DE10250386A1

DE10250386A1 - Automatische Steuerparameter-Einstellvorrichtung

Info

Publication number: DE10250386A1
Application number: DE10250386A
Authority: DE
Inventors: Eiji Hayashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2003-11-27
Also published as: US6861814B2; TW565755B; JP2003316422A; US20030201745A1

Abstract

Eine automatische Einstellvorrichtung für Steuerparameter (1) erfasst einen beweglichen Bereich einer Antriebswelle eines Antriebssystems und erzeugt automatisch ein Testbewegungsprogramm zum automatischen Einstellen eines Steuerparameters zum Antriebssystem, selbst wenn sich der bewegliche Bereich ändert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Steuerparameter-Einstellvorrichtung, die einen Steuerparameter selbst dann automatisch einstellen kann, wenn sich ein physikalischer Parameter eines Zielsystems bzw. Sollsystems ändert.

Fig. 11 zeigt eine automatische Servoparameter- Einstellvorrichtung, die im Stand der Technik (der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. H8-221132) offenbart ist. In Fig. 11 hat eine automatische Servo- Einstellvorrichtung 100 eine Einstell-Programmspeichereinheit 101, eine Servoparameter-Einstelleinheit 102, eine Analyseeinheit 103 und ähnliches. Von diesen Komponenten speichert die Einstell-Programmspeichereinheit 101 ein Einstellprogramm zum Veranlassen, dass ein Servosteuersystem 106, das durch eine Servosteuerung (eine NC-Vorrichtung) 104 und einen Servomotor 105 gebildet ist, eine vorbestimmte Operation durchführt, so dass die Einstellprogramm- Speichereinheit 101 das Einstellprogramm zum Servo- Steuersystem 106 senden kann. Die Servoparameter- Einstelleinheit 102 berechnet einen Servoparameter des Servo- Steuersystems 106 basierend auf einem Analyseergebnis der Analyseeinheit 103 und sendet den Servoparameter zum Servo- Steuersystem 106. Die Analyseeinheit 103 analysiert Servoinformationen des Servo-Steuersystems 106, das durch das Einstellprogramm betrieben wird. Hier wird ein Servoparameter des Servo-Steuersystems 106 basierend auf einem Analyseergebnis der Servoinformationen für das durch das Einstellprogramm betriebene Servo-Steuersystem 106 berechnet und wird der Parameter zum Servo-Steuersystem 106 gesendet, um den Servoparameter automatisch einzustellen.

Jedoch lässt das Einstellprogramm zu, dass das Steuersystem nur einen vorbestimmten Betrieb durchführt. Daher muss dann, wenn ein physikalischer Parameter eines Antriebssystems einzustellen ist, z. B. der Hub einer Welle oder die Größe einer Last sich ändert, anders ausgedrückt dann, wenn sich eine mechanische Sollkonfiguration ändert, das Einstellprogramm wieder durch eine Person neu gebildet werden, um einen Servoparameter einzustellen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine automatische Einstellvorrichtung für Steuerparameter zu schaffen, die physikalische Informationen eines Sollsystems als Parameter erlangt bzw. erfasst und ein Testbewegungsprogramm zum automatischen Einstellen des Steuerparameters selbst dann automatisch erzeugt, wenn sich die mechanische Konfiguration des Sollsystems zu einer anderen ändert.

Die automatische Einstellvorrichtung für Steuerparameter gemäß der vorliegenden Erfindung stellt einen Steuerparameter eines Servosystems ein, das ein Antriebssystem und eine Steuerung zum Steuern des Antriebssystems enthält. Die Vorrichtung weist eine Parameter-Erfassungseinheit auf, die einen Parameter des Antriebssystems erfasst, und einen Testbewegungsprogrammgenerator, der ein Testbewegungsprogramm gemäß dem Parameter des Antriebssystems erzeugt, der durch die Parametererfassungseinheit erhalten wird. Die Vorrichtung weist auch eine Operationsdaten- bzw. Betriebsdaten- Erfassungseinheit auf, die Daten als Reaktionsdaten darüber erfasst, wie das Antriebssystem arbeitet, und zwar basierend auf dem Testbewegungsprogramm, einen Betriebsdatenanalysator, der die durch die Betriebsdaten-Erfassungseinheit erhaltenen Daten analysiert, und eine Parameter-Einstelleinheit, die den Parameter der Steuerung basierend auf einem Ergebnis der durch den Betriebsdatenanalysator erhaltenen Analyse einstellt.

Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden spezifisch in den folgenden detaillierten Beschreibungen der Erfindung aufgezeigt oder werden daraus offensichtlich werden, wenn sie in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden.

Es folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das einen Gesamtaufbau eine ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Konfiguration zeigt,
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels zeigt,
Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der in Fig. 3 gezeigten Konfiguration zeigt,
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der in Fig. 5 gezeigten Konfiguration zeigt,
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt,
Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der in Fig. 7 gezeigten Konfiguration zeigt,
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt,
Fig. 10 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der in Fig. 9 gezeigten Konfiguration zeigt, und
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines Standes der Technik zeigt.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt.
Nachfolgend wird ein erstes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung erklärt. Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine automatische Steuerparameter-Einstellvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt. Fig. 1 enthält eine automatische Steuerparameter-Einstellvorrichtung 1, eine Steuerung 7 und ein Antriebssystem 11.
Die automatische Steuerparameter-Einstellvorrichtung 1 enthält einen Parameter-Erfassungsabschnitt 2, der einen beweglichen Bereich eines angetriebenen Abschnitts 14 aus einem Parameter-Speicherabschnitt 8 der Steuerung 7 erfasst, einen Testbewegungsprogrammgenerator 3, der ein Testbewegungsprogramm basierend auf den beweglichen Bereich des angetriebenen Abschnitts 14 erzeugt, der durch den Parameter-Erfassungsabschnitt 2 erfasst wird, einen Betriebsdaten-Erfassungsabschnitt 4, der das Testbewegungsprogramm zur Steuerung 7 gibt, um zeitserielle Daten, wie beispielsweise eine Position, eine Geschwindigkeit und einen Strom des Antriebssystems 11 zu der Zeit zu erfassen, zu welcher das Antriebssystem 11 betrieben wird, einen Betriebsdaten-Analysator 5, der die durch den Betriebsdaten-Erfassungsabschnitt 4 erhaltenen zeitseriellen Daten analysiert, und eine Parameter-Einstelleinheit 6, die einen Parameter in der Steuerung 7 basierend auf dem durch den Betriebsdaten-Analysator 5 erhaltenen Analyseergebnis einstellt. In diesem Fall arbeitet die automatische Einstellvorrichtung für Steuerparameter 1 nur dann, wenn der Parameter in der Steuerung 7 eingestellt ist, und arbeitet nicht bei einer normalen Bewegung.
Die Steuerung 7 steuert das Antriebssystem 11 gemäß dem gegebenen Betriebsprogramm und enthält einen Parameter- Speicherabschnitt 8, der einen physikalischen Parameter und einen Steuerparameter darin speichert, einen Betriebsprogramm-Speicherabschnitt 9, der das Betriebsprogramm speichert, und einen Steuerabschnitt 10, der eine Rückkopplung mit einem Motor 12 des so genannten Antriebssystems 11 gemäß dem Betriebsprogramm durchführt. Der Steuerabschnitt 10 hat eine Funktion, die dann, wenn ein Parameter entsprechend einer Reibung des Antriebssystems 11 zum Steuerabschnitt 10 gegeben wird, einen Nachführfehler gemäß dem Parameter zu einem Betriebsprogramm des Antriebssystems 11 reduziert, der durch die Reibung reduziert wird.
Zusätzlich wird das Antriebssystem 11 durch eine Stromausgabe vom Steuerabschnitt 10 angetrieben und koppelt eine Position, eine Geschwindigkeit und einen Strom des angetriebenen Abschnitts 14 oder dementsprechende Daten zum Steuerabschnitt 10 zurück. Das Antriebssystem 11 enthält den Motor 12, eine durch den Motor 12 angetriebene Kugelumlaufspindel 13 und einen durch die Kugelumlaufspindel 13 angetriebenen Abschnitt 14.
Bei dieser Konfiguration muss dann, wenn sich die mechanische Konfiguration des Sollsystems ändert, wie beispielsweise dann, wenn sich ein beweglicher Bereich des angetriebenen Abschnitts 14 ändert, der angetriebene Abschnitt 14 innerhalb des beweglichen Bereichs betrieben werden, um Betriebsdaten zu erfassen. Zu diesem Zweck wird ein Testbewegungsprogramm für den geänderten beweglichen Bereich erzeugt, und der Motor 12 wird durch den Steuerabschnitt 10 durch Verwenden des Programms als Betriebsprogramm angetrieben. Durch die durch das neue Betriebsprogramm durchgeführte Operation erhaltene Betriebsdaten werden erfasst und analysiert. Hier werden die Betriebsdaten als ein Steuerparameter entsprechend einer Reibung eingestellt und gespeichert.
