KR20210020874A - 모터 구동 장치 및 서보 조정 방법 - Google Patents

모터 구동 장치 및 서보 조정 방법 Download PDF

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KR20210020874A
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유야 사카모토
겐이치 스즈키
히로시 후지와라
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파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤
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Abstract

모터 구동 장치(1)는, 위치 지령을 생성하는 위치 지령 생성부(11)와, 부하(4) 및 모터(2)를 포함하는 장치의 진동을 억제하는 1단 이상의 제진 필터를 포함하고, 장치의 모델에 대응하는 모델 파라미터에 근거하여 결정된 제진 필터를 위치 지령에 적용하고, 당해 제진 필터가 적용된 필터 적용 후 위치 지령을 출력하는 제진 필터부(12)와, 필터 적용 후 위치 지령에 근거하여 모터(2)에 토크 지령을 주는 서보 제어부(13)와, 로우패스 필터부(141)와, 로우패스 필터부(141)를 통한 모터의 회전 속도 및 토크 지령으로부터 모델 파라미터를 추정하는 파라미터 추정부(142)와, 모델에 있어서의 진동 발생의 유무를 판정하는 진동 판정부(143)를 구비한다.

Description

모터 구동 장치 및 서보 조정 방법
본 개시는, 모터 구동 장치 및 서보 조정 방법에 관한 것이다.
종래의 모터 구동 장치는, 서보 모터를 외부 지령대로 구동 제어하는 위치, 속도 및 전류의 제어 등의 기본 기능을 갖는다. 또, 구동하는 부하로서의 장치의 진동을 제거하는 제진 필터로 불리는 기능을 모터 구동 장치에 탑재하는 기술이 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 특허문헌 1에 개시된 제진 필터는, 부하로서의 장치의 공진 주파수나 반(反)공진 주파수, 관성(inertia) 등의 모델 파라미터에 근거하여 진동을 제거한다. 이와 같은 제진 필터를 고(高)정밀도로 기능시키기 위해서는, 모터 구동 장치의 각 모델 파라미터를 정밀도 좋게 추정해야 한다.
이 종류의 모델 파라미터 추정 수법에 관한 기술로서, 예를 들면 특허문헌 2및 특허문헌 3에 개시된 기술이 알려져 있다. 특허문헌 2에는, 모터 제어 장치에 다수의 주파수 성분을 포함하는 토크 지령을 주고, 이 토크 지령과 모터 실제 속도로부터 주파수 특성을 생성하고, 그 주파수 특성을 토대로 부하로서의 장치의 모델 파라미터를 추정하는 기술이 개시되어 있다.
한편으로 특허문헌 3에는, 부하로서의 장치가 통상의 위치 결정 동작을 하고 있는 상태에서 토크 지령 및 모터 회전 속도를 측정하고, 그 데이터에 근거하여 모델 파라미터를 추정하는 기술이 개시되어 있다.
일본 특허공개 2010-136504호 공보 일본 특허공개 2008-199759호 공보 일본 특허공개 2009-81985호 공보
그러나, 상기의 각 기술은 이하와 같은 문제점을 갖고 있다.
특허문헌 2에 개시된 기술에서는, 여러가지 주파수 성분을 포함하는 토크 지령을 주므로, 부하로서의 장치에 큰 부하가 가해진다. 또, 예를 들면, 당해 장치로서 위치 결정을 행하는 장치를 이용하는 경우, 실제의 위치 결정 동작으로 모델 파라미터를 추정하는 것은 아니므로, 실제 동작상에서 제진 필터가 필요한지 여부의 판단이 서지 않는다. 예를 들면, 장치의 특성으로서 진동이 발생하는 경우여도, 실제의 위치 결정 동작에서는 진동하지 않는다는 경우가 있다. 이와 같은 경우에 상기 기술은 대응할 수 없다.
특허문헌 3에 개시된 기술에서는, 부하로서의 장치가 2관성계인 것을 전제로 해서 모델 파라미터를 추정하고 있어, 강체(剛體) 모델인지 여부를 판단할 수 없다. 그 때문에, 제진 필터가 불필요한 강체 모델의 장치를 동작시키는 경우여도, 불필요하게 제진 필터를 적용해 버려, 결과적으로 위치 결정 속도의 저하를 초래한다. 또, 다관성계의 장치를 동작시키는 경우였다고 해도, 당해 장치가, 예를 들면, 2관성계인지 3관성계인지에 의해 적용해야 할 제진 필터의 단수도 상이하다. 당해 장치가 어떠한 모델인지를 알 수 없으면, 적용해야 할 제진 필터의 단수를 판단할 수 없기 때문에, 잘못된 모델의 제진 필터를 적용할 수 있다.
본 개시는 이들의 과제를 해결하는 것이고, 부하 및 모터를 포함하는 장치의 모델에 필요한 제진 필터의 단수를 판정하고, 또한, 당해 제진 필터를 고정밀도로 기능시킬 수 있는 모터 구동 장치 및 서보 조정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 개시에 따른 모터 구동 장치의 일 태양은, 부하가 접속되는 모터를 구동하는 모터 구동 장치로서, 상기 모터의 목표 위치에 대응하는 위치 지령을 생성하는 위치 지령 생성부와, 상기 부하 및 상기 모터를 포함하는 장치의 진동을 억제하는 1단 이상의 제진 필터를 포함하고, 상기 1단 이상의 제진 필터 중, 상기 장치의 모델에 대응하는 모델 파라미터에 근거하여 결정된 제진 필터를 상기 위치 지령에 적용하고, 당해 제진 필터가 적용된 필터 적용 후 위치 지령을 출력하는 제진 필터부와, 상기 필터 적용 후 위치 지령에 근거하여 상기 모터에 토크 지령을 주는 서보 제어부와, 미리 정해진 컷오프 주파수 이상의 주파수 성분을 제거하는 로우패스 필터부와, 상기 로우패스 필터부를 통한 상기 모터의 회전 속도 및 상기 토크 지령으로부터 상기 모델 파라미터를 추정하는 파라미터 추정부와, 상기 장치에 있어서의 진동 발생의 유무를 판정하는 진동 판정부를 구비한다.
