CN111751616B - 频率特性测定装置、控制装置以及频率特性测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供频率特性测定装置、控制装置以及频率特性测定方法，缩短被测定对象的频率特性的测定时间。测定被测定对象的频率特性的频率特性测定装置，具备：多正弦信号生成部，其生成多正弦信号；扫频正弦波生成部，其生成由将预定相位作为初始相位的扫频正弦波和将初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波；输入信号切换部，其选择多正弦信号和多个扫频正弦波的某一个并输入到被测定对象；数据取得部，其以预定采样频率取得输入到被测定对象的输入信号的采样数据和从被测定对象输出的输出信号的采样数据；以及特性计算部，其根据所取得的输入输出的采样数据计算出被测定对象中的包含输入输出信号的增益和相位的频率特性。

Description

频率特性测定装置、控制装置以及频率特性测定方法
技术领域
本发明涉及频率特性测定装置、控制装置以及频率特性测定方法。
背景技术
以往，已知通过数值来控制用于加工被加工物的机床的数值控制装置。机床例如对被加工物进行车削、刨削、钻孔、铣削、磨削等，并大多内置有电动机。
在使用了电动机的机床中，以解析成为动作特性的劣化原因的机械振动，解析控制的响应性、稳定性为目的，对连接有负载的电动机的频率特性(频率响应)进行测定。在测定电动机的频率特性时，例如一边使频率逐步上升一边将正弦波的速度指令输入到连接有负载的电动机的数值控制装置(也称为“正弦波扫频”)。由此，将从电动机的速度检测器获得的电动机速度与速度指令进行比较来解析振幅比和相位差，并将解析结果显示为伯德图。
但是，在根据通过一边使频率逐步上升一边将正弦波的速度指令输入到数值控制装置的速度环路而得的输入与输出的关系来计算速度环路的频率特性时，由于需要一边使频率在测定频带中逐步上升一边进行测定，因此存在测定时间长这一问题。
另一方面，专利文献1中公开了如下技术：针对被测定系统，从信号源产生由多个频率的正弦波组成的多正弦波等宽带信号并通过快速傅立叶变换电路求出传递函数，以在该传递函数的变化大的部分以高分辨率进行测定，在变化少的部分以低分辨率进行测定的方式确定正弦波扫频测定的频率测定点，据此执行利用正弦波扫频的测定，从而缩短测定时间。
更具体地，公开了利用多正弦波在预定范围的频率范围内进行粗扫频，基于此查找出应重点探索的频率区域，在该频率区域中，在传递特性的变化大的区域以高分辨率的正弦波进行扫频，在除此之外的区域以低分辨率的正弦波进行扫频。
但是，即使是传递特性的变化大的区域，在根据该测定频率的频带而采样频率Fs不足并测定了比奈奎斯特频率Fn(采样频率Fs的1/2的频率)大的频率信号的情况下，有时也会发生混叠，信号波形与原始信号完全不同。因此，即使是传递特性的变化大的区域，也需要通过滤波器将输入到测定器的信号限制到奈奎斯特频率Fn。
另一方面，专利文献2中公开了：当输入信号的频率例如比奈奎斯特频率Fn低时，不移动初始相位的正弦波信号而仅向控制环路输入一次来计算频率特性，当输入信号的频率例如比奈奎斯特频率Fn高时，将从初始相位移动了一定量的正弦波信号向控制环路输入k次来计算频率特性。
但是，在专利文献2所述的测定方法中，与现有技术同样，需要一边使频率在测定频带中逐步上升一边进行测定，因此依然存在测定时间变长这一问题。
专利文献1：日本特开平8-94690号公报
专利文献2：日本特开2015-158734号公报
发明内容
在向被测定对象供给正弦波信号并测定所述被测定对象的频率特性的频率特性测定装置中，在测定针对所述被测定对象的控制信号(输入信号)的频率特性(频率响应)时，期望提供高的测定精度并且缩短测定时间。
(1)本公开的频率特性测定装置的一个方式是向被测定对象供给正弦波信号并测定所述被测定对象的频率特性的频率特性测定装置，其具备：多正弦信号生成部，其生成由多个频率的正弦波组成的多正弦信号；一边使频率上升一边生成扫频正弦波的扫频正弦波生成部，所述扫频正弦波生成部生成由将预定相位作为初始相位的扫频正弦波和将所述初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波；输入信号切换部，其选择通过所述多正弦信号生成部生成的所述多正弦信号和通过所述扫频正弦波生成部生成的多个所述扫频正弦波的某一个并输入到所述被测定对象；数据取得部，其以预定的采样频率取得输入到所述控制环路的输入信号的采样数据和从所述被测定对象输出的输出信号的采样数据；以及特性计算部，其根据通过所述数据取得部取得的输入信号的采样数据和输出信号的采样数据，计算出所述被测定对象中的包含输入输出信号的增益和相位的频率特性。
