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JPH06242833A - Automatic adjusting servo controller - Google Patents

Automatic adjusting servo controller

Info

Publication number
JPH06242833A
JPH06242833A JP3062393A JP3062393A JPH06242833A JP H06242833 A JPH06242833 A JP H06242833A JP 3062393 A JP3062393 A JP 3062393A JP 3062393 A JP3062393 A JP 3062393A JP H06242833 A JPH06242833 A JP H06242833A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control parameter
load
control
optimum
deviation counter
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
JP3062393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hironao Mega
浩尚 妻鹿
Saburo Kubota
三郎 久保田
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP3062393A priority Critical patent/JPH06242833A/en
Publication of JPH06242833A publication Critical patent/JPH06242833A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Feedback Control In General (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To provide an automatic adjusting servo controller capable of always performing control by the optimum control parameter conforming to the change of a load. CONSTITUTION:This controller is provided with a load change estimation part 9, a control parameter storage part 10 which stores the load of every kind of size and the optimum control parameter in accordance with the load, and a control mechanism 12 which controls the whole system, and uses the optimum parameter when a reference load is applied when a servo operation is started, and regulates the actual size of the load by integrating difference between a deviation counter curve when the servo operation is started and that when the optimum parameter is used with a standard load for a fixed time by the load change estimation part 9, and uses the optimum control parameter by reading out from the control parameter storage part 10 according to the actual size of a regulated load when the fixed time elapses.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ロボット等の位置決め
システムに用いられるサーボ制御装置に関し、特に、モ
ータにかかる負荷等の変化に対応して、制御パラメータ
等を自動調整する自動調整サーボ制御装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a servo control device used in a positioning system for a robot or the like, and more particularly to an automatic adjustment servo control device for automatically adjusting control parameters and the like in response to changes in the load applied to a motor. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】ロボット等の位置決めシステムに用いら
れる従来例のサーボ制御装置の構成と動作とを図19に
基づいて説明する。
2. Description of the Related Art The configuration and operation of a conventional servo control device used in a positioning system for a robot or the like will be described with reference to FIG.

【0003】図19において、制御対象物を各時刻の目
標位置に一致させるようにモータ6を制御するために、
目標位置を指示された指令制御部1が、別に設定された
加速度及び最高速度に基づいて各時刻の位置指令を出力
する。偏差カウンタ2が、前記の位置指令と、位置検出
器7からの位置データとを受けてこれらの偏差を演算
し、演算した偏差を出力する。位置アンプ3が、偏差カ
ウンタ2の出力を受けて、位置アンプ比例ゲインKpp
を比例演算し、速度指令値を出力する。速度アンプ4
が、位置アンプ3から受けた速度指令値と、速度検出部
8からの速度データとの差に応じて、比例・積分演算を
行い、速度アンプ比例ゲインKvpと、速度アンプ積分
ゲインKvi/Sとを出力する。Sはラプラス変換を表
す。駆動回路5が、前記の速度アンプ比例ゲインKvp
と速度アンプ積分ゲインKviとに基づき、モータ6を
駆動する。
In FIG. 19, in order to control the motor 6 so that the controlled object coincides with the target position at each time,
The command control unit 1 instructed the target position outputs the position command at each time based on the separately set acceleration and maximum speed. The deviation counter 2 receives the position command and the position data from the position detector 7, calculates these deviations, and outputs the calculated deviations. The position amplifier 3 receives the output of the deviation counter 2 and receives the position amplifier proportional gain Kpp.
Is calculated proportionally and the speed command value is output. Speed amplifier 4
, The proportional / integral calculation is performed according to the difference between the speed command value received from the position amplifier 3 and the speed data from the speed detector 8 to obtain the speed amplifier proportional gain Kvp and the speed amplifier integral gain Kvi / S. Is output. S represents the Laplace transform. The drive circuit 5 uses the speed amplifier proportional gain Kvp
The motor 6 is driven based on and the speed amplifier integral gain Kvi.

【0004】制御対象の位置決めシステムによって慣性
負荷や摩擦抵抗等が異なるので、目標の制御特性を得る
には、位置アンプ3の位置アンプ比例ゲインKppと、
速度アンプ4の速度アンプ比例ゲインKvpと、速度ア
ンプ積分ゲインKviとの演算を調整する必要がある。
従来例では、この調整を熟練者が行っている。この調整
の主な方法には、実際に動かす条件でシステムを動か
し、その動作曲線をオシロスコープ等で観察しながらボ
リュームを回す等によって前記の各制御パラメータの演
算を調整する方法と、速度制御ループ、位置制御ループ
の順に、ステップ状の指令値を与え、その応答特性によ
って前記の各制御パラメータの演算を調整する方法とが
ある。
Since the inertial load, the frictional resistance, etc. differ depending on the positioning system to be controlled, in order to obtain the target control characteristics, the position amplifier proportional gain Kpp of the position amplifier 3 and
It is necessary to adjust the calculation of the speed amplifier proportional gain Kvp of the speed amplifier 4 and the speed amplifier integral gain Kvi.
In the conventional example, an expert performs this adjustment. The main method of this adjustment is to move the system under the actual operating conditions, adjust the calculation of each of the above control parameters by turning the volume while observing the operating curve with an oscilloscope, and the speed control loop, There is a method in which stepwise command values are given in the order of the position control loop and the calculation of each of the above-mentioned control parameters is adjusted by the response characteristic thereof.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
の構成では、制御パラメータの演算の調整に多大の時間
を要するという問題点がある。従って、前記の各制御パ
ラメータの調整後は、稼働時に制御パラメータの調整を
行うことは難しく、稼働中に負荷が大きく変動するシス
テムでは、総ての状態で、目標の制御特性を得ることが
出来ず、これを達成するには、その都度、調整に極めて
膨大な時間を要するという問題点がある。
However, the configuration of the above conventional example has a problem that it takes a lot of time to adjust the calculation of the control parameters. Therefore, after adjusting the above control parameters, it is difficult to adjust the control parameters during operation, and in a system in which the load fluctuates significantly during operation, the target control characteristics can be obtained in all states. However, there is a problem in that, in order to achieve this, it takes an extremely huge amount of time for adjustment each time.

【0006】本発明は、上記の問題点を解決し、負荷の
変化に対応して、常に、最適の制御パラメータで制御す
る自動調整サーボ制御装置を提供することを課題として
いる。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an automatic adjustment servo control device which always controls with an optimum control parameter in response to a change in load.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の自動調整サーボ
制御装置は、上記の課題を解決するために、モータを制
御してサーボ制御対象物の移動を各時刻の目標位置に一
致させるために位置指令値を出力する指令制御部と、前
記位置指令値と実際位置との差異を検出し偏差カウンタ
曲線を出力する偏差カウンタと、制御パラメータに基づ
いて動作する位置制御ループ及び速度制御ループとを有
するサーボ制御装置において、前記偏差カウンタ曲線か
ら負荷の大きさを規定する負荷変化推定部と、予め設定
された各種負荷の大きさとこれにに対応する最適制御パ
ラメータとを記憶する制御パラメータ記憶部と、制御装
置全体を制御して、サーボ動作開始時には、予め設定し
た標準負荷時の最適パラメータを使用するようにし、サ
ーボ動作開始時から一定時間だけ、前記負荷変化推定部
に、サーボ動作開始時の前記偏差カウンタ曲線と予め設
定された標準負荷で最適パラメータを使用した場合の偏
差カウンタ曲線の規範モデルとの差を積分させその結果
から実際の負荷の大きさを規定させ、前記一定時間の終
了時に、前記規定された実際の負荷の大きさに基づい
て、前記制御パラメータ記憶部から前記実際の負荷の大
きさにに対応する最適制御パラメータを読み出しこれを
使用して制御する制御機構とを有する。
In order to solve the above-mentioned problems, an automatic adjustment servo control apparatus of the present invention controls a motor to match the movement of an object to be servo-controlled with a target position at each time. A command control unit that outputs a position command value, a deviation counter that detects a difference between the position command value and the actual position and outputs a deviation counter curve, and a position control loop and a speed control loop that operate based on control parameters are provided. In a servo control device having: a load change estimation unit that defines a load size from the deviation counter curve; and a control parameter storage unit that stores preset load sizes and optimum control parameters corresponding thereto. , Control the entire control unit to use the preset optimum parameters for standard load when starting the servo operation. The load change estimation unit integrates the difference between the deviation counter curve at the start of servo operation and the reference model of the deviation counter curve when optimum parameters are used with a preset standard load for a certain period of time, and the result is calculated. Optimal control corresponding to the magnitude of the actual load from the control parameter storage unit based on the magnitude of the specified actual load at the end of the fixed time, by defining the magnitude of the actual load. And a control mechanism for reading out parameters and controlling using the parameters.

