JP4547619B2 - Machine constant identification device and identification method - Google Patents

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Description

本発明は、ロボットや工作機械等を制御する制御装置に関し、特に機械の摩擦係数と定数をオンラインで同定する機能を備え、機械の動作中に負荷の慣性モーメントが変動しても慣性モーメントをオンラインで同定することができる機械定数同定装置に関する。   The present invention relates to a control device for controlling a robot, a machine tool, and the like, and particularly has a function of identifying a friction coefficient and a constant of a machine online, and even if the inertia moment of a load fluctuates during the operation of the machine, the inertia moment is online. The present invention relates to a machine constant identification device that can be identified by

従来の制御定数同定装置の１つについて説明する。その制御定数同定装置は、入力された速度指令と実際のモータ速度が一致するようにトルク指令を決定してモータ速度を制御する速度制御部と、モータ速度にモデルの速度が一致するように速度制御部をシミュレートする推定部と、トルク指令を所定のハイパスフィルタに通して絶対値をとった後に所定の区間で時間積分した値と、推定部のモデルトルク指令を所定のハイパスフィルタに通して絶対値をとった後に同じ区間で時間積分した値との比から慣性モーメントを同定する同定部とを備えることによって、速度制御部内のモータ速度と推定部内のモデルの速度がゼロでない値で一致する場合にのみ、同定部内で慣性モーメントを同定するというものである（例えば、特許文献１参照）。   One conventional control constant identification device will be described. The control constant identification device determines the torque command so that the input speed command and the actual motor speed match, and controls the motor speed, and the speed so that the model speed matches the motor speed. An estimation unit that simulates the control unit, a value obtained by integrating the torque command through a predetermined high-pass filter and time-integrated in a predetermined section after taking an absolute value, and a model torque command of the estimation unit through a predetermined high-pass filter By providing an identification unit that identifies the moment of inertia from the ratio of the value integrated over time in the same interval after taking the absolute value, the motor speed in the speed control unit and the model speed in the estimation unit match with a non-zero value Only in this case, the moment of inertia is identified in the identification unit (see, for example, Patent Document 1).

この制御定数同定装置を、図を用いて説明すると次のようになる。図１２は特許文献１に開示された制御定数調整装置のブロック図であり、この装置が指令発生部１１と速度制御部１２、推定部１７、同定部１８、調整部１９から成っていることが示されている。また、図では省略しているが、速度制御部１２が駆動するモータには負荷ＪLが取り付けられており、検出器によって実際のモータ速度Ｖfbが検出されるようになっている。
指令発生部１１が目標とする速度指令Ｖrefを速度制御部１２に出力すると、速度制御部１２はモータ速度Ｖfbが速度指令Ｖrefに一致するように速度制御をし、トルク指令Ｔrefとモータ速度Ｖfbを同定部１８に出力してモータ速度Ｖfbとフィードフォワード信号ＦＦaを推定部１７に出力する。
推定部１７は、モータ速度Ｖfbとフィードフォワード信号ＦＦaを入力するとモータモデルを用いてモデル速度Ｖfb’を推定するとともに、モデル速度Ｖfb’がモータ速度Ｖfbに一致するように速度制御をしてモデルトルク指令Ｔref’とモデル速度Ｖfb’を同定部１８に出力する。
同定部１８は入力したトルク指令Ｔrefとモータ速度Ｖfb、モデルトルク指令Ｔref’、モデル速度Ｖfb’を用いてモータの慣性モーメントとモータモデルの慣性モーメントの比Ｊ／Ｊ’を求め、その比Ｊ／Ｊ’を調整部１９に出力する。
調整部１９はこの比Ｊ／Ｊ’を所定のフィルタに通した後の値に基づいて速度制御部１２の比例ゲインＫvと積分ゲインＫiを決定しており、速度制御部１２の積分器の値を調節することによって慣性モーメントが変動しても正常に動作することができるようになっている。 This control constant identification device will be described with reference to the drawings as follows. FIG. 12 is a block diagram of a control constant adjusting device disclosed in Patent Document 1. This device is composed of a command generating unit 11, a speed control unit 12, an estimating unit 17, an identifying unit 18, and an adjusting unit 19. It is shown. Although not shown in the drawing, a load J L is attached to the motor driven by the speed control unit 12, and the actual motor speed V fb is detected by the detector.
When the command generation unit 11 outputs the target speed command V ref to the speed control unit 12, the speed control unit 12 performs speed control so that the motor speed V fb matches the speed command V ref , and the torque command T ref The motor speed V fb is output to the identification unit 18, and the motor speed V fb and the feedforward signal FF a are output to the estimation unit 17.
When the motor speed V fb and the feedforward signal FF a are input, the estimation unit 17 estimates the model speed V fb ′ using a motor model, and performs speed control so that the model speed V fb ′ matches the motor speed V fb. The model torque command T ref ′ and the model speed V fb ′ are output to the identification unit 18.
The identification unit 18 obtains a ratio J / J ′ of the motor inertia moment to the motor model inertia moment using the input torque command T ref , motor speed V fb , model torque command T ref ′, and model speed V fb ′. The ratio J / J ′ is output to the adjustment unit 19.
The adjusting unit 19 determines the proportional gain K v and the integral gain K i of the speed control unit 12 based on the value after passing the ratio J / J ′ through a predetermined filter. By adjusting the value of, it is possible to operate normally even if the moment of inertia varies.

図１３は速度制御部１２と推定部１７、同定部１８の内部構成を詳細に記載したブロック図である。前記のように、速度制御部１２が速度指令Ｖrefを入力すると実際のモータ速度Ｖfbがこの速度指令Ｖrefに一致するように速度制御をする。速度制御の形態はＰＩ（比例積分）制御でもＩＰ（積分比例）制御のいずれでもよく、速度制御部１２と推定部１７の中にあるαを１に設定すればＰＩ制御となり、０に設定すればＩＰ制御となる。
速度制御部１２は、モータ速度Ｖfbとフィードフォワード信号ＦＦaを推定部１７に出力し、トルク指令Ｔrefとモータ速度Ｖfbを同定部１８に出力する。
推定部１７は、モータ速度Ｖfbとフィードフォワード信号ＦＦaを入力すると、モータ速度Ｖfbを指令としてモデル速度Ｖfb’がモータ速度Ｖfbに一致するように速度制御し、モデルトルク指令Ｔref’でモータモデル（１／Ｊ’ｓ）を駆動する。なお、ここで、モータモデルの慣性モーメント値Ｊ’は既知の値であり、モータモデルからモデル速度Ｖfb’が出力されているものとする。 FIG. 13 is a block diagram illustrating in detail the internal configuration of the speed control unit 12, the estimation unit 17, and the identification unit 18. As described above, when the speed control unit 12 inputs the speed command V ref , the speed control is performed so that the actual motor speed V fb matches the speed command V ref . The form of speed control may be either PI (proportional integral) control or IP (integral proportional) control. If α in the speed control unit 12 and the estimation unit 17 is set to 1, PI control is set, and 0 is set. IP control.
The speed control unit 12 outputs the motor speed V fb and the feedforward signal FF a to the estimation unit 17, and outputs the torque command T ref and the motor speed V fb to the identification unit 18.
Estimation unit 17 inputs the motor speed V fb and the feedforward signal FF a, a motor speed V fb model velocity V fb 'is a speed control to match the motor speed V fb as a command, a model torque command T ref 'To drive the motor model (1 / J's). Here, it is assumed that the moment of inertia value J ′ of the motor model is a known value, and the model speed V fb ′ is output from the motor model.