(2)另外，本公开的频率特性测定装置的一个方式涉及如下的频率特性测定装置：其为(1)的频率特性测定装置，并具备：奈奎斯特频率计算部，其根据采样频率计算出奈奎斯特频率；以及频带取得部，其取得通过所述特性计算部计算出频率特性的所述被测定对象中的频带的下限频率和上限频率，在所述奈奎斯特频率为所述上限频率以上的情况下，所述输入信号切换部向所述被测定对象输入通过所述多正弦信号生成部生成的由从所述下限频率至所述上限频率的多个频率的正弦波组成的多正弦信号，在所述奈奎斯特频率为所述下限频率以下的情况下，所述输入信号切换部向所述被测定对象输入通过所述扫频正弦波生成部生成的、由将预定相位作为初始相位并一边从所述下限频率上升至所述上限频率一边生成的扫频正弦波和将所述初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波，在所述奈奎斯特频率大于所述下限频率并小于所述上限频率的情况下，所述输入信号切换部向所述被测定对象输入通过所述多正弦信号生成部生成的由从所述下限频率至所述奈奎斯特频率的多个频率的正弦波组成的多正弦信号，并向所述被测定对象输入通过所述扫频正弦波生成部生成的、由将预定相位作为初始相位并一边从所述奈奎斯特频率上升至所述上限频率一边生成的扫频正弦波和将所述初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波。
(3)另外，本公开的控制装置的一个方式是所述被测定对象为所述控制装置中的控制至少1个控制对象的控制环路，并具备(1)或(2)的频率特性测定装置。
(4)另外，本公开的频率特性测定方法的一个方式是向被测定对象供给正弦波信号并测定所述被测定对象的频率特性的频率特性测定方法，其通过计算机来执行：多正弦信号生成步骤，生成由多个频率的正弦波组成的多正弦信号；一边使频率上升一边生成扫频正弦波的扫频正弦波生成步骤，所述扫频正弦波生成步骤中生成由将预定相位作为初始相位的扫频正弦波和将所述初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波；输入信号切换步骤，选择在所述多正弦信号生成步骤中生成的所述多正弦信号和在所述扫频正弦波生成步骤中生成的所述多个扫频正弦波的某一个并输入到所述被测定对象；数据取得步骤，以预定的采样频率取得输入到所述被测定对象的输入信号的采样数据和从所述被测定对象输出的输出信号的采样数据；以及特性计算步骤，根据在所述数据取得步骤中取得的输入信号的采样数据和输出信号的采样数据来计算出所述被测定对象中的包含输入输出信号的增益和相位的频率特性。
根据一个方式，测定被测定对象的频率特性的频率特性测定装置，在测定针对被测定对象的控制信号(输入信号)的频率特性(频率响应)时，无论所测定的频带的值如何，都能够提供高的测定精度并且缩短测定时间。
附图说明
图1A是表示一个实施方式的控制装置的结构的一个例子的图。
图1B是表示一个实施方式的控制装置的结构的一个例子的图。
图2是表示图1A及图1B所示的频率生成部的功能结构例子的功能框图。
图3是表示输入信号与输出信号的振幅比以及相位延迟的频率特性的一个例子的图。
图4是表示图1A及图1B所示的频率特性计算部的功能结构例子的功能框图。
图5A是说明频率特性测定部的测定动作的流程图。
图5B是说明频率特性测定部的测定动作的流程图。
图5C是说明频率特性测定部的测定动作的流程图。
图6是表示一个实施方式的控制装置的结构的一个例子的图。
符号说明
10 控制装置；
100 伺服控制部；
110 减法器；
120 速度控制部；
130 滤波器；
140 电流控制部；
150 伺服电动机；
200 频率特性测定部；
210 频率生成部；
211 奈奎斯特频率计算部；
212 频带取得部；
213 多正弦信号生成部；
214 扫频正弦波生成部；
215 输入信号切换部；
250 频率特性计算部；
251 数据取得部；
252 特性计算部；
253 特性显示部。
具体实施方式
以下，使用附图对一个实施方式进行说明。在本实施方式中，作为被测定对象，以控制装置中连接有负载的电动机为例，例示并说明测定控制信号(速度指令)的频率特性(频率响应)的情况。频率特性测定装置的频率测定对象不限于此。可以将任意的控制对象作为被测定对象来测定输入信号的频率特性(频率响应)。