【0008】又、本発明の自動調整サーボ制御装置は、
上記の課題を解決するために、偏差カウンタ曲線からオ
ーバーシュート量と整定時間とを演算し、その演算結果
からファジィ推論によって制御パラメータを調整する制
御パラメータオートチューニング部と、制御装置全体を
制御して、前記制御パラメータオートチューニング部に
標準負荷での最適制御パラメータを演算させ、この最適
制御パラメータを制御パラメータ記憶部に記憶させると
共に、前記標準負荷で前記最適制御パラメータを使用し
てサーボ動作を行い、サーボ動作開始時から一定時間だ
けの偏差カウンタ曲線を、偏差カウンタ曲線の規範モデ
ルとして求め、この規範モデルを制御パラメータ記憶部
に記憶させ、負荷のみを各種負荷に順次変更し、これら
の各種負荷の場合について、サーボ動作開始時から一定
時間だけ、負荷変化推定部に、サーボ動作開始時の偏差
カウンタ曲線と前記偏差カウンタ曲線の規範モデルとの
差の積分値を求めさせ、同時に、前記制御パラメータオ
ートチューニング部に前記各種負荷での最適制御パラメ
ータを演算させ、前記一定時間の終了時に、前記差の積
分値とこの最適制御パラメータとの組合せを前記制御パ
ラメータ記憶部に記憶させる制御機構とを有することが
好適である。
Further, the automatic adjustment servo control device of the present invention is
In order to solve the above-mentioned problem, the overshoot amount and the settling time are calculated from the deviation counter curve, and the control parameter auto-tuning unit that adjusts the control parameter by fuzzy reasoning from the calculation result, and the entire control device is controlled. The control parameter auto-tuning unit is caused to calculate an optimum control parameter at a standard load, the optimum control parameter is stored in a control parameter storage unit, and the servo operation is performed at the standard load using the optimum control parameter. The deviation counter curve for a fixed time from the start of servo operation is obtained as a reference model of the deviation counter curve, this reference model is stored in the control parameter storage unit, and only the load is sequentially changed to various loads. In this case, load changes for a certain time from the start of servo operation. The estimation unit is made to obtain an integral value of the difference between the deviation counter curve at the start of the servo operation and the reference model of the deviation counter curve, and at the same time, the control parameter auto-tuning unit is made to calculate the optimum control parameter at the various loads. It is preferable to have a control mechanism for storing a combination of the integrated value of the difference and the optimum control parameter in the control parameter storage unit at the end of the fixed time.

【0009】[0009]

【作用】従来例では、変化する負荷と、これに対応する
最適制御パラメータとを1対1で対応させる手段が無
く、負荷の変化に対応して、制御パラメータを最適値に
調整することが出来ないという問題点があったが、本発
明の自動調整サーボ制御装置では、変化する負荷と、そ
れに対応する最適制御パラメータとを1対1で対応させ
る手段を得て、前記問題点を解決し、稼働時の負荷の変
化に対応して、常に、最適の制御パラメータで制御する
ことを可能にし、下記の作用を有する。
In the conventional example, there is no means for making a one-to-one correspondence between the changing load and the optimum control parameter corresponding thereto, and the control parameter can be adjusted to the optimum value in response to the change in the load. However, in the automatic adjustment servo control device of the present invention, a means for associating the changing load with the corresponding optimum control parameter on a one-to-one basis is obtained to solve the above problem. In response to changes in load during operation, it is possible to always control with optimum control parameters, and it has the following effects.

【0010】本発明の自動調整サーボ制御装置では、稼
働時に負荷が変化する場合に、各種負荷での各最適制御
パラメータに1対1で対応する負荷の大きさの規定を行
うために、オートチューニングを行う制御機構が、サー
ボ動作開始時には、予め設定した標準負荷時の最適パラ
メータを使用するようにし、サーボ動作開始時から一定
時間だけ、負荷変化推定部に、サーボ動作開始時の偏差
カウンタ曲線と、予め設定された標準負荷で最適ペラメ
ータを使用した場合の偏差カウンタ曲線の規範モデルと
の差を積分させ、その結果からサーボ動作開始時の実際
の負荷の大きさを規定させている。このようにして規定
した負荷の大きさは、この規定した負荷の大きさに対す
る最適パラメータと1対1の対応をする。
In the automatic adjustment servo controller of the present invention, when the load changes during operation, the automatic tuning is performed in order to specify the magnitude of the load corresponding to each optimum control parameter for each load on a one-to-one basis. At the start of the servo operation, the control mechanism that performs the operation uses the preset optimum parameters at the standard load, and the load change estimation unit displays the deviation counter curve at the start of the servo operation for a certain period of time from the start of the servo operation. , The difference between the deviation counter curve and the reference model when the optimum parameter is used with a preset standard load is integrated, and the result determines the actual load magnitude at the start of servo operation. The magnitude of the load thus defined has a one-to-one correspondence with the optimum parameter for the magnitude of the specified load.

【0011】従って、制御パラメータ記憶部に、予め上
記の規定で設定された各種負荷の大きさとこれにに対応
する最適制御パラメータとを記憶させておけば、前記の
規定された負荷の大きさに対する最適パラメータを、制
御機構が前記制御パラメータ記憶部から読み出すことに
よって、変化する負荷に対応する最適制御パラメータが
得られる。
Therefore, if the control parameter storage section stores the magnitudes of various loads set in advance according to the above regulation and the optimum control parameters corresponding thereto, the magnitudes of the above-mentioned prescribed loads can be stored. The control mechanism reads the optimum parameters from the control parameter storage unit, whereby the optimum control parameters corresponding to the changing load can be obtained.

