JPH09191679A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 専門的な知識や経験を必要とせずに、制御対
象の負荷イナーシャの同定を自動的に、容易かつ迅速に
行うことができるようにする。 【解決手段】 制御対象３０を所定のパターンで加減速
する速度パターンを発生する速度指令信号発生部２１
と、この速度指令信号発生部２１から発生された速度パ
ターンに基づいて制御対象３０を加減速させて、制御対
象３０の位置を制御する位置制御部２５および制御対象
３０の速度を制御する速度制御部２６と、制御対象３０
の現在位置を観測するエンコーダよりなる観測装置４０
とを備える。そして、速度指令信号発生部２１から発生
された指令速度が予め設定した所定の速度となった時点
の制御対象３０の指令位置と観測装置４０が観測した現
在位置との位置偏差に基づいて、制御対象３０の負荷イ
ナーシャを同定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロボット等のサーボ
モータの制御に係り、制御パラメータを自動調整する機
能および制御パラメータの自動調整に先だって制御対象
の負荷イナーシャを同定する機能を備えた位置決め用の
モータ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボット等のサーボモータの制御
の分野では、位置、速度等を制御するために、ＰＩＤ制
御が幅広く使われている。このＰＩＤ制御は制御対象に
合わせて、Ｐ（比例）、Ｉ（積分）、Ｄ（微分）の各制
御パラメータ（ゲイン）を適正な値に調整する必要があ
る。これらの各制御パラメータを適正な値に調整するた
めに、熟練運転員がサーボモータの動作（制御応答波
形）の特徴をとらえ、経験的知識やノウハウによって調
整するものである。この調整作業は難しく、時間がかか
るため、制御パラメータ調整の自動化が強く求められる
ようになった。

【０００３】そこで、近年、マイクロプロセッサを用
い、制御パラメータを自動調整する機能を備えた制御装
置が実用化されるようになった。例えば、図９はマイク
ロプロセッサを用いて制御パラメータを自動調整する機
能を備えた一般的なＰＩＤ制御装置を制御系に適用した
場合の一例を示す図である。この制御系は、運転員が各
種の設定信号を入力する外部入力装置５０と、モータを
含む制御対象７０を駆動制御するとともに制御パラメー
タを自動調整するＰＩＤ制御装置６０と、ＰＩＤ制御装
置６０からの制御信号に基づいて動作するモータを含む
制御対象７０と、制御対象７０の動作を観測する観測装
置（例えば、速度センサ）８０とから構成されている。

【０００４】ここで、ＰＩＤ制御装置６０の制御構成を
図に示すと図１０に示すようになる。図１０において、
ＰＩＤ制御装置６０は、制御パラメータの自動調整動作
に先だって、制御対象の負荷イナーシャを同定するため
の同定用信号（ステップ相当信号）を同定部６５からの
指令に基づいて発生させ、この同定用信号を切替部６３
を介して制御部６４に送出するとともに同定部６５にも
送出する同定用信号発生部６１と、制御対象の位置の制
御を行うための通常処理信号（例えば、速度指令信号）
を同定部６５からの指令に基づいて発生させ、切替部６
３を介して制御部６４に送出する通常処理信号発生部６
２と、同定用信号発生部６１からの同定用信号と通常処
理指令発生部６２からの通常処理信号とを同定部６５か
らの指令に基づいて選択的に切り換える切替部６３とを
備えている。

【０００５】また、ＰＩＤ制御装置６０は、ＣＰＵ、Ｒ
ＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータにより構
成される同定部６５を備えている。この同定部６５は、
負荷イナーシャの同定時においては、同定用信号発生部
６１に指令信号を送出して同定用信号（ステップ相当信
号）を発生させ、同時に、切替部６３に切替指令を送出
して同定用信号が制御部６４に入力されるように切替部
６３を同定用信号発生部６１側に切替させた後、同定用
信号発生部６１からの同定用信号と観測装置８０からの
観測結果（実速度）に基づいて制御対象７０の負荷イナ
ーシャの同定を行うとともに、この同定結果を制御パラ
メータの調整時の制御パラメータの初期値として制御部
６４内の速度制御部に送出する。

【０００６】一方、この同定部６５は、制御パラメータ
調整（チューニング）時においては、通常処理信号発生
部６２に指令信号を送出して通常処理信号（速度指令信
号）を発生させ、同時に、切替部６３に切替指令を送出
して通常処理信号が制御部６４に入力されるように切替
部６３を通常処理信号発生部６２側に切替させた後、通
常処理信号発生部６２からの通常処理信号と観測装置８
０からの観測結果（実速度）に基づいて制御対象７０の
制御パラメータの初期値を調整する。この調整した制御
パラメータを制御部６４内の速度制御部に送出する。

【０００７】さらに、ＰＩＤ制御装置６０は、モータを
含む制御対象７０を駆動制御する制御部６４と、切替部
６３から送出される通常処理信号もしくは同定用信号と
観測装置８０から送出される観測信号とを加算する加算
器６６とを備えている。制御部６４は、負荷イナーシャ
の同定時においては、同定用信号発生部６１からの同定
用信号と観測装置８０からの観測結果（実速度）との速
度偏差を予め設定された制御パラメータに基づく制御量
として制御対象７０のモータに付与する。この制御量に
より、制御対象７０のモータは駆動制御され、制御対象
７０はこの制御量に基づく所定の距離だけ動作すること
となる。

【０００８】一方、制御部６４は、制御パラメータ調整
（チューニング）時においては、通常処理信号発生部６
２からの通常処理信号と観測装置８０からの観測結果
（実速度）との速度偏差を制御パラメータの調整時の制
御パラメータの初期値に基づく制御量として制御対象７
０のモータに付与する。この制御量により、制御対象７
０のモータは駆動制御され、制御対象７０はこの制御量
に基づく所定の距離だけ動作することとなる。

【０００９】このＰＩＤ制御装置６０の制御パラメータ
の自動調整は一般に以下のようにしてなされる。即ち、
図１１の制御パラメータの自動調整のフローチャートに
示すように、図示しない運転員が外部入力装置５０（図
９参照）の自動調整モードを選択すると、ＰＩＤ制御装
置６０内のマイクロコンピュータよりなる同定部６５は
制御パラメータの自動調整モードであることを認識し
て、ステップ３００にて、自動調整モードの処理の実行
を開始する。すると、ステップ３２０にて、ＰＩＤ制御
装置６０内の同定部６５は同定用信号発生部６１に指令
信号を送出して同定用信号（ステップ相当信号）を発生
させ、同時に、切替部６３に切替指令を送出して同定用
信号が制御部６４に入力されるように切替部６３を同定
用信号発生部６１側に切替させる。

【００１０】これにより、加算器６６に同定用信号と観
測装置８０からの観測結果（実速度）とが入力され、加
算器６６はこれらを加算してその速度偏差を制御部６４
に出力させる。制御部６４にこの速度偏差が入力される
と、この速度偏差を予め設定された制御パラメータに基
づく制御量として制御対象７０のモータに付与する。こ
の制御量により、制御対象７０のモータは駆動制御さ
れ、制御対象７０はこの制御量に基づく所定の距離だけ
動作することとなる。すると、同定部６５は、後述する
ように、観測装置（この場合は速度センサ）８０からの
観測信号（この場合は速度信号）と同定用信号発生部６
１からの同定用信号とに基づいて、制御対象７０の負荷
イナーシャの同定を行い、この同定結果を制御パラメー
タの調整時の制御パラメータの初期値として制御部６４
に送出する。

