JP4161811B2 - Motor control device and control parameter setting method thereof - Google Patents

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にロボットや工作機械などを駆動するモータ制御装置において、その制御装置の制御パラメータを調整するモータ制御装置の制御パラメータ設定装置と設定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モータ制御装置では、指令入力とフィードバック信号との誤差が可能な限り小さくなるように制御することが求められている。
そのため、モータの応答を監視しながら複数の制御パラメータを同時に調整しなければならない。
従来の技術としては、等価剛体オブザーバを用い、帯域設定係数（α）の概念を使って、制御パラメータ調整の簡素化を図っている。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１３６９８３号公報（第6頁、第３図）
【０００４】
図１７において、速度制御装置２０１は、モータおよびモータのトルクを制御する手段からなるトルク制御装置２１１と安定化補償器２１２とイナーシャ補償ゲイン２１３とを備えた速度制御系である。２１０は等価剛体であり当ブロック内のＪはモータと負荷機構の全イナーシャ、Ｄｏはモータと負荷機構の粘性摩擦、２１４は機械共振系である。前記安定化補償器２１２は速度指令信号と速度フィードバック信号を入力して加速度信号を出力する。加速度信号に前記イナーシャ補償ゲイン２１３をかけてトルク指令信号を出力する。
【０００５】
また、速度制御系を比例制御とする場合は、前記安定化補償器２１２は前記速度指令信号から前記速度フィードバック信号を減算する減算ブロックと比例演算要素とし、比例積分制御の時は減算ブロックと比例要素と積分要素で構成する。
積分比例制御の時も減算ブロックと比例要素と積分要素で構成できる。
前記トルク制御装置２１１はトルク指令信号を入力してモータのトルクを制御し、モータの速度信号を出力する。
【０００６】
速度オブザーバとして適用する等価剛体オブザーバ２０２は、等価剛体モデル２２１とモータのイナーシャと負荷のイナーシャを加えた全イナーシャＪで定義するイナーシャモデル２２２と、オブザーバの安定化補償器２２３とで構成する。
前記オブザーバの安定化補償器２２３は、第1の補償手段の比例演算手段２３１と、第2の補償手段の積分演算手段２３２で構成する。前記比例演算手段２３１のゲインは第1のゲインの減衰定数ζSと、第2のゲインの周波数帯域ωSの積を2倍したもので定義し、前記積分演算手段２３２のゲインはωSの２乗で定義する。オブザーバの周波数帯域ωSは帯域設定係数αと速度制御系の比例ゲインＫｖとの積で定義する。
【０００７】
ここで前記帯域設定係数αについて説明すると、図１８に示す速度制御系の原理を説明するブロック線図のように、同一次元の等価剛体オブザーバを併合した速度制御系は、速度信号の低域成分をフィードバックする外側の等価フィードバックと、高域成分をフィードバックする内側の等価フィードバックとの２つのフィードバックループに分離して考えることができる。
そして、速度制御系の安定化には高周波域の位相特性が関係し、外乱抑圧性能等の定常特性には低周波域のゲイン特性が関係すると考えられるので、図１８で、高域と低域の周波数帯域を、速度制御ループで目標としている帯域よりも低く設定する場合、速度ループの安定性は内側のループで決まり、定常特性は外側のループで決まる。
【０００８】
内側のループは機械共振要素Ｒ（ｓ）を通らないので高域の帯域をωSにより、最適に設定することにより速度ループゲインを増加して、速度制御系の目標応答特性が改善できることがわかる。
これについて、従来はオブザーバ併合系の、このような性質を利用する考えがなかったので、漠然とオブザーバの周波数帯域を制御系の周波数帯域よりも広く取り、例えば、ωS＞２Ｋｖ、等としていたので、内側ループの安定化作用が殆どなくなり、外側ループのみで安定化と定常性改善を同時に図ることになり、オブザーバを利用しない場合と同じで内側ループの長所を活かしていなかった。
ここでは、前記帯域設定係数αを使って、
ωS＝α・Ｋｖ
により決定し、α＜１、とすることにより、オブザーバの周波数帯域が自動的に速度制御ループで目標とする速度ループゲインＫｖで決まる帯域よりも低く設定出来るので応答特性を改善出来る。
数値的には、αの値は０．０１〜１．００の範囲で設定する。
【０００９】
図１７に戻って、速度オブザーバに関して、前記等価剛体モデル２２１と前記イナーシャモデル２２２と前記オブザーバの減衰定数ζSは予め値を設定できるので、ここでは前記帯域設定係数αだけが調整すべきパラメータとなる。すなわち、速度制御系の各制御パラメータの他には、前記帯域設定係数αのみを調整すればよいことになる。
具体的なαの調整手順は、
１、帯域設定係数αを初期設定値に取る。
２、速度制御の比例ゲインＫｖを速度制御系の発振限界（振動を始める限界）直前まで増加する。
３、αを初期設定値よりも低い値に変更する。
４、再度、比例ゲインＫｖを速度制御系の発振限界まで増加する。
以上の手順を繰り返すことによって、比例ゲインＫｖを増加させることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例では、帯域設定係数α、比例ゲインＫｖなどの制御パラメータ設定中に各ゲインの上げすぎ、または下げすぎのために機械に振動やオーバーシュートが発生することがある。もし、機械に振動やオーバーシュートが発生し始めた場合は、制御パラメータ調整者がこれをすぐに音で確認したり、トルク指令モニタ信号等をオシロスコープ等の計測器で観測し、この振動やオーバーシュートが収まるような調整をしなければならない。この手順を正確にかつ短時間で行わないと、発生した振動によって機械を損傷してしまうという問題がある。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、モータ制御装置において、機械を損傷することなくまたオシロスコープ等の計測装置がなくても短時間で制御パラメータ調整を行うことを可能とする制御パラメータの設定装置と設定方法とを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。請求項１に記載の発明は、速度指令とモータ速度またはモータ位置に基づいて作成された速度フィードバックとを入力し前記速度フィードバックが前記速度指令に一致するよう速度制御を行いトルク指令を出力する速度制御部と、前記トルク指令を入力し前記トルク指令のノイズ成分を除去するフィルタを備えモータ駆動電流をモータへ出力するトルク制御部と、前記モータの位置または速度を検出し信号を出力する検出器と、を備え、力伝達機構を介して機械を駆動する前記モータへ電力を供給するモータ制御装置において、前記力伝達機構の種類および前記モータ制御装置の形態並びに前記速度制御部の形態、の複数の組み合わせに応じて予め決定された、前記速度制御部における速度ループゲイン（Ｋｖ）と速度ループ積分時定数（Ｔｉ）および前記トルク制御部におけるトルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を制御パラメータグループとして構成し、前記組み合わせ毎に、前記速度ループゲイン（Ｋｖ）の大きさ順に並べて付した機械剛性値に応じて、前記制御パラメータグループを並べて構成したゲイン表を複数格納した制御パラメータ格納手段と、入力された前記組み合わせに応じたゲイン表を前記制御パラメータ格納手段から選択して読み出し、機械剛性値決定手段において決定された前記機械剛性値を入力してそれに応じた前記制御パラメータグループを選択し、前記速度制御部には前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を設定および前記トルク制御部には前記トルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を設定するゲイン設定手段と、予め仮決定した前記機械剛性値に基づいて、前記ゲイン設定手段において設定された前記制御パラメータグループで前記モータへ電力を供給し、前記予め仮決定した前記機械剛性値が前記機械に対して許容範囲以内であるか否かを判断し、前記許容範囲以内でない場合は前記機械剛性値を上げあるいは下げして、上げあるいは下げした前記機械剛性値に基づいて前記ゲイン設定手段において設定された前記制御パラメータグループで前記モータへ電力を供給して上げあるいは下げした前記機械剛性値が前記機械に対して許容範囲以内であるか否かを判断することを繰り返し、許容範囲以内である場合はその際の前記機械剛性値を前記ゲイン設定手段に入力する前記機械剛性値として決定する前記機械剛性値決定手段と、を備えるものである。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載における前記モータ制御装置が、位置指令と前記モータ位置に基づいて作成された位置フィードバックとを入力し前記位置フィードバックが前記位置指令に一致するよう位置制御を行い前記速度指令を出力する位置制御部を更に備えた場合、前記制御パラメータ格納手段が、格納する前記ゲイン表における前記制御パラメータに、前記位置制御部における位置ループゲイン（Ｋｐ）を加え、前記ゲイン設定手段が、前記位置制御部には前記位置ループゲイン（Ｋｐ）を設定するものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、速度指令とモータ速度またはモータ位置に基づいて作成された速度フィードバックとを入力し前記速度フィードバックが前記速度指令に一致するよう速度制御を行いトルク指令を出力する速度制御部と、前記トルク指令を入力し前記トルク指令のノイズ成分を除去するフィルタを備えモータ駆動電流をモータへ出力するトルク制御部と、前記モータの位置または速度を検出し信号を出力する検出器と、を備え、力伝達機構を介して機械を駆動する前記モータへ電力を供給するモータ制御装置において、前記力伝達機構の種類および前記モータ制御装置の形態並びに前記速度制御部の形態、の複数の組み合わせに応じて予め決定された、前記速度制御部における速度ループゲイン（Ｋｖ）と速度ループ積分時定数（Ｔｉ）および前記トルク制御部におけるトルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を制御パラメータグループとして構成し、前記組み合わせ毎に、前記速度ループゲイン（Ｋｖ）の大きさ順に並べて付した機械剛性値に応じて、前記制御パラメータグループを並べて構成したゲイン表を複数格納した制御パラメータ格納手段と、前記速度制御部が比例積分制御を行う場合、２π×速度ループゲイン（Ｋｖ）×速度ループ積分時定数（Ｔｉ）≧Ｚｐｉ（ＺｐｉはＺｐｉ≧４の条件で設定可能な定数）、あるいは積分比例制御を行う場合、２π×速度ループゲイン（Ｋｖ）×速度ループ積分時定数（Ｔｉ）≧Ｚｉｐ（ＺｉｐはＺｉｐ≧２の条件で設定可能な定数）、で示される関係を常に保つように速度ループゲイン（Ｋｖ）と速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を計算して前記制御パラメータグループにおける前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）とする制御パラメータ計算手段と、入力された前記組み合わせに応じたゲイン表を前記制御パラメータ格納手段から選択して読み出し、機械剛性値決定手段において決定された前記機械剛性値を入力してそれに応じた前記制御パラメータグループを選択し、前記速度制御部には前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を設定および前記トルク制御部には前記トルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を設定するゲイン設定手段と、予め仮決定した前記機械剛性値に基づいて、前記ゲイン設定手段において設定された前記制御パラメータグループで前記モータへ電力を供給し、前記予め仮決定した前記機械剛性値が前記機械に対して許容範囲以内であるか否かを判断し、前記許容範囲以内でない場合は前記機械剛性値を上げあるいは下げして、上げあるいは下げした前記機械剛性値に基づいて前記ゲイン設定手段において設定された前記制御パラメータグループで前記モータへ電力を供給して上げあるいは下げした前記機械剛性値が前記機械に対して許容範囲以内であるか否かを判断することを繰り返し、許容範囲以内である場合はその際の前記機械剛性値を前記ゲイン設定手段に入力する前記機械剛性値として決定する前記機械剛性値決定手段と、を備えるものである。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３記載における前記モータ制御装置が、位置指令と前記モータ位置に基づいて作成された位置フィードバックとを入力し前記位置フィードバックが前記位置指令に一致するよう位置制御を行い前記速度指令を出力する位置制御部を更に備えた場合、前記制御パラメータ格納手段が、格納する前記ゲイン表における前記制御パラメータに、前記位置制御部における位置ループゲイン（Ｋｐ）を加え、前記制御パラメータ計算手段が、前記速度制御部が積分比例制御を行う場合、２π×速度ループゲイン（Ｋｖ）×速度ループ積分時定数（Ｔｉ）≧Ｚｉｐ（ＺｉｐはＺｉｐ≧２の条件で設定可能な定数）、位置ループゲイン（Ｋｐ）×速度ループ積分時定数（Ｔｉ）≦Ｚｐ（ＺｐはＺｐ≦０．３２の条件で設定可能な定数）、で示される関係を常に保つように位置ループゲイン（Ｋｐ）および速度ループゲイン（Ｋｖ）並びに速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を計算して前記制御パラメータグループにおける前記位置ループゲイン（Ｋｐ）および前記速度ループゲイン（Ｋｖ）並びに前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）とし、前記ゲイン設定手段が、前記位置制御部には前記位置ループゲイン（Ｋｐ）を設定するものである。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、速度指令とモータ速度またはモータ位置に基づいて作成された速度フィードバックとを入力し前記速度フィードバックが前記速度指令に一致するよう速度制御を行いトルク指令を出力する速度制御部と、前記トルク指令を入力し前記トルク指令のノイズ成分を除去するフィルタを備えモータ駆動電流をモータへ出力するトルク制御部と、前記モータの位置または速度を検出し信号を出力する検出器と、を備え、力伝達機構を介して機械を駆動する前記モータへ電力を供給するモータ制御装置の制御パラメータ設定方法において、前記力伝達機構の種類および前記モータ制御装置の形態並びに前記速度制御部の形態、の複数の組み合わせに応じて予め決定された、前記速度制御部における速度ループゲイン（Ｋｖ）と速度ループ積分時定数（Ｔｉ）および前記トルク制御部におけるトルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を制御パラメータグループとして構成し、前記組み合わせ毎に、前記速度ループゲイン（Ｋｖ）の大きさ順に並べて付した機械剛性値に応じて、前記制御パラメータグループを並べて構成したゲイン表を複数格納する制御パラメータ格納ステップと、入力された前記組み合わせに応じたゲイン表を前記制御パラメータ格納手段から選択して読み出し、機械剛性値決定手段において決定された前記機械剛性値を入力してそれに応じた前記制御パラメータグループを選択し、前記速度制御部には前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を設定および前記トルク制御部には前記トルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を設定するゲイン設定ステップと、予め仮決定した前記機械剛性値に基づいて、前記ゲイン設定手段において設定された前記制御パラメータグループで前記モータへ電力を供給し、前記予め仮決定した前記機械剛性値が前記機械に対して許容範囲以内であるか否かを判断し、前記許容範囲以内でない場合は前記機械剛性値を上げあるいは下げして、上げあるいは下げした前記機械剛性値に基づいて前記ゲイン設定手段において設定された前記制御パラメータグループで前記モータへ電力を供給して上げあるいは下げした前記機械剛性値が前記機械に対して許容範囲以内であるか否かを判断することを繰り返し、許容範囲以内である場合はその際の前記機械剛性値を前記ゲイン設定手段に入力する前記機械剛性値として決定する前記機械剛性値決定ステップと、で処理するのである。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５における前記モータ制御装置が、位置指令と前記モータ位置に基づいて作成された位置フィードバックとを入力し前記位置フィードバックが前記位置指令に一致するよう位置制御を行い前記速度指令を出力する位置制御部を更に備えた場合、前記制御パラメータ格納ステップにおいて、格納する前記ゲイン表における前記制御パラメータに、前記位置制御部における位置ループゲイン（Ｋｐ）を加え、前記ゲイン設定ステップにおいて、前記位置制御部には前記位置ループゲイン（Ｋｐ）を設定するのである。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、速度指令とモータ速度またはモータ位置に基づいて作成された速度フィードバックとを入力し前記速度フィードバックが前記速度指令に一致するよう速度制御を行いトルク指令を出力する速度制御部と、前記トルク指令を入力し前記トルク指令のノイズ成分を除去するフィルタを備えモータ駆動電流をモータへ出力するトルク制御部と、前記モータの位置または速度を検出し信号を出力する検出器と、を備え、力伝達機構を介して機械を駆動する前記モータへ電力を供給するモータ制御装置の制御パラメータ設定方法において、前記力伝達機構の種類および前記モータ制御装置の形態並びに前記速度制御部の形態、の複数の組み合わせに応じて予め決定された、前記速度制御部における速度ループゲイン（Ｋｖ）と速度ループ積分時定数（Ｔｉ）および前記トルク制御部におけるトルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を制御パラメータグループとして構成し、前記組み合わせ毎に、前記速度ループゲイン（Ｋｖ）の大きさ順に並べて付した機械剛性値に応じて、前記制御パラメータグループを並べて構成したゲイン表を複数格納する制御パラメータ格納ステップと、前記速度制御部が比例積分制御を行う場合、２π×速度ループゲイン（Ｋｖ）×速度ループ積分時定数（Ｔｉ）≧Ｚｐｉ（ＺｐｉはＺｐｉ≧４の条件で設定可能な定数）、あるいは積分比例制御を行う場合、２π×速度ループゲイン（Ｋｖ）×速度ループ積分時定数（Ｔｉ）≧Ｚｉｐ（ＺｉｐはＺｉｐ≧２の条件で設定可能な定数）、で示される関係を常に保つように速度ループゲイン（Ｋｖ）と速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を計算して前記制御パラメータグループにおける前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）とする制御パラメータ計算ステップと、入力された前記組み合わせに応じたゲイン表を前記制御パラメータ格納手段から選択して読み出し、機械剛性値決定手段において決定された前記機械剛性値を入力してそれに応じた前記制御パラメータグループを選択し、前記速度制御部には前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を設定および前記トルク制御部には前記トルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を設定するゲイン設定ステップと、予め仮決定した前記機械剛性値に基づいて、前記ゲイン設定手段において設定された前記制御パラメータグループで前記モータへ電力を供給し、前記予め仮決定した前記機械剛性値が前記機械に対して許容範囲以内であるか否かを判断し、前記許容範囲以内でない場合は前記機械剛性値を上げあるいは下げして、上げあるいは下げした前記機械剛性値に基づいて前記ゲイン設定手段において設定された前記制御パラメータグループで前記モータへ電力を供給して上げあるいは下げした前記機械剛性値が前記機械に対して許容範囲以内であるか否かを判断することを繰り返し、許容範囲以内である場合はその際の前記機械剛性値を前記ゲイン設定手段に入力する前記機械剛性値として決定する前記機械剛性値決定ステップと、で処理するのである。
【００１８】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７における前記モータ制御装置が、位置指令と前記モータ位置に基づいて作成された位置フィードバックとを入力し前記位置フィードバックが前記位置指令に一致するよう位置制御を行い前記速度指令を出力する位置制御部を更に備えた場合、前記制御パラメータ格納ステップにおいて、格納する前記ゲイン表における前記制御パラメータに、前記位置制御部における位置ループゲイン（Ｋｐ）を加え、前記制御パラメータ計算ステップにおいて、前記速度制御部が積分比例制御を行う場合、２π×速度ループゲイン（Ｋｖ）×速度ループ積分時定数（Ｔｉ）≧Ｚｉｐ（ＺｉｐはＺｉｐ≧２の条件で設定可能な定数）、位置ループゲイン（Ｋｐ）×速度ループ積分時定数（Ｔｉ）≦Ｚｐ（ＺｐはＺｐ≦０．３２の条件で設定可能な定数）、で示される関係を常に保つように位置ループゲイン（Ｋｐ）および速度ループゲイン（Ｋｖ）並びに速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を計算して前記制御パラメータグループにおける前記位置ループゲイン（Ｋｐ）および前記速度ループゲイン（Ｋｖ）並びに前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）とし、前記ゲイン設定ステップにおいて、前記位置制御部には前記位置ループゲイン（Ｋｐ）を設定するのである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。図１は本発明を適用する第１の実施例を説明するモータ制御装置の制御パラメータ設定装置のブロック線図でありモータ制御装置は速度制御を行う。
図１において、１は速度制御部、２はトルク制御部、２１はフィルタ、３はモータ、４は検出器、１１はモータ速度作成部、５は制御パラメータ格納手段、５１はゲイン表、６はゲイン設定手段、７は機械剛性値決定手段、１０１は力伝達機構、１０は機械である。以下同一名称には極力同一符号を付け重複説明を省略する。
【００２１】
前記速度制御部１は速度指令と速度フィードバックとを入力して速度制御を行い前記トルク制御部２へトルク指令を出力する。更に機械剛性値決定手段７へ出力することもある。前記トルク制御部２は前記フィルタ２１を備え、前記トルク指令を入力して、前記モータ３へモータ駆動電流を出力する。更に前記機械剛性値決定手段７へ出力することもある。
前記モータ３には前記検出器４が装着されており、前記検出器４はモータ速度またはモータ位置を前記モータ速度作成部１１へ出力する。
前記モータ速度作成部１１は前記モータ速度またはモータ位置を入力し前記速度フィードバックを作成して前記速度制御部１へ出力する。更に前記機械剛性値決定手段７へ出力することもある。
【００２２】
前記モータ３は前記モータ駆動電流によって駆動され、トルクを発生する。その発生されたトルクは前記力伝達機構１０１を介して前記機械１０を駆動する。前記機械剛性値決定手段７は前記速度フィードバックまたは前記モータ駆動電流または前記トルク指令のいずれかを入力し機械剛性値を判定して決定し機械剛性値を前記ゲイン設定手段６へ出力する。
前記ゲイン設定手段６は前記機械剛性値を入力し、前記パラメータ格納手段５から前記ゲイン表５１を読み出し、前記パラメータ表５１から前記機械剛性値に基づいた前記制御パラメータグループを読み出して、前記速度ループゲイン（Ｋｖ）および前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を前記速度制御部１に、トルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を前記フィルタ２１に設定する。
【００２３】
前記速度制御部１は前記速度指令と前記速度フィードバックとが一致するよう速度制御を行う。前記速度制御を行うための演算は、比例積分制御演算または積分比例制御演算を行い、どちらも速度ループゲイン（Ｋｖ）および速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を制御パラメータとしている。図３（ａ）に前記速度制御部１が比例積分制御演算を行うことを可能にする具体的な構成を、図３（ｂ）に前記速度制御部１が積分比例制御演算を行うことを可能にする具体的な構成を示している。図３中、ｓは積分演算子である。この技術は公知である。（例えば、特許文献１参照）
【００２４】
前記モータ速度作成部１１は、前記モータの位置または速度に基づいて前記速度フィードバックを作成する。
前記フィルタ２１は前記トルク指令のノイズ成分を除去する機能を有しトルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を制御パラメータとしている。
前記トルク制御部２は前記トルク指令に基づいて前記モータ３のトルク制御を行う。前記力伝達機構１０１は、前記モータ３で発生したトルクを前記機械１０に伝える。図４は前記力伝達機構１０１の具体的な構成の例である。前記力伝達機構１０１はボールネジ、ベルト、ギアなど力を伝達することのできる機械要素またはそれらの組み合わせで構成される。図４では4種類の力伝達機構の例を示しているが、力伝達機構の種類はこの限りではない。図４において、１００はステージであり、直線的に動く前記機械１０の最も簡略化された例である。１０２はボールネジであり、回転運動を直線運動に変換する。１０３はベルトａであり、回転運動を他の回転運動に伝達する。１０４はベルトｂであり、回転運動を直線運動に変換する要素として機能している。１０５はプーリであり、前記ベルトａ１０３の回転運動を前記ベルトｂ１０４へ伝達するための中継を行い直径を任意に選択することで前記ベルトａ１０３の回転運動を前記ベルトｂ１０４へ伝達する伝達率を変えることが可能である。１０６はギアであり、回転運動の伝達率を変えることが可能である。
【００２５】
図４（ａ）は前記モータ３の回転力が前記ボールネジ１０２に直結されそのボールネジ１０２で前記ステージ１００を直線的に駆動している例である。図４（ｂ）は前記機械と前記モータ３とが一つまたは複数のベルトとボールネジで構成された力伝達機構で接続された例であり、前記モータ３の回転力を前記ベルトａ１０３を介して前記ボールネジ１０２に伝達し、前記ボールネジ１０２で前記ステージ１００を直線的に駆動する。図４（ｃ）は前記機械と前記モータ３とが複数のベルトで構成された力伝達機構で接続された例であり、前記モータ３の回転力は前記ベルトａ１０３を介して前記プーリ１０５に伝達され、前記プーリ１０５は前記ベルトｂ１０４を駆動し、前記ベルトｂ１０４は前記ステージ１００を直線的に駆動する。図４（ｄ）は前記機械と前記モータ３とが一つまたは複数のベルトと一つまたは複数のギアで構成された力伝達機構で接続された例であり、前記モータ３の回転力は前記ギア１０６を介して前記ベルトａに伝達され、さらに前記ベルトａ１０３を介して前記プーリ１０５に伝達され、前記プーリ１０５は前記ベルトｂ１０４を駆動し、前記ベルトｂ１０４は前記ステージ１００を直線的に駆動する。
【００２６】
制御パラメータ格納手段５は、前記力伝達機構１０１の種類、モータ制御装置の形態（位置制御か、または速度制御か）、および速度制御部１の形態（比例積分制御か、または積分比例制御か）毎に求めた前記ゲイン表５１を格納している。
図７は前記制御パラメータ格納手段５の具体的な構成例である。例は前記ゲイン表５１がＮ種類まで対応していると仮定したものである。
前記ゲイン表５１は、前記モータ３が駆動する機械の機械剛性値に対応した前期速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）と前記トルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）とを制御パラメータグループとして構成する。
前記制御パラメータグループはラウスフルビッツの定理など従来から知られている安定性理論に基づいて算出してもよいし、過去に同様のモータ制御装置を調整して得られた値を参考にして求めてもよい。
【００２７】
図８は前記力伝達機構１０１を図４（ａ）で示した機構とし、速度制御部１を比例積分制御とした場合のゲイン表の例である。
図９は前記力伝達機構１０１を図４（ａ）で示した機構とし、速度制御部１を積分比例制御とした場合のゲイン表の例である。
【００２８】
図１４は前記制御パラメータ格納手段５に前記ゲイン表５１を格納する動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１１では前記力伝達機構１０１の構成を決定し、ステップＳ１２では本モータ制御装置で適用されるモータ制御装置の形態（位置制御か、または速度制御か）を決定し、ステップＳ１３で速度制御部１の形態（比例積分制御か、または積分比例制御か）を決定し、ステップＳ１４で前記ゲイン表５１を作成し、ステップＳ１５では前記ゲイン表５１を前記制御パラメータ格納手段５に格納し、ステップＳ１６では速度制御部１のすべての形態（比例積分制御か、または積分比例制御か）に対して作業が完了したか否かを判断し、完了していればステップＳ１７に進み、完了していなければステップ１３に戻る。ステップＳ１７ではモータ制御装置のすべての形態（速度制御か、または位置制御か）に対して作業が完了したか否かを判断し、完了していればステップＳ１８に進み、完了していなければステップ１２に戻る。ステップＳ１８では本モータ制御装置で適用されると思われる前記力伝達機構１０１の全ての種類に対して作業が完了したか否を判断し、完了していれば終了し、完了していなければ再度前記ステップＳ１１以降を繰り返す。
【００２９】
