CN115800866A - 伺服放大器的自动调谐方法及马达控制装置 - Google Patents

Abstract

在进行用于马达的伺服控制的伺服放大器的自动调谐时，能够与连接于马达的负载的大小无关地执行自动调谐，并且还能够使位置指令滤波器的控制参数最优化。在进行伺服放大器的增益的调谐之前，执行以下工序：基于以比增益调谐时使用的速度慢的速度驱动马达时的马达的响应，推定与马达相关的惯量比的工序(103)；以及基于惯量比，决定进行自动调谐时的位置指令滤波器的控制参数的初始值的初始值决定工序(104)。

Description

伺服放大器的自动调谐方法及马达控制装置

技术领域

本发明涉及基于位置指令控制马达的旋转位置的伺服控制，特别涉及用于伺服控制的伺服放大器的自动调谐方法和执行该自动调谐方法的马达控制装置。

背景技术

如果通过急剧变化的位置指令驱动伺服马达，则马达的位置会在目标位置的前后振动等，马达的动作有时会失去稳定性，另外，到达目标位置的时间有时反而变长。为了确保马达的动作稳定性，能够平滑地追随位置指令而提高稳定性，需要在用于马达的驱动的伺服放大器中，对所输入的位置指令进行例如平滑化的滤波处理，基于滤波处理后的位置指令进行伺服控制。进行位置指令的平滑化处理的滤波器被称为位置指令滤波器，例如由低通滤波器或移动平均滤波器构成。位置指令滤波器中的时间常数或截止频率、移动平均次数等控制参数需要根据与马达连接的负载适当地确定。另外，在伺服放大器中，一般被称为增益或增益参数的位置增益、前馈增益、速度增益等也被设定为控制参数。增益的值也需要根据负载适当地确定。

作为设定控制参数的技术，专利文献1公开了如下内容:关于在伺服放大器中使用的各种控制参数，预先准备多组这些控制参数的值的代表性的组合并存储在表中，根据负载的刚性值从表中读出控制参数的值的组合，根据读出的值设定伺服放大器中的各个控制参数。根据专利文献1所记载的技术，根据负载的刚性值来设定伺服放大器的增益，并且设定位置指令滤波器的截止频率。专利文献2公开了根据示出想要实现的响应速度的响应性设定信号和示出负载是何物的负载机械种类判别信号，自动地运算在位置指令滤波部、位置控制部、速度控制部以及电流控制部等中使用的控制参数。

由于对伺服放大器设定的控制参数依赖于与马达连接的负载，所以为了能够应对各种负载，提出了根据负载自动地设定伺服放大器中的这些控制参数的自动调谐技术。自动调谐技术是根据在将负载连接到马达的状态下驱动马达时的响应来决定各控制参数的技术。作为自动调谐技术的一例，专利文献3公开了一种马达控制装置，该马达控制装置具有:伺服放大器；自动调谐部，其测定机械系统的负载惯性的大小并自动决定控制增益；增益存储部，其存储所决定的增益；以及增益读出部，其根据所输入的指令值和控制对象的响应，读出所存储的增益并设定在伺服放大器中。专利文献3没有公开对位置指令进行滤波处理的位置指令滤波器的控制参数的自动设定。关于位置指令滤波器，已知在该位置指令滤波器是移动平均滤波器时，测量驱动马达时的位置偏差的振动周期，根据该振动周期调整位置指令滤波器中的移动平均次数(在移动平均值的计算中使用连续的几个数据的值)即可。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1:日本特开2007-336792号公报

专利文献2:日本特开2011-97758号公报

专利文献3:日本特开平9-9662号公报

发明内容

在基于负载与马达连接的状态下驱动马达时的响应进行自动调谐的情况下，在满足自动调谐的结束条件之前无法进行位置偏差的振动周期的测定，或者在位置偏差中未产生振动时，位置指令滤波器的控制参数保持初始值而不设定为最佳值。例如，在与马达的转子相比负载的质量或惯量(惯性动量)足够大的情况下，如果位置指令滤波器的控制参数的值是基本上没有对位置指令进行平滑的值，则在自动调谐的执行过程中由位置偏差引起的转矩指令值变得过大，有时考虑安全方面不得不中止自动调谐。在这种情况下，位置指令滤波器的控制参数保持初始值不变，没有被最优化。此外，在这种情况下，每个增益的值也保持为初始值，没有被最优化。另一方面，如果在控制参数设定为使位置指令过度平滑的值时执行自动调谐，则位置偏差中不易产生振动，无法测量振动周期，此时也无法进行位置指令滤波器的控制参数的最优化。

本发明的目的在于提供一种自动调谐方法和实施这样的自动调谐方法的马达控制装置，该自动调谐方法能够与连接于马达的负载的大小无关地执行自动调谐，并且还能够使位置指令滤波器的控制参数最优化。

本发明的自动调谐方法是具备对从外部输入的位置指令进行平滑化的位置指令滤波器并反馈马达的位置、基于位置指令控制马达的位置的伺服放大器的自动调谐方法，具有:基于以第一速度驱动马达时的马达的响应推定与马达有关的惯量比的工序；和基于惯量比设定位置指令滤波器的控制参数的初始值的初始值设定工序。

在本发明的自动调谐方法中，为了执行一系列的自动调谐动作，驱动马达，求出与马达相关的惯量比，根据惯量比，设定用于自动调谐的位置指令滤波器的控制参数的初始值。由此，在惯量比大的情况下，位置指令滤波器的控制参数的初始值成为例如会使位置指令被更大程度平滑化的值，其结果，防止在自动调谐中转矩指令值变得过大等，提高自动调谐执行到最后的可能性。即使在不充分的状态下中止自动调谐，基于惯量比确定的位置指令滤波器的控制参数的初始值也是作为位置指令滤波器的控制参数而接近最佳值的值，即使不进行位置指令滤波器的控制参数的最优化，也是在伺服放大器的实际使用中能够直接安全地使用的值。在惯量比小的情况下，位置指令滤波器的控制参数的初始值成为例如基本上没有对位置指令进行平滑化的值，因此在自动调谐中容易检测到位置偏差中的振动周期，能够可靠地进行位置指令滤波器的控制参数的最优化。

在本发明的自动调谐方法中，位置指令滤波器例如是移动平均滤波器，位置指令滤波器的控制参数是移动平均滤波器中的移动平均次数。在该情况下，在初始值设定工序中，惯量比越大，移动平均次数越大。如果使用移动平均滤波器作为位置指令滤波器，则能够将推定出的惯量比乘以适当的系数而得到的值设定为作为位置指令滤波器的控制参数的移动平均次数，因此能够简化用于设定位置指令滤波器的控制参数的运算处理。

在本发明的自动调谐方法中，优选在初始值设定工序之后执行增益调谐工序，该增益调谐工序在伺服放大器中对作为自动调谐对象的多个增益进行自动调谐。增益调谐工序是基于经由控制参数被设定为初始值的位置指令滤波器提供位置指令来驱动马达时的马达的响应，决定针对多个增益各自的设定值的工序。通过使用基于惯量比确定的位置指令滤波器的控制参数的初始值来实施增益调谐工序，如上所述，减少中途停止增益调谐的可能性，容易将各增益设定为最佳值，并且位置指令滤波器的控制参数也容易设定为最佳值。

在本发明的自动调谐方法中，优选在增益调谐工序中，以比第一速度快的第二速度驱动马达。这样，能够减小增益调谐中途停止或没有完全完成的可能性，并且能够在接近实际使用时的条件下在短时间内完成增益调谐工序。

在本发明的自动调谐方法中，优选在将多个增益各自的值的组合作为增益集而准备了多个增益集的基础上，在增益调谐工序中执行以下工序:响应检测工序，从多个增益集中选择一个增益集，求出将该增益集中的多个增益各自应用于伺服放大器时的马达的响应；以及通过对多个增益集中的不同的增益集重复执行响应检测工序，从多个增益集中决定最佳增益集，将最佳增益集中的多个增益各自的值作为设定值的工序。通过预先准备多个增益集，并根据马达的响应从中选出最佳的增益集，能够大幅削减实施增益调谐工序所需的时间和工数。此时，优选根据惯量比设定在响应检测工序中最初选择的增益集。在惯量比大的状态下通过试错选择最佳的增益集时，如果最初使用对伺服放大器响应灵敏的增益集，则在该时刻转矩指令值变得过大而产生错误，增益调谐工序有可能中止。通过根据惯量比确定最初选择的增益集，能够更可靠地正常结束增益调谐。