【0012】又、本発明の自動調整サーボ制御装置で
は、制御パラメータ記憶部に、前記の規定方法で設定さ
れる各種負荷の大きさとこれに対応する最適制御パラメ
ータとを自動的に演算して記憶させるために、偏差カウ
ンタ曲線からオーバーシュート量と整定時間とを演算
し、その演算結果からファジィ推論によって制御パラメ
ータを調整する制御パラメータオートチューニング部を
付加し、オートチューニングを行う制御機構が、前記制
御パラメータオートチューニング部に標準負荷での最適
制御パラメータを演算させ、この標準負荷での最適制御
パラメータを制御パラメータ記憶部に記憶させると共
に、前記標準負荷で前記最適制御パラメータを使用して
サーボ動作を行い、負荷変化推定部にサーボ動作開始時
から一定時間だけの偏差カウンタ曲線を、偏差カウンタ
曲線の規範モデルとして求めさせ、この規範モデルを制
御パラメータ記憶部に記憶させ、負荷のみを各種負荷に
順次変更し、これらの各種負荷の場合について、サーボ
動作開始時から一定時間だけ、負荷変化推定部に、サー
ボ動作開始時の偏差カウンタ曲線と前記偏差カウンタ曲
線の規範モデルとの差の積分値を求めさせ、同時に、前
記制御パラメータオートチューニング部に前記各種負荷
での最適制御パラメータを演算させ、前記一定時間の終
了時に、前記差の積分値とこの最適制御パラメータとの
組合せを前記制御パラメータ記憶部に記憶させている。
Further, in the automatic adjustment servo control device of the present invention, the magnitudes of various loads set by the above-mentioned prescribed method and the optimum control parameters corresponding thereto are automatically calculated and stored in the control parameter storage section. In order to do so, an overshoot amount and a settling time are calculated from the deviation counter curve, and a control parameter auto-tuning unit that adjusts the control parameter by fuzzy reasoning from the calculation result is added, and the control mechanism for performing the auto-tuning is The parameter auto-tuning unit calculates the optimum control parameter at the standard load, the optimum control parameter at the standard load is stored in the control parameter storage unit, and the servo operation is performed at the standard load using the optimum control parameter. , Deviation of load change estimation unit for a fixed time from the start of servo operation The uncertain curve is calculated as a reference model of the deviation counter curve, this reference model is stored in the control parameter storage unit, and only the load is sequentially changed to various loads. For these various loads, the constant is maintained from the start of servo operation. For a certain time, the load change estimation unit is made to obtain an integral value of the difference between the deviation counter curve at the start of servo operation and the reference model of the deviation counter curve, and at the same time, the control parameter auto-tuning unit is optimized for the various loads. A control parameter is calculated, and at the end of the certain period of time, a combination of the integrated value of the difference and the optimum control parameter is stored in the control parameter storage unit.

【0013】上記によって、本発明は、負荷が変化して
も、サーボ制御動作を開始して最高速度に達するまで
に、オートチューニングによって、それまで使用してい
た制御パラメータを、変化した負荷に対する最適制御パ
ラメータに変更することにより、常に、最適制御パラメ
ータでサーボ制御を行う。
According to the above, according to the present invention, even if the load changes, the control parameters used until then are optimized by the auto tuning until the maximum speed is reached by starting the servo control operation. By changing to the control parameter, the servo control is always performed with the optimum control parameter.

【0014】[0014]

【実施例】本発明の自動調整サーボ制御装置の一実施例
の構成を図1、図2に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The construction of an embodiment of the automatic adjustment servo control system of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0015】図2に示す直交ロボットにおいて、Y軸テ
ーブル13に、Y軸モータ14とY軸ボールネジ15と
があり、X軸テーブル16を、Y軸テーブル13に沿っ
て、Y軸方向に移動させ、任意の位置に位置決めする。
X軸テーブル16には、X軸モータ17とX軸ボールネ
ジ18とがあり、可動体19を、X軸テーブル16に沿
って、X軸方向に移動させ、任意の位置に位置決めす
る。可動体19には、作業ヘッド20が装着されてい
る。この作業ヘッド部20には、X軸方向に所定間隔D
を隔てて、作業位置を認識するための位置認識カメラ2
1と、所定の作業を行う作業用ツール22とが固定され
ている。図2の例では、位置認識カメラ21の軸心と、
作業用ツール22の軸心とが、正確にX軸方向に沿った
線上に配置されている。この作業ヘッド部20は、可動
体19に対して高精度にX軸方向に移動可能に設置され
ており、その移動範囲は、位置認識カメラ21と作業ツ
ール22との間隔Dに略対応している。又、この作業ヘ
ッド部20を移動させて高精度に位置決めする精密モー
タ23と精密ボールネジ24からなる精密位置決め手段
25が設けられている。
In the orthogonal robot shown in FIG. 2, the Y-axis table 13 has a Y-axis motor 14 and a Y-axis ball screw 15, and the X-axis table 16 is moved along the Y-axis table 13 in the Y-axis direction. , Position it at any position.
The X-axis table 16 has an X-axis motor 17 and an X-axis ball screw 18. The movable body 19 is moved along the X-axis table 16 in the X-axis direction and positioned at an arbitrary position. A work head 20 is attached to the movable body 19. The working head portion 20 has a predetermined distance D in the X-axis direction.
Position recognition camera 2 for recognizing work positions
1 and a work tool 22 for performing a predetermined work are fixed. In the example of FIG. 2, the axis of the position recognition camera 21 and
The axis of the working tool 22 and the axis of the working tool 22 are accurately arranged on a line along the X axis direction. The work head unit 20 is installed so as to be movable in the X-axis direction with high accuracy with respect to the movable body 19, and its moving range substantially corresponds to the distance D between the position recognition camera 21 and the work tool 22. There is. Further, there is provided a precision positioning means 25 including a precision motor 23 and a precision ball screw 24 for moving the work head portion 20 to perform highly accurate positioning.

【0016】図1は、図2に示すY軸テーブル13のサ
ーボ制御に使用する本実施例のブロック図である。尚、
X軸テーブル16と作業ヘッド部20(以下、H軸とす
る。
FIG. 1 is a block diagram of this embodiment used for servo control of the Y-axis table 13 shown in FIG. still,
X-axis table 16 and working head unit 20 (hereinafter referred to as H-axis).

【0017】)のサーボ制御装置にも同じように使用す
る、しかし、これらの動作は、Y軸テーブル13の場合
と同様なので説明を省略する。
The servo control device of 1) is also used in the same manner. However, since these operations are the same as those of the Y-axis table 13, the description thereof will be omitted.

【0018】図1、図2において、モータ6を制御して
サーボ制御対象物であるY軸テーブル13を各時刻の目
標位置に一致させるように、指令制御部1が、別に設定
された加速度α及び最高速度に基づいて、各サンプリン
グ周期毎に、その時刻の位置指令を出力する。偏差カウ
ンタ2が、前記の位置指令と、位置検出器7のパルスゼ
ネレータからのY軸テーブル13の位置データとを受け
てこれらの偏差を演算して、図17に示すような偏差カ
ウンタ曲線を作成し、演算した偏差カウンタ曲線を出力
する。位置アンプ3が、偏差カウンタ2の偏差カウンタ
曲線の出力を受けて、その出力を位置アンプ比例ゲイン
Kpp倍して、速度指令信号として出力する。速度アン
プ4が、位置アンプ3から受けた速度指令信号と、速度
検出部8からの速度データとの差に応じ、伝達関数Kv
p+Kvi/Sに基づいて演算し、その結果をトルク指
令信号として出力する。ここでSは、ラプラス変換を表
す。駆動回路5が、トルク指令信号に基づいて、モータ
6を駆動する。
In FIG. 1 and FIG. 2, the command controller 1 sets the acceleration α separately set so that the motor 6 is controlled so that the Y-axis table 13 which is the servo control object coincides with the target position at each time. And the maximum speed, the position command at that time is output for each sampling cycle. The deviation counter 2 receives the above-mentioned position command and the position data of the Y-axis table 13 from the pulse generator of the position detector 7, calculates these deviations, and creates a deviation counter curve as shown in FIG. Then, the calculated deviation counter curve is output. The position amplifier 3 receives the output of the deviation counter curve of the deviation counter 2, multiplies the output by the position amplifier proportional gain Kpp, and outputs it as a speed command signal. The speed amplifier 4 transfers the transfer function Kv according to the difference between the speed command signal received from the position amplifier 3 and the speed data from the speed detector 8.
It calculates based on p + Kvi / S and outputs the result as a torque command signal. Here, S represents the Laplace transform. The drive circuit 5 drives the motor 6 based on the torque command signal.

