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JP2007020267A - System identification device - Google Patents

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JP2007020267A
JP2007020267A JP2005197486A JP2005197486A JP2007020267A JP 2007020267 A JP2007020267 A JP 2007020267A JP 2005197486 A JP2005197486 A JP 2005197486A JP 2005197486 A JP2005197486 A JP 2005197486A JP 2007020267 A JP2007020267 A JP 2007020267A
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JP
Japan
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amplitude
command
inertia
moment
controller
Prior art date
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Abandoned
Application number
JP2005197486A
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Japanese (ja)
Inventor
Gen Ando
玄 安藤
Yuji Nakamura
裕司 中村
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

【課題】微小振幅の駆動のみで高精度の電動機の慣性モーメント同定ができるシステム同定装置を提供する。
【解決手段】位置を入力しその入力信号の位置指令の基本周波数における周波数成分である位置基本周波数成分を出力する第1バンドパスフィルタ101と、前記位置基本周波数成分を入力しその入力信号の振幅である位置振幅を出力する位置振幅検出器102と、前記位置振幅を入力し負荷を合わせた電動機の慣性モーメント同定値を算出し出力する第1演算器103を備える。
【選択図】図1
A system identification device capable of identifying a moment of inertia of a motor with high accuracy only by driving with a small amplitude.
A first band-pass filter that inputs a position and outputs a position fundamental frequency component that is a frequency component at a fundamental frequency of a position command of the input signal, and an amplitude of the input signal by inputting the position fundamental frequency component. A position amplitude detector 102 for outputting the position amplitude, and a first computing unit 103 for calculating and outputting the moment of inertia identification value of the electric motor combined with the load by inputting the position amplitude.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、負荷の付いた電動機の慣性モーメントを同定するシステム同定装置に関する。   The present invention relates to a system identification device for identifying a moment of inertia of a motor with a load.

従来技術によるシステム同定装置は、トルク指令を検出速度の1階時間微分値で除算することにより電動機と負荷の総イナーシャを算出している(例えば、特許文献1参照)。   The system identification device according to the prior art calculates the total inertia of the motor and the load by dividing the torque command by the first-order time differential value of the detected speed (see, for example, Patent Document 1).

図10は、従来技術を示すシステム同定装置の構成図である。
図10において、1001は位置指令発生器、1002は制御パラメタ調整部、1003は位置制御部、1004は速度制御部、1005は電動機駆動部、1006は電動機と負荷、1007は速度検出部、1008は積分器、1009はイナーシャ推定一時停止判断部、1010はイナーシャ推定部である。
以下、図10を用いて従来技術によるシステム同定装置の構成を説明する。
位置指令発生器1001は、位置指令を出力する。制御パラメタ調整部1002は、前記位置指令から検出位置を減算した位置追従偏差と前記位置指令を入力し、パラメタ設定を出力する。位置制御部1003は、前記位置追従偏差と前記パラメタ設定を入力し、速度指令を出力する。速度制御部1004は、前記速度指令から検出速度を減算した速度追従偏差、前記パラメタ設定、総イナーシャを入力し、トルク指令を出力する。電動機駆動部1005は、前記トルク指令を入力し、電動機電流を出力する。電動機と負荷1006は前記電動機電流により駆動されその速度は、速度検出部1007が検出し、前記検出速度として出力する。積分器1008は、前記検出速度を入力し、前記検出位置を出力する。イナーシャ推定一時停止判断部1009は、前記検出速度を入力し、その入力信号より電動機と負荷1006が振動状態であるかを判断し、イナーシャ推定停止信号を出力する。イナーシャ推定部1010は、前記トルク指令と前記検出速度を入力し、前記トルク指令を前記検出速度の1階時間微分値により除算することにより前記総イナーシャを算出し、出力する。また、イナーシャ推定一時停止判断部1009が、電動機と負荷1006が振動状態であると判断した場合、イナーシャ推定部1010は、前記イナーシャ推定停止信号を入力しイナーシャ推定を停止する。
FIG. 10 is a configuration diagram of a system identification device showing the prior art.
10, 1001 is a position command generator, 1002 is a control parameter adjustment unit, 1003 is a position control unit, 1004 is a speed control unit, 1005 is an electric motor drive unit, 1006 is an electric motor and a load, 1007 is a speed detection unit, and 1008 is An integrator 1009 is an inertia estimation pause determination unit, and 1010 is an inertia estimation unit.
Hereinafter, the configuration of the system identification apparatus according to the prior art will be described with reference to FIG.
The position command generator 1001 outputs a position command. The control parameter adjustment unit 1002 inputs the position tracking deviation obtained by subtracting the detected position from the position command and the position command, and outputs the parameter setting. The position control unit 1003 inputs the position following deviation and the parameter setting, and outputs a speed command. The speed control unit 1004 inputs a speed tracking deviation obtained by subtracting the detected speed from the speed command, the parameter setting, and the total inertia, and outputs a torque command. The electric motor drive unit 1005 inputs the torque command and outputs an electric motor current. The motor and the load 1006 are driven by the motor current, and the speed is detected by the speed detection unit 1007 and output as the detected speed. The integrator 1008 inputs the detection speed and outputs the detection position. An inertia estimated pause determination unit 1009 receives the detected speed, determines whether the motor and the load 1006 are in a vibration state based on the input signal, and outputs an inertia estimated stop signal. The inertia estimation unit 1010 receives the torque command and the detected speed, and calculates and outputs the total inertia by dividing the torque command by a first-order time differential value of the detected speed. When the inertia estimation pause determination unit 1009 determines that the motor and the load 1006 are in a vibration state, the inertia estimation unit 1010 inputs the inertia estimation stop signal and stops the inertia estimation.

このように、従来技術によるシステム同定装置は、トルク指令を検出速度の1階時間微分値により除算して、電動機と負荷の総イナーシャを推定するものである。
特開2004−7955号公報(第47頁、第29図)
As described above, the system identification device according to the prior art divides the torque command by the first-order time differential value of the detected speed to estimate the total inertia of the motor and the load.
JP 2004-7955 A (page 47, FIG. 29)

しかしながら、従来技術によるシステム同定装置は、トルク指令を検出速度の1階時間微分値により除算する構成となっており、可動範囲の限定された負荷の付いた電動機では十分に大きな前記検出速度の1階時間微分値を得ることが出来ないため、イナーシャ推定ルク外乱が存在する場合、トルク指令に前記粘性摩擦や前記一定トルク外乱の影響が現れるので、前記イナーシャ推定部による総イナーシャ推定精度が落ちるという問題もあった。   However, the system identification device according to the prior art is configured to divide the torque command by the first-order time differential value of the detection speed, and the motor with a load having a limited movable range has a sufficiently large detection speed of 1 Since the inertia time estimated disturbance is present because the differential time value cannot be obtained, the influence of the viscous friction or the constant torque disturbance appears in the torque command, so that the total inertia estimation accuracy by the inertia estimation unit is reduced. There was also a problem.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、位置の量子化誤差を無くし、位置の過渡成分の影響を抑制し、短時間に、微小振幅の駆動のみで電動機の慣性モーメント同定を高精度で実施できるようにするとともに、粘性摩擦と一定トルク外乱による影響を抑制し、高精度の慣性モーメント同定を実施できるシステム同定装置を提供することを目的とする。また、慣性モーメント同定精度を最高とするように位置指令の周期を設定することができ、位置振幅が電動機の可動範囲に対して十分小さく位置検出器の分解能に対して十分大きくでき、同定中に騒音を発生せず、トルク指令定格トルク比が十分小さくなるように、微小振幅の駆動のみで電動機の慣性モーメント同定を高精度で実施できるシステム同定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, eliminates position quantization errors, suppresses the influence of transient components of the position, and identifies the moment of inertia of the motor with only a small amplitude drive in a short time. It is an object of the present invention to provide a system identification apparatus capable of performing highly accurate inertia moment identification while suppressing the influence of viscous friction and constant torque disturbance. Also, the position command cycle can be set to maximize the moment of inertia identification accuracy, and the position amplitude can be sufficiently small with respect to the motor's movable range and sufficiently large with respect to the resolution of the position detector. It is an object of the present invention to provide a system identification device that can identify the moment of inertia of an electric motor with high accuracy only by driving with a small amplitude so that the torque command rated torque ratio is sufficiently small without generating noise.

