DE112021003188T5

DE112021003188T5 - Steuerhilfevorrichtung, Steuervorrichtung und Steuerhilfeverfahren

Info

Publication number: DE112021003188T5
Application number: DE112021003188.0T
Authority: DE
Inventors: Ryoutarou TSUNEKI
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-06-09
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2023-04-20
Also published as: US20230176532A1; WO2021251226A1; JPWO2021251226A1; JP7381751B2; CN115917444A

Abstract

Die vorliegende Erfindung verkürzt die Zeit, die für die Messung der Frequenzcharakteristik der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung erforderlich ist.Eine Steuerhilfevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet eine erste Information und eine zweite Information, die mindestens einen Filterkoeffizienten einer Servosteuervorrichtung, die einen Motor und/oder eine Rückkopplungsverstärkung steuert, vor oder nach der Einstellung umfassen, berechnet mindestens eine Frequenzcharakteristik aus der Eingangs-/Ausgangsverstärkung zwischen Filter und Rückkopplungsverstärkung und der Phasenverzögerung vor oder nach der Einstellung des Filterkoeffizienten und/oder der Rückkopplungsverstärkung, und einen geschätzten Frequenzcharakteristik für die Eingangs-/Ausgangsverstärkung der Servosteuervorrichtung und die Phasenverzögerung erhält, nachdem der Filterkoeffizient und/oder die Rückkopplungsverstärkung eingestellt wurde, auf der Grundlage von mindestens einem Frequenzcharakteristik vor oder nach der Einstellung und den gemessenen Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung der Servosteuervorrichtung und der Phasenverzögerung vor der Einstellung des Koeffizienten und/oder der Rückkopplungsverstärkung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerhilfevorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie mindestens einen Koeffizienten eines Filters und eine Rückkopplungsverstärkung (FG) einer Servorsteuerungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Motor steuert, einstellt, eine Steuervorrichtung, die die Steuerhilfevorrichtung und eine Servosteuervorrichtung enthält, und ein Steuerunterstützungsverfahren.
Stand der Technik
Das Patentdokument 1 beschreibt beispielsweise ein Steuersystem und eine Steuerhilfevorrichtung, die die Setzung geeigneter Steuerbedingungen für Servomotoren innerhalb einer kurzen Zeitspanne ermöglicht. Das im Patentdokument 1 beschriebene Steuersystem umfasst: ein Servosystem, das so konfiguriert ist, dass es einen Motor steuert, der so konfiguriert ist, dass er eine Lastvorrichtung antreibt; und eine Steuerhilfevorrichtung, die mit dem Servosystem gekoppelt und so konfiguriert ist, dass sie automatisch einen optimalen Wert für einen Einstellparameter einstellt, der für die Steuerung des Motors einzustellen ist, um einen vorbestimmten Zielbetrieb durchzuführen. Eine Einstellparameter-Einstelleinheit in der Steuerhilfevorrichtung ist so konfiguriert, dass sie automatisch einen Parameter, der eingestellt werden sollte, und seinen Einstellbereich auf der Grundlage eines Simulationsergebnisses einstellt und automatisch einen optimalen Wert für den Einstellparameter innerhalb des Einstellbereichs auf der Grundlage eines Ergebnisses des tatsächlichen Betriebs des Motors einstellt.
Darüber hinaus wird in Patentschrift 2 beispielsweise eine Fahrsteuerungs-Setzvorrichtung für ein Fahrzeug beschrieben, die es ermöglicht, auf einfache Weise und in kurzer Zeit einen Steuerparameter für die Rückkopplungssteuerung eines Antriebsmotors einzustellen. Die in Patentdokument 2 beschriebene Fahrsteuerungs-Setzvorrichtung für ein Fahrzeug ist eine Fahrsteuerungs-Setzvorrichtung für ein Fahrzeug, bei der, wenn ein Transportfahrzeug, das auf automatisierte Weise fährt, unter einer Fahrsteuerung entlang einer vorbestimmten Fahrtroute steht, ein Motor für den Fahrantrieb einer Rückkopplungssteuerung unterzogen wird, um eine vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit zu erreichen; seine Betriebscharakteristiken werden als eine Modellformel geschätzt, die eine Übertragungsfunktion auf der Grundlage eines Betriebszustands des Motors angibt, der zu erfassen ist, wenn sich das Transportfahrzeug unter Testfahrt befindet; und die Steuerverstärkung für die Rückkopplungssteuerung wird auf der Grundlage der geschätzten Modellformel bestimmt.
Darüber hinaus beschreibt Patentdokument 3 zum Beispiel eine Hilfsvorrichtung für die automatische Verstärkungseinstellung, die so konfiguriert ist, dass sie eine automatische Einstellung der Steuerverstärkung eines Steuerkreises in einer Servomotor-Steuervorrichtung unterstützt. Die in Patentdokument 3 beschriebene Vorrichtung zur Unterstützung der automatischen Verstärkungseinstellung umfasst: eine Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie Frequenzcharakteristiken eines Steuerkreises in der Servomotor-Steuervorrichtung misst; eine Anzeigeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Frequenzcharakteristiken des Steuerkreises in einem Bode-Diagramm anzeigt; eine Bedingungssetzeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Zielverstärkungswert bei einer vorbestimmten Frequenz setzt; eine automatische Verstärkungseinstellungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Steuerverstärkung des Steuerkreises automatisch einstellt, damit die Steuerverstärkung mit dem Zielverstärkungswert bei der vorbestimmten Frequenz übereinstimmt, der durch die Bedingungssetzeinheit eingestellt wurde; und eine Parametersetzeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Steuerverstärkung in der Servomotor-Steuervorrichtung setzt.

Patentdokument 1: Unbeanstandete japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2009-122779
Patentdokument 2: Unbeanstandete japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. H11-194821
Patentdokument 3: Unbeanstandete japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2016-092935

Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Beim Einstellen von mindestens einem Koeffizienten eines Filters und der Rückkopplungsverstärkung einer Servosteuervorrichtung, um zu ermöglichen, dass die Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung (Amplitudenverhältnis) und der Phasenverzögerung der Servosteuervorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Motor steuert, die jeweiligen Zielfrequenzcharakteristiken erreichen, war es notwendig, die Servosteuervorrichtung bei jedem Einstellen von mindestens einem Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung arbeiten zu lassen, um die Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung zu erfassen. Wenn jedoch die Servosteuervorrichtung jedes Mal, wenn sie mindestens einen der beiden Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung einstellt, um die Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung zu messen, in Betrieb genommen wird, erfordert dies eine gewisse Zeitspanne. Es wird gefordert, diese Zeitspanne so kurz wie möglich zu halten.
Mittel zur Lösung der Probleme
(1) Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf eine Steuerhilfevorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie Unterstützung bei der Durchführung einer Einstellung von mindestens einem Koeffizienten eines Filters und der Rückkopplungsverstärkung einer Servosteuervorrichtung bietet, die zur Steuerung eines Motors konfiguriert ist. Die Steuerhilfevorrichtung umfasst:

eine Servozustandsinformationen-Erfassungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie erste Informationen erfasst, die mindestens entweder den mindestens einen Koeffizienten des Filters oder die Rückkopplungsverstärkung nach der Einstellung enthalten;
eine Frequenzcharakteristik-Berechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie zweite Informationen verwendet, die mindestens entweder den mindestens einen Koeffizienten des Filters oder die Rückkopplungsverstärkung vor der Einstellung und die ersten Informationen enthalten, und dass sie mindestens eine der Frequenzcharakteristiken aus den Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung des Filters und den Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Rückkopplungsverstärkung vor und nach der Einstellung des Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung berechnet; und
eine Zustandsschätzungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage der Frequenzcharakteristiken vor und nach der Einstellung und/oder der gemessenen Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung im Eingang/Ausgang der Servosteuervorrichtung vor der Einstellung des Koeffizienten des Filters und/oder der Rückkopplungsverstärkung, Schätzwerte der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuervorrichtung nach der Einstellung des Koeffizienten des Filters und/oder der Rückkopplungsverstärkung erfasst.

(2) Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung, die Folgendes umfasst:

eine Servosteuervorrichtung, die zur Steuerung eines Motors konfiguriert ist; und
die oben in (1) beschriebene Steuerhilfevorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie Schätzwerte der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuervorrichtung nach der Einstellung von mindestens einem Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung der Servosteuervorrichtung erfasst.

(3) Ein dritter Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Steuerungsunterstützungsverfahren für eine Steuerhilfevorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie Unterstützung bei der Durchführung einer Einstellung von mindestens einem Koeffizienten eines Filters und einer Rückkopplungsverstärkung einer Servosteuervorrichtung bietet, die zur Steuerung eines Motors konfiguriert ist. Das Steuerhilfsverfahren umfasst:

Erfassen von ersten Informationen, die mindestens entweder den mindestens einen Koeffizienten des Filters oder die Rückkopplungsverstärkung nach der Einstellung enthalten, und zweiten Informationen, die mindestens entweder den mindestens einen Koeffizienten des Filters oder die Rückkopplungsverstärkung vor der Einstellung enthalten;
Verwenden der zweiten Information und der ersten Information, um mindestens eine der Frequenzcharakteristiken unter den Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung des Filters und der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Rückkopplungsverstärkung vor und nach der Einstellung mindestens eines der Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung zu berechnen; und
Erfassen von Schätzwerten der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung im Eingang/Ausgang der Servosteuervorrichtung vor der Einstellung des Koeffizienten des Filters und/oder der Rückkopplungsverstärkung auf der Grundlage der Frequenzcharakteristiken vor und nach der Einstellung und/oder der gemessenen Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuervorrichtung nach der Einstellung des Koeffizienten des Filters und/oder der Rückkopplungsverstärkung.

Auswirkungen der Erfindung
Gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist es beim Einstellen mindestens eines Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung der Servosteuervorrichtung möglich, die Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung abzuschätzen, ohne die Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung zu erfassen, indem man die Servosteuervorrichtung jedes Mal arbeiten lässt, wenn der mindestens eine Koeffizient des Filters und die Rückkopplungsverstärkung eingestellt wird. Daher ist es möglich, die Zeit zu verkürzen, die für die Messung der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung erforderlich ist.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 ist ein Flussdiagramm, das die Funktionsweise einer in 1 dargestellten Steuerhilfevorrichtung illustriert;
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
5 ist ein Blockdiagramm, das eine maschinelle Lerneinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein Blockdiagramm, das ein Modell zur Berechnung eines Referenzmodells der Eingangs-/Ausgangsverstärkung zeigt;
7 ist ein charakteristisches Diagramm, das die Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung einer Servosteuereinheit gemäß dem Referenzmodell und die Frequenzcharakteristiken gemäß den Schätzwerten der Eingangs-/Ausgangsverstärkung einer Servosteuereinheit 100 vor dem Lernen und nach dem Lernen zeigt;
8 ist eine Ansicht, die die Frequenzcharakteristik entsprechend den Schätzwerten der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung zeigt;
9 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Konfiguration eines Filters durch direkte Kopplung einer Vielzahl von Filtern aneinander zeigt; und
10 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Konfigurationsbeispiel einer Steuervorrichtung zeigt.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nun im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Eine Steuervorrichtung 10 umfasst eine Servosteuereinheit 100, eine Frequenzerzeugungseinheit 200, eine Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 und eine Steuerhilfeeinheit 400. Die Servosteuereinheit 100 entspricht einer Servosteuervorrichtung, die zur Steuerung eines Motors konfiguriert ist. Die Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 entspricht einer Vorrichtung zur Berechnung der Frequenzcharakteristik. Die Steuerhilfeeinheit 400 entspricht einer Steuerhilfevorrichtung. Es ist zu beachten, dass eine oder mehrere der Frequenzerzeugungseinheiten 200, der Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 und der Steuerhilfeeinheit 400 in der Servorsteuerungseinheit 100 vorhanden sein können. Die Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 kann in der Steuerhilfeeinheit 400 untergebracht sein.
Die Servosteuereinheit 100 umfasst einen Subtrahierer 110, eine Geschwindigkeitssteuereinheit 120, einen Filter 130, eine Stromsteuereinheit 140 und einen Motor 150. Der Subtrahierer 110, die Geschwindigkeitssteuereinheit 120, der Filter 130, die Stromsteuereinheit 140 und der Motor 150 bilden ein Servosystem mit einem Geschwindigkeitssteuerkreis, der eine geschlossene Schleife darstellt. Als Motor 150 kann z.B. ein Linearmotor verwendet werden, der lineare Bewegungen ausführt, oder ein Motor mit einer Drehwelle. Ein durch den Motor 150 anzutreibendes Ziel ist z. B. ein mechanisches Teil einer Werkzeugmaschine, eines Roboters oder einer Industriemaschine. Der Motor 150 kann z. B. als Teil einer Werkzeugmaschine, eines Roboters oder einer Industriemaschine vorgesehen sein. Die Steuervorrichtung 10 kann z. B. als Teil einer Werkzeugmaschine, eines Roboters oder einer Industriemaschine vorgesehen sein. Geschwindigkeitsrückkopplung Der Subtrahierer 110 ist so konfiguriert, dass er eine Differenz zwischen einem eingegebenen Geschwindigkeitsbefehl und einer erfassten Geschwindigkeit, die als Geschwindigkeitsrückmeldung bereitgestellt wurde, erfasst und die Differenz als Geschwindigkeitsfehler an die Geschwindigkeitssteuereinheit 120 ausgibt.
Die Geschwindigkeitssteuereinheit 120 ist so konfiguriert, dass sie eine Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung) durchführt, einen integrierten Wert, der durch Multiplikation des Drehzahlfehlers mit der Integralverstärkung K1v gewonnen wird, und einen Wert, der durch Multiplikation des Drehzahlfehlers mit der Proportionalverstärkung K2v gewonnen wird, addiert und den gewonnenen Wert als Drehmomentbefehl an das Filter 130 ausgibt. Die Geschwindigkeitssteuereinheit 120 enthält eine Rückkopplungsverstärkung (FG). Es ist zu beachten, dass die Geschwindigkeitssteuereinheit 120 nicht auf die PI-Steuerung beschränkt ist, sondern auch eine andere Steuerung wie die Proportional-Integral-Differential-Steuerung (PID-Steuerung) verwenden kann. Die mathematische Gleichung 1 (im Folgenden als Gleichung 1 bezeichnet) stellt eine Übertragungsfunktion GV (s) der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 dar. $G_{V} (s) = \frac{K 1 v}{s} + K 2 v$
Für den Filter 130 wird ein Filter verwendet, der so konfiguriert ist, dass er bestimmte Frequenzkomponenten dämpft, wie z. B. ein Kerbfilter, ein Tiefpassfilter oder ein Bandsperrfilter. In einer Maschine wie einer Werkzeugmaschine mit einem mechanischen Teil, das der Motor 150 antreibt, gibt es einen Resonanzpunkt, der möglicherweise zu einer erhöhten Resonanz in der Servosteuereinheit 100 führt. Durch die Verwendung eines Filters, wie z. B. eines Kerbfilters, ist es möglich, die Resonanz zu reduzieren. Ein Ausgang des Filters 130 wird als Drehmomentbefehl an die Stromsteuereinheit 140 ausgegeben. Die mathematische Gleichung 2 (im Folgenden als Gleichung 2 bezeichnet) stellt eine Übertragungsfunktion GF (s) eines als Filter 130 dienenden Kerbfilters dar. Es ist zu beachten, dass in der mathematischen Gleichung 2 ein Koeffizient δ einen Dämpfungskoeffizienten, ein Koeffizient ωc eine Mittenfrequenz und ein Koeffizient τ eine Teilbandbreite darstellt. Wenn eine Mittenfrequenz durch fc und eine Bandbreite durch fw dargestellt wird, wird der Koeffizient ωc durch ωc = 2πfc und der Koeffizient τ durch τ = fw / fc dargestellt. $G_{F} (s) = \frac{s^{2} + 2 δτ ω_{c} s + ω c^{2}}{s^{2} + 2 τ ω_{c} s + ω_{c}^{2}}$
Die Stromsteuereinheit 140 ist so konfiguriert, dass sie einen Spannungsbefehl für den Antrieb des Motors 150 auf der Grundlage des Drehmomentbefehls erzeugt und den Spannungsbefehl an den Motor 150 ausgibt. Wenn der Motor 150 ein Linearmotor ist, wird die Position eines beweglichen Teils durch eine lineare Skala (nicht dargestellt), die im Motor 150 vorgesehen ist, erfasst. Ein Positionserfassungswert wird dann differenziert, um einen Geschwindigkeitserfassungswert zu erhalten. Der erfasste Geschwindigkeitserfassungswert wird als Geschwindigkeitsrückmeldung in den Subtrahierer 110 eingegeben. Wenn es sich bei dem Motor 150 um einen Motor mit einer Drehwelle handelt, wird eine Drehwinkelposition durch einen im Motor 150 vorgesehenen Drehgeber (nicht dargestellt) erfasst. Ein Drehzahlerfassungswert wird dann als Drehzahlrückmeldung in den Subtrahierer 110 eingegeben.
Die Servosteuereinheit 100 ist wie oben beschrieben aufgebaut. Um jedoch Schätzwerte der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100 nach der Einstellung einer oder beider der Integralverstärkung K1v und der Proportionalverstärkung K2v und/oder jedes der Koeffizienten ωc, τ und δ der Übertragungsfunktion des Filters 130 zu erhalten, umfasst die Steuervorrichtung 10 ferner die Frequenzerzeugungseinheit 200, die Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 und die Steuerhilfeeinheit 400.
Die Frequenzerzeugungseinheit 200 ist so konfiguriert, dass sie ein sinusförmiges Signal als Geschwindigkeitsbefehl an den Subtrahierer 110 der Servosteuereinheit 100 und die Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 ausgibt, während sie eine Frequenz sequentiell ändert.
Die Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 ist so konfiguriert, dass sie einen Geschwindigkeitsbefehl (eine Sinuswelle) verwendet, der als ein von der Frequenzerzeugungseinheit 200 erzeugtes Eingangssignal dient, und eine erfasste Geschwindigkeit (eine Sinuswelle), die als ein vom Drehgeber (nicht dargestellt) ausgegebenes Ausgangssignal dient, und dass sie für jede durch den Geschwindigkeitsbefehl spezifizierte Frequenz ein Amplitudenverhältnis (Eingangs-/Ausgangsverstärkung) und eine Phasenverzögerung zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal misst. Andernfalls verwendet die Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 einen Geschwindigkeitsbefehl (eine Sinuswelle), der als von der Frequenzerzeugungseinheit 200 erzeugtes Eingangssignal dient, und ein Differenzial (eine Sinuswelle) einer Erfassungsposition, das als von der linearen Skala ausgegebenes Ausgangssignal dient, und misst pro durch den Geschwindigkeitsbefehl vorgegebener Frequenz ein Amplitudenverhältnis und eine Phasenverzögerung zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal .
Die Servosteuereinheit 100 arbeitet mit der integralen Verstärkung K1v und der proportionalen Verstärkung K2v der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und jedem der Koeffizienten ωc, τ und δ (im Folgenden als „Servoparameter“ bezeichnet) der Übertragungsfunktion des Filters 130, vor der Einstellung eines oder beider der Integralverstärkung K1v und der Proportionalverstärkung K2v und/oder jedes der Koeffizienten ωc, τ und δ der Übertragungsfunktion des Filters 130, und gibt eine erfasste Geschwindigkeit oder eine Differenz einer oben beschriebenen Erfassungsposition in die Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 ein. Die Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 misst die Frequenzcharakteristiken P eines Amplitudenverhältnisses (Eingangs-/Ausgangsverstärkung) und der Phasenverzögerung zwischen dem als Eingangssignal dienenden Geschwindigkeitsbefehl und dem Ausgangssignal und gibt die gemessenen Frequenzcharakteristiken an die Steuerhilfeeinheit 400 aus. Die Servoparameter vor der Einstellung werden im Folgenden als „Vor-Einstellungs-Servoparameter“ bezeichnet. Servoparameter, bei denen einer oder beide der Integralverstärkung K1v und der Proportionalverstärkung K2v und/oder jeder der Koeffizienten ωc, τ und δ der Übertragungsfunktion des Filters 130 eingestellt werden, für die Vor-Einstellungs-Servoparameter, werden im Folgenden als „Nach-Einstellung-Servoparameter“ bezeichnet.
Die Steuerhilfeeinheit 400 ist so konfiguriert, dass sie die Frequenzcharakteristiken P der Eingangs-/Ausgangsverstärkung (Amplitudenverhältnis) und der Phasenverzögerung speichert, die von der Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 ausgegeben werden, wenn die Servosteuereinheit 100 mit den Vor-Einstellung-Servoparameter arbeitet. Die Steuerhilfeeinheit 400 verwendet Verstärkung, d.h. entweder die integrale Verstärkung K1v oder die proportionale Verstärkung K2v der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und/oder jeden der Koeffizienten ωc, τ und δ der Übertragungsfunktion des Filters 130 in den Vor-Einstellung-Servoparameter (die als zweite Information dienen) und berechnet die Frequenzcharakteristik C2 der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 oder/und des Filters 130. Darüber hinaus verwendet die Steuerhilfeeinheit 400 die Verstärkung, d.h. entweder die Integralverstärkung K1v oder die Proportionalverstärkung K2v der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und/oder jeden der Koeffizienten ωc, τ und δ der Übertragungsfunktion des Filters 130 in den Nach-Einstellung-Servoparameter (die als erste Information dienen) und berechnet die Frequenzcharakteristik C1 der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 oder/und des Filters 130. Dann ermittelt die Steuerhilfeeinheit 400 auf der Grundlage der Frequenzcharakteristiken C1, der Frequenzcharakteristiken C2 und der Frequenzcharakteristiken P Schätzwerte E der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100. Insbesondere wird die mathematische Gleichung 3 (im Folgenden als Gleichung 3 bezeichnet) verwendet, um den Schätzwert E der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100 zu ermitteln. $E = C_{1} - C_{2} + P$
Zu beachten ist, dass es zwar möglich ist, den Schätzwert E der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100 unter Verwendung der oben beschriebenen mathematischen Gleichung 3 zu berechnen, d. h. E = C1 - C2 + P, aber die Berechnung, die die Steuerhilfeeinheit 400 durchführt, kann eine der folgenden sein: E = (C1 - C2 ) + P, E = (P - C2 ) + C1 , und E = (P + C1 ) - C2 . Einzelheiten zur Konfiguration und zum Betrieb der Steuerhilfeeinheit 400 werden hier weiter beschrieben.
< Steuerhilfeeinheit 400>
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Steuerhilfeeinheit 400 eine Servozustandsinformationen-Erfassungseinheit 401, eine Speichereinheit für den Vor-Einstellungszustand 402, eine Frequenzcharakteristik-Berechnungseinheit 403 und eine Zustandsschätzungseinheit 404.
Die Servozustandsinformationen-Erfassungseinheit 401 ist so konfiguriert, dass sie die Verstärkung, d.h. entweder die Integralverstärkung K1v oder die Proportionalverstärkung K2v der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und/oder jeden der Koeffizienten ωc, τ und δ der Übertragungsfunktion des Filters 130 in den Nach-Einstellung-Servoparametern erfasst (im Folgenden als erste Information bezeichnet) und den erfassten Wert oder die erfassten Werte an die Frequenzcharakteristik-Berechnungseinheit 403 ausgibt.
Zu beachten ist, dass ein Benutzer vorher die Vor-Einstellung-Servoparameter erstellen sollte. Wenn ein Bediener die Servoparameter zuvor eingestellt hat, können die eingestellten Werte als „Vor-Einstellung-Servoparameter“ verwendet werden.
Die Speichereinheit für den Vor-Einstellungszustand 402 ist so konfiguriert, dass sie, wie oben beschrieben, die Frequenzcharakteristiken P der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung speichert, die von der Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 ausgegeben werden. Darüber hinaus speichert die Speichereinheit für den Vor-Einstellungszustand 402 die Verstärkung, d.h. entweder die integrale Verstärkung K1v oder die proportionale Verstärkung K2v der Geschwindigkeitssteuerungseinheit 120 und/oder jeden der Koeffizienten ωc, τ und δ der Übertragungsfunktion des Filters 130 in den Vor-Einstellung-Servoparametern, die von der Geschwindigkeitssteuerungseinheit 120 und/oder dem Filter 130 ausgegeben werden (im Folgenden als zweite Informationen bezeichnet).
Die Frequenzcharakteristik-Berechnungseinheit 403 ist so konfiguriert, dass sie die ersten Informationen von der Servozustandsinformationen-Erfassungseinheit 401 erfasst und die zweiten Informationen aus der Speichereinheit für den Vor-Einstellungszustand 402 liest. Dann verwendet die Frequenzcharakteristik-Berechnungseinheit 403 eine Übertragungsfunktion GV (jω) der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und/oder eine Übertragungsfunktion GF (jω) des Filters 130, die in den ersten Informationen enthalten ist oder sind, und berechnet die Frequenzcharakteristik C1 der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und/oder des Filters 130. Darüber hinaus verwendet die Frequenzcharakteristik-Berechnungseinheit 403 die Übertragungsfunktion GV (jω) der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und/oder die Übertragungsfunktion GF (jω) des Filters 130, die in den zweiten Informationen enthalten ist oder sind, und berechnet die Frequenzcharakteristiken C2 der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und/oder des Filters 130. Beispielsweise wird die Frequenzcharakteristik, wenn die Integralverstärkung K1v und die Proportionalverstärkung K2v der Übertragungsfunktion GV (jω) der Geschwindigkeitssteuerungseinheit 120 mit n (n steht für eine ganze Zahl) von einem Wert vor der Einstellung multipliziert werden, durch n x GV (jω) dargestellt, wenn die Frequenzcharakteristik in einem Ausgangszustand durch GV (jω) dargestellt wird. In einem Bode-Diagramm werden die Verstärkung und die Phase durch die mathematische Gleichung 4 (im Folgenden als Gleichung 4 bezeichnet) bzw. die mathematische Gleichung 5 (im Folgenden als Gleichung 5 bezeichnet) dargestellt. $20 {log}_{10} | n \times G_{V} (j ω) | = 20 {log}_{10} (n) + 20 {log}_{10} | G_{V} (j ω) |$
