JPH03289385A - モータ制御のゲイン調整方法 - Google Patents
モータ制御のゲイン調整方法Info
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- JPH03289385A JPH03289385A JP2088670A JP8867090A JPH03289385A JP H03289385 A JPH03289385 A JP H03289385A JP 2088670 A JP2088670 A JP 2088670A JP 8867090 A JP8867090 A JP 8867090A JP H03289385 A JPH03289385 A JP H03289385A
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- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 102100031584 Cell division cycle-associated 7-like protein Human genes 0.000 description 1
- 101000777638 Homo sapiens Cell division cycle-associated 7-like protein Proteins 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0265—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
- G05B13/024—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/16—Controlling the angular speed of one shaft
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はロボット等のモータ制御のゲイン調整方法に関
し、特にモータ制御ループのフィードバックゲインを自
動的に調整するようにしたモータ制御のゲイン調整方法
に関する。
し、特にモータ制御ループのフィードバックゲインを自
動的に調整するようにしたモータ制御のゲイン調整方法
に関する。
ロボットのようなアームの伸縮状態によって、負荷イナ
ーシャが大幅に変化し、かつサーボモータと機構部の減
速比が大きい機械可動部を有する系においてフィードフ
ォワード制御を行なうことは非常に難かしい。なぜなら
、フィードフォワードゲインはフィードバックでない為
、パラメータがピッタリ当っていないと効果がない。
ーシャが大幅に変化し、かつサーボモータと機構部の減
速比が大きい機械可動部を有する系においてフィードフ
ォワード制御を行なうことは非常に難かしい。なぜなら
、フィードフォワードゲインはフィードバックでない為
、パラメータがピッタリ当っていないと効果がない。
しかし、従来の方法では、イナーシャ値が未知の場合に
はフィードフォワードゲインを計算することができない
。また、イナーシャ変動があった場合などは、その平均
的な値を計算することが非常に困難であり、例え行って
も非常に手間の掛かる作業になる。
はフィードフォワードゲインを計算することができない
。また、イナーシャ変動があった場合などは、その平均
的な値を計算することが非常に困難であり、例え行って
も非常に手間の掛かる作業になる。
このような問題を解決するものとして、本出願人による
平成２年２月２１日付けの発明の名称を「モータ制御の
フィードフォワードゲインの学習方法」とする出願があ
る。この出願では、フィードフォワードゲインを、学習
によって決定している。
平成２年２月２１日付けの発明の名称を「モータ制御の
フィードフォワードゲインの学習方法」とする出願があ
る。この出願では、フィードフォワードゲインを、学習
によって決定している。
一方、フィードバックループのフィードバックゲイン、
すなわち比例ゲイン等は、系のステップ応答等を検討し
て、決定されている。
すなわち比例ゲイン等は、系のステップ応答等を検討し
て、決定されている。
しかし、フィードバックゲインをステップ応答等によっ
て判断して決定すると、このための計測、時間等に相当
の時間を要する。また、決定に当たっては相当の熟練等
が必要であり、客観的に適性な値に決定することが困難
であった。
て判断して決定すると、このための計測、時間等に相当
の時間を要する。また、決定に当たっては相当の熟練等
が必要であり、客観的に適性な値に決定することが困難
であった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、フ
ィードバックゲインを自動的に調整するモータ制御のゲ
イン調整方法を提供することを目的とする。
ィードバックゲインを自動的に調整するモータ制御のゲ
イン調整方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的はフィードバックゲインをフィ
ードフォワードゲインから計算して求めるモータ制御の
ゲイン調整方法を提供することである。
ードフォワードゲインから計算して求めるモータ制御の
ゲイン調整方法を提供することである。
本発明では上記課題を解決するために、負荷イナーシャ
が大幅に変動する制御システムのモータ制御でのフィー
ドバックゲインの調整を行う、モータ制御のゲイン調整
方法において、フィードバック系での第１回目のフィー
ドバックゲインで、第１回目のフィードフォワードゲイ
ンを学習によって求め、前記第１回目のフィードフォワ
ードゲインから、第２回目のフィードバックゲインを計
算で求め、前記第２回目のフィードバックゲインで、学
習によって、第２回目のフィードフォワードゲインを求
め、モータ制御ループを構・戊することを特徴とするモ
ータ制御のゲイン調整方法が、提供される。
が大幅に変動する制御システムのモータ制御でのフィー
ドバックゲインの調整を行う、モータ制御のゲイン調整
方法において、フィードバック系での第１回目のフィー
ドバックゲインで、第１回目のフィードフォワードゲイ
ンを学習によって求め、前記第１回目のフィードフォワ
ードゲインから、第２回目のフィードバックゲインを計
算で求め、前記第２回目のフィードバックゲインで、学
習によって、第２回目のフィードフォワードゲインを求
め、モータ制御ループを構・戊することを特徴とするモ
ータ制御のゲイン調整方法が、提供される。
まず、第１回目のフィードバックゲインを決める。この
値はモータ単体等から計算し、制御ループが発振しない
程度の値に決める。この第１回目のフィードバックゲイ
ンで、第１回目のフィードフォワードゲインを学習によ
って求める。次に求められた第１回目のフィードフォワ
ードゲインから、第２回目のフィードバックゲインを計
算によって求める。ついで、第２回目のフィードバック
ゲインで、再度、フィードフォワードゲインを学習によ
って求める。第２回目のフィードフォワードゲインと第
２回目のフィードバックゲインで制御システムを構成す
る。これによって、最適なフィードフォワードゲイン及
びフィードバックゲインを有する制御システムを求める
ことができる。
値はモータ単体等から計算し、制御ループが発振しない
程度の値に決める。この第１回目のフィードバックゲイ
ンで、第１回目のフィードフォワードゲインを学習によ
って求める。次に求められた第１回目のフィードフォワ
ードゲインから、第２回目のフィードバックゲインを計
算によって求める。ついで、第２回目のフィードバック
ゲインで、再度、フィードフォワードゲインを学習によ
って求める。第２回目のフィードフォワードゲインと第
２回目のフィードバックゲインで制御システムを構成す
る。これによって、最適なフィードフォワードゲイン及
びフィードバックゲインを有する制御システムを求める
ことができる。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第２図は本発明を実施するためのロボットシステムのハ
ードウェアの構成図である。ホストプロセッサ１はロボ
ット全体を制御するプロセッサである。ホストプロセッ
サ１からはロボットの位置指令が共有ＲＡＭ２に書き込
まれる。なお、ホストプロセッサに結合されるＲＯＭＳ
ＲＡＭ等は省略しである。
ードウェアの構成図である。ホストプロセッサ１はロボ
ット全体を制御するプロセッサである。ホストプロセッ
サ１からはロボットの位置指令が共有ＲＡＭ２に書き込
まれる。なお、ホストプロセッサに結合されるＲＯＭＳ
ＲＡＭ等は省略しである。
ロボットに内蔵されたサーボモータ２２を制御するＤＳ
Ｐ （ディジタル・シグナル・プロセッサ）１１はＲＯ
Ｍ１２のシステムプログラムに従って、共有ＲＡＭ２の
位置指令を一定時間ごとに読み取り、軸制御回路（ＡＸ
Ｃ）１４にトルク指令を出力する。なお、必要な計算等
はＲＡＭ１３を使用して行う。
Ｐ （ディジタル・シグナル・プロセッサ）１１はＲＯ
Ｍ１２のシステムプログラムに従って、共有ＲＡＭ２の
位置指令を一定時間ごとに読み取り、軸制御回路（ＡＸ
Ｃ）１４にトルク指令を出力する。なお、必要な計算等
はＲＡＭ１３を使用して行う。
ＤＳＰＩＩは、内部に位置指令とサーボモータ２２に内
蔵されたパルスコーダ２３からの位置フィードバックと
の差分によるエラー量から速度指令を計算する。さらに
、位置フィードバックを微分して、速度フィードバック
を計算する。この速度フィードバックと速度指令との差
分からトルク指令を計算する。
蔵されたパルスコーダ２３からの位置フィードバックと
の差分によるエラー量から速度指令を計算する。さらに
、位置フィードバックを微分して、速度フィードバック
を計算する。この速度フィードバックと速度指令との差
分からトルク指令を計算する。
サーボアンプ２１はトルク指令を受けて、サーボモータ
２２を駆動する。サーボモータ２２は減速機を介して、
アーム２６を駆動する。図では、減速機等の機械系のバ
ネ成分２４（バネ定数Ｋｃ）、ダンピング成分２５ （
ダンピング定数Ｂｋ）を模式的に表している。
２２を駆動する。サーボモータ２２は減速機を介して、
アーム２６を駆動する。図では、減速機等の機械系のバ
ネ成分２４（バネ定数Ｋｃ）、ダンピング成分２５ （
ダンピング定数Ｂｋ）を模式的に表している。
また、ＤＳＰＩＩは後述のフィードフォワードゲインを
学習によって求め、フィードバックゲインを計算によっ
て求める。
学習によって求め、フィードバックゲインを計算によっ
て求める。
次にフィードバックゲインを決定する問題を考える。ま
ず、例としてモータ制御における速度ループを考える。
ず、例としてモータ制御における速度ループを考える。
第３図はモータ制御における速度ループのブロック図で
ある。速度指令値Ｕとフィードフォワードループの伝達
関数１１を通したものとが加算器１２で加算され、出力
Ｘとなる。Ｋはフィードフォワードゲインである。出力
Ｘは加算器１３で速度フィードバック量Ｙを引き、伝達
関数１４に送られる。Ｋ１は速度ゲインである。
ある。速度指令値Ｕとフィードフォワードループの伝達
関数１１を通したものとが加算器１２で加算され、出力
Ｘとなる。Ｋはフィードフォワードゲインである。出力
Ｘは加算器１３で速度フィードバック量Ｙを引き、伝達
関数１４に送られる。Ｋ１は速度ゲインである。
ブロック１４の出力は伝達関数１５に入力される。
Ｋｔはサーボモータのトルク定数、Ｊはサーボモータ軸
からみた機械系のイナーシャであり、ロボットの姿勢に
よって大幅に変動する。Ｓはラプラス演算子である。
からみた機械系のイナーシャであり、ロボットの姿勢に
よって大幅に変動する。Ｓはラプラス演算子である。
ここで、
Ｕ＊ （１＋Ｋｓ）＝Ｘ
ただし、Ｕは速度指令、Ｙは速度フィードバック量、（
Ｕ−Ｙ）は速度偏差、Ｓはラプラス演算子である。この
式をＵについて解くと、 Ｕ＝Ｘ／ （１−＋−ＩＫＳ） Ｘ ／ Ｕ ＝ １ ＋ Ｋ Ｓ ・−（１）これ
は入力Ｘ１出力Ｙとするシステムの逆システムを同定し
たことになる。これを利用してに１を決定する。人力Ｘ
、出力Ｙとする伝達関数を考えると、 Ｙ／Ｘ＝１／ Ｃ（ＪＳ／ （Ｋ１＊Ｋｔ）＋１）１
／ （Ｔ Ｓ ＋１ ） （２）となる。
Ｕ−Ｙ）は速度偏差、Ｓはラプラス演算子である。この
式をＵについて解くと、 Ｕ＝Ｘ／ （１−＋−ＩＫＳ） Ｘ ／ Ｕ ＝ １ ＋ Ｋ Ｓ ・−（１）これ
は入力Ｘ１出力Ｙとするシステムの逆システムを同定し
たことになる。これを利用してに１を決定する。人力Ｘ
、出力Ｙとする伝達関数を考えると、 Ｙ／Ｘ＝１／ Ｃ（ＪＳ／ （Ｋ１＊Ｋｔ）＋１）１
／ （Ｔ Ｓ ＋１ ） （２）となる。
ここで、Ｔはこの系の時定数であり、Ｔ＝Ｊ／ （Ｋ１
＊Ｋｔ） である。
＊Ｋｔ） である。
ここで、（１）式の逆システムが（２）式に等しいとお
くと、 Ｕ／Ｘ＝Ｙ／Ｘ＝１／ （１＋ＫＳ） １／（１＋ＴＳ） 従って、フィードフォワードゲインＫがフィードバック
ループの時定数を表していることが分かる。
くと、 Ｕ／Ｘ＝Ｙ／Ｘ＝１／ （１＋ＫＳ） １／（１＋ＴＳ） 従って、フィードフォワードゲインＫがフィードバック
ループの時定数を表していることが分かる。
今、希望するフィードバックループの時定数をＴ１とす
ると、 Ｋ １ ＝ Ｋ ／ Ｔ １ ＊ Ｋ １ ａ
゛°−−− （３）ただし、Ｋｌａは現在の比例
ゲイン、Ｋ１は新しく設定する比例ゲインである。この
新しい比例ゲインに１を設定すると、 Ｔ＝Ｊ／ （Ｋ＊に１ ａ＊Ｋｔ／Ｔｌ）−（Ｔ １／
Ｋ） ＊ （Ｊ／Ｋ １ ａ ＊Ｋ ｔ）（Ｔｌ／Ｋ）
＊に １ となり、希望の時定数を持ったフィードバック系が得ら
れる。このに１を設定しなおした後、もう−度フイード
フォワードゲインの学習を行うことによりＫを学習し、
最適なフィードフォワードゲインＫが決まり、さらにこ
のに１を設定すれば系全体のゲインが最適値に収束する
。
ると、 Ｋ １ ＝ Ｋ ／ Ｔ １ ＊ Ｋ １ ａ
゛°−−− （３）ただし、Ｋｌａは現在の比例
ゲイン、Ｋ１は新しく設定する比例ゲインである。この
新しい比例ゲインに１を設定すると、 Ｔ＝Ｊ／ （Ｋ＊に１ ａ＊Ｋｔ／Ｔｌ）−（Ｔ １／
Ｋ） ＊ （Ｊ／Ｋ １ ａ ＊Ｋ ｔ）（Ｔｌ／Ｋ）
＊に １ となり、希望の時定数を持ったフィードバック系が得ら
れる。このに１を設定しなおした後、もう−度フイード
フォワードゲインの学習を行うことによりＫを学習し、
最適なフィードフォワードゲインＫが決まり、さらにこ
のに１を設定すれば系全体のゲインが最適値に収束する
。
次に本発明の処理について述べる。第１図は本発明のモ
ータ制御のゲイン調整方法のフローチャートである。図
において、Ｓに続く数値はステップ番号を示す。
ータ制御のゲイン調整方法のフローチャートである。図
において、Ｓに続く数値はステップ番号を示す。
〔Ｓ１〕適当なフィードバックループの比例ゲインに１
を設定する。この比例ゲインの値はモータ単体等から計
算して、系が発振しない程度の値とする。
を設定する。この比例ゲインの値はモータ単体等から計
算して、系が発振しない程度の値とする。
〔Ｓ２〕このフィードバックループの状態で、学習によ
り、フィードフォワードゲインＫを求める。
り、フィードフォワードゲインＫを求める。
〔Ｓ３〕フイードフオワードゲインＫから（３）式によ
って、比例ゲインＫｌを計算で求めて、設定する。
って、比例ゲインＫｌを計算で求めて、設定する。
〔Ｓ４〕この比例ゲインに１で再度学習により、フィー
ドフォワードゲインＫを求める。
ドフォワードゲインＫを求める。
以上のフィードフォワードゲインに１フイードバツクゲ
イン、すなわち比例ゲインに１でモータの制御ループを
構成すれば、最適な制御ループを構成することができる
。
イン、すなわち比例ゲインに１でモータの制御ループを
構成すれば、最適な制御ループを構成することができる
。
上記の説明では、速度ループのフィードバックゲインと
フィードフォワードゲインについて述べたが、位置制御
ループのフィードバックゲイン及びフィードフォワード
ゲインについても同様に適用することができる。
フィードフォワードゲインについて述べたが、位置制御
ループのフィードバックゲイン及びフィードフォワード
ゲインについても同様に適用することができる。
以上説明したように本発明では、フィードフォワードゲ
インを学習によって求め、これからフィードバックゲイ
ンを計算するように構成したので、適性なフィードフォ
ワードゲインとフィードバックゲインを求めることがで
き、最適な制御ループを得ることができる。
インを学習によって求め、これからフィードバックゲイ
ンを計算するように構成したので、適性なフィードフォ
ワードゲインとフィードバックゲインを求めることがで
き、最適な制御ループを得ることができる。
特に、ロボット等の制御ループにおいて、振動の減少、
位置決め精度の向上が得られる。
位置決め精度の向上が得られる。
第１図は本発明のモータ制御のゲイン調整方法のフロー
チャート、 第２図は本発明を実施するためのロボットシステムのハ
ードウェアの構成図、 第３図はモータ制御における速度ループのブロック図で
ある。 １ ・−ホストプロセッサ ２″ ・ 共有ＲＡＭ １１ −−Ｄ Ｓ Ｐ （ディジタル・シグナル・
プ４ ２ ｌ・・− ２２゛ ６ ０セツサ） ゛軸制御回路（ＡＸＣ） ・・・サーボアンプ サーボモータ アーム
チャート、 第２図は本発明を実施するためのロボットシステムのハ
ードウェアの構成図、 第３図はモータ制御における速度ループのブロック図で
ある。 １ ・−ホストプロセッサ ２″ ・ 共有ＲＡＭ １１ −−Ｄ Ｓ Ｐ （ディジタル・シグナル・
プ４ ２ ｌ・・− ２２゛ ６ ０セツサ） ゛軸制御回路（ＡＸＣ） ・・・サーボアンプ サーボモータ アーム
Claims (4)
- （１）負荷イナーシャが大幅に変動する制御システムの
モータ制御でのフィードバックゲインの調整を行う、モ
ータ制御のゲイン調整方法において、フィードバック系
での第１回目のフィードバックゲインで、第１回目のフ
ィードフォワードゲインを学習によって求め、 前記第１回目のフィードフォワードゲインから、第２回
目のフィードバックゲインを計算で求め、前記第２回目