推定部１７は、モデルトルク指令Ｔref’とモデル速度Ｖfb’を同定部１８に出力する。なお、推定部１７内の比例ゲインＫv’と積分時定数Ｔi’は速度制御器１２内の比例ゲインＫvと積分時定数Ｔiと同じ値が望ましい。
同定部１８は、トルク指令Ｔrefと速度Ｖfb、モデルトルク指令Ｔref’、モデル速度Ｖfb’を入力すると、それぞれ時定数Ｔkのハイパスフィルタを通して絶対値をとる。
このハイパスフィルタは、トルク指令に時定数Ｔkのローパスフィルタを通した値をトルク指令Ｔrefから減じて実現されており、推定部をなしている。そして、ハイパスフィルタの各出力の絶対値｜ＦＴｒ｜、｜ＦＴｒ’｜をとって所定区間［a,b］の時間積分をとり慣性モーメントＪを演算している。
速度制御部１２の速度比例積分項をフィードフォワード信号として推定部１７に入力すれば、ハイパスフィルタで除去できなかった外乱成分の影響を抑えることができようになる。
このように、従来の制御定数調整装置は、任意の速度指令でもモデルトルク指令Ｔref’をリアルタイムで同定することができるため、負荷の慣性モーメントが時々刻々に変化するような場合であっても負荷の慣性モーメントを正確に同定することができるのである。
次に従来の制御定数同定装置を用いてシミュレーションしたのでその結果を図１４に示す。この例ではモータにモータ回転子慣性モーメントの５倍の剛体負荷をつけている。図からわかるようにシミュレーションの結果によると、慣性モーメントは真値に対して約４倍の値（24.4×10ｅ-5kgm２）となっている。
特開２００４−１２９４８１（図１、図８参照） The estimation unit 17 outputs the model torque command T ref ′ and the model speed V fb ′ to the identification unit 18. The proportional gain K v ′ and integration time constant T i ′ in the estimation unit 17 are preferably the same values as the proportional gain K v and integration time constant T i in the speed controller 12.
When the torque command T ref , the speed V fb , the model torque command T ref ′, and the model speed V fb ′ are input, the identification unit 18 takes an absolute value through a high-pass filter having a time constant T k .
This high-pass filter is realized by subtracting a value obtained by passing a low-pass filter with a time constant T k from the torque command from the torque command T ref and forms an estimation unit. Then, taking the absolute values | FTr | and | FTr ′ | of the outputs of the high-pass filter, the moment of inertia J is calculated by taking the time integration of the predetermined interval [a, b].
If the speed proportional integral term of the speed control unit 12 is input to the estimation unit 17 as a feedforward signal, the influence of disturbance components that could not be removed by the high-pass filter can be suppressed.
As described above, the conventional control constant adjusting device can identify the model torque command T ref ′ in real time even with an arbitrary speed command. Therefore, even if the moment of inertia of the load changes every moment. The moment of inertia of the load can be accurately identified.
Next, since simulation was performed using a conventional control constant identification apparatus, the result is shown in FIG. In this example, a rigid load that is five times the motor rotor inertia moment is applied to the motor. As can be seen from the result of the simulation, the moment of inertia is about four times the true value (24.4 × 10e-5 kgm 2 ).
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-129481 (see FIGS. 1 and 8)

