JP4919157B2 - モーション制御装置とシステム同定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、制御対象のイナーシャおよび粘性摩擦係数および一定外乱を精度良く推定するモーション制御装置とシステム同定方法に関する。
従来のモータのイナーシャを推定する装置は、トルク指令値とモデルのトルク指令値をある時間内積分し、それらの比にイナーシャノミナル値を乗じて推定を行っており、その際、特定の動作を用いて、粘性摩擦や、クーロン摩擦、重力などの一定外乱を除去し精度を上げるという方法を用いている。（例えば、特許文献１参照）。
図９において、３は電動機であり、４は電動機に結合された機械である。電動機３には検出器５が付加されている。７１は指令発生部であり、モータの動作速度指令ｖｒｅｆを出力する。７２は速度制御部であり、指令とモータ速度が一致するように比例積分制御を行い、トルク指令値Ｔｒｅｆを出力する。７５はトルク指令Ｔｒｅｆどおりにモータが動作するように電流値を出力する電流制御部である。７３は推定部であり、モータのモデルを有しており、指令とモデルの速度が一致するように比例積分制御を行い、モデルのトルク指令Ｔｒｅｆ’を出力する。７４は同定部であり、実際のトルク指令Ｔｒｅｆおよび、推定部７３でモデルに入力されるトルク指令Ｔｒｅｆ’を時間［ａ，ｂ］の区間で積分し、その比にイナーシャのノミナル値Ｊ’を乗じてイナーシャ推定値を求める。この方法では外乱が全く存在しない時には理論的にイナーシャ推定値は実際のイナーシャＪと一致する。
しかしながら、粘性摩擦やクーロン摩擦、重力などの一定外乱が存在する場合は、時間［ａ，ｂ］区間でのトルク指令値Ｔｒｅｆの積分値が粘性摩擦やクーロン摩擦の影響を含まないような制約条件が必要になる。また、重力などの一定外乱を除去するためにも特別な工夫が必要になる。
特許文献１では、これらを実現する方法として、図１０に示すような動作を制約条件として用いている。
図１０の（Ａ）〜（Ｆ）までは、横軸に時間、縦軸に速度をとったグラフであるが、どの場合も、以下に示す動作の制約条件を満たす動きになっている。
（粘性摩擦やクーロン摩擦を除去するための動作の制約条件） 区間［ａ，ｂ］における速度Ｖｆｂの積分値が零である。これは、例えば、往復動作のような動きである。
（一定外乱を除去するための動作の制約条件） ある速度指令により動作させた際に区間［ａ１，ｂ１］より求めたイナーシャＪ１と、正負を反転させた逆向きの指令により動作させた際に区間［ａ２，ｂ２］より求めたイナーシャＪ２を求め、Ｊ１とＪ２の平均値を求める。
このように、従来の制御定数同定装置では、上で説明した動作の制約条件を満たす動作をさせたうえでイナーシャＪを同定していた。
ＷＯ９６／３７０３９号公報（第５−８頁、図４および図５）
図９において、３は電動機であり、４は電動機に結合された機械である。電動機３には検出器５が付加されている。７１は指令発生部であり、モータの動作速度指令ｖｒｅｆを出力する。７２は速度制御部であり、指令とモータ速度が一致するように比例積分制御を行い、トルク指令値Ｔｒｅｆを出力する。７５はトルク指令Ｔｒｅｆどおりにモータが動作するように電流値を出力する電流制御部である。７３は推定部であり、モータのモデルを有しており、指令とモデルの速度が一致するように比例積分制御を行い、モデルのトルク指令Ｔｒｅｆ’を出力する。７４は同定部であり、実際のトルク指令Ｔｒｅｆおよび、推定部７３でモデルに入力されるトルク指令Ｔｒｅｆ’を時間［ａ，ｂ］の区間で積分し、その比にイナーシャのノミナル値Ｊ’を乗じてイナーシャ推定値を求める。この方法では外乱が全く存在しない時には理論的にイナーシャ推定値は実際のイナーシャＪと一致する。
しかしながら、粘性摩擦やクーロン摩擦、重力などの一定外乱が存在する場合は、時間［ａ，ｂ］区間でのトルク指令値Ｔｒｅｆの積分値が粘性摩擦やクーロン摩擦の影響を含まないような制約条件が必要になる。また、重力などの一定外乱を除去するためにも特別な工夫が必要になる。
特許文献１では、これらを実現する方法として、図１０に示すような動作を制約条件として用いている。
図１０の（Ａ）〜（Ｆ）までは、横軸に時間、縦軸に速度をとったグラフであるが、どの場合も、以下に示す動作の制約条件を満たす動きになっている。
（粘性摩擦やクーロン摩擦を除去するための動作の制約条件） 区間［ａ，ｂ］における速度Ｖｆｂの積分値が零である。これは、例えば、往復動作のような動きである。
（一定外乱を除去するための動作の制約条件） ある速度指令により動作させた際に区間［ａ１，ｂ１］より求めたイナーシャＪ１と、正負を反転させた逆向きの指令により動作させた際に区間［ａ２，ｂ２］より求めたイナーシャＪ２を求め、Ｊ１とＪ２の平均値を求める。
このように、従来の制御定数同定装置では、上で説明した動作の制約条件を満たす動作をさせたうえでイナーシャＪを同定していた。
従来のイナーシャ推定装置は、上に挙げた二つの制約条件があるために、例えば、１回の位置決め動作等では、粘性摩擦やクーロン摩擦、重力などの一定外乱の影響を除去できず、イナーシャを推定できないという問題があった。
また、制約条件を無視してイナーシャを同定すると、イナーシャ推定誤差が大きくなるという問題を抱えていた。
