(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク指令とモータ位置に基づいて、負荷が低剛性に連結したモータである制御対象の剛性同定値を算出して出力する剛性同定器を備え、指令発生器からの指令に基づいて前記モータを駆動して前記剛性同定値を算出するシステム同定装置において、
前記剛性同定器が、トルク指令振幅とモータ位置振幅に基づいて、前記剛性同定値を算出して出力する剛性演算器と、
前記トルク指令を入力しその入力信号の周波数成分を分離したトルク指令周波数成分を出力するトルク指令周波数成分分離器と、前記トルク指令周波数成分を入力しその入力信号の中で剛性同定に必要な周波数成分を選択した選択トルク指令周波数成分を出力するトルク指令周波数成分選択器と、前記選択トルク指令周波数成分を入力しその入力信号振幅である前記トルク指令振幅を出力するトルク指令振幅演算器と、を有するトルク指令振幅演算部と、
前記モータ位置を入力しその入力信号の周波数成分を分離したモータ位置周波数成分を出力するモータ位置周波数成分分離器と、前記モータ位置周波数成分を入力しその入力信号の中で剛性同定に必要な周波数成分を選択した選択モータ位置周波数成分を出力するモータ位置周波数成分選択器と、前記選択モータ位置周波数成分を入力しその入力信号振幅である前記モータ位置振幅を出力するモータ位置振幅演算器と、を有するモータ位置振幅演算部と、を備えることを特徴とするシステム同定装置。
【請求項２】
トルク指令とモータ位置に基づいて、負荷が低剛性に連結したモータである制御対象の剛性同定値を算出して出力する剛性同定器を備え、指令発生器からの指令に基づいて前記モータを駆動して前記剛性同定値を算出するシステム同定装置において、
前記剛性同定器が、トルク指令振幅とモータ位置振幅に基づいて、前記剛性同定値を算出して出力する剛性演算器と、
フーリエ変換、あるいはバンド幅が同じで連続した複数のバンドパスフィルタを用いてトルク指令周波数成分を算出して出力するトルク指令周波数成分分離器と、前記トルク指令周波数成分の中の複数の周波数成分とした選択トルク指令周波数成分を算出して出力するトルク指令周波数成分選択器と、を有するトルク指令振幅演算部と、
フーリエ変換、あるいはバンド幅が同じで連続した複数のバンドパスフィルタを用いてモータ位置周波数成分を算出して出力するモータ位置周波数成分分離器と、前記モータ位置周波数成分の中の複数の周波数成分とした選択モータ位置周波数成分を算出して出力するモータ位置周波数成分選択器と、を有するモータ位置振幅演算部と、備えることを特徴とするシステム同定装置。
【請求項３】
前記モータへの給電を制御するモータ制御装置であって、請求項１または２に記載のシステム同定装置を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷が低剛性に連結したモータの剛性を同定するシステム同定装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
従来のシステム同定装置は、ホワイトノイズ信号を機械系４０３に入力しその角速度のフーリエ変換より共振反共振周波数を算出し、剛体パラメータ同定部４０６により算出した機械系４０３の総慣性モーメントと前記共振反共振周波数を用いてねじり剛性を同定している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、従来のシステム同定装置である。図４において、４０１は乗算器、４０２は切替スイッチ、４０３は機械系、４０４はＦＦＴ演算部、４０５はエラーシステム、４０６は剛体パラメータ同定部、４０７は共振パラメータ同定部である。
以下、図４を用いて、従来のシステム同定装置の構成を説明する。