＜实施方式的结构＞
图1A及图1B是表示本实施方式的控制装置的结构的一个例子的图。
控制装置10的控制对象例如是机床、机器人、工业机械。控制装置10也可以被设置成机床、机器人、工业机械等控制对象的一部分。
参照图1A，控制装置10具备成为伺服控制装置的伺服控制部100和作为频率特性测定装置的频率特性测定部200。
伺服控制部100具备减法器110、速度控制部120、电流控制部140以及作为控制对象的伺服电动机150。
减法器110、速度控制部120、电流控制部140以及伺服电动机150构成作为控制环路的速度反馈环路。在以下的说明中，将成为电动机的伺服电动机150作为进行旋转运动的电动机来进行说明，但也可以是进行直线运动的线性电动机。
减法器110求出输入的速度指令与速度反馈的检测速度的差，并将该差作为速度偏差输出给速度控制部120。
速度控制部120将速度偏差乘以积分增益K1v并进行积分而得的值与速度偏差乘以比例增益K2v而得的值相加，作为转矩指令输出给电流控制部140。
电流控制部140基于转矩指令生成用于驱动伺服电动机150的电流指令，并将该电流指令输出给伺服电动机150。
通过设置在伺服电动机150的旋转编码器(未图示)检测伺服电动机150的旋转角度位置，将速度检测值作为速度反馈输入到减法器110。
此外，如图1B所示，也可以在速度控制部120与电流控制部140之间设置滤波器130。由此，在频率特性的增益特性中存在极大点(共振点)时，能够根据该频率调整滤波器130的传递函数的参数。
＜频率特性测定部200＞
作为频率特性测定装置的频率特性测定部200具备频率生成部210和频率特性计算部250。具体地，频率特性测定部200使用通过频率生成部210生成的、成为输入信号的速度指令和成为例如从旋转编码器(未图示)输出的输出信号的检测速度，针对由速度指令规定的每个频率，通过频率特性计算部250求出输入信号与输出信号的振幅比(输入输出增益)和相位延迟。
＜频率生成部210＞
图2是表示频率生成部210的功能结构例子的功能框图。如图2所示，频率生成部210具备奈奎斯特频率计算部211、频带取得部212、多正弦信号生成部213、扫频正弦波生成部214以及输入信号切换部215。
＜奈奎斯特频率计算部211＞
奈奎斯特频率计算部211在频率特性测定部200中取得用于对输入信号及输出信号进行取样(采样)的采样频率Fs并计算出奈奎斯特频率Fn。这里，奈奎斯特频率Fn是采样频率Fs的1/2的频率。
当采样频率Fs不足，例如对比奈奎斯特频率Fn大的频率的信号进行取样时，取样点无法充分跟踪波形，连接取样点而得的曲线与原始信号波形完全不同，产生混叠现象。
因此，如后所述，频率生成部210构成为根据采样频率Fs切换发送信号。
＜频带取得部212＞
为了计算由速度指令规定的每个频率的频率特性，频带取得部212取得使用频率特性测定部200的人预先指定的成为测定对象的频率范围(频带)的下限频率Fmin和上限频率Fmax的设定值。
＜多正弦信号生成部213＞
多正弦信号生成部213生成由预定频率范围中所含的多个频率的正弦波组成的多正弦信号。例如，多正弦信号生成部213也可以构成为具备输出信号的振幅相同且频率相互不同的正弦波发生器，并合成多个正弦波发生器的输出频率。此外，多正弦波优选为使正弦波在全部的分辨率点相等的多重正弦波。
＜扫频正弦波生成部214＞
扫频正弦波生成部214边使频率上升边生成预定频率范围中所含的扫频正弦波。
具体地，扫频正弦波生成部214能够生成由将预定相位作为初始相位的扫频正弦波和将该初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波。
扫频正弦波生成部214还可以生成将初始相位每次移动2π/n而得的n个扫频正弦波。
另外，扫频正弦波生成部214也可以生成将初始相位移动了2π/3而得的扫频正弦波和将初始相位移动-2π/3而得的扫频正弦波。
当输入信号中包含奈奎斯特频率Fn以上的频率成分时，每1个周期无法采样2点以上。这种情况下，通过向速度反馈环路多次(n次：n≧2)输入通过扫频正弦波生成部214生成的从初始相位移动了一定量的正弦波信号，能够每1个周期至少采样n点。此外，n优选为3以上。
＜输入信号切换部215＞
输入信号切换部215选择通过多正弦信号生成部213生成的多正弦信号和通过扫频正弦波生成部214生成的多个扫频正弦波的某一个并输入到伺服电动机的速度反馈环路。