Nachfolgend wird ein Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Konfiguration beschrieben. Fig. 2 zeigt eine Prozedur zum Einstellen des Parameters entsprechend der Reibung. In einem Schritt S1 erfasst der Parameter-Erfassungsabschnitt 2 einen beweglichen Bereich des angetriebenen Abschnitts 14 aus dem Parameter-Speicherabschnitt 8. In einem Schritt S2 erzeugt der Testbewegungsprogrammgenerator 3 ein Testbewegungsprogramm, das den angetriebenen Abschnitt 14 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zwischen der unteren Grenzposition und der oberen Grenzposition im beweglichen Bereich des im Schritt S1 erfassten angetriebenen Abschnitts 14 hin- und herbewegt und das Testbewegungsprogramm im Betriebsprogramm-Speicherabschnitt 9 speichert. In einem Schritt S3 führt der Steuerabschnitt 10 eine Rückkopplung des Treibersystems 11 gemäß dem im Schritt S2 gespeicherten Testbewegungsprogramm durch. In einem Schritt S4 erfasst der Betriebsdaten-Erfassungsabschnitt 4 einen Wert einer aktuellen Rückkopplung bzw. Stromrückkopplung, wenn der angetriebene abschnitt 14 durch das Testbewegungsprogramm angetrieben wird. In einem Schritt S5 berechnet der Betriebsdaten-Analysator 5 den Durchschnitt der Absolutwerte von aktuellen Rückkoppelwerten bzw. Stromrückkoppelwerten des angetriebenen Abschnitts 14, die im Schritt S4 erfasst werden. In einem Schritt S6 multipliziert die Parameter- Einstelleinheit 6 den Durchschnitt der aktuellen Rückkoppelwerte, die im Schritt S5 berechnet werden, mit einer Proportionalitätskonstante, um den resultierenden Wert als Reibung im Parameter-Speicherabschnitt 8 zu speichern.
Auf diese Weise kann selbst dann, wenn sich der bewegliche Bereich des angetriebenen Abschnitts 14 ändert, der Parameter erfasst werden, so dass ein Testbewegungsprogramm auf einfache Weise erzeugt werden kann. In diesem Zustand wird das Betriebsprogramm ausgeführt, um die Betriebsdaten zu erfassen und zu analysieren, so dass der Steuerparameter automatisch eingestellt werden kann.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels zeigt. Die Konfiguration in Fig. 3 ist fast dieselbe wie diejenige in Fig. 1. Dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnen dieselben Teile wie in Fig. 3. Die Konfiguration in Fig. 3 ist von der Konfiguration in Fig. 1 diesbezüglich unterschiedlich, dass ein Parameter- Eingabeabschnitt 15, der dann verwendet wird, wenn ein Anwender einen, beweglichen Bereich einer Antriebswelle eingibt, wenn der angetriebene Abschnitt 14 in der automatischen Einstellvorrichtung für Steuerparameter 1 angeordnet ist. Daher wird der bewegliche Bereich vom Parameter-Eingabeabschnitt 15 zum Parameter- Erfassungsabschnitt 2 eingegeben, aber nicht von dem Parameter-Speicherabsohnitt 8 eingegeben, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel wird ein beweglicher Bereich durch eine Person durch den Parameter- Eingabeabschnitt 15 eingegeben, aber dies bedeutet nicht, dass ein Programm neu gebildet wird, wie es in einem Beispiel des herkömmlichen Standes der Technik der Fig. 11 gezeigt ist.
Ein Unterschied zwischen einem Betrieb der Modifikation und dem Betrieb in Fig. 2 wird nachfolgend beschrieben. Fig. 4 zeigt eine Prozedur zum Einstellen eines Parameters entsprechend einer Reibung. In einem Schritt S1a gibt ein Anwender einen beweglichen Bereich des angetriebenen Abschnitts 14 durch den Parameter-Eingabeabschnitt 15 ein. In einem Schritt S1b erfasst der Parameter-Erfassungsabschnitt 2 den beweglichen Bereich des angetriebenen Abschnitts 14, der durch den Anwender im Schritt S1a eingegeben ist. In Fig. 4 sind die Schritte nach dem Schritt S2 dieselben wie diejenigen in Fig. 1.
Bei der Konfiguration in Fig. 3 wird der bewegliche Bereich des angetriebenen Abschnitts 14 zum Erfassen des Parameters des beweglichen Bereichs eingegeben, so dass ein Testbewegungsprogramm auf einfache Weise erzeugt werden kann. In diesem Zustand wird das Betriebsprogramm ausgeführt, um Betriebsdaten zu erfassen und zu analysieren, so dass ein Steuerparameter automatisch eingestellt werden kann.
Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel dieser Erfindung erklärt. Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer automatischen Einstellvorrichtung für Steuerparameter gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