先ず、剛体パラメータ同定部４０６の計算モードにおいて、乗算器４０１は、速度指令から角速度を減算した偏差を入力し、駆動トルクを出力する。切替スイッチ４０２は、前記駆動トルクとホワイトノイズ信号を入力し、前記駆動トルクを出力する。機械系４０３は、前記駆動トルクを入力し、前記角速度を出力する。エラーシステム４０５は、前記駆動トルクと前記角速度を入力し、同定誤差と内部信号を出力する。剛体パラメータ同定部４０６は、前記同定誤差と内部信号を入力し、機械系４０３の総慣性モーメント、粘性摩擦およびクーロン摩擦であるパラメータ同定値を出力する。次に、共振パラメータ同定部４０７の計算モードにおいて、切替スイッチ４０２は、前記駆動トルクと前記ホワイトノイズ信号を入力し、前記ホワイトノイズ信号を出力する。機械系４０３は、前記ホワイトノイズ信号を入力し、前記角速度を出力する。ＦＦＴ演算部４０４は、前記角速度を入力し、共振反共振周波数を出力する。共振パラメータ同定部４０７は、前記パラメータ同定値と前記共振反共振周波数を入力し、前記共振反共振周波数により駆動側慣性モーメント、負荷側慣性モーメントおよびねじり剛性である共振パラメータを同定し出力する。
【０００４】
このように、従来のシステム同定装置は、ホワイトノイズ信号を機械系４０３に入力し、その角速度のフーリエ変換より共振反共振周波数を算出し、剛体パラメータ同定部４０６により算出した機械系４０３の総慣性モーメントと前記共振反共振周波数を用いてねじり剛性を同定するものであった。
【特許文献１】特開平７−１５２４２９号公報（第２−７頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のシステム同定装置は、ホワイトノイズ信号を機械系に入力しなければならないので、前記機械系に機械的負担を与え騒音を発生するという問題があった。また、機械系の過渡応答、雑音などにより角速度に含まれる周波数成分によりねじり剛性の同定精度が落ちる問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、負荷が低剛性に連結したモータである制御対象の共振周波数と反共振周波数より十分に高い周波数成分を含む周期的指令を用い、同定に必要な周波数成分のみをトルク指令とモータ位置から抽出しその振幅を用いて剛性同定をすることにより、前記制御対象に機械的負担をかけず、静かに、雑音などの影響を抑制し高精度に剛性を同定できるシステム同定装置およびそれを備えたモータ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】
【０００７】
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。
【０００８】
本発明の代表的な構成は、システム同定装置が、トルク指令とモータ位置に基づいて、負荷が低剛性に連結したモータである制御対象の剛性同定値を算出して出力する剛性同定器を備え、指令発生器からの指令に基づいて前記モータを駆動して前記剛性同定値を算出するシステム同定装置において、前記剛性同定器が、トルク指令振幅とモータ位置振幅に基づいて、前記剛性同定値を算出して出力する剛性演算器と、前記トルク指令を入力しその入力信号の周波数成分を分離したトルク指令周波数成分を出力するトルク指令周波数成分分離器と、前記トルク指令周波数成分を入力しその入力信号の中で剛性同定に必要な周波数成分を選択した選択トルク指令周波数成分を出力するトルク指令周波数成分選択器と、前記選択トルク指令周波数成分を入力しその入力信号振幅である前記トルク指令振幅を出力するトルク指令振幅演算器と、を有するトルク指令振幅演算部と、前記モータ位置を入力しその入力信号の周波数成分を分離したモータ位置周波数成分を出力するモータ位置周波数成分分離器と、前記モータ位置周波数成分を入力しその入力信号の中で剛性同定に必要な周波数成分を選択した選択モータ位置周波数成分を出力するモータ位置周波数成分選択器と、前記選択モータ位置周波数成分を入力しその入力信号振幅である前記モータ位置振幅を出力するモータ位置振幅演算器と、を有するモータ位置振幅演算部と、を備える。
【０００９】
本発明の他の代表的な構成は、システム同定装置が、トルク指令とモータ位置に基づいて、負荷が低剛性に連結したモータである制御対象の剛性同定値を算出して出力する剛性同定器を備え、指令発生器からの指令に基づいて前記モータを駆動して前記剛性同定値を算出するシステム同定装置において、前記剛性同定器が、トルク指令振幅とモータ位置振幅に基づいて、前記剛性同定値を算出して出力する剛性演算器と、フーリエ変換、あるいはバンド幅が同じで連続した複数のバンドパスフィルタを用いてトルク指令周波数成分を算出して出力するトルク指令周波数成分分離器と、前記トルク指令周波数成分の中の複数の周波数成分とした選択トルク指令周波数成分を算出して出力するトルク指令周波数成分選択器と、を有するトルク指令振幅演算部と、フーリエ変換、あるいはバンド幅が同じで連続した複数のバンドパスフィルタを用いてモータ位置周波数成分を算出して出力するモータ位置周波数成分分離器と、前記モータ位置周波数成分の中の複数の周波数成分とした選択モータ位置周波数成分を算出して出力するモータ位置周波数成分選択器と、を有するモータ位置振幅演算部と、備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の代表的な構成によると、重力などによる一定トルク外乱の影響を抑制し、任意の線形制御則の速度制御または位置制御され、負荷が低剛性に連結したモータの剛性を同定することができる。また、未知の制御対象の剛性を高精度に同定できるシステム同定装置を備えるため、その剛性同定値に基づいて、高精度で応答性の高い、モータ制御をすることができる。また、制御ゲイン調整等における発振等を極力避けることができ、制御対象への機械的負担を抑制することができる。
本発明の他の代表的な構成によると、重力などによる一定トルク外乱、過渡応答、非線形ダイナミクス、雑音などの影響を抑制し、任意の線形制御則の速度制御または位置制御され、可動範囲が限定された負荷が低剛性に連結したモータの剛性を機械的負担をかけることなく、静かに、短時間に、高精度に同定することができる。また、未知の制御対象の剛性を高精度に同定できるシステム同定装置を備えるため、その剛性同定値に基づいて、高精度で応答性の高い、モータ制御をすることができる。また、制御ゲイン調整等における発振等を極力避けることができ、制御対象への機械的負担を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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】
【００１８】
図１は、本発明の第１実施例を示す速度制御に基づいたシステム同定装置である。図１において、１０１は速度指令発生器、１０２は速度制御器、１０３はトルク制御器、１０４は制御対象、１０５は位置検出器、１０６は微分器、１０７は剛性同定器、１０８はトルク指令振幅演算部，１０９はトルク指令周波数成分分離器、１１０はトルク指令周波数成分選択器、１１１はトルク指令振幅演算器、１１２はモータ位置振幅演算部，１１３はモータ位置周波数成分分離器、１１４はモータ位置周波数成分選択器、１１５はモータ位置振幅演算器、１１６は剛性演算器である。
【００１９】
図１において、速度指令発生器１０１は速度指令を出力する。速度制御器１０２は前記速度指令とモータ速度を入力しトルク指令を出力する。トルク制御器１０３は前記トルク指令を入力しモータ駆動信号を出力する。制御対象１０４は負荷が低剛性に連結したモータであり、前記モータ駆動信号により駆動され、モータ位置は位置検出器１０５が検出し出力する。微分器１０６は前記モータ位置を入力し前記モータ速度を出力する。
剛性同定器１０７は前記トルク指令と前記モータ位置を入力し制御対象１０４の剛性である剛性同定値を算出し出力する。
【００２０】
剛性同定器１０７内部において、トルク指令振幅演算部１０８はトルク指令周波数成分分離器１０９，トルク指令周波数成分選択器１１０，トルク指令振幅演算器１１１より構成され，トルク指令周波数成分分離器１０９は前記トルク指令を入力しその入力信号の周波数成分を分離しトルク指令周波数成分として出力する。トルク指令周波数成分選択器１１０は前記トルク指令周波数成分を入力しその入力信号の中で剛性同定に必要な周波数成分を選択し選択トルク指令周波数成分として出力する。トルク指令振幅演算器１１１は前記選択トルク指令周波数成分を入力しその入力信号振幅であるトルク指令振幅を出力する。モータ位置振幅演算部１１２はモータ位置周波数成分分離器１１３，モータ位置周波数成分選択器１１４，モータ位置振幅演算器１１５より構成され，モータ位置周波数成分分離器１１３は前記モータ位置を入力しその入力信号の周波数成分を分離しモータ位置周波数成分として出力する。モータ位置周波数成分選択器１１４は前記モータ位置周波数成分を入力しその入力信号の中で剛性同定に必要な周波数成分を選択し選択モータ位置周波数成分として出力する。モータ位置振幅演算器１１５は前記選択モータ位置周波数成分を入力しその入力信号振幅であるモータ位置振幅を出力する。剛性演算器１１６は前記トルク指令振幅と前記モータ位置振幅を入力し前記剛性同定値を算出し出力する。
