JP2001218488A - モータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来は速度制御部にもモデル速度制御部にも
同じ速度指令を入力するため、基本原理であるモータ速
度とモデル速度が零でない値で一致するという条件を満
たしにくく、同定のための速度指令パタンの制限が多く
なるという問題がありこれを解決する。 【解決手段】 速度指令を発生する指令発生部１と、速
度指令Ｖref と実際のモータ速度Ｖfbによりトルク指令
Ｔref を決定しモータ速度Ｖfbを制御する速度制御部２
と、モータ速度Ｖfbにモデル速度Ｖfb' が一致するよう
に２をシミュレートするモデル速度制御部４と、２のＴ
ref に所定のフィルタを通した値を所定の区間[a,b] で
時間積分した値ＳＴrefとモデル速度制御部４のトルク
指令Ｔref'を同じ区間で時間積分した値ＳＴref'との比
によりイナーシャJ を同定する同定部３と、同定された
イナーシャＪに基づいて２の速度ループゲインＫv の調
整を行う調整部５とを備えて成る。
同じ速度指令を入力するため、基本原理であるモータ速
度とモデル速度が零でない値で一致するという条件を満
たしにくく、同定のための速度指令パタンの制限が多く
なるという問題がありこれを解決する。 【解決手段】 速度指令を発生する指令発生部１と、速
度指令Ｖref と実際のモータ速度Ｖfbによりトルク指令
Ｔref を決定しモータ速度Ｖfbを制御する速度制御部２
と、モータ速度Ｖfbにモデル速度Ｖfb' が一致するよう
に２をシミュレートするモデル速度制御部４と、２のＴ
ref に所定のフィルタを通した値を所定の区間[a,b] で
時間積分した値ＳＴrefとモデル速度制御部４のトルク
指令Ｔref'を同じ区間で時間積分した値ＳＴref'との比
によりイナーシャJ を同定する同定部３と、同定された
イナーシャＪに基づいて２の速度ループゲインＫv の調
整を行う調整部５とを備えて成る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットや工作機
械等の制御装置、特に、イナーシャ等の制御定数を同定
するモータ制御装置に関する。
械等の制御装置、特に、イナーシャ等の制御定数を同定
するモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】制御定数を同定する装置としては、例え
ば、本出願人がPCT/JP96/01253[WO96/37039]において提
案した装置［以下、これを『従来の技術』と称呼する］
がある。図４(a) の第１の従来の技術の基本的原理図を
示し、速度制御部と推定部を設け、速度制御部ではＰＩ
制御を組み、制御対象はイナーシャＪのみとし、同様に
推定部でもＰＩ制御を組み、制御対象はイナーシャＪ’
のみとする。速度制御部の速度Ｖfbと推定部の速度Ｖf
b' が一致し、速度Ｖfbと速度Ｖfb' が零でない場合、
速度制御部のトルク指令積分値ＳＴref とイナーシャＪ
及び推定部のトルク指令積分値ＳＴref'とイナーシャ
Ｊ' により、イナーシャＪはＪ＝（ＳＴref ／ＳＴre
f'）×Ｊ’から直ちに求まる。ただし、粘性摩擦Ｄが存
在する系においては、粘性摩擦Ｄを無視できず、この関
係を成立させるには所定の区間[a,b] における速度Ｖfb
の積分値が零であるという条件を付加している。これは
図４(b),図４(c) から明らかなように、速度Ｖfbの区間
[a,b] における積分値が零であれば、粘性摩擦Ｄの影響
をなくすことができる。
ば、本出願人がPCT/JP96/01253[WO96/37039]において提
案した装置［以下、これを『従来の技術』と称呼する］
がある。図４(a) の第１の従来の技術の基本的原理図を
示し、速度制御部と推定部を設け、速度制御部ではＰＩ
制御を組み、制御対象はイナーシャＪのみとし、同様に
推定部でもＰＩ制御を組み、制御対象はイナーシャＪ’