上記問題を解決するため、請求項1記載の発明は、位置指令を出力する指令発生器と、 前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器と、前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令を入力し電動機電流により電動機を駆動するトルク制御器と、位置検出器が検出した前記電動機の前記位置を入力し前記速度を出力する微分器と、前記位置を入力し負荷を合わせた前記電動機の慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器と、を有するシステム同定装置において、前記慣性モーメント同定器は、前記位置を入力しその入力信号の前記位置指令の基本周波数における周波数成分である位置基本周波数成分を出力する第1バンドパスフィルタと、前記位置基本周波数成分を入力しその入力信号の振幅である位置振幅を出力する位置振幅検出器と、前記位置振幅を入力し位置指令振幅と位置指令周波数と前記位置振幅と前記位置制御器のパラメタと前記速度制御器のパラメタを用いて前記慣性モーメント同定値を算出し出力する第1演算器と、を有することを特徴としている。   In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is a command generator that outputs a position command, a position controller that inputs the position command and position and outputs a speed command, and inputs the speed command and speed. A speed controller that outputs a torque command, a torque controller that inputs the torque command and drives the motor by a motor current, and a differentiator that inputs the position of the motor detected by a position detector and outputs the speed And an inertia moment identifier that outputs the inertia moment identification value of the electric motor that is input with the position and is combined with the load, wherein the inertia moment identifier receives the position and inputs the input signal. A first band-pass filter that outputs a position fundamental frequency component that is a frequency component at the fundamental frequency of the position command; and the position fundamental frequency component that is input. A position amplitude detector that outputs a position amplitude that is an amplitude of an input signal, and the position amplitude is input and a position command amplitude, a position command frequency, the position amplitude, a parameter of the position controller, and a parameter of the speed controller are used. And a first arithmetic unit that calculates and outputs the inertia moment identification value.

また、請求項2記載の発明は、位置指令を出力する指令発生器と、前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器と、前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令を入力し電動機電流により電動機を駆動するトルク制御器と、位置検出器が検出した前記電動機の前記位置を入力し前記速度を出力する微分器と、前記位置指令と前記位置を入力し負荷を合わせた前記電動機の慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器と、を有するシステム同定装置において、前記慣性モーメント同定器は、前記位置指令を入力しその入力信号の基本周波数である位置指令周波数とその入力信号の基本周波数成分振幅である位置指令振幅を出力するFFT演算器と、 前記位置と前記位置指令周波数を入力し前記位置の前記位置指令周波数における周波数成分である位置基本周波数成分を出力する第2バンドパスフィルタと、前記位置基本周波数成分を入力しその入力信号の振幅である位置振幅を出力する位置振幅検出器と、前記位置指令振幅と前記位置指令周波数と前記位置振幅を入力し前記位置指令振幅と前記位置指令周波数と前記位置振幅と前記位置制御器のパラメタと前記速度制御器のパラメタを用いて前記慣性モーメント同定値を算出し出力する第2演算器と、を有することを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, a command generator for outputting a position command, a position controller for inputting the position command and position and outputting a speed command, and outputting a torque command by inputting the speed command and speed. A speed controller that inputs the torque command and drives the motor by a motor current; a differentiator that inputs the position of the motor detected by a position detector and outputs the speed; and the position command And an inertia moment identifier that outputs an inertia moment identification value of the electric motor with the load input and the load adjusted, and the inertia moment identifier receives the position command and receives the input signal An FFT calculator that outputs a position command frequency that is a fundamental frequency and a position command amplitude that is a fundamental frequency component amplitude of the input signal; and the position and the position command frequency A second band pass filter that outputs a position fundamental frequency component that is a frequency component at the position command frequency of the position, and a position that inputs the position fundamental frequency component and outputs a position amplitude that is an amplitude of the input signal An amplitude detector, the position command amplitude, the position command frequency, and the position amplitude are input, and the position command amplitude, the position command frequency, the position amplitude, the position controller parameter, and the speed controller parameter are used. And a second computing unit that calculates and outputs the inertia moment identification value.

また、請求項3記載の発明は、請求項1記載のシステム同定装置において、前記位置制御器をゲインがKpである比例制御とし、前記速度制御器をゲインがKvjである比例制御とし、前記位置指令振幅がu0であり、前記位置指令周波数がωであり、前記位置振幅がAである場合、前記第1演算器は、次式(1)により前記慣性モーメント同定値Jを算出するものであることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the system identification device according to the first aspect, the position controller is a proportional control with a gain of Kp, the speed controller is a proportional control with a gain of Kvj, and the position controller When the command amplitude is u0, the position command frequency is ω, and the position amplitude is A, the first calculator calculates the inertia moment identification value J by the following equation (1). It is characterized by that.

また、請求項4記載の発明は、請求項2記載のシステム同定装置において、前記位置制御器をゲインがKpである比例制御とし、前記速度制御器をゲインがKvjである比例制御とし、前記位置指令振幅がu0であり、前記位置指令周波数がωであり、前記位置振幅がAである場合、前記第2演算器は、次式(1)により前記慣性モーメント同定値Jを算出するものであることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the system identification device of the second aspect, the position controller is a proportional control with a gain of Kp, the speed controller is a proportional control with a gain of Kvj, and the position controller When the command amplitude is u0, the position command frequency is ω, and the position amplitude is A, the second computing unit calculates the inertia moment identification value J by the following equation (1). It is characterized by that.

また、請求項5記載の発明は、請求項1記載のシステム同定装置において、前記位置制御器を比例制御とし、前記速度制御器をゲインがKvjである比例制御とし、前記位置指令振幅がu0であり、前記位置指令周波数がωであり、前記位置制御器のゲインをKp1とした場合の前記位置振幅がA1であり、前記位置制御器のゲインをKp2とした場合の前記位置振幅がA2である場合、前記第1演算器は、次式(2)により前記慣性モーメント同定値Jを算出するものであることを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the system identification device according to the first aspect, the position controller is proportionally controlled, the speed controller is proportionally controlled with a gain of Kvj, and the position command amplitude is u0. Yes, the position command frequency is ω, the position amplitude when the gain of the position controller is Kp1 is A1, and the position amplitude when the gain of the position controller is Kp2 is A2. In this case, the first computing unit calculates the inertia moment identification value J by the following equation (2).

また、請求項6記載の発明は、請求項2記載のシステム同定装置において、前記位置制御器を比例制御とし、前記速度制御器をゲインがKvjである比例制御とし、前記位置指令振幅がu0であり、前記位置指令周波数がωであり、前記位置制御器のゲインをKp1とした場合の前記位置振幅がA1であり、前記位置制御器のゲインをKp2とした場合の前記位置振幅がA2である場合、前記第2演算器は、次式(2)により前記慣性モーメント同定値Jを算出するものであることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the system identification device of the second aspect, the position controller is set to proportional control, the speed controller is set to proportional control with a gain of Kvj, and the position command amplitude is u0. Yes, the position command frequency is ω, the position amplitude when the gain of the position controller is Kp1 is A1, and the position amplitude when the gain of the position controller is Kp2 is A2. In this case, the second arithmetic unit calculates the inertia moment identification value J by the following equation (2).

また、請求項7記載の発明は、請求項1または2記載のシステム同定装置において、前記指令発生器は、前記トルク指令が増加し一定値に収束するまで前記位置指令の周期を短くした前記位置指令を発生するものであることを特徴としている。   Further, the invention according to claim 7 is the system identification device according to claim 1 or 2, wherein the command generator has the position command cycle shortened until the torque command increases and converges to a constant value. It is characterized by generating commands.

また、請求項8記載の発明は、請求項1または2記載のシステム同定装置において、前記指令発生器は、前記トルク指令がTrefであり、定格トルクがTratである場合、前記位置振幅の前記電動機の可動範囲に対する割合が設定値より小さく、前記位置振幅の前記位置検出器の分解能に対する割合が設定値より大きく、トルク指令定格トルク比Tref/Tratが設定値より小さくなるように位置指令振幅を設定するものであることを特徴としている。   The invention according to claim 8 is the system identification device according to claim 1 or 2, wherein the command generator has the motor of the position amplitude when the torque command is Tref and the rated torque is Trat. The position command amplitude is set so that the ratio to the movable range is smaller than the set value, the ratio of the position amplitude to the resolution of the position detector is larger than the set value, and the torque command rated torque ratio Tref / Trat is smaller than the set value. It is characterized by that.

また、請求項9記載の発明は、請求項1または2記載のシステム同定装置において、前記位置振幅検出器は、前記位置基本周波数成分に補間処理を施した信号の振幅を前記位置振幅として出力するものであることを特徴としている。   The system identification device according to claim 9 is the system identification device according to claim 1 or 2, wherein the position amplitude detector outputs an amplitude of a signal obtained by performing interpolation processing on the position fundamental frequency component as the position amplitude. It is characterized by being.

また、請求項10記載の発明は、請求項1記載のシステム同定装置において、前記第1演算器は、一定間隔の複数時間において前記電動機の慣性モーメントを同定しその同定値が一定値に収束過程にある場合、補外により前記慣性モーメント同定値を算出し出力するものであることを特徴としている。   According to a tenth aspect of the present invention, in the system identification device according to the first aspect, the first computing unit identifies the moment of inertia of the electric motor at a plurality of fixed intervals, and the identification value converges to a constant value. The inertia moment identification value is calculated and output by extrapolation.

また、請求項11記載の発明は、請求項2記載のシステム同定装置において、前記第2演算器は、一定間隔の複数時間において前記電動機の慣性モーメントを同定しその同定値が一定値に収束過程にある場合、補外により前記慣性モーメント同定値を算出し出力するものであることを特徴としている。   Further, the invention according to claim 11 is the system identification device according to claim 2, wherein the second computing unit identifies the moment of inertia of the motor in a plurality of intervals of a constant interval, and the identification value converges to a constant value. The inertia moment identification value is calculated and output by extrapolation.

請求項1または2に記載の発明によると、微小振幅の駆動のみで電動機の慣性モーメント同定をすることができ、粘性摩擦と一定トルク外乱による影響を抑制し高精度の慣性モーメント同定をすることができる。   According to the first or second aspect of the invention, it is possible to identify the moment of inertia of the motor only by driving with a small amplitude, and to suppress the influence of viscous friction and constant torque disturbance and to identify the moment of inertia with high accuracy. it can.

また、請求項3、4、5、6に記載の発明によると、位置の過渡成分の影響を抑制し、短時間に微小振幅の駆動のみで電動機の慣性モーメント同定をすることができ、粘性摩擦と一定トルク外乱による影響を抑制し高精度の慣性モーメント同定をすることができる。   In addition, according to the inventions described in claims 3, 4, 5, and 6, the influence of the transient component of the position can be suppressed, and the moment of inertia of the motor can be identified with only a small amplitude drive in a short time. And the influence of constant torque disturbance can be suppressed and the moment of inertia can be identified with high accuracy.

また、請求項7に記載の発明によると、慣性モーメント同定精度を最高とするように位置指令の周期を設定することができ、微小振幅の駆動のみで電動機の慣性モーメント同定をすることができ、粘性摩擦と一定トルク外乱による影響を抑制し高精度の慣性モーメント同定をすることができる。   Further, according to the invention described in claim 7, the position command cycle can be set so as to maximize the inertia moment identification accuracy, and the inertia moment of the motor can be identified only by driving with a minute amplitude. It is possible to identify the moment of inertia with high accuracy while suppressing the influence of viscous friction and constant torque disturbance.

また、請求項8に記載の発明によると、位置振幅が電動機の可動範囲に対して十分小さく位置検出器の分解能に対して十分大きくでき、同定中に騒音を発生せず、トルク指令定格トルク比が十分小さくなるようにでき、微小振幅の駆動のみで電動機の慣性モーメント同定をすることができ、粘性摩擦と一定トルク外乱による影響を抑制し高精度の慣性モーメント同定をすることができる。   According to the eighth aspect of the present invention, the position amplitude can be sufficiently small with respect to the movable range of the motor and sufficiently large with respect to the resolution of the position detector, no noise is generated during identification, and the torque command rated torque ratio The moment of inertia of the motor can be identified only by driving with a small amplitude, and the influence of viscous friction and constant torque disturbance can be suppressed, and the moment of inertia can be identified with high accuracy.

また、請求項9に記載の発明によると、位置の量子化誤差を無くし、微小振幅の駆動のみで電動機の慣性モーメント同定をすることができ、粘性摩擦と一定トルク外乱による影響を抑制し高精度の慣性モーメント同定をすることができる。   Further, according to the ninth aspect of the present invention, it is possible to identify the moment of inertia of the electric motor only by driving with a minute amplitude, eliminating the quantization error of the position, and suppressing the influence of viscous friction and constant torque disturbance, and high accuracy. The moment of inertia can be identified.

また、請求項10または11に記載の発明によると、位置の過渡成分の影響を抑制し、微小振幅の駆動のみで電動機の慣性モーメント同定をすることができ、粘性摩擦と一定トルク外乱による影響を抑制し高精度の慣性モーメント同定をすることができる。   In addition, according to the invention described in claim 10 or 11, the influence of the transient component of the position can be suppressed, and the inertia moment of the motor can be identified only by driving with a minute amplitude. It is possible to suppress the moment of inertia identification with high accuracy.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図2は、本発明の第1実施例を示すシステム同定装置の概略構成図である。
図2において、201は指令発生器、202は位置制御器、203は速度制御器、204はトルク制御器、205は電動機、206は位置検出器、207は微分器、208は慣性モーメント同定器である。
以下、図2を用いて、本実施例のシステム同定装置の構成の概要を説明する。
指令発生器201は、位置指令を出力する。位置制御器202は、前記位置指令と位置を入力し、速度指令を出力する。速度制御器203は、前記速度指令と速度を入力し、トルク指令を出力する。トルク制御器204は、前記トルク指令を入力し、電動機電流を出力する。電動機205は、前記電動機電流により駆動され、その前記位置は位置検出器206が検出し、出力する。微分器207は、前記位置を入力し、前記速度を出力する。慣性モーメント同定器208は、前記位置指令と前記位置を入力し、慣性モーメント同定値を出力する。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a system identification apparatus showing the first embodiment of the present invention.
In FIG. 2, 201 is a command generator, 202 is a position controller, 203 is a speed controller, 204 is a torque controller, 205 is an electric motor, 206 is a position detector, 207 is a differentiator, and 208 is an inertia moment identifier. is there.
Hereinafter, the outline of the configuration of the system identification apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The command generator 201 outputs a position command. The position controller 202 inputs the position command and the position, and outputs a speed command. The speed controller 203 inputs the speed command and the speed, and outputs a torque command. The torque controller 204 receives the torque command and outputs a motor current. The electric motor 205 is driven by the electric motor current, and the position is detected and output by the position detector 206. The differentiator 207 inputs the position and outputs the speed. The inertia moment identifier 208 inputs the position command and the position, and outputs an inertia moment identification value.

図1は、本発明の第1実施例を示すシステム同定装置における慣性モーメント同定器の詳細構成図である。
図1において、101は第1バンドパスフィルタ、102は位置振幅検出器、103は第1演算器である。
本発明が、従来技術である特許文献1と異なる点は、本発明は、位置基本周波数成分の振幅である位置振幅を用いて負荷を合わせた電動機の慣性モーメント同定値を算出し、出力する第1演算器103を備えるようにしている点である。
以下、図1を用いて、本実施例のシステム同定装置の詳細構成を説明する。
第1バンドパスフィルタ101は、位置を入力し、その入力信号の位置指令の基本周波数における周波数成分である位置基本周波数成分を出力する。位置振幅検出器102は、前記位置基本周波数成分を入力し、その入力信号の振幅である位置振幅を出力する。第1演算器103は、前記位置振幅を入力し、慣性モーメント同定値を算出し出力する。
FIG. 1 is a detailed configuration diagram of an inertia moment identifier in a system identification apparatus showing a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, 101 is a first band pass filter, 102 is a position amplitude detector, and 103 is a first computing unit.
The present invention is different from the prior art patent document 1 in that the present invention calculates and outputs an inertia moment identification value of a motor combined with a load using a position amplitude that is an amplitude of a position fundamental frequency component. One computing unit 103 is provided.
Hereinafter, the detailed configuration of the system identification apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The first band pass filter 101 receives a position and outputs a position fundamental frequency component that is a frequency component at the fundamental frequency of the position command of the input signal. The position amplitude detector 102 receives the position fundamental frequency component and outputs a position amplitude which is the amplitude of the input signal. The first calculator 103 receives the position amplitude, calculates and outputs an inertia moment identification value.

