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JPH1189267A - Control constant adjusting device - Google Patents

Control constant adjusting device

Info

Publication number
JPH1189267A
JPH1189267A JP9248756A JP24875697A JPH1189267A JP H1189267 A JPH1189267 A JP H1189267A JP 9248756 A JP9248756 A JP 9248756A JP 24875697 A JP24875697 A JP 24875697A JP H1189267 A JPH1189267 A JP H1189267A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
speed
value
unit
inertia
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9248756A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Okubo
整 大久保
Yoshiharu Takamatsu
祥治 高松
Kazuhiro Tsuruta
和寛 鶴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP9248756A priority Critical patent/JPH1189267A/en
Publication of JPH1189267A publication Critical patent/JPH1189267A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control constant adjusting device the identification error of which does not become larger, even when the speed deviation of a motor is almost zero as in the case where the motor rotates at a constant rotating speed. SOLUTION: A control constant adjusting device is provided with a speed control section 12 which controls the rotating speed of a motor; an estimating section 13 which simulates the control section 12; an identifying section 14 which identifies an inertia from the ratio of a value SFVe which is obtained by performing time integration on an absolute value obtained by passing the speed deviation of the control section 12 through a prescribed filter in a prescribed section to another value SVe', which is obtained by performing time integration on the absolute value of the speed deviation of the estimating section 13 in the same section, and an adjusting section 15 which adjusts a control gain based on the found inertia, so that the device may perform inertia identification operation obtained through the time integration, under such a condition that the absolute value of the speed deviation in the control section 12 has a prescribed value α or larger and the speed in the estimating section 13 is not zero.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットや工作機
械等の制御装置、特に動作中にイナーシャ変動がある場
合に制御定数の調整を行う制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a robot, a machine tool, etc., and more particularly to a control device for adjusting a control constant when inertia varies during operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の制御定数を調整する装置として、
例えば、本出願人に係る特願平8−230713号、
「モータ制御装置」がある。このモータ制御装置は入力
された速度指令と実際のモータ速度とが一致するように
トルク指令を決定してモータ速度を制御する速度制御部
と、前記モータ速度にモデルの速度が一致するように前
記速度制御部をシミュレートする推定部と、前記速度制
御部の速度偏差を所定の区間で時間積分した値との比に
よりイナーシャを同定する同定部とを備えており、前記
速度制御部内のモータ速度と前記推定部内のモデルの速
度がゼロでない値で一致する場合にのみイナーシャの同
定を行なうもので、そのイナーシャの同定は前記速度制
御部の速度偏差の絶対値を所定の区間で時間積分した値
と、前記推定部の速度偏差の絶対値を同じ区間で時間積
分した値との比から行なうものである。したがって、こ
の先願のモータ制御装置では速度制御部の速度偏差Ve
の時間積分値に基づいて負荷イナーシャの大きさを同定
し、この同定値に基づいてフィードバック制御ループの
ゲインを自動的に調整するため、負荷イナーシャが変わ
った場合でも最適な動作が保証されるという長所を有し
ている。図5は従来のモータ制御装置の同定部の動作の
詳細を説明する図であり、積分器の切換えは図5に示す
ように行っている。すなわち、 時刻t0からt1(区間1)においては図5中上段
のMODE0を用いてイナーシャJの演算を行い、時刻
t1で図中下段のMODE1に移ると同時に、MODE
0で用いた積分器の値|SFVe|と、|SVe’|を
ゼロクリアして再び積分を開始する。 時刻t1からt2(区間2)においてはMODE1
でイナーシャJの演算を行い、時刻t2で再びMODE
0に移ると同時に、MODE1で用いた積分器の値|S
FVe|と、|SVe’|をゼロクリアして再び積分を
開始する。 これら1連の作業を繰返しながら区間をシフト(区
間1→区間2→区間3→区間4→区間5→・・・)する
ことにより、負荷変動により影響を受けた速度偏差に反
応良くイナーシャを同定して制御ゲインの調整を行うこ
とができる。 この場合のイナーシャの同定演算は、上述のように「速
度制御部内の速度Vfbと推定部内の速度Vfb’がゼ
ロでない値で一致する場合にのみ」という条件の下に、
同定部内で速度制御部内の速度偏差Veをフィルタリン
グした値FVeと、推定部内の速度偏差Ve’の絶対値
を積分する積分器をそれぞれ2個備えて、所定の区間
[a,b]間で積分器を切換えて行い、各積分値の比を
求めてイナーシャJを演算している。
2. Description of the Related Art As a conventional device for adjusting a control constant,
For example, Japanese Patent Application No. 8-230713 related to the present applicant,
There is a “motor control device”. The motor control device determines a torque command so that the input speed command matches the actual motor speed and controls the motor speed, and the motor control device controls the motor speed so that the model speed matches the motor speed. An estimating unit that simulates a speed control unit; and an identification unit that identifies inertia based on a ratio of a value obtained by time-integrating a speed deviation of the speed control unit in a predetermined interval, and a motor speed in the speed control unit. And the inertia identification is performed only when the speed of the model in the estimating unit coincides with a non-zero value. The identification of the inertia is a value obtained by time-integrating the absolute value of the speed deviation of the speed control unit in a predetermined section. And a value obtained by time-integrating the absolute value of the speed deviation of the estimating unit in the same section. Therefore, in the motor control device of the prior application, the speed deviation Ve of the speed control unit is
Since the magnitude of the load inertia is identified based on the time integral value of, and the gain of the feedback control loop is automatically adjusted based on the identified value, optimal operation is guaranteed even if the load inertia changes. Has advantages. FIG. 5 is a diagram for explaining the details of the operation of the identification unit of the conventional motor control device, and the switching of the integrator is performed as shown in FIG. That is, from time t0 to t1 (section 1), the inertia J is calculated using MODE0 in the upper part of FIG. 5, and at time t1, the operation moves to MODE1 in the lower part of FIG.
