JPS6140602A - 工作機駆動装置のための制御最適化方法 - Google Patents
工作機駆動装置のための制御最適化方法Info
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- JPS6140602A JPS6140602A JP15920285A JP15920285A JPS6140602A JP S6140602 A JPS6140602 A JP S6140602A JP 15920285 A JP15920285 A JP 15920285A JP 15920285 A JP15920285 A JP 15920285A JP S6140602 A JPS6140602 A JP S6140602A
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- control
- controlled object
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/414—Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41248—Adapting characteristics of servo
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42155—Model
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業−にの利用分野〕
本発明は、コンピュータ制御装置を備えた工作機駆動装
置のための制御最適化方法に関する。
置のための制御最適化方法に関する。
数値制御工作機械の運転開始のために個々のサーボ駆動
装置の制御ループの始動が必要である（例えば西独特許
第２３６２９６１号および特公昭５６−４１１８号公報
参照）。例えば増幅度や積分定数の如き制御パラメータ
の所定の調整指定どおりの最適化は有能な取扱者を必要
とし、かなりの時間浪費をもたらす。さらに、実際的に
も最適な制御パラメータが設定されて、それにより全体
システムが静的にも動的にも最適に利用されることをい
つも十分に補償することはできない。
装置の制御ループの始動が必要である（例えば西独特許
第２３６２９６１号および特公昭５６−４１１８号公報
参照）。例えば増幅度や積分定数の如き制御パラメータ
の所定の調整指定どおりの最適化は有能な取扱者を必要
とし、かなりの時間浪費をもたらす。さらに、実際的に
も最適な制御パラメータが設定されて、それにより全体
システムが静的にも動的にも最適に利用されることをい
つも十分に補償することはできない。
最近の数値制御工作機械の制御装置は、特に始動段階の
際に休閑状態にあってしたがって他の目的に自由に役立
て得るであろう高い計算能力を有する。したがって既存
の計算容量な始動そのもののために、特に自動的な制卸
最適化のために使用することができる。
際に休閑状態にあってしたがって他の目的に自由に役立
て得るであろう高い計算能力を有する。したがって既存
の計算容量な始動そのもののために、特に自動的な制卸
最適化のために使用することができる。
本発明の目的は、この種の制御最適ｆｂを自動的に可能
にする方法を提供することにある。
にする方法を提供することにある。
〔□問題点の解決手段１
を記の目的は本発明によれば、コンピュータ制御装置に
より実行される次のステップによって達成される。即ち
、 （ａ） 制御対象に所定の目標値経過を与え、検出さ
れる制？＋１！１月象応答から制御対象パラメータを決
定し、 ｆｂ） 閉じられている制御ループの所望の目標応答
から制御対象パラメータと調和する目標値経過並びに調
節部のための制御パラメータを算定し、（ｃｌ 閉じ
られている制御ループを制御対象パラメータおよび制御
パラメータにて模擬し、模擬された制御対象応答を所定
の目標値経過を与えた際における所望の目標応答と比較
し、 ｆｄ） その過程を制御パラメータのめざされた変化
のもとで制御対象応答と目標応答が一致するまで繰り返
し、 （ｅｌ そのようにして最適化された制御パラメータ
を実際の制御対象の制御部の調整に使用すること。
より実行される次のステップによって達成される。即ち
、 （ａ） 制御対象に所定の目標値経過を与え、検出さ
れる制？＋１！１月象応答から制御対象パラメータを決
定し、 ｆｂ） 閉じられている制御ループの所望の目標応答
から制御対象パラメータと調和する目標値経過並びに調