しかしながら、特許文献１に開示された機械定数同定装置は、摩擦の大きい場合や一定外乱トルクが大きい場合は慣性モーメントを正しく同定することができず、場合によっては慣性モーメントの誤同定によって制御系が発振という問題を抱えていた。
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、摩擦を速度に依存する粘性摩擦と速度の方向に依存するクーロン摩擦に分離して、その係数・定数を同定することができるとともに、リアルタイムで確実に慣性モーメントの同定を行うことができる機械定数同定装置および方法を提供することを目的とする。 However, the mechanical constant identification device disclosed in Patent Document 1 cannot correctly identify the moment of inertia when the friction is large or the constant disturbance torque is large. I had a problem of oscillation.
Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and it is possible to separate the friction into viscous friction that depends on speed and Coulomb friction that depends on the direction of speed, and to identify the coefficient and constant. An object of the present invention is to provide a machine constant identification apparatus and method that can identify moment of inertia reliably in real time.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、速度指令Ｖrefを出力する指令発生部と、前記速度指令Ｖrefと実際のモータ速度Ｖfbが一致するようにトルク指令Ｔrefを決定して該トルク指令によりモータ速度を制御する速度制御部と、を備えた機械定数同定装置において、前記モータ速度Ｖfbと前記トルク指令Ｔrefを用いて、摩擦を全て速度に比例した粘性摩擦として粘性摩擦係数Ｄ’を算出し、前記モータ速度Ｖfbと前記トルク指令Ｔrefを用いて、一定外乱トルクＴｄを同定する全摩擦算出部と、速度の方向に依存するクーロン摩擦定数Ｃを同定するクーロン摩擦同定部と、クーロン摩擦同定部の同定結果であるクーロン摩擦定数Ｃを用いて、粘性摩擦係数Ｄを同定する粘性摩擦同定部とを備えたことを特徴としている。
また請求項２に記載の発明は、前期全摩擦算出部は 前記モータ速度Ｖfbが停止したことを判定し、判定信号を出力する速度判定部と、前記判定信号の信号状態により、前記トルク指令Ｔrefを時間積算して、時間積算値を出力する時間積算部と、前記時間積算値を加算時間で除算し、一定外乱同定値を出力する除算器と、前記モータ速度Ｖfbと前記トルク指令Ｔrefを用いて、摩擦を全て速度に比例した粘性摩擦として粘性摩擦係数Ｄ’を算出する全摩擦同定部とを備えたことを特徴としている。
また請求項３に記載の発明は、前記クーロン摩擦同定部は粘性摩擦係数Ｄ’とモータ速度Ｖfbを乗算して粘性摩擦係数Ｄ’の粘性摩擦トルクを算出する乗算器(２０)と、前記粘性摩擦トルクを入力すると所定の区間［a,b］で時間積算して時間積分値Ａを出力する時間積算部（２１）と、前記モータ速度Ｖfbを入力すると加速時間と減速時間を計測してその和を算出する加速・減速時間測定部（２２）と、トルク指令Ｔrefから一定外乱トルクＴｄを減算した値を入力すると所定の区間［a,b］で時間積算して時間積分値Ｂを出力する時間積算部（２３）と、前記時間積算値Ａ、Ｂと前記加速・減速時間の和を入力すると（３）式によってクーロン摩擦Ｃを算出するクーロン摩擦算出部（２４）とからなることを特徴としている。
Ｃ＝２×（時間積算値Ａ−時間積算値Ｂ）／（加速・減速時間の和） （３）
また請求項４に記載の発明は、前記粘性摩擦同定部は、トルク指令Ｔrefとクーロン摩擦Ｃと一定外乱トルクＴｄを入力して減算する減算器と、その減算結果とモータ速度Ｖfbから（４）式に従って粘性摩擦係数Ｄを算出する粘性摩擦算出部とからなることを特徴としている。
Ｄ＝∫（Ｖfb×（減算器出力））ｄｔ／∫（Ｖfb ２）ｄｔ （４）
また請求項５に記載の発明は、速度指令Ｖrefを出力する指令発生部（１１）と、前記速度指令Ｖrefと実際のモータ速度Ｖfbが一致するようにトルク指令Ｔrefを決定して該トルク指令によりモータ速度を制御する速度制御部と、を備えた機械定数同定装置において、前記モータ速度Ｖfbと前記トルク指令Ｔrefを用いて、摩擦を全て速度に比例した粘性摩擦として粘性摩擦係数Ｄ’算出し、前記モータ速度Ｖfbと前記トルク指令Ｔrefを用いて、一定外乱トルクＴｄを同定する全摩擦算出部と、前記モータ速度Ｖfbと前記トルク指令Ｔrefを用いて、速度の方向に依存するクーロン摩擦定数Ｃを同定するクーロン摩擦同定部と、前記モータ速度Ｖfbと前記トルク指令Ｔref、前記クーロン摩擦定数Ｃを用いて、粘性摩擦係数Ｄを同定する粘性摩擦同定部と、モータモデルからモデル速度Ｖfb’を推定してモータ速度Ｖfbと一致するように速度制御し、モデルトルク指令Ｔref’とモデル速度Ｖfb’を出力する推定部と、トルク指令Ｔrefとクーロン摩擦Ｃ、粘性摩擦係数Ｄ、モータ速度Ｖfb、モデルトルク指令Ｔref’、モデル速度Ｖfb’を入力すると、モータとモータモデルの慣性モーメント比Ｊ／Ｊ’を求めて出力する慣性モーメント同定部と、この慣性モーメント比Ｊ／Ｊ’を受けると、所定のフィルタに通して速度制御部の制御ゲインを決定する調整部とを備えたことを特徴としている。 In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention of claim 1 includes a command generator for outputting a speed command V ref, by the torque command to determine a torque command T ref so that the actual motor speed V fb and the speed command V ref matches A mechanical constant identification device including a speed control unit that controls a motor speed, and using the motor speed V fb and the torque command T ref , the friction coefficient D ′ is set so that the friction is a viscous friction proportional to the speed. Calculating and using the motor speed V fb and the torque command T ref , a total friction calculating section for identifying a constant disturbance torque Td, a Coulomb friction identifying section for identifying a Coulomb friction constant C depending on the speed direction, A viscous friction identification unit for identifying the viscous friction coefficient D using the Coulomb friction constant C, which is the identification result of the Coulomb friction identification unit, is provided.
In the invention according to claim 2, the first total friction calculation unit determines that the motor speed V fb has stopped, and outputs the determination signal, and the torque command is determined based on the signal state of the determination signal. by integrating the T ref time, a time integrated value time integrating unit for outputting, by dividing the time integration value at the addition time, a divider for outputting a constant disturbance identification value, the torque command and the motor speed V fb And a total friction identification unit for calculating a viscous friction coefficient D ′ using T ref as a viscous friction proportional to the speed.
In the invention according to claim 3, the Coulomb friction identification unit multiplies the viscous friction coefficient D ′ and the motor speed V fb to calculate the viscous friction torque of the viscous friction coefficient D ′, and the multiplier (20). When the viscous friction torque is input, the time integration unit (21) that integrates the time in a predetermined section [a, b] and outputs the time integral value A, and when the motor speed V fb is input, the acceleration time and the deceleration time are measured. When the acceleration / deceleration time measuring unit (22) for calculating the sum and the value obtained by subtracting the constant disturbance torque Td from the torque command Tref are input, the time integration is performed in a predetermined interval [a, b]. And a Coulomb friction calculation unit (24) for calculating the Coulomb friction C by the equation (3) when the time integrated values A and B and the sum of the acceleration / deceleration times are input. It is characterized by that.
C = 2 × (time integrated value A−time integrated value B) / (sum of acceleration / deceleration time) (3)
According to a fourth aspect of the present invention, the viscous friction identifying unit receives a torque command T ref , a Coulomb friction C, and a constant disturbance torque Td and subtracts them, and the subtraction result and motor speed V fb ( 4) A viscous friction calculation unit that calculates a viscous friction coefficient D according to the equation (4).
D = ∫ (V fb × (subtractor output)) dt / ∫ (V fb 2 ) dt (4)
The invention described in claim 5, command generator for outputting a speed command V ref and (11), to determine the torque command T ref so that the actual motor speed V fb and the speed command V ref matches A mechanical constant identification device including a speed control unit that controls a motor speed according to the torque command, using the motor speed V fb and the torque command T ref as a viscous friction proportional to the speed. coefficient D 'is calculated, said reference motor speed V fb and the torque command T ref, and the total friction calculation unit for identifying the constant disturbance torque Td, by using the torque command T ref and the motor speed V fb, speed Coulomb friction identifying unit for identifying the Coulomb friction constant C depends on the direction of the motor speed V fb and the torque command T ref, using the Coulomb friction constant C, the viscous friction same identifying viscous friction coefficient D A Department, an estimation unit that models the speed V fb from the motor model 'estimates were speed control to match the motor speed V fb, model torque command T ref' to output a model speed V fb 'and the torque command T When ref , Coulomb friction C, viscous friction coefficient D, motor speed V fb , model torque command T ref ′, model speed V fb ′ are input, inertia moment ratio J / J ′ between the motor and motor model is obtained and output. It is characterized by comprising a moment identifying unit and an adjusting unit that determines the control gain of the speed control unit through a predetermined filter when the moment of inertia ratio J / J ′ is received.