以下、本発明のシステム同定装置の働きを図1、2を参照して説明する。
負荷を合わせた電動機205の慣性モーメントをJ、電動機205の粘性摩擦をD、位置をθ、指令発生器201が発生する位置指令をu、一定トルク外乱をw、位置制御器202をゲインがKpである比例制御、速度制御器203をゲインがKvjである比例制御、とすると、位置制御器202、速度制御器203、トルク制御器204、電動機205、位置検出器206、微分器207を含む閉ループ系の運動方程式は式(3)で表される。
The operation of the system identification apparatus of the present invention will be described below with reference to FIGS.
The moment of inertia of the motor 205 combined with the load is J, the viscous friction of the motor 205 is D, the position is θ, the position command generated by the command generator 201 is u, the constant torque disturbance is w, and the gain of the position controller 202 is Kp Is a proportional control with a gain of Kvj, a closed loop including a position controller 202, a speed controller 203, a torque controller 204, an electric motor 205, a position detector 206, and a differentiator 207. The equation of motion of the system is expressed by equation (3).

位置指令uを振幅u0・周波数ωの正弦波とした場合の、位置θの定常状態における振幅Aは、式(4)で表される。
When the position command u is a sine wave having an amplitude u0 and a frequency ω, the amplitude A in the steady state of the position θ is expressed by Expression (4).

式(4)を慣性モーメントJについて解くと式(5)となる。
When equation (4) is solved for moment of inertia J, equation (5) is obtained.

ただし、式(5)中平方根内の値が正となるように、速度制御器203のゲインKvjを設定する。式(5)において、位置指令周波数ωと前記閉ループ系の固有周波数ωn=((Kp・Kvj/J))1/2に、ω<ωnの関係が成り立つ場合、平方根前の上の符号が有効であり、それ以外の場合、下の符号が有効である。本発明のシステム同定装置では、位置振幅Aが微小となるように、位置指令周波数ωを設定する。したがって、位置指令周波数ωは、前記閉ループ系の固有周波数ωnより大きく、式(5)において、平方根前の下の符号が有効である。式(5)において、電動機205の粘性摩擦Dを無視すると、式(6)となる。
However, the gain Kvj of the speed controller 203 is set so that the value in the square root in Expression (5) becomes positive. In equation (5), if the relationship of ω <ωn is established between the position command frequency ω and the natural frequency ωn = ((Kp · Kvj / J)) 1/2 of the closed loop system, the upper sign before the square root is effective. Otherwise, the following code is valid. In the system identification device of the present invention, the position command frequency ω is set so that the position amplitude A is very small. Therefore, the position command frequency ω is larger than the natural frequency ωn of the closed loop system, and the lower sign before the square root is effective in the equation (5). In the equation (5), when the viscous friction D of the electric motor 205 is ignored, the equation (6) is obtained.

第1演算器103は、式(6)により、慣性モーメント同定値を算出する。もちろん、電動機205の粘性摩擦Dが既知の場合は、式(5)を用いても構わない。式(6)は、位置の振動成分の振幅Aを用い前記位置の平均値の影響を受けないので一定トルク外乱は式(6)による慣性モーメント同定に影響しない。また、本発明のシステム同定装置は、微小可動範囲負荷の付いた電動機205の慣性モーメント同定に用いるので、式(6)において、位置振幅Aは微小量であり、式(6)の平方根内の第2項は、第1項に対して十分に小さく、粘性摩擦Dが慣性モーメント同定精度に与える影響は無視できる。   The first computing unit 103 calculates the inertia moment identification value according to equation (6). Of course, when the viscous friction D of the electric motor 205 is known, the equation (5) may be used. Since the equation (6) uses the amplitude A of the vibration component of the position and is not affected by the average value of the position, the constant torque disturbance does not affect the inertia moment identification according to the equation (6). In addition, since the system identification apparatus of the present invention is used for identifying the moment of inertia of the electric motor 205 with a minute movable range load, the position amplitude A is a minute amount in the equation (6), and is within the square root of the equation (6). The second term is sufficiently smaller than the first term, and the influence of viscous friction D on the moment of inertia identification accuracy can be ignored.

また、トルク指令がTrefであり、定格トルクがTratである場合、前記位置振幅の電動機205の可動範囲に対する割合が設定値より小さく、前記位置振幅の位置検出器206の分解能に対する割合が設定値より大きく、トルク指令定格トルク比Tref/Tratが設定値より小さくなるように位置指令振幅を設定することにより、小さなトルク指令を用いて微小振幅の駆動のみで、静かに慣性モーメント同定が実施できる。   When the torque command is Tref and the rated torque is Trat, the ratio of the position amplitude to the movable range of the electric motor 205 is smaller than the set value, and the ratio of the position amplitude to the resolution of the position detector 206 is smaller than the set value. By setting the position command amplitude so that the torque command rated torque ratio Tref / Trat is smaller than the set value, the moment of inertia can be silently identified using only a small amplitude drive using a small torque command.

また、位置振幅検出器102が、位置基本周波数成分に補間処理を施した信号の振幅を位置振幅として出力することにより、前記位置振幅の量子化誤差をなくし、より高精度の慣性モーメント同定を実施できる。   Further, the position amplitude detector 102 outputs the amplitude of the signal obtained by performing interpolation processing on the position fundamental frequency component as the position amplitude, thereby eliminating the quantization error of the position amplitude and performing the inertia moment identification with higher accuracy. it can.

また、第1演算器103が一定間隔の複数時間において、電動機205の慣性モーメントを同定し、その同定値が一定値に収束過程にある場合、補外により慣性モーメント同定値を算出し、出力することにより、高精度の慣性モーメント同定を実施できる。   Further, the first computing unit 103 identifies the moment of inertia of the electric motor 205 at a plurality of intervals of a constant interval, and when the identified value is in the process of convergence to a constant value, the inertia moment identification value is calculated and output by extrapolation. As a result, highly accurate inertia moment identification can be performed.

以下、本実施例のシミュレーション結果を示す。
本シミュレーションに用いた数値は式(7)のようになる。
Hereafter, the simulation result of a present Example is shown.
Numerical values used in this simulation are as shown in Equation (7).

ただし、Jmは負荷を除いた電動機205の慣性モーメント、Jlは負荷の慣性モーメント、J*は負荷を合わせた電動機205の慣性モーメントの真値、Tratは定格トルク、Tsは制御周期である。
本シミュレーションにおける慣性モーメントの真値J*と、慣性モーメント同定値Jの誤差である慣性モーメント同定誤差eを、式(8)で算出する。
However, Jm is the inertia moment of the electric motor 205 excluding the load, Jl is the inertia moment of the load, J * is the true value of the inertia moment of the electric motor 205 including the load, Trat is the rated torque, and Ts is the control cycle.
An inertia moment identification error e, which is an error between the true value of inertia moment J * and the inertia moment identification value J in this simulation, is calculated by Expression (8).

