JP2002116803A - 内部モータ・コントローラ用の周波数領域自動同調システムおよびその方法 - Google Patents
内部モータ・コントローラ用の周波数領域自動同調システムおよびその方法Info
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- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータ制御システムの自動同調を行うモータ
制御システムの組込み自動同調システム 【解決手段】 組込み同調システムが、ランダム雑音テ
スト信号を生成してこれをコントローラへ印加する。同
調システムは、テスト信号に応答して、広範囲の動作周
波数にわたる利得および位相のような応答データを取得
する。受取ったデータに基いて、同調システムが制御シ
ステムの開ループのボード・プロットを生成する。次
に、同調システムは、制御システムの位相余裕および利
得余裕を計算する。計算された利得余裕および位相余裕
が、同調システムにより１組の予め定めた値と比較され
て安定動作となるようにモータ制御システムの補償パラ
メータを自動的に調整する。
制御システムの組込み自動同調システム 【解決手段】 組込み同調システムが、ランダム雑音テ
スト信号を生成してこれをコントローラへ印加する。同
調システムは、テスト信号に応答して、広範囲の動作周
波数にわたる利得および位相のような応答データを取得
する。受取ったデータに基いて、同調システムが制御シ
ステムの開ループのボード・プロットを生成する。次
に、同調システムは、制御システムの位相余裕および利
得余裕を計算する。計算された利得余裕および位相余裕
が、同調システムにより１組の予め定めた値と比較され
て安定動作となるようにモータ制御システムの補償パラ
メータを自動的に調整する。
Description
【０００１】本願は、２０００年８月１４日出願の米国
暫定特許出願第６０／２２５，１９７号「モータ・コン
トローラのための周波数領域自動同調（ＦＲＥＱＵＥＮ
ＣＹＤＯＭＡＩＮ ＡＵＴＯ−ＴＵＮＥ ＦＯＲ Ａ
ＭＯＴＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ）」と、２０００年
８月１４日出願の同第６０／２２５，１９８号「モータ
駆動装置の電子装置の分析を行うためのシステムおよび
方法（ＳＹＳＴＥＭＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ Ｐ
ＥＲＦＯＲＭＩＮＧ ＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦ ＭＯＴＯ
Ｒ ＤＲＩＶＥ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ）」とから優
先権を主張するものであり、参考のため本文に援用され
る。
暫定特許出願第６０／２２５，１９７号「モータ・コン
トローラのための周波数領域自動同調（ＦＲＥＱＵＥＮ
ＣＹＤＯＭＡＩＮ ＡＵＴＯ−ＴＵＮＥ ＦＯＲ Ａ
ＭＯＴＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ）」と、２０００年
８月１４日出願の同第６０／２２５，１９８号「モータ
駆動装置の電子装置の分析を行うためのシステムおよび
方法（ＳＹＳＴＥＭＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ Ｐ
ＥＲＦＯＲＭＩＮＧ ＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦ ＭＯＴＯ
Ｒ ＤＲＩＶＥ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ）」とから優
先権を主張するものであり、参考のため本文に援用され
る。
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は、コントローラの自
動同調のための方法およびシステムに関する。特に、本
発明は、モータ制御システムのコントローラが組込み自
動同調システムを用いて自動的に同調される方法および
システムに関する。
動同調のための方法およびシステムに関する。特に、本
発明は、モータ制御システムのコントローラが組込み自
動同調システムを用いて自動的に同調される方法および
システムに関する。
【０００３】
【従来の技術】制御システム（例えば、モータ制御シス
テム）は一般に、コントローラと、このコントローラに
フィードバック・ループを介して接続される制御すべき
システムとを含んでいる。動作において、前記システム
は、コントローラの出力により制御され、システムの出
力はフィードバック経路を介してフィードバックされ、
この経路では前記出力が基準入力から差引かれてエラー
信号を形成する。このエラー信号は、コントローラによ
り処理されてシステムに対する修正制御入力を生成す
る。コントローラは、モータ／負荷の慣性、コンプライ
アンス（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）による共振、バックラ
ッシュおよび摩擦などのような特性における変化のゆえ
に、しばしば同調を必要とする。
テム）は一般に、コントローラと、このコントローラに
フィードバック・ループを介して接続される制御すべき
システムとを含んでいる。動作において、前記システム
は、コントローラの出力により制御され、システムの出
力はフィードバック経路を介してフィードバックされ、
この経路では前記出力が基準入力から差引かれてエラー
信号を形成する。このエラー信号は、コントローラによ
り処理されてシステムに対する修正制御入力を生成す
る。コントローラは、モータ／負荷の慣性、コンプライ
アンス（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）による共振、バックラ
ッシュおよび摩擦などのような特性における変化のゆえ
に、しばしば同調を必要とする。
【０００４】コントローラは、通常、フィルタあるいは
補償器を含んでいる。補償器は、特定の周波数で制御さ
れたシステムへ特定の利得および位相シフトを与えるよ
う設計されるフィルタである。比例微積分（ＰＩＤ：Ｐ
ｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｒｇｒａｌ−Ｄｅｒ
ｉｖａｔｉｖｅ）タイプの補償器は、汎用目的設計のゆ
えに広く用いられている。本文では、用語ＰＩＤタイプ
補償器は、Ｐ、ＰＩおよびＰＤの諸形態を含むＰＩＤ補
償器の補償機能の全てのバリエーションおよび組合わせ
を包含する。ＰＩＤタイプ補償器は、その制御出力が入
力、入力の積分および入力の微分の加重和から得られる
ゆえにそのように名付けられる。ＰＩＤタイプの補償器
は、システムがある期間内でできるだけ早い期間内で安
定状態の目標値に達するように、同時に比例制御モー
ド、積分制御モードおよび差分制御モードにおいて制御
する。このような補償器は、比例利得パラメータＫpを
持つ比例増幅装置と、積分利得パラメータＫIを持つ積
分装置と、微分利得パラメータＫDを持つ微分装置とを
含んでいる。
補償器を含んでいる。補償器は、特定の周波数で制御さ
れたシステムへ特定の利得および位相シフトを与えるよ
う設計されるフィルタである。比例微積分（ＰＩＤ：Ｐ
ｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｒｇｒａｌ−Ｄｅｒ
ｉｖａｔｉｖｅ）タイプの補償器は、汎用目的設計のゆ
えに広く用いられている。本文では、用語ＰＩＤタイプ
補償器は、Ｐ、ＰＩおよびＰＤの諸形態を含むＰＩＤ補
償器の補償機能の全てのバリエーションおよび組合わせ
を包含する。ＰＩＤタイプ補償器は、その制御出力が入
力、入力の積分および入力の微分の加重和から得られる
ゆえにそのように名付けられる。ＰＩＤタイプの補償器
は、システムがある期間内でできるだけ早い期間内で安
定状態の目標値に達するように、同時に比例制御モー
ド、積分制御モードおよび差分制御モードにおいて制御
する。このような補償器は、比例利得パラメータＫpを
持つ比例増幅装置と、積分利得パラメータＫIを持つ積
分装置と、微分利得パラメータＫDを持つ微分装置とを
含んでいる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】コントローラの同調
は、所望の性能を達成するようにコントローラの補償器
の利得（例えば、ＫＰ、ＫＩ、ＫＤ）を設定あるいは調
整するプロセスである。例えば、運動コントローラの安
定性が負荷条件との相互作用により変動するので、コン
トローラの補償器利得は、コントローラの特定用途にお
いて有効に動作するように規則的に同調（すなわち、調
整）されなければならない。同調が不良であるコントロ
ーラは、動作が過激であるかあるいは緩慢である。擾乱
もしくはプロセスの動的特性における不確定性が大きい
場合、コントローラの同調はしばしば困難となる。結果
として、過去における同調プロセスは、通常は、システ
ムの同調を手動で行う高度な経験を持つ技術員を必要と
するものであった。しかし、コントローラの手動による
同調が可能であっても、特に制御されるプロセスの特性
が時間的に変化する場合は、それはしばしば冗長かつ不
正確である。更に、コントローラのプロセスの非線形性
は、システムを制御された動作に手動によりすることを
困難にする。
は、所望の性能を達成するようにコントローラの補償器
の利得（例えば、ＫＰ、ＫＩ、ＫＤ）を設定あるいは調
整するプロセスである。例えば、運動コントローラの安
定性が負荷条件との相互作用により変動するので、コン
トローラの補償器利得は、コントローラの特定用途にお
いて有効に動作するように規則的に同調（すなわち、調
整）されなければならない。同調が不良であるコントロ
ーラは、動作が過激であるかあるいは緩慢である。擾乱
もしくはプロセスの動的特性における不確定性が大きい
場合、コントローラの同調はしばしば困難となる。結果
として、過去における同調プロセスは、通常は、システ
ムの同調を手動で行う高度な経験を持つ技術員を必要と
するものであった。しかし、コントローラの手動による
同調が可能であっても、特に制御されるプロセスの特性
が時間的に変化する場合は、それはしばしば冗長かつ不
正確である。更に、コントローラのプロセスの非線形性
は、システムを制御された動作に手動によりすることを
困難にする。
【０００６】自動同調は、同調プロセスが技術者あるい
は高度に経験をつんだ技術員を必要としないように、制
御システムの補償器利得が自動的に調整されるプロセス
である。最近、リレー・フィードバック、パターン認識
技術および相関技術のようなコントローラの自動同調の
ために、多くの手法が堤案されている。しかし、このよ
うな自動同調手法は、実際の制御システムに用いられる
とコスト効率および時間効率がよくない。
は高度に経験をつんだ技術員を必要としないように、制
御システムの補償器利得が自動的に調整されるプロセス
である。最近、リレー・フィードバック、パターン認識
技術および相関技術のようなコントローラの自動同調の
ために、多くの手法が堤案されている。しかし、このよ
うな自動同調手法は、実際の制御システムに用いられる
とコスト効率および時間効率がよくない。
【０００７】ダイナミック信号アナライザ（ＤＳＡ）
は、周波数領域の同調を行うことができる周波数応答分
析を行うのに一般に用いられる。ＤＳＡは、指令として
制御システムへ注入することができる多周波数信号を生
成する。注入された信号に対する応答は、ＤＳＡへ戻さ
れ、通常は「ボード・プロット（Ｂｏｄｅ−Ｐｌｏ
ｔ）」を用いて分析される。しかし、ＤＳＡ装置は比較
的高価であり、しばしばコントローラの数倍かかる。更
に、テスト信号を注入するためＤＳＡで利用可能な点数
は、しばしば所要数より少ない。その結果、このような
装置の用途は、内部からの接近が可能である研究所に限
定され、一般に市場では入手できない。
は、周波数領域の同調を行うことができる周波数応答分
析を行うのに一般に用いられる。ＤＳＡは、指令として
制御システムへ注入することができる多周波数信号を生
成する。注入された信号に対する応答は、ＤＳＡへ戻さ
れ、通常は「ボード・プロット（Ｂｏｄｅ−Ｐｌｏ
ｔ）」を用いて分析される。しかし、ＤＳＡ装置は比較
的高価であり、しばしばコントローラの数倍かかる。更
に、テスト信号を注入するためＤＳＡで利用可能な点数
は、しばしば所要数より少ない。その結果、このような
装置の用途は、内部からの接近が可能である研究所に限
定され、一般に市場では入手できない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】周波数応答機能に基いて
モータの自動同調を行う方法およびシステムを提供する
ことによって、上記の諸問題は解決され当技術における
技術的進歩が達成される。
モータの自動同調を行う方法およびシステムを提供する
ことによって、上記の諸問題は解決され当技術における
技術的進歩が達成される。
【０００９】制御システムのループ利得が０ｄＢ（すな
わち、１以上の利得）でありかつ位相が−１８０°以上
（すなわち、正のフィードバック）であるとき、不安定
性が生じる。制御システムの周波数応答機能において、
利得クロスオーバ周波数（ｇａｉｎ ｃｒｏｓｓｏｖｅ
ｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）（すなわち、０ｄＢクロスオ
ーバ点の周波数）と位相クロスオーバ周波数（ｐｈａｓ
ｅ ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）（すな
わち、−１８０°クロスオーバ点の周波数）とが決定さ
れる。位相余裕（ｐｈａｓｅ ｍａｒｇｉｎ）（ＰＭ）
は、利得クロスオーバ周波数における位相値と−１８０
°との差である。利得余裕（ｇａｉｎｍａｒｇｉｎ）
（ＧＭ）は、位相クロスオーバ周波数における利得値と
０ｄＢとにおける差である。利得および位相のクロスオ
ーバ周波数は、安定領域の境界である。利得および位相
