CN118435518A - 电机控制装置及其自动调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明的控制机械的电机控制装置，包括：推算惯性力矩和粘性摩擦的推算部；生成能够通过对加速度指令进行积分而获得的速度指令的速度指令生成部；从具有时间差的加速度指令计算差分信号的差分信号运算部；和推算区间判断部，其基于差分信号来判断使推算部动作的有效区间，在有效区间中使推算部动作，按照速度指令生成部所生成的速度指令来驱动电机，推算部推算惯性力矩和粘性摩擦。

Description

电机控制装置及其自动调节方法

技术领域

本发明涉及电机的控制装置及其自动调节方法。

背景技术

为了将电机和电机控制装置组装至工业机械而使其按照期望进行动作，需要与组装了电机的工业机械的特性一致地进行电机控制装置的适当的调节。自动实施该调节的技术能够降低调节所花费的人力/时间的成本，在工业上是有用的。

关于电机控制装置的自动调节技术，历来提案有在自动掌握工业机械的特性之后，基于此来自动调节电机控制装置的方法。此时的工业机械的特性例如是指，组装有电机的工业机械的电机轴的惯性力矩及粘性摩擦、库仑摩擦(Coulomb friction)、静摩擦、共振特性等，关于控制性能的物理特性。

例如，在专利文献1中，提供即使在电机旋转角速度低的情况下也在考虑库仑摩擦的基础上在线推算惯性力矩和粘性摩擦系数的方法。在专利文献1中，将库仑摩擦视作定值干扰，并在对电机转矩的观测值和旋转角速度的观测值实施微分处理，消除定值干扰的影响的基础，实施惯性力矩和粘性摩擦系数的推算。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-217729号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在专利文献1中使用微分处理，而在微分处理中，即使强调叠加于与电机转矩的观测值和电机旋转角速度的观测值的高频噪声，实施低通滤波等进行高频噪声的消除，对惯性力矩和粘性摩擦系数(以下，有时将它们称为机械系统参数)的高精度的推算这样的目的也并不一定有利。特别是在电机旋转角速度低而噪声强烈影响那样的情况下，很难说是理想的处理。

此外，在专利文献1中，即使能够应对电机旋转角速度低的情况，而在电机转矩和电机转矩的变化不充分的情况下，电机转矩的观测值的噪声的影响相对变强，要担忧机械系统参数的推算精度的恶化。如果为了保证推算精度而使电机转矩和电机转矩的变化非常大，则在工业机械刚性低的情况下，因电机转矩的变化而激发几～几十赫兹的机械振动，这些机械振动成为低频电机转矩干扰而叠加于电机转矩的观测值，成为使机械系统参数的推算精度恶化的重要原因。即，在刚性低而在电机转矩的观测值叠加几～几十赫兹的机械振动那样的工业机械中，电机转矩和电机转矩的变化小时受到噪声的影响而推算精度低，电机转矩和电机转矩的变化大时受到机械振动的影响而推算精度低，作为课题存在这样的要权衡利弊的关系。

本发明的目的在于，即使在机械刚性低的情况下也高精度地推算惯性力矩和粘性摩擦。

用于解决问题的技术方案

作为本发明的优选的一例，是一种控制机械的电机控制装置，包括：推算惯性力矩和粘性摩擦的推算部；生成能够通过对加速度指令进行积分而获得的速度指令的速度指令生成部；从具有时间差的上述加速度指令计算差分信号的差分信号运算部；和推算区间判断部，其基于上述差分信号来判断使上述推算部动作的有效区间，在有效区间中使上述推算部动作，按照上述速度指令生成部所生成的上述速度指令驱动电机，上述推算部推算上述惯性力矩和上述粘性摩擦。