在本发明的自动调谐方法中，优选在增益调谐工序的实施过程中，当在马达的位置偏差中产生振动时，根据振动的周期更新位置指令滤波器的控制参数。通过根据振动的周期更新位置指令滤波器的控制参数，能够使位置指令滤波器的控制参数成为最佳值。

在本发明的自动调谐方法中，可以在推定惯量比的工序之前，执行以比第一速度慢的速度驱动马达并确认马达的可动范围的工序。通过一边以低速驱动马达一边确认马达的可动范围，能够避免在之后的工序中与其他物体碰撞等事态。

本发明的马达控制装置是根据从外部输入的位置指令控制马达的马达控制装置，具有:伺服放大器，其具有使位置指令平滑化的位置指令滤波器，反馈马达的位置，根据位置指令控制马达的位置；参数设定部，其与伺服放大器连接，为了对伺服放大器中使用的控制参数进行自动调谐而能够将位置指令输出到伺服放大器，并在伺服放大器中设定控制参数，参数设定部将以第一速度驱动马达的位置指令输出到伺服放大器，根据马达的响应推定与马达有关的惯量比，根据惯量比设定位置指令滤波器的控制参数的初始值。

在本发明的马达控制装置中，设置有执行伺服放大器的自动调谐的参数设定部，参数设定部首先驱动马达，求出马达的惯量比，基于惯量比，设定用于自动调谐的位置指令滤波器的控制参数的初始值。由此，在惯量比大的情况下，位置指令滤波器的控制参数的初始值成为例如使位置指令更大程度平滑化的值，能够提高自动调谐执行到最后的可能性。即使自动调谐在中途停止，位置指令滤波器的控制参数的初始值也是作为位置指令滤波器的控制参数而接近最佳值的值，是在伺服放大器的实际使用中能够直接安全地使用的值。另外，在惯量比小的情况下，位置指令滤波器的控制参数的初始值例如设为基本上不对位置指令进行平滑化的值，所以在自动调谐中容易检测到位置偏差中的振动周期，容易进行位置指令滤波器的控制参数的最优化。

在本发明的马达控制装置中，位置指令滤波器例如是移动平均滤波器，位置指令滤波器的控制参数是移动平均滤波器中的移动平均次数。此时，惯量比越大，参数设定部使作为初始值设定的移动平均次数越大。在这样构成的情况下，能够简化用于在参数设定部中设定位置指令滤波器的控制参数的运算处理。

在本发明的马达控制装置中，优选参数设定部在设定了位置指令滤波器的控制参数的初始值之后，根据向伺服放大器输出位置指令并以第二速度驱动马达时的马达的响应，在伺服放大器中执行决定成为自动调谐对象的多个增益各自的设定值的增益调谐。通过使用基于惯量比而确定的位置指令滤波器的控制参数的初始值来实施增益调谐，从而减小增益调谐中途停止的可能性，容易将各增益设定为最佳值，并且也容易将位置指令滤波器的控制参数设定为最佳值。

在本发明的马达控制装置中，优选第二速度是比第一速度快的速度。这样，能够减小增益调谐中途停止或没有完全完成的可能性，并且能够在接近实际使用时的条件下在短时间内完成增益调谐工序。

在本发明的马达控制装置中，优选具备增益集存储部，该增益集存储部将多个增益各自的值的组合作为增益集并存储多个增益集，并且参数设定部在进行增益调谐时，通过对多个增益集内的不同的增益集反复进行从存储在增益集存储部中的多个增益集中选择一个增益集并求出将该增益集中的多个增益分别应用于伺服放大器时的马达的响应，从而决定最佳增益集，将最佳增益集中的多个增益各自的值作为设定值。预先准备多个增益集并存储在增益集存储部中，并且根据马达的响应从中决定最佳增益集，由此能够大幅削减增益调谐所需的时间和工数。此时，优选根据惯量比设定由参数设定部从存储在增益集存储部中的多个增益集中最初选择的增益集。如果这样构成，则在进行选择最佳增益集的增益调谐时，减少因错误而导致增益调谐中止的可能性。

