CN105406797A - 控制装置和减速机系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种控制装置和减速机系统。该控制装置对用于驱动摆动型减速机的马达进行控制，该摆动型减速机具有至少一个孔形成于偏心的位置的摆动齿轮部。控制装置具备：角度获取部，其获取与表示上述马达的旋转角的输入旋转角有关的输入信息；估计部，其基于上述孔的数量来估计上述输入旋转角与表示上述摆动型减速机的旋转角的输出旋转角之间的角度误差；以及校正部，其根据上述角度误差来决定补偿电流值，使用上述补偿电流值来校正指令电流值，由此设定向上述马达供给的电流的大小。

Description

控制装置和减速机系统

技术领域

本发明涉及一种用于控制摆动型减速机的控制技术。

背景技术

在工业用机器人、机床之类的各种技术领域中要求减少减速机的角度传递误差。应减少角度传递误差的要求而提出了各种控制技术(参照JP2012-122509A以及JP2003-223225A)。

JP2012-122509A提出了如下一种技术：使用配置于减速机的输入侧的编码器和配置于减速机的输出侧的编码器来减少角度传递误差。JP2003-223225A提出了如下一种技术：使用预先获取到的误差校正数据来减少角度传递误差。

JP2012-122509A的公开技术需要多个编码器。因而，采纳JP2012-122509A的公开技术的控制装置的制造成本变高。

JP2012-122509A的公开技术需要在减速机的输出侧配置编码器。另一方面，存在不希望在减速机的输出侧配置编码器的技术领域(例如，工业用机器人的技术领域)。因而，JP2012-122509A的公开技术在通用性上存在问题。

JP2003-223225A的公开技术要求预先制作与各个减速机对应的固有的误差校正数据。因而，JP2003-223225A的公开技术在误差校正数据的制作及管理上要求使用者付出大量劳力。

根据JP2003-223225A，不考虑由负荷引起的角度传递误差的变化来制作误差校正数据。因而，在对减速机施加了负荷的条件下，JP2003-223225A的公开技术不能充分地减少角度传递误差。这样，由于角度传递误差导致对基于指令值的轨迹进行追踪的追踪精度(轨迹追踪精度)不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高对基于指令值的轨迹进行追踪的追踪精度的控制技术。

本发明的一个方面所涉及的控制装置对用于驱动摆动型减速机的马达进行控制，该摆动型减速机具有至少一个孔形成于偏心的位置的摆动齿轮部。控制装置具备：角度获取部，其获取与输入旋转角有关的输入信息，其中，该输入旋转角表示上述马达的旋转角；估计部，其基于孔数来估计上述输入旋转角与输出旋转角之间的角度误差，其中，该孔数表示上述至少一个孔的数量，该输出旋转角表示上述摆动型减速机的旋转角；以及校正部，其根据上述角度误差来决定补偿电流值，使用上述补偿电流值来校正指令电流值，由此设定向上述马达供给的电流的大小。

本发明的另一方面所涉及的减速机系统具备：摆动型减速机，其具有至少一个孔形成于偏心的位置的摆动齿轮部；马达，其驱动上述摆动型减速机；以及控制装置，其控制上述马达。上述控制装置包括：角度获取部，其获取与输入旋转角有关的输入信息，其中，该输入旋转角表示上述马达的旋转角；估计部，其基于孔数来估计上述输入旋转角与输出旋转角之间的角度误差，其中，该孔数表示上述至少一个孔的数量，该输出旋转角表示上述摆动型减速机的旋转角；以及校正部，其根据上述角度误差来决定补偿电流值，使用上述补偿电流值来校正指令电流值，由此设定向上述马达供给的电流的大小。

本发明能够提供如下一种具有通用性的控制技术：能够提高对基于指令值的轨迹进行追踪的追踪精度。

上述控制技术的目的、特征以及优点会通过下面的详细说明和附图而变得更明确。

附图说明

图1是表示减速机系统的例示性的功能结构的概要性的框图。

图2A是例示性的摆动型减速机的概要性的截面图。

图2B是沿着图2A所示的A-A线的摆动型减速机的概要性的截面图。

图3是图2A所示的摆动型减速机的概要图(符号“^”表示附加有“^”的量是估计值)。

图4是表示对图3所示的摆动型减速机的摆动齿轮作用的力的概要图。

图5是图1所示的减速机系统的控制模块线图。

图6是表示图5所示的减速机系统的控制电路的例示性的控制动作的概要性的流程图。

图7A示出在不利用补偿电流值进行校正的条件下得到的试验数据。

图7B示出在利用补偿电流值进行校正的条件下得到的试验数据。

图8A示出根据图7A所示的数据得到的FFT分析的结果。

图8B示出根据图7B所示的数据得到的FFT分析的结果。

图9是减速机系统的控制模块线图(第二实施方式)(符号“^”表示附加有“^”的量是估计值)。

图10是表示图9所示的减速机系统的例示性的控制动作的概要性的流程图。

图11是表示第三实施方式的减速机系统的例示性的功能结构的概要性的框图。

图12是图11所示的减速机系统的控制模块线图(符号“^”表示附加有“^”的量是估计值)。

图13是表示干扰负荷的数式的概念性模型。

图14是表示图11所示的减速机系统的例示性的控制动作的概要性的流程图。

图15A示出在不利用补偿电流值进行校正的条件下得到的试验数据。

图15B示出在利用补偿电流值进行校正的条件下得到的试验数据。

图16A示出根据图15A所示的数据得到的FFT分析的结果。

图16B示出根据图15B所示的数据得到的FFT分析的结果。

图17是第四实施方式的减速机系统的控制模块线图(符号“^”表示附加有“^”的量是估计值)。

图18A是表示摆动型减速机的输出速度和向用于驱动摆动型减速机的马达输入的指令电流的曲线图。

图18B是表示摆动型减速机的输出速度和向用于驱动摆动型减速机的马达输入的指令电流的曲线图。

图18C是表示摆动型减速机的输出速度和向用于驱动摆动型减速机的马达输入的指令电流的曲线图。

图18D是表示摆动型减速机的输出速度和向用于驱动摆动型减速机的马达输入的指令电流的曲线图。

图19A是表示通过对图18A所示的输出速度的数据进行空间FFT分析而得到的空间频谱的曲线图。

图19B是表示通过对图18B所示的输出速度的数据进行空间FFT分析而得到的空间频谱的曲线图。

图19C是表示通过对图18C所示的输出速度的数据进行空间FFT分析而得到的空间频谱的曲线图。

图19D是表示通过对图18D所示的输出速度的数据进行空间FFT分析而得到的空间频谱的曲线图。

具体实施方式

下面，参照所附的附图来说明与对驱动摆动型减速机的马达进行控制的控制技术有关的各种实施方式。根据以下说明能够明确地理解控制技术。

<第一实施方式>

<本发明人等发现的摆动型减速机的问题>

一般情况下，减速机具有弹性、间隙、角度传递误差之类的传递特性。这些传递特性使安装有减速机的装置的动作精度劣化。在工业用机器人之类的技术领域大多使用波动齿轮装置、摆动型减速机。波动齿轮装置、摆动型减速机与一般的减速机相比，能够高精度地传递动力。

摆动型减速机能够以高的减速比传递动力，且具有非常小的间隙。摆动型减速机小型且具有高刚性。鉴于这些特性，在大型机器人、工业用机器人中，摆动型减速机经常被用于要求高刚性的部位。

摆动型减速机具有排列为环状的多个内齿和啮合于多个内齿的摆动齿轮部。摆动齿轮部在内接于被内齿限定的定圆的同时进行移动。

设计摆动型减速机的设计者有时基于摆动型减速机的设计上和/或制造上的理由，使轴、其它构件贯穿形成于摆动齿轮部的孔。然而，形成有孔的部位也有时使摆动齿轮部的刚性局部降低。

本发明人等发现了以下情况：形成于摆动齿轮部的孔对马达的旋转角与摆动型减速机的旋转角之间的角度误差施加周期性的变动，使角度传递误差变大。在第一实施方式中，对减少由形成于摆动齿轮部的孔引起的角度传递误差的控制技术进行说明。

<减速机系统>

图1是表示减速机系统100的例示性的功能结构的概要性的框图。参照图1来说明减速机系统100。

减速机系统100具备马达200、编码器300、控制电路400以及摆动型减速机500。马达200在控制电路400的控制下驱动摆动型减速机500。在本实施方式中，利用控制电路400来例示控制装置。

编码器300也可以安装于马达200。编码器300生成与表示马达200的旋转角的输入旋转角有关的输入信息。在本实施方式中，输入信息表示马达200的旋转角。取而代之地，输入信息也可以表示与马达200的角速度、马达200的旋转角有关的其它信息。本实施方式的控制原理并不限定于输入信息所表示的特定的内容。

在本实施方式中，作为生成输入信息的装置，利用编码器300。取而代之地，也可以在减速机系统100中使用能够生成输入信息的其它装置。本实施方式的控制原理并不限定于用于生成输入信息的特定的技术。

控制电路400包括微分器410、状态观测器420、校正部430、指令信息生成部440以及驱动部450。上述输入信息从编码器300被输出到微分器410。微分器410对输入信息所表示的旋转角进行微分运算，来计算马达200的角速度。与马达200的角速度有关的角速度信息从微分器410被输出到状态观测器420和指令信息生成部440。在本实施方式中，利用微分器410来例示角度获取部。如果输入信息表示马达200的角速度，则角度获取部也可以是能够输入输入信息的输入端口。本实施方式的控制原理并不限定于角度获取部的特定的构造、特定的功能。

状态观测器420基于形成于摆动型减速机500的摆动齿轮部的孔的数量来估计通过输入信息表示的输入旋转角与表示摆动型减速机500的旋转角的输出旋转角之间的轴扭转振动θ_s。也可以利用以下数式定义轴扭转振动θ_s。在本实施方式中，利用状态观测器420来例示估计部。利用轴扭转振动θ_s来例示角度误差。

数式1

${\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&theta;}}}_s=\frac{{\mathrm{\&omega;}}_M}{R_g}-{\mathrm{\&omega;}}_L$

ω_M：马达的角速度

ω_L：摆动型减速机的角速度

R_g：摆动型减速机的减速比

与轴扭转振动θ_s有关的上述定义式包含摆动型减速机500的角速度的变量(ω_L)。然而，本实施方式的控制原理不需要直接测量摆动型减速机500的输出动作就能够估计轴扭转振动θ_s。用于估计轴扭转振动θ_s的各种运算技术后文描述。表示轴扭转振动θ_s的估计值的数据从状态观测器420被输出到校正部430。

