JP2005032048A - モーションコントロールシミュレータ及びその機能を備えた電動機制御系の調整支援装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 多軸構成の実機の現象を容易に再現できるモーションコントロールシミュレータを提供し、マシンの性能を最大限に引き出すサーボ調整が実現できる該シミュレータの機能を備えた電動機制御系の調整支援装置を提供する。
【解決手段】 機械６と、指令器２ａ、２ｂと、指令制御器１と、電動機４ａ、４ｂと、検出手段５ｃと、制御器３ａ、３ｂとからなる電動機制御系において、モーションコントロールシミュレータの機能を有し、機械の動作量を動作指令と一致するよう制御器の設定パラメータを調整する調整手段９を備え、制御器３ａ、３ｂは、駆動力信号の応答性を変える設定パラメータと、検出手段の信号を（−）端子に入力する減算器と、その減算器の信号を受けて働き信号を出力するような、閉ループとを備え、調整手段９は該ミュレータの制御器モデルの設定パラメータを制御器の設定パラメータとして決定する電動機制御系の調整支援装置を提供する。
【選択図】図５
【解決手段】 機械６と、指令器２ａ、２ｂと、指令制御器１と、電動機４ａ、４ｂと、検出手段５ｃと、制御器３ａ、３ｂとからなる電動機制御系において、モーションコントロールシミュレータの機能を有し、機械の動作量を動作指令と一致するよう制御器の設定パラメータを調整する調整手段９を備え、制御器３ａ、３ｂは、駆動力信号の応答性を変える設定パラメータと、検出手段の信号を（−）端子に入力する減算器と、その減算器の信号を受けて働き信号を出力するような、閉ループとを備え、調整手段９は該ミュレータの制御器モデルの設定パラメータを制御器の設定パラメータとして決定する電動機制御系の調整支援装置を提供する。
【選択図】図５
Description
本発明は、サーボ調整を最適に行うためのモーションコントロールシミュレータ及びその機能を備えた電動機制御系の調整支援装置に関するものである。
モーションコントロールシミュレータに類する第１従来技術として、多軸マシンのＮＣ装置に適用されたものであって、合成移動方向速度でサーボ機構をシミュレーションする推定手段を設け、位置決め完了信号の伝達遅延が発生しない構成としている位置決め完了（インポジション）チェック装置の例がある（例えば、特許文献１参照）。また、モーションコントロールシミュレータの対象となり得る、また、第２従来技術として、実際の装置に適用されると共に、軸干渉の影響を補正する機構において、可動部の検出手段を追加し、制御系を修正し、機械系の固有振動の影響を回避して制御性能を向上しているステージ装置および露光装置の例がある（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−２３１４１２号公報（明細書第７頁、第１図）
特開２０００−７７３１３号公報（明細書第１０頁、第１図、第２図）
第１従来技術では、図７のように位置決め完了（インポジション）チェック装置を構成したものであって、具体的には、数値制御（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置により位置制御を行い、位置偏差（位置決め残量またはサーボ誤差量）が指定された位置決め完了幅以下になったときに移動完了と判定する位置決め完了 （インポジション）チェック方法及びその装置を示したものである。
図７において、２００は推定手段、２０２ａは補間前加減速処理手段、２０２ｂは補間後加減速処理手段、２０３はサーボ機構手段、２０４はモータ（電動機）、２１０は位置決め完了（インポジション）判定手段である。
この構成において、加工の種類や要求精度などによって、補間前加減速処理手段２０２ａか補間後加減速処理手段２０２ｂを選択して使用する。
補間前加減速手段２０２ａは、設定された加速度に基づいて加速度が一定となるように加減速演算を行い、この加減速された速度で補間演算し、各軸の微小セグメントを各軸サーボ制御手段２０３への速度データとして出力する。補間前加減速は接線方向の加速度が一定になるようにモータ（電動機）２０４が制御されるので、原理的には形状誤差は０となる。
前記補間後加減速手段２０２ｂは、指令位置を各軸の微小セグメントに補間後、各軸が独立して加減速を行い、この加減速された速度を各軸サーボ制御手段２０３への速度データとして出力する。補間後加減速手段２０２ｂでの加減速は速度に係わらず時定数が一定となるようにモータ（電動機）２０４が制御されているので、指令速度が大きければ加速度は大きく、指令速度が小さければ加速度は小さくなる。
偏差推定手段２００は、位置指令を入力とし、サーボ制御手段２０３の動作のシミュレーションを行って指令位置とシミュレーション後の位置との偏差を出力する。
位置決め完了（インポジション）判定手段２１０は、速度が一番大きい軸の加減速時定数を合成移動方向速度の時定数として用いることで、位置決め完了チェック幅を合成移動方向の長さとして近似対応させ、位置決め完了検出精度向上、処理の簡略化及び演算時間の短縮を図っている。軸数が増えても１軸分の演算で判別をする。サーボ制御手段２０３のシミュレーションを行って指令位置とシミュレーション後の位置とから位置偏差の推定を行い、推定手段２００から出力される位置偏差量εが予め設定された位置決め完了幅α以下となったか否かを判定し、位置決め完了幅以下の場合は位置決め完了信号をオンとする。また、位置決め完了幅αは合成移動方向での位置決め完了幅を予め設定しておく。
このように、位置決め完了信号の検出に要する時間及び伝達遅延時間を排除し、サイクルタイムを向上させると共に正確な位置決め完了幅で、精度良く位置決め完了判定を簡潔な処理で行うために、合成移動方向速度でサーボ機構２０３をシミュレーションする推定手段２００を設けて位置決め完了信号の伝達遅延が発生しない構成とし、また、位置決め完了幅を終点から全方向に等距離としてチェックすることにより、合成移動方向で位置決め完了判定する位置決め完了判定手段２１０を設け、目標位置に対して精度良く位置決め完了判定を行える構成としている。
このように、従来の位置決め完了チェック装置は、合成移動方向速度でサーボ機構をシミュレーションして位置決め完了チェックする。
なお、第１従来技術では、位置決め完了検出用途のため、処理の簡略化がはかれるが、各サーボ機構２０３の各々な信号を詳細に観察する場合には図８のようになる。
図８において、２１１は指令制御器モデル、２１２は指令器モデル、２１３は制御器モデル、２１６は電動機および機械モデルである。
指令制御器モデル２１１は指令発生のタイミング等を制御して、各指令器モデル２１２が指令を発生し、各制御器モデルが各駆動力を発生し、各応答を検出し
電動機の動作を制御する。各機械モデルは、各軸ごとに独立している。
各軸の合成方向の位置や速度は、各応答の合成となる。
図７において、２００は推定手段、２０２ａは補間前加減速処理手段、２０２ｂは補間後加減速処理手段、２０３はサーボ機構手段、２０４はモータ（電動機）、２１０は位置決め完了（インポジション）判定手段である。
この構成において、加工の種類や要求精度などによって、補間前加減速処理手段２０２ａか補間後加減速処理手段２０２ｂを選択して使用する。
補間前加減速手段２０２ａは、設定された加速度に基づいて加速度が一定となるように加減速演算を行い、この加減速された速度で補間演算し、各軸の微小セグメントを各軸サーボ制御手段２０３への速度データとして出力する。補間前加減速は接線方向の加速度が一定になるようにモータ（電動機）２０４が制御されるので、原理的には形状誤差は０となる。
前記補間後加減速手段２０２ｂは、指令位置を各軸の微小セグメントに補間後、各軸が独立して加減速を行い、この加減速された速度を各軸サーボ制御手段２０３への速度データとして出力する。補間後加減速手段２０２ｂでの加減速は速度に係わらず時定数が一定となるようにモータ（電動機）２０４が制御されているので、指令速度が大きければ加速度は大きく、指令速度が小さければ加速度は小さくなる。
偏差推定手段２００は、位置指令を入力とし、サーボ制御手段２０３の動作のシミュレーションを行って指令位置とシミュレーション後の位置との偏差を出力する。
位置決め完了（インポジション）判定手段２１０は、速度が一番大きい軸の加減速時定数を合成移動方向速度の時定数として用いることで、位置決め完了チェック幅を合成移動方向の長さとして近似対応させ、位置決め完了検出精度向上、処理の簡略化及び演算時間の短縮を図っている。軸数が増えても１軸分の演算で判別をする。サーボ制御手段２０３のシミュレーションを行って指令位置とシミュレーション後の位置とから位置偏差の推定を行い、推定手段２００から出力される位置偏差量εが予め設定された位置決め完了幅α以下となったか否かを判定し、位置決め完了幅以下の場合は位置決め完了信号をオンとする。また、位置決め完了幅αは合成移動方向での位置決め完了幅を予め設定しておく。
このように、位置決め完了信号の検出に要する時間及び伝達遅延時間を排除し、サイクルタイムを向上させると共に正確な位置決め完了幅で、精度良く位置決め完了判定を簡潔な処理で行うために、合成移動方向速度でサーボ機構２０３をシミュレーションする推定手段２００を設けて位置決め完了信号の伝達遅延が発生しない構成とし、また、位置決め完了幅を終点から全方向に等距離としてチェックすることにより、合成移動方向で位置決め完了判定する位置決め完了判定手段２１０を設け、目標位置に対して精度良く位置決め完了判定を行える構成としている。
このように、従来の位置決め完了チェック装置は、合成移動方向速度でサーボ機構をシミュレーションして位置決め完了チェックする。
なお、第１従来技術では、位置決め完了検出用途のため、処理の簡略化がはかれるが、各サーボ機構２０３の各々な信号を詳細に観察する場合には図８のようになる。
図８において、２１１は指令制御器モデル、２１２は指令器モデル、２１３は制御器モデル、２１６は電動機および機械モデルである。
指令制御器モデル２１１は指令発生のタイミング等を制御して、各指令器モデル２１２が指令を発生し、各制御器モデルが各駆動力を発生し、各応答を検出し
電動機の動作を制御する。各機械モデルは、各軸ごとに独立している。
各軸の合成方向の位置や速度は、各応答の合成となる。
次に、第２従来技術について説明する．
図９は第２従来技術を示す構成図、図１０は第２従来技術を示すブロック図である。第２従来技術は、ステージ装置及び露光装置に係り、さらに詳しくは、液晶ディスプレイパネル、集積回路、薄膜磁気ヘッド等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程で用いられる露光装置及びこの露光装置に好適なステージ装置を示している。
図９において、３０４ａと３０４ｂは駆動機構（リニアモータ）、３０５ａと３０５ｂと３０５ｃは検出手段、３０６は機械、３０７ａと３０７ｂは移動テーブルである。
図１０において、３０２は指令（指令器）、３０３ａと３０３ｂはサーボ機構と駆動機構（電動機）を駆動するアンプ等を含む制御器、３０４ａと３０４ｂは駆動機構（リニアモータ）、３０５ａと３０５ｂと３０５ｃは検出手段、３３３は制御機構である。
移動テーブル３０７ａと移動テーブル３０７ｂとは、投影光学系を保持する本体コラムである機械３０６上に構成され、制御器３０３ｂは、目標位置と検出手段３０５ｂの出力との差である位置偏差が零となるよう移動テーブル３０７ｂの位置・速度制御が行われ、制御器３０３ａは、検出手段３０５ｂの出力と検出手段３０５ａの出力との差である位置偏差が零となるようの追従制御が行われる。
しかしながら、駆動源である駆動機構３０４ｂから離れた移動テーブル３０７ｂのＴ１部分の位置を、検出手段３０５ｂによって計測すると、この移動テーブル３０７ｂと駆動機構３０４ｂの可動子が固定された移動テーブル３０７ｂのＴ２部分との間には、移動テーブル３０７ｂの駆動方向の位置制御とは無関係のＺ・θ駆動機構が存在するため、周波数の低い機械的な固有振動が共振モードとして移動テーブル３０７ｂ位置・速度制御ループ内に含まれる。この場合、例えば、移動テーブル３０７ｂ駆動の際に、Ｚ・θ駆動機構の固有振動が発生すると、この固有振動の影響を受けた移動テーブル３０７ｂの位置情報が位置制御ループ内にフィードバック入力されるため、移動テーブル３０７ｂの位置・速度制御が困難となるので、このような事態の発生を防止する必要がある。このために移動テーブル３０７ｂの位置・速度制御ループの応答帯域を十分に広げることができず、この結果移動テーブル３０７ｂ制御性能を必ずしも十分に高くすることができない問題があった。
この問題を解決して、ステージの制御性能を向上させるため、検出手段３０５ｃを設け、制御機構３３３を図１０のようにして、以下のような動作を実施している。
移動テーブル３０７ｂは、駆動機構３０４ｂの可動部に付随する部分Ｔ２と、物体を保持するＴ１部分とを有し、駆動機構３０４ｂによって駆動される。制御機構３３３では、移動テーブル３０７ｂのＴ１部分の位置を計測する検出手段３０５ｃの計測結果に基づいて駆動機構３０４ｂを介して物体Ｔ１の位置を制御する。このため、Ｔ２とＴ１との間に何らかの原因により機械的な固有振動が生じても移動テーブル３０７ｂの位置を制御する位置制御系内には、機械的な固有振動が共振モードとして含まれないことから、そのステージ制御系の応答帯域を広げることができる。従って、機械的固有振動の影響を回避して移動テーブル３０７ｂの制御性能を向上させる構成としている。
図９は第２従来技術を示す構成図、図１０は第２従来技術を示すブロック図である。第２従来技術は、ステージ装置及び露光装置に係り、さらに詳しくは、液晶ディスプレイパネル、集積回路、薄膜磁気ヘッド等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程で用いられる露光装置及びこの露光装置に好適なステージ装置を示している。
図９において、３０４ａと３０４ｂは駆動機構（リニアモータ）、３０５ａと３０５ｂと３０５ｃは検出手段、３０６は機械、３０７ａと３０７ｂは移動テーブルである。
図１０において、３０２は指令（指令器）、３０３ａと３０３ｂはサーボ機構と駆動機構（電動機）を駆動するアンプ等を含む制御器、３０４ａと３０４ｂは駆動機構（リニアモータ）、３０５ａと３０５ｂと３０５ｃは検出手段、３３３は制御機構である。
移動テーブル３０７ａと移動テーブル３０７ｂとは、投影光学系を保持する本体コラムである機械３０６上に構成され、制御器３０３ｂは、目標位置と検出手段３０５ｂの出力との差である位置偏差が零となるよう移動テーブル３０７ｂの位置・速度制御が行われ、制御器３０３ａは、検出手段３０５ｂの出力と検出手段３０５ａの出力との差である位置偏差が零となるようの追従制御が行われる。
しかしながら、駆動源である駆動機構３０４ｂから離れた移動テーブル３０７ｂのＴ１部分の位置を、検出手段３０５ｂによって計測すると、この移動テーブル３０７ｂと駆動機構３０４ｂの可動子が固定された移動テーブル３０７ｂのＴ２部分との間には、移動テーブル３０７ｂの駆動方向の位置制御とは無関係のＺ・θ駆動機構が存在するため、周波数の低い機械的な固有振動が共振モードとして移動テーブル３０７ｂ位置・速度制御ループ内に含まれる。この場合、例えば、移動テーブル３０７ｂ駆動の際に、Ｚ・θ駆動機構の固有振動が発生すると、この固有振動の影響を受けた移動テーブル３０７ｂの位置情報が位置制御ループ内にフィードバック入力されるため、移動テーブル３０７ｂの位置・速度制御が困難となるので、このような事態の発生を防止する必要がある。このために移動テーブル３０７ｂの位置・速度制御ループの応答帯域を十分に広げることができず、この結果移動テーブル３０７ｂ制御性能を必ずしも十分に高くすることができない問題があった。
この問題を解決して、ステージの制御性能を向上させるため、検出手段３０５ｃを設け、制御機構３３３を図１０のようにして、以下のような動作を実施している。
移動テーブル３０７ｂは、駆動機構３０４ｂの可動部に付随する部分Ｔ２と、物体を保持するＴ１部分とを有し、駆動機構３０４ｂによって駆動される。制御機構３３３では、移動テーブル３０７ｂのＴ１部分の位置を計測する検出手段３０５ｃの計測結果に基づいて駆動機構３０４ｂを介して物体Ｔ１の位置を制御する。このため、Ｔ２とＴ１との間に何らかの原因により機械的な固有振動が生じても移動テーブル３０７ｂの位置を制御する位置制御系内には、機械的な固有振動が共振モードとして含まれないことから、そのステージ制御系の応答帯域を広げることができる。従って、機械的固有振動の影響を回避して移動テーブル３０７ｂの制御性能を向上させる構成としている。
しかしながら、従来技術は、詳細な性能評価を推定する場合には、各軸が独立し軸干渉を考慮しない機械モデルで、電動機制御系のシミュレーションを実施していた。この場合、実機の現象がシミュレータで再現せず、シミュレーション検討結果を活用できないという問題があった。
また、実際のマシンでは、機械系の固有振動数や軸干渉による振動の発生を考慮するには、機械を熟知した高レベルの技術者が現象を分析し、実際のマシンの問題に対する対策を講じながら機械モデルの構成を理解していた というような問題も抱えていた。
また、実際のマシンでは、機械系の固有振動数や軸干渉による振動の発生を考慮するには、機械を熟知した高レベルの技術者が現象を分析し、実際のマシンの問題に対する対策を講じながら機械モデルの構成を理解していた というような問題も抱えていた。
そこで、本発明の第1の目的は、多軸構成の実機の現象を容易に再現できるモーションコントロールシミュレータを提供することにある。また、第２の目的は、作業者が高度な専門知識や経験を持たなくても、マシンの性能を最大限に引き出すサーボ調整を実現することができるモーションコントロールシミュレータの機能を備えた電動機制御系の調整支援装置を提供することにある。
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、時系列信号を演算する演算装置上の電動機制御系のシミュレータにおいて、機械モデルと、動作指令信号を作成する少なくとも１つ設けた指令器モデルと、指令器モデルを制御する指令制御器モデルと、動作指令信号に基づき機械モデルを駆動する少なくとも１つ設けた前記電動機モデルと、その機械モデルの動作量を検出する少なくとも１つ設けた検出手段モデルと、動作指令を受けて前記電動機モデルを駆動する少なくとも１つ設けた制御器モデルと、を備え、前記機械モデルＨは、ｉ軸が稼動時する駆動力信号Ｔｉとｊ軸で検出する動作量Ｒｊが次式の関係をもつよう入出力の違いにより分解した複数の機械モデル要素Ｈｉ、ｊに分解して構成し、