図１５は前記ゲイン設定手段６の動作を説明するフローチャートである。ステップＳ３１では前記力伝達機構１０１の種類と前記モータ制御装置の形態（位置制御か、または速度制御か）と前記速度制御部１の形態（比例積分制御か、または積分制御か）とを入力し、ステップＳ３２で前記制御パラメータ格納手段５から前記力伝達機構１０１および前記モータ制御装置の形態（位置制御か、または速度制御か）および前記速度制御部１の形態（比例積分制御か、または積分制御か）に対応した前記ゲイン表５１を選択し、ステップＳ３３では前記制御パラメータ格納手段５から前記ゲイン表５１を読み出し、ステップＳ３４では前記機械剛性値を入力し、ステップＳ３５では前記機械剛性値に応じた前記制御パラメータグループを選択し、ステップＳ３６ではモータ制御装置の各部にそれぞれ設定する。すなわち、前記速度制御部１には前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を、前記フィルタには前記トルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を設定する。
【００３０】
ステップＳ３１において前記力伝達機構１０１の種類と前記モータ制御装置の形態（位置制御か、または速度制御か）と前記速度制御部１の形態（比例積分制御か、または積分制御か）とを入力する方法を説明する。
一般的なモータ制御装置には、簡易な操作パネルの機能を備えたオペレータと呼ばれるものが装備されていたり、装着が可能になっていたりする。前記モータ制御装置のメモリ内に前記力伝達機構１０１の種類と前記モータ制御装置の形態（位置制御か、または速度制御か）と前記速度制御部１の形態（比例積分制御か、または積分制御か）を記憶しておくエリアを設け、このオペレータを使用して事前に書き込んでおく。ステップＳ３１では前記メモリから前記力伝達機構１０１の種類と前記モータ制御装置の形態（位置制御か、または速度制御か）と前記速度制御部１の形態（比例積分制御か、または積分制御か）とを読み出す。
また、別の方法として、前記力伝達機構１０１の種類と前記モータ制御装置の形態（位置制御か、または速度制御か）と前記速度制御部１の形態（比例積分制御か、または積分制御か）とに対応した複数のスイッチとインターフェース回路を備え、ステップＳ３１ではそのスイッチの状態を入力するという方法がある。
【００３１】
図１６は前記機械剛性値決定手段７の動作を説明するフローチャートである。ステップＳ２１では前記機械剛性値を予め設定したある値に仮定し、ステップＳ２２では前記制御パラメータグループを選択し前記ゲイン設定手段６を介して前記モータ制御装置内の各部にそれぞれ設定し、ステップＳ２３では前記モータ３を駆動し、ステップＳ２４では前記仮定した機械剛性値が許容範囲以内か、高過ぎるか、または低過ぎるかを判断し、前記機械剛性値が許容範囲以内と判断したらステップＳ２７にすすみ機械剛性値をその時選択されていた機械剛性値に決定して終わる。前記機械剛性値が高過ぎると判断したらステップＳ２５に進み前記機械剛性値を低く設定し、前記機械剛性値が低過ぎると判断したらステップＳ２６に進み前記機械剛性値を高く設定して、再度前記ステップＳ２２に戻り前記制御パラメータグループを選択し前記ゲイン設定手段６を介して前記モータ制御装置内の各部にそれぞれ設定し、再度前記ステップＳ２３で前記モータを駆動し、再度前記ステップＳ２４を実行し、前記機械剛性値が許容範囲以内になるまで繰り返す。
【００３２】
前記ステップＳ２４において機械剛性値を判断する方法としては、例えば、前記モータ３を予め設定した一定速度で駆動したときの前記モータ駆動電流または前記速度フィードバックまたは前記トルク指令の振動成分を予め設定した閾値と比較する方法がある。
いま、前記モータ駆動電流より判断する方法を説明する。
前記モータ駆動電流の振動成分振幅の最大値をＩP-P、許容範囲以内の振動成分振幅の上限の閾値をＨIMAX、許容範囲以内の振動成分振幅の下限の閾値をＨIMINとすると、
▲１▼ＩP-P ＞ ＨIMAX の場合は、高過ぎる。
▲２▼ＨIMAX ≧ ＩP-P ≧ ＨIMIN の場合は、許容範囲以内。
▲３▼ＨIMIN ＞ ＩP-P の場合は、低過ぎる。
と判断する。前記閾値ＨIMAXおよびＨIMINは過去に調整したときの経験値から求めてもよい。
また、前記速度フィードバックより判断する場合も、前記モータ駆動電流より判断する方法と同様である。
前記速度フィードバックの振動成分振幅の最大値をＶP-P、許容範囲以内の振動成分振幅の上限の閾値をＨVMAX、許容範囲以内の振動成分振幅の下限の閾値をＨVMINとすると、
▲１▼ＶP-P ＞ ＨVMAX の場合は、高過ぎる。
▲２▼ＨVMAX ≧ ＶP-P ≧ ＨVMIN の場合は、許容範囲以内。
▲３▼ＨVMIN ＞ ＶP-P の場合は、低過ぎる。
と判断する。前記閾値ＨVMAXおよびＨVMINは過去に調整したときの経験値から求めてもよい。
また、前記トルク指令より判断する場合も、前記モータ駆動電流より判断する方法と同様である。
前記トルク指令の振動成分振幅の最大値をTP-P、許容範囲以内の振動成分振幅の上限の閾値をＨTMAX、許容範囲以内の振動成分振幅の下限の閾値をＨTMINとすると、
▲１▼TP-P ＞ ＨTMAX の場合は、高過ぎる。
▲２▼ＨTMAX ≧ TP-P ≧ ＨTMIN の場合は、許容範囲以内。
▲３▼ＨTMIN ＞ TP-P の場合は、低過ぎる。
と判断する。前記閾値ＨTMAXおよびＨTMINは過去に調整したときの経験値から求めてもよい。
【００３３】
また、機械剛性値を判断する別の方法として、前記速度制御部１の出力信号であるトルク指令から判断する方法がある。
前記速度制御部１にステップ状の速度指令を与えると、前記トルク指令は非常に大きな値となる。速度フィードバックが前記速度指令に追いついてくると、前記トルク指令はだんだん小さくなってくる。そして最後には０近傍に落ち着く。その０近傍に落ち着く直前の挙動から判断するのである。
前記機械剛性値が高すぎると、前記トルク指令が大きな値から０近傍に近づき反対の極性になることがある。一般的にこれをオーバーシュートと呼んでいるが、このオーバーシュートの回数を観測することで機械剛性値の判断が可能となる。
判断基準の一例として、
▲１▼オーバーシュートの回数が２以上の場合は、高過ぎる。
▲２▼一度だけオーバーシュートし０に近づく場合は、許容範囲以内。
▲３▼オーバーシュートしない場合は、低過ぎる。
とすることができる。
【００３４】
図１２は前記機械剛性値を決定する動作を説明する概念図である。
図は機械剛性値を５に仮定して前記機械剛性値を決定する動作を行ったときの例であり、図中、▲１▼は仮定した機械剛性値が高過ぎたと判断された場合に機械剛性値を下げる動作を示し、▲２▼は仮定した機械剛性値が低過ぎたと判断された場合に機械剛性値を上げる動作を示している。
前記機械剛性値を決定する動作をさせる際、できる限り機械の負担とならないようにするには、最初は機械剛性値を低い値に仮定してスタートするとよい。
【００３５】
図２は本発明を適用する第２の実施例を説明するモータ制御装置の制御パラメータ設定装置のブロック線図であり、モータ制御装置は位置制御を行う。
図２において、８は位置制御部であり、８１はモータ位置作成部である。他は前記第1の実施例と同じである。
前記位置制御部８は位置指令と位置フィードバックとを入力し前記速度制御部１に前記速度指令を出力する。
前記検出器４は前記モータ速度またはモータ位置を前記モータ速度作成部１１へ出力するとともに前記モータ位置作成部８１へ出力する。更に前記機械剛性値決定手段７へ出力することもある。
前記モータ位置作成部８１は前記モータ速度またはモータ位置を入力し前記位置フィードバックを前記位置制御部８へ出力する。
【００３６】
前記位置制御部８は前記位置指令と前記位置フィードバックとが一致するよう位置制御を行い、比例制御演算を行うことが可能で位置ループゲイン（Ｋｐ）を制御パラメータとしている。
前記モータ位置作成部８１は前記モータ位置またはモータ速度に基づいて前記位置フィードバックを作成する。
【００３７】
図１０は前記力伝達機構１０１を図４（ａ）で示した機構とし、速度制御部１を比例積分制御とした場合のゲイン表の例である。
図１１は前記力伝達機構１０１を図４（ａ）で示した機構とし、速度制御部１を積分比例制御とした場合のゲイン表の例である。
第2の実施例では前記位置ループゲイン（Ｋｐ）と前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）と前記トルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）とを制御パラメータグループとして構成する。すなわち、前記第1の実施例の制御パラメータグループに位置ループゲイン（Ｋｐ）を追加している。
【００３８】
前記ゲイン設定手段６は、第１の実施例では前記ステップＳ３６で前記速度制御部１に前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を、前記フィルタに前記トルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を設定するが、第２の実施例では更に前記位置制御部８に位置ループゲイン（Ｋｐ）を設定する。
【００３９】
図５は本発明を適用する第３の実施例を説明するモータ制御装置の制御パラメータ設定装置のブロック線図であり、モータ制御装置は速度制御を行う。
図５において、５２は制御パラメータ計算手段である。他は前記第１の実施例と同じである。
前記制御パラメータ計算手段５２は計算結果を前記制御パラメータ格納手段５へ出力する。
前記制御パラメータ格納手段５はこの計算結果を前記パラメータ表５１に反映する。
【００４０】
前記制御パラメータ計算手段５２は以下の方法で前記速度ループゲイン（Ｋｖ）および前記速度ループ時定数（Ｔｉ）を計算する。
前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ時定数（Ｔｉ）とを、
前記速度制御部１が比例積分制御を行う場合は、以下の（１）かつ（２）式、前記速度制御部１が積分比例制御を行う場合は、以下の（３）かつ（４）式、
２π・Kｖ・Ｔｉ≧Ｚｐｉ ・・・（１）
ただしＺｐｉは以下の条件で設定可能な定数
Ｚｐｉ≧４ ・・・（２）
２π・Kｖ・Ｔｉ≧Ｚｉｐ ・・・（３）
ただしＺｉｐは以下の条件で設定可能な定数
Ｚｉｐ≧２ ・・・（４）
ただし、πは円周率である。
で示される関係が常に保たれる様にする。
そうすることで、ＫｖあるいはＴｉのいずれか１つの制御パラメータを設定すると残りのもう一つの制御パラメータが計算できる。
【００４１】
図６は本発明を適用する第４の実施例を説明するモータ制御装置の制御パラメータ設定装置のブロック線図であり、モータ制御装置は位置制御を行う。
第４の実施例は前記第２の実施例に前記制御パラメータ計算手段５２を追加したものである。
また、前記制御パラメータ計算手段５２は前記第３の実施例で説明した機能に加えて、以下の方法で前記位置ループゲイン（Ｋｐ）と前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ時定数（Ｔｉ）とを計算する。
前記速度制御部１が積分比例制御を行う場合において、前記位置ループゲイン（Ｋｐ）と前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ時定数（Ｔｉ）とを、
前記（３）かつ（４）式、および以下の（５）かつ（６）式、
Ｋｐ×Ｔｉ≦Ｚｐ ・・・（５）
ただしＺｐは以下の条件で設定可能な定数
Ｚｐ≦０．３２ ・・・（６）
で示される関係を常に保つ様にする。
そうすることで、Ｋｐ、Ｋｖ，あるいはＴｉのいずれか１つの制御パラメータを設定すると残りの二つの制御パラメータが計算できる。
【００４２】
図１３は本発明を適用する第５の実施例であり、モータ制御装置において制御パラメータを設定する方法を説明するフローチャートである。
ステップＳ１では前記ゲイン表５１を作成し前記制御パラメータ格納手段に格納し、ステップＳ２では前記機械剛性値を判定して決定し、ステップＳ３では前記モータ制御装置の各部に前記制御パラメータを設定する。前記ステップＳ１は、前記モータ制御装置が実際に前記機械と接続される前でも実行が可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、モータのトルクを機械に伝達する力伝達機構や機械剛性の範囲に対応して予め計算した制御パラメータグループをゲイン表として作成して事前に格納しており、モータ制御装置が機械に組み込まれた後に機械剛性値に従って、制御パラメータを選択して読み出して設定するので、制御パラメータを設定する際に試行錯誤することがなく、機械にとって負担となるようなことも機械を損傷することもない。
また、機械剛性値を判定する際においても、わずかの試行錯誤を必要とするものの、モータの駆動速度をできる限り低速に抑えて、モータの駆動時間をできる限り短時間で、行うことができるので、機械にとって負担となるようなことがなく、機械を損傷することはない。
しかも、機械剛性値を決定するのみで制御パラメータグループを選択できるので、オシロスコープ等の計測装置がなくても制御パラメータを設定でき、制御パラメータの設定を行う時間も大幅に短縮できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例（モータ制御装置を速度制御とした場合）
【図２】本発明の第２の実施例（モータ制御装置を位置制御とした場合）
【図３】速度制御部の詳細な構造を示すブロック図
【図４】力伝達機構の具体的な構成例
【図５】本発明の第３の実施例（モータ制御装置を速度制御とした場合）
【図６】本発明の第４の実施例（モータ制御装置を位置制御とした場合）
【図７】制御パラメータ格納手段の構成例
【図８】パラメータ表の例１
【図９】パラメータ表の例２
【図１０】パラメータ表の例３
【図１１】パラメータ表の例４
【図１２】機械剛性値を選択する方法を説明する概念図
【図１３】本発明の第5の実施例を説明するフローチャート
【図１４】ゲイン表を作成して格納する動作を説明するフローチャート
【図１５】ゲイン設定手段の動作を説明するフローチャート
【図１６】機械剛性値決定手段の動作を説明するフローチャート
【図１７】従来のモータ制御装置の制御パラメータ設定装置のブロック線図
【図１８】速度制御系の原理を説明するブロック線図
【符号の説明】
１ 速度制御部
２ トルク制御部
３ モータ
４ 検出器
５ 制御パラメータ格納手段
６ ゲイン設定手段
７ 機械剛性値決定手段
８ 位置制御部
１０ 機械
１１ モータ速度作成部
２１ フィルタ
５１ ゲイン表
５２ 制御パラメータ計算手段
８１ モータ位置作成部
１００ ステージ
１０１ 力伝達機構
１０２ ボールネジ
１０３ ベルトａ
１０４ ベルトｂ
１０５ プーリ
１０６ ギア
２０１ 速度制御装置
２０２ 等価剛体オブザーバ
２１０ 等価剛体
２１１ トルク制御装置
２１２ 安定化補償器
２１３ イナーシャ補償ゲイン
２１４ 機械共振系
２２１ 等価剛体モデル
２２２ イナーシャモデル
２２３ オブザーバの安定化補償器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control parameter setting device and a setting method for a motor control device that adjusts control parameters of the control device in a motor control device that mainly drives a robot, a machine tool, and the like.
