JP7102708B2 - 周波数特性測定装置及び周波数特性測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、サーボ制御系の周波数特性を測定するための周波数特性測定装置と周波数特性測定方法とに関する。

サーボ制御系の各種パラメータを適切な値に調整するために、サーボ制御系の周波数特性を知る必要がある。そのため、以下の２方法のいずれかで、サーボ制御系の周波数特性が測定（算出）されている（非特許文献１参照）。

各種周波数の正弦波をサーボ制御系に入力してサーボ制御系の出力（又はその指標値）を測定し、入出力の関係を解析することにより、周波数特性を測定するＦＲＡ法。
スウェプトサイン波等の非正弦波をサーボ制御系に入力してサーボ制御系の出力（又はその指標値）を測定し、入出力の関係を高速フーリエ変換（場合によっては、離散フーリエ変換）を用いて解析することにより、周波数特性を測定するＦＦＴ法。

"測定に使用する計測器"、エヌエフ設計回路ブロック、［平成２７年６月７日検索 ］、 インターネット ＜ URL：http://www.nfcorp.co.jp/techinfo/keisoku/dentatu/sp_fft.html ＞

一般に、ＦＲＡ法の方が、ＦＦＴ法よりも、サーボ制御系の周波数特性を高精度に測定することができる。ただし、ＦＲＡ法には、周波数特性の測定にＦＦＴ法よりも時間がかかるという欠点がある。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、サーボ制御系の、実用上十分な精度を有する周波数特性を、既存のＦＲＡ法よりも短時間で得ることできる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の、入力された指令に従って制御対象を制御するサーボ制御系の周波数特性を測定するための周波数特性測定装置は、非正弦波を前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、第１周波数以下の周波数領域における周波数特性を測定する第１測定手段と、前記第１周波数以上の、周波数が互いに異なる複数の正弦波のそれぞれを順々に前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、前記第１周波数以上の周波数領域における周波数特性を測定する第２測定手段と、前記第１測定手段により測定された前記周波数特性と前記第２測定手段により測定された前記周波数特性とを合成することにより、前記サーボ制御系の周波数特性を生成する生成手段と、を備える。

すなわち、本発明の周波数特性測定装置は、サーボ制御系の低周波数側（第１周波数以下の周波数領域）の周波数特性をＦＦＴ法により測定し、サーボ制御系の高周波数側（第１周波数以上の周波数領域）の周波数特性をＦＲＡ法により測定する構成を有する。同じ周波数領域の周波数特性の測定に要する時間は、ＦＦＴ法の方が、ＦＲＡ法よりも短い。
周波数特性の一般的な用途では、低周波数側の特性（ゲイン及び／又は位相）の精度は、高くなくても良い。従って、本発明の周波数特性測定装置によれば、サーボ制御系の、実用上十分な精度を有する周波数特性を、既存のＦＲＡ法よりも短時間で得ることができる。

なお、本発明の周波数特性測定装置の各測定手段が測定するサーボ制御系の出力は、入力と組み合わせることにより周波数特性を求めることができる情報であれば、サーボ制御系の出力自体（サーボ制御系の出力電流や出力電圧）でなくても良い。さらに、各測定手段が測定する周波数特性は、ゲイン特性、位相特性の双方であっても、いずれか一方のみであっても良い。また、第１測定手段は、サーボ制御系の入出力の関係の解析に、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いるものであっても、ＤＦＴ（離散フーリエ変換）を用いるものであっても良い。

本発明の周波数特性測定装置は、第１周波数をユーザが調整できない装置（第１周波数が固定されている装置）であっても、第１周波数をユーザが調整できる装置であっても良い。またに、周波数特性の測定に要する時間を調整（変更）できるようにするために、本発明の周波数特性測定装置に、『前記第１周波数を、前記第１測定手段による前記周波数特性の測定に要する時間と前記第２測定手段による前記周波数特性の測定に要する時間との和が、新たに指定された測定時間以下となる最も低い周波数に調整する調整手段』を付加しておいても良い。

本発明の周波数特性測定装置に、『前記第１周波数を、前記サーボ制御系が備えるノッチフィルタの中心周波数に応じた周波数に調整する調整手段』や、『前記第１周波数を、前記サーボ制御系の速度フィードバックループの速度比例ゲインに応じた周波数に調整する調整手段』を付加することにより、第１周波数の値が自動的に調整されるようにしておいても良い。なお、前者の調整手段における『ノッチフィルタの中心周波数に応じた周波数』としては、例えば、『前記ノッチフィルタの減衰率が前記ノッチフィルタの深さの０～９０％となる前記中心周波数以下の周波数』を採用することができる。また、後者の調整手段における『速度比例ゲインに応じた周波数』としては、例えば、『前記速度比例ゲインの２５～１００％の周波数』を採用することができる。

本発明の周波数特性測定装置に、『新たな測定時間が指定された場合に、前記第１周波数を、前記第１測定手段による前記周波数特性の測定に要する時間と前記第２測定手段による前記周波数特性の測定に要する時間との和が前記測定時間以下となる最も低い周波数に調整する第１調整処理と、前記サーボ制御系が備えるノッチフィルタの中心周波数が調整された場合に、前記第１周波数を、調整後の前記中心周波数に応じた値に調整する第２調整処理と、前記サーボ制御系の速度フィードバックループの速度比例ゲインが調整された場合に、前記第１周波数を前記速度比例ゲインに応じた周波数に調整する第３調整処理とを実行可能な調整手段であって、前記第１～第３調整処理のいずれを実行するかを設定可能な調整手段』を付加しておいても良い。

本発明の周波数特性測定装置の第２測定手段は、『注目周波数の正弦波を前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定し、測定結果に基づいて前記サーボ制御系の前記注目周波数におけるゲイン及び位相を特定する特定処理を繰り返すことにより、前記サーボ制御系の、前記第１周波数以上の周波数領域における周波数特性を測定する処理実行手段と、前記処理実行手段による２回目以降の前記特定処理の完了毎に、完了した前記特定処理における前記注目周波数に比例係数を乗じることで前記処理実行手段により次に実行される前記特定処理における前記注目周波数を算出する算出手段であって、前回の前記特定処理により特定されたゲインと前々回の前記特定処理により特定されたゲインの差の絶対値が第１所定値未満であり、且つ、前回の前記特定処理
により特定された位相と前々回の前記特定処理により特定された位相の差の絶対値が第２所定値未満である場合には、前記比例係数として第１比例係数を用い、そうではない場合には、前記第１比例係数よりも小さな第２比例係数を用いる算出手段と、』を備える手段であっても良い。このような構成の第２測定手段を採用しておけば、ゲイン曲線の傾き又は位相曲線の傾きが比較的に小さい周波数範囲におけるゲイン及び位相の測定頻度を低くすることができる。従って、サーボ制御系の周波数特性をより短時間で得ることが可能となる。

本発明の周波数特性測定装置に上記構成の第２測定手段を採用する場合には、周波数特性測定装置に、前記処理実行手段による２回目以降の前記特定処理の完了毎に、前記処理実行手段により次に実行される前記特定処理にて前記サーボ制御系に入力される前記正弦波の周期数を算出する第２算出手段であって、前回の前記特定処理により特定されたゲインと前々回の前記特定処理により特定されたゲインの差の絶対値が前記第１所定値未満であり、且つ、前回の前記特定処理により特定された位相と前々回の前記特定処理により特定された位相の差の絶対値が前記第２所定値未満である場合には、そうではない場合よりも小さな周期数を算出する第２算出手段を、付加しておいても良い。このような第２算出手段を付加しておけば、ゲイン曲線の傾き又は位相曲線の傾きが比較的に小さい周波数範囲におけるゲイン及び位相の測定に要する時間がより短くなるため、サーボ制御系の周波数特性をより短時間で得ることが可能となる。

不連続ではない周波数特性が常に得られるようにするために、本発明の周波数特性測定装置に、『前記第１測定手段は、前記サーボ制御系の、前記第１周波数よりも高い第２周波数までの周波数領域における周波数特性を測定し、前記生成手段は、前記第１測定手段により測定された前記周波数特性の前記第１周波数以下の周波数領域の部分である第１部分と、前記第２測定手段により測定された前記周波数特性の前記第２周波数以上の周波数領域の部分である第２部分と、前記第１部分及び前記第２部分との境界において特性値が連続するように前記第１周波数特性及び前記第２周波数特性の前記第１周波数から前記第２周波数までの周波数領域の部分を加重平均した第３部分とを含む周波数特性を、前記サーボ制御系の周波数特性として生成する』構成を採用しておいても良い。

また、本発明の、入力された指令に従って制御対象を制御するサーボ制御系の周波数特性を測定するための周波数特性測定方法は、コンピュータが、非正弦波を前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、第１周波数以下の周波数領域における周波数特性を測定する第１測定ステップと、前記第１周波数以上の、周波数が互いに異なる複数の正弦波のそれぞれを順々に前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、前記第１周波数以上の周波数領域における周波数特性を測定する第２測定ステップと、前記第１測定ステップにより測定された前記周波数特性と前記第２測定ステップにより測定された前記周波数特性とを合成することにより、前記サーボ制御系の周波数特性を生成する生成ステップと、を行う。従って、本発明の周波数特性測定方法によれば、サーボ制御系の、実用上十分な精度を有する周波数特性を、既存のＦＲＡ法よりも短時間で得ることができる。

本発明によれば、サーボ制御系の、実用上十分な精度を有する周波数特性を、既存のＦＲＡ法よりも短時間で得ることできる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る周波数特性測定装置を備えたサーボドライバの概略構成及び使用形態の説明図である。 図２は、第１実施形態に係る周波数特性測定装置の測定部が実行する周波数特性測定処理の流れ図である。 図３は、第１実施形態に係る周波数特性測定装置の調整部の第２動作モードの内容を説明するための図である。 図４は、第１実施形態に係る周波数特性測定装置の調整部の第３動作モードの内容を説明するための図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係る周波数特性測定装置の測定部が実行する第２周波数特性測定処理の流れ図である。 図６は、第１実施形態に係る周波数特性測定装置により得られることがある周波数特性の説明図である。 図７は、第２実施形態に係る周波数特性測定装置により得られる周波数特性の説明図である。 図８は、本発明の第３実施形態に係る周波数特性測定装置の測定部が実行する第３周波数特性測定処理の流れ図である。 図９は、第３周波数特性測定処理内の処理である改良ＦＲＡ法による周波数特性測定処理の流れ図である。 図１０Ａは、改良ＦＲＡ法による周波数特性測定処理のステップＳ４０７の処理でαに設定される値の説明図である。 図１０Ｂは、改良ＦＲＡ法による周波数特性測定処理のステップＳ４０７の処理でＮｒｐｔに設定される値の説明図である。 図１１は、改良ＦＲＡ法による周波数特性測定処理の内容を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

《第１実施形態》
図１に、本発明の第１実施形態に係る周波数特性測定装置１２を備えたサーボドライバ１０の概略構成及び使用形態を示す。

サーボドライバ１０は、被駆動体３５を駆動するためのモータ（三相モータ）３０を制御する装置である。

図示してあるように、サーボドライバ１０は、主な構成要素として、制御部１１と周波数特性測定装置１２とパワー回路１３とを備える。パワー回路１３は、モータ３０に供給する三相交流を生成する回路である。このパワー回路１３としては、例えば、商用電源からの三相交流を整流するための整流回路、整流回路の出力電圧を平滑化するためのコンデンサ、平滑化された整流回路の出力電圧を三相交流電圧に変換するためのインバータ回路等から構成された回路が使用される。

制御部１１は、外部装置（図示略）から入力される指令（図示略）に基づき、当該指令通りにモータ３０が動作するように、パワー回路１３を制御するユニットである。周波数特性測定装置１２は、制御部１１とパワー回路１３とからなる部分（以下、サーボ制御系と表記する）の周波数特性（ゲイン特性及び位相特性）を測定するための装置である。

制御部１１及び周波数特性測定装置１２は、サーボドライバ１０内に設けられた制御ユニットによって実現されている。制御ユニットは、ＲＡＭ、フラッシュＲＯＭ、ゲートドライバ等により構成されたユニットであり、そのフラッシュＲＯＭには、サーボドライバ１０の電源が投入されると、プロセッサがＲＡＭ上に読み出して実行するプログラムが記憶されている。そして、当該プログラムをプロセッサが実行することにより、制御ユニッ
トは、図示してあるような各種機能ブロックを備えた制御部１１及び周波数特性測定装置１２として機能する。

制御部１１が有する各機能ブロックは、既存のサーボドライバ内の制御部も有しているものである。そのため、各機能ブロックの詳細説明は省略するが、位置制御部２１は、指令から、モータ３０に取り付けられた位置検出器（エンコーダ）３１により検出された位置（以下、検出位置と表記する）を減じた位置偏差に基づき、速度指令を算出するユニット（機能ブロック）である。この位置制御部２１は、設定されている位置比例ゲイン等を用いて、速度指令を算出する。

速度演算部２５は、検出位置の時間変化から、モータ３０の速度を演算するユニットである。速度制御部２２は、位置制御部２１により算出された速度指令から、速度演算部２５により演算された速度を減じた速度偏差に基づき、電流指令を生成するユニットである。この位置制御部２１は、設定されている速度比例ゲインＫ_ｖｐ等の制御パラメータを用いて、電流指令を算出する。

ノッチフィルタ２３は、共振周波数近傍の周波数の信号を減衰させるためのデジタルフィルタである。このノッチフィルタ２３には、制御パラメータとして、中心周波数ｆ_ｎ、深さ（ノッチ深さ）ｄ及びノッチ幅が設定される。電流制御部２４は、ノッチフィルタ２３通過後の電流指令通りの電流がモータ３０に流れるように、パワー回路１３をフィードバック制御するユニットである。

また、周波数特性測定装置１２は、測定部１５と記憶部１６と調整部１７とを備える。

記憶部１６は、切替周波数ｆ_ＳＷ、数値ｎ及び動作モードフラグＦmodeを記憶しておくための書き換え可能な不揮発性記憶装置である。

記憶部１６に記憶される各情報の詳細については後述するが、動作モードフラグＦmodeは、調整部１７の現在の動作モードが、第１～第３動作モードのいずれであるかを“１”～“３”で示す値（初期値は、“１”）である。

記憶部１６内の数値ｎは、記憶部１６内の切替周波数ｆ_ＳＷとの間に、以下の関係がある値である。

ここで、αとは、ＦＲＡ用測定処理（詳細は後述）時における測定周波数の増加率として予め定められている値のことである。また、ｆ_ｅｎｄとは、特性値（ゲイン、位相）を測定すべき周波数帯域の上限周波数として予め定められている値のことであり、ＩＮＴ（ｘ）とは、ｘの小数点以下を切り捨てる演算子（関数）のことである。

測定部１５は、図２に示した手順の周波数特性測定処理を実行可能なユニット（機能ブロック）である。

測定部１５は、この周波数特性測定処理を、外部装置から所定の周波数特性測定指示が入力されたときに、開始する。そして、周波数特性測定処理を開始した測定部１５は、図
示してあるように、まず、記憶部１６にアクセスすることにより、現在の切替周波数ｆ_ＳＷと数値ｎとを把握する（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１の処理が行われるようにしているのは、記憶部１６内の切替周波数ｆ_ＳＷ及び数値ｎが調整部１７によって変更される場合（詳細は後述）があるためである。

ステップＳ１０１の処理を終えた測定部１５は、ＦＦＴ法により、サーボ制御系の、切替周波数ｆ_ＳＷ以下の周波数帯域における周波数特性を測定する（ステップＳ１０２）。

具体的には、このステップＳ１０２にて、測定部１５は、まず、所定のスウェプトサイン波を指令としてサーボ制御系に入力し、スウェプトサイン波入力中のモータ３０の速度を、サンプリング周期Ｔｓで、Ｎｓ回、サンプリングするＦＦＴ用測定処理を行う。なお、サンプリング周期Ｔｓ、サンプリング回数Ｎｓは、いずれも、測定部１５に予め設定されている値である。

次いで、測定部１５は、モータ３０の速度の測定結果と入力したスウェプトサイン波との間の関係を、フーリエ変換を用いて解析することにより、サーボ制御系の、予め定められている下限周波数から切替周波数ｆ_ＳＷまでの周波数帯域における周波数特性を測定（算出）する。そして、測定部１５は、ステップＳ１０２の処理を終了する。

ステップＳ１０２の処理を終えた測定部１５は、ＦＲＡ法により、サーボ制御系の、切替周波数ｆ_ＳＷ以上の周波数帯域における周波数特性を測定する（ステップＳ１０３）。

このステップＳ１０３にて、測定部１５は、まず、０からｎまでの整数値ｉのそれぞれについて、周波数ｆ_ＳＷ・α^ｉの正弦波を、時間Ｎ_ｒ・ｋ^ｉ／（ｆ_ＳＷ・α^ｉ）の間、サーボ制御系に入力し、正弦波入力中のモータ３０の速度を所定のサンプリング周期で測定するＦＲＡ用測定処理を行う。ここで、Ｎ_ｒとは、周波数が切替周波数ｆ_ＳＷである場合における１周期分の正弦波の繰り返し回数として予め定められている値のことであり、ｋとは、当該繰り返し回数の増加率として予め定められている値のことである。なお、このＦＲＡ用測定処理の内容から明らかなように、上記した（１）式は、ＦＲＡ用測定処理時にサーボ制御系に入力される正弦波の最高周波数（＝ｆ_ＳＷ・α^ｎ）が、ｆ_ｅｎｄ以下の最も高い周波数となるｎを求める式となっている。

ＦＲＡ用測定処理を終えた測定部１５は、サーボ制御系に入力した各正弦波と各正弦波入力時におけるモータ３０の速度の測定結果との間の関係を解析することにより、サーボ制御系の、切替周波数ｆ_ＳＷ以上の周波数帯域における周波数特性を測定（算出）する。より具体的には、測定部１５は、サーボ制御系の、切替周波数ｆ_ＳＷからｆ_ＳＷ・α^ｎまでの周波数帯域における周波数特性を測定（算出）する。そして、測定部１５は、ステップＳ１０３の処理を終了する。

ステップＳ１０３の処理を終えた測定部１５は、ステップＳ１０２、Ｓ１０３の処理により得られた２つの周波数特性を合成することにより、サーボ制御系の全周波数帯域（下限周波数からｆ_ＳＷ・α^ｎまでの周波数帯域）における周波数特性を生成する（ステップＳ１０４）。より具体的には、測定部１５は、ステップＳ１０２、Ｓ１０３の処理により得られた２つの周波数特性を単純に組み合わせた周波数特性を、サーボ制御系の全周波数帯域における周波数特性として生成する。そして、測定部１５は、生成した周波数特性を、周波数特性測定指示への応答として外部装置に送信（ステップＳ１０４）してから、今回の周波数特性測定処理を終了する。

ここまでの説明から明らかなように、測定部１５は、外部装置から周波数特性測定指示が入力された場合、サーボ制御系の低周波数側（切替周波数ｆ_ＳＷ以下の周波数帯域）の
周波数特性をＦＦＴ法により測定し、サーボ制御系の高周波数側（切替周波数ｆ_ＳＷ以上の周波数帯域）の周波数特性をＦＲＡ法により測定する。そして、測定部１５は、測定した２つの周波数特性の合成結果を、サーボ制御系の周波数特性として外部装置に送信（返送）する。同じ周波数帯域の周波数特性の測定に要する時間は、ＦＦＴ法の方が、ＦＲＡ法よりも短く、周波数特性の一般的な用途では、低周波数側の特性（ゲイン及び／又は位相）の精度は、高くなくても良い。従って、周波数特性測定装置１２によれば、サーボ制御系の、実用上十分な精度を有する周波数特性を、ＦＲＡ法により周波数特性を測定する装置よりも短時間で得ることができる。

ただし、ユーザが、より低い周波数まで高精度な周波数特性を得たい場合も、より短時間で周波数特性を得たい場合も想定され得る。従って、周波数特性測定装置１２には、切替周波数ｆ_ＳＷや測定時間をユーザが直接的に指定できるものであることが望まれる。また、必要とされる周波数特性は、周波数特性を測定する目的により異なる。例えば、サーボ制御系の速度比例ゲインＫ_ｖｐの設定を変更・確認したい場合には、速度比例ゲインＫ_ｖｐに応じた、比較的に低い周波数まで高精度な周波数特性が必要とされるが、ノッチフィルタ２３の設定を変更・確認したい場合には、ノッチフィルタ２３の中心周波数ｆ_ｎ（＞速度比例ゲインＫ_ｖｐ）近傍の特性値が高精度な周波数特性があれば良い。従って、周波数特性測定装置１２は、速度比例ゲインＫ_ｖｐやノッチフィルタ２３の中心周波数ｆ_ｎに基づき、切替周波数ｆ_ＳＷを自動的に調整可能なものであることも望まれる。

切替周波数ｆ_ＳＷや測定時間の直接的な指定、及び、速度比例ゲインＫ_ｖｐやノッチフィルタ２３の中心周波数ｆ_ｎに基づく切替周波数ｆ_ＳＷの自動調整を可能とするために設けられているユニットが、調整部１７（図１参照）である。

以下、調整部１７の機能を具体的に説明する。

調整部１７は、サーボドライバ１０の電源が投入されると、記憶部１６から、動作モードフラグＦmodeを読み出し、読み出した動作モードフラグＦmodeが示している動作モードでの動作を開始する。
以下、各動作モードでの調整部１７の動作を順に説明する。なお、いずれの動作モードで動作している場合にも、調整部１７は、動作モードの変更指示を受け付ける。そして、調整部１７は、動作モードの変更指示を受け付けた場合には、当該変更指示で指定されている動作モードを示す値に、記憶部内の動作モードフラグＦmodeの値を変更してから、当該動作モードでの動作を開始する。

（１）第１動作モードでの動作
第１動作モードで動作している場合、調整部１７は、外部装置からの切替周波数ｆ_ＳＷの変更指示と測定時間の変更指示とを受け付ける。

切替周波数ｆ_ＳＷの変更指示を受け付けた場合、調整部１７は、当該変更指示で指定されている切替周波数ｆ_ＳＷから、上記した（１）式により数値ｎを算出する。その後、調整部１７は、記憶部１６内の切替周波数ｆ_ＳＷ及び数値を、今回の変更指示で指定されている切替周波数ｆ_ＳＷ及び算出した数値ｎに書き換える。そして、調整部１７は、今回、受け付けた切替周波数ｆ_ＳＷの変更指示に対する処理を終了する。

測定時間の変更指示を受け付けた場合、調整部１７は、周波数特性測定処理（図２）の処理時間が、当該変更指示で指定されている測定時間Ｔと略一致することになる切替周波数ｆ_ＳＷと数値ｎの組合せを求める切替周波数等算出処理を行う。

具体的には、この切替周波数等算出処理時、制御部１７は、α≠ｋである場合には、上
記した（１）式と以下の（２ａ）式とから、反復法（二分法等）により、上記組合せを求める。また、制御部１７は、α＝ｋである場合には、（１）式と以下の（２ｂ）式とから、反復法により、上記組合せを求める。

なお、既に説明したように、Ｎ_ｓ、Ｔ_ｓは、それぞれ、ＦＦＴ用測定処理時のサンプリング回数、サンプリング周期である。Ｎ_ｒは、ＦＲＡ用測定処理時における、１周期分の切替周波数ｆ_ＳＷの正弦波の繰り返し回数であり、ｋは、当該繰り返し回数の増加率である。また、αは、ＦＲＡ用測定処理時における測定周波数の増加率である。

すなわち、周波数特性測定処理のステップＳ１０１の処理、ステップＳ１０４の処理は、いずれも極めて短時間のうちに完了する処理である。従って、周波数特性測定処理の処理時間は、ステップＳ１０２の処理の処理時間Ｔ_ＦＦＴとステップＳ１０３の処理の処理時間Ｔ_ＦＲＡとの和と略一致する。また、処理時間Ｔ_ＦＦＴについては、以下の（３）式が成立する。

さらに、α≠ｋである場合の処理時間Ｔ_ＦＲＡについては、以下の（４ａ）式が成立し、α＝ｋである場合の処理時間Ｔ_ＦＲＡについては、以下の（４ｂ）式が成立する。

そして、ｎは、（１）式で算出される値であり、（２ａ）式は、Ｔ＝Ｔ_ＦＦＴ＋Ｔ_ＦＲＡという式に、（３）、（４ａ）式を代入した式である。また、（２ｂ）式は、Ｔ＝Ｔ_ＦＦＴ＋Ｔ_ＦＲＡという式に、（３）、（４ｂ）式を代入した式である。従って、α≠ｋである場合には、（１）式と（２ａ）式から、Ｔ＝Ｔ_ＦＦＴ＋Ｔ_ＦＲＡが成立する切替周波数ｆ_ＳＷと数値ｎの組合せを求めることができる。また、α＝ｋである場合には、（１）式と（２ｂ）式から、Ｔ＝Ｔ_ＦＦＴ＋Ｔ_ＦＲＡが成立する切替周波数ｆ_ＳＷと数値ｎの組合せを求めることができる。

切替周波数等算出処理を終えた調整部１７は、記憶部１６内の切替周波数ｆ_ＳＷ及び数値を、切替周波数等算出処理で求められた組合せに書き換える。そして、記憶部１６は、
今回、受け付けた測定時間の変更指示に対する処理を終了する。

（２）第２動作モードでの動作
第２動作モードで動作している場合、調整部１７は、ノッチフィルタ２３の中心周波数ｆ_ｎが変更されるのを監視する。

そして、調整部１７は、ノッチフィルタ２３の中心周波数ｆ_ｎが変更された場合には、以下の（５）～（８）式に基づき、（５）式を満たす最小の（周波数が低い方の）切替周波数ｆ_ＳＷを算出する。

なお、ｆ_ｎ、ｄ、Ｑは、それぞれ、ノッチフィルタの中心周波数、深さ、Ｑ値であり、βは、予め定められている、０．１以上且つ１以下の値である。

すなわち、調整部１７は、図３に示した“切替周波数範囲”内に入る周波数（つまり、ノッチフィルタ２３の減衰率が、深さｄの０～９０％となる中心周波数ｆｎ以下の周波数）を、切替周波数ｆ_ＳＷとして算出する。次いで、調整部１７は、算出した切替周波数ｆ_ＳＷから、（１）式により数値ｎを算出する。そして、調整部１７は、記憶部１６内の切替周波数ｆ_ＳＷ及び数値を、今回、算出した切替周波数ｆ_ＳＷ及び数値ｎに書き換えてから、ノッチフィルタ２３の中心周波数ｆ_ｎが変更されるのを監視している状態に戻る。

（３）第３動作モードでの動作
第３動作モードで動作している場合、調整部１７は、速度比例ゲインＫ_ｖｐが変更されるのを監視する。

そして、調整部１７は、速度比例ゲインＫ_ｖｐが変更された場合には、速度比例ゲインＫ_ｖｐと、０．２５以上且つ１以下の値ａの乗算結果ａ・Ｋ_ｖｐを、新たな切替周波数ｆ_ＳＷとして算出する。すなわち、調整部１７は、図４に示した“切替周波数範囲”内に入る周波数を、切替周波数ｆ_ＳＷとして算出する。なお、ａの下限値を０．２５としているのは、位置制御における一般的な位置比例ゲインは、速度比例ゲインの０．２５倍以下であり、速度制御の安定性を確認する上で、位置制御の帯域まで確認する必要がないためである。

その後、調整部１７は、算出した切替周波数ｆ_ＳＷから、（１）式により数値ｎを算出し、記憶部１６内の切替周波数ｆ_ＳＷ及び数値を、今回、算出した切替周波数ｆ_ＳＷ及び数値ｎに書き換える。そして、調整部１７は、速度比例ゲインＫ_ｖｐが変更されるのを監視している状態に戻る。

本実施形態に係る周波数特性測定装置１２の調整部１７は、上記動作を行う第１動作モードを有している。従って、本実施形態に係る周波数特性測定装置１２のユーザは、切替周波数ｆ_ＳＷや測定時間を所望値に変更することができる。

さらに、調整部１７は、上記動作を行う第２、第３動作モードを有している。そして、周波数特性測定装置１２（測定部１５）は、ＦＲＡ法による周波数特性の測定の要する時間よりも短時間で周波数特性を測定できるのであるから、本実施形態に係る周波数特性測
定装置１２によれば、ノッチフィルタ２３の設定の変更・確認を短時間で行うことや、速度比例ゲインＫｖｐの変更・確認を、短時間で行うことが可能となる。

《第２実施形態》
以下、第１実施形態の説明時に用いたものと同じ符号を用いて、本発明の第２実施形態に係る周波数特性測定装置１２について、第１実施形態に係る周波数特性測定装置１２と異なる部分を中心に説明する。

本実施形態に係る周波数特性測定装置１２は、測定部１５が上記した周波数特性測定処理（図２）の代わりに、図５に示した手順の第２周波数特性測定処理を行うように、第１実施形態に係る周波数特性測定装置１２を変形した装置である。

この第２周波数特性測定処理のステップＳ２０１の処理は、周波数特性測定処理のステップＳ１０１の処理と同じ処理である。

第２周波数特性測定処理のステップＳ２０２の処理は、特性値（ゲイン及び位相）が測定される周波数帯域の上限値のみがステップＳ１０２の処理と異なる処理である。具体的には、ステップＳ２０２では、ＦＦＴ法により、サーボ制御系の、切替周波数ｆ_ＳＷよりも大きな周波数閾値ｆ_ｔｈまでの周波数帯域における周波数特性が測定される。なお、周波数閾値ｆ_ｔｈの算出（決定）アルゴリズムとしては、通常、切替周波数ｆ_ＳＷをｂ（１＜ｂ≦２）倍するというものが使用される。ただし、周波数閾値ｆ_ｔｈが、比例係数の乗算以外のアルゴリズムで算出されるようにしておいても良い。

第２周波数特性測定処理のステップＳ２０３の処理は、周波数特性測定処理のステップＳ１０３の処理と同じ処理である。従って、第２周波数特性測定処理のステップＳ２０３の処理が完了すると、測定部１５内に、ＦＦＴ法により測定された、サーボ制御系の、周波数閾値ｆ_ｔｈ（＞ｆ_ＳＷ）までの周波数帯域における周波数特性と、ＦＲＡ法により測定された、サーボ制御系の、切替周波数ｆ_ＳＷ以上の周波数帯域における周波数特性とが存在する状態が形成される。

測定部１５は、ステップＳ２０４にて、それら２つの周波数特性を合成することにより、サーボ制御系の周波数特性を生成して外部装置に送信する。

以下、ステップＳ２０４の処理の内容をさらに具体的に説明する。なお、以下では、説明の便宜上、ＦＦＴ法、ＦＲＡ法により測定されたサーボ制御系の周波数特性のことを、それぞれ、周波数特性［ＦＦＴ法］、周波数特性［ＦＲＡ法］と表記する。

測定部１５は、ステップＳ２０４にて、周波数特性［ＦＦＴ法］を、周波数が切替周波数ｆ_ＳＷ未満の部分である低周波数側特性と、周波数が切替周波数ｆ_ＳＷ以上の部分である中間周波数特性［ＦＦＴ法］とに分ける。同様に、測定部１５は、周波数特性［ＦＲＡ法］を、周波数が周波数閾値ｆ_ｔｈを超える部分である高周波数側特性と、周波数が切替周波数ｆ_ＳＷ以上の部分である中間周波数特性［ＦＲＡ法］とに分ける。

次いで、測定部１５は、そのようにして得た２つの中間周波数特性の、各周波数における特性値の加重平均を算出する。この加重平均の算出時に、中間周波数特性［ＦＦＴ法］の各周波数の特性値に対して使用される重みは、周波数が切替周波数ｆ_ＳＷである場合の値が“１”であり、周波数が上昇するにつれ上昇し、周波数が周波数閾値ｆ_ｔｈまで上昇したときに“０”となるものである。また、中間周波数特性［ＦＲＡ法］の各特性値に対しては、重みとして、“１－中間周波数特性［ＦＲＡ法］の同一周波数の特性値用の重み”が使用される。

そして、測定部１５は、低周波数側特性と、高周波数側特性と、中間周波数特性の加重平均結果とを組み合わせた周波数特性を生成して外部装置に送信してから、ステップＳ２０４の処理及び今回の第２周波数特性測定処理を終了する。

本実施形態に係る周波数特性測定装置１２の測定部１５は、上記内容の第２周波数特性測定処理により、周波数特性を測定する。従って、本実施形態に係る周波数特性測定装置１２によれば、常に、特性値がなだらかに変化する周波数特性を得ることができる。

具体的には、上記した処理手順から明らかなように、第１実施形態に係る周波数特性測定装置１２では、図６に示したような周波数特性（ゲイン特性）、すなわち、切替周波数ｆ_ＳＷで特性値が不連続となっている周波数特性が得られことがある。

一方、本実施形態に係る周波数特性測定装置１２の測定部１５は、ＦＦＴ法、ＦＲＡ法の双方により特性値が測定される周波数帯域（以下、中間周波数帯域と表記する）が存在するように、ＦＦＴ法とＦＲＡ法とにより周波数特性を測定する。そして、測定部１５は、ＦＦＴ法、ＦＲＡ法による中間周波数帯域における特性値の測定結果を加重平均することにより中間周波数帯域の周波数特性を得て、低周波数側特性及び高周波数側特性と組み合わせることでサーボ制御系の周波数特性を生成する。従って、本実施形態に係る周波数特性測定装置１２によれば、図７に示したように、常に（周波数特性［ＦＦＴ法］と周波数特性［ＦＲＡ法］の切替周波数ｆ_ＳＷにおける特性差が大きくても）、特性値がなだらかに変化する周波数特性を得ることができる。

《第３実施形態》
以下、第１実施形態の説明時に用いたものと同じ符号を用いて、本発明の第３実施形態に係る周波数特性測定装置１２について、第１実施形態に係る周波数特性測定装置１２と異なる部分を中心に説明する。なお、説明の便宜上、以下では、第１実施形態に係る周波数特性測定装置１２、第３実施形態に係る周波数特性測定装置１２のことを、それぞれ、第１測定装置１２、第３測定装置１２とも表記する。

第３測定装置１２は、基本的には、上記した周波数特性測定処理（図２）とは異なる第３周波数特性測定処理を行うように、第１測定装置１２（図１参照）を変形した装置である。ただし、第３周波数特性測定処理が、ｎ値を上記（１）式で求めることができない処理となっている（詳細は後述）。そのため、第３測定装置１２の記憶部１６（不揮発性記憶装置）は、切替周波数ｆ_ＳＷと動作モードフラグＦmodeとを記憶しておくための記憶装置として使用されている。

第３測定装置１２の記憶部１６に記憶される動作モードフラグＦmodeは、第１測定装置１２の動作モードフラグＦmodeと同様に、第３測定装置１２の調整部１７の現在の動作モードが、第１～第３動作モードのいずれであるかを“１”～“３”で示す値（初期値は、“１”）である。ただし、第３周波数特性測定処理が、ｎ値を（１）式で求めることができない処理であるため、第３測定装置１２の調整部１７の各動作モードにおける動作は、第１測定装置１２の調整部１７のそれとは若干異なっている。

具体的には、第３測定装置１２の調整部１７は、第１動作モードで動作している場合、切替周波数ｆ_ＳＷの変更指示（及び動作モードの変更指示）は受け付けるが、測定時間の変更指示は受け付ない。そして、第３測定装置１２の調整部１７は、切替周波数ｆ_ＳＷの変更指示を受け付けた場合には、ｎ値を算出することなく、記憶部１６内の切替周波数ｆ_ＳＷを、今回の変更指示で指定されている切替周波数ｆ_ＳＷに書き換える処理のみを行う。

また、第２動作モードで動作している場合、第３測定装置１２の調整部１７は、ノッチフィルタ２３の中心周波数ｆ_ｎが変更されるのを監視する。ノッチフィルタ２３の中心周波数ｆ_ｎが変更された場合には、上記した（５）～（８）式に基づき、（５）式を満たす最小の切替周波数ｆ_ＳＷを算出する。そして、調整部１７は、ｎ値を算出することなく、記憶部１６内の切替周波数ｆ_ＳＷを、算出した切替周波数ｆ_ＳＷに書き換えてから、ノッチフィルタ２３の中心周波数ｆ_ｎが変更されるのを監視している状態に戻る。

また、第３動作モードで動作している場合、調整部１７は、速度比例ゲインＫ_ｖｐが変更されるのを監視する。速度比例ゲインＫ_ｖｐが変更された場合、調整部１７は、速度比例ゲインＫ_ｖｐと、０．２５以上且つ１以下の値ａの乗算結果ａ・Ｋ_ｖｐを、新たな切替周波数ｆ_ＳＷとして算出する。そして、調整部１７は、ｎ値を算出することなく、記憶部１６内の切替周波数ｆ_ＳＷを、算出した切替周波数ｆ_ＳＷに書き換えてから、速度比例ゲインＫ_ｖｐが変更されるのを監視している状態に戻る。

以下、第３測定装置１２の測定部１５が実行する第３周波数特性測定処理について説明する。

第３周波数特性測定処理は、図８に示した手順の処理である。第３測定装置１２の測定部１５は、所定の周波数特性測定指示が入力されたときに、この第３周波数特性測定処理を開始する。そして、第３周波数特性測定処理を開始した測定部１５は、まず、記憶部１６にアクセスすることにより、現在の切替周波数ｆ_ＳＷを把握する（ステップＳ３０１）。

ステップＳ３０１の処理を終えた測定部１５は、ＦＦＴ法により、サーボ制御系の、切替周波数ｆ_ＳＷ以下の周波数帯域における周波数特性を測定する（ステップＳ３０２）。このステップＳ３０２の処理は、上記したステップＳ１０２の処理と同じものである。

ステップＳ３０２の処理を終えた測定部１５は、改良ＦＲＡ法による周波数特性測定処理（ステップＳ３０３）を行う。

図９に、改良ＦＲＡ法による周波数特性測定処理の流れ図を示す。図示してあるように、改良ＦＲＡ法による周波数特性測定処理を開始した測定部１５は、いわゆるループカウンタである変数ｍに、初期値として“１”をセットする（ステップＳ４０１）。また、測定部１５は、Ｎｒｐｔ、ｆ_１に、初期値として、それぞれ、Ｎｍｉｎ、ｆ_ＳＷをセットする（ステップＳ４０１）。

上記説明及び以下の説明において、変数Ｎｒｐｔとは、サーボ制御系に入力する正弦波の繰り返し回数（周期数）を一時的に記憶しておくための変数のことである。ｆ_ｍ（ｆ_１、ｆ_２等）とは、サーボ制御系に入力する／入力した正弦波の周波数を記憶しておくための変数のことである。変数αとは、サーボ制御系に次に入力する正弦波の周波数を算出するための周波数増加率（ステップＳ４０９参照）を記憶しておくための変数のことである。αｍｉｎ、αｍａｘとは、それぞれ、周波数増加率の最小値、最大値として予め定められている値のことであり、Ｎｍｉｎ、Ｎｍａｘとは、それぞれ、正弦波の繰り返し回数の最小値、最大値として予め定められている値のことである。また、ｋ_ａとは、周波数増加率算出用の比例係数として予め設定されている値のことであり、ｋ_Ｎとは、繰り返し回数算出用の比例係数として予め設定されている値のことである。

ステップＳ４０１の処理を終えた測定部１５は、周波数ｆ_m（ｍ＝１の場合は、ｆ_１）
のＮrpt周期分の正弦波をサーボ制御系に入力し、正弦波入力中のモータ３０の速度を所
定のサンプリング周期で測定する（ステップＳ４０２）。次いで、測定部１５は、モータ３０の速度の測定結果を解析することにより、サーボ制御系の周波数ｆ_mにおけるゲイン
及び位相（単位は、degree）を特定して記憶する（ステップＳ４０３）。

ステップＳ４０３の処理を終えた測定部１５は、変数ｍに“１”を加算する（ステップＳ４０４）。次いで、測定部１５は、ｍ値が３以上であるか否か（つまり、ゲイン及び位相の測定が２回以上行われているか否か）を判断する（ステップＳ４０５）。そして、測定部１５は、ｍ値が３以上ではなかった場合（ステップＳ４０５；ＹＥＳ）、すなわち、ｍ値が２であった場合（ゲイン及び位相の測定が１回しか行わていなかった場合）には、変数α、Ｎｒｐｔに、それぞれ、αｍａｘ、Ｎｍｉｎをセットする（ステップＳ４０８）。

ステップＳ４０８の処理を終えた測定部１５は、ｆ_ｍ－１値とα値との乗算結果を変数ｆ_ｍにセットする（ステップＳ４０９）。その後、測定部１５は、ｆ_ｍ値とｆｅｎｄ（周波数特性を測定すべき周波数帯域の上限周波数）とを比較（ステップＳ４１０）し、ｆ_ｍ値がｆｅｎｄ以下であった場合（ステップＳ４１０；ＮＯ）には、ステップＳ４０２以降の処理を再び開始する。

ｍ値が３以上であった場合（ステップＳ４０５；ＹＥＳ）、測定部１５は、ステップＳ４０６にて、前回のステップＳ４０３の処理で特定されたゲインと、前々回のステップＳ４０３の処理で特定されたゲインの差の絶対値Δｇを算出する。また、測定部１５は、前回のステップＳ４０３の処理で特定された位相と、前々回のステップＳ４０３の処理で特定された位相の差の絶対値Δｐも算出する。そして、測定部１５は、ＭＡＸ（Δｇ、Δｐ）（ΔｇとΔｐの中の最大値）が予め設定されている閾値以上であるか否かを判断する。

ＭＡＸ（Δｇ、Δｐ）が閾値以上ではなかった場合（ステップＳ４０６；ＮＯ）、測定部１５は、ステップＳ４０８以降の処理を開始する。一方、ＭＡＸ（Δｇ、Δｐ）が閾値以上であった場合（ステップＳ４０６；ＹＥＳ）、測定部１５は、ステップＳ４０７にて以下の処理を行う。

測定部１５は、“αｍａｘ－ｋ_ａ（ＭＡＸ（Δｇ、Δｐ）－閾値）”を算出する。そして、制御部１５は、算出した値とαｍｉｎの中の最大値を、変数αにセットする。また、測定部１５は、“Ｎｍｉｎ＋ｋ_Ｎ（ＭＡＸ（Δｇ、Δｐ）－閾値）”を算出し、算出した値とＮｍａｘの中の最大値を、変数Ｎｒｐｔにセットする。

すなわち、ステップＳ４０７の処理では、ＭＡＸ（Δｇ、Δｐ）値に応じて、図１０Ａに示したように変化する値が、変数αにセットされる。また、ステップＳ４０７の処理では、ＭＡＸ（Δｇ、Δｐ）値に応じて、図１０Ｂに示したように変化する値が、変数Ｎｒｐｔにセットされる。

ステップＳ４０７の処理を終えた測定部１５は、ステップＳ４０９以降の処理を開始する。そして、測定部１５は、上記のような処理を繰り返しているうちに、ｆ_ｍ値がｆｅｎｄよりも大きくなった場合（ステップＳ４１０；ＹＥＳ）には、この改良ＦＲＡ法による周波数特性測定処理を終了する。

図８に戻って、第３周波数特性測定処理の残りのステップについて説明する。
改良ＦＲＡ法による周波数特性測定処理（ステップＳ３０３）を終えた測定部１５は、ステップＳ３０２の処理と改良ＦＲＡ法による周波数特性測定処理とにより得られた２つの周波数特性を合成することにより、サーボ制御系の全周波数帯域における周波数特性を生成する（ステップＳ３０４）。そして、測定部１５は、生成した周波数特性を、周波数
特性測定指示への応答として外部装置に送信（ステップＳ３０４）してから、今回の第３周波数特性測定処理を終了する。

以上、説明したように、第３測定装置１２（第３実施形態に係る周波数特性測定装置１２）は、ゲイン及び位相を測定（特定）する周波数を算出するための周波数増加率αを、ＭＡＸ（Δｇ、Δｐ）値が閾値以上である場合には、ＭＡＸ（Δｇ、Δｐ）値が閾値未満である場合よりも、小さくする構成を有している。

ＭＡＸ（Δｇ、Δｐ）値は、ゲイン曲線の傾き又は位相曲線の傾きを表す値である。そのため、上記構成を有する第３測定装置１２によれば、ゲイン曲線の傾き又は位相曲線の傾きが比較的に小さい周波数範囲におけるゲイン及び位相の測定頻度を低くし、ゲイン曲線の傾き又は位相曲線の傾きが比較的に大きい周波数範囲におけるゲイン及び位相の測定頻度を高くすることができる。

そして、ゲイン曲線の傾き又は位相曲線の傾きが比較的に小さい周波数範囲におけるゲイン及び位相の測定頻度を低くしても、特に問題は生じない。従って、第３測定装置１２によれば、一定の増加率で周波数を増加させることによりｆ_ＳＷからｆ_ｅｎｄまでの周波数特性を測定する第１測定装置１２よりも、サーボ制御系の周波数特性を短時間で測定することができる。

具体的には、上記したステップＳ１０３の処理を、ｆ_ＳＷ＝１０［Ｈｚ］、ｆ_ｅｎｄ＝１０００［Ｈｚ］、α＝ｋ＝１．０３、Ｎ_ｒ＝ｆ_ＳＷ／２（＝５）という条件で行った場合、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示したように、良好な（理論値通りの）ゲイン特性及び位相特性を得ることができる。ただし、この場合、ｆ_ＳＷからｆ_ｅｎｄまでの周波数特性（ゲイン特性及び位相特性）の測定が完了するまでに、およそ７８秒かかることになる（（１）式及び（４ｂ）式参照）。

一方、改良ＦＲＡ法による周波数特性測定処理を、例えば、αｍｉｎ＝１．０３、αｍａｘ＝１．０８、ｋ_ａ＝０．５、Ｎｍｉｎ＝５、Ｎｍａｘ＝ｆ_ｅｎｄ／２（＝５００）、ｋ_Ｎ＝５０、閾値＝５という条件で行えば、図１１（Ｃ）、（Ｄ）に示したような、上記条件でのステップＳ１０３の処理による測定結果（図１１（Ａ）、（Ｂ））と同等の精度を有するとゲイン特性及び位相特性を、およそ１２．１秒で得ることができる。

《変形形態》
上記した各実施形態に係る周波数特性測定装置１２は、各種の変形を行えるものである。例えば、各実施形態に係る周波数特性測定装置１２を、サーボドライバ１０（サーボ制御系）外の装置に変形することができる。周波数特性を得るために測定する値は、サーボ制御系の出力と相関する値であれば良いので、各実施形態に係る周波数特性測定装置１２を、モータ３０の速度以外の値を測定する装置に変形しても良い。

改良ＦＲＡ法による周波数特性測定処理（図９）を、各周波数の正弦波の繰り返し回数（周期数）をＭＡＸ（Δｇ、Δｐ）の値に応じて変更しない処理（各周波数の正弦波の繰り返し回数が、周波数の関数（例えば、周波数／２）として定められている処理等）に変形しても良い。また、改良ＦＲＡ法による周波数特性測定処理を、ＭＡＸ（Δｇ、Δｐ）≧閾値が成立している場合には、α＝αｍｉｎとし、ＭＡＸ（Δｇ、Δｐ）≧閾値が成立していない場合には、α＝αｍａｘとする処理に変形しても良い。改良ＦＲＡ法による周波数特性測定処理を、Δｇ≧位相用閾値、又は、Δｐ≧ゲイン用閾値が成立したときに、α値を減少させる処理に変形しても良い。

第３実施形態に係る周波数特性測定装置１２を、ＦＦＴ法、ＦＲＡ法の双方により特性
値が測定される中間周波数帯域が存在するように、ＦＦＴ法とＦＲＡ法とにより周波数特性を測定し、ＦＦＴ法、ＦＲＡ法による中間周波数帯域における特性値の測定結果を加重平均することにより中間周波数帯域の周波数特性を得る装置に変形しても良い。また、各実施形態に係る周波数特性測定装置１２から、幾つかの機能を取り除いても良いことや、具体的な処理手順が上記した処理手順通りでなくても良いことは当然のことである。

１０ サーボドライバ
１１ 制御部
１２ 周波数特性測定装置
１３ パワー回路
１５ 測定部
１６ 記憶部
１７ 調整部
２１ 位置制御部
２２ 速度制御部
２３ ノッチフィルタ
２４ 電流制御部
２６ 速度演算部
３０ モータ
３１ 位置検出器
３５ 被駆動体
３６ ステージ

Claims (10)

1. 入力された指令に従って制御対象を制御するサーボ制御系の周波数特性を測定するための周波数特性測定装置であって、
   非正弦波を前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、第１周波数以下の周波数領域における周波数特性を測定する第１測定手段と、
   前記第１周波数以上の、周波数が互いに異なる複数の正弦波のそれぞれを順々に前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、前記第１周波数以上の周波数領域における周波数特性を測定する第２測定手段と、
   前記第１測定手段により測定された前記周波数特性と前記第２測定手段により測定された前記周波数特性とを合成することにより、前記サーボ制御系の周波数特性を生成する生成手段と、
   前記第１周波数を、前記第１測定手段による前記周波数特性の測定に要する時間と前記第２測定手段による前記周波数特性の測定に要する時間との和が、新たに指定された測定時間以下となる最も低い周波数に調整する調整手段と、
   を備えることを特徴とする周波数特性測定装置。
2. 入力された指令に従って制御対象を制御するサーボ制御系の周波数特性を測定するための周波数特性測定装置であって、
   非正弦波を前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、第１周波数以下の周波数領域における周波数特性を測定する第１測定手段と、
   前記第１周波数以上の、周波数が互いに異なる複数の正弦波のそれぞれを順々に前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、前記第１周波数以上の周波数領域における周波数特性を測定する第２測定手段と、
   前記第１測定手段により測定された前記周波数特性と前記第２測定手段により測定された前記周波数特性とを合成することにより、前記サーボ制御系の周波数特性を生成する生成手段と、
   新たな測定時間が指定された場合に、前記第１周波数を、前記第１測定手段による前記
   周波数特性の測定に要する時間と前記第２測定手段による前記周波数特性の測定に要する時間との和が前記測定時間以下となる最も低い周波数に調整する第１調整処理と、前記サーボ制御系が備えるノッチフィルタの中心周波数が調整された場合に、前記第１周波数を、調整後の前記中心周波数に応じた値に調整する第２調整処理と、前記サーボ制御系の速度フィードバックループの速度比例ゲインが調整された場合に、前記第１周波数を前記速度比例ゲインに応じた周波数に調整する第３調整処理とを実行可能な調整手段であって、前記第１～第３調整処理のいずれを実行するかを設定可能な調整手段と、
   を備えることを特徴とする周波数特性測定装置。
3. 入力された指令に従って制御対象を制御するサーボ制御系の周波数特性を測定するための周波数特性測定装置であって、
   非正弦波を前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、第１周波数以下の周波数領域における周波数特性を測定する第１測定手段と、
   前記第１周波数以上の、周波数が互いに異なる複数の正弦波のそれぞれを順々に前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、前記第１周波数以上の周波数領域における周波数特性を測定する第２測定手段と、
   前記第１測定手段により測定された前記周波数特性と前記第２測定手段により測定された前記周波数特性とを合成することにより、前記サーボ制御系の周波数特性を生成する生成手段と、
   を備え、
   前記第２測定手段は、
   注目周波数の正弦波を前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定し、測定結果に基づいて前記サーボ制御系の前記注目周波数におけるゲイン及び位相を特定する特定処理を繰り返すことにより、前記サーボ制御系の、前記第１周波数以上の周波数領域における周波数特性を測定する処理実行手段と、
   前記処理実行手段による２回目以降の前記特定処理の完了毎に、完了した前記特定処理における前記注目周波数に比例係数を乗じることで前記処理実行手段により次に実行される前記特定処理における前記注目周波数を算出する算出手段であって、前回の前記特定処理により特定されたゲインと前々回の前記特定処理により特定されたゲインの差の絶対値が第１所定値未満であり、且つ、前回の前記特定処理により特定された位相と前々回の前記特定処理により特定された位相の差の絶対値が第２所定値未満である場合には、前記比例係数として第１比例係数を用い、そうではない場合には、前記第１比例係数よりも小さな第２比例係数を用いる算出手段と、
   を備える
   ことを特徴とする周波数特性測定装置。
4. 前記処理実行手段による２回目以降の前記特定処理の完了毎に、前記処理実行手段により次に実行される前記特定処理にて前記サーボ制御系に入力される前記正弦波の周期数を算出する第２算出手段であって、前回の前記特定処理により特定されたゲインと前々回の前記特定処理により特定されたゲインの差の絶対値が前記第１所定値未満であり、且つ、前回の前記特定処理により特定された位相と前々回の前記特定処理により特定された位相の差の絶対値が前記第２所定値未満である場合には、そうではない場合よりも小さな周期数を算出する第２算出手段を、さらに備える、
   ことを特徴とする請求項３に記載の周波数特性測定装置。
5. 入力された指令に従って制御対象を制御するサーボ制御系の周波数特性を測定するための周波数特性測定装置であって、
   非正弦波を前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標
   値を測定することにより、前記サーボ制御系の、第１周波数以下の周波数領域における周波数特性を測定する第１測定手段と、
   前記第１周波数以上の、周波数が互いに異なる複数の正弦波のそれぞれを順々に前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、前記第１周波数以上の周波数領域における周波数特性を測定する第２測定手段と、
   前記第１測定手段により測定された前記周波数特性と前記第２測定手段により測定された前記周波数特性とを合成することにより、前記サーボ制御系の周波数特性を生成する生成手段と、
   を備え、
   前記第１測定手段は、前記サーボ制御系の、前記第１周波数よりも高い第２周波数までの周波数領域における周波数特性を測定し、
   前記生成手段は、前記第１測定手段により測定された前記周波数特性である第１周波数特性の前記第１周波数以下の周波数領域の部分である第１部分と、前記第２測定手段により測定された前記周波数特性である第２周波数特性の前記第２周波数以上の周波数領域の部分である第２部分と、前記第１部分及び前記第２部分との境界において特性値が連続するように前記第１周波数特性及び前記第２周波数特性の前記第１周波数から前記第２周波数までの周波数領域の部分を加重平均した第３部分とを含む周波数特性を、前記サーボ制御系の周波数特性として生成する、
   ことを特徴とする周波数特性測定装置。
6. 入力された指令に従って制御対象を制御するサーボ制御系の周波数特性を測定するための周波数特性測定方法であって、
   コンピュータが、
   非正弦波を前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、第１周波数以下の周波数領域における周波数特性を測定する第１測定ステップと、
   前記第１周波数以上の、周波数が互いに異なる複数の正弦波のそれぞれを順々に前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、前記第１周波数以上の周波数領域における周波数特性を測定する第２測定ステップと、
   前記第１測定ステップにより測定された前記周波数特性と前記第２測定ステップにより測定された前記周波数特性とを合成することにより、前記サーボ制御系の周波数特性を生成する生成ステップと、
   前記第１周波数を、前記第１測定ステップによる前記周波数特性の測定に要する時間と前記第２測定ステップによる前記周波数特性の測定に要する時間との和が、新たに指定された測定時間以下となる最も低い周波数に調整する調整ステップと、
   を行う、ことを特徴とする周波数特性測定方法。
7. 入力された指令に従って制御対象を制御するサーボ制御系の周波数特性を測定するための周波数特性測定方法であって、
   コンピュータが、
   非正弦波を前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、第１周波数以下の周波数領域における周波数特性を測定する第１測定ステップと、
   前記第１周波数以上の、周波数が互いに異なる複数の正弦波のそれぞれを順々に前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、前記第１周波数以上の周波数領域における周波数特性を測定する第２測定ステップと、
   前記第１測定ステップにより測定された前記周波数特性と前記第２測定ステップにより
   測定された前記周波数特性とを合成することにより、前記サーボ制御系の周波数特性を生成する生成ステップと、
   新たな測定時間が指定された場合に、前記第１周波数を、前記第１測定ステップによる前記周波数特性の測定に要する時間と前記第２測定ステップによる前記周波数特性の測定に要する時間との和が前記測定時間以下となる最も低い周波数に調整する第１調整処理と、前記サーボ制御系が備えるノッチフィルタの中心周波数が調整された場合に、前記第１周波数を、調整後の前記中心周波数に応じた値に調整する第２調整処理と、前記サーボ制御系の速度フィードバックループの速度比例ゲインが調整された場合に、前記第１周波数を前記速度比例ゲインに応じた周波数に調整する第３調整処理とを実行可能な調整ステップであって、前記第１～第３調整処理のいずれを実行するかを設定可能な調整ステップと、
   を行う、ことを特徴とする周波数特性測定方法。
8. 入力された指令に従って制御対象を制御するサーボ制御系の周波数特性を測定するための周波数特性測定方法であって、
   コンピュータが、
   非正弦波を前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、第１周波数以下の周波数領域における周波数特性を測定する第１測定ステップと、
   前記第１周波数以上の、周波数が互いに異なる複数の正弦波のそれぞれを順々に前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、前記第１周波数以上の周波数領域における周波数特性を測定する第２測定ステップと、
   前記第１測定ステップにより測定された前記周波数特性と前記第２測定ステップにより測定された前記周波数特性とを合成することにより、前記サーボ制御系の周波数特性を生成する生成ステップと、
   を行い、
   前記第２測定ステップは、
   注目周波数の正弦波を前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定し、測定結果に基づいて前記サーボ制御系の前記注目周波数におけるゲイン及び位相を特定する特定処理を繰り返すことにより、前記サーボ制御系の、前記第１周波数以上の周波数領域における周波数特性を測定する処理実行ステップと、
   前記処理実行ステップによる２回目以降の前記特定処理の完了毎に、完了した前記特定処理における前記注目周波数に比例係数を乗じることで前記処理実行ステップにより次に実行される前記特定処理における前記注目周波数を算出する算出ステップであって、前回の前記特定処理により特定されたゲインと前々回の前記特定処理により特定されたゲインの差の絶対値が第１所定値未満であり、且つ、前回の前記特定処理により特定された位相と前々回の前記特定処理により特定された位相の差の絶対値が第２所定値未満である場合には、前記比例係数として第１比例係数を用い、そうではない場合には、前記第１比例係数よりも小さな第２比例係数を用いる算出ステップと、
   を備える、ことを特徴とする周波数特性測定方法。
9. 前記処理実行ステップによる２回目以降の前記特定処理の完了毎に、前記処理実行ステップにより次に実行される前記特定処理にて前記サーボ制御系に入力される前記正弦波の周期数を算出する第２算出ステップであって、前回の前記特定処理により特定されたゲインと前々回の前記特定処理により特定されたゲインの差の絶対値が前記第１所定値未満であり、且つ、前回の前記特定処理により特定された位相と前々回の前記特定処理により特定された位相の差の絶対値が前記第２所定値未満である場合には、そうではない場合よりも小さな周期数を算出する第２算出ステップを、さらに備える、
   ことを特徴とする請求項８に記載の周波数特性測定方法。
10. 入力された指令に従って制御対象を制御するサーボ制御系の周波数特性を測定するための周波数特性測定方法であって、
    コンピュータが、
    非正弦波を前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、第１周波数以下の周波数領域における周波数特性を測定する第１測定ステップと、
    前記第１周波数以上の、周波数が互いに異なる複数の正弦波のそれぞれを順々に前記指令として前記サーボ制御系に入力して前記サーボ制御系の出力の指標値を測定することにより、前記サーボ制御系の、前記第１周波数以上の周波数領域における周波数特性を測定する第２測定ステップと、
    前記第１測定ステップにより測定された前記周波数特性と前記第２測定ステップにより測定された前記周波数特性とを合成することにより、前記サーボ制御系の周波数特性を生成する生成ステップと、
    を行い、
    前記第１測定ステップでは、前記サーボ制御系の、前記第１周波数よりも高い第２周波数までの周波数領域における周波数特性を測定し、
    前記生成ステップでは、前記第１測定ステップにより測定された前記周波数特性である第１周波数特性の前記第１周波数以下の周波数領域の部分である第１部分と、前記第２測定ステップにより測定された前記周波数特性である第２周波数特性の前記第２周波数以上の周波数領域の部分である第２部分と、前記第１部分及び前記第２部分との境界において特性値が連続するように前記第１周波数特性及び前記第２周波数特性の前記第１周波数から前記第２周波数までの周波数領域の部分を加重平均した第３部分とを含む周波数特性を、前記サーボ制御系の周波数特性として生成する、
    ことを特徴とする周波数特性測定方法。

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