【0019】この場合、作業内容に応じて、稼働中に、
作業ツール22等を交換するようなロボットでは、X軸
テーブル16、Y軸テーブル13にかかる負荷が変化す
るため、どのような状態でも目標を達成する制御特性を
得るために、負荷の変化に対応して、位置アンプ3、速
度アンプ4が使用する各制御パラメータを変更する必要
がある。
In this case, depending on the work content, during operation,
In a robot in which the work tool 22 and the like are exchanged, the load applied to the X-axis table 16 and the Y-axis table 13 changes, and therefore, in order to obtain the control characteristic that achieves the target in any state, the load changes. Then, it is necessary to change each control parameter used by the position amplifier 3 and the speed amplifier 4.

【0020】そのために、先ず、偏差カウンタ曲線から
オーバーシュート量と整定時間とを演算し、その演算結
果からファジィ推論によって制御パラメータを調整する
制御パラメータオートチューニング部11を設け、この
制御パラメータオートチューニング部11内にある制御
機構12が、装置全体を制御し、被制御対象物のY軸テ
ーブル13に対して標準負荷でX軸テーブル16を移動
させる実際のサーボ動作を行い、制御パラメータオート
チューニング部11に、その際の偏差カウンタ曲線から
オーバーシュート量と整定時間とを演算させ、その演算
結果からファジィ推論によって最適制御パラメータを求
めさせ、この最適制御パラメータを制御パラメータ記憶
部10に記憶させ、同時に、負荷変化推定部9に、前記
実際のサーボ動作時のサーボ動作開始時から一定時間だ
けの偏差カウンタ曲線を作成させ、この偏差カウンタ曲
線を、標準負荷で最適制御パラメータを使用してサーボ
動作した場合の偏差カウンタ曲線の規範モデルとして負
荷変化推定部9に記憶させる。
For this purpose, first, an overshoot amount and a settling time are calculated from the deviation counter curve, and a control parameter auto-tuning unit 11 for adjusting the control parameter by fuzzy reasoning from the calculation result is provided. A control mechanism 12 in 11 controls the entire apparatus and performs an actual servo operation of moving the X-axis table 16 with a standard load with respect to the Y-axis table 13 of the controlled object, and the control parameter auto-tuning unit 11 In addition, the overshoot amount and the settling time are calculated from the deviation counter curve at that time, and the optimum control parameters are obtained by fuzzy inference from the calculation results, and the optimum control parameters are stored in the control parameter storage unit 10. At the same time, The load change estimation unit 9 is provided with the actual servo operation. A deviation counter curve for a fixed time from the start of the servo operation is created, and this deviation counter curve is used as a reference model of the deviation counter curve when the servo operation is performed at the standard load using the optimum control parameters. To memorize.

【0021】次いで、実際に出現すると予想される種々
の負荷について、標準負荷に対応する最適制御パラメー
タを使用したサーボ動作を順次行い、制御パラメータオ
ートチューニング部11に、夫々の場合の最適制御パラ
メータを演算させる。これと同時に、負荷変化推定部9
に、前記夫々の場合に、実際のサーボ動作時のサーボ動
作開始時から一定時間だけの偏差カウンタ曲線を作成さ
せ、この偏差カウンタ曲線と、前記偏差カウンタ曲線の
規範モデルとの差の積分値を演算させ、この積分値を、
夫々の場合の最適制御パラメータとを組み合わせて、制
御パラメータ記憶部10に記憶させる。このようにする
と、前記積分値と、夫々の場合の最適制御パラメータと
は1対1の対応をする。
Next, for various loads that are expected to actually appear, the servo operation using the optimum control parameters corresponding to the standard load is sequentially performed, and the optimum control parameters in each case are set in the control parameter auto-tuning unit 11. Calculate. At the same time, the load change estimation unit 9
In each of the above cases, a deviation counter curve is created for a fixed time from the start of the servo operation during the actual servo operation, and the integrated value of the difference between this deviation counter curve and the reference model of the deviation counter curve is calculated. And calculate the integrated value
The optimum control parameters in each case are combined and stored in the control parameter storage unit 10. By doing so, the integrated value and the optimum control parameter in each case have a one-to-one correspondence.

【0022】次に、制御パラメータオートチューニング
部11と制御機構12とのオートチューニング動作の説
明を図18のフローチャートに基づいて行う。
Next, the auto tuning operation of the control parameter auto tuning unit 11 and the control mechanism 12 will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0023】ステップ#1のオートチューニングスター
トにおいて、先ず、負荷の大きさを予想される負荷変化
の中間程度の大きさ(これを標準負荷とする。)に設定
する。そして、各時刻の目標位置、加速度及び最大速度
を、指令制御部1に与えた後、加速度α、位置アンプ比
例ゲインKpp、速度アンプ比例ゲインKvp、速度ア
ンプ積分ゲインKvi/S(Sはラプラス変換を示
す。)の初期値については、基本的にモータ単体での最
適値を予め調べておき、Kvpはその調べた最適値と
し、α、Kpp、Kviは前記の最適値の1/3程度と
する。但し、機械の特性が予め或る程度既知の場合に
は、その既知の値で初期値を設定することも可能であ
る。これが終ると、ステップ#2に進む。
At the start of auto-tuning in step # 1, first, the magnitude of the load is set to an intermediate magnitude of the expected load change (this is the standard load). Then, after giving the target position, acceleration, and maximum speed at each time to the command control unit 1, the acceleration α, the position amplifier proportional gain Kpp, the speed amplifier proportional gain Kvp, and the speed amplifier integral gain Kvi / S (S is Laplace transform). The basic value of () is basically investigated in advance, Kvp is the optimum value examined, and α, Kpp, and Kvi are about 1/3 of the optimum value. To do. However, if the characteristics of the machine are known to some extent in advance, it is possible to set the initial value with the known value. When this is finished, proceed to step # 2.

【0024】ステップ#2の標準負荷の最適制御パラメ
ータ演算において、標準負荷チューニングを行う。即
ち、標準負荷において、指令制御部1から設定された目
標位置、加速度、最高速度とに基づいてサーボ動作を一
回行う。その動作結果から、制御パラメータオートチュ
ーニング部11がファジィ推論を行い、制御特性が目標
に近づくように、新しい制御パラメータα、Kpp、K
vp、Kviに変更する。このサーボ動作と制御パラメ
ータ変更動作とを、新しい制御パラメータα、Kpp、
Kvp、Kviの変更量が或る一定の範囲内に入るまで
繰り返すことによって、その条件での最適制御パラメー
タを得る。求められた最適制御パラメータを制御パラメ
ータ記憶部10に記憶しておく。次いで、ステップ#3
に進む。
Standard load tuning is performed in the optimum control parameter calculation of the standard load in step # 2. That is, in the standard load, the servo operation is performed once based on the target position, acceleration, and maximum speed set by the command control unit 1. From the operation result, the control parameter auto-tuning unit 11 performs fuzzy inference, and new control parameters α, Kpp, and K are set so that the control characteristics approach the target.
Change to vp and Kvi. This servo operation and control parameter change operation are replaced with new control parameters α, Kpp,
By repeating the change amounts of Kvp and Kvi within a certain fixed range, the optimum control parameter under that condition is obtained. The obtained optimum control parameter is stored in the control parameter storage unit 10. Then step # 3
Proceed to.

