CN1963702A - 电动机控制装置的自动调整法及装置 - Google Patents

Abstract

在反馈控制参数的调整时，生成连续变化的调整运转用的位置指令模式，将该位置指令模式作为位置控制器的位置指令提供，位置偏差波形的振动振幅不超过规定值的范围内，增加位置控制器和速度控制器的响应速度，自动设定最大加速速率。另一方面，在前馈控制参数调整时，对于多个位置指令模式，进行多个运转动作，调整位置前馈控制器的控制参数以使超调量不超过规定值。从而提供在短时间内得到反馈和/或前馈控制参数的自动调整方法和装置。

Description

电动机控制装置的自动调整法及装置

技术领域

本发明是涉及对采用反馈控制和/或前馈控制的电动机控制装置的反馈控制和/或前馈控制中的控制参数自动地进行调整(tuning)的电动机控制装置的自动调整法和装置。

背景技术

专利文献1公开了一种对反馈控制参数和前馈控制参数自动地进行调整的第1现有技术。该第1现有技术中，根据控制量相对于控制指令值的响应波形，通过智能处理推测反馈控制参数，接着，根据该响应波形通过模糊推理或神经网络确定最佳前馈参数。

另外，作为第2现有技术，可以例举专利文献2。该第2现有技术，其主要特征是涉及前馈自动调整法的内容，控制量相对于控制指令值如果超调则降低前馈增益，如果不超调则增大前馈增益。另外，引入评价函数，如果其值为规定值以下则结束调整。

专利文献1：特开平6-102905号公报(全文)；

专利文献2：特开2003-61377号公报(全文)。

发明内容

通常，在反馈控制参数调整时，为了提高控制性能，要将位置控制器和速度控制器的增益最大化。但是，在由电动机、驱动对象负载和连接轴构成的机械系统中，机械系统存在固有的反共振频率(antiresonance)，存在在该频率附近非常容易共振的性质。因此，在实际的调整中，几乎调整得很低，以使在反共振频率附近的所述控制器的增益不会过高。作为实现这样细微的调整的简单的方法，公认有边使机械实际地以反共振频率振动，边在机械振动不是过大的范围内提高位置控制器和速度控制器的增益的方法。另外，反共振频率未知的机械系统以反共振频率振动最简单且可靠的方法是提供阶跃(step)指令作为位置指令(控制指令值)。然而，在第1现有技术中，因为将控制指令值从外部输入的结构的原因，根据提供的控制指令值，可能发生难充分以反共振频率振动的情况。在这样的振动条件下，边反复进行定位动作，边评价如上所述的机械振动，提高位置控制器和速度控制器的增益的情况下，即使是稍微的扰动也有可能设定为产生振荡的过大增益。

另外，在前馈控制参数调整时，对于多个位置指令模式，将超调量设为规定值以下，进而，关于频繁使用的特定位置指令模式，期望是整定时间最小化的调整。但是，在第1、2现有技术中，因为在调整机构内部不具有位置指令模式生成部和多个位置指令模式登录功能，难以设定如上所述的、与位置指令模式相关联的调整条件。

本发明的目的在于，提供一种短时间内可以得到适当的反馈和/或前馈的控制参数的自动调整方法和装置。

本发明优选的实施方式，在级联连接了位置控制器、速度控制器和电流控制器的电动机控制装置中，生成连续变化的调整调整运转用的位置指令模式作为所述位置控制器的位置指令值，将该位置指令模式作为所述位置控制器的位置指令提供时，在位置偏差波形的振动振幅不超过规定值的范围内，增加所述位置控制器和/或所述速度控制器的响应频率。

另外，更具体地，基于所述电动机驱动系统的合计惯性矩值J，决定所述位置指令模式变化程度。

进一步，优选，所述位置指令模式变化程度，按照电动机的速度不超过其允许最大速度的方式，且不具有恒定速度期间地进行加减速的方式决定。

另外，在本发明优选的实施方式中，在除了所述位置控制器、速度控制器和电流控制器的级联连接之外，还按照包括输入位置指令值输出位置前馈信号的位置前馈控制器，将所述位置控制器的输出和所述位置前馈信号相加输出速度指令值的加法器的方式构成的电动机控制装置中，将预先登录的多个位置指令模式作为所述位置控制器的位置指令进行多个运转动作，在多个所述运转动作中，调整所述位置前馈控制器的控制参数，以使超调量不超过规定值。

在本发明的具体实施方式中，在反馈控制参数调整时，在通过其电动机控制系统可得到的最大输出附近提供使电动机运转的短移动距离的位置指令模式。由此，包括反共振频率的频率附近使机械系统充分振动。进而，在所述位置指令模式生成时，考虑驱动系统的合计惯性矩值J和电动机控制装置的允许最大转矩值τ_max，进行自动设定以使加速速率在不超过所述允许最大转矩值τ_max的范围内为最大。进而，作为不超过电动机的最大速度的位置指令模式。

这样，自动生成控制系统内部满足不饱和条件的最接近阶跃状指令的位置指令模式，进行反馈控制参数的调整。

另一方面，在前馈控制参数调整时，生成多个位置指令模式，对各位置指令模式设定调整条件。

发明效果

根据本发明优选的实施方式，可以在短时间内调整自动生成的位置指令模式的反馈控制参数。

另外，根据本发明优选的实施方式，对于用户事先登录的多个位置指令参数，可以将超调量控制在规定值以下。

进一步，根据本发明优选的实施方式，关于频繁使用的特定的位置指令模式，可以进行整定时间最小化的前馈控制参数的自动调整。

本发明的其它的目的和特征，在下述实施例的说明中将会明确。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施例的电动机控制装置的反馈控制参数的自动调整方法的控制框图。

图2是图1的实施例中的位置指令模式的生成流程图。

图3是用于反馈控制参数自动调整的位置指令模式的生成顺序中的转矩、速度以及位置指令模式的波形图。

图4是第1实施例的反馈控制参数的自动调整流程图。

图5是第1实施例中的振动振幅/整定时间/超调量的测量处理流程图之一。

图6是第1实施例中的振动振幅/整定时间/超调量的测量处理流程图之二。

图7是第1实施例中的振动振幅/整定时间/超调量的测量方法说明波形图。

图8是添加了本发明的第2实施例的前馈控制参数的自动调整机构的电动机控制装置的自动调整装置的控制框图。

图9是图8的实施例中的前馈增益和整定时间/超调量的关系说明图。

图10是第2实施例中的前馈增益Kff的自动调整方法的处理流程图。

图11是第2实施例中前馈时间常数和极限前馈增益Kff_bd和整定时间的关系图。

图12是极限前馈增益Kff_db搜索流程之一。

图13是极限前馈增益Kff_db搜索流程之二。

图14是极限前馈增益Kff_db搜索流程之三。

图15是最佳前馈时间常数Tff_opt搜索用数据结构说明图。

图16是最佳前馈时间常数Tff_opt搜索过程说明图。

图17是反馈控制参数自动调整功能设定画面例子。

图18是位置前馈控制参数自动调整功能设定画面例子。

图19是可采用本发明的电动机控制装置的整体系统一例结构图。

图中文字说明：

1-电动机，2-驱动对象负载，3-连接轴，4-电力变换器，5-位置检测器，6-减法器，7-位置控制器，8-速度运算器，9-减法器，10-速度控制器，11-电流检测器，12-减法器，13-电流控制器，14-反馈控制参数调整部，15-位置前馈控制器，16-加法器，17-反馈和位置前馈控制参数调整部，θ_M ^*-位置指令模式，θ_M-位置检测值，θ_e-位置偏差，ω_M ^*-速度指令值，ω_M-速度检测值，ω_e-速度偏差，I_q ^*-转矩电流指令值，I_q-转矩电流检测值，I_e-电流偏差，ω_FB ^*-位置控制器输出信号，ω_FF ^*-位置前馈控制器输出信号。

实施方式

以下参照附图，对本发明的优选实施例进行说明。

实施例1

图1是表示本发明的第1实施例的电动机控制装置的自动调整法的控制框图。第1实施例的目的在于，自动调整反馈控制参数。在图1中，1为电动机，2为由所述电动机1驱动的驱动对象负载，3为连接所述电动机1和所述驱动对象负载2的连接轴，4为驱动所述电动机1的电力变换器。5为安装在所述电动机1的旋转轴，输出所述电动机1的旋转轴的位置检测值θ_M的位置检测器，6为计算位置指令值θ_M ^*和所述电动机1的所述位置检测值θ_M之间的位置偏差θ_e的减法器，7为按照所述位置偏差θ_e输出速度指令值ω_M ^*的位置控制器，8为输入由所述位置检测器5输出的位置检测值θ_M，输出所述电动机1的旋转轴的速度检测值ω_M的速度运算器，9为计算所述速度指令值ω_M ^*和所述电动机1的速度检测值ω_M之间的速度偏差ω_e的减法器，10为按照所述速度偏差ω_e，输出转矩电流指令值I_q ^*的速度控制器，11为检测供给到所述电动机1的转矩电流检测值I_q的电流检测器，12为计算所述转矩电流指令值I_q ^*和供给到所述电动机1的所述转矩电流检测值I_q之间的电流偏差I_e的减法器，13为按照所述电流偏差I_e调整所述电力变化器4的输出电流的电流控制器，14为自动调整所述位置控制器7和速度控制器10的参数的反馈控制参数调整部。该调整部输入所述位置偏差θ_e，输出位置指令值θ_M ^*和设定在所述位置控制器7的位置响应频率和设定在所述速度控制器10的速度响应频率。

在反馈控制参数调整部14的内部，具有后述的反馈控制参数自动调整算法和反馈控制参数的自动调整所需要的阶跃状位置指令模式生成机构。其基本动作为，在阶跃状位置指令施加时的位置偏差θ_e的振动振幅在不超过用户所设定的规定值例如允许值的范围内，将位置响应频率和速度响应频率最大化。

图2是表示图1的实施例中位置指令模式的生成流程图。

图3是表示用于反馈控制参数自动调整的位置指令模式的输出顺序中的转矩、速度和位置指令模式的波形图。

使用图3的波形图将图2的流程和所述位置指令模式自动生成机构进行具体地说明。在图2的流程中生成速度模式，该速度模式为以最大的转矩、且速度指令值不会饱和地旋转被指示的移动量(对电动机来说为旋转角度)θ_max，最终生成位置指令模式。此时，速度模式中不设恒定速度期间，进一步，其方针是尽可能将移动距离设定得短。由此，在位置指令模式中，可以包括更高频率成分。

在图2中，在自20开始流程，在处理21进行移动量θ_max的计算。前面叙述了移动量θ_max越短越好，但是，极端地将移动量θ_max设定得短时，存在与位置偏差θ_e相对于移动量θ_max的振动振幅的比例无关，其绝对值过小的情况。此时，所述振动振幅小于所述位置检测器5的分辨率，不能检测出振动。因此，由式(1)决定移动量θ_max。

(式1)

θ_max＝α·θ_vib ··················(1)

在(式1)中θ_vib是用户所设定的位置偏差θ_e的振动振幅的容许值。即，表示用于如果位置偏差θ_e的振动振幅小于θ_vib，则判断位置偏差θ_e为不振动的阈值。另外，α是用户设定的正的常数，表示移动量θ_max相对所述位置偏差θ_e的振动振幅的容许值θ_vib的比率。例如，如果设定α＝100，按θ_vib为移动量θ_max的1/100计算移动量θ_max，因此可以可靠地检测移动量θ_max的1/100以上的振幅的振动。通常，经验上设定α为100以上的值。

接着，在处理22中，由式(2)计算电动机控制装置和电动机的组合所决定的容许最大转矩值τ_max进行加速时的电动机理想最大速度ω_peak。

(式2)

${\mathrm{\ω}}_{\mathrm{peak}}=\sqrt{\frac{{\mathrm{\τ}}_{\max }\·{\mathrm{\θ}}_{\max }}{J}}............\left(2\right)$

但是，在式(2)中，τ_max是上述容许最大转矩值，θ_max是上述移动量，J是上述电动机、上述连接轴和上述驱动对象负载的惯性矩(moment)值合计后的合计惯性矩值。接着，在判断处理23中，比较上述电动机的理想最大速度ω_peak和电动机的容许最大速度ω_max，在理想最大速度ω_peak小于电动机容许最大速度ω_max时，进入处理24。处理24，为即使以容许最大转矩τ_max加速，也不会超过电动机的容许最大速度ω_max的情况。

图3(a)表示即使以允许的最大转矩τ_max进行加速，也不超过电动机允许的最大速度ω_max的情况。即，如上所述，首先，根据已设定的允许振动振幅θ_vib的α倍决定移动量θ_max。在该距离中以允许最大转矩τ_max加速，不设置恒速期间，立即以允许的最大转矩τ_max减速，则根据正负转矩41得到速度模式40，由此，得到移动量θ_max内的位置指令模式42。此时的电动机的理想最大速度ω_peak在不超过电动机的允许最大速度ω_max时，可以使用这样的速度模式40，因此，在处理24中，将最大速度设定为所述理想最大速度ω_peak，进入处理25。在处理25，由式(3)计算以允许最大转矩值τ_max加速到所述理想最大速度ω_peak的加减速时间t_a，进行设定后，进入26，处理结束。

(式3)

$t_a=\sqrt{\frac{J\·{\mathrm{\θ}}_{\max }}{{\mathrm{\τ}}_{\max }}}............\left(3\right)$

接着，为了便于判断，假定电动机的允许最大速度为极端小的情形，参照图3(b)进行说明。现在，通过假定，在所述判断处理23中，因为理想最大速度ω_peak大于电动机比较小的允许最大速度ω_max，因此进入处理27。处理27是以允许最大转矩τ_max加速时，超过电动机的允许最大速度ω_max的情况，无法如图3(b)所示，将最大速度设定为所述电动机的允许最大速度ω_max，进入处理28。即，速度模式为符号43所示，对其进行时间积分后的移动距离θ_SL不能达到所述移动量θ_max。在处理28，由式(4)计算以允许最大转矩值τ_max加速到电动机的允许最大速度ω_max的加减速时间t_b并设定后，进入处理26，结束处理。

(式4)

t_b＝J·ω_max/τ_max···········(4)

此时电动机的移动量θ_SL可以用式(5)表示。

(式5)

${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{SL}}={\left[\frac{{\mathrm{\ω}}_{\max }}{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{peak}}}\right]}^2\·{\mathrm{\θ}}_{\max }............\left(5\right)$

另外，此时，电动机所输出的转矩的大小τ_SL可以用下述式(6)表示，可知比允许最大转矩τ_max小。

(式6)

${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{SL}}={[\frac{{\mathrm{\ω}}_{\max }}{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{peak}}}]}^2\·{\mathrm{\τ}}_{\max }............\left(6\right)$

图4是第1实施例的反馈控制参数的自动调整流程图。使用该图，对反馈控制参数调整部14中的反馈控制参数的自动调整算法进行说明。在图4中，Fs_min表示用户所设定的最小速度响应频率，Fs_max表示用户所设定的最大速度响应频率，div_Fs是用户所设定的速度响应频率增量步长。在后述的调整时，表示将速度响应频率边以div_Fs步长从Fs_min增加到Fs_max，边进行调整。同样，Fp_min为用户设定的最小位置响应频率，Fp_max是用户设定的最大位置响应频率，div_Fp是用户设定的位置响应频率增量的步长。在后述的调整时，表示将位置响应频率边以div_Fp的步长从Fp_min增加到Fp_max，边进行调整。另外，θ_vib是用户所设定位置偏差θ_e振动振幅允许值。Fs是所述速度控制器10中所设定的当前的速度响应频率，Fp是所述位置控制器7中所设定的当前的位置响应频率。Fp_v0是振动界限的最大位置响应频率，记录位置偏差波形的振动振幅为允许值θ_vib以下的最大位置响应频率。Fs_v1是通过调整最终地求得的最佳速度响应频率，Fp_v1是通过调整最终地求得的最佳位置响应频率，flag_fpmax其为“1”时表示位置偏差波形的振动振幅在允许值θ_vib以下的状态下达到最大位置响应时的标志(flag)。

按照本流程图的调整的基本考虑方法，是可以在位置偏差波形不产生振动的范围内将位置响应频率和速度响应频率设定得尽可能高。另外，根据经验可知存在以下情形：在将位置响应频率徐徐升高的过程中，即使在位置偏差波形中产生振动，通过将速度响应频率稍微提高，可以降低所述位置偏差波形的振动。因此，充分利用该经验，在位置偏差波形存在振动时，将速度响应频率仅以div_Fs提高，进行所述振动的再评价。

