JPH07152429A - Parameter identifying device - Google Patents
Parameter identifying deviceInfo
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- JPH07152429A JPH07152429A JP5298172A JP29817293A JPH07152429A JP H07152429 A JPH07152429 A JP H07152429A JP 5298172 A JP5298172 A JP 5298172A JP 29817293 A JP29817293 A JP 29817293A JP H07152429 A JPH07152429 A JP H07152429A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、サーボ制御装置に適用
されるパラメータ同定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a parameter identification device applied to a servo control device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、サーボ制御装置に適用される機械
系のパラメータ同定装置は、図１０に示すように機械系
３１を駆動したときの加速度αと、機械系３１を駆動す
る駆動トルクｕを同定装置３２に入力して慣性モーメン
トを求めるようにしている。2. Description of the Related Art Conventionally, a mechanical system parameter identification device applied to a servo control device determines an acceleration α when a mechanical system 31 is driven and a drive torque u for driving the mechanical system 31, as shown in FIG. It is input to the identification device 32 to obtain the moment of inertia.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のパ
ラメータ同定装置は、加速度αと駆動トルクｕから慣性
モーメントを求めており、摩擦力がある場合については
考慮していない。このため摩擦力や外乱が作用すると誤
差が生じるという問題がある。また、同定値を制御系の
チューニングに効果的に利用するには、更に制動抵抗係
数、クーロン摩擦、機械剛性等を同定する必要がある。As described above, the conventional parameter identifying device obtains the moment of inertia from the acceleration α and the driving torque u, and does not consider the case where there is a frictional force. Therefore, there is a problem that an error occurs when frictional force or disturbance acts. Further, in order to effectively use the identification value for tuning the control system, it is necessary to further identify the braking resistance coefficient, Coulomb friction, mechanical rigidity and the like.
【０００４】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、機械系のパラメータ（慣性モーメント、機械剛性、
制動抵抗係数等）をクーロン摩擦が作用しても正確に同
定できるパラメータ同定装置を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above points, and the mechanical system parameters (moment of inertia, mechanical rigidity,
It is an object of the present invention to provide a parameter identification device that can accurately identify a braking resistance coefficient, etc.) even when Coulomb friction acts.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明に係るパラメータ
同定装置は、駆動トルク（ｕ）及び機械系の角速度（ω
M ）を入力し、パラメータ同定誤差信号（ηe ）を出力
するシステムと、このエラーシステムにより求めた同定
誤差信号（ηe ）とその内部信号（ｑ0 ，ｑ′0 ，ｑ1
）に基づいて剛体パラメータを同定する剛体パラメー
タ同定部と、上記機械系からの角速度（ωM ）及び内部
で発生したホワイトノイズに基づいてＦＦＴ演算を行な
うＦＦＴ演算部と、このＦＦＴ演算部で得られたゲイン
線図を基にして２慣性共振系のパラメータを同定する共
振パラメータ同定部とを備えたことを特徴とする。A parameter identification device according to the present invention is provided with a driving torque (u) and an angular velocity (ω) of a mechanical system.
M) and outputs the parameter identification error signal (ηe), the identification error signal (ηe) obtained by this error system and its internal signals (q0, q'0, q1
), A rigid body parameter identifying section for identifying a rigid body parameter, an FFT computing section for performing an FFT computation based on the angular velocity (ω M) from the mechanical system and internally generated white noise, and the FFT computing section And a resonance parameter identifying section for identifying the parameters of the two-inertia resonance system based on the gain diagram.
【０００６】[0006]
【作用】まず、剛体パラメータ同定部の計算モードにお
いて、周期性を有する速度指令と機械系の角速度との偏
差が求められ、制御ゲインが掛けられて駆動トルクとな
り、機械系へ送られる。エラーシステムは、上記駆動ト
ルクと機械系から与えられる角速度に基づいてパラメー
タ同定誤差信号を求め、この誤差信号と内部信号を剛体
パラメータ同定部へ出力する。剛体パラメータ同定部
は、エラーシステムからの信号に基づいて剛体パラメー
タを同定し、その同定値を共振パラメータ同定部へ出力
する。First, in the calculation mode of the rigid body parameter identification unit, the deviation between the velocity command having periodicity and the angular velocity of the mechanical system is obtained, multiplied by the control gain, and becomes the driving torque, which is sent to the mechanical system. The error system obtains a parameter identification error signal based on the drive torque and the angular velocity given by the mechanical system, and outputs the error signal and the internal signal to the rigid body parameter identification unit. The rigid body parameter identification unit identifies the rigid body parameter based on the signal from the error system, and outputs the identified value to the resonance parameter identification unit.
【０００７】次に、共振パラメータ同定部の計算モード
に移り、ＦＦＴ演算部から出力されるホワイトノイズの
信号を機械系に駆動トルクとして入力する。ＦＦＴ演算
部は、内部で発生したホワイトノイズと角速度をＦＦＴ
演算してゲイン特性を求め、そのゲイン特性からパラメ
ータを計算して共振パラメータ同定部へ出力する。共振
パラメータ同定部は、剛体パラメータ同定部及びＦＦＴ
演算部からのパラメータに基づいて共振パラメータを同
定する。Next, the calculation mode of the resonance parameter identifying section is entered, and the white noise signal output from the FFT calculating section is input to the mechanical system as drive torque. The FFT calculation unit calculates the FFT of the white noise and the angular velocity generated internally.
The gain characteristic is calculated and the parameter is calculated from the gain characteristic and output to the resonance parameter identifying unit. The resonance parameter identifying unit includes a rigid body parameter identifying unit and an FFT.
The resonance parameter is identified based on the parameter from the calculation unit.
【０００８】上記のようにパラメータ同定の精度を評価
できるエラーシステムの信号を用いて、鋼体モードのパ
ラメータである全体の慣性モーメント、クーロン摩擦及
び制動抵抗係数が剛体パラメータ同定部によって計算さ
れる。また、機械系の振動特性は、ＦＦＴ演算部によっ
て求められ、そのゲイン線図を基に機械系の剛性、２つ
の慣性、内部減衰係数が共振パラメータ同定部によって
計算される。As described above, the signals of the error system capable of evaluating the accuracy of parameter identification are used to calculate the overall moment of inertia, Coulomb friction and braking resistance coefficient, which are parameters of the steel body mode, by the rigid body parameter identification unit. Further, the vibration characteristic of the mechanical system is obtained by the FFT calculation unit, and the rigidity, the two inertias, and the internal damping coefficient of the mechanical system are calculated by the resonance parameter identification unit based on the gain diagram.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は本発明の一実施例に係るパラメータ同定
装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように
周期性を有する速度指令ωr が系を構成する減算器１に
入力され、機械系５におけるアクチュエータの角速度ω
M との偏差が求められる。この偏差は乗算器２に入力さ
れ、制御ゲインＫP が掛けられて駆動トルクｕとなる。
この駆動トルクｕは、エラーシステム６へ送られると共
に、切換スイッチ４により選択されて機械系５へ送られ
る。また、機械系５から出力される角速度ωM は、エラ
ーシステム６及びＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高
速フーリエ交換）演算部１０に入力される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a parameter identification device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the velocity command ω r having periodicity is input to the subtracter 1 that constitutes the system, and the angular velocity ω of the actuator in the mechanical system 5
Deviation from M is required. This deviation is input to the multiplier 2 and multiplied by the control gain KP to obtain the driving torque u.
This drive torque u is sent to the error system 6 and also selected by the changeover switch 4 and sent to the mechanical system 5. The angular velocity ω M output from the mechanical system 5 is input to the error system 6 and the FFT (Fast Fourier Transform) computing unit 10.
【００１０】上記エラーシステム６は、上記駆動トルク
ｕと角速度ωM に基づいて信号７（ηe ，ｑ0 ，ｑ′0
，ｑ1 ）を剛体パラメータ同定部８へ出力する。この
剛体パラメータ同定部８は、エラーシステム６からの信
号７に基づいて同定値９（Ｊ*，Ｄ* ，ＴC * ）を共振
パラメータ同定部１３へ出力する。The error system 6 outputs a signal 7 (ηe, q0, q'0) based on the driving torque u and the angular velocity ωM.
, Q1) to the rigid body parameter identification unit 8. The rigid body parameter identification unit 8 outputs the identification value 9 (J * , D * , TC * ) to the resonance parameter identification unit 13 based on the signal 7 from the error system 6.
【００１１】上記ＦＦＴ演算部１０は、ホワイトノイズ
発生部を備え、ホワイトノイズの信号１１を出力する。
このホワイトノイズの信号１１は、切換スイッチ４によ
り選択されて機械系５へ送られる。更に、ＦＦＴ演算部
１０は、内部で発生したホワイトノイズと機械系５から
の角速度ωM をＦＦＴ演算してゲイン特性を求め、この
ゲイン特性からパラメータ１２（ωE ，ωR ，Ｇ1 ，Ｇ
2 ）を計算して共振パラメータ同定部１３へ出力する。The FFT calculator 10 includes a white noise generator and outputs a white noise signal 11.
The white noise signal 11 is selected by the changeover switch 4 and sent to the mechanical system 5. Further, the FFT calculation unit 10 obtains a gain characteristic by performing an FFT operation on the internally generated white noise and the angular velocity ω M from the mechanical system 5, and based on this gain characteristic, the parameters 12 (ω E, ω R, G1, G 1
2) is calculated and output to the resonance parameter identification unit 13.
【００１２】共振パラメータ同定部１３は、剛体パラメ
ータ同定部８及びＦＦＴ演算部１０からのパラメータに
基づいて共振パラメータ１４（ＪM ，ＪL ，ＫR ，ＤM
，ＤL ，ＤR ）を出力する。The resonance parameter identification section 13 is based on the parameters from the rigid body parameter identification section 8 and the FFT calculation section 10 and the resonance parameters 14 (JM, JL, KR, DM).
, DL, DR) are output.
【００１３】次に、上記実施例の全体的な動作について
説明する。まず、剛体パラメータ同定部８の計算モード
では、切換スイッチ４は乗算器２側を選択する。この状
態では、周期性を有する速度指令ωr が減算器１に入力
され、機械系５の角速度ωM との偏差が求められる。こ
の偏差は乗算器２により制御ゲインＫP が掛けられて駆
動トルクｕとなり、切換スイッチ４を介して機械系５へ
送られる。Next, the overall operation of the above embodiment will be described. First, in the calculation mode of the rigid body parameter identification unit 8, the changeover switch 4 selects the multiplier 2 side. In this state, the speed command ω r having periodicity is input to the subtractor 1 and the deviation from the angular speed ω M of the mechanical system 5 is obtained. This deviation is multiplied by the control gain KP by the multiplier 2 to become the driving torque u, which is sent to the mechanical system 5 via the changeover switch 4.
【００１４】エラーシステム６は、乗算器２から出力さ
れる駆動トルクｕと機械系５から与えられる角速度ωM
に基づいてパラメータ同定誤差信号（ηe ）を求め、こ
の誤差信号（ηe ）と内部信号（ｑ0 ，ｑ′0 ，ｑ1 ）
からなる信号７を剛体パラメータ同定部８へ出力する。
この剛体パラメータ同定部８は、エラーシステム６から
の信号７（ηe ，ｑ0 ，ｑ′0 ，ｑ1 ）に基づいて剛体
パラメータを同定し、その同定値９（Ｊ* ，Ｄ* ，ＴC
* ）を共振パラメータ同定部１３へ出力する。The error system 6 has a drive torque u output from the multiplier 2 and an angular velocity ω M given from the mechanical system 5.
A parameter identification error signal (ηe) is obtained based on the above, and this error signal (ηe) and internal signals (q0, q'0, q1)
And outputs the signal 7 consisting of to the rigid body parameter identification unit 8.
The rigid body parameter identification unit 8 identifies the rigid body parameter based on the signal 7 (ηe, q0, q'0, q1) from the error system 6, and the identification value 9 (J * , D * , TC).
* ) Is output to the resonance parameter identification unit 13.
【００１５】次に、切換スイッチ４をＦＦＴ演算部１０
側に切り換え、ホワイトノイズの信号１１を選択して共
振パラメータ同定部１３の計算モードに移る。ＦＦＴ演
算部１０は、ホワイトノイズの信号１１を出力すると共
に、ホワイトノイズと角速度ωM をＦＦＴ演算してゲイ
ン特性を求め、そのゲイン特性からパラメータ１２（ω
E ，ωR ，Ｇ1 ，Ｇ2 ）を計算して共振パラメータ同定
部１３へ出力する。Next, the changeover switch 4 is moved to the FFT calculation unit 10
Switching to the side, the white noise signal 11 is selected, and the calculation mode of the resonance parameter identifying unit 13 is entered. The FFT calculation unit 10 outputs a white noise signal 11 and also performs an FFT operation on the white noise and the angular velocity ω M to obtain a gain characteristic. From the gain characteristic, a parameter 12 (ω
E, ω R, G1, G2) are calculated and output to the resonance parameter identification unit 13.
【００１６】共振パラメータ同定部１３は、剛体パラメ
ータ同定部８及びＦＦＴ演算部１０からのパラメータに
基づいて共振パラメータ１４（ＪM ，ＪL ，ＫR ，ＤM
，ＤL ，ＤR ）を同定して出力する。The resonance parameter identifying section 13 is a resonance parameter 14 (JM, JL, KR, DM) based on the parameters from the rigid body parameter identifying section 8 and the FFT computing section 10.
, DL, DR) are identified and output.
【００１７】以下、上記機械系５、エラーシステム６、
剛体パラメータ同定部８、ＦＦＴ演算部１０、共振パラ
メータ同定部１３の詳細について説明する。 ＜機械系５＞同定の対象である機械系５のモデルを図２
に示す。Hereinafter, the mechanical system 5, the error system 6,
The details of the rigid body parameter identification unit 8, the FFT calculation unit 10, and the resonance parameter identification unit 13 will be described. <Mechanical system 5> A model of the mechanical system 5 to be identified is shown in FIG.
Shown in.
【００１８】この図２において、 ｕ：駆動トルク ＪM ：駆動側慣性モーメント ＪL ：負荷側慣性モーメント ＫR ：ねじり剛性 ＤR ：内部減衰係数 ＤM ：制動抵抗係数（駆動側） ＤL ：制動抵抗係数（負荷側） ＴCM：クーロン摩擦（駆動側） ＴCL：クーロン摩擦（負荷側） である。この機械系５は、共振点を持ち、その伝達関数
は図３のモデルに近似できる。このモデルは、鋼体モデ
ル５ａと振動モデル５ｂに分けられている。In FIG. 2, u: driving torque JM: driving side inertia moment JL: load side inertia moment KR: torsional rigidity DR: internal damping coefficient DM: braking resistance coefficient (driving side) DL: braking resistance coefficient (load side) ) TCM: Coulomb friction (driving side) TCL: Coulomb friction (load side). This mechanical system 5 has a resonance point, and its transfer function can be approximated to the model of FIG. This model is divided into a steel body model 5a and a vibration model 5b.
【００１９】＜エラーシステム６＞図４は、エラーシス
テム６の構成を示すブロック図である。以下、このエラ
ーシステム６を構成するための計算式について説明す
る。<Error System 6> FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the error system 6. The calculation formula for configuring the error system 6 will be described below.
【００２０】図３における剛体モデル５ａの運動方程式
は、式（１）で表わされる（ｕを駆動トルクとする）。 Ｊω′＝ｕ−Ｄω−ＴC sign（ω） …（１） ここに、Ｊ ：系全体の慣性モーメント（Ｊ＝ＪM ＋Ｊ
L ） Ｄ ：系全体の制動抵抗係数（Ｄ＝ＤM ＋ＤL ） ＴC ：クーロン摩擦（ＴC ＝ＴCM＋ＴCL） sign（ω）＝１（ω≧０） ω：角速度（＝ωM とす
る） sign（ω）＝−１（ω＜０） 剛体モデル５ａのパラメータＪ，Ｄ，ＴC を同定するた
めに以下のエラーシステムを導入する。The equation of motion of the rigid body model 5a in FIG. 3 is expressed by the equation (1) (where u is the driving torque). Jω ′ = u−Dω−TC sign (ω) (1) where J: moment of inertia of the entire system (J = JM + J
L) D: Braking resistance coefficient of the entire system (D = DM + DL) TC: Coulomb friction (TC = TCM + TCL) sign (ω) = 1 (ω ≧ 0) ω: Angular velocity (= ωM) sign (ω) = -1 (ω <0) In order to identify the parameters J, D, TC of the rigid body model 5a, the following error system is introduced.
【００２１】 ｄηe ／ｄｔ＝−ληe ＋λ［（Ｊ* −Ｊ）ω′M ＋（Ｄ* −Ｄ）ωM ＋（ＴC * −ＴC ）sign（ωM ）］ …（２） ここに、ηe は同定誤差であり、Ｊ* ，Ｄ* ，ＴC * は
各パラメータの推定値を表わしている。Dηe / dt = −ληe + λ [(J * −J) ω′M + (D * −D) ωM + (TC * −TC) sign (ωM)] (2) where ηe is an identification These are errors, and J * , D * , and TC * represent estimated values of each parameter.
【００２２】式（２）は、同定誤差があると「ηe ≠
０」となることを示している。上記式（１）と式（２）
から式（３）が導かれる。 ｄηe ／ｄｔ＝−ληe ＋λ［（Ｊ* ω′M ＋Ｄ* ωM ＋ＴC * sign（ωM ）−ｕ］ …（３） 式（３）よりηe は既知の信号ωM ，ｕと推定パラメー
タＪ* ，Ｄ* ，ＴC *を使って計算することができる。
状態変数フィルタを使うと、式（３）は式（４）にな
る。Equation (2) shows that if there is an identification error, "ηe ≠
It shows that it becomes "0". Formula (1) and Formula (2) above
Equation (3) is derived from dηe / dt = −ληe + λ [(J * ω′M + D * ωM + TC * sign (ωM) −u] (3) From equation (3), ηe is a known signal ωM, u and estimated parameters J * , D It can be calculated using * , TC * .
Using the state variable filter, equation (3) becomes equation (4).
【００２３】 ηe ＝Ｊ* ｑ′0 ＋Ｄ* ｑ0 ＋ＴC * ｑ1 −ｑu …（４） ここに、ｑ′0 ＝−λｑ0 ＋λω′M ，ｑ0 （０）＝０ …（５） ｑ1 ＝−λｑ1 ＋λsign（ωM ），ｑ1 （０）＝０ …（６） ｑu ＝−λｑu ＋λｕ，ｑu （０）＝０ …（７） 上記の計算式（４）〜（７）に基づいてエラーシステム
６が構成され、パラメータ同定誤差信号（ηe ）と内部
信号（ｑ0 ，ｑ′0 ，ｑ1 ）が信号７として剛体パラメ
ータ同定部８へ送られる。Ηe = J * q′0 + D * q0 + TC * q1−qu (4) where q′0 = −λq0 + λω′M, q0 (0) = 0 (5) q1 = −λq1 + λsign (ΩM), q1 (0) = 0 (6) qu = -λqu + λu, qu (0) = 0 (7) The error system 6 is constructed based on the above formulas (4) to (7). , The parameter identification error signal (ηe) and the internal signals (q0, q'0, q1) are sent as a signal 7 to the rigid body parameter identification unit 8.
【００２４】＜剛体パラメータ同定部８＞剛体パラメー
タ同定部８は、図５のブロック図に示すように構成され
る。以下、この剛体パラメータ同定部８を構成するため
の計算式について説明する。<Rigid Body Parameter Identification Unit 8> The rigid body parameter identification unit 8 is configured as shown in the block diagram of FIG. Hereinafter, a calculation formula for configuring the rigid body parameter identification unit 8 will be described.
【００２５】同定の基本となる制御系は速度制御系であ
り、同定信号は正負対称な周期信号を使用する。この速
度指令（ωr ）を式（８）に示す。 ωr （ｔ）＝−ωr （ｔ−Ｔ／２） …（８） ここに、Ｔは周期である。制御系が式（８）で駆動され
るとき、定常状態で周期運動になるため、式（９）が成
り立つ、The control system that is the basis of identification is a speed control system, and positive and negative symmetrical periodic signals are used as identification signals. This speed command (ωr) is shown in equation (8). ω r (t) = − ω r (t−T / 2) (8) where T is the period. When the control system is driven by the equation (8), the periodic motion occurs in the steady state, so the equation (9) holds.
【００２６】[0026]
【数１】 [Equation 1]
【００２７】式（２），（５），（６），（７）より、
同定誤差ηe は式（１０）で表わされる。 ηe ＝δＪｑ′0 −δＤｑ0 −δＴC ｑ1 …（１０） ここに、δＪ＝Ｊ−Ｊ* δＤ＝Ｄ−Ｄ* δＴC ＝ＴC −Ｔc * …（１１） 上式の両辺にそれぞれｑ′0 ，ｑ0 ，ｑ1 を掛け、（ｎ
−１）Ｔ≦ｔ≦ｎｔの区間で積分すると、From equations (2), (5), (6) and (7),
The identification error ηe is expressed by equation (10). ηe = δJq'0 -δDq0 -δTC q1 ... ( 10) Here, δJ = J-J * δD = D-D * δTC = TC -Tc * ... (11) respectively to both sides of the above equation q'0, q0 , Q1 and (n
-1) Integrating in the interval of T≤t≤nt,
【００２８】[0028]
【数２】 [Equation 2]
【００２９】式（１２）〜（１４）に式（９）を代入し
て整理すると、 ｖ1 ＝δＪψ11＋δＴC ψ13 …（１５） ｖ2 ＝δＤψ22＋δＴC ψ23 …（１６） ｖ3 ＝δＪψ13＋δＤψ23＋δＴC ψ33 …（１７） 上式（１５）〜（１７）をδＪ，δＤ，δＴC について
解くと、By substituting the equation (9) into the equations (12) to (14) and rearranging, v1 = δJ ψ11 + δTC ψ13 (15) v2 = δD ψ22 + δTC ψ23 (16) v3 = δJ ψ13 + δD ψ23 + δTC ψ33 (17) The above formula (17). Solving (15) to (17) for δJ, δD, and δTC,
【００３０】[0030]
【数３】 [Equation 3]
【００３１】式（１８）よりパラメータ誤差が求められ
る。但し、ψ11，ψ13，ψ22，ψ23，ψ33，ｖ1 ，ｖ2
，ｖ3 は、次に示す式（１９）〜（２６）で計算され
る。The parameter error is obtained from the equation (18). However, ψ11, ψ13, ψ22, ψ23, ψ33, v1, v2
, V3 are calculated by the following equations (19) to (26).
【００３２】[0032]
【数４】 [Equation 4]
【００３３】真のパラメータ値は、現在の推定パラメー
タに誤差推定パラメータを加算して得られるので、式
（２７）により真のパラメータの同定値が求まる。 Ｊ* ←Ｊ* ＋δＪ，Ｄ* ←Ｄ* ＋δＤ，ＴC * ←ＴC * ＋δＴC …（２７） この式（２７）により求めたパラメータ同定値Ｊ* ，Ｄ
* ，ＴC * が剛体パラメータ同定部８の信号９として共
振パラメータ同定部１３へ送られる。Since the true parameter value is obtained by adding the error estimation parameter to the current estimation parameter, the identification value of the true parameter can be obtained by the equation (27). J * ← J * + δJ, D * ← D * + δD, TC * ← TC * + δTC ... (27) parameter identification value J calculated by the equation (27) *, D
* And TC * are sent to the resonance parameter identifying unit 13 as the signal 9 of the rigid body parameter identifying unit 8.
【００３４】＜ＦＦＴ演算部１０＞ＦＦＴ演算部１０
は、系の振動特性を計測するためにＦＦＴ演算を行い、
ゲイン特性を求める。<FFT calculation unit 10> FFT calculation unit 10
Performs an FFT operation to measure the vibration characteristics of the system,
Obtain the gain characteristic.
【００３５】このＦＦＴ演算部１０は、図７に示すよう
に構成されており、内部にホワイトノイズ発生部を備
え、このホワイトノイズ発生部で発生したホワイトノイ
ズをそのまま駆動トルクとして機械系５に出力する。そ
して、ホワイトノイズ発生部で発生したホワイトノイズ
及び機械系５から与えられる角速度（ωM ）をＦＦＴ演
算し、各周波数のゲインＧ（ω）を求める。このゲイン
特性は図６に示すようなカーブを有する。そして、計測
結果から共振、反共振周波数のωR ，ωE 、そのときの
ゲインＧ2 （ωR ），Ｇ1 （ωE ）を求める。The FFT calculation section 10 is constructed as shown in FIG. 7, has a white noise generating section inside, and outputs the white noise generated by the white noise generating section as it is to the mechanical system 5 as a driving torque. To do. Then, the white noise generated in the white noise generating section and the angular velocity (ωM) given from the mechanical system 5 are subjected to FFT operation to obtain the gain G (ω) of each frequency. This gain characteristic has a curve as shown in FIG. Then, ωR and ωE of resonance and antiresonance frequencies and gains G2 (ωR) and G1 (ωE) at that time are obtained from the measurement results.
【００３６】ＦＦＴ演算で求められたホワイトノイズと
角速度の計算値をそれぞれｕ（ｊφ），ｙ（ｊφ）とす
る。ここに、φは周波数である。ゲイン特性は、式（２
８）で与えられる。The white noise and the calculated values of the angular velocity obtained by the FFT calculation are defined as u (jφ) and y (jφ), respectively. Where φ is the frequency. The gain characteristic is expressed by the formula (2
Given in 8).
【００３７】 ＧP （φ）＝２０log ｛｜Ｙ（ｊφ）｜／｜ｕ（ｊφ）｜｝…（２８） ＜共振パラメータ同定部１３＞共振パラメータ同定部１
３は、図８のブロック図に示すように構成される。以
下、この共振パラメータ同定部１３を構成するための計
算式について説明する。この図８では、剛体パラメータ
同定部８より同定されたパラメータＪ* ，Ｄ* ，Ｔc *
のうちＴc * が示されていないが、振動系の同定には直
接Ｔc * を使用していないためである。GP (φ) = 20 log {| Y (jφ) | / | u (jφ) |} (28) <Resonance parameter identification unit 13> Resonance parameter identification unit 1
3 is configured as shown in the block diagram of FIG. Hereinafter, a calculation formula for configuring the resonance parameter identifying unit 13 will be described. In FIG. 8, the parameters J * , D * , Tc * identified by the rigid body parameter identification unit 8 are shown.
Tc * is not shown of, but the identification of the vibration system is because it does not use a direct Tc *.
【００３８】しかして、共振周波数ωR 、反共振周波数
ωE は、次式（２９）、（３０）で表わされる。 ωR ＝（ＫR ／ＪM ＋ＫR ／ＪL ）1/2 …（２９） ωE ＝（ＫR ／ＬL ）1/2 …（３０） また、上記ωR とωE の関係式は、上式を利用して式
（３１）が成立する。Therefore, the resonance frequency ω R and the anti-resonance frequency ω E are expressed by the following equations (29) and (30). ωR = (KR / JM + KR / JL) 1/2 (29) ωE = (KR / LL) 1/2 (30) Further, the relational expression between ωR and ωE is expressed by the above equation ( 31) is established.
【００３９】 ωR ＝ωE （１＋μ）1/2 ，（μ＝ＪL ／ＪM ） …（３１） よって、μ（慣性比）は、ＦＦＴ演算部１０で算出され
た共振周波数ωR 、反共振周波数ωE を利用して μ＝（ωR ／ωE ）2 −１ …（３２） また、剛体パラメータ同定部８で算出された全体の慣性
モーメント値から ＪM ＋ＪL ＝Ｊ …（３３） の関係があるから、式（３３）とμから駆動側慣性モー
メントＪM ，負荷がほ慣性モーメントＪL が以下のよう
にして求められる。ΩR = ωE (1 + μ) 1/2 , (μ = JL / JM) (31) Therefore, μ (inertia ratio) is calculated by the resonance frequency ωR and the antiresonance frequency ωE calculated by the FFT calculation unit 10. using μ = (ωR / ωE) 2 -1 ... (32) Moreover, the relation of JM + JL = J ... (33 ) from the inertial moment value of the entire calculated rigid parameter identification unit 8, the formula ( 33) and μ, the drive side inertia moment JM and the load inertia moment JL are obtained as follows.
【００４０】 ＪM ＝Ｊ／（１＋μ） ＪL ＝Ｊ−ＪM …（３４） また、式（３０）より ＫR ＝ωE 2 ＪL …（３５） 図３の振動モデル５ｂにおけるダンピングξE ，ξR を
求めるためにＦＦＴ演算部１０で得られたゲインＧ1
（ωE ），Ｇ2 （ωR ）を利用する。図３のモデルをも
とに、周波数ωE ，ωR のときのゲインＧ1 ，Ｇ2 を求
めると、JM = J / (1 + μ) JL = J−JM (34) Further, from equation (30), KR = ωE 2 JL (35) In order to obtain damping ξE, ξR in the vibration model 5b of FIG. Gain G1 obtained by the FFT calculation unit 10
(ΩE) and G2 (ωR) are used. Obtaining the gains G1 and G2 at the frequencies ωE and ωR based on the model of FIG.