在奈奎斯特频率Fn为上限频率Fmax以上的情况下，输入信号切换部215向速度反馈环路输入通过多正弦信号生成部213生成的由从下限频率Fmin至上限频率Fmax的多个频率的正弦波组成的多正弦信号。
在奈奎斯特频率Fn为下限频率Fmin以下的情况下，输入信号切换部215向速度反馈环路输入通过扫频正弦波生成部214生成的、由将预定相位作为初始相位并边从下限频率Fmin上升至上限频率Fmax边生成的扫频正弦波和将该初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波。
在奈奎斯特频率Fn大于下限频率Fmin且小于上限频率Fmax的情况下，输入信号切换部215向速度反馈环路输入通过多正弦信号生成部213生成的由从下限频率Fmin至奈奎斯特频率Fn的多个频率的正弦波组成的多正弦信号。接着，输入信号切换部215向速度反馈环路输入通过扫频正弦波生成部214生成的、由将预定相位作为初始相位并边从奈奎斯特频率Fn上升至上限频率Fmax边生成的扫频正弦波和将该初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波。
如此，在频率特性测定时，通过并用例如在低频带输入能够在短时间内测定频率特性的多正弦信号和例如在高频带多次输入扫频正弦波，能够缩短测定时间及进行高精度的测定。
以上，对作为输入到伺服控制部100的速度反馈环路的速度指令的输入信号进行了说明。
＜频率特性计算部250＞
频率特性计算部250使用通过频率生成部210生成的成为输入信号的速度指令和成为例如从旋转编码器(未图示)输出的输出信号的检测速度，针对由速度指令规定的每个频率，求出输入信号与输出信号的振幅比(输入输出增益)和相位延迟。
图3是表示输入信号与输出信号的振幅比以及相位延迟的频率特性的伯德图。
频率特性计算部250计算出如图3所示的与输入输出增益(振幅比)以及相位延迟相关的频率特性。具体地，频率特性计算部250计算出使用频率特性测定部200的人预先指定的成为测定对象的频率范围(设定下限频率Fmin和上限频率Fmax的频带)中的、与输入输出增益(振幅比)及相位延迟相关的频率特性。此时，频率特性计算部250也可以将计算出的频率特性显示在显示器(未图示)。
图4是表示频率特性计算部250的功能结构例子的功能框图。如图4所示，频率特性计算部250具备数据取得部251、特性计算部252以及特性显示部253。
＜数据取得部251＞
如图1所示，数据取得部251以采样频率Fs取得输入到速度反馈环路的输入信号的采样数据和从速度反馈环路输出的输出信号的采样数据。
＜特性计算部252＞
特性计算部252根据通过数据取得部251取得的输入信号的采样数据和输出信号的采样数据计算出包含速度反馈环路输入输出信号的增益和相位的频率特性。
具体地，在成为测定对象的频率为奈奎斯特频率Fn以下的情况下，对应于输入信号为多正弦信号，特性计算部252利用公知的多正弦法计算出包含速度反馈环路输入输出信号的增益和相位的频率特性。
另外，在成为测定对象的频率为奈奎斯特频率Fn以上的情况下，对应于输入信号为多个扫频正弦波，特性计算部252利用公知的扫频正弦法计算出包含速度反馈环路输入输出信号的增益和相位的频率特性。
具体地，在奈奎斯特频率Fn为上限频率Fmax以上的情况下，特性计算部252也可以向速度反馈环路输入通过多正弦信号生成部213生成的由从下限频率Fmin至上限频率Fmax的多个频率的正弦波组成的多正弦信号，并将与此对应的输出信号存储到例如数据存储部(未图示)，通过对该数据进行傅立叶变换处理计算出输出信号的频率特性。
另外，在奈奎斯特频率Fn为下限频率Fmin以下的情况下，特性计算部252也可以向速度反馈环路输入通过扫频正弦波生成部214生成的多个扫频正弦波，并将其输出信号与输入信号进行比较，由此计算出包含增益和相位的频率特性。
另外，在奈奎斯特频率Fn为大于下限频率Fmin且小于上限频率Fmax的情况下，特性计算部252也可以向速度反馈环路输入通过多正弦信号生成部213生成的由从下限频率Fmin至奈奎斯特频率Fn的多个频率的正弦波组成的多正弦信号，并将与此对应的输出信号存储到例如数据存储部(未图示)，通过对该数据进行傅立叶变换处理计算出输出信号的频率特性。接着，特性计算部252也可以向速度反馈环路输入通过扫频正弦波生成部214生成的、由边从奈奎斯特频率Fn上升至上限频率Fmax边生成的扫频正弦波和将该初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波，通过将其输出信号与输入信号进行比较，计算出包含增益和相位的频率特性。特性计算部252也可以将两者合并来计算成为测定对象的频率范围的频率特性。