の余裕は、境界内の安全動作範囲を表わす。
わち、１以上の利得）でありかつ位相が−１８０°以上
（すなわち、正のフィードバック）であるとき、不安定
性が生じる。制御システムの周波数応答機能において、
利得クロスオーバ周波数（ｇａｉｎ ｃｒｏｓｓｏｖｅ
ｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）（すなわち、０ｄＢクロスオ
ーバ点の周波数）と位相クロスオーバ周波数（ｐｈａｓ
ｅ ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）（すな
わち、−１８０°クロスオーバ点の周波数）とが決定さ
れる。位相余裕（ｐｈａｓｅ ｍａｒｇｉｎ）（ＰＭ）
は、利得クロスオーバ周波数における位相値と−１８０
°との差である。利得余裕（ｇａｉｎｍａｒｇｉｎ）
（ＧＭ）は、位相クロスオーバ周波数における利得値と
０ｄＢとにおける差である。利得および位相のクロスオ
ーバ周波数は、安定領域の境界である。利得および位相
の余裕は、境界内の安全動作範囲を表わす。
【００１０】本発明の特質によれば、ランダム雑音信号
が内部で生成されて正常な制御指令と共にモータ制御シ
ステムへ印加されるモータ制御システムの組込み自動同
調の方法およびシステムが提供される。このランダム雑
音信号は、広範囲の動作周波数を含む周波数リッチ信号
（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｉｃｈ ｓｉｇｎａｌ）であ
る。周波数リッチランダム雑音信号（ｆｒｅｑｕｅｎｃ
ｙ ｒｉｃｈ ｒａｎｄｏｍ ｎｏｉｓｅ ｓｉｇｎａ
ｌ）を用いることにより、全周波数範囲の同時の均一な
励振が、通常は１秒以下で済む１回のラン（ｒｕｎ）に
おいて達成される。ラン雑音テスト信号に対する周波数
応答データ（例えば、利得および位相）が受取られる。
受取られるデータは、ランダム雑音信号を介して注入さ
れる広範囲の周波数におけるモータ制御システムの応答
を反映し、開ループ・システムの周波数モデルを生成す
るのに充分である。制御システムの利得余裕および位相
位相余裕は、それぞれのクロスオーバ周波数において計
算される。計算される利得余裕および位相余裕は、特定
用途におけるモータ制御システムの動作に望ましい１組
の予め定めた利得余裕および位相余裕と対比される。計
算された利得および位相の余裕が望ましい範囲外にある
ならば、組込まれる自動同調の方法およびシステムは、
正常な動作中初期コントローラ・パラメータを調整し、
この自動同調シーケンスを反復して利得および位相の余
裕を望ましい範囲内に置く。試行錯誤によって、コント
ローラのパラメータは、特定用途に対する適切な利得お
よび位相の余裕が見出されるまで、自動的に調整され
る。
が内部で生成されて正常な制御指令と共にモータ制御シ
ステムへ印加されるモータ制御システムの組込み自動同
調の方法およびシステムが提供される。このランダム雑
音信号は、広範囲の動作周波数を含む周波数リッチ信号
（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｉｃｈ ｓｉｇｎａｌ）であ
る。周波数リッチランダム雑音信号（ｆｒｅｑｕｅｎｃ
ｙ ｒｉｃｈ ｒａｎｄｏｍ ｎｏｉｓｅ ｓｉｇｎａ
ｌ）を用いることにより、全周波数範囲の同時の均一な
励振が、通常は１秒以下で済む１回のラン（ｒｕｎ）に
おいて達成される。ラン雑音テスト信号に対する周波数
応答データ（例えば、利得および位相）が受取られる。
受取られるデータは、ランダム雑音信号を介して注入さ
れる広範囲の周波数におけるモータ制御システムの応答
を反映し、開ループ・システムの周波数モデルを生成す
るのに充分である。制御システムの利得余裕および位相
位相余裕は、それぞれのクロスオーバ周波数において計
算される。計算される利得余裕および位相余裕は、特定
用途におけるモータ制御システムの動作に望ましい１組
の予め定めた利得余裕および位相余裕と対比される。計
算された利得および位相の余裕が望ましい範囲外にある
ならば、組込まれる自動同調の方法およびシステムは、
正常な動作中初期コントローラ・パラメータを調整し、
この自動同調シーケンスを反復して利得および位相の余
裕を望ましい範囲内に置く。試行錯誤によって、コント
ローラのパラメータは、特定用途に対する適切な利得お
よび位相の余裕が見出されるまで、自動的に調整され
る。
【００１１】この応答データは、最小２乗適合基準を用
いて開ループのボード・プロット法を生成することによ
り、コントローラから外部に表示することができる。本
発明の他の特質については、以降の詳細な記述を添付図
面に関して参照すれば明らかになるであろう。
いて開ループのボード・プロット法を生成することによ
り、コントローラから外部に表示することができる。本
発明の他の特質については、以降の詳細な記述を添付図
面に関して参照すれば明らかになるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、組込み自動同調システム
が組込まれたモータ制御システムの概要図を示してい
る。当該モータ制御システムは、位置コントローラ２０
と、速度コントローラ３０と、電流コントローラ４０
と、モータ５０と、負荷６０と、位置フィードバック装
置７０とを含んでいる。指令発生器１０は、モータと負
荷の制御のための指令を発する。この指令発生器は、指
令経路および応答経路を介してモータ制御システムの位
置コントローラに接続されている。指令発生器からの指
令を受取ると、位置コントローラが速度コントローラに
対する速度指令を生成し、速度コントローラは更に電流
コントローラに対するトルク信号を生成する。このトル
ク指令は、電流コントローラにおいて電流信号へ変換さ
れ、この電流信号は次にモータへ入力される。前記位置
フィードバック装置は、モータからの位置および速度の
情報を電流コントローラ、速度コントローラおよび位置
コントローラへフィードバックし、ここでフィードバッ
ク出力が基準入力から差引かれてエラー信号を形成す
る。
が組込まれたモータ制御システムの概要図を示してい
る。当該モータ制御システムは、位置コントローラ２０
と、速度コントローラ３０と、電流コントローラ４０
と、モータ５０と、負荷６０と、位置フィードバック装
置７０とを含んでいる。指令発生器１０は、モータと負
荷の制御のための指令を発する。この指令発生器は、指
令経路および応答経路を介してモータ制御システムの位
置コントローラに接続されている。指令発生器からの指
令を受取ると、位置コントローラが速度コントローラに
対する速度指令を生成し、速度コントローラは更に電流
コントローラに対するトルク信号を生成する。このトル
ク指令は、電流コントローラにおいて電流信号へ変換さ
れ、この電流信号は次にモータへ入力される。前記位置
フィードバック装置は、モータからの位置および速度の
情報を電流コントローラ、速度コントローラおよび位置
コントローラへフィードバックし、ここでフィードバッ
ク出力が基準入力から差引かれてエラー信号を形成す
る。
【００１３】図１における前記制御システムは更に、当
該制御システムの自動同調を行うため構成される自動同
調コントローラ１００を含んでいる。この自動同調コン
トローラは、位置コントローラと速度コントローラの双
方に接続されて、これらコントローラのいずれか一方ま
たは両方を同調する。当該実施の形態においては、自動
同調コントローラは、２つの前記コントローラのいずれ
かの内部に構成されることが望ましい。あるいはまた、
自動同調コントローラは、別個の装置として前記２つの
コントローラの外部に構成することもできる。このよう
な別個の自動同調コントローラの実現のために、パーソ
ナル・コンピュータを用いることができる。
該制御システムの自動同調を行うため構成される自動同
調コントローラ１００を含んでいる。この自動同調コン
トローラは、位置コントローラと速度コントローラの双
方に接続されて、これらコントローラのいずれか一方ま
たは両方を同調する。当該実施の形態においては、自動
同調コントローラは、２つの前記コントローラのいずれ
かの内部に構成されることが望ましい。あるいはまた、
自動同調コントローラは、別個の装置として前記２つの
コントローラの外部に構成することもできる。このよう
な別個の自動同調コントローラの実現のために、パーソ
ナル・コンピュータを用いることができる。
【００１４】図２は、図１に示された自動同調コントロ
ーラ１００の実施の形態のブロック図である。この自動
同調コントローラは、ＣＰＵ１２０、ＲＡＭ１３０、メ
モリ１４０およびＲＯＭ１６０のような基本的素子を含
んでいる。更に含まれるのは、ユーザと通信するための
ユーザ・インターフェース１１０と、テスト結果（例え
ば、周波数応答機能）を表示するためのディスプレイ１
５０とである。ユーザ・インターフェースはまた、パー
ソナル・コンピュータに接続して自動同調コントローラ
からのデータおよびソフトウエアをダウンロード／アッ
プロードするためにも用いられる。
ーラ１００の実施の形態のブロック図である。この自動
同調コントローラは、ＣＰＵ１２０、ＲＡＭ１３０、メ
モリ１４０およびＲＯＭ１６０のような基本的素子を含
んでいる。更に含まれるのは、ユーザと通信するための
ユーザ・インターフェース１１０と、テスト結果（例え
ば、周波数応答機能）を表示するためのディスプレイ１
５０とである。ユーザ・インターフェースはまた、パー
ソナル・コンピュータに接続して自動同調コントローラ
からのデータおよびソフトウエアをダウンロード／アッ
プロードするためにも用いられる。
【００１５】自動同調コントローラは更に、ランダム雑
音信号発生器１７０と、周波数応答受信機１８０と、利
得コントローラ１９０とを含んでいる。ランダム雑音信
号発生器は、周波数リッチ・テスト信号（例えば、励起
状態の複数の周波数信号）を生成し、このテスト信号を
通常の制御信号に加えて位置コントローラおよび（また
は）速度コントローラへ注入する。周波数応答受信機
は、出力信号（例えば、利得および位相）を受取り、こ
れら信号は注入されたテスト信号および制御信号に応答
する。出力信号の受取りと同時に、周波数応答受信機
が、周波数領域分析のため受取った信号をＣＰＵへ送
り、あるいは以降の処理のためメモリへ送る。利得コン
トローラは、ＣＰＵから制御情報を受取り、位置コント
ローラおよび（または）速度コントローラの利得を調整
する。特定の同調方法に応じて、他の機能ブロックを追
加してもよい。
音信号発生器１７０と、周波数応答受信機１８０と、利
得コントローラ１９０とを含んでいる。ランダム雑音信
号発生器は、周波数リッチ・テスト信号（例えば、励起
状態の複数の周波数信号）を生成し、このテスト信号を
通常の制御信号に加えて位置コントローラおよび（また
は）速度コントローラへ注入する。周波数応答受信機
は、出力信号（例えば、利得および位相）を受取り、こ
れら信号は注入されたテスト信号および制御信号に応答
する。出力信号の受取りと同時に、周波数応答受信機
が、周波数領域分析のため受取った信号をＣＰＵへ送
り、あるいは以降の処理のためメモリへ送る。利得コン
トローラは、ＣＰＵから制御情報を受取り、位置コント
ローラおよび（または）速度コントローラの利得を調整
する。特定の同調方法に応じて、他の機能ブロックを追
加してもよい。
【００１６】図３は、図２のランダム雑音信号発生器の
実施の一形態である。この発生器は、マルチプレクサと
通信する複数のシフト・レジスタを含み、前記マルチプ
レクサの出力が論理オペレータとして働くＸＯＲゲート
へ入力される。ＸＯＲゲートの出力は、ランダム雑音信
号を生じるシフト・レジスタの１つへ入力される。
実施の一形態である。この発生器は、マルチプレクサと
通信する複数のシフト・レジスタを含み、前記マルチプ
レクサの出力が論理オペレータとして働くＸＯＲゲート
へ入力される。ＸＯＲゲートの出力は、ランダム雑音信
号を生じるシフト・レジスタの１つへ入力される。
【００１７】自動同調コントローラは、主として自動同
調プロセスを実施する下記の機能、すなわち、モータ制
御システムが正常な動作状態にある間自動同調プロセス
を開始し終了する指令を発し、複数の周波数点を持つテ
スト信号を生成して位置コントローラと速度コントロー
ラの一方または両方へ印加し、特性値（例えば、クロス
オーバ周波数と、位相余裕および利得余裕）を計算し、
この特性値を１組の予め定めた値と比較し、この比較に
基いてコントローラ利得（例えば、比例利得および（ま
たは）積分利得、など）を調整して、予め定めた値の範
囲内に前記特性値を置くという機能を持つように構成さ
れる。
調プロセスを実施する下記の機能、すなわち、モータ制
御システムが正常な動作状態にある間自動同調プロセス
を開始し終了する指令を発し、複数の周波数点を持つテ
スト信号を生成して位置コントローラと速度コントロー
ラの一方または両方へ印加し、特性値（例えば、クロス
オーバ周波数と、位相余裕および利得余裕）を計算し、
この特性値を１組の予め定めた値と比較し、この比較に
基いてコントローラ利得（例えば、比例利得および（ま
たは）積分利得、など）を調整して、予め定めた値の範
囲内に前記特性値を置くという機能を持つように構成さ
れる。
【００１８】図４は、実施の一形態として、自動同調コ
ントローラがカスケード・タイプの位置および速度のコ
ントローラと接続される図１のモータ制御システムの詳
細図である。この自動同調コントローラは、複数の信号
経路を介して位置コントローラと速度コントローラとに
接続されている。運動制御がトルクを生じる能力から開
始する間、大半の運動制御用途は単なるトルクの制御以
上を必要とする。コントローラ・ループは、制御される
システムの位置および（または）速度を制御するトルク
付近で通常閉路される。このことは、位置コントローラ
および速度コントローラにおいて、位置および速度のフ
ィードバックのためのセンサ（例えば、リゾルバおよび
エンコーダ）のみでなく、適切な制御アルゴリズム（例
えば、補償機能）をも必要とする。
ントローラがカスケード・タイプの位置および速度のコ
ントローラと接続される図１のモータ制御システムの詳
細図である。この自動同調コントローラは、複数の信号
経路を介して位置コントローラと速度コントローラとに
接続されている。運動制御がトルクを生じる能力から開
始する間、大半の運動制御用途は単なるトルクの制御以
上を必要とする。コントローラ・ループは、制御される
システムの位置および（または）速度を制御するトルク
付近で通常閉路される。このことは、位置コントローラ
および速度コントローラにおいて、位置および速度のフ
ィードバックのためのセンサ（例えば、リゾルバおよび
エンコーダ）のみでなく、適切な制御アルゴリズム（例
えば、補償機能）をも必要とする。
【００１９】速度コントローラの補償器の利得（例え
ば、ＫVI／Ｓ、ＫVP）は一般に、運転中駆動される機械
的システムの挙動（例えば、モータと負荷の慣性間の相
互作用）に依存する。しかし、この挙動の主要な問題
は、２つの質量系の共振を生じ得るモータと負荷の慣性
間のコンプライアンスである。速度コントローラの帯域
幅が共振周波数より高ければ、モータの慣性のみが速度
コントローラの同調を規定し、堅固な結合を有する（す
なわち、コンプライアンスが低い）系においては、モー
タと負荷の慣性の和が速度コントローラの補償のために
用いられる。結果として、自動同調アルゴリズムは、コ
ントローラの最適化されたパラメータの組を得るためモ
ータと負荷の実効慣性を推定しなければならない。位置
コントローラの場合は、速度コントローラは特定の帯域
幅とダンピングを備えた２極の低域通過フィルタである
ように見える。これらの特性パラメータを知れば、位置
コントローラの利得を比較的容易に決定することができ
る。
ば、ＫVI／Ｓ、ＫVP）は一般に、運転中駆動される機械
的システムの挙動（例えば、モータと負荷の慣性間の相
互作用）に依存する。しかし、この挙動の主要な問題
は、２つの質量系の共振を生じ得るモータと負荷の慣性
間のコンプライアンスである。速度コントローラの帯域
幅が共振周波数より高ければ、モータの慣性のみが速度
コントローラの同調を規定し、堅固な結合を有する（す
なわち、コンプライアンスが低い）系においては、モー
タと負荷の慣性の和が速度コントローラの補償のために
用いられる。結果として、自動同調アルゴリズムは、コ
ントローラの最適化されたパラメータの組を得るためモ
ータと負荷の実効慣性を推定しなければならない。位置
コントローラの場合は、速度コントローラは特定の帯域
幅とダンピングを備えた２極の低域通過フィルタである
ように見える。これらの特性パラメータを知れば、位置
コントローラの利得を比較的容易に決定することができ
る。
【００２０】自動同調コントローラを持たないカスケー
ド構成の位置および速度のコントローラの通常動作につ
いて以下に述べる。位置コントローラは、外部の指令発
生器から位置の指令１２を受け、これを位置のフィード
バック６８に比較して位置のエラー信号２６を生じる。
位置エラー信号は、位置補償器２４（すなわち、比例コ
ントローラ）で処理されて速度の指令２８を生じる。速
度コントローラは、速度の指令を受け、これを速度のフ
ィードバック６６に比較して速度のエラー信号３３を生
じる。速度エラー信号は、速度補償器３４、３８（すな
わち、比例−積分コントローラ）で処理されてトルク指
令３９を生じる。トルク指令は次に、電流コントローラ
の整流器４２へ送られ、ここでトルク指令がロータ位置
と同期して働く電流指令４３へ変換される。電流指令
は、電流発生器４４および変調器４６へ逐次送られて、
モータに対する制御指令４７を生じる。位置のフィード
バック装置は、モータからのシフト位置情報を再び電
流、速度および位置のコントローラへ中継するエンコー
ダまたはリゾルバを含んでいる。
ド構成の位置および速度のコントローラの通常動作につ
いて以下に述べる。位置コントローラは、外部の指令発
生器から位置の指令１２を受け、これを位置のフィード
バック６８に比較して位置のエラー信号２６を生じる。
位置エラー信号は、位置補償器２４（すなわち、比例コ
ントローラ）で処理されて速度の指令２８を生じる。速
度コントローラは、速度の指令を受け、これを速度のフ
ィードバック６６に比較して速度のエラー信号３３を生
じる。速度エラー信号は、速度補償器３４、３８（すな
わち、比例−積分コントローラ）で処理されてトルク指
令３９を生じる。トルク指令は次に、電流コントローラ
の整流器４２へ送られ、ここでトルク指令がロータ位置
と同期して働く電流指令４３へ変換される。電流指令
は、電流発生器４４および変調器４６へ逐次送られて、
モータに対する制御指令４７を生じる。位置のフィード
バック装置は、モータからのシフト位置情報を再び電
流、速度および位置のコントローラへ中継するエンコー
ダまたはリゾルバを含んでいる。
【００２１】カスケード接続された位置および速度のコ
ントローラを同調するための自動同調コントローラの動
作については、図４のモータ制御システムの詳細図と共
に図５のフローチャートに関して記述する。
ントローラを同調するための自動同調コントローラの動
作については、図４のモータ制御システムの詳細図と共
に図５のフローチャートに関して記述する。
【００２２】図５は、同調プロセスの一例を示すフロー
チャートである。図５のステップ２１０において、自動
同調コントローラのＣＰＵから指令を受取ると、利得コ
ントローラが位置コントローラおよび速度コントローラ
の初期利得を設定する。この初期利得値は、モータ制御
システムの安定した動作を生じる比較的低い値に設定さ
れる。例えば、比例利得はＫＰ＝０．５の低い始値に設
定される。積分動作時間は、Ｔn＝ａ／２πｆcrossに設
定され、ａは臨界制動の場合に３となる。
チャートである。図５のステップ２１０において、自動
同調コントローラのＣＰＵから指令を受取ると、利得コ
ントローラが位置コントローラおよび速度コントローラ
の初期利得を設定する。この初期利得値は、モータ制御
システムの安定した動作を生じる比較的低い値に設定さ
れる。例えば、比例利得はＫＰ＝０．５の低い始値に設
定される。積分動作時間は、Ｔn＝ａ／２πｆcrossに設
定され、ａは臨界制動の場合に３となる。
【００２３】ステップ２１５において、ランダム雑音信
号発生器は、同調プロセスが速度コントローラへ向けら
れるならば、テスト信号を通常動作に対する指令と共に
速度コントローラのループに注入する。あるいはまた、
ランダム雑音信号発生器は、テスト信号を位相コントロ
ーラのループへ注入する。
号発生器は、同調プロセスが速度コントローラへ向けら
れるならば、テスト信号を通常動作に対する指令と共に
速度コントローラのループに注入する。あるいはまた、
ランダム雑音信号発生器は、テスト信号を位相コントロ
ーラのループへ注入する。
【００２４】図６は、ランダム雑音信号発生器により生
成される擬似ランダム２進（ＰＲＢ）雑音信号の一例を
示す。ＰＲＢ雑音信号が決定信号であるので、測定の冗
長な平均化の必要はない。周波数リッチなランダム雑音
信号を印加することにより、全周波数範囲の同時の均一
な励起が短い時間間隔（例えば、１秒未満）以内に行わ
れる。これは、臨界周波数（例えば、クロスオーバ周波
数）を短い期間内に検出する確率を増す。所与の限度の
雑音振幅レンジでは、ＰＲＢ雑音はその２進性のゆえに
最大電力密度を持つものである。このことは、同レベル
の雑音電力を供するのに他の雑音分布と比して少ない時
間で済むことを意味する。
成される擬似ランダム２進（ＰＲＢ）雑音信号の一例を
示す。ＰＲＢ雑音信号が決定信号であるので、測定の冗
長な平均化の必要はない。周波数リッチなランダム雑音
信号を印加することにより、全周波数範囲の同時の均一
な励起が短い時間間隔（例えば、１秒未満）以内に行わ
れる。これは、臨界周波数（例えば、クロスオーバ周波
数）を短い期間内に検出する確率を増す。所与の限度の
雑音振幅レンジでは、ＰＲＢ雑音はその２進性のゆえに
最大電力密度を持つものである。このことは、同レベル
の雑音電力を供するのに他の雑音分布と比して少ない時
間で済むことを意味する。
【００２５】図５のステップ２２０において、周波数応
答受信機は、テスト信号に応答して、応答データ（すな
わち、各周波数における利得および位相）を受取る。例
えば、周波数応答受信機は、信号経路６６における複数
の周波数点における利得値と位相値とを受取り、この経
路では位置のフィードバックからのフィードバック信号
が微分器５９により微分される。受取られたデータは、
ＰＲＢ雑音信号に入力として含まれた広範囲の動作周波
数にわたり利得値および位相値を反映する。この受取り
データは、自動同調コントローラのメモリに格納され
る。
答受信機は、テスト信号に応答して、応答データ（すな
わち、各周波数における利得および位相）を受取る。例
えば、周波数応答受信機は、信号経路６６における複数
の周波数点における利得値と位相値とを受取り、この経
路では位置のフィードバックからのフィードバック信号
が微分器５９により微分される。受取られたデータは、
ＰＲＢ雑音信号に入力として含まれた広範囲の動作周波
数にわたり利得値および位相値を反映する。この受取り
データは、自動同調コントローラのメモリに格納され
る。
【００２６】ステップ２２５において、クロスオーバ周
波数が決定される。周波数が増加する時には、利得クロ
スオーバ周波数は、利得が１より小さくなる開ループの
ボード・プロットの周波数である。位相クロスオーバ
は、位相が負から正へ変化する周波数である。
波数が決定される。周波数が増加する時には、利得クロ
スオーバ周波数は、利得が１より小さくなる開ループの
ボード・プロットの周波数である。位相クロスオーバ
は、位相が負から正へ変化する周波数である。
【００２７】ステップ２３０において、自動同調コント
ローラのＣＰＵが、ステップ２２２において決定される
如き位相および利得のクロスオーバに基いて制御システ
ムの利得余裕および位相余裕を計算する。位相余裕は、
利得クロスオーバ周波数において取得された位相値から
−１８０°を差引くことによって計算される。利得余裕
は、位相クロスオーバ周波数において取得された利得値
を０ｄＢから差引くことによって計算される。計算され
た余裕は、自動同調コントローラのメモリに格納され
る。
ローラのＣＰＵが、ステップ２２２において決定される
如き位相および利得のクロスオーバに基いて制御システ
ムの利得余裕および位相余裕を計算する。位相余裕は、
利得クロスオーバ周波数において取得された位相値から
−１８０°を差引くことによって計算される。利得余裕
は、位相クロスオーバ周波数において取得された利得値
を０ｄＢから差引くことによって計算される。計算され
た余裕は、自動同調コントローラのメモリに格納され
る。
【００２８】ステップ２２０において格納データを用い
て、必要とされるとき開ループのボード・プロット表示
を生成するため、自動同調コントローラのＣＰＵを用い
ることができる。ボード・プロットを生成するためのア
ルゴリズムに対して用いられる一般化最小２乗法は、最
小２乗によるフィルタ式に対して最適の解決法をもたら
す充分に試みられた方法である。例えば、出力と入力と
の間に最もよく適合するフィルタが見出され、その周波
数応答が計算される、などである。このアルゴリズム
は、回帰マトリックスの１つの値の分解を計算すること
を含む。最小２乗適合法は、周期的な入力擾乱に対する
抵抗性のゆえに、電気機械的システムの識別に特に適す
ることが判った。
て、必要とされるとき開ループのボード・プロット表示
を生成するため、自動同調コントローラのＣＰＵを用い
ることができる。ボード・プロットを生成するためのア
ルゴリズムに対して用いられる一般化最小２乗法は、最
小２乗によるフィルタ式に対して最適の解決法をもたら
す充分に試みられた方法である。例えば、出力と入力と
の間に最もよく適合するフィルタが見出され、その周波
数応答が計算される、などである。このアルゴリズム
は、回帰マトリックスの１つの値の分解を計算すること
を含む。最小２乗適合法は、周期的な入力擾乱に対する
抵抗性のゆえに、電気機械的システムの識別に特に適す
ることが判った。
【００２９】図７は、自動同調コントローラのＣＰＵに
より生成される開ループのボード・プロット３００の一
例である。このボード・プロットは、同じ周波数基準値
３２０、３４０を用いる利得プロット３１０と位相プロ
ット３３０とを含む。あるいはまた、閉ループのボード
・プロットおよびステップ応答のような他の種類の周波
数応答機能を用いることもできる。帯域幅値およびピー
ク値が閉ループのボード・プロットにおいて計算され、
オーバーシュートおよび立上がり時間はコントローラの
安定性分析に対するステップ応答において測定される。
より生成される開ループのボード・プロット３００の一
例である。このボード・プロットは、同じ周波数基準値
３２０、３４０を用いる利得プロット３１０と位相プロ
ット３３０とを含む。あるいはまた、閉ループのボード
・プロットおよびステップ応答のような他の種類の周波
数応答機能を用いることもできる。帯域幅値およびピー
ク値が閉ループのボード・プロットにおいて計算され、
オーバーシュートおよび立上がり時間はコントローラの
安定性分析に対するステップ応答において測定される。
【００３０】生成されたボード・プロットはパーソナル
・コンピュータ上に表示することができ、オペレータは
表示された情報をコントローラの微小同調プロセスに対
して用いることもできる。
・コンピュータ上に表示することができ、オペレータは
表示された情報をコントローラの微小同調プロセスに対
して用いることもできる。
【００３１】再び図７において、ボード・プロットは、
５０Ｈzの点における利得クロスオーバ周波数点３１６
と、利得クロスオーバ周波数において得る５５°の対応
する位相余裕とを示している。ボード・プロットはま
た、２４０Ｈz点における位相クロスオーバ周波数点３
３２と、位相クロスオーバ周波数で取得された１５ｄＢ
の対応する利得余裕をも示している。 図５のステップ
２３５において、自動同調コントローラのＣＰＵは、計
算された利得余裕と位相余裕とを１組の予め定めた値と
比較する。例えば、異なる用途は異なる値の利得余裕お
よび位相余裕を要求するが、大半の用途に対しては、利
得余裕は１０ないし２５ｄＢの範囲内になければなら
ず、位相余裕は３５°ないし８０°の範囲内になければ