【0025】ステップ#3で規範モデルを求める。即
ち、上記のようにして得られた最適制御パラメータを使
用して、サーボ動作を行い、位置制御のサンプリング周
期毎に、サーボ動作開始から或る一定時間(指令が最高
速度に達するまでの時間の1/3とする。)までの偏差
カウンタ曲線を規範モデルとして負荷変化推定部9に記
憶する。この規範モデルの値をEref(kT)とす
る。ここで、Tはサンプリング時間、kは0、1、2、
3、・・・である。次いで、ステップ#4に進む。
In step # 3, a reference model is obtained. That is, using the optimum control parameters obtained as described above, the servo operation is performed, and for each sampling cycle of position control, a certain fixed time (the time from the start of the servo operation to the time when the command reaches the maximum speed) The deviation counter curve up to 1/3) is stored in the load change estimating unit 9 as a reference model. The value of this reference model is Eref (kT). Where T is the sampling time, k is 0, 1, 2,
3, ... Then, it proceeds to step # 4.

【0026】ステップ#4で、各種負荷での偏差カウン
タ曲線と前記規範モデルとの差の積分値を求める。即
ち、負荷の大きさを順次適当に変え、制御パラメータは
標準負荷での最適制御パラメータを使用してサーボ動作
を行い、制御パラメータオートチューニング部11が、
サーボ動作開始から、位置制御のサンプリング周期毎に
偏差カウンタ2の出力信号{E(kT)}を観察し、前
記の規範モデルの値Eref(kT)との差を求め、前
記の或る一定時間(指令が最高速度に達するまでの時間
の1/3とする。)までの差の積分値を計算する。この
積分値をEi(1)とすると、 Ei(1)=Σ{E(kT)−Eref(kT)}であ
る。この場合、サンプリング時間を1msとし、最高速
度に達するまでの時間が100msであれば、100m
sの1/3である33msに達するまでは、上記の積分
値を計算することになる。次いで、ステップ#5に進
む。
In step # 4, the integral value of the difference between the deviation counter curve under various loads and the reference model is obtained. That is, the magnitude of the load is sequentially changed appropriately, the servo operation is performed using the optimum control parameter for the standard load as the control parameter, and the control parameter auto-tuning unit 11
From the start of the servo operation, the output signal {E (kT)} of the deviation counter 2 is observed at each sampling cycle of position control, the difference from the reference model value Eref (kT) is obtained, and the certain fixed time is reached. The integral value of the difference up to (1/3 of the time until the command reaches the maximum speed) is calculated. If this integrated value is Ei (1), then Ei (1) = Σ {E (kT) −Eref (kT)}. In this case, if the sampling time is 1 ms and the time to reach the maximum speed is 100 ms, 100 m
The above integrated value is calculated until 33 ms, which is 1/3 of s, is reached. Then, it proceeds to step # 5.

【0027】ステップ#5で、各負荷での最適制御パラ
メータを求める。前記ステップ#4と同時に、標準負荷
の場合と同様に自動調整を行い、その結果得られた各負
荷での最適制御パラメータ(Kpp、Kvp、Kvi)
を求める。これらの動作を、更に、負荷を何段階か変え
て行う。次いで、ステップ#6に進む。
In step # 5, optimum control parameters for each load are obtained. Simultaneously with step # 4, automatic adjustment is performed as in the case of standard load, and the optimum control parameters (Kpp, Kvp, Kvi) for each load obtained as a result are obtained.
Ask for. These operations are performed by changing the load in several stages. Then, it proceeds to step # 6.

【0028】ステップ#6で、前記ステップ#5で得ら
れた各負荷での最適制御パラメータ(Kpp、Kvp、
Kvi)と、前記積分値Ei(1)との組合せを、制御
パラメータ記憶部10に記憶し、終了する。
In step # 6, the optimum control parameters (Kpp, Kvp, Kvp,
The combination of Kvi) and the integrated value Ei (1) is stored in the control parameter storage unit 10, and the process ends.

【0029】以上の動作により、負荷変化推定部9に
は、標準負荷でのサーボ動作開始から或る一定時間内に
おける、位置制御のサンプリング周期毎の偏差カウンタ
曲線の規範モデルのデータの列が記憶され、制御パラメ
ータ記憶部10には、種々の負荷において、標準負荷で
の最適制御パラメータを設定した場合のサーボ動作開始
時から或る一定時間内における、位置制御のサンプリン
グ周期毎の偏差カウンタ曲線と前記偏差カウンタ曲線の
規範モデルとの差の積分値と、その負荷における最適制
御パラメータとの組合せが表1に示すように記憶され
る。
With the above operation, the load change estimating unit 9 stores a row of data of the reference model of the deviation counter curve for each sampling cycle of position control within a certain fixed time from the start of the servo operation at the standard load. The control parameter storage unit 10 stores a deviation counter curve for each sampling cycle of position control within a certain fixed time from the start of servo operation when optimum control parameters are set for standard loads under various loads. A combination of the integrated value of the difference between the deviation counter curve and the reference model and the optimum control parameter for the load is stored as shown in Table 1.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】表1において、Ei(0)は標準負荷の場
合であり、その他はn通りの負荷についてのデータを示
す。
In Table 1, Ei (0) is the case of the standard load, and the others show data for n kinds of loads.

【0032】次に、制御パラメータオートチューニング
部11におけるファジィ推論について説明する。
Next, fuzzy inference in the control parameter auto tuning unit 11 will be described.

【0033】制御パラメータオートチューニング部11
が、偏差カウンタ曲線からオーバーシュート量OVと整
定時間Tsとを演算する。先ず最初に、図17に示すよ
うなアンダーシュート量aを求め、これをオーバーシュ
ート量OV′とする。即ち、0V′=(a/b)×10
0%とする。次に、動作データが一定パルス数内(本実
施例では、±10パルス内)に収まるまでの時間を求
め、この時間を整定時間Ts′とする。そして、OV、
Tsの目標値OVref、Tsref及び夫々の許容範
囲ΔOVref、ΔTsrefに対し、次の演算式に基
づいてファジィ推論するためのOV、Tsを決定する。
Control parameter auto-tuning unit 11
Calculates the overshoot amount OV and the settling time Ts from the deviation counter curve. First, an undershoot amount a as shown in FIG. 17 is obtained, and this is taken as an overshoot amount OV '. That is, 0V ′ = (a / b) × 10
0% Next, the time until the operation data falls within a fixed number of pulses (± 10 pulses in this embodiment) is obtained, and this time is settling time Ts'. And OV,
For the target values OVref and Tsref of Ts and the respective allowable ranges ΔOVref and ΔTsref, OV and Ts for fuzzy inference are determined based on the following arithmetic expression.