請求項１及び６に記載の発明によると、速度に依存する粘性摩擦と速度の方向に依存するクーロン摩擦に分離して、その係数・定数を同定することができる。
また、請求項２及び７に記載の発明によると、一定外乱トルクを同定することができ、モニタすることができる。
また、請求項３及び８に記載の発明によると、速度の方向に依存するクーロン摩擦と速度に依存する粘性摩擦を同定することができ、モニタすることができる。
また、請求項４及び９に記載の発明によると、速度の方向に依存するクーロン摩擦を独立に同定することができる。
また、請求項５に記載の発明によると、速度に依存する粘性摩擦と速度の方向に依存するクーロン摩擦に分離して、その係数・定数を同定することができ、リアルタイムで慣性モーメントの同定を確実に行うことができる。 According to the first and sixth aspects of the present invention, the coefficient and constant can be identified by separating the viscous friction depending on the speed and the Coulomb friction depending on the speed direction.
Further, according to the second and seventh aspects of the invention, a constant disturbance torque can be identified and monitored.
Further, according to the third and eighth aspects of the invention, it is possible to identify and monitor the Coulomb friction depending on the speed direction and the viscous friction depending on the speed.
Moreover, according to the invention of Claim 4 and 9, the Coulomb friction depending on the direction of speed can be identified independently.
Further, according to the invention described in claim 5, it is possible to identify the coefficient / constant by separating the viscous friction depending on the speed and the Coulomb friction depending on the speed direction, and the moment of inertia can be identified in real time. It can be done reliably.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の機械定数同定装置のブロック図である。図において、指令発生部１１が速度指令Ｖrefを速度制御部１２に出力すると、速度制御部１２はモータ速度Ｖfbを全摩擦算出部１３とクーロン摩擦同定部１４、粘性摩擦同定部１５へ出力し、トルク指令Ｔrefを全摩擦算出部１３とクーロン摩擦同定部１４、粘性摩擦同定部１５に出力する。全摩擦算出部１３は摩擦をモータ速度Ｖfbに比例する粘性摩擦に換算した場合の粘性摩擦係数Ｄ’を求めてクーロン摩擦同定部１４と摩擦表示部１６へ出力し、一定外乱同定値Ｔｄを求めてクーロン摩擦同定部１４と粘性摩擦同定部１５、摩擦表示部１６へ出力する。クーロン摩擦同定部１４は粘性摩擦係数Ｄ’と一定外乱同定値Ｔｄ、モータ速度Ｖfb、トルク指令Ｔrefを入力するとクーロン摩擦Ｃを算出して粘性摩擦同定部１５と摩擦表示部１６へ出力する。粘性摩擦同定部１５はクーロン摩擦Ｃと一定外乱同定値Ｔｄ、モータ速度Ｖfb、トルク指令Ｔrefを入力すると粘性摩擦係数Ｄを算出して摩擦表示部１６へ出力する。摩擦表示部１６は機械のクーロン摩擦Ｃと粘性摩擦係数Ｄまたは粘性摩擦係数Ｄ×モータ速度Ｖfbの粘性摩擦トルクと一定外乱トルクＴｄをモニタする。 FIG. 1 is a block diagram of a machine constant identification apparatus according to the present invention. In the figure, when the command generation unit 11 outputs the speed command V ref to the speed control unit 12, the speed control unit 12 outputs the motor speed V fb to the total friction calculation unit 13, the Coulomb friction identification unit 14, and the viscous friction identification unit 15. The torque command T ref is output to the total friction calculation unit 13, the Coulomb friction identification unit 14, and the viscous friction identification unit 15. The total friction calculation unit 13 obtains a viscous friction coefficient D ′ when the friction is converted into viscous friction proportional to the motor speed V fb , and outputs it to the Coulomb friction identification unit 14 and the friction display unit 16 to obtain a constant disturbance identification value Td. Obtained and output to the Coulomb friction identification unit 14, the viscous friction identification unit 15, and the friction display unit 16. The Coulomb friction identification unit 14 calculates the Coulomb friction C and outputs it to the viscous friction identification unit 15 and the friction display unit 16 when the viscous friction coefficient D ′, the constant disturbance identification value Td, the motor speed V fb , and the torque command T ref are input. . When the coulomb friction C, the constant disturbance identification value Td, the motor speed V fb , and the torque command T ref are input, the viscous friction identification unit 15 calculates the viscous friction coefficient D and outputs it to the friction display unit 16. The friction display unit 16 monitors the coulomb friction C and the viscous friction coefficient D or viscous friction coefficient D of the machine, the viscous friction torque of the motor speed V fb , and the constant disturbance torque Td.

次に図２を用いて全摩擦算出部１３の動作を説明する。速度判定部３０は、モータ速度Ｖfbを入力し、モータが停止したことを判定すると、判定信号を出力する。時間積算部３１は、速度判定部３０の判定信号の状態に応じて、トルク指令Ｔrefを時間積算し、時間積算値を出力する。除算器３２は、その時間積算値を加算時間で除算し、一定外乱同定値Ｔｄを出力する。全摩擦同定部３３はモータ速度Ｖfbとトルク指令Ｔrefから粘性摩擦係数Ｄ’を求めて出力する。
次に図３を用いてクーロン摩擦同定部１４の動作を説明する。減算器２７は、速度制御部１２が出力するトルク指令Ｔrefから一定外乱同定値Ｔｄを減算し、求めた減算値を出力する。時間積算部２３は、その減算値を入力し、所定の区間［a,b］で時間積算して時間積分値Ａを出力する。乗算器２０は全摩擦算出部１３が出力する粘性摩擦係数Ｄ’と速度制御部１２が出力するモータ速度Ｖfbを入力して乗算し、粘性摩擦係数Ｄ’の粘性摩擦トルクを算出する。時間積算部２１はその粘性摩擦トルクを入力すると所定の区間［a,b］で時間積算して時間積分値Ｂを出力する。加速・減速時間測定部２２はモータ速度Ｖfbを入力すると加速時間と減速時間を計測してその和を算出する。クーロン摩擦算出部２４は、時間積算部２３、２１の時間積算値Ａ、Ｂと加速・減速時間の和を入力すると（５）式によってクーロン摩擦Ｃを算出する。
Ｃ＝２×（時間積算値Ａ−時間積算値Ｂ）／（加速・減速時間の和） （５） Next, operation | movement of the total friction calculation part 13 is demonstrated using FIG. When the speed determination unit 30 receives the motor speed V fb and determines that the motor has stopped, the speed determination unit 30 outputs a determination signal. The time integration unit 31 integrates the torque command T ref over time according to the state of the determination signal from the speed determination unit 30, and outputs a time integration value. The divider 32 divides the time integration value by the addition time and outputs a constant disturbance identification value Td. The total friction identification unit 33 obtains and outputs a viscous friction coefficient D ′ from the motor speed V fb and the torque command T ref .
Next, operation | movement of the Coulomb friction identification part 14 is demonstrated using FIG. The subtractor 27 subtracts the constant disturbance identification value Td from the torque command T ref output by the speed control unit 12 and outputs the calculated subtraction value. The time integration unit 23 receives the subtraction value, integrates the time in a predetermined section [a, b], and outputs a time integration value A. The multiplier 20 inputs and multiplies the viscous friction coefficient D ′ output from the total friction calculation section 13 and the motor speed V fb output from the speed control section 12 to calculate the viscous friction torque of the viscous friction coefficient D ′. When the viscous friction torque is input, the time integration unit 21 integrates the time in a predetermined section [a, b] and outputs a time integration value B. When the motor speed V fb is input, the acceleration / deceleration time measurement unit 22 measures the acceleration time and the deceleration time and calculates the sum thereof. The Coulomb friction calculation unit 24 calculates the Coulomb friction C by the equation (5) when the sum of the time integration values A and B of the time integration units 23 and 21 and the acceleration / deceleration time is input.
C = 2 × (time integrated value A−time integrated value B) / (sum of acceleration / deceleration time) (5)

