JPWO2018211565A1 - 制御パラメータ調整装置 - Google Patents

Abstract

本発明にかかる制御パラメータ調整装置（１ａ）は、駆動軸を有する機械装置（５）の制御を行うサーボ制御部（３）および指令値生成部（４）の制御パラメータを調整する制御パラメータ調整装置（１ａ）であって、機械装置（５）の特性を特徴づける設計パラメータの入力を受け付けるパラメータ入力部（１１）と、受け付けられた設計パラメータに基づいてサーボ制御部（３）および指令値生成部（４）の有する機能に対応した制御パラメータのなかから調整対象とする制御パラメータを選択する調整機能選択部（１２）と、調整機能選択部（１２）により選択された制御パラメータの調整を実行する調整実行部（１３）と、を備える。

Description

本発明は、数値制御工作機械、産業用機械、ロボットまたは搬送機といった機械装置の制御に用いる制御パラメータを調整する制御パラメータ調整装置に関する。

数値制御される機械装置では、工具、ワークまたはハンドといった制御対象が、プログラムされた位置、経路、速度、力などの指令値に追従するように、サーボモータをはじめとしたアクチュエータが制御される。数値制御される機械装置には、数値制御工作機械、産業用機械、ロボット、搬送機をはじめとした数値制御装置が例示される。また、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ：Programmable Logic Controller）、ロボットコントローラ、サーボ制御装置などの制御装置によって数値制御される機械装置もある。以下、数値制御される機械装置を単に機械装置と呼ぶ。

機械装置を構成する機械構造および構成部品には、さまざまな誤差要因および外乱要因が内在する。このため、制御対象を指令値に対して高精度に追従させるためには、誤差の補正が必要となる。最適な補正量の値は、機械装置の構造の差、機械装置の個体差などにより異なることがある。このため、一般に、補正量を調整するための制御パラメータが提供されている。各制御パラメータを調整することで、さまざまな機械装置に対して、指令値に高精度に追従する制御を実現できるようになる。

これらの制御パラメータを作業者が設定するには手間がかかり、また、作業者が制御パラメータを適切に設定できるようになるには習熟期間を要する。この課題を解決する技術として、例えば、特許文献１には、摩擦の影響によって発生する運動誤差を補正するサーボ制御装置が、パラメータを変更して円弧運動中に発生する応答誤差がしきい値以下になるまでトルク指令の補正および補正トルクの更新を繰り返し、最適なパラメータを決定する方式が開示されている。

特開平１１−２４７５４号公報

機械装置における誤差を補正する補正機能には、摩擦の影響によって発生する運動誤差を補正する機能、機械構造の振動発生要因となる加減速パターンを調整する機能をはじめとして複数の機能が知られている。また、摩擦の影響によって発生する運動誤差を補正する機能は、摩擦モデルに応じた複数の補正機能に細分化される。一般的には、ある補正機能を実現するために１つ以上の制御パラメータが用いられる。機械装置は、誤差を補正する補正機能以外にも制御パラメータを用いて調整可能な機能を有する場合がある。

制御装置が、複数の機能を有する場合、目標の性能を達成するために、使用する機能を適切に選択することが課題となる。例えば、全ての機能を使用してしまうと機能間の干渉によって、逆に性能が低下する可能性がある。また、ある条件で性能を満たすように一旦適切に機能が選択されても、別の条件では該選択された機能では性能が達成できないといった問題が生じる可能性もある。したがって、複数の機能からどの機能を選択するかすなわちどの制御パラメータを調整するかは単純に決められるものではなく、作業者が、制御パラメータを調整するには、高度な熟練を要する上、手間がかかる。また、作業者が設定した制御パラメータが適切でない可能性もある。

上記特許文献１では、単一の摩擦モデルを用いた補正機能における制御パラメータの設定方式が開示されているだけであり、使用する機能を適切に選択することについては開示されていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、非熟練の作業者であっても、複数の機能に対応した制御装置に対して適切に調整対象の制御パラメータを設定することが可能な制御パラメータ調整装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる制御パラメータ調整装置は、駆動軸を有する機械装置の制御を行う制御装置の制御パラメータを調整する制御パラメータ調整装置であって、機械装置の特性を特徴づける設計パラメータの入力を受け付ける受付部、を備える。また、本発明にかかる制御パラメータ調整装置は、受付部により受け付けられた設計パラメータに基づいて制御装置の有する機能に対応した制御パラメータのなかから調整対象とする制御パラメータを選択する選択部と、選択部により選択された制御パラメータの調整を実行する実行部と、を備える。

本発明にかかる制御パラメータ調整装置は、非熟練の作業者であっても、複数の機能に対応した制御装置に対して適切に調整対象の制御パラメータを設定することができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる制御パラメータ調整装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかる制御パラメータ調整装置のハードウェア構成例を示す図 実施の形態１にかかる制御パラメータ調整装置の制御対象である機械装置における機械構成の一例を示す図 実施の形態１のサーボ制御部の構成例を示す図 実施の形態１の構造パラメータＣｍの入力を受け付ける入力画面の一例を示す図 図３に示した機械装置に対応した構造パラメータＣｍが作業者により入力された後の入力画面の一例を示す図 実施の形態１の駆動軸パラメータＣｄの入力を受け付ける入力画面の一例を示す図 図３に示した機械装置に対応した駆動軸パラメータＣｄが作業者により入力された後の入力画面の一例を示す図 実施の形態１の調整機能選択部における制御パラメータの選択処理手順の一例を示すフローチャート 実施の形態１の制御パラメータ選択情報の一例を示す図 実施の形態１の調整実行部における制御パラメータ調整処理手順の一例を示すフローチャート 実施の形態１のステップＳ１３で記録された測定情報の一例を示す図 実施の形態１の制御パラメータ＃１，制御パラメータ＃２をまとめて調整した場合の測定情報の一例を示す図 実施の形態２にかかる制御パラメータ調整装置と指令値生成部およびサーボ制御部との接続例を示す図 実施の形態３にかかる制御パラメータ調整装置の構成例を示す図 実施の形態３の調整実行部におけるパラメータ調整処理手順の一例を示すフローチャート 実施の形態３の目標情報の一例を示す図 実施の形態４にかかる制御パラメータ調整装置の構成例を示す図 実施の形態４の調整データ記録部により記録される情報の一例を示す図 実施の形態５にかかる制御パラメータ調整装置の構成例を示す図 実施の形態５の構成部品推定情報の一例を示す図 実施の形態６にかかる制御パラメータ調整装置の構成例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる制御パラメータ調整装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる制御パラメータ調整装置の構成例を示す図である。図１には、実施の形態１にかかる制御パラメータ調整装置１ａとともに、制御パラメータ調整装置１ａにより制御パラメータが設定されるサーボ制御部３および指令値生成部４と、サーボ制御部３により制御されるモータ２と、モータ２の回転トルクＴｍによって駆動される機械装置５とも、図示している。

指令値生成部４は、モータ２の位置指令Ｘｒを生成し、生成した位置指令Ｘｒをサーボ制御部３に送信する。サーボ制御部３は、位置指令Ｘｒとモータ２の位置を示す情報であるフィードバック位置Ｘｆｂとに基づきフィードバック制御を行い、フィードバック制御において生成されたモータ駆動電流Ｉｒを、モータ２へ送信する。指令値生成部４およびサーボ制御部３は、モータ２を介して機械装置５を数値制御し複数の機能を有する制御装置の一例である。また、指令値生成部４およびサーボ制御部３が、１つの制御装置を構成してもよい。

モータ２は、アクチュエータであり、具体的には、回転モータである。モータ２には、制御パラメータ調整装置１ａにより制御されるサーボ制御部３の制御対象の被駆動体である機械装置５が接続されている。モータ２は、モータ駆動電流Ｉｒに従って回転し、回転トルクＴｍにより機械装置５を駆動する。

指令値生成部４およびサーボ制御部３は、摩擦の影響によって発生する運動誤差を補正する機能、機械構造の振動発生要因となる加減速パターンを調整する機能といった補正機能をはじめとした制御に関わる機能を、複数有する。各機能を実現する際には、機械装置５の特性などに対応して所望の性能が得られるように、制御パラメータが調整される。