ならないことが経験によって判る。例えば図７におい
て、利得余裕１５ｄＢおよび位相余裕５５°は、利得余
裕に対しては１０ないし２５ｄＢの範囲内にあり、位相
余裕に対しては３５°ないし８０°間の範囲内にある。
これらの値は、同調プロセスが開始する前にオペレータ
によって自動同調コントローラのメモリに格納される。
これらの予め定めた余裕は、特定の用途に対して修正す
ることができる。例えば、制御システムが更に速い応答
を必要とするならば、利得余裕および位相余裕を狭める
こともできる。制御システムが更に安定のよい動作を要
求するならば、余裕を広げることもできる。
５０Ｈzの点における利得クロスオーバ周波数点３１６
と、利得クロスオーバ周波数において得る５５°の対応
する位相余裕とを示している。ボード・プロットはま
た、２４０Ｈz点における位相クロスオーバ周波数点３
３２と、位相クロスオーバ周波数で取得された１５ｄＢ
の対応する利得余裕をも示している。 図５のステップ
２３５において、自動同調コントローラのＣＰＵは、計
算された利得余裕と位相余裕とを１組の予め定めた値と
比較する。例えば、異なる用途は異なる値の利得余裕お
よび位相余裕を要求するが、大半の用途に対しては、利
得余裕は１０ないし２５ｄＢの範囲内になければなら
ず、位相余裕は３５°ないし８０°の範囲内になければ
ならないことが経験によって判る。例えば図７におい
て、利得余裕１５ｄＢおよび位相余裕５５°は、利得余
裕に対しては１０ないし２５ｄＢの範囲内にあり、位相
余裕に対しては３５°ないし８０°間の範囲内にある。
これらの値は、同調プロセスが開始する前にオペレータ
によって自動同調コントローラのメモリに格納される。
これらの予め定めた余裕は、特定の用途に対して修正す
ることができる。例えば、制御システムが更に速い応答
を必要とするならば、利得余裕および位相余裕を狭める
こともできる。制御システムが更に安定のよい動作を要
求するならば、余裕を広げることもできる。
【００３２】ステップ２４０において、自動同調コント
ローラのＣＰＵは、計算された利得余裕および位相余裕
が１組の予め定めた値以内にあるかどうか判定する。計
算された利得余裕および位相余裕が１組の予め定めた値
以内にあるならば、ＣＰＵがステップ２４５において自
動同調プロセスを停止する指令を発する。当例におい
て、計算された利得余裕および位相余裕（すなわち、１
５ｄＢおよび５５°）は、予め定めた値（すなわち、利
得余裕に対し１０ないし２５ｄＢ、および位相余裕に対
し３５°ないし８０°）の範囲内にある。
ローラのＣＰＵは、計算された利得余裕および位相余裕
が１組の予め定めた値以内にあるかどうか判定する。計
算された利得余裕および位相余裕が１組の予め定めた値
以内にあるならば、ＣＰＵがステップ２４５において自
動同調プロセスを停止する指令を発する。当例におい
て、計算された利得余裕および位相余裕（すなわち、１
５ｄＢおよび５５°）は、予め定めた値（すなわち、利
得余裕に対し１０ないし２５ｄＢ、および位相余裕に対
し３５°ないし８０°）の範囲内にある。
【００３３】計算された利得余裕および位相余裕が予め
定めた値の範囲外にあるならば、自動同調プロセスはス
テップ２１０へ戻り、ここでＣＰＵが利得コントローラ
に対して速度コントローラの利得を増加する指令を発す
る。補償器利得（すなわち、比例利得または積分利得）
の一方または両方を利得コントローラによりリセットす
ることもできる。利得の調整後に、計算された利得余裕
および位相余裕が予め定めた範囲内になるまで自動同調
プロセスが反復される。
定めた値の範囲外にあるならば、自動同調プロセスはス
テップ２１０へ戻り、ここでＣＰＵが利得コントローラ
に対して速度コントローラの利得を増加する指令を発す
る。補償器利得（すなわち、比例利得または積分利得）
の一方または両方を利得コントローラによりリセットす
ることもできる。利得の調整後に、計算された利得余裕
および位相余裕が予め定めた範囲内になるまで自動同調
プロセスが反復される。
【００３４】先に述べた本発明の方法およびシステム
は、モータ制御システムの品質制御のための多くの利点
を提供する。例えば、当該アルゴリズムは、内部のスタ
ンドアロン自動同調システムとして働き、これ以上のハ
ードウエアは必要ない。同調システムのオペレータは特
殊なコントローラの同調教育を必要とせず、またコント
ローラの同調は完全に再生可能である（例えば、二人の
別の人員が同じ結果を得る）。同調のために±１５°の
軸の回転しか要求されない。更に、コントローラの同調
は、共振、摩擦および慣性などのような特定の機械的挙
動を含んでいる。更なる利点は下記を含み、すなわち、
予め規定するのではなくプロセスの間に目標帯域幅が見
出され、コントローラの更新は制御システムについて得
る総合的な情報に依存し、プロセスの間に得る情報がシ
ステムの性能限度についての予測をもたらし、自動同調
の時間は周波数データの集中性のため短い。
は、モータ制御システムの品質制御のための多くの利点
を提供する。例えば、当該アルゴリズムは、内部のスタ
ンドアロン自動同調システムとして働き、これ以上のハ
ードウエアは必要ない。同調システムのオペレータは特
殊なコントローラの同調教育を必要とせず、またコント
ローラの同調は完全に再生可能である（例えば、二人の
別の人員が同じ結果を得る）。同調のために±１５°の
軸の回転しか要求されない。更に、コントローラの同調
は、共振、摩擦および慣性などのような特定の機械的挙
動を含んでいる。更なる利点は下記を含み、すなわち、
予め規定するのではなくプロセスの間に目標帯域幅が見
出され、コントローラの更新は制御システムについて得
る総合的な情報に依存し、プロセスの間に得る情報がシ
ステムの性能限度についての予測をもたらし、自動同調
の時間は周波数データの集中性のため短い。
【００３５】本発明の多くの特徴および利点については
詳細な記述から明らかであり、このため、頭書の特許請
求の範囲が本発明の趣旨と範囲に妥当する本発明の全て
のこのような特徴および利点を網羅することが意図され
る。
詳細な記述から明らかであり、このため、頭書の特許請
求の範囲が本発明の趣旨と範囲に妥当する本発明の全て
のこのような特徴および利点を網羅することが意図され
る。
【００３６】更にまた、多くの修正および変更は当業者
により容易に想着されようから、本発明が本文に記載さ
れ示される正確な構造および動作に限定されることは望
まず、従って、全ての適切な修正および相当内容は特許
請求の範囲に包含されるよう意図される。例えば、自動
同調コントローラにより提供されるように先に述べた機
能の多くは、チップあるいはＣＰＵにより提供される機
能へ代替的に盛込むことができる。更に、位置／速度／
電流コントローラの機能の多くが、自動同調コントロー
ラによりチップまたはＣＰＵへ盛込むこともできる。
により容易に想着されようから、本発明が本文に記載さ
れ示される正確な構造および動作に限定されることは望
まず、従って、全ての適切な修正および相当内容は特許
請求の範囲に包含されるよう意図される。例えば、自動