ここで（５）式でクーロン摩擦Ｃを同定することができる理由を図４〜図７を用いて説明する。図４は区間[a,b]でモータを加減速したときのタイムチャートである。この図に示すように、あるモータ速度Ｖfbで回転しているときのトルク指令Ｔrefを区間[a,b]で積算すると速度指令Ｖrefの指令加速度で発生するトルク指令をキャンセルすることができるので、時間積算値Ａは区間[a,b]の面積ということから摩擦トルクを求めることができるということになる。全摩擦算出部１３の出力となっている粘性摩擦係数Ｄ’は、図５のようにモータ速度に比例した粘性摩擦係数であるため、モータ速度Ｖfbで回転しているときの粘性摩擦トルクと区間[a,b]の時間積算値Ｂ（面積）は図６のようになる。ここで、時間積算値Ｂから時間積算値Ａを減算すると図７の斜線部が示すようになり、粘性摩擦係数Ｄ’と実際のクーロン摩擦Ｃ、粘性摩擦係数Ｄの誤差を算出することができる。この誤差は加速時間と減速時間の和の時間積算値となり、時間積算値Ｂから時間積算値Ａを減算した値を加速時間と減速時間の和で除算して平均値を算出する。この平均値は、クーロン摩擦Ｃの半分になるため２倍するとクーロン摩擦Ｃとなる。
次に、粘性摩擦同定部１５の動作について図８のブロック図を用いて説明する。減算器２５はトルク指令Ｔrefから一定外乱同定値Ｔｄとクーロン摩擦Ｃを減算してその減算結果を出力する。粘性摩擦算出部２６がその減算結果とモータ速度Ｖfbを入力すると（６）式に従って粘性摩擦係数Ｄを算出する。
Ｄ＝∫（Ｖfb×（減算器出力））ｄｔ／∫（Ｖfb ２）ｄｔ （６） Here, the reason why the Coulomb friction C can be identified by the expression (5) will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a time chart when the motor is accelerated / decelerated in the section [a, b]. As shown in this figure, when the torque command T ref when rotating at a certain motor speed V fb is integrated in the interval [a, b], the torque command generated at the command acceleration of the speed command V ref can be canceled. Since the time integrated value A is the area of the section [a, b], the friction torque can be obtained. The viscous friction coefficient D ′, which is the output of the total friction calculation unit 13, is a viscous friction coefficient proportional to the motor speed as shown in FIG. 5, and therefore, the viscous friction torque when rotating at the motor speed V fb The time integrated value B (area) of the section [a, b] is as shown in FIG. Here, when the time integration value A is subtracted from the time integration value B, the hatched portion in FIG. 7 is shown, and the error between the viscous friction coefficient D ′, the actual Coulomb friction C, and the viscous friction coefficient D can be calculated. . This error is a time integrated value of the sum of acceleration time and deceleration time, and a value obtained by subtracting time integrated value A from time integrated value B is divided by the sum of acceleration time and deceleration time to calculate an average value. Since this average value is half of the Coulomb friction C, when it is doubled, it becomes Coulomb friction C.
Next, the operation of the viscous friction identification unit 15 will be described with reference to the block diagram of FIG. The subtracter 25 subtracts the constant disturbance identification value Td and the Coulomb friction C from the torque command T ref and outputs the subtraction result. When the viscous friction calculation unit 26 inputs the subtraction result and the motor speed V fb , the viscous friction coefficient D is calculated according to equation (6).
D = ∫ (V fb × (subtractor output)) dt / ∫ (V fb 2 ) dt (6)

ここで（６）式で粘性摩擦係数Ｄを同定することができる理由を図５を用いて説明する。区間[a,b]で求めたクーロン摩擦Ｃは図５における切片となる。この切片に相当する値を実際のトルク指令から減算することにより、全摩擦算出部１３と同じ方法で一般的な摩擦モデルである粘性摩擦係数Ｄを求めることができる。
ただし、クーロン摩擦Ｃと粘性摩擦係数Ｄは全粘性摩擦係数Ｄ’が算出されなければ導出することができないため、１回も速度指令によって動作させなければクーロン摩擦Ｃと粘性摩擦係数Ｄが更新されることはない。そのため、１回目の速度指令では粘性摩擦係数Ｄを全粘性摩擦係数Ｄ’と同じにしている。 Here, the reason why the viscous friction coefficient D can be identified by the equation (6) will be described with reference to FIG. The Coulomb friction C obtained in the section [a, b] is an intercept in FIG. By subtracting the value corresponding to this intercept from the actual torque command, the viscous friction coefficient D, which is a general friction model, can be obtained by the same method as the total friction calculation unit 13.
However, since the Coulomb friction C and the viscous friction coefficient D cannot be derived unless the total viscous friction coefficient D ′ is calculated, the Coulomb friction C and the viscous friction coefficient D are updated unless they are operated once according to the speed command. Never happen. Therefore, in the first speed command, the viscous friction coefficient D is made the same as the total viscous friction coefficient D ′.

図９は本発明の機械定数同定装置の第２実施例の構成を示すブロック図である。
図において、指令発生部１１は速度指令Ｖrefを速度制御部１２に出力している。速度制御部１２は、入力された速度指令Ｖrefにモータ速度Ｖfbが一致するように速度制御をして、トルク指令Ｔrefを全摩擦算出部１３とクーロン摩擦同定部１４、粘性摩擦同定部１５、慣性モーメント同定部１８に出力するとともに、モータ速度Ｖfbを全摩擦算出部１３とクーロン摩擦同定部１４、粘性摩擦同定部１５、推定部１７、慣性モーメント同定部１８に出力する。第１実施例と同様に全摩擦算出部１３は、摩擦をモータ速度Ｖfbに比例した粘性摩擦に換算した場合の粘性摩擦係数Ｄ’を求めてクーロン摩擦同定部１４に出力し、一定外乱同定値Ｔｄを求めてクーロン摩擦同定部１４と粘性摩擦同定部１５、慣性モーメント同定部１８に出力する。クーロン摩擦同定部１４は、粘性摩擦係数Ｄ’と一定外乱同定値Ｔｄ、モータ速度Ｖfb、トルク指令Ｔrefからクーロン摩擦Ｃを算出し、粘性摩擦同定部１５と慣性モーメント同定部１８へ出力する。粘性摩擦同定部１５はクーロン摩擦Ｃと一定外乱同定値Ｔｄ、モータ速度Ｖfb、トルク指令Ｔrefから粘性摩擦係数Ｄを算出して慣性モーメント同定部１８へ出力する。推定部１７はモータ速度Ｖfbを入力すると、モータモデルからモデル速度Ｖfb’を推定してモータ速度Ｖfbと一致するように速度制御をし、モデルトルク指令Ｔref’とモデル速度Ｖfb’を慣性モーメント同定部１８に出力する。慣性モーメント同定部１８はトルク指令Ｔrefとクーロン摩擦Ｃ、粘性摩擦係数Ｄ、一定外乱同定値Ｔｄ、モータ速度Ｖfb、モデルトルク指令Ｔref’、モデル速度Ｖfb’を入力すると、モータとモータモデルの慣性モーメント比Ｊ／Ｊ’を求め、その慣性モーメント比Ｊ／Ｊ’を調整部１９に出力する。調整部１９は、この慣性モーメント比Ｊ／Ｊ’を受け取り、所定のフィルタに通した値に基づいて、速度制御部１２内の制御ゲインを決定する。
次に図１０を用いて、慣性モーメント同定部１８の動作について説明する。粘性摩擦同定部１５が出力する粘性摩擦係数Ｄと速度制御部１２が出力するモータ速度Ｖfbを入力すると、これらを乗じて粘性摩擦トルクを求め、続いて速度制御部１２が出力するトルク指令Ｔrefからその粘性摩擦トルクが減算され、更に全摩擦算出部１３が出力する一定外乱同定値Ｔｄも減算され、更にクーロン摩擦同定部１４が出力するクーロン摩擦Ｃも減算される。こうして摩擦トルクを減算したトルク指令と、モータ速度Ｖfb、モデルトルク指令Ｔref’、モデル速度Ｖfb’とを用いてモータとモータモデルの慣性モーメント比Ｊ／Ｊ’を求める。 FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the machine constant identification apparatus of the present invention.
In the figure, the command generation unit 11 outputs a speed command V ref to the speed control unit 12. The speed control unit 12 performs speed control so that the motor speed V fb matches the input speed command V ref, and uses the torque command T ref as the total friction calculation unit 13, the Coulomb friction identification unit 14, and the viscous friction identification unit. 15, and outputs the motor speed V fb to the total friction calculation unit 13, Coulomb friction identification unit 14, viscous friction identification unit 15, estimation unit 17, and inertia moment identification unit 18. Similar to the first embodiment, the total friction calculation unit 13 obtains the viscous friction coefficient D ′ when the friction is converted into viscous friction proportional to the motor speed V fb , and outputs it to the Coulomb friction identification unit 14 for constant disturbance identification. The value Td is obtained and output to the Coulomb friction identification unit 14, the viscous friction identification unit 15, and the inertia moment identification unit 18. The Coulomb friction identification unit 14 calculates the Coulomb friction C from the viscous friction coefficient D ′, the constant disturbance identification value Td, the motor speed V fb , and the torque command T ref and outputs it to the viscous friction identification unit 15 and the inertia moment identification unit 18. . The viscous friction identification unit 15 calculates the viscous friction coefficient D from the Coulomb friction C, the constant disturbance identification value Td, the motor speed V fb , and the torque command T ref and outputs it to the inertia moment identification unit 18. When the estimation unit 17 receives the motor speed V fb , the estimation unit 17 estimates the model speed V fb ′ from the motor model, performs speed control so as to match the motor speed V fb, and performs model torque command T ref ′ and model speed V fb ′. Is output to the moment of inertia identification unit 18. When the moment of inertia identification unit 18 inputs the torque command T ref , Coulomb friction C, viscous friction coefficient D, constant disturbance identification value Td, motor speed V fb , model torque command T ref ′, model speed V fb ′, the motor and motor The inertia moment ratio J / J ′ of the model is obtained, and the inertia moment ratio J / J ′ is output to the adjusting unit 19. The adjusting unit 19 receives this moment of inertia ratio J / J ′ and determines a control gain in the speed control unit 12 based on a value passed through a predetermined filter.
Next, the operation of the inertia moment identification unit 18 will be described with reference to FIG. When the viscous friction coefficient D output from the viscous friction identification unit 15 and the motor speed V fb output from the speed control unit 12 are input, a viscous friction torque is obtained by multiplying them and a torque command T output from the speed control unit 12 is obtained. The viscous friction torque is subtracted from ref, the constant disturbance identification value Td output from the total friction calculation unit 13 is also subtracted, and the Coulomb friction C output from the Coulomb friction identification unit 14 is also subtracted. Using the torque command obtained by subtracting the friction torque, the motor speed V fb , the model torque command T ref ′, and the model speed V fb ′, the inertia moment ratio J / J ′ between the motor and the motor model is obtained.

次に実施例１と実施例２の機械定数調整装置を用いてシミュレーションをしたのでその結果を図１１に示す。この例ではモータにモータ回転子慣性モーメントの５倍の剛体負荷をつけた場合の検証実験結果について説明する。図１１（ａ）は、同定された一定外乱Ｔｄ[Nm]を表しており、破線１が一定外乱の真値（計算値＝0.02[Nm]）である。（ｃ）は同定された粘性摩擦係数Ｄ[×10e-3Nms/rad]を表しており、破線３が粘性摩擦係数の真値（計算値＝5×10ｅ-2Nms/rad）である。（ｂ）は同定されたクーロン摩擦Ｃ[Nm]を表しており、破線２がクーロン摩擦の真値（計算値＝0.01[Nm]）である。（ｅ）は同定された慣性モーメント値J(×10ｅ-5kgm２)を表しており、破線４が慣性モーメントの真値（計算値＝5.8×10ｅ-5kgm２）である。これらの図から一定外乱Ｔｄと粘性摩擦係数Ｄ、クーロン摩擦Ｃ、慣性モーメントは全てほぼ真値を示していることがわかる。 このように、本発明の実施例からわかるように、本発明によれば、速度に依存する粘性摩擦と速度の方向に依存するクーロン摩擦に分離して、その係数・定数を同定することができ、リアルタイムで慣性モーメントの同定を確実に行うことができる。また、クーロン摩擦Ｃ、粘性摩擦係数Ｄ、一定外乱Ｔｄを同定することによって、パソコンなどを通して、自動的に機械モデルを構築することができる。更に、同定した一定外乱Ｔｄ、クーロン摩擦Ｃ、粘性摩擦係数Ｄ、粘性摩擦係数Ｄ×モータ速度Ｖfbの粘性摩擦トルクを監視することにより、異常な値が同定された場合には故障と判断することができ、故障診断にも適用できる。 Next, since simulation was performed using the machine constant adjusting apparatus of Example 1 and Example 2, the result is shown in FIG. In this example, a description will be given of a verification experiment result when a rigid load of 5 times the motor rotor inertia moment is applied to the motor. FIG. 11A shows the identified constant disturbance Td [Nm], and the broken line 1 is the true value of the constant disturbance (calculated value = 0.02 [Nm]). (C) represents the identified viscous friction coefficient D [× 10e −3 Nms / rad], and the broken line 3 is the true value of the viscous friction coefficient (calculated value = 5 × 10e −2 Nms / rad). (B) represents the identified Coulomb friction C [Nm], and the broken line 2 is the true value of the Coulomb friction (calculated value = 0.01 [Nm]). (E) represents the identified inertia moment value J (× 10e −5 kgm 2 ), and the broken line 4 is the true value of the inertia moment (calculated value = 5.8 × 10e −5 kgm 2 ). From these figures, it can be seen that the constant disturbance Td, the viscous friction coefficient D, the Coulomb friction C, and the moment of inertia all show substantially true values. Thus, as can be seen from the embodiments of the present invention, according to the present invention, it is possible to identify the coefficient and constant by separating the viscous friction depending on the speed and the Coulomb friction depending on the direction of the speed. The moment of inertia can be reliably identified in real time. Further, by identifying the Coulomb friction C, the viscous friction coefficient D, and the constant disturbance Td, a machine model can be automatically constructed through a personal computer or the like. Further, by monitoring the identified constant disturbance Td, Coulomb friction C, viscous friction coefficient D, viscous friction coefficient D × viscosity friction torque of motor speed V fb , if an abnormal value is identified, it is determined as a failure. It can also be applied to failure diagnosis.

一定外乱、粘性摩擦とクーロン摩擦を同定することによって経年変化で摩擦が変わった場合でも慣性モーメントを含む機械定数を精度よく同定することができ、また一定外乱、粘性摩擦とクーロン摩擦を同定してモニタすることによって故障診断ができるので、装置が動作することによって慣性モーメントが変化するようなロボットやウェハ搬送装置という用途に適用することができる。また、搬送物の慣性モーメントが変化するようなベルト・ボールネジにより駆動される搬送装置や半導体露光装置という用途にも適用できる。   By identifying constant disturbance, viscous friction and Coulomb friction, it is possible to accurately identify mechanical constants including moment of inertia even when friction changes due to secular change, and by identifying constant disturbance, viscous friction and Coulomb friction Since the failure diagnosis can be performed by monitoring, the present invention can be applied to applications such as robots and wafer transfer apparatuses in which the moment of inertia changes as the apparatus operates. Further, the present invention can also be applied to applications such as a conveying apparatus or a semiconductor exposure apparatus driven by a belt / ball screw that changes the moment of inertia of the conveyed object.

