JP2008048579A - 駆動制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ検出器が異常である場合に代替情報を生成してモータの運転を継続する駆動制御装置を得る。
【解決手段】駆動制御装置８は、モータ検出器１３のモータ位相制御情報に基づいてモータ１２をフィードバック制御するフィードバックループと、自軸のモータ検出器１３に異常が有るか無いかを判定する異常判定処理部（異常判定部）３８と、自軸のモータ検出器１３のモータ位相制御情報の代替えのモータ位相制御情報を他軸の情報から生成するエンコーダ位相生成回路部（代替えデータ生成部）４７と、異常判定部３８の判定に基づいて、自軸のモータ検出器１３に異常が無い場合にフィードバックループが自軸のモータ検出器１３のモータ位相制御情報を使用して、異常が有る場合にフィードバックループが代替えデータ生成部４７の生成するモータ位相制御情報を使用するように選択する選択回路３９とを備えている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、他の駆動制御装置ともに一つの機構を駆動する駆動制御装置及びその制御方法に関するものであり、所定の軸のモータ検出器或いは位置計測センサが異常となった場合に例えば他の軸の情報から代替えの情報を生成することにより運転を継続することを可能とする駆動制御装置及びその制御方法に関するものである。

複数の駆動軸によって一つの機械構成部分を同期駆動するシステムに使用される駆動制御装置として、以下のものが提案されている。すなわち、駆動制御装置は、エンコーダ付きの２台のサーボモータによって一つの出力軸を駆動する。そして、２台のサーボモータのうち、いずれか１台の第１のサーボモータは上位コントローラから位置または速度指令を受け指令通りの操作量となるようにトルクを発生する。そしてさらに、第１のサーボモータの発生しようとしているトルク指令値を第２のサーボモータに対するトルク指令値とすることにより、第２のサーボモータが第１のサーボモータと同じトルクを発生するように制御する（例えば特許文献１参照）。

特開平８−８４４９２号公報

上記のような従来の駆動制御装置においては、いずれか１台のサーボモータのエンコーダからの出力信号が異常である場合に、保護機能が働いてサーボモータの駆動を停止させる。特に、２台のサーボモータのうち１台目のサーボモータに異常が発生した場合には、位置指令に対する制御が行えなくなり、駆動を停止せざるをえない。

２台目のサーボモータのみが故障した場合は、１台目のサーボモータにて運転を続行することが可能であるが、機械へ供給できるトルクが半減するため、加速時間、稼動時間間隔など運転条件が大幅に制約されることとなる。

この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、いずれかの軸のモータ検出器或いは位置計測センサが異常である場合に、異常となった検出機器の情報を使用せずこれを代替えする代替情報を生成することにより異常となった軸のモータの運転を継続することを可能とする駆動制御装置及びその制御方法を得ることを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明にかかる駆動制御装置は、他の駆動制御装置とともに一つの機構を駆動する駆動制御装置であって、モータ検出器のモータ位相制御情報に基づいてモータをフィードバック制御するフィードバックループと、自軸のモータ検出器に異常が有るか無いかを判定する異常判定部と、自軸のモータ検出器のモータ位相制御情報の代替えのモータ位相制御情報を他軸の情報から生成する代替えデータ生成部と、異常判定部の判定に基づいて、自軸のモータ検出器に異常が無い場合にフィードバックループが自軸のモータ検出器のモータ位相制御情報を使用して、自軸のモータ検出器に異常が有る場合にフィードバックループが代替えデータ生成部の生成するモータ位相制御情報を使用するように選択する選択回路とを備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかる他の駆動制御装置は、他の駆動制御装置とともに一つの機構を駆動するとともに位置計測センサの情報に基づいて位置制御を行う駆動制御装置であって、位置計測センサの位置情報に基づいてモータをフィードバック制御するフィードバックループと、位置計測センサに異常が有るか無いかを判定する異常判定部と、位置計測センサの位置情報の代替えの位置情報を自軸或いは他軸のモータ検出器の情報から生成する代替えデータ生成部と、異常判定部の判定に基づいて、位置計測センサに異常が無い場合にフィードバックループが位置計測センサの位置情報を使用して、位置計測センサに異常が有る場合にフィードバックループが代替えデータ生成部の生成する位置情報を使用するように選択する選択回路とを備えたことを特徴とする。

さらに、この発明にかかる駆動制御装置の制御方法は、他の駆動制御装置とともに一つの機構を駆動する駆動制御装置の制御方法であって、モータ検出器のモータ位相制御情報に基づいてモータをフィードバック制御するフィードバックループにおいて、自軸のモータ検出器のモータ位相制御情報の代替えのモータ位相制御情報を他軸の情報から生成しておき、自軸のモータ検出器に異常が有るか無いかを判定して、自軸のモータ検出器に異常が無い場合にフィードバックループが自軸のモータ検出器のモータ位相制御情報を使用して、自軸のモータ検出器に異常が有る場合にフィードバックループが代替えのモータ位相制御情報を使用するように選択することを特徴とする。