在本发明的马达控制装置中，优选参数设定部在实施增益调谐的过程中在马达的位置偏差中产生了振动时，根据振动的周期来更新位置指令滤波器的控制参数。通过根据振动的周期更新位置指令滤波器的控制参数，能够使位置指令滤波器的控制参数成为最佳值。

在本发明的马达控制装置中，参数设定部在推定惯量比之前，向伺服放大器输出以比第一速度慢的速度驱动马达的位置指令，能够确认马达的可动范围。通过一边以低速驱动马达一边确认马达的可动范围，能够避免在惯量比的推定或自动调谐时与其他物体碰撞等的事态。

根据本发明，能够与连接于马达的负载的大小无关地执行自动调谐，并且还能够使位置指令滤波器的控制参数最优化。

附图的简要说明

图1是说明伺服放大器的框图。

图2是说明自动调谐处理的流程图。

图3是说明增益调谐处理的流程图。

图4是说明另一个伺服放大器的框图。

具体实施方式

接着，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。图1示出应用本发明的一个实施方式的自动调谐方法的伺服放大器10的结构。在伺服放大器10上连接有马达40，在马达40上附带有检测马达40的旋转位置的编码器41。虽然未图示，但能够在马达40上机械地连接负载。编码器41将反馈马达40的旋转位置的反馈信号发送到伺服放大器10。反馈信号可以是编码器脉冲或示出马达40的旋转位置的瞬时值的数字数据。

伺服放大器10基于从外部输入的指令位置(即马达40的目标位置)，执行马达40的伺服控制，以使马达40的位置成为指令位置。伺服放大器10具有:位置指令滤波器11，其对输入的位置指令进行平滑化并输出内部位置指令；前馈控制部12，其根据内部位置指令进行前馈控制的运算并输出前馈指令(FF指令)；减法单元13，其从内部位置指令中减去通过反馈信号反馈的马达40的当前位置来计算位置偏差；反馈控制部14，其根据反馈信号和转矩指令进行反馈控制的运算并输出反馈指令(FB指令)；减法单元15，其通过从位置偏差加上前馈指令后的结果中减去反馈指令来计算转矩指令；转矩调整部16，其调整转矩指令并输出调整指令；以及电流控制部17，其根据调整指令产生电流并实际驱动马达40。转矩调整部16在输入了过大的转矩指令时，为了确保安全等而限制转矩指令的值。

位置指令滤波器11只要是使位置指令平滑化的滤波器即可，可以是任意形式的滤波器，但优选是移动平均滤波器。移动平均滤波器由示出使用连续的几个数据(这里是位置指令)计算移动平均的移动平均次数来表征，所以移动平均次数是作为移动平均滤波器的位置指令滤波器11的控制参数。在计算移动平均时，例如在以重视移动平均区间的中央部的数据的方式进行加权时，示出该加权程度的移动平均函数也称为控制参数。在位置指令滤波器是低通滤波器时，能够将该低通滤波器的时间常数或截止频率用作位置指令滤波器的控制参数。以下，假设位置指令滤波器11是移动平均滤波器，将移动平均次数用作位置指令滤波器11的控制参数。

前馈控制部12通过运算进行前馈补偿，为了进行该运算，例如使用两个控制增益。反馈控制部14作为推定控制对象的状态的观测器而构成，进行反馈控制，为了其运算，例如使用阻尼比和积分增益这两个控制增益。其结果是，在图1所示的伺服放大器中，为了其动作，需要设定位置指令滤波器11的移动平均次数、前馈控制部12及反馈控制部14中使用的阻尼比或各增益作为控制参数。