${tan}^{-1} (n \times G_{V} (j ω)) = {tan}^{-1} (G_{V} (j ω))$
Dann gibt die Frequenzcharakteristik-Berechnungseinheit 403 die berechneten Frequenzcharakteristiken C1 und die berechneten Frequenzcharakteristiken C2 an die Zustandsschätzungseinheit 404 aus.
Die Zustandsschätzungseinheit 404 ist so konfiguriert, dass sie die oben beschriebene mathematische Gleichung 3 verwendet, um auf der Grundlage der Frequenzcharakteristiken C1, der Frequenzcharakteristiken C2 und der Frequenzcharakteristiken P den Schätzwert E der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100 zu ermitteln. Ein Fall, in dem der Schätzwert E der Frequenzcharakteristiken unter Verwendung einer Gleichung E = (C1 - C2) + P ermittelt wird, wird nun hier beschrieben.
Zum Beispiel wird, wie oben beschrieben, die Frequenzcharakteristik C1, wenn die Integralverstärkung K1v und die Proportionalverstärkung K2v der Übertragungsfunktion GV (jω) der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 mit n (n steht für eine ganze Zahl) von einem Wert vor der Einstellung multipliziert werden, durch n x GV (jω) dargestellt, wenn die Frequenzcharakteristik C2 im Ausgangszustand durch GV (jω) dargestellt wird. Die Frequenzcharakteristik der Verstärkung bei Multiplikation mit n aus dem Ausgangszustand, die durch ein Bode-Diagramm angezeigt wird, ist, wie in der mathematischen Gleichung 4 dargestellt, die Frequenzcharakteristik, die durch Addition von 20log10 (n) zu 20log10 |GV (jω)|, der die Verstärkung im Ausgangszustand darstellt, gewonnen wird. Da die Frequenzcharakteristik der Phase, wenn sie mit n aus dem Ausgangszustand multipliziert wird, was durch ein Bode-Diagramm angezeigt wird, durch tan-1 (n) = 0 dargestellt wird, gibt es keine Änderung der Frequenzcharakteristik der Phase im Ausgangszustand, wie in der mathematischen Gleichung 4 dargestellt. Daher ändern sich die mit n multiplizierten Frequenzcharakteristiken aus dem Ausgangszustand nur in einer Verstärkungsdarstellung im Bode-Diagramm, und 20log10 (n), angegeben in der mathematischen Gleichung 3, stellt eine Differenz (C1 - C2) zwischen zwei Frequenzcharakteristiken dar, d. h. den mit n multiplizierten Frequenzcharakteristiken aus dem Ausgangszustand und den Frequenzcharakteristiken im Ausgangszustand.
Die Zustandsschätzungseinheit 404 liest aus der Speichereinheit für den Vor-Einstellungszustand 402 diese Frequenzcharakteristiken P der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung, die dadurch gewonnen wurden, dass die Servosteuereinheit 100 unter Verwendung eines Geschwindigkeitsbefehls (einer Sinuswelle), den die Frequenzerzeugungseinheit 200 ausgibt, auf der Grundlage der Vor-Einstellung-Servoparameter fahren kann, und addiert eine Differenz (C1 - C2) zu den Frequenzcharakteristiken P. Die durch die Addition gewonnenen Frequenzcharakteristiken führen zu dem Schätzwert E = (C1 - C2 ) + P der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100 auf der Grundlage der Nach-Einstellungs-Servoparameter.
Die oben beschriebene Ausführungsform ermöglicht es, innerhalb einer kurzen Zeitspanne unter Verwendung der Steuerhilfeeinheit 400 Schätzwerte der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100 mit den Nach-Einstellungs-Servoparametern zu berechnen und zu erfassen, verglichen mit einem Fall, in dem die Servosteuereinheit 100 mit den Nach-Einstellungs-Servoparametern betrieben wird und ein Geschwindigkeitsbefehl und eine erfasste Geschwindigkeit tatsächlich von der Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 erfasst und gemessen werden.
Die Funktionsblöcke der Steuervorrichtung 10 wurden oben beschrieben. Um diese Funktionsblöcke zu realisieren, enthält die Steuervorrichtung 10 eine arithmetische Verarbeitungsvorrichtung, wie z. B. eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU). Darüber hinaus umfasst die Steuervorrichtung 10 einen Zusatzspeicher, wie z. B. ein Festplattenlaufwerk (HDD), das Programme für verschiedene Arten der Steuerung speichert, einschließlich Anwendungssoftware und ein Betriebssystem (OS), und einen Hauptspeicher, wie z. B. einen Direktzugriffsspeicher (RAM), der Daten speichert, die die arithmetische Verarbeitungseinheit vorübergehend zur Ausführung der Programme benötigt.
In der Steuervorrichtung 10 liest die arithmetische Verarbeitungseinheit dann die Anwendungssoftware oder das Betriebssystem aus dem Hilfsspeicher, setzt die gelesene Anwendungssoftware oder das Betriebssystem im Hauptspeicher ein und führt eine arithmetische Verarbeitung auf der Grundlage der Anwendungssoftware oder des Betriebssystems durch. Darüber hinaus werden auf der Grundlage eines Ergebnisses dieser arithmetischen Verarbeitung verschiedene Arten von Hardware, die in den Geräten enthalten sind, gesteuert. Somit werden die Funktionsblöcke gemäß der vorliegenden Ausführungsform erreicht. Das heißt, es ist möglich, die vorliegende Ausführungsform zu erreichen, wenn die Hardware und die Software miteinander zusammenarbeiten.
In einem Fall, in dem von der Steuerhilfeeinheit 400 erwartet wird, dass sie eine größere Menge an arithmetischer Verarbeitung durchführt, kann zum Beispiel eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) auf einem Personalcomputer montiert werden, und eine Technik, die als „General-Purpose Computing on Graphics Processing Units“ (GPGPU) bezeichnet wird, kann verwendet werden, um die GPU bei der arithmetischen Verarbeitung zu nutzen, da dies eine schnelle Verarbeitung ermöglicht. Um eine schnellere Verarbeitung zu erreichen, kann eine Vielzahl von Computern, die jeweils mit einer solchen GPU ausgestattet sind, wie oben beschrieben, verwendet werden, um einen Computer-Cluster zu bilden, damit die Vielzahl von Computern, die in diesem Computer-Cluster enthalten sind, eine parallele Verarbeitung durchführen können.
Im Folgenden wird der Betrieb der Steuerhilfeeinheit 400 anhand eines Flussdiagramms beschrieben. 2 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des Betriebs der Steuerhilfevorrichtung. In Schritt S11 wird die Verstärkung, d.h. entweder die Integralverstärkung K1v oder die Proportionalverstärkung K2v der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und/oder jeder der Koeffizienten ωc, τ und δ der Übertragungsfunktion des Filters 130 in den Vor-Einstellung-Servoparameter von der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und/oder dem Filter 130 an die Speichereinheit für den Vor-Einstellungszustand 402 ausgegeben und in dieser gespeichert (zweite Information). Hierbei ist zu beachten, dass ein Benutzer die Vor-Einstellung-Servoparameter im Voraus erzeugt. Darüber hinaus werden in Schritt S11 Frequenzcharakteristiken (die Frequenzcharakteristiken P in 2) der Eingangs-/Ausgangsverstärkung (Amplitudenverhältnis) und der Phasenverzögerung, die dadurch gewonnen wurden, dass die Servosteuereinheit 100 unter Verwendung eines Geschwindigkeitsbefehls (einer Sinuswelle), den die Frequenzerzeugungseinheit 200 ausgibt, basierend auf den Vor-Einstellung-Servoparameter fahren kann, von der Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 erfasst werden und in die Speichereinheit für den Vor-Einstellungszustand 402 gespeichert werden. In Schritt S12 erfasst die Servozustandsinformationen-Erfassungseinheit 401 die Verstärkung, d.h. entweder die integrale Verstärkung K1v oder die proportionale Verstärkung K2v der Geschwindigkeitssteuerungseinheit 120 und/oder jeden der Koeffizienten ωc , τ und δ der Übertragungsfunktion des Filters 130 in den Nach-Einstellungs-Servoparametern (erste Information) und gibt sie an die Frequenzcharakteristik-Berechnungseinheit 403 aus. In Schritt S13 erfasst die Frequenzcharakteristik-Berechnungseinheit 403 zwei Frequenzcharakteristiken und gibt sie an die Zustandsschätzungseinheit 404 aus, nämlich die Frequenzcharakteristiken C2 der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und/oder des Filters 130, die in den Vor-Einstellung-Servoparameter eingestellt wurden, und die Frequenzcharakteristiken C1 der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung des Drehzahlreglers 120 und/oder des Filters 130, die in den Nach-Einstellungs-Servoparametern eingestellt worden sind, unter Verwendung der Übertragungsfunktion GV (jω) des Drehzahlreglers 120 und/oder der Übertragungsfunktion GF (jω) des Filters 130.
In Schritt S14 liest die Zustandsschätzungseinheit 404 aus der Speichereinheit für den Vor-Einstellungszustand 402 die Frequenzcharakteristiken P der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung, die dadurch gewonnen wurden, dass die Servosteuereinheit 100 unter Verwendung eines Geschwindigkeitsbefehls (einer Sinuswelle), den die Frequenzerzeugungseinheit 200 ausgibt, fahren kann, basierend auf den Vor-Einstellung-Servoparameter, werden die Frequenzcharakteristiken C1 , die Frequenzcharakteristiken C2 und die Frequenzcharakteristiken P verwendet und mit der mathematischen Gleichung 3 (E = C1 - C2 + P) wird der Schätzwert E der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100 ermittelt. In Schritt S15 wird bestimmt, ob die Verarbeitung zur Erfassung des Schätzwerts E der Frequenzcharakteristik fortgesetzt werden soll. Wenn bestimmt wird, dass die Verarbeitung fortgesetzt werden soll, kehrt der Ablauf zu Schritt S12 zurück. Wenn festgestellt wird, dass die Verarbeitung nicht fortgesetzt werden soll, veranlasst der Ablauf die Steuerhilfevorrichtung, ihren Betrieb zu beenden.
(Zweite Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform hat die Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300, während dem Messen von Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung (Amplitudenverhältnis) und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100, Frequenzcharakteristiken aus einem Geschwindigkeitsbefehl, der ein sinusförmiges Signal mit variierender Frequenz darstellt, und einer Geschwindigkeitsrückmeldung berechnet. In der vorliegenden Ausführungsform gibt die Frequenzerzeugungseinheit 200 nach dem Filter 130 ein sinusförmiges Signal ein, während sie die Frequenz sequentiell ändert. Dann berechnet die Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 bei der Messung der Frequenzcharakteristik der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100 die Frequenzcharakteristik aus dem Sinussignal, das nach dem Filter 130 eingegeben wurde, und aus einem Ausgang des Filters 130.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. In 3 bezeichnen gleiche Bezugsziffern identische Komponenten wie die Komponenten der in 1 dargestellten Steuervorrichtung 10, und doppelte Beschreibungen werden daher weggelassen. Wie in 3 dargestellt, ist eine Steuervorrichtung 10A in einer nachfolgenden Stufe des Filters 130 mit einem Addierer 160 versehen. In diesen Addierer 160 wird ein sinusförmiges Signal mit variierender Frequenz eingegeben, das von der Frequenzerzeugungseinheit 200 ausgegeben wird. Ein Subtrahierer 170 ist mit dem Addierer 160 gekoppelt. Ein Verstärker 180 ist mit der Stromsteuereinheit 140 gekoppelt. Der Verstärker 180 enthält einen Stromdetektor. Ein von dem Stromdetektor erfasster Strom wird in den Subtrahierer 170 eingegeben. Der Subtrahierer 170, die Stromsteuerungseinheit 140 und der Verstärker 180 bilden eine Stromrückkopplungsschleife. Die Stromrückkopplungsschleife ist in eine Geschwindigkeitsrückmeldungsschleife eingebunden. Ein sinusförmiges Signal entspricht einem ersten Signal mit variierender Frequenz. Ein Ausgang des Filters 130 entspricht einem zweiten Signal, das in die Stromrückkopplungsschleife in der Geschwindigkeitsrückkopplungsschleife einzugeben ist.
Die Induktivität des Motors 150 unterliegt z. B. der magnetischen Sättigung und ändert sich aufgrund des in den Motor 150 fließenden Stroms auf nichtlineare Weise. Bei einem Wechsel von den Vor-Einstellung-Servoparameter zu den Nach-Einstellungs-Servoparametern ändert sich ein in die Stromsteuereinheit 140 einzugebender Drehmomentbefehl, und wenn die Stromverstärkung der Stromsteuereinheit 140 konstant ist, ändert sich auch der in den Motor 150 fließende Strom. Wenn sich der in den Motor 150 fließende Strom ändert und sich die Induktivität in nichtlinearer Weise ändert, ändern sich auch die Eigenschaften der Stromrückkopplungsschleife in nichtlinearer Weise.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Pegel eines in den Subtrahierer 110 einzugebenden Eingangssignals auf Null gesetzt. Die Frequenzerzeugungseinheit 200 gibt ein sinusförmiges Signal ein, wobei die Frequenz nach dem Filter 130 sequentiell geändert wird. Die Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 verwendet dieses Sinussignal und das Ausgangssignal des Filters 130, um die Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100 zu messen. Auf diese Weise wird eine Eingabe in die Stromrückkopplungsschleife konstant. Daher ist es unter Beibehaltung der Linearität der Eigenschaften der Stromrückkopplungsschleife möglich, mit der Steuerhilfeeinheit 400 die Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100 zu schätzen.
(Dritte Ausführungsform)
In der ersten und zweiten Ausführungsform wurden Schätzwerte für die Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung (Amplitudenverhältnis) und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100 in den Nach-Einstellungs-Servoparametern erfasst. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Steuervorrichtung beschrieben, die Schätzwerte der Frequenzcharakteristik der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100 erfasst und die diese Schätzwerte verwendet, um durch maschinelles Lernen einen optimalen Wert für jeden der Servoparameter der Servosteuereinheit 100 zu ermitteln. In der folgenden Beschreibung wird ein Beispiel beschrieben, bei dem eine maschinelle Lerneinheit zu der in 1 dargestellten Steuervorrichtung 10 hinzugefügt wird. Die maschinelle Lerneinheit kann jedoch auch zu der in 3 dargestellten Steuervorrichtung 10A hinzugefügt werden.
4 ist ein Blockdiagramm, das die Steuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. In 4 bezeichnen gleiche Referenznummern identische Komponenten wie die in 1 dargestellten Komponenten, so dass doppelte Beschreibungen entfallen. Wie in 4 dargestellt, weist eine Steuervorrichtung 10B eine Konfiguration auf, bei der eine maschinelle Lerneinheit 500, die als maschinelle Lernvorrichtung dient, zu der in 1 dargestellten Steuervorrichtung 10 hinzugefügt wird. Die maschinelle Lerneinheit 500 ist so konfiguriert, dass sie Schätzwerte der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100 erfasst, die von der Steuerhilfeeinheit 400 ausgegeben werden, und dass sie Einstellinformationen für die Werte der Servoparameter an die Steuerhilfeeinheit 400 sendet. Dann führt die maschinelle Lerneinheit 500 ein maschinelles Lernen (im Folgenden wird „maschinelles Lernen“ als „Lernen“ bezeichnet) optimaler Werte für die Servoparameter der Servosteuereinheit 100 durch, um zu ermöglichen, dass die Schätzwerte der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100 in einen Bereich fallen, der mit dem für die Zielfrequenzcharakteristiken identisch ist, oder in einen konstanten Bereich fallen. Dann setzt die maschinelle Lerneinheit 500 die optimalen Werte für die Servoparameter der Servosteuereinheit 100, d.h. für die integrale Verstärkung K1v und die proportionale Verstärkung K2v und jeden der Koeffizienten ωc, τ und δ der Übertragungsfunktion des Filters 130. Das Lernen durch die maschinelle Lerneinheit 500 wird vor dem Versand durchgeführt. Nach dem Versand kann jedoch ein erneutes Lernen durchgeführt werden. Für das Lernen, das die maschinelle Lerneinheit 500 durchführt, ist es möglich, Verstärkungslernen zu verwenden. Das Lernen ist jedoch nicht speziell auf das Verstärkungslernen beschränkt. Zum Beispiel kann überwachtes Lernen durchgeführt werden. Zu beachten ist, dass in einem Fall, in dem die maschinelle Lerneinheit 500 das Lernen der Servoparameter der Servosteuereinheit 100 durchführt, wenn die Servoparameter der Servosteuereinheit 100 eingestellt wurden, die Einstellung der Servosteuervorrichtung jedes Mal betrieben wurde, Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung, die von der Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 ausgegeben wurden, verwendet wurden, und das Lernen optimaler Werte für die Servoparameter der Servosteuereinheit 100 durchgeführt werden soll, es notwendig sein kann, die Servosteuervorrichtung zu veranlassen, jedes Mal wenn jeder der Servoparameter der Servosteuereinheit 100 eingestellt wird, und die Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 zu veranlassen, Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung zu messen, was mehr Zeit für die Verarbeitung erfordert. In der vorliegenden Ausführungsform verwendet die maschinelle Lerneinheit 500 Schätzwerte der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung, die von der Steuerassistenzeinheit 400 erfasst werden, um das Lernen optimaler Werte für die Servoparameter der Servosteuereinheit 100 durchzuführen. Daher ist es möglich, die Servoparameter auf vereinfachte Weise innerhalb einer kurzen Zeitspanne einzustellen. Das maschinelle Lernen, das die maschinelle Lerneinheit 500, die als maschinelles Lerngerät dient, durchführt, wird hier nun zusätzlich beschrieben.