節部のための制御パラメータを算定し、（ｃｌ 閉じ
られている制御ループを制御対象パラメータおよび制御
パラメータにて模擬し、模擬された制御対象応答を所定
の目標値経過を与えた際における所望の目標応答と比較
し、 ｆｄ） その過程を制御パラメータのめざされた変化
のもとで制御対象応答と目標応答が一致するまで繰り返
し、 （ｅｌ そのようにして最適化された制御パラメータ
を実際の制御対象の制御部の調整に使用すること。
実際の制御対象の目標値経過に対する応答は目標応答（
二より試験され、所定の偏差において制御部が実際の制
御対象によりさらに最適化される。
二より試験され、所定の偏差において制御部が実際の制
御対象によりさらに最適化される。
その際（二はもはやシミュレーションは必要でない。な
ぜならば、制御対象の危険が除かれるように制御パラメ
ータは既に十分に最適近傍にあること゛が前提とされな
ければならないからである。
ぜならば、制御対象の危険が除かれるように制御パラメ
ータは既に十分に最適近傍にあること゛が前提とされな
ければならないからである。
制御対象の模擬のためにば、制御対象パラメータから求
められた重み列を用いることが好ましい。重み列の代わ
りに、例え、ば最小自乗法に・より制御対象ステップ応
答から計算される制御対象記述微分方程式も使用できる
。これは重み列およ１び重ね加算を使用する場合に比べ
て計算時間が短いという利点を釘するが、しかしながら
次の欠点がある。即ち、最初から対象次数についての仮
定が的中していなければならない（これは多くの場合近
似をもたらす）ということである。
められた重み列を用いることが好ましい。重み列の代わ
りに、例え、ば最小自乗法に・より制御対象ステップ応
答から計算される制御対象記述微分方程式も使用できる
。これは重み列およ１び重ね加算を使用する場合に比べ
て計算時間が短いという利点を釘するが、しかしながら
次の欠点がある。即ち、最初から対象次数についての仮
定が的中していなければならない（これは多くの場合近
似をもたらす）ということである。
上述の経過はコンピュータ制御装置により完全自動でプ
ログラム制御にて実行されるので、制御ループの始動お
よび最適化が完全に自動的に運転者のあらゆるアクセス
なしに成し遂げられる。これは始動時間の極めて著しい
短縮をもたらす。
ログラム制御にて実行されるので、制御ループの始動お
よび最適化が完全に自動的に運転者のあらゆるアクセス
なしに成し遂げられる。これは始動時間の極めて著しい
短縮をもたらす。
今日では普通のカスケード制御システム構成（回転数・
電流制御マイナーループを備えた位置制御ループ）にお
いては、個々の制御ループは互いに無関係に（内から外
へ）上述の方法ステップにしたがって最適化され、そし
て運転に入れられる。パその場合に上記は原理的にすべ
ての制御ループについて同じである。しかし類似の原理
は個々のマイナー制御ループをもって構成されていない
制御にも適用できる。
電流制御マイナーループを備えた位置制御ループ）にお
いては、個々の制御ループは互いに無関係に（内から外
へ）上述の方法ステップにしたがって最適化され、そし
て運転に入れられる。パその場合に上記は原理的にすべ
ての制御ループについて同じである。しかし類似の原理
は個々のマイナー制御ループをもって構成されていない
制御にも適用できる。
以下、図面に示す回転数制御ループの最適化についての
実施例を参照しながら本発明を更に詳細に説明する。
実施例を参照しながら本発明を更に詳細に説明する。
第１図は制御対象を示し、この図かられかるように数値
制御工作機械の公知のコンピュータ制御装置１に回転数
調節部２および電流調節部３が付属している。図を簡略
化するために、なおも付加的に存在する位置調節部は示
されていない。この位置調節部はディジタルで実施され
コンピュータ制御装置１の構成部分である。このことは
、わかりやすさのためにのみ取り出して示しである回転
数調節部２にとっても有利に当てはまることである。調
節部２および３を介して、直流電動機５に給電する電力
変換器４が制御される。電動機５は、例えば工作機械の
送り台を一座標方向に駆動する。電流実際値１ｉｓｔ
および回転数実際値” ｉｓｔをフィードバックする
ことによって相応する制御ループが閉じられる。
制御工作機械の公知のコンピュータ制御装置１に回転数
調節部２および電流調節部３が付属している。図を簡略
化するために、なおも付加的に存在する位置調節部は示
されていない。この位置調節部はディジタルで実施され
コンピュータ制御装置１の構成部分である。このことは
、わかりやすさのためにのみ取り出して示しである回転
数調節部２にとっても有利に当てはまることである。調
節部２および３を介して、直流電動機５に給電する電力
変換器４が制御される。電動機５は、例えば工作機械の
送り台を一座標方向に駆動する。電流実際値１ｉｓｔ
および回転数実際値” ｉｓｔをフィードバックする
ことによって相応する制御ループが閉じられる。
上述の構成は工作機駆動装置に８いては普通であり、公
知である。
知である。
まず、制御装置ｌが実際の制御対象に目標値ステップ１
ｓｏｌｌを与えることにより制御対象のステップ応答が
得られる。その場合に制御−に４象６は第２Ｎによる等
両回路において電流制御ループの等価時定数”ｅｒｓｉ
”よび駆動装置の機械的時定数Ｔ□ｃｈによって特
徴伺けられている。
ｓｏｌｌを与えることにより制御対象のステップ応答が
得られる。その場合に制御−に４象６は第２Ｎによる等
両回路において電流制御ループの等価時定数”ｅｒｓｉ
”よび駆動装置の機械的時定数Ｔ□ｃｈによって特
徴伺けられている。
制御対象の出力に生じる回転数実際値”ｉｓｔから公知
のようにして第３因にしたがって物理的な制御対象パラ
メータが求められる。
のようにして第３因にしたがって物理的な制御対象パラ
メータが求められる。
例えば＄４図に示された閉じられている制御ループの目
標応答（目標関数）バ望まれているものとすると、物理
的な制御パラメータにより該当゛ｆる物理的に重要な目
標値経過お上び制御パラメータの適当な糾合せが算定さ
れる。制御ｆＩ］パラメータは例えば二重比により決定
することができる。
標応答（目標関数）バ望まれているものとすると、物理
的な制御パラメータにより該当゛ｆる物理的に重要な目
標値経過お上び制御パラメータの適当な糾合せが算定さ
れる。制御ｆＩ］パラメータは例えば二重比により決定
することができる。
さらに、次の式にしたがって重み列が求められる。
ｇ （ｋ）−ｎｉ８ｔ（ｋ）−ｎ １ｓｔ（ｋｌ ）但
し、ｋは制御サンプリング時点である。重ね加算を介し
て次式による制御対象シミュレーションが得−られる。
し、ｋは制御サンプリング時点である。重ね加算を介し
て次式による制御対象シミュレーションが得−られる。
ｎ１ｓｔ（ｋ）−Σ １Ｓｏｌｌ （ｖ）”ｇ（ｋ−ｒ
）ｆ１ 重ね加算によるシミュレーションは制御対象配置の構成
に関する何らの仮定も必要とせず、制御対象のほぼ正確
な模擬をもたらす。さらに、最適 °□でない制御
パラメータの場合において不都合な機械的負担をもたら
さない。シミュレーションは実時間におけるよりも高速
に可能である。
）ｆ１ 重ね加算によるシミュレーションは制御対象配置の構成
に関する何らの仮定も必要とせず、制御対象のほぼ正確
な模擬をもたらす。さらに、最適 °□でない制御
パラメータの場合において不都合な機械的負担をもたら
さない。シミュレーションは実時間におけるよりも高速
に可能である。
今存在するデータにより、制御ループは、第５図に詳し
く示されているように模擬１−ることかできる。その場
合に、模擬された制御ループ７は、 □ねらいどお
りに可変である。例えば増幅度および積分時間の如き制
御パラメータを有する模擬された回転数ｍＷＪ部７１と
、重み列７５および重ね加算部７２を有する制御対象模
擬部とからなる。制御ループ７により、所定の回転数目
標値経過においてどのような回転数実際値経過が生じる
がが試験される。この場合に制御ループは回転数実際値
の帰還によって閉じらノｔている。同時に、回転数目標
値に依存して、例えばテーブル７３に記憶されている目
標応答（目標関数）が活がされる。制御ループの所望の
応答と実際の応答が互いに比較され、偏差ｅは、模擬さ
れた実際値と所望の実際値との間の偏差ができるだけ僅
かになるように制御部調整手段７４を介して制御パラメ
ータをねらいどおりに変化させるのに用いら１１．る。
く示されているように模擬１−ることかできる。その場
合に、模擬された制御ループ７は、 □ねらいどお
りに可変である。例えば増幅度および積分時間の如き制
御パラメータを有する模擬された回転数ｍＷＪ部７１と
、重み列７５および重ね加算部７２を有する制御対象模
擬部とからなる。制御ループ７により、所定の回転数目
標値経過においてどのような回転数実際値経過が生じる
がが試験される。この場合に制御ループは回転数実際値
の帰還によって閉じらノｔている。同時に、回転数目標
値に依存して、例えばテーブル７３に記憶されている目
標応答（目標関数）が活がされる。制御ループの所望の
応答と実際の応答が互いに比較され、偏差ｅは、模擬さ
れた実際値と所望の実際値との間の偏差ができるだけ僅
かになるように制御部調整手段７４を介して制御パラメ
ータをねらいどおりに変化させるのに用いら１１．る。
これは、例えば相次ぐ計算ステップに８ける偏差の絶司
値の和が最小になるようなアルゴリズムが選ばれること
によって行われる。この種の探索手法、例えばベクトル
探索法は公知である二 各パラメータ変化後り新たなシミュレーション過程が開
始される。そのようにして求められた制御パラメータが
十分に最適に達［７たならば、こｉｔらのパラメータ値
は、第１図に線ＩＩ、＋２にょり伯されているように、
実際の制御ループに渡される。続いて、この実際の制御
ループの挙動が目標応答と叱較される。挙動が満足のい
くものであれば、これにて最適化を終了させることがで
きる。
値の和が最小になるようなアルゴリズムが選ばれること
によって行われる。この種の探索手法、例えばベクトル
探索法は公知である二 各パラメータ変化後り新たなシミュレーション過程が開
始される。そのようにして求められた制御パラメータが
十分に最適に達［７たならば、こｉｔらのパラメータ値
は、第１図に線ＩＩ、＋２にょり伯されているように、
実際の制御ループに渡される。続いて、この実際の制御
ループの挙動が目標応答と叱較される。挙動が満足のい
くものであれば、これにて最適化を終了させることがで
きる。
実際の制御部の挙動がなおも満足できないものであると
きには、実際の制御対象により最適化を行わせることが
できる。制御対象の危険が除かれるように制御パラメー
タが既に十分に最適に近づいていることが前提とされな
ければならないことから、今や実際の制御ｒ１象の使用
が可能である。
きには、実際の制御対象により最適化を行わせることが
できる。制御対象の危険が除かれるように制御パラメー
タが既に十分に最適に近づいていることが前提とされな
ければならないことから、今や実際の制御ｒ１象の使用
が可能である。
その場合に、実際の制御対象により、制御パラメータは
最適化がＩ卒せら几るまで、ねらいどおりに変化させら
れる。
最適化がＩ卒せら几るまで、ねらいどおりに変化させら
れる。
例えばロボットの如き運転中に変化するパラメータを有
する制御州苅象の場合には、所定の次数の微分方程式に
より常時追跡最適化を行わせることもできる。この場合
に微分方程式は連続的に、例えば最小自乗ｔノモを用い
て、変化するパラメータに適合させるべきである。
する制御州苅象の場合には、所定の次数の微分方程式に
より常時追跡最適化を行わせることもできる。この場合
に微分方程式は連続的に、例えば最小自乗ｔノモを用い
て、変化するパラメータに適合させるべきである。
４、、 ＩＮ面の簡）１１な説明
第１図ないし第５因は本発明方法を説明するためのブロ
ック図もしくトマタイムチャートであって、第１図は制
御対象を例示するブロック図、第２図は制御対象応答を
求めるために仮定された溝成を示すブロック図、第３図
はステップ応答から制御対象パラメータの求め方を示す
タイムチャート、＄４図は所望の目標応答を示すタイム
チャート、第５図は模擬された制御ループにより制御パ
ラメータを求める手段を説明′１−るためのブロック図
である。
ック図もしくトマタイムチャートであって、第１図は制
御対象を例示するブロック図、第２図は制御対象応答を
求めるために仮定された溝成を示すブロック図、第３図
はステップ応答から制御対象パラメータの求め方を示す
タイムチャート、＄４図は所望の目標応答を示すタイム
チャート、第５図は模擬された制御ループにより制御パ
ラメータを求める手段を説明′１−るためのブロック図
である。
ｌ・・・ コンピュータ制御装置、 ２・・・回転数
調節部、 ３・・・電流調節部、 ４・・・電力変
換器、 ５・・・直流′市＠機、 ６・・・制御句
象、７・・・模擬された制イ１１］］ループ、 ７１
・・・模擬された回転数調節部、 ７２・・・ 重ね
加算部、 ７３・・・テーブル、 ７４・・・調節部
調整手段、７５・・・重み列。
調節部、 ３・・・電流調節部、 ４・・・電力変
換器、 ５・・・直流′市＠機、 ６・・・制御句
象、７・・・模擬された制イ１１］］ループ、 ７１
・・・模擬された回転数調節部、 ７２・・・ 重ね
加算部、 ７３・・・テーブル、 ７４・・・調節部
調整手段、７５・・・重み列。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）コンピュータ制御装置を備えた工作機駆動装置のた
めの制御最適化方法において、コンピュータ制御装置（
１）により実行される次のステップ（ａ）〜（ｅ）、即
ち （ａ）制御対象（６）に所定の目標値経過を与え、検出
される制御対象応答から制御対象パ ラメータ（Ｔ＿ｅ＿ｒ＿ｓ＿ｉ、Ｔ＿ｍ＿ｅ＿ｃ＿ｈ）
を決定し、（ｂ）閉じられている制御ループの所望の目
標応答から制御対象パラメータと調和する目標 値経過並びに調節部（７１）のための制御 パラメータを算定し、 （ｃ）閉じられている制御ループ（７）を制御対象パラ
メータおよび制御パラメータにて模 擬し、模擬された制御対象応答を所定の目 標値経過を与えた際における所望の目標応 答と比較し、 （ｄ）その過程を制御パラメータのめざされた変化のも
とで制御対象応答と目標応答が一致 するまで繰り返し、 （ｅ）そのようにして最適化された制御パラメータを実
際の制御対象の制御部（２）の調整 に使用すること を特徴とする工作機駆動装置のための制御最適化方法。 ２）実際の制御対象の応答が目標応答により試験され、
所定の偏差において制御パラメータが実際の制御対象に
最適化されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の方法。 ３）制御対象の模擬のために、制御対象パラメータから
求められた重み列を用いたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の方法。 ４）制御対象の模擬のために、所定の次数の微分方程式
を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3427127.9 | 1984-07-23 | ||
| DE19843427127 DE3427127A1 (de) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | Verfahren zur regleroptimierung fuer antriebe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6140602A true JPS6140602A (ja) | 1986-02-26 |
Family
ID=6241350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15920285A Pending JPS6140602A (ja) | 1984-07-23 | 1985-07-18 | 工作機駆動装置のための制御最適化方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4742444A (ja) |
| EP (1) | EP0170924A1 (ja) |
| JP (1) | JPS6140602A (ja) |
| DE (1) | DE3427127A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024075485A1 (ja) * | 2022-10-05 | 2024-04-11 | パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ | 情報処理方法、情報処理装置、プログラム |
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| US5144549A (en) * | 1990-06-29 | 1992-09-01 | Massachusetts Institute Of Technology | Time delay controlled processes |
| DE4308246C2 (de) * | 1993-03-16 | 1998-06-10 | Guntram Dipl Ing Hoerdemann | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung und Steuerung von Bearbeitungsmaschinen |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| DE3427127A1 (de) | 1986-01-23 |
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