JP3117047B2 - 低剛性負荷の制振制御方式 - Google Patents
低剛性負荷の制振制御方式Info
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- JP3117047B2 JP3117047B2 JP05077670A JP7767093A JP3117047B2 JP 3117047 B2 JP3117047 B2 JP 3117047B2 JP 05077670 A JP05077670 A JP 05077670A JP 7767093 A JP7767093 A JP 7767093A JP 3117047 B2 JP3117047 B2 JP 3117047B2
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
- B60G2400/20—Speed
- B60G2400/206—Body oscillation speed; Body vibration frequency
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
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- B60G2400/60—Load
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- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
- B60G2400/90—Other conditions or factors
- B60G2400/91—Frequency
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- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットなどの
ようにモータに低剛性負荷を連結したサーボ制御系に適
用し、負荷振動を効果的に低減できる方式に関する。
ようにモータに低剛性負荷を連結したサーボ制御系に適
用し、負荷振動を効果的に低減できる方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】産業用ロボットなどのような低剛性負荷
をもつサーボ系においては、位置決め時、あるいは定速
運転時に負荷の振動が起こり、このことが機械全体の性
能を著しく悪化させる。このような場合、従来は、例え
ば、特開６０−２００７８８号公報、特開平１−３０４
５０１号公報等に示されるように、制御対象である低剛
性負荷を共振モデルで近似して構成したオブザーバによ
って必要な状態変数を推定し、該状態変数の推定値をト
ルク指令にフィードバックしていた。つまり、以下のと
おりである。図３は、低剛性負荷を持つサーボ系を解析
するためのモデルをブロック線図で表現したものである
（但し、物理量はモータ軸換算で記述）。また、低剛性
負荷とモータを関連づける運動方程式は、式（１）とな
る。
をもつサーボ系においては、位置決め時、あるいは定速
運転時に負荷の振動が起こり、このことが機械全体の性
能を著しく悪化させる。このような場合、従来は、例え
ば、特開６０−２００７８８号公報、特開平１−３０４
５０１号公報等に示されるように、制御対象である低剛
性負荷を共振モデルで近似して構成したオブザーバによ
って必要な状態変数を推定し、該状態変数の推定値をト
ルク指令にフィードバックしていた。つまり、以下のと
おりである。図３は、低剛性負荷を持つサーボ系を解析
するためのモデルをブロック線図で表現したものである
（但し、物理量はモータ軸換算で記述）。また、低剛性
負荷とモータを関連づける運動方程式は、式（１）とな
る。
【０００３】
【数１】
【０００４】ここで、Ｋは低剛性負荷のバネ定数、ＪM
はモータの慣性、ＪL は負荷の慣性、ＴREF はトルク指
令、θM はモータ角度、θL は負荷の回転角度、ωM は
モータ角速度、ωL は負荷の回転角速度である。状態変
数としてはいろいろな選び方があるが、例えば、ωM 、
ねじれ角θs （＝θM −θL ）、ωL を選ぶと、状態方
程式は式（２）となる。
はモータの慣性、ＪL は負荷の慣性、ＴREF はトルク指
令、θM はモータ角度、θL は負荷の回転角度、ωM は
モータ角速度、ωL は負荷の回転角速度である。状態変
数としてはいろいろな選び方があるが、例えば、ωM 、
ねじれ角θs （＝θM −θL ）、ωL を選ぶと、状態方
程式は式（２）となる。
【０００５】
【数２】
【０００６】この系において最小次元オブザーバを構成
すると、式（３）となる。
すると、式（３）となる。
【０００７】
【数３】
【０００８】ここで、Ｚは内部変数、ωL 、θS は
ωL 、θS の推定値、Ｆ、Ｇ、Ｌ、Ｊはオブザーバの設
計時に決める極とＫ、ＪM 、ＪL で決定される定数行列
である。低剛性負荷を制振するためには、図４で示した
ように、式（２）で推定した状態変数（ωL 、θs ）に
適当な係数（Ｋ１、Ｋ２）をかけトルクにフィードバッ
クする方法がとられていた。
ωL 、θS の推定値、Ｆ、Ｇ、Ｌ、Ｊはオブザーバの設
計時に決める極とＫ、ＪM 、ＪL で決定される定数行列
である。低剛性負荷を制振するためには、図４で示した
ように、式（２）で推定した状態変数（ωL 、θs ）に
適当な係数（Ｋ１、Ｋ２）をかけトルクにフィードバッ
クする方法がとられていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】現在では、サーボ系が
ソフトウェアー化され、計算時間と使用メモリ数をでき
るだけ少なくすることが必須技術となっている。ところ
が、従来技術では、式（３）のオブザーバの計算に時間
がかかり、また、行列Ｆ、Ｇ、Ｌ、Ｊを記憶する必要が
あり、簡単に効果のあがる方法で制振することができな
かった。本発明は、このような点に鑑みてなされたもの
であり、低剛性負荷の状態推定にトルク指令だけを使い
計算時間を短縮し、かつ使用メモリ数を少なくする方式
を提供することを目的とする。
ソフトウェアー化され、計算時間と使用メモリ数をでき
るだけ少なくすることが必須技術となっている。ところ
が、従来技術では、式（３）のオブザーバの計算に時間
がかかり、また、行列Ｆ、Ｇ、Ｌ、Ｊを記憶する必要が
あり、簡単に効果のあがる方法で制振することができな
かった。本発明は、このような点に鑑みてなされたもの
であり、低剛性負荷の状態推定にトルク指令だけを使い
計算時間を短縮し、かつ使用メモリ数を少なくする方式
を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、概念図１に示すように、モータの回転加
速度が殆ど０とみなせる場合、前記オブザーバによる状
態変数の推定式をトルク指令にのみに依存する関数式に
変更することを特徴とするものである。
め、本発明は、概念図１に示すように、モータの回転加
速度が殆ど０とみなせる場合、前記オブザーバによる状
態変数の推定式をトルク指令にのみに依存する関数式に
変更することを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】低剛性負荷の状態推定にトルク指令だけを使こ
とにしたので、オブザーバの計算に時間がかからず、か
