KR20120049810A - 제어 파라미터 조정장치, 작동기 시스템 및 제어 파라미터 조정방법 - Google Patents

제어 파라미터 조정장치, 작동기 시스템 및 제어 파라미터 조정방법 Download PDF

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KR20120049810A
KR20120049810A KR1020110114178A KR20110114178A KR20120049810A KR 20120049810 A KR20120049810 A KR 20120049810A KR 1020110114178 A KR1020110114178 A KR 1020110114178A KR 20110114178 A KR20110114178 A KR 20110114178A KR 20120049810 A KR20120049810 A KR 20120049810A
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KR1020110114178A
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히로모토 토츠카
다이스케 미야치
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가부시기가이샤 아이 에이 아이
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Abstract

조정장치(300)는, 전동 작동기(100)의 식별 정보와, 전동 작동기(100)의 제어 파라미터를 조정하기 위한 조정 룰을 나타내는 조정 룰 정보를 대응시켜서 기억하는 전동 작동기 정보 DB(310)와, 전동 작동기(100)의 제어 파라미터를 조정하는 제어부(330)를 구비한다. 제어부(330)는, 인터페이스부(320)에 입력된 전동 작동기(100)의 식별 정보에 대응하는 조정 룰 정보를 전동 작동기 정보 DB(310)로부터 취득하고, 전동 작동기(100)의 등가 관성 모멘트와 취득한 조정 룰 정보가 나타내는 조정 룰에 의거해서, 전동 작동기(100)의 제어 파라미터를 산출하여, 제어장치(200)에 기억되어 있는 제어 파라미터를 갱신한다

Description

제어 파라미터 조정장치, 작동기 시스템 및 제어 파라미터 조정방법{CONTROL PARAMETER ADJUSTING APPARATUS, ACTUATOR SYSTEM AND CONTROL PARAMETER ADJUSTING METHOD}
본 발명은 작동기(actuator)를 제어하기 위한 제어 파라미터를 조정하는 제어 파라미터 조정장치, 작동기 시스템 및 제어 파라미터 조정방법에 관한 것이다.
모터의 피드백 제어에 이용되는 이득 등의 제어 파라미터의 조정방법의 일례가 특허문헌 1에 개시되어 있다. 이 방법은, 예를 들어, 기억되어 있는 설정값을 α배해서 설정한다고 하는 것이다.
JP 2009-183083 A
모터는, 볼 나사 등의 다양한 동력 전달 요소와 접속된다. 이 때문에, 일반적으로, 모터를 구동하는 구동 회로에서는, 제어 파라미터가 취할 수 있는 범위가 넓게 설정되어 있다. 그 때문에, 모터와 동력 전달 요소를 구비하는 작동기에 있어서, 특허문헌 1에 기재되어 있는 방법에 의해 제어 파라미터를 조정했을 경우, 최적 응답 성능을 얻는 것이 가능하지 않다. 또, 작동기의 동작이 불안정해질 우려가 있다. 그 때문에, 작동기의 최적 응답 성능을 얻으면서도 안정적으로 구동시키기 위해서, 더욱 수동으로 제어 파라미터를 조정할 필요가 있어, 수고가 든다. 또한, 작동기의 제조 시에 있어서 최적 제어 파라미터가 설정되었다고 해도, 사용자의 사용 태양에 따라서, 제조 시에 설정된 제어 파라미터에서는 최적 응답 성능이 얻어지지 않을 뿐만 아니라, 안정적으로 동작하지 않을 경우가 있다.
따라서, 용이하게 적절한 제어 파라미터를 조정할 수 있는 방법이 요망되고 있다.
본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 작동기를 제어하기 위한 적절한 제어 파라미터를 용이하게 조정가능한 제어 파라미터 조정장치, 작동기 시스템 및 제어 파라미터 조정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 제어 파라미터 조정장치는,
제어 파라미터에 의거해서 작동기를 제어하는 제어장치에 기억되어 있는 상기 제어 파라미터를 조정하는 제어 파라미터 조정장치로서,
상기 작동기의 제어 파라미터를 조정하기 위한 조정 룰을 나타내는 조정 룰 정보를 기억하는 기억수단과,
상기 기억수단에 기억되어 있는 조정 룰 정보가 나타내는 조정 룰에 따라서, 상기 작동기를 구동시키는 구동수단과,
상기 구동수단에 의해 구동된 상기 작동기의 작동 상태를 측정하는 측정수단과,
상기 측정수단에 의한 측정 결과에 의거해서, 상기 작동기의 제어 파라미터를 산출하는 산출수단과,
상기 제어장치에 기억되어 있는 상기 제어 파라미터를 상기 산출수단에 의해 산출된 상기 제어 파라미터로 갱신하는 갱신수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어 파라미터 조정장치는, 데이터를 입력하는 입력 수단을 더 포함하되,
상기 기억수단은 상기 작동기의 식별 정보와 해당 작동기용의 조정 룰 정보를 대응시켜서 기억하고,
상기 구동수단은 입력 수단에 의해 입력된 식별 정보로 특정되는 작동기를, 대응하는 조정 룰 정보가 나타내는 조정 룰에 따라서 구동시키며,
상기 산출수단은 입력된 식별 정보로 특정되는 작동기용의 제어 파라미터를 산출하고,
상기 갱신수단은 상기 제어장치에 기억되어 있는, 입력된 식별 정보로 특정되는 작동기용의 상기 제어 파라미터를, 상기 산출수단에 의해 산출된 상기 제어 파라미터로 갱신하도록 해도 된다.
상기 제어 파라미터는 제어 이득이며,
상기 산출수단은, 상기 측정수단에 의해 측정된 동작 상태에 의거해서, 작동기의 등가 관성 모멘트를 구하고, 구한 등가 관성 모멘트에 의거해서, 제어 주파수 대역을 구하며, 구한 주파수 대역에 있어서의 적절한 제어 이득을 구하고,
상기 갱신수단은 상기 산출수단이 구한 제어 이득을 상기 제어장치에 기억시켜도 된다.
상기 기억수단은, 상기 작동기의 식별 정보와, 상기 작동기의 제어 파라미터를 조정하기 위한 조정 룰을 나타내는 조정 룰 정보와, 상기 작동기의 구성을 나타내는 구성 정보를 대응시켜서 기억하고,
상기 산출수단은, 상기 입력 수단에 의해 입력된 식별 정보에 대응하는 구성 정보를 상기 기억수단으로부터 취득하고, 취득한 구성 정보와 상기 측정수단의 측정 결과에 의거해서 상기 작동기의 등가 관성 모멘트를 구해도 된다.
상기 제어 파라미터 조정장치는,
상기 산출수단에 의해 산출된 상기 제어 파라미터의 군의 이력을 기억하는 이력기억수단과,
상기 이력기억수단에 기억된 상기 제어 파라미터의 군 중, 어느 하나의 군을 선택하는 선택수단을 더 포함하되,
상기 갱신수단은, 상기 제어장치에 기억되어 있는 상기 제어 파라미터를, 상기 선택수단에 의해 선택된 상기 제어 파라미터로 갱신하는 수단을 더 포함해도 된다.
또, 본 발명에 따른 작동기 시스템은,
제어 파라미터를 기억하는 기억부와, 해당 기억부에 기억된 제어 파라미터를 이용해서 작동기를 구동하는 구동 회로와, 해당 구동 회로를 제어하는 제어부를 구비하는 제어장치; 및
상기 제어부를 개재해서 상기 기억부에 기억되어 있는 제어 파라미터를 갱신하는, 상기에 기재된 제어 파라미터 조정장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 제어 파라미터 조정방법은,
작동기를 제어하기 위한 제어 파라미터를 조정하는 제어 파라미터 조정장치에 있어서,
작동기의 제어 파라미터를 조정하기 위한 조정 룰을 나타내는 조정 룰 정보를 미리 기억하고,
기억하고 있는 상기 조정 룰 정보가 나타내는 조정 룰에 따라서, 상기 작동기를 동작시키며,
상기 작동기의 작동 상태를 측정하고,
측정한 결과에 의거해서, 상기 작동기의 제어 파라미터를 산출하며,
산출한 제어 파라미터를 작동기 제어용의 파라미터로서 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 작동기를 제어하기 위한 제어 파라미터를 용이하게 조정가능한 제어 파라미터 조정장치, 작동기 시스템 및 제어 파라미터 조정방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 제어 파라미터 조정기능을 구비한 작동기 시스템의 구성을 나타낸 블록도;
도 2는 도 1에 나타낸 기억부의 기억 정보의 예를 나타낸 도면;
도 3은 전동 작동기 정보 DB의 일례를 나타낸 도면;
도 4는 도 1에 나타낸 조정장치가 실행하는 제어 파라미터 조정처리의 순서도;
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 따른 제어 파라미터 조정기능을 구비한 작동기 시스템의 블록도;
도 6은 도 5에 나타낸 이력 정보 DB의 구성의 일례를 나타낸 도면;
도 7은 실시형태 2에 따른 조정장치가 실행하는 제어 파라미터 조정처리의 순서도;
도 8은 실시형태 2에 따른 조정장치가 실행하는 제어 파라미터 복귀 처리의 순서도.
(실시형태 1)
본 발명의 실시형태 1에 따른 작동기 시스템(1)에 대해서 도 1 내지 도 4를 이용해서 설명한다.
본 실시형태에 따른 작동기 시스템은, 제어 파라미터 자동 조정기능을 구비하고, 도 1에 나타낸 바와 같이, L(자연수)대의 전동 작동기(100)와 제어장치(200)와 조정장치(300)로 구성된다. 또, 도 1은 1대의 전동 작동기(100)만을 나타내고 있다.
제어장치(200)와 조정장치(300)는 협동해서 본 발명의 제어 파라미터 조정장치로서 기능한다.
전동 작동기(100)는 제어장치(200)로부터의 제어 신호에 의거해서 동작하여 부하(400)를 구동한다. 전동 작동기(100)는 동력 발생부(110)와 동력 전달부(120)와 검출부(130)로 구성된다.
동력 발생부(110)는 전원으로부터 공급되는 전력을 기계적인 동력으로 변환하는 것이다. 동력 발생부(110)는, 예를 들어, AC 서보모터, DC 모터, 리니어 모터, 스테핑 모터 등으로 구성된다.
동력 전달부(120)는 동력 발생부(110)에서 발생한 동력을 부하(400)에 전달하는 것이다. 동력 전달부(120)는, 예를 들어, 볼 나사, 타이밍 벨트, 리니어 가이드, 기어 트레인, 벨트 기구 등으로 구성된다.
검출부(130)는 위치 센서 및 전류 센서 등의 복수의 센서를 포함하고, 전동 작동기(100)의 제어량(controlled variable)을 포함하는 각종 변량을 검출한다. 제어량은, 예를 들어, 동력 발생부(110)를 구성하는 모터의 회전각이나 속도이다. 검출부(130)는 검출값을 나타내는 검출 신호를 제어장치(200)에 출력한다.
제어장치(200)는 전동 작동기(100)를 제어한다. 구체적으로는, 제어장치(200)는, 전동 작동기(100)의 검출부(130)가 검출한 전동 작동기(100)의 제어량이 소정의 목표값(Set Point)과 일치하도록, 조작량을 제어하는 피드백 제어를 행한다. 제어장치(200)는 기억부(210)와 제어부(220)와 구동 회로부(230)로 구성된다.
기억부(210)는 플래시 메모리 등의 기억 매체로 구성되어, 전동 작동기를 제어하기 위한 각종 제어 데이터를 기억한다. 구체적으로는, 기억부(210)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 전동 작동기(100)마다 형식, 제어 파라미터(설정값), 목표값(SP)을 기억한다.
여기서, 형식은 전동 작동기(100)의 구성을 특정하는 정보이다.
제어 파라미터는, 예를 들어, 제어장치(200)가 행하는 피드백 제어에 있어서의 제어 이득, 시정수, 계수 등, 각종 제어를 행하기 위해서 필요로 되는 고정값?함수 등이다. 제어 파라미터는, 고쳐쓰기 가능하여, 조정장치(300)에 의해 갱신된다. 또한, 이 작동기 시스템(1)의 공장 출하 단계에 있어서는, 기억부(210)에는, 정격 부하(400)가 동력 전달부(120)에 가해진 상태(초기 상태)에서의 최적 제어 파라미터(초기값)가 기억되어 있다. 그리고, 초기 상태와는 다른 상태에 있어서 제어 파라미터 조정처리가 실행되면, 초기 상태에 있어서의 제어 파라미터는, 조정장치(300)가 실행하는 제어 파라미터 조정처리에 의해, 그 상태에 있어서 최적인 제어 파라미터로 갱신된다. 한편, 초기 상태와 다른 상태란, 예를 들어, 정격 부하(400)와는 다른 부하(400)가 가해져서 운전되고 있는 상태나, 경시 변화에 의해 전동 작동기(100)가 열화된 상태 등이다.
목표값(SP)은 전동 작동기(100)의 제어량, 예를 들어, 속도, 각도, 위치 등의 목표값이다.
도 1에 나타낸 제어부(220)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read-Only Memory), RAM(Random Access Memory), 입출력 인터페이스부 등으로 구성되어, 제어장치(200) 전체를 제어한다. 구체적으로는, 제어부(220)는 ROM에 기억된 제어 프로그램에 따라서, 전동 작동기(100)의 검출부(130)로부터의 검출 신호가 나타내는 전동 작동기(100)의 제어량과 기억부(210)에 기억된 목표값에 의거해서, 기억부(210)에 기억된 제어 파라미터를 이용해서 피드백 제어를 위한 연산처리를 행한다. 그리고, 제어부(220)는 연산처리에 의해 생성된 제어 신호를 구동 회로부(230)에 출력한다.
예를 들어, 제어부(220)는, 제어량(예를 들어, 제어 대상인 모터의 회전각이나 속도의 측정값)(Tr)과 목표값(SP)과의 차이분(편차) e(= SP - Tr)를 구하고, 이 편차(e)에 제어 파라미터의 하나인 제어 이득(G)을 승산해서 G?e를 구하여, 이 값(G?e)을 나타내는 제어 신호를 구동 회로부(230)에 공급한다.
또, 제어부(220)는, 후술하는 제어 파라미터 조정처리에 있어서, 조정장치(300)로부터의 지시에 의해, 전동 작동기(100)의 검출부(130)의 검출 신호를 조정장치(300)에 출력한다. 또한, 제어부(220)는 조정장치(300)로부터의 지시에 의해 기억부(210)에 기억된 제어 파라미터를 갱신한다.
구동 회로부(230)는, 제어부(220)로부터 출력된 제어 신호에 의거해서, 조작량을 조정한다. 구체적으로는, 구동 회로부(230)는, 제어부(220)로부터 출력된 제어 신호에 의거해서, 전동 작동기(100)의 동력 발생부(110)를 구동하기 위한 구동 신호를 동력 발생부(110)에 출력한다. 예를 들어, 구동 회로부(230)는 제어부(220)로부터 출력된 제어 신호가 나타내는 G?e분의 에너지를 현재 공급 중인 에너지(실효치 전압)(E)에 가해서, E + G?e를 전동 작동기(100)에 공급한다.
조정장치(300)는, 제어장치(200)의 기억부(210)에 기억되어 있는 제어 파라미터를 조정?교정하는 것이다. 조정장치(300)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전동 작동기 정보 DB(데이터베이스)(310)와 인터페이스부(320)와 제어부(330)로 구성된다.
전동 작동기 정보 DB(310)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 전동 작동기 정보를 기억하고 있다. 전동 작동기 정보는, 복수의 전동 작동기(100)에 대해서, 식별 정보와, 전동 작동기(100)의 구성을 나타내는 구성 정보와, 후술하는 제어 파라미터 조정처리에 있어서 이용되는 조정 룰을 나타내는 조정 룰 정보를 포함한다.
구성 정보는 형식 등의 전동 작동기(100)를 식별하기 위한 정보이다.
구성 정보는 전동 작동기(100)의 구성을 나타내는 정보로서, 상세하게는, 전동 작동기(100)를 구성하는 부품과 각 부품의 질량, 치수, 재료 등의 특성을 나타내는 정보를 포함한다. 예를 들어, 도 3에 나타낸 전동 작동기의 형식이 「Ac1」인 전동 작동기 정보에 있어서, 모터의 형식, 슬라이더 질량, 볼 나사 직경, 리드, 스트로크 등이 구성 정보에 포함된다.
조정 룰 정보는, 후술하는 제어 파라미터 조정처리에 있어서 이용되는 조정 룰을 정한다. 조정 룰은 전동 작동기(100)의 특성마다 설정된 제어 파라미터를 조정하는 방법의 룰이다.
제어 파라미터를 조정하는 수법은 임의이지만, 전동 작동기(100)를 실제로 작동시켜서, 검출부(130) 혹은 도시하지 않은 각종 센서로부터 얻어지는 정보를 이용해서 대상으로 하는 제어 파라미터를 교정가능한 방법이 설정되어 있다.
일례로서, 제어 파라미터의 하나인 제어 이득을 조정하는 룰을 설명한다.
각 전동 작동기(100)의 최적 제어 이득은 부하(400)의 크기에 따라서 변동한다. 예를 들어, 부하(400)로서, 트레이와 트레이에 놓인 워크(즉, 가공 대상물)를 상정한다. 공장 출하 단계에서의 조정에서는, 정격 트레이와 정격 워크를 이용해서 제어 파라미터가 조정된다. 전동 작동기(100)를 사용자의 공장에 설치한 후, 사용자가 트레이를 보다 대형의 트레이로 교환하여, 트레이와 워크의 중량의 합계가 정격보다도 커진 것으로 가정한다.
이러한 경우에는, 제어 이득도 실제의 부하에 적합한 값으로 수정(교정)하는 것이 바람직하다.
한편, 제어 이득은 제어 주파수 대역(제어에 사용가능한 주파수 대역)(ω)에 따라서 변동한다. 또, 제어 주파수 대역(ω)의 상한(컷오프 주파수)(ωcut)은, 전동 작동기의 등가 관성 모멘트(J)의 함수이다. 또, 제어 주파수 대역(ω)의 하한은 0이다. 또한, 제어 주파수 대역(ω)과 등가 관성 모멘트(J)의 관계는 전동 작동기의 구성에 의해 변화된다. 등가 관성 모멘트(J)는 동력 발생부(110)의 토크와 속도의 변화에 의거해서 산출된다. 등가 관성 모멘트(J)를 산출하기 위한 파라미터는 피드백 전류 및 피드백 속도 등의 제어량을 연속한 신호로서 처리한 것이다.
그래서, 본 실시형태에서는, 전동 작동기를 (a) 리니어 모터 기구를 구비한 전동 작동기, (b) 볼 나사나 타이밍 벨트 등의 2관성 공진계의 기구를 구비한 전동 작동기, (c) 마찬가지로, 전동 작동기(100)의 제어 주파수 대역 내에서 강체로 간주하는 것이 가능한 기구를 구비한 전동 작동기(100)의 3개로 대별해서, 제어 이득의 조정 룰을 설정한다.
우선, (a) 리니어 모터 기구를 구비한 전동 작동기의 경우:
제어 이득의 조정 룰로서, 전동 작동기(100)를 실제로 동작시켜서, 그 때의 토크와 속도의 변화에 의거해서 등가 관성 모멘트(J1)를 구하고, 구한 등가 관성 모멘트를 미리 설정되어 있는 제1의 함수(f1)에 대입하여, 제어 시스템의 동특성(動特性)에 가장 깊게 관여하는 제어 주파수 대역 ω1(=f1(J))의 컷오프 주파수(ω1 cut)를 구하고, 0 내지 ω1 cut의 범위를 지니는 제어 주파수 대역(ω1)에 있어서, 최적으로 되는 제어 이득(G1)을 구하고, 구한 제어 이득(G1)을 기억부(210)에 격납하는 것이 설정되어 있다.
마찬가지로, (b) 볼 나사나 타이밍 벨트 등의 2관성 공진계의 기구를 구비한 전동 작동기(100)의 경우:
제어 이득의 조정 룰로서, 전동 작동기(100)를 실제로 동작시켜서, 그 때의 토크와 속도의 변화에 의거해서 등가 관성 모멘트(J2)를 구하고, 구한 등가 관성 모멘트(J2)를 미리 설정되어 있는 제2의 함수(f2)에 대입하여, 제어 시스템의 동특성에 가장 깊게 관여하는 제어 주파수 대역 ω2(=f2(J2))의 컷오프 주파수(ω2 cut)를 구하고, 0 내지 ω2 cut의 범위를 지니는 제어 주파수 대역(ω2)에서 있어서, 최적으로 되는 제어 이득(G2)을 구하고, 구한 제어 이득(G2)을 기억부(210)에 격납하는 것이 설정되어 있다.
마찬가지로, (c) 전동 작동기(100)의 제어 주파수 대역 내에서 강체로 간주하는 것이 가능한 기구를 구비한 전동 작동기(100)의 경우:
제어 이득의 조정 룰로서, 전동 작동기(100)를 실제로 동작시켜서, 그 때의 토크와 속도의 변화에 의거해서 등가 관성 모멘트(J3)를 구하고, 구한 등가 관성 모멘트(J3)를 미리 설정되어 있는 제3의 함수(f3)에 대입하여, 제어 시스템의 동특성에 가장 깊게 관여하는 제어 주파수 대역 ω3(=f3(J3))의 컷오프 주파수(ω3 cut)를 구하고, 0 내지 ω3 cut의 범위를 지니는 제어 주파수 대역(ω3)에서 있어서, 최적으로 되는 제어 이득(G3)을 구하고, 구한 제어 이득(G3)을 기억부(210)에 격납하는 것이 설정되어 있다.
또, 제어 주파수 대역이란 피드백 제어에 사용되는 주파수 대역의 의미로서, 피드백 루프의 컷오프 주파수(ωcut) 이하, 0㎐ 이상의 주파수 대역을 의미한다. 제어 이득(G)은 정수 또는 주파수의 함수이다. 제어 주파수 대역(ω)에 있어서, 최적으로 되는 제어 이득(G)이란, 제어 주파수 대역(ω) 내에 있어서, 미리 설정되어 있는 조건을 충족시키는 이득(G)을 의미한다. 최적으로 되는 제어 이득이란, 구한 제어 주파수 대역의 컷오프 주파수에 있어서, 목표값(SP)에 최단으로 수속시키기 위한 이득이며, 트레이와 워크의 질량의 합계에 의거해서 결정된다.
제어 이득 이외의 교정 대상의 제어 파라미터에 대해서도, 논리적 혹은 실험적으로 구해진 각종 조정 룰이 설정되어 있다.
한편, 전동 작동기 정보 DB(310)에 기억되어 있는 모터 특성 정보는 형식 등의 모터를 특정하는 식별 정보와, 그 모터의 특성을 나타내는 특성 정보를 포함한다.
이들 구성 정보 및 모터 특성 정보는, 후술하는 제어 파라미터 조정처리에 있어서, 조정 대상의 전동 작동기(100)의 등가 관성 모멘트를 산출할 때의 정수로서 이용된다.
인터페이스부(320)는, 키보드나 마우스 등의 입력 디바이스, 표시장치 등으로 구성된다. 인터페이스부(320)는 각종 정보를 표시한다. 또한, 인터페이스부(320)에는, 사용자의 조작에 의해, 예를 들어, 전동 작동기(100)를 식별하기 위한 식별 정보가 입력된다. 인터페이스부(320)는 입력된 정보를 제어부(330)에 공급한다.