さらにまた、この発明にかかる駆動制御装置の制御方法は、他の駆動制御装置とともに一つの機構を駆動するとともに位置計測センサの情報に基づいて位置制御を行う駆動制御装置の制御方法であって、位置計測センサの位置情報に基づいてモータをフィードバック制御するフィードバックループにおいて、位置計測センサの位置情報の代替えの位置情報を自軸或いは他軸のモータ検出器の情報から生成しておき、位置計測センサに異常が有るか無いかを判定して、位置計測センサに異常が無い場合にフィードバックループが位置計測センサの位置情報を使用して、位置計測センサに異常が有る場合にフィードバックループが代替えの位置情報を使用するように選択することを特徴とする。

この発明にかかる駆動制御装置および駆動制御装置の制御方法によれば、いずれかの軸のモータ検出器或いは位置計測センサが異常である場合に、異常となった検出機器の情報を使用せずこれを代替えする代替情報を生成することにより異常となった軸のモータの運転を継続することを可能とする。

以下、本発明にかかる駆動制御装置及びその制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１から図４を用いて説明する。図１は本実施の形態の駆動制御装置を搭載する走行台車の構成図である。図１において、走行台車１は、原点側に設けられた一対の原点側タイヤ２と終端側に設けられた一対の終端側タイヤ２４とを有している。走行台車１は、これら原点側タイヤ２および終端側タイヤ２４によって地上に敷設されたレール３の軌道上を走行することができるようにされている。

原点に対応する位置に原点側鉄片２２が取り付けられている。一方、走行台車１側には原点側鉄片２２と高さを合わせて取り付けられた原点側センサ４が設けられている。走行台車１は原点側センサ４が原点側鉄片２２の近傍を通過することにより、原点に到達したことを示す情報を得ることができる。またレール３の原点と逆側においては、終端側鉄片２３が取り付けられており、走行台車１は終端側センサ５が終端側鉄片２３の近傍を通過することにより、終端に到達したことを示す情報を得ることができる。

走行台車１の内部には位置決めコントローラ７が装備されている。この位置決めコントローラ７は走行台車１の運転を管理している。位置決めコントローラ７にはネットワークを介して＃１から＃４の４台の駆動制御装置が接続されている。第１の駆動制御装置（＃１：自軸）８は第１のサーボモータ１２と接続され、第１のエンコーダ１３（モータ検出器）の情報を得ながら駆動制御を行う。なお第１の駆動制御装置８は第２のエンコーダ１５（モータ検出器）の情報も常時入手している。また、第１の駆動制御装置８はさらに位置計測センサ６の情報を常時得ることができるようにされており、これによりレール３上の絶対位置を認識しており、これら情報により位置制御を行っている。

第２の駆動制御装置（＃２：他軸）９はネットワーク経由で第１の駆動制御装置８のトルク指令の情報を入手可能とされている。第２の駆動制御装置９はこのトルク制御により第２のサーボモータ１４を駆動している。なお第２の駆動制御装置９は第２のエンコーダ１５（モータ検出器）の情報も常時入手している。第２のサーボモータ１４は原点側ギアボックス２０によって第１のサーボモータ１２と結合されており、両方のサーボモータ１２，１４の発生トルクによって原点側タイヤ２の駆動を行っている。

同様に第３の駆動制御装置（＃３）１０、第４の駆動制御装置（＃４）１１についてもネットワーク経由で第１の駆動制御装置８に接続されており、第１の駆動制御装置８から出力されるトルク指令の情報をもとに、第３のサーボモータ１６、第３のエンコーダ１７（モータ検出器）、第４のサーボモータ１８および第４のエンコーダ１９（モータ検出器）に対してトルク制御を行っている。第３のサーボモータ１６と第４のサーボモータ１８からの発生トルクは終端側ギアボックス２１によって伝達され終端側タイヤ２４の駆動を行っている。

図２は第１の駆動制御装置８の内部回路を示すブロック図である。図２中図１と同様の部分は同一の番号を付しその説明を省略する。図２において、ネットワークＩ／Ｆコネクタ３０は、位置決めコントローラ７及び第２の駆動制御装置９等との信号の受け渡し口となっており、位置決めコントローラ７からの位置指令入力や他の駆動制御装置からのトルク制御指令、エンコーダ位置などの情報を含む種々の情報が受け渡される。