【００１１】制御部６４に制御パラメータの調整時の制
御パラメータの初期値が入力されると、ステップ３４０
にて、制御対象７０に対する制御パラメータの調整を行
う。即ち、同定部６５は、通常処理信号発生部６２に指
令信号を送出して通常処理信号（速度指令信号）を発生
させ、同時に、切替部６３に切替指令を送出して通常処
理信号が制御部６４に入力されるように切替部６３を通
常処理信号発生部６２側に切替させる。

【００１２】これにより、加算器６６に通常処理信号
（速度指令信号）と観測装置８０からの観測結果（実速
度）とが入力され、これらを加算してその速度偏差が制
御部６４に出力される。制御部６４にこの速度偏差が入
力されると、この速度偏差を前記した制御パラメータの
初期値に基づく制御量として制御対象７０のモータに付
与する。この制御量により、制御対象７０のモータは駆
動制御され、制御対象７０はこの制御量に基づく所定の
距離だけ動作することとなる。すると、同定部６５は、
例えば、通常処理信号発生部６２からの通常処理信号よ
り求めた指令位置と、観測装置８０からの観測結果（実
速度）から求めた現在位置の位置偏差とに基づいて制御
対象７０の制御パラメータの初期値を調整（制御パラメ
ータの再設定）する。この調整した制御パラメータを制
御部６４に送出し、この制御量に基づいて制御対象７０
を動作させる。

【００１３】ついで、ステップ３６０にて制御対象７０
が正常に動作するか否か、即ち、ステップ３４０にて動
作させた制御対象７０が予め設定した基準の範囲内に動
作したか否かの判定を行い、制御対象７０が予め設定し
た基準の範囲内に動作していないと、ステップ３６０に
て「Ｎｏ」と判定して、ステップ３４０にて再度制御パ
ラメータの調整を行う。ステップ３４０とステップ３６
０の処理を繰り返し実行しているうちに、制御対象７０
が予め設定した基準の範囲内に動作するようになると、
ステップ３６０にて「ＹＥＳ」と判定して制御パラメー
タを決定し、ステップ３８０にて制御パラメータの自動
調整の処理動作を終了するようになされている。

【００１４】図１２は上述のＰＩＤ制御装置６０の制御
対象の負荷イナーシャの同定動作を具体的に示すフロー
チャートの一例である。図１２において、運転員が図示
しない外部入力装置５０（図９、図１０参照）の自動調
整モードを選択すると、ＰＩＤ制御装置６０内のマイク
ロコンピュータよりなる同定部６５は制御パラメータの
自動調整モードであることを認識して、ステップ３２１
にて、負荷イナーシャ同定の処理動作を開始する。

【００１５】すると、ステップ３２２にて、ＰＩＤ制御
装置６０内の同定部６５は同定用信号発生部６１に指令
信号を送出して、図１３（ｂ）の曲線Ｂで示すような速
度パターンからなる同定用信号（指令速度）を発生さ
せ、同時に、切替部６３に切替指令を送出して同定用信
号が加算器６６に入力されるように切替部６３を同定用
信号発生部６１側に切替させ、加算器６６に同定用信号
（ステップ相当信号）を入力させる。これにより、指令
速度はＶｍａｘに向けて上昇し、加算器６６に同定用信
号と観測装置８０からの観測結果（実速度）とが入力さ
れると、加算器６６はこれらを加算してその速度偏差が
制御部６４に出力され、制御部６４はこの速度偏差を予
め設定された制御パラメータに基づく制御量として制御
対象７０のモータに付与する。この制御量により、制御
対象７０のモータは駆動制御され、制御対象７０のモー
タの実速度はＶｍａｘに向けて加速されることとなる。

【００１６】ここで、図１３（ｂ）の曲線Ｂは同定用信
号発生部６１により発生された同定用信号（指令速度）
を表し、曲線ｂはこの同定用信号に基づき駆動される制
御対象のモータの実速度を表す。また、図１３（ａ）の
曲線Ｄは同定用信号に基づき演算した制御対象の指令位
置を表し、曲線ｄはこの同定用信号に基づき駆動された
制御対象の現在位置を表す。

【００１７】同定用信号発生部６１が同定用信号（指令
速度）を発生させた後、ステップ３２３にて指令速度が
Ｖｍａｘに達したか否かの判定を行う。指令速度がＶｍ
ａｘに達してステップ３２３にて「ＹＥＳ」と判定する
と、ステップ３２４に進み、指令速度がＶｍａｘに達し
ていなければ、Ｖｍａｘに達するまでこの処理動作を繰
り返す。指令速度がＶｍａｘに達すると、ステップ３２
４にて、観測装置（速度センサ）８０からの観測信号
（速度信号）に基づいて、制御対象７０となるモータの
実速度（図１３（ｂ）の曲線ｂ参照）がＶｍａｘに達し
たか否かの判定を行い、Ｖｍａｘに達するまでこの処理
動作を繰り返す。

【００１８】制御対象７０となるモータの実速度がＶｍ
ａｘに達すると、ステップ３２４にて「ＹＥＳ」と判定
してステップ３２５に進む。ステップ３２５にて、制御
対象７０となるモータが駆動してからモータの実速度が
Ｖｍａｘに達するまでの時間（図１３（ｂ）のｔ_p時
間）を演算する。ついで、ステップ３２６にて、指令速
度を図１３（ｂ）に示すようにＶｍａｘから０まで減少
させ、ステップ３２７にて、制御対象７０となるモータ
の実速度が０と判定されると、ステップ３２８に進む。
制御対象７０となるモータの実速度が０になるまで上述
の動作を繰り返す。ステップ３２８において、ステップ
３２５にて演算した、制御対象７０となるモータが駆動
してからモータの実速度がＶｍａｘに達するまでの時間
（図１３（ｂ）のｔ_p時間）に基づいて、同定部６５は
負荷イナーシャの同定を行い、ステップ３２９にて、負
荷イナーシャ同定の処理動作の実行を終了する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上述のような負荷イナ
ーシャの同定方法においては、モータの実速度がＶｍａ
ｘに達したことを検出する必要があるが、モータの実速
度は速度変動が大きいため正確にＶｍａｘに達した時点
を把握することが難しく、負荷イナーシャの同定は正確
ではなかった。このため、制御パラメータの初期値が正
しく設定されないことがあり、この不正確な初期値に基
づいて制御パラメータを調整しても制御が不安定になる
ということが生じた。また、制御対象７０となるモータ
が駆動してからモータの実速度がＶｍａｘに達するまで
モータを動作させて制御対象７０を動作させるため、負
荷イナーシャが大きい場合は、負荷イナーシャの同定作
業終了までに長時間を要し、負荷イナーシャの同定のた
めの作業効率が悪化するという問題を生じる。さらに、
モータを長時間動作させると、制御対象７０が動作する
距離が長くなるため、制御対象７０が動作する空間内に
存在する障害物を除く作業が必要となり、負荷イナーシ
ャの同定のための作業性も悪化するという問題も生じ
る。そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、制御対象の負荷イナーシャを正確に同定し易く
するとともに同定に要する時間も比較的短くすることに
ある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１に記載の発明によれば、速度指令
信号発生手段から発生された速度指令信号が予め設定し
た所定の速度となった時点での制御対象の速度指令信号
に基づく指令位置信号と観測装置が観測した制御対象の
現在位置信号との位置偏差信号（たまりパルス量）に基
づいて負荷イナーシャを同定するようにしている。この
ため、特別な同定用信号発生装置を設けなくても、位置
偏差信号（たまりパルス量）を求めるだけで負荷イナー
シャが同定できるようになり、この種のモータ制御装置
の構成が簡単、容易になり、安価に、かつ容易にこの種
のモータ制御装置を製造できるようになる。

