JPH06208404A - Automatic adjusting unit for feedback gain - Google Patents

Automatic adjusting unit for feedback gain

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Publication number
JPH06208404A
JPH06208404A JP5002361A JP236193A JPH06208404A JP H06208404 A JPH06208404 A JP H06208404A JP 5002361 A JP5002361 A JP 5002361A JP 236193 A JP236193 A JP 236193A JP H06208404 A JPH06208404 A JP H06208404A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gain
evaluation function
position deviation
torque command
function
Prior art date
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Pending
Application number
JP5002361A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidekazu Fukuba
秀和 福場
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH06208404A publication Critical patent/JPH06208404A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide an automatic feedback gain adjusting unit capable of determining optimum feedback gain having excellent adaptiveness and giving stable motion in combinations between various kinds of motors for controlling high speed positioning and loads. CONSTITUTION:The automatic feedback gain adjusting unit 20 is provided with computing means 14, 16 for individually computing a positional deviation and torque command storing means 15, 17 for successively and individually storing the computed results of the means 14, 16, a determining means 18 for comparing the values of plural evaluation functions stored in the means 15 and determining gain reducing the values of the evaluation functions, and a torque oscillation judging means 19 for judging the existence of oscillation corresponding to the determined gain based upon the contents of the means 17. The change of gain is repeated so that the evaluation function value of a positional deviation is reduced within a range free from oscillation and the optimum gain can be finally determined.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高速位置決め制御する
電動機のフィードバックゲインを自動的に調整する、フ
ィードバックゲイン自動調整ユニットに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a feedback gain automatic adjustment unit for automatically adjusting the feedback gain of a motor for high-speed positioning control.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高速位置決め制御する電動機にお
いて、従来のアナログ式ではなくデジタル式の位置決め
フィードバック制御が用いられるようになり、各フィー
ドバックゲインの変更が容易になった。そのため電動機
の経年変化や負荷変動であっても、ソフトウエア上でゲ
インを変更するだけで、その都度最適なゲインに調整可
能となった。
2. Description of the Related Art In recent years, in a motor for high-speed positioning control, digital positioning feedback control has been used instead of the conventional analog positioning feedback control, and it has become easy to change each feedback gain. Therefore, even if the motor changes over time or the load fluctuates, the gain can be adjusted to the optimum value each time by changing the gain in software.

【0003】図4はその従来のフィードバックゲイン自
動調整ユニットの例である。部品や回路基板を乗せて動
くテーブル1は電動機2に直結されたボールネジ3の回
転により駆動され、電動機2はトルク制御部4と点線部
の位置制御部5により制御される。その位置制御部5の
フィードバックゲインを自動的に調整する機能が、一点
鎖線で示されるフィードバックゲイン自動調整ユニット
6である。
FIG. 4 shows an example of the conventional feedback gain automatic adjustment unit. A table 1 on which components and a circuit board are placed is driven by rotation of a ball screw 3 directly connected to an electric motor 2, and the electric motor 2 is controlled by a torque control unit 4 and a position control unit 5 indicated by a dotted line. The function of automatically adjusting the feedback gain of the position control unit 5 is the feedback gain automatic adjustment unit 6 shown by the alternate long and short dash line.

【0004】トルク制御部4は位置制御部5からのトル
ク指令5aに電動機トルクが追従するように、ロータリ
ーエンコーダ7のエンコーダパルスを元に電動機2に電
流2aを供給する。
The torque control unit 4 supplies a current 2a to the electric motor 2 based on the encoder pulse of the rotary encoder 7 so that the electric motor torque follows the torque command 5a from the position control unit 5.

【0005】位置制御部5は位置指令5bに電動機位置
(角度)θが追従するように、トルク制御部4からの位
置データθと速度データωをフィードバックし、トルク
制御部にトルク指令5aを出力する。トルク指令5a
は、位置指令5bと位置データθとの偏差Δθに位置フ
ィードバックゲイン(Kp)8を乗じた値と、速度デー
タωとの差に速度フィードバックゲイン(Kvp)9を
乗じて求める。
The position control unit 5 feeds back the position data θ and the speed data ω from the torque control unit 4 so that the motor position (angle) θ follows the position command 5b, and outputs the torque command 5a to the torque control unit. To do. Torque command 5a
Is calculated by multiplying the difference Δθ between the position command 5b and the position data θ by the position feedback gain (Kp) 8 and the difference between the speed data ω and the speed feedback gain (Kvp) 9.

【0006】フィードバックゲイン自動調整ユニット6
は、ゲイン自動調整時の目標値指令部10,評価関数演
算部11,評価関数記憶部12,評価関数最小ゲイン決
定部13により構成される。
Feedback gain automatic adjustment unit 6
Is composed of a target value command unit 10 for automatic gain adjustment, an evaluation function calculation unit 11, an evaluation function storage unit 12, and an evaluation function minimum gain determination unit 13.

【0007】ゲイン自動調整時目標値指令部10はゲイ
ン自動調整時に電動機2を駆動し評価関数を演算するた
めに、位置制御部5に対し位置指令5bを出力する機能
である。評価関数演算部11では、目標値指令部10か
らの位置指令出力後から一定時間、位置偏差Δθ,速度
ω,トルク指令5aの誤差自乗面積のうち1つ以上の、
重み付け和を求める。評価関数記憶部12ではその時の
ゲインと評価関数の一組を記憶する。評価関数最小ゲイ
ン決定部13では、評価関数記憶部12に記憶された評
価関数の中で、最小とする評価関数に対応するゲイン
を、最適ゲインと決定する。
The automatic gain adjustment target value command unit 10 has a function of outputting a position command 5b to the position control unit 5 in order to drive the electric motor 2 and calculate an evaluation function during automatic gain adjustment. In the evaluation function calculation unit 11, one or more of the error square area of the position deviation Δθ, the speed ω, and the torque command 5a are output for a certain period of time after the position command is output from the target value command unit 10.
Calculate the weighted sum. The evaluation function storage unit 12 stores a pair of gain and evaluation function at that time. The evaluation function minimum gain determination unit 13 determines the gain corresponding to the minimum evaluation function among the evaluation functions stored in the evaluation function storage unit 12 as the optimum gain.

【0008】決定手段としては、ゲインの組み合わせ全
てに対して評価関数を演算し、その中から評価関数が最
小となるゲインを決定する手段や、任意のゲインから出
発しその近傍のゲインに対する評価関数を演算しながら
評価関数が小さくなるようにゲイン変更を繰り返し、最
適ゲインに到達する手段などがあった。
As the determining means, means for calculating an evaluation function for all combinations of gains and determining the gain from which the evaluation function is the smallest, or an evaluation function for gains starting from an arbitrary gain and in the vicinity thereof There has been a means of repeatedly changing the gain so as to reduce the evaluation function while calculating

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のフィードバックゲイン自動調整ユニットでは、評価関
数演算部において目標値指令部からの位置指令出力後か
ら、一定時間位置偏差Δθもしくは位置θ,速度ω,ト
ルク指令5aの誤差自乗面積を1つ以上の重み付け和を
求めるため、その重みの決め方によって評価関数の最小
となるゲインがまちまちとなる。そのためある電動機と
負荷の組み合わせでは最適ゲインが決まるが、別の電動
機と負荷の組み合わせでは自動調整後に振動が発生する
事もあり問題があった。
However, in the above-described conventional feedback gain automatic adjusting unit, the position deviation Δθ or the position θ, the speed ω, the torque are output for a certain period of time after the position command is output from the target value command unit in the evaluation function calculator. Since one or more weighted sums of the error squared areas of the command 5a are obtained, the minimum gain of the evaluation function varies depending on how the weights are determined. Therefore, the optimum gain is determined by the combination of a certain electric motor and load, but there is a problem that vibration may occur after automatic adjustment in the combination of another electric motor and load.

【0010】本発明は上記問題点に鑑み、電動機と負荷
の組み合わせ毎に評価関数の重みを変更しなくとも、即
応性に優れ振動のない安定した挙動をもたらす最適なフ
ィードバックゲインを短時間に決定する手段を有する、
フィードバックゲイン自動調整ユニットを提供すること
を目的とする。
In view of the above-mentioned problems, the present invention determines an optimum feedback gain that provides excellent responsiveness and stable vibration-free behavior in a short time without changing the weight of the evaluation function for each combination of the motor and the load. Have the means to
An object is to provide an automatic feedback gain adjustment unit.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明のフィードバック
ゲイン自動調整ユニットは、ゲイン自動調整時に実際に
電動機を駆動し評価関数を演算するために位置制御部に
対し位置指令5bを出力する機能と、過渡時の評価とし
ての位置偏差の評価関数と安定時の評価としてのトルク
指令の評価関数を独立して演算する機能と、ゲインの組
み合わせに対する位置偏差とトルク指令を別々に記憶す
る手段と、現ゲイン近傍のゲインに対する位置偏差の評
価関数から位置偏差の評価関数が最小になるゲインを決
定する機能と、それにより決定されたゲインにより電動
機振動の有無をトルク指令の評価関数から判断する機能
を設け、ゲインの組み合わせ毎に電動機を往復運動させ
評価関数を演算し記憶し、評価関数の小さくなる方向に
ゲインを変更しながら、振動し始める手前でゲイン変更
を止め、最適なフィードバックゲインを決定することを
特徴とする。
A feedback gain automatic adjustment unit of the present invention has a function of outputting a position command 5b to a position control unit for actually driving a motor and calculating an evaluation function at the time of automatic gain adjustment. A function for independently calculating a position deviation evaluation function for transient evaluation and a torque command evaluation function for stable evaluation; a means for separately storing a position deviation and a torque command for a combination of gains; A function to determine the gain that minimizes the evaluation function of position deviation from the evaluation function of position deviation with respect to the gain in the vicinity of the gain, and a function to determine the presence or absence of motor vibration from the evaluation function of the torque command based on the gain thus determined , The motor is reciprocated for each gain combination, the evaluation function is calculated and stored, and the gain is not changed in the direction of decreasing the evaluation function. Et al., Front stop gain changes begin to vibrate, and determines the optimal feedback gain.

【0012】[0012]

【作用】本発明のフィードバックゲイン自動調整ユニッ
トは、過渡時の評価を位置偏差の評価関数で、また電動
機の振動の有無つまり定状時の安定性をトルク指令の評
価関数というように分けて判断しているため、各評価関
数の重みを必要としない。そのため電動機や負荷の組み
合わせの変更に対しても調整を必要としない。
The automatic feedback gain adjusting unit according to the present invention judges the transient evaluation by the position deviation evaluation function and the presence or absence of vibration of the electric motor, that is, the stability in the stationary state by the torque command evaluation function. Therefore, the weight of each evaluation function is not required. Therefore, no adjustment is required even when the combination of electric motor and load is changed.

【0013】[0013]

【実施例】本発明の実施例を、図1,図2,図3に基づ
き説明する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3.

【0014】図1は本実施例のフィードバックゲイン自
動調整ユニット20に全体構成を含めたブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram of the feedback gain automatic adjustment unit 20 of this embodiment including the entire structure.

【0015】部品や回路基板を乗せて動くテーブル1は
電動機2に直結されたボールネジ3の回転により駆動さ
れ、電動機2はトルク制御部4と点線部の位置制御部5
により制御される。その位置制御部5のフィードバック
ゲインを自動的に調整するのが、一点鎖線で示されるフ
ィードバックゲイン自動調整ユニット20である。
A table 1 on which parts and a circuit board are placed is driven by rotation of a ball screw 3 directly connected to an electric motor 2, and the electric motor 2 has a torque control unit 4 and a position control unit 5 indicated by a dotted line.
Controlled by. The feedback gain automatic adjustment unit 20 indicated by the alternate long and short dash line automatically adjusts the feedback gain of the position control unit 5.

【0016】トルク制御部4は位置制御部5からのトル
ク指令5aに電動機トルクが追従するように、ロータリ
ーエンコーダ7のエンコーダパルスをフィードバックし
て電動機2に電流2aを供給する。
The torque control section 4 feeds back an encoder pulse of the rotary encoder 7 and supplies a current 2a to the electric motor 2 so that the electric motor torque follows the torque command 5a from the position control section 5.

【0017】位置制御部5は位置指令5bに電動機位置
(角度)θが追従するように、トルク制御部4からの位
置データθと速度データωをフィードバックし、トルク
制御部4にトルク指令5aを出力する。トルク指令5a
は、位置指令5bと位置データθとの偏差Δθに位置フ
ィードバックゲイン(Kp)8を乗じた値と、速度デー
タωとの差に速度フィードバックゲイン(Kvp)9を
乗じて求める。フィードバックゲイン自動調整ユニット
20以外は図4の従来例と同じである。
The position control unit 5 feeds back the position data θ and the speed data ω from the torque control unit 4 so that the motor position (angle) θ follows the position command 5b, and the torque control unit 4 receives the torque command 5a. Output. Torque command 5a
Is calculated by multiplying the difference Δθ between the position command 5b and the position data θ by the position feedback gain (Kp) 8 and the difference between the speed data ω and the speed feedback gain (Kvp) 9. Except for the feedback gain automatic adjustment unit 20, it is the same as the conventional example of FIG.

【0018】フィードバックゲイン自動調整ユニット2
0は、ゲイン自動調整時の目標値指令部10,位置偏差
評価関数演算部14,位置偏差評価関数記憶部15,ト
ルク指令評価関数演算部16,トルク指令評価関数記憶
部17,評価関数最小ゲイン決定部18,トルク振動判
定部19により構成される。
Feedback gain automatic adjustment unit 2
0 is a target value command unit 10, a position deviation evaluation function calculation unit 14, a position deviation evaluation function storage unit 15, a torque command evaluation function calculation unit 16, a torque command evaluation function storage unit 17, an evaluation function minimum gain at the time of automatic gain adjustment. It is composed of a determination unit 18 and a torque vibration determination unit 19.

【0019】ゲイン自動調整時目標値指令部10はゲイ
ン自動調整時に実際に電動機2を駆動し評価関数を演算
するために、位置制御部に対し位置指令5bを出力す
る。位置指令の出力の方法としてはステップ状の場合で
も、加速度を限定するため速度波形が台形状にした位置
指令でもよいが、より現実的にゲインを自動調整するに
は実際に使用している代表的な位置指令とする。
The automatic gain adjustment target value command unit 10 outputs a position command 5b to the position control unit in order to actually drive the electric motor 2 and calculate an evaluation function during automatic gain adjustment. The output method of the position command may be stepwise, or a position command with a trapezoidal velocity waveform to limit the acceleration may be used, but in order to more realistically adjust the gain, the actual command is used. Position command.

【0020】位置偏差評価関数演算部14では電動機2
の過渡特性を評価するため、位置指令出力後から安定領
域に入るまでの過渡時の位置偏差の誤差自乗面積を演算
する。ただし自動調整開始から完了までは演算する時間
を統一する。また、評価関数のバラツキを抑えるため1
つのゲインの組み合わせに対し一往復、つまり行きと返
りの評価関数の和とする。
In the position deviation evaluation function calculation unit 14, the motor 2
In order to evaluate the transient characteristics of, the error square area of the position deviation during the transition from the output of the position command to the stable region is calculated. However, the calculation time from the start of automatic adjustment to the completion is unified. Also, in order to suppress variations in the evaluation function, 1
One round trip for each combination of two gains, that is, the sum of the evaluation functions of the return and the return.

【0021】位置偏差評価関数記憶部15は、位置偏差
評価関数演算部14で得られた位置偏差の評価関数とゲ
インを一組にして記憶し、ゲイン決定の際のデータベー
スとする。
The position deviation evaluation function storage unit 15 stores the position deviation evaluation function obtained by the position deviation evaluation function operation unit 14 and a gain as a set, and serves as a database for gain determination.

【0022】トルク指令評価関数演算部16では、電動
機2の定状時を評価するため、位置指令出力後定状時に
入ってから一定時間のトルク指令の誤差自乗面積を演算
する。ただし、位置偏差の評価関数同様ゲインの組み合
わせに対し一往復の評価関数の和とし、自動調整開始か
ら完了までは演算する時間を統一する。
The torque command evaluation function calculation unit 16 calculates the error square area of the torque command for a fixed time after the position command is output, in order to evaluate the motor 2 in a stationary state. However, like the position deviation evaluation function, the sum of the evaluation functions for one round trip for the combination of gains is used to unify the calculation time from the start of automatic adjustment to the completion.

【0023】トルク指令評価関数記憶部17は、トルク
指令評価関数演算部16で得られたトルク指令の評価関
数とゲインを一組にして記憶し、ゲイン決定の際のデー
タベースとする。
The torque command evaluation function storage unit 17 stores the evaluation function of the torque command obtained by the torque command evaluation function operation unit 16 and the gain as a set, and serves as a database for gain determination.

【0024】評価関数最小ゲイン決定部18は位置偏差
評価関数記憶部15からのゲインと評価関数との組み合
わせを元に、現ゲイン近傍のゲインに対する位置偏差の
評価関数から、位置偏差の評価関数が最小になるゲイン
を決定する。
Based on the combination of the gain from the position deviation evaluation function storage unit 15 and the evaluation function, the evaluation function minimum gain determination unit 18 calculates the position deviation evaluation function from the position deviation evaluation function for the gain near the current gain. Determine the minimum gain.

【0025】トルク振動判定部19は、評価関数最小ゲ
イン決定部18により決定されたゲインで、電動機振動
が発生していないかどうかを、トルク指令評価関数記憶
部17のトルク指令の評価関数がそのリミットを超えて
いないかどうかで判断する。
The torque vibration determination unit 19 determines whether or not the motor vibration is occurring at the gain determined by the evaluation function minimum gain determination unit 18 according to the evaluation function of the torque command stored in the torque command evaluation function storage unit 17. Judge whether the limit is not exceeded.

【0026】次に第2図に、初期ゲインから最適ゲイン
を決定する過程を、横軸を位置ゲイン(Kp)8,縦軸
を速度ゲイン(Kvp)9としたゲイン平面上で表し
た。任意の位置ゲイン(Kp)8に対し位置偏差の評価
関数が最小となる点をプロットすると右下がりの位置偏
差評価関数最小ライン20となる。
Next, FIG. 2 shows the process of determining the optimum gain from the initial gain on a gain plane in which the horizontal axis represents position gain (Kp) 8 and the vertical axis represents velocity gain (Kvp) 9. When a point where the evaluation function of the position deviation is the minimum is plotted with respect to an arbitrary position gain (Kp) 8, the position deviation evaluation function minimum line 20 in the lower right direction is obtained.

【0027】また、トルク指令の評価関数がそれ以上大
きくなると電動機2が振動するというリミッタ(境界
線)をこの平面上に表すと左下がりの振動境界ライン2
1となる。
Further, when a limiter (boundary line) that the motor 2 vibrates when the evaluation function of the torque command becomes larger than this is shown on this plane, the vibration boundary line 2 descends to the left.
It becomes 1.

【0028】位置偏差の評価関数最小ライン20と振動
境界ライン21は必ずゲイン平面上で交わり、この交点
のゲインを選べば振動も無く電動機2は最も早く収束す
る。
The minimum line 20 of the evaluation function of position deviation and the vibration boundary line 21 always intersect on the gain plane, and if the gain at this intersection is selected, the motor 2 converges earliest without vibration.

【0029】この交点を探すには、位置ゲイン(Kp)
8,速度ゲイン(Kvp)9を任意のステップ幅で区切
り二次元配列とし、そのステップ幅でゲインを変化させ
ながら、まず位置偏差評価関数最小ライン20を見つ
け、その後位置偏差評価関数最小ライン20上をたどっ
て行き振動境界21の手前で止めるという方法で探す事
が可能である。なお、位置偏差評価関数最小ライン20
と振動境界ライン21の位置はゲイン自動調整中わかっ
ていないもので、わからなくてもその交点は求まる。
To find this intersection, position gain (Kp)
8. Velocity gain (Kvp) 9 is divided into arbitrary step widths to form a two-dimensional array, and while varying the gains at the step widths, first find the position deviation evaluation function minimum line 20, and then on the position deviation evaluation function minimum line 20. It is possible to search by tracing the route and stopping before the vibration boundary 21. It should be noted that the position deviation evaluation function minimum line 20
The position of the vibration boundary line 21 is unknown during the automatic gain adjustment, and the intersection can be found without knowing it.

【0030】今、初期ゲインが点P2であったとる。K
p一定でKvpが両隣である点P1,点P3と点P2の
3点の位置偏差の評価関数を比較する。点P3の位置偏
差の評価関数の方が小さいのでゲインを点P3に移す。
同様な操作を繰り返し点P5に来たとする。点P4,点
P5,点P6では真ん中の点P5で位置偏差の評価関数
が最小となるので、ゲインは位置偏差評価関数ライン2
0に到達した事になる。この時、点P5でのトルク指令
評価関数が振動リミット以上であれば、Kpを一つ小さ
くし、同様にして振動しない範囲で位置偏差評価関数ラ
インが見つかるまで繰り返す。振動境界ライン21が左
下がりであるため、振動領域22は抜けられる。
It is now assumed that the initial gain is point P2. K
The evaluation functions of the positional deviations of the three points P1, P3 and P2, which have constant p and Kvp on both sides are compared. Since the evaluation function of the position deviation at the point P3 is smaller, the gain is moved to the point P3.
It is assumed that the same operation is repeatedly reached at the point P5. At point P4, point P5, and point P6, the position deviation evaluation function becomes the minimum at the center point P5, so the gain is the position deviation evaluation function line 2
It has reached 0. At this time, if the torque command evaluation function at the point P5 is equal to or larger than the vibration limit, Kp is decreased by one and similarly repeated until a position deviation evaluation function line is found within a range where vibration does not occur. Since the vibration boundary line 21 descends to the left, the vibration region 22 can be removed.

【0031】次に位置偏差評価関数最小ライン20をた
どりながら位置偏差評価関数を小さくするには、点P5
とその下の点P6,右下の点P7,右隣の点P8の4点
について位置偏差の評価関数を比較し、評価関数が小さ
くなるようにゲイン変更を繰り返す。この場合まず点P
7に移り、同様に繰り返して、点P9まで移る。次に点
P9とその近傍の点P10,点P11点P12の位置偏
差の評価関数を比較して点P11を選んだとしても、点
P11でのトルク指令の評価関数がリミッタを越え振動
領域22に入っているので、最適なゲインは点P9と決
定される。ただし、位置偏差評価関数最小ライン20上
で、トルク指令の評価関数がリミッタを越えずに位置偏
差の評価関数が最小になった時はその点を最適ゲインと
する。
Next, in order to reduce the position deviation evaluation function while tracing the position deviation evaluation function minimum line 20, a point P5 is used.
And the lower point P6, the lower right point P7, and the right adjacent point P8 are compared with each other, and the gain change is repeated so that the evaluation function becomes smaller. In this case, the point P
7 and repeat in the same manner until point P9. Next, even if the point P11 is selected by comparing the evaluation functions of the position deviations of the point P9 and the points P10, P11 and P12 in the vicinity thereof, the evaluation function of the torque command at the point P11 exceeds the limiter and the vibration area 22 is displayed. Since it is included, the optimum gain is determined as point P9. However, when the evaluation function of the torque command does not exceed the limiter and the evaluation function of the position deviation becomes the minimum on the minimum line 20 of the position deviation evaluation function, the point is set as the optimum gain.

【0032】次に第3図に、最適ゲインを決定する過程
のフローチャートを示す。なお位置ゲイン(Kp)8と
速度ゲイン(Kvp)9は配列として扱い、それぞれ一
定のステップ幅で区切られNo.がつけられている。
Next, FIG. 3 shows a flowchart of a process for determining the optimum gain. The position gain (Kp) 8 and the velocity gain (Kvp) 9 are handled as an array, and are divided by a constant step width and are numbered.

【0033】まず#1で初期ゲインが得られそのゲイン
No.が(i,j)に代入され、#2でKvpのNo.が両隣
の点(i,j−1),(i,j+1)を含めて3点の、
位置偏差の評価関数JΔθとトルク指令の評価関数JTL
を測定する。記憶部にすでに測定結果が存在する時はそ
のデータを測定結果とする。次に#3で、その3点の中
央のJΔθが最小となりそのゲインが位置偏差評価関数
最小ライン20上にあるかどうかを調べる。3点の中央
のJΔθが最小でない場合は#4に進み、3点中JΔθ
が最小となる点にゲインを移し、そのゲインNo.を
(i,j)に代入する。その後また#2に進み3点の中
央のJΔθが最小になるまで繰り返し、最小になると#
5に進む。#5で現在のゲインでのJTLがJTLのリミ
ッタを越えていないかどうかを調べ、越えていればKp
のNo.を一つ小さくし、#2にもどりJTLがリミッタを
越えなくなるまで繰り返す。JTLがリミッタを越えてい
なければ#7に進む。
First, in # 1, the initial gain is obtained and the gain
No. is assigned to (i, j), and in # 2, Kvp No. is 3 points including points (i, j-1) and (i, j + 1) on both sides,
Position deviation evaluation function JΔθ and torque command evaluation function J TL
To measure. When the measurement result already exists in the storage unit, the data is used as the measurement result. Next, in # 3, it is checked whether or not JΔθ at the center of the three points becomes the minimum and the gain is on the position deviation evaluation function minimum line 20. If JΔθ at the center of 3 points is not the minimum, proceed to # 4 and JΔθ out of 3 points
The gain is moved to the point where is minimum, and the gain No. is assigned to (i, j). After that, the process proceeds to # 2 and repeats until JΔθ at the center of the three points becomes minimum, and when it becomes minimum, #
Go to 5. # 5 in the investigation whether JT L in the current gain does not exceed the limiter of J TL, if over Kp
Decrease No. 1 by one, return to # 2 and repeat until J TL does not exceed the limiter. If J TL does not exceed the limiter, proceed to # 7.

【0034】#7では現在のゲインNo.(i,j)と、
(i+1,j),(i,j+1),(i+1,j+1)
の4点のJΔθとJTLを測定する。位置偏差評価関数記
憶部15とトルク指令評価関数記憶部17にすでに測定
結果が存在する時はそのデータを測定結果とする。次に
#8,#9で、ゲインNo.が(i,j)以外の3点のJ
TLの全てがJTLのリミッタより小さく、(i,j)での
JΔθが4点中最小でない時は#10に進み、4点中J
Δθが最小のゲインNo.を(i,j)に代入し、また#
7に戻る。それ以外は#11で現在のゲインNo.のゲイ
ンを最適ゲインと決定して終了する。
In # 7, the current gain No. (i, j),
(I + 1, j), (i, j + 1), (i + 1, j + 1)
Measure JΔθ and J TL at 4 points. When the measurement result already exists in the position deviation evaluation function storage unit 15 and the torque command evaluation function storage unit 17, the data is used as the measurement result. Next, in # 8 and # 9, the gain No. is set to J of 3 points other than (i, j).
If all of TL are smaller than the limiter of J TL and JΔθ at (i, j) is not the minimum of 4 points, proceed to # 10 and J out of 4 points.
Substitute the gain No. with the smallest Δθ for (i, j), and
Return to 7. Otherwise, in # 11, the gain of the current gain No. is determined as the optimum gain and the process ends.

【0035】以上の方法により、振動しない範囲で位置
偏差の評価関数をできるだけ小さくでき、過渡時の応答
性が速く定状時に振動しないフィードバックゲインの自
動調整が実現した。
By the above method, the evaluation function of the position deviation can be made as small as possible within the range where vibration does not occur, and the feedback gain is automatically adjusted and the feedback gain is automatically adjusted without vibration during the stationary state.

【0036】この方法で使用した定数は初期ゲインとJ
TLのリミッタであるが、初期ゲインは電動機2がそこそ
こ動く範囲であればどこでも良く、JTLのリミッタは電
動機2が振動している時としていない時でJTLが大幅に
違うため少々負荷が変動しても固定でよい。
The constants used in this method are the initial gain and J
Although it is a TL limiter, the initial gain can be anywhere within a range where the electric motor 2 moves reasonably, and the J TL limiter changes the load a little because the J TL is greatly different when the electric motor 2 is vibrating and when it is not vibrating. However, it may be fixed.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明の高速位置決め制御する電動機の
フィードバックゲイン自動調整ユニットによれば過渡時
の即応性は位置偏差の評価関数、安定時の振動はトルク
指令の評価関数と分けており、一般的に使用されている
評価関数の重みは存在しない。そのため重みの調整は問
題とならなくなった。また、ゲイン平面上の任意のKp
に対して位置偏差の評価関数が最小になるラインを通っ
てゲインを変更させるため、電動機や負荷が変更されそ
のラインが変わっても、自動調整しなおせば、またその
ライン上に沿って位置偏差の評価関数が小さくなる方向
にゲインを移動させ、振動する手前のゲインを選ぶ事に
より最適ゲインが決定される。
According to the automatic feedback gain adjusting unit of the motor for high-speed positioning control of the present invention, the responsiveness at the time of transient is separated from the evaluation function of the position deviation, and the vibration at the stable is separated from the evaluation function of the torque command. There is no weight of the evaluation function that is commonly used. Therefore, the adjustment of weight is no longer an issue. Also, any Kp on the gain plane
Since the gain is changed through the line where the position deviation evaluation function is the minimum, even if the line is changed due to changes in the motor or load, if the automatic adjustment is performed again, the position deviation will be changed along that line. The optimum gain is determined by moving the gain in the direction in which the evaluation function of becomes smaller and selecting the gain before the vibration.