位置指令取得処理部３１は、このネットワークＩ／Ｆコネクタ３０から位置指令入力を取り出し、内部の制御処理部（位置制御処理部３２、速度制御処理部３３、電流制御処理部３４）に受け渡す。位置制御処理部３２は、その位置指令と位置計測センサ６からのフィードバックによって、位置フィードバックループを形成し速度指令を出力する。位置制御ゲイン４８は位置フィードバックループ処理の応答性を決めている。速度制御処理部３３は、サーボモータ１２からの速度フィードバックを速度変換処理部４０を介して受け取り、速度フィードバックループを形成してトルク指令を出力する。速度制御ゲイン４９は速度フィードバックループ処理の応答性を決めている。電流制御処理部３４は、電流検出器３６からの電流フィードバックを受け取り、電流フィードバックループを形成し電圧指令信号を出力する。電流制御ゲイン５０は、電流フィードバックループ処理の応答性を決めている。ゲイン変更処理部５１（ゲイン変更部）は、所定の場合に各制御処理部（位置制御処理部３２、速度制御処理部３３、電流制御処理部３４）のゲインを変更する。電圧変換回路３５は、電流制御処理部３４で出力された電圧指令信号を元に第１のサーボモータ１２へ供給する電流に変換する。そして、第１のエンコーダ１３と第１の駆動制御装置８とは、パルス列やシリアル通信などによって情報のやり取りが行われるようにされており、情報はエンコーダＩ／Ｆ処理部３７によって駆動制御装置８の内部で扱える形式に変換される。

異常判定処理部（異常判定部）３８は、エンコーダＩ／Ｆ処理部３７における情報が正常に取得できているか否かを常時監視しており、その状態をエンコーダＩ／Ｆ状態データ５２として記録している。そして、正常に取得されたエンコーダ情報は、選択回路３９を通じて、制御処理部（速度制御処理部３３、電流制御処理部３４）に渡される。この情報を、電流制御処理部３４においては、サーボモータの電流位相角の情報として使用し、また速度制御処理部３３においては、サーボモータの速度フィードバックとして使用する。速度変換回路４０はその速度フィードバックへの単位変換処理を行っている。

次に、エンコーダ位相生成回路部（代替えデータ生成部）４７の各部分について説明する。まず、他軸エンコーダデータ取得処理部（他軸検出器情報取得部）４２は、ネットワークを介して常に第２の駆動制御装置９からの第２のエンコーダ１５（他軸のモータ検出器）の情報を取得している。そして、エンコーダ位相差算出処理部（推定値判定部）４３は、第１のエンコーダ１３（自軸のモータ検出器）と第２のエンコーダ１５の情報とに基づいて、それぞれの位相差を演算し、位相差データ４４に常時格納している。

なお、本実施の形態のエンコーダ位相差算出処理部４３は、上記のように第１のエンコーダ１３と第２のエンコーダ１５の情報とに基づいて位相制御情報差を演算し位相差データ４４に格納している。しかしながら、第１のエンコーダ１３と位置計測センサ６の情報に基づいて位相制御情報差を演算してもよい。

エンコーダ位相差算出処理部４３は、正常時のデータと比較して位相差データ４４が利用できるか否かを判断する。そして、この位相差データ４４が利用できるか否かの情報は、推定値利用可能フラグ５５に保存される。仕様により位相差データ４４および推定値利用可能フラグ５５はさらに不揮発性メモリ４５に保存可能とされ、第１の駆動制御装置８が電源を落とされ再投入された直後も不揮発性メモリ４５から読み出して利用することができるようにされている。

さらに、エンコーダ第２位相作成処理部４６は、位相差データ４４と第２のエンコーダ１５の情報から、第１のエンコーダ１３の代替えとして使用可能なエンコーダ第２位相データ４１を生成する。また、エンコーダ第３位相作成処理部５３は、位相差データ４４と第１のエンコーダ１３の情報から、第２のエンコーダ１５の代替えとして使用可能なエンコーダ第３位相データ５４を生成する。

図３は第２の駆動制御装置９の内部回路を示すブロック図である。図３中図１または図２と同様の部分は同一の番号を付しその説明を省略する。図３において、ネットワークＩ／Ｆコネクタ（他軸検出器情報取得部）７０は、位置決めコントローラ７及び第１の駆動制御装置８等との信号の受け渡し口となっており、トルク指令入力（速度制御処理部３３から出力される指令信号）やエンコーダ位置などの情報を含む種々の情報が受け渡される。

トルク指令入力取得処理部７１は、トルク指令入力を取り出して内部の制御処理部（電流制御処理部７２）に受け渡す。電流制御処理部７２は、電流検出器７４からの電流フィードバックを受け取り、電流フィードバックループを形成し電圧指令信号を出力する。電流制御ゲイン８１は、電流フィードバックループ処理の応答性を決めている。ゲイン変更処理部（ゲイン変更部）８０は、所定の場合に電流制御処理のゲインを変更する。