The values | SFVe | of the integrator used at 0 and | SVe '| are cleared to zero, and the integration is started again. MODE1 from time t1 to t2 (section 2)
To calculate the inertia J at time t2
0 and at the same time the value of the integrator | S used in MODE1
FVe | and | SVe '| are cleared to zero and integration is started again. Shifting the section (section 1 → section 2 → section 3 → section 4 → section 5 →...) While repeating these series of operations enables identification of inertia responsive to the speed deviation affected by load fluctuation. Thus, the control gain can be adjusted. The inertia identification calculation in this case is performed under the condition that “only when the speed Vfb in the speed control unit and the speed Vfb ′ in the estimation unit match with a non-zero value” as described above.
The identification unit is provided with two integrators, each of which integrates the value FVe obtained by filtering the speed deviation Ve in the speed control unit and the absolute value of the speed deviation Ve 'in the estimation unit, and integrates them between predetermined sections [a, b]. The inertia J is calculated by calculating the ratio of each integral value.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、負荷イナーシャの大きさの同定を速
度制御部内の速度Vfbと、推定部内の速度Vfb’が
ゼロでない値で一致するという条件でのみ行っているた
め、一定回転数でモータが回転している時のように速度
偏差がほとんどゼロである場合も同定演算を行ってしま
い、同定誤差が大きくなってしまうという問題がある。
また、従来技術においては所定の一定時間間隔で積分器
を切換えているため、積分器がオーバーフローしたり、
積分器の値が小さすぎて同定誤差が大きくなったりして
しまうという問題がある。そこで、本発明は、モータが
一定回転数で回転している時のように速度偏差がほとん
どゼロである場合は同定演算は行わないで同定誤差が大
きくならないようにすると共に、速度偏差が大きな値を
とってもオーバーフローを起こさず、速度偏差がほとん
どゼロの場合でも積分器がクリアされずに精度良くイナ
ーシャの同定が可能であって、リアルタイムでのチュー
ニングを精度良く行える制御定数調整装置を提供するこ
とを目的としている。
However, in the above-mentioned prior art, the magnitude of the load inertia is identified only on condition that the speed Vfb in the speed control unit and the speed Vfb 'in the estimation unit match with a non-zero value. Therefore, the identification calculation is performed even when the speed deviation is almost zero, such as when the motor is rotating at a constant rotation speed, and there is a problem that the identification error increases.