제어부(330)는 CPU, ROM, RAM, 입출력 인터페이스부 등으로 구성되어, 조정장치(300) 전체를 제어한다. 제어부(330)는, 예를 들어, ROM에 미리 기억된 프로그램을 읽어내어, 후술하는 제어 파라미터 조정처리 등을 실행한다.
다음에, 본 실시형태에 따른 작동기 시스템(1)의 동작을 설명한다.
[1] 우선, 작동기 시스템(1)의 공장 출하 시에는, 정격 부하(400)가 설정되고, 각종 처리에 의해 기억부(210)에 적절한 혹은 디폴트의 제어 파라미터가 설정된다.
[2] 작동기 시스템(1)이 사용자의 공장에 설치된 후, 부하(400)가 정격과는 다른 소정의 부하로 변경된 것으로 한다. 이 경우, 이하의 제어 파라미터 조정처리에 의해 설정된 새로운 제어 파라미터가 기억부(210)에 설정된다.
이하에서는, 제어 파라미터로서, 조정 대상인 전동 작동기(100)의 제어 이득을 조정하는 예에 대해서 설명한다.
제어부(330)는, 예를 들어, 사용자에 의해 제어 파라미터 조정처리를 개시하는 취지의 지시가 인터페이스부(320)에 입력된 것을 계기로 해서, 제어부(330)의 ROM에 격납된 프로그램을 읽어들여, 도 4에 나타낸 제어 파라미터 조정처리를 개시한다.
우선, 제어부(330)는, 인터페이스부(320)로부터 조정 대상으로 되는 전동 작동기(100)의 식별 정보가 입력되었는지의 여부를 판별한다(스텝 S11). 입력되어 있지 않다고 판별한 경우(스텝 S11: 아니오), 입력될 때까지 대기 상태로 된다.
그리고, 제어부(330)는, 인터페이스부(320)로부터 전동 작동기(100)의 식별 정보가 입력되었다고 판별한 경우(스텝 S11: 예), 제어부(330)는 입력된 식별 정보로 특정되는 전동 작동기(100)의 형식을 기억부(210)에 기억되어 있는 제어 데이터로부터 판별한다. 다음에, 특정한 형식의 전동 작동기(100)의 구성 정보 및 조정 룰을 전동 작동기 정보 DB(310)로부터 취득한다(스텝 S12).
예를 들어, 인터페이스부(320)로부터 입력된 식별 정보가 No. 1일 경우, 대응하는 형식 「Ac1」을 읽어내고, 형식이 「Ac1」인 전동 작동기(100)의 구성 정보로서, 모터의 형식, 슬라이더 질량 등을 작동기 정보 DB(310)로부터 취득한다.
다음에, 제어부(330)는, 스텝 S12에서 취득한 전동 작동기(100)의 형식에 대응하는 전동 작동기 정보에 포함되는 조정 룰 정보를 전동 작동기 정보 DB(310)로부터 취득한다(스텝 S13). 예를 들어, 스텝 S12에서 특정한 형식이 「Ac1」을 나타낼 경우, 전동 작동기(100)의 형식이 「Ac1」인 전동 작동기에 포함되는 조정 룰 정보로서, 「(b)」를 작동기 정보 DB(310)로부터 취득한다.
이어서, 제어부(330)는, 스텝 S13에서 취득한 조정 룰에 따라서, 전동 작동기(100)의 시스템 동정을 행하고, 스텝 S12에서 취득한 구성 정보에 의거해서, 등가 관성 모멘트(J) 등을 산출한다(스텝 S14). 구체적으로는, 제어장치(200)를 개재해서 소정의 제어 신호에 의해 조정 대상의 전동 작동기(100)를 복수회 구동시킨다. 그리고, 전동 작동기(100)의 검출부(130)에 의해 취득한 검출 신호(필요에 따라서, 각종 센서의 출력도 사용함)와, 스텝 S12에서 취득한 구성 정보로부터, 기지의 수법에 의해 전동 작동기(100)와 부하(400)를 포함시킨 등가 관성 모멘트(J) 등을 산출한다.
다음에, 제어부(330)는, 스텝 S14에서 산출한 등가 관성 모멘트(J)와, 스텝 S13에서 취득한 조정 룰 정보에 의거해서, 조정 대상으로 되는 전동 작동기(100)의 제어 주파수 대역을 산출한다(스텝 S15). 예를 들어, 등가 관성 모멘트(J2)가 산출되고, (b)의 조정 룰이 취득된 경우, 제어부(330)는 제어 주파수 대역(ω2)의 컷오프 주파수 ω2 cut = f2(J2)를 산출한다.
이어서, 제어부(330)는, 스텝 S15에서 산출한 컷오프 주파수(ω2 cut)에 의거해서, 제어 주파수 대역(ω2)을 구하고, 구한 제어 주파수 대역(ω2)에 있어서 최적인 제어 이득을 소정의 방법에 의해 산출한다(스텝 S16).
다음에, 제어부(330)는, 제어장치(200)의 기억부(210)에 기억된 초기 상태에 있어서의 제어 이득(도 2에서는, 3.1)을, 스텝 S16에서 산출한 제어 이득으로 갱신하도록 제어장치(200)에 지시한다(스텝 S17). 이것에 의해, 제어장치(200)의 제어부(220)는, 기억부(210)에 기억되어 있는 초기 상태에 있어서의 제어 이득으로부터, 조정장치(300)의 제어부(330)로부터 취득한 제어 이득(G2)으로 갱신한다. 그리고, 제어부(330)는 제어 파라미터 조정처리를 종료한다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 조정 대상인 전동 작동기(100)의 특성에 의거해서 미리 설정된 조정 룰에 의해 제어 파라미터를 산출하고, 기존의 제어 파라미터를 산출한 제어 파라미터로 갱신한다. 따라서, 전동 작동기(100)의 제어 파라미터를 용이하게 조정할 수 있다.
