摩擦辨识方法以及摩擦辨识装置制造方法及图纸

实施方式的摩擦辨识方法具有下述步骤：对被驱动体的位置和驱动力的关系进行测量；根据位置和驱动力的关系，对与位置相关的摩擦模型的参数进行辨识；对从运动方向反转位置起的位移和驱动力的关系进行测量；使用位移和驱动力的关系、以及与位置相关的摩擦模型，对与位移相关的摩擦模型的参数进行辨识；对速度和驱动力的关系进行测量；使用速度和驱动力的关系、与位置相关的摩擦模型、以及与位移相关的摩擦模型，对与速度相关的摩擦模型的参数进行辨识；对加速度和驱动力的关系进行测量；以及使用加速度和驱动力的关系、与位置相关的摩擦模型、与位移相关的摩擦模型、以及与速度相关的摩擦模型，对与加速度相关的摩擦模型的参数进行辨识。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】摩擦辨识方法以及摩擦辨识装置
本专利技术涉及一种使用装置的模型而对摩擦进行校正的功能，特别是涉及对摩擦模型的参数进行辨识的摩擦辨识方法以及摩擦辨识装置，其中，该装置是指机器人或者工作机械等高精度地对位置以及速度进行控制的装置，该摩擦模型以装置的多个状态量为输入变量。
技术介绍
工作机械具有多个进给轴，它们由线性电动机以及伺服电动机驱动。关于各进给轴，进行下述反馈控制，即，使用位置检测器对被驱动体的位置进行检测，对检测出的被驱动体的位置和指令位置之间的误差进行校正，以使得固定有加工对象物的工作台之类的被驱动体的实际的位置与指令位置一致。在反馈控制中，以即使输入了未知的干扰，也将干扰消除的方式对驱动力进行控制，但如果检测出误差，则将与误差相对应的驱动力输入，因此存在进给轴的响应迟缓的问题。作为干扰力之一的摩擦力给轮廓运动的精度带来的影响是众所周知的。例如，在使用XY平面内正交的两个轴进行圆弧轨迹的运动的情况下，对两个轴分别施加相位错开90度的正弦波状的运动指令。并且，在圆弧的象限进行切换的点，某进给轴的运动方向反转。此时，在作为进给轴的结构要素的滚珠丝杠或者轴承之类的接触部所产生的摩擦扭矩以及摩擦力的方向也反转，因此反转轴的控制系统延迟一定时间才进行响应。因此，响应轨迹产生追随误差，实际的轨道从指令轨迹的稍微外侧通过。该现象被称为象限凸起，成为使运动精度下降的主要原因。此外，旋转系统的摩擦扭矩与直线运动系统的摩擦力能够通过由机械系统的结构所确定的常量而进行等价换算，因此，在本说明书中，不对摩擦扭矩和摩擦力进行区分，同样地，也不对直线运动电动机的电动机推力和旋转电动机的电动机扭矩进行区分。已知下述基于模型的干扰校正方式，即，为了解决运动精度由于包含摩擦在内的干扰的影响而恶化的问题，使用模型而对干扰进行预测，将为了消除干扰的影响所需的校正力输入至电动机的控制系统。例如存在专利文献1所示的、在检测出运动方向的反转时将预定的时间和振幅的脉冲波状的电流校正指令输出的方式，或者专利文献2所示的、将通过以被驱动体位置作为输入的非线性函数而表现出的校正力输出的方式等。在专利文献3中，摩擦模型同时使用库伦摩擦和与速度成比例的粘性摩擦这两个模型。在具有基于模型的干扰校正功能的装置中，需要事先对在装置产生的干扰力进行测量，对在校正中使用的模型的参数进行辨识。在专利文献1中，根据预先测量的运动误差量对校正指令的脉冲宽度和脉冲时间进行确定。在专利文献2中，将运动方向反转时的位置和电动机电流的关系辨识作为1输入1输出的函数。在专利文献3中，使用辨识算法对库伦摩擦系数和粘性摩擦系数这两个常量进行辨识。如以下示出的
技术介绍
文献那样，在应当辨识的干扰模型的要素少的情况下或者使用线性的模型的情况下，能够以相对简单的测量进行干扰模型的参数辨识。专利文献1：日本特开昭60-116004号公报专利文献2：日本特开2008-210273号公报专利文献3：日本特开2006-20487号公报
技术实现思路