发明的效果

根据本发明，即使在机械刚性低的情况下也能够高精度地推算惯性力矩和粘性摩擦。

附图说明

图1是表示实施例1的图。

图2是表示包含自动调节器的实施例1的变形例的结构的图。

图3是说明推算器的图。

图4是说明线性的差分滤波器的图。

图5是表示线性差分滤波器和微分器的频率特性的图。

图6是表示加速度指令生成器中的加速度指令与时间的关系的图。

图7是表示从图6的加速度指令运算速度指令的数值例的图。

图8是表示速度指令的频率特性的图。

图9是说明推算区间判断器的图。

图10是表示基于图7的加速度指令的差分信号及其绝对值信号的图。

图11是表示实施例2的图。

图12是表示实施例3的自动调节处理的处理步骤的图。

图13是实施例3作为对象的AC伺服电机的速度控制系统的图。

图14是表示电机控制装置构成位置控制系统的情况下的自动调节处理的处理步骤的图。

图15是表示将机械零件从工作机械取出的取出机的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明应用本发明的实施例。另外，在各图中，对具有共同的功能的构成要素标注相同的附图标记，省略其说明。

实施例1

图1是表示实施例1的第一基本结构的图。本实施例的电机控制装置19具有由图1中的电机13和机械14构成的、组装了电机的机械15以外的结构。电机控制装置19包括：控制组装于机械14的电机13的电流控制器12和速度控制器11；对速度控制器11提供速度指令的速度指令生成器1；基于由转矩检测器10和速度检测器9分别提供的电机转矩的观测值和电机旋转角速度的观测值，推算组装了电机13的机械15的机械特性即惯性力矩和粘性摩擦系数的推算器5；和基于速度指令生成器1中包含的加速度指令生成器2提供的加速度指令使推算器5动作(工作)的推算区间判断器4。电机控制装置19之中，速度检测器9、转矩检测器10由硬件构成。速度指令生成器1、推算区间判断器4、推算器5、速度控制器11、电流控制器12，作为处理器读取存储器等存储装置中存储的程序而执行各功能的软件构成。

速度指令生成器1包括加速度指令生成器2和积分器3。速度指令生成器1通过使得积分器3对加速度指令生成器2生成的加速度指令进行积分处理，来生成速度指令17。

速度检测器9检测电机13的电机轴的旋转角速度，并作为电机旋转角速度的观测值输出，速度控制器11基于速度指令17和电机旋转角速度的观测值，计算电机13给予机械14的电机转矩的指令值(电机转矩指令)。另外，速度检测器9例如由安装于电机13的编码器提供的电机轴的旋转位置计算电机旋转角速度的观测值等。

电流控制器12向电机13提供电压指令，以使得电机13给予机械14的电机转矩跟踪电机转矩指令。

转矩检测器10检测电机13给予的电机转矩，计算电机转矩的观测值。另外，转矩检测器10例如利用电流传感器检测电机13的电流，并乘以转矩乗数来计算电机转矩等。

推算器5包括逐次推算器6、差分器7和差分器8。逐次推算器6基于差分器7的输出和差分器8的输出，周期性地逐次推算惯性力矩和粘性摩擦系数。实施推算的时机遵循来自推算区间判断器4的指示。推算器5推算组装了电机13的机械15的机械特性的模型，并基于所推算的模型推算机械系统参数。

虽然图1中未图示，但是电机控制装置19也可以包括基于逐次推算器6推算出的惯性力矩和粘性摩擦系数，自动调节速度控制器和/或位置控制器的控制增益的自动调节器。

图2是表示包含自动调节器的实施例1的变形例的结构的图。自动调节器21基于推算器5计算出的惯性力矩和粘性摩擦系数的信息22，对组装了电机13的机械15计算速度控制器11的适当的控制增益，在速度控制器11设定控制增益。

速度控制器11例如是PI(Proportional-Integral：比例-积分)控制器，为由用户设定所期望的响应性。在这种情况下，自动调节器21基于惯性力矩和粘性摩擦系数计算可达成所期望的响应性的P增益和I增益，并在速度控制器11设定其结果。由此，能够提供能够进行速度控制器11的自动调节的电机控制装置19。