Die automatische Einstellvorrichtung für Steuerparameter 16 enthält einen Parameter-Erfassungsabschnitt 17, der die Masse eines angetriebenen Abschnitts 31 erfasst, die in einem Parameter-Speicherabsohnitt 25 einer Steuerung 24 im Voraus akkumuliert ist, einen Testbewegungsprogrammgenerator 18, der ein Testbewegungsprogramm basierend auf der Masse des angetriebenen Abschnitts 31 erzeugt, die durch den Parameter- Erfassungsabschnitt 17 erfasst ist, einen Betriebsdaten- Erfassungsabschnitt 20, der eine Position eines Motors 29 erfasst, die dann erhalten wird, wenn ein Antriebssystem 28 betrieben wird, zeitserielle Daten eines Stroms und eine Position des angetriebenen Abschnitts 31, die durch einen Positionssensor 19 erhalten wird, indem das Testbewegungsprogramm zur Steuerung 24 gegeben wird, einen Betriebsdaten-Analysator 21, der die durch den Betriebsdaten- Erfassungsabschnitt 20 erhaltenen zeitseriellen Daten analysiert, einen Steuerparameter-Erfassungsabschnitt 23, der einen Parameter aus dem Parameter-Speicherabschnitt 25 der Steuerung 24 erfasst, und eine Parameter-Einstelleinheit 22, die einen Fehlerkonstanten-Parameter im Parameter- Speicherabschnitt 25 basierend auf dem Parameter einstellt, der durch den Steuerparameter-Erfassungsabschnitt 23 erhalten wird, und dem Analyseergebnis das durch den Betriebsdaten- Analysator 21 erhalten wird.
Die Steuerung 24 steuert das Antriebssystem 28 gemäß dem gegebenen Betriebsprogramm. Die Steuerung 24 enthält den Parameter-Speicherabschnitt 25, der Parameter darin speichert, einen Betriebsprogramm-Speicherabschnitt 26, der ein Betriebsprogramm speichert, und einen Steuerabschnitt 27, der eine so genannte Rückkopplung gemäß dem Betriebsprogramm durchführt.
Das Antriebsprogramm 28 wird durch einen aktuellen Wert bzw. Stromwert angetrieben, der vom Steuerabschnitt 27 ausgegeben wird, und koppelt eine Position, eine Geschwindigkeit und einen Strom oder dementsprechende Daten zum Steuerabschnitt 27 zurück. Das Antriebssystem 28 enthält den Positionssensor 19, der die Position des angetriebenen Abschnitts 31 misst.
Das Antriebssystem 28 enthält auch den Motor 29, eine Kugelumlaufspindel 30, die durch den Motor 29 angetrieben wird, und einen angetriebenen Abschnitt 31, der durch die Kugelumlaufspindel 30 angetrieben wird. In einem solchen Antriebssystem 28 wird die Kugelumlaufspindel durch eine Kraft transformiert, die auf die Kugelumlaufspindel wirkt. Aufgrund der Transformation erhöht sich ein Nachfolgefehler zu einer Sollposition bzw. Zielposition des angetriebenen Abschnitts 31. Die Steuerung 24 enthält eine Funktion, die die Transformation mit einer einfachen Feder approximiert und die eine Größe einer Transformation basierend auf einer gegebenen Federkonstanten abschätzt, um einen Nachfolgefehler zu reduzieren. Die automatische Einstellvorrichtung für Steuerparameter 16 und der Positionssensor 19 arbeiten nur dann, wenn der Parameter eingestellt wird, und daher arbeiten beide Vorrichtung bei einer normalen Bewegung nicht oder sind bei einer solchen entfernt.
Wenn sich eine mechanische Konfiguration des Sollsystems in einer solchen Konfiguration ändert, anders ausgedrückt dann, wenn sich die Masse des angetriebenen Abschnitts 31 ändert, ist es nötig, dass der angetriebene Abschnitt 31 durch die Masse bewegt wird, um Betriebsdaten zu erfassen. Zusätzlich muss eine Transformation der Kugelumlaufspindel, d. h. einer Federkonstanten, spezifiziert werden. Daher wird ein Testbewegungsprogramm in Bezug auf die geänderte Masse erzeugt, und wird der Motor 29 durch den Steuerabschnitt 27 durch Verwenden des Programms als Betriebsprogramm angetrieben. Durch eine durch das neue Betriebsprogramm durchgeführte Bewegung erhaltene Betriebsdaten werden erfasst und analysiert, und die Betriebsdaten werden als Steuerparameter entsprechend der Federkonstanten eingestellt und gespeichert.
Nachfolgend wird ein Betrieb der in Fig. 5 gezeigten Konfiguration beschrieben. Fig. 6 zeigt eine Prozedur zum Einstellen der Federkonstanten. In einem Schritt S7 erfasst der Parameter-Erfassungsabschnitt 17 die im Parameter- Speicherabschnitt 25 in der Steuerung 24 im Voraus gespeicherte Masse des angetriebenen Abschnitts 31. In einem Schritt S8 erzeugt der Testbewegungs-Programmgenerator 18 ein Programm zum Veranlassen, dass der angetriebene Abschnitt 31 eine sinusförmige Bewegung mit einem Zyklus durchführt, und speichert das erzeugte Testbewegungsprogramm im Betriebsprogramm-Speicherabschnitt 26. Hier bedeutet die sinusförmige Bewegung, dass eine Bewegung durchgeführt wird, um das maximale Drehmoment zu erhalten, d. h. die maximale Transformation in einer positiven (+) Richtung in Bezug auf die Motorwelle, und um das maximale Drehmoment zu erhalten, d. h. die maximale Transformation, in einer negativen (-) Richtung. In diesem Zustand ist angenommen, dass eine Amplitude der Sinuswelle durch A durchgestellt wird, eine Frequenz der Sinuswelle durch ω dargestellt wird, und das maximale Drehmoment des Motors 29 in eine Kraft F umgewandelt wird, die auf den angetriebenen Abschnitt 31 wirkt. Die Amplitude A und die Frequenz ω werden eingestellt, um die folgende Gleichung zu erfolgen:

F = Aw²
Wenn diese Werte eingestellt sind, ändert sich das Drehmoment des Motors 29 vom maximalen Wert in der negativen Richtung zum maximalen Wert in der positiven Richtung während der Testbewegung.
In einem Schritt S9 steuert der Steuerabschnitt 27 das Antriebssystem 28 gemäß dem im Betriebsprogramm- Speicherabschnitt 26 gespeicherten Betriebsprogramm. In einem Schritt S10 erfasst der Betriebsdaten-Erfassungsabschnitt 20zeitserielle Daten pos(t) einer Position des angetriebenen Abschnitts 31 bei einer Ausführung des Betriebsprogramms vom Positionssensor 19 und erfasst gleichzeitig zeitserielle Daten ang(t) für einen Winkel des Motors 29. Zusätzlich erfasst der Steuerparameter-Erfassungsabschnitt 23 in einem Schritt S11 einen Abstand der Kugelumlaufspindel 30 vom Parameter-Speicherabschnitt 25.
In einem Schritt S12 berechnet der Betriebsdaten-Analysator 21 eine Differenz zweiter Ordnung der zeitseriellen Daten für die Position des im Schritt S10 erfassten angetriebenen Abschnitts 31, um zeitserielle Daten acc(t) einer Beschleunigung für den angetriebenen Abschnitt 31 zu berechnen. Es wird angenommen, dass zeitserielle Daten einer Größe einer Transformation der Kugelumlaufspindel 30 durch Δpos(t) dargestellt ist und der Abstand der Kugelumlaufspindel 30 durch PIT dargestellt ist. In diesem Zustand wird die folgende Gleichung gebildet:

Δpos(t) = pos(t) - PIT × ang(t)
Wenn diese Transformation mit einer einfachen Feder approximiert wird, wird die folgende Gleichung gebildet.

Δpos(t) = K × acc(t)

wobei K eine Federkonstante ist.
Gemäß den obigen Gleichungen wird die folgende Bezugsgleichung erhalten:

pos(t) = PIT × arg (t) = K × acc(t)
Im Schritt S12 wird ein K, das die obige Gleichung zu jeder Zeit der zeitseriellen Daten am genauesten erfüllt, die im Schritt S11 berechnet werden, durch Verwenden einer Fehlerquadratmethode berechnet. In einem Schritt S13 wird die im Schritt S12 berechnete Federkonstante K im Parameter- Speicherabschnitt 25 gespeichert.
Auf diese Weise kann selbst dann, wenn sich die Masse des angetriebenen Abschnitts 31 ändert, ein Testbewegungsprogramm auf einfache Weise durch Erfassen des Parameters der Masse erzeugt werden. In diesem Zustand wird das Betriebsprogramm ausgeführt, um Betriebsdaten zu erfassen und zu analysieren, so dass ein Steuerparameter entsprechend einer Federkonstante automatisch eingestellt werden kann.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das eine Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt. Die in Fig. 7 gezeigte Konfiguration ist fast dieselbe wie diejenige in Fig. 5, und dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 5 bezeichnen dieselben Teile wie in Fig. 7. Die Konfiguration in Fig. 7 ist von der Konfiguration in Fig. 5 diesbezüglich unterschiedlich, dass die automatische Einstellvorrichtung für Steuerparameter 16 einen Parameter-Eingabeabschnitt 32 enthält, der dann verwendet wird, wenn ein Anwender eine Masse des angetriebenen Abschnitts 31 eingibt. Daher wird die Masse vom Parameter-Eingabeabschnitt 32 zum Parameter- Erfassungsabschnitt 17 eingegeben, aber nicht vom Parameter- Speicherabschnitt 25 eingegeben, wie es in der Konfiguration der Fig. 5 gezeigt ist. Bei dem Beispiel in Fig. 7 wird die Masse durch eine Person durch den Parameter-Eingabeabschnitt 32 eingegeben, aber dies bedeutet nicht, dass das Programm neu gebildet wird, wie es im Beispiel des herkömmlichen Standes der Technik gezeigt ist, der in Fig. 11 gezeigt ist.
Ein Unterschied zwischen dem Betrieb dieser Modifikation und dem Betrieb in Fig. 6 wird nachfolgend beschrieben. Fig. 8 zeigt eine Prozedur zum Einstellen eines Parameters entsprechend einer Federkonstanten. In einem Schritt S7a gibt ein Anwender eine Masse des angetriebenen Abschnitts 31 durch den Parameter-Eingabeabschnitt 32 (einen Massen- Eingabeabschnitt) ein. In einem Schritt S7b erfasst der Parameter-Erfassungsabschnitt 17 (ein Massen- Erfassungsabschnitt) die Masse des angetriebenen Abschnitts 31, die durch den Anwender im Schritt S7a eingegeben ist. Die Schritte nach dem Schritt S8 in Fig. 8 sind dieselben wie diejenigen in Fig. 6.
Beim regelmäßigen Ausführen des in Fig. 8 gezeigten Betriebs kann ein Testbewegungsprogramm auch auf einfache Weise durch Eingeben der Masse des angetriebenen Abschnitts 31 erzeugt werden, um den Parameter der Masse zu erfassen. In diesem Zustand wird das Betriebsprogramm ausgeführt, um Betriebsdaten zu erfassen und zu analysieren, und ein Steuerparameter kann automatisch eingestellt werden.
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das eine weitere Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt. Die Konfiguration in Fig. 9 ist nahezu dieselbe wie diejenige in Fig. 5, und dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 5 bezeichnen dieselben Teile in Fig. 9. Die Konfiguration in Fig. 9 ist von der Konfiguration in Fig. 5 diesbezüglich unterschiedlich, dass die automatische Einstellvorrichtung für Steuerparameter 16 eine Parameter-Abschätzeinheit 33 enthält, die eine Masse des angetriebenen Abschnitts 31 basierend auf Reaktionsdaten abschätzt. Daher wird die abgeschätzte Masse von der Parameter-Abschätzeinheit 33 zum Parameter- Erfassungsabschnitt 17 eingegeben. Die Masse wird nicht vom Parameter-Speicherabschnitt 25 zum Parameter- Erfassungsabschnitt 17 eingegeben, wie es bei der Konfiguration in Fig. 5 gezeigt ist, oder die Masse wird nicht vom Parameter-Eingabeabschnitt 32 zum Parameter- Erfassungsabschnitt 17 eingegeben, wie es bei der Konfiguration in Fig. 7 gezeigt ist. Die Reaktionsdaten werden aus dem Betriebsdaten-Erfassungsabschnitt 20 erhalten, und die Masse wird durch die Parameter-Abschätzeinheit 33 erhalten und im Parameter-Erfassungsabschnitt 17 geholt. Nachfolgend wird ein Betrieb der Modifikation beschrieben.
Fig. 10 zeigt eine Prozedur zum Einstellen einer Schraubenkonstanten bzw. Gewindekonstanten. In einem Schritt S7c erzeugt der Testbewegungs-Programmgenerator 18 ein Programm zum Ausgeben eines konstanten Stroms zum Motor 29 und speichert das Programm im Betriebsprogramm- Speicherabschnitt 26. In einem Schritt S7d steuert der Steuerabschnitt 27 den Motor 29 des Antriebssystems 28 gemäß dem im Betriebsprogramm-Speicherabschnitt 26 gespeicherten Betriebsprogramm. In einem Schritt S7e erfasst der Betriebsdaten-Erfassungsabschnitt 20 zeitserielle Daten pos(t) einer Position des angetriebenen Abschnitts 31 bei einer Ausführung des Betriebsprogramms vom Positionssensor 19. Gleichzeitig wird ein Stromwert cur(t) des Motors 29 erfasst. In einem Schritt S7f erfasst der Steuerparameter- Erfassungsabschnitt 23 eine Wandlerkonstante K_F zwischen dem Strom des Motors 29 und einer im angetriebenen Abschnitt 31 vom Parameter-Speicherabschnitt 25 erzeugten Kraft. In einem Schritt S7g berechnet die Parameter-Abschätzeinheit 33 eine Differenz zweiter Ordnung der zeitseriellen Daten der Position des angetriebenen Abschnitts 31, um zeitserielle Daten acc(t) für eine Beschleunigung des angetriebenen Abschnitts 31 zu erhalten. Es wird angenommen, dass die Masse des angetriebenen Abschnitts 31 durch M dargestellt ist. In diesem Zustand wird der folgende Näherungsausdruck gebildet.

