JPH06225564A - 電動機駆動系の負荷定数測定方法 - Google Patents
電動機駆動系の負荷定数測定方法Info
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- JPH06225564A JPH06225564A JP50A JP2987093A JPH06225564A JP H06225564 A JPH06225564 A JP H06225564A JP 50 A JP50 A JP 50A JP 2987093 A JP2987093 A JP 2987093A JP H06225564 A JPH06225564 A JP H06225564A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 電動機１に負荷をかけた状態で、時系列上の
任意の３点における電動機１の角加速度、角速度、出力
トルクを求め、その値から慣性負荷、動摩擦トルク、粘
性摩擦係数からなる負荷定数を求めるものである。 【効果】 電動機駆動系において、機械系のバックラッ
シュや静止摩擦、動摩擦等の影響を受けず、電動機の制
御方式に依存せず、かつ通常運転中に負荷定数を測定で
きる。
任意の３点における電動機１の角加速度、角速度、出力
トルクを求め、その値から慣性負荷、動摩擦トルク、粘
性摩擦係数からなる負荷定数を求めるものである。 【効果】 電動機駆動系において、機械系のバックラッ
シュや静止摩擦、動摩擦等の影響を受けず、電動機の制
御方式に依存せず、かつ通常運転中に負荷定数を測定で
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電動機駆動系の負荷定
数測定方法に関するものである。
数測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電動機の負荷定数測定方法として、次の
ような方法が行われていた。 （１）電動機に角速度指令として正弦波を加え、正弦波
の周波数を変化させながら繰り返し運転し、その周波数
応答より慣性負荷を計算する。 （２）角速度のステップ応答により、その立ち上がりの
応答時間から速度ループの時定数を求め、それより慣性
負荷を計算する。 （３）電動機の発生トルクを積分し、その値と回転速度
差との比より慣性負荷を求める（例えば、特開昭６１−
８８７８０号）。
ような方法が行われていた。 （１）電動機に角速度指令として正弦波を加え、正弦波
の周波数を変化させながら繰り返し運転し、その周波数
応答より慣性負荷を計算する。 （２）角速度のステップ応答により、その立ち上がりの
応答時間から速度ループの時定数を求め、それより慣性
負荷を計算する。 （３）電動機の発生トルクを積分し、その値と回転速度
差との比より慣性負荷を求める（例えば、特開昭６１−
８８７８０号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記（１）
の方法では、ＮＣ工作機等には電動機と負荷の間にボー
ルねじ等の減速機によるバックラッシュが存在するた
め、角速度指令として前記の正弦波を与えるのは機械の
減速機を破壊する等の問題がある。また前記（２）の方
法では、サーボアンプにおける電流出力の遅れや静止摩
擦などの影響により、無駄時間が生じたり、応答中にお
ける動摩擦の影響により速度指令に応じたトルクが出力
できずに、立ち上がり時間が長くなる等の問題があっ
た。そのため、正確な時定数を求めることができず、よ
って正確な慣性負荷を求めることができなかった。また
上記（３）の方法では、電動機の発生トルクを積分し、
その値と回転角速度差との比から慣性負荷を求めている
が、駆動系に慣性負荷以外の一定負荷がかかっている場
合、トルク積分値に慣性負荷以外の負荷トルクの積分値
が含まれることになり、純粋に慣性負荷を駆動するのに
要したトルクの積分値が使用されないため、慣性負荷の
計算値に多大な誤差を含むことになる。さらに上記
（３）の方法では、一定の加減速レート及び回転速度変
化幅で加減速を行い、加速時および減速時における電動
機発生トルクに比例する信号の積分量の差と回転角速度
の変化幅を演算することにより、負荷イナーシャを推定
する方法を上げているが、加速時と減速時では静止摩擦
および動摩擦による影響が異なるため、静止摩擦および
動摩擦の大きな駆動系では同様に正確な慣性負荷を求め
ることはできなかった。更に、上記（１）〜（３）の方
法に共通する問題点は、駆動系の慣性負荷のみに着目し
ているため、制御系設計に必要な粘性摩擦係数および動
摩擦トルクを測定できず、かつ負荷定数測定に特別の動
作シーケンスを必要とするため、負荷定数測定が運転中
できにくいことである。本発明の目的は、電動機駆動系
において、機械系のバックラッシュや静止摩擦、動摩擦
等の影響を受けず、電動機の制御方式依存せず、かつ通
常運転中に負荷定数を測定できる電動機駆動系の負荷定