接着，按顺序说明图4的流程图。在图4中，流程自处理50开始，在处理51实施变量的初始化。在初始化处理51中，在Fs中代入Fs_min，按照从所述最小速度响应频率Fs_min开始调整速度响应频率的方式进行设定。同样，将Fp中代入Fp_min，按照从所述最小位置响应频率Fp_min开始调整位置响应频率的方式进行设定。进而，振动界限的最大位置响应频率Fp_v0由最小位置响应频率Fp_min进行初始化，所述标志flag_fpmax由“0”进行初始化。接着，进入处理52，测定将在所述机构中生成的阶跃状的位置指令作为图1中的位置指令值θ_M ^*施加时的位置偏差θ_e的振动振幅。关于该位置偏差θ_e的振动振幅的测定机构在后面进行说明。接着，进入判断处理53，判断所述位置偏差θ_e的振动振幅是否在所述允许值θ_vib之下。如果在判断处理53中振动振幅在允许值θ_vib以下，则存在将位置响应频率进一步提高的余地，进入判断处理54。在判断处理54中，判断当前的位置响应频率Fp是否小于最大位置响应频率Fp_max，如果小于则进入处理55。在处理55中，将当前的位置响应频率Fp以位置响应频率增量步长div_Fp增加，进入到所述处理52。另一方面，在所述判断处理54中，在当前的位置响应频率Fp为最大位置响应频率Fp_max以上时进入处理56。在处理56中，将所述标志flag_fpmax设定为“1”，表示位置偏差波形的振动振幅以允许值θ_vib以下的状态达到最大位置响应，进入到判断处理57。在判断处理57中，判断当前的速度响应频率Fs是否小于最大速度响应频率Fs_max，如果小于则进入处理58。在处理58中，将当前速度响应频率Fs以速度响应频率增量步长div_Fs增加，边谋求位置偏差波形的振动振幅的降低，边进入所述处理52。在所述判断处理57中，在当前的速度响应频率Fs在最大速度响应频率Fs_max以上时，表示位置响应频率/速度响应频率一起，以位置偏差波形的振动振幅在允许值θ_vib以下的状态达到最大值，进入处理59。在处理59中，对于所述最佳速度响应频率Fs_v1和最佳位置响应频率Fp_v1，分别代入当前的速度响应频率Fs和当前的位置响应频率Fp之后，进入处理60而结束。

所述判断处理53中在振动振幅不在允许值θ_vib以下时，进入判断处理61。在判断处理61中，检验所述标志flag_fpmax，确认位置偏差波形的振动振幅是否以允许值θ_vib以下的状态达到最大位置响应。这里，在flag_fpmax不为0时，表示位置偏差波形的振动振幅在允许值θ_vib以下的状态，达到最大位置响应，然后，在位置偏差波形的振动振幅超过允许值θ_vib之前，提高速度响应频率，进入处理67。在处理67中，对于所述最佳速度响应频率Fs_v1，因为位置偏差波形的振动振幅设定为允许值θ_vib以下的条件，因此代入自所述当前的速度响应频率Fs中减去速度响应频率增量步长div_Fs后的值，进入处理60结束。在判断处理61中，在flag_fpmax＝0时，进入判断处理62，比较当前位置响应频率Fp和所述振动界限的最大位置响应频率Fp_v0。这里，“Fp＞Fp_v0”不成立时，表示当前的位置响应频率Fp不存在超过振动界限的最大位置响应频率Fp_v0的条件，进入所述处理67。在所述判断处理62中，在“Fp＞Fp_v0”成立时，进入判断处理63。在判断处理63中，判断当前的速度响应频率Fs是否小于最大速度响应频率Fs_max，如果小于进入处理64。在处理64中，将当前速度响应频率Fs增加速度响应频率增量步长div_Fs，谋求位置偏差波形的振动振幅的降低。进一步，将当前的位置响应频率Fp减少位置响应频率增量步长div_Fp，以使位置偏差波形的振动振幅必需为允许值θ_vib以下，进入处理65。在处理65中，记录当前的位置响应频率Fp作为振动界限的最大位置响应频率Fp_v0，将位置响应频率进一步提高进入所述处理52。在所述判断处理63中，在当前的速度响应频率Fs为最大速度响应频率Fs_max以上时，意味着当前的速度响应频率Fs不能增加到该值以上，进入处理66。在处理66中，对于所述最佳速度响应频率Fs_v1，代入当前的速度响应频率Fs。进一步，对于所述最佳位置响应频率Fp_v1，按照位置偏差波形的振动振幅必须在允许值θ_vib以下的方式，代入将当前的位置响应频率Fp减少位置响应频率增量步长div_Fp后的值，然后，进入处理60结束。

图5和图6是在第1实施例中的振动振幅与整定时间及超调量的测量处理的流程图。使用该流程，对在反馈控制参数调整部14和后述的位置反馈控制参数调整部17中测量必要的所述位置偏差波形的振动振幅、整定时间(setting time)、超调量的方法进行说明。在图5和图6中，timeout是用户设定整定监视超时时间，是位置偏差波形以零交叉点时刻作为开始的起点，仅在timeout中测量整定时间的调整参数。Posin_pls是用户设定的整定判断用偏差，在位置偏差的绝对值稳定为posin_pls以下时进行整定。另外，poserr是所位置偏差，poserr_work是振动与超调测量用位置偏差，阶跃状指令施加之后的位置差与电动机的旋转方向无关，是始终从正侧开始符号调整位置偏差poserr后的状态量。flag_poserr_plus是表示阶跃状位置指令施加之后的位置偏自正侧开始的标志，位置偏差从正侧开始时，设flag_poserr_plus＝1，位置偏差从负侧开始时，设flag_poserr_plus＝0。因而，如果flag_poserr_plus＝1则poserr_work＝poserr，如果flag_poserr_plus＝0则poserr_work＝-poserr。Poserr_min是位置偏差最小值，是阶跃状的位置指令变化结束之后，到整定时间的测量结束为止的期间，始终保持该时刻的所述poserr_work的最小值的变量。Poserr_vib是位置偏差中的振动振幅最大值，是从根据“poserr_work-poserr_min”算出的poserr_work的振动振幅中始终保持最大值的变量。flag_plsin是整定判断用偏差到达标志，如果位置偏差的绝对值在整定判断用偏差posin_pls以下，则设flag_plsin＝1，如果不是这样，则设flag_plsin＝0。flag_plsin_bk是整定判断用偏差到达标志上一次的值，是与上一次设定的flag_plsin同值的标志。time_s是测量经过时间，是以阶跃状的位置指令变化结束后作为起点的经过时间，time_w是整定监视经过时间，表示位置偏差波形以零交叉点时刻为起点开始的经过时间。St是整定时间，在位置偏差的绝对值每次自比整定判断用偏差posin_pls大的值开始变为posin_pls以下时，将测量经过时间time_s代St。由此，所述整定监视超时时间timeout如果设定得适当长，则在St中记录阶跃状的位置指令变化结束后开始到位置偏差最终整定为止所需要的时间。Over_shoot是超调量相对于电动机位置的位置指令值的超调量，整定后与所述poserr_min的符号相反值相等。

接着，按顺序对图5和图6的流程进行说明。在图5和图6中，流程自处理80开始，在判断处理81中确认位置指令值θ_M ^*的变化。这里，因为阶跃状位置指令被输入之前，位置指令无变化，所以重复执行判断处理81，但是输入阶跃状位置指令时，判断“位置指令值θ_M ^*存在变化”，进入判断处理82。在判断处理82中，判断位置指令是否恒定。这里，在阶跃状的位置指令完全上升后的时刻开始，位置指令为恒定，进入判断处理83。另一方面，在阶跃状指令上升中，重复执行所述判断处理82。在判断处理83中确认位置偏差poserr的正负，如果是正则进入处理84。在处理84中，将表示所述位置偏差poserr自正开始的标志flag_poserr_plus置为“1”，进入处理85。在处理85中，由位置偏差poserr初始化所述位置偏差最小值poserr_min进入到初始化处理86。在所述判断处理83中，如果位置偏差poserr为负则进入处理87，将表示所述位置偏差poserr自正开始的标志flag_poserr_plus置为“0”，进入处理88。在处理88中，将所述位置偏差最小值poserr_min用位置偏差poserr的符号相反值-poserr进行初始化，进入到初始化处理86。初始化处理86中，将位置偏差中的振动振幅最大值poserr_vib、测量经过时间time_s、整定监视经过时间time_w、整定判断用偏差到达标志上一次值flag_plsin_bk用零进行初始化，进入到处理90。在处理90中，测量经过时间time_s加1，进入判断处理91。在判断处理91中，位置偏差poserr的绝对值如果在整定判断用偏差posin_pls以下，则进入到处理92，整定判断用偏差到达标志flag_plsin置为1，进入到判断处理93。在判断处理93中，判断整定判断用偏差到达标志上一次值flag_plsin_bk是否为零，如果flag_plsin_bk＝0，进入到处理95，整定时间St记录测量经过时间time_s进入到处理95。在处理95中，对下一次位置偏差判断处理91中具备的、整定判断用偏差到达标志上一次值flag_plsin_bk代入本次的整定判断用偏差到达标志flag_plsin的值，进入到判断处理97。在所述判断处理91中，如果位置偏差poserr的绝对值不是整定判断用偏差posin_pls以下时，进入处理96，将整定判断用偏差到达标志flag_plsin置为“0”，进入到所述处理95。另外，在所述判断处理93中，如果flag_plsin_bk＝1，则因为已经整定，不必将整定时间St更新，进入所述处理95。另外，在判断处理97中，检验表示所述位置偏差从正值开始的标志flag_poserr_plus。如果flag_poserr_plus＝1，位置偏差从正值开始，将位置偏差poserr直接代入所述振动/超调测量用位置偏差poserr_work，进入到判断处理99。在判断处理97中，如果flag_poserr_plus＝0，则位置偏差从负值开始，将位置偏差poserr的符号相反值-poserr代入所述振动/超调测量用位置偏差poserr_work，进入到判断处理99。在判断处理99中，判断振动/超调测量用位置偏差poserr_work是否为位置偏差最小值poserr_min以下。如果是其以下，则进入处理101，用当前的振动/超调测量用位置偏差poserr_work更新位置偏差最小值poserr_min，进入到判断处理102。在所述判断处理99中，振动/超调测量用位置偏差poserr_work如果不在位置偏差最小值poserr_min以下时，不必更新位置偏差最小值poserr_min，进入到判断处理12。在判断处理102中，比较到此之前测量的位置偏差中的振动振幅最大值poserr_vib和“poserr_work-poserr_min”。而且，poserrr_vib一方小的情况下，用“poserr_work-poserr_min”更新poserr_vib进入到判断处理104。在所述判断处理102中在poserrr_vib一方大的情况下，不更新poserr_vib，进入到判断处理104。在判断处理104中，为了检测出位置偏差进行了零交叉，评价位置偏差最小值poserr_min是否在零以下。这里，如果poserr_min≤0，则判断过去位置偏差进行了零交叉。进入到处理105。在处理105中，将表示位置偏差波形最初零交叉的时刻作为起点的经过时间的整定监视经过时间time_w加1，进入判断处理106。在判断处理104中，poserr_min≤0不成立时，判断位置偏差波形尚未进行过一次零交叉，进入到处理90。在断处理106中，比较将阶跃状的位置指令变化结束之后作为起点的整定监视经过时间time_w和整定监视超时时间timeout，如果time_w≥timeout，则进入到应该将整定监视结束的处理107。另一方面，在所述判断处理106中，在time_w≥timeout不成立时，进入到应该继续整定监视的处理90中。在所述处理107中，设定位置偏差最小值poserr_min的符号相反值-poserr_min为超调量over_shoot，进入处理108，结束测量所述位置偏差波形的振动振幅、整定时间、超调量的处理。

图7是说明第一实施例中的振动振幅/整定时间/超调量的测量方法的说明波形图，使用各部状态量的波形，用具体例表示图5和图6的流程结果。在图7中，波形120是位置指令值θ_M ^*，波形121是位置偏差poserr和振动/超调测量用位置偏差poserr_work。波形122是整定判断用偏差到达标志flag_plsin、波形123是位置偏差最小值poserr_min，波形124是poserr_work-poserr_min。另外，各个波形的横轴是测量经过时间time_s，将表示位置指令的波形120完全上升的时刻设为time_s＝0。因为此时位置指令波形120变换为正方向，因此time_s≥0，poserr_work与位置偏差poserr相等。这里，如果位置指令波形120变化为负方向，表示poserr_work的波形121不变，只是将位置偏差poserr的波形121相对时间轴线对称地变换后的波形。另外，如果在表示poserr_work的波形121存在于曲线中的-posin_pls到posin_pls之间，则表示整定判断用位置偏差到达标志flag_plsin的波形12取“1”，除此之外，取“0”。如该例所示，在位置偏差波形为振动的情况下，整定判断用偏差到达标志flag_plsin多次反复取“0”和“1”之后，尤其，如果整定监视超时时间timeout设定得足够长，则最终将落于“1”。另外，在每个整定判断用偏差到达标志flag_plsin的上升沿(箭头)用测量经过时间time_s更新整定时间St。整定监视经过时间time_w是用于测量上述整定监视超时时间timeout的经过时间，如图中时间轴125所示，以位置偏差波形121初次零交叉后的时刻作为起点。这样，与测量经过时间time_s不同，重新设定以位置偏差波形121初次零交叉后的时刻作为起点的整定监视经过时间time_w。其理由是自位置偏差波形零交叉后的时刻开始到整定为止所需要的时间不太受位置响应频率或速度响应频率这样的控制参数的影响。由此，在用户的整定监视超时时间timeout的设定时，不必考虑位置响应频率或速度响应频率这样的控制参数，仅设定为一定值，就可以正确测定整定时间St。另外，波形123，是位置偏差最小值poserr_min，如果与振动/超调测量用位置偏差进行比较，则容易明白，但其表示poserr_work中的各时刻的最小值。另外，波形124为poserr_work-poserr_min，是仅提取出振动/超调测量用位置偏差poserr_work中所包括的振动成分后的波形。如果poserr_work是不伴随振动逐渐衰减的波形，poserr_work-poserr_min始终为零这样是可以理解的。另外，最终求得的位置偏差中振动最大值poserr_vib是波形124的峰值保持值。

如以上所述，通过使用图5和图6的流程，可以测量反馈控制参数调整部14中所需要的所述位置偏差波形的振动振幅、整定时间、超调量。另外，即使在后述的第2实施例的位置前馈控制参数调整部17中，也可以利用上述位置偏差波形的振动振幅、整定时间、超调量。

(实施例2)

图8是包括本发明第2实施例的电动机控制装置的前馈控制参数的自动调整机构的控制方框图。在第2实施例中，除了图1的反馈控制参数的自动调整还进行位置前馈控制参数的自动调整。在图8中，与图1相同的功能部赋予相同的符号，从而避免重复说明。7是对应位置偏差θ_e输出位置控制器输出信号ω_FB ^*的位置控制器，15是输入位置指令值θ_M ^*输出位置前馈控制器输出信号ω_FF ^*的位置前馈控制器。其输入输出关系在拉普拉斯算子作为s时，使用作为控制器参数的前馈增益Kff和前馈时间常数Tff，可以用式(7)表示。

(式7)

$w_{\mathrm{FF}}^{*}=\frac{\mathrm{Kff}{\·\mathrm{\θ}}_M^{*}}{1+s\·\mathrm{Tff}}............\left(7\right)$

17与图1的14相同，除了自动调整位置控制器7和速度控制器10的参数之外，还是自动调整位置前馈控制器15中的前馈增益Kff和时间常数Tff的控制参数调整部。因此，作为在14的基础上附加的功能，输入位置偏差θ_e，输出位置指令值θ_M ^*和位置前馈控制器15中所设定的前馈增益Kff和前馈时间常数Tff。另外，在控制参数调整部17的内部，还具有将后述的位置前馈控制参数的自动调整算法和用户预先登录的多个位置指令模式依次作为位置指令值θ_M ^*输出的功能。其基本动作，对于多个位置指令模式的全体进行实际的运转动作，关于所有的位置指令模式满足超调量不超过允许值的条件，且，将特定的位置指令模式中的整定时间最小化。此时，进行位置前馈控制器的前馈增益Kff和前馈时间常数Tff的自动搜索。

接着，具体说明前馈增益Kff的自动调整方法，首先参照图9说明该方法。

图9是图8的实施例中的前馈增益和整定时间及超调量的关系说明图，该图(a)，是前馈增益和整定时间的关系，该图(b)是表示前馈增益和超调量的关系。图9(a)中，横轴是前馈增益Kff，纵轴是整定时间，基本上表示了前馈增益Kff越大整定时间越小的趋势。如图所示，表示了如果前馈增益Kff在某个值以上时，整定时间急剧增长。另一方面，在图9(b)中，横轴是前馈增益Kff，纵轴是超调量，前馈增益Kff小，完全不能产生超调。但是，前馈增益Kff达到某个值以上时，开始产生超调，以后，其发生量关于Kff单调增加。

以上，根据图9(a)、(b)，在超调量为零或非常小时，可以说前馈增益Kff设定得大的一方整定时间短。另外，根据将前馈增益Kff设定得越大超调量越大可知：为了使整定时间最小化，将前馈增益Kff在超调量不超过允许值得范围内最大化即可。

因而，在以下的说明处理流程中，关于预先登录的所有位置指令模式，进行满足超调量不超过允许值的条件的最大前馈增益Kff的搜索。

图10是第2实施例中的前馈增益Kff的自动调整法的处理的流程图。另外，关于前馈时间常数Tff的自动调整法，在其调整过程中，因为需要前馈增益kff的自动调整，所以在后面进行说明。

在图10中，Kff_ini是用户设定的前馈增益初始值，dmax_Kff是用户设定的前馈增益搜索最大步长(step)，dmin_Kff是用户设定的前馈增益搜索最小步长。Kff是设定在位置前馈控制器15中的当前的前馈增益，div_Kff是当前前馈增益搜索步长，Kff_bd是最终要求得的极限前馈增益。在后述的调整时，自Kff＝Kff_ini开始搜索，Kff＝Kff_ini超调量如果小于允许值，将Kff以dmax_Kff的步长增加。另外，Kff＝Kff_ini，如果超调量在允许值以上，则将Kff以dmax_Kff的步长减少。进而，在上述dmax_Kff步长的Kff的更新中，超调量自小于允许值变化到允许值以上，或者，超调量自允许值以上变化为小于允许值时，实施以下处理。即，边将上述当前的前馈增益搜索步长div_Kff减半，边进行Kff的增减搜索处理，直至div_Kff小于前馈增益搜索最小步长dmin_Kff为止。