M × acc(t) ∼ K_F × cur(t)
In einem Schritt S7h berechnet die Parameter-Abschätzeinheit 33 eine Masse M, die den obigen Ausdruck am genauesten erfüllt, in dem die Fehlerquadratmethode verwendet wird. In einem Schritt S7i erfasst der Parameter-Erfassungsabschnitt 17 die im Schritt S7h berechnete Masse M von der Parameter- Abschätzeinheit 33. Die Schritte nach dem Schritt S8 sind dieselben wie diejenigen in den Fig. 6 und 8.
Beim regelmäßigen Ausführen des in den Fig. 9 und 10 gezeigten Betriebs kann ein Testbewegungsprogramm auch auf einfache Weise durch Eingeben der Masse des angetriebenen Abschnitts 31 erzeugt werden, um den Parameter der Masse zu erfassen. In diesem Zustand wird das Betriebsprogramm ausgeführt, um Betriebsdaten zu erfassen und zu analysieren, und ein Steuerparameter kann automatisch eingestellt werden.
Wie es oben beschrieben ist, ist gemäß der vorliegenden Erfindung die automatische Einstellvorrichtung für Steuerparameter zur Verfügung gestellt, die einen Steuerparameter des Servosystems einstellt, das das Antriebssystem und die Steuerung, die das Antriebssystem steuert, aufweist. Die Vorrichtung weist den Parameter- Erfassungsabschnitt auf, der einen Parameter eines Antriebssystems erfasst, den Testbewegungsprogramm-Generator, der das Testbewegungsprogramm gemäß dem Parameter des Antriebssystems erzeugt, der durch den Parameter- Erfassungsabschnitt erhalten wird, den Betriebsdaten- Erfassungsabschnitt, der Daten darüber erfasst, wie das Antriebssystem arbeitet, und zwar basierend auf dem Testbewegungsprogramm, den Betriebsdaten-Analysator, der die durch den Betriebsdaten-Erfassungsabschnitt erhaltenen Daten analysiert, und die Parameter-Einstelleinheit, die den Parameter der Steuerung basierend auf dem durch den Betriebsdaten-Analysator erhaltenen Analyseergebnis einstellt. Daher kann selbst dann, wenn sich die mechanische Sollkonfiguration ändert, der Steuerparameter automatisch eingestellt werden, indem das Testbewegungsprogramm automatisch erzeugt wird.
Weiterhin erfasst der Parameter-Erfassungsabschnitt einen Parameter des Antriebssystems von der Steuerung. Daher kann selbst dann, wenn sich die mechanische Sollkonfiguration ändert, der Steuerparameter automatisch eingestellt werden, indem das Testbewegungsprogramm basierend auf dem Parameter des Antriebssystems automatisch erzeugt wird, der von der Steuerung erfasst wird.
Darüber hinaus weist die automatische Einstellvorrichtung für Steuerparameter weiterhin den Parameter-Eingabeabschnitt auf, der dann verwendet wird, wenn der Anwender einen Parameter des Antriebssystems eingibt. Der Parameter- Erfassungsabschnitt erfasst den Parameter des Antriebssystems von dem Parameter-Eingabeabschnitt. Daher kann der Steuerparameter selbst dann, wenn sich die mechanische Sollkonfiguration ändert, automatisch eingestellt werden, indem das Testbewegungsprogramm basierend auf dem vom Parameter-Eingabeabschnitt erfassten Parameter automatisch erzeugt wird.
Weiterhin weist die automatische Steuerparameter- Einstellvorrichtung weiterhin die Parameter-Abschätzeinheit auf, die einen Parameter des Antriebssystems basierend auf Reaktionsdaten vom Antriebssystem zur Betriebsdaten- Erfassungseinheit abschätzt, die aus dem Betriebsdaten- Erfassungsabschnitt erhalten werden. Der Parameter- Erfassungsabschnitt erfasst einen Parameter des Antriebssystems durch die Parameter-Abschätzeinheit. Daher kann der Steuerparameter selbst dann, wenn sich die mechanische Sollkonfiguration ändert, durch automatisches Erzeugen des Testbewegungsprogramms basierend auf dem gemäß den Reaktionsdaten abgeschätzten Parameter automatisch eingestellt werden.
Darüber hinaus wird ein beweglicher Bereich der Antriebswelle als Parameter des Antriebssystems erfasst. Daher kann der Steuerparameter selbst dann, wenn sich der bewegliche Bereich der Antriebswelle ändert, durch automatisches Erzeugen des Testbewegungsprogramms automatisch eingestellt werden.
Weiterhin wird eine Masse der Antriebswelle als Parameter des Antriebssystems erfasst. Daher kann der Steuerparameter selbst dann, wenn sich die Masse des angetriebenen Abschnitts ändert, durch automatisches Erzeugen des Testbewegungsprogramms automatisch eingestellt werden.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf ein spezifisches Ausführungsbeispiel für eine vollständige und klare Offenbarung beschrieben worden ist, sollen die beigefügten Ansprüche nicht darauf beschränkt sein sondern sind derart gedacht, dass sie alle Modifikationen und alternativen Konstruktionen verkörpern, die einem Fachmann auf dem Gebiet einfallen können und die gut in die hierin vorgestellte Grundlehre fallen.

