JP5146467B2 - モータ制御特性評価装置およびモータ制御特性の提示方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータを含む制御対象と、この制御対象を制御する制御器とを含むモータ制御系の制御特性に関する情報などをユーザに提示してモータの制御特性の評価に利用されるモータ制御特性評価装置およびモータ制御特性の提示方法に関する。

このような技術分野において、特許文献１に記載のような技術が知られている。この特許文献１に記載の発明は、定周期で収集した、エンコーダからの入力信号、サーボモータへの制御信号、上位制御装置からの制御信号、サーボモータへの制御信号を生成する過程におけるサーボアンプの内部信号などを管理するメンテナンス装置を備える。このメンテナンス装置は、サーボアンプの異常監視を行うとともに、サーボアンプに動作パラメータを出力し、サーボアンプの動作を制御して、サーボアンプで所定の信号を収集させる。メンテナンス装置は、その収集した収集情報をもとに、例えば収集情報の変化状況を折れ線グラフで表示する。そして、メンテナンス装置は、受信した収集情報があらかじめ設定された停止条件を満足したときに、サーボアンプの情報の収集を停止するようにしている。

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、収集するデータをあらかじめ設定しておかなければならず、抽出すべきデータを変更する場合には必要となるデータの選択自体を変更しなければならない、という課題があった。特に、モータの制御において、モータ制御系の制御特性を定量的に評価するために種々の評価指標が提案されている。このような評価指標に基づく評価値を算出しようとする場合、評価指標ごとに異なった算出方法が必要となり、さらに算出方法に応じたデータを選択して測定するなどの必要があった。このため、評価指標を変更する場合には、その評価値の算出に必要となるデータの選択のために、オペレータに知識と熟練が要求されていた。

特開２００１−７５６３７号公報

本発明のモータ制御特性評価装置は、モータ制御系の制御特性を提示する機能を備えたモータ制御特性評価装置であって、モータ制御系における各処理の入出力データを定周期的に測定し、測定した入出力データを取り込む入出力データ測定部と、入出力データ測定部が定周期的に取り込んだ入出力データを、入出力データ区分ごとに区分したデータ群として蓄積する入出力データ蓄積部と、制御特性における複数の評価指標からいずれかの評価指標が選択され、選択された評価指標を示す選択情報を出力する評価指標選択部と、ある評価指標とその評価指標に関連する入出力データ区分とを対応づけた情報を、評価指標ごとにテーブル形式で格納した対応テーブルと、対応テーブルを参照して、選択情報に対応する入出力データ区分を判定し、この判定結果に基づいて、入出力データ蓄積部に蓄積されたデータ群からのデータ抽出を制御する抽出制御部と、前記抽出制御部の制御に応じて、前記入出力データ蓄積部に蓄積されたデータ群から判定した入出力データ区分のデータを抽出データとして抽出する関連データ抽出部と、抽出された抽出データに基づいて評価指標の評価値を算出する評価値算出部と、算出された評価値をディスプレイに表示する表示制御部とを備える。

また、本発明のモータ制御特性の提示方法は、モータ制御系の制御特性を提示する方法であって、モータ制御系における各処理の入出力データを定周期的に測定し、測定した入出力データを取り込む測定ステップと、測定ステップで定周期的に取り込んだ入出力データを、入出力データ区分ごとに区分したデータ群として入出力データ蓄積部に蓄積する入出力データ蓄積ステップと、制御特性における複数の評価指標からいずれかの評価指標が選択される選択ステップと、ある評価指標とその評価指標に関連する入出力データ区分とを対応づけた情報を、評価指標ごとにテーブル形式で格納した対応テーブルを参照して、選択ステップで選択した評価指標に対応する入出力データ区分を判定し、この判定結果に基づいて、入出力データ蓄積部に蓄積されたデータ群からのデータ抽出を制御する抽出制御ステップと、抽出制御ステップの制御に応じて、入出力データ蓄積部に蓄積されたデータ群から判定した入出力データ区分のデータを抽出データとして抽出する抽出ステップと、抽出された抽出データに基づいて評価指標の評価値を算出する算出ステップと、算出された評価値を表示する表示ステップとを有する。

このような構成により、本発明のモータ制御特性評価装置およびモータ制御特性の提示方法は、選択された評価指標の評価値の算出に必要なデータを自動的に抽出するため、評価指標に応じてユーザが入出力データを選択する必要はなく、容易に評価指標の評価値を提示することができる。

本発明の実施の形態１に係るモータ制御特性評価装置を含めたサーボモータシステムの構成図 同モータ制御特性評価装置の構成を示す図 同モータ制御特性評価装置の他の構成例を示した構成図 同モータ制御特性評価装置の処理フロー図 複数の評価指標が表示された評価指標選択画像の一例を示す図 位置制御で、かつ評価指標として整定時間を選択した場合の表示画像の一例を示す図 図６の画像から切り出された領域の波形がグラフ表示された画像を示す図 評価指標としてオーバーシュートを選択した場合の表示画像の一例を示す図 図８の画像から切り出された領域の波形がグラフ表示された画像を示す図 評価指標として速度変動を選択した場合の表示画像の一例を示す図 図１０の画像から切り出された領域の波形がグラフ表示された画像を示す図 評価指標としてトルク変動を選択した場合の表示画像の一例を示す図 図１２の画像から切り出された領域の波形がグラフ表示された画像を示す図 本発明の実施の形態２に係るモータ制御特性評価装置の処理フロー図 蓄積ステップを設けたモータ制御特性評価装置およびサーボモータ制御装置の処理フロー図 ループ処理を行うとともに、解析ステップと解析表示ステップと解析値蓄積ステップとを設けたモータ制御特性評価装置およびサーボモータ制御装置の処理フロー図 ループ処理を行うとともに、解析ステップと解析表示ステップと解析値蓄積ステップとを設けたモータ制御特性評価装置およびサーボモータ制御装置の他の処理フロー図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るモータ制御特性評価装置を含めたサーボモータシステムの構成図である。