接着，根据图10的流程顺序进行说明。在图10中，自150开始流程，在初始化处理151中将当前前馈增益Kff设定为前馈增益初始值Kff_ini。而且，当前的前馈增益搜索步长div_kff设定为前馈增益搜索最大步长dmax_Kff，进入到处理152。在处理152中，执行用户预先登录的所有位置指令模式的运转，在每个运转中由上述机构测量整定时间、超调量，进入到判断处理153。在所述判断处理153中，对各个运转模式的超调量进行评价，在任一个运转模式的超调量为允许值以上的情况下，进入到处理154。在处理154中，当前的前馈增益Kff减少当前的前馈增益搜索步长div_Kff之后，进入到处理155。在处理155中，与上述处理152同样进行用户预先登录的所有位置指令模式的运转，在每个运转中测量整定时间、超调量，进入到判断处理156。在所述判断处理156中，进行各运转模式的超调量的评价，在所有的运转模式的超调量小于允许值时，进入到处理157。另一方面，在所述判断处理156中，任一运转模式的超调量在允许值以上时，进一步以减少当前前馈增益Kff为目的，进入到所述处理154。在所述处理157中，作为所有的运转模式的超调量小于允许值的最大Kff的候补之一，以当前的前馈增益Kff更新极限前馈增益Kff_bd，进入到处理158。在处理158中，考虑后面的流程，将当前的前馈增益Kff加上当前的增益搜索步长div_Kff，重新设定任一运转模式中的超调量达到允许值以上的条件，进入到处理159。在所述判断处理153中，在所有运转模式中的超调量小于允许值时，进入到处理160。在所述处理160中，作为所有的运转模式的超调量小于允许值的最大Kff的候补之一，以当前的前馈增益Kff更新极限前馈增益Kff_bd，进入到处理161。在所述处理161中，将当前的前馈增益Kff加上当前前馈增益搜索步长div_Kff之后，进入到处理162。在处理162中，进行与所述处理155同样的用户预先登录的所有位置指令模式的运转，在每个运转中测量整定时间、超调量，进入到判断处理163。在所述判断处理163中，进行各运转模式的各个超调量的评价，在任一个的运转模式的超调量达到允许值以上时，进行所述处理159。另一方面，在所述判断处理163中，在所有的运转模式中的超调量均小于允许值时，进一步以增加当前的前馈增益kff为目的，进入所述处理160。接着所述处理159的流程，边将所述当前的前馈增益搜索步长div_Kff减半边进行增减Kff的搜索处理，在处理159中，将所述当前的前馈增益搜索步长div_Kff减半，进入到判断处理165。在所述判断处理165中，判断当前的前馈增益搜索步长div_Kff的大小是否为前馈增益搜索最小步长dmin_Kff以上。而且，如果是其以上，则进入到处理166，如果小于其则进入到176，结束前馈增益Kff的搜索处理。在处理166中，将当前的前馈增益Kff减少当前的前馈增益搜索步长div_Kff后，进入到处理167。在处理167中，与所述处理162同样进行用户预先登录的所有位置指令模式的运转，测量各个运转中的整定时间、超调量，进入到判断处理168。在所述判断处理168中，进行各个运转模式的超调量评价，在所有的运转模式的超调量小于允许值时，进入到处理169。另一方面，在所述判断处理168中，任一运转模式的超调量达到允许值以上时，进一步以减少当前的前馈增益Kff为目的，进入到所述处理159。在所述处理169中，作为所有运转模式的超调量小于允许值的最大Kff的候补之一，用当前的前馈增益Kff更新极限前馈增益Kff_bd，进入到处理170。在所述处理170中，将所述当前的前馈增益搜索步长div_Kff减半，进入到判断处理171。在所述判断处理171中，判断当前前馈增益搜索步长div_Kff的大小是否为前馈增益搜索最小步长dmin_Kff以上。而且，如果是其以上进入到处理172，如果小于则进入到176，结束前馈增益Kff的搜索处理。在处理172中，将当前前馈增益Kff加上当前的前馈增益搜索步长div_Kff之后，进入到处理173。在处理173中，与所述处理167同样，进行用户预先登录的所有位置指令模式的运转，在每个运转中，测量整定时间、超调量，进入到判断处理174。在所述判断处理174中，进行各个运转模式的超调量的评价，在任一个运转模式的超调量达到允许值以上时，进一步以减少当前前馈增益Kff为目的，进入到处理159。另一方面，在所述判断处理174中，作为所有运转模式的超调量小于允许值的情况下，进入处理175。在所述处理175中，以当前的前馈增益更新极限前馈增益Kff_bd，作为所有的运转模式的超调量小于运行值的最大Kff的候补之一，进一步以增加当前的前馈增益Kff为目的，进入到所述处理170。

以上，如果使用图10的流程，则关于预先登录的所有位置指令模式，找出满足超调量不超允许值的条件的最大前馈增益Kff，作为极限前馈增益Kff_db。另外，此时的整定时间如果超调量的允许值足够小则为最小。另外，所述的图9(a)、(b)具体的表示了以图10的流程进行的调整过程。此时的各个调整参数Kff_ini＝0.10，dmin_Kff＝0.005，dmax_Kff＝0.10，超调量允许值＝2[pulse]。按图9中的(1)到(6)的顺序进行搜索，最终在处理170中，置位div_Kff＝0.003125。因此，在接下来的判断处理171中为“否”，进入到结束。

图11是第2实施例中的前馈时间常数和极限前馈增益Kff_db和整定时间的关系的说明图。说明了该图(a)所示的前馈时间常数和极限前馈增益(最大值)中的整定时间的关系和、该图(b)所示的前馈时间常数和极限前馈增益的关系。

图11(a)横轴是前馈时间常数Tff，纵轴是极限前馈增益的整定时间，图11(b)横轴是前馈时间常数Tff，纵轴是前馈增益。另外，作为各个曲线的参数，选择三种不同的位置指令模式。这里，所谓的极限前馈增益Kff_db是关于各位置指令模式，满足超调量不超过允许值的条件的最大前馈增益Kff。具体地说，图11(b)的各个波形上的数值，以将前馈时间常数Tff固定的条件下，将所述图10的流程对于各个单独的位置指令模式执行，而求得的数值。图11(a)的各个波形上的数值，是记录这样求得的极限前馈增益Kff_bd中的整定时间St_bd的数值。这里，根据图11(a)、(b)可知，赋予最小的整定时间的最佳前馈时间常数根据位置指令模式而异。例如，根据图11(a)，位置指令模式1的最佳前馈时间常数约为5ms，位置指令模式2和位置指令模式3的最佳前馈时间常数分别为9ms、10ms。另外，图1(b)表示极限前馈增益Kff_db也根据位置指令模式而不同。

如以上具体例所示，最佳前馈时间常数和极限前馈增益Kff_bd，根据位置指令模式而变化。因此，在位置前馈控制参数调整时，使用用户实际使用的位置指令模式而实施。另外，对于多个的位置指令模式，在决定合适的位置前馈控制参数时，特别是用户本人可以指定整定时间最小化的位置指令模式。而且，找到实现在该位置指令模式的整定时间最小化的前馈时间常数。

图12～图14是基于以上所示的想法的极限前馈增益Kff_bd搜索流程图。另外，本流程中，为了高效地保存与评价极限前馈增益Kff_bd时的参数设定值和整定时间测定结果，使用由图15所示的data[0]、data[1]、data[3]3个结构体型要素构成的结构体排列型的数据结构。

图15是最佳前馈时间常数Tff_opt搜索用数据结构说明图，使用由data[0]、data[1]、data[3]3个结构体型要素构成的结构体排列型的数据结构。另外，结构体的要素为以下四个。首先是前馈时间常数Tff，接着是该Tff中的极限前馈增益Kff_bd。进而是该Tff、Tff_bd中的相对于优先位置指令模式的整定时间St_bd，最后是指示排列号码的下一个数据的索引nest，该排列号码是保存与该Tff中的次小的Tff相关的数据的排列号码。Sm_index，是表示在所述结构体排列data[0]、data[1]、data[2]内，哪一个号码的排列中保存与当前最小的Tff相关的数据的最小Tff数据指示索引。另外，在以下，对各个结构体要素的参照机构，与C语言的描述同样进行说明。例如，参照结构体排列data[1]的要素St_bd时，描述为data[1].St_bd。另外，如图15所示，在data[0].next＝1时，即使为data[data[0].next].St_bd也可以参照data[1]的要素St_bd。

