JP2010161854A

JP2010161854A - モータ制御装置

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Publication number: JP2010161854A
Application number: JP2009001441A
Authority: JP
Inventors: Isao Shibuya; 功渋谷; Seitaro Ota; 清太郎大田
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2010-07-22

Abstract

【課題】外乱推定器により推定した信号の高周波雑音成分のみを除去し、外乱抑圧特性を高く設定してモータ制御の頑健性を維持して滑らかなトルク指令波形を生成すると共に、外乱抑圧効果を減少させることなくトルク指令リップルを小さくし、外乱抑圧特性を保持したまま制御対象の振動・騒音を小さくすることができるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】トルク指令ＴＲＥＦと検出速度ＶＳに基づいてモータ１に加わる外乱を推定して推定外乱信号ＥＤＳ１を算出する外乱推定部５と、前記推定外乱信号ＥＤＳ１を補正して補正推定外乱信号ＥＤＳ２を算出する補正演算部６と、制御入力信号ＣＳから前記補正推定外乱信号ＥＤＳ２を減じて前記トルク指令ＴＲＥＦを算出する減算器３０と、を有する外乱補償器２０を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、外乱補償器を用いてモータ制御の外乱を抑圧するモータ制御装置に関する。

露光装置は、ステージ制御装置で動作制御されていて、高いロバスト性を確保しつつステージの同期精度及びスループットの向上を実現することが困難であるという一般的な技術課題がある。この一般的な技術課題を解決するために、従来のステージ制御装置は、制御入力信号と検出位置信号および制御対象の逆伝達関数モデルを用いて推定外乱信号を算出し、更に推定外乱信号にローパスフィルタによるフィルタリングを施して、前記制御入力信号にフィードバックしている（例えば、特許文献１参照。）。

図１３は、従来技術の外乱補償器を用いたステージ制御装置のブロック図である。図１３において、１０２は第１制御対象（ウエハステージ）、１０３は第２制御対象（レチクル微動ステージ）、１０４は第３制御対象（レチクル粗動ステージ）、１０５は第１制御対象１０２の位置を検出する検出器、１０６は第２制御対象１０３の位置を検出する検出器、１０７は第３制御対象１０４の位置を検出する検出器を表す。１０１は第１制御対象１０２および第２制御対象１０３および第３制御対象１０４の位置指令ＲＳを出力する目標位置発生器を表す。１０８は第１位置制御器を表し、位置指令ＲＳと、第１制御対象１０２に取り付けた検出器１０５で検出した位置検出値ＦＳ１と、第２制御対象１０３に取り付けた検出器１０６で検出した位置検出値ＦＳ２と、第３制御対象１０４に取り付けた検出器１０７で検出した位置検出値ＦＳ３から、第１制御入力信号ＣＳ１および第２制御入力信号ＣＳ２を算出する。

１２０は第１制御対象１０２に加わる外乱を補償する外乱補償器を表し、位置検出信号ＦＳ１と、第１制御入力信号ＣＳ１から、新たな第１制御入力信号ＮＣＳ１を算出する。外乱補償器１２０は、第１制御対象１０２に加わる外乱を推定する外乱推定器１１０と、ローパスフィイルタ１１１によって構成される。外乱推定器１１０は、新たな第１制御入力信号ＮＣＳ１と、位置検出信号ＦＳ１から、第１推定外乱信号ＥＤＳ１を算出する。しかしながら、第１推定外乱信号ＥＤＳ１には高周波雑音の影響が大きいため、ローパスフィルタ１１１によるローパスフィルタ処理を施すことで滑らかな第１外乱補償信号ＤＣＳ１を生成し、第１制御入力信号ＣＳ１に第１外乱補償信号ＤＣＳ１を負のフィードバックをすることで、新たな第１制御入力信号ＮＣＳ１を算出する。