＜特性显示部253＞
特性显示部253将通过特性计算部252计算出的包含速度反馈环路输入输出信号的增益和相位的频率特性例如以伯德图等形式显示在显示器(未图示)。
以上，以测定连接有负载的电动机的频率特性(频率响应)的情况为例对本实施方式的控制装置10的功能结构进行了说明，其中，为了计算出由速度指令规定的每个频率的频率特性，将预先指定的测定对象的频率范围(频带)与奈奎斯特频率Fn进行比较，由此在测定对象的频率为奈奎斯特频率Fn以下的频带应用多正弦法，在测定对象的频率为奈奎斯特频率Fn以上的频带应用扫频正弦法。
接着，对本实施方式的频率特性测定部200测定连接有负载的电动机的频率特性(频率响应)的动作进行说明。图5A至图5C是对测定连接有负载的电动机的频率特性(频率响应)的动作进行说明的流程图。
参照图5A，在步骤S10中，频率特性测定部200基于用于对输入信号以及输出信号进行取样(采样)的采样频率Fs计算出奈奎斯特频率Fn。
在步骤S11中，频率特性测定部200取得成为测定对象的频率范围(频带)的下限频率Fmin和上限频率Fmax的设定值。
在步骤S12中，频率特性测定部200将步骤S10中计算出的奈奎斯特频率Fn与上限频率Fmax进行比较。
具体地，判定是否满足Fmax≦Fn。在满足Fmax≦Fn的情况下(“是”的情况下)，进入步骤S13。在满足Fn＜Fmax的情况下(“否”的情况下)，进入步骤S20。
在步骤S13中，频率特性测定部200(通过多正弦信号生成部213)生成由测定对象范围所含的多个频率的正弦波组成的多正弦信号，并(经由输入信号切换部215)输入到速度反馈环路。
在步骤S14中，频率特性测定部200(具体为数据取得部251)以采样频率Fs取得输入到速度反馈环路的输入信号的采样数据和从速度反馈环路输出的输出信号的采样数据。
在步骤S15中，频率特性测定部200(具体为特性计算部252)利用多正弦法计算出成为测定对象的频带中的、包含速度反馈环路输入输出信号的增益和相位的频率特性并进行显示。以上，结束满足Fmax≦Fn的情况下的频率特性计算处理。
接着，参照图5B，在步骤S20中，频率特性测定部200将步骤S10中计算出的奈奎斯特频率Fn与下限频率Fmin进行比较。
具体地，判定是否满足Fn≦Fmin。在满足Fn≦Fmin的情况下(“是”的情况下)，进入步骤S21。在满足Fn＞Fmin的情况下(“否”的情况下)，进入步骤S30。
在步骤S21中，频率特性测定部200(通过扫频正弦波生成部214)生成由将预定相位作为初始相位并边从下限频率Fmin上升至上限频率Fmax边生成的扫频正弦波和将该初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波，并(经由输入信号切换部215)输入到速度反馈环路。
在步骤S22中，频率特性测定部200(具体为数据取得部251)以采样频率Fs取得输入到速度反馈环路的输入信号的采样数据和从速度反馈环路输出的输出信号的采样数据。
在步骤S23中，频率特性测定部200(具体为特性计算部252)利用扫频正弦法计算出成为测定对象的频带中的、包含速度反馈环路输入输出信号的增益和相位的频率特性并进行显示。以上，结束满足Fn≦Fmin的情况下的频率特性计算处理。
最后，参照图5C，在步骤S30中，频率特性测定部200(通过多正弦信号生成部213)生成由从下限频率Fmin至奈奎斯特频率Fn的多个频率的正弦波组成的多正弦信号，并(经由输入信号切换部215)输入到速度反馈环路。
在步骤S31中，频率特性测定部200(具体为数据取得部251)以采样频率Fs取得输入到速度反馈环路的输入信号的采样数据和从速度反馈环路输出的输出信号的采样数据。
在步骤S32中，频率特性测定部200(具体为特性计算部252)针对从下限频率Fmin至奈奎斯特频率Fn的频带利用多正弦法计算出包含速度反馈环路输入输出信号的增益和相位的频率特性。
在步骤S33中，频率特性测定部200(具体地，通过扫频正弦波生成部214)生成由将预定相位作为初始相位并边从奈奎斯特频率Fn上升至上限频率Fmax边生成的扫频正弦波和将该初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波，并(经由输入信号切换部215)输入到速度反馈环路。