Further, in the prior art, since the integrator is switched at predetermined fixed time intervals, the integrator overflows,
There is a problem that the value of the integrator is too small and the identification error increases. Accordingly, the present invention prevents the identification error from increasing without performing the identification calculation when the speed deviation is almost zero, such as when the motor is rotating at a constant rotation speed, and has a large speed deviation. To provide a control constant adjustment device that does not cause an overflow and that can accurately identify inertia without clearing the integrator even when the speed deviation is almost zero, and that can perform tuning in real time with high accuracy. The purpose is.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、入力された速度指令と実際
のモータ速度が一致するようにトルク指令を決定しモー
タ速度を制御する速度制御部と、前記モータ速度にモデ
ルの速度が一致するように前記速度制御部をシミュレー
トする推定部と、前記速度制御部の速度偏差に所定のフ
ィルタを通した値の絶対値を所定の区間で時間積分した
値と前記推定部の速度偏差の絶対値を同じ区間で時間積
分した値との比からイナーシャ同定演算を行う同定部
と、前記同定部内で同定されたイナーシャと前記推定部
内のイナーシャの比に所定のフィルタを通した値に基づ
いて制御ゲインの調整を行う調整部と、からなる制御定
数調整装置において、前記同定部の前記イナーシャ同定
演算は、 前記速度制御部の速度偏差の絶対値が所定値α以上
の大きさを持ち、 かつ、前記推定部内の速度がゼロでない、 という条件下で行なわれることを特徴としている。この
ような構成によって、イナーシャ同定演算には速度制御
部内の速度偏差の絶対値が所定値α以上の大きさで、か
つ、推定部内の速度がゼロでない場合に行うという条件
を課しているので、モータが一定回転数で回転している
ときのように速度偏差がほとんどゼロの場合は同定演算
を行わないようになり、同定誤差が大きくなることを防
止できる。そして、請求項2記載の発明は、前記所定値
αの値として具体的に、速度偏差最小分解能の整数倍の
大きさであることを特徴としている。この構成によれ
ば、同定誤差が大きくならない精度良いイナーシャ同定
演算を可能にする条件を設定できる。また、請求項3記
載の発明は、前記同定部が、具体的に、前記速度制御部
の速度偏差に所定のフィルタを通した値の絶対値を所定
の区間で時間積分する第1の積分器と前記推定部の速度
偏差の絶対値を同じ区間で時間積分する第2の積分器と
を備え、当該第1および第2の積分器は同じ条件下で積
分を行なうが、初期状態において初期値として一方の積
分器は上限値βの半分の値β/2を持ちかつ他方の積分
器はゼロを持ち、前記一方の積分器の値が上限値βに達
するとゼロクリアされ同定演算に用いられる積分器は一
方から他方に切換えられるという動作を前記第1および
第2の積分器間で交互に繰返し行なうことを特徴として
いる。この構成により、各積分器の切換えは一定時間で
はなく上限値βを設定して切換えるので、同定演算に用
いる積分器の値は常にβ/2〜βの間の値をとり、速度
偏差が大きな値をとってもオーバーフローを起こさず、
速度偏差がほとんどゼロの場合でも同定誤差が大きくな
ることを防止でき、精度良くイナーシャの同定を行うこ
とができる。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a torque command is determined so that an input speed command matches an actual motor speed, and a speed for controlling the motor speed is determined. A control unit, an estimating unit that simulates the speed control unit so that the speed of the model matches the motor speed, and an absolute value of a value obtained by passing a predetermined filter to a speed deviation of the speed control unit in a predetermined interval. An identification unit that performs an inertia identification calculation from a ratio of a value obtained by time integration of the value in time and an absolute value of the speed deviation of the estimation unit in the same section, and an inertia identified in the identification unit and an inertia in the estimation unit. An adjustment unit that adjusts a control gain based on a value obtained by passing a predetermined filter to the ratio of the control unit. The method is performed under the condition that the absolute value of the speed deviation of the section is equal to or larger than a predetermined value α and the speed in the estimating section is not zero. With such a configuration, the