在图12～14的流程中，Tff_ini是用户设定的前馈时间常数初始值，dmin_Tff是用户设定的前馈时间常数搜索最小步长。另外，dmax_Tff是用户设定的前馈时间常数搜索最大步长，Tff是位置前馈控制器15中设定的当前前馈时间常数，div_Tff是当前的前馈时间常数搜索步长。进一步，Tff_opt是最终要求得的最佳前馈时间常数，Kff_opt是最佳前馈增益，与最佳前馈时间常数Tff_opt中的极限前馈增益Kff_bd相等。另外，dat_count是初始取得数据数量计数，用于确定与Tff相关的取得数据数量存在3点的计数，data[]和sm_index如上所述。

接着，边参照图16边说明本流程的最佳前馈时间常数Tff_opt的搜索概要。

图16是最佳前馈时间常数Tff_pot搜索过程说明图。在图中，横轴为前馈时间常数Tff，纵轴是对于该前馈时间常数Tff中的极限前馈增益Kff_bd中的优先位置指令模式的整定时间St_bd。另外，在图16所示的例子中，设Tff_ini＝Tff_1。在该流程中，边经常评价与Tff有关的3点数据，边决定应该搜索的Tff。因此，首先将Tff＝Tff_1的数据(1)作为起点，以dmax_Tff间隔取得数据(2)、数据(3)。接着，评价数据(1)、(2)、(3)，这些St_bd关于Tff单调减少，因此，期待St_db进一步减少，在数据(3)的延长上得到数据(4)，丢弃溢出数据(1)。接着，评价数据(2)、(3)、(4)，因为这些St_bd关于Tff向下凸起，因此最佳前馈时间常数Tff_opt位于“数据(2)和数据(3)之间”或“数据(3)和数据(4)之间”的任一之中。该时刻，不能断定Tff_opt存在于哪一侧，但是比较两端的数据(2)和数据(4)的St_bd，搜索小的一侧。因而，取得数据(3)和数据(4)的中点数据(5)，丢弃数据(2)。接着，评价数据(3)、(5)、(4)，因为这些St_bd关于Tff向下凸起，与上述同样比较数据(3)和数据(4)的St_bd，取得小的一侧数据(6)，丢弃数据(4)。接着，评价数据(3)、(6)、(5)，因为这些St_bd关于Tff单调减少，因此在数据(5)的延长上取得数据(7)，丢弃溢出数据(3)。这里，评价数据(6)、(5)、(7)，这些St_bd关于Tff向下凸起。但是，进行进一步搜索，使当前的前馈时间常数搜索步长div_Tff小于用户所设定的前馈时间常数搜索最小步长dmin_Tff。因而，结束搜索，该时刻的最小点的数据(5)的Tff作为最佳前馈时间常数Tff_pot。以上，边参照图16边说明图12～14所示的流程的搜索概要。

接着，按顺序说明图12～14的流程。首先在200开始流程。在初始化处理201中，将当前的前馈时间常数Tff设定为前馈时间常数初始值Tff_ini，将当前的前馈时间常数搜索步长div_Tff设定为前馈时间常数搜索最大步长dmax_Tff。另外，将所述结构体排列data[]的队列按照存储的Tff小的顺序初始化为data[0]、data[1]、data[2]。因此，将以下的数据指示索引next设为data[0].next＝1、data[1].next＝2、data[2].next＝0，进一步，将最小Tff数据指示索引sm_index设为sm_index＝0。另外，为了将当前的取得数据数量设为零，设初始取得数据数量计数dat_count＝0，进入到处理202。在处理202中，实施上述图10的极限前馈增益Kff_bd搜索流程，进入到处理203。在处理203中，在data[dat_count].Tff中保存当前前馈时间常数Tff，在data[dat_count].kff_bd中保存当前的Tff中的极限前馈增益Kff_db。另外，在data[dat_count].St_bd中保存对于当前的Tff和Kff_bd中的优先位置指令模式的整定时间St_bd，进入到判断处理204。在判断处理204中，评价初始取得数据数量计数dat_count的值，如果关于Tff的数据的数量为3点则进入到判断处理205，如果数据数量没有3点，则入到处理206。在处理206中，当前的前馈时间常数Tff加上当前前馈时间常数搜索步长div_Tff，将初始取得数据数量计数dat_count的值加1，进入到判断处理202。在所述判断处理205中，判断对于优先位置指令模式的整定时间St_bd关于前馈时间常数Tff是否向下凸起。这里的处理，具体地说，如果按照以下那样，则判断向下凸起，进入到处理207。即data[sm_index].St_bd＞data[data[sm_index].next].St_bd、且data[data[data[sm_index].next].next].St_bd＞data[data[sm_index].next].St_bd。在处理207，将当前前馈时间常数搜索步长div_Tff减半，进入到判断处理208。在所述判断处理208中，判断当前前馈时间常数搜索步长div_Tff的大小是否为前馈时间常数搜索最小步长dmin_Tff以上，如果是其以上，进入到判断处理209，如果比其小则进入到处理210。在所述判断处理209中，在3点数据之内，比较对于最小Tff中的优先位置指令模式的整定时间St_bd和最大Tff中的St_bd的大小关系。

具体地说，判断data[sm_index].St_bd＞data[data[data[sm_index].next].next].St_bd是否成立，在成立时，进入到处理212。在处理212中，为了在第二大的Tff和最大的Tff的中心取得新数据，将Tff设为第二大的Tff和div_Tff相加后的值。具体地说，用data[data[sm_index].next].Tff+div_Tff更新当前前馈时间常数Tff，进入到处理213。在处理213，实施所述的图10的极限前馈增益Kff_bd搜索流程，进入到处理214。在处理214中，由所述处理213取得的新数据改写更新保存了与当前最小的Tff相关的数据后的排列要素。因此，将当前的前馈时间常数Tff保存在data[sm_index].Tff中，将当前的Tff中极限前馈增益Kff_bd保存在data[sm_index].Kff_bd中。而且，将对于当前的Tff和Kff_bd中的优先位置指令模式的整定时间St_bd保存在data[sm_index].St_bd。进而，修正下一个数据指示索引next的混乱，该下一个数据指示索引next为由今后的第二大的Tff相关数据的新数据更新保存有与至今最小的Tff相关的数据的排列要素的数据指示索引。具体地说，将data[sm_index].next的值暂时存在变量tmp之后，用data[data[sm_index].next].next更新data[sm_index].next。另外，用sm_index更新data[data[sm_index].next].next，用所述暂时变量tmp的值更新data[data[data[sm_index].next].next].next。最后，用所述暂时变量tmp的值更新sm_index，进入所述判断处理205。在所述判断处理209中，在data[sm_index].St_bd＞data[data[data[sm_index].next].next].St_bd不成立的情况下，进入到处理215。在处理215中，为了在最小的Tff和第二大的Tff的中心取得新数据，将Tff设为从第二大的Tff减去div_Tff后的值。具体地说，用data[data[sm_index].next].Tff-div_Tff更新当前前馈时间常数Tff，进入到处理216。在处理216，实施所述的图10的极限前馈增益Kff_bd搜索流程，进入到处理217。在处理217中，为了由处理216取得的新数据改写更新保存了与当前最大的Tff相关的数据后的排列要素，将当前的前馈时间常数Tff保存在data[data[data[sm_index].next].next].Tff。而且，将当前的Tff中极限前馈增益Kff_bd保存在data[data[data[sm_index].next].next].Kff_bd。而且，将对于当前的Tff和Kff_bd中的优先位置指令模式的整定时间St_bd保存在data[data[data[sm_index].next].next].Kff_bd。进而，修正下一个数据指示索引next的混乱，该下一个数据指示索引next为由今后的第二大的Tff相关数据的新数据更新保存有与至今最大的Tff相关的数据的排列要素的数据指示索引。具体地说，将data[sm_index].next的值暂时存在变量tmp之后，用data[data[sm_index].next].next更新data[sm_index].next。另外，用data[data[data[sm_index].next].next].next更新data[data[sm_index].next].next。并且用所述暂时变量tmp的值更新data[data[data[sm_index].next].next].next，进入所述判断处理205。在所述判断处理208中，在div_Tff≥dmin_Tff不成立时，进入处理210。在处理210中，在最佳前馈时间常数Tff_opt中设置作为第二大Tff的data[data[sm_index].next].Tff。而且，在最佳前馈增益Kff_opt设置作为第二大的Tff中的极限前馈增益Kff_bd的data[data[sm_index].next].Kff_bd，进入到结束状态211。另一方面，在所述判断处理205中，判断对于优先位置指令模式的整定时间St_bd关于前馈时间常数Tff是否向下凸。这里，如果data[sm_index].St_bd＜data[data[sm_index].next].St_bd＜data[data[data[sm_index].next].next].St_bd则判断为单调增加，进入到处理219。在处理219中，因为单调增加，所以期待St_bd的减少，在最小Tff数据的延长上取得新数据。具体地说，用data[sm_index].Tff-div_Tff更新当前的前馈时间常数Tff，进入到处理220。在处理220中，实施所述的图10的极限前馈增益Kff_bd搜索流程，进入到处理221。在处理221中，用在所述处理220所取得的新数据改写更新保存了与当前最大的Tff相关的数据的排列要素。因此，当前的前馈时间常数Tff保存在data[data[data[sm_index].next].next].Tff。而且将当前的Tff中极限前馈增益Kff_bd保存在data[data[data[sm_index].next].next].Kff_bd。另外，将对于当前的Tff和Kff_bd中的优先位置指令模式的整定时间St_bd保存在data[data[data[sm_index].next].next].St_bd。进一步，执行最小Tff数据指示索引sm_index的更新，该最小Tff数据指示索引为在保存着至今最大的Tff相关的数据的排列要素中改写更新与最小的Tff相关的数据的最小Tff数据指示索引。即，通过data[data[sm_index].next].next的代入而执行，进入到所述判断处理205。在所述判断处理218中没有判断为单调增加时，认为单调减少，进入到处理222。在处理222中，因为是单调减少，期待St_bd的进一步减少，在最大Tff数据的延长上取得新数据。具体地说，用data[sm_index].Tff+3×div_Tff更新当前的前馈时间常数Tff，进入到处理223。在处理223中，实施所述的图10的极限前馈增益Kff_bd搜索流程，进入到处理224。在处理224中，用在所述处理223所取得新数据改写更新保存了与当前最小的Tff相关的数据的排列要素。因此，将当前的前馈时间常数Tff保存在data[sm_index].Tff，将当前的Tff中极限前馈增益Kff_bd保存在data[sm_index].Kff_bd。另外，将对于当前的Tff和Kff_bd中的优先位置指令模式的整定时间St_bd保存在data[sm_index].St_bd中。进一步，执行最小Tff数据指示索引sm_index的更新，该最小Tff数据指示索引为在保存着至今最小的Tff相关的数据的排列要素中改写更新与最大的Tff相关的数据的最小Tff数据指示索引。即通过data[sm_index].next的代入而执行，进入到所述判断处理205。

这样，对于预先登录的所有位置指令模式，将超调量抑制在规定(允许)值以内的同时，可以进行使指定的特定的位置指令模式的整定时间最小化的位置前馈控制参数的自动搜索。

另外，在处理203、处理214、处理217、处理221、处理224中，在data[].St_bd中设置对于优先位置指令模式的整定时间St_bd，但是，也可以在评价的所有位置指令模式之内设置最长的整定时间。

接着，在图17、18中表示调整参数设定画面的实施例。

图17是在本发明的第1实施例的反馈控制参数自动调整时，用户输入调整条件的个人计算机的画面构成例。在图17中的各个输入项目与所述的各个调整参数对应，例如，290与最小位置响应频率Fp_min对应，291与最大位置响应频率Fp_max对应，292与位置响应频率增量步长div_Fp对应。另外，293与最小速度响应频率Fs_min对应，294与最大速度响应频率Fs_max对应，295与速度响应频率增量步长div_Fs对应，296与位置偏差θe的振动振幅允许值θ_vib对应，297与整定监视超时时间timeout对应。另外，为了在用户侧能选择自动生成阶跃状的位置指令还是手动设定，设置排他选择检验框(box)298、299。这里，在选择298时，执行图2的流程所示的处理，自动设定位置指令模式。另一方面，在选择299时，由用户本人设定加减速时间300、移动距离301、最大速度302的各个项目，需要决定位置指令模式。

图18是在本发明的第2实施例中的位置前馈控制参数自动调整时，用户输入调整条件的个人计算机画面构成例。在图18中的各个输入项目，与所述各个调整参数相对应，例如，311与前馈增益搜索最小步长dmin_Kff对应，312与前馈增益搜索最大步长dmax_Kff对应。另外，314与前馈时间常数初始值Tff_ini对应，316与相同的时间常数搜索最小步长dmin_Tff对应，317与同样的时间常数搜索最大步长dmax_Tff对应，318与整定监视超时时间timeout对应。

另外，320到324分别为位置指令模式1到位置指令模式5的调整条件设定画面，可以通过鼠标点击用320到324编号表示的模式名称的标记部分而展开该模式的设定画面。另外，图18中，是位置指令模式1的设定画面展开后的状态，但其他的位置指令模式的设定画面也是同样构成。因而，在300中设定该位置指令模式中的加减速时间，在301中设定该位置指令模式的移动距离，在302中设定该位置指令模式中的最大速度，决定该位置指令模式。另外，325与该位置指令模式中的超调量的允许值相对应，326与该位置指令模式中的整定判断用偏差posin_pls相对应。校验框327用于设定是否使用该位置指令模式的调整。另外，为了设置有无位置前馈时间常数调整的实施，设置选择项目313。313的选择项目中，存在“调整”和“不调整”，选择“不调整”时，执行图10的流程，对于当前的位置前馈时间常数，只调整位置前馈增益。另一方面，在选择“调整”时，执行图12～14的流程，对位置前馈增益/时间常数双方进行调整。另外，为了指定将整定时间最小化的最优先位置指令模式，设定选择项目319。在313的选择项目中，可以从用所述检验框327附加校验的位置指令模式和“整定时间最大模式”当中选择一个。

图19是可以采用第1实施例、第2实施例中通用的本发明的电动机控制装置的整体系统构成图。在图19中，341是滚珠丝杠(ball screw)单元，342是电动机，343是电动机343的位置检测器，345是搭载负载344的滑动器(silder)，339是伺服放大器，346是将电动机342的位置检测信号传送到伺服放大器339的电缆。另外，347是自伺服放大器339供给电动机342驱动电力的电缆，349是对伺服放大器供给电源的电缆。352是在反馈控制参数和位置前馈控制参数的自动调整时，用户输入调整条件的个人计算机，353是用于将来自个人计算机352的调整条件传送到伺服放大器339的通信电缆。

接着，说明所述第1实施方式、第2实施方式的说明中所使用的图1、图8的符号和图19中符号之间的对应关系。电动机1与342对应，位置检测器5与343对应，负载2与344和345对应，驱动轴3与滚珠丝杠单元341内部的滚珠丝杠对应。另外，接下来的构成要素包含在伺服放大器339中。即电力变换器4、减法器6、位置控制器7、速度运算器8、减法器9、速度控制器10、电流检测器11、减法器12以及电流控制器13等通常的控制装置。另外，除根据本发明附加的反馈控制参数调整部14或17以外，位置前馈控制器5、加法器16等也都包含在伺服放大器339中。

Claims (24)

1、一种电动机控制装置的自动调整方法，该电动机控制装置具备：通过连接轴与驱动对象负载结合的电动机，驱动所述电动机的电力变换器，按照位置指令值和所述电动机的位置检测值之间的偏差输出速度指令值的位置控制器，按照所述速度指令值和电动机的速度检测值的偏差输出转矩电流指令值的速度控制器，按照所述转矩电流指令值和供给到所述电动机的转矩电流检测值之间的偏差调整所述电力变换器的输出电流的电流控制器，该电动机控制装置的自动调整方法的特征在于，具有：

生成连续变化的调整运转用的位置指令模式作为所述位置控制器的位置指令值的步骤；及

将该位置指令模式作为所述位置控制器的位置指令值提供时，在位置偏差波形的振动振幅不超过规定值的范围内，增加所述位置控制器和/或所述速度控制器的响应频率的步骤。

2、根据权利要求1所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

还具有：基于包括所述电动机和所述连接轴和所述驱动对象负载的驱动系统的合计惯性矩值，决定所述位置指令模式连续变化的变化程度的步骤。

3、根据权利要求1所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

所述位置指令模式的变化程度，按照电动机的速度不超过其允许最大速度的方式决定。

4、根据权利要求1所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

设定作为所述位置指令模式的最终值的位置指令所引起的移动量，作为所述位置偏差波形的振动振幅的允许值的函数。

5、根据权利要求1所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

按照所述位置指令模式的全部期间实质上为电动机的加速期间和减速期间之和的方式生成所述位置指令模式。

6、根据权利要求1所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

按照用户的选择输入切换自动生成所述位置指令模式的功能和手动设定的功能。

7、根据权利要求1所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

在所述位置偏差波形的振动振幅处于减少趋势时，保持该波形的低位，在所述位置偏差波形的振动振幅处于增加趋势时，保持该波形的高位，计算所述位置偏差波形的振动振幅。

8、根据权利要求1所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

具有：

将所述位置控制器的响应频率以规定的增量增加至所述位置偏差波形的振动振幅超过规定值为止的第1步骤；

在所述位置偏差波形的振动振幅超过允许值时，将所述位置控制器的响应频率返回到所述位置偏差波形的振动振幅不超过所述规定值的范围之后，以规定的增量增加所述速度控制器的响应频率的第2步骤；及

