JP2005168202A

JP2005168202A - 制御定数調整装置

Info

Publication number: JP2005168202A
Application number: JP2003404503A
Authority: JP
Inventors: Takao Inoki; 敬生猪木
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】リアルタイムで同定精度のよいチューニングを実現する制御定数調整装置を提供する。
【解決手段】速度指令Ｖｒｅｆを出力する指令発生部１１と、トルク指令Ｔｒｅｆとモータ速度Ｖｆｂとフイードフォワード信号ＦＦａを出力する速度制御部１２と、モデルトルク指令Ｔｒｅｆ´とモデル速度Ｖｆｂ´を出力する推定部１３と、慣性モーメント比Ｊ／Ｊ´を求め調整部へ出力する同定部１４と、制御ゲインの調整を行う調整部１５を備えた制御定数調整装置において、トルク制限なら検出信号をＨｉｇｈレベルに、トルク制限にならない場合はＬｏｗレベルとするトルク制限検出部１６と、トルク制限検出部からの検出信号レベルによりフィードフォワード信号ＦＦａの出力を切換えるフィードフォワード判断部１７を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットや工作機械等の制御装置において、特に、その動作中に負荷の慣性モーメントに変動を生ずる場合、該慣性モーメントの同定およびそれに伴い必要となる制御系のゲインを調整する機能を有する制御定数調整装置に関するものである。

従来の制御定数同定装置は、入力された速度指令と実際のモータ速度が一致するようにトルク指令を決定し、モータ速度を制御する速度制御部と、前記モータ速度にモデルの速度が一致するように速度制御部をシミュレートする推定部と、前記トルク指令を所定のハイパスフィルタに通した値の絶対値を所定の区間で時間積分した値と、推定部のモデルトルク指令を所定のハイパスフィルタに通した値の絶対値を同じ区間で時間積分した値との比から慣性モーメントを同定する同定部とを備え、速度制御部内のモータ速度と推定部内のモデルの速度がゼロでない値で一致する場合にのみ、同定部内で慣性モーメントを同定することを特徴とするものである（例えば、特許文献１参照）。

特許第３１８５８５７号公報（第３〜５頁、図５、図６）

図７は特許文献１のモータ制御装置のブロック図である。
図７において、１１は指令発生部であり、速度指令Ｖｒｅｆを速度制御部１２に出力する。速度制御部１２は速度制御部内のモータの速度Ｖｆｂを推定部１３へ出力し、また、速度偏差Ｖｅ及びモータ速度Ｖｆｂを同定部１４へ出力する。推定部１３はモータ速度Ｖｆｂにモデルの速度Ｖｆｂ´が一致するように速度制御部１２をシミュレートする。また、同定部１４は速度制御部１２からの速度偏差Ｖｅとモータ速度Ｖｆｂ及び推定部１３からの速度偏差Ｖｅ´と、速度Ｖｆｂ´を入力してイナーシャを求め、イナーシャ比Ｊ／Ｊ´を受け取り所定のフィルタを通した値に基づいて前記速度制御部内の積分器の値を調節する。

次に、各部の具体的な構成について図８を参照して、速度制御部１２、推定部１３、同定部１４、調整部１５の各部について詳細に説明する。
速度制御部１２は、指令発生部１１より速度指令Ｖｒｅｆを入力すると、この速度指令Ｖｒｅｆに実際のモータ速度Ｖｆｂが一致するように、速度ループを組んでいて、ここではＰＩ制御器１２１とし、トルク指令Ｔｒｅｆをモータを駆動する電流制御器１２２へ出力し、速度Ｖｆｂを推定部１３へ出力し、また、速度偏差Ｖｅ及び速度Ｖｆｂを同定部１４に出力する。なお、モータには負荷ＪＬが取付けられており、モータからは速度Ｖｆｂが出力されているとする。推定部１３は、速度制御部１２内のモータ速度Ｖｆｂを速度指令として、速度制御部１２と同じく、ＰＩ制御器１３１と、電流制御器モデル１３２と、制御対象モデル１３３とで構成し、速度偏差Ｖｅ´及び速度Ｖｆｂ´を同定部１４に出力する。同定部１４では速度制御部１２から出力された速度偏差Ｖｅと速度Ｖｆｂ及び推定部１３から出力された速度偏差Ｖｅ´と速度Ｖｆｂ´を受け取り、前記速度偏差Ｖｅに前記速度制御部の速度指令Ｖｒｅｆから速度Ｖｆｂまでの伝達関数をモデルとしたフィルターを通した値ＦＶｅと、速度偏差Ｖｅの絶対値をとり、積分器１４１でそれそれ所定区間［ａ，ｂ］で時間積分を行って、求められた時間積分値｜ＳＦＶｅ｜と｜ＳＶｅ´｜及び推定部のイナーシャＪ´から速度制御部のイナーシャＪを、Ｊ＝（｜ＳＦＶｅ｜／｜ＳＶｅ´｜＊Ｊ´、により求める。これによって調整部１５では制御ゲインの調節を行う。

以上の特許文献１のイナーシャ同定方式から、外乱成分の影響を取り除くように改善したものが、先行発明であり、図９に示す制御定数調整装置である。
図９において、制御定数調整装置は、指令発生部１１と速度制御部１２と推定部１３と同定部１４と調整部１５を含み、指令発生部１１は、速度指令Ｖｒｅｆを速度制御部１２に出力する。速度制御部１２は、入力された速度指令Ｖｒｅｆにモータ速度Ｖｆｂが一致するように速度制御を行い、トルク指令Ｔｒｅｆおよびモータ速度Ｖｆｂを同定部１４に出力するとともに、モータ速度Ｖｆｂとフィードフォワード信号ＦＦａを推定部１３に出力する。推定部１３は、モータ速度Ｖｆｂおよびフィードフォワード信号ＦＦａを入力し、目標指令として入力されたモータ速度Ｖｆｂに、この推定部１３においてモータモデルを用いて推定されるモデル速度Ｖｆｂ'が一致するように速度制御を行い、モデルトルク指令Ｔｒｅｆ´およびモデル速度Ｖｆｂ´を同定部１４に出力する。同定部１４は速度制御部１２より入力されたトルク指令Ｔｒｅｆとモータ速度Ｖｆｂ、推定部１３より入力されたモデルトルク指令Ｔｒｅｆ´とモデル速度Ｖｆｂ´を用い、モータとモータモデルの慣性モーメント比Ｊ／Ｊ'を求め、その慣性モーメント比Ｊ／Ｊ'を調整部１５に出力する。調整部１５は、この慣性モーメント比Ｊ／Ｊ'を受け取り、所定のフィルタに通した値に基づいて、速度制御部１２内の比例ゲインＫｖおよび積分ゲインＫｉを決定するとともに、速度制御部１２内の積分器１２ｃの値を調節し、前述の慣性モーメントの変動に対応できるようにする。

次に、図１０は図９に示した制御定数調整装置の詳細ブロック図であり、図１１はそのブロック線図である。この図１０、図１１を参照して速度制御部１２、推定部１３、同定部１４、調整部１５の各部の構成をより詳細に説明する。
速度制御部１２は、指令発生部１１より速度指令Ｖｒｅｆを入力すると、この速度指令Ｖｒｅｆに実際のモータ速度Ｖｆｂが一致するように、図に示す速度制御器１２ａおよび電流制御器１２ｂにより、所定の速度制御を行う。なお、モータには負荷ＪＬが取り付けられており、モータからは実際のモータ速度Ｖｆｂが検出され出力されているとする。ここで、速度制御部１２による制御方法では、制御の形態はＰＩ（比例積分）制御でも、前述のＩＰ（積分比例）制御のいずれでもよく、速度制御器１２ａは、トルク指令をモータ駆動する電流制御器１２ｂに出力する。

すなわち、図１１に示すブロック線図に、速度制御部１２および推定部１３のさらに詳細を示すが、図中、速度制御部１２および推定部１３のαを１に設定すればＰＩ制御となり、αを０に設定すればＩＰ制御となる。そして、速度制御部１２は、図１１に示すように、モータ速度Ｖｆｂおよびフィードフォワード信号ＦＦａを推定部１３に出力するとともに、トルク指令Ｔｒｅｆおよびモータ速度Ｖｆｂを同定部１４に出力する。推定部１３は、速度制御部１２内よりモータ速度Ｖｆｂおよびフィードフォワード信号ＦＦａを入力し、モータ速度Ｖｆｂを指令とし、図１０に示すモデル速度制御器１３ａおよび電流制御器１３ｂにより、モデル速度Ｖｆｂ'がモータ速度Ｖｆｂに一致するような速度制御を行う。モデル速度制御器１３ａは、モデルトルク指令Ｔｒｅｆ´をモデル電流制御器１３ｂに出力し、このモデル電流制御器１３ｂによりモデル化された、モータモデル１３ｃ（１／Ｊ'ｓ）が駆動される。ここで、モータモデル１３ｃの慣性モーメント値Ｊ'は既知の値であり、モータモデル１３ｃからはモデル速度Ｖｆｂ'が出力されているとする。そして、推定部１３は、モデルトルク指令Ｔｒｅｆ´およびモデル速度Ｖｆｂ´を同定部１４に出力する。なお、モデル速度制御器１３ａ内の比例ゲインＫｖ´および積分時定数Ｔｉ´は速度制御器１２内の比例ゲインＫｖおよび積分時定数Ｔｉと同じ値が望ましい。

同定部１４は、速度制御部１２から出力されるトルク指令Ｔｒｅｆおよび速度Ｖｆｂ、ならびに推定部１３から出力されるモデルトルク指令Ｔｒｅｆ´およびモデル速度Ｖｆｂ´を入力し、トルク指令Ｔｒｅｆとモデルトルク指令Ｔｒｅｆ´に時定数Ｔｋのハイパスフィルタを通した値であるＦＴｒとＦＴｒ´の絶対値をとる。このハイパスフィルタは、図１１に示すように、予め速度制御部１２において、トルク指令Ｔｒｅｆから、トルク指令に時定数Ｔｋのローパスフィルタを通した値を減じて実現すればよく、推定部１３´においてもモデルトルク指令に通すハイパスフィルタについても同様に実現すればよい。次に、ハイパスフィルタからの各出力の絶対値｜ＦＴｒ｜および｜ＦＴｒ'｜をとり、それぞれの絶対値｜ＦＴｒ｜または｜ＦＴｒ'｜を用い、所定の区間［ａ、ｂ]で時間積分を行い、求められた時間積分値｜ＳＦＴｒ｜および｜ＳＦＴｒ'｜と、既知の値である推定部１３の慣性モーメントＪ'から、速度制御部１２の慣性モーメントＪを演算することができる。速度制御部１２内の速度比例積分項をフィードフォワード信号として推定部１３に入力することにより、ハイパスフィルタで除去できなかった外乱成分の影響を抑えることができるとともに、モータ速度とモデル速度がフィードフォワード信号を入力することで特許文献１等に示した従来技術よりも一致しやすくなるようにしている。
このように、任意の速度指令に対してリアルタイムで同定ができるため、時々刻々に負荷の慣性モーメントが変化する場合でもその同定が可能になる。