図１に示すサーボモータシステムにおいて、本実施の形態に適用されるサーボモータ制御装置５１は、ＲＯＭ５３と、ＲＡＭ５４と、ＣＰＵ５２とを備え、モータ６１の回転を制御する。ＲＯＭ５３は、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたメモリである。ＲＡＭ５４は、制御時にデータなどが一時的に蓄積されるメモリである。ＣＰＵ５２は、論理演算を実行するプロセッサである。

モータ６１は、ベース７２上に回動可能に固定されたボールネジ７３を介してテーブル７４が移動するように、負荷機械７１を駆動する。モータ６１には、回転位置や速度などを検出し、検出データとしてサーボモータ制御装置５１に通知する回転検出器８１が取り付けられている。このモータ６１および回転検出器８１がサーボモータ制御装置５１と電気的に接続されることにより、モータ６１の回転が制御される。また、サーボモータ制御装置５１は、外部の入力部４１と接続されており、外部からの入力信号により目標値が設定される。サーボモータ制御装置５１は、この目標値に合わせてモータ６１の回転を制御する。例えば、目標値としてテーブル７４の位置に対応した値が入力部４１から入力される。すると、サーボモータ制御装置５１は、回転検出器８１からの検出データを参照しながら、テーブル７４がその位置となるようにモータ６１の回転を制御する。

モータ制御特性評価装置２２は、サーボモータ制御装置５１に対して、ＲＳ−４８５ケーブル、ＲＳ−２３２Ｃケーブル、ＵＳＢケーブルなどの通信ケーブル５５を介して接続されている。また、モータ制御特性評価装置２２は、入力部４１を介してユーザからの指示情報を受け取るとともに、算出したモータ制御特性の結果などをディスプレイ２１に表示させる。

図２は本発明の実施の形態１に係るモータ制御特性評価装置２２の構成を示す図である。本モータ制御特性評価装置２２は、以下で説明するように、モータ制御系の制御特性であるモータ制御特性を提示する機能を備えている。また、図２では、サーボモータ制御装置５１を含めたモータ制御系１０１に接続されるモータ制御特性評価装置２２の構成を示している。

図２において、入出力データ測定部１２３は、モータ制御系１０１における各処理の入出力データを測定データ群として定周期的に測定し、測定した入出力データを取り込む。入出力データは、例えば、入力部４１から目標値として入力される速度指令データや位置指令データ、回転検出器８１から入力される速度検出データや位置検出データ、およびサーボモータ制御装置５１内部で演算される演算データなどが含まれる。さらに、入出力データとして、例えば、負荷機械７１に取り付けられたセンサなどからのデータをも含むような構成であってもよい。入出力データ測定部１２３は、取り込んだこれらのデータを入出力データ蓄積部１４１に蓄積する。

一方、表示制御部１２４は、入力部４１から指示情報を受け取るとともに、例えば、指示情報に応じた画像をディスプレイ２１に表示するようディスプレイ２１を制御する。すなわち、例えば、ユーザが入力部４１を介して、あるモータ制御特性（以下、適宜、単に制御特性と呼ぶ）を表示するよう指示すると、表示制御部１２４の制御によって、指示された制御特性に関する画像が表示される。このような表示のための画像データは、表示データ生成部１４３によって生成される。また、特に、表示制御部１２４は、制御特性の評価指標の評価値などを表示するよう指示された場合、どのような評価指標が指示されたかを示す指示情報を、抽出制御部１２５、波形データ生成部１２７および評価値算出部１４０に通知する。

具体的には、表示制御部１２４は、まず、ユーザが複数の評価指標からいずれかの評価指標を選択するための評価指標選択画像をディスプレイ２１に表示する。そして、ユーザが所望の評価指標を選択すると、表示制御部１２４は、ユーザが選択した評価指標を示す選択情報を上述の指示情報として通知する。このように、表示制御部１２４は、制御特性における複数の評価指標からいずれかの評価指標が選択され、選択された評価指標を示す選択情報を出力する評価指標選択部としての機能を有している。以下、表示制御部１２４が、選択した評価指標を示す選択情報を通知する例を挙げて説明する。また、本実施の形態では、評価指標として、モータ制御における制御特性の評価に使用される整定時間、立ち上り時間やトルク変動率などの例を挙げて説明する。

抽出制御部１２５は、表示制御部１２４から通知された選択情報に基づき関連データ抽出部１２６を制御する。抽出制御部１２５は、まず、受け取った選択情報に基づき対応テーブル１４２を参照する。対応テーブル１４２には、あらかじめ、各評価指標と、評価指標ごとに対応づけた入出力データ区分とがテーブル形式で格納されている。すなわち、ある評価指標に対しては、その評価指標に関連した入出力データ区分を示す情報が格納されている。例えば、評価指標の１つである整定時間に対しては、入出力データ区分として位置指令および位置出力、立ち上り時間に対しては位置出力、トルク変動率に対してはトルク出力というような情報の一覧が対応テーブル１４２に記憶されている。抽出制御部１２５は、選択情報として例えば整定時間が通知されると、対応テーブル１４２を参照して、整定時間に対応した位置指令および位置出力という入出力データ区分であると判定する。抽出制御部１２５は、この判定結果を関連データ抽出部１２６に通知する。これとともに、抽出制御部１２５は、関連データ抽出部１２６がこの判定結果に基づいて必要な入出力データを抽出するように、関連データ抽出部１２６を制御する。

関連データ抽出部１２６は、選択情報に基づき、モータ制御系１０１のデータ群である入出力データから、選択された評価指標に関連付けられたデータを抽出データとして抽出する。すなわち、関連データ抽出部１２６は、抽出制御部１２５の制御に応答して、入出力データ測定部１２３が取り込んだ入出力データの中から、抽出制御部１２５から通知された入出力データ区分のデータを抽出し、抽出データとして取り込む。具体的には、関連データ抽出部１２６は、入出力データ測定部１２３を介して入出力データ蓄積部１４１から入出力データ区分のデータを抽出データとして取り込む。例えば、整定時間が選択された場合、関連データ抽出部１２６は、整定時間に関連する時系列の位置指令データおよび時系列の位置出力データを抽出データとして取り込む。関連データ抽出部１２６は、取り込んだ抽出データを波形データ生成部１２７および評価値算出部１４０に供給する。

波形データ生成部１２７は、時系列の抽出データを利用して波形データを生成する。波形データとして、例えば、時間の経過とともに変化する速度や位置を波形画像として表示するためのデータなどが含まれる。波形データ生成部１２７により生成された波形データは、表示データ生成部１４３に供給される。

評価値算出部１４０は、抽出データに基づいて、評価指標の評価値を算出する。すなわち、評価値算出部１４０には、表示制御部１２４から選択情報が通知されるとともに、関連データ抽出部１２６から抽出データが供給される。評価値算出部１４０は、供給された抽出データを利用して、表示制御部１２４からの選択情報に対応した評価指標の評価値を算出する。評価値算出部１４０により算出された評価値は、表示データ生成部１４３に通知される。

表示データ生成部１４３は、自己生成した表示用の座標データなどとともに、波形データ生成部１２７から供給された波形データや、評価値算出部１４０から通知された評価値を用いて、ディスプレイ２１に表示するための表示データを生成する。また、表示データ生成部１４３は、複数の評価指標からいずれかの評価指標を選択するための評価指標選択画像用の表示データなども生成する。生成された表示データは表示制御部１２４に供給され、表示制御部１２４は、表示データに基づく画像をディスプレイ２１に表示させる。表示制御部１２４は、表示データ生成部１４３から、算出された評価値が通知されると、その評価値を数値としてディスプレイ２１に表示させる。

以上説明したモータ制御特性評価装置２２の構成により、ある評価指標が選択されると、その評価指標に関連する入出力データが抽出され、この抽出データを用いて、選択された評価指標の評価値が算出され、ディスプレイ２１に表示される。このように、本実施の形態では、評価指標の評価値を算出するために必要となる入出力データが、関連データ抽出部１２６により自動的に抽出されることになる。したがって、評価指標に応じてユーザが入出力データを選択する必要はなく、容易に評価指標の評価値を提示することができる。

さらに、抽出データに基づき波形データ生成部１２７で生成した波形画像を画像表示するとともに、評価値を数値表示することにより、モータ制御系１０１の制御特性が波形とともに数値データとしてユーザに提示される。このため、視覚的に分かりやすくなり、制御特性の評価における利便性の向上を図ることができる。

なお、以上の説明ではモータ制御特性評価装置２２が各機能ブロックにより構成された一例を挙げて説明したが、例えば、各ブロックにおける処理を手順に従ったステップの実行により実現されるような構成であってもよい。具体的には、各ブロックの処理に対応したステップを順次実行するようなプログラムをメモリなどに記憶させる。そして、例えば、マイクロプロセッサのようなＣＰＵが、メモリに記憶されたプログラムを順次読み取り、読み取ったプログラムに従って処理を実行する。このようなプロセッサを利用した構成であってもよい。

図３は、本実施の形態に係るモータ制御特性評価装置２２の他の構成例を示した構成図である。図３では、上述のようにプログラムに従って処理を実行するモータ制御特性評価装置２２の構成例を示している。以下、図３に示すように構成されたモータ制御特性評価装置２２に基づき、本実施の形態のモータ制御特性評価装置およびモータ制御特性の提示方法について説明する。

図３に示すモータ制御特性評価装置２２は、ＲＯＭ２２１と、ＲＡＭ２２２と、ＣＰＵ２２０とを備える。ＲＯＭ２２１は、装置の処理に必要な動作プログラムが格納されたメモリである。ＲＡＭ２２２は、動作時にデータなどが一時的に蓄積されるメモリである。ＣＰＵ２２０は、論理演算を実行するプロセッサである。また、ＲＯＭ２２１には、入出力データ測定部２２３、表示制御部２２４、表示データ生成部２４３、抽出制御部２２５、関連データ抽出部２２６、波形データ生成部２２７、評価値算出部２４０、領域切出部２２８、グラフ表示部２２９、ポイント選択部２３０、ポイント座標読取部２３１およびマーク表示部２３２としての機能を動作させるためのプログラムが格納されている。図３と図２との比較において、入出力データ測定部２２３は入出力データ測定部１２３、表示制御部２２４は表示制御部１２４、表示データ生成部２４３は表示データ生成部１４３、抽出制御部２２５は抽出制御部１２５、関連データ抽出部２２６は関連データ抽出部１２６、波形データ生成部２２７は波形データ生成部１２７、評価値算出部２４０は評価値算出部１４０に対応している。