前記制御器モデルは発生する駆動力信号の応答性を変える設定パラメータと、前記検出手段モデルの信号を（−）端子に入力する減算器と、その減算器の信号を受けて働き信号を出力するような、少なくとも１つ設けた閉ループとを備え、前記指令制御器モデルが前記制御器モデルの動作指令信号の作成を制御し、前記制御器モデルが動作指令信号を作成し、動作指令信号を前記制御器モデルに入力し、動作指令信号に基づき前記制御器モデルが駆動力信号を発生し、それぞれの前記動作量Ｒｉを前記機械モデルのそれぞれの要素Ｈｉ、ｊとそれぞれの前記駆動力Ｔｊの積の総和とすることにより、前記動作量Ｒｉを前記検出手段モデルにて検出し、ｉ軸の前記動作量Ｒｉと、ｉ軸の前記動作指令信号の差異を補正するよう前記制御器モデルが設定パラメータに応じて新たな駆動力信号を発生して前記電動機モデルを駆動するという手順で処理することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、時系列信号を演算する演算装置上の電動機制御系のシミュレータにおいて、機械モデルと、動作指令信号を作成する少なくとも１つ設けた指令器モデルと、指令器モデルを制御する指令制御器モデルと、動作指令信号に基づき機械モデルを駆動する少なくとも１つ設けた前記電動機モデルと、その機械モデルの動作量を検出する少なくとも１つ設けた検出手段モデルと、動作指令を受けて前記電動機モデルを駆動する少なくとも１つ設けた制御器モデルと、前記機械モデル上に少なくとも１つ設けた観測点モデルと、を備え、前記機械モデルＨは、ｉ軸が稼動時する駆動力信号Ｔｉとｊ軸で検出する動作量および観測点モデルの動作量Ｒｊが次式の関係をもつよう入出力の違いにより分解した複数の機械モデル要素Ｈｉ、ｊに分解して構成し、
前記制御器モデルは発生する駆動力信号の応答性を変える設定パラメータと、前記検出手段モデルの信号を（−）端子に入力する減算器と、その減算器の信号を受けて働き信号を出力するような、少なくとも１つ設けた閉ループとを備え、前記指令制御器モデルが前記制御器モデルの動作指令信号の作成を制御し、前記制御器モデルが動作指令信号を作成し、動作指令信号を前記制御器モデルに入力し、動作指令信号に基づき前記制御器モデルが駆動力信号を発生し、それぞれの前記動作量Ｒｉは式（２）で与えられるように前記機械モデルのそれぞれの要素Ｈｉ、ｊとそれぞれの前記駆動力Ｔｊの積の総和とし、前記動作量Ｒｉを前記検出手段モデルにて検出し、ｉ軸の前記動作量Ｒｉと、ｉ軸の前記動作指令信号の差異を補正するよう前記制御器モデルが設定パラメータに応じて新たな駆動力信号を発生して前記電動機モデルを駆動し、前記観測点モデルの動作量は、前記制御器モデルに補正されぬまま観察するという手順で処理することを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、時系列信号を演算する演算装置上の電動機制御系のシミュレータにおいて、機械モデルと、動作指令信号を作成する指令器モデルと、指令器モデルを制御する指令制御器モデルと、動作指令信号に基づき機械モデルを駆動する電動機モデルと、その機械モデルの動作量を検出する検出手段モデルと、その電動機モデルの動作量を検出する検出手段モデルと、動作指令を受けて前記電動機モデルを駆動する制御器モデルと、を備え、前記機械モデルは、入出力の違いにより分解した複数の機械モデル要素とを備え、前記制御器モデルは発生する駆動力信号の応答性を変える設定パラメータと、前記検出手段モデルの信号を（−）端子に入力する減算器と、その減算器の信号を受けて働き信号を出力するような、少なくとも１つ設けた閉ループとを備え、前記指令制御器モデルが前記制御器モデルの動作指令信号の作成を制御し、前記制御器モデルが動作指令信号を作成し、動作指令信号を前記制御器モデルに入力し、動作指令信号に基づき前記制御器モデルが駆動力信号Ｔを発生し、前記電動機モデルを駆動することで、前記機械モデル要素ＨＬ，１に反応して検出される前記機械モデルの動作量Ｒａと、前記機械モデル要素ＨＥ，１に反応して検出される前記電動機モデルの動作量Ｒｂを、それぞれ異なる閉ループにフィードバック処理する前記制御器モデルに入力し、前記動作指令信号との差異を補正するよう、前記制御器モデルが前記制御器モデルの設定パラメータに応じて新たな駆動力信号を発生して前記電動機モデルを駆動するという手順で処理することを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記検出手段モデルは前記電動機モデルの位置または速度または加速度、あるいは前記機械モデルの位置または速度または加速度を検出して前記動作量とすることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記検出手段モデルは前記電動機の位置または速度または加速度と、前記機械モデルの位置または速度または加速度を検出して複数の前記動作量とし、制御器モデルは複数の動作信号をフィードバックして処理することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、前記機械モデルは、有限要素法による固有値解析を実施し、その結果に減衰を与え、前記電動機モデルと前記検出器モデルの間の周波数特性を抽出し、前記機械モデルのそれぞれの要素Ｈｉ、ｊとすることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、前記電動機モデルと前記検出器モデルと前記制御器モデルと前記指令制御器モデルおよび前記指令器モデルのデータベースとを備え、前記電動機モデルまたは前記検出器モデルまたは前記制御器モデルを変更した場合を予測することを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、前記機械モデルのデータベースとを備え、前記機械モデルを変更した場合を予測することを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか１項に記載のモーションコントロールシミュレータの機能を有すると共に、前記機械の動作量を動作指令と一致するよう前記制御器の設定パラメータを調整する調整手段を備え、前記制御器は、駆動力信号の応答性を変える設定パラメータと、前記検出手段の信号を（−）端子に入力する減算器と、その減算器の信号を受けて働き信号を出力するような、少なくとも１つ設けた閉ループとを備え、前記調整手段は該モーションコントロールシミュレータの制御器モデルの設定パラメータを前記制御器の設定パラメータとして決定することを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明は、前記検出手段は前記電動機の位置または速度または加速度、あるいは前記機械の位置または速度または加速度を検出して前記動作量とすることを特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明は、前記検出手段は前記電動機の位置または速度または加速度と、前記機械の位置または速度または加速度を検出して複数の前記動作量とし、前記制御器は複数の閉ループを備えることを特徴とするものである。
請求項１２に記載の発明は、調整手段に操作手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項１３に記載の発明は、調整手段に出力手段を有することを特徴とするものである。
請求項１４に記載の発明は、調整手段に記憶装置を有することを特徴とするものである。
本発明の請求項１に記載のモーションコントロールシミュレータによると、多軸型の機械モデルと動作によって軸間で影響し合い応答する現象を厳密にモデル化することができ、機械の特性を考慮したモーション・コントローラーの性能評価をシミュレーションで確認することができる。
本発明の請求項２に記載のモーションコントロールシミュレータによると、多軸型の機械モデルと動作によって軸間で影響し合い応答する現象を厳密にモデル化することができ、さらに、フィードバックする信号以外の機械モデル上の観測点までをモデル化することができ、機械の特性と、機械モデル上の観測点の動作とを考慮して、モーション・コントローラーの性能評価をシミュレーションで確認することができる。
本発明の請求項３に記載のモーションコントロールシミュレータによると、検出器ごとに異なる制御ループを用いる構成について機械の特性を厳密にモデル化することができ、機械の特性を考慮したモーション・コントローラーの性能評価をシミュレーションで確認することができる。
本発明の請求項４に記載のモーションコントロールシミュレータによると、検出手段ごとに異なる制御ループを用いる構成で、電動機モデルの位置または速度または加速度、前記機械モデルの位置または速度または加速度を検出する場合でも、多軸型の機械モデルと動作によって応答するフィードバックする信号を厳密にモデル化することができ、機械の特性を考慮したモーション・コントローラーの性能評価をシミュレーションで確認することができる。
本発明の請求項５に記載のモーションコントロールシミュレータによると、電動機モデルの位置または速度または加速度、前記機械モデルの位置または速度または加速度を検出する場合でも、多軸型の機械モデルと動作によって応答する現象を厳密にモデル化することができ、さらに検出器ごとに異なる制御ループを用いる構成について機械の特性を厳密にモデル化することができ、機械の特性を考慮したモーション・コントローラーの性能評価をシミュレーションで確認することができる。
本発明の請求項６に記載のモーションコントロールシミュレータによると、多軸型に対応する数値化した機械モデルを算出でき、さらに図面段階からも機械モデルを算出できるため、機械の特性を考慮したモーション・コントローラーの性能評価をシミュレーションで確認することができる。
本発明の請求項７に記載のモーションコントロールシミュレータによると、前記電動機モデルと前記検出器モデルと前記制御器モデルと前記指令制御器モデルおよび前記指令器モデルのいずれかを取り替えて比較しながら性能評価をシミュレーションで確認することができる。
本発明の請求項８に記載のモーションコントロールシミュレータによると、機械モデルを過去の事例に取り替えて比較したり、機械モデル要素の一部を取り替えて比較したり、新たに機械モデルを変更した場合の検討を行いながら性能評価をシミュレーションで確認することができる。
本発明の請求項９に記載のモーションコントロールシミュレータの機能を備えた電動機制御系の調整支援装置によると、シミュレータにより多軸マシンの性能を事前に検討し、制御器の制御パラメータを事前に決定することができ、多軸マシンのサーボ調整を簡単に実行することができる。
本発明の請求項１０に記載のモーションコントロールシミュレータの機能を備えた電動機制御系の調整支援装置によると、電動機の位置または速度、前記機械の位置または速度を検出する場合でも、または電動機が回転型であってもリニア型であっても、電動機を電動機モデルにでき、シミュレータにより多軸マシンの性能を事前に検討し、制御器の制御パラメータを事前に決定することができ、多軸マシンのサーボ調整を簡単に実行することができる。
本発明の請求項１１に記載のモーションコントロールシミュレータの機能を備えた電動機制御系の調整支援装置によると、検出器ごとに異なる制御ループを用いる構成で、電動機の位置または速度または加速度、または前記機械の位置または速度または加速度を検出する場合でも、電動機を電動機モデルにでき、多軸型の機械モデルと動作によって応答する現象を厳密にモデル化することができる。また、事前に機械の特性を考慮したモーション・コントローラーの性能評価をシミュレーションで確認できると共に、制御器の制御パラメータを事前に決定することができ、さらに、多軸マシンのサーボ調整を簡単に実行することができる。
本発明の請求項１２に記載のモーションコントロールシミュレータの機能を備えた電動機制御系の調整支援装置によると、多軸マシンをシミュレータにより事前に性能検討し、制御器の制御パラメータを事前に決定する際、設定パラメータや電動機の操作を変更することができ、多様な性能検討により、多軸マシンのサーボ調整を簡単に実行することができる。
本発明の請求項１３に記載のモーションコントロールシミュレータの機能を備えた電動機制御系の調整支援装置によると、多軸マシンをシミュレータにより事前に性能検討し、制御器の制御パラメータを事前に決定する際、シミュレータの結果の出力を観察することができ、多軸マシンのサーボ調整を簡単に実行することができる。
本発明の請求項１４に記載のモーションコントロールシミュレータの機能を備えた電動機制御系の調整支援装置によると、調整結果となる前記制御器の設定パラメータや前記制御器モデルの設定パラメータを記録し、または以前の調整結果として設定パラメータを呼び出して使用し、多様な性能検討により、多軸マシンのサーボ調整を効率的に実行することができる。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
第１の実施例を、図１から図４によって説明する。
まず、モーションコントロールシミュレータが対象とする実機から説明する。図１は、本発明のモーションコントロールシミュレータが対象とする２軸マシンの外観図である。図において、１は指令制御器、２は指令器、３は制御器、４は電動機、５は検出手段、６は機械、７は機械の可動部、８は観測点となっている。また２軸マシンはＸ軸とＹ軸とで構成しであり、Ｘ軸は、電動機４の動作量を検出する検出手段５で電動機４を制御するセミクローズド制御系、Ｙ軸は電動機４の動作量を検出する検出手段５と機械の稼動部７の動作量を検出する検出手段５の両方を備えたフルクローズド制御系となっている。２軸構成と、制御系の違いにより、Ｘ軸には、指令器２ａ、制御器３ａ、電動機４ａ、検出手段５ａを備え、Ｙ軸には、指令器２ｂ、制御器３ｂ、電動機４ｂ、検出手段５ｂと検出手段５ｃを備えている。観測点８の信号は、制御系にフィードバックしないが、実機において挙動を観察するためには何らかの検出手段が必要になる。
まず、モーションコントロールシミュレータが対象とする実機から説明する。図１は、本発明のモーションコントロールシミュレータが対象とする２軸マシンの外観図である。図において、１は指令制御器、２は指令器、３は制御器、４は電動機、５は検出手段、６は機械、７は機械の可動部、８は観測点となっている。また２軸マシンはＸ軸とＹ軸とで構成しであり、Ｘ軸は、電動機４の動作量を検出する検出手段５で電動機４を制御するセミクローズド制御系、Ｙ軸は電動機４の動作量を検出する検出手段５と機械の稼動部７の動作量を検出する検出手段５の両方を備えたフルクローズド制御系となっている。２軸構成と、制御系の違いにより、Ｘ軸には、指令器２ａ、制御器３ａ、電動機４ａ、検出手段５ａを備え、Ｙ軸には、指令器２ｂ、制御器３ｂ、電動機４ｂ、検出手段５ｂと検出手段５ｃを備えている。観測点８の信号は、制御系にフィードバックしないが、実機において挙動を観察するためには何らかの検出手段が必要になる。
次に、実機の動作について説明する。
指令制御器１が指令器２ａと指令器２ｂの動作タイミングを制御し、指令器２ａと指令器２ｂが動作指令信号を発生し、制御器３ａと制御器３ｂに動作指令信号を入力し、制御器３ａと制御器３ｂがそれぞれ駆動力Ｔ１、Ｔ２を発生し、電動機４ａと電動機４ｂを動作させる。
制御器３ａは検出手段５ａが検出した位置と速度の信号Ｒ１がそれぞれの閉ループで動作指令信号のそれぞれの成分と一致するように電動機４ａを制御する。
制御器３ｂは検出手段５ｂと検出手段５ｃの２つの信号を入力し、検出手段５ｂが検出した速度の信号Ｒ２と、検出手段５ｃが検出した位置の信号Ｒ３がそれぞれの閉ループで動作指令信号のそれぞれの成分と一致するように電動機４ｂを制御する。
観測点８は、２軸マシンが最終的な作業を行う位置であり、マシン性能の最終的な評価点である。
電動機４ａ、４ｂや観測点８の挙動は、制御器３ａ、３ｂの設定パラメータによって応答が変化する。観測点８に検出手段が無い場合には、検出手段５ａ、５ｂ、５ｃを観測点８の挙動と近似して評価する。観測点８には何らかの検出手段を設置すれば、作業端の挙動を観察できる。機械６の特性を考慮しながら、制御器３ａ、３ｂの設定パラメータを調整し、２軸マシンに最適な動作をさせる。
指令制御器１が指令器２ａと指令器２ｂの動作タイミングを制御し、指令器２ａと指令器２ｂが動作指令信号を発生し、制御器３ａと制御器３ｂに動作指令信号を入力し、制御器３ａと制御器３ｂがそれぞれ駆動力Ｔ１、Ｔ２を発生し、電動機４ａと電動機４ｂを動作させる。
制御器３ａは検出手段５ａが検出した位置と速度の信号Ｒ１がそれぞれの閉ループで動作指令信号のそれぞれの成分と一致するように電動機４ａを制御する。
制御器３ｂは検出手段５ｂと検出手段５ｃの２つの信号を入力し、検出手段５ｂが検出した速度の信号Ｒ２と、検出手段５ｃが検出した位置の信号Ｒ３がそれぞれの閉ループで動作指令信号のそれぞれの成分と一致するように電動機４ｂを制御する。
観測点８は、２軸マシンが最終的な作業を行う位置であり、マシン性能の最終的な評価点である。
電動機４ａ、４ｂや観測点８の挙動は、制御器３ａ、３ｂの設定パラメータによって応答が変化する。観測点８に検出手段が無い場合には、検出手段５ａ、５ｂ、５ｃを観測点８の挙動と近似して評価する。観測点８には何らかの検出手段を設置すれば、作業端の挙動を観察できる。機械６の特性を考慮しながら、制御器３ａ、３ｂの設定パラメータを調整し、２軸マシンに最適な動作をさせる。
次に、図１に示した実機のモーションコントロールシミュレータについて説明する。
図２は、本発明のモーションコントロールシミュレータの構成図である。
図において、１０１は指令制御器モデル、１０２は指令器モデル、１０３は制御器モデル、１０４は電動機モデル、１０５は検出手段モデル、１０６は機械モデル、１０８は観測点となっている。
Ｘ軸は、電動機モデル１０４の動作量を検出する検出手段モデル１０５で電動機モデルを制御するセミクローズド制御系、Ｙ軸は電動機モデル１０４の動作量を検出する検出手段モデル１０５と機械モデルの可動部の動作量を検出する検出手段モデル１０５の両方を備えたフルクローズド制御系となっている。２軸構成と、制御系の違いにより、Ｘ軸には、指令器モデル１０２ａ、制御器モデル１０３ａ、電動機モデル１０４ａ、検出手段モデル１０５ａを備え、Ｙ軸には、指令器モデル１０２ｂ、制御器モデル１０３ｂ、電動機モデル１０４ｂ、検出手段モデル１０５ｂと検出手段１０５ｃとＸ軸方向の観測点モデル１０８ａとＹ軸方向の観測点モデル１０８ｂを備え、また、制御器モデル１０３ａには、位置制御器モデル１３１ａと速度制御器モデル１３２ａを、制御器モデル１０３ｂには位置制御器モデル１３１ｂと速度制御器モデル１３２ｂを備えている。
機械モデル１０６は、電動機モデル１０４と検出手段モデル１０５の数と位置を考慮して、多入力多出力とし、各要素モデルＨｉ、ｊから構成する。
２軸マシンの機械モデル１０６では、Ｘ軸の制御器モデル１０３ａが電動機モデル１０４ａを通して機械モデル１０６に駆動力Ｔ１を与えると、機械の特性により、Ｘ軸の検出手段モデル１０５ａだけでなく、Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｂと検出手段モデル１０５ｃにも応答を返す。また、同様にＹ軸の制御器モデル１０３ｂが電動機モデル１０４ｂを通して機械モデル１０６に駆動力Ｔ２を与えると、機械の特性により、Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｂと検出手段モデル１０５ｃだけでなく、Ｘ軸の検出手段モデル１０５ａにも応答を返す。
機械モデル１０６の要素モデルＨｉ、ｊに、ある駆動力Ｔｉを与えた時の、応答Ｒｊは式（３）のように
Ｒｊ＝Ｈｉ，ｊ・Ｔｉ 式（３）
となるので、機械モデル要素ＨＥＸ，Ｘ、ＨＥＹ，Ｘ、ＨＬＹ，Ｘ、ＨＥＸ，Ｙ、ＨＥＹ，Ｙ、ＨＬＹ，Ｙを利用して、
Ｘ軸の駆動力Ｔ１が与えられ、Ｘ軸の検出手段モデル１０５ａで応答する関係は、
ＲＥｘ，１＝ＨＥＸ，Ｘ・Ｔ１ 式（３．１） になり、
Ｘ軸の駆動力Ｔ１が与えられ、Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｂで応答する関係は、
ＲＥＹ，１＝ＨＥＹ，Ｘ・Ｔ１ 式（３．２） になり、
Ｘ軸の駆動力Ｔ１が与えられ、Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｃで応答する関係は、
ＲＬＹ，１＝ＨＬＹ，Ｘ・Ｔ１ 式（３．３） になり、
Ｙ軸の駆動力Ｔ２が与えられ、Ｘ軸の検出手段モデル１０５ａで応答する関係は、
ＲＥｘ，２＝ＨＥＸ，Ｙ・Ｔ２ 式（３．４） になり、
Ｙ軸の駆動力Ｔ２が与えられ、Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｂで応答する関係は、
ＲＥＹ，２＝ＨＥＹ，Ｙ・Ｔ２ 式（３．５） になり、
Ｙ軸の駆動力Ｔ２が与えられ、Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｃで応答する関係は、
ＲＬＹ，２＝ＨＬＹ，Ｙ・Ｔ２ 式（３．６） になる。
なお、Ｘ軸方向の観測点モデル１０８ａの信号とＹ軸方向の観測点モデル１０８ｂは検出手段モデル部と同様に信号を観察するため、つまり信号を検出するため、
Ｘ軸の駆動力Ｔ１が与えられ、Ｘ軸方向の観測点モデル１０８ａで応答する関係は、機械モデル要素 ＨＶＸ，１、ＨＶＹ，Ｙ、ＨＶＸ，２、ＨＶＹ，Ｙを利用して、
ＲＶＸ，１＝ＨＶＸ，１・Ｔ１ 式（３．７） になり
Ｘ軸の駆動力Ｔ１が与えられ、Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｂで応答する関係は、
ＲＶＹ，１＝ＨＶＹ，Ｙ・Ｔ１ 式（３．８） になり、
Ｙ軸の駆動力Ｔ２が与えられ、Ｘ軸方向の観測点モデル１０８ａで応答する関係は、
ＲＶＸ，２＝ＨＶＸ，２・Ｔ１ 式（３．９） になり、
Ｙ軸の駆動力Ｔ２が与えられ、Ｙ軸の観測点モデル１０８ｂで応答する関係は、
ＲＶＹ，２＝ＨＶＹ，Ｙ・Ｔ２ 式（３．１０） になる。
これらを検出手段モデルあるいは観測点モデルごとに集めると、該検出手段モデルが検出する信号あるいは該観測点モデルが観察する信号は以下の式（４）のようになる。
Ｘ軸の検出手段モデル１０５ａが検出する信号Ｒ１は
Ｒ１＝ＲＥｘ，１＋ＲＥｘ，２ 式（４．１） となり、
Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｂが検出する信号Ｒ２は
Ｒ２＝ＲＥＹ，１＋ＲＥＹ，２ 式（４．２） となり、
Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｃが検出する信号Ｒ３は
Ｒ３＝ＲＬＹ，１＋ＲＬＹ，２ 式（４．３） となり、
Ｘ軸方向の観測点モデル１０８ａが観察する信号Ｒ４は
Ｒ４＝ＲＶＸ，１＋ＲＶＸ，２ 式（４．４） となり、
Ｙ軸方向の観測点モデル１０８ｂが観察する信号Ｒ５ は
Ｒ５＝ＲＶＹ，１ ＋ＲＶＹ，２ 式（４．５） となる。
なお、機械モデル１０６には、電動機モデル１０４の可動子を機械に含めて構成するよう、モデル化する。
つまり、式（４）は電動機モデル１０４を含む機械モデル１０６の要素モデルＨと、駆動力Ｔと検出手段モデル１０５および観測点モデルの信号Ｔの関係を示している。
図２は、本発明のモーションコントロールシミュレータの構成図である。
図において、１０１は指令制御器モデル、１０２は指令器モデル、１０３は制御器モデル、１０４は電動機モデル、１０５は検出手段モデル、１０６は機械モデル、１０８は観測点となっている。
Ｘ軸は、電動機モデル１０４の動作量を検出する検出手段モデル１０５で電動機モデルを制御するセミクローズド制御系、Ｙ軸は電動機モデル１０４の動作量を検出する検出手段モデル１０５と機械モデルの可動部の動作量を検出する検出手段モデル１０５の両方を備えたフルクローズド制御系となっている。２軸構成と、制御系の違いにより、Ｘ軸には、指令器モデル１０２ａ、制御器モデル１０３ａ、電動機モデル１０４ａ、検出手段モデル１０５ａを備え、Ｙ軸には、指令器モデル１０２ｂ、制御器モデル１０３ｂ、電動機モデル１０４ｂ、検出手段モデル１０５ｂと検出手段１０５ｃとＸ軸方向の観測点モデル１０８ａとＹ軸方向の観測点モデル１０８ｂを備え、また、制御器モデル１０３ａには、位置制御器モデル１３１ａと速度制御器モデル１３２ａを、制御器モデル１０３ｂには位置制御器モデル１３１ｂと速度制御器モデル１３２ｂを備えている。
機械モデル１０６は、電動機モデル１０４と検出手段モデル１０５の数と位置を考慮して、多入力多出力とし、各要素モデルＨｉ、ｊから構成する。
２軸マシンの機械モデル１０６では、Ｘ軸の制御器モデル１０３ａが電動機モデル１０４ａを通して機械モデル１０６に駆動力Ｔ１を与えると、機械の特性により、Ｘ軸の検出手段モデル１０５ａだけでなく、Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｂと検出手段モデル１０５ｃにも応答を返す。また、同様にＹ軸の制御器モデル１０３ｂが電動機モデル１０４ｂを通して機械モデル１０６に駆動力Ｔ２を与えると、機械の特性により、Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｂと検出手段モデル１０５ｃだけでなく、Ｘ軸の検出手段モデル１０５ａにも応答を返す。
機械モデル１０６の要素モデルＨｉ、ｊに、ある駆動力Ｔｉを与えた時の、応答Ｒｊは式（３）のように
Ｒｊ＝Ｈｉ，ｊ・Ｔｉ 式（３）
となるので、機械モデル要素ＨＥＸ，Ｘ、ＨＥＹ，Ｘ、ＨＬＹ，Ｘ、ＨＥＸ，Ｙ、ＨＥＹ，Ｙ、ＨＬＹ，Ｙを利用して、
Ｘ軸の駆動力Ｔ１が与えられ、Ｘ軸の検出手段モデル１０５ａで応答する関係は、
ＲＥｘ，１＝ＨＥＸ，Ｘ・Ｔ１ 式（３．１） になり、
Ｘ軸の駆動力Ｔ１が与えられ、Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｂで応答する関係は、
ＲＥＹ，１＝ＨＥＹ，Ｘ・Ｔ１ 式（３．２） になり、
Ｘ軸の駆動力Ｔ１が与えられ、Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｃで応答する関係は、
ＲＬＹ，１＝ＨＬＹ，Ｘ・Ｔ１ 式（３．３） になり、
Ｙ軸の駆動力Ｔ２が与えられ、Ｘ軸の検出手段モデル１０５ａで応答する関係は、
ＲＥｘ，２＝ＨＥＸ，Ｙ・Ｔ２ 式（３．４） になり、
Ｙ軸の駆動力Ｔ２が与えられ、Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｂで応答する関係は、
ＲＥＹ，２＝ＨＥＹ，Ｙ・Ｔ２ 式（３．５） になり、
Ｙ軸の駆動力Ｔ２が与えられ、Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｃで応答する関係は、
ＲＬＹ，２＝ＨＬＹ，Ｙ・Ｔ２ 式（３．６） になる。
なお、Ｘ軸方向の観測点モデル１０８ａの信号とＹ軸方向の観測点モデル１０８ｂは検出手段モデル部と同様に信号を観察するため、つまり信号を検出するため、
Ｘ軸の駆動力Ｔ１が与えられ、Ｘ軸方向の観測点モデル１０８ａで応答する関係は、機械モデル要素 ＨＶＸ，１、ＨＶＹ，Ｙ、ＨＶＸ，２、ＨＶＹ，Ｙを利用して、
ＲＶＸ，１＝ＨＶＸ，１・Ｔ１ 式（３．７） になり
Ｘ軸の駆動力Ｔ１が与えられ、Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｂで応答する関係は、
ＲＶＹ，１＝ＨＶＹ，Ｙ・Ｔ１ 式（３．８） になり、
Ｙ軸の駆動力Ｔ２が与えられ、Ｘ軸方向の観測点モデル１０８ａで応答する関係は、
ＲＶＸ，２＝ＨＶＸ，２・Ｔ１ 式（３．９） になり、
Ｙ軸の駆動力Ｔ２が与えられ、Ｙ軸の観測点モデル１０８ｂで応答する関係は、
ＲＶＹ，２＝ＨＶＹ，Ｙ・Ｔ２ 式（３．１０） になる。
これらを検出手段モデルあるいは観測点モデルごとに集めると、該検出手段モデルが検出する信号あるいは該観測点モデルが観察する信号は以下の式（４）のようになる。
Ｘ軸の検出手段モデル１０５ａが検出する信号Ｒ１は
Ｒ１＝ＲＥｘ，１＋ＲＥｘ，２ 式（４．１） となり、
Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｂが検出する信号Ｒ２は
Ｒ２＝ＲＥＹ，１＋ＲＥＹ，２ 式（４．２） となり、
Ｙ軸の検出手段モデル１０５ｃが検出する信号Ｒ３は
Ｒ３＝ＲＬＹ，１＋ＲＬＹ，２ 式（４．３） となり、
Ｘ軸方向の観測点モデル１０８ａが観察する信号Ｒ４は
Ｒ４＝ＲＶＸ，１＋ＲＶＸ，２ 式（４．４） となり、
Ｙ軸方向の観測点モデル１０８ｂが観察する信号Ｒ５ は
Ｒ５＝ＲＶＹ，１ ＋ＲＶＹ，２ 式（４．５） となる。
なお、機械モデル１０６には、電動機モデル１０４の可動子を機械に含めて構成するよう、モデル化する。
つまり、式（４）は電動機モデル１０４を含む機械モデル１０６の要素モデルＨと、駆動力Ｔと検出手段モデル１０５および観測点モデルの信号Ｔの関係を示している。
機械モデル１０６の各要素Ｈｉ、ｊへの分解方法は以上のとおりである。
また、各要素Ｈｉ、ｊは、機械６の機械モデル１０６をコンピュータ上に持ち、有限要素法にて固有値解析を行い、いくつかの固有振動数と固有振動数に対応する振動モードを得た後、各固有振動数に対応する減衰を入力し、力の作用点と、応答点とを選択し、伝達関数を得て、これを機械モデル１０６の各要素Ｈｉ、ｊにすることができる。
また、各要素Ｈｉ、ｊは、機械６の機械モデル１０６をコンピュータ上に持ち、有限要素法にて固有値解析を行い、いくつかの固有振動数と固有振動数に対応する振動モードを得た後、各固有振動数に対応する減衰を入力し、力の作用点と、応答点とを選択し、伝達関数を得て、これを機械モデル１０６の各要素Ｈｉ、ｊにすることができる。
図示しやすいようリニアモータを例として、図３に機械モデル数値化の説明図を示す。図は、有限要素法が利用可能なコンピュータ上にある機械モデルのモータ可動子とリニアスケールとリニアエンコーダの部分のみを２軸分示したものである。図において１４１ａ、１４２ｂはリニアモータ可動子モデル、１５１ａ、１５１ｂはリニアエンコーダ・検出手段モデル、１５２ａ、１５２ｂはリニアスケールモデルである。Ｘ軸のリニアモータ可動子モデル１４１ａに発生する駆動力Ｔ１により、検出手段モデル１５１ａと１５１ｂに応答を与える機械特性は機械モデル要素ＨＲ１，Ｔ１とＨＲ２，Ｔ１であり、Ｙ軸のリニアモータ可動子モデル１４１ｂに発生する駆動力Ｔ２により、検出手段モデル１５１ａと１５１ｂに応答を与える機械特性は要素ＨＲ１，Ｔ２とＨＲ２，Ｔ２である。このことは、図１および図２の構成においても置き換えることが可能であり、機械モデル１０６の全ての要素ＨＥＸ，Ｘ、ＨＥＸ，Ｙ、ＨＥＹ，Ｘ、ＨＥＹ，Ｙ、ＨＬＹ，Ｘ、ＨＬＹ，Ｙ、ＨＶＸ，Ｘ、ＨＶＸ，Ｙ、ＨＶＹ，Ｘ、ＨＶＹ，Ｙを有限要素法により数値化できる。
以上のように、指令制御器モデル１０１と、指令器モデル１０２ａ、１０２ｂと、制御器モデル１０３ａ、１０３ｂと、電動機モデル１０４ａ、１０４ｂと、検出手段モデル１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃと、機械モデル１０６とその要素ＨＥＸ，Ｘ、ＨＥＸ，Ｙ、ＨＥＹ，Ｘ、ＨＥＹ，Ｙ、ＨＬＹ，Ｘ、ＨＬＹ，Ｙ、ＨＶＸ，Ｘ、ＨＶＸ，Ｙ、ＨＶＹ，Ｘ、ＨＶＹ，Ｙは図１に示した指令制御器１と、指令器２ａ、２ｂと、制御器３ａ、３ｂと、電動機４ａ、４ｂと、検出手段５ａ、５ｂ、５ｃと、機械６という実機と同じ性能や特性から構成されている。
また、モーションコントロールシミュレータは、プログラムとして作用するので、各モデルを入れ替えて利用できる。
以上のように、指令制御器モデル１０１と、指令器モデル１０２ａ、１０２ｂと、制御器モデル１０３ａ、１０３ｂと、電動機モデル１０４ａ、１０４ｂと、検出手段モデル１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃと、機械モデル１０６とその要素ＨＥＸ，Ｘ、ＨＥＸ，Ｙ、ＨＥＹ，Ｘ、ＨＥＹ，Ｙ、ＨＬＹ，Ｘ、ＨＬＹ，Ｙ、ＨＶＸ，Ｘ、ＨＶＸ，Ｙ、ＨＶＹ，Ｘ、ＨＶＹ，Ｙは図１に示した指令制御器１と、指令器２ａ、２ｂと、制御器３ａ、３ｂと、電動機４ａ、４ｂと、検出手段５ａ、５ｂ、５ｃと、機械６という実機と同じ性能や特性から構成されている。
また、モーションコントロールシミュレータは、プログラムとして作用するので、各モデルを入れ替えて利用できる。
図４はモーションコントロールシミュレータに各種データベースを備えた構成図である。図において１００はモーションコントロールシミュレータ、１０１は指令制御器モデルおよび指令器モデル・データベース、１１３は制御器モデル・データベース、１１４は電動機モデル・データベース、１１５は検出手段モデル・データベース、１１６は、機械モデル・データベース、である。
モーションコントロールシミュレータ１００は図２に例示しているモーションコントロールシミュレータである。
機械モデル・データベース１１６は、過去にモーションコントロールシミュレータで用いた機械モデルの例や開発・設計中の機械などのモデルおよびそれらの要素モデルＨｉ、ｊが収められている。
指令制御器モデルおよび指令器モデル・データベース１１１は、実際に市販されているかもしくは開発・設計中の上位コントローラ、指令器、プログラマブルコントローラなどのモデルが収められている。
制御器モデル・データベース１１３は実際に市販されているかもしくは開発・設計中のサーボ・ドライブ装置などのモデルが収められている。
電動機モデル・データベース１１４は実際に市販されているかもしくは開発・設計中の電動機などのモデルが収められている。
検出手段モデル・データベース１１５は実際に市販されているかもしくは開発・設計中の検出手段、センサー機器などのモデルが収められている。
つまり、図２と図４に示したモーションコントロールシミュレータは図１に示す２軸マシンを対象に、ＸＹの２次元構成となっており、実機の２軸マシンに準じて動作する。
モーションコントロールシミュレータ１００は図２に例示しているモーションコントロールシミュレータである。
機械モデル・データベース１１６は、過去にモーションコントロールシミュレータで用いた機械モデルの例や開発・設計中の機械などのモデルおよびそれらの要素モデルＨｉ、ｊが収められている。
指令制御器モデルおよび指令器モデル・データベース１１１は、実際に市販されているかもしくは開発・設計中の上位コントローラ、指令器、プログラマブルコントローラなどのモデルが収められている。
制御器モデル・データベース１１３は実際に市販されているかもしくは開発・設計中のサーボ・ドライブ装置などのモデルが収められている。
電動機モデル・データベース１１４は実際に市販されているかもしくは開発・設計中の電動機などのモデルが収められている。
検出手段モデル・データベース１１５は実際に市販されているかもしくは開発・設計中の検出手段、センサー機器などのモデルが収められている。
つまり、図２と図４に示したモーションコントロールシミュレータは図１に示す２軸マシンを対象に、ＸＹの２次元構成となっており、実機の２軸マシンに準じて動作する。
モーションコントロールシミュレータの動作は、以下のようになる。
指令制御器モデル１０１が指令器モデル１０２ａと指令器モデル１０２ｂの動作タイミングを制御し、指令器モデル１０２ａと指令器モデル１０２ｂが動作指令信号を発生し、制御器モデル１０３ａと制御器モデル１０３ｂに動作指令信号を入力し、制御器モデル１０３ａと制御器モデル１０３ｂがそれぞれ駆動力Ｔ１、Ｔ２を発生し、電動機モデル１０４ａと電動機モデル１０４ｂを動作させる。
制御器モデル１０３ａは検出手段モデル１０５ａが検出した位置と速度の信号Ｒ１がそれぞれの閉ループで動作指令信号のそれぞれの成分と一致するように電動機モデル１０４ａを制御する。
制御器モデル１０３ｂは検出手段モデル１０５ｂと検出手段モデル１０５ｃの２つの信号を入力し、検出手段モデル１０５ｂが検出した速度の信号Ｒ２と、検出手段モデル１０５ｃが検出した位置の信号Ｒ３がそれぞれの閉ループで動作指令信号のそれぞれの成分と一致するように電動機モデル１０４ｂを制御する。
観測点モデル１０８は、２軸マシンのモデルが最終的な作業を行う位置であり、マシン性能の最終的な評価点である。ＸＹ構成のため、Ｘ軸とＹ軸方向にそれぞれ観測点モデル１０８ａと１０８ｂに分けて評価する。
電動機モデル１０４ａ、１０４ｂや観測点モデル１０８ａ、１０８ｂの挙動は、制御器モデル１０３ａ、１０３ｂの設定パラメータによって応答が変化する。検出手段モデル１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを観測点モデル１０８の挙動と近似して評価する場合もある。モーションコントロールシミュレータでは、観測点モデル１０８ａ、１０８ｂに関連する機械モデル１０６あるいは機械モデル要素ＨＶＸ，Ｘ、ＨＶＸ，Ｘ、ＨＶＹ，Ｘ、ＨＶＹ，Ｘがあれば良い。
モーションコントロールシミュレータは、各モデルを構成したあと、制御器モデル１０３ａ、１０３ｂの設定パラメータを調整し、２軸マシンに最適な動作をさせる。
このように各信号を演算し、動作をシミュレーションするので、マシン性能を事前検討できる。また、現状の構成で、マシン性能を事前検討するだけではなく、図４のように機械モデル・データベース１１６や、指令制御器モデルおよび指令器モデル・データベース１１１や制御器モデル・データベース１１３や電動機モデル・データベース１１４や検出手段モデル・データベース１１５から、指令制御器モデル１０１や指令器モデル１０２や制御器モデル１０３や電動機モデル１０４や検出手段モデル１０５や機械モデル１０６を呼び出し、各モデルを変更した場合に、マシン性能がどうのように変わるか事前検討できる。さらに、新たに使用した各モデルは対応するデータベースに登録して再利用できる。
指令制御器モデル１０１が指令器モデル１０２ａと指令器モデル１０２ｂの動作タイミングを制御し、指令器モデル１０２ａと指令器モデル１０２ｂが動作指令信号を発生し、制御器モデル１０３ａと制御器モデル１０３ｂに動作指令信号を入力し、制御器モデル１０３ａと制御器モデル１０３ｂがそれぞれ駆動力Ｔ１、Ｔ２を発生し、電動機モデル１０４ａと電動機モデル１０４ｂを動作させる。
制御器モデル１０３ａは検出手段モデル１０５ａが検出した位置と速度の信号Ｒ１がそれぞれの閉ループで動作指令信号のそれぞれの成分と一致するように電動機モデル１０４ａを制御する。
制御器モデル１０３ｂは検出手段モデル１０５ｂと検出手段モデル１０５ｃの２つの信号を入力し、検出手段モデル１０５ｂが検出した速度の信号Ｒ２と、検出手段モデル１０５ｃが検出した位置の信号Ｒ３がそれぞれの閉ループで動作指令信号のそれぞれの成分と一致するように電動機モデル１０４ｂを制御する。
観測点モデル１０８は、２軸マシンのモデルが最終的な作業を行う位置であり、マシン性能の最終的な評価点である。ＸＹ構成のため、Ｘ軸とＹ軸方向にそれぞれ観測点モデル１０８ａと１０８ｂに分けて評価する。
電動機モデル１０４ａ、１０４ｂや観測点モデル１０８ａ、１０８ｂの挙動は、制御器モデル１０３ａ、１０３ｂの設定パラメータによって応答が変化する。検出手段モデル１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを観測点モデル１０８の挙動と近似して評価する場合もある。モーションコントロールシミュレータでは、観測点モデル１０８ａ、１０８ｂに関連する機械モデル１０６あるいは機械モデル要素ＨＶＸ，Ｘ、ＨＶＸ，Ｘ、ＨＶＹ，Ｘ、ＨＶＹ，Ｘがあれば良い。
モーションコントロールシミュレータは、各モデルを構成したあと、制御器モデル１０３ａ、１０３ｂの設定パラメータを調整し、２軸マシンに最適な動作をさせる。