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、動作によらずに、粘性摩擦やクーロン摩擦、重力などの一定外乱の影響がある場合も、簡単な計算で精度良く制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを算出することができ、フィルタ処理を行うことでその後の計算で用いる時間微分演算によるノイズの影響を少なくでき、除算３回と時間微分演算５回のみの簡単な計算でイナーシャを同定することができ、減算１回と乗算１回のみの簡単な計算で計算量も少なく摩擦定数を同定でき、乗算２回と３変数の減算１回の簡単な計算で計算量も少なく一定外乱を同定でき、フィルタの分子の次数より分母の次数を３次以上とするためイナーシャの同定演算で行う３回の時間微分が可能となるモータ制御装置とシステム同定方法を提供することを目的とする。
また、本発明では、粘性摩擦やクーロン摩擦、重力などの一定外乱の影響がある場合も、簡単な計算で精度良く制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔを算出することができ、フィルタ処理を行うことでその後の計算で用いる時間微分演算によるノイズの影響を少なくでき、時間微分演算６回と乗算６回と減算３回と除算２回のみの簡単な計算でイナーシャと摩擦定数の両方を同定できるモータ制御装置とそのシステム同定方法を提供することを目的とする。
また、制約条件を無視してイナーシャを同定すると、イナーシャ推定誤差が大きくなるという問題を抱えていた。
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、動作によらずに、粘性摩擦やクーロン摩擦、重力などの一定外乱の影響がある場合も、簡単な計算で精度良く制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを算出することができ、フィルタ処理を行うことでその後の計算で用いる時間微分演算によるノイズの影響を少なくでき、除算３回と時間微分演算５回のみの簡単な計算でイナーシャを同定することができ、減算１回と乗算１回のみの簡単な計算で計算量も少なく摩擦定数を同定でき、乗算２回と３変数の減算１回の簡単な計算で計算量も少なく一定外乱を同定でき、フィルタの分子の次数より分母の次数を３次以上とするためイナーシャの同定演算で行う３回の時間微分が可能となるモータ制御装置とシステム同定方法を提供することを目的とする。
また、本発明では、粘性摩擦やクーロン摩擦、重力などの一定外乱の影響がある場合も、簡単な計算で精度良く制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔを算出することができ、フィルタ処理を行うことでその後の計算で用いる時間微分演算によるノイズの影響を少なくでき、時間微分演算６回と乗算６回と減算３回と除算２回のみの簡単な計算でイナーシャと摩擦定数の両方を同定できるモータ制御装置とそのシステム同定方法を提供することを目的とする。
本発明の代表的な構成は、指令発生器と、指令発生器により出力される指令と電動機に付加された検出器から得られる検出値をもとに制御を行い電動機を駆動するための電流値を出力する電流制御器と、制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを同定する同定器と、を備えたモーション制御装置が、速度検出値Ｖｆｂを時間微分して加速度検出値ａｆｂを算出する時間微分器と、加速度検出値ａｆｂをフィルタ処理してＦａｆｂを算出する第１のフィルタと、速度検出値Ｖｆｂをフィルタ処理してＦｖｆｂを算出する第２のフィルタと、トルク指令値Ｔｒｅｆをフィルタ処理してＦｔｒｅｆを算出する第３のフィルタと、ＦｔｒｅｆとＦｖｆｂとＦａｆｂをもとに時間微分および四則演算し、制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを算出するＪＤＣ推定器と、を有する同定器を備える。
本発明の他の代表的な構成は、指令発生器と、指令発生器により出力される指令と電動機に付加された検出器から得られる検出値をもとに電動機を駆動するための電流値を出力する制御器と、制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを同定する同定器を備えたモーション制御装置のシステム同定方法が、速度検出値Ｖｆｂを時間微分して加速度検出値ａｆｂを算出し、加速度検出値ａｆｂをフィルタ処理した信号Ｆａｆｂを算出し、速度検出値Ｖｆｂをフィルタ処理した信号Ｆｖｆｂを算出し、トルク指令値Ｔｒｅｆをフィルタ処理した信号Ｆｔｒｅｆを算出し、ＦｔｒｅｆとＦｖｆｂとＦａｆｂをもとに時間微分および四則演算し、制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを算出する、という手順で処理する。
本発明の他の代表的な構成は、指令発生器と、指令発生器により出力される指令と電動機に付加された検出器から得られる検出値をもとに電動機を駆動するための電流値を出力する制御器と、制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを同定する同定器を備えたモーション制御装置のシステム同定方法が、速度検出値Ｖｆｂを時間微分して加速度検出値ａｆｂを算出し、加速度検出値ａｆｂをフィルタ処理した信号Ｆａｆｂを算出し、速度検出値Ｖｆｂをフィルタ処理した信号Ｆｖｆｂを算出し、トルク指令値Ｔｒｅｆをフィルタ処理した信号Ｆｔｒｅｆを算出し、ＦｔｒｅｆとＦｖｆｂとＦａｆｂをもとに時間微分および四則演算し、制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを算出する、という手順で処理する。