重复所述第1和第2步骤，通过该重复，在不能以所述位置偏差波形的振动振幅达到规定值以下的条件增加所述位置控制器的响应频率时，将所述速度控制器的响应频率和所述位置控制器的响应频率返回到所述位置偏差波形的振动振幅不超过规定值的范围内的第3步骤。

9、一种电动机控制装置的自动调整方法，该电动机控制装置具备：通过连接轴与驱动对象负载结合的电动机，驱动所述电动机的电力变换器，按照位置指令值和所述电动机的位置检测值之间的偏差输出位置控制器输出的位置控制器，以所述位置指令值为输入、输出位置前馈信号的位置前馈控制器，将所述位置控制器输出和所述位置前馈信号相加、输出速度指令值的加法器，按照所述速度指令值和电动机的速度检测值的偏差输出转矩电流指令值的速度控制器，按照所述转矩电流指令值和供给到所述电动机的转矩电流检测值之间的偏差调整所述电力变换器的输出电流的电流控制器，该电动机控制装置的自动调整方法的特征在于，具有：

将预先登录的多个位置指令模式作为所述位置控制器的位置指令进行多个运转动作的步骤；及

在多个所述运转动作中，调整所述位置前馈控制器的控制参数以使超调量不超过规定值的步骤。

10、根据权利要求9所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

调整所述位置前馈控制器的控制参数，以使在多个的所述位置指令模式中的特定位置指令模式的整定时间最小化。

11、根据权利要求10所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

按照用户的指定输入切换整定时间最小化的所述特定的位置指令模式。

12、根据权利要求10所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

从预先登录的位置指令模式当中，自动设定整定时间最长的位置指令模式，作为整定时间最小化的所述特定的位置指令模式。

13、根据权利要求9所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

所述调整对象，在设所述位置指令模式为θ_M*、所述位置前馈信号为ω_FF*、拉普拉斯算子为s时，为用式(7)的传递函数表示的前馈增益Kff和前馈时间常数Tff。

${\mathrm{\ω}}_{\mathrm{FF}}^{*}=\frac{\mathrm{Kff}\·{\mathrm{\θ}}_M^{*}}{1+s\·\mathrm{Tff}}\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\·\left(7\right)。$

14、根据权利要求9所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

在固定所述前馈控制器的时间常数的条件下，更新所述前馈控制器的增益，对于各个前馈增益，进行预先登录的多个位置指令模式下的运转动作，关于多个所述位置指令模式在超调量不超过规定值的极限前馈增益中调整所述前馈控制器的前馈增益。

15、根据权利要求14所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

具有：

边更新所述前馈时间常数，边对应于各个前馈时间常数，将所述前馈增益调整为所述最大值，测量与各个前馈时间常数对应的极限前馈增益中的整定时间的步骤；和

通过极值搜索而求得与所述前馈时间常数对应的极限前馈增益中的整定时间最小的所述前馈时间常数的步骤。

16、根据权利要求15所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

所述极值搜索，比较等间隔地提供所述前馈时间常数的偏差而取得的3个所述前馈时间常数相关的所述极限前馈增益中的整定时间。

17、根据权利要求16所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

具有：

在比较所述前馈时间常数相关的所述极限前馈增益中的整定时间的3点数据时，假设横轴为所述前馈时间常数、纵轴为所述极限前馈增益的整定时间的曲线，判断是曲线向下凸起、还是单调增加、还是单调减少的步骤；

如果该判断结果是向下凸起，则在3点数据中，在中间数据和剩下的两侧数据中的任一方的中点重新取得1个数据的步骤；

如果所述判断结果是单调增加，则不改变数据间隔，在3点数据当中在最小时间常数侧重新取得1个数据的步骤；及

如果判断结果为单调减少，则不改变数据间隔，在3点数据中在最大时间常数侧重新取得1个数据的步骤。

18、根据权利要求15所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

按照用户的输入设定用于测定整定时间的监视时间，将所述监视时间的起点设为位置偏差进行零交叉后的时刻或其附近。

19、一种电动机控制装置的自动调整方法，该电动机控制装置具备：通过连接轴与驱动对象负载结合的电动机，驱动所述电动机的电力变换器，按照位置指令值和所述电动机的位置检测值之间的偏差输出位置控制器输出的位置控制器，以所述位置指令值为输入、输出位置前馈信号的位置前馈控制器，将所述位置控制器输出和所述位置前馈信号相加、输出速度指令值的加法器，按照所述速度指令值和电动机的速度检测值的偏差输出转矩电流指令值的速度控制器，按照所述转矩电流指令值和供给到所述电动机的转矩电流检测值之间的偏差调整所述电力变换器的输出电流的电流控制器，该电动机控制装置的自动调整方法的特征在于，具有：

在提供位置指令模式时的位置偏差波形的振动振幅不超过规定值的范围内，增加所述位置控制器和/或所述速度控制器的响应频率的步骤；

将预先登录的多个所述位置指令模式作为对于所述位置控制器的位置指令，进行多个运转动作的步骤；及

在多个所述运转动作中，调整所述位置前馈控制器的控制参数以使超调量不超过规定值的步骤。

20、根据权利要求19所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

具有：搜索满足所述超调量不超过规定值的条件且在各个位置指令模式中的整定时间小的所述位置前馈控制器的控制参数的步骤。

21、根据权利要求19所述的电动机控制装置的自动调整方法，其特征在于，

具有：

自用户界面接受调整条件的设定输入的步骤；和

接受多个所述位置指令模式之一的选择输入的步骤。

22、一种电动机控制装置的自动调整装置，该电动机控制装置具备：通过连接轴与驱动对象负载结合的电动机，驱动所述电动机的电力变换器，按照位置指令值和所述电动机的位置检测值之间的偏差输出速度指令值的位置控制器，按照所述速度指令值和电动机的速度检测值的偏差输出转矩电流指令值的速度控制器，按照所述转矩电流指令值和供给到所述电动机的转矩电流检测值之间的偏差调整所述电力变换器的输出电流的电流控制器，该电动机控制装置的自动调整装置的特征在于，具有：

位置指令模式生成机构，其生成连续变化的调整运转用的位置指令模式作为所述位置控制器的位置指令值；及

响应频率最大化机构，其在将该位置指令模式作为所述位置控制器的位置指令值提供，使所述电动机的控制装置运转时，在位置偏差波形的振动振幅不超过规定值的范围内，增加所述位置控制器和/或所述速度控制器的响应频率。

23、一种电动机控制装置的自动调整装置，该电动机控制装置具备：通过连接轴与驱动对象负载结合的电动机，驱动所述电动机的电力变换器，按照位置指令值和所述电动机的位置检测值之间的偏差输出位置控制器输出的位置控制器，以所述位置指令值为输入、输出位置前馈信号的位置前馈控制器，将所述位置控制器输出和所述位置前馈信号相加、输出速度指令值的加法器，按照所述速度指令值和电动机的速度检测值的偏差输出转矩电流指令值的速度控制器，按照所述转矩电流指令值和供给到所述电动机的转矩电流检测值之间的偏差调整所述电力变换器的输出电流的电流控制器，该电动机控制装置的自动调整装置的特征在于，具有：

调整运转机构，其将预先登录的多个位置指令模式作为所述位置控制器的位置指令提供，进行多个运转动作；及

参数调整机构，其在多个所述运转动作中，调整所述位置前馈控制器的控制参数以使超调量不超过规定值。

24、一种电动机控制装置的自动调整装置，该电动机控制装置具备：通过连接轴与驱动对象负载结合的电动机，驱动所述电动机的电力变换器，按照位置指令值和所述电动机的位置检测值之间的偏差输出位置控制器输出的位置控制器，以所述位置指令值为输入、输出位置前馈信号的位置前馈控制器，将所述位置控制器输出和所述位置前馈信号相加、输出速度指令值的加法器，按照所述速度指令值和电动机的速度检测值的偏差输出转矩电流指令值的速度控制器，按照所述转矩电流指令值和供给到所述电动机的转矩电流检测值之间的偏差调整所述电力变换器的输出电流的电流控制器，该电动机控制装置的自动调整装置的特征在于，具有：

响应频率最大化机构，其在提供位置指令模式时的位置偏差波形的振动振幅不超过规定值的范围内，增加所述位置控制器和/或所述速度控制器的响应频率；

调整运转机构，其将预先登录的多个所述位置指令模式作为对于所述位置控制器的位置指令提供，进行多个运转动作；及

参数调整机构，其在多个所述运转动作中，调整所述位置前馈控制器的控制参数以使超调量不超过规定值。

Images