JPH0670567A - 電動機の制御ゲイン自動設定方法及びバックラッシュ検出方法 - Google Patents
電動機の制御ゲイン自動設定方法及びバックラッシュ検出方法Info
- Publication number
- JPH0670567A JPH0670567A JP4211103A JP21110392A JPH0670567A JP H0670567 A JPH0670567 A JP H0670567A JP 4211103 A JP4211103 A JP 4211103A JP 21110392 A JP21110392 A JP 21110392A JP H0670567 A JPH0670567 A JP H0670567A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gain
- electric motor
- sine wave
- amplitude
- load
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械共振、バックラッシュの存在する負荷に
対しても、発振することのない適正な制御ゲインを自動
的に設定することができる。 【構成】 第一に電動機に入力するトルク指令と実際の
加速度から負荷のイナーシャを求め、第二にバックラッ
シュの起きない範囲で機械共振周波数での制御系開ルー
プゲインを求め、開ループゲインが１以下になるように
速度比例ゲインを設定し、第三に負荷のイナーシャと速
度比例ゲインから、速度積分ゲイン、位置比例ゲインを
設定する。
対しても、発振することのない適正な制御ゲインを自動
的に設定することができる。 【構成】 第一に電動機に入力するトルク指令と実際の
加速度から負荷のイナーシャを求め、第二にバックラッ
シュの起きない範囲で機械共振周波数での制御系開ルー
プゲインを求め、開ループゲインが１以下になるように
速度比例ゲインを設定し、第三に負荷のイナーシャと速
度比例ゲインから、速度積分ゲイン、位置比例ゲインを
設定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電動機を制御する駆動装
置の制御ゲインを自動的に設定する制御ゲイン自動設定
方法および電動機のバックラッシュ検出方法に関するも
のである。
置の制御ゲインを自動的に設定する制御ゲイン自動設定
方法および電動機のバックラッシュ検出方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図３は制御系の構成を示すブロック図で
ある。電動機を制御する駆動装置の制御系は、一般に電
動機の速度情報をフィードバックする速度ループと、電
動機の位置情報をフィードバックする位置ループで構成
されている。また速度ループには、速度追従定常偏差を
除去する為の積分器が挿入されている。電動機の回転位
置はエンコーダによって検出される。検出された位置信
号は位置ループにフィードバックされる。位置フィード
バック量の大きさは位置ループ内に配置された位置比例
ゲイン（Ｋｐ）により決まる。位置比例ゲインは、位置
指令と電動機の実際の位置の誤差が最小になるように調
整される。またエンコーダによって検出された位置信号
は、微分器により速度信号に変換され、速度ループにフ
ィードバックされる。速度フィードバック量の大きさは
速度ループ内に配置された速度比例ゲイン（Ｋｖｐ）に
より決まる。速度比例ゲインは、電動機と接続する負荷
が振動しない範囲で、位置ループから入力される速度指
令と電動機の実際の速度との誤差が最小になるように調
整される。速度ループ内の積分器のゲインは速度積分ゲ
イン（Ｋｖｉ）により決まる。速度積分ゲインは速度指
令と電動機の実速度の定常偏差が最小になり、かつ振動
の起きない値に調整される。
ある。電動機を制御する駆動装置の制御系は、一般に電
動機の速度情報をフィードバックする速度ループと、電
動機の位置情報をフィードバックする位置ループで構成
されている。また速度ループには、速度追従定常偏差を
除去する為の積分器が挿入されている。電動機の回転位
置はエンコーダによって検出される。検出された位置信
号は位置ループにフィードバックされる。位置フィード
バック量の大きさは位置ループ内に配置された位置比例
ゲイン（Ｋｐ）により決まる。位置比例ゲインは、位置
指令と電動機の実際の位置の誤差が最小になるように調
整される。またエンコーダによって検出された位置信号
は、微分器により速度信号に変換され、速度ループにフ
ィードバックされる。速度フィードバック量の大きさは
速度ループ内に配置された速度比例ゲイン（Ｋｖｐ）に
より決まる。速度比例ゲインは、電動機と接続する負荷
が振動しない範囲で、位置ループから入力される速度指
令と電動機の実際の速度との誤差が最小になるように調
整される。速度ループ内の積分器のゲインは速度積分ゲ
イン（Ｋｖｉ）により決まる。速度積分ゲインは速度指
令と電動機の実速度の定常偏差が最小になり、かつ振動
の起きない値に調整される。
【０００３】制御ゲインの自動設定方法には、起動時に
負荷のイナーシャを同定し制御ゲインを設定する方法
と、ステップ応答、試行運転等を行い、指令に対する追
従性を調べて制御ゲインを設定する方法がある。
負荷のイナーシャを同定し制御ゲインを設定する方法
と、ステップ応答、試行運転等を行い、指令に対する追
従性を調べて制御ゲインを設定する方法がある。
【０００４】負荷のイナーシャを同定する方法は、電動
機を回転させた時の電流と速度を抽出し、その２つの値
