DE112014006247T5

DE112014006247T5 - Motorsteuereinrichtung

Info

Publication number: DE112014006247T5
Application number: DE112014006247.2T
Authority: DE
Inventors: Nobuhiro Shinohara; Hiroyuki Sekiguchi; Tomoya Fujita; Kotaro Nagaoka; Hidetoshi Ikeda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2016-10-20
Anticipated expiration: 2034-11-27
Also published as: US20160327932A1; JPWO2015111298A1; CN105934724A; JP6316323B2; DE112014006247B4; WO2015111298A1; TWI540402B; TW201546587A; CN105934724B; US9772619B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Motorsteuereinrichtung, die eine hochpräzise Bahnkurvensteuerung ausführen kann. Die Motorsteuereinrichtung enthält einen X-Achsen-Detektor 212c, einen Y-Achsen-Detektor 22c, einen Bahnkurvenbefehlsgenerator 1, der einen ersten Positionsbefehl und einen zweiten Positionsbefehl ausgibt; eine X-Achsen-Responsekorrektureinheit 13, die einen korrigierten Positionsbefehl ausgibt, eine X-Achsen-Positionssteuereinheit 11, die einen ersten Moment-Befehl erzeugt; eine Y-Achsen-Positionssteuereinheit 221, die einen zweiten Moment-Befehl erzeugt; ein Y-Achsen-Messinstrument 24, das eine zweite Maschinenend-Verschiebung detektiert; eine Y-Achsen-Nullpunkt-Abschätzeinheit 25, die Charakteristika eines Nullpunkts einer Übertragungsfunktion vom zweiten Moment-Befehl auf die Maschinenend-Verschiebung auf der Basis des zweiten Moment-Befehls und der Maschinenend-Verschiebung und auf der Basis des zweiten Positionsbefehls und der Maschinenend-Verschiebung extrahiert; und eine Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 202, die in Responsekorrekturfilter unter Nutzung der Charakteristika des Nullpunktes einstellt.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Motorsteuergerät.
Hintergrund
In den letzten Jahren war es bei einer Werkzeugmaschine, beispielsweise einer NC-Werkzeugmaschine, und einem Roboter, beispielsweise einem Industrieroboter, erwünscht, eine hochpräzise Bahnkurvensteuerung mit einem Betrieb bei hoher Geschwindigkeit und hoher Beschleunigung/Verzögerung zu kombinieren, um die Bearbeitungseffizienz und Produktionseffizienz der Werkzeugmaschine und des Roboters zu steigern. Bei der Werkzeugmaschine und dem Roboter ist es aus dem oben erwähnten Grund erwünscht, einen Antrieb mit hoher Beschleunigung/Verzögerung zu erreichen. Jedoch kann allein durch Realisierung eines hohen Ansprechvermögens in einem Positionssteuersystem auf jeder Achse eine Übertragungsfunktion zwischen einem Befehl bezüglich einer Position am Maschinenende auf jeder Achse nicht passend gemacht werden, und die Bahnkurve (Trajektorie) am Maschinenende wird bezüglich eines Befehls bei einer gekrümmten Bahnkurve verzerrt.
In Patentliteratur 1 als einem bekannten Beispiel gibt es eine Technik der Verringerung von Vibrationen an einem Werkzeugende während eines Antriebs mit hoher Beschleunigung/Verzögerung, wenn eine Steuerung so gestaltet ist, dass sie mechanische Resonanzen für die Positionssteuerung auf einer einzelnen Achse in Rechnung stellt. Weiterhin wird bei Patentliteratur 2 als einem weiteren Beispiel eine Technik offenbart, in der eine Synchronisationsleistung mit Charakteristika der Übertragungsfunktion auf jeder Achse verbessert ist, um im Wesentlichen Identität zu erreichen, indem eine Vorwärts- bzw. Feed-Forward-Regelung ausgeführt wird, nachdem ein Befehlswert durch ein Tiefpassfilter konvertiert wird, dessen Frequenz niedriger eingestellt ist als diejenige eines Servo-Bandes einer Positionssteuerschleife auf jeder Achse, um eine Responseverzögerung bezüglich eines Befehlswertes eines gesteuerten Wertes, wie einer Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung, zu kompensieren.
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. H8-23691
Patentliteratur 2: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2000-339032

Zusammenfassung
Technisches Problem
Bei der oben beschriebenen Technik treten jedoch, wenn das Ansprechvermögen einer Maschinen mit niedriger Steifigkeit verbessert wird, um die Maschine mit hoher Beschleunigung/Verzögerung anzutreiben, Übergangs-Änderungen bezüglich des Befehls auf jeder Achsen in Folge von Differenzen der Übertragungsfunktionen auf jeder Achse auf, die aus der niedrigen Steifigkeit des mechanischen Systems herrühren, und zwar auch wenn das Ansprechvermögen auf jeder Achse mit hoher Geschwindigkeit gegeben ist. Es tritt daher das Problem auf, dass die Bahnkurven verzerrt werden. Insbesondere wenn eine Bearbeitung durch eine Werkzeugmaschine oder einen Roboter mit Hin- und Her-Bewegungen auf einer symmetrischen Bahnkurve ausgeführt wird, wird der Einfluss des durch solche Verzerrungen bewirkten Fehlers erheblich, wodurch eine Beschädigung einer Bearbeitungsoberfläche oder ein Absinken der Bearbeitungsgenauigkeit bewirkt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Probleme gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Motorsteuergerät bereitzustellen, welches eine hochpräzise Bahnkurvensteuerung auch bei einem Steuerziel ausführt, das durch ein mechanisches System mit niedriger Steifigkeit konfiguriert ist.
Lösung des Problems
Um die genannten Probleme zu lösen und das Ziel zu erreichen, betrifft die vorliegende Erfindung ein Motorsteuergerät, welches einen mit einer ersten Lastmaschine in einem ersten Steuerziel verbundenen Motor und einen mit einer zweiten Lastmaschine in einem zweiten Steuerziel verbundenen Motor steuert. Das Motorsteuergerät enthält eine Motorsteuereinrichtung, die einen mit einer ersten Lastmaschine in einem ersten Motorsteuerziel verbundenen ersten Motor steuert und die einen mit einer zweiten Lastmaschine in einem zweiten Steuerziel verbundenen zweiten Motor steuert, wobei die Motorsteuereinrichtung aufweist, einen ersten Detektor, der eine Position des ersten Motors detektiert, einen zweiten Detektor, der eine Position des zweiten Motors detektiert, einen Bahnkurvenbefehlserzeuger, der einen ersten Positionsbefehl, welcher ein Positionsbefehl für das erste Steuerziel ist, und einen zweiten Positionsbefehl erzeugt, welcher ein Positionsbefehl für das zweite Steuerziel ist, eine Responsekorrektureinheit, die eine Berechnung ausführt, um ein Responsekorrekturfilter auf den ersten Positionsbefehl vom Bahnkurvenbefehlserzeuger anzuwenden, um einen korrigierten Positionsbefehl auszuführen, eine erste Positionssteuereinheit, die den korrigierten Positionsbefehl von der Responsekorrektureinheit und eine durch den ersten Detektor detektierte Position empfängt, um einen ersten Momentbefehl zu erzeugen, derart, dass die durch den ersten Detektor detektierte Position zu dem korrigierten Positionsbefehl passt, eine Responsekorrektureinheit, die eine Berechnung ausführt, um ein Responsekorrekturfilter auf den zweiten Positionsbefehl vom Bahnkurvenbefehlserzeuger anzuwenden, um einen korrigierten Positionsbefehl auszuführen, eine zweite Positionssteuereinheit, die den korrigierten Positionsbefehl von der Responsekorrektureinheit und eine durch den zweiten Detektor detektierte Position empfängt, um einen zweiten Momentbefehl zu erzeugen, derart, dass die durch den zweiten Detektor detektierte Position zu dem korrigierten Positionsbefehl passt, ein Messinstrument, das eine Maschinenend-Verschiebung der zweiten Lastmaschine im zweiten Steuerziel detektiert, eine Nullpunkt-Abschätzeinheit, die Charakteristika eines Nullpunkts eines Übertragungsbefehls vom zweiten Momentbefehl zur Maschinenend-Verschiebung auf der Basis des zweiten Momentbefehls und der Maschinenend-Verschiebung oder auf der Basis des zweiten Positionsbefehls und der Maschinenend-Verschiebung extrahiert, und eine Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit, die das Responsekorrekturfilter der Responsekorrektureinheit unter Nutzung der durch die Nullpunkt-Abschätzeinheit extrahierten Charakteristika des Nullpunktes nutzt, wobei ein durch die erste Positionssteuereinheit erzeugter erster Momentbefehl in den ersten Motor eingegeben wird und ein durch die zweite Positionssteuereinheit erzeugter zweiter Momentbefehl in den zweiten Motor eingegeben wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es möglich, ein Motorsteuergerät zu schaffen, das eine hochpräzise Bahnkurvensteuerung auch für ein Steuerziel ausführen kann, das durch ein mechanisches System mit niedriger Steifigkeit konfiguriert ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration einer Motorsteuereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
2 ist ein Blockdiagramm, welches die Beziehung zwischen einer Befehls-Bahnkurve und einer tatsächlichen Bahnkurve, welche durch einen Werkzeugspitzenteil beschrieben wird, bei der Motorsteuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist ein Beispiel zu Vergleichszwecken der Motorsteuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, bei der ein Bode-Diagramm der Übertragungsfunktionen auf einer X-Achse und auf einer Y-Achse in einem Zustand gezeigt ist, wo eine X-Achsen-Responsekorrektureinheit und eine Y-Achsen-Responsekorrektureinheit nicht eingesetzt sind.
4 ist ein Bode-Diagramm von Übertragungsfunktionen auf einer X-Achse und auf einer Y-Achse in einem Zustand, wo die X-Achsen-Responsekorrektureinheit und die Y-Achsen-Responsekorrektureinheit bei der Motorsteuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform eingesetzt werden.
5 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration einer Motorsteuereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
6 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration einer Motorsteuereinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt.
5 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration einer Motorsteuereirichtung gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt.
8 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration einer Motorsteuereinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt.
9 ist ein Diagramm, welches eine Frequenzresponseanzeigeeinheit darstellt, die bei der Konfiguration der Motorsteuereinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform vorgesehen ist.
Beschreibung von Ausführungsformen
Beispielhafte Ausführungsformen einer Motorsteuereinrichtung bzw. eines Motorsteuergerätes gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Motorsteuereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bei dem Motorsteuergerät gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine hochpräzise Bahnkurvensteuerung ausgeführt. Die Bahnkurvensteuerung wird hier als solche Steuerung ausgeführt, dass eine Bahnkurve eines Werkzeugspitzenteils oder einer Greifeinheit eines Roboters einer Befehls-Kurve folgt, indem dieses gleichzeitig in mehreren, d. h. zwei oder mehr, Achsen bewegt wird. Als Bahnkurve ist hier eine Linie zu verstehen, die Positionen verbindet, welche in einem Raum liegen und vom Werkzeugspitzenteil eingenommen werden, wenn sich dieses in einer Mehrzahl von bewegbaren Achsen bzw. Bewegungsachsen bewegt. In dem Fall, dass die Bewegungsachsen zwei Achsen sind, d. h. eine X-Achse, die eine erste Achse ist, und eine Y-Achse, die eine zweite Achse ist, sind die Befehls-Bahnkurve und die Tatsächliche-Position-Bahnkurve, die vom Werkzeugspitzenteil beschrieben werden, in einer zweidimensionalen Ebene so beschrieben, wie in 2 dargestellt. In 2 ist die Befehls-Bahnkurve mit einer durchgezogenen Linie und die tatsächliche Bahnkurve mit einer gepunkteten Linie bezeichnet.
Ein Bahnkurvenbefehlserzeuger 1 gibt ein X-Achsen-Positionsbefehlssignal und ein Y-Achsen-Positionsbefehlssignal als Positionsbefehlssignal für die X-Achse bzw. die Y-Achse aus. Eine X-Achsen-Responsekorrektureinheit 13 korrigiert das X-Achsen-Positionsbefehlssignal vom Bahnkurvenbefehlserzeuger 1 unter Anwendung eines Responsekorrekturfilters G_xrc(s), und sie gibt den korrigierten X-Achsen-Positionsbefehl an eine X-Achsen-Positionssteuereinheit 11 aus. Eine Y-Achsen-Responsekorrektureinheit 23 korrigiert das Y-Achsen-Positionsbefehlssignal vom Bahnkurvenbefehlserzeuger 1 unter Anwendung eines Responsekorrekturfilters G_yrc(s), und sie gibt den korrigierten Y-Achsen-Positionsbefehl an eine Y-Achsen-Positionssteuereinheit 21 aus. Charakteristika bzw. Filterparameter der Responsekorrekturfilter G_xrc(s) und G_yrc(s) werden durch eine Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 bestimmt, die weiter unten beschrieben wird.
Ein X-Achsen-Steuerziel 12 ist durch einen X-Achsen-Motor 12a, einen am X-Achsen-Motor 12a angebrachten X-Achsen-Detektor 12c und eine mit dem X-Achsen-Motor 12a verbundene bzw. gekoppelte X-Achsen-Lastmaschine 12b gebildet. Das X-Achsen-Steuerziel 12 wird durch den X-Achsen-Motor 12a angetrieben, der ein Moment entsprechend einem X-Achsen-Momentbefehl T1 erzeugt. Ein X-Achsen-Messinstrument 14 ist am X-Achsen-Steuerziel 12 angebracht und misst ein Verschiebungssignal der Position, Geschwindigkeit oder Beschleunigung eines Maschinenendes der X-Achsen-Lastmaschine 12b, welches dem Werkzeugspitzenteil entspricht. In den nachfolgenden Beschreibungen wird angenommen, dass das Verschiebungssignal die Beschleunigung ist, und es wird als „X-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignal a1” bezeichnet.
Die X-Achsen-Positionssteuereinheit 11 gibt den X-Achsen-Momentbefehl T1 an den X-Achsen-Motor 12a aus, indem eine Berechnung einer PID-Steuerung oder Zwei-Freiheitsgrade-Steuerung auf der Basis des eingegebenen korrigierten X-Achsen-Positionsbefehls und eines durch den X-Achsen-Detektor 12c erfassten Positionsdetektionswertes ausgeführt wird. Dies wird derart ausgeführt, dass die Position des X-Achsen-Motors 12a präzise dem zeitlich variierenden korrigierten X-Achsen-Positionsbefehl folgt, der durch die X-Achsen-Responsekorrektureinheit 13 ausgegeben wird, ohne Schwingungen.
Ein Y-Achsen-Steuerziel 22 ist durch einen Y-Achsen-Motor 22a, einen am Y-Achsen-Motor 22a angebrachten Y-Achsen-Detektor 22c und eine mit dem Y-Achsen-Motor 22a verbundene bzw. gekoppelte Y-Achsen-Lastmaschine 22b gebildet. Das Y-Achsen-Steuerziel 22 wird durch den Y-Achsen-Motor 22a angetrieben, der ein Moment entsprechend einem Y-Achsen-Momentbefehl T2 erzeugt. Ein Y-Achsen-Messinstrument 14 ist am Y-Achsen-Steuerziel 22 angebracht und misst ein Verschiebungssignal der Position, Geschwindigkeit oder Beschleunigung eines Maschinenendes der Y-Achsen-Lastmaschine 22b, welches dem Werkzeugspitzenteil entspricht. In den nachfolgenden Beschreibungen wird angenommen, dass das Verschiebungssignal die Beschleunigung ist, und es wird als „Y-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignal a2” bezeichnet.
Die Y-Achsen-Positionssteuereinheit 21 gibt den Y-Achsen-Momentbefehl T1 an den Y-Achsen-Motor 22a aus, indem eine Berechnung einer PID-Steuerung oder Zwei-Freiheitsgrade-Steuerung auf der Basis des eingegebenen korrigierten Y-Achsen-Positionsbefehls und eines durch den Y-Achsen-Detektor 22c erfassten Positionsdetektionswertes ausgeführt wird. Dies wird derart ausgeführt, dass die Position des Y-Achsen-Motors 22a präzise dem zeitlich variierenden korrigierten Y-Achsen-Positionsbefehl folgt, der durch die Y-Achsen-Responsekorrektureinheit 23 ausgegeben wird, ohne Schwingungen.
Bei der X-Achsen-Positionssteuereinheit 11 und der Y-Achsen-Positionssteuereinheit 21 wird ein Steuerparameter jeweils so eingestellt, dass eine Responseverzögerung vom korrigierten X-Achsen-Positionsbefehl zu einer Position des X-Achsen-Maschinenendes, repräsentiert durch doppelte Integration des X-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignals a1, welches eine Beschleunigung ist, und eine Responseverzögerung vom korrigierten Y-Achsen-Positionsbefehl zu einer Position des Y-Achsen-Maschinenendes, repräsentiert durch doppelte Integration des Y-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignals a2, welches eine Beschleunigung ist, zueinander passen bzw. miteinander übereinstimmen. Hierin repräsentiert die Responseverzögerung eine Zeitverzögerung bezüglich des Befehls, wenn der Befehl sich bei einer regulären Geschwindigkeitsrate bzw. konstanten Geschwindigkeit ändert. Auf diese Weise, wenn die Responseverzögerungen auf der X-Achse und der Y-Achse miteinander übereinstimmen und wenn der X-Achsen-Positionsbefehl und der Y-Achsen-Positionsbefehl sich bei einer regulären Geschwindigkeitsrate ändern, stimmen die durch die Position des X-Achsen-Maschinenendes und die Position des Y-Achsen-Maschinenendes beschriebene Bahnkurve und die der durch die Positionen des korrigierten X-Achsen-Positionsbefehls und des korrigierten Y-Achsen-Positionsbefehls beschriebene Bahnkurve miteinander überein.
Eine X-Achsen-Erregungssignalerzeugungseinheit 16 erzeugt ein Signal, das eine M-Sequenz-Kurvenform hat, für eine Zeit, die durch einen Einstellungsstartbefehlsbetrieb bestimmt ist, der durch einen Nutzer ausgeführt wird, wenn eine Parametereinstellung für das Motorsteuergerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird, und sie addiert ein M-Sequenz-Erregungssignal zum X-Achsen-Momentbefehl T1, um den X-Achsen-Motor 12a anzutreiben, wodurch das X-Achsen-Steuerziel 12 erregt wird.
Ähnlich der X-Achsen-Erregungssignalerzeugungseinheit 16, erzeugt eine Y-Achsen-Erregungssignalerzeugungseinheit 26 ein Signal mit einer M-Sequenz-Kurvenform für eine vorbestimmte Zeit, und sie addiert ein M-Sequenz-Erregungssignal zum Y-Achsen-Momentbefehl T2, um den Y-Achsen-Motor 22a anzutreiben bzw. anzusteuern, wodurch das Y-Achsen-Steuerziel 22 erregt wird. In diesem Falle ist das M-Sequenz-Erregungssignal ein pseudo-weißes Zufallssignal.
Eine X-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 15 führt eine Systemidentifizierung unter Nutzung des X-Achsen-Momentbefehls T1 zur Zeit des Erregungssignals, das durch die X-Achsen-Erregungssignalerzeugungseinheit 16 erzeugt wird, und des X-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignals a1, das durch das X-Achsen-Messinstrument 14 detektiert wird, als Ein- und Ausgangsdaten aus, schätzt eine Übertragungsfunktion G_fax(s) aus dem X-Achsen-Momentbefehl T1 in das X-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignal a1 ab und gibt das Ergebnis des Extrahierens von Information über den Nullpunkt auf der X-Achse an die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 aus.
Eine Y-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 15 führt eine Systemidentifizierung unter Nutzung des Y-Achsen-Momentbefehls T2 zur Zeit des Erregungssignals, das durch die Y-Achsen-Erregungssignalerzeugungseinheit 26 erzeugt wird, und des Y-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignals a2, das durch das Y-Achsen-Messinstrument 24 detektiert wird, als Ein- und Ausgangsdaten aus, schätzt eine Übertragungsfunktion G_fay(s) aus dem Y-Achsen-Momentbefehl T2 in das Y-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignal a2 ab und gibt das Ergebnis des Extrahierens von Information über den Nullpunkt auf der Y-Achse an die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 aus.
Die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 bestimmt Charakteristika des Responsekorrekturfilters G_xrc(s) der X-Achsen-Responsekorrektureinheit 13 und stellt diese auf der Basis der Information über den Nullpunkt auf der Y-Achse ein, und sie bestimmt Charakteristika des Responsekorrekturfilters G_yrc(s) der Y-Achsen-Responsekorrektureinheit 23.
Bei der Systemidentifizierung durch die X-Achsen-Nullpunktabschätzungseinheit 15 addiert die X-Achsen-Erregungssignalerzeugungseinheit 16 das M-Sequenz-Erregungssignal zum X-Achsen-Momentbefehl T1, um das X-Achsen-Steuerziel 12 zu erregen, und sie erfasst Responses des X-Achsen-Momentbefehls T1 und des X-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignals a1, welches durch das X-Achsen-Messinstrument 14 erfasst wird, als Daten. Die Übertragungsfunktion G_fax(s) vom X-Achsen-Momentbefehl T1 zu dem bzw. auf das X-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignal a1 wird beispielsweise unter Anwendung eines Verfahrens der kleinsten Quadrate auf die Eingangs- und Ausgangsdaten zur Zeit der M-Sequenz-Erregung abgeschätzt. Ein Merkmal der Übertragungsfunktion G_fax(s) vom X-Achsen-Momentbefehl T1 zum X-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignal a1 wird hier beschrieben. Da gegeben ist, dass das X-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignal a1 als die Beschleunigung des Maschinenendes angenommen wird, wird die Übertragungsfunktion G_fax(s) allgemein durch den nachfolgenden Ausdruck (1) angenähert. [Ausdruck 1]
In diesem Ausdruck bezeichnet s einen Laplace-Operator, J_x bezeichnet ein Trägheitsmoment des X-Achsen-Steuerziels 12, ω_pxi bezeichnet eine Resonanzfrequenz in einer i-ten Mode, ξ_pxi bezeichnet ein Dämpfungsverhältnis der Resonanzfrequenz in der i-ten Mode, ω_zxj bezeichnet die j-te Antiresonanzfrequenz, d. h. einen Absolutwert der komplexen Null, und ξ_zxi bezeichnet die j-te Antiresonanzcharakteristik, d. h. das Dämpfungsverhältnis der Komplexen Null.
Wenn angenommen wird, dass ein Steuerziel ein Zwei-Trägheiten-System ist, in dem die Motor- und Last-Trägheit mit einer Feder verbunden sind, oder ein Mehrere-Trägheiten-System, in dem ein Motor und eine Mehrzahl von trägen Lasten seriell durch eine Feder verbunden sind, und die Verschiebung des Spitzenteils ein Maschinenenden-Verschiebungssignal ist, tritt keine Antiresonanz auf, und der Wert des Zählers ist annähernd Null, d. h. m = 0. Jedoch ist die tatsächliche Struktur eines Maschinensystems kompliziert, und es kann oft in der Übertragungsfunktion vom erzeugten Moment durch den Motor auf die Maschinenenden-Verschiebung ein Antiresonanz-Nullpunkt eingeschlossen sein. In diesem Falle muss bei der Modellierung angenommen werden, dass m ≥ 1 ist.
Das tatsächliche Maschinensystem ist, genau genommen, ein unendlich dimensionales System, welches jedoch als niederdimensionales Modell modelliert werden kann, derart, dass ein Response unter Nutzung eines Grades des Zählers mit m = 1 oder m = 2 angenähert werden kann. Wenn es gegeben ist, dass der Zähler der Übertragungsfunktion zu dieser Zeit N_x(s) sein soll, dann ist N_x(s) ausgedrückt durch den folgenden Ausdruck (2): [Ausdruck 2]
Die X-Achsen-Nullpunktabschätzungseinheit 15 gibt Information bezüglich des Nullpunkts, d. h. Information auf ein Polynom des obigen Ausdrucks (2), an die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 über den obigen Vorgang aus.
Die durch die Y-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 25 ausgeführte Systemidentifikation ist ein Vorgang, der ähnlich dem bei der X-Achse ist, wobei die Y-Achsen-Erregungssignalerzeugungseinheit 26 das M-Sequenz-Erregungssignal zum Y-Achsen-Momentbefehl T2 addiert, um das Y-Achsen-Steuerziel 22 zu erregen, und sie erfasst Responses des Y-Achsen-Momentbefehls T2 und des Y-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignals a2, erfasst durch das Y-Achsen-Messinstrument 24, als Daten. Die Übertragungsfunktion G_fay(s) vom Y-Achsen-Momentbefehl T2 auf das Y-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a2 wird beispielsweise unter Nutzung des Verfahrens der kleinsten Quadrate auf die Eingangs- und Ausgangsdaten zur Zeit der M-Sequenz-Erregung abgeschätzt. Die Übertragungsfunktion G_fay(s) wird hierbei durch den folgenden Ausdruck (3) angenähert: [Ausdruck 3]
In diesem Ausdruck bezeichnet J_y ein Trägheitsmoment des X-Achsen-Steuerziels 12, ω_pyi bezeichnet eine Resonanzfrequenz in einer i-ten Mode, ξ_pyi bezeichnet ein Dämpfungsverhältnis der Resonanzfrequenz in der i-ten Mode, ω_zyj bezeichnet die j-te Antiresonanzfrequenz, d. h. einen Absolutwert der komplexen Null, und ξ_zyi bezeichnet die j-te Antiresonanzcharakteristik, d. h. das Dämpfungsverhältnis der Komplexen Null.
Ähnlich wie im weiter oben beschriebenen Fall der X-Achse, kann auch für die Y-Achse der Grad bzw. Wert des Zählers als m = 1 oder m = 2 approximiert werden. Da der Zähler der Übertragungsfunktion zu dieser Zeit als N_y(s) angenommen werden kann, ist N_y(s) durch den folgenden Ausdruck (4) repräsentiert. [Ausdruck 4]
Die Y-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 25 gibt Information bezüglich des Nullpunkts, d. h. Information auf ein Polynom des obigen Ausdrucks (2), an die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 über den obigen Vorgang aus.
Die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 bestimmt das Responsekorrekturfilter G_xrc(s) der X-Achsen-Responsekorrektureinheit 13 unter Nutzung des nachfolgenden Ausdrucks (5), welcher unter Nutzung des Polynom-Ausdrucks N_y(s) der Übertragungsfunktion gebildet wird, welche den in der Übertragungsfunktion G_fry vom Y-Achsen-Momentbefehl T2 auf das Y-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a2 enthaltenen Nullpunkt, extrahiert durch die Y-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 25 und ein Tiefpassfilter F(s), repräsentiert.
[Ausdruck 5]

G_xrc(s) = F(s)·N_y(s) (5)

F(s) auf der rechten Seite des Ausdrucks (5) bezeichnet ein Tiefpassfilter, welches das Responsekorrekturfilter G_xrc(s) geeignet macht. Das Tiefpassfilter F(s) senkt Frequenzkomponenten höher als ein Steuerband ab, welche Teil des X-Achsen-Positionsbefehlssignalausgangs vom Bahnkurvenbefehlserzeuger 1 sind, um so eine abrupte Änderung zu unterdrücken und das X-Achsen-Positionsbefehlssignal zu glätten. Wenn das X-Achsen-Positionsbefehlssignal originär als geglättetes Signal erzeugt wird, kann F(s) gleich Eins sein.
Die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 bestimmt das Responsekorrekturfilter G_yrc(s) der Y-Achsen-Responsekorrektureinheit 23 unter Nutzung des nachfolgenden Ausdrucks (6), welcher unter Nutzung des Polynom-Ausdrucks N_x(s) der Übertragungsfunktion gebildet wird, welche den in der Übertragungsfunktion G_frx vom X-Achsen-Momentbefehl T1 auf das X-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a2 enthaltenen Nullpunkt, extrahiert durch die X-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 25 und ein Tiefpassfilter F(s), repräsentiert.
[Ausdruck 6]

G_yrc(s) = F(s)·N_x(s) (6)

F(s) auf der rechten Seite in Ausdruck (6) bezeichnet das Tiefpassfilter, welches das gleiche ist, das auch bei Ausdruck (5) benutzt wird.
In der X-Achsen-Positionssteuereinheit 11 und der Y-Achsen-Positionssteuereinheit 21 bedeutet die Tatsache, dass die Verzögerungszeiten bezüglich der Befehle auf der X-Achse und der Y-Achse miteinander identisch gemacht sind, dass die Steuerparameter der X-Achsen-Positionssteuereinheit 11 und der Y-Achsen-Positionssteuereinheit 21 derart eingestellt werden, dass eine Responseverzögerung vom korrigierten X-Achsen-Positionsbefehl bis zur Position des X-Achsen-Maschinenendes, repräsentiert durch die zweifache Integration des X-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignals a1, welches eine Beschleunigung ist, und eine Responseverzögerung vom korrigierten Y-Achsen-Positionsbefehl bis zur Position des Y-Achsen-Maschinenendes, repräsentiert durch die zweifache Integration des Y-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignals a2, welches eine Beschleunigung ist, aneinander angepasst sind, wie oben beschrieben.
Daher ist, wenn es keinen Nullpunkt im X-Achsen-Steuerziel und im Y-Achsen-Steuerziel gibt, die Übertragungsfunktion vom X-Achsen-Positionsbefehl x_ref auf die X-Achsen-Maschinenendposition x_a durch den folgenden Ausdruck (7) repräsentiert, wobei ein Nenner-Polynom der Übertragungsfunktion von x_ref auf x_a als D(s) angenommen ist. Weil die Responseverzögerung vom korrigierten X-Achsen-Positionsbefehl zum X-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a1 und die Responseverzögerung vom korrigierten Y-Achsen-Positionsbefehl zum Y-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a2 aneinander angepasst sind, wird die Beziehung zwischen dem Y-Achsen-Positionsbefehl y_ref und der Y-Achsen-Maschinenendposition y_a durch den folgenden Ausdruck (8) repräsentiert.
[Ausdruck 7]

x_a(s) = 1 / D(s)F(s)x_ref(s) (7)

[Ausdruck 8]

y_a(s) = 1 / D(s)F(s)y_ref(s) (8)

Weiterhin, wenn es einen Nullpunkt in der Übertragungsfunktion vom X-Achsen-Momentbefehl T1 auf die X-Achsen-Maschinenendposition x_a und in der Übertragungsfunktion vom Y-Achsen-Momentbefehl T2 auf die Y-Achsen-Maschinenendposition y_a gibt, und auch wenn die Befehlsresponsecharakteristika durch Ändern der Charakteristika der Positionssteuerung der X-Achsen-Positionssteuereinheit 11 verändert werden, wird der Nullpunkt gespeichert. Daher wird die Beziehung zwischen dem X-Achsen-Positionsbefehl x_ref und der X-Achsen-Maschinenendposition x_a durch den folgenden Ausdruck (9) repräsentiert. Weiterhin ist, ähnlich zum Fall der X-Achse, die Beziehung zwischen dem Y-Achsen-Positionsbefehl y_ref und der Y-Achsen-Maschinenendposition y_a durch den nachfolgenden Ausdruck (10) repräsentiert: [Ausdruck 9]
[Ausdruck 10]
Daher werden, wenn die Charakteristika der Nullpunkt auf der X-Achse und der Y-Achse sich voneinander unterscheiden (N_x(s) ≠ N_y(s)), die Bahnkurven durch die X-Achsen-Maschinenendposition x_a und die Y-Achsen-Maschinenendposition y_a in einer Befehls-Kurve in Folge des korrigierten X-Achsen-Positionsbefehls und des korrigierten Y-Achsen-Positionsbefehls, die durch den Nullpunkt beeinflusst werden, verzerrt. Daher ist eine Korrektur dahingehend erforderlich, dass die Kurve nicht verzerrt ist, auch wenn es einen Nullpunkt im X-Achsen-Steuerziel und im Y-Achsen-Steuerziel gibt. Als ein Verfahren zum Ausführen der oben beschriebenen Korrektur ist es ein anfänglicher Ansatz, die Nullpunkte N_x(s) und N_y(s), die in den obigen Ausdrücken (9) und (10) auftauchen, auszulöschen. Im Falle, dass dieses Verfahren angewandt wird, wenn eine inverse Funktion von N_x(s) als die Charakteristik des Responsekorrekturfilters G_xrc(s) der X-Achsen-Responsekorrektureinheit 13 gesetzt wird und eine inverse Funktion von N_y(s) als Charakteristik des Responsekorrekturfilters G_yrc(s) der X-Achsen-Responsekorrektureinheit 23 gesetzt wird, werden der Response der X-Achsen-Maschinenendposition x_a bezüglich des X-Achsen-Positionsbefehls x_ref und der Response der Y-Achsen-Maschinenendposition y_a bezüglich des Y-Achsen-Positionsbefehls y_ref miteinander identisch. Dies wird in den nachfolgenden Ausdrücken (11) und (12) als Idealfall ausgedrückt. [Ausdruck 11]
[Ausdruck 12]
Wenn jedoch eingestellt wie oben, weil ein Filter eines sekundärresonanten Systems als Responsekorrekturfilter auf der X-Achse und der Y-Achse benutzt wird, werden der Momentbefehl und die Position des Motors schwingungsbehaftet, auch wenn die Maschinenendpositionen auf den jeweiligen Achsen nicht vibrieren. Weiterhin wird, wenn es einen Fehler in der Abschätzung des Nullpunktes gibt, das Maschinenende ebenso schwingungsbehaftet. Es ist daher nicht angemessen, die Responsekorrekturfilter auf der X-Achse und der Y-Achse so einzustellen, dass die Antiresonanzcharakteristika ausgelöscht werden, wie oben erwähnt. Folglich werden bei der vorliegenden Ausführungsform durch die Funktion der Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 die Charakteristika N_y(s) des Nullpunktes auf der Y-Achse dem Responsekorrekturfilter G_xrc(s) der X-Achsen-Responsekorrektureinheit 13 zugeordnet, und die Charakteristika N_x(s) des Nullpunkts auf der X-Achse werden dem Responsekorrekturfilter G_yrc(s) der Y-Achsen-Responsekorrektureinheit 23 zugeordnet. Zu dieser Zeit sind die Charakteristika vom X-Achsen-Positionsbefehl ^xref auf die X-Achsen-Maschinenendposition x_a und die Charakteristika vom Y-Achsen-Positionsbefehl y_ref auf die Y-Achsen-Maschinenendposition y_a jeweils durch die nachfolgenden Ausdrücke (13) und (14) repräsentiert. [Ausdruck 13]
[Ausdruck 14]
Bei der obigen Konfiguration werden die Übertragungsfunktion vom Positionsbefehlssignal auf der X-Achse auf die Lastmaschinenposition auf der X-Achse und die Übertragungsfunktion vom Positionsbefehlssignal auf der Y-Achse auf die Lastmaschinenposition auf der Y-Achse zueinander identisch.
3 ist ein Bode-Diagramm der Übertragungsfunktionen bezüglich einer bestimmten Werkzeugmaschine auf der X-Achse und der Y-Achse in einem Zustand, wo die X-Achsen-Responsekorrektureinheit und die Y-Achsen-Responsekorrektureinheit nicht zugeführt bzw. nicht aktiv sind. In 3 unterscheiden sich die Charakteristika der Übertragungsfunktionen auf der X-Achse und der Y-Achse in Folge des Einflusses der Nullpunkte der jeweiligen Achsen voneinander.
4 ist ein Bode-Diagramm der Übertragungsfunktionen auf der X-Achse und auf der Y-Achse in einem Zustand, wo die X-Achsen-Responsekorrektureinheit und die Y-Achsen-Responsekorrektureinheit erfindungsgemäß Anwendung finden. In 4 sind die Übertragungsfunktionen auf der X-Achse und der Y-Achse zueinander identisch, im Ergebnis dessen, dass die X-Achsen-Responsekorrektureinheit und die Y-Achsen-Responsekorrektureinheit Anwendung finden.
Weil das Motorsteuergerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben arbeitet, werden Übergangs-Responses bezüglich des Befehls auf der X-Achse und auf der Y-Achse zueinander identisch. Daher kann eine Bahnkurvensteuerung ohne Verzerrung des Responses bezüglich der Befehls-Bahnkurve mit hoher Geschwindigkeit und mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden, wobei ein Bahnkurvenfolgefehler bezüglich der Befehls-Bahnkurve und Vibrationen reduziert werden, obwohl durch ein Steuerziel mit niedriger Steifigkeit eine gekrümmte Bahnkurve beschrieben wird. Weiter kann die Zirkularität, welche ein Index während des Beschreibens einer Kreisbahn ist, verbessert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform empfängt die X-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 15 den Eingang des X-Achsen-Momentbefehls T1 und nutzt diesen, um den Nullpunkt auf der X-Achse abzuschätzen. Jedoch ändert sich der Nullpunkt auch dann nicht, wenn die Charakteristika der X-Achsen-Positionssteuereinheit 11 geändert werden. Daher kann der Nullpunkt der Übertragungsfunktion vom X-Achsen-Momentbefehl T1 auf das X-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a1 unter Nutzung des X-Achsen-Positionsbefehls anstelle der Nutzung des X-Achsen-Momentbefehls T1 gewonnen werden. Ähnlich kann in der Y-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 25 der Y-Achsen-Positionsbefehl benutzt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform können als X-Achsen-Motor 12a und als Y-Achsen-Motor 22a beliebig ein Gleichstrommotor, ein Permanentmagnet-Synchronmotor oder ein Induktionsmotor genutzt werden, und der benutzte Motor ist auch nicht auf einen Drehmotor beschränkt, sondern es kann ein Linearmotor eingesetzt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Signal, welches durch die X-Achsen-Erregungssignalerzeugereinheit 16 aufgrund des X-Achsen-Momentbefehls als Eingang erzeugt wird, ein Signal, welches verschiedene Frequenzkomponenten enthält; und es können ein M-Sequenz-Erregungssignal, ein Sinus-Sägezahnsignal oder ein Zufallssignal als Eingangssignal genutzt werden, solange die X-Achsen-Lastmaschine 12b mit einer konstanten Beschleunigung oder mehr angetrieben werden kann. Als Signal, welches durch die Y-Achsen-Erregungssignalerzeugereinheit 26 aufgrund des Y-Achsen-Momentbefehls als Eingang bereitgestellt wird, kann das M-Sequenz-Erregungssignal, das Sinus-Sägezahnsignal oder das Zufallssignal als ein Eingangssignal genutzt werden, ähnlich wie im Falle der X-Achse. Weiterhin, wenn die Maschine mit einer Funktion des Eingebens eines der oben beschriebenen Erregungssignale auf den X-Achsen-Momentbefehl und den Y-Achsen-Momentbefehl ausgestattet ist, die X-Achsen-Erregungssignalerzeugereinheit 16 und die Y-Achsen-Erregungssignalerzeugereinheit 26 u. U. nicht vorgesehen sein.
Bei der vorliegenden Ausführung wird die Systemidentifizierung unter Nutzung des Verfahrens der kleinsten Quadrate ausgeführt. Das Verfahren ist jedoch hierauf nicht beschränkt, und es können auch andere Verfahren angewandt werden, wie etwa eine Spektralanalysetechnik, ein Multidezimations-Identifizierungsverfahren auf der Basis eines ARX-Modells oder ein anderes durch ein MOESP-Verfahren repräsentiertes Verfahren.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden das X-Achsen-Messinstrument 14 und das Y-Achsen-Messinstrument 24, die das X-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a1 bzw. das Y-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a2 detektieren, nur zur Zeit der Parameterjustierung benötigt. Daher können das X-Achsen-Messinstrument 14 und das Y-Achsen-Messinstrument 24 abnehmbar gestaltet und nach der Einstellung abgenommen werden. Das heißt, der Sensor muss während des Betriebs als Motorsteuergerät nicht vorgesehen sein.
Wie oben beschrieben, kann bei der vorliegenden Ausführungsform eine hochpräzise Bahnkurvensteuerung auch in einem Fall ausgeführt werden, dass das Steuerziel durch ein mechanisches System mit niedriger Steifigkeit gebildet ist. Dies wird durch Einstellen der Responsekorrektureinheit auf jeder Achse durch die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit auf der Basis der Charakteristika des Nullpunktes auf jeder Achse erledigt, der durch die Nullpunktabschätzeinheit erfasst wird, und durch derartige Einstellung, dass die Übertragungsfunktion vom Befehl auf die Maschinenendposition auf jeder Achse dieselbe ist.
Zweite Ausführungsform
5 ist ein Blockschaltbild, welches eine Konfiguration eines Motorsteuergerätes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der zweiten Ausführungsform haben Blöcke, die mit identischen Bezugszeichen wie bei der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform bezeichnet sind, äquivalente Funktionen wie bei der ersten Ausführungsform, und redundante Beschreibungen von deren Konfigurationen und Betrieb werden vermieden.
Ein X-Achsen-Steuerziel 212 ist durch einen X-Achsen-Motor 212a, einen X-Achsen-Detektor 212c, der am X-Achsen-Motor 212a angebracht ist, und eine mit dem X-Achsen-Motor 212a gekoppelte X-Achsen-Lastmaschine 212b gebildet.
Der X-Achsen-Motor 212a und die X-Achsen-Lastmaschine 212b sind miteinander mit hoher Steifigkeit gekoppelt, und das Verhalten der X-Achsen-Lastmaschine 212b wird durch den X-Achsen-Detektor 212c detektiert. Das X-Achsen-Steuerziel 212 wird durch den X-Achsen-Motor 212a, der ein Drehmoment auf der Basis des X-Achsen-Momentbefehls T1 erzeugt, angetrieben. Als Steuerziel mit solcher Steifigkeit kann als Beispiel eine NC(numerisch gesteuerte)-Drehmaschine erwähnt werden.
Bezüglich der X-Achsen-Positionssteuereinheit 11 und der Y-Achsen-Positionssteuereinheit 221 wird ein Steuerparameter, der zur Steuerungs-Berechnung der X-Achsen-Positionssteuereinheit 11 und der Y-Achsen-Positionssteuereinheit 221 genutzt wird, jeweils so eingestellt, dass eine Responseverzögerung zwischen dem korrigierten X-Achsen-Positionsbefehl und einer Position des X-Achsen-Maschinenendes, repräsentiert durch zweifache Integration des X-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignals a1, welches eine Beschleunigung ist, und eine Responseverzögerung zwischen dem korrigierten Y-Achsen-Positionsbefehl und einer Position des Y-Achsen-Maschinenendes, repräsentiert durch zweifache Integration des Y-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignals a2, welches eine Beschleunigung ist, aneinander angepasst sind.
Eine Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 202 bestimmt das Responsekorrekturfilter G_xrc(s) der X-Achsen-Responsekorrektureinheit 13 auf der Basis 13 auf der Basis des nachfolgenden Ausdrucks (15), welcher den Polynom-Ausdruck in N_y(s) der Übertragungsfunktion nutzt, die den in der Übertragungsfunktion G_fay(s) vom Y-Achsen-Momentbefehl T2 auf das Y-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignal a2 eingeschlossenen Nullpunkt nutzt, extrahiert durch die Y-Achsen-Nullpunktabschnittseinheit 25 und das Tiefpassfilter F(s). Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform senkt das Tiefpassfilter F(s) auf der rechten Seite des nachfolgenden Ausdrucks (15) Frequenzkomponenten höher als ein Steuerband des X-Achsen-Positionsbefehlssignalausgangs vom Bahnkurvenbefehlserzeuger 1 ab, um eine plötzliche Änderung zu reduzieren und das X-Achsen-Positionsbefehlssignal zu glätten.
[Ausdruck 15]

G_xrc(s) = F(s)·N_y(s) (15)

Wenn die Steifigkeit des X-Achsen-Steuerziels 212 hoch ist, wird die Übertragungsfunktion G_fax(s) vom X-Achsen-Momentbefehl T1 auf die Beschleunigung des X-Achsen-Maschinenendes durch den nachfolgenden Ausdruck (16) approximiert. Hierbei kann die Beschleunigung des X-Achsen-Maschinenendes durch zweifaches Differenzieren eines Erfassungswertes des X-Achsen-Detektors 212c erfasst werden, weil der X-Achsen-Motor 212a und die X-Achsen-Lastmaschine 212b miteinander mit hoher Steifigkeit gekoppelt sind. Weiter ist, betrachtend das Y-Achsen-Steuerziel 22 ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, wenn das Y-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignal a2 als Beschleunigung des Maschinenendes angenommen wird, die Übertragungsfunktion G_fay(s) vom Y-Achsen-Momentbefehl T2 auf das Y-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignal a2, erfasst durch das Y-Achsen-Messinstrument 24, durch den folgenden Ausdruck (17) angenähert. [Ausdruck 16]
[Ausdruck 17]
Zu dieser Zeit ist, wenn ein Nenner-Polynom der Übertragungsfunktion vom X-Achsen-Positionsbefehl x_ref auf die X-Achsen-Maschinenendposition x_a als D(s) angenommen wird, die Übertragungsfunktion von x_ref auf x_a unter Nutzung des Polynom-Ausdrucks D(s) durch den nachfolgenden Ausdruck (18) repräsentiert. Weiterhin ist die Übertragungsfunktion vom Y-Achsen-Positionsbefehl y_ref auf die Y-Achsen-Maschinenendposition y_a durch den nachfolgenden Ausdruck (19) repräsentiert.
[Ausdruck 18]

x_a(s) = 1 / D(s)F(s)x_ref(s) (18) [Ausdruck 19]

Ähnlich zur ersten Ausführungsform löscht die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 202 den Nullpunkt durch Nutzung der inversen Funktion nicht aus, sondern benutzt ein Verfahren des Zuordnens der Charakteristik N_y(s) des Nullpunkts auf der Y-Achse zum Responsekorrekturfilter G_xrc(s) der X-Achsen-Responsekorrektureinheit 13. Zu dieser Zeit sind die Charakteristika vom X-Achsen-Positionsbefehl x_ref auf die X-Achsen-Maschinenendposition x_a bzw. die Charakteristika vom Y-Achsen-Positionsbefehl y_ref auf die Y-Achsen-Maschinenendposition y_a durch die nachfolgenden Ausdrücke (20) und (21) repräsentiert, und die Übertragungsfunktionen auf der X-Achse und der Y-Achse können aneinander angepasst bzw. in Übereinstimmung gebracht werden.
[Ausdruck 20]

x_a(s) = 1 / D(s)N_y(s)F(s)x_ref(s) (20) [Ausdruck 21]

Weil das Motorsteuergerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben arbeitet, werden Übergangs-Responses bezüglich des Befehls auf der X-Achse und auf der Y-Achse zueinander identisch. Daher kann eine Bahnkurvensteuerung ohne Verzerrung des Responses bezüglich der Befehls-Bahnkurve mit hoher Geschwindigkeit und mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden, die eine Achse mit niedriger Steifigkeit und eine Achse mit hoher Steifigkeit hat. Weiter kann die Zirkularität, welche ein Index während des Beschreibens einer Kreisbahn ist, verbessert werden. Wenn die Steifigkeit einer Achse der beiden Achsen des Steuerziels hoch ist, kann die Bahnkurvensteuerung mit einer geringeren Anzahl an Messfühlern und weniger Korrekturberechnungen ausgeführt werden.
Dritte Ausführungsform
6 ist ein Blockschaltbild, welches eine Konfiguration eines Motorsteuergerätes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der zweiten Ausführungsform haben Blöcke, die mit identischen Bezugszeichen wie bei der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform bezeichnet sind, äquivalente Funktionen wie bei der ersten Ausführungsform, und redundante Beschreibungen von deren Konfigurationen und Betrieb werden vermieden. Wie in 6 dargestellt, hat das Motorsteuergerät gemäß der dritten Ausführungsform eine Konfiguration, bei der einer Z-Achse, welche die dritte Achse ist, zum Motorsteuergerät gemäß der ersten Ausführungsform hinzugefügt ist.
Ein Bahnkurvenbefehlsgenerator 301 gibt ein X-Achsen-Positionsbefehlssignal, ein Y-Achsen-Positionsbefehlssignal und ein Z-Achsen-Positionsbefehlssignal als Positionsbefehlssignale für die X-Achse, die Y-Achse bzw. die Z-Achse aus.
Eine Z-Achsen-Responsekorrektureinheit 33 korrigiert das Z-Achsen-Positionsbefehlssignal vom Bahnkurvenbefehlserzeuger 1 unter Anwendung eines Responsekorrekturfilters G_zrc(s), und sie gibt den korrigierten Z-Achsen-Positionsbefehl an eine Z-Achsen-Positionssteuereinheit 31 aus. Charakteristika bzw. Filterparameter der Responsekorrekturfilter G_zrc(s) und G_zrc(s) werden durch eine Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 302 bestimmt, die weiter unten beschrieben wird.
Ein Z-Achsen-Steuerziel 32 ist durch einen Z-Achsen-Motor 32a, einen am Z-Achsen-Motor 12a angebrachten X-Achsen-Detektor 32c und eine mit dem Z-Achsen-Motor 12a verbundene bzw. gekoppelte Z-Achsen-Lastmaschine 32b gebildet. Das Z-Achsen-Steuerziel 32 wird durch den Z-Achsen-Motor 32a angetrieben, der ein Moment entsprechend einem Z-Achsen-Momentbefehl T1 erzeugt. Ein Z-Achsen-Messinstrument 14 ist am Z-Achsen-Steuerziel 32 angebracht und misst ein Verschiebungssignal der Position, Geschwindigkeit oder Beschleunigung eines Maschinenendes der Z-Achsen-Lastmaschine 32b, welches dem Werkzeugspitzenteil entspricht. In den nachfolgenden Beschreibungen wird angenommen, dass das Verschiebungssignal die Beschleunigung ist, und es wird als „Z-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignal a3” bezeichnet.
Die Z-Achsen-Positionssteuereinheit 31 gibt den Z-Achsen-Momentbefehl T1 an den Z-Achsen-Motor 32a aus, indem eine Berechnung einer PID-Steuerung oder Zwei-Freiheitsgrade-Steuerung auf der Basis des eingegebenen korrigierten Z-Achsen-Positionsbefehls und eines durch den Z-Achsen-Detektor 32c erfassten Positionsdetektionswertes ausgeführt wird. Dies wird derart ausgeführt, dass die Position des Z-Achsen-Motors 32a präzise dem zeitlich variierenden korrigierten Z-Achsen-Positionsbefehl folgt, der durch die Z-Achsen-Responsekorrektureinheit 13 ausgegeben wird, ohne Schwingungen.
Bei der X-Achsen-Positionssteuereinheit 11 und der Y-Achsen-Positionssteuereinheit 21 und der Z-Achsen-Positionssteuereinheit 31 wird ein Steuerparameter jeweils so eingestellt, dass eine Responseverzögerung vom korrigierten X-Achsen-Positionsbefehl zu einer Position des X-Achsen-Maschinenendes, repräsentiert durch zweifache Integration des X-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignals a1, welches eine Beschleunigung ist, und eine Responseverzögerung vom korrigierten Y-Achsen-Positionsbefehl zu einer Position des Y-Achsen-Maschinenendes, repräsentiert durch zweifache Integration des Y-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignals a2, welches eine Beschleunigung ist, und eine Responseverzögerung von korrigiertem Z-Achsen-Positionsbefehl auf eine Position des Z-Achsen-Maschinenendes, repräsentiert durch zweifache Integration des Z-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignals a3, welches die Beschleunigung ist, zueinander passen bzw. miteinander übereinstimmen.
Eine Z-Achsen-Erregungssignalerzeugereinheit 36 erzeugt ein Signal mit einer M-Sequenz-Kurvenform für eine Zeit, die durch einen Einstellungsstartbefehlsvorgang vorbestimmt wird, der durch einen Nutzer ausgeführt wird, wenn eine Parametereinstellung durch die Motorsteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, und sie addiert ein M-Sequenz-Erregungssignal zum Z-Achsen-Momentbefehl T3, um den Z-Achsen-Motor 32a anzutreiben, wodurch das Z-Achsen-Steuerziel 32 erregt wird.
Eine Z-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 35 führt eine Systemidentifizierung unter Nutzung des Z-Achsen-Momentbefehls T3 zur Zeit des Erregungssignals, das durch die Z-Achsen-Erregungssignalerzeugungseinheit 36 erzeugt wird, und des Z-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignals a3, das durch das Z-Achsen-Messinstrument 34 detektiert wird, als Ein- und Ausgangsdaten aus, schätzt eine Übertragungsfunktion G_faz(s) aus dem Z-Achsen-Momentbefehl T3 in das Z-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignal a3 ab und gibt das Ergebnis des Extrahierens von Information über den Nullpunkt auf der Z-Achse an die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 302 aus.
Die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 302 bestimmt Charakteristika des Responsekorrekturfilters G_xrc(s) der X-Achsen-Responsekorrektureinheit 13 und stellt diese auf der Basis der Information über den Nullpunkt auf der Y-Achse ein, und sie bestimmt Charakteristika des Responsekorrekturfilters G_yrc(s) der Y-Achsen-Responsekorrektureinheit 23, bestimmt und setzt Charakteristika des Responsekorrekturfilters G_yrc(s) der Y-Achsen-Responsekorrektureinheit 23 auf der Basis der Information des Nullpunkts auf der X-Achse und des Nullpunkts auf der Z-Achse, und bestimmt und setzt Charakteristika des Responsekorrekturfilters G_zrc(s) der Z-Achsen-Responsekorrektureinheit 33 auf der Basis der Information vom Nullpunkt auf der X-Achse und dem Nullpunkt auf der Y-Achse.
Bei der Systemidentifizierung durch die Z-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 35, ähnlich wie im Falle der X-Achse und der Y-Achse, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, addiert die Z-Achsen-Erregungssignalerzeugungseinheit 36 das M-Sequenz-Erregungssignal zum Z-Achsen-Momentbefehl T3, um das Z-Achsen-Steuerziel 32 zu erregen, und sie erfasst Responses des Z-Achsen-Momentbefehls T3 und des Z-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignals a1, welches durch das Z-Achsen-Messinstrument 34 erfasst wird, als Daten. Die Übertragungsfunktion G_faz(s) vom Z-Achsen-Momentbefehl T3 zu dem bzw. auf das Z-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignal a3 wird beispielsweise unter Anwendung eines Verfahrens der kleinsten Quadrate auf die Eingangs- und Ausgangsdaten zur Zeit der M-Sequenz-Erregung abgeschätzt. Die Charakteristika der Übertragungsfunktion G_faz (s) vom Z-Achsen-Momentbefehl T3 zum Z-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignal a3 werden hier beschrieben. Da gegeben ist, dass das Z-Achsen-Maschinenenden-Verschiebungssignal a3 als die Beschleunigung des Maschinenendes angenommen wird, wird die Übertragungsfunktion G_faz(s) allgemein durch den nachfolgenden Ausdruck (22) angenähert. [Ausdruck 22]
In diesem Ausdruck bezeichnet J_z ein Trägheitsmoment des Z-Achsen-Steuerziels 32, ω_pzi bezeichnet eine Resonanzfrequenz in einer i-ten Mode, ξ_pzi bezeichnet ein Dämpfungsverhältnis der Resonanzfrequenz in der i-ten Mode, ω_zzj bezeichnet die j-te Antiresonanzfrequenz, d. h. einen Absolutwert der komplexen Null, und ξ_zzi bezeichnet die j-te Antiresonanzcharakteristik, d. h. das Dämpfungsverhältnis der Komplexen Null. Ähnlich wie bei der X-Achse und der Y-Achse in den obigen Ausführungsformen kann der Grad oder der Wert des Zählers als m = 1 oder m = 2 angenähert werden. Wenn der Zähler der Übertragungsfunktion zu dieser Zeit angenommenermaßen N_z(s) ist, wird N_z(s) durch den folgenden Ausdruck (23) angenähert. [Ausdruck 23]
Die Z-Achsen-Nullpunktabschätzungseinheit 35 gibt Information bezüglich des Nullpunkts, d. h. Information auf ein Polynom des obigen Ausdrucks (23), an die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 302 über den obigen Vorgang aus.
Die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 302 bestimmt das Responsekorrekturfilter G_xrc(s) der X-Achsen-Responsekorrektureinheit 13 unter Nutzung des nachfolgenden Ausdrucks (24), welcher unter Nutzung des Polynom-Ausdrucks N_y(s) der Übertragungsfunktion gebildet wird, welche den in der Übertragungsfunktion G_fry vom Y-Achsen-Momentbefehl T2 auf das Y-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a2 repräsentierenden Nullpunkt, extrahiert durch die Y-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 25, einen Polynom-Ausdruck N_z(s) der Übertragungsfunktion, die den in die Übertragungsfunktion G_faz(s) vom Z-Achsen-Momentbefehl T3 auf das Z-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a3 eingeschlossenen Nullpunkt, extrahiert durch die Z-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 35, einschließt, und dem Tiefpassfilter F(s).
[Ausdruck 24]

G_xrc(s) = F(s)·N_y(s)·N_z(s) (24)

F(s) auf der rechten Seite des Ausdrucks (24) bezeichnet ein Tiefpassfilter, welches das Responsekorrekturfilter G_xrc(s) geeignet macht. Das Tiefpassfilter F(s) senkt Frequenzkomponenten höher als ein Steuerband ab, welche Teil des X-Achsen-Positionsbefehlssignalausgangs vom Bahnkurvenbefehlserzeuger 1 sind, um so eine abrupte Änderung zu unterdrücken und das X-Achse-Positionsbefehlssignal zu glätten. Wenn das X-Achsen-Positionsbefehlssignal originär als geglättetes Signal erzeugt wird, kann F(s) gleich Eins sein.
Die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 bestimmt das Responsekorrekturfilter G_yrc(s) der Y-Achsen-Responsekorrektureinheit 23 unter Nutzung des nachfolgenden Ausdrucks (25), welcher unter Nutzung des Polynom-Ausdrucks N_x(s) der Übertragungsfunktion gebildet wird, welche den in der Übertragungsfunktion G_frx vom X-Achsen-Momentbefehl T1 auf das X-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a2 enthaltenen Nullpunkt, extrahiert durch die X-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 25, nämlich des Polynom-Ausdrucks N_z(s) der Übertragungsfunktion, die den Nullpunkt repräsentiert, der in die Übertragungsfunktion G_faz(s) vom Z-Achsen-Momentbefehl T3 auf das Z-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a3, extrahiert durch die Z-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 35, eingeschlossen ist, und das Tiefpassfilter F(s).
[Ausdruck 25]

G_yrc(s) = F(s)·N_x(s)·N_z(s) (25)

F(s) auf der rechten Seite in Ausdruck (25) bezeichnet das Tiefpassfilter, welches das gleiche ist, das auch bei Ausdruck (24) benutzt wird.
Die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 bestimmt das Responsekorrekturfilter G_zrc(s) der Z-Achsen-Responsekorrektureinheit 23 unter Nutzung des nachfolgenden Ausdrucks (26), welcher unter Nutzung des Polynom-Ausdrucks N(s) der Übertragungsfunktion gebildet wird, welche den in der Übertragungsfunktion G_frx vom X-Achsen-Momentbefehl T1 auf das X-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a2 enthaltenen Nullpunkt, extrahiert durch die X-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 25, nämlich des Polynom-Ausdrucks N_y(s) der Übertragungsfunktion, die den Nullpunkt repräsentiert, der in die Übertragungsfunktion G_fay(s) vom Z-Achsen-Momentbefehl T3 auf das Y-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a3, extrahiert durch die Z-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 25, eingeschlossen ist, und das Tiefpassfilter F(s).
[Ausdruck 26]

G_zrc(s) = F(s)·N_x(s)·N_y(s) (26)

F(s) auf der rechten Seite in Ausdruck (26) bezeichnet das Tiefpassfilter, welches das gleiche ist, das auch bei Ausdruck (24) benutzt wird.
Auch bei der vorliegenden Ausführungsform, ähnlich zur ersten Ausführungsform, bedeutet es in der X-Achsen-Positionssteuereinheit 11, der Y-Achsen-Positionssteuereinheit 21 und der Z-Achsen-Positionssteuereinheit 31, dass die Verzögerungszeiten bezüglich der Befehle auf der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse identisch gemacht sind, um die Steuerparameter der X-Achsen-Positionssteuereinheit 11, der Y-Achsen-Positionssteuereinheit 21 und der Z-Achsen-Positionssteuereinheit 31 einzustellen, wie oben beschrieben. Dies wird derart ausgeführt, dass eine Responseverzögerung vom korrigierten X-Achsen-Positionsbefehl auf das X-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a1, eine Responseverzögerung vom korrigierten Y-Achsen-Positionsbefehl auf das Y-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a2 und eine Responseverzögerung vom korrigierten Z-Achsen-Positionsbefehl zum Z-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal a3 aneinander angepasst bzw. in Übereinstimmung gebracht sind.
Wenn es einen Nullpunkt in der Übertragungsfunktion vom X-Achsen-Momentbefehl T1 auf die X-Achsen-Maschinenendposition x_a und in der Übertragungsfunktion vom Y-Achsen-Momentbefehl T2 auf die Y-Achsen-Maschinenendposition y_a und der Übertragungsfunktion vom Z-Achsen-Momentbefehl T3 auf die Z-Achsen-Maschinenendposition z_a gibt, wird die Beziehung zwischen dem X-Achsen-Positionsbefehl x_ref und der X-Achsen-Maschinenendposition x_a durch den folgenden Ausdruck (27), ähnlich zum Fall der X-Achse, die Beziehung zwischen dem Y-Achsen-Positionsbefehl y_ref und der Y-Achsen-Maschinenendposition y_a durch den nachfolgenden Ausdruck (28) und die Beziehung zwischen dem Z-Achsen-Positionsbefehl z_ref und der Z-Achsen-Maschinenendposition z_a durch den nachfolgenden Ausdruck (29) repräsentiert: [Ausdruck 27]
[Ausdruck 28]
[Ausdruck 29]
Daher werden, wenn die Charakteristika der Nullpunkte auf der X-Achse und der Y-Achse und der Z-Achse sich voneinander unterscheiden (N_x(s) ≠ N_y(s) ≠ N_z(s)), die Bahnkurven durch die X-Achsen-Maschinenendposition x_a und die Y-Achsen-Maschinenendposition y_a in einer Befehls-Kurve in Folge des korrigierten X-Achsen-Positionsbefehls und des korrigierten Y-Achsen-Positionsbefehls, die durch den Nullpunkt beeinflusst werden, verzerrt. Daher ist eine Korrektur dahingehend erforderlich, dass die Kurve nicht verzerrt ist, auch wenn es einen Nullpunkt im X-Achsen-Steuerziel und im Y-Achsen-Steuerziel und im Z-Achsensteuerziel gibt. Als Verfahren zur Ausführung der oben beschriebenen Korrektur wird wegen des in der ersten Ausführungsform erwähnten Grundes die inverse Funktion nicht verwendet. Stattdessen wird in Verfahren der Zuordnung der Charakteristika N_y(s) des Nullpunktes auf der Y-Achse und der Charakteristika N_z(s) des Nullpunktes auf der Z-Achse auf das Responsekorrekturfilter G_xrc(s) der X-Achsen-Responsekorrektureinheit 13, des Zuordnens der Charakteristika N_x(s) des Nullpunktes auf der X-Achse und der Charakteristika N_z(s) des Nullpunktes auf der Z-Achse auf das Responsekorrekturfilter G_yrc(s) der Y-Achsen-Responsekorrektureinheit 23 und des Zuordnens der Charakteristika N_x(s) des Nullpunktes auf der X-Achse und der Charakteristika N_y(s) des Nullpunktes auf der Y-Achse zum Responsekorrekturfilter G_zrc(s) der Z-Achsen-Responsekorrektureinheit 33 angewandt. Zu dieser Zeit werden die Charakteristika vom X-Achsen-Positionsbefehl x_ref auf die X-Achsen-Maschinenendposition x_a durch den nachfolgenden Ausdruck (30) repräsentiert, die Charakteristika vom Y-Achsen-Positionsbefehl y_ref auf die Y-Achsen-Maschinenendposition y_a werden durch die nachfolgende Gleichung (31) repräsentiert, und die Charakteristika vom Z-Achsen-Positionsbefehl z_ref auf die Z-Achsen-Maschinenendposition z_a werden durch den nachfolgenden Ausdruck (32) repräsentiert. Durch Anpassen der Übertragungscharakteristika auf der X-Achse, der Übertragungscharakteristika auf der Y-Achse und der Übertragungscharakteristika auf der Z-Achse aneinander werden die Einflüsse der Nullpunkte zueinander identisch gemacht. [Ausdruck 30]
[Ausdruck 31]
[Ausdruck 32]
Bei der obigen Konfiguration werden die Übertragungsfunktion vom Positionsbefehlssignal auf der X-Achse auf die Lastmaschinenposition auf der X-Achse und die Übertragungsfunktion vom Positionsbefehlssignal auf der Y-Achse auf die Lastmaschinenposition auf der Y-Achse und die Übertragungsfunktion vom Positionsbefehlssignal auf der Z-Achse auf die Lastmaschinenposition auf der Z-Achse zueinander identisch.
Weil das Motorsteuergerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben arbeitet, werden Übergangs-Responses bezüglich des Befehls auf der X-Achse und auf der Y-Achse zueinander identisch. Daher kann eine Bahnkurvensteuerung ohne Verzerrung des Responses bezüglich der Befehls-Bahnkurve mit hoher Geschwindigkeit und mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden, wobei ein Bahnkurvenfolgefehler bezüglich der Befehls-Bahnkurve und Vibrationen reduziert werden, obwohl durch ein Steuerziel mit niedriger Steifigkeit eine gekrümmte Bahnkurve beschrieben wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform hat das Antriebssystem eine 3-Achsen-Konfiguration. Das Antriebssystem ist jedoch hierauf nicht beschränkt und kann auch eine Mehr-Achsen-Konfiguration mit mehr als drei Achsen bei Anwendung des gleichen Verfahrens haben.
Vierte Ausführungsform
7 ist ein Blockschaltbild, welches eine Konfiguration eines Motorsteuergerätes gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der vierten Ausführungsform haben Blöcke, die mit identischen Bezugszeichen wie bei der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform bezeichnet sind, äquivalente Funktionen wie bei der ersten Ausführungsform, und redundante Beschreibungen von deren Konfigurationen und Betrieb werden vermieden. Wie in 7 dargestellt, hat das Motorsteuergerät gemäß der vierten Ausführungsform eine Konfiguration, in der eine X-Achsen-Maschinencharakteristikanalyseeinheit 417, eine Y-Achsen-Maschinencharakteristikanalyseeinheit 427 und eine Automatikeinstellbestimmungseinheit 403 zu dem Motorsteuergerät gemäß der ersten Ausführungsform hinzugefügt sind.
Die X-Achsen-Maschinencharakteristikanalyseeinheit 417 führt eine Konversion bzw. Wandlung aus der Zeitdomäne in die Frequenzdomäne unter Nutzung des X-Achsen-Momentbefehls T1 zur Zeit der Erzeugung des Erregungssignals durch die X-Achsen-Erregungssignalerzeugereinheit 16 und des durch das X-Achsen-Messinstrument 14 detektierten X-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignals a1 als Eingangs- und Ausgangsdaten aus, und sie gibt Frequenzcharakteristika der X-Achse an die Automatikeinstellbestimmungseinheit 403 aus.
Die Y-Achsen-Maschinencharakteristikanalyseeinheit 427 führt eine Konversion bzw. Wandlung aus der Zeitdomäne in die Frequenzdomäne unter Nutzung des Y-Achsen-Momentbefehls T2 zur Zeit der Erzeugung des Erregungssignals durch die X-Achsen-Erregungssignalerzeugereinheit 16 und des durch das Y-Achsen-Messinstrument 24 detektierten Y-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignals a2 als Eingangs- und Ausgangsdaten aus, und sie gibt Frequenzcharakteristika der Y-Achse an die Automatikeinstellbestimmungseinheit 403 aus.
Die Automatikeinstellbestimmungseinheit 403 detektiert das Vorhandensein der Antiresonanzcharakteristika auf der X-Achse aus den Frequenzcharakteristika auf der X-Achse, die von der X-Achsen-Maschinencharakteristikanalyseeinheit 417 ausgegeben werden, und sie gibt die Antiresonanzcharakteristika an eine X-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 415 aus, wenn es Antiresonanzcharakteristika gibt. Ähnlich detektiert die Automatikeinstellbestimmungseinheit 403 das Vorhandensein der Antiresonanzcharakteristika auf der Y-Achse aus den Frequenzcharakteristika auf der Y-Achse, die von der Y-Achsen-Maschinencharakteristikanalyseeinheit 427 ausgegeben werden, und sie gibt die Antiresonanzcharakteristika an eine Y-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 425 aus, wenn es Antiresonanzcharakteristika gibt. Die Erfassung des Vorhandenseins der Antiresonanzcharakteristika wird unter Nutzung eines Gleitender-Mittelwert-Filters ausgeführt, um einen Glättungsprozess auszuführen und einen Minimumpunkt für die geglättete Frequenzcharakteristik abzuleiten, so dass eine Skizze ein Entwurf erfasst werden kann, wobei Schwankungen kleiner Verstärkungs- bzw. Faktor-Werte zwischen benachbarten Frequenzen bezüglich der erfassten Frequenzcharakteristika verringert werden.
Nach Ausgabe eines Betriebsbefehls von der Automatikeinstellbestimmungseinheit 403 führt die X-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 415 eine Systemidentifizierung unter Nutzung des X-Achsen-Momentbefehls T1 zur Zeit der Erzeugung des Erregungssignals durch die X-Achsen-Erregungssignalerzeugungseinheit 16 und des X-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignals a1, erfasst durch das X-Achsen-Messinstrument 14, als Eingangs- und Ausgangsdaten aus, führt eine Abschätzung der Übertragungsfunktion G_fax(s) vom X-Achsen-Momentbefehl T1 auf das X-Achsen-Maschinenendverschiebungssignal a1 aus und gibt ein Ergebnis des Extrahierens der Information des Nullpunktes auf der X-Achse, d. h. eine Information bezüglich des Polynom-Ausdrucks N_x(s) der Übertragungsfunktion, der den Nullpunkt repräsentiert, an die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 aus. Wenn der Betriebsbefehl von der Automatikeinstellbestimmungseinheit 403 nicht ausgegeben wird, wird der nachfolgende Ausdruck (33) an die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 ausgegeben.
[Ausdruck 33]

N_x(s) = 1 (33)

Nach Ausgabe eines Betriebsbefehls von der Automatikeinstellbestimmungseinheit 403 führt die Y-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 425 eine Systemidentifizierung unter Nutzung des Y-Achsen-Momentbefehls T2 zur Zeit der Erzeugung des Erregungssignals durch die Y-Achsen-Erregungssignalerzeugungseinheit 26 und des Y-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignals a2, erfasst durch das Y-Achsen-Messinstrument 24, als Eingangs- und Ausgangsdaten aus, führt eine Abschätzung der Übertragungsfunktion G_fay(s) vom Y-Achsen-Momentbefehl T2 auf das Y-Achsen-Maschinenendverschiebungssignal a2 aus und gibt ein Ergebnis des Extrahierens der Information des Nullpunktes auf der Y-Achse, d. h. eine Information bezüglich des Polynom-Ausdrucks N_y(s) der Übertragungsfunktion, der den Nullpunkt repräsentiert, an die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 aus. Wenn der Betriebsbefehl von der Automatikeinstellbestimmungseinheit 403 nicht ausgegeben wird, wird der nachfolgende Ausdruck (34) an die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 ausgegeben.
[Ausdruck 34]

N_y(s) = 1 (34)

In der obigen Konfiguration kann auch dann eine angemessene Parametereinstellung durch automatische Diskriminierung der Achsen mit niedriger Steifigkeit und der Achsen mit hoher Steifigkeit ausgeführt werden, wenn eine Achse mit niedriger Steifigkeit und eine Achse mit hoher Steifigkeit im Steuerziel vorhanden sind. Speziell werden, wenn alle Achsen hohe Steifigkeit haben, die obigen Ausdrücke (33) und (34) in die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 eingegeben. Daher werden, wenn das Nenner-Polynom der Übertragungsfunktion vom X-Achsen-Positionsbefehl x_ref auf die X-Achsen-Maschinenend-Position x_a als D(s) angenommen wird, die Charakteristika vom X-Achsen-Positionsbefehl x_ref auf die X-Achsen-Maschinenendposition x_a durch den nachfolgenden Ausdruck (35) unter Benutzung des Tiefpassfilters F(s) repräsentiert.
[Ausdruck 35]

x_a(s) = 1 / D(s)F(s)x_ref(s) (35)

Ähnlich werden die Charakteristika vom Y-Achsen-Positionsbefehl y_ref auf die Y-Achsen-Maschinenendposition y_a durch den nachfolgenden Ausdruck (36) repräsentiert.
[Ausdruck 36]

y_a(s) = 1 / D(s)F(s)y_ref(s) (36)

Auf diese Weise können die Übertragungscharakteristika auf der X-Achse und die Übertragungscharakteristika auf der Y-Achse miteinander in Übereinstimmung gebracht werden. Wenn die Steifigkeit auf einer Achse niedrig ist, ist die Beziehung die gleiche wie bei der X-Achse und der Y-Achse in der zweiten Ausführungsform, und die Übertragungscharakteristika auf der X-Achse und die Übertragungscharakteristika auf der Y-Achse können aneinander angepasst werden. Wenn die Steifigkeit auf allen Achsen niedrig ist, ist die Relation dieselbe wie bei der X-Achse und der Y-Achse bei der ersten Ausführungsform, und die Übertragungscharakteristika auf der X-Achse und die Übertragungscharakteristika auf der Y-Achse können miteinander in Übereinstimmun gebracht werden.
Weil die Motorsteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben arbeitet, können auch dann, wenn der Steifigkeitsgrad jeder Achse unbekannt ist, wenn eine gekrümmte Bahnkurve durch ein Steuerziel beschrieben wird, welches eine Achse mit niedriger Steifigkeit und einer Achse mit hoher Steifigkeit hat, die Achse mit niedriger Steifigkeit und die Achse mit hoher Steifigkeit automatisch unterschieden werden, um eine angemessene Parametereinstellung auszuführen. Weiter werden die Übergangs-Responses bezüglich des Befehls auf der X-Achse und der Y-Achse zueinander identisch. Daher kann eine Bahnkurvensteuerung ohne Verzerrung des Responses bezüglich der Befehls-Bahnkurve mit hoher Geschwindigkeit und mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden, wobei ein Bahnkurvenfolgefehler bezüglich der Befehls-Bahnkurve und Schwingungen reduziert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform hat das Antriebssystem eine 2-Achsen-Konfiguration. Jedoch ist die Konfiguration des Antriebssystems hierauf nicht beschränkt, und es kann eine Mehr-Achsen-Konfiguration mit drei oder mehr Achsen haben, wobei das gleiche Verfahren angewandt wird.
Fünfte Ausführungsform
8 ist ein Blockschaltbild, welches eine Konfiguration eines Motorsteuergerätes gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der fünften Ausführungsform haben Blöcke, die mit identischen Bezugszeichen wie bei der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform bezeichnet sind, äquivalente Funktionen wie bei der ersten Ausführungsform, und redundante Beschreibungen von deren Konfigurationen und Betrieb werden vermieden. Wie in 8 dargestellt, hat das Motorsteuergerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Frequenzresponseanzeigeeinheit 504 anstelle der X-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 15 und der Y-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit 25 des Motorsteuergerätes bei der ersten Ausführungsform. Die Frequenzresponseanzeigeeinheit 504 umfasst eine erste Überwachungseinheit 504a, eine zweite Überwachungseinheit 504b und eine Nutzereingabeeinheit 504c. 9 ist eine Darstellung, die die in der Konfiguration des Motorsteuergerätes gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehene Frequenzresponseanzeigeeinheit 504 darstellt.
Die erste Überwachungseinheit 504a führt eine Systemidentifizierung unter Nutzung des X-Achsen-Momentbefehls T1 zur Zeit der Erzeugung des Erregungssignals durch die X-Achsen-Erregungssignalerzeugereinheit 16 und des X-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignals a1, erfasst durch das X-Achsen-Messinstrument 14, als Eingangs- und Ausgangsdaten aus, und sie zeigt in der gleichen Darstellung eine Frequenzcharakteristik F_rx vom X-Achsen-Momentbefehl T1 auf das X-Achsen-Maschinenendsignal a1 und eine Frequenzcharakteristik F_fax5 einer Übertragungsfunktion G_fax5(s) an, die durch Modellierung der Frequenzcharakteristik F_rx in einem niederdimensionalen Modell erhalten wurde. In 9 ist die Frequenzcharakteristik F_rx mit einer durchgezogenen Linie dargestellt, und die Frequenzcharakteristik F_fax5 ist als gepunktete Linie gezeigt.
Die zweite Überwachungseinheit 504b führt eine Systemidentifizierung unter Nutzung des Y-Achsen-Momentbefehls T2 zur Zeit der Erzeugung des Erregungssignals durch die Y-Achsen-Erregungssignalerzeugereinheit 26 und des Y-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignals a2, erfasst durch das Y-Achsen-Messinstrument 24, als Eingangs- und Ausgangsdaten aus, und sie zeigt in der gleichen Darstellung eine Frequenzcharakteristik F_rx vom Y-Achsen-Momentbefehl T2 auf das Y-Achsen-Maschinenendsignal a2 und eine Frequenzcharakteristik F_fay5 einer Übertragungsfunktion G_fay5(s) an, die durch Modellierung der Frequenzcharakteristik F_ry in einem niederdimensionalen Modell erhalten wurde. In 9 ist die Frequenzcharakteristik F_ry mit einer durchgezogenen Linie dargestellt, und die Frequenzcharakteristik F_fay5 ist als gepunktete Linie gezeigt.
Die Nutzereingabeeinrichtung 504c hat eine derartige Konfiguration, dass ein Nutzer die Parameter der jeweiligen Übertragungsfunktionen G_fax5(s) und G_fay(s) durch manuelle Eingaben so ändern kann, dass sie eine niedrige Dimension haben, dass er der ersten Überwachungseinheit 504a eine Anweisung geben kann, die hinsichtlich der Parameter geänderte Frequenzcharakteristik F_fax5 neu gezeichnet werden kann, und dass er die zweite Überwachungseinheit 504b anweisen kann, die hinsichtlich der Parameter geänderte Frequenzcharakteristik F_fay5 neu zu zeichnen.
Wenn schließlich der Nutzer keine manuelle Parameteränderung vornimmt, gibt die Nutzereingabeeinrichtung 504c Ergebnisse der Übertragungsfunktionen G_fax5(s) und G_fay5(s), die mit einem niedrigen Dimensionsgrad moduliert werden, die zuerst durch die erste Überwachungseinheit 504a und die zweite Überwachungseinheit 504b abgeleitet wurden, an die Frequenzresponseanzeigeeinheit 504 aus. Wenn der Nutzer manuell die Parameteränderung ausführt, gibt die Nutzereingabeeinrichtung 504c Ergebnisse der hinsichtlich der Parameter geänderten Übertragungsfunktionen G_fax5(s) und G_fay5(s), die so moduliert sind, dass sie eine niedrige Dimension haben, an die Frequenzresponseanzeigeeinheit 504 aus.
Die Frequenzresponseanzeigeeinheit 504 gibt die Einstellparameter für die jeweiligen Achsen an die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit 2 aus und zeigt die Einstellparameter auf der Basis der Ergebnisse der Übertragungsfunktionen G_fax5(s) und G_fay5(s) an, die mit einem niedrigen Dimensionsgrad moduliert wurden, die von der Nutzereingabeeinrichtung 504c ausgegeben wurden. Wenn der Nutzer bestimmt, dass das Ansprechverhalten auf der X-Achse weiter justiert werden muss, wird die Nutzereingabeeinrichtung 504c betätigt, um die Parameter der Übertragungsfunktion des niederdimensionalen Modells G_fay5(s) auf der Y-Achse zu justieren. Wenn der Nutzer bestimmt, dass das Ansprechverhalten auf der Y-Achse weiter justiert werden muss, wird die Nutzereingabeeinrichtung 504c betätigt, um die Parameter der Übertragungsfunktion des niederdimensionalen Modells G_fax5(s) auf der X-Achse zu justieren.
Durch eine solche Konfiguration kann zur Zeit der Einstellung der Responsekorrekturparameter auf der X-Achse und der Y-Achse der Nutzer, wenn er eine weitere manuelle Einstellung auf der Basis der Einstellparameter auf den jeweiligen Achsen, abgeleitet von der Frequenzresponseanzeigeeinheit 504, vorzunehmen wünscht, leicht einen Einstellvorgang ausführen, wobei der Änderungsgrad der Parameter auf einer Anzeige bestätigt wird.
Es ist zu beachten, dass bei der vorliegenden Ausführungsform das Antriebssystem eine 2-Achsen-Konfiguration hat, dass jedoch die Konfiguration des Antriebssystems nicht hierauf beschränkt ist, sondern es eine Mehr-Achsen-Konfiguration mit drei oder mehr Achsen haben kann, wobei das gleiche Verfahren angewandt wird, und dass es entsprechend eine Mehrzahl von Überwachungseinrichtungen bzw. Monitoren haben kann.
Wie bei der ersten bis fünften Ausführungsform beschrieben, umfasst das Motorsteuergerät gemäß der vorliegenden Erfindung eine Positionssteuereinheit mittels einer Positions-Rückkopplung für jede Achse, eine Nullpunktabschätzeinheit, die Charakteristika eines Nullpunktes auf jeder Achse auf der Basis von Momentbefehlen auf den jeweiligen Achsen und eines Verschiebungssignals einer Lastmaschine, die mit einem Motor gekoppelt ist, abschätzt, eine Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit, die jeweils Korrekturfilter auf jeder Achse auf der Basis der Charakteristika des Nullpunktes, abgeschätzt durch die Nullpunktabschätzeinheit, errechnet, und eine Responsekorrektureinheit, die einen korrigierten Positionsbefehl, umgewandelt auf der Basis eines durch die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit berechneten Responsekorrekturfilters, in jede Positionssteuereinheit eingibt. Die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit stellt die Responsekorrektureinheit für jede Achse auf der Basis der Charakteristika des Nullpunktes auf jeder Achse, die durch die Nullpunktabschätzeinheit erfasst wurden, so ein, dass die Übertragungsfunktion von einem Befehl auf einer Maschinenendposition auf jeder Achse identisch ist. Entsprechend kann bei der Motorsteuereinheit, die ein Steuerziel antreibt, ein Antrieb mit hoher Beschleunigung/Verzögerung auch bei einer Maschine mit niedriger Steifigkeit realisiert werden, und es ist möglich, eine Bahnkurvensteuerung auszuführen, bei der eine von einem Maschinenende beschriebene Bahnkurve einer Befehls-Kurve ohne Verzerrung folgen kann.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben, ist die Motorsteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nützlich als Werkzeugmaschine und Roboter, bei denen ein Steuerziel durch ein mechanisches System mit niedriger Steifigkeit konfiguriert ist, und sie ist besonders geeignet als NC-Werkzeugmaschine oder Industrieroboter.
Liste der Bezugszeichen

1 Bahnkurvenbefehlserzeuger, 2 Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit, 11 X-Achsen-Positionssteuereinheit, 12 X-Achsen-Steuerziel, 12a X-Achsen-Motor, 12b X-Achsen-Lastmaschine, 12c X-Achsen-Detektor, 13 X-Achsen-Responsekorrektureinheit, 14 X-Achsen-Messinstrument, 15 X-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit, 16 X-Achsen-Erregungssignalerzeugereinheit, 21 Y-Achsen-Positionssteuereinheit, 22 Y-Achsen-Steuerziel, 22a Y-Achsen-Motor, 22b Y-Achsen-Lastmaschine, 22c Y-Achsen-Detektor, 23 Y-Achsen-Responsekorrektureinheit, 24 Y-Achsen-Messinstrument, 25 Y-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit, 26 Y-Achsen-Erregungssignalerzeugereinheit, 202 Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit, 212 X-Achsen-Steuerziel, 212a X-Achsen-Motor, 212b X-Achsen-Lastmaschine, 212c X-Achsen-Detektor, 221 Y-Achsen-Positionssteuereinheit, 301 Bahnkurvenbefehlserzeuger, 302 Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit, 31 Z-Achsen-Positionssteuereinheit, 32 Z-Achsen-Steuerziel, 32a Z-Achsen-Motor, 32b Z-Achsen-Lastmaschine, 32c Z-Achsen-Detektor, 33 Z-Achsen-Responsekorrektureinheit, 34 Z-Achsen-Messinstrument, 35 Z-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit, 36 Z-Achsen-Erregungssignalerzeugereinheit, 403 Automatikeinstellbestimmungseinheit, 415 X-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit, 417 X-Achsen-Maschinencharakteristikanalyseeinheit, 425 Y-Achsen-Nullpunktabschätzeinheit, 417 Y-Achsen-Maschinencharakteristikanalyseeinheit, 504 Frequenzresponseanzeigeeinheit, 504a Erste Überwachungseinheit, 504b Zweite Überwachungseinheit, 504c Nutzereingabeeinrichtung, T1 X-Achsen-Momentbefehl, T2 Y-Achsen-Momentbefehl, T3 Z-Achsen-Momentbefehl, a1 X-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal, a2 Y-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal, a3 Z-Achsen-Maschinenend-Verschiebungssignal.

Claims

Motorsteuereinrichtung, die einen mit einer ersten Last-Maschine in einem ersten Motorsteuerziel verbundenen ersten Motor steuert und die einen mit einer zweiten Last-Maschine in einem zweiten Steuerziel verbundenen zweiten Motor steuert, wobei die Motorsteuereinrichtung aufweist: einen ersten Detektor, der eine Position des ersten Motors detektiert; einen zweiten Detektor, der eine Position des zweiten Motors detektiert; einen Bahnkurvenbefehlserzeuger, der einen ersten Positionsbefehl, welcher ein Positionsbefehl für das erste Steuerziel ist, und einen zweiten Positionsbefehl erzeugt, welcher ein Positionsbefehl für das zweite Steuerziel ist; eine Responsekorrektureinheit, die eine Berechnung ausführt, um ein Responsekorrekturfilter auf den ersten Positionsbefehl vom Bahnkurvenbefehlserzeuger anzuwenden, um einen korrigierten Positionsbefehl auszugeben; eine erste Positionssteuereinheit, die den korrigierten Positionsbefehl von der Responsekorrektureinheit und eine durch den ersten Detektor detektierte Position empfängt, um einen ersten Momentbefehl zu erzeugen, derart, dass die durch den ersten Detektor detektierte Position zu dem korrigierten Positionsbefehl passt; eine zweite Positionssteuereinheit, die den zweiten Positionsbefehl von der Responsekorrektureinheit und eine durch den zweiten Detektor detektierte Position empfängt, um einen zweiten Momentbefehl zu erzeugen, derart, dass die durch den zweiten Detektor detektierte Position zu dem zweiten Positionsbefehl passt; ein Messinstrument, das eine Maschinenend-Verschiebung der zweiten Last-Maschine im zweiten Steuerziel detektiert; eine Nullpunktabschätzeinheit, die Charakteristika eines Nullpunkts einer Übertragungsfunktion vom zweiten Momentbefehl zur Maschinenend-Verschiebung auf der Basis des zweiten Momentbefehls und der Maschinenend-Verschiebung oder auf der Basis des zweiten Positionsbefehls und der Maschinenend-Verschiebung extrahiert; und eine Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit, die das Responsekorrekturfilter der Responsekorrektureinheit unter Nutzung der durch die Nullpunktabschätzeinheit extrahierten Charakteristika des Nullpunktes einstellt, wobei ein durch die erste Positionssteuereinheit erzeugter erster Momentbefehl in den ersten Motor eingegeben wird und ein durch die zweite Positionssteuereinheit erzeugter zweiter Momentbefehl in den zweiten Motor eingegeben wird.
Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend: eine zweite Responsekorrektureinheit, die eine Berechnung ausführt, um ein zweites Responsekorrekturfilter, welches ein sich von dem Responsekorrekturfilter, welches ein erstes Responsekorrekturfilter ist, unterscheidendes Korrekturfilter ist, auf den zweiten Positionsbefehl anzuwenden, und die einen korrigierten zweiten Positionsbefehl, welcher ein anderer korrigierter Positionsbefehl ist, der sich von dem korrigierten Positionsbefehl unterscheidet, welcher der erste korrigierte Positionsbefehl ist, an die zweite Positionssteuereinheit ausgibt, welche eine andere Positionssteuereinheit ist, die sich von der Positionssteuereinheit unterscheidet, die die erste Positionssteuereinheit ist; ein erstes Messinstrument, welches sich von dem Messinstrument unterscheidet, das ein zweites Messinstrument ist, und das eine erste Maschinenend-Verschiebung detektiert, die eine Maschinenend-Verschiebung einer ersten Last-Maschine in dem ersten Steuerziel ist; und eine erste Erste-Achse-Nullpunktabschätzeinheit, die sich von der Nullpunktabschätzeinheit unterscheidet, die eine Zweite-Achse-Nullpunktabschätzeinheit ist, und die Charakteristika eines Erste-Achse-Nullpunktes extrahiert, welcher ein Nullpunkt einer Übertragungsfunktion vom ersten Momentbefehl in die erste Maschinenend-Verschiebung ist, auf der Basis des ersten Momentbefehls und der ersten Maschinenend-Verschiebung oder auf der Basis des ersten Positionsbefehls und der ersten Maschinenend-Verschiebung, wobei die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit das zweite Responsekorrekturfilter der zweiten Responsekorrektureinheit durch Anwenden der Charakteristika des Erste-Achse-Nullpunktes, extrahiert durch die Erste-Achse-Nullpunktabschätzeinheit, einstellt.
Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 2, weiter aufweisend: eine Erste-Achse-Erregungssignalerzeugungseinheit, die ein erstes Erregungssignal erzeugt, welches auf den ersten Momentbefehl zur Systemidentifizierung anzuwenden ist; und eine Zweite-Achse-Erregungssignalerzeugungseinheit, die ein zweites Erregungssignal erzeugt, welches auf den zweiten Momentbefehl zur Systemidentifizierung anzuwenden ist, wobei die Erste-Achse-Nullpunktabschätzeinheit eine Übertragungsfunktion vom ersten Erregungssignal auf die erste Maschinenend-Verschiebung auf der Basis eines Eingangssignals auf der Basis des ersten Erregungssignals und auf der Basis der ersten Maschinenend-Verschiebung identifiziert, um Charakteristika des Erste-Achse-Nullpunkts zu extrahieren, und die Zweite-Achse-Nullpunktabschätzeinheit eine Übertragungsfunktion vom zweiten Erregungssignal auf die zweite Maschinenend-Verschiebung auf der Basis eines Eingangssignals auf der Basis des zweiten Erregungssignals und auf der Basis der zweiten Maschinenend-Verschiebung identifiziert, detektiert durch das zweite Messinstrument, um die Charakteristika des Nullpunktes zu extrahieren.
Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 3, weiter aufweisend: eine erste Maschinencharakteristik-Analyseeinheit, die erste Frequenzcharakteristika des ersten Steuerziels auf der Basis des Eingangssignals auf der Basis des ersten Erregungssignals und auf der Basis der ersten Maschinenend-Verschiebung erhält; eine zweite Maschinencharakteristik-Analyseeinheit, die zweite Frequenzcharakteristika des zweiten Steuerziels auf der Basis des Eingangssignals auf der Basis des zweiten Erregungssignals und auf der Basis der zweiten Maschinenend-Verschiebung erhält; und eine Automatikeinstellbestimmungseinheit, die nach dem Vorhandensein von Antiresonanzcharakteristika einer ersten Achse bzw. einer zweiten Achse aus den ersten Frequenzcharakteristika und den zweiten Frequenzcharakteristika sucht und die bestimmt, ob die Erste-Achse-Nullpunktabschätzeinheit und die Zweite-Achse-Nullpunktabschätzeinheit zu betreiben sind, wobei zu einer Zeit des Einstellens des ersten Responsekorrekturfilters und des zweiten Responsekorrekturfilters, wenn die Automatikeinstellbestimmungseinheit die Erste-Achse-Nullpunktabschätzeinheit betreibt, die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit das zweite Responsekorrekturfilter auch unter Nutzung der Antiresonanzcharakteristika der ersten Achse einstellt, und wenn die Automatikeinstellbestimmungseinheit die Zweite-Achse-Nullpunktabschätzeinheit betreibt, die Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit das Erste-Achse-Korrekturfilter auch unter Nutzung der Antiresonanzcharakteristika der zweiten Achse einstellt.
Motorsteuereinrichtung, die einen mit einer ersten Last-Maschine in einem ersten Motorsteuerziel verbundenen ersten Motor steuert und die einen mit einer zweiten Last-Maschine in einem zweiten Steuerziel verbundenen zweiten Motor steuert, wobei die Motorsteuereinrichtung aufweist: einen ersten Detektor, der eine Position des ersten Motors detektiert; einen zweiten Detektor, der eine Position des zweiten Motors detektiert; einen Bahnkurvenbefehlserzeuger, der einen ersten Positionsbefehl, welcher ein Positionsbefehl für das erste Steuerziel ist, und einen zweiten Positionsbefehl erzeugt, welcher ein Positionsbefehl für das zweite Steuerziel ist; eine erste Responsekorrektureinheit, die eine Berechnung ausführt, um ein Responsekorrekturfilter auf den ersten Positionsbefehl vom Bahnkurvenbefehlserzeuger anzuwenden, um einen ersten korrigierten Positionsbefehl auszugeben; eine erste Positionssteuereinheit, die den ersten korrigierten Positionsbefehl von der ersten Responsekorrektureinheit und eine durch den ersten Detektor detektierte Position empfängt, um einen ersten Momentbefehl zu erzeugen, derart, dass die durch den ersten Detektor detektierte Position zu dem ersten korrigierten Positionsbefehl passt; eine zweite Responsekorrektureinheit, die eine Berechnung ausführt, um ein Responsekorrekturfilter auf den zweiten Positionsbefehl vom Bahnkurvenbefehlserzeuger anzuwenden, um einen zweiten korrigierten Positionsbefehl auszugeben; eine zweite Positionssteuereinheit, die den zweiten korrigierten Positionsbefehl von der zweiten Responsekorrektureinheit und eine durch den zweiten Detektor detektierte Position empfängt, um einen zweiten Momentbefehl zu erzeugen, derart, dass die durch den zweiten Detektor detektierte Position zu dem zweiten korrigierten Positionsbefehl passt; ein erstes Messinstrument, das eine Maschinenend-Verschiebung der ersten Last-Maschine im ersten Steuerziel detektiert; ein zweites Messinstrument, das eine Maschinenend-Verschiebung der zweiten Last-Maschine im zweiten Steuerziel detektiert; eine erste Frequenzresponseanzeigeeinheit, die Frequenzcharakteristika auf der Basis des ersten Momentbefehls und der ersten Maschinenend-Verschiebung oder auf der Basis des ersten Positionsbefehls und der ersten Maschinenend-Verschiebung und auf der Basis des zweiten Momentbefehls und der zweiten Maschinenend-Verschiebung oder auf der Basis des zweiten Positionsbefehls und der zweiten Maschinenend-Verschiebung anzeigt; eine erste Überwachungseinheit der Frequenzresponseanzeigeeinheit, die erste Frequenzcharakteristika aus dem ersten Momentbefehl zur ersten Maschinenend-Verschiebung auf der Basis des ersten Momentbefehls und der ersten Maschinenend-Verschiebung oder auf der Basis des ersten Positionsbefehls und der ersten Maschinenend-Verschiebung berechnet; und die ersten Frequenzcharakteristika und Frequenzcharakteristika eines ersten vereinfachten Modells anzeigt, in dem die ersten Frequenzcharakteristika einfach durch eine Übertragungsfunktion ausgedrückt sind; eine zweite Überwachungseinheit der Frequenzresponseanzeigeeinheit, die zweite Frequenzcharakteristika aus dem zweiten Momentbefehl zur zweiten Maschinenend-Verschiebung auf der Basis des zweiten Momentbefehls und der zweiten Maschinenend-Verschiebung oder auf der Basis des zweiten Positionsbefehls und der zweiten Maschinenend-Verschiebung berechnet; und die zweiten Frequenzcharakteristika und Frequenzcharakteristika eines zweiten vereinfachten Modells anzeigt, in dem die zweiten Frequenzcharakteristika einfach durch eine Übertragungsfunktion ausgedrückt sind; eine Nutzereingabeeinrichtung der Frequenzresponseanzeigeeinheit, die eine Einstellungsänderung in grafischer Form der Frequenzcharakteristika des ersten vereinfachten Modells, angezeigt auf der ersten Überwachungseinheit der Frequenzresponseanzeigeeinheit, und der Frequenzcharakteristika des zweiten vereinfachten Modells, angezeigt auf der zweiten Überwachungseinheit der Frequenzresponseanzeigeeinheit, ausführt; und eine Responsekorrekturparameterbestimmungseinheit, die das erste Responsekorrekturfilter der ersten Responsekorrekureinheit und das zweite Responsekorrekturfilter der zweiten Responsekorrektureinheit einstellt, indem Information der Übertragungsfunktion des ersten vereinfachten Modells, erfasst durch die erste Überwachungseinheit der Frequenzresponseanzeigeeinheit, und Information der Übertragungsfunktion des zweiten vereinfachten Modells, erfasst durch die zweite Überwachungseinheit der Frequenzresponseanzeigeeinheit, benutzt wird.
Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 5, weiter aufweisend: eine Erste-Achse-Erregungssignalerzeugungseinheit, die ein erstes Erregungssignal erzeugt, welches auf den ersten Momentbefehl zur Systemidentifizierung anzuwenden ist; und eine Zweite-Achse-Erregungssignalerzeugungseinheit, die ein zweites Erregungssignal erzeugt, welches auf den zweiten Momentbefehl zur Systemidentifizierung anzuwenden ist, wobei die erste Überwachungseinheit Frequenzcharakteristika aus dem ersten Erregungssignal an die erste Maschinenend-Verschiebung auf der Basis eines Eingangssignals auf der Basis des ersten Erregungssignals und auf der Basis der ersten Maschinenend-Verschiebung berechnet und die ersten Frequenzcharakteristika und Frequenzcharakteristika eines ersten vereinfachten Modells, bei dem die ersten Frequenzcharakteristika einfach durch eine Übertragungsfunktion ausgedrückt sind, anzeigt und die zweite Überwachungseinheit Frequenzcharakteristika aus dem zweiten Erregungssignal an die zweite Maschinenend-Verschiebung auf der Basis eines Eingangssignals auf der Basis des zweiten Erregungssignals und auf der Basis der zweiten Maschinenend-Verschiebung berechnet und die zweiten Frequenzcharakteristika und Frequenzcharakteristika eines zweiten vereinfachten Modells, bei dem die zweiten Frequenzcharakteristika einfach durch eine Übertragungsfunktion ausgedrückt sind, anzeigt.