JP5172051B1 - サーボパラメータ調整装置 - Google Patents

Abstract

サーボパラメータ調整装置は、制御対象を駆動するモータを制御するサーボ制御装置に設定するためのサーボパラメータの調整を行うサーボパラメータ調整装置であって、前記サーボ制御装置に設定されたサーボパラメータに従い行われた前記制御対象の位置調整に関して前記サーボ制御装置で測定された調整結果を前記サーボ制御装置から取得する取得部と、前記取得された調整結果に対応した波形と、前記波形の一部についての属性である波形値と、前記波形に対応したサーボパラメータとを表示画面上に同時に表示する表示制御部と、前記表示された波形値を変更させる波形値変更部とを備え、前記表示制御部は、前記波形値変更部により波形値が変更された場合、前記変更された波形値を前記表示画面上に変更表示するとともに、前記変更された波形値に対応する波形と、前記変更された波形値に対応するサーボパラメータとを前記表示画面上に変更表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーボパラメータ調整装置に関する。

特許文献１には、入力装置において、温度調節器による温度制御が良好に行われない場合に、制御パラメータによる制御度合いを変更させるために、修正度合い値を演算して温度調節器に出力することが記載されている。具体的には、入力装置において、複数のパラメータに関して相関的な度合い分布をＣＲＴ上に表示し、ユーザがＣＲＴ上で押圧操作を行うと、その押圧位置をＣＲＴ上に表示するとともに、原点を起点とし押圧位置を終点とするベクトルをベクトル成分に分解演算して修正度合い値を演算し、修正度合い値を温度調節器に出力する。これにより、特許文献１によれば、複数のパラメータに関しての相関的な度合い入力を目視により感覚的に行うことで、パラメータそれぞれの度合い値として適正な相関関係を有するものが簡単に得られるとされている。

特許文献２には、制御モデル調整装置において、制御対象の動特性モデルを表す伝達関数の入力応答特性のグラフを画面に表示し、ポインタでゲイン・時定数・むだ時間の各スライダバーを上下に移動すると、同時に画面上のグラフがこれに対応して変更されることが記載されている。これにより、特許文献２によれば、制御対象の動特性モデルを表すグラフを画面上で調整することで、従来多大な労力を要した動特性モデルのモデル化の作業を、特別な専門知識の必要なく短時間に行うことができるとされている。

特許文献３には、ＰＩＤチューニング装置において、自動制御システムのステップ応答特性を表す曲線と制御パラメータ（立ち上がり時間、オーバシュート量、制御安定時間）を表す破線とを画面上に表示し、オペレータが制御パラメータを表す破線を移動操作すると、それに対応してＰＩＤチューニングが行われ画面上の曲線が変化することが記載されている。これにより、特許文献３によれば、実際の制御対象プロセスの動きに対応した制御パラメータによりＰＩＤチューニングを行うことできるとされている。

特開平５−２８２００２号公報 特開平７−８４６０９号公報 特開平１０−３３３７０４号公報

特許文献１に記載の入力装置は、温度調節器に対して、制御パラメータによる制御度合いを変更させるものに過ぎず、制御パラメータそのものを調整しないことが前提となっている。そのため、特許文献１には、制御パラメータ（サーボパラメータ）の調整時間をどのように短縮するのかに関して一切記載がない。

特許文献２、３に記載の技術では、所望とする波形を得るために制御パラメータを変更することが前提となっている。そのため、所望とする波形が得られるまで「パラメータの変更⇒波形の確認」の作業を試行錯誤的に繰り返すこととなり、最適なパラメータが得られるまで時間を要すこととなる。また、波形確認者は自らパラメータを変更することとなるため、パラメータ仕様を熟知する必要があり、パラメータ仕様確認ために非常に時間を要すこととなる。

また、特許文献２に記載の技術では、演算された伝達関数行列のうち実際の制御に用いる要素のみを選択するので実応答とかけ離れているような動特性モデルを使わずに制御できるとされているが、単に実際の制御に用いる要素を選択することのみでは、動特性モデルが実応答とかけ離れているかどうかを実際に確認できない。そのため、実応答に近い動特性モデルを同定するために実機での検証を別に行い、実際に実応答とかけ離れていれば動特性モデルを修正する作業が必要になるので、結果として、動特性モデルのモデル化の作業が長時間化する傾向にある。すなわち、特許文献２に記載の技術では、実際の制御に用いるためのパラメータ（サーボパラメータ）の調整時間を短縮することが困難である。

特許文献３に記載の技術では、オペレータが制御パラメータを表す破線を移動操作すると、波形全体が変わってしまうため、波形の一部分のみを変更させることが困難である。そのため、オペレータが波形の一部分のみを変更させたい場合に、「パラメータの変更⇒波形の確認」の作業を試行錯誤的に繰り返すこととなり、所望とする波形を得るために多大な時間を要する傾向にある。すなわち、特許文献３に記載の技術では、オペレータが波形の一部分のみを変更させたい場合に、パラメータ（サーボパラメータ）の調整時間を短縮することが困難である。

また、特許文献３に記載のＰＩＤチューニング装置は、ステップ応答特性を表す１つの曲線を表示するものに過ぎず、複数の波形を表示させる機能を有していない。そのため、オペレータが複数の波形について変更させたい場合に、複数の波形を順に１つずつ表示させる必要があり、複数の波形をそれぞれ所望とする波形を得るために膨大な時間を要する傾向にある。すなわち、特許文献３に記載の技術では、オペレータが複数の波形について変更させたい場合に、パラメータ（サーボパラメータ）の調整時間を短縮することが困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、サーボ制御装置に設定するためのサーボパラメータの調整時間を短縮できるサーボパラメータ調整装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかるサーボパラメータ調整装置は、制御対象を駆動するモータを制御するサーボ制御装置に設定するためのサーボパラメータの調整を行うサーボパラメータ調整装置であって、前記サーボ制御装置に設定されたサーボパラメータに従い行われた前記制御対象の位置調整に関して前記サーボ制御装置で測定された調整結果を前記サーボ制御装置から取得する取得部と、前記取得された調整結果に対応した波形と、前記波形の一部についての属性である波形値と、前記波形に対応したサーボパラメータとを表示画面上に同時に表示する表示制御部と、前記表示された波形値を変更させる波形値変更部とを備え、前記表示制御部は、前記波形値変更部により波形値が変更された場合、前記変更された波形値を前記表示画面上に変更表示するとともに、前記変更された波形値に対応する波形と、前記変更された波形値に対応するサーボパラメータとを前記表示画面上に変更表示することを特徴とする。

本発明によれば、表示画面上に表示された波形値を所望値に編集するだけで、サーボパラメータを適切な値へ自動編集することができるので、施行錯誤的なパラメータ調整が不要となり、サーボ制御装置に設定するためのサーボパラメータの調整時間を短縮できる。

図１は、実施の形態１にかかるサーボパラメータ調整装置を含むサーボ制御システムの構成を示す図である。 図２は、実施の形態１における波形値変更部及び表示制御部の動作を示す図である。 図３は、実施の形態１における波形値変更部及び表示制御部の動作を示す図である。 図４は、実施の形態１における波形値変更部及び表示制御部の動作を示す図である。 図５は、実施の形態１における波形値変更部及び表示制御部の動作を示す図である。 図６は、実施の形態１における波形値変更部及び表示制御部の動作を示す図である。 図７は、実施の形態１における波形値変更部及び表示制御部の動作を示す図である。 図８は、実施の形態２にかかるサーボパラメータ調整装置を含むサーボ制御システムの構成を示す図である。

以下に、本発明にかかるサーボパラメータ調整装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
実施の形態１にかかるサーボパラメータ調整装置３０について図１を用いて説明する。図１は、サーボパラメータ調整装置３０を含むサーボ制御システム１００の構成を示す図である。

サーボ制御システム１００において、サーボパラメータ調整装置３０は、サーボ制御装置２０で行われるサーボ制御に用いるためのサーボパラメータをサーボ制御装置２０に設定するための装置である。サーボ制御装置２０は、その設定されたサーボパラメータに従ってサーボ制御を行い、例えば、モータ１２１を介して制御対象１１の位置調整を行う。このとき、サーボパラメータ調整装置３０は、サーボ制御が適切に行われるように、サーボパラメータを適切な値に調整して、サーボ制御装置２０に設定する。

具体的には、サーボ制御システム１００は、制御対象１１、電動機１２、位置指令発生器１３、サーボ制御装置２０、及びサーボパラメータ調整装置３０を備える。

制御対象１１は、例えば、各種工作機械やロボットなどのサーボ制御によって動かされる機械である。電動機１２は、制御対象１１を駆動するモータ１２１と、モータ１２１の位置情報を取得するエンコーダ１２２とを備える。

位置指令発生器１３は、制御ゲイン（サーボパラメータ）の調整時に位置指令をサーボ制御装置２０に対して発生させ、入力する。

サーボ制御装置２０は、通信部２１、パラメータ値変更部２２、位置指令検出部２３、位置制御部２４、速度制御部２５、トルク制御部２６、及び調整結果測定部２７を備える。

通信部２１は、サーボパラメータ調整装置３０との間で通信を行う。パラメータ値変更部２２は、サーボパラメータ調整装置３０から指示されたサーボパラメータを位置制御部２４、速度制御部２５、及び制振フィルタ２８に対して設定する。位置指令検出部２３は、位置指令発生器１３からの位置指令を検出する。

制振フィルタ２８は、位置指令検出部２３により検出された位置指令に対して、適応周波数（サーボパラメータ）、フィルタ広さ（サーボパラメータ）、及び、フィルタ深さ（サーボパラメータ）を用いて、制御対象１１の残留振動（例えば、共振、反共振）を抑制するように、位置指令を調整して位置制御部２４へ供給する。

位置制御部２４は、調整後の位置指令と現在の位置との偏差から速度指令を出力する。例えば、位置制御部２４では、位置変換部２４１が、エンコーダ１２２から出力されるモータ１２１の位置情報から位置データを取得すると、減算器２４２が、位置指令発生器１３からの位置指令と位置変換部２４１からの位置データとを比較し、その偏差を求める。速度指令生成部２４３は、減算器２４２によって出力される偏差に位置制御ゲインＫｐ（サーボパラメータ）を乗じた速度指令を出力する。

速度制御部２５は、速度指令と現在の速度との偏差からトルク指令を出力する。例えば、速度制御部２５では、速度変換部２５１が、エンコーダ１２２から出力されるモータ位置情報から速度データを取得すると、減算器２５２が、位置制御部２４から出力される速度指令と速度変換部２５１からの速度データとを比較し、その偏差を求める。トルク指令生成部２５３は、減算器２５２によって出力される偏差に速度制御ゲインＫｖ（サーボパラメータ）を乗じたトルク指令を出力する。

トルク制御部２６は、電動機１２に対して出力される電流を検出してトルクの制御を行う。

調整結果測定部２７は、パラメータ値変更部２２で変更されたサーボパラメータで位置調整を行った結果から、位置調整に関する調整結果を測定する。調整結果は、例えば、位置調整の制御動作が安定するまでの整定時間、位置調整時における目標位置からの位置ずれ量、位置調整時におけるオーバシュート量、位置調整時における位置指令値、位置調整時における動作周波数、位置調整時における動作の位相、位置調整時における制御ゲインなどを含む。

通信部２１は、サーボパラメータ調整装置３０からの送信要求に応じて、測定された調整結果を調整結果測定部２７から取得しサーボパラメータ調整装置３０へ送信する。

サーボパラメータ調整装置３０は、通信部３１、調整結果読込部（取得部）３６、表示部３２、調整制御部３７、入力部３３、記憶部３４、及びパラメータ書込部３５を備える。

通信部３１は、サーボ制御装置２０との間で通信を行う。例えば、通信部３１は、調整結果を送信するように送信要求をサーボ制御装置２０へ送信する。また、通信部３１は、その送信要求の応答として、測定された調整結果をサーボ制御装置２０から受信する。

調整結果読込部３６は、通信部３１を介して、測定された調整結果をサーボ制御装置２０から読み込む。すなわち、調整結果読込部３６は、通信部３１を介して、測定された調整結果をサーボ制御装置２０から取得する。調整結果読込部３６は、取得された調整結果を時間ごとに保持する。例えば、調整結果読込部３６は、調整結果に含まれる整定時間、位置ずれ量、オーバシュート量、位置指令値、動作周波数、動作の位相、及び制御ゲインなどを時間ごとに対応付けて記憶する。また、調整結果読込部３６は、調整制御部３７からの要求に応じて、調整結果を調整制御部３７へ供給する。

表示部３２は、液晶ディスプレイなどの表示装置から構成され、表示画面３２ａを有する。表示部３２は、例えば、機械特性解析画面（図３参照）、指令追従解析画面（図６参照）を表示画面３２ａ上に表示する。

調整制御部３７は、サーボパラメータ調整装置３０を全体的に制御する。具体的には、調整制御部３７は、第１の演算部３７ａ、第２の演算部３７ｂ、表示制御部３７ｃ、及び第３の演算部３７ｄを有する。第１の演算部３７ａは、調整結果読込部３６から調整結果を取得し、調整結果に対応した波形情報を演算して第２の演算部３７ｂ及び表示制御部３７ｃへ供給する。波形情報は、例えば、表示すべき波形上の点の座標情報の集合である。第２の演算部３７ｂは、波形情報に対応したサーボパラメータを演算して表示制御部３７ｃへ供給する。波形情報とサーボパラメータとの対応関係は、例えば、予め実験的に取得され、データベースとして第２の演算部３７ｂに設定されていてもよい。表示制御部３７ｃは、波形情報とサーボパラメータとに応じて、表示画面３２ａ上に表示すべき表示情報を生成する。そして、表示制御部３７ｃは、生成された表示情報に従って、調整結果に対応した波形と、波形の一部についての属性である波形値と、波形に対応したサーボパラメータとを表示画面３２ａ上に同時に表示する。波形値は、波形の一部についての属性であり、例えば、波形上のカーソルが重なっている点（例えば、図３に示すカーソルＣＳ１が重なっている点）の座標である。

あるいは、第３の演算部３７ｄは、サーボパラメータに対応した波形情報を演算して表示制御部３７ｃへ供給する。サーボパラメータと波形情報との対応関係は、例えば、予め実験的に取得され、データベースとして第３の演算部３７ｄに設定されていてもよい。表示制御部３７ｃは、波形情報とサーボパラメータとに応じて、表示画面３２ａ上に表示すべき表示情報を生成する。そして、表示制御部３７ｃは、生成された表示情報に従って、調整結果に対応した波形と、波形の一部についての属性である波形値と、波形に対応したサーボパラメータとを表示画面３２ａ上に同時に表示する。

入力部３３は、ユーザからの入力を受け付ける。具体的には、入力部３３は、波形値変更部３３ａ及びパラメータ値変更部３３ｂを有する。例えば、波形値変更部３３ａは、表示画面３２ａ上に表示された波形値を変更させるための指示をユーザから受け付ける。波形値変更部３３ａは、波形値を変更させるための指示に応じて、波形値を変更させるための第１の変更指令を生成し調整制御部３７へ供給する。これに応じて、調整制御部３７の第１の演算部３７ａは、第１の変更指令に従って、波形情報を演算し、変更された波形値に対応する波形情報を求めて第２の演算部３７ｂ及び表示制御部３７ｃへ供給する。第２の演算部３７ｂは、波形情報に対応したサーボパラメータ、すなわち変更された波形値に対応するサーボパラメータを演算して表示制御部３７ｃへ供給する。表示制御部３７ｃは、第１の変更指令と、変更された波形情報と、変更されたサーボパラメータとに応じて、表示画面３２ａ上に表示すべき表示情報を変更して生成する。そして、表示制御部３７ｃは、変更して生成された表示情報に従って、変更された波形値を表示画面３２ａ上に変更表示するとともに、変更された波形値に対応する波形と、変更された波形値に対応するサーボパラメータとを表示画面３２ａ上に変更表示する。これにより、ユーザは、波形値変更部３３ａを介して、表示画面３２ａ上に表示された波形値を編集することができ、編集された波形値に対応する波形及びサーボパラメータを自動調整できるとともに確認できる。

パラメータ値変更部３３ｂは、表示画面３２ａ上に表示されたサーボパラメータを変更させるための指示をユーザから受け付ける。パラメータ値変更部３３ｂは、サーボパラメータを変更させるための指示に応じて、サーボパラメータを変更させるための第２の変更指令を生成し調整制御部３７へ供給する。これに応じて、調整制御部３７の第３の演算部３７ｄは、第２の変更指令に従って、波形情報を演算し、変更されたサーボパラメータに対応した波形情報を求めて表示制御部３７ｃへ供給する。表示制御部３７ｃは、第２の変更指令と、変更された波形情報とに応じて、表示画面３２ａ上に表示すべき表示情報を変更して生成する。そして、表示制御部３７ｃは、変更して生成された表示情報に従って、変更されたサーボパラメータを表示画面３２ａ上に変更表示するとともに、変更されたサーボパラメータに対応する波形と、変更されたサーボパラメータに対応する波形値とを表示画面３２ａ上に変更表示する。これにより、ユーザは、パラメータ値変更部３３ｂを介して、表示画面３２ａ上に表示されたサーボパラメータを編集することができ、編集されたサーボパラメータに対応する波形及び波形値を自動調整できるとともに確認できる。

入力部３３は、変更されたサーボパラメータをサーボ制御装置２０に設定するための指示をユーザから受け付ける。入力部３３は、サーボパラメータを設定するための指示に応じて、サーボパラメータを設定させるための設定指令を生成し調整制御部３７経由でパラメータ書込部３５へ供給する。

記憶部３４は、調整制御部３７によるワークエリアとして所定の情報が一時記憶されたり、必要な情報を保持して記憶したりする。具体的には、記憶部３４は、パラメータ記憶部３４ａ及び波形値記憶部３４ｂを有する。パラメータ記憶部３４ａは、サーボパラメータを記憶する。例えば、パラメータ記憶部３４ａは、調整制御部３７の第２の演算部３７ｂにより演算されたサーボパラメータを取得し記憶する。また、例えば、パラメータ記憶部３４ａは、第１の変更指令や第２の変更指令に応じて、第２の演算部３７ｂにより変更して演算されたサーボパラメータを取得し記憶する。すなわち、パラメータ記憶部３４ａは、自動調整前のサーボパラメータと自動調整されたサーボパラメータとをともに保持している。

波形値記憶部３４ｂは、波形値を記憶する。例えば、波形値記憶部３４ｂは、調整制御部３７の表示制御部３７ｃにより表示された波形値を取得し記憶する。また、例えば、波形値記憶部３４ｂは、第１の変更指令や第２の変更指令に応じて、表示制御部３７ｃにより変更表示された波形値を取得し記憶する。すなわち、波形値記憶部３４ｂは、自動調整前の波形値と自動調整された波形値とをともに保持している。

パラメータ書込部３５は、調整制御部３７経由で入力部３３から設定指令を受けたら、設定指令に従って、変更後のサーボパラメータを調整制御部３７経由でパラメータ記憶部３４ａから取得し、通信部３１を介して変更後のサーボパラメータをサーボ制御装置２０に書き込む。これにより、パラメータ書込部３５は、変更後のサーボパラメータをサーボ制御装置２０に設定する。

次に、波形値変更部３３ａ及び表示制御部３７ｃの動作について図２〜図７を用いて説明する。図２〜図７は、波形値変更部３３ａ及び表示制御部３７ｃの動作を示す図である。

表示制御部３７ｃは、制振フィルタ２８（図１参照）に設定すべきゲインパラメータに対応した機械特性解析画面を表示部３２の表示画面３２ａ上に表示する。

例えば、表示制御部３７ｃは、図２（ａ）に示すように、波形表示エリアＡＲ１、波形値表示エリアＡＲ２、及びパラメータ表示エリアＡＲ３を含む機械特性解析画面ＭＰＷを表示画面３２ａ上に表示する。

波形表示エリアＡＲ１は、波形ＷＶ１を表示するためのエリアであり、波形ＷＶ１の一部に重なるようにカーソルＣＳ１も表示される。具体的には、波形表示エリアＡＲ１には、図３に示すようなボード線図３２ａ１が表示され、ゲインを縦軸とし周波数を横軸とするゲイン特性の波形ＷＶ１−１と、位相を縦軸とし周波数を横軸とする位相特性の波形ＷＶ１−２とが表示される。

図２（ａ）に示す波形値表示エリアＡＲ２は、波形値を表示するためのエリアであり、例えば波形ＷＶ１におけるカーソルＣＳ１が重なった点の座標を示す値が表示される。具体的には、波形値表示エリアＡＲ２には、図３に示すような調整余裕画面３２ａ２が表示され、波形ＷＶ１−１、ＷＶ１−２におけるカーソルＣＳ１−１、ＣＳ１−２が重なった点の横軸座標を示す周波数の値、波形ＷＶ１−１におけるカーソルＣＳ１−１が重なった点の縦軸座標を示すゲインの値、波形ＷＶ１−２におけるカーソルＣＳ１−２が重なった点の縦軸座標を示す位相の値が表示される。

図２（ａ）に示すパラメータ表示エリアＡＲ３は、サーボパラメータを表示するためのエリアであり、例えば波形ＷＶ１に対応したサーボパラメータの値として適応周波数、フィルタ深さ、フィルタ広さの値が表示される。フィルタ深さ、及びフィルタ広さは、それぞれ、図２（ｂ）に示すように、制振フィルタ２８（図１参照）で抑制すべきゲイン特性の値を意味している。具体的には、パラメータ表示エリアＡＲ３には、図３に示すようなパラメータ設定画面３２ａ３が表示され、適応周波数、ノッチ深さ（フィルタ深さ）、ノッチ広さ（フィルタ広さ）の値が表示される。

なお、調整制御部３７の第２の演算部３７ｂは、例えば、図２（ｂ）に示すように、立上り箇所の前後の特性から、太線で示すような所望値を推定し、推定された所望値と実際の特性との差からフィルタ深さ、及びフィルタ広さを自動算出してもよい。

例えば、波形値変更部３３ａは、図２（ａ）に示す表示画面３２ａを入力画面として、波形値表示エリアＡＲ２への数値及び文字の少なくとも一方の入力に応じて、表示された波形値を変更させる。

例えば、図３上図の機械特性解析画面ＭＰＷ１が表示されている場合、周波数３４０３Ｈｚ付近で共振点があるので、共振点にカーソルＣＳ１−１、ＣＳ１−２をあて、ゲイン値を−２５．１７［ｄＢ］から−６６．５５［ｄＢ］へと直接編集する。

すなわち、波形値変更部３３ａは、マウスポインタ等を介して、カーソルＣＳ１−１、ＣＳ１−２を周波数３４０３Ｈｚ付近に移動するとともに、調整余裕画面３２ａ２のゲイン欄３２ａ２１を選択する。これに応じて、表示制御部３７ｃは、ゲイン欄３２ａ２１の表示形態を入力可能状態のものに変化させる。そして、波形値変更部３３ａは、キーボード等を介して、数値「−６６．５５ｄＢ」の入力を受け付ける。これに応じて、表示制御部３７ｃは、図３下図に示すように、ゲイン欄３２ａ２１に表示する数値（すなわち波形値）を「−２５．１７ｄＢ」から「−６６．５５ｄＢ」へ変更表示する。それとともに、表示制御部３７ｃは、図３下図に示すように、ボード線図３２ａ１において、波形ＷＶ−１を波形ＷＶ−１ａへ変更表示し、波形ＷＶ−２を波形ＷＶ−２ａへ変更表示する。また、表示制御部３７ｃは、パラメータ設定画面３２ａ３において、適応周波数（すなわちゲインパラメータ）を「４５００」から「３４０３」へ変更表示する。また、ノッチ広さを「広い（α＝４）」から「標準（α＝２）」へ、ノッチ深さを「０ｄＢ」から「深い（−４０ｄＢ）」へ変更表示する。

これにより、例えば周波数「３４０３．９８Ｈｚ」における共振を抑制するように、サーボパラメータを自動調整できるとともに表示画面３２ａ上で確認できる。

あるいは、例えば、波形値変更部３３ａは、図２（ａ）に示す表示画面３２ａを入力画面として、波形表示エリアＡＲ１へのマウスポインタによる入力に応じて、表示された波形値を変更させる。

例えば、図４左図の機械特性解析画面ＭＰＷ２が表示されている場合、周波数３４０３Ｈｚ付近で共振点があるので、共振点にマウスポインタＰをあて、ゲイン値を−２５．１７［ｄＢ］から−６６．５５［ｄＢ］へと直接編集する。

すなわち、波形値変更部３３ａは、マウスポインタＰを介して、周波数３４０３Ｈｚ付近のゲイン値を−２５．１７［ｄＢ］から−６６．５５［ｄＢ］へ変更するようことを指示するドラッグアンドドロップ操作を受け付ける。これに応じて、表示制御部３７ｃは、図４右図に示すように、ゲイン欄３２ａ２１に表示する数値（すなわち波形値）を「−２５．１７ｄＢ」から「−６６．５５ｄＢ」へ変更表示する。それとともに、表示制御部３７ｃは、図４右図に示すように、ボード線図３２ａ１において、波形ＷＶ−１を波形ＷＶ−１ａへ変更表示し、波形ＷＶ−２を波形ＷＶ−２ａへ変更表示する。また、表示制御部３７ｃは、パラメータ設定画面３２ａ３において、適応周波数（すなわちゲインパラメータ）を「４５００」から「３４０３」へ変更表示する。また、ノッチ広さを「広い（α＝４）」から「標準（α＝２）」へ、ノッチ深さを「０ｄＢ」から「深い（−４０ｄＢ）」へ変更表示する。

これにより、例えば周波数「３４０３．９８Ｈｚ」における共振を抑制するように、サーボパラメータを自動調整できるとともに表示画面３２ａ上で確認できる。

また、表示制御部３７ｃは、位置制御部２４及び速度制御部２５（図１参照）に設定すべきゲインパラメータに対応した指令追従解析画面を表示部３２の表示画面３２ａ上に表示する。

例えば、表示制御部３７ｃは、図５に示すように、波形表示エリアＡＲ４、波形値表示エリアＡＲ５、及びパラメータ表示エリアＡＲ６を含む機械特性解析画面ＣＦＷを表示画面３２ａ上に表示する。

波形表示エリアＡＲ４は、波形ＷＶ２を表示するためのエリアであり、波形ＷＶ２の一部に重なるようにカーソルＣＳ２も表示される。具体的には、波形表示エリアＡＲ４には、図６に示すような指令追従特性図３２ａ４が表示され、指令値を縦軸とし時間を横軸とする波形ＷＶ２−１と、測定値を縦軸とし時間を横軸とする波形ＷＶ２−２とが表示される。指令追従特性図３２ａ４では、ＣＨ１が選択されていれば、指令値が制御対象１１の速度の指令値であり測定値が制御対象１１の速度の測定値であり、ＣＨ２が選択されていれば、指令値がモータ速度の指令値であり測定値がモータ速度の測定値であり、ＣＨ３が選択されていれば、指令値がトルクの指令値であり測定値がトルクの測定値である。

図５に示す波形値表示エリアＡＲ５は、波形値を表示するためのエリアであり、例えば波形ＷＶ２におけるカーソルＣＳ２が重なった点の座標を示す値が表示される。具体的には、波形値表示エリアＡＲ５には、図６に示すようなカーソル画面３２ａ５が表示され、測定値の波形ＷＶ２−２におけるカーソルＣＳ２−１、ＣＳ２−２が重なった点の横軸座標を示す時間の値、波形ＷＶ２−１におけるカーソルＣＳ２−１が重なった点の縦軸座標を示す測定値（例えば、制御対象１１の速度、モータ速度、トルクなど）の値が表示される。

図５に示すパラメータ表示エリアＡＲ６は、サーボパラメータを表示するためのエリアであり、例えば波形ＷＶ２に対応したサーボパラメータの値として位置制御ゲイン、速度制御ゲインの値が表示される。具体的には、パラメータ表示エリアＡＲ６には、図６に示すようなパラメータ設定画面３２ａ６が表示され、位置制御ゲイン、速度制御ゲインの値が表示される。

なお、調整制御部３７の第２の演算部３７ｂは、例えば、一般的な位置制御系において以下の数式１で表される伝達関数Ｇ（ｓ）を用いた場合、４Ｋｐ≦Ｋｖの関係が成り立つ。

Ｇ（ｓ）＝ＫｐＫｖ／（ｓ＾２＋Ｋｖｓ＋ＫｐＫｖ）・・・数式１

数式１より減衰比は√（Ｋｖ／Ｋｐ）／２であり、Ｋｖを大きくすると振動はしない。ここで上式の応答性から、例えば各時間における速度指令との最大比が５％以内になるＫｖの候補をいくつか算出する。次に、４Ｋｐ≦Ｋｖを満たすＫｖとＫｐの組合せパターンを算出する。ただし、上記は簡易なモデルを想定したものであり、フィードバック制御を複雑化した場合には、同様に速度制御系、位置制御系でパラメータを算出することも可能である。

波形値変更部３３ａは、図５に示す表示画面３２ａを入力画面として、波形値表示エリアＡＲ５への数値及び文字の少なくとも一方の入力に応じて、表示された波形値を変更させる。

例えば、図６上図の指令追従解析画面ＣＦＷ１が表示されている場合、モータ速度の指令に対する追従性が低いので、加減速区間から一定速度区間となる箇所にカーソルＣＳ２−１、ＣＳ２−２をあて、瞬時のモータ速度を指令値付近に編集する。

すなわち、波形値変更部３３ａは、マウスポインタ等を介して、カーソルＣＳ２−１、ＣＳ２−２を加減速区間から一定速度区間となる箇所に移動するとともに、カーソル画面３２ａ５の横軸欄３２ａ５１、３２ａ５２を選択する。これに応じて、表示制御部３７ｃは、横軸欄３２ａ５１、３２ａ５２の表示形態を入力可能状態のものに変化させる。そして、波形値変更部３３ａは、キーボード等を介して、横軸欄３２ａ５１、３２ａ５２への数値「１５０．０７ｍｓ」、「３４９．８７ｍｓ」の入力をそれぞれ受け付ける。これに応じて、表示制御部３７ｃは、図６下図に示すように、横軸欄３２ａ５１に表示する数値（すなわち波形値）を「１１０．０７ｍｓ」から「１５０．０７ｍｓ」へ変更表示し、横軸欄３２ａ５２に表示する数値（すなわち波形値）を「３０９．８７ｍｓ」から「３４９．８７ｍｓ」へ変更表示する。それとともに、表示制御部３７ｃは、図６下図に示すように、指令追従特性図３２ａ４において、波形ＷＶ２−２を波形ＷＶ２−２ａへ変更表示する。また、表示制御部３７ｃは、パラメータ設定画面３２ａ６において、位置制御ゲイン（すなわちゲインパラメータ）を「３７」から「２００」へ変更表示し、速度制御ゲイン（すなわちゲインパラメータ）を「８２３」から「２０００」へ変更表示する。なお、このとき、速度制御ゲインパラメータを基準として位置制御系ゲインパラメータをテーブル化し、テーブル化されたパラメータ群から最適な位置制御系ゲインパラメータを自動選択するようにしてもよい。

これにより、測定値（波形ＷＶ２−２ａ）が指令値（波形ＷＶ２−１）にほぼ一致して追従するように、サーボパラメータを自動調整できるとともに表示画面３２ａ上で確認できる。

あるいは、例えば、波形値変更部３３ａは、図５に示す表示画面３２ａを入力画面として、波形表示エリアＡＲ４へのマウスポインタによる入力に応じて、表示された波形値を変更させる。

例えば、図７上図の指令追従解析画面ＣＦＷ２が表示されている場合、モータ速度の指令に対する追従性が低いので、加減速区間から一定速度区間となる箇所にマウスポインタＰをあて、瞬時のモータ速度を指令値付近に編集する。

すなわち、波形値変更部３３ａは、マウスポインタＰを介して、加減速区間から一定速度区間となる箇所の時間を１１０．０７ｍｓから１５０．０７ｍｓへ変更することを指示するドラッグアンドドロップ操作と、一定速度区間から加減速区間となる箇所の時間を３０９．８７ｍｓから３４９．８７ｍｓへ変更することを指示するドラッグアンドドロップ操作とをそれぞれ受け付ける。これに応じて、表示制御部３７ｃは、図７下図に示すように、横軸欄３２ａ５１に表示する数値（すなわち波形値）を「１１０．０７ｍｓ」から「１５０．０７ｍｓ」へ変更表示し、横軸欄３２ａ５２に表示する数値（すなわち波形値）を「３０９．８７ｍｓ」から「３４９．８７ｍｓ」へ変更表示する。それとともに、表示制御部３７ｃは、図７下図に示すように、指令追従特性図３２ａ４において、波形ＷＶ２−２を波形ＷＶ２−２ａへ変更表示する。また、表示制御部３７ｃは、パラメータ設定画面３２ａ６において、位置制御ゲイン（すなわちゲインパラメータ）を「３７」から「２００」へ変更表示し、速度制御ゲイン（すなわちゲインパラメータ）を「８２３」から「２０００」へ変更表示する。なお、このとき、速度制御ゲインパラメータを基準として位置制御系ゲインパラメータをテーブル化し、テーブル化されたパラメータ群から最適な位置制御系ゲインパラメータを自動選択するようにしてもよい。

これにより、測定値（波形ＷＶ２−２ａ）が指令値（波形ＷＶ２−１）にほぼ一致して追従するように、サーボパラメータを自動調整できるとともに表示画面３２ａ上で確認できる。

以上のように、実施の形態１では、サーボパラメータ調整装置３０において、表示制御部３７ｃが、調整結果に対応した波形と、波形の一部についての属性である波形値と、波形に対応したサーボパラメータとを表示画面３２ａ上に同時に表示する。波形値変更部３３ａは、表示画面３２ａ上に表示された波形値を変更させる。そして、表示制御部３７ｃは、波形値変更部３３ａにより波形値が変更された場合、変更された波形値を表示画面３２ａ上に変更表示するとともに、変更された波形値に対応する波形と、変更された波形値に対応するサーボパラメータとを表示画面３２ａａ上に変更表示する。これにより、表示画面３２ａ上に表示された波形値を所望値に編集するだけで、サーボパラメータを適切な値へ自動編集することができるので、施行錯誤的なパラメータ調整が不要となり、サーボ制御装置２０に設定するためのサーボパラメータの調整時間を短縮できる。

また、実施の形態１では、波形値変更部３３ａが、表示画面３２ａ上に表示された波形の一部についての属性である波形値を変更する。これにより、表示画面３２ａ上に表示された波形の一部分の編集を行うことができ、その一部分の変更に対応したサーボパラメータの調整が可能となる。これにより、ユーザが波形の一部分のみを変更させたい場合に、「パラメータの変更⇒波形の確認」の作業を試行錯誤的に繰り返す必要がないので、サーボパラメータの調整時間を短縮することができる。

また、実施の形態１では、パラメータ書込部３５が、変更された波形値に対応するサーボパラメータをサーボ制御装置２０に書き込む。これにより、自動調整されたサーボパラメータをサーボ制御装置２０に設定することができる。

また、実施の形態１では、波形値変更部３３ａが、例えば、表示画面３２ａを入力画面として、波形値表示エリアへの数値及び文字の少なくとも一方の入力に応じて、表示された波形値を変更させる。これにより、簡易な操作で、表示された波形値を変更させることができる。

また、実施の形態１では、波形値変更部３３ａが、例えば、表示画面３２ａを入力画面として、波形表示エリアへのマウスポインタによる入力に応じて、表示された波形値を変更させる。これにより、簡易な操作で、表示された波形値を変更させることができる。

また、実施の形態１では、表示画面３２ａ上に表示された波形が、ゲインを縦軸とし周波数を横軸とする機械特性（ゲイン特性）の波形である。そして、波形値変更部３３ａは、波形上の点の縦軸座標を変更する。これにより、制御対象１１の残留振動（例えば、共振、反共振）を抑制するように、サーボパラメータを自動調整できるとともに表示画面３２ａ上で確認できる。

また、実施の形態１では、表示画面３２ａ上に表示された波形が、測定値及び指令値を縦軸とし周波数を時間とする指令追従特性の波形である。そして、波形値変更部３３ａは、波形上の点の横軸座標を変更する。これにより、測定値が指令値にほぼ一致して追従するように、サーボパラメータを自動調整できるとともに表示画面３２ａ上で確認できる。

なお、図３、４に示すパラメータ設定画面３２ａ３上や、図６、７に示すパラメータ設定画面３２ａ６上で、自動編集されたパラメータ値を、強調色、太文字、斜体、下線などにより強調表示してもよい。これにより、パラメータ設定画面上で自動編集されたサーボパラメータと自動編集されていないサーボパラメータとが混在する場合に、どのサーボパラメータが編集されたのかを容易に確認できる。

あるいは、図３、４に示すパラメータ設定画面３２ａ３上や、図６、７に示すパラメータ設定画面３２ａ６上で、自動編集前と自動編集後のパラメータ値を並列して表示させてもよい。これにより、ユーザが、自動編集前のパラメータと自動編集後のパラメータとを比較して、自動編集が適切に行われたか否かを確認することができる。

あるいは、図３、４に示すパラメータ設定画面３２ａ３上や、図６、７に示すパラメータ設定画面３２ａ６上で、自動編集前のパラメータに戻すことを可能としてもよい。すなわち、パラメータ記憶部３４ａが自動編集前のサーボパラメータを記憶しているので、パラメータ記憶部３４ａを参照することで、表示制御部３７ｃは、自動編集前のサーボパラメータに戻して表示することができる。また、波形値記憶部３４ｂが自動編集前の波形値を記憶しているので、表示制御部３７ｃは、自動編集前の波形値に戻して表示することができ、これに応じて波形も自動編集前の波形に戻して表示することができる。

あるいは、表示制御部３７ｃは、複数の波形と波形値とサーボパラメータとを表示画面３２ａ上に同時に表示してもよい。例えば、表示制御部３７ｃは、図６に示すＣＨ１〜ＣＨ３に対応した複数の波形を表示画面３２ａ上に同時に表示してもよい。このとき、カーソル画面３２ａ５には、例えば、複数の波形に共通の波形値が表示される。そこで、波形値変更部３３ａは、その複数の波形に共通の波形値を変更させる。それに応じて、表示制御部３７ｃは、波形値変更部３３ａにより波形値が変更された場合、変更された波形値に対応する複数の波形を表示画面３２ａ上に一括して変更表示する。したがって、複数の波形において、測定値を所望値に一度に編集することが可能であるため、サーボ制御装置２０に設定するためのサーボパラメータの調整時間をさらに短縮できる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかるサーボパラメータ調整装置３０ｉについて図８を用いて説明する。図８は、サーボパラメータ調整装置３０ｉを含むサーボ制御システム１００ｉの構成を示す図である。

実施の形態１では、波形値を所望値に編集した際、所望値を満足するサーボパラメータを自動算出し、パラメータ表示エリアに自動編集されたサーボパラメータを表示させている。このとき、例えば、指令に追従させたときに制御ゲインのパラメータ値が大きくなりすぎ、オーバシュートが発生する可能性がある。また、複数の指令（運転条件）が存在する場合、他方の運転条件でもオーバシュートなど発生せずに動作が可能であるかの確認が必要である。

そこで、実施の形態２では、シミュレーションにより実機確認前に他の条件で警告とならないことを確認できる手段を提供する。

具体的には、サーボ制御システム１００ｉのサーボパラメータ調整装置３０ｉは、シミュレーション部３８ｉ及び報知部３９ｉをさらに備える。シミュレーション部３８ｉは、表示制御部３７ｃにより変更表示されたサーボパラメータを用いて、モータ１２１及び制御対象１１の動作のシミュレーションを行う。このとき、シミュレーション部３８ｉは、複数種類の自動編集されたサーボパラメータについて、モータ１２１及び制御対象１１の動作のシミュレーションを行ってもよい。報知部３９ｉは、シミュレーション部３８ｉによるシミュレーション結果に応じて、警告を報知する。例えば、報知部３９ｉは、シミュレーション部３８ｉによるシミュレーション結果に応じて、モータ１２１及び制御対象１１の動作の特性が許容範囲を超過していた場合、警告を報知する。なお、報知部３９ｉによる報知の方法は、例えば、表示画面３２ａ上に警告メッセージを表示させる方法でもよいし、ＬＥＤ等のランプを光らせる方法でもよいし、スピーカから警告音を出力する方法でもよい。

より具体的には、サーボパラメータ調整装置３０ｉは、次のような動作を行ってもよい。サーボパラメータ調整装置３０ｉは、波形表示エリアで実機測定における波形を表示する。次に、サーボパラメータ調整装置３０ｉは、カーソルがあたっている波形値を波形表示エリアに、そのときの各種パラメータをパラメータ表示エリアに表示する。そして、サーボパラメータ調整装置３０ｉは、波形表示エリアにて複数の波形の実測値を所望値に編集すると、すぐに波形表示エリアに表示されている波形にその値を反映させる。同じく、サーボパラメータ調整装置３０ｉは、波形の所望値を満足するパラメータ値を自動算出し、パラメータ表示エリアのパラメータに反映させる。サーボパラメータ調整装置３０ｉは、例えば、伝達関数の逆変換で求まったオーバシュート量が実機で予想される条件に比べて許容範囲を超過していた場合（例えば、発振条件を満たす場合）、画面上に（例えば発振などの）警告メッセージを表示する。