のみとする。速度制御部の速度Ｖfbと推定部の速度Ｖf
b' が一致し、速度Ｖfbと速度Ｖfb' が零でない場合、
速度制御部のトルク指令積分値ＳＴref とイナーシャＪ
及び推定部のトルク指令積分値ＳＴref'とイナーシャ
Ｊ' により、イナーシャＪはＪ＝（ＳＴref ／ＳＴre
f'）×Ｊ’から直ちに求まる。ただし、粘性摩擦Ｄが存
在する系においては、粘性摩擦Ｄを無視できず、この関
係を成立させるには所定の区間[a,b] における速度Ｖfb
の積分値が零であるという条件を付加している。これは
図４(b),図４(c) から明らかなように、速度Ｖfbの区間
[a,b] における積分値が零であれば、粘性摩擦Ｄの影響
をなくすことができる。
【０００３】そして、第２の従来の技術の図５の装置で
は、速度指令Ｖref を発生する指令発生部 (不図示)
と、速度指令Ｖref と実際のモータ速度Ｖfbによりトル
ク指令Ｔref を決定しモータ速度Ｖfbを制御する速度制
御部52と、同様に速度指令Ｖref にモデル速度が一致す
るように速度制御部52をシミュレートする推定部 (モデ
ル速度制御部)53 と、速度制御部52のトルク指令Ｔref
を所定の区間[a,b] で時間積分した値ＳＴref と推定部
53のトルク指令Ｔref'を同じ区間で時間積分した値ＳＴ
ref'との比によりイナーシャＪを同定する同定部54と、
同定されたイナーシャＪに基づいて前記モデル速度制御
部の速度ループゲインＫv'の調整を行う調整部55とを備
える。そして、トルク指令Ｔref を積分する区間及び速
度指令を、粘性摩擦、クーロン摩擦、一定外乱トルク、
静止摩擦の影響をできるだけ受けないように設定し、そ
れぞれのトルク指令積分値の比によりイナーシャを同定
し、一定外乱トルク、粘性摩擦も非常に簡単に同定でき
る［それらの演算は同定部54に図示している］。
は、速度指令Ｖref を発生する指令発生部 (不図示)
と、速度指令Ｖref と実際のモータ速度Ｖfbによりトル
ク指令Ｔref を決定しモータ速度Ｖfbを制御する速度制
御部52と、同様に速度指令Ｖref にモデル速度が一致す
るように速度制御部52をシミュレートする推定部 (モデ
ル速度制御部)53 と、速度制御部52のトルク指令Ｔref
を所定の区間[a,b] で時間積分した値ＳＴref と推定部
53のトルク指令Ｔref'を同じ区間で時間積分した値ＳＴ
ref'との比によりイナーシャＪを同定する同定部54と、
同定されたイナーシャＪに基づいて前記モデル速度制御
部の速度ループゲインＫv'の調整を行う調整部55とを備
える。そして、トルク指令Ｔref を積分する区間及び速
度指令を、粘性摩擦、クーロン摩擦、一定外乱トルク、
静止摩擦の影響をできるだけ受けないように設定し、そ
れぞれのトルク指令積分値の比によりイナーシャを同定
し、一定外乱トルク、粘性摩擦も非常に簡単に同定でき
る［それらの演算は同定部54に図示している］。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところがこれらの前記
従来の技術では、速度制御部にも推定部 (モデル速度制
御部) にも同じ速度指令を入力するため、基本原理であ
るモータ速度とモデル速度が零でない値で一致するとい
う条件を満たしにくく、同定のための速度指令パタンの
制限が多くなるという問題がある。また、応答がバネ特
性の影響を受ける場合は、イナーシャ同定誤差が大きく
なるという問題がある。
従来の技術では、速度制御部にも推定部 (モデル速度制
御部) にも同じ速度指令を入力するため、基本原理であ
るモータ速度とモデル速度が零でない値で一致するとい
う条件を満たしにくく、同定のための速度指令パタンの
制限が多くなるという問題がある。また、応答がバネ特
性の影響を受ける場合は、イナーシャ同定誤差が大きく
なるという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の請求項１の発明のモータ制御装置では、