同調コントローラにより提供されるように先に述べた機
能の多くは、チップあるいはＣＰＵにより提供される機
能へ代替的に盛込むことができる。更に、位置／速度／
電流コントローラの機能の多くが、自動同調コントロー
ラによりチップまたはＣＰＵへ盛込むこともできる。
【図１】本発明の実施の一形態として組込み自動同調シ
ステムが実現されるモータ制御システムを示す概要図で
ある。
ステムが実現されるモータ制御システムを示す概要図で
ある。
【図２】図１に示された自動同調システムの実施の一形
態を示すブロック図である。
態を示すブロック図である。
【図３】図２のランダム雑音信号発生器の実施の一形態
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図４】図１のモータ制御システムを示す詳細図であ
る。
る。
【図５】組込み自動同調システムが同調プロセスを実行
するプロセス例を示すフローチャートである。
するプロセス例を示すフローチャートである。
【図６】ランダム雑音信号発生器により生成されるラン
ダム雑音（ＰＲＢ）信号の一例を示す図である。
ダム雑音（ＰＲＢ）信号の一例を示す図である。
【図７】開ループのボード・プロットの一例を示すグラ
フである。
フである。
１０ 指令発生器 １２ 位置の指令 ２０ 位置コントローラ ２４ 位置補償器 ２６ 位置のエラー信号 ２８ 速度の指令 ３０ 速度コントローラ ３３ 速度のエラー信号 ３４、３８ 速度補償器 ３９ トルク指令 ４０ 電流コントローラ ４２ 整流器 ４３ 電流指令 ４４ 電流発生器 ４６ 変調器 ５０ モータ ５９ 微分器 ６０ 負荷 ６６ 速度フィードバック装置 ６８ 位置フィードバック装置 ７０ 位置フィードバック装置 １００ 自動同調コントローラ １１０ ユーザ・インターフェース １２０ ＣＰＵ １３０ ＲＡＭ １４０ メモリ １５０ ディスプレイ １６０ ＲＯＭ １７０ 周波数信号発生器 １８０ 周波数応答受信機 １９０ 利得コントローラ ３００ 開ループのボード−プロット ３１０ 利得プロット ３１６ 利得クロスオーバ周波数点 ３２０、３４０ 周波数基準値 ３３０ 位相プロット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エラン・カツィール イスラエル国ロシュ・ハイン，アムノン・ アンド・タマ・ストリート 12 (72)発明者 オレン・キドロン イスラエル国テルアビブ，ハザイト・スト リート 17 Ｆターム(参考） 5H004 GA05 GA34 GB16 GB18 HA07 HA08 HB07 HB08 JA03 JA08 KA01 KB39 KC24 KC52 LB08 MA05 MA06 MA08 5H550 BB08 EE05 GG01 GG03 GG05 GG10 JJ03 JJ04 JJ23 JJ24 JJ25 LL22
Claims (13)
- 【請求項１】 モータ制御システムのコントローラ内部
の組込み自動同調システムであって、 （ｉ）ランダム雑音テスト信号を前記コントローラのル
ープへ注入する手段と、 （ｉｉ）前記ランダム雑音テスト信号に対するモータ制
御システムの応答を反映する周波数応答データを受取る
手段と、 （ｉｉｉ）受取りデータに基いて利得および位相のクロ
スオーバ周波数を決定する手段と、 （ｉＶ）前記応答データから利得余裕を計算する手段
と、 （Ｖ）前記応答データから位相余裕を計算する手段と、 （Ｖｉ）１組の予め定めた値以内に前記利得余裕と位相
余裕とを設定するようコントローラの補償パラメータを
調整する手段と、を備える自動同調システム。 - 【請求項２】 前記応答データに基いてボード・プロッ
トを表示するビデオ表示を生じる手段を更に備える請求
項１記載の組込み自動同調システム。 - 【請求項３】 前記ビデオ表示がパーソナル・コンピュ
ータにおけるものである請求項２記載の組込み自動同調
システム。 - 【請求項４】 前記ランダム雑音テスト信号が通常の指
令信号と共に注入される請求項１記載の組込み自動同調
システム。 - 【請求項５】 前記補償パラメータがコントローラの比
例利得、積分利得および微分利得の１つ以上である請求
項１記載の組込み自動同調システム。 - 【請求項６】 組込み自動同調システムによりモータ制
御システムのコントローラを同調する方法であって、 （ｉ）ランダム雑音テスト信号をコントローラのループ
へ注入するステップと、 （ｉｉ）前記ランダム雑音テスト信号に対するモータ制
御システムの応答を反映する周波数応答データを受取る
ステップと、 （ｉｉｉ）受取りデータに基いて利得および位相のクロ
スオーバ周波数を決定するステップと、 （ｉＶ）前記応答データから利得余裕を計算するステッ
プと、 （Ｖ）前記応答データから位相余裕を計算するステップ
と、 （Ｖｉ）１組の予め定めた値以内で前記利得余裕と位相
余裕とを設定するようコントローラの補償パラメータを
調整するステップと、を含む方法。 - 【請求項７】 前記応答データに基いてボード・プロッ
トを表示するビデオ表示を更に行う請求項６記載の方
法。 - 【請求項８】 前記ビデオ表示がパーソナル・コンピュ
ータにおけるものである請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 前記ランダム雑音テスト信号が通常の指
令信号と共に注入される請求項６記載の方法。 - 【請求項１０】 前記補償パラメータがコントローラの
比例利得、積分利得および微分利得の１つ以上である請
求項６記載の方法。 - 【請求項１１】 モータ制御システムのコントローラ内
部の組込み自動同調システムであって、 （ｉ）コントローラのループへ印加するランダム雑音信
号を提供するランダム雑音信号発生器と、 （ｉｉ）前記ランダム雑音信号に対するモータ制御シス
テムの応答を反映するデータを受取る応答受信機と、 （ｉｉｉ）利得余裕と位相余裕とを設定するようにコン
トローラの利得を調整する利得コントローラと、 （ｉＶ）メモリ装置と処理装置と表示装置とを含み、か
つ （ａ）前記コンピュータに対する利得を設定する指令を
利得コントローラに対し発し、 （ｂ）コントローラに対するテスト信号を注入する指令
をランダム雑音信号発生器に対し発し、 （ｃ）前記ランダム雑音信号に応答してコントローラの
応答データを受取り、 （ｄ）位相クロスオーバ周波数と利得クロスオーバ周波
数とを決定し、 （ｅ）前記クロスオーバ周波数に基いて位相余裕と利得
余裕とを計算し、 （ｆ）計算される位相余裕と利得余裕とを予め定めた値
に比較し、 （ｇ）前記予め定めた値の範囲外であるとき利得を調整
する指令を前記利得コントローラに対し発するようにプ
ログラムされるコンピュータと、を備える組込み自動同
調システム。 - 【請求項１２】 前記応答データがパーソナル・コンピ
ュータ上に表示される請求項１１記載の組込み自動同調
システム。 - 【請求項１３】 前記ランダム雑音信号が通常の指令信
号と共に注入される請求項１１記載の組込み自動同調シ
ステム。
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