在步骤S34中，频率特性测定部200(具体为数据取得部251)以采样频率Fs取得输入到速度反馈环路的输入信号的采样数据和从速度反馈环路输出的输出信号的采样数据。
在步骤S35中，频率特性测定部200(具体为特性计算部252)针对从奈奎斯特频率Fn至上限频率Fmax的频带利用扫频正弦法计算出包含速度反馈环路输入输出信号的增益和相位的频率特性。
在步骤S36中，频率特性测定部200(具体为特性计算部252)合并在步骤S32中计算出的从下限频率Fmin至奈奎斯特频率Fn的频带的频率特性和在步骤S35中计算出的从奈奎斯特频率Fn至上限频率Fmax的频带的频率特性，计算出成为测定对象的频率范围的频率特性并进行显示。以上，结束满足Fmin＜Fn＜Fmax的情况下的频率特性计算处理。
本实施方式的频率特性测定部200在测定低频带(具体为奈奎斯特频率以下的频带)中的频率特性时采用输入能够在短时间内测定的多正弦信号的方式，在测定高频带(具体为奈奎斯特频率以上的频带)中的频率特性时采用输入多个扫频正弦波的方式。
由此，无论要测定的频带的值如何，都能提供高的测定精度并且缩短测定时间。
上述的控制装置中所含的各结构部可以通过(包含电子电路等的)硬件、软件或它们的组合来实现。另外，通过上述的控制装置中所含的各结构部的各自协作而进行的伺服控制方法也可以通过硬件、软件或它们的组合来实现。这里，通过软件来实现是指通过计算机读入并执行程序来实现。另外，当由硬件构成时，例如可以由ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit；专用集成电路)、门阵列、FPGA(Field Programmable GateArray；现场可编程门阵列)，CPLD(Complex Programmable Logic Device；复杂可编程逻辑器件)等集成电路(IC)来构成上述的控制装置中所含的各结构部的功能的一部分或全部。
能够使用各种类型的非瞬态计算机可读介质(non-transitory computerreadable medium)来存储程序并提供给计算机。非瞬态计算机可读介质包含各种类型的有形记录介质(tangible storage medium)。非瞬态计算机可读介质的例子包含磁记录介质(例如，硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如，光磁盘)、CD-ROM(Read Only Memory；只读存储器)、CD-R、CD-R/W、半导体存储器(例如，掩膜ROM、PROM(Programmable ROM；可编程ROM)、EPROM(Erasable PROM；可擦除PROM)、快闪ROM、RAM(random access memory；随机存取存储器))。另外，也可以由各种类型的瞬态计算机可读介质(transitory computer readablemedium)将程序提供给计算机。
以上，对一个实施方式进行了说明，但频率特性测定部200不限定为上述的实施方式，包含能够达成目的的范围内的变形、改良等。
＜变形例1＞
在上述的实施方式中，以控制装置中连接有负载的电动机为例，例示并说明了测定控制信号(速度指令)的频率特性(频率响应)的情况，但是频率特性测定部的频率测定对象不限于此。
例如，如图6所示，也可以测定将通过频率生成部210生成的正弦波干扰输入到通过速度指令制作部制作的速度指令值时的频率响应。由此，例如能够调整速度控制增益。
＜变形例2＞
在上述的实施方式中，以将连接有负载的电动机作为1个控制对象为例，例示并说明了测定速度指令的频率特性(频率响应)的情况，但是频率特性测定部的频率测定对象不限于速度指令。也可以将任意的控制对象作为被测定对象来测定输入信号的频率特性(频率响应)。
也可以将速度指令以外的输入信号(例如，转矩指令)作为被测定对象来测定输入信号的频率特性(频率响应)。
＜变形例3＞
在上述的实施方式中，控制装置10构成为包含频率特性测定部200，但不限于此。
例如，也可以设置成使频率特性测定部200独立的频率特性测定装置，也可以设为1个装置。另外，也可以将频率特性测定部200设置在伺服控制部100内。另外，也可以将构成频率特性测定部200的频率生成部210及频率特性计算部250中的1个设置在控制装置10或伺服控制部100内。另外，也可以设置为独立的装置，也可以设为1个装置。
换言之，本公开的控制装置能够采用具有如下结构的各种实施方式。