電圧変換回路７３は、電流制御処理部７２で出力された電圧指令信号を元に第２のサーボモータ１４へ供給する電流に変換する。第２のエンコーダ１５と第２の駆動制御装置９とは、パルス列やシリアル通信などによって情報のやり取りが行われるようにされており、情報はエンコーダＩ／Ｆ処理部７５によって駆動制御装置９の内部で扱える形式に変換される。

異常判定処理部（異常判定部）７６は、エンコーダＩ／Ｆ処理部７５における情報が正常に取得できているかを常時監視しており、その状態をエンコーダＩ／Ｆ状態データ７７に記録している。正常に取得したエンコーダ情報は、選択回路７９を通じて、制御処理部（電流制御処理部７２）に渡される。この情報は、電流制御処理部７２においてはサーボモータの電流位相角の情報として使用される。また、第２の駆動制御装置９は、第２のエンコーダ１５の情報を他の駆動制御装置に受け渡すための通信データを作成するエンコーダ情報通信データ作成処理部７８を有しており、これによりエンコーダ１５の情報と異常発生中であるか否かの情報を通信データに載せる。

次に、エンコーダ第２位相データ４１の生成方法について、図４を用いて説明する。走行台車１においてモータ１２とモータ１４は原点側ギアボックス２０に対して、お互いに対向して取り付けられている。そのため、エンコーダ１３とエンコーダ１５との位相の増加方向は異なる。図４のグラフの横軸は絶対位置を表しており、原点側タイヤ２の位置における各エンコーダ１３，１５の対応する位相を表している。第１のエンコーダ位相６０は第１のエンコーダ１３の１回転内位置に対応している。第２のエンコーダ位相６１は第２のエンコーダ１５の１回転内位置に対応している。第２のエンコーダ反転位相６２は、第２のエンコーダ位相６１に対して回転方向の極性を反転して表したものであり説明の便宜上使用するものである。

ここで、絶対位置Ｘ点において、第１のエンコーダ位相６０のとる値をＸＡ、第２のエンコーダ位相６１のとる値をＸＢとし、エンコーダの最大カウント数をＰＬＳＭＡＸとすると、位相差データの算出方法は以下のようになる。なお、位相差データ４４は記号ＤＰＬＳに置き換えて説明する。
ＤＰＬＳ＝ＸＡ−（ＰＬＳＭＡＸ−ＸＢ） ・・・（式１）
ただし演算結果が負の値をとる場合は、ＰＬＳＭＡＸを加算し正の値となるように式２のように計算する。
ＤＰＬＳ＝ＸＡ−（ＰＬＳＭＡＸ−ＸＢ）＋ＰＬＳＭＡＸ ・・・（式２）

第１のエンコーダ１３および第２のエンコーダ１５が正常であるときに、位相差データＤＰＬＳを常時計算しておき、位相差データＤＰＬＳが時間経過に対して一定の値をとるようであれば、所定時間経過観察ののち推定値利用可能フラグ５５をオンとする。この条件において、いずれかのエンコーダが異常となった場合に、その代替となる推定値を計算することができる。例えば、第１のエンコーダ１３が異常の場合は、ＸＡを以下の式で逆算する。
ＸＡ＝（ＰＬＳＭＡＸ−ＸＢ）＋ＤＰＬＳ ・・・（式３）
ただし演算結果がＰＬＳＭＡＸを超える場合は、ＰＬＳＭＡＸ以下となるようにＰＬＳＭＡＸを減算する。式４にその例を示す。
ＸＡ＝（ＰＬＳＭＡＸ−ＸＢ）＋ＤＰＬＳ−ＰＬＳＭＡＸ ・・・（式４）
このときのＸＡがエンコーダ第２位相データ４１として利用できる。

エンコーダ第３位相データ５４の生成方法については、もとになるエンコーダ情報が第１のエンコーダ１３の値を使用するという相違点以外は、先に述べたエンコーダ第２位相データ４１の生成方法と同様に行う。なお、エンコーダ第３位相データ５４の生成方法については、エンコーダＩ／Ｆ処理部３７の信号と位相差データＤＰＬＳの信号を第２の駆動制御装置９へ送信して、第２の駆動制御装置９にてエンコーダ第３位相データ５４を生成するようにしてもよい。

次に、第１のエンコーダ１３が異常となった場合の具体的動作について説明する。図２において、第１のエンコーダ１３が異常となった場合、エンコーダ位相差算出処理部４３は、位相差データ４４の作成を速やかに中止し、選択回路３９のスイッチをＡからＢに変更し、エンコーダ第２位相データ４１を使った制御を行う。つまり第２のエンコーダ１５から作成された第１のエンコーダ１３の推定値を利用しながら運転を継続する。

