特許 7331779 機械制御システム、波形生成装置、波形生成方法、および波形生成プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-15

(45)【発行日】2023-08-23

(54)【発明の名称】機械制御システム、波形生成装置、波形生成方法、および波形生成プログラム

(51)【国際特許分類】

   G05B 13/02 20060101AFI20230816BHJP

【ＦＩ】

G05B13/02 C

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020092062

(22)【出願日】2020-05-27

(65)【公開番号】P2021189581

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2022-12-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(74)【代理人】

【識別番号】100171099

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100144440

【弁理士】

【氏名又は名称】保坂 一之

(72)【発明者】

【氏名】萩原 淳

【審査官】田中 友章

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－４５９５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ １３／０２

Ｇ０５Ｂ ２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

機械の動作の指令を表す第１波形を０および１以外の実数ｋでべき乗して生成された第２波形を記憶する波形記憶部と、
前記第２波形に基づいて前記機械を動作させる機械制御部と、
を備える機械制御システム。

【請求項2】

前記実数ｋは０．５以上である、
請求項１に記載の機械制御システム。

【請求項3】

前記第１波形に基づいて前記第２波形を生成し、該生成された第２波形を前記波形記憶部に格納する波形生成部をさらに備える請求項１または２に記載の機械制御システム。

【請求項4】

前記波形生成部は、
前記第１波形を前記機械の目標値に基づいて正規化し、
該正規化された第１波形を前記実数ｋでべき乗して中間波形を生成し、
該中間波形と前記目標値とに基づいて前記第２波形を生成する、
請求項３に記載の機械制御システム。

【請求項5】

前記波形生成部は、前記第２波形の導関数がすべての周波数成分を含むように前記第２波形を生成する、
請求項３または４に記載の機械制御システム。

【請求項6】

前記第１波形および前記第２波形のそれぞれは、前記機械の位置の経時変化を表し、
前記機械制御部は、前記第２波形に基づいて前記機械を動作させる、
請求項１～５のいずれか一項に記載の機械制御システム。

【請求項7】

前記機械の速度、加速度、および加加速度の少なくとも一つを表す基本波形を積分することで前記第１波形を生成する積分部をさらに備える請求項６に記載の機械制御システム。

【請求項8】

前記機械制御部による前記機械の動作を示す応答値に基づいて、前記機械の特性を示す機械特性値を特定するシステム同定部をさらに備える請求項１～７のいずれか一項に記載の機械制御システム。

【請求項9】

前記機械制御部による前記機械の動作を示す応答値に基づいて、前記機械制御部による制御に用いられるゲインを調整するゲイン調整部をさらに備える請求項１～８のいずれか一項に記載の機械制御システム。

【請求項10】

機械の動作の指令を表す第１波形を０および１以外の実数ｋでべき乗して第２波形を生成する波形生成部と、
前記第２波形を記憶する波形記憶部と、
を備える波形生成装置。

【請求項11】

少なくとも一つのプロセッサを備える波形生成装置によって実行される波形生成方法であって、
機械の動作の指令を表す第１波形を０および１以外の実数ｋでべき乗して第２波形を生成するステップと、
前記第２波形を波形記憶部に記憶するステップと、
を含む波形生成方法。

【請求項12】

機械の動作の指令を表す第１波形を０および１以外の実数ｋでべき乗して第２波形を生成するステップと、
前記第２波形を波形記憶部に記憶するステップと、
をコンピュータに実行させる波形生成プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の一側面は、機械制御システム、波形生成装置、波形生成方法、および波形生成プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、Ｍ系列信号が加算されたモータ駆動信号をモータに印加したときの当該モータの応答に基づいてモータパラメータを同定するパラメータ同定手段を含むモータ制御装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－２３６９９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

機械を動作させるための適切な指令信号を生成することが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一側面に係る機械制御システムは、機械の動作の指令を表す第１波形を０および１以外の実数ｋでべき乗して生成された第２波形を記憶する波形記憶部と、第２波形に基づいて機械を動作させる機械制御部とを備える。

【0006】

本開示の一側面に係る波形生成装置は、機械の動作の指令を表す第１波形を０および１以外の実数ｋでべき乗して第２波形を生成する波形生成部と、第２波形を記憶する波形記憶部とを備える。