このように各信号を演算し、動作をシミュレーションするので、マシン性能を事前検討できる。また、現状の構成で、マシン性能を事前検討するだけではなく、図４のように機械モデル・データベース１１６や、指令制御器モデルおよび指令器モデル・データベース１１１や制御器モデル・データベース１１３や電動機モデル・データベース１１４や検出手段モデル・データベース１１５から、指令制御器モデル１０１や指令器モデル１０２や制御器モデル１０３や電動機モデル１０４や検出手段モデル１０５や機械モデル１０６を呼び出し、各モデルを変更した場合に、マシン性能がどうのように変わるか事前検討できる。さらに、新たに使用した各モデルは対応するデータベースに登録して再利用できる。
なお、本実施例では、機械モデル１０６の各要素の数値化を有限要素法と用いて実施したが、電動機が駆動する点と応答の検出手段が作用する点の間の伝達関数Ｈｉ、ｊを実機にて計測し、公知の式（５）のように数値化して利用してもよい。
また、他の方法で数値化しても良い。
第２の実施例を図５から図６に基づいて説明する。
図５は本発明の第２の実施例を示す電動機制御系の調整支援装置の構成図である。
第１の実施例の図１とは、調整手段が付加されている点が異なる。図において、９は調整手段、２１は出力手段、２２は操作手段、２３は記憶装置となっている。調整手段９では第１の実施例で示したモーションコントロールシミュレータ１００が機能し、出力手段２１、操作手段２２、記憶装置２３が付属している。
このように、調整手段９でモーションコントロールシミュレータ１００が機能するので、制御器モデル３０の設定パラメータを調整できる。
図６は本発明の第２の実施例を示すプログラム画面である。図６のように、
調整手段９には、出力手段２１、操作手段２２、記憶装置２３が付属しているので、途中経過や結果をグラフ表示したり、各設定を変える操作を実施したり、設定パラメータを記録することができる。
調整手段９で、２軸マシンの性能を調整装置が推定することができるため、制御器モデル３に調整結果として設定パラメータを渡して、制御器モデル３を調整できるので、実際の２軸マシンの最適な性能を容易に引き出すことができる。
図５は本発明の第２の実施例を示す電動機制御系の調整支援装置の構成図である。
第１の実施例の図１とは、調整手段が付加されている点が異なる。図において、９は調整手段、２１は出力手段、２２は操作手段、２３は記憶装置となっている。調整手段９では第１の実施例で示したモーションコントロールシミュレータ１００が機能し、出力手段２１、操作手段２２、記憶装置２３が付属している。
このように、調整手段９でモーションコントロールシミュレータ１００が機能するので、制御器モデル３０の設定パラメータを調整できる。
図６は本発明の第２の実施例を示すプログラム画面である。図６のように、
調整手段９には、出力手段２１、操作手段２２、記憶装置２３が付属しているので、途中経過や結果をグラフ表示したり、各設定を変える操作を実施したり、設定パラメータを記録することができる。
調整手段９で、２軸マシンの性能を調整装置が推定することができるため、制御器モデル３に調整結果として設定パラメータを渡して、制御器モデル３を調整できるので、実際の２軸マシンの最適な性能を容易に引き出すことができる。
本発明に係るモーションコントロールシミュレータおよび電動機制御系の調整支援装置は、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機械系と電動機制御系の装置という用途にも適用できる。
１ 指令制御器
２ 指令器
２ａ Ｘ軸の指令器
２ｂ Ｙ軸の指令器
３ 制御器
３ａ Ｘ軸の制御器
３ｂ Ｙ軸の制御器
４ 電動機
４ａ Ｘ軸の電動機
４ｂ Ｙ軸の電動機
５ 検出手段
５ａ Ｘ軸の電動機の検出手段
５ｂ Ｙ軸の電動機の検出手段
５ｃ Ｙ軸の機械動作量の検出手段
６ 機械
７ 機械の可動部
８ 観測点
９ 調整手段
２１ 出力手段
２２ 操作手段
２３ 記憶装置
１００ モーションコントロールシミュレータ
１０１ 指令制御器モデル
１０２ 指令器モデル
１０２ａ Ｘ軸の指令器モデル
１０２ｂ Ｙ軸の指令器モデル
１０３ 制御器モデル
１０３ａ Ｘ軸の制御器モデル
１０３ｂ Ｙ軸の制御器モデル
１３１ａ Ｘ軸の位置制御器モデル
１３２ａ Ｘ軸の速度制御器モデル
１３１ｂ Ｙ軸の位置制御器モデル
１３２ｂ Ｙ軸の速度制御器モデル
１０４ 電動機モデル
１０４ａ Ｘ軸の電動機モデル
１０４ｂ Ｙ軸の電動機モデル
１０５ 検出手段モデル
１０５ａ Ｘ軸の電動機の検出手段モデル、
１０５ｂ Ｙ軸の電動機の検出手段モデル、
１０５ｃ Ｙ軸の機械動作量の検出手段
１０６ 機械モデル
１０７ 機械の可動部モデル
１０８ 観測点モデル
１１１ 指令制御器モデルおよび指令器モデル・データベース
１１３ 制御器モデル・データベース
１１４ 電動機モデル・データベース
１１５ 検出手段モデル・データベース
１１６ 機械モデル・データベース
１４１ａ Ｘ軸のリニアモータ可動子モデル、
１４１ｂ Ｙ軸のリニアモータ可動子モデル
１５１ａ Ｘ軸のリニアエンコーダ・検出手段モデル
１５１ｂ Ｙ軸のリニアエンコーダ・検出手段モデル
１５２ａ Ｘ軸のリニアスケールモデル
１５２ｂ Ｙ軸のリニアスケールモデル
２ 指令器
２ａ Ｘ軸の指令器
２ｂ Ｙ軸の指令器
３ 制御器
３ａ Ｘ軸の制御器
３ｂ Ｙ軸の制御器
４ 電動機
４ａ Ｘ軸の電動機
４ｂ Ｙ軸の電動機
５ 検出手段
５ａ Ｘ軸の電動機の検出手段
５ｂ Ｙ軸の電動機の検出手段
５ｃ Ｙ軸の機械動作量の検出手段
６ 機械
７ 機械の可動部
８ 観測点
９ 調整手段
２１ 出力手段
２２ 操作手段
２３ 記憶装置
１００ モーションコントロールシミュレータ
１０１ 指令制御器モデル
１０２ 指令器モデル
１０２ａ Ｘ軸の指令器モデル
１０２ｂ Ｙ軸の指令器モデル
１０３ 制御器モデル
１０３ａ Ｘ軸の制御器モデル
１０３ｂ Ｙ軸の制御器モデル
１３１ａ Ｘ軸の位置制御器モデル
１３２ａ Ｘ軸の速度制御器モデル
１３１ｂ Ｙ軸の位置制御器モデル
１３２ｂ Ｙ軸の速度制御器モデル
１０４ 電動機モデル
１０４ａ Ｘ軸の電動機モデル
１０４ｂ Ｙ軸の電動機モデル
１０５ 検出手段モデル
１０５ａ Ｘ軸の電動機の検出手段モデル、
１０５ｂ Ｙ軸の電動機の検出手段モデル、
１０５ｃ Ｙ軸の機械動作量の検出手段
１０６ 機械モデル
１０７ 機械の可動部モデル
１０８ 観測点モデル
１１１ 指令制御器モデルおよび指令器モデル・データベース
１１３ 制御器モデル・データベース
１１４ 電動機モデル・データベース
１１５ 検出手段モデル・データベース
１１６ 機械モデル・データベース
１４１ａ Ｘ軸のリニアモータ可動子モデル、
１４１ｂ Ｙ軸のリニアモータ可動子モデル
１５１ａ Ｘ軸のリニアエンコーダ・検出手段モデル
１５１ｂ Ｙ軸のリニアエンコーダ・検出手段モデル
１５２ａ Ｘ軸のリニアスケールモデル
１５２ｂ Ｙ軸のリニアスケールモデル
Claims (14)
- 時系列信号を演算する演算装置上の電動機制御系のシミュレータにおいて、
機械モデルと、
動作指令信号を作成する少なくとも１つ設けた指令器モデルと、
指令器モデルを制御する指令制御器モデルと、
動作指令信号に基づき機械モデルを駆動する少なくとも１つ設けた前記電動機モデルと、
その機械モデルの動作量を検出する少なくとも１つ設けた検出手段モデルと、
動作指令を受けて前記電動機モデルを駆動する少なくとも１つ設けた制御器モデルと、を備え、
前記機械モデルＨは、ｉ軸が稼動時する駆動力信号Ｔｉとｊ軸で検出する動作量Ｒｊが次式の関係をもつように入出力の違いにより分解した複数の機械モデル要素Ｈｉ、ｊに分解して構成してあり、
前記制御器モデルは発生する駆動力信号の応答性を変える設定パラメータと、前記検出手段モデルの信号を（−）端子に入力する減算器と、その減算器の信号を受けて働き信号を出力するような、少なくとも１つ設けた閉ループとを備え、
前記指令制御器モデルが前記制御器モデルの動作指令信号の作成を制御し、前記制御器モデルが動作指令信号を作成し、動作指令信号を前記制御器モデルに入力し、動作指令信号に基づき前記制御器モデルが駆動力信号を発生し、それぞれの前記動作量Ｒｉを前記機械モデルのそれぞれの要素Ｈｉ、ｊとそれぞれの前記駆動力Ｔｊの積の総和とすることにより、前記動作量Ｒｉを前記検出手段モデルにて検出し、ｉ軸の前記動作量Ｒｉと、ｉ軸の前記動作指令信号の差異を補正するよう前記制御器モデルが設定パラメータに応じて新たな駆動力信号を発生して、前記電動機モデルを駆動するという手順で処理することを特徴とするモーションコントロールシミュレータ。 - 時系列信号を演算する演算装置上の電動機制御系のシミュレータにおいて、
機械モデルと、
動作指令信号を作成する少なくとも１つ設けた指令器モデルと、
指令器モデルを制御する指令制御器モデルと、
動作指令信号に基づき機械モデルを駆動する少なくとも１つ設けた前記電動機モデルと、
その機械モデルの動作量を検出する少なくとも１つ設けた検出手段モデルと、
動作指令を受けて前記電動機モデルを駆動する少なくとも１つ設けた制御器モデルと、
前記機械モデル上に少なくとも１つ設けた観測点モデルと、を備え、
前記機械モデルＨは、ｉ軸が稼動時する駆動力信号Ｔｉとｊ軸で検出する動作量および観測点モデルの動作量Ｒｊが次式の関係をもつよう入出力の違いにより分解した複数の機械モデル要素Ｈｉ、ｊに分解して構成してあり、
前記制御器モデルは発生する駆動力信号の応答性を変える設定パラメータと、前記検出手段モデルの信号を（−）端子に入力する減算器と、その減算器の信号を受けて働き信号を出力するような、少なくとも１つ設けた閉ループとを備え、
前記指令制御器モデルが前記制御器モデルの動作指令信号の作成を制御し、前記制御器モデルが動作指令信号を作成し、動作指令信号を前記制御器モデルに入力し、動作指令信号に基づき前記制御器モデルが駆動力信号を発生し、それぞれの前記動作量Ｒｉを前記機械モデルのそれぞれの要素Ｈｉ、ｊとそれぞれの前記駆動力Ｔｊの積の総和とすることにより、前記動作量Ｒｉを前記検出手段モデルにて検出し、ｉ軸の前記動作量Ｒｉと、ｉ軸の前記動作指令信号の差異を補正するよう前記制御器モデルが設定パラメータに応じて新たな駆動力信号を発生して前記電動機モデルを駆動し、前記観測点モデルの動作量は、前記制御器モデルに補正されぬまま観察するという手順で処理することを特徴とするモーションコントロールシミュレータ。 - 時系列信号を演算する演算装置上の電動機制御系のシミュレータにおいて、
機械モデルと、
動作指令信号を作成する指令器モデルと、
指令器モデルを制御する指令制御器モデルと、
動作指令信号に基づき機械モデルを駆動する電動機モデルと、
その機械モデルの動作量を検出する検出手段モデルと、
その電動機モデルの動作量を検出する検出手段モデルと、
動作指令を受けて前記電動機モデルを駆動する制御器モデルと、を備え、
前記機械モデルは、入出力の違いにより分解した複数の機械モデル要素を備え、
前記制御器モデルは発生する駆動力信号の応答性を変える設定パラメータと、前記検出手段モデルの信号を（−）端子に入力する減算器と、その減算器の信号を受けて働き信号を出力するような、少なくとも１つ設けた閉ループとを備え、
前記指令制御器モデルが前記制御器モデルの動作指令信号の作成を制御し、前記制御器モデルが動作指令信号を作成し、動作指令信号を前記制御器モデルに入力し、動作指令信号に基づき前記制御器モデルが駆動力信号Ｔを発生し、前記電動機モデルを駆動することで、前記機械モデル要素ＨＬ，１に反応して検出される前記機械モデルの動作量Ｒａと、前記機械モデル要素ＨＥ，１に反応して検出される前記電動機モデルの動作量Ｒｂを、それぞれ異なる閉ループにフィードバック処理する前記制御器モデルに入力し、前記動作指令信号との差異を補正するよう、前記制御器モデルが前記制御器モデルの設定パラメータに応じて新たな駆動力信号を発生して前記電動機モデルを駆動するという手順で処理することを特徴とするモーションコントロールシミュレータ。 - 前記検出手段モデルは前記電動機モデルの位置または速度または加速度、あるいは前記機械モデルの位置または速度または加速度を検出して前記動作量とすることを特徴とする請求項１、２、３の何れか１項に記載のモーションコントロールシミュレータ。
- 前記検出手段モデルは前記電動機の位置または速度または加速度と、前記機械モデルの位置または速度または加速度を検出して複数の前記動作量とし、制御器モデルは複数の動作信号をフィードバックして処理することを特徴とする請求項１、２、３の何れか１項に記載のモーションコントロールシミュレータ。
- 前記機械モデルは、有限要素法による固有値解析を実施し、その結果に減衰を与え、前記電動機モデルと前記検出器モデルの間の伝達関数を抽出し、前記機械モデルのそれぞれの要素Ｈｉ、ｊとすることを特徴とする請求項１、２、３の何れか１項に記載のモーションコントロールシミュレータ。
- 前記電動機モデル、前記検出器モデル、前記制御器モデル、前記指令制御器モデルおよび前記指令器モデルのデータベースとを備え、前記電動機モデルもしくは前記検出器モデルまたは前記制御器モデルを変更した場合を予測することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のモーションコントロールシミュレータ。
- 前記機械モデルのデータベースとを備え、前記機械モデルを変更した場合を予測することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のモーションコントロールシミュレータ。
- 機械と、
動作指令信号を作成する少なくとも１つ設けた指令器と、
指令器を制御する指令制御器と、
動作指令信号に基づき機械を駆動する少なくとも１つ設けた電動機と、
その機械の動作量を検出する少なくとも１つ設けた検出手段と、
動作指令を受けて前記電動機を駆動する少なくとも１つ設けた制御器とからなる電動機制御系において、
請求項１〜８の何れか１項に記載のモーションコントロールシミュレータの機能を有すると共に、前記機械の動作量を動作指令と一致するよう前記制御器の設定パラメータを調整する調整手段を備え、
前記制御器は、駆動力信号の応答性を変える設定パラメータと、前記検出手段の信号を（−）端子に入力する減算器と、その減算器の信号を受けて働き信号を出力するような、少なくとも１つ設けた閉ループとを備え、
前記調整手段は該モーションコントロールシミュレータの制御器モデルの設定パラメータを前記制御器の設定パラメータとして決定することを特徴とするモーションコントロールシミュレータの機能を備えた電動機制御系の調整支援装置。 - 前記検出手段は前記電動機の位置または速度または加速度、あるいは前記機械の位置または速度または加速度を検出して前記動作量とすることを特徴とする請求項９に記載のモーションコントロールシミュレータの機能を備えた電動機制御系の調整支援装置。
- 前記検出手段は前記電動機の位置または速度または加速度と、前記機械の位置または速度または加速度を検出して複数の前記動作量とし、前記制御器は複数の閉ループを備えることを特徴とする請求項９に記載のモーションコントロールシミュレータの機能を備えた電動機制御系の調整支援装置。
- 前記調整手段は、操作手段を有することを特徴とする請求項９〜１１の何れか１項に記載のモーションコントロールシミュレータの機能を備えた電動機制御系の調整支援装置。
- 前記調整手段は、出力手段を有することを特徴とする請求項９〜１２の何れか１項に記載のモーションコントロールシミュレータの機能を備えた電動機制御系の調整支援装置。
- 前記調整手段は、記憶装置を有することを特徴とする請求項９〜１３の何れか１項に記載のモーションコントロールシミュレータの機能を備えた電動機制御系の調整支援装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003271670A JP2005032048A (ja) | 2003-07-08 | 2003-07-08 | モーションコントロールシミュレータ及びその機能を備えた電動機制御系の調整支援装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003271670A JP2005032048A (ja) | 2003-07-08 | 2003-07-08 | モーションコントロールシミュレータ及びその機能を備えた電動機制御系の調整支援装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005032048A true JP2005032048A (ja) | 2005-02-03 |
Family
ID=34209458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003271670A Pending JP2005032048A (ja) | 2003-07-08 | 2003-07-08 | モーションコントロールシミュレータ及びその機能を備えた電動機制御系の調整支援装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005032048A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007060864A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Yaskawa Electric Corp | 電動機制御装置およびそのフィルタ設定方法 |
| CN102778895A (zh) * | 2012-07-02 | 2012-11-14 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 一种超重环境下精确定位控制系统及控制方法 |
| WO2022149241A1 (ja) * | 2021-01-07 | 2022-07-14 | 三菱電機株式会社 | シミュレーションプログラム、シミュレーション装置、およびシミュレーション方法 |
-
2003
- 2003-07-08 JP JP2003271670A patent/JP2005032048A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007060864A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Yaskawa Electric Corp | 電動機制御装置およびそのフィルタ設定方法 |
| JP4697663B2 (ja) * | 2005-08-26 | 2011-06-08 | 株式会社安川電機 | 電動機制御装置およびそのフィルタ設定方法 |
| CN102778895A (zh) * | 2012-07-02 | 2012-11-14 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 一种超重环境下精确定位控制系统及控制方法 |
| WO2022149241A1 (ja) * | 2021-01-07 | 2022-07-14 | 三菱電機株式会社 | シミュレーションプログラム、シミュレーション装置、およびシミュレーション方法 |
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