から負荷のイナーシャを推定する方法がある。図３にお
いて負荷のイナーシャをＪＬ、電動機のイナーシャをＪ
Ｍ、電動機に流れる電流をＩＭ、電動機のトルク定数を
ＫＴ、電動機の速度をＶＭとすれば、次式が成り立つこ
とが知られている。
機を回転させた時の電流と速度を抽出し、その２つの値
から負荷のイナーシャを推定する方法がある。図３にお
いて負荷のイナーシャをＪＬ、電動機のイナーシャをＪ
Ｍ、電動機に流れる電流をＩＭ、電動機のトルク定数を
ＫＴ、電動機の速度をＶＭとすれば、次式が成り立つこ
とが知られている。
【０００５】
【数１】
【０００６】（数１）を変形すると次式が得られる。
【０００７】
【数２】
【０００８】つまり、電流の積分値に ＫＴ／ＶＭ を
乗算すればイナーシャの逆数が求められる。電動機のイ
ナーシャはあらかじめわかっているので、負荷のイナー
シャを求めることができる。
乗算すればイナーシャの逆数が求められる。電動機のイ
ナーシャはあらかじめわかっているので、負荷のイナー
シャを求めることができる。
【０００９】また、速度比例ゲインに比べて位置比例ゲ
インを高めに設定し電動機を発振させ、その発振周波数
から負荷のイナーシャを求める方法もある（特開平３−
１２２７０１号公報）。
インを高めに設定し電動機を発振させ、その発振周波数
から負荷のイナーシャを求める方法もある（特開平３−
１２２７０１号公報）。
【００１０】ステップ応答、試行運転等による制御ゲイ
ン自動設定方法では、ステップ波形などのテスト信号を
制御装置に与え、立ち上がり時間、制定時間、オーバシ
ュート、オフセットなどの特性値を計算し、その結果を
パラメータとして制御ゲインを推定する（特開平４−１
２３１０２号公報）。
ン自動設定方法では、ステップ波形などのテスト信号を
制御装置に与え、立ち上がり時間、制定時間、オーバシ
ュート、オフセットなどの特性値を計算し、その結果を
パラメータとして制御ゲインを推定する（特開平４−１
２３１０２号公報）。
【００１１】図４は、従来の電動機駆動装置の構成図を
示している。図４において、１は位置指令発生手段、２
はゲイン調整手段、３は位置比例ゲイン、４は速度比例
ゲイン、５は速度積分ゲイン、６は積分器、７は微分
器、１０はＤ／Ａコンバータ、１１はドライバ、１２は
電流検出手段、１４は電動機、１５は負荷。１６はエン
コーダである。
示している。図４において、１は位置指令発生手段、２
はゲイン調整手段、３は位置比例ゲイン、４は速度比例
ゲイン、５は速度積分ゲイン、６は積分器、７は微分
器、１０はＤ／Ａコンバータ、１１はドライバ、１２は
電流検出手段、１４は電動機、１５は負荷。１６はエン
コーダである。
【００１２】電動機１４の駆動指令は位置指令発生手段
１から送られる。位置指令発生手段１から発生した位置
指令は、エンコーダ１６から出力された電動機１４の位
置を示す位置信号と差分が取られる。差分を取られた位
置誤差信号には位置比例ゲイン３が乗算される。位置比
例ゲイン３が乗算された位置誤差信号は、位置信号を微
分器７により微分して求めた速度信号と差分が取られ
る。差分を取られた速度誤差信号には、比例補償、積分
補償が行われる。比例補償では速度比例ゲイン４が乗算
される。積分補償では速度積分ゲイン５が乗算され、積
分器６により積分演算が行われる。それぞれの演算結果
は加算され、Ｄ／Ａコンバータ１０によりアナログ信号
に変換される。Ｄ／Ａコンバータ１０の出力は、ドライ
バ１１内部で３相の電流指令に変換され電動機１４を駆
動し、電動機１４に接続する負荷１５を任意の位置に移
動させる。
１から送られる。位置指令発生手段１から発生した位置
指令は、エンコーダ１６から出力された電動機１４の位
置を示す位置信号と差分が取られる。差分を取られた位
置誤差信号には位置比例ゲイン３が乗算される。位置比
例ゲイン３が乗算された位置誤差信号は、位置信号を微
分器７により微分して求めた速度信号と差分が取られ
る。差分を取られた速度誤差信号には、比例補償、積分
補償が行われる。比例補償では速度比例ゲイン４が乗算
される。積分補償では速度積分ゲイン５が乗算され、積
分器６により積分演算が行われる。それぞれの演算結果
は加算され、Ｄ／Ａコンバータ１０によりアナログ信号
に変換される。Ｄ／Ａコンバータ１０の出力は、ドライ
バ１１内部で３相の電流指令に変換され電動機１４を駆
動し、電動機１４に接続する負荷１５を任意の位置に移
動させる。
【００１３】以上のように構成された電動機駆動装置に
ついて、従来の制御ゲイン自動設定方法を示す。
ついて、従来の制御ゲイン自動設定方法を示す。
【００１４】第一に負荷のイナーシャを求める。位置指
令発生手段１から電動機１４を定加速度で動作させる為
の位置指令を入力する。電流検出手段１２では、電動機
１４に入力される電流信号の振幅を検出する。検出した
電流信号にはトルク定数が乗算されトルク指令値が求め
られる。電動機１４の移動量（位置信号）はエンコーダ
１６で検出される。エンコーダ１６で検出された位置信
号は微分器７で微分演算され速度信号に変換される。電
動機１４に定加速度指令を与えた時のトルク指令の積分
値と、その時の速度から（数２）を使用して電動機＋負
荷のイナーシャを求める。
令発生手段１から電動機１４を定加速度で動作させる為
の位置指令を入力する。電流検出手段１２では、電動機
１４に入力される電流信号の振幅を検出する。検出した
電流信号にはトルク定数が乗算されトルク指令値が求め
られる。電動機１４の移動量（位置信号）はエンコーダ
１６で検出される。エンコーダ１６で検出された位置信