本発明の代表的な構成または他の代表的な構成によると、トルク指令と粘性摩擦と一定外乱の関係を近似することなく変形（微分や除算を使用）した式を用いて、速度、加速度、トルク指令値をフィルタ処理した後の信号を用いて、それらを時間微分と四則演算するだけで同定計算を行うため、動作によらずに、粘性摩擦やクーロン摩擦、重力などの一定外乱の影響がある場合も、精度良く制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを精度良く同定することができる。また、フィルタ処理を行うことでその後の計算で用いる時間微分演算によるノイズの影響を少なくできる。
また、除算３回と時間微分演算５回のみでイナーシャを同定できるため、簡単な計算で計算量も少なく同定することができる。
また、減算１回と乗算１回のみで摩擦定数を同定できるため、簡単な計算で計算量も少なく同定することができる。
また、乗算２回と３変数の減算１回のみで一定外乱を同定できるため、簡単な計算で計算量も少なく同定することができる。
また、フィルタの分子の次数より分母の次数を３次以上とするため、イナーシャの同定演算で行う３回の時間微分が可能になるようにすることができる。
また、フィルタとして移動平均を用いることで、各変数の位相遅れの差を無くすことができるため、さらに精度良く同定することができるようにすることができる。
また、監視している状態量が設定値以下の場合は、同定計算を行わないため、微小な値で除算することによって精度が悪くなることを防ぐことができ、どのような場合も同定精度を保つことができる。
また、除算３回と時間微分演算５回のみでイナーシャを同定できるため、簡単な計算で計算量も少なく同定することができる。
また、減算１回と乗算１回のみで摩擦定数を同定できるため、簡単な計算で計算量も少なく同定することができる。
また、乗算２回と３変数の減算１回のみで一定外乱を同定できるため、簡単な計算で計算量も少なく同定することができる。
また、フィルタの分子の次数より分母の次数を３次以上とするため、イナーシャの同定演算で行う３回の時間微分が可能になるようにすることができる。
また、フィルタとして移動平均を用いることで、各変数の位相遅れの差を無くすことができるため、さらに精度良く同定することができるようにすることができる。
また、監視している状態量が設定値以下の場合は、同定計算を行わないため、微小な値で除算することによって精度が悪くなることを防ぐことができ、どのような場合も同定精度を保つことができる。
１ 指令発生器
２ 制御器
３ 電動機
４ 機械
５ 検出器
６ 同定器
７ 位置制御器
８ 速度制御器
９ 電流制御器
１０ 時間微分器
１１ 第１のフィルタ
１２ 第２のフィルタ
１３ 第３のフィルタ
１４ ＪＤＣ推定器
１５ イナーシャ同定器
１６ 粘性摩擦同定器
１７ 一定外乱同定器
１８ イナーシャ・粘性摩擦同定器
４１，４２，４３ 時間微分器
４４，４５ 除算器
４６，４７ 時間微分器
４８ 除算器
４９，４Ａ、４Ｂ 時間微分器
４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ，４Ｈ 乗算器
４Ｉ，４Ｊ，４Ｋ 減算器
４Ｌ，４Ｍ 除算器
５１ 乗算器
５２ 減算器
６１，６２ 乗算器
６３ 減算器
７１ 指令発生器
７２ 速度制御器
７３ 推定器
７４ 同定器
７５ 電流制御器
１００ モーション制御装置
２ 制御器
３ 電動機
４ 機械
５ 検出器
６ 同定器
７ 位置制御器
８ 速度制御器
９ 電流制御器
１０ 時間微分器
１１ 第１のフィルタ
１２ 第２のフィルタ
１３ 第３のフィルタ
１４ ＪＤＣ推定器
１５ イナーシャ同定器
１６ 粘性摩擦同定器
１７ 一定外乱同定器
１８ イナーシャ・粘性摩擦同定器
４１，４２，４３ 時間微分器
４４，４５ 除算器
４６，４７ 時間微分器
４８ 除算器
４９，４Ａ、４Ｂ 時間微分器
４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ，４Ｈ 乗算器
４Ｉ，４Ｊ，４Ｋ 減算器
４Ｌ，４Ｍ 除算器
５１ 乗算器
５２ 減算器
６１，６２ 乗算器
６３ 減算器
７１ 指令発生器
７２ 速度制御器
７３ 推定器
７４ 同定器
７５ 電流制御器
１００ モーション制御装置
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の方法を実施するモーション制御装置の構成を示すブロック図である。図において１は位置指令Ｘｒｅｆを発生する指令発生器となっている。また２は、制御器を表し、位置指令と位置検出値Ｘｆｂおよび速度検出値Ｖｆｂをもとに制御演算を行い電流Ｉを出力する。制御器２内部の演算はどのようなものでも良いが、本実施例では、位置指令Ｘｒｅｆと位置検出値Ｘｆｂをもとに速度指令Ｖｒｅｆを出力する位置制御器７と速度指令Ｖｒｅｆと速度検出値Ｖｆｂをもとにトルク指令値Ｔｒｅｆを出力する速度制御器８とトルク指令値通りに電流が流れるように制御を行う電流制御器９から構成されている。ここで、速度検出値は位置検出値を時間微分したものでも良く、デジタル制御時には、時間微分演算として、差分後制御周期で除算した近似微分を用いてもよい。３は電動機であり、４の機械は電動機３に結合されている。５は電動機３の位置および速度を検出する検出器を表す。６は同定器となっており、トルク指令Ｔｒｅｆおよび速度検出値Ｖｆｂをもとに制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを算出する。
図３は６の同定器内部の処理を示すブロック図である。図において、１０は時間微分器を表し、速度検出値Ｖｆｂを時間微分し、加速度検出値ａｆｂを計算する。ここで、デジタル制御時には時間微分演算として、今回と前回の信号の差分後に制御周期で除算する近似微分を用いてもよい。
１１、１２、１３はそれぞれ同一のフィルタを示す。ここで用いるフィルタは、分子の次数より分母の次数が３次以上のものが良く、例えばフィルタの伝達特性が式（１）の伝達関数Ｇｆｉｌで表されるようなものを用いればよい。