図3は、本発明の第1実施例を示すシステム同定装置において位置指令周波数を変化した場合のシミュレーション結果の説明図であり、(a)は慣性モーメント同定誤差、(b)はトルク指令定格トルク比である。
以下、図3を用いて、位置指令周波数を変化した場合のシミュレーション結果について説明する。
式(8)より算出した図3(a)に示す慣性モーメント同定誤差の最小値は図3(b)に示すトルク指令定格トルク比が増大して一定値に収束する位置指令周波数において起こるので、前記トルク指令定格トルク比が増大して一定値に収束するまで、位置指令の周期を短くすることにより、式(6)による慣性モーメント同定精度を上げることができる。
FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams of simulation results when the position command frequency is changed in the system identification device showing the first embodiment of the present invention. FIG. 3A is an inertia moment identification error, and FIG. 3B is a torque command rated torque. Is the ratio.
Hereinafter, the simulation result when the position command frequency is changed will be described with reference to FIG.
The minimum value of the moment of inertia identification error shown in FIG. 3A calculated from the equation (8) occurs at the position command frequency at which the torque command rated torque ratio shown in FIG. 3B increases and converges to a constant value. By shortening the cycle of the position command until the torque command rated torque ratio increases and converges to a constant value, the inertia moment identification accuracy according to the equation (6) can be increased.

図4は、本発明の第1実施例を示すシステム同定装置において粘性摩擦を変化した場合のシミュレーション結果の説明図であり、(a)は慣性モーメント同定誤差、(b)はトルク指令定格トルク比である。
以下、図4を用いて、粘性摩擦を変化した場合のシミュレーション結果を説明する。
粘性摩擦を0N・m・s/radから0.002N・m・s/radまで変化した場合、式(8)より算出した図4(a)に示す慣性モーメント同定誤差は常に3%以下であり、図4(b)に示すトルク指令定格トルク比は常に5.2%程度であり、位置振幅は常に0.004rad以下(17bit位置検出器で80パルス程度)であった。
FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams of simulation results when the viscous friction is changed in the system identification apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4A is an inertia moment identification error, and FIG. 4B is a torque command rated torque ratio. It is.
Hereinafter, the simulation result when the viscous friction is changed will be described with reference to FIG.
When the viscous friction is changed from 0 N · m · s / rad to 0.002 N · m · s / rad, the inertia moment identification error shown in FIG. 4A calculated from the equation (8) is always 3% or less. The torque command rated torque ratio shown in FIG. 4B was always about 5.2%, and the position amplitude was always 0.004 rad or less (about 80 pulses with a 17-bit position detector).

図5は、本発明の第1実施例を示すシステム同定装置において一定トルク外乱を変化した場合のシミュレーション結果の説明図であり、(a)は慣性モーメント同定誤差、(b)はトルク指令定格トルク比である。
以下、図5を用いて、一定トルク外乱を変化した場合のシミュレーション結果について説明する。
一定トルク外乱を定格トルクの0%から50%まで変化した場合、式(8)より算出した図5(a)に示す慣性モーメント同定誤差は常に1.2%程度であり、図5(b)に示すトルク指令定格トルク比は、常に5.2%程度であり、位置振幅は、常に0.004rad以下(17bit位置検出器で80パルス程度)であった。
FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams of simulation results when a constant torque disturbance is changed in the system identification device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5A is an inertia moment identification error, and FIG. 5B is a torque command rated torque. Is the ratio.
Hereinafter, the simulation result when the constant torque disturbance is changed will be described with reference to FIG.
When the constant torque disturbance is changed from 0% to 50% of the rated torque, the inertia moment identification error shown in FIG. 5A calculated from the equation (8) is always about 1.2%, and FIG. The torque command rated torque ratio is always about 5.2%, and the position amplitude is always 0.004 rad or less (about 17 pulses with a 17-bit position detector).

以上述べたように、本実施例に係るシステム同定装置は、粘性摩擦の影響を抑制し、一定トルク外乱の影響を受けず、微小振幅の駆動のみで電動機の慣性モーメント同定を高精度にできる。   As described above, the system identification apparatus according to the present embodiment suppresses the influence of viscous friction, is not affected by the constant torque disturbance, and can accurately identify the moment of inertia of the electric motor only by driving with a small amplitude.

図6は、本発明の第2実施例を示すシステム同定装置における慣性モーメント同定器の詳細構成図である。
図6において、601はFFT演算器、602は第2バンドパスフィルタ、603は第2演算器である。なお、図1、2と同じ説明符号のものは図1、2と同じ構成要素を示しているものとし、その説明は省略する。
本発明が、第1実施例と異なる点は、図2における慣性モーメント同定器208の内部構成、すなわち、本実施例の慣性モーメント同定器208は、位置基本周波数成分の振幅である位置振幅を用いて負荷を合わせた電動機の慣性モーメント同定値を算出し、出力する第2演算器603を備えるようにしている点である。
FIG. 6 is a detailed configuration diagram of the moment of inertia identifier in the system identification apparatus showing the second embodiment of the present invention.
In FIG. 6, 601 is an FFT calculator, 602 is a second bandpass filter, and 603 is a second calculator. The same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 denote the same components as those in FIGS.
The present invention is different from the first embodiment in that the internal configuration of the moment of inertia identifier 208 in FIG. 2, that is, the moment of inertia identifier 208 of the present embodiment uses a position amplitude that is the amplitude of the position fundamental frequency component. Thus, there is provided a second computing unit 603 that calculates and outputs an inertia moment identification value of the motor combined with the load.

以下、図6を用いて、本実施例の慣性モーメント同定器208の構成および動作について詳細説明する。
FFT演算器601は、位置指令を入力し、その入力信号の基本周波数である位置指令周波数とその入力信号の基本周波数成分振幅である位置指令振幅を出力する。第2バンドパスフィルタ602は、位置と前記位置指令周波数を入力し、前記位置の前記位置指令周波数における周波数成分である位置基本周波数成分を出力する。位置振幅検出器102は、前記位置基本周波数成分を入力し、その入力信号の振幅である位置振幅を出力する。第2演算器603は、前記位置指令振幅と前記位置指令周波数と前記位置振幅を入力し、慣性モーメント同定値を算出し出力する。
以上の構成において、第1実施例の場合の第1演算器103と同様に、第2演算器603は、前述の式(6)により慣性モーメント同定値を算出する。もちろん、電動機205の粘性摩擦Dが既知の場合は、式(5)を用いても構わない。式(6)は、位置の振動成分の振幅Aを用い前記位置の平均値の影響を受けないので一定トルク外乱は式(6)による慣性モーメント同定に影響しない。また、本発明のシステム同定装置は、微小可動範囲負荷の付いた電動機205の慣性モーメント同定に用いるので、式(6)において、位置振幅Aは微小量であり、式(6)の平方根内の第2項は、第1項に対して十分に小さく、粘性摩擦Dが慣性モーメント同定精度に与える影響は無視できる。
Hereinafter, the configuration and operation of the inertia moment identifier 208 of the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.
The FFT calculator 601 receives a position command and outputs a position command frequency that is a fundamental frequency of the input signal and a position command amplitude that is a fundamental frequency component amplitude of the input signal. The second band pass filter 602 receives the position and the position command frequency, and outputs a position basic frequency component that is a frequency component of the position at the position command frequency. The position amplitude detector 102 receives the position fundamental frequency component and outputs a position amplitude which is the amplitude of the input signal. The second computing unit 603 receives the position command amplitude, the position command frequency, and the position amplitude, and calculates and outputs an inertia moment identification value.
In the above configuration, like the first computing unit 103 in the first embodiment, the second computing unit 603 calculates the inertia moment identification value by the above-described equation (6). Of course, when the viscous friction D of the electric motor 205 is known, the equation (5) may be used. Since the equation (6) uses the amplitude A of the vibration component of the position and is not affected by the average value of the position, the constant torque disturbance does not affect the inertia moment identification according to the equation (6). In addition, since the system identification apparatus of the present invention is used for identifying the moment of inertia of the electric motor 205 with a minute movable range load, the position amplitude A is a minute amount in the equation (6), and is within the square root of the equation (6). The second term is sufficiently smaller than the first term, and the influence of viscous friction D on the moment of inertia identification accuracy can be ignored.

また、前記トルク指令定格トルク比が増大して一定値に収束するまで、位置指令の周期を短くすることにより、式(6)による慣性モーメント同定精度を上げることができる。   Further, by shortening the cycle of the position command until the torque command rated torque ratio increases and converges to a constant value, the inertia moment identification accuracy according to the equation (6) can be increased.

また、トルク指令がTrefであり、定格トルクがTratである場合、前記位置振幅の電動機205の可動範囲に対する割合が設定値より小さく、前記位置振幅の位置検出器206の分解能に対する割合が設定値より大きく、トルク指令定格トルク比Tref/Tratが設定値より小さくなるように位置指令振幅を設定することにより、小さなトルク指令を用いて微小振幅の駆動のみで、静かに慣性モーメント同定が実施できる。   When the torque command is Tref and the rated torque is Trat, the ratio of the position amplitude to the movable range of the electric motor 205 is smaller than the set value, and the ratio of the position amplitude to the resolution of the position detector 206 is smaller than the set value. By setting the position command amplitude so that the torque command rated torque ratio Tref / Trat is smaller than the set value, the moment of inertia can be silently identified using only a small amplitude drive using a small torque command.

また、位置振幅検出器102が、位置基本周波数成分に補間処理を施した信号の振幅を位置振幅として出力することにより、前記位置振幅の量子化誤差をなくし、より高精度の慣性モーメント同定を実施できる。   Further, the position amplitude detector 102 outputs the amplitude of the signal obtained by performing interpolation processing on the position fundamental frequency component as the position amplitude, thereby eliminating the quantization error of the position amplitude and performing the inertia moment identification with higher accuracy. it can.

また、第2演算器603が一定間隔の複数時間において電動機205の慣性モーメントを同定しその同定値が一定値に収束過程にある場合、補外により慣性モーメント同定値を算出し出力することにより高精度の慣性モーメント同定を実施できる。   Further, when the second computing unit 603 identifies the moment of inertia of the motor 205 at a plurality of intervals of a constant interval and the identification value is in the process of convergence to a constant value, the inertia moment identification value is calculated by extrapolation and output. Accurate moment of inertia identification can be performed.

以上述べたように、本実施例に係るシステム同定装置は、第1実施例同様、粘性摩擦の影響を抑制し、一定トルク外乱の影響を受けず、微小振幅の駆動のみで電動機の慣性モーメント同定を高精度にできる。   As described above, the system identification apparatus according to the present embodiment, like the first embodiment, suppresses the influence of viscous friction, is not affected by a constant torque disturbance, and identifies the moment of inertia of the motor only by driving with a small amplitude. Can be made with high accuracy.

本実施例が、第1、2実施例と異なる点は、第1、2実施例である図2における位置制御器202を、ゲインKp1とKp2の比例制御とし、速度制御器203を、ゲインKvjの比例制御としている点であり、その他の構成については第1、2実施例と同じであるのでその説明は省略する。
以下、本発明のシステム同定装置の働きを図1、2、6を参照して説明する。
位置制御器202を、ゲインKp1の比例制御とし、速度制御器203を、ゲインKvjの比例制御とすると、振幅u0周波数ωの正弦波である位置指令に対する位置振幅A1は第1実施例の式(4)と同様に導出でき式(10)となる。
This embodiment differs from the first and second embodiments in that the position controller 202 in FIG. 2 which is the first and second embodiments is set to a proportional control of gains Kp1 and Kp2, and the speed controller 203 is changed to a gain Kvj. The other components are the same as those in the first and second embodiments, so that the description thereof is omitted.
The operation of the system identification apparatus of the present invention will be described below with reference to FIGS.
When the position controller 202 is set to proportional control of the gain Kp1 and the speed controller 203 is set to proportional control of the gain Kvj, the position amplitude A1 with respect to the position command which is a sine wave of the amplitude u0 frequency ω is expressed by the equation (1) It can be derived in the same manner as in 4) and becomes Equation (10).

式(10)を書き換えると式(11)となる。
When equation (10) is rewritten, equation (11) is obtained.

位置制御器202のゲインをKp2とした場合の位置振幅をA2とすると式(11)と同様に式(12)を求めることができる。
Assuming that the position amplitude when the gain of the position controller 202 is Kp2 is A2, Expression (12) can be obtained similarly to Expression (11).

式(11)と式(12)を負荷を合わせた電動機205の慣性モーメントJについて解くと式(13)を得る。
Equation (13) is obtained by solving Equation (11) and Equation (12) for the moment of inertia J of the electric motor 205 combined with the load.

式(13)により第1演算器103と第2演算器603は慣性モーメント同定値を算出することができる。式(13)は位置の振動成分振幅を用いるので位置の平均値は同定精度に影響せず一定トルク外乱は慣性モーメント同定精度に影響しない。また、式(13)は粘性摩擦Dを含まないので粘性摩擦Dは慣性モーメント同定精度に影響しない。   The first computing unit 103 and the second computing unit 603 can calculate the inertia moment identification value by the equation (13). Since equation (13) uses the vibration component amplitude of the position, the average value of the position does not affect the identification accuracy, and the constant torque disturbance does not affect the inertia moment identification accuracy. Further, since the expression (13) does not include the viscous friction D, the viscous friction D does not affect the inertia moment identification accuracy.

図7は、本発明の第3実施例を示すシステム同定装置において粘性摩擦を変化した場合のシミュレーション結果の説明図であり、(a)は慣性モーメント同定誤差、(b)はトルク指令定格トルク比である。
以下、図7を用いて、本実施例のシミュレーション結果を示す。
本シミュレーションには、式(14)の数値を用いた。
FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams of simulation results when the viscous friction is changed in the system identification device showing the third embodiment of the present invention, where FIG. 7A is an inertia moment identification error and FIG. 7B is a torque command rated torque ratio. It is.
Hereafter, the simulation result of a present Example is shown using FIG.
In this simulation, the numerical value of the formula (14) was used.

式(14)記載以外は、式(7)の数値を用いた。
粘性摩擦を0N・m・s/radから0.01N・m・s/radまで変化した場合、式(8)により算出した図7(a)に示す慣性モーメント同定誤差は常に2%以下である。また、この時、図7(b)に示すトルク指令定格トルク比は常に12%以下である。
Except for the expression (14), the numerical value of the expression (7) was used.
When the viscous friction is changed from 0 N · m · s / rad to 0.01 N · m · s / rad, the inertia moment identification error shown in FIG. 7A calculated by the equation (8) is always 2% or less. . At this time, the torque command rated torque ratio shown in FIG. 7B is always 12% or less.

図8は、本発明の第3実施例を示すシステム同定装置において一定トルク外乱を変化した場合のシミュレーション結果の説明図であり、(a)は慣性モーメント同定誤差、(b)はトルク指令定格トルク比である。
以下、図8を用いて、一定トルク外乱を変化した場合のシミュレーション結果を説明する。
一定トルク外乱定格トルク比を0%から50%まで変化した場合、式(8)により算出した図8(a)に示す慣性モーメント同定誤差は常に2%以下である。また、この時、図8(b)に示すトルク指令定格トルク比は常に12%以下である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a simulation result when a constant torque disturbance is changed in the system identification device showing the third embodiment of the present invention, where (a) is an inertia moment identification error and (b) is a torque command rated torque. Is the ratio.
Hereinafter, the simulation result when the constant torque disturbance is changed will be described with reference to FIG.
When the constant torque disturbance rated torque ratio is changed from 0% to 50%, the inertia moment identification error shown in FIG. 8A calculated by the equation (8) is always 2% or less. At this time, the torque command rated torque ratio shown in FIG. 8B is always 12% or less.

図9は、本発明の第3実施例を示すシステム同定装置において一定トルク外乱を変化した場合の位置振幅のシミュレーション結果の説明図である。
以下、図9を用いて一定トルク外乱を変化した場合の位置振幅のシミュレーション結果について述べる。
一定トルク外乱定格トルク比を0%から50%まで変化した場合、前記位置振幅は常に0.002rad(17bit位置検出器で約40パルス)以下である。粘性摩擦を変化した場合も同様に前記位置振幅は常に0.002rad以下であった。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the simulation result of the position amplitude when the constant torque disturbance is changed in the system identification device showing the third embodiment of the present invention.
Hereinafter, the simulation result of the position amplitude when the constant torque disturbance is changed will be described with reference to FIG.
When the constant torque disturbance rated torque ratio is changed from 0% to 50%, the position amplitude is always 0.002 rad (about 40 pulses with a 17-bit position detector) or less. Similarly, when the viscous friction was changed, the position amplitude was always 0.002 rad or less.

