改变对所述模型控制部设定的模型控制参数而进行所述第一响应计算步骤及所述第二响应计算步骤中的计算，且基于所述模拟系统的响应结果，算出表示所述马达控制装置对所述控制对象的控制特性的规定性能指标与所述模型控制参数的相关性；以及

参数决定步骤，基于在所述性能指标计算步骤中算出的所述相关性来决定所述装置控制参数。

7.一种记录介质，记录有控制参数决定程序，其特征在于，所述控制参数决定程序使处理装置执行第一响应计算步骤、第二响应计算步骤、性能指标计算步骤及参数决定步骤，

所述处理装置通过进行具有控制对象与马达控制装置的控制系统的模拟，来决定对所述马达控制装置设定的装置控制参数，所述控制对象包含马达，所述马达控制装置控制所述马达，

所述第一响应计算步骤是通过使用计算用脉冲响应信息与扭矩指令的卷积积分处理，来算出包含所述控制对象的规定装置侧结构对于所述扭矩指令的时间响应，所述计算用脉冲响应信息是与所述规定装置侧结构相关的脉冲响应的信息，

所述第二响应计算步骤是基于包含规定反馈系统的模拟系统，使用在所述第一响应计算步骤中所算出的所述规定装置侧结构的时间响应，算出所述模拟系统对于输入至所述模拟系统的指令值的响应，其中所述规定反馈系统具有模型控制部与规定控制块结构来作为前馈部件，所述模型控制部将所述马达控制装置所具有的一个或多个控制器模型化，所述规定控制块结构与所述规定装置侧结构对应，

所述性能指标计算步骤是改变对所述模型控制部设定的模型控制参数而进行所述第一响应计算步骤及所述第二响应计算步骤中的计算，且基于所述模拟系统的响应结果，算出表示所述马达控制装置对所述控制对象的控制特性的规定性能指标与所述模型控制参数的相关性，

所述参数决定步骤是基于在所述性能指标计算步骤中算出的所述相关性来决定所述装置控制参数。

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