Ｇｆｉｌ＝ｒ３／（ｓ＋ｒ）３ （１）
ここで、ｓはラプラス演算子を表すものとする。
また、用いるフィルタはどのようなものでも良く、一次のローパスフィルタを３つ以上直列にして使用しても全く問題ない。
１１、１２、１３はそれぞれ同一のフィルタを示す。ここで用いるフィルタは、分子の次数より分母の次数が３次以上のものが良く、例えばフィルタの伝達特性が式（１）の伝達関数Ｇｆｉｌで表されるようなものを用いればよい。
Ｇｆｉｌ＝ｒ３／（ｓ＋ｒ）３ （１）
ここで、ｓはラプラス演算子を表すものとする。
また、用いるフィルタはどのようなものでも良く、一次のローパスフィルタを３つ以上直列にして使用しても全く問題ない。
１４はＪＤＣ推定器を表し、トルク指令Ｔｒｅｆ、速度検出値Ｖｆｂ、加速度検出値ａｆｂをフィルタ処理したＦｔｒｅｆ、Ｆｖｆｂ、Ｆａｆｂを入力し、制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを算出する。さらに１４の内部は、１５のイナーシャ同定器、１６の粘性摩擦同定器、１７の一定外乱同定器の３つから構成されている。
以下に、１５のイナーシャ同定器、１６の粘性摩擦同定器、１７の一定外乱同定器の内部の処理を詳しく説明する。
以下に、１５のイナーシャ同定器、１６の粘性摩擦同定器、１７の一定外乱同定器の内部の処理を詳しく説明する。
（I）イナーシャ同定器内部の処理
図４はイナーシャ同定器１５の処理を示すブロック図である。図において、４１，４２，４３，４６、４７は時間微分器を表し、４４，４５，４８は除算器を表す。イナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔは以下の手順で演算する。
まず、Ｆｔｒｅｆ、Ｆｖｆｂ、Ｆａｆｂをそれぞれ時間微分してＤｔｒｅｆ、Ｄｖｆｂ、Ｄａｆｂを算出し、次に、Ｄｔｒｅｆを前記Ｄｖｆｂで除算してＷ１を算出し、次に、Ｄａｆｂを前記Ｄｖｆｂで除算してＷ２を算出し、次に、Ｗ１を時間微分してＤＷ１を算出し、次に、Ｗ２を時間微分してＤＷ２を算出し、次に、ＤＷ１を前記ＤＷ２で除算した値をイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔとする。
この処理を数式で表すと式（２）から式（９）のようになる。
図４はイナーシャ同定器１５の処理を示すブロック図である。図において、４１，４２，４３，４６、４７は時間微分器を表し、４４，４５，４８は除算器を表す。イナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔは以下の手順で演算する。
まず、Ｆｔｒｅｆ、Ｆｖｆｂ、Ｆａｆｂをそれぞれ時間微分してＤｔｒｅｆ、Ｄｖｆｂ、Ｄａｆｂを算出し、次に、Ｄｔｒｅｆを前記Ｄｖｆｂで除算してＷ１を算出し、次に、Ｄａｆｂを前記Ｄｖｆｂで除算してＷ２を算出し、次に、Ｗ１を時間微分してＤＷ１を算出し、次に、Ｗ２を時間微分してＤＷ２を算出し、次に、ＤＷ１を前記ＤＷ２で除算した値をイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔとする。
この処理を数式で表すと式（２）から式（９）のようになる。
Ｄｔｒｅｆ＝ｄＦｔｒｅｆ／ｄｔ （２）
Ｄｖｆｂ＝ｄＦｖｆｂ／ｄｔ （３）
Ｄａｆｂ＝ｄＦａｆｂ／ｄｔ （４）
Ｗ１＝Ｄｔｒｅｆ／Ｄｖｆｂ （５）
Ｗ２＝Ｄａｆｂ／Ｄｖｆｂ （６）
ＤＷ１＝ｄＷ１／ｄｔ （７）
ＤＷ２＝ｄＷ２／ｄｔ （８）
Ｊ＿ｈａｔ＝ＤＷ１／ＤＷ２ （９）
ここで、デジタル制御時には時間微分演算として、今回と前回の信号の差分後に制御周期で除算する近似微分を用いてもよい。
Ｄｖｆｂ＝ｄＦｖｆｂ／ｄｔ （３）
Ｄａｆｂ＝ｄＦａｆｂ／ｄｔ （４）
Ｗ１＝Ｄｔｒｅｆ／Ｄｖｆｂ （５）
Ｗ２＝Ｄａｆｂ／Ｄｖｆｂ （６）
ＤＷ１＝ｄＷ１／ｄｔ （７）
ＤＷ２＝ｄＷ２／ｄｔ （８）
Ｊ＿ｈａｔ＝ＤＷ１／ＤＷ２ （９）
ここで、デジタル制御時には時間微分演算として、今回と前回の信号の差分後に制御周期で除算する近似微分を用いてもよい。
（II）粘性摩擦同定器内部の処理
図５は粘性摩擦同定器１６の処理を示すブロック図である。図において５１は乗算器を表し、５２は減算器を表す。粘性摩擦同定値Ｄ＿ｈａｔは以下の手順で演算する。
まず、Ｗ２と前記イナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔを乗算してＷ３を算出し、次に、Ｗ１から前記Ｗ３を減算したものを粘性摩擦係数の同定値Ｄ＿ｈａｔとする。この処理を数式で表すと式（１０）から式（１１）のようになる。
図５は粘性摩擦同定器１６の処理を示すブロック図である。図において５１は乗算器を表し、５２は減算器を表す。粘性摩擦同定値Ｄ＿ｈａｔは以下の手順で演算する。
まず、Ｗ２と前記イナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔを乗算してＷ３を算出し、次に、Ｗ１から前記Ｗ３を減算したものを粘性摩擦係数の同定値Ｄ＿ｈａｔとする。この処理を数式で表すと式（１０）から式（１１）のようになる。
Ｗ３＝ Ｗ２・Ｊ＿ｈａｔ （１０）
Ｄ＿ｈａｔ＝Ｗ１−Ｗ３ （１１）
Ｄ＿ｈａｔ＝Ｗ１−Ｗ３ （１１）
（III）一定外乱同定器内部の処理
図６は一定外乱同定器１７の処理を示すブロック図である。図において、６１、６２は乗算器を示し、６３は１変数から２変数を減算する減算器を示す。一定外乱同定値Ｄ＿ｈａｔは以下の手順で演算する。
まず、Ｆｖｆｂと前記粘性摩擦同定値Ｄ＿ｈａｔを乗算してＴＦを算出し、次に、Ｆａｆｂと前記イナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔを乗算してＴＡを算出し、次に、Ｆｔｒｅｆから前記ＴＦと前記ＴＡを減算したものを一定外乱の同定値Ｃ＿ｈａｔとする。
この処理を数式で表すと式（１２）から式（１４）のようになる。
図６は一定外乱同定器１７の処理を示すブロック図である。図において、６１、６２は乗算器を示し、６３は１変数から２変数を減算する減算器を示す。一定外乱同定値Ｄ＿ｈａｔは以下の手順で演算する。
まず、Ｆｖｆｂと前記粘性摩擦同定値Ｄ＿ｈａｔを乗算してＴＦを算出し、次に、Ｆａｆｂと前記イナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔを乗算してＴＡを算出し、次に、Ｆｔｒｅｆから前記ＴＦと前記ＴＡを減算したものを一定外乱の同定値Ｃ＿ｈａｔとする。
この処理を数式で表すと式（１２）から式（１４）のようになる。
ＴＦ＝Ｆｖｆｂ・Ｄ＿ｈａｔ （１２）
ＴＡ＝Ｆａｆｂ・Ｊ＿ｈａｔ （１３）
Ｃ＿ｈａｔ＝Ｆｔｒｅｆ−ＴＦ−ＴＡ （１４）
ＴＡ＝Ｆａｆｂ・Ｊ＿ｈａｔ （１３）
Ｃ＿ｈａｔ＝Ｆｔｒｅｆ−ＴＦ−ＴＡ （１４）
このように、以上の処理を同定器６の中で行うことで、制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを同定することができる。
また、以上の処理を常時演算するのではなく、速度Ｖｆｂあるいは加速度ａｆｂあるいはトルク指令値Ｔｒｅｆのうちの一つあるいはその組み合わせを監視しておき、それらの変数が予め設定した閾値以上の時のみ、上記処理を実施することにより、同定精度を上げることができる。
また、監視する変数は、Ｖｆｂ、ａｆｂ、Ｔｒｅｆをフィルタ処理した、Ｆｖｆｂ、Ｆａｆｂ、Ｆｔｒｅｆのうちの一つあるいはその組み合わせでもよい。
また、監視している変数が閾値よりも小さい時は演算を行わないだけでなく、演算を行っていた最後の値を、その同定値の値として保持しておくことにより、演算している時だけ各同定値が更新されるようにすることができる。
また、監視している変数が閾値よりも小さい時に制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔ全ての演算を行わないようにするのではなく、そのうちの一部だけ演算を行わないというようにしてもよい。
また、監視する変数は、Ｖｆｂ、ａｆｂ、Ｔｒｅｆをフィルタ処理した、Ｆｖｆｂ、Ｆａｆｂ、Ｆｔｒｅｆのうちの一つあるいはその組み合わせでもよい。
また、監視している変数が閾値よりも小さい時は演算を行わないだけでなく、演算を行っていた最後の値を、その同定値の値として保持しておくことにより、演算している時だけ各同定値が更新されるようにすることができる。
また、監視している変数が閾値よりも小さい時に制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔ全ての演算を行わないようにするのではなく、そのうちの一部だけ演算を行わないというようにしてもよい。
本願発明は、トルク指令の変わりに電流指令を用いても良く、その場合はトルク定数（推力定数）を用いて、トルクと電流の単位を変換すればよい。
また、ここでは、回転機を例にとって説明したが、並進運動をする機械の場合は、同様の計算で、イナーシャＪではなく質量Ｍを推定することができる。
また、ここでは、回転機を例にとって説明したが、並進運動をする機械の場合は、同様の計算で、イナーシャＪではなく質量Ｍを推定することができる。
また、本実施例１では、位置制御を行う構成を述べたが、図２に示すように、速度制御を行う場合でも全く同様の方法で、制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを同定することができる。この場合は、１の指令発生器は速度指令Ｖｒｅｆを発生し、２の制御器内部では、速度制御器と電流制御器の演算のみが行われることになる。
実施例１の方式の導出方法を示す。
粘性摩擦（摩擦係数Ｄ）と一定外乱ＣがイナーシャＪの機械に作用する場合、そこに与えられるトルク指令Ｔｒｅｆと、速度Ｖｆｂの関係は式（１５）のようになる。
Ｔｒｅｆ＝Ｊ・ａｆｂ＋Ｄ・Ｖｆｂ＋Ｃ （１５）
両辺フィルタ処理すると式（１６）が得られる。
Ｆｔｒｅｆ＝Ｊ・Ｆａｆｂ＋Ｄ・Ｆｖｆｂ＋Ｃ （１６）
両辺時間微分処理すると一定値Ｃが消去でき、式（１７）が得られる。
Ｄｔｒｅｆ＝Ｊ・Ｄａｆｂ＋Ｄ・Ｄｖｆｂ （１７）
両辺Ｄｖｆｂで除算すると式（１８）が得られる。
Ｄｔｒｅｆ／Ｄｖｆｂ＝Ｊ・Ｄａｆｂ／Ｄｖｆｂ＋Ｄ （１８）
Ｗ１（＝Ｄｔｒｅｆ／Ｄｖｆｂ）、Ｗ２（＝Ｄａｆｂ／Ｄｖｆｂ）を使って書きなおすと式（１９）が得られる。
Ｗ１＝Ｊ・Ｗ２＋Ｄ （１９）
両辺時間微分処理すると一定値Ｄが消去でき、式（２０）が得られる。
ＤＷ１＝Ｊ・ＤＷ２ （２０）
よってＪは式（２１）で計算できる。
Ｊ＝ＤＷ１／ＤＷ２ （２１）
式（１９）および式（２１）よりＤは式（２２）のように計算できる。
Ｄ＝Ｗ１−Ｊ・Ｗ２ （２２）
式（１６）よりＣは式（２３）のように計算できる。
Ｃ＝Ｆｔｒｅｆ−Ｊ・Ｆａｆｂ−Ｄ・Ｆｖｆｂ （２３）
以上のように、近似を一切使用せず、各値が同定できる式が導出できるのである。
粘性摩擦（摩擦係数Ｄ）と一定外乱ＣがイナーシャＪの機械に作用する場合、そこに与えられるトルク指令Ｔｒｅｆと、速度Ｖｆｂの関係は式（１５）のようになる。
Ｔｒｅｆ＝Ｊ・ａｆｂ＋Ｄ・Ｖｆｂ＋Ｃ （１５）
両辺フィルタ処理すると式（１６）が得られる。
Ｆｔｒｅｆ＝Ｊ・Ｆａｆｂ＋Ｄ・Ｆｖｆｂ＋Ｃ （１６）
両辺時間微分処理すると一定値Ｃが消去でき、式（１７）が得られる。
Ｄｔｒｅｆ＝Ｊ・Ｄａｆｂ＋Ｄ・Ｄｖｆｂ （１７）
両辺Ｄｖｆｂで除算すると式（１８）が得られる。