校正部430包括第一电流决定部431、第二电流决定部432以及校正处理部433。表示轴扭转振动θ_s的估计值的数据从状态观测器420被输出到第一电流决定部431和第二电流决定部432。第一电流决定部431根据表示轴扭转振动θ_s的估计值的数据来决定表示补偿电流的大小的补偿电流值。第二电流决定部432根据表示轴扭转振动θ_s的估计值的数据来决定表示状态反馈电流的大小的状态反馈电流值。校正处理部433使用补偿电流值和状态反馈电流值来校正由指令信息生成部440生成的指令电流值。

在本实施方式中，校正部430除了使用补偿电流值校正指令电流值以外，还使用状态反馈电流值来校正指令电流值。取而代之地，校正部430也可以仅使用补偿电流值校正指令电流值。本实施方式的控制原理并不限定于用于校正指定电流值的特定的运算技术。

指令信息生成部440包括位置指令生成部441、速度指令生成部442以及电流指令生成部443。位置指令生成部441从编码器300接收上述输入信息。位置指令生成部441从外部装置(未图示)接收指示马达200的旋转角的指示信息。位置指令生成部441将输入信息与指示信息进行对比，计算马达200的当前的旋转角与由指示信息指定的旋转角之间的偏差。与计算出的偏差有关的偏差信息从位置指令生成部441被输出到速度指令生成部442。

速度指令生成部442从微分器410接收表示马达200的角速度的角速度信息。速度指令生成部442使用偏差信息和角速度信息来生成指示速度的速度指令信息。速度指令信息从速度指令生成部442被输出到电流指令生成部443。

电流指令生成部443基于速度指令信息来决定指令电流值。表示指令电流值的信息从电流指令生成部443被输出到校正处理部433。校正处理部433如上所述那样使用补偿电流值和状态反馈电流值来校正指令电流值。

指令信息生成部440也可以使用一般的反馈控制技术来决定指令电流值。因而，本实施方式的控制原理并不限定于用于决定指令电流值的特定的方法。

校正处理部433使用补偿电流值和状态反馈电流值来校正指令电流值，并设定向马达200供给的供给电流的大小。表示向马达200供给的供给电流的大小的供给电流信息从校正处理部433被输出到状态观测器420和驱动部450。

驱动部450将由供给电流信息表示的大小的电流作为驱动信号向马达200输出。马达200根据驱动信号进行旋转运动。

在本实施方式中，驱动部450形成为被安装于控制电路400的驱动电路。取而代之地，驱动部450也可以从控制电路400分离。例如，驱动部450可以是执行根据上述供给电流信息生成驱动信号的程序的数字信号处理器。本实施方式的控制原理并不限定于驱动部450的特定的构造、特定的功能。

如上所述，状态观测器420从微分器410接收与马达200的角速度有关的角速度信息，且从校正处理部433接收表示向马达200供给的供给电流的大小的供给电流信息。状态观测器420在上述轴扭转振动θ_s的估计中利用角速度信息和供给电流信息。

<摆动型减速机>

参照图1说明的减速机系统100的原理能够用于驱动各种摆动型减速机。

图2A和图2B示出例示性的摆动型减速机500A。图2A是摆动型减速机500A的概要性的截面图。图2B是沿着图2A所示的A-A线的摆动型减速机500A的概要性的截面图。摆动型减速机500A能够用作参照图1说明的摆动型减速机500。参照图1至图2B来说明摆动型减速机500A。

摆动型减速机500A具备外筒部510、承载部520、摆动齿轮部530以及驱动机构540。图2A和图2B示出输入轴210。输入轴210也可以是参照图1说明的马达200的轴。参照图1说明的编码器300也可以安装于输入轴210，来生成与表示输入轴210的旋转角的输入旋转角有关的输入信息。

外筒部510包括外筒511和多个内齿销512。外筒511对收容承载部520、摆动齿轮部530以及驱动机构540的圆筒状的内部空间进行限定。输入轴210沿着圆筒状的内部空间的中心轴延伸。各内齿销512是在输入轴210的延伸方向上延伸的圆柱状的构件。各内齿销512被嵌入到形成于外筒511的内壁的槽部。因而，能够利用外筒511恰当地保持各内齿销512。

多个内齿销512以大致固定的间隔绕着输入轴210配置。各内齿销512的半周面从外筒511的内壁向输入轴210突出。因而，多个内齿销512作为与摆动齿轮部530啮合的内齿而发挥功能。

承载部520包括基部521、端板部522、定位销523以及固定螺栓524。承载部520整体上呈圆筒形状。承载部520能够相对于外筒部510进行相对地旋转。如果承载部520固定，则外筒部510与输入轴210的旋转相应地旋转。如果外筒部510固定，则承载部520与输入轴210的旋转相应地旋转。输入轴210沿着承载部520或者外筒部510的旋转轴RX延伸。

基部521包括基板部525和3个轴部526。3个轴部526各自从基板部525向端板部522延伸。在3个轴部526各自的前端面形成有螺纹孔527和铰孔528。定位销523被插入铰孔528。其结果，端板部522相对于基部521被高精度地定位。将固定螺栓524拧入螺纹孔527。其结果，端板部522被恰当地固定于基部521。

摆动齿轮部530配置在基板部525与端板部522之间。3个轴部526贯穿摆动齿轮部530而与端板部522连接。

摆动齿轮部530包括第一摆动齿轮531和第二摆动齿轮532。第一摆动齿轮531配置在基板部525与第二摆动齿轮532之间。第二摆动齿轮532配置在端板部522与第一摆动齿轮531之间。

第一摆动齿轮531在形状和大小上与第二摆动齿轮532相同。第一摆动齿轮531和第二摆动齿轮532在啮合于内齿销512的同时在外筒511内进行环绕移动。因而，第一摆动齿轮531和第二摆动齿轮532的中心绕着输入轴210的旋转轴RX进行环绕移动。

第一摆动齿轮531的环绕相位从第二摆动齿轮532的环绕相位大致偏离180°。在第一摆动齿轮531与外筒部510的多个内齿销512中的一半内齿销啮合的期间，第二摆动齿轮532与多个内齿销512中的剩余的一半内齿销啮合。因而，摆动齿轮部530能够使外筒部510或者承载部520进行旋转。

驱动机构540包括3个传递齿轮541、3个曲柄轴542、主轴承部543以及3个曲柄轴承部544。在输入轴210的前端部形成有与3个传递齿轮541啮合的齿轮部211。因而，3个传递齿轮541能够从输入轴210接受驱动力。

3个曲柄轴542各自包括第一端部545和第二端部546。第一端部545被承载部520的基板部525包围。第二端部546被承载部520的端板部522包围。

3个曲柄轴542各自包括圆柱状的轴部547、第一曲柄部548以及第二曲柄部549。轴部547从第一端部545沿着轴线AX径直地延伸到第二端部546。第一曲柄部548和第二曲柄部549是偏心于轴线AX的圆板状的构件。第一摆动齿轮531与第二摆动齿轮532之间的环绕相位差由第一曲柄部548和第二曲柄部549决定。

传递齿轮541安装于第一端部545。当输入轴210进行旋转时，3个曲柄轴542各自进行旋转。其结果，第一曲柄部548和第二曲柄部549绕着轴线AX进行偏心旋转。

主轴承部543配置在外筒部510与承载部520之间。主轴承部543包括第一主轴承551和第二主轴承552。第一主轴承551在外筒部510内可旋转地支承基部521。第二主轴承552在外筒部510内可旋转地支承端板部522。因而，承载部520能够相对于外筒部510进行相对地旋转。

3个曲柄轴承部544各自包括第一曲柄轴承553和第二曲柄轴承554。第一曲柄轴承553配置在第一曲柄部548与第一摆动齿轮531之间。第一曲柄轴承553可旋转地支承第一曲柄部548。当曲柄轴542进行旋转时，第一曲柄部548进行偏心旋转，因此第一摆动齿轮531能够一边与多个内齿销512啮合一边在外筒部510内进行环绕移动。第二曲柄轴承554配置在第二曲柄部549与第二摆动齿轮532之间。第二曲柄轴承554可旋转地支承第二曲柄部549。当曲柄轴542进行旋转时，第二曲柄部549进行偏心旋转，因此第二摆动齿轮532能够一边与多个内齿销512啮合一边在外筒部510内进行环绕移动。

在上述“数式1”中使用的减速比R_g由输入轴210的齿轮部211、传递齿轮541、内齿销512的数量、第一摆动齿轮531以及第二摆动齿轮532的齿数决定。

<角度传递误差的产生因素>

图3是摆动型减速机500A的概要图。参照图2A和图3来说明成为角度传递误差的产生因素的孔。

图3示出配置在外筒部510内的摆动齿轮533。摆动齿轮533与参照图2A说明的第一摆动齿轮531和第二摆动齿轮532分别对应。因而，与摆动齿轮533有关的说明能够适用于第一摆动齿轮531和第二摆动齿轮532两者。

摆动齿轮533形成有中央孔534、3个曲柄孔535以及3个轴孔536。

参照图2A说明的输入轴210贯穿于中央孔。中央孔534具有比参照图2A说明的输入轴210的直径长的直径。因而，摆动齿轮533能够沿着外筒部510的内壁进行环绕移动。

在曲柄孔535内配置有曲柄轴542和曲柄轴承部544。曲柄孔535整体上被曲柄轴542和曲柄轴承部544填满，因此曲柄孔535的区域大致被看作刚体。因而，认为曲柄孔535几乎不会促进产生角度传递误差。

在轴孔536中贯穿有参照图2A说明的轴部526。由于允许摆动齿轮533的上述环绕运动，因此轴孔536形成为比轴部526的截面宽。

图4是表示作用于摆动齿轮533的力的概要图。参照图3和图4来说明产生角度传递误差的孔。

图4示出从各内齿销512延伸出的直线L。各直线L朝向摆动齿轮533中的点P延伸。图4的各直线L表示摆动齿轮533从内齿销512接受的力。因而，图4示出从内齿销512接受的力集中到摆动齿轮533中的一点。

图4还示出外筒部510的中心点C。当摆动齿轮533在外筒部510内进行环绕移动时，点P绕着中心点C一边描绘圆轨迹一边进行移动。以中心点C为中心形成中央孔534，因此在摆动齿轮533进行环绕移动的期间，从中央孔534到点P的距离大致固定。这说明中央孔534几乎不会促进产生角度传递误差。

与中央孔534不同，3个轴孔536形成在偏心于中心点C的位置处。当点P靠近3个轴孔536中的一个轴孔时，易于在靠近点P的轴孔536的周围发生变形。因而，轴孔536成为角度传递误差的产生因素。

<控制原理>

图5是减速机系统100的控制模块线图。参照图1、图2A、图3以及图5来进一步说明减速机系统100。

图5所示的控制模块线图被分为致动器部分和控制部分。致动器部分表示参照图1说明的马达200和摆动型减速机500。控制部分表示参照图1说明的控制电路400。

对普通的二惯性共振系统模型追加表示由形成于摆动齿轮部的孔引起的角度传递误差的振动分量的模块，由此制作致动器部分。二惯性共振系统模型是周知的，因此主要说明对由轴孔536引起的振动分量(以下，称为振动分量θ_err)进行计算的振动分量模块110。下表示出在致动器部分中使用的附图标记的定义。

表1

附图标记	定义
		JM	马达轴的惯性力矩
JL	负荷轴的惯性力矩
		DM	马达轴的粘性摩擦系数
DL	负荷轴的粘性摩擦系数
		Ks	摆动型减速机的弹簧特性
Rg	摆动型减速机的减速比
		τdis	干扰扭矩
θM	马达的旋转角
		ωM	马达的角速度
θL	摆动型减速机的旋转角
		ωL	摆动型减速机的角速度
Kt	扭矩常数

振动分量模块110根据以下数式来计算振动分量θ_err。

数式2

${\mathrm{\&theta;}}_{err}=A_k\sin (\frac{{\mathrm{kN}}_P{\mathrm{\&omega;}}_M}{R_g}t+{\mathrm{\&phi;}}_k)$

A_k：振动分量的振幅

k：摆动齿轮部的孔的数量

N_P：啮合于摆动齿轮部的内齿的数量

ω_M：马达的角速度

R_g：摆动型减速机的减速比

φ_k：振动分量的相应

振幅A_k也可以被认为是受施加于摆动型减速机500的负荷的影响的变量。如果施加于摆动型减速机500的负荷大，则振幅A_k可以是大值。如果施加于摆动型减速机500的负荷小，则振幅A_k也可以是小值。

相位也可以被认为是由摆动型减速机500的构造决定的变量。也可以根据形成于摆动齿轮部的孔的配置模式、其它构造的因素来决定相位的值。

上述数式能够用于计算摆动型减速机500的各种构造的振动分量θ_err。摆动型减速机500的摆动齿轮部可以具有一个摆动齿轮。取而代之地，摆动型减速机500的摆动齿轮部也可以具有多个摆动齿轮。因而，可以利用以下数式表示摆动齿轮部的孔的数量k。

数式3

k＝N_g×k_e

N_g：摆动齿轮的数量

k_e：形成于各摆动齿轮的孔的数量

如果上述“数式3”适用于参照图2A说明的摆动型减速机500A，则“N_g”的值是“2”(第一摆动齿轮531和第二摆动齿轮532)。“k_e”是指促进产生角度传递误差的孔的数量。因而，如果上述“数式3”适用于参照图2A说明的摆动型减速机500A，则“k_e”的值是“3”(3个轴孔536(参照图3))。

在致动器部分，将从根据二惯性共振系统模型计算出的轴扭转振动θ_s减去振动分量θ_err而得到的量作为角度传递误差来进行处理。以减少振动分量θ_err的方式构建控制部分。

在控制部分示出了微分模块411。微分模块411对马达200的旋转角θ_M进行微分运算，来计算马达200的角速度ω_M。微分模块411与参照图1说明的微分器410对应。

在控制部分示出了观测器421。观测器421计算角度传递误差的角频率ω_d(即，上述“数式2”的角频率分量)。也可以利用以下数式表示角频率ω_d。

数式4

${\mathrm{\&omega;}}_d=\frac{{\mathrm{kN}}_P{\mathrm{\&omega;}}_M}{R_g}$

k：摆动齿轮部的孔的数量

N_P：内齿的数量

ω_M：马达的角速度

R_g：摆动型减速机的减速比

如果上述“数式4”适用于参照图2A说明的摆动型减速机500A，则“N_p”的值是内齿销512的个数。

观测器421使用包含角频率ω_d来作为矩阵分量的离散时间状态空间模型来估计轴扭转振动θ_s。观测器421也可以使用上述离散时间状态空间模型来进一步估计马达200的角速度ω_M和摆动型减速机500的角速度ω_L。观测器421与参照图1说明的状态观测器420对应。

在控制部分示出了第一BPF模块434、扭矩计算模块435、动力学补偿器436以及第二BPF模块437。表示所估计出的轴扭转振动θ_s的轴扭转振动数据从观测器421被输出到第一BPF模块434。第一BPF模块434作为从轴扭转振动数据提取以角度传递误差的角频率ω_d变动的频率分量的带通滤波器而发挥功能。利用第一BPF模块434进行处理而得到的轴扭转振动数据被输出到扭矩计算模块435。

扭矩计算模块435将轴扭转振动θ_s乘以表示摆动型减速机500的弹簧特性的传递函数K_s，来生成表示以角频率ω_d振动的扭矩振动τ_s的扭矩振动数据。扭矩振动数据从扭矩计算模块435被输出到动力学补偿器436。在本实施方式中，利用第一BPF模块434和扭矩计算模块435来例示扭矩计算部。

由扭矩计算模块435计算出的扭矩振动τ_s与由形成于摆动齿轮部的孔引起的扭矩振动对应。为了减少扭矩振动τ_s，动力学补偿器436计算补偿电流值I_cmp，并生成电流数据。表示补偿电流值I_cmp的电流数据从动力学补偿器436被输出到第二BPF模块437。

第二BPF模块437作为从电流数据提取以角度传递误差的角频率ω_d变动的频率分量的带通滤波器而发挥功能。根据所提取的频率分量的数据来最终决定用于校正指令电流值的补偿电流值I_cmp。在本实施方式中，利用动力学补偿器436和第二BPF模块437来例示电流计算部。第一BPF模块434、扭矩计算模块435、动力学补偿器436以及第二BPF模块437与参照图1说明的第一电流决定部431对应。

在控制部分示出了进行状态反馈控制的状态反馈模块438。如上所述，表示轴扭转振动θ_s的估计值的数据、表示马达200的角速度ω_M的估计值的数据以及表示摆动型减速机500的角速度ω_L的估计值的数据从观测器421被输出到状态反馈模块438。状态反馈模块438使用表示轴扭转振动θ_s的估计值的数据、表示马达200的角速度ω_M的估计值的数据以及表示摆动型减速机500的角速度ω_L的估计值的数据来决定表示状态反馈电流的大小的状态反馈电流值I_sfb。在状态反馈模块438中也可以应用与状态反馈控制有关的各种运算技术。本实施方式的控制原理并不限定于用于决定状态反馈电流值I_sfb的特定的运算技术。

在控制部分示出了相加点461、462。在相加点461中，将指令电流值I_cmd加上正的补偿电流值I_cmp。在相加点462中，将指令电流值I_cmd加上负的状态反馈电流值I_sfb。相加点461、462与参照图1说明的校正处理部433对应。

在控制部分示出了相加点444。对相加点444输入表示由外部装置(未图示)指示的马达200的目标旋转角θ_M ^ref的信号。除此以外，对相加点444输入表示马达200的旋转角θ_M的信号。表示马达200的旋转角θ_M的信号与由参照图1说明的编码器300生成的信号对应。在相加点444中，计算目标旋转角θ_M ^ref与马达200的旋转角θ_M之间的差。相加点444与参照图1说明的位置指令生成部441对应。

在控制部分示出了表示被用作PD控制的比例项的传递函数K_pp的比例项模块445、表示被用作PD控制的微分项的传递函数K_pd的微分项模块446以及相加点447、448。在比例项模块445中，将目标旋转角θ_M ^ref与马达200的旋转角θ_M之间的差与传递函数K_pp相乘。在微分项模块446中，将由微分模块411计算出的马达200的角速度ω_M与传递函数K_pd相乘。在相加点447中，将根据这些乘法运算的结果而得到的差分值决定为速度指令值ω_M ^ref。

速度指令值ω_M ^ref被输入到相加点448。由微分模块411计算出的马达200的角速度ω_M也被输入到相加点448。在相加点448中计算速度指令值ω_M ^ref与角速度ω_M的差(速度偏差)。比例项模块445、微分项模块446以及相加点447、448与参照图1说明的速度指令生成部442对应。

在控制部分示出了表示被用作PI控制的比例项的传递函数K_p的比例项模块471、表示被用作PI控制的积分项的传递函数K_i/s的积分项模块472以及相加点473。在比例项模块471和积分项模块472中分别处理与在相加点448中计算出的速度偏差有关的数据。通过比例项模块471中的处理而得到的数据和通过积分项模块472中的处理而得到的数据在相加点473中相加。其结果，决定指令电流值I_cmd。比例项模块471、积分项模块472以及相加点473与参照图1说明的电流指令生成部443对应。

如上所述，在相加点461、462中利用补偿电流值I_cmp和状态反馈电流值I_sfb校正指令电流值I_cmd。由校正后的指令电流值I_cmd限定的大小的电流之后被供给到马达200。

图6是表示控制电路400的例示性的控制动作的概要性的流程图。参照图1、图5以及图6来说明控制电路400的控制动作。

(步骤S105)

在步骤S105中，编码器300检测马达200的旋转角θ_M。表示检测出的旋转角θ_M的信号从编码器300被输出到微分器410(微分模块411)。之后，执行步骤S110。

(步骤S110)

在步骤S110中，微分器410(微分模块411)计算马达200的角速度ω_M。也可以利用以下数式来计算角速度ω_M。在计算出角速度ω_M之后，执行步骤S115。

数式5

${\mathrm{\&omega;}}_M=\frac{({\mathrm{\&theta;}}_M\&lsqb;k\&rsqb;-{\mathrm{\&theta;}}_M\&lsqb;k-1\&rsqb;)}{T_s}$

θ_M[k]：马达的当前的旋转角

θ_M[k-1]：在一次采样前获取到的马达的旋转角

T_S：采样间隔

(步骤S115)

在步骤S115中，状态观测器420(观测器421)计算角度传递误差的角频率ω_d(参照上述“数式4”)。之后，执行步骤S120。

(步骤S120)

在步骤S120中设定状态观测器420(观测器421)的离散时间状态空间模型。在步骤S115中计算出的角频率ω_d被用作离散时间状态空间模型的矩阵分量。在设定离散时间状态空间模型之后执行步骤S125。

(步骤S125)

在步骤S125中，状态观测器420(观测器421)对轴扭转振动θ_s(参照上述“数式1”)、马达200的角速度ω_M以及摆动型减速机500的角速度ω_L之类的状态量进行估计。表示轴扭转振动θ_s的估计值的数据被输出到第一电流决定部431。表示轴扭转振动θ_s的估计值的数据、表示马达200的角速度ω_M的估计值的数据以及表示摆动型减速机500的角速度ω_L的估计值的数据被输出到第二电流决定部432。之后，执行步骤S130。

(步骤S130)

在步骤S130中，第一电流决定部431设定第一BPF模块434和第二BPF模块437的中心频率ω。也可以根据用于计算参照上述“数式4”说明的角频率ω_d的数式来计算第一BPF模块434和第二BPF模块437的中心频率ω(即，ω＝ω_d)。在设定中心频率ω之后执行步骤S135。

(步骤S135)

在步骤S135中，第一电流决定部431设定第一BPF模块434和第二BPF模块437的离散时间状态空间模型。在步骤S130中计算出的角频率ω被用作第一BPF模块434和第二BPF模块437的离散时间状态空间模型的矩阵分量。在设定离散时间状态空间模型之后执行步骤S140。

(步骤S140)

在步骤S140中，第一电流决定部431(第一BPF模块434)从表示轴扭转振动θ_s的估计值的数据提取以角频率ω变动的频率分量。之后，执行步骤S145。

(步骤S145)

在步骤S145中，第一电流决定部431(扭矩计算模块435)根据表示轴扭转振动θ_s的估计值的数据来生成表示扭矩振动τ_s的扭矩振动数据。在步骤S140中，从表示轴扭转振动θ_s的估计值的数据去除不需要的频率分量，因此第一电流决定部431(扭矩计算模块435)能够高精度地计算出扭矩振动τ_s。在生成扭矩振动数据之后执行步骤S150。

(步骤S150)

在步骤S150中，第一电流决定部431(动力学补偿器436)根据扭矩振动数据来计算补偿电流值I_cmp。之后，执行步骤S155。

(步骤S155)

在步骤S155中，第一电流决定部431(第二BPF模块437)从表示补偿电流值I_cmp的数据提取以角频率ω变动的频率分量，来决定用于校正指令电流值I_cmd的补偿电流值I_cmp。在步骤S155中，从表示补偿电流值I_cmp的数据去除不需要的频率分量，因此能够利用补偿电流值I_cmp高精度地校正指令电流值I_cmd。在决定补偿电流值I_cmp之后执行步骤S160。

(步骤S160)

在步骤S160中，指令信息生成部440(位置指令生成部441、速度指令生成部442)计算速度指令值ω_M ^ref。也可以根据以下数式来计算速度指令值ω_M ^ref。在计算出速度指令值ω_M ^ref之后执行步骤S165。

数式6

${\mathrm{\&omega;}}_M^{ref}=({\mathrm{\&theta;}}_M^{ref}-{\mathrm{\&theta;}}_M)\&CenterDot;K_{PP}-{\mathrm{\&omega;}}_M\&CenterDot;K_{PD}$

(步骤S165)

在步骤S165中加上速度偏差。也可以利用以下数式表示步骤S165中的处理。在加上速度偏差之后执行步骤S170。

数式7

${\mathrm{\&omega;}}_{M\_int}+={\mathrm{\&omega;}}_M^{ref}-{\mathrm{\&omega;}}_M$

(步骤S170)

在步骤S170中，电流指令生成部443计算指令电流值I_cmd。也可以根据以下数式来计算指令电流值I_cmd。在计算出指令电流值I_cmd之后执行步骤S175。

数式8

$I_{cmd}=({\mathrm{\&omega;}}_M^{ref}-{\mathrm{\&omega;}}_M)\&CenterDot;K_P+{\mathrm{\&omega;}}_{M\_int}\&CenterDot;T_s\&CenterDot;K_I$

(步骤S175)

在步骤S175中，第二电流决定部432(状态反馈模块438)计算状态反馈电流值I_sfb。也可以根据以下数式来计算状态反馈电流值I_sfb。在计算出状态反馈电流值I_sfb之后执行步骤S180。

数式9

I_sfb＝f_ωM·ω_M+f_θS·θ_S+f_ωL·ω_L

(步骤S180)

在步骤S180中，校正处理部433(相加点462)将指令电流值I_cmd加上负的状态反馈电流值I_sfb。也可以利用以下数式表示步骤S180中的处理。在将指令电流值I_cmd加上状态反馈电流值I_sfb之后执行步骤S185。

数式10

I_cmd-＝I_sfb

(步骤S185)

在步骤S185中，校正处理部433(相加点461)将指令电流值I_cmd加上正的补偿电流值I_cmp。也可以利用以下数式表示步骤S185中的处理。在将指令电流值I_cmd加上补偿电流值I_cmp之后执行步骤S190。

数式11

I_cmd+＝I_cmp

(步骤S190)

在步骤S190中，校正处理部433向驱动部450的D/A通道输出指令电流值I_cmd。驱动部450根据指令电流值I_cmd向马达200输出驱动信号。

<状态观测器>

参照图1、图5以及图6来说明状态观测器420(观测器421)。

在图5所示的致动器部分，用以下数式表示状态变量x和输入u。

数式12

$x={\left[\begin{array}{cccccc}{\mathrm{\&omega;}}_M& {\mathrm{\&theta;}}_s& {\mathrm{\&omega;}}_L& {\mathrm{\&theta;}}_{err}& \stackrel{\&CenterDot;}{{\mathrm{\&theta;}}_{err}}& {\mathrm{\&tau;}}_{dis}\end{array}\right]}^T$

u＝I_q

I_q：供给电流

利用以下数式来提供图5所示的致动器部分的状态方程式。

数式13

$\stackrel{\&CenterDot;}{x}=\mathrm{Ax}+\mathrm{Bu}$

y＝C_x

$A=\left[\begin{array}{cccccc}-\frac{D_M}{J_M}& -\frac{K_s}{R_g{J}_M}& 0& \frac{K_s}{R_g{J}_M}& 0& 0\\ \frac{1}{R_g}& 0& -1& 0& 0& 0\\ 0& \frac{K_s}{J_L}& -\frac{D_L}{J_L}& -\frac{K_L}{J_L}& 0& -\frac{1}{J_L}\\ 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& -{\mathrm{\&omega;}}_d^2& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]$

$B=\left[\begin{array}{cccccc}\frac{K_L}{J_M}& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]$

C＝[100000]

利用以下数式来提供连续系统中的状态观测器420(观测器421)的状态方程式和矩阵。在以下数式中，“u_o”表示矩阵，该矩阵表示向状态观测器420(观测器421)的输入。

数式14

${\stackrel{\&CenterDot;}{x}}_0=\hat{A}{x}_0+\hat{B}{u}_0$

$y_0=\hat{C}{x}_0$

$\hat{A}=A-KC$

$\hat{B}=\&lsqb;BK\&rsqb;$

$\hat{C}=I$

通过将上述连续时间模型转换为离散时间模型来获得以下的状态方程式和矩阵。

数式15

$x_d\&lsqb;k+1\&rsqb;={\hat{A}}_d{x}_d\&lsqb;k\&rsqb;+{\hat{B}}_d{u}_d\&lsqb;k\&rsqb;$

$y_d\&lsqb;k+1\&rsqb;={\hat{C}}_d{x}_d\&lsqb;k\&rsqb;$

${\hat{A}}_d=1+\hat{A}{T}_s$

${\hat{B}}_d=\hat{B}{T}_s$

${\hat{C}}_d=\hat{C}$

在参照图6说明的步骤S120中，执行上述“数式15”所示的矩阵的运算。

<带通滤波器>

参照图5和图6来说明第一BPF模块434和第二BPF模块437。

也可以利用以下数式表示第一BPF模块434和第二BPF模块437的传递函数。在以下数式中，“Q”表示用于决定增益曲线的锐度(通过区域宽度)的品质因素(QualityFactor)。

数式16

$BPF\left(s\right)=\frac{\frac{\mathrm{\&omega;}}{Q}s}{s^2+\frac{\mathrm{\&omega;}}{Q}s+{\mathrm{\&omega;}}^2}$

通过第一BPF模块434和第二BPF模块437的从连续时间模型向离散时间模型的转换来获得以下矩阵。

数式17

${\hat{A}}_d=1+{\mathrm{AT}}_s$

${\hat{B}}_d=T_{s}B$

${\hat{C}}_d=C$

$A=\left[\begin{array}{cc}-\frac{\mathrm{\&omega;}}{Q}& -{\mathrm{\&omega;}}^2\\ 1& 0\end{array}\right]$

B＝[10]^T

$C=\left[\begin{array}{cc}\frac{\mathrm{\&omega;}}{Q}& 0\end{array}\right]$

在参照图6说明的步骤S130中执行上述“数式17”所示的矩阵的运算。

<动力学补偿器>

参照图5和图6来说明动力学补偿器436。

动力学补偿器436被设定为从补偿电流值I_cmp到干扰扭矩τ_dis的传递函数的逆系统。利用以下数式表示动力学补偿器436。

数式18

$T_s\left(s\right)=\frac{b_3{s}^3+b_2{s}^2+b_{1}s+b_0}{a_{1}s}$

$b_3=R_g^2{J}_M$

$b_2=R_g^2{D}_M+R_g^2{K}_P{K}_{PD}{K}_t+R_g^2{K}_P{K}_t+R_g^2{f}_{\mathrm{\&omega;}M}{K}_t$

$b_1=R_g^2{K}_i{K}_{PD}{K}_t+R_g^2{K}_i{K}_t+R_g^2{K}_P{K}_{PP}{K}_t+R_g^2{f}_{\mathrm{\&theta;}s}{K}_t+K_s$

$b_0=R_g^2{K}_i{K}_{PP}{K}_t$

a₀＝R_gK_tK_s

<证实试验>

本发明人等使用基于参照图2A说明的摆动型减速机500A的设计原理而构建的减速机验证了角度传递误差的减少效果。所使用的减速机具备2个摆动齿轮(N_g＝2)和40个内齿销(N_p＝40)。各摆动齿轮形成有3个轴孔(k_e＝3)。

减速机具备40个内齿销，因此各摆动齿轮沿着外筒部的内壁绕一圈时，曲柄轴需要旋转40圈。在曲柄轴旋转一圈的期间，在各摆动齿轮中发生6次刚性变动。因而，在各摆动齿轮沿着外筒部的内壁绕一圈的期间，在减速机内发生240次刚性变动。

图7A和图7B是表示证实试验的结果的曲线图。图7A示出在不利用补偿电流值进行校正的条件下得到的试验数据。图7B示出在利用补偿电流值进行校正的条件下得到的试验数据。

图7A和图7B的横轴表示减速机的输出旋转角。图7A和图7B的纵轴表示角度传递误差。图7A和图7B所示的角度传递误差被归一化，并用百分比表示。图7A和图7B的曲线图的纵轴的比例尺相等，因此图7A所示的角度传递误差与图7B所示的角度传递误差之间能够直接进行比较。