なお、推定した位置であるため、その精度によっては、制御が不安定になることが予想されるため、ゲイン変更処理部５１において各制御処理部のゲインを低くし応答性を低くして運転を継続する。

なお、機械構成上２つのモータの同期性が保証できない場合、例えばギアなどでなくＶベルトにより結合がされている場合には推定したエンコーダ位相を使うことは制御として成り立たない。そのため、エンコーダ位相差算出処理部４３において、各エンコーダが正常であるときに、位相差データ４４が一定でないような推移をとる場合は、エンコーダ第２位相データの利用を不可能と判断し、推定値利用可能フラグ５５をオフする。このようにして制御を行う場合においては、第１のエンコーダ１３または第２のエンコーダ１５のいずれかが異常となった場合は、選択回路３９のスイッチをＡのままとし、運転を継続させずにサーボモータの駆動を停止する。

次に、第２のエンコーダ１５が異常となった場合の具体的動作について説明する。図３において、第２のエンコーダ１５が異常となった場合、エンコーダ情報通信データ作成処理部７８は、直ちに異常発生中の情報を通信データに載せる。これにより、第１の駆動制御装置８のエンコーダ位相差算出処理部４３は、位相差データ４４の作成を速やかに中止する。そして、第２のエンコーダ１５が正常なときにエンコーダ第３位相作成処理部５３によって作成されてあったエンコーダ第３位相データ５４から通信データを作成する。そしてこのエンコーダ第３位相データ５４が通信ネットワークを介して、第２の駆動制御装置９に渡される。そして、このとき選択回路７９はエンコーダ情報通信データ作成処理部７８が、異常発生中の情報を通信データに載せる直前の推定値利用可能フラグ５５がオンの場合に、Ｂのスイッチを選択してエンコーダ第３位相データ５４を利用するようにする。つまり第２の駆動制御装置９は、第１の駆動制御装置８の第１のエンコーダ１３から作成された第２のエンコーダ１５の推定値を利用しながら運転を継続する。

以上のように、この実施の形態の駆動制御装置においては、一つの機構を駆動するために設けられた複数の駆動制御装置において、当該駆動制御装置により駆動される各モータ検出器の位相情報を各駆動制御装置が把握できるようにされており、他軸のモータ検出器が故障した場合に、自軸の正常なモータの検出器情報から、他軸のモータ位相情報を生成する。また、自軸のモータ検出器が故障した場合に、他軸の正常なモータ検出器の情報をもとに位相情報を生成する。そのため、いずれかのモータ検出器が故障した場合でも、正常なモータ検出器の情報を使って異常なモータ検出器の情報を推定して使用することができるので、システム全体を停止させることなく継続して運転を続けることができる。

さらにまた、この実施の形態の駆動制御装置においては、正常運転時に各モータの位相情報と位置測定用センサの情報を常時監視し、位置情報とモータの位相情報の関係が相対的に推定可能であるかどうかを判断するので、異常な推定動作をとりやめることができ、システムを不安定な状態に陥ることを防ぐことができる。

また、この実施の形態の駆動制御装置においては、正常運転時に自軸と他軸のモータ検出器の位相差を常時計算しておき、その値を自軸の記憶領域に保存する。そして、自軸または他軸に異常が発生した場合に、自軸の記憶領域に保存して準備しておいた位相差の情報に基づいて、故障した軸のモータ検出器情報を生成する。そのため、システムの電源を落とした場合でも、電源が復帰した後にすぐに、正常な位置測定用センサまたはモータ検出器の値を使って運転を再開することが可能である。

さらに、この実施の形態の駆動制御装置においては、自軸が異常となり他軸の正常なモータ検出器から生成された位置情報を使用して運転を行う場合には、電流ループまたは速度ループの制御ゲインを下げる。これにより、位置測定用センサまたはモータ検出器の情報を推定する場合に、推定値の精度によりシステムが不安定になるような場合でも、システム全体の応答性を下げることによって、不安定な状態に陥ることを防ぐことができる。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２について図１、図５、図６を用いて説明する。図５はこの発明の実施の形態２に関わる第１の駆動制御装置８の内部回路を示すブロック図である。なお図５中図１または図２と同一の符号を付したものは同一の要素としてその説明を省略する。図５において、位置計測センサ６からの位置フィードバックデータ１２２に対して、異常判定処理部１１９は、データが使用可能かどうかの判断を行う。正常な位置フィードバックデータ１２２は、Ｄ側に倒された選択回路１２０を通じて位置制御処理部３２に使われる。

