JP2021144490A - Setting support device - Google Patents

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Abstract

To provide a technique capable of maintaining information in a high frequency band and improving resolution in a low frequency band in frequency response measurement.SOLUTION: A setting support device includes: an input signal generation unit that generates an input signal input to a device based on a set sampling period; a signal measurement unit that measures the input signal and an output signal from the device for the input signal at the sampling period; a frequency response calculation unit that calculates a frequency response of the device based on the input signal and the output signal; an application time setting unit that sets a first application time, which is the time to apply the input signal in first measurement, by setting a first sampling period for the first measurement, and sets a second application time, which is the time to apply the input signal in second measurement, by setting a second sampling period longer than the first sampling period for the second measurement; and a frequency response compositing unit that composites a first frequency response based on the first measurement and a second frequency response based on the second measurement and outputs a composite frequency response.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、設定支援装置に関する。 The present invention relates to a setting support device.

サーボモータなどの制御対象の機械系の装置の振動特性等を把握するため、機械系の装置の周波数応答を測定することが行われている。周波数応答は、制御対象の機械系の装置等に特定の周波数成分を含む入力信号を与えたときの、当該入力信号に対する当該装置からの出力信号の変化である。周波数応答は、周波数ごとに、入力信号に対する出力信号の利得(ゲイン)、及び、位相差として表される。 In order to grasp the vibration characteristics and the like of a mechanical device to be controlled such as a servomotor, the frequency response of the mechanical device is measured. The frequency response is a change in the output signal from the device with respect to the input signal when an input signal containing a specific frequency component is given to a mechanical device or the like to be controlled. The frequency response is expressed as the gain (gain) of the output signal with respect to the input signal and the phase difference for each frequency.

特開2016−10287号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-10287 特開2017−167592号公報JP-A-2017-167592

複数の周波数成分を含む入力信号を用いて制御対象の装置の周波数応答を測定する場合、制御対象の装置に与える入力信号に対応する出力信号をサンプリングする周期(サンプリング周期)を短くするほど、測定可能な周波数の上限値は高くなる。しかし、入力信号及び出力信号のデータを一時記憶するメモリには、多くの場合、制約があり、取得するデータ点数を増やせないため、サンプリング周期を短くするほど周波数分解能が低下する。 When measuring the frequency response of a device to be controlled using an input signal containing multiple frequency components, the shorter the cycle (sampling cycle) for sampling the output signal corresponding to the input signal given to the device to be controlled, the more the measurement. The upper limit of possible frequencies is higher. However, in many cases, the memory for temporarily storing the data of the input signal and the output signal has a limitation, and the number of data points to be acquired cannot be increased. Therefore, the shorter the sampling period, the lower the frequency resolution.

例えば、周波数応答に基づいてノッチフィルタを調整する場合を考えると、共振点が現れる高周波数帯域の応答を確認することが求められるため、サンプリング周期を短くする必要がある。しかし、サンプリング周期を短くすると周波数分解能が低下し、制御帯域付近の応答が不鮮明になり装置の安定性を確認しづらくなる。対処方法として、低周波数帯域と高周波数帯域とで異なるサンプリング周期でサンプリングし周波数応答を確認することが考えられる。しかし、周波数応答を見ながらゲイン調整する際や、周波数応答を用いたシミュレーション等のデータ処理を行う上では、低周波数帯域及び高周波数帯域が1つの周波数応答に含まれ、高いSN比で測定されていることが望ましい。 For example, considering the case of adjusting the notch filter based on the frequency response, it is necessary to confirm the response in the high frequency band where the resonance point appears, so that the sampling period needs to be shortened. However, if the sampling cycle is shortened, the frequency resolution is lowered, the response near the control band becomes unclear, and it becomes difficult to confirm the stability of the device. As a coping method, it is conceivable to sample at different sampling cycles in the low frequency band and the high frequency band and check the frequency response. However, when adjusting the gain while observing the frequency response, or when performing data processing such as simulation using the frequency response, the low frequency band and the high frequency band are included in one frequency response and are measured with a high SN ratio. It is desirable to have.

本発明は、周波数応答の測定において、高周波数帯域の情報を維持しつつ低周波数帯域の分解能を向上できる技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the resolution of the low frequency band while maintaining the information of the high frequency band in the measurement of the frequency response.

上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。 The following means are adopted to solve the above problems.

即ち、本発明にかかる設定支援装置は、装置を制御するパラメータの設定を支援する設定支援装置であって、前記装置に入力される入力信号を、設定されたサンプリング周期に基づいて生成する入力信号生成部と、前記入力信号生成部で生成された前記入力信号、及び、前記入力信号に対する前記装置からの出力信号を前記サンプリング周期で測定する信号測定部と、前記信号測定部により測定された前記入力信号及び前記出力信号に基づいて、前記装置の周波数応答を算出する周波数応答算出部と、前記信号測定部による第1の測定に対し第1サンプリング周期を設定することにより前記第1の測定において前記入力信号を印加する時間である第1印加時間を設定し、前記信号測定部による第2の測定に対し前記第1サンプリング周期より大きい第2サンプリング周期を設定することにより前記第
2の測定において前記入力信号を印加する時間である第2印加時間を設定する印加時間設定部と、前記信号測定部による前記第1の測定に基づく第1周波数応答と、前記第2の測定に基づく第2周波数応答とを合成し、合成周波数応答を出力する周波数応答合成部とを備えることを特徴とする。また、前記入力信号は、掃引正弦波信号であることを特徴としてもよい。
That is, the setting support device according to the present invention is a setting support device that supports the setting of parameters that control the device, and is an input signal that generates an input signal input to the device based on a set sampling cycle. The generation unit, the signal measurement unit that measures the input signal generated by the input signal generation unit, and the output signal from the apparatus with respect to the input signal in the sampling cycle, and the signal measurement unit that measures the signal. In the first measurement, the frequency response calculation unit that calculates the frequency response of the device based on the input signal and the output signal, and the first sampling cycle for the first measurement by the signal measurement unit are set. In the second measurement, the first application time, which is the time for applying the input signal, is set, and the second sampling cycle larger than the first sampling cycle is set with respect to the second measurement by the signal measuring unit. An application time setting unit that sets a second application time, which is the time for applying the input signal, a first frequency response based on the first measurement by the signal measurement unit, and a second frequency based on the second measurement. It is characterized by including a frequency response synthesizing unit that synthesizes a response and outputs a synthesized frequency response. Further, the input signal may be characterized in that it is a sweep sine wave signal.

また、前記周波数応答合成部は、前記第1周波数応答のうち所定周波数以上の部分と、前記第2周波数応答のうち前記所定周波数未満の部分とを合成し、前記合成周波数応答を出力することを特徴としてもよい。 Further, the frequency response synthesis unit synthesizes a portion of the first frequency response having a predetermined frequency or higher and a portion of the second frequency response having a frequency lower than the predetermined frequency, and outputs the synthesized frequency response. It may be a feature.

周波数応答合成部によると、第1サンプリング周期での測定に基づく第1周波数応答と、第1サンプリング周期よりも大きい第2サンプリング周期での測定に基づく第2周波数応答とを合成して合成周波数応答を出力する。第1サンプリング周期よりも大きい第2サンプリング周期で測定を行うことで、高周波数帯域の情報を残したまま、低周波数帯域の周波数分解能を向上させることができる。 According to the frequency response synthesizer, the first frequency response based on the measurement in the first sampling cycle and the second frequency response based on the measurement in the second sampling cycle larger than the first sampling cycle are combined to synthesize the frequency response. Is output. By performing the measurement in the second sampling cycle larger than the first sampling cycle, it is possible to improve the frequency resolution in the low frequency band while retaining the information in the high frequency band.

また、前記第1周波数応答及び前記第2周波数応答のうち少なくとも一方の利得及び位相差を補間又は間引きして、前記第1周波数応答の周波数分解能及び前記第2周波数応答の周波数分解能が一致するように前記利得及び前記位相差のデータ点数を調整するデータ点数調整部を備えることを特徴としてもよい。 Further, the gain and phase difference of at least one of the first frequency response and the second frequency response are interpolated or thinned so that the frequency resolution of the first frequency response and the frequency resolution of the second frequency response match. May be characterized in that the data point adjusting unit for adjusting the number of data points of the gain and the phase difference is provided.

データ点数調整部によると、合成後の合成周波数応答の周波数分解能を合成周波数応答における周波数領域において統一することができる。 According to the data score adjusting unit, the frequency resolution of the synthesized frequency response after synthesis can be unified in the frequency domain in the synthesized frequency response.

また、前記データ点数調整部は、前記第1周波数応答及び前記第2周波数応答の所定周波数以下の利得及び位相差のデータ点を削除することを特徴としてもよい。 Further, the data point adjusting unit may be characterized in that the data points having a gain and a phase difference of a predetermined frequency or less of the first frequency response and the second frequency response are deleted.

データ点数調整部によると、SN比の低い低周波数帯域のデータを削除することができる。 According to the data score adjusting unit, data in a low frequency band having a low SN ratio can be deleted.

また、前記データ点数調整部は、前記周波数応答合成部による合成後の前記合成周波数応答の前記利得及び前記位相差の前記データ点数が2のべき乗になるように、前記データ点数を調整することを特徴としてもよい。 Further, the data score adjusting unit adjusts the data score so that the gain of the combined frequency response after synthesis by the frequency response combining unit and the data score of the phase difference are raised to a power of 2. It may be a feature.

かかる構成によると、合成後の合成周波数応答のデータ点数を2のべき乗とすることにより、合成周波数応答に対して、高速フーリエ変換・逆高速フーリエ変換を適用できるようになる。高速フーリエ変換・逆高速フーリエ変換を適用できることで、シミュレーション等による計算時間を低減することができる。 According to this configuration, by setting the number of data points of the composite frequency response after synthesis to the power of 2, the fast Fourier transform and the inverse fast Fourier transform can be applied to the composite frequency response. By applying the fast Fourier transform and the inverse fast Fourier transform, it is possible to reduce the calculation time by simulation or the like.

また、前記周波数応答合成部が合成した前記合成周波数応答から前記装置のインパルス応答を算出するインパルス応答算出部と、任意の入力信号に対する前記装置の時間応答を前記インパルス応答と前記任意の入力信号との畳み込み積分処理によって算出する時間応答算出部とを備えることを特徴としてもよい。 Further, the impulse response calculation unit that calculates the impulse response of the device from the combined frequency response synthesized by the frequency response synthesis unit, and the time response of the device to an arbitrary input signal are the impulse response and the arbitrary input signal. It may be characterized by including a time response calculation unit calculated by the convolution integration process of.

かかる構成によると、合成周波数応答を使用して時間応答を算出することで、時間応答の精度を高くすることができる。 According to such a configuration, the accuracy of the time response can be improved by calculating the time response using the synthetic frequency response.

また、前記周波数応答合成部が合成した前記合成周波数応答に基づいて前記装置の動作を模擬するシミュレーションモデルを生成するシミュレーションモデル生成部と、前記入力信号と前記シミュレーションモデルとを使用して、前記入力信号の入力に対する前記装
置の動作を模擬する試験動作指示部と、前記動作を模擬する際の前記装置を制御する前記パラメータの設定値を変更するパラメータ調整部と、前記動作を模擬した結果に基づいて、前記パラメータの設定値毎に前記装置に対する制御を評価する性能指標を算出する性能指標算出部と、前記性能指標算出部が算出した前記性能指標と前記パラメータの設定値とを関連付けて表示する表示部とを備えることを特徴としてもよい。
Further, the input is performed by using the simulation model generation unit that generates a simulation model that simulates the operation of the apparatus based on the combined frequency response synthesized by the frequency response synthesis unit, and the input signal and the simulation model. Based on a test operation instruction unit that simulates the operation of the device with respect to a signal input, a parameter adjustment unit that changes the set value of the parameter that controls the device when simulating the operation, and a result of simulating the operation. The performance index calculation unit that calculates the performance index for evaluating the control of the device for each set value of the parameter, and the performance index calculated by the performance index calculation unit and the set value of the parameter are displayed in association with each other. It may be characterized by having a display unit.

かかる構成によると、合成周波数応答を使用してシミュレーションモデルを生成することで、シミュレーションモデルを高精度化し、算出される性能指標を高精度化することができる。 According to such a configuration, by generating the simulation model using the synthetic frequency response, the simulation model can be made highly accurate and the calculated performance index can be made highly accurate.

また、前記第1周波数応答を解析し、前記第2の測定の際に使用する第2サンプリング周期を算出する周波数応答解析部を備えることを特徴としてもよい。 Further, it may be characterized by including a frequency response analysis unit that analyzes the first frequency response and calculates the second sampling period used in the second measurement.

周波数応答解析部によると、第1周波数応答に応じて、第2サンプリング周期を設定することができる。 According to the frequency response analysis unit, the second sampling period can be set according to the first frequency response.

また、前記周波数応答解析部は、前記装置を制御するパラメータである速度比例ゲイン及び前記信号測定部による1回の測定のサンプリング点数に基づいて、前記第2サンプリング周期を算出することを特徴としてもよい。 Further, the frequency response analysis unit is also characterized in that the second sampling period is calculated based on the velocity proportional gain which is a parameter for controlling the apparatus and the number of sampling points of one measurement by the signal measurement unit. good.

かかる構成によると、第2サンプリング周期を速度比例ゲイン及び1回の測定のサンプリング点数に基づいて決定することができる。 According to such a configuration, the second sampling period can be determined based on the speed proportional gain and the number of sampling points in one measurement.