condition that the inertia identification calculation is performed when the absolute value of the speed deviation in the speed control unit is equal to or larger than the predetermined value α and the speed in the estimation unit is not zero is imposed. When the speed deviation is almost zero, such as when the motor is rotating at a constant speed, the identification calculation is not performed, and the identification error can be prevented from increasing. The invention according to claim 2 is characterized in that the value of the predetermined value α is specifically an integer multiple of the minimum resolution of the speed deviation. According to this configuration, it is possible to set a condition that enables accurate inertia identification calculation without increasing the identification error. According to a third aspect of the present invention, the identification unit specifically integrates the absolute value of the value obtained by passing the speed deviation of the speed control unit through a predetermined filter in a predetermined section over time. And a second integrator for time-integrating the absolute value of the speed deviation of the estimating unit in the same section. The first and second integrators perform integration under the same conditions. One of the integrators has a value β / 2 that is half of the upper limit value β and the other integrator has a zero value. When the value of the one integrator reaches the upper limit value β, the integration is cleared to zero and the integration used for the identification operation is performed. The integrator alternately switches from one to the other between the first and second integrators. According to this configuration, switching of each integrator is performed not by setting a fixed time but by setting an upper limit value β. Therefore, the value of the integrator used for the identification calculation always takes a value between β / 2 and β, and the speed deviation is large. The value does not cause overflow,
Even when the speed deviation is almost zero, it is possible to prevent the identification error from becoming large, and it is possible to accurately identify the inertia.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】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。図1は本発明の実施の形態に
係る制御定数調整装置のブロック図である。図2は図1
に示す各部の詳細ブロック図である。図3は図2に示す
同定部の詳細を説明する図である。図4は図1に示す制
御定数調整装置によるシミュレーション応答例を示す図
である。図1において、11は指令発生部であり、速度
指令Vrefを速度制御部12に出力する。速度制御部
12は速度制御部内のモータ速度Vfbを推定部13に
出力し、速度偏差Veを同定部14に出力する。同定部
14は速度制御部12の速度偏差Ve及び推定部13の
速度偏差Ve’を入力しイナーシャJを求めて、イナー
シャ比J/J’を調整部15へ出力する。調整部15は
イナーシャ比J/J’を受取り所定のフィルタを通した
値に基づいて速度制御器12内の比例ゲインKv、積分
ゲインKiを決定すると共に、速度制御部12内の積分
器の値を調節する。次に、図2を参照して各部の詳細に
ついて説明するる。速度制御部12は指令発生部11か
らの速度指令Vrefに速度Vfbが一致するように速
度ループを組んでおり、ここではPI(比例積分)制御
として、トルク指令Trefをモータを駆動する電流制
御器に出力し、速度Vfbを推定部13に出力し、速度
偏差Veを同定部14に出力する。なお、モータには負
荷JLが取付けられていて、モータからは速度Vfbが
出力されているとする。推定部13は速度制御部12内
の速度Vfbを指令として、速度制御部12と同じくP
I制御で構成し、制御対象を1/j’sでモデル化しト
ルク指令Trefを制御対象1/J’sに出力し、速度
偏差Ve’を同定部14に出力する。同定部14は、第
1の積分器141と第2の積分器142とイナーシャ演
算部143とから構成される。第1の積分器141で
は、速度制御部12から出力された速度偏差Veを受取
り、速度偏差Veに速度制御部12の速度指令Vref
