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JP7769100B2 - Adjustment device for adjusting control parameters, control system, and control parameter adjustment method - Google Patents
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JP7769100B2 - Adjustment device for adjusting control parameters, control system, and control parameter adjustment method - Google Patents

Adjustment device for adjusting control parameters, control system, and control parameter adjustment method

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JP7769100B2 JP2024509715A JP2024509715A JP7769100B2 JP 7769100 B2 JP7769100 B2 JP 7769100B2 JP 2024509715 A JP2024509715 A JP 2024509715A JP 2024509715 A JP2024509715 A JP 2024509715A JP 7769100 B2 JP7769100 B2 JP 7769100B2
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Description

本発明は、モータを制御するモータ制御装置の制御パラメータを調整する調整装置、調整装置を含む制御システム及び制御パラメータ調整方法に関する。 The present invention relates to an adjustment device that adjusts control parameters of a motor control device that controls a motor, a control system including the adjustment device, and a control parameter adjustment method.

工作機械、ロボット又は産業機械等の機械の駆動に使用するモータにおいて、予め設定した安定条件(安定余裕等)を満たす、モータのゲイン、フィルタの係数等の制御パラメータの最適化を行う際、制御パラメータを設定し、モータの制御装置を動作させて機械の周波数特性を測定し、制御パラメータを調整し、モータの制御装置を動作させて周波数特性を再測定して安定条件を満たすかどうかを確認する、といった一連の調整プロセスを複数回実行する必要があった。 When optimizing control parameters such as motor gain and filter coefficients to satisfy pre-set stability conditions (such as stability margins) for motors used to drive machines such as machine tools, robots, or industrial machinery, it was necessary to perform a series of adjustment processes multiple times, including setting the control parameters, operating the motor control device to measure the machine's frequency characteristics, adjusting the control parameters, operating the motor control device to measure the frequency characteristics again, and confirming whether the stability conditions were satisfied.

半導体製造装置、工作機械又は産業用ロボットに用いられるモータ制御装置の制御パラメータの調整を最適に行うために、制御パラメータの調整結果を確認するための制御パラメータ感度解析装置が、特許文献1に記載されている。
特許文献1には、制御パラメータ感度解析装置が、機械の動作量を検出する検出手段と、指令信号を発生する指令器と、指令信号を受けて電動機を駆動する制御器とからなる電動機制御装置において、制御器の特性を含まない開ループ周波数応答特性を取得する開ループ周波数応答特性計測手段と、電動機制御装置の制御器の制御モデルと、計測した開ループ周波数応答特性と制御モデルから閉ループ周波数応答特性を算出する演算手段と、制御器の制御パラメータと閉ループ周波数応答特性の変化の関係を感度解析する感度解析装置と、を備えることが記載されている。
Patent Document 1 describes a control parameter sensitivity analysis device for checking the results of control parameter adjustment in order to optimally adjust the control parameters of a motor control device used in semiconductor manufacturing equipment, machine tools, or industrial robots.
Patent Document 1 describes that a control parameter sensitivity analysis device is provided with an open-loop frequency response characteristic measurement means for acquiring an open-loop frequency response characteristic that does not include the characteristics of the controller, a control model of the controller of the motor control device, a calculation means for calculating a closed-loop frequency response characteristic from the measured open-loop frequency response characteristic and the control model, and a sensitivity analysis device for performing sensitivity analysis on the relationship between the control parameters of the controller and changes in the closed-loop frequency response characteristic, in an electric motor control device comprising a detection means for detecting an operating amount of a machine, a command device for generating a command signal, and a controller for receiving the command signal and driving the electric motor.

モータを制御するサーボ制御部(モータ制御部となる)の、少なくとも1つのフィルタの係数と、フィードバックゲイン(FG)と、の少なくとも一方(制御パラメータとなる)を調整する制御支援装置が、特許文献2に記載されている。
特許文献2には、制御支援装置が、調整前後における、モータを制御するサーボ制御装置の少なくとも1つのフィルタの係数と、フィードバックゲインと、の少なくとも一方からなる第2の情報及び第1の情報を用いて、フィルタの係数及びフィードバックゲインの少なくとも一方の調整前後における、フィルタとフィードバックゲインとの入出力ゲイン及び位相遅れの周波数特性のうちの少なくとも一方の周波数特性を計算し、調整前後における少なくとも一方の周波数特性と、係数とフィードバックゲインとの少なくとも一方の調整前の、サーボ制御装置の入出力ゲイン及び入出力の位相遅れの測定した周波数特性と、に基づいてフィルタの係数及びフィードバックゲインの少なくとも一方の調整後のサーボ制御装置の入出力ゲイン及び位相遅れの周波数特性の推定値を求めることが記載されている。
Patent document 2 describes a control assistance device that adjusts at least one of the coefficient of at least one filter and the feedback gain (FG) (which become control parameters) of a servo control unit (which becomes a motor control unit) that controls a motor.
Patent document 2 describes that a control assistance device uses second information and first information consisting of at least one filter coefficient and feedback gain of a servo control device that controls a motor before and after adjustment to calculate at least one frequency characteristic of the input/output gain and phase delay between the filter and the feedback gain before and after adjustment of at least one of the filter coefficient and feedback gain, and obtains an estimated value of the frequency characteristic of the input/output gain and phase delay of the servo control device after adjustment of at least one of the filter coefficient and feedback gain based on at least one frequency characteristic before and after adjustment and the measured frequency characteristics of the input/output gain and input/output phase delay of the servo control device before adjustment of at least one of the coefficient and feedback gain.

特開2005-275588号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-275588 国際公開第2021/251226号International Publication No. 2021/251226

モータ制御装置の安定条件として安定余裕を設定する場合、安定余裕(ゲイン余裕と位相余裕をいう)が大きいと、安定性は増すが、応答性が低下する。一方、安定余裕が小さいと、安定性は低下するが、応答性が上がる。
ユーザは、モータ制御装置の安定余裕を設定する場合、複数の調整条件、例えば、標準、安定性重視、応答性重視、カスタムの各条件で、モータ制御装置の周波数特性等がどのように変わるかにより、調整条件を決めたい場合がある。
しかし、複数の調整条件ごとに、モータのゲイン、フィルタの係数等の制御パラメータを調整して周波数特性を求めるプロセスを繰り返すことは、多大な時間がかかる。
よって、1回の周波数特性の測定で、複数の調整条件でモータ制御装置の制御パラメータを調整した結果を確認できることが望まれている。
When setting a stability margin as a stability condition for a motor control device, if the stability margin (which refers to a gain margin and a phase margin) is large, stability increases but responsiveness decreases. On the other hand, if the stability margin is small, stability decreases but responsiveness increases.
When setting the stability margin of a motor control device, a user may want to determine the adjustment conditions based on how the frequency characteristics of the motor control device change under multiple adjustment conditions, such as standard, stability-oriented, responsiveness-oriented, and custom.
However, it takes a lot of time to repeat the process of adjusting control parameters such as motor gain and filter coefficients to find frequency characteristics for each of a plurality of adjustment conditions.
Therefore, it is desirable to be able to confirm the results of adjusting the control parameters of a motor control device under multiple adjustment conditions by measuring the frequency characteristics once.

(1) 本開示の第1の態様は、モータを制御するモータ制御部の制御パラメータの調整を行う調整装置であって、
調整前の制御パラメータを有する前記モータ制御部を動作させることで測定した機械の周波数特性を保存する周波数特性保存部と、
前記モータ制御部の前記制御パラメータを調整するための複数の調整条件を設定する調整条件設定部と、
調整前と調整後の前記制御パラメータと、前記周波数特性保存部に保存した前記周波数特性とを用いて、前記制御パラメータの調整後の前記機械の周波数特性を予測する周波数特性予測部と、
予測した前記周波数特性と、前記調整条件設定部で設定した複数の調整条件のうちの一つを用いて、前記制御パラメータを最適化するために前記周波数特性予測部に入力する前記制御パラメータを調整する制御パラメータ調整部と、
前記複数の調整条件に対して最適化された複数の前記制御パラメータを保存する制御パラメータ保存部と、
最適化された制御パラメータに対応する予測された周波数特性から、該周波数特性の評価指標を計算する評価指標計算部と、
前記最適化された制御パラメータに対応する、予測された周波数特性及び前記評価指標の少なくとも1つを、複数の調整条件の調整条件ごとに提示する提示部と、
前記制御パラメータ保存部に保存された複数の前記制御パラメータから選択された制御パラメータを前記モータ制御部に設定する制御パラメータ設定部と、
を備えた調整装置である。
(1) A first aspect of the present disclosure is an adjustment device that adjusts control parameters of a motor control unit that controls a motor, comprising:
a frequency characteristic storage unit that stores the frequency characteristics of the machine measured by operating the motor control unit having the control parameters before adjustment;
an adjustment condition setting unit that sets a plurality of adjustment conditions for adjusting the control parameters of the motor control unit;
a frequency characteristic prediction unit that predicts the frequency characteristics of the machine after the control parameters have been adjusted, using the control parameters before and after the adjustment and the frequency characteristics stored in the frequency characteristic storage unit;
a control parameter adjustment unit that adjusts the control parameter to be input to the frequency characteristic prediction unit in order to optimize the control parameter, using the predicted frequency characteristic and one of a plurality of adjustment conditions set by the adjustment condition setting unit;
a control parameter storage unit that stores the plurality of control parameters optimized for the plurality of adjustment conditions;
an evaluation index calculation unit that calculates an evaluation index of the frequency characteristic from the predicted frequency characteristic corresponding to the optimized control parameter;
a presentation unit that presents at least one of the predicted frequency characteristics and the evaluation index corresponding to the optimized control parameters for each of a plurality of adjustment conditions;
a control parameter setting unit that sets a control parameter selected from the plurality of control parameters stored in the control parameter storage unit to the motor control unit;
It is an adjustment device equipped with:

(2) 本開示の第2の態様は、モータを制御するモータ制御部の制御パラメータの調整を行う調整装置であって、
調整前の制御パラメータを有する前記モータ制御部を動作させることで測定した機械の周波数特性を保存する周波数特性保存部と、
前記モータ制御部の前記制御パラメータを調整するための複数の調整条件を設定する調整条件設定部と、
調整前と調整後の前記制御パラメータと、前記周波数特性保存部に保存した前記周波数特性とを用いて、前記制御パラメータの調整後の前記機械の周波数特性を予測する周波数特性予測部と、
予測した前記周波数特性と、前記調整条件設定部で設定した複数の調整条件のうちの一つを用いて、前記制御パラメータを最適化するために前記周波数特性予測部に入力する前記制御パラメータを調整する制御パラメータ調整部と、
前記複数の調整条件に対して最適化された複数の前記制御パラメータを保存する制御パラメータ保存部と、
最適化された制御パラメータに対応する予測された周波数特性を用いて、第1の時間応答を予測する時間応答予測部と、
予測した前記第1の時間応答から前記第1の時間応答の評価指標を計算する評価指標計算部と、
前記第1の時間応答及び前記評価指標の少なくとも1つを、複数の調整条件の調整条件ごとに提示する提示部と、
前記制御パラメータ保存部に保存された複数の前記制御パラメータから選択された制御パラメータを前記モータ制御部に設定する制御パラメータ設定部と、
を備えた調整装置である。
(2) A second aspect of the present disclosure is an adjustment device that adjusts control parameters of a motor control unit that controls a motor, comprising:
a frequency characteristic storage unit that stores the frequency characteristics of the machine measured by operating the motor control unit having the control parameters before adjustment;
an adjustment condition setting unit that sets a plurality of adjustment conditions for adjusting the control parameters of the motor control unit;
a frequency characteristic prediction unit that predicts the frequency characteristics of the machine after the control parameters have been adjusted, using the control parameters before and after the adjustment and the frequency characteristics stored in the frequency characteristic storage unit;
a control parameter adjustment unit that adjusts the control parameter to be input to the frequency characteristic prediction unit in order to optimize the control parameter, using the predicted frequency characteristic and one of a plurality of adjustment conditions set by the adjustment condition setting unit;
a control parameter storage unit that stores the plurality of control parameters optimized for the plurality of adjustment conditions;
a time response prediction unit that predicts a first time response using a predicted frequency characteristic corresponding to the optimized control parameter;
an evaluation index calculation unit that calculates an evaluation index of the first time response from the predicted first time response;
a presentation unit that presents at least one of the first time response and the evaluation index for each of a plurality of adjustment conditions;
a control parameter setting unit that sets a control parameter selected from the plurality of control parameters stored in the control parameter storage unit to the motor control unit;
It is an adjustment device equipped with:

(3) 本開示の第3の態様は、モータを制御するモータ制御部と、上記(1)又は(2)の調整装置と、を備えた制御システムである。 (3) A third aspect of the present disclosure is a control system comprising a motor control unit that controls a motor and an adjustment device described above in (1) or (2).

(4) 本開示の第4の態様は、モータを制御するモータ制御部の制御パラメータの調整を行う制御パラメータ調整方法であって、
コンピュータが、
調整前の制御パラメータを有する前記モータ制御部を動作させることで測定した機械の周波数特性を保存する処理と、
前記モータ制御部の前記制御パラメータを調整するための複数の調整条件を設定する処理と、
調整前と調整後の前記制御パラメータと、保存した前記周波数特性とを用いて、前記制御パラメータの調整後の前記機械の周波数特性を予測する処理と、
予測した前記周波数特性と、設定した複数の調整条件のうちの一つを用いて、前記制御パラメータを最適化するために前記制御パラメータを調整する処理と、
前記複数の調整条件に対して最適化された複数の前記制御パラメータを保存する処理と、
最適化された制御パラメータに対応する予測された周波数特性から、該周波数特性の評価指標を計算する処理と、
最適化された制御パラメータに対応する、予測された周波数特性及び前記評価指標の少なくとも1つを、複数の調整条件の調整条件ごとに提示する処理と、
保存された複数の前記制御パラメータから選択された制御パラメータを前記モータ制御部に設定する処理と、
を実行する、制御パラメータ調整方法である。
(4) A fourth aspect of the present disclosure is a control parameter adjustment method for adjusting control parameters of a motor control unit that controls a motor, the method comprising:
The computer
A process of storing the frequency characteristics of the machine measured by operating the motor control unit having the control parameters before adjustment;
a process of setting a plurality of adjustment conditions for adjusting the control parameters of the motor control unit;
a process of predicting the frequency characteristics of the machine after adjusting the control parameters, using the control parameters before and after adjustment and the stored frequency characteristics;
a process of adjusting the control parameters to optimize them using the predicted frequency characteristics and one of a plurality of set adjustment conditions;
a process of storing the plurality of control parameters optimized for the plurality of adjustment conditions;
A process of calculating an evaluation index of the frequency characteristic from the predicted frequency characteristic corresponding to the optimized control parameters;
a process of presenting at least one of the predicted frequency characteristics and the evaluation index corresponding to the optimized control parameters for each of the plurality of adjustment conditions;
A process of setting a control parameter selected from the plurality of stored control parameters to the motor control unit;
This is a control parameter adjustment method that performs the above.

(5) 本開示の第5の態様は、モータを制御するモータ制御部の制御パラメータの調整を行う制御パラメータ調整方法であって、
コンピュータが、
調整前の制御パラメータを有する前記モータ制御部を動作させることで測定した機械の周波数特性を保存する処理と、
前記モータ制御部の前記制御パラメータを調整するための複数の調整条件を設定する処理と、
調整前と調整後の前記制御パラメータと、保存した前記周波数特性とを用いて、前記制御パラメータの調整後の前記機械の周波数特性を予測する処理と、
予測した前記周波数特性と、設定した複数の調整条件のうちの一つを用いて、前記制御パラメータを最適化するために前記制御パラメータを調整する処理と、
前記複数の調整条件に対して最適化された複数の前記制御パラメータを保存する処理と、
最適化された制御パラメータに対応する予測された周波数特性を用いて、第1の時間応答を予測する処理と、
予測した前記第1の時間応答から前記第1の時間応答の評価指標を計算する処理と、
前記第1の時間応答及び前記評価指標の少なくとも1つを、複数の調整条件の調整条件ごとに提示する処理と、
保存された複数の前記制御パラメータから選択された制御パラメータを前記モータ制御部に設定する処理と、
を実行する、制御パラメータ調整方法である。
(5) A fifth aspect of the present disclosure is a control parameter adjustment method for adjusting control parameters of a motor control unit that controls a motor, the method comprising:
The computer
A process of storing the frequency characteristics of the machine measured by operating the motor control unit having the control parameters before adjustment;
a process of setting a plurality of adjustment conditions for adjusting the control parameters of the motor control unit;
a process of predicting the frequency characteristics of the machine after adjusting the control parameters, using the control parameters before and after adjustment and the stored frequency characteristics;
a process of adjusting the control parameters to optimize them using the predicted frequency characteristics and one of a plurality of set adjustment conditions;
a process of storing the plurality of control parameters optimized for the plurality of adjustment conditions;
predicting a first time response using the predicted frequency characteristics corresponding to the optimized control parameters;
calculating an evaluation index of the first time response from the predicted first time response;
a process of presenting at least one of the first time response and the evaluation index for each of a plurality of adjustment conditions;
A process of setting a control parameter selected from the plurality of stored control parameters to the motor control unit;
This is a control parameter adjustment method that performs the above.

本開示の各態様によれば、1回の周波数特性の測定で、複数の調整条件でモータ制御部のゲイン、フィルタの係数等の制御パラメータを調整した場合の複数の周波数特性を求めることができる。その結果、複数の周波数特性及び/又は複数の周波数特性の評価指標を確認することで、異なる調整条件での調整後の周波数特性及び/又は周波数特性の評価指標を簡単に比較し、適用したい制御パラメータを簡単に選択できる。また、複数の周波数特性から予測される複数の時間応答及び/又は複数の時間応答の評価指標を確認することで、異なる調整条件での調整後の時間応答及び/又は時間応答の評価指標を簡単に比較し、適用したい制御パラメータを簡単に選択できる。 According to each aspect of the present disclosure, a single measurement of frequency characteristics can determine multiple frequency characteristics when control parameters such as the gain of the motor control unit and filter coefficients are adjusted under multiple adjustment conditions. As a result, by checking multiple frequency characteristics and/or evaluation indices of multiple frequency characteristics, it is possible to easily compare the frequency characteristics and/or evaluation indices of frequency characteristics after adjustment under different adjustment conditions and easily select the control parameters to be applied. Furthermore, by checking multiple time responses and/or evaluation indices of multiple time responses predicted from multiple frequency characteristics, it is possible to easily compare the time responses and/or evaluation indices of time responses after adjustment under different adjustment conditions and easily select the control parameters to be applied.

本開示の第1実施形態の制御システムを示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a control system according to a first embodiment of the present disclosure. ゲイン余裕、位相余裕、閉ループ特性の最大ゲイン、及び高周波領域の最大ゲインを示すボーデ線図である。1 is a Bode diagram showing a gain margin, a phase margin, a maximum gain of a closed loop characteristic, and a maximum gain in a high frequency region. 調整部の一構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of an adjustment unit. 調整条件の設定画面の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a setting screen for adjustment conditions. 複素平面上の単位円と、閉曲線となる2つの円とを示す複素平面を示す図である。である。1 is a diagram showing a complex plane showing a unit circle on the complex plane and two circles that form closed curves. 複素平面上に描いた、ナイキスト軌跡、単位円、及びゲイン余裕と位相余裕を通る円を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a Nyquist locus, a unit circle, and a circle passing through a gain margin and a phase margin, drawn on a complex plane. 「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に関する開ループ周波数特性又は閉ループ周波数特性のボーデ線図及び、「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に関する評価指標を表示した表示画面を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a display screen displaying Bode diagrams of open-loop frequency characteristics or closed-loop frequency characteristics for “before adjustment,” “standard,” and “stability-oriented,” and evaluation indexes for “before adjustment,” “standard,” and “stability-oriented.” 表示欄502Aに示されるボーデ線図である。A Bode diagram shown in display field 502A. 表示欄502Bに示されるボーデ線図である。This is a Bode diagram shown in display field 502B. 表示欄502Cに示されるボーデ線図である。This is a Bode diagram shown in display field 502C. 「標準」、「安定性重視」、「応答性重視」及び「カスタム」に関する開ループ周波数特性又は閉ループ周波数特性を示すボーデ線図である。10A and 10B are Bode diagrams showing open-loop or closed-loop frequency characteristics for "standard," "stability-oriented," "response-oriented," and "custom." 調整条件の設定画面を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a setting screen for adjustment conditions. 調整部の動作を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the operation of an adjustment unit. 制御パラメータ調整部を機械学習部に置き換えた調整部の変形例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a modified example of the adjustment unit in which the control parameter adjustment unit is replaced with a machine learning unit. 機械学習部の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a machine learning unit. 閉ループの規範モデルを示すブロック線図である。FIG. 1 is a block diagram showing a reference model of a closed loop. 規範モデルのモータ制御部と、学習前及び学習後のモータ制御部との入出力ゲインの周波数特性を示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing frequency characteristics of input/output gains of a motor control unit of a reference model and the motor control units before and after learning. 本開示の第2実施形態の制御システムに含まれる調整部の一構成例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of an adjustment unit included in a control system according to a second embodiment of the present disclosure. 第1共振モード、第2共振モードを示すボーデ線図である。FIG. 4 is a Bode diagram showing a first resonance mode and a second resonance mode. 「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に関する時間応答及び、「調整前」「標準」及び「安定性重視」に関する評価指標を表示した表示画面を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a display screen displaying time responses for "before adjustment," "standard," and "stability-oriented" and evaluation indices for "before adjustment," "standard," and "stability-oriented." 表示欄702Aに示される時間応答の特性を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the time response characteristics shown in display field 702A. 表示欄702Bに示される時間応答の特性を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the time response characteristics shown in display field 702B. 表示欄702Cに示される時間応答の特性を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the time response characteristics shown in display field 702C. 複数のフィルタを直接接続してフィルタを構成した例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing an example of a filter configured by directly connecting a plurality of filters. 制御システムの他の構成例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing another example of the configuration of the control system.

以下、本開示の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は本開示の第1実施形態の制御システムを示すブロック図である。
制御システム10は、モータ制御部100、周波数生成部200、周波数特性測定部300、及び調整部400を備えている。モータ制御部100はモータ制御装置に対応し、調整部400は調整装置に対応する。
なお、周波数生成部200、周波数特性測定部300、及び調整部400のうちの一つ又は複数はモータ制御部100の内に設けられてもよい。周波数特性測定部300は調整部400内に設けられてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a control system according to a first embodiment of the present disclosure.
The control system 10 includes a motor control unit 100, a frequency generation unit 200, a frequency characteristic measurement unit 300, and an adjustment unit 400. The motor control unit 100 corresponds to a motor control device, and the adjustment unit 400 corresponds to an adjustment device.
One or more of the frequency generating section 200, the frequency characteristic measuring section 300, and the adjusting section 400 may be provided within the motor control section 100. The frequency characteristic measuring section 300 may be provided within the adjusting section 400.