【００２１】また、モータの実速度の最大値（Ｖｍａ
ｘ）を検出することなく、制御対象の現在位置信号を検
出することにより負荷イナーシャを同定するので、正確
に負荷イナーシャが同定できるようになる。また、モー
タの実速度の最大値（Ｖｍａｘ）に達するまでモータを
加速する必要がなくなるので、負荷イナーシャの同定に
要する時間が短縮できるようになり、負荷イナーシャの
同定のための作業効率が向上する。さらに、モータの実
速度がその最大速度（Ｖｍａｘ）に達するまで加速しな
いので、制御対象の動作距離も短くなる。そのため、制
御対象の負荷イナーシャの同定時に、制御対象が動作す
る空間内に存在する障害物の多くを取り除く作業も不必
要となり、負荷イナーシャの同定のための作業性も良好
になる。

【００２２】請求項２に記載の発明によれば、位置制御
手段は速度指令信号発生手段から発生された速度指令信
号を積分することにより得られる指令位置信号と観測手
段からフィードバックされる制御対象の現在位置信号と
から求めた位置偏差信号を予め設定された制御パラメー
タの内の第１制御パラメータに応じた速度信号とし、こ
の速度信号を第１の所定割合とした第１速度信号として
出力する。また、フィードフォワード制御手段は速度指
令信号発生手段から発生された速度指令信号を第２の所
定割合とした第２速度信号として出力する。

【００２３】すると、速度制御手段は、位置制御手段か
ら出力された第１速度信号とフィードフォワード制御手
段から出力された第２速度信号と観測手段からフィード
バックされた現在位置信号を微分することにより得られ
た実速度信号とから求めた速度偏差信号を制御パラメー
タの内の第２制御パラメータに応じた制御量としてモー
タへ与える。このため、モータを制御するための制御量
を正確に算出することが可能となり、このモータを駆動
することにより動作する制御対象が急激に動作すること
が防止できるようになる。

【００２４】そして、同定手段が負荷イナーシャを同定
するときには、切替手段による第２の所定割合を第１の
所定割合よりも大きく設定させかつ速度指令信号発生手
段から発せられる速度指令信号が所定速度となった時点
の速度指令信号から求めた指令位置信号と、観測手段が
観測した現在位置信号との位置偏差信号に基づいて制御
対象の負荷イナーシャを同定する。このため、負荷イナ
ーシャの同定時には、速度制御手段に入力される制御量
の多くはフィードフォワード制御手段から出力される第
２速度信号となるため、位置制御手段からの制御量は小
さいものとなる。この結果、主に、フィードフォワード
制御手段から出力される第２速度信号と観測手段が観測
した現在位置信号から求めた実速度信号との偏差信号を
予め設定された制御パラメータ（ゲイン）に応じた制御
量し、この制御量に基づいてモータの速度制御がなされ
ることとなる。

【００２５】一方、同定手段が第１および第２の制御パ
ラメータを調整するときには、切替手段により第２の所
定割合を第１の所定割合よりも小さく設定させかつこの
同定された負荷イナーシャに応じて予め設定された第１
および第２の制御パラメータを制御パラメータの調整時
の制御パラメータの初期値として設定する。このため、
制御パラメータの調整時には、速度制御手段に入力され
る制御量の多くは位置制御手段から出力される第１速度
信号となるため、フィードフォワード制御手段からの制
御量は小さいものとなる。この結果、主に、位置制御手
段から出力される第１速度信号と観測手段が観測した現
在位置信号から求めた実速度信号との偏差信号を負荷イ
ナーシャの同定により初期設定された制御パラメータ
（ゲイン）に応じた制御量し、この制御量に基づいてモ
ータの速度制御がなされることとなる。

【００２６】請求項３に記載の発明によれば、負荷イナ
ーシャの同定時には、第１の所定割合を実質的に０％と
し、第２の所定割合を実質的に１００％として設定する
ので、速度指令信号発生手段から発生された速度指令信
号と観測手段が観測した現在位置信号から求めた実速度
信号との偏差信号を予め設定された制御パラメータ（ゲ
イン）に応じた制御量し、この制御量に基づいてモータ
の速度制御がなされることとなる。また、制御パラメー
タのを調整時には、第１の所定割合を７０％とし、第２
の所定割合を３０％として設定するので、速度制御手段
から出力されるモータの速度制御量は位置制御手段から
出力される７０％の第１速度信号と、フィードフォワー
ド制御手段から出力される３０％の第２速度信号と、観
測手段が観測した現在位置信号から求めた実速度信号と
の偏差信号を負荷イナーシャの同定により初期設定され
た制御パラメータ（ゲイン）に応じた制御量し、この制
御量に基づいてモータの速度制御がなされることとな
る。

【００２７】請求項４に記載の発明によれば、負荷イナ
ーシャＩをＩ＝ＡＰｅ＋Ｂの数式に基づいて求めるよう
にするので、単に、位置偏差（たまりパルス量）Ｐｅを
求めるだけで負荷イナーシャが同定できるようになり、
処理速度が格段に向上する。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、図に基づいて本発明の一
実施の形態を説明する。図１は本発明のＰＩＤ制御装置
を搬送用ロボットに適用した場合の一実施の形態の全体
構成を示す概略図である。なお、図１においては、ロボ
ットの移動軸は１軸のみを例示的に示しているが、２軸
構成であっても、３軸構成であっても制御動作は同じで
あるので、１軸構成のものにおいて説明する。

【００２９】図１において、制御対象となるロボット３
０は、後述するＰＩＤ制御装置２０からの制御信号に基
づき駆動制御されるモータ３１と、このモータ３１のモ
ータ軸に連結されてボールねじ軸３３にモータ３１の回
転力を伝達する伝達機構となるカップリング３２と、カ
ップリング３２に連結されてモータ３１の回転に応じて
回動するボールねじ軸３３と、ボールねじ軸３３が回動
することによりボールねじ軸３３の軸方向に動作する内
部にボールを備えたスライダ３４と、このスライダ３４
をその上部で摺動自在に保持する架台３５と、架台３５
の上部に配設されてスライダ３４の回転を不能にするガ
イド３６と、架台３５の端部に配設されてスライダ３４
を停止させるストッパ３７とから構成している。なお、
スライダ３４には図示しないアームが固着されており、
このアームが被搬送物を保持してある場所から他の場所
に搬送するように構成されている。

【００３０】このロボット３０の他端部にはモータ３１
の回転数からスライダ３４の現在位置を検出する観測装
置となるエンコーダ４０が配設されている。そして、こ
のロボット３０は、制御パラメータを自動調整する機能
を有するＰＩＤ制御装置２０に接続されており、このＰ
ＩＤ制御装置２０により、外部入力装置１０からの入力
指令（運転員によるキー操作）およびエンコーダ４０か
らの現在位置信号に基づいて、ロボット３０側に設けら
れたモータ３１が駆動制御される。そして、このモータ
３１の回転駆動に基づいてスライダ３４が動作し、図示
しないスライダ３４に固着されたアームが被搬送物を保
持してある場所から他の場所に搬送するようになされて
いる。