基于图3详细说明推算器5的结构和动作。逐次推算器6包括机械系统参数逐次推算运算器33、低通滤波(以下，有时简写为LPF)35～37和加速度算出器34。

速度检测器9、转矩检测器10分别包括下取样器(Downsampler)31和下取样器32。速度检测器9利用下取样器31计算推算中使用的电机旋转角速度的观测值。转矩检测器10利用下取样器32计算推算中使用的电机转矩的观测值。

当令推算器5的推算周期为TID，令速度控制器11的控制周期为TSP时，基于近年来期待高的速度控制响应的背景，TID＞TSP即可。因此，下取样器31和下取样器32以分别成为推算周期TID的周期的电机旋转角速度的观测值和电机转矩的观测值的方式，承担对信号的周期进行调节/再取样的作用。

如果TSP成为几十μ秒，则TID也可以为TID＞10×TSP，推算周期TID设定为相比TSP足够长。

另外，下取样器31和下取样器32例如考虑抽取滤波器等的采用。

机械14以非零速度动作的情况下，一般而言库仑摩擦作为定值转矩干扰对电机转矩的观测值和电机旋转角速度的观测值产生影响。此处，库仑摩擦是动摩擦之一，是指机械从静摩擦区域离开，开始移动，以在运行中与移动速度无关地妨碍机械的移动的方式起作用的、定值的摩擦力。

在推算器5中为了以消除该影响而采用差分器7和差分器8。这是因为，当利用考虑了时间差的差分器获取电机的转矩等的差分时，能够消除作为定值的摩擦力的库仑摩擦的影响。

使用图4和图5说明差分器7和差分器8。图4是说明线性的差分滤波器的图。图5是表示线性差分滤波器和微分器的频率特性的图。差分器7和差分器8是图4和以下的数式(1)所示的线性的差分滤波器。

[数式1]

y(t)＝A[x(t)-x(t-n·T_ID)] (1)

其中，x、y、A和n分别是线性差分滤波器的输入、输出、滤波器增益、正的整数。以及时间差τ(＝n×TID)＞0。图4的Z^-n是离散系统中的延迟算子。此处，时间差τ运算延迟了的输入x。

图5与微分器的频率特性一致地表示A＝1的线性差分滤波器的频率特性(增益)。点线、虚线和实线分别是微分器、n＝10的线性差分滤波器以及n＝50的线性差分滤波器的频率特性(增益)。

如从图5能够掌握的那样，即使是微分器也能够消除库仑摩擦的影响，但是由于在高频段增益显著扩大化的特性，会强调叠加于电机转矩的观测值和电机旋转角速度的观测值的各种各样的噪声，作为推算中使用的信号导致SN比(Signal Noise Rate：信噪比)的下降，并不优选。

另一方面，线性差分滤波器在A＝1时在高频段成为最大2倍的增益，是n(或者n×TID)越大就会输出包含越多的低频成分的信号的特性。因此，能够在抑制推算中使用的信号的SN比的下降的同时消除库仑摩擦的影响。

通过产生显著的电机转矩，一般能够改善推算中使用的信号的SN比，不过即使在电机转矩不显著的情况下，线性差分滤波器与微分处理相比也在能够不导致显著的SN比的下降地消除库仑摩擦的影响这点上具有优势。

另一方面，线性差分滤波器存在必须总持续地保持与输入信号x的时间差τ相应的过去的值这样的缺点。在利用微机等数字运算装置进行运算的情况下，随着与时间差τ有关的正的整数n变大，用于保存过去的信号的存储器容量增大，而且在存储器管理中需要运算资源。

该缺点在本实施例中通过下取样器31和下取样器32减轻。即，借助被设定为非常大的TID的下取样器31和下取样器32，即使不使正数n极端大也能够使时间差τ大。作为结果，能够在避免存储器容量和存储器管理的运算资源的增大的同时不导致显著的SN比的下降地消除库仑摩擦的影响。

此外，线性差分滤波器的又一个缺点是响应延迟显著。在接受最初的输入之后，线性差分滤波器的初始状态的影响持续保留于线性差分滤波器的输出中至时间差τ经过的为止，因此输出相对于输入信号的准确的差分信号是在时间差τ之后。因此，在推算器5中，优选使用准确的差分信号实施推算。