モータ制御部100は、減算器110、速度制御部120、フィルタ130、電流制御部140、及びモータ150を備えている。減算器110、速度制御部120、フィルタ130、電流制御部140、及びモータ150は閉ループとなる速度フィードバックループのサーボ系を構成する。モータ150は、直線運動をするリニアモータ、又は回転軸を有するモータ等を用いることができる。モータ150によって駆動される対象は、例えば、工作機械、ロボット、又は産業機械等の機械の機構部である。モータ150は、工作機械、ロボット、産業機械等の一部として設けられてもよい。制御システム10は、工作機械、ロボット、産業機械等の一部として設けられてもよい。モータ制御部100の構成の詳細については後述する。 The motor control unit 100 includes a subtractor 110, a speed control unit 120, a filter 130, a current control unit 140, and a motor 150. The subtractor 110, the speed control unit 120, the filter 130, the current control unit 140, and the motor 150 form a servo system with a closed speed feedback loop. The motor 150 may be a linear motor that moves in a straight line, or a motor with a rotating shaft. The object driven by the motor 150 is, for example, a mechanical part of a machine such as a machine tool, a robot, or industrial machinery. The motor 150 may be provided as part of a machine tool, a robot, industrial machinery, etc. The control system 10 may be provided as part of a machine tool, a robot, industrial machinery, etc. Details of the configuration of the motor control unit 100 will be described later.

周波数生成部200は、周波数を変化させながら正弦波信号を速度指令として、モータ制御部100の減算器110及び周波数特性測定部300に出力する。 The frequency generating unit 200 outputs a sine wave signal as a speed command while changing the frequency to the subtractor 110 and frequency characteristic measuring unit 300 of the motor control unit 100.

周波数特性測定部300は、周波数生成部200で生成された、入力信号となる速度指令(正弦波)と、モータ150に設けられたロータリーエンコーダ(図示せず)から出力された出力信号となる検出速度(正弦波)又はリニアスケールから出力される出力信号となる検出位置の積分(正弦波)とを用いて、速度指令により規定される周波数ごとに、入力信号と出力信号との振幅比(入出力ゲイン)と位相遅れとの周波数特性を求めて調整部400に出力する。求めた周波数特性は、閉ループの周波数特性Pcである。
また、周波数特性測定部300は、この周波数特性Pcから開ループ周波数特性Poを計算して、調整部400に出力する。閉ループの周波数特性Pcは、開ループ周波数特性Poを用いて、Pc=Po/(1+Po)と示される。よって、開ループ周波数特性Poは、Po=Pc/(1-Pc)で求めることができる。
The frequency characteristic measuring unit 300 uses the speed command (sine wave) generated by the frequency generating unit 200 as an input signal, and the detected speed (sine wave) as an output signal output from a rotary encoder (not shown) provided on the motor 150 or the integral of the detected position (sine wave) as an output signal output from the linear scale, to determine the frequency characteristics of the amplitude ratio (input/output gain) between the input signal and the output signal and the phase delay for each frequency defined by the speed command, and outputs the determined frequency characteristics to the adjusting unit 400. The determined frequency characteristics are the closed-loop frequency characteristics Pc.
Furthermore, the frequency characteristic measuring unit 300 calculates the open-loop frequency characteristic Po from the frequency characteristic Pc and outputs it to the adjustment unit 400. The closed-loop frequency characteristic Pc is expressed as Pc = Po/(1 + Po) using the open-loop frequency characteristic Po. Therefore, the open-loop frequency characteristic Po can be obtained as Po = Pc/(1 - Pc).

調整部400は、複数の調整条件の調整条件ごとに、速度制御部120の積分ゲインK1v及び比例ゲインK2vのうちの1つ又は両方のゲイン、及びフィルタ130の伝達関数の係数ω、τ、δの少なくとも一方(制御パラメータとなる)の最適値を求める。複数の調整条件は、例えば、周波数応答の特徴により分類される、標準、安定性重視、応答性重視、及びカスタム等の調整条件のうちの2つ又は3つ以上の調整条件である。「標準」は、安定重視と応答性重視との中間、「カスタム」は、ユーザが任意に設定する。
各調整条件は、ゲイン余裕、位相余裕、閉ループ特性の最大ゲイン、及び高周波領域の最大ゲインの少なくとも1つに制限を設ける条件である。
図2は、ゲイン余裕、位相余裕、閉ループ特性の最大ゲイン、及び高周波領域の最大ゲインを示すボーデ線図である。
表1は、標準、安定性重視、応答性重視、及びカスタムにおける、ゲイン余裕、位相余裕、閉ループ特性の最大ゲイン、及び高周波領域の最大ゲインの制限値の一例を示している。
For each of the plurality of adjustment conditions, the adjustment unit 400 determines an optimal value for one or both of the integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120, and at least one of the coefficients ωc , τ, and δ (which serve as control parameters) of the transfer function of the filter 130. The plurality of adjustment conditions are, for example, two or more of adjustment conditions classified according to frequency response characteristics, such as standard, stability-oriented, responsiveness-oriented, and custom. "Standard" is intermediate between stability-oriented and responsiveness-oriented, and "Custom" is set arbitrarily by the user.
Each adjustment condition is a condition that imposes a limit on at least one of the gain margin, the phase margin, the maximum gain of the closed-loop characteristics, and the maximum gain in the high-frequency region.
FIG. 2 is a Bode diagram showing the gain margin, the phase margin, the maximum gain of the closed loop characteristics, and the maximum gain in the high frequency region.
Table 1 shows examples of limit values for the gain margin, phase margin, maximum gain of the closed loop characteristics, and maximum gain in the high frequency region for standard, stability-oriented, response-oriented, and custom.

調整部400は、調整条件ごとに、求めた最適な制御パラメータにおける機械の周波数特性を表示又は、その周波数特性のゲイン余裕、位相余裕、制御帯域等の評価指標を計算して表示する。そして、調整部400は、ユーザが、調整条件ごとに表示された複数の周波数特性又は複数の評価指標から、周波数特性又は評価指標を選択し、選択された周波数特性又は評価指標に対応する、最適な制御パラメータ、即ち、速度制御部120の積分ゲインK1v及び比例ゲインK2vのうちの1つ又は両方のゲイン、及びフィルタ130の伝達関数の係数ω、τ、δの少なくとも一方の最適値をモータ制御部100に設定する。 The adjustment unit 400 displays the frequency characteristics of the machine for the optimum control parameters found for each adjustment condition, or calculates and displays evaluation indexes such as the gain margin, phase margin, and control band of the frequency characteristics. The adjustment unit 400 then allows the user to select a frequency characteristic or an evaluation index from the multiple frequency characteristics or multiple evaluation indexes displayed for each adjustment condition, and sets the optimum control parameters corresponding to the selected frequency characteristic or evaluation index, i.e., one or both of the integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120, and at least one of the coefficients ωc , τ, and δ of the transfer function of the filter 130, in the motor control unit 100.

以下、モータ制御部100及び調整部400について更に詳細に説明する。
<モータ制御部100>
既に説明したように、モータ制御部100は、減算器110、速度制御部120、フィルタ130、電流制御部140、及びモータ150を備えている。
The motor control unit 100 and the adjustment unit 400 will be described in more detail below.
<Motor control unit 100>
As already described, the motor control unit 100 includes the subtractor 110 , the speed control unit 120 , the filter 130 , the current control unit 140 , and the motor 150 .

減算器110は、入力された速度指令と速度フィードバックされた検出速度との差を求め、その差を速度偏差として速度制御部120に出力する。 The subtractor 110 calculates the difference between the input speed command and the detected speed fed back, and outputs this difference to the speed control unit 120 as the speed deviation.

速度制御部120は、PI制御(Proportional-Integral Control)を行い、速度偏差に積分ゲインK1vを乗じて積分した値と、速度偏差に比例ゲインK2vを乗じた値とを加算して、トルク指令としてフィルタ130に出力する。速度制御部120はフィードバックゲインを含む。なお、速度制御部120は特に、PI制御に限定されず、他の制御、例えばPID制御(Proportional-Integral-Differential Control)を用いてもよい。
数式1(以下に数1として示す)は、速度制御部120の伝達関数G(s)を示す。
The speed control unit 120 performs PI control (Proportional-Integral Control), adds together a value obtained by multiplying the speed deviation by an integral gain K1v and integrating the result, and a value obtained by multiplying the speed deviation by a proportional gain K2v, and outputs the result as a torque command to the filter 130. The speed control unit 120 includes a feedback gain. Note that the speed control unit 120 is not limited to PI control, and other control, such as PID control (Proportional-Integral-Differential Control), may also be used.
Equation 1 (hereinafter referred to as Equation 1) represents the transfer function G V (s) of the speed control unit 120 .

フィルタ130は、特定の周波数成分を減衰させるフィルタで、例えばノッチフィルタ、ローパスフィルタ又はバンドストップフィルタが用いられる。モータ150で駆動される機構部を有する工作機械等の機械では共振点が存在し、モータ制御部100で共振が増大する場合がある。ノッチフィルタ等のフィルタを用いることで共振を低減することができる。フィルタ130の出力はトルク指令として電流制御部140に出力される。
数式2(以下に数2として示す)は、フィルタ130としてのノッチフィルタの伝達関数G(s)を示す。パラメータは係数ω、τ、δを示す。
数式2の係数δは減衰係数、係数ωは中心角周波数、係数τは比帯域である。中心周波数をfc、帯域幅をfwとすると、係数ωはω=2πfc、係数τはτ=fw/fcで表される。
The filter 130 is a filter that attenuates specific frequency components, and may be, for example, a notch filter, a low-pass filter, or a band-stop filter. A resonance point exists in a machine tool or other such machine that has a mechanical part driven by the motor 150, and resonance may increase in the motor control unit 100. Resonance can be reduced by using a filter such as a notch filter. The output of the filter 130 is output to the current control unit 140 as a torque command.
Equation 2 (hereinafter referred to as Equation 2) represents the transfer function G F (s) of the notch filter serving as filter 130. The parameters represent coefficients ω c , τ, and δ.
In Equation 2, the coefficient δ is the attenuation coefficient, the coefficient ωc is the central angular frequency, and the coefficient τ is the fractional bandwidth. If the central frequency is fc and the bandwidth is fw, the coefficient ωc is expressed as ωc =2πfc, and the coefficient τ is expressed as τ=fw/fc.

電流制御部140は、トルク指令に基づいてモータ150を駆動するための電流指令を生成し、その電流指令をモータ150に出力する。
モータ150がリニアモータの場合、可動部の位置は、モータ150に設けられたリニアスケール(図示せず)によって検出され、位置検出値を微分することで速度検出値を求め、求められた速度検出値は速度フィードバックとして減算器110に入力される。
モータ150が回転軸を有するモータの場合、回転角度位置は、モータ150に設けられたロータリーエンコーダ(図示せず)によって検出され、速度検出値は速度フィードバックとして減算器110に入力される。
The current control unit 140 generates a current command for driving the motor 150 based on the torque command, and outputs the current command to the motor 150 .
When motor 150 is a linear motor, the position of the movable part is detected by a linear scale (not shown) provided on motor 150, and a speed detection value is obtained by differentiating the position detection value. The obtained speed detection value is input to subtractor 110 as speed feedback.
If the motor 150 is a motor having a rotating shaft, the rotation angle position is detected by a rotary encoder (not shown) provided on the motor 150, and the detected speed value is input to the subtractor 110 as speed feedback.

<調整部400>
図3は調整部の一構成例を示すブロック図である。図3に示すように、調整部400は、周波数特性保存部401、調整条件設定部402、周波数特性予測部403、制御パラメータ調整部404、制御パラメータ保存部405、評価指標計算部406、提示部407及び制御パラメータ設定部408を備えている。
以下、調整部400の各部について説明する。
<Adjustment section 400>
3 is a block diagram showing an example of the configuration of the adjustment unit 400. As shown in FIG. 3, the adjustment unit 400 includes a frequency characteristic storage unit 401, an adjustment condition setting unit 402, a frequency characteristic prediction unit 403, a control parameter adjustment unit 404, a control parameter storage unit 405, an evaluation index calculation unit 406, a presentation unit 407, and a control parameter setting unit 408.
Each part of the adjustment unit 400 will be described below.

(周波数特性保存部401)
周波数特性保存部401には、周波数特性測定部300から出力される、入出力ゲインと位相遅れとの閉ループ周波数特性Pc及び開ループ周波数特性Poが保存される。閉ループ周波数特性Pcは、調整前の制御パラメータでモータ制御部100が動作することで、周波数特性測定部300によって取得された機械の周波数特性である。
(Frequency characteristic storage unit 401)
The frequency characteristic storage unit 401 stores the closed-loop frequency characteristic Pc and the open-loop frequency characteristic Po of the input/output gain and phase delay output from the frequency characteristic measurement unit 300. The closed-loop frequency characteristic Pc is the frequency characteristic of the machine acquired by the frequency characteristic measurement unit 300 when the motor control unit 100 operates using the control parameters before adjustment.

(調整条件設定部402)
調整条件設定部402は、調整条件の入力のための設定画面を表示し、ユーザによって入力された複数の調整条件の調整条件ごとに、モータ制御部100の開ループの回路のゲイン余裕、位相余裕、閉ループ特性の最大ゲイン、及び高周波領域の最大ゲインの少なくとも1つ(安定条件)を設定する。ゲイン余裕、位相余裕、閉ループ特性の最大ゲイン、及び高周波領域の最大ゲインは、予め所定の値に設定されてもよいし、ユーザによって任意に設定されてもよい。以下の説明では、安定余裕(ゲイン余裕と位相余裕)が設定された場合について説明する。
調整条件設定部402は、ユーザによって複数の調整条件が入力されると、複数の調整条件が入力された旨を制御パラメータ調整部404に通知する。
(Adjustment condition setting unit 402)
The adjustment condition setting unit 402 displays a setting screen for inputting adjustment conditions, and sets at least one (stability condition) of the gain margin, phase margin, maximum gain of the closed-loop characteristics, and maximum gain of the high-frequency region of the open-loop circuit of the motor control unit 100 for each of the multiple adjustment conditions input by the user. The gain margin, phase margin, maximum gain of the closed-loop characteristics, and maximum gain of the high-frequency region may be set to predetermined values in advance, or may be set arbitrarily by the user. The following explanation will be given for the case where the stability margins (gain margin and phase margin) are set.
When a plurality of adjustment conditions are input by the user, the adjustment condition setting unit 402 notifies the control parameter adjustment unit 404 that a plurality of adjustment conditions have been input.

調整条件設定部402は、複素平面上でゲイン余裕及び位相余裕を通る閉曲線を含む画像データを、制御パラメータ調整部404からの要求に基づいて、調整条件ごとに制御パラメータ調整部404に出力する。開ループの回路は、図1に示した、速度制御部120、フィルタ130、電流制御部140、及びモータ150によって構成される。
具体的に説明すると、調整条件設定部402は、まず、図4に示す設定画面を表示し、ユーザが設定画面の調整条件を選択する。ユーザは、図4に示される、例えば、標準、安定性重視、応答性重視、及びカスタムの4つの調整条件のうち2又は3以上の調整条件を、X軸及びY軸の切削送りと早送りについてそれぞれ選択する。図4では、ユーザはY軸の早送りについて、標準、安定性重視を順次選択して、設定する様子を示している。
The adjustment condition setting unit 402 outputs image data including a closed curve passing through the gain margin and the phase margin on the complex plane to the control parameter adjustment unit 404 for each adjustment condition, based on a request from the control parameter adjustment unit 404. The open-loop circuit is made up of the speed control unit 120, the filter 130, the current control unit 140, and the motor 150 shown in FIG.
Specifically, the adjustment condition setting unit 402 first displays the setting screen shown in Fig. 4, and the user selects adjustment conditions on the setting screen. The user selects two or more adjustment conditions for the cutting feed and rapid traverse of the X-axis and Y-axis, respectively, from the four adjustment conditions shown in Fig. 4, for example, standard, stability emphasis, responsiveness emphasis, and custom. Fig. 4 shows how the user sequentially selects and sets standard and stability emphasis for rapid traverse of the Y-axis.

次に、調整条件設定部402は、図5の複素平面上に円周が(-1,0)を通る単位円を描き、調整条件に基づく安定余裕に基づいて、この単位円と交わり、複素平面上の(-1,0)を内側に含む、円等の閉曲線を描き、閉曲線を含む画像データを調整条件ごとに制御パラメータ調整部404に出力する。制御パラメータ調整部404に出力するのは画像データなくともよく、少なくとも複素平面上で円等の閉曲線を示すデータであればよい。以下の説明では、調整条件設定部402が画像データを制御パラメータ調整部404に出力するものとする。 Next, the adjustment condition setting unit 402 draws a unit circle on the complex plane in Figure 5 whose circumference passes through (-1,0), and based on the stability margin based on the adjustment conditions, draws a closed curve such as a circle that intersects with this unit circle and includes (-1,0) on the complex plane within it, and outputs image data including the closed curve to the control parameter adjustment unit 404 for each adjustment condition. It is not necessary for image data to be output to the control parameter adjustment unit 404; it is sufficient that the data output to the control parameter adjustment unit 404 at least represents a closed curve such as a circle on the complex plane. In the following explanation, it is assumed that the adjustment condition setting unit 402 outputs image data to the control parameter adjustment unit 404.

図5では、調整条件が、「標準」である場合と、「安定性重視」である場合の複素平面を示している。
調整条件設定部402は、調整条件が「標準」である場合は、直径の小さい円C2を閉曲線として複素平面上に描画し、画像データを制御パラメータ調整部404に出力する。また、調整条件が「安定性重視」である場合は、直径の大きい円C1を閉曲線として複素平面上に描画し、画像データを制御パラメータ調整部404に出力する。
円C1又は円C2と実軸とが交わる点がゲイン余裕を決め、円C1又は円C2と単位円とが交わる点が位相余裕を決める。円の直径が大きくなると、安定余裕(ゲイン余裕と位相余裕をいう)が大きくなり、安定性は増すが、応答性が低下する。
FIG. 5 shows the complex plane when the adjustment condition is "standard" and when "stability is emphasized."
When the adjustment condition is "standard," the adjustment condition setting unit 402 draws the small-diameter circle C2 as a closed curve on the complex plane and outputs the image data to the control parameter adjustment unit 404. When the adjustment condition is "stability-oriented," the adjustment condition setting unit 402 draws the large-diameter circle C1 as a closed curve on the complex plane and outputs the image data to the control parameter adjustment unit 404.
The point where circle C1 or C2 intersects with the real axis determines the gain margin, and the point where circle C1 or C2 intersects with the unit circle determines the phase margin. As the diameter of the circle increases, the stability margin (gain margin and phase margin) also increases, increasing stability but decreasing responsiveness.

図5では、円C1と円C2の中心は実軸上にあるが、実軸上になくともよい。閉曲線は、円以外の閉曲線、例えば菱形、四角形、又は楕円等であってもよい。図5では、円C1と円C2との中心は共通となっているが、円C1の中心と円C2の中心とは異なってもよい。 In Figure 5, the centers of circles C1 and C2 are on the real axis, but they do not have to be on the real axis. The closed curve may be a closed curve other than a circle, such as a rhombus, rectangle, or ellipse. In Figure 5, circles C1 and C2 have the same center, but the center of circle C1 and the center of circle C2 may be different.

(周波数特性予測部403)
周波数特性予測部403は、調整前の制御パラメータを用いた、速度制御部120の伝達関数G(jω)及び/又はフィルタ130の伝達関数G(jω)を保存している。
なお、調整前の制御パラメータは、予めユーザが生成するようにする。予め操作者が制御パラメータを調整している場合には、調整済の値を「調整前の制御パラメータ」としてもよい。
そして、周波数特性予測部403は、調整前の制御パラメータを用いた、速度制御部120の伝達関数G(jω)及び/又はフィルタ130の伝達関数G(jω)を用いて、速度制御部120及び/又はフィルタ130の入出力ゲインと位相遅れとの周波数特性Cを計算する。また、周波数特性予測部403は、制御パラメータ調整部404から出力される調整情報に基づいて調整された、調整後の制御パラメータを用いた、速度制御部120の伝達関数G(jω)及び/又はフィルタ130の伝達関数G(jω)を用いて、速度制御部120及び/又はフィルタ130の入出力ゲインと位相遅れとの周波数特性Cを計算する。調整後の制御パラメータを用いた、速度制御部120の伝達関数G(jω)及び/又はフィルタ130の伝達関数G(jω)は、調整前の制御パラメータを調整後の制御パラメータに置き換えることで得ることができる。
(Frequency characteristic prediction unit 403)
The frequency characteristic prediction unit 403 stores the transfer function G V (jω) of the speed control unit 120 and/or the transfer function G F (jω) of the filter 130 that use the control parameters before adjustment.
The unadjusted control parameters are generated in advance by the user. If the operator has adjusted the control parameters in advance, the adjusted values may be used as the "unadjusted control parameters."
Then, the frequency characteristic prediction unit 403 calculates frequency characteristics C1 of the input/output gain and phase delay of the speed control unit 120 and/or the filter 130 using the transfer function G V (jω) of the speed control unit 120 and/or the transfer function G F (jω) of the filter 130, which are obtained using the control parameters before adjustment. Furthermore, the frequency characteristic prediction unit 403 calculates frequency characteristics C2 of the input/output gain and phase delay of the speed control unit 120 and/or the filter 130, which are obtained using the transfer function G V (jω) of the speed control unit 120 and/or the transfer function G F (jω) of the filter 130, which are obtained using the adjusted control parameters that have been adjusted based on the adjustment information output from the control parameter adjustment unit 404. The transfer function G V (jω) of the speed control unit 120 and/or the transfer function G F (jω) of the filter 130, which are obtained using the adjusted control parameters, can be obtained by replacing the control parameters before adjustment with the adjusted control parameters.

例えば、速度制御部120の伝達関数G(jω)の積分ゲインK1vと比例ゲインK2vを調整前の値からn倍(nは整数)したときの周波数特性は、調整前の周波数特性をG(jω)とすると、n×G(jω)となる。ボード線図上では、ゲインと位相はそれぞれ、数式3(以下に数3として示す)及び数式4(以下に数4として示す)によって示される。
For example, when the integral gain K1v and proportional gain K2v of the transfer function GV (jω) of the speed control unit 120 are multiplied by n (n is an integer) from the pre-adjustment values, the frequency characteristics are n× GV (jω), where GV (jω) is the pre-adjustment frequency characteristic. On the Bode diagram, the gain and phase are respectively expressed by Equation 3 (hereinafter referred to as Equation 3) and Equation 4 (hereinafter referred to as Equation 4).

以上のようにして、周波数特性予測部403は、計算された周波数特性Cと周波数特性Cとを求める。 In this manner, the frequency characteristic prediction unit 403 obtains the calculated frequency characteristics C1 and C2 .