【0034】 OV={(OV′−OVref)/ΔOVref}+1 (但し、0≦OV≦ (単位:パーセント) 20) Ts=(Ts′−Tsref)/ΔTsref (但し、0≦Ts≦ (単位:ms) 50) 又、最初のアンダーシュート(極小点)の後、前記の一
定パルス数の範囲を越えてアンダーシュート(極小点)
がある場合は、隣接する極小点間の時間間隔を求め、こ
の時間間隔の変化が、設定範囲内にあり、且つ、前記極
小点が5回以上存在する場合には、発振があるとみな
し、その時のKpp、Kvpの夫々を0.9倍した値
を、Kpp、Kvpの可変範囲の最大値とし、その範囲
内で、チューニングを繰り返す。そして、10回チュー
ニングを繰り返しても、Kpp、Kvp、αの少なくと
も1つが一定範囲内に5回連続して収まらない場合に
は、αをある一定値だけ下げ、再度チューニングを行
う。Kpp、Kvp、αのチューニング完了後は、ΔK
pp、ΔKvp、Δαは無視し、ΔKviに基づいてK
viを変更する。即ち、Kvi+ΔKviが修正値にな
る。ΔKviが0又は負の値となった場合、その時のK
viを記憶しておき、ΔKviが0又は負の値となるこ
とが5回現れた時点で、チューニングを終了し、その記
憶しておいた5回のKviのうち最小の値を0.9倍し
た値を最終のKviとして設定する。
OV = {(OV′−OVref) / ΔOVref} +1 (where 0 ≦ OV ≦ (unit: percent) 20) Ts = (Ts′−Tsref) / ΔTsref (where 0 ≦ Ts ≦ (unit: ms) 50) Also, after the first undershoot (minimum point), undershoot (minimum point) exceeds the range of the above-mentioned constant number of pulses.
If there is, the time interval between the adjacent minimum points is obtained, and if the change in the time interval is within the set range and the minimum point exists five times or more, it is considered that there is oscillation. A value obtained by multiplying each of Kpp and Kvp by 0.9 at that time is set as the maximum value of the variable range of Kpp and Kvp, and the tuning is repeated within that range. If at least one of Kpp, Kvp, and α does not fall within the fixed range five times even after the tuning is repeated 10 times, α is lowered by a certain fixed value and tuning is performed again. After tuning Kpp, Kvp, and α, ΔK
pp, ΔKvp, Δα are ignored, and K is calculated based on ΔKvi.
Change vi. That is, Kvi + ΔKvi becomes the correction value. When ΔKvi becomes 0 or a negative value, K at that time
vi is stored, and when ΔKvi becomes 0 or a negative value appears five times, tuning is finished, and the minimum value among the stored five Kvi is multiplied by 0.9. The set value is set as the final Kvi.

【0035】次に、ファジィ推論の目標値を設定する。
即ち、オーバーシュート量と整定時間との目標値と許容
範囲とをファジィ推論の入力用メンバーシップ関数の横
軸に、図3、図4に示すように、ZRの三角形の頂点の
横軸値を目標値とし、ZRの三角形の底辺を許容範囲と
したメンバーシップ関数と、予め設定しておいたメンバ
ーシップ関数図5〜図8とファジイルール図9〜図12
に基づいて、前記オーバーシュート量OVと整定時間T
sとの現在値から、現在の加速度α及び位置アンプ比例
ゲインKpp、速度アンプ比例ゲインKvp、速度アン
プ積分ゲインKviをどれだけ修正すれば、目標のオー
バーシュート量OVと整定時間Tsに近づくかを推論す
る。
Next, a target value for fuzzy inference is set.
That is, the target value and the allowable range of the overshoot amount and the settling time are set on the horizontal axis of the input membership function of the fuzzy inference, and the horizontal axis value of the vertex of the ZR triangle is set as shown in FIGS. A membership function with a target value and a permissible range at the base of the ZR triangle, and a preset membership function Figs. 5 to 8 and fuzzy rules Figs. 9 to 12.
On the basis of the overshoot amount OV and the settling time T
From the current value of s and how much the current acceleration α, the position amplifier proportional gain Kpp, the speed amplifier proportional gain Kvp, and the speed amplifier integral gain Kvi are corrected, the target overshoot amount OV and the settling time Ts can be approached. Reason.

【0036】先ず、前記のようにサーボ動作曲線から演
算されたオーバーシュート量OVと整定時間Tsとの現
在値を演算する。このOVとTsとによって、現在の加
速度α、位置アンプ比例ゲインKpp、速度アンプ比例
ゲインKvp、速度アンプ積分ゲインKvi/S(Sは
ラプラス変換を示す。)をどれだけ変化させれば目標の
OVとTsとに近づくかをファジィ推論する。このファ
ジィ推論方法を以下に説明する。
First, the current values of the overshoot amount OV and settling time Ts calculated from the servo operation curve as described above are calculated. Depending on the OV and Ts, how much the current acceleration α, the position amplifier proportional gain Kpp, the speed amplifier proportional gain Kvp, and the speed amplifier integral gain Kvi / S (S indicates Laplace transform) can be changed to the target OV. Fuzzy inference is made as to whether it approaches Ts and Ts. This fuzzy inference method will be described below.

【0037】図9〜図12において、図9は、現在のK
ppに対する修正量ΔKppを求めるためのファジイル
ールである。図10、図11、図12は夫々現在のKv
pに対する修正量ΔKvp、現在のKviに対する修正
量ΔKvi、現在のαに対する修正量Δαを求めるため
のファジイルールである。例えば、図9の場合、 という意味を表している。尚、夫々の記号はファジイラ
ベルといい、NLは負に大きい、NMは負に中ぐらい、
NSは負に小さい、ZRは略ゼロ、PSは正に小さい、
PMは正に中くらい、PLは正に大きいという意味であ
り、入力のOVとTsについては、夫々の目標値に対し
ての状態を表しており、例えば、ZRは略目標値といい
う意味になる。
9 to 12, FIG. 9 shows the current K
This is a fuzzy rule for obtaining a correction amount ΔKpp for pp. 10, 11 and 12 show the current Kv, respectively.
It is a fuzzy rule for obtaining the correction amount ΔKvp for p, the correction amount ΔKvi for the current Kvi, and the correction amount Δα for the current α. For example, in the case of FIG. It means that. Each symbol is called a fuzzy label, NL is negatively large, NM is negatively medium,
NS is negatively small, ZR is almost zero, PS is positively small,
PM means positively medium and PL means positively large, and the input OV and Ts represent the states with respect to respective target values. For example, ZR means substantially target value. Become.

【0038】図3〜図8において、図3、図4は、夫々
制御パラメータオートチューニング部11が前記のよう
に演算したOVとTsに関するメンバーシップ関数を表
すグラフ、図5、図6、図7、図8は、夫々制御パラメ
ータオートチューニング部11の出力であるΔKpp、
ΔKvp、ΔKvi、Δαに関するメンバーシップ関数
を表すグラフである。この場合、ΔKpp、ΔKvp、
ΔKvi、Δαは、夫々の現在値Kpp、Kvp、Kv
i、αに、図5、図6、図7、図8のメンバーシップ関
数の横軸の値を掛けた値であり、例えば、ΔKppにお
いて、推論結果が0.5であるとすると、ΔKpp=
0.5×Kppとなる。
3 to 8, FIGS. 3 and 4 are graphs showing membership functions relating to OV and Ts calculated by the control parameter auto-tuning unit 11 as described above, FIGS. 5, 6, and 7, respectively. , FIG. 8 shows the output of the control parameter auto-tuning unit 11, ΔKpp,
It is a graph showing the membership function regarding ΔKvp, ΔKvi, and Δα. In this case, ΔKpp, ΔKvp,
ΔKvi and Δα are the current values Kpp, Kvp, and Kv, respectively.
i, α is a value obtained by multiplying the value on the horizontal axis of the membership function of FIGS. 5, 6, 7, and 8. For example, assuming that the inference result is 0.5 in ΔKpp, ΔKpp =
It becomes 0.5 × Kpp.

【0039】制御パラメータオートチューニング部11
は、図3〜図8に示すメンバーシップ関数と、図9〜図
12に示すファジイルールに基づいて、MIN−MAX
−重心法と呼ばれるファジイ演算方法によって推論を行
う。
Control parameter auto-tuning unit 11
Is based on the membership functions shown in FIGS. 3 to 8 and the fuzzy rules shown in FIGS.
-Inference is performed by a fuzzy calculation method called the center of gravity method.

【0040】OV=1.6%、Ts=8(ms)の場合
のΔKppの演算方法を図13に基づいて説明する。
A method of calculating ΔKpp when OV = 1.6% and Ts = 8 (ms) will be described with reference to FIG.

【0041】先ず、OV=1.6%、Ts=8(ms)
が各メンバーシップ関数の夫々のファジイラベルにどれ
だけ適合しているかを求める。図13より、OV=1.
6%は、ZRに対して適合度0.4、PSに対して適合
度0.6であり、NS、PM、PLに対しては適合度0
である。又、図14より、Ts=8(ms)は、ZRに
対して適合度0.3、PSに対して適合度0.7であ
り、PM、PL、PLに対しては適合度0である。
First, OV = 1.6%, Ts = 8 (ms)
Finds how well fits each fuzzy label of each membership function. From FIG. 13, OV = 1.
6% has a goodness of fit of 0.4 for ZR and a goodness of fit of 0.6 for PS, and a goodness of fit of 0 for NS, PM and PL.
Is. Further, from FIG. 14, Ts = 8 (ms) has a goodness of fit of 0.3 for ZR, a goodness of fit of 0.7 for PS, and a goodness of fit of 0 for PM, PL, PL. .

【0042】次に、前記OV、Tsの入力値の組合せ
が、各ルールにどれだけ適合しているかを求める。図1
6は、図9のΔKppに関するファジイルールのうち上
記の場合に成立するルールのみを表したものである。図
16の数値は、各ルールの適合値であり、上記の各入力
の適合度はMIN演算によって小さい方の適合度が採用
されている。次に、図16に表された各ルールの適合度
に基づき、図15に示すように、出力ΔKppのファジ
イ量をMAX演算によって求め、重心法によって、その
重心をとることにより、確定出力0.15が得られる。
そして、Kppの修正量ΔKppは、前述のように、Δ
Kpp=0.15×Kppとなる。同様にして、ΔKv
p、ΔKvi、Δαが求められる。
Next, how much the combination of the input values of OV and Ts meets each rule is obtained. Figure 1
FIG. 6 shows only the fuzzy rules regarding ΔKpp in FIG. 9 that are established in the above case. The numerical values in FIG. 16 are the conformity values of each rule, and the conformity of each input is the smaller conformity by the MIN operation. Next, based on the goodness of fit of each rule shown in FIG. 16, as shown in FIG. 15, the fuzzy amount of the output ΔKpp is obtained by MAX calculation, and the center of gravity is obtained by the center of gravity method to determine the fixed output 0. 15 is obtained.
Then, the correction amount ΔKpp of Kpp is, as described above, Δ
Kpp = 0.15 × Kpp. Similarly, ΔKv
p, ΔKvi, and Δα are obtained.

【0043】次に、制御パラメータを最適値に追い込む
(目標制御特性を得る)までの手順を説明する。
Next, the procedure until the control parameter is driven to the optimum value (the target control characteristic is obtained) will be described.

【0044】最初は、ファジィ推論結果のΔKpp、Δ
Kvp、Δαに基づきKpp、Kvp、αを変更する。
即ち、Kpp+ΔKpp、Kvp+ΔKvp、α+Δα
が夫々新しい値になる。そして、ΔKpp、ΔKvp、
Δαの値が総て夫々の一定範囲内であることが5連続し
て続いた場合に、Kpp、Kvp、αのチューニングは
完了とみなす。
First, the fuzzy inference result ΔKpp, Δ
Kpp, Kvp, and α are changed based on Kvp and Δα.
That is, Kpp + ΔKpp, Kvp + ΔKvp, α + Δα
Are new values. And ΔKpp, ΔKvp,
The tuning of Kpp, Kvp, and α is considered complete when the values of Δα are all within the respective fixed ranges for five consecutive times.

【0045】Kpp、Kvp、αのチューニングは完了
後は、ΔKpp、ΔKvp、Δαは無視し、ΔKviに
基づいてKviを変更する。即ち、Kvi+ΔKviが
新しい値と成る。そして、ΔKviが0又は負の値にな
った場合、その時のKviを記憶しておき、ΔKviが
0又は負の値になることが5回繰り返された時点で、チ
ューニングを終了し、その記憶しておいた5回のKvi
のうちの最小値を0.9倍した値を最終のKviとして
設定する。
After the tuning of Kpp, Kvp, and α is completed, ΔKpp, ΔKvp, and Δα are ignored, and Kvi is changed based on ΔKvi. That is, Kvi + ΔKvi becomes a new value. Then, when ΔKvi becomes 0 or a negative value, Kvi at that time is stored, and when ΔKvi becomes 0 or a negative value is repeated 5 times, the tuning is finished and the stored value is stored. 5 times I saved Kvi
The value obtained by multiplying the minimum value of the above by 0.9 is set as the final Kvi.

【0046】以上の動作では、サーボ動作開始時に必ず
標準負荷時の最適制御パラメータに変更しているが、負
荷の変化があまり大きくない場合や、ロボットの各軸に
かかる負荷が。判っている場合には、各制御パラメータ
は一定の値とし、加速時における制御パラメータの変更
動作を行わないようにすることもできる。
In the above operation, the optimum control parameters for the standard load are always changed at the start of the servo operation. However, when the change in the load is not so large or the load applied to each axis of the robot. If it is known, each control parameter may be set to a constant value and the control parameter changing operation during acceleration may not be performed.

【0047】本発明の自動調整サーボ制御装置は、上記
の実施例に限らず、種々の態様が可能である。例えば、
実施例では、繰り返し回数を5回、10回等としている
が、5回、10回に限らず、システムに合わせた回数に
することができる。又、制御パラメータの逓減係数を実
施例では、0.9としているが0.9には限らない。
The automatic adjustment servo control device of the present invention is not limited to the above embodiment, but various modes are possible. For example,
In the embodiment, the number of repetitions is set to 5 times, 10 times, etc., but the number of times is not limited to 5 times, 10 times, and the number of times can be set according to the system. Further, although the control parameter gradual reduction coefficient is set to 0.9 in the embodiment, it is not limited to 0.9.

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明の自動調整サーボ制御装置は、可
動中に負荷が変化しても、本発明の規定方法で負荷の大
きさを規定することにより、負荷の大きさと最適制御パ
ラメータとを1対1で対応できるので、負荷の変化に対
応して、容易に最適制御パラメータを読み出して使用で
き、常に、最適制御パラメータを使用したサーボ制御が
可能であるという効果を奏する。
According to the automatic adjustment servo control device of the present invention, even if the load changes during movement, the load size and the optimum control parameter are determined by defining the load size by the defining method of the present invention. Since the correspondence can be made on a one-to-one basis, the optimum control parameters can be easily read and used according to changes in the load, and the servo control using the optimum control parameters can always be performed.

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

【図1】本発明の自動調整サーボ制御装置の一実施例の
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an automatic adjustment servo controller according to the present invention.

【図2】直交ロボットの平面図である。FIG. 2 is a plan view of an orthogonal robot.

【図3】本発明の一実施例のファジィ推論に使用する入
力用メンバーシップ関数の図である。
FIG. 3 is a diagram of an input membership function used for fuzzy inference according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例のファジィ推論に使用する入
力用メンバーシップ関数の図である。
FIG. 4 is a diagram of an input membership function used for fuzzy inference according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例のファジィ推論に使用する出
力用メンバーシップ関数の図である。
FIG. 5 is a diagram of an output membership function used for fuzzy inference according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例のファジィ推論に使用する出
力用メンバーシップ関数の図である。
FIG. 6 is a diagram of an output membership function used for fuzzy inference according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例のファジィ推論に使用する出
力用メンバーシップ関数の図である。
FIG. 7 is a diagram of an output membership function used for fuzzy inference according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施例のファジィ推論に使用する出
力用メンバーシップ関数の図である。
FIG. 8 is a diagram of an output membership function used for fuzzy inference according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施例のファジィルールの図であ
る。
FIG. 9 is a diagram of a fuzzy rule according to an embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施例のファジィルールの図であ
る。
FIG. 10 is a diagram of a fuzzy rule according to an embodiment of the present invention.

【図11】本発明の一実施例のファジィルールの図であ
る。
FIG. 11 is a diagram of a fuzzy rule according to an embodiment of the present invention.

【図12】本発明の一実施例のファジィルールの図であ
る。
FIG. 12 is a diagram of a fuzzy rule according to an embodiment of the present invention.

【図13】本発明の一実施例のファジィ推論方法の動作
図である。
FIG. 13 is an operation diagram of a fuzzy inference method according to an embodiment of the present invention.

【図14】本発明の一実施例のファジィ推論方法の動作
図である。
FIG. 14 is an operation diagram of a fuzzy inference method according to an embodiment of the present invention.

【図15】本発明の一実施例のファジィ推論方法の動作
図である。
FIG. 15 is an operation diagram of a fuzzy inference method according to an embodiment of the present invention.

【図16】本発明の一実施例のファジィ推論方法の動作
図である。
FIG. 16 is an operation diagram of a fuzzy inference method according to an embodiment of the present invention.

【図17】本発明の一実施例のサーボ制御曲線の図であ
る。
FIG. 17 is a diagram of a servo control curve according to an embodiment of the present invention.

【図18】本発明の一実施例の動作を示すフローチャー
トである。
FIG. 18 is a flowchart showing the operation of the embodiment of the present invention.

【図19】従来例のブロック図である。FIG. 19 is a block diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 指令制御部 2 偏差カウンタ 3 位置アンプ 4 速度アンプ 5 駆動回路 6 モータ 7 位置検出器 8 速度検出部 9 負荷変化推定部 10 制御パラメータ記憶部 11 制御パラメータオートチューニング部 12 制御機構 1 Command Control Section 2 Deviation Counter 3 Position Amplifier 4 Speed Amplifier 5 Drive Circuit 6 Motor 7 Position Detector 8 Speed Detection Section 9 Load Change Estimation Section 10 Control Parameter Storage Section 11 Control Parameter Auto Tuning Section 12 Control Mechanism

フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 13/02 N 9131−3H 19/403 V 9064−3H Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI Technical display location G05B 13/02 N 9131-3H 19/403 V 9064-3H

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モータを制御してサーボ制御対象物の移
動を各時刻の目標位置に一致させるために位置指令値を
出力する指令制御部と、前記位置指令値と実際位置との
差異を検出し偏差カウンタ曲線を出力する偏差カウンタ
と、制御パラメータに基づいて動作する位置制御ループ
及び速度制御ループとを有するサーボ制御装置におい
て、前記偏差カウンタ曲線から負荷の大きさを規定する
負荷変化推定部と、予め設定された各種負荷の大きさと
これにに対応する最適制御パラメータとを記憶する制御
パラメータ記憶部と、制御装置全体を制御して、サーボ
動作開始時には、予め設定した標準負荷時の最適パラメ
ータを使用するようにし、サーボ動作開始時から一定時
間だけ、前記負荷変化推定部に、サーボ動作開始時の前
記偏差カウンタ曲線と予め設定された標準負荷で最適パ
ラメータを使用した場合の偏差カウンタ曲線の規範モデ
ルとの差を積分させその結果から実際の負荷の大きさを
規定させ、前記一定時間の終了時に、前記規定された実
際の負荷の大きさに基づいて、前記制御パラメータ記憶
部から前記実際の負荷の大きさにに対応する最適制御パ
ラメータを読み出しこれを使用して制御する制御機構と
を有することを特徴とする自動調整サーボ制御装置。
1. A command control unit that outputs a position command value in order to match the movement of a servo controlled object to a target position at each time by controlling a motor, and detects a difference between the position command value and an actual position. In a servo control device having a deviation counter that outputs a deviation counter curve and a position control loop and a speed control loop that operate based on control parameters, a load change estimation unit that defines the magnitude of the load from the deviation counter curve. , A control parameter storage unit that stores preset magnitudes of various loads and optimum control parameters corresponding thereto, and controls the entire control device, and at the start of servo operation, preset optimum parameters at standard load Is used, and the deviation change curve at the start of the servo operation and The difference between the deviation counter curve and the reference model when the optimum parameters are used with a preset standard load is integrated, and the actual load size is defined from the result, and at the end of the certain time, the above defined An automatic control system comprising: a control mechanism that reads out an optimum control parameter corresponding to the actual load size from the control parameter storage unit based on the actual load size and controls using the optimum control parameter. Adjusting servo controller.
【請求項2】 偏差カウンタ曲線からオーバーシュート
量と整定時間とを演算し、その演算結果からファジィ推
論によって制御パラメータを調整する制御パラメータオ
ートチューニング部と、制御装置全体を制御して、前記
制御パラメータオートチューニング部に標準負荷での最
適制御パラメータを演算させ、この最適制御パラメータ
を制御パラメータ記憶部に記憶させると共に、前記標準
負荷で前記最適制御パラメータを使用してサーボ動作を
行い、サーボ動作開始時から一定時間だけの偏差カウン
タ曲線を、偏差カウンタ曲線の規範モデルとして求め、
この規範モデルを制御パラメータ記憶部に記憶させ、負
荷のみを各種負荷に順次変更し、これらの各種負荷の場
合について、サーボ動作開始時から一定時間だけ、負荷
変化推定部に、サーボ動作開始時の偏差カウンタ曲線と
前記偏差カウンタ曲線の規範モデルとの差の積分値を求
めさせ、同時に、前記制御パラメータオートチューニン
グ部に前記各種負荷での最適制御パラメータを演算さ
せ、前記一定時間の終了時に、前記差の積分値とこの最
適制御パラメータとの組合せを前記制御パラメータ記憶
部に記憶させる制御機構とを有する請求項1に記載の自
動調整サーボ制御装置。
2. A control parameter auto-tuning unit that calculates an overshoot amount and a settling time from a deviation counter curve and adjusts a control parameter by fuzzy reasoning from the calculation result, and the entire control device by controlling the control parameter. When the auto tuning unit calculates the optimum control parameter under standard load, stores the optimum control parameter in the control parameter storage unit, performs servo operation using the optimum control parameter under the standard load, and starts servo operation. From this, the deviation counter curve for a fixed time is obtained as the reference model of the deviation counter curve,
This reference model is stored in the control parameter storage unit, only the load is sequentially changed to various loads, and in the case of these various loads, the load change estimation unit is set to the load change estimation unit for a fixed time from the servo operation start time. An integral value of the difference between the deviation counter curve and the reference model of the deviation counter curve is obtained, and at the same time, the control parameter auto-tuning unit is caused to calculate the optimum control parameter for the various loads, and at the end of the certain time, the The automatic adjustment servo control device according to claim 1, further comprising a control mechanism that stores a combination of the integrated value of the difference and the optimum control parameter in the control parameter storage unit.
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