このように、従来の外乱補償器を用いたステージ制御装置は、外乱推定器による推定外乱信号を用いることで外乱抑圧特性を向上させている。ただし、外乱推定の際に用いる微分演算により高周波雑音を増幅させてしまうので、推定外乱信号にローパスフィルタ処理を施し、推定外乱信号を滑らかにしている。

特開２００５−５１１９７号公報（第１４−１５頁、図７）

従来の外乱補償器を用いたステージ制御装置は、外乱推定器で推定した外乱推定値をそのまま補償値として用いると、外乱推定器にて推定した高周波雑音の影響で、トルク指令リップルが大きくなるので、制御対象の振動・騒音が発生する。そのため、外乱推定値をローパスフィルタ処理して、高周波雑音の影響を除去していた。しかしながら、ローパスフィルタを用いて高周波雑音を除去すると、トルク指令リップルが小さくなり制御対象の振動・騒音が小さくなる一方で、外乱抑圧を行うために必要な周波数成分も減衰してしまうため、外乱抑圧効果が減少するという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、外乱推定器により推定した信号の高周波雑音成分のみを除去し、外乱抑圧特性を高く設定してモータ制御の頑健性を維持して滑らかなトルク指令波形を生成すると共に、外乱抑圧効果を減少させることなくトルク指令リップルを小さくし、外乱抑圧特性を保持したまま制御対象の振動・騒音を小さくすることができるモータ制御装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、速度指令およびモータの速度を検出する検出器による検出速度に基づいて制御入力信号を出力する速度制御器と、前記制御入力信号および前記検出速度に基づいてトルク指令を出力する外乱補償器と、前記トルク指令に基づいて前記モータに電力を供給する電流制御器と、を備え、前記速度指令に応じて前記モータを駆動するモータ制御装置において、前記外乱補償器が、前記トルク指令と前記検出速度に基づいて前記モータに加わる外乱を推定して推定外乱信号を算出する外乱推定部と、前記推定外乱信号を補正して補正推定外乱信号を算出する補正演算部と、前記制御入力信号から前記補正推定外乱信号を減じて前記トルク指令を算出する減算器と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記補正演算部が、前記推定外乱信号の高周波成分を除去する第１高周波除去演算部と、前記第１高周波除去演算部の出力信号の変化量を算出する微分器と、前記微分器の出力信号を予め設定した閾値で制限して出力するリミッタと、前記微分器の出力信号から前記リミッタの出力信号を減じる減算器と、前記減算器の出力信号の高周波成分を除去する第２高周波除去演算部と、前記リミッタの出力信号と前記第２高周波除去演算部の出力信号とを加算した信号の積分演算を行い、補正推定外乱信号として出力する積分器と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記補正演算部が、前記推定外乱信号の高周波成分を除去する第１高周波除去演算部と、前記第１高周波除去演算部の出力信号の高周波成分を除去する第２高周波除去演算部と、前記第１高周波除去演算部の出力信号の低周波成分を除去する低周波除去演算部と、前記低周波除去演算部の出力信号の高周波成分を除去する第３高周波除去演算部と、前記第２高周波除去演算部の出力信号と前記第３高周波除去演算部の出力信号とを加算して補正推定外乱信号として出力する加算器と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記補正演算部が、前記推定外乱信号の高周波成分を除去する第１高周波除去演算部と、前記第１高周波除去演算部の出力信号の高周波成分を除去する第２高周波除去演算部と、前記第１高周波除去演算部の出力信号から前記第２高周波除去演算部の出力信号を減じる減算器と、前記減算器の出力信号の高周波成分を除去する第３高周波除去演算部と、前記第２高周波除去演算部の出力信号と前記第３高周波除去演算部の出力信号とを加算して補正推定外乱信号として出力する加算器と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、前記推定外乱信号の高周波成分を除去する第１高周波除去演算部と、前記第１高周波除去演算部の出力の変化量を算出する微分器と、前記微分器の出力に基づいて前記第１高周波除去演算部の出力にαの重み付けをする第１重み演算器と、前記第１高周波除去演算部の出力の高周波成分を除去する第２高周波除去演算部と、前記微分器の出力に基づいて前記第２高周波除去演算部の出力に（１−α）の重み付けをする第２重み演算器と、前記第１重み演算器の出力と前記第２重み演算器の出力とを加算する第１加算器と、前記第１高周波除去演算部の出力から前記加算器の出力を減じる減算器と、前記減算器の出力の高周波成分を除去する第３高周波除去演算部と、前記第１加算器の出力信号と第３高周波除去演算部の出力信号とを加算して補正推定外乱信号として出力する第２加算器と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、請求項５の発明における前記第１重み演算器の重み係数αが前記推定外乱信号の微分値の絶対値が大きいほど小さくなることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、モータの位置または速度を検出して検出速度を算出する検出器と、速度指令および前記検出速度に基づいて制御入力信号を出力する速度制御器と、前記トルク指令に基づいて前記モータに電力を供給する電流制御器と、を備えた、前記速度指令に応じて前記モータを駆動するモータ制御装置において、前記トルク指令と前記検出速度に基づいて、前記モータに加わる外乱を推定して推定外乱信号を算出し、前記推定外乱信号の高周波成分のみを除去した補正推定外乱信号を算出するように構成し、前記補正推定外乱信号を用いて前記モータを駆動することを特徴とするものである。

請求項１乃至請求項７記載の発明によると、推定外乱信号の高周波雑音の影響のみを除去して外乱補償を行うため、外乱抑圧特性を保持したままトルク指令リップルを小さくすることができるので、モータの騒音・振動を抑制することができる。

本発明の外乱補償器を用いたモータ制御装置の構成を示すブロック図本発明のモータ制御装置における外乱推定部５の構成の一例を示すブロック図本発明のモータ制御装置における補正演算部６の第１の構成を示す詳細なブロック図本発明のモータ制御装置における補正演算部６の第２の構成を示す詳細なブロック図本発明のモータ制御装置における補正演算部６の第３の構成を示す詳細なブロック図本発明のモータ制御装置における補正演算部６の第４の構成を示す詳細なブロック図モータの実慣性モーメント値が公称値と等しい場合に、外乱抑圧特性を低く設定した従来技術の外乱補償器を用いたモータ制御装置を用いた場合の速度応答およびトルク指令のシミュレーション波形モータの実慣性モーメント値が公称値の３０倍である場合に、外乱抑圧特性を低く設定した従来技術の外乱補償器を用いたモータ制御装置を用いた場合の速度応答およびトルク指令のシミュレーション波形モータの実慣性モーメント値が公称値と等しい場合に、外乱抑圧特性を高く設定した従来技術の外乱補償器を用いたモータ制御装置を用いた場合の速度応答およびトルク指令のシミュレーション波形モータの実慣性モーメント値が公称値の３０倍である場合に、外乱抑圧特性を高く設定した従来技術の外乱補償器を用いたモータ制御装置を用いた場合の速度応答およびトルク指令のシミュレーション波形モータの実慣性モーメント値が公称値と等しい場合に、本発明の実施例１における外乱補償器を用いたモータ制御装置を用いた場合の速度応答およびトルク指令のシミュレーション波形モータの実慣性モーメント値が公称値の３０倍である場合に、本発明の実施例１における外乱補償器を用いたモータ制御装置を用いた場合の速度応答およびトルク指令のシミュレーション波形従来の外乱補償器を用いたステージ制御装置の構成を示すブロック図

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の外乱補償器を用いたモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図において、１は制御対象（モータ）であり、２は制御対象１に取り付けた、制御対象１の位置または速度を検出して制御対象１の検出速度ＶＳを算出する検出器となっている。３は速度制御器を表し、速度指令ＲＳと、検出速度ＶＳと、を入力することで速度指令ＲＳと検出速度ＶＳとの偏差を小さくするような制御入力信号ＣＳを出力する。４は電流制御器を表し、モータの出力トルクがトルク指令ＴＲＥＦとなるように電流Ｉを出力する。２０は外乱補償器を表し、外乱推定部５、補正演算部６、減算器３０、で構成される。外乱推定部５は、トルク指令ＴＲＥＦと検出速度ＶＳとを入力して推定外乱信号ＥＤＳ１を生成する。補正演算部６は、外乱推定部５の出力する推定外乱信号ＥＤＳ１を補正して、補正推定外乱信号ＥＤＳ２を生成する。減算器３０は、制御入力信号ＣＳから補正推定外乱信号ＥＤＳ２を減じることでトルク指令ＴＲＥＦを出力する。

すなわち、外乱補償器２０は、外乱推定部５によって制御対象１に加わる外乱を推定し、補正演算部６によって推定外乱信号ＥＤＳ１に補正を施して補正推定外乱信号ＥＤＳ２を生成し、補正推定外乱信号ＥＤＳ２を制御入力信号ＣＳから減じることでトルク指令ＴＲＥＦを生成するものである。
なお、補正演算部６に単純なローパスフィルタを用いた場合、外乱補償器２０は一般的に外乱オブザーバと呼ばれる構成になる。
推定外乱信号ＥＤＳ１は、検出速度ＶＳとトルク指令ＴＲＥＦから、式（１）により求めることができる。
ＥＤＳ１＝Ｊ・ｓ・ＶＳ−ＴＲＥＦ・・・（１）
ただし、Ｊはモータの慣性モーメント、ｓはラプラス演算子を表す。
図２は、外乱推定部５の構成の一例を示すブロック図であり、式（１）をブロック図にしたものである。図において、２１は制御対象１の逆伝達関数モデル、２２は減算器を表す。外乱推定部５は、推定外乱信号ＥＤＳ１を求める１つの例であり、推定外乱信号ＥＤＳ１を算出できるものであればよい。

図３は、補正演算部６の第１の構成を示すブロック図である。図において、６１は第１高周波除去演算部、６２は微分器、６３はリミッタ、６４は第２高周波除去演算部、６５は積分器、６６は減算器、６７は加算器、を表す。
次に、補正演算部６の動作について説明する。第１高周波除去演算部６１は、ローパスフィルタや移動平均フィルタなどの高周波成分を除去するフィルタで構成しており、推定外乱信号ＥＤＳ１の高周波除去処理を行う。微分器６２は、第１高周波除去演算部６１の出力信号の変化量を算出する。リミッタ６３は、あらかじめ設定した上下限値ＴＨで微分器６２の出力信号にリミット処理を施す。減算器６６は、微分器６２の出力信号からリミッタ６３の出力信号を減じて、第１高周波除去演算部６１の出力信号の変化量のリミット超過分を算出する。第２高周波除去演算部６４は、ローパスフィルタや移動平均フィルタなどの高周波成分を除去するフィルタで構成しており、減算器６６の出力信号を第２高周波除去演算部６４に入力することで、第１高周波除去演算部６１の出力信号の変化量のリミット超過分にのみ高周波除去処理を施す。加算器６７は、リミッタ６３の出力信号と、第２高周波除去演算部６４の出力信号と、を加算する。積分器６５は、加算器６７の出力信号を積分することで補正推定外乱信号ＥＤＳ２を生成する。推定外乱信号ＥＤＳ１の変化量のリミッタ超過分にのみ高周波除去処理がなされるので、リミッタ６３の上下限値ＴＨを小さい値に設定するほど、補正推定外乱信号ＥＤＳ２は、推定外乱信号ＥＤＳ１をそのまま第２高周波除去演算部６４で高周波除去処理を施した特性に近づく。第１高周波除去演算部６１は、微分器６２により増幅される高周波雑音成分を除去するためのものであるので、遮断周波数をおおよそサンプリング周波数の４分の１以上に設定する。第２高周波除去演算部６４は、遮断周波数を低く設定するほどトルク指令リップルを低減できるが、一方で外乱抑圧特性は劣化する。
本発明が従来技術と異なる部分は、推定外乱信号ＥＤＳ１の補正にローパスフィルタを用いるのではなく、推定外乱信号ＥＤＳ１の高周波除去処理を施すべき成分のみに高周波除去処理を施し、補正推定外乱信号ＥＤＳ２を出力する補正演算部６を備えた部分である。

図４は、補正演算部６の第２の構成を示すブロック図である。図において、６１は第１高周波除去演算部、７２は第２高周波除去演算部、７３は低周波除去演算部、７４は第３高周波除去演算部、７５は加算器を表す。
次に、補正演算部６´の動作について説明する。第１高周波除去演算部６１は、図３で示した第１高周波除去演算部６１と同じもので、遮断周波数をおおよそサンプリング周波数の４分の１以上に設定して、推定外乱信号ＥＤＳ１の高周波雑音成分を除去するフィルタである。第２高周波除去演算部７２は、ローパスフィルタや移動平均フィルタなどの高周波成分を除去するフィルタで構成しており、第１高周波除去演算部６１の出力信号の高周波成分を除去する。低周波除去演算部７３は、ハイパスフィルタなどの低周波成分を除去するフィルタで構成しており、第１高周波除去演算部６１の出力信号の高周波成分を抽出する。第３高周波除去演算部７４は、ローパスフィルタや移動平均フィルタなどの高周波成分を除去するフィルタで構成しており、抽出された第１高周波除去演算部６１の出力信号の高周波成分を除去する。加算器７５は、第２高周波除去演算部７２の出力信号と、第３高周波除去演算部７４の出力信号と、を加算して補正推定外乱信号ＥＤＳ２を生成する。第２高周波除去演算部７２は、遮断周波数を低く設定するほどトルク指令リップルを低減できるが、一方で外乱抑圧特性は劣化する。低周波除去演算部７２は、遮断周波数を第２高周波除去演算部７２と同等程度に設定する。第３高周波除去演算部７４は、遮断周波数を第２高周波除去演算部７２の３〜５倍程度に設定する。

図５は、補正演算部６の第３の構成を示すブロック図である。図において、６１は第１高周波除去演算部、８２は第２高周波除去演算部、８３は第３高周波除去演算部、８４は減算器、８５は加算器を表す。
次に、補正演算部６´´の動作について説明する。第１高周波除去演算部６１は、図３で示した第１高周波除去演算部６１と同じもので、遮断周波数をおおよそサンプリング周波数の４分の１以上に設定して、推定外乱信号ＥＤＳ１の高周波雑音成分を除去するフィルタである。第２高周波除去演算部８２は、ローパスフィルタや移動平均フィルタなどの高周波成分を除去するフィルタで構成しており、第１高周波除去演算部６１の出力信号の高周波成分を除去する。減算器８４は、第１高周波除去演算部６１の出力信号から第２高周波除去演算部８２の出力信号を減じることで、第１高周波除去演算部６１の出力信号の高周波成分を抽出する。第３高周波除去演算部８３は、ローパスフィルタや移動平均フィルタなどの高周波成分を除去するフィルタで構成しており、減算器８４の出力信号である第１高周波除去演算部６１の出力信号の高周波成分を除去処理する。加算器８５は、第２高周波除去演算部８２の出力信号と、第３高周波除去演算部８３の出力信号とを加算して補正推定外乱信号ＥＤＳ２を生成する。第２高周波除去演算部８２は、遮断周波数を低く設定するほどトルク指令リップルを低減できるが、一方で外乱抑圧特性は劣化する。第３高周波除去演算部８３は、遮断周波数を第２高周波除去演算部８２の３〜５倍程度に設定する。

図６は、補正演算部６の第４の構成を示すブロック図である。図において、６１は第１高周波除去演算部、９２は第２高周波除去演算部、９３は第３高周波除去演算部、９４は微分器、９５は第１重み演算器、９６は第２重み演算器、９７は第１加算器、９８は減算器、９９は第２加算器を表す。
次に、補正演算部６´´´の動作について説明する。第１高周波除去演算部６１は、図３で示した第１高周波除去演算部６１と同じもので、遮断周波数をおおよそサンプリング周波数の４分の１以上に設定して、推定外乱信号ＥＤＳ１の高周波雑音成分を除去するフィルタである。第２高周波除去演算部９２は、ローパスフィルタや移動平均フィルタなどの高周波成分を除去するフィルタで構成しており、第１高周波除去演算部９１の出力信号の高周波成分を除去した信号を出力する。微分器９４は、第１高周波除去演算部９１の出力信号の変化量を算出する。第１重み演算器９５は、微分器９４の出力の絶対値の大きさに応じて重み係数αを第１高周波除去演算部６１の出力信号に乗じる。重み係数αは０≦α≦１で規定される値であって、微分器９４の出力信号の絶対値の大きさが大きいほど０に近い値、微分器９４の出力の絶対値の大きさが小さいほど１に近い値となるように設定する。第２重み演算器９６は、微分器９４の出力の絶対値の大きさに応じて、重み係数（１−α）を第２高周波除去演算部９２の出力信号に乗じる。第１加算器９７は、第１重み演算器９５の出力信号と、第２重み演算器９６の出力信号と、を加算した信号を出力する。減算器９８は、第１高周波除去演算部６１の出力信号から第１加算器９７の出力信号を減じることで、第１高周波除去演算部６１の出力信号の高周波成分を抽出する。第３高周波除去演算部９３は、ローパスフィルタや移動平均フィルタなどの高周波成分を除去するフィルタで構成しており、減算器９８の出力信号である第１高周波除去演算部６１の出力信号の高周波成分について高周波除去処理を施す。第２加算器９９は、第１加算器９７の出力信号と、第３高周波除去演算部９３の出力信号と、を加算して補正推定外乱信号ＥＤＳ２を生成する。重み係数αは０に近づくほど、第１加算器９７の出力信号から高周波成分が除去されていき、トルク指令リップルを低減できるが、一方で外乱抑圧特性は劣化する。第２高周波除去演算部９２は、遮断周波数を低く設定するほどトルク指令リップルを低減できるが、一方で外乱抑圧特性は劣化する。第３高周波除去演算部９３は、遮断周波数を第２高周波除去演算部９２の３〜５倍程度に設定する。

このように、推定外乱信号ＥＤＳ１を低周波成分と高周波成分とに分離し、高周波成分にのみ高周波除去処理を施した後で、推定外乱信号ＥＤＳ１の低周波成分にフィードバックするような構成をしているので、推定外乱信号ＥＤＳ１の高周波成分に重点的に高周波除去処理を施し、推定外乱信号ＥＤＳ１の高周波成分のみを除去した補正推定外乱信号ＥＤＳ２を用いて外乱補償を行うので、外乱抑圧特性を損なうことなく高周波雑音を原因とするモータの振動・騒音を低減することができる。

ここで、本発明の実施例１に記載した構成が、前述した課題を解決できることを更に詳細に説明する。
モータに加わる外乱が小さい場合の想定として、モータの実慣性モーメント値が公称値と等しい場合について、また、モータに加わる外乱が大きい場合の想定として、モータの実慣性モーメント値が公称値の３０倍である場合について、それぞれシミュレーションを実施した。

図７は、モータの実慣性モーメント値が公称値と等しい場合に、外乱抑圧特性を低く設定した従来の外乱補償器を用いたモータ制御装置を用いた場合、図８は、モータの実慣性モーメント値が公称値の３０倍である場合に、外乱抑圧特性を低く設定した従来の外乱補償器を用いたモータ制御装置を用いた場合、図９は、モータの実慣性モーメント値が公称値と等しい場合に、外乱抑圧特性を高く設定した従来の外乱補償器を用いたモータ制御装置を用いた場合、図１０は、モータの実慣性モーメント値が公称値の３０倍である場合に、外乱抑圧特性を高く設定した従来の外乱補償器を用いたモータ制御装置を用いた場合、図１１は、モータの実慣性モーメント値が公称値と等しい場合に、本発明の図３の補正演算を適用した外乱補償器を用いたモータ制御装置を用いた場合、図１２は、モータの実慣性モーメント値が公称値の３０倍である場合に、本発明の図３の補正演算を適用した外乱補償器を用いたモータ制御装置を用いた場合、の速度応答とトルク指令波形のシミュレーション応答波形である。

図１０と図１２とを比較すると、モータに加わる外乱が大きい場合、本発明を用いることで、従来技術（外乱抑圧特性を高く設定した場合）を用いた時と同等の外乱抑圧特性となっている。
一方で、図９と図１１とを比較すると、モータに加わる外乱が小さい場合、本発明を用いることで、従来技術（外乱抑圧特性を高く設定した場合）を用いた時よりもトルク指令のばたつきが小さくなっており、それに起因するモータの騒音・振動が小さくなる。

また、図７と図１１とを比較すると、モータに加わる外乱が小さい場合、本発明を用いることで、従来技術（外乱抑圧特性を低く設定した場合）を用いた時と同程度のトルク指令波形のばたつきとなっており、それに起因するモータの騒音・振動が同程度となる。
一方で、図８と図１２とを比較すると、モータに加わる外乱が大きい場合、本発明を用いることで、従来技術（外乱抑圧特性を低く設定した場合）を用いた時よりも安定に動作しているので、外乱抑圧特性が高くなっている。
従って、本発明を用いることで、高い外乱抑圧特性を持たせたまま、トルク指令波形を滑らかにすることができる。また、実施例１においては、図３に示す構成の補正演算部を用いているが、図４、図５、図６に示す構成の補正演算部を用いた場合でも図３に示す構成の補正演算部を用いた場合と同様の効果が得られる。

１制御対象（モータ）
２検出器
３速度制御器
４電流制御器
５外乱推定器
６補正演算部
６´ 補正演算部
６´´ 補正演算部
６´´´ 補正演算部
２０外乱補償器
２１制御対象１の逆伝達関数モデル（Ｊｓ）
２２減算器
３０減算器
６１第１高周波除去演算部
６２微分器
６３リミッタ
６４第２高周波除去演算部
６５積分器
６６減算器
６７加算器
７２第２高周波除去演算部
７３低周波除去演算部
７４第３高周波除去演算部
７５加算器
８２第２高周波除去演算部
８３第３高周波除去演算部
８４減算器
８５加算器
９２第２高周波除去演算部
９３第３高周波除去演算部
９４微分器
９５第１重み演算器
９６第２重み演算器
９７第１加算器
９８減算器
９９第２加算器
ＣＳ制御入力信号
ＥＤＳ１推定外乱信号
ＥＤＳ２補正推定外乱信号
ＥＴＲＥＦ推定入力トルク
I 電流
ＲＳ速度指令
ＴＲＥＦトルク指令
ＶＳ検出速度

Claims

モータの位置または速度を検出して検出速度を算出する検出器と、速度指令および前記検出速度に基づいて制御入力信号を出力する速度制御器と、前記制御入力信号および前記検出速度に基づいてトルク指令を出力する外乱補償器と、前記トルク指令に基づいて前記モータに電力を供給する電流制御器と、を備えた、前記速度指令に応じて前記モータを駆動するモータ制御装置において、
前記外乱補償器が、前記トルク指令と前記検出速度に基づいて前記モータに加わる外乱を推定して推定外乱信号を算出する外乱推定部と、
前記推定外乱信号を補正して補正推定外乱信号を算出する補正演算部と、
前記制御入力信号から前記補正推定外乱信号を減じて前記トルク指令を算出する減算器と、を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
前記補正演算部は、前記推定外乱信号の高周波成分を除去する第１高周波除去演算部と、
前記第１高周波除去演算部の出力信号の変化量を算出する微分器と、
前記微分器の出力信号を予め設定した閾値で制限して出力するリミッタと、
前記微分器の出力信号から前記リミッタの出力を減じる減算器と、
前記減算器の出力信号の高周波成分を除去する第２高周波除去演算部と、
前記リミッタの出力信号と前記第２高周波除去演算部の出力信号とを加算した信号の積分演算を行い、補正推定外乱信号として出力する積分器と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
前記補正演算部は、前記推定外乱信号の高周波成分を除去する第１高周波除去演算部と、
前記第１高周波除去演算部の出力信号の高周波成分を除去する第２高周波除去演算部と、
前記第１高周波除去演算部の出力信号の低周波成分を除去する低周波除去演算部と、
前記低周波除去演算部の出力信号の高周波成分を除去する第３高周波除去演算部と、
前記第２高周波除去演算部の出力信号と前記第３高周波除去演算部の出力信号とを加算して補正推定外乱信号として出力する加算器と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
前記補正演算部は、前記推定外乱信号の高周波成分を除去する第１高周波除去演算部と、
前記第１高周波除去演算部の出力信号の高周波成分を除去する第２高周波除去演算部と、
前記第１高周波除去演算部の出力信号から前記第２高周波除去演算部の出力信号を減じる減算器と、
前記減算器の出力信号の高周波成分を除去する第３高周波除去演算部と、
前記第２高周波除去演算部の出力信号と前記第３高周波除去演算部の出力信号とを加算して補正推定外乱信号として出力する加算器と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
前記補正演算部は、前記推定外乱信号の高周波成分を除去する第１高周波除去演算部と、
前記第１高周波除去演算部の出力信号の変化量を算出する微分器と、
前記微分器の出力信号に基づいて前記第１高周波除去演算部の出力にαの重み付けをする第１重み演算器と、
前記第１高周波除去演算部の出力信号の高周波成分を除去する第２高周波除去演算部と、
前記微分器の出力信号に基づいて前記第２高周波除去演算部の出力に（１−α）の重み付けをする第２重み演算器と、
前記第１重み演算器の出力信号と前記第２重み演算器の出力信号とを加算する第１加算器と、
前記第１高周波除去演算部の出力信号から前記第１加算器の出力信号を減じる減算器と、
前記減算器の出力信号の高周波成分を除去する第３高周波除去演算部と、
前記第１加算器の出力信号と第３高周波除去演算部の出力信号とを加算して補正推定外乱信号として出力する第２加算器と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
前記第１重み演算器及び前記第２重み演算器は、前記第１重み演算器及び前記第２重み演算器の重み係数αが０≦α≦１となる範囲で変化して、前記微分器の絶対値出力が大きい時にはαが１に近づき、前記微分器の絶対値出力が小さい時にはαが０に近づくことを特徴とする請求項５記載のモータ制御装置。
モータの位置または速度を検出して検出速度を算出する検出器と、速度指令および前記検出速度に基づいて制御入力信号を出力する速度制御器と、前記トルク指令に基づいて前記モータに電力を供給する電流制御器と、を備えた、前記速度指令に応じて前記モータを駆動するモータ制御装置において、
前記トルク指令と前記検出速度に基づいて、前記モータに加わる外乱を推定して推定外乱信号を算出し、前記推定外乱信号の高周波成分のみを除去した補正推定外乱信号を算出するように構成し、
前記補正推定外乱信号を用いて前記モータを駆動することを特徴とするモータ制御装置。