周波数特性予測部403は、計算された周波数特性Cと周波数特性Cとを用いて以下の処理を更に行う。
周波数特性予測部403は、周波数特性C、周波数特性C及び周波数特性保存部401から取得した開ループ周波数特性Poに基づいて、モータ制御部100の入出力ゲインと位相遅れとの開ループ周波数特性の推定値Eoを求める。
具体的には、周波数特性予測部403は、以下の数式5(以下に数5として示す)を用いて、モータ制御部100の入出力ゲインと位相遅れとの開ループ周波数特性の推定値Eoを求める。

また、周波数特性予測部403は、閉ループ周波数特性の推定値Ecを、開ループ周波数特性の推定値Eoを用いて、Ec=Eo/(1+Eo)によって計算する。
なお、モータ制御部100の入出力ゲインと位相遅れとの周波数特性の推定値Eoは、上記数式5、すなわち、Eo=C-C+Poを用いて算出できるが、周波数特性予測部403が行う計算は、Eo=(C-C)+Po、Eo=(Po-C)+C、E=(Po+C)-Cのいずれでもよい。
以下、周波数特性予測部403が、式Eo=(C-C)+Poによって、開ループ周波数特性の推定値Eoを求める場合について更に説明する。
The frequency characteristic prediction unit 403 further performs the following processing using the calculated frequency characteristics C1 and C2 .
The frequency characteristic prediction unit 403 calculates an estimated value Eo of the open loop frequency characteristics of the input/output gain and phase delay of the motor control unit 100 based on the frequency characteristics C 1 , the frequency characteristics C 2 and the open loop frequency characteristics Po acquired from the frequency characteristic storage unit 401 .
Specifically, the frequency characteristic prediction unit 403 uses the following equation 5 (hereinafter referred to as equation 5) to obtain an estimated value Eo of the open-loop frequency characteristics of the input/output gain and phase delay of the motor control unit 100.

Furthermore, the frequency characteristic prediction unit 403 calculates the estimated value Ec of the closed loop frequency characteristic by using the estimated value Eo of the open loop frequency characteristic, Ec=Eo/(1+Eo).
The estimated value Eo of the frequency characteristics of the input/output gain and phase delay of the motor control unit 100 can be calculated using the above formula 5, i.e., Eo = C 2 - C 1 + Po, but the calculation performed by the frequency characteristic prediction unit 403 may be any of Eo = (C 2 - C 1 ) + Po, Eo = (Po - C 1 ) + C 2 , or E = (Po + C 2 ) - C 1 .
The case where the frequency characteristic prediction unit 403 obtains the estimated value Eo of the open-loop frequency characteristic by the equation Eo=(C 2 −C 1 )+Po will be further described below.

例えば、上述したように、速度制御部120の伝達関数G(jω)の積分ゲインK1vと比例ゲインK2vを調整前の値からn倍(nは整数)したときの周波数特性Cは、初期状態の周波数特性CをG(jω)とすると、n×G(jω)となる。
ボード線図で示される、初期状態からn倍したときのゲインの周波数特性は、数式4に示すように、初期状態のゲインとなる20log10|G(jω)|に20log10(n)を加えた周波数特性となる。ボード線図で示される、初期状態からn倍したときの位相の周波数特性は、tan-1(n)=0であるため、数式4に示すように、初期状態の位相周波数特性と変わらない。
よって、調整前の状態からn倍したときの周波数特性は、ボード線図のゲイン線図のみ変化し、数式3に示す20log10(n)が、調整前の状態からn倍したときの周波数特性と調整前の状態の周波数特性との2つの周波数特性の差分(C-C)となる。
For example, as described above, when the integral gain K1v and proportional gain K2v of the transfer function GV (jω) of the speed control unit 120 are multiplied by n (n is an integer) from the values before adjustment, the frequency characteristic C1 becomes n× GV (jω), where GV (jω) is the frequency characteristic C2 in the initial state.
The frequency characteristic of the gain when multiplied by n from the initial state, as shown in the Bode plot, is the frequency characteristic obtained by adding 20log 10 (n) to 20log 10 |G V (jω)|, which is the gain in the initial state, as shown in Equation 4. The frequency characteristic of the phase when multiplied by n from the initial state, as shown in the Bode plot, is tan -1 (n) = 0, and therefore is unchanged from the phase-frequency characteristic in the initial state, as shown in Equation 4.
Therefore, when the frequency characteristic is multiplied by n from the state before adjustment, only the gain diagram of the Bode plot changes, and 20log 10 (n) shown in Equation 3 becomes the difference (C 2 −C 1 ) between the two frequency characteristics: the frequency characteristic when multiplied by n from the state before adjustment and the frequency characteristic in the state before adjustment.

周波数特性予測部403は、周波数特性保存部401から、入出力ゲインと位相遅れとの開ループ周波数特性Poを読み出し、この開ループ周波数特性Poに、差分(C-C)を加算して、開ループ周波数特性の推定値Eoを求める。そして、周波数特性予測部403は、閉ループ周波数特性の推定値Ecを、開ループ周波数特性の推定値Eoを用いてEc=((C-C)+Po)(1+(C-C)+Po)によって求める。 The frequency characteristic prediction unit 403 reads the open-loop frequency characteristic Po of the input/output gain and phase delay from the frequency characteristic storage unit 401, and calculates an estimated value Eo of the open-loop frequency characteristic by adding the difference (C 2 −C 1 ) to this open-loop frequency characteristic Po. Then, the frequency characteristic prediction unit 403 calculates an estimated value Ec of the closed-loop frequency characteristic using the estimated value Eo of the open-loop frequency characteristic by Ec=((C 2 −C 1 )+Po)(1+(C 2 −C 1 )+Po).

周波数特性予測部403は、後述する制御パラメータ調整部404との間の動作で、調整条件ごとに制御パラメータを最適化し、最適化された開ループ周波数特性又は閉ループ周波数特性(推定値)を求め、提示部407及び評価指標計算部406に出力する。
具体的には、周波数特性予測部403は、「標準」に関する最適化された制御パラメータに対応する、開ループ周波数特性又は閉ループ周波数特性(推定値)を提示部407及び評価指標計算部406に出力する。
また、周波数特性予測部403は、「安定性重視」に関する最適化された制御パラメータに対応する、周波数特性予測部403から出力された開ループ周波数特性又は閉ループ周波数特性(推定値)を提示部407及び評価指標計算部406に出力する。
更に、周波数特性予測部403は、調整前の初期の制御パラメータを用いた、周波数特性保存部401から出力された開ループ周波数特性又は閉ループ周波数特性を提示部407及び評価指標計算部406に出力する。
The frequency characteristic prediction unit 403, in operation with the control parameter adjustment unit 404 described later, optimizes the control parameters for each adjustment condition, obtains the optimized open-loop frequency characteristic or closed-loop frequency characteristic (estimated value), and outputs it to the presentation unit 407 and the evaluation index calculation unit 406.
Specifically, the frequency characteristic prediction unit 403 outputs the open-loop frequency characteristic or the closed-loop frequency characteristic (estimated value) corresponding to the optimized control parameters for “standard” to the presentation unit 407 and the evaluation index calculation unit 406 .
In addition, the frequency characteristic prediction unit 403 outputs the open-loop frequency characteristic or closed-loop frequency characteristic (estimated value) output from the frequency characteristic prediction unit 403, which corresponds to the optimized control parameter for "stability emphasis", to the presentation unit 407 and the evaluation index calculation unit 406.
Furthermore, the frequency characteristic prediction unit 403 outputs the open-loop frequency characteristic or the closed-loop frequency characteristic output from the frequency characteristic storage unit 401 using the initial control parameters before adjustment to the presentation unit 407 and the evaluation index calculation unit 406 .

以上説明した、周波数特性予測部403を用いることで、調整後の制御パラメータでのモータ制御部100の入出力ゲインと位相遅れとの閉ループ周波数特性の推定値Ecを算出できるので、調整後の制御パラメータでモータ制御部100を動作させて速度指令と検出速度を実際に検出して周波数特性測定部300で閉ループ周波数特性を測定する場合に比べて、短時間で求めることができる。 By using the frequency characteristic prediction unit 403 described above, it is possible to calculate an estimated value Ec of the closed-loop frequency characteristics of the input/output gain and phase delay of the motor control unit 100 using the adjusted control parameters, which can be obtained in a shorter time than when operating the motor control unit 100 using the adjusted control parameters, actually detecting the speed command and detected speed, and measuring the closed-loop frequency characteristics using the frequency characteristic measurement unit 300.

(制御パラメータ調整部404)
制御パラメータ調整部404は、調整条件設定部402から、調整条件設定部402から、複素平面上でゲイン余裕及び位相余裕を通る閉曲線を含む画像データを取得する。
以下の説明では、制御パラメータ調整部404が、まず、「標準」に対応する、直径の小さい円C2を閉曲線として複素平面上に描画した、画像データを取得し、次に「安定性重視」に対応する、直径の大きい円C1を閉曲線として複素平面上に描画した、画像データを取得するものとして説明する。
また、制御パラメータ調整部404は、周波数特性予測部403から、調整後の制御パラメータに基づく、モータ制御部100の入出力ゲインと位相遅れとの周波数特性(開ループ周波数特性の推定値又は閉ループ周波数特性の推定値)を取得する。
(Control parameter adjustment unit 404)
The control parameter adjustment unit 404 acquires image data including a closed curve passing through the gain margin and the phase margin on the complex plane from the adjustment condition setting unit 402 .
In the following explanation, it is assumed that the control parameter adjustment unit 404 first acquires image data in which a small-diameter circle C2 corresponding to "standard" is drawn as a closed curve on the complex plane, and then acquires image data in which a large-diameter circle C1 corresponding to "stability-oriented" is drawn as a closed curve on the complex plane.
In addition, the control parameter adjustment unit 404 obtains from the frequency characteristic prediction unit 403 the frequency characteristics (estimated values of open-loop frequency characteristics or estimated values of closed-loop frequency characteristics) of the input/output gain and phase delay of the motor control unit 100 based on the adjusted control parameters.

制御パラメータ調整部404は、周波数特性予測部403から出力される、開ループ周波数特性H(jω)’(推定値)又は閉ループ周波数特性の周波数特性G(jω)’(推定値)から作成されるナイキスト軌跡を、閉曲線となる円C2と単位円とを含む複素平面に描画する。ナイキスト軌跡を作成する方法については後述する。The control parameter adjustment unit 404 plots a Nyquist locus created from the open-loop frequency characteristic H(jω)' (estimated value) or the frequency characteristic G(jω)' (estimated value) of the closed-loop frequency characteristic output from the frequency characteristic prediction unit 403 on a complex plane including the unit circle and the circle C2, which is a closed curve. The method for creating the Nyquist locus will be described later.

図6は、複素平面上に描いた、ナイキスト軌跡、単位円、及びゲイン余裕と位相余裕を通る円を示す図である。
制御パラメータ調整部404は、円C2の内側をナイキスト軌跡が通らないように、制御パラメータとなる、速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及びフィルタ130の伝達関数の係数ω、τ、δの少なくとも一方を調整するための調整情報を、周波数特性予測部403に出力する。
周波数特性予測部403及び制御パラメータ調整部404の間で、制御パラメータの調整を繰り返すことによって、円C2の内側をナイキスト軌跡が通らないように、制御パラメータを最適化する。制御パラメータ調整部404は、最適化された制御パラメータを、「標準」に関する制御パラメータとして制御パラメータ保存部405に保存する。
FIG. 6 is a diagram showing the Nyquist locus, the unit circle, and the circle passing through the gain margin and the phase margin, drawn on the complex plane.
The control parameter adjustment unit 404 outputs adjustment information to the frequency characteristic prediction unit 403 to adjust at least one of the control parameters, the integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120, and the coefficients ωc , τ, and δ of the transfer function of the filter 130, so that the Nyquist locus does not pass inside the circle C2.
The control parameters are optimized so that the Nyquist locus does not pass inside the circle C2 by repeatedly adjusting the control parameters between the frequency characteristic prediction unit 403 and the control parameter adjustment unit 404. The control parameter adjustment unit 404 stores the optimized control parameters in the control parameter storage unit 405 as control parameters related to "standard."

制御パラメータ調整部404は、「標準」に関する制御パラメータを求めた後に、「安定性重視」に対応する、直径の大きい円C1を閉曲線として複素平面上に描画した、画像データを取得して、「標準」に関する制御パラメータと同様に、「安定性重視」に関する制御パラメータを求めて、制御パラメータ保存部405に保存する。 After determining the control parameters for "standard," the control parameter adjustment unit 404 acquires image data in which a large-diameter circle C1 corresponding to "stability emphasis" is drawn as a closed curve on a complex plane, and determines the control parameters for "stability emphasis" in the same way as the control parameters for "standard," and stores these in the control parameter storage unit 405.

以下、制御パラメータ調整部404が、ナイキスト軌跡を作成する方法について具体的に説明する。
周波数特性測定部300は、調整前の初期の制御パラメータ(積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及び係数ω、τ、δ)を用いてモータ制御部100を駆動することで測定された閉ループ周波数特性と、この閉ループ周波数特性から計算した開ループ周波数特性とを周波数特性保存部401に保存する。
周波数特性測定部300は、開ループ周波数特性を閉ループ周波数特性から次のように計算する。
速度フィードバックループは、減算器110と、伝達関数Hの開ループの回路とから構成される。開ループの回路は、既に説明したように、図1に示した、速度制御部120、フィルタ130、電流制御部140、及びモータ150によって構成される。ある周波数ωのときの速度フィードバックループの入出力ゲインをc、位相遅れをθとしたとき、閉ループ周波数特性G(jω)はc・ejθとなる。閉ループ周波数特性G(jω)は、開ループ周波数特性H(jω)を用いて、G(jω)=H(jω)/(1+H(jω))と示される。よって、ある周波数ωのときの開ループ周波数特性H(jω)はH(jω)=G(jω)/(1-G(jω))=c・ejθ/(1-c・ejθ)で求めることができる。
A method for creating the Nyquist locus by the control parameter adjustment unit 404 will be specifically described below.
The frequency characteristic measuring unit 300 stores in the frequency characteristic storage unit 401 the closed-loop frequency characteristics measured by driving the motor control unit 100 using the initial control parameters before adjustment (integral gain K1v, proportional gain K2v, and coefficients ωc , τ, δ) and the open-loop frequency characteristics calculated from these closed-loop frequency characteristics.
The frequency characteristic measuring section 300 calculates the open loop frequency characteristic from the closed loop frequency characteristic as follows.
The speed feedback loop is composed of a subtractor 110 and an open loop circuit with a transfer function H. As already explained, the open loop circuit is composed of the speed control unit 120, filter 130, current control unit 140, and motor 150 shown in FIG. 1. When the input/output gain of the speed feedback loop at a certain frequency ω0 is c and the phase delay is θ, the closed loop frequency characteristic G( jω0 ) is c·e . Using the open loop frequency characteristic H( jω0 ), the closed loop frequency characteristic G( jω0 ) is expressed as G( jω0 ) = H( jω0 )/(1 + H( jω0 )). Therefore, the open loop frequency characteristic H(jω 0 ) at a certain frequency ω 0 can be obtained by H(jω 0 ) = G(jω 0 )/(1 - G(jω 0 )) = c·e /(1 - c·e ).

周波数特性予測部403は、周波数特性保存部401から、調整前の初期の制御パラメータに基づく、開ループ周波数特性Po(Po=H(jω))又は閉ループ周波数特性Pc(Pc=G(jω))を読み出して、数式3を用いて、調整後の制御パラメータを用いたときの、開ループ周波数特性の推定値Eo又は閉ループ周波数特性の推定値Ecを求めて制御パラメータ調整部404に出力する。
制御パラメータ調整部404は、周波数特性測定部300から得られた開ループ周波数特性の推定値Eo(Eo=H(jω)’)又は閉ループ周波数特性の推定値(Ec=G(jω)’)を複素平面に描画することでナイキスト軌跡を作成する。
The frequency characteristic prediction unit 403 reads out the open-loop frequency characteristic Po (Po=H(jω)) or the closed-loop frequency characteristic Pc (Pc=G(jω)) based on the initial control parameters before adjustment from the frequency characteristic storage unit 401, and uses Equation 3 to determine the estimated value Eo of the open-loop frequency characteristic or the estimated value Ec of the closed-loop frequency characteristic when the adjusted control parameters are used, and outputs the estimated value Eo or the closed-loop frequency characteristic to the control parameter adjustment unit 404.
The control parameter adjustment unit 404 creates a Nyquist locus by plotting the estimated value Eo (Eo=H(jω)′) of the open-loop frequency characteristic or the estimated value Ec=G(jω)′ of the closed-loop frequency characteristic obtained from the frequency characteristic measurement unit 300 on a complex plane.

(制御パラメータ保存部405)
制御パラメータ保存部405は、「標準」に関する制御パラメータと、「安全性重視」に関する制御パラメータを保存する。
(Control parameter storage unit 405)
The control parameter storage unit 405 stores control parameters relating to "standard" and control parameters relating to "safety-oriented."

(評価指標計算部406)
評価指標計算部406は、「調整前」に関する評価指標を計算して提示部407に出力する。「調整前」に関する評価指標は、例えば、調整前の初期の制御パラメータに対応する開ループ周波数特性に基づいて計算された、ゲイン余裕と位相余裕及び、調整前の初期の制御パラメータに対応する閉ループ周波数特性に基づいて計算された制御帯域の3つのうちの少なくとも1つである。
評価指標計算部406は、「標準」に関する評価指標を計算して提示部407に出力する。「標準」に関する評価指標は、例えば「標準」に関する制御パラメータに対応する開ループ周波数特性に基づいて計算された、ゲイン余裕と位相余裕及び、「標準」に関する制御パラメータに対応する閉ループ周波数特性に基づいて計算された制御帯域の3つのうちの少なくとも1つである。
また、評価指標計算部406は、「安定性重視」に関する評価指標を計算して提示部407に出力する。「安定性重視」に関する評価指標は、例えば「安定性重視」に関する制御パラメータに対応する開ループ周波数特性に基づいて計算された、ゲイン余裕と位相余裕及び、「安定性重視」に関する制御パラメータに対応する閉ループ周波数特性に基づいて計算された制御帯域の3つのうちの少なくとも1つである。
制御帯域とは、ゲインが0dB又は-3dBと交わる周波数を意味する。
(Evaluation index calculation unit 406)
The evaluation index calculation unit 406 calculates an evaluation index related to the "before adjustment" and outputs it to the presentation unit 407. The evaluation index related to the "before adjustment" is, for example, at least one of three items: a gain margin and a phase margin calculated based on the open-loop frequency characteristics corresponding to the initial control parameters before adjustment, and a control band calculated based on the closed-loop frequency characteristics corresponding to the initial control parameters before adjustment.
The evaluation index calculation unit 406 calculates an evaluation index for the "standard" and outputs it to the presentation unit 407. The evaluation index for the "standard" is, for example, at least one of three items: a gain margin and a phase margin calculated based on the open-loop frequency characteristics corresponding to the control parameters for the "standard", and a control band calculated based on the closed-loop frequency characteristics corresponding to the control parameters for the "standard".
Furthermore, the evaluation index calculation unit 406 calculates an evaluation index related to "stability emphasis" and outputs it to the presentation unit 407. The evaluation index related to "stability emphasis" is, for example, at least one of three items: a gain margin and a phase margin calculated based on the open-loop frequency characteristics corresponding to the control parameters related to "stability emphasis", and a control band calculated based on the closed-loop frequency characteristics corresponding to the control parameters related to "stability emphasis".
The control band means the frequency at which the gain crosses 0 dB or −3 dB.

(提示部407)
提示部407は、周波数特性予測部403から、調整前の初期の制御パラメータに対応する開ループ周波数特性及び/又は閉ループ周波数特性、「標準」に関する制御パラメータに対応する開ループ周波数特性及び/又は閉ループ周波数特性、及び「安定性重視」に関する制御パラメータに対応する開ループ周波数特性及び/又は閉ループ周波数特性を取得する。また、提示部407は、評価指標計算部406から、「調整前」に関する評価指標、「標準」に関する評価指標及び「安定性重視」に関する評価指標を取得する。
そして、提示部407は、調整前の初期の制御パラメータに対応する開ループ周波数特性及び/又は閉ループ周波数特性、「標準」に関する制御パラメータに対応する開ループ周波数特性及び/又は閉ループ周波数特性、及び「安定性重視」に関する制御パラメータに対応する開ループ周波数特性及び/又は閉ループ周波数特性から、それぞれボーデ線図を作成し、「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に関する評価指標とともに表示画面に表示する。
提示部407による、ボーデ線図及び評価指標の提示は、表示画面による表示に限らず、プリンター等により打ち出した紙による提示等であってもよい。以下の説明では、提示部407が表示画面によって表示する例について説明する。
(Presentation unit 407)
The presentation unit 407 acquires the open-loop frequency characteristics and/or closed-loop frequency characteristics corresponding to the initial control parameters before adjustment, the open-loop frequency characteristics and/or closed-loop frequency characteristics corresponding to the control parameters for "standard", and the open-loop frequency characteristics and/or closed-loop frequency characteristics corresponding to the control parameters for "stability emphasis" from the frequency characteristic prediction unit 403. In addition, the presentation unit 407 acquires the evaluation index for "before adjustment", the evaluation index for "standard", and the evaluation index for "stability emphasis" from the evaluation index calculation unit 406.
The presentation unit 407 then creates a Bode diagram from the open-loop frequency characteristics and/or closed-loop frequency characteristics corresponding to the initial control parameters before adjustment, the open-loop frequency characteristics and/or closed-loop frequency characteristics corresponding to the control parameters for "standard", and the open-loop frequency characteristics and/or closed-loop frequency characteristics corresponding to the control parameters for "stability-oriented", and displays them on the display screen together with evaluation indexes for "before adjustment", "standard", and "stability-oriented".
The presentation of the Bode diagram and the evaluation index by the presentation unit 407 is not limited to a display on a display screen, but may be a presentation on paper printed by a printer, etc. In the following description, an example in which the presentation unit 407 displays on a display screen will be described.

図7は、「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に関する閉ループ周波数特性のボーデ線図及び、「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に関する評価指標を表示した表示画面を示す図である。図7では、ゲイン余裕、位相余裕、及び制御帯域の全てを表示しているが、ゲイン余裕、位相余裕、及び制御帯域のうちの1つ又は2つを表示してもよい。
図7において、表示画面500に表示される表501には、表示欄502A、502B、502Cにそれぞれ、「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に関する開ループ周波数特性及び閉ループ周波数特性のボーデ線図が示され、表示欄503A、503B、503Cにそれぞれ、「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に関する評価指標が示されている。
7 is a diagram showing a display screen that displays Bode diagrams of closed-loop frequency characteristics for "before adjustment,""standard," and "stability-oriented," and evaluation indexes for "before adjustment,""standard," and "stability-oriented." Although all of the gain margin, phase margin, and control band are displayed in FIG. 7, one or two of the gain margin, phase margin, and control band may be displayed.
In FIG. 7 , a table 501 displayed on a display screen 500 shows Bode diagrams of open-loop frequency characteristics and closed-loop frequency characteristics for “before adjustment,” “standard,” and “stability-oriented” in display fields 502A, 502B, and 502C, respectively, and shows evaluation indexes for “before adjustment,” “standard,” and “stability-oriented” in display fields 503A, 503B, and 503C, respectively.

図8、図9、図10は、表示欄502A、502B、502Cにそれぞれ示されるボーデ線図である。図8、図9、図10において、実線は閉ループ周波数特性、破線は開ループ周波数特性を示しいる。
上述したように、ゲイン余裕と位相余裕は開ループ周波数特性に基づいて計算され、制御帯域は閉ループ周波数特性に基づいて計算される。よって、表示欄503A、503B、503Cにゲイン余裕、位相余裕、及び制御帯域の全てを表示する場合には、図8、図9及び図10に示すように、表示欄502A、502B、502Cに開ループ周波数特性と閉ループ周波数特性とを示すボーデ線図が示される。
ゲイン余裕と位相余裕のうちの一方又は両方のみを表示欄503A、503B、503Cに表示する場合には、表示欄502A、502B、502Cに開ループ周波数特性を示すボーデ線図が示される。制御帯域のみを表示欄503A、503B、503Cに表示する場合には、表示欄502A、502B、502Cに閉ループ周波数特性を示すボーデ線図が示される。
8, 9, and 10 are Bode diagrams shown in display fields 502A, 502B, and 502C, respectively. In Fig. 8, 9, and 10, the solid lines indicate the closed-loop frequency characteristics, and the dashed lines indicate the open-loop frequency characteristics.
As described above, the gain margin and phase margin are calculated based on the open-loop frequency characteristics, and the control band is calculated based on the closed-loop frequency characteristics. Therefore, when all of the gain margin, phase margin, and control band are displayed in display fields 503A, 503B, and 503C, Bode diagrams showing the open-loop frequency characteristics and the closed-loop frequency characteristics are displayed in display fields 502A, 502B, and 502C, as shown in FIGS.
When only one or both of the gain margin and the phase margin are displayed in the display fields 503A, 503B, and 503C, Bode diagrams showing open-loop frequency characteristics are displayed in the display fields 502A, 502B, and 502C. When only the control band is displayed in the display fields 503A, 503B, and 503C, Bode diagrams showing closed-loop frequency characteristics are displayed in the display fields 502A, 502B, and 502C.

提示部407は、「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に関する、開ループ周波数特性及び閉ループ周波数特性のボーデ線図と、「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に関する評価指標とのうち、いずれか一方を表示してもよい。
提示部407は、複数の調整条件に関する開ループ周波数特性及び/又は閉ループ周波数特性を1つのボーデ線図に示してもよい。図11は、「標準」及び「安定性重視」に関する開ループ周波数特性及び閉ループ周波数特性に、「応答性重視」及び「カスタム」に関する開ループ周波数特性及び閉ループ周波数特性を加えたボーデ線図である。図11において、必要に応じて、複数の調整条件に関する開ループ周波数特性又は閉ループ周波数特性を1つのボーデ線図に示してもよいことは勿論である。
このように、「標準」、「安定性重視」「応答性重視」及び「カスタム」の4つの調整条件の開ループ周波数特性及び/又は閉ループ周波数特性を1つのボーデ線図に示すことで、4つの調整条件の開ループ周波数特性及び/又は閉ループ周波数特性の比較が容易となる。
The presentation unit 407 may display either a Bode diagram of the open-loop frequency characteristics and the closed-loop frequency characteristics for “before adjustment,” “standard,” and “stability-oriented,” or an evaluation index for “before adjustment,” “standard,” and “stability-oriented.”
The presentation unit 407 may display the open-loop frequency characteristics and/or the closed-loop frequency characteristics for a plurality of adjustment conditions in a single Bode diagram. Fig. 11 is a Bode diagram that adds the open-loop frequency characteristics and the closed-loop frequency characteristics for "response-oriented" and "custom" to the open-loop frequency characteristics and the closed-loop frequency characteristics for "standard" and "stability-oriented." In Fig. 11, it goes without saying that the open-loop frequency characteristics or the closed-loop frequency characteristics for a plurality of adjustment conditions may be displayed in a single Bode diagram, as necessary.
In this way, by displaying the open-loop frequency characteristics and/or closed-loop frequency characteristics for the four adjustment conditions, "standard,""stability-oriented,""responsiveness-oriented," and "custom," on a single Bode diagram, it becomes easy to compare the open-loop frequency characteristics and/or closed-loop frequency characteristics for the four adjustment conditions.

なお、提示部407は、「調整前」に関する、開ループ周波数特性及び/又は閉ループ周波数特性のボーデ線図、並びに「調整前」に関する評価指標を表示しなくともよい。この場合、評価指標計算部406は「調整前」に関する評価指標を計算しなくともよい。 The presentation unit 407 does not have to display the Bode diagram of the open-loop frequency characteristics and/or closed-loop frequency characteristics for "before adjustment" and the evaluation index for "before adjustment." In this case, the evaluation index calculation unit 406 does not have to calculate the evaluation index for "before adjustment."

(制御パラメータ設定部408)
ユーザは、提示部407の表示画面に表示された、「調整前」の初期の制御パラメータに対応する開ループ周波数特性及び/又は閉ループ周波数特性、「標準」に関する制御パラメータに対応する開ループ周波数特性及び/又は閉ループ周波数特性及び「安定性重視」に関する制御パラメータに対応する開ループ周波数特性及び/又は閉ループ周波数特性、並びに「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に関する評価指標を見て、調整条件を決定する。
制御パラメータ設定部408は、図12に示す設定画面を表示し、ユーザが設定画面の決定された調整条件を選択する。ユーザは、図12に示される、例えば、標準、安定性重視、応答性重視、及びカスタムの4つの調整条件のうちの条件から標準を選択して入力する。すると、制御パラメータ設定部408は、「標準」に関する制御パラメータを制御パラメータ保存部405から読み出して、モータ制御部100の制御パラメータとして設定する。
(Control parameter setting unit 408)
The user determines the adjustment conditions by looking at the open-loop frequency characteristics and/or closed-loop frequency characteristics corresponding to the initial control parameters "before adjustment", the open-loop frequency characteristics and/or closed-loop frequency characteristics corresponding to the control parameters for "standard" and the open-loop frequency characteristics and/or closed-loop frequency characteristics corresponding to the control parameters for "stability emphasis", and the evaluation indexes for "before adjustment", "standard", and "stability emphasis", which are displayed on the display screen of the presentation unit 407.
The control parameter setting unit 408 displays the setting screen shown in Fig. 12, and the user selects the determined adjustment conditions on the setting screen. The user selects and inputs standard from among the four adjustment conditions shown in Fig. 12, for example, standard, stability-oriented, responsiveness-oriented, and custom. The control parameter setting unit 408 then reads out the control parameters related to "standard" from the control parameter storage unit 405 and sets them as control parameters for the motor control unit 100.

なお、ユーザは、本実施形態の調整部400で求めた制御パラメータに設定されたモータ制御部100を動作させて、周波数特性測定部300で周波数特性を測定することで、調整部400で求めた制御パラメータの有効性を検証することができる。 In addition, the user can verify the validity of the control parameters determined by the adjustment unit 400 by operating the motor control unit 100 set to the control parameters determined by the adjustment unit 400 of this embodiment and measuring the frequency characteristics using the frequency characteristic measurement unit 300.

次に、図13のフローチャートを参照して本実施形態における調整部400の動作について説明をする。 Next, the operation of the adjustment unit 400 in this embodiment will be explained with reference to the flowchart in Figure 13.

ステップS11において、周波数特性保存部401に、周波数特性測定部300から出力される、入出力ゲインと位相遅れとの、閉ループ周波数特性及び開ループ周波数特性が保存される。 In step S11, the frequency characteristic storage unit 401 stores the closed-loop frequency characteristics and open-loop frequency characteristics of input/output gain and phase delay output from the frequency characteristic measurement unit 300.

ステップS12において、調整条件設定部402は、調整条件の入力のための設定画面を表示し、ユーザによって入力された複数の調整条件の調整条件ごとに、モータ制御部100の開ループの回路の複数の安定余裕(ゲイン余裕と位相余裕)を設定する。 In step S12, the adjustment condition setting unit 402 displays a setting screen for inputting adjustment conditions, and sets multiple stability margins (gain margin and phase margin) of the open-loop circuit of the motor control unit 100 for each of the multiple adjustment conditions input by the user.

ステップS13において、制御パラメータ調整部404は、制御パラメータの調整情報を周波数特性予測部403に出力し、ステップS14に移る。 In step S13, the control parameter adjustment unit 404 outputs the control parameter adjustment information to the frequency characteristic prediction unit 403 and proceeds to step S14.

ステップS14において、周波数特性予測部403は、既に説明した、調整前後の制御パラメータを用いた、周波数特性C1、C2を求め、周波数特性C1、C2と、周波数特性保存部401から取得した開ループ周波数特性Poに基づいて、複数の調整条件のうちの一の調整条件での、制御パラメータの調整後の開ループ周波数特性を予測する。開ループ周波数特性を予測した後、開ループ周波数特性を用いて閉ループ周波数特性も予測する。 In step S14, the frequency characteristic prediction unit 403 calculates the frequency characteristics C1 and C2 using the control parameters before and after adjustment, as already described, and predicts the open-loop frequency characteristics after adjustment of the control parameters under one of the multiple adjustment conditions based on the frequency characteristics C1 and C2 and the open-loop frequency characteristics Po obtained from the frequency characteristic storage unit 401. After predicting the open-loop frequency characteristics, the closed-loop frequency characteristics are also predicted using the open-loop frequency characteristics.

ステップS15において、制御パラメータ調整部404は、安定条件(安定余裕等)を満たすかどうかを判断する。 In step S15, the control parameter adjustment unit 404 determines whether the stability conditions (stability margin, etc.) are satisfied.

ステップS16において、制御パラメータ調整部404は、調整されて、最適化された制御パラメータを制御パラメータ保存部405に保存する。
ステップS17において、他の調整条件があるかどうかを判断し、他の調整条件がある場合には、ステップS13に戻り、他の調整条件がない場合には、ステップS18に移る。
ステップS18において、提示部407は、複数の調整条件での周波数特性を表示するとともに、評価指標計算部406で計算された評価指標を表示する。
In step S<b>16 , the control parameter adjustment unit 404 stores the adjusted and optimized control parameters in the control parameter storage unit 405 .
In step S17, it is determined whether or not there are other adjustment conditions. If there are other adjustment conditions, the process returns to step S13, and if there are no other adjustment conditions, the process proceeds to step S18.
In step S18, the presentation unit 407 displays the frequency characteristics under a plurality of adjustment conditions, and also displays the evaluation index calculated by the evaluation index calculation unit 406.

以上説明した本実施形態によれば、1回の周波数特性の測定で、複数の調整条件でモータのゲイン、フィルタの係数等の制御パラメータを調整した場合の複数の周波数特性を求めることができる。その結果、複数の周波数特性及び/又は複数の周波数特性の評価指標を確認することで、異なる調整条件での調整後の周波数特性及び/又は周波数特性の評価指標を簡単に比較し、適用したい制御パラメータを簡単に選択することが可能となる。 According to the present embodiment described above, a single measurement of frequency characteristics can determine multiple frequency characteristics when control parameters such as motor gain and filter coefficients are adjusted under multiple adjustment conditions. As a result, by checking multiple frequency characteristics and/or evaluation indices of multiple frequency characteristics, it is possible to easily compare frequency characteristics and/or evaluation indices of frequency characteristics after adjustment under different adjustment conditions, and easily select the control parameters you want to apply.

<制御パラメータ調整部を機械学習部とした変形例>
図14は図3に示した調整部400の制御パラメータ調整部404を機械学習部600に置き換えた変形例を示すブロック図である。
調整部400Aは、制御パラメータ調整部404に機械学習部600を用いた点を除いて図3に示した調整部400と同じである。
以下の説明では機械学習部600が強化学習を行う場合について説明するが、機械学習部600が行う学習は特に強化学習に限定されず、例えば、教師あり学習を行う場合にも本発明は適用可能である。
<Modification in which the control parameter adjustment unit is replaced with a machine learning unit>
FIG. 14 is a block diagram showing a modified example in which the control parameter adjustment unit 404 of the adjustment unit 400 shown in FIG. 3 is replaced with a machine learning unit 600.
The adjustment unit 400A is the same as the adjustment unit 400 shown in FIG. 3 except that a machine learning unit 600 is used in the control parameter adjustment unit 404.
In the following explanation, we will explain the case where the machine learning unit 600 performs reinforcement learning, but the learning performed by the machine learning unit 600 is not limited to reinforcement learning, and the present invention can also be applied to cases where supervised learning is performed, for example.

機械学習部600は、周波数特性予測部403から出力される、入出力ゲインと位相遅れとの推定値を状態Sとして、当該状態Sに係る、制御パラメータの値の調整を行動Aとする、Q学習(Q-learning)を行う。当業者にとって周知のように、Q学習は、或る状態Sのとき、取り得る行動Aのなかから、価値Q(S,A)の最も高い行動Aを最適な行動として選択することを目的とする。 The machine learning unit 600 performs Q-learning, taking the estimated values of input/output gain and phase delay output from the frequency characteristic prediction unit 403 as state S and adjusting the values of control parameters related to state S as action A. As is well known to those skilled in the art, the purpose of Q-learning is to select, as the optimal action, the action A with the highest value Q(S, A) from among the possible actions A when in a certain state S.

具体的には、エージェント(機械学習装置)は、或る状態Sの下で様々な行動Aを選択し、その時の行動Aに対して、与えられる報酬に基づいて、より良い行動の選択をすることにより、正しい価値Q(S,A)を学習していく。 Specifically, the agent (machine learning device) selects various actions A under a certain state S, and learns the correct value Q(S, A) by selecting a better action based on the reward given for that action A.

また、将来にわたって得られる報酬の合計を最大化したいので、最終的にQ(S,A)=E[Σ(γ)r]となるようにすることを目指す。ここでE[]は期待値を表し、tは時刻、γは後述する割引率と呼ばれるパラメータ、rは時刻tにおける報酬、Σは時刻tによる合計である。この式における期待値は、最適な行動に従って状態変化した場合の期待値である。このような価値Q(S,A)の更新式は、例えば、次の数式6(以下に数6として示す)により表すことができる。 Furthermore, since we want to maximize the total rewards that will be obtained in the future, we aim to ultimately achieve Q(S, A) = E[Σ(γ t )r t ]. Here, E[ ] represents the expected value, t is time, γ is a parameter called the discount rate (described later), r t is the reward at time t, and Σ is the total at time t. The expected value in this equation is the expected value when the state changes in accordance with the optimal action. An update equation for such value Q(S, A) can be expressed, for example, by the following equation 6 (hereinafter referred to as equation 6).

上記の数式6において、Sは、時刻tにおける環境の状態を表し、Aは、時刻tにおける行動を表す。行動Aにより、状態はSt+1に変化する。rt+1は、その状態の変化により得られる報酬を表している。また、maxの付いた項は、状態St+1の下で、その時に分かっている最もQ値の高い行動Aを選択した場合のQ値にγを乗じたものになる。ここで、γは、0<γ≦1のパラメータで、割引率と呼ばれる。また、αは、学習係数で、0<α≦1の範囲とする。 In the above equation 6, S t represents the state of the environment at time t, and A t represents an action at time t. Action A t changes the state to S t+1 . r t+1 represents the reward obtained by that change in state. Furthermore, the term with max is the Q value multiplied by γ when action A with the highest Q value known at that time is selected under state S t+1 . Here, γ is a parameter with a range of 0<γ≦1 and is called the discount rate. Furthermore, α is a learning coefficient with a range of 0<α≦1.

上述した数式6は、試行Aの結果、返ってきた報酬rt+1を元に、状態Sにおける行動Aの価値Q(S,A)を更新する方法を表している。 The above-mentioned formula 6 represents a method for updating the value Q(S t , A t ) of the action A t in the state S t based on the reward r t+1 returned as a result of the trial A t .

機械学習部600は、周波数特性予測部403が推定した周波数ごとの入出力ゲインと位相遅れとの周波数特性を含む状態情報Sを観測して、行動Aを決定する。機械学習部600は、行動Aをするたびに報酬が返ってくる。報酬については後述する。
Q学習では、機械学習部600は、例えば、将来にわたっての報酬の合計が最大になる最適な行動Aを試行錯誤的に探索する。そうすることで、機械学習部600は、状態Sに対して、最適な行動A(すなわち、最適なサーボパラメータの値)を選択することが可能となる。
The machine learning unit 600 observes the state information S including the frequency characteristics of the input/output gain and phase delay for each frequency estimated by the frequency characteristic prediction unit 403, and determines an action A. The machine learning unit 600 receives a reward every time it performs an action A. The reward will be described later.
In Q-learning, the machine learning unit 600 searches, for example, by trial and error, for the optimal action A that maximizes the total reward over the future. In this way, the machine learning unit 600 can select the optimal action A (i.e., the optimal servo parameter value) for the state S.

図15は機械学習部600の構成を示すブロック図である。
上述した強化学習を行うために、図15に示すように、機械学習部600は、状態情報取得部601、学習部602、行動情報出力部603、価値関数記憶部604、及び最適化行動情報出力部605を備える。学習部602は報酬出力部6021、価値関数更新部6022、及び行動情報生成部6023を備える。
FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the machine learning unit 600.
15 , in order to perform the above-described reinforcement learning, the machine learning unit 600 includes a state information acquisition unit 601, a learning unit 602, a behavior information output unit 603, a value function storage unit 604, and an optimized behavior information output unit 605. The learning unit 602 includes a reward output unit 6021, a value function update unit 6022, and a behavior information generation unit 6023.

状態情報取得部601は、調整後の制御パラメータを用いて算出したモータ制御部100の入出力ゲインと位相遅れとの周波数特性の推定値を周波数特性予測部403から取得して学習部602に出力する。この状態情報Sは、Q学習における、環境状態Sに相当する。また、状態情報取得部601は、閉曲線となる円と単位円とを含む複素平面に関する画像データを調整条件設定部402から取得して学習部602に出力する。 The state information acquisition unit 601 acquires estimated values of the frequency characteristics of the input/output gain and phase delay of the motor control unit 100 calculated using the adjusted control parameters from the frequency characteristic prediction unit 403 and outputs them to the learning unit 602. This state information S corresponds to the environmental state S in Q learning. In addition, the state information acquisition unit 601 acquires image data relating to a complex plane including a circle that forms a closed curve and a unit circle from the adjustment condition setting unit 402 and outputs it to the learning unit 602.

なお、最初にQ学習を開始する時点での速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及びフィルタ130の伝達関数の各係数ω、τ、δは、予めユーザが生成するようにする。本実施形態では、ユーザが作成した、速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及び/又はフィルタ130の伝達関数の各係数ω、τ、δの初期設定値を、強化学習により最適なものに調整する。
なお、積分ゲインK1v、比例ゲインK2v、及び係数ω、τ、δは予め操作者が工作機械を調整している場合には、調整済の値を初期値として機械学習してもよい。
The integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120 and the coefficients ωc , τ, and δ of the transfer function of the filter 130 at the time when Q-learning is first started are generated in advance by the user. In this embodiment, the initial set values of the integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120 and/or the coefficients ωc , τ, and δ of the transfer function of the filter 130 generated by the user are adjusted to optimal values by reinforcement learning.
If the operator has adjusted the machine tool in advance, the integral gain K1v, the proportional gain K2v, and the coefficients ω c , τ, and δ may be machine-learned using the adjusted values as initial values.

学習部602は、或る環境状態Sの下で、ある行動Aを選択する場合の価値Q(S,A)を学習する部分である。 The learning unit 602 is the part that learns the value Q(S, A) when selecting a certain action A under a certain environmental state S.

まず、学習部602の報酬出力部6021について説明する。
報酬出力部6021は、或る状態Sの下で、行動Aを選択した場合の報酬を求める部分である。
First, the reward output unit 6021 of the learning unit 602 will be described.
The reward output unit 6021 is a part that calculates a reward when an action A is selected under a certain state S.

報酬出力部6021は、状態情報取得部601から閉曲線となる円と単位円とを含む複素平面に関する画像データを取得する。報酬出力部6021は、状態情報取得部601から得られた入出力ゲインと位相遅れを用い、開ループ周波数特性H(jω)を取得した複素平面に描画することでナイキスト軌跡を作成する。ナイキスト軌跡を作成する方法については、調整部400の動作説明において既に説明したので、ここでは省略する。このようにして、図5に示した、ナイキスト軌跡、単位円、及びゲイン余裕と位相余裕を通る円を示す複素平面が得られる。
制御パラメータの調整前の初期状態のナイキスト軌跡は、報酬出力部6021が、状態情報取得部601介して周波数特性保存部401から、開ループ周波数特性H(jω)を取得して、開ループ周波数特性H(jω)を複素平面に描画することで作成できる。
Q学習の過程におけるナイキスト軌跡は、報酬出力部6021が、周波数特性予測部403から出力される開ループ周波数特性H(jω)’又は閉ループ周波数特性G(jω)’を複素平面に描画することで作成できる。
The reward output unit 6021 acquires image data relating to a complex plane including a circle forming a closed curve and a unit circle from the state information acquisition unit 601. The reward output unit 6021 creates a Nyquist locus by plotting the open-loop frequency characteristic H(jω) on the acquired complex plane using the input/output gain and phase delay acquired from the state information acquisition unit 601. The method for creating the Nyquist locus has already been explained in the explanation of the operation of the adjustment unit 400, so it will not be repeated here. In this way, a complex plane showing the Nyquist locus, the unit circle, and the circle passing through the gain margin and phase margin, as shown in FIG. 5, is obtained.
The Nyquist locus in the initial state before the control parameters are adjusted can be created by the reward output unit 6021 acquiring the open-loop frequency characteristic H(jω) from the frequency characteristic storage unit 401 via the state information acquisition unit 601 and drawing the open-loop frequency characteristic H(jω) on the complex plane.
The Nyquist locus in the Q-learning process can be created by the reward output unit 6021 drawing the open-loop frequency characteristic H(jω)′ or the closed-loop frequency characteristic G(jω)′ output from the frequency characteristic prediction unit 403 on a complex plane.

以下の説明では、円の半径を半径r、円とナイキスト軌跡との最短距離を最短距離dとして説明する。ここでは最短距離dは円の中心とナイキスト軌跡との最短距離とするが、これに限定されず、例えば円の外周とナイキスト軌跡との最短距離としてもよい。 In the following explanation, the radius of the circle is referred to as radius r, and the shortest distance between the circle and the Nyquist locus is referred to as shortest distance d. Here, shortest distance d is the shortest distance between the center of the circle and the Nyquist locus, but it is not limited to this and may also be the shortest distance between the circumference of the circle and the Nyquist locus, for example.

報酬出力部6021は、最短距離dが半径rより小さく(d<r)、ナイキスト軌跡が閉曲線の内側を通る場合は負の値の報酬を与える。一方、報酬出力部6021は、最短距離dが半径rと等しいか又は大きく(d≧r)、ナイキスト軌跡が円の内側を通らない場合にはゼロの値の報酬を与える。 The reward output unit 6021 gives a negative reward if the shortest distance d is smaller than the radius r (d<r) and the Nyquist locus passes inside the closed curve. On the other hand, the reward output unit 6021 gives a zero reward if the shortest distance d is equal to or larger than the radius r (d≧r) and the Nyquist locus does not pass inside the circle.