入出力データ測定部２２３は、制御対象を制御する制御器やモータ６１を含むモータ制御系１０１の入出力データを測定する機能を有する。表示制御部２２４は、例えば、モータ制御系１０１の制御特性を評価する１つ以上の評価指標の評価値をディスプレイ２１に表示する機能を有する。また、表示制御部２２４は、入力部４１から指示情報を受け取る機能も有している。表示データ生成部２４３は、ディスプレイ２１に表示するための表示データを生成する機能を有する。抽出制御部２２５は、表示制御部２２４から通知された選択情報に基づき関連データ抽出部２２６を制御する機能を有する。関連データ抽出部２２６は、抽出制御部２２５の制御によって、選択された評価指標の評価値の算出に必要となるデータを、入出力データ測定部２２３により測定された入出力データの中から抽出する機能を有する。また、波形データ生成部２２７は、関連データ抽出部２２６により抽出されたデータから波形データを生成する機能を有する。

さらに、領域切出部２２８は、波形データ生成部２２７により生成された波形データに基づく波形画像から評価値の算出に必要となる値を含む所定の画像領域を切り出す機能を有する。グラフ表示部２２９は、領域切出部２２８により切り出された画像領域の波形画像をディスプレイ２１にグラフ表示する機能を有する。ポイント選択部２３０は、評価値の算出に使用される値を自動的に選択する機能を有する。ポイント座標読取部２３１は、評価値の算出に使用される値の座標を読み取る機能を有する。マーク表示部２３２は、グラフ表示部２２９により表示されたグラフの中で評価値の算出に使用される値に目印を追加表示する機能を有する。そして、評価値算出部２４０は、選択情報により選択された評価指標の評価値を算出するのに使用される値のみを抽出し、抽出した値を用いて評価値を算出する機能を有する。なお、ポイント選択部２３０により選択された範囲を表示制御部２２４により拡大して表示し、評価値の算出に使用される値を見やすくすることが好ましい。

以上のような構成を有するモータ制御特性評価装置２２の処理フローについて、以下説明する。

図４は、本発明の実施の形態１に係るモータ制御特性評価装置２２およびサーボモータ制御装置５１の処理フロー図である。また、図４に示す処理フロー図は、本発明のモータ制御特性の提示方法を含む構成である。本実施の形態においては、サーボモータ制御装置５１のＣＰＵ５２が図４に示すステップＳ１およびステップＳ２を実行し、モータ制御特性評価装置２２のＣＰＵ２２０がステップＳ３からの各ステップを実行することで評価値が算出される。

本実施の形態に係るモータ制御特性評価装置２２が作動する場合には、図４に示すように、まず、入力部４１より目標値が入力される（ステップＳ１）。次に、ステップＳ１で入力された目標値に従って、モータ６１の回転が制御される（ステップＳ２）。

ステップＳ１やステップＳ２の後、または、これらのステップと並行して、モータ制御系１０１の入出力データが入出力データ測定部２２３によって測定される。この測定されたデータが、図２での入出力データ蓄積部１４１に相当するＲＡＭ５４またはＲＡＭ２２２に蓄積される。このようにして、入力部４１から目標値として入力された入力データ、回転検出器８１からの検出データやサーボモータ制御装置５１内部の演算データなどが、定周期的に測定され、記憶される（ステップＳ３）。

次に、制御特性における複数の評価指標からいずれかの評価指標が選択される選択ステップが実行される。すなわち、ディスプレイ２１に表示された複数の評価指標のうち、必要な評価指標が選択される（ステップＳ４）。なお、評価指標としては、整定時間、立ち上がり時間、遅延時間、オーバーシュート、速度変動、定常偏差、トルク変動、振動周期、振動周波数、振動振幅などが含まれる。

図５は、複数の評価指標が表示された評価指標選択画像の一例を示す図である。例えば手動の場合、ユーザが、図５に示すような選択画像から、表示を所望する評価指標を選択する。

次に、モータ制御系１０１のデータ群から、選択された評価指標に関連付けられたデータを抽出する抽出ステップが実行される。すなわち、所望する評価指標が選択されると、選択された評価指標を示す選択情報が抽出制御部２２５に通知される。この通知に応答して、抽出制御部２２５は関連データ抽出部２２６を制御する。この制御によって、関連データ抽出部２２６は、選択された評価指標の評価値の算出に必要な入出力データを抽出する。このように、ステップＳ４で必要な評価指標が選択されると、選択された評価指標の評価値の算出に必要となるデータが、入出力データ測定部２２３により蓄積された入出力データの中から抽出される（ステップＳ５）。

表１は、評価指標と、その評価値の算出に必要となる入出力データとを関連付けた表である。図２における対応テーブル１４２は、表１に相当する情報をあらかじめ記憶している。また、図３に示す構成の場合、表１に相当する情報をＲＯＭ２２１あるいはＲＡＭ２２２に記憶しておけばよい。