接着，对图1所示的伺服放大器10的自动调谐进行说明。这里的自动调谐的目的在于，在马达40上连接了负载时，或者在与马达40连接的负载发生了变更时，自动地计算应该在伺服放大器10中设定的各控制参数的值的最佳值，将该最佳值作为实际的控制参数设定在伺服放大器10中。在伺服放大器10上连接有用于执行自动调谐的参数设定部50。参数设定部50具有如下功能:在伺服放大器10中设定控制参数的初始值，生成用于执行自动调谐的位置指令并输出到伺服放大器10，根据此时的控制对象的响应(实际上是通过反馈信号掌握的马达40的响应)决定各控制参数的最佳值，将决定的最佳值作为控制参数设定在伺服放大器10中。参数设定部50与预先存储有后述的增益集的增益集存储部51连接。在以下的说明中，将对伺服放大器10设定的控制参数中的位置指令滤波器11的控制参数以外的控制参数统称为增益。因此，在此，除了积分增益和控制增益等之外，在反馈控制部14中使用的阻尼比也包含在增益的范畴内。另外，将控制参数的自动调谐中的增益的调谐称为增益调谐。惯量比是指负载的惯量与马达40的转子的惯量之和除以马达40的转子的惯量而得到的值。

在进行自动调谐时，如果自动调谐开始时的位置指令滤波器11的控制参数(例如移动平均次数)的初始值不适当，则无法完成自动调谐，甚至无法进行位置指令滤波器11的控制参数的自动调谐。因此，在本实施方式中，在自动调谐之前，决定自动调谐中使用的位置指令滤波器11的控制参数。图2是示出本实施方式中的自动调谐的步骤的流程图。

首先，参数设定部50在步骤101中，作为初始设定，对伺服放大器10内的各增益设定初始值，并设定位置指令滤波器11的控制参数(在此为移动平均次数)的初始值。这里设定的各初始值不是在自动调谐中使用的，而是在其前一阶段(步骤102的可动范围确认及步骤103的惯量比推定)中使用。

接着，参数设定部50在步骤102中，向伺服放大器10输出使马达40低速(例如每分钟100转)旋转的位置指令，进行马达40的可动范围的确认。从参数设定部50(或者从外部)提供给伺服放大器40的位置指令所示出的位置是马达40的负载与其他物体不会发生碰撞的马达40能够旋转的范围内的位置，但由于某种理由，负载的移动路径有时会被物体侵入而妨碍负载的移动。这样，由于在负载与物体碰撞的条件下进行自动调谐是危险的，所以事先进行可动范围确认。如果发生碰撞，则马达40的旋转被妨碍，马达40过负荷，因此参数设定部50检测出过负荷后，作为调谐失败而结束自动调谐的处理。另外，由于以低速使马达40动作，所以通常不会产生伴随马达40动作的噪声，但在产生了噪声的情况下，参数设定部50将伺服放大器10内的各增益的值重新设定为更难以产生噪声的值，再次进行可动范围确认，在即使这样也产生了噪声的情况下，作为调谐失败而结束自动调谐的处理。

在执行可动范围确认之后，参数设定部50在步骤103中，向伺服放大器10输出使马达40以比可动范围确认时快的速度(例如每分钟500转)旋转的位置指令，进行惯量比的推定。众所周知，根据对马达40的转矩指令或调整指令、和经由反馈信号得到的马达40的位置，能够推定负载的惯量与马达40的转子的惯量之和。由于马达40的转子的惯量是已知的，因此可以通过将负载的惯量与转子的惯量之和除以转子的惯量来计算惯量比。在惯量比的推定中检测出马达40的过负荷时，参数设定部50也作为调谐失败而结束自动调谐的处理。另外，在该阶段产生了伴随马达40的动作的噪声时，参数设定部50将伺服放大器10内的各增益的值重新设定为更难以产生噪声的值，再次进行惯量比的推定，在即使这样也产生了噪声的情况下，作为调谐失败而结束自动调谐的处理。

若惯量比的推定结束，则接着在步骤104中，参数设定部50求出实际进行自动调谐时使用的位置指令滤波器11的控制参数的初始值。在这里说明的例子中，控制参数是移动平均次数，以惯量比越大则移动平均次数越多的方式设定移动平均次数的初始值。作为一例，可以预先确定移动平均次数的最小值(例如10次)，将惯量比乘以常数而得到的值向上取整后的值与移动平均次数的最小值进行比较，将较大的值确定为移动平均次数的初始值。如果常数为0.1、惯量比为255，则移动平均次数的初始值为26。参数设定部50将这样计算出的移动平均次数作为位置平均滤波器11的控制参数的初始值设定在位置平均滤波器11中。其结果是，位置平均滤波器11被设定为惯量比越大，对位置指令进行越大程度的平滑化。在位置平均滤波器11例如是低通滤波器时，只要以惯量比越大其截止频率越低(即时间常数越长)的方式设定位置平均滤波器11的控制参数即可。