報酬出力部6021は、上記のように報酬を与えることで、円の内側をナイキスト軌跡が通らず、ゲイン余裕及び位相余裕をユーザの設定した値以上となる、速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及びフィルタ130の伝達関数の係数ω、τ、δを試行錯誤的に探索する。 By providing rewards as described above, the reward output unit 6021 searches by trial and error for the integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120 and the coefficients ωc , τ, and δ of the transfer function of the filter 130 such that the Nyquist locus does not pass inside the circle and the gain margin and phase margin are equal to or greater than the values set by the user.

以上説明した例では、ナイキスト軌跡が閉曲線となる円の内側を通るかどうかを、円とナイキスト軌跡との最短距離に基づいて決めているが、この方法に限定されず他の方法を用いてもよく、例えば、ナイキスト軌跡が閉曲線となる円の外周と接する又は円と交わるか否かによって判断してもよい。 In the example described above, whether the Nyquist locus passes inside a circle that is a closed curve is determined based on the shortest distance between the circle and the Nyquist locus, but this method is not limited to this and other methods may be used. For example, it may be determined based on whether the Nyquist locus touches or intersects with the outer periphery of the circle that is a closed curve.

(応答速度を考慮した例)
円上(d=r)、又は円の外側(d>r)をナイキスト軌跡が通る場合に、ナイキスト軌跡が円から離れるほどゲイン余裕と位相余裕は大きくなりサーボ系の安定度は増すが、フィードバックゲインが低下し応答速度は低下する。
そこで、報酬出力部6021が、ユーザが決めたゲイン余裕と位相余裕以上で、フィードバックゲインをできる限り大きくなるように報酬を与えることが望ましい。以下、報酬出力部6021が、ユーザが決めたゲイン余裕と位相余裕以上で、フィードバックゲインをできる限り大きくするように報酬を決める方法の3つの例について説明する。
(Example considering response speed)
When the Nyquist locus passes on a circle (d = r) or outside the circle (d > r), the gain margin and phase margin increase as the Nyquist locus moves away from the circle, increasing the stability of the servo system, but decreasing the feedback gain and response speed.
Therefore, it is desirable that the reward output unit 6021 give a reward so that the feedback gain is as large as possible, at or above the gain margin and phase margin determined by the user. Below, three examples of methods for the reward output unit 6021 to determine a reward so that the feedback gain is as large as possible, at or above the gain margin and phase margin determined by the user, will be described.

(1)カットオフ周波数に基づいて報酬を決める方法
報酬出力部6021は、周波数特性予測部403から出力された、調整後の制御パラメータを用いて算出したモータ制御部100の入出力ゲインと位相遅れからボーデ線図を作成し、カットオフ周波数を求める。
カットオフ周波数は、例えば、ボーデ線図のゲイン特性が-3dBとなる周波数、又は位相特性が-180度となる周波数である。
(1) Method of determining reward based on cutoff frequency The reward output unit 6021 creates a Bode diagram from the input/output gain and phase delay of the motor control unit 100 calculated using the adjusted control parameters output from the frequency characteristic prediction unit 403, and determines the cutoff frequency.
The cutoff frequency is, for example, the frequency at which the gain characteristic of the Bode diagram is −3 dB, or the frequency at which the phase characteristic is −180 degrees.

報酬出力部6021は、カットオフ周波数が大きくなるように報酬を決める。
具体的には、報酬出力部6021は、積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及び/又は係数ω、τ、δを修正し、修正前の状態Sから状態S´となった場合にカットオフ周波数fcutが大きくなるか、同じか又は小さくなるかで報酬を決める。以下の説明において、状態Sのときのカットオフ周波数fcutをfcut(S)、状態S´のときのカットオフ周波数fcutをfcut(S´)と記載する。
The reward output unit 6021 determines the reward so that the cutoff frequency becomes larger.
Specifically, the reward output unit 6021 modifies the integral gain K1v and proportional gain K2v, and/or the coefficients ωc , τ, and δ, and determines the reward based on whether the cutoff frequency fcut increases, remains the same, or decreases when the state changes from the state S before modification to state S'. In the following description, the cutoff frequency fcut in state S will be referred to as fcut(S), and the cutoff frequency fcut in state S' will be referred to as fcut(S').

状態Sから状態S´となった場合に、カットオフ周波数fcutが大きくなったとき、報酬出力部6021は、カットオフ周波数fcut(S´)>カットオフ周波数fcut(S)として、正の値の報酬を与える。
状態Sから状態S´となった場合に、カットオフ周波数fcutが変わらないとき、報酬出力部6021は、カットオフ周波数fcut(S´)=カットオフ周波数fcut(S)として、ゼロの値の報酬を与える。
状態Sから状態S´となった場合に、カットオフ周波数fcutが小さくなったとき、報酬出力部6021は、カットオフ周波数fcut(S´)<カットオフ周波数fcut(S)として、負の値の報酬を与える。
When the state changes from S to S' and the cutoff frequency fcut increases, the reward output unit 6021 determines that the cutoff frequency fcut(S') is greater than the cutoff frequency fcut(S) and gives a positive reward.
When the state changes from S to S', if the cutoff frequency fcut does not change, the reward output unit 6021 gives a reward of zero, assuming that the cutoff frequency fcut(S')=the cutoff frequency fcut(S).
When the state changes from S to S' and the cutoff frequency fcut becomes smaller, the reward output unit 6021 determines that the cutoff frequency fcut(S') is smaller than the cutoff frequency fcut(S) and gives a negative reward.

以上のように報酬を決めることで、ナイキスト軌跡が円上又は円の外側を通る場合に、カットオフ周波数fcutが大きくなるように速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及び/又はフィルタ130の伝達関数の係数ω、τ、δを試行錯誤的に探索する。
カットオフ周波数fcutが大きくなることで、フィードバックゲインが増大し応答速度は速くなる。
By determining the reward as described above, when the Nyquist locus passes on or outside the circle, the integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120 and/or the coefficients ωc , τ, and δ of the transfer function of the filter 130 are searched for by trial and error so that the cutoff frequency fcut becomes large.
As the cutoff frequency fcut increases, the feedback gain increases and the response speed becomes faster.

(2)閉ループ特性に基づいて報酬を決める方法
報酬出力部6021は、周波数特性予測部403から出力された、調整後の制御パラメータを用いて算出したモータ制御部100の入出力ゲインと位相遅れから、閉ループの伝達関数G(jω)を求める。報酬出力部6021は、予め設定された周波数領域での評価関数fとして、f=Σ|1-G(jω)|を適用することができる。
報酬出力部6021は、評価関数fの値が小さくなるように報酬を決める。
具体的には、報酬出力部6021は、積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及び/又は係数ω、τ、δを修正し、修正前の状態Sから状態S´となった場合に、評価関数fの値が小さくなるか、同じか又は大きくなるかで報酬を決める。以下の説明において、状態Sのときの評価関数fの値をf(S)、状態S´のときの評価関数fの値をf(S´)と記載する。
評価関数fの値が小さくなれば、図11に示す閉ループのボーデ線図のカット周波数が大きくなる。
(2) Method of determining reward based on closed-loop characteristics The reward output unit 6021 obtains the closed-loop transfer function G(jω) from the input/output gain and phase delay of the motor control unit 100 calculated using the adjusted control parameters output from the frequency characteristic prediction unit 403. The reward output unit 6021 can apply f=Σ|1−G(jω)| 2 as the evaluation function f in a preset frequency domain.
The reward output unit 6021 determines the reward so that the value of the evaluation function f becomes small.
Specifically, the reward output unit 6021 modifies the integral gain K1v and proportional gain K2v, and/or the coefficients ωc , τ, and δ, and determines the reward based on whether the value of the evaluation function f decreases, remains the same, or increases when the state changes from the state S before modification to state S'. In the following explanation, the value of the evaluation function f in state S will be referred to as f(S), and the value of the evaluation function f in state S' will be referred to as f(S').
If the value of the evaluation function f becomes smaller, the cutoff frequency of the closed loop Bode diagram shown in FIG. 11 becomes larger.

状態Sから状態S´となった場合に、評価関数fの値が小さくなったとき、報酬出力部6021は、評価関数の値f(S´)<評価関数の値f(S)として、正の値の報酬を与える。
状態Sから状態S´となった場合に、評価関数fの値が変わらないとき、報酬出力部6021は、評価関数の値f(S´)=評価関数の値f(S)として、ゼロの値の報酬を与える。
状態Sから状態S´となった場合に、評価関数fの値が大きくなったとき、報酬出力部6021は、評価関数の値f(S´)>評価関数の値f(S)として、負の値の報酬を与える。
When the state changes from S to S' and the value of the evaluation function f becomes smaller, the reward output unit 6021 gives a positive reward, assuming that the value of the evaluation function f(S') is smaller than the value of the evaluation function f(S).
When the state changes from S to S' and the value of the evaluation function f does not change, the reward output unit 6021 gives a reward of zero, assuming that the value of the evaluation function f(S') = the value of the evaluation function f(S).
When the state changes from S to S' and the value of the evaluation function f increases, the reward output unit 6021 gives a negative reward, assuming that the value of the evaluation function f(S') is greater than the value of the evaluation function f(S).

以上のように報酬を決めることで、ナイキスト軌跡が円上又は円の外側を通る場合に、評価関数fの値が小さくなるように速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及びフィルタ130の伝達関数の係数ω、τ、δを試行錯誤的に探索する。
評価関数fの値が小さくなることで、フィードバックゲインが増大し応答速度は速くなる。
By determining the reward as described above, the integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120 and the coefficients ωc , τ, and δ of the transfer function of the filter 130 are searched for by trial and error so that the value of the evaluation function f becomes small when the Nyquist locus passes on or outside the circle.
As the value of the evaluation function f decreases, the feedback gain increases and the response speed increases.

(3)最短距離dが半径rに近づくように報酬を決める方法
円上(d=r)、又は円の外側(d>r)をナイキスト軌跡が通る場合に、ナイキスト軌跡が閉曲線に近づくように報酬を決める。
具体的には、報酬出力部6021は、積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及び/又は係数ω、τ、δを修正し、修正前の状態Sから状態S´となった場合に、円の中心とナイキスト軌跡との最短距離dが小さくなるか、同じか、又は大きくなるかで報酬を決める。以下の説明において、状態Sのときの最短距離dをd(s)、状態S´のときの最短距離dをd(s´)と記載する。
(3) A method of determining the reward so that the shortest distance d approaches the radius r. When the Nyquist locus passes through a circle (d = r) or outside the circle (d > r), the reward is determined so that the Nyquist locus approaches a closed curve.
Specifically, the reward output unit 6021 modifies the integral gain K1v and proportional gain K2v, and/or the coefficients ωc , τ, and δ, and determines the reward based on whether the shortest distance d between the center of the circle and the Nyquist locus becomes smaller, the same, or larger when the state changes from the state S before the modification to state S'. In the following description, the shortest distance d in state S will be referred to as d(s), and the shortest distance d in state S' will be referred to as d(s').

状態Sから状態S´となった場合に、最短距離dが小さくなったとき、報酬出力部6021は、最短距離d(S´)<最短距離d(S)として、正の値の報酬を与える。
状態Sから状態S´となった場合に、最短距離dが変わらないとき、報酬出力部6021は、最短距離d(S´)=最短距離d(S)として、ゼロの値の報酬を与える。
状態Sから状態S´となった場合に、最短距離dが大きくなったとき、報酬出力部6021は、最短距離d(S´)>最短距離d(S)として、負の値の報酬を与える。
When the state changes from S to S' and the shortest distance d becomes small, the reward output unit 6021 determines that shortest distance d(S')<shortest distance d(S) and gives a positive reward.
When the state changes from S to S', if the shortest distance d remains unchanged, the reward output unit 6021 gives a reward of zero, assuming that the shortest distance d(S')=the shortest distance d(S).
When the state changes from S to S', if the shortest distance d becomes large, the reward output unit 6021 determines that shortest distance d(S')>shortest distance d(S) and gives a negative reward.

以上のように報酬を決めることで、ナイキスト軌跡が円上を通る又は円の外周に近づくように速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及び/又はフィルタ130の伝達関数の係数ω、τ、δを試行錯誤的に探索する。
ナイキスト軌跡が円上を通る又は円の外周に近づくことで、フィードバックゲインが増大し応答速度は速くなる。
最短距離dの情報に基づいて報酬を決める方法は上記の方法に限定されず、他の方法を適用することができる。
By determining the reward as described above, the integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120 and/or the coefficients ω c , τ, and δ of the transfer function of the filter 130 are searched for by trial and error so that the Nyquist locus passes through a circle or approaches the outer periphery of the circle.
As the Nyquist locus passes through a circle or approaches the outer periphery of the circle, the feedback gain increases and the response speed becomes faster.
The method of determining the reward based on the information of the shortest distance d is not limited to the above method, and other methods can be applied.

(共振を考慮した例)
円上(d=r)、又は円の外側(d>r)をナイキスト軌跡が通る場合でも、制御対象となる機械の機械端の共振により入出力ゲインが増大する場合がある。
そこで、報酬出力部6021は、ユーザが決めたゲイン余裕と位相余裕以上で、共振を抑制するように報酬を決めることが望ましい。以下、開ループ特性と規範モデルとの比較により報酬を決める方法について説明する。
(Example taking resonance into consideration)
Even when the Nyquist locus passes on the circle (d=r) or outside the circle (d>r), the input/output gain may increase due to resonance at the machine end of the machine to be controlled.
Therefore, it is desirable that the reward output unit 6021 determines the reward so as to suppress resonance at or above the gain margin and phase margin determined by the user. Below, a method for determining the reward by comparing the open loop characteristics with a reference model will be described.

以下、報酬出力部6021が、作成した周波数特性における周波数ごとの入出力ゲインが規範モデルの入出力ゲインよりも大きい場合に、負の報酬を与える動作について図16及び図17を用いて説明する。 Below, using Figures 16 and 17, we will explain the operation of the reward output unit 6021 to give a negative reward when the input/output gain for each frequency in the created frequency characteristic is greater than the input/output gain of the reference model.

報酬出力部6021は、入出力ゲインの規範モデルを保存している。規範モデルは、共振のない理想的な特性を有するモータ制御部のモデルである。規範モデルは、例えば、図16に示すモデルのイナーシャJa、トルク定数K、比例ゲインK、積分ゲインK、微分ゲインKから計算で求めることができる。イナーシャJaはモータイナーシャと機械イナーシャとの加算値である。 The reward output unit 6021 stores a reference model of input/output gain. The reference model is a model of a motor control unit that has ideal characteristics without resonance. The reference model can be calculated from the inertia Ja, torque constant Kt , proportional gain Kp , integral gain KI , and derivative gain KD of the model shown in FIG. 16, for example. The inertia Ja is the sum of the motor inertia and the machine inertia.

図17は、規範モデルのモータ制御部と、学習前及び学習後のモータ制御部100との入出力ゲインの周波数特性を示す特性図である。図17の特性図に示すように、規範モデルは、一定の入出力ゲイン以上、例えば、-20dB以上での理想的な入出力ゲインとなる周波数領域である領域FAと、一定の入出力ゲイン未満となる周波数領域である領域FBとを備えている。図17の領域FAにおいて、規範モデルの理想的な入出力ゲインを曲線MC(太線)で示す。図17の領域FBにおいて、規範モデルの理想的な仮想入出力ゲインを曲線MC11(破線の太線)で示し、規範モデルの入出力ゲインを一定値として直線MC12(太線)で示す。図13の領域FA及びFBにおいて、学習前及び学習後のモータ制御部との入出力ゲインの曲線をそれぞれ曲線RC、RCで示す。 FIG. 17 is a characteristic diagram showing the frequency characteristics of the input/output gain between the motor control unit of the reference model and the motor control unit 100 before and after learning. As shown in the characteristic diagram of FIG. 17, the reference model has a frequency region FA where the ideal input/output gain is equal to or greater than a certain input/output gain, for example, -20 dB, and a frequency region FB where the ideal input/output gain is less than the certain input/output gain. In region FA of FIG. 17, the ideal input/output gain of the reference model is shown by curve MC1 (thick line). In region FB of FIG. 17, the ideal virtual input/output gain of the reference model is shown by curve MC11 (thick dashed line), and the input/output gain of the reference model is a constant value shown by line MC12 (thick line). In regions FA and FB of FIG. 13, the curves of the input/output gain with the motor control unit before and after learning are shown by curves RC1 and RC2 , respectively.

報酬出力部6021は、領域FAでは、作成した周波数特性における周波数ごとの入出力ゲインの学習前の曲線RCが規範モデルの理想的な入出力ゲインの曲線MCを超えた場合は負の報酬を与える。
入出力ゲインが十分小さくなる周波数を超える領域FBでは、学習前の入出力ゲインの曲線RCが規範モデルの理想的な仮想入出力ゲインの曲線MC11を超えたとしても安定性への影響が小さくなる。そのため領域FBでは、上述したように、規範モデルの入出力ゲインは理想的なゲイン特性の曲線MC11ではなく、一定値の入出力ゲイン(例えば、-20dB)の直線MC12を用いる。しかし、学習前の測定した入出力ゲインの曲線RCが一定値の入出力ゲインの直線MC12を超えた場合には不安定になる可能性があるため、報酬として負の値を与える。
In the area FA, the reward output unit 6021 gives a negative reward when the curve RC1 of the input/output gain for each frequency in the created frequency characteristic before learning exceeds the curve MC1 of the ideal input/output gain of the reference model.
In the region FB exceeding the frequency where the input/output gain becomes sufficiently small, the impact on stability is small even if the pre-learning input/output gain curve RC1 exceeds the ideal virtual input/output gain curve MC11 of the reference model. Therefore, in the region FB, as described above, the input/output gain of the reference model uses the straight line MC12 of a constant input/output gain (for example, -20 dB) rather than the ideal gain characteristic curve MC11 . However, if the measured input/output gain curve RC1 before learning exceeds the straight line MC12 of a constant input/output gain, there is a possibility of instability, so a negative value is given as a reward.

なお、入出力ゲインのゲインを調整する場合、速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及び/又はフィルタ130の伝達関数の係数ω、τ、δを調整する。フィルタ130の特性は、フィルタ130の帯域幅fwによって、ゲイン及び位相が変わり、フィルタ130の減衰係数kによって、ゲイン及び位相が変わる。よって、フィルタ130の係数を調整することで入出力ゲインのゲインを調整することができる。 When adjusting the input/output gain, the integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120 and/or the coefficients ωc , τ, and δ of the transfer function of the filter 130 are adjusted. The characteristics of the filter 130 vary in gain and phase depending on the bandwidth fw of the filter 130, and vary in gain and phase depending on the attenuation coefficient k of the filter 130. Therefore, the input/output gain can be adjusted by adjusting the coefficients of the filter 130.

報酬出力部6021は、最短距離dが半径rより小さく(d<r)、ナイキスト軌跡が閉曲線の内側を通る場合で負の値の報酬を与えた場合は、この負の値の報酬を価値関数更新部6022に出力する。報酬出力部6021は、最短距離dが半径rと等しいか又は大きく(d≧r)、ナイキスト軌跡が円の内側を通らない場合で正の値の報酬を与えた場合は、この正の値の報酬を価値関数更新部6022に出力する。
報酬出力部6021は、応答速度を考慮した3つの例又は共振を考慮した例で報酬を与えた場合は、この報酬に、ナイキスト軌跡が円の内側を通らない場合に与えられる正の値の報酬を加えた合計の報酬を価値関数更新部6022に出力する。
If the reward output unit 6021 assigns a negative reward when the shortest distance d is smaller than the radius r (d<r) and the Nyquist locus passes inside the closed curve, it outputs this negative reward to the value function update unit 6022. If the reward output unit 6021 assigns a positive reward when the shortest distance d is equal to or larger than the radius r (d≧r) and the Nyquist locus does not pass inside the circle, it outputs this positive reward to the value function update unit 6022.
When reward output unit 6021 has given a reward in the three examples taking response speed into consideration or the example taking resonance into consideration, it outputs the total reward obtained by adding this reward to the positive value reward that is given when the Nyquist locus does not pass through the inside of the circle to value function update unit 6022.

なお、報酬を加算する場合、報酬に重みを与えてもよい。例えば、サーボ系の安定性を重視する場合は、ナイキスト軌跡が円の内側を通らない場合に与えられる正の値の報酬は、応答速度を考慮した3つの例又は共振を考慮した例で与える報酬よりも重要度を高くするような重みを与えることができる。
以上、報酬出力部6021について説明した。
When adding rewards, weights may be applied to the rewards. For example, when emphasis is placed on the stability of the servo system, a positive reward given when the Nyquist locus does not pass through the inside of the circle can be weighted to be more important than the rewards given in the three examples taking response speed into consideration or the example taking resonance into consideration.
The reward output unit 6021 has been described above.

価値関数更新部6022は、状態Sと、行動Aと、行動Aを状態Sに適用した場合の状態S´と、上記のようにして求めた報酬と、に基づいてQ学習を行うことにより、価値関数記憶部604が記憶する価値関数Qを更新する。
価値関数Qの更新は、オンライン学習で行ってもよく、バッチ学習で行ってもよく、ミニバッチ学習で行ってもよい。
オンライン学習は、或る行動Aを現在の状態Sに適用することにより、状態Sが新たな状態S´に遷移する都度、即座に価値関数Qの更新を行う学習方法である。また、バッチ学習は、或る行動Aを現在の状態Sに適用することにより、状態Sが新たな状態S´に遷移することを繰り返すことにより、学習用のデータを収集し、収集した全ての学習用データを用いて、価値関数Qの更新を行う学習方法である。更に、ミニバッチ学習は、オンライン学習と、バッチ学習の中間的な、ある程度学習用データが溜まるたびに価値関数Qの更新を行う学習方法である。
The value function update unit 6022 updates the value function Q stored in the value function memory unit 604 by performing Q-learning based on the state S, the action A, the state S′ when the action A is applied to the state S, and the reward calculated as described above.
The value function Q may be updated by online learning, batch learning, or mini-batch learning.
Online learning is a learning method in which a certain action A is applied to the current state S, and the value function Q is updated immediately each time the state S transitions to a new state S'. Batch learning is a learning method in which a certain action A is applied to the current state S, and the state S transitions to a new state S', thereby collecting learning data and updating the value function Q using all of the collected learning data. Mini-batch learning is a learning method that is intermediate between online learning and batch learning, and updates the value function Q each time a certain amount of learning data is accumulated.