表１では、負荷機械７１を位置制御する場合と速度制御する場合とに区別したような一例を示している。また、表１において、位置指令や速度指令は、例えば、入力部４１から入力された位置や速度の目標値であってもよく、また入力部４１から入力された目標値などに基づいて演算により算出された位置や速度の指令データであってもよい。また、位置出力、速度出力やトルク出力は、例えば、回転検出器８１から検出された位置検出データ、速度検出データやトルク検出データであってもよく、また回転検出器８１から検出された検出データなどを利用して演算により算出された現在位置、現在速度や現在トルクに相当するデータであってもよい。また、本実施の形態において、表１に示す評価指標のすべてを対象にする必要はなく、評価指標としては、表１に示す指令時間、整定時間、タクト、立ち上がり時間、遅延時間、位置整定幅割れ回数、速度整定幅割れ回数、オーバーシュート、減衰比、定常偏差、速度変動、トルク変動、出力波形の振動周期、出力波形の振動周波数、出力波形の振動振幅およびトルク実効値の少なくとも１つを含む構成であればよい。

この表１に示すように、位置制御で、かつ評価指標として整定時間が選択された場合には、入出力データ測定部２２３により測定された入出力データの中から、位置指令データと位置出力データとが抽出される。また、位置制御で、かつ評価指標として立ち上がり時間が選択された場合には、入出力データ測定部２２３により測定された入出力データの中から、位置出力データが抽出される。

なお、この表１において、整定時間は、位置指令を終えてから位置指令と位置出力との差が整定幅の中に収まるまでの時間を指す。本実施の形態においては整定幅を１０パルスとするが、ユーザがこのような整定幅を設定できるような構成としてもよい。

また、指令時間は位置指令または速度指令が始まってから終えるまでの時間を指す。

また、タクトは位置指令または速度指令が始まって一旦終え、次の位置指令または速度指令が始まるまでの時間を指す。

また、立ち上がり時間は、位置出力または速度出力が定常値の１０％から９０％の値に達するのに要する時間を指す。

また、遅延時間は、初期時刻から位置出力または速度出力が定常値の５０％に達するまでの時間を指す。

また、位置整定幅割れ回数は、位置指令を終えてから位置指令と位置出力との差が整定幅の中に収まった後、行きすぎなどにより整定幅より大きくなった回数を指す。

また、速度整定幅割れ回数は、速度指令が一定値になってから速度指令と速度出力との差が整定幅の中に収まった後、行きすぎなどにより整定幅より大きくなった回数を指す。

また、オーバーシュートは、位置出力または速度出力が位置指令または速度指令に一致した後、位置出力または速度出力と位置指令または速度指令の値との差の最大値を指す。

また、減衰比は、振動が単調減少する場合の最初の２つの片側振幅の比を指す。

また、定常偏差は、位置出力または速度出力が定常値になったときの位置指令と位置出力との差、または速度指令と速度出力との差を指す。

また、速度変動は、位置指令の変化量、または速度指令が一定値である時間領域における速度出力の最大値（Ｎｍａｘ）と最小値（Ｎｍｉｎ）との差を速度出力の平均値（Ｎａｖｅ）で除して百分率で表示した値を指す。

また、トルク変動は、位置指令の変化量、または速度指令が一定値である時間領域におけるトルク出力の最大値（Ｔｍａｘ）と最小値（Ｔｍｉｎ）との差を定格トルク（Ｔｒａｔ）で除して百分率で表示した値を示す。

また、振動周期は、位置出力波形または速度出力波形が一定周期で振動している場合の周期を指す。振動周波数は、位置出力波形または速度出力波形が一定周期で振動している場合の周波数を指す。振動振幅は、位置出力波形または速度出力波形が一定周期で振動している場合の振幅を指す。

また、トルク実効値は、位置指令または速度指令が開始してから所定時間内のトルクの実効値を指す。

次に、波形データ生成のステップが実行され、ステップＳ５で抽出されたデータから波形データが生成される（ステップＳ６）。このステップＳ６で生成された波形データは、波形画像に変換され、その波形画像がディスプレイ２１に表示される。すなわち、関連データ抽出部２２６で抽出されたデータを用いて、波形データ生成部２２７が波形データを生成する。そして、表示データ生成部２４３がこの波形データを用いて表示データを生成し、この表示データに対応した画像がディスプレイ２１に表示される。

図６は、位置制御で、かつ評価指標として整定時間を選択した場合の表示画像の一例を示す図である。図６に示すように、ステップＳ６で生成された波形画像がディスプレイ２１に表示される。図６では、測定された位置指令を微分した速度指令の波形、および測定された位置出力と位置指令との差である位置偏差の波形が表示された一例を示している。

その後、このようにステップＳ６で生成された波形データの中から、評価値の算出に必要となる値を含む所定領域１００が自動的に切り出される（ステップＳ７）。そして、切り出された領域の波形画像がディスプレイ２１にグラフ表示される（ステップＳ８）。すなわち、領域切出部２２８が、波形データ生成部２２７により生成された波形データの中から所定領域１００を切り出し、グラフ表示部２２９が、切り出された所定領域１００をグラフ表示させる。

図７は、ステップＳ７で図６の画像から切り出された領域の波形がグラフ表示された画像を示す図である。ここで、本実施の形態においては、整定幅を１０パルスとしているため、ステップＳ７では少なくとも整定幅を含む領域が切り出される。

ステップＳ８でディスプレイ２１にグラフ表示されると、評価値の算出に使用される値の座標が読み取られる（ステップＳ９）。そして、ステップＳ８で表示されたグラフの中で、評価値の算出に使用される値に目印９０が追加表示される（ステップＳ１０）。なお、本実施の形態においては、図７に示すように、評価値の算出に使用する値として速度指令のデータにおける０（ｒ／ｍｉｎ）点と位置偏差のデータにおける１０（パルス）点とに目印９０が追加表示される。