【0007】

本開示の一側面に係る波形生成方法は、少なくとも一つのプロセッサを備える波形生成装置によって実行される波形生成方法であって、機械の動作の指令を表す第１波形を０および１以外の実数ｋでべき乗して第２波形を生成するステップと、第２波形を波形記憶部に記憶するステップとを含む。

【0008】

本開示の一側面に係る波形生成プログラムは、機械の動作の指令を表す第１波形を０および１以外の実数ｋでべき乗して第２波形を生成するステップと、第２波形を波形記憶部に記憶するステップとをコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0009】

本開示の一側面によれば、機械を動作させるための適切な指令信号を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】機械制御システムの構成の一例を示す図である。

【図2】機械制御システムで用いられるコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。

【図3】機械制御システムの動作の一例を示すフローチャートである。

【図4】第１波形から第２波形を生成する一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照しながら本開示での実施形態を詳細に説明する。図面の説明において同一または同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0012】

［システムの概要］
実施形態に係る機械制御システム１は、機械２を制御するコンピュータシステムである。機械とは、動力を受けて目的に応じた所定の動作を行って、有用な仕事を実行する装置をいう。機械２の例として、任意の種類のロボットと、任意の種類の工作機械とが挙げられるが、機械２の種類はこれらに限定されない。機械制御システム１は任意の機械を制御するために用いることができる。

【0013】

機械制御システム１は機械２を制御するための指令信号を機械２に向けて出力する。機械２はこの指令信号に基づいて動作する。指令信号とは、機械２を制御するための命令である指令を示すデータ信号をいう。指令信号の例としてトルク指令および電流指令が挙げられる。しかし、指令信号の種類はこれらに限定されない。

【0014】

一例では、機械制御システム１はシステム同定およびゲイン調整のうちの少なくとも一つのために、すべての周波数成分を含む指令信号を出力する。この指令信号を生成する従来技術として、チャープ（ｃｈｉｒｐ）信号およびＭ系列信号が挙げられる。しかし、これらの特殊な信号を用いる場合には、周波数範囲、入力時間、振幅などのパラメータを試行錯誤しながら設定する必要がある。そのため、システム同定またはゲイン調整のための指令信号の準備が煩雑であり、且つその準備に専門的知識を要する。また、その従来技術では機械の動作音がうるさくなるので、機械２のユーザにストレスを与える可能性がある（例えば、機械２が壊れるのではないかという不安をユーザに抱かせるかもしれない）。機械制御システム１はこのような従来技術とは全く異なる手法で、すべての周波数成分を含む指令信号を出力する。

【0015】

［システムの構成］
図１は機械制御システム１の構成の一例を示す図である。機械制御システム１は機械２と接続される。図１では一つの機械２を示す。しかし、機械２の個数は限定されず、機械制御システム１は複数の機械２と接続してもよい。

【0016】

一例では、機械制御システム１は生成装置１０、制御装置２０、同定装置３０、および調整装置４０を備える。生成装置１０は、すべての周波数成分を含む信号波形を制御装置２０に提供する装置である。信号波形とは、機械の制御に用いられる信号の経時変化を示す情報をいい、より具体的には、その信号で表される物理量の経時変化を示す情報をいう。本開示では「信号波形」を単に「波形」ともいう。生成装置１０は波形生成装置の一例である。制御装置２０はその信号波形に基づいて機械２を制御する装置である。例えば、制御装置２０はその信号波形に基づいて機械２を動作させる。一例では、制御装置２０は機械２からの応答に基づくフィードバック制御を実行する。制御装置２０は、制御部（機械制御部）という機能モジュールの一例である。同定装置３０は機械の特性を示す機械特性値を特定する装置である。本開示では、機械特性値を特定する処理を「システム同定」ともいう。同定装置３０は、同定部（システム同定部）という機能モジュールの一例である。調整装置４０は、制御装置２０による機械２の制御に用いられるゲインを調整する装置である。ゲインとは、指令に対する機械の応答（追従）に関連するパラメータをいう。本開示では、ゲインを調整する処理を「ゲイン調整」ともいう。調整装置４０は、調整部（ゲイン調整部）という機能モジュールの一例である。

【0017】

図１は生成装置１０の機能構成の一例も示す。生成装置１０は生成部１１、記憶部１２、および出力部１３を備える。生成部１１は、すべての周波数成分を含む信号波形を生成する機能モジュール（波形生成部）である。記憶部１２はその信号波形を一時的にまたは非一時的に記憶する機能モジュール（波形記憶部）である。出力部１３はその信号波形を制御装置２０に出力する機能モジュールである。

【0018】

機械制御システム１を構成する各種の装置として機能するコンピュータは限定されない。一例では、そのコンピュータは、パーソナルコンピュータ、業務用サーバなどの汎用コンピュータでもよいし、特定の処理を実行する専用装置に組み込まれてもよい。

【0019】

図２は、機械制御システム１で用いられるコンピュータ１００のハードウェア構成の一例を示す図である。この例では、コンピュータ１００は本体１１０、モニタ１２０、および入力デバイス１３０を備える。

【0020】

本体１１０はコンピュータの主たる機能を実行する装置である。本体１１０は回路１６０を有し、回路１６０は、少なくとも一つのプロセッサ１６１と、メモリ１６２と、ストレージ１６３と、入出力ポート１６４と、通信ポート１６５とを有する。ストレージ１６３は、本体１１０の各機能モジュールを構成するためのプログラムを記録する。ストレージ１６３は、ハードディスク、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク等の、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。メモリ１６２は、ストレージ１６３からロードされたプログラム、プロセッサ１６１の演算結果等を一時的に記憶する。プロセッサ１６１は、メモリ１６２と協働してプログラムを実行することで、各機能モジュールを構成する。入出力ポート１６４は、プロセッサ１６１からの指令に応じて、モニタ１２０または入力デバイス１３０との間で電気信号の入出力を行う。入出力ポート１６４は他の装置との間で電気信号の入出力を行ってもよい。通信ポート１６５は、プロセッサ１６１からの指令に従って、通信ネットワークＮを介して他の装置との間でデータ通信を行う。

【0021】

モニタ１２０は、本体１１０から出力された情報を表示するための装置である。モニタ１２０は、グラフィック表示が可能であればいかなるものであってもよく、その具体例としては液晶パネル等が挙げられる。

【0022】

入力デバイス１３０は、本体１１０に情報を入力するための装置である。入力デバイス１３０は、所望の情報を入力可能であればいかなるものであってもよく、その具体例としてはキーパッド、マウス、操作コントローラ等の操作インタフェースが挙げられる。

【0023】

モニタ１２０および入力デバイス１３０はタッチパネルとして一体化されていてもよい。例えばタブレットコンピュータのように、本体１１０、モニタ１２０、および入力デバイス１３０が一体化されていてもよい。

【0024】

［機械制御方法および波形生成方法］
本開示に係る機械制御方法および波形生成方法の一例として、図３を参照しながら、機械制御システム１により実行される一連の処理手順の一例を説明する。図３は機械制御システム１の動作の一例を処理フローＳ１として示すフローチャートである。すなわち、機械制御システム１は処理フローＳ１を実行する。

【0025】

ステップＳ１１では、生成装置１０の生成部１１が第１波形を示す第１関数を取得する。第１波形とは、機械２を動作させるための指令（機械２の動作の指令）を表す信号波形をいう。一例では、第１波形は、機械２の初期設定または調整を実行するために用いられる信号波形ではなく、機械２に有用な仕事を実際に実行させるために用いられる信号波形である。すなわち、第１波形は、メンテナンス用の信号波形ではなく通常運用のための信号波形である。あるいは、第１波形は、システム同定またはゲイン調整を実行するために用いられる信号波形でもよい。例えば、第１波形は、システム同定またはゲイン調整を短時間で実行したり、その実行における機械２の動作範囲を狭く抑えたりするための専用の信号波形でもよい。これらのような第１波形では一部の周波数成分が０であり、すなわち、第１波形はすべての周波数成分を含まない。第１関数とは第１波形の数学的表現をいい、機械２への指令に関する複数の変数同士の関係（例えば、時間と位置との関係）を示す。一例では、第１波形（第１関数）は機械２の位置の経時変化を表し、言い換えると、機械２の位置を決めるための指令を表すといえる。機械の位置は、機械の構成要素の位置でもよいし、機械そのものの位置でもよい。

【0026】

第１関数の取得方法は限定されない。例えば、生成部１１はユーザによって入力された第１関数を取得してもよいし、他のコンピュータから第１関数を受信してもよいし、所定の記憶装置（例えばストレージ１６３）に予め記憶されている第１関数を読み出してもよい。あるいは、生成部１１は第１波形を任意の手法で取得し、その第１波形を解析することで第１関数を特定してもよい。一例では、生成部１１は、機械２の位置の変化の程度を表す基本波形（言い換えると、該基本波形を示す基本関数）を取得し、この基本波形（基本関数）を積分することで第１波形（第１関数）を生成してもよい。したがって、生成部１１は積分部として機能してもよい。基本関数は第１関数の導関数といえる。一例では、基本波形（基本関数）は機械２の速度、加速度、および加加速度（躍度）の少なくとも一つを表し、より具体的には、機械２の速度、加速度、および加加速度の経時変化を表す。

【0027】

ステップＳ１２では、生成部１１が、第１波形を示す第１関数を実数ｋでべき乗して、第２波形を示す第２関数を生成する。本開示ではこの処理を端的に「第１波形を実数ｋでべき乗して第２波形を生成する」ともいう。第２波形も、第１波形と同様に、機械２を動作させるための指令を表す信号波形である。しかし、第２波形はすべての周波数成分を含む点で第１波形と異なる。実数ｋは、０および１以外の値である。０および１と異なる限り、実数ｋの具体的な数値は限定されない。一例では、実数ｋは０．５以上に設定される。

【0028】

一例では、生成部１１は第１波形（第１関数）を正規化した上でべき演算を実行してもよい。具体的には、生成部１１は第１波形（第１関数）を機械２の目標値に基づいて正規化する。本開示において正規化とは、信号波形（関数）の従属変数の値が所与の数値範囲内に収まるように該信号波形（該関数）を変形する処理をいう。機械２の目標値とは、機械２が動作することで到達すべき該機械２の最終的な状態を示す物理量である。例えば、その目標値は機械２の最終的な位置（これを「目標位置」ともいう）を示してもよい。オリジナルの第１波形（第１関数）は目標値を示す。この目標値は様々な数値を取り得るので、生成部１１は正規化によって計算を単純化する。例えば、生成部１１は目標値を１に変換するように第１波形（第１関数）を正規化してもよい。生成部１１は正規化された第１関数を実数ｋでべき乗して中間波形（言い換えると、該中間波形を示す中間関数）を生成する。そして、生成部１１はその中間波形（中間関数）と機械２の目標値とに基づいて第２波形（第２関数）を生成する。この第２波形（第２関数）は目標値を示す。正規化を含むこの一連の処理は、例えば下記の式（１）によって表される。
ｆ＿ｎｅｗ（ｔ）＝Ｄ・（ｆ（ｔ）／Ｄ）^ｋ …（１）

【0029】

ここで、ｆ（ｔ）は機械２の位置の経時変化を示す第１関数である。Ｄは機械２の目標値である。ｆ＿ｎｅｗ（ｔ）は機械２の位置の経時変化を示す第２関数である。

【0030】

別の例では、生成部１１は上記の正規化を実行することなく、第１関数を実数ｋでべき乗して第２波形（第２関数）を生成してもよい。例えば、生成部１１は第１関数ｆ（ｔ）を実数ｋでべき乗し、その結果にＤ／Ｄ^ｋを乗ずることで第２関数ｆ＿ｎｅｗ（ｔ）を生成してもよい。すなわち、生成部１１は下記の式（２）によって第２波形（第２関数）を生成してもよい。
ｆ＿ｎｅｗ（ｔ）＝Ｄ／Ｄ^ｋ・ｆ（ｔ）^ｋ …（２）

【0031】

第１波形（第１関数）を正規化するか否かに拘わらず、第１関数のべき演算は下記式（３）によって表すことができる。すなわち、第１関数のべき演算は指数関数および自然対数を用いて表現できる。
ｆ（ｔ）^ｋ＝ｅｘｐ｛ｋ・ｌｎ（ｆ（ｔ））｝ …（３）

【0032】

図４は第１波形（第１関数）から第２波形（第２関数）を生成する一例を示す図である。この例では、第１波形（第１関数）および第２波形（第２関数）は、いずれも機械２の位置の経時変化を示す。波形２０１は第１関数の一階導関数により表され、したがって、機械２の速度の経時変化を示す。波形２０１の周波数特性２１１から明らかなように、第１波形（第１関数）ではパワーが０の周波数（１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、３０Ｈｚ、４０Ｈｚ、および５０Ｈｚ）が存在する。すなわち、第１波形は一部の周波数成分を含まない。

