DE10250388A1

DE10250388A1 - Frequenzkennlinien-Identifizierungsverfahren und Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE10250388A1
Application number: DE10250388A
Authority: DE
Inventors: Eiji Hayashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2003-11-13
Also published as: US20030201748A1; TW566010B; JP3867009B2; JP2003316402A; US6639376B1

Abstract

Ein Anweisungswert wird zu einem spezifischen Signal addiert, um ein addiertes Signal zu erhalten. Ein Motor (4) wird, basierend auf diesem addierten Signal, angetrieben. Eine Reaktion des Motors (4) wird gemessen, während der Motor angetrieben wird. Ein, basierend auf die Reaktion, berechneter charakteristischer Wert wird mit einem Referenzwert verglichen. Wenn der charakteristische Wert signifikant kleiner als der Referenzwert ist, wird die Amplitude des spezifischen Signals geändert, so dass der charakteristische Wert zum Referenzwert konvergiert. Wenn der charakteristische Wert nahezu zum Referenzwert konvergiert ist, können Frequenzkennlinien bzw. Frequenzcharakteristiken genau identifiziert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technologie zum genauen Identifizieren einer Frequenzkennlinie bzw. einer Frequenzcharakteristik und zum Steuern eines Servomotors.

Hier wird ein herkömmliches Verfahren zum Identifizieren einer Frequenzkennlinie erklärt. Ein solches Verfahren ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 5-19858 mit dem Titel "servo actuator" beschrieben worden. Eine Frequenzkennlinie wird durch Addieren eines abgetasteten Wechselsignals zum Anweisungswert eines Servosystems und Messen der Antwort bzw. Reaktion des Rückkoppelsystems relativ zum addierten Signal identifiziert.

Genau dargestellt werden ein abgetastetes Signal und ein Geschwindigkeitsanweisungssignal überlagert und werden in einer angegebenen Prozedur Daten einer Amplitude aus den aus den überlagerten Signalen geänderten Signalen erzeugt. Eine Resonanzfrequenz wird basierend auf diesen Amplitudendaten berechnet. Die Resonanzfrequenz ist eine Frequenz, bei welcher die Änderungsrate bezüglich der Amplitudendaten von positiv zu negativ wechselt.

Beim oben angegebenen herkömmlichen Verfahren zum Identifizieren einer Frequenzkennlinie wird eine Frequenzkennlinie durch Addieren eines adäquaten abgetasteten Signals zu einem Geschwindigkeitsanweisungswert genau identifiziert. Anders ausgedrückt ist es möglich, eine geeignete Frequenzkennlinie zu identifizieren, solange das zum Geschwindigkeitsanweisungssignal addierte abgetastete Signal geeignet ist.

Beim herkömmlichen Verfahren gibt es darüber hinaus keine Frequenz diesbezüglich, die Amplitude des abgetasteten Signals zu bestimmen. Daher ist es dann, wenn das Rückkoppelsystem geändert wird, nicht möglich, eine Amplitude eines abgetasteten Signals genau zu bestimmen, und somit kann eine Frequenzkennlinie nicht richtig identifiziert werden.

Andererseits wird sich selbst dann, wenn das Rückkoppelsystem dasselbe ist, aber gewisse Parameter geändert werden, die Frequenzkennlinie ändern. In diesem Fall ist es wiederum nicht möglich, eine genaue Amplitude zu bestimmen, und daher ist eine Identifizierung einer Frequenzkennlinie nicht genau.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Identifizieren einer Kennlinie und eine Antriebssteuervorrichtung, die eine Frequenzkennlinie genau identifizieren kann, zu schaffen.

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Anweisungswert zu einem spezifischen Signal addiert, um ein addiertes Signal zu erhalten. Ein Servomotor wird basierend auf diesem addierten Signal angetrieben. Ein Parameter des Motors wird gemessen, während der Motor angetrieben wird. Der Parameter kann eine Antwort bzw. Reaktion des Motors oder eine Positionsinformation eines Teils des Motors sein. Ein charakteristischer Wert bzw. Kennlinienwert, der basierend auf dem gemessenen Parameter berechnet ist, wird mit einem Referenzwert verglichen. Wenn der charakteristische Wert signifikant kleiner als der Referenzwert ist, wird die Amplitude des spezifischen Signals geändert, so dass der charakteristische Wert zum Referenzwert konvergiert. Wenn der charakteristische Wert nahezu zum Referenzwert konvergiert ist, können Frequenzkennlinien genau identifiziert werden.

Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung spezifisch aufgezeigt oder werden aus dieser offensichtlich werden, wenn sie in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
Es folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Fig. 1 zeigt die Konfiguration des ersten Ausführungsbeispiels der Antriebssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung, bei welcher Vorrichtung das Frequenzkennlinien-Identifizierungsverfahren realisiert ist,
Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das zeigt, wie die Amplitude des Signals bestimmt wird,
Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das den Prozess zum Messen der Frequenzkennlinie beschreibt,
Fig. 4 ist die Konfiguration des zweiten Ausführungsbeispiels der Antriebssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung, bei welcher Vorrichtung das Frequenzkennlinien-Identifizierungsverfahren realisiert ist,
Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das zeigt, wie die Amplitude des Signals bestimmt wird, und
Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das den Prozess zum Messen der Frequenzkennlinie beschreibt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Frequenzkennlinien-Identifizierungsverfahrens und der Antriebssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt. Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachfolgend erklärten Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
Fig. 1 zeigt einen Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels der Antriebssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung, bei welcher Vorrichtung das Frequenzkennlinien- Identifizierungsverfahren realisiert ist. In Fig. 1 stellt das Bezugszeichen 1 einen Signalgenerator dar, stellt 2 einen Addierer dar, stellt 3 eine Steuerung dar, stellt 4 einen Motor dar und stellt 5 ein System dar, das anzutreiben ist. Darüber hinaus stellt das Bezugszeichen 6 einen Sensor dar, stellt 7 einen Signalkomparator dar und stellt 8 einen Frequenzkennlinien-Identifizierer dar.
Die in Fig. 1 gezeigte Antriebssteuervorrichtung arbeitet wie folgt. Der Signalgenerator 1 erzeugt ein Signal. Dieses Signal kann aus Signalen bestehen, die sequentiell ausgegebene Sinuswellen mit unterschiedlichen Frequenzen sind, oder einer Vielzahl von überlagerten Signalen mit unterschiedlicher Frequenz, aber derselben Amplitude. Der Addierer 2 addiert das durch den Signalgenerator 1 erzeugte Signal zu einem Anweisungswert.
Die Antriebssteuervorrichtung weist ein Rückkoppelsystem auf. In diesem Rückkoppelsystem gibt die Steuerung 3 einen elektrischen Strom gemäß dem Anweisungswert und einem Rückkoppelwert zum Motor 4 aus. Der Motor 4 treibt das System 5 basierend auf einem von der Steuerung 3 ausgegebenen Strom an. Der von der Steuerung 3 ausgegebene Strom ist äquivalent zum Anweisungswert. Der Sensor 6 misst eine Antwort bzw. Reaktion des Motors 4, und das Ergebnis wird zur Steuerung 3 und zum Signalkomparator 7 als Rückkopplung transferiert. Der Sensor 6 wird später detailliert beschrieben.
Der Signalkomparator 7 extrahiert einen charakteristischen Wert basierend auf dem Ergebnis einer Messung durch den Sensor 6. Der Signalkomparator 7 vergleicht den extrahierten charakteristischen Wert mit einem Referenzwert und ändert die Amplitude des Ausgangssignals vom Signalgenerator 1 so, dass der charakteristische Wert zum Referenzwert konvergiert. Der Frequenzkennlinien-Identifizierer 8 bestimmt die Frequenzkennlinie basierend auf dem Anweisungswert und dem Ergebnis einer Messung durch den Sensor 6.
Die Reaktion des Motors 4 wird durch den Sensor 6 gemessen. Jedoch ist der Aufbau nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein Sensor mit dem System 5 zum Messen der Reaktion des Motors 4 versehen sein.
Darüber hinaus führen der Signalkomparator 7 und der Frequenzkennlinien-Identifizierer 8 eine Verarbeitung basierend auf dem Ergebnis einer Messung durch den Sensor 6 durch. Jedoch ist der Aufbau nicht darauf beschränkt.
Beispielsweise können der Signalkomparator 7 und der Frequenzkennlinien-Identifizierer 8 die Verarbeitung durch Erhalten eines Werts äquivalent zum Ergebnis einer Messung durch den Sensor 6 von der Steuerung 3 durchführen.
Nachfolgend wird beschrieben, wie die Amplitude des vom Signalgenerator 1 ausgegebenen Signals bestimmt wird. Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das zeigt, wie die Amplitude des Signals bestimmt wird.
Der Addierer 2 empfängt einen Anweisungswert, der auf einen konstanten Wert eingestellt worden ist (Schritt S1). Als nächstes stellt der Signalgenerator 1 eine Amplitude eines auszugebenden Signals auf einen vorbestimmten Anfangswert ein (Schritt S2). Dann erzeugt der Signalgenerator 1 ein Signal mit der Amplitude gleich dem Anfangswert und gibt das erzeugte Signal aus (Schritt S3). Der Signalgenerator 1 erzeugt das Signal durch sequentielles Ausgeben einer Sinuswelle mit unterschiedlichen Frequenzen oder durch Überlagern einer Vielzahl von Signalen mit unterschiedlicher Frequenz, aber derselben Amplitude.
Der Addierer 2 addiert zum empfangenen Anweisungswert das Ausgangssignal des Signalgenerators 1 und gibt dieses Ergebnis als Anweisungswert aus (Schritt S4). Die Steuerung 3 steuert den Motor 4, um ihn basierend auf dem durch den Addierer 2 ausgegebenen Anweisungswert anzutreiben. Ebenso misst der Sensor 6 eine Reaktion des Motors 4 für eine gegebene Zeitlänge (Schritt S5). Die Reaktion des Motors 4 kann die Bedeutung einer Position oder einer Geschwindigkeit des Motors haben, oder eines Stroms, der im Motor fließt.
Der Signalkomparator 7 speichert die durch den Sensor 6 gemessene Motorreaktion und berechnet die Differenz zwischen der maximalen und der minimalen Reaktion. Der Signalkomparator 7 speichert die Differenz als charakteristischen Wert (Schritt S6). Der Signalkomparator 7 vergleicht dann den charakteristischen Wert und einen vorbestimmten Referenzwert und bestimmt, ob die Abweichung in einem vorbestimmten Bereich ist (Schritt S7). Wenn die Abweichung nicht im vorbestimmten Bereich ist (Schritt S7, Nein), ändert der Signalgenerator 1 die Amplitude des Ausgangssignals, so dass der Kennlinienwert bzw. der charakteristische Wert zum Referenzwert konvergiert (Schritt S8). Diese Schritte von S3 bis S8 werden in dieser Reihenfolge wiederholt, bis die Abweichung zwischen dem charakteristischen Wert und dem Sollwert in einen vorbestimmten Bereich fällt. Andererseits, nämlich dann, wenn die Abweichung innerhalb des vorbestimmten Bereichs ist (Schritt S7, Ja), entscheidet der Signalgenerator 1, dass die Daten in einer Menge erhalten worden sind, die dazu ausreichend ist, die Frequenzkennlinie zu messen. In diesem Fall zeichnet der Signalgenerator 1 die Amplitude des Ausgangssignals auf und eine proportionale Verstärkung im Bereich vom von außerhalb empfangenen Anweisungswert zum Ausgangswert der Steuerung 3 (Schritt S9).
Die Differenz zwischen maximalen und minimalen Werten einer Motorreaktion wird oben als der charakteristische Wert verwendet. Jedoch ist sie nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein mittlerer quadratischer Wert einer für eine gegebene Zeitlänge gemessenen Reaktion des Motors 4 als der charakteristische Wert genommen werden.
Nachfolgend wird der Prozess zum Messen der Frequenzkennlinie beschrieben. Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das den Prozess beschreibt.
Um damit zu beginnen, empfängt der Addierer 2 den Anweisungswert, der auf einen konstanten Wert eingestellt worden ist (Schritt S10). Der Signalgenerator 1 gewinnt die proportionale Verstärkung aus dem Anweisungswert wieder, um den Wert der Steuerung 3 von der Steuerung 3 auszugeben (Schritt S11). Der Signalgenerator 1 entscheidet dann über die Amplitude des Ausgangssignals basierend auf der empfangenen proportionalen Verstärkung, der (beim Schritt S9) gespeicherten bzw. gemerkten proportionalen Verstärkung und der Amplitude des Signals (Schritt S12).
Der Signalgenerator 1 bestimmt die Amplitude des Ausgangssignals wie folgt. Das bedeutet, dass dann, wenn sich die proportionale Verstärkung zu einem größeren Wert geändert hat, das Ausgangssignal mit einer kleineren Amplitude ausgegeben wird, und dann, wenn sich die proportionale Verstärkung zu einem kleineren Wert geändert hat, das Ausgangssignal mit einer größeren Amplitude ausgegeben wird. Beispielsweise wird die Amplitude eines Ausgangssignals K durch die folgende Gleichung (1) bestimmt.

K = K1 × G1/G (1)

wobei G1 und K1 jeweils die proportionale Verstärkung und die Amplitude sind, die beim Schritt S9 gespeichert bzw. gemerkt sind, und G die beim Schritt S11 wiedergewonnene proportionale Verstärkung darstellt.
Ein alternatives Verfahren kann darin bestehen, eine Tabelle vorzubereiten, gemäß welcher die Amplitude des Signals bestimmt wird, so dass die Amplitude reduziert wird, wenn die proportionale Verstärkung größer wird, und die Amplitude erhöht wird, wenn die proportionale Verstärkung kleiner wird.
Der Signalgenerator 1 erzeugt das Ausgangssignal mit der beim Schritt S12 bestimmten Amplitude (Schritt S13), um die Frequenzkennlinie zu messen. Dieses Signal kann aus Signalen bestehen, die sequentiell ausgegebene Sinuswellen mit unterschiedlichen Frequenzen sind, oder kann aus einer überlagerten Vielzahl von Signalen mit unterschiedlicher Frequenz, aber derselben Amplitude, bestehen.
Der Addierer 2 addiert das Ausgangssignal des Signalgenerators 1 zum angewiesenen Wert (Schritt S14). Die Steuerung 3 steuert den Motor 4 basierend auf dem vom Addierer 2 ausgegebenen Anweisungswert. Der Sensor 6 misst die Reaktion des Motors 4 (Schritt S15).
Der Frequenzkennlinien-Identifizierer 8 empfängt den vom Addierer 2 ausgegebenen Anweisungswert und identifiziert die Frequenzkennlinie basierend auf diesem Anweisungswert und dem vom Sensor 6 empfangenen Wert einer Reaktion des Motors 4 (Schritt S16).
Es ist oben angegeben worden, dass der Sensor 6, der mit dem Motor 4 versehen ist, die Reaktion des Motors 4 empfängt. Jedoch ist er nicht darauf beschränkt. Es ist möglich, den Sensor mit dem System 5 vorzusehen und die Reaktion des Motors 4 mit diesem Sensor zu messen.
Wie es oben erklärt ist, wird beim ersten Ausführungsbeispiel der von außerhalb erhaltene Anweisungswert zu einem vorbestimmten Signal addiert und wird der Servomotor basierend auf dem resultierenden Signal angetrieben. Das vorbestimmte Signal kann aus Signalen bestehen, die sequentiell ausgegebene Sinuswellen mit unterschiedlichen Frequenzen sind, oder aus einer Vielzahl von überlagerten Signalen mit unterschiedlicher Frequenz, aber derselben Amplitude. Darüber hinaus werden der charakteristische Wert (die Differenz zwischen einem Maximum und einem Minimum einer Reaktion vom Servomotor), ein berechneter Wert einer gemessenen Reaktion des Servomotors (einer Position des Motors, einer Geschwindigkeit, eines Stromwerts oder anderes) und der Referenzwert verglichen. Wenn der charakteristische Wert außerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist, wird die Amplitude des Signals geändert, so dass der charakteristische Wert zum Referenzwert konvergiert. Eine solche Einstellung wird wiederholt ausgeführt, und dann, wenn der charakteristische Wert innerhalb des vorbestimmten Bereichs ist, wird bestimmt, dass die ausreichende Frequenzkennlinie identifiziert ist. Durch Ausführen dieser Schritte wird das Signal, das am Besten gesteuert bzw. geregelt ist, zum Identifizieren einer Frequenzkennlinie selbst dann verwendet, wenn das Rückkoppelsystem geändert wird.
Ebenso werden dann, wenn eine ausreichende Genauigkeit erzielt ist, eine Amplitude des obigen Signals und der Parameter des Rückkoppelsystems gespeichert. Wenn sich beispielsweise der Parameter eines Rückkoppelsystems ändert, ändert sich eine Amplitude des Signals zum besten Wert. In dem Fall, dass die proportionale Verstärkung größer wird, wird die Amplitude des Signals reduziert, und dann, wenn die proportionale Verstärkung kleiner wird, wird die Amplitude des Signals erhöht.
Fig. 4 zeigt einen Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels der Antriebssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung. Das Bezugszeichen 9 stellt eine Positionssteuerung dar, 10 stellt einen Codierer dar, 11 stellt einen Motor dar, 12 stellt eine Geschwindigkeitssteuerung dar und 13 stellt eine primäre Differenziervorrichtung dar. Darüber hinaus stellt das Bezugszeichen 14 einen Signalgenerator dar, stellt 15 einen Addierer dar und stellt 16 eine Stromsteuerung dar. Darüber hinaus stellt 17 eine sekundäre Differenziervorrichtung dar, stellt 18 ein angetriebenes System dar, das anzutreiben ist, stellt 19 einen Signalkomparator dar und stellt 20 einen Frequenzkennlinien-Identifizierer dar.
Die Antriebssteuervorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels arbeitet so, wie es nachfolgend beschrieben ist. Die Positionssteuerung 9 bildet einen Teil . des Rückkoppelsystems. Die Positionssteuerung 9 erzeugt einen Geschwindigkeits-Anweisungswert basierend auf einem Positions-Anweisungswert, der von außerhalb empfangen wird, und Positionsinformationen des Motors 11, die vom Codierer 10 empfangen werden.
Die Geschwindigkeitssteuerung 12 bildet auch einen Teil des Rückkoppelsystems. Die Geschwindigkeitssteuerung 12 erzeugt einen Anweisungswert für einen elektrischen Strom und gibt ihn aus. Die Geschwindigkeitssteuerung 12 erzeugt den Anweisungswert für elektrischen Strom basierend auf dem von der Positionssteuerung 9 empfangenen Geschwindigkeits- Anweisungswert und einem von der primären Differenziervorrichtung 13 ausgegebenen Signal, der eine Differentiation der vom Codierer 10 ausgegebenen Positionsinformationen des Motors 11 darstellt. Der Signalgenerator 14 erzeugt ein Signal, dessen Frequenzkennlinie zu identifizieren ist. Dieses Signal kann ein Signal sein, das aus sequentiell ausgegebenen Sinuswellen mit unterschiedlichen Frequenzen besteht, oder es kann ein Signal sein, das mit irgendeinem anderen Verfahren erhalten wird. Der Addierer 15 addiert das vom Signalgenerator 14 ausgegebene Signal und den von der Geschwindigkeitssteuerung 12 ausgegebenen Strom-Anweisungswert.
Die Stromsteuerung 16 bildet auch einen Teil des Rückkoppelsystems. Die Stromsteuerung 16 gibt einen Stromwert basierend auf dem vom Addierer 15 ausgegebenen Strom- Anweisungswert und einem von der sekundären Differenziervorrichtung ausgegebenen Signal aus, das eine Doppeldifferentiation der vom Codierer 10 ausgegebenen Positionsinformation des Motors 11 darstellt. Der Motor 11 wird basierend auf dem von der Stromsteuerung 16 ausgegebenen Stromwert angetrieben. Der Motor treibt wiederum das System 11 an. Der Codierer 10 ist mit dem Motor 11 versehen. Der Codierer 10 misst die Position (oder einen Parameter, der äquivalent zur Position ist) des Motors 11.
Der Signalkomparator 19 extrahiert einen charakteristischen Wert von dem von der sekundären Differenziervorrichtung 17 ausgegebenen Signal. Der Signalkomparator 19 stellt die Amplitude des durch den Signalgenerator 14 erzeugten Signals so ein, dass der charakteristische Wert zum Referenzwert konvergiert. Der Frequenzkennlinien-Identifizierer 20 identifiziert eine Frequenzkennlinie aus dem von der Positionssteuerung 9 ausgegebenen Geschwindigkeits- Anweisungswert und dem von der primären Differenziervorrichtung 13 ausgegebenen Signal.
Die Amplitude des im Signalgenerator 14 erzeugten Signals wird mit einem Prozess eingestellt, der nachfolgend beschrieben wird. Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm dieses Prozesses.
Um damit zu beginnen, empfängt die Positionssteuerung 9 den Anweisungswert, der auf einen konstanten Wert eingestellt worden ist (Schritt S17). Der Signalgenerator 14 stellt eine Amplitude des auszugebenden Signals auf einen vorbestimmten Anfangswert ein (Schritt S18). Der Signalgenerator 14 erzeugt ein Signal mit der eingestellten Amplitude und gibt es aus (Schritt S19). Hier erzeugt der Signalgenerator 1 das Sinussignal mit unterschiedlichen Frequenzen, das sequentiell ausgegeben wird, oder das Signal, das durch Überlagern einer Vielzahl von Frequenzen mit derselben Amplitude zusammengesetzt ist.
Der Addierer 15 addiert das vom Signalgenerator 14 ausgegebene Signal zu den von der Geschwindigkeitssteuerung 12 ausgegebenen Strom-Anweisungswert und gibt dann das Ergebnis zur Stromsteuerung 16 aus (Schritt S20). Der Codierer 10 erhält Positionsinformation des Motors 11 für eine gegebene Zeitlänge, wenn der Addierer 15 die Addition durchgeführt hat (Schritt S21).
Die sekundäre Differenziervorrichtung 17 differenziert das vom Codierer 10 ausgegebene Signal zweimal und gibt das Ergebnis in der Form eines Stromwerts aus (Schritt S22). Der Signalkomparator 19 berechnet einen charakteristischen Wert basierend auf einer Differenz zwischen einem Maximum und einem Minimum des von der sekundären Differenziervorrichtung 17 ausgegebenen Stromwerts (Schritt S23). Darüber hinaus prüft der Signalkomparator 19, ob eine Differenz zwischen dem charakteristischen Wert und einem vorbestimmten Referenzwert innerhalb eines Vorbestimmten Bereichs ist (Schritt S24). Wenn die Differenz zwischen dem charakteristischen Wert und dem Differenzwert nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs ist (d. h. der charakteristische Wert und der Referenzwert nicht nahe zueinander sind) (Schritt S24, Nein), wird die Amplitude des im Signalgenerator 14 erzeugten Signals so eingestellt, dass der charakteristische Wert zum Referenzwert konvergiert. Andererseits, nämlich dann, wenn die Differenz zwischen dem charakteristischen Wert und dem Referenzwert innerhalb des vorbestimmten Bereichs ist (d. h. der charakteristische Wert und der Referenzwert nahe zueinander sind) (Schritt S24, Ja), zeichnet der Signalkomparator 19 die Amplitude des durch den Signalgenerator 14 erzeugten Signals sowie die proportionale Verstärkung vom Strom-Anweisungswert zum Ausgangswert der Stromsteuerung 16 auf.
Es ist oben angegeben worden, dass der charakteristische Wert aus den maximalen und minimalen Werten des Stroms berechnet wird (der Positionsinformation des Motors 11 darstellt). Jedoch ist er nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der charakteristische Wert aus einem mittleren Quadrat des Stroms innerhalb einer gegebenen Zeitlänge berechnet werden.
Nun wird beschrieben, wie die Frequenzkennlinie bestimmt wird. Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das zeigt, wie die Frequenzkennlinie bestimmt wird.
Um damit zu beginnen, empfängt die Positionssteuerung 9 den Anweisungswert, der auf einen konstanten Wert eingestellt worden ist (Schritt S27). Der Signalgenerator 14 gewinnt die proportionale Verstärkung vom Strom-Anweisungswert zum Ausgangswert der Stromsteuerung 16 wieder (Schritt S28). Dann bestimmt der Signalgenerator 14 basierend auf der wiedergewonnenen und der aufgezeichneten proportionalen Verstärkung und der aufgezeichneten Ausgangsamplitude die Amplitude (Schritt S29). Der Signalgenerator 14 erzeugt ein Signal mit der bestimmten Amplitude (Schritt S30). Genau gesagt verkleinert der Signalgenerator 14 die Amplitude, wenn sich die proportionale Verstärkung erhöht hat, und erhöht die Amplitude, wenn sich die proportionale Verstärkung verkleinert hat.
Der Addierer 15 addiert das durch den Signalgenerator 14 erzeugte Signal zu dem von der Geschwindigkeitssteuerung 12 ausgegebenen Strom-Anweisungswert, um einen Strom- Anweisungswert auszugeben (Schritt S31). Die Stromsteuerung 16 treibt den Motor 11 basierend auf dem vom Addierer 15 ausgegebenen Strom-Anweisungswert an.
Der Frequenzkennlinien-Identifizierer 20 identifiziert die Frequenzkennlinie einer Geschwindigkeitsschleife. Der Frequenzkennlinien-Identifizierer 20 identifiziert die Frequenzkennlinie basierend auf dem von der Positionssteuerung 9 ausgegebenen Geschwindigkeits- Anweisungswert und dem von der primären Differenziervorrichtung 13 ausgegebenen Signal (einem "Geschwindigkeits-Rückkoppelwert") (Schritt S32).
Das oben erklärte Verfahren ist nicht auf dies allein beschränkt. Beispielsweise kann das Ausgangssignal des Signalgenerators 14 zum Positions-Anweisungswert oder zum Geschwindigkeits-Anweisungswert addiert werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Frequenzkennlinie der Positionsschleife aus dem Positions-Anweisungswert und dem Positions-Rückkoppelwert zu identifizieren, und es ist auch möglich, die Frequenzkennlinie der Stromschleife aus dem Strom-Anweisungswert und dem Strom-Rückkoppelwert zu identifizieren. Es ist auch möglich, einen Sensor in dem System 18 anstelle des Codierers 10 zum Identifizieren der Frequenzkennlinie zu verwenden.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird der aus dem Positions- Anweisungswert erhaltene Strom-Anweisungswert zu einem vorbestimmten Signal addiert und wird der Motor basierend auf dem Ergebnis dieser Addition angetrieben. Das vorbestimmte Signal kann aus Signalen bestehen, die sequentiell ausgegebene Sinuswellen mit unterschiedlichen Frequenzen sind, oder aus einer Vielzahl von überlagerten Signalen mit unterschiedlicher Frequenz, aber derselben Amplitude. Darüber hinaus wird der charakteristische Wert, eine Reaktion des Motors, gemessen, und der basierend auf dieser Reaktion erhaltene charakteristische Wert wird mit dem Referenzwert verglichen. Die Reaktion kann der Geschwindigkeits- Rückkoppelwert, der Positions-Rückkoppelwert oder der Strom- Rückkoppelwert sein. Der charakteristische Wert ist die Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert der Reaktion. Wenn die Differenz zwischen dem charakteristischen Wert und dem Referenzwert nicht innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist, wird die Amplitude des Signals geändert. Dieser Prozess wird wiederholt, bis der charakteristische Wert zum Referenzwert konvergiert. Als Ergebnis wird selbst dann eine genaue Frequenzkennlinie identifiziert, wenn sich das Rückkoppelsystem ändert.
Wenn entschieden wird, dass die Frequenzkennlinie mit ausreichender Genauigkeit erhalten werden kann, dann werden die Amplitude und die Parameter des Rückkoppelsystems gespeichert. Als Ergebnis kann dann, wenn sich beispielsweise die Parameter des Rückkoppelsystems einer Änderung unterzogen haben, ein optimaler Wert der Amplitude unter Verwendung der gespeicherten Werte berechnet werden. Beispielsweise wird dann, wenn sich die proportionale Verstärkung erhöht hat, die Amplitude reduziert, und wird dann, wenn sich die proportionale Verstärkung verkleinert hat, die Amplitude erhöht. Als Ergebnis kann eine Frequenzkennlinie unter Verwendung eines Signals identifiziert werden, das selbst dann optimal ist, wenn es eine Änderung bezüglich des Rückkoppelsystems gibt.
Wie es oben erklärt ist, machen es das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung möglich, eine Frequenzkennlinie genau zu identifizieren.
Obwohl die Erfindung für eine vollständige und klare Offenbarung in Bezug auf ein spezifisches Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, sollen die beigefügten Ansprüche nicht darauf beschränkt sein, sondern sollen derart gedacht sein, dass sie alle Modifikationen und alternative Konstruktionen bzw. Aufbauten verkörpern, die einem Fachmann auf dem Gebiet einfallen können und die gut in die hierin vorgestellte Grundlehre fallen.

Claims

1. Frequenzkennlinien-Identifizierungsverfahren, das in einer Antriebssteuervorrichtung ausführbar ist, die ein Antreiben eines Servomotors (4, 11) steuert, wobei das Verfahren folgendes aufweist:
Empfangen eines Anweisungswerts;
Erzeugen eines Signals durch sequentielles Ausgeben einer Sinuswelle mit unterschiedlichen Frequenzen oder durch Überlagern einer Vielzahl von Signalen mit unterschiedlicher Frequenz, aber derselben Amplitude;
Addieren des Anweisungswerts und des erzeugten Signals, um ein addiertes Signal zu erhalten;
Antreiben des Servomotors (4, 11) basierend auf dem addierten Signal;
Messen eines Parameters des Servomotors (4, 11), während der Servomotor (4, 11) angetrieben wird;
Berechnen eines Kennlinienwerts bzw. eines charakteristischen Werts basierend auf dem gemessenen Parameter;
Vergleichen des Kennlinienwerts und eines Referenzwerts; und
wenn der Kennlinienwerts kleiner als der Referenzwert ist, Ändern einer Amplitude des beim Erzeugungsschritt erzeugten Signals, so dass der Kennlinienwert zum Referenzwert konvergiert.

2. Frequenzkennlinien-Identifizierungsverfahren nach Anspruch 1, das weiterhin folgendes aufweist:
wenn der Kennlinienwert gleich dem oder größer als der Referenzwert ist, Speichern der Amplitude des beim Erzeugungsschritt erzeugten Signals.

3. Frequenzkennlinien-Identifizierungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, das weiterhin folgendes aufweist:
Berechnen einer proportionalen Verstärkung basierend auf dem Anweisungswert;
Speichern wenigstens einer vorherigen proportionalen Verstärkung und einer aktuellen proportionalen Verstärkung;
Vergleichen der gespeicherten proportionalen Verstärkungen;
wenn die gespeicherten proportionalen Verstärkungen nicht gleich zueinander sind, Ändern der Amplitude des beim Signalerzeugungsschritt erzeugten Signals.

4. Frequenzkennlinien-Identifizierungsverfahren nach Anspruch 3, wobei dann, wenn die Amplitude geändert wird, die Amplitude reduziert wird, wenn die aktuelle proportionale Verstärkung größer als die vorherige proportionale Verstärkung ist, und die Amplitude erhöht wird, wenn die aktuelle proportionale Verstärkung kleiner als die vorherige proportionale Verstärkung ist.

5. Frequenzkennlinien-Identifizierungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das weiterhin ein Speichern der Parameter des Servomotors (4, 11) aufweist, die während einer vorbestimmten Zeitperiode erlangt werden, wobei der charakteristische Wert als eine Differenz zwischen einem maximalen Wert und einem minimalen Wert der gespeicherten Parameter erhalten wird.

6. Frequenzkennlinien-Identifizierungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das weiterhin ein Speichern der Parameter des Servomotors (4, 11) aufweist, die während einer vorbestimmten Zeitperiode erlangt bzw. erfasst werden, wobei der Kennlinienwert als mittlere Quadratwurzel der gespeicherten Parameter erhalten wird.

7. Frequenzkennlinien-Identifizierungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Parameter des Servomotors (4, 11) irgendeiner einer Reaktion des Servomotors (4, 11) und einer Positionsinformation des Servomotors (4, 11) ist.

8. Antriebssteuervo rrichtung, die einen Servomotor (4, 11) steuert, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
einen Signalgenerator (1, 14), der ein Signal durch sequentielles Ausgeben einer Sinuswelle mit unterschiedlichen Frequenzen oder durch Überlagern einer Vielzahl von Signalen mit unterschiedlicher Frequenz, aber derselben Amplitude, erzeugt;
einen Addierer (2, 15), der das durch den Signalgenerator (1, 14) erzeugte Signal zu einem Anweisungswert addiert, um ein addiertes Signal zu erhalten;
eine Steuerung (3, 16), die den Servomotor (4, 11) basierend auf dem addierten Signal steuert;
einen Sensor (6, 10), der einen Parameter des Servomotors (4, 11) misst; und
einen Signalkomparator (7, 19), der einen charakteristische Wert basierend auf dem Parameter berechnet und den charakteristische Wert mit einem Referenzwert vergleicht,
wobei der Signalgenerator (1, 14) eine Amplitude des erzeugten Signals ändert, wenn der Signalkomparator (7, 19) entscheidet, dass der charakteristische Wert kleiner als der Referenzwert ist, so dass der charakteristische Wert zum Referenzwert konvergiert.

9. Antriebssteuervorrichtung nach Anspruch 8, die weiterhin folgendes aufweist:
eine Speichereinheit, die die Amplitude des durch den Signalgenerator (1, 14) erzeugten Signals speichert, wenn der Signalkomparator (7, 19) entscheidet, dass der charakteristische Wert gleich dem oder größer als der Referenzwert ist.

10. Antriebssteuervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, die weiterhin eine Speichereinheit aufweist, wobei
die Steuerung (3, 16) eine proportionale Verstärkung basierend auf dem Anweisungswert berechnet;
die Speichereinheit wenigstens eine vorherige proportionale Verstärkung und eine aktuelle proportionale Verstärkung speichert;
der Signalkomparator (7, 19) die in der Speichereinheit gespeicherten proportionalen Verstärkungen vergleicht; und
der Signalgenerator (1, 14) die Amplitude des erzeugten Signals ändert, wenn durch den Signalkomparator (7, 19) bestimmt wird, dass die gespeicherten proportionalen Verstärkungen nicht gleich zueinander sind.

11. Antriebssteuervorrichtung nach Anspruch 10, wobei dann, wenn die Amplitude geändert wird, der Signalgenerator (1, 14) die Amplitude reduziert, wenn die aktuelle proportionale Verstärkung größer als die vorherige proportionale Verstärkung ist, und die Amplitude erhöht, wenn die aktuelle proportionale Verstärkung kleiner als die vorherige proportionale Verstärkung ist.

12. Antriebssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, die weiterhin eine Speichereinheit aufweist, die die Parameter des Servomotors (4, 11) speichert, die während einer vorbestimmten Zeitperiode erlangt werden,
wobei der Signalkomparator (7, 19) den charakteristischen Wert als eine Differenz zwischen einem maximalen Wert und einem minimalen Wert der in der Speichereinheit gespeicherten Parameter berechnet.

13. Antriebssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, die weiterhin eine Speichereinheit aufweist, die die Parameter des Servomotors (4, 11) speichert, die während einer vorbestimmten Zeitperiode erlangt werden,
wobei der Signalkomparator (7, 19) den charakteristischen Wert als mittlere Quadratwurzel der in der Speichereinheit gespeicherten Parameter berechnet.

14. Antriebssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der Parameter des Servomotors (4, 11) irgendeiner einer Reaktion des Servomotors (4, 11) und eine Positionsinformation des Servomotors (4, 11) ist.