이에 의해, 부하 및 모터를 포함하는 장치의 모델에 대응하는 모델 파라미터를 추정할 수 있다. 또, 추정한 모델 파라미터와, 토크 지령을 이용하여, 진동이 발생했는지 여부를 판정함으로써, 모델에 필요한 제진 필터의 단수를 판정할 수 있다. 또, 로우패스 필터부에 의해, 파라미터 추정부에 입력되는 신호의 고주파 성분을 제거하는 것에 의해, 모델 파라미터를 고정밀도로 추정할 수 있다. 또, 고정밀도로 추정한 모델 파라미터를 이용함으로써 제진 필터를 고정밀도로 기능시킬 수 있다.
또, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 개시에 따른 서보 조정 방법의 일 태양은, 부하가 접속되는 모터를 구동하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법으로서, 상기 모터 구동 장치는, 상기 모터의 목표 위치에 대응하는 위치 지령을 생성하는 위치 지령 생성부와, 상기 부하 및 상기 모터를 포함하는 장치의 진동을 억제하는 1단 이상의 제진 필터를 포함하고, 상기 1단 이상의 제진 필터 중, 상기 장치의 모델에 대응하는 모델 파라미터에 근거하여 결정된 제진 필터를 상기 위치 지령에 적용하고, 당해 제진 필터가 적용된 필터 적용 후 위치 지령을 출력하는 제진 필터부와, 상기 필터 적용 후 위치 지령에 근거하여 상기 모터에 토크 지령을 주는 서보 제어부를 구비하고, 상기 서보 조정 방법은, 상기 1단 이상의 제진 필터 중 i단(i≥0)의 제진 필터가 설정되어 있는 경우에, 상기 위치 지령 생성부가 생성한 상기 위치 지령에 근거하여 상기 부하의 위치 결정 동작을 행하는 위치 결정 스텝과, 상기 모델이 2관성계라고 가정하여, 로우패스 필터를 실시한 상기 모터의 회전 속도 및 상기 토크 지령으로부터 상기 모델 파라미터를 추정하는 추정 스텝과, 상기 모델에 있어서 제 i+1 관성계의 진동 성분의 발생의 유무를 판정하는 판정 스텝과, 상기 판정 스텝에 있어서, 상기 제 i+1 관성계의 진동 성분의 발생이 있다고 판정한 경우, 제 i+1 단째의 제진 필터를 유효로 하여, 추정한 상기 모델 파라미터를 설정하는 설정 스텝을 포함하고, 상기 추정 스텝, 상기 판정 스텝 및 상기 설정 스텝을, 상기 판정 스텝에서 진동 성분의 발생이 없다고 판정되기까지 반복한다.
이에 의해, 부하 및 모터를 포함하는 장치의 모델에 대응하는 모델 파라미터를 추정할 수 있다. 또, 추정한 모델 파라미터와, 토크 지령을 이용하여, 진동이 발생했는지 여부를 판정함으로써, 모델에 필요한 제진 필터의 단수를 판정할 수 있다. 또, 로우패스 필터를 실시함으로써 모터의 회전 속도 및 토크 지령의 고주파 성분을 제거하는 것에 의해, 모델 파라미터를 고정밀도로 추정할 수 있다. 또, 고정밀도로 추정한 모델 파라미터를 이용함으로써 제진 필터를 고정밀도로 기능시킬 수 있다.
본 개시에 의해, 부하 및 모터를 포함하는 장치의 모델에 필요한 제진 필터의 단수를 판정하고, 또한, 당해 제진 필터를 고정밀도로 기능시킬 수 있는 모터 구동 장치 및 서보 조정 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 모터 구동 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 실시형태에 따른 모터 구동 장치의 제진 필터부의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 실시형태에 따른 모델에 있어서의 토크 지령과 회전 속도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시형태에 따른 모터 구동 장치의 파라미터 추정부의 상세 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 5는 실시형태에 따른 모터 구동 장치의 진동 판정부의 상세 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 6은 실시형태에 따른 서보 조정 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 7은 실시형태에 따른 모델 파라미터 및 중간 토크의 추정 방법을 나타내는 플로 차트이다.
이하, 본 개시의 실시형태에 대해서, 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 한편, 이하에서 설명하는 실시형태는, 모두 본 개시의 일 구체예를 나타내는 것이다. 이하의 실시형태에서 나타나는 수치, 형상, 구성 요소, 구성 요소의 배치 위치 및 접속 형태, 스텝, 스텝의 순서 등은, 일례이며, 본 개시를 한정하는 주지는 아니다. 또, 이하의 실시형태에 있어서의 구성 요소 중, 본 개시의 최상위 개념을 나타내는 독립 청구항에 기재되어 있지 않은 구성 요소에 대해서는, 임의의 구성 요소로서 설명된다. 또, 각 도면은, 반드시 엄밀하게 도시한 것은 아니다. 각 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략 또는 간략화한다.
(실시형태)
실시형태에 따른 모터 구동 장치에 대해 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 따른 모터 구동 장치(1)의 구성예를 나타내는 블럭도이다. 도 1에는, 모터 구동 장치(1) 외에, 모터(2), 검출기(3) 및 부하(4)도 아울러 나타나 있다.
모터(2)는, 모터 구동 장치(1)에 의해 구동되는 전동기로서 부하(4)가 접속된다.
검출기(3)는, 모터(2)의 회전 속도를 검출하는 계측 기기이다. 검출기(3)로서 예를 들면 엔코더를 이용할 수 있다.
부하(4)는, 모터(2)에 접속되는 장치이다. 본 실시형태에서는, 부하(4)는, 모터 구동 장치(1)에 의해 위치 결정 동작을 행하는 장치이다. 부하(4)로서, 예를 들면, 반도체 제조 장치, 공작 기계 등의 산업용 장치를 이용할 수 있다.
모터 구동 장치(1)는, 부하(4)가 접속되는 모터(2)를 구동하는 구동 장치이다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 모터 구동 장치(1)는, 기능적으로는, 위치 지령 생성부(11), 제진 필터부(12), 서보 제어부(13) 및 제진 필터 설정부(14)를 구비한다.
위치 지령 생성부(11)는, 모터(2)의 목표 위치에 대응하는 위치 지령을 생성한다. 본 실시형태에서는, 위치 지령 생성부(11)는, 지정된 위치 결정 동작에 근거하여 위치 지령을 생성하고, 제진 필터부(12)에 출력한다. 위치 결정 동작은, 모터 구동 장치(1)의 외부로부터 지정되어도 되고, 모터 구동 장치(1)의 내부에서 지정되어도 된다.
제진 필터부(12)는, 위치 지령 생성부(11)로부터 입력된 위치 지령에, 모델 파라미터에 근거하여 장치 진동을 억제하도록 가공한 필터를 실시하고, 필터가 실시된 필터 적용 후 위치 지령을 출력한다. 여기에서, 제진 필터부(12)에 대해 도 2를 이용하여 설명한다.
도 2는, 본 실시형태에 따른 모터 구동 장치(1)의 제진 필터부(12)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 한편, 도 2에는, 위치 지령 생성부(11) 및 서보 제어부(13)도 아울러 나타나 있다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 제진 필터부(12)는, 부하(4) 및 모터(2)를 포함하는 장치의 진동을 억제하는 1단 이상의 제진 필터를 포함한다. 본 실시형태에서는, 제진 필터부(12)는, N단(N≥1)의 제진 필터 F1∼FN을 포함한다.
도 2에 나타나는 바와 같이, 제진 필터부(12)는, N단의 제진 필터 F1∼FN의 각각의 전단에 배치되고, 제진 필터의 유효 및 무효를 전환하는 제진 필터 전환부 S1∼SN을 갖는다. 이상과 같은 구성에 의해, 제진 필터부(12)는, 1단 이상의 제진 필터 중, 부하(4) 및 모터(2)를 포함하는 장치의 모델에 대응하는 모델 파라미터에 근거하여 결정된 제진 필터를 위치 지령에 적용하고, 당해 제진 필터가 적용된 필터 적용 후 위치 지령을 출력한다.
한편, 도 1에 나타나는 예에서는, 제진 필터 설정부(14)는, 모터 구동 장치(1)의 내부에 배치되어 있지만, 모터 구동 장치(1)의 외부에 배치되어도 된다.
서보 제어부(13)는, 제진 필터부(12)로부터 출력된 필터 적용 후 위치 지령에 근거하여 모터(2)에 토크 지령을 준다. 서보 제어부(13)는, 제진 필터부(12)로부터 출력된 필터 적용 후 위치 지령과 검출기(3)가 나타내는 회전 위치로부터 모터(2)로 주는 토크 지령을 생성한다.
제진 필터 설정부(14)는, 로우패스 필터부(141), 파라미터 추정부(142) 및 진동 판정부(143)를 갖는다. 로우패스 필터부(141)는, 미리 정해진 컷오프 주파수 이상의 주파수 성분을 제거하는 필터이다. 로우패스 필터부(141)는, 검출기(3)에 의해 검출된 모터(2)의 회전 위치로부터 계산되는 모터(2)의 회전 속도, 및, 토크 지령의 고주파 성분을 각각 제거한 로우패스 필터 후의 회전 속도와, 로우패스 필터 후의 토크 지령을 생성한다.
파라미터 추정부(142)는, 로우패스 필터부(141)를 통한 모터(2)의 회전 속도 및 토크 지령으로부터 모델 파라미터를 추정한다. 파라미터 추정부(142)는, 부하(4) 및 모터(2)를 포함하는 장치의 모델을 2관성계라고 가정하여, 총 관성, 공진 주파수, 공진 감쇠비, 반공진 주파수 및 공진 감쇠비를 추정하는 기능을 갖는다.
진동 판정부(143)는, 부하(4) 및 모터(2)를 포함하는 장치의 모델에 있어서의 진동 발생의 유무를 판정한다. 본 실시형태에서는, 진동 판정부(143)는, 토크 지령과 파라미터 추정부(142)가 생성하는 공진 주파수, 반공진 주파수 및 중간 토크로부터, 위치 결정 동작 시의 부하(4)의 진동의 유무를 판정한다. 제진 필터부(12)는 이들의 모델 파라미터와 진동 발생의 유무의 판정 결과를 토대로 제진 필터부(12)의 설정을 행한다.
다음으로, 부하(4) 및 모터(2)를 포함하는 장치의 모델에 대해 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3은, 본 실시형태에 따른 모델에 있어서의 토크 지령과 회전 속도의 관계를 나타내는 도면이다. 본 실시형태에서는, 모델로서 N+1 관성계 모델을 이용한다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 당해 모델은, 강체 특성부(30)와, 제 1 진동 특성부 I1부터 제 N 진동 특성부 IN까지의 진동 특성부로 나타난다. N+1 관성계 모델을 이용하고 있기 때문에, 도 3에는, 제 1 진동 특성부 I1부터 제 N 진동 특성부 IN까지 나타나 있지만, 예를 들면, 모델이 2관성계의 경우에는 제 1 진동 특성부 I1만의 블럭도로 표시되고, 모델이 3관성계인 경우에는 제 1 진동 특성부 I1 및 제 2 진동 특성부 I2만의 블럭도로 표시된다. 도 3에 나타나는 τin은 서보 제어부(13)로부터 생성되는 토크 지령, ωm은 검출기(3)의 출력으로부터 산출되는 모터(2)의 회전 속도이다. 또, Jall은 총 관성, ωp(i)는 제 i 진동 특성부 Ii의 공진 주파수, ζp(i)는 제 i 진동 특성부 Ii의 공진 감쇠비, ωz(i)는 제 i 진동 특성부 Ii의 반공진 주파수, ζz(i)는 제 i 진동 특성부 Ii의 반공진 감쇠비를 각각 표시한다. 이들의 파라미터는, 본 실시형태에 따른 파라미터 추정부(142)에 의해 추정되는 모델 파라미터이다. 또, τM(i)는 제 i 진동 특성부 Ii의 중간 토크에서 모터(2)의 회전 속도 ωm과 추정된 모델 파라미터로부터 산출되는 값이다. 회전 속도 ωm과 토크 지령 τin의 관계를 전달 함수로 표시하면, 이하의 식(1)이 된다.
[수학식 1]
Figure pct00001
또, 회전 속도 ωm과 제 1 관성계 I1의 중간 토크 τM(1)의 관계, 및, 제 i 관성계 Ii의 중간 토크 τM(i)와 제 i+1 관성계 Ii+1의 중간 토크 τM(i+1)의 관계는, 각각 식(2) 및 식(3)으로 표시된다.
[수학식 2]
Figure pct00002
[수학식 3]
Figure pct00003
다음으로, 파라미터 추정부(142)에 대해 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4는, 본 실시형태에 따른 모터 구동 장치(1)의 파라미터 추정부(142)의 상세 구성을 나타내는 블럭도이다. 파라미터 추정부(142)는, 중간 토크 추정부(142a)와, 2관성계 모델 파라미터 추정부(142b)를 갖고, 모델을 2관성계라고 가정하여 추정을 행한다.
중간 토크 추정부(142a)는, 모터(2)의 회전 속도와 파라미터 추정부(142)가 추정한 모델 파라미터를 이용하여 중간 토크를 추정한다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 파라미터 추정부(142)에 있어서는, 모터(2)의 회전 속도 ωm과 토크 지령 τin 및, 본 실시형태에 의해 이미 추정된 제 1 진동 특성부 I1부터 제 i 진동 특성부 Ii까지의 모델 파라미터
[수학식 4]
Figure pct00004
와, 추정된 총 관성
[수학식 5]
Figure pct00005
이 입력된다. 단, i=0일 때에는, 회전 속도 ωm 및 토크 지령 τin만이 입력된다.
중간 토크 추정부(142a)는 식(3)의 관계를 이용하여, 중간 토크 τM(i+1)을 산출한다. 구체적으로는 회전 속도 ωm과 각 추정된 모델 파라미터가 주어져 있으므로, 식(3)의 전달 함수의 역수로 표시되는 필터를 τM(i)에 실시하면 중간 토크의 추정값
[수학식 6]
Figure pct00006
이 얻어진다. 한편, 식(3)에서는 연속계의 전달 함수로서 표시되어 있다. 이산계의 전달 함수의 경우, 식(3)을 쌍일차 변환법으로 이산화(離散化)함으로써, 중간 토크 τM(i+1)은 τM(i)에 대해 디지털 IIR 필터를 실시함으로써 얻어지는 관계가 되기 때문에, 중간 토크의 추정값은, 이 관계를 이용하여 산출되어도 된다.
2관성계 모델 파라미터 추정부(142b)에서는, 중간 토크의 추정값
[수학식 7]
Figure pct00007
과 τin이 이하의 식(4)의 관계를 갖는다고 가정한다.
[수학식 8]
Figure pct00008
이에 의해, 모델 파라미터
[수학식 9]
Figure pct00009
의 추정을 행한다.
이와 같은 모델 파라미터의 추정에 있어서는, 특허문헌 2 등에서 나타나 있는 최소 이승법에 의한 방법의 적용을 예로서 들 수 있다. 한편, 모델 파라미터
[수학식 10]
Figure pct00010
는 모두 0 이상이 되므로, 이 조건을 제약 조건식으로 한 최적화 문제를 최급 강하법 등의 최적화 수법을 이용하여 풀어도 된다. 이 방법을 이용함으로써, 파라미터 추정부(142)의 출력으로서 제 i+1 관성계의 모델 파라미터
[수학식 11]
Figure pct00011
및 중간 토크
[수학식 12]
Figure pct00012
의 추정 결과가 얻어진다.
한편, i=0일 때에만, 이하의 식(5)로 표시되는 가정을 이용한다.
[수학식 13]
Figure pct00013
이에 의해, 총 관성을 포함시켜 모델 파라미터의 추정을 행한 후, 추정된 총 관성
[수학식 14]
Figure pct00014
을 이용하여 중간 토크
[수학식 15]
Figure pct00015
의 추정을 행한다. 또, 총 관성이 별도로 추정 완료된 경우, 그 결과를 이용해도 된다.
다음으로, 진동 판정부(143)에 대해 설명한다. 도 5는, 본 실시형태에 따른 모터 구동 장치(1)의 진동 판정부(143)의 상세 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 5에 나타나는 바와 같이, 진동 판정부(143)는, 토크 비교 진동 판정부(143a)와, 주파수 비교 진동 판정부(143b)와, 판정 결합부(143c)를 갖는다. 진동 판정부(143)는 토크 지령 τin과 추정된 중간 토크
[수학식 16]
Figure pct00016
공진 주파수
[수학식 17]
Figure pct00017
및 반공진 주파수
[수학식 18]
Figure pct00018
를 입력으로 해서 진동 발생의 유무, 즉 제 i+1 단째의 제진 필터의 필요 여부를 판정한다.
구체적으로는, 제 i+1 관성계의 진동 성분이 발생하지 않는 경우, 즉 제 i+1 단째의 제진 필터가 불필요한 경우는, 중간 토크 τM(i+1)과 토크 지령 τin은, 거의 일치할 것이다. 따라서, 진동 판정부(143)의 토크 비교 진동 판정부(143a)는, 추정된 중간 토크
[수학식 19]
Figure pct00019
와 τin의 차분의 최대값이 임계값 이내이면 제 i+1 관성계의 진동은 발생하고 있지 않다고 판단하여, 제 i+1 단째의 제진 필터는 불필요하다는 출력을 행한다. 한편, 여기에서 진동 판정을 행하는 경우에, 당해 차분의 평균값 또는 중앙값을 이용해도 된다.
또, 공진 주파수와 반공진 주파수값의 비가 1이 되는 특성은, 강체 모델이 나타내는 특성이다. 강체 모델에서는 진동이 발생하지 않기 때문에, 주파수 비교 진동 판정부(143b)에서는, 비(比)
[수학식 20]
Figure pct00020
가 임계값 이상인 경우에 진동 없음이라고 판단한다.
판정 결합부(143c)는, 토크 비교 진동 판정부(143a) 및 주파수 비교 진동 판정부(143b)의 판정 결과를 결합하여 최종적으로 제 i+1 단째의 제진 필터의 필요 여부의 판정을 행한다. 판정 결합부(143c)가 행하는 판정 결합은, 양 판정 결과의 논리합이어도 되고, 논리곱이어도 된다.
다음으로, 본 실시형태에 따른 모터 구동 장치(1)에 있어서의 서보 조정 방법에 대해 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6은, 본 실시형태에 따른 서보 조정 방법을 나타내는 플로 차트이다. 도 6에 있어서의 변수 i는, 처리 시에 있어서의 설정 완료 제진 필터의 단수를 나타낸다.
도 6에 나타나는 바와 같이, 우선, 설정 완료 제진 필터수 i를 0으로 설정한다(S0).
다음으로, 스텝 S1에서는, 위치 지령 생성부(11)가 생성한 위치 지령에 근거하여 부하의 위치 결정 동작을 행한다. 여기에서는, 실제로 위치 지령 생성부(11)로부터 위치 지령을 출력하고, 모터(2)를 구동시킨다. 제진 필터 설정부(14)는, 이때의 서보 제어부(13)로부터 출력되는 토크 지령 τin과 검출기(3)의 출력으로부터 산출되는 모터의 회전 속도 ωm을 시계열적으로 기록한다.
다음으로, 스텝 S2에서는, 모델이 2관성계라고 가정하여, 로우패스 필터를 실시한 모터(2)의 회전 속도 ωm 및 토크 지령 τin으로부터 모델 파라미터를 추정한다. 스텝 S2에 있어서, 모터(2)의 회전 속도 ωm과, 본 스텝에 있어서 추정한 모델 파라미터를 이용하여 중간 토크를 추정한다. 이 스텝에서는 모델이 2관성계라고 가정하여 모델 파라미터를 추정하지만, 모델이 실제로는 3차, 4차 등의 고차의 관성계여도, 정밀도 좋게 모델 파라미터를 추정하기 위해서는, 고주파 진동 성분의 영향을 제거하고, 추정하고자 하는 저주파 성분만을 남길 필요가 있다. 그 때문에 회전 속도 ωm 및 토크 지령 τin에 대해서, 로우패스 필터부(141)의 로우패스 필터를 실시하여 고주파 성분을 제거한다. 단, 추정하고자 하는 공진 주파수 및 반공진 주파수가 미지(未知)이기 때문에, 로우패스 필터의 컷오프 주파수는 일의로 정할 수 없다. 그래서, 본 실시형태에서는, 로우패스 필터의 컷오프 주파수를 서서히 낮춰 가며, 그때마다, 모델 파라미터의 추정을 행하고, 추정된 공진 주파수가 컷오프 주파수보다도 커졌을 때의 추정값을 모델 파라미터의 추정 결과로서 채용한다. 스텝 S2의 구체적인 방법을 도 7을 이용하여 설명한다. 도 7은, 본 실시형태에 따른 모델 파라미터 및 중간 토크의 추정 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 7에 나타나는 바와 같이, 스텝 S21에서는, 로우패스 필터의 컷오프 주파수를 초기화한다. 여기에서는, 컷오프 주파수의 초기값을 가능한 한 크게 설정한다. 예를 들면, 컷오프 주파수의 초기값을 모터 구동 장치(1)의 제진 주파수로 설정할 수 있는 최대값으로 해도 된다.
다음으로, 스텝 S22에서는, 회전 속도 ωm 및 토크 지령 τin에 대해서, 지정한 컷오프 주파수의 로우패스 필터를 실시하고, 로우패스 필터를 실시한 회전 속도 ωm'와 토크 지령 τin'를 얻는다. 계속해서, 회전 속도 ωm' 및 토크 지령 τin'를 파라미터 추정부(142)에 입력하여, 각 모델 파라미터의 중간 토크의 추정 결과를 얻는다.
다음으로, 스텝 23에 있어서, 변수 i가 0인지 여부를 판정한다. 여기에서 i가 0이 아니면(S23에서 No), 스텝 S231에서 중간 토크의 추정을 행하고, 그 추정 결과로부터 스텝 S241에서 모델 파라미터(공진 주파수, 반공진 주파수, 공진 감쇠비, 반공진 감쇠비)의 추정을 행한다. 한편, i=0이면(S23에서 Yes), 스텝 S232에서 모델 파라미터의 추정을 행하고, 그 결과로부터 스텝 S242에서 중간 토크를 추정한다.
다음으로, 스텝 S25에서는, 로우패스 필터의 컷오프 주파수와 추정한 공진 주파수
[수학식 21]
Figure pct00021
를 비교한다. 컷오프 주파수가 당해 공진 주파수보다 크면(S25에서 No), 스텝 S26에서 컷오프 주파수를 강하시켜 갱신하고, 스텝 S22로 되돌아간다. 상기 모델 파라미터를 추정하는 스텝과 스텝 S26을 반복하고, 컷오프 주파수가 추정된 공진 주파수 이하가 되었을 때에(S25에서 Yes), 스텝 S2를 종료하고, 그때에 추정한 모델 파라미터와 중간 토크를 파라미터 추정부(142)는 출력한다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 회전 속도 ωm 및 토크 지령 τin으로부터 공진 주파수보다 높은 주파수 성분을 최대한으로 제거할 수 있기 때문에, 보다 고정밀도로 모델 파라미터를 추정할 수 있다.
도 6으로 되돌아가서, 스텝 S3에서는, 모델에 있어서 제 i+1 관성계의 진동 성분의 발생의 유무를 판정한다. 구체적으로는, 중간 토크와 토크 지령과 추정한 모델 파라미터를 이용하여 모델에 있어서의 진동 발생의 유무를 판정한다. 본 실시형태에서는, 토크 지령 τin과 스텝 S2가 출력한 중간 토크 및 공진 주파수 및 반공진 주파수로부터, 전술의 진동 판정부(143)를 이용하여 진동 발생의 유무를 판정한다.
스텝 S3에서 제 i+1 관성계의 진동 성분의 발생이 없다고 판단한 경우(S3에서 진동 없음), 제 i+1 단째의 제진 필터의 설정을 행하지 않고, 처리를 종료한다. 스텝 S3에서 제 i+1 관성계의 진동 성분의 발생이 있다고 판단한 경우(S3에서 진동 있음), 스텝 S4로 이행한다.
스텝 S4에서는 제 i+1 단째의 제진 필터에 대해서, 제 i+1 단째의 제진 필터를 유효화하여, 추정한 모델 파라미터
[수학식 22]
Figure pct00022
의 설정을 행한다.
그리고, 스텝 S5에 있어서, 설정 완료 제진 필터수를 표시하는 변수 i를 i+1로 갱신한다. 계속해서, 스텝 S6에 있어서, 변수 i가 모터 구동 장치(1)에 탑재하고 있는 제진 필터의 단수 N보다 작은지 여부를 판단한다. 여기에서 변수 i가 단수 N보다 작다면(S6에서 Yes), 스텝 S2로 되돌아간다. 한편, 변수 i가 단수 N 이상이라면(S6에서 No), 처리를 종료한다.
이와 같이 토크 지령 τin과 중간 토크 τM의 관계로부터 진동 발생의 유무를 판정하고, 제진 필터의 필요 여부를 판단하는 처리를 반복함으로써, 필요하다고 여겨지는 제진 필터의 단수를 판단하는 것과 동시에 각 제진 필터에 설정하는 모델 파라미터를 추정할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 모터 구동 장치(1)에서는, 부하(4) 및 모터(2)를 포함하는 장치의 모델에 대응하는 모델 파라미터를 추정할 수 있다. 또, 추정한 모델 파라미터와, 토크 지령을 이용하여, 진동이 발생했는지 여부를 판정함으로써, 모델에 필요한 제진 필터의 단수를 판정할 수 있다. 또, 로우패스 필터부(141)에 의해, 파라미터 추정부에 입력되는 신호의 고주파 성분을 제거하는 것에 의해, 모델 파라미터를 고정밀도로 추정할 수 있다. 또, 고정밀도로 추정한 모델 파라미터를 이용함으로써 제진 필터를 고정밀도로 기능시킬 수 있다.
또, 중간 토크 및 토크 지령과 모델 파라미터를 이용하여 진동 발생의 유무를 판정함으로써, 고정밀도로 진동 발생의 유무를 판정할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 모터 구동 장치(1)는, 부하(4)가 접속되는 모터(2)를 구동하는 모터 구동 장치(1)로서, 모터(2)의 목표 위치에 대응하는 위치 지령을 생성하는 위치 지령 생성부(11)와, 부하(4) 및 모터를 포함하는 장치의 진동을 억제하는 1단 이상의 제진 필터를 포함하고, 당해 1단 이상의 제진 필터 중, 당해 장치의 모델에 대응하는 모델 파라미터에 근거하여 결정된 제진 필터를 위치 지령에 적용하고, 당해 제진 필터가 적용된 필터 적용 후 위치 지령을 출력하는 제진 필터부(12)와, 필터 적용 후 위치 지령에 근거하여 모터(2)에 토크 지령을 주는 서보 제어부(13)와, 미리 정해진 컷오프 주파수 이상의 주파수 성분을 제거하는 로우패스 필터부(141)와, 로우패스 필터부(141)를 통한 모터(2)의 회전 속도 및 토크 지령으로부터 모델 파라미터를 추정하는 파라미터 추정부(142)와, 당해 장치에 있어서의 진동 발생의 유무를 판정하는 진동 판정부(143)를 구비한다.
이에 의해, 부하(4) 및 모터(2)를 포함하는 장치의 모델에 대응하는 모델 파라미터를 추정할 수 있다. 또, 추정한 모델 파라미터와, 토크 지령을 이용하여, 진동이 발생했는지 여부를 판정함으로써, 모델에 필요한 제진 필터의 단수를 판정할 수 있다. 또, 로우패스 필터부(141)에 의해, 파라미터 추정부(142)에 입력되는 신호의 고주파 성분을 제거하는 것에 의해, 모델 파라미터를 고정밀도로 추정할 수 있다. 또, 고정밀도로 추정한 모델 파라미터를 이용함으로써 제진 필터를 고정밀도로 기능시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 따른 모터 구동 장치(1)의 일 태양에 있어서, 파라미터 추정부(142)는, 모터(2)의 회전 속도와 파라미터 추정부(142)가 추정한 모델 파라미터를 이용하여 중간 토크를 추정하는 중간 토크 추정부(142a)를 갖고, 진동 판정부(143)는 중간 토크와 토크 지령과 파라미터 추정부(142)가 추정한 모델 파라미터를 이용하여 모델에 있어서의 진동 발생의 유무를 판정해도 된다.
이와 같이, 중간 토크 및 토크 지령과 모델 파라미터를 이용함으로써, 고정밀도로 진동 발생의 유무를 판정할 수 있다.
또, 본 실시형태에 따른 서보 조정 방법은, 부하(4)가 접속되는 모터(2)를 구동하는 모터 구동 장치(1)의 서보 조정 방법으로서, 모터 구동 장치(1)는, 모터(2)의 목표 위치에 대응하는 위치 지령을 생성하는 위치 지령 생성부(11)와, 부하(4) 및 모터(2)를 포함하는 장치의 진동을 억제하는 1단 이상의 제진 필터를 포함하고, 1단 이상의 제진 필터 중, 당해 장치의 모델에 대응하는 모델 파라미터에 근거하여 결정된 제진 필터를 위치 지령에 적용하고, 당해 제진 필터가 적용된 필터 적용 후 위치 지령을 출력하는 제진 필터부(12)와, 필터 적용 후 위치 지령에 근거하여 모터(2)에 토크 지령을 주는 서보 제어부(13)를 구비하고, 서보 조정 방법은, 1단 이상의 제진 필터 중 i단(i≥0)의 제진 필터가 설정되어 있는 경우에, 위치 지령 생성부(11)가 생성한 위치 지령에 근거하여 부하(4)의 위치 결정 동작을 행하는 위치 결정 스텝과, 모델이 2관성계라고 가정하여, 로우패스 필터를 실시한 모터(2)의 회전 속도 및 토크 지령으로부터 모델 파라미터를 추정하는 추정 스텝과, 모델에 있어서 제 i+1 관성계의 진동 성분의 발생의 유무를 판정하는 판정 스텝과, 판정 스텝에 있어서, 제 i+1 관성계의 진동 성분의 발생이 있다고 판정한 경우, 제 i+1 단째의 제진 필터를 유효로 하여, 추정한 모델 파라미터를 설정하는 설정 스텝을 포함하고, 추정 스텝, 판정 스텝 및 설정 스텝을, 판정 스텝에서 진동 성분의 발생이 없다고 판정되기까지 반복한다.
이에 의해, 부하(4) 및 모터(2)를 포함하는 장치의 모델에 대응하는 모델 파라미터를 추정할 수 있다. 또, 추정한 모델 파라미터와, 토크 지령을 이용하여, 진동이 발생했는지 여부를 판정함으로써, 모델에 필요한 제진 필터의 단수를 판정할 수 있다. 또, 로우패스 필터를 실시함으로써 모터(2)의 회전 속도 및 토크 지령의 고주파 성분을 제거하는 것에 의해, 모델 파라미터를 고정밀도로 추정할 수 있다. 또, 고정밀도로 추정한 모델 파라미터를 이용함으로써 제진 필터를 고정밀도로 기능시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 따른 서보 조정 방법에 있어서, 추정 스텝에 있어서, 모터(2)의 회전 속도와 추정 스텝에 있어서 추정한 모델 파라미터를 이용하여 중간 토크를 추정하고, 판정 스텝에 있어서, 중간 토크와 토크 지령과 추정 스텝에 있어서 추정한 모델 파라미터를 이용하여 모델에 있어서의 진동 발생의 유무를 판정해도 된다.
이와 같이, 중간 토크 및 토크 지령과 모델 파라미터를 이용함으로써, 고정밀도로 진동 발생의 유무를 판정할 수 있다.
또, 본 실시형태에 따른 서보 조정 방법에 있어서, 로우패스 필터의 컷오프 주파수를 강하시키는 강하 스텝을 더 포함하고, 추정 스텝과 강하 스텝을 반복하고, 컷오프 주파수가, 추정 스텝에서 추정된 모델의 공진 주파수 이하가 되었을 때의 모델 파라미터를 제 i+1 단째의 제진 필터에 적용해도 된다.
이에 의해, 공진 주파수보다 높은 주파수 성분을 최대한으로 제거할 수 있기 때문에, 보다 고정밀도로 모델 파라미터를 추정할 수 있다.
(변형예 등)
이상, 본 개시에 따른 모터 구동 장치 및 서보 조정 방법에 대해서, 실시형태에 근거하여 설명했지만, 본 개시는, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
본 개시에서 기술한 모델 파라미터의 추정 방법은, 서보 내의 모터 구동 장치 내부에서의 실장(實裝)으로 되어 있지만, 이것은 모터 구동 장치(1)가 구비하는 도시하지 않은 통신 인터페이스(RS232, RS485, USB 통신, Ethernet 접속, Bluetooth(등록상표) 통신이나 무선 LAN 등의 무선 접속 수단 등)를 통해서, 대응한 통신 수단을 구비한 퍼스널 컴퓨터나 콘솔 등, 다른 장치에 탑재되어 있어도 된다. 또 파라미터 추정부의 모든 기능을 모터 구동 장치(1)에 내장하더라도, 전혀 본 개시의 효과를 방해하는 것은 아니다.
또, 본 개시에 따른 모터 구동 장치(1)의 각 구성 요소는, 전용의 하드웨어로 구성되거나, 각 구성 요소에 적절한 소프트웨어 프로그램을 실행하는 것에 의해 실현되어도 된다. 각 구성 요소는, CPU 또는 프로세서 등의 프로그램 실행부가, 하드 디스크 또는 반도체 메모리 등의 기록 매체에 기록된 소프트웨어 프로그램을 판독하여 실행하는 것에 의해 실현되어도 된다.
그 외에, 실시형태에 대해서 당업자가 생각해 내는 각종 변형을 실시하여 얻어지는 형태나, 본 개시의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 실시형태에 있어서의 구성 요소 및 기능을 임의로 조합하여 실현되는 형태도 본 개시에 포함된다.
본 개시에 따른 모터 구동 장치는, 장치나 서보에 상세한 지식을 가지지 않는 작업자여도, 위치 결정 동작으로부터 장치의 모델 파라미터와 적절한 제진 필터의 단수를 얻을 수 있는 수단을 제공하는 것이다. 이 때문에, 본 개시에 따른 모터 구동 장치 및 서보 조정 방법은, 예를 들면, 반도체 제조 장치, 공작 기계 등의 위치 결정 동작에 있어서의 진동을 억제하는 것이 요구되는 산업용 장치에 있어서 특히 유용하다.
1: 모터 구동 장치
2: 모터
3: 검출기
4: 부하
11: 위치 지령 생성부
12: 제진 필터부
13: 서보 제어부
14: 제진 필터 설정부
141: 로우패스 필터부
142: 파라미터 추정부
142a: 중간 토크 추정부
142b: 2관성계 모델 파라미터 추정부
143: 진동 판정부
143a: 토크 비교 진동 판정부
143b: 주파수 비교 진동 판정부
143c: 판정 결합부

Claims (5)

  1. 부하가 접속되는 모터를 구동하는 모터 구동 장치로서,
    상기 모터의 목표 위치에 대응하는 위치 지령을 생성하는 위치 지령 생성부와,
    상기 부하 및 상기 모터를 포함하는 장치의 진동을 억제하는 1단 이상의 제진 필터를 포함하고, 상기 1단 이상의 제진 필터 중, 상기 장치의 모델에 대응하는 모델 파라미터에 근거하여 결정된 제진 필터를 상기 위치 지령에 적용하고, 당해 제진 필터가 적용된 필터 적용 후 위치 지령을 출력하는 제진 필터부와,
    상기 필터 적용 후 위치 지령에 근거하여 상기 모터에 토크 지령을 주는 서보 제어부와,
    미리 정해진 컷오프 주파수 이상의 주파수 성분을 제거하는 로우패스 필터부와,
    상기 로우패스 필터부를 통한 상기 모터의 회전 속도 및 상기 토크 지령으로부터 상기 모델 파라미터를 추정하는 파라미터 추정부와,
    상기 장치에 있어서의 진동 발생의 유무를 판정하는 진동 판정부를 구비하는
    모터 구동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파라미터 추정부는, 상기 모터의 회전 속도와 상기 파라미터 추정부가 추정한 상기 모델 파라미터를 이용하여 중간 토크를 추정하는 중간 토크 추정부를 갖고,
    상기 진동 판정부는 상기 중간 토크와 상기 토크 지령과 상기 파라미터 추정부가 추정한 상기 모델 파라미터를 이용하여 상기 모델에 있어서의 진동 발생의 유무를 판정하는
    모터 구동 장치.
  3. 부하가 접속되는 모터를 구동하는 모터 구동 장치의 서보 조정 방법으로서,
    상기 모터 구동 장치는,
    상기 모터의 목표 위치에 대응하는 위치 지령을 생성하는 위치 지령 생성부와,
    상기 부하 및 상기 모터를 포함하는 장치의 진동을 억제하는 1단 이상의 제진 필터를 포함하고, 상기 1단 이상의 제진 필터 중, 상기 장치의 모델에 대응하는 모델 파라미터에 근거하여 결정된 제진 필터를 상기 위치 지령에 적용하고, 당해 제진 필터가 적용된 필터 적용 후 위치 지령을 출력하는 제진 필터부와,
    상기 필터 적용 후 위치 지령에 근거하여 상기 모터에 토크 지령을 주는 서보 제어부를 구비하고,
    상기 서보 조정 방법은,
    상기 1단 이상의 제진 필터 중 i단(i≥0)의 제진 필터가 설정되어 있는 경우에, 상기 위치 지령 생성부가 생성한 상기 위치 지령에 근거하여 상기 부하의 위치 결정 동작을 행하는 위치 결정 스텝과,
    상기 모델이 2관성계라고 가정하여, 로우패스 필터를 실시한 상기 모터의 회전 속도 및 상기 토크 지령으로부터 상기 모델 파라미터를 추정하는 추정 스텝과,
    상기 모델에 있어서 제 i+1 관성계의 진동 성분의 발생의 유무를 판정하는 판정 스텝과,
    상기 판정 스텝에 있어서, 상기 제 i+1 관성계의 진동 성분의 발생이 있다고 판정한 경우, 제 i+1 단째의 제진 필터를 유효로 하여, 추정한 상기 모델 파라미터를 설정하는 설정 스텝을 포함하고,
    상기 추정 스텝, 상기 판정 스텝 및 상기 설정 스텝을, 상기 판정 스텝에서 진동 성분의 발생이 없다고 판정되기까지 반복하는
    서보 조정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 추정 스텝에 있어서, 상기 모터의 회전 속도와 상기 추정 스텝에 있어서 추정한 상기 모델 파라미터를 이용하여 중간 토크를 추정하고,
    상기 판정 스텝에 있어서, 상기 중간 토크와 상기 토크 지령과 상기 추정 스텝에 있어서 추정한 상기 모델 파라미터를 이용하여 상기 모델에 있어서의 진동 발생의 유무를 판정하는
    서보 조정 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 로우패스 필터의 컷오프 주파수를 강하시키는 강하 스텝을 더 포함하고,
    상기 추정 스텝과 상기 강하 스텝을 반복하고, 상기 컷오프 주파수가, 상기 추정 스텝에서 추정된 상기 모델의 공진 주파수 이하가 되었을 때의 상기 모델 파라미터를 상기 제 i+1 단째의 제진 필터에 적용하는
    서보 조정 방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008199759A (ja) 2007-02-13 2008-08-28 Yaskawa Electric Corp 機械モデル推定装置と機械モデル推定方法
JP2009081985A (ja) 2007-09-06 2009-04-16 Sumitomo Heavy Ind Ltd 慣性共振系を制御対象とする特性同定方法及びモータ制御装置
JP2010136504A (ja) 2008-12-03 2010-06-17 Sumitomo Heavy Ind Ltd モータ制御装置及びその設計方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3899526B2 (ja) * 1998-09-28 2007-03-28 株式会社安川電機 位置制御装置
CN1478717A (zh) * 2002-08-26 2004-03-03 刘立伟 共用对重分开传动式曳引机构
JP4150902B2 (ja) * 2002-12-02 2008-09-17 株式会社安川電機 電動機速度制御系におけるねじり振動抑制方法および装置
WO2008053772A1 (fr) 2006-11-01 2008-05-08 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Dispositif de commande de moteur et son procédé de commande
JP5125283B2 (ja) * 2007-07-24 2013-01-23 富士電機株式会社 電動機の制御装置および電動機の制御プログラム
JP4685071B2 (ja) * 2007-08-08 2011-05-18 住友重機械工業株式会社 モータ制御装置及びモータ制御方法
JP2009303432A (ja) * 2008-06-17 2009-12-24 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd モータによる位置制御装置
JP5477030B2 (ja) * 2009-05-22 2014-04-23 日産自動車株式会社 電動車両の制御装置
WO2012086550A1 (ja) * 2010-12-20 2012-06-28 三菱電機株式会社 モータ制御装置
KR101489132B1 (ko) 2012-05-17 2015-02-02 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 서보 파라미터 조정 장치
JP2014007900A (ja) * 2012-06-26 2014-01-16 Mitsubishi Electric Corp モータ制御装置
JP6034208B2 (ja) 2013-01-31 2016-11-30 ビアメカニクス株式会社 ガルバノスキャナ制御装置およびレーザ加工装置
JP6316323B2 (ja) 2014-01-23 2018-04-25 三菱電機株式会社 モータ制御装置
EP3829051B1 (en) 2014-02-25 2024-01-31 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Control parameter adjustment method used in electric motor control device and electric motor control device using said control parameter adjustment method
JP6312517B2 (ja) * 2014-05-07 2018-04-18 山洋電気株式会社 モータ制御装置
JP6544851B2 (ja) * 2015-03-31 2019-07-17 Dmg森精機株式会社 位置決め装置のパラメータ設定方法、及びパラメータ設定装置、並びにこのパラメータ設定装置を備えた位置決め装置
CN205304590U (zh) * 2016-01-13 2016-06-08 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 一种稳压电源消振电路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008199759A (ja) 2007-02-13 2008-08-28 Yaskawa Electric Corp 機械モデル推定装置と機械モデル推定方法
JP2009081985A (ja) 2007-09-06 2009-04-16 Sumitomo Heavy Ind Ltd 慣性共振系を制御対象とする特性同定方法及びモータ制御装置
JP2010136504A (ja) 2008-12-03 2010-06-17 Sumitomo Heavy Ind Ltd モータ制御装置及びその設計方法

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