Claims

1. Automatische Steuerparameter-Einstellvorrichtung (1; 16), die einen Steuerparameter eines Servosystems einschließlich eines Antriebssystems (11; 28) und einer Steuerung (7; 24) zum Steuern des Antriebssystems einstellt, wobei die automatische Steuerparameter- Einstellvorrichtung folgendes aufweist:
eine Parameter-Erfassungseinheit (2; 17), die einen Parameter des Antriebssystems erfasst;
einen Testbewegungsprogrammgenerator (3; 18), der ein Testbewegungsprogramm basierend auf dem erfassten Parameter erzeugt;
eine Betriebsdaten-Erfassungseinheit (4; 20), die Informationen darüber erfasst, wie das Antriebssystem arbeitet, wenn das Antriebssystem betrieben wird, und zwar unter Verwendung des Testbewegungsprogramms,
einen Betriebsdaten-Analysator (5; 21), der die erhaltenen Informationen analysiert; und
eine Parameter-Einstelleinheit (6; 22), die den Parameter der Steuerung basierend auf einem Ergebnis der Analyse der Informationen einstellt.

2. Automatische Steuerparameter-Einstellvorrichtung (1; 16) nach Anspruch 1, wobei die Parameter-Erfassungseinheit (2; 17) den Parameter von der Steuerung (7; 24) erfasst.

3. Automatische Steuerparameter-Einstellvorrichtung (1; 16) nach Anspruch 1, die weiterhin eine Parameter- Eingabeeinheit (15; 32) aufweist, die durch einen Anwender zum Eingeben des Parameters verwendet wird, wobei die Parameter-Erfassungseinheit (2; 17) den eingegebenen Parameter erfasst.

4. Automatische Steuerparameter-Einstellvorrichtung (16) nach Anspruch 1, wobei die Informationen eine Reaktion des Antriebssystems sind, wobei die automatische Einstellvorrichtung für Steuerparameter weiterhin eine Parameter-Abschätzeinheit (33) aufweist, die den Parameter basierend auf der Reaktion abschätzt, wobei die Parameter-Erfassungseinheit (17) den Parameter von der Parameter-Abschätzeinheit erfasst.

5. Automatische Steuerparameter-Einstellvorrichtung (1; 16) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Parameter ein beweglicher Bereich einer Antriebswelle des Antriebssystems (11; 28) ist.

6. Automatische Steuerparameter-Einstellvorrichtung (1; 16) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Parameter eine Masse einer Antriebswelle des Antriebssystems (11; 28) ist.