JP4730538B2 - 機械定数同定装置を備えたモータ制御装置 - Google Patents
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Description
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、負荷慣性モーメントがわからない場合にも、負荷に検出器を装着することなく、微小動作のみで負荷の連結したモータの粘性摩擦と剛性を同定するとともに、その同定値を用いて高精度の制御をすることができる機械定数同定装置を備えたモータ制御装置を提供することを目的とする。
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明における前記トルク指令フーリエ変換器と前記位置フーリエ変換器は、機械系の共振周波数と反共振周波数よりも十分に高い周波数において、その入力信号のフーリエ係数である前記トルク指令フーリエ係数と前記位置フーリエ係数を算出するものである。
また、請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明における前記指令発生器は、前記モータ位置の振幅である位置振幅が位置検出器の分解能より十分に大きくなるように、前記指令の振幅である指令振幅を設定するものである。
また、請求項4記載の発明は、請求項1記載の発明における前記指令を複数の周波数成分を含む周期的信号とするものである。
また、請求項5記載の発明は、請求項1記載の発明における前記指令を周波数が減少しない正弦波信号とし、機械系の共振周波数と反共振周波数よりも十分に高い周波数において、前記指令の周波数を固定するものである。
また、請求項3乃至5記載の発明によると、位置検出器の分解能に起因する同定精度の低下を抑制し、非線形摩擦や雑音などの影響を抑制し、微小動作のみで、負荷の連結したモータの粘性摩擦と剛性を、負荷に検出器を付けることなく、負荷慣性モーメントがわからない場合にも短時間に同定することができ、その機械定数同定値を用いて高精度の制御をすることができる。
ここで、機械定数同定器107内において、トルク指令フーリエ変換器108は、前記トルク指令を入力し、その入力信号のフーリエ係数であるトルク指令フーリエ係数を出力する。位置フーリエ変換器109は、前記モータ位置を入力し、その入力信号のフーリエ係数である位置フーリエ係数を出力する。機械定数演算器110は、前記トルク指令フーリエ係数と前記位置フーリエ係数を入力し、前記機械定数同定値を算出し出力する。
モータ104にバネ要素を介して負荷が連結している場合を考え、モータ慣性モーメントをJm、負荷慣性モーメントをJl、モータ粘性摩擦をD、負荷粘性摩擦をcl、モータ負荷間粘性摩擦をc、モータ負荷間剛性をk、モータ位置をθm、負荷位置をθl、トルク指令をTref、一定トルク外乱をwとすると、トルク制御器103、モータ104、位置検出器105を含む系の運動方程式は式(1)、式(2)で表される。
ただし、D*はモータ粘性摩擦真値、c*はモータ負荷間粘性摩擦真値、Tratは定格トルク、ωnは負荷固有周波数であり、位置比例速度比例積分制御を用い、Kpは位置比例制御ゲイン、Kvは正規化速度比例制御ゲイン、Kvjは速度比例制御ゲイン、Tiは速度制御積分時間、u0は位置指令振幅、ωは位置指令周波数である。剛性真値k*は負荷慣性モーメントJlと負荷固有周波数ωnによりk*=ωn^2*Jl=3.0[N・m/rad]である。
102 速度制御器
103 トルク制御器
104 モータ
105 位置検出器
106 微分器
107 機械定数同定器
108 トルク指令フーリエ変換器
109 位置フーリエ変換器
110 機械定数演算器
201 位置指令発生器
202 位置制御器
501 ハンマ
502 ロボット
503 センサ
504 周波数解析部
505 メモリ
506 同定部
Claims (5)
- 指令発生器からの指令に基づいてモータを駆動して、負荷の連結した前記モータの機械定数を同定し、前記機械定数に基づいて前記モータを駆動する機械定数同定装置を備えたモータ制御装置において、
モータ位置とトルク指令に基づいて、負荷の連結した前記モータの粘性摩擦と剛性である機械定数同定値を算出する機械定数同定器を備え、
前記機械定数同定器が、前記トルク指令に基づいてトルク指令フーリエ係数を算出するトルク指令フーリエ変換器と、
モータ位置に基づいて位置フーリエ係数を算出する位置フーリエ変換器と、
前記指令の基本周波数と前記トルク指令フーリエ係数と前記位置フーリエ係数に基づいて、前記機械定数同定値を算出する機械定数演算器と、を有することを特徴とする機械定数同定装置を備えたモータ制御装置 - 前記トルク指令フーリエ変換器と前記位置フーリエ変換器は、機械系の共振周波数と反共振周波数よりも十分に高い周波数において、その入力信号のフーリエ係数である前記トルク指令フーリエ係数と前記位置フーリエ係数を算出することを特徴とする請求項1記載の機械定数同定装置を備えたモータ制御装置。
- 前記指令発生器は、前記モータ位置の振幅である位置振幅が位置検出器の分解能より十分に大きくなるように、前記指令の振幅である指令振幅を設定することを特徴とする請求項1記載の機械定数同定装置を備えたモータ制御装置。
- 前記指令発生器は、前記指令を複数の周波数成分を含む周期的信号とすることを特徴とする請求項1記載の機械定数同定装置を備えたモータ制御装置。
- 前記指令発生器は、前記指令を周波数が減少しない正弦波信号とし、機械系の共振周波数と反共振周波数よりも十分に高い周波数において、前記指令の周波数を固定することを特徴とする請求項1記載の機械定数同定装置を備えたモータ制御装置。
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