该缺点在本实施例中利用推算区间判断器4解决。这是因为只要还残存线性差分滤波器的初始状态的影响，推算区间判断器4就不使推算器5的逐次推算器6动作，其详细情况后述。

图3的逐次推算器6在推算周期TID动作。此外，仅在接受了推算区间判断器4的动作指示的时间区间动作。

令差分器7的输出为s(t)，令差分器8的输出为T(t)。此时逐次推算器6接受s(t)和T(t)，加速度算出器34通过对s(t)进行微分而输出a(t)。另外，数字运算器中的微分处理通过不完全微分等实现。

s(t)、a(t)和T(t)分别被LPF35、LPF36和LPF37处理，其结果被输入机械系统参数逐次推算运算器33。

机械系统参数逐次推算运算器33具体而言，通过根据以下的数式(2)至数式(6)进行的逐次处理(推算周期TID)来运算。其中，为了简化符号，将分别在LPF35～37处理后的信号分别记作s(t)、a(t)和T(t)。

[数式2]

θ(k+1)＝θ(k)+K(k)e(k) (2)

[数式3]

e(k)＝T(k)-d^T(k)θ(k) (3)

[数式4]

[数式5]

[数式6]

另外，J(k)和D(k)是惯性力矩和粘性摩擦系数的第k个步骤的推算值，θ(k)是将它们汇总的推算值矢量。此处，k步骤是指，机械系统参数逐次推算运算器33执行的第k次运算步骤。此外，P(0)是逐次推算的初始值，λ是遗忘系数，按0＜λ≤1设定。λ是确定使过去的信号的影响反映于当前时刻的推算的程度的参数，具有越接近1就更能反映出过去的信号的影响的效果。

LPF35～37为了消除叠加于s(t)、a(t)和T(t)的噪声而设置。例如考虑以下的数式(7)所示的、一次延迟系统的LPF的采用。

[数式7]

其中，s和ω分别是拉普拉斯算子和LPF的截止频率[rad/s]。

通过将一次延迟系统的LPF多级化或者将截止频率ω设定得低，能够进一步降低噪声的影响。另外，LPF35～37以使得推算中使用的各信号的相位一致的方式使得滤波器特性均相同。此外，为方便数式(7)以连续时间系统表现，不过被分散安装于数字运算器。

在组装了电机13的机械15的刚性低的情况下，以显著的电机转矩、具有电机转矩变化的动作激发机械的振动，振动的影响成为转矩干扰而叠加于电机转矩的观测值。

因刚性低而产生的机械的振动一般多为几Hz～几十Hz，因此，该振动引起的转矩干扰也为几Hz～几十Hz。

如果出于SN比改善以有利于推算的观点，使电机转矩、电机转矩变化显著，则会激发刚性低的机械的振动，该影响作为转矩干扰叠加于电机转矩的观测值，因此会导致SN比的降低。

因此，优选考虑刚性低的机械，将LPF35～37的截止特性设定得非常低，以能够消除起因于机械振动的转矩干扰。但是，在这种情况下，存在会消除至推算所需的频带的风险，将LPF35～37的截止特性设定得非常低并不现实。

为了对这样的刚性低的机械也高精度地推算机械系统参数，在本实施例中，设有速度指令生成器1。速度指令生成器1基于加速度指令生成器2生成不激发机械的振动的平滑的速度指令。

本实施例的加速度指令生成器2具有能够设计加速度指令的功能，以生成如以下那样的加速度指令：加速度指令的最大值、最小值与零点以1次(线性)以上的函数的组合连接，对其进行积分而获得的速度指令不含激振机械的支配的频率成分，是平滑的速度指令。

此外，加速度指令生成器2具有保持事先设计的加速度指令，基于此生成/输出加速度指令的功能。加速度指令的设计既可以是用户任意进行，也可以选择事先设计的加速度指令来使用。

