JP2009104439A - サーボアクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【課題】誰でも簡便にゲイン調整を行うことができるサーボアクチュエータの実現する。
【解決手段】モータの速度を制御する速度フィードバックループを有し、この速度フィードバックループにノッチフィルタ手段を挿入して機械共振を除去するサーボアクチュエータにおいて、前記速度フィードバックループの周波数応答特性を示すデータを取得するデータ収集手段と、前記データ収集手段で取得されたデータを移動平均処理する移動平均手段と、この移動平均手段で得られたデータと、前記データ収集手段で得られたデータとを比較して、前記速度フィードバックループの共振特性を抽出する比較手段と、前記比較手段で抽出された共振特性に基づいて前記ノッチフィルタ手段の周波数及びQ値を設定するノッチフィルタ設定手段と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】モータの速度を制御する速度フィードバックループを有し、この速度フィードバックループにノッチフィルタ手段を挿入して機械共振を除去するサーボアクチュエータにおいて、前記速度フィードバックループの周波数応答特性を示すデータを取得するデータ収集手段と、前記データ収集手段で取得されたデータを移動平均処理する移動平均手段と、この移動平均手段で得られたデータと、前記データ収集手段で得られたデータとを比較して、前記速度フィードバックループの共振特性を抽出する比較手段と、前記比較手段で抽出された共振特性に基づいて前記ノッチフィルタ手段の周波数及びQ値を設定するノッチフィルタ設定手段と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、モータの速度を制御する速度フィードバックループの途中に挿入されたノッチフィルタ手段を有するサーボアクチュエータに関するものである。
モータに発生する機械共振を除去するために、速度フィードバックループの途中にノッチフィルタ手段を挿入したサーボアクチュエータについては、特許文献1に技術開示がある。
図5は、従来構成のサーボアクチュエータを用いたワーク2の位置制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。モータ1により移動制御されるワークの位置が、位置検出手段3により検出される。位置検出値Pfの差分から速度生成手段4により速度検出値Vfが生成される。
位置指令Piと位置検出値Pfの偏差が、位置制御手段5により演算されて速度指令Viが出力される。この速度指令Viと速度検出値Vfの偏差が速度制御手段6で演算されて電流指令Fが出力される。電流指令値Fはノッチフィルタ手段7を介してドライバ8に入力される。
ドライバ8は、電流指令Fに基づいて電流Iをモータ1に出力し、ワーク2を移動操作する。モータ1を含む速度フィードバックループの周波数応答特性は、シミュレーション手段9からの模擬信号Sfに対する速度検出値Vfの応答によりオフライン的に測定が可能であり、ファイル10に出力できる。
図6は、速度フィードバックループの周波数応答特性図である。ループゲインは周波数が高くなるに従い減少するが、モータを含むシステムの機械的共振によるパルス的なピークP1,P2,P3,P4が存在する。通常では、機械共振を抑えるため、ループゲインを上げることができない。
この対策として、機械共振の共振周波数と一致させたノッチフィルタ手段7を速度制御ループ内に挿入することで、共振を抑制している。ノッチフィルタ手段7の使用により、位置制御の高速化を実現している。ノッチフィルタ手段7は、当てる周波数f及びQ値を調整することで設定される。
オペレータ11は、ファイル10の周波数応答特性をチェックして共振特性を読み取り、ノッチフィルタ手段7に当てる周波数f及びQ値を経験に基づき決定して手動設定している。
従来の設定手法は、周波数応答特性から人間が共振特性を読み取って、手動でノッチフィルタ手段7の設定をしていた。そのため、適切なノッチフィルタ手段の設定は個人の経験に依存していた。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、誰でも簡便にゲイン調整を行うことができるサーボアクチュエータの実現を目的としている。
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
(1)モータの速度を制御する速度フィードバックループを有し、この速度フィードバックループにノッチフィルタ手段を挿入して機械共振を除去するサーボアクチュエータにおいて、
前記速度フィードバックループの周波数応答特性を示すデータを取得するデータ収集手段と、
前記データ収集手段で取得されたデータを移動平均処理する移動平均手段と、
この移動平均手段で得られたデータと、前記データ収集手段で得られたデータとを比較して、前記速度フィードバックループの共振特性を抽出する比較手段と、
前記比較手段で抽出された共振特性に基づいて前記ノッチフィルタ手段の周波数及びQ値を設定するノッチフィルタ設定手段と、
を備えることを特徴とするサーボアクチュエータ。
(1)モータの速度を制御する速度フィードバックループを有し、この速度フィードバックループにノッチフィルタ手段を挿入して機械共振を除去するサーボアクチュエータにおいて、
前記速度フィードバックループの周波数応答特性を示すデータを取得するデータ収集手段と、
前記データ収集手段で取得されたデータを移動平均処理する移動平均手段と、
この移動平均手段で得られたデータと、前記データ収集手段で得られたデータとを比較して、前記速度フィードバックループの共振特性を抽出する比較手段と、
前記比較手段で抽出された共振特性に基づいて前記ノッチフィルタ手段の周波数及びQ値を設定するノッチフィルタ設定手段と、
を備えることを特徴とするサーボアクチュエータ。
(2)前記比較手段の出力に基づき、移動平均処理を実行した波形が実行前の波形よりも特定の閾値を超える部分をピークデータとして収集し、極大値が大のピークデータを前記ノッチフィルタ手段の設定周波数として前記ノッチフィルタ設定手段に出力するピークデータ収集手段を備えることを特徴とする(1)に記載のサーボアクチュエータ。
(3)前記極大値が大のピークデータに対して前記移動平均処理を実行した波形との交点を求める交点検出手段と、
求められた前記交点において所定のゲインが落ちるようなQ値を計算して前記ノッチフィルタ設定手段に出力するQ値計算手段と、
を備えることを特徴とする(1)または(2)に記載のサーボアクチュエータ。
求められた前記交点において所定のゲインが落ちるようなQ値を計算して前記ノッチフィルタ設定手段に出力するQ値計算手段と、
を備えることを特徴とする(1)または(2)に記載のサーボアクチュエータ。
(4)前記速度フィードバックループに模擬データを入力し、その速度フィードバックデータを取得して前記モータの周波数応答特性を示すデータとして前記データ収集手段に出力するシミュレーション手段を備えることを特徴とする(1)乃至(3)のいずれかに記載のサーボアクチュエータ。
本発明の構成によれば、次のような効果を期待することができる。
本発明によれば、サーボアクチュエータのノッチフィルタ手段の調整を自動化することができるので、経験を有するオペレータは必要なく、誰でも簡便にゲイン調整を行えるサーボアクチュエータを実現することができる。
本発明によれば、サーボアクチュエータのノッチフィルタ手段の調整を自動化することができるので、経験を有するオペレータは必要なく、誰でも簡便にゲイン調整を行えるサーボアクチュエータを実現することができる。
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図1は、本発明を適用したサーボアクチュエータを用いた位置制御装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図5で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
本発明の構成上の特徴部は、従来装置のオペレータ11に代えてノッチフィルタ自動設定部100を設けた点にある。ノッチフィルタ自動設定部100の機能構成は、データ収集手段101、移動平均手段102、比較手段103、ピークデータ収集手段104、交点検出手段105、Q値計算手段106、ノッチフィルタ設定手段107よりなる。
シミュレーション手段9は、オフラインで速度フィードバックループに模擬信号Sfを入力し、その速度フィードバックデータを取得する。そして、得られたデータをモータの周波数応答特性を示すデータとしてデータ収集手段101に出力する。
移動平均手段102は、取得した周波数応答特性データに対し移動平均処理を実行して比較手段103に渡す。比較手段103は、移動平均処理前の波形と移動処理実行後の波形を比較し、比較データをピークデータ収集手段104に渡す。
図2は、周波数応答特性の波形と移動平均処理後の波形との関係を示す特性図である。ピークデータ収集手段104は、周波数応答特性のゼロクロス周波数fzより高周波数側において移動平均処理前の波形が移動平均処理実行後の波形よりも所定の閾値E以上に上部に突き出ている部分を波形の注目すべきピークとしてP1乃至P4を収集する。
ピークデータ収集手段104は、収集したピークデータのうち極大値が大きいものをノッチフィルタに当てるべき共振特性として注目し、これを周波数設定情報としてノッチフィルタ設定手段107及び交点検出手段105に渡す。
図3は、ピークデータと移動平均レベル及び閾値の関係を示す特性図である。交点検出手段105は、注目したピークデータに対して移動平均手段102で作成した移動平均処理を実行したレベルAVとの交点周波数f1及びf2を求め、このデータをQ値計算手段106に渡す。
Q値計算手段106は、交点検出手段105で求めた交点f1及びf2に基づいて、特定の数値だけゲインが落ちるようなQ値を計算し、Q値設定情報としてノッチフィルタ設定手段107に渡す。
ノッチフィルタ設定手段107は、ピークデータ収集手段104からの周波数設定情報及びQ値計算手段106からのQ値設定情報を取得し、ノッチフィルタ手段7に当てる周波数f及びQ値を自動設定する。
図1の実施形態では、ピークデータ収集手段104で注目した1個のピークデータに対してノッチフィルタ手段7の周波数及びQ値を設定する場合を説明したが、複数の共振特性を抑制する必要がある場合には、ノッチフィルタ手段7を複数段に直列挿入すると共に、注目した複数のピークデータに対応して交点検出手段105及びQ値計算手段を、複数ピークデータに対応する構成とし、ノッチフィルタ手段夫々に周波数及びQ値を設定する構成をとればよい。
図4は、本発明を適用した速度フィードバックループの周波数応答特性図である。この例では、注目すべきピークとしてP1,P2を選択し、この2点についてノッチフィルタ手段7の周波数とQ値を設定し、共振特性を抑制させたものである。
