JP2003079174A - 電動機制御装置の機械モデル推定装置 - Google Patents
電動機制御装置の機械モデル推定装置Info
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高価な計測装置を用いることなく、作業者が高
度な専門知識や経験を持たなくても、容易に機械モデル
を推定することができ、安価な電動機制御装置の機械モ
デル推定装置を提供する。 【解決手段】負荷機械を駆動する電動機４と、電動機４
の回転角を検出する回転検出器３と、電動機４を制御す
るサーボ制御装置２と、を備えた電動機制御装置におい
て、演算装置１は、動作指令信号８と回転検出器信号９
とから得た周波数特性から、共振周波数と反共振周波数
となる突起形状を自動的に算出すると共に、２慣性モデ
ルおよび剛体モデルの周波数特性式２０で算出された周
波数特性に対して、計測して得られた周波数特性との誤
差をそれぞれ算出し、２慣性モデルと剛体モデルの周波
数特性における計算値と計測値の最小誤差とをそれぞれ
比較することで自動的に機械の特性をモデル化するよう
にしたものである。
度な専門知識や経験を持たなくても、容易に機械モデル
を推定することができ、安価な電動機制御装置の機械モ
デル推定装置を提供する。 【解決手段】負荷機械を駆動する電動機４と、電動機４
の回転角を検出する回転検出器３と、電動機４を制御す
るサーボ制御装置２と、を備えた電動機制御装置におい
て、演算装置１は、動作指令信号８と回転検出器信号９
とから得た周波数特性から、共振周波数と反共振周波数
となる突起形状を自動的に算出すると共に、２慣性モデ
ルおよび剛体モデルの周波数特性式２０で算出された周
波数特性に対して、計測して得られた周波数特性との誤
差をそれぞれ算出し、２慣性モデルと剛体モデルの周波
数特性における計算値と計測値の最小誤差とをそれぞれ
比較することで自動的に機械の特性をモデル化するよう
にしたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体製
造装置や工作機械などの位置決め装置あるいは産業用ロ
ボットに用いられる電動機制御装置に関し、特に、サーボ
調整を最適に行うための電動機制御装置の機械モデル推
定装置に関するものである。
造装置や工作機械などの位置決め装置あるいは産業用ロ
ボットに用いられる電動機制御装置に関し、特に、サーボ
調整を最適に行うための電動機制御装置の機械モデル推
定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体製造装置や工作機械などの
位置決め装置あるいは産業用ロボットに用いられる電動
機制御装置は、図１５のようになっている。図１５は従
来技術を示す電動機制御装置の全体構成図であり、位置
決め装置を例にとって説明する。図において、２はサー
ボ制御装置、３は回転検出器、４は電動機、５は伝達機
構、６は可動部、７は非可動部であって、この場合、負
荷機械を構成する伝達機構５と可動部６はそれぞれボー
ルネジ、テーブルであり、非可動部７はベースを示して
いる。また、８は動作指令信号、９は回転検出器信号、
１０は制御信号である。さらに、１７は信号発生器、１
８はＦＦＴアナライザであって、何れも負荷機械の周波
数特性を把握し、制御装置のサーボ調整に必要な装置と
して用いている。このような電動機制御装置において、
まず、信号発生器１７が動作指令信号８を出力した後、
該動作指令信号８はサーボ制御装置２へ送られる。次
に、サーボ制御装置２に入力される動作指令信号８は電
動機４に制御信号１０として送られ、電動機４の回転力
により伝達機構５を介して可動部６を動作させる。そし
て、回転検出器３は電動機４の回転検出信号９をサーボ
制御装置２を経由してＦＦＴアナライザ１８に送ってい
る。それから、ＦＦＴアナライザ１８では信号発生器１
７から受け取った動作指令信号８と、サーボ制御装置２
から受け取った回転検出信号９を用いて、これらを高速
フーリエ演算したあと周波数特性を算出し、その算出結
果から負荷機械の特性を判定するようになっている。
位置決め装置あるいは産業用ロボットに用いられる電動
機制御装置は、図１５のようになっている。図１５は従
来技術を示す電動機制御装置の全体構成図であり、位置
決め装置を例にとって説明する。図において、２はサー
ボ制御装置、３は回転検出器、４は電動機、５は伝達機
構、６は可動部、７は非可動部であって、この場合、負
荷機械を構成する伝達機構５と可動部６はそれぞれボー
ルネジ、テーブルであり、非可動部７はベースを示して
いる。また、８は動作指令信号、９は回転検出器信号、
１０は制御信号である。さらに、１７は信号発生器、１
８はＦＦＴアナライザであって、何れも負荷機械の周波
数特性を把握し、制御装置のサーボ調整に必要な装置と
して用いている。このような電動機制御装置において、
まず、信号発生器１７が動作指令信号８を出力した後、
該動作指令信号８はサーボ制御装置２へ送られる。次
に、サーボ制御装置２に入力される動作指令信号８は電
動機４に制御信号１０として送られ、電動機４の回転力
により伝達機構５を介して可動部６を動作させる。そし
て、回転検出器３は電動機４の回転検出信号９をサーボ
制御装置２を経由してＦＦＴアナライザ１８に送ってい
る。それから、ＦＦＴアナライザ１８では信号発生器１
７から受け取った動作指令信号８と、サーボ制御装置２
から受け取った回転検出信号９を用いて、これらを高速
フーリエ演算したあと周波数特性を算出し、その算出結
果から負荷機械の特性を判定するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、負荷機械の周波数特性を計測するために、高価なＦ
ＦＴアナライザ１８を必要とすることから、設備コスト
がかかるという問題があった。また、ＦＦＴアナライザ
１８で計測した周波数特性を判定するには、作業者にと
って共振周波数や反共振周波数、減衰などを読み取る高
度な専門知識、経験を必要とすることから、時間や労力
がかかるという問題があった。そのため、電動機制御装
置のサーボ調整を行う際に、実際に計測して得られた周
波数特性から自動的に反共振周波数や共振周波数、減衰
を読み取り、該制御装置のシミュレーションやサーボ調
整に利用できる機械の特性をモデル化することが可能な
装置が要求されていた。本発明は、上記課題を解決する
ためになされたものであり、高価な計測装置を用いるこ
となく、また、作業者が高度な専門知識や経験を持たな
くても、周波数特性計測値から自動的に反共振周波数や
共振周波数、減衰を読み取ることにより、容易にシミュ
レーションやサーボ調整に利用するための機械モデルを
推定することができる、安価な電動機制御装置の機械モ
デル推定装置を提供することを目的とする。
は、負荷機械の周波数特性を計測するために、高価なＦ
ＦＴアナライザ１８を必要とすることから、設備コスト
がかかるという問題があった。また、ＦＦＴアナライザ
１８で計測した周波数特性を判定するには、作業者にと
って共振周波数や反共振周波数、減衰などを読み取る高
度な専門知識、経験を必要とすることから、時間や労力
がかかるという問題があった。そのため、電動機制御装
置のサーボ調整を行う際に、実際に計測して得られた周
波数特性から自動的に反共振周波数や共振周波数、減衰
を読み取り、該制御装置のシミュレーションやサーボ調
整に利用できる機械の特性をモデル化することが可能な
装置が要求されていた。本発明は、上記課題を解決する
ためになされたものであり、高価な計測装置を用いるこ
となく、また、作業者が高度な専門知識や経験を持たな
くても、周波数特性計測値から自動的に反共振周波数や
共振周波数、減衰を読み取ることにより、容易にシミュ
レーションやサーボ調整に利用するための機械モデルを
推定することができる、安価な電動機制御装置の機械モ
デル推定装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、請求項１の発明に係わる電動機制御装置の機械モデ
ル推定装置は、負荷機械を駆動する電動機と、前記電動
機の回転角を検出する回転検出器と、前記電動機を制御
するサーボ制御装置と、を備えた電動機制御装置におい
て、前記サーボ制御装置に前記電動機を動作させるため
の動作指令信号を出力する演算装置と、前記演算装置に
予め入力される剛体モデルおよびＮ慣性モデル（Ｎは２
以上の整数）の周波数特性式と、を備え、前記演算装置
は、前記動作指令信号と、前記サーボ制御装置から前記
演算装置に入力される前記回転検出器の信号とから周波
数特性を計測する周波数特性計測部と、前記周波数特性
計測部で計測した周波数特性の形状から、共振周波数と
反共振周波数となる突起形状を自動的に算出する周波数
特性ピーク検出部と、前記周波数特性ピーク検出部で検
出した共振周波数および反共振周波数から減衰を推定す
る減衰推定値解析部と、前記Ｎ慣性モデルの周波数特性
式および前記剛体モデルの周波数特性式で算出された周
波数特性に対して、前記計測して得られた周波数特性と
の誤差をそれぞれ算出する周波数特性誤差算出部と、前
記周波数特性誤差算出部において得られた前記Ｎ慣性モ
デルの周波数特性の計算値と計測値の最小誤差と、前記
剛体モデルの周波数特性の計算値と計測値の最小誤差と
を比較し、何れか一方のモデルの誤差が少ない方を実際
のモデルと判定するようにした機械モデル判定部とを設
けたものである。請求項２の発明は、請求項１記載の電
動機制御装置の機械モデル推定装置において、前記周波
数特性誤差算出部は、前記周波数特性式に、前記動作指
令信号と前記回転検出器の信号から求めた周波数特性を
曲線適合することにより、周波数特性の計算値と計測値
の誤差を算出するようにしたものである。請求項３の発
明に係る電動機制御装置の機械モデル推定装置は、負荷
機械を駆動する電動機と、前記負荷機械の振動を検出す
る振動検出器と、前記電動機を制御するサーボ制御装置
と、を備えた電動機制御装置において、前記サーボ制御
装置に前記電動機を動作させるための動作指令信号を出
力する演算装置と、前記演算装置に予め入力される剛体
モデルおよびＮ慣性モデル（Ｎは２以上の整数）の周波
数特性式と、を備え、前記演算装置は、前記動作指令信
号と、前記サーボ制御装置から前記演算装置に入力され
る前記振動検出器の信号とから周波数特性を計測する周
波数特性計測部と、前記周波数特性計測部で計測した周
波数特性の形状から、共振周波数と反共振周波数となる
突起形状を自動的に算出する周波数特性ピーク検出部
と、前記周波数特性ピーク検出部で検出した共振周波数
および反共振周波数から減衰を推定する減衰推定値解析
部と、前記Ｎ慣性モデルの周波数特性式および前記剛体
モデルの周波数特性式で算出された周波数特性に対し
て、前記計測して得られた周波数特性との誤差をそれぞ
れ算出する周波数特性誤差算出部と、前記周波数特性誤
差算出部において得られた前記Ｎ慣性モデルの周波数特
性の計算値と計測値の最小誤差と、前記剛体モデルの周
波数特性の計算値と計測値の最小誤差とを比較し、何れ
か一方のモデルの誤差が少ない方を実際のモデルと判定
するようにした機械モデル判定部とを設けたものであ
る。請求項４の発明は、請求項３記載の電動機制御装置
の機械モデル推定装置において、前記周波数特性誤差算
出部は、前記周波数特性式に、前記動作指令信号と前記
振動検出器の信号から求めた周波数特性を曲線適合する
ことにより、周波数特性の計算値と計測値の誤差を算出
するようにしたものである。
め、請求項１の発明に係わる電動機制御装置の機械モデ
ル推定装置は、負荷機械を駆動する電動機と、前記電動
機の回転角を検出する回転検出器と、前記電動機を制御
するサーボ制御装置と、を備えた電動機制御装置におい
て、前記サーボ制御装置に前記電動機を動作させるため
の動作指令信号を出力する演算装置と、前記演算装置に
予め入力される剛体モデルおよびＮ慣性モデル（Ｎは２
以上の整数）の周波数特性式と、を備え、前記演算装置
は、前記動作指令信号と、前記サーボ制御装置から前記
演算装置に入力される前記回転検出器の信号とから周波
数特性を計測する周波数特性計測部と、前記周波数特性
計測部で計測した周波数特性の形状から、共振周波数と
反共振周波数となる突起形状を自動的に算出する周波数
特性ピーク検出部と、前記周波数特性ピーク検出部で検
出した共振周波数および反共振周波数から減衰を推定す
る減衰推定値解析部と、前記Ｎ慣性モデルの周波数特性
式および前記剛体モデルの周波数特性式で算出された周
波数特性に対して、前記計測して得られた周波数特性と
の誤差をそれぞれ算出する周波数特性誤差算出部と、前
記周波数特性誤差算出部において得られた前記Ｎ慣性モ
デルの周波数特性の計算値と計測値の最小誤差と、前記
剛体モデルの周波数特性の計算値と計測値の最小誤差と
を比較し、何れか一方のモデルの誤差が少ない方を実際
のモデルと判定するようにした機械モデル判定部とを設
けたものである。請求項２の発明は、請求項１記載の電
動機制御装置の機械モデル推定装置において、前記周波
数特性誤差算出部は、前記周波数特性式に、前記動作指
令信号と前記回転検出器の信号から求めた周波数特性を
曲線適合することにより、周波数特性の計算値と計測値
の誤差を算出するようにしたものである。請求項３の発
明に係る電動機制御装置の機械モデル推定装置は、負荷
機械を駆動する電動機と、前記負荷機械の振動を検出す
る振動検出器と、前記電動機を制御するサーボ制御装置
と、を備えた電動機制御装置において、前記サーボ制御
装置に前記電動機を動作させるための動作指令信号を出
力する演算装置と、前記演算装置に予め入力される剛体
モデルおよびＮ慣性モデル（Ｎは２以上の整数）の周波
数特性式と、を備え、前記演算装置は、前記動作指令信
号と、前記サーボ制御装置から前記演算装置に入力され
る前記振動検出器の信号とから周波数特性を計測する周
波数特性計測部と、前記周波数特性計測部で計測した周
波数特性の形状から、共振周波数と反共振周波数となる
突起形状を自動的に算出する周波数特性ピーク検出部
と、前記周波数特性ピーク検出部で検出した共振周波数
および反共振周波数から減衰を推定する減衰推定値解析
部と、前記Ｎ慣性モデルの周波数特性式および前記剛体
モデルの周波数特性式で算出された周波数特性に対し
て、前記計測して得られた周波数特性との誤差をそれぞ
れ算出する周波数特性誤差算出部と、前記周波数特性誤
差算出部において得られた前記Ｎ慣性モデルの周波数特
性の計算値と計測値の最小誤差と、前記剛体モデルの周
波数特性の計算値と計測値の最小誤差とを比較し、何れ
か一方のモデルの誤差が少ない方を実際のモデルと判定
するようにした機械モデル判定部とを設けたものであ
る。請求項４の発明は、請求項３記載の電動機制御装置
の機械モデル推定装置において、前記周波数特性誤差算
出部は、前記周波数特性式に、前記動作指令信号と前記
振動検出器の信号から求めた周波数特性を曲線適合する
ことにより、周波数特性の計算値と計測値の誤差を算出
するようにしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す機械
モデル推定装置を備えた電動機制御装置の全体構成図、
図２は演算装置の構成を示すブロック図である。なお、
本発明の構成要素が従来技術と同じものについて同一符
号を付してその説明を省略するとともに、異なる点につ
いてのみ説明する。図において、１は演算装置、１Ａは
周波数特性計測部、１Ｂは周波数特性ピーク検出部、１
Ｃは減衰推定値解析部、１Ｄは周波数特性誤差算出部、
１Ｅは機械モデル判定部、１９は入力装置、２０は周波
数特性式、２１は出力装置である。本発明が従来技術と
異なる点は、以下のとおりである。すなわち、サーボ制
御装置２に電動機４を動作させるための動作指令信号８
を出力する演算装置１と、演算装置１に予め入力される
剛体モデルおよび２慣性モデルの周波数特性式２０とを
備えた点である。また、演算装置１は、動作指令信号８
と、サーボ制御装置２から演算装置１に入力される回転
検出器３の信号９とから負荷機械の周波数特性を計測す
る周波数特性計測部１Ａと、周波数特性計測部１Ａで計
測した周波数特性の形状から、共振周波数と反共振周波
数となる突起形状を自動的に算出する周波数特性ピーク
検出部１Ｂと、周波数特性ピーク検出部１Ｂで検出した
共振周波数および反共振周波数から減衰を推定する減衰
推定値解析部１Ｃと、２慣性モデルの周波数特性式２０
および剛体モデルの周波数特性式２０で算出された周波
数特性に対して、前記計測して得られた周波数特性との
誤差をそれぞれ算出する周波数特性誤差算出部１Ｄと、
周波数特性誤差算出部１Ｄにおいて得られた２慣性モデ
ルの周波数特性の計算値と計測値の最小誤差と、剛体モ
デルの周波数特性の計算値と計測値の最小誤差とを比較
し、何れか一方のモデルの誤差が少ない方を実際のモデ
ルと判定するようにした機械モデル判定部１Ｅと、を設
けている。さらに、周波数特性誤差算出部１Ｄは、周波
数特性式２０に、動作指令信号８と回転検出器３の信号
９から求めた周波数特性を曲線適合することにより、周
波数特性の計算値と計測値との誤差を算出するようにし
ている。
いて説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す機械
モデル推定装置を備えた電動機制御装置の全体構成図、
図２は演算装置の構成を示すブロック図である。なお、
本発明の構成要素が従来技術と同じものについて同一符
号を付してその説明を省略するとともに、異なる点につ
いてのみ説明する。図において、１は演算装置、１Ａは
周波数特性計測部、１Ｂは周波数特性ピーク検出部、１
Ｃは減衰推定値解析部、１Ｄは周波数特性誤差算出部、
１Ｅは機械モデル判定部、１９は入力装置、２０は周波
数特性式、２１は出力装置である。本発明が従来技術と
異なる点は、以下のとおりである。すなわち、サーボ制
御装置２に電動機４を動作させるための動作指令信号８
を出力する演算装置１と、演算装置１に予め入力される
剛体モデルおよび２慣性モデルの周波数特性式２０とを
備えた点である。また、演算装置１は、動作指令信号８
と、サーボ制御装置２から演算装置１に入力される回転
検出器３の信号９とから負荷機械の周波数特性を計測す
る周波数特性計測部１Ａと、周波数特性計測部１Ａで計
測した周波数特性の形状から、共振周波数と反共振周波
数となる突起形状を自動的に算出する周波数特性ピーク
検出部１Ｂと、周波数特性ピーク検出部１Ｂで検出した
共振周波数および反共振周波数から減衰を推定する減衰
推定値解析部１Ｃと、２慣性モデルの周波数特性式２０
および剛体モデルの周波数特性式２０で算出された周波
数特性に対して、前記計測して得られた周波数特性との
誤差をそれぞれ算出する周波数特性誤差算出部１Ｄと、
周波数特性誤差算出部１Ｄにおいて得られた２慣性モデ
ルの周波数特性の計算値と計測値の最小誤差と、剛体モ
デルの周波数特性の計算値と計測値の最小誤差とを比較
し、何れか一方のモデルの誤差が少ない方を実際のモデ
ルと判定するようにした機械モデル判定部１Ｅと、を設
けている。さらに、周波数特性誤差算出部１Ｄは、周波
数特性式２０に、動作指令信号８と回転検出器３の信号
９から求めた周波数特性を曲線適合することにより、周
波数特性の計算値と計測値との誤差を算出するようにし
ている。
【０００６】次に動作について説明する。図３は第１の
実施例における演算装置の演算操作手順のうち、周波数
特性の計測に関するフローチャートを示したもの、図４
は第１の実施例における演算装置の演算操作手順のう
ち、計測した周波数特性値から機械モデルを判定する操
作に関するフローチャートを示したものである。演算装
置１の演算操作手順については、周波数特性を計測する
ステップＳＴ１〜ステップＳＴ５の各ステップ（図３）
と、周波数特性式２０に基づいたモデルと計測した周波
数特性を比較して、機械の特性をモデル化するステップ
ＳＴ６〜ステップＳＴ１１の各ステップ（図４）とに分
かれる。なお、各ステップのうち、ステップＳＴ４，５
の処理は、図２で示した演算装置１の周波数特性計測部
１Ａに対応し、ステップＳＴ６、７の処理は周波数特性
ピーク検出部１Ｂに対応している。また、ステップＳＴ
８の処理は減衰推定値解析部１Ｃに対応すると共に、ス
テップＳＴ９，１０の処理は周波数特性誤差算出部１Ｄ
に対応し、ステップＳＴ１１の処理は機械モデル判定部
１Ｅに対応している。
実施例における演算装置の演算操作手順のうち、周波数
特性の計測に関するフローチャートを示したもの、図４
は第１の実施例における演算装置の演算操作手順のう
ち、計測した周波数特性値から機械モデルを判定する操
作に関するフローチャートを示したものである。演算装
置１の演算操作手順については、周波数特性を計測する
ステップＳＴ１〜ステップＳＴ５の各ステップ（図３）
と、周波数特性式２０に基づいたモデルと計測した周波
数特性を比較して、機械の特性をモデル化するステップ
ＳＴ６〜ステップＳＴ１１の各ステップ（図４）とに分
かれる。なお、各ステップのうち、ステップＳＴ４，５
の処理は、図２で示した演算装置１の周波数特性計測部
１Ａに対応し、ステップＳＴ６、７の処理は周波数特性
ピーク検出部１Ｂに対応している。また、ステップＳＴ
８の処理は減衰推定値解析部１Ｃに対応すると共に、ス
テップＳＴ９，１０の処理は周波数特性誤差算出部１Ｄ
に対応し、ステップＳＴ１１の処理は機械モデル判定部
１Ｅに対応している。
【０００７】最初に、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ５
の周波数特性の計測に関し、図３を用いて説明する。ま
ず、ステップＳＴ１では、演算装置１は動作指令信号８
を作成する。次に、ステップＳＴ２では、演算装置１で
出力された動作指令信号８をサーボ制御装置２に転送す
る。これにより、動作指令信号８と等価な制御信号１０
を電動機４に送り、該電動機４が動作することで、伝達
機構５を介して可動部６が動作し、可動部６は振動を発
生する。そして、ステップＳＴ３では、回転検出器３が
電動機４の回転動作時における回転検出器信号９を検出
し、サーボ制御装置２を経由して回転検出器信号９を演
算装置１に転送する。それから、ステップＳＴ４では、
演算装置１で、動作指令信号８と回転検出器信号９を例
えばＦＦＴ演算し、周波数分析を行う。ステップＳＴ５
では、演算装置１において周波数分析した動作指令信号
８と回転検出器信号９から周波数特性を算出する。ここ
までの処理により、周波数特性の計測が完了する。
の周波数特性の計測に関し、図３を用いて説明する。ま
ず、ステップＳＴ１では、演算装置１は動作指令信号８
を作成する。次に、ステップＳＴ２では、演算装置１で
出力された動作指令信号８をサーボ制御装置２に転送す
る。これにより、動作指令信号８と等価な制御信号１０
を電動機４に送り、該電動機４が動作することで、伝達
機構５を介して可動部６が動作し、可動部６は振動を発
生する。そして、ステップＳＴ３では、回転検出器３が
電動機４の回転動作時における回転検出器信号９を検出
し、サーボ制御装置２を経由して回転検出器信号９を演
算装置１に転送する。それから、ステップＳＴ４では、
演算装置１で、動作指令信号８と回転検出器信号９を例
えばＦＦＴ演算し、周波数分析を行う。ステップＳＴ５
では、演算装置１において周波数分析した動作指令信号
８と回転検出器信号９から周波数特性を算出する。ここ
までの処理により、周波数特性の計測が完了する。
【０００８】次に、ステップＳＴ６〜ステップＳＴ１１
の機械特性のモデル化について説明する。まず、機械特
性のモデル化については、剛体モデルおよび２慣性モデ
ルに分けることができ、それらはそれぞれ図５、図６の
ようになっている。図５は、剛体モデルの概要を示した
図である。すなわち、図１に示した電動機４、伝達機構
５、可動部６を単純な剛体負荷１１（Ｊ１＋Ｊ２）に近
似したものとなっている。また、図６は２慣性モデルの
概要を示した図である。すなわち、図１に示した電動機
４、伝達機構５および可動部６を、電動機側負荷１２
（Ｊ１）と負荷側負荷１３（Ｊ２）からなる２つのマス
と、２つのマス１２、１３を結ぶバネ１４ａ（Ｋ：バネ
定数）および減衰１４ｂ（Ｄ：減衰定数）とより２慣性
モデルに近似したものとなっている。なお、剛体負荷１
１は、電動機側負荷１２と負荷側負荷１３の和である
（Ｊ１＋Ｊ２）と等価となっている。このうち、図５に
示した剛体モデルにおいて、動作指令信号８から回転検
出器信号９までの周波数特性Ｈrのモデル式は式（１）
となる。
の機械特性のモデル化について説明する。まず、機械特
性のモデル化については、剛体モデルおよび２慣性モデ
ルに分けることができ、それらはそれぞれ図５、図６の
ようになっている。図５は、剛体モデルの概要を示した
図である。すなわち、図１に示した電動機４、伝達機構
５、可動部６を単純な剛体負荷１１（Ｊ１＋Ｊ２）に近
似したものとなっている。また、図６は２慣性モデルの
概要を示した図である。すなわち、図１に示した電動機
４、伝達機構５および可動部６を、電動機側負荷１２
（Ｊ１）と負荷側負荷１３（Ｊ２）からなる２つのマス
と、２つのマス１２、１３を結ぶバネ１４ａ（Ｋ：バネ
定数）および減衰１４ｂ（Ｄ：減衰定数）とより２慣性
モデルに近似したものとなっている。なお、剛体負荷１
１は、電動機側負荷１２と負荷側負荷１３の和である
（Ｊ１＋Ｊ２）と等価となっている。このうち、図５に
示した剛体モデルにおいて、動作指令信号８から回転検
出器信号９までの周波数特性Ｈrのモデル式は式（１）
となる。
【０００９】
【数1】
【００１０】また、図６に示した２慣性モデルにおい
て、動作指令信号８から回転検出器信号９までの周波数
特性Ｈfのモデル式は式（２）となる。
て、動作指令信号８から回転検出器信号９までの周波数
特性Ｈfのモデル式は式（２）となる。
【００１１】
【数２】
【００１２】剛体モデルへの近似のためには、剛体負荷
１１もしくは電動機側負荷１２と負荷側負荷１３の和
（Ｊ１＋Ｊ２）がわかれば良い。また、２慣性モデルへ
の近似のためには、電動機側負荷１２（Ｊ１）と負荷側
負荷１３（Ｊ２）と、バネ定数Ｋおよび減衰定数Ｄがわ
かれば良い。
１１もしくは電動機側負荷１２と負荷側負荷１３の和
（Ｊ１＋Ｊ２）がわかれば良い。また、２慣性モデルへ
の近似のためには、電動機側負荷１２（Ｊ１）と負荷側
負荷１３（Ｊ２）と、バネ定数Ｋおよび減衰定数Ｄがわ
かれば良い。
【００１３】図７は第１の実施例における剛体モデルの
周波数特性の一例を示した図、図８は第１の実施例にお
ける２慣性モデルの周波数特性の一例を示した図であ
り、何れもモデル式を用いて計算した図を示している。
剛体モデルの式（１）は図７のようになだらかな右下が
りのゲイン特性となるが、２慣性モデルの式（２）は図
８のように、突起形状いわゆる山谷を持つゲイン特性と
なる。図８に示す谷側を反共振、山側を共振と呼び、式
（２）から反共振周波数ＦLは式（３）、共振周波数ＦH
は式（４）と近似できる。
周波数特性の一例を示した図、図８は第１の実施例にお
ける２慣性モデルの周波数特性の一例を示した図であ
り、何れもモデル式を用いて計算した図を示している。
剛体モデルの式（１）は図７のようになだらかな右下が
りのゲイン特性となるが、２慣性モデルの式（２）は図
８のように、突起形状いわゆる山谷を持つゲイン特性と
なる。図８に示す谷側を反共振、山側を共振と呼び、式
（２）から反共振周波数ＦLは式（３）、共振周波数ＦH
は式（４）と近似できる。
【００１４】
【数３】
【００１５】
【数４】
【００１６】この場合、図８の低周波数領域の右下がり
の傾きは、式(1)と近似できる。このため、反共振周波
数ＦＬ、共振周波数ＦＨ、電動機側負荷１２と負荷側負
荷１３の和（Ｊ１＋Ｊ２）がわかり、２慣性モデルへの
近似が可能となる。また、電動機側負荷１２と負荷側負
荷１３の和（Ｊ１＋Ｊ２）は、負荷機械の寸法や物理特
性により算出できる。さらに、予め（Ｊ１＋Ｊ２）を求
めていれば、演算装置１に接続した入力装置１９にて入
力が可能である（例えば、イナーシャ同定方式とオート
チューニング：ＶＯＬ．６２、ＮＯ．４、技報「安川電
機」に記載）。以上から、計測した周波数特性と、式
（１）(２)を比較し、剛体モデルと２慣性モデルのどち
らが適しているか判定可能となる。
の傾きは、式(1)と近似できる。このため、反共振周波
数ＦＬ、共振周波数ＦＨ、電動機側負荷１２と負荷側負
荷１３の和（Ｊ１＋Ｊ２）がわかり、２慣性モデルへの
近似が可能となる。また、電動機側負荷１２と負荷側負
荷１３の和（Ｊ１＋Ｊ２）は、負荷機械の寸法や物理特
性により算出できる。さらに、予め（Ｊ１＋Ｊ２）を求
めていれば、演算装置１に接続した入力装置１９にて入
力が可能である（例えば、イナーシャ同定方式とオート
チューニング：ＶＯＬ．６２、ＮＯ．４、技報「安川電
機」に記載）。以上から、計測した周波数特性と、式
（１）(２)を比較し、剛体モデルと２慣性モデルのどち
らが適しているか判定可能となる。
【００１７】図９は第１の実施例における剛体モデル式
の曲線適合結果の一例を示した図、図１０は第１の実施
例における２慣性モデル式の曲線適合結果の一例を示し
た図である。なお、図の実線は計測値を、破線は曲線適
合結果を示したものである。図９は、左上から右下にか
けてなだらかに変化する周波数特性が計測結果であるた
め、式（１）のグラフと誤差が少なく曲線適合できる。
一方、図１０は複数の谷と山を持つ周波数特性が計測結
果であるため、式（２）のグラフと誤差が少なく曲線適
合できる。
の曲線適合結果の一例を示した図、図１０は第１の実施
例における２慣性モデル式の曲線適合結果の一例を示し
た図である。なお、図の実線は計測値を、破線は曲線適
合結果を示したものである。図９は、左上から右下にか
けてなだらかに変化する周波数特性が計測結果であるた
め、式（１）のグラフと誤差が少なく曲線適合できる。
一方、図１０は複数の谷と山を持つ周波数特性が計測結
果であるため、式（２）のグラフと誤差が少なく曲線適
合できる。
【００１８】以下に、図３のフローチャートにおけるス
テップＳＴ６からステップＳＴ１１を用いて、機械特性
のモデル化の処理を実行する。まず、ステップＳＴ６に
おいては、ステップＳＴ５で計測した周波数特性から、
山側のピーク、谷側のピークを算出する。ピーク算出の
方法は公知の複素スペクトル内挿法や平滑化微分法など
の方法を使用すればよい。次にステップＳＴ７で、山側
のピーク、谷側のピークを検出できなければ、剛体と判
定でき、電動機側負荷１２と負荷側負荷１３の和（Ｊ１
＋Ｊ２）である負荷イナーシャのみで、剛体のパラメー
タが決定できる。そして、ステップＳＴ７で、ピーク検
出できていれば、ステップＳＴ８に進み、検出したピー
クの周波数を用いることにより、公知の減衰推定法に基
づいて減衰を推定することができる。また、電動機側負
荷１２と負荷側負荷１３の和（Ｊ１＋Ｊ２）が未確定な
らば、谷側のピークより低い計測した周波数特性の低周
波数領域から、式（１）を用いて、最小二乗法により負
荷イナーシャ（Ｊ１＋Ｊ２）を算出してもよい。さらに
また、複数のピークが検出できれば、山側のピーク、谷
側のピークの対となる組み合わせを複数組み作成する。
そして、ステップＳＴ９では、仮設定したピークの対と
なる組み合わせを、演算装置１に予め入力される２慣性
モデルの周波数特性式２０つまり式（２）により曲線適
合し、式（２）と計測値との誤差を算出する。複数のピ
ークの組み合わせを用いて曲線適合した結果と計測した
周波数特性との誤差をそれぞれ算出する。負荷イナーシ
ャ（Ｊ１＋Ｊ２）と、山側のピーク、谷側のピークの対
つまり共振および反共振周波数、減衰がわかっているの
で、演算装置１に入力される周波数特性式２０のひとつ
である式（２）に各値を代入することで、曲線適合でき
る。各組み合わせの中で、曲線適合した結果との誤差が
小さいものが２慣性モデルに最適な山側のピークと谷側
のピークの組みとなる。
テップＳＴ６からステップＳＴ１１を用いて、機械特性
のモデル化の処理を実行する。まず、ステップＳＴ６に
おいては、ステップＳＴ５で計測した周波数特性から、
山側のピーク、谷側のピークを算出する。ピーク算出の
方法は公知の複素スペクトル内挿法や平滑化微分法など
の方法を使用すればよい。次にステップＳＴ７で、山側
のピーク、谷側のピークを検出できなければ、剛体と判
定でき、電動機側負荷１２と負荷側負荷１３の和（Ｊ１
＋Ｊ２）である負荷イナーシャのみで、剛体のパラメー
タが決定できる。そして、ステップＳＴ７で、ピーク検
出できていれば、ステップＳＴ８に進み、検出したピー
クの周波数を用いることにより、公知の減衰推定法に基
づいて減衰を推定することができる。また、電動機側負
荷１２と負荷側負荷１３の和（Ｊ１＋Ｊ２）が未確定な
らば、谷側のピークより低い計測した周波数特性の低周
波数領域から、式（１）を用いて、最小二乗法により負
荷イナーシャ（Ｊ１＋Ｊ２）を算出してもよい。さらに
また、複数のピークが検出できれば、山側のピーク、谷
側のピークの対となる組み合わせを複数組み作成する。
そして、ステップＳＴ９では、仮設定したピークの対と
なる組み合わせを、演算装置１に予め入力される２慣性
モデルの周波数特性式２０つまり式（２）により曲線適
合し、式（２）と計測値との誤差を算出する。複数のピ
ークの組み合わせを用いて曲線適合した結果と計測した
周波数特性との誤差をそれぞれ算出する。負荷イナーシ
ャ（Ｊ１＋Ｊ２）と、山側のピーク、谷側のピークの対
つまり共振および反共振周波数、減衰がわかっているの
で、演算装置１に入力される周波数特性式２０のひとつ
である式（２）に各値を代入することで、曲線適合でき
る。各組み合わせの中で、曲線適合した結果との誤差が
小さいものが２慣性モデルに最適な山側のピークと谷側
のピークの組みとなる。
【００１９】図１１は第１の実施例における誤差が大き
い２慣性モデル式の曲線適合結果の一例を示した図であ
る。なお、図の実線は計測値を、破線は曲線適合結果を
示したものである。例えば、図１０のような共振と反共
振の組みでは、誤差が少ないが、図１１のような共振と
反共振の組みでは誤差が大きいため、最適な２慣性モデ
ルの共振と反共振は、図１０の組みとわかる。ステップ
ＳＴ１０では、ピークが検出された場合でも、演算装置
１に入力される周波数特性式２０のひとつである式
（１）により剛体モデルに曲線適合した結果と計測した
周波数特性との誤差を算出しておく。次に、ステップＳ
Ｔ１１で、２慣性モデルの最小の誤差と、剛体モデルの
誤差を比較し、剛体モデルの誤差が少ない場合には、剛
体モデルと判定できる。２慣性モデルの誤差が少ない場
合には、２慣性モデルと判定できる。つまり、式（２）
と計測した周波数特性との誤差と、式（１）と計測した
周波数特性との誤差を比較して、式（１）と式（２）へ
のモデル化で、どちらの誤差が小さく、モデルに最適か
を判断することができる。
い２慣性モデル式の曲線適合結果の一例を示した図であ
る。なお、図の実線は計測値を、破線は曲線適合結果を
示したものである。例えば、図１０のような共振と反共
振の組みでは、誤差が少ないが、図１１のような共振と
反共振の組みでは誤差が大きいため、最適な２慣性モデ
ルの共振と反共振は、図１０の組みとわかる。ステップ
ＳＴ１０では、ピークが検出された場合でも、演算装置
１に入力される周波数特性式２０のひとつである式
（１）により剛体モデルに曲線適合した結果と計測した
周波数特性との誤差を算出しておく。次に、ステップＳ
Ｔ１１で、２慣性モデルの最小の誤差と、剛体モデルの
誤差を比較し、剛体モデルの誤差が少ない場合には、剛
体モデルと判定できる。２慣性モデルの誤差が少ない場
合には、２慣性モデルと判定できる。つまり、式（２）
と計測した周波数特性との誤差と、式（１）と計測した
周波数特性との誤差を比較して、式（１）と式（２）へ
のモデル化で、どちらの誤差が小さく、モデルに最適か
を判断することができる。
【００２０】図１２は第１の実施例における剛体モデル
式の曲線適合への不適の一例を示した図、図１３は第１
の実施例における２慣性モデル式の曲線適合への不適の
一例を示した図である。なお、図の実線は計測値を、破
線は曲線適合結果を示したものである。例えば、図１２
における周波数特性の計測値は複数の谷と山を有してい
るが、剛体モデルの式（１）にて曲線適合しているた
め、誤差が大きい。しかし、図１０のように、２慣性モ
デルの式（２）では誤差が小さいため、２慣性モデルと
判定することができる。また、図１３は左上から右下に
かけてなだらかに変化する周波数特性が計測結果である
が、２慣性モデルの式（２）にて曲線適合しているた
め、誤差が大きい。しかし、図９のように、剛体モデル
の式（１）では誤差が小さいため、剛体モデルと判定で
きる。モデルの判定が完了すれば、演算装置１に接続し
た出力装置２１に結果を出力でき、シミュレーションや
電動機制御装置の調整に利用できる。
式の曲線適合への不適の一例を示した図、図１３は第１
の実施例における２慣性モデル式の曲線適合への不適の
一例を示した図である。なお、図の実線は計測値を、破
線は曲線適合結果を示したものである。例えば、図１２
における周波数特性の計測値は複数の谷と山を有してい
るが、剛体モデルの式（１）にて曲線適合しているた
め、誤差が大きい。しかし、図１０のように、２慣性モ
デルの式（２）では誤差が小さいため、２慣性モデルと
判定することができる。また、図１３は左上から右下に
かけてなだらかに変化する周波数特性が計測結果である
が、２慣性モデルの式（２）にて曲線適合しているた
め、誤差が大きい。しかし、図９のように、剛体モデル
の式（１）では誤差が小さいため、剛体モデルと判定で
きる。モデルの判定が完了すれば、演算装置１に接続し
た出力装置２１に結果を出力でき、シミュレーションや
電動機制御装置の調整に利用できる。
【００２１】したがって、第１の実施例は、負荷機械を
駆動する電動機４と、電動機４の回転角を検出する回転
検出器３と、電動機４を制御するサーボ制御装置２と、
を備えた電動機制御装置において、サーボ制御装置２に
電動機４を動作させるための動作指令信号８を出力する
演算装置１と、演算装置１に予め入力される剛体モデル
および２慣性モデルの周波数特性式２０とを備えた構
成。また、演算装置１は、動作指令信号８と、サーボ制
御装置２から演算装置１に入力される回転検出器３の信
号９とから負荷機械の周波数特性を計測する周波数特性
計測部１Ａと、周波数特性計測部１Ａで計測した周波数
特性の形状から、共振周波数と反共振周波数となる突起
形状を自動的に算出する周波数特性ピーク検出部１Ｂ
と、周波数特性ピーク検出部１Ｂで検出した共振周波数
および反共振周波数から減衰を推定する減衰推定値解析
部１Ｃと、２慣性モデルの周波数特性式２０および剛体
モデルの周波数特性式２０で算出された周波数特性に対
して、前記計測して得られた周波数特性との誤差をそれ
ぞれ算出する周波数特性誤差算出部１Ｄと、周波数特性
誤差算出部１Ｄにおいて得られた２慣性モデルの周波数
特性の計算値と計測値の最小誤差と、剛体モデルの周波
数特性の計算値と計測値の最小誤差とを比較し、何れか
一方のモデルの誤差が少ない方を、実際のモデルと判定
するようにした機械モデル判定部１Ｅとを設けた構成、
さらに、周波数特性誤差算出部１Ｄは、周波数特性式２
０に、動作指令信号８と回転検出器３の信号９から求め
た周波数特性を曲線適合することにより、周波数特性の
計算値と計測値との誤差を算出するようにした構成にし
たので、高価な計測装置を用いることなく、また、作業
者が高度な専門知識や経験を持たなくても、周波数特性
計測値から自動的に反共振周波数や共振周波数、減衰を
読み取ることにより、容易にシミュレーションやサーボ
調整に利用するための機械モデルを忠実に推定すること
ができ、しかも安価な電動機制御装置の機械モデル推定
装置を提供することが可能となる。
駆動する電動機４と、電動機４の回転角を検出する回転
検出器３と、電動機４を制御するサーボ制御装置２と、
を備えた電動機制御装置において、サーボ制御装置２に
電動機４を動作させるための動作指令信号８を出力する
演算装置１と、演算装置１に予め入力される剛体モデル
および２慣性モデルの周波数特性式２０とを備えた構
成。また、演算装置１は、動作指令信号８と、サーボ制
御装置２から演算装置１に入力される回転検出器３の信
号９とから負荷機械の周波数特性を計測する周波数特性
計測部１Ａと、周波数特性計測部１Ａで計測した周波数
特性の形状から、共振周波数と反共振周波数となる突起
形状を自動的に算出する周波数特性ピーク検出部１Ｂ
と、周波数特性ピーク検出部１Ｂで検出した共振周波数
および反共振周波数から減衰を推定する減衰推定値解析
部１Ｃと、２慣性モデルの周波数特性式２０および剛体
モデルの周波数特性式２０で算出された周波数特性に対
して、前記計測して得られた周波数特性との誤差をそれ
ぞれ算出する周波数特性誤差算出部１Ｄと、周波数特性
誤差算出部１Ｄにおいて得られた２慣性モデルの周波数
特性の計算値と計測値の最小誤差と、剛体モデルの周波
数特性の計算値と計測値の最小誤差とを比較し、何れか
一方のモデルの誤差が少ない方を、実際のモデルと判定
するようにした機械モデル判定部１Ｅとを設けた構成、
さらに、周波数特性誤差算出部１Ｄは、周波数特性式２
０に、動作指令信号８と回転検出器３の信号９から求め
た周波数特性を曲線適合することにより、周波数特性の
計算値と計測値との誤差を算出するようにした構成にし
たので、高価な計測装置を用いることなく、また、作業
者が高度な専門知識や経験を持たなくても、周波数特性
計測値から自動的に反共振周波数や共振周波数、減衰を
読み取ることにより、容易にシミュレーションやサーボ
調整に利用するための機械モデルを忠実に推定すること
ができ、しかも安価な電動機制御装置の機械モデル推定
装置を提供することが可能となる。