第２データ生成回路部１２１（代替えデータ生成部）の各部分について説明する。エンコーダ位相差算出処理部（推定値判定部）１１１は、第１のエンコーダ１３と位置フィードバックデータ１２２との位相関係を監視しており、第２データを生成するために必要な位相基準データ１１２を常時更新している。このときの位相基準データが利用できるか否かの情報は、推定値利用可能フラグ５５に保存される。位相基準データ１１２および推定値利用可能フラグ５５はさらに不揮発性メモリ４５に保存可能とされ、第１の駆動制御装置８が電源を落とされ再投入された直後も不揮発性メモリ４５から読み出して利用することができるようにされている。位置フィードバック第２データ作成処理部１１５は、位相基準データ１１２と第１のエンコーダ１３の情報から、位置フィードバックデータ１２２の代替えとして使用可能な位置フィードバック第２データ１１６を生成する。エンコーダ第２位相作成処理部１１７は、位相差データ４５と位置フェードバックデータ１２２の情報から、第１のエンコーダ１３の代替えとして使用可能なエンコーダ第２位相データ１１８を生成する。

次に、エンコーダ第２位相データ１１８および位置フィードバック第２データ１１６の生成方法について、図５および図６を用いて説明する。図６のグラフの横軸は絶対位置を表している。第１のエンコーダ１３の位相データの中の多回転データ１５０は、モータ１２が１回転するごとに１ずつカウントアップする。エンコーダ位相１５１は第１のエンコーダ１３の１回転内位置に対応している。位置フィードバック値１５２は、位置計測センサ６から読み込んだ位置フィードバックデータ１２２の値を表している。原点／終端センサオン情報１５３は、走行台車１の原点側センサ４および終端側センサ５のオンオフを示している。位置フィードバック値１５２が０に近い側でオンしている方が原点側センサ４のオンを表している。

予め走行台車１が通常の運転において頻繁に通過する箇所をＸ１と決めておきＸ１を通過するたびに、Ｘ１における各データＸＭ１、ＸＡ１、ＸＰ１を採取し、エンコーダ位相１５１が最も近い位置のゼロとなる地点Ｘ０における各データＸＭ０、ＸＡ０、ＸＰ０となるように計算をしなおし、これを位相基準データ１１２として保存する。

詳細を説明すると、ＸＡ０＝０、ＸＭ０＝ＸＭ１であり、ＸＰ０については、以下の式で計算できる。モータ１回転あたりの、エンコーダパルス数をＰＬＳＭＡＸ、位置フィードバック値をＦＢ１ＲＥＶとすると、

となる。

第１のエンコーダ１３および位置計測センサ６が正常であるときに、位相基準データ１１２を常時計算しておき、ＸＰ０が時間経過に対して一定の値をとるようであれば、推定利用可能フラグ５５をオンとする。この条件においていずれかのセンサが異常となった場合に、その代替となる推定値を計算することができる。例えば、任意の点Ｘにおいて第１のエンコーダ１３が異常の場合は、ＸＰをもとにＸＭとＸＡを計算できる。

また、位置計測センサ６が異常の場合は、ＸＭとＸＡをもとにＸＰを計算できる。

次に、第１のエンコーダ１３が異常となった場合の具体的動作について説明する。図５において、第１のエンコーダ１３が異常となった場合、エンコーダ位相差算出処理部１１１は、位相基準データ１１２の更新を直ちに中止し、選択回路３９のスイッチをＡからＢに変更し、エンコーダ第２位相データ１１８を使った制御を行う。つまり位置フィードバックデータ１２２から作成された第１のエンコーダ１３の推定値を利用しながら運転を継続する。

また、位置計測センサ６が異常となった場合の具体的動作について説明する。図５において、位置計測センサ６が異常となった場合、エンコーダ位相差算出処理部１１１は、位相基準データ１１２の更新を中止し、選択回路１２０のスイッチをＤからＣに変更し、位置Ｆ／Ｂ第２データ１１６を使った制御を行う。つまり第１のエンコーダ１３から作成された位置フィードバックデータ１２２の推定値を利用しながら運転を継続する。

以上のように、この実施の形態の駆動制御装置においては、外部から位置測定用センサの情報を取得可能とされており、各モータの位相情報と位置測定用センサの情報を各駆動制御装置が把握できるようにされており、自軸のモータの検出器が故障した場合に、位置測定用センサの情報をもとに位相情報を生成する。また、位置測定用センサが故障した場合に、自軸あるいは他軸のモータ検出器の情報をもとに位置情報を生成する。そのため、位置測定用センサが故障した場合でも、正常なモータ検出器の情報を使って異常な位置測定用センサの情報を推定して使用することができるので、システム全体を停止させることなく継続して運転を続けることができる。

なお、実施の形態１においては、異常判定処理部３８の判定が異常である場合に、ゲイン変更処理部５１（ゲイン変更部）が各制御処理部のフィードバックループゲインを低くし応答性を低くした後、運転を継続しているが、本実施の形態において同様な動作をさせてもよい。

