(57)【要約】【課題】    特別な処理を必要としない簡単な方法で、制御装置が自動的に振動周波数を検出して、どのようなフィルタが必要かを判断してフィルタを設定する。【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、制御系の振動を検出する振動検出手段と、振動周波数測定・解析手段を備え、運転中振動が発生すると振動検出手段で振動検出を行い、振動周波数測定・解析手段で振動周波数成分の大きい周波数を測定し、振動周波数で振動抑制フィルタの周波数を設定する。【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、
制御系の振動を検出する振動検出手段と、振動周波数測定・解析手段を備え、運転中に振動が発生すると前記振動検出手段で振動検出を行い、前記振動周波数測定・解析手段で振動周波数成分の大きい周波数を測定し、前記振動周波数で振動抑制フィルタの周波数又はその前後の周波数を設定することを特徴とする振動抑制フィルタの自動設定方法。
【請求項２】
振動周波数の測定は運転中行うために推定速度から速度を差し引いた速度又はトルクを前記振動周波数測定・解析手段で振動周波数成分の大きい周波数を測定し、前記振動周波数又はその前後の周波数で前記振動抑制フィルタの周波数を設定することを特徴とする請求項１に記載の振動抑制フィルタの自動設定方法。
【請求項３】
測定された振動周波数に対し振動周波数が高い場合はその周波数をカットするような前記振動抑制フィルタを、振動周波数が低い場合はその周波数以上をカットするような前記振動抑制フィルタを設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振動抑制フィルタの自動設定方法。
【請求項４】
測定された振動周波数が幾つかの山を持つ場合、振動エネルギーに相当するものが大きい周波数を選択して設定することを特徴とする請求項１〜３に記載の振動抑制フィルタの自動設定方法。
【請求項５】
数回周波数を測定して判定する場合エネルギーに相当するものが大きい周波数を選択して設定することを特徴とする請求項１〜３に記載の振動抑制フィルタの自動設定方法。
【請求項６】
振動抑制フィルタ以外に測定した周波数を用いて制御等することを特徴とする請求項１に記載の振動抑制制御方法。
【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機械等が振動した時、振動を検出してその周波数成分の大きい周波数を算出して、フィルタを設定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図４のようにサーボの指令入力（例えば速度指令）に周波数解析装置（あるいはＦＦＴ解析装置）の信号出力を接続し、サーボの検出出力（例えばモータ速度）を周波数解析装置に入力する。
周波数解析装置は周波数を掃引した信号をサーボへ出力し、サーボで駆動されたモータの速度波形をＦＦＴ解析し、振動の周波数を求める。あるいは、掃引波形とモータ速度波形のＦＦＴ解析結果からサーボ系の周波数特性を求め、振動周波数を特定する。このようにして求めた、振動周波数から、共振する周波数を遮断するような振動抑制フィルタ（例えば、ノッチフィルタや低域通過フィルタ等）のパラメータを設定していた。
例えば、図３（ｉ）のグラフから共振周波数ｆ０を求め、フィルタの遮断周波数をｆ０に合わせて、図３（ii）のようにする。また、特許文献１のように振幅一定で周波数を変化させた信号をサーボへ加え、モータ速度信号あるいは機械の可動テーブルの位置信号等を周波数分析し、共振する周波数を求め、これをカットするようにフィルタのパラメータを決めていた。
【特許文献１】特開平０５−３４６８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが従来の技術では、周波数特性を求めるために、専用の測定器等が必要で周波数掃引する周波数、速度信号を用い適当な振幅等の適する条件を人が設定する必要があり、例えば条件設定を間違えて信号が小さい場合正しく測定できず、信号が大きいと大きな共振が発生して機械を壊す等の可能性があった。
またその結果のＦＦＴ解析をするのは処理が大変なのと、測定したデータに幾つかピークがある場合必要なものを抽出する必要があった。更にその振動の周波数よりどのようなフィルタが必要か人が選択してその周波数の逆数の時定数分のフィルタをサーボに設定しなければならず、到底自動でできなかった。
周波数特性の測定では計測器が機械的に周波数掃引を行うので、１度振動すると非常停止する迄マシンが振動し続ける問題もあった。またその場合マシンの振動状態は直ぐに収まらないので、暫く続く可能性があった。
そこで本発明は、特別な処理の必要としない簡単な方法で、制御装置が自動的に振動周波数を検出して、どのようなフィルタが必要かを判断してフィルタを設定すること等を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、ある時間毎に例えばトルク又は推定速度と速度との差といったデータをサンプリングしつつ、振動検出手段である一定以上の振動が検出されると、そのデータの周波数解析して、その周波数成分の大きい周波数を幾つか算出してその振動エネルギー相当が大きな周波数以上をカットする或いは周波数に応じてその周波数帯域をカットするようなフィルタを選択する。
上記手段により、簡単な方法で必要な時に算出でき、また制御装置単体でオンラインにて自動設定することができる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、簡単な方法で必要な時に必要なフィルタをオンラインで設定できるという効果がある。また自動で設定することができる。
【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１に示して説明する。
【実施例】
【０００７】
図１において１は振動検出回路、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はマシン等の負荷、９はデータトレース、１０は周波数解析である。
以上のように構成された回路において、その動作を図４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で電流制御を行い、ベースドライブ駆動回路４を通してパワートランジスタ５を駆動しモータ６を制御する。
ここでマイクロコンピュータ２は、通常運転中例えば定速運転でトルク又は推定速度と速度との差の等データを図４のようにデータトレースする。ここで早送り中に振動した場合、振動検出１で振動を検出する。
ここで振動検出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、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。検出レベルは例えば図３のように通常運転或いは運転して機械特有の運転時の振動振幅レベルを検出する。この図では通常運転でのトルクの振動振幅の最大値を検出している。この通常時の振動レベルの例えば３倍程度を振動の検出レベルとすれば良い。振動が検出されると、その時のトレースデータを周波数解析１０で周波数解析する。そのうちスペクトル分の大きい周波数成分又は振動エネルギーに相当するものが大きい周波数（周波数と振幅の掛け合わせたもの又はその２乗値が大きい周波数）等（図４（ii）のｆ０）を選択する。選択した振動周波数ｆ０又はその前後の周波数を、振動抑制フィルタ、例えばノッチフィルタのノッチ周波数として設定すると、例えば、図５（ｉ）のような共振と反共振を持ったマシンの周波数応答を図５（ii）のように共振を抑えた特性に制御することができる。あるいはｆ０によって、低域通過フィルタの遮断周波数を設定しても同等な効果を得ることができる。この場合、低域通過フィルタの遮断周波数は、測定したｆ０のあらかじめ設定した定数倍とすれば良い。
一連の動作を図６のフローチャートにて説明する。まずステップ１でデータトレース９にてトルク又は速度等をデータトレースする。次にステップ２で振動検出１にて振動が発生したかを確認する。振動が発生した場合、ステップ３でデータトレース９のデータを周波数解析１０にて周波数解析する。次にステップ４で周波数の判定を行う。前述したようにスペクトル分の大きい周波数又は振動エネルギーに相当するものが大きい周波数を選択する。また振動発生中数回データを取り算出する場合は、数回のデータから振動エネルギーに相当するものが大きい周波数を選択するようにすると判定しやすい。次にステップ５のように振動周波数が制御能力で決まる周波数より高い場合、ステップ６−１のように周波数近傍を遮断するような振動抑制フィルタ、例えばノッチフィルタを選択し振動周波数が低い場合、ステップ６−２のように周波数以下を遮断するような振動抑制フィルタ、例えば低域通過フィルタを選択しフィルタの時定数等を設定する。制御能力で決まる周波数は例えば４００Ｈｚ程度迄は制御ゲインに影響を及ぼす可能性があるので低域通過フィルタ等を使用する等の理由で、制御能力等に応じて決める。
解析するデータは振動を反映するデータで有れば速度や推定速度との差以外でも良く、他にトルク等でも構わない。推定速度と速度との差は例えば、トルク指令より負荷を考慮して速度を算出或いはオブザーバより推定した速度と速度との差をとる等する。また振動検出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で行っても良い。
このように振動、共振や共鳴等が発生した時の必要な時に、必要なフィルタを設定することができる。そして振動抑制フィルタを設定した後、確認するようにしても良い。
また連続して解析したものと異なり共振周波数のみ得られるので、制御系の振動成分と分けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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】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３】振動波形の例である。
【図４】設定タイミング図である。
【図５】マシンの周波数特性である。（ｉ）はフィルタを入れていない時の周波数特性である。（ii）はフィルタを入れていない時の周波数特性である。
【図６】本発明の振動抑制フィルタを設定する概略フローチャートである。
【図７】従来の実施例の構成図である。
【符号の説明】
【０００９】
１  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  モータ
７  エンコーダ
８  負荷
９  データトレース
１０  周波数解析
【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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