如果位置指令滤波器11的控制参数的初始值的设定结束，则接下来参数设定部50在步骤105中向伺服放大器10输出使马达40以比惯量比的推定时快的速度(例如每分钟1000转)旋转的位置指令，执行增益调谐。增益调谐是例如一边使伺服放大器10中设定的各增益的值变化一边驱动马达40，找出使由马达40和负载构成的系统的响应最理想的增益、例如转矩指令不会过大、位置偏差也不会产生振动且稳定时间最短的增益的处理。在增益调谐的实施过程中位置偏差产生振动的情况下，基于振动的周期更新位置指令滤波器11的控制参数。

在增益调谐中，一边改变各增益的值一边通过试错求出最佳增益值，但在调谐对象的增益的个数多的情况下，如果一边独立地改变各增益的值一边进行增益调谐，则试行次数变得庞大，增益调谐需要大量的时间。因此，在本实施方式中，将成为调谐对象的多个增益的各个值的组合称为增益集，预先准备多个(例如几十个)这样的增益集并存储在增益集存储部51中。在将由该增益集规定的值设定为伺服放大器10的各个增益的情况下，假设马达40的负载相同，这些增益集中包括系统的响应变快、刚性变大、稳定时间变短、容易产生振动或噪声的增益集、以及反过来系统的响应变慢、刚性变小、稳定时间长、难以产生振动和噪声的增益集。然后，参数设定部50从增益集存储部51内一个一个地读出增益集，将读出的增益集中的值设定为伺服放大器10的各个增益，反复调查此时的马达40的响应，找出成为最佳响应的增益集。将该找到的增益集称为最佳增益集。然后，参数设定部50将最佳增益集中的各个增益的值决定为实际设定为伺服放大器10的增益的值，并结束增益调谐。

但是，在惯量比大时，如果将响应快或稳定时间短的增益集应用于伺服放大器10，则转矩指令值过大而产生错误，因此有可能结束增益调谐的处理。在通过试错来决定最佳增益集时，在第二次以后从增益集存储部51中选择增益集时，根据对上次增益集的响应来选择增益集，因此难以产生问题，但在最初选择增益集时，如果选择不适当的增益集，则增益调谐会被中止。因此，在本实施方式中，在从增益集存储部51内的多个增益集中最初选择增益集时，即选择初始值的增益集时，选择根据惯量比设定的增益集。作为一个例子，假设与马达40连接的负载相同，对于存储在增益集存储部51中的增益集，按照响应从慢到快或稳定时间从长到短的顺序依次进行1至25的连续编号。在这种情况下，如果惯量比小于250，则可以将第25个增益集用作初始值，如果惯量比为250以上且小于800，则将到第15个为止的增益集用作初始值，同样，如果惯量比为5000以上，则将第5个增益集用作初始值。

图3是总结以上说明的增益调谐工序的处理的流程图。参数设定部50在步骤111中，从增益集存储部51内的多个增益集中选择根据惯量比确定的增益集，在步骤112中，将所选择的增益集应用于伺服放大器10，通过位置指令驱动马达40，观测来自马达40的响应。然后，参数设定部50在步骤113中判定在马达40的位置偏差中是否发生了振动，在发生了振动时，在步骤114中根据其振动周期重新设定位置指令滤波器11的控制参数，进入步骤115。在步骤113中没有检测到振动的情况下，处理直接转移到步骤115。在步骤115中，参数设定部50根据马达40的响应，判定当前选择的增益集是否是最佳增益集，在是最佳增益集时，参数设定部50在步骤116中将该最佳增益集中的值作为实际使用的值设定为伺服放大器10的各个增益，结束增益调谐的处理。另一方面，在步骤115中未判定为最佳增益集时，参数设定部50在步骤117中从增益集存储部51中选择其他增益集，执行从步骤112开始的处理。