图6是表示本实施例的加速度指令生成器2中的加速度指令(纵轴)与时间(横轴)的关系的具体例的图。图6的上半段是表示加速度指令的零点61和零点64、最大点62、最小点63的图。图6的下半段是表示将零点61和64、最大点62、最小点63(不过在本实施例中分别为点群)以1次函数连结的情况的图。

零点61与最大点62以倾斜度和长度不同的1次函数65及1次函数66连结，零点64与最小点63也一样。最大点62与最小点63以1次函数67连结。此外，零点61和零点64、最大点62、最小点63的各点群也是点群内的点彼此以1次函数连结的情况。

将零点61与最大点62以倾斜度和长度不同的2个1次函数构成是为了平滑度和移动距离(电机的转数[rad])的缩短。

速度指令是加速度指令的积分，位置指令是速度指令的积分。因此，只要加速度指令是平滑的，速度指令就也是平滑的，加速度指令的面积越小则移动距离越短。

另外，库仑摩擦假定为定值转矩干扰，即没有位置依赖性的定值转矩干扰。该假定考虑了移动距离越短则成立概率越高的情况，出于库仑摩擦消除的观点优选更短的移动距离。此外，鉴于在机械的动作范围上存在限制的情况，从体感上的可用性的观点出发，也优选即使短的移动距离也能够推算。

图7是与图6的加速度指令的设计相关的数值例。加速度指令70如图6那样设计，速度指令71通过对加速度指令70进行积分而获得。

图8是表示图7的速度指令71的频率特性(增益)的图。由图8可知，在约2[Hz]以上的频率频带没有足够增益，是不含激振机械的支配性频率成分的平滑的速度指令。

图9是说明推算区间判断器4的图。推算区间判断器4如图9所示的那样，由差分器92和有效区间判断器93构成。差分器92是设定为与差分器7和8相同的时间差τ(＝n×TID)以及相同的滤波器增益A的线性的差分滤波器，有效区间判断器93基于由差分器92计算出的加速度指令的差分信号，判断对推算有效的区间，使推算器5动作。

有效区间判断器93使推算器5动作的条件之一与差分器92的响应延迟有关。逐次推算器基于遗忘系数λ，为了将过去的信号反映于推算而优选从差分器7和8的初始状态的影响消失起进行推算。

差分器92的时间差τ设定为与推算器5处理推算中使用的信号的差分器7和8相同的值，因此，为了进行有意义的推算，有效区间判断器93使推算器5动作的条件之一为，差分器92输出的差分信号从初始时刻起经过时间差τ。将这作为条件(A)。

例如，在图7所示的速度指令中，令初始时间为0秒，令时间差τ为1秒的情况下，令1～4秒的区间为条件(A)的成立区间。

图10是在令为时间差τ＝1秒的差分器92处理图7的加速度指令70而获得的差分信号1001及其绝对值信号1002。

推算中使用的信号从SN比的观点出发优选信号增益大。在基于差分信号的机械系统参数逐次推算运算器中，也是差分信号的增益越高，久越能够期待高的推算精度。

因此，有效区间判断器93使推算器5动作的条件之一为，在差分器92处理加速度指令而获得的差分信号的绝对值为规定的值AX以上，或者其平均值为规定的值AAX以上的区间。将这作为条件(B)。

在加速度指令的差分信号成为零的区间持续的情况下，理论上不推算条件理想。加速度指令的差分信号成为零的区间是加速度指令一定的区间，这是因为在这种情况下与加速度相关的机械特性会通过差分处理消除。

因此，有效区间判断器93使推算器5动作的条件之一为，加速度指令的差分信号成为非零的区间。将这作为条件(C)。

另外，图10所示的绝对值信号1002虽然具有加速度指令的差分信号的正负反转的时机，但是要注意这不是加速度指令的差分信号成为零的持续的区间。

有效区间判断器93基于加速度指令生成器2生成的加速度指令，在满足条件(A)～(C)的区间，使推算器5动作。

在图10中令规定的值AX为100的情况下，有效区间判断器93将大致1.6～3.65秒的区间判断为对推算有效的区间，使推算器5动作。推算器5在该区间实施推算，完成机械系统参数的推算。