또, 스텝 S11에서 지정된 다른 교정 대상의 제어 파라미터가 존재할 경우에는, 조정 룰에 의거해서, 그들 제어 파라미터를 교정하는 처리가 실행된다.
이후, 제어부(220)는, 기억부(210)에 기억되어 있는 교정 완료된 제어 파라미터를 이용해서, 변경된 부하(400)를 지니는 전동 작동기(100)를 제어한다.
예를 들어, 제어부(220)는, 검출부(130)가 검출한 제어량(Tr)과 기억부(210)에 격납되어 있는 목표값(SP)과의 편차(차이) e (= SP - Tr)를 구하고, 이 편차(e)와 제어 이득(G)을 승산해서 G?e를 구하고, 이 값(G?e)을 나타내는 제어 신호를 구동 회로부(230)에 공급한다.
구동 회로(230)는 제어신호에 따라서, 동력 발생부(110)에 공급하는 조작량(전력, 실효전압, 주파수 등)을 제어한다. 동력 발생부(110)는, 구동 회로부(230)의 제어에 따라서, 제어량이 목표값(SP)과 일치하도록, 동력을 발생한다. 발생한 동력은 동력 전달부(120)로부터 부하에 전달되어, 부하(400)를 구동한다.
그 후에도, 예를 들어, 작동기 시스템(1)이 일정 시간 운전될 때마다, 조정장치(300)에 제어 파라미터 교정 지시가 입력된다. 조정장치(300)는, 전술한 바와 마찬가지의 조정처리를 행하여, 제어 파라미터를 교정한다.
또한, 조정장치(300) 내에 운전 시간을 계측하는 타이머를 배치하고, 이 타이머가 일정 시간을 검출할 때마다 제어부(330)에 트리거를 작동시켜, 자동적으로, 도 4에 나타낸 제어 파라미터 조정처리를 개시하도록 해도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 작동기 시스템(1)은 제어 파라미터 자동 조정기능을 구비한다. 이 자동 조정기능에 의해, 시스템의 설정이 정격으로부터 변경된 경우나, 경년(經年) 열화 등에 의해, 시스템의 상태가 초기 상태로부터 변화된 경우에, 제어 파라미터를 적절한 값으로 갱신할 수 있다. 따라서, 작동기 시스템(1)을 적절한 제어 파라미터로 동작시킬 수 있다.
(실시형태 2)
다음에, 본 발명에 있어서의 실시형태 2에 따른 작동기 시스템(1a)에 대해서 설명한다. 실시형태 2에 따른 작동기 시스템(1a)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 조정장치(300a)가 제어 파라미터 조정처리에 있어서 산출된 제어 파라미터를 기억하는 이력 정보 DB(340)를 더욱 구비하는 점에 있어서 실시형태 1과 다르다. 또한, 이하의 설명에서는, 실시형태 2에 따른 작동기 시스템(1a)에 있어서, 전술한 실시형태 1에 따른 작동기 시스템(1)과 마찬가지의 구성에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙인다.
이력 정보 DB(340)는, 실시형태 2에 있어서의 조정장치(300a)가 제어 파라미터 조정처리에 있어서 산출된 각종 값을 해당 처리가 실행된 처리 일시와 대응시켜서 기억한다. 구체적으로는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 이력 정보 DB(340)는, 제어 파라미터 조정처리가 실행된 처리 일시마다, 해당 처리에 의해 산출된 등가 관성 모멘트(J) 및 제어 이득(G)을 포함하는 이력 정보를 기억한다.
인터페이스부(320a)는, 이력 정보 DB(340)에 기억된 이력 정보 중, 어느 하나를 선택하기 위한 정보를 입력하는 것이다. 예를 들어, 인터페이스부(320a)는, 이력 정보 DB(340)에 기억된 복수의 이력 정보를 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 표시부에 표시하고, 사용자의 조작에 따라서, 표시된 이력 정보 중에서, 제어 파라미터 조정처리에 사용하는 제어 파라미터 군을 특정하기 위한 정보, 예를 들어, 날짜 정보를 입력한다.
제어부(330a)는, 실시형태 1에 있어서의 제어 파라미터 조정처리에 있어서, 스텝 S14에서 산출한 등가 관성 모멘트 및 스텝 S16에서 산출한 제어 이득을 이력 정보 DB(340)에 기억한다. 또한, 제어부(330a)는, 이력 정보를 식별하기 위한 정보, 예를 들어, 처리 일시를 나타내는 정보를 인터페이스부(320a)로부터 취득하고, 취득한 처리 일시에 대응하는 이력 정보에 포함되는 제어 파라미터를, 조정 후의 제어 파라미터로서 갱신하도록 제어장치(200)에 지시한다. 또한, 제어부(330a)는 RTC(Real Time Clock) 타이머를 구비한다.
다음에, 본 실시형태에 있어서의 작동기 시스템(1a)에서 실행되는 제어 파라미터 조정처리의 일례에 대해서, 도 7의 순서도를 이용해서 설명한다. 이하에서는, 제어 파라미터로서, 조정 대상인 전동 작동기(100)의 제어 이득을 조정하는 예에 대해서 설명한다.
제어장치(200)의 기억부(210)와 조정장치(300a)의 이력 정보 DB(340)에는, 공장 출하 시 등에, 제어 파라미터의 초기값이 기억된다.
제어부(330a)는, 사용자에 의해 제어 파라미터 조정처리를 개시하는 취지의 지시가 인터페이스부(320a)에 입력되면, 도 4를 참조해서 설명한 제어 파라미터 조정처리인 스텝 S11 내지 S17을 실행한다. 그 후, 도 7에 나타낸 바와 같이, RTC 타이머로부터 현재 시각을 취득하고(스텝 S18), 스텝 S14에서 산출한 등가 관성 모멘트(J) 및 스텝 S16에서 산출한 제어 이득(G)을 이력 정보 DB(340)에 기억한다(스텝 S19).