次に、抽出されたデータに基づいて評価指標の評価値を算出する算出ステップが実行される（ステップＳ１１）。これにより、選択された評価指標の評価値が算出される。すなわち、評価値算出部２４０が、抽出データを利用して、選択された評価指標の評価値を算出する。

そして、算出ステップにおいて算出された評価値をディスプレイ２１に表示させる表示ステップが実行される（ステップＳ１２）。これにより、図７に示すように、評価値の算出結果９１が数値として視覚的に表示される。このため、視覚的に整定時間を分かりやすくさせ、ユーザの誤判断を低減することができる。

また、図８は、評価指標としてオーバーシュートを選択した場合の表示画像の一例を示す図である。図８に示すように、ステップＳ６で生成された波形データの画像がディスプレイ２１に表示される。このような画像がディスプレイ２１に表示されると、評価値の算出に必要となる値を含む所定領域１００が自動的に切り出される（ステップＳ７）。切り出された領域の波形画像がディスプレイ２１にグラフ表示される（ステップＳ８）。そして、抽出されたデータに基づいて評価指標の評価値が算出され（ステップＳ１１）、切り出された波形画像とともに、算出された評価値がディスプレイ２１に表示される（ステップＳ１２）。

図９は、ステップＳ７で図８の画像からオーバーシュートを得るために切り出された領域の波形がグラフ表示された画像を示す図である。このように、オーバーシュートを選択した場合においても、視覚的にオーバーシュートを分かりやすくさせ、ユーザの誤判断を低減することができる。

また、図１０は、評価指標として速度変動を選択した場合の表示画像の一例を示す図である。図１０に示すように、ステップＳ６で生成された波形データの画像がディスプレイ２１に表示される。このような画像がディスプレイ２１に表示されると、評価値の算出に必要となる値を含む所定領域１００が自動的に切り出される（ステップＳ７）。そして、切り出された領域の波形画像がディスプレイ２１にグラフ表示される（ステップＳ８）。そして、抽出されたデータに基づいて評価指標の評価値が算出され（ステップＳ１１）、切り出された波形画像とともに、算出された評価値がディスプレイ２１に表示される（ステップＳ１２）。

図１１は、ステップＳ７で図１０の画像から速度出力の最大値および最小値を得るために切り出された領域の波形がグラフ表示された画像を示す図である。このように、速度変動を選択した場合においても、視覚的に速度変動を分かりやすくさせ、ユーザの誤判断を低減することができる。

また、図１２は、評価指標としてトルク変動を選択した場合の表示画像の一例を示す図である。図１２に示すように、ステップＳ６で生成された波形データの画像がディスプレイ２１に表示される。このような画像がディスプレイ２１に表示されると、評価値の算出に必要となる値を含む所定領域１００が自動的に切り出される（ステップＳ７）。そして、切り出された領域の波形画像がディスプレイ２１にグラフ表示される（ステップＳ８）。そして、抽出されたデータに基づいて評価指標の評価値が算出され（ステップＳ１１）、切り出された波形画像とともに、算出された評価値がディスプレイ２１に表示される（ステップＳ１２）。

図１３は、ステップＳ７で図１２の画像からトルク出力の最大値と最小値とを得るために切り出された領域の波形がグラフ表示された画像を示す図である。このように、トルク変動を選択した場合においても、視覚的にトルク変動を分かりやすくさせ、ユーザの誤判断を低減することができる。

以上説明したように、本実施の形態のモータ制御特性の提示方法は、制御特性における複数の評価指標からいずれかの評価指標が選択される選択ステップ（ステップＳ２）と、モータ制御系のデータ群から、選択された評価指標に関連付けられたデータを抽出する抽出ステップ（ステップＳ５）と、抽出されたデータに基づいて評価指標の評価値を算出する算出ステップ（ステップＳ１１）と、算出された評価値を表示する表示ステップ（ステップＳ１２）とを有する。このため、本実施の形態のモータ制御特性の提示方法によれば、評価指標の評価値を算出するために必要となる入出力データが、選択された評価指標に応じて自動的に抽出されることになる。したがって、評価指標に応じてユーザが入出力データを選択する必要はなく、容易に評価指標の評価値を提示することができる。

さらに、表示ステップにおいて、抽出されたデータに基づき生成した波形画像を画像表示するとともに、評価値を数値表示することにより、モータ制御系の制御特性が波形とともに数値データとしてユーザに提示されるため、視覚的に分かりやすくなり、利便性の向上を図ることができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について図面を用いて説明する。

図１４は、本発明の実施の形態２に係るモータ制御特性評価装置２２の処理フロー図である。

実施の形態１では、蓄積した入出力データから必要なデータを抽出したのに対し、本実施の形態では、評価値の算出に必要な入出力データのみを測定して蓄積するような構成としている。

図１４に示すように、モータ制御特性評価装置２２は、評価指標を選択（ステップＳ２３）した後に、必要なデータを抽出して（ステップＳ２４）、入出力データを測定し蓄積する（ステップＳ２５）構成である。

本実施の形態に係るモータ制御特性評価装置２２は、以上のように選択された評価指標の評価値を算出するために必要となるデータのみを測定および蓄積することができる。このため、ＲＡＭ５４またはＲＡＭ２２２へ格納されるデータ量を低減でき、ＲＡＭ５４またはＲＡＭ２２２の空領域を大きくすることができる。これにより、ＲＡＭ５４またはＲＡＭ２２２の空領域を活用して、必要となるデータをより細かく取得でき、制御特性の評価や制御をより精度良く行うことができる。