以上说明的步骤105的增益调谐结束后，参数设定部50向伺服放大器10输出位置指令，使马达40的位置返回到初始位置。这是因为，在步骤102中的可动范围的确认、步骤103中的惯量比的推定、以及步骤105中的增益调谐中驱动了马达40，马达40的位置已从开始一系列的自动调谐的处理之前的初始位置离开。

在以上说明的本实施方式的自动调谐方法中，在增益调谐之前进行惯量比的推定，基于推定出的惯量比，设定位置指令滤波器11的控制参数的初始值。由此，能够避免在惯量比大的情况下转矩指令值变得过大而发生错误从而自动调谐在中途被中止的事态。与没有根据惯量比设定位置指令滤波器11的控制参数的初始值的现有例相比，在负载为相同条件时，减少了在中途中止自动调谐的情况，另外，也提高了通过自动调谐设定的伺服放大器10的动作特性。进而，即使在自动调谐不完全的状态下结束时，与现有例相比，作为位置指令滤波器11的控制参数，也能够设定更适当的值。进而，在本实施方式中，在使用增益集进行增益调谐时，基于惯量比决定增益集的初始值，所以在增益调谐的初期减少错误的发生。

能够应用基于本发明的自动调谐方法的伺服放大器的结构不限于图1所示的结构，只要是以某种方式反馈马达的位置的伺服放大器，任何伺服放大器都能够应用基于本发明的自动调谐方法。图4示出了可应用根据本发明的自动调谐方法的另一伺服放大器。

图4所示的伺服放大器10基于从外部输入的位置指令来驱动马达40，与图1所示的伺服放大器同样地具备位置指令滤波器11、转矩调整部16以及电流控制部17，并连接有参数设定部50。设置有输入来自位置指令滤波器11的内部位置指令的位置控制部22。位置控制部22构成为从与马达40连接的编码器输入示出马达40的位置的反馈信号，算出内部位置指令与马达40的位置的偏差即位置偏差，对其应用位置增益Kp，输出速度指令。来自位置控制部22的输出被输入到速度控制部23。在伺服放大器10中还设置有根据反馈信号计算马达40的速度的微分单元24。速度控制部23构成为计算速度指令与马达40的速度的偏差，并对其应用速度增益Kv来输出转矩指令。转矩指令与图1所示的相同，输入到转矩调整部16。而且，在伺服放大器10中，在位置控制滤波器11的前级设置有选择器21。选择器21根据来自参数设定部50的信号进行控制，切换从外部提供的位置指令和参数设定部50输出的位置指令并提供给位置指令滤波器11。

图4所示的伺服放大器10中的控制参数是位置指令滤波器11的控制参数、位置增益Kp和速度增益Kv。向参数设定部16输入来自编码器41的反馈信号，并且输入转矩调整部16输出的用于推定惯量比的调整指令。参数设定部50与上述同样地进行惯量比的推定，进行位置指令滤波器11的控制参数的初始值的设定，执行与位置增益Kp以及速度增益Kv相关的增益调谐。

符号说明

10伺服放大器

11位置指令滤波器

12前馈控制部

13、15减法单元

14反馈控制部

16转矩调整部

17电流控制部

21选择器

22位置控制部

23速度控制部

24微分单元

40马达

41编码器

50参数设定部

51增益集存储部。

Claims (14)

1.一种自动调谐方法，是伺服放大器中的自动调谐方法，该伺服放大器具备对从外部输入的位置指令进行平滑化的位置指令滤波器，反馈马达的位置，并根据所述位置指令控制所述马达的位置，

所述自动调谐方法的特征在于，包括：

基于以第一速度驱动所述马达时的所述马达的响应，推定与所述马达相关的惯量比的工序；以及

根据所述惯量比设定所述位置指令滤波器的控制参数的初始值的初始值设定工序。

2.如权利要求1所述的自动调谐方法，其特征在于，

所述位置指令滤波器是移动平均滤波器，所述位置指令滤波器的控制参数是所述移动平均滤波器中的移动平均次数，在所述初始值设定工序中，所述惯量比越大，所述移动平均次数越大。

