JP7124761B2 - 調整支援装置、サーボドライバ、複数のサーボモータの制御パラメータ調整方法及びプログラム - Google Patents
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Description
複数のサーボモータの制御パラメータの調整を支援する調整支援装置であって、
前記サーボモータによって駆動される負荷に対するイナーシャ比の推定値を含むパラメータを取得するパラメータ取得部と、
前記サーボモータを制御する際のイナーシャ比を含むパラメータを設定させるパラメータ設定制御部と、
を備え、
前記パラメータ設定制御部は、前記パラメータ取得部が、前記イナーシャ比の推定値を複数の前記サーボモータの全てについて取得した後に、複数の前記サーボモータの全てについて、取得された該イナーシャ比を設定させることを特徴とする。
複数の前記サーボモータのうちのいずれかについて前記イナーシャ比を推定する場合には、前記パラメータ設定制御部は、他の前記サーボモータについては、ゲイン及びイナーシャ比を同じ値に設定させるようにしてもよい。
前記パラメータ取得部が取得した前記イナーシャ比の推定値の妥当性を判断する妥当性判断部を備えるようにしてもよい。
前記複数のサーボモータは、互いに軸干渉を生じ得る負荷を駆動するようにしてもよい。
複数のサーボモータをそれぞれ制御するサーボドライバであって、
前記サーボモータを制御する制御部と、
前記サーボモータによって駆動される負荷に対するイナーシャ比を含むパラメータを推定するパラメータ推定部と、
複数の前記サーボモータのそれぞれにおける前記パラメータの推定値の前記制御部への設定を同期させる設定同期を備えたことを特徴とする。
前記複数のサーボモータは、互いに軸干渉を生じ得る負荷を駆動するようにしてもよい。
複数のサーボモータの制御パラメータ調整方法であって、
複数の前記サーボモータのそれぞれによって駆動される負荷に対するイナーシャ比の推定値を含む制御パラメータを、複数の前記サーボモータの全てについて取得するステップ
と、
取得した前記制御パラメータを、複数の前記サーボモータのそれぞれを制御する際の制御パラメータとして設定するステップ、
を含む。
複数の前記サーボモータのそれぞれについてのイナーシャ比が推定される際に、他の前記サーボモータについては、ゲイン及びイナーシャ比を同じ値に設定させるステップ、
をさらに含むようにしてもよい。
複数の前記サーボモータから取得された前記制御パラメータが妥当であるか否かを判断するステップ、
をさらに含み、
妥当であると判断された前記制御パラメータを、複数の前記サーボモータのそれぞれを制御する際の制御パラメータとして設定するようにしてもよい。
前記複数のサーボモータは、互いに軸干渉を生じ得る負荷を駆動するようにしてもよい。
複数のサーボモータの制御パラメータ調整方法であって、
複数の前記サーボモータのそれぞれが、該サーボモータによって駆動される負荷に対するイナーシャ比を含む制御パラメータを推定するステップと、
複数の前記サーボモータのうち他の全てのサーボモータに対する前記制御パラメータの推定が完了するのを待って、前記複数の前記サーボモータのそれぞれを制御する際の制御パラメータとして、前記推定された制御パラメータを設定するステップを含む。
前記複数のサーボモータは、互いに軸干渉を生じ得る負荷を駆動するようにしてもよい。
複数のサーボモータの制御パラメータを調整するためのプログラムであって、
複数の前記サーボモータのそれぞれによって駆動される負荷に対するイナーシャ比の推定値を含む制御パラメータを、複数の前記サーボモータの全てについて取得するステップと、
取得した前記制御パラメータを、複数の前記サーボモータのそれぞれを制御する際の制御パラメータとして設定するステップ、
をコンピュータに実行させるプログラムである。
複数の前記サーボモータのそれぞれが、該サーボモータによって駆動される負荷に対するイナーシャ比を含む制御パラメータを推定するステップと、
複数の前記サーボモータのうち他の全てのサーボモータに対する前記制御パラメータの推定が完了するのを待って、前記複数の前記サーボモータのそれぞれを制御する際の制御パラメータとして、前記推定された制御パラメータを設定するステップ、
をコンピュータに実行させるプログラムである。
以下、本発明の適用例について、図面を参照しつつ説明する。本発明は例えば、図1に示すような調整支援装置9に適用される。図1に示す制御システム1は、負荷機械2を駆動するサーボモータ3,4を制御するシステムであり、調整支援装置9、コントローラ7、サーボドライバ5,6、サーボモータ3,4及び負荷機械2を含む。負荷機械2は、複数のサーボモータ3,4によって駆動されるいわゆる多軸構成を有する。
ることができない。
このように調整支援装置9によって、イナーシャ比の設定タイミングを揃えることにより、軸干渉を生じ得る負荷機械2に対しても、イナーシャ比を正確に推定することができる。
以下では、本発明の実施例に係る調整支援装置9について、図面を用いて、より詳細に説明する。
図1は、本実施例に係る調整支援装置9を含む制御システム1の概略構成を示すブロック図である。負荷機械2は、ガントリ機構やタンデム機構のように軸干渉を生じ得る複数の軸を有する多軸構成の機械である。サーボモータ3,4はそれぞれ互いに軸干渉を生じ得る軸を駆動する。負荷機械2は、例えば、図3(B)に模式的に示すように構成され、サーボモータ3が第1軸21を駆動し、サーボモータ4が第2軸を駆動する。サーボモータ3,4には、指令信号に従ってサーボモータ3,4の駆動信号を出力するサーボドライバ5,6がそれぞれ接続され、サーボドライバ5,6には、ユーザ又は外部装置からの入力に応じて指令信号を出力するコントローラ78が接続されている。また、サーボドライバ5,6によるイナーシャ比の調整を支援する調整支援装置9が設けられている。図1では、軸干渉を生じ得る軸を二軸として構成を示しているが、軸干渉を生じ得る軸が三以上である負荷機械についても、各軸に対してサーボモータ、サーボドライバ、コントローラが設けられ、各サーボドライバに調整支援装置9が接続される。
サーボドライバ5,6は、コントローラ7から入力される指令に基づいてサーボモータ3,4に駆動電流を出力する制御部51,61を含む。制御部51,61は、位置制御器、速度制御器、トルク制御器等を含むが、これらは公知の構成を適宜採用することができるので詳細な説明は省略する。サーボドライバ5は、イナーシャ比を推定するためのイナーシャ比推定部52を含む。コントローラ7は、サーボドライバ5,6と調整支援装置9との間での信号の送受信を中継する信号中継部71を含む。コントローラ7は、数値制御プログラム等を実行するCPUからなるプロセッサ、メモリ、通信部等を有するが、これらは公知の構成を適宜採用することができるので詳細な説明は省略する。調整支援装置9は、例えば、後述するイナーシャ比を調整するためのプログラムを実行するCPUや当該プログラムやデータを記憶する記憶装置を有するコンピュータにより構成される。また、サーボドライバ5は、サーボモータ3を制御するために必要なイナーシャ比を含む種々の制御パラメータ等のデータや制御プログラムを記憶する記憶部53を有する。さらに、サーボドライバ5は、外部と通信するためのドライバ通信部54を有する。サーボドライバ6も同様に、制御部61、イナーシャ比推定部62、記憶部63及びドライバ通信部64を含むが、各部の構成はサーボドライバと同様であるので説明を省略する。
サーボドライバ5,6において、信号中継部71及びドライバ通信部54,64を介して、イナーシャ比設定制御部92から受信したイナーシャ比は、記憶部53,63に記憶され、制御部51,61におけるイナーシャ比の更新の際に用いられる。
図5は、イナーシャ比調整方法としての、サーボドライバ5,6及び調整支援装置9によるイナーシャ比の更新までの流れを示すフローチャートである。
まず、イナーシャ比推定を行う軸を特定する変数iに対して、i=1とおく(ステップS1)。ここでは、イナーシャ比の推定を行うべき軸、すなわち、互いに軸干渉が生じ得る複数の軸には、当該軸を特定するために1から順に一意に番号が付されており、このように特定される軸を第i軸として説明する。
本実施例に係る調整支援装置9を含む制御システム1の構成は実施例1と同じであるので、実施例1と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
図6は、本実施例に係るサーボドライバ5,6及び調整支援装置9によるイナーシャ比の更新までの流れを示すフローチャートである。本実施例では、軸干渉を生じ得る複数軸のそれぞれについてイナーシャ比を推定する際に、関連軸についてゲイン及びイナーシャ比を同じ値に設定する(ステップS11)。このように設定した後に、負荷機械2によって、軸干渉を生じ得る複数の軸を含む位置決め動作(ステップS2)以降の処理を行う。ステップS2以降の処理は実施例1と同じであるため、説明は繰り返さない。イナーシャ比の推定の対象となっている軸以外の関連軸については、対象となっている軸のイナーシャ比の推定が完了するまで、ステップS11において設定されたゲイン及びイナーシャ比に固定される。