号は微分器７で微分演算され速度信号に変換される。電
動機１４に定加速度指令を与えた時のトルク指令の積分
値と、その時の速度から（数２）を使用して電動機＋負
荷のイナーシャを求める。
【００１５】第二に求めた電動機＋負荷のイナーシャか
ら速度比例ゲイン４を求める。速度ループにおける制御
系の開ループ伝達関数Ｇ１（Ｓ）は、図３より次のよう
に記述することができる。
ら速度比例ゲイン４を求める。速度ループにおける制御
系の開ループ伝達関数Ｇ１（Ｓ）は、図３より次のよう
に記述することができる。
【００１６】
【数３】
【００１７】Ｓ＝２πｆとして、ｆに任意のゲイン交点
周波数値を挿入し、ゲイン交点での開ループ伝達関数を
示す式に変換する。ゲイン交点での開ループゲインが１
になるようにＧ１（Ｓ）を１と置き速度比例ゲイン４を
求める。簡略のためにＫｖｉ＝０とし、測定で求めた電
動機＋負荷のイナーシャ（ＪＭ＋ＪＬ）とトルク定数Ｋ
Ｔを代入してＫｖｐ（速度比例ゲイン４）の値を求め
る。
周波数値を挿入し、ゲイン交点での開ループ伝達関数を
示す式に変換する。ゲイン交点での開ループゲインが１
になるようにＧ１（Ｓ）を１と置き速度比例ゲイン４を
求める。簡略のためにＫｖｉ＝０とし、測定で求めた電
動機＋負荷のイナーシャ（ＪＭ＋ＪＬ）とトルク定数Ｋ
Ｔを代入してＫｖｐ（速度比例ゲイン４）の値を求め
る。
【００１８】第三に速度積分ゲイン、位置比例ゲインを
求める。速度積分ゲイン５の値を大きくすると速度制御
系での低周波数域の帰還ゲインが大きくなる。位置比例
ゲイン３の値を大きくすると位置制御系での低周波数域
の帰還ゲインが大きくなる。しかし両ゲイン共、値を大
きくするとゲイン交点での位相余裕が減少する。ゆえに
速度積分ゲイン５、位置比例ゲイン３は、ゲイン交点で
の位相余裕が十分取れる範囲で、低周波数域の帰還ゲイ
ンが最も大きく取れる値に設定される。
求める。速度積分ゲイン５の値を大きくすると速度制御
系での低周波数域の帰還ゲインが大きくなる。位置比例
ゲイン３の値を大きくすると位置制御系での低周波数域
の帰還ゲインが大きくなる。しかし両ゲイン共、値を大
きくするとゲイン交点での位相余裕が減少する。ゆえに
速度積分ゲイン５、位置比例ゲイン３は、ゲイン交点で
の位相余裕が十分取れる範囲で、低周波数域の帰還ゲイ
ンが最も大きく取れる値に設定される。
【００１９】速度比例ゲイン４、速度積分ゲイン５、位
置比例ゲイン３の値はゲイン調整手段２で計算され自動
設定される。制御ゲインの自動設定が終了すれば、通常
の制御運転に移行する。
置比例ゲイン３の値はゲイン調整手段２で計算され自動
設定される。制御ゲインの自動設定が終了すれば、通常
の制御運転に移行する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来で
は、電動機に接続する負荷の剛性を考慮していない為
に、機械共振により制御系が発振したり、また機械共振
を避ける為に制御ゲインを過度に低めに設定し、電動機
の能力が十分に出せないという欠点を有していた。
は、電動機に接続する負荷の剛性を考慮していない為
に、機械共振により制御系が発振したり、また機械共振
を避ける為に制御ゲインを過度に低めに設定し、電動機
の能力が十分に出せないという欠点を有していた。
【００２１】また、電動機に接続する歯車と負荷側の歯
車との連結部にすき間がある状態（バックラッシュ）の
負荷で制御ゲイン設定を行う場合、電動機を定加速度で
駆動しイナーシャを測定するので、歯車がかみ合った状
態での制御ゲインが設定され、歯車のかみ合っていない
状態では制御ゲインが大きすぎて発振するという欠点を
有していた。
車との連結部にすき間がある状態（バックラッシュ）の
負荷で制御ゲイン設定を行う場合、電動機を定加速度で
駆動しイナーシャを測定するので、歯車がかみ合った状
態での制御ゲインが設定され、歯車のかみ合っていない
状態では制御ゲインが大きすぎて発振するという欠点を
有していた。
【００２２】本発明はこのような従来の問題を解決する
ものであり、剛性の弱い共振性負荷でも電動機の能力が
十分出せるようにゲインを自動設定でき、また、バック
ラッシュのある負荷では、歯車のかみ合っていない状態
で制御ゲインを設定することができるので、制御ゲイン
が大きくなりすぎて発振することを防ぐことができる優
れた方法を提供することを目的とするものである。
ものであり、剛性の弱い共振性負荷でも電動機の能力が
十分出せるようにゲインを自動設定でき、また、バック
ラッシュのある負荷では、歯車のかみ合っていない状態
で制御ゲインを設定することができるので、制御ゲイン
が大きくなりすぎて発振することを防ぐことができる優
れた方法を提供することを目的とするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の制御ゲイン自動設定方法は、電動機に入力す
るトルク指令と前記電動機の回転速度から、前記電動機
に接続する負荷のイナーシャを求めるステップと、前記
電動機に速度指令信号を入力し前記電動機を発振させ前
記電動機の発振周波数を測定するステップと、前記発振
周波数の正弦波指令を前記電動機に入力した際の前記電
動機の回転角変動を示す信号の振幅と前記正弦波指令の
振幅とを比較することにより前記発振周波数における開
ループゲインを求めるステップと、前記発振周波数にお
ける開ループゲインの値が１以下になるように前記電動
機の回転角制御ループの速度比例ゲインを設定するステ
ップと、前記負荷のイナーシャと前記速度比例ゲインか
ら前記回転角制御ループの速度積分ゲイン、位置比例ゲ
インを求めるステップを有する方法か、もしくは、電動
機に正弦波指令を入力した際の前記電動機の回転角変動
を示す信号の振幅と前記正弦波指令の振幅とを比較する
ことにより前記電動機の回転角制御ループの開ループゲ
インを求めるステップと、前記正弦波指令の振幅を変更
するステップと、前記正弦波指令の振幅変更前に求めた
開ループゲインと前記正弦波指令の振幅変更後に求めた
開ループゲインの変動量を求めるステップと、前記変動
量に基づいてバックラッシュの発生を検知するステップ
を有する構成を備えたものである。
に本発明の制御ゲイン自動設定方法は、電動機に入力す
るトルク指令と前記電動機の回転速度から、前記電動機
に接続する負荷のイナーシャを求めるステップと、前記
電動機に速度指令信号を入力し前記電動機を発振させ前
記電動機の発振周波数を測定するステップと、前記発振
周波数の正弦波指令を前記電動機に入力した際の前記電
動機の回転角変動を示す信号の振幅と前記正弦波指令の
振幅とを比較することにより前記発振周波数における開
ループゲインを求めるステップと、前記発振周波数にお
ける開ループゲインの値が１以下になるように前記電動
機の回転角制御ループの速度比例ゲインを設定するステ
ップと、前記負荷のイナーシャと前記速度比例ゲインか
ら前記回転角制御ループの速度積分ゲイン、位置比例ゲ
インを求めるステップを有する方法か、もしくは、電動
機に正弦波指令を入力した際の前記電動機の回転角変動
を示す信号の振幅と前記正弦波指令の振幅とを比較する
ことにより前記電動機の回転角制御ループの開ループゲ
インを求めるステップと、前記正弦波指令の振幅を変更
するステップと、前記正弦波指令の振幅変更前に求めた
開ループゲインと前記正弦波指令の振幅変更後に求めた
開ループゲインの変動量を求めるステップと、前記変動
量に基づいてバックラッシュの発生を検知するステップ
を有する構成を備えたものである。
【００２４】
【作用】本発明は上記のような方法により次のような作
用を有する。すなわち負荷の機械共振周波数と機械共振
ゲインを検出することにより、機械共振が制御系に現れ
ないように制御ゲインを設定することができる。
用を有する。すなわち負荷の機械共振周波数と機械共振
ゲインを検出することにより、機械共振が制御系に現れ
ないように制御ゲインを設定することができる。
【００２５】また、制御系の開ループゲインを測定し、
バックラッシュの発生を検出することにより、バックラ
ッシュの起きない範囲で制御ゲインを設定することがで
きる。
バックラッシュの発生を検出することにより、バックラ
ッシュの起きない範囲で制御ゲインを設定することがで
きる。
【００２６】したがって、本発明によれば、機械共振を
考慮して制御系を設定することにより、機械共振により
発振することのない安全な値に制御ゲインを設定するこ
とができる。また機械共振の起きない範囲で、最も適正
な値に制御ゲインを設定するので、電動機の能力を十分
に引き出すことができる。
考慮して制御系を設定することにより、機械共振により
発振することのない安全な値に制御ゲインを設定するこ
とができる。また機械共振の起きない範囲で、最も適正
な値に制御ゲインを設定するので、電動機の能力を十分
に引き出すことができる。
【００２７】さらに、バックラッシュの起きない範囲で
制御ゲインを設定することにより、バックラッシュのあ
る負荷でも発振することのない適正な値に制御ゲインを
設定することができる。
制御ゲインを設定することにより、バックラッシュのあ
る負荷でも発振することのない適正な値に制御ゲインを
設定することができる。
【００２８】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００２９】図１は本発明の一実施例の電動機駆動装置
の構成図を示すものである。図１において、１は位置指
令発生手段、２はゲイン調整手段、３は位置比例ゲイ
ン、４は速度比例ゲイン、５は速度積分ゲイン、６は積
分器、７は微分器、８は波形振幅検出手段、９は正弦波
入力手段、１０はＤ／Ａコンバータ、１１はドライバ、
１２は電流検出手段、１３は周波数測定手段、１４は電
動機、１５は負荷。１６はエンコーダである。
の構成図を示すものである。図１において、１は位置指
令発生手段、２はゲイン調整手段、３は位置比例ゲイ
ン、４は速度比例ゲイン、５は速度積分ゲイン、６は積
分器、７は微分器、８は波形振幅検出手段、９は正弦波
入力手段、１０はＤ／Ａコンバータ、１１はドライバ、
１２は電流検出手段、１３は周波数測定手段、１４は電
動機、１５は負荷。１６はエンコーダである。
【００３０】電動機駆動装置の動作については、従来例
と同じなので省略する。以上のように構成された電動機
駆動装置について、以下その動作を図１および図２のフ
ロチャートにもとづき説明する。
と同じなので省略する。以上のように構成された電動機
駆動装置について、以下その動作を図１および図２のフ
ロチャートにもとづき説明する。
【００３１】第一に負荷のイナーシャを求める。位置指
令発生手段１から電動機１４を定加速度で動作させる為
の位置指令を入力する（ステップ１）。電流検出手段１
２では、電動機１４に入力される電流信号の振幅を検出
する。検出した電流信号にはトルク定数が乗算されトル
ク指令値が求められる。電動機１４の移動量（位置信
号）はエンコーダ１６で検出される。エンコーダ１６で
検出された位置信号は微分器７で微分演算され速度信号
に変換される。電動機１４に定加速度指令を与えた時の
トルク指令の積分値と、その時の速度から（数２）を使
用して電動機＋負荷のイナーシャを求める。電動機のイ
ナーシャは予めわかっているので負荷のイナーシャを求
めることができる（ステップ２）。
令発生手段１から電動機１４を定加速度で動作させる為
の位置指令を入力する（ステップ１）。電流検出手段１
２では、電動機１４に入力される電流信号の振幅を検出
する。検出した電流信号にはトルク定数が乗算されトル
ク指令値が求められる。電動機１４の移動量（位置信
号）はエンコーダ１６で検出される。エンコーダ１６で
検出された位置信号は微分器７で微分演算され速度信号
に変換される。電動機１４に定加速度指令を与えた時の
トルク指令の積分値と、その時の速度から（数２）を使
用して電動機＋負荷のイナーシャを求める。電動機のイ
ナーシャは予めわかっているので負荷のイナーシャを求
めることができる（ステップ２）。
【００３２】第二に機械共振周波数を測定する。まず最
初にゲイン調整手段２により速度積分ゲイン５、速度比
例ゲイン４を０に、位置比例ゲイン３を制御特性に影響
を与えない十分小さな値に設定する（ステップ３）。負
荷１５の不感帯の範囲外で電動機１４を動作させるため
に、位置指令発生手段１から十分大きな振幅のインパル
ス波形を入力し電動機１４と負荷１５を動かす（ステッ
プ４）。その時に電動機１４に流れる電流振幅を電流検
出手段１２で検出し、持続振動の有無を判定する（ステ
ップ５）。持続振動が検出されなければ、速度比例ゲイ
ン４を少し上げ（ステップ６）ステップ４、５、６の操
作を繰り返す。電流検出手段１２で持続振動が検出され
たならば、その時の電流信号を周波数測定手段１３に送
る。周波数測定手段１３ではフーリェ変換演算が行わ
れ、電流信号の周波数成分が抽出される（ステップ
７）。その時の検出周波数を機械共振周波数として記録
して測定を終了する。
初にゲイン調整手段２により速度積分ゲイン５、速度比
例ゲイン４を０に、位置比例ゲイン３を制御特性に影響
を与えない十分小さな値に設定する（ステップ３）。負
荷１５の不感帯の範囲外で電動機１４を動作させるため
に、位置指令発生手段１から十分大きな振幅のインパル
ス波形を入力し電動機１４と負荷１５を動かす（ステッ
プ４）。その時に電動機１４に流れる電流振幅を電流検
出手段１２で検出し、持続振動の有無を判定する（ステ
ップ５）。持続振動が検出されなければ、速度比例ゲイ
ン４を少し上げ（ステップ６）ステップ４、５、６の操
作を繰り返す。電流検出手段１２で持続振動が検出され
たならば、その時の電流信号を周波数測定手段１３に送
る。周波数測定手段１３ではフーリェ変換演算が行わ
れ、電流信号の周波数成分が抽出される（ステップ
７）。その時の検出周波数を機械共振周波数として記録
して測定を終了する。
【００３３】第三にバックラッシュ検出を行う。正弦波
入力手段９から任意の周波数の正弦波を入力する。この
時の正弦波振幅の初期値は０である。波形振幅検出手段
８で制御ループを循環した正弦波信号を抽出する。抽出
した正弦波信号はフーリェ変換され入力正弦波周波数成
分の振幅が求められる。入力正弦波振幅と検出正弦波振
幅から制御系の開ループゲインを求める（ステップ
８）。入力正弦波の振幅を少し上げ（ステップ９）、さ
らに制御系の開ループゲインを求める（ステップ１
０）。前回の開ループゲイン値と比較し、変動の有無を
調べる（ステップ１１）。変動が検出されなければステ
ップ９、１０、１１の操作を繰り返す。変動が検出され
たならば、変動検出直前の正弦波振幅を記録する（ステ
ップ１２）。変動検出前の開ループゲインを変動検出後
の開ループゲインで除算し開ループゲインの変動率を求
める。ある程度入力正弦波振幅の値を上げても開ループ
ゲインの変動がなければ、負荷にバックラッシュが存在
しないと見なして測定を終了する。
入力手段９から任意の周波数の正弦波を入力する。この
時の正弦波振幅の初期値は０である。波形振幅検出手段
８で制御ループを循環した正弦波信号を抽出する。抽出
した正弦波信号はフーリェ変換され入力正弦波周波数成
分の振幅が求められる。入力正弦波振幅と検出正弦波振
幅から制御系の開ループゲインを求める（ステップ
８）。入力正弦波の振幅を少し上げ（ステップ９）、さ
らに制御系の開ループゲインを求める（ステップ１
０）。前回の開ループゲイン値と比較し、変動の有無を
調べる（ステップ１１）。変動が検出されなければステ
ップ９、１０、１１の操作を繰り返す。変動が検出され
たならば、変動検出直前の正弦波振幅を記録する（ステ
ップ１２）。変動検出前の開ループゲインを変動検出後
の開ループゲインで除算し開ループゲインの変動率を求
める。ある程度入力正弦波振幅の値を上げても開ループ
ゲインの変動がなければ、負荷にバックラッシュが存在
しないと見なして測定を終了する。
【００３４】第四に負荷イナーシャの補正を行う。ステ
ップ２で求めた負荷イナーシャは比較的大きな振幅で回
転させて求めた値なのでバックラッシュ発生後のイナー
シャ値になっている。バックラッシュ発生前の負荷イナ
ーシャ値に基づいて制御ゲインを設定するので、バック
ラッシュ発生前の負荷イナーシャを求める必要がある。
そのためにステップ２で求めた負荷イナーシャ値にバッ
クラッシュ検出時に求めた開ループ変動率を乗算し、バ
ックラッシュ発生前の負荷イナーシャ値を求める（ステ
ップ１３）。
ップ２で求めた負荷イナーシャは比較的大きな振幅で回
転させて求めた値なのでバックラッシュ発生後のイナー
シャ値になっている。バックラッシュ発生前の負荷イナ
ーシャ値に基づいて制御ゲインを設定するので、バック
ラッシュ発生前の負荷イナーシャを求める必要がある。