また、前記周波数応答解析部は、前記第1周波数応答のゲインが−3dBに最も近くなる周波数に基づいて、第2サンプリング周期を決定することを特徴としてもよい。 Further, the frequency response analysis unit may be characterized in that the second sampling period is determined based on the frequency at which the gain of the first frequency response is closest to -3 dB.

かかる構成によると、第2サンプリング周期を、制御対象の装置の制御帯域に基づいて、決定することができる。 According to such a configuration, the second sampling period can be determined based on the control band of the device to be controlled.

また、前記周波数応答解析部は、前記第1周波数応答のゲインが−3dBに最も近くなる周波数よりも高い周波数帯域において、前記第1周波数応答のゲインの周波数微分値が0に最も近くなる周波数を、共振周波数または反共振周波数として検出し、前記共振周波数または前記反共振周波数に基づいて、前記第2サンプリング周期を決定することを特徴としてもよい。 Further, the frequency response analysis unit determines the frequency at which the frequency differential value of the gain of the first frequency response is closest to 0 in the frequency band higher than the frequency at which the gain of the first frequency response is closest to -3 dB. , The second sampling period may be determined based on the resonance frequency or the anti-resonance frequency, which is detected as the resonance frequency or the anti-resonance frequency.

かかる構成によると、第2サンプリング周期を、制御対象の装置の共振周波数または反共振周波数に基づいて、決定することができる。 According to such a configuration, the second sampling period can be determined based on the resonance frequency or the antiresonance frequency of the device to be controlled.

また、前記周波数応答解析部は、前記第1周波数応答の位相差が−180°に最も近くなる周波数を位相反転周波数とし、前記位相反転周波数に基づいて、前記第2サンプリング周期を決定することを特徴としてもよい。 Further, the frequency response analysis unit determines the second sampling period based on the phase inversion frequency, with the frequency at which the phase difference of the first frequency response is closest to −180 ° as the phase inversion frequency. It may be a feature.

かかる構成によると、第2サンプリング周期を、位相反転周波数に基づいて、決定することができる。 According to such a configuration, the second sampling period can be determined based on the phase inversion frequency.

また、前記印加時間設定部は、利用者に周波数分解能を上げる周波数帯域の上限の周波数を選択させ、選択された前記上限の周波数に基づいて、前記第2サンプリング周期を設定することを特徴としてもよい。 Further, the application time setting unit is also characterized in that the user is made to select the upper limit frequency of the frequency band for increasing the frequency resolution, and the second sampling cycle is set based on the selected upper limit frequency. good.

かかる構成によると、第2サンプリング周期を、利用者が選択した周波数分解能を上げ
る周波数帯域の上限の周波数に基づいて、決定することができる。
According to such a configuration, the second sampling period can be determined based on the frequency of the upper limit of the frequency band that raises the frequency resolution selected by the user.

また、前記印加時間設定部は、利用者に前記第2の測定のサンプリング周期を選択させ、選択された前記サンプリング周期を前記第2サンプリング周期として設定することを特徴としてもよい。 Further, the application time setting unit may be characterized in that the user is allowed to select the sampling cycle of the second measurement, and the selected sampling cycle is set as the second sampling cycle.

かかる構成によると、第2サンプリング周期を、利用者に直接設定させることができる。 According to such a configuration, the user can directly set the second sampling period.

開示の態様は、プログラムが情報処理装置によって実行されることによって実現されてもよい。即ち、開示の構成は、上記した態様における各手段が実行する処理を、情報処理装置に対して実行させるためのプログラム、或いは当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として特定することができる。また、開示の構成は、上記した各手段が実行する処理を情報処理装置が実行する方法をもって特定されてもよい。開示の構成は、上記した各手段が実行する処理を行う情報処理装置を含むシステムとして特定されてもよい。 The aspect of disclosure may be realized by executing the program by an information processing device. That is, the structure of the disclosure can be specified as a program for causing the information processing apparatus to execute the process executed by each means in the above-described embodiment, or as a computer-readable recording medium on which the program is recorded. Further, the configuration of the disclosure may be specified by a method in which the information processing apparatus executes the processing executed by each of the above-mentioned means. The configuration of the disclosure may be specified as a system including an information processing device that performs processing executed by each of the above means.

本発明によれば、周波数応答の測定において、高周波数帯域の情報を維持しつつ低周波数帯域の分解能を向上できる。 According to the present invention, in the measurement of the frequency response, the resolution of the low frequency band can be improved while maintaining the information of the high frequency band.

図1は、実施形態の制御システムの構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the control system of the embodiment. 図2は、設定装置100の機能ブロックの例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a functional block of the setting device 100. 図3は、設定装置における周波数応答合成の動作フローの例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of an operation flow of frequency response synthesis in the setting device. 図4は、信号測定部102の第1の測定に基づく第1周波数応答の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a first frequency response based on the first measurement of the signal measuring unit 102. 図5は、信号測定部102の第2の測定に基づく第2周波数応答の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a second frequency response based on the second measurement of the signal measuring unit 102. 図6は、周波数応答合成部105によって合成された合成周波数応答の具体例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a specific example of the synthesized frequency response synthesized by the frequency response synthesis unit 105. 図7は、図4、図5の周波数応答を、境界の周波数f=250Hzとして合成したときの合成周波数応答の例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of the combined frequency response when the frequency responses of FIGS. 4 and 5 are combined with the boundary frequency f = 250 Hz. 図8は、図4の第1周波数応答の周波数分解能を0.244Hzとして、図5の第2周波数応答と合成した例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example in which the frequency resolution of the first frequency response of FIG. 4 is set to 0.244 Hz and the frequency resolution of the first frequency response of FIG. 4 is combined with the second frequency response of FIG. 図9は、図4及び図5の周波数応答の周波数分解能を0.488Hzとして、合成した例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of synthesis in which the frequency resolution of the frequency response of FIGS. 4 and 5 is 0.488 Hz. 図10は、制御対象の装置の動作のシミュレーションの動作フローの例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of an operation flow of a simulation of the operation of the device to be controlled. 図11は、第1周波数応答に基づく表示部114で表示される性能指標の表示例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a display example of a performance index displayed on the display unit 114 based on the first frequency response. 図12は、第1周波数応答と第2周波数応答とを合成した合成周波数応答に基づく表示部114で表示される性能指標の表示例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a display example of a performance index displayed on the display unit 114 based on the combined frequency response obtained by combining the first frequency response and the second frequency response. 図13は、周波数領域の指定の例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of designation of the frequency domain.

以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、発明の構成は、開示の実施形態の具体的構成に限定されない。発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The configuration of the embodiment is an example, and the configuration of the invention is not limited to the specific configuration of the disclosed embodiment. In carrying out the invention, a specific configuration according to the embodiment may be appropriately adopted.

〔実施形態〕
(構成例)
図1は、本実施形態の制御システムの構成例を示す図である。本実施形態の制御システム10は、設定装置100、サーボドライバ200、モータ300、負荷装置400を含む。設定装置100は、サーボドライバ200を調整、制御するものである。設定装置100は、サーボドライバ200の応答状態を測定し、サーボドライバ200の応答状態を利用者に提示し、利用者からサーボドライバの制御パラメータ(位置ゲイン、速度ゲイン、フィルタのカットオフ周波数など)の設定を受け付ける。また、設定装置100は、サーボドライバ200のシミュレーションを実行し、シミュレーション結果を利用者に提示し、利用者からサーボドライバの制御パラメータを受け付ける。サーボドライバ200は、設定された制御パラメータに基づき、モータ300の制御を行う。モータ300は、負荷装置400を駆動する。負荷装置400は、例えば、各種の機械装置である。モータ300及び負荷装置400を制御対象の装置という。設定装置100は、設定支援装置の一例である。
[Embodiment]
(Configuration example)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the control system of the present embodiment. The control system 10 of the present embodiment includes a setting device 100, a servo driver 200, a motor 300, and a load device 400. The setting device 100 adjusts and controls the servo driver 200. The setting device 100 measures the response state of the servo driver 200, presents the response state of the servo driver 200 to the user, and the user gives the servo driver control parameters (position gain, speed gain, filter cutoff frequency, etc.). Accepts the settings of. Further, the setting device 100 executes the simulation of the servo driver 200, presents the simulation result to the user, and receives the control parameter of the servo driver from the user. The servo driver 200 controls the motor 300 based on the set control parameters. The motor 300 drives the load device 400. The load device 400 is, for example, various mechanical devices. The motor 300 and the load device 400 are referred to as devices to be controlled. The setting device 100 is an example of a setting support device.

設定装置100は、サーボドライバ200の制御パラメータを設定するための装置であり、調整用ソフトウェアを含む。設定装置100は、調整用ソフトウェアを使用してサーボドライバ200の応答状態が最適となるように、サーボドライバ200の設定パラメータを調整する。調整用ソフトウェアは、サーボドライバ200の応答状態を計測する機能と、サーボドライバ200の応答をシミュレーションする機能とを有する。設定装置100は、演算装置やメモリ等を有するコンピュータによって実現され、コンピュータに格納されたプログラム(調整用ソフトウェア)が実行されることで、コンピュータが設定装置100として機能する。また、設定装置100は、調整用ソフトウェアによりサーボドライバ200による制御対象の装置の応答をシミュレーションする機能を有している。このシミュレーション機能により、設定装置100は、所定の制御パラメータがサーボドライバ200に設定された際の制御対象の装置の応答を算出することができる。 The setting device 100 is a device for setting the control parameters of the servo driver 200, and includes adjustment software. The setting device 100 adjusts the setting parameters of the servo driver 200 so that the response state of the servo driver 200 is optimized by using the adjustment software. The adjustment software has a function of measuring the response state of the servo driver 200 and a function of simulating the response of the servo driver 200. The setting device 100 is realized by a computer having an arithmetic unit, a memory, or the like, and the computer functions as the setting device 100 by executing a program (adjustment software) stored in the computer. Further, the setting device 100 has a function of simulating the response of the device to be controlled by the servo driver 200 by the adjustment software. With this simulation function, the setting device 100 can calculate the response of the device to be controlled when a predetermined control parameter is set in the servo driver 200.

利用者は、設定装置100を使用して、サーボドライバ200の制御パラメータの設定、調整を行う。利用者は、設定装置100で動作する調整用ソフトウェアを使用してサーボドライバ200の制御パラメータを設定し、サーボドライバ200の応答状態が最適となるように調整する。利用者は、周波数応答の計測結果、シミュレーション結果等を使用して、制御対象の装置の応答状態を確認し、制御パラメータの調整を行う。 The user sets and adjusts the control parameters of the servo driver 200 by using the setting device 100. The user sets the control parameters of the servo driver 200 by using the adjustment software that operates in the setting device 100, and adjusts the response state of the servo driver 200 so as to be optimum. The user confirms the response status of the device to be controlled and adjusts the control parameters by using the measurement result of the frequency response, the simulation result, and the like.

サーボドライバ200は、設定装置100により設定され、調整された制御パラメータに従って、モータ300を駆動し、負荷装置400を動作させる。サーボドライバ200は、設定装置100、モータ300と、有線または無線により通信可能に接続されている。 The servo driver 200 drives the motor 300 and operates the load device 400 according to the control parameters set and adjusted by the setting device 100. The servo driver 200 is connected to the setting device 100 and the motor 300 so as to be able to communicate with each other by wire or wirelessly.

図2は、設定装置100の機能ブロックの例を示す図である。設定装置100は、入力信号生成部101、信号測定部102、周波数応答算出部103、印加時間設定部104、周波数応答合成部105、データ点数調整部106を含む。また、設定装置100は、インパルス応答算出部107、時間応答算出部108、シミュレーションモデル生成部109、試験動作指示部110、パラメータ調整部111、性能指標算出部112、周波数応答解析部113、表示部114を含む。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a functional block of the setting device 100. The setting device 100 includes an input signal generation unit 101, a signal measurement unit 102, a frequency response calculation unit 103, an application time setting unit 104, a frequency response synthesis unit 105, and a data score adjustment unit 106. Further, the setting device 100 includes an impulse response calculation unit 107, a time response calculation unit 108, a simulation model generation unit 109, a test operation instruction unit 110, a parameter adjustment unit 111, a performance index calculation unit 112, a frequency response analysis unit 113, and a display unit. Includes 114.

入力信号生成部101は、制御対象の装置の周波数応答を測定するための入力信号を生成する。入力信号には、スウェプトサイン(Swept Sine)信号(掃引正弦波信号)が使用される。入力信号は、サーボドライバ200を介して、モータ300に入力される。入力信号は、制御対象の装置を制御する制御パラメータ(速度比例ゲイン、速度積分ゲイン、
位置比例ゲイン、ローパスフィルタのカットオフ周波数など)によって設定されてもよい。入力信号として、ランダム信号等が使用されてもよい。
The input signal generation unit 101 generates an input signal for measuring the frequency response of the device to be controlled. A Swept Sine signal (swept sine wave signal) is used as the input signal. The input signal is input to the motor 300 via the servo driver 200. The input signal is a control parameter (speed proportional gain, speed integral gain, etc.) that controls the device to be controlled.
It may be set by the position-proportional gain, the cutoff frequency of the low-pass filter, etc.). A random signal or the like may be used as the input signal.

スウェプトサイン信号x(t)は、例えば、x(t)=sin(2π×fs×L×exp(t/L))、L=T/(ln(fe/fs))と表される。ここで、fsは初期周波
数、feは最終周波数、Tはスウェプトサイン信号の長さ(信号の印加時間)である。
The swept sign signal x (t) is expressed, for example, as x (t) = sin (2π × fs × L × exp (t / L)) and L = T / (ln (fe / fs)). Here, fs is the initial frequency, fe is the final frequency, and T is the length of the swept sign signal (signal application time).