이와 같이 해서, 이력 정보 DB(340)에는 일시 정보와 함께 제어 파라미터의 이력이 축적된다.
작동기 시스템(1)을 실제로 운용할 경우, 봄 무렵에는 장치의 상태가 좋았지만, 지금은 상태가 나쁘다라고 하는 바와 같은 일이 일어난다. 이 경우에, 제어 파라미터의 값을, 봄에 설정되어 있던 값으로 되돌리고 싶다고 하는 요망이 발생하는 일이 있다. 실시형태 2의 조정장치(300a)는, 이 요망에 응하기 위해서, 이력 정보 DB(340)에 기억되어 있는 과거에 설정한 제어 파라미터 중에서 임의의 것을 선택해서, 기억부(210)에 설정하는(과거로 설정을 복귀하는) 것도 가능하다.
이하, 제어 파라미터의 값을 과거의 값으로 복귀시키는 동작에 대해서 도 8을 참조해서 설명한다.
제어장치(200)의 기억부(210)에는 과거에 행한 제어 파라미터 조정처리에 의해서 설정된 제어 파라미터의 값이 이력으로서 기억되어 있는 것으로 한다.
제어부(330a)는, 예를 들어, 사용자에 의해 제어 파라미터 복귀 처리를 개시하는 취지의 지시가 인터페이스부(320a)에 입력된 것을 계기로 해서, 제어부(330a)의 ROM에 격납된 프로그램을 읽어내어, 도 8에 나타낸 제어 파라미터 복귀 처리를 개시한다.
우선, 제어부(330a)는, 이력 정보 DB(340)로부터 제어 파라미터의 값의 이력을 읽어내고, 예를 들어, 일람 형식으로, 인터페이스부(320a)의 표시부에 표시한다(스텝 S21).
다음에, 제어부(330a)는, 인터페이스부(320a)로부터, 제어 파라미터의 값의 조(組)를 특정하기 위한 정보, 예를 들어, 처리 일시나 표시 위치를 특정하는 정보가 입력되었는지의 여부를 판별한다(스텝 S22). 입력되어 있지 않다고 판별한 경우(스텝 S21: 아니오), 정보가 입력될 때까지 대기 상태로 된다.
그리고, 제어부(330a)는, 인터페이스부(320a)로부터 특정 정보가 입력되었다고 판별한 경우(스텝 S22: 예), 제어부(330a)는 특정된 제어 파라미터의 값을 이력 정보 DB(340)로부터 취득한다(스텝 S23). 예를 들어, 일시가 입력되었다고 판별한 경우(스텝 S22: 예), 제어부(330a)는 입력된 일시에 대응하는(입력된 일시에 기억부(210)에 설정되어 있던) 제어 파라미터의 값의 군을 이력 정보 DB(340)로부터 취득한다(스텝 S23).
다음에, 제어부(330a)는 제어장치(200)의 기억부(210)에 기억되어 있는 제어 파라미터를 스텝 S23에서 특정한 값의 군으로 갱신하도록 제어장치(200)에 지시한다(스텝 S24). 제어장치(200)의 제어부(220)는, 지시에 응답해서, 기억부(210)에 기억되어 있는 제어 파라미터의 값을, 스텝 S23에서 취득한 값의 군으로 갱신한다(스텝 S25). 그리고, 제어부(330a)는 제어 파라미터 복귀 처리를 종료한다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 사용자는, 과거에 행한 제어 파라미터 조정처리에 의해 산출된 제어 파라미터 중에서, 소망의 제어 파라미터를 선택하여, 그 제어 파라미터를 전동 작동기(100)에 설정할 수 있다.
또, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되지 않고, 각종 변형 및 응용이 가능하다. 예를 들어, 실시형태 1의 제어 파라미터 조정처리에 있어서, 제어부(330)는, 시스템 동정에 의해 등가 관성 모멘트를 구했지만, 등가 관성 모멘트의 산출 방법은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 부하(400)의 질량을 미리 알고 있을 경우에는, 사용자에 의해 인터페이스부(320)로부터 입력된 부하의 질량으로부터, 등가 관성 모멘트가 산출되도록 해도 된다.
또한, 실시형태 2에서는, 제어 파라미터 조정처리마다, 해당 처리에 의해 산출된 등가 관성 모멘트 및 제어 이득을 포함하는 이력 정보를 순차 기억되도록 해도 된다.
상기 실시형태에 있어서는, 조정장치(300), (300a)가 제어장치(200)에 상시 접속되어 있는 예를 나타냈지만, 조정장치(300), (300a)는 제어 파라미터를 조정할 때에만 제어장치(200)에 접속되는 구성이어도 된다.
또, 제어장치(200)와 조정장치(300)(300a)를 별개로 배치하는 예를 나타냈지만, 제어장치(200)가 조정장치(300), (300a)를 겸하는 구성이어도 된다. 이 경우, 예를 들어, 기억부(210)가 전동 작동기 정보 DB(310)의 기억 데이터와 이력 정보 DB(340)의 기억 데이터를 기억하고, 제어부(220)가 제어부(330), (330a)의 동작을 아울러서 실행한다.
상기 실시형태에 있어서는, 기억부(210)에 기억하는 설정 정보와, 전동 작동기 정보 DB(310)에 격납되는 전동 작동기 정보와 모터 측정 정보를 별개의 정보(테이블)로 했지만, 일체로 해도 된다. 또한, 전동 작동기의 형식마다 구성 및 조정 룰을 설정했지만, 전동 작동기마다 조정 룰을 설정해도 된다.
이상 설명한 제어 파라미터 조정장치는, 전용의 시스템에 따르지 않고, 통상의 컴퓨터 시스템을 이용해서 실현가능하다. 예를 들어, 네트워크에 접속되어 있는 컴퓨터에, 상기 동작을 실행하기 위한 프로그램을, 컴퓨터 시스템이 읽어내기 가능한 기록매체(CD-ROM, MO 등)에 격납해서 배포하고, 해당 프로그램을 컴퓨터 시스템에 설치함으로써, 전술한 처리를 실행하는 조정장치를 구성해도 된다.