のフィードバックゲインで、学習によって、第２回目の
フィードフォワードゲインを求め、 モータ制御ループを構成することを特徴とするモータ制
御のゲイン調整方法。 - （２）前記制御システムはロボットの機構部をサーボモ
ータで制御する制御システムであることを特徴とする請
求項１記載のモータ制御のゲイン調整方法。 - （３）前記フィードフォワードゲイン及び前記フィード
バックゲインは速度制御ループのゲインであることを特
徴とする請求項１記載のモータ制御のゲイン調整方法。 - （４）前記フィードフォワードゲイン及び前記フィード
バックゲインは位置制御ループのゲインであることを特
徴とする請求項１記載のモータ制御のゲイン調整方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2088670A JPH03289385A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | モータ制御のゲイン調整方法 |
| PCT/JP1991/000434 WO1991015893A1 (en) | 1990-04-03 | 1991-04-01 | Method of regulating gain of motor control |
| EP19910906574 EP0474888A4 (en) | 1990-04-03 | 1991-04-01 | Method of regulating gain of motor control |
| US07/776,418 US5191272A (en) | 1990-04-03 | 1991-04-01 | Method of adjusting gain for motor control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2088670A JPH03289385A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | モータ制御のゲイン調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03289385A true JPH03289385A (ja) | 1991-12-19 |
Family
ID=13949254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2088670A Pending JPH03289385A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | モータ制御のゲイン調整方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5191272A (ja) |
| EP (1) | EP0474888A4 (ja) |
| JP (1) | JPH03289385A (ja) |
| WO (1) | WO1991015893A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2020261649A1 (ja) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | オムロン株式会社 | パラメータ調整方法 |
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| JP3127688B2 (ja) * | 1993-12-03 | 2001-01-29 | トヨタ自動車株式会社 | フィードバックゲイン決定方法 |
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| US6198246B1 (en) | 1999-08-19 | 2001-03-06 | Siemens Energy & Automation, Inc. | Method and apparatus for tuning control system parameters |
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| CN112847352B (zh) * | 2020-12-31 | 2022-10-14 | 上海新时达机器人有限公司 | 机器人控制方法、电阻设备、存储介质 |
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