信号測定部102は、制御対象の装置に入力される入力信号、及び、当該入力信号に対する装置からの出力信号を測定する。信号測定部102は、測定の際、指定されたサンプリング周期で、所定のサンプリング点数のデータを取得する。ここで、サンプリング点数は、折り返し雑音除去のためデータ点数の2倍となる。また、一回の測定におけるサンプリング点数は、一定であるとする。 The signal measuring unit 102 measures the input signal input to the device to be controlled and the output signal from the device for the input signal. At the time of measurement, the signal measurement unit 102 acquires data of a predetermined number of sampling points in a designated sampling cycle. Here, the number of sampling points is twice the number of data points for removing aliasing noise. Further, it is assumed that the number of sampling points in one measurement is constant.

周波数応答算出部103は、信号測定部102により測定された入力信号及び出力信号に基づいて、装置の周波数応答を算出する。周波数応答P(複素数配列)は、入力信号をフーリエ変換した複素数配列Iと、出力信号をフーリエ変換した複素数配列Oとから、P=O/Iとして算出される。周波数応答Pは、周波数応答関数ともいう。周波数応答は、周波数ごとに、入力信号に対する出力信号の利得(ゲイン)、及び、位相差として表される。即ち、周波数応答は、周波数の関数としての利得と、周波数の関数としての位相差として表される。 The frequency response calculation unit 103 calculates the frequency response of the device based on the input signal and the output signal measured by the signal measurement unit 102. The frequency response P (complex number array) is calculated as P = O / I from the complex number array I in which the input signal is Fourier transformed and the complex number array O in which the output signal is Fourier transformed. The frequency response P is also referred to as a frequency response function. The frequency response is expressed as the gain (gain) of the output signal with respect to the input signal and the phase difference for each frequency. That is, the frequency response is expressed as a gain as a function of frequency and a phase difference as a function of frequency.

印加時間設定部104は、信号測定部102による測定に対しサンプリング周期を設定することにより、入力信号の印加時間を設定する。サンプリング周期、印加時間は、測定毎に設定される。印加時間は、サンプリング周期に、サンプリング点数を乗算することにより算出される。印加時間設定部104は、利用者に周波数分解能を上げる周波数帯域の上限の周波数を入力させ、入力された上限の周波数に基づいて、第2サンプリング周期を設定し、印加時間を設定してもよい。印加時間設定部104は、利用者に第2の測定のサンプリング周期を選択させ、選択されたサンプリング周期を第2サンプリング周期として設定し、第2の測定の印加時間である第2印加時間を設定してもよい。また、印加時間設定部104は、周波数応答解析部113等によって算出されたサンプリング周期を、測定のサンプリング周期として、印加時間を設定してもよい。 The application time setting unit 104 sets the application time of the input signal by setting the sampling period for the measurement by the signal measurement unit 102. The sampling period and application time are set for each measurement. The application time is calculated by multiplying the sampling period by the number of sampling points. The application time setting unit 104 may cause the user to input the upper limit frequency of the frequency band for increasing the frequency resolution, set the second sampling cycle based on the input upper limit frequency, and set the application time. .. The application time setting unit 104 causes the user to select the sampling cycle of the second measurement, sets the selected sampling cycle as the second sampling cycle, and sets the second application time, which is the application time of the second measurement. You may. Further, the application time setting unit 104 may set the application time using the sampling period calculated by the frequency response analysis unit 113 or the like as the sampling period for the measurement.

周波数応答合成部105は、信号測定部102による複数の測定に基づく周波数応答を合成し、合成周波数応答を出力する。周波数応答合成部105は、例えば、信号測定部102による第1の測定に基づく第1周波数応答のうち所定周波数以上の部分と、信号測定部102による第2の測定に基づく第2周波数応答のうち当該所定周波数未満の部分とを合成して、合成周波数応答を出力する。 The frequency response synthesis unit 105 synthesizes frequency responses based on a plurality of measurements by the signal measurement unit 102, and outputs the combined frequency response. The frequency response synthesis unit 105 is, for example, among a portion of the first frequency response based on the first measurement by the signal measurement unit 102 and above a predetermined frequency and a second frequency response based on the second measurement by the signal measurement unit 102. The combined frequency response is output by synthesizing the portion below the predetermined frequency.

データ点数調整部106は、信号測定部102による測定に基づく周波数応答のうち少なくとも1つの周波数応答の利得及び位相差を補間又は間引きして当該周波数応答の利得及び位相差のデータ点数を調整する。 The data score adjusting unit 106 adjusts the number of data points of the gain and phase difference of the frequency response by interpolating or thinning out the gain and phase difference of at least one of the frequency responses based on the measurement by the signal measuring unit 102.

インパルス応答算出部107は、周波数応答合成部105が合成した合成周波数応答から装置のインパルス応答を算出する。 The impulse response calculation unit 107 calculates the impulse response of the device from the combined frequency response synthesized by the frequency response synthesis unit 105.

時間応答算出部108は、インパルス応答と入力信号との畳み込み積分処理によって、任意の入力信号に対する装置の時間応答を算出する。 The time response calculation unit 108 calculates the time response of the device to an arbitrary input signal by the convolution integration process of the impulse response and the input signal.

シミュレーションモデル生成部109は、周波数応答合成部105が合成した合成周波数応答に基づいて装置の動作を模擬するシミュレーションモデルを生成する。 The simulation model generation unit 109 generates a simulation model that simulates the operation of the apparatus based on the combined frequency response synthesized by the frequency response synthesis unit 105.

試験動作指示部110は、入力信号とシミュレーションモデルとを使用して、入力信号の入力に対する制御対象の装置の動作を模擬する。 The test operation instruction unit 110 uses the input signal and the simulation model to simulate the operation of the device to be controlled with respect to the input of the input signal.

パラメータ調整部111は、動作を模擬する際の制御対象の装置を制御するパラメータの設定値を変更する。 The parameter adjustment unit 111 changes the set value of the parameter that controls the device to be controlled when simulating the operation.

性能指標算出部112は、動作を模擬した結果に基づいて、パラメータの設定値毎に制御対象の装置に対する制御を評価する性能指標を算出する。性能指標は、制御の安定性、整定時間等の応答性を示す指標である。 The performance index calculation unit 112 calculates a performance index for evaluating the control of the device to be controlled for each parameter set value based on the result of simulating the operation. The performance index is an index showing responsiveness such as control stability and settling time.

周波数応答解析部113は、第1の測定に基づく第1周波数応答を解析し、第2の測定の際に設定される第2サンプリング周期を算出する。また、周波数応答解析部113は、装置を制御するパラメータである速度比例ゲイン及び信号測定部102による1回の測定のサンプリング点数に基づいて、第2サンプリング周期を算出する。また、周波数応答解析部113は、第1周波数応答の位相差が−180°に最も近くなる周波数を位相反転周波数とし、位相反転周波数に基づいて、第2サンプリング周期を決定する。 The frequency response analysis unit 113 analyzes the first frequency response based on the first measurement, and calculates the second sampling period set at the time of the second measurement. Further, the frequency response analysis unit 113 calculates the second sampling cycle based on the velocity proportional gain, which is a parameter for controlling the device, and the number of sampling points of one measurement by the signal measurement unit 102. Further, the frequency response analysis unit 113 determines the second sampling period based on the phase inversion frequency, with the frequency at which the phase difference of the first frequency response is closest to −180 ° as the phase inversion frequency.

表示部114は、周波数応答算出部103で算出された周波数応答、周波数応答合成部105で合成された合成周波数応答、性能指標算出部112で算出された性能指標とパラメータの設定値とを関連付けた図などを表示する。表示部114は、液晶ディスプレイなどの表示装置によって実現される。表示部114は、設定装置100に内蔵されていなくてもよく、設定装置100に接続される表示装置によって実現されてもよい。 The display unit 114 associates the frequency response calculated by the frequency response calculation unit 103, the combined frequency response synthesized by the frequency response synthesis unit 105, the performance index calculated by the performance index calculation unit 112, and the set value of the parameter. Display figures and the like. The display unit 114 is realized by a display device such as a liquid crystal display. The display unit 114 does not have to be built in the setting device 100, and may be realized by a display device connected to the setting device 100.

入力部115は、設定装置100で使用される情報(制御パラメータの設定値など)の入力を受け付ける。入力部115は、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル等の入力装置によって実現される。入力部115は、設定装置100に内蔵されていなくてもよく、設定装置100に接続される入力装置によって実現されてもよい。 The input unit 115 receives input of information (such as a set value of a control parameter) used by the setting device 100. The input unit 115 is realized by an input device such as a keyboard, a pointing device, and a touch panel. The input unit 115 does not have to be built in the setting device 100, and may be realized by an input device connected to the setting device 100.

(周波数応答合成の動作例)
図3は、設定装置100における周波数応答合成の動作フローの例を示す図である。設定装置100は、制御対象の装置の周波数応答を測定するための入力信号を生成し、サーボドライバ200に入力信号を入力し、サーボドライバ200から制御対象の装置に入力された入力信号の応答である出力信号を測定する。設定装置100は、サンプリング周期を変更して、複数回、測定を行う。設定装置100は、測定結果に基づく制御対象の装置の周波数応答を算出し、合成する。
(Operation example of frequency response synthesis)
FIG. 3 is a diagram showing an example of an operation flow of frequency response synthesis in the setting device 100. The setting device 100 generates an input signal for measuring the frequency response of the device to be controlled, inputs the input signal to the servo driver 200, and receives the response of the input signal input from the servo driver 200 to the device to be controlled. Measure an output signal. The setting device 100 changes the sampling cycle and performs measurement a plurality of times. The setting device 100 calculates and synthesizes the frequency response of the device to be controlled based on the measurement result.

S101では、設定装置100の入力信号生成部101は、制御対象の装置の周波数応答を測定するための、第1の測定用の入力信号を生成する。第1の測定用の入力信号は、スウェプトサイン信号である。スウェプトサイン信号の開始周波数fsは、(1/第1サンプリング周期)×(1/サンプリング点数)とし、最終周波数feは、(1/第1サンプリング周期)×(1/2)とする。第1サンプリング周期は、印加時間設定部104で設定された第1の測定用のサンプリング周期である。第1の測定用の入力信号は、測定条件に応じた複数の周波数成分を含む。ここで、例えば、第1サンプリング周期を125μs、サンプリング点数を4096とすると、fs=1.9531Hz、fe=4000Hzとなる。 In S101, the input signal generation unit 101 of the setting device 100 generates an input signal for the first measurement for measuring the frequency response of the device to be controlled. The input signal for the first measurement is a swept sign signal. The start frequency fs of the swept sign signal is (1 / first sampling period) × (1 / number of sampling points), and the final frequency fe is (1 / first sampling period) × (1/2). The first sampling cycle is a sampling cycle for the first measurement set by the application time setting unit 104. The input signal for the first measurement includes a plurality of frequency components depending on the measurement conditions. Here, for example, assuming that the first sampling period is 125 μs and the number of sampling points is 4096, fs = 1.9351 Hz and fe = 4000 Hz.

S102では、設定装置100は、第1の測定を行う。入力信号生成部101は、S101で生成した入力信号をサーボドライバ200に入力する。また、信号測定部102は、印加時間設定部104で設定された第1の測定用の第1サンプリング周期で、入力信号
を測定する。入力信号を入力されたサーボドライバ200は、制御対象の装置に入力信号を入力する。さらに、サーボドライバ200は、入力信号に対する応答である出力信号を制御対象の装置から取得する。サーボドライバ200は、取得した出力信号を設定装置100に出力する。信号測定部102は、サーボドライバ200からの出力信号を、第1サンプリング周期で測定する。
In S102, the setting device 100 makes the first measurement. The input signal generation unit 101 inputs the input signal generated in S101 to the servo driver 200. Further, the signal measuring unit 102 measures the input signal in the first sampling cycle for the first measurement set by the application time setting unit 104. The servo driver 200 to which the input signal is input inputs the input signal to the device to be controlled. Further, the servo driver 200 acquires an output signal, which is a response to the input signal, from the device to be controlled. The servo driver 200 outputs the acquired output signal to the setting device 100. The signal measuring unit 102 measures the output signal from the servo driver 200 in the first sampling cycle.

S103では、設定装置100の入力信号生成部101は、制御対象の装置の周波数応答を測定するための、第2の測定用の入力信号を生成する。第2の測定用の入力信号は、スウェプトサイン信号である。スウェプトサイン信号の開始周波数fsは、(1/サンプリング周期)×(1/サンプリング点数)とし、最終周波数feは、(1/第2サンプリング周期)×(1/2)とする。第2サンプリング周期は、印加時間設定部104で設定された第2の測定用のサンプリング周期である。第2の測定用の入力信号は、測定条件に応じた複数の周波数成分を含む。ここで、例えば、第2サンプリング周期を1000μs、サンプリング点数を4096とすると、fs=0.2441Hz、fe=500Hzとなる。 In S103, the input signal generation unit 101 of the setting device 100 generates an input signal for a second measurement for measuring the frequency response of the device to be controlled. The input signal for the second measurement is a swept sign signal. The start frequency fs of the swept sign signal is (1 / sampling period) × (1 / number of sampling points), and the final frequency fe is (1 / second sampling period) × (1/2). The second sampling cycle is a sampling cycle for the second measurement set by the application time setting unit 104. The input signal for the second measurement includes a plurality of frequency components depending on the measurement conditions. Here, for example, assuming that the second sampling period is 1000 μs and the number of sampling points is 4096, fs = 0.2441 Hz and fe = 500 Hz.