3.如权利要求1或2所述的自动调谐方法，其特征在于，

在所述初始值设定工序之后，具有对所述伺服放大器中成为自动调谐对象的多个增益进行自动调谐的增益调谐工序，

所述增益调谐工序是根据经由所述控制参数被设定为所述初始值的所述位置指令滤波器提供位置指令来驱动所述马达时的所述马达的响应，决定针对所述多个增益各自的设定值的工序。

4.如权利要求3所述的自动调谐方法，其特征在于，

在所述增益调谐工序中，以比所述第一速度快的第二速度驱动所述马达。

5.如权利要求3或4所述的自动调谐方法，其特征在于，

将所述多个增益各自的值的组合作为增益集并准备多个增益集，

所述增益调谐工序包括：

从所述多个增益集中选择一个增益集，求出将该增益集中的所述多个增益分别应用于所述伺服放大器时的所述马达的响应的响应检测工序；以及

通过对所述多个增益集中的不同的增益集反复执行所述响应检测工序，从所述多个增益集中决定最佳增益集，将所述最佳增益集中的所述多个增益各自的值作为所述设定值的工序，

根据所述惯量比设定最初执行所述响应检测工序时选择的增益集。

6.如权利要求3至5中任一项所述的自动调谐方法，其特征在于，

在所述增益调谐工序的实施过程中所述马达的位置偏差产生振动时，根据所述振动的周期更新所述位置指令滤波器的控制参数。

7.如权利要求1至6中任一项所述的自动调谐方法，其特征在于，

在推定所述惯量比的工序之前，具有以比所述第一速度慢的速度驱动所述马达并确认所述马达的可动范围的工序。

8.一种马达控制装置，基于从外部输入的位置指令来控制马达，其特征在于，包括：

伺服放大器，其具备对所述位置指令进行平滑化的位置指令滤波器，反馈所述马达的位置，并基于所述位置指令控制所述马达的位置；以及

参数设定部，其与所述伺服放大器连接，能够向所述伺服放大器输出位置指令以对所述伺服放大器中使用的控制参数进行自动调谐，并将所述控制参数设定在所述伺服放大器中，

所述参数设定部向所述伺服放大器输出以第一速度驱动所述马达的位置指令，基于所述马达的响应推定与所述马达相关的惯量比，基于惯量比设定所述位置指令滤波器的控制参数的初始值。

9.如权利要求8所述的马达控制装置，其特征在于，

所述位置指令滤波器是移动平均滤波器，所述位置指令滤波器的控制参数是所述移动平均滤波器中的移动平均次数，所述惯量比越大，所述参数设定部使设定为所述初始值的所述移动平均次数越大。

10.如权利要求8或9所述的马达控制装置，其特征在于，

所述参数设定部在设定了所述位置指令滤波器的控制参数的初始值之后，根据向所述伺服放大器输出位置指令并以第二速度驱动所述马达时的所述马达的响应，在所述伺服放大器中执行决定成为自动调谐对象的多个增益各自的设定值的增益调谐。

11.如权利要求10所述的马达控制装置，其特征在于，

所述第二速度是比所述第一速度快的速度。

12.如权利要求10或11所述的马达控制装置，其特征在于，

包括增益集存储部，其将所述多个增益各自的值的组合作为增益集来存储多个增益集，

所述参数设定部在进行所述增益调谐时，通过对所述多个增益集内的不同的增益集反复进行从存储在所述增益集存储部中的所述多个增益集中选择一个增益集并求出将该增益集中的所述多个增益分别应用于所述伺服放大器时的所述马达的响应，从而决定最佳增益集，将所述最佳增益集中的所述多个增益各自的值作为所述设定值，

根据所述惯量比设定由所述参数设定部从存储在所述增益集存储部中的所述多个增益集中最初选择的增益集。

13.如权利要求8至12中任一项所述的马达控制装置，其特征在于，

所述参数设定部在所述增益调谐的实施过程中所述马达的位置偏差产生了振动时，根据所述振动的周期更新所述位置指令滤波器的控制参数。

14.如权利要求8至13中任一项所述的马达控制装置，其特征在于，

所述参数设定部在推定所述惯量比之前，向所述伺服放大器输出以比所述第一速度慢的速度驱动所述马达的位置指令，确认所述马达的可动范围。

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