第１実施例の機械定数同定装置のブロック図Block diagram of machine constant identification apparatus of first embodiment 全摩擦同定部の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the total friction identification unit クーロン摩擦同定部の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the Coulomb friction identification unit クーロン摩擦同定部の動作説明図Operation explanatory diagram of Coulomb friction identification unit 全粘性摩擦同定結果の説明図Explanatory drawing of identification result of all viscous friction クーロン摩擦同定部の動作説明図Operation explanatory diagram of Coulomb friction identification unit クーロン摩擦同定部の動作説明図Operation explanatory diagram of Coulomb friction identification unit 粘性摩擦同定部の動作を説明するブロック図Block diagram explaining operation of viscous friction identification unit 第２実施例の機械定数同定装置のブロック図Block diagram of machine constant identification apparatus of second embodiment 第２実施例の機械定数同定装置の詳細なブロック図Detailed block diagram of machine constant identification apparatus of second embodiment 第１、第２実施例のシミュレーション図Simulation diagram of the first and second embodiments 従来の機械定数同定装置のブロック図Block diagram of a conventional machine constant identification device 従来の機械定数同定装置の詳細なブロック図Detailed block diagram of a conventional machine constant identification device 従来の機械定数同定装置のシミュレーション図Simulation diagram of a conventional machine constant identification device

符号の説明Explanation of symbols

１１ 指令発生部、 １２ 速度制御部、 １３ 全摩擦算出部、
１４ クーロン摩擦同定部、 １５ 粘性摩擦同定部、 １６ 摩擦表示部、
１７ 推定部、 １８ 慣性モーメント同定部、１９ 調整部、
２０ 乗算器、 ２１、２３ 時間積算部、
２２ 加速・減速時間計測部、２４ クーロン摩擦算出部、 ２５ 減算器、
２６ 粘性摩擦算出部 ２７ 減算器 ３０ 速度判定部
３１ 時間積算部 ３２ 除算器 ３３ 全摩擦同定部 11 command generation unit, 12 speed control unit, 13 total friction calculation unit,
14 Coulomb friction identification section, 15 Viscous friction identification section, 16 Friction display section,
17 estimation part, 18 inertia moment identification part, 19 adjustment part,
20 multiplier, 21, 23 time accumulator,
22 acceleration / deceleration time measurement unit, 24 coulomb friction calculation unit, 25 subtractor,
26 Viscosity Friction Calculation Unit 27 Subtractor 30 Speed Judgment Unit 31 Time Integration Unit 32 Divider 33 Total Friction Identification Unit

Claims (9)