然而，根据上述现有的技术，在应当辨识的模型的参数多的情况下、考虑了多个状态量的输入的情况下、或者考虑了非线性特性的情况下，存在下述问题，即，难以利用单纯的处理对模型的参数进行辨识。关于实际的摩擦现象，已知会根据与原点等预定的基准点的距离(下面，简单地表述为位置)、从运动方向反转位置起的移动量(以下，简单地表述为位移)、速度、加速度而出现变动，分别相对于位置、位移、速度、加速度显示出非线性的特性。例如，关于摩擦的位移相关性，已知在微小位移区域具有由位移量和摩擦的关系示出的迟滞环特性，在大位移区域具有库伦摩擦特性。另外，关于摩擦的速度相关性，广为知晓由速度和摩擦力的关系示出的斯特里贝克曲线。如前所示，摩擦力相对于各个状态量的变化显示出非线性的行迹，但存在摩擦力分别相对于位置、位移、速度、加速度的变化以何种方式变化之类的关联性不明确的课题，以及未建立以这些影响摩擦特性的状态量为单位而分离开进行辨识的摩擦辨识方法的问题。例如，在专利文献1中，仅能够以脉冲宽度和脉冲时间这两个参数对摩擦模型进行辨识，即使摩擦由于速度或者位移的变化而发生变化，也无法应对。另外，在专利文献2中，相对于位置利用非线性函数对摩擦进行辨识，但关于必然同时存在的、会由于速度的影响而发生变化的摩擦力却未提及。在专利文献3中，考虑了根据位移和速度而发生变化的库伦摩擦或者粘性摩擦，但未考虑这些摩擦均为非线性特性这一点。本专利技术就是鉴于上述问题而提出的，目的在于提供如下的摩擦辨识方法以及摩擦辨识装置，即，针对与位置、位移、速度、加速度分别相关联而变动的摩擦特性，将各状态量的变化对摩擦特性造成的影响分离开，对以每个状态量为单位独立的非线性摩擦模型的参数进行辨识。为了解决上述课题、实现目的，本专利技术的特征在于，具有下述步骤：对被驱动体的位置和驱动力的关系进行测量；根据所述被驱动体的位置和驱动力的关系，对与位置相关的摩擦模型的参数进行辨识；对所述被驱动体的从运动方向反转位置起的位移和驱动力的关系进行测量；使用所述被驱动体的位移和驱动力的关系、以及所述与位置相关的摩擦模型，对与位移相关的摩擦模型的参数进行辨识；对所述被驱动体的速度和驱动力的关系进行测量；使用所述被驱动体的速度和驱动力的关系、所述与位置相关的摩擦模型、以及所述与位移相关的摩擦模型，对与速度相关的摩擦模型的参数进行辨识；对所述被驱动体的加速度和驱动力的关系进行测量；以及使用所述被驱动体的加速度和驱动力的关系、所述与位置相关的摩擦模型、所述与位移相关的摩擦模型、以及所述与速度相关的摩擦模型，对与加速度相关的摩擦模型的参数进行辨识。专利技术的效果根据本专利技术，实现下述效果，即，通过针对根据多个状态量而变动的摩擦力执行规定的测量步骤，从而能够在短时间针对各个状态量的每一个，对1输入1输出系统的摩擦模型的参数进行辨识。并且，通过使用所得到的模型，从而能够应对状态量的变化，能够得到容易进行微调的摩擦校正模型。附图说明图1是表示伺服控制装置、电动机以及被驱动体的结构的例子的框图，其中，该伺服控制装置应用了本专利技术的实施方式1～3涉及的摩擦辨识装置。图2是表示实施方式1～3中应用本专利技术的伺服控制部的结构的框图。图3是表示实施方式1～3中应用本专利技术的机械模型部的结构的框图。图4是表示实施方式1～3中所辨识的摩擦模型的结构的框图。图5是表示实施方式1以及2涉及的摩擦模型的内容的表。图6是表示实施方式1涉及的摩擦辨识装置的结构的框图。图7是表示实施方式1涉及的摩擦辨识方法的流程图。图8是表示实施方式1～3涉及的对位置相关摩擦以及位移相关摩擦进行测量时的位置指令的一个例子的图。图9是表示实施方式1涉及的对速度相关摩擦进行测量时的位置指令的一个例子的图。图10是表示实施方式2涉及的摩擦辨识装置的结构的框图。图11是表示实施方式2涉及的摩擦辨识方法的流程图。图12是表示在实施方式2涉及的速度相关摩擦和加速度相关摩擦的辨识中使用的运动模式的例子的图。图13是表示实施方式3涉及的摩擦辨识装置的结构的框图。图14是表示实施方式4涉及的摩擦辨识装置的结构的一部分的框图。具体实施方式下面，基于附图详细地说明本专利技术涉及的摩擦辨识方法以及摩擦辨识装置的实施方式。