数測定方法を提供することにある。
の方法では、ＮＣ工作機等には電動機と負荷の間にボー
ルねじ等の減速機によるバックラッシュが存在するた
め、角速度指令として前記の正弦波を与えるのは機械の
減速機を破壊する等の問題がある。また前記（２）の方
法では、サーボアンプにおける電流出力の遅れや静止摩
擦などの影響により、無駄時間が生じたり、応答中にお
ける動摩擦の影響により速度指令に応じたトルクが出力
できずに、立ち上がり時間が長くなる等の問題があっ
た。そのため、正確な時定数を求めることができず、よ
って正確な慣性負荷を求めることができなかった。また
上記（３）の方法では、電動機の発生トルクを積分し、
その値と回転角速度差との比から慣性負荷を求めている
が、駆動系に慣性負荷以外の一定負荷がかかっている場
合、トルク積分値に慣性負荷以外の負荷トルクの積分値
が含まれることになり、純粋に慣性負荷を駆動するのに
要したトルクの積分値が使用されないため、慣性負荷の
計算値に多大な誤差を含むことになる。さらに上記
（３）の方法では、一定の加減速レート及び回転速度変
化幅で加減速を行い、加速時および減速時における電動
機発生トルクに比例する信号の積分量の差と回転角速度
の変化幅を演算することにより、負荷イナーシャを推定
する方法を上げているが、加速時と減速時では静止摩擦
および動摩擦による影響が異なるため、静止摩擦および
動摩擦の大きな駆動系では同様に正確な慣性負荷を求め
ることはできなかった。更に、上記（１）〜（３）の方
法に共通する問題点は、駆動系の慣性負荷のみに着目し
ているため、制御系設計に必要な粘性摩擦係数および動
摩擦トルクを測定できず、かつ負荷定数測定に特別の動
作シーケンスを必要とするため、負荷定数測定が運転中
できにくいことである。本発明の目的は、電動機駆動系
において、機械系のバックラッシュや静止摩擦、動摩擦
等の影響を受けず、電動機の制御方式依存せず、かつ通
常運転中に負荷定数を測定できる電動機駆動系の負荷定
数測定方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明は、電動機に負荷をかけた状態で、時系列上
の任意の３点における電動機の角加速度、角速度、出力
トルクを求め、前記電動機の角加速度、角速度、出力ト
ルクより慣性負荷、動摩擦トルク、粘性摩擦係数からな
る負荷定数を求めるものである。
め、本発明は、電動機に負荷をかけた状態で、時系列上
の任意の３点における電動機の角加速度、角速度、出力
トルクを求め、前記電動機の角加速度、角速度、出力ト
ルクより慣性負荷、動摩擦トルク、粘性摩擦係数からな
る負荷定数を求めるものである。
【０００５】
【作用】一般に、電動機の駆動系は、図２のようなブロ
ック図で表され、電動機の負荷として角速度に比例する
粘性摩擦、動摩擦、そして慣性負荷を考える。電動機出
力トルクと負荷の力の釣合は、次の数式１で表される。
ック図で表され、電動機の負荷として角速度に比例する
粘性摩擦、動摩擦、そして慣性負荷を考える。電動機出
力トルクと負荷の力の釣合は、次の数式１で表される。
【０００６】
【数１】
【０００７】ここで、Ｔは電動機の出力トルク、Ｄは動
摩擦トルク、Ｒは粘性摩擦係数、Ｊは慣性負荷、ωは角
速度である。ただし、電動機自身の慣性はＪに含まれる
ものとする。ここで、角加速度をａとすれば、d ω/dt=
a であるから、数式１は次の数式２で表される。
摩擦トルク、Ｒは粘性摩擦係数、Ｊは慣性負荷、ωは角
速度である。ただし、電動機自身の慣性はＪに含まれる
ものとする。ここで、角加速度をａとすれば、d ω/dt=
a であるから、数式１は次の数式２で表される。
【０００８】
【数２】
【０００９】ここで、時系列上の３点すなわちｔ0 、ｔ
1 、ｔ2 における出力トルクをＴ0、Ｔ1 、Ｔ2 、角速
度をω0 、ω、1 ω2 、角加速度をａ0 、ａ1 、ａ2 と
すると、次の式が成り立つ。
1 、ｔ2 における出力トルクをＴ0、Ｔ1 、Ｔ2 、角速
度をω0 、ω、1 ω2 、角加速度をａ0 、ａ1 、ａ2 と
すると、次の式が成り立つ。
【００１０】
【数３】
【００１１】
【数４】
【００１２】
【数５】
【００１３】これを行列表現すれば、次の数式６とな
る。
る。
【００１４】
【数６】
【００１５】数式６より
【００１６】
【数７】
【００１７】となり、時系列上の３点における出力トル
クＴ0 、Ｔ1 、Ｔ2 、角速度ω0 、ω、1 ω2 、角加速
度ａ0 、ａ1 、ａ2 より負荷定数Ｊ、Ｒ、Ｄを求めるこ
とができる。
クＴ0 、Ｔ1 、Ｔ2 、角速度ω0 、ω、1 ω2 、角加速
度ａ0 、ａ1 、ａ2 より負荷定数Ｊ、Ｒ、Ｄを求めるこ
とができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて
説明する。図１は実施例の構成図である。１は電動機、
２は負荷、３はパルスジェネレータ、４は位置指令を出
力する上位コントローラ、５は上位コントローラ４から
の位置指令とパルスジェネレータ３からのフィードバッ
クパルスとから、電動機１に駆動電流を出力するサーボ
コントローラである。上位コントローラ４は、電動機１
の運転中、定期的にサーボコントローラ５より出力トル
クＴ、位置フィードバックを取込む。そして位置フィー
ドバックから角速度ω、角加速度ａを差分等の周知の方
法で求め、出力トルクＴと共に一時記憶バッファ４１に
記憶する。次に上位コントローラ４は一時記憶バッファ
４１中の３サンプル分のデータを負荷定数演算器４２に
入力し、数式７を用いて負荷定数を計算する。時刻を変
えて時系列上の３点におけるデータから、負荷定数計算
を繰り返すことにより、慣性負荷負荷Ｊ，静止摩擦およ
び動摩擦トルクＤ、粘性摩擦係数Ｒを求めるので、定数
測定精度が向上し、かつ動的な負荷変動も測定可能とな
る。測定された負荷定数は、サーボコントローラのチュ
ーニング等に利用される。なお、本発明は上位コントロ
ーラによって負荷定数等の演算を行うようにしている
が、上記実施例の構成に限定されるものではなく、サー
ボコントローラにて上記演算を行うことも可能である。
説明する。図１は実施例の構成図である。１は電動機、
２は負荷、３はパルスジェネレータ、４は位置指令を出
力する上位コントローラ、５は上位コントローラ４から
の位置指令とパルスジェネレータ３からのフィードバッ
クパルスとから、電動機１に駆動電流を出力するサーボ
コントローラである。上位コントローラ４は、電動機１
の運転中、定期的にサーボコントローラ５より出力トル
クＴ、位置フィードバックを取込む。そして位置フィー
ドバックから角速度ω、角加速度ａを差分等の周知の方
法で求め、出力トルクＴと共に一時記憶バッファ４１に
記憶する。次に上位コントローラ４は一時記憶バッファ
４１中の３サンプル分のデータを負荷定数演算器４２に
入力し、数式７を用いて負荷定数を計算する。時刻を変
えて時系列上の３点におけるデータから、負荷定数計算
を繰り返すことにより、慣性負荷負荷Ｊ，静止摩擦およ
び動摩擦トルクＤ、粘性摩擦係数Ｒを求めるので、定数
測定精度が向上し、かつ動的な負荷変動も測定可能とな
る。測定された負荷定数は、サーボコントローラのチュ
ーニング等に利用される。なお、本発明は上位コントロ
ーラによって負荷定数等の演算を行うようにしている
が、上記実施例の構成に限定されるものではなく、サー
ボコントローラにて上記演算を行うことも可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電動機駆動系の運転中に、角速度、角加速度および出力
トルクから負荷定数を求めるので、機械系のバックラッ
シュや静止摩擦、動摩擦等の影響を受けず、電動機の制
御方式に依存せず、かつ通常運転中に負荷定数を測定で
きる効果がある。
電動機駆動系の運転中に、角速度、角加速度および出力
トルクから負荷定数を求めるので、機械系のバックラッ
シュや静止摩擦、動摩擦等の影響を受けず、電動機の制
御方式に依存せず、かつ通常運転中に負荷定数を測定で
きる効果がある。
【図１】本発明の実施例を示す構成図。
【図２】電動機の出力トルクと負荷トルクの釣合を示す
ブロック線図。
ブロック線図。
１ 電動機 ２ 負荷 ３ パルスジェネレータ ４ 上位コントローラ ４１ 一時記憶バッファ ４２ 負荷定数演算器 ５ サーボコントローラ
Claims (1)
- 【請求項１】 電動機に負荷をかけた状態で、時系列上
の任意の３点における電動機の角加速度、角速度、出力
トルクを求め、前記電動機の角加速度、角速度、出力ト
ルクより慣性負荷、動摩擦トルク、粘性摩擦係数からな
る負荷定数を求めることを特徴とする電動機駆動系の負
荷定数測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02987093A JP3246572B2 (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 電動機駆動系の負荷定数測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02987093A JP3246572B2 (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 電動機駆動系の負荷定数測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06225564A true JPH06225564A (ja) | 1994-08-12 |
| JP3246572B2 JP3246572B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=12288013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02987093A Expired - Fee Related JP3246572B2 (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 電動機駆動系の負荷定数測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3246572B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4239621A1 (en) * | 1991-11-26 | 1993-05-27 | Mutoh Ind Ltd | Flat bed scanner with paper guide element - pivots guide between position for guiding document to front and position where document is discharged at rear |
| WO1996037039A1 (fr) * | 1995-05-17 | 1996-11-21 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Appareil de determination de constantes de commande |
| JP2007221887A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Oriental Motor Co Ltd | ステッピングモータの負荷推定方法および負荷推定装置 |
| JP2007244053A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | モータ制御装置およびモータ制御方法 |
| JP2010011680A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Yamaha Motor Co Ltd | 負荷同定方法およびロボットの制御システム |
| JP2019037129A (ja) * | 2013-03-29 | 2019-03-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | モータ駆動装置のサーボ調整方法 |
-
1993
- 1993-01-25 JP JP02987093A patent/JP3246572B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4239621A1 (en) * | 1991-11-26 | 1993-05-27 | Mutoh Ind Ltd | Flat bed scanner with paper guide element - pivots guide between position for guiding document to front and position where document is discharged at rear |
| WO1996037039A1 (fr) * | 1995-05-17 | 1996-11-21 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Appareil de determination de constantes de commande |
| US6037736A (en) * | 1995-05-17 | 2000-03-14 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Apparatus for determination of control constant |
| JP2007221887A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Oriental Motor Co Ltd | ステッピングモータの負荷推定方法および負荷推定装置 |
| JP2007244053A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | モータ制御装置およびモータ制御方法 |
| JP2010011680A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Yamaha Motor Co Ltd | 負荷同定方法およびロボットの制御システム |
| JP2019037129A (ja) * | 2013-03-29 | 2019-03-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | モータ駆動装置のサーボ調整方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3246572B2 (ja) | 2002-01-15 |
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