制御パラメータ調整装置１ａは、駆動軸を有する機械装置５の制御を行う制御装置である指令値生成部４およびサーボ制御部３の制御パラメータを調整する。制御パラメータ調整装置１ａは、図１に示すように、パラメータ入力部１１、調整機能選択部１２、調整実行部１３および記憶部１４を備える。受付部であるパラメータ入力部１１は、機械装置５の特性を特徴づける設計パラメータの入力を受け付ける。設計パラメータは、機械装置５の構造を特徴づける構造パラメータＣｍと機械装置５の駆動軸を構成する構成部品を特徴づける駆動軸パラメータＣｄとのうちの少なくとも１つを含む。パラメータ入力部１１によって受け付けられた構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄを、以下、入力パラメータと呼ぶ。

調整機能選択部１２は、受付部であるパラメータ入力部１１により受け付けられた設計パタメータ、すなわち構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄのうちの少なくとも１つに基づいて、指令値生成部４およびサーボ制御部３により実現可能な機能に対応した制御パラメータから、調整対象とする制御パラメータを選択する。調整機能選択部１２は、選択した制御パラメータＰａを調整実行部１３へ通知する。すなわち、調整機能選択部１２は、受付部であるパラメータ入力部１１により受け付けられた構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄに基づいて、指令値生成部４およびサーボ制御部３の有する機能に対応した制御パラメータのなかから調整対象とする制御パラメータを選択する選択部である。指令値生成部４およびサーボ制御部３により実現可能な機能は、指令値生成部４だけに制御パラメータを設定すればよい第１の機能、サーボ制御部３だけに制御パラメータを設定すればよい第２の機能、指令値生成部４およびサーボ制御部３の両方に制御パラメータを設定する必要がある第３の機能のうちのいずれか１つ以上を含む。

調整実行部１３は、調整対象として選択された制御パラメータＰａの調整を、サーボ制御部３から受け取った機械装置５の運動情報に基づいて実行する。すなわち、調整実行部１３は、調整機能選択部１２により選択された制御パラメータの調整を実行する実行部である。調整実行部１３は、調整結果に基づいて制御パラメータを指令値生成部４およびサーボ制御部３のうち少なくとも一方に送信し、後述する運転プログラムＸｃを指令値生成部４へ送信する。機械装置５の運動情報とは、機械装置５の状態を示す情報であり、例えば、機械装置５における指令値と実際の機械装置５の状態との差を示す誤差Ｄｍである。誤差Ｄｍは、例えば、応答誤差、速度偏差である。応答誤差は、例えば、象限突起量、オーバシュート量である。機械装置５の運動情報は、誤差自体ではなく、誤差を算出可能な情報であってもよい。機械装置５の運動情報は、実際の位置、実際の速度、モータ駆動電流などであってもよい。記憶部１４には、後述する制御パラメータ選択情報が格納される。

次に、本実施の形態のハードウェア構成について説明する。図２は、実施の形態１にかかる制御パラメータ調整装置１ａのハードウェア構成例を示す図である。制御パラメータ調整装置１ａは、演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）をはじめとしたプロセッサである演算装置４１と、演算装置４１がワークエリアに用いるメモリ４２と、プログラム、情報などを記憶可能な記憶装置４３と、外部との通信機能を有する通信装置４４と、作業者からの入力を受け付ける入力装置４５と、表示装置４６と、を備える。入力装置４５は、キーボード、マウスが例示され、表示装置４６は、モニタ、ディスプレイが例示される。なお、入力装置４５と表示装置４６とが一体化されて、タッチパネルなどにより実現されてもよい。

図１に示したパラメータ入力部１１、調整機能選択部１２および調整実行部１３は、演算装置４１が記憶装置４３に格納されたプログラムを実行することにより実現される。また、演算装置４１によりパラメータ入力部１１が実現される際には、入力装置４５および表示装置４６が用いられる。また、演算装置４１により調整実行部１３が実現される際に、通信装置４４が用いられてもよい。記憶部１４は、記憶装置４３により実現される。

図３は、実施の形態１にかかる制御パラメータ調整装置１ａの制御対象である機械装置５における機械構成の一例を示す図である。機械装置５は、水平に置かれたベッド８９と、ベッド８９に固定される案内機構８６ａおよび案内機構８６ｂと、案内機構８６ａおよび案内機構８６ｂによって支持され、可動方向が制限されたテーブル８４とを備える。また、機械装置５は、テーブル８４の裏面に設けられた図示しないナットとテーブル８４とからなる可動部が組みつけられたボールねじ８２と、ボールねじ８２を保持するボールフロントベアリング８７ａおよびリアベアリング８７ｂと、を備える。

モータ２の回転軸にはリジッドカプリング８８を介してボールねじ８２が連結されている。ここでは、軸受の方式として、ボールフロントベアリング８７ａはアンギュラコンタクト玉軸受で固定され、リアベアリング８７ｂは深溝玉軸受で支持されるシングルアンカ方式が用いられる。

テーブル８４は、案内機構８６ａおよび案内機構８６ｂによって支持されることにより、可動方向以外の運動は制約されている。ここでは、案内機構８６ａおよび案内機構８６ｂは、鋼球を転動体としグリスで潤滑される直動転がり案内機構であるとする。

図３に示すように、モータ２にはモータ位置検出器８１が取り付けられている。モータ位置検出器８１の具体例は、ロータリエンコーダである。制御対象であるテーブル８４の位置を測定するためにテーブル位置検出器８５が設けられている。テーブル位置検出器８５の具体例は、リニアエンコーダである。サーボ制御部３には、モータ位置検出器８１により検出されたモータ２の位置、およびテーブル位置検出器８５により検出されたテーブル位置のうち少なくとも一方が入力される。

なお、テーブル位置検出器８５は、テーブル８４の移動距離を測定できるのに対して、モータ位置検出器８１において直接検出される位置はモータ２の回転角度である。しかし、この回転角度にモータ２の１回転あたりのテーブル移動距離であるボールねじリードを乗じてモータ１回転の角度２π［ｒａｄ］で除することで、サーボ制御部３は、モータ２の回転角度をテーブル８４の移動方向の長さに換算することができる。

図１で示したフィードバック位置Ｘｆｂは、モータ位置検出器８１により検出されたモータ２の位置、およびテーブル位置検出器８５により検出されたテーブル位置のうち少なくとも一方である。なお、図１では、モータ２がモータ位置検出器８１を備える前提で、モータ位置検出器８１により検出されたモータ位置をフィードバック位置Ｘｆｂとした例を図示している。図１のフィードバック位置Ｘｆｂは一例であり、モータ位置検出器８１はモータ２の構成要素でなくてもよく、また、上述したとおり、フィードバック位置Ｘｆｂはテーブル位置検出器８５により検出されたテーブル位置でもよい。

フィードバック位置Ｘｆｂとして、モータ位置検出器８１により検出された結果を用いるフィードバック制御をセミクローズドループ制御と呼ぶ。フィードバック位置Ｘｆｂとして、モータ位置検出器８１により検出された結果とテーブル位置検出器８５により検出された結果との両方、またはテーブル位置検出器８５により検出された結果のみを使用するフィードバック制御を、フルクローズドループ制御と呼ぶ。

以上述べた機械装置５の構成は一例であり、機械装置５の構成は図３に示した例に限定されない。後述するように、本実施の形態の制御パラメータ調整装置１ａは、複数の機械装置５を制御対象とすることが可能である。

次に、指令値生成部４の動作を説明する。指令値生成部４は、調整実行部１３から受信した運転プログラムＸｃに基づき、サーボ制御部３への位置指令Ｘｒを生成する。ここでは、運転プログラムＸｃは、機械装置５の制御対象の指令位置と指令速度とがＧコードで記述されたＮＣプログラムであり、サーボ制御部３への指令Ｘｒは、運転プログラムＸｃに加減速処理およびフィルタリング処理を行い生成した時系列の位置指令であるとする。ここでＧコードとは、数値制御で用いられる命令コードの１つであり、制御対象物の位置決め、直線補間、円弧補間、平面指定などを行う際に記述される指令コードである。ＮＣプログラムは、数値制御用のプログラムである。

次に、サーボ制御部３の構成例および動作について説明する。図４は、実施の形態１のサーボ制御部３の構成例を示す図である。サーボ制御部３は、図４に示すように、位置指令Ｘｒと応答位置であるフィードバック位置Ｘｆｂとの差である応答誤差を求める加減算部３０ａと、加減算部３０ａが求めた偏差を受け付ける位置制御部３１と、微分演算を実行する微分演算部３３と、を備える。サーボ制御部３は、さらに、位置制御部３１で求められた速度指令と微分演算部３３で求められた実速度との偏差を求める加減算部３０ｂと、駆動指令であるトルク指令Ｔｒを出力する速度制御部３４と、制御パラメータ調整装置１ａから受信した制御パラメータＰｓを対応する各部へ設定するパラメータ設定部３５と、誤差Ｄｍを制御パラメータ調整装置１ａへ送信する誤差送信部３６と、トルク指令Ｔｒに基づきモータ駆動電流Ｉｒを出力する駆動回路３７と、を備える。

加減算部３０ａは、位置指令Ｘｒとフィードバック位置Ｘｆｂとの偏差である位置偏差を求め、位置制御部３１へ出力する。位置制御部３１は、加減算部３０ａから入力される位置偏差を小さくするように、比例制御などの位置制御処理を実行し、位置偏差を小さくする速度指令を出力する。また、微分演算部３３では、フィードバック位置Ｘｆｂを微分してフィードバック速度が求められる。ただし、フルクローズドループ制御において機械装置５の位置とモータ２の位置の両方を用いる場合は、微分演算部３３にモータ位置検出器８１の検出値を入力し、テーブル位置検出器８５の検出値を加減算部３０ａに入力する。

また、加減算部３０ｂは、位置制御部３１にて求められた速度指令と微分演算部３３にて求められた実速度との偏差である速度偏差を求め、速度制御部３４へ出力する。速度制御部３４では、加減算部３０ｂから入力される速度偏差を小さくするように、比例積分制御などの速度制御処理が行われ、トルク指令Ｔｒが算出され、トルク指令Ｔｒが駆動回路３７に出力される。駆動回路３７は、トルク指令Ｔｒに基づきモータ２へモータ駆動電流Ｉｒを出力する。パラメータ設定部３５および誤差送信部３６の動作の詳細については後述する。

次に、本実施の形態のパラメータ調整方法について説明する。上述したように、パラメータ入力部１１は、機械装置５の構造を特徴づける構造パラメータＣｍの入力を受け付ける。図５は、構造パラメータＣｍの入力を受け付ける入力画面７０の一例を示す図である。パラメータ入力部１１は、表示装置４６へ図５に示した入力画面７０を表示して、作業者からの入力を待機する。入力画面７０は、機械の種別が入力される機械種別入力欄７１と、駆動軸の数が入力される駆動軸数入力欄７２と、駆動軸の配置場所が入力される駆動軸配置場所入力欄７３と、構造の名称が入力される構造名称入力欄７４と、機械寸法が入力される機械寸法入力欄７５と、機械質量が入力される機械質量入力欄７６とを有する。図５に示した例では、構造パラメータＣｍは、機械の種別、駆動軸の数、駆動軸の配置場所、構造の名称、機械寸法および機械質量を含む。図５に示した構造パラメータＣｍは一例であり、構造パラメータＣｍは図５に示した例に限定されない。

機械種別入力欄７１には、ロボット、ターニングセンタ、マシニングセンタ、搬送機、送り系といった機械装置５の種別が入力される。駆動軸数入力欄７２は、機械装置５が有する駆動軸の数が入力される。駆動軸配置場所入力欄７３には、機械装置５の駆動軸が配置される場所を示す情報であり、例えば、水平、垂直のような配置場所、または数値制御工作機械における機構コードＸ−ＹＺのような軸配置を示す情報が入力される。構造名称入力欄７４には、Ｃコラム構造、横形、立ち型、門型、水平関節、垂直関節、単軸など、機械装置５の構造の名称が入力される。

作業者は、入力装置４５を操作することにより、図５に示された入力画面７０における各入力欄に対応する値を入力する。パラメータ入力部１１は、入力装置４５が操作されることにより入力された情報を受け付け、受け付けた情報が入力画面７０の対応する入力欄に表示されるよう表示装置４６を制御する。

例えば、図３に示した機械装置５は、駆動軸は１つであり水平に設定されている。また、機械装置５の構造名称は単軸であり、機械の種別は送り系である。また、機械装置５は、寸法が５００ｍｍ×２００ｍｍ×１５０ｍｍ、質量が４０ｋｇであるとする。

図６は、図３に示した機械装置５に対応した構造パラメータＣｍが作業者により入力された後の入力画面７０の一例を示す図である。図６に示すように、各構造パラメータＣｍに対応する情報が作業者により入力されると、パラメータ入力部１１は、表示装置４６にこれらの情報を表示する。

同様に、パラメータ入力部１１は、機械装置５の駆動軸を構成する構成部品を特徴づける駆動軸パラメータＣｄの入力を受け付ける。図７は、駆動軸パラメータＣｄの入力を受け付ける入力画面１７０の一例を示す図である。入力画面７０で駆動軸数入力欄７２に入力された軸数分、パラメータ入力部１１は、入力画面１７０を表示することが可能である。例えば、パラメータ入力部１１は、駆動軸の名称が入力される駆動軸入力欄１８１を、プルダウンメニュー表示により、選択可能な欄としておく。そして、各プルダウンメニューに、「第１軸：」、「第２軸：」といった駆動軸を識別する情報を表示し、プルダウンメニューにより駆動軸を選択可能であるとする。プルダウンメニューにより駆動軸が選択された後は、駆動軸入力欄１８１には、駆動軸の名称が入力可能となり、また他の入力欄への入力も可能となる。

例えば、入力画面７０で駆動軸数入力欄７２に入力された軸数が１の場合には、第１軸だけが表示され、入力画面７０で駆動軸数入力欄７２に入力された軸数が２の場合には、「第１軸：」および「第２軸：」がプルダウンメニューに表示され、どちらかを選択可能となる。パラメータ入力部１１は、「第１軸：」が選択された場合には、入力画面１７０においては第１軸に対応する情報の入力を受け付け、「第２軸：」が選択された場合には、入力画面１７０においては第２軸に対応する情報の入力を受け付ける。このようにして、パラメータ入力部１１は、駆動軸数分入力画面１７０を表示する。なお、駆動軸数分の駆動軸パラメータＣｄの入力を受けつける方法は、この例に限定されず、駆動軸数分の入力画面１７０を一度に同時に表示するなどとしてもよい。

入力画面１７０は、駆動軸入力欄１８１の他に、駆動軸の種別が入力される駆動軸種別入力欄１７１と、駆動軸の駆動に用いられるアクチュエータの数が入力されるアクチュエータ数入力欄１７２と、案内機構の種別が入力される案内機構種別入力欄１７３と、動力伝達機構種別が入力される動力伝達機構種別入力欄１７４とを有する。さらに、入力画面１７０は、減速機構の種別が入力される減速機構種別入力欄１７５と、構造の種別が入力される構造種別入力欄１７６と、制御種別が入力される制御種別入力欄１７７と、負荷質量が入力される負荷質量入力欄１７８と、ストロークが入力されるストローク入力欄１７９と、軸受の種別が入力される軸受種別入力欄１８０とを備える。

駆動軸種別入力欄１７１は、回転軸、直進軸、パラレルリンク軸のように駆動軸の種別が入力される。アクチュエータ数入力欄１７２は、各駆動軸に用いられるアクチュエータの数が入力される。タンデム軸のように複数のアクチュエータで１つの駆動軸を駆動する場合はアクチュエータ数には２以上の値が設定される。案内機構種別入力欄１７３には、直動ボールガイド、直動ローラガイド、すべり案内、ニードルローラ案内、Ｖ溝ころ案内、空気静圧案内、油静圧案内のような案内機構の種別が入力される。

動力伝達機構種別入力欄１７４には、ダイレクトすなわち動力伝達機構なし、ボールねじ、ＯＳＢ予圧ボールねじ、オフセット予圧ボールねじ、ラックアンドピニオン、ウォームギアのような動力伝達機構の種別が入力される。減速機構種別入力欄１７５には、減速機構なし、ギア比５：１のように減速機構の種別が入力される。アクチュエータ種別入力欄１７６には、同期モータ、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータ、誘導モータ、リニアモータ、圧電素子、シャフトモータ、ボイスコイルモータのようなアクチュエータの種別が入力される。制御種別入力欄１７７には、フルクローズドループ制御、セミクローズドループ制御、デュアルフィードバック制御のような制御方式の種別が入力される。負荷質量入力欄１７８には、負荷質量が入力され、ストローク入力欄１７９にはストロークが入力される。軸受種別入力欄１８０には、シングルアンカ、ダブルアンカ、アンギュラコンタクト、深溝玉のような軸受の種別が入力される。

なお、各入力欄への入力方法は、どのような方法が用いられてもよく、直接、数値または文字が入力されるように設定されてもよいし、プルダウンメニューなどを用いることにより複数の選択肢のなかから作業者が選択する方法が用いられてもよい。

図８は、図３に示した機械装置５に対応した駆動軸パラメータＣｄが作業者により入力された後の入力画面１７０の一例を示す図である。

構造パラメータＣｍは、機械装置の機械の種別、駆動軸の配置場所、駆動軸数、構造の種別、機械寸法および機械質量のうちの１つ以上を用いることができるが、構造パラメータＣｍはこれらに限定されない。また、駆動軸パラメータＣｄは、駆動軸の種別、アクチュエータ数、案内機構の種別、動力伝達機構の種別、構造の種別、制御の種別、負荷質量、ストロークのうちの１つ以上を用いることができるが、駆動軸パラメータＣｄはこれらに限定されない。

以上のように、パラメータ入力部１１は、構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄの入力を受け付けると、入力された構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄすなわち入力パラメータを調整機能選択部１２へ通知する。調整機能選択部１２は、入力パラメータに基づいて、調整対象とする制御パラメータを選択する。

図９は、調整機能選択部１２における制御パラメータの選択処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、調整機能選択部１２は、駆動軸を示す変数であるｉを０に初期化する（ステップＳ１）。次に、調整機能選択部１２は、機械装置５に共通して使用する制御パラメータを、入力パラメータのうちの構造パラメータＣｍに基づいて選択する（ステップＳ２）。詳細には、調整機能選択部１２は、入力パラメータのうちの構造パラメータＣｍと記憶部１４に格納されている制御パラメータ選択情報とに基づいて、機械装置５に共通して使用する制御パラメータを選択する。

図１０は、実施の形態１の制御パラメータ選択情報の一例を示す図である。制御パラメータ選択情報は、図１０に示すように、マトリクス状の情報であり、図１０に示した例では、縦方向に、構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄを示し、横方向に制御パラメータを示している。図１０では、構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄとして入力された情報ごとに、選択される制御パラメータを丸印で示している。

図９の説明に戻り、次に、調整機能選択部１２は、ｉ＝ｉ＋１とし（ステップＳ３）、第ｉ軸に対して、制御パラメータを、入力パラメータのうちの第ｉ軸に対応する駆動軸パラメータＣｄに基づいて選択する（ステップＳ４）。詳細には、調整機能選択部１２は、入力パラメータのうちの第ｉ軸に対応する駆動軸パラメータＣｄに基づいて、制御パラメータを選択する。例えば、第ｉ軸に対応する駆動軸パラメータＣｄとして入力された情報に直進軸が含まれている場合、制御パラメータとして位置比例ゲイン、速度比例ゲインおよび速度積分ゲインが選択される。

次に、調整機能選択部１２は、全ての軸すなわち全ての駆動軸で制御パラメータの選択が終了したか否かを判断し（ステップＳ５）、全ての駆動軸で制御パラメータの選択が終了した場合（ステップＳ５ Ｙｅｓ）、制御パラメータの選択処理を終了する。制御パラメータの選択が終了していない駆動軸がある場合（ステップＳ５ Ｎｏ）、調整機能選択部１２は、処理をステップＳ３に戻す。以上の処理により選択された制御パラメータが調整対象の制御パラメータとなる。また、調整対象の制御パラメータが決定されることにより、機械装置５を数値制御する制御装置、すなわち指令値生成部４およびサーボ制御部３が実現可能な複数の機能のうち、有効とする機能が選択されたことになる。

なお、制御パラメータ選択情報に含まれる構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄの数と制御パラメータの数とは変更可能であってもよい。制御パラメータ選択情報に含まれる構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄの数と制御パラメータの数とを変更する場合には、制御パラメータ調整装置１ａは、この変更に合わせて、上述した入力画面７０および入力画面１７０で表示される内容も変更する。

次に、調整実行部１３における制御パラメータ調整処理について説明する。調整実行部１３は、調整機能選択部１２により選択された制御パラメータの調整を行う。この際に、制御パラメータの調整を行う順番は、全ての制御パラメータに対して、あらかじめ調整の優先順位を割り振っておいてもよいし、入力装置４５を介して作業者により優先順位を設定されてもよい。調整実行部１３は、制御パラメータの優先順位に従ってパラメータを調整する。

図１１は、調整実行部１３における制御パラメータ調整処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、調整実行部１３は、調整対象となる制御パラメータに対して、制御パラメータの設定範囲と増分値を設定する（ステップＳ１１）。制御パラメータの設定範囲と増分値は、あらかじめ制御パラメータごとに設定されていてもよいし、入力装置４５を介して作業者により設定されてもよい。

調整実行部１３は、制御パラメータの設定範囲と増分値に基づいて、制御パラメータ値を決定して、決定した制御パラメータ値に応じた制御を実行することにより駆動軸を動かし、発生する誤差を計測する（ステップＳ１２）。具体的には、調整実行部１３は、調整対象となる制御パラメータ毎に対応する運転プログラムパターンの一覧を保有しており、決定した制御パラメータに応じて調整に使用する運転プログラムＸｃを決定する。そして、調整実行部１３は、決定した運転プログラムＸｃと決定した制御パラメータのうち指令生成に関わる制御パラメータであるパラメータＰｃとを指令値生成部４へ送信する。また、調整実行部１３は、決定した制御パラメータのうちサーボ制御に関わる制御パラメータである制御パラメータＰｓをサーボ制御部３へ送信する。ここで、運転プログラムＸｃは、調整対象とする制御パラメータごとにあらかじめ設定されていてもよいし、調整対象となる制御パラメータごとに入力装置４５を介して作業者により設定されてもよい。指令値生成部４は、受信した運転プログラムＸｃおよびパラメータＰｃに基づいて動作し、サーボ制御部３のパラメータ設定部３５は、受信したパラメータＰｓを対応する各部へ設定する。そして、サーボ制御部３の誤差送信部３６は、各部から指令値と実際の値との差である誤差を取得して、誤差の測定結果を制御パラメータ調整装置１ａへ送信する。このようにして、誤差の計測が行われる。また、誤差Ｄｍとして象限突起量、オーバシュート量などが用いられる場合、サーボ制御部３は、象限突起量、オーバシュート量なども算出する、またはこれらを算出するために必要な情報を送信する。例えば、位置制御部３１が、象限突起量を算出して誤差送信部３６へ出力してもよいし、位置制御部３１は象限突起量を算出するために必要な情報である指令値と実際の位置との時系列データを誤差送信部３６へ出力してもよい。誤差送信部３６は、これら各部により算出された誤差を制御パラメータ調整装置１ａへ送信する。誤差の算出に必要な情報が送信された場合、制御パラメータ調整装置１ａが、これらの情報に基づいて誤差を算出する。

次に、調整実行部１３は、ステップＳ１２で決定した制御パラメータ値と誤差の測定結果とを対応付けて測定情報として記憶部１４に記録する（ステップＳ１３）。次に、調整実行部１３は、ステップＳ１１で設定した制御パラメータの設定範囲の全ての測定が終了したか否かを判断し（ステップＳ１４）、終了していない場合（ステップＳ１４ Ｎｏ）、制御パラメータの値を変更して（ステップＳ１５）、再びステップＳ１２以降を実行する。

調整実行部１３は、ステップＳ１１で設定した制御パラメータの設定範囲の全ての測定が終了したと判断した場合（ステップＳ１４ Ｙｅｓ）、記録されている測定情報に基づいて、誤差が最小となる制御パラメータの値を採用し（ステップＳ１６）、パラメータ調整処理を終了する。

図１２は、ステップＳ１３で記録された測定情報の一例を示す図である。図１２に示すように、調整実行部１３は、ステップＳ１２で決定した制御パラメータ値とサーボ制御部３から受信した測定結果すなわち誤差とを記録する。なお、図１２において、αは、ステップＳ１１で設定した制御パラメータの設定範囲のうちの最小値を示し、Δαは増分値を示す。Ｅ１は、図１１に示したフローチャートにおいて初回のステップＳ１３で記録された誤差を示す。Ｅ２は、図１１に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１５を経由して２回目のステップＳ１３によって記録された誤差を示す。同様に、ステップＳ１３が実施されるごとに、測定情報にステップＳ１２で決定した制御パラメータ値と誤差とが追加されていく。調整実行部１３は、ステップＳ１６では、この測定情報を参照して、誤差が最小となる制御パラメータ値を採用する。このように、調整実行部１３は、制御装置であるサーボ制御部３から取得した情報に基づいて、制御パラメータの調整を実行する。

なお、ここでは、制御パラメータの設定範囲のうち最小値から順にステップＳ１２の誤差の計測を実行する例を示しているが、制御パラメータの設定範囲のうち最大値から順にステップＳ１２の誤差の計測を実施してもよい。この場合、最大値から一定量ずつ制御パラメータ値を減少させてステップＳ１２の誤差の計測を実施することになる。

調整実行部１３は、採用する制御パラメータ値を決定すると、該制御パラメータ値を、指令値生成部４およびサーボ制御部３のうち少なくとも一方へ送信する。制御パラメータ値は、指令値の生成に関わるものであれば指令値生成部４に送信され、サーボ制御に関わるものであれば、指令値生成部４に送信され、指令値の生成にもサーボ制御にも関わるものであれば指令値生成部４およびサーボ制御部３に送信される。

調整実行部１３は、図１１を用いて説明した制御パラメータ調整処理を、制御パラメータの選択処理により選択された制御パラメータごとに実施する。ただし、制御パラメータによっては、他の制御パラメータの設定値によって最適値が異なるものがある。すなわち、互いに干渉する２つ以上の制御パラメータが存在する場合もある。このような場合、これら互いに干渉する２つ以上の制御パラメータに対して、調整の順番を定める優先順位を同じ値に設定しておき、調整実行部１３は、これら２つ以上の制御パラメータをまとめて調整する。

例えば、制御パラメータ＃１，制御パラメータ＃２の２つの制御パラメータをまとめて調整する場合、調整実行部１３は、ステップＳ１１では制御パラメータ＃１，制御パラメータ＃２の両方の設定範囲と増分値を決定する。そして、これら２つの制御パラメータ＃１，制御パラメータ＃２の値を変更してマトリクス状に誤差を計測する。

図１３は、制御パラメータ＃１，制御パラメータ＃２をまとめて調整した場合の測定情報の一例を示す図である。図１３において、αは、ステップＳ１１で設定した制御パラメータ＃１の設定範囲のうちの最小値を示し、Δαは制御パラメータ＃１の増分値を示す。また、図１３において、βは、ステップＳ１１で設定した制御パラメータ＃２の設定範囲のうちの最小値を示し、Δβは制御パラメータ＃２の増分値を示す。Ｅ１１，Ｅ１２などは、制御パラメータ＃１および制御パラメータ＃２の値に応じた誤差を示す。例えば、Ｅ１１は、制御パラメータ＃１の値がαに設定され、制御パラメータ＃２の値がβに設定された場合に、ステップＳ１３で記録された誤差である。このように、２つの制御パラメータがまとめて調整された場合、測定情報はマトリクス状の情報となる。調整実行部１３は、ステップＳ１６では、このマトリクス状の測定情報を参照して、誤差が最小となる制御パラメータ＃１および制御パラメータ＃２の値を採用する。

調整実行部１３は、３つ以上の制御パラメータをまとめて調整する場合も、同様に、３つ以上の制御パラメータをそれぞれ変更して多次元のマトリクス状の測定情報を得て、測定情報に基づいて各制御パラメータの値を決定する。

以上のように、本実施の形態の制御パラメータ調整装置１ａは、構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄと制御パラメータとの対応を示す制御パラメータ選択情報を保持し、入力された構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄと制御パラメータ選択情報とに基づいて、調整対象の制御パラメータを選択して設定するようにした。このため、作業者は、調整対象の制御パラメータを設定する際に、構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄを入力するだけでよく、調整対象とする制御パラメータを選択する必要がない。このため、非熟練の作業者であっても、複数の機能に対応した制御装置に対して適切に調整対象の制御パラメータを設定することができる。

また、制御パラメータのなかには、互いに干渉する制御パラメータも存在する。このような場合、機械装置５を数値制御する制御装置、すなわち指令値生成部４およびサーボ制御部３によって実現される複数の機能のうち、互いに干渉する制御パラメータを含む機能を同時に使用してしまうと、ある性能を満たすために設定された制御パラメータが別の機能の性能を劣化させてしまう可能性がある。これに対し、本実施の形態では、互いに干渉する制御パラメータをまとめて調整して誤差が最小となる制御パラメータ値を設定するため、性能の劣化を抑制することができる。

また、効果が干渉する制御パラメータが存在する場合、それぞれの機能に対応した制御パラメータを機能ごとに調整すると、制御パラメータ調整の手戻りが頻繁に発生する。ある制御におけるパラメータの最適値が、他の制御の影響を受けることを効果の干渉と呼ぶ。例えば、フィードバック制御の制御パラメータの設定値が、最適な摩擦補正制御パラメータに影響するということがある。例えば、位置ループゲイン、速度ループゲイン、積分ゲイン、外乱オブザーバを使用する場合は、オブザーバゲイン、カットオフ周波数などが他の機能からの干渉の影響を受ける。機械構造が決まれば、その機械構造特有の摩擦特性は決まるので複数ある摩擦補正機能のどれを使えばよいかは一意に決まるが、最適な摩擦補正パラメータは位置ループゲインの設定値、外乱オブザーバなどの設定値によって変動する。これに対し、本実施の形態では、互いに干渉する制御パラメータをまとめて調整して誤差が最小となる制御パラメータ値を設定するため、制御パラメータの調整の手戻りを抑制することができる。

また、作業者が、調整対象の制御パラメータを選択する場合、調整の容易さなど、個人の好みなどによって選択する可能性がある。これに対し、本実施の形態では、構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄと制御パラメータという客観的な情報と、あらかじめ定められた制御パラメータ選択情報とに基づいて、制御パラメータが選択されるため、物理的に適切なすなわち機械装置５の性能を満たすために適切な制御パラメータを、調整対象として選択することができる。

また、本実施の形態では、機能ごとに制御パラメータを設定するのではなく、構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄに応じて制御パラメータを選択しているため、機能間で重複する制御パラメータは１回で調整される。このため、機能ごとに制御パラメータの調整を行う場合に比べ、調整の時間が短縮される。また、類似の機能で似たような効果を発揮する機能を分離できるのでより高精度に調整が完了するという効果を奏する。

実施の形態２．
図１４は、本発明の実施の形態２にかかる制御パラメータ調整装置１ａと指令値生成部４およびサーボ制御部３との接続例を示す図である。制御パラメータ調整装置１ａ、サーボ制御部３、指令値生成部４および機械装置５の構成は実施の形態１と同様である。本実施の形態では、制御パラメータ調整装置１ａと指令値生成部４および機械装置５とはネットワーク６を介して接続される。以下、実施の形態１と異なる点を主に説明し、重複する説明を省略する。

本実施の形態の制御パラメータ調整装置１ａは、機械装置５から物理的に離れた場所に設置されてもよい。例えば、機械装置５、モータ２、サーボ制御部３および指令値生成部４が工場の製造エリアに設置され、制御パラメータ調整装置１ａが工場内ネットワークであるネットワーク６により接続された工場のサーバ室にあるサーバコンピュータに実装されてもよい。また、指令値生成部４は工場の製造エリアでなく、ネットワーク６により接続されたコンピュータにより実装されてもよい。

または、ネットワーク６はインターネット回線のネットワークであってもよい。この場合、制御パラメータ調整装置１ａが、クラウドコンピュータ上に実装されてもよい。

本実施の形態では、制御パラメータ調整装置１ａの通信装置４４は、ネットワーク６における通信プロトコルに対応した通信処理を実施する。調整実行部１３は、この通信装置４４の機能により、実施の形態１と同様に、指令値生成部４およびサーボ制御部３への制御パラメータの送信、誤差の受信などを実施することができる。

また、本実施の形態では、制御パラメータ調整装置１ａを、サーバ室などに設置することができるため、制御パラメータ調整装置１ａが、複数の制御システムを制御することも可能である。制御システムは、機械装置と該機械装置を制御する制御装置であり、図１４に示した構成例では、指令値生成部４、サーボ制御部３、モータ２および機械装置５により制御システムが構成される。

制御パラメータ調整装置１ａが、複数の制御システムを制御する場合、制御パラメータ調整装置１ａは、制御システムごとに、制御パラメータ選択情報を保持する。そして、構造パラメータＣｍの入力を受け付ける際には、図５に示した入力画面７０に、機械装置の固有名称、機械の型番などの制御システムを構成する機械装置を識別するための識別情報の入力を受け付ける入力欄を追加する。また、駆動軸パラメータＣｄの入力を受け付ける際には、図７に示した入力画面１７０に、機械装置を識別するための識別情報の表示を追加する。

以上のように、実施の形態２にかかる制御パラメータ調整装置１ａにより、遠隔地にいる作業者であっても、実施の形態１と同様に、容易に機械装置５の制御パラメータの調整を行うことができる。また、固有の機械および新しい構成部品に対しても適切な制御パラメータの組合せを選択できるという効果を奏する。

実施の形態３．
図１５は、本発明の実施の形態３にかかる制御パラメータ調整装置の構成例を示す図である。制御パラメータ調整装置１ｂの制御対象となるサーボ制御部３、指令値生成部４および機械装置５は実施の形態１と同様である。

図１５に示すように、実施の形態３の制御パラメータ調整装置１ｂは、実施の形態１の制御パラメータ調整装置１ａに優先度設定部１５を追加し、調整実行部１３の替わりに調整実行部１６を備える以外は、実施の形態１の制御パラメータ調整装置１ａと同様である。以下、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる点を主に説明する。

本実施の形態の優先度設定部１５および調整実行部１６は、図２に示した演算装置４１が記憶装置４３に格納されたプログラムを実行することにより実現される。また、優先度設定部１５の実現には、記憶装置４３も用いられる。

本実施の形態では、優先度設定部１５が、機械装置５の性能の項目すなわち性能項目ごとに数値目標と優先度とを目標情報として記憶装置４３に保持し、調整実行部１６が、優先度に応じて制御パラメータを調整する。図１５では、優先度をＣａと記載している。性能項目は、例えば、象限突起量、オーバシュート量、軌跡精度、最大加速度、周波数応答帯域、位置偏差、移動時間、振動振幅および消費エネルギーのうちのいずれか１つ以上である。

機械装置５が達成する性能が、目標とする性能よりも高い場合、制御パラメータを調整する必要はない。そこで、本実施の形態では、優先度設定部１５が、性能項目ごとに、達成すべき数値目標を調整実行部１６に設定する。調整実行部１６は、調整機能選択部１２により実施の形態１で述べた制御パラメータの選択処理が行われた後、調整対象の制御パラメータに値を設定して、図１１に示した制御パラメータ調整処理におけるステップＳ１２およびステップＳ１３を実施する。すなわち、調整対象の全ての制御パラメータに対して、誤差の計測を１回行う。なお、この際に設定される制御パラメータの値は、例えば、実施の形態１のステップＳ１１で設定される設定範囲内の任意の値である。

調整対象の全ての制御パラメータに対して誤差の計測を１回ずつ実施した後、調整実行部１６は、数値目標および優先度に基づいて、制御パラメータ調整処理を実施する。図１６は、実施の形態３の調整実行部１６における制御パラメータ調整処理手順の一例を示すフローチャートである。調整実行部１６は、誤差の計測結果に基づいて、全ての性能項目が数値目標を満たすか否かを判断する（ステップＳ２１）。具体的には、調整実行部１６は、優先度設定部１５から通知された目標情報に基づいて、性能項目ごとに、誤差の計測結果と、数値目標とを比較し、数値目標を満たすか否かを判断する。なお、ここでいう全ての性能項目は、実施の形態１で述べた制御パラメータの選択処理により選択された制御パラメータに対応する性能項目である。

図１７は、目標情報の一例を示す図である。図１７に示すように、目標情報は、性能項目ごとの数値目標および優先度を含む。目標情報は、あらかじめ設定されてもよいし作業者から入力装置４５を介して入力されてもよい。なお、性能項目と制御パラメータは１対１に対応していてもよいし、多対１に対応していてもよいし、１対多に対応していてもよいが、性能項目と制御パラメータとの対応は別途記憶部１４に保持されているとする。なお、目標情報に制御パラメータの欄を追加し、制御パラメータ調整装置１ｂが、各性能項目に対応する制御パラメータを目標情報により管理してもよい。

全ての数値目標を満たす場合（ステップＳ２１ Ｙｅｓ）、調整実行部１６は、パラメータ調整処理を終了する。数値目標を満たさない性能項目がある場合（ステップＳ２１ Ｎｏ）、数値目標を満たさない制御パラメータ、すなわち数値目標を満たさない性能項目に対応する制御パラメータを、調整対象の制御パラメータに選択する（ステップＳ２２）。

そして、選択された制御パラメータに対して、それぞれ制御パラメータの調整を行う（ステップＳ２３）。選択された制御パラメータとは、初回のステップＳ２３では、ステップＳ２２で選択された制御パラメータであり、２回目以降のステップＳ２３では、後述するステップＳ２５で選択された制御パラメータである。具体的には、ステップＳ２３では、選択された制御パラメータに対して、制御パラメータごとに、実施の形態１の図１１に示した処理を実施する。

次に、調整実行部１６は、選択された全ての性能項目が数値目標を満たすか否かを判断する（ステップＳ２４）。選択された性能項目とは、後述するステップＳ２５で優先度に基づいて選択された性能項目である。なお、初回のステップＳ２４では、ステップＳ２５が実施されていないため、選択された全ての性能項目は、ステップＳ２１における全ての性能項目と同様である。選択された全ての性能項目が数値目標を満たす場合（ステップＳ２４ Ｙｅｓ）、調整実行部１６は、パラメータ調整処理を終了する。

選択された性能項目のうち、数値目標を満たさないものがある場合（ステップＳ２４ Ｎｏ）、調整実行部１６は、優先度に応じて性能項目を選択し、対応する制御パラメータを選択し（ステップＳ２５）、ステップＳ２３からの処理を再度実施する。具体的には、調整実行部１６は、優先度の高い性能項目を選択する。例えば、優先度は、１が最も優先度が高く、数値が増えるごとに優先度が低くなるように設定されているとした場合、優先度１の性能項目、優先度２の性能項目および優先度３の性能項目がある場合、調整実行部１６は、ステップＳ２５では、優先度１の性能項目および優先度２の性能項目を選択する。この例では、優先度の最も低い性能項目が選択されないようにしたが、優先度に基づく、性能項目の選択方法はこの例に限定されない。