또, 컴퓨터에 프로그램을 제공하는 방법은 임의이다. 예를 들어, 프로그램은, 통신회선의 게시판(BBS)에 업 로드되어, 통신회선을 개재해서 컴퓨터에 송신되어도 된다. 또한, 프로그램은, 프로그램을 나타내는 신호에 의해 반송파를 변조한 변조파에 의해 전송되어, 이 변조파를 수신한 장치가 변조파를 복조하여 프로그램을 복원하도록 해도 된다. 그리고, 컴퓨터는, 이 프로그램을 기동시켜, OS의 제어 하, 다른 어플리케이션과 마찬가지로 실행한다. 이것에 의해, 컴퓨터는 전술한 처리를 실행하는 제어 파라미터 조정장치로서 기능한다.
1, 1a: 작동기 시스템 100: 전동 작동기
110: 동력 발생부 120: 동력 전달부
130: 검출부 200: 제어장치
210: 기억부 220: 제어부
230: 구동 회로부 300, 300a: 조정장치
310: 전동 작동기 정보 DB 320, 320a: 인터페이스부
330, 330a: 제어부 340: 이력 정보 DB
400: 부하

Claims (7)

  1. 제어 파라미터에 의거해서 작동기를 제어하는 제어장치에 기억되어 있는 상기 제어 파라미터를 조정하는 제어 파라미터 조정장치로서,
    상기 작동기의 제어 파라미터를 조정하기 위한 조정 룰을 나타내는 조정 룰 정보를 기억하는 기억수단;
    상기 기억수단에 기억되어 있는 조정 룰 정보가 나타내는 조정 룰에 따라서, 상기 작동기를 구동시키는 구동수단;
    상기 구동수단에 의해 구동된 상기 작동기의 작동 상태를 측정하는 측정수단;
    상기 측정수단에 의한 측정 결과에 의거해서, 상기 작동기의 제어 파라미터를 산출하는 산출수단; 및
    상기 제어장치에 기억되어 있는 상기 제어 파라미터를 상기 산출수단에 의해 산출된 상기 제어 파라미터로 갱신하는 갱신수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 파라미터 조정장치.
  2. 제1항에 있어서, 데이터를 입력하는 입력수단을 더 포함하되,
    상기 기억수단은 상기 작동기의 식별 정보와 해당 작동기용의 조정 룰 정보를 대응시켜서 기억하며,
    상기 구동수단은, 입력 수단에 의해 입력된 식별 정보로 특정되는 작동기를, 대응하는 조정 룰 정보가 나타내는 조정 룰에 따라서 구동시키고,
    상기 산출수단은 입력된 식별 정보로 특정되는 작동기용의 제어 파라미터를 산출하며,
    상기 갱신수단은, 상기 제어장치에 기억되어 있는, 입력된 식별 정보로 특정되는 작동기용의 상기 제어 파라미터를, 상기 산출수단에 의해 산출된 상기 제어 파라미터로 갱신하는 것을 특징으로 하는 제어 파라미터 조정장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어 파라미터는 제어 이득이며,
    상기 산출수단은, 상기 측정수단에 의해 측정된 동작 상태에 의거해서, 작동기의 등가 관성 모멘트를 구하고, 구한 등가 관성 모멘트에 의거해서, 제어 주파수 대역을 구하며, 구한 주파수 대역에 있어서의 적절한 제어 이득을 구하고,
    상기 갱신수단은, 상기 산출수단이 구한 제어 이득을 상기 제어장치에 기억시키는 것을 특징으로 하는 제어 파라미터 조정장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기억수단은, 상기 작동기의 식별 정보와, 상기 작동기의 제어 파라미터를 조정하기 위한 조정 룰을 나타내는 조정 룰 정보와, 상기 작동기의 구성을 나타내는 구성 정보를 대응시켜서 기억하고,
    상기 산출수단은, 상기 입력 수단에 의해 입력된 식별 정보에 대응하는 구성 정보를 상기 기억수단으로부터 취득하고, 취득한 구성 정보와 상기 측정수단의 측정 결과에 의거해서 상기 작동기의 등가 관성 모멘트를 구하는 것을 특징으로 하는 제어 파라미터 조정장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산출수단에 의해 산출된 상기 제어 파라미터의 군의 이력을 기억하는 이력기억수단과,
    상기 이력기억수단에 기억된 상기 제어 파라미터의 군 중, 어느 하나의 군을 선택하는 선택수단
    을 더 포함하되,
    상기 갱신수단은, 상기 제어장치에 기억되어 있는 상기 제어 파라미터를, 상기 선택수단에 의해 선택된 상기 제어 파라미터로 갱신하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 파라미터 조정장치.
  6. 제어 파라미터를 기억하는 기억부와, 해당 기억부에 기억된 제어 파라미터를 이용해서 작동기를 구동하는 구동 회로와, 해당 구동 회로를 제어하는 제어부를 구비하는 제어장치; 및
    상기 제어부를 개재해서 상기 기억부에 기억되어 있는 제어 파라미터를 갱신하는, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 제어 파라미터 조정장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동기 시스템.
  7. 작동기를 제어하기 위한 제어 파라미터를 조정하는 제어 파라미터 조정장치에 있어서,
    작동기의 제어 파라미터를 조정하기 위한 조정 룰을 나타내는 조정 룰 정보를 미리 기억하는 단계;
    기억하고 있는 상기 조정 룰 정보가 나타내는 조정 룰에 따라서, 상기 작동기를 동작시키는 단계;
    상기 작동기의 작동 상태를 측정하는 단계; 및
    측정한 결과에 의거해서, 상기 작동기의 제어 파라미터를 산출하고, 산출한 제어 파라미터를 작동기 제어용의 파라미터로서 설정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 파라미터 조정방법.
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