なお、上述した実施の形態においては、整定時間、オーバーシュート、立ち上がり時間、速度変動およびトルク変動の評価値の算出について説明しているが、これらと同様に、遅延時間、減衰比、定常偏差、振動周期、振動周波数および振動振幅など表１に示した評価指標の評価値についても算出することができる。

また、上述した表示ステップにおいて、さらに、評価値の算出に用いたデータを数値として明示するような構成としてもよい。さらに、評価値の算出に用いたデータと算出された評価値との関係をも明示するような構成としてもよい。このような構成とすることにより、ユーザに対して、所望の評価指標をより明確に提示することができる。

さらに、評価指標の評価値を算出する算出ステップの後に、算出された評価値を蓄積する蓄積ステップを有するような構成としてもよい。そして、この蓄積ステップにおいて、モータ制御系１０１の制御パラメータに関連付けて、評価値を蓄積するような構成としてもよい。なお、制御パラメータとは、モータ制御におけるゲインなどの設定値である。図１５は、このような蓄積ステップを設けたモータ制御特性評価装置２２およびサーボモータ制御装置５１の処理フロー図である。図１５に示すように、評価値を算出する算出ステップ（ステップＳ１１）の後に、算出された評価値を蓄積する蓄積ステップ（ステップ１３）を設けている。このような構成とすることにより、各種の設定条件と評価値との対応が分かりやすくなり、より利便性を高めることができる。また、モータ制御特性評価装置２２に、書き込み可能な不揮発の蓄積手段として、例えばハードディスク、フラッシュメモリあるいはカードメモリなどを備えた構成とし、このような蓄積手段に評価値や制御パラメータ、さらには評価値に使用したデータなども含めて、例えばファイル形成で蓄積するようにしてもよい。このような構成とすることにより、評価値の算出ごとの計測データが記録、保存されるため、後の解析などに利用しやすくなり、さらに利便性を高めることができる。

また、選択ステップと、抽出ステップと、算出ステップと、表示ステップとをループ処理のように、複数回行うような構成としてもよい。そして、さらに、複数回算出された評価値に基づき、解析値を算出する解析ステップと、解析値を表示する解析値表示ステップを加えるような構成としてもよい。また、この解析値は、各回での評価値の平均である平均値、評価値の実効値、最大である最大値、最小である最小値、標準偏差である標準偏差値および分散である分散値の少なくとも１つを含むような構成としてもよい。さらに、算出された解析値を蓄積する解析値蓄積ステップを備えるような構成とし、この解析値蓄積ステップにおいて、モータ制御系１０１の制御パラメータに関連付けて、解析値を蓄積するような構成としてもよい。また、このとき、解析値などを上述のような書き込み可能な不揮発の蓄積手段に記録、保存するような構成としてもよい。

図１６は、このようなループ処理を行うとともに、解析ステップと解析表示ステップと解析値蓄積ステップとを設けたモータ制御特性評価装置２２およびサーボモータ制御装置５１の処理フロー図である。図１６に示すように、評価値の算出や表示を行う処理を終了するかどうか判定し（ステップＳ１４）、終了しない場合には、ステップＳ３に戻り、再度処理を実行する。このようにして、終了が指示されるまで、ステップＳ３からステップＳ１２までの処理を繰り返す。また、終了が通知されると、まず、複数回算出された評価値に基づき、解析値を算出する解析ステップを実行する（ステップＳ１５）。次に、算出された解析値を蓄積する解析値蓄積ステップを実行する（ステップＳ１６）。そして、解析値を表示する解析値表示ステップを実行する（ステップＳ１７）。このような構成とすることにより、さらに利便性を高めることができる。

また、図１６では、ループ処理後に解析ステップを実行する１つのループ処理を含むような構成例を挙げているが、複数のループ処理を含むような構成であってもよい。図１７は、２重のループ処理を行うとともに、解析ステップと解析表示ステップと解析値蓄積ステップとを設けたモータ制御特性評価装置２２およびサーボモータ制御装置５１の他の処理フロー図である。図１７に示す処理では、解析値の算出や表示を行う処理を終了するかどうか判定するステップ（ステップＳ１８）をさらに有しており、解析値の算出などを終了しない場合には、ステップＳ３に戻り、再度処理を実行する。これにより、解析値の算出結果などを連続して表示させるなどの処理も行うことができる。

また、上述のようなループ処理を行う場合、ループごとに、その結果である評価値や解析値をディスプレイ２１に順次リスト表示するようなリスト画像表示機能を設けた構成としてもよい。これにより、処理結果が順次わかることになり、さらに利便性を高めることができる。

本発明に係るモータ制御特性評価装置は、制御特性を評価するための評価指標の評価値を容易に求めることができ、モータを含む制御対象と、この制御対象を制御する制御器とを含むモータ制御系の制御特性における評価指標およびその評価値を表示する装置、およびモータ制御特性を提示する方法として有用である。

２１ ディスプレイ
２２ モータ制御特性評価装置
４１ 入力部
５１ サーボモータ制御装置
５２，２２０ ＣＰＵ
５３，２２１ ＲＯＭ
５４，２２２ ＲＡＭ
５５ 通信ケーブル
６１ モータ
７１ 負荷機械
７２ ベース
７３ ボールネジ
７４ テーブル
８１ 回転検出器
９０ 目印
９１ 結果
１００ 所定領域
１０１ モータ制御系
１２３，２２３ 入出力データ測定部
１２４，２２４ 表示制御部
１２５，２２５ 抽出制御部
１２６，２２６ 関連データ抽出部
１２７，２２７ 波形データ生成部
１４０，２４０ 評価値算出部
１４１ 入出力データ蓄積部
１４２ 対応テーブル
１４３，２４３ 表示データ生成部
２２８ 領域切出部
２２９ グラフ表示部
２３０ ポイント選択部
２３１ ポイント座標読取部
２３２ マーク表示部

