JP5823166B2 - 制御パラメータ推定方法及び制御パラメータ設定装置 - Google Patents
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Description
(数1)
Td=T−J(dω/dt)−Dω
移動体を予め定められた軸方向に案内する案内機構部と、駆動モータの動力によって前記移動体を移動させる駆動機構部とを備え、前記案内機構部及び駆動機構部の少なくとも一方に転動体を備えた送り装置の制御において、前記駆動モータの作動を制御するための制御パラメータである慣性モーメントに関するパラメータJ、粘性摩擦に関するパラメータD及び転がり摩擦に関するパラメータTdを推定する方法であって、
前記駆動モータに入力されるトルク値をTとして、位置対時間で表される線図が予め定められた軌道を描くように前記移動体を前記軸方向に往復動させ、一定時間毎又は移動体の予め定められた位置毎の前記駆動モータの角速度ωを計測し、
ついで、前記パラメータJ及びDを任意の初期値に設定して、前記計測された各角速度ω及びその時の前記入力トルクTを基に、下式に従って、前記各角速度ω及び入力トルクTに応じた前記パラメータTdを算出した後、算出したパラメータTdの前記位置への依存が小さくなるように、前記パラメータJ及びDの少なくとも一方の値を調整して、前記パラメータTdを再算出し、
得られた調整後のパラメータJ、D及びTdの値を該パラメータJ、D及びTdの適正な値と推定するようにしたことを特徴とする制御パラメータ推定方法。
(数1)
Td=T−J(dω/dt)−Dω
ついで、得られる線図が予め設定した基準線図と近似するように、前記パラメータJ及びDの少なくとも一方の値を調整することにより、算出したパラメータTdの前記位置への依存が小さくなるように、パラメータTdを再算出し、得られた調整後のパラメータJ、D及びTdの値を該パラメータJ、D及びTdの適正な値と推定することを特徴としている。
前記パラメータJ,D及びTdの値を記憶するパラメータ記憶部と、
前記駆動モータに入力されるトルク値をTとして、位置対時間で表された線図が予め定められた軌道を描くように前記移動体を前記軸方向に往復動させる制御部と、
一定時間毎又は移動体の予め定められた位置毎の前記駆動モータの角速度ωを計測する角速度計測部、
前記角速度計測部によって計測された角速度ωの値と、その時の前記制御部から前記駆動モータに入力される前記入力トルクTの値とを、相互に関連付けて記憶する計測データ記憶部と、
外部から、前記パラメータJ,Dの値、及び更新指令の入力を受け付ける入力部と、
前記入力部から入力された前記パラメータJ及びDの値と、前記計測データ記憶部に記憶された各角速度ω及びその時の前記入力トルクTの値とを基に、下式に従って、前記各角速度ω及び入力トルクTに応じた前記パラメータTdを算出するパラメータ算出部と、
前記パラメータ算出部によって算出されたパラメータTdの値を位置との関係で線図化して表示する表示部と、
前記入力部から入力された更新指令を受けて、その時点での前記パラメータ算出部で用いた前記パラメータJ,Dの値、及び算出されたパラメータTdの値で、前記パラメータ記憶部に記憶された各パラメータJ,D及びTdの値を更新する更新処理部とから構成したことを特徴とする制御パラメータ設定装置。
(数2)
Td=T−J(dω/dt)−Dω
まず、図1を参照して、本発明に係る制御パラメータ推定方法を用いる送り装置50およびそれを制御する制御装置1(制御パラメータ推定装置を含む)の構成について簡単に説明する。この送り装置50は、例えば、工作機械に設けられるもので、支持体51によって移動自在に支持された移動体52を駆動するようになっており、移動体52の矢示方向への移動を案内する案内機構部60と、制御装置1の制御信号によって駆動制御される駆動モータ73の動力によって移動体52を移動させる駆動機構部70とを備える。
(数1)
Td=T−J(dω/dt)−Dω
次に、図3を用いて、制御装置1が、パラメータ算出部11の演算結果に基づいて実行する制御パラメータ推定方法の動作フローをステップ別に説明する。
〔3−1,シミュレーション例〕
次に、移動体52の位置に応じて線図化されるパラメータTdの様子を理解するために、パラメータJ,Dの値が調整されていない状態から調整された状態となることによって、パラメータTdの線図がどのように変化するかを、シミュレーション結果を用いて確認する。なお、このシミュレーションでは、前記S1の基礎データ取得時における移動体52の目標軌道r(t)=Rsin(2πft)の振幅Rを20(mm)に設定した。
前述のように、図6(a)と図7(a)とのパラメータTdのヒステリシス曲線は、パラメータJを理想値(J=0.00713)としつつ、パラメータDとして不適正なものを採用した場合のシミュレーション結果である。両図(a)から読み取れるとおり、パラメータDが不適正であると、パラメータTdのヒステリシス曲線には横軸に平行なフラット部分が生じず、弓なりの形状を描くことが読み取れる。
また、前述のように、図8(a)と図9(a)とのパラメータTdのヒステリシス曲線は、パラメータDを理想値(D=0.0937)としつつ、パラメータJとして不適正なものを採用した場合のシミュレーション結果である。両図(a)から読み取れるとおり、パラメータJが不適正であると、パラメータTdのヒステリシス曲線には横軸に平行なフラット部分が生じず、パラメータTdのヒステリシス曲線は傾いた平行四辺形状となることが読み取れる。
このようなシミュレーション結果から推論するところ、パラメータJ、Dがどのような値であっても、パラメータTdのヒステリシス曲線の前記形状補正と前記傾き補正とを組み合わせれば、常に、図4のような略長方形状の基準線図を得ることができる。そこで、本願発明者らは、X−Y軸の2軸ボールねじ駆動ステージを用いて検証実験を行った。ボールねじとしては12mmピッチのものを用い、このボールねじをサーボモータ(駆動モータ73)とカップリングで直結し、テーブルは転がり案内により案内されるように構成した。
2 プログラム記憶部
3 プログラム解析部
4 位置指令生成部
5 位置制御部
6 速度制御部
7 電流制御部
8 パラメータ記憶部
9 反転時補償部
10 計測データ記憶部
11 パラメータ算出部
12 表示制御部
13 更新処理部
14 ディスプレイ
15 入力部
16 操作盤
20 制御パラメータ設定装置
50 送り装置
52 移動体
70 送り系
73 駆動モータ
75 位置検出器
Claims (2)
- 移動体を予め定められた軸方向に案内する案内機構部と、駆動モータの動力によって前記移動体を移動させる駆動機構部とを備え、前記案内機構部及び駆動機構部の少なくとも一方に転動体を備えた送り装置の制御において、前記駆動モータの作動を制御するための制御パラメータである慣性モーメントに関するパラメータJ、粘性摩擦に関するパラメータD及び転がり摩擦に関するパラメータTdを推定する方法であって、
前記駆動モータに入力されるトルク値をTとして、位置対時間で表された線図が予め定められた軌道を描くように前記移動体を前記軸方向に往復動させ、一定時間毎又は移動体の予め定められた位置毎の前記駆動モータの角速度ωを計測し、
ついで、前記パラメータJ及びDを任意の初期値に設定して、前記計測された各角速度ω及びその時の前記入力トルクTを基に、下式に従って、前記各角速度ω及び入力トルクTに応じた前記パラメータTdを算出し、算出したパラメータTdを前記位置との関係で線図化するとともに、
得られる前記パラメータTdと位置との関係線図が、予め設定した略長方形状の基準線図と近似するように、前記パラメータJ及びDの少なくとも一方の値を調整して、前記パラメータTdを再算出し、
得られた調整後のパラメータJ、D及びTdの値を該パラメータJ、D及びTdの適正な値と推定するようにしたことを特徴とする制御パラメータ推定方法。
(数1)
Td=T−J(dω/dt)−Dω - 移動体を予め定められた軸方向に案内する案内機構部と、駆動モータの動力によって前記移動体を移動させる駆動機構部とを備え、前記案内機構部及び駆動機構部の少なくとも一方に転動体を備えた送り装置の制御において、前記駆動モータの作動を制御するための制御パラメータである慣性モーメントに関するパラメータJ、粘性摩擦に関するパラメータD及び転がり摩擦に関するパラメータTdを設定するための装置であって、
前記パラメータJ,D及びTdの値を記憶するパラメータ記憶部と、
前記駆動モータに入力されるトルク値をTとして、位置対時間で表された線図が予め定められた軌道を描くように前記移動体を前記軸方向に往復動させる制御部と、
一定時間毎又は移動体の予め定められた位置毎の前記駆動モータの角速度ωを計測する角速度計測部、
前記角速度計測部によって計測された角速度ωの値と、その時の前記制御部から前記駆動モータに入力される前記入力トルクTの値とを、相互に関連付けて記憶する計測データ記憶部と、
外部から、前記パラメータJ,Dの値、及び更新指令の入力を受け付ける入力部と、
前記入力部から入力された前記パラメータJ及びDの値と、前記計測データ記憶部に記憶された各角速度ω及びその時の前記入力トルクTの値とを基に、下式に従って、前記各角速度ω及び入力トルクTに応じた前記パラメータTdを算出するパラメータ算出部と、
前記パラメータ算出部によって算出されたパラメータTdの値を位置との関係で線図化して表示する表示部と、
前記入力部から入力された更新指令を受けて、その時点での前記パラメータ算出部で用いた前記パラメータJ,Dの値、及び算出されたパラメータTdの値で、前記パラメータ記憶部に記憶された各パラメータJ,D及びTdの値を更新する更新処理部とから構成したことを特徴とする制御パラメータ設定装置。
(数2)
Td=T−J(dω/dt)−Dω
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JP2011115399A JP5823166B2 (ja) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | 制御パラメータ推定方法及び制御パラメータ設定装置 |
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