(57)【要約】【課題】  サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、運転中に大きく振動した場合でもその状況を即時に計測、判断して振動を抑える。【解決手段】  振動周波数の９０度位相差のトルク指令を加えることで振動を抑える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御系の振動を検出する振動検出手段と、トルク指令を出力するトルク指令出力手段と、を備え、サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、
前記振動検出手段が前記サーボモータの負荷となる機械の運転中に振動を検出し、
前記トルク指令出力手段が前記振動周波数の９０度位相差のトルク指令を出力することにより、前記振動を抑えることを特徴とする最大ゲインの抽出方法。
【請求項２】
制御系の振動を検出する振動検出手段と、トルク指令を出力するトルク指令出力手段と、を備え、サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、
前記振動検出手段が前記サーボモータの負荷となる機械の運転中に振動を検出し、
前記サーボモータ及び前記サーボモータ負荷を表した機械モデルにより速度が推定され、
前記トルク指令出力手段が前記推定された速度フィードバックの振動周波数の９０度位相差のトルク指令を出力することにより、前記振動を抑えることを特徴とする最大ゲインの抽出方法。
【請求項３】
前記機械モデルに代えて、オブザーバとしたことを特徴とする請求項２記載の最大ゲインの抽出方法。
【請求項４】
制御系の振動を検出する振動検出手段と、トルク指令を出力するトルク指令出力手段と、を備え、サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、
前記振動検出手段が前記サーボモータの負荷となる機械の運転中に振動を検出した場合、
制御ゲインを下げることにより前記振動を抑えることを特徴とする最大ゲインの抽出方法。
【請求項５】
前記制御ゲインを下げることに代えて、オブザーバを入れるにより前記振動を抑えることを特徴とする請求項４記載の最大ゲインの抽出方法。
【請求項６】
サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、
制御系の振動を検出する振動検出手段と、トルク指令を出力するトルク指令出力手段と、を備え、
前記振動検出手段が前記サーボモータの負荷となる機械の運転中に振動を検出した場合、前記トルク指令出力手段が前記振動周波数の９０度位相差のトルク指令を出力することにより、前記振動を抑えることを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項７】
サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、
制御系の振動を検出する振動検出手段と、トルク指令を出力するトルク指令出力手段と、を備え、
前記振動検出手段が前記サーボモータの負荷となる機械の運転中に振動を検出した場合、前記モータ及び前記モータの負荷を表した機械モデルにより速度が推定され、前記トルク指令出力手段が前記推定された速度のフィードバックの振動周波数の９０度位相差のトルク指令を出力することにより、前記振動を抑えることを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項８】
前記機械モデルに代えて、オブザーバとしたことを特徴とする請求項７記載のサーボ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はサーボモータを駆動するサーボ制御装置の制御ゲインの調整において、運転中に振動を検出して最大ゲインを抽出するサーボ制御装置およびその方法に関する。  
【背景技術】
【０００２】
図８は、従来のサーボ制御装置の構成図を示している。図において７は振動計である。従来は、振動計７で機械の振動を検出して、例えば人が制御ゲインを下げたり、トルクを小さくしたりしていた。すなわち、サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、運転中に振動を検出した場合には、人が制御ゲインを下げるか、トルクを小さくする等していた。
また、ゲインを上げて発振させて、発振したときのゲインをその最大値としていた（例えば、特許文献１参照）。つまり、発振を検出してそこからマシン等を考慮してゲインの最大値にするといった調整等をしていた。
【特許文献１】特開平２―２６１０８３号公報（第２７−３３頁、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら従来の方法では、運転中に振動を検出した場合には、制御ゲインを下げるか、トルクを小さくする等で振動は抑えられるが、殆ど制御できなくなり、又外乱で機械が動いてしまう等の問題があった。
本発明はこのような様々な問題点に鑑みてなされたものであり、運転中に機械が発振等した場合に振動のみを抑え、その後そのまま制御して運転を継続でき、調整等をそのまま進めることができるサーボ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、制御系の振動を検出する振動検出手段と、トルク指令を出力するトルク指令出力手段と、を備え、サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、前記振動検出手段が前記サーボモータの負荷となる機械の運転中に振動を検出し、前記トルク指令出力手段が前記振動周波数の９０度位相差のトルク指令を出力することにより、前記振動を抑えることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、制御系の振動を検出する振動検出手段と、トルク指令を出力するトルク指令出力手段と、を備え、サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、前記振動検出手段が前記サーボモータの負荷となる機械の運転中に振動を検出し、前記サーボモータ及び前記サーボモータ負荷を表した機械モデルにより速度が推定され、前記トルク指令出力手段が前記推定された速度フィードバックの振動周波数の９０度位相差のトルク指令を出力することにより、前記振動を抑えることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記機械モデルに代えて、オブザーバとしたことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、制御系の振動を検出する振動検出手段と、トルク指令を出力するトルク指令出力手段と、を備え、サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、前記振動検出手段が前記サーボモータの負荷となる機械の運転中に振動を検出した場合、制御ゲインを下げることにより前記振動を抑えることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記制御ゲインを下げることに代えて、オブザーバを入れるにより前記振動を抑えることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、制御系の振動を検出する振動検出手段と、トルク指令を出力するトルク指令出力手段と、を備え、前記振動検出手段が前記サーボモータの負荷となる機械の運転中に振動を検出した場合、前記トルク指令出力手段が前記振動周波数の９０度位相差のトルク指令を出力することにより、前記振動を抑えることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、制御系の振動を検出する振動検出手段と、トルク指令を出力するトルク指令出力手段と、を備え、前記振動検出手段が前記サーボモータの負荷となる機械の運転中に振動を検出した場合、前記モータ及び前記モータの負荷を表した機械モデルにより速度が推定され、前記トルク指令出力手段が前記推定された速度のフィードバックの振動周波数の９０度位相差のトルク指令を出力することにより、前記振動を抑えることを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、前記機械モデルに代えて、オブザーバとしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によると、調整のための運転中に振動を検出した場合、振動周波数の９０度位相差のトルク指令で振動を抑えることができるので、運転中に大きく振動しても、その状況を即時に計測、判断して振動を抑えることが出来る効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の具体的実施例の構成図を示している。図において１１はマイクロコンピュータ、１２は電流アンプ、１３はベースドライブ回路、１４はパワートランジスタモジュール、１５はモータ、１６は負荷の機械、１７は振動検出手段、１８は周波数解析手段である。
【０００８】
以上のような構成において、その動作を図２の制御ブロック図及び図５のタイミング図を用いて説明する。
まず、マイクロコンピュータ１１は位置や速度といった指令を外部のコントローラ等から受取る。そして、例えば速度指令の場合は速度制御を行い、その出力の電流指令や電流制御の出力でベースドライブ駆動回路１３を通してパワートランジスタ１４を駆動してモータ１５を制御する。ここで、振動検出手段１７は、トルク指令あるいはモータの速度信号中に含まれる振動成分があらかじめ定めたレベルを超えた場合に、振動を検出する。すなわち、図３に示したブロック図において、モータ及び負荷モデル（機械モデル）３３からの推定速度ω０と実際の速度ωとを差引いた速度が、ある検出レベルを超えると振動を検出する。
なお、図４に示したブロック図において、オブザーバ４７による推定速度ωobと実際の速度ωとを差し引いた速度がある検出レベルを超えた場合に、振動を検出するものとしても良い。
【０００９】
ここで、本発明の基本的な考え方を説明するために、制御系が発振する状況について述べる。機械の摩擦等の負荷がない状態で、機械共振等で制御系に振動が発生すると、制御ループゲインの働きで振動が急速に増大して発振状態に移行してしまい、振動を止めることが困難となる。摩擦等の機械の負荷は、エネルギーを消費することで振動を押さえる働きがある。機械負荷があるものの、ゲインが高くて振動しやすい不安定な状態では、負荷を変動させることで、振動を誘発することもできるし、また、誘発した振動を止めることもできる。しかし、制御ゲインが極端に高かったり、上げられるようにすると振動も大きくなるので、その場合抑えるトルクを加えることで早く抑えることができる。
【００１０】
最大ゲインの具体的な検出方法は、以下のようになる。まず、図３に示す制御ブロック図において、振動検出手段１７は、例えば、通常運転時のレベルの２倍程度で振動を検出するようにする。図５に示すように通常運転し、例えば図のようなタイミングで制御ゲインを上げて振動検出手段１７が振動を検出した場合、同時に周波数解析手段１８で振動周波数を解析後、図６に示すようにトルク指令出力手段（図示しない）が９０度位相差の周波数に合ったタイミングで抑えるトルクを加え、振動を抑える。ここで、９０度位相差のトルクを作るのは、例えばその周波数のみ位相を遅らせるフィルタ等に通して作れば良い。
【００１１】
本検出方法を図７に示す振動抑制フローで説明する。まず、ステップ１で振動検出手段１７にて振動レベル以上かどうか確認する。次に、振動レベル以上であればステップ２で振動周波数を周波数解析手段１８で解析し、その時間分経過して抑えるトルクをステップ３で加える。この時、振動を抑えるのを早める為に、同時に制御ゲインを下げても良い。次に、ステップ４で振動検出手段１７により振動が収まったかどうかを確認し、収まったらその時の制御ゲインを記憶して終了する。
【００１２】
なお、振動検出１７はマイクロコンピュータ１で行っても良い。また、別の実施例として、振動検出１７を図４に示すように、オブザーバ４７を用いて推定速度ωobから速度ωを引いた速度を検出し、あるレベル以上越えたら振動として検出しても良い。ただし、この場合は、周波数解析手段１８はこの推定速度から速度を引いた速度を入力して、振動周波数を抽出する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の具体的実施例の構成図
【図２】本発明の制御ブロック図
【図３】本発明の推定速度を算出するための制御ブロック図
【図４】本発明の別の推定速度を算出するための制御ブロック図
【図５】ゲインを上げて振動を発生及び振動発生時の振動抑制トルクのタイミング図
【図６】振動を抑えるトルクのタイミング図
【図７】振動を抑制する概略フローチャート
【図８】従来のサーボ制御装置の構成図
【符号の説明】
【００１４】
１１  マイクロコンピュータ
１２  電流アンプ
１３  ベースドライブ回路
１４  パワートランジスタモジュール
１５  モータ
１６  機械
１７  振動検出手段
１８  周波数解析手段
２１  位置ループゲイン
２２  速度制御
２３  モータ
２４  積分
３１  速度制御
３２  モータ
３３  モータ及び負荷のモデル
４１  速度制御
４２  モータ
４３  オブザーバの負荷イナーシャ分
４４  オブザーバの速度制御のゲイン
４５  積分
４６  オブザーバの速度制御の積分
４７  オブザーバの全体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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