(57)【要約】【課題】  機械にモータによる簡単な模擬外乱トルクを与え加振して、その位置偏差の振動振幅や振動周波数の応答から自動的に機械の特性を得る方法を提供することを目的とする。【解決手段】  位置ループを組み制御ゲインを振動しやすいゲイン、制御方法で機械にモータによる簡単な模擬外乱トルクを与えて加振して、その位置偏差を周波数解析して振幅の大きな周波数を抽出する。振幅が大きく低周波数の場合３慣性と判別しその周波数を機械の特性値とし、振幅が小さい又は高周波数の場合２慣性と判別する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、位置決め振動検出手段と位置偏差の周波数解析より振幅の大きい振動周波数を測定する手段を備え、あるレベルの振動を与えるような模擬外乱トルクをトルク指令に加える加振手段を持ち、加振の大きさを調整し加振し、前記振動周波数測定手段で位置偏差の振動周波数を測定し、これを機械の３慣性の周波数とすることを特徴とする機械の特性抽出方法。
【請求項２】
請求項１記載の機械の特性抽出方法において、
前記位置決め振動検出手段で振動を検出しなかった場合に、これを３慣性でない２慣性以下とすることを特徴とする機械の特性抽出方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の機械の特性抽出方法において、
加振手段に代わり急峻な加速度による位置決めを行い停止後、振動周波数測定手段で位置偏差の振動周波数を測定することを特徴とする機械の特性抽出方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３記載の機械の特性抽出方法において、
求めた機械の特性を設定して制御に使用することを特徴とする機械の特性抽出方法。
【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で、模擬外乱トルクで機械をモータ加振して、その応答特性より２慣性や３慣性等の機械の特性を得る方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２慣性系や３慣性系等の機械の特性を得るには機械の構造からどのような振動が発生するか類推するか、あるいは図８のように振動解析の測定器５を使用し構造よりどのような振動が発生する可能性があるかや機械２８の様々な箇所を叩いてその振動振幅や振動周波数といった振動応答をもとに分析していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−００４６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の技術では手動で打振等の振動を発生させて、その振動応答をモニタして解析しなければならず、自動化できないという問題があった。また手動では打振等の衝撃の違いが結果に影響を及ぼしていた。
そこで本発明は機械にモータによる簡単な模擬外乱トルクを与え加振して、その位置偏差の振動振幅や振動周波数の応答から自動的に機械の特性を得る方法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】
上記課題を解決するため、位置ループを組み制御ゲインを振動しやすいゲイン、制御方法で機械にモータによる簡単な模擬外乱トルクを与えて加振して、その位置偏差を周波数解析して振幅の大きな周波数を抽出する。振幅が大きく低周波数の場合３慣性と判別しその周波数を機械の特性値とし、振幅が小さい又は高周波数の場合２慣性と判別する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、特別の測定器等を使用することなく自動的に２慣性や３慣性、３慣性の周波数等の機械の特性を簡単に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は本発明の具体的実施例の構成図である。図１において１は位置決め振動検出回路、２はマイクロコンピュータ、３は電流アンプ、４はベースドライブ回路、５はパワートランジスタモジュール、６はモータ、７はエンコーダ、８は機械等の負荷、９はデータトレース、１０は周波数解析手段である。以上のように構成された回路において、その動作を説明する。
まずマイクロコンピュータ２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け取る。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を受けて電流アンプ３で電流制御を行い、ベースドライブ回路４を通してパワートランジスタ５を駆動してモータを制御する。ここでマイクロコンピュータ２は、通常の制御以外に図４に示す速度制御の出力のトルク指令に、模擬外乱トルクを加えることができる。
【０００８】
機械特性の抽出方法を図７の概略フローチャートを用いて説明する。まず図７のフローチャートの処理１を行う。位置ループや速度ループといった制御系のゲインを低い値としておき、図５のように通常運転あるいは運転して機械特有の運転時の振動レベルを検出する。この図５では通常運転での推定速度−速度の振動振幅の最大値を検出している。