この発明の駆動制御装置及びその制御方法は、複数の駆動軸によって一つの機械構成部分を同期駆動するシステムに使用される駆動制御装置及びその制御方法に適用されて好適なものである。

本発明の実施の形態１および実施の形態２の走行台車の構成図である。 実施の形態１の第１の駆動制御装置の内部回路ブロック図である。 実施の形態１の第２の駆動制御装置の内部回路ブロック図である。 実施の形態１のエンコーダ位置関係図である。 実施の形態２の第１の駆動制御装置の内部回路ブロック図である。 実施の形態２のエンコーダ位置関係図である。

符号の説明

１ 走行台車
２ 原点側タイヤ
３ レール
４ 原点側センサ
５ 終端側センサ
６ 位置計測センサ
７ 位置決めコントローラ
８ 第１の駆動制御装置
９ 第２の駆動制御装置
１０ 第３の駆動制御装置
１１ 第４の駆動制御装置
１２ 第１のサーボモータ
１３ 第１のエンコーダ（モータ検出器）
１４ 第２のサーボモータ
１５ 第２のエンコーダ（モータ検出器）
１６ 第３のサーボモータ
１７ 第３のエンコーダ（モータ検出器）
１８ 第４のサーボモータ
１９ 第４のエンコーダ（モータ検出器）
２０ 原点側ギアボックス
２１ 終端側ギアボックス
２２ 原点側鉄片
２３ 終端側鉄片
２４ 終端側タイヤ
３０ ネットワークＩ／Ｆコネクタ
３１ 位置指令取得処理部
３２ 位置制御処理部
３３ 速度制御処理部
３４ 電流制御処理部
３５ 電圧変換回路
３６ 電流検出器
３７ エンコーダＩ／Ｆ処理部
３８ 異常判定処理部（異常判定部）
３９ 選択回路
４０ 速度変換処理部
４１ エンコーダ第２位相データ
４２ 他軸エンコーダデータ取得処理部（他軸検出器情報取得部）
４３ エンコーダ位相差算出処理部（推定値判定部）
４４ 位相差データ
４５ 不揮発性メモリ
４６ エンコーダ第２位相作成処理部
４７ エンコーダ位相生成回路部（代替えデータ生成部）
４８ 位置制御ゲイン
４９ 速度制御ゲイン
５０ 電流制御ゲイン
５１ ゲイン変更処理部（ゲイン変更部）
５２ エンコーダＩ／Ｆ状態データ
５３ エンコーダ第３位相作成処理部
５４ エンコーダ第３位相データ
５５ 推定値利用可能フラグ
６０ 第１のエンコーダ位相
６１ 第２のエンコーダ位相
６２ 第２のエンコーダ反転位相
７０ ネットワークＩ／Ｆコネクタ（他軸検出器情報取得部）
７１ トルク指令入力取得処理部
７２ 電流制御処理部
７３ 電圧変換処理部
７４ 電流検出器
７５ エンコーダＩ／Ｆ処理部
７６ 異常判定処理部（異常判定部）
７７ エンコーダＩ／Ｆ状態データ
７８ エンコーダ情報通信データ作成処理部
７９ 選択回路
８０ ゲイン変更処理部（ゲイン変更部）
１１１ エンコーダ位相差算出処理部（推定値判定部）
１１２ 位相基準データ
１１５ 位置フィードバック第２データ作成処理部
１１６ 位置フィードバック第２データ
１１７ エンコーダ第２位相作成処理部
１１８ エンコーダ第２位相データ
１１９ 異常判定処理部（異常判定部）
１２０ 選択回路
１２１ 第２データ生成回路部（代替えデータ生成部）
１２２ 位置フィードバックデータ
１５０ 多回転データ
１５１ エンコーダ位相
１５２ 位置フィードバック値
１５３ 原点／終端センサオン情報

Claims (14)