本発明では、オフラインで速度フィードバックループの周波数応答特性を取得するため、サーボアクチュエータの運用に先立ちあらかじめ共振周波数を把握することができる。したがって、オンライン状態でノッチフィルタ手段の設定を行うよりも、事故の可能性を低くすることができる。また、ノッチフィルタ手段に特定の周波数およびQ値を設定したときの結果も事前に確認することができる。
以上説明した実施形態では、本発明の適用対象をモータを備えるサーボアクチュエータとして説明したが、本発明は共振特性をもつ機械システムにおいて、ノッチフィルタ手段により共振特性を抑制させる場合に汎用的に利用することが可能である。
1 モータ
2 ワーク
3 位置検出手段
4 速度生成手段
5 位置制御手段
6 速度制御手段
7 ノッチフィルタ手段
8 ドライバ
9 シミュレーション手段
100 ノッチフィルタ自動設定部
101 データ収集手段
102 移動平均手段
103 比較手段
104 ピークデータ収集手段
105 交点検出手段
106 Q値計算手段
107 ノッチフィルタ設定手段
2 ワーク
3 位置検出手段
4 速度生成手段
5 位置制御手段
6 速度制御手段
7 ノッチフィルタ手段
8 ドライバ
9 シミュレーション手段
100 ノッチフィルタ自動設定部
101 データ収集手段
102 移動平均手段
103 比較手段
104 ピークデータ収集手段
105 交点検出手段
106 Q値計算手段
107 ノッチフィルタ設定手段
Claims (4)
- モータの速度を制御する速度フィードバックループを有し、この速度フィードバックループにノッチフィルタ手段を挿入して機械共振を除去するサーボアクチュエータにおいて、
前記速度フィードバックループの周波数応答特性を示すデータを取得するデータ収集手段と、
前記データ収集手段で取得されたデータを移動平均処理する移動平均手段と、
この移動平均手段で得られたデータと、前記データ収集手段で得られたデータとを比較して、前記速度フィードバックループの共振特性を抽出する比較手段と、
前記比較手段で抽出された共振特性に基づいて前記ノッチフィルタ手段の周波数及びQ値を設定するノッチフィルタ設定手段と、
を備えることを特徴とするサーボアクチュエータ。 - 前記比較手段の出力に基づき、移動平均処理を実行した波形が実行前の波形よりも特定の閾値を超える部分をピークデータとして収集し、極大値が大のピークデータを前記ノッチフィルタ手段の設定周波数として前記ノッチフィルタ設定手段に出力するピークデータ収集手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のサーボアクチュエータ。
- 前記極大値が大のピークデータに対して前記移動平均処理を実行した波形との交点を求める交点検出手段と、
求められた前記交点において所定のゲインが落ちるようなQ値を計算して前記ノッチフィルタ設定手段に出力するQ値計算手段と、
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載のサーボアクチュエータ。 - 前記速度フィードバックループに模擬データを入力し、その速度フィードバックデータを取得して前記モータの周波数応答特性を示すデータとして前記データ収集手段に出力するシミュレーション手段を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のサーボアクチュエータ。
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JP2007276123A JP2009104439A (ja) | 2007-10-24 | 2007-10-24 | サーボアクチュエータ |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2007276123A Pending JP2009104439A (ja) | 2007-10-24 | 2007-10-24 | サーボアクチュエータ |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102019214994A1 (de) | 2018-10-02 | 2020-05-07 | Fanuc Corporation | Vorrichtung für maschinelles lernen; steuerungsvorrichtung; und verfahren für maschinelles lernen |
DE102020200635A1 (de) | 2019-01-24 | 2020-07-30 | Fanuc Corporation | Maschinenlernsystem, Steuervorrichtung und Maschinenlernverfahren für das Optimieren von Filterkoeffizienten |
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2007
- 2007-10-24 JP JP2007276123A patent/JP2009104439A/ja active Pending
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