行動情報生成部6023は、現在の状態Sに対して、Q学習の過程における行動Aを選択する。行動情報生成部6023は、Q学習の過程において、速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及び/又はフィルタ130の伝達関数の各係数ω、τ、δを修正する動作(Q学習における行動Aに相当)を行わせるために、行動情報Aを生成して、生成した行動情報Aを行動情報出力部603に対して出力する。
より具体的には、行動情報生成部6023は、例えば、状態Sに含まれる、速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及び/又はフィルタ130の伝達関数の各係数ω、τ、δに対して行動Aに含まれる、速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及びフィルタ130の伝達関数の各係数ω、τ、δをインクレメンタルに加算又は減算してもよい。
The behavior information generation unit 6023 selects behavior A in the Q-learning process for the current state S. The behavior information generation unit 6023 generates behavior information A and outputs the generated behavior information A to the behavior information output unit 603 in order to perform an operation (corresponding to behavior A in Q-learning) to modify the integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120 and/or the coefficients ωc , τ, and δ of the transfer function of the filter 130 in the Q-learning process.
More specifically, the behavior information generation unit 6023 may, for example, incrementally add or subtract the integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120 and/or the respective coefficients ωc , τ, and δ of the transfer function of the filter 130 included in behavior A to the integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120 and/or the respective coefficients ωc , τ, and δ of the transfer function of the filter 130 included in state S.

なお、速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及びフィルタ130の各係数ω、τ、δは全てを修正してもよいが、一部の係数を修正してもよい。フィルタ130の各係数ω、τ、δを修正する場合、例えば、共振を生ずる中心周波数fcは見つけやすく、中心周波数fcは特定しやすい。そこで、行動情報生成部6023は、中心周波数fcを仮に固定して、帯域幅fw及び減衰係数δを修正、すなわち、係数ω(=2πfc)を固定し、係数τ(=fw/fc)と及び減衰係数δを修正する動作を行わせるために、行動情報Aを生成して、生成した行動情報Aを行動情報出力部603に対して出力してもよい。 Note that the integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120 and the coefficients ωc , τ, and δ of the filter 130 may all be modified, or some of the coefficients may be modified. When the coefficients ωc , τ, and δ of the filter 130 are modified, for example, the center frequency fc at which resonance occurs is easy to find and identify. Therefore, the behavior information generation unit 6023 may temporarily fix the center frequency fc and modify the bandwidth fw and the attenuation coefficient δ, that is, may fix the coefficient ωc (= 2πfc) and modify the coefficient τ (= fw/fc) and the attenuation coefficient δ, and may generate behavior information A and output the generated behavior information A to the behavior information output unit 603.

また、行動情報生成部6023は、現在の推定される行動Aの価値の中で、最も価値Q(S,A)の高い行動A´を選択するグリーディ法や、ある小さな確率εでランダムに行動A´選択し、それ以外では最も価値Q(S,A)の高い行動A´を選択するεグリーディ法といった公知の方法により、行動A´を選択する方策を取るようにしてもよい。 In addition, the behavioral information generation unit 6023 may take a strategy of selecting behavior A' using a known method, such as a greedy method that selects behavior A' with the highest value Q(S, A) among the currently estimated values of behavior A, or an ε-greedy method that randomly selects behavior A' with a certain small probability ε and otherwise selects behavior A' with the highest value Q(S, A).

行動情報出力部603は、学習部602から出力される行動情報Aを周波数特性予測部403に対して送信する部分である。フィルタ130は上述したように、この行動情報に基づいて、現在の状態S、すなわち現在設定されている、速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及び/又は各係数ω、τ、δを微修正することで、次の状態S´(すなわち修正された、速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及び/又はフィルタ130の各係数)に遷移する。 The behavioral information output unit 603 is a part that transmits the behavioral information A output from the learning unit 602 to the frequency characteristic prediction unit 403. As described above, the filter 130 makes a transition to the next state S' (i.e., the corrected integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120 and/or the respective coefficients ωc , τ, and δ) based on this behavioral information by finely correcting the current state S, i.e., the currently set integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120, and/or the respective coefficients ωc, τ, and δ.

価値関数記憶部604は、価値関数Qを記憶する記憶装置である。価値関数Qは、例えば状態S、行動A毎にテーブル(以下、行動価値テーブルと呼ぶ)として格納してもよい。価値関数記憶部604に記憶された価値関数Qは、価値関数更新部6022により更新される。また、価値関数記憶部604に記憶された価値関数Qは、他の機械学習部600との間で共有されるようにしてもよい。価値関数Qを複数の機械学習部600で共有するようにすれば、各機械学習部600にて分散して強化学習を行うことが可能となるので、強化学習の効率を向上させることが可能となる。 The value function memory unit 604 is a storage device that stores the value function Q. The value function Q may be stored as a table (hereinafter referred to as an action value table) for each state S and action A, for example. The value function Q stored in the value function memory unit 604 is updated by the value function update unit 6022. The value function Q stored in the value function memory unit 604 may also be shared with other machine learning units 600. If the value function Q is shared by multiple machine learning units 600, reinforcement learning can be performed in a distributed manner among the machine learning units 600, thereby improving the efficiency of reinforcement learning.

最適化行動情報出力部605は、価値関数更新部6022がQ学習を行うことにより更新した価値関数Qに基づいて、価値Q(S,A)が最大となる動作を速度制御部120及びフィルタ130に行わせるための行動情報A(以下、「最適化行動情報」と呼ぶ)を生成する。
より具体的には、最適化行動情報出力部605は、価値関数記憶部604が記憶している価値関数Qを取得する。この価値関数Qは、上述したように価値関数更新部6022がQ学習を行うことにより更新したものである。そして、最適化行動情報出力部605は、価値関数Qに基づいて、行動情報を生成し、生成した行動情報を、制御パラメータ保存部405に対して出力する。この最適化行動情報には、行動情報出力部603がQ学習の過程において出力する行動情報と同様に、速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v、及び/又はフィルタ130の伝達関数の各係数ω、τ、δを修正する情報が含まれる。
機械学習部600は、以上の動作で、速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v及び/又はフィルタ130の伝達関数の各係数ω、τ、δの最適化を行い、モータ制御部100の安定余裕が所定の値以上となるように動作させることができる。
また、以上の動作で、速度制御部120の積分ゲインK1vと比例ゲインK2v及び/又はフィルタ130の伝達関数の各係数ω、τ、δの最適化を行い、モータ制御部100の安定余裕が所定の値以上とするとともに、フィードバックゲインを大きくして応答速度を高める、及び/又は共振を抑制するように動作させることができる。
以上のように、本開示の機械学習部600を利用することで、速度制御部120のゲイン及びフィルタ130のパラメータ調整を簡易化することができる。
The optimization behavior information output unit 605 generates behavior information A (hereinafter referred to as "optimization behavior information") for causing the speed control unit 120 and the filter 130 to perform an operation that maximizes the value Q(S, A) based on the value function Q updated by the value function update unit 6022 through Q learning.
More specifically, the optimization behavior information output unit 605 acquires the value function Q stored in the value function storage unit 604. This value function Q has been updated by the value function update unit 6022 performing Q-learning, as described above. The optimization behavior information output unit 605 then generates behavior information based on the value function Q and outputs the generated behavior information to the control parameter storage unit 405. Similar to the behavior information output by the behavior information output unit 603 in the Q-learning process, this optimization behavior information includes information for modifying the integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120 and/or the coefficients ωc , τ, and δ of the transfer function of the filter 130.
Through the above operations, the machine learning unit 600 can optimize the integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120 and/or the coefficients ωc , τ, and δ of the transfer function of the filter 130, and operate the motor control unit 100 so that the stability margin is equal to or greater than a predetermined value.
Furthermore, the above operation optimizes the integral gain K1v and proportional gain K2v of the speed control unit 120 and/or the coefficients ωc , τ, and δ of the transfer function of the filter 130, thereby making the stability margin of the motor control unit 100 equal to or greater than a predetermined value, and increasing the feedback gain to increase the response speed and/or suppress resonance.
As described above, by using the machine learning unit 600 of the present disclosure, it is possible to simplify the adjustment of the gain of the speed control unit 120 and the parameters of the filter 130.

(第2実施形態)
図18は本開示の第2実施形態の制御システムに含まれる調整部の一構成例を示すブロック図である。
図18に示す調整部400Bが図3に示す調整部400と異なる点は、時間応答予測部409及び評価指標計算部410が設けられていることである。
以下、時間応答予測部409、評価指標計算部410、提示部407及び制御パラメータ設定部408について説明する。
Second Embodiment
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration example of an adjustment unit included in the control system according to the second embodiment of the present disclosure.
The adjustment unit 400B shown in FIG. 18 differs from the adjustment unit 400 shown in FIG. 3 in that a time response prediction unit 409 and an evaluation index calculation unit 410 are provided.
The time response prediction unit 409, the evaluation index calculation unit 410, the presentation unit 407, and the control parameter setting unit 408 will be described below.

(時間応答予測部409)
時間応答予測部409は、周波数特性予測部403から、調整前の初期状態の開ループ周波数特性/又は閉ループ周波数特性を取得して、調整前の時間応答(第2の時間応答となる)を予測する。また、時間応答予測部409は、「標準」に関する最適化された制御パラメータに対応する開ループ周波数特性/又は閉ループ周波数特性を取得して、「標準」の調整条件に対応する時間応答(第1の時間応答となる)を予測する。また、時間応答予測部409は、「安定性重視」に関する最適化された制御パラメータに対応する開ループ周波数特性/又は閉ループ周波数特性を取得して、「安定性重視」の調整条件に対応する時間応答(第1の時間応答となる)を予測する。
周波数特性を利用して、時間応答を予測する方法は、周波数特性の情報を用いてモード解析を行い、伝達関数のモデルP(s)を作成する。この伝達関数のモデルP(s)を逆ラプラス変換すると、時刻領域のモデルy(t)が得られる。周波数特性を利用して、時間応答を予測する方法は、例えば、特許第6515844号に記載されている。
(Time response prediction unit 409)
The time response prediction unit 409 acquires the open-loop frequency characteristics/closed-loop frequency characteristics of the initial state before adjustment from the frequency characteristic prediction unit 403, and predicts the time response before adjustment (which becomes the second time response). The time response prediction unit 409 also acquires the open-loop frequency characteristics/closed-loop frequency characteristics corresponding to the control parameters optimized for "standard," and predicts the time response corresponding to the "standard" adjustment condition (which becomes the first time response). The time response prediction unit 409 also acquires the open-loop frequency characteristics/closed-loop frequency characteristics corresponding to the control parameters optimized for "stability-oriented," and predicts the time response corresponding to the "stability-oriented" adjustment condition (which becomes the first time response).
The method of predicting time response using frequency characteristics involves performing modal analysis using information on frequency characteristics to create a transfer function model P(s). By performing an inverse Laplace transform on this transfer function model P(s), a time domain model y(t) is obtained. The method of predicting time response using frequency characteristics is described in, for example, Japanese Patent No. 6515844.

周波数特性を利用して、時間応答を予測する方法の一例を以下に説明する。
時間応答予測部409は、「標準」に関する最適化された制御パラメータに対応する開ループ周波数特性/又は閉ループ周波数特性を取得し、モード解析を行う。モード解析とは、周波数特性から機械振動のモード振動数ω、モード減衰比ζを推測することである。
例えば、モード解析により数式7(以下の数7)の伝達関数のモデルP(s)を作成する。数式7の右側の第一項は剛体モード、第二項は共振モードである。ωとζとは、第nモードの振動数と減衰比を示す。K、Kは係数である。

次に、主成分分析を行い、数式8(以下の数8)の伝達関数のモデルP(s)を求める。主成分分析は、モード解析から得られた複数のモードの中、主要な(支配的な)モードだけ抽出することである。



上記の数式7及び数式8は、剛性モードと第一共振モードしか考えない場合の機械のモデルとなる。よって、機械の特性が必要最小限の自由度(モード)のモデルで表現することができる。
図19は第1共振モード、第2共振モードを示すボーデ線図であり、数式7及び数式8は第1共振モードを考慮した例である。
さらに、上記数式8を逆ラプラス変換すると時刻領域のモデルy(t)が得られる。
An example of a method for predicting a time response using frequency characteristics will be described below.
The time response prediction unit 409 acquires the open-loop frequency characteristics and/or closed-loop frequency characteristics corresponding to the optimized control parameters for the "standard" and performs modal analysis. Modal analysis involves estimating the modal frequency ω and modal damping ratio ζ of the mechanical vibration from the frequency characteristics.
For example, a model P(s) of the transfer function of Equation 7 (hereinafter Equation 7) is created by modal analysis. The first term on the right side of Equation 7 is the rigid body mode, and the second term is the resonance mode. ωn and ζn indicate the frequency and damping ratio of the nth mode. K0 and Kn are coefficients.

Next, principal component analysis is performed to obtain a model P(s) of the transfer function of Equation 8 (Equation 8 below). Principal component analysis extracts only the main (dominant) mode from among the multiple modes obtained from the modal analysis.



The above formulas 7 and 8 are machine models when only the stiffness mode and the first resonance mode are considered, and therefore the characteristics of the machine can be expressed by a model with the minimum necessary degrees of freedom (modes).
FIG. 19 is a Bode diagram showing the first and second resonance modes, and Equations 7 and 8 are examples taking the first resonance mode into consideration.
Furthermore, by performing an inverse Laplace transform on the above equation 8, a time domain model y(t) is obtained.

(評価指標計算部410)
評価指標計算部410は、「調整前」に対応する時間応答に基づいて、立上り時間、オーバシュート量、整定時間等のうちの少なくとも1つの評価指標(「調整前」に関する評価指標)を計算して提示部407に出力する。また、評価指標計算部410は、「標準」の調整条件に対応する時間応答に基づいて、立上り時間、オーバシュート量、整定時間等のうちの少なくとも1つの評価指標(「標準」に関する評価指標)を計算して提示部407に出力する。さらに、評価指標計算部410は、「安定性重視」の調整条件に対応する時間応答に基づいて、立上り時間、オーバシュート量、整定時間等のうちの少なくとも1つの評価指標(「安定性重視」に関する評価指標)を計算して提示部407に出力する。
(Evaluation index calculation unit 410)
The evaluation index calculation unit 410 calculates at least one evaluation index (evaluation index related to "before adjustment") from among the rise time, the amount of overshoot, the settling time, etc., based on the time response corresponding to "before adjustment", and outputs the calculated result to the presentation unit 407. The evaluation index calculation unit 410 also calculates at least one evaluation index (evaluation index related to "standard") from among the rise time, the amount of overshoot, the settling time, etc., based on the time response corresponding to the "standard" adjustment condition, and outputs the calculated result to the presentation unit 407. The evaluation index calculation unit 410 also calculates at least one evaluation index (evaluation index related to "stability emphasis") from among the rise time, the amount of overshoot, the settling time, etc., based on the time response corresponding to the "stability emphasis" adjustment condition, and outputs the calculated result to the presentation unit 407.

(提示部407)
提示部407は、図7に示した表示画面とは別に以下に説明する図20に示す表示画面を表示する。
提示部407は、時間応答予測部409から、「調整前」の時間応答、「標準」の調整条件に対応する時間応答及び「安定性重視」の調整条件に対応する時間応答を取得する。また、提示部407は、評価指標計算部406から、「調整前」の時間応答に関する評価指標、「標準」の調整条件に対応する時間応答に関する評価指標及び「安定性重視」の調整条件に対応する時間応答に関する評価指標を取得する。時間応答は、例えば、ステップ応答又はインパルス応答である。
そして、提示部407は、調整前の時間応答、「標準」の調整条件に対応する時間応答及び「安定性重視」の調整条件に対応する時間応答から、それぞれ時間応答の特性図を作成し、「調整前」の時間応答に関する評価指標、「標準」の調整条件に対応する時間応答に関する評価指標及び「安定性重視」の調整条件に対応する時間応答に関する評価指標とともに表示画面700に表示する。
提示部407は、「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に対応する時間応答の特性図と、「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に関する評価指標とのうち、いずれか一方を表示してもよい。
(Presentation unit 407)
The presentation unit 407 displays a display screen shown in FIG. 20, which will be described below, in addition to the display screen shown in FIG.
The presentation unit 407 acquires the "before adjustment" time response, the time response corresponding to the "standard" adjustment condition, and the time response corresponding to the "stability-oriented" adjustment condition from the time response prediction unit 409. The presentation unit 407 also acquires the evaluation index related to the "before adjustment" time response, the evaluation index related to the "standard" adjustment condition, and the evaluation index related to the time response corresponding to the "stability-oriented" adjustment condition from the evaluation index calculation unit 406. The time response is, for example, a step response or an impulse response.
The presentation unit 407 then creates characteristic diagrams of the time response from the time response before adjustment, the time response corresponding to the "standard" adjustment condition, and the time response corresponding to the "stability-emphasis" adjustment condition, and displays these on the display screen 700 together with an evaluation index for the time response "before adjustment," an evaluation index for the time response corresponding to the "standard" adjustment condition, and an evaluation index for the time response corresponding to the "stability-emphasis" adjustment condition.
The presentation unit 407 may display either a characteristic diagram of the time response corresponding to "before adjustment,""standard," and "stability-oriented," or an evaluation index for "before adjustment,""standard," and "stability-oriented."

図20は、「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に対応する時間応答の特性図、並びに「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に対応する時間応答に関する評価指標を表示した表示画面を示す図である。図20では、立上り時間、オーバシュート量、及び整定時間の全てを表示しているが、立上り時間、オーバシュート量、及び整定時間のうちの1つ又は2つを表示してもよい。
図20において、表示画面700に表示される表701には、表示欄702A、702B、702Cにそれぞれ、「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に対応する時間応答の特性図が示され、表示欄703A、703B、703Cにそれぞれ、「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に対応する時間応答に関する評価指標が示されている。
図21、図22、図23は、表示欄702A、702B、702Cにそれぞれ示される時間応答の特性を示す図である。
提示部407は、複数の調整条件に関する時間応答を1つの特性図に示してもよい。
提示部407は、図20に示した表示画面を単独で表示しても、図7に示した表示画面と併せて表示してもよい。また、提示部407は、図20に示した表示画面を表示する提示部と、図7に示した表示画面を表示する提示部とから構成してもよい。
本実施形態において、図7に示した表示画面を表示せず、図20に示した表示画面のみを表示する場合、評価指標計算部406を設けなくともよく、周波数特性予測部403から提示部407へ閉ループ周波数特性及び/又は開ループ周波数特性を入力しなくともよい。
20 is a diagram showing a display screen displaying characteristic diagrams of time responses corresponding to "before adjustment,""standard," and "stability-oriented," as well as evaluation indices related to time responses corresponding to "before adjustment,""standard," and "stability-oriented." While all of the rise time, overshoot amount, and settling time are displayed in FIG. 20, one or two of the rise time, overshoot amount, and settling time may be displayed.
In FIG. 20 , in a table 701 displayed on a display screen 700, display fields 702A, 702B, and 702C show characteristic diagrams of time responses corresponding to “before adjustment,” “standard,” and “stability-oriented,” respectively, and display fields 703A, 703B, and 703C show evaluation indices related to time responses corresponding to “before adjustment,” “standard,” and “stability-oriented,” respectively.
21, 22, and 23 are diagrams showing the time response characteristics shown in display fields 702A, 702B, and 702C, respectively.
The presentation unit 407 may display the time responses for a plurality of adjustment conditions in one characteristic diagram.
The presentation unit 407 may display the display screen shown in Fig. 20 alone or together with the display screen shown in Fig. 7. Furthermore, the presentation unit 407 may be configured with a presentation unit that displays the display screen shown in Fig. 20 and a presentation unit that displays the display screen shown in Fig. 7.
In this embodiment, if the display screen shown in FIG. 7 is not displayed and only the display screen shown in FIG. 20 is displayed, the evaluation index calculation unit 406 does not need to be provided, and the closed-loop frequency characteristics and/or the open-loop frequency characteristics do not need to be input from the frequency characteristic prediction unit 403 to the presentation unit 407.

なお、提示部407は、「調整前」に関する時間応答、並びに「調整前」に関する時間応答についての評価指標を表示しなくともよい。この場合、評価指標計算部410は「調整前」に関する時間応答についての評価指標を計算しなくともよい。 The presentation unit 407 does not need to display the time response "before adjustment" or the evaluation index for the time response "before adjustment." In this case, the evaluation index calculation unit 410 does not need to calculate the evaluation index for the time response "before adjustment."

(制御パラメータ設定部408)
ユーザは、提示部407の表示画面に表示された、調整前の時間応答特性図、「標準」の調整条件に対応する時間応答特性図及び「安定性重視」の調整条件に対応する時間応答特性図、並びに「調整前」、「標準」及び「安定性重視」に対応する時間応答に関する評価指標を見て、調整条件を決定する。
制御パラメータ設定部408は、図12に示す設定画面を表示し、ユーザがこの設定画面を見て、調整条件を選択する。ユーザは、例えば、標準、安定性重視、応答性重視、及びカスタムの4つの調整条件のうちの条件から「標準」を選択して入力する。すると、制御パラメータ設定部408は、「標準」に関する制御パラメータを制御パラメータ保存部405から読み出して、モータ制御部100の制御パラメータとして設定する。
提示部407が図7に示した表示画面と図20に示した表示画面と併せて表示した場合、ユーザは、両方の表示画面を見て、調整条件を選択することができる。
(Control parameter setting unit 408)
The user determines the adjustment conditions by looking at the time response characteristic diagram before adjustment, the time response characteristic diagram corresponding to the "standard" adjustment condition, and the time response characteristic diagram corresponding to the "stability-emphasis" adjustment condition, all displayed on the display screen of the presentation unit 407, as well as the evaluation indexes related to the time response corresponding to "before adjustment,""standard," and "stability-emphasis."
The control parameter setting unit 408 displays the setting screen shown in Fig. 12, and the user selects adjustment conditions by viewing this setting screen. For example, the user selects "standard" from among four adjustment conditions: standard, emphasis on stability, emphasis on responsiveness, and custom, and inputs the selected condition. The control parameter setting unit 408 then reads out the control parameters for "standard" from the control parameter storage unit 405 and sets them as control parameters for the motor control unit 100.
When the presentation unit 407 displays the display screen shown in FIG. 7 together with the display screen shown in FIG. 20, the user can view both display screens and select an adjustment condition.

以上、制御システム10、並びに調整部400、400A及び400Bに含まれる機能ブロックについて説明した。
これらの機能ブロックを実現するために、制御システム10、又は調整部400、400A及び400Bのいずれかは、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置を備える。また、制御システム10、又は調整部400、400A及び400Bのいずれはは、アプリケーションソフトウェア又はOS(Operating System)等の各種の制御用プログラムを格納したHDD(Hard Disk Drive)等の補助記憶装置、及び演算処理装置がプログラムを実行する上で一時的に必要とされるデータを格納するためのRAM(Random Access Memory)といった主記憶装置も備える。
The control system 10 and the functional blocks included in the adjustment units 400, 400A, and 400B have been described above.
To realize these functional blocks, the control system 10 or any of the adjustment units 400, 400A, and 400B includes a processing unit such as a CPU (Central Processing Unit). The control system 10 or any of the adjustment units 400, 400A, and 400B also includes a main storage device such as an auxiliary storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) that stores various control programs such as application software or an OS (Operating System), and a RAM (Random Access Memory) that stores data temporarily required for the processing unit to execute the programs.