推定速度―速度は例えば図２のようにモータ及び負荷のモデルから推定速度を算出し速度を引いて求める。
次に図７のフローチャートの処理２から処理３の処理を行う。位置ループや速度ループといった制御系のゲインを低い値としたまま、図４の制御ブロック図のトルク指令τｒｅｆに模擬外乱トルクをステップで加えて、推定速度−速度の応答があるレベル以上あることを確認する。ここで、あるレベル以上の応答がなければ、加えた模擬外乱トルクが機械負荷を超えられなかったと考え、あらかじめ定めたレベルまで、応答が大きくなるように模擬外乱トルクを大きくする。この応答のレベルは前記図７のフローチャートの処理１のように例えば通常の運転中の振動振幅の最大値を２倍等にする。そして模擬外乱トルクがあるレベルまで大きくしても応答が大きくならない場合には応答の検出レベルを下げる。
このようにして模擬外乱トルクの大きさとその応答の検出レベルを調整する。
位置決め振動検出１は模擬外乱トルクを加えた時の位置偏差の振動振幅を検出レベルとする。
続いて制御ゲインは元に戻し図７のフローチャート処理４のように位置制御でトルク指令にステップで模擬外乱トルクを加え（図４参照）、戻した後に位置決めの振動を確認する。ここで図７のフローチャート処理５のように位置決めの振動がない場合、２慣性以下とし、位置決めの振動がある場合は図６（i）のように位置偏差をデータトレース９よりトレースし、図６（ii）のように周波数解析１０によりＦＦＴ解析しその振幅の最大の周波数を求める。図７のフローチャートの処理７のようにその周波数が低ければ（（例えば、２０〜３０Ｈｚ以下）３慣性とし、それよりも高い場合は２慣性以下として判別する。そしてその周波数が３慣性の周波数ということになる。
【０００９】
ここで位置決め振動検出１は図６（i）のようにステップで模擬外乱トルクを加振後、位置偏差が一度ゼロを過ぎった時点より最大振幅を計測してあるレベルを超えるか、または位置偏差が一度ゼロを過ぎった時点よりある振幅レベルより超えた時間を計測してある時間（例えば数十ｍｓ）を超えた場合に検出するようにする。
ある振幅レベルは例えば位置決め完了レベル等（位置偏差が数パルス以内等）あるいは模擬以外トルクを加えた時の位置偏差の振動振幅にする。
このようにして２慣性や３慣性、そして３慣性の周波数を抽出する。３慣性の機械は機械が床に完全に固定されていない等の原因で、負荷の移動で機械が僅かに動きその反作用で元に戻るというような振動が発生するような状況である。これらの機械ではその振動周波数で補正等をかけることにより抑制することができる。
【００１０】
また模擬外乱トルクで加振する代わりに急峻な加減速の位置決めを行い、停止後に位置決め振動を確認する。そして同様に位置決め振動がない場合２慣性以下とし、位置決め振動がある場合は同様に振幅の最大値の周波数を求める。
また位置決め振動検出１、データトレース９や周波数解析１０はマイクロコンピュータ２内で処理して行っても良い。推定速度は図３のようにオブザーバを用いて算出しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
以上のような手段により、サーボモータが駆動する機械が２慣性か３慣性か判別できるので、どのような制御手法を用いるか判断するあるいは駆動周波数を抑制するという用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の具体的実施例の構成図である。
【図２】本発明の制御ブロック図である。
【図３】本発明の別の実施例の制御ブロック図である。
【図４】本発明の制御ブロック図である。
【図５】通常運転した時の速度指令、速度、トルクの波形と振動レベルの測定タイミング図である。
【図６】模擬外乱トルクで加振してデータトレース、ＦＦＴ解析例である。
【図７】本発明の機械特性の抽出する概略フローチャートである。
【図８】従来の実施例の構成図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  位置決め振動検出
２  マイクロコンピュータ
３  電流アンプ
４  ベースドライブ回路
５  パワートランジスタモジュール
６、１２、１５、２３、２６  モータ
７、２７  エンコーダ
８  負荷
９  データトレース
１０  周波数解析手段
１１、１４、２２  速度制御
１３  モータ及び負荷のモデル
１６  オブザーバの負荷イナーシャ分
１７  オブザーバの速度制御のゲイン
１８、２４  積分
１９  オブザーバの速度制御の積分
２０  オブザーバの全体
２１  位置ループゲイン
２５  サーボ制御装置
２８  機械
２９  振動解析測定器
【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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