[0002]
[Prior art]
The motor control device is required to perform control so that the error between the command input and the feedback signal is as small as possible.
Therefore, it is necessary to simultaneously adjust a plurality of control parameters while monitoring the motor response.
As a conventional technique, an equivalent rigid body observer is used, and the concept of a band setting coefficient (α) is used to simplify control parameter adjustment. (For example, see Patent Document 1)
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-136983 (page 6, FIG. 3)
[0004]
In FIG. 17, a speed control device 201 is a speed control system including a torque control device 211, a stabilization compensator 212, and an inertia compensation gain 213 that include a motor and a means for controlling the motor torque. 210 is an equivalent rigid body, J in this block is all inertia of the motor and load mechanism, Do is viscous friction between the motor and load mechanism, and 214 is a mechanical resonance system. The stabilization compensator 212 inputs a speed command signal and a speed feedback signal and outputs an acceleration signal. A torque command signal is output by multiplying the acceleration signal by the inertia compensation gain 213.
[0005]
When the speed control system is set to proportional control, the stabilization compensator 212 uses a proportional calculation element and a subtraction block that subtracts the speed feedback signal from the speed command signal, and is proportional to the subtraction block during proportional integral control. Consists of elements and integral elements.
Even in the case of integral proportional control, it can be composed of a subtraction block, a proportional element and an integral element.
The torque control device 211 receives a torque command signal, controls the motor torque, and outputs a motor speed signal.
[0006]
The equivalent rigid body observer 202 applied as a speed observer is composed of an equivalent rigid body model 221, an inertia model 222 defined by all inertia J including a motor inertia and a load inertia, and an observer stabilization compensator 223.
The observer stabilization compensator 223 includes a proportional calculation means 231 of the first compensation means and an integral calculation means 232 of the second compensation means. The gain of the proportional calculation means 231 is the attenuation constant ζ of the first gain.SAnd the frequency band ω of the second gainSThe gain of the integral computing means 232 is ωSIs defined as the square of. Observer frequency band ωSIs defined by the product of the band setting coefficient α and the proportional gain Kv of the speed control system.
[0007]
Here, the band setting coefficient α will be described. As shown in a block diagram for explaining the principle of the speed control system shown in FIG. 18, the speed control system combined with the equivalent rigid body observer of the same dimension is used for the low frequency component of the speed signal. Can be considered separately in two feedback loops: an outer equivalent feedback that feeds back and an inner equivalent feedback that feeds back high frequency components.
Since it is considered that the stability of the speed control system is related to the phase characteristics in the high frequency range, and the steady state characteristics such as the disturbance suppression performance are related to the gain characteristics in the low frequency range. When the frequency band is set lower than the target band in the speed control loop, the stability of the speed loop is determined by the inner loop, and the steady-state characteristic is determined by the outer loop.
[0008]
Since the inner loop does not pass through the mechanical resonance element R (s),SThus, it can be seen that, by setting optimally, the speed loop gain can be increased and the target response characteristic of the speed control system can be improved.
In this regard, since there was no idea to use such a property of the observer merged system, the frequency band of the observer is vaguely wider than the frequency band of the control system.S> 2Kv, etc., so there is almost no stabilizing effect on the inner loop, and only the outer loop will stabilize and improve the stability at the same time, making the best use of the advantages of the inner loop as if no observer was used. There wasn't.
Here, using the band setting coefficient α,
ωS= Α · Kv
Since the frequency band of the observer can be automatically set lower than the band determined by the target speed loop gain Kv in the speed control loop, the response characteristics can be improved.
Numerically, the value of α is set in the range of 0.01 to 1.00.
[0009]
Returning to FIG. 17, with respect to the speed observer, the equivalent rigid body model 221, the inertia model 222, and the damping constant ζ of the observer.SSince a value can be set in advance, only the band setting coefficient α is a parameter to be adjusted here. That is, in addition to the control parameters of the speed control system, only the band setting coefficient α needs to be adjusted.
The specific α adjustment procedure is as follows:
1. The band setting coefficient α is set as an initial setting value.
2. Increase the speed control proportional gain Kv until just before the oscillation limit of the speed control system.
3. Change α to a value lower than the initial set value.
4. Again, the proportional gain Kv is increased to the oscillation limit of the speed control system.
By repeating the above procedure, the proportional gain Kv can be increased.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional example, vibrations and overshoots may occur in the machine due to excessive increase or decrease of each gain while setting control parameters such as the band setting coefficient α and the proportional gain Kv. If the machine begins to vibrate or overshoot, the control parameter adjuster immediately confirms it with sound, or observes the torque command monitor signal etc. with a measuring instrument such as an oscilloscope. Adjustments must be made so that the chute fits. If this procedure is not performed accurately and in a short time, there is a problem that the machine is damaged by the generated vibration.
Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and in a motor control device, control parameter adjustment can be performed in a short time without damaging the machine and without a measuring device such as an oscilloscope. It is an object of the present invention to provide a control parameter setting device and a setting method that enable the control parameter.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.Is a thing. According to the first aspect of the present invention, a speed command and a speed feedback created based on a motor speed or a motor position are input, speed control is performed so that the speed feedback matches the speed command, and a torque command is output. A control unit; a torque control unit that inputs a torque command and removes a noise component of the torque command; a torque control unit that outputs a motor drive current to the motor; and a detector that detects a position or speed of the motor and outputs a signal When,And supplying power to the motor that drives the machine via a force transmission mechanism.Supply motor control deviceInSpeed loop gain (Kv) and speed loop integration time constant in the speed control unit determined in advance according to a plurality of combinations of the type of the force transmission mechanism, the form of the motor control device, and the form of the speed control unit (Ti) and the torque command filter time constant (Tf) in the torque control unit are configured as a control parameter group, and for each combination, according to the mechanical stiffness value arranged in order of magnitude of the speed loop gain (Kv). A plurality of gain tables configured by arranging the control parameter groups side by side are stored.Control parameter storage means;Select and read out the gain table corresponding to the input combination from the control parameter storage means, input the mechanical stiffness value determined in the mechanical stiffness value determination means, select the control parameter group corresponding to it, The speed control unit sets the speed loop gain (Kv) and the speed loop integration time constant (Ti), and the torque control unit sets the torque command filter time constant (Tf).Gain setting means;Electric power is supplied to the motor by the control parameter group set in the gain setting means based on the mechanical stiffness value that is provisionally determined in advance, and the temporarily determined mechanical stiffness value is within an allowable range for the machine. The control parameter set in the gain setting means based on the increased or decreased mechanical stiffness value. It is repeatedly judged whether the machine stiffness value raised or lowered by supplying power to the motor in a group is within an allowable range for the machine. The mechanical stiffness value determining means for determining the mechanical stiffness value as the mechanical stiffness value to be input to the gain setting means;Is provided.
[0012]
  The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1.A position control unit for inputting a position command and a position feedback generated based on the motor position, performing position control so that the position feedback matches the position command, and outputting the speed command; When provided, the control parameter storage means adds a position loop gain (Kp) in the position control unit to the control parameter in the gain table to be stored, and the gain setting means includes the position control unit in the position control unit. Set the loop gain (Kp)Is.
[0013]
  Claim 3The invention described inA speed control unit that inputs a speed command and a speed feedback created based on the motor speed or motor position, performs speed control so that the speed feedback matches the speed command, and outputs a torque command; and inputs the torque command A torque control unit that includes a filter that removes a noise component of the torque command and outputs a motor drive current to the motor; and a detector that detects a position or speed of the motor and outputs a signal, and a force transmission mechanism. In the motor control device that supplies electric power to the motor that drives the machine, the type is determined in advance according to a plurality of combinations of the type of the force transmission mechanism, the form of the motor control apparatus, and the form of the speed control unit , Speed loop gain (Kv) and speed loop integration time constant (Ti) in the speed control unit and the torque control The torque command filter time constant (Tf) is configured as a control parameter group, and the control parameter groups are arranged for each combination according to the mechanical stiffness values arranged in order of the speed loop gain (Kv). When the control parameter storage means storing a plurality of gain tables and the speed control unit perform proportional integral control, 2π × speed loop gain (Kv) × speed loop integration time constant (Ti) ≧ Zpi (Zpi is Zpi ≧ 4) 2π × speed loop gain (Kv) × speed loop integration time constant (Ti) ≧ Zip (Zip is a constant that can be set under the condition of Zip ≧ 2) , The speed loop gain (Kv) and the speed loop integration time constant (Ti) are calculated so as to always maintain the relationship represented by Control parameter calculation means for setting the speed loop gain (Kv) and the speed loop integration time constant (Ti) in a data group, and a gain table corresponding to the input combination is selected and read from the control parameter storage means, The mechanical stiffness value determined by the mechanical stiffness value determining means is input and the control parameter group corresponding to the mechanical stiffness value is selected, and the speed loop gain (Kv) and the speed loop integral time constant (Ti ) And a gain setting means for setting the torque command filter time constant (Tf) in the torque control unit, and the control parameter set in the gain setting means based on the mechanical rigidity value provisionally determined in advance. Power is supplied to the motor in a group, and the pre-determined mechanical stiffness value is It is determined whether or not it is within an allowable range. If it is not within the allowable range, the mechanical rigidity value is increased or decreased, and the gain setting means sets the gain setting means based on the increased or decreased mechanical rigidity value. Repeatedly determine whether the machine stiffness value raised or lowered by supplying power to the motor in the control parameter group is within the allowable range for the machine. The mechanical stiffness value determining means for determining the mechanical stiffness value of the input to the gain setting means as the mechanical stiffness value.Is.