【0033】

波形２０２は、第１関数を実数ｋでべき乗することで得られる第２関数の一階導関数により表される。波形２０２も機械２の速度の経時変化を示す。波形２０２の周波数特性２１２から明らかなように、第２波形（第２関数）はすべての周波数成分を含む。すなわち、生成部１１は、第２関数の導関数がすべての周波数成分を含むように第２波形（第２関数）を生成する。

【0034】

波形２０１，２０２の比較から分かるように、機械２の速度が最終的に０になる時点、すなわち機械２が目標値に達する時点は、第１波形（第１関数）と第２波形（第２関数）とで変わらない。これは、生成部１１が、すべての周波数成分を含む第２波形（第２関数）を、機械２の動作時間および移動距離を変えることなく生成することを意味する。すなわち、生成部１１は、当初に意図された機械２の動作を変えることなく、すべての周波数成分を含む信号波形を生成することができる。

【0035】

第２関数が機械２の位置の経時変化を示す場合には、導関数の従属変数（速度、加速度、または加加速度）は０で始まり０で終わる。図４の例は、機械２が目標値に達して初めて速度が０に戻るので、機械２の位置を示す第２波形は単調増加を示す。しかし、第２波形は単調増加に限定されない。いずれにしても、生成部１１は、第１波形（第１関数）が通常運用での機械２の様々な動作の混合（例えば、加速、減速、定速、および一旦停止から選択される任意の２以上の組合せ）を示す場合にも、すべての周波数成分を含む第２波形（第２関数）を生成することができる。

【0036】

図３に戻って、ステップＳ１３では、生成部１１が第２波形または第２関数を記憶部１２に格納する。この結果、記憶部１２は第２波形または第２関数を記憶する。生成部１１は第２波形そのものを示す情報を格納してもよいし、第２関数を格納してもよい。第２関数は第２波形を示すので、第２関数の格納は第２波形の格納の一例である。

【0037】

ステップＳ１４では、制御装置２０が第２波形に基づいて機械２を制御する。具体的には、生成装置１０の出力部１３が記憶部１２から第２波形（第２関数）を読み出し、該第２波形（第２関数）を制御装置２０に送信する。一例では、第２波形（第２関数）は機械２の位置の経時変化を表し、したがって位置指令であるといえる。制御装置２０は機械２を動作させるための指令信号（例えば、位置指令に基づくトルク指令）をその第２波形に基づいて生成し、該指令信号を機械２に送信する。機械２はその指令信号に従って動作する。

【0038】

ステップＳ１５では、同定装置３０がシステム同定を実行する。同定装置３０は、制御装置２０から送信された指令信号と、その操作信号よる機械２の動作を示す応答値とを取得する。応答値とは、指令に対する出力である応答を示す物理量をいう。応答とは、より具体的には機械２の動作または状態をいう。動作または状態は任意のデータ項目によって表されてよく、例えば、位置、姿勢、速度、加速度、トルク、力、および電流値のうちの少なくとも一つによって表されてもよい。応答値の取得方法は限定されない。例えば、同定装置３０は機械２の各種のセンサデータを応答値として取得してもよい。センサの種類は限定されず、例えば、位置センサ（例えばエンコーダ）、速度センサ、加速度センサ、電圧センサ、電流センサ、温度センサ、ジャイロセンサ、カメラ、圧力センサ、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ－ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ）センサなどの各種のセンサが用いられてよい。あるいは、同定装置３０はフィードバックデータ、または制御ループ内の指令の変化を示すデータを取得してもよい。

【0039】

一例では、同定装置３０は指令信号および応答値に基づいて機械特性値を特定する。これは、同定装置３０が、すべての周波数成分を含む第２波形に基づいてシステム同定を実行することを意味する。同定装置３０は任意の種類の機械特性値を特定してよい。例えば、同定装置３０はイナーシャ（慣性モーメント）、粘性摩擦係数、剛性、共振周波数、反共振周波数、および一定外乱（例えば、粘性摩擦、クーロン摩擦、重力など）のうちの少なくとも一つを同定してもよい。