S104では、設定装置100は、第2の測定を行う。入力信号生成部101は、S103で生成した入力信号をサーボドライバ200に入力する。また、信号測定部102は、印加時間設定部104で設定された第2の測定用の第2サンプリング周期で、入力信号を測定する。第2サンプリング周期は、第1サンプリング周期と異なる。第2サンプリング周期は、第1サンプリング周期よりも大きい。入力信号を入力されたサーボドライバ200は、制御対象の装置に入力信号を入力する。さらに、サーボドライバ200は、入力信号に対する応答である出力信号を制御対象の装置から取得する。サーボドライバ200は、取得した出力信号を設定装置100に出力する。信号測定部102は、サーボドライバ200からの出力信号を、第2サンプリング周期で測定する。 In S104, the setting device 100 makes a second measurement. The input signal generation unit 101 inputs the input signal generated in S103 to the servo driver 200. Further, the signal measuring unit 102 measures the input signal in the second sampling cycle for the second measurement set by the application time setting unit 104. The second sampling cycle is different from the first sampling cycle. The second sampling cycle is larger than the first sampling cycle. The servo driver 200 to which the input signal is input inputs the input signal to the device to be controlled. Further, the servo driver 200 acquires an output signal, which is a response to the input signal, from the device to be controlled. The servo driver 200 outputs the acquired output signal to the setting device 100. The signal measuring unit 102 measures the output signal from the servo driver 200 in the second sampling cycle.

ここで、信号測定部102による1回の測定におけるサンプリングのサンプリング点数は、予め決められている。即ち、第1の測定におけるサンプリング点数と、第2の測定におけるサンプリング点数とは、同数である。よって、サンプリング周期が短いほど、信号測定部102における信号のサンプリング時間(測定時間)は短くなる。したがって、サンプリング時間が短いほど、高域の周波数応答を取得することができるが、低域の周波数分解能が粗くなる。つまり、第2サンプリング周期が第1サンプリング周期よりも大きいことで、第2の測定では、第1の測定よりも低域の周波数分解能が高くなる。 Here, the number of sampling points for sampling in one measurement by the signal measuring unit 102 is predetermined. That is, the number of sampling points in the first measurement and the number of sampling points in the second measurement are the same. Therefore, the shorter the sampling cycle, the shorter the signal sampling time (measurement time) in the signal measurement unit 102. Therefore, the shorter the sampling time, the higher the frequency response in the high frequency range can be obtained, but the lower the frequency resolution in the low frequency range becomes coarser. That is, since the second sampling cycle is larger than the first sampling cycle, the frequency resolution of the low frequency band is higher in the second measurement than in the first measurement.

S105では、設定装置100は、測定結果から周波数応答を算出し、周波数応答を合成する。周波数応答算出部103は、第1の測定における入力信号及び出力信号から、第1周波数応答を算出する。また、周波数応答算出部103は、第2の測定における入力信号及び出力信号から、第2周波数応答を算出する。周波数応答合成部105は、第1周波数応答及び第2周波数応答を合成し、合成周波数応答を生成する。ここでは、周波数応答合成部105は、第1周波数応答のうち所定周波数以上の部分と、第2周波数応答のうち所定周波数未満の部分とを合成し、合成周波数応答を生成する。このとき、周波数応答合成部105は、合成周波数応答における所定周波数の値を、第1周波数応答における所定周波数の値と第2周波数応答における所定周波数の値との平均値としてもよい。合成した際の、2つの周波数応答の境界の周波数において2つの周波数応答の平均値を使用することで、合成周波数応答が、境界の所定周波数において不連続になることを抑制することができる。また、周波数応答合成部105は、合成の際、所定周波数を含む周波数区間で、ウィンドウ処理をし、合成周波数応答を生成してもよい。ウィンドウ処理をすることで、合成周波数応答が、所定周波数において不連続になることをより抑制することができる。 In S105, the setting device 100 calculates the frequency response from the measurement result and synthesizes the frequency response. The frequency response calculation unit 103 calculates the first frequency response from the input signal and the output signal in the first measurement. Further, the frequency response calculation unit 103 calculates the second frequency response from the input signal and the output signal in the second measurement. The frequency response synthesis unit 105 synthesizes the first frequency response and the second frequency response to generate a combined frequency response. Here, the frequency response synthesis unit 105 synthesizes a portion of the first frequency response having a predetermined frequency or higher and a portion of the second frequency response having a frequency lower than the predetermined frequency to generate a composite frequency response. At this time, the frequency response synthesis unit 105 may set the value of the predetermined frequency in the synthesized frequency response as the average value of the value of the predetermined frequency in the first frequency response and the value of the predetermined frequency in the second frequency response. By using the average value of the two frequency responses at the frequency of the boundary between the two frequency responses at the time of synthesis, it is possible to prevent the combined frequency response from becoming discontinuous at a predetermined frequency of the boundary. Further, the frequency response synthesis unit 105 may generate a composite frequency response by performing window processing in a frequency section including a predetermined frequency at the time of synthesis. By performing the window processing, it is possible to further suppress the composite frequency response from becoming discontinuous at a predetermined frequency.

周波数応答合成部105により、より小さいサンプリング周期で測定した周波数応答の
高周波数帯域側と、より大きいサンプリング周期で測定した周波数応答の低周波数帯域側とを合成して、1つの合成周波数応答にすることができる。
The frequency response synthesizer 105 combines the high frequency band side of the frequency response measured with a smaller sampling cycle and the low frequency band side of the frequency response measured with a larger sampling cycle into one composite frequency response. be able to.

(周波数応答合成の具体例1)
図4及び図5は、周波数応答算出部103で算出される周波数応答の具体例1を示す図である。図4は、信号測定部102の第1の測定に基づく第1周波数応答である。図5は、信号測定部102の第2の測定に基づく第2周波数応答である。図4(a)、図5(a)で、横軸は周波数を示し、縦軸は利得(ゲイン)を示す。図4(b)、図5(b)で、横軸は周波数を示し、縦軸は位相差を示す。図4の第1の測定では、データ点数が2048(サンプリング点数が4096)、第1サンプリング周期が125μs、第1印加時間が512msである。図5の第2の測定では、データ点数が2048(サンプリング点数が4096)、第2サンプリング周期が1000μs、第2印加時間が4096msである。
(Specific example 1 of frequency response synthesis)
4 and 5 are diagrams showing a specific example 1 of the frequency response calculated by the frequency response calculation unit 103. FIG. 4 is a first frequency response based on the first measurement of the signal measuring unit 102. FIG. 5 is a second frequency response based on the second measurement of the signal measuring unit 102. In FIGS. 4 (a) and 5 (a), the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents gain. In FIGS. 4 (b) and 5 (b), the horizontal axis represents the frequency and the vertical axis represents the phase difference. In the first measurement of FIG. 4, the number of data points is 2048 (the number of sampling points is 4096), the first sampling period is 125 μs, and the first application time is 512 ms. In the second measurement of FIG. 5, the number of data points is 2048 (the number of sampling points is 4096), the second sampling period is 1000 μs, and the second application time is 4096 ms.

第2サンプリング周期は、第1サンプリング周期よりも大きい。よって、第1の測定では、測定できる周波数帯域は第2の測定よりも広いが、周波数分解能は粗い。そのため、図4(a)では、制御対象の装置の制御帯域である10Hz付近のピークゲインはないようにみえる。また、図4(a)では、600Hz付近に共振点が見える。サンプリング周期が小さいと、周波数分解能が粗くなり、制御対象の装置の制御帯域である10Hz付近の周波数応答の安定性を確認しづらい場合がある。一方、第2の測定では、測定できる周波数帯域は第1の測定よりも狭いが、周波数分解能は上がる。そのため、図5(a)では、制御対象の装置の制御帯域である10Hz付近にピークゲインが見える。しかし、図5(a)では、600Hz付近の共振点を確認することができない。 The second sampling cycle is larger than the first sampling cycle. Therefore, in the first measurement, the measurable frequency band is wider than in the second measurement, but the frequency resolution is coarse. Therefore, in FIG. 4A, it seems that there is no peak gain near 10 Hz, which is the control band of the device to be controlled. Further, in FIG. 4A, a resonance point can be seen near 600 Hz. If the sampling period is small, the frequency resolution becomes coarse, and it may be difficult to confirm the stability of the frequency response in the vicinity of 10 Hz, which is the control band of the device to be controlled. On the other hand, in the second measurement, the measurable frequency band is narrower than that in the first measurement, but the frequency resolution is improved. Therefore, in FIG. 5A, the peak gain can be seen in the vicinity of 10 Hz, which is the control band of the device to be controlled. However, in FIG. 5A, the resonance point near 600 Hz cannot be confirmed.

図6は、周波数応答合成部105によって合成された合成周波数応答の具体例を示す図である。図6の合成周波数応答は、図4の第1周波数応答の500Hz以上の部分と図5の第2周波数応答の500Hz未満の部分とを合成している。図6(a)で、横軸は周波数を示し、縦軸は利得(ゲイン)を示す。図6(b)で、横軸は周波数を示し、縦軸は位相差を示す。また、図6(a)では、600Hz付近に共振点が見え、制御対象の装置の制御帯域である10Hz付近にピークゲインが見える。ここでは、周波数応答合成部105は、2つの周波数応答を合成しているが、信号測定部102で3つ以上の測定を行い、3つ以上の周波数応答を合成してもよい。 FIG. 6 is a diagram showing a specific example of the synthesized frequency response synthesized by the frequency response synthesis unit 105. In the combined frequency response of FIG. 6, the portion of the first frequency response of FIG. 4 having a frequency of 500 Hz or higher and the portion of the second frequency response of FIG. 5 having a frequency of less than 500 Hz are combined. In FIG. 6A, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents gain. In FIG. 6B, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents phase difference. Further, in FIG. 6A, a resonance point can be seen in the vicinity of 600 Hz, and a peak gain can be seen in the vicinity of 10 Hz, which is the control band of the device to be controlled. Here, the frequency response synthesis unit 105 synthesizes two frequency responses, but the signal measurement unit 102 may perform three or more measurements and synthesize three or more frequency responses.

制御対象の装置の制御パラメータを設定する際、制御対象の装置の制御帯域である低周波数帯域(例えば10Hz付近)の周波数応答の安定性を確認することが望ましい。また、制御対象の装置の周波数応答に基づいてノッチフィルタを調整する場合、高周波数帯域(例えば、500Hz以上)での周波数応答(特に共振点)を確認することが望ましい。周波数応答合成部105によって合成された合成周波数応答によれば、高分解能化された低周波数帯域の周波数応答も、高周波数帯域の周波数応答も確認することができる。 When setting the control parameters of the device to be controlled, it is desirable to confirm the stability of the frequency response in the low frequency band (for example, around 10 Hz) which is the control band of the device to be controlled. Further, when adjusting the notch filter based on the frequency response of the device to be controlled, it is desirable to confirm the frequency response (particularly the resonance point) in the high frequency band (for example, 500 Hz or higher). According to the combined frequency response synthesized by the frequency response synthesis unit 105, it is possible to confirm both the frequency response in the low frequency band with high resolution and the frequency response in the high frequency band.

(周波数応答合成の具体例2)
ここでは、周波数応答合成の具体例1を示す。入力信号として、スウェプトサイン信号を使用した測定では、高周波数帯域側での周波数応答のSN比が低下しやすい。そのため、サンプリング周波数が大きい第2周波数応答の高周波数帯域側(図5の例では、500Hz手前)の周波数応答が振動的になりやすい。そのため、第1周波数応答と合成する際に、境界の周波数付近で不自然な振動が見られることがある。ここでは、第1サンプリング周期と第2サンプリング周期に基づいて、合成する際の境界の周波数(所定周波数)を決定する。
(Specific example 2 of frequency response synthesis)
Here, a specific example 1 of frequency response synthesis is shown. In the measurement using the swept sign signal as the input signal, the SN ratio of the frequency response on the high frequency band side tends to decrease. Therefore, the frequency response on the high frequency band side (500 Hz before in the example of FIG. 5) of the second frequency response having a large sampling frequency tends to be oscillating. Therefore, when synthesizing with the first frequency response, unnatural vibration may be seen near the boundary frequency. Here, the boundary frequency (predetermined frequency) at the time of synthesis is determined based on the first sampling period and the second sampling period.

境界の周波数fは、f=(fs2/2)×αとして表される。ここで、α=1/2であ
る。fs2は、第2の測定のサンプリング周波数(=1/Ts2)である。例えば、図4、図5の周波数応答を使用して、α=1/2とすると、合成する際の境界の周波数fは、250Hzとなる。
The boundary frequency f is expressed as f = (fs2 / 2) × α. Here, α = 1/2. f s2 is the sampling frequency (= 1 / T s2 ) of the second measurement. For example, using the frequency responses of FIGS. 4 and 5, assuming that α = 1/2, the boundary frequency f at the time of synthesis is 250 Hz.