以上述べたように、本発明に係るシステム同定装置は、位置基本周波数成分の振幅である位置振幅を用いて負荷を合わせた電動機205の慣性モーメント同定値を算出する第1演算器103または第2演算器603を有する構成をしているので、位置の過渡成分を抑制し、位置振幅が電動機205の可動範囲に対して十分小さくなり、位置検出器206の分解能に対して十分に大きくなり、同定中に騒音を発生せず、トルク指令定格トルク比が十分小さくなるようにでき、微小振幅の駆動のみで電動機205の慣性モーメント同定をすることができ、粘性摩擦と一定トルク外乱による影響を抑制し、高精度の慣性モーメント同定をすることができる。   As described above, the system identification device according to the present invention uses the first computing unit 103 or the second computing unit 103 that calculates the inertia moment identification value of the electric motor 205 combined with the load using the position amplitude that is the amplitude of the position fundamental frequency component. Since the configuration includes the computing unit 603, the transient component of the position is suppressed, the position amplitude is sufficiently small with respect to the movable range of the electric motor 205, and sufficiently large with respect to the resolution of the position detector 206, and identification is performed. The torque command rated torque ratio can be made sufficiently small without generating noise, and the moment of inertia of the electric motor 205 can be identified with only a small amplitude drive, suppressing the effects of viscous friction and constant torque disturbance. Highly accurate moment of inertia can be identified.

位置速度制御した電動機の定常状態における位置振幅、位置指令振幅、位置指令周波数を用いることによって、微小振幅の駆動のみで電動機の慣性モーメント同定をすることができるので、チップマウンタやワイヤボンダなどの用途にも広く適用できる。   By using the position amplitude, position command amplitude, and position command frequency in the steady state of the motor controlled by position and speed, it is possible to identify the moment of inertia of the motor only by driving with a small amplitude, so it can be used for applications such as chip mounters and wire bonders. Is also widely applicable.

本発明の第1実施例を示すシステム同定装置における慣性モーメント同定器の詳細構成図FIG. 1 is a detailed configuration diagram of an inertia moment identifier in a system identification apparatus showing a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例を示すシステム同定装置の概略構成図1 is a schematic configuration diagram of a system identification apparatus showing a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例を示すシステム同定装置において位置指令周波数を変化した場合のシミュレーション結果の説明図Explanatory drawing of the simulation result at the time of changing a position command frequency in the system identification apparatus which shows 1st Example of this invention 本発明の第1実施例を示すシステム同定装置において粘性摩擦を変化した場合のシミュレーション結果の説明図Explanatory drawing of the simulation result at the time of changing viscous friction in the system identification apparatus which shows 1st Example of this invention 本発明の第1実施例を示すシステム同定装置において一定トルク外乱を変化した場合のシミュレーション結果の説明図Explanatory drawing of the simulation result when constant torque disturbance is changed in the system identification device showing the first embodiment of the present invention 本発明の第2実施例を示すシステム同定装置における慣性モーメント同定器の詳細構成図Detailed configuration diagram of the moment of inertia identifier in the system identification apparatus showing the second embodiment of the present invention 本発明の第3実施例を示すシステム同定装置において粘性摩擦を変化した場合のシミュレーション結果の説明図Explanatory drawing of the simulation result at the time of changing viscous friction in the system identification apparatus which shows 3rd Example of this invention 本発明の第3実施例を示すシステム同定装置において一定トルク外乱を変化した場合のシミュレーション結果の説明図Explanatory drawing of the simulation result at the time of changing constant torque disturbance in the system identification apparatus which shows 3rd Example of this invention 本発明の第3実施例を示すシステム同定装置において一定トルク外乱を変化した場合の位置振幅のシミュレーション結果の説明図Explanatory drawing of the simulation result of the position amplitude at the time of changing constant torque disturbance in the system identification device which shows 3rd Example of this invention 従来技術を示すシステム同定装置の構成図Configuration diagram of system identification device showing conventional technology

符号の説明Explanation of symbols

101 第1バンドパスフィルタ
102 位置振幅検出器
103 第1演算器
201 指令発生器
202 位置制御器
203 速度制御器
204 トルク制御器
205 電動機
206 位置検出器
207 微分器
208 慣性モーメント同定器
601 FFT演算器
602 第2バンドパスフィルタ
603 第2演算器
1001 位置指令発生器
1002 制御パラメタ調整部
1003 位置制御部
1004 速度制御部
1005 電動機駆動部
1006 電動機と負荷
1007 速度検出部
1008 積分器
1009 イナーシャ推定一時停止判断部
1010 イナーシャ推定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 1st band pass filter 102 Position amplitude detector 103 1st calculator 201 Command generator 202 Position controller 203 Speed controller 204 Torque controller 205 Electric motor 206 Position detector 207 Differentiator 208 Inertia moment identifier 601 FFT calculator 602 Second band pass filter 603 Second computing unit 1001 Position command generator 1002 Control parameter adjustment unit 1003 Position control unit 1004 Speed control unit 1005 Motor drive unit 1006 Motor and load 1007 Speed detection unit 1008 Integrator 1009 Inertia estimation pause determination Part 1010 Inertia estimation part

Claims (11)