【0040】

同定の際に、制御装置２０はフィードバック制御を行わず、フィードフォワード制御のみを行ってもよい。例えば、制御装置２０は位置指令を２回微分し、その微分結果にイナーシャを乗じて生成したトルク指令信号を指令信号として用いてもよい。あるいは、生成装置１０が、加速度指令にイナーシャを乗じたトルク指令を第２波形として提供し、制御装置２０がその第２波形をそのまま指令信号として機械２に入力してもよい。

【0041】

同定装置３０は特定された機械特性値を任意の手法で出力する。例えば、同定装置は機械特性値を、モニタ１２０上に出力してもよいし、ストレージ１６３に格納してもよいし、他のコンピュータに送信してもよい。

【0042】

ステップＳ１６では、調整装置４０がゲイン調整を実行する。調整装置４０は、出力部１３から送信された第２波形（第２関数。例えば位置指令）と、該第２波形に基づく機械２の動作を示す応答値とを取得する。調整装置４０は同定装置３０と同様に応答値を取得することができる。一例では、調整装置４０は第２波形および応答値に基づいてゲインを調整する。これは、同定装置３０が、すべての周波数成分を含む第２波形に基づいてゲイン調整を実行することを意味する。調整装置４０は任意の種類のゲインを調整してよい。一例として、調整装置４０はＰＩＤ制御において、比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉ、および微分ゲインＫｖを調整する。調整装置４０は調整されたゲインを制御装置２０に送信して、制御装置２０が所望の特性を得るように（例えば振動を抑えつつできるだけ早く機械２を制御するように）制御装置２０の動作を調整する。

【0043】

システム同定（ステップＳ１５）およびゲイン調整（ステップＳ１６）は必須の処理ではない。機械制御システム１はこれらの二つの処理のうちの一つのみを実行してもよいし、双方を実行しなくてもよい。

【0044】

［プログラム］
機械制御システム１の各機能モジュールは、プロセッサ１６１またはメモリ１６２の上に機械制御プログラムを読み込ませてプロセッサ１６１にそのプログラムを実行させることで実現される。機械制御プログラムは、機械制御システム１の各機能モジュールを実現するためのコードを含む。プロセッサ１６１は機械制御プログラムに従って入出力ポート１６４または通信ポート１６５を動作させ、メモリ１６２またはストレージ１６３におけるデータの読み出しおよび書き込みを実行する。このような処理により機械制御システム１の各機能モジュールが実現される。

【0045】

一例では、機械制御プログラムは、生成装置１０に対応するコード（波形生成プログラム）と、制御装置２０に対応するコードと、同定装置３０に対応するコードと、調整装置４０に対応するコードとを含む。これらの個々のコードは個々のコンピュータに分散して提供される。

【0046】

機械制御プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどの非一時的な記録媒体に固定的に記録された上で提供されてもよい。あるいは、機械制御プログラムは、搬送波に重畳されたデータ信号として通信ネットワークを介して提供されてもよい。

【0047】

［効果］
以上説明したように、本開示の一側面に係る機械制御システムは、機械の動作の指令を表す第１波形を０および１以外の実数ｋでべき乗して生成された第２波形を記憶する波形記憶部と、第２波形に基づいて機械を動作させる機械制御部とを備える。

【0048】

本開示の一側面に係る波形生成装置は、機械の動作の指令を表す第１波形を０および１以外の実数ｋでべき乗して第２波形を生成する波形生成部と、第２波形を記憶する波形記憶部とを備える。

【0049】

本開示の一側面に係る波形生成方法は、少なくとも一つのプロセッサを備える波形生成装置によって実行される波形生成方法であって、機械の動作の指令を表す第１波形を０および１以外の実数ｋでべき乗して第２波形を生成するステップと、第２波形を波形記憶部に記憶するステップとを含む。

【0050】

本開示の一側面に係る波形生成プログラムは、機械の動作の指令を表す第１波形を０および１以外の実数ｋでべき乗して第２波形を生成するステップと、第２波形を波形記憶部に記憶するステップとをコンピュータに実行させる。

【0051】

このような側面においては、べき演算によって指令そのものにすべての周波数成分を含ませることができるので、機械を動作させるための適切な指令信号が得られる。加えて、この指令信号を用いることで、チャープ信号、Ｍ系列信号などの従来の信号を用いる場合よりも機械の動作音を低減させることができる。