另外，图2所示的自动调节器21作为控制器的调节中使用的最终的机械系统参数的推算结果，既可以使用1次的推算结果，或者也可以为多次的推算结果的平均值。

采用本实施例的电机控制装置，能够实现对刚性低的机械也不激发机械的振动，且推算中使用的信号的SN比良好并且对推算有意义的区间中的推算。

其结果是，即使是刚性低的机械，也能够不激发机械的振动而高精度地推算机械系统参数，能够提供基于该推算结果自动调节电机控制器的电机控制装置。此外，能够提供能够自动调节避免起因于机械振动的激发/产生的机械破损、体感上的可用性的下降的电机控制器的电机控制装置。

另外，在速度为零的附近，库仑摩擦、粘性摩擦，以外还有斯特里贝克效应等，各种各样的非线性现象的影响会叠加于地电机转矩的速度响应。因此，不优选在包含速度成为零的时机的区间继续推算数式(2)～(6)所示的、假定机械系统为线性的逐次推算。特别是在将差分器92的时间差τ设定得长的情况下，由于在原理上存在包含差分信号的速度成为零的区间的时间增加的趋势，所以需要顾及速度指令与时间差τ，换言之顾及成为速度指令的基础的加速度指令与时间差τ的关系地使推算器5动作。

因此，作为有效区间判断器93使推算器5动作的条件之一，差分器92输出的差分信号并不源自不含速度指令成为零的时机的区间。将这作为条件(D)。为了进行该判断，有效区间判断器93也可以参照速度指令。

此外，在本实施例中，在加速度指令的设计时，使用共计3个不同的一次函数，不过也可以使用4个以上的组合，或者2次以上的函数。

此外，在逐次推算器6采用了以s(t)、a(t)和T(t)为输入的机械系统参数逐次推算运算器33，不过也可以采用以s(t)和T(t)为输入的推算器。

此外，推算器5采用了逐次型，不过也可以采用非逐次运算的批量型的推算器。

实施例2

图11是表示实施例2的图。如图11所示，本实施例是在实施例1中指令生成与控制系统的结构不同的情况下的电机控制装置1100的实施例。具体而言，是追加了位置指令生成器1103、位置控制器1101和第一积分器1102的结构。位置指令生成器1103包括加速度指令生成器2、第二积分器3和第3的积分器1104。另外，被标注了与图1相同的号码的构成要素在图11具有相同的功能。

位置指令生成器1103生成位置指令。位置控制器1101基于位置指令和对电机旋转角速度的观测值进行积分而获得的电机旋转位置的观测值，以使得电机旋转角速度的观测值跟踪位置指令的方式，生成速度指令。

在本位置控制系统中，也不激发基于所期望的加速度指令设计的机械的振动，机械根据按照速度指令生成的位置指令而动作。因此，在本实施例中也能够期待与实施例1相同程度的推算精度。

其结果是，即使是刚性低的机械，也能够不激发机械的振动而高精度地推算机械系统参数，能够提供基于该推算结果自动调节电机控制器的电机控制装置。

此外，能够提供能够自动调节避免起因于机械振动的激发/产生的机械破损、体感上的可用性的下降的电机控制器的电机控制装置。

另外，在本实施例中，图2所示的自动调节器21也可以不仅进行速度控制器而且还进行位置控制器的增益调节。

实施例3

本实施例是以图13所示的级联结构的AC伺服电机的速度控制系统为对象的实施例。对自动调节AC伺服电机的速度控制系统的实施例进行说明。

组装于低刚性的机械1313的以3相交流动作的永磁同步电机137利用检测编码器139电机的旋转位置，利用速度算出器1311计算电机旋转角速度的观测值，速度控制器132基于速度指令1314和电机旋转角速度的观测值，计算电流指令。