そのためにステップ２で求めた負荷イナーシャ値にバッ
クラッシュ検出時に求めた開ループ変動率を乗算し、バ
ックラッシュ発生前の負荷イナーシャ値を求める（ステ
ップ１３）。
【００３５】第五に共振ゲインを測定する。周波数は第
二の方法で測定した機械共振周波数で、振幅は第三の方
法で検出したバックラッシュを生じない振幅の正弦波を
正弦波入力手段９から発生させる。波形振幅検出手段８
で制御ループを循環した正弦波信号を抽出する。抽出し
た正弦波信号から機械共振周波数成分の振幅を求める。
入力正弦波振幅と検出正弦波振幅から制御系の開ループ
ゲインを求める（ステップ１４）。求めた機械共振周波
数での開ループゲインの値が１以下になり、制御系の安
定性が十分確保できるように速度比例ゲイン４をゲイン
調整手段２によって設定する（ステップ１５）。
二の方法で測定した機械共振周波数で、振幅は第三の方
法で検出したバックラッシュを生じない振幅の正弦波を
正弦波入力手段９から発生させる。波形振幅検出手段８
で制御ループを循環した正弦波信号を抽出する。抽出し
た正弦波信号から機械共振周波数成分の振幅を求める。
入力正弦波振幅と検出正弦波振幅から制御系の開ループ
ゲインを求める（ステップ１４）。求めた機械共振周波
数での開ループゲインの値が１以下になり、制御系の安
定性が十分確保できるように速度比例ゲイン４をゲイン
調整手段２によって設定する（ステップ１５）。
【００３６】第六に速度比例ゲイン４、負荷イナーシャ
の値より速度積分ゲイン５、位置比例ゲイン３の適正値
を設定する。速度積分ゲイン５は、従来例で示したよう
に、ゲイン交点での位相余裕が十分取れる範囲で、速度
制御系での低周波数域の帰還ゲインが最も大きく取れる
値に設定する（ステップ１６）。位置比例ゲイン３は、
ゲイン交点での位相余裕が十分取れる範囲で、位置制御
系での低周波数域の帰還ゲインが最も大きく取れる値に
設定する（ステップ１７）。速度積分ゲイン５、位置比
例ゲイン３の値はゲイン調整手段２で計算され設定され
る。制御ゲインの自動設定が終了すれば、通常の制御運
転に移行する（ステップ１８）。
の値より速度積分ゲイン５、位置比例ゲイン３の適正値
を設定する。速度積分ゲイン５は、従来例で示したよう
に、ゲイン交点での位相余裕が十分取れる範囲で、速度
制御系での低周波数域の帰還ゲインが最も大きく取れる
値に設定する（ステップ１６）。位置比例ゲイン３は、
ゲイン交点での位相余裕が十分取れる範囲で、位置制御
系での低周波数域の帰還ゲインが最も大きく取れる値に
設定する（ステップ１７）。速度積分ゲイン５、位置比
例ゲイン３の値はゲイン調整手段２で計算され設定され
る。制御ゲインの自動設定が終了すれば、通常の制御運
転に移行する（ステップ１８）。
【００３７】このように上記実施例によれば、機械共振
の周波数とゲインを検出し、その値に応じて制御ゲイン
を自動設定することにより、電動機を発振させることの
ない安全な範囲で、電動機の能力が十分発揮できる値に
制御ゲインを設定することができる。
の周波数とゲインを検出し、その値に応じて制御ゲイン
を自動設定することにより、電動機を発振させることの
ない安全な範囲で、電動機の能力が十分発揮できる値に
制御ゲインを設定することができる。
【００３８】また、制御系の開ループゲインの変動から
バックラッシュの起きない範囲を検出し、その範囲で制
御ゲインを設定することにより、バックラッシュのある
負荷でも発振することのない適正な値に制御ゲインを設
定することができる。
バックラッシュの起きない範囲を検出し、その範囲で制
御ゲインを設定することにより、バックラッシュのある
負荷でも発振することのない適正な値に制御ゲインを設
定することができる。
【００３９】
【発明の効果】本発明は上記実施例より明らかなように
以下に示す効果を有する。 （１）負荷の機械共振の周波数とゲインを検出し、機械
共振が制御系に現れないように制御ゲインを設定するの
で、剛性の弱い負荷でも制御ゲインの自動設定を行うこ
とができる。 （２）機械共振が制御系に現れないように制御ゲインを
設定するので、制御系が発振することがなく安全であ
る。 （３）機械共振の起きない範囲で、最も適正な値に制御
ゲインを設定するので、その制御系の能力を十分に引き
出すことができる。 （４）バックラシュの起きない範囲で制御ゲインを設定
することにより、バックラッシュのある負荷でも発振す
ることのない適正な値に制御ゲインを設定することがで
きる。
以下に示す効果を有する。 （１）負荷の機械共振の周波数とゲインを検出し、機械
共振が制御系に現れないように制御ゲインを設定するの
で、剛性の弱い負荷でも制御ゲインの自動設定を行うこ
とができる。 （２）機械共振が制御系に現れないように制御ゲインを
設定するので、制御系が発振することがなく安全であ
る。 （３）機械共振の起きない範囲で、最も適正な値に制御
ゲインを設定するので、その制御系の能力を十分に引き
出すことができる。 （４）バックラシュの起きない範囲で制御ゲインを設定
することにより、バックラッシュのある負荷でも発振す
ることのない適正な値に制御ゲインを設定することがで
きる。
【図１】本発明の一実施例における電動機駆動装置の構
成図
成図
【図２】本発明の一実施例における制御ゲイン自動設定
方法を示すフローチャート
方法を示すフローチャート
【図３】従来の電動機駆動装置の構成図
【図４】制御系の構成を示すブロック図