係数α=1/2は、境界の周波数の上限値を規定している。即ち、この値以下であれば、第2周波数応答において、対象の信号の利得(ゲイン)情報を正確に復元でき、合成周波数応答のSN比を改善できる。例えば、信号の周期の2倍の周期でサンプリングする場合にはサンプリング定理を満たしているが、信号のゲイン情報を取得することは難しい。一方、信号の周期の4倍の周期でサンプリングする場合には利得(ゲイン)情報を取得できる。α=1/2とすることで、信号の周期の4倍の周期以上でサンプリングした信号を取得できる。 The coefficient α = 1/2 defines the upper limit of the boundary frequency. That is, if it is equal to or less than this value, the gain information of the target signal can be accurately restored in the second frequency response, and the SN ratio of the combined frequency response can be improved. For example, when sampling at a period twice the signal period, the sampling theorem is satisfied, but it is difficult to obtain signal gain information. On the other hand, gain information can be acquired when sampling is performed at a period four times the signal period. By setting α = 1/2, it is possible to acquire a signal sampled at a period four times or more the signal period.

図7は、図4、図5の周波数応答を、境界の周波数f=250Hzとして合成したときの合成周波数応答の例を示す図である。図7の合成周波数応答は、図4の第1周波数応答の250Hz以上の部分と図5の第2周波数応答の250Hz未満の部分とを合成している。図6(a)で、横軸は周波数を示し、縦軸は利得(ゲイン)を示す。図6(b)で、横軸は周波数を示し、縦軸は位相差を示す。図7の合成周波数応答では、図6の合成周波数応答に比べ、250Hzから500Hzまでの振動的な周波数応答が改善していることがわかる。 FIG. 7 is a diagram showing an example of the combined frequency response when the frequency responses of FIGS. 4 and 5 are combined with the boundary frequency f = 250 Hz. In the combined frequency response of FIG. 7, the portion of the first frequency response of FIG. 4 having a frequency of 250 Hz or higher and the portion of the second frequency response of FIG. 5 having a frequency of less than 250 Hz are combined. In FIG. 6A, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents gain. In FIG. 6B, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents phase difference. In the composite frequency response of FIG. 7, it can be seen that the vibrational frequency response from 250 Hz to 500 Hz is improved as compared with the composite frequency response of FIG.

(周波数応答合成の具体例3)
ここでは、周波数応答を合成する前に、周波数応答のデータ点数を調整する。上記のように周波数応答を合成すると、合成後の合成周波数応答の周波数分解能が一定でなくなる。そこで、データ点数調整部106が、周波数応答算出部103で算出された周波数応答のデータ点数を調整する。データ点数調整部106は、周波数応答算出部103で算出された周波数応答に対し、1次線形補間や最小二乗法等の周知の方法により、補間(内挿)、間引き(デシメーション)して、周波数応答の周波数間隔(周波数分解能)が所定値になるように調整する。
(Specific example 3 of frequency response synthesis)
Here, the number of data points of the frequency response is adjusted before synthesizing the frequency response. When the frequency response is combined as described above, the frequency resolution of the combined frequency response after synthesis becomes inconsistent. Therefore, the data score adjusting unit 106 adjusts the number of data points of the frequency response calculated by the frequency response calculating unit 103. The data score adjusting unit 106 interpolates (interpolates) and thins out (decimates) the frequency response calculated by the frequency response calculation unit 103 by a well-known method such as first-order linear interpolation or the minimum square method. Adjust so that the frequency interval (frequency resolution) of the response becomes a predetermined value.

例えば、図4の第1周波数応答では、データ点数は1792点であり、周波数分解能は1.953Hzである。また、図5の第2周波数応答では、データ点数は2048点であり、周波数分解能は0.244Hzである。ここで、データ点数調整部106は、例えば、第1周波数応答のデータを補間(内挿)して、データ点数を14336点として、周波数分解能を0.244Hzとする。これにより、第1周波数応答の周波数分解能と第2周波数応答の周波数分解能とが一致する。周波数応答合成部105は、データ点数調整部106で調整された周波数応答を用いて、周波数応答を合成する。 For example, in the first frequency response of FIG. 4, the number of data points is 1792 and the frequency resolution is 1.953 Hz. Further, in the second frequency response of FIG. 5, the number of data points is 2048 and the frequency resolution is 0.244 Hz. Here, the data score adjusting unit 106 interpolates (interpolates) the data of the first frequency response, sets the number of data points to 14336 points, and sets the frequency resolution to 0.244 Hz. As a result, the frequency resolution of the first frequency response and the frequency resolution of the second frequency response match. The frequency response synthesis unit 105 synthesizes the frequency response by using the frequency response adjusted by the data score adjustment unit 106.

図8は、図4の第1周波数応答の周波数分解能を0.244Hzとして、図5の第2周波数応答と合成した例を示す図である。図8(a)で、横軸は周波数を示し、縦軸は利得(ゲイン)を示す。図8(b)で、横軸は周波数を示し、縦軸は位相差を示す。 FIG. 8 is a diagram showing an example in which the frequency resolution of the first frequency response of FIG. 4 is set to 0.244 Hz and the frequency resolution of the first frequency response of FIG. 4 is combined with the second frequency response of FIG. In FIG. 8A, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents gain. In FIG. 8B, the horizontal axis represents the frequency and the vertical axis represents the phase difference.

また、データ点数削減の観点から、データ点数調整部106は、第1周波数応答のデータを補間(内挿)するとともに、第2周波数応答のデータ点数を間引き(デシメーション)してもよい。ここで、データ点数調整部106は、例えば、第1周波数応答のデータを補間(内挿)して、データ点数を7168点として、周波数分解能を0.488Hzとし、第2周波数応答のデータを間引き(デシメーション)して、データ点数を1024点として、周波数分解能を0.488Hzとする。ここでは、低周波数帯域のピークゲインを再現できればよいため、デシメーション比率を1/2としている。これにより、第1周波数応答の周波数分解能と第2周波数応答の周波数分解能とが一致する。 Further, from the viewpoint of reducing the number of data points, the data point adjusting unit 106 may interpolate (interpolate) the data of the first frequency response and thin out (decimate) the number of data points of the second frequency response. Here, the data score adjusting unit 106 interpolates (interpolates) the data of the first frequency response, sets the number of data points to 7168, sets the frequency resolution to 0.488 Hz, and thins out the data of the second frequency response. (Decimation), the number of data points is 1024, and the frequency resolution is 0.488 Hz. Here, the decimation ratio is set to 1/2 because it is sufficient if the peak gain in the low frequency band can be reproduced. As a result, the frequency resolution of the first frequency response and the frequency resolution of the second frequency response match.

図9は、図4及び図5の周波数応答の周波数分解能を0.488Hzとして、合成した例を示す図である。図9(a)で、横軸は周波数を示し、縦軸は利得(ゲイン)を示す。図9(b)で、横軸は周波数を示し、縦軸は位相差を示す。 FIG. 9 is a diagram showing an example of synthesis in which the frequency resolution of the frequency response of FIGS. 4 and 5 is 0.488 Hz. In FIG. 9A, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents gain. In FIG. 9B, the horizontal axis represents the frequency and the vertical axis represents the phase difference.

さらに、データ点数調整部106は、第1周波数応答及び第2周波数応答の特定区間(例えば、所定周波数以下の低周波数帯域)のデータを削除してもよい。サンプリング周期を長くした第2周波数応答でも低周波数帯域のSN比が低く、低周波数帯域のデータを削除した方がよい場合があるためである。 Further, the data score adjusting unit 106 may delete data in a specific section of the first frequency response and the second frequency response (for example, a low frequency band below a predetermined frequency). This is because the SN ratio in the low frequency band is low even in the second frequency response in which the sampling cycle is lengthened, and it may be better to delete the data in the low frequency band.

(周波数応答合成の具体例4)
ここでは、データ点数を調整する際に、合成後の合成周波数応答のデータ点数が、2のべき乗になるように調整する。合成周波数応答のデータ点数を、2のべき乗とすることで、合成周波数応答に対して、高速フーリエ変換・逆高速フーリエ変換を適用できるようになる。そこで、データ点数調整部106が、合成周波数応答のデータ点数が2のべき乗になるように、周波数応答算出部103で算出された周波数応答のデータ点数を、調整する。データ点数調整部106は、周波数応答算出部103で算出された周波数応答に対し、1次線形補間や最小二乗法等の周知の方法により、補間(内挿)、間引き(デシメーション)して、データ点数を調整する。具体的には、2のべき乗のデータ点数を決定し、合成周波数応答の周波数範囲(例えば、1Hzから4000Hz)の幅を、データ点数で割ることで、合成周波数応答の周波数分解能が求まる。周波数分解能が求まることで、合成前の各周波数応答のデータ点数が求まる。データ点数調整部106は、求められたデータ点数に基づいて、各周波数応答に対して、補間、間引きをすることで、データ点数を調整された周波数応答を得られる。合成後のデータ点数が2のべき乗になり、合成周波数応答の周波数分解能が統一されることで、合成周波数応答に、高速フーリエ変換・逆高速フーリエ変換を適用できるようになる。高速フーリエ変換・逆高速フーリエ変換を適用できるようになることで、計算時間を短縮することができる。
(Specific example 4 of frequency response synthesis)
Here, when adjusting the number of data points, the number of data points of the combined frequency response after synthesis is adjusted to be a power of 2. By setting the number of data points of the composite frequency response to the power of 2, the fast Fourier transform and the inverse fast Fourier transform can be applied to the composite frequency response. Therefore, the data score adjusting unit 106 adjusts the number of data points of the frequency response calculated by the frequency response calculating unit 103 so that the number of data points of the combined frequency response is a power of 2. The data score adjusting unit 106 interpolates (interpolates) and thins out (decimates) the frequency response calculated by the frequency response calculation unit 103 by a well-known method such as first-order linear interpolation or the least squares method. Adjust the score. Specifically, the frequency resolution of the composite frequency response can be obtained by determining the number of data points to the power of 2 and dividing the width of the frequency range (for example, 1 Hz to 4000 Hz) of the composite frequency response by the number of data points. By obtaining the frequency resolution, the number of data points of each frequency response before synthesis can be obtained. The data score adjusting unit 106 can obtain a frequency response in which the data score is adjusted by interpolating and thinning each frequency response based on the obtained data score. The number of data points after synthesis becomes a power of 2, and the frequency resolution of the composite frequency response is unified, so that the fast Fourier transform and the inverse fast Fourier transform can be applied to the composite frequency response. By being able to apply the fast Fourier transform and the inverse fast Fourier transform, the calculation time can be shortened.

(制御対象の装置のインパルス応答、時間応答の算出)
ここでは、制御対象の装置のインパルス応答、時間応答の算出について説明する。インパルス応答算出部107は、周波数応答合成部105で合成された合成周波数応答を使用して、インパルス応答を算出する。インパルス応答算出部107は、合成周波数応答を逆高速フーリエ変換し、制御対象の装置のインパルス応答を算出する。また、時間応答算出部108は、インパルス応答算出部107で算出されたインパルス応答と任意の入力信号とを畳み込み積分し、当該任意の入力信号に対する制御対象の装置の時間応答を算出する。インパルス応答の算出、時間応答の算出には周知の方法が使用されうる。
(Calculation of impulse response and time response of the device to be controlled)
Here, the calculation of the impulse response and the time response of the device to be controlled will be described. The impulse response calculation unit 107 calculates the impulse response using the combined frequency response synthesized by the frequency response synthesis unit 105. The impulse response calculation unit 107 performs an inverse fast Fourier transform on the composite frequency response and calculates the impulse response of the device to be controlled. Further, the time response calculation unit 108 convolves and integrates the impulse response calculated by the impulse response calculation unit 107 and an arbitrary input signal, and calculates the time response of the device to be controlled with respect to the arbitrary input signal. Well-known methods can be used for the calculation of the impulse response and the calculation of the time response.

インパルス応答の算出の際、周波数応答合成部105で合成された合成周波数応答を使用することで、算出されるインパルス応答、当該インパルス応答を使用して算出される時間応答の精度が向上する。 By using the composite frequency response synthesized by the frequency response synthesis unit 105 when calculating the impulse response, the accuracy of the calculated impulse response and the time response calculated using the impulse response is improved.

(制御対象の装置のシミュレーション)
制御対象の装置の動作のシミュレーションについて説明する。実際に、制御対象の装置を適切に制御するために、実際に制御対象の装置を駆動させて制御パラメータの設定を行うと、制御パラメータを設定するたびに、制御対象の装置の応答を計測するので、調整に非常に時間を要する。また、不適切な制御パラメータを設定した場合に、制御対象の装置を損傷するおそれがある。そこで、制御対象の装置の動作を模擬するシミュレーションモデルを使用して、制御対象の装置の動作を模擬することで、実際に制御対象の装置を駆動させることを抑制することができる。また、第1周波数応答と第2周波数応答とを合成した合成周波数応答を使用してシミュレーションモデルを生成することで、シミュレーションを高精度化することができる。
(Simulation of controlled device)
A simulation of the operation of the device to be controlled will be described. When the control target device is actually driven and the control parameter is set in order to appropriately control the control target device, the response of the control target device is measured every time the control parameter is set. Therefore, it takes a lot of time to adjust. In addition, if inappropriate control parameters are set, the device to be controlled may be damaged. Therefore, by simulating the operation of the device to be controlled by using a simulation model that simulates the operation of the device to be controlled, it is possible to suppress the actual driving of the device to be controlled. Further, the simulation can be made highly accurate by generating a simulation model using the synthesized frequency response obtained by synthesizing the first frequency response and the second frequency response.

図10は、制御対象の装置の動作のシミュレーションの動作フローの例を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing an example of an operation flow of a simulation of the operation of the device to be controlled.

S201では、シミュレーションモデル生成部109は、周波数応答合成部105で合成された合成周波数応答から、制御対象の装置の動作を模擬するシミュレーションモデルを生成する。シミュレーションモデルは、入力信号に対する制御対象の装置の動作を模擬する。シミュレーションモデルは、例えば、制御対象の装置の特性としての周波数伝達関数を合成周波数応答に乗算すること等により、閉ループ、開ループ、時間応答等の周波数伝達関数等として得られる。シミュレーションモデルによる制御対象の装置の動作は、例えば、閉ループ特性、開ループ特性、時間応答特性として出力される。 In S201, the simulation model generation unit 109 generates a simulation model that simulates the operation of the device to be controlled from the combined frequency response synthesized by the frequency response synthesis unit 105. The simulation model simulates the operation of the controlled device with respect to the input signal. The simulation model can be obtained as a frequency transfer function such as a closed loop, an open loop, or a time response by multiplying the composite frequency response by a frequency transfer function as a characteristic of the device to be controlled, for example. The operation of the device to be controlled by the simulation model is output as, for example, a closed loop characteristic, an open loop characteristic, and a time response characteristic.

S202では、パラメータ調整部111は、制御対象の装置の動作の模擬(シミュレーション)で使用する制御対象の装置を制御するパラメータ(制御パラメータ)の設定値を設定する。制御パラメータの例として、速度比例ゲイン、速度積分ゲイン、位置比例ゲイン、ローパスフィルタのカットオフ周波数が挙げられる。制御パラメータは、これらに限定されるものではない。制御パラメータの設定値は、シミュレーション(模擬)毎に順次変更される。制御パラメータの設定値は、他の制御パラメータの値に応じて変更されてもよい。一部の制御パラメータの設定値は、固定値であってもよい。シミュレーションで使用される制御パラメータの設定値の範囲及び変化のステップ幅等は、あらかじめ、利用者などによって指定されていてもよい。 In S202, the parameter adjusting unit 111 sets the set value of the parameter (control parameter) for controlling the device to be controlled used in the simulation (simulation) of the operation of the device to be controlled. Examples of control parameters include velocity-proportional gain, velocity-integrated gain, position-proportional gain, and low-pass filter cutoff frequency. The control parameters are not limited to these. The set values of the control parameters are sequentially changed for each simulation (simulation). The set value of the control parameter may be changed according to the value of another control parameter. The set values of some control parameters may be fixed values. The range of the set values of the control parameters used in the simulation, the step width of the change, and the like may be specified in advance by the user or the like.

S203では、試験動作指示部110は、パラメータ調整部111で設定された制御対象の装置の制御パラメータの設定値に基づいて入力信号を生成する。試験動作指示部110は、シミュレーションモデル生成部109で生成されたシミュレーションモデルと、生成した入力信号とを使用して、制御対象の装置の動作を模擬する。試験動作指示部110は、制御対象の装置の動作を模擬した結果(閉ループ特性、開ループ特性、時間応答特性など)を、制御パラメータの設定値とともに記憶手段に格納する。 In S203, the test operation instruction unit 110 generates an input signal based on the set value of the control parameter of the device to be controlled set by the parameter adjustment unit 111. The test operation instruction unit 110 simulates the operation of the device to be controlled by using the simulation model generated by the simulation model generation unit 109 and the generated input signal. The test operation instruction unit 110 stores the result of simulating the operation of the device to be controlled (closed loop characteristic, open loop characteristic, time response characteristic, etc.) in the storage means together with the set value of the control parameter.

S204では、パラメータ調整部111は、制御パラメータの、あらかじめ予定されていたすべての設定値について、制御対象の装置の動作の模擬が終了したか否かを確認する。終了した場合(S204;YES)、処理がS204に進む。終了していない場合(S204;NO)、処理がS202に戻り、制御パラメータの新たな設定値が設定される。 In S204, the parameter adjusting unit 111 confirms whether or not the simulation of the operation of the device to be controlled has been completed for all the predetermined set values of the control parameters. When finished (S204; YES), the process proceeds to S204. If it is not completed (S204; NO), the process returns to S202, and a new set value of the control parameter is set.

S205では、性能指標算出部112は、制御対象の装置の動作を模擬した結果に基づいて、制御パラメータの設定値毎に制御対象の装置に対する制御を評価する性能指標を算出する。性能指標は、閉ループ特性の「ピークゲイン」「制御帯域」、開ループ特性の「ゲイン余裕」「位相余裕」、時間応答特性の「遅れ時間」「立ち上がり時間」「整定時間」「オーバーシュート量」である。 In S205, the performance index calculation unit 112 calculates a performance index for evaluating control of the device to be controlled for each set value of the control parameter based on the result of simulating the operation of the device to be controlled. Performance indexes are "peak gain" and "control band" of closed loop characteristics, "gain margin" and "phase margin" of open loop characteristics, "delay time", "rise time", "setting time" and "overshoot amount" of time response characteristics. Is.

ピークゲインは、閉ループ特性においてピークとなるゲインの値である。制御帯域は、閉ループ特性において、ゲインが−3dBとなる帯域である。ゲイン余裕は、開ループ特性において、ゲインの位相遅れが180度になった時に、ゲインが1倍(0dB)までどの程度余裕があるかを表す。ゲイン余裕は、位相遅れが180度のときのゲインの値である。位相余裕は、開ループ特性において、ゲインが1倍(0dB)になった時に、位相遅れが180度までどの程度余裕があるかを表す。位相余裕は、ゲインが0dBのときの位相遅れと180度との差である。 The peak gain is the value of the gain that peaks in the closed loop characteristic. The control band is a band in which the gain is -3 dB in the closed loop characteristic. The gain margin indicates how much the gain has a margin up to 1 time (0 dB) when the phase delay of the gain becomes 180 degrees in the open loop characteristic. The gain margin is the value of the gain when the phase delay is 180 degrees. The phase margin indicates how much the phase lag can be up to 180 degrees when the gain is multiplied by 1 (0 dB) in the open loop characteristic. The phase margin is the difference between the phase lag and 180 degrees when the gain is 0 dB.

遅れ時間は、時間応答特性において、応答が定常状態の50%に達するまでの時間である。立ち上がり時間は、時間応答特性において、応答が定常状態の10%から90%まで
に達する時間である。ピーク時間は、時間応答特性において、応答が最初のピークに達するまでの時間である。整定時間は、時間応答特性において、応答が許容範囲に入り、以後、許容範囲から出てこなくなるまでの時間である。オーバーシュート量は、時間応答特性において、応答のピークの値と定常状態の値との差である。ここに示す性能指標は例示であってここに記載されるものに限定されない。
The delay time is the time required for the response to reach 50% of the steady state in terms of time response characteristics. The rise time is the time during which the response reaches 10% to 90% of the steady state in terms of time response characteristics. The peak time is the time required for the response to reach the first peak in the time response characteristics. The settling time is, in terms of time response characteristics, the time from when the response enters the permissible range until it does not come out of the permissible range. The amount of overshoot is the difference between the peak value of the response and the steady state value in the time response characteristic. The performance indicators shown here are examples and are not limited to those described here.

S206では、表示部114は、性能指標算出部112で算出された性能指標を制御パラメータの設定値とともに表示する。 In S206, the display unit 114 displays the performance index calculated by the performance index calculation unit 112 together with the set value of the control parameter.

図11及び図12は、表示部114で表示される性能指標の表示例を示す図である。図11及び図12の横軸は速度比例ゲインを示し、縦軸は速度積分ゲインを示す。また、各セルは、速度閉ループのピークゲインの大きさを色で示す。図11及び図12の白丸は、選択された速度比例ゲインと速度積分ゲインとの地点(図11と図12とで同じ地点)を表している。図11は、第1周波数応答に基づくシミュレーションモデルによる結果であり、図12は、合成周波数応答に基づくシミュレーションモデルによる結果である。 11 and 12 are diagrams showing a display example of the performance index displayed on the display unit 114. The horizontal axis of FIGS. 11 and 12 shows the speed proportional gain, and the vertical axis shows the speed integral gain. In addition, each cell shows the magnitude of the peak gain of the speed closed loop in color. The white circles in FIGS. 11 and 12 represent the points between the selected speed proportional gain and the speed integrated gain (the same points in FIGS. 11 and 12). FIG. 11 shows the result by the simulation model based on the first frequency response, and FIG. 12 shows the result by the simulation model based on the synthetic frequency response.

図11と図12とを比較すると、図12の方が安定な領域が小さいことがわかる。これは、図12では、第1周波数応答と第2周波数応答とを合成したことによって低周波数帯域のピークゲインが再現されていることに起因する。すなわち、図12の結果が図11の結果に比べて、シミュレーションが高精度化していることを示している。例えば、ゲイン調整の要求仕様を、速度閉ループのピークゲインが3dB以下で速度比例ゲインをできるだけ高くすることであるとする。このとき、図11では選択可能(要求仕様を満たしている)の値(2.5dB程度)である白丸の地点のピークゲインが、図12では不安定な値(4.5dB程度)になっており、要求仕様を満たさないことがわかる。 Comparing FIGS. 11 and 12, it can be seen that the stable region is smaller in FIG. This is because, in FIG. 12, the peak gain in the low frequency band is reproduced by synthesizing the first frequency response and the second frequency response. That is, the result of FIG. 12 shows that the simulation is more accurate than the result of FIG. For example, it is assumed that the required specification for gain adjustment is to make the speed proportional gain as high as possible when the peak gain of the speed closed loop is 3 dB or less. At this time, the peak gain at the point of the white circle, which is a selectable (satisfying the required specifications) value (about 2.5 dB) in FIG. 11, becomes an unstable value (about 4.5 dB) in FIG. It can be seen that the required specifications are not met.

(第2サンプリング周期の設定)
上記では、第2の測定における第2サンプリング周期は、あらかじめ設定されていたが、ここでは、第1周波数応答に基づいて、第2サンプリング周期を決定する方法について説明する。ここでは、周波数応答解析部113は、第2サンプリング周期を、速度比例ゲイン、第1周波数応答の制御帯域、共振点または反共振点となる周波数(共振周波数または反共振周波数)、位相反転周波数のいずれかに基づいて決定する。印加時間設定部104は、周波数応答解析部113で算出された第2サンプリング周期を、第2の測定で使用する第2サンプリング周期として設定する。
(Setting of the second sampling cycle)
In the above, the second sampling period in the second measurement has been set in advance, but here, a method of determining the second sampling period based on the first frequency response will be described. Here, the frequency response analysis unit 113 sets the second sampling period to the speed proportional gain, the control band of the first frequency response, the frequency that becomes the resonance point or the antiresonance point (resonance frequency or antiresonance frequency), and the phase inversion frequency. Determine based on either. The application time setting unit 104 sets the second sampling cycle calculated by the frequency response analysis unit 113 as the second sampling cycle used in the second measurement.

〈速度比例ゲインに基づく場合〉
周波数応答解析部113は、第1の測定で使用した速度比例ゲインKvpの設定値、データ点数n、第1サンプリング周期Ts1を取得する。周波数応答解析部113は、第2
サンプリング周期Ts2を、Ts2=ceil((1/10α+W)/Tc)・Tcとして算出する。ここで、αはlog10(Kvp)であり、Wは(1/2)log(2n)であり、Tcは制御周期である。さらに、関数ceilは、引数以上の最も小さい整数を算出する関数である。(1/10α+W)は、Kvpを基準として規定される周波数帯域の上限値を表している。関数ceilを使用することで、この値をカバーする最小のサンプリング周期を算出することができる。
<When based on speed proportional gain>
The frequency response analysis unit 113 acquires the set value of the velocity proportional gain Kvp used in the first measurement, the number of data points n, and the first sampling period Ts1. The frequency response analysis unit 113 is the second
The sampling period Ts2 is calculated as Ts2 = ceil ((1/10 α + W ) / Tc) · Tc. Here, α is log 10 (Kbp), W is (1/2) log (2n), and Tc is the control cycle. Further, the function ceil is a function that calculates the smallest integer equal to or greater than the argument. (1/10 α + W ) represents the upper limit of the frequency band defined with reference to Kvp. By using the function ceil, the minimum sampling period that covers this value can be calculated.

例えば、Kvp=10Hz、n=4096、Tc=125μs、Ts1=125μsであ
るとき、Ts2=1.125msと算出される。
For example, when Kbp = 10 Hz, n = 4096, Tc = 125 μs, and Ts1 = 125 μs, Ts2 = 1.125 ms is calculated.

〈第1周波数応答の制御帯域に基づく場合〉
周波数応答解析部113は、第1の測定に基づく第1周波数応答を取得する。周波数応答解析部113は、第1周波数応答のゲインが−3dBに最も近くなるときの周波数を、
制御帯域として検出する。周波数応答解析部113は、検出された制御帯域の2倍から3倍までの周波数をカバーする最も短いサンプリング周期を第2サンプリング周期として設定する。具体的には、第2サンプリング周期Ts2は、Ts2=4/(β×f1)として
算出される。ここで、βは2≦β≦3となる係数であり、f1は制御帯域の周波数である
。制御帯域の周波数前後が高分解能な領域となるように、制御帯域の2倍から3倍までの周波数までの周波数を検出できるようにする。周波数応答解析部113は、制御帯域に基づいて、第2サンプリング周期を決定することができる。また、周波数応答解析部113は、第2サンプリング周期にサンプリング点数を乗算することにより、第2印加時間が算出することができる。
<When based on the control band of the first frequency response>
The frequency response analysis unit 113 acquires the first frequency response based on the first measurement. The frequency response analysis unit 113 determines the frequency when the gain of the first frequency response is closest to -3 dB.
Detect as control band. The frequency response analysis unit 113 sets the shortest sampling period covering the frequency from 2 to 3 times the detected control band as the second sampling period. Specifically, the second sampling period Ts2 is calculated as Ts2 = 4 / (β × f1). Here, β is a coefficient such that 2 ≦ β ≦ 3, and f1 is the frequency of the control band. It is possible to detect frequencies from 2 to 3 times the control band so that the frequency around the control band is a high-resolution region. The frequency response analysis unit 113 can determine the second sampling period based on the control band. Further, the frequency response analysis unit 113 can calculate the second application time by multiplying the second sampling period by the number of sampling points.