つ使用メモリ数を少なくすることができるので、簡単に
効果があがる制振制御が実現できる。
とにしたので、オブザーバの計算に時間がかからず、か
つ使用メモリ数を少なくすることができるので、簡単に
効果があがる制振制御が実現できる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図３、式
（１）で示した系において、振動が特に問題となる位置
決め時、あるいはほぼ一定速動作時はモータ加速度ｄω
M ／ｄｔが殆ど０とみなせるので、式（１）は式（４）
（１）で示した系において、振動が特に問題となる位置
決め時、あるいはほぼ一定速動作時はモータ加速度ｄω
M ／ｄｔが殆ど０とみなせるので、式（１）は式（４）
【００１３】
【数４】
【００１４】と近似可能となる。ここで、ωL 、ＴREF
の振動成分だけに注目し、式（５）とおく。ここでωA
は注目した振動成分の振動数である。すると、式
（４）、式（５） Ｔref ＝ＴO ・ｓｉｎ（ωA ・ｔ＋α） …（５） より式（６）
の振動成分だけに注目し、式（５）とおく。ここでωA
は注目した振動成分の振動数である。すると、式
（４）、式（５） Ｔref ＝ＴO ・ｓｉｎ（ωA ・ｔ＋α） …（５） より式（６）
【００１５】
【数５】
【００１６】が得られる。従って、アーム加速度の推定
値として式（６）を用いればよいことになる。また、ね
じれ角θs に関しては、式（１）第２式と式（４）より
式（７）
値として式（６）を用いればよいことになる。また、ね
じれ角θs に関しては、式（１）第２式と式（４）より
式（７）
【００１７】
【数６】
【００１８】が得られるのでこれを用いればよい。以上
をブロック線図で表したのが図２である。すなわち、モ
ータの回転加速度が殆ど０とみなせる場合、図４のオブ
ザーバ部Ａから図２のオブザーバ部Ｂに切り替えるので
ある（オブザーバ部以外は図２と図４は同一である）。
式（５）で用いているωA は、振動の原因によって適当
なものを利用する。例えば、位置決め時では、低剛性負
荷の固有振動数式（８）
をブロック線図で表したのが図２である。すなわち、モ
ータの回転加速度が殆ど０とみなせる場合、図４のオブ
ザーバ部Ａから図２のオブザーバ部Ｂに切り替えるので
ある（オブザーバ部以外は図２と図４は同一である）。
式（５）で用いているωA は、振動の原因によって適当
なものを利用する。例えば、位置決め時では、低剛性負
荷の固有振動数式（８）
【００１９】
【数７】
【００２０】を利用する。また、ハーモニックギアのト
ルクリップルが原因の定常振動では、（９）ととるとよ
い（ハーモニックギアでは、トルクリップルがモータ軸
１回転に２回出るからである）。 ωA ＝２・ωM …（９）
ルクリップルが原因の定常振動では、（９）ととるとよ
い（ハーモニックギアでは、トルクリップルがモータ軸
１回転に２回出るからである）。 ωA ＝２・ωM …（９）
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のよれば、低
剛性負荷をもつサーボ系に関し、該負荷振動を低減する
ために用いられたオブザーバ計算において、トルク指令
だけを使うことにしたので、計算時間が短くなり、かつ
メモリー容量も少なくすることができ、振動を効率的に
低減することができるという効果がある。
剛性負荷をもつサーボ系に関し、該負荷振動を低減する
ために用いられたオブザーバ計算において、トルク指令
だけを使うことにしたので、計算時間が短くなり、かつ
メモリー容量も少なくすることができ、振動を効率的に
低減することができるという効果がある。
【図１】本発明の概念を表すブロック線図
【図２】本発明の実施図を表すブロック線図
【図３】低剛性負荷をもつサーボ系を表すブロック線図
【図４】オブザーバを制振制御に用いるときのサーボ系
の構成例を示すブロック線図
の構成例を示すブロック線図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 5/00 G05B 13/02 G05D 19/02
Claims (1)
- 【請求項１】 モータに低剛性負荷を連結したサーボ制
御系であって、前記低剛性負荷を共振モデルで近似して
構成したオブザーバによって状態変数を推定し、その状
態変数をトルク指令にフィードバックすることによって
低剛性負荷の振動を低減する制御方式において、 モータの回転加速度が殆ど０とみなせる場合、前記オブ
ザーバによる状態変数の推定式をトルク指令にのみに依
存する関数式に変更することを特徴とする低剛性負荷の
制振制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05077670A JP3117047B2 (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 低剛性負荷の制振制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05077670A JP3117047B2 (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 低剛性負荷の制振制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06269188A JPH06269188A (ja) | 1994-09-22 |
| JP3117047B2 true JP3117047B2 (ja) | 2000-12-11 |
Family
ID=13640323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05077670A Expired - Fee Related JP3117047B2 (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 低剛性負荷の制振制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3117047B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3348435A1 (de) * | 2017-01-16 | 2018-07-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur überwachung einer elektrischen maschine in einem antriebsstrang eines elektrofahrzeugs sowie nach dem verfahren arbeitende steuerungseinheit |
| JP6420388B2 (ja) * | 2017-03-13 | 2018-11-07 | ファナック株式会社 | サーボモータ制御装置、及び、サーボモータ制御システム |
-
1993
- 1993-03-10 JP JP05077670A patent/JP3117047B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06269188A (ja) | 1994-09-22 |
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