根据图7A所示的数据与图7B所示的数据之间的比较证实了在利用补偿电流值进行校正的条件下，角度传递误差大约减少了30％。

本发明人等使用图7A和图7B所示的数据进行了FFT分析。如果利用本实施方式的控制原理减少了角度传递误差，则利用补偿电流减少了240的角频率分量。

图8A和图8B是表示FFT分析的结果的曲线图。图8A示出根据图7A所示的数据得到的FFT分析的结果。图8B示出根据图7B所示的数据得到的FFT分析的结果。

图8A和图8B的曲线图的横轴表示角频率。将图8A的曲线图与图8B的曲线图进行对比后可知，240的角频率分量大幅减少。因而，证实了本实施方式的控制原理能够有效地减少角度传递误差。

<第二实施方式>

与第一实施方式相关联地说明的观测器输出轴扭转振动。取而代之地，观测器也可以输出由形成于齿轮部的孔引起的振动分量。在第二实施方式中，对具备输出由形成于齿轮部的孔引起的振动分量的观测器的减速机系统进行说明。

图9是减速机系统100(参照图1)的控制模块线图。在第一实施方式和第二实施方式之间共同使用的附图标记和符号表示附加有该共同的附图标记和符号的要素具有与第一实施方式相同的功能。因而，这些要素引用第一实施方式的说明。参照图1、图5以及图9来说明减速机系统100。

与第一实施方式同样地，图9所示的控制模块线图被分为致动器部分和控制部分。致动器部分表示参照图1说明的马达200和摆动型减速机500。控制部分表示参照图1说明的控制电路400。致动器部分的构造与第一实施方式相同。因而，致动器部分引用第一实施方式的说明。

与第一实施方式同样地，控制部分包括微分模块411、动力学补偿器436、第二BPF模块437、状态反馈模块438、相加点444、447、448、461、462、473、比例项模块445、471、微分项模块446以及积分项模块472。这些要素引用第一实施方式的说明。

控制部分还具备观测器421A和扭矩计算模块435A。与第一实施方式不同，观测器421A输出振动分量θ_err。如利用上述“数式12”所示那样，状态变量x包含振动分量θ_err来作为矩阵的分量，因此观测器421A也可以在构造上与参照图5说明的观测器421相同。

与第一实施方式不同，振动分量θ_err从观测器421A被直接输出到扭矩计算模块435A。扭矩计算模块435A将振动分量θ_err与表示摆动型减速机500(参照图1)的弹簧特性的传递函数K_s相乘，来生成表示以角频率ω_d振动的扭矩振动τ_s的扭矩振动数据。扭矩振动数据从扭矩计算模块435A被输出到动力学补偿器436。在本实施方式中，利用扭矩计算模块435A来例示扭矩计算部。

由扭矩计算模块435A计算出的扭矩振动τ_s与由形成于摆动齿轮部的孔引起的扭矩振动对应。为了减少扭矩振动τ_s，动力学补偿器436计算补偿电流值I_cmp，并生成电流数据。表示补偿电流值I_cmp的电流数据从动力学补偿器436被输出到第二BPF模块437。

第二BPF模块437作为从电流数据提取以角度传递误差的角频率ω_d变动的频率分量的带通滤波器而发挥功能。根据所提取的频率分量的数据来最终决定用于校正指令电流值的补偿电流值I_cmp。

图10是表示减速机系统100的例示性的控制动作的概要性的流程图。参照图1、图9以及图10来说明控制电路400的控制动作。

(步骤S205)

在步骤S205中，编码器300检测马达200的旋转角θ_M。表示所检测出的旋转角θ_M的信号从编码器300被输出到微分器410(微分模块411)。之后，执行步骤S210。

(步骤S210)

在步骤S210中，微分器410(微分模块411)计算马达200的角速度ω_M。也可以利用上述“数式5”计算角速度ω_M。在计算出角速度ω_M之后执行步骤S215。

(步骤S215)

在步骤S215中，状态观测器420(观测器421A)计算角度传递误差的角频率ω_d(参照上述“数式4”)。之后，执行步骤S220。

(步骤S220)

在步骤S220中设定状态观测器420(观测器421A)的离散时间状态空间模型。在步骤S215中计算出的角频率ω_d被用作离散时间状态空间模型的矩阵分量。在设定离散时间状态空间模型之后执行步骤S225。

(步骤S225)

在步骤S225中，状态观测器420(观测器421A)对轴扭转振动θ_s(参照上述“数式1”)、马达200的角速度ω_M、摆动型减速机500的角速度ω_L以及振动分量θ_err之类的状态量进行估计。表示振动分量θ_err的估计值的数据被输出到第一电流决定部431。表示轴扭转振动θ_s的估计值的数据、表示马达200的角速度ω_M的估计值的数据以及表示摆动型减速机500的角速度ω_L的估计值的数据被输出到第二电流决定部432。之后，执行步骤S230。

(步骤S230)

在步骤S230中，第一电流决定部431设定第二BPF模块437的中心频率ω。也可以根据用于计算参照上述“数式4”说明的角频率ω_d的数式来计算第二BPF模块437的中心频率ω(即，ω＝ω_d)。在设定中心频率ω之后执行步骤S235。

(步骤S235)

在步骤S235中，第一电流决定部431设定第二BPF模块437的离散时间状态空间模型。在步骤S230中计算出的角频率ω被用作第二BPF模块437的离散时间状态空间模型的矩阵分量。在设定离散时间状态空间模型之后执行步骤S245。

(步骤S245)

在步骤S245中，第一电流决定部431(扭矩计算模块435A)根据表示振动分量θ_err的估计值的数据来生成表示扭矩振动τ_s的扭矩振动数据。在生成扭矩振动数据之后执行步骤S250。

(步骤S250)

在步骤S250中，第一电流决定部431(动力学补偿器436)根据扭矩振动数据来计算补偿电流值I_cmp。之后，执行步骤S255。

(步骤S255)

在步骤S255中，第一电流决定部431(第二BPF模块437)从表示补偿电流值I_cmp的数据提取以角频率ω变动的频率分量，决定用于校正指令电流值I_cmd的补偿电流值I_cmp。在步骤S255中，从表示补偿电流值I_cmp的数据去除不需要的频率分量，因此能够利用补偿电流值I_cmp高精度地校正指令电流值I_cmd。在决定补偿电流值I_cmp之后执行步骤S260。

(步骤S260)

在步骤S260中，指令信息生成部440(位置指令生成部441、速度指令生成部442)计算速度指令值ω_M ^ref。也可以根据上述“数式6”来计算速度指令值ω_M ^ref。在计算出速度指令值ω_M ^ref之后执行步骤S265。

(步骤S265)

在步骤S265中加上速度偏差。也可以利用上述“数式7”来表示步骤S265中的处理。在加上速度偏差之后执行步骤S270。

(步骤S270)

在步骤S270中，电流指令生成部443计算指令电流值I_cmd。也可以根据上述“数式8”来计算指令电流值I_cmd。在计算出指令电流值I_cmd之后执行步骤S275。

(步骤S275)

在步骤S275中，第二电流决定部432(状态反馈模块438)计算状态反馈电流值I_sfb。也可以根据上述“数式9”来计算状态反馈电流值I_sfb。在计算出状态反馈电流值I_sfb之后执行步骤S280。

(步骤S280)

在步骤S280中，校正处理部433(相加点462)将指令电流值I_cmd加上负的状态反馈电流值I_sfb。也可以利用上述“数式10”来表示步骤S280中的处理。在将指令电流值I_cmd加上状态反馈电流值I_sfb之后执行步骤S285。

(步骤S285)

在步骤S285中，校正处理部433(相加点461)将指令电流值I_cmd加上正的补偿电流值I_cmp。也可以利用上述“数式11”来表示步骤S285中的处理。在将指令电流值I_cmd加上补偿电流值I_cmp之后执行步骤S290。

(步骤S290)

在步骤S290中，校正处理部433向驱动部450的D/A通道输出指令电流值I_cmd。驱动部450根据指令电流值I_cmd向马达200输出驱动信号。

<第三实施方式>

与第一实施方式和第二实施方式相关联地说明的观测器能够考虑如阶跃函数那样急剧变化的干扰扭矩来估计角度误差。然而，安装有减速机的系统有时还接收到周期性地变化的干扰负荷。在第三实施方式中，对即使在存在周期性地变化的干扰负荷的环境下也能够减少角度传递误差的减速机系统进行说明。

图11是表示减速机系统100B的例示性的功能结构的概要性的框图。在第一实施方式和第三实施方式之间共同使用的附图标记和符号表示附加有该共同的附图标记和符号的要素具有与第一实施方式相同的功能。因而，这些要素引用第一实施方式的说明。参照图11来说明减速机系统100B。

与第一实施方式同样地，减速机系统100B具备马达200、编码器300以及摆动型减速机500。这些要素引用第一实施方式的说明。

减速机系统100B还具备控制电路400B。与第一实施方式同样地，控制电路400B包括微分器410、校正部430、指令信息生成部440以及驱动部450。这些要素引用第一实施方式的说明。

控制电路400B还包括状态观测器420B和负荷运算部480。与第一实施方式同样地，状态观测器420B从微分器410接收与马达200的角速度有关的角速度信息。负荷运算部480执行与周期性地变动的高次的干扰负荷(例如，重力负荷)有关的运算处理。运算处理的结果从负荷运算部480被输出到状态观测器420B。在本实施方式中，利用负荷运算部480所处理的干扰负荷来例示干扰因素。

图12是减速机系统100B(参照图11)的控制模块线图。在第一实施方式和第三实施方式之间共同使用的附图标记和符号表示附加有该共同的附图标记和符号的要素具有与第二实施方式相同的功能。因而，这些要素引用第二实施方式的说明。参照图11和图12来说明减速机系统100B。

与第二实施方式同样地，图12所示的控制模块线图被分为致动器部分和控制部分。致动器部分表示参照图11说明的马达200和摆动型减速机500。控制部分表示参照图11说明的控制电路400B。致动器部分的构造与第二实施方式相同。因而，致动器部分引用第二实施方式的说明。

与第二实施方式同样地，控制部分包括微分模块411、扭矩计算模块435A、动力学补偿器436、第二BPF模块437、状态反馈模块438、相加点444、447、448、461、462、473、比例项模块445、471、微分项模块446以及积分项模块472。这些要素引用第二实施方式的说明。

控制部分还具备观测器421B和负荷运算模块481。负荷运算模块481使用以下数式来运算周期性地变动的高次的干扰负荷τ_g。

数式19

${\mathrm{\&tau;}}_g=mglsin\frac{{\mathrm{\&theta;}}_M}{R_g}$

干扰负荷τ_g从负荷运算模块481被输出到观测器421B。观测器421B将马达200的角速度ω_M和干扰负荷τ_g用作输入，输出与第二实施方式相关联地说明的各种估计值。干扰负荷τ_g被用作向观测器421B的输入，因此上述“数式14”中的矩阵“u_o”包含干扰负荷τ_g来作为矩阵分量。

图13是上述“数式19”所示的数式的概念性模型。参照图12和图13来说明上述“数式19”所使用的符号。

图13示出摆动型减速机500、臂501以及配重502。上述“数式19”中的符号“m”是指配重502的质量。上述“数式19”中的符号“l”是指臂501的长度。上述“数式19”中的符号“g”是指重力加速度。如果配重502摆动，则产生按照上述“数式19”所示的数式的干扰负荷。

图14是表示减速机系统100B的例示性的控制动作的概要性的流程图。参照图11、图12以及图14来说明控制电路400B的控制动作。

(步骤S305)

在步骤S305中，编码器300检测马达200的旋转角θ_M。表示所检测出的旋转角θ_M的信号从编码器300被输出到微分器410(微分模块411)。之后，执行步骤S310。

(步骤S310)

在步骤S310中，微分器410(微分模块411)计算马达200的角速度ω_M。也可以利用上述“数式5”来计算角速度ω_M。在计算出角速度ω_M之后执行步骤S315。

(步骤S315)

在步骤S315中，状态观测器420B(观测器421B)计算角度传递误差的角频率ω_d(参照上述“数式4”)。之后，执行步骤S317。

(步骤S317)

在步骤S317中，负荷运算部480(负荷运算模块481)计算干扰负荷τ_g(参照上述“数式19”)。之后，执行步骤S320。

(步骤S320)

在步骤S320中，设定状态观测器420B(观测器421B)的离散时间状态空间模型。在步骤S315中计算出的角频率ω_d被用作离散时间状态空间模型的矩阵分量。在步骤317中计算出的干扰负荷τ_g被用作向状态观测器420B(观测器421B)的输入。在设定离散时间状态空间模型之后执行步骤S325。

(步骤S325)

在步骤S325中，状态观测器420B(观测器421B)对轴扭转振动θ_s(参照上述“数式1”)、马达200的角速度ω_M、摆动型减速机500的角速度ω_L以及振动分量θ_err之类的状态量进行估计。表示振动分量θ_err的估计值的数据被输出到第一电流决定部431。表示轴扭转振动θ_s的估计值的数据、表示马达200的角速度ω_M的估计值的数据以及表示摆动型减速机500的角速度ω_L的估计值的数据被输出到第二电流决定部432。之后，执行步骤S330。

(步骤S330)

在步骤S330中，第一电流决定部431设定第二BPF模块437的中心频率ω。也可以根据用于计算参照上述“数式4”说明的角频率ω_d的数式来计算第二BPF模块437的中心频率ω(即，ω＝ω_d)。在设定中心频率ω之后执行步骤S335。

(步骤S335)

在步骤S335中，第一电流决定部431设定第二BPF模块437的离散时间状态空间模型。在步骤S330中计算出的角频率ω被用作第二BPF模块437的离散时间状态空间模型的矩阵分量。在设定离散时间状态空间模型之后执行步骤S345。

(步骤S345)

在步骤S345中，第一电流决定部431(扭矩计算模块435A)根据表示振动分量θ_err的估计值的数据来生成表示扭矩振动τ_s的扭矩振动数据。在生成扭矩振动数据之后执行步骤S350。

(步骤S350)

在步骤S350中，第一电流决定部431(动力学补偿器436)根据扭矩振动数据来计算补偿电流值I_cmp。之后，执行步骤S355。

(步骤S355)

在步骤S355中，第一电流决定部431(第二BPF模块437)从表示补偿电流值I_cmp的数据提取以角频率ω变动的频率分量，来决定用于校正指令电流值I_cmd的补偿电流值I_cmp。在步骤S355中，从表示补偿电流值I_cmp的数据去除不需要的频率分量，因此能够利用补偿电流值I_cmp高精度地校正指令电流值I_cmd。在决定补偿电流值I_cmp之后执行步骤S360。

(步骤S360)

在步骤S360中，指令信息生成部440(位置指令生成部441、速度指令生成部442)计算速度指令值ω_M ^ref。也可以根据上述“数式6”计算速度指令值ω_M ^ref。在计算出速度指令值ω_M ^ref之后执行步骤S365。

(步骤S365)

在步骤S365中加上速度偏差。也可以利用上述“数式7”表示步骤S365中的处理。在加上速度偏差之后执行步骤S370。

(步骤S370)

在步骤S370中，电流指令生成部443计算指令电流值I_cmd。也可以根据上述“数式8”计算指令电流值I_cmd。在计算出指令电流值I_cmd之后执行步骤S375。

(步骤S375)

在步骤S375中，第二电流决定部432(状态反馈模块438)计算状态反馈电流值I_sfb。也可以根据上述“数式9”计算状态反馈电流值I_sfb。在计算出状态反馈电流值I_sfb之后执行步骤S380。

(步骤S380)

在步骤S380中，校正处理部433(相加点462)将指令电流值I_cmd加上负的状态反馈电流值I_sfb。也可以利用上述“数式10”表示步骤S380中的处理。在将指令电流值I_cmd加上状态反馈电流值I_sfb之后执行步骤S385。

(步骤S385)

在步骤S385中，校正处理部433(相加点461)将指令电流值I_cmd加上正的补偿电流值I_cmp。也可以利用上述“数式11”表示步骤S385中的处理。在将指令电流值I_cmd加上补偿电流值I_cmp之后执行步骤S390。

(步骤S390)

在步骤S390中，校正处理部433向驱动部450的D/A通道输出指令电流值I_cmd。驱动部450根据指令电流值I_cmd向马达200输出驱动信号。

<证实试验>

本发明人等使用基于参照图2A说明的摆动型减速机500A的设计原理而构建的减速机验证了角度传递误差的减少效果。所使用的减速机具备2个摆动齿轮(N_g＝2)和40个内齿销(N_p＝40)。各摆动齿轮形成有3个轴孔(k_e＝3)。

减速机具备40个内齿销，因此各摆动齿轮沿着外筒部的内壁绕一圈时，曲柄轴需要旋转40圈。在曲柄轴旋转一圈的期间，各摆动齿轮发生6次刚性变动。因而，在各摆动齿轮沿着外筒部的内壁绕一圈的期间，在减速机内发生240次的刚性变动。

图15A和图15B是表示证实试验的结果的曲线图。图15A示出在不利用补偿电流值进行校正的条件下得到的试验数据。图15B示出在利用补偿电流值进行校正的条件下得到的试验数据。

图15A和图15B的横轴表示减速机的输出旋转角。图15A和图15B的纵轴表示角度传递误差。图15A和图15B所示的角度传递误差被归一化，并用百分比表示。图15A和图15B的曲线图的纵轴的比例尺相等，因此图15A所示的角度传递误差与图15B所示的角度传递误差之间能够直接进行比较。

根据图15A所示的数据与图15B所示的数据之间的比较证实了在利用补偿电流值进行校正的条件下，角度传递误差大约减少了20％。

本发明人等使用图15A和图15B所示的数据进行了FFT分析。如果利用本实施方式的控制原理减少了角度传递误差，则利用补偿电流减少了240的角频率分量。

图16A和图16B是表示FFT分析的结果的曲线图。图16A示出根据图15A所示的数据得到的FFT分析的结果。图16B示出根据图15B所示的数据得到的FFT分析的结果。

图16A和图16B的曲线图的横轴表示角频率。将图16A的曲线图与图16B的曲线图对比后可知，240的角频率分量大幅减少。因而，证实了本实施方式的控制原理能够有效地减少角度传递误差。

<第四实施方式>

本发明人等开发了一种基于与第一实施方式至第三实施方式相关联地说明的控制原理进一步改良后的控制技术。在第四实施方式中，对改良后的控制技术进行说明。

如与第一实施方式至第三实施方式相关联地说明那样，利用上述“数式4”表示的角频率ω_d的振动分量对减速机的角度误差造成大的影响。如上所述，角频率ω_d的振动分量由形成于齿轮部的孔的数量产生。即，角频率ω_d的振动分量由在减速机的内部发生的弹性变形引起。

根据图8A和图16A所示的流程可知，除了由在减速机的内部发生的弹性变形引起的角频率ω_d的振动分量以外，由下述“数式20”定义的角频率ω_d1的振动分量也对减速机的角度误差造成大的影响。认为角频率ω_d1的振动分量由减速机的制造误差引起。由“数式20”定义的角频率ω_d1相当于将“1”的值代入利用“数式4”表示的角频率ω_d的定义式中的变量k而得到的值。

数式20

${\mathrm{\&omega;}}_{d1}=\frac{N_P{\mathrm{\&omega;}}_M}{R_g}$

本发明人等构建了有效地降低来自由减速机的内部发生的弹性变形引起的角频率ω_d的振动分量以及由减速机的制造误差引起的角频率ω_d1的振动分量的影响的控制模型。由本发明人等构建的控制模型将参照图2A说明的摆动型减速机500A作为控制对象来进行处理。然而，本实施方式的原理能够适用于在形成于齿轮部的孔的数量上不同的各种减速机。因而，本实施方式的原理并不限定于减速机的特定的构造。

图17是第四实施方式的减速机系统100C的控制模块线图。在第三实施方式和第四实施方式之间共同使用的附图标记和符号表示附加有该共同的附图标记和符号的要素具有与第三实施方式相同的功能。因而，这些要素引用第三实施方式的说明。参照图1、图2A、图12以及图17来说明减速机系统100C。

与第三实施方式同样地，图17所示的控制模块线图被分为致动器部分和控制部分。图17所示的致动器部分与图12所示的致动器部分的不同之处仅在于，包含角频率ω_νa来作为输入因子。因而，图17所示的致动器部分引用与参照图12说明的致动器部分有关的说明。也可以利用以下“数式21”来定义角频率ω_νa。

数式21

${\mathrm{\&omega;}}_{va}=A_{1}sin(\frac{N_P{\mathrm{\&omega;}}_M}{R_g}t+{\mathrm{\&phi;}}_1)$

A₁：由减速机的制造误差引起的振动分量的振幅

φ₁：由减速机的制造误差引起的振动分量的相位

如上所述，为了控制图2A所示的摆动型减速机500A而设计了减速机系统100C，因此将数值“6”代入致动器部分中的输出振动分量θ_err的模块中的数式(上述“数式2”)中的变量“k”。

控制部分中的符号“T_s”指采样间隔。也可以根据参照图1说明的编码器300的分辨率来决定采样间隔“T_s”。

控制部分包括模块482、483。模块483中表示的数式的“J项”表示由惯性变动产生的动力学分量。模块483中表示的数式的“C项”表示离心力、科里奥利力。模块483中表示的数式的“D项”表示摩擦力。模块483中表示的数式的“G项”表示重力负荷。本发明人等构建了忽略“J项”、“C项”以及“D项”而仅考虑“G项”的控制模型。因而，模块482、483协同动作来进行与参照图12说明的负荷运算模块481对应的运算处理，并输出干扰负荷τ_g。

