CN105934724A - 电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

目的在于得到能够进行高精度的轨迹控制的电动机控制装置，具备：X轴检测器(212c)；Y轴检测器(22c)；轨迹指令发生器(1)，其输出针对第1控制对象的第1位置指令和针对第2控制对象的第2位置指令；X轴响应校正部(13)，其使响应校正滤波器作用于第1位置指令而输出校正后位置指令；X轴位置控制部(11)，其以来自X轴响应校正部(13)的校正后位置指令和由X轴检测器(212c)检测到的位置一致的方式生成第1扭矩指令；Y轴位置控制部(221)，其以第2位置指令和由Y轴检测器(22c)检测到的位置一致的方式生成第2扭矩指令；Y轴测定器(24)，其检测第2机械端位移；Y轴零点推定部(25)，其根据第2扭矩指令和机械端位移，或根据第2位置指令和机械端位移，提取从第2扭矩指令至机械端位移为止的传递函数的零点的特性；以及响应校正参数决定部(202)，其使用该零点的特性而对响应校正滤波器进行设定。

Description

电动机控制装置

技术领域

本发明涉及电动机控制装置。

背景技术

近年来，关于以NC工作机械为代表的工作机械及以工业用机器人为代表的机器人，为了使加工效率及生产效率提高，期望一边进行高速且高加减速的驱动、一边实现高精度的轨迹控制。关于工作机械及机器人，根据上述的理由而追求驱动的高加减速化，但仅单纯地在各轴将位置控制系统高响应化无法使从指令至机械端的位置为止的传递函数一致，机械端的轨迹相对于曲线轨迹的指令而产生畸变。

作为现有的一个例子，在专利文献1公开了下述技术，即，针对单轴的定位控制，通过考虑机械共振而设计控制器，从而抑制高加减速驱动时的刀具端的振动。另外，作为另一个例子，在专利文献2公开了下述技术，即，为了补偿诸如位置、速度及加速度这些被控制量相对于指令值的响应的延迟，在由设定为比任意轴的位置控制环的伺服频带低的频率的高频截止滤波器对指令值进行了变换之后，进行前馈控制，由此使各轴的传递函数的特性大致相同而提高同步性能。

专利文献1：日本特开平8－23691号公报

专利文献2：日本特开2000－339032号公报

发明内容

但是，根据上述现有技术，如果提高低刚性的机械的响应性而以高加减速进行驱动，则即使将各轴的响应高速化，也会由于机械系统的低刚性，导致相对于指令的暂态变化根据各轴的传递函数的差异而在各轴不同。因此，存在发生轨迹的畸变的问题。特别地，在通过工作机械或机器人进行加工时，在以对称的轨迹往复动作的情况下由上述的畸变引起的误差的影响大，成为加工面的损伤或加工精度的降低的原因。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种电动机控制装置，该电动机控制装置即使对于由低刚性机械系统构成的控制对象，也能够进行高精度的轨迹控制。

为了解决上述的课题并实现目的，本发明的电动机控制装置对第1控制对象内的与第1负载机械连结的第1电动机及第2控制对象内的与第2负载机械连结的第2电动机进行控制，该电动机控制装置的特征在于，具备：第1检测器，其对所述第1电动机的位置进行检测；第2检测器，其对所述第2电动机的位置进行检测；轨迹指令发生器，其输出针对所述第1控制对象的位置指令即第1位置指令、和针对所述第2控制对象的位置指令即第2位置指令；响应校正部，其进行使响应校正滤波器作用于所述第1位置指令的运算，输出校正后位置指令；第1位置控制部，其将来自所述响应校正部的所述校正后位置指令和由所述第1检测器检测到的位置作为输入，以由所述第1检测器检测到的位置与所述校正后位置指令一致的方式生成第1扭矩指令；第2位置控制部，其将所述第2位置指令和由所述第2检测器检测到的位置作为输入，以由所述第2检测器检测到的位置与所述第2位置指令一致的方式生成第2扭矩指令；测定器，其对所述第2控制对象内的第2负载机械的机械端位移进行检测，其中，该机械端位移是位置、速度或加速度；零点推定部，其根据所述第2扭矩指令和所述机械端位移，或根据所述第2位置指令和所述机械端位移，提取从所述第2扭矩指令至所述机械端位移为止的传递函数的零点的特性；以及响应校正参数决定部，其使用由所述零点推定部提取出的所述零点的特性，进行所述响应校正部的所述响应校正滤波器的设定，所述第1位置控制部生成的第1扭矩指令被输入至所述第1电动机，所述第2位置控制部生成的第2扭矩指令被输入至所述第2电动机。

发明的效果

根据该发明，具有下述效果，即，能够得到即使对于由低刚性机械系统构成的控制对象也能进行高精度的轨迹控制的电动机控制装置。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的电动机控制装置的结构的框图。

图2是表示实施方式1所涉及的电动机控制装置的指令轨迹和由刀具前端部描绘的实际位置轨迹的关系的框图。

图3是实施方式1所涉及的电动机控制装置的对比例，即，没有应用X轴响应校正部和Y轴响应校正部的状态下的X轴和Y轴的传递函数的波特图。

图4是实施方式1所涉及的电动机控制装置，即，应用了X轴响应校正部和Y轴响应校正部的状态下的X轴和Y轴的传递函数的波特图。

图5是表示实施方式2所涉及的电动机控制装置的结构的框图。

图6是表示实施方式3所涉及的电动机控制装置的结构的框图。

图7是表示实施方式4所涉及的电动机控制装置的结构的框图。

图8是表示实施方式5所涉及的电动机控制装置的结构的框图。

图9是表示实施方式5所涉及的电动机控制装置的结构所具备的频率响应显示部的图。

具体实施方式

下面，基于附图，对本发明所涉及的电动机控制装置的实施方式详细地进行说明。此外，本发明并不受本实施方式限定。

实施方式1.

图1是表示本发明所涉及的电动机控制装置的实施方式1的结构的框图。此外，在本发明所涉及的电动机控制装置中进行高精度的轨迹控制。此外，在这里，所谓轨迹控制，是指通过2个轴或大于或等于2个轴的多轴同时地运动，从而使刀具前端部或机器人的把持部的轨迹追随于指令的曲线而进行控制，所谓轨迹，是指将由多个可动轴构成的刀具前端部在运动过程中在空间所占据的位置相连而成的线。如果以可动轴是第1轴即X轴和第2轴即Y轴的2轴结构的情况为例，则指令轨迹和由刀具前端部描绘的实际位置轨迹如图2所示，描绘在2维平面上。此外，在图2中，由实线表示指令轨迹，由虚线表示实际位置轨迹。

轨迹指令发生器1输出X轴位置指令信号和Y轴位置指令信号而作为分别针对X轴和Y轴的位置指令信号。X轴响应校正部13通过响应校正滤波器G_xrc(s)校正来自轨迹指令发生器1的X轴位置指令信号，将校正后X轴位置指令输出至X轴位置控制部11。Y轴响应校正部23通过响应校正滤波器G_yrc(s)校正来自轨迹指令发生器1的Y轴位置指令信号，将校正后Y轴位置指令输出至Y轴位置控制部21。此外，响应校正滤波器G_xrc(s)、G_yrc(s)如后面记述所示，由响应校正参数决定部2决定特性。

X轴控制对象12由下述部件构成：X轴电动机12a；X轴检测器12c，其安装于X轴电动机12a；以及X轴的负载机械12b，其与X轴电动机12a连结。X轴控制对象12通过由X轴电动机12a产生与X轴扭矩指令T1对应的扭矩而得到驱动。另外，在X轴控制对象12安装有X轴测定器14，对与刀具前端部相当的X轴的负载机械12b的机械端位置、速度、加速度中的任意的位移信号进行测量。在下面的说明中，将该位移信号设为加速度，记作X轴机械端位移信号a1。

X轴位置控制部11与输入的校正后X轴位置指令和由X轴检测器12c检测到的位置检测值对应地，通过PID控制或二自由度控制的运算而将X轴扭矩指令T1输出至X轴电动机12a，以使得X轴电动机12a的位置准确地追随于从X轴响应校正部13输出的随时间变化的校正后X轴位置指令而不发生振动。

Y轴控制对象22由下述部件构成：Y轴电动机22a；Y轴检测器22c，其安装于Y轴电动机22a；以及Y轴的负载机械22b，其与Y轴电动机22a连结。Y轴控制对象22通过由Y轴电动机22a产生与Y轴扭矩指令T2对应的扭矩而得到驱动。另外，在Y轴控制对象22安装有Y轴测定器24，对与刀具前端部相当的Y轴的负载机械22b的机械端位置、速度、加速度中的任意的位移信号进行测量。在下面的说明中，将该位移信号设为加速度，记作Y轴机械端位移信号a2。

Y轴位置控制部21与输入的校正后Y轴位置指令和由Y轴检测器22c检测到的位置检测值对应地，通过PID控制或二自由度控制的运算而将Y轴扭矩指令T2输出至Y轴电动机22a，以使得Y轴电动机22a的位置准确地追随于从Y轴响应校正部23输出的随时间变化的校正后Y轴位置指令而不发生振动。

此外，针对X轴位置控制部11及Y轴位置控制部21，以如下方式对控制参数进行设定，即，使得从校正后X轴位置指令至由作为加速度的X轴机械端位移信号a1的二阶积分表示的X轴机械端的位置为止的响应延迟、和从校正后Y轴位置指令至由作为加速度的Y轴机械端位移信号a2的二阶积分表示的Y轴机械端的位置为止的响应延迟相一致。此外，在这里，所谓响应延迟，表示在指令以恒定的速度变化的情况下相对于指令延迟的时间。如上所述，在X轴和Y轴处使响应延迟相一致、X轴位置指令和Y轴位置指令以恒定速度变化时，由X轴机械端的位置和Y轴机械端的位置描绘的轨迹、与由校正后X轴位置指令和校正后Y轴位置指令的位置描绘的轨迹一致。

X轴施振信号生成部16在执行本实施方式的电动机控制装置的参数调整时，以根据由使用者进行的开始调整的指示操作所决定的时间生成M序列波形的信号，将M序列施振信号与X轴扭矩指令T1相加而驱动X轴电动机12a，对X轴控制对象12进行施振。

Y轴施振信号生成部26与X轴施振信号生成部16同样地，以所决定的时间生成M序列波形的信号，将M序列施振信号与Y轴扭矩指令T2相加而驱动Y轴电动机22a，对Y轴控制对象22进行施振。在这里，M序列施振信号是伪白色随机信号(pseudo-white randomsignal)。

X轴零点推定部15将如上述所示X轴施振信号生成部16生成了施振信号时的X轴扭矩指令T1、和由X轴测定器14检测到的X轴机械端位移信号a1作为输入输出数据而进行系统辨识，推定从X轴扭矩指令T1至X轴机械端位移信号a1为止的传递函数G_fax(s)，将提取其X轴的零点的信息而得到的结果向响应校正参数决定部2输出。

Y轴零点推定部25将如上述所示Y轴施振信号生成部26生成了施振信号时的Y轴扭矩指令T2、和由Y轴测定器24检测到的Y轴机械端位移信号a2作为输入输出数据而进行系统辨识，推定从Y轴扭矩指令T2至Y轴机械端位移信号a2为止的传递函数G_fay(s)，将提取其Y轴的零点的信息而得到的结果向响应校正参数决定部2输出。

另外，响应校正参数决定部2基于上述的Y轴的零点的信息，决定并设定X轴响应校正部13的响应校正滤波器G_xrc(s)的特性，基于上述的X轴的零点的信息，决定并设定Y轴响应校正部23的响应校正滤波器G_yrc(s)的特性。

在X轴零点推定部15的系统辨识中，由X轴施振信号生成部16将M序列施振信号与X轴扭矩指令T1相加而对X轴控制对象12进行施振，取得X轴扭矩指令T1和由X轴测定器14检测到的X轴机械端位移信号a1的响应而作为数据。针对该M序列施振时的输入输出数据，作为一个例子而使用最小二乘法推定从X轴扭矩指令T1至X轴机械端位移信号a1为止的传递函数G_fax(s)。在这里，对上述的从X轴扭矩指令T1至X轴机械端位移信号a1为止的传递函数G_fax(s)的特征进行说明。传递函数G_fax(s)在将机械端位移信号a1设为机械端的加速度的情况下，通常通过下述的式(1)进行近似。

【式1】

$G_{fax}\left(s\right)=\frac{1}{J_x}\frac{\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}(\frac{1}{{{\mathrm{\ω}}_{zxj}}^2}{s}^2+2\frac{{\mathrm{\ζ}}_{zxj}}{{\mathrm{\ω}}_{zxj}}s+1)}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Π}}(\frac{1}{{{\mathrm{\ω}}_{pxi}}^2}{s}^2+2\frac{{\mathrm{\ζ}}_{pxi}}{{\mathrm{\ω}}_{pxi}}s+1)}...\left(1\right)$

在这里，s是拉普拉斯运算符。另外，J_x是X轴控制对象12的惯性矩。ω_pxi是i次模式的共振频率，ζ_pxi是i次模式的共振频率的衰减比，ω_zxj是第j个反共振频率，即复零点的绝对值，ζ_zxj是第j个反共振特性，即复零点的衰减比。

在这里，在控制对象为电动机和负载惯性通过弹簧耦合的2惯性系统、或电动机和多个负载惯性通过弹簧串联耦合的多惯性系统，将其前端的位移设为机械端位移信号的情况下，不出现反共振，分子的阶数近似为0，即m＝0。但是，实际的机械系统的构造复杂，大多在从电动机产生的扭矩至机械端位移为止的传递函数中包含反共振的零点，在这样的情况下需要设为m≥1而进行模型化。

另外，实际的机械系统严格地说是无穷阶的系统，但低维化至能够对响应进行近似的阶数而模型化即可，分子的阶数近似为m＝1或2即可。如果将此时的传递函数的分子设为N_x(s)，则N_x(s)通过下述的式(2)表示。

【式2】

$N_x\left(s\right)=\underset{j=1}{\overset{m}{\Π}}(\frac{1}{{{\mathrm{\ω}}_{zxj}}^2}{s}^2+2\frac{{\mathrm{\ζ}}_{zxj}}{{\mathrm{\ω}}_{zxj}}s+1)...\left(2\right)$

X轴零点推定部15通过上述的动作，将零点的信息即上述的式(2)的多项式的信息向响应校正参数决定部2输出。

在Y轴零点推定部25的系统辨识中，与上述的X轴的情况相同，由Y轴施振信号生成部26将M序列施振信号与Y轴扭矩指令T2相加而对Y轴控制对象22进行施振，取得Y轴扭矩指令T2和由Y轴测定器24检测到的Y轴机械端位移信号a2的响应而作为数据。针对该M序列施振时的输入输出数据，作为一个例子而使用最小二乘法推定从Y轴扭矩指令T2至Y轴机械端位移信号a2为止的传递函数G_fay(s)。在这里，传递函数G_fay(s)在将机械端位移信号a2设为机械端的加速度的情况下，通常通过下述的式(3)进行近似。

【式3】

$G_{fay}\left(s\right)=\frac{1}{J_y}\frac{\underset{j=1}{\overset{m}{\Π}}(\frac{1}{{{\mathrm{\ω}}_{zyj}}^2}{s}^2+2\frac{{\mathrm{\ζ}}_{zyj}}{{\mathrm{\ω}}_{zyj}}s+1)}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Π}}(\frac{1}{{{\mathrm{\ω}}_{pyi}}^2}{s}^2+2\frac{{\mathrm{\ζ}}_{pyi}}{{\mathrm{\ω}}_{pyi}}s+1)}...\left(3\right)$

在这里，J_y是Y轴控制对象22的惯性矩。另外，ω_pyi是i次模式的共振频率，ζ_pyi是i次模式的共振频率的衰减比，ω_zyj是第j个反共振频率，即复零点的绝对值，ζ_zyj是第j个反共振特性，即复零点的衰减比。

在这里，与上述的X轴的情况同样地，针对Y轴也将分子的阶数近似为m＝1或2即可。如果将此时的传递函数的分子设为N_y(s)，则N_y(s)通过下述的式(4)表示。

【式4】

$N_y\left(s\right)=\underset{j=1}{\overset{m}{\Π}}(\frac{1}{{{\mathrm{\ω}}_{zyj}}^2}{s}^2+2\frac{{\mathrm{\ζ}}_{zyj}}{{\mathrm{\ω}}_{zyj}}s+1)...\left(4\right)$

Y轴零点推定部25通过上述的动作，将零点的信息即上述的式(4)的多项式的信息向响应校正参数决定部2输出。

响应校正参数决定部2使用传递函数的多项式N_y(s)和低通滤波器F(s)，通过下述的式(5)决定X轴响应校正部13的响应校正滤波器G_xrc(s)，其中，传递函数的多项式N_y(s)表示由Y轴零点推定部25提取出的、从Y轴扭矩指令T2至Y轴机械端位移信号a2为止的传递函数G_fay(s)具有的零点。

【式5】

G_xrc(S)＝F(s)*N_y(s)...(5)

式(5)右边的F(s)是低通滤波器，用于将响应校正滤波器G_xrc(s)恰当化，该低通滤波器F(s)将从轨迹指令发生器1输出的X轴位置指令信号中的比控制频带高的频率成分减少而抑制急剧的变化，将X轴位置指令信号变得平滑。在X轴位置指令信号原本就平滑地生成的情况下，也可以是F(s)＝1。

另外，响应校正参数决定部2使用传递函数的多项式N_x(s)和低通滤波器F(s)，通过下述的式(6)决定Y轴响应校正部23的响应校正滤波器G_yrc(s)，其中，传递函数的多项式N_x(s)表示由X轴零点推定部15提取出的、从X轴扭矩指令T1至X轴机械端位移信号a1为止的传递函数G_fax(s)具有的零点。

【式6】

G_yrc(s)＝F(s)*N_x(s)…(6)

式(6)右边的F(s)是与式(5)相同的低通滤波器。

在X轴位置控制部11和Y轴位置控制部21，设定X轴位置控制部11和Y轴位置控制部21的控制参数，以使得从校正后X轴位置指令至由作为加速度的X轴机械端位移信号a1的二阶积分表示的X轴机械端的位置为止的响应延迟、和从校正后Y轴位置指令至由作为加速度的Y轴机械端位移信号a2的二阶积分Y轴机械端的位置为止的响应延迟相一致，这一做法就是如上述所示在X轴和Y轴使相对于指令的延迟时间相同。

因此，在假设X轴控制对象和Y轴控制对象没有零点的情况下，关于从X轴位置指令x_ref至X轴机械端位置x_a为止的传递函数，如果将从x_ref至x_a为止的传递函数的分母多项式设为D(s)，则通过下述的式(7)表示。另外，由于从校正后X轴位置指令至X轴机械端位移信号a1为止的响应延迟、和从校正后Y轴位置指令至Y轴机械端位移信号a2为止的响应延迟相一致，因此Y轴位置指令y_ref和Y轴机械端位置y_a之间的关系通过下述的式(8)表示。

【式7】

$x_a\left(s\right)=\frac{1}{D\left(s\right)}F\left(s\right)x_{ref}\left(s\right)...\left(7\right)$

【式8】

$y_a\left(s\right)=\frac{1}{D\left(s\right)}F\left(s\right)y_{ref}\left(s\right)...\left(8\right)$

另一方面，在控制对象的从X轴扭矩指令T1至X轴机械端位置x_a为止的传递函数及从Y轴扭矩指令T2至Y轴机械端位置y_a为止的传递函数存在零点的情况下，即使通过变更X轴位置控制部11的位置控制器的特性而将指令响应特性变更，零点也被保存下来，因此X轴位置指令x_ref和X轴机械端位置x_a之间的关系通过下述的式(9)表示。另外，与上述的X轴的情况同样地，Y轴位置指令y_ref和Y轴机械端位置y_a之间的关系通过下述的式(10)表示。

【式9】

$x_a\left(s\right)=\frac{N_x\left(s\right)}{D\left(s\right)}F\left(s\right)x_{ref}\left(s\right)...\left(9\right)$

【式10】

$y_a\left(s\right)=\frac{N_y\left(s\right)}{D\left(s\right)}F\left(s\right)y_{ref}\left(s\right)...\left(10\right)$

因此，在X轴和Y轴的零点的特性不同的情况下(N_x(s)≠N_y(s))，由于零点的影响，通过X轴机械端位置x_a和Y轴机械端位置y_a形成的轨迹，成为在通过校正后X轴位置指令和校正后Y轴位置指令形成的指令曲线中产生了畸变的轨迹。因此，即使如上所述在X轴控制对象和Y轴控制对象存在零点，也需要进行校正，以不产生曲线中的畸变。在这里，作为进行上述的校正的方法，首先想到的是将在上述的式(9)、(10)出现的零点N_x(s)及N_y(s)抵消。假设在使用了该方式的情况下，如果作为X轴响应校正部13的响应校正滤波器G_xrc(s)的特性而设定N_x(s)的反函数，作为Y轴响应校正部23的响应校正滤波器G_yrc(s)的特性而设定N_y(s)的反函数，则在理想的算式上，如下述的式(11)、(12)表示的那样，X轴机械端位置x_a相对于X轴位置指令x_ref的响应及Y轴机械端位置y_a相对于Y轴位置指令y_ref的响应变得相同。

【式11】

$\begin{array}{c}{x}_a\left(s\right)=\frac{N_x\left(s\right)}{D\left(s\right)}\frac{1}{N_x\left(s\right)}F\left(s\right)x_{ref}\left(s\right)\\ =\frac{1}{D\left(s\right)}F\left(s\right)x_{ref}\left(s\right)\end{array}\mathrm{...}\left(11\right)$

【式12】

$\begin{array}{c}{y}_a\left(s\right)=\frac{N_y\left(s\right)}{D\left(s\right)}\frac{1}{N_y\left(s\right)}F\left(s\right)y_{ref}\left(s\right)\\ =\frac{1}{D\left(s\right)}F\left(s\right)x_{ref}\left(s\right)\end{array}\mathrm{...}\left(12\right)$

但是，如果按照上述方式进行设定，则成为在X轴及Y轴处，使用二阶共振系统的滤波器作为响应校正滤波器，因此即使各轴的机械端位置不振动，扭矩指令及电动机的位置也变得是振动的。另外，在零点的推定存在误差的情况下，机械端也变得是振动的。因此，如上述所示以将反共振特性抵消的方式设定X轴及Y轴的响应校正滤波器是不合适的。因此，在本实施方式中，通过响应校正参数决定部2的动作而将Y轴的零点的特性N_y(s)代入至X轴响应校正部13的响应校正滤波器G_xrc(s)，将X轴的零点的特性N_x(s)代入至Y轴响应校正部23的响应校正滤波器G_yrc(s)。此时，从X轴位置指令x_ref至X轴机械端位置x_a为止的特性和从Y轴位置指令y_ref至Y轴机械端位置y_a为止的特性，分别通过下述的式(13)、(14)表示。

【式13】

$x_a\left(s\right)=\frac{N_x\left(s\right)}{D\left(s\right)}{N}_y\left(s\right)F\left(s\right)x_{ref}\left(s\right)...\left(13\right)$

【式14】

$y_a\left(s\right)=\frac{N_y\left(s\right)}{D\left(s\right)}{N}_x\left(s\right)F\left(s\right)y_{ref}\left(s\right)...\left(14\right)$

根据上述的结构，从X轴的位置指令信号至X轴的负载机械位置为止的传递函数和从Y轴的位置指令信号至Y轴的负载机械位置为止的传递函数变得相同。

图3是关于某个工作机械的、没有应用X轴响应校正部和Y轴响应校正部的状态下的X轴和Y轴的传递函数的波特图。在图3中，在X轴和Y轴，由于各轴的零点的影响，传递函数具有相异的特性。

图4是在本发明中应用了X轴响应校正部和Y轴响应校正部的状态下的X轴和Y轴的传递函数的波特图。在图4中，应用了X轴响应校正部及Y轴响应校正部而得到的结果是，在X轴和Y轴成为相同的传递函数。

本实施方式的电动机控制装置通过如上述所示进行动作，从而使相对于指令的暂态响应也在X轴和Y轴变得相同，因此具有下述效果，即，即使在由刚性低的控制对象描绘曲线的轨迹的情况下，也能够一边抑制相对于指令轨迹的轨迹追随误差及振动，一边针对指令的轨迹高速高精度地执行响应中没有畸变的轨迹控制。另外，能够提高描绘圆弧的情况下的指标即圆度。

此外，在本实施方式中，X轴零点推定部15将X轴扭矩指令T1用作输入对X轴的零点进行了推定，但如上述所示，即使改变X轴位置控制部11的特性，零点也不变，因此即使取代X轴扭矩指令T1而使用X轴位置指令，也能够提取从X轴扭矩指令T1至X轴机械端位移信号a1为止的传递函数的零点。同样地，也可以在Y轴零点推定部25中使用Y轴位置指令。

另外，在本实施方式中，作为X轴电动机12a及Y轴电动机22a，可以使用直流电动机、永磁同步电动机及感应电动机的任意者，并不限定于旋转型的电动机，也可以使用线性电动机。

另外，在本实施方式中，X轴施振信号生成部16向作为输入的X轴扭矩指令赋予的信号是包含各个频率成分的信号，如果能够使X轴的负载机械12b以大于或等于既定的加速度动作，则也可以将M序列施振信号、正弦扫频信号或随机信号作为输入信号使用。Y轴施振信号生成部26向作为输入的Y轴扭矩指令赋予的信号也与X轴的情况相同地，可以将M序列施振信号、正弦扫频信号或随机信号作为输入信号使用。并且，如果将上述的任意施振信号输入至X轴扭矩指令和Y轴扭矩指令的功能预先设置在机械中，则也可以不设置X轴施振信号生成部16和Y轴施振信号生成部26。

另外，在本实施方式中，使用最小二乘法进行了系统辨识，但并不限定于此，也可以使用以频谱解析法、基于ARX模型的多级抽取(multi-decimation)辨识法或MOESP法为代表的其他方法。

另外，在本实施方式中，对X轴机械端位移信号a1和Y轴机械端位移信号a2进行检测的X轴测定器14及Y轴测定器24仅在进行参数调整时是必要的，因此也可以将X轴测定器14及Y轴测定器24设为能够装卸，在调整后拆下。即，在作为电动机控制装置动作时也可以不设置该传感器。

如以上说明所述，根据本实施方式，基于由零点推定部得到的各轴的零点的特性，响应校正参数决定部对各轴的响应校正部进行设定，将从各轴的指令至机械端位置为止的传递函数设为相同，由此即使是由低刚性机械系统构成的控制对象，也能够进行高精度的轨迹控制。

实施方式2.

图5是表示本发明所涉及的电动机控制装置的实施方式2的结构的框图。在实施方式2中，与实施方式1的图1相同标号的模块具有等同的功能，省略重复的结构及动作的说明。

X轴控制对象212由下述部件构成：X轴电动机212a；X轴检测器212c，其安装于X轴电动机212a；以及X轴的负载机械212b，其与X轴电动机212a连结。X轴电动机212a和X轴的负载机械212b以高刚性连结，X轴的负载机械212b的动作由X轴检测器212c检测。X轴控制对象212通过由X轴电动机212a产生与X轴扭矩指令T1对应的扭矩而得到驱动。作为上述具有刚性的控制对象，作为一个例子而举出NC(Numerical Control)车床。

针对X轴位置控制部11和Y轴位置控制部221，以如下方式设定在X轴位置控制部11和Y轴位置控制部221的控制运算中使用的控制参数，即，使得从校正后X轴位置指令至由作为加速度的X轴机械端位移信号a1的二阶积分表示的X轴机械端的位置为止的响应延迟、和从Y轴位置指令至由作为加速度的Y轴机械端位移信号a2的二阶积分表示的Y轴机械端的位置为止的响应延迟相一致。

响应校正参数决定部202使用传递函数的多项式N_y(s)和低通滤波器F(s)，通过下述的式(15)决定X轴响应校正部13的响应校正滤波器G_xrc(s)，其中，传递函数的多项式N_y(s)表示由Y轴零点推定部25提取出的、从Y轴扭矩指令T2至Y轴机械端位移信号a2为止的传递函数G_fay(s)具有的零点。下述的式(15)的右边的低通滤波器F(s)与实施方式1同样地，将从轨迹指令发生器1输出的X轴位置指令信号中的比控制频带高的频率成分减少而抑制急剧的变化，将X轴位置指令信号变得平滑。

【式15】

G_xrc(s)＝F(s)*N_y(s)…(15)

在X轴控制对象212的刚性高的情况下，从X轴扭矩指令T1至X轴的机械端的加速度为止的传递函数G_fax(s)通过下述的式(16)进行近似。在这里，由于X轴电动机212a和X轴的负载机械212b以高刚性连结，因此X轴的机械端的加速度能够通过对X轴检测器212c的检测值进行两次微分而得到。另外，关于Y轴控制对象22，在与实施方式1同样地将Y轴机械端位移信号a2设为机械端的加速度的情况下，Y轴扭矩指令T2和由Y轴测定器24检测到的Y轴机械端位移信号a2为止的传递函数G_fay(s)通过下述的式(17)进行近似。

【式16】

$G_{fax}\left(s\right)=\frac{1}{J_x}...\left(16\right)$

【式17】

$G_{fay}\left(s\right)=\frac{1}{J_y}\frac{\underset{j=1}{\overset{m}{\Π}}(\frac{1}{{{\mathrm{\ω}}_{zyj}}^2}{s}^2+2\frac{{\mathrm{\ζ}}_{zyj}}{{\mathrm{\ω}}_{zyj}}s+1)}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Π}}(\frac{1}{{{\mathrm{\ω}}_{pyi}}^2}{s}^2+2\frac{{\mathrm{\ζ}}_{pyi}}{{\mathrm{\ω}}_{pyi}}s+1)}...\left(17\right)$

此时，如果将从x_ref至x_a为止的传递函数的分母多项式设为D(s)，则从X轴位置指令x_ref至X轴机械端位置x_a为止的传递函数使用多项式D(s)而通过下述的式(18)表示。另外，从Y轴位置指令y_ref至Y轴机械端位置y_a为止的传递函数通过下述的式(19)表示。

【式18】

$x_a\left(s\right)=\frac{1}{D\left(s\right)}F\left(s\right)x_{ref}\left(s\right)...\left(18\right)$

【式19】

$y_a\left(s\right)=\frac{N_y\left(s\right)}{D\left(s\right)}F\left(s\right)y_{ref}\left(s\right)...\left(19\right)$

在这里，与实施方式1同样地，在响应校正参数决定部202中，不通过反函数将零点抵消，而是使用将Y轴的零点的特性N_y(s)代入至X轴响应校正部13的响应校正滤波器G_xrc(s)的方法。此时，从X轴位置指令x_ref至X轴机械端位置x_a为止的特性和从Y轴位置指令y_ref至Y轴机械端位置y_a为止的特性分别按照下述的式(20)、(21)进行表示，能够使X轴和Y轴的传递特性相一致。

【式20】

$x_a\left(s\right)=\frac{1}{D\left(s\right)}{N}_y\left(s\right)F\left(s\right)x_{ref}\left(s\right)...\left(20\right)$

【式21】

$y_a\left(s\right)=\frac{N_y\left(s\right)}{D\left(s\right)}F\left(s\right)y_{ref}\left(s\right)...\left(21\right)$

本实施方式的电动机控制装置通过如上述所示进行动作，从而使相对于指令的暂态响应也在X轴和Y轴变得相同，因此具有下述效果，即，即使在由刚性低的轴和高的轴混杂的控制对象描绘曲线的轨迹的情况下，也能够一边抑制相对于指令轨迹的轨迹追随误差及振动，一边针对指令的轨迹高速高精度地执行响应中没有畸变的轨迹控制。另外，能够提高描绘圆弧的情况下的指标即圆度。另外，在控制对象的2个轴中的1个轴的刚性高的情况下，能够通过少量的测定传感器和校正运算进行轨迹控制。

实施方式3.

图6是表示本发明所涉及的电动机控制装置的实施方式3的结构的框图。在实施方式3中，与实施方式1的图1相同标号的模块具有等同的功能，省略重复的结构及动作的说明。如图6所示，本实施方式的电动机控制装置是相对于实施方式1的电动机控制装置增加了作为第3轴的Z轴的结构。

轨迹指令发生器301将X轴位置指令信号、Y轴位置指令信号和Z轴位置指令信号作为分别针对X轴、Y轴和Z轴的位置指令信号而输出。

Z轴响应校正部33通过响应校正滤波器G_zrc(s)对来自轨迹指令发生器301的Z轴的位置指令信号进行校正，将校正后Z轴位置指令输出至Z轴位置控制部31。此外，响应校正滤波器G_zrc(s)如后面记述所示，由响应校正参数决定部302决定特性。

Z轴控制对象32由下述部件构成：Z轴电动机32a；Z轴检测器32c，其安装于Z轴电动机32a；以及Z轴的负载机械32b，其与Z轴电动机32a连结。Z轴控制对象32通过由Z轴电动机32a产生与Z轴扭矩指令T3对应的扭矩而得到驱动。另外，在Z轴控制对象32安装有Z轴测定器34，对与刀具前端部相当的Z轴的负载机械32b的机械端位置、速度、加速度中的任意的位移信号进行测量。在下面的说明中，将该位移信号设为加速度，记作Z轴机械端位移信号a3。

Z轴位置控制部31与输入的校正后Z轴位置指令和由Z轴检测器32c检测到的位置检测值对应地，通过PID控制或二自由度控制的运算而将Z轴扭矩指令T3输出至Z轴电动机32a，以使得Z轴电动机32a的位置准确地追随于从Z轴响应校正部33输出的随时间变化的校正后Z轴位置指令而不发生振动。

此外，针对X轴位置控制部11、Y轴位置控制部21及Z轴位置控制部31，以如下方式对控制参数进行设定，即，使得从校正后X轴位置指令至由作为加速度的X轴机械端位移信号a1的二阶积分表示的X轴机械端的位置为止的响应延迟、从校正后Y轴位置指令至由作为加速度的Y轴机械端位移信号a2的二阶积分表示的Y轴机械端的位置为止的响应延迟、和从校正后Z轴位置指令至由作为加速度的Z轴机械端位移信号a3的二阶积分表示的Z轴机械端的位置为止的响应延迟相一致。

Z轴施振信号生成部36在执行本实施方式的电动机控制装置的参数调整时，以根据由使用者进行的开始调整的指示操作所决定的时间生成M序列波形的信号，将M序列施振信号与Z轴扭矩指令T3相加而驱动Z轴电动机32a，对Z轴控制对象32进行施振。

Z轴零点推定部35将如上述所示Z轴施振信号生成部36生成了施振信号时的Z轴扭矩指令T3、和由Z轴测定器34检测到的Z轴机械端位移信号a3作为输入输出数据而进行系统辨识，推定从Z轴扭矩指令T3至Z轴机械端位移信号a3为止的传递函数G_faz(s)，将提取与其Z轴的零点相关的信息而得到的结果向响应校正参数决定部302输出。

另外，响应校正参数决定部302基于上述的Y轴的零点的信息及Z轴的零点的信息，决定并设定X轴响应校正部13的响应校正滤波器G_xrc(s)的特性，基于上述的X轴的零点的信息及Z轴的零点的信息，决定并设定Y轴响应校正部23的响应校正滤波器G_yrc(s)的特性，基于上述的X轴的零点的信息及Y轴的零点的信息，决定并设定Z轴响应校正部33的响应校正滤波器G_zrc(s)的特性。

在Z轴零点推定部35的系统辨识中，与在实施方式1记述的X轴或Y轴的情况相同，由Z轴施振信号生成部36将M序列施振信号与Z轴扭矩指令T3相加而对Z轴控制对象32进行施振，取得Z轴扭矩指令T3和由Z轴测定器34检测到的Z轴机械端位移信号a3的响应而作为数据。针对该M序列施振时的输入输出数据，作为一个例子而使用最小二乘法推定从Z轴扭矩指令T3至Z轴机械端位移信号a3为止的传递函数G_faz(s)。在这里，对上述的从Z轴扭矩指令T3至Z轴机械端位移信号a3为止的传递函数G_faz(s)的特征进行说明。传递函数G_faz(s)在将机械端位移信号a3设为机械端的加速度的情况下，通常通过下述的式(22)进行近似。

【式22】

$G_{faz}\left(s\right)=\frac{1}{J_z}\frac{\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}(\frac{1}{{{\mathrm{\ω}}_{zzj}}^2}{s}^2+2\frac{{\mathrm{\ζ}}_{zzj}}{{\mathrm{\ω}}_{zzj}}s+1)}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Π}}(\frac{1}{{{\mathrm{\ω}}_{pzi}}^2}{s}^2+2\frac{{\mathrm{\ζ}}_{pzi}}{{\mathrm{\ω}}_{pzi}}s+1)}...\left(22\right)$

在这里，J_z是Z轴控制对象32的惯性矩。ω_pzi是i次模式的共振频率，ζ_pzi是i次模式的共振频率的衰减比，ω_zzj是第j个反共振频率，即复零点的绝对值，ζ_zzj是第j个反共振特性，即复零点的衰减比。在这里，与上述实施方式的X轴或Y轴同样地，针对Z轴也将分子的阶数近似为m＝1或2即可。如果将此时的传递函数的分子设为N_z(s)，则N_z(s)通过下述的式(23)表示。

【式23】

$N_z\left(s\right)=\underset{j=1}{\overset{m}{\Π}}(\frac{1}{{{\mathrm{\ω}}_{zzj}}^2}{s}^2+2\frac{{\mathrm{\ζ}}_{zzj}}{{\mathrm{\ω}}_{zzj}}s+1)...\left(23\right)$

Z轴零点推定部35通过上述的动作，将零点的信息即上述的式(23)的多项式的信息向响应校正参数决定部302输出。

响应校正参数决定部302使用传递函数的多项式N_y(s)、传递函数的多项式N_z(s)和低通滤波器F(s)，通过下述的式(24)决定X轴响应校正部13的响应校正滤波器G_xrc(s)，其中，传递函数的多项式N_y(s)表示由Y轴零点推定部25提取出的、从Y轴扭矩指令T2至Y轴机械端位移信号a2为止的传递函数G_fay(s)具有的零点，传递函数的多项式N_z(s)表示由Z轴零点推定部35提取出的、从Z轴扭矩指令T3至Z轴机械端位移信号a3为止的传递函数G_faz(s)具有的零点。

【式24】

G_xrc(s)＝F(s)*N_y(s)*N_z(s)…(24)

式(24)右边的F(s)是低通滤波器，用于将响应校正滤波器G_xrc(s)恰当化，低通滤波器F(s)将从轨迹指令发生器301输出的X轴位置指令信号中的比控制频带高的频率成分减少而抑制急剧的变化，将X轴位置指令信号变得平滑。在X轴位置指令信号原本就平滑地生成的情况下，也可以是F(s)＝1。

另外，响应校正参数决定部302使用传递函数的多项式N_x(s)、传递函数的多项式N_z(s)和低通滤波器F(s)，通过下述的式(25)决定Y轴响应校正部23的响应校正滤波器G_yrc(s)，其中，传递函数的多项式N_x(s)表示由X轴零点推定部15提取出的、从X轴扭矩指令T1至X轴机械端位移信号a1为止的传递函数G_fax(s)具有的零点，传递函数的多项式N_z(s)表示由Z轴零点推定部35提取出的、从Z轴扭矩指令T3至Z轴机械端位移信号a3为止的传递函数G_faz(s)具有的零点。

【式25】

G_yrc(s)＝F(s)*N_x(s)*N_z(s)…(25)

式(25)右边的F(s)是与上述式(24)相同的低通滤波器。

另外，响应校正参数决定部302使用传递函数的多项式N_y(s)、传递函数的多项式N_y(s)和低通滤波器F(s)，通过下述的式(26)决定Z轴响应校正部33的响应校正滤波器G_zrc(s)，其中，传递函数的多项式N_y(s)表示由X轴零点推定部15提取出的、从X轴扭矩指令T1至X轴机械端位移信号a1为止的传递函数G_fax(s)具有的零点，传递函数的多项式N_y(s)表示由Y轴零点推定部25提取出的、从Y轴扭矩指令T2至Y轴机械端位移信号a2为止的传递函数G_fay(s)具有的零点。

【式26】

G_zrc(s)＝F(s)*N_x(s)*N_y(s)…(26)

式(26)右边的F(s)是与式(24)相同的低通滤波器。

在本实施方式中，也与实施方式1的情况同样地，在X轴位置控制部11、Y轴位置控制部21及Z轴位置控制部31，设定X轴位置控制部11、Y轴位置控制部21及Z轴位置控制部31的控制参数，以使得从校正后X轴位置指令至X轴机械端位移信号a1为止的响应延迟、从校正后Y轴位置指令至Y轴机械端位移信号a2为止的响应延迟、和从校正后Z轴位置指令至Z轴机械端位移信号a3为止的响应延迟相一致，这一做法就是如上述所示在X轴、Y轴和Z轴使相对于指令的延迟时间相同。

在控制对象的从X轴扭矩指令T1至X轴机械端位置x_a为止的传递函数、从Y轴扭矩指令T2至Y轴机械端位置y_a为止的传递函数及从X轴扭矩指令T3至Z轴机械端位置z_a为止的传递函数存在零点的情况下，X轴位置指令x_ref和X轴机械端位置x_a之间的关系通过下述的式(27)表示，Y轴位置指令y_ref和Y轴机械端位置y_a之间的关系通过下述的式(28)表示，Z轴位置指令z_ref和Z轴机械端位置z_a之间的关系通过下述的式(29)表示。

【式27】

$x_a\left(s\right)=\frac{N_x\left(s\right)}{D\left(s\right)}F\left(s\right)x_{ref}\left(s\right)...\left(27\right)$

【式28】

$y_a\left(s\right)=\frac{N_y\left(s\right)}{D\left(s\right)}F\left(s\right)y_{ref}\left(s\right)...\left(28\right)$

【式29】

$z_a\left(s\right)=\frac{N_z\left(s\right)}{D\left(s\right)}F\left(s\right)z_{ref}\left(s\right)...\left(29\right)$

因此，在X轴、Y轴和Z轴的零点的特性不同，N_x(s)≠N_y(s)≠N_z(s)的情况下，由于零点的影响，通过X轴机械端位置x_a和Y轴机械端位置y_a形成的轨迹，成为在通过校正后X轴位置指令和校正后Y轴位置指令形成的指令曲线中产生了畸变的轨迹。因此，如上所述，即使在X轴控制对象、Y轴控制对象和Z轴控制对象存在零点，也需要进行校正，以不产生曲线中的畸变。在这里，作为进行上述的校正的方法而使用下述方法，即，根据在实施方式1所说明的理由，不使用反函数，而是在响应校正参数决定部302中，将Y轴的零点的特性N_y(s)和Z轴的零点的特性N_z(s)代入至X轴响应校正部13的响应校正滤波器G_xrc(s)，将X轴的零点的特性N_x(s)和Z轴的零点的特性N_z(s)代入至Y轴响应校正部23的响应校正滤波器G_yrc(s)，将X轴的零点的特性N_x(s)和Y轴的零点的特性N_y(s)代入至Z轴响应校正部33的响应校正滤波器G_zrc(s)。此时，从X轴位置指令x_ref至X轴机械端位置x_a为止的特性通过下述的式(30)表示，从Y轴位置指令y_ref至Y轴机械端位置y_a为止的特性通过下述的式(31)表示，从Z轴位置指令z_ref至Z轴机械端位置z_a为止的特性通过下述的式(32)表示。通过使X轴的传递特性、Y轴的传递特性和Z轴的传递特性相一致，从而将零点的影响变得相同。

【式30】

$x_a\left(s\right)=\frac{N_x\left(s\right)}{D\left(s\right)}{N}_y\left(s\right)N_z\left(s\right)F\left(s\right)x_{ref}\left(s\right)...\left(30\right)$

【式31】

$y_a\left(s\right)=\frac{N_y\left(s\right)}{D\left(s\right)}{N}_x\left(s\right)N_z\left(s\right)F\left(s\right)y_{ref}\left(s\right)...\left(31\right)$

【式32】

$z_a\left(s\right)=\frac{N_z\left(s\right)}{D\left(s\right)}{N}_x\left(s\right)N_y\left(s\right)F\left(s\right)z_{ref}\left(s\right)...\left(32\right)$

根据上述所示的结构，从X轴的位置指令信号至X轴的负载机械位置为止的传递函数、从Y轴的位置指令信号至Y轴的负载机械位置为止的传递函数、和从Z轴的位置指令信号至Z轴的负载机械位置为止的传递函数全部变得相同。

本实施方式的电动机控制装置通过如上述所示进行动作，从而使相对于指令的暂态响应也在X轴、Y轴和Z轴变得相同，因此具有下述效果，即，即使在由刚性低的控制对象描绘曲线的轨迹的情况下，也能够一边抑制相对于指令轨迹的轨迹追随误差及振动，一边针对指令的轨迹高速高精度地执行响应中没有畸变的轨迹控制。

此外，在本实施方式中，将驱动系统设为3轴结构，但并不限定于此，也可以通过使用相同的方法而设为大于或等于3个轴的多轴结构。

实施方式4.

图7是表示本发明所涉及的电动机控制装置的实施方式4的结构的框图。在实施方式4中，与实施方式1的图1相同标号的模块具有等同的功能，省略重复的结构及动作的说明。如图7所示，本实施方式的电动机控制装置是相对于实施方式1的电动机控制装置追加了X轴机械特性分析部417、Y轴机械特性分析部427及自动调整判断部403后的结构。

X轴机械特性分析部417将X轴施振信号生成部16生成施振信号时的X轴扭矩指令T1、和由X轴测定器14检测到的X轴机械端位移信号a1作为输入输出数据而进行从时域向频域的变换，将X轴的频率特性向自动调整判断部403输出。

Y轴机械特性分析部427将Y轴施振信号生成部26生成施振信号时的Y轴扭矩指令T2、和由Y轴测定器24检测到的Y轴机械端位移信号a2作为输入输出数据而进行从时域至频域的变换，将Y轴的频率特性向自动调整判断部403输出。

自动调整判断部403从由X轴机械特性分析部417输出的X轴的频率特性对X轴的反共振特性的有无进行检测，在存在反共振特性的情况下将动作命令输出至X轴零点推定部415。另外，自动调整判断部403针对Y轴也是同样地，从由Y轴机械特性分析部427输出的Y轴的频率特性对Y轴的反共振特性的有无进行检测，在存在反共振特性的情况下将动作命令输出至Y轴零点推定部425。有无反共振特性的检测通过下述方式进行，即，以针对所取得的频率特性，抑制相邻的频率间的微小的增益值的变动而得到概略形状的方式，使用移动平均滤波器而实施平滑化处理，从平滑化处理后的频率特性导出极小点。

如果从自动调整判断部403将动作命令输出至X轴零点推定部415，则X轴零点推定部415将X轴施振信号生成部16生成施振信号时的X轴扭矩指令T1、和由X轴测定器14检测到的X轴机械端位移信号a1作为输入输出数据而进行系统辨识，推定从X轴扭矩指令T1至X轴机械端位移信号a1为止的传递函数G_fax(s)，将提取与其X轴的零点相关的信息而得到的结果，即，表示零点的传递函数的多项式N_x(s)的信息输出至响应校正参数决定部2。在没有从自动调整判断部403输出动作命令的情况下，将下述的式(33)输出至响应校正参数决定部2。

【式33】

N_x(s)＝1…(33)

如果从自动调整判断部403将动作命令输出至Y轴零点推定部425，则Y轴零点推定部425将Y轴施振信号生成部26生成施振信号时的Y轴扭矩指令T2、和由Y轴测定器24检测到的Y轴机械端位移信号a2作为输入输出数据而进行系统辨识，推定从Y轴扭矩指令T2至Y轴机械端位移信号a2为止的传递函数G_fay(s)，将提取与该Y轴的零点相关的信息而得到的结果，即，表示零点的传递函数的多项式N_y(s)的信息输出至响应校正参数决定部2。在没有从自动调整判断部403输出动作命令的情况下，将下述的式(34)输出至响应校正参数决定部2。

【式34】

N_y(s)＝1…(34)

通过构成为上述的结构，即使在控制对象中刚性低的轴和刚性高的轴混杂的情况下，也能够自动地判别刚性低的轴和刚性高的轴而进行适当的参数调整。具体地说，在所有轴均为高刚性的情况下，由于上述的式(33)及式(34)输入至响应校正参数决定部2，因此如果将从X轴位置指令x_ref至X轴机械端位置x_a为止的传递函数的分母多项式设为D(s)，则从X轴位置指令x_ref至X轴机械端位置x_a为止的特性使用低通滤波器F(s)而通过下述的式(35)表示。

【式35】

$X_a\left(s\right)=\frac{1}{D\left(s\right)}F\left(s\right)X_{ref}\left(s\right)...\left(35\right)$

同样地，从Y轴位置指令y_ref至Y轴机械端位置y_a为止的特性通过下述的式(36)表示。

【式36】

$Y_a\left(s\right)=\frac{1}{D\left(s\right)}F\left(s\right)Y_{ref}\left(s\right)...\left(36\right)$

如上所述，能够使X轴的传递特性和Y轴的传递特性相一致。此外，在任意轴的刚性低的情况下，与实施方式2的X轴和Y轴的关系相同，能够使X轴的传递特性和Y轴的传递特性相一致。另外，在所有轴均为低刚性的情况下，与实施方式1的X轴和Y轴的关系相同，能够使X轴的传递特性和Y轴的传递特性相一致。

本实施方式的电动机控制装置通过如上述所示进行动作，从而在由刚性低的轴和刚性高的轴混杂的控制对象描绘曲线的轨迹的情况下，即使各轴的刚性的高低不明，也能够自动地判别刚性低的轴和刚性高的轴而进行适当的参数调整，相对于指令的暂态响应也在X轴和Y轴变得相同，因此具有下述效果，即，能够一边抑制相对于指令轨迹的轨迹追随误差及振动，一边针对指令轨迹高速高精度地执行响应中没有畸变的轨迹控制。

此外，在本实施方式中，将驱动系统设为2轴结构，但并不限定于此，也可以通过使用相同的方法而设为大于或等于3个轴的多轴结构。

实施方式5.

图8是表示本发明所涉及的电动机控制装置的实施方式5的结构的框图。在实施方式5中，与实施方式1的图1相同标号的模块具有等同的功能，省略重复的结构及动作的说明。如图8所示，在本实施方式的电动机控制装置中，取代实施方式1的电动机控制装置的X轴零点推定部15及Y轴零点推定部25而具备频率响应显示部504。频率响应显示部504具备：第1监视部504a、第2监视部504b及用户输入装置504c。此外，图9是表示本发明所涉及的电动机控制装置的实施方式5的结构所具备的频率响应显示部504的图。

第1监视部504a将X轴施振信号生成部16生成施振信号时的X轴扭矩指令T1、和由X轴测定器14检测到的X轴机械端位移信号a1作为输入输出数据而进行系统辨识，将从X轴扭矩指令T1至X轴机械端位移信号a1为止的频率特性F_rx、和对频率特性F_rx进行了低维模型化后的传递函数G_fax5(s)的频率特性F_fax5显示在同一曲线图上。此外，在图9中，由实线表示频率特性F_rx，由虚线表示频率特性F_fax5。

第2监视部504b将Y轴施振信号生成部26生成施振信号时的Y轴扭矩指令T2、和由Y轴测定器24检测到的Y轴机械端位移信号a2作为输入输出数据而进行系统辨识，将从Y轴扭矩指令T2至Y轴机械端位移信号a2为止的频率特性F_ry、和对频率特性F_ry进行了低维模型化后的传递函数G_fay5(s)的频率特性F_fay5显示在同一曲线图上。此外，在图9中，由实线表示频率特性F_ry，由虚线表示频率特性F_fay5。

用户输入装置504c为下述结构，即，能够针对低维模型化后的传递函数G_fax5(s)、G_fay5(s)，由用户通过手动操作而变更各个传递函数的参数，指示在第1监视部504a进行参数变更后的频率特性F_fax5的重绘，在第2监视部504b进行参数变更后的频率特性F_fay5的重绘。

最终，在没有进行由用户通过手动操作实施的参数变更的情况下，用户输入装置504c将在第1监视部504a及第2监视部504b最初导出的低维模型化后的传递函数G_fax5(s)、G_fay5(s)的结果输出至频率响应显示部504，在进行了由用户通过手动操作实施的参数变更的情况下，将参数变更之后的进行了低维模型化的传递函数G_fax5(s)、G_fay5(s)的结果输出至频率响应显示部504。

频率响应显示部504根据从用户输入装置504c输出的低维模型化后的传递函数G_fax5(s)、G_fay5(s)的结果，将各轴的调整用参数输出至响应校正参数决定部2并进行显示。用户在判断为需要进一步调整X轴的响应性的情况下，通过用户输入装置504c对Y轴的低维模型G_fay5(s)的传递函数的参数进行调整，在判断为需要进一步调整Y轴的响应性的情况下，通过用户输入装置504c对X轴的低维模型G_fax5(s)的传递函数的参数进行调整。

根据上述的结构，具有下述效果，即，在进行X轴及Y轴的响应校正参数的调整时，以由频率响应显示部504导出的各轴的调整用参数为基础，在用户希望进一步实施手动调整的情况下，能够一边在画面上对参数的变更程度进行确认，一边简单地进行设定作业。

此外，在本实施方式中，将驱动系统设为2轴结构，但并不限定于此，也可以通过使用相同的方法而设为大于或等于3个轴的多轴结构，设为具备与此对应的多个监视器的结构。

以上，如在实施方式1至5中说明所述，本发明的电动机控制装置具备：基于针对各轴的位置反馈的位置控制部；零点推定部，其根据各轴的扭矩指令和与电动机连结的负载机械的位移信号，推定各轴的零点的特性；响应校正参数决定部，其基于由零点推定部推定出的零点的特性，对各轴的响应校正滤波器进行运算；以及响应校正部，其将针对各轴的位置指令按照由响应校正参数决定部运算出的响应校正滤波器实施变换后的校正后位置指令输入至各位置控制部，响应校正参数决定部基于由零点推定部得到的各轴的零点的特性而对各轴的响应校正部进行设定，通过将各轴的从指令至机械端位置为止的传递函数设为相同，从而在对控制对象进行驱动的电动机控制装置中，即使是刚性低的机械，也能够以高加减速进行驱动，能够实现如下轨迹控制，即，机械端所描绘的轨迹追随于指令曲线而没有产生畸变。

工业实用性

如上所述，本发明所涉及的电动机控制装置，对于控制对象由低刚性机械系统构成的工作机械及机器人是有用的，特别适用于NC工作机械及工业用机器人。

标号的说明

1 轨迹指令发生器，2 响应校正参数决定部，11 X轴位置控制部，12 X轴控制对象，12a X轴电动机，12b X轴的负载机械，12c X轴检测器，13 X轴响应校正部，14 X轴测定器，15 X轴零点推定部，16 X轴施振信号生成部，21 Y轴位置控制部，22 Y轴控制对象，22aY轴电动机，22b Y轴的负载机械，22c Y轴检测器，23 Y轴响应校正部，24 Y轴测定器，25 Y轴零点推定部，26 Y轴施振信号生成部，202 响应校正参数决定部，212 X轴控制对象，212a X轴电动机，212bX轴的负载机械，212c X轴检测器，221 Y轴位置控制部，301 轨迹指令发生器，302 响应校正参数决定部，31 Z轴位置控制部，32 Z轴控制对象，32a Z轴电动机，32b Z轴的负载机械，32c Z轴检测器，33 Z轴响应校正部，34 Z轴测定器，35 Z轴零点推定部，36 Z轴施振信号生成部，403 自动调整判断部，415 X轴零点推定部，417 X轴机械特性分析部，425 Y轴零点推定部，427 Y轴机械特性分析部，504 频率响应显示部，504a 第1监视部，504b 第2监视部，504c 用户输入装置，T1 X轴扭矩指令，T2 Y轴扭矩指令，T3 Z轴扭矩指令，a1 X轴机械端位移信号，a2 Y轴机械端位移信号，a3 Z轴机械端位移信号。

Claims (6)

1.一种电动机控制装置，其对第1控制对象内的与第1负载机械连结的第1电动机及第2控制对象内的与第2负载机械连结的第2电动机进行控制，

该电动机控制装置的特征在于，具备：

第1检测器，其对所述第1电动机的位置进行检测；

第2检测器，其对所述第2电动机的位置进行检测；

轨迹指令发生器，其输出针对所述第1控制对象的位置指令即第1位置指令、和针对所述第2控制对象的位置指令即第2位置指令；

响应校正部，其进行使响应校正滤波器作用于来自所述轨迹指令发生器的所述第1位置指令的运算，输出校正后位置指令；

第1位置控制部，其将来自所述响应校正部的所述校正后位置指令和由所述第1检测器检测到的位置作为输入，以由所述第1检测器检测到的位置与所述校正后位置指令一致的方式生成第1扭矩指令；

第2位置控制部，其将来自所述轨迹指令发生器的所述第2位置指令和由所述第2检测器检测到的位置作为输入，以由所述第2检测器检测到的位置与所述第2位置指令一致的方式生成第2扭矩指令；

测定器，其对所述第2控制对象内的第2负载机械的机械端位移进行检测；

零点推定部，其根据所述第2扭矩指令和所述机械端位移，或根据所述第2位置指令和所述机械端位移，提取从所述第2扭矩指令至所述机械端位移为止的传递函数的零点的特性；以及

响应校正参数决定部，其使用由所述零点推定部提取出的所述零点的特性，进行所述响应校正部的所述响应校正滤波器的设定，

所述第1位置控制部生成的第1扭矩指令被输入至所述第1电动机，所述第2位置控制部生成的第2扭矩指令被输入至所述第2电动机。

2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，具备：

第2响应校正部，其进行使第2响应校正滤波器作用于所述第2位置指令的运算，将校正后第2位置指令输出至所述第2位置控制部，其中，该第2响应校正滤波器是不同于作为第1响应校正滤波器的所述响应校正滤波器的校正滤波器，该校正后第2位置指令是不同于作为校正后第1位置指令的所述校正后位置指令的校正后位置指令，该第2位置控制部是不同于作为第1位置控制部的所述位置控制部的位置控制部；

第1测定器，其不同于作为第2测定器的所述测定器，对所述第1控制对象内的第1负载机械的机械端位移即第1机械端位移进行检测；以及

第1轴零点推定部，其不同于作为第2轴零点推定部的所述零点推定部，根据所述第1扭矩指令和所述第1机械端位移，或根据所述第1位置指令和所述第1机械端位移，对从所述第1扭矩指令至所述第1机械端位移为止的传递函数的零点即第1轴零点的特性进行提取，

所述响应校正参数决定部使用由所述第1轴零点推定部提取出的所述第1轴零点的特性，进行所述第2响应校正部的所述第2响应校正滤波器的设定。

3.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，具备：

第1轴施振信号生成部，其生成用于系统辨识而施加于所述第1扭矩指令的第1施振信号；以及

第2轴施振信号生成部，其生成用于系统辨识而施加于所述第2扭矩指令的第2施振信号，

所述第1轴零点推定部根据所述第1机械端位移和基于所述第1施振信号的输入信号，对从所述第1施振信号至所述第1机械端位移为止的传递函数进行辨识，从而提取第1轴零点的特性，

所述第2轴零点推定部根据基于所述第2施振信号的输入信号和由所述第2测定器检测的第2机械端位移，对从所述第2施振信号至所述第2机械端位移为止的传递函数进行辨识，从而提取第2轴零点的特性。

4.根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，具备：

第1机械特性分析部，其根据所述第1机械端位移和基于所述第1施振信号的输入信号，求出所述第1控制对象的第1频率特性；

第2机械特性分析部，其根据所述第2机械端位移和基于所述第2施振信号的输入信号，求出所述第2控制对象的第2频率特性；以及

自动调整判断部，其从所述第1频率特性和所述第2频率特性，分别探索第1轴和第2轴的反共振特性的有无，决定是否使所述第1轴零点推定部和所述第2轴零点推定部动作，

所述响应校正参数决定部在进行所述第1响应校正滤波器和所述第2响应校正滤波器的设定时，在所述自动调整判断部使所述第1轴零点推定部动作时，还使用所述第1轴的反共振特性进行所述第2响应校正滤波器的设定，在所述自动调整判断部使所述第2轴零点推定部动作时，还使用所述第2轴的反共振特性进行所述第1响应校正滤波器的设定。

5.一种电动机控制装置，其对第1控制对象内的与第1负载机械连结的第1电动机及第2控制对象内的与第2负载机械连结的第2电动机进行控制，

该电动机控制装置的特征在于，具备：

第1检测器，其对所述第1电动机的位置进行检测；

第2检测器，其对所述第2电动机的位置进行检测；

轨迹指令发生器，其输出针对所述第1控制对象的位置指令即第1位置指令、和针对所述第2控制对象的位置指令即第2位置指令；

第1响应校正部，其进行使第1响应校正滤波器作用于来自所述轨迹指令发生器的所述第1位置指令的运算，输出第1校正后位置指令；

第1位置控制部，其将来自所述第1响应校正部的所述第1校正后位置指令和由所述第1检测器检测到的位置作为输入，以由所述第1检测器检测到的位置与所述第1校正后位置指令一致的方式生成第1扭矩指令；

第2响应校正部，其进行使第2响应校正滤波器作用于来自所述轨迹指令发生器的所述第2位置指令的运算，输出第2校正后位置指令；

第2位置控制部，其将来自所述第2响应校正部的所述第2校正后位置指令和由所述第2检测器检测到的位置作为输入，以由所述第2检测器检测到的位置与所述第2校正后位置指令一致的方式生成第2扭矩指令；

第1测定器，其对所述第1控制对象内的第1负载机械的第1机械端位移进行检测；

第2测定器，其对所述第2控制对象内的第2负载机械的第2机械端位移进行检测；

频率响应显示部，其根据以下4种参数对频率特性进行显示，第1种参数是所述第1扭矩指令或所述第1位置指令，第2种参数是所述第1机械端位移，第3种参数是所述第2扭矩指令或所述第2位置指令，第4种参数是所述第2机械端位移；

所述频率响应显示部的第1监视部，其根据所述第1扭矩指令和所述第1机械端位移，或根据所述第1位置指令和所述第1机械端位移，对从所述第1扭矩指令至所述第1机械端位移为止的第1频率特性进行计算，对所述第1频率特性和通过传递函数简易地表现出所述第1频率特性的第1简易模型的频率特性进行显示；

所述频率响应显示部的第2监视部，其根据所述第2扭矩指令和所述第2机械端位移，或根据所述第2位置指令和所述第2机械端位移，对从所述第2扭矩指令至所述第2机械端位移为止的第2频率特性进行计算，对所述第2频率特性和通过传递函数简易地表现出所述第2频率特性的第2简易模型的频率特性进行显示；

所述频率响应显示部的用户输入装置，其用于针对在所述频率响应显示部的所述第1监视部所显示的所述第1简易模型的频率特性和在所述第2监视部所显示的所述第2简易模型的频率特性，进行曲线图形状的设定变更；以及

响应校正参数决定部，其使用由所述频率响应显示部的所述第1监视部得到的所述第1简易模型的传递函数的信息和由所述第2监视部得到的所述第2简易模型的传递函数的信息，进行所述第1响应校正部的所述第1响应校正滤波器及所述第2响应校正部的所述第2响应校正滤波器的设定。

6.根据权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于，具备：

第1轴施振信号生成部，其生成用于系统辨识而施加于所述第1扭矩指令的第1施振信号；以及

第2轴施振信号生成部，其生成用于系统辨识而施加于所述第2扭矩指令的第2施振信号，

所述第1监视部根据所述第1机械端位移及基于所述第1施振信号的输入信号，对从所述第1施振信号至所述第1机械端位移为止的频率特性进行计算，对所述第1频率特性和通过传递函数简易地表现出所述第1频率特性的第1简易模型的频率特性进行显示，

所述第2监视部根据所述第2机械端位移及基于所述第2施振信号的输入信号，对从所述第2施振信号至所述第2机械端位移为止的频率特性进行计算，对所述第2频率特性和通过传递函数简易地表现出所述第2频率特性的第2简易模型的频率特性进行显示。