から、速度Vfbまでの伝達関数をモデルとしたフィル
タを通した値FVeの絶対値をとり、所定の区間[a,
b]で時間積分を行い、時間積分値|SFVe|を求め
る。また、第2の積分器142では、推定部13から出
力された速度偏差Ve’の絶対値をとり、所定の区間
[a,b]で時間積分を行い、時間積分値|SVe’|
を求める。イナーシャ演算部143はこのようにして求
められた時間積分値|SFVe|と時間積分値|SV
e’|との比及び推定部13のイナーシャJ’から、速
度制御部12のイナーシャJを次の(1)式より求め
る。 J=(|SFVe|/|SVe’|)×J’ ・・・(1) 但し、(1)式の同定演算を行うのは、 速度制御部12の速度偏差Veの絶対値|Ve|が
所定値α以上の大きさを持ち、 かつ、推定部13内の速度Vfb’がゼロでない、
という条件付である。 ここで、イナーシャ同定原理について簡単に触れると、
トルク指令または電動機電流の時間積分からイナーシャ
を正確に求めるには、トルク指令または電動機電流から
速度までの伝達関数がイナーシャのみで表され、速度が
ゼロでない場合はトルク指令又は電動機電流の時間積分
値と速度の比から簡単にイナーシャを求めることができ
る。この関係を利用して、実際の速度制御器とそのモデ
ルに同じ速度指令を入力して、実速度とモデル速度がゼ
ロでない値で一致する場合という条件の元に、それぞれ
のトルク指令又は電動機電流の時間積分値と速度からイ
ナーシャを求めていたのが従来の手法である。但し、こ
の場合にトルク指令又は電動機電流には指令応答成分の
他に摩擦補償成分と外乱補償成分が含まれるため、これ
らの影響を除去するためトルク指令又は電動機電流の代
わりに速度偏差を時間積分しており、又実速度とモデル
速度がゼロでない値で一致するという条件をできるだけ
満たせるように実速度をモデルの速度指令としている。
しかし、従来手法の実速度とモデル速度がゼロでない値
で一致するという条件だけでは、モーターが一定回転数
で回転している時のように速度偏差がほとんどゼロであ
る場合でも、同定演算を行ってしまい同定誤差が大きく
なってしまうという不都合が生ずる。そこで本実施の形
態では、実速度とモデル速度は一致していると仮定し、
速度偏差Veの絶対値|Ve|が所定値α以上の大きさ
を持ち、かつ、推定部13内の速度Vfb’がゼロでな
い場合にのみ、イナーシャJの同定を行うように条件を
改善した。従って、モーターが一定回転数で回転してい
る時のように速度偏差がほとんどゼロである場合は同定
演算は行わないので、同定誤差は大きくならない。な
お、所定値αは速度偏差最小分解能の整数倍の最適値に
設定される。つぎに所定の積分区間[a,b]の設定方
法について説明する。速度制御部12内の速度偏差Ve
をフィルタリングした値FVeと、推定部13内の速度
偏差Ve’の絶対値をそれぞれ積分する積分器141と
142を2組持って積分を行うが、従来は、図5に示し
たようにMODE0とMODE1の積分を切換えて、イ
ナーシャの同定を行っていた。しかし従来例の積分は積
分器の切換えを、区間1から、区間2(t1〜t2)、
区間3(t2〜t3)、区間4(t3〜t4)、・・
・、のように一定時間間隔で行っているため、速度偏差
Veが大きな値をとるとオーバーフローを起こしてしま
い、速度偏差Veがほとんどゼロの場合は積分器がクリ
アされてしまうと同定値もゼロになってしまうという不
都合が発生したので、本実施の形態では図3に示すよう
に改善を行った。図3に示す積分器は、図中上段のMO
DE0の積分器が上限値βの半分の値β/2を初期値と
して持っている。MODE0の積分器の値が上限値βに
なるまで(区間1)はMODE0を用いて(1)式の演
算を行い、MODE0の積分器の値が上限値βになると
同時に、図3下段のMODE1に移って、MODE0で
用いた積分器の値|SFVe|と|SVe’|をゼロク
リアして再び積分を開始する。MODE1に移って(区
間2)からはMODE1で(1)式の演算を行い、MO
DE1の積分器の値が上限値βになると、再びMODE
0に移ると同時に、MODE1で用いた積分器の値|S
FVe|と|SVe’|をゼロクリアして再び積分を開
始する。これら一連の作業を繰り返しながら区間をシフ
ト(区間1→区間2→区間3→区間4→区間5→・・
・)することにより、速度偏差Veが大きな値をとって
もオーバーフローを起こさず、速度偏差Veがほとんど
ゼロの場合でも積分器がクリアされずに精度良くイナー
シャの同定を行うことができる。なお、速度偏差を時間
積分する区間[a,b]を、図3の区間3を例に説明す
ると、時刻aは時刻t1に相当し、時刻bは時刻t2か
らt3までの各時刻に相当する。こうして同定部14内
で求められたイナーシャの比(J/J’)に所定のフィ
ルタを通した値に基づいて調整部15は、速度制御器1
2内の比例ゲインKv、積分ゲインKiの更新を行うと
共に、速度制御器12内の積分器の値の調節を行う。次
に、シミュレーションによる応答例を図4に示す。図4
(a)は比較のための本発明を用いない場合の応答例で
あり、図4(b)は本発明を用いた応答例である。図4
では位置制御を行っており、図中の〜は次のとおり
である。 は位置指令Prefであり一定速度500rpmでの
位置決め指令とした。 はモータ位置Pfb、 はモータ速度Vfb、 は速度偏差Ve、 はシミュレーションで設定した総負荷イナーシャJN
(JN=JM:モータ+JL:負荷)と推定部13内の
イナーシャJ’の比JN/J’であり、 は同定部13内で同定されたイナーシャJと推定部1
3内のイナーシャJ’の比J/J’に、調整部15にお
いて時定数100msの1次フィルタを通した値であ
り、制御周期毎に表示している。 ここでは、J’=JMとしてシミュレートし、Vfb≠
0、かつ、Ve>α、の条件を満たさない場合は(1)
式の演算は行わずに前制御周期での同定値とした。又、
調整部15において先のイナーシャ比J/J’に応じ
て、速度制御部内の比例ゲインKvを、Kv=Kv×
の演算を調整部で行って制御周期ごとに更新し、積分ゲ
インKiは比例ゲインKvに適した値とした。図4から
明らかなように、本発明を用いない場合の応答例である
図4(a)では、モータ速度Vfbを表す線図が0か
ら500rpm迄立上がった後、等速運動を続けている
間中も同定部13は同定演算を行なうため、のように
同定誤差が生じている。これに対して、本発明を用いた
応答例である4(b)ではモータ速度Vfbのが等速
運動期間中は同定部13は同定演算を行なわないため、
のように同定誤差が生じない。以上のように、本実施
の形態によれば、モータが一定回転数で回転している時
のように速度偏差がほとんどゼロである場合は同定演算
を行わないので、同定誤差が大きくなるようなことはな
く、安定した応答を得ることができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a control constant adjusting device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows FIG.