以上のように、実施の形態２では、シミュレーション部３８ｉが、表示制御部３７ｃにより変更表示されたサーボパラメータを用いて、モータ１２１及び制御対象１１の動作のシミュレーションを行う。報知部３９ｉは、シミュレーション部３８ｉによるシミュレーション結果に応じて、警告を報知する。これにより、実機調整を行う前に各種警告を知らせることで事前の対策ができ、実機での試行錯誤的な確認作業を削減でき、実機環境では安全かつ短時間でパラメータ調整を行うことができる。言い換えると、実機環境に影響を与えることなくサーボ調整を行うことが可能となる。

また、実施の形態２では、シミュレーション部３８ｉが、複数種類の自動編集されたサーボパラメータについて、モータ１２１及び制御対象１１の動作のシミュレーションを行う。すなわち、自動編集後のパラメータを他の運転条件を変化させて（指令条件を変化させて）シミュレーション実行を可能とする。これにより、実機確認前に所望条件以外の他項目の測定結果を確認することが可能となる。

なお、このとき、表示制御部３７ｃは、理想値に最も近いパラメータ群（推奨値）を、強調色、太文字、斜体、下線などにより強調表示してもよい。これにより、シミュレーションの結果に応じて、警告を発生させないパラメータ群から最も理想値に近いパラメータ群を容易に選択することが可能となる。

以上のように、本発明にかかるサーボパラメータ調整装置は、サーボパラメータの調整に有用である。

１１ 制御対象
１２ 電動機
１３ 位置指令発生器
２０ サーボ制御装置
２１ 通信部
２２ パラメータ値変更部
２３ 位置指令検出部
２４ 位置制御部
２５ 速度制御部
２６ トルク制御部
２７ 調整結果測定部
２８ 制振フィルタ
３０、３０ｉ サーボパラメータ調整装置
３１ 通信部
３２ 表示部
３２ａ 表示画面
３３ 入力部
３３ａ 波形値変更部
３３ｂ パラメータ値変更部
３４ 記憶部
３４ａ パラメータ記憶部
３４ｂ 波形値記憶部
３５ パラメータ書込部
３６ 調整結果読込部
３７ 調整制御部
３７ａ 第１の演算部
３７ｂ 第２の演算部
３７ｃ 表示制御部
３７ｄ 第３の演算部
３８ｉ シミュレーション部
３９ｉ 報知部
１００、１００ｉ サーボ制御システム
１２１ モータ
１２２ エンコーダ
２４１ 位置変換部
２４２ 減算器
２４３ 速度指令生成部
２５１ 速度変換部
２５２ 減算器
２５３ トルク指令生成部

Claims (10)

1. 制御対象を駆動するモータを制御するサーボ制御装置に設定するためのサーボパラメータの調整を行うサーボパラメータ調整装置であって、
   前記サーボ制御装置に設定されたサーボパラメータに従い行われた前記制御対象の位置調整に関して前記サーボ制御装置で測定された調整結果を前記サーボ制御装置から取得する取得部と、
   前記取得された調整結果に対応した波形と、前記波形における１つの点の座標である波形値と、前記波形に対応したサーボパラメータとを表示画面上に同時に表示する表示制御部と、
   前記表示された波形値を変更させる波形値変更部と、
   前記波形値変更部により波形値が変更された場合、前記波形の連続性が維持されるように、前記変更された波形値に対応する波形上の複数の点の座標の集合である波形情報を演算する演算部と、
   を備え、
   前記表示制御部は、前記波形値変更部により波形値が変更された場合、前記変更された波形値を前記表示画面上に変更表示するとともに、前記波形情報に応じた波形と、前記変更された波形値に対応するサーボパラメータとを前記表示画面上に変更表示する
   ことを特徴とするサーボパラメータ調整装置。
2. 前記変更された波形値に対応するサーボパラメータを前記サーボ制御装置に書き込むパラメータ書込部をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載のサーボパラメータ調整装置。
3. 前記表示画面は、
   前記波形を表示する波形表示エリアと、
   前記波形値を表示する波形値表示エリアと、
   前記サーボパラメータを表示するパラメータ表示エリアと、
   を有し、
   前記波形値変更部は、前記表示画面を入力画面として、前記波形値表示エリアへの数値及び文字の少なくとも一方の入力に応じて、前記表示された波形値を変更させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のサーボパラメータ調整装置。
4. 前記表示画面は、
   前記波形を表示する波形表示エリアと、
   前記波形値を表示する波形値表示エリアと、
   前記サーボパラメータを表示するパラメータ表示エリアと、
   を有し、
   前記波形値変更部は、前記表示画面を入力画面として、前記波形表示エリアへのマウスポインタによる入力に応じて、前記表示された波形値を変更させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のサーボパラメータ調整装置。
5. 前記表示された波形は、ゲインを縦軸とし周波数を横軸とする機械特性の波形である
   ことを特徴とする請求項１に記載のサーボパラメータ調整装置。
6. 前記波形値は、前記波形上の点の座標であり、
   前記波形値変更部は、前記波形上の点の縦軸座標を変更する
   ことを特徴とする請求項５に記載のサーボパラメータ調整装置。
7. 前記表示された波形は、測定値及び指令値を縦軸とし時間を横軸とする指令追従特性の波形である
   ことを特徴とする請求項１に記載のサーボパラメータ調整装置。
8. 前記波形値は、前記波形上の点の座標であり、
   前記波形値変更部は、前記波形上の点の横軸座標を変更する
   ことを特徴とする請求項７に記載のサーボパラメータ調整装置。
9. 前記表示制御部は、複数の前記波形と前記波形値と前記サーボパラメータとを前記表示画面上に同時に表示し、前記波形値変更部により波形値が変更された場合、前記変更された波形値に対応する複数の波形を前記表示画面上に一括して変更表示する
   ことを特徴とする請求項１に記載のサーボパラメータ調整装置。
10. 前記変更表示されたサーボパラメータを用いて、前記モータ及び前記制御対象の動作のシミュレーションを行うシミュレーション部と、
    前記シミュレーション部によるシミュレーション結果に応じて、警告を報知する報知部と、
    をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項１に記載のサーボパラメータ調整装置。

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