JPH0833376A - 線状移動体の制御系のチューニング方法 - Google Patents

線状移動体の制御系のチューニング方法

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JPH0833376A
JPH0833376A JP6165012A JP16501294A JPH0833376A JP H0833376 A JPH0833376 A JP H0833376A JP 6165012 A JP6165012 A JP 6165012A JP 16501294 A JP16501294 A JP 16501294A JP H0833376 A JPH0833376 A JP H0833376A
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JP
Japan
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integral
control
gain
control system
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6165012A
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English (en)
Inventor
Makio Hayamizu
満喜男 早水
Takeshi Osanai
剛 小山内
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0833376A publication Critical patent/JPH0833376A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

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  • Feedback Control In General (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易且つ迅速にPIDゲインを決定すること
ができる線状移動体の制御系のチューニング方法を提供
する。 【構成】 フィードバック制御系を構成してPID制御
を行なう制御系のチューニング方法であって、速度指令
値ωroの特性と速度フィードバック値ωr の特性との交
点を求めるとともに、始点Oから第1番目の交点P1
の時間t1 、始点Oから第5番目の交点P5 迄の時間t
2 、始点Oから第1番目の交点と交点(P1 ,P2 ),
(P2,P3 ),(P3 ,P4 ),(P4 ,P5 )で区
切られた各区間における|ωro−ωr |の積分値S1
2 ,S3 ,S4 ,S5 に基づき前記PIDゲインを決
定するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は線状移動体の制御系のチ
ューニング方法に関し、特に天井を走行して荷物を運搬
するモノレールの駆動源であるモータの制御系に適用し
て有用なものである。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来技術に係るモノレールの正
面図である。同図に示すように、このモノレール01は
走行機構02、昇降機構03及び移載機構04を備えて
いる。かくしてこのモノレール01は、走行機構02の
走行モータ05が駆動すると、走行輪06が回転し、天
井に備えたレール07に沿って走行していく。また昇降
機構03のリフタモータ(図示省略)が駆動するとリフ
タベルト08が巻取り・繰り出されて移載機構04が昇
降すると共に、移載機構04のモータ(図示省略)が駆
動することにより係止部09が矢印A方向に伸縮する。
なお図中の010は、操作パネルであり、モノレール0
1の起動、停止等を行うためのスイッチ等が設けられて
いる。
【0003】かかるモノレール01では、走行機構02
内の走行制御部011において、走行モータ05の回転
速度を検出するエンコーダ012の検出信号をフィード
バックし、この検出信号が目標値となるように走行制御
が行なわれる。
【0004】図1は上記走行モータ05、リフタモータ
(図示せず)等、線状移動体の駆動源であるモータの一
般的なフィードバック制御系を示すブロック線図であ
る。同図に示すように、この制御系は、目標値であるモ
ータの速度指令値ωroと、制御対象であるモータの制御
量である回転速度ωr の速度フィードバック値とを比較
し、両者の偏差に応じて比例、積分及び微分制御を行な
い前記偏差が零になるように制御するものである。すな
わち、偏差に応じて比例(P)、積分(I)、微分
(D)制御を行なうPID制御部I、PID制御部Iの
出力信号である電流指令値iqoに基づきモータに供給す
る電流値iq を制御する電流制御部II及び制御対象であ
るモータIII を有している。図中、Kp ,Ki ,Kd
TG,Sは各々比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲイン及
びフィードバックゲイン(速度指令値ω roとのつき合わ
せゲイン)である。また、Tは一次遅れ時定数、Kt
モータの仕様によって定まる電流値iq とモータの発生
トルクTM との比例定数、TL は負荷トルク及びJはイ
ナーシャである。
【0005】従来、図1に示す制御系のPIDゲインの
自動設定(オートチューニング)は現代制御理論に基づ
く非常に複雑で且つ高度なレベルにある。すなわち、殆
んどがワークステーションによるシミュレーション解析
によるもので機台実行形ならば高度、高速な処理を行な
うことができるCPUを搭載したものでなければならな
い。勿論、実行者も熟練した技術者であり、一般ユーザ
には開放されていないのが現状である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術に係るモ
ノレールにおいて、モータのPIDゲインの設定は非常
に難かしい。それは、熟練した技術者が、環境条件、機
台の機械的な組付け誤差、ハードの調整誤差による本来
の仕様のバラツキ等を考慮してカット・アンド・トライ
で決定していくからである。
【0007】また、制御演算も現代制御理論に基づいて
いるため、非常に複雑で精度を要するマシンで解析して
おり、この場合には処理に大嵩で複雑な装置が必要とな
る。
【0008】本発明は、上記従来技術に鑑み、簡易且つ
迅速にPIDゲインを決定することができる線状移動体
の制御系のチューニング方法を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、制御系の目標値である速度指令値と、制御
対象であるモータの制御量である回転速度の速度フィー
ドバック値とを比較し、両者の偏差に応じて比例、積分
及び微分制御を行ない乍ら前記モータを駆動源として線
状移動を行なう線状移動体の制御系における前記比例、
積分及び微分制御のゲインを設定するチューニング方法
であって、前記モータに台形状の変化特性を有する速度
指令値を与えて移動体を移動させ、このときの速度指令
値、速度フィードバック値及びモータに供給される電流
値を検出するステップと、前記電流値をフーリェ解析
し、スペクトルで発散をチェックするステップと、始点
から、速度指令値特性と速度フィードバック値特性との
第1番目の交点迄の時間t1 、始点から、両者の第n
(nは自然数)番目の交点迄の時間t2 、始点から第1
番目の交点迄の区間における速度指令値と速度フィード
バック値との差の積分値S1 、第1番目以降の各交点か
ら次の交点迄の区間における同様の積分値S2 …Sn
求めるステップと、積分制御のゲインKi 及び微分制御
のゲインKd を零とし、発散しない最大値に比例制御の
ゲインKp を設定するステップと、積分制御のゲインK
i 及び微分制御のゲインKd を少しづつ増大し乍ら上記
各ステップの処理を繰り返し、各回毎に前記積分値S1
〜Sn 及び時間t1 ,t2を求めるステップと、時間t
1 ,t2 の和が最小のときのゲインKp ,Ki ,K
d か、若しくは積分値S2 ,…,Sn の和が最小のとき
のゲインKp ,Ki ,Kd を選択して当該制御系の比
例、積分及び微分制御のゲインKp ,Ki ,Kd とする
ステップとを有することを特徴とする。
【0010】
【作用】上記構成の本発明によれば、速度指令値特性
と、速度フィードバック値特性との交点を求め、始点か
ら各交点迄の時間t1 ,t2 及び隣接する交点迄を一区
間とする当該区間における速度指令値と速度フィードバ
ック値との差の積分値とに基づき、比例、積分及び微分
ゲインKp ,Ki ,Kd を設定することができる。
【0011】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。
【0012】本実施例は図4に示すモノレール01の走
行モータ05による走行時における図1に示す制御系の
比例、積分及び微分ゲインKp ,Ki ,Kd のチューニ
ング方法である。
【0013】先ず、図4に示すモノレール01の走行モ
ータ05の制御系に、図2に示すような台形状の変化特
性を有する速度指令値ωroを目標値として与えて所定区
間を往復運動させる。
【0014】上記往復運動時の速度指令値ωro、速度フ
ィードバック値KTG・ωr 及び電流値iq をマイクロコ
ンピュータのメモリにサンプリングする。
【0015】上記電流値iq をFFT(高速フーリェ変
換)解析を行ない、スペクトルで発散をチェックする。
すなわち、発散するときには、或る一定の周波数で発散
するため、FFTで解析する。FFTを使用せずに速度
データ等で監視した場合には発散が検出できないからで
ある。
【0016】次に、図3に示す時間t1 ,t2 、積分値
1 ,S2 ,S3 ,S4 ,S5 及び振幅a1 ,a2 ,a
3 ,a4 (これはソフト・ウェア上で演算する際の座標
ポイントとしての目安である)を求める。時間t1 は、
始点Oから、速度指令値ωroの特性と、速度フィードバ
ック値KTG・ωr の特性との第1番目の交点P1 迄の時
間である。時間t2 は、始点Oから、速度指令値ωro
特性と、速度フィードバック値KTG・ωr の特性との第
5番目の交点P5 迄の時間である。積分値S1は、始点
Oから第1番目の交点P1 迄の区間における速度指令値
ωroと速度フィードバック値KTG・ωr との差の積分
値、すなわち図中に斜線で示す面積である。同様に、積
分値S2 ,S3 ,S4 ,S5 は、図中に斜線で示すよう
に、隣接する交点(P1 ,P2 ),(P2 ,P3 ),
(P3 ,P4 ),(P4 ,P5 )間の区間における速度
指令値ωroと速度フィードバック値KTG・ωr との差の
積分値である。振幅a1 〜a4 は、交点(P1
2 ),(P2 ,P3 ),(P3 ,P 4 ),(P4 ,P
5 )の各区間における速度指令値ωroと速度フィードバ
ック値KTG・ωr との差の最大値である。
【0017】次に、比例、積分及び微分ゲインKp ,K
i ,Kd を組み合わせて上述の一連の動作及び演算を繰
り返す。具体的には、先ず積分及び微分ゲインKi ,K
d =0とおいて比例ゲインKp を発散しない最大値に設
定し、積分ゲインKi を収束する値の範囲で漸増すると
ともに微分ゲインKd を振動しない値の範囲で漸増す
る。
【0018】上述の如き比例、積分及び微分ゲイン
p ,Ki ,Kd の組み合わせの結果、速度フィードバ
ック値KTG・ωr が速度指令値ωroに対してオーバーシ
ュートしないように抑制する移載制御を希望する場合に
は、時間t1 ,t2 の和が最小値のときの比例、積分及
び微分ゲインKp ,Ki ,Kd を選択する一方、立ち上
がりが最も早いシーラ制御を希望する場合には、積分値
2 ,S3 ,S4 ,S5 の和が最小値のときの比例、積
分及び微分ゲインKp ,Ki ,Kd を選択する。なお、
移載制御を希望する場合には積分値S1 の最小値を演算
上の参照データとする。
【0019】以上で或る特定のイナーシャに対するチュ
ーニングは終了するが、移動体のイナーシャを変化させ
た場合のチューニングは、変化させたイナーシャで上述
の操作と同様の操作を行なえば良い。
【0020】上記実施例はモノレール01の走行モータ
05の制御系を示したが、本発明は、勿論これに限定す
るものではない。昇降機構03のリフタモータの制御系
のチューニングのみならず、一般にモータの駆動により
線状移動を行なう移動体の制御系のチューニング方法と
して適用し得る。
【0021】
【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに、本発明によれば、現地の環境に応じて人が経験的
に設定・調整を行なってきた比例、積分及び微分ゲイン
の決定作業を簡易且つ迅速に行なうことができる。特
に、アルゴリズムが簡単であるため通常のマイクロコン
ピュータでも十分演算処理ができリアルタイムで実行し
得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のチューニング方法を適用する制御系を
示すブロック線図である。
【図2】上記実施例で使用する速度指令値の特性を示す
特性図である。
【図3】上記実施例における速度指令値と速度フィード
バック値との特性を示す特性図である。
【図4】線状走行体であるモノレールを示す正面図であ
る。
【符号の説明】
ωro 速度指令値 KTG・ωr 速度フィードバック値 O 始点 t1 ,t2 時間 P1 ,P2 ,P3 ,P4 ,P5 交点 S1 ,S2 ,S3 ,S4 ,S5 積分値 Kp 比例ゲイン Ki 積分ゲイン Kd 微分ゲイン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御系の目標値である速度指令値と、制
    御対象であるモータの制御量である回転速度の速度フィ
    ードバック値とを比較し、両者の偏差に応じて比例、積
    分及び微分制御を行ない乍ら前記モータを駆動源として
    線状移動を行なう線状移動体の制御系における前記比
    例、積分及び微分制御のゲインを設定するチューニング
    方法であって、 前記モータに台形状の変化特性を有する速度指令値を与
    えて移動体を移動させ、このときの速度指令値、速度フ
    ィードバック値及びモータに供給される電流値を検出す
    るステップと、 前記電流値をフーリェ解析し、スペクトルで発散をチェ
    ックするステップと、 始点から、速度指令値特性と速度フィードバック値特性
    との第1番目の交点迄の時間t1 、始点から、両者の第
    n(nは自然数)番目の交点迄の時間t2 、始点から第
    1番目の交点迄の区間における速度指令値と速度フィー
    ドバック値との差の積分値S1 、第1番目以降の各交点
    から次の交点迄の区間における同様の積分値S2 …Sn
    を求めるステップと、 積分制御のゲインKi 及び微分制御のゲインKd を零と
    し、発散しない最大値に比例制御のゲインKp を設定す
    るステップと、 積分制御のゲインKi 及び微分制御のゲインKd を少し
    づつ増大し乍ら上記各ステップの処理を繰り返し、各回
    毎に前記積分値S1 〜Sn 及び時間t1 ,t2を求める
    ステップと、 時間t1 ,t2 の和が最小のときのゲインKp ,Ki
    d か、若しくは積分値S2 ,…,Sn の和が最小のと
    きのゲインKp ,Ki ,Kd を選択して当該制御系の比
    例、積分及び微分制御のゲインKp ,Ki ,Kd とする
    ステップとを有することを特徴とする線状移動体の制御
    系のチューニング方法。
JP6165012A 1994-07-18 1994-07-18 線状移動体の制御系のチューニング方法 Withdrawn JPH0833376A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114057048A (zh) * 2020-08-07 2022-02-18 永大机电工业股份有限公司 决定电梯速度控制系数的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114057048A (zh) * 2020-08-07 2022-02-18 永大机电工业股份有限公司 决定电梯速度控制系数的方法
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