【００３１】図２は図１のＰＩＤ制御装置２０の制御構
成例を示すブロック図である。このＰＩＤ制御装置２０
は、制御対象３０の負荷イナーシャを同定するための速
度指令信号を発生させるとともに制御パラメータの調整
を行うための速度指令信号を発生させる速度指令信号発
生部２１と、フィードフォワード制御を行うＦＦ制御部
２２と、速度指令信号を積分する積分要素２４と、制御
対象３０の位置の制御を行う位置制御部２５と、負荷イ
ナーシャの同定時と制御パラメータの調整時とでＦＦ制
御部２２および位置制御部２５の設定値を変更する切替
部２３と、制御対象３０の速度制御を行う速度制御部２
６と、観測装置となるエンコーダ４０からの出力信号を
微分する微分要素２７と、負荷イナーシャの同定を行う
とともに制御パラメータの調整を行う同定部２８と、積
分要素２４により積分された速度指令信号（指令位置信
号）とエンコーダ４０からの出力信号（現在位置信号）
とを加算する第１加算器２９ａと、微分要素２７により
微分されたエンコーダ４０からの出力信号（実速度信
号）と位置制御部２５から出力された出力信号とＦＦ制
御部２２から出力された出力信号とを加算する第２加算
器２９ｂとを備えている。

【００３２】速度指令信号発生部２１は、負荷イナーシ
ャを同定するための速度指令信号を発生させるとともに
制御パラメータの調整を行うための速度指令信号を発生
させ、この発生した速度指令信号を積分要素２４を介し
て位置制御部２５に送出するとともに、同定部２８にも
送出する。ＦＦ制御部２２は、速度指令信号発生部２１
より発生された速度指令信号を切替部２３にて設定され
た第２所定割合に基づいた速度信号とし、この速度信号
をフィードフォワード制御して第２速度信号として第２
加算器２９ｂに送出する。積分要素２４は、速度指令信
号発生部２１が発生した速度指令信号を積分して速度指
令信号を指令位置信号に変換し、変換した指令位置信号
を第１加算器２９ａに送出する。

【００３３】第１加算器２９ａは、積分要素２４により
変換された指令位置信号とエンコーダ４０からの出力信
号（この場合はスライダ３４の現在位置信号）とを加算
して位置偏差信号を求め、この位置偏差信号を位置制御
部２５に送出する。位置制御部２５は、制御対象３０の
位置を制御するための位置の制御パラメータ（第１制御
パラメータ）が予め設定されており、第１加算器２９ａ
から入力された位置偏差信号を切替部２３にて設定され
た第１の所定割合に基づいた位置偏差信号し、この第１
の所定割合に基づいた位置偏差信号を予め設定された位
置の制御パラメータ（第１制御パラメータ）に応じて調
整し、位置の制御パラメータ（第１制御パラメータ）に
応じて調整した位置偏差信号を第１速度信号として第２
加算器２９ｂに送出する。

【００３４】微分要素２７は、観測装置となるエンコー
ダ４０からの出力信号（この場合はスライダ３４の現在
位置信号）を微分してスライダ３４の実速度信号とし、
この実速度信号を第２加算器２９ｂに送出する。第２加
算器２９ｂは、ＦＦ制御部２２から出力される第２速度
信号と、位置制御部２５から出力される第１速度信号
と、微分要素２７により微分されたスライダ３４の実速
度信号とを加算して速度偏差信号とし、この速度偏差信
号を速度制御部２６に出力する。

【００３５】速度制御部２６は、制御対象となるモータ
３１の速度制御を行うための速度のの制御パラメータ
（第２制御パラメータ）が予め設定されており、第２加
算器２９ｂから出力された速度偏差信号を予め設定され
た速度の制御パラメータ（第２制御パラメータ）に応じ
た制御量とし、この制御量を制御対象３０のモータ３１
に付与してモータ３１の速度制御を行う。

【００３６】なお、ＦＦ制御部２２と位置制御部２５
は、通常のＰＩＤ制御動作時は、例えばＦＦ制御部２２
は３０％、位置制御部２５は７０％の割合で、即ち、位
置の制御パラメータ（ゲイン）が本来の値の７０％で動
作するように切替部２３により設定されているが、制御
対象となるロボット３０の負荷イナーシャの同定を行う
際の切替部２３による切替動作時には、例えばＦＦ制御
部２２は１００％、位置制御部２５は０％の割合で動作
するように設定される。これにより、制御対象となるロ
ボット３０の負荷イナーシャの同定時に、第２加算器２
９ｂには速度指令信号発生部２１により発生された速度
指令信号がＦＦ制御部２２を介してそのまま入力される
こととなる。

【００３７】同定部２８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等
からなるマイクロコンピュータにより構成されており、
負荷イナーシャの同定時においては、速度指令信号発生
部２１に指令信号を送出して速度指令信号を発生させ、
同時に、切替部２３に切替指令を送出して、例えばＦＦ
制御部２２は１００％、位置制御部２５は０％の割合で
動作するように設定させる。また、速度指令信号発生部
２１からの速度指令信号と観測装置４０からの観測結果
（制御対象３０の現在位置）に基づいて制御対象３０の
負荷イナーシャの同定を行うとともに、この同定結果を
制御パラメータの調整時の制御パラメータの初期値とし
て位置制御部２５および速度制御部２６に送出する。

【００３８】一方、この同定部２８は、制御パラメータ
調整（チューニング）時においては、速度信号発生部２
１に指令信号を送出して速度指令信号を発生させ、同時
に、切替部２３に切替指令を送出して、例えばＦＦ制御
部２２は３０％、位置制御部２５は７０％の割合で動作
するように設定させる。また、速度指令信号発生部２１
速度指令信号と観測装置８０からの観測結果（制御対象
３０の現在位置）に基づいて制御対象７０の制御パラメ
ータの初期値を調整する。この調整した制御パラメータ
を位置制御部２５および速度制御部２６に送出する。

【００３９】ついで、上述のＰＩＤ制御装置２０の動作
を説明する。図３〜図６は図２のＰＩＤ制御装置２０の
位置制御部２５に予め設定された位置の制御パラメータ
（第１制御パラメータ）および速度制御部２６に予め設
定された速度の制御パラメータ（第２制御パラメータ）
の調整（チューニング）のための初期設定から調整（チ
ューニング）までの動作を説明するフローチャートであ
り、図３はメインルーチンのフローチャートを示し、図
４は図３の動作範囲チェックのサブルーチンのフローチ
ャートを示し、図５は図３の負荷イナーシャ同定のサブ
ルーチンのフローチャートを示し、図６は図３のチュー
ニング動作のサブルーチンのフローチャートを示す。な
お、これらの各フローチャートに対応したプログラムは
同定部２８のマイクロコンピュータのＲＯＭに予め格納
されている。

【００４０】図３において、図示しないロボット３０の
運転員が外部入力装置１０（図１，２参照）の自動調整
モードを選択すると、ＰＩＤ制御装置２０のマイクロコ
ンピュータよりなる同定部２８制御パラメータの自動調
整モードであることを認識して、ステップ１００にて、
自動調整モードの処理を開始する。すると、ステップ１
１０にて、ＰＩＤ制御装置２０の同定部２８は運転員が
外部入力装置１０から入力した設定値（ロボットの部位
をどの方向にどの程度の距離だけ動かすかの指示）に基
づいて制御対象であるスライダ３４の動作範囲のチェッ
ク（後述する）を行う。スライダ３４の動作範囲のチェ
ックを行った後、ステップ１２０に進み、モータ３１を
駆動して、スライダ３４を動作させ、エンコーダ４０か
らの観測結果、即ち、スライダ３４の現在位置と指令位
置との位置偏差（たまりパルス量）に基づいて、制御対
象となるロボット３０の負荷イナーシャの同定を行う。
制御対象となるロボット３０の負荷イナーシャの同定を
行った後、ステップ１３０にて、負荷イナーシャの同定
に基づいて制御パラメータの調整（チューニング）のた
めの初期設定を行う。

【００４１】ついで、ステップ１３０にて初期設定され
た制御パラメータに基づいて、ＰＩＤ制御装置２０は再
度、モータ３１を駆動して、再度、スライダ３４を動作
させ、ステップ１４０にて、後述する制御パラメータの
調整（チューニング）のための処理動作を行う。制御パ
ラメータの調整（チューニング）のための動作を行っ
て、スライダ３４が正常に動作するようになるとステッ
プ１５０にて「ＹＥＳ」と判定して、ステップ１９０に
て自動調整モードの処理を終了する。なお、このステッ
プ１５０の詳細は後述する。

【００４２】上述のステップ１４０において調整した制
御パラメータが不適切でスライダ３４が正常に動作しな
いと、ステップ１５０にて「ＮＯ」と判定して、ステッ
プ１６０に進み、ＰＩＤ制御装置２０の同定部２８は制
御パラメータの再設定がｎ回（例えば３〜５回）なされ
たか否かの判定を行う。ここで、制御パラメータの再設
定がｎ回（例えば３〜５回）に達していなければ、ステ
ップ１８０にて制御パラメータの再設定を行う。

【００４３】ステップ１８０にて制御パラメータの再設
定を行った後、ステップ１４０に戻っての制御パラメー
タの調整（チューニング）のための動作と、ステップ１
５０にて「Ｎｏ」と判定されてのステップ１８０での制
御パラメータの再設定の動作を３〜５回繰り返し行って
もステップ１５０において「ＹＥＳ」と判定されなけれ
ば、ステップ１７０にてＰＩＤ制御装置２０は外部入力
装置１０に警告表示の信号を送出し、ステップ１９０に
て自動調整モードの処理を終了する。

【００４４】図４は、図３のステップ１１０の動作範囲
チェックのサブルーチンを示すフローチャートである。
図４のフローチャートにおいて、ロボット３０の運転員
が外部入力装置１０の自動調整モードを選択して、制御
パラメータを調整するためにロボット３０の何軸（この
場合は、図１のボールねじ軸（調整軸）３１）を、どの
方向（図１の場合は図の左右方向）に、どれだけの距離
だけ動作させるかを外部入力装置１０に入力すると、予
め設定されている動作量から、ＰＩＤ制御装置２０の同
定部２８は、ステップ１１０ａにて、動作範囲チェック
のサブルーチンの動作を開始する。

【００４５】すると、ＰＩＤ制御装置２０の同定部２８
はステップ１１１にて、外部入力装置１０から入力され
た調整軸を確認し、ステップ１１２にて、外部入力装置
１０に入力された調整軸の方向を確認し、ステップ１１
３にて、外部入力装置１０に入力されたスライダ３４の
可動範囲の設定値のデータを読み込む。ついで、ＰＩＤ
制御装置２０はステップ１１４にて、エンコーダ４０か
らの出力信号に基づいて、スライダ３４の現在位置のデ
ータを読み込む。ついで、ステップ１１５において、速
度指令信号発生部２１を作動させて図７（ｂ）の曲線Ａ
で示す速度パターンからなる速度指令信号を発生させ、
この速度パターンに基づいて調整動作量（移動量）を算
出して、この算出値を読み込む。

【００４６】調整動作量を読み込んだ後、ステップ１１
６において、ステップ１１５にて算出した調整動作量と
ステップ１１４にて読み込んだ現在位置データとに基づ
いて、モータ３１が駆動した場合にスライダ３４が行き
着く動作位置を算出する。ついで、ステップ１１７に進
み、ステップ１１６にて算出したスライダ３４の動作位
置が動作できる範囲内にあるか否かの判定を行う。

【００４７】ステップ１１６にて算出したスライダ３４
の動作位置がスライダ３４の動作範囲外になる場合は、
ステップ１１７にて「ＮＯ」と判定して、ステップ１１
８に進み、動作範囲外である旨を外部入力装置１０に表
示させるための信号を送出し、ステップ１１９にてこの
処理動作を終了する。また、ステップ１１６にて算出し
たスライダ３４の動作位置がスライダ３４の動作範囲内
になる場合は、ステップ１１７にて「ＹＥＳ」と判定
し、ステップ１１９にてこの動作範囲チェックの処理動
作を終了する。

【００４８】上述したように、ステップ１１６にて算出
したスライダ３４の動作位置がスライダ３４の動作範囲
外になる場合は、ロボット３０の動作前に、動作範囲外
である旨を外部入力装置１０に表示させて警告するよう
にしているので、ロボット３０の損傷を未然に防止でき
るようになる。

【００４９】図５は、図３のステップ１２０の負荷イナ
ーシャ同定のサブルーチンを示すフローチャートであ
る。上述した図４のステップ１１７にてスライダ３４の
動作位置がスライダ３４の動作範囲内にあると判定し
て、動作範囲チェックの処理動作を終了すると、ステッ
プ１２０ａにて、負荷イナーシャ同定の処理動作を開始
する。すると、ＰＩＤ制御装置２０の同定部２８は、ス
テップ１２１にて、速度指令信号発生部２１より図７
（ｂ）の曲線Ａで示す速度パターンからなる速度指令信
号を発生させるとともに、この速度指令信号を逐次イン
クリメントする。

【００５０】ここで、図７（ｂ）はモータ３１の指令速
度と実速度の関係を示す図であり、曲線Ａは速度指令信
号発生部２１より発生された速度指令信号（指令速度
Ｖ）を表し、曲線ａはこの指令速度Ｖに基づき駆動され
るモータ３１の実速度を表す。なお、曲線Ｂ，ｂは図１
３（ｂ）の曲線Ｂ，ｂと同様な曲線である。また、図７
（ａ）はスライダ３４の指令位置と現在位置との関係を
示す図であり、曲線Ｃは速度指令信号発生部２１より送
出された速度指令信号のインクリメント値、即ち、スラ
イダ３４の指令位置を表し、曲線ｃはこの速度指令信号
に基づき動作したスライダ３４の現在位置を表す。な
お、曲線Ｄ，ｄは図１３（ａ）の曲線Ｄ，ｄと同様な曲
線である。

【００５１】ステップ１２１にて速度指令信号を発生さ
せると同時に、切替部２３に切り替え信号を送出する。
これにより、切替部２３はＦＦ制御部２２が１００％の
割合で動作するように設定するとともに位置制御部２５
が０％の割合で動作するように設定して、速度指令信号
発生部２１にて発生させた加速の速度指令信号をＦＦ制
御部２２および第２加算器２９ｂを介して直接的に速度
制御部２６に入力されることとなる。速度制御部２６に
速度指令信号が入力されると、速度制御部２６はこの加
速の速度指令信号を予め設定された速度の制御パラメー
タ（第２制御パラメータ）に基づいた速度制御量として
モータ３１に付与する。これにより、モータ３１はその
駆動速度が図７（ｂ）の曲線ａになるように加速され、
モータ３１は２回転してスライダ３４を４０ｍｍ程度
（リード２０ｍｍのボールねじを使用する場合）動作さ
せる。