Ｄｔｒｅｆ／Ｄｖｆｂ＝Ｊ・Ｄａｆｂ／Ｄｖｆｂ＋Ｄ （１８）
Ｗ１（＝Ｄｔｒｅｆ／Ｄｖｆｂ）、Ｗ２（＝Ｄａｆｂ／Ｄｖｆｂ）を使って書きなおすと式（１９）が得られる。
Ｗ１＝Ｊ・Ｗ２＋Ｄ （１９）
両辺時間微分処理すると一定値Ｄが消去でき、式（２０）が得られる。
ＤＷ１＝Ｊ・ＤＷ２ （２０）
よってＪは式（２１）で計算できる。
Ｊ＝ＤＷ１／ＤＷ２ （２１）
式（１９）および式（２１）よりＤは式（２２）のように計算できる。
Ｄ＝Ｗ１−Ｊ・Ｗ２ （２２）
式（１６）よりＣは式（２３）のように計算できる。
Ｃ＝Ｆｔｒｅｆ−Ｊ・Ｆａｆｂ−Ｄ・Ｆｖｆｂ （２３）
以上のように、近似を一切使用せず、各値が同定できる式が導出できるのである。
次に本発明の第２の方法について説明する。
図１は、本発明の方法を実施するモーション制御装置の構成を示すブロック図であるが、この図については実施例１で説明したので説明を省略する。
図１は、本発明の方法を実施するモーション制御装置の構成を示すブロック図であるが、この図については実施例１で説明したので説明を省略する。
図７は同定器６内部の処理を示すブロック図であり、図３のものとは異なっているので、以下に説明する。図において、１０は時間微分器を表し、速度検出値Ｖｆｂを時間微分し、加速度検出値ａｆｂを計算する。ここで、デジタル制御時には時間微分演算として、今回と前回の信号の差分後に制御周期で除算する近似微分を用いてもよい。１１、１２、１３はそれぞれ第１のフィルタ、第２のフィルタ、第３のフィルタを示す。ここで用いるフィルタは、分子の次数より分母の次数が３次以上のものが良く、例えばフィルタの伝達特性が式（２４）の伝達関数Ｇｆｉｌで表されるようなものを用いればよい。
Ｇｆｉｌ＝ｒ３／（ｓ＋ｒ）３ （２４）
ここで、ｓはラプラス演算子を表すものとする。
また、用いるフィルタはどのようなものでも良く、一次のローパスフィルタを３つ以上直列にして使用しても全く問題ない。また、移動平均フィルタを３つ以上直列にして使用しても全く問題ない。この場合、フィルタ処理による位相の遅れがないため、さらに推定精度を上げることができる。
Ｇｆｉｌ＝ｒ３／（ｓ＋ｒ）３ （２４）
ここで、ｓはラプラス演算子を表すものとする。
また、用いるフィルタはどのようなものでも良く、一次のローパスフィルタを３つ以上直列にして使用しても全く問題ない。また、移動平均フィルタを３つ以上直列にして使用しても全く問題ない。この場合、フィルタ処理による位相の遅れがないため、さらに推定精度を上げることができる。
１４はＪＤＣ推定器を表し、トルク指令Ｔｒｅｆ、速度検出値Ｖｆｂ、加速度検出値ａｆｂをフィルタ処理したＦｔｒｅｆ、Ｆｖｆｂ、Ｆａｆｂを入力し、制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを算出する。さらに１４のＪＤＣ推定器の内部は、１８のイナーシャ・粘性摩擦同定器、１６の一定外乱同定器の２つから構成されている。
以下に、１８のイナーシャ・粘性摩擦同定器、１６の一定外乱同定器の内部の処理を詳しく説明する。
以下に、１８のイナーシャ・粘性摩擦同定器、１６の一定外乱同定器の内部の処理を詳しく説明する。
（IV）イナーシャ・粘性摩擦同定器内部の処理
図８はイナーシャ・粘性摩擦同定器１５の処理を示すブロック図である。図において、４１，４２，４３，４９，４Ａ，４Ｂは時間微分器を表し、４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ，４Ｈは乗算器を表す。４Ｉ，４Ｊ，４Ｋは減算器を表し、４Ｌ，４Ｍは除算器を表す。イナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔは以下の手順で演算する。
図８はイナーシャ・粘性摩擦同定器１５の処理を示すブロック図である。図において、４１，４２，４３，４９，４Ａ，４Ｂは時間微分器を表し、４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ，４Ｈは乗算器を表す。４Ｉ，４Ｊ，４Ｋは減算器を表し、４Ｌ，４Ｍは除算器を表す。イナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔは以下の手順で演算する。
まず、Ｆｔｒｅｆ、Ｆｖｆｂ、Ｆａｆｂをそれぞれ時間微分してＤｔｒｅｆ、Ｄｖｆｂ、Ｄａｆｂを算出し、次に、もう一度時間微分し，Ｄ２ｔｒｅｆ、Ｄ２ｖｆｂ、Ｄ２ａｆｂを算出する。ここで、デジタル制御時には時間微分演算として、今回と前回の信号の差分後に制御周期で除算する近似微分を用いてもよい。
そして、これらの変数を用いて式（２５）と（２６）の演算を行い、イナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔを推定する。
Ｊ＿ｈａｔ＝（Ｄ２ｔｒｅｆ・Ｄｖｆｂ−Ｄｔｒｅｆ・Ｄ２ｖｆｂ）／
（Ｄｖｆｂ・Ｄ２ａｆｂ−Ｄ２ｖｆｂ・Ｄａｆｂ） （２５）
Ｄ＿ｈａｔ＝（Ｄ２ａｆｂ・Ｄｔｒｅｆ−Ｄａｆｂ・Ｄ２ｔｒｅｆ）／
（Ｄｖｆｂ・Ｄ２ａｆｂ−Ｄ２ｖｆｂ・Ｄａｆｂ） （２６）
そして、これらの変数を用いて式（２５）と（２６）の演算を行い、イナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔを推定する。
Ｊ＿ｈａｔ＝（Ｄ２ｔｒｅｆ・Ｄｖｆｂ−Ｄｔｒｅｆ・Ｄ２ｖｆｂ）／
（Ｄｖｆｂ・Ｄ２ａｆｂ−Ｄ２ｖｆｂ・Ｄａｆｂ） （２５）
Ｄ＿ｈａｔ＝（Ｄ２ａｆｂ・Ｄｔｒｅｆ−Ｄａｆｂ・Ｄ２ｔｒｅｆ）／
（Ｄｖｆｂ・Ｄ２ａｆｂ−Ｄ２ｖｆｂ・Ｄａｆｂ） （２６）
図６は一定外乱同定器１７の処理を示すブロック図である。一定外乱同定器内部の処理については、実施例１で説明したので説明を省略する。