〈共振点または反共振点の周波数に基づく場合〉
周波数応答解析部113は、第1の測定に基づく第1周波数応答を取得する。周波数応答解析部113は、第1周波数応答のゲインが−3dBに最も近くなるとき(第1周波数応答のゲインと−3dBとの差が最も小さくなるとき)の周波数を、制御帯域として検出する。周波数応答解析部113は、第1周波数応答のゲインが、制御帯域の周波数よりも高い周波数であって、かつ、ゲインの周波数微分が0に最も近くなる周波数を共振点または反共振点の周波数として、検出する。周波数応答解析部113は、検出された共振点または反共振点の周波数をカバーする最も短いサンプリング周期を第2サンプリング周期として設定する。具体的には、第2サンプリング周期Ts2は、Ts2=4/f2として算
出される。ここで、f2は共振点または反共振点の周波数である。周波数応答解析部113は、共振点または反共振点の周波数に基づいて、第2サンプリング周期を決定することができる。また、周波数応答解析部113は、第2サンプリング周期にサンプリング点数を乗算することにより、第2印加時間が算出することができる。
<When based on the frequency of the resonance point or antiresonance point>
The frequency response analysis unit 113 acquires the first frequency response based on the first measurement. The frequency response analysis unit 113 detects the frequency when the gain of the first frequency response is closest to -3 dB (when the difference between the gain of the first frequency response and -3 dB is the smallest) as the control band. The frequency response analysis unit 113 sets the frequency at which the gain of the first frequency response is higher than the frequency of the control band and the frequency differentiation of the gain is closest to 0 as the frequency of the resonance point or the antiresonance point. ,To detect. The frequency response analysis unit 113 sets the shortest sampling period covering the detected resonance point or anti-resonance point frequency as the second sampling period. Specifically, the second sampling period Ts2 is calculated as Ts2 = 4 / f2. Here, f2 is the frequency of the resonance point or the antiresonance point. The frequency response analysis unit 113 can determine the second sampling period based on the frequency of the resonance point or the antiresonance point. Further, the frequency response analysis unit 113 can calculate the second application time by multiplying the second sampling period by the number of sampling points.

〈共振点または反共振点の周波数に基づく場合〉
周波数応答解析部113は、第1の測定に基づく第1周波数応答を取得する。周波数応答解析部113は、第1周波数応答の位相差が−180°に最も近くなるとき(第1周波数応答の位相差と−180°との差が最も小さくなるとき)の周波数を、位相反転周波数として検出する。周波数応答解析部113は、検出された位相反転周波数をカバーする最も短いサンプリング周期を第2サンプリング周期として設定する。具体的には、第2サンプリング周期Ts2は、Ts2=4/f3として算出される。ここで、f3は位相反転周
波数である。周波数応答解析部113は、位相反転周波数に基づいて、第2サンプリング周期を決定することができる。また、周波数応答解析部113は、第2サンプリング周期にサンプリング点数を乗算することにより、第2印加時間が算出することができる。
<When based on the frequency of the resonance point or antiresonance point>
The frequency response analysis unit 113 acquires the first frequency response based on the first measurement. The frequency response analysis unit 113 reverses the frequency when the phase difference of the first frequency response is closest to −180 ° (when the difference between the phase difference of the first frequency response and −180 ° is the smallest). Detect as frequency. The frequency response analysis unit 113 sets the shortest sampling period that covers the detected phase inversion frequency as the second sampling period. Specifically, the second sampling period Ts2 is calculated as Ts2 = 4 / f3. Here, f3 is the phase inversion frequency. The frequency response analysis unit 113 can determine the second sampling period based on the phase inversion frequency. Further, the frequency response analysis unit 113 can calculate the second application time by multiplying the second sampling period by the number of sampling points.

(利用者による第2サンプリング周期の設定)
〈周波数領域を指定することによる設定〉
ここでは、利用者による第2サンプリング周期の設定について説明する。信号測定部102による第1の測定後、周波数応答算出部103は、第1の測定に基づく第1周波数応答を算出する。表示部114は、周波数応答算出部103によって算出された第1周波数応答を表示する。また、表示部114は、第1周波数応答の利得及び位相差のグラフの少なくとも一方に分解能を上げたい周波数領域を指定する印を表示する。利用者は、表示部114に表示される周波数領域を指定する印を、入力部115よる入力で移動して、分解能を上げたい周波数領域(分解能を上げたい周波数領域の上限周波数)を指定する。印加時間設定部104は、指定された上限周波数に基づいて、第2サンプリング周期を決定する。具体的には、第2サンプリング周期Ts2は、Ts2=4/f4として算出される。
ここで、f4は指定された上限周波数である。
(Setting of the second sampling cycle by the user)
<Setting by specifying the frequency domain>
Here, the setting of the second sampling cycle by the user will be described. After the first measurement by the signal measurement unit 102, the frequency response calculation unit 103 calculates the first frequency response based on the first measurement. The display unit 114 displays the first frequency response calculated by the frequency response calculation unit 103. Further, the display unit 114 displays a mark on at least one of the graphs of the gain and the phase difference of the first frequency response to specify the frequency region for which the resolution is to be increased. The user moves the mark for designating the frequency domain displayed on the display unit 114 by the input from the input unit 115, and specifies the frequency region for which the resolution is desired to be increased (the upper limit frequency of the frequency region for which the resolution is desired to be increased). The application time setting unit 104 determines the second sampling period based on the designated upper limit frequency. Specifically, the second sampling period Ts2 is calculated as Ts2 = 4 / f4.
Here, f4 is a designated upper limit frequency.

第1周波数応答を表示して、利用者に分解能を上げたい周波数領域を指定させて、第2サンプリング周期を決定することで、サンプリング周期と周波数分解能との関係を理解し
ていない利用者であっても、第2サンプリング周期を適切に設定することができる。また、試行錯誤的に測定を行うことが抑制されるため、制御対象の装置に与えるダメージを軽減することができる。
A user who does not understand the relationship between the sampling period and the frequency resolution by displaying the first frequency response, letting the user specify the frequency domain for which the resolution is desired to be increased, and determining the second sampling period. However, the second sampling period can be set appropriately. Further, since the measurement is suppressed by trial and error, it is possible to reduce the damage to the device to be controlled.

図13は、周波数領域の指定の例を示す図である。図13には、第1の測定による第1周波数応答のゲインのグラフ(上図)及び位相差のグラフ(下図)が表示されている。図13の上図の横軸は周波数であり、縦軸はゲインである。図13の下図の横軸は周波数であり、縦軸は位相差である。また、上図と下図とにおいて、横方向の周波数の軸は揃えられている。また、各図には、共通の分解能を上げたい周波数領域(の上限周波数)を指定する印(点線)が表示されている。ここでは、当該印は、点線としているが、当該印は、点線に限定されるものではない。利用者は、入力部115のポインティングデバイスやキーボードのカーソルキーなどにより、当該印を左右に移動させて、共通の分解能を上げたい周波数領域の上限周波数を直感的に指定することができる。 FIG. 13 is a diagram showing an example of designation of the frequency domain. In FIG. 13, a graph of the gain of the first frequency response by the first measurement (upper figure) and a graph of the phase difference (lower figure) are displayed. The horizontal axis of the upper figure of FIG. 13 is the frequency, and the vertical axis is the gain. The horizontal axis of the lower figure of FIG. 13 is the frequency, and the vertical axis is the phase difference. Further, in the upper figure and the lower figure, the horizontal frequency axes are aligned. Further, in each figure, a mark (dotted line) for designating the frequency domain (upper limit frequency) for which the common resolution is desired to be increased is displayed. Here, the mark is a dotted line, but the mark is not limited to the dotted line. The user can intuitively specify the upper limit frequency of the frequency domain in which the common resolution is desired to be increased by moving the mark left and right by using the pointing device of the input unit 115, the cursor keys of the keyboard, or the like.

〈第2サンプリング周期を指定することによる設定〉
ここでは、設定装置100の表示部114は、利用者に、第2サンプリング周期の入力を促す表示をする。利用者は、表示部114の表示にしたがって、入力部115により、所望する第2サンプリング周期の入力を行う。印加時間設定部104は、入力された第2サンプリング周期を、第2の測定の第2サンプリング周期として設定する。第2サンプリングの入力を促す表示は、信号測定部102による第1の測定の前に行われても、第1の測定後、第1の測定に基づく第1周波数応答を表示部114に表示した後に行われてもよい。これにより、利用者は、第2サンプリング周期を直接指定することができる。
<Setting by specifying the second sampling period>
Here, the display unit 114 of the setting device 100 displays a display prompting the user to input the second sampling cycle. The user inputs a desired second sampling cycle by the input unit 115 according to the display of the display unit 114. The application time setting unit 104 sets the input second sampling cycle as the second sampling cycle of the second measurement. Even if the display prompting the input of the second sampling is performed before the first measurement by the signal measuring unit 102, the first frequency response based on the first measurement is displayed on the display unit 114 after the first measurement. It may be done later. This allows the user to directly specify the second sampling period.

(コンピュータ読み取り可能な記録媒体)
コンピュータその他の機械、装置(以下、コンピュータ等)に上記のいずれかの機能を実現させるプログラムをコンピュータ等が読み取り可能な記録媒体に記録することができる。そして、コンピュータ等に、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、その機能を提供させることができる。
(Computer readable recording medium)
A program that enables a computer or other machine or device (hereinafter, computer or the like) to realize any of the above functions can be recorded on a recording medium that can be read by the computer or the like. Then, the function can be provided by causing a computer or the like to read and execute the program of this recording medium.

ここで、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータ等から読み取ることができる記録媒体をいう。このような記録媒体内には、CPU、メモリ等のコンピュータを構成する要素を設け、そのCPUにプログラムを実行させてもよい。 Here, a recording medium that can be read by a computer or the like is a recording medium that can store information such as data and programs by electrical, magnetic, optical, mechanical, or chemical action and can be read from the computer or the like. To say. In such a recording medium, elements constituting a computer such as a CPU and a memory may be provided, and the CPU may execute a program.

また、このような記録媒体のうちコンピュータ等から取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R/W、DVD、DAT、8mmテープ、メモリカード等がある。 Further, among such recording media, those that can be removed from a computer or the like include, for example, a flexible disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R / W, a DVD, a DAT, an 8 mm tape, a memory card, and the like.

また、コンピュータ等に固定された記録媒体としてハードディスクやROM等がある。 In addition, there are hard disks, ROMs, and the like as recording media fixed to computers and the like.

(その他)
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、各構成の組み合わせなど、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。
(others)
Although the embodiments of the present invention have been described above, these are merely examples, and the present invention is not limited thereto, and as long as the gist of the claims is not deviated, the combination of each configuration and the like, etc. Various changes can be made based on the knowledge of those skilled in the art.

《付記》
装置を制御するパラメータの設定を支援する設定支援装置(100)であって、
前記装置に入力される入力信号を、設定されたサンプリング周期に基づいて生成する入力信号生成部(101)と、
前記入力信号生成部(101)で生成された前記入力信号、及び、前記入力信号に対す
る前記装置からの出力信号を前記サンプリング周期で測定する信号測定部(102)と、
前記信号測定部(102)により測定された前記入力信号及び前記出力信号に基づいて、前記装置の周波数応答を算出する周波数応答算出部(103)と、
前記信号測定部(102)による第1の測定に対し第1サンプリング周期を設定することにより前記第1の測定において前記入力信号を印加する時間である第1印加時間を設定し、前記信号測定部(102)による第2の測定に対し前記第1サンプリング周期より大きい第2サンプリング周期を設定することにより前記第2の測定において前記入力信号を印加する時間である第2印加時間を設定する印加時間設定部(104)と、
前記信号測定部(102)による前記第1の測定に基づく第1周波数応答と、前記第2の測定に基づく第2周波数応答とを合成し、合成周波数応答を出力する周波数応答合成部(105)と、を備える、
設定支援装置(100)。
<< Additional notes >>
A setting support device (100) that supports the setting of parameters that control the device.
An input signal generation unit (101) that generates an input signal input to the device based on a set sampling period, and
A signal measuring unit (102) that measures the input signal generated by the input signal generating unit (101) and an output signal from the apparatus with respect to the input signal in the sampling cycle.
A frequency response calculation unit (103) that calculates the frequency response of the device based on the input signal and the output signal measured by the signal measurement unit (102).
By setting the first sampling cycle for the first measurement by the signal measuring unit (102), the first application time, which is the time for applying the input signal in the first measurement, is set, and the signal measuring unit. By setting a second sampling cycle larger than the first sampling cycle with respect to the second measurement according to (102), an application time for setting a second application time, which is a time for applying the input signal in the second measurement. Setting unit (104) and
The frequency response synthesis unit (105) that synthesizes the first frequency response based on the first measurement by the signal measurement unit (102) and the second frequency response based on the second measurement and outputs the combined frequency response. And with
Setting support device (100).