速度指令を発生する指令発生部と、速度指令Ｖref と実
際のモータ速度Ｖfbによりトルク指令を決定しモータ速
度Ｖfbを制御する速度制御部と、前記モータ速度Ｖfbに
モデル速度Ｖfb' が一致するように前記速度制御部をシ
ミュレートするモデル速度制御部と、前記速度制御部の
トルク指令Ｔref に所定のフィルタを通した値を所定の
区間[a,b] で時間積分した値ＳＴref と前記モデル速度
制御部のトルク指令Ｔref'を同じ区間で時間積分した値
ＳＴref'との比によりイナーシャＪを同定する同定部
と、同定されたイナーシャＪに基づいて前記速度制御部
の速度ループゲインKvの調整を行う調整部とを備えるこ
とを特徴としている。かくして本発明の請求項１の発明
によれば、ロボットや工作機械等に代表されるバネ特性
による振動が大きい制御対象においても精度良くイナー
シャの同定ができるとともに、モータ速度とモデル速度
がゼロでない値で一致するという条件が成立しやすくな
るので、同定のための速度指令パタンの制限が少なく、
汎用性の高いモータ制御装置が提供できるという特段の
効果を奏する。
めに、本発明の請求項１の発明のモータ制御装置では、
速度指令を発生する指令発生部と、速度指令Ｖref と実
際のモータ速度Ｖfbによりトルク指令を決定しモータ速
度Ｖfbを制御する速度制御部と、前記モータ速度Ｖfbに
モデル速度Ｖfb' が一致するように前記速度制御部をシ
ミュレートするモデル速度制御部と、前記速度制御部の
トルク指令Ｔref に所定のフィルタを通した値を所定の
区間[a,b] で時間積分した値ＳＴref と前記モデル速度
制御部のトルク指令Ｔref'を同じ区間で時間積分した値
ＳＴref'との比によりイナーシャＪを同定する同定部
と、同定されたイナーシャＪに基づいて前記速度制御部
の速度ループゲインKvの調整を行う調整部とを備えるこ
とを特徴としている。かくして本発明の請求項１の発明
によれば、ロボットや工作機械等に代表されるバネ特性
による振動が大きい制御対象においても精度良くイナー
シャの同定ができるとともに、モータ速度とモデル速度
がゼロでない値で一致するという条件が成立しやすくな
るので、同定のための速度指令パタンの制限が少なく、
汎用性の高いモータ制御装置が提供できるという特段の
効果を奏する。
【０００６】本発明の請求項２の発明の請求項１記載の
モータ制御装置は、前記所定の区間[a,b] における時点
ａと時点ｂを、前記モータ速度Ｖfbと前記モデル速度Ｖ
fb'が零でない値で一致する時点とすることを特徴とし
ている。
モータ制御装置は、前記所定の区間[a,b] における時点
ａと時点ｂを、前記モータ速度Ｖfbと前記モデル速度Ｖ
fb'が零でない値で一致する時点とすることを特徴とし
ている。
【０００７】本発明の請求項３の発明の請求項１記載の
モータ制御装置では、前記所定の区間[a,b] を、前記モ
ータ速度の時点ａから時点ｂまでの時間積分値がゼロで
あるような区間とすることを特徴としている。かくし
て、粘性摩擦を除去でき同定の精度が向上する。
モータ制御装置では、前記所定の区間[a,b] を、前記モ
ータ速度の時点ａから時点ｂまでの時間積分値がゼロで
あるような区間とすることを特徴としている。かくし
て、粘性摩擦を除去でき同定の精度が向上する。
【０００８】本発明の請求項４の発明の請求項１記載の
モータ制御装置は、前記所定の区間[a,b] における正転
時間と逆転時間が同じとなるような速度指令及び区間と
することを特徴としている。このようにして、クーロン
摩擦の影響を除去でき、同定の精度が向上する。
モータ制御装置は、前記所定の区間[a,b] における正転
時間と逆転時間が同じとなるような速度指令及び区間と
することを特徴としている。このようにして、クーロン
摩擦の影響を除去でき、同定の精度が向上する。
【０００９】本発明の請求項５の発明の請求項１記載の
モータ制御装置では、任意の速度指令を入力して同定し
たイナーシャ値とその速度指令の正負を逆にして同定し
たイナーシャ値の平均値をイナーシャ値とすることを特
徴としている。かくして、ある速度指令Ｖref1により求
めたイナーシャ Ｊ1 と、速度指令Ｖref1の正負を反転
させたＶref2により求めたイナーシャＪ2 との平均値を
イナーシャＪとすれば、重力等に代表される一定外乱ト
ルクＴdis についても対応でき、外乱の影響を除去でき
る。
モータ制御装置では、任意の速度指令を入力して同定し
たイナーシャ値とその速度指令の正負を逆にして同定し
たイナーシャ値の平均値をイナーシャ値とすることを特
徴としている。かくして、ある速度指令Ｖref1により求
めたイナーシャ Ｊ1 と、速度指令Ｖref1の正負を反転
させたＶref2により求めたイナーシャＪ2 との平均値を
イナーシャＪとすれば、重力等に代表される一定外乱ト
ルクＴdis についても対応でき、外乱の影響を除去でき
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、実施例について具体的に説
明する。全ての図面において同一符号は同一若しくは相
当手段を示す。図１は、本発明の基本的な考え方を説明
するために示したブロック図である。指令発生部１から
は速度制御部２に速度指令が出力され、速度制御部２で
は入力された速度指令にモータ速度が一致するように速
度制御を行うとともに、トルク指令及びモータ速度を同
定部３に出力する。また、モデル速度制御部４では前記
速度制御部２のモータ速度に一致するように速度制御を
行い、同定部３にトルク指令とモデル速度を出力する。
同定部３ではイナーシャ同定演算を行い、調整部５にイ
ナーシャ同定値を出力する。調整部５ではイナーシャ同
定値に基づいて速度制御部内の速度ループゲインを調整
する。
明する。全ての図面において同一符号は同一若しくは相
当手段を示す。図１は、本発明の基本的な考え方を説明
するために示したブロック図である。指令発生部１から
は速度制御部２に速度指令が出力され、速度制御部２で
は入力された速度指令にモータ速度が一致するように速
度制御を行うとともに、トルク指令及びモータ速度を同
定部３に出力する。また、モデル速度制御部４では前記
速度制御部２のモータ速度に一致するように速度制御を
行い、同定部３にトルク指令とモデル速度を出力する。
同定部３ではイナーシャ同定演算を行い、調整部５にイ
ナーシャ同定値を出力する。調整部５ではイナーシャ同
定値に基づいて速度制御部内の速度ループゲインを調整
する。
【００１１】次に、速度制御部２、同定部３、モデル速
度制御部４のの詳細をを示した図２を用いて述べる。速
度制御部２では比例積分制御（以下ＰＩ制御と呼ぶ）を
組んでおり、制御対象は実際にはロボットや工作機械等
が考えられるが、ここではモータ側イナーシャＪm と負
荷側イナーシャＪL がバネ定数kcで結合されている二慣
性系とする。一方、モデル速度制御部４ではＰＩ制御を
組み、制御対象はイナーシャＪ’のみとする。図２にお
いて、速度制御部の速度Ｖfbとモデル速度制御部の速度
Ｖfb' が一致し、ＶfbとＶfb' がいずれも零でない場
合、速度制御部のトルク指令に所定のフィルタを通した
値の時間積分値ＳＴref と総イナーシャＪ（Ｊ＝Ｊm ＋
ＪL ）及びモデル速度制御部のトルク指令の時間積分値
ＳＴref'とイナーシャＪ’には、Ｊ／Ｊ’＝ＳＴref/Ｓ
Ｔref' の関係が成り立ち、総イナーシャＪは、Ｊ＝
（ＳＴref/ＳＴref') ×Ｊ’から直ちに求まる。なお、
前記フィルタは速度制御部の指令応答周波数と同じ応答
周波数であれば良い。以上が本発明の基本原理である。
ただし、一般には、粘性摩擦Ｄや一定外乱トルクＴdis
やクーロン摩擦Ｔc 及び静止摩擦トルクＴg が存在する
ので、それらの影響を除去する方法について簡単に述べ
る。
度制御部４のの詳細をを示した図２を用いて述べる。速