また、以上の処理を常時演算するのではなく、速度Ｖｆｂあるいは加速度ａｆｂあるいはトルク指令値Ｔｒｅｆのうちの一つあるいはその組み合わせを監視しておき、それらの変数が予め設定した閾値以上の時のみ、上記処理を実施することにより、同定精度を上げることができる。
また、監視する変数は、速度Ｖｆｂ、加速度ａｆｂ、トルク指令Ｔｒｅｆあるいはそれらの信号をフィルタ処理したＦｖｆｂ、Ｆａｆｂ、Ｆｔｒｅｆ、あるいは、それらの信号を時間微分したＤｔｒｅｆ、Ｄｖｆｂ、Ｄａｆｂ、Ｄ２ｔｒｅｆ、Ｄ２ｖｆｂ、Ｄ２ａｆｂのいずれか一つか、その組み合わせでもよい。
また、監視している変数が閾値よりも小さい時は演算を行わないだけでなく、演算を行っていた最後の値を、その同定値の値として保持しておくことにより、演算している時だけ各同定値が更新されるようにしてもよい。
また、監視している変数が閾値よりも小さい時に制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔ全ての演算を行わないようにするのではなく、そのうちの一部だけ演算を行わないというようにしてもよい。
また、監視する変数は、速度Ｖｆｂ、加速度ａｆｂ、トルク指令Ｔｒｅｆあるいはそれらの信号をフィルタ処理したＦｖｆｂ、Ｆａｆｂ、Ｆｔｒｅｆ、あるいは、それらの信号を時間微分したＤｔｒｅｆ、Ｄｖｆｂ、Ｄａｆｂ、Ｄ２ｔｒｅｆ、Ｄ２ｖｆｂ、Ｄ２ａｆｂのいずれか一つか、その組み合わせでもよい。
また、監視している変数が閾値よりも小さい時は演算を行わないだけでなく、演算を行っていた最後の値を、その同定値の値として保持しておくことにより、演算している時だけ各同定値が更新されるようにしてもよい。
また、監視している変数が閾値よりも小さい時に制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔ全ての演算を行わないようにするのではなく、そのうちの一部だけ演算を行わないというようにしてもよい。
本発明は、トルク指令の変わりに電流指令を用いても良く、その場合はトルク定数（推力定数）を用いて、トルクと電流の単位を変換すればよい。
また、ここでは、回転機を例にとって説明したが、並進運動をする機械の場合は、同様の計算で、イナーシャＪではなく質量Ｍを推定することができる。
また、ここでは、回転機を例にとって説明したが、並進運動をする機械の場合は、同様の計算で、イナーシャＪではなく質量Ｍを推定することができる。
また、本実施例２では、位置制御を行う構成を述べたが、図２に示すように、速度制御を行う場合でも全く同様の方法で、制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを同定することができる。この場合は、１の指令発生器は速度指令Ｖｒｅｆを発生し、２の制御器内部では、速度制御器と電流制御器の演算のみが行われることになる。
実施例２の方式の導出方法を示す。
粘性摩擦（摩擦係数Ｄ）と一定外乱ＣがイナーシャＪの機械に作用する場合、そこに与えられるトルク指令Ｔｒｅｆと、速度Ｖｆｂの関係は式（２７）のようになる。
Ｔｒｅｆ＝Ｊ・ａｆｂ＋Ｄ・Ｖｆｂ＋Ｃ （２７）
両辺フィルタ処理すると式（２８）が得られる。
Ｆｔｒｅｆ＝Ｊ・Ｆａｆｂ＋Ｄ・Ｆｖｆｂ＋Ｃ （２８）
両辺時間微分処理すると一定値Ｃが消去でき、式（２９）が得られる。
Ｄｔｒｅｆ＝Ｊ・Ｄａｆｂ＋Ｄ・Ｄｖｆｂ （２９）
さらに両辺時間微分処理すると式（３０）が得られる。
Ｄ２ｔｒｅｆ＝Ｊ・Ｄ２ａｆｂ＋Ｄ・Ｄ２ｖｆｂ （３０）
ここで、式（２９）と式（３０）を連立方程式とみなしＪとＤの推定値を計算すると式（３１）と式（３２）が得られる。
Ｊ＝（Ｄ２ｔｒｅｆ・Ｄｖｆｂ−Ｄｔｒｅｆ・Ｄ２ｖｆｂ）／
（Ｄｖｆｂ・Ｄ２ａｆｂ−Ｄ２ｖｆｂ・Ｄａｆｂ） （３１）
Ｄ＝（Ｄ２ａｆｂ・Ｄｔｒｅｆ−Ｄａｆｂ・Ｄ２ｔｒｅｆ）／
（Ｄｖｆｂ・Ｄ２ａｆｂ−Ｄ２ｖｆｂ・Ｄａｆｂ） （３２）
式（２７）よりＣは式（３３）のように計算できる。
Ｃ＝Ｆｔｒｅｆ−Ｊ・Ｆａｆｂ−Ｄ・Ｆｖｆｂ （３３）
以上のように、近似を一切使用せず、各値が同定できる式が導出できるのである。
粘性摩擦（摩擦係数Ｄ）と一定外乱ＣがイナーシャＪの機械に作用する場合、そこに与えられるトルク指令Ｔｒｅｆと、速度Ｖｆｂの関係は式（２７）のようになる。
Ｔｒｅｆ＝Ｊ・ａｆｂ＋Ｄ・Ｖｆｂ＋Ｃ （２７）
両辺フィルタ処理すると式（２８）が得られる。
Ｆｔｒｅｆ＝Ｊ・Ｆａｆｂ＋Ｄ・Ｆｖｆｂ＋Ｃ （２８）
両辺時間微分処理すると一定値Ｃが消去でき、式（２９）が得られる。
Ｄｔｒｅｆ＝Ｊ・Ｄａｆｂ＋Ｄ・Ｄｖｆｂ （２９）
さらに両辺時間微分処理すると式（３０）が得られる。
Ｄ２ｔｒｅｆ＝Ｊ・Ｄ２ａｆｂ＋Ｄ・Ｄ２ｖｆｂ （３０）
ここで、式（２９）と式（３０）を連立方程式とみなしＪとＤの推定値を計算すると式（３１）と式（３２）が得られる。
Ｊ＝（Ｄ２ｔｒｅｆ・Ｄｖｆｂ−Ｄｔｒｅｆ・Ｄ２ｖｆｂ）／
（Ｄｖｆｂ・Ｄ２ａｆｂ−Ｄ２ｖｆｂ・Ｄａｆｂ） （３１）
Ｄ＝（Ｄ２ａｆｂ・Ｄｔｒｅｆ−Ｄａｆｂ・Ｄ２ｔｒｅｆ）／
（Ｄｖｆｂ・Ｄ２ａｆｂ−Ｄ２ｖｆｂ・Ｄａｆｂ） （３２）
式（２７）よりＣは式（３３）のように計算できる。
Ｃ＝Ｆｔｒｅｆ−Ｊ・Ｆａｆｂ−Ｄ・Ｆｖｆｂ （３３）
以上のように、近似を一切使用せず、各値が同定できる式が導出できるのである。
フィルタ処理した変数を用いて、後は、時間微分処理と四則演算のみで、精度良く制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを同定することができて、産業用ロボットや工作機のシステム同定という用途にも適用できる。
Claims (9)