控制部分包括微分模块411C。部分模块411C执行离散的微分处理，并输出马达200(参照图1)的角速度ω_M。微分模块411C与参照图12说明的微分模块411对应。

控制部分包括观测器421C。与第三实施方式同样地，向观测器421C输入干扰负荷τ_g和马达200的角速度ω_M。利用以下“数式22”来表示观测器421C的状态方程式。

数式22

${\stackrel{\&CenterDot;}{x}}_0=\hat{A}{x}_0+\hat{B}{u}_0$

y₀＝x₀

$\hat{A}=\left[\begin{array}{cccccccc}-\frac{D_M}{J_M}-g_1& -\frac{K_s}{J_M{R}_g}& 0& 0& 0& \frac{K_s}{J_M{R}_g}& 0& 0\\ \frac{1}{R_g}-g_2& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0\\ -g_3& \frac{K_s}{J_L}& -\frac{D_L}{J_L}& -\frac{D_L}{J_L}& -1& -\frac{K_s}{J_L}& 0& -\frac{1}{J_L}\\ -g_4& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ -g_5& 0& 0& -{\mathrm{\&omega;}}_{d1}^2& 0& 0& 0& 0\\ -g_6& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ -g_7& 0& 0& 0& 0& -{\mathrm{\&omega;}}_{d6}^2& 0& 0\\ -g_8& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]$

$\hat{B}=\left[\begin{array}{ccc}\frac{K_t}{J_M}& 0& g_1\\ 0& 0& g_2\\ 0& -\frac{1}{J_L}& g_3\\ 0& 0& g_4\\ 0& 0& g_5\\ 0& 0& g_6\\ 0& 0& g_7\\ 0& 0& g_8\end{array}\right],x_{\mathrm{\&theta;}}=\left[\begin{array}{c}{\widehat{\mathrm{\&omega;}}}_M\\ {\widehat{\mathrm{\&theta;}}}_s\\ {\widehat{\mathrm{\&omega;}}}_L\\ {\widehat{\mathrm{\&omega;}}}_{va}\\ {\widehat{\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&omega;}}}}_{va}\\ {\widehat{\mathrm{\&theta;}}}_{err}\\ {\widehat{\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&theta;}}}}_{err}\\ {\widehat{\mathrm{\&tau;}}}_{dis}\end{array}\right],u_0\left[\begin{array}{c}{I}_{cmd}\\ {\mathrm{\&tau;}}_g\\ {\widehat{\mathrm{\&omega;}}}_M\end{array}\right]$

上述矩阵式中的“ω_d6”是指由在摆动型减速机500A的内部发生的弹性变形引起的角度传递误差的角频率ω_d(参照数式4：k＝6)。

与第三实施方式同样地，观测器421C能够生成表示轴扭转振动θ_s(参照上述“数式1”)、马达200的角速度ω_M、摆动型减速机500A的角速度ω_L以及振动分量θ_err之类的状态量的估计值的数据。与第三实施方式不同，减速机系统100C不使用表示轴扭转振动θ_s(参照上述“数式1”)、马达200(参照图1)的角速度ω_M以及摆动型减速机500A的角速度ω_L的估计值的数据，来控制摆动型减速机500A。

控制部分包括扭矩计算模块435C。另一方面，与第三实施方式同样地，表示振动分量θ_err的估计值的数据从观测器421C被输出到扭矩计算模块435C。扭矩计算模块435C中表示的符号“K_sn”表示扭矩计算模块435C是使用了摆动型减速机500A的弹簧特性的标称值的传递函数。能够通过规定的鉴定试验来获得标称值。扭矩计算模块435C与参照图12说明的扭矩计算模块435A对应。与第三实施方式同样地，扭矩计算模块435C根据表示振动分量θ_err的估计值的数据来生成表示扭矩振动τ_s的估计值的扭矩振动数据。

观测器421C能够使用上述“数式22”所示的状态方程式来生成表示角频率ω_νa的估计值的数据和表示角频率ω_νa的微分值的估计值的数据。控制部分包括模块491、492。模块491中表示的符号“D_Ln”表示模块491是使用了负荷轴的粘性摩擦系数的标称值的传递函数。模块492中表示的符号“J_Ln”表示模块491是使用了负荷轴的惯性力矩的标称值的传递函数。能够通过规定的鉴定试验来获得这些标称值。减速机系统100C将这些模块491、492的输出值相加，来计算以角频率ω_νa变动的扭矩振动τ_νa的估计值(参照以下的“数式23”)。

数式23

${\widehat{\mathrm{\&tau;}}}_{va}=J_{Ln}{\widehat{\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&omega;}}}}_{va}+D_{Ln}{\widehat{\mathrm{\&omega;}}}_{va}$

控制部分包括动力学补偿器493、494。表示扭矩振动τ_s的估计值的扭矩振动数据从扭矩计算模块435C被输出到动力学补偿器493。为了减轻扭矩振动τ_s，动力学补偿器493计算补偿电流值I_cmp，并生成电流数据。动力学补偿器493与参照图12说明的动力学补偿器436对应。

动力学补偿器494接收表示根据上述“数式23”得到的扭矩振动τ_νa的估计值的数据。为了减轻扭矩振动τ_νa，动力学补偿器494计算补偿电流值I_cmp，并生成电流数据。

在动力学补偿器493、494的模块中表示的符号“Z”是滞算子。以下的“数式24”表示动力学补偿器493、494的传递函数。

数式24

$T_m\left(s\right)=\frac{b_2{s}^2+b_{1}s+b_0}{a_1}$

$b_2=R_g^2{J}_M$

$b_1=R_g^2{D}_M$

b₀＝K_S

a₀＝R_gK_tK_s

控制部分包括BPF模块495、496。BPF模块495从电流数据提取以角度传递误差的角频率ω_d6变动的频率分量。BPF模块495的传递函数与将上述“数式16”中的“ω”替换为角频率ω_d6而得到的函数对应。BPF模块496从电流数据提取以角度传递误差的角频率ω_d1变动的频率分量。BPF模块496的传递函数与将上述“数式16”中的“ω”替换为角频率ω_d1而得到的函数对应。

控制部分中的符号“SW₁”、“SW₆”是指由本发明人等安装到控制部分的开关。控制部分中的符号“I_q ^ref”是指马达200的目标电流值。当本发明人等接通开关SW₁、SW₆时，将由BPF模块495、496提取的频率分量的补偿电流值I_cmp加上目标电流值I_q ^ref。当本发明人等接通开关SW₁而切断开关SW₆时，仅将由BPF模块496提取的频率分量的补偿电流值I_cmp加上目标电流值I_q ^ref。当本发明人等切断开关SW₁而接通开关SW₆时，仅将由BPF模块495提取的频率分量的补偿电流值I_cmp加上目标电流值I_q ^ref。通过这些加法处理中的一个处理来决定指令电流值I_cmd。

控制部分包括ZOH模块497(ZOH：zeroorderhold：零阶保持)。为了在马达200的旋转角的采样期间保持电流值而安装了ZOH模块497。在与第一实施方式至第三实施方式相关联地说明的控制部分没有示出ZOH模块497，但第一实施方式至第三实施方式的控制部分也处理离散的数据，因此第一实施方式至第三实施方式的控制部分也进行与ZOH模块497相同的处理。

图18A至图18D是表示摆动型减速机500A的输出速度和向驱动摆动型减速机500A的马达200(参照图1)输入的指令电流的曲线图。在参照图17说明的控制部分的控制下获得了图18A至图18D所示的曲线图。参照图17至图18D来说明由本发明人等执行的控制部分的证实试验。

如图18A所示，当开关SW₁、SW₆均被切断时，指令电流值I_cmd描绘平滑的正弦波，另一方面，输出速度描绘以大的振幅且长的周期变动的波曲线和以小的振幅且短的周期变动的波曲线相重叠而得到的波形。

如图18B所示，当仅接通开关SW₁时，输出速度描绘以小的振幅且短的周期变动的波形。如图18C所示，当仅接通开关SW₆时，输出速度描绘以大的振幅且长的周期变动的波形。

如图18D所示，当开关SW₁、SW₆均被接通时，输出速度描绘具有最小的振动振幅的波形。

本发明人等对图18A至图18D所示的输出速度的数据进行了空间FFT分析。图19A是表示通过对图18A所示的输出速度的数据进行空间FFT分析而得到的空间频谱的曲线图。图19B是表示通过对图18B所示的输出速度的数据进行空间FFT分析而得到的空间频谱的曲线图。图19C是表示通过对图18C所示的输出速度的数据进行空间FFT分析而得到的空间频谱的曲线图。图19D是表示通过对图18D所示的输出速度的数据进行空间FFT分析而得到的空间频谱的曲线图。

如图19A所示，当开关SW₁、SW₆均被切断时，相当于内齿销数(40)的频率分量和相当于内齿销数与齿轮部的孔数之积(240)的频率分量表示高的值。

如图19B所示，当仅接通开关SW₁时，相当于内齿销数与齿轮部的孔数之积(240)的频率分量维持与图19A所示的频谱大致相同的水平，相当于内齿销数(40)的频率分量显著减少。

如图19C所示，当仅接通开关SW₆时，相当于内齿销数(40)的频率分量维持与图19A所示的频谱大致相同的水平，相当于内齿销数与齿轮部的孔数之积(240)的频率分量显著减少。

如图19D所示，当开关SW₁、SW₆均被接通时，相当于内齿销数(40)的频率分量和相当于内齿销数与齿轮部的孔数之积(240)的频率分量与图19A所示的频谱相比均被抑制为显著低的水平。

表2示出振动的峰值。如表2所示，本发明人等确认了减速机系统100C(参照图17)实现抑制了70.6％的振动。

表2

上述各种实施方式的原理也可以组合成适合对减速机的控制的要求。

与上述实施方式相关联地说明的控制装置和减速机系统主要具备以下特征。

上述实施方式的一方面所涉及的控制装置对用于驱动摆动型减速机的马达进行控制，该摆动型减速机具有至少一个孔形成于偏心的位置的摆动齿轮部。控制装置具备：角度获取部，其获取与输入旋转角有关的输入信息，其中，该输入旋转角表示上述马达的旋转角；估计部，其基于孔数来估计上述输入旋转角与输出旋转角之间的角度误差，其中，该孔数表示上述至少一个孔的数量，该输出旋转角表示上述摆动型减速机的旋转角；以及校正部，其根据上述角度误差来决定补偿电流值，使用上述补偿电流值来校正指令电流值，由此设定向上述马达供给的电流的大小。