しかしながら、従来の制御定数調整装置は、慣性モーメントの同定途中にトルク制限になるような場合は慣性モーメントを正しく同定することができず、場合によっては慣性モーメント同定値が０になって制御ゲインが下がり、オーバシュートによる衝突を起こして機械を破壊するというような問題があった。
また、慣性モーメントの誤同定によって制御系が発振し、機械を破壊するというような問題があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、慣性モーメントの同定途中にトルク制限になった場合であっても、慣性モーメントの同定を確実に行うことができるとともに、リアルタイムで同定精度のよいチューニングを実現することができる制御定数調整装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、速度指令Ｖｒｅｆを出力する指令発生部と、前記速度指令Ｖｒｅｆと実際のモータ速度Ｖｆｂを入力し、前記速度指令Ｖｒｅｆから実際のモータ速度Ｖｆｂを減じて速度偏差Ｖｅを算出し、該速度偏差Ｖｅを積分時定数Tiで積分して速度積分値を算出する積分項と、前記速度指令Ｖｒｅｆに所定の定数α（α＞０）を乗じた値からモータ速度Ｖｆｂを減じて速度比例値を算出する比例項とを加算して速度比例積分値を算出し、該速度比例積分値にモータ慣性モーメント値Ｊｍと負荷慣性モーメント値ＪLの合計値を推定した慣性モーメント推定値Ｊを乗じてトルク指令Ｔｒｅｆを決定し、該トルク指令によりモータ速度を制御する速度制御部と、前記モータ速度Ｖｆｂにモデルの速度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推定部と、前記速度制御部内の速度比例積分値を前記推定部内で同様に演算されているモデル速度比例積分値に加えて新たなモデル速度比例積分値とするフィードフォワード補償機能を備え、前記速度制御部のトルク指令Ｔｒｅｆを所定のハイパスフィルタに通した値ＦＴｒの絶対値｜ＦＴｒ｜を所定の区間［ａ、ｂ］で時間積分した値｜ＳＦＴｒ｜と、前記推定部のモデルトルク指令Ｔｒｅｆ'を所定のハイパスフィルタに通した値ＦＴｒ'の絶対値｜ＦＴｒ'｜を同じ区間で時間積分した値｜ＳＦＴｒ'｜との比から求める慣性モーメントＪの同定を行う同定部と、前記同定部内で同定された慣性モーメント推定値Ｊと前記推定部内の慣性モーメントＪ'の比Ｊ／Ｊ'に基づいて制御ゲインの調整を行う調整部とを有する制御定数調整装置において、トルク制限の有無を検出し、検出信号を出力するトルク制限検出部と、前記トルク制限検出部から出力した検出信号値により、前記速度制御部内の速度比例積分値をモデル速度比例積分値に加えるフィードフォワード信号を切換えるフィードフォワード判断部を備えることを特徴とするものである。
この制御定数調整装置によれば、トルク制限になった場合に慣性モーメントの同定を確実に行うことができ、２慣性系のような振動系においても、リアルタイムで同定を実施できる。

また、請求項２に記載の発明は、指令払い出し中に前記トルク制限検出部よりトルク制限が検出されると、フィードフォワード信号を切断し、指令払い出しが終了すると、フィードフォワード信号を入力する前記フィードフォワード判断部を備えることを特徴とするものである。
この制御定数調整装置によれば、トルク制限になった場合に慣性モーメントの同定を確実に行うことができ、次の指令が払い出された場合でも連続して慣性モーメントの同定ができる。

本発明の制御定数調整装置によれば、請求項１に記載の発明の場合は、トルク制限によりフィードフォワード信号の選択を切換えることによって、トルク制限になった場合の慣性モーメントの同定を確実に行うことができ、２慣性系のような振動系においても、リアルタイムで同定精度のよいチューニングを行うことができると言う効果がある。
また、請求項２に記載の発明によれば、指令払い出し中にトルク制限検出部よりトルク制限が検出されるとフィードフォワード信号を選択せず、指令払い出しが終了するとフィードフォワード信号を選択させることにより、トルク制限になった場合の慣性モーメントの同定を確実に行うことができ、次の指令が払い出された場合でも連続して慣性モーメントの同定ができ、リアルタイムで同定精度のよいチューニングを行うことができるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明に係る制御定数調整装置のブロック図である。
図２は図１に示す制御定数調整装置各部の具体的な構成図である。
図３は図２に示す制御定数調整装置の詳細ブロック線図である。
図１において、制御定数調整装置は、指令発生部１１と、速度制御部１２と、推定部１３と、同定部１４と、調整部１５と、トルク制限検出部１６と、フィードフォワード判断部１７により構成されている。（なお、図９に示した従来例のブロック図と異なる構成はトルク制限検出部１６とフィードフォワード判断部１７が追加されている点である）。