また、ステップＳ２３の制御パラメータの調整が一定回数以上行われても、制御パラメータ調整処理が終了しない場合、制御パラメータ調整処理を終了するようにしてもよい。

上述したように、本実施の形態の調整実行部１６は、性能項目ごとに設定された数値目標に基づいて、制御パラメータの調整を実行する。また、調整実行部１６は、数値目標を満たさない性能項目がある場合、性能項目ごとに設定された優先度に基づいて、調整対象の制御パラメータを選択する。なお、以上の例では、調整実行部１６が、性能項目ごとに設定された優先度に基づいて、調整対象の制御パラメータを選択するようにしたが、これに限らず、調整機能選択部１２が、性能項目ごとに設定された優先度に基づいて、調整対象の制御パラメータを選択するようにしてもよい。この場合、優先度は、調整実行部１６ではなく調整機能選択部１２に入力される。また、調整実行部１６は、ステップＳ２４で、数値目標を満たさないものがあると判断した場合、対応する性能項目を調整機能選択部１２へ通知し、調整機能選択部１２は通知された性能項目から、優先度に応じて性能項目を選択し、選択した性能項目に対応する制御パラメータを調整実行部１６へ通知する。これにより、調整実行部１６は、性能項目ごとに設定された数値目標に基づいて、制御パラメータの調整を実行することになる。

以上の処理を実施することにより、制御パラメータの調整を行っても、数値目標を満たさない数値項目がある場合、優先度に応じて調整対象の制御パラメータを順次しぼりこんでいくことができる。機械装置の条件によっては、制御パラメータをいくら調整しても全ての性能項目について数値目標を達成できない場合がある。このような場合、全ての性能項目について数値目標を達成するまでパラメータの調整を続けると、パラメータの調整処理が終了しないことになる。本実施の形態では、優先度に基づいて、優先する性能項目を選択するため、パラメータの調整処理を効率良く実施することができる。

また、精度と速度のように、トレードオフ関係がある性能目標では、いずれかが目標性能を満たさない場合、どちらの性能を優先すべきかの指標がないと制御パラメータを調整できない。本実施の形態では、このような場合も、優先する性能項目を選択するため、パラメータの調整処理を実施することができる。なお、選択されなかった性能項目に対応する制御パラメータについては、実施の形態１と同様に誤差の最も少ない値を設定すればよい。

また、類似の効果を発揮する制御パラメータ、および効果が干渉する制御パラメータが存在する場合、最適な制御パラメータが一意に決まらず、調整作業が収束しないことがある。本実施の形態では、このような場合も、優先する性能項目を選択するため、パラメータの調整処理を実施することができる。

また、現実世界で起こっている物理現象を完全にモデル化することは困難であるため、各制御装置が実施する補正機能により達成できる性能には限界がある。このため、要求される性能が、機械装置の再現性を超える場合、または未知の物理現象による誤差が発生する場合などには、制御装置が保有する機能の制御パラメータをいくら調整しても目標の性能は達成できない。このような場合、制御装置が保有する機能を用いて可能な限り要求性能を達成する組み合わせを探索する必要がある。しかしながら、作業者が、制御装置が保有する機能の限界を知ることは難しく、どこまで探索を行うかを決定することは難しい。本実施の形態では、性能項目ごとに優先度を設定しておけば、上述のように、優先度に応じて性能項目が選択されるため、効率的に制御パラメータを設定することができる。

なお、本実施の形態では、実施の形態１で述べた構成において、制御パラメータ調整装置１ｂを用いる例を説明したが、実施の形態２と同様に、制御パラメータ調整装置１ｂがネットワークを介して指令値生成部４およびサーボ制御部３と接続されるようにしてもよい。

実施の形態４．
図１８は、本発明の実施の形態４にかかる制御パラメータ調整装置の構成例を示す図である。実施の形態４にかかる制御パラメータ調整装置１ｃの制御対象となるサーボ制御部３、指令値生成部４および機械装置５は実施の形態１と同様である。

図１８に示すように、実施の形態４の制御パラメータ調整装置１ｃは、実施の形態３の制御パラメータ調整装置１ｂに調整データ記録部１７を追加し、調整データ記録部１７により記録された情報をパラメータ入力部１１、調整機能選択部１２および調整実行部１６が参照できるように構成される以外は、実施の形態３の制御パラメータ調整装置１ｂと同様である。以下、実施の形態３と同様の機能を有する構成要素は実施の形態３と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態３と異なる点を主に説明する。

調整データ記録部１７は、図２に示した演算装置４１が記憶装置４３に格納されたプログラムを実行することにより実現される。また、調整データ記録部１７の実現には、記憶装置４３も用いられる。

調整データ記録部１７は、実施の形態３で述べた制御パラメータの調整が完了した後に、入力パラメータ、性能項目、優先度、最終的に設定された制御パラメータとその値、調整日時および調整者名の情報を記憶装置４３に記録する。調整データ記録部１７は、制御パラメータの調整が行われた後に設定された制御パラメータの値と受け付けた設計パラメータとのうち少なくとも一方を記録する記録部である。図１９は、調整データ記録部１７により記録される情報の一例を示す図である。なお、記録される情報は、これらのうちの全てではなく一部であってもよい。入力パラメータは、パラメータ入力部１１が受け付けた設計パラメータである。

調整データ記録部１７により記録された情報のうちの入力パラメータは、次回のパラメータ調整時に、初期値として入力画面７０および入力画面１７０に表示されてもよい。また、調整実行部１６は、調整データ記録部１７により記録された情報を用いて、誤差の計測における制御パラメータの値を設定してもよい。

さらに、別の制御パラメータ調整装置１ｃの調整データ記録部１７に記録されたデータをネットワーク経由で取得できるようにしてもよい。

以上に説明した実施の形態４に係る制御パラメータ調整装置１ｃにより、構造パラメータＣｍ、駆動軸パラメータＣｄに不明箇所がある場合に、作業者は、既に保存されている情報を活用することで、効率的に制御パラメータの調整を実施できる。また、実施の形態４に係る制御パラメータ調整装置１ｃは、構造パラメータＣｍ、駆動軸パラメータＣｄの入力に要する時間を短縮し、設定ミスを低減できるという効果を奏する。

なお、実施の形態１、または実施の形態２の制御パラメータ調整装置１ａに、同様に、調整データ記録部１７を追加してもよい。

実施の形態５．
図２０は、本発明の実施の形態５にかかる制御パラメータ調整装置の構成例を示す図である。実施の形態５にかかる制御パラメータ調整装置１ｄの制御対象となるサーボ制御部３、指令値生成部４および機械装置５は実施の形態１と同様である。

図２０に示すように、実施の形態５の制御パラメータ調整装置１ｄは、実施の形態４の制御パラメータ調整装置１ｃに駆動軸パラメータ推定部１８を追加する以外は、実施の形態４の制御パラメータ調整装置１ｃと同様である。以下、実施の形態４と同様の機能を有する構成要素は実施の形態４と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態４と異なる点を主に説明する。

駆動軸パラメータ推定部１８は、図２に示した演算装置４１が記憶装置４３に格納されたプログラムを実行することにより実現される。

実施の形態５の制御パラメータ調整装置１ｄは、構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄのうち、作業者が把握していない不明なパラメータが存在するすなわち入力されないパラメータが存在する場合、作業者からの入力装置４５の操作によりパラメータ推定動作の実施の指示を受け付ける。これにより、駆動軸パラメータ推定部１８は、記憶部１４に保持している構成部品推定情報と調整実行部１６がサーボ制御部３から取得したデータに基づいて不明なパラメータを推定するパラメータ推定動作を実施する。

構成部品推定情報は、あらかじめ設定されてもよいし、作業者により入力されてもよい。図２１は、構成部品推定情報の一例を示す図である。構成部品推定情報は、構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄとパラメータの状態量への依存性との対応を示すマトリクス状の情報である。図２１に示した例では、縦方向に構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄが示され、横方向に状態量への依存性が示されている。

例えば、図２１に示したように、直進軸は、状態量への依存性として加速度依存性を有する。加速度依存性を有する場合には、駆動軸パラメータ推定部１８は、調整実行部１６を介して、サーボ制御部３から様々な誤差を取得する。そして、駆動軸パラメータ推定部１８は、取得した誤差に基づいて、構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄを推定する。駆動軸パラメータ推定部１８で用いられるパラメータの推定方法はどのような方法を用いてもよいが、例えば、モータ２にランダム信号またはサインスイープ信号を印加した場合のモータ２の応答から周波数応答を計算し、部分空間法などの方法で振動特性を決定するパラメータを推定する方法を用いることができる。または、パラメータの推定方法として、モータ電流とモータ位置のグラフより、最小二乗法を用いて摩擦特性を決定するパラメータを推定する方法を用いることができる。または、特許第５９９６１２７号公報に開示されている摩擦パラメータ推定法を用いることができる。

駆動軸パラメータ推定部１８は、推定結果を調整データ記録部１７へ渡す。調整データ記録部１７は、受け取った推定結果を実施の形態４の入力パラメータと同様に記録するとともに、推定結果を調整機能選択部１２へ渡す。これにより、調整機能選択部１２は、入力された構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄと推定結果とを用い、制御パラメータ選択情報を参照して、実施の形態１から実施の形態４と同様に、制御パラメータを選択することができる。以降、実施の形態４と同様に、制御パラメータの調整が行われる。

以上のように、パラメータ推定部である駆動軸パラメータ推定部１８は、制御装置であるサーボ制御部３から取得した情報に基づいて、構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄのうちの少なくとも１つを推定する。

以上に説明した実施の形態５にかかる制御パラメータ調整装置１ｄは、駆動軸パラメータ推定部１８が、作業者が把握していない不明なパラメータを推定するようにした。このため、構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄのうち不明なものがあっても、実施の形態４と同様の効果を奏することができる。

なお、実施の形態１から実施の形態３のいずれかの制御パラメータ調整装置に駆動軸パラメータ推定部１８を追加して、同様に不明なパラメータを推定するようにしてもよい。

実施の形態６．
図２２は、本発明の実施の形態６にかかる制御パラメータ調整装置の構成例を示す図である。実施の形態６にかかる制御パラメータ調整装置１ｅの制御対象となるサーボ制御部３、指令値生成部４および機械装置５は実施の形態１と同様である。機械装置５には、センサ２１が取り付けられている。

図２２に示すように、実施の形態６の制御パラメータ調整装置１ｅは、実施の形態３の制御パラメータ調整装置１ｂにセンサ信号入力部１９を追加する以外は、実施の形態３の制御パラメータ調整装置１ｂと同様である。以下、実施の形態３と同様の機能を有する構成要素は実施の形態３と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態３と異なる点を主に説明する。

センサ信号入力部１９には、機械装置５にとりつけられたセンサ２１の信号が入力される。センサ２１は、機械装置５の状態を測定する。センサ２１は、例えば、制御対象であるテーブルまたはハンドの先に取り付けられた加速度センサ、工具先端の運動を計測する座標測定機、レーザ干渉計、ドップラ振動計である。制御パラメータの中には、制御対象位置での振動または位置決め誤差を補正するパラメータが存在する。このような誤差は、サーボ制御部３が制御する信号には直接表れない。そのため、このような誤差を補正するための制御パラメータを調整する際には、制御対象を直接測定することが必要となる。このため、本実施の形態では、センサ信号入力部１９は、センサ２１により測定された制御対象位置での振動または位置決め誤差などを示す情報を取得する。

調整実行部１６は、センサ信号入力部１９から制御対象の誤差である測定結果を受け取り、この測定結果に基づいて、実施の形態３と同様に、パラメータ調整を実行する。

以上に説明した実施の形態６にかかる制御パラメータ調整装置１ｅは、実施の形態３と同様の効果を奏するとともに、サーボ制御部３から受け取った信号だけでは調整することができない制御パラメータの調整も可能となるという効果を奏する。

なお、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態４または実施の形態５の制御パラメータ調整装置にセンサ信号入力部１９を追加して、機械装置５にセンサ２１を取り付けることにより、センサ２１を用いた制御パラメータの調整を実施するようにしてもよい。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ 制御パラメータ調整装置、２ モータ、３ サーボ制御部、４ 指令値生成部、５ 機械装置、１１ パラメータ入力部、１２ 調整機能選択部、１３，１６ 調整実行部、１４ 記憶部、１５ 優先度設定部、１７ 調整データ記録部、１８ 駆動軸パラメータ推定部、１９ センサ信号入力部、２１ センサ、３０ａ，３０ｂ 加減算部、３１ 位置制御部、３３ 微分演算部、３４ 速度制御部、３５ パラメータ設定部、３６ 誤差送信部、３７ 駆動回路。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる制御パラメータ調整装置は、駆動軸を有する機械装置の制御を行う制御装置の制御パラメータを調整する制御パラメータ調整装置であって、機械装置の特性を特徴づける設計パラメータの入力を受け付ける受付部と、設計パラメータと調整対象として選択されるべき制御パラメータとの対応を示す制御パラメータ選択情報を記憶する記憶部と、を備える。また、本発明にかかる制御パラメータ調整装置は、受付部により受け付けられた設計パラメータと制御パラメータ選択情報とに基づいて制御装置の有する機能に対応した制御パラメータのなかから調整対象とする制御パラメータを選択する選択部と、選択部により選択された制御パラメータの調整を実行する実行部と、を備える。

また、作業者が、調整対象の制御パラメータを選択する場合、調整の容易さなど、個人の好みなどによって選択する可能性がある。これに対し、本実施の形態では、構造パラメータＣｍおよび駆動軸パラメータＣｄという客観的な情報と、あらかじめ定められた制御パラメータ選択情報とに基づいて、制御パラメータが選択されるため、物理的に適切なすなわち機械装置５の性能を満たすために適切な制御パラメータを、調整対象として選択することができる。

Claims (10)

1. 駆動軸を有する機械装置の制御を行う制御装置の制御パラメータを調整する制御パラメータ調整装置であって、
   前記機械装置の特性を特徴づける設計パラメータの入力を受け付ける受付部と、
   前記受付部により受け付けられた前記設計パラメータに基づいて前記制御装置の有する機能に対応した制御パラメータのなかから調整対象とする制御パラメータを選択する選択部と、
   前記選択部により選択された前記制御パラメータの調整を実行する実行部と、
   を備えることを特徴とする制御パラメータ調整装置。
2. 前記設計パラメータは、前記機械装置の構造を特徴づける構造パラメータと前記機械装置における前記駆動軸を構成する構成部品を特徴づける駆動軸パラメータとのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の制御パラメータ調整装置。
3. 前記構造パラメータは、前記機械装置の機械の種別、駆動軸の配置場所、駆動軸数、構造の種別、機械寸法および機械質量のうちの１つ以上であることを特徴とする請求項２に記載の制御パラメータ調整装置。
4. 前記駆動軸パラメータは、駆動軸の種別、アクチュエータ数、案内機構の種別、動力伝達機構の種別、構造の種別、制御の種別、負荷質量およびストロークのうちの１つ以上であることを特徴とする請求項２または３に記載の制御パラメータ調整装置。
5. 前記実行部は、性能項目ごとに設定された数値目標に基づいて、前記制御パラメータの調整を実行することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の制御パラメータ調整装置。
6. 制御パラメータの調整が行われた後に設定された制御パラメータの値と受け付けた前記設計パラメータとのうち少なくとも一方を記録する記録部、
   を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の制御パラメータ調整装置。
7. 前記制御装置から取得した情報に基づいて、前記設計パラメータを推定するパラメータ推定部、を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の制御パラメータ調整装置。
8. 前記制御装置とネットワークを介して接続されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の制御パラメータ調整装置。
9. 前記実行部は、前記制御装置から取得した情報に基づいて制御パラメータの調整を実行することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の制御パラメータ調整装置。
10. 前記機械装置の状態を測定するセンサによる測定結果を取得するセンサ入力部、
    を備え、
    前記実行部は、前記測定結果を用いて制御パラメータの調整を実行することを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の制御パラメータ調整装置。

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