【００２２】本発明の第２の実施例を図に基づいて説明
する。図１４は本発明の第２の実施例を示す機械モデル
推定装置を備えた電動機制御装置の全体構成図である。
図において、１５は負荷機械の動作状態を振動変位や振
動加速度として検出する振動検出器、１６は前記負荷機
械の振動検出器信号である。第２の実施例は、第１の実
施例で述べた回転検出器に替えて、負荷機械に振動検出
器１５を用いた場合であり、第１の実施例と同様に実施
できる。
する。図１４は本発明の第２の実施例を示す機械モデル
推定装置を備えた電動機制御装置の全体構成図である。
図において、１５は負荷機械の動作状態を振動変位や振
動加速度として検出する振動検出器、１６は前記負荷機
械の振動検出器信号である。第２の実施例は、第１の実
施例で述べた回転検出器に替えて、負荷機械に振動検出
器１５を用いた場合であり、第１の実施例と同様に実施
できる。
【００２３】剛体モデルの動作指令信号８から検出器１
５までの周波数特性Ｈrは式（１）と同様になる。ま
た、２慣性モデルの動作指令信号８から負荷側負荷１３
の振動検出器１５までの周波数特性Ｈ‘Fは式（５）と
なる。
５までの周波数特性Ｈrは式（１）と同様になる。ま
た、２慣性モデルの動作指令信号８から負荷側負荷１３
の振動検出器１５までの周波数特性Ｈ‘Fは式（５）と
なる。
【００２４】
【数５】
【００２５】このように、第２の実施例は、第1の実施例
の回転検出器に替えて、負荷機械に振動検出器１５を用
いて実施することにより、第１の実施例同様に、計測し
た周波数特性の山側のピークを推定し、減衰を推定し、
負荷イナーシャを推定し、共振を仮に決定し、共振を変
えながら、モデルの周波数特性と比較し、誤差の少ない
共振を求め、さらに、剛体モデルと２慣性モデルの周波
数特性と比較し、誤差の少ないモデルを判別し、計測し
た周波数特性を曲線適合し、忠実にモデル化を実施する
ことができる。
の回転検出器に替えて、負荷機械に振動検出器１５を用
いて実施することにより、第１の実施例同様に、計測し
た周波数特性の山側のピークを推定し、減衰を推定し、
負荷イナーシャを推定し、共振を仮に決定し、共振を変
えながら、モデルの周波数特性と比較し、誤差の少ない
共振を求め、さらに、剛体モデルと２慣性モデルの周波
数特性と比較し、誤差の少ないモデルを判別し、計測し
た周波数特性を曲線適合し、忠実にモデル化を実施する
ことができる。
【００２６】なお、本実施例では、機械モデルを剛体モ
デルと２慣性モデルの２つを用いたが、３慣性モデルな
ど他のモデルを使用して構わず、判別するモデルの種類
を増やしても良い。また、本実施例では、モデルと計測
した周波数特性の誤差のみを評価基準としたが、共振周
波数のゲイン値の大きさや、反共振周波数と共振周波数
のゲインの幅や、周波数などを評価基準に加えてもよ
い。
デルと２慣性モデルの２つを用いたが、３慣性モデルな
ど他のモデルを使用して構わず、判別するモデルの種類
を増やしても良い。また、本実施例では、モデルと計測
した周波数特性の誤差のみを評価基準としたが、共振周
波数のゲイン値の大きさや、反共振周波数と共振周波数
のゲインの幅や、周波数などを評価基準に加えてもよ
い。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、第
１の実施例は、負荷機械を駆動する電動機と、電動機の
回転角を検出する回転検出器と、電動機を制御するサー
ボ制御装置と、を備えた電動機制御装置において、サー
ボ制御装置に電動機を動作させるための動作指令信号を
出力する演算装置と、演算装置に予め入力される剛体モ
デルおよびＮ慣性モデル（Ｎは２以上の整数）の周波数
特性式とを備えた構成、また、演算装置は、動作指令信
号と、サーボ制御装置から演算装置に入力される回転検
出器の信号とから負荷機械の周波数特性を計測する周波
数特性計測部と、周波数特性計測部で計測した周波数特
性の形状から、共振周波数と反共振周波数となる突起形
状を自動的に算出する周波数特性ピーク検出部と、周波
数特性ピーク検出部で検出した共振周波数および反共振
周波数から減衰を推定する減衰推定値解析部と、Ｎ慣性
モデルの周波数特性式および剛体モデルの周波数特性式
で算出された周波数特性に対して、前記計測して得られ
た周波数特性との誤差をそれぞれ算出する周波数特性誤
差算出部と、周波数特性誤差算出部において得られたＮ
慣性モデルの周波数特性の計算値と計測値の最小誤差
と、剛体モデルの周波数特性の計算値と計測値の最小誤
差とを比較し、何れか一方のモデルの誤差が少ない方を
実際のモデルと判定するようにした機械モデル判定部
と、を設けた構成、さらに、周波数特性誤差算出部は、
周波数特性式に、動作指令信号と回転検出器の信号から
求めた周波数特性を曲線適合することにより、周波数特
性の計算値と計測値との誤差を算出するようにした構成
にしたので、高価な計測装置を用いることなく、また、
作業者が高度な専門知識や経験を持たなくても、周波数
特性計測値から自動的に反共振周波数や共振周波数、減
衰を読み取ることにより、容易にシミュレーションやサ
ーボ調整に利用するための機械モデルを忠実に推定する
ことができ、しかも安価な電動機制御装置の機械モデル
推定装置を提供することが可能となる。また、第２の実
施例は、第1の実施例の回転検出器に替えて、負荷機械に
振動検出器を用いて実施することにより、第１の実施例
同様の効果を達成することができる。
１の実施例は、負荷機械を駆動する電動機と、電動機の
回転角を検出する回転検出器と、電動機を制御するサー
ボ制御装置と、を備えた電動機制御装置において、サー
ボ制御装置に電動機を動作させるための動作指令信号を
出力する演算装置と、演算装置に予め入力される剛体モ
デルおよびＮ慣性モデル（Ｎは２以上の整数）の周波数
特性式とを備えた構成、また、演算装置は、動作指令信
号と、サーボ制御装置から演算装置に入力される回転検
出器の信号とから負荷機械の周波数特性を計測する周波
数特性計測部と、周波数特性計測部で計測した周波数特
性の形状から、共振周波数と反共振周波数となる突起形
状を自動的に算出する周波数特性ピーク検出部と、周波
数特性ピーク検出部で検出した共振周波数および反共振
周波数から減衰を推定する減衰推定値解析部と、Ｎ慣性
モデルの周波数特性式および剛体モデルの周波数特性式
で算出された周波数特性に対して、前記計測して得られ
た周波数特性との誤差をそれぞれ算出する周波数特性誤
差算出部と、周波数特性誤差算出部において得られたＮ
慣性モデルの周波数特性の計算値と計測値の最小誤差
と、剛体モデルの周波数特性の計算値と計測値の最小誤
差とを比較し、何れか一方のモデルの誤差が少ない方を
実際のモデルと判定するようにした機械モデル判定部
と、を設けた構成、さらに、周波数特性誤差算出部は、
周波数特性式に、動作指令信号と回転検出器の信号から
求めた周波数特性を曲線適合することにより、周波数特
性の計算値と計測値との誤差を算出するようにした構成
にしたので、高価な計測装置を用いることなく、また、
作業者が高度な専門知識や経験を持たなくても、周波数
特性計測値から自動的に反共振周波数や共振周波数、減
衰を読み取ることにより、容易にシミュレーションやサ
ーボ調整に利用するための機械モデルを忠実に推定する
ことができ、しかも安価な電動機制御装置の機械モデル
推定装置を提供することが可能となる。また、第２の実
施例は、第1の実施例の回転検出器に替えて、負荷機械に
振動検出器を用いて実施することにより、第１の実施例
同様の効果を達成することができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す機械モデル推定装
置を備えた電動機制御装置の全体構成図である。
置を備えた電動機制御装置の全体構成図である。
【図２】第１の実施例における演算装置の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図３】第１の実施例における演算装置の演算操作手順
のうち、周波数特性の計測に関するフローチャートを示
したものである。
のうち、周波数特性の計測に関するフローチャートを示
したものである。
【図４】第１の実施例における演算装置の演算操作手順
のうち、計測した周波数特性値に基づいて機械モデルを
判定する操作に関するフローチャートを示したものであ
る。
のうち、計測した周波数特性値に基づいて機械モデルを
判定する操作に関するフローチャートを示したものであ
る。
【図５】剛体モデルの概要を示した図である。
【図６】２慣性モデルの概要を示した図である。
【図７】第１の実施例における剛体モデルの周波数特性
の一例を示した図である。
の一例を示した図である。
【図８】第１の実施例における２慣性モデルの周波数特
性の一例を示した図である。
性の一例を示した図である。
【図９】第１の実施例における剛体モデル式の曲線適合
結果の一例を示した図例である。
結果の一例を示した図例である。
【図１０】第１の実施例における２慣性モデル式の曲線
適合結果の一例を示した図である。
適合結果の一例を示した図である。
【図１１】第１の実施例における誤差が大きい２慣性モ
デル式の曲線適合結果の一例を示した図である。
デル式の曲線適合結果の一例を示した図である。
【図１２】第１の実施例における剛体モデル式の曲線適
合への不適の一例を示した図である。
合への不適の一例を示した図である。
【図１３】第１の実施例における２慣性モデル式の曲線
適合への不適の一例を示した図である。
適合への不適の一例を示した図である。
【図１４】本発明の第２の実施例を示す機械モデル推定
装置を備えた電動機制御装置の全体構成図である。
装置を備えた電動機制御装置の全体構成図である。
【図１５】従来技術を示す電動機制御装置の全体構成図
である。
である。
１：演算装置
１Ａ：周波数特性計測部
１Ｂ：周波数特性ピーク検出部
１Ｃ：減衰推定値解析部
１Ｄ：周波数特性誤差算出部
１Ｅ：機械モデル判定部
２：サーボ制御装置
３：回転検出器
４：電動機
５：伝達機構
６：可動部
７：非可動部
８：動作指令信号
９：回転検出器信号
１０：制御信号
１１：剛体負荷
１２：電動機側負荷
１３：負荷側負荷
１４ａ：バネ
１４ｂ：減衰
１５：振動検出器
１６：振動検出器信号
１９：入力装置
２０： 周波数特性式
２１：出力装置
Claims (4)
- 【請求項１】負荷機械を駆動する電動機と、 前記電動機の回転角を検出する回転検出器と、 前記電動機を制御するサーボ制御装置と、を備えた電動
機制御装置において、 前記サーボ制御装置に前記電動機を動作させるための動
作指令信号を出力する演算装置と、 前記演算装置に予め入力される剛体モデルおよびＮ慣性
モデル（Ｎは２以上の整数）の周波数特性式と、を備
え、前記演算装置は、 前記動作指令信号と、前記サーボ制御装置から前記演算
装置に入力される前記回転検出器の信号とから周波数特
性を計測する周波数特性計測部と、 前記周波数特性計測部で計測した周波数特性の形状か
ら、共振周波数と反共振周波数となる突起形状を自動的
に算出する周波数特性ピーク検出部と、 前記周波数特性ピーク検出部で検出した共振周波数およ
び反共振周波数から減衰を推定する減衰推定値解析部
と、 前記Ｎ慣性モデルの周波数特性式および前記剛体モデル
の周波数特性式で算出された周波数特性に対して、前記
計測して得られた周波数特性との誤差をそれぞれ算出す
る周波数特性誤差算出部と、 前記周波数特性誤差算出部において得られた前記Ｎ慣性
モデルの周波数特性の計算値と計測値との最小誤差と、
前記剛体モデルの周波数特性の計算値と計測値の最小誤
差とを比較し、何れか一方のモデルの誤差が少ない方
を、実際のモデルと判定するようにした機械モデル判定
部と、 を設けていることを特徴とする電動機制御装置の機械モ
デル推定装置。 - 【請求項２】前記周波数特性誤差算出部は、前記周波数
特性式に、前記動作指令信号と前記回転検出器の信号か
ら求めた周波数特性を曲線適合することにより、周波数
特性の計算値と計測値の誤差を算出するようにしたこと
を特徴とする請求項１記載の電動機制御装置の機械モデ
ル推定装置。 - 【請求項３】負荷機械を駆動する電動機と、 前記負荷機械の振動を検出する振動検出器と、 前記電動機を制御するサーボ制御装置と、を備えた電動
機制御装置において、 前記サーボ制御装置に前記電動機を動作させるための動
作指令信号を出力する演算装置と、 前記演算装置に予め入力される剛体モデルおよびＮ慣性
モデル（Ｎは２以上の整数）の周波数特性式と、を備
え、前記演算装置は、 前記動作指令信号と、前記サーボ制御装置から前記演算
装置に入力される前記振動検出器の信号とから周波数特
性を計測する周波数特性計測部と、 前記周波数特性計測部で計測した周波数特性の形状か
ら、共振周波数と反共振周波数となる突起形状を自動的
に算出する周波数特性ピーク検出部と、 前記周波数特性ピーク検出部で検出した共振周波数およ
び反共振周波数から減衰を推定する減衰推定値解析部
と、 前記Ｎ慣性モデルの周波数特性式および前記剛体モデル
の周波数特性式で算出された周波数特性に対して、前記
計測して得られた周波数特性との誤差をそれぞれ算出す
る周波数特性誤差算出部と、 前記周波数特性誤差算出部において得られた前記Ｎ慣性
モデルの周波数特性の計算値と計測値の最小誤差と、前
記剛体モデルの周波数特性の計算値と計測値の最小誤差
とを比較し、何れか一方のモデルの誤差が少ない方を実
際のモデルと判定するようにした機械モデル判定部と、 を設けていることを特徴とする電動機制御装置の機械モ
デル推定装置。 - 【請求項４】前記周波数特性誤差算出部は、前記周波数
特性式に、前記動作指令信号と前記振動検出器の信号か
ら求めた周波数特性を曲線適合することにより、周波数
特性の計算値と計測値の誤差を算出するようにしたこと
を特徴とする請求項３記載の電動機制御装置の機械モデ
ル推定装置。
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