なお、本実施例のように、軸制御の制御側の応答性を関連軸について同等となるように設定しても、各自によって駆動される実負荷が異なる場合には、負荷機械2における応答は異なるものとなる。しかし、関連軸の制御を位置制御で行う場合には、負荷が大きい分だけトルクを出力することとなるため、関連軸間で実負荷の配分が異なっていても正確なイナーシャ比を推定することができる。
図7は、本実施例に係る調整支援装置及びサーボドライバの概略構成を示すブロック図である。実施例1及び実施例2と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
本実施例では、調整支援装置19が、イナーシャ比取得部91及びイナーシャ比設定制御部92に加えて、妥当性判断部93を有する。この妥当性判断部93は、サーボドライバ5,6から取得したイナーシャ比が妥当であるか否かを判断する。これは、負荷機械2においてイナーシャ比の推定のために位置決め動作を試行する際に、この動作が加速度の低い動作である場合には、動作時のトルクがイナーシャ比によるものではなく、摩擦によるものと推定されるからである。
図8は、本実施例に係るイナーシャ比調整方法としての、サーボドライバ5,6及び調整支援装置19によるイナーシャ比の更新までの流れを示すフローチャートである。本実施例では、位置決め動作を試行し(ステップS2)、第i軸のイナーシャ比の推定に加えて、偏荷重、動摩擦、粘性摩擦を推定する(ステップS21)。そして、ステップS21において、これらの推定値を、イナーシャ比取得部91がサーボドライバ5,6からドライバ通信部54,64を介して取得し、妥当性判断部93が、これらの推定値から判定値を算出し、妥当性条件を満たすか否かを判断する(ステップS22)。
ステップS22において、妥当性条件を満たさないと判断した場合、すなわち判定値が1以上である場合は、ステップS11に戻る。ステップS11以降の処理を行う際には、イナーシャ設定制御部は、サーボドライバ5,6に位置決め動作の加速度を上げてイナーシャ比等の推定を行わせる。このとき、イナーシャ設定制御部は、メッセージを表示する等により、ユーザに位置決め動作の加速度を上げるように促してもよい。
<装置構成>
図9は、本実施例に係る制御システム11の概略構成を示すブロック図である。本実施例は、実施例1に係る制御システム1における調整制御装置を備えておらず、実施例1とはサーボドライバの構成が異なる。実施例1と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。図10は、本実施例に係るサーボドライバ15,16の概略構成を示すブロック図である。図11は、サーボドライバ15,16における推定イナーシャ比の設定同期処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、サーボドライバが、イナーシャ比を調整するためのプログラムを実行するコンピュータに対応する。
まず、設定同期部55,65では、イナーシャ比推定が許可されているか否かを判断する(ステップS31)。すなわち、自らの軸にイナーシャ比推定の順番が巡ってきているかを判断する。第1軸21が関連軸に含まれる軸のうち最初にイナーシャ比推定を行うべき軸であれば、関連軸に含まれる他の軸の状況にかかわらず、ステップS31でYesと判断される。このときは、負荷機械2によって、関連軸を含む位置決め動作を試行し(ステップS32)、第1軸21のサーボドライバ15,16のイナーシャ推定部がイナーシャ比推定を行う(ステップS33)。
プS38)。そして、関連軸に含まれる全ての軸についてイナーシャ比推定フラグが1タイミングで、各軸のサーボドライバ15,16の設定同期部55,56は、自らの軸のイナーシャ比推定値を記憶部53,63に記憶させて、イナーシャ比を更新する(ステップS39)。
本実施例においても、イナーシャ比を推定する際に、関連軸に含まれる他の軸においてゲイン及びイナーシャ比を同じ値に設定するようにしてもよい。また、イナーシャ比を推定する際に妥当性を判断するようにしてもよい。
また、図4と同様に、ドライバ通信部54,64が、コントローラ7の信号中継部71を介して通信するようにしてもよい。
実施例1の制御システム1においては、サーボドライバ5,6を制御するコントローラ7を介して、調整支援装置9が接続されていたが、制御システムの構成はこれに限られない。図12には、実施例1の変形例に係る制御システム31の構成を示す。制御システム31では、サーボドライバ5,6はそれぞれコントローラ7,8によって制御される。そして、調整支援装置9は、コントローラ7,8を介することなく、サーボドライバ5,6と接続されている。サーボドライバ5,6及び調整支援装置9の構成及び動作については、図4に示した制御システム1におけるものとコントローラ7の信号中継部71による信号の中継が省略されている点を除いて同一であるため、詳細な説明は省略する。
また、実施例4の制御システム11においては、サーボドライバ5,6を制御するコントローラ7を介して、調整支援装置9が接続されていたが、制御システムの構成はこれに限られない。図13には、実施例4の変形例に係る制御システム41の構成を示す。制御システム41では、サーボドライバ5,6はそれぞれコントローラ7,8によって制御される。サーボドライバ5,6の構成及び動作については、図10に示した制御システム11におけるものと同一であるため、詳細な説明は省略する。
<発明1>
複数のサーボモータ(3,4)の制御パラメータの調整を支援する調整支援装置(9)であって、
前記サーボモータ(3,4)によって駆動される負荷に対するイナーシャ比の推定値を含むパラメータを取得するパラメータ取得部(91)と、
前記サーボモータを制御する際のイナーシャ比を含むパラメータを設定させるパラメータ設定制御部(92)と、
を備え、
前記パラメータ設定制御部(92)は、前記パラメータ取得部(91)が、前記イナーシャ比の推定値を複数の前記サーボモータの全て(3,4)について取得した後に、複数の前記サーボモータの全て(3,4)について、取得された該イナーシャ比を設定させることを特徴とする調整支援装置(9)。
<発明2>
複数のサーボモータ(3,4)をそれぞれ制御するサーボドライバ(15,16)であって、
前記サーボモータ(3,4)を制御する制御部(51,61)と、
前記サーボモータ(3,4)によって駆動される負荷に対するイナーシャ比を含むパラメータを推定するパラメータ推定部(52,62)と、
複数の前記サーボモータ(3,4)のそれぞれにおける前記パラメータの推定値の前記制御部(51,61)への設定を同期させる設定同期を備えたことを特徴とするサーボドライバ。
<発明3>
複数のサーボモータ(3,4)の制御パラメータ調整方法であって、
複数の前記サーボモータ(3,4)のそれぞれによって駆動される負荷に対するイナーシャ比の推定値を含む制御パラメータを、複数の前記サーボモータの全てについて取得するステップと、
取得した前記制御パラメータを、複数の前記サーボモータのそれぞれを制御する際の制御パラメータとして設定するステップ、
を含む複数のサーボモータの制御パラメータ調整方法。
<発明4>
複数のサーボモータ(3,4)の制御パラメータ調整方法であって、
複数の前記サーボモータ(3,4)のそれぞれが、該サーボモータ(3,4)によって駆動される負荷に対するイナーシャ比を含む制御パラメータを推定するステップと、
複数の前記サーボモータ(3,4)のうち他の全てのサーボモータに対する前記制御パラメータの推定が完了するのを待って、前記複数の前記サーボモータのそれぞれを制御する際の制御パラメータとして、前記推定された制御パラメータを設定するステップを含む複数のサーボモータの制御パラメータ調整方法。
<発明5>
複数のサーボモータ(3,4)の制御パラメータを調整するためのプログラムであって、
複数の前記サーボモータ(3,4)のそれぞれによって駆動される負荷に対するイナーシャ比の推定値を含む制御パラメータを、複数の前記サーボモータ(3,4)の全てについて取得するステップと、
取得した前記パラメータを、複数の前記サーボモータ(3,4)のそれぞれを制御する際の制御パラメータとして設定するステップ、
をコンピュータに実行させるプログラム
<発明6>
複数のサーボモータ(3,4)の制御パラメータ調整するためのプログラムであって、
複数の前記サーボモータ(3,4)のそれぞれが、該サーボモータ(3,4)によって駆動される負荷に対するイナーシャ比を含む制御パラメータを推定するステップと、
複数の前記サーボモータ(3,4)のうち他の全てのサーボモータに対する前記制御パラメータの推定が完了するのを待って、前記複数の前記サーボモータ(3,4)のそれぞれを制御する際の制御パラメータとして、前記推定された制御パラメータを設定するステップ、
をコンピュータに実行させるプログラム。
Claims (14)
- 複数のサーボモータの制御パラメータの調整を支援する調整支援装置であって、
前記サーボモータによって駆動される負荷に対するイナーシャ比の推定値を含むパラメータを取得するパラメータ取得部と、
前記サーボモータを制御する際のイナーシャ比を含むパラメータを設定させるパラメータ設定制御部と、
を備え、
前記パラメータ設定制御部は、前記パラメータ取得部が、前記イナーシャ比の推定値を複数の前記サーボモータの全てについて取得した後に、複数の前記サーボモータの全てについて、取得された該イナーシャ比を設定させることを特徴とする調整支援装置。 - 複数の前記サーボモータのうちのいずれかについて前記イナーシャ比を推定する場合には、前記パラメータ設定制御部は、他の前記サーボモータについては、ゲイン及びイナーシャ比を同じ値に設定させることを特徴とする請求項1に記載の調整支援装置。
- 前記パラメータ取得部が取得した前記イナーシャ比の推定値の妥当性を判断する妥当性判断部を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の調整支援装置。
- 前記複数のサーボモータは、互いに軸干渉を生じ得る負荷を駆動することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の調整支援装置。
- 複数のサーボモータをそれぞれ制御するサーボドライバであって、
前記サーボモータを制御する制御部と、
前記サーボモータによって駆動される負荷に対するイナーシャ比を含むパラメータを推定するパラメータ推定部と、
複数の前記サーボモータのそれぞれにおける前記パラメータの推定値の前記制御部への設定を同期させる設定同期部を備えたことを特徴とするサーボドライバ。 - 前記複数のサーボモータは、互いに軸干渉を生じ得る負荷を駆動することを特徴とする
請求項5に記載のサーボドライバ。 - 複数のサーボモータの制御パラメータ調整方法であって、
複数の前記サーボモータのそれぞれによって駆動される負荷に対するイナーシャ比の推定値を含む制御パラメータを、複数の前記サーボモータの全てについて取得するステップと、
取得した前記制御パラメータを、複数の前記サーボモータのそれぞれを制御する際の制御パラメータとして設定するステップ、
を含む複数のサーボモータの制御パラメータ調整方法。 - 複数の前記サーボモータのそれぞれについてのイナーシャ比が推定される際に、他の前記サーボモータについては、ゲイン及びイナーシャ比を同じ値に設定させるステップ、
をさらに含む請求項7に記載の複数のサーボモータの制御パラメータ調整方法。 - 複数の前記サーボモータから取得された前記制御パラメータが妥当であるか否かを判断するステップ、
をさらに含み、
妥当であると判断された前記制御パラメータを、複数の前記サーボモータのそれぞれを制御する際の制御パラメータとして設定することを特徴とする請求項7または8に記載の複数のサーボモータの制御パラメータ調整方法。 - 前記複数のサーボモータは、互いに軸干渉を生じ得る負荷を駆動することを特徴とする請求項7ないし9のいずれか1項に記載の複数のサーボモータの制御パラメータ調整方法。
- 複数のサーボモータの制御パラメータ調整方法であって、
複数の前記サーボモータのそれぞれによって駆動される負荷に対するイナーシャ比を含む制御パラメータを推定するステップと、
複数の前記サーボモータのうち他の全てのサーボモータに対する前記制御パラメータの推定が完了するのを待って、前記複数の前記サーボモータのそれぞれを制御する際の制御パラメータとして、前記推定された制御パラメータを設定するステップを含む複数のサーボモータの制御パラメータ調整方法。 - 前記複数のサーボモータは、互いに軸干渉を生じ得る負荷を駆動することを特徴とする請求項11に記載の複数のサーボモータの制御パラメータ調整方法。
- 複数のサーボモータの制御パラメータを調整するためのプログラムであって、
複数の前記サーボモータのそれぞれによって駆動される負荷に対するイナーシャ比の推定値を含む制御パラメータを、複数の前記サーボモータの全てについて取得するステップと、
取得した前記制御パラメータを、複数の前記サーボモータのそれぞれを制御する際の制御パラメータとして設定するステップ、
をコンピュータに実行させるプログラム。 - 複数のサーボモータの制御パラメータ調整するためのプログラムであって、
複数の前記サーボモータのそれぞれによって駆動される負荷に対するイナーシャ比を含む制御パラメータを推定するステップと、
複数の前記サーボモータのうち他の全てのサーボモータに対する前記制御パラメータの推定が完了するのを待って、前記複数の前記サーボモータのそれぞれを制御する際の制御パラメータとして、前記推定された制御パラメータを設定するステップ、
をコンピュータに実行させるプログラム。
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