速度指令Ｖrefを出力する指令発生部（１１）と、前記速度指令Ｖrefと実際のモータ速度Ｖfbが一致するようにトルク指令Ｔrefを決定して該トルク指令によりモータ速度を制御する速度制御部（１２）と、を備えた機械定数同定装置において、
前記モータ速度Ｖfbと前記トルク指令Ｔrefを用いて、摩擦を全て速度に比例した粘性摩擦として粘性摩擦係数Ｄ’を算出し、前記モータ速度Ｖfbと前記トルク指令Ｔrefを用いて、一定外乱トルクＴｄを同定する全摩擦算出部（１３）と
速度の方向に依存するクーロン摩擦定数Ｃを同定するクーロン摩擦同定部（１４）と、
クーロン摩擦同定部の同定結果であるクーロン摩擦定数Ｃを用いて、粘性摩擦係数Ｄを同定する粘性摩擦同定部（１５）と、
を備えたことを特徴とする機械定数同定装置。 Speed controlling command generator for outputting a speed command V ref and (11), the motor speed by the torque command to determine a torque command T ref so that the actual motor speed V fb and the speed command V ref matches A machine constant identification device comprising a control unit (12),
Using the motor speed V fb and the torque command T ref , the viscous friction coefficient D ′ is calculated as a viscous friction in which the friction is all proportional to the speed, and constant using the motor speed V fb and the torque command T ref. A total friction calculation unit (13) for identifying the disturbance torque Td, a Coulomb friction identification unit (14) for identifying the Coulomb friction constant C depending on the speed direction,
A viscous friction identification unit (15) for identifying a viscous friction coefficient D using a Coulomb friction constant C which is an identification result of the Coulomb friction identification unit;
A machine constant identification device comprising: 前記全摩擦算出部（１３）は
前記モータ速度Ｖfbが停止したことを判定し、判定信号を出力する速度判定部（３０）と、前記判定信号の信号状態により、前記トルク指令Ｔrefを時間積算して、時間積算値を出力する時間積算部（３１）と、前記時間積算値を加算時間で除算し、一定外乱同定値を出力する除算器（３２）と、前記モータ速度Ｖfbと前記トルク指令Ｔrefを用いて、摩擦を全て速度に比例した粘性摩擦として粘性摩擦係数Ｄ’を算出する全摩擦同定部（３３）と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の機械定数同定装置。 The total friction calculation unit (13) determines that the motor speed V fb has stopped, and outputs the determination signal to the speed determination unit (30), and the torque command T ref is determined according to the signal state of the determination signal. A time integration unit (31) that integrates and outputs a time integration value, a divider (32) that divides the time integration value by an addition time and outputs a constant disturbance identification value, the motor speed V fb and the A total friction identification unit (33) that calculates a viscous friction coefficient D ′ using the torque command T ref as a viscous friction proportional to the speed,
The machine constant identification device according to claim 1, comprising: 前記クーロン摩擦同定部（１４）は
粘性摩擦係数Ｄ’とモータ速度Ｖfbを乗算して粘性摩擦係数Ｄ’の粘性摩擦トルクを算出する乗算器(２０）と、
前記粘性摩擦トルクを入力すると所定の区間［a,b］で時間積算して時間積分値Ａを出力する時間積算部（２１）と、
前記モータ速度Ｖfbを入力すると加速時間と減速時間を計測してその和を算出する加速・減速時間測定部（２２）と、
トルク指令Ｔrefから一定外乱トルクＴｄを減算した値を入力すると所定の区間［a,b］で時間積算して時間積分値Ｂを出力する時間積算部（２３）と、
前記時間積算値Ａ、Ｂと前記加速・減速時間の和を入力すると（１）式によってクーロン摩擦Ｃを算出するクーロン摩擦算出部（２４）と
からなることを特徴とする請求項１に記載の機械定数同定装置。
Ｃ＝２×（時間積算値Ａ−時間積算値Ｂ）／（加速・減速時間の和） （１） The Coulomb friction identification unit (14) multiplies the viscous friction coefficient D ′ and the motor speed V fb to calculate a viscous friction torque of the viscous friction coefficient D ′;
A time integrating unit (21) that, when the viscous friction torque is input, integrates time in a predetermined section [a, b] and outputs a time integrated value A;
An acceleration / deceleration time measuring unit (22) for measuring the acceleration time and the deceleration time when the motor speed V fb is input and calculating the sum thereof;
A time integration unit (23) that, when a value obtained by subtracting the constant disturbance torque Td from the torque command T ref is input, integrates time in a predetermined section [a, b] and outputs a time integration value B;
The Coulomb friction calculation unit (24) that calculates the Coulomb friction C according to the equation (1) when the sum of the time integrated values A and B and the acceleration / deceleration time is input. Machine constant identification device.
C = 2 × (time integrated value A−time integrated value B) / (sum of acceleration / deceleration time) (1) 前記粘性摩擦同定部（１５）は、
トルク指令Ｔrefとクーロン摩擦Ｃと一定外乱トルクＴｄを入力して減算する減算器（２５）と、
その減算結果とモータ速度Ｖfbから（２）式に従って粘性摩擦係数Ｄを算出する粘性摩擦算出部（２６）と
からなることを特徴とする請求項１に記載の機械定数同定装置。
Ｄ＝∫（Ｖfb×（減算器出力））ｄｔ／∫（Ｖfb ２）ｄｔ （２） The viscous friction identification unit (15)
A subtractor (25) for inputting and subtracting the torque command T ref , the Coulomb friction C, and the constant disturbance torque Td;
The machine constant identification device according to claim 1, further comprising: a viscous friction calculation unit (26) that calculates a viscous friction coefficient D from the subtraction result and the motor speed V fb according to the equation (2).
D = ∫ (V fb × (subtractor output)) dt / ∫ (V fb 2 ) dt (2) 速度指令Ｖrefを出力する指令発生部（１１）と、前記速度指令Ｖrefと実際のモータ速度Ｖfbが一致するようにトルク指令Ｔrefを決定して該トルク指令によりモータ速度を制御する速度制御部（１２）と、を備えた機械定数同定装置において、
前記モータ速度Ｖfbと前記トルク指令Ｔrefを用いて、摩擦を全て速度に比例した粘性摩擦として粘性摩擦係数Ｄ’を算出し、前記モータ速度Ｖfbと前記トルク指令Ｔrefを用いて、一定外乱トルクＴｄを同定する全摩擦算出部（１３）と
前記モータ速度Ｖfbと前記トルク指令Ｔrefを用いて、速度の方向に依存するクーロン摩擦定数Ｃを同定するクーロン摩擦同定部（１４）と、
前記モータ速度Ｖfbと前記トルク指令Ｔref、前記クーロン摩擦定数Ｃを用いて、粘性摩擦係数Ｄを同定する粘性摩擦同定部（１５）と、
モータモデルからモデル速度Ｖfb’を推定してモータ速度Ｖfbと一致するように速度制御し、モデルトルク指令Ｔref’とモデル速度Ｖfb’を出力する推定部（１７）と、
トルク指令Ｔrefとクーロン摩擦Ｃ、粘性摩擦係数Ｄ、モータ速度Ｖfb、モデルトルク指令Ｔref’、モデル速度Ｖfb’を入力すると、モータとモータモデルの慣性モーメント比Ｊ／Ｊ’を求めて出力する慣性モーメント同定部（１８）と、
この慣性モーメント比Ｊ／Ｊ’を受けると、所定のフィルタに通して速度制御部の制御ゲインを決定する調整部（１９）と
を備えたことを特徴とする機械定数同定装置。 Speed controlling command generator for outputting a speed command V ref and (11), the motor speed by the torque command to determine a torque command T ref so that the actual motor speed V fb and the speed command V ref matches A machine constant identification device comprising a control unit (12),
Using the motor speed V fb and the torque command T ref , the viscous friction coefficient D ′ is calculated as a viscous friction in which the friction is all proportional to the speed, and constant using the motor speed V fb and the torque command T ref. A total friction calculation unit (13) for identifying a disturbance torque Td, a Coulomb friction identification unit (14) for identifying a Coulomb friction constant C depending on the speed direction, using the motor speed V fb and the torque command T ref ,
A viscous friction identification unit (15) for identifying a viscous friction coefficient D using the motor speed V fb , the torque command T ref , and the Coulomb friction constant C;
An estimation unit (17) that estimates a model speed V fb ′ from the motor model, controls the speed so as to match the motor speed V fb, and outputs a model torque command T ref ′ and a model speed V fb ′;
When the torque command T ref , Coulomb friction C, viscous friction coefficient D, motor speed V fb , model torque command T ref 'and model speed V fb ' are input, the moment of inertia ratio J / J 'of the motor and motor model is obtained. An inertia moment identification unit (18) to output;
A machine constant identification device comprising: an adjustment unit (19) that determines a control gain of a speed control unit through a predetermined filter when the inertia moment ratio J / J 'is received. 速度指令Ｖrefを出力する指令発生部（１１）と、前記速度指令Ｖrefと実際のモータ速度Ｖfbが一致するようにトルク指令Ｔrefを決定して該トルク指令によりモータ速度を制御する速度制御部（１２）とを備えたモータ制御装置において、
摩擦が全て速度に比例する粘性摩擦であるとして前記モータ速度Ｖfbと前記トルク指令Ｔrefを用いて粘性摩擦係数Ｄ’を算出し、前記モータ速度Ｖfbと前記トルク指令Ｔrefを用いて一定外乱トルクＴｄを同定し、速度の方向に依存するクーロン摩擦定数Ｃを同定し、前記クーロン摩擦定数Ｃを用いて粘性摩擦係数Ｄを同定することを特徴とする機械定数同定方法。 Speed controlling command generator for outputting a speed command V ref and (11), the motor speed by the torque command to determine a torque command T ref so that the actual motor speed V fb and the speed command V ref matches In the motor control device including the control unit (12),
Constant friction calculates the viscous friction coefficient D 'by using the torque command T ref and the motor speed V fb as all are viscous friction is proportional to the speed, using the torque command T ref and the motor speed V fb A mechanical constant identification method characterized by identifying a disturbance torque Td, identifying a Coulomb friction constant C depending on a speed direction, and identifying a viscous friction coefficient D using the Coulomb friction constant C. 前記一定外乱トルクＴｄは、前記モータ速度Ｖfbが停止したことを判定してその判定状態によって前記トルク指令Ｔrefを時間積算し、その時間積算値を加算時間で除算して求められることを特徴とする請求項６に記載の機械定数同定方法。 The constant disturbance torque Td is obtained by determining that the motor speed V fb has stopped, integrating the torque command T ref over time according to the determination state, and dividing the integrated time value by the addition time. The machine constant identification method according to claim 6. 前記クーロン摩擦Ｃは、粘性摩擦係数Ｄ’と前記モータ速度Ｖfbを乗じてから所定区間［a,b］で時間積算して時間積分値Ｂを求め、前記モータ速度Ｖfbの加速時間と減速時間を計測してその和を求め、前記トルク指令Ｔrefから一定外乱トルクＴｄを減じてから所定区間［a,b］で時間積算して時間積分値Ａを求め、前記時間積算値Ａ、Ｂと前記加速・減速時間の和を用いて（３）式によって算出されることを特徴とする請求項６に記載の機械定数同定方法。
Ｃ＝２×（時間積算値Ａ−時間積算値Ｂ）／（加速・減速時間の和） （３） The Coulomb friction C is multiplied by the viscous friction coefficient D ′ and the motor speed V fb and then integrated over time in a predetermined interval [a, b] to obtain a time integral value B. The acceleration time and deceleration of the motor speed V fb are obtained. The time is measured and the sum is obtained. After the constant disturbance torque Td is subtracted from the torque command T ref , the time integration value A is obtained by integrating the time over a predetermined interval [a, b]. The mechanical constant identification method according to claim 6, wherein the mechanical constant is calculated by the equation (3) using the sum of acceleration and deceleration time.
C = 2 × (time integrated value A−time integrated value B) / (sum of acceleration / deceleration time) (3) 前記粘性摩擦係数Ｄは、トルク指令Ｔrefからクーロン摩擦Ｃと一定外乱トルクＴｄを減算し、その減算結果とモータ速度Ｖfbから（４）式に従って算出されることを特徴とする請求項６に記載の機械定数同定方法。
Ｄ＝∫（Ｖfb×（減算器出力））ｄｔ／∫（Ｖfb ２）ｄｔ （４） The viscous friction coefficient D is calculated by subtracting the Coulomb friction C and the constant disturbance torque Td from the torque command T ref and calculating the viscous friction coefficient D from the subtraction result and the motor speed V fb according to the equation (4). The described mechanical constant identification method.
D = ∫ (V fb × (subtractor output)) dt / ∫ (V fb 2 ) dt (4)
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