永磁同步电机137的电机电流由电流传感器138检测电流值，通过第一坐标变换器(由3相到dq轴的坐标变换器)1310变换为dq轴电流的观测值，电流控制器133基于电流指令和dq轴电流的观测值计算dq轴电压指令。

dq轴电压指令由第二坐标变换器(由dq轴到3相的坐标变换器)134变换为3相电压指令，并利用PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)器135变换为电压脉冲指令。逆变器136基于电压脉冲指令向永磁同步电机137供给3相电压。速度控制器132、电流控制器133、第一坐标变换器1310、第二坐标变换器134、PWM器135、速度算出器1311，也可以作为处理器读取存储在存储器等存储装置中的程序而执行各功能的软件构成。

图12是表示实施例3的自动调节处理的处理步骤的图。对于图13的AC伺服电机的速度控制系统，本实施例的自动调节处理的步骤如图12所示的那样，大致包括速度指令生成步骤1201、推算区间判断步骤1202、推算步骤1203和控制器调节步骤1204。

速度指令生成步骤1201是：内含加速度指令生成步骤，在加速度指令生成步骤中，生成指令的最大值、最小值与零点以1次(线性)以上的函数的组合连接的加速度指令，生成加速度指令以使得对加速度指令进行积分而获得的速度指令成为不含激振机械的支配的频率成分的平滑的速度指令。

在加速度指令生成步骤设计/生成的加速度指令的具体例如图6和图7所示。

在推算区间判断步骤1202中，进行基于在加速度指令生成步骤生成的加速度指令进行机械系统参数的推算的推算区间的判断。

是否是对推算实施有意义的区间的判断，基于实施例1所示的条件(A)～(C)的满足性进行。此外，也可以考虑实施例1所示的条件(D)。

在推算步骤1203中，基于在速度指令生成步骤1201中生成的速度指令，驱动作为控制对象的永磁同步电机137和低刚性的机械1313，根据由电流传感器138计算出的电机转矩的观测值和由编码器139计算出的电机旋转角速度的观测值，在推算区间判断步骤1202中判断为对推算有意的区间实施推算，实施机械系统参数的推算。此时的推算，在利用时间差τ的线性差分滤波器对电机转矩的观测值和电机旋转角速度的观测值实施了前处理的基础上，使用逐次推算方式进行。作为明确计算加速度的情况下的逐次推算方式，能够列举数式(2)～数式(6)。此外，线性差分滤波器能够列举数式(1)。

如图12所示，速度指令生成步骤1201～推算步骤1203也可以反复规定的次数。

控制器调节步骤1204基于在推算步骤1203中获得的机械系统参数的(多次的)推算值，以使速度控制器132的控制增益成为用户所期望的响应性的方式，自动实施调节。

其结果是，即使是刚性低的机械，也能够不激发机械的振动而高精度地推算机械系统参数，并基于该推算结果自动调节图13所示的电机控制装置。

此外，能够自动调节能够避免起因于机械振动的激发/产生的机械破损、体感上的可用性下降的电机控制装置。

图14是表示电机控制装置构成位置控制系统的情况下的自动调节处理的处理步骤的图。另外，即使在电机控制装置构成位置控制系统的情况下，也能够通过如图14所示那样，在位置指令生成步骤1401生成位置指令，对构成位置控制系统的电机控制装置进行自动调节。

具体而言，位置指令生成步骤1401通过对在速度指令生成步骤1201中生成的速度指令进行积分处理而生成位置指令。

另外，低刚性的机械1313例如是将图15所示那样的机械零件从工作机械取出的取出机。图15的上半段是从侧面看取出机时的图，图15的下半段是从上侧看取出机时的图。

只要是机械特性并不随着机械的移动而大幅变化的机械，本实施例中的电机控制装置的自动调节就有效。此外，即使在机械特性随着机械的移动而变化的情况下，也能够通过将移动区间进行分段式区划而推算，即使是低刚性的机械也能够进行作为分段式的机械特性的机械系统参数的推算。控制器调节步骤1204也可以包括基于分段式的机械系统参数的推算结果自动地适当调节控制器的控制增益的自动调节器。

附图标记的说明

1…速度指令生成器，2…加速度指令生成器，4…推算区间判断器，5…推算器，6…逐次推算器，7、8…差分器，11…速度控制器，21…自动调节器。

Claims (14)

