频率特性测定装置、控制装置以及频率特性测定方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供频率特性测定装置、控制装置以及频率特性测定方法，缩短被测定对象的频率特性的测定时间。测定被测定对象的频率特性的频率特性测定装置，具备：多正弦信号生成部，其生成多正弦信号；扫频正弦波生成部，其生成由将预定相位作为初始相位的扫频正弦波和将初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波；输入信号切换部，其选择多正弦信号和多个扫频正弦波的某一个并输入到被测定对象；数据取得部，其以预定采样频率取得输入到被测定对象的输入信号的采样数据和从被测定对象输出的输出信号的采样数据；以及特性计算部，其根据所取得的输入输出的采样数据计算出被测定对象中的包含输入输出信号的增益和相位的频率特性。

【技术实现步骤摘要】
频率特性测定装置、控制装置以及频率特性测定方法
本专利技术涉及频率特性测定装置、控制装置以及频率特性测定方法。
技术介绍
以往，已知通过数值来控制用于加工被加工物的机床的数值控制装置。机床例如对被加工物进行车削、刨削、钻孔、铣削、磨削等，并大多内置有电动机。在使用了电动机的机床中，以解析成为动作特性的劣化原因的机械振动，解析控制的响应性、稳定性为目的，对连接有负载的电动机的频率特性(频率响应)进行测定。在测定电动机的频率特性时，例如一边使频率逐步上升一边将正弦波的速度指令输入到连接有负载的电动机的数值控制装置(也称为“正弦波扫频”)。由此，将从电动机的速度检测器获得的电动机速度与速度指令进行比较来解析振幅比和相位差，并将解析结果显示为伯德图。但是，在根据通过一边使频率逐步上升一边将正弦波的速度指令输入到数值控制装置的速度环路而得的输入与输出的关系来计算速度环路的频率特性时，由于需要一边使频率在测定频带中逐步上升一边进行测定，因此存在测定时间长这一问题。另一方面，专利文献1中公开了如下技术：针对被测定系统，从信号源产生由多个频率的正弦波组成的多正弦波等宽带信号并通过快速傅立叶变换电路求出传递函数，以在该传递函数的变化大的部分以高分辨率进行测定，在变化少的部分以低分辨率进行测定的方式确定正弦波扫频测定的频率测定点，据此执行利用正弦波扫频的测定，从而缩短测定时间。更具体地，公开了利用多正弦波在预定范围的频率范围内进行粗扫频，基于此查找出应重点探索的频率区域，在该频率区域中，在传递特性的变化大的区域以高分辨率的正弦波进行扫频，在除此之外的区域以低分辨率的正弦波进行扫频。但是，即使是传递特性的变化大的区域，在根据该测定频率的频带而采样频率Fs不足并测定了比奈奎斯特频率Fn(采样频率Fs的1/2的频率)大的频率信号的情况下，有时也会发生混叠，信号波形与原始信号完全不同。因此，即使是传递特性的变化大的区域，也需要通过滤波器将输入到测定器的信号限制到奈奎斯特频率Fn。另一方面，专利文献2中公开了：当输入信号的频率例如比奈奎斯特频率Fn低时，不移动初始相位的正弦波信号而仅向控制环路输入一次来计算频率特性，当输入信号的频率例如比奈奎斯特频率Fn高时，将从初始相位移动了一定量的正弦波信号向控制环路输入k次来计算频率特性。但是，在专利文献2所述的测定方法中，与现有技术同样，需要一边使频率在测定频带中逐步上升一边进行测定，因此依然存在测定时间变长这一问题。专利文献1：日本特开平8-94690号公报专利文献2：日本特开2015-158734号公报
技术实现思路
在向被测定对象供给正弦波信号并测定所述被测定对象的频率特性的频率特性测定装置中，在测定针对所述被测定对象的控制信号(输入信号)的频率特性(频率响应)时，期望提供高的测定精度并且缩短测定时间。(1)本公开的频率特性测定装置的一个方式是向被测定对象供给正弦波信号并测定所述被测定对象的频率特性的频率特性测定装置，其具备：多正弦信号生成部，其生成由多个频率的正弦波组成的多正弦信号；一边使频率上升一边生成扫频正弦波的扫频正弦波生成部，所述扫频正弦波生成部生成由将预定相位作为初始相位的扫频正弦波和将所述初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波；输入信号切换部，其选择通过所述多正弦信号生成部生成的所述多正弦信号和通过所述扫频正弦波生成部生成的多个所述扫频正弦波的某一个并输入到所述被测定对象；数据取得部，其以预定的采样频率取得输入到所述控制环路的输入信号的采样数据和从所述被测定对象输出的输出信号的采样数据；以及特性计算部，其根据通过所述数据取得部取得的输入信号的采样数据和输出信号的采样数据，计算出所述被测定对象中的包含输入输出信号的增益和相位的频率特性。(2)另外，本公开的频率特性测定装置的一个方式涉及如下的频率特性测定装置：其为(1)的频率特性测定装置，并具备：奈奎斯特频率计算部，其根据采样频率计算出奈奎斯特频率；以及频带取得部，其取得通过所述特性计算部计算出频率特性的所述被测定对象中的频带的下限频率和上限频率，在所述奈奎斯特频率为所述上限频率以上的情况下，所述输入信号切换部向所述被测定对象输入通过所述多正弦信号生成部生成的由从所述下限频率至所述上限频率的多个频率的正弦波组成的多正弦信号，在所述奈奎斯特频率为所述下限频率以下的情况下，所述输入信号切换部向所述被测定对象输入通过所述扫频正弦波生成部生成的、由将预定相位作为初始相位并一边从所述下限频率上升至所述上限频率一边生成的扫频正弦波和将所述初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波，在所述奈奎斯特频率大于所述下限频率并小于所述上限频率的情况下，所述输入信号切换部向所述被测定对象输入通过所述多正弦信号生成部生成的由从所述下限频率至所述奈奎斯特频率的多个频率的正弦波组成的多正弦信号，并向所述被测定对象输入通过所述扫频正弦波生成部生成的、由将预定相位作为初始相位并一边从所述奈奎斯特频率上升至所述上限频率一边生成的扫频正弦波和将所述初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波。(3)另外，本公开的控制装置的一个方式是所述被测定对象为所述控制装置中的控制至少1个控制对象的控制环路，并具备(1)或(2)的频率特性测定装置。(4)另外，本公开的频率特性测定方法的一个方式是向被测定对象供给正弦波信号并测定所述被测定对象的频率特性的频率特性测定方法，其通过计算机来执行：多正弦信号生成步骤，生成由多个频率的正弦波组成的多正弦信号；一边使频率上升一边生成扫频正弦波的扫频正弦波生成步骤，所述扫频正弦波生成步骤中生成由将预定相位作为初始相位的扫频正弦波和将所述初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波；输入信号切换步骤，选择在所述多正弦信号生成步骤中生成的所述多正弦信号和在所述扫频正弦波生成步骤中生成的所述多个扫频正弦波的某一个并输入到所述被测定对象；数据取得步骤，以预定的采样频率取得输入到所述被测定对象的输入信号的采样数据和从所述被测定对象输出的输出信号的采样数据；以及特性计算步骤，根据在所述数据取得步骤中取得的输入信号的采样数据和输出信号的采样数据来计算出所述被测定对象中的包含输入输出信号的增益和相位的频率特性。根据一个方式，测定被测定对象的频率特性的频率特性测定装置，在测定针对被测定对象的控制信号(输入信号)的频率特性(频率响应)时，无论所测定的频带的值如何，都能够提供高的测定精度并且缩短测定时间。附图说明图1A是表示一个实施方式的控制装置的结构的一个例子的图。图1B是表示一个实施方式的控制装置的结构的一个例子的图。图2是表示图1A及图1B所示的频率生成部的功能结构例子的功能框图。图3是表示输入信号与输出信号的振幅比以及相位延迟的频率特性的一个例子的图。图4是表示图1A及图1B所示的频率特性计算部的功能结构例子的功能框图。图5A是说明频率特性测定部的测定动作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种频率特性测定装置，其向被测定对象供给正弦波信号并测定所述被测定对象的频率特性，其特征在于，/n所述频率特性测定装置具备：/n多正弦信号生成部，其生成由多个频率的正弦波组成的多正弦信号；/n一边使频率上升一边生成扫频正弦波的扫频正弦波生成部，所述扫频正弦波生成部生成由将预定相位作为初始相位的扫频正弦波和将所述初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波；/n输入信号切换部，其选择通过所述多正弦信号生成部生成的所述多正弦信号和通过所述扫频正弦波生成部生成的所述多个扫频正弦波的某一个并输入到所述被测定对象；/n数据取得部，其以预定的采样频率取得输入到所述被测定对象的输入信号的采样数据和从所述被测定对象输出的输出信号的采样数据；以及/n特性计算部，其根据通过所述数据取得部取得的输入信号的采样数据和输出信号的采样数据，计算出所述被测定对象中的包含输入输出信号的增益和相位的频率特性。/n