度制御部２では比例積分制御（以下ＰＩ制御と呼ぶ）を
組んでおり、制御対象は実際にはロボットや工作機械等
が考えられるが、ここではモータ側イナーシャＪm と負
荷側イナーシャＪL がバネ定数kcで結合されている二慣
性系とする。一方、モデル速度制御部４ではＰＩ制御を
組み、制御対象はイナーシャＪ’のみとする。図２にお
いて、速度制御部の速度Ｖfbとモデル速度制御部の速度
Ｖfb' が一致し、ＶfbとＶfb' がいずれも零でない場
合、速度制御部のトルク指令に所定のフィルタを通した
値の時間積分値ＳＴref と総イナーシャＪ（Ｊ＝Ｊm ＋
ＪL ）及びモデル速度制御部のトルク指令の時間積分値
ＳＴref'とイナーシャＪ’には、Ｊ／Ｊ’＝ＳＴref/Ｓ
Ｔref' の関係が成り立ち、総イナーシャＪは、Ｊ＝
（ＳＴref/ＳＴref') ×Ｊ’から直ちに求まる。なお、
前記フィルタは速度制御部の指令応答周波数と同じ応答
周波数であれば良い。以上が本発明の基本原理である。
ただし、一般には、粘性摩擦Ｄや一定外乱トルクＴdis
やクーロン摩擦Ｔc 及び静止摩擦トルクＴg が存在する
ので、それらの影響を除去する方法について簡単に述べ
る。
【００１２】粘性摩擦Ｄについては、所定の区間[a,b]
における速度Ｖfbの積分値が零であればよく、一定外乱
トルクＴd については、ある速度指令Ｖref1により求め
たイナーシャJ1と、速度指令Ｖref1の正負を反転させた
Ｖref2により求めたイナーシャJ2との平均値をイナーシ
ャJ とすればよい。また、クーロン摩擦Ｔc について
は、前記区間[a,b] 内でのモータの正転時間と逆転時間
が等しくなるように前記区間[a,b] 及び速度指令Ｖref
を設定すればよい。静止摩擦トルクＴg については、前
記区間[a,b] 内で速度ＶfbがＸ1 ≦Ｖfb≦Ｘ2 である場
合( 但しＸ1 ≦０，Ｘ2 ≧０) を除いてトルク指令の時
間積分を行えばよい。そして、求められたイナーシャ値
に基づいて調整部で速度ループゲインの調整を行う。
における速度Ｖfbの積分値が零であればよく、一定外乱
トルクＴd については、ある速度指令Ｖref1により求め
たイナーシャJ1と、速度指令Ｖref1の正負を反転させた
Ｖref2により求めたイナーシャJ2との平均値をイナーシ
ャJ とすればよい。また、クーロン摩擦Ｔc について
は、前記区間[a,b] 内でのモータの正転時間と逆転時間
が等しくなるように前記区間[a,b] 及び速度指令Ｖref
を設定すればよい。静止摩擦トルクＴg については、前
記区間[a,b] 内で速度ＶfbがＸ1 ≦Ｖfb≦Ｘ2 である場
合( 但しＸ1 ≦０，Ｘ2 ≧０) を除いてトルク指令の時
間積分を行えばよい。そして、求められたイナーシャ値
に基づいて調整部で速度ループゲインの調整を行う。
【００１３】以上に述べたように、本発明の基本的条件
である、速度制御部の速度Ｖfbとモデル速度制御部の速
度Ｖfb' が一致し、ＶfbとＶfb' がいずれも零でないと
いう条件を満たすよう、速度制御部のモータ速度に一致
するようにモデル速度制御部を構成することにより、二
慣性系（モータと負荷）に代表されるようなバネ特性を
もつ制御対象においても精度良くイナーシャ同定を行う
ことができる。
である、速度制御部の速度Ｖfbとモデル速度制御部の速
度Ｖfb' が一致し、ＶfbとＶfb' がいずれも零でないと
いう条件を満たすよう、速度制御部のモータ速度に一致
するようにモデル速度制御部を構成することにより、二
慣性系（モータと負荷）に代表されるようなバネ特性を
もつ制御対象においても精度良くイナーシャ同定を行う
ことができる。
【００１４】次に、シミュレーションを用いた検証例を
図３に示す。図３(a) として上段の表示は本発明の応答
例である。図３(b) として下段の表示は速度指令を速度
制御部とモデル速度制御部に入力する従来の技術の応答
例である。図３(a),(b) において、Ｖref は速度指令で
あり、Ｖfbはモータ速度、Ｔrefはトルク指令であり、
Ｖfb' はモデル速度制御部内の速度、Ｔref'はモデル速
度制御部内のトルク指令である。なお本発明である図３
(a) では、区間［時点ａ〜時点ｂ］としてａ11〜ｂ11,
ａ12〜ｂ12を表し、イナーシャ同定値ＪとしてＪ11, Ｊ
12を示している。また従来の技術である図３(b) では、
区間［時点ａ〜時点ｂ］としてａ21〜ｂ21, ａ22〜ｂ22
を表し、イナーシャ同定値ＪとしてＪ21, Ｊ22を示して
いる。制御対象はＪm ＝１，ＪL ＝５，Ｋc （周波数）
＝５０Ｈz とし、モデル速度制御部内のＪ’はＪ’＝１
に設定した。そして、図３(a),(b) を観察すれば、とも
に速度指令は１０００ｒｐｍとし、運転開始（正転）か
ら直線状に（傾斜直線）上昇し、１０００ｒｐｍの定速
を暫く続け、やがて逆転指令となり、先の傾斜直線で減
速し、零速度から同じ傾斜直線で逆側に上昇し、１００
０ｒｐｍの定速を暫く続け、暫くして停止指令となり、
これまでと同じ傾斜直線で減速し、停止し、僅かの停止
後、逆転側からさらに正転側へと運転の繰り返しを行う
指令が与えられ、実際の速度Ｖfbは速度指令Ｖref に少
し遅れて追従し、オーバーシュートを生じている。
図３に示す。図３(a) として上段の表示は本発明の応答
例である。図３(b) として下段の表示は速度指令を速度
制御部とモデル速度制御部に入力する従来の技術の応答
例である。図３(a),(b) において、Ｖref は速度指令で
あり、Ｖfbはモータ速度、Ｔrefはトルク指令であり、
Ｖfb' はモデル速度制御部内の速度、Ｔref'はモデル速
度制御部内のトルク指令である。なお本発明である図３
(a) では、区間［時点ａ〜時点ｂ］としてａ11〜ｂ11,
ａ12〜ｂ12を表し、イナーシャ同定値ＪとしてＪ11, Ｊ
12を示している。また従来の技術である図３(b) では、
区間［時点ａ〜時点ｂ］としてａ21〜ｂ21, ａ22〜ｂ22
を表し、イナーシャ同定値ＪとしてＪ21, Ｊ22を示して
いる。制御対象はＪm ＝１，ＪL ＝５，Ｋc （周波数）
＝５０Ｈz とし、モデル速度制御部内のＪ’はＪ’＝１
に設定した。そして、図３(a),(b) を観察すれば、とも
に速度指令は１０００ｒｐｍとし、運転開始（正転）か
ら直線状に（傾斜直線）上昇し、１０００ｒｐｍの定速
を暫く続け、やがて逆転指令となり、先の傾斜直線で減
速し、零速度から同じ傾斜直線で逆側に上昇し、１００
０ｒｐｍの定速を暫く続け、暫くして停止指令となり、
これまでと同じ傾斜直線で減速し、停止し、僅かの停止
後、逆転側からさらに正転側へと運転の繰り返しを行う
指令が与えられ、実際の速度Ｖfbは速度指令Ｖref に少
し遅れて追従し、オーバーシュートを生じている。
【００１５】従来の技術［図３(b) ］ではモータ速度が
振動しているため、モータ速度とモデル速度がゼロでな
い値で一致する条件が成立しにくく、トルク指令がバネ
特性の影響を受けているためにイナーシャ同定値Ｊが真
値であるＪ＝６．０に対してＪ＝６．３と同定されてい
る。一方、本発明［図３(a) ］ではモータ速度が振動し
ていても、モータ速度とモデル速度とゼロでない値で一
致する条件が成立しやすく、イナーシャ同定値Ｊが真値
であるＪ＝６．０に対してＪ＝６．１と同定されてい
る。したがって、本発明によればロボットや工作機械に
代表されるバネ特性による振動が大きい制御対象におい
ても精度良くイナーシャの同定ができる。また、モータ
速度とモデル速度がゼロでない値で一致するという条件
が成立しやすくなるので、本実施例であげた速度一定の
区間がある指令でなくても、例えば正弦波指令等におい
ても精度良くイナーシャの同定ができる。
振動しているため、モータ速度とモデル速度がゼロでな
い値で一致する条件が成立しにくく、トルク指令がバネ
特性の影響を受けているためにイナーシャ同定値Ｊが真
値であるＪ＝６．０に対してＪ＝６．３と同定されてい
る。一方、本発明［図３(a) ］ではモータ速度が振動し
ていても、モータ速度とモデル速度とゼロでない値で一
致する条件が成立しやすく、イナーシャ同定値Ｊが真値
であるＪ＝６．０に対してＪ＝６．１と同定されてい
る。したがって、本発明によればロボットや工作機械に
代表されるバネ特性による振動が大きい制御対象におい
ても精度良くイナーシャの同定ができる。また、モータ
速度とモデル速度がゼロでない値で一致するという条件
が成立しやすくなるので、本実施例であげた速度一定の
区間がある指令でなくても、例えば正弦波指令等におい
ても精度良くイナーシャの同定ができる。
【００１６】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の請求項
１及び請求項２の発明によれば、ロボットや工作機械等
に代表されるバネ特性による振動が大きい制御対象にお
いても精度良くイナーシャの同定ができるとともに、モ
ータ速度とモデル速度がゼロでない値で一致するという
条件が成立しやすくなるので、同定のための速度指令パ
タンの制限が少なく、汎用性の高いモータ制御装置が提
供されという特段の効果を奏することができる。本発明
の請求項３の発明によれば、所定の区間[a,b] における
速度Ｖfbの積分値が零であれば、粘性摩擦Ｄについても
同定誤差が生じることがない、つまり粘性摩擦Ｄを除去
でき顕著な効果が発揮される。また本発明の請求項４の
発明によれば、クーロン摩擦を除去でき同定の精度が向
上する。さらに本発明の請求項５の発明によれば、ある
速度指令Ｖref1により求めたイナーシャＪ1 と、速度指
令Ｖref1の正負を反転させたＶref2により求めたイナー
シャＪ2 との平均値をイナーシャＪとすれば一定外乱ト
ルクＴd についても対応でき、外乱の影響を除去でき
る。
１及び請求項２の発明によれば、ロボットや工作機械等
に代表されるバネ特性による振動が大きい制御対象にお
いても精度良くイナーシャの同定ができるとともに、モ
ータ速度とモデル速度がゼロでない値で一致するという
条件が成立しやすくなるので、同定のための速度指令パ
タンの制限が少なく、汎用性の高いモータ制御装置が提
供されという特段の効果を奏することができる。本発明
の請求項３の発明によれば、所定の区間[a,b] における
速度Ｖfbの積分値が零であれば、粘性摩擦Ｄについても
同定誤差が生じることがない、つまり粘性摩擦Ｄを除去
でき顕著な効果が発揮される。また本発明の請求項４の
発明によれば、クーロン摩擦を除去でき同定の精度が向
上する。さらに本発明の請求項５の発明によれば、ある
速度指令Ｖref1により求めたイナーシャＪ1 と、速度指
令Ｖref1の正負を反転させたＶref2により求めたイナー
シャＪ2 との平均値をイナーシャＪとすれば一定外乱ト
ルクＴd についても対応でき、外乱の影響を除去でき
る。
【図１】本発明の基本的な考え方を説明するために示し
たブロック図
たブロック図
【図２】図１の速度制御部・同定部・モデル速度制御部
等の詳細を示したブロック図
等の詳細を示したブロック図
【図３】シミュレーションを用いた従来の技術と本発明
を対比した検証例を示す図で、(a) は本発明の応答例
(b) は速度指令を速度制御部とモデル速度制御部に入力
する従来の技術の応答例
を対比した検証例を示す図で、(a) は本発明の応答例
(b) は速度指令を速度制御部とモデル速度制御部に入力
する従来の技術の応答例
【図４】第１の従来の技術を示すブロック図で (a) は全体の図 (b) は(a) に粘性摩擦のあるときの一部の図 (c) は(b) を書き直したときの一部の図
【図５】第２の従来の技術を示すブロック図
１ 指令発生部 ２，52 速度制御部 ３，54 同定部 ４ モデル速度制御部 ５，55 調整部 ６ 二慣性系実機モデル 53 推定部 Ｄ 粘性摩擦 Ｓ ラプラス演算子 Ｔc クーロン摩擦 Ｔdis 一定外乱トルク Ｔg 静止摩擦トルク Ｔi 積分定数 Ｋv,Ｋv', Ｋc は定数 Ｊｍ モータ慣性 ＪＬ 負荷慣性 Ｆ フィルタ定数 Ｖfb' モデル速度制御部内の速度 Ｔref トルク指令 Ｔref' モデル速度制御部内のトルク指令 Ｖref 速度指令 Ｖfb モータ速度
Claims (5)
- 【請求項１】 速度指令を発生する指令発生部と、 速度指令Ｖref と実際のモータ速度Ｖfbによりトルク指
令を決定しモータ速度Ｖfbを制御する速度制御部と、 前記モータ速度Ｖfbにモデル速度Ｖfb' が一致するよう
に前記速度制御部をシミュレートするモデル速度制御部
と、 前記速度制御部のトルク指令Ｔref に所定のフィルタを
通した値を所定の区間[a,b] で時間積分した値ＳＴref
と前記モデル速度制御部のトルク指令Ｔref'を同じ区間
で時間積分した値ＳＴref'との比によりイナーシャJ を
同定する同定部と、 同定されたイナーシャＪに基づいて前記速度制御部の速
度ループゲインＫv の調整を行う調整部とを備えること
を特徴とするモータ制御装置。 - 【請求項２】 前記所定の区間[a,b] における時点ａと
時点ｂを、前記モータ速度Ｖfbと前記モデル速度Ｖfb'
が零でない値で一致する時点とすることを特徴とする請
求項１記載のモータ制御装置。 - 【請求項３】 前記所定の区間[a,b] を、前記モータ速
度の時点ａから時点ｂまでの時間積分値がゼロであるよ
うな区間とすることを特徴とする請求項１記載のモータ
制御装置。 - 【請求項４】 前記所定の区間[a,b] における正転時間
と逆転時間が同じとなるような速度指令及び区間とする
ことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。 - 【請求項５】任意の速度指令を入力して同定したイナー
シャ値とその速度指令の正負を逆にして同定したイナー
シャ値の平均値をイナーシャ値とすることを特徴とする
請求項１記載のモータ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000020201A JP2001218488A (ja) | 2000-01-28 | 2000-01-28 | モータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000020201A JP2001218488A (ja) | 2000-01-28 | 2000-01-28 | モータ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001218488A true JP2001218488A (ja) | 2001-08-10 |
Family
ID=18546804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000020201A Pending JP2001218488A (ja) | 2000-01-28 | 2000-01-28 | モータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001218488A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPWO2007046257A1 (ja) * | 2005-10-18 | 2009-04-23 | 株式会社安川電機 | モータ制御装置及び方法及びプログラム記憶媒体 |
| CN101895252A (zh) * | 2010-07-09 | 2010-11-24 | 上海新时达电气股份有限公司 | 电机伺服驱动器控制器参数自动调整装置及其方法 |
-
2000
- 2000-01-28 JP JP2000020201A patent/JP2001218488A/ja active Pending
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