3 is a detailed block diagram of each unit shown in FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating details of the identification unit shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of a simulation response by the control constant adjusting device shown in FIG. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a command generation unit, which outputs a speed command Vref to a speed control unit 12. The speed control unit 12 outputs the motor speed Vfb in the speed control unit to the estimation unit 13 and outputs the speed deviation Ve to the identification unit 14. The identification unit 14 receives the speed deviation Ve of the speed control unit 12 and the speed deviation Ve ′ of the estimation unit 13 to obtain the inertia J, and outputs the inertia ratio J / J ′ to the adjustment unit 15. The adjusting unit 15 receives the inertia ratio J / J ′, determines the proportional gain Kv and the integral gain Ki in the speed controller 12 based on the values passed through a predetermined filter, and determines the value of the integrator in the speed controller 12. Adjust Next, details of each unit will be described with reference to FIG. The speed control unit 12 forms a speed loop such that the speed Vfb matches the speed command Vref from the command generation unit 11, and here, as a PI (proportional-integral) control, a current controller that drives a motor by using a torque command Tref. , The speed Vfb is output to the estimation unit 13, and the speed deviation Ve is output to the identification unit 14. It is assumed that a load JL is attached to the motor, and the speed Vfb is output from the motor. The estimating unit 13 uses the speed Vfb in the speed control unit 12 as a command and
The control target is modeled by 1 / j's, the torque command Tref is output to the control target 1 / J's, and the speed deviation Ve 'is output to the identification unit 14. The identification unit 14 includes a first integrator 141, a second integrator 142, and an inertia calculation unit 143. The first integrator 141 receives the speed deviation Ve output from the speed control unit 12, and adds the speed command Vref of the speed control unit 12 to the speed deviation Ve.
, The absolute value of the value FVe obtained through a filter using a transfer function as a model up to the speed Vfb is obtained, and a predetermined interval [a,
b] to perform time integration, and obtain a time integrated value | SFVe |. The second integrator 142 calculates the absolute value of the speed deviation Ve 'output from the estimating unit 13, performs time integration in a predetermined section [a, b], and obtains a time integration value | SVe' |
Ask for. The inertia calculation unit 143 calculates the time integrated value | SFVe | and the time integrated value | SV
From the ratio to e ′ | and the inertia J ′ of the estimating unit 13, the inertia J of the speed control unit 12 is obtained from the following equation (1). J = (| SFVe | / | SVe '|) × J' (1) However, the identification calculation of the expression (1) is performed when the absolute value | Ve | of the speed deviation Ve of the speed control unit 12 is obtained. Has a magnitude equal to or greater than the predetermined value α, and the speed Vfb ′ in the estimation unit 13 is not zero;
It is conditional. Here, the inertia identification principle is briefly mentioned.
To accurately determine the inertia from the torque command or the time integral of the motor current, the transfer function from the torque command or the motor current to the speed is expressed only by the inertia. If the speed is not zero, the time integral value of the torque command or the motor current The inertia can be easily obtained from the ratio between the speed and the speed. Utilizing this relationship, the same speed command is input to the actual speed controller and its model, and under the condition that the actual speed matches the model speed with a non-zero value, each torque command or motor current In the conventional method, the inertia was obtained from the time integral value and the speed of the motor. However, in this case, since the torque command or the motor current includes a friction compensation component and a disturbance compensation component in addition to the command response component, in order to eliminate these influences, the speed deviation is time-integrated instead of the torque command or the motor current. The actual speed is used as a model speed command so that the condition that the actual speed matches the model speed with a non-zero value can be satisfied as much as possible.
However, if only the actual speed of the conventional method and the model speed match at a value other than zero, identification calculation is performed even when the speed deviation is almost zero, such as when the motor is rotating at a constant speed. This causes a problem that the identification error becomes large. Therefore, in the present embodiment, it is assumed that the actual speed and the model speed match,
The condition is improved so that the inertia J is identified only when the absolute value | Ve | of the speed deviation Ve has a value equal to or larger than the predetermined value α and the speed Vfb ′ in the estimation unit 13 is not zero. Therefore, when the speed deviation is almost zero, such as when the motor is rotating at a constant speed, the identification calculation is not performed, and the identification error does not increase. The predetermined value α is set to an optimal value that is an integral multiple of the minimum resolution of the speed deviation. Next, a method of setting the predetermined integration section [a, b] will be described. Speed deviation Ve in the speed control unit 12
Is integrated with two sets of integrators 141 and 142 that respectively integrate the value FVe obtained by filtering and the absolute value of the speed deviation Ve ′ in the estimating unit 13. Conventionally, as shown in FIG. The inertia was identified by switching the integration of MODE1. However, in the integration of the conventional example, the switching of the integrator is performed from the section 1 to the section 2 (t1 to t2),
Section 3 (t2 to t3), Section 4 (t3 to t4),.
Since the speed deviation Ve takes a large value, an overflow occurs. Since the speed integrator is cleared when the speed deviation Ve is almost zero, the identification value is also zero when the integrator is cleared. In this embodiment, the inconvenience has been made as shown in FIG. The integrator shown in FIG.
The DE0 integrator has an initial value β / 2, which is half the upper limit value β. Until the value of the integrator of MODE0 reaches the upper limit value β (section 1), the operation of Expression (1) is performed using MODE0, and at the same time the value of the integrator of MODE0 becomes the upper limit value β, MODE1 in the lower part of FIG. Then, the values of the integrators | SFVe | and | SVe '| used in MODE0 are cleared to zero, and the integration is started again. After moving to MODE1 (section 2), the operation of equation (1) is performed in MODE1, and
When the value of the integrator of DE1 reaches the upper limit value β, MODE again
0 and at the same time the value of the integrator | S used in MODE1
FVe | and | SVe '| are cleared to zero and integration is started again. Shift the section while repeating these series of operations (section 1 → section 2 → section 3 → section 4 → section 5 → ...
By performing (), overflow does not occur even when the speed deviation Ve takes a large value, and even when the speed deviation Ve is almost zero, the integrator is not cleared and the inertia can be identified with high accuracy. When the section [a, b] in which the speed deviation is integrated with respect to time is described using the section 3 in FIG. 3 as an example, time a corresponds to time t1, and time b corresponds to each time from time t2 to t3. . Based on the value of the inertia ratio (J / J ′) obtained in the identification unit 14 thus passed through a predetermined filter, the adjustment unit 15 controls the speed controller 1
2, and updates the value of the integrator in the speed controller 12 while updating the proportional gain Kv and the integral gain Ki. Next, an example of response by simulation is shown in FIG. FIG.
FIG. 4A is a response example without using the present invention for comparison, and FIG. 4B is a response example using the present invention. FIG.
Then, position control is performed, and in the figure are as follows. Is a position command Pref, which is a positioning command at a constant speed of 500 rpm. Is the motor position Pfb, is the motor speed Vfb, is the speed deviation Ve, is the total load inertia JN set in the simulation.
(JN = JM: motor + JL: load) and the ratio JN / J 'of the inertia J' in the estimating unit 13, where is the inertia J identified in the identifying unit 13 and the estimating unit 1
3 is a value obtained by passing a primary filter having a time constant of 100 ms in the adjustment unit 15 to the ratio J / J 'of the inertia J' in 3 and is displayed for each control cycle. Here, the simulation is performed with J ′ = JM, and Vfbf
0 and when the condition of Ve> α is not satisfied (1)
The calculation of the equation was not performed and the identification value in the previous control cycle was used. or,
The adjusting unit 15 changes the proportional gain Kv in the speed control unit according to the inertia ratio J / J ′ by Kv = Kv ×
Is updated by the adjustment unit at each control cycle, and the integral gain Ki is set to a value suitable for the proportional gain Kv. As is apparent from FIG. 4, in FIG. 4A, which is an example of a response in the case where the present invention is not used, the diagram representing the motor speed Vfb rises from 0 to 500 rpm and then continues the constant speed motion. Since the identification unit 13 performs the identification operation during the entire period, an identification error occurs as described above. On the other hand, in the response example 4 (b) using the present invention, since the identification unit 13 does not perform the identification calculation during the motor speed Vfb during the constant speed motion period,
No identification error occurs. As described above, according to the present embodiment, when the speed deviation is almost zero, such as when the motor is rotating at a constant speed, the identification calculation is not performed, so that the identification error increases. And a stable response can be obtained.

【0006】[0006]

【発明の効果】1以上説明したように、本発明によれ
ば、モータが一定回転数で回転しているように速度偏差
がほとんどゼロである場合は、同定演算は行わないので
同定誤差が大きくならず、上限値を設定して積分器を切
換えているため、速度偏差Veが大きな値をとってもオ
ーバーフローを起こさず、速度偏差Veがほとんどゼロ
の場合でも積分器がクリアされずに精度良くイナーシャ
の同定を行うことが可能になったために、リアルタイム
でのチューニングを精度良く行うことができる制御定数
調整装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, when the speed deviation is almost zero as in the case where the motor is rotating at a constant speed, the identification calculation is not performed, and the identification error is large. However, since the integrator is switched by setting the upper limit value, no overflow occurs even if the speed deviation Ve takes a large value, and even if the speed deviation Ve is almost zero, the integrator is not cleared and the inertia is accurately removed. Since the identification can be performed, it is possible to provide a control constant adjustment device that can accurately perform tuning in real time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る制御定数調整装置の
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a control constant adjusting device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す各部の詳細ブロック図である。FIG. 2 is a detailed block diagram of each unit shown in FIG.

【図3】図2に示す同定部の詳細を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating details of an identification unit shown in FIG. 2;

【図4】図1に示す制御定数調整装置によるシミュレー
ション応答例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a simulation response by the control constant adjusting device shown in FIG. 1;

【図5】従来の制御定数調整装置の同定部の詳細を説明
する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating details of an identification unit of a conventional control constant adjustment device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 指令発生部 12 速度制御部 13 推定部 14 同定部 141 第1の積分器 142 第2の積分器 143 イナーシャ演算部 15 調整部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Command generation part 12 Speed control part 13 Estimation part 14 Identification part 141 1st integrator 142 2nd integrator 143 Inertia calculation part 15 Adjustment part

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力された速度指令と実際のモータ速度
が一致するようにトルク指令を決定しモータ速度を制御
する速度制御部と、 前記モータ速度にモデルの速度が一致するように前記速
度制御部をシミュレートする推定部と、 前記速度制御部の速度偏差に所定のフィルタを通した値
の絶対値を所定の区間で時間積分した値と前記推定部の
速度偏差の絶対値を同じ区間で時間積分した値との比か
らイナーシャ同定演算を行う同定部と、 前記同定部内で同定されたイナーシャと前記推定部内の
イナーシャの比に所定のフィルタを通した値に基づいて
制御ゲインの調整を行う調整部と、 からなる制御定数調整装置において、 前記同定部の前記イナーシャ同定演算は、 前記速度制御部の速度偏差の絶対値が所定値α以上
の大きさを持ち、 かつ、前記推定部内の速度がゼロでない、 という条件下で行なわれることを特徴とする制御定数調
整装置。
A speed controller that determines a torque command so that an input speed command matches an actual motor speed and controls the motor speed; and a speed controller that controls a model speed to match the motor speed. An estimating unit that simulates a unit, and a value obtained by time-integrating an absolute value of a value obtained by passing a predetermined filter to a speed deviation of the speed control unit in a predetermined section and an absolute value of the speed deviation of the estimating unit in the same section. An identification unit that performs an inertia identification operation from a ratio of the time-integrated value, and an adjustment unit that adjusts a control gain based on a value obtained by passing a ratio of the inertia identified in the identification unit and the inertia in the estimation unit through a predetermined filter. An adjustment unit, comprising: a control constant adjustment device, comprising: an inertia identification operation performed by the identification unit, wherein the absolute value of the speed deviation of the speed control unit has a magnitude equal to or larger than a predetermined value α; The control constant adjusting device is operated under the condition that the speed in the estimating unit is not zero.
【請求項2】 前記制御定数調整装置において、 前記所定値αは、速度偏差最小分解能の整数倍の大きさ
であることを特徴とする請求項1記載の制御定数調整装
置。
2. The control constant adjusting device according to claim 1, wherein the predetermined value α is an integral multiple of a speed deviation minimum resolution.
【請求項3】 前記制御定数調整装置において、 前記同定部は、 前記速度制御部の速度偏差に所定のフィルタを通した値
の絶対値を所定の区間で時間積分する第1の積分器と前
記推定部の速度偏差の絶対値を同じ区間で時間積分する
第2の積分器とを備え、 当該第1および第2の積分器は同じ条件下で積分を行な
うが、初期状態において初期値として一方の積分器は上
限値βの半分の値β/2を持ちかつ他方の積分器はゼロ
を持ち、前記一方の積分器の値が上限値βに達するとゼ
ロクリアされ同定演算に用いられる積分器は一方から他
方に切換えられるという動作を前記第1および第2の積
分器間で交互に繰返し行なうことを特徴とする請求項1
記載の制御定数調整装置。
3. The control constant adjusting device, wherein the identification unit includes a first integrator that time-integrates an absolute value of a value obtained by passing a speed filter of the speed control unit through a predetermined filter in a predetermined interval, and A second integrator that integrates the absolute value of the speed deviation of the estimator with respect to time in the same section, wherein the first and second integrators perform integration under the same conditions. Has a value β / 2 that is half of the upper limit value β and the other integrator has zero. When the value of the one integrator reaches the upper limit value β, the integrator is cleared to zero and the integrator used for the identification operation is 2. The operation of switching from one to the other is alternately repeated between the first and second integrators.
The control constant adjusting device described in the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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