此外，本专利技术并不限定于本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦辨识方法，其特征在于，具有下述步骤：对被驱动体的位置和驱动力的关系进行测量；根据所述被驱动体的位置和驱动力的关系，对与位置相关的摩擦模型的参数进行辨识；对所述被驱动体的从运动方向反转位置起的位移和驱动力的关系进行测量；使用所述被驱动体的位移和驱动力的关系、以及所述与位置相关的摩擦模型，对与位移相关的摩擦模型的参数进行辨识；对所述被驱动体的速度和驱动力的关系进行测量；使用所述被驱动体的速度和驱动力的关系、所述与位置相关的摩擦模型、以及所述与位移相关的摩擦模型，对与速度相关的摩擦模型的参数进行辨识；对所述被驱动体的加速度和驱动力的关系进行测量；以及使用所述被驱动体的加速度和驱动力的关系、所述与位置相关的摩擦模型、所述与位移相关的摩擦模型、以及所述与速度相关的摩擦模型，对与加速度相关的摩擦模型的参数进行辨识。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.06 JP 2013-2534511.一种摩擦辨识方法，其由与控制装置连接的摩擦辨识装置执行，该控制装置对电动机进行驱动而对被驱动体进行驱动，该摩擦辨识方法的特征在于，具有下述步骤：从所述控制装置向所述摩擦辨识装置输入所述被驱动体的位置、位移、速度以及加速度、所述电动机的驱动力；对所述被驱动体的位置和驱动力的关系进行测量；根据所述被驱动体的位置和驱动力的关系，对与位置相关的摩擦模型的参数进行辨识；对所述被驱动体的从运动方向反转位置起的位移和驱动力的关系进行测量；使用所述被驱动体的位移和驱动力的关系、以及所述与位置相关的摩擦模型，对与位移相关的摩擦模型的参数进行辨识；对所述被驱动体的速度和驱动力的关系进行测量；使用所述被驱动体的速度和驱动力的关系、所述与位置相关的摩擦模型、以及所述与位移相关的摩擦模型，对与速度相关的摩擦模型的参数进行辨识；对所述被驱动体的加速度和驱动力的关系进行测量；使用所述被驱动体的加速度和驱动力的关系、所述与位置相关的摩擦模型、所述与位移相关的摩擦模型、以及所述与速度相关的摩擦模型，对与加速度相关的摩擦模型的参数进行辨识；将针对所述位置、位移、速度、加速度的与单一状态量相关的摩擦模型的各参数输出至所述控制装置，以使用该摩擦模型的参数对被驱动体进行驱动。2.根据权利要求1所述的摩擦辨识方法，其特征在于，在对所述被驱动体的位置和驱动力的关系进行测量的步骤、以及对所述被驱动体的从运动方向反转位置起的位移和驱动力的关系进行测量的步骤中，在所述被驱动体的驱动范围内，反复以预定的移动幅度进行所述被驱动体的移动和停止，对此时的所述被驱动体的位置和驱动力同步进行测量。3.根据权利要求1所述的摩擦辨识方法，其特征在于，在根据所述被驱动体的位置和驱动力的关系而对与位置相关的摩擦模型的参数进行辨识的步骤中，对所述被驱动体的速度小于或等于预定的阈值的期间进行检测，将所述期间的摩擦力平均值作为与所述期间对应的位置时的与位置相关的摩擦力而输出。4.根据权利要求3所述的摩擦辨识方法，其特征在于，在对所述与位移相关的摩擦模型的参数进行辨识的步骤中，将从所述驱动力去除使用所述与位置相关的摩擦模型而计算出的相应位置时的摩擦力后得到的值作为相应位移时的与位移相关的摩擦力而输出。5.根据权利要求1所述的摩擦辨识方法，其特征在于，同时执行对所述被驱动体的速度和驱动力的关系进行测量的步骤、以及对所述被驱动体的加速度和驱动力的关系进行测量的步骤。6.根据权利要求1或5所述的摩擦辨识方法，其特征在于，在对所述被驱动体的速度和驱动力的关系进行测量的步骤、以及对所述被驱动体的加速度和驱动力的关系进行测量的步骤中，使所述被驱动体在所述被驱动体的驱动范围内，按预定的移动幅度，以预定的速度以及预定的加速度进行往返运动，使速度或者加速度的某一个、或者速度和加速度这两者变化而反复进行所述往返运动，对此时的所述被驱动体的位置和驱动力同步进行测量。7.根据权利要求5所述的摩擦辨识方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤田智哉，长冈弘太朗，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP