JPH1146489A - モータ制御装置 - Google Patents
モータ制御装置Info
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- JPH1146489A JPH1146489A JP9198792A JP19879297A JPH1146489A JP H1146489 A JPH1146489 A JP H1146489A JP 9198792 A JP9198792 A JP 9198792A JP 19879297 A JP19879297 A JP 19879297A JP H1146489 A JPH1146489 A JP H1146489A
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- torque
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ク−ロン摩擦等が大きいメカでイナ−シャの同
定誤差を少なくする。 【解決手段】速度指令が低速かつ大きさが同じの正・逆
転指令での定常状態における各トルク指令Tref1,Tref2
から一定外乱トルクTdを、式：Td=(Tref1+Tref2)/2 よ
り算出し、ある速度指令Vrefとそのα倍の速度指令αVr
efの定常状態における各トルク指令Tref3 及びTref4 か
ら前記算出された一定外乱トルクTdを減じた値からクー
ロン摩擦Tcを式：Tc= ｛α(Tref3-Td)-(Tref4-Td) ｝／
(α-1) より算出し、ある速度指令Vrefとそのα倍であ
る速度指令αVrefの定常状態における各トルク指令Tref
3,Tref4 及び速度Vfb3,Vfb4 から粘性摩擦Dcを式：Dc=
(Tref3-Tref4)/(Vfb3-Vfb4)より算出し、これらをモデ
ルに加えたトルク指令と、モータ速度が０から動き出す
までのトルク指令から静止摩擦トルクTgを算出する。
定誤差を少なくする。 【解決手段】速度指令が低速かつ大きさが同じの正・逆
転指令での定常状態における各トルク指令Tref1,Tref2
から一定外乱トルクTdを、式：Td=(Tref1+Tref2)/2 よ
り算出し、ある速度指令Vrefとそのα倍の速度指令αVr
efの定常状態における各トルク指令Tref3 及びTref4 か
ら前記算出された一定外乱トルクTdを減じた値からクー
ロン摩擦Tcを式：Tc= ｛α(Tref3-Td)-(Tref4-Td) ｝／
(α-1) より算出し、ある速度指令Vrefとそのα倍であ
る速度指令αVrefの定常状態における各トルク指令Tref
3,Tref4 及び速度Vfb3,Vfb4 から粘性摩擦Dcを式：Dc=
(Tref3-Tref4)/(Vfb3-Vfb4)より算出し、これらをモデ
ルに加えたトルク指令と、モータ速度が０から動き出す
までのトルク指令から静止摩擦トルクTgを算出する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットや工作機
械等の制御装置、特に、イナ−シャ等の制御定数を同定
するモータ制御装置に関する。
械等の制御装置、特に、イナ−シャ等の制御定数を同定
するモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】制御定数を同定する装置として、例え
ば、本出願人が特願平07-143869において提案した装置
がある。この装置では、モデルと実際のトルク指令を積
分する区間及び速度指令を、粘性摩擦、ク−ロン摩擦、
一定外乱トルク、静止摩擦の影響をできるだけ受けない
ように設定し、それぞれのトルク指令の積分値の比によ
りイナ−シャを同定し、一定外乱トルク、粘性摩擦も非
常に簡単に同定できる。
ば、本出願人が特願平07-143869において提案した装置
がある。この装置では、モデルと実際のトルク指令を積
分する区間及び速度指令を、粘性摩擦、ク−ロン摩擦、
一定外乱トルク、静止摩擦の影響をできるだけ受けない
ように設定し、それぞれのトルク指令の積分値の比によ
りイナ−シャを同定し、一定外乱トルク、粘性摩擦も非
常に簡単に同定できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが前記従来の技
術では、粘性摩擦の影響をなくすために所定の区間[a,
b]における速度Vfb の積分値が零であるという条件が必
要であり、また、ク−ロン摩擦の影響をなくすために前
記区間[a,b] 内でのモ−タの正転時間と逆転時間が等し
くなるように前記区間[a,b]及び速度指令Vrefを設定し
なければならないという条件が必要である。しかし、実
際には粘性摩擦の影響をなくす条件を成立させると追従
遅れのために正転時間と逆転時間が等しくならず、ク−
ロン摩擦の影響をなくすことができなくなり、一方、ク
−ロン摩擦の影響をなくす条件を成立させると同じく追
従遅れのために粘性摩擦の影響をなくすことができなく
なるため、ク−ロン摩擦や粘性摩擦が大きいメカではイ
ナ−シャの同定誤差が大きくなるという問題がある。
術では、粘性摩擦の影響をなくすために所定の区間[a,
b]における速度Vfb の積分値が零であるという条件が必
要であり、また、ク−ロン摩擦の影響をなくすために前
記区間[a,b] 内でのモ−タの正転時間と逆転時間が等し
くなるように前記区間[a,b]及び速度指令Vrefを設定し
なければならないという条件が必要である。しかし、実
際には粘性摩擦の影響をなくす条件を成立させると追従
遅れのために正転時間と逆転時間が等しくならず、ク−
ロン摩擦の影響をなくすことができなくなり、一方、ク
−ロン摩擦の影響をなくす条件を成立させると同じく追
従遅れのために粘性摩擦の影響をなくすことができなく
なるため、ク−ロン摩擦や粘性摩擦が大きいメカではイ
ナ−シャの同定誤差が大きくなるという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、速度指令を発生する指令
発生部と、速度指令Vrefと実際のモ−タ速度Vfb により
トルク指令を決定しモ−タ速度を制御する速度制御部
と、モデルにより前記速度制御部をシミュレ−トするモ
デル速度制御部と、前記速度制御部のトルク指令Trefを
所定の区間[a,b]で時間積分した値STref と前記モデル
速度制御部のトルク指令Tref' を同じ区間で時間積分し
た値STref'との比によりイナ−シャJ を同定する同定部
と、同定されたイナーシャJ に基づいて前記モデル速度
制御部の速度ル−プゲインKvの調整を行う調整部と、を
備えるモータ制御装置において、速度指令が低速かつ大
きさが同じである正転指令と逆転指令での定常状態にお
けるそれぞれのトルク指令Tref1,Tref2 から一定外乱ト
ルクTdを式（１）より算出する演算手段を、 Td=(Tref1+Tref2)/2 ・・・・(1) を備えることを特徴とするものである。また、請求項２
記載の発明は、前記モータ制御装置において、ある速度
指令Vrefとそのα倍である速度指令αVrefの定常状態に
おけるそれぞれのトルク指令Tref3 及びTref4 から請求
項１記載の一定外乱トルクTd算出手段によって算出され
た一定外乱トルクTdを減じた値からクーロン摩擦Tcを式
（２）より算出する演算手段を、 Tc= ｛α(Tref3-Td)-(Tref4-Td) ｝／ (α-1) ・・・・(2) を備えることを特徴とするものである。さらに、請求項
３記載の発明は、前記モータ制御装置において、ある速
度指令Vrefとそのα倍である速度指令αVrefの定常状態
におけるそれぞれのトルク指令Tref3,Tref4 及び速度Vf
b3,Vfb4 から粘性摩擦Dcを式（３）より算出する演算手
段を、 Dc=(Tref3-Tref4)/(Vfb3-Vfb4) ・・・・(3) 備えることを特徴とするものである。そして、請求項４
記載の発明は、前記モータ制御装置において、請求項１
記載の前記同定部により同定されたイナーシャJ と請求
項１記載の前記一定外乱トルクTd算出手段により算出さ
れた一定外乱トルクTdと請求項２記載の前記クーロン摩
擦Tc算出手段により算出されたクーロン摩擦Tcと及び請
求項３記載の前記粘性摩擦Dc算出手段により算出された
粘性摩擦Dcとを前記速度制御部のモデルに加えたトルク
指令と、モータ速度がゼロから動き出すまでのトルク指
令と、を比較することにより静止摩擦トルクTgを算出す
る演算手段を備えることを特徴とするものである。ま
た、請求項５記載の発明は、前記モータ制御装置におい
て、前記同定されたイナーシャJ と一定外乱トルクTdと
クーロン摩擦Tcと粘性摩擦Dc及び静止摩擦トルクTgとを
前記速度制御部のモデルに加えたトルク指令から再度イ
ナーシャJ を算出し前記速度制御部の速度ル−プゲイン
Kvの調整を行う手段を備えることを特徴とするものであ
る。そして、請求項６記載の発明は、画像表示部と、前
記速度指令・モ−タ速度・トルク指令の入力により各値
を前記画像部に表示するための制御をする画像表示制御
部と、請求項５記載の前記各イナ−シャ・一定外乱トル
ク・ク−ロン摩擦・粘性摩擦・及び静止摩擦の演算をす
る演算部と、及び演算結果の修正を前記画像表示部の画
面上で行う演算結果修正部とを備えることを特徴とする
ものである。
めに、請求項１記載の発明は、速度指令を発生する指令
発生部と、速度指令Vrefと実際のモ−タ速度Vfb により
トルク指令を決定しモ−タ速度を制御する速度制御部
と、モデルにより前記速度制御部をシミュレ−トするモ
デル速度制御部と、前記速度制御部のトルク指令Trefを
所定の区間[a,b]で時間積分した値STref と前記モデル
速度制御部のトルク指令Tref' を同じ区間で時間積分し
た値STref'との比によりイナ−シャJ を同定する同定部
と、同定されたイナーシャJ に基づいて前記モデル速度
制御部の速度ル−プゲインKvの調整を行う調整部と、を
備えるモータ制御装置において、速度指令が低速かつ大
きさが同じである正転指令と逆転指令での定常状態にお
けるそれぞれのトルク指令Tref1,Tref2 から一定外乱ト
ルクTdを式（１）より算出する演算手段を、 Td=(Tref1+Tref2)/2 ・・・・(1) を備えることを特徴とするものである。また、請求項２
記載の発明は、前記モータ制御装置において、ある速度
指令Vrefとそのα倍である速度指令αVrefの定常状態に
おけるそれぞれのトルク指令Tref3 及びTref4 から請求
項１記載の一定外乱トルクTd算出手段によって算出され
た一定外乱トルクTdを減じた値からクーロン摩擦Tcを式
（２）より算出する演算手段を、 Tc= ｛α(Tref3-Td)-(Tref4-Td) ｝／ (α-1) ・・・・(2) を備えることを特徴とするものである。さらに、請求項
３記載の発明は、前記モータ制御装置において、ある速
度指令Vrefとそのα倍である速度指令αVrefの定常状態
におけるそれぞれのトルク指令Tref3,Tref4 及び速度Vf
b3,Vfb4 から粘性摩擦Dcを式（３）より算出する演算手
段を、 Dc=(Tref3-Tref4)/(Vfb3-Vfb4) ・・・・(3) 備えることを特徴とするものである。そして、請求項４
記載の発明は、前記モータ制御装置において、請求項１
記載の前記同定部により同定されたイナーシャJ と請求
項１記載の前記一定外乱トルクTd算出手段により算出さ
れた一定外乱トルクTdと請求項２記載の前記クーロン摩
擦Tc算出手段により算出されたクーロン摩擦Tcと及び請
求項３記載の前記粘性摩擦Dc算出手段により算出された
粘性摩擦Dcとを前記速度制御部のモデルに加えたトルク
指令と、モータ速度がゼロから動き出すまでのトルク指
令と、を比較することにより静止摩擦トルクTgを算出す
る演算手段を備えることを特徴とするものである。ま
た、請求項５記載の発明は、前記モータ制御装置におい
て、前記同定されたイナーシャJ と一定外乱トルクTdと
クーロン摩擦Tcと粘性摩擦Dc及び静止摩擦トルクTgとを
前記速度制御部のモデルに加えたトルク指令から再度イ
ナーシャJ を算出し前記速度制御部の速度ル−プゲイン
Kvの調整を行う手段を備えることを特徴とするものであ
る。そして、請求項６記載の発明は、画像表示部と、前
記速度指令・モ−タ速度・トルク指令の入力により各値
を前記画像部に表示するための制御をする画像表示制御
部と、請求項５記載の前記各イナ−シャ・一定外乱トル
ク・ク−ロン摩擦・粘性摩擦・及び静止摩擦の演算をす
る演算部と、及び演算結果の修正を前記画像表示部の画
面上で行う演算結果修正部とを備えることを特徴とする
ものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、実施例について具体的に説
明する。本発明は、 最初に一定外乱トルク、クーロン摩擦、粘性摩擦及
び静止摩擦トルクの影響を受けにくい方法でイナーシャ
を同定したのち速度ループゲインの調整を行い 次に、一定外乱トルクが顕著に現れる速度指令で一
定外乱トルクを求め、 順次クーロン摩擦、 粘性摩擦トルクを求め、 最後に静止摩擦トルクを求めて 再びイナーシャの同定を行い速度ル−プゲインの調
整を行うものである。 図１は、本発明の基本的な考え方を説明するブロック図
で、図中破線上段１は速度制御部、下段２はモデル速度
制御部であり、３は調整部、４は同定部である。速度制
御部１では比例積分制御（以下PI制御と呼ぶ）を組んで
おり、制御対象はイナ−シャJ のみとし、同様にモデル
速度制御部２でもPI制御を組み、制御対象はイナ−シャ
J'のみとする。図１において、速度制御部の速度Vfb と
モデル速度制御部の速度Vfb'が一致し、Vfb とVfb'がい
ずれも零でない場合、速度制御部のトルク指令積分値ST
ref とイナ−シャJ 及びモデル速度制御部のトルク指令
積分値STref'とイナ−シャJ'には式（４）の関係が成り
立ち、 J/J'=STref/STref' ・・・(4) イナ−シャJ は式（５）から直ちに求まる。 J=(STref/STref')*J' ・・・(5) ただし、一般には、粘性摩擦Dcや、一定外乱トルクTd
や、ク−ロン摩擦Tc、及び静止摩擦トルクTgが存在する
ので、それらの影響を除去する方法について簡単に述べ
る。 （ａ）粘性摩擦Dcについては、所定の区間[a,b] におけ
る速度Vfb の積分値が零であればよく、 （ｂ）一定外乱トルクTdについては、ある速度指令Vref
1 により求めたイナ−シャJ1と、速度指令Vref1 の正負
を反転させたVref2 により求めたイナ−シャJ2との平均
値をイナ−シャJ とすればよい。 （ｃ）また、ク−ロン摩擦Tcについては、前記区間[a,
b] 内でのモ−タの正転時間と逆転時間が等しくなるよ
うに前記区間[a,b] 及び速度指令Vrefを設定すればよ
く、 （ｄ）静止摩擦トルクTgについては、前記区間[a,b] 内
で速度Vfb がX1≦Vfb ≦X2である場合( 但しX1≦0,X2≧
0)を除いてトルク指令の時間積分を行えばよい。以上が
一定外乱トルク、クーロン摩擦、粘性摩擦及び静止摩擦
トルクの影響を受けにくい方法でイナーシャを求める原
理である。求められたイナ−シャ値に基づいて調整部で
速度ル−プゲインの調整を行う。しかし、粘性摩擦とク
−ロン摩擦の影響をなくすための条件はサ−ボ系の追従
遅れのために実際には両立せず、追従遅れの分だけ何れ
か一方の影響分だけイナ−シャ同定誤差を生じてしま
う。従って本発明ではここまでで求められたイナ−シャ
同定値を概算値として速度ル−プゲインを調整し、順次
一定外乱トルク、ク−ロン摩擦、粘性摩擦、静止摩擦を
求めていって最後にイナ−シャ同定値の修正を行い、速
度ル−プゲインの調整を再度行うものとする。以下、そ
の方法について述べる。まず、一定外乱トルクが顕著に
現れる速度指令で一定外乱トルクを求める方法を述べ
る。一定外乱トルクTdは、速度指令を低速かつ大きさが
同じである正転指令と逆転指令とした場合、その定常状
態においてトルク指令は粘性摩擦、クーロン摩擦、一定
外乱トルクを補償するトルク成分に大別される。速度指
令が低速であるので粘性摩擦をゼロと考え、クーロン摩
擦も正転と逆転とで打ち消されると考えれば、式（１）
により正転時トルク指令Tref1 と逆転時トルク指令Tref
2 の平均値から一定外乱トルクTdを求めることができ
る。 Td=(Tref1+Tref2)/2 ・・・・(1) また、クーロン摩擦Tcは、ある速度指令Vrefとそのα倍
である速度指令αVrefの定常状態におけるそれぞれのト
ルク指令Tref3 及びTref4 から一定外乱トルクTdを減じ
ると、粘性摩擦は速度の大きさに比例するので粘性摩擦
を補償するためのトルク指令はα倍されるがクーロン摩
擦は一定なので式（２）からクーロン摩擦Tcを求めるこ
とができる。 Tc= ｛α(Tref3-Td)-(Tref4-Td) ｝／ (α-1) ・・・・(2) 粘性摩擦Dcは、ある速度指令Vrefとそのα倍である速度
指令αVrefの定常状態におけるそれぞれのトルク指令Tr
ef3 、Tref4 及び速度Vfb3,Vfb4 から求めることができ
る。 Dc=(Tref3-Tref4)/(Vfb3-Vfb4) ・・・・(3) 以上算出されたイナーシャ、一定外乱トルク、クーロン
摩擦及び粘性摩擦を前記速度制御部のモデルのトルク指
令に反映させ、前記速度制御部のモータ速度がゼロから
動き出すまでのトルク指令と比較することにより静止摩
擦トルクTgを算出し、静止摩擦トルクTgも前記速度制御
部のモデルのトルク指令に反映させ、再度イナーシャJ
を算出し前記速度制御部の速度ル−プゲインKvの調整を
行うことにより、高精度にイナ−シャの同定ができると
ともに一定外乱トルク、クーロン摩擦、粘性摩擦及び静
止摩擦の同定も行うことができる。以上の演算を、例え
ば汎用のパ−ソナルコンピュ−タを用いて前記速度指
令、モ−タ速度、トルク指令を入力して画像表示し、前
記イナ−シャ、一定外乱トルク、ク−ロン摩擦、粘性摩
擦及び静止摩擦の演算及び演算結果の修正を画面上で行
えば、メカ振動やトルクリップル等の本発明のモデルに
考慮していない外乱の影響も取り除くことができるとと
もに、メカ振動やトルクリップル等の外乱情報も取得す
ることができる。図９には、そのための各種データの画
像表示システム図が示されている。９７はＣＲＴ・液晶
デイスプレイ等の画像表示部で、速度指令９３・モータ
速度９４・トルク指令９５の各種データが入出力インタ
フェース９６よりＣＰＵ９０に入ると、ＣＰＵ９０内の
画像表示制御部９０２で画像表示データに変換されて画
像表示部９７に例えば図４のように表示される。ＣＰＵ
９０内には、各イナーシャ・一定外乱トルク・クーロン
摩擦・粘性摩擦・及び静止摩擦の演算をする演算部９０
１があり、各演算ブロックには前記演算式が記憶されて
いて、入力データに対して各演算をして演算結果修正部
９０３へ出力され、その結果が画像表示制御部９０２で
画像表示データに変換されて画像表示部９７に表示され
る。オペレータは画像表示部９７に表示された結果を見
ながら、マウス９１又はキーボード９２を使って演算結
果の修正データを入力すると、その修正データは再び演
算部９０１内において演算され、演算結果修正部９０３
へ出力し、以下同様に演算結果が画像表示部９７に表示
される。このように、演算結果修正部を設けたことによ
り、オペレータが画像表示部９７に表示された結果を見
ながら修正データを入力すると、演算結果修正部で直ち
に修正して画像表示部９７に表示されるので、モータ制
御装置の操作性が向上し、メカ振動やトルクリップル等
の本発明のモデルに考慮していない外乱の影響も取り除
くことができるとともに、メカ振動やトルクリップル等
の外乱情報も取得することができる。次に、シミュレー
ションを用いた検証例について述べる。図３は本発明の
モデルを説明するブロック図であり、速度制御は比例積
分制御で構成し、制御対象は剛体イナーシャ＋一定外乱
トルク＋粘性摩擦＋クーロン摩擦＋静止摩擦を含んでお
り、イナーシャ値は概略あっているものとする。本モデ
ルに所定の速度指令を入力した場合の応答を図４に示
す。図４において、は速度指令であり、は速度、
はトルク指令である。 ・一定外乱トルクTdを求める：区間１と区間２の速度指
令は低速かつ大きさが同じである正転指令と逆転指令な
ので、粘性摩擦をゼロと考え、クーロン摩擦も正転と逆
転とで打ち消されると考えれば、正転時トルク指令Tref
1 と逆転時トルク指令Tref2 の平均値から一定外乱トル
クTdを求めることができる。そこで一定外乱トルクTdを
図４のトルク指令から減ずれば一定外乱トルクを除去し
たトルク指令が得られる。そのトルク指令を図５に示
す。従って図５は剛体イナーシャ＋粘性摩擦＋クーロン
摩擦＋静止摩擦を含んだモデルの応答になる。 ・クーロン摩擦Tcを求める：図５において、区間５は区
間３の、また、区間６は区間４の速度指令の0.5 倍であ
り、定常状態においてはクーロン摩擦と粘性摩擦の補償
分のみトルク指令に現れていると考えられる。粘性摩擦
は一般に速度の大きさに比例するので区間５のトルク指
令を２倍して区間３のトルク指令を減じればクーロン摩
擦Tcが求められる。そこでクーロン摩擦Tcを図５のトル
ク指令から減ずればクーロン摩擦と一定外乱トルクを除
去したトルク指令が得られる。そのトルク指令を図６に
示す。従って図６は剛体イナーシャ＋粘性摩擦＋静止摩
擦を含んだモデルの応答になる。 ・粘性摩擦Dcを求める：図６において、区間５は区間３
の、また、区間６は区間４の速度指令の0.5 倍であり、
定常状態においては粘性摩擦の補償分のみトルク指令に
現れていると考えられる。粘性摩擦Dcは一般に速度の大
きさに比例するので区間３、区間５のトルク指令の差と
区間３、区間５の速度の差の比から粘性摩擦Dcが求めら
れる。そこで粘性摩擦Dcを図６のトルク指令から減ずれ
ば粘性摩擦とクーロン摩擦と一定外乱トルクを除去した
トルク指令が得られる。そのトルク指令を図７に示す。
従って図７は剛体イナーシャ＋静止摩擦を含んだモデル
の応答になる。 ・静止摩擦Tgを求める：この応答と図８に示す剛体イナ
ーシャのみの応答を比較すれば静止摩擦Tgが求められ
る。 以上算出された一定外乱トルク、クーロン摩擦、粘性摩
擦及び静止摩擦を前記速度制御部のモデルのトルク指令
に反映させ、再度イナーシャJ を算出し前記速度制御部
の速度ル−プゲインKvの調整を行うことにより、高精度
にイナ−シャの同定ができるとともに一定外乱トルク、
クーロン摩擦、粘性摩擦及び静止摩擦の同定も行うこと
ができる。なお、トルク指令及び速度が振動している場
合は、それぞれ各区間内の平均値をとった後、一定外乱
トルク、クーロン摩擦、粘性摩擦の演算に用いれば良い
し、速度指令も一定外乱トルク、クーロン摩擦、粘性摩
擦の影響が分離しやすい指令であれば良い。
明する。本発明は、 最初に一定外乱トルク、クーロン摩擦、粘性摩擦及
び静止摩擦トルクの影響を受けにくい方法でイナーシャ
を同定したのち速度ループゲインの調整を行い 次に、一定外乱トルクが顕著に現れる速度指令で一
定外乱トルクを求め、 順次クーロン摩擦、 粘性摩擦トルクを求め、 最後に静止摩擦トルクを求めて 再びイナーシャの同定を行い速度ル−プゲインの調
整を行うものである。 図１は、本発明の基本的な考え方を説明するブロック図
で、図中破線上段１は速度制御部、下段２はモデル速度
制御部であり、３は調整部、４は同定部である。速度制
御部１では比例積分制御（以下PI制御と呼ぶ）を組んで
おり、制御対象はイナ−シャJ のみとし、同様にモデル
速度制御部２でもPI制御を組み、制御対象はイナ−シャ
J'のみとする。図１において、速度制御部の速度Vfb と
モデル速度制御部の速度Vfb'が一致し、Vfb とVfb'がい
ずれも零でない場合、速度制御部のトルク指令積分値ST
ref とイナ−シャJ 及びモデル速度制御部のトルク指令
積分値STref'とイナ−シャJ'には式（４）の関係が成り
立ち、 J/J'=STref/STref' ・・・(4) イナ−シャJ は式（５）から直ちに求まる。 J=(STref/STref')*J' ・・・(5) ただし、一般には、粘性摩擦Dcや、一定外乱トルクTd
や、ク−ロン摩擦Tc、及び静止摩擦トルクTgが存在する
ので、それらの影響を除去する方法について簡単に述べ
る。 （ａ）粘性摩擦Dcについては、所定の区間[a,b] におけ
る速度Vfb の積分値が零であればよく、 （ｂ）一定外乱トルクTdについては、ある速度指令Vref
1 により求めたイナ−シャJ1と、速度指令Vref1 の正負
を反転させたVref2 により求めたイナ−シャJ2との平均
値をイナ−シャJ とすればよい。 （ｃ）また、ク−ロン摩擦Tcについては、前記区間[a,
b] 内でのモ−タの正転時間と逆転時間が等しくなるよ
うに前記区間[a,b] 及び速度指令Vrefを設定すればよ
く、 （ｄ）静止摩擦トルクTgについては、前記区間[a,b] 内
で速度Vfb がX1≦Vfb ≦X2である場合( 但しX1≦0,X2≧
0)を除いてトルク指令の時間積分を行えばよい。以上が
一定外乱トルク、クーロン摩擦、粘性摩擦及び静止摩擦
トルクの影響を受けにくい方法でイナーシャを求める原
理である。求められたイナ−シャ値に基づいて調整部で
速度ル−プゲインの調整を行う。しかし、粘性摩擦とク
−ロン摩擦の影響をなくすための条件はサ−ボ系の追従
遅れのために実際には両立せず、追従遅れの分だけ何れ
か一方の影響分だけイナ−シャ同定誤差を生じてしま
う。従って本発明ではここまでで求められたイナ−シャ
同定値を概算値として速度ル−プゲインを調整し、順次
一定外乱トルク、ク−ロン摩擦、粘性摩擦、静止摩擦を
求めていって最後にイナ−シャ同定値の修正を行い、速
度ル−プゲインの調整を再度行うものとする。以下、そ
の方法について述べる。まず、一定外乱トルクが顕著に
現れる速度指令で一定外乱トルクを求める方法を述べ
る。一定外乱トルクTdは、速度指令を低速かつ大きさが
同じである正転指令と逆転指令とした場合、その定常状
態においてトルク指令は粘性摩擦、クーロン摩擦、一定
外乱トルクを補償するトルク成分に大別される。速度指
令が低速であるので粘性摩擦をゼロと考え、クーロン摩
擦も正転と逆転とで打ち消されると考えれば、式（１）
により正転時トルク指令Tref1 と逆転時トルク指令Tref
2 の平均値から一定外乱トルクTdを求めることができ
る。 Td=(Tref1+Tref2)/2 ・・・・(1) また、クーロン摩擦Tcは、ある速度指令Vrefとそのα倍
である速度指令αVrefの定常状態におけるそれぞれのト
ルク指令Tref3 及びTref4 から一定外乱トルクTdを減じ
ると、粘性摩擦は速度の大きさに比例するので粘性摩擦
を補償するためのトルク指令はα倍されるがクーロン摩
擦は一定なので式（２）からクーロン摩擦Tcを求めるこ
とができる。 Tc= ｛α(Tref3-Td)-(Tref4-Td) ｝／ (α-1) ・・・・(2) 粘性摩擦Dcは、ある速度指令Vrefとそのα倍である速度
指令αVrefの定常状態におけるそれぞれのトルク指令Tr
ef3 、Tref4 及び速度Vfb3,Vfb4 から求めることができ
る。 Dc=(Tref3-Tref4)/(Vfb3-Vfb4) ・・・・(3) 以上算出されたイナーシャ、一定外乱トルク、クーロン
摩擦及び粘性摩擦を前記速度制御部のモデルのトルク指
令に反映させ、前記速度制御部のモータ速度がゼロから
動き出すまでのトルク指令と比較することにより静止摩
擦トルクTgを算出し、静止摩擦トルクTgも前記速度制御
部のモデルのトルク指令に反映させ、再度イナーシャJ
を算出し前記速度制御部の速度ル−プゲインKvの調整を
行うことにより、高精度にイナ−シャの同定ができると
ともに一定外乱トルク、クーロン摩擦、粘性摩擦及び静
止摩擦の同定も行うことができる。以上の演算を、例え
ば汎用のパ−ソナルコンピュ−タを用いて前記速度指
令、モ−タ速度、トルク指令を入力して画像表示し、前
記イナ−シャ、一定外乱トルク、ク−ロン摩擦、粘性摩
擦及び静止摩擦の演算及び演算結果の修正を画面上で行
えば、メカ振動やトルクリップル等の本発明のモデルに
考慮していない外乱の影響も取り除くことができるとと
もに、メカ振動やトルクリップル等の外乱情報も取得す
ることができる。図９には、そのための各種データの画
像表示システム図が示されている。９７はＣＲＴ・液晶
デイスプレイ等の画像表示部で、速度指令９３・モータ
速度９４・トルク指令９５の各種データが入出力インタ
フェース９６よりＣＰＵ９０に入ると、ＣＰＵ９０内の
画像表示制御部９０２で画像表示データに変換されて画
像表示部９７に例えば図４のように表示される。ＣＰＵ
９０内には、各イナーシャ・一定外乱トルク・クーロン
摩擦・粘性摩擦・及び静止摩擦の演算をする演算部９０
１があり、各演算ブロックには前記演算式が記憶されて
いて、入力データに対して各演算をして演算結果修正部
９０３へ出力され、その結果が画像表示制御部９０２で
画像表示データに変換されて画像表示部９７に表示され
る。オペレータは画像表示部９７に表示された結果を見
ながら、マウス９１又はキーボード９２を使って演算結
果の修正データを入力すると、その修正データは再び演
算部９０１内において演算され、演算結果修正部９０３
へ出力し、以下同様に演算結果が画像表示部９７に表示
される。このように、演算結果修正部を設けたことによ
り、オペレータが画像表示部９７に表示された結果を見
ながら修正データを入力すると、演算結果修正部で直ち
に修正して画像表示部９７に表示されるので、モータ制
御装置の操作性が向上し、メカ振動やトルクリップル等
の本発明のモデルに考慮していない外乱の影響も取り除
くことができるとともに、メカ振動やトルクリップル等
の外乱情報も取得することができる。次に、シミュレー
ションを用いた検証例について述べる。図３は本発明の
モデルを説明するブロック図であり、速度制御は比例積
分制御で構成し、制御対象は剛体イナーシャ＋一定外乱
トルク＋粘性摩擦＋クーロン摩擦＋静止摩擦を含んでお
り、イナーシャ値は概略あっているものとする。本モデ
ルに所定の速度指令を入力した場合の応答を図４に示
す。図４において、は速度指令であり、は速度、
はトルク指令である。 ・一定外乱トルクTdを求める：区間１と区間２の速度指
令は低速かつ大きさが同じである正転指令と逆転指令な
ので、粘性摩擦をゼロと考え、クーロン摩擦も正転と逆
転とで打ち消されると考えれば、正転時トルク指令Tref
1 と逆転時トルク指令Tref2 の平均値から一定外乱トル
クTdを求めることができる。そこで一定外乱トルクTdを
図４のトルク指令から減ずれば一定外乱トルクを除去し
たトルク指令が得られる。そのトルク指令を図５に示
す。従って図５は剛体イナーシャ＋粘性摩擦＋クーロン
摩擦＋静止摩擦を含んだモデルの応答になる。 ・クーロン摩擦Tcを求める：図５において、区間５は区
間３の、また、区間６は区間４の速度指令の0.5 倍であ
り、定常状態においてはクーロン摩擦と粘性摩擦の補償
分のみトルク指令に現れていると考えられる。粘性摩擦
は一般に速度の大きさに比例するので区間５のトルク指
令を２倍して区間３のトルク指令を減じればクーロン摩
擦Tcが求められる。そこでクーロン摩擦Tcを図５のトル
ク指令から減ずればクーロン摩擦と一定外乱トルクを除
去したトルク指令が得られる。そのトルク指令を図６に
示す。従って図６は剛体イナーシャ＋粘性摩擦＋静止摩
擦を含んだモデルの応答になる。 ・粘性摩擦Dcを求める：図６において、区間５は区間３
の、また、区間６は区間４の速度指令の0.5 倍であり、
定常状態においては粘性摩擦の補償分のみトルク指令に
現れていると考えられる。粘性摩擦Dcは一般に速度の大
きさに比例するので区間３、区間５のトルク指令の差と
区間３、区間５の速度の差の比から粘性摩擦Dcが求めら
れる。そこで粘性摩擦Dcを図６のトルク指令から減ずれ
ば粘性摩擦とクーロン摩擦と一定外乱トルクを除去した
トルク指令が得られる。そのトルク指令を図７に示す。
従って図７は剛体イナーシャ＋静止摩擦を含んだモデル
の応答になる。 ・静止摩擦Tgを求める：この応答と図８に示す剛体イナ
ーシャのみの応答を比較すれば静止摩擦Tgが求められ
る。 以上算出された一定外乱トルク、クーロン摩擦、粘性摩
擦及び静止摩擦を前記速度制御部のモデルのトルク指令
に反映させ、再度イナーシャJ を算出し前記速度制御部
の速度ル−プゲインKvの調整を行うことにより、高精度
にイナ−シャの同定ができるとともに一定外乱トルク、
クーロン摩擦、粘性摩擦及び静止摩擦の同定も行うこと
ができる。なお、トルク指令及び速度が振動している場
合は、それぞれ各区間内の平均値をとった後、一定外乱
トルク、クーロン摩擦、粘性摩擦の演算に用いれば良い
し、速度指令も一定外乱トルク、クーロン摩擦、粘性摩
擦の影響が分離しやすい指令であれば良い。
【０００６】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、クーロン摩擦・粘性摩擦・一定外乱トルク・静止摩
擦を非常に簡単な演算で同定できるため、ク−ロン摩擦
や粘性摩擦が大きいメカでも高精度にイナーシャ同定が
できるとともに、前記イナ−シャ、一定外乱トルク、ク
−ロン摩擦、粘性摩擦及び静止摩擦の同定結果を用いて
正確にモデルを作れるため、メカ振動やトルクリップル
等の本発明のモデルに考慮していない外乱情報も取得可
能なモータ制御装置が提供できる。
ば、クーロン摩擦・粘性摩擦・一定外乱トルク・静止摩
擦を非常に簡単な演算で同定できるため、ク−ロン摩擦
や粘性摩擦が大きいメカでも高精度にイナーシャ同定が
できるとともに、前記イナ−シャ、一定外乱トルク、ク
−ロン摩擦、粘性摩擦及び静止摩擦の同定結果を用いて
正確にモデルを作れるため、メカ振動やトルクリップル
等の本発明のモデルに考慮していない外乱情報も取得可
能なモータ制御装置が提供できる。
【図１】本発明の基本的な考え方を説明するブロック
図。
図。
【図２】図１の詳細を示したブロック図。
【図３】本発明のモデルを説明するブロック図。
【図４】イナーシャ、一定外乱トルク、クーロン摩擦、
粘性摩擦、静止摩擦を含んだ応答例。
粘性摩擦、静止摩擦を含んだ応答例。
【図５】イナーシャ、クーロン摩擦、粘性摩擦、静止摩
擦を含んだ応答例。
擦を含んだ応答例。
【図６】イナーシャ、粘性摩擦、静止摩擦を含んだ応答
例。
例。
【図７】イナーシャ、静止摩擦を含んだ応答例。
【図８】イナーシャのみの応答例。
【図９】モータ各種データの画像表示システム図。
１ 速度指令発生部 ２ 速度制御部 ３ モデル速度制御部 ４ 同定部 ５ 調整部 ９０ ＣＰＵ ９０１ 演算部 ９０２ 画像表示制御部 ９０３ 演算結果修正部 ９１ マウス ９２ キーボード ９３ 速度指令 ９４ モータ速度 ９５ トルク指令 ９６ 入出力インタフェース ９７ 画像表示部
Claims (6)
- 【請求項１】 速度指令を発生する指令発生部と、 速度指令Vrefと実際のモ−タ速度Vfb によりトルク指令
を決定しモ−タ速度を制御する速度制御部と、 モデルにより前記速度制御部をシミュレ−トするモデル
速度制御部と、 前記速度制御部のトルク指令Trefを所定の区間[a,b] で
時間積分した値STrefと前記モデル速度制御部のトルク
指令Tref' を同じ区間で時間積分した値STref'との比に
よりイナ−シャJ を同定する同定部と、 同定されたイナーシャJ に基づいて前記モデル速度制御
部の速度ル−プゲインKvの調整を行う調整部と、を備え
るモータ制御装置において、 速度指令が低速かつ大きさが同じである正転指令と逆転
指令での定常状態におけるそれぞれのトルク指令Tref1,
Tref2 から一定外乱トルクTdを式（１）より算出する演
算手段を、 Td=(Tref1+Tref2)/2 ・・・・(1) 備えることを特徴とするモータ制御装置。 - 【請求項２】 前記モータ制御装置において、 ある速度指令Vrefとそのα倍である速度指令αVrefの定
常状態におけるそれぞれのトルク指令Tref3 及びTref4
から請求項１記載の一定外乱トルクTd算出手段によって
算出された一定外乱トルクTdを減じた値からクーロン摩
擦Tcを式（２）より算出する演算手段を、 Tc= ｛α(Tref3-Td)-(Tref4-Td) ｝／ (α-1) ・・・・(2) 備えることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装
置。 - 【請求項３】 前記モータ制御装置において、 ある速度指令Vrefとそのα倍である速度指令αVrefの定
常状態におけるそれぞれのトルク指令Tref3,Tref4 及び
速度Vfb3,Vfb4 から粘性摩擦Dcを式（３）より算出する
演算手段を、 Dc=(Tref3-Tref4)/(Vfb3-Vfb4) ・・・・(3) 備えることを特徴とする請求項１又は２記載のモータ制
御装置。 - 【請求項４】 前記モータ制御装置において、 請求項１記載の前記同定部により同定されたイナーシャ
J と請求項１記載の前記一定外乱トルクTd算出手段によ
り算出された一定外乱トルクTdと請求項２記載の前記ク
ーロン摩擦Tc算出手段により算出されたクーロン摩擦Tc
と及び請求項３記載の前記粘性摩擦Dc算出手段により算
出された粘性摩擦Dcとを前記速度制御部のモデルに加え
たトルク指令と、モータ速度がゼロから動き出すまでの
トルク指令と、を比較することにより静止摩擦トルクTg
を算出する演算手段を備えることを特徴とする請求項３
記載のモータ制御装置。 - 【請求項５】 前記モータ制御装置において、 前記同定されたイナーシャJ と一定外乱トルクTdとクー
ロン摩擦Tcと粘性摩擦Dc及び静止摩擦トルクTgとを前記
速度制御部のモデルに加えたトルク指令から再度イナー
シャJ を算出し前記速度制御部の速度ル−プゲインKvの
調整を行う手段を備えることを特徴とする請求項４記載
のモータ制御装置。 - 【請求項６】画像表示部と、前記速度指令・モ−タ速度
・トルク指令の入力により各値を前記画像部に表示する
ための制御をする画像表示制御部と、請求項５記載の前
記各イナ−シャ・一定外乱トルク・ク−ロン摩擦・粘性
摩擦・及び静止摩擦の演算をする演算部と、及び演算結
果の修正を前記画像表示部の画面上で行う演算結果修正
部とを備える請求項５記載のモ−タ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9198792A JPH1146489A (ja) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | モータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9198792A JPH1146489A (ja) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | モータ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1146489A true JPH1146489A (ja) | 1999-02-16 |
Family
ID=16396992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9198792A Pending JPH1146489A (ja) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | モータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1146489A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001040885A1 (fr) * | 1999-11-29 | 2001-06-07 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Procede de servocommande |
| JP2006087179A (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-30 | Yaskawa Electric Corp | モータ制御装置 |
| JP2008148402A (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電力変換装置 |
| WO2008093486A1 (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-07 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | 慣性モーメント同定装置とその同定方法、ならびにその同定装置を備えたモータ制御装置 |
| US9124212B2 (en) | 2011-05-31 | 2015-09-01 | Mitsubishi Electric Corporation | Load characteristic estimating apparatus for driving machine |
| JP2020087343A (ja) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | ブラザー工業株式会社 | 制御システム、更新方法、推定方法、及びコンピュータプログラム |
-
1997
- 1997-07-24 JP JP9198792A patent/JPH1146489A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001040885A1 (fr) * | 1999-11-29 | 2001-06-07 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Procede de servocommande |
| JP2006087179A (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-30 | Yaskawa Electric Corp | モータ制御装置 |
| JP4565426B2 (ja) * | 2004-09-15 | 2010-10-20 | 株式会社安川電機 | モータ制御装置 |
| JP2008148402A (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電力変換装置 |
| WO2008093486A1 (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-07 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | 慣性モーメント同定装置とその同定方法、ならびにその同定装置を備えたモータ制御装置 |
| JP5151994B2 (ja) * | 2007-01-31 | 2013-02-27 | 株式会社安川電機 | 慣性モーメント同定装置とその同定方法、ならびにその同定装置を備えたモータ制御装置 |
| US9124212B2 (en) | 2011-05-31 | 2015-09-01 | Mitsubishi Electric Corporation | Load characteristic estimating apparatus for driving machine |
| JP2020087343A (ja) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | ブラザー工業株式会社 | 制御システム、更新方法、推定方法、及びコンピュータプログラム |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060324 |
|
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