- 指令発生器と、前記指令発生器により出力される指令と電動機に付加された検出器から得られる検出値をもとに電動機を駆動するための電流値を出力する制御器と、制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを同定する同定器を備えたモーション制御装置のシステム同定方法において、
速度検出値Ｖｆｂを時間微分して加速度検出値ａｆｂを算出し、
前記加速度検出値ａｆｂをフィルタ処理した信号Ｆａｆｂを算出し、
前記速度検出値Ｖｆｂをフィルタ処理した信号Ｆｖｆｂを算出し、
前記トルク指令値Ｔｒｅｆをフィルタ処理した信号Ｆｔｒｅｆを算出し、
前記ＦｔｒｅｆとＦｖｆｂとＦａｆｂをもとに時間微分および四則演算し、
前記制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを算出する、
という手順で処理することを特徴とするモーション制御装置のシステム同定方法。 - 前記イナーシャの同定値Ｊ＿ｈａｔを算出する処理では、
前記Ｆｔｒｅｆ、Ｆｖｆｂ、Ｆａｆｂをそれぞれ時間微分してＤｔｒｅｆ、Ｄｖｆｂ、Ｄａｆｂを算出し、
前記Ｄｔｒｅｆを前記Ｄｖｆｂで除算してＷ１を算出し、
前記Ｄａｆｂを前記Ｄｖｆｂで除算してＷ２を算出し、
前記Ｗ１を時間微分してＤＷ１を算出し、
前記Ｗ２を時間微分してＤＷ２を算出し、
前記ＤＷ１を前記ＤＷ２で除算した値をイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔとすること特徴とする請求項１記載のモーション制御装置のシステム同定方法。 - 前記粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔを算出する処理では、
前記イナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔを算出した後に前記Ｗ２と前記イナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔを乗算してＷ３を算出し、
前記Ｗ１から前記Ｗ３を減算したものを粘性摩擦係数の同定値Ｄ＿ｈａｔとすることを特徴とする請求項２記載のモーション制御装置のシステム同定方法。 - 前記一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを算出する処理では、
前記イナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔと前記粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔを算出した後に、前記Ｆｖｆｂと前記粘性摩擦同定値Ｄ＿ｈａｔを乗算してＴＦを算出し、
前記Ｆａｆｂと前記イナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔを乗算してＴＡを算出し、
前記Ｆｔｒｅｆから前記ＴＦと前記ＴＡを減算したものを一定外乱の同定値Ｃ＿ｈａｔとすることを特徴とする請求項１記載のモーション制御装置のシステム同定方法。 - 前記フィルタ処理で用いるフィルタは、分子の次数に比べて分母の次数が少なくとも３次以上大きいフィルタ、もしくは一次のローパスフィルタまたは移動平均フィルタを３つ以上直列にしたフィルタであることを特徴とする請求項１記載のモーション制御装置のシステム同定方法。
- 内部の状態量を監視しておき、前記状態量が設定値以上になった時にのみ、前記制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを算出する処理を行い、前記状態量が設定値以上でない場合には、前記Ｊ＿ｈａｔ、Ｄ＿ｈａｔ、Ｃ＿ｈａｔの同定値として、それぞれ前回の値を保持しておくことを特徴とする請求項１記載のモーション制御装置のシステム同定方法。
- 前記状態量は、前記速度検出値Ｖｆｂ、前記加速度検出値ａｆｂ、前記トルク指令値Ｔｒｅｆあるいはそれらの信号をフィルタ処理した前記Ｆｖｆｂ、Ｆａｆｂ、Ｆｔｒｅｆ、あるいは前記Ｆｖｆｂを時間微分したＤｖｆｂ、前記Ｆａｆｂを時間微分したＤａｆｂを前記Ｄｖｆｂで除算したＷ２を時間微分したＤＷ２、のいずれか一つ、あるいは、それらの組み合わせであることを特徴とする請求項６記載のモーション制御装置のシステム同定方法。
- 指令発生器と、前記指令発生器により出力される指令と電動機に付加された検出器から得られる検出値をもとに制御を行い電動機を駆動するための電流値を出力する電流制御器と、制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを同定する同定器と、を備えたモーション制御装置において、
前記同定器は、
速度検出値Ｖｆｂを時間微分して加速度検出値ａｆｂを算出する時間微分器と、
前記加速度検出値ａｆｂをフィルタ処理してＦａｆｂを算出する第１のフィルタと、
前記速度検出値Ｖｆｂをフィルタ処理してＦｖｆｂを算出する第２のフィルタと、
前記トルク指令値Ｔｒｅｆをフィルタ処理してＦｔｒｅｆを算出する第３のフィルタと、
前記ＦｔｒｅｆとＦｖｆｂとＦａｆｂをもとに時間微分および四則演算し、前記制御対象のイナーシャ同定値Ｊ＿ｈａｔおよび粘性摩擦係数同定値Ｄ＿ｈａｔおよび一定外乱同定値Ｃ＿ｈａｔを算出するＪＤＣ推定器と、
を備えることを特徴とするモーション制御装置。 - 前記第１乃至３のフィルタは、分子の次数に比べて分母の次数が少なくとも３次以上大きいフィルタ、もしくは一次のローパスフィルタまたは移動平均フィルタを３つ以上直列にしたフィルタであることを特徴とする請求項８記載のモーション制御装置。
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