1.一种控制机械的电机控制装置，其特征在于，包括：

推算惯性力矩和粘性摩擦的推算部；

生成能够通过对加速度指令进行积分而获得的速度指令的速度指令生成部；

从具有时间差的所述加速度指令计算差分信号的差分信号运算部；和

推算区间判断部，其基于所述差分信号来判断使所述推算部动作的有效区间，在有效区间中使所述推算部动作，

按照所述速度指令生成部所生成的所述速度指令来驱动电机，

所述推算部推算所述惯性力矩和所述粘性摩擦。

2.如权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于：

所述推算部，

包括第二差分信号运算部，其对于所述电机的转矩的观测值和所述电机的旋转角速度的观测值，运算具有时间差的第二差分信号，

基于所述差分信号来推算所述惯性力矩和所述粘性摩擦。

3.如权利要求2所述的电机控制装置，其特征在于：

所述差分信号运算部或所述第二差分信号运算部是以时间差为参数的线性的差分滤波器，所述时间差是基于所述加速度指令及其频率特性设定的。

4.如权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于：

所述推算区间判断部将所述加速度指令的所述差分信号不为零的区间作为有效区间，使所述推算部动作。

5.如权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于：

所述推算区间判断部，将所述加速度指令的所述差分信号的绝对值或所述加速度指令的所述差分信号的绝对值的时间平均值为规定值以上的区间作为有效区间，使所述推算部动作。

6.如权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于：

所述速度指令生成部生成速度指令，该速度指令是对最大值、最小值和零点被1次以上的函数的组合连结的所述加速度指令进行积分而获得的，不含激振所述机械的支配性频率成分。

7.如权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于：

包括速度控制部以及基于由所述推算部获得的所述惯性力矩和所述粘性摩擦的推算值来调节所述速度控制部的控制增益的自动调节部。

8.如权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于：

包括通过对所述速度指令生成部所生成的所述速度指令进行积分来生成位置指令的位置指令生成部；和以跟踪所述位置指令的方式对所述机械进行位置控制的位置控制部。

9.一种控制机械的电机控制装置的自动调节方法，其特征在于，包括：

生成能够通过对加速度指令进行积分而获得的速度指令的速度指令生成步骤；

按照所述速度指令驱动电机的步骤；

从具有时间差的所述加速度指令计算差分信号的差分信号运算步骤；

推算惯性力矩和粘性摩擦的推算步骤；

基于所述差分信号来判断执行所述推算步骤的有效区间，并在有效区间中执行所述推算步骤的推算区间判断步骤；和

基于所述惯性力矩和所述粘性摩擦的推算值来调节控制增益的自动调节步骤。

10.如权利要求9所述的电机控制装置的自动调节方法，其特征在于：

所述推算步骤，

包括第二差分信号运算步骤，在该第二差分信号运算步骤中对于电机的转矩的观测值和电机的旋转角速度的观测值，运算具有时间差的第二差分信号，

基于第二差分信号来推算所述惯性力矩和所述粘性摩擦。

11.如权利要求10所述的电机控制装置的自动调节方法，其特征在于：

所述差分信号运算步骤或所述第二差分信号运算步骤执行以时间差为参数的线性的差分的处理，

所述时间差基于所述加速度指令和其频率特性设定。

12.如权利要求9所述的电机控制装置的自动调节方法，其特征在于：

在所述推算区间判断步骤中将所述差分信号不为零的区间作为有效区间，来执行所述推算步骤。

13.如权利要求9所述的电机控制装置的自动调节方法，其特征在于：

在所述推算区间判断步骤中，将所述加速度指令的所述差分信号的绝对值或所述加速度指令的所述差分信号的绝对值的时间平均值为规定值以上的区间作为有效区间，来执行所述推算步骤。

14.如权利要求9所述的电机控制装置的自动调节方法，其特征在于：

在所述速度指令生成步骤中生成速度指令，该速度指令是对最大值、最小值和零点被1次以上的函数的组合连结的所述加速度指令进行积分而获得的，不含激振所述机械的支配性频率成分。