指令発生部１１は、速度指令Ｖｒｅｆを速度制御部１２に出力する。また、速度指令Ｖｒｅｆをトルク制限検出部１６に出力する。速度制御部１２は、入力された速度指令Ｖｒｅｆにモータ速度Ｖｆｂが一致するように速度制御を行い、トルク指令Ｔｒｅｆとモータ速度Ｖｆｂを同定部１４に出力するとともに、モータ速度Ｖｆｂを推定部１３に出力する。また、トルク指令Ｔｒｅｆをトルク制限検出部１６に出力し、フィードフォワード信号ＦＦａをフィードフォワード判断部１７に出力する。

図２は図１に示す制御定数調整装置各部の具体的な構成図であり、図２において、トルク制限検出部１６は、速度制御部１２より入力されたトルク指令Ｔｒｅｆとトルク制限値を比較し、トルク制限ならば、検出信号ＴＬＩＭをＨｉｇｈレベル信号にする。速度指令Ｖｒｅｆの払い出し中に一回でもトルク制限になると、検出信号ＴＬＩＭを速度指令Ｖｒｅｆの払い出し終了までＨｉｇｈレベル信号のままにする。速度指令Ｖｒｅｆの払い出しが終了すると、検出信号ＴＬＩＭをＬｏｗレベル信号にする。速度指令Ｖｒｅｆの払い出し中にトルク制限にならない場合は検出信号ＴＬＩＭをＬｏｗレベル信号にする。以上のように検出信号ＴＬＩＭの信号レベルが決まると、検出信号ＴＬＩＭをフィードフォワード判断部１７に出力する。

フィードフォワード判断部１７は、トルク制限検出部１６より入力された検出信号ＴＬＩＭから、速度制御部１２より入力されたフィードフォワードＦＦａをそのまま出力するかどうか判断する。検出信号ＴＬＩＭがＨｉｇｈレベル信号の場合は、０を推定部１３に出力する。検出信号ＴＬＩＭがＬｏｗレベル信号の場合は、速度比例積分値ＦＦａを推定部１３に出力する。
なお、図２の場合も図１０に示した従来例の構成図と異なる点は、以上のトルク制限検出部１６と、フィードフォワード判断部１７であり、他の構成は同一構成なので重複する説明は省略する。

図３は詳細ブロック線図であり、図３において、従来例の図１１に示すブロック線図と異なる点は、トルク制限検出部１６と、フィードフォワード判断部１７の構成であって、トルク制限検出部１６はフローチャート形式により３つの、
（１）Ｔｒｅｆ≧トルク制限値、
（２）ＴＬＩＭ＝＝Ｈｉｇｈ
（３）Ｖｒｅｆ＝＝０
の条件による比較判断回路として示され、フィードフォワード判断部１７は信号ＦＦａと０を選択するスイッチング回路として示されている。その他の速度制御部１２、推定部１３、同定部１４、調整部１５については、従来例の図１１と同一構成なので重複する説明は省略する。

つぎに以上の構成による動作について説明する。
先ず、図３を参照すると、トルク制限検出部１６は、速度制御部１２より入力されたトルク指令Ｔｒｅｆとトルク制限値を比較器（１）で比較し、（トルク指令Ｔｒｅｆ≧トルク制限値）ならば、検出信号ＴＬＩＭをＨｉｇｈレベル信号にして、比較器（３）に進む。比較器（１）で（トルク指令Ｔｒｅｆ≧トルク制限値）で無いならば、比較器（２）に進む。比較器（２）で（検出信号ＴＬＩＭ＝＝Ｈｉｇｈ）ならば、比較器（３）に進む。比較器（２）で（検出信号ＴＬＩＭ＝＝Ｈｉｇｈ）でなければ、Ｌｏｗレベルで検出信号ＴＬＩＭをフィードフォワード判断部１７に出力する。比較器（３）で（速度指令Ｖｒｅｆ＝＝０）ならば、検出信号ＴＬＩＭをＬｏｗレベル信号にして、検出信号ＴＬＩＭをフィードフォワード判断部１７に出力する。逆に（速度指令Ｖｒｅｆ＝＝０）でなければ、Ｈｉｇｈレベル信号で検出信号ＴＬＩＭをフィードフォワード判断部１７に出力する。