(1)本公开的作为频率特性测定装置的频率特性测定部200的一个方式是向被测定对象供给正弦波信号并测定被测定对象的频率特性的频率特性测定部200，其具备：多正弦信号生成部213，其生成由多个频率的正弦波组成的多正弦信号；一边使频率上升一边生成扫频正弦波的扫频正弦波生成部214，所述扫频正弦波生成部214生成由将预定相位作为初始相位的扫频正弦波和将初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波；输入信号切换部215，其选择通过多正弦信号生成部生成的多正弦信号和通过扫频正弦波生成部214生成的多个扫频正弦波的某一个，并输入到作为被测定对象的控制对象的控制环路；数据取得部251，其以预定采样频率取得输入到控制环路的输入信号的采样数据和从控制环路输出的输出信号的采样数据；特性计算部252，其根据通过数据取得部251取得的输入信号的采样数据和输出信号的采样数据计算出包含控制环路中的输入输出信号的增益和相位的频率特性。
根据该频率特性测定部200，可以在测定低频带中的频率特性时采用输入能够在短时间内测定的多正弦信号的方式，并在测定高频带中的频率特性时采用输入多个扫频正弦波的方式。由此，能够提供高的测定精度并且缩短测定时间。
(2)在(1)的作为频率特性测定装置的频率特性测定部200中，扫频正弦波生成部214也可以生成将初始相位每次移动2π/n而得的n个扫频正弦波。
(3)在(2)的作为频率特性测定装置的频率特性测定部200中，扫频正弦波生成部214还可以生成将初始相位移动2π/3而得的扫频正弦波和将初始相位移动-2π/3而得的扫频正弦波。
(4)(1)至(3)的作为频率特性测定装置的频率特性测定部200也可以具备：奈奎斯特频率计算部211，其根据采样频率计算出奈奎斯特频率；以及频带取得部212，其取得通过特性计算部252计算出频率特性的频率的下限频率和上限频率，在奈奎斯特频率为上限频率以上的情况下，输入信号切换部215向作为被测定对象的控制环路输入通过多正弦信号生成部213生成的由从下限频率至上限频率的多个频率的正弦波组成的多正弦信号，在奈奎斯特频率为下限频率以下的情况下，输入信号切换部215向控制环路输入通过扫频正弦波生成部214生成的、由将预定相位作为初始相位并边从下限频率上升至上限频率边生成的扫频正弦波和将初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波，在奈奎斯特频率大于下限频率并小于上限频率的情况下，输入信号切换部215向控制环路输入通过多正弦信号生成部213生成的由从下限频率至奈奎斯特频率的多个频率的正弦波组成的多正弦信号，并向控制环路输入通过扫频正弦波生成部214生成的、由将预定相位作为初始相位并边从奈奎斯特频率上升至上限频率边生成的扫频正弦波和将初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波。
根据该频率特性测定部200，可以在测定奈奎斯特频率以下的频带中的频率特性时采用输入能够在短时间内测定的多正弦信号的方式，并在测定奈奎斯特频率以上的频带中的频率特性时采用输入多个扫频正弦波的方式。由此，无论要测定的频带的值如何，都能提供高的测定精度并且缩短测定时间。
(5)本公开的控制装置10的一个方式也可以具备(1)至(4)的任一个所述的频率特性测定部200。
由此，控制装置10能够取得与(1)至(4)同样的效果。
(6)本公开的频率特性测定方法的一个方式是向被测定对象供给正弦波信号并测定所述被测定对象的频率特性的频率特性测定方法，通过计算机来执行：多正弦信号生成步骤，生成由多个频率的正弦波组成的多正弦信号；边使频率上升边生成扫频正弦波的扫频正弦波生成步骤，所述扫频正弦波生成步骤中生成由将预定相位作为初始相位的扫频正弦波和将所述初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波；输入信号切换步骤，选择在所述多正弦信号生成步骤中生成的所述多正弦信号和在所述扫频正弦波生成步骤中生成的所述多个扫频正弦波的某一个并输入到所述被测定对象；数据取得步骤，以预定采样频率取得输入到所述被测定对象的输入信号的采样数据和从所述被测定对象输出的输出信号的采样数据；以及特性计算步骤，根据在所述数据取得步骤中取得的输入信号的采样数据和输出信号的采样数据计算出包含所述被测定对象中的输入输出信号的增益和相位的频率特性。