【００４１】[0041]
【数５】 [Equation 5]
【００４２】ここに、Ｇ0 * は低周波ゲインであり、剛
体パラメータ同定部出求めたＤ* を利用する。Ｇ0 * ，
Ωijの式（３８）を以下に示す。 Ｇ0 * ＝−２０log １０Ｄ＊ Ωｉｊ＝ωj ／ωi （ｉ，ｊ＝１，２） ω1 ＝ωE ，ω2 ＝ωR ，ω0 ＝Ｄ* ／Ｊ* …（３８） ゲイン特性のカーブフィッティングで、剛体パラメータ
の同定値を利用する理由は、クーロン摩擦の影響を除去
して振動パラメータを同定するためである。Here, G0 * is a low frequency gain, and D * obtained by the rigid body parameter identification unit is used. G0 * ,
The formula (38) of Ωij is shown below. G0 * = − 20log 10D * Ωij = ωj / ωi (i, j = 1,2) ω1 = ωE, ω2 = ωR, ω0 = D * / J * (38) In the curve fitting of the gain characteristic, the rigid body parameter of The reason for using the identification value is to eliminate the effect of Coulomb friction and identify the vibration parameter.
【００４３】従来のカーブフィッティングでは、低周波
に摩擦による歪みが乗ったまま求めているので精度が悪
い。これに対して本発明では、低周波の剛体モデルのパ
ラメータは摩擦を考慮してＪ，Ｄ，ＴC のパラメータ値
が正確に得られる。よって、この値をカーブフィッティ
ングにおいて低周波の定数Ｇ0 * ，ω0 に使うことでク
ーロン摩擦を考慮したパラメータ同定が行なえる。振動
部の周波数帯はクーロン摩擦の影響は表れ難いため、こ
の部分の同定のみカーブフィッティングを利用する。上
記の式（３６），（３７）をダンピングξE ，ξR につ
いて解くことにより、ξE ，ξR の同定値が得られる。In the conventional curve fitting, the accuracy is poor because the distortion due to friction remains in the low frequency. On the other hand, in the present invention, as the parameters of the low-frequency rigid body model, the parameter values of J, D, and TC are accurately obtained in consideration of friction. Therefore, by using this value for the low-frequency constants G0 * , ω0 in the curve fitting, the parameter identification considering the Coulomb friction can be performed. Since the influence of Coulomb friction is hard to appear in the frequency band of the vibration part, the curve fitting is used only for the identification of this part. By solving the above equations (36) and (37) for damping ξE and ξR, the identification values of ξE and ξR can be obtained.
【００４４】[0044]
【数６】 [Equation 6]
【００４５】上記制動抵抗係数ＤM ，ＤL 及び内部減衰
係数ＤR については、式（４２）〜（４４）の関係があ
る。 ＤM ＋ＤL ＝Ｄ* …（４２） ＤL ＋ＤR ＝２ωE ＪL ξE …（４３） ＤM μ2 ＋ＤL ＋ＤR （１＋μ）2 ＝２ωE ＪL ξR （１＋μ）3/2 …（４４） 上式をＤM ，ＤL ，ＤR について解くとThe braking resistance coefficients DM and DL and the internal damping coefficient DR have the relations of the equations (42) to (44). DM + DL = D * (42) DL + DR = 2ωE JL ξE (43) DM μ 2 + DL + DR (1 + μ) 2 = 2ωE JL ξR (1 + μ) 3/2 (44) The above equations are used as DM, DL, and DR. Solve for
【００４６】[0046]
【数７】 [Equation 7]
【００４７】となり、係数ＤM ，ＤL ，ＤR が得られ
る。 ここに、ΛM ＝Ｄ* ΛL ＝２ωE ＪL ξE ΛR ＝２ωE ＪL ξR （１＋μ）3/2 …（４６） 以上のようにクーロン摩擦をモデルとしてエラーシステ
ム６の中に組み込み、同定誤差信号から逆にパラメータ
誤差を推定する剛体パラメータ同定部８と、この同定部
により同定された値とＦＦＴ演算部１０のゲイン線図を
基に振動特性を同定する共振パラメータ同定部１３を備
えることにより、振動部のパラメータωR ，ωE ，ξR
，ξR と物理モデルの全パラメータＪM ，ＪL ，ＤM
，ＤR ，ＫR ，ＴC を求めることができる。Thus, the coefficients DM, DL and DR are obtained. Here, Λ M = D * Λ L = 2ωE JL ξE ΛR = 2ωE JL ξR (1 + μ) 3/2 (46) As described above, Coulomb friction is incorporated into the error system 6 as a model, and it is reversed from the identification error signal. By providing the rigid body parameter identification unit 8 that estimates the parameter error and the resonance parameter identification unit 13 that identifies the vibration characteristics based on the value identified by this identification unit and the gain diagram of the FFT calculation unit 10, Parameters ωR, ωE, ξR
, ΞR and all parameters of the physical model JM, JL, DM
, DR, KR, TC can be obtained.
【００４８】上記のようにして得られたパラメータは、
図９に示すサーボ制御系で利用される。図９は、例えば
フィードバック制御部２１、ノッチフィルタ２２、共振
系２３、フィードフォワード制御部２４等からなるサー
ボ制御装置で、上記剛体パラメータ同定部８で得られた
剛体パラメータＪ* ，Ｄ* ，Ｔc * は、フィードフォワ
ード制御部２４の制御に利用され、上記共振パラメータ
同定部１３から出力される共振パラメータＪM ，ＪL ，
ＫR ，ＤM ，ＤL ，ＤR ，ＫR は、フィードバック制御
部２１の調整に利用される。更に、上記ＦＦＴ演算部１
０で得られたパラメータωR ，ωE と共振パラメータ同
定部１３で得られたパラメータξR ，ξR は、ノッチフ
ィルタ２２の調整に利用される。The parameters obtained as described above are
It is used in the servo control system shown in FIG. FIG. 9 shows a servo control device including, for example, a feedback control unit 21, a notch filter 22, a resonance system 23, a feedforward control unit 24, and the like. The rigid body parameters J * , D * , Tc obtained by the rigid body parameter identifying unit 8 are shown. * Is used for the control of the feedforward control unit 24, and the resonance parameters JM, JL, and
KR, DM, DL, DR and KR are used for adjusting the feedback control unit 21. Further, the FFT calculation unit 1
The parameters ωR and ωE obtained at 0 and the parameters ξR and ξR obtained at the resonance parameter identifying unit 13 are used for adjusting the notch filter 22.
【００４９】[0049]
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、ク
ーロン摩擦が作用しても剛体パラメータ同定部により全
体の慣性モーメント、制動抵抗係数、クーロン摩擦を正
確に求めることができる。また、共振パラメータ同定部
により、ゲイン線図の共振、反共振点と剛体パラメータ
同定値から共振パラメータを求めることができる。As described above in detail, according to the present invention, the rigid body parameter identifying section can accurately determine the overall moment of inertia, braking resistance coefficient, and Coulomb friction even if Coulomb friction acts. Further, the resonance parameter identifying unit can obtain the resonance parameter from the resonance of the gain diagram, the anti-resonance point, and the rigid body parameter identification value.
【図１】本発明の一実施例に係るパラメータ同定装置の
ブロック図。FIG. 1 is a block diagram of a parameter identification device according to an embodiment of the present invention.
【図２】同実施例における機械系のモデル図。FIG. 2 is a model diagram of a mechanical system in the example.
【図３】同実施例における機械系のブロック図。FIG. 3 is a block diagram of a mechanical system in the embodiment.
【図４】同実施例におけるエラーシステムのブロック
図。FIG. 4 is a block diagram of an error system in the embodiment.
【図５】同実施例における剛体パラメータ同定部のブロ
ック図。FIG. 5 is a block diagram of a rigid body parameter identification unit in the embodiment.
【図６】同実施例におけるゲイン特性を表わす図。FIG. 6 is a diagram showing a gain characteristic in the embodiment.
【図７】同実施例におけるＦＦＴ演算部のブロック図。FIG. 7 is a block diagram of an FFT operation unit in the embodiment.
【図８】同実施例における共振パラメータ同定部のブロ
ック図。FIG. 8 is a block diagram of a resonance parameter identifying unit in the embodiment.
【図９】本発明のパラメータ同定装置で得られたパラメ
ータにより制御されるサーボ制御装置のブロック図。FIG. 9 is a block diagram of a servo control device controlled by parameters obtained by the parameter identification device of the present invention.
【図１０】従来の機械系パラメータ同定装置を示すブロ
ック図。FIG. 10 is a block diagram showing a conventional mechanical system parameter identification device.
１ 減算器 ２ 乗算器、 ４ 切換スイッチ ５ 機械系 ６ エラーシステム ８ 剛体パラメータ同定部 １０ ＦＦＴ演算部 １３ 共振パラメータ同定部 1 Subtractor 2 Multiplier, 4 Changeover Switch 5 Mechanical System 6 Error System 8 Rigid Body Parameter Identification Section 10 FFT Operation Section 13 Resonance Parameter Identification Section
Claims (1)
（ωM ）を入力し、パラメータ同定誤差信号（ηe ）を
出力するシステムと、このエラーシステムにより求めた
同定誤差信号（ηe ）とその内部信号（ｑ0 ，ｑ′0 ，
ｑ1 ）に基づいて剛体パラメータを同定する剛体パラメ
ータ同定部と、上記機械系からの角速度（ωM ）及び内
部で発生したホワイトノイズに基づいてＦＦＴ演算を行
なうＦＦＴ演算部と、このＦＦＴ演算部で得られたゲイ
ン線図を基にして２慣性共振系のパラメータを同定する
共振パラメータ同定部とを備えたことを特徴とするパラ
メータ同定装置。1. A system for inputting a driving torque (u) and an angular velocity (ωM) of a mechanical system and outputting a parameter identification error signal (ηe), and an identification error signal (ηe) obtained by this error system and its interior. Signal (q0, q'0,
q1) to identify a rigid body parameter, a FFT computing section for performing an FFT computation based on the angular velocity (ωM) from the mechanical system and the white noise generated inside, and the FFT computing section. And a resonance parameter identifying section for identifying a parameter of the two-inertia resonance system based on the obtained gain diagram.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5298172A JPH07152429A (en) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | Parameter identifying device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5298172A JPH07152429A (en) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | Parameter identifying device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07152429A true JPH07152429A (en) | 1995-06-16 |
Family
ID=17856141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5298172A Withdrawn JPH07152429A (en) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | Parameter identifying device |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07152429A (en) |
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1993
- 1993-11-29 JP JP5298172A patent/JPH07152429A/en not_active Withdrawn
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