Claims (14)

1. モータ制御系の制御特性を提示する機能を備えたモータ制御特性評価装置であって、
   前記モータ制御系における各処理の入出力データを定周期的に測定し、測定した前記入出力データを取り込む入出力データ測定部と、
   前記入出力データ測定部が定周期的に取り込んだ前記入出力データを、入出力データ区分ごとに区分したデータ群として蓄積する入出力データ蓄積部と、
   前記制御特性における複数の評価指標からいずれかの評価指標が選択され、選択された前記評価指標を示す選択情報を出力する評価指標選択部と、
   ある評価指標とその評価指標に関連する入出力データ区分とを対応づけた情報を、前記評価指標ごとにテーブル形式で格納した対応テーブルと、
   前記対応テーブルを参照して、前記選択情報に対応する前記入出力データ区分を判定し、この判定結果に基づいて、前記入出力データ蓄積部に蓄積された前記データ群からのデータ抽出を制御する抽出制御部と、
   前記抽出制御部の制御に応じて、前記入出力データ蓄積部に蓄積された前記データ群から前記判定した入出力データ区分のデータを抽出データとして抽出する関連データ抽出部と、
   抽出された前記抽出データに基づいて前記評価指標の評価値を算出する評価値算出部と、
   算出された前記評価値をディスプレイに表示する表示制御部とを備えたことを特徴とするモータ制御特性評価装置。
2. 前記表示制御部は、前記ディスプレイに、前記関連データ抽出部において抽出された抽出データに基づき生成した波形画像を画像表示するとともに、前記評価値を数値表示することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御特性評価装置。
3. モータ制御系の制御特性を提示する方法であって、
   前記モータ制御系における各処理の入出力データを定周期的に測定し、測定した前記入出力データを取り込む測定ステップと、
   前記測定ステップで定周期的に取り込んだ前記入出力データを、入出力データ区分ごとに区分したデータ群として入出力データ蓄積部に蓄積する入出力データ蓄積ステップと、
   前記制御特性における複数の評価指標からいずれかの評価指標が選択される選択ステップと、
   ある評価指標とその評価指標に関連する入出力データ区分とを対応づけた情報を、前記評価指標ごとにテーブル形式で格納した対応テーブルを参照して、前記選択ステップで選択した評価指標に対応する前記入出力データ区分を判定し、この判定結果に基づいて、前記入出力データ蓄積部に蓄積された前記データ群からのデータ抽出を制御する抽出制御ステップと、
   前記抽出制御ステップの制御に応じて、前記入出力データ蓄積部に蓄積された前記データ群から前記判定した入出力データ区分のデータを抽出データとして抽出する抽出ステップと、
   抽出された前記抽出データに基づいて前記評価指標の評価値を算出する算出ステップと、
   算出された前記評価値をディスプレイに表示させる表示ステップとを有することを特徴とするモータ制御特性の提示方法。
4. 前記選択ステップは、複数の前記評価指標から１つの前記評価指標を選択することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御特性の提示方法。
5. 前記選択ステップは、複数の前記評価指標から１つ以上の前記評価指標を選択することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御特性の提示方法。
6. 前記評価指標は、指令時間、整定時間、タクト、立ち上がり時間、遅延時間、位置整定幅割れ回数、速度整定幅割れ回数、オーバーシュート、減衰比、定常偏差、速度変動、トルク変動、出力波形の振動周期、出力波形の振動周波数、出力波形の振動振幅およびトルク実効値の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御特性の提示方法。
7. 前記表示ステップは、前記抽出ステップにおいて抽出された前記抽出データに基づき生成した波形画像を画像表示するとともに、前記評価値を数値表示することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御特性の提示方法。
8. 前記表示ステップは、前記波形画像上に、前記評価値の算出に用いたデータを明示するステップをさらに有することを特徴とする請求項７に記載のモータ制御特性の提示方法。
9. 前記表示ステップは、前記波形画像上に、前記評価値の算出に用いたデータと算出された前記評価値との関係を明示するステップをさらに有することを特徴とする請求項７に記載のモータ制御特性の提示方法。
10. 算出された前記評価値を蓄積する蓄積ステップをさらに有し、
    前記蓄積ステップは、前記モータ制御系の制御パラメータに関連付けて、前記評価値を蓄積することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御特性の提示方法。
11. 前記選択ステップと、前記抽出ステップと、前記算出ステップと、前記表示ステップとを複数回行うことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御特性の提示方法。
12. 複数回算出された前記評価値に基づき、解析値を算出する解析ステップと、前記解析値を表示する解析値表示ステップとをさらに有したことを特徴とする請求項１１に記載のモータ制御特性の提示方法。
13. 前記解析値は、平均値、実効値、最大値、最小値、標準偏差および分散の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１２に記載のモータ制御特性の提示方法。
14. 算出された前記解析値を蓄積する解析値蓄積ステップをさらに有し、
    前記解析値蓄積ステップは、前記モータ制御系の制御パラメータに関連付けて、前記解析値を蓄積することを特徴とする請求項１３に記載のモータ制御特性の提示方法。

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