由此，频率特性测定方法取得与(1)的频率特性测定装置同样的效果。

Claims (7)

1.一种频率特性测定装置，其向被测定对象供给正弦波信号并测定所述被测定对象的频率特性，其特征在于，
所述频率特性测定装置具备：
多正弦信号生成部，其生成由多个频率的正弦波组成的多正弦信号；
一边使频率上升一边生成扫频正弦波的扫频正弦波生成部，所述扫频正弦波生成部生成由将预定相位作为初始相位的扫频正弦波和将所述初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波；
输入信号切换部，其在频率低于预先设定的预定频率的情况下，选择通过所述多正弦信号生成部生成的所述多正弦信号，在频率高于所述预定频率的情况下，选择通过所述扫频正弦波生成部生成的所述多个扫频正弦波，并输入到所述被测定对象；
数据取得部，其以预定的采样频率取得输入到所述被测定对象的输入信号的采样数据和从所述被测定对象输出的输出信号的采样数据；以及
特性计算部，其根据通过所述数据取得部取得的输入信号的采样数据和输出信号的采样数据，计算出所述被测定对象中的包含输入输出信号的增益和相位的频率特性。
2.根据权利要求1所述的频率特性测定装置，其特征在于，
所述扫频正弦波生成部生成将初始相位每次移动2π/n而得的n个扫频正弦波。
3.根据权利要求2所述的频率特性测定装置，其特征在于，
所述扫频正弦波生成部生成将初始相位移动2π/3而得的扫频正弦波和将初始相位移动-2π/3而得的扫频正弦波。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的频率特性测定装置，其特征在于，
所述频率特性测定装置具备：
奈奎斯特频率计算部，其根据采样频率计算出奈奎斯特频率；以及
频带取得部，其取得通过所述特性计算部计算出频率特性的所述被测定对象中的频带的下限频率和上限频率，
将所述奈奎斯特频率设定为所述预定频率，
在所述奈奎斯特频率为所述上限频率以上的情况下，所述输入信号切换部向所述被测定对象输入通过所述多正弦信号生成部生成的由从所述下限频率至所述上限频率的多个频率的正弦波组成的多正弦信号，
在所述奈奎斯特频率为所述下限频率以下的情况下，所述输入信号切换部向所述被测定对象输入通过所述扫频正弦波生成部生成的多个扫频正弦波，所述多个扫频正弦波由将预定相位作为初始相位并一边从所述下限频率上升至所述上限频率一边生成的扫频正弦波和将所述初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成，
在所述奈奎斯特频率大于所述下限频率并小于所述上限频率的情况下，所述输入信号切换部向所述被测定对象输入通过所述多正弦信号生成部生成的由从所述下限频率至所述奈奎斯特频率的多个频率的正弦波组成的多正弦信号，并向所述被测定对象输入通过所述扫频正弦波生成部生成的由将预定相位作为初始相位并一边从所述奈奎斯特频率上升至所述上限频率一边生成的扫频正弦波和将所述初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的频率特性测定装置，其特征在于，
所述被测定对象是控制装置中的控制至少1个控制对象的控制环路。
6.一种控制装置，其特征在于，
具备权利要求1至5中任一项所述的频率特性测定装置。
7.一种频率特性测定方法，其向被测定对象供给正弦波信号并测定所述被测定对象的频率特性，其特征在于，
通过计算机来执行以下步骤：
多正弦信号生成步骤，生成由多个频率的正弦波组成的多正弦信号；
扫频正弦波生成步骤，一边使频率上升一边生成扫频正弦波的扫频正弦波生成部生成由将预定相位作为初始相位的扫频正弦波和将所述初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波；
输入信号切换步骤，在频率低于预先设定的预定频率的情况下，选择在所述多正弦信号生成步骤中生成的所述多正弦信号，在频率高于所述预定频率的情况下，选择在所述扫频正弦波生成步骤中生成的所述多个扫频正弦波，并输入到所述被测定对象；
数据取得步骤，以预定的采样频率取得输入到所述被测定对象的输入信号的采样数据和从所述被测定对象输出的输出信号的采样数据；以及
特性计算步骤，根据在所述数据取得步骤中取得的输入信号的采样数据和输出信号的采样数据，计算出所述被测定对象中的包含输入输出信号的增益和相位的频率特性。
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