そして、制御システム10、又は調整部400、400A及び400Bのいずれかにおいて、演算処理装置が補助記憶装置からアプリケーションソフトウェア又はOSを読み込み、読み込んだアプリケーションソフトウェア又はOSを主記憶装置に展開させながら、これらのアプリケーションソフトウェア又はOSに基づいた演算処理を行なう。また、この演算結果に基づいて、各装置が備える各種のハードウェアを制御する。これにより、本実施形態の機能ブロックは実現される。つまり、本実施形態は、ハードウェアとソフトウェアが協働することにより実現することができる。 Then, in the control system 10 or in any of the adjustment units 400, 400A, and 400B, the arithmetic processing unit loads the application software or OS from the auxiliary storage device, and while expanding the loaded application software or OS into the main storage device, performs arithmetic processing based on the application software or OS. Furthermore, based on the results of this calculation, it controls the various hardware components of each device. This is how the functional blocks of this embodiment are realized. In other words, this embodiment can be realized through the cooperation of hardware and software.

機械学習部600については機械学習に伴う演算量が多いため、例えば、パーソナルコンピュータにGPU(Graphics Processing Units)を搭載し、GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)と呼ばれる技術により、GPUを機械学習に伴う演算処理に利用するようにすると高速処理できるようになるのでよい。更には、より高速な処理を行うために、このようなGPUを搭載したコンピュータを複数台用いてコンピュータ・クラスターを構築し、このコンピュータ・クラスターに含まれる複数のコンピュータにて並列処理を行うようにしてもよい。 As the machine learning unit 600 requires a large amount of computation for machine learning, it is advantageous to install a GPU (Graphics Processing Unit) in a personal computer and use the GPU for the computational processing required for machine learning using a technology known as GPGPU (General-Purpose Computing on Graphics Processing Units), thereby enabling high-speed processing. Furthermore, to achieve even faster processing, a computer cluster may be constructed using multiple computers equipped with such GPUs, and parallel processing may be performed on the multiple computers included in this computer cluster.

上記の制御システム10、並びに調整部400、400A及び400Bに含まれる各構成部は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。また、上記の制御システム10、並びに調整部400、400A及び400Bに含まれる各構成部のそれぞれの協働により行なわれる制御パラメータ調整方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。 The above-mentioned control system 10 and each component included in adjustment units 400, 400A, and 400B can be realized by hardware, software, or a combination of these. Furthermore, the control parameter adjustment method performed by the cooperation of each component included in control system 10 and adjustment units 400, 400A, and 400B can also be realized by hardware, software, or a combination of these. Here, "realized by software" means realized by a computer reading and executing a program.

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えば、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば、光磁気ディスク)、CD-ROM(Read Only Memory)、CD-R、CD-R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。 The program can be stored and supplied to a computer using various types of non-transitory computer-readable media. Non-transitory computer-readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (e.g., hard disk drives), magneto-optical recording media (e.g., magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R/Ws, and semiconductor memories (e.g., mask ROMs, programmable ROMs (PROMs), erasable PROMs (EPROMs), flash ROMs, and random access memory (RAMs)). The program may also be supplied to a computer by various types of transitory computer-readable media.

上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。 The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment alone, and the present invention can be implemented in various modified forms within the scope that does not deviate from the gist of the present invention.

上述した実施形態では、1つのフィルタを設けた場合について説明したが、フィルタ130はそれぞれ異なる周波数帯域に対応する複数個のフィルタを直列に接続することで構成してもよい。図24は複数のフィルタを直接接続してフィルタを構成した例を示すブロック図である。図24において、m個(mは2以上の自然数)の共振点がある場合に、フィルタ130は、m個のフィルタ130-1~130-mを直列接続して構成する。m個のフィルタ130-1~130-mのそれぞれの係数ω、τ、δについて、最適値を機械学習により求めていく。 In the above-described embodiment, a case where one filter is provided has been described, but the filter 130 may also be configured by connecting multiple filters in series, each corresponding to a different frequency band. Fig. 24 is a block diagram showing an example of a filter configured by directly connecting multiple filters. In Fig. 24, when there are m resonance points (m is a natural number greater than or equal to 2), the filter 130 is configured by connecting m filters 130-1 to 130-m in series. Optimal values for the coefficients ωc , τ, and δ of each of the m filters 130-1 to 130-m are found by machine learning.

また、制御システムの構成は図1の構成以外にも以下の構成がある。
<調整部がネットワークを介してモータ制御部の外部に設けられた変形例>
図25は制御システムの他の構成例を示すブロック図である。図25に示す制御システム10Aが、図1に示した制御システム10と異なる点は、n(nは2以上の自然数)個のモータ制御部100-1~100-nが、ネットワーク800を介してn個の調整部400-1~400-nに接続されていること、及びそれぞれ周波数生成部200と周波数特性測定部300を備えていることである。
調整部400-1~400-nは調整部400、400A、又は400Bと同じ構成を有している。モータ制御部100-1~100-nはそれぞれモータ制御装置に対応しており、調整部400-1~400-nはそれぞれ調整装置に対応している。なお、周波数生成部200と周波数特性測定部300の一方又は両方をモータ制御部100-1~100-nの外に設けてもよいことは勿論である。
In addition to the configuration shown in FIG. 1, the control system may have the following configurations.
<Modification in which the adjustment unit is provided outside the motor control unit via a network>
Fig. 25 is a block diagram showing another example of the configuration of a control system. Control system 10A shown in Fig. 25 differs from control system 10 shown in Fig. 1 in that n (n is a natural number of 2 or more) motor control units 100-1 to 100-n are connected to n adjustment units 400-1 to 400-n via network 800, and each includes a frequency generation unit 200 and a frequency characteristic measurement unit 300.
Adjustment units 400-1 to 400-n have the same configuration as adjustment units 400, 400A, or 400B. Motor control units 100-1 to 100-n correspond to motor control devices, and adjustment units 400-1 to 400-n correspond to adjustment devices. Of course, one or both of frequency generation unit 200 and frequency characteristic measurement unit 300 may be provided outside motor control units 100-1 to 100-n.

ここで、モータ制御部100-1と、調整部400-1とは1対1の組とされて、通信可能に接続されている。モータ制御部100-2~100-nと、調整部400-2~400-nについてもモータ制御部100-1と調整部400-1と同様に接続される。図25では、モータ制御部100-1~100-nと、調整部400-1~400-nとのn個の組は、ネットワーク800を介して接続されているが、モータ制御部100-1~100-nと、調整部400-1~400-nとのn個の組は、それぞれの組のモータ制御部と調整部とが接続インタフェースを介して直接接続されてもよい。これらモータ制御部100-1~100-nと調整部400-1~400-nとのn個の組は、例えば同じ工場に複数組設置されていてもよく、それぞれ異なる工場に設置されていてもよい。 Here, motor control unit 100-1 and adjustment unit 400-1 are paired one-to-one and connected to enable communication. Motor control units 100-2 to 100-n and adjustment units 400-2 to 400-n are connected in the same way as motor control unit 100-1 and adjustment unit 400-1. In FIG. 25, n pairs of motor control units 100-1 to 100-n and adjustment units 400-1 to 400-n are connected via network 800, but the motor control unit and adjustment unit of each of the n pairs of motor control units 100-1 to 100-n and adjustment units 400-1 to 400-n may be directly connected via a connection interface. These n pairs of motor control units 100-1 to 100-n and adjustment units 400-1 to 400-n may be installed in the same factory, for example, or in different factories.

なお、ネットワーク800は、例えば、工場内に構築されたLAN(Local Area Network)や、インターネット、公衆電話網、或いは、これらの組み合わせである。ネットワーク800における具体的な通信方式や、有線接続および無線接続のいずれであるか等については、特に限定されない。 The network 800 may be, for example, a LAN (Local Area Network) established within a factory, the Internet, a public telephone network, or a combination of these. There are no particular limitations on the specific communication method used in the network 800, or whether it is a wired or wireless connection.

<システム構成の自由度>
上述した実施形態では、モータ制御部100-1~100-nと、調整部400-1~400-nとはそれぞれ1対1の組とされて通信可能に接続されているが、例えば1台の調整部が複数のモータ制御部とネットワーク800を介して通信可能に接続されるようにしてもよい。
その際、1台の調整部の各機能を、適宜複数のサーバに分散する、分散処理システムとしてもよい。また、クラウド上で仮想サーバ機能等を利用して、1台の調整部の各機能を実現してもよい。
<Flexibility of system configuration>
In the above-described embodiment, the motor control units 100-1 to 100-n and the adjustment units 400-1 to 400-n are connected in one-to-one pairs so that they can communicate with each other, but for example, one adjustment unit may be connected to multiple motor control units so that they can communicate with each other via the network 800.
In this case, the functions of one adjustment unit may be distributed to multiple servers as needed to form a distributed processing system.Furthermore, the functions of one adjustment unit may be realized using a virtual server function on the cloud.

また、n台の同じ型名、同一仕様、又は同一シリーズのモータ制御部100-1~100-nとそれぞれ対応するn個の調整部400-1~400-nがあった場合に、各調整部400-1~400-nにおける調整結果を共有するように構成するようにしてもよい。そうすることで、より最適なモデルを構築することが可能となる。 Furthermore, if there are n motor control units 100-1 to 100-n of the same model name, same specifications, or same series, and n corresponding adjustment units 400-1 to 400-n, the adjustment results of each adjustment unit 400-1 to 400-n can be configured to be shared. This makes it possible to build a more optimal model.

本開示による制御パラメータを調整する調整装置、制御システム及び制御パラメータ調整方法は、上述した実施形態を含め、次のような構成を有する各種各様の実施形態を取ることができる。
(1) モータを制御するモータ制御部の制御パラメータの調整を行う調整装置(例えば、調整部400、400A)であって、
調整前の制御パラメータを有する前記モータ制御部を動作させることで測定した機械の周波数特性を保存する周波数特性保存部(例えば、周波数特性保存部401)と、
前記モータ制御部の前記制御パラメータを調整するための複数の調整条件を設定する調整条件設定部(例えば、調整条件設定部402)と、
調整前と調整後の前記制御パラメータと、前記周波数特性保存部に保存した前記周波数特性とを用いて、前記制御パラメータの調整後の前記機械の周波数特性を予測する周波数特性予測部(例えば、周波数特性予測部403)と、
予測した前記周波数特性と、前記調整条件設定部で設定した複数の調整条件のうちの一つを用いて、前記制御パラメータを最適化するために前記周波数特性予測部に入力する前記制御パラメータを調整する制御パラメータ調整部(例えば、制御パラメータ調整部404)と、
前記複数の調整条件に対して最適化された複数の前記制御パラメータを保存する制御パラメータ保存部(例えば、制御パラメータ保存部405)と、
最適化された制御パラメータに対応する予測された周波数特性から、該周波数特性の評価指標を計算する評価指標計算部(例えば、評価指標計算部406)と、
最適化された制御パラメータに対応する、予測された周波数特性及び前記評価指標の少なくとも1つを、複数の調整条件の調整条件ごとに提示する提示部(例えば、提示部407)と、
前記制御パラメータ保存部に保存された複数の前記制御パラメータから選択された制御パラメータを前記モータ制御部に設定する制御パラメータ設定部(例えば、制御パラメータ設定部408)と、
を備えた調整装置。
この調整装置によれば、1回の周波数特性の測定で、複数の調整条件でモータ制御部のゲイン、フィルタの係数等の制御パラメータを調整した場合の複数の周波数特性を求めることができる。その結果、複数の周波数特性及び/又は複数の周波数特性の評価指標を確認することで、異なる調整条件での調整後の周波数特性及び/又は周波数特性の評価指標を簡単に比較し、適用したい制御パラメータを簡単に選択できる。
The adjustment device, control system, and control parameter adjustment method for adjusting a control parameter according to the present disclosure can take various forms including the above-described embodiments, having the following configurations.
(1) An adjustment device (e.g., adjustment unit 400, 400A) that adjusts control parameters of a motor control unit that controls a motor,
a frequency characteristic storage unit (e.g., frequency characteristic storage unit 401) that stores the frequency characteristics of the machine measured by operating the motor control unit having the control parameters before adjustment;
an adjustment condition setting unit (e.g., an adjustment condition setting unit 402) that sets a plurality of adjustment conditions for adjusting the control parameters of the motor control unit;
a frequency characteristic prediction unit (for example, a frequency characteristic prediction unit 403) that predicts the frequency characteristics of the machine after the control parameters have been adjusted, using the control parameters before and after the adjustment and the frequency characteristics stored in the frequency characteristic storage unit;
a control parameter adjustment unit (e.g., a control parameter adjustment unit 404) that adjusts the control parameter to be input to the frequency characteristic prediction unit in order to optimize the control parameter, using the predicted frequency characteristic and one of a plurality of adjustment conditions set by the adjustment condition setting unit;
a control parameter storage unit (e.g., a control parameter storage unit 405) for storing the plurality of control parameters optimized for the plurality of adjustment conditions;
an evaluation index calculation unit (e.g., evaluation index calculation unit 406) that calculates an evaluation index of the frequency characteristic from the predicted frequency characteristic corresponding to the optimized control parameter;
a presentation unit (e.g., presentation unit 407) that presents at least one of the predicted frequency characteristics and the evaluation index corresponding to the optimized control parameters for each of the plurality of adjustment conditions;
a control parameter setting unit (e.g., a control parameter setting unit 408) that sets a control parameter selected from the plurality of control parameters stored in the control parameter storage unit to the motor control unit;
An adjustment device comprising:
With this adjustment device, a single measurement of frequency characteristics can determine multiple frequency characteristics when control parameters such as the gain of the motor control unit and the coefficient of the filter are adjusted under multiple adjustment conditions. As a result, by checking the multiple frequency characteristics and/or the evaluation indexes of the multiple frequency characteristics, it is possible to easily compare the frequency characteristics and/or the evaluation indexes of the frequency characteristics after adjustment under different adjustment conditions, and easily select the control parameters you want to apply.

(2) モータを制御するモータ制御部の制御パラメータの調整を行う調整装置(例えば、調整部400B)であって、
調整前の制御パラメータを有する前記モータ制御部を動作させることで測定した機械の周波数特性を保存する周波数特性保存部(例えば、周波数特性保存部401)と、
前記モータ制御部の前記制御パラメータを調整するための複数の調整条件を設定する調整条件設定部(例えば、調整条件設定部402)と、
調整前と調整後の前記制御パラメータと、前記周波数特性保存部に保存した前記周波数特性とを用いて、前記制御パラメータの調整後の前記機械の周波数特性を予測する周波数特性予測部(例えば、周波数特性予測部403)と、
予測した前記周波数特性と、前記調整条件設定部で設定した複数の調整条件のうちの一つを用いて、前記制御パラメータを最適化するために前記周波数特性予測部に入力する前記制御パラメータを調整する制御パラメータ調整部(例えば、制御パラメータ調整部404)と、
前記複数の調整条件に対して最適化された複数の前記制御パラメータを保存する制御パラメータ保存部(例えば、制御パラメータ保存部405)と、
最適化された制御パラメータに対応する予測された周波数特性を用いて、第1の時間応答を予測する時間応答予測部(例えば、時間応答予測部409)と、
予測した前記第1の時間応答から前記第1の時間応答の評価指標を計算する評価指標計算部(例えば、評価指標計算部410)と、
前記第1の時間応答及び前記評価指標の少なくとも1つを、複数の調整条件の調整条件ごとに提示する提示部(例えば、提示部407)と、
前記制御パラメータ保存部に保存された複数の前記制御パラメータから選択された制御パラメータを前記モータ制御部に設定する制御パラメータ設定部(例えば、制御パラメータ設定部408)と、
を備えた調整装置。
この調整装置によれば、1回の周波数特性の測定で、複数の調整条件でモータ制御部のゲイン、フィルタの係数等の制御パラメータを調整した場合の複数の周波数特性を求めることができる。その結果、複数の周波数特性から予測される複数の時間応答及び/又は複数の時間応答の評価指標を確認することで、異なる調整条件での調整後の時間応答及び/又は時間応答の評価指標を簡単に比較し、適用したい制御パラメータを簡単に選択できる。
(2) An adjustment device (e.g., adjustment unit 400B) that adjusts control parameters of a motor control unit that controls a motor,
a frequency characteristic storage unit (e.g., frequency characteristic storage unit 401) that stores the frequency characteristics of the machine measured by operating the motor control unit having the control parameters before adjustment;
an adjustment condition setting unit (e.g., an adjustment condition setting unit 402) that sets a plurality of adjustment conditions for adjusting the control parameters of the motor control unit;
a frequency characteristic prediction unit (for example, a frequency characteristic prediction unit 403) that predicts the frequency characteristics of the machine after the control parameters have been adjusted, using the control parameters before and after the adjustment and the frequency characteristics stored in the frequency characteristic storage unit;
a control parameter adjustment unit (e.g., control parameter adjustment unit 404) that adjusts the control parameter to be input to the frequency characteristic prediction unit in order to optimize the control parameter, using the predicted frequency characteristic and one of a plurality of adjustment conditions set by the adjustment condition setting unit;
a control parameter storage unit (e.g., a control parameter storage unit 405) for storing the plurality of control parameters optimized for the plurality of adjustment conditions;
a time response prediction unit (e.g., the time response prediction unit 409) that predicts a first time response using predicted frequency characteristics corresponding to the optimized control parameters;
an evaluation index calculation unit (e.g., evaluation index calculation unit 410) that calculates an evaluation index of the first time response from the predicted first time response;
a presentation unit (e.g., presentation unit 407) that presents at least one of the first time response and the evaluation index for each of a plurality of adjustment conditions;
a control parameter setting unit (e.g., a control parameter setting unit 408) that sets a control parameter selected from the plurality of control parameters stored in the control parameter storage unit to the motor control unit;
An adjusting device comprising:
This adjustment device can obtain multiple frequency characteristics when control parameters such as the gain of the motor control unit and the coefficient of the filter are adjusted under multiple adjustment conditions by measuring the frequency characteristics once. As a result, by checking multiple time responses and/or multiple evaluation indices of the time responses predicted from the multiple frequency characteristics, it is possible to easily compare the time responses and/or evaluation indices of the time responses after adjustment under different adjustment conditions and easily select the control parameters to be applied.

(3) 前記評価指標計算部は、前記測定した機械の周波数特性から、前記測定した機械の周波数特性の評価指標を計算し、
前記提示部は、前記測定した機械の周波数特性及び前記測定した機械の周波数特性の評価指標の少なくとも1つを提示する、上記(1)に記載の調整装置。
(3) The evaluation index calculation unit calculates an evaluation index of the frequency characteristics of the measured machine from the frequency characteristics of the measured machine,
The adjustment device according to (1) above, wherein the presentation unit presents at least one of the measured frequency characteristics of the machine and an evaluation index of the measured frequency characteristics of the machine.

(4) 前記時間応答予測部は、前記測定した機械の周波数特性を用いて、第2の時間応答を予測し、
前記評価指標計算部は、前記第2の時間応答から前記第2の時間応答の評価指標を計算し、
前記提示部は、前記第2の時間応答及び前記第2の時間応答の評価指標の少なくとも1つを提示する、上記(2)に記載の調整装置。
(4) The time response prediction unit predicts a second time response using the measured frequency characteristics of the machine,
the evaluation index calculation unit calculates an evaluation index of the second time response from the second time response;
The adjustment device according to (2), wherein the presentation unit presents at least one of the second time response and an evaluation index of the second time response.

(5) 前記制御パラメータ調整部は、機械学習を用いて前記制御パラメータを最適化する上記(1)から(4)のいずれかに記載の調整装置。 (5) An adjustment device described in any of (1) to (4) above, in which the control parameter adjustment unit optimizes the control parameters using machine learning.

(6) 前記制御パラメータは、前記モータ制御部のゲイン及びフィルタ係数の少なくとも1つである、上記(1)から(5)のいずれかに記載の調整装置。 (6) An adjustment device described in any of (1) to (5) above, wherein the control parameter is at least one of the gain and filter coefficient of the motor control unit.

(7) 前記評価指標は、ゲイン余裕、位相余裕、及び制御帯域のうちの少なくとも1つである、上記(1)又は(3)に記載の調整装置。 (7) An adjustment device described in (1) or (3) above, wherein the evaluation index is at least one of a gain margin, a phase margin, and a control band.

(8) 前記時間応答は、ステップ応答又はインパルス応答である上記(2)又は(4)に記載の調整装置。 (8) An adjustment device described in (2) or (4) above, wherein the time response is a step response or an impulse response.

(9) 前記時間応答の評価指標は、立ち上がり時間、オーバシュート量、及び整定時間のうちの少なくとも1つである、上記(2)、(4)又は(8)のいずれかに記載の調整装置。 (9) An adjustment device described in any one of (2), (4) or (8) above, wherein the evaluation index of the time response is at least one of rise time, overshoot amount, and settling time.

(10) モータを制御するモータ制御部(例えば、モータ制御部100)と、
前記モータ制御部の制御パラメータを調整する、上記(1)から(9)のいずれかに記載の調整装置と、
を備えた制御システム。
この制御システムによれば、1回の周波数特性の測定で、複数の調整条件でモータ制御部のゲイン、フィルタの係数等の制御パラメータを調整した場合の複数の周波数特性を求めることができる。その結果、複数の周波数特性及び/又は複数の周波数特性の評価指標を確認することで、異なる調整条件での調整後の周波数特性及び/又は周波数特性の評価指標を簡単に比較し、適用したい制御パラメータを簡単に選択できる。又は、複数の周波数特性から予測される複数の時間応答及び/又は複数の時間応答の評価指標を確認することで、異なる調整条件での調整後の時間応答及び/又は時間応答の評価指標を簡単に比較し、適用したい制御パラメータを簡単に選択できる。
(10) a motor control unit (e.g., motor control unit 100) that controls a motor;
An adjustment device according to any one of (1) to (9) above, which adjusts control parameters of the motor control unit;
A control system with
This control system can obtain multiple frequency characteristics when adjusting control parameters such as the gain of the motor control unit and the coefficients of the filter under multiple adjustment conditions by measuring the frequency characteristics once. As a result, by checking the multiple frequency characteristics and/or the evaluation indexes of the multiple frequency characteristics, it is possible to easily compare the frequency characteristics and/or the evaluation indexes of the frequency characteristics after adjustment under different adjustment conditions and easily select the control parameters to be applied. Alternatively, by checking the multiple time responses and/or the evaluation indexes of the multiple time responses predicted from the multiple frequency characteristics, it is possible to easily compare the time responses and/or the evaluation indexes of the time responses after adjustment under different adjustment conditions and easily select the control parameters to be applied.

