JP2003316422A - 制御パラメータ自動調整装置 - Google Patents
制御パラメータ自動調整装置Info
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- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
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- G05B13/024—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
- G05B13/025—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance using a perturbation signal
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Abstract
用プログラムを自動生成することにより対象となる系の
機械構成が変わったときでも制御パラメータを自動調整
するようにすること。 【解決手段】 駆動系のパラメータを取得するパラメー
タ取得部2、17と、このパラメータ取得部2、17に
より得られた駆動系のパラメータに応じて試験動作プロ
グラムを生成する試験動作プログラム生成部3、18
と、試験動作プログラムで駆動系を運転した際に運転中
の駆動系の状態を取得する運転データ取得部4、20
と、この運転データ取得部4、20により得られた情報
を解析する運転データ解析部5、21と、この運転デー
タ解析部5、21により得られた解析結果に基づき制御
器7、24のパラメータを調整するパラメータ調整部
6、22と、を備えた。
Description
物理構造が異なる場合でも自動的に制御パラメータの調
整を行うようにした制御パラメータ自動調整装置に関す
る。
132号公報)に開示されたサーボパラメータの自動調
整装置を例示する。図11において、サーボパラメータ
自動調整装置100は調整用プログラム格納手段10
1、サーボパラメータ調整手段102、解析手段103
などを有し、このうち調整用プログラム格納手段101
は、サーボコントローラ(NC装置)104及びサーボ
モータ105からなるサーボ制御系106に所定の動作
を行わせるための調整用プログラムをサーボ制御系10
6に送出可能に格納する。サーボパラメータ調整手段1
02は解析手段103の解析結果に基づいてサーボ制御
系106のサーボパラメータを求め、これをサーボ制御
系106に送出する。解析手段103は、調整用プログ
ラムによって駆動されたサーボ制御系106のサーボ情
報を解析する。ここでは、調整用プログラムによって駆
動されたサーボ制御系106のサーボ情報の解析結果に
基づいてサーボ制御系106のサーボパラメータを求
め、このパラメータをサーボ制御系106に送出するこ
とでサーボパラメータの自動調整を行っている。
調整用プログラムは予め決められた動作を行い、調整対
象となる駆動系の物理パラメータ例えば、軸のストロー
クや負荷の大きさが変化したとき、言い換えると対象と
なる機械構成が変わったとき、再度、人によって調整用
プログラム自体を作り直してサーボパラメータを調整す
る必要がある。
で、対象となる系の物理情報を取得して試験動作用プロ
グラムを自動生成することにより対象となる系の機械構
成が変わったときでも制御パラメータを自動調整するよ
うにした制御パラメータ自動調整装置を得ることを目的
とする。
め、この発明にかかる制御パラメータ自動調整装置は、
駆動系とそれを制御する制御器を備えたサーボ系の制御
パラメータを調整する制御パラメータ自動調整装置にお
いて、駆動系のパラメータを取得するパラメータ取得部
と、このパラメータ取得部により得られた駆動系のパラ
メータに応じて試験動作プログラムを生成する試験動作
プログラム生成部と、試験動作プログラムで駆動系を運
転した際に運転中の駆動系の状態を取得する運転データ
取得部と、この運転データ取得部により得られた情報を
解析する運転データ解析部と、この運転データ解析部に
より得られた解析結果に基づき制御器のパラメータを調
整するパラメータ調整部と、を備えたことを特徴とす
る。
変わったときであっても試験動作用プログラムを自動生
成することにより制御パラメータを自動調整することが
できる。
整装置は、上記の発明において、パラメータ取得部は制
御器より駆動系のパラメータを取得することを特徴とす
る。
変わったときであっても制御器より駆動系のパラメータ
にて試験動作用プログラムを自動生成することにより制
御パラメータを自動調整することができる。
整装置は、上記の発明において、ユーザが駆動系のパラ
メータを入力するためのパラメータ入力部を備え、パラ
メータ取得部はこのパラメータ入力部より駆動系のパラ
メータを取得することを特徴とする。
変わったときであってもパラメータ入力部からのパラメ
ータにて試験動作用プログラムを自動生成することによ
り制御パラメータを自動調整することができる。
整装置は、上記の発明において、パラメータ取得部は、
運転データ取得部の応答データに基づきパラメータ推定
部を介して駆動系のパラメータを取得することを特徴と
する。
変わったときであっても応答データに基づくパラメータ
にて試験動作用プログラムを自動生成することにより制
御パラメータを自動調整することができる。
整装置は、上記の発明において、駆動系のパラメータと
して駆動軸の可動範囲を取得することを特徴とする。
わったときであっても試験動作用プログラムを自動生成
することにより制御パラメータを自動調整することがで
きる。
整装置は、上記の発明において、駆動系のパラメータと
して駆動軸の質量を取得することを特徴とする。
たときであっても試験動作用プログラムを自動生成する
ことにより制御パラメータを自動調整することができ
る。
発明にかかる好適な実施の形態を詳細に説明する。
形態1である制御パラメータ自動調整装置の構成を示す
ブロック図である。図1においては、制御パラメータ自
動調整装置1、制御器7、駆動系11を有する。
制御器7のパラメータ格納部8より被駆動部14の可動
範囲を取得するためのパラメータ取得部2、パラメータ
取得部2で取得された被駆動部14の可動範囲に基づい
て試験動作プログラムを生成する試験動作プログラム生
成部3、試験動作プログラムを制御器7に与えて駆動系
11を運転したときの駆動系11の位置、速度、電流な
どの時系列データを取得する運転データ取得部4、運転
データ取得部4により得られた時系列データを解析する
運転データ解析部5、運転データ解析部5より得られた
解析結果に基づき制御器7内のパラメータを調整するパ
ラメータ調整部6を含むものである。この場合、制御パ
ラメータ自動調整装置1は制御器7内のパラメータを調
整するときのみ動作するものであり、通常の運転時は動
作しない。
従って駆動系11を制御するものであり、その内部に物
理パラメータ及び制御パラメータを格納するパラメータ
格納部8、運転プログラムを格納する運転プログラム格
納部9、運転プログラムに従っていわゆる駆動系11の
モータ12との間でフィードバック制御を行う制御部1
0を含んでいる。制御部10は駆動系11の摩擦に相当
するパラメータを与えるとそれに応じて摩擦に起因する
駆動系11の運転プログラムに対しての追従誤差を軽減
する機能を備えている。
れる電流により駆動され、制御部10に対して被駆動部
14の位置、速度、電流もしくはそれに相当するデータ
をフィードバックするものである。そして、駆動系には
モータ12、モータ12により駆動されるボールねじ1
3、ボールねじ13により駆動される被駆動部14が含
まれる。
械構成が変化した場合、ここでは例えば被駆動部14の
可動範囲が変化した場合、その可動範囲で被駆動部14
を動作させて運転データを取得する必要がある。このた
めに変化後の可動範囲について試験動作プログラムを生
成しそのプログラムを運転プログラムとして制御部10
によってモータ12を駆動する。そして、この新たな運
転プログラムによる運転にて得られた運転データを取得
し解析し、ここでは摩擦に相当する制御パラメータとし
て調整し格納するものである。
前記摩擦に相当するパラメータを調整する手順を示して
いる。ステップS1においてパラメータ取得部2はパラ
メータ格納部8より被駆動部14の可動範囲を取得す
る。ステップS2において試験動作プログラム生成部3
はステップS1において取得された被駆動部14の可動
範囲の下限位置から上限位置の間で一定速度で被駆動部
14を往復運動させる試験動作プログラムを生成し、運
転プログラム格納部9に格納する。ステップS3におい
てステップS2において格納した試験動作プログラムに
従って制御部10は駆動系11のフィードバック制御を
行う。ステップS4において運転データ取得部4は試験
動作プログラムにより被駆動系14を駆動した際の電流
フィードバックの値を取得する。ステップS5において
運転データ解析部5はステップS4で取得した被駆動部
14の電流フィードバック値の絶対値の平均値を求め
る。ステップS6においてパラメータ調整部6はステッ
プS5で求めた電流フィードバックの平均値に比例定数
を乗じ、摩擦としてパラメータ格納部8に格納する。
が変更してもそのパラメータを取得して試験動作プログ
ラムを容易に生成することができ、その上で運転プログ
ラムを実行することで運転データを取得して解析し、制
御パラメータを自動調整することができる。
ブロック図である。この図3の構成は、図1と略同様で
あり、同一部分には同一符号を付す。図3において、図
1との差異は、制御パラメータ自動調整装置1におい
て、その内部にユーザが駆動軸の可動範囲を入力するた
めのパラメータ入力部15を有していることである。こ
のため、パラメータ取得部2には、パラメータ入力部1
5から可動範囲が入力され、図1に示すようにパラメー
タ格納部8から入力されることはない。図3の例では、
パラメータ入力部15では、人によって可動範囲が入力
されるが、図11の従来例にて示すようにプログラム自
体を作成しなおすものではない。
異を説明する。図4は、摩擦に相当するパラメータを調
整する手順を示している。まず、ステップS1aにおい
てユーザがパラメータ入力部15を用いて、被駆動部1
4の可動範囲を入力する。そして、ステップS1bにお
いては、パラメータ取得部2はステップS1aにおいて
ユーザが入力した被駆動部14の可動範囲を取得するこ
とになる。図4にてステップS2以降の各ステップに関
しては図1と同様である。
範囲を入力してそのパラメータを取得して試験動作プロ
グラムを容易に生成することができ、その上で運転プロ
グラムを実行することで運転データを取得して解析し制
御パラメータを自動調整することができる。
形態2である制御パラメータ自動調整装置の構成を示す
ブロック図である。
内部に、制御器24のパラメータ格納部25に予め蓄え
られた被駆動部31の質量を取得するためのパラメータ
取得部17、パラメータ取得部17で取得された被駆動
部31の質量に基づいて試験動作プログラムを生成する
試験動作プログラム生成部18、試験動作プログラムを
制御器24に与えて駆動系28を運転したときのモータ
29の位置と電流の時系列データおよび位置センサ19
から得られた被駆動部31の位置を取得するための運転
データ取得部20、運転データ取得部20により得られ
た時系列データを解析する運転データ解析部21、制御
器24のパラメータ格納部25よりパラメータを取得す
る制御パラメータ取得部23、この制御パラメータ取得
部23により得られたパラメータと運転データ解析部2
1より得られた解析結果とに基づきパラメータ格納部2
5内のばね定数パラメータを調整するパラメータ調整部
22を有している。
に従って駆動系28を制御するものであり、その内部に
パラメータを格納するパラメータ格納部25、運転プロ
グラムを格納する運転プログラム格納部26、運転プロ
グラムに従っていわゆるフィードバック制御を行う制御
部27を有している。
電流値により駆動され、制御部27に位置、速度、電流
もしくはそれに相当するデータをフィードバックする。
また、被駆動部31の位置を測定する位置センサ19が
備えられる。
9により駆動されるボールねじ30、ボールねじ30に
より駆動される被駆動部31が備えられる。このような
駆動系28においては、ボールねじにかかる力によりボ
ールねじが変形し、その変形が原因となり被駆動部31
の目標位置に対する追従誤差が大きくなる。制御器24
にはこの変形を単純ばねで近似し、与えられたばね定数
に基づき変形量を推定し、追従誤差を軽減する機能を含
んでいる。制御パラメータ自動調整装置16および位置
センサ19はパラメータを調整するときのみ動作するも
のであり、通常の運転時は動作しないかもしくは取り外
されている。
械構成が変化した場合、ここでは例えば被駆動部31の
質量が変化した場合、その質量で被駆動部31を動作さ
せて運転データを取得し、ボールねじの変形ひいてはば
ね定数を特定する必要がある。このために変化後の質量
について試験動作プログラムを生成しそのプログラムを
