JP2006280080A - システム同定装置およびそのシステム同定方法 - Google Patents

システム同定装置およびそのシステム同定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】低剛性負荷の付いた電動機の多慣性系の慣性モーメント同定を可能とする。
【解決手段】位置指令と位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1基本周波数成分検出器と、位置基本周波数成分を入力し位置評価値を出力する位置評価器と、位置基本周波数成分を入力し位置周波数を出力する周波数検出器と、位置評価値と位置周波数を入力し修正位置評価値を出力する第1演算器と、トルク指令を入力し積分トルク指令を出力する積分器と、積分トルク指令と位置指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2基本周波数成分検出器と、積分トルク指令基本周波数成分を入力し積分トルク指令評価値を出力する積分トルク指令評価器と、修正位置評価値と積分トルク指令評価値を入力し慣性モーメント同定値を出力する第2演算器を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、負荷の付いた電動機の慣性モーメントを同定するシステム同定装置およびそのシステム同定方法に関する。
従来技術のシステム同定装置およびそのシステム同定方法は、トルク指令とトルク指令の推定値の1階時間積分の比を用いて負荷の付いた電動機の慣性モーメントを同定するものであった(例えば、特許文献1参照)。
図12は、従来技術を示すシステム同定装置の構成である。
図12において、1201は指令発生部、1202は速度制御部、1203は推定部、1204は同定部である。
以下、図12を用いて従来技術のシステム同定装置の構成および動作を説明する。
指令発生部1201は速度指令を出力する。速度制御部1202は前記速度指令を入力し、トルク指令を出力する。推定部1203は前記速度指令を入力し、トルク指令の推定値を出力する。同定部1204は前記トルク指令と前記トルク指令の推定値を入力し、前記トルク指令と前記トルク指令の推定値の1階時間積分の比を用いて負荷の付いた電動機の慣性モーメントを算出する。
このように、従来技術のシステム同定装置およびそのシステム同定方法は、トルク指令と推定部より算出したトルク指令の推定値の1階時間積分の比を用いて負荷の付いた電動機の慣性モーメントを同定するものであった。
特開2004−129481号公報(第13頁、第1図)
しかしながら、従来技術のシステム同定装置およびそのシステム同定方法は、剛性の低い負荷、すなわち、負荷側の固有周波数が数十Hzから数Hzまたはそれ以下の負荷の付いた電動機の慣性モーメントを同定をすることが出来ないという問題があった。
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、剛性の低い負荷の付いた電動機の多慣性系の慣性モーメントを同定することができるシステム同定装置およびそのシステム同定方法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、位置指令を出力する指令発生器と、 前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器と、前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令を入力し電流を出力するトルク制御器と、前記電流を入力する電動機と、前記電動機の前記位置を検出し出力する位置検出器と、前記位置を入力し前記速度を出力する微分器と、前記位置指令、前記トルク指令、前記位置を入力し慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器と、を備えたシステム同定装置において、前記指令発生器は、前記トルク制御器、前記電動機、前記位置検出器を含む系の固有周期よりも長い周期の前記位置指令を出力するものであり、前記慣性モーメント同定器は、前記位置指令と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1基本周波数成分検出器と、前記位置基本周波数成分を入力し位置評価値を出力する位置評価器と、前記位置基本周波数成分を入力し位置周波数を出力する周波数検出器と、前記位置評価値と前記位置周波数を入力し修正位置評価値を出力する第1演算器と、Nを0を含む正の整数とし、前記トルク指令を入力しその入力信号のN階時間積分である積分トルク指令を出力する積分器と、前記積分トルク指令と前記位置指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2基本周波数成分検出器と、前記積分トルク指令基本周波数成分を入力し積分トルク指令評価値を出力する積分トルク指令評価器と、前記修正位置評価値と前記積分トルク指令評価値を入力し前記慣性モーメント同定値を出力する第2演算器と、を有するものであることを特徴としている。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のシステム同定装置において、前記第1基本周波数成分検出器は、前記位置指令を入力し第1位置指令基本周波数を出力する第1フーリエ変換器と、前記第1位置指令基本周波数と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第2フーリエ変換器と、を有するものであり、前記第2基本周波数成分検出器は、前記位置指令を入力し第2位置指令基本周波数を出力する第3フーリエ変換器と、前記第2位置指令基本周波数と前記積分トルク指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第4フーリエ変換器と、を有するものであることを特徴としている。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載のシステム同定装置において、前記第1基本周波数成分検出器は、前記位置指令を入力し第1位置指令基本周波数を出力する第1フーリエ変換器と、前記第1位置指令基本周波数と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1バンドパスフィルタを有するものであり、前記第2基本周波数成分検出器は、前記位置指令を入力し第2位置指令基本周波数を出力する第3フーリエ変換器と、前記第2位置指令基本周波数と前記積分トルク指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2バンドパスフィルタと、を有するものであることを特徴としている。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1に記載のシステム同定装置において、前記第1基本周波数成分検出器は、前記位置指令を入力し第1位置指令基本周波数を出力する第1フーリエ変換器と、前記位置指令と前記位置を入力し過渡位置を出力する過渡位置検出器と、前記位置から前記過渡位置を減算した定常位置と前記第1位置指令基本周波数を入力し位置基本周波数成分を出力する第3バンドパスフィルタを有するものであり、前記第2基本周波数成分検出器は、前記位置指令を入力し第2位置指令基本周波数を出力する第3フーリエ変換器と、前記位置指令と前記積分トルク指令を入力し過渡積分トルク指令を出力する過渡積分トルク指令検出器と、前記積分トルク指令から前記過渡積分トルク指令を減算した定常積分トルク指令と前記第2位置指令基本周波数を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第4バンドパスフィルタと、を有するものであることを特徴としている。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1に記載のシステム同定装置において、前記指令発生器は、前記位置指令が周期的である場合、前記慣性モーメント同定値が増大し一定値になるまで前記位置指令の周期を長くして出力するものであることを特徴としている。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1に記載のシステム同定装置において、前記指令発生器は、前記トルク指令の振幅が前記トルク制御器の定格トルクよりも小さくなり、 前記位置の振幅が前記電動機の可動範囲限界よりも小さくなるように前記位置指令の振幅を減少して出力するものであることを特徴としている。
また、請求項7に記載の発明は、請求項1に記載のシステム同定装置において、前記慣性モーメント同定器は、前記第1基本周波数成分検出器、前記位置評価器、前記周波数検出器、前記第1演算器に換えて、前記位置指令を入力し修正位置指令評価値を出力する第3演算器を備えたことを特徴としている。
また、請求項8に記載の発明は、位置指令を出力する指令発生器と、前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器と、前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令を入力し電流を出力するトルク制御器と、前記電流を入力する電動機と、前記電動機の前記位置を検出し出力する位置検出器と、前記位置を入力し前記速度を出力する微分器と、前記位置指令、前記トルク指令、前記位置を入力し慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器と、を備えたシステム同定装置のシステム同定方法において、前記指令発生器は、前記トルク制御器、前記電動機、前記位置検出器を含む系の固有周期よりも長い周期の前記位置指令を出力するものとし、前記慣性モーメント同定器は、前記位置指令と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1基本周波数成分検出器と、前記位置基本周波数成分を入力し位置評価値を出力する位置評価器と、前記位置基本周波数成分を入力し位置周波数を出力する周波数検出器と、 前記位置評価値と前記位置周波数を入力し修正位置評価値を出力する第1演算器と、前記トルク指令を入力しその入力信号の零階時間積分である積分トルク指令を出力する積分器と、前記積分トルク指令と前記位置指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2基本周波数成分検出器と、前記積分トルク指令基本周波数成分を入力し積分トルク指令評価値を出力する積分トルク指令評価器と、前記修正位置評価値と前記積分トルク指令評価値を入力し前記慣性モーメント同定値を出力する第2演算器と、を有する構成とし、 前記位置周波数をωとし、前記修正位置評価値は前記位置評価値にωを乗算したものとし、同じ周期且つ異なる振幅の位置指令である第1位置指令と第2位置指令に対する前記積分トルク指令基本周波数成分をT (0)およびT (0)とし、前記位置基本周波数成分の2階時間微分が最小値と最大値をとる時間をtおよびtとし、前記第1位置指令と前記第2位置指令に対する前記位置基本周波数成分の前記時間tにおける値である前記位置評価値をAおよびAとし、前記慣性モーメント同定値Jを次式により算出することを特徴としている。
また、請求項9に記載の発明は、位置指令を出力する指令発生器と、前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器と、前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令を入力し電流を出力するトルク制御器と、前記電流を入力する電動機と、前記電動機の前記位置を検出し出力する位置検出器と、前記位置を入力し前記速度を出力する微分器と、前記位置指令、前記トルク指令、前記位置を入力し慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器と、を備えたシステム同定装置のシステム同定方法において、前記指令発生器は、前記トルク制御器、前記電動機、前記位置検出器を含む系の固有周期よりも長い周期の前記位置指令を出力するものとし、前記慣性モーメント同定器は、前記位置指令と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1基本周波数成分検出器と、前記位置基本周波数成分を入力し位置評価値を出力する位置評価器と、前記位置基本周波数成分を入力し位置周波数を出力する周波数検出器と、 前記位置評価値と前記位置周波数を入力し修正位置評価値を出力する第1演算器と、前記トルク指令を入力しその入力信号の零階時間積分である積分トルク指令を出力する積分器と、前記積分トルク指令と前記位置指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2基本周波数成分検出器と、前記積分トルク指令基本周波数成分を入力し積分トルク指令評価値を出力する積分トルク指令評価器と、前記修正位置評価値と前記積分トルク指令評価値を入力し前記慣性モーメント同定値を出力する第2演算器と、を有する構成とし、 前記位置周波数をωとし、前記修正位置評価値は前記位置評価値にωを乗算したものとし、前記積分トルク指令基本周波数成分をT(0)とし、前記位置基本周波数成分の1階時間微分が同じ値であり、前記位置基本周波数成分の2階時間微分が同じ絶対値で違う符号である時間をtおよびtとし、前記位置基本周波数成分の前記時間t1における値である前記位置評価値をAとし、前記慣性モーメント同定値Jを次式により算出することを特徴としている。
また、請求項10に記載の発明は、位置指令を出力する指令発生器と、前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器と、前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令を入力し電流を出力するトルク制御器と、前記電流を入力する電動機と、前記電動機の前記位置を検出し出力する位置検出器と、前記位置を入力し前記速度を出力する微分器と、前記位置指令、前記トルク指令、前記位置を入力し慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器と、を備えたシステム同定装置のシステム同定方法において、前記指令発生器は、前記トルク制御器、前記電動機、前記位置検出器を含む系の固有周期よりも長い周期の前記位置指令を出力するものとし、 前記慣性モーメント同定器は、前記位置指令と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1基本周波数成分検出器と、前記位置基本周波数成分を入力し位置評価値を出力する位置評価器と、前記位置基本周波数成分を入力し位置周波数を出力する周波数検出器と、前記位置評価値と前記位置周波数を入力し修正位置評価値を出力する第1演算器と、前記トルク指令を入力しその入力信号の1階時間積分である積分トルク指令を出力する積分器と、前記積分トルク指令と前記位置指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2基本周波数成分検出器と、前記積分トルク指令基本周波数成分を入力し積分トルク指令評価値を出力する積分トルク指令評価器と、前記修正位置評価値と前記積分トルク指令評価値を入力し前記慣性モーメント同定値を出力する第2演算器と、を有する構成とし、前記位置周波数をωとし、前記修正位置評価値は前記位置評価値にωを乗算したものとし、同じ周期且つ異なる振幅の位置指令である第1位置指令と第2位置指令に対する前記積分トルク指令基本周波数成分をT (0)の1階時間積分およびT (0)の1階時間積分とし、前記位置基本周波数成分の1階時間微分が最小値と最大値をとる時間をtおよびtとし、前記第1位置指令と前記第2位置指令に対する前記位置基本周波数成分の前記時間tから四半周期前における値である前記位置評価値をAおよびAとし、前記慣性モーメント同定値Jを次式により算出することを特徴としている。
また、請求項11に記載の発明は、位置指令を出力する指令発生器と、前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器と、前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令を入力し電流を出力するトルク制御器と、前記電流を入力する電動機と、前記電動機の前記位置を検出し出力する位置検出器と、前記位置を入力し前記速度を出力する微分器と、前記位置指令、前記トルク指令、前記位置を入力し慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器と、を備えたシステム同定装置のシステム同定方法において、前記指令発生器は、前記トルク制御器、前記電動機、前記位置検出器を含む系の固有周期よりも長い周期の前記位置指令を出力するものとし、 前記慣性モーメント同定器は、前記位置指令と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1基本周波数成分検出器と、前記位置基本周波数成分を入力し位置評価値を出力する位置評価器と、前記位置基本周波数成分を入力し位置周波数を出力する周波数検出器と、前記位置評価値と前記位置周波数を入力し修正位置評価値を出力する第1演算器と、前記トルク指令を入力しその入力信号の1階時間積分である積分トルク指令を出力する積分器と、前記積分トルク指令と前記位置指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2基本周波数成分検出器と、前記積分トルク指令基本周波数成分を入力し積分トルク指令評価値を出力する積分トルク指令評価器と、前記修正位置評価値と前記積分トルク指令評価値を入力し前記慣性モーメント同定値を出力する第2演算器と、を有する構成とし、前記位置周波数をωとし、前記修正位置評価値は前記位置評価値にωを乗算したものとし、前記積分トルク指令基本周波数成分をT(0)の1階時間積分とし、前記位置基本周波数成分が同じ値であり、前記位置基本周波数成分の1階時間微分が同じ絶対値で違う符号である時間をtおよびtとし、前記位置基本周波数成分の前記時間tから四半周期前における値である前記位置評価値評価値をAとし、前記慣性モーメント同定値Jを次式により算出することを特徴としている。
また、請求項12に記載の発明は、位置指令を出力する指令発生器と、前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器と、前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令を入力し電流を出力するトルク制御器と、前記電流を入力する電動機と、前記電動機の前記位置を検出し出力する位置検出器と、前記位置を入力し前記速度を出力する微分器と、前記位置指令、前記トルク指令、前記位置を入力し慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器と、を備えたシステム同定装置のシステム同定方法において、前記指令発生器は、前記トルク制御器、前記電動機、前記位置検出器を含む系の固有周期よりも長い周期の前記位置指令を出力するものとし、 前記慣性モーメント同定器は、前記位置指令と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1基本周波数成分検出器と、前記位置基本周波数成分を入力し位置評価値を出力する位置評価器と、前記位置基本周波数成分を入力し位置周波数を出力する周波数検出器と、前記位置評価値と前記位置周波数を入力し修正位置評価値を出力する第1演算器と、前記トルク指令を入力しその入力信号の2階時間積分である積分トルク指令を出力する積分器と、前記積分トルク指令と前記位置指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2基本周波数成分検出器と、前記積分トルク指令基本周波数成分を入力し積分トルク指令評価値を出力する積分トルク指令評価器と、前記修正位置評価値と前記積分トルク指令評価値を入力し前記慣性モーメント同定値を出力する第2演算器と、を有する構成とし、前記修正位置評価値を前記位置評価値とし、同じ周期且つ異なる振幅の位置指令である第1位置指令と第2位置指令に対する前記積分トルク指令基本周波数成分をT (0)の2階時間積分およびT (0)の2階時間積分とし、前記位置基本周波数成分が最小値と最大値をとる時間をtおよびtとし、前記第1位置指令と前記第2位置指令に対する前記位置基本周波数成分の前記時間tにおける値である前記位置評価値をAおよびAとし、 前記慣性モーメント同定値Jを次式により算出することを特徴としている。
また、請求項13に記載の発明は、位置指令を出力する指令発生器と、前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器と、前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令を入力し電流を出力するトルク制御器と、前記電流を入力する電動機と、前記電動機の前記位置を検出し出力する位置検出器と、前記位置を入力し前記速度を出力する微分器と、前記位置指令、前記トルク指令、前記位置を入力し慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器と、を備えたシステム同定装置のシステム同定方法において、前記指令発生器は、前記トルク制御器、前記電動機、前記位置検出器を含む系の固有周期よりも長い周期の前記位置指令を出力するものとし、 前記慣性モーメント同定器は、前記位置指令と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1基本周波数成分検出器と、前記位置基本周波数成分を入力し位置評価値を出力する位置評価器と、前記位置基本周波数成分を入力し位置周波数を出力する周波数検出器と、前記位置評価値と前記位置周波数を入力し修正位置評価値を出力する第1演算器と、
前記トルク指令を入力しその入力信号の2階時間積分である積分トルク指令を出力する積分器と、前記積分トルク指令と前記位置指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2基本周波数成分検出器と、前記積分トルク指令基本周波数成分を入力し積分トルク指令評価値を出力する積分トルク指令評価器と、前記修正位置評価値と前記積分トルク指令評価値を入力し前記慣性モーメント同定値を出力する第2演算器と、を有する構成とし、前記修正位置評価値を前記位置評価値とし、前記積分トルク指令基本周波数成分をT(0)の2階時間積分とし、前記位置基本周波数成分の1階時間積分が同じ値であり、前記位置基本周波数成分が同じ絶対値で違う符号である時間をtおよびtとし、前記位置基本周波数成分の前記時間tにおける値である前記位置評価値をAとし、前記慣性モーメント同定値Jを次式により算出することを特徴としている。
請求項1に記載のシステム同定装置によると、低剛性負荷の付いた電動機の慣性モーメント同定ができる。
また、請求項2および3に記載のシステム同定装置によると、負荷側の固有周期よりも長い周期の任意の位置指令を用いて、一定トルク外乱を抑制し、低剛性負荷の付いた電動機の慣性モーメント同定ができる。
また、請求項4に記載のシステム同定装置によると、位置の定常状態を待つことなく負荷側の固有周期よりも長い周期の任意の位置指令を用いて、一定トルク外乱を抑制し、低剛性負荷の付いた電動機の慣性モーメント同定ができる。
また、請求項5に記載のシステム同定装置によると、低剛性負荷の付いた電動機の慣性モーメント同定を高精度に実施できる。
また、請求項6に記載のシステム同定装置によると、負荷の可動範囲が限定されている場合でも低剛性負荷の付いた電動機の慣性モーメント同定ができる。
また、請求項7記載のシステム同定装置によると、エンコーダの分解能が低い場合でも、低剛性負荷の付いた電動機の慣性モーメント同定を高精度に実施できる。
また、請求項8、10、12に記載のシステム同定装置のシステム同定方法によると、負荷側の固有周期よりも長い周期の任意の位置指令を用いて、電動機の粘性摩擦を抑制し、周期的なトルク外乱を抑制し、低剛性負荷の付いた電動機の慣性モーメント同定ができる。
また、請求項9、11、13に記載のシステム同定装置のシステム同定方法によると、負荷側の固有周期よりも長い周期の任意の位置指令を用いて、電動機の粘性摩擦を抑制し、一定トルク外乱を抑制し、低剛性負荷の付いた電動機の慣性モーメント同定ができる。
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。
図11は、本発明を適用するシステム同定装置のブロック図である。
図11において、1101は指令発生器、1102は位置制御器、1103は速度制御器、1104はトルク制御器、1105は電動機、1106は位置検出器、1107は微分器、1108は慣性モーメント同定器である。
以下、図11を用いて本発明を適用するシステム同定装置の構成を説明する。
指令発生器1101は位置指令を出力する。位置制御器1102は前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する。速度制御器1103は前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する。トルク制御器1104は前記トルク指令を入力し電流を出力する。電動機1105は前記電流を入力しその前記位置は位置検出器1106により検出され出力される。微分器1107は前記位置を入力し前記速度を出力する。慣性モーメント同定器1108は前記位置指令と前記トルク指令と前記位置を入力し慣性モーメント同定値を出力する。
図1は、第1実施例を示す慣性モーメント同定器の詳細ブロック図である。
図1において、101は第1基本周波数成分検出器、102は位置評価器、103は周波数検出器、104は第1演算器、105は積分器、106は第2基本周波数成分検出器、107は積分トルク指令評価器であり、108は第2演算器である。
以下、図1を用いて本実施例の構成について詳細を説明する。
第1基本周波数成分検出器101は、位置指令と位置を入力し、前記位置の周波数成分の中で前記位置指令の基本周波数における周波数成分を位置基本周波数成分として検出し出力する。位置評価器102は、前記位置基本周波数成分の設定した時間における値を位置評価値として検出し出力する。周波数検出器103は、前記位置基本周波数成分の周波数を位置周波数として検出し出力する。第1演算器104は、前記位置評価値と前記位置周波数を入力し修正位置評価値を出力する。積分器105は、トルク指令を入力し前記トルク指令を零階時間積分した積分トルク指令を出力する。第2基本周波数成分検出器106は、前記位置指令と前記積分トルク指令を入力し、前記積分トルク指令の周波数成分の中で前記位置指令の基本周波数における周波数成分を積分トルク指令基本周波数成分として検出し出力する。積分トルク指令評価器107は、前記積分トルク指令基本周波数成分を入力し、その入力信号を設定した時間において評価した値を積分トルク指令評価値として出力する。第2演算器108は、前記修正位置評価値と前記積分トルク指令評価値を入力し、慣性モーメント同定値を出力する。
図2は、第1実施例を示す第1基本周波数成分検出器101と第2基本周波数成分検出器106の詳細ブロック図である。
図2において、201は第1フーリエ変換器、202は第2フーリエ変換器、203は第3フーリエ変換器、204は第4フーリエ変換器である。
以下、本実施例の第1基本周波数成分検出器101と第2基本周波数成分検出器106の詳細構成について説明する。
第1フーリエ変換器201は、位置指令を入力し前記位置指令の基本周波数を第1位置指令基本周波数として検出し出力する。第2フーリエ変換器202は、前記第1位置指令基本周波数と位置を入力し、前記位置の周波数成分のうち前記第1位置指令基本周波数における周波数成分を位置基本周波数成分として検出し出力する。第3フーリエ変換器203は、前記位置指令を入力し前記位置指令の基本周波数を第2位置指令基本周波数として検出し出力する。第4フーリエ変換器204は、前記第2位置指令基本周波数と積分トルク指令を入力し、前記積分トルク指令の周波数成分のうち前記第2位置指令基本周波数における周波数成分を積分トルク指令基本周波数成分として検出し出力する。
以下、本発明の動作および原理について図1、2および11を用いて説明する。
指令発生器1101が発生する位置指令の周期を、トルク制御器1104と電動機1105と位置検出器1106を含む系である開ループ系の固有周期よりも十分に長く、すなわち、前記開ループ系の運動方程式は次式で近似できる程度に長く設定する。
ただし、Jを電動機慣性モーメントとし、Jを負荷慣性モーメントとし、Dを電動機粘性摩擦とし、cを負荷粘性摩擦とし、θを位置とし、wをトルク外乱とし、Tをトルク指令とする。図1中位置基本周波数成分をθ (0)とし、積分トルク指令基本周波数成分をT(0)とし、トルク外乱wの周波数成分のうち前記位置指令の基本周波数における周波数成分をw(0)とすると、式(7)より、
である。
位置基本周波数成分θ (0)は正弦波であるので、その2階時間微分である加速度基本周波数成分は前記位置周波数をωとすると、次式のように表すことができる。すなわち、前記修正位置評価値は前記位置評価値にω2を乗算したものとすることができる。
図3は、第1実施例を示す修正位置と速度基本周波数成分の関係の説明図である。
ここで、修正位置は前記加速度基本周波数成分であり、積分トルク指令はトルク指令、すなわち、前記積分トルク指令を前記トルク指令の零階時間積分とする。
以下、図3を用いて修正位置と速度基本周波数成分の関係を説明する。
前記修正位置が最小値(−a)をとる点をA点とし、前記修正位置が最大値(+a)をとる点をB点とし、A点およびB点の起こる時間すなわち、前記位置基本周波数成分の2階時間微分が最小値と最大値をとる時間をそれぞれtおよびtとする。時間tおよびtにおいて前記速度基本周波数成分はそれぞれC点およびD点となり零である。時間tおよびtにおいて式(8)を評価し減算すると次式のようになる。
ただし、トルク外乱wは周期的であるとする。前記トルク外乱が一定の場合はb=0となる。式(9)を用いて式(10)を書き直すと次式のようになる。
ただし、Aは前記位置基本周波数成分の前記時間tにおける値である位置評価値である。
同じ周期で2つの異なる振幅を持つ位置指令である第1位置指令および第2位置指令に対する前記位置評価値をそれぞれAおよびAとし、前記第1位置指令と前記第2位置指令に対する前記積分トルク指令基本周波数成分をそれぞれT (0)およびT (0)とする。式(11)を前記第1位置指令と前記第2位置指令に対して評価すると、
となる。式(12)を慣性モーメント同定値Jについて解くと、次式を得る。
図1において、第2演算器108は、式(13)を用いて前記慣性モーメント同定値を算出する。式(13)は電動機粘性摩擦Dと、負荷粘性摩擦cと、トルク外乱wを含まないので、電動機粘性摩擦Dと、負荷粘性摩擦cと、トルク外乱wは前記慣性モーメント同定値に影響しない。また、電動機1105が2慣性系でなく一般の多慣性系であっても前記位置指令の周期が前記開ループ系の固有周期より十分に長い場合、その運動方程式は式(7)のように表すことができるので、その慣性モーメントは式(13)によって同定することができる。
前記位置指令の周期が前記開ループ系の固有周期に近い場合およびそれより短い場合は、前記開ループ系の柔軟モードの影響により慣性モーメント同定値が電動機慣性モーメントに近い値として算出される。前記位置指令の周期を長くするにしたがって前記慣性モーメント同定値は増大し、電動機慣性モーメントと負荷慣性モーメントの和に収束する。前記慣性モーメント同定値が増大し一定値に収束するまで前記位置指令の周期を長く設定することにより、式(7)で用いた近似がより正確に成り立ち慣性モーメント同定の精度を高めることができる。
また、電動機1105の可動範囲が限定されている場合は、位置の振幅が前記可動範囲よりも十分に小さくなるまで位置指令の振幅を下げることにより慣性モーメント同定を実施できる。
以下、本実施例のシミュレーション結果を示す。
本シミュレーションに用いた数値は次のようになる。
ただし、cは電動機負荷間粘性摩擦であり、kは電動機負荷間剛性であり、Kは位置制御器1102の比例制御ゲインであり、Kは速度制御器1103の比例制御ゲインであり、 Tは位置指令の周期であり、ωは前記位置指令の基本周波数であり、Tratは定格トルクである。電動機1105の負荷側の固有周波数は
であり、位置指令の周波数ωは前記負荷側の固有周波数よりも十分低く設定した。また速度制御器1103の比例制御ゲインKは、図11の前記位置指令に対する位置制御器1102と速度制御器1103とトルク制御器1104と電動機1105と位置検出器1106と微分器1107を含む系である閉ループ系の応答が十分速く定常状態に達するように設定した。
図4は第1実施例を示すシミュレーションに用いた位置指令の説明図である。
本シミュレーションには図4(a)に示す三角速度信号を1階時間積分した図4(b)に示す位置指令である第1位置指令と振幅がその半分の第2位置指令を用いた。
図5は第1実施例を示す電動機負荷間粘性摩擦を変化した場合の慣性モーメント同定誤差のシミュレーション結果の説明図である。
また、図6は第1実施例を示す一定トルク外乱を変化した場合の慣性モーメント同定誤差のシミュレーション結果の説明図である。
図5は電動機負荷間粘性摩擦cと式(13)で算出した慣性モーメント同定値の同定誤差との関係の図を示し、図6は一定トルク外乱wと慣性モーメント同定値の同定誤差との関係を示す。図5と図6において、電動機負荷間粘性摩擦cおよび一定トルク外乱w以外には式(14)に示す数値を用いた。同定誤差eは電動機慣性モーメントと負荷慣性モーメントの和の真値Jと同定値Jを用いて次式により算出した。
図5および図6において電動機負荷間粘性摩擦と一定トルク外乱に関わらず約0.4%の同定誤差で慣性モーメント同定ができることが示された。
図7は、第2実施例を示す第1基本周波数成分検出器と第2基本周波数成分検出器の詳細ブロック図である。
図7において、201は第1フーリエ変換器、203は第3フーリエ変換器、701は第1バンドパスフィルタ、702は第2バンドパスフィルタである。
本実施例が第1実施例と異なる点は、図1における第1基本周波数成分検出器101と第2基本周波数成分検出器106の内部構成に関する点である。
すなわち、第1実施例の第2フーリエ変換器202、第4フーリエ変換器204に換えて、本実施例では、第1バンドパスフィルタ701、第2バンドパスフィルタ702で構成している点である。
以下、本実施例の第1基本周波数成分検出器101と第2基本周波数成分検出器106の詳細構成について説明する。
第1フーリエ変換器201は、位置指令を入力し前記位置指令の基本周波数を第1位置指令基本周波数として検出し出力する。第1バンドパスフィルタ701は前記第1位置指令基本周波数と位置を入力し前記位置の周波数成分のうち前記第1位置指令基本周波数における周波数成分を位置基本周波数成分として検出し出力する。第3フーリエ変換器203は前記位置指令を入力し前記位置指令の基本周波数を第2位置指令基本周波数として検出し出力する。第2バンドパスフィルタ702は前記第2位置指令基本周波数と積分トルク指令を入力し前記積分トルク指令の周波数成分のうち前記第2位置指令基本周波数における周波数成分を積分トルク指令基本周波数成分として検出し出力する。
慣性モーメント同定は、前記位置基本周波数成分と前記積分トルク指令基本周波数成分を用いて実施例1と同様に実施でき、負荷側の固有周期よりも長い周期の任意の位置指令を用いて、一定トルク外乱を抑制し、低剛性負荷の付いた電動機の慣性モーメント同定ができる。
図8は、第3実施例を示す第1基本周波数成分検出器と第2基本周波数成分検出器の詳細ブロック図である。
図8において、201は第1フーリエ変換器、203は第3フーリエ変換器、801は過渡位置検出器、802は第3バンドパスフィルタ、803は過渡積分トルク指令検出器、804は第4バンドパスフィルタである。
本実施例が第1実施例と異なる点は、図1における第1基本周波数成分検出器101と第2基本周波数成分検出器106の内部構成に関する点である。
すなわち、第1実施例の第2フーリエ変換器202、第4フーリエ変換器204に換えて本実施例では、第3バンドパスフィルタ802、第4バンドパスフィルタ804、過渡位置検出器801、過渡積分トルク指令検出器803で構成している点である。
以下、図8を用いて本実施例の第1基本周波数成分検出器101と第2基本周波数成分検出器106の詳細構成を説明する。
第1フーリエ変換器201は、位置指令を入力しその入力信号の基本周波数である第1位置指令基本周波数を出力する。過渡位置検出器801は、前記位置指令と位置を入力しその入力信号のスペクトルを比較することにより前記位置の過渡成分を過渡位置として検出し出力する。第3バンドパスフィルタ802は、前記位置から前記過渡位置を減算した定常位置と前記第1位置指令基本周波数を入力し前記定常位置の周波数成分のうち前記第1位置指令基本周波数における周波数成分を位置基本周波数成分として出力する。第3フーリエ変換器203は前記位置指令を入力し、その入力信号の基本周波数である第2位置指令基本周波数を出力する。過渡積分トルク指令検出器803は、前記位置指令と積分トルク指令を入力しその入力信号のスペクトルを比較することにより前記積分トルク指令の過渡成分を過渡積分トルク指令として検出し出力する。第4バンドパスフィルタ804は、前記積分トルク指令から前記過渡積分トルク指令を減算した定常積分トルク指令と前記第2位置指令基本周波数を入力し、前記定常積分トルク指令の周波数成分のうち前記第2位置指令基本周波数における周波数成分を積分トルク指令基本周波数成分として出力する。
慣性モーメント同定は、前記位置基本周波数成分と前記積分トルク指令基本周波数成分を用いて実施例1と同様に実施でき、位置の定常状態を待つことなく負荷側の固有周期よりも長い周期の任意の位置指令を用いて、一定トルク外乱を抑制し、低剛性負荷の付いた電動機の慣性モーメント同定ができる。
図9は、第4実施例を示す第1基本周波数成分検出器と第2基本周波数成分検出器の詳細ブロック図である。
図9において、105は積分器、106は第2基本周波数成分検出器、107は積分トルク指令評価器、108は第2演算器、901は第3演算器である。
本実施例が第1実施例と異なる点は、第1実施例の第1基本周波数成分検出器101、位置評価器102、周波数検出器103、第1演算器104に換えて、本実施例の慣性モーメント同定器は、前記位置指令を入力し修正位置指令評価値を出力する第3演算器901を備えるようにしている点である。
以下、図9を用いて本実施例の慣性モーメント同定器の詳細構成を説明する。
第3演算器901は位置指令を入力し修正位置指令評価値を出力する。積分器105はトルク指令を入力しその入力信号を零階時間積分した積分トルク指令を出力する。第2基本周波数成分検出器106は前記位置指令と前記積分トルク指令を入力し前記積分トルク指令の周波数成分の中で前記位置指令の基本周波数における周波数成分を積分トルク指令基本周波数成分として検出し出力する。積分トルク指令評価器107は前記積分トルク指令基本周波数成分を入力しその入力信号の設定した時間における値を積分トルク指令評価値として出力する。第2演算器108は前記修正位置指令評価値と前記積分トルク指令評価値を入力し慣性モーメント同定値を出力する。
慣性モーメント同定は、式(13)において前記位置評価値AとAの代りに前記位置指令の前記時間tにおける値である位置指令評価値を用いて第1実施例と同様に慣性モーメント同定ができ、エンコーダの分解能が低い場合でも、低剛性負荷の付いた電動機の慣性モーメント同定を高精度に実施できる。
本実施例の慣性モーメント同定器の構成は図1、2に示す第1実施例と同じである。本実施例と第1実施例が異なる点は、前記積分トルク指令評価値を評価する時間tとtに関する点である。
図10は、第5実施例を示す時間tとtの設定法の説明図である。
以下、図10を用いて時間tとtの設定法および慣性モーメント同定方法について説明する。
時間tとtは前記位置基本周波数成分の2階時間微分である修正位置の絶対値が同じで符号が逆であり、前記速度基本周波数成分が同じ値をとる2つの時間とし、例えば図10に示すA点とC点およびB点とD点の時間である。A点とB点における前記修正位置の値はそれぞれ−aと+aであるので、トルク外乱wを一定とすると、実施例1の式(10)と同様に式(8)を前記時間tとtにおいて評価すると次式を得る。
第1実施例と同様に位置評価値Aと位置周波数ωを用いて式(17)を書き直すと、次式のようになる。
図1に示す第2演算器108は、式(18)により慣性モーメント同定値を算出する。
この式(18)は一定トルク外乱wを含まないので、前記一定トルク外乱wは前記慣性モーメント同定値に影響しない。
このように、負荷側の固有周期よりも長い周期の任意の位置指令を用いて、電動機の粘性摩擦を抑制し、一定トルク外乱を抑制し、低剛性負荷の付いた電動機の慣性モーメント同定ができる。
本実施例が第1実施例と異なる点は、本実施例において、図1中の積分トルク指令をトルク指令の1階時間積分としている点であり、その点以外については、図1、2に示す第1実施例と同じ構成である。
以下、本実施例の慣性モーメント同定方法を説明する。
前記開ループ系の運動方程式は式(7)で表され、その基本周波数成分の式は式(8)で表される。式(8)を1階時間積分すると次式を得る。
前記位置基本周波数成分の1階時間微分である速度基本周波数成分が最小値(−v)と最大値(+v)をとる時間をtおよびtとし、前記時間tおよびtにおいて式(19)を評価すると、次式のようになる。
式(20)より次式を得る。
第1実施例と同様に、周期が同じで振幅の異なる2つの位置指令である第1位置指令と第2位置指令に対して式(21)を評価すると、次式のようになる。
ただし、前記第1位置指令および前記第2位置指令に対する前記速度基本周波数成分の前記時間tにおける値をそれぞれvおよびvとし、前記第1位置指令と前記第2位置指令に対する前記積分トルク指令基本周波数成分をそれぞれT (0)の1階時間積分およびT (0)の1階時間積分とする。
前記速度基本周波数成分と前記位置基本周波数成分には次の関係が成り立つ。すなわち、前記修正位置評価値は前記位置評価値にωを乗算したものである。
ただし、ωは前記位置指令の基本周波数であり、Tは前記位置指令の周期である。
式(23)と式(22)より慣性モーメント同定値Jは次式により算出する。
ただし、前記第1位置指令および前記第2位置指令に対する前記位置基本周波数成分の前記時間tから四半周期前の値である前記位置評価値をそれぞれAおよびAとした。
図1において、第2演算器108は、式(24)を用いて前記慣性モーメント同定値を算出する。式(24)は電動機粘性摩擦Dと、負荷粘性摩擦cと、トルク外乱wを含まないので、電動機粘性摩擦Dと、負荷粘性摩擦cと、トルク外乱wは前記慣性モーメント同定値に影響しない。また、電動機1105が2慣性系でなく一般の多慣性系であっても前記位置指令の周期が前記開ループ系の固有周期より十分に長い場合、その運動方程式は式(7)のように表すことができるので、その慣性モーメントは式(24)によって同定することができる。
本実施例の慣性モーメント同定器の構成は第6実施例と同じ前記積分トルク指令を前記トルク指令の1階時間積分とするものである。第6実施例と異なる点は前記積分トルク指令評価値を評価する時間tとtに関する点である。
前記位置基本周波数成分が同じ値であり、前記位置基本周波数成分の1階時間微分が同じ絶対値で違う符号である時間をtおよびtとして、第6実施例と同様に設定する。前記修正位置評価値は前記位置評価値にωを乗算したものとし、トルク外乱wが一定である場合、前記積分トルク指令基本周波数成分をT(0)の1階時間積分とし、式(21)と同様に次式が成り立つ。
式(25)中のvは前記速度基本周波数成分の前記時間tにおける値である。
前記位置基本周波数成分の前記時間tから四半周期前における値である前記位置評価値をAとし、式(25)より式(24)と同様に位置評価値Aと位置周波数ωを用いて慣性モーメント同定値Jは次式で表される。
図1において、第2演算器108は、式(26)を用いて前記慣性モーメント同定値を算出する。式(26)は、第6実施例と同様に一定トルク外乱を含まないので、前記一定トルク外乱は前記慣性モーメント同定値に影響しない。
このように、負荷側の固有周期よりも長い周期の任意の位置指令を用いて、電動機の粘性摩擦を抑制し、一定トルク外乱を抑制し、低剛性負荷の付いた電動機の慣性モーメント同定ができる。
本実施例が第1実施例と異なる点は、本実施例において、図1中の積分トルク指令をトルク指令の2階時間積分としている点であり、その点以外については、図1に示す第1実施例と同じ構成である。
以下、本実施例の慣性モーメント同定方法を説明する。
前記開ループ系の運動方程式は式(7)で表され、その基本周波数成分は式(8)で表される。式(8)を2階時間積分すると次式を得る。
図1中の位置基本周波数成分が最小値(−A)と最大値(+A)をとる時間をtおよびtとし、前記時間tおよびtにおいて式(27)を評価すると、次のようになる。
式(28)より次式を得る。
第1実施例と同様に周期が同じで振幅の異なる2つの位置指令である第1位置指令と第2位置指令に対して式(29)を評価すると、
ただし、前記第1位置指令および前記第2位置指令に対する前記位置基本周波数成分の前記時間tにおける値である位置評価値をそれぞれAおよびAとし、前記第1位置指令と前記第2位置指令に対する前記積分トルク指令基本周波数成分をそれぞれT (0)の2階時間積分およびT (0)の2階時間積分とする。
式(30)より慣性モーメント同定値Jは次式で与えられる。
図1において、第2演算器108は式(31)を用いて前記慣性モーメント同定値を算出する。式(31)は電動機粘性摩擦Dと、負荷粘性摩擦cと、トルク外乱wを含まないので、電動機粘性摩擦Dと、負荷粘性摩擦cと、トルク外乱wは前記慣性モーメント同定値に影響しない。また、前記開ループ系が2慣性系でなく一般の多慣性系であっても前記位置指令の周期が前記開ループ系の固有周期より十分に長い場合、その運動方程式は式(7)のように表すことができるので、その慣性モーメントは式(31)によって同定することができる。
本実施例の慣性モーメント同定器の構成は第8実施例と同じ、すなわち、図1中の積分トルク指令をトルク指令の2階時間積分としている点であり、その点以外については、図1に示す第1実施例と同じ構成である。
本実施例が第8実施例と異なる点は、前記積分トルク指令評価値を評価する時間tとtである。前記位置基本周波数成分の1階時間積分が同じ値であり、前記位置基本周波数成分が同じ絶対値で違う符号である時間をtおよびtとして設定し、トルク外乱wが一定である場合、前記積分トルク指令基本周波数成分をT(0)の2階時間積分とし、前記修正位置評価値を前記位置評価値として、すなわち、前記位置基本周波数成分の前記時間tにおける値である位置評価値Aを用いて式(29)と同様に次式が成り立つ。
式(32)を慣性モーメント同定値Jについて解くと、
第2演算器108は式(33)により前記慣性モーメント同定値を算出する。他の実施例同様に一定トルク外乱は前記慣性モーメント同定値に影響しない。
このように、負荷側の固有周期よりも長い周期の任意の位置指令を用いて、電動機の粘性摩擦を抑制し、一定トルク外乱を抑制し、低剛性負荷の付いた電動機の慣性モーメント同定ができる。
低剛性負荷の付いた電動機の多慣性系の慣性モーメントを有するロボット装置、一般用産業装置などの慣性モーメント同定装置に広く適用が可能である。
第1実施例を示す慣性モーメント同定器の詳細ブロック図 第1実施例を示す第1基本周波数成分検出器と第2基本周波数成分検出器の詳細ブロック図 第1実施例を示す修正位置と速度基本周波数成分の関係の説明図 第1実施例を示すシミュレーションに用いた位置指令の説明図 第1実施例を示す電動機負荷間粘性摩擦を変化した場合の慣性モーメント同定誤差のシミュレーション結果の説明図 第1実施例を示す一定トルク外乱を変化した場合の慣性モーメント同定誤差のシミュレーション結果の説明図 第2実施例を示す第1基本周波数成分検出器と第2基本周波数成分検出器の詳細ブロック図 第3実施例を示す第1基本周波数成分検出器と第2基本周波数成分検出器の詳細ブロック図 第4実施例を示す第1基本周波数成分検出器と第2基本周波数成分検出器の詳細ブロック図 第5実施例を示す時間tとtの設定法の説明図 本発明を適用するシステム同定装置のブロック図 従来技術を示すシステム同定装置の構成
符号の説明
101 第1基本周波数成分検出器
102 位置評価器
103 周波数検出器
104 第1演算器
105 積分器
106 第2基本周波数成分検出器
107 積分トルク指令評価器
108 第2演算器
201 第1フーリエ変換器
202 第2フーリエ変換器
203 第3フーリエ変換器
204 第4フーリエ変換器
701 第1バンドパスフィルタ
702 第2バンドパスフィルタ
801 過渡位置検出器
802 第3バンドパスフィルタ
803 過渡積分トルク指令検出器
804 第4バンドパスフィルタ
901 第3演算器
1101 指令発生器
1102 位置制御器
1103 速度制御器
1104 トルク制御器
1105 電動機
1106 位置検出器
1107 微分器
1108 慣性モーメント同定器
1201 指令発生部
1202 速度制御部
1203 推定部
1204 同定部

Claims (13)

  1. 位置指令を出力する指令発生器(1101)と、
    前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器(1102)と、
    前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器(1103)と、
    前記トルク指令を入力し電流を出力するトルク制御器(1104)と、
    前記電流を入力する電動機(1105)と、
    前記電動機(1105)の前記位置を検出し出力する位置検出器(1106)と、
    前記位置を入力し前記速度を出力する微分器(1107)と、
    前記位置指令、前記トルク指令、前記位置を入力し慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器(1108)と、を備えたシステム同定装置において、
    前記指令発生器(1101)は、
    前記トルク制御器(1104)、前記電動機(1105)、前記位置検出器(1106)を含む系の固有周期よりも長い周期の前記位置指令を出力するものであり、
    前記慣性モーメント同定器(1108)は、
    前記位置指令と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1基本周波数成分検出器(101)と、
    前記位置基本周波数成分を入力し位置評価値を出力する位置評価器(102)と、
    前記位置基本周波数成分を入力し位置周波数を出力する周波数検出器(103)と、
    前記位置評価値と前記位置周波数を入力し修正位置評価値を出力する第1演算器(104)と、
    Nを0を含む正の整数とし、前記トルク指令を入力しその入力信号のN階時間積分である積分トルク指令を出力する積分器(105)と、
    前記積分トルク指令と前記位置指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2基本周波数成分検出器(106)と、
    前記積分トルク指令基本周波数成分を入力し積分トルク指令評価値を出力する積分トルク指令評価器(107)と、
    前記修正位置評価値と前記積分トルク指令評価値を入力し前記慣性モーメント同定値を出力する第2演算器(108)と、を有するものであることを特徴とするシステム同定装置。
  2. 前記第1基本周波数成分検出器(101)は、
    前記位置指令を入力し第1位置指令基本周波数を出力する第1フーリエ変換器(201)と、
    前記第1位置指令基本周波数と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第2フーリエ変換器(202)と、を有するものであり、
    前記第2基本周波数成分検出器(106)は、
    前記位置指令を入力し第2位置指令基本周波数を出力する第3フーリエ変換器(203)と、
    前記第2位置指令基本周波数と前記積分トルク指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第4フーリエ変換器(204)と、を有するものであることを特徴とする請求項1に記載のシステム同定装置。
  3. 前記第1基本周波数成分検出器(101)は、
    前記位置指令を入力し第1位置指令基本周波数を出力する第1フーリエ変換器(201)と、
    前記第1位置指令基本周波数と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1バンドパスフィルタ(701)を有するものであり、
    前記第2基本周波数成分検出器(106)は、
    前記位置指令を入力し第2位置指令基本周波数を出力する第3フーリエ変換器(203)と、
    前記第2位置指令基本周波数と前記積分トルク指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2バンドパスフィルタ(702)と、を有するものであることを特徴とする請求項1に記載のシステム同定装置。
  4. 前記第1基本周波数成分検出器(101)は、
    前記位置指令を入力し第1位置指令基本周波数を出力する第1フーリエ変換器(201)と、
    前記位置指令と前記位置を入力し過渡位置を出力する過渡位置検出器(801)と、
    前記位置から前記過渡位置を減算した定常位置と前記第1位置指令基本周波数を入力し位置基本周波数成分を出力する第3バンドパスフィルタ(802)を有するものであり、
    前記第2基本周波数成分検出器(106)は、
    前記位置指令を入力し第2位置指令基本周波数を出力する第3フーリエ変換器(203)と、
    前記位置指令と前記積分トルク指令を入力し過渡積分トルク指令を出力する過渡積分トルク指令検出器(803)と、
    前記積分トルク指令から前記過渡積分トルク指令を減算した定常積分トルク指令と前記第2位置指令基本周波数を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第4バンドパスフィルタ(804)と、を有するものであることを特徴とする請求項1に記載のシステム同定装置。
  5. 前記指令発生器(1101)は、
    前記位置指令が周期的である場合、前記慣性モーメント同定値が増大し一定値になるまで前記位置指令の周期を長くして出力するものであることを特徴とする請求項1に記載のシステム同定装置。
  6. 前記指令発生器(1101)は、
    前記トルク指令の振幅が前記トルク制御器(1104)の定格トルクよりも小さくなり、
    前記位置の振幅が前記電動機(1105)の可動範囲限界よりも小さくなるように前記位置指令の振幅を減少して出力するものであることを特徴とする請求項1に記載のシステム同定装置。
  7. 前記慣性モーメント同定器(1108)は、前記第1基本周波数成分検出器(101)、前記位置評価器(102)、前記周波数検出器(103)、前記第1演算器(104)に換えて、前記位置指令を入力し修正位置指令評価値を出力する第3演算器(901)を備えたことを特徴とする請求項1に記載のシステム同定装置。
  8. 位置指令を出力する指令発生器(1101)と、
    前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器(1102)と、
    前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器(1103)と、
    前記トルク指令を入力し電流を出力するトルク制御器(1104)と、
    前記電流を入力する電動機(1105)と、
    前記電動機(1105)の前記位置を検出し出力する位置検出器(1106)と、
    前記位置を入力し前記速度を出力する微分器(1107)と、
    前記位置指令、前記トルク指令、前記位置を入力し慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器(1108)と、を備えたシステム同定装置のシステム同定方法において、
    前記指令発生器(1101)は、前記トルク制御器(1104)、前記電動機(1105)、前記位置検出器(1106)を含む系の固有周期よりも長い周期の前記位置指令を出力するものとし、
    前記慣性モーメント同定器(1108)は、前記位置指令と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1基本周波数成分検出器(101)と、
    前記位置基本周波数成分を入力し位置評価値を出力する位置評価器(102)と、
    前記位置基本周波数成分を入力し位置周波数を出力する周波数検出器(103)と、
    前記位置評価値と前記位置周波数を入力し修正位置評価値を出力する第1演算器(104)と、
    前記トルク指令を入力しその入力信号の零階時間積分である積分トルク指令を出力する積分器(105)と、
    前記積分トルク指令と前記位置指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2基本周波数成分検出器(106)と、
    前記積分トルク指令基本周波数成分を入力し積分トルク指令評価値を出力する積分トルク指令評価器(107)と、
    前記修正位置評価値と前記積分トルク指令評価値を入力し前記慣性モーメント同定値を出力する第2演算器(108)と、を有する構成とし、
    前記位置周波数をωとし、
    前記修正位置評価値は前記位置評価値にωを乗算したものとし、
    同じ周期且つ異なる振幅の位置指令である第1位置指令と第2位置指令に対する前記積分トルク指令基本周波数成分をT (0)およびT (0)とし、
    前記位置基本周波数成分の2階時間微分が最小値と最大値をとる時間をtおよびtとし、
    前記第1位置指令と前記第2位置指令に対する前記位置基本周波数成分の前記時間tにおける値である前記位置評価値をAおよびAとし、
    前記慣性モーメント同定値Jを次式により算出することを特徴とするシステム同定装置のシステム同定方法。
  9. 位置指令を出力する指令発生器(1101)と、
    前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器(1102)と、
    前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器(1103)と、
    前記トルク指令を入力し電流を出力するトルク制御器(1104)と、
    前記電流を入力する電動機(1105)と、
    前記電動機(1105)の前記位置を検出し出力する位置検出器(1106)と、
    前記位置を入力し前記速度を出力する微分器(1107)と、
    前記位置指令、前記トルク指令、前記位置を入力し慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器(1108)と、を備えたシステム同定装置のシステム同定方法において、
    前記指令発生器(1101)は、前記トルク制御器(1104)、前記電動機(1105)、前記位置検出器(1106)を含む系の固有周期よりも長い周期の前記位置指令を出力するものとし、
    前記慣性モーメント同定器(1108)は、前記位置指令と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1基本周波数成分検出器(101)と、
    前記位置基本周波数成分を入力し位置評価値を出力する位置評価器(102)と、
    前記位置基本周波数成分を入力し位置周波数を出力する周波数検出器(103)と、
    前記位置評価値と前記位置周波数を入力し修正位置評価値を出力する第1演算器(104)と、
    前記トルク指令を入力しその入力信号の零階時間積分である積分トルク指令を出力する積分器(105)と、
    前記積分トルク指令と前記位置指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2基本周波数成分検出器(106)と、
    前記積分トルク指令基本周波数成分を入力し積分トルク指令評価値を出力する積分トルク指令評価器(107)と、
    前記修正位置評価値と前記積分トルク指令評価値を入力し前記慣性モーメント同定値を出力する第2演算器(108)と、を有する構成とし、
    前記位置周波数をωとし、
    前記修正位置評価値は前記位置評価値にωを乗算したものとし、
    前記積分トルク指令基本周波数成分をT(0)とし、
    前記位置基本周波数成分の1階時間微分が同じ値であり、前記位置基本周波数成分の2階時間微分が同じ絶対値で違う符号である時間をtおよびtとし、
    前記位置基本周波数成分の前記時間t1における値である前記位置評価値をAとし、
    前記慣性モーメント同定値Jを次式により算出することを特徴とするシステム同定装置のシステム同定方法。
  10. 位置指令を出力する指令発生器(1101)と、
    前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器(1102)と、
    前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器(1103)と、
    前記トルク指令を入力し電流を出力するトルク制御器(1104)と、
    前記電流を入力する電動機(1105)と、
    前記電動機(1105)の前記位置を検出し出力する位置検出器(1106)と、
    前記位置を入力し前記速度を出力する微分器(1107)と、
    前記位置指令、前記トルク指令、前記位置を入力し慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器(1108)と、を備えたシステム同定装置のシステム同定方法において、
    前記指令発生器(1101)は、前記トルク制御器(1104)、前記電動機(1105)、前記位置検出器(1106)を含む系の固有周期よりも長い周期の前記位置指令を出力するものとし、
    前記慣性モーメント同定器(1108)は、前記位置指令と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1基本周波数成分検出器(101)と、
    前記位置基本周波数成分を入力し位置評価値を出力する位置評価器(102)と、
    前記位置基本周波数成分を入力し位置周波数を出力する周波数検出器(103)と、
    前記位置評価値と前記位置周波数を入力し修正位置評価値を出力する第1演算器(104)と、
    前記トルク指令を入力しその入力信号の1階時間積分である積分トルク指令を出力する積分器(105)と、
    前記積分トルク指令と前記位置指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2基本周波数成分検出器(106)と、
    前記積分トルク指令基本周波数成分を入力し積分トルク指令評価値を出力する積分トルク指令評価器(107)と、
    前記修正位置評価値と前記積分トルク指令評価値を入力し前記慣性モーメント同定値を出力する第2演算器(108)と、を有する構成とし、
    前記位置周波数をωとし、
    前記修正位置評価値は前記位置評価値にωを乗算したものとし、
    同じ周期且つ異なる振幅の位置指令である第1位置指令と第2位置指令に対する前記積分トルク指令基本周波数成分をT (0)の1階時間積分およびT (0)の1階時間積分とし、
    前記位置基本周波数成分の1階時間微分が最小値と最大値をとる時間をtおよびtとし、
    前記第1位置指令と前記第2位置指令に対する前記位置基本周波数成分の前記時間tから四半周期前における値である前記位置評価値をAおよびAとし、
    前記慣性モーメント同定値Jを次式により算出することを特徴とするシステム同定装置のシステム同定方法。
  11. 位置指令を出力する指令発生器(1101)と、
    前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器(1102)と、
    前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器(1103)と、
    前記トルク指令を入力し電流を出力するトルク制御器(1104)と、
    前記電流を入力する電動機(1105)と、
    前記電動機(1105)の前記位置を検出し出力する位置検出器(1106)と、
    前記位置を入力し前記速度を出力する微分器(1107)と、
    前記位置指令、前記トルク指令、前記位置を入力し慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器(1108)と、を備えたシステム同定装置のシステム同定方法において、
    前記指令発生器(1101)は、前記トルク制御器(1104)、前記電動機(1105)、前記位置検出器(1106)を含む系の固有周期よりも長い周期の前記位置指令を出力するものとし、
    前記慣性モーメント同定器(1108)は、前記位置指令と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1基本周波数成分検出器(101)と、
    前記位置基本周波数成分を入力し位置評価値を出力する位置評価器(102)と、
    前記位置基本周波数成分を入力し位置周波数を出力する周波数検出器(103)と、
    前記位置評価値と前記位置周波数を入力し修正位置評価値を出力する第1演算器(104)と、
    前記トルク指令を入力しその入力信号の1階時間積分である積分トルク指令を出力する積分器(105)と、
    前記積分トルク指令と前記位置指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2基本周波数成分検出器(106)と、
    前記積分トルク指令基本周波数成分を入力し積分トルク指令評価値を出力する積分トルク指令評価器(107)と、
    前記修正位置評価値と前記積分トルク指令評価値を入力し前記慣性モーメント同定値を出力する第2演算器(108)と、を有する構成とし、
    前記位置周波数をωとし、
    前記修正位置評価値は前記位置評価値にωを乗算したものとし、
    前記積分トルク指令基本周波数成分をT(0)の1階時間積分とし、
    前記位置基本周波数成分が同じ値であり、前記位置基本周波数成分の1階時間微分が同じ絶対値で違う符号である時間をtおよびtとし、
    前記位置基本周波数成分の前記時間tから四半周期前における値である前記位置評価値をAとし、
    前記慣性モーメント同定値Jを次式により算出することを特徴とするシステム同定装置のシステム同定方法。
  12. 位置指令を出力する指令発生器(1101)と、
    前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器(1102)と、
    前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器(1103)と、
    前記トルク指令を入力し電流を出力するトルク制御器(1104)と、
    前記電流を入力する電動機(1105)と、
    前記電動機(1105)の前記位置を検出し出力する位置検出器(1106)と、
    前記位置を入力し前記速度を出力する微分器(1107)と、
    前記位置指令、前記トルク指令、前記位置を入力し慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器(1108)と、を備えたシステム同定装置のシステム同定方法において、
    前記指令発生器(1101)は、前記トルク制御器(1104)、前記電動機(1105)、前記位置検出器(1106)を含む系の固有周期よりも長い周期の前記位置指令を出力するものとし、
    前記慣性モーメント同定器(1108)は、前記位置指令と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1基本周波数成分検出器(101)と、
    前記位置基本周波数成分を入力し位置評価値を出力する位置評価器(102)と、
    前記位置基本周波数成分を入力し位置周波数を出力する周波数検出器(103)と、
    前記位置評価値と前記位置周波数を入力し修正位置評価値を出力する第1演算器(104)と、
    前記トルク指令を入力しその入力信号の2階時間積分である積分トルク指令を出力する積分器(105)と、
    前記積分トルク指令と前記位置指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2基本周波数成分検出器(106)と、
    前記積分トルク指令基本周波数成分を入力し積分トルク指令評価値を出力する積分トルク指令評価器(107)と、
    前記修正位置評価値と前記積分トルク指令評価値を入力し前記慣性モーメント同定値を出力する第2演算器(108)と、を有する構成とし、
    前記修正位置評価値を前記位置評価値とし、
    同じ周期且つ異なる振幅の位置指令である第1位置指令と第2位置指令に対する前記積分トルク指令基本周波数成分をT (0)の2階時間積分およびT (0)の2階時間積分とし、
    前記位置基本周波数成分が最小値と最大値をとる時間をtおよびtとし、
    前記第1位置指令と前記第2位置指令に対する前記位置基本周波数成分の前記時間tにおける値である前記位置評価値をAおよびAとし、
    前記慣性モーメント同定値Jを次式により算出することを特徴とするシステム同定装置のシステム同定方法。
  13. 位置指令を出力する指令発生器(1101)と、
    前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器(1102)と、
    前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器(1103)と、
    前記トルク指令を入力し電流を出力するトルク制御器(1104)と、
    前記電流を入力する電動機(1105)と、
    前記電動機(1105)の前記位置を検出し出力する位置検出器(1106)と、
    前記位置を入力し前記速度を出力する微分器(1107)と、
    前記位置指令、前記トルク指令、前記位置を入力し慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器(1108)と、を備えたシステム同定装置のシステム同定方法において、
    前記指令発生器(1101)は、前記トルク制御器(1104)、前記電動機(1105)、前記位置検出器(1106)を含む系の固有周期よりも長い周期の前記位置指令を出力するものとし、
    前記慣性モーメント同定器(1108)は、前記位置指令と前記位置を入力し位置基本周波数成分を出力する第1基本周波数成分検出器(101)と、
    前記位置基本周波数成分を入力し位置評価値を出力する位置評価器(102)と、
    前記位置基本周波数成分を入力し位置周波数を出力する周波数検出器(103)と、
    前記位置評価値と前記位置周波数を入力し修正位置評価値を出力する第1演算器(104)と、
    前記トルク指令を入力しその入力信号の2階時間積分である積分トルク指令を出力する積分器(105)と、
    前記積分トルク指令と前記位置指令を入力し積分トルク指令基本周波数成分を出力する第2基本周波数成分検出器(106)と、
    前記積分トルク指令基本周波数成分を入力し積分トルク指令評価値を出力する積分トルク指令評価器(107)と、
    前記修正位置評価値と前記積分トルク指令評価値を入力し前記慣性モーメント同定値を出力する第2演算器(108)と、を有する構成とし、
    前記修正位置評価値を前記位置評価値とし、
    前記積分トルク指令基本周波数成分をT(0)の2階時間積分とし、
    前記位置基本周波数成分の1階時間積分が同じ値であり、前記位置基本周波数成分が同じ絶対値で違う符号である時間をtおよびtとし、
    前記位置基本周波数成分の前記時間tにおける値である前記位置評価値をAとし、
    前記慣性モーメント同定値Jを次式により算出することを特徴とするシステム同定装置のシステム同定方法。
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