1. 他の駆動制御装置ともに一つの機構を駆動する駆動制御装置であって、
   モータ検出器のモータ位相制御情報に基づいてモータをフィードバック制御するフィードバックループと、
   自軸のモータ検出器に異常が有るか無いかを判定する異常判定部と、
   自軸のモータ検出器のモータ位相制御情報の代替えのモータ位相制御情報を他軸の情報から生成する代替えデータ生成部と、
   前記異常判定部の判定に基づいて、自軸のモータ検出器に異常が無い場合に前記フィードバックループが自軸のモータ検出器のモータ位相制御情報を使用して、自軸のモータ検出器に異常が有る場合に前記フィードバックループが前記代替えデータ生成部の生成するモータ位相制御情報を使用するように選択する選択回路と
   を備えたことを特徴とする駆動制御装置。
2. 他軸のモータ検出器のモータ位相制御情報を取得する他軸検出器情報取得部を備え、
   前記代替えデータ生成部は、自軸のモータ検出器のモータ位相制御情報の代替えのモータ位相制御情報を、他軸のモータ検出器のモータ位相制御情報から生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
3. 位置計測センサの情報に基づいて位置制御を行う駆動制御装置であって、
   他軸のモータ検出器のモータ位相制御情報を取得する他軸検出器情報取得部を備え、
   前記代替えデータ生成部は、自軸のモータ検出器のモータ位相制御情報の代替えのモータ位相制御情報を、他軸のモータ検出器のモータ位相制御情報と位置計測センサの位置情報とから生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
4. 他の駆動制御装置ともに一つの機構を駆動するとともに位置計測センサの情報に基づいて位置制御を行う駆動制御装置であって、
   位置計測センサの位置情報に基づいてモータをフィードバック制御するフィードバックループと、
   位置計測センサに異常が有るか無いかを判定する異常判定部と、
   位置計測センサの位置情報の代替えの位置情報を自軸或いは他軸のモータ検出器の情報から生成する代替えデータ生成部と、
   前記異常判定部の判定に基づいて、位置計測センサに異常が無い場合に前記フィードバックループが位置計測センサの位置情報を使用して、位置計測センサに異常が有る場合に前記フィードバックループが前記代替えデータ生成部の生成する位置情報を使用するように選択する選択回路と
   を備えたことを特徴とする駆動制御装置。
5. 正常運転時の各軸のモータの位相情報と位置計測センサの位置情報とを蓄積しておき、これに基づいて、前記代替えデータ生成部の推定した情報が使用可能なものか否かを判定する推定値判定部を備え、
   前記選択回路は前記推定値判定回路の判定が使用可能なものであるときに前記フィードバックループが前記代替えデータ生成部の生成する情報を使用するように選択する
   ことを特徴とする請求項４に記載の駆動制御装置。
6. 正常運転時の自軸と他軸のモータ検出器の位相差を蓄積しておき、前記代替えデータ生成部は前記位相差を用いて前記代替えのモータ位相制御情報を生成する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
7. 前記異常判定部の判定が異常の場合に前記フィードバックループのゲインを下げるゲイン変更部をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
8. 他の駆動制御装置ともに一つの機構を駆動する駆動制御装置の制御方法であって、
   モータ検出器のモータ位相制御情報に基づいてモータをフィードバック制御するフィードバックループにおいて、
   自軸のモータ検出器のモータ位相制御情報の代替えのモータ位相制御情報を他軸の情報から生成しておき、
   自軸のモータ検出器に異常が有るか無いかを判定して、
   自軸のモータ検出器に異常が無い場合にフィードバックループが自軸のモータ検出器のモータ位相制御情報を使用して、自軸のモータ検出器に異常が有る場合にフィードバックループが代替えのモータ位相制御情報を使用するように選択する
   ことを特徴とする駆動制御装置の制御方法。
9. 前記代替えのモータ位相制御情報を生成する際に、他軸のモータ検出器のモータ位相制御情報から生成する
   ことを特徴とする請求項８に記載の駆動制御装置の制御方法。
10. 位置計測センサの情報に基づいて位置制御を行う駆動制御装置の制御方法であって、
    前記代替えのモータ位相制御情報を生成する際に、他軸のモータ検出器のモータ位相制御情報と位置計測センサの位置情報とから生成する
    ことを特徴とする請求項８に記載の駆動制御装置の制御方法。
11. 他の駆動制御装置ともに一つの機構を駆動するとともに位置計測センサの情報に基づいて位置制御を行う駆動制御装置の制御方法であって、
    位置計測センサの位置情報に基づいてモータをフィードバック制御するフィードバックループにおいて、
    位置計測センサの位置情報の代替えの位置情報を自軸或いは他軸のモータ検出器の情報から生成しておき、
    位置計測センサに異常が有るか無いかを判定して、
    位置計測センサに異常が無い場合にフィードバックループが位置計測センサの位置情報を使用して、位置計測センサに異常が有る場合にフィードバックループが代替えの位置情報を使用するように選択する
    ことを特徴とする駆動制御装置の制御方法。
12. 正常運転時の各軸のモータの位相情報と位置計測センサの位置情報とを蓄積しておき、これに基づいて、代替えの情報が使用可能なものか否かを判定して、使用可能なものであるときにフィードバックループが代替えの情報を使用するように選択する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の駆動制御装置の制御方法。
13. 正常運転時の自軸と他軸のモータ検出器の位相差を蓄積しておき、当該位相差を用いて前記代替えのモータ位相制御情報を生成する
    ことを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載の駆動制御装置の制御方法。
14. 前記異常が有ると判定した場合にフィードバックループのゲインを下げる
    ことを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項に記載の駆動制御装置の制御方法。

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