100: 設定装置
101: 入力信号生成部
102: 信号測定部
103: 周波数応答算出部
104: 印加時間設定部
105: 周波数応答合成部
106: データ点数調整部
107: インパルス応答算出部
108: 時間応答算出部
109: シミュレーションモデル生成部
110: 試験動作指示部
111: パラメータ調整部
112: 性能指標算出部
113: 周波数応答解析部
114: 表示部
115: 入力部
200: サーボドライバ
300: モータ
400: 負荷装置
100: Setting device 101: Input signal generation unit 102: Signal measurement unit 103: Frequency response calculation unit 104: Application time setting unit 105: Frequency response synthesis unit 106: Data score adjustment unit 107: Impulse response calculation unit 108: Time response calculation Unit 109: Simulation model generation unit 110: Test operation instruction unit 111: Parameter adjustment unit 112: Performance index calculation unit 113: Frequency response analysis unit 114: Display unit 115: Input unit 200: Servo driver 300: Motor 400: Load device

Claims (17)

装置を制御するパラメータの設定を支援する設定支援装置であって、
前記装置に入力される入力信号を、設定されたサンプリング周期に基づいて生成する入力信号生成部と、
前記入力信号生成部で生成された前記入力信号、及び、前記入力信号に対する前記装置からの出力信号を前記サンプリング周期で測定する信号測定部と、
前記信号測定部により測定された前記入力信号及び前記出力信号に基づいて、前記装置の周波数応答を算出する周波数応答算出部と、
前記信号測定部による第1の測定に対し第1サンプリング周期を設定することにより前記第1の測定において前記入力信号を印加する時間である第1印加時間を設定し、前記信号測定部による第2の測定に対し前記第1サンプリング周期より大きい第2サンプリング周期を設定することにより前記第2の測定において前記入力信号を印加する時間である第2印加時間を設定する印加時間設定部と、
前記信号測定部による前記第1の測定に基づく第1周波数応答と、前記第2の測定に基づく第2周波数応答とを合成し、合成周波数応答を出力する周波数応答合成部と、を備える、
設定支援装置。
It is a setting support device that supports the setting of parameters that control the device.
An input signal generator that generates an input signal input to the device based on a set sampling period,
A signal measuring unit that measures the input signal generated by the input signal generating unit and an output signal from the apparatus with respect to the input signal in the sampling cycle.
A frequency response calculation unit that calculates the frequency response of the device based on the input signal and the output signal measured by the signal measurement unit.
By setting the first sampling cycle with respect to the first measurement by the signal measuring unit, the first application time, which is the time for applying the input signal in the first measurement, is set, and the second application time by the signal measuring unit is set. By setting a second sampling cycle larger than the first sampling cycle with respect to the measurement of the above, an application time setting unit for setting a second application time, which is a time for applying the input signal in the second measurement,
A frequency response synthesis unit that synthesizes a first frequency response based on the first measurement by the signal measurement unit and a second frequency response based on the second measurement and outputs a combined frequency response is provided.
Setting support device.
前記入力信号は、掃引正弦波信号である、
請求項1に記載の設定支援装置。
The input signal is a sweep sine wave signal.
The setting support device according to claim 1.
前記周波数応答合成部は、前記第1周波数応答のうち所定周波数以上の部分と、前記第2周波数応答のうち前記所定周波数未満の部分とを合成し、前記合成周波数応答を出力する、
請求項1または2に記載の設定支援装置。
The frequency response synthesis unit synthesizes a portion of the first frequency response having a predetermined frequency or higher and a portion of the second frequency response having a frequency lower than the predetermined frequency, and outputs the synthesized frequency response.
The setting support device according to claim 1 or 2.
前記第1周波数応答及び前記第2周波数応答のうち少なくとも一方の利得及び位相差を補間又は間引きして、前記第1周波数応答の周波数分解能及び前記第2周波数応答の周波数分解能が一致するように前記利得及び前記位相差のデータ点数を調整するデータ点数調整部を備える、
請求項1から3のいずれか1項に記載の設定支援装置。
The gain and phase difference of at least one of the first frequency response and the second frequency response are interpolated or thinned so that the frequency resolution of the first frequency response and the frequency resolution of the second frequency response match. A data point adjusting unit for adjusting the number of data points of the gain and the phase difference is provided.
The setting support device according to any one of claims 1 to 3.
前記データ点数調整部は、前記第1周波数応答及び前記第2周波数応答の所定周波数以下の利得及び位相差のデータ点を削除する、
請求項4に記載の設定支援装置。
The data point adjusting unit deletes data points having a gain and a phase difference of a predetermined frequency or less of the first frequency response and the second frequency response.
The setting support device according to claim 4.
前記データ点数調整部は、前記周波数応答合成部による合成後の前記合成周波数応答の前記利得及び前記位相差の前記データ点数が2のべき乗になるように、前記データ点数を調整する、
請求項4または5に記載の設定支援装置。
The data score adjusting unit adjusts the data score so that the gain of the combined frequency response after synthesis by the frequency response compositing unit and the data score of the phase difference are raised to a power of 2.
The setting support device according to claim 4 or 5.
前記周波数応答合成部が合成した前記合成周波数応答から前記装置のインパルス応答を算出するインパルス応答算出部と、
任意の入力信号に対する前記装置の時間応答を前記インパルス応答と前記任意の入力信号との畳み込み積分処理によって算出する時間応答算出部とを備える、
請求項1から6のいずれか1項に記載の設定支援装置。
An impulse response calculation unit that calculates the impulse response of the device from the combined frequency response synthesized by the frequency response synthesis unit, and an impulse response calculation unit.
It is provided with a time response calculation unit that calculates the time response of the device to an arbitrary input signal by a convolution integration process of the impulse response and the arbitrary input signal.
The setting support device according to any one of claims 1 to 6.
前記周波数応答合成部が合成した前記合成周波数応答に基づいて前記装置の動作を模擬するシミュレーションモデルを生成するシミュレーションモデル生成部と、
前記入力信号と前記シミュレーションモデルとを使用して、前記入力信号の入力に対する前記装置の動作を模擬する試験動作指示部と、
前記動作を模擬する際の前記装置を制御する前記パラメータの設定値を変更するパラメータ調整部と、
前記動作を模擬した結果に基づいて、前記パラメータの設定値毎に前記装置に対する制御を評価する性能指標を算出する性能指標算出部と、
前記性能指標算出部が算出した前記性能指標と前記パラメータの設定値とを関連付けて表示する表示部とを備える、
請求項1から7のいずれか1項に記載の設定支援装置。
A simulation model generation unit that generates a simulation model that simulates the operation of the device based on the combined frequency response synthesized by the frequency response synthesis unit.
Using the input signal and the simulation model, a test operation instruction unit that simulates the operation of the device with respect to the input of the input signal, and a test operation instruction unit.
A parameter adjusting unit that changes the set value of the parameter that controls the device when simulating the operation, and a parameter adjusting unit.
Based on the result of simulating the operation, a performance index calculation unit that calculates a performance index for evaluating control of the device for each set value of the parameter, and a performance index calculation unit.
It is provided with a display unit that displays the performance index calculated by the performance index calculation unit in association with the set value of the parameter.
The setting support device according to any one of claims 1 to 7.
前記第1周波数応答に基づいて、前記第2の測定の際に使用する前記第2印加時間を算出する周波数応答解析部を備える、
請求項1から8のいずれか1項に記載の設定支援装置。
A frequency response analysis unit for calculating the second application time to be used in the second measurement based on the first frequency response is provided.
The setting support device according to any one of claims 1 to 8.
前記周波数応答解析部は、前記装置を制御するパラメータである速度比例ゲイン及び前記信号測定部による1回の測定のサンプリング点数に基づいて、前記第2印加時間を算出する、
請求項9に記載の設定支援装置。
The frequency response analysis unit calculates the second application time based on the velocity proportional gain, which is a parameter for controlling the device, and the number of sampling points of one measurement by the signal measurement unit.
The setting support device according to claim 9.
前記周波数応答解析部は、前記第1周波数応答のゲインが−3dBに最も近くなる周波数に基づいて、前記第2印加時間を決定する、
請求項9に記載の設定支援装置。
The frequency response analysis unit determines the second application time based on the frequency at which the gain of the first frequency response is closest to -3 dB.
The setting support device according to claim 9.
前記周波数応答解析部は、前記第1周波数応答のゲインが−3dBに最も近くなる周波数よりも高い周波数帯域において、前記第1周波数応答のゲインの周波数微分値が0に最も近くなる周波数を、共振周波数または反共振周波数として検出し、前記共振周波数または前記反共振周波数に基づいて、前記第2印加時間を決定する、
請求項10に記載の設定支援装置。
The frequency response analysis unit resonates the frequency at which the frequency differential value of the gain of the first frequency response is closest to 0 in the frequency band higher than the frequency at which the gain of the first frequency response is closest to -3 dB. The second application time is determined based on the resonance frequency or the anti-resonance frequency, which is detected as a frequency or an anti-resonance frequency.
The setting support device according to claim 10.
前記周波数応答解析部は、前記第1周波数応答の位相差が−180°に最も近くなる周波数を位相反転周波数とし、前記位相反転周波数に基づいて、前記第2印加時間を決定する、
請求項9に記載の設定支援装置。
The frequency response analysis unit determines the second application time based on the phase inversion frequency, with the frequency at which the phase difference of the first frequency response is closest to −180 ° as the phase inversion frequency.
The setting support device according to claim 9.
前記印加時間設定部は、利用者に周波数分解能を上げる周波数帯域の上限の周波数を選択させ、選択された前記上限の周波数に基づいて、前記第2印加時間を設定する、
請求項1から13のいずれか1項に記載の設定支援装置。
The application time setting unit causes the user to select the upper limit frequency of the frequency band for increasing the frequency resolution, and sets the second application time based on the selected upper limit frequency.
The setting support device according to any one of claims 1 to 13.
前記印加時間設定部は、利用者に前記第2の測定のサンプリング周期を選択させ、選択された前記サンプリング周期を前記第2サンプリング周期として設定する、
請求項1から13のいずれか1項に記載の設定支援装置。
The application time setting unit causes the user to select the sampling cycle of the second measurement, and sets the selected sampling cycle as the second sampling cycle.
The setting support device according to any one of claims 1 to 13.
装置を制御するパラメータの設定を支援する設定支援装置が、
前記装置に入力される入力信号を、設定されたサンプリング周期に基づいて生成し、
生成された前記入力信号、及び、前記入力信号に対する前記装置からの出力信号を前記サンプリング周期で測定し、
測定された前記入力信号及び前記出力信号に基づいて、前記装置の周波数応答を算出し、
前記出力信号の測定における第1の測定に対し第1サンプリング周期を設定することにより前記第1の測定において前記入力信号を印加する時間である第1印加時間を設定し、
前記出力信号の測定における第2の測定に対し前記第1サンプリング周期より大きい第2サンプリング周期を設定することにより前記第2の測定において前記入力信号を印加する時間である第2印加時間を設定し、
前記第1の測定に基づく第1周波数応答と、前記第2の測定に基づく第2周波数応答とを合成し、合成周波数応答を出力する、
ことを実行する設定支援方法。
A setting support device that supports the setting of parameters that control the device
The input signal input to the device is generated based on the set sampling period, and is generated.
The generated input signal and the output signal from the apparatus with respect to the input signal are measured in the sampling cycle.
Based on the measured input signal and output signal, the frequency response of the device is calculated.
By setting the first sampling cycle for the first measurement in the measurement of the output signal, the first application time, which is the time for applying the input signal in the first measurement, is set.
By setting a second sampling cycle larger than the first sampling cycle with respect to the second measurement in the measurement of the output signal, the second application time, which is the time for applying the input signal in the second measurement, is set. ,
The first frequency response based on the first measurement and the second frequency response based on the second measurement are combined, and the combined frequency response is output.
Setting support method to do that.
装置を制御するパラメータの設定を支援する設定支援装置に、
前記装置に入力される入力信号を、設定されたサンプリング周期に基づいて生成し、
生成された前記入力信号、及び、前記入力信号に対する前記装置からの出力信号を前記サンプリング周期で測定し、
測定された前記入力信号及び前記出力信号に基づいて、前記装置の周波数応答を算出し、
前記出力信号の測定における第1の測定に対し第1サンプリング周期を設定することにより前記第1の測定における前記入力信号を印加する時間である第1印加時間を設定し、前記出力信号の測定における第2の測定に対し前記第1サンプリング周期より大きい第2サンプリング周期を設定することにより前記第2の測定において前記入力信号を印加する時間である第2印加時間を設定し、
前記第1の測定に基づく第1周波数応答と、前記第2の測定に基づく第2周波数応答とを合成し、合成周波数応答を出力する、
ことを実行させる設定支援プログラム。
For setting support devices that support the setting of parameters that control the device,
The input signal input to the device is generated based on the set sampling period, and is generated.
The generated input signal and the output signal from the apparatus with respect to the input signal are measured in the sampling cycle.
Based on the measured input signal and output signal, the frequency response of the device is calculated.
By setting the first sampling cycle for the first measurement in the measurement of the output signal, the first application time, which is the time for applying the input signal in the first measurement, is set, and in the measurement of the output signal, the first application time is set. By setting a second sampling cycle larger than the first sampling cycle for the second measurement, the second application time, which is the time for applying the input signal in the second measurement, is set.
The first frequency response based on the first measurement and the second frequency response based on the second measurement are combined, and the combined frequency response is output.
A setting support program that lets you do things.
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