位置指令を出力する指令発生器(201)と、
前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器(202)と、
前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器(203)と、
前記トルク指令を入力し電動機電流により電動機(205)を駆動するトルク制御器(204)と、
位置検出器(206)が検出した前記電動機(205)の前記位置を入力し前記速度を出力する微分器(207)と、
前記位置を入力し負荷を合わせた前記電動機(205)の慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器(208)と、を有するシステム同定装置において、
前記慣性モーメント同定器(208)は、
前記位置を入力しその入力信号の前記位置指令の基本周波数における周波数成分である位置基本周波数成分を出力する第1バンドパスフィルタ(101)と、
前記位置基本周波数成分を入力しその入力信号の振幅である位置振幅を出力する位置振幅検出器(102)と、
前記位置振幅を入力し位置指令振幅と位置指令周波数と前記位置振幅と前記位置制御器(202)のパラメタと前記速度制御器(203)のパラメタを用いて前記慣性モーメント同定値を算出し出力する第1演算器(103)と、を有することを特徴とするシステム同定装置。
A command generator (201) for outputting a position command;
A position controller (202) for inputting the position command and the position and outputting a speed command;
A speed controller (203) for inputting the speed command and the speed and outputting a torque command;
A torque controller (204) for inputting the torque command and driving the electric motor (205) by an electric motor current;
A differentiator (207) for inputting the position of the electric motor (205) detected by a position detector (206) and outputting the speed;
An inertia moment identifier (208) that outputs an inertia moment identification value of the electric motor (205) to which the position is input and the load is matched;
The moment of inertia identifier (208)
A first band pass filter (101) for inputting the position and outputting a position fundamental frequency component which is a frequency component at the fundamental frequency of the position command of the input signal;
A position amplitude detector (102) for inputting the position fundamental frequency component and outputting a position amplitude which is an amplitude of the input signal;
The position amplitude is input, and the moment of inertia identification value is calculated and output using the position command amplitude, the position command frequency, the position amplitude, the parameter of the position controller (202), and the parameter of the speed controller (203). And a first computing unit (103).
位置指令を出力する指令発生器(201)と、
前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器(202)と、
前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器(203)と、
前記トルク指令を入力し電動機電流により電動機(205)を駆動するトルク制御器(204)と、
位置検出器(206)が検出した前記電動機(205)の前記位置を入力し前記速度を出力する微分器(207)と、
前記位置指令と前記位置を入力し負荷を合わせた前記電動機(205)の慣性モーメント同定値を出力する慣性モーメント同定器(208)と、を有するシステム同定装置において、
前記慣性モーメント同定器(208)は、
前記位置指令を入力しその入力信号の基本周波数である位置指令周波数とその入力信号の基本周波数成分振幅である位置指令振幅を出力するFFT演算器(601)と、
前記位置と前記位置指令周波数を入力し前記位置の前記位置指令周波数における周波数成分である位置基本周波数成分を出力する第2バンドパスフィルタ(602)と、
前記位置基本周波数成分を入力しその入力信号の振幅である位置振幅を出力する位置振幅検出器(102)と、
前記位置指令振幅と前記位置指令周波数と前記位置振幅を入力し前記位置指令振幅と前記位置指令周波数と前記位置振幅と前記位置制御器(202)のパラメタと前記速度制御器(203)のパラメタを用いて前記慣性モーメント同定値を算出し出力する第2演算器(603)と、を有することを特徴とするシステム同定装置。
A command generator (201) for outputting a position command;
A position controller (202) for inputting the position command and the position and outputting a speed command;
A speed controller (203) for inputting the speed command and the speed and outputting a torque command;
A torque controller (204) for inputting the torque command and driving the electric motor (205) by an electric motor current;
A differentiator (207) for inputting the position of the electric motor (205) detected by a position detector (206) and outputting the speed;
An inertia moment identifier (208) that outputs the inertia moment identification value of the electric motor (205), which is obtained by inputting the position command and the position and combining loads;
The moment of inertia identifier (208)
An FFT calculator (601) that inputs the position command and outputs a position command frequency that is a fundamental frequency of the input signal and a position command amplitude that is a fundamental frequency component amplitude of the input signal;
A second bandpass filter (602) for inputting the position and the position command frequency and outputting a position fundamental frequency component which is a frequency component of the position at the position command frequency;
A position amplitude detector (102) for inputting the position fundamental frequency component and outputting a position amplitude which is an amplitude of the input signal;
The position command amplitude, the position command frequency, and the position amplitude are input, and the position command amplitude, the position command frequency, the position amplitude, the parameters of the position controller (202), and the parameters of the speed controller (203) are set. And a second computing unit (603) that calculates and outputs the moment of inertia identification value using the system identification device.
前記位置制御器(202)をゲインがKpである比例制御とし、前記速度制御器(203)をゲインがKvjである比例制御とし、前記位置指令振幅がu0であり、前記位置指令周波数がωであり、前記位置振幅がAである場合、
前記第1演算器(103)は、次式(1)により前記慣性モーメント同定値Jを算出するものであることを特徴とする請求項1記載のシステム同定装置。
The position controller (202) is a proportional control with a gain of Kp, the speed controller (203) is a proportional control with a gain of Kvj, the position command amplitude is u0, and the position command frequency is ω. And when the position amplitude is A,
The system identification device according to claim 1, wherein the first computing unit (103) calculates the inertia moment identification value J by the following equation (1).
前記位置制御器(202)をゲインがKpである比例制御とし、前記速度制御器(203)をゲインがKvjである比例制御とし、前記位置指令振幅がu0であり、前記位置指令周波数がωであり、前記位置振幅がAである場合、
前記第2演算器(603)は、次式(1)により前記慣性モーメント同定値Jを算出するものであることを特徴とする請求項2記載のシステム同定装置。
The position controller (202) is a proportional control with a gain of Kp, the speed controller (203) is a proportional control with a gain of Kvj, the position command amplitude is u0, and the position command frequency is ω. And when the position amplitude is A,
The system identification apparatus according to claim 2, wherein the second computing unit (603) calculates the inertia moment identification value J by the following equation (1).
前記位置制御器(202)を比例制御とし、前記速度制御器(203)をゲインがKvjである比例制御とし、前記位置指令振幅がu0であり、前記位置指令周波数がωであり、前記位置制御器(202)のゲインをKp1とした場合の前記位置振幅がA1であり、前記位置制御器(202)のゲインをKp2とした場合の前記位置振幅がA2である場合、
前記第1演算器(103)は、次式(2)により前記慣性モーメント同定値Jを算出するものであることを特徴とする請求項1記載のシステム同定装置。
The position controller (202) is a proportional control, the speed controller (203) is a proportional control with a gain of Kvj, the position command amplitude is u0, the position command frequency is ω, and the position control When the position amplitude when the gain of the device (202) is Kp1 is A1, and when the gain of the position controller (202) is Kp2, the position amplitude is A2,
The system identification device according to claim 1, wherein the first computing unit (103) calculates the inertia moment identification value J by the following equation (2).
前記位置制御器(202)を比例制御とし、前記速度制御器(203)をゲインがKvjである比例制御とし、前記位置指令振幅がu0であり、前記位置指令周波数がωであり、前記位置制御器(202)のゲインをKp1とした場合の前記位置振幅がA1であり、前記位置制御器(202)のゲインをKp2とした場合の前記位置振幅がA2である場合、
前記第2演算器(603)は、次式(2)により前記慣性モーメント同定値Jを算出するものであることを特徴とする請求項2記載のシステム同定装置。
The position controller (202) is a proportional control, the speed controller (203) is a proportional control with a gain of Kvj, the position command amplitude is u0, the position command frequency is ω, and the position control When the position amplitude when the gain of the device (202) is Kp1 is A1, and when the gain of the position controller (202) is Kp2, the position amplitude is A2,
The system identification apparatus according to claim 2, wherein the second computing unit (603) calculates the inertia moment identification value J by the following equation (2).
前記指令発生器(201)は、前記トルク指令が増加し一定値に収束するまで前記位置指令の周期を短くした前記位置指令を発生するものであることを特徴とする請求項1または2記載のシステム同定装置。   The said command generator (201) is a thing which produces | generates the said position command which shortened the period of the said position command until the said torque command increases and it converges to a fixed value, The Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. System identification device. 前記指令発生器(201)は、前記トルク指令がTrefであり、定格トルクがTratである場合、前記位置振幅の前記電動機(205)の可動範囲に対する割合が設定値より小さく、前記位置振幅の前記位置検出器(206)の分解能に対する割合が設定値より大きく、トルク指令定格トルク比Tref/Tratが設定値より小さくなるように位置指令振幅を設定するものであることを特徴とする請求項1または2記載のシステム同定装置。   In the command generator (201), when the torque command is Tref and the rated torque is Trat, the ratio of the position amplitude to the movable range of the electric motor (205) is smaller than a set value, and the position amplitude The position command amplitude is set such that the ratio of the position detector (206) to the resolution is larger than the set value and the torque command rated torque ratio Tref / Tat is smaller than the set value. 2. The system identification device according to 2. 前記位置振幅検出器(102)は、前記位置基本周波数成分に補間処理を施した信号の振幅を前記位置振幅として出力するものであることを特徴とする請求項1または2記載のシステム同定装置。   3. The system identification apparatus according to claim 1, wherein the position amplitude detector (102) outputs an amplitude of a signal obtained by performing interpolation processing on the position fundamental frequency component as the position amplitude. 前記第1演算器(103)は、一定間隔の複数時間において前記電動機(205)の慣性モーメントを同定しその同定値が一定値に収束過程にある場合、補外により前記慣性モーメント同定値を算出し出力するものであることを特徴とする請求項1記載のシステム同定装置。   The first computing unit (103) identifies the moment of inertia of the electric motor (205) at a plurality of regular intervals, and calculates the moment of inertia identification value by extrapolation when the identified value is in the process of convergence to a constant value. The system identification apparatus according to claim 1, wherein the system identification apparatus outputs the data. 前記第2演算器(603)は、一定間隔の複数時間において前記電動機(205)の慣性モーメントを同定しその同定値が一定値に収束過程にある場合、補外により前記慣性モーメント同定値を算出し出力するものであることを特徴とする請求項2記載のシステム同定装置。
The second computing unit (603) identifies the moment of inertia of the electric motor (205) at a plurality of fixed intervals, and calculates the moment of inertia identification value by extrapolation when the identification value is in the process of convergence to a constant value. The system identification apparatus according to claim 2, wherein the system identification apparatus outputs the data.
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WO2008093486A1 (en) * 2007-01-31 2008-08-07 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Moment of inertia identification device and identification method, and motor controller with that identification device
WO2009025132A1 (en) * 2007-08-17 2009-02-26 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Motor controller and its inertia moment identifying method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008093486A1 (en) * 2007-01-31 2008-08-07 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Moment of inertia identification device and identification method, and motor controller with that identification device
JP5151994B2 (en) * 2007-01-31 2013-02-27 株式会社安川電機 Moment of inertia identification device, identification method thereof, and motor control device including the identification device
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