根据上述结构，在摆动齿轮部中，至少一个孔形成于偏心的位置，因此随着摆动齿轮部的运动而产生刚性变动。刚性变动引起轴的扭转振动。其结果，在摆动型减速机中产生角度传递误差。因而，形成于摆动齿轮部的孔的数量作为角度传递误差的因素而发挥作用。

鉴于上述因果关系，估计部能够基于形成于摆动齿轮部的孔的数量来估计由摆动齿轮部的孔导致的刚性变动所引起的角度误差。不使用多个摆动型减速机各自的固有数据来估计角度误差，因此能够在各种摆动型减速机中简单地利用控制装置。校正部使用根据所估计出的角度误差决定的补偿电流值来校正指令电流值，因此能够充分减少摆动型减速机的角度传递误差。因而，控制装置能够提高对基于指令值的轨迹进行追踪的追踪精度。

在上述结构中，上述角度误差也可以是轴扭转振动。

根据上述结构，估计部基于形成于摆动齿轮部的孔的数量来估计轴扭转振动，因此控制装置不使用多个摆动型减速机各自的固有数据，就能够充分减少摆动型减速机的角度传递误差。

在上述结构中，上述角度误差也可以是由上述至少一个孔引起的振动分量。

根据上述结构，估计部基于形成于摆动齿轮部的孔的数量来估计由至少一个孔引起的振动分量，因此控制装置不使用多个摆动型减速机各自的固有数据，就能够充分减少摆动型减速机的角度传递误差。

在上述结构中，上述估计部也可以包括状态观测器，该状态观测器将上述输入信息和被供给到上述马达的电流的大小作为输入，来估计上述角度误差。

根据上述结构，状态观测器能够将与表示马达的旋转角的输入旋转角有关的输入信息和被供给到马达的电流的大小作为输入来估计角度误差。控制装置不使用来自摆动型减速机的输出侧的信息，就能够减少摆动型减速机的角度传递误差，因此使用控制装置设计机械装置的设计者能够简化用于获取控制所需的信息的设备。即使在摆动型减速机的输出侧难以配置信息获取设备的条件下，设计者也能够使用控制装置减少摆动型减速机的角度传递误差。

在上述结构中，上述状态观测器也可以将周期性地变动的干扰因素作为输入，来估计上述角度误差。

根据上述结构，状态观测器将周期性地变动的干扰因素作为输入来估计角度误差，因此即使在存在周期性地变动的干扰因素时使用摆动型减速机，控制装置也能够充分减少摆动型减速机的角度传递误差。

在上述结构中，上述摆动型减速机也可以包括啮合于上述摆动齿轮部的N_p个内齿，且使上述马达的角速度ω_M以减速比R_g减速。上述孔数可以用自然数k表示。上述估计部也可以根据数式25来计算由上述摆动型减速机的内部的构件的弹性变形引起的角度传递误差的角频率ω_d，使用包含上述角频率ω_d作为矩阵分量的离散时间状态空间模型来估计上述角度误差。

数式25

${\mathrm{\&omega;}}_d=\frac{{\mathrm{kN}}_p{\mathrm{\&omega;}}_M}{R_g}$

根据上述结构，估计部使用包含角频率ω_d作为矩阵分量的离散时间状态空间模型来估计角度误差，因此估计部能够考虑由摆动型减速机的内部的弹性变形引起的角度传递误差来恰当地估计角度误差。

在上述结构中，上述摆动齿轮部也可以包括N_g个摆动齿轮。可以上述N_g个摆动齿轮各自形成有k_e个孔。可以根据“数式26”来计算上述自然数k。

数式26

k＝N_g×k_e

根据上述结构，控制装置能够适当地用于控制用于驱动摆动型减速机的马达，该摆动型减速机具有一个或多个摆动齿轮。因而，控制装置能够用于与各种摆动型减速机一起使用的马达的控制。

在上述结构中，上述估计部也可以根据数式27来计算由上述摆动型减速机的制造误差引起的角度传递误差的角频率ω_d1，使用包含上述角频率ω_d1作为矩阵分量的离散时间状态空间模型来估计上述角度误差。

数式27

${\mathrm{\&omega;}}_{d1}=\frac{N_p{\mathrm{\&omega;}}_M}{R_g}$

根据上述结构，估计部使用包含角频率ω_d1作为矩阵分量的离散时间状态空间模型来估计角度误差，因此估计部能够考虑由摆动型减速机的制造误差引起的角度传递误差来恰当地估计角度误差。

在上述结构中，上述校正部也可以包括：扭矩计算部，其根据由上述估计部估计出的上述角度误差和上述摆动型减速机的弹簧特性来计算以上述角频率ω_d振动的扭矩振动；以及电流计算部，其计算上述补偿电流值以减少上述扭矩振动。

根据上述结构，电流计算部计算补偿电流值以减少由扭矩计算部计算出的扭矩振动，因此能够充分减少摆动型减速机的角度传递误差。

在上述结构中，上述扭矩计算部也可以从由上述估计部估计出的上述角度误差的数据中提取以上述角频率ω_d变动的频率分量，使用所提取的上述频率分量来计算上述扭矩振动。

根据上述结构，扭矩计算部从由估计部估计出的角度误差的数据中提取以角频率ω_d变动的频率分量，使用所提取的频率分量来计算扭矩振动，因此能够降低所计算出的扭矩振动的数据中包含的噪声。因而，控制装置能够高精度地控制马达。

在上述结构中，上述电流计算部也可以根据上述扭矩振动来生成表示补偿电流的大小的电流数据，从上述电流数据中提取以上述角频率ω_d变动的频率分量，由此决定上述补偿电流值。

根据上述结构，电流计算部根据扭矩振动来生成表示补偿电流的大小的电流数据，从电流数据中提取以角频率ω_d变动的频率分量，由此决定补偿电流值，因此能够降低补偿电流值中包含的噪声。因而，控制装置能够高精度地控制马达。

上述实施方式的另一方面所涉及的减速机系统具备：摆动型减速机，其具有至少一个孔形成于偏心的位置的摆动齿轮部；马达，其驱动上述摆动型减速机；以及控制装置，其控制上述马达。上述控制装置包括：角度获取部，其获取与输入旋转角有关的输入信息，其中，该输入旋转角表示上述马达的旋转角；估计部，其基于孔数来估计上述输入旋转角与输出旋转角之间的角度误差，其中，该孔数表示上述至少一个孔的数量，该输出旋转角表示上述摆动型减速机的旋转角；以及校正部，其根据上述角度误差来决定补偿电流值，使用上述补偿电流值来校正指令电流值，由此设定向上述马达供给的电流的大小。

根据上述结构，估计部能够基于形成于摆动齿轮部的孔的数量来估计由摆动齿轮部的孔导致的刚性变动所引起的角度误差。不使用多个摆动型减速机各自的固有数据来估计角度误差，因此能够在各种摆动型减速机中简便地利用控制装置。校正部使用根据所估计出的角度误差决定的校正电流值来校正指令电流值，因此能够充分减少摆动型减速机的角度传递误差。因而，控制装置能够提高对基于指令值的轨迹进行追踪的追踪精度。

产业上的可利用性

上述实施方式的原理能够恰当地用于利用摆动型减速机的装置。

Claims (12)

1.一种控制装置，对用于驱动摆动型减速机的马达进行控制，该摆动型减速机具有至少一个孔形成于偏心的位置的摆动齿轮部，该控制装置具备：

角度获取部，其获取与输入旋转角有关的输入信息，其中，该输入旋转角表示上述马达的旋转角；

估计部，其基于孔数来估计上述输入旋转角与输出旋转角之间的角度误差，其中，该孔数表示上述至少一个孔的数量，该输出旋转角表示上述摆动型减速机的旋转角；以及

校正部，其根据上述角度误差来决定补偿电流值，使用上述补偿电流值来校正指令电流值，由此设定向上述马达供给的电流的大小。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

上述角度误差是轴扭转振动。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

上述角度误差是由上述至少一个孔引起的振动分量。

4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

上述估计部包括状态观测器，该状态观测器将上述输入信息和被供给到上述马达的电流的大小作为输入，来估计上述角度误差。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，

上述状态观测器将周期性地变动的干扰因素作为输入，来估计上述角度误差。

6.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

上述摆动型减速机包括啮合于上述摆动齿轮部的N_p个内齿，且使上述马达的角速度ω_M以减速比R_g进行减速，

上述孔数用自然数k表示，

上述估计部根据数式1来计算由上述摆动型减速机的内部的弹性变形引起的角度传递误差的角频率ω_d，使用包含上述角频率ω_d作为矩阵分量的离散时间状态空间模型来估计上述角度误差，

数式1

${\mathrm{\&omega;}}_d=\frac{{\mathrm{kN}}_p{\mathrm{\&omega;}}_M}{R_g}.$

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，

上述摆动齿轮部包含N_g个摆动齿轮，

上述N_g个摆动齿轮各自形成有k_e个孔，

根据数式2来计算上述自然数k，

数式2

k＝N_g×k_e。

8.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，

上述估计部根据数式3来计算由上述摆动型减速机的制造误差引起的角度传递误差的角频率ω_d1，使用包含上述角频率ω_d1作为矩阵分量的离散时间状态空间模型来估计上述角度误差，

数式3

${\mathrm{\&omega;}}_{d1}=\frac{N_p{\mathrm{\&omega;}}_M}{R_g}.$

9.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，

上述校正部包括：

扭矩计算部，其根据由上述估计部估计出的上述角度误差和上述摆动型减速机的弹簧特性来计算以上述角频率ω_d振动的扭矩振动；以及

电流计算部，其计算上述补偿电流值以减少上述扭矩振动。

10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，

上述扭矩计算部从由上述估计部估计出的上述角度误差的数据中提取以上述角频率ω_d变动的频率分量，使用所提取的上述频率分量来计算上述扭矩振动。

11.根据权利要求9或10所述的控制装置，其特征在于，

上述电流计算部根据上述扭矩振动来生成表示补偿电流的大小的电流数据，从上述电流数据中提取以上述角频率ω_d变动的频率分量，由此决定上述补偿电流值。

12.一种减速机系统，具备：

摆动型减速机，其具有至少一个孔形成于偏心的位置的摆动齿轮部；

马达，其驱动上述摆动型减速机；以及

控制装置，其控制上述马达，

其中，上述控制装置包括：

角度获取部，其获取与输入旋转角有关的输入信息，其中，该输入旋转角表示上述马达的旋转角；

估计部，其基于孔数来估计上述输入旋转角与输出旋转角之间的角度误差，其中，该孔数表示上述至少一个孔的数量，该输出旋转角表示上述摆动型减速机的旋转角；以及

校正部，其根据上述角度误差来决定补偿电流值，使用上述补偿电流值来校正指令电流值，由此设定向上述马达供给的电流的大小。