<Maschinenlerneinheit 500>
In der folgenden Beschreibung wird ein Fall beschrieben, in dem die maschinelle Lerneinheit 500 ein Verstärkungslernen durchführt. Die maschinelle Lerneinheit 500 führt Q-Lernen durch, wobei die Schätzwerte der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung, die von der Steuerhilfeeinheit 400 ausgegeben werden, als ein Zustand S betrachtet werden, und die Einstellungen der Werte der Servoparameter in der Steuerhilfeeinheit 400 unter dem Zustand S als eine Aktion A. Wie dem Fachmann bekannt ist, zielt das Q-Lernen darauf ab, unter einem bestimmten Zustand S eine Aktion A auszuwählen, gemäß der ein Wert Q(S, A) als eine optimale Aktion unter den möglichen Aktionen A am höchsten wird.
Konkret wählt ein Agent (ein maschinelles Lerngerät) eine Aktion A aus, die in einem bestimmten Zustand S variiert, um eine bessere Aktion auf der Grundlage einer Belohnung auszuwählen, die der Aktion A zu diesem Zeitpunkt gewährt wird, um den richtigen Wert Q(S, A) zu lernen.
Da das Ziel darin besteht, die Summe der in der Zukunft zu erwerbenden Belohnungen zu maximieren, besteht das Ziel darin, die Gleichung Q(S, A) = E[Σ(γt)rt] zu erfüllen. Dabei steht E[] für einen Erwartungswert, t für die Zeit, γ für einen Parameter namens Diskontsatz, der später beschrieben wird, rt für eine Belohnung zum Zeitpunkt t und Σ für eine Summe zum Zeitpunkt t. Der Erwartungswert in dieser Gleichung ist ein Erwartungswert, wenn sich ein Zustand entsprechend einer optimalen Handlung ändert. Es ist möglich, einen aktualisierenden Ausdruck für den Wert Q(S, A) wie oben beschrieben mit der mathematischen Gleichung 6 (im Folgenden als Gleichung 6 bezeichnet) darzustellen, die im Folgenden beschrieben wird, zum Beispiel. $\underset{A}{Q (S_{t + 1}, A_{t + 1}) \leftarrow Q (S_{t}, A_{t}) + α (r_{t + 1} + y m a x Q (S_{t + 1}, A) - Q (S_{t}, A_{t})}$
In der oben beschriebenen mathematischen Gleichung 6 steht St für den Zustand einer Umgebung zum Zeitpunkt t und At für eine Aktion zum Zeitpunkt t. Mit der Aktion At ändert sich der Zustand zu St+1. Eine Belohnung, die erworben wird, wenn sich der Zustand ändert, wird durch rt+1 dargestellt. Darüber hinaus stellt das mit max verbundene Element eine Belohnung dar, die durch Multiplikation eines Q-Wertes mit γ bei der Auswahl einer Aktion A erworben wird, bei der der Q-Wert am höchsten wird, der zu diesem Zeitpunkt im Zustand St+1 bekannt ist. γ ist ein Parameter, der 0 < γ ≤ 1 erfüllt und als Diskontrate bezeichnet wird. Außerdem stellt α einen Lernkoeffizienten dar, der in einem Bereich von 0 < α ≤ 1 liegt.
Die oben beschriebene mathematische Gleichung 6 stellt eine Methode zur Aktualisierung eines Wertes Q(St , At ) der Aktion At unter dem Zustand St auf der Grundlage der Belohnung rt+1 dar, die als Ergebnis des Versuchs At zurückgegeben wird.
Die maschinelle Lerneinheit 500 beobachtet die Zustandsinformationen S, einschließlich der Schätzwerte der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung pro Frequenz, die von der Steuerungshilfeeinheit 400 geschätzt werden, um eine Aktion A zu bestimmen. Die Belohnungen werden später beschrieben. Beim Q-Lernen sucht die maschinelle Lerneinheit 500 in einer Versuch-und-Irrtum-Methode nach einer optimalen Aktion A, bei der beispielsweise die Summe der in der Zukunft zu erwerbenden Belohnungen maximiert wird. Auf diese Weise ist die maschinelle Lerneinheit 500 in der Lage, eine optimale Aktion A (d. h. einen optimalen Wert für einen Servoparameter) in Bezug auf einen Zustand S auszuwählen.
5 ist ein Blockdiagramm, das die maschinelle Lerneinheit 500 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Um das oben beschriebene Verstärkungslernen durchzuführen, umfasst die maschinelle Lerneinheit 500, wie in 5 dargestellt, eine Zustandsinformationserfassungseinheit 501, eine Lerneinheit 502, eine Aktionsinformationsausgabeeinheit 503, eine Wertfunktionsspeichereinheit 504 und eine optimale Aktionsinformationsausgabeeinheit 505.
Die Zustandsinformations-Erfassungseinheit 501 ist so konfiguriert, dass sie von der Steuerhilfeeinheit 400 Schätzwerte der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100 erfasst, die unter Verwendung der Nach-Einstellungs-Servoparametern berechnet wird, und den erfassten Schätzwert an die Lerneinheit 502 ausgibt. Die Zustandsinformations-Erfassungseinheit 501 erfasst von der Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 zu einem Zeitpunkt, zu dem das Q-Lernen zum ersten Mal gestartet wird, Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100 mit den Vor-Einstellungs-Servoparametern und gibt die erfassten Frequenzcharakteristiken an die Lerneinheit 502 aus. Der von der Steuerhilfeeinheit 400 gewonnene Schätzwert der Frequenzcharakteristiken dient als Zustandsinformation S. Die Zustandsinformation S entspricht einem Umgebungszustand S für das Q-Lernen.
Man beachte, dass die Zustandsinformations-Erfassungseinheit 501 zum Zeitpunkt des ersten Starts des Q-Lernens die Vor-Einstellung-Servoparameter, die jeweils einen Anfangswert haben, von der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und dem Filter 130 erfasst und die erfassten Vor-Einstellung-Servoparameter an die Lerneinheit 502 ausgibt. Wie bereits oben beschrieben, sollte ein Benutzer die Vor-Einstellungs-Servoparameter, die jeweils den Anfangswert haben, vorher erzeugen. Für einen Servoparameter, der einen Anfangswert hat, kann der Anfangswert ein eingestellter Wert sein, wenn ein Bediener zuvor eine Einstellung an einer Werkzeugmaschine vorgenommen hat.
Die Lerneinheit 502 ist ein Teil, der so konfiguriert ist, dass er das Lernen des Wertes Q(S, A) durchführt, wenn eine bestimmte Aktion A unter einem bestimmten Umgebungszustand S ausgewählt wird. Die Lerneinheit 502 umfasst eine Belohnungsausgabeeinheit (Belohnungsausgabeeinheit) 5021, eine Wertfunktionsaktualisierungseinheit 5022 und eine Aktionsinformationserzeugungseinheit 5023.
Die Belohnungsausgabeeinheit 5021 ist ein Teil, das konfiguriert ist, um eine Belohnung zu berechnen, wenn eine Aktion A unter einem bestimmten Zustand S ausgewählt wird. Die Belohnungsausgabeeinheit 5021 vergleicht, wenn ein Servoparameter, der einen Anfangswert hat, angepasst wurde, einen Schätzwert gs der Eingangs-/Ausgangsverstärkung pro Frequenz mit einem Wert gb der Eingangs-/Ausgangsverstärkung pro Frequenz eines Referenzmodells, das zuvor eingestellt wurde. Die Belohnungsausgabeeinheit 5021 liefert eine negative Belohnung, wenn der Schätzwert gs der Eingangs-/Ausgangsverstärkung größer ist als der Wert gb der Eingangs-/Ausgangsverstärkung des Referenzmodells. Andererseits liefert die Belohnungsausgabeeinheit 5021, wenn der Schätzwert gs der Eingangs-/Ausgangsverstärkung gleich oder kleiner als der Wert gb der Eingangs-/Ausgangsverstärkung des Referenzmodells ist und wenn sich der Zustand S in einen Zustand S' geändert hat, eine positive Belohnung, wenn sich ein Schätzwert der Phasenverzögerung verringert, und liefert eine negative Belohnung, wenn sich der Schätzwert der Phasenverzögerung erhöht, oder liefert eine Belohnung mit einem Wert von Null, wenn sich der Schätzwert der Phasenverzögerung nicht ändert.
Zunächst wird der Betrieb, bei dem die Belohnungsausgabeeinheit 5021 eine negative Belohnung liefert, wenn der Schätzwert gs der Eingangs-/Ausgangsverstärkung größer ist als der Wert gb der Eingangs-/Ausgangsverstärkung des Referenzmodells, nun unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben. Die Belohnungsausgabeeinheit 5021 speichert das Referenzmodell der Eingangs-/Ausgangsverstärkung. Das Referenzmodell stellt ein Modell eines Servosteuereinheit dar, die ideale Eigenschaften aufweist, die kein Auftreten von Resonanzen verursachen. Es ist möglich, ein Referenzmodell zu erhalten, indem beispielsweise die Trägheit Ja, eine Drehmomentkonstante Kt, die Proportionalverstärkung Kp, die Integralverstärkung KI und die Differenzialverstärkung KD des in 6 dargestellten Modells berechnet werden. Die Trägheit Ja ist ein Wert, der sich aus der Addition der Trägheit des Motors und der mechanischen Trägheit ergibt. 7 ist ein charakteristisches Diagramm, das die Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung einer Servosteuereinheit gemäß dem Referenzmodell und die Frequenzcharakteristiken gemäß den Schätzwerten der Eingangs-/Ausgangsverstärkung der Servosteuereinheit 100 vor dem Lernen und nach dem Lernen zeigt. Gemäß dem in 7 dargestellten Kennliniendiagramm umfasst das Referenzmodell einen Bereich A, der einen Frequenzbereich darstellt, in dem es möglich ist, eine konstante Eingangs-/Ausgangsverstärkung oder mehr zu erreichen, d.h. eine ideale Eingangs-/Ausgangsverstärkung von beispielsweise -20 dB oder mehr, und einen Bereich B, der einen Frequenzbereich darstellt, in dem es möglich ist, eine Eingangs-/Ausgangsverstärkung unterhalb der konstanten Eingangs-/Ausgangsverstärkung zu erreichen. Im Bereich A in 7 stellt die Kurve MC1 (fette Linie) die ideale Eingangs-/Ausgangsverstärkung des Referenzmodells dar. Im Bereich B in 7 veranschaulicht eine Kurve MC11 (gestrichelte fette Linie) die ideale virtuelle Eingangs-/Ausgangsverstärkung des Referenzmodells, und eine gerade Linie MC12 (fette Linie) veranschaulicht, wenn die Eingangs-/Ausgangsverstärkung des Referenzmodells auf einen konstanten Wert eingestellt ist. In den Bereichen A und B in 7 stellen die Kurven RC1 bzw. RC2 die Kurven der Schätzwerte der Eingangs-/Ausgangsverstärkung der Servosteuereinheit vor und nach dem Lernen dar.
Die Belohnungsausgabeeinheit 5021 liefert im Bereich A eine erste negative Belohnung, wenn die Kurve RC1 des Schätzwerts der Eingangs-/Ausgangsverstärkung vor dem Lernen die Kurve MC1 der idealen Eingangs-/Ausgangsverstärkung des Referenzmodells überschreitet. Im Bereich B, in dem die Frequenz größer ist als eine, bei der die Eingangs-/Ausgangsverstärkung vollständig abnimmt, werden die negativen Auswirkungen auf die Stabilität selbst dann geringer, wenn die Kurve RC1 des Schätzwerts der Eingangs-/Ausgangsverstärkung vor dem Lernen die Kurve MC11 der idealen, virtuellen Eingangs-/Ausgangsverstärkung des Referenzmodells übersteigt. Daher folgt die Eingangs-/Ausgangsverstärkung des Referenzmodells im Bereich B, wie oben beschrieben, nicht der Kurve MC11, die ideale Verstärkungseigenschaften anzeigt. Stattdessen wird die gerade Linie MC12 verwendet, entlang derer die Eingangs-/Ausgangsverstärkung einen konstanten Wert (z. B. -20 dB) hat. Wenn jedoch die Kurve RC1 des Schätzwerts der Eingangs-/Ausgangsverstärkung vor dem Lernen die Gerade MC12 überschreitet, entlang der die Eingangs-/Ausgangsverstärkung einen konstanten Wert hat, kann es zu Instabilitäten kommen. Daher wird ein erster negativer Wert als Belohnung bereitgestellt.
Als Nächstes wird nun der Betrieb der Belohnungsausgabeeinheit 5021 zur Bestimmung einer Belohnung auf der Grundlage eines Schätzwerts der Phasenverzögerung beschrieben, wenn der Schätzwert gs der Eingangs-/Ausgangsverstärkung gleich oder kleiner ist als der Wert gb der Eingangs-/Ausgangsverstärkung des Referenzmodells. In der folgenden Beschreibung stellt D(S) einen Schätzwert der Phasenverzögerung dar, der eine Zustandsvariable ist, die sich auf die Zustandsinformation S bezieht, und D(S') stellt einen Schätzwert der Phasenverzögerung dar, der eine Zustandsvariable ist, die sich auf den Zustand S' bezieht, der aufgrund der Aktionsinformation A (Einstellung des Wertes des Servoparameters) gegenüber dem Zustand S geändert wurde. Zu beachten ist, dass, da zu einem Zeitpunkt des Beginns des Q-Lernens zum ersten Mal kein Schätzwert der Phasenverzögerung erfasst wird, die Phasenverzögerung der Servosteuereinheit 100, die erfasst wurde, indem die Servosteuereinheit 100 mit den Servoparametern betrieben wurde, die jeweils den Anfangswert haben, der von der Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 erfasst wurde, als D(S) betrachtet wird, um die unten beschriebenen Belohnungen zu bestimmen. Die im Folgenden beschriebenen Verfahren sind Beispielverfahren, bei denen die Belohnungsausgabeeinheit 5021 eine Belohnung auf der Grundlage eines Schätzwerts der Phasenverzögerung bestimmt. Wenn sich der Zustand S in den Zustand S' geändert hat, ist es möglich, eine Belohnung in Abhängigkeit davon zu bestimmen, ob eine Frequenz, bei der ein Schätzwert der Phasenverzögerung 180 Grad erreicht, zunimmt, abnimmt oder konstant bleibt. Es ist zu beachten, dass, obwohl der Fall beschrieben wurde, in dem ein Schätzwert der Phasenverzögerung 180 Grad erreicht, der Wert nicht auf 180 Grad beschränkt ist und andere Werte verwendet werden können. In einem Fall, in dem ein Schätzwert der Phasenverzögerung in einem in 8 dargestellten Phasendiagramm angegeben ist, erhöht sich beispielsweise der Schätzwert der Phasenverzögerung, wenn der Zustand S in den Zustand S' übergegangen ist und sich die Kurve geändert hat (in einer X2 Richtung in 8), damit eine Frequenz, bei der der Schätzwert der Phasenverzögerung 180 Grad erreicht, abnimmt. Wenn andererseits der Zustand S in den Zustand S' übergegangen ist und sich die Kurve (in Richtung X1 in 8) so verändert hat, dass die Frequenz, bei der der Schätzwert der Phasenverzögerung 180 Grad erreicht, zunimmt, sinkt der Schätzwert der Phasenverzögerung.
Wenn sich der Zustand S in den Zustand S' geändert hat und die Häufigkeit, mit der der Schätzwert der Phasenverzögerung 180 Grad erreicht, abgenommen hat, ist es daher definiert, dass der Schätzwert D(S) der Phasenverzögerung < dem Schätzwert D(S') der Phasenverzögerung ist, und die Belohnungsausgabeeinheit 5021 setzt einen Wert der Belohnung auf einen zweiten negativen Wert. Man beachte, dass ein absoluter Wert des zweiten negativen Wertes auf einen Wert gesetzt wird, der kleiner als der des ersten negativen Wertes ist. Andererseits, wenn sich der Zustand S in den Zustand S' geändert hat und die Häufigkeit, mit der der Schätzwert der Phasenverzögerung 180 Grad erreicht, zugenommen hat, ist es definiert, dass der Schätzwert D(S) der Phasenverzögerung > der Schätzwert D(S') der Phasenverzögerung ist, und die Belohnungsausgabeeinheit 5021 setzt einen Wert der Belohnung auf einen positiven Wert. Wenn sich der Zustand S in den Zustand S' geändert hat und sich die Häufigkeit, mit der der Schätzwert der Phasenverzögerung 180 Grad erreicht, noch nicht geändert hat, ist definiert, dass der Schätzwert D(S) der Phasenverzögerung = der Schätzwert D(S') der Phasenverzögerung ist, und die Belohnungsausgabeeinheit 5021 setzt einen Wert der Belohnung auf einen Wert von Null.
Ein Verfahren zur Bestimmung einer Belohnung auf der Grundlage eines Schätzwerts der Phasenverzögerung ist nicht auf das oben beschriebene Verfahren beschränkt. Ein solches Verfahren kann so verwendet werden, dass, wenn der Zustand S in den Zustand S' übergegangen ist und ein Phasenabstand abgenommen hat, eine Belohnung mit dem zweiten negativen Wert bereitgestellt werden kann, wenn der Phasenabstand zugenommen hat, eine Belohnung mit einem positiven Wert bereitgestellt werden kann, und wenn der Phasenabstand konstant geblieben ist, eine Belohnung mit einem Wert von Null bereitgestellt werden kann.
Die Belohnungsausgabeeinheit 5021 wurde bereits oben beschrieben.
Die Wertfunktions-Aktualisierungseinheit 5022 ist so konfiguriert, dass sie das Q-Lernen auf der Grundlage des Zustands S, der Aktion A, des Zustands S', wenn die Aktion A auf den Zustand S angewandt wird, und einer wie oben beschriebenen erworbenen Belohnung durchführt, um die Wertfunktion Q zu aktualisieren, die die Wertfunktions-Speichereinheit 504 speichert. Zum Aktualisieren der Wertfunktion Q kann Online-Lernen, Batch-Lernen oder Mini-Batch-Lernen durchgeführt werden. Das Online-Lernen bezieht sich auf eine Lernmethode, bei der eine bestimmte Aktion A auf einen aktuellen Zustand S angewendet wird, um die Wertfunktion Q jedes Mal sofort zu aktualisieren, wenn der Zustand S in einen neuen Zustand S' übergegangen ist. Darüber hinaus bezieht sich das Batch-Lernen auf eine Lernmethode, bei der eine bestimmte Aktion A auf den aktuellen Zustand S angewendet wird und dem Zustand S erlaubt wird, wiederholt in einen neuen Zustand S' überzugehen, um Daten zu sammeln, die für das Lernen verwendet werden, alle gesammelten Daten zu verwenden, die für das Lernen verwendet werden, und die Wertfunktion Q zu aktualisieren. Darüber hinaus dient das Mini-Batch-Lernen als Zwischenschritt zwischen dem Online-Lernen und dem Batch-Lernen und bezieht sich auf eine Lernmethode, bei der jedes Mal, wenn Daten, die für das Lernen verwendet werden, bis zu einem bestimmten Niveau kumuliert werden, die Wertfunktion Q aktualisiert wird.
Die Aktionsinformations-Erzeugungseinheit 5023 ist so konfiguriert, dass sie eine Aktion A für den gegenwärtigen Zustand S im Verlauf des Q-Lernens auswählt. Die Aktionsinformations-Erzeugungseinheit 5023 erzeugt Aktionsinformationen A, um zu bewirken, dass ein Vorgang zum Einstellen des Wertes eines Servoparameters (entsprechend einer Aktion A im Q-Learning) im Verlauf des Q-Lernens durchgeführt wird, und gibt die erzeugten Aktionsinformationen A an die Aktionsinformations-Ausgabeeinheit 503 aus. Genauer gesagt kann die Aktionsinformations-Erzeugungseinheit 5023 eine Addition oder eine Subtraktion in einer inkrementellen Weise durchführen, zum Beispiel für die Integralverstärkung K1v und die Proportionalverstärkung K2v der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und jeden der Koeffizienten ωc , τ und δ der Übertragungsfunktion des Filters 130 in den Servoparametern, die in einer Aktion A für die Nach-Einstellungs-Servoparametern enthalten sind, die in dem Zustand S enthalten sind.
Es ist zu beachten, dass die Integralverstärkung K1v und die Proportionalverstärkung K2v der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und jeder der Koeffizienten ωc , τ und δ des Filters 130, die als Servoparameter dienen, alle oder nur einige Koeffizienten geändert werden können. Wenn jeder der Koeffizienten wc , τ und δ des Filters 130 angepasst wird, ist es zum Beispiel möglich, die Mittenfrequenz fc, die das Auftreten von Resonanz verursacht, leicht zu finden, das heißt, es ist möglich, die Mittenfrequenz fc leicht zu identifizieren. Dann kann die Aktionsinformations-Erzeugungseinheit 5023 die Aktionsinformationen A erzeugen und die erzeugten Aktionsinformationen A an die Aktionsinformations-Ausgabeeinheit 503 ausgeben, um den Vorgang des vorübergehenden Festlegens der Mittenfrequenz fc und des Änderns der Bandbreite fw und des Dämpfungskoeffizienten δ durchzuführen, d.h. das Festlegen des Koeffizienten ωc (= 2πfc) und das Ändern des Koeffizienten τ (= fw / fc) und des Dämpfungskoeffizienten δ.
Darüber hinaus kann die Aktionsinformations-Erzeugungseinheit 5023 eine allgemein bekannte Methode wie den Greedy-Algorithmus, der eine Aktion A' auswählt, nach der der Wert Q(S, A) am höchsten wird, und den ε-Greedy-Algorithmus, der eine Aktion A' zufällig mit einer bestimmten kleinen Wahrscheinlichkeit ε auswählt und die Aktion A' auswählt, nach der der Wert Q(S, A) mit einer anderen als der bestimmten kleinen Wahrscheinlichkeit ε am höchsten wird, unter den Werten der gegenwärtig denkbaren Aktionen A verwenden, um eine solche Maßnahme zu treffen, die eine Aktion A' auswählt.
Die Aktionsinformations-Ausgabeeinheit 503 ist so konfiguriert, dass sie die von der Lerneinheit 502 ausgegebenen Aktionsinformationen A an die Steuerhilfeeinheit 400 sendet. Wie oben beschrieben, wird durch die Einstellung der Integralverstärkung K1v und der Proportionalverstärkung K2v der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und/oder jedes der Koeffizienten ωc , τ und δ, die gegenwärtig in den Servoparametern eingestellt wurden, in einem gegenwärtigen Zustand S, d.h. in der Steuerhilfeeinheit 400, basierend auf dieser Aktionsinformation, ein Übergang zu einem nächsten Zustand S' (d.h., die Integralverstärkung K1v und die Proportionalverstärkung K2v der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und/oder jeder der Koeffizienten des Filters 130, die angepasst wurden).
Die Wertfunktionsspeichereinheit 504 ist eine Speichereinrichtung, die zum Speichern der Wertfunktion Q konfiguriert ist. Die Wertfunktion Q kann z. B. als Tabelle (im Folgenden als Aktionswerttabelle bezeichnet) pro Zustand S oder Aktion A gespeichert werden. Die in der Wertfunktionsspeichereinheit 504 gespeicherte Wertfunktion Q wird von der Wertfunktionsaktualisierungseinheit 5022 aktualisiert. Darüber hinaus kann die in der Wertfunktionsspeichereinheit 504 gespeicherte Wertfunktion Q mit einer anderen maschinellen Lerneinheit 500 geteilt werden. Dadurch, dass die Wertfunktion Q von mehreren maschinellen Lerneinheiten 500 gemeinsam genutzt werden kann, ist es möglich, Verstärkungslernen in einer verteilten Weise unter den maschinellen Lerneinheiten 500 durchzuführen, wodurch die Effizienz des Verstärkungslernens verbessert wird.
Die Ausgabeeinheit 505 für optimale Aktionsinformationen ist so konfiguriert, dass sie auf der Grundlage der Wertfunktion Q, die aktualisiert wird, wenn die Wertfunktions-Aktualisierungseinheit 5022 das Q-Lernen durchführt, Aktionsinformationen A (im Folgenden als „optimale Aktionsinformationen“ bezeichnet) erzeugt, die die Geschwindigkeitssteuerungseinheit 120 und den Filter 130 veranlassen, einen Betrieb durchzuführen, bei dem der Wert Q(S, A) maximal wird. Genauer gesagt, die Ausgabeeinheit 505 für optimale Aktionsinformationen erfasst die Wertfunktion Q, die die Wertfunktionsspeichereinheit 504 speichert. Diese Wertfunktion Q ist eine, die aktualisiert wird, wenn die Wertfunktions-Aktualisierungseinheit 5022 das Q-Lernen durchführt, wie oben beschrieben. Dann erzeugt die Ausgabeeinheit 505 für optimale Aktionsinformationen Aktionsinformationen auf der Grundlage der Wertfunktion Q und gibt die erzeugten Aktionsinformationen an die Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und/oder den Filter 130 der Servosteuereinheit 100 aus. Diese optimale Aktionsinformation enthält Informationen zur Änderung der Integralverstärkung K1v und der Proportionalverstärkung K2v der Geschwindigkeitssteuereinheit 120 und/oder jedes der Koeffizienten ωc , τ und δ der Übertragungsfunktion des Filters 130 der Servosteuereinheit 100.
In der Geschwindigkeitssteuerungseinheit 120 werden die Integralverstärkung K1v und die Proportionalverstärkung K2v auf der Grundlage dieser Aktionsinformation modifiziert. Im Filter 130 wird jeder der Koeffizienten ωc , τ und δ der Übertragungsfunktion auf der Grundlage dieser Aktionsinformationen modifiziert. Mit der oben beschriebenen Funktionsweise ist die maschinelle Lerneinheit 500 in der Lage, die Servoparameter zu optimieren und Vibrationen an einem Ende einer Maschine zu unterdrücken. Darüber hinaus ist es möglich, die Einstellung der Servoparameter zu vereinfachen.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist nur ein Filter vorgesehen. Für den Filter 130 kann jedoch eine Vielzahl von Filtern, die jeweils verschiedenen Frequenzbändern entsprechen, so konfiguriert werden, dass sie in Reihe miteinander gekoppelt werden. 9 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Konfiguration eines Filters durch direkte Kopplung einer Vielzahl von Filtern miteinander zeigt. In 9 wird der Filter 130 bei einer Anzahl von m (m ist eine natürliche Zahl von 2 oder größer) von Resonanzpunkten konfiguriert, indem die Anzahl m von Filtern 130-1 bis 130-m in Reihe miteinander gekoppelt werden.
Für die Konfiguration der Steuervorrichtung gibt es neben den in den , und dargestellten Konfigurationen noch weitere, die im Folgenden beschrieben werden.
<Änderungsbeispiele, wenn die Steuerhilfeeinheit über das Netzwerk mit der Servosteuereinheit gekoppelt ist>
10 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Konfigurationsbeispiel einer Steuervorrichtung zeigt. Eine in 10 dargestellte Steuervorrichtung 10C unterscheidet sich von den in 1 oder 3 dargestellten Steuervorrichtungen 10 dadurch, dass die n-fachen (n ist eine natürliche Zahl von 2 oder größer) Servosteuereinheiten 100-1 bis 100-n jeweils über ein Netzwerk 600 mit den n-fachen Steuerhilfeeinheiten 400-1 bis 400-n gekoppelt sind und jeweils die Frequenzerzeugungseinheit 200 und die Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 umfassen. Die Steuerhilfeeinheiten 400-1 bis 400-n haben jeweils einen identischen Aufbau wie das in 1 dargestellte Steuerhilfeeinheit 400. Die Servosteuereinheiten 100-1 bis 100-n entsprechen jeweils einer Servosteuervorrichtung, und die Steuerhilfeeinheiten 400-1 bis 400-n entsprechen jeweils einer Steuerhilfevorrichtung. Es ist offensichtlich, dass eine oder beide Frequenzerzeugungseinheiten 200 und die Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit 300 außerhalb der Servosteuereinheiten 100-1 bis 100-n vorgesehen sein können. Die in 10 dargestellte Konfiguration kann auf die in 4 dargestellte Steuervorrichtung 10B angewendet werden. In diesem Fall enthalten die Servosteuereinheiten 100-1 bis 100-n jeweils die maschinelle Lerneinheit 500. Es ist offensichtlich, dass die maschinelle Lerneinheit 500 außerhalb der Servosteuereinheiten 100-1 bis 100-n vorgesehen sein kann.
Es ist zu beachten, dass die Servosteuereinheit 100-1 und die Steuerhilfeeinheit 400-1 jeweils ein Paar bilden und miteinander kommunizierend gekoppelt sind. Die Servosteuereinheiten 100-2 bis 100-n und die Steuerhilfeeinheiten 400-2 bis 400-n sind jeweils miteinander gekoppelt, ähnlich wie die Servosteuereinheit 100-1 und die Steuerhilfeeinheit 400-1. In 10 sind die n Paare der Servosteuereinheiten 100-1 bis 100-n und der Steuerhilfeeinheiten 400-1 bis 400-n über das Netzwerk 600 miteinander gekoppelt. Für die n Paare der Servosteuereinheiten100-1 bis 100-n und der Steuerhilfeeinheiten 400-1 bis 400-n können die Paare der Servosteuereinheiten100 und der Steuerhilfeeinheiten jedoch auch direkt über eine Kopplungsschnittstelle miteinander gekoppelt sein. Für diese n Paare von Servosteuereinheiten 100-1 bis 100-n und Steuerhilfeeinheiten 400-1 bis 400-n können beispielsweise mehrere Paare in einer einzigen Fabrik oder in verschiedenen Fabriken installiert werden.
Zu beachten is, dass es sich bei dem Netzwerk 600 beispielsweise um ein in einer Fabrik aufgebautes lokales Netzwerk (LAN), das Internet, ein öffentliches Telefonnetz oder eine Kombination davon handelt. Das Kommunikationsverfahren des Netzwerks 600 ist nicht auf ein bestimmtes Kommunikationsverfahren beschränkt. Es ist beispielsweise auch nicht beschränkt darauf, ob drahtgebundene Verbindungen oder drahtlose Verbindungen verwendet werden.
<Freiheitsgrad der Systemkonfiguration>
In den oben beschriebenen Ausführungsformen bilden jede der Servosteuereinheiten 100-1 bis 100-n und jede der Steuerhilfeeinheiten 400-1 bis 400-n jeweils ein Paar und sind kommunikativ miteinander verbunden. Jedoch kann beispielsweise eine Steuerhilfeeinheit über das Netzwerk 600 mit einer Vielzahl von Servosteuereinheiten kommunikativ gekoppelt sein, um eine Steuerhilfe für jede der Servosteuereinheiten zu implementieren. Zu diesem Zeitpunkt kann es ein verteiltes Verarbeitungssystem geben, in dem die Funktionen der einen Steuerhilfeeinheit angemessen auf eine Vielzahl von Servern verteilt sind. Darüber hinaus kann eine virtuelle Serverfunktion, die in einer Cloud verfügbar ist, verwendet werden, um die Funktionen der einen Steuerassistenzeinheit zu erreichen.
Wenn es eine Anzahl von n Servosteuereinheiten 100-1 bis 100-n und eine Anzahl von n entsprechenden Steuerhilfeeinheiten 400-1 bis 400-n gibt, die in Typbezeichnung, Spezifikation und Serie identisch sind, kann eine solche Konfiguration angewendet werden, dass die Steuerhilfeeinheiten 400-1 bis 400-n ihre jeweiligen Schätzergebnisse gemeinsam nutzen. Auf diese Weise ist es möglich, ein optimaleres Modell zu konfigurieren.
Die erste, zweite und dritte Ausführungsform wurden oben beschrieben. Es ist möglich, die Komponenten, die in den Steuervorrichtungen gemäß den Ausführungsformen enthalten sind, in Form von Hardware, Software oder einer Kombination davon zu realisieren. Darüber hinaus ist es möglich, ein Servosteuerungsverfahren zu erreichen, das durch die Zusammenarbeit der Komponenten, die in den oben beschriebenen Steuervorrichtungen enthalten sind, in Form von Hardware, Software oder einer Kombination davon durchgeführt wird. In diesem Fall bedeutet das Erreichen durch Software, dass die Leistung erreicht wird, wenn ein Computer ein Programm liest und ausführt.
Es ist möglich, ein nicht-transitorisches, computerlesbares Medium unterschiedlichen Typs zu verwenden, um das Programm zu speichern und es einem Computer zuzuführen. Beispiele für ein nicht transitorisches computerlesbares Medium sind materielle Speichermedien unterschiedlichen Typs. Beispiele für nicht transitorische computerlesbare Medien sind magnetische Aufzeichnungsmedien (z. B. Festplattenlaufwerk), magneto-optische Aufzeichnungsmedien (z. B. magneto-optische Platten), Compact-Disc-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), Compact-Disc-Recordable (CD-R), Compact-Disc-Rewritable (CD-R/W), Halbleiterspeicher (z. B. Masken-ROM, programmierbares ROM (PROM), löschbares PROM (EPROM), Flash-ROM und Direktzugriffsspeicher (RAM)). Darüber hinaus kann das Programm dem Computer über ein transitorisches, computerlesbares Medium unterschiedlichen Typs zugeführt werden.
Obwohl die vorstehenden Ausführungsformen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen, sollte der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht nur auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt werden. Es sind auch Ausführungsformen realisierbar, die in verschiedener Weise verändert wurden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Es ist möglich, dass die Steuerhilfevorrichtung, die Steuervorrichtung und das Steuerhilfsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung verschiedene Arten von Ausführungsformen mit den unten beschriebenen Konfigurationen, einschließlich der oben beschriebenen Ausführungsformen, annehmen.
(1) Eine Steuerhilfevorrichtung (z.B. die Steuerhilfeeinheit 400), die so konfiguriert ist, dass sie Unterstützung bei der Durchführung einer Einstellung von mindestens einem Koeffizienten eines Filters (z.B. des Filters 130) und der Rückkopplungsverstärkung einer Servosteuervorrichtung (z.B. der Servosteuereinheit 100) bietet, die so konfiguriert ist, dass sie einen Motor (z.B. den Motor 150) steuert. Die Steuerhilfevorrichtung umfasst:

eine Servozustandsinformationen-Erfassungseinheit (z.B. die Servozustandsinformationen-Erfassungseinheit 401), die so konfiguriert ist, dass sie erste Informationen erfasst, die zumindest entweder den zumindest einen Koeffizienten des Filters oder die Rückkopplungsverstärkung nach der Einstellung enthalten;
eine Frequenzcharakteristik-Berechnungseinheit (z.B. die Frequenzcharakteristik-Berechnungseinheit 403), die so konfiguriert ist, dass sie zweite Informationen, die mindestens entweder den mindestens einen Koeffizienten des Filters oder die Rückkopplungsverstärkung vor der Einstellung und die ersten Informationen enthalten, verwendet und mindestens eine der Frequenzcharakteristiken unter den Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung des Filters und den Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Rückkopplungsverstärkung vor und nach der Einstellung des Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung berechnet (z.B. die Geschwindigkeitssteuereinheit 120); und eine Zustandsschätzungseinheit (z.B. die Zustandsschätzungseinheit 404), die so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage von mindestens einer der Frequenzcharakteristiken vor und nach der Einstellung und gemessenen Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung im Eingang/Ausgang der Servosteuervorrichtung vor der Einstellung des Koeffizienten des Filters und/oder der Rückkopplungsverstärkung Schätzwerte der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuervorrichtung nach der Einstellung des Koeffizienten des Filters und/oder der Rückkopplungsverstärkung erfasst.

Mit dieser Steuerhilfevorrichtung ist es möglich, beim Einstellen mindestens eines Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung der Servosteuervorrichtung Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung zu erfassen, ohne Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung zu erfassen, indem man die Servosteuervorrichtung jedes Mal arbeiten lässt, wenn mindestens einer der beiden Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung eingestellt wird. Daher ist es möglich, die Zeit zu verkürzen, die für die Messung der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung erforderlich ist.
(2) Die oben in (1) beschriebene Steuerhilfevorrichtung enthält ferner eine Speichereinheit für Vor-Einstellungszustandsinformationen (z.B. die Speichereinheit für den Vor-Einstellungszustand 402), die so konfiguriert ist, dass sie die gemessenen Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung im Eingang/Ausgang der Servosteuervorrichtung und die zweite Information speichert.
(3) Eine Steuervorrichtung umfasst:

eine Servosteuervorrichtung, die zur Steuerung eines Motors konfiguriert ist; und
die oben in (1) oder (2) beschriebene Steuerhilfevorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie Schätzwerte der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuervorrichtung nach der Einstellung von mindestens einem Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung der Servosteuervorrichtung erfasst.

Mit dieser Steuervorrichtung ist es möglich, beim Einstellen mindestens eines Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung der Servosteuervorrichtung Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung zu erfassen, ohne Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung zu erfassen, indem man die Servosteuervorrichtung jedes Mal arbeiten lässt, wenn mindestens einer der beiden Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung eingestellt wird. Daher ist es möglich, die Zeitspanne zu verkürzen, die für die Messung der Frequenzcharakteristik der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung erforderlich ist.
(4) Die oben in (3) beschriebene Steuervorrichtung enthält eine maschinelle Lernvorrichtung (z.B. die maschinelle Lerneinheit 500), die so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage des Schätzwerts der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuervorrichtung, der von der oben in (1) oder (2) beschriebenen Steuerhilfevorrichtung erfasst wird, zumindest entweder den mindestens einen Koeffizienten oder die Rückkopplungsverstärkung des Filters der Servosteuervorrichtung optimiert. Mit dieser Steuervorrichtung ist es möglich, einen Parameter der Geschwindigkeitssteuereinheit und/oder des Filters auf vereinfachte Weise in kurzer Zeit einzustellen.
(5) Die oben unter (3) oder (4) beschriebene Steuervorrichtung umfasst:

eine Frequenzerzeugungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie ein Signal mit einer variierenden Frequenz erzeugt und das Signal in die Servosteuervorrichtung eingibt; und
eine Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuervorrichtung basierend auf dem Signal und einem Ausgangssignal der Servosteuervorrichtung misst.

(6) Die oben in (3) oder (4) beschriebene Steuervorrichtung, bei der die Servosteuervorrichtung eine Stromrückkopplungsschleife, die verwendet wird, um einen in den Motor fließenden Strom zu steuern, und eine Rückkopplungsschleife enthält, die die Stromrückkopplungsschleife enthält und das Filter und die Rückkopplungsverstärkung aufweist, umfasst:

eine Frequenzerzeugungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie ein erstes Signal mit einer variierenden Frequenz erzeugt und das erste Signal in die Stromrückkopplungsschleife eingibt; und
eine Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage des ersten Signals und eines zweiten Signals, das in die Stromrückkopplungsschleife in der Rückkopplungsschleife eingegeben werden soll, Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuervorrichtung misst.

(7) Steuerungsunterstützungsverfahren für eine Steuerhilfevorrichtung (z.B. die Steuerhilfeeinheit 400), die so konfiguriert ist, dass sie Unterstützung bei der Durchführung einer Einstellung von mindestens einem Koeffizienten eines Filters (z.B. des Filters 130) und der Rückkopplungsverstärkung einer Servosteuervorrichtung (z.B. der Servosteuereinheit 100) bietet, die so konfiguriert ist, dass sie einen Motor (z.B. den Motor 150) steuert. Das Verfahren zur Steuerungsunterstützung umfasst:

Erfassen von ersten Informationen, die mindestens entweder den mindestens einen Koeffizienten des Filters oder die Rückkopplungsverstärkung nach der Einstellung enthalten, und zweiten Informationen, die mindestens entweder den mindestens einen Koeffizienten des Filters oder die Rückkopplungsverstärkung vor der Einstellung enthalten;
Verwenden der zweiten Information und der ersten Information, um mindestens eine der Frequenzcharakteristiken unter den Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung des Filters und der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Rückkopplungsverstärkung (z.B. der Geschwindigkeitssteuereinheit 120) vor und nach der Einstellung von mindestens einem der Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung zu berechnen; und
Erfassen von Schätzwerten der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung im Eingang/Ausgang der Servosteuervorrichtung vor der Einstellung des Koeffizienten des Filters und/oder der Rückkopplungsverstärkung auf der Grundlage der Frequenzcharakteristiken vor und nach der Einstellung und/oder der gemessenen Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuervorrichtung nach der Einstellung des Koeffizienten des Filters und/oder der Rückkopplungsverstärkung.

Mit diesem Steuerungsunterstützungsverfahren ist es möglich, beim Einstellen von mindestens einem Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung der Servosteuervorrichtung Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung zu erfassen, ohne Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung zu erfassen, indem man die Servosteuervorrichtung jedes Mal arbeiten lässt, wenn mindestens einer von mindestens einem Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung eingestellt wird. Daher ist es möglich, die Zeitspanne zu verkürzen, die für die Messung der Frequenzcharakteristik der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung erforderlich ist.
Bezugszeichenliste

10, 10A: Steuervorrichtung
100, 100-1 bis 100-n: Servosteuereinheit
110: SubtrahierER
120: Drehzahlregler
130: Filter
140: Stromsteuereinheit
150: Motor
200: Frequenzerzeugungseinheit
300: Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit
400, 400-1 bis 400-n: Steuerhilfeeinheit
401: Servozustandsinformationen-Erfassungseinheit
402: Speichereinheit für den Vor-Einstellungszustand
403: Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit
404: Zustandsbewertungseinheit
500: maschinelle Lerneinheit
501: Zustandsinformations-Erfassungseinheit
502: Lerneinheit
503: Ausgabeeinheit für Aktionsinformationen
504: Wertfunktionsspeichereinheit
505: Ausgabeeinheit für optimale Aktionsinformationen
600: Netzwerk

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009122779 [0004]
JP H11194821 [0004]
JP 2016092935 [0004]

Claims

Steuerhilfevorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie Unterstützung bei der Durchführung einer Einstellung von mindestens einem Koeffizienten eines Filters und einer Rückkopplungsverstärkung einer Servosteuervorrichtung bietet, die zur Steuerung eines Motors konfiguriert ist, wobei die Steuerhilfevorrichtung Folgendes umfasst: eine Servozustandsinformationen-Erfassungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie erste Informationen erfasst, die mindestens entweder den mindestens einen Koeffizienten des Filters oder die Rückkopplungsverstärkung nach der Einstellung enthalten; eine Frequenzcharakteristik-Berechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie zweite Informationen verwendet, die mindestens entweder den mindestens einen Koeffizienten des Filters oder die Rückkopplungsverstärkung vor der Einstellung und die ersten Informationen enthalten, und dass sie mindestens eine der Frequenzcharakteristiken aus den Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung des Filters und den Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Rückkopplungsverstärkung vor und nach der Einstellung des Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung berechnet; und eine Zustandsschätzungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage der Frequenzcharakteristiken vor und nach der Einstellung und/oder der gemessenen Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung im Eingang/Ausgang der Servosteuervorrichtung vor der Einstellung des Koeffizienten des Filters und/oder der Rückkopplungsverstärkung, Schätzwerte der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuervorrichtung nach der Einstellung des Koeffizienten des Filters und/oder der Rückkopplungsverstärkung erfasst.
Steuerhilfevorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Speichereinheit für Vor-Einstellungszustandsinformationen umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie die gemessenen Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung am Eingang/Ausgang der Servosteuervorrichtung und die zweiten Informationen speichert.
Steuervorrichtung mit: eine Servosteuervorrichtung, die zur Steuerung eines Motors konfiguriert ist; und die Steuerhilfevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die so konfiguriert ist, dass sie Schätzwerte der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuervorrichtung nach der Einstellung von mindestens einem Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung der Servosteuervorrichtung erfasst.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3, die ferner eine maschinelle Lernvorrichtung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage des Schätzwerts der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuervorrichtung, wobei der Schätzwert von der Steuerhilfevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 erfasst wird, mindestens entweder den mindestens einen Koeffizienten oder die Rückkopplungsverstärkung des Filters der Servosteuervorrichtung optimiert.
. Steuervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, die ferner umfasst: eine Frequenzerzeugungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie ein Signal mit einer variierenden Frequenz erzeugt und das Signal in die Servosteuervorrichtung eingibt; und eine Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuervorrichtung basierend auf dem Signal und einem Ausgangssignal der Servosteuervorrichtung misst.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Servosteuervorrichtung eine Stromrückkopplungsschleife, die zur Steuerung eines in den Motor fließenden Stroms verwendet wird, und eine Rückkopplungsschleife enthält, die die Stromrückkopplungsschleife einschließt und das Filter und die Rückkopplungsverstärkung aufweist, und weiter umfassend: eine Frequenzerzeugungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie ein erstes Signal mit einer variierenden Frequenz erzeugt und das erste Signal in die Stromrückkopplungsschleife eingibt; und eine Frequenzcharakteristiken-Messungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage des ersten Signals und eines zweiten Signals, das in die Stromrückkopplungsschleife in der Rückkopplungsschleife eingegeben werden soll, Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Servosteuervorrichtung misst.
Steuerunterstützungsverfahren für eine Steuerhilfevorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie Unterstützung bei der Durchführung einer Einstellung von mindestens einem Koeffizienten eines Filters und einer Rückkopplungsverstärkung einer Servosteuervorrichtung bietet, die zur Steuerung eines Motors konfiguriert ist, wobei das Steuerunterstützungsverfahren Folgendes umfasst: Erfassen von ersten Informationen, die mindestens entweder den mindestens einen Koeffizienten des Filters oder die Rückkopplungsverstärkung nach der Einstellung enthalten, und zweiten Informationen, die mindestens entweder den mindestens einen Koeffizienten des Filters oder die Rückkopplungsverstärkung vor der Einstellung enthalten; Verwenden der zweiten Information und der ersten Information, um mindestens eine der Frequenzcharakteristiken unter den Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung des Filters und der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung der Rückkopplungsverstärkung vor und nach der Einstellung mindestens eines der Koeffizienten des Filters und der Rückkopplungsverstärkung zu berechnen; und Erfassen, basierend auf zumindest einem von Frequenzcharakteristiken vor und nach der Einstellung und der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und gemessenen Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Phasenverzögerung im Eingang/Ausgang der Servosteuervorrichtung vor der Einstellung des Koeffizienten von zumindest dem Koeffizienten und der Rückkopplungsverstärkung, von Schätzwerten der Frequenzcharakteristiken der Eingangs-/Ausgangsverstärkung und der Rückkopplungsverstärkung der Servosteuervorrichtung nach der Einstellung zumindest des Koeffizienten des Filters und/oder der Rückkopplungsverstärkung.