速度指令Ｖｒｅｆの払い出し中に一回でもトルク制限になると、検出信号ＴＬＩＭを速度指令Ｖｒｅｆの払い出し終了までＨｉｇｈレベル信号のままにする。速度指令Ｖｒｅｆの払い出しが終了すると、検出信号ＴＬＩＭをＬｏｗレベル信号にする。速度指令Ｖｒｅｆの払い出し中にトルク制限にならない場合（トルク指令Ｔｒｅｆ＜トルク制限値）は検出信号ＴＬＩＭをＬｏｗレベル信号にする。以上のように検出信号ＴＬＩＭの信号レベルが決まると、検出信号ＴＬＩＭをフィードフォワード判断部１７に出力する。フィードフォワード判断部１７は、トルク制限検出部１６より入力された検出信号ＴＬＩＭから、速度制御部１２より入力されたフィードフォワード信号ＦＦａを出力するスイッチと０を出力するスイッチのどちらかを選択して、推定部１３に出力する。検出信号ＴＬＩＭがＨｉｇｈレベル信号の場合は、０を出力するスイッチを選択し、検出信号ＴＬＩＭがＬｏｗレベル信号の場合は、フィードフォワード信号ＦＦａを出力するスイッチを選択し、推定部１３に出力する。

以降は同様に、推定部１３は、目標指令として入力されたモータ速度Ｖｆｂに、この推定部１３においてモータモデルを用いて推定されるモデル速度Ｖｆｂ´が一致するように速度制御を行い、モデルトルク指令Ｔｒｅｆ´とモデル速度Ｖｆｂ´を同定部１４に出力する。同定部１４は速度制御部１２より入力されたトルク指令Ｔｒｅｆとモータ速度Ｖｆｂ、推定部１３より入力されたモデルトルク指令Ｔｒｅｆ´とモデル速度Ｖｆｂ´を用い、モータとモータモデルの慣性モーメント比Ｊ／Ｊ´を求め、その慣性モーメント比Ｊ／Ｊ´を調整部１５に出力する。調整部１５は、この慣性モーメント比Ｊ／Ｊ´を受け取り、所定のフィルタに通した値に基づいて、速度制御部１２内の比例ゲインＫｖと、積分ゲインＫｉを決定すると共に、速度制御部１２内の積分器１２ｃの値を調整し、慣性モーメントの変動に対応できるようにする。

次に、本実施の形態を用いたシミュレーション結果を、本発明の検証、効果として、図４〜図６に示す。図４〜図６の３図に共通して上・中・下の３図がある。このうち、上図は慣性モーメント比（縦軸）対時間［ｓ（秒）］（横軸）で、その同定値の変化の様子および真値（比＝４．０）を示している。中図は速度指令およびモータ速度［ｒａｄ／ｓ］（縦軸）対時間［ｓ］（横軸）を示している。下図はトルク指令［Ｎｍ］（縦軸）対時間［ｓ］（横軸）を示している。
図４は、本発明を適用した場合であって、負荷慣性モーメントはモータ慣性モーメント（Ｊｍ＝０.００００１１ｋｇｍ²）の４倍、力学系を２慣性系でモデル化し、共振周波数を１２０Ｈｚ、反共振周波数を５３Ｈｚとし、トルク制限を０．０７Ｎｍとしたシミュレーション結果である。ここで、モデル慣性モーメントＪ'はモータ慣性モーメントＪｍと同じに設定し、閾値βはゼロとしている。また、慣性モーメント同定値は、調整部１５内で時定数１００ｍｓのローパスフィルタを通している。
図から明らかなように、慣性モーメント同定値Ｊが、同定開始後１００ｍｓ以内でモデル慣性モーメントＪ'の４.０倍に同定されており、慣性モーメントを同定できている。

図５も、本発明を適用した場合であって、トルク制限がない条件以外は図４の場合と同じである。図から明らかなように、トルク制限にならない場合は、慣性モーメント同定値Ｊが、同定開始後１００ｍｓ以内でモデル慣性モーメントＪ'の４.０倍に同定されており、本方法の特徴であるフィードフォワード判断部があっても慣性モーメントを同定できている。

一方、図６は、従来技術を適用した場合であって、他の条件は図４の場合と同じである。図から明らかなように、本方法の特徴であるフィードフォワード信号の切り替えがない場合は、４秒後においてもモデル慣性モーメントＪ’の５．５倍に同定されており、同定誤差を生じていることがわかる。これにより本発明の効果がはっきり検証できる。

本発明に係る制御定数調整装置のブロック図である。図１に示す制御定数調整装置各部の具体的な構成図である。図２に示す制御定数調整装置の詳細ブロック線図である。図３に示す制御定数調整装置のシミュレーション結果を示す図である。図３に示す制御定数調整装置のトルク制限が無い場合のシミュレーション結果を示す図である。従来のフィードフォワード信号の切換えが無い場合の制御定数調整装置のシミュレーション結果を示す図である。従来のモータ制御装置のブロック図である。図７に示すモータ制御装置各部の具体的な構成図である。従来の制御定数調整装置のブロック図である。図９に示す制御定数調整装置各部の具体的な構成図である。図１０に示す制御定数調整装置の詳細ブロック線図である。

符号の説明

１１指令発生部
１２速度制御部
１２ａ速度制御器
１２ｂ電流制御器
１２ｃ積分器
１３推定部
１３ａモデル速度制御器
１３ｂモデル電流制御器
１３ｃモータモデル
１４同定部
１５調整部
１６トルク制限検出部
１７フィードフォワード判断部

Claims

速度指令Ｖｒｅｆを出力する指令発生部と、前記速度指令Ｖｒｅｆと実際のモータ速度Ｖｆｂを入力し、前記速度指令Ｖｒｅｆから実際のモータ速度Ｖｆｂを減じて速度偏差Ｖｅを算出し、該速度偏差Ｖｅを積分時定数Tiで積分して速度積分値を算出する積分項と、前記速度指令Ｖｒｅｆに所定の定数α（α＞０）を乗じた値からモータ速度Ｖｆｂを減じて速度比例値を算出する比例項とを加算して速度比例積分値を算出し、該速度比例積分値にモータ慣性モーメント値Ｊｍと負荷慣性モーメント値ＪLの合計値を推定した慣性モーメント推定値Ｊを乗じてトルク指令Ｔｒｅｆを決定し、該トルク指令によりモータ速度を制御する速度制御部と、前記モータ速度Ｖｆｂにモデルの速度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推定部と、前記速度制御部内の速度比例積分値を前記推定部内で同様に演算されているモデル速度比例積分値に加えて新たなモデル速度比例積分値とするフィードフォワード補償機能を備え、前記速度制御部のトルク指令Ｔｒｅｆを所定のハイパスフィルタに通した値ＦＴｒの絶対値｜ＦＴｒ｜を所定の区間［ａ、ｂ］で時間積分した値｜ＳＦＴｒ｜と、前記推定部のモデルトルク指令Ｔｒｅｆ'を所定のハイパスフィルタに通した値ＦＴｒ'の絶対値｜ＦＴｒ'｜を同じ区間で時間積分した値｜ＳＦＴｒ'｜との比から求める慣性モーメントＪの同定を行う同定部と、前記同定部内で同定された慣性モーメント推定値Ｊと前記推定部内の慣性モーメントＪ'の比Ｊ／Ｊ'に基づいて制御ゲインの調整を行う調整部とを有する制御定数調整装置において、
トルク制限の有無を検出し、検出信号を出力するトルク制限検出部と、前記トルク制限検出部から出力した検出信号値により、前記速度制御部内の速度比例積分値をモデル速度比例積分値に加えるフィードフォワード信号を切換えることができるフィードフォワード判断部を備えることを特徴とする制御定数調整装置。
指令払い出し中に前記トルク制限検出部よりトルク制限が検出されると、フィードフォワード信号を切断し、指令払い出しが終了すると、フィードフォワード信号を入力する前記フィードフォワード判断部を備えることを特徴とする請求項１記載の制御定数調整装置。