JP4789067B2 - システム同定装置およびそれを備えたモータ制御装置 - Google Patents
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Description
速度指令発生部701は速度指令を出力する。
速度制御部702は前記速度指令と速度制御変数を入力しトルク指令を出力する。モデル速度制御部703は前記速度指令と調整信号を入力しトルク指令推定値を出力する。同定部704は前記トルク指令と前記トルク指令推定値を入力し前記トルク指令の1階時間積分値と前記トルク指令推定値の1階時間積分値の比によりイナーシャを算出し出力し、正負対称な前記速度指令に対する正転時と逆転時における前記トルク指令の差より一定トルク外乱を算出し、正負対称な台形波である第1速度指令と前記第1速度指令の振幅のみを増幅した速度指令である第2速度指令のそれぞれに対するトルク指令である第1トルク指令と第2トルク指令と前記一定トルク外乱を用いてクーロン摩擦を算出し、前記第1トルク指令と前記第2トルク指令と前記第1速度指令と前記第2速度指令を用いて粘性摩擦を算出する。調整部705は前記イナーシャを入力し前記速度制御変数と前記調整信号を出力するものであった。
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、可動範囲が限定された負荷の連結したモータの慣性モーメント、粘性摩擦、クーロン摩擦を、微少範囲で高精度に同定することができるシステム同定装置およびそれ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3記載の発明によると、任意の線形制御系において微小動作のみで負荷の連結したモータの慣性モーメントと粘性摩擦を高精度に同定することができる。
また、請求項4記載の発明によると、任意の線形制御系において微小動作のみで負荷の連結したモータのクーロン摩擦を高精度に同定することができる。
また、請求項5記載の発明によると、微小動作のみで負荷の連結したモータのシステム定数を高精度に同定できるシステム同定装置を備えるため、そのシステム同定値に基づいて、高精度で応答性の高い、モータ制御をすることができる。また、制御ゲイン調整等にかかる時間の短縮を図ることができる。
図2において、速度指令発生器201は速度指令を出力する。速度制御器202は前記速度指令とモータ速度を入力しトルク指令を出力する。トルク制御器203は前記トルク指令を入力しモータ電流を出力する。モータ204は前記モータ電流により駆動されそのモータ位置は位置検出器205が検出し出力する。微分器206は前記モータ位置を入力し前記モータ速度を出力する。システム定数同定器207は前記トルク指令と前記モータ位置を入力しモータ204のシステム定数であるシステム定数同定値を算出し出力する。
なお、前記システム定数は、モータ204の慣性モーメント、粘性摩擦、クーロン摩擦等を示す。
図1において、位置フーリエ変換器101はモータ位置を入力し前記モータ位置のフーリエ係数である位置フーリエ係数を算出し出力する。トルク指令フーリエ変換器102はトルク指令を入力し前記トルク指令のフーリエ係数であるトルク指令フーリエ係数を算出し出力する。システム定数演算器103は前記位置フーリエ係数と前記トルク指令フーリエ係数を入力し前記システム定数同定値を算出し出力する。
また、位置フーリエ変換器101は、前記モータ位置の2次フーリエ変換により、前記モータ位置の2次フーリエ余弦項の係数a2と前記モータ位置の2次フーリエ正弦項の係数b2である前記位置フーリエ係数も算出する。
また、トルク指令フーリエ変換器102は、前記トルク指令の2次フーリエ変換により、前記トルク指令の2次フーリエ余弦項の係数c2と前記トルク指令の2次フーリエ正弦項の係数d2である前記トルク指令フーリエ係数も算出する。
式(7)は前記位置フーリエ係数と前記トルク指令フーリエ係数を用いるので、前記トルク指令の平均値は同定結果に影響せず、一定トルク外乱は同定結果に影響しない。また、同様の理由から非線形摩擦などによって前記モータ位置と前記トルク指令に含まれる周波数成分および雑音も同定結果に影響しない。
図3において、位置指令発生器301は位置指令を出力する。位置制御器302は前記位置指令とモータ位置を入力し速度指令を出力する。速度制御器202は前記速度指令とモータ速度を入力しトルク指令を出力する。トルク制御器203は前記トルク指令を入力しモータ電流を出力する。モータ204は前記モータ電流により駆動されその前記モータ位置は位置検出器205が検出し出力する。微分器206は前記モータ位置を入力し前記モータ速度を出力する。システム定数同定器207は前記トルク指令と前記モータ位置を入力しモータ204のシステム定数であるシステム定数同定値を算出し出力する。システム定数同定器207の構成は第1実施例と同じであるのでここではその説明を省略する。
102 トルク指令フーリエ変換器
103 システム定数演算器
201 速度指令発生器
202 速度制御器
203 トルク制御器
204 モータ
205 位置検出器
206 微分器
207 システム定数同定器
301 位置指令発生器
302 位置制御器
701 速度指令発生部
702 速度制御部
703 モデル速度制御部
704 同定部
705 調整部
Claims (5)
- トルク指令とモータ位置に基づいて、モータのシステム定数のうち慣性モーメント、粘性摩擦、クーロン摩擦のシステム定数同定値を算出して出力するシステム定数同定器を備え、指令発生器からの制御指令に基づいて前記モータを駆動して前記システム定数同定値を同定するシステム同定装置において、
前記システム定数同定器が、位置フーリエ係数とトルク指令フーリエ係数に基づいて前記システム定数同定値を算出して出力するシステム定数演算器を備えることを特徴とするシステム同定装置。 - 前記システム定数同定器が、前記モータ位置に基づいて前記位置フーリエ係数を算出して出力する位置フーリエ変換器と、
前記トルク指令に基づいて前記トルク指令フーリエ係数を算出して出力するトルク指令フーリエ変換器と、を備えることを特徴とする請求項1記載のシステム同定装置。 - 前記位置フーリエ変換器が、前記モータ位置の1次フーリエ変換により、前記モータ位置の1次フーリエ余弦項の係数a1と前記モータ位置の1次フーリエ正弦項の係数b1である前記位置フーリエ係数を算出して出力し、
前記トルク指令フーリエ変換器が、前記トルク指令の1次フーリエ変換により、前記トルク指令の1次フーリエ余弦項の係数c1と前記トルク指令の1次フーリエ正弦項の係数d1である前記トルク指令フーリエ係数を算出して出力することを特徴とする請求項2記載のシステム同定装置。 - 前記位置フーリエ変換器が、更に、前記モータ位置の2次フーリエ変換により、前記モータ位置の2次フーリエ余弦項の係数a2と前記モータ位置の2次フーリエ正弦項の係数b2である前記位置フーリエ係数を算出して出力し、
前記トルク指令フーリエ変換器が、更に、前記トルク指令の2次フーリエ変換により、前記トルク指令の2次フーリエ余弦項の係数c2と前記トルク指令の2次フーリエ正弦項の係数d2である前記トルク指令フーリエ係数を算出して出力することを特徴とする請求項3記載のシステム同定装置。 - モータへの給電を制御するモータ制御装置であって、請求項1乃至4のいずれか1つに記載のシステム同定装置を備えることを特徴とするモータ制御装置。
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