【0052】

他の側面に係る機械制御システムでは、実数ｋは０．５以上であってもよい。この場合には、指令が急峻になるのを防ぐことができる。

【0053】

他の側面に係る機械制御システムでは、第１波形に基づいて第２波形を生成し、該生成された第２波形を波形記憶部に格納する波形生成部をさらに備えてもよい。この場合には、すべての周波数成分を含む第２波形を任意の第１波形から生成することができる。

【0054】

他の側面に係る機械制御システムでは、波形生成部は、第１波形を機械の目標値に基づいて正規化し、該正規化された第１波形を実数ｋでべき乗して中間波形を生成し、該中間波形と目標値とに基づいて第２波形を生成してもよい。正規化によって具体的な目標値を取り除いた波形をべき乗し、そのべき乗により得られる波形（中間波形）に該目標値を適用することで、第２波形を簡単に算出することができる。したがって、その分だけ指令信号を短時間で生成できる。

【0055】

他の側面に係る機械制御システムでは、波形生成部は、第２波形の導関数がすべての周波数成分を含むように、第２波形を生成してもよい。この場合には、機械の位置を変化させるための部品の動作に関連する波形（例えば、モータの動きを直接にまたは間接的に表す波形）においてすべての周波数成分が含まれる。導関数がこのような性質を持つ第２波形を用いることで、適切な指令信号を得ることができる。その結果、例えば、機械の動作音を低減させることが可能になる。

【0056】

他の側面に係る機械制御システムでは、第１波形および第２波形のそれぞれは、機械の位置の経時変化を表し、機械制御部は、第２波形に基づいて機械を動作させてもよい。この場合には、機械の位置を制御するための適切な指令信号を生成することができる。

【0057】

他の側面に係る機械制御システムでは、機械の速度、加速度、および加加速度の少なくとも一つを表す基本波形を積分することで第１波形を生成する積分部をさらに備えてもよい。この場合には、速度、加速度、または加加速度に関する指令を用いて第２波形を得ることができる。

【0058】

他の側面に係る機械制御システムでは、機械制御部による機械の動作を示す応答値に基づいて、機械の特性を示す機械特性値を特定するシステム同定部をさらに備えてもよい。第２波形に基づく応答値を用いることで、機械の動作音を低減させつつ、すべての周波数成分を考慮して機械の特性を特定することができる。

【0059】

他の側面に係る機械制御システムでは、機械制御部による機械の動作を示す応答値に基づいて、機械制御部による制御に用いられるゲインを調整するゲイン調整部をさらに備えてもよい。第２波形に基づく応答値を用いることで、機械の動作音を低減させつつ、すべての周波数成分を考慮してゲインを調整することができる。

【0060】

［変形例］
以上、本開示の実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。本開示は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

【0061】

機械制御システムの構成は上記実施形態に限定されない。例えば、機械制御システムにおいて同定装置３０および調整装置４０は必須ではなく、これらの装置の少なくとも一つが他のコンピュータシステムに属してもよい。機械制御システム１は生成部１１を備えなくてもよく、この場合には、記憶部１２は他のコンピュータシステムにおいて生成された第２波形または第２関数を格納する。生成装置１０、制御装置２０、同定装置３０、および調整装置４０のうちの任意の２以上が一つの装置に集約されてもよい。

【0062】

システムのハードウェア構成は、プログラムの実行により各機能モジュールを実現する態様に限定されない。例えば、上記実施形態における機能モジュールの少なくとも一部が、その機能に特化した論理回路により構成されていてもよいし、該論理回路を集積したＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成されてもよい。

【0063】

少なくとも一つのプロセッサにより実行される方法の処理手順は上記実施形態での例に限定されない。例えば、上述したステップ（処理）の一部が省略されてもよいし、別の順序で各ステップが実行されてもよい。また、上述したステップのうちの任意の２以上のステップが組み合わされてもよいし、ステップの一部が修正または削除されてもよい。あるいは、上記の各ステップに加えて他のステップが実行されてもよい。

【0064】

コンピュータシステムまたはコンピュータ内で二つの数値の大小関係を比較する際には、「以上」および「よりも大きい」という二つの基準のどちらを用いてもよく、「以下」および「未満」という二つの基準のうちのどちらを用いてもよい。このような基準の選択は、二つの数値の大小関係を比較する処理についての技術的意義を変更するものではない。

【符号の説明】

【0065】

１…機械制御システム、２…機械、１０…生成装置、１１…生成部、１２…記憶部、１３…出力部、２０…制御装置、３０…同定装置、４０…調整装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】