【００２１】
本発明が特許文献１と異なる部分は、トルク指令を入力しトルク指令周波数成分を出力するトルク指令周波数成分分離器１０９と、前記トルク指令周波数成分を入力し選択トルク指令周波数成分を出力するトルク指令周波数成分選択器１１０と、前記選択トルク指令周波数成分を入力しトルク指令振幅を出力するトルク指令振幅演算器１１１と、で構成されるトルク指令振幅演算部１０８と、モータ位置を入力しモータ位置周波数成分を出力するモータ位置周波数成分分離器１１３と、前記モータ位置周波数成分を入力し選択モータ位置周波数成分を出力するモータ位置周波数成分選択器１１４と、前記選択モータ位置周波数成分を入力しモータ位置振幅を出力するモータ位置振幅演算器１１５と、で構成されるモータ位置振幅演算部１１２と、前記トルク指令振幅と前記モータ位置振幅を入力し制御対象１０４の剛性である剛性同定値を算出する剛性演算器１１６と、を備えた部分である。
【００２２】
以下、剛性同定器１０７が剛性同定値を算出する仕組みについて説明する。
本発明の剛性同定はトルク指令周波数成分およびモータ位置周波数成分の内、同定に必要な周波数成分のみを抽出して同定計算を実施するので、以下の同定式導出において各信号は同定計算に用いる周波数成分のみを考える。
【００２３】
制御対象１０４は負荷が低剛性に連結したモータとし、モータ慣性モーメントをＪｍ、負荷慣性モーメントをＪｌ、モータ粘性摩擦をＤ、負荷粘性摩擦をｃｌ、モータ負荷間剛性をｋ、モータ負荷間粘性摩擦をｃ、トルク指令をＴｒｅｆ、モータ位置をθｍ、負荷位置をθｌ、一定トルク外乱をｗとすると、トルク制御器１０３、制御対象１０４、位置検出器１０５を含む開ループ系の運動方程式は式（１）、式（２）で表される。
【００２４】
【数１】
0004784826.tif 000002
【数２】
0004784826.tif 000003
【００２５】
前記速度指令をその周波数である指令周波数ωが前記開ループ系の共振周波数と反共振周波数より十分に高い（例えば、共振周波数の３倍の周波数を持つ）正弦波とするとθｌ＜＜θｍの関係が成り立ち、式（１）は式（３）と近似できる。また、モータ位置θｍは式（４）と表される。
【００２６】
【数３】
0004784826.tif 000004
【数４】
0004784826.tif 000005
【００２７】
ただし、Ａはモータ位置振幅である。式（４）を式（３）に代入するとトルク指令Ｔｒｅｆは式（５）と表される。また、トルク指令振幅Ｓは式（５）より式（６）と算出できる。
【００２８】
【数５】
0004784826.tif 000006
【数６】
0004784826.tif 000007
【００２９】
前記速度指令を前記指令周波数がω＝ω１である第１速度指令とする場合、前記モータ位置振幅がＡ＝Ａ１、前記トルク指令振幅がＳ＝Ｓ１とすると、式（６）より式（７）の関係が求められる。
【００３０】
【数７】
0004784826.tif 000008
【００３１】
同様に、前記速度指令を前記指令周波数がω＝ω２である第２速度指令とする場合、前記モータ位置振幅がＡ＝Ａ２、前記トルク指令振幅がＳ＝Ｓ２とすると、式（８）の関係が求められる。また、式（７）と式（８）より式（９）が求められる。
【００３２】
【数８】
0004784826.tif 000009
【数９】
0004784826.tif 000010
【００３３】
剛性演算器１１６は式（９）により剛性同定値ｋを算出する。すなわち、式（９）を文言で表現すれば、指令器が発生する指令に含まれ剛性同定に用いる２つの周波数を第１指令周波数および第２指令周波数、また前記第１指令周波数における前記トルク指令振幅を第１トルク指令振幅、また前記第１指令周波数における前記モータ位置振幅を第１モータ位置振幅、また前記第２指令周波数における前記トルク指令振幅を第２トルク指令振幅、また前記第２指令周波数における前記モータ位置振幅を第２モータ位置振幅とし、前記第１トルク指令振幅、前記第１モータ位置振幅、前記第２トルク指令振幅、前記第２モータ位置振幅、モータ慣性モーメントの関数として、剛性同定値ｋを算出する、となる。
式（９）において、前記トルク指令振幅と前記モータ位置振幅を用いるので一定トルク外乱ｗは同定精度に影響しない。また、式（９）は負荷慣性モーメントＪｌを含まないので、負荷慣性モーメントＪｌが解らなくても前記剛性同定値を算出できる。
【００３４】
また、トルク指令周波数成分分離器１０９はフーリエ変換あるいはバンド幅が同じで連続した複数のバンドパスフィルタを用いて前記トルク指令周波数成分を算出し、モータ位置周波数成分分離器１１３はフーリエ変換あるいはバンド幅が同じで連続した複数のバンドパスフィルタをを用いて前記モータ位置周波数成分を算出することにより、モータ位置に含まれる過渡応答、雑音、非線形ダイナミクスなど同定計算に関係ない周波数成分の影響を抑制し高精度に短時間に前記剛性同定値を算出できる。
【００３５】
また、前記速度指令の振幅を、前記モータ位置振幅が位置検出器１０５の分解能より十分大きく（例えば、１００[ｐｕｌｓｅ]）制御対象１０４の可動範囲より十分小さくなり（例えば、可動範囲の２００分の１）、前記トルク指令振幅が定格トルクに対して十分小さく（例えば、定格トルクの１５［％］）なるように設定することにより、位置検出器１０５の分解能が低い場合に、可動範囲が限定された負荷が低剛性に連結したモータの剛性を高精度に同定することができる。
【００３６】
速度制御器１０２をＰ制御、ＰＩ制御、Ｉ−Ｐ制御、ＰＩＤ制御としても剛性同定を実施できる。
また，前記速度指令を複数の周波数成分を含む周期的信号とし，トルク指令周波数成分分離器１０９によりフーリエ変換あるいはバンド幅が同じで連続した複数のバンドパスフィルタを用いて前記トルク指令に含まれる各周波数成分であるトルク指令周波数成分を算出し，トルク指令周波数成分選択器１１０により前記トルク指令周波数成分のうち周波数ω１とω２における周波数成分を選択し選択トルク指令周波数成分として出力し，トルク指令振幅演算器１１１により前記選択トルク指令周波数成分のそれぞれの振幅である前記トルク指令振幅Ｓ１とＳ２を算出し，モータ位置周波数成分分離器１１３によりフーリエ変換あるいはバンド幅が同じで連続した複数のバンドパスフィルタを用いて前記モータ位置に含まれる各周波数成分であるモータ位置周波数成分を算出し，モータ位置周波数成分選択器１１４により前記モータ位置周波数成分のうち周波数ω１とω２における周波数成分を選択し選択モータ位置周波数成分として出力し，モータ位置振幅演算器１１５により前記選択モータ位置周波数成分のそれぞれの振幅である前記モータ位置振幅Ａ１とＡ２を算出することもできる。
【実施例２】
【００３７】
図２は本発明の第２実施例を示す位置制御に基づいたシステム同定装置である。図２において、１０２は速度制御器、１０３はトルク制御器、１０４は制御対象、１０５は位置検出器、１０６は微分器、１０７は剛性同定器、１０８はトルク指令振幅演算部，１０９はトルク指令周波数成分分離器、１１０はトルク指令周波数成分選択器、１１１はトルク指令振幅演算器、１１２はモータ位置振幅演算部，１１３はモータ位置周波数成分分離器、１１４はモータ位置周波数成分選択器、１１５はモータ位置振幅演算器、１１６は剛性演算器、２０１は位置指令発生器、２０２は位置制御器である。
【００３８】
図２において、位置指令発生器２０１は位置指令を出力する。位置制御器２０２は前記位置指令とモータ位置を入力し速度指令を出力する。速度制御器１０２は前記速度指令とモータ速度を入力しトルク指令を出力する。トルク制御器１０３は前記トルク指令を入力しモータ駆動信号を出力する。制御対象１０４は負荷が低剛性に連結したモータであり、前記モータ駆動信号により駆動され、前記モータ位置は位置検出器１０５が検出し出力する。微分器１０６は前記モータ位置を入力し前記モータ速度を出力する。剛性同定器１０７は前記トルク指令と前記モータ位置を入力し制御対象１０４の剛性である剛性同定値を算出し出力する。
【００３９】
剛性同定器１０７内部において、トルク指令振幅演算部１０８はトルク指令周波数成分分離器１０９，トルク指令周波数成分選択器１１０，トルク指令振幅演算器１１１より構成され，トルク指令周波数成分分離器１０９は前記トルク指令を入力しその入力信号の周波数成分を分離しトルク指令周波数成分として出力する。トルク指令周波数成分選択器１１０は前記トルク指令周波数成分を入力しその入力信号の中で剛性同定に必要な周波数成分を選択し選択トルク指令周波数成分として出力する。トルク指令振幅演算器１１１は前記選択トルク指令周波数成分を入力しその入力信号振幅であるトルク指令振幅を出力する。モータ位置振幅演算部１１２はモータ位置周波数成分分離器１１３，モータ位置周波数成分選択器１１４，モータ位置振幅演算器１１５より構成され，モータ位置周波数成分分離器１１３は前記モータ位置を入力しその入力信号の周波数成分を分離しモータ位置周波数成分として出力する。モータ位置周波数成分選択器１１４は前記モータ位置周波数成分を入力しその入力信号の中で剛性同定に必要な周波数成分を選択し選択モータ位置周波数成分として出力する。モータ位置振幅演算器１１５は前記選択モータ位置周波数成分を入力しその入力信号振幅であるモータ位置振幅を出力する。剛性演算器１１６は前記トルク指令振幅と前記モータ位置振幅を入力し前記剛性同定値を算出し出力する。
【００４０】
剛性同定器１０７が剛性同定値を算出する仕組みは第１実施例と同じであるのでここではその説明を省略する。
【００４１】
以下、本実施例のシミュレーション結果を示す。本シミュレーションに用いた数値は次の通りである。
Ｊｍ＝２．０９×１０＾−４[ｋｇ・ｍ＾２]、Ｊｌ＝１．９０×１０＾−４[ｋｇ・ｍ＾２]、Ｄ＝０．０１[Ｎ・ｍ・ｓ／ｒａｄ]、ｃｌ＝０．０１[Ｎ・ｍ・ｓ／ｒａｄ]、ｃ＝０．００１[Ｎ・ｍ・ｓ／ｒａｄ]、ωｎ＝２０（２π）[ｒａｄ／ｓ]、Ｋｐ＝４０[ｓ＾−１]、Ｋｖ＝４０（２π）[ｓ＾−１]、Ｋｖｊ＝Ｋｖ・Ｊｍ、Ｔｉ＝０．０２０[ｓ]、ｕ＝０．１[ｒａｄ]、ω１＝７０（２π）[ｒａｄ／ｓ]、ω２＝８０（２π）[ｒａｄ／ｓ]、Ｔｒａｔ＝１．２７[Ｎ・ｍ]
ただし、負荷の連結したモータを位置Ｐ速度ＰＩ制御する場合を仮定し、ωｎは負荷の固有周波数、Ｋｐは位置比例制御ゲイン、Ｋｖは正規化速度比例制御ゲイン、Ｋｖｊは速度比例制御ゲイン、Ｔｉは速度制御積分時間、ｕは指令振幅、Ｔｒａｔは定格トルクとする。また、剛性真値ｋ＊は負荷の固有周波数ωｎを用いてｋ＊＝ωｎ＾２＊Ｊｌと表される。
【００４２】
図３は本発明の第２実施例を示すシミュレーション結果である。図３において、剛性同定誤差ｅｋ（％）は剛性同定値ｋと剛性真値ｋ＊を用いて式（１０）により算出した。
【００４３】
【数１０】
0004784826.tif 000011
【００４４】
一定トルク外乱定格トルク比ｗ／Ｔｒａｔを０％から５０％まで変化させた場合、式（１０）により算出した剛性同定誤差は３％以下であり、本発明によると一定トルク外乱ｗの影響を受けず高精度の剛性同定が実施できる。
また、モータ位置振幅Ａ１、Ａ２は常に０．００５ｒａｄ程度（分解能が１７ｂｉｔである位置検出器１０５で１００ｐｕｌｓｅ程度に相当）であり、トルク指令振幅Ｓ１、Ｓ２は定格トルクＴｒａｔの１５％程度であった。従って、可動範囲の限定された負荷の連結したモータの剛性同定にも応用でき、また負荷慣性モーメントがより大きな制御対象１０４にも適用できる。
【００４５】
また、トルク指令周波数成分分離器１０９はフーリエ変換あるいはバンド幅が同じで連続した複数のバンドパスフィルタを用いて前記トルク指令周波数成分を算出し、モータ位置周波数成分分離器１１３はフーリエ変換あるいはバンド幅が同じで連続した複数のバンドパスフィルタをを用いて前記モータ位置周波数成分を算出することにより、モータ位置に含まれる過渡応答、雑音、非線形ダイナミクスなど同定計算に関係ない周波数成分の影響を抑制し高精度に短時間に前記剛性同定値を算出できる。
【００４６】
また、前記位置指令の振幅を、前記モータ位置振幅が位置検出器１０５の分解能より十分大きく（たとえば，１００[ｐｕｌｓｅ]）制御対象１０４の可動範囲より十分小さくなり（たとえば，可動範囲の２００分の１）、前記トルク指令振幅が定格トルクに対して十分小さく（たとえば，定格トルクの１５［％］）なるように設定することにより、位置検出器１０５の分解能が低い場合に、可動範囲が限定された負荷が低剛性に連結したモータの剛性を高精度に同定することができる。
【００４７】
位置制御器２０２、速度制御器１０２をＰ制御、ＰＩ制御、Ｉ−Ｐ制御、ＰＩＤ制御としても剛性同定を実施できる。
【００４８】
このように、トルク指令を入力しトルク指令周波数成分を出力するトルク指令周波数成分分離器１０９と、前記トルク指令周波数成分を入力し選択トルク指令周波数成分を出力するトルク指令周波数成分選択器１１０と、前記選択トルク指令周波数成分を入力しトルク指令振幅を出力するトルク指令振幅演算器１１１と、で構成されるトルク指令振幅演算部１０８と、モータ位置を入力しモータ位置周波数成分を出力するモータ位置周波数成分分離器１１３と、前記モータ位置周波数成分を入力し選択モータ位置周波数成分を出力するモータ位置周波数成分選択器１１４と、前記選択モータ位置周波数成分を入力しモータ位置振幅を出力するモータ位置振幅演算器１１５と、で構成されるモータ位置振幅演算部１１２と、前記トルク指令振幅と前記モータ位置振幅を入力し制御対象１０４の剛性である剛性同定値を算出する剛性演算器１１６と、を備える構成をしているので、可動範囲の限定された負荷が低剛性に連結したモータの剛性を機械的負担をかけず、静かに、雑音などの影響を抑制し高精度に同定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
負荷が低剛性に連結したモータである制御対象の共振周波数と反共振周波数より十分に高い周波数成分を含む周期的指令を用い、同定に必要な周波数成分のみをトルク指令とモータ位置から抽出しその振幅を用いて剛性同定をすることによって、可動範囲の限定された制御対象の剛性を機械的負担をかけず、静かに、雑音などの影響を抑制し高精度に同定することができるので、半導体製造装置など一般産業用機械の剛性同定という用途にも適用できる。
【００５０】
また、前述の第１実施例または第２実施例に記載した、未知の制御対象の剛性を高精度に同定できるシステム同定装置を備えるモータ制御装置も構成できるため、その剛性同定値に基づいて、高精度で応答性の高い、モータ制御をすることができる。また、制御ゲイン調整等における発振等を極力避けることができ、制御対象への機械的負担を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施例を示す速度制御に基づいたシステム同定装置
【図２】本発明の第２実施例を示す位置制御に基づいたシステム同定装置
【図３】本発明の第２実施例を示すシミュレーション結果
【図４】従来のシステム同定装置
【符号の説明】
【００５２】
１０１  速度指令発生器
１０２  速度制御器
１０３  トルク制御器
１０４  制御対象
１０５  位置検出器
１０６  微分器
１０７  剛性同定器
１０８  トルク指令振幅演算部
１０９  トルク指令周波数成分分離器
１１０  トルク指令周波数成分選択器
１１１  トルク指令振幅演算器
１１２  モータ位置振幅演算部
１１３  モータ位置周波数成分分離器
１１４  モータ位置周波数成分選択器
１１５  モータ位置振幅演算器
１１６  剛性演算器
２０１  位置指令発生器
２０２  位置制御器
４０１  乗算器
４０２  切替スイッチ
４０３  機械系
４０４  ＦＦＴ演算部
４０５  エラーシステム
４０６  剛体パラメータ同定部
４０７  共振パラメータ同定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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