(11) 周波数が変わる信号を生成し、前記信号を前記モータ制御部に入力する周波数生成部と、
前記信号と前記モータ制御部の出力信号とに基づいて前記モータ制御部の入出力ゲイン及び位相遅れの周波数特性を測定することで、機械の周波数特性を測定する周波数特性測定部と、
を備えた、上記(10)に記載の制御システム。
(11) A frequency generating unit that generates a signal whose frequency changes and inputs the signal to the motor control unit;
a frequency characteristic measurement unit that measures the frequency characteristics of the machine by measuring the frequency characteristics of the input/output gain and phase delay of the motor control unit based on the signal and an output signal of the motor control unit;
The control system according to (10) above, comprising:

(12) モータを制御するモータ制御部(例えば、モータ制御部100)の制御パラメータの調整を行う制御パラメータ調整方法であって、
コンピュータが、
調整前の制御パラメータを有する前記モータ制御部を動作させることで測定した機械の周波数特性を保存する処理と、
前記モータ制御部の前記制御パラメータを調整するための複数の調整条件を設定する処理と、
調整前と調整後の前記制御パラメータと、保存した前記周波数特性とを用いて、前記制御パラメータの調整後の前記機械の周波数特性を予測する処理と、
予測した前記周波数特性と、設定した複数の調整条件のうちの一つを用いて、前記制御パラメータを最適化するために前記制御パラメータを調整する処理と、
前記複数の調整条件に対して最適化された複数の前記制御パラメータを保存する処理と、
最適化された制御パラメータに対応する予測された周波数特性から、該周波数特性の評価指標を計算する処理と、
最適化された制御パラメータに対応する予測された周波数特性、及び前記周波数特性の評価指標の少なくとも1つを、複数の調整条件の調整条件ごとに提示する処理と、
保存された複数の前記制御パラメータから選択された制御パラメータを前記モータ制御部に設定する処理と、
を実行する、制御パラメータ調整方法。
この制御パラメータ調整方法によれば、1回の周波数特性の測定で、複数の調整条件でモータ制御部のゲイン、フィルタの係数等の制御パラメータを調整した場合の複数の周波数特性を求めることができる。その結果、複数の周波数特性及び/又は複数の周波数特性の評価指標を確認することで、異なる調整条件での調整後の周波数特性及び/又は周波数特性の評価指標を簡単に比較し、適用したい制御パラメータを簡単に選択できる。
(12) A control parameter adjustment method for adjusting control parameters of a motor control unit (e.g., motor control unit 100) that controls a motor, comprising:
The computer
A process of storing the frequency characteristics of the machine measured by operating the motor control unit having the control parameters before adjustment;
a process of setting a plurality of adjustment conditions for adjusting the control parameters of the motor control unit;
a process of predicting the frequency characteristics of the machine after adjusting the control parameters, using the control parameters before and after adjustment and the stored frequency characteristics;
a process of adjusting the control parameters to optimize them using the predicted frequency characteristics and one of a plurality of set adjustment conditions;
a process of storing the plurality of control parameters optimized for the plurality of adjustment conditions;
A process of calculating an evaluation index of the frequency characteristic from the predicted frequency characteristic corresponding to the optimized control parameters;
a process of presenting at least one of predicted frequency characteristics corresponding to the optimized control parameters and an evaluation index of the frequency characteristics for each of a plurality of adjustment conditions;
A process of setting a control parameter selected from the plurality of stored control parameters to the motor control unit;
A control parameter tuning method is performed.
According to this control parameter adjustment method, a single measurement of frequency characteristics can determine multiple frequency characteristics when control parameters such as the gain of the motor control unit and the coefficient of the filter are adjusted under multiple adjustment conditions. As a result, by checking the multiple frequency characteristics and/or the evaluation indexes of the multiple frequency characteristics, it is possible to easily compare the frequency characteristics and/or the evaluation indexes of the frequency characteristics after adjustment under different adjustment conditions, and easily select the control parameters to be applied.

(13) モータを制御するモータ制御部(例えば、モータ制御部100)の制御パラメータの調整を行う制御パラメータ調整方法であって、
コンピュータが、
調整前の制御パラメータを有する前記モータ制御部を動作させることで測定した機械の周波数特性を保存する処理と、
前記モータ制御部の前記制御パラメータを調整するための複数の調整条件を設定する処理と、
調整前と調整後の前記制御パラメータと、保存した前記周波数特性とを用いて、前記制御パラメータの調整後の前記機械の周波数特性を予測する処理と、
予測した前記周波数特性と、設定した複数の調整条件のうちの一つを用いて、前記制御パラメータを最適化するために前記制御パラメータを調整する処理と、
前記複数の調整条件に対して最適化された複数の前記制御パラメータを保存する処理と、
最適化された制御パラメータに対応する予測された周波数特性を用いて、第1の時間応答を予測する処理と、
予測した前記第1の時間応答から前記第1の時間応答の評価指標を計算する処理と、
前記第1の時間応答及び前記評価指標の少なくとも1つを、複数の調整条件の調整条件ごとに提示する処理と、
保存された複数の前記制御パラメータから選択された制御パラメータを前記モータ制御部に設定する処理と、
を実行する、制御パラメータ調整方法。
この制御パラメータ調整方法によれば、1回の周波数特性の測定で、複数の調整条件でモータ制御部のゲイン、フィルタの係数等の制御パラメータを調整した場合の複数の周波数特性を求めることができる。その結果、複数の周波数特性から予測される複数の時間応答及び/又は複数の時間応答の評価指標を確認することで、異なる調整条件での調整後の時間応答及び/又は時間応答の評価指標を簡単に比較し、適用したい制御パラメータを簡単に選択できる。
(13) A control parameter adjustment method for adjusting control parameters of a motor control unit (e.g., motor control unit 100) that controls a motor, comprising:
The computer
A process of storing the frequency characteristics of the machine measured by operating the motor control unit having the control parameters before adjustment;
a process of setting a plurality of adjustment conditions for adjusting the control parameters of the motor control unit;
a process of predicting the frequency characteristics of the machine after adjusting the control parameters, using the control parameters before and after adjustment and the stored frequency characteristics;
a process of adjusting the control parameters to optimize them using the predicted frequency characteristics and one of a plurality of set adjustment conditions;
a process of storing the plurality of control parameters optimized for the plurality of adjustment conditions;
predicting a first time response using the predicted frequency characteristics corresponding to the optimized control parameters;
calculating an evaluation index of the first time response from the predicted first time response;
a process of presenting at least one of the first time response and the evaluation index for each of a plurality of adjustment conditions;
A process of setting a control parameter selected from the plurality of stored control parameters to the motor control unit;
A control parameter tuning method is performed.
According to this control parameter adjustment method, a single measurement of frequency characteristics can determine multiple frequency characteristics when control parameters such as the gain of the motor control unit and the coefficient of the filter are adjusted under multiple adjustment conditions. As a result, by checking multiple time responses and/or multiple evaluation indices of the time responses predicted from the multiple frequency characteristics, it is possible to easily compare the time responses and/or evaluation indices of the time responses after adjustment under different adjustment conditions, and easily select the control parameters to be applied.

(14) 前記コンピュータが、
前記測定した機械の周波数特性から、前記測定した機械の周波数特性の評価指標を計算する処理と、
前記測定した機械の周波数特性及び前記測定した機械の周波数特性の評価指標の少なくとも1つを提示する処理と、
を実行する、上記(12)に記載の制御パラメータ調整方法。
(14) The computer
A process of calculating an evaluation index of the frequency characteristics of the machine measured from the frequency characteristics of the machine measured;
a process of presenting at least one of the measured machine frequency characteristics and an evaluation index of the measured machine frequency characteristics;
The control parameter adjustment method according to (12) above,

(15) 前記コンピュータが、
前記測定した機械の周波数特性を用いて、第2の時間応答を予測する処理と、
前記第2の時間応答から前記第2の時間応答の評価指標を計算する処理と、
前記第2の時間応答及び前記第2の時間応答の評価指標の少なくとも1つを提示する処理と、
を実行する、上記(13)に記載の制御パラメータ調整方法。
(15) The computer
predicting a second time response using the measured frequency characteristics of the machine;
A process of calculating an evaluation index of the second time response from the second time response;
presenting at least one of the second time response and a metric of the second time response;
The control parameter adjustment method according to (13) above,

10、10A 制御システム
100 モータ制御部
110 減算器
120 速度制御部
130 フィルタ
140 電流制御部
150 モータ
200 周波数生成部
300 周波数特性測定部
400、400A、400B 調整部
401 周波数特性保存部
402 調整条件設定部
403 周波数特性予測部
404 制御パラメータ調整部
405 制御パラメータ保存部
406 評価指標計算部
407提示部
408制御パラメータ設定部
409 時間応答予測部
410 評価指標計算部
500 表示画面
600 機械学習部
601 状態情報取得部
602 学習部
603 行動情報出力部
604 価値関数記憶部
605 最適化行動情報出力部
700 表示画面
800 ネットワーク
10, 10A Control system 100 Motor control unit 110 Subtractor 120 Speed control unit 130 Filter 140 Current control unit 150 Motor 200 Frequency generation unit 300 Frequency characteristic measurement unit 400, 400A, 400B Adjustment unit 401 Frequency characteristic storage unit 402 Adjustment condition setting unit 403 Frequency characteristic prediction unit 404 Control parameter adjustment unit 405 Control parameter storage unit 406 Evaluation index calculation unit 407 Presentation unit 408 Control parameter setting unit 409 Time response prediction unit 410 Evaluation index calculation unit 500 Display screen 600 Machine learning unit 601 State information acquisition unit 602 Learning unit 603 Action information output unit 604 Value function storage unit 605 Optimization action information output unit 700 Display screen 800 Network

Claims (15)

モータを制御するモータ制御部の制御パラメータの調整を行う調整装置であって、
調整前の制御パラメータを有する前記モータ制御部を動作させることで測定した機械の周波数特性を保存する周波数特性保存部と、
前記モータ制御部の前記制御パラメータを調整するための複数の調整条件を設定する調整条件設定部と、
調整前と調整後の前記制御パラメータと、前記周波数特性保存部に保存した前記周波数特性とを用いて、前記制御パラメータの調整後の前記機械の周波数特性を予測する周波数特性予測部と、
予測した前記周波数特性と、前記調整条件設定部で設定した複数の調整条件のうちの一つを用いて、前記制御パラメータを最適化するために前記周波数特性予測部に入力する前記制御パラメータを調整する制御パラメータ調整部と、
前記複数の調整条件に対して最適化された複数の前記制御パラメータを保存する制御パラメータ保存部と、
最適化された制御パラメータに対応する予測された周波数特性から、該周波数特性の評価指標を計算する評価指標計算部と、
前記最適化された制御パラメータに対応する、予測された周波数特性及び前記評価指標の少なくとも1つを、複数の調整条件の調整条件ごとに提示する提示部と、
前記制御パラメータ保存部に保存された複数の前記制御パラメータから選択された制御パラメータを前記モータ制御部に設定する制御パラメータ設定部と、
を備えた調整装置。
An adjustment device that adjusts control parameters of a motor control unit that controls a motor,
a frequency characteristic storage unit that stores the frequency characteristics of the machine measured by operating the motor control unit having the control parameters before adjustment;
an adjustment condition setting unit that sets a plurality of adjustment conditions for adjusting the control parameters of the motor control unit;
a frequency characteristic prediction unit that predicts the frequency characteristics of the machine after the control parameters have been adjusted, using the control parameters before and after the adjustment and the frequency characteristics stored in the frequency characteristic storage unit;
a control parameter adjustment unit that adjusts the control parameter to be input to the frequency characteristic prediction unit in order to optimize the control parameter, using the predicted frequency characteristic and one of a plurality of adjustment conditions set by the adjustment condition setting unit;
a control parameter storage unit that stores the plurality of control parameters optimized for the plurality of adjustment conditions;
an evaluation index calculation unit that calculates an evaluation index of the frequency characteristic from the predicted frequency characteristic corresponding to the optimized control parameter;
a presentation unit that presents at least one of the predicted frequency characteristics and the evaluation index corresponding to the optimized control parameters for each of a plurality of adjustment conditions;
a control parameter setting unit that sets a control parameter selected from the plurality of control parameters stored in the control parameter storage unit to the motor control unit;
An adjusting device comprising:
モータを制御するモータ制御部の制御パラメータの調整を行う調整装置であって、
調整前の制御パラメータを有する前記モータ制御部を動作させることで測定した機械の周波数特性を保存する周波数特性保存部と、
前記モータ制御部の前記制御パラメータを調整するための複数の調整条件を設定する調整条件設定部と、
調整前と調整後の前記制御パラメータと、前記周波数特性保存部に保存した前記周波数特性とを用いて、前記制御パラメータの調整後の前記機械の周波数特性を予測する周波数特性予測部と、
予測した前記周波数特性と、前記調整条件設定部で設定した複数の調整条件のうちの一つを用いて、前記制御パラメータを最適化するために前記周波数特性予測部に入力する前記制御パラメータを調整する制御パラメータ調整部と、
前記複数の調整条件に対して最適化された複数の前記制御パラメータを保存する制御パラメータ保存部と、
最適化された制御パラメータに対応する予測された周波数特性を用いて、第1の時間応答を予測する時間応答予測部と、
予測した前記第1の時間応答から前記第1の時間応答の評価指標を計算する評価指標計算部と、
前記第1の時間応答及び前記評価指標の少なくとも1つを、複数の調整条件の調整条件ごとに提示する提示部と、
前記制御パラメータ保存部に保存された複数の前記制御パラメータから選択された制御パラメータを前記モータ制御部に設定する制御パラメータ設定部と、
を備えた調整装置。
An adjustment device that adjusts control parameters of a motor control unit that controls a motor,
a frequency characteristic storage unit that stores the frequency characteristics of the machine measured by operating the motor control unit having the control parameters before adjustment;
an adjustment condition setting unit that sets a plurality of adjustment conditions for adjusting the control parameters of the motor control unit;
a frequency characteristic prediction unit that predicts the frequency characteristics of the machine after the control parameters have been adjusted, using the control parameters before and after the adjustment and the frequency characteristics stored in the frequency characteristic storage unit;
a control parameter adjustment unit that adjusts the control parameter to be input to the frequency characteristic prediction unit in order to optimize the control parameter, using the predicted frequency characteristic and one of a plurality of adjustment conditions set by the adjustment condition setting unit;
a control parameter storage unit that stores the plurality of control parameters optimized for the plurality of adjustment conditions;
a time response prediction unit that predicts a first time response using a predicted frequency characteristic corresponding to the optimized control parameter;
an evaluation index calculation unit that calculates an evaluation index of the first time response from the predicted first time response;
a presentation unit that presents at least one of the first time response and the evaluation index for each of a plurality of adjustment conditions;
a control parameter setting unit that sets a control parameter selected from the plurality of control parameters stored in the control parameter storage unit to the motor control unit;
An adjustment device comprising:
前記評価指標計算部は、前記測定した機械の周波数特性から、前記測定した機械の周波数特性の評価指標を計算し、
前記提示部は、前記測定した機械の周波数特性及び前記測定した機械の周波数特性の評価指標の少なくとも1つを提示する、請求項1に記載の調整装置。
the evaluation index calculation unit calculates an evaluation index of the measured frequency characteristics of the machine from the measured frequency characteristics of the machine,
The adjustment device according to claim 1 , wherein the presentation unit presents at least one of the measured frequency characteristics of the machine and an evaluation index of the measured frequency characteristics of the machine.
前記時間応答予測部は、前記測定した機械の周波数特性を用いて、第2の時間応答を予測し、
前記評価指標計算部は、前記第2の時間応答から前記第2の時間応答の評価指標を計算し、
前記提示部は、前記第2の時間応答及び前記第2の時間応答の評価指標の少なくとも1つを提示する、請求項2に記載の調整装置。
the time response prediction unit predicts a second time response using the measured frequency characteristics of the machine;
the evaluation index calculation unit calculates an evaluation index of the second time response from the second time response;
The adjustment device according to claim 2 , wherein the presentation unit presents at least one of the second time response and an evaluation index of the second time response.
前記制御パラメータ調整部は、機械学習を用いて前記制御パラメータを最適化する請求項1から4のいずれか1項に記載の調整装置。 An adjustment device described in any one of claims 1 to 4, wherein the control parameter adjustment unit optimizes the control parameters using machine learning. 前記制御パラメータは、前記モータ制御部のゲイン及びフィルタ係数の少なくとも1つである、請求項1から5のいずれか1項に記載の調整装置。 An adjustment device according to any one of claims 1 to 5, wherein the control parameter is at least one of the gain and filter coefficient of the motor control unit. 前記評価指標は、ゲイン余裕、位相余裕、及び制御帯域のうちの少なくとも1つである、請求項1又は3に記載の調整装置。 The adjustment device described in claim 1 or 3, wherein the evaluation index is at least one of a gain margin, a phase margin, and a control band. 前記時間応答は、ステップ応答又はインパルス応答である、請求項2又は4に記載の調整装置。 The adjustment device described in claim 2 or 4, wherein the time response is a step response or an impulse response. 前記時間応答の評価指標は、立ち上がり時間、オーバシュート量、及び整定時間のうちの少なくとも1つである、請求項2、4又は8に記載の調整装置。 The adjustment device described in claim 2, 4, or 8, wherein the evaluation index of the time response is at least one of rise time, overshoot amount, and settling time. モータを制御するモータ制御部と、
前記モータ制御部の制御パラメータを調整する、請求項1から9のいずれかに記載の調整装置と、
を備えた制御システム。
a motor control unit that controls the motor;
an adjustment device according to claim 1 that adjusts control parameters of the motor control unit;
A control system with
周波数が変わる信号を生成し、前記信号を前記モータ制御部に入力する周波数生成部と、
前記信号と前記モータ制御部の出力信号とに基づいて前記モータ制御部の入出力ゲイン及び位相遅れの周波数特性を測定することで、機械の周波数特性を測定する周波数特性測定部と、
を備えた、請求項10に記載の制御システム。
a frequency generating unit that generates a signal whose frequency changes and inputs the signal to the motor control unit;
a frequency characteristic measurement unit that measures the frequency characteristics of the machine by measuring the frequency characteristics of the input/output gain and phase delay of the motor control unit based on the signal and an output signal of the motor control unit;
The control system of claim 10, comprising:
モータを制御するモータ制御部の制御パラメータの調整を行う制御パラメータ調整方法であって、
コンピュータが、
調整前の制御パラメータを有する前記モータ制御部を動作させることで測定した機械の周波数特性を保存する処理と、
前記モータ制御部の前記制御パラメータを調整するための複数の調整条件を設定する処理と、
調整前と調整後の前記制御パラメータと、保存した前記周波数特性とを用いて、前記制御パラメータの調整後の前記機械の周波数特性を予測する処理と、
予測した前記周波数特性と、設定した複数の調整条件のうちの一つを用いて、前記制御パラメータを最適化するために前記制御パラメータを調整する処理と、
前記複数の調整条件に対して最適化された複数の前記制御パラメータを保存する処理と、
最適化された制御パラメータに対応する予測された周波数特性から、該周波数特性の評価指標を計算する処理と、
最適化された制御パラメータに対応する、予測された周波数特性及び前記評価指標の少なくとも1つを、複数の調整条件の調整条件ごとに提示する処理と、
保存された複数の前記制御パラメータから選択された制御パラメータを前記モータ制御部に設定する処理と、
を実行する、制御パラメータ調整方法。
A control parameter adjustment method for adjusting control parameters of a motor control unit that controls a motor, comprising:
The computer
A process of storing the frequency characteristics of the machine measured by operating the motor control unit having the control parameters before adjustment;
a process of setting a plurality of adjustment conditions for adjusting the control parameters of the motor control unit;
a process of predicting the frequency characteristics of the machine after adjusting the control parameters, using the control parameters before and after adjustment and the stored frequency characteristics;
a process of adjusting the control parameters to optimize them using the predicted frequency characteristics and one of a plurality of set adjustment conditions;
a process of storing the plurality of control parameters optimized for the plurality of adjustment conditions;
A process of calculating an evaluation index of the frequency characteristic from the predicted frequency characteristic corresponding to the optimized control parameters;
a process of presenting at least one of the predicted frequency characteristics and the evaluation index corresponding to the optimized control parameters for each of the plurality of adjustment conditions;
A process of setting a control parameter selected from the plurality of stored control parameters to the motor control unit;
A control parameter tuning method is performed.
モータを制御するモータ制御部の制御パラメータの調整を行う制御パラメータ調整方法であって、
コンピュータが、
調整前の制御パラメータを有する前記モータ制御部を動作させることで測定した機械の周波数特性を保存する処理と、
前記モータ制御部の前記制御パラメータを調整するための複数の調整条件を設定する処理と、
調整前と調整後の前記制御パラメータと、保存した前記周波数特性とを用いて、前記制御パラメータの調整後の前記機械の周波数特性を予測する処理と、
予測した前記周波数特性と、設定した複数の調整条件のうちの一つを用いて、前記制御パラメータを最適化するために前記制御パラメータを調整する処理と、
前記複数の調整条件に対して最適化された複数の前記制御パラメータを保存する処理と、
最適化された制御パラメータに対応する予測された周波数特性を用いて、第1の時間応答を予測する処理と、
予測した前記第1の時間応答から前記第1の時間応答の評価指標を計算する処理と、
前記第1の時間応答及び前記評価指標の少なくとも1つを、複数の調整条件の調整条件ごとに提示する処理と、
保存された複数の前記制御パラメータから選択された制御パラメータを前記モータ制御部に設定する処理と、
を実行する、制御パラメータ調整方法。
A control parameter adjustment method for adjusting control parameters of a motor control unit that controls a motor, comprising:
The computer
A process of storing the frequency characteristics of the machine measured by operating the motor control unit having the control parameters before adjustment;
a process of setting a plurality of adjustment conditions for adjusting the control parameters of the motor control unit;
a process of predicting the frequency characteristics of the machine after adjusting the control parameters, using the control parameters before and after adjustment and the stored frequency characteristics;
a process of adjusting the control parameters to optimize them using the predicted frequency characteristics and one of a plurality of set adjustment conditions;
a process of storing the plurality of control parameters optimized for the plurality of adjustment conditions;
predicting a first time response using the predicted frequency characteristics corresponding to the optimized control parameters;
calculating an evaluation index of the first time response from the predicted first time response;
a process of presenting at least one of the first time response and the evaluation index for each of a plurality of adjustment conditions;
A process of setting a control parameter selected from the plurality of stored control parameters to the motor control unit;
A control parameter tuning method is performed.
前記コンピュータが、
前記測定した機械の周波数特性から、前記測定した機械の周波数特性の評価指標を計算する処理と、
前記測定した機械の周波数特性及び前記測定した機械の周波数特性の評価指標の少なくとも1つを提示する処理と、
を実行する、請求項12に記載の制御パラメータ調整方法。
The computer
A process of calculating an evaluation index of the frequency characteristics of the machine measured from the frequency characteristics of the machine measured;
a process of presenting at least one of the measured machine frequency characteristics and an evaluation index of the measured machine frequency characteristics;
The control parameter adjusting method according to claim 12, further comprising the steps of:
前記コンピュータが、
前記測定した機械の周波数特性を用いて、第2の時間応答を予測する処理と、
前記第2の時間応答から前記第2の時間応答の評価指標を計算する処理と、
前記第2の時間応答及び前記第2の時間応答の評価指標の少なくとも1つを提示する処理と、
を実行する、請求項13に記載の制御パラメータ調整方法。
The computer
predicting a second time response using the measured frequency characteristics of the machine;
A process of calculating an evaluation index of the second time response from the second time response;
presenting at least one of the second time response and a metric of the second time response;
The control parameter adjusting method according to claim 13, further comprising the steps of:
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