運転プログラムとして制御部27によってモータ29を
駆動する。そして、この新たな運転プログラムによる運
転にて得られた運転データを取得し解析し、ここではば
ね定数に相当する制御パラメータとして調整し格納する
ものである。
6は前記ばね定数を調整するための手順を示している。
ステップS7においてパラメータ取得部17は制御器2
4内のパラメータ格納部25にあらかじめ格納された被
駆動部31の質量を取得する。ステップS8において試
験動作プログラム生成部18は被駆動部31に正弦波状
に一周期の運動をさせるプログラムを生成し、生成した
試験動作プログラムを運転プログラム格納部26に格納
する。この場合、正弦波状とはモータ軸に対して正
(+)方向に最大トルク言い換えれば最大変形及び負
(−)方向に最大のトルク言い換えれば最大の変形とな
ることを意味する。ここで、正弦波の振幅をA、正弦波
の周波数をw、モータ29の最大トルクを被駆動部31
にかかる力Fに換算したものとして、 F = Aw2 を満たすようにAとwを設定する。このように設定する
ことにより試験動作中にモータ29のトルクは負方向へ
の最大値から正方向への最大値まで変化することにな
る。
ログラム格納部26に格納された動作プログラムに従っ
て駆動系28を制御する。ステップS10において運転
データ取得部20は位置センサ19より動作プログラム
実行中の被駆動部31の位置の時系列データpos(t)を取
得し、また同時にモータ29の角度の時系列データang
(t)を取得する。更に、ステップS11において制御パ
ラメータ取得部23はパラメータ格納部25よりボール
ねじ30のピッチを取得する。
21はステップS10において取得された被駆動部31
の位置の時系列データの2階差分を計算することにより
被駆動部31の加速度の時系列データacc(t)を求める。
ここで、ボールねじ30の変形量の時系列データをΔpo
s(t)とするとボールねじ30のピッチをPITとして、 Δpos(t) = pos(t) − PIT × ang(t) が成立する。またこの変形を単純ばねで近似し、ばね定
数をKとすると、 Δpos(t) = K × acc(t) となる。
おいて求めた時系列データの各時刻において最もよく上
記の式を満たすKを最小自乗法を用いて求める。ステッ
プS13においてステップS12において求めたばね定
数Kをパラメータ格納部25に格納する。
更してもそのパラメータを取得して試験動作プログラム
を容易に生成することができ、その上で運転プログラム
を実行することで運転データを取得して解析しばね定数
に相当する制御パラメータを自動調整することができ
る。
ブロック図である。この図7の構成は、図5と略同様で
あり、同一部分には同一符号を付す。図7において、図
5との差異は、制御パラメータ自動調整装置16におい
て、その内部にユーザが被駆動部31の質量を入力する
ためのパラメータ入力部32を有していることである。
このため、パラメータ取得部17には、パラメータ入力
部32から質量が入力され、図5に示すようにパラメー
タ格納部25から入力されることはない。図7の例で
は、パラメータ入力部32では、人によって質量が入力
されるが、図11の従来例にて示すようにプログラム自
体を作成しなおすものではない。
異を説明する。図8は、ばね定数に相当するパラメータ
を調整する手順を示している。まず、ステップS7aに
おいてユーザがパラメータ入力部32を用いて、被鼓動
部31の質量を質量入力装置を用いて入力する。そし
て、ステップS7bにおいては、パラメータ取得部(こ
こでは質量取得部)17はステップS7aにおいてユー
ザが入力した被駆動部31の質量を取得することにな
る。図8にてステップS8以降の各ステップに関しては
図6と同様である。
を入力してそのパラメータを取得して試験動作プログラ
ムを容易に生成することができ、その上で運転プログラ
ムを実行することで運転データを取得して解析し制御パ
ラメータを自動調整することができる。
例を示すブロック図である。この図9の構成は、図5と
略同様であり、同一部分には同一符号を付す。図9にお
いて、図5との差異は、制御パラメータ自動調整装置1
6において、その内部に応答データにより被駆動部31
の質量を推定するパラメータ推定部33を有しているこ
とである。このため、パラメータ取得部17には、パラ
メータ推定部33から推定された質量が入力され、図5
に示すようにパラメータ格納部25から入力されたり、
図7に示すようにパラメータ入力部32から入力される
ことはない。応答データは、運転データ取得部20から
得られ、パラメータ推定部33によって質量が得られ、
パラメータ取得部17に取り込まれる。
いて説明する。図10はばね定数を調整するための手順
を示している。ステップS7cにおいて試験動作プログ
ラム生成部18はモータ29に一定の電流を出力するプ
ログラムを生成し、運転プログラム格納部26に格納す
る。ステップS7dにおいて制御部27は運転プログラ
ム格納部26に格納された運転プログラムに従って駆動
系28のモータ29を制御する。ステップS7eにおい
て運転データ取得部20は位置センサ19より運転プロ
グラム実行中の被駆動部31の位置の時系列データpos
(t)を取得する。また同時にモータ29の電流値cur(t)
も取得する。ステップS7fにおいて制御パラメータ取
得部23はパラメータ格納部25よりモータ29の電流
と被駆動部31に発生する力の換算定数KFを取得す
る。ステップS7gにおいてパラメータ推定部33は被
駆動部31の位置の時系列データの2階差分を計算する
ことにより被駆動部31の加速度の時系列データacc(t)
を得る。ここで、被駆動部31の質量をMとすると、 M×acc(t) ≒ KF×cur(t) で表示される近似式が成立する。
33は最もよく上記の式を満たす質量Mを最小自乗法に
よって求める。ステップS7iにおいてパラメータ取得
部17はステップS7hで求めた質量Mをパラメータ推
定部33より取得する。ステップS8以降は図6、図8
と同じである。
1の質量を入力してそのパラメータを取得して試験動作
プログラムを容易に生成することができ、その上で運転
プログラムを実行することで運転データを取得して解析
し制御パラメータを自動調整することができる。
ば、駆動系とそれを制御する制御器を備えたサーボ系の
制御パラメータを調整する制御パラメータ自動調整装置
において、駆動系のパラメータを取得するパラメータ取
得部と、このパラメータ取得部により得られた駆動系の
パラメータに応じて試験動作プログラムを生成する試験
動作プログラム生成部と、試験動作プログラムで駆動系
を運転した際に運転中の駆動系の状態を取得する運転デ
ータ取得部と、この運転データ取得部により得られた情
報を解析する運転データ解析部と、この運転データ解析
部により得られた解析結果に基づき制御器のパラメータ
を調整するパラメータ調整部と、をそなえたことによ
り、対象となる機械構成が変わったときであっても試験
動作用プログラムを自動生成することで制御パラメータ
を自動調整することができる。
制御器より駆動系のパラメータを取得することにより、
対象となる機械構成が変わったときであっても制御器よ
り駆動系のパラメータにて試験動作用プログラムを自動
生成することで制御パラメータを自動調整することがで
きる。
ラメータを入力するためのパラメータ入力部を備え、パ
ラメータ取得部はこのパラメータ入力部より駆動系のパ
ラメータを取得することにより、対象となる機械構成が
変わったときであってもパラメータ入力部からのパラメ
ータにて試験動作用プログラムを自動生成することで制
御パラメータを自動調整することができる。
は、運転データ取得部の応答データに基づきパラメータ
推定部を介して駆動系のパラメータを取得することによ
り、対象となる機械構成が変わったときであっても応答
データに基づくパラメータにて試験動作用プログラムを
自動生成することで制御パラメータを自動調整すること
ができる。
として駆動軸の可動範囲を取得することにより、駆動軸
の可動範囲が変わったときであっても試験動作用プログ
ラムを自動生成することで制御パラメータを自動調整す
ることができる。
として被駆動部の質量を取得することにより、被駆動部
の質量が変わったときであっても試験動作用プログラム
を自動生成することで制御パラメータを自動調整するこ
とができる。
ロック図である。
トである。
を示すブロック図である。
トである。
ロック図である。
トである。
を示すブロック図である。
トである。
を示すブロック図である。
ートである。
る。
ラメータ取得部、3,18 試験動作プログラム生成
部、4,20 運転データ取得部、5,21 運転デー
タ解析部、6,22 パラメータ調整部、7,24 制
御器、8,25パラメータ格納部、11,28 駆動
系、15,32 パラメータ入力部、23制御パラメー
タ取得部。
Claims (6)
- 【請求項1】 駆動系とそれを制御する制御器を備えた
サーボ系の制御パラメータを調整する制御パラメータ自
動調整装置において、 駆動系のパラメータを取得するパラメータ取得部と、こ
のパラメータ取得部により得られた駆動系のパラメータ
に応じて試験動作プログラムを生成する試験動作プログ
ラム生成部と、試験動作プログラムで駆動系を運転した
際に運転中の駆動系の状態を取得する運転データ取得部
と、この運転データ取得部により得られた情報を解析す
る運転データ解析部と、この運転データ解析部により得
られた解析結果に基づき制御器のパラメータを調整する
パラメータ調整部と、を備えたことを特徴とする制御パ
ラメータ自動調整装置。 - 【請求項2】 パラメータ取得部は制御器より駆動系の
パラメータを取得することを特徴とした請求項1に記載
の制御パラメータ自動調整装置。 - 【請求項3】 ユーザが駆動系のパラメータを入力する
ためのパラメータ入力部を備え、パラメータ取得部はこ
のパラメータ入力部より駆動系のパラメータを取得する
ことを特徴とした請求項1に記載の制御パラメータ自動
調整装置。 - 【請求項4】 パラメータ取得部は、運転データ取得部
の応答データに基づきパラメータ推定部を介して駆動系
のパラメータを取得することを特徴とした請求項1に記
載の制御パラメータ自動調整装置。 - 【請求項5】 駆動系のパラメータとして駆動軸の可動
範囲を取得することを特徴とした請求項1〜4のいずれ
か一つに記載の制御パラメータ自動調整装置。 - 【請求項6】 駆動系のパラメータとして駆動軸の質量
を取得することを特徴とした請求項1〜4のいずれか一
つに記載の制御パラメータ自動調整装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002124496A JP2003316422A (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | 制御パラメータ自動調整装置 |
| TW091120840A TW565755B (en) | 2002-04-25 | 2002-09-12 | Control parameter automatic adjustment apparatus |
| US10/247,516 US6861814B2 (en) | 2002-04-25 | 2002-09-20 | Control parameter automatic adjustment apparatus |
| DE10250386A DE10250386A1 (de) | 2002-04-25 | 2002-10-29 | Automatische Steuerparameter-Einstellvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002124496A JP2003316422A (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | 制御パラメータ自動調整装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003316422A true JP2003316422A (ja) | 2003-11-07 |
Family
ID=29243720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002124496A Pending JP2003316422A (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | 制御パラメータ自動調整装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6861814B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003316422A (ja) |
| DE (1) | DE10250386A1 (ja) |
| TW (1) | TW565755B (ja) |
Cited By (12)
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