JPH0954601A - パラメータ同定装置 - Google Patents

パラメータ同定装置

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JPH0954601A
JPH0954601A JP20716895A JP20716895A JPH0954601A JP H0954601 A JPH0954601 A JP H0954601A JP 20716895 A JP20716895 A JP 20716895A JP 20716895 A JP20716895 A JP 20716895A JP H0954601 A JPH0954601 A JP H0954601A
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JP
Japan
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torque
sign
circuit
parameter
disturbance torque
Prior art date
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Pending
Application number
JP20716895A
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English (en)
Inventor
Kimio Ono
喜美雄 大野
Kenji Shiono
賢二 塩野
Ichiro Awaya
伊智郎 粟屋
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】環境条件によって変動するモータのトルク定数
についても正確に同定でき、サーボ制御装置の制御性能
を向上する。 【解決手段】パラメータ同定装置3の外乱トルク推定部
31に系の加速度(ω′)とトルク指令(V)を入力
し、外乱トルク推定値(Td )を推定する。この外乱ト
ルク推定部31から出力される外乱トルク推定値(Td
)、及び制御対象2の角速度(ω)、この角速度
(ω)を微分回路4で微分して得た加速度(ω′)、符
号回路32から出力される符号信号sign(ω)をパラメ
ータ同定部33に入力し、モータのトルク定数K
(t)、制動抵抗係数(D)、クーロン摩擦(Tc)等
のパラメータを同定する。そして、パラメータ同定部3
3で同定した各パラメータを制御装置1に入力し、モー
タトルク補償回路17、制動抵抗補償回路12、クーロ
ン摩擦補償回路13のパラメータを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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。
【0002】
【従来の技術】従来、サーボ制御装置では、パラメータ
同定装置を備え、制御対象(機械系)を安定して駆動制
御するために例えば慣性モーメント、制動抵抗係数、ク
ーロン摩擦等の各種のパラメータを同定している。しか
し、従来では、モータのトルク定数を一定としてサーボ
系のゲインを設定している。しかし、モータのトルク定
数は、温度等の環境条件によって変化するものであり、
このトルク定数の変化により、サーボ制御装置の位置決
め精度、速度変動率等の制御性能が低下する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来で
は、トルク定数を一定としてサーボ系のゲインを設定し
ており、環境条件の変化に伴いトルク定数が変動しても
把握する手段がなく、制御性能の劣化を招いていた。
【0004】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、環境条件によって変動するモータのトルク定数につ
いても正確に同定でき、サーボ制御装置の制御性能を向
上し得るパラメータ同定装置を提供することを目的とす
る。
【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、系の加速度(ω′)とトルク指令(V)を
入力し、外乱トルク推定値(Td )を出力する外乱トル
ク推定部と、この外乱トルク推定部から出力される外乱
トルク推定値(Td )、及び系の角速度(ω)、加速度
(ω′)、符号信号sign(ω)を用いてモータのトルク
定数K(t)、制動抵抗係数(D)、クーロン摩擦(T
c )を推定するパラメータ同定部とを具備したことを特
徴とする。
【0006】(作用)外乱トルク推定値(Td )は、モ
ータのトルク定数K(t)が変動するとそれに応じて値
が変動する性質を有している。この性質を利用して外乱
トルク推定値(Td )から逆にトルク定数K(t)の変
動を同定する、また、他の制動抵抗係数(D)、クーロ
ン摩擦(Tc )についても、外乱トルク推定値(Td )
を利用して同定する。従って、環境条件によって変動す
るモータのトルク定数K(t)についても正確に同定で
き、サーボ制御装置の制御性能を向上することができ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図1は本発明の一実施形態に係る
パラメータ同定装置を含む制御系の構成を示すブロック
図である。同図において、1は制御装置、2は制御対象
(機械系)、3はパラメータ同定装置である。
【0008】上記制御装置1には、周期性を有する速度
指令ωr が与えられ、減算器11、制動抵抗補償回路1
2及びクーロン摩擦補償回路13に入力される。上記減
算器11により、速度指令ωr と制御対象(機械系)2
におけるアクチュエータの角速度ωとの偏差が求めら
れ、PI制御器14に入力される。制動抵抗補償回路1
2は、サーボ系の制動抵抗を補償するための回路で、パ
ラメータ同定装置3により同定される制動抵抗係数Dが
パラメータとして設定される。クーロン摩擦補償回路1
3は、サーボ系のクーロン摩擦を補償するための回路
で、パラメータ同定装置3により同定されるクーロン摩
擦Tc がパラメータとして設定される。上記制動抵抗補
償回路12及びクーロン摩擦補償回路13の出力信号
は、加算器15により加算された後、更に加算器16に
よりPI制御器14の出力信号と加算されてモータトル
ク補償回路17に入力される。このモータトルク補償回
路17は、モータのトルク変動を補償するための回路
で、パラメータ同定装置3により同定されるモータのト
ルク定数K(t)がパラメータとして設定される。そし
て、モータトルク補償回路17の出力信号がトルク指令
Vとして制御対象2及びパラメータ同定装置3に入力さ
れる。
【0009】そして、制御対象2におけるアクチュエー
タの角速度ωは、上記したように制御装置1の減算器1
1にフィードバックされると共に、パラメータ同定装置
3及び微分回路4に入力される。上記角速度ωは、微分
回路4で微分され加速度ω′としてパラメータ同定装置
3に入力される。
【0010】パラメータ同定装置3は、外乱トルク推定
部31、符号回路32、パラメータ同定部33からな
り、外乱トルク推定部31に制御対象2からのトルク指
令V及び微分回路4からの加速度ω′が入力される。外
乱トルク推定部31は、係数器34,35及び減算器3
6からなり、係数器34にトルク指令Vが入力され、係
数器35に加速度ω′が入力される、係数器34は、変
換係数(トルク定数)Knが固定パラメータとして設定
されており、トルク指令Vに係数Knを乗じて実際の発
生トルクを発生させる。係数器35は、慣性モーメント
Jが固定パラメータとして設定されており、加速度ωに
慣性モーメントJを乗じて出力する。減算器36は、係
数器35の出力信号から係数器34の出力信号を減算
し、外乱トルクTd として出力する。
【0011】また、符号回路32は、制御対象2からの
角速度ωを符号信号sign(ω)を出力する。そして、上
記外乱トルク推定部31から出力される外乱トルクTd
、符号回路32から出力される符号信号sign(ω)、
制御対象2からの角速度ω、微分回路4から出力される
加速度ω′がパラメータ同定部33に入力される。
【0012】パラメータ同定部33は、上記入力信号に
基づいて、特に外乱トルク推定値を利用してモータのト
ルク定数Kn、サーボ系の制動抵抗係数D及びクーロン
摩擦Tc 等の各パラメータを同定し、これらのパラメー
タにより制御装置1のゲインを調整する。
【0013】次に上記実施形態におけるパラメータ同定
装置3の動作を説明する。制御対象であるサーボ系は、
制動抵抗やクーロン摩擦が作用する。このときの運動方
程式は、次に示す(1)式で表される。
【0014】 Jω′=u−Dω−Tc sign(ω) …(1) ここに、J :系の慣性モーメント D :系の制動抵抗係数 u :駆動トルク Tc :クーロン摩擦 sign(ω)=1(ω≧0) sign(ω)=−1(ω<0) なお、慣性モーメントのパラメータjは、オフラインで
求められるものであり、既知とする。
【0015】そして、Dω+Tc sign(ω)を外乱トル
クTd として推定する。この推定式は、(1)式を「−
Dω−Tc sign(ω)」について解くことで求まる。
【0016】 Td =Jω′−u …(2) 駆動トルクuは、制御装置1からのトルク指令(電圧)
Vを用いて「u=KnV」で表す。Knは、トルク指令
Vから実際の発生トルクへの変換するためのトルク定数
(変換係数)である。従って、(2)式は、 Td =Jω′−KnV …(3) となる。この(3)式による外乱トルクTd は、外乱ト
ルク推定部31により求めている。
【0017】上記トルク定数Knは、環境条件によって
変化する場合があるので、時々刻々と変化するパラメー
タとしてK(t)で表す。実際の運動方程式をトルク定
数K(t)を用いて表すと、 Jω′=K(t)V−Dω−Tc sign(ω) …(4) となる。
【0018】上記(4)式をトルク指令Vについて解く
と、 V=(1/K(t))[Jω′+Dω+Tc sign(ω)]…(5) となる。この(5)式を(3)式に代入すると、 Td =Jω′−(Kn/K(t))[Jω′+Dω+Tc sign(ω)] =J[1−(Kn/K(t))]ω′−(Kn/K(t))Dω −(Kn/K(t))Tc sign(ω) …(6) となる。更に、(6)式の両辺にω′、ω、sign(ω)
をそれぞれ掛けると、次の(7)式が得られる。
【0019】 Td ω′=αω′2 −βωω′−γsign(ω)ω′ Td ω =αω′ω−βω2 −γsign(ω)ω′ Td sign(ω)=αω′sign(ω)−βωsign(ω)−γsign(ω)2 …(7) 但し、α=J[1−(Kn/K(t))] β=(Kn/K(t))D γ=(Kn/K(t))Tc である。上記(7)式の行列系を次の(8)式に示す。
【0020】
【数1】 次に上記(8)式を未知パラメータ(α,β,γ)T
ついて解く。得られた数値をそれぞれα* ,β* ,γ*
とすると、
【0021】
【数2】
【0022】慣性モーメントJは、固定パラメータであ
り、トルク定数Knも初期設定値で既知である。従っ
て、α* =J[1−(Kn/K(t))]をK(t)に
ついて解くことができる。すなわち、トルク定数K
(t)は、 K(t)=Kn/{1−(α* /J)} …(10) の式により求めることができる。
【0023】上記(10)式により解いたトルク定数K
(t)をもとにして、更に変動した制動抵抗係数D、ク
ーロン摩擦Tc を次に示す(11)式、(12)式から
求めることができる。
【0024】 D=β* K(t)/Kn …(11) Tc =γ* K(t)/Kn …(12) パラメータ同定部33は、外乱トルク推定部31により
推定した外乱トルクTd 、符号回路32から出力される
符号信号sign(ω)、制御対象2からの角速度ω、及び
この角速度ωを微分回路4で微分して得た加速度ω′に
基づいて上記の演算処理を実行し、トルク定数K
(t)、制動抵抗係数D、クーロン摩擦Tc を同定して
制御装置1へ出力する。制御装置1は、パラメータ同定
部33からの信号に基づいてモータトルク補償回路1
7、制動抵抗補償回路12、クーロン摩擦補償回路13
のパラメータが調整される。すなわち、環境条件によっ
てモータのトルク定数等が変動しても正確に同定でき、
サーボ制御装置の位置決め精度等を高精度に保つことが
できる。
【0025】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、変
動するトルク定数、制動抵抗係数、クーロン摩擦を同定
することができる。従って、環境条件が大きく変動する
場合でも、オンラインでパラメータを修正でき、モデル
に基づくサーボ制御に適応制御装置を付加して常に正確
な制御を行なわせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るパラメータ同定装置
のブロック図。
【符号の説明】
1 制御装置 2 制御対象 3 パラメータ同定装置 4 微分回路 11 減算器 12 制動抵抗補償回路 13 クーロン摩擦補償回路 14 PI制御器 15,16 加算器 17 モータトルク補償回路 31 外乱トルク推定部 32 符号回路 33 パラメータ同定部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 系の加速度(ω′)とトルク指令(V)
    を入力し、外乱トルク推定値(Td )を出力する外乱ト
    ルク推定部と、この外乱トルク推定部から出力される外
    乱トルク推定値(Td )、及び系の角速度(ω)、加速
    度(ω′)、符号信号sign(ω)を用いてモータのトル
    ク定数K(t)、制動抵抗係数(D)、クーロン摩擦
    (Tc )を推定するパラメータ同定部とを具備したこと
    を特徴とするパラメータ同定装置。
JP20716895A 1995-08-14 1995-08-14 パラメータ同定装置 Pending JPH0954601A (ja)

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JP20716895A JPH0954601A (ja) 1995-08-14 1995-08-14 パラメータ同定装置

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ID=16535363

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008220019A (ja) * 2007-03-02 2008-09-18 Nagoya Institute Of Technology モータのトルク定数変動率の同定方法
CN102128304A (zh) * 2011-04-07 2011-07-20 江苏科技大学 电液线位移伺服系统中伺服对象参数识别方法
CN102174967A (zh) * 2011-03-01 2011-09-07 江苏科技大学 电液角位移伺服系统中执行机构参数识别装置及识别方法

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JP2008220019A (ja) * 2007-03-02 2008-09-18 Nagoya Institute Of Technology モータのトルク定数変動率の同定方法
CN102174967A (zh) * 2011-03-01 2011-09-07 江苏科技大学 电液角位移伺服系统中执行机构参数识别装置及识别方法
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010626