【００５２】ついで、ＰＩＤ制御装置２０の同定部２８
はステップ１２２において、ステップ１２１にて速度指
令信号発生部２１より発生された速度指令信号の指令速
度Ｖが、図７（ｂ）に示すように、設定指令速度Ｖｎ
（この場合ＶｎはＶｍａｘの５０％以上にする必要があ
るが、好適には７０％程度が望ましい）に達したか否か
の判定を行う。指令速度Ｖが設定指令速度Ｖｎに達して
ステップ１２２にて「ＹＥＳ」と判定すると、ステップ
１２３に進み、指令速度Ｖが設定指令速度Ｖｎに達しな
ければ、ステップ１２２にて「ＮＯ」と判定して、ステ
ップ１２４に進む。

【００５３】ステップ１２３に進むと、ＰＩＤ制御装置
２０の同定部２８は設定指令速度Ｖｎ時の加速の速度指
令信号のインクリメント値、即ち、スライダ３４の指令
位置Ｐ₁を求めるとともに、このスライダ３４の指令位
置Ｐ₁とエンコーダ４０が検出したスライダ３４の現在
位置Ｐ₂に基づいて、その位置偏差Ｐｅ＝Ｐ₁−Ｐ₂（た
まりパルス量）を算出する。ついで、ステップ１２４に
おいて、ＰＩＤ制御装置２０の同定部２８は速度指令信
号発生部２１にて発生させた速度指令信号の指令速度Ｖ
（図７（ｂ）の曲線Ａ参照）が最大指令速度Ｖｍａｘに
達したか否かの判定を行う。指令速度Ｖが最大指令速度
Ｖｍａｘに達してステップ１２４にて「ＹＥＳ」と判定
すると、次のステップ１２５に進み、停止（指令速度＝
０）まで減速させる。指令速度Ｖが最大指令速度Ｖｍａ
ｘに達していなくてステップ１２４にて「ＮＯ」と判定
すると、上述のステップ１２２からステップ１２４まで
の処理を繰り返す。

【００５４】ステップ１２５において、ＰＩＤ制御装置
２０の同定部２８は速度指令信号発生部２１より速度指
令信号を発生させ、Ｖｍａｘから０まで指令速度を減速
させる。ついで、ステップ１２６にて、エンコーダ４０
が検出したスライダ３４の現在位置データに基づいて、
スライダ３４の実速度が０になったか否かの判定を行
う。このステップ１２６にて「ＮＯ」と判定した場合
は、上述のステップ１２５に戻り、この処理を繰り返
し、スライダ３４の実速度が０になってステップ１２６
にて「ＹＥＳ」と判定して、次のステップ１２７に進
む。

【００５５】ステップ１２７において、ＰＩＤ制御装置
２０の同定部２８はステップ１２３にて算出した位置偏
差Ｐｅ（たまりパルス量）に基づいて、負荷イナーシャ
Ｉを下記の数式（１）により算出し、ステップ１２８に
て負荷イナーシャＩの同定処理を終了するとともに、モ
ータ３１を逆方向に２回転させてスライダ３４を元の位
置に戻す。

【００５６】

【数１】Ｉ＝ＡＰｅ＋Ｂ・・・・・（１） ただし、Ａ、Ｂは指令速度が予め設定した所定の指令速
度Ｖｎとなった時点の係数。

【００５７】上述したように、速度指令信号の指令速度
Ｖが設定指令速度Ｖｎとなった時点（図７（ｂ）に示す
ように時間ｔ_q）の指令位置Ｐ₁とスライダ３４の現在位
置Ｐ₂との位置偏差Ｐｅ（図７（ａ）の丸内参照）に基
づいて、上述の数式（１）によりロボット３０の負荷イ
ナーシャＩの同定を行うので、図７（ａ）（ｂ）より明
らかなように、従来においては負荷イナーシャの同定が
できるまでにｔ_p時間を要したのに比較してｔ_q時間で同
定できるようになるので、負荷イナーシャの同定の作業
性が向上する。

【００５８】図６は、上述の図３のステップ１４０のチ
ューニング動作のサブルーチンを示すフローチャートで
ある。上述の図５のステップ１２７にて負荷イナーシャ
を同定して、ステップ１２８にて負荷イナーシャ同定の
処理動作を終了すると、ＰＩＤ制御装置２０の同定部２
８は、図３のステップ１３０にて負荷イナーシャ同定に
基づいて、位置制御部２５に予め設定された位置の制御
パラメータ（第１制御パラメータ）および速度制御部２
６に予め設定された速度の制御パラメータ（第２制御パ
ラメータ）をステップ１２８にて求めた負荷イナーシャ
に基づいて変更し、この変更された位置の制御パラメー
タ（第１制御パラメータ）および速度の制御パラメータ
（第２制御パラメータ）を調整（チューニング）のため
の制御パラメータの初期値とし、この変更した位置の制
御パラメータ（第１制御パラメータ）を位置制御部２５
に付与するとともに、速度の制御パラメータ（第２制御
パラメータ）を速度制御部２６に付与する。

【００５９】すると、ＰＩＤ制御装置２０の同定部２８
は図６のステップ１４０ａにて、チューニング動作のサ
ブルーチン処理を開始し、チューニング動作のために初
期設定された各制御パラメータに基づいてモータ３１を
駆動し、スライダ３４を動作させる。即ち、ステップ１
４０ａにて、チューニング動作のサブルーチン処理を開
始すると、同定部２８は速度指令信号発生部２１を作動
させて図７（ｂ）の曲線Ａで示す速度パターンからなる
加速の速度指令信号を発生させるとともに、この加速の
速度指令信号をインクリメントする。これと同時に、切
替部２３に切り替え信号を送出する。これにより、切替
部２３はＦＦ制御部２２が３０％の割合で動作するよう
に設定するとともに位置制御部２５が７０％の割合で動
作するように設定する。

【００６０】速度指令信号発生部２１にて発生させた速
度指令信号は積分要素２４にて積分されて指令位置とな
る。この指令位置信号とエンコーダ４０より出力された
現在位置信号とが第１加算器２９ａに入力されて位置偏
差信号が第１加算器２９ａより位置制御部２５に出力さ
れる。位置偏差信号が位置制御部２５に入力されると、
この位置偏差信号は切替部２３により７０％の割合で動
作するように設定されいるため、７０％の位置偏差信号
となり、この７０％の位置偏差信号は初期設定された位
置のパラメータ（第１制御パラメータ）に基づいた第１
速度信号として第２加算器２９ｂに出力される。

【００６１】一方、ＦＦ制御部２２に入力された速度指
令信号発生部２１にて発生させた速度指令信号は、切替
部２３により３０％の割合で動作するように設定されて
いるため、３０％の速度指令信号（第２速度信号）とし
て第２加算器２９ｂに出力される。そして、第２加算器
２９ｂには、このＦＦ制御部２２より出力された第２速
度信号と、位置制御部２５より出力された第１速度信号
と、エンコーダ４０より出力された現在位置信号が微分
要素２７にて微分されたスライダ３４の実速度信号とが
入力されて、その速度偏差信号が速度制御部２６に入力
されることとなる。速度制御部２６に速度偏差信号が入
力されると、速度制御部２６はこの速度偏差信号を予め
設定された初期設定された速度の制御パラメータ（第２
制御パラメータ）に基づいた速度制御量としてモータ３
１に付与する。これにより、モータ３１は速度制御量に
基づいた速度で駆動される。ついで、ＰＩＤ制御装置２
０の同定部２８はステップ１４１において、観測装置を
なすエンコーダ４０よりスライダ３４の現在位置信号
（現在位置データ）を取得する。ついで、ステップ１４
２において、上述の図４のステップ１１３にて設定され
たスライダ３４の可動範囲の設定データ（設定位置デー
タ）と、図６のステップ１４１にて取得した現在位置デ
ータに基づいて、その差を算出する。ついで、ＰＩＤ制
御装置２０の同定部２８はステップ１４３において、ス
テップ１４１にて取得したスライダ３４の現在位置デー
タの変化よりスライダ３４の実加速度を算出し、ステッ
プ１４４に進む。

【００６２】ステップ１４４において、ＰＩＤ制御装置
２０はステップ１４３にて算出したスライダ３４の実加
速度と予め設定したスライダ３４の加速度の異常判定し
きい値とを比較し、実加速度が異常判定しきい値より小
さければ「ＹＥＳ」と判定してステップ１４６に進み、
実加速度が異常判定しきい値より大きくて「ＮＯ」と判
定するとステップ１４５に進み、異常データカウンタの
動作を開始させて異常データカウンタのカウント値をイ
ンクリメントして、ステップ１４６に進む。

【００６３】ステップ１４６において、ＰＩＤ制御装置
２０の同定部２８はステップ１４３にて算出したスライ
ダ３４の実加速度が０、即ち、スライダ３４は停止した
か否かの判定を行う。スライダ３４が停止していなくて
実加速度が０とならなければ、このステップ１４６にて
「ＮＯ」と判定して、ステップ１４１に戻り、上述のス
テップ１４１からステップ１４６までの処理を繰り返
す。ステップ１４１からステップ１４６までの処理を繰
り返している内に実加速度が０となると、このステップ
１４６にて「ＹＥＳ」と判定して、ステップ１４７にて
チューニングのための動作のサブルーチン処理を終了す
るとともに、モータ３１を逆回転させてスライダ３４を
元の位置に戻す。

【００６４】上述のように、ステップ１４７にてチュー
ニングのための動作を終了すると、図３のステップ１５
０に進み、このステップ１５０において、ＰＩＤ制御装
置２０は動作が正常であるか否かの判定を行う。

【００６５】ここで、図６のステップ１４１にて取得し
たスライダ３４の現在位置が図４のステップ１１５にて
算出した調整動作量を通過し、ステップ１４２にて算出
した差が有り、かつ図６のステップ１４６にて「ＹＥ
Ｓ」と判定された場合は、ＰＩＤ制御装置２０はスライ
ダ３４はオーバーシュートしていると判定して、図３の
ステップ１５０にて「ＮＯ」と判定する。また、図６の
ステップ１４２にて算出した差が予め設定した値（イン
ポジション：当業者がインポジションと呼んでいる値で
位置決め許容度のことを意味する）より大きくて、かつ
ステップ１４６にて「ＹＥＳ」と判定された場合は、Ｐ
ＩＤ制御装置２０の同定部２８はスライダ３４はインポ
ジションに入っていないと判定して、図３のステップ１
５０にて「ＮＯ」と判定する。さらに、上述のステップ
１４５にて求めた異常データカウンタのインクリメント
値が予め設定した所定の値（例えば３〜５）より大きい
場合は、制御対象３０となるモータの動作が不安定、即
ち、モータの動作は異常な状態であると判定して、図３
のステップ１５０にて「ＮＯ」と判定する。

【００６６】このようにして、図３のステップ１５０に
て「ＮＯ」と判定すると、前述したように、ステップ１
６０からステップ１８０の処理を実行し、ステップ１９
０にて制御パラメータのチューニングのための動作を終
了する。

【００６７】制御パラメータの設定回数がｎ回（例えば
３〜５回）になっても、正常に動作できるように制御パ
ラメータの設定ができない場合は、ステップ１７０に
て、ＰＩＤ制御装置２０の同定部２８は外部入力装置１
０に警告表示のための信号を送出し、外部入力装置１０
はこの信号に基づいて図８の表示例に示すような表示を
表示部にする。なお、表示部の大きさ等により、図８に
示すような表示ができない場合はエラー番号を表示さ
せ、ロボット３０の使用マニュアルにこのエラー番号に
対応させたエラーメッセージを掲載するようにしてもよ
い。

【００６８】図８の表示例において、例えば、スライダ
３４の現在位置が図４のステップ１１３にて設定された
可動範囲を通過し、図６のステップ１４２にて算出した
差が有って、ＰＩＤ制御装置２０の同定部２８が図３の
ステップ１５０にてスライダ３４はオーバーシュートし
ていると判定した場合は、外部入力装置１０の表示部に
「負荷部分に剛性が足りない」旨の表示をし、ロボット
３０の運転員に負荷部分に剛性を持たせるように注意を
促す。

【００６９】また、ステップ１４２にて算出した差が予
め設定した値より大きくて、かつステップ１４６にて
「ＹＥＳ」と判定して、ＰＩＤ制御装置２０がステップ
も１５０にてスライダ３４はインポジションに入ってい
ないとステップ１５０にて判定した場合は、外部入力装
置１０の表示部に「可動部の摺動抵抗が大きい」旨の表
示をし、ロボット３０の運転員に可動部の摺動抵抗を小
さくするように注意を促す。

【００７０】さらに、ステップ１４５にて求めた異常デ
ータカウンタのインクリメント値が予め設定した所定の
値（例えば３〜５）より大きくてモータ３１の動作が不
安定であるとステップ１５０にて判定した場合は、外部
入力装置１０の表示部に「伝達機構（カップリング３
２）の剛性が不足しているかまたはギアのバックラッシ
ュが大きい」旨の表示をし、ロボット３０の運転員に伝
達機構（カップリング３２）に剛性を持たせるように注
意を促すとともに、バックラッシュをなくすように注意
を促す。

【００７１】上述のように構成した本実施の形態におい
ては、速度指令信号発生部２１から発生された速度パタ
ーンに基づく指令速度が予め設定した所定の速度Ｖｎ
（図７参照）となった時点でのスライダ３４の指令位置
とエンコーダ４０が観測したスライダ３４の現在位置と
の位置偏差Ｐｎ（たまりパルス量）（図７参照）に基づ
いて負荷イナーシャＩを同定するので、特別な同定用信
号発生装置を設ける必要がなくなり、構成が簡単、容易
になり、この種のＰＩＤ制御装置を安価に、かつ容易に
製造できるようになる。

【００７２】また、速度指令信号発生部２１から発生さ
れた速度パターンに基づいて負荷イナーシャＩを同定す
ることとなるので、その同定の処理操作も簡単となり、
この種のＰＩＤ制御装置の制御パラメータの数値等を意
識しないで、即ち、専門的な知識や経験を必要とせずに
迅速、かつ自動的に同定できるようになる。また、速度
指令信号発生部２１から発生された速度指令に基づいて
モータ３１を駆動し、スライダ３４が動作することとな
るので、急激にスライダ３４が駆動されることがなくな
って、急激な駆動に基づくスライダ３４およびこのスラ
イダ３４に固着されたアーム等の破損を防止できるよう
になる。

【００７３】また、モータ３１の実速度が最大値Ｖｍａ
ｘに達するまでモータ３１を加速する必要がなくなるの
で、負荷イナーシャの同定に要する時間がｔ_pからｔ
_q（図７参照）に短縮できるようになり、負荷イナーシ
ャの同定のための作業効率が向上する。また、スライダ
３４が動作する距離が短くても負荷イナーシャが同定で
きるようになるので、スライダ３４が動作する空間内に
存在する障害物を除く作業も不必要となり、負荷イナー
シャ同定のための作業性も良好になる。

【００７４】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて様々な形態で実施することができる。例えば、上述
の実施の形態においては、本発明のＰＩＤ制御装置を搬
送用ロボットに適用する例について説明したが、搬送用
ロボットに限らず、ＰＩＤ制御装置を用いる各種のサー
ボ制御系に適用できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のＰＩＤ制御装置を搬送用ロボットに
適用した一実施の形態の全体構成を示す概略図である。

【図２】 図１のＰＩＤ制御装置の制御構成例を示すブ
ロック図である。

【図３】 図２のＰＩＤ制御装置の動作を示すフローチ
ャートである。

【図４】 図３の動作範囲チェックのサブルーチンのフ
ローチャートである。

【図５】 図３の負荷イナーシャ同定のサブルーチンの
フローチャートである。

【図６】 図３のチューニング動作のサブルーチンのフ
ローチャートである。

【図７】 図２の制御対象の指令位置と現在位置および
制御対象の指令速度と実速度の関係を示す図であり、
（ａ）は制御対象の指令位置と現在位置との関係を示す
図であり、（ｂ）は制御対象の指令速度と実速度との関
係を示す図である。

【図８】 エラー表示例を示す図である。

【図９】 一般的なＰＩＤ制御装置を用いた制御系を示
す図である。

【図１０】 図９のＰＩＤ制御装置の制御構成例を示す
図である。

【図１１】 図１０のＰＩＤ制御装置の動作を示すフロ
ーチャートである。

【図１２】 図１１の負荷イナーシャ同定のサブルーチ
ンのフローチャートである。

【図１３】 図１０の制御対象の指令位置と現在位置お
よび制御対象の指令速度と実速度の関係を示す図であ
り、（ａ）は制御対象の指令位置と現在位置との関係を
示す図であり、（ｂ）は制御対象の指令速度と実速度と
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１０…外部入力装置、２０…ＰＩＤ制御装置、２１…速
度指令信号発生部（速度指令手段）、２２…フィードフ
ォワード制御部（ＦＦ制御部）、２３…切替部、２４…
積分要素、２５…位置制御部（速度制御手段）、２６…
速度制御部（速度制御手段）、２７…微分要素、２８…
同定部、２９ａ、２９ｂ…加算器、３０…搬送用ロボッ
ト（制御対象）、４０…エンコーダ（観測手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 3/12 ３０６ Ｇ０５Ｄ 3/12 ３０６Ｒ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータを回転させることにより負荷イナ
   ーシャを持つ制御対象を移動させ、同制御対象の指令位
   置と現在位置との位置偏差に基づいて予め設定された制
   御パラメータを自動調整するモータ制御装置であって、 前記制御対象の現在位置を観測する観測手段と、 前記制御対象を所定のパターンで加減速させるための速
   度指令信号を発生させる速度指令信号発生手段と、 前記速度指令信号発生手段から発生された前記速度指令
   信号を前記予め設定された制御パラメータに応じた制御
   量として前記モータに付与する速度制御手段とを備える
   とともに、 前記速度指令信号発生手段から発生された前記速度指令
   信号が予め設定した所定の速度となった時点の前記制御
   対象の前記速度指令信号に基づく指令位置信号と前記観
   測手段が観測した前記現在位置信号との位置偏差信号に
   基づいて前記制御対象の負荷イナーシャを同定する同定
   手段を備え、 前記同定手段により前記予め設定された制御パラメータ
   の自動調整に先だって前記制御対象の負荷イナーシャを
   同定するようにしたことを特徴とするモータ制御装置。
2. 【請求項２】 モータを回転させることにより負荷イナ
   ーシャを持つ制御対象を移動させ、同制御対象の指令位
   値と現在位置との位置偏差に基づいて予め設定された制
   御パラメータを自動調整するモータ制御装置であって、 前記制御対象の現在位置を観測する観測手段と、 前記制御対象を所定のパターンで加減速させるための速
   度指令信号を発生させる速度指令信号発生手段と、 前記速度指令信号発生手段から発生された前記速度指令
   信号を積分することにより得られる指令位置と、前記観
   測手段からフィードバックされる前記制御対象の現在位
   置とから位置偏差信号を求め、この位置偏差信号を前記
   制御パラメータの内の第１制御パラメータに応じた速度
   信号とし、この速度信号を第１の所定割合とした第１速
   度信号として出力する位置制御手段と、 前記速度指令信号発生手段から発生された前記速度指令
   信号を第２の所定割合とした第２速度信号として出力す
   るフィードフォワード制御手段と、 前記位置制御手段から出力された前記第１速度信号と、
   前記フィードフォワード制御手段から出力された前記第
   ２速度信号と、前記観測手段からフィードバックされた
   前記現在位置を微分することにより得られた実速度信号
   とから速度偏差信号を求め、この速度偏差信号を前記制
   御パラメータの内の第２制御パラメータに応じた制御量
   として前記モータへ与える速度制御手段と、 前記前記第１の所定割合を前記位置制御手段に付与し、
   前記第２の所定割合を前記フィードフォワード制御手段
   に付与する切替手段とを備えるとともに、 負荷イナーシャを同定するときに、前記切替手段により
   前記第２の所定割合を前記第１の所定割合よりも大きく
   設定させかつ前記速度指令信号発生手段から発せられる
   前記速度指令信号が所定速度となった時点の速度指令信
   号から求めた指令位置信号と、前記観測手段が観測した
   現在位置信号との位置偏差信号に基づいて前記制御対象
   の負荷イナーシャを同定し、前記第１および第２の制御
   パラメータを調整するときに、前記切替手段により前記
   第２の所定割合を前記第１の所定割合よりも小さく設定
   させかつこの同定された負荷イナーシャに応じて前記予
   め設定された第１および第２の制御パラメータを制御パ
   ラメータの調整時の制御パラメータの初期値として設定
   する同定手段を備えたことを特徴とするモータ制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記負荷イナーシャの同定時に前記第１
   の所定割合を実質的に０％とし、前記第２の所定割合を
   実質的に１００％として設定するとともに、前記前記第
   １および第２の制御パラメータを調整するときに、前記
   第１の所定割合を７０％とし、前記第２の所定割合を３
   ０％として設定することを特徴とする請求項２に記載の
   モータ制御装置。
4. 【請求項４】 前記負荷イナーシャをＩとし、前記位置
   偏差をＰｅとした場合、Ｉ＝ＡＰｅ＋Ｂ（ただし、Ａ、
   Ｂは前記指令速度が予め設定した所定の速度となった時
   点の係数）の算出式に基づいて前記負荷イナーシャＩを
   求めるようにしたことを特徴とする請求項１から請求項
   ３のいずかに記載のモータ制御装置。