(57)【要約】【課題】  モータを運転する前にイナーシャ値を算出して、そのまま運転しても不安定になったり振動したりすることがないサーボ制御ゲインの自動設定を目的とする。【解決手段】  サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、モータ及び負荷のモデルからの推定速度と実際の速度の差から制御系の振動を検出する振動検出手段と、ステップ状の模擬外乱トルクをトルク指令に加えることで前記制御系に所定のレベルの振動を与える加振手段とを備え、前記加振手段により前記模擬外乱トルクの大きさを調整して前記制御系に加振し、負荷イナーシャ値を上げながら前記振動検出手段により振動検出を行う処理をくり返し、前記振動検出手段による検出結果が最小になった時点の前記負荷イナーシャ値を求める。【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、
制御系の振動を検出する振動検出手段と、ステップ状の模擬外乱トルクをトルク指令に加えることで前記制御系に所定のレベルの振動を与える加振手段とを備え、前記加振手段により前記模擬外乱トルクの大きさを調整して前記制御系に加振し、負荷イナーシャ値を上げながら前記振動検出手段により振動検出を行う処理をくり返し、前記振動検出手段による検出結果が最小になった時点の前記負荷イナーシャ値を求める負荷イナーシャ算出方法。
【請求項２】
前記振動検出手段は、前記制御系のモータ及び負荷のモデルからの推定速度と実際の速度との差によって振動を検出することを特徴とする請求項１記載の負荷イナーシャ算出方法。
【請求項３】
前記モータ及び負荷のモデルからの推定速度を、オブザーバによって算出することを特徴とする請求項１記載の負荷イナーシャ算出方法。
【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において、特にモータを通常運転する前に予め負荷イナーシャを算出してサーボ制御ゲインを自動設定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１のようにモータを運転してモータの加速時間とその時間を積分したトルクにより負荷イナーシャを演算していた。或いは特許文献２のようにモータを運転して外乱推定オブザーバにより得られた外乱トルク推定値と加速度情報を用いて、負荷イナーシャを推定していた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２―１５３０８８
【０００４】
【特許文献２】特開平１１−３１３４９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の方法ではある程度モータを運転した結果からでないと負荷イナーシャが得られないため、モータを運転しはじめた最初はイナーシャ値が不定で、イナーシャ値を算出する迄に制御系が不安定になったり振動したりするという問題があった。また一旦不安定になったり振動したりすると加速一定でなく加減速等するので、モータの動作が正常でなく更にイナーシャ値が正しく推定できなくなるという問題もあった。
そこで本発明は、モータを運転する前にイナーシャ値を算出して、そのまま運転しても不安定になったり振動したりすることがないサーボ制御ゲインの自動設定を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するため、本発明の負荷イナーシャ算出法では、サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、モータ及び負荷のモデルからの推定速度と実際の速度の差から制御系の振動を検出する振動検出手段と、ステップ状の模擬外乱トルクをトルク指令に加えることで前記制御系に所定のレベルの振動を与える加振手段とを備え、前記加振手段により前記模擬外乱トルクの大きさを調整して前記制御系に加振し、負荷イナーシャ値を上げながら前記振動検出手段により振動検出を行う処理をくり返し、前記振動検出手段による検出結果が最小になった時点の前記負荷イナーシャ値を求めるという手順をとったのである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、モータを通常運転する前に負荷イナーシャ値を算出できるので、そのイナーシャ値を設定することで、そのまま運転しても不安定になったり振動したりすることがなく、サーボ制御ゲインの自動設定ができ、その後の運転では確認するだけで済むという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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】
【０００９】
図１において１は振動検出手段、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や電流制御の出力でベースドライブ回路４を介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。ここで振動検出手段１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予め定めたレベル（検出レベル）を超えた場合に、振動を検出する。振動の検出レベルは例えばあらかじめ定めておくか制御系が安定な状態で停止時の振動の振幅レベル等から予め決めておく。イナーシャ値の検出はまず、低ゲインでトルク指令に模擬外乱トルクを加えて、振動の検出レベル迄応答を確認する。ここで応答がなければある程度に応答が大きくなる迄模擬外乱トルクを大きくするか、振動のレベルを下げる。
【００１０】
そして次に図５に示すように徐々にイナーシャ値を上げては模擬外乱を加えるというように、図２のトルク指令に模擬外乱トルクを加えて、振動を確認する。モータを停止した状態で模擬外乱トルクを加えているので、例えば図３のように推定速度と速度の差の振幅から振動の確認を行う。そして負荷イナーシャとモデルで使用しているイナーシャを推定速度と速度の差が図６のように最小になるイナーシャ値を検出する。負荷イナーシャとモデルで使用しているイナーシャが一致している場合、モデルの速度と実際の速度差は推定値が正しいので応答が近く小さいが、一致していない場合は図６のように応答が合わないのでモデルの速度と実際の速度差は大きくなる。そこでモデルの速度と実際の速度差が小さい値を算出することにより、負荷イナーシャも得ることができる。
【００１１】
負荷イナーシャ値の具体的な検出手順は、以下のようになる。最初に図８の処理１のように振動レベルを設定する。次に図８の処理２のように位置ループや速度ループといった制御系のゲインを低ゲインとしておき、図２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、推定速度と速度の差の応答が所定のレベル以上あることを確認する。ここで、所定の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、所定のレベル迄応答が大きくなるように模擬外乱トルクを大きくする。そして模擬外乱トルクを大きくしても応答が大きくならない場合、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。模擬外乱トルクの大きさを決めた後で、次に図５に示すような時間タイミングで段階的にイナーシャ値を上げる。図８の処理４〜６のようにイナーシャ値を上げたところで、トルク指令に模擬外乱トルクを加え振動検出手段１にて振動を確認する。振動検出手段１は推定速度と速度の差等の振幅を振動検出レベルと比較し、大きい場合は振動として検出する。模擬外乱トルクを加えた後に図６のように、速度差が大きくなる変化を検出することで速度差の最小値が検出でき、その最小値の時のイナーシャ値をマイクロコンピュータ内等の記憶手段内に負荷イナーシャ値として記憶しておく。最後に図８の処理８で図７のように加減速等の運転時にオーバシュートや振動等が発生しないことを確認する。振動検出手段１の処理はマイクロコンピュータ２で行っても良い。
また、推定速度と速度の差は図４のようにオブザーバを用いて行っても良い。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
以上述べたように、モータを通常運転する前に負荷イナーシャ値を算出できるので、迅速かつ安全に制御系の調整を行う用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明及び従来の具体的実施例の構成図である。
【図２】制御ブロック図である。
【図３】本発明の推定速度と速度の差の検出ブロック図である。
【図４】本発明の別の推定速度と速度の差の検出ブロック図である。
【図５】イナーシャ値を上げて振動を発生させる様子とイナーシャ検出タイミングを示す図である。
【図６】イナーシャ値と速度差の関係図である。
【図７】加減速による速度のオーバシュートの観測タイミング図である。
【図８】本発明の負荷イナーシャ値を検出する概略フローチャートである。
【図９】従来の実施例の構成図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  振動検出手段
２、２１  マイクロコンピュータ
３、２２  電流アンプ
４、２３  ベースドライブ回路
５、２４  パワートランジスタモジュール
６、９、１２、１５、２５  モータ
７  位置ループゲイン
８、１４  速度制御
１０、１８  積分
１１  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
１９  オブザーバの速度制御の積分
２０  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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【図９】
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