【0038】したがって電動機の種類や負荷が変わって
も、ゲイン自動調整のための常数を変更する事なく、短
時間にフィードバックゲインを自動調整できる。
Therefore, even if the type or load of the electric motor changes, the feedback gain can be automatically adjusted in a short time without changing the constant for automatic gain adjustment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のフィードバックゲイン自動
調整部のブロック図
FIG. 1 is a block diagram of a feedback gain automatic adjustment unit according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例の最適ゲイン決定に関する、ゲイン平
面上での概略説明図
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram on a gain plane regarding determination of an optimum gain according to the present embodiment.

【図3】本実施例の最適ゲインを決定するに至るフロー
チャート図
FIG. 3 is a flowchart diagram for determining an optimum gain according to the present embodiment.

【図4】従来例のブロック図FIG. 4 is a block diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 電動機 4 トルク制御手段 5 位置制御手段 10 ゲイン自動調整時目標値指令手段 14 位置偏差評価関数演算手段 15 位置偏差評価関数記憶手段 16 トルク指令評価関数演算手段 17 トルク指令評価関数記憶手段 18 評価関数最小ゲイン決定手段 19 トルク振動判定手段 20 フィードバックゲイン自動調整ユニット 2 electric motor 4 torque control means 5 position control means 10 target value command means during automatic gain adjustment 14 position deviation evaluation function calculation means 15 position deviation evaluation function storage means 16 torque command evaluation function calculation means 17 torque command evaluation function storage means 18 evaluation function Minimum gain determination means 19 Torque vibration determination means 20 Feedback gain automatic adjustment unit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高速位置決め制御する電動機のフィード
バックゲイン自動調整ユニットにおいて、ゲイン自動調
整時の目標値を指令する目標値指令手段と、位置偏差の
誤差自乗面積を評価関数として演算する位置偏差評価関
数演算手段と、前記位置偏差評価関数演算機能で演算さ
れた評価関数の値を順次記憶する位置偏差評価関数記憶
手段と、前記位置偏差評価関数に格納された複数の位置
偏差の評価関数の値を比較し評価関数の値が小さい方の
ゲインを決定するゲイン決定手段と、トルク指令型ドラ
イバを有する場合のトルク指令の誤差自乗面積を評価関
数として演算するトルク指令評価関数演算手段と、前記
トルク指令評価関数演算機能で演算された評価関数の値
を順次記憶するトルク指令評価関数記憶手段と、前記ゲ
イン決定機能で決定されたゲインに対する前記トルク指
令評価関数記憶機能に格納されたトルク指令の評価関数
を元に電動機の振動の有無を判定するトルク振動判定手
段とを有する事を特徴とするフィードバックゲイン自動
調整ユニット。
1. In a feedback gain automatic adjustment unit of a motor for high-speed positioning control, target value command means for commanding a target value during automatic gain adjustment, and a position deviation evaluation function for calculating an error square area of position deviation as an evaluation function. A calculation means; a position deviation evaluation function storage means for sequentially storing the values of the evaluation functions calculated by the position deviation evaluation function calculation function; and a plurality of position deviation evaluation function values stored in the position deviation evaluation function. Gain determining means for comparing and determining the smaller gain of the evaluation function value, torque command evaluation function calculating means for calculating the error squared area of the torque command when having a torque command type driver as an evaluation function, and the torque command Torque command evaluation function storage means for sequentially storing the values of the evaluation function calculated by the evaluation function calculation function, and determined by the gain determination function The automatic feedback gain adjustment unit, further comprising: a torque vibration determination unit that determines whether or not there is vibration of the electric motor based on the evaluation function of the torque command stored in the torque command evaluation function storage function for the obtained gain.
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