[0014]
  The invention according to claim 4 is the invention according to claim 3.A position control unit for inputting a position command and a position feedback generated based on the motor position, performing position control so that the position feedback matches the position command, and outputting the speed command; When provided, the control parameter storage means adds the position loop gain (Kp) in the position control unit to the control parameter in the gain table to be stored, the control parameter calculation means, the speed control unit is integral proportional When performing control, 2π × speed loop gain (Kv) × speed loop integration time constant (Ti) ≧ Zip (Zip is a constant that can be set under the condition of Zip ≧ 2), position loop gain (Kp) × speed loop integration time Constant (Ti) ≦ Zp (Zp is a constant that can be set under the condition of Zp ≦ 0.32). A loop gain (Kp), a speed loop gain (Kv) and a speed loop integration time constant (Ti) are calculated to calculate the position loop gain (Kp), the speed loop gain (Kv) and the speed loop integration time in the control parameter group. A constant (Ti) is set, and the gain setting means sets the position loop gain (Kp) in the position control unit.Is.
[0015]
  Claim 5The invention described inA speed control unit that inputs a speed command and a speed feedback created based on the motor speed or motor position, performs speed control so that the speed feedback matches the speed command, and outputs a torque command; and inputs the torque command A torque control unit that includes a filter that removes a noise component of the torque command and outputs a motor drive current to the motor; and a detector that detects a position or speed of the motor and outputs a signal, and a force transmission mechanism. In a control parameter setting method of a motor control device that supplies electric power to the motor that drives the machine via a plurality of combinations of the type of the force transmission mechanism, the form of the motor control apparatus, and the form of the speed control unit The speed loop gain (Kv) and speed loop integration time constant (T ) And the torque command filter time constant (Tf) in the torque control unit as a control parameter group, and for each combination, according to the mechanical stiffness value arranged in order of the magnitude of the speed loop gain (Kv), A control parameter storage step for storing a plurality of gain tables configured by arranging control parameter groups, and a gain table corresponding to the inputted combination is selected and read from the control parameter storage means, and determined by the mechanical stiffness value determination means Input the mechanical stiffness value and select the control parameter group according to it, set the speed loop gain (Kv) and the speed loop integral time constant (Ti) in the speed control unit and set the torque control unit Is a gain setting step for setting the torque command filter time constant (Tf); Electric power is supplied to the motor by the control parameter group set in the gain setting means based on the mechanical stiffness value that is provisionally determined in advance, and the temporarily determined mechanical stiffness value is within an allowable range for the machine. The control parameter set in the gain setting means based on the increased or decreased mechanical stiffness value. It is repeatedly judged whether the machine stiffness value raised or lowered by supplying power to the motor in a group is within an allowable range for the machine. A mechanical stiffness value determining step for determining a mechanical stiffness value as the mechanical stiffness value to be input to the gain setting means.It is.
[0016]
  The invention according to claim 6The position at which the motor control device according to claim 5 inputs a position command and a position feedback created based on the motor position, performs position control so that the position feedback matches the position command, and outputs the speed command. In the case of further comprising a control unit, in the control parameter storing step, a position loop gain (Kp) in the position control unit is added to the control parameter in the gain table to be stored, and in the gain setting step, the position control unit Set the position loop gain (Kp)It is.
[0017]
  The invention described in claim 7A speed control unit that inputs a speed command and a speed feedback created based on the motor speed or motor position, performs speed control so that the speed feedback matches the speed command, and outputs a torque command; and inputs the torque command A torque control unit that includes a filter that removes a noise component of the torque command and outputs a motor drive current to the motor; and a detector that detects a position or speed of the motor and outputs a signal, and a force transmission mechanism. In a control parameter setting method of a motor control device that supplies electric power to the motor that drives the machine via a plurality of combinations of the type of the force transmission mechanism, the form of the motor control apparatus, and the form of the speed control unit The speed loop gain (Kv) and speed loop integration time constant (T ) And the torque command filter time constant (Tf) in the torque control unit as a control parameter group, and for each combination, according to the mechanical stiffness value arranged in order of the magnitude of the speed loop gain (Kv), When a control parameter storage step for storing a plurality of gain tables configured by arranging control parameter groups and the speed control unit performs proportional integral control, 2π × speed loop gain (Kv) × speed loop integration time constant (Ti) ≧ Zpi (Zpi is a constant that can be set under the condition of Zpi ≧ 4), or when performing integral proportional control, 2π × speed loop gain (Kv) × speed loop integration time constant (Ti) ≧ Zip (Zip is a condition of Zip ≧ 2) Constant), and the speed loop gain (Kv) and speed loop integration time constant (T ) To calculate the control parameter group to obtain the speed loop gain (Kv) and the speed loop integration time constant (Ti) in the control parameter group, and store the control parameter in a gain table corresponding to the input combination Select from the means, read out, input the mechanical stiffness value determined in the mechanical stiffness value determination means, select the control parameter group corresponding to it, the speed control unit and the speed loop gain (Kv) and the A gain setting step for setting a speed loop integration time constant (Ti) and setting the torque command filter time constant (Tf) in the torque control unit, and the gain setting means based on the mechanical rigidity value provisionally determined in advance. The power is supplied to the motor with the control parameter group set in step 1, and the provisional decision is made It is determined whether or not the machine stiffness value is within an allowable range for the machine. If the machine stiffness value is not within the allowable range, the machine stiffness value is increased or decreased, and the increased or decreased machine stiffness value is obtained. Based on the control parameter group set in the gain setting means, it is determined whether or not the machine stiffness value raised or lowered by supplying power to the motor is within an allowable range for the machine. Repeatedly, if the value is within the allowable range, the mechanical stiffness value is determined as the mechanical stiffness value to be input to the gain setting means.It is.
[0018]
  According to an eighth aspect of the present invention, the motor control device according to the seventh aspect of the invention inputs a position command and a position feedback created based on the motor position, so that the position feedback matches the position command. When a position control unit that performs position control and outputs the speed command is further provided, in the control parameter storage step, a position loop gain (Kp) in the position control unit is added to the control parameter in the gain table to be stored. When the speed control unit performs integral proportional control in the control parameter calculation step, 2π × speed loop gain (Kv) × speed loop integration time constant (Ti) ≧ Zip (Zip can be set under the condition of Zip ≧ 2) ), Position loop gain (Kp) × velocity loop integration time constant (Ti) ≦ Zp (Zp is Zp ≦ 0) (Constant that can be set under 32 conditions)), the position loop gain (Kp), the speed loop gain (Kv), and the speed loop integration time constant (Ti) are calculated so as to always maintain the relationship shown in FIG. Since the position loop gain (Kp), the speed loop gain (Kv), and the speed loop integration time constant (Ti) are set, and the position control unit sets the position loop gain (Kp) in the gain setting step. is there.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a control parameter setting device of a motor control device for explaining a first embodiment to which the present invention is applied. The motor control device performs speed control.
In FIG. 1, 1 is a speed control unit, 2 is a torque control unit, 21 is a filter, 3 is a motor, 4 is a detector, 11 is a motor speed creation unit, 5 is a control parameter storage means, 51 is a gain table, and 6 is Gain setting means, 7 is a mechanical rigidity value determining means, 101 is a force transmission mechanism, and 10 is a machine. Hereinafter, the same reference numerals are given to the same names as much as possible, and a duplicate description is omitted.
[0021]
The speed control unit 1 inputs a speed command and speed feedback, performs speed control, and outputs a torque command to the torque control unit 2. Further, it may be output to the mechanical rigidity value determining means 7. The torque control unit 2 includes the filter 21, inputs the torque command, and outputs a motor driving current to the motor 3. Further, it may be output to the mechanical rigidity value determining means 7.
The detector 4 is attached to the motor 3, and the detector 4 outputs a motor speed or a motor position to the motor speed creation unit 11.
The motor speed creation unit 11 inputs the motor speed or motor position, creates the speed feedback, and outputs the speed feedback to the speed control unit 1. Further, it may be output to the mechanical rigidity value determining means 7.
[0022]
The motor 3 is driven by the motor driving current and generates torque. The generated torque drives the machine 10 via the force transmission mechanism 101. The mechanical stiffness value determining means 7 inputs either the speed feedback, the motor drive current or the torque command, determines and determines the mechanical stiffness value, and outputs the mechanical stiffness value to the gain setting means 6.
The gain setting means 6 inputs the mechanical stiffness value, reads the gain table 51 from the parameter storage means 5, reads the control parameter group based on the mechanical stiffness value from the parameter table 51, and the speed loop. The gain (Kv) and the speed loop integration time constant (Ti) are set in the speed control unit 1, and the torque command filter time constant (Tf) is set in the filter 21.
[0023]
The speed control unit 1 performs speed control so that the speed command matches the speed feedback. The calculation for performing the speed control is proportional integral control calculation or integral proportional control calculation, both of which use speed loop gain (Kv) and speed loop integration time constant (Ti) as control parameters. 3A shows a specific configuration that enables the speed control unit 1 to perform proportional-integral control calculation, and FIG. 3B allows the speed control unit 1 to perform integral-proportional control calculation. A specific configuration is shown. In FIG. 3, s is an integration operator. This technique is well known. (For example, see Patent Document 1)
[0024]
The motor speed creation unit 11 creates the speed feedback based on the position or speed of the motor.
The filter 21 has a function of removing a noise component of the torque command and uses a torque command filter time constant (Tf) as a control parameter.
The torque control unit 2 performs torque control of the motor 3 based on the torque command. The force transmission mechanism 101 transmits the torque generated by the motor 3 to the machine 10. FIG. 4 shows an example of a specific configuration of the force transmission mechanism 101. The force transmission mechanism 101 includes a mechanical element capable of transmitting force such as a ball screw, a belt, and a gear, or a combination thereof. FIG. 4 shows an example of four types of force transmission mechanisms, but the types of force transmission mechanisms are not limited to this. In FIG. 4, 100 is a stage, which is the most simplified example of the machine 10 that moves linearly. Reference numeral 102 denotes a ball screw, which converts rotational motion into linear motion. Reference numeral 103 denotes a belt a, which transmits the rotational motion to another rotational motion. A belt b 104 functions as an element that converts rotational motion into linear motion. Reference numeral 105 denotes a pulley, which relays to transmit the rotational motion of the belt a103 to the belt b104 and changes the transmission rate for transmitting the rotational motion of the belt a103 to the belt b104 by arbitrarily selecting a diameter. Is possible. Reference numeral 106 denotes a gear which can change the transmission rate of the rotational motion.
[0025]
FIG. 4A shows an example in which the rotational force of the motor 3 is directly connected to the ball screw 102 and the stage 100 is linearly driven by the ball screw 102. FIG. 4B is an example in which the machine and the motor 3 are connected by a force transmission mechanism composed of one or a plurality of belts and a ball screw, and the rotational force of the motor 3 is transmitted via the belt a103. The signal is transmitted to the ball screw 102 and the stage 100 is linearly driven by the ball screw 102. FIG. 4C shows an example in which the machine and the motor 3 are connected by a force transmission mechanism composed of a plurality of belts, and the rotational force of the motor 3 is transmitted to the pulley 105 via the belt a103. The pulley 105 drives the belt b104, and the belt b104 drives the stage 100 linearly. FIG. 4D shows an example in which the machine and the motor 3 are connected by a force transmission mechanism composed of one or a plurality of belts and one or a plurality of gears. It is transmitted to the belt a through the gear 106, and further transmitted to the pulley 105 through the belt a103. The pulley 105 drives the belt b104, and the belt b104 drives the stage 100 linearly. .
[0026]
The control parameter storage means 5 includes the type of the force transmission mechanism 101, the form of the motor control device (position control or speed control), and the form of the speed control unit 1 (proportional integral control or integral proportional control). The gain table 51 obtained every time is stored.
FIG. 7 shows a specific configuration example of the control parameter storage means 5. The example assumes that the gain table 51 supports up to N types.
The gain table 51 controls the speed loop gain (Kv), the speed loop integration time constant (Ti), and the torque command filter time constant (Tf) corresponding to the mechanical rigidity value of the machine driven by the motor 3. Configure as a parameter group.
The control parameter group may be calculated based on a conventionally known stability theory such as Rousfulwitz's theorem, or may be obtained with reference to values obtained by adjusting a similar motor control device in the past. Also good.
[0027]
FIG. 8 is an example of a gain table when the force transmission mechanism 101 is the mechanism shown in FIG. 4A and the speed control unit 1 is proportional-integral control.
FIG. 9 is an example of a gain table when the force transmission mechanism 101 is the mechanism shown in FIG. 4A and the speed control unit 1 is integral proportional control.
[0028]
FIG. 14 is a flowchart for explaining the operation of storing the gain table 51 in the control parameter storage means 5. In step S11, the configuration of the force transmission mechanism 101 is determined. In step S12, the form of the motor control device (position control or speed control) applied in the motor control device is determined. In step S13, the speed control unit is determined. 1 is determined (proportional integral control or integral proportional control), the gain table 51 is created in step S14, the gain table 51 is stored in the control parameter storage means 5 in step S15, and step S16 Then, it is determined whether or not the operation has been completed for all forms (proportional integral control or integral proportional control) of the speed control unit 1. If completed, the process proceeds to step S17. Return to Step 13. In step S17, it is determined whether or not the operation has been completed for all forms (speed control or position control) of the motor control device. If completed, the process proceeds to step S18. If not completed, the process proceeds to step S18. Return to 12. In step S18, it is determined whether or not the work has been completed for all types of the force transmission mechanism 101 that are considered to be applied in the motor control apparatus. If the work has been completed, the process ends. Steps S11 and after are repeated.
[0029]
FIG. 15 is a flowchart for explaining the operation of the gain setting means 6. In step S31, the type of the force transmission mechanism 101, the form of the motor control device (position control or speed control), and the form of the speed control unit 1 (proportional integral control or integral control) are input. In step S32, from the control parameter storage unit 5 to the force transmission mechanism 101 and the motor control device (position control or speed control) and the speed control unit 1 (proportional integral control or integral control) )), The gain table 51 is read from the control parameter storage means 5 in step S33, the mechanical stiffness value is input in step S34, and the mechanical stiffness value is selected in step S35. The control parameter group is selected and set in each part of the motor control device in step S36. That is, the speed control unit 1 sets the speed loop gain (Kv) and the speed loop integration time constant (Ti), and the filter sets the torque command filter time constant (Tf).
[0030]
In step S31, the type of the force transmission mechanism 101, the form of the motor control device (position control or speed control), and the form of the speed control unit 1 (proportional integral control or integral control) are input. A method will be described.
A general motor control device is equipped with what is called an operator having a simple operation panel function, or can be mounted. In the memory of the motor controller, the type of the force transmission mechanism 101, the form of the motor controller (position control or speed control), and the form of the speed controller 1 (proportional integral control or integral control) ) Is stored and written in advance using this operator. In step S31, from the memory, the type of the force transmission mechanism 101, the form of the motor control device (position control or speed control), the form of the speed control unit 1 (proportional integral control or integral control), Is read.
As another method, the type of the force transmission mechanism 101, the form of the motor control device (position control or speed control), and the form of the speed control unit 1 (proportional integral control or integral control) In step S31, the state of the switch is input.
[0031]
FIG. 16 is a flowchart for explaining the operation of the mechanical rigidity value determining means 7. In step S21, the mechanical rigidity value is assumed to be a predetermined value. In step S22, the control parameter group is selected and set in each part in the motor control device via the gain setting means 6, and in step S23. The motor 3 is driven. In step S24, it is determined whether the assumed mechanical stiffness value is within an allowable range, too high, or too low. If it is determined that the mechanical stiffness value is within the allowable range, the process proceeds to step S27. The stiffness value is determined to be the mechanical stiffness value that was selected at that time, and the process ends. If it is determined that the mechanical rigidity value is too high, the process proceeds to step S25, where the mechanical rigidity value is set low. If it is determined that the mechanical rigidity value is too low, the process proceeds to step S26, where the mechanical rigidity value is set high, and the step is repeated. Returning to S22, the control parameter group is selected and set in each part in the motor control device via the gain setting means 6, the motor is driven again in the step S23, the step S24 is executed again, Repeat until the machine stiffness value is within the allowable range.
[0032]
As a method for determining the mechanical rigidity value in the step S24, for example, the motor drive current or the speed feedback when the motor 3 is driven at a preset constant speed, or a threshold value that presets the vibration component of the torque command is set. There is a way to compare.
Now, a method of judging from the motor drive current will be described.
The maximum value of the vibration component amplitude of the motor drive current is expressed as IPP, Set the upper threshold of the vibration component amplitude within the allowable range to HIMAX, Set the lower threshold of the vibration component amplitude within the allowable range to HIMINThen,
▲ 1 ▼ IPP  > HIMAX  If it is too high.
▲ 2 ▼ HIMAX  ≧ IPP  ≧ HIMIN  In the case of, within the allowable range.
▲ 3 ▼ HIMIN  > IPP  Is too low.
Judge. The threshold HIMAXAnd HIMINMay be obtained from experience values when adjusted in the past.
Also, the determination based on the speed feedback is the same as the determination based on the motor drive current.
The maximum value of the vibration component amplitude of the speed feedback is VPP, Set the upper threshold of the vibration component amplitude within the allowable range to HVMAX, Set the lower threshold of the vibration component amplitude within the allowable range to HVMINThen,
▲ 1 ▼ VPP  > HVMAX  If it is too high.
▲ 2 ▼ HVMAX  ≧ VPP  ≧ HVMIN  In the case of, within the allowable range.
▲ 3 ▼ HVMIN  > VPP  Is too low.
Judge. The threshold HVMAXAnd HVMINMay be obtained from experience values when adjusted in the past.
Also, the determination based on the torque command is the same as the determination based on the motor drive current.
The maximum value of the vibration component amplitude of the torque command is TPP, Set the upper threshold of the vibration component amplitude within the allowable range to HTMAX, Set the lower threshold of the vibration component amplitude within the allowable range to HTMINThen,
▲ 1 ▼ TPP  > HTMAX  If it is too high.
▲ 2 ▼ HTMAX  ≧ TPP  ≧ HTMIN  In the case of, within the allowable range.
▲ 3 ▼ HTMIN  > TPP  Is too low.
Judge. The threshold HTMAXAnd HTMINMay be obtained from experience values when adjusted in the past.
[0033]
As another method for determining the mechanical rigidity value, there is a method for determining from a torque command which is an output signal of the speed control unit 1.
When a step-like speed command is given to the speed control unit 1, the torque command takes a very large value. As the speed feedback catches up with the speed command, the torque command becomes smaller. Finally, it settles near 0. Judgment is made based on the behavior immediately before reaching the vicinity of zero.
If the mechanical stiffness value is too high, the torque command may approach a zero value from a large value and have the opposite polarity. Generally, this is called overshoot, but the machine stiffness value can be determined by observing the number of overshoots.
As an example of criteria,
(1) If the number of overshoots is 2 or more, it is too high.
(2) If it overshoots only once and approaches 0, it is within the allowable range.
(3) If there is no overshoot, it is too low.
It can be.
[0034]
FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating an operation for determining the mechanical rigidity value.
The figure shows an example of the operation for determining the mechanical stiffness value assuming a mechanical stiffness value of 5. In the figure, (1) indicates that the machine stiffness value is determined to be too high. An operation for lowering the stiffness value is shown. (2) shows an operation for raising the mechanical stiffness value when it is determined that the assumed mechanical stiffness value is too low.
When performing the operation for determining the mechanical rigidity value, in order to avoid the burden on the machine as much as possible, it is preferable to start by assuming that the mechanical rigidity value is a low value.
[0035]
FIG. 2 is a block diagram of a control parameter setting device of a motor control device for explaining a second embodiment to which the present invention is applied. The motor control device performs position control.
In FIG. 2, 8 is a position control unit, and 81 is a motor position creation unit. The rest is the same as in the first embodiment.
The position control unit 8 inputs a position command and position feedback and outputs the speed command to the speed control unit 1.
The detector 4 outputs the motor speed or motor position to the motor speed creation unit 11 and also outputs it to the motor position creation unit 81. Further, it may be output to the mechanical rigidity value determining means 7.
The motor position creation unit 81 inputs the motor speed or the motor position and outputs the position feedback to the position control unit 8.
[0036]
The position control unit 8 performs position control so that the position command and the position feedback coincide with each other, can perform a proportional control calculation, and uses a position loop gain (Kp) as a control parameter.
The motor position creation unit 81 creates the position feedback based on the motor position or motor speed.
[0037]
FIG. 10 is an example of a gain table when the force transmission mechanism 101 is the mechanism shown in FIG. 4A and the speed control unit 1 is proportional-integral control.
FIG. 11 shows an example of a gain table when the force transmission mechanism 101 is the mechanism shown in FIG. 4A and the speed control unit 1 is integral proportional control.
In the second embodiment, the position loop gain (Kp), the speed loop gain (Kv), the speed loop integration time constant (Ti), and the torque command filter time constant (Tf) are configured as a control parameter group. That is, the position loop gain (Kp) is added to the control parameter group of the first embodiment.
[0038]
In the first embodiment, the gain setting means 6 includes the speed loop gain (Kv) and speed loop integration time constant (Ti) in the speed control unit 1 in step S36, and the torque command filter time constant in the filter. (Tf) is set, but in the second embodiment, a position loop gain (Kp) is further set in the position control unit 8.
[0039]
FIG. 5 is a block diagram of a control parameter setting device of a motor control device for explaining a third embodiment to which the present invention is applied. The motor control device performs speed control.
In FIG. 5, 52 is a control parameter calculation means. The rest is the same as in the first embodiment.
The control parameter calculation means 52 outputs the calculation result to the control parameter storage means 5.
The control parameter storage means 5 reflects this calculation result in the parameter table 51.
[0040]
The control parameter calculation means 52 calculates the speed loop gain (Kv) and the speed loop time constant (Ti) by the following method.
The speed loop gain (Kv) and the speed loop time constant (Ti)
When the speed control unit 1 performs proportional integral control, the following equations (1) and (2), and when the speed control unit 1 performs integral proportional control, the following equations (3) and (4):
2π · Kv · Ti ≧ Zpi (1)
However, Zpi is a constant that can be set under the following conditions:
Zpi ≧ 4 (2)
2π · Kv · Ti ≧ Zip (3)
However, Zip is a constant that can be set under the following conditions:
Zip ≧ 2 (4)
Here, π is the circumference ratio.
Make sure that the relationship shown in is always maintained.
By doing so, when any one control parameter of Kv or Ti is set, the remaining control parameter can be calculated.
[0041]
FIG. 6 is a block diagram of a control parameter setting device of a motor control device for explaining a fourth embodiment to which the present invention is applied. The motor control device performs position control.
In the fourth embodiment, the control parameter calculation means 52 is added to the second embodiment.
Further, in addition to the function described in the third embodiment, the control parameter calculation means 52 performs the position loop gain (Kp), the speed loop gain (Kv), and the speed loop time constant (Ti) by the following method. ) And calculate.
When the speed control unit 1 performs integral proportional control, the position loop gain (Kp), the speed loop gain (Kv), and the speed loop time constant (Ti)
(3) and (4), and the following (5) and (6):
Kp × Ti ≦ Zp (5)
However, Zp is a constant that can be set under the following conditions
Zp ≦ 0.32 (6)
Always keep the relationship shown in.
By doing so, when any one control parameter of Kp, Kv, or Ti is set, the remaining two control parameters can be calculated.
[0042]
FIG. 13 shows a fifth embodiment to which the present invention is applied, and is a flowchart illustrating a method for setting control parameters in a motor control device.
In step S1, the gain table 51 is created and stored in the control parameter storage means. In step S2, the mechanical stiffness value is determined and determined. In step S3, the control parameter is set in each part of the motor control device. The step S1 can be executed even before the motor control device is actually connected to the machine.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a control parameter group calculated in advance corresponding to the force transmission mechanism for transmitting the torque of the motor to the machine and the range of the machine rigidity is created as a gain table and stored in advance. Since the control parameter is selected, read and set according to the machine stiffness value after the motor control device is incorporated in the machine, there is no trial and error when setting the control parameter, which is a burden on the machine. And will not damage the machine.
Also, when determining the mechanical stiffness value, although a little trial and error is required, the motor drive speed can be kept as low as possible and the motor drive time can be as short as possible. There is no burden on the machine and it will not damage the machine.
In addition, since the control parameter group can be selected only by determining the mechanical stiffness value, the control parameter can be set without a measuring device such as an oscilloscope, and the time for setting the control parameter can be greatly shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a first embodiment of the present invention (when a motor control device is speed controlled);
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention (when the motor control device is position control).
FIG. 3 is a block diagram showing a detailed structure of a speed control unit.
FIG. 4 shows a specific configuration example of a force transmission mechanism.
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention (when the motor control device is speed controlled).
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention (when the motor control device is position control).
FIG. 7 shows a configuration example of control parameter storage means.
FIG. 8 shows a parameter table example 1
FIG. 9 shows a parameter table example 2.
FIG. 10 shows a parameter table example 3.
11 is a parameter table example 4. FIG.
FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a method for selecting a mechanical rigidity value.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a flowchart illustrating an operation for creating and storing a gain table.
FIG. 15 is a flowchart for explaining the operation of the gain setting means.
FIG. 16 is a flowchart for explaining the operation of the mechanical rigidity value determining means.
FIG. 17 is a block diagram of a control parameter setting device of a conventional motor control device.
FIG. 18 is a block diagram illustrating the principle of a speed control system
[Explanation of symbols]
1 Speed control unit
2 Torque control unit
3 Motor
4 Detector
5 Control parameter storage means
6 Gain setting means
7 Mechanical stiffness value determining means
8 Position controller
10 Machine
11 Motor speed generator
21 Filter
51 Gain table
52 Control parameter calculation means
81 Motor position generator
100 stages
101 Force transmission mechanism
102 Ball screw
103 Belt a
104 belt b
105 pulley
106 Gear
201 Speed control device
202 Equivalent rigid body observer
210 Equivalent rigid body
211 Torque control device
212 Stabilizer
213 Inertia compensation gain
214 Mechanical resonance system
221 Equivalent rigid body model
222 Inertia model
223 Observer stabilization compensator

Claims (8)

速度指令とモータ速度またはモータ位置に基づいて作成された速度フィードバックとを入力し前記速度フィードバックが前記速度指令に一致するよう速度制御を行いトルク指令を出力する速度制御部と、前記トルク指令を入力し前記トルク指令のノイズ成分を除去するフィルタを備えモータ駆動電流をモータへ出力するトルク制御部と、前記モータの位置または速度を検出し信号を出力する検出器と、を備え、力伝達機構を介して機械を駆動する前記モータへ電力を供給するモータ制御装置において、
前記力伝達機構の種類および前記モータ制御装置の形態並びに前記速度制御部の形態、の複数の組み合わせに応じて予め決定された、前記速度制御部における速度ループゲイン（Ｋｖ）と速度ループ積分時定数（Ｔｉ）および前記トルク制御部におけるトルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を制御パラメータグループとして構成し、前記組み合わせ毎に、前記速度ループゲイン（Ｋｖ）の大きさ順に並べて付した機械剛性値に応じて、前記制御パラメータグループを並べて構成したゲイン表を複数格納した制御パラメータ格納手段と、
入力された前記組み合わせに応じたゲイン表を前記制御パラメータ格納手段から選択して読み出し、機械剛性値決定手段において決定された前記機械剛性値を入力してそれに応じた前記制御パラメータグループを選択し、前記速度制御部には前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を設定および前記トルク制御部には前記トルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を設定するゲイン設定手段と、
予め仮決定した前記機械剛性値に基づいて、前記ゲイン設定手段において設定された前記制御パラメータグループで前記モータへ電力を供給し、前記予め仮決定した前記機械剛性値が前記機械に対して許容範囲以内であるか否かを判断し、前記許容範囲以内でない場合は前記機械剛性値を上げあるいは下げして、上げあるいは下げした前記機械剛性値に基づいて前記ゲイン設定手段において設定された前記制御パラメータグループで前記モータへ電力を供給して上げあるいは下げした前記機械剛性値が前記機械に対して許容範囲以内であるか否かを判断することを繰り返し、許容範囲以内である場合はその際の前記機械剛性値を前記ゲイン設定手段に入力する前記機械剛性値として決定する前記機械剛性値決定手段と、を備えることを特徴とするモータ制御装置。 A speed control unit that inputs a speed command and a speed feedback created based on the motor speed or motor position, performs speed control so that the speed feedback matches the speed command, and outputs a torque command; and inputs the torque command A torque control unit that includes a filter that removes a noise component of the torque command and outputs a motor drive current to the motor; and a detector that detects a position or speed of the motor and outputs a signal , and a force transmission mechanism. In a motor control device that supplies power to the motor that drives the machine via
Speed loop gain (Kv) and speed loop integration time constant in the speed control unit determined in advance according to a plurality of combinations of the type of the force transmission mechanism, the form of the motor control device, and the form of the speed control unit (Ti) and the torque command filter time constant (Tf) in the torque control unit are configured as a control parameter group, and for each combination, according to the mechanical stiffness value arranged in order of magnitude of the speed loop gain (Kv). Control parameter storage means for storing a plurality of gain tables configured by arranging the control parameter groups ,
Select and read out the gain table corresponding to the input combination from the control parameter storage means, input the mechanical stiffness value determined in the mechanical stiffness value determination means, select the control parameter group corresponding to it, Gain setting means for setting the speed loop gain (Kv) and the speed loop integration time constant (Ti) in the speed control unit, and setting the torque command filter time constant (Tf) in the torque control unit ;
Electric power is supplied to the motor by the control parameter group set in the gain setting means based on the mechanical stiffness value that is provisionally determined in advance, and the temporarily determined mechanical stiffness value is within an allowable range for the machine. And if it is not within the allowable range, the control parameter set in the gain setting means based on the increased or decreased mechanical stiffness value is increased or decreased. It is repeatedly judged whether the machine stiffness value raised or lowered by supplying power to the motor in a group is within an allowable range for the machine. and characterized in that it comprises said mechanical stiffness value determining means for determining the mechanical stiffness value as the mechanical stiffness value to be input to the gain setting means, the That the motor control device. 前記モータ制御装置が、位置指令と前記モータ位置に基づいて作成された位置フィードバックとを入力し前記位置フィードバックが前記位置指令に一致するよう位置制御を行い前記速度指令を出力する位置制御部を更に備えた場合、A position control unit for inputting a position command and a position feedback generated based on the motor position, performing position control so that the position feedback matches the position command, and outputting the speed command; If you have
前記制御パラメータ格納手段が、格納する前記ゲイン表における前記制御パラメータに、前記位置制御部における位置ループゲイン（Ｋｐ）を加え、The control parameter storage means adds a position loop gain (Kp) in the position control unit to the control parameter in the gain table to be stored,
前記ゲイン設定手段が、前記位置制御部には前記位置ループゲイン（Ｋｐ）を設定する、ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。The motor control device according to claim 1, wherein the gain setting unit sets the position loop gain (Kp) in the position control unit. 速度指令とモータ速度またはモータ位置に基づいて作成された速度フィードバックとを入力し前記速度フィードバックが前記速度指令に一致するよう速度制御を行いトルク指令を出力する速度制御部と、前記トルク指令を入力し前記トルク指令のノイズ成分を除去するフィルタを備えモータ駆動電流をモータへ出力するトルク制御部と、前記モータの位置または速度を検出し信号を出力する検出器と、を備え、力伝達機構を介して機械を駆動する前記モータへ電力を供給するモータ制御装置において、A speed control unit that inputs a speed command and a speed feedback created based on the motor speed or motor position, performs speed control so that the speed feedback matches the speed command, and outputs a torque command; and inputs the torque command A torque control unit that includes a filter that removes a noise component of the torque command and outputs a motor drive current to the motor; and a detector that detects a position or speed of the motor and outputs a signal, and a force transmission mechanism. In a motor control device that supplies power to the motor that drives the machine via
前記力伝達機構の種類および前記モータ制御装置の形態並びに前記速度制御部の形態、の複数の組み合わせに応じて予め決定された、前記速度制御部における速度ループゲイン（Ｋｖ）と速度ループ積分時定数（Ｔｉ）および前記トルク制御部におけるトルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を制御パラメータグループとして構成し、前記組み合わせ毎に、前記速度ループゲイン（Ｋｖ）の大きさ順に並べて付した機械剛性値に応じて、前記制御パラメータグループを並べて構成したゲイン表を複数格納した制御パラメータ格納手段と、Speed loop gain (Kv) and speed loop integration time constant in the speed control unit determined in advance according to a plurality of combinations of the type of the force transmission mechanism, the form of the motor control device, and the form of the speed control unit (Ti) and the torque command filter time constant (Tf) in the torque control unit are configured as a control parameter group, and for each combination, according to the mechanical stiffness value arranged in order of magnitude of the speed loop gain (Kv). Control parameter storage means for storing a plurality of gain tables configured by arranging the control parameter groups,
前記速度制御部が比例積分制御を行う場合、２π×速度ループゲイン（Ｋｖ）×速度ルWhen the speed control unit performs proportional integral control, 2π × speed loop gain (Kv) × speed loop ープ積分時定数（Ｔｉ）≧Ｚｐｉ（ＺｐｉはＺｐｉ≧４の条件で設定可能な定数）、あるいは積分比例制御を行う場合、２π×速度ループゲイン（Ｋｖ）×速度ループ積分時定数（Ｔｉ）≧Ｚｉｐ（ＺｉｐはＺｉｐ≧２の条件で設定可能な定数）、で示される関係を常に保つように速度ループゲイン（Ｋｖ）と速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を計算して前記制御パラメータグループにおける前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）とする制御パラメータ計算手段と、Loop integral time constant (Ti) ≧ Zpi (Zpi is a constant that can be set under the condition of Zpi ≧ 4), or when performing integral proportional control, 2π × speed loop gain (Kv) × speed loop integral time constant (Ti) ≧ Zip (Zip is a constant that can be set under the condition of Zip ≧ 2), and the speed loop gain (Kv) and the speed loop integration time constant (Ti) are calculated so as to always maintain the relationship represented by Control parameter calculation means for setting the speed loop gain (Kv) and the speed loop integral time constant (Ti);
入力された前記組み合わせに応じたゲイン表を前記制御パラメータ格納手段から選択して読み出し、機械剛性値決定手段において決定された前記機械剛性値を入力してそれに応じた前記制御パラメータグループを選択し、前記速度制御部には前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を設定および前記トルク制御部には前記トルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を設定するゲイン設定手段と、Select and read out the gain table corresponding to the input combination from the control parameter storage means, input the mechanical stiffness value determined in the mechanical stiffness value determination means, select the control parameter group corresponding to it, Gain setting means for setting the speed loop gain (Kv) and the speed loop integration time constant (Ti) in the speed control unit, and setting the torque command filter time constant (Tf) in the torque control unit;
予め仮決定した前記機械剛性値に基づいて、前記ゲイン設定手段において設定された前記制御パラメータグループで前記モータへ電力を供給し、前記予め仮決定した前記機械剛性値が前記機械に対して許容範囲以内であるか否かを判断し、前記許容範囲以内でない場合は前記機械剛性値を上げあるいは下げして、上げあるいは下げした前記機械剛性値に基づいて前記ゲイン設定手段において設定された前記制御パラメータグループで前記モータへ電力を供給して上げあるいは下げした前記機械剛性値が前記機械に対して許容範囲以内であるか否かを判断することを繰り返し、許容範囲以内である場合はその際の前記機械剛性値を前記ゲイン設定手段に入力する前記機械剛性値として決定する前記機械剛性値決定手段と、を備えることを特徴とするモータ制御装置。Electric power is supplied to the motor by the control parameter group set in the gain setting means based on the mechanical stiffness value that is provisionally determined in advance, and the temporarily determined mechanical stiffness value is within an allowable range for the machine. And if it is not within the allowable range, the machine stiffness value is increased or decreased, and the control parameter set in the gain setting means based on the increased or decreased machine stiffness value It is repeatedly judged whether the machine stiffness value raised or lowered by supplying power to the motor in a group is within an allowable range for the machine. The mechanical stiffness value determining means for determining the mechanical stiffness value as the mechanical stiffness value to be input to the gain setting means, and That the motor control device. 前記モータ制御装置が、位置指令と前記モータ位置に基づいて作成された位置フィードバックとを入力し前記位置フィードバックが前記位置指令に一致するよう位置制御を行い前記速度指令を出力する位置制御部を更に備えた場合、A position control unit for inputting a position command and a position feedback generated based on the motor position, performing position control so that the position feedback matches the position command, and outputting the speed command; If you have
前記制御パラメータ格納手段が、格納する前記ゲイン表における前記制御パラメータに、前記位置制御部における位置ループゲイン（Ｋｐ）を加え、The control parameter storage means adds a position loop gain (Kp) in the position control unit to the control parameter in the gain table to be stored,
前記制御パラメータ計算手段が、前記速度制御部が積分比例制御を行う場合、２π×速度ループゲイン（Ｋｖ）×速度ループ積分時定数（Ｔｉ）≧Ｚｉｐ（ＺｉｐはＺｉｐ≧２の条件で設定可能な定数）、位置ループゲイン（Ｋｐ）×速度ループ積分時定数（Ｔｉ）≦Ｚｐ（ＺｐはＺｐ≦０．３２の条件で設定可能な定数）、で示される関係を常に保つように位置ループゲイン（Ｋｐ）および速度ループゲイン（Ｋｖ）並びに速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を計算して前記制御パラメータグループにおける前記位置ループゲイン（Ｋｐ）および前記速度ループゲイン（Ｋｖ）並びに前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）とし、When the speed control unit performs integral proportional control, the control parameter calculation means can be set under the condition of 2π × speed loop gain (Kv) × speed loop integration time constant (Ti) ≧ Zip (Zip is Zip ≧ 2) Constant), position loop gain (Kp) × velocity loop integration time constant (Ti) ≦ Zp (Zp is a constant that can be set under the condition of Zp ≦ 0.32). Kp), velocity loop gain (Kv) and velocity loop integration time constant (Ti) are calculated to calculate the position loop gain (Kp), velocity loop gain (Kv) and velocity loop integration time constant (Kv) in the control parameter group ( Ti)
前記ゲイン設定手段が、前記位置制御部には前記位置ループゲイン（Ｋｐ）を設定する、ことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。The motor control apparatus according to claim 3, wherein the gain setting unit sets the position loop gain (Kp) in the position control unit. 速度指令とモータ速度またはモータ位置に基づいて作成された速度フィードバックとを入力し前記速度フィードバックが前記速度指令に一致するよう速度制御を行いトルク指令を出力する速度制御部と、前記トルク指令を入力し前記トルク指令のノイズ成分を除去するフィルタを備えモータ駆動電流をモータへ出力するトルク制御部と、前記モータの位置または速度を検出し信号を出力する検出器と、を備え、力伝達機構を介して機械を駆動する前記モータへ電力を供給するモータ制御装置の制御パラメータ設定方法において、A speed control unit that inputs a speed command and a speed feedback created based on the motor speed or motor position, performs speed control so that the speed feedback matches the speed command, and outputs a torque command; and inputs the torque command A torque control unit that includes a filter that removes a noise component of the torque command and outputs a motor drive current to the motor; and a detector that detects a position or speed of the motor and outputs a signal, and a force transmission mechanism. In a control parameter setting method of a motor control device that supplies electric power to the motor that drives a machine via
前記力伝達機構の種類および前記モータ制御装置の形態並びに前記速度制御部の形態、の複数の組み合わせに応じて予め決定された、前記速度制御部における速度ループゲイン（Ｋｖ）と速度ループ積分時定数（Ｔｉ）および前記トルク制御部におけるトルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を制御パラメータグループとして構成し、前記組み合わせ毎に、前記速度ループゲイン（Ｋｖ）の大きさ順に並べて付した機械剛性値に応じて、前記制御パラメータグループを並べて構成したゲイン表を複数格納する制御パラメータ格納ステップと、Speed loop gain (Kv) and speed loop integration time constant in the speed control unit determined in advance according to a plurality of combinations of the type of the force transmission mechanism, the form of the motor control device, and the form of the speed control unit (Ti) and the torque command filter time constant (Tf) in the torque control unit are configured as a control parameter group, and for each combination, according to the mechanical stiffness value arranged in order of magnitude of the speed loop gain (Kv). A control parameter storage step for storing a plurality of gain tables configured by arranging the control parameter groups;
入力された前記組み合わせに応じたゲイン表を前記制御パラメータ格納手段から選択して読み出し、機械剛性値決定手段において決定された前記機械剛性値を入力してそれに応じた前記制御パラメータグループを選択し、前記速度制御部には前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を設定および前記トルク制御部には前記トルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を設定するゲイン設定ステップと、Select and read out the gain table corresponding to the input combination from the control parameter storage means, input the mechanical stiffness value determined in the mechanical stiffness value determination means, select the control parameter group corresponding to it, A gain setting step for setting the speed loop gain (Kv) and the speed loop integration time constant (Ti) in the speed control unit, and setting the torque command filter time constant (Tf) in the torque control unit;
予め仮決定した前記機械剛性値に基づいて、前記ゲイン設定手段において設定された前記制御パラメータグループで前記モータへ電力を供給し、前記予め仮決定した前記機械剛性値が前記機械に対して許容範囲以内であるか否かを判断し、前記許容範囲以内でない場合は前記機械剛性値を上げあるいは下げして、上げあるいは下げした前記機械剛性値に基づいて前記ゲイン設定手段において設定された前記制御パラメータグループで前記モータへ電力を供給して上げあるいは下げした前記機械剛性値が前記機械に対して許容範囲以内であるか否かを判断することを繰り返し、許容範囲以内である場合はその際の前記機械剛性値を前記ゲイン設定手段に入力する前記機械剛性値として決定する前記機械剛性値決定ステップと、で処理することを特徴とするモータ制御装置の制御パラメータ設定方法。Electric power is supplied to the motor by the control parameter group set in the gain setting means based on the mechanical stiffness value that is provisionally determined in advance, and the temporarily determined mechanical stiffness value is within an allowable range for the machine. The control parameter set in the gain setting means based on the increased or decreased mechanical stiffness value. It is repeatedly judged whether the machine stiffness value raised or lowered by supplying power to the motor in a group is within an allowable range for the machine. A mechanical stiffness value determining step for determining a mechanical stiffness value as the mechanical stiffness value to be input to the gain setting means. Control parameter setting method of the motor control device according to symptoms. 前記モータ制御装置が、位置指令と前記モータ位置に基づいて作成された位置フィードバックとを入力し前記位置フィードバックが前記位置指令に一致するよう位置制御を行い前記速度指令を出力する位置制御部を更に備えた場合、A position control unit for inputting a position command and a position feedback generated based on the motor position, performing position control so that the position feedback matches the position command, and outputting the speed command; If you have
前記制御パラメータ格納ステップにおいて、格納する前記ゲイン表における前記制御パラメータに、前記位置制御部における位置ループゲイン（Ｋｐ）を加え、In the control parameter storing step, a position loop gain (Kp) in the position control unit is added to the control parameter in the gain table to be stored,
前記ゲイン設定ステップにおいて、前記位置制御部には前記位置ループゲイン（Ｋｐ）を設定する、ことを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置の制御パラメータ設定方法。6. The control parameter setting method for a motor control device according to claim 5, wherein, in the gain setting step, the position loop gain (Kp) is set in the position control unit. 速度指令とモータ速度またはモータ位置に基づいて作成された速度フィードバックとを入力し前記速度フィードバックが前記速度指令に一致するよう速度制御を行いトルク指令を出力する速度制御部と、前記トルク指令を入力し前記トルク指令のノイズ成分を除去するフィルタを備えモータ駆動電流をモータへ出力するトルク制御部と、前記モータの位置または速度を検出し信号を出力する検出器と、を備え、力伝達機構を介して機械を駆動する前記モータへ電力を供給するモータ制御装置の制御パラメータ設定方法において、A speed control unit that inputs a speed command and a speed feedback created based on the motor speed or motor position, performs speed control so that the speed feedback matches the speed command, and outputs a torque command; and inputs the torque command A torque control unit that includes a filter that removes a noise component of the torque command and outputs a motor drive current to the motor; and a detector that detects a position or speed of the motor and outputs a signal, and a force transmission mechanism. In a control parameter setting method of a motor control device that supplies electric power to the motor that drives a machine via
前記力伝達機構の種類および前記モータ制御装置の形態並びに前記速度制御部の形態、の複数の組み合わせに応じて予め決定された、前記速度制御部における速度ループゲイン（Ｋｖ）と速度ループ積分時定数（Ｔｉ）および前記トルク制御部におけるトルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を制御パラメータグループとして構成し、前記組み合わせ毎に、前記速度ループゲイン（Ｋｖ）の大きさ順に並べて付した機械剛性値に応じて、前記制御パラメータグループを並べて構成したゲイン表を複数格納する制御パラメータ格納ステップと、Speed loop gain (Kv) and speed loop integration time constant in the speed control unit determined in advance according to a plurality of combinations of the type of the force transmission mechanism, the form of the motor control device, and the form of the speed control unit (Ti) and the torque command filter time constant (Tf) in the torque control unit are configured as a control parameter group, and for each combination, according to the mechanical stiffness value arranged in order of magnitude of the speed loop gain (Kv). A control parameter storage step for storing a plurality of gain tables configured by arranging the control parameter groups;
前記速度制御部が比例積分制御を行う場合、２π×速度ループゲイン（Ｋｖ）×速度ループ積分時定数（Ｔｉ）≧Ｚｐｉ（ＺｐｉはＺｐｉ≧４の条件で設定可能な定数）、あるいは積分比例制御を行う場合、２π×速度ループゲイン（Ｋｖ）×速度ループ積分時定数（Ｔｉ）≧Ｚｉｐ（ＺｉｐはＺｉｐ≧２の条件で設定可能な定数）、で示される関係を常に保つように速度ループゲイン（Ｋｖ）と速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を計算して前記制御パラメータグループにおける前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）とする制御パラメータ計算ステップと、When the speed control unit performs proportional integral control, 2π × speed loop gain (Kv) × speed loop integral time constant (Ti) ≧ Zpi (Zpi is a constant that can be set under the condition of Zpi ≧ 4), or integral proportional control 2π × speed loop gain (Kv) × speed loop integration time constant (Ti) ≧ Zip (Zip is a constant that can be set under the condition of Zip ≧ 2), so that the speed loop gain is always maintained. A control parameter calculation step of calculating (Kv) and a speed loop integration time constant (Ti) to obtain the speed loop gain (Kv) and the speed loop integration time constant (Ti) in the control parameter group;
入力された前記組み合わせに応じたゲイン表を前記制御パラメータ格納手段から選択して読み出し、機械剛性値決定手段において決定された前記機械剛性値を入力してそれに応じた前記制御パラメータグループを選択し、前記速度制御部には前記速度ループゲイン（Ｋｖ）と前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を設定および前記トルク制御部には前記トルク指令フィルタ時定数（Ｔｆ）を設定するゲイン設定ステップと、Select and read out the gain table corresponding to the input combination from the control parameter storage means, input the mechanical stiffness value determined in the mechanical stiffness value determination means, select the control parameter group corresponding to it, A gain setting step for setting the speed loop gain (Kv) and the speed loop integration time constant (Ti) in the speed control unit, and setting the torque command filter time constant (Tf) in the torque control unit;
予め仮決定した前記機械剛性値に基づいて、前記ゲイン設定手段において設定された前Based on the previously determined mechanical stiffness value, the previous value set by the gain setting means 記制御パラメータグループで前記モータへ電力を供給し、前記予め仮決定した前記機械剛性値が前記機械に対して許容範囲以内であるか否かを判断し、前記許容範囲以内でない場合は前記機械剛性値を上げあるいは下げして、上げあるいは下げした前記機械剛性値に基づいて前記ゲイン設定手段において設定された前記制御パラメータグループで前記モータへ電力を供給して上げあるいは下げした前記機械剛性値が前記機械に対して許容範囲以内であるか否かを判断することを繰り返し、許容範囲以内である場合はその際の前記機械剛性値を前記ゲイン設定手段に入力する前記機械剛性値として決定する前記機械剛性値決定ステップと、で処理することを特徴とするモータ制御装置の制御パラメータ設定方法。In the control parameter group, electric power is supplied to the motor, and it is determined whether or not the pre-determined mechanical stiffness value is within an allowable range for the machine. The mechanical stiffness value that is raised or lowered by supplying electric power to the motor in the control parameter group set in the gain setting means based on the raised or lowered mechanical stiffness value. It is repeatedly determined whether or not the machine is within the allowable range. If the machine rigidity is within the allowable range, the machine rigidity value at that time is determined as the machine rigidity value to be input to the gain setting means. And a rigidity value determining step. A control parameter setting method for a motor control device, characterized by: 前記モータ制御装置が、位置指令と前記モータ位置に基づいて作成された位置フィードバックとを入力し前記位置フィードバックが前記位置指令に一致するよう位置制御を行い前記速度指令を出力する位置制御部を更に備えた場合、A position control unit for inputting a position command and a position feedback generated based on the motor position, performing position control so that the position feedback matches the position command, and outputting the speed command; If you have
前記制御パラメータ格納ステップにおいて、格納する前記ゲイン表における前記制御パラメータに、前記位置制御部における位置ループゲイン（Ｋｐ）を加え、In the control parameter storing step, a position loop gain (Kp) in the position control unit is added to the control parameter in the gain table to be stored,
前記制御パラメータ計算ステップにおいて、前記速度制御部が積分比例制御を行う場合、２π×速度ループゲイン（Ｋｖ）×速度ループ積分時定数（Ｔｉ）≧Ｚｉｐ（ＺｉｐはＺｉｐ≧２の条件で設定可能な定数）、位置ループゲイン（Ｋｐ）×速度ループ積分時定数（Ｔｉ）≦Ｚｐ（ＺｐはＺｐ≦０．３２の条件で設定可能な定数）、で示される関係を常に保つように位置ループゲイン（Ｋｐ）および速度ループゲイン（Ｋｖ）並びに速度ループ積分時定数（Ｔｉ）を計算して前記制御パラメータグループにおける前記位置ループゲイン（Ｋｐ）および前記速度ループゲイン（Ｋｖ）並びに前記速度ループ積分時定数（Ｔｉ）とし、In the control parameter calculation step, when the speed control unit performs integral proportional control, 2π × speed loop gain (Kv) × speed loop integration time constant (Ti) ≧ Zip (Zip can be set under the condition of Zip ≧ 2) Constant), position loop gain (Kp) × velocity loop integration time constant (Ti) ≦ Zp (Zp is a constant that can be set under the condition of Zp ≦ 0.32). Kp), velocity loop gain (Kv) and velocity loop integration time constant (Ti) are calculated to calculate the position loop gain (Kp), velocity loop gain (Kv) and velocity loop integration time constant (Kv) in the control parameter group ( Ti),
前記ゲイン設定ステップにおいて、前記位置制御部には前記位置ループゲイン（Ｋｐ）を設定する、ことを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置の制御パラメータ設定方法。8. The control parameter setting method for a motor control device according to claim 7, wherein, in the gain setting step, the position loop gain (Kp) is set in the position control unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4644137B2 (en) * 2006-02-15 2011-03-02 オークマ株式会社 Position control device
WO2007122904A1 (en) * 2006-04-25 2007-11-01 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Motor control device, and control parameter adjusting method
JP4992323B2 (en) * 2006-05-18 2012-08-08 パナソニック株式会社 Servo motor control device
JP4817119B2 (en) * 2006-07-19 2011-11-16 株式会社安川電機 Motor control parameter setting device and setting method
JP4998475B2 (en) * 2007-01-17 2012-08-15 パナソニック株式会社 Servo motor control device and control method
JP5322351B2 (en) * 2009-07-01 2013-10-23 三菱電機株式会社 Actuator control device
KR101671527B1 (en) * 2010-12-10 2016-11-01 두산공작기계 주식회사 Real time servo motor controller which controlled by load weight
JP6464226B2 (en) 2017-06-14 2019-02-06 ファナック株式会社 Electric motor control device
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