１ 位置指令発生手段 ２ ゲイン調整手段 ３ 位置比例ゲイン ４ 速度比例ゲイン ５ 速度積分ゲイン ６ 積分器 ７ 微分器 ８ 波形振幅検出手段 ９ 正弦波入力手段 １０ Ｄ／Ａコンバータ １１ ドライバ １２ 電流検出手段 １３ 周波数測定手段 １４ 電動機 １５ 負荷 １６ エンコーダ ２１ トルク定数 ２２ 電動機＋負荷モデル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/18 Ｈ 9064−3Ｈ Ｇ０５Ｄ 3/12 ３０５ Ｖ 9179−3Ｈ ３０６ Ｚ 9179−3Ｈ
Claims (4)
- 【請求項１】電動機に入力するトルク指令と前記電動機
の回転速度から、前記電動機に接続する負荷のイナーシ
ャを求めるステップと、前記電動機に速度指令信号を入
力し前記電動機を発振させ前記電動機の発振周波数を測
定するステップと、前記発振周波数の正弦波指令を前記
電動機に入力した際の前記電動機の回転角変動を示す信
号の振幅と前記正弦波指令の振幅とを比較することによ
り前記発振周波数における開ループゲインを求めるステ
ップと、前記発振周波数における開ループゲインの値が
１以下になるように前記電動機の回転角制御ループの速
度比例ゲインを設定するステップと、前記負荷のイナー
シャと前記速度比例ゲインから前記回転角制御ループの
速度積分ゲイン、位置比例ゲインを求めるステップを有
することを特徴とする電動機の制御ゲイン自動設定方
法。 - 【請求項２】発振周波数を測定するステップは、前記電
動機の回転角変動を示す信号をフーリェ変換して前記電
動機の発振周波数を求めるステップを含んでなることを
特徴とする請求項１記載の電動機の制御ゲイン自動設定
方法。 - 【請求項３】発振周波数における開ループゲインを求め
るステップは、前記電動機の回転角変動を示す信号をフ
ーリェ変換して前記電動機の発振周波数における前記電
動機の回転角変動を示す信号の振幅を求めるステップを
含んでなることを特徴とする請求項１記載の電動機の制
御ゲイン自動設定方法。 - 【請求項４】電動機に正弦波指令を入力した際の前記電
動機の回転角変動を示す信号の振幅と前記正弦波指令の
振幅とを比較することにより前記電動機の回転角制御ル
ープの開ループゲインを求めるステップと、前記正弦波
指令の振幅を変更するステップと、前記正弦波指令の振
幅変更前に求めた開ループゲインと前記正弦波指令の振
幅変更後に求めた開ループゲインの変動量を求めるステ
ップと、前記変動量に基づいてバックラッシュの発生を
検知するステップを有することを特徴とする電動機のバ
ックラッシュ検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4211103A JPH0670567A (ja) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | 電動機の制御ゲイン自動設定方法及びバックラッシュ検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4211103A JPH0670567A (ja) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | 電動機の制御ゲイン自動設定方法及びバックラッシュ検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0670567A true JPH0670567A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=16600463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4211103A Pending JPH0670567A (ja) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | 電動機の制御ゲイン自動設定方法及びバックラッシュ検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0670567A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003053643A (ja) * | 2001-08-13 | 2003-02-26 | Mori Seiki Co Ltd | 工作機械送り系の制御方法及び制御装置 |
| JP2007060767A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Yaskawa Electric Corp | 機械定数同定装置を備えたモータ制御装置 |
| CN103414418A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-11-27 | 江苏科技大学 | 一种直流电机电流pi控制系统及方法 |
| CN103427747A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-12-04 | 江苏科技大学 | 直流电机电流pi控制的参数调节系统及调节方法 |
| JP2014204622A (ja) * | 2013-04-09 | 2014-10-27 | パナソニック株式会社 | モータ駆動装置 |
| JP2015142390A (ja) * | 2014-01-27 | 2015-08-03 | ヤマハ発動機株式会社 | モータ制御装置および同装置における補正データ作成方法 |
| CN113346797A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-09-03 | 南京达风数控技术有限公司 | 一种基于频域分析的伺服自调谐方法 |
-
1992
- 1992-08-07 JP JP4211103A patent/JPH0670567A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003053643A (ja) * | 2001-08-13 | 2003-02-26 | Mori Seiki Co Ltd | 工作機械送り系の制御方法及び制御装置 |
| JP4578732B2 (ja) * | 2001-08-13 | 2010-11-10 | 株式会社森精機製作所 | 工作機械送り系の制御装置 |
| JP2007060767A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Yaskawa Electric Corp | 機械定数同定装置を備えたモータ制御装置 |
| JP2014204622A (ja) * | 2013-04-09 | 2014-10-27 | パナソニック株式会社 | モータ駆動装置 |
| CN103414418A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-11-27 | 江苏科技大学 | 一种直流电机电流pi控制系统及方法 |
| CN103427747A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-12-04 | 江苏科技大学 | 直流电机电流pi控制的参数调节系统及调节方法 |
| JP2015142390A (ja) * | 2014-01-27 | 2015-08-03 | ヤマハ発動機株式会社 | モータ制御装置および同装置における補正データ作成方法 |
| CN113346797A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-09-03 | 南京达风数控技术有限公司 | 一种基于频域分析的伺服自调谐方法 |
| CN113346797B (zh) * | 2021-06-02 | 2024-04-30 | 南京达风数控技术有限公司 | 一种基于频域分析的伺服自调谐方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lorenz et al. | High-resolution velocity estimation for all-digital, ac servo drives | |
| EP0948124B1 (en) | Motor controller | |
| US6470225B1 (en) | Method and apparatus for automatically tuning feedforward parameters | |
| KR100447052B1 (ko) | 서보 제어장치 | |
| US5936369A (en) | Method of estimating disturbance load on servomotor | |
| WO2002082202A1 (fr) | Organe de commande de moteur et procede de mesure de caracteristiques d'un mecanisme | |
| JP4367058B2 (ja) | モータ制御装置 | |
| CN113653793B (zh) | 谐波减速器传动误差补偿方法、装置及电子设备 | |
| JPH0670567A (ja) | 電動機の制御ゲイン自動設定方法及びバックラッシュ検出方法 | |
| JP4367411B2 (ja) | モータの制御装置 | |
| JP3479922B2 (ja) | 電動機駆動系の負荷定数測定方法 | |
| EP0451287B1 (en) | Main shaft motor control method | |
| JP2890529B2 (ja) | セルフチューニング方法 | |
| Radwan et al. | Dynamic analysis of a high performance permanent magnet synchronous motor drive | |
| US5162716A (en) | Tracking control method between two servo systems | |
| JP3246572B2 (ja) | 電動機駆動系の負荷定数測定方法 | |
| JPH06225565A (ja) | 電動機駆動系の慣性負荷測定方式 | |
| JP2964736B2 (ja) | 二慣性系における結合軸の機械時定数同定方法 | |
| JPH06165550A (ja) | 電動機制御方法および電動機制御装置 | |
| JP3165087B2 (ja) | 産業用ロボットの故障検出方法 | |
| JPS61280797A (ja) | ステツパモ−タまたは同期モ−タ用制御装置 | |
| WO2023171122A1 (ja) | モータ制御装置、およびその自動調整方法 | |
| JP2006074896A (ja) | モータ制御装置 | |
| CN115425892B (zh) | 一种电机的转动惯量辨识方法及采用该方法的装置 | |
| JPH0744862B2 (ja) | 電動機の速度制御装置 |