【技术特征摘要】
20190329 JP 2019-0663531.一种频率特性测定装置，其向被测定对象供给正弦波信号并测定所述被测定对象的频率特性，其特征在于，
所述频率特性测定装置具备：
多正弦信号生成部，其生成由多个频率的正弦波组成的多正弦信号；
一边使频率上升一边生成扫频正弦波的扫频正弦波生成部，所述扫频正弦波生成部生成由将预定相位作为初始相位的扫频正弦波和将所述初始相位移动了一定量而得的扫频正弦波组成的多个扫频正弦波；
输入信号切换部，其选择通过所述多正弦信号生成部生成的所述多正弦信号和通过所述扫频正弦波生成部生成的所述多个扫频正弦波的某一个并输入到所述被测定对象；
数据取得部，其以预定的采样频率取得输入到所述被测定对象的输入信号的采样数据和从所述被测定对象输出的输出信号的采样数据；以及
特性计算部，其根据通过所述数据取得部取得的输入信号的采样数据和输出信号的采样数据，计算出所述被测定对象中的包含输入输出信号的增益和相位的频率特性。


2.根据权利要求1所述的频率特性测定装置，其特征在于，
所述扫频正弦波生成部生成将初始相位每次移动2π/n而得的n个扫频正弦波。


3.根据权利要求2所述的频率特性测定装置，其特征在于，
所述扫频正弦波生成部生成将初始相位移动2成将初而得的扫频正弦波和将初始相位移动-2描正弦而得的扫频正弦波。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的频率特性测定装置，其特征在于，
所述频率特性测定装置具备：
奈奎斯特频率计算部，其根据采样频率计算出奈奎斯特频率；以及
频带取得部，其取得通过所述特性计算部计算出频率特性的所述被测定对象中的频带的下限频率和上限频率，
在所述奈奎斯特频率为所述上限频率以上的情况下，所述输入信号切换部向所述被测定对象输入通过所述多正弦信号生成部生成的由从所述下限频率至所述上限频率的多个频率的正弦波组成的多正弦信号，
在所述奈奎斯特频率为所述下限...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗威，中村勉，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP