JP2014161201A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気エネルギーを運動エネルギーに変換するモータを制御する技術に関する。 The present invention relates to a technique for controlling a motor that converts electrical energy into kinetic energy.
電気エネルギーを運動エネルギーに変換するために、電気的に駆動されるモータが使用される。この種のモータは、ますます拡大する種々の用途を有しており、そのような用途としては、例えば、自動車の如き移動体の駆動源や、ロボット、工作機械、搬送機械、荷役機械、空調機器、事務機器の如き運動発生装置の駆動源(アクチュエータ)がある。 An electrically driven motor is used to convert electrical energy into kinetic energy. This type of motor has a wide variety of applications. Examples of such applications include a drive source for a moving body such as an automobile, a robot, a machine tool, a transport machine, a cargo handling machine, and an air conditioner. There are drive sources (actuators) for motion generators such as equipment and office equipment.
例えば、自動車という用途においては、モータのみを駆動源として搭載する形式であるか、モータと燃焼機関とをいずれも駆動源として搭載する形式であるかを問わず、モータを駆動源として自動車に搭載することが普及している。この用途においては、モータの種類やモータが使用される環境の如何を問わず、モータを思い通りに制御することがますます必要となってきている。 For example, in the case of an automobile, whether it is a type in which only a motor is mounted as a driving source or a type in which both a motor and a combustion engine are mounted as driving sources, the motor is mounted on the automobile as a driving source. It is popular. In this application, it is becoming increasingly necessary to control the motor as desired regardless of the type of motor and the environment in which the motor is used.
モータを使用する場合には、そのモータを制御する制御系の設計が重要である。また、モータを精度よく制御するためには、モータの入出力特性に適合する制御系の設計が必要である(例えば、特許文献1および2参照。)。
When a motor is used, it is important to design a control system that controls the motor. In addition, in order to control the motor with high accuracy, it is necessary to design a control system suitable for the input / output characteristics of the motor (see, for example,
本発明者らは、実モータを制御する技術について種々の研究を行い、その研究結果を踏まえてあるモータ制御装置を提案した。そのモータ制御装置は、(a)前記実モータの作動状態を検出する検出部と、(b)指令値と、前記検出された実モータの作動状態とに基づき、前記指令値に応じて実モータを制御するためにその実モータに供給されるべき複数の制御信号を順次決定する制御信号決定部とを含むように構成される。 The present inventors have conducted various studies on the technology for controlling an actual motor, and have proposed a motor control device based on the research results. The motor control device includes: (a) a detection unit that detects an operating state of the actual motor; (b) a command value; and an actual motor according to the command value based on the detected operating state of the actual motor. And a control signal determining unit that sequentially determines a plurality of control signals to be supplied to the actual motor in order to control the motor.
その制御信号決定部の一例として本発明者らが提案したのは、(a)実モータを模擬する仮想モータであって、入力された制御信号に基づき、その制御信号と同じ制御信号が前記実モータにも出力された場合にその制御信号に応答して実現される実モータの将来の作動状態を推定するものと、(b)その推定された実モータの作動状態と、前記検出された実モータの実際の作動状態と、前記指令値とに基づき、実モータと仮想モータとに共通の制御信号を決定し、その共通の制御信号を実モータと仮想モータとにそれぞれ出力する制御部とを含むものである。 The present inventors have proposed (a) a virtual motor that simulates an actual motor as an example of the control signal determination unit, and the same control signal as the control signal is based on the input control signal. Estimating the future operating state of the actual motor that is realized in response to the control signal when it is also output to the motor, and (b) the estimated operating state of the actual motor and the detected actual state. A control unit that determines a common control signal for the real motor and the virtual motor based on the actual operating state of the motor and the command value, and outputs the common control signal to the real motor and the virtual motor, respectively. Is included.
この提案したモータ制御装置(以下、単に「提案モータ制御装置」という。)においては、前記制御信号決定部が、複数回の計算サイクルを順次に行い、それにより、実モータについて前記複数の制御信号を順次決定する。 In the proposed motor control apparatus (hereinafter simply referred to as “proposed motor control apparatus”), the control signal determination unit sequentially performs a plurality of calculation cycles, thereby the plurality of control signals for an actual motor. Are sequentially determined.
各回の計算サイクルにおいては、例えば、(a)実モータの作動状態を検出することと、(b)その検出された実モータの作動状態に基づき、実モータに対して出力すべき制御信号を決定することと、(c)その決定された制御信号をモータに対して出力し、それにより、そのモータを運転させることとが順に行われる。実モータを運転させるためには、実モータに制御信号が出力される時点で、その実モータと電源とが互いに導通している導通状態にあることが必要である。 In each calculation cycle, for example, (a) an actual motor operating state is detected, and (b) a control signal to be output to the actual motor is determined based on the detected actual motor operating state. And (c) outputting the determined control signal to the motor, thereby operating the motor in sequence. In order to operate the real motor, it is necessary that the real motor and the power supply are in a conductive state at the time when the control signal is output to the real motor.
実モータの使用環境の一例においては、実モータが、モータ駆動用スイッチを介してモータ駆動用電源に電気的に接続されている。そのモータ駆動用スイッチのオン状態においては、実モータとモータ駆動用電源とが互いに電気的に導通する運転状態にあり、一方、前記モータ駆動用スイッチのオフ状態においては、実モータとモータ駆動用電源とが互いに電気的に遮断される休止状態にある。この使用環境においては、実モータとモータ駆動用電源とが互いに導通するモータ運転期間が複数回存在し、互いに隣接した2回分のモータ運転期間の間に、実モータとモータ駆動用電源とが互いに遮断されるモータ休止期間が存在する。 In an example of the usage environment of the actual motor, the actual motor is electrically connected to a motor driving power source via a motor driving switch. In the ON state of the motor drive switch, the actual motor and the motor drive power supply are in an electrically conductive state, while in the OFF state of the motor drive switch, the actual motor and the motor drive The power supply is in a dormant state where they are electrically disconnected from each other. In this usage environment, there are a plurality of motor operation periods in which the actual motor and the motor driving power supply are mutually connected, and the actual motor and the motor driving power supply are mutually connected during two adjacent motor operation periods. There is a motor pause period that is interrupted.
この使用環境の例においては、上述の提案モータ制御装置における「実モータを運転させる」という動作が、例えば、休止状態にある実モータを起動させることや、運転中に実モータの作動状態(例えば、実モータの回転位置)を変化させることなどを含む。 In this example of the usage environment, the operation of “actuating the actual motor” in the above-described proposed motor control apparatus, for example, activates the actual motor in a resting state or the operating state of the actual motor (for example, The rotational position of the actual motor).
ここで、「実ータの起動」という動作に着目すると、実モータを起動させるために、それに先立ち、その実モータへの電力供給を開始すること、すなわち、電源投入が必要である。 Here, paying attention to the operation of “actual data activation”, in order to activate the real motor, it is necessary to start supplying power to the real motor, that is, to turn on the power prior to that.
これに関連して、通常のモータ制御装置の電源管理方法を検討すると、従来であれば、実モータへの電源投入と同時に、モータ制御装置への電源投入が行われるように、モータ制御装置の電源管理方法が構築される。 In this connection, when examining a power management method for a normal motor control device, the conventional motor control device is designed so that the motor control device is turned on at the same time as the actual motor is turned on. A power management method is established.
しかし、この従来の電源管理方法を用いて提案モータ制御装置の電源を管理したのでは、実モータへの電源投入と同時にモータ制御装置が起動するため、実モータへの電源投入の時点で初回の制御信号が存在しない可能性がある。そのため、実モータへの電源投入の時点から、初回の制御信号が決定されるまでの間、実モータを起動させることができない可能性があるという問題があることに本発明者らは気が付いた。 However, when the power supply of the proposed motor control device is managed using this conventional power management method, the motor control device starts simultaneously with the power supply to the actual motor. There may be no control signal. Therefore, the present inventors have noticed that there is a problem that there is a possibility that the actual motor cannot be started from the time when the power to the actual motor is turned on until the first control signal is determined.
この問題を解決するために、本発明者らは、初回の計算サイクルにおける初回の制御信号の決定に必要な時間を短縮することを課題として、いくつかの対策を提案した。 In order to solve this problem, the present inventors have proposed several countermeasures with the object of reducing the time required for determining the first control signal in the first calculation cycle.
第1の対策は、休止期間に先行する前回の運転期間における最終回の計算サイクルにおいて計算された制御信号を記憶しておき、休止期間に後続する今回の運転期間における初回の計算サイクルにおいて、その記憶していた最終回の制御信号を読み出し、それを初回の制御信号として実モータに対して出力するという対策である。 The first countermeasure is to store the control signal calculated in the last calculation cycle in the previous operation period preceding the suspension period, and in the first calculation cycle in the current operation period following the suspension period, The countermeasure is to read the last control signal stored and output it to the actual motor as the first control signal.
第2の対策は、休止期間に先行する前回の運転期間における最終回の計算サイクルにおいて検出された実モータの作動状態を記憶しておき、休止期間に後続する今回の運転期間における初回の計算サイクルにおいて、その記憶していた実モータの作動状態を読み出し、その実モータの作動状態に基づいて初回の制御信号を決定し、それを実モータに対して出力するという対策である。 The second countermeasure is to store the operating state of the actual motor detected in the last calculation cycle in the previous operation period preceding the suspension period, and the first calculation cycle in the current operation period subsequent to the suspension period. In this case, the stored operation state of the actual motor is read out, an initial control signal is determined based on the operation state of the actual motor, and the control signal is output to the actual motor.
しかし、いずれの対策を実施しても、実モータが、休止期間中に、電力供給が断たれているにもかかわらず、外力によって作動状態が変化してしまうと、記憶していた制御信号や実モータの作動状態が、運転期間の開始時における実モータの作動状態に適合しないものとなってしまう。そのため、上述の対策を実施して取得された初回の制御信号を実モータに対して出力することは、運転期間の初期において実モータの制御精度が低下する可能性を招来するため、望ましくない。 However, even if any countermeasure is taken, if the actual motor changes its operating state due to external force even though the power supply is cut off during the rest period, the stored control signal and The operating state of the actual motor is not compatible with the operating state of the actual motor at the start of the operation period. For this reason, it is not desirable to output the first control signal acquired by implementing the above-described countermeasures to the actual motor, because this may cause a decrease in the control accuracy of the actual motor at the beginning of the operation period.
以上説明した事情を背景として、本発明は、実モータの休止期間が存在するにもかかわらず、その休止期間に後続する運転期間において、その当初から、実モータを高精度で制御することを容易にすることを課題としてなされたものである。 Against the background described above, the present invention makes it easy to control the actual motor with high accuracy from the beginning in the operation period following the suspension period, even though the suspension period of the actual motor exists. It was made as an issue.
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈すべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきなのである。 The following aspects are obtained by the present invention. Each aspect is divided into sections, each section is given a number, and is described in a form that cites other section numbers as necessary. This is to facilitate understanding of some of the technical features that the present invention can employ and combinations thereof, and the technical features that can be employed by the present invention and combinations thereof are limited to the following embodiments. Should not be interpreted. That is, it should be construed that it is not impeded to appropriately extract and employ the technical features described in the present specification as technical features of the present invention although they are not described in the following embodiments.
さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈すべきである。 Further, describing each section in the form of quoting the numbers of the other sections does not necessarily prevent the technical features described in each section from being separated from the technical features described in the other sections. It should not be construed as meaning, but it should be construed that the technical features described in each section can be appropriately made independent depending on the nature.
(1) 電気エネルギーを運動エネルギーに変換する実モータを制御するモータ制御装置であって、
前記実モータの作動状態を検出する検出部と、
前記実モータを模擬する仮想モータであって、入力された制御信号に基づき、その制御信号と同じ制御信号が前記実モータにも出力された場合にその制御信号に応答して実現される前記実モータの将来の作動状態を推定するものと、
その推定された前記実モータの作動状態と、前記検出された前記実モータの実際の作動状態とに基づき、前記実モータと前記仮想モータとに共通の制御信号を決定し、その共通の制御信号を前記実モータと前記仮想モータとにそれぞれ出力する制御部と、
電力を前記検出部、前記仮想モータおよび前記制御部に、前記実モータの運転期間のみならず、その運転期間に先行する休止期間においても供給し、それにより、前記検出部、前記仮想モータおよび前記制御部を前記実モータの運転開始に先行して作動させる電力供給制御部と
を含むモータ制御装置。
(1) A motor control device that controls an actual motor that converts electrical energy into kinetic energy,
A detection unit for detecting an operating state of the real motor;
A virtual motor that simulates the real motor, and is realized in response to the control signal when the same control signal as the control signal is output to the real motor based on the input control signal. Estimating the future operating state of the motor,
Based on the estimated operating state of the actual motor and the detected actual operating state of the actual motor, a common control signal is determined for the actual motor and the virtual motor, and the common control signal is determined. A control unit for outputting to each of the real motor and the virtual motor,
Electric power is supplied to the detection unit, the virtual motor, and the control unit not only during the operation period of the real motor but also during a rest period preceding the operation period, thereby the detection unit, the virtual motor, and the control unit. And a power supply control unit that operates the control unit prior to the start of operation of the actual motor.
本明細書の全体を通して、「実モータを模擬する仮想モータ」という文言は、例えば、実モータの実際のまたは目標の入出力特性と実質的に同じ入出力特性を有する仮想モータを意味するように解釈したり、モータの入出力特性や動特性を定義するモータモデルを実モータとの間で実質的に共有する仮想モータを意味するように解釈することが可能である。 Throughout this specification, the phrase “virtual motor that simulates a real motor” means, for example, a virtual motor that has substantially the same input / output characteristics as the actual or target input / output characteristics of the real motor. It can be interpreted to mean a virtual motor that substantially shares the motor model defining the input / output characteristics and dynamic characteristics of the motor with the actual motor.
ある制御信号を仮想モータに供給すれば、例えば、実モータの出力、すなわち、可動部の作動状態(例えば、位置、速度、加速度、トルクなど)を、その仮想モータに供給した制御信号と同じ制御信号を実際に実モータに供給するのに先立ち、推定することが可能となる。 If a control signal is supplied to the virtual motor, for example, the output of the real motor, that is, the operation state of the movable part (for example, position, speed, acceleration, torque, etc.) is controlled in the same way as the control signal supplied to the virtual motor. The signal can be estimated prior to actually supplying the signal to the actual motor.
また、ある制御信号を仮想モータに供給すれば、例えば、実モータに流れる実電流(例えば、実モータの力行状態において、実駆動電流または実励磁電流であり、回生状態においては、実発電電流)を、その仮想モータに供給した制御信号と同じ制御信号を実際に実モータに供給するのに先立ち、推定することが可能となる。 If a certain control signal is supplied to the virtual motor, for example, an actual current flowing through the actual motor (for example, an actual drive current or an actual excitation current in the power running state of the actual motor and an actual generated current in the regenerative state) Can be estimated prior to actually supplying the same control signal as that supplied to the virtual motor to the actual motor.
また、「制御信号」という用語は、実モータおよび仮想モータに直接的に入力されるか、または間接的に入力され、それにより、結果的に、それら実モータおよび仮想モータの作動状態に変化を与えることとなる信号を意味する。 In addition, the term “control signal” is input directly or indirectly to the real motor and the virtual motor, thereby changing the operation state of the real motor and the virtual motor. Means the signal to be given.
この意味における制御信号は、例えば、第1信号がインバータやパワーアンプなどの電力変換器に入力されると、前記第1信号に見合った電気エネルギーが第2信号としてモータに入力される入力系統については、前記第1信号を意味する用語として解釈したり、前記第2信号を意味する用語として解釈することが可能である。なぜなら、前記第1信号も前記第2信号も、モータにとり、そのモータを制御するための信号であることに変わりはなく、しかも、モータの作動状態に一義的に対応する信号であるからである。 The control signal in this sense is an input system in which, for example, when a first signal is input to a power converter such as an inverter or a power amplifier, electric energy corresponding to the first signal is input to the motor as a second signal. Can be interpreted as a term meaning the first signal or as a term meaning the second signal. This is because both the first signal and the second signal are signals for controlling the motor for the motor, and are signals that uniquely correspond to the operating state of the motor. .
また、「実モータの運転期間」という文言は、実モータと電源とが互いに電気的に導通している期間を意味し、一方、「実モータの休止期間」は、実モータと電源とが互いに電気的に遮断されている期間を意味する。 The term “actual motor operation period” means a period in which the actual motor and the power supply are electrically connected to each other, while “actual motor rest period” means that the actual motor and the power supply are mutually connected. It means the period when it is electrically cut off.
また、「実モータの運転」という文言は、電気エネルギーを運動エネルギーに変換する力行状態のみを含むように定義したり、力行状態のみならず、実モータが発電機として作用し、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生状態をも含むように定義することが可能である。 In addition, the phrase “actual motor operation” is defined to include only the power running state that converts electrical energy into kinetic energy, or not only the power running state but also the actual motor acts as a generator, It can be defined to include a regenerative state that converts energy.
(2) 電気エネルギーを運動エネルギーに変換するモータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータは、モータ駆動用スイッチを介してモータ駆動用電源に電気的に接続されており、前記モータ駆動用スイッチのオン状態においては、前記モータと前記モータ駆動用電源とが互いに電気的に導通する運転状態にあり、一方、前記モータ駆動用スイッチのオフ状態においては、前記モータが前記モータと前記モータ駆動用電源とが互いに電気的に遮断される休止状態にあり、
当該モータ制御装置は、前記モータ駆動用電源であるかまたはそれとは別の電源であるモータ制御用電源から供給される電力によって作動し、
当該モータ制御装置は、
前記モータの作動状態を検出するモータ状態検出部と、
指令値と、前記検出されたモータ状態とに基づき、前記指令値に応じて前記モータを制御するためにそのモータに供給されるべき複数の制御信号を順次決定し、それら制御信号を前記モータに対して順次出力する制御信号決定部と、
前記モータ制御用電源と、前記モータ状態検出部および前記制御信号決定部との間の電気的接続を継続的にまたは選択的に実現する接続制御部であって、前記モータ駆動用スイッチがオフ状態からオン状態に切り換わるのに先立ち、前記モータ制御用電源を前記モータ状態検出部および前記制御信号決定部に電気的に接続するものと
を含むモータ制御装置。
(2) A motor control device that controls a motor that converts electrical energy into kinetic energy,
The motor is electrically connected to a motor driving power source via a motor driving switch. When the motor driving switch is in an ON state, the motor and the motor driving power source are electrically connected to each other. On the other hand, in the off state of the motor driving switch, the motor is in a resting state in which the motor and the motor driving power source are electrically disconnected from each other,
The motor control device is operated by electric power supplied from a motor control power source which is the motor driving power source or a power source different from the motor driving power source,
The motor control device
A motor state detector for detecting an operating state of the motor;
Based on the command value and the detected motor state, a plurality of control signals to be supplied to the motor in order to control the motor according to the command value are sequentially determined, and these control signals are sent to the motor. A control signal determination unit for sequentially outputting to
A connection control unit that continuously or selectively realizes electrical connection between the motor control power source and the motor state detection unit and the control signal determination unit, wherein the motor drive switch is in an off state. A motor control device including: electrically connecting the motor control power source to the motor state detection unit and the control signal determination unit prior to switching from the on state to the on state.
(3) 前記接続制御部は、前記モータ制御用電源を前記モータ状態検出部および前記制御信号決定部に、常時、電気的に接続する(2)項に記載のモータ制御装置。 (3) The motor control device according to item (2), wherein the connection control unit always electrically connects the motor control power source to the motor state detection unit and the control signal determination unit.
(4) 前記モータ駆動用スイッチは、常には、前記オフ状態にあり、ターンオン信号に応答し、前記オフ状態から前記オン状態に切り換わるように構成されており、
前記接続制御部は、
前記ターンオン信号を検出するターンオン信号検出部と、
前記モータ制御用電源と前記モータ状態検出部および前記制御信号決定部との間に設けられたモータ制御用スイッチであって、常には、オフ状態にあるものと、
前記ターンオン信号が検出されると、前記モータ制御用スイッチをオン状態に切り換え、それにより、前記モータ制御用電源からの電力によって前記モータ状態検出部および前記制御信号決定部を起動させるスイッチ切換え部と
を含む(2)項に記載のモータ制御装置。
(4) The motor driving switch is always in the off state, and is configured to switch from the off state to the on state in response to a turn-on signal.
The connection control unit
A turn-on signal detector for detecting the turn-on signal;
A motor control switch provided between the motor control power source and the motor state detection unit and the control signal determination unit, which is always in an off state;
When the turn-on signal is detected, the switch for switching the motor control is turned on, and thereby the switch switching unit that activates the motor state detection unit and the control signal determination unit by power from the motor control power source; The motor control device according to item (2) including:
(5) 前記モータ駆動用スイッチは、常には、前記オフ状態にあり、ターンオン信号に応答し、前記オフ状態から前記オン状態に切り換わるように構成されており、
前記接続制御部は、
前記ターンオン信号の発生に先立って発生する所定のイベントを検出することにより、前記ターンオン信号の発生を予測するターンオン信号予測部と、
前記モータ制御用電源と前記モータ状態検出部および前記制御信号決定部との間に設けられたモータ制御用スイッチであって、常には、オフ状態にあるものと、
前記ターンオン信号の発生が予測されると、前記モータ制御用スイッチをオン状態に切り換え、それにより、前記モータ制御用電源からの電力によって前記モータ状態検出部および前記制御信号決定部を起動させるスイッチ切換え部と
を含む(2)項に記載のモータ制御装置。
(5) The motor driving switch is always in the off state, and is configured to switch from the off state to the on state in response to a turn-on signal.
The connection control unit
A turn-on signal prediction unit that predicts the generation of the turn-on signal by detecting a predetermined event that occurs prior to the generation of the turn-on signal;
A motor control switch provided between the motor control power source and the motor state detection unit and the control signal determination unit, which is always in an off state;
When the generation of the turn-on signal is predicted, the switch for motor control is switched to an on state, thereby switching the switch for starting the motor state detection unit and the control signal determination unit by power from the motor control power source. The motor control device according to item (2), including:
(6) 前記制御信号決定部は、前記ターンオン信号が発生するかまたはそれが予測された後、前記モータの作動状態の検出および前記複数の制御信号の決定を開始し、初回の制御信号を含む少なくとも1つの先頭の制御信号が決定されるまでは、その決定された少なくとも1つの先頭の制御信号を前記モータに対して出力することを禁止する(4)または(5)項の記載のモータ制御装置。 (6) The control signal determination unit starts detecting the operating state of the motor and determining the plurality of control signals after the turn-on signal is generated or predicted, and includes an initial control signal The motor control according to (4) or (5), wherein output of the determined at least one head control signal to the motor is prohibited until at least one head control signal is determined. apparatus.
(7) 前記モータは、実モータであり、
前記制御信号決定部は、
前記実モータを模擬する仮想モータと、
前記実モータと前記仮想モータとに共通の制御信号を決定し、その決定された制御信号を前記実モータと前記仮想モータとにそれぞれ出力する制御部と
を含み、
前記仮想モータは、前記制御信号が入力されると、その入力された制御信号に基づき、その制御信号に応答して実現される前記実モータの作動状態を推定し、
前記制御部は、その推定された前記実モータの作動状態と、前記モータ状態検出部によって検出された前記実モータの実際の作動状態と、前記指令値とに基づき、前記実モータと前記仮想モータとに共通の制御信号を決定する(2)ないし(6)項のいずれかに記載のモータ制御装置。
(7) The motor is an actual motor,
The control signal determining unit is
A virtual motor that simulates the real motor;
A control unit that determines a control signal common to the real motor and the virtual motor, and outputs the determined control signal to the real motor and the virtual motor, respectively.
When the control signal is input, the virtual motor estimates the operating state of the real motor realized in response to the control signal based on the input control signal,
Based on the estimated operating state of the real motor, the actual operating state of the real motor detected by the motor state detecting unit, and the command value, the control unit is configured to control the real motor and the virtual motor. The motor control device according to any one of (2) to (6), wherein a common control signal is determined.
(8) 前記仮想モータは、前記制御信号が入力されると、前記実モータを模擬する解析プログラムをプロセッサに実行させることにより、前記入力された制御信号に基づいて実現される前記実モータの作動状態を推定するための計算を行う(7)項に記載のモータ制御装置。 (8) When the control signal is input, the virtual motor causes the processor to execute an analysis program for simulating the real motor, and the operation of the real motor is realized based on the input control signal. The motor control device according to item (7), which performs calculation for estimating a state.
(9) 前記実モータは、応答遅れを有するが、前記仮想モータは、応答遅れを実質的に有せず、それにより、それら実モータと仮想モータとに同時に前記制御信号が入力されると、その制御信号に対して前記実モータが応答するタイミングより早いタイミングで、前記仮想モータが応答する(7)または(8)項に記載のモータ制御装置。 (9) The real motor has a response delay, but the virtual motor has substantially no response delay, so that when the control signal is input to the real motor and the virtual motor simultaneously, The motor control device according to (7) or (8), wherein the virtual motor responds at a timing earlier than the timing at which the real motor responds to the control signal.
(10) 前記指令値は、前記制御部に入力周期で反復的に入力され、
前記制御部は、1サイクル分の計算を前記入力周期より短い計算周期で反復的に行い、それにより、前記指令値の1回の入力サイクルの間、複数サイクル分の計算を行う(7)ないし(9)項のいずれかに記載のモータ制御装置。
(10) The command value is repeatedly input to the control unit at an input cycle,
The control unit repeatedly performs calculation for one cycle at a calculation cycle shorter than the input cycle, thereby performing calculation for a plurality of cycles during one input cycle of the command value (7) to (9) The motor control device according to any one of items.
(11) 前記実モータの作動状態は、その実モータの実作動位置を含み、
前記制御部は、前記指令値が前記仮想モータによって実現されるように、前記指令値と、前記推定された前記実モータの作動状態とに基づき、かつ、前記仮想モータの仮想作動位置が前記実作動位置に一致すると仮定して、前記制御信号を決定する制御信号決定部を含む(7)ないし(10)項のいずれかに記載のモータ制御装置。
(11) The operating state of the actual motor includes an actual operating position of the actual motor,
The control unit is configured based on the command value and the estimated operating state of the actual motor so that the command value is realized by the virtual motor, and the virtual operating position of the virtual motor is the actual operating position. The motor control device according to any one of (7) to (10), further including a control signal determining unit that determines the control signal on the assumption that the operating position coincides.
(12) 前記制御部は、1サイクル分の計算を計算周期で反復的に行い、各回の計算サイクルにおいては、前記仮想モータの作動状態であってその仮想モータの前回の計算によって取得された前回計算値をフィードバックすることにより、前記指令値と、前記実モータの作動状態と、前記仮想モータ作動状態の前回計算値とに基づき、前記制御信号を決定する(7)ないし(11)項のいずれかに記載のモータ制御装置。
(12) The control unit repeatedly performs calculation for one cycle at a calculation cycle. In each calculation cycle, the control unit is in the operating state of the virtual motor and is acquired by the previous calculation of the virtual motor. By feeding back the calculated value, the control signal is determined based on the command value, the actual motor operating state, and the previous calculated value of the virtual motor operating state. A motor control device according to
(13) 前記制御部は、各回の計算サイクルにおいて、前記仮想モータ作動状態の前回計算値をフィードバックすることにより、前記指令値と、前記実モータの作動状態と、前記仮想モータ作動状態の前回計算値とに基づき、前記実モータと前記仮想モータとに共通の仮制御信号を決定し、その決定された仮制御信号に対して位相遅れ補償を行うことにより、前記実モータと前記仮想モータとに共通の最終制御信号を取得し、その取得された最終制御信号を前記実モータと前記仮想モータとにそれぞれ出力し、それにより、各回の計算サイクルにおいて、前記仮想モータを少なくとも1回作動させる(12)項に記載のモータ制御装置。 (13) In each calculation cycle, the control unit feeds back the previous calculated value of the virtual motor operating state, thereby calculating the command value, the actual motor operating state, and the virtual motor operating state last time. A temporary control signal common to the real motor and the virtual motor is determined based on the value, and phase lag compensation is performed on the determined temporary control signal, so that the real motor and the virtual motor A common final control signal is acquired, and the acquired final control signal is output to the real motor and the virtual motor, respectively, so that the virtual motor is operated at least once in each calculation cycle (12 The motor control device according to the item.
(14) 前記制御部は、各回の計算サイクルにおいて、前記仮想モータを少なくとも2回作動させ、
前記制御部は、各回の計算サイクルにおいて、前記仮想モータについての1回目の作動のために、前記仮想モータ作動状態の前回計算値をフィードバックすることにより、今回の指令値と、前記実モータの現時点での作動状態と、前記仮想モータ作動状態の前回計算値とに基づき、前記仮想モータのための仮制御信号を決定し、その決定された仮制御信号を、前記実モータに出力することなく、前記仮想モータに出力し、それにより、その仮想モータの今回の作動状態を推定し、
前記制御部は、各回の計算サイクルにおいて、前記仮想モータについての最終回の作動のために、前記仮想モータ作動状態の前回計算値をフィードバックすることにより、今回の指令値と、前記実モータの現時点での作動状態と、前記仮想モータ作動状態の前回計算値とに基づき、前記実モータと前記仮想モータとに共通の最終制御信号を決定し、その決定された最終制御信号を前記実モータと前記仮想モータとにそれぞれ出力する(12)項に記載のモータ制御装置。
(14) The control unit operates the virtual motor at least twice in each calculation cycle,
In each calculation cycle, the control unit feeds back the previous calculated value of the virtual motor operating state for the first operation of the virtual motor, so that the current command value and the current time of the real motor are Without determining the temporary control signal for the virtual motor based on the previous operation value in the virtual motor operating state, and outputting the determined temporary control signal to the real motor, Output to the virtual motor, thereby estimating the current operating state of the virtual motor,
In each calculation cycle, the control unit feeds back the previous calculated value of the virtual motor operating state for the final operation of the virtual motor, thereby obtaining the current command value and the current motor current value. A final control signal common to the real motor and the virtual motor is determined based on the operation state at the previous time and the previous calculated value of the virtual motor operation state, and the determined final control signal is determined as the real motor and the virtual motor. The motor control device according to item (12), which is output to each virtual motor.
(15) 電気エネルギーを運動エネルギーに変換する実モータを制御するモータ制御方法であって、
指令値に基づき、前記実モータとその実モータを模擬する仮想モータとに共通の制御信号を決定する決定工程と、
その決定された制御信号を前記実モータと前記仮想モータとにそれぞれ出力する出力工程と、
前記制御信号が前記仮想モータに入力されると、その入力された制御信号に基づき、その制御信号に応答して実現される前記実モータの作動状態を推定する推定工程と、
その推定された前記実モータの作動状態と、前記実モータの実際の作動状態とのうちの少なくとも仮想モータ作動状態に基づき、前記仮想モータと前記実モータとのうちの少なくとも一方に影響を与える影響付与工程と
を含むモータ制御方法。
(15) A motor control method for controlling an actual motor that converts electrical energy into kinetic energy,
A determination step of determining a control signal common to the real motor and a virtual motor that simulates the real motor based on a command value;
An output step of outputting the determined control signal to the real motor and the virtual motor, respectively;
When the control signal is input to the virtual motor, based on the input control signal, an estimation step of estimating an operating state of the real motor realized in response to the control signal;
An influence that affects at least one of the virtual motor and the real motor based on at least the virtual motor operation state of the estimated operation state of the real motor and the actual operation state of the real motor. A motor control method including an applying step.
(16) (15)項に記載のモータ制御方法を実行するためにコンピュータによって実行されるプログラム。 (16) A program executed by a computer to execute the motor control method according to (15).
(17) (16)項に記載のプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した非過渡的な記録媒体。 (17) A non-transient recording medium in which the program according to item (16) is recorded so as to be readable by a computer.
この記録媒体は種々な形式を採用可能であり、例えば、フレキシブル・ディスク等の磁気記録媒体、CD、CD−ROM等の光記録媒体、MO等の光磁気記録媒体、ROM等のアンリムーバブル・ストレージ等のいずれかを採用し得るが、それらに限定されない。 This recording medium can adopt various formats, for example, a magnetic recording medium such as a flexible disk, an optical recording medium such as a CD and a CD-ROM, a magneto-optical recording medium such as an MO, and an unremovable storage such as a ROM. However, it is not limited to them.
(18) 電気エネルギーを運動エネルギーに変換するシステムであって、
モータ駆動用電源と、
モータ駆動用スイッチと、
そのモータ駆動用スイッチを介して前記モータ駆動用電源に電気的に接続されるモータであって、前記モータ駆動用スイッチのオン状態においては、前記モータと前記モータ駆動用電源とが互いに電気的に導通する運転状態にあり、一方、前記モータ駆動用スイッチのオフ状態においては、前記モータと前記モータ駆動用電源とが互いに電気的に遮断される休止状態にあるものと、
前記モータを制御するモータ制御装置であって、前記モータ駆動用電源であるかまたはそれとは別の電源であるモータ制御用電源から供給される電力によって作動するものと
を含み、
前記モータ制御装置は、
前記モータの作動状態を検出するモータ状態検出部と、
指令値と、前記検出されたモータ状態とに基づき、前記指令値に応じて前記モータを制御するためにそのモータに供給されるべき複数の制御信号を順次決定し、それら制御信号を前記モータに対して順次出力する制御信号決定部と、
前記モータ制御用電源と、前記モータ状態検出部および前記制御信号決定部との間の電気的接続を継続的にまたは選択的に実現する接続制御部であって、前記モータ駆動用スイッチがオフ状態からオン状態に切り換わるのに先立ち、前記モータ制御用電源を前記モータ状態検出部および前記制御信号決定部に電気的に接続するものと
を含むシステム。
(18) A system for converting electrical energy into kinetic energy,
A motor drive power supply;
A motor drive switch;
The motor is electrically connected to the motor driving power source via the motor driving switch, and the motor and the motor driving power source are electrically connected to each other when the motor driving switch is on. On the other hand, when the motor drive switch is in an off state, the motor and the motor drive power source are in a dormant state where the motor and the motor drive power supply are electrically disconnected from each other;
A motor control device for controlling the motor, the motor control device being operated by electric power supplied from a motor control power source which is the power source for driving the motor or a different power source;
The motor control device
A motor state detector for detecting an operating state of the motor;
Based on the command value and the detected motor state, a plurality of control signals to be supplied to the motor in order to control the motor according to the command value are sequentially determined, and these control signals are sent to the motor. A control signal determination unit for sequentially outputting to
A connection control unit that continuously or selectively realizes electrical connection between the motor control power source and the motor state detection unit and the control signal determination unit, wherein the motor drive switch is in an off state. A system that electrically connects the motor control power source to the motor state detection unit and the control signal determination unit prior to switching from the on state to the on state.
(19) 実モータを制御するモータ制御装置であって、
前記実モータを模擬する仮想モータであって、入力された制御信号に基づき、その制御信号を同じ制御信号が前記実モータにも出力された場合に前記実モータに流れることとなる実電流を、前記実モータの力行状態においてはその実モータの実駆動電流として、前記実モータの回生状態においてはその実モータの実発電電流としてそれぞれ、前記同じ制御信号が前記実モータに入力されるのに先立って推定するものと、
その推定値が現に異常であるかまたは将来異常になる可能性があるか否かを判定する異常判定部と、
前記推定値が現に異常であるかまたは将来異常になる可能性があると判定されると、前記実モータについて修正動作を行う修正動作部と
を含むモータ制御装置。
(19) A motor control device for controlling an actual motor,
A virtual motor that simulates the real motor, based on the input control signal, the actual current that will flow to the real motor when the same control signal is also output to the real motor, Estimated prior to the same control signal being input to the actual motor as the actual drive current of the actual motor in the power running state of the actual motor and as the actual power generation current of the actual motor in the regenerative state of the actual motor, respectively. What to do,
An abnormality determination unit that determines whether the estimated value is actually abnormal or may be abnormal in the future;
A motor control device comprising: a correction operation unit that performs a correction operation on the actual motor when it is determined that the estimated value is actually abnormal or may become abnormal in the future.
(20) 前記異常判定部は、前記推定値の時間積分値が許容範囲を現に逸脱しているかまたは将来逸脱する可能性があるか否かを判定する判定部を含む(19)項に記載のモータ制御装置。 (20) The abnormality determination unit includes a determination unit that determines whether or not a time integral value of the estimated value actually deviates from an allowable range or may deviate in the future. Motor control device.
本発明によれば、実モータの休止期間中に、すなわち、実モータの運転期間の開始前に、モータ制御装置が起動させられ、その結果、実モータの運転期間の開始前に、モータ制御装置によって実モータの作動状態の検出および制御信号の決定が行われる。実モータの運転期間の開始前に、実モータの最新の状態が検出されるため、実モータの休止期間中に実モータの作動状態が変化しても、その変化が反映されるように、制御信号が決定される。 According to the present invention, the motor control device is activated during the stop period of the actual motor, that is, before the start of the operation period of the actual motor. As a result, the motor control device is started before the start of the operation period of the actual motor. Thus, the actual motor operating state is detected and the control signal is determined. Since the latest state of the actual motor is detected before the start of the actual motor operation period, control is performed so that the change is reflected even if the actual motor operating state changes during the stop period of the actual motor. A signal is determined.
よって、本発明によれば、実モータの運転期間の当初から、モータ制御装置によって精度よく決定された制御信号が存在する可能性が高くなる。したがって、本発明によれば、実モータの休止期間が存在するにもかかわらず、その休止期間に後続する運転期間において、その当初から、実モータを高精度で制御することが容易となる。 Therefore, according to the present invention, there is a high possibility that there is a control signal accurately determined by the motor control device from the beginning of the operation period of the actual motor. Therefore, according to the present invention, it is easy to control the actual motor with high accuracy from the beginning in the operation period subsequent to the suspension period even though the suspension period of the actual motor exists.
以下、本発明のさらに具体的で例示的な実施の形態のうちのいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, some of the more specific and exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<第1実施形態> <First Embodiment>
図1には、本発明の例示的な第1実施形態に従うモータ制御装置10を有するシステム11を概略的に表す機能ブロック図である。このシステム11は、そのシステム11の駆動源として実モータ12を備えている。このシステム11のいくつかの具体例としては、前述のように、絶対空間に対して移動する移動体や、可動部材に運動を付与する運動付与装置などがある。
FIG. 1 is a functional block diagram schematically illustrating a system 11 having a
実モータ12は、一般に、複数極のロータ(図示しない)と、複数極のステータ(図示しない)と、磁束形成部(図示しないが、具体的には、例えば、巻き線)とを有するように構成される。前記ロータは、実モータ12の可動部の一例である。図2に示すように、実モータ12は、前記ロータと共に回転するシャフト13を有しており、そのシャフト13が可動部材(図示しないが、具体的には、例えば、車両の車輪、工作機械の工具、ロボットのアームなど)に機械的に連結され、それにより、可動部材が駆動される。
The
実モータ12のいくつかの具体例としては、界磁に永久磁石を使用して回転する永久磁石同期モータ(PMSM)、永久磁石を使用せず、渦電流を利用して回転する誘導モータ(IM)、スイッチ・リラクタンス・モータ(SRM)などがある。そのリラクタンス・モータにおいては、ロータが、永久磁石を使用することなく、強磁性の鉄心で構成されるため、リラクタンス・モータは、永久磁石を使用しない無整流子モータの一種である。
Some specific examples of the
実モータ12が3相(U相、V相、W相)の巻線を有する場合、実モータ12の各種物理量を記述するために、次のような記号が使用される。
When the
Vu,Vv,Vw:端子電圧(「巻線電圧」または「相電圧」ともいう。)[V]
Iu,Iv,Iw:相電流(「巻線電流」ともいう。)[A]
θm:ロータ(またはシャフト13)の角度(位相または回転位置であり、「モータ角」または「モータ位置」ともいう)[rad]
ωm:ロータ(またはシャフト)の角速度(「モータ速度」ともいう)[rad/sec]
T:モータ出力トルク[Nm]
Fu,Fv,Fw:相磁束[Wb]
Vu, Vv, Vw: terminal voltage (also referred to as “winding voltage” or “phase voltage”) [V]
Iu, Iv, Iw: Phase current (also referred to as “winding current”) [A]
θm: angle of rotor (or shaft 13) (phase or rotational position, also referred to as “motor angle” or “motor position”) [rad]
ωm: Angular speed of rotor (or shaft) (also called “motor speed”) [rad / sec]
T: Motor output torque [Nm]
Fu, Fv, Fw: Phase magnetic flux [Wb]
なお、本実施形態および後述のいくつかの実施形態の説明において、同じ記号が、単独で使用される箇所と、「*」を末尾に有するように使用される箇所とが存在する。それら実施形態においては、同じ記号が、単独で使用される場合には、実際値または検出値を意味する一方、「*」と組み合わせて使用される場合には、指令値を意味するという用法と、同じ記号が、単独で使用される場合には、実モータ12についての物理量であることを意味する一方、「*」と組み合わせて使用される場合には、後述の仮想モータ60についての物理量であることを意味するという用法とがあるが、特記しない限り、前者の用法を採用することに留意されたい。
In the present embodiment and the description of some embodiments described later, there are places where the same symbol is used alone and places where “*” is used at the end. In these embodiments, the same symbol means an actual value or a detected value when used alone, whereas when used in combination with “*”, it means a command value. When the same symbol is used alone, it means a physical quantity for the
図1に示すように、システム11は、実モータ12を駆動するために、実インバータ/パワーアンプ14をさらに備えている。その実インバータ/パワーアンプ14は、実モータ12に電気エネルギーを供給する実インバータまたは実パワーアンプを有するように構成される。実モータ12に供給される電気エネルギーは、実モータ12が3相(U相、V相、W相)の巻線を有する場合、端子電圧Vu,Vv,Vwである。
As shown in FIG. 1, the system 11 further includes a real inverter /
図2には、実インバータ/パワーアンプ14が実インバータ16を有する場合につき、その実インバータ16が概念的に回路図で表されている。実インバータ16は、既によく知られているように、直流電圧Vdcが印加される入力端子20と、端子電圧Vu,Vv,Vwを実モータ12に出力するための出力端子22と、それら入力端子20と出力端子22との間に接続された複数のゲート24と、端子電圧Vu,Vv,Vwを検出する抵抗26と、その抵抗26に作用する電圧によって端子電圧Vu,Vv,Vwを表すアナログ信号をデジタル信号に変換するADC(交直変換器)28とを有するように構成される。
FIG. 2 conceptually shows a circuit diagram of the
複数のゲート24は、複数のスイッチング素子(すなわち、複数の上アーム・スイッチング素子および複数の下アーム・スイッチング素子)として構成されており、それらゲート24は、外部からの複数のパルス信号であるゲート信号Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gwに応じてスイッチング動作を行う。
The plurality of
このように構成されることにより、実インバータ16は、外部から複数のゲート信号Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gwが制御信号として入力されると、その制御信号に応じた高さの端子電圧Vu,Vv,VwをPWM(パルス幅変調)方式によって生成し、それら生成された端子電圧Vu,Vv,Vwを実モータ12に供給する。
With this configuration, when the plurality of gate signals Gu, Gv, Gw, Gx, Gy, and Gw are input as control signals from the outside, the
外部から実インバータ/パワーアンプ14に入力される制御信号は、実インバータ/パワーアンプ14が実インバータ16を有する場合には、上述のように、前記複数のゲート信号であるが、実インバータ/パワーアンプ14が実パワーアンプ(図示しない)を有する場合には、実モータ12の相数と同数のアナログ信号となる。
When the actual inverter /
図1に示すように、システム11は、実モータ12の作動状態をモニタするために、実モータ12の作動状態を検出し、その結果を表す実モータ状態信号を出力する実モータ状態検出部30をさらに備えている。実モータ状態検出部30は、実モータ12の作動状態として、例えば、実モータ12の実3相電流Iu,Iv,Iw、実モータ速度ωm、実モータ位置θmなどを検出できる。実3相電流Iu,Iv,Iwをモニタすることが必要である場合には、実モータ状態検出部30は、電流センサ(図示しない)を含むように構成され、また、実モータ位置θmを検出することが必要である場合には、実モータ状態検出部30は、例えば、ロータリ・エンコーダ(図示しない)を含むように構成される。
As shown in FIG. 1, in order to monitor the operating state of the
このように、実モータ状態検出部30は、例えば、実モータ12の電気的要素の電気的状態量、磁気的要素の磁気的状態量を検出したり、実モータ12の可動部(すなわち、機械的要素)の物理的状態量を検出するように設計することが可能である。
As described above, the actual motor
図1に示すように、システム11は、充電可能な電源としてのバッテリ32を備えている。
As shown in FIG. 1, the system 11 includes a
そのバッテリ32は、第1パワーライン34を介して実インバータ/パワーアンプ14(ひいては実モータ12)に電気的に接続されており、これにより、バッテリ32と、実モータ12との間で、電気エネルギーのやりとりが可能である。実モータ12は、力行状態と回生状態とに切り換わるが、力行状態においては、バッテリ32の電力が実モータ12に供給されるのに対し、回生状態においては、実モータ12が発電機として作用し、その結果、実モータ12によって発電された電力がバッテリ32に供給され、その結果、バッテリ32が充電される。
The
第1パワーライン34の途中に、モータ駆動用スイッチ36が接続されている。このモータ駆動用スイッチ36は、外部からの指令信号(外的刺激、ターンオン信号)が入力される指令部(図示しない)と、その指令信号に応じて電気的にまたは電磁的にスイッチング動作を行う動作部(図示されている)とを有する。このモータ駆動用スイッチ36は、例えば、電磁リレーやパワートランジスタを主体として構成することが可能である。前記指令部は、例えば、オペレータによる操作を電気信号に変換し、その電気信号を前記動作部に出力する形式としたり、別の装置から出力された電気信号を受信し、その電気信号を前記動作部に出力する形式とすることが可能である。
A
モータ駆動用スイッチ36は、常には、オフ状態にあり、外部からのターンオン信号(例えば、当該システム11のオペレータが実モータ12を起動させるためにモータ駆動用スイッチ36をオン状態に切り換えたいという意思を表す信号)に応答し、オフ状態からオン状態に切り換わる。
The
具体的には、モータ駆動用スイッチ36の前記指令部にターンオン信号が入力されると、後に図9を参照して詳述するように、そのターンオン信号の入力に対する時間的遅れを有して、前記動作部が、オフ状態からオン状態に切り換わり、その結果、バッテリ32と実インバータ/パワーアンプ14とが互いに電気的に導通させられる。これに対し、外部からターンオフ信号が前記指令部に入力されると、前記動作部が、オン状態からオフ状態に切り換わり、その結果、バッテリ32と実インバータ/パワーアンプ14とが互いに電気的に遮断される。
Specifically, when a turn-on signal is input to the command unit of the
したがって、実モータ12は、モータ駆動用スイッチ36の前記動作部を介してバッテリ32に電気的に接続されており、モータ駆動用スイッチ36のオン状態においては、実モータ12とバッテリ32とが互いに電気的に導通している運転状態(力行状態または回生状態)にあり、一方、モータ駆動用スイッチ36のオフ状態においては、実モータ12とバッテリ32とが互いに電気的に遮断されている休止状態にある。
Therefore, the
バッテリ32は、さらに、第2パワーライン38を介して実モータ状態検出部30およびプロセッサ40に電気的に接続されている。そのプロセッサ40により、制御信号決定部50が実現される。その制御信号決定部50は、概略的に説明するに、指令値(例えば、目標信号によって表される)と、実モータ状態検出部30によって検出された実モータ12の作動状態とに基づき、前記指令値に応じて実モータ12を制御するためにその実モータ12に供給されるべき複数の制御信号を順次決定し、それら制御信号を実モータ12に対して順次出力する。
The
ここに、「指令値」は、例えば、実モータ12の前記ロータの位置に関する物理量(例えば、速度、加速度)を表す指令値としたり、実モータ12の前記ロータに作用する力に関する物理量(例えば、トルク)を表す指令値としたり、それら2種類の指令値の組合せとすることが可能である。
Here, the “command value” is, for example, a command value representing a physical quantity (for example, speed or acceleration) related to the position of the rotor of the
したがって、本実施形態においては、同じバッテリ32が、実モータ12の駆動と、実モータ12の制御との双方に使用され、その結果、バッテリ32が、モータ駆動用電源としてのみならずモータ制御用電源としても機能するように使用される。
Therefore, in the present embodiment, the
第2パワーライン38は、第1パワーライン34とは異なり、その途中にスイッチを有しない。よって、第2パワーライン38は、バッテリ32を実モータ状態検出部30および制御信号決定部50に、常時、電気的に接続する電力供給制御部および接続制御部としてそれぞれ機能する。第2パワーライン38は、バッテリ32と実モータ状態検出部30および制御信号決定部50との間の電気的接続を、選択的にではなく継続的に実現する。
Unlike the
したがって、バッテリ32は、モータ駆動用スイッチ36の動作部がオフ状態からオン状態に切り換わるのに先立ち(すなわち、実モータ12が休止状態から運転状態に移行するのに先立ち)、実モータ状態検出部30および制御信号決定部50に電気的に接続されることになる。
Therefore, the
図1に示すように、システム11は、実モータ12を制御するために、前記プロセッサ40を備えている。プロセッサ40は、FPGA(field-programmable gate array)やASIC(application specific integrated circuit)などの演算回路(例えば、PLD(Programmable logic device)、ワイヤード論理回路)42と、コンピュータのCPU44とを含むように構成されている。演算回路42により、例えば、1μsecという長さの第1の周期で、32ビットの浮動小数点演算を行い、それにより、制御信号決定部50による計算を行う。
As shown in FIG. 1, the system 11 includes the
また、CPU44により、例えば、数10μsecという長さの第2の周期であって前記第1の周期より長いもので、システム11の全体を制御するための処理を行う。そのような処理としては、例えば、初期化、終了処理、時間的に可変である制御目標値(すなわち、指令値)を表す目標信号を入力する処理などがある。
Further, the
演算回路42により、前記制御信号決定部50が実現される。制御信号決定部50は、図3に示すように、仮想モータ60を主体として構成され、その仮想モータ60を用いることにより、実モータ12の作動状態を計算する。仮想モータ60は、前記制御信号が入力されると、実モータ12を模擬する解析プログラムを演算回路42(図1参照)に実行させることにより、前記入力された制御信号に基づいて実現される実モータ12の作動状態を推定するための計算を行う。すなわち、制御信号決定部50は、演算回路42により、高速演算可能であるように構成されているのである。
The control
従来の技術では、仮想モータ60は、実モータ12や、その実モータ12を制御する実コントローラについての試験が終了するまで、実モータ12を代替するものとして試験機において使用される。そして、それら実モータ12や実コントローラが完成する(仕様が確定する)と、今度は、実モータ12が、仮想モータ60を代替するものとして実機に搭載される。このように、従来の技術では、試験機においても実機においても、仮想モータ60が実モータ12と一緒に搭載されるとともに一緒に作動させられることはなかった。
In the conventional technique, the
これに対し、本実施形態においては、試験機であるか実機であるかを問わず、仮想モータ60が実モータ12と一緒に搭載されるとともに一緒に作動させられ、それにより、仮想モータ60を用いて実モータ12を制御したり、実モータ12を用いて仮想モータ60をティーチングすることが可能である。
On the other hand, in the present embodiment, regardless of whether it is a test machine or a real machine, the
本実施形態においては、実モータ状態検出部30、制御信号決定部50および第2パワーライン38が互いに共同してモータ制御装置10を構成し、また、制御信号決定部50は、仮想モータ60と、その仮想モータ60を除く部分とによって構成され、その制御信号決定部50のうち、仮想モータ60を除く部分が、前記(1)項における「制御部」の一例を構成している。
In the present embodiment, the actual motor
ここで、一般的なモータの入出力特性を説明するに、図4に示すように、3相巻線のモータの入出力特性は、一般に、電圧方程式(電圧電流方程式)によって近似的に記述できることが既に知られている。この事実によれば、その電圧方程式を解くことにより、各相ごとの端子電圧を表すモータ電圧ベクトルv(=[vu,vv,vw])から、各相ごとの相電流を表すモータ電流ベクトルi(=[iu,iv,iw])を計算することができる。 Here, the input / output characteristics of a general motor will be described. As shown in FIG. 4, the input / output characteristics of a three-phase winding motor can generally be described approximately by a voltage equation (voltage-current equation). Is already known. According to this fact, by solving the voltage equation, from the motor voltage vector v (= [vu, vv, vw]) representing the terminal voltage for each phase, the motor current vector i representing the phase current for each phase. (= [Iu, iv, iw]) can be calculated.
図4に示す電圧方程式中の各種記号の定義を説明するに、「Ra」は、モータの巻線抵抗を表し、また、「ψ」は、モータの鎖交磁束ベクトルψ(=[ψu,ψv,ψw])を表し、また、「t」は、時間を表している。 To describe the definitions of various symbols in the voltage equation shown in FIG. 4, “Ra” represents the winding resistance of the motor, and “ψ” represents the flux linkage vector ψ (= [ψu, ψv) of the motor. , Ψw]), and “t” represents time.
図4に示すように、モータの鎖交磁束ベクトルψは、相電流による鎖交磁束と、電機子鎖交磁束との和に等しい。相電流による鎖交磁束は、「L(自己インダクタンス)」と「M(相互インダクタンス)」を各要素とするインダクタンス行列を用いて表現され、また、電機子鎖交磁束は、ベクトルφ(=[φu,φv,φw])として表現される。インダクタンス行列は、各要素L,Mが、モータの電流と角度(位置、位相)との少なくとも一方に依存するテーブルとして表現され、また、電機子鎖交磁束ベクトルφも、各要素が、モータの電流と角度(位置、位相)との少なくとも一方に依存するテーブルとして表現される。それらテーブルにより、前記電圧方程式と協働して、モータの非線形特性を、モータの駆動周波数全域にわたって表現することができる。 As shown in FIG. 4, the linkage flux vector ψ of the motor is equal to the sum of the linkage flux due to the phase current and the armature linkage flux. The interlinkage magnetic flux due to the phase current is expressed using an inductance matrix having “L (self-inductance)” and “M (mutual inductance)” as elements, and the armature interlinkage magnetic flux is represented by the vector φ (= [ φu, φv, φw]). The inductance matrix is expressed as a table in which each element L, M depends on at least one of the motor current and angle (position, phase), and the armature flux linkage vector φ It is expressed as a table that depends on at least one of current and angle (position, phase). With these tables, the non-linear characteristics of the motor can be expressed over the entire driving frequency of the motor in cooperation with the voltage equation.
したがって、図4に示す電圧方程式によって表現される非線形モータモデルを使用すれば、モータの入出力特性が非線形であっても、モータの駆動周波数全域を複数の帯域に分割して各帯域ごとに異なる線形モータモデルを使用することなく、モータの駆動周波数全域を実質的に漏れなくカバーする非線形モータ特性を単一のモデルで精度よく表現することが可能となる。 Therefore, if the nonlinear motor model expressed by the voltage equation shown in FIG. 4 is used, even if the input / output characteristics of the motor are nonlinear, the entire driving frequency of the motor is divided into a plurality of bands and is different for each band. Without using a linear motor model, it is possible to accurately represent a nonlinear motor characteristic that covers the entire drive frequency range of the motor substantially without omission with a single model.
図4に示す電圧方程式は、実モータ12についても成立し、よって、仮想モータ60は、その電圧方程式を解くことにより、図3に示すように、仮想モータ60の各相ごとの端子電圧を表す仮想モータ電圧ベクトルV*(=[Vu*,Vv*,Vw*]であって、図4に示すモータ電圧ベクトルv(=[vu,vv,vw]に相当する)から、仮想モータ60の各相ごとの相電流を表す仮想モータ電流ベクトルI*(=[Iu*,Iv*,Iw*]であって、図4に示すモータ電流ベクトルi(=[iu,iv,iw])に相当する)を計算する。
The voltage equation shown in FIG. 4 is also true for the
したがって、本実施形態によれば、仮想モータ60が、図4に示す電圧方程式によって表現される非線形モータモデルを使用して実モータ12の作動を模擬するため、入出力特性が非線形である実モータ12の駆動周波数全域にわたり、実モータ12の作動を精度よく模擬することが可能となる。
Therefore, according to the present embodiment, the
仮想モータ60が採用する前記モータモデルは、それの電気系を記述する前記電圧方程式に加えて、それの磁気系を記述するフレミング方程式と、それの機械系を記述する運動方程式(仮想ロータ軸周りのモーメントのつりあいを記述する)とを記述する。フレミング方程式は、フレミングの法則に従い、仮想モータ電流ベクトルI*と仮想電機子鎖交磁束ベクトルφ*とから、仮想モータ60に発生する仮想トルクTe*を計算する。運動方程式は、仮想発生トルクTe*と、仮想負荷トルクTm*と、仮想電機子イナーシャJ*と、仮想減衰係数F*とから、仮想モータ速度ωm*を計算し、さらに、それを時間積分することにより、仮想モータ位置θm*を計算する。
The motor model employed by the
実モータ12は、前記ロータを含む可動部材が質量(イナーシャ)や抵抗を有するなどの理由により、応答遅れを有するが、仮想モータ60は、応答遅れを実質的に有しない。その結果、それら実モータ12と仮想モータ60とに同時に前記制御信号が入力されると、その制御信号に対して実モータ12が応答するタイミングより早いタイミングで、仮想モータ60が応答する。
The
したがって、ある制御目標値に基づき、ある時刻t(i)に、同じ制御信号を実モータ12と仮想モータ60とに実質的に同時に供給することが必要である場合に、その供給に先立ち、その制御信号と同じ制御信号(この段落および次の段落において、仮想モータ60に供給される制御信号を「X」を付して表記する)を仮想モータ60のみに供給すれば、その時刻t(i)が到来する前に、その制御信号Xに対して仮想モータ60が応答するように仮想モータ60を作動させることが可能である。
Therefore, when it is necessary to supply the same control signal to the
よって、そのときの仮想モータ60の作動状態と今回の制御目標値との関係から、制御信号Xを補正すること(例えば、本実施形態における後述の位相遅れ補償や、後述の第2実施形態における2回のフィードバック制御)を、時刻t(i)に先立って行うことが可能となる。したがって、時刻t(i)に先立ち、実モータ12に供給すべき制御信号を、その実モータ12の入出力特性との関係において最適化し、その最適化された制御信号を、時刻t(i)に、実モータ12と仮想モータ60とに供給することが可能である。
Therefore, the control signal X is corrected based on the relationship between the operating state of the
図3に示すように、制御信号決定部50は、仮想モータ60の作動状態を検出する仮想モータ状態検出部62をさらに備えている。仮想モータ状態検出部62は、仮想モータ60の作動状態として、例えば、仮想モータ60の計算によって取得された仮想モータ電流ベクトルI*すなわち仮想3相実電流Iu*,Iv*,Iw*、仮想トルク(仮想発生トルク)Te*、仮想モータ速度ωm*、仮想モータ位置θm*、仮想3相磁束Fu*,Fv*,Fw*などを検出することができる。前述のように、仮想モータ60は仮想3相実電流Iu*,Iv*,Iw*を出力するように構成されているため、仮想モータ状態検出部62は、仮想3相実電流Iu*,Iv*,Iw*を検出して仮想モータ制御部64に供給することが必要である場合には、仮想モータ60から出力された仮想3相実電流Iu*,Iv*,Iw*をそのまま仮想モータ制御部64に転送すればよい。
As shown in FIG. 3, the control
図3に示すように、制御信号決定部50は、仮想モータ60を制御するために、前記目標信号と、実モータ状態検出部30から出力された実モータ状態信号(例えば、実モータ位置θm)と、仮想モータ状態検出部62から出力された仮想モータ状態信号とに基づき、複数の制御信号(前述のゲート信号Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gw)を生成する仮想モータ制御部64を備えている。仮想モータ制御部64は、その生成された制御信号を、仮想モータ60に出力すると同時に、実モータ12にも出力する。
As shown in FIG. 3, the control
仮想モータ制御部64は、前記制御目標値と、仮想モータ作動状態との関係に基づき、かつ、仮想モータ60の仮想作動位置(仮想可動部材としての仮想ロータの作動位置)が実モータ12の実作動位置(実可動部材としての実ロータの実作動位置)に一致すると仮定して、実モータ12と仮想モータ60とに共通の制御信号を決定する。これにより、実モータ12と仮想モータ60とが、一緒に、かつ、ロータ位置に関して互いに実質的に同期するように、駆動されることになる。
The virtual
仮想モータ制御部64のより具体的な構成については、後に図5を参照することにより、説明するが、それに先立ち、図6に示すタイミングチャートを参照することにより、この仮想モータ制御部64の作動の一例を詳細に説明する。
A more specific configuration of the virtual
図6(a)に例示するように、制御目標値T0は、仮想モータ制御部64に入力周期Tin(例えば、数10μsec)で反復的に入力される。仮想モータ制御部64は、1サイクル分の計算を入力周期Tinより短い仮想モータ計算周期Tv(例えば、1μsec)で反復的に行い、それにより、制御目標値T0の1回の入力サイクルの間、複数サイクル分の計算を行う。本実施形態においては、入力周期Tinが、仮想モータ計算周期Tvより長い長さを有するように設定されているが、これに代えて、仮想モータ計算周期Tvと実質的に同じ長さを有するように設定することが可能である。
As illustrated in FIG. 6A, the control target value T0 is repeatedly input to the virtual
概略的に説明するに、図6(b)に例示するように、仮想モータ制御部64は、1サイクル分の計算を仮想モータ計算周期Tvで反復的に行い、各回の計算サイクルにおいては、制御目標値T0(i)と、実モータ12の作動状態θm(t)と、仮想モータ60の作動状態θm*(t)(図6においては、単に「θ(t)」で表す)であってその仮想モータ60の前回の計算によって取得されたものとに基づき、前記制御信号Gu−Gzを決定し、その決定された制御信号Gu−Gzを実モータ12と仮想モータ60とに実質的に同時に出力する。
Briefly, as illustrated in FIG. 6B, the virtual
具体的に説明するに、図6(b)に例示するように、仮想モータ制御部64は、各回の計算サイクルにおいて、まず、制御目標値T0(t)と、実モータ12の作動状態θm(t)と、仮想モータ60の作動状態θ(t)であってその仮想モータ60の前回の計算によって取得されたものとを取り込む。この処理を、図6(b)においては、「θm(t)入力」で表す。
More specifically, as illustrated in FIG. 6B, the virtual
次に、それら取り込まれた制御目標値T0(t)、実モータ状態θm(t)および仮想モータ状態θ(t)に基づき、実モータ12と仮想モータ60とに共通の仮制御信号を決定する。この処理を、図6(b)においては、「θ(t)=θm(t)同期」で表す。
Next, a temporary control signal common to the
その後、その決定された仮制御信号に対して、実モータ12の作動状態の、仮想モータ計算周期Tvの間における推定変化量Δθに基づく位相遅れ補償を行い、それにより、実モータ12と仮想モータ60とに共通の最終制御信号Gu−Gzを取得する。この処理を、図6(b)においては、「θ(t)+Δθ制御」で表す。
Thereafter, the determined temporary control signal is subjected to phase lag compensation based on the estimated change amount Δθ of the operating state of the
続いて、その取得された最終制御信号Gu−Gzを実モータ12と仮想モータ60とに実質的に同時に出力する。この処理を、図6(b)においては、「Gu〜Gz出力」で表す。各回の計算サイクルにおいて、後述の第2実施形態とは異なり、仮想モータ60には、制御信号が1回しか入力されないため、仮想モータ60は、1回しか作動しない。
Subsequently, the obtained final control signal Gu-Gz is output to the
なお、図6(b)および図6(c)においては、制御信号Gu−Gzが実モータ12に供給された後、その制御信号Gu−Gzが属する回の計算サイクルが終了するタイミングと同じタイミングで、実モータ位置θm(t)がθm(t+1)(=θm(t)+Δθ)に変化することが図示されている。しかし、これは、説明のための一例にすぎず、実際には、前記タイミングより早いか遅いタイミングで、実モータ位置θm(t)がθm(t+1)に変化する。
In FIG. 6B and FIG. 6C, the same timing as the timing at which the calculation cycle to which the control signal Gu-Gz belongs after the control signal Gu-Gz is supplied to the
次に、図5(a)を参照することにより、仮想モータ制御部64の構成の一例を具体的に説明する。ただし、同じ記号が、単独で使用される場合には、仮想モータ60についての実際値または検出値を意味する一方、「*」と組み合わせて使用される場合には、仮想モータ60についての指令値を意味する。
Next, an example of the configuration of the virtual
仮想モータ制御部64は、dq座標系(回転直交2軸dq座標系)上において磁束−トルク制御を行う。ここに、「d」は、仮想モータ60の仮想磁束を表し、また、「q」は、仮想モータ60の仮想トルクを表している。そのような制御を実現するために、前記目標信号は、仮想dq軸指令電流Id*,Iq*(仮想d軸指令電流Id*および仮想q軸指令電流Iq*)として表現され、また、前記仮想モータ状態信号すなわち仮想3相実電流Iu,Iv,Iwは、UVW−dq座標変換器68により、仮想dq軸実電流Id,Iqに変換される。
The virtual
図5(a)に示すように、仮想モータ制御部64は、仮想dq軸実電流Id,Iq(仮想モータ作動状態の推定値すなわち仮想モータ作動状態の前回計算値の一例)をフィードバックすることにより、その仮想dq軸実電流Id,Iqと、仮想dq軸指令電流Id*,Iq*との差が0に近づくように、仮想dq軸指令電圧Vd*,Vq*を計算する。そのため,仮想モータ制御部64は、仮想d軸指令電流Id*と仮想d軸実電流Idとが入力されると、ベクトル制御(ロータの位置情報を用いて、相電流を3相座標系からdq座標系へ座標変換し、ステータのdq軸電流を制御する)により、対応する仮想d軸指令電圧Vd*を計算する電流制御器70と、仮想q軸指令電流Iq*と仮想q軸実電流Iqとが入力されると、対応する仮想q軸指令電圧Vq*を計算する電流制御器72とを備えている。
As shown in FIG. 5A, the virtual
図5(a)に示すように、仮想モータ制御部64は、仮想dq軸指令電圧Vd*,Vq*と、仮想dq軸実電流Id,Iqと、実モータ状態検出部30(図1参照)から供給される実モータ状態信号(実モータ位置θm)とに基づき、仮想dq軸指令電圧Vd*,Vq*を補正する非干渉化制御器74をさらに備えている。
As shown in FIG. 5A, the virtual
仮想モータ60を実モータ12から切り離して使用する従来の技術では、非干渉化制御器74は、仮想dq軸指令電圧Vd*,Vq*と、仮想dq軸実電流Id,Iqと、仮想モータ60の仮想モータ位置θmとに基づき、仮想dq軸指令電圧Vd*,Vq*を補正する。これに対し、本実施形態においては、非干渉化制御器74が、仮想モータ位置θmに代えて実モータ位置θmを用いる。
In the conventional technique that uses the
その結果、本実施形態によれば、仮想dq軸指令電圧Vd*,Vq*が、仮想モータ60の仮想モータ位置θと、実モータ12の実モータ位置θmとが互いに一致するように、補正されることになる。
As a result, according to the present embodiment, the virtual dq axis command voltages Vd * and Vq * are corrected so that the virtual motor position θ of the
図5(a)に示すように、仮想モータ制御部64は、実モータ位置θmのもとで、仮想dq軸指令電圧Vd*,Vq*を仮想3相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*に変換するdq−UVW座標変換器76をさらに備えている。
As shown in FIG. 5A, the virtual
仮想モータ60を実モータ12から切り離して使用する従来の技術では、dq−UVW座標変換器76は、仮想モータ60の仮想モータ位置θmのもとで、仮想dq軸指令電圧Vd*,Vq*を仮想3相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*に変換する。これに対し、本実施形態においては、dq−UVW座標変換器76が、仮想モータ位置θmに代えて実モータ位置θmを用いる。
In the conventional technique in which the
その結果、本実施形態によれば、仮想3相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*が、仮想モータ60の仮想モータ位置θと、実モータ12の実モータ位置θmとが互いに一致するように、取得されることになる。
As a result, according to the present embodiment, the virtual three-phase command voltages Vu *, Vv *, and Vw * are set so that the virtual motor position θ of the
このように、本実施形態においては、前記制御信号を生成するために、非干渉化制御器74およびdq−UVW座標変換器76が、仮想モータ位置θに代えて実モータ位置θmを参照する。
Thus, in the present embodiment, in order to generate the control signal, the
しかし、仮想モータ60が、実モータ12の入出力特性を十分に正確に再現するように教示される場合には、仮想モータ位置θと実モータ位置θmとが互いに十分に一致することになる。この場合には、非干渉化制御器74およびdq−UVW座標変換器76が実モータ位置θmに代えて仮想モータθを参照したとしても、前記制御信号が、仮想モータ60の仮想モータ位置θと、実モータ12の実モータ位置θmとが互いに一致するように、取得されることになる。
However, when the
図5(a)に示すように、仮想モータ制御部64は、前記位相遅れ補償を行うために、Δθ推定器80をさらに備えている。
As shown in FIG. 5A, the virtual
図6(b)に例示するように、仮想モータ計算周期Tvの長さを有する1計算サイクルの間に、次回の制御信号を決定するために仮想モータ60を作動させる。その間、実モータ位置θmが不変であれば、その次回の制御信号を決定するために用いられた実モータ位置θm(t)と、その決定された次回の制御信号が実モータ12に入力され始めるとき(または、その制御信号に対する実モータ12の応答が完了するとき)の実モータ位置θm(t+1)とが互いに一致するため、前記制御信号の誤差が発生しない。
As illustrated in FIG. 6B, the
しかし、その間、実モータ位置θmが変化すると、その次回の制御信号を決定するために用いられた実モータ位置θm(t)と、その決定された次回の制御信号が実モータ12に入力され始めるとき(または、その制御信号に対する実モータ12の応答が完了するとき)の実モータ位置θm(t+1)とが互いに一致しないため、前記制御信号の誤差が発生してしまう。
However, if the actual motor position θm changes during this period, the actual motor position θm (t) used to determine the next control signal and the determined next control signal start to be input to the
そこで、本実施形態においては、Δθ推定器80が、実モータ位置θmが入力された時期と、次回の制御信号が実モータ12に入力され始める時期(または、その制御信号に対する実モータ12の応答が完了する時期)との間の期間に、実モータ位置θmが変化することが予想される変化量Δθを推定する。
Therefore, in the present embodiment, the
その変化量Δθは、例えば、実モータ位置θmが入力される時期と、次回の制御信号が実モータ12に入力され始める時期(または、その制御信号に対する実モータ12の応答が完了する時期)との間の期間の長さは、仮想モータ計算周期Tvの長さを超えないし、それにほぼ近いという事実に着目し、仮想モータ計算周期Tvの長さと、実モータ12の角速度ωmとの積として推定したり、仮想モータ計算周期Tvの長さに応じて推定したり(仮想モータ計算周期Tvの長さが可変である場合には、それが長いほど、変化量Δθが大きい可能性が高いから)、実モータ12の角速度ωmに応じて推定する(実モータ12の角速度ωmが高速であるほど、変化量Δθが大きい可能性が高いから)ことが可能である。
The amount of change Δθ is, for example, the time when the actual motor position θm is input and the time when the next control signal starts to be input to the actual motor 12 (or the time when the response of the
図5(a)に示すように、仮想モータ制御部64は、Δθ推定器80を備えており、そのΔθ推定器80は、上述のようにして、前記変化量Δθを取得すると、その変化量Δθを、同じ回の計算サイクルの当初において取得した実モータ位置θmに加算し、それにより、dq−UVW座標変換器76に入力されるモータ位置が、θm+Δθに等しくなり、結局、実モータ12の作動に追従するように補正される。
As shown in FIG. 5A, the virtual
図5(a)に示すように、dq−UVW座標変換器76は、そのように補正されたモータ位置のもとで、仮想dq軸指令電圧Vd*,Vq*を仮想3相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*に変換し、その結果、それら仮想3相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*は、変化量Δθを見込んだ値として取得されることになる。これにより、前記制御信号が、実モータ位置θmの将来の変化を予測して決定されるため、前述の位相遅れ補償がフィードフォワード制御の一種として行われることになる。
As shown in FIG. 5A, the dq-UVW coordinate
図3に示すように、制御信号決定部50は、前記制御信号が入力される仮想PWMインバータ90をさらに備えている。ところで、前記制御信号は、複数のゲート信号Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gwであり、それらゲート信号のうち、ゲート信号Gu,Gv,Gwは、実インバータ16に属するUVW各相の上アーム・スイッチング素子24にそれぞれ供給されるパルス信号であり、これに対し、ゲート信号Gx,Gy,Gwは、実インバータ16に属するUVW各相の下アーム・スイッチング素子24にそれぞれ供給されるパルス信号である。
As shown in FIG. 3, the control
各ゲート信号Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gwは、パルス信号であり、各デューティ比Du,Dv,Dw,Dx,Dy,Dzを有する。また、仮想PWMインバータ90には、直流電圧Vdcが印加される。
Each gate signal Gu, Gv, Gw, Gx, Gy, Gw is a pulse signal, and has each duty ratio Du, Dv, Dw, Dx, Dy, Dz. Further, the
図7に示すように、仮想モータ60に各相ごとに入力される仮想モータ端子電圧Vu,Vv,Vwは、3つの式によって記述される。よって、仮想PWMインバータ90は、各ゲートに入力されるゲート信号Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gwを、所定のサンプリング周期(例えば、10ns)でサンプリングし、そのサンプリング結果を用いてデューティ比Du,Dv,Dw,Dx,Dy,Dzを計算する。各デューティ比Dは、例えば、各パルスのオン時間Tonの長さをパルス周期(=Ton+Toff)で割り算することによって計算することが可能である。仮想PWMインバータ90は、デューティ比Du,Dv,Dw,Dx,Dy,Dzの計算値(0以上1以下の数値)と、直流電圧Vdcの値(例えば、固定値)とを前述の3つの式に代入することにより、仮想モータ端子電圧Vu,Vv,Vwを計算する。
As shown in FIG. 7, the virtual motor terminal voltages Vu, Vv, Vw input to the
本実施形態においては、実モータ12の力行状態において、実モータ12の駆動トルクが、バッテリ32からの電力を用いて発生させられ、それにより、バッテリ32が放電させられるとともに、実モータ12の駆動トルクが仮想モータ60を用いて制御される。また、実モータ12の回生状態においては、実モータ12の制動トルクが仮想モータ60を用いて制御されるとともに、今回は発電機として作用する実モータ12によって発電された電流がバッテリ32に蓄積され、それにより、バッテリ32が充電される。
In the present embodiment, in the power running state of the
図8には、モータ制御装置10の作動の一例がフローチャートで表されている。このフローチャートは、CPU44によって実行されるステップS1と、演算回路42によって反復的に実行されるステップS2−S10とを表している。ステップS1は、入力周期Tin(例えば、数10μsec)が経過するごとに割り込みが発生すると、実行される。これに対し、残りのステップS2−S10は、仮想モータ計算周期Tv(例えば、1μsec)で1回ずつ実行され、それにより、一回の計算サイクルが実現されて1回分の制御信号が決定される。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of the operation of the
図8に示すプロセスは、前述のように、モータ駆動用スイッチ36がオン状態にあるかオフ状態にあるかを問わず、繰り返し実行される。例えば、当該システム11が、運転者によって操縦される自動車である場合には、運転者がその自動車に乗車しているか否かを問わず、すなわち、運転者がその自動車のメインスイッチ(すなわち、モータ駆動用スイッチ36の指令部に相当する)をオンに操作した後の運転状態であるか、オンに操作する前の休止状態であるかを問わず、図8に示すプロセスが繰り返し実行される。
As described above, the process shown in FIG. 8 is repeatedly executed regardless of whether the
したがって、図9に例示するように、当該システム11においては、モータ駆動用スイッチ36がオフ状態からオン状態に切り換わった後に、例えばオペレータによって制御目標値が指定され、その指定された制御目標値が実現されるように、実モータ12が駆動される。しかし、当該システム11においては、モータ駆動用スイッチ36がオン状態にあるかオフ状態にあるかを問わず、仮想モータ60が繰り返し作動させられ、それにより、複数の制御信号が順次決定される。それら制御信号のうち、モータ駆動用スイッチ36がオフ状態からオン状態に切り換わった後に出現したもののみが、実モータ12に対して出力される。
Therefore, as illustrated in FIG. 9, in the system 11, after the
具体的には、図8に示すプロセスの各回の実行が開始されると、まず、ステップS1において、今回の目標値が入力される。その目標値は、当該システム11の運転状態においては、当然に存在するが、当該システム11の休止状態においては、通常、存在しない。そこで、本実施形態においては、当該システム11の休止状態においては、目標値が所定値(例えば、0)であると仮定され、それにより、目標値が存在しない期間の発生が回避される。 Specifically, when each execution of the process shown in FIG. 8 is started, first, the current target value is input in step S1. The target value naturally exists in the operation state of the system 11, but usually does not exist in the sleep state of the system 11. Therefore, in the present embodiment, it is assumed that the target value is a predetermined value (for example, 0) in the resting state of the system 11, thereby avoiding occurrence of a period in which the target value does not exist.
次に、ステップS2において、データ入力が行われ、具体的には、仮想モータ状態検出部62からは仮想モータ状態Iu*,Iv*,Iw*が、実モータ状態検出部30からは実モータ状態θmがそれぞれ入力される。
Next, in
その後、ステップS3−S5において、仮想モータ制御部64が作動させられる。具体的には、まず、ステップS3において、電流制御器70,72および非干渉化制御器74により、仮想モータ60と実モータ12とが、モータ位置に関して互いに同期するように、仮想dq軸指令電圧信号Vd*,Vq*が生成される。
Thereafter, in steps S3 to S5, the virtual
次に、ステップS4において、Δθ推定器80により、変化量Δθが推定され、その推定された変化量Δθに基づき、実モータ位置θmが補正され、そして、dq−UVW座標変換器76により、その補正された実モータ位置θmのもとで、仮想dq軸指令電圧信号Vd*,Vq*が仮想3相指令電圧信号Vu*,Vv*,Vw*に変換される。続いて、ステップS5において、PWM信号発生器78により、仮想3相指令電圧信号Vu*,Vv*,Vw*がPWM信号Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gzに変換される。
Next, in step S4, the change amount Δθ is estimated by the
その後、ステップS6において、モータ駆動用スイッチ36の前記動作部がオン状態にあるか否か、すなわち、バッテリ32と実インバータ/パワーアンプ16とが互いに電気的に導通しているか否かが判定される。
Thereafter, in step S6, it is determined whether or not the operating portion of the
今回は、モータ駆動用スイッチ36の前記動作部がオン状態にある(すなわち、実モータ12が運転状態にある)と仮定すると、ステップS6の判定がYESとなり、ステップS7において、ステップS5において取得されたPWM信号Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gzが実インバータ/パワーアンプ14に対して出力され、それにより、実モータ12が駆動される。続いて、その出力タイミングと実質的に同じタイミングで、同じPWM信号Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gzが仮想PWMインバータ90に対して出力される。それにより、仮想モータ端子電圧Vu,Vv,Vwが計算される。
This time, assuming that the operating part of the
これに対し、今回は、モータ駆動用スイッチ36の前記動作部がオフ状態にある(すなわち、実モータ12が休止状態にある)と仮定すると、ステップS6の判定がNOとなり、ステップS7がスキップされる。続いて、ステップS8において、ステップS5において取得されたPWM信号Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gzが仮想PWMインバータ90に対して出力される。それにより、仮想モータ端子電圧Vu,Vv,Vwが計算される。
On the other hand, this time, assuming that the operation unit of the
いずれの場合にも、続いて、ステップS9において、その計算された仮想モータ端子電圧Vu,Vv,Vwが仮想モータ60に対して出力されることにより、前述のモータモデルを用いることにより、仮想モータ電流ベクトルI*すなわち仮想モータ状態Iu*,Iv*,Iw*が計算される。
In any case, subsequently, in step S9, the calculated virtual motor terminal voltages Vu, Vv, and Vw are output to the
その後、ステップS10において、仮想モータ状態検出部62により、仮想モータ電流ベクトルI*すなわち仮想モータ状態Iu*,Iv*,Iw*が出力される。その仮想モータ電流ベクトルI*は、次回の計算サイクルでの計算に備えて、特定のメモリ(図示しない)に一時的に保存される。続いて、次回の計算サイクルでの計算のために、ステップS1に戻る。
Thereafter, in step S10, the virtual motor
なお、本実施形態においては、モータ制御装置10が、そもそも実モータ12のための制御目標値に基づき、そもそも仮想モータ60のための制御信号を生成し、その制御信号を、仮想モータ60のみならず実モータ12にも、かつ、互いに実質的に同じ時期に出力し、それにより、実モータ12を制御する。
In the present embodiment, the
本発明は、同じ制御信号が、先に仮想モータ60に、後に実モータ12に出力される別の態様で実施することが可能である。これに対し、本実施形態のように、同じ制御信号が仮想モータ60と実モータ12とに互いに実質的に同じ時期に出力される場合には、前記別の態様において制御信号が実モータ12に供給されるタイミングより早いタイミングで制御信号が実モータ12に供給されることとなり、その結果、実モータ12の制御周期を短縮することが容易となり、その結果、実モータ12のよりきめ細かな制御が容易となる。
The present invention can be implemented in another mode in which the same control signal is output to the
モータ制御装置10は、そもそも仮想モータ60のための制御信号を生成するために、実モータ12の作動状態量を参照するが、本実施形態においては、実モータ12についての唯一の作動状態量、すなわち、実モータ位置θmのみが参照される。よって、実モータ12についての複数の作動状態量を参照しなければならない場合に比較し、システム設計が単純化し、装置コストの低減ならびに装置の信頼性および安定性の向上を容易に図り得る。
The
本実施形態においては、仮想モータ60の作動状態であってその仮想モータ60の前回の計算によって取得された前回計算値がフィードバックされることにより、制御目標値と、実モータ12の作動状態と、仮想モータ作動状態の前回計算値とに基づき、前記制御信号が決定される。それにより、仮想モータ60がフィードバック制御され、その結果、仮想モータ60の前記モータモデルの誤差、実モータ12の制御誤差、実モータ12の特性の個体ばらつき、実モータ12の特性の経時変化、システム11に対する外乱による悪影響等が吸収されるように、前記制御信号が決定される。
In the present embodiment, the control target value, the operating state of the
本実施形態においては、仮想モータ60のためのフィードバック制御が、仮想モータ60の前回計算値と、実モータ12の作動状態の一例である実モータ位置θmとを用いて行われる。仮想モータ60の前回計算値は、仮想モータ60にフィードバックされるフィードバック信号として用いられるが、実モータ位置θmは、フィードバック信号として用いられるのではなく、仮想モータ60のための前述のdq軸制御において座標変換のために用いられる。
In the present embodiment, feedback control for the
このように、本実施形態においては、フィードバック信号が、仮想モータ60の出力信号以外の信号、すなわち、実モータ12の出力信号を含まないように設計されているのであり、これにより、フィードバック信号が実モータ12の出力信号を含む場合より、システム11の自己完結性が向上し、ひいては、システム11の制御安定性が向上する。
Thus, in the present embodiment, the feedback signal is designed so as not to include a signal other than the output signal of the
なお付言するに、本実施形態には種々の変形例が存在する。それら変形例のうちのいくつかを例示的に説明するに、第1の変形例においては、前述の位相遅れ補償を行うことなく、仮想モータ制御部64が前記制御信号をフォードフォワード的に決定する。
In addition, there are various modifications in this embodiment. Some of these modified examples will be described by way of example. In the first modified example, the virtual
具体的には、この第1の変形例に従うモータ制御装置10は、上述の第1実施形態と基本的に共通する構成を有するが、仮想モータ制御部64は、図5(b)に示すものに変更される。
Specifically, the
具体的には、この第1の変形例においては、仮想モータ制御部64が、Δθ推定器80を備えておらず、dq−UVW座標変換器76は、同じ回の計算サイクルの当初において取得した実モータ位置θmのもとで、仮想dq軸指令電圧Vd*,Vq*を仮想3相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*に変換し、その結果、それら仮想3相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*は、変化量Δθを無視した値として取得されることになる。
Specifically, in the first modification, the virtual
この第1の変形例は、仮想モータ計算周期Tvの長さが短いか、および/または、実モータ12の角速度が低速であるために、変化量Δθを無視しても支障を来たさない場合に、Δθ推定器80を使用せずに済む点で有利である。
In the first modification, the length of the virtual motor calculation cycle Tv is short and / or the angular speed of the
この第1の変形例については、モータ制御装置10の作動の一例を表すタイミングチャートが、図6(c)に示すものに変更され、また、モータ制御装置10の作動の一例を表すフローチャートは、図8に示すフローチャートと共通するが、ステップS4においては、Δθ推定器80による変化量Δθの推定が省略され、dq−UVW座標変換器76により、実モータ位置θmのもとで、ステップS3において生成された仮想dq軸指令電圧信号が仮想3相指令電圧信号に変換される。
About this 1st modification, the timing chart showing an example of operation of
これに対し、第2の変形例においては、仮想モータ60が実モータ12の作動を正確に再現するように設計されているため、仮想モータ位置θが実モータ位置θmに十分に一致する場合には、実モータ位置θmに代えて仮想モータ位置を参照することにより、前記制御信号が生成される。この第2の変形例によれば、モータ制御装置10は、実モータ12の作動状態を検出するセンサを用いることなく、前記制御信号を生成することが可能となる。すなわち、実モータ12の制御をセンサレス方式で行うことが可能となるのである。
On the other hand, in the second modified example, since the
<第2実施形態> Second Embodiment
次に、本発明の第2実施形態に従うモータ制御装置100を図10ないし図12を参照することにより説明する。ただし、本実施形態は、第1実施形態と共通する要素があるため、共通する要素については、同一の符号または名称を付して引用することにより、重複した説明を省略し、異なる要素についてのみ、詳細に説明する。
Next, a
第1実施形態に従うモータ制御装置10を備えたシステム11においては、図1に示すように、バッテリ32が実モータ状態検出部30および制御信号決定部50に常時、電気的に接続され、それにより、バッテリ32と実モータ状態検出部30および制御信号決定部50との間の電気的接続が継続的に実現される。
In the system 11 including the
これに対し、本実施形態に従うモータ制御装置100を備えたシステム102においては、図10に示すように、バッテリ32と実モータ状態検出部30および制御信号決定部50との間の電気的接続が選択的に実現される。具体的には、接続制御部110が追加され、その接続制御部110は、第3パワーライン112を介して常時、バッテリ32に接続される。これにより、接続制御部110は、常時、モータ駆動用スイッチ36の作動状態を監視することが可能となる。接続制御部110は、プロセッサ40とは別のプロセッサ(図示しない)によって作動させられる。
On the other hand, in the
図10に示すように、接続制御部110は、モータ駆動用スイッチ36の前記指令部に入力されるターンオン信号を検出するターンオン検出部120と、スイッチ切換え部122と、モータ制御用スイッチ124とを含むように構成される。
As shown in FIG. 10, the
モータ制御用スイッチ124は、外部からの指令信号が入力される指令部と、その指令信号に応じて電気的にまたは電磁的に動作する動作部と有する。モータ制御用スイッチ124は、例えば、パワートランジスタより小さい電流を扱うトランジスタを主体として構成することが可能である。このモータ制御用スイッチ124は、常には、オフ状態にあり、それにより、バッテリ32を、実モータ状態検出部30および制御信号決定部50から電気的に遮断する。この遮断状態においては、バッテリ32の電力が、接続制御部110によってわずかな量だけ消費されるが、実モータ状態検出部30および制御信号決定部50によって消費されることはない。
The
スイッチ切換え部122は、ターンオン検出部120が前記ターンオン信号を検出すると、モータ制御用スイッチ124をオフ状態からオン状態に切り換え、それにより、バッテリ32からの電力によって実モータ状態検出部30および制御信号決定部50を起動させる。
When the turn-on
図11には、モータ制御装置100の作動の一例がフローチャートで表されている。このフローチャートは、接続制御部110の前記別のプロセッサによって実行されるステップS101、S102およびS117と、CPU44によって実行されるステップS103およびS104と、演算回路42によって反復的に実行されるステップS105−S116とを表している。ステップS101は、監視周期(例えば、数10μsec)が経過するごとに実行される。ステップS104は、入力周期Tin(例えば、数10μsec)が経過するごとに割り込みが発生すると、実行される。これに対し、ステップS105−S116は、仮想モータ計算周期Tv(例えば、1μsec)で1回ずつ実行され、それにより、一回の計算サイクルが実現されて1回分の制御信号が決定される。
FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of the operation of the
したがって、図12(a)および図12(b)に共通に例示するように、当該システム102においては、前記ターンオン信号が発生すると、まず、モータ制御用スイッチ124がオフ状態からオン状態に切り換わり、それにより、実モータ状態検出部30および制御信号決定部50が起動し、仮想モータ60も起動し、その結果、実モータ12の作動状態の検出および制御信号の生成が開始される。
Therefore, as commonly illustrated in FIGS. 12A and 12B, in the
前記ターンオン信号の発生後、モータ駆動用スイッチ36の時間的遅れが経過すると、そのモータ駆動用スイッチ36がオフ状態からオン状態に切り換わり、その後、前記生成された制御信号が実モータ12に出力され、それにより、その実モータ12が起動する。
When the time delay of the
図12(a)に示す例においては、初回の制御信号を生成するための初回の計算サイクルの開始前に、モータ駆動用スイッチ36がオフ状態からオン状態に切り換わるが、本実施形態においては、初回の制御信号から、実モータ12への出力が開始される。
In the example shown in FIG. 12A, the
また、図12(b)に示す例においては、初回の制御信号を生成するための初回の計算サイクルの終了後に、モータ駆動用スイッチ36がオフ状態からオン状態に切り換わるが、1回目の計算サイクルにおける1番目の制御信号の生成が完了した時点では、モータ駆動用スイッチ36がオフ状態にあるため、その1番目の制御信号は実モータ12に出力されず、2番目の制御信号から、実モータ12への出力が開始される。
In the example shown in FIG. 12B, the
このように、本実施形態においては、モータ駆動用スイッチ36がオフ状態からオン状態に切り換わる時刻が、初回の計算サイクルの実行時刻より遅い場合には、その程度が大きいほど、多くの回数分の制御信号の、実モータ12への出力が禁止される。
As described above, in the present embodiment, when the time when the
後者の例においては、仮想モータ60の起動後に順次生成される複数の制御信号のうち、その精度が他の制御信号より低い可能性が高い初回の制御信号を含む少なくとも1つの先頭の制御信号の、実モータ12への出力が禁止され、それにより、実モータ12の起動時にその制御精度が低下することが防止される。
In the latter example, among the plurality of control signals sequentially generated after the
具体的には、図11に示すプロセスの各回の実行が開始されると、まず、ステップS101において、ターンオン検出部120により、前記ターンオン信号がモータ駆動用スイッチ36に入力されるのが待たれる。前記ターンオン信号が入力されると、ステップS102において、スイッチ切換え部122により、モータ制御用スイッチ124がオフ状態からオン状態に切り換えられる。
Specifically, when each execution of the process shown in FIG. 11 is started, first, in step S101, the turn-on
続いて、ステップS103において、カウンタN(整数値)が0に初期化される。その後、ステップS104−S108が、図8に示すステップS1−S5と同様にして実行され、それにより、1回分の計算サイクルが実行される。続いて、ステップS109において、カウンタNの値が0であるか否かを判定することにより、今回の計算サイクルが、仮想モータ60を用いた初回の計算サイクルであるか否かが判定される。
Subsequently, in step S103, a counter N (integer value) is initialized to zero. Thereafter, Steps S104 to S108 are executed in the same manner as Steps S1 to S5 shown in FIG. 8, whereby one calculation cycle is executed. Subsequently, in step S109, it is determined whether or not the current calculation cycle is the first calculation cycle using the
今回の計算サイクルは初回の計算サイクルであって、カウンタNの値は0であるから、ステップS109の判定がYESとなり、ステップS112−S114が、図8に示すステップS8−S10と同様にして実行される。今回は、ステップS108の、前回の実行によって生成された制御信号(PWM信号)の、実モータ12への出力が禁止される。その後、ステップS115において、カウンタNの値が1だけインクリメントされる。
Since the current calculation cycle is the first calculation cycle and the value of the counter N is 0, the determination in step S109 is YES, and steps S112 to S114 are executed in the same manner as steps S8 to S10 shown in FIG. Is done. This time, the output of the control signal (PWM signal) generated by the previous execution of step S108 to the
続いて、ステップS116において、モータ駆動用スイッチ36がオン状態からオフ状態に切り換わったか否か、すなわち、実モータ12が運転状態から休止状態に移行したか否かが判定される。今回は、モータ駆動用スイッチ36がオン状態にあると仮定すると、ステップS116の判定がNOとなり、その後、ステップS104に戻り、2回目の計算サイクルが開始される。
Subsequently, in step S116, it is determined whether or not the
その後、ステップS109において、今回の計算サイクルが初回の計算サイクルであるか否かが判定されると、カウンタNの値は1であるため、このステップS109の判定が、今回は、NOとなる。続いて、ステップS110において、モータ駆動用スイッチ36がオフ状態からオン状態に切り換わったか否か、すなわち、実モータ12が休止状態から運転状態に移行したか否かが判定される。モータ駆動用スイッチ36が未だオフ状態にあると仮定すると、ステップS110の判定がNOとなり、ステップS112に移行する。今回も、ステップS108の、前回の実行によって生成された制御信号(PWM信号)の、実モータ12への出力が禁止される。
Thereafter, when it is determined in step S109 whether or not the current calculation cycle is the first calculation cycle, the value of the counter N is 1, so the determination in step S109 is NO this time. Subsequently, in step S110, it is determined whether or not the
これに対し、モータ駆動用スイッチ36がオフ状態からオン状態に切り換わったと仮定すると、ステップS110の判定がYESとなり、ステップS111において、図8に示すステップS7と同様にして、ステップS108の、前回の実行によって生成された制御信号(PWM信号)が実モータ12に出力され、それにより、実モータ12が起動される。その後、ステップS112に移行する。
On the other hand, assuming that the
やがて、モータ駆動用スイッチ36がオン状態からオフ状態に切り換わると、ステップS116の判定がNOとなり、続いて、ステップS117において、スイッチ切換え部122により、モータ制御用スイッチ124がオン状態からオフ状態に切り換えられる。その結果、実モータ状態検出部30および制御信号決定部50が休止状態に移行する。以上で、図11に示すプロセスの実行が終了する。
Eventually, when the
なお、本実施形態においては、ターンオン検出部120が、前記ターンオン信号を検出するが、別の例においては、ターンオン検出部120が、前記ターンオン信号の発生に先立って発生する所定のイベントを検出することにより、前記ターンオン信号の発生を予測するターンオン信号予測部に置換される。
In the present embodiment, the turn-on
この別の例においては、前記ターンオン信号が実際に発生する時刻より早い時刻に前記ターンオン信号予測部によって前記ターンオン信号の発生が予測される。前記ターンオン信号の発生が予測されると、スイッチ切換え部122が、モータ制御用スイッチ124をオン状態に切り換え、それにより、実モータ状態検出部30および制御信号決定部50を起動させる。この例によれば、スイッチ切換え部122が前記ターンオン信号の発生に応答して実モータ状態検出部30および制御信号決定部50を起動させる場合より早い時刻に実モータ状態検出部30および制御信号決定部50が起動させられ、それにより、初回の制御信号を早期に生成することが可能となる。
In another example, the generation of the turn-on signal is predicted by the turn-on signal prediction unit at a time earlier than the time at which the turn-on signal is actually generated. When the generation of the turn-on signal is predicted, the
ここに、「前記ターンオン信号の発生に先立って発生する所定のイベント」は、例えば、前記ターンオン信号がオペレータの操作に応じて発生する場合には、そのオペレータが、前記操作に先立って通常行うことが予想される別の操作として選択することが可能である。 Here, the “predetermined event that occurs prior to the generation of the turn-on signal” means that, for example, when the turn-on signal occurs in response to an operation by the operator, the operator normally performs the operation prior to the operation. Can be selected as another expected operation.
例えば、実モータ12が、車両の動力源として使用される場合には、オペレータである運転者が、車両を発進させるべく、車両のドアを開けて運転席に着座し、その後に、車両のメインスイッチ(モータ駆動用スイッチ36)をオンに操作するというシナリオが期待される。よって、この例においては、前記別の操作として、前記メインスイッチのオフ状態においてドアが開かれたことをドアスイッチが検出したり、前記メインスイッチのオフ状態において運転席が変形したり、その運転席に作用する圧力が増加したことを着座スイッチが検出することが可能である。
For example, when the
<第3実施形態> <Third Embodiment>
次に、本発明の第3実施形態に従うモータ制御装置150を図13および図14を参照することにより説明する。ただし、本実施形態は、第2実施形態と共通する要素があるため、共通する要素については、同一の符号または名称を付して引用することにより、重複した説明を省略し、異なる要素についてのみ、詳細に説明する。
Next, a
まず、概略的に説明するに、図13の例示的なタイミングチャートで示すように、本実施形態においては、制御信号決定部50が、各回の計算サイクルにおいて、仮想モータ60を2回作動させる。
First, as schematically illustrated, as shown in the exemplary timing chart of FIG. 13, in this embodiment, the control
具体的には、制御信号決定部50は、各回の計算サイクルにおいて、仮想モータ60についての1回目の作動(フィードバック制御)のために、今回の制御目標値と、実モータ12の現時点での作動状態θm1と、仮想モータ60の作動状態I1であってその仮想モータ60の前回の計算によって取得されたものとに基づき、仮想モータ60のための仮制御信号を決定し、その決定された仮制御信号を、実モータ12に出力することなく、仮想モータ60に出力し、それにより、その仮想モータ60の今回の作動状態を推定する。
Specifically, the control
制御信号決定部50は、各回の計算サイクルにおいて、仮想モータ60についての最終回(本実施形態においては、2回目)の作動(フィードバック制御)のために、今回の制御目標値と、実モータ12の現時点での作動状態θm2と、仮想モータ60の作動状態I2であってその仮想モータ60の前回の計算によって取得されたものとに基づき、実モータ12と仮想モータ60とに共通の最終制御信号を決定し、その決定された最終制御信号を実モータ12と仮想モータ60とに実質的に同時に出力する。
The control
本実施形態においては、実モータ12と仮想モータ60とに最終制御信号が出力される前に、仮想モータ60には、仮制御信号が出力されており、その結果、仮想モータ60には、主制御信号と最終制御信号との双方が出力されることになる。このままでは、実モータ12の制御量と、仮想モータ60の合計制御量とが不一致となってしまう。
In this embodiment, before the final control signal is output to the
そこで、本実施形態においては、制御信号決定部50が、仮想モータ60についての2回目の作動のために、今回の制御目標値と、実モータ12の現時点での作動状態θm2と、仮想モータ60の作動状態I2であってその仮想モータ60の前回の計算によって取得されたものとに基づき、これまでと同じ規則に従って制御信号を決定するが、この制御信号を、前記最終制御信号としてではなく、制御信号補正量として取り扱う。
Therefore, in the present embodiment, the control
それに加えて、制御信号決定部50は、仮想モータ60において、前記仮制御信号の影響をキャンセルすべく、仮想モータ60を、前記仮制御信号が入力される前の状態、すなわち、前回の計算サイクルが終了した時点の状態に復元する。
In addition, the control
さらに、制御信号決定部50は、前記決定された仮制御信号を前記制御信号補正量によって補正することにより、前記最終制御信号を決定する。そして、制御信号決定部50は、その決定された最終制御信号を実モータ12と仮想モータ60とに実質的に同時に出力する。その結果、仮想モータ60には、今回の計算サイクルにおいて、最初から前記最終制御信号が入力された状況と同じ状況が再現される。
Furthermore, the control
次に、具体的に説明するに、図14の例示的なフローチャートで示すように、本実施形態においては、ステップS201−S203が、第2実施形態についての図11に示すステップS101−S103と同様にして実行される。 Next, specifically, as shown in the exemplary flowchart of FIG. 14, in this embodiment, steps S201 to S203 are the same as steps S101 to S103 shown in FIG. 11 for the second embodiment. To be executed.
続いて、ステップS204−S208が、第2実施形態についての図11に示すステップS104−S108と同様にして実行される。ただし、本実施形態においては、ステップS204において、図13における「入力1」が実行され、仮想モータ状態I1と、実モータ状態θm1が入力され、また、ステップS208において、前記PWM信号が前記仮制御信号として生成される。
Subsequently, steps S204 to S208 are executed in the same manner as steps S104 to S108 shown in FIG. 11 for the second embodiment. However, in this embodiment, “
その後、ステップS209−S211が、第2実施形態についての図11に示すステップS112−S114と同様にして実行される。ただし、本実施形態においては、ステップS209においては、図13における「出力1」が実行され、また、ステップS211においては、仮想モータ電流I2が出力される。本実施形態においては、第2実施形態とは異なり、PWM信号が、前記仮制御信号として、仮想PWMインバータ90を介して仮想モータ60に出力されるが、実インバータ/パワーアンプ14には出力されない。その結果、仮想モータ60は制御されるが、実モータ12は制御されない。ステップS205−S211により、図13に示す「仮想モータによる1回目のフィードバック制御」が実行される。
Thereafter, steps S209 to S211 are executed in the same manner as steps S112 to S114 shown in FIG. 11 for the second embodiment. However, in this embodiment, “
その後、ステップS212−S221により、図13に示す「仮想モータによる2回目のフィードバック制御」が実行される。 Thereafter, “second feedback control by the virtual motor” shown in FIG. 13 is executed in steps S212 to S221.
具体的には、まず、ステップS212において、図13における「入力2」が実行され、ステップS205と同様にして、仮想モータ状態I2と、実モータ状態θm2が入力される。次に、ステップS213において、ステップS206と同様にして、仮想dq軸指令電圧信号が生成され、ステップS214において、ステップS207と同様にして、仮想3相指令電圧信号が生成される。
Specifically, first, “
その後、ステップS215において、ステップS208と同様にして、前記PWM信号が生成されるが、そのPWM信号は、前記制御信号補正量として取り扱われ、ステップS211の実行によって生成された前記仮制御信号が、その制御信号補正量によって補正され、それにより、前記最終制御信号が生成される。 Thereafter, in step S215, the PWM signal is generated in the same manner as in step S208. The PWM signal is handled as the control signal correction amount, and the temporary control signal generated by executing step S211 is Correction is performed by the control signal correction amount, whereby the final control signal is generated.
この最終制御信号は、仮想モータ60による1回目のフィードバック制御の結果を反映するように(制御誤差が減少するように)生成され、その結果、この最終制御信号は、前記仮制御信号より精度が向上する。しかも、この最終制御信号は、最初の情報である仮想モータ状態I1と実モータ状態θm1ではなく、最新の情報である仮想モータ状態I2と実モータ状態θm2に基づいて生成されるため、仮想モータ60および実モータ12の最新の状態を反映し、仮想モータ60および実モータ12の実際の変化をリアルタイムに追従する。その結果、一回の計算サイクル中、仮想モータ60も実モータ12も作動状態が変化しないと仮定して制御信号を生成する場合より、制御信号の精度が向上する。
This final control signal is generated to reflect the result of the first feedback control by the virtual motor 60 (so that the control error is reduced). As a result, this final control signal is more accurate than the temporary control signal. improves. Moreover, since this final control signal is generated based on the virtual motor state I2 and the actual motor state θm2 which are the latest information, not the virtual motor state I1 and the actual motor state θm1 which are the first information, the
その後、ステップS216およびS217が、第2実施形態についての図11に示すステップS109およじS110と同様にして実行される。 Thereafter, steps S216 and S217 are executed in the same manner as steps S109 and S110 shown in FIG. 11 for the second embodiment.
今回の計算サイクルが初回の計算サイクルではなく、かつ、モータ駆動用スイッチ36がオン状態にある場合には、ステップS218において、第2実施形態におけるステップS111と同様にして、前記最終制御信号、すなわち、2回目のPWM信号Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gzが実インバータ/パワーアンプ14に対して出力され、それにより、実モータ12が駆動される。このステップS218は、図13における「出力2」に相当する。
If the current calculation cycle is not the first calculation cycle and the
続いて、その出力タイミングと実質的に同じタイミングで、ステップS219において、ステップS209と同様にして、同じPWM信号Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gzが仮想PWMインバータ90に対して出力される。それにより、仮想モータ端子電圧Vu,Vv,Vwが計算される。このステップS219も、図13における「出力2」に相当する。
Subsequently, the same PWM signals Gu, Gv, Gw, Gx, Gy, and Gz are output to the
その後、ステップS220において、ステップS210と同様にして、その計算された仮想モータ端子電圧Vu,Vv,Vwが仮想モータ60に対して出力されることにより、前述のモータモデルを用いることにより、仮想モータ電流ベクトルI3が計算される。
Thereafter, in step S220, the calculated virtual motor terminal voltages Vu, Vv, and Vw are output to the
続いて、ステップS221において、ステップS211と同様にして、仮想モータ状態検出部62により、仮想モータ電流ベクトルI3が出力される。その仮想モータ電流ベクトルI3は、次回の計算サイクルでの計算に備えて、前記特定のメモリに一時的に保存される。
Subsequently, in step S221, the virtual motor current vector I3 is output by the virtual motor
その後、ステップS222−S224が、第2実施形態についての図11に示すステップS115−S117と同様にして実行される。 Thereafter, steps S222 to S224 are executed in the same manner as steps S115 to S117 shown in FIG. 11 for the second embodiment.
<第4実施形態> <Fourth embodiment>
次に、本発明の第4実施形態に従うモータ制御装置200を図15を参照することにより説明する。ただし、本実施形態は、第2または第3実施形態と共通する要素があるため、共通する要素については、同一の符号または名称を付して引用することにより、重複した説明を省略し、異なる要素についてのみ、詳細に説明する。
Next, a
本実施形態に従うモータ制御装置200を備えたシステム202においては、モータ制御装置200が、第2実施形態に従うモータ制御装置100または第3実施形態に従うモータ制御装置150と共通するが、実モータ12を駆動させるための電源が、バッテリ32ではなく、それとは別の商用電源210であって交流電圧を出力するものに置換され、さらに、その商用電源210と実インバータ/パワーアンプ14との間に、その商用電源210から出力された交流電圧を直流電圧に変換するAC/DCコンバータ212が接続されている。
In the
<第5実施形態> <Fifth Embodiment>
次に、本発明の第5実施形態に従うモータ制御装置300を図16および図17を参照することにより説明する。ただし、本実施形態は、実モータ12によるバッテリ32の充電が可能な第1ないし第3実施形態のうちのいずれかと共通する要素があるため、共通する要素については、同一の符号または名称を付して引用することにより、重複した説明を省略し、異なる要素についてのみ、詳細に説明する。
Next, a
本実施形態に従うモータ制御装置300を備えたシステム302においては、実モータ12の力行状態において、実モータ12の駆動トルクが、バッテリ32からの電力を用いて発生させられ、それにより、バッテリ32が放電させられるとともに、実モータ12の駆動トルクが仮想モータ60を用いて制御される。また、実モータ12の回生状態においては、実モータ12の制動トルクが仮想モータ60を用いて制御されるとともに、実モータ12によって発電された電流がバッテリ32に蓄積され、それにより、バッテリ32が充電される。
In the
本実施形態においては、第1ないし第3実施形態と同様に、実モータ12が力行状態にあるか回生状態にあるかを問わず、実モータ12に供給されるべき制御信号が、仮想モータ60を用いて、かつ、図8、図11または図14に示すプロセスが実行されることにより、生成される。
In the present embodiment, as in the first to third embodiments, a control signal to be supplied to the
しかし、本実施形態においては、第1ないし第3実施形態とは異なり、実モータ12が力行状態にあるか回生状態にあるかを問わず、仮想モータ60を用いて、実モータ12に流れる実電流が推定される。実電流は、実モータ12が力行状態においては、実モータ12にとっては、実駆動電流または実励磁電流、バッテリ32にとっては、実放電電流である。これに対し、実電流は、実モータ12の回生状態においては、実モータ12にとっては、実発電電流、バッテリ32にとっては、実充電電流である。
However, in the present embodiment, unlike the first to third embodiments, the
本実施形態においては、図16に概念的に表すように、仮想モータ60を用いて推定される前述の仮想3相実電流Iu*,Iv*,Iw*(3相交流電流)が、バッテリ32からの放電電流およびバッテリ32への充電電流を推定するための便宜上、1つの合成値としての瞬間直流電流値IDCに変換される。瞬間直流電流値IDCは、実モータ12の力行状態においては、負の値を有し、一方、実モータ12の回生状態においては、正の値を有する。
In the present embodiment, as conceptually shown in FIG. 16, the virtual three-phase actual currents Iu *, Iv *, Iw * (three-phase alternating current) estimated using the
また、本実施形態においては、バッテリ32の残量電荷(以下、「SOC(State Of Charge)」という)が、いわゆるクーロンカウント法により、実モータ12の瞬間直流電流値IDCを時間積分することにより、計算される。具体的には、SOCの現在値に、最新のモータ制御サイクルにおける瞬間直流電流値IDCの積算値である電流積算値がSOCの変化分ΔSOC(増加分である場合と、減少分である場合がある)として加算され、それにより、SOCの現在値が更新される。
In the present embodiment, the remaining charge of the battery 32 (hereinafter referred to as “SOC (State Of Charge)”) is obtained by time-integrating the instantaneous DC current value IDC of the
ところで、本実施形態においては、前述のように、実モータ12に供給される3相電圧Vu,Vv,Vw(瞬間電圧)が、前回の制御信号が実モータ12に供給されてから、今回の制御信号が実モータ12に供給されるまでの1回分のモータ制御サイクル(仮想モータ60を用いて計算を行う前述の計算サイクルに対し、位相的には完全に一致するわけではないが、仮想モータ計算周期Tvと実質的に同じ長さの周期を有するため、以下、説明の便宜上、「仮想モータ計算サイクル」という)の間、パルス状に変化する。
By the way, in the present embodiment, as described above, the three-phase voltages Vu, Vv, Vw (instantaneous voltage) supplied to the
そこで、本実施形態においては、図16に概念的に表すように、1回分の仮想モータ計算サイクルについての瞬間直流電流値IDCが、仮想モータ状態検出部62によって検出される仮想3相実電流Iu*,Iv*,Iw*と、図7に示す仮想PWMインバータ90において用いられる前述の6つのデューティ比Du,Dv,Dw,Dx,Dy,Dzであって、各仮想モータ計算サイクルごとに、6つのゲート信号Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gwについてそれぞれ存在するものとを用いて計算される。図16において「310」は、乗算器であり、「312」は、3つの乗算器310からの3つの出力値を加算する加算器を示している。加算器312は、瞬間直流電流値IDCを、各仮想モータ計算サイクルごとに出力する。
Therefore, in the present embodiment, as conceptually shown in FIG. 16, the instantaneous DC current value IDC for one virtual motor calculation cycle is the virtual three-phase actual current Iu detected by the virtual motor
そして、本実施形態においては、そのようにして計算された瞬間直流電流値IDCと仮想モータ計算周期Tvとの積として、上述のΔSOCが計算される。 In the present embodiment, the above-described ΔSOC is calculated as the product of the instantaneous DC current value IDC thus calculated and the virtual motor calculation cycle Tv.
さらに、本実施形態においては、瞬間直流電流値IDCと第1許容範囲との比較結果に基づき、実モータ12の実電流が異常であるか否かを判定するための第1異常判定(すなわち、第1自己診断)と、SOCと第2許容範囲との比較結果に基づき、バッテリ32の充電状態が異常であるか否かを判定するための第2異常判定(すなわち、第2自己診断)とが行われる。
Furthermore, in the present embodiment, based on the comparison result between the instantaneous DC current value IDC and the first allowable range, a first abnormality determination for determining whether or not the actual current of the
例えば、前記第1異常判定は、瞬間直流電流値IDCが第1許容上限値を超えているか否かを判定することにより、実モータ12に過電流が現に発生しているかまたは将来発生する可能性があるか否かを判定するために行われ、これに対し、前記第2異常判定は、SOCが第2許容上限値を超えているか否かを判定することにより、バッテリ32に過充電が現に発生しているかまたは将来発生する可能性があるか否かを判定するために行われる。
For example, in the first abnormality determination, it is determined whether or not the instantaneous DC current value IDC exceeds the first allowable upper limit value, so that overcurrent may actually occur in the
さらに、本実施形態においては、前記第1異常判定において異常であると判定された場合に、その異常を正常化するかまたは異常に陥ることを予防するための第1修正動作が実モータ12に対して行われる。例えば、実モータ12の過電流が将来発生する可能性があると判定された場合には、それ以後の制御信号が、将来の実駆動電流が抑制される向き、すなわち、前記デューティ比Dが所定量低下する向きに修正され、そのうえで、実モータ12に供給される。
Further, in the present embodiment, when it is determined that there is an abnormality in the first abnormality determination, the
また、本実施形態においては、前記第2異常判定において異常であると判定された場合に、その異常を正常化するかまたは異常に陥ることを予防するための第2修正動作が実モータ12および/またはバッテリ32に対して行われる。例えば、バッテリ32の過充電が将来発生する可能性があると判定された場合には、それ以後の制御信号が、将来の実発電電流が抑制される向き、すなわち、前記デューティ比Dが所定量低下する向きに修正され、そのうえで、実モータ12に供給される。
Further, in the present embodiment, when it is determined that there is an abnormality in the second abnormality determination, the second correction operation for normalizing or preventing the abnormality from being performed is performed by the
図17には、モータ制御装置300が上述のようにして実モータ電流およびSOCの推定、異常判定(すなわち、自己診断)および修正動作を行うプロセスがフローチャートで概念的に表されている。
FIG. 17 conceptually shows, in a flowchart, a process in which the
このプロセスがプロセッサ40によって実行されると、まず、ステップS301において、モータ駆動用スイッチ36がオフ状態からオン状態に切り換わるのが待たれる。モータ駆動用スイッチ36がオン状態に切り換わると、ステップS302において、SOCの現在値が初期値SOCinにセットされる。本実施形態においては、モータ駆動用スイッチ36がオン状態からオフ状態に切り換えられるごとに、そのときのSOCの値(前回の運転期間におけるSOC最終値)が前記特定のメモリに保存されるようになっており、初期値SOCinは、その特定のメモリから読み出すことによって取得される。
When this process is executed by the
続いて、ステップS303において、仮想3相実電流Iu*,Iv*,Iw*のそれぞれの最新値が前記特定のメモリから取り込まれる。その後、ステップS304において、デューティ比Du,Dv,Dw,Dx,Dy,Dzのそれぞれの最新値が前記特定のメモリから取り込まれる。続いて、ステップS305において、前述のようにして瞬間直流電流値IDCが計算される。 Subsequently, in step S303, the latest values of the virtual three-phase actual currents Iu *, Iv *, and Iw * are fetched from the specific memory. Thereafter, in step S304, the latest values of the duty ratios Du, Dv, Dw, Dx, Dy, Dz are fetched from the specific memory. Subsequently, in step S305, the instantaneous DC current value IDC is calculated as described above.
その後、ステップS306において、前述の第1異常判定が行われ、瞬間直流電流値IDCが現に異常であるかまたは将来異常になる可能性があると判定されると、ステップS307の判定がYESとなり、ステップS308において、前述の第1修正動作が行われる。その後、ステップS309に移行する。 Thereafter, in step S306, when the first abnormality determination described above is performed and it is determined that the instantaneous DC current value IDC is actually abnormal or may become abnormal in the future, the determination in step S307 becomes YES, In step S308, the first correction operation described above is performed. Thereafter, the process proceeds to step S309.
これに対し、瞬間直流電流値IDCが現に異常ではないし、将来異常になる可能性もないと判定されると、ステップS307の判定がNOとなり、ステップS308がスキップされる。続いて、ステップS309において、ΔSOCが、瞬間直流電流値IDCと仮想モータ計算周期Tvとの積として計算される。 On the other hand, if it is determined that the instantaneous DC current value IDC is not actually abnormal and is not likely to become abnormal in the future, the determination in step S307 is NO and step S308 is skipped. Subsequently, in step S309, ΔSOC is calculated as the product of the instantaneous DC current value IDC and the virtual motor calculation cycle Tv.
その後、ステップS310において、その計算されたΔSOCがSOCの現在値に加算されることにより、SOCの現在値が更新される。続いて、ステップS311において、前述の第2異常判定が行われ、SOCが現に異常であるかまたは将来異常になる可能性があると判定されると、ステップS312の判定がYESとなり、ステップS313において、前述の第2修正動作が行われる。その後、ステップS303に戻る。 Thereafter, in step S310, the calculated ΔSOC is added to the current SOC value, thereby updating the current SOC value. Subsequently, in step S311, the above-described second abnormality determination is performed, and when it is determined that the SOC is actually abnormal or may become abnormal in the future, the determination in step S312 is YES, and in step S313 The second correction operation described above is performed. Thereafter, the process returns to step S303.
これに対し、SOCが現に異常ではないし、将来異常になる可能性もないと判定されると、ステップS312の判定がNOとなり、ステップS313がスキップされる。その後、ステップS303に戻る。 On the other hand, if it is determined that the SOC is not actually abnormal and there is no possibility that it will become abnormal in the future, the determination in step S312 is NO and step S313 is skipped. Thereafter, the process returns to step S303.
以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、実モータ12の将来の作動状態を予測する仮想モータ60が利用されることにより、実モータ電流およびSOCのそれぞれの将来値が推定され、それら推定値に基づき、実モータ12およびバッテリ32につき、異常判定(すなわち、自己診断)および修正動作が、実モータ12の現在の作動状態を参照して自己診断を行う場合より早期に行われる。これにより、実モータ12およびバッテリ32の異常を予知して未然に防止することが容易となる。
As is clear from the above description, according to the present embodiment, the future values of the actual motor current and the SOC are estimated by using the
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前記[発明の概要]の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。 As described above, some of the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, these are exemplifications, and are based on the knowledge of those skilled in the art including the aspects described in the section of [Summary of the Invention]. The present invention can be implemented in other forms with various modifications and improvements.
Claims (3)
前記実モータの作動状態を検出する実モータ状態検出部と、
前記実モータを模擬する仮想モータであって、入力された制御信号に基づき、その制御信号と同じ制御信号が前記実モータにも出力された場合にその制御信号に応答して実現される前記実モータの将来の作動状態を推定するものと、
前記実モータが実現すべき制御目標値と、前記推定された前記実モータの作動状態と、前記検出された前記実モータの実際の作動状態とに基づき、前記仮想モータの制御信号を決定し、その制御信号を前記仮想モータに出力する制御信号決定部と、
電力を前記実モータ状態検出部、前記仮想モータおよび前記制御信号決定部に、前記実モータの運転期間のみならず、その運転期間に先行する休止期間においても供給し、それにより、前記実モータ状態検出部、前記仮想モータおよび前記制御信号決定部を前記実モータの運転開始に先行して作動させる電力供給制御部と
を含み、
前記制御信号決定部は、前記実モータの休止期間において、前記仮想モータを作動させ、それにより、前記制御目標値と、前記仮想モータによって推定された前記実モータの作動状態と、前記実モータ状態検出部によって検出された前記実モータの実際の作動状態とに基づき、前記制御信号を決定し、その決定された制御信号を前記仮想モータに供給し、それにより、前記仮想モータを作動させ、
前記実モータは、前記仮想モータを用いて制御されるモータ制御装置。 A motor control device that controls an actual motor that converts electrical energy into kinetic energy,
An actual motor state detector for detecting the operating state of the actual motor;
A virtual motor that simulates the real motor, and is realized in response to the control signal when the same control signal as the control signal is output to the real motor based on the input control signal. Estimating the future operating state of the motor,
Based on the control target value to be realized by the real motor, the estimated operating state of the real motor, and the detected actual operating state of the real motor, the control signal of the virtual motor is determined, A control signal determining unit for outputting the control signal to the virtual motor ;
Electric power is supplied to the actual motor state detection unit, the virtual motor, and the control signal determination unit not only during the operation period of the actual motor but also during a rest period preceding the operation period, thereby the actual motor state A power supply control unit that operates the detection unit, the virtual motor, and the control signal determination unit prior to the start of operation of the real motor, and
The control signal determination unit activates the virtual motor during the stop period of the real motor, thereby causing the control target value, the operation state of the real motor estimated by the virtual motor, and the real motor state. Based on the actual operating state of the real motor detected by the detection unit, the control signal is determined, and the determined control signal is supplied to the virtual motor, thereby operating the virtual motor ,
The real motor is a motor control device controlled using the virtual motor .
前記制御信号決定部は、前記制御目標値と、前記仮想モータによって推定された作動状態である推定作動状態とに基づき、前記仮想モータの作動状態のベクトル制御を、前記推定作動状態の座標変換が前記実モータの回転角を用いて行われるように行い、それにより、前記制御信号を決定する請求項1または2に記載のモータ制御装置。 The actual operating state of the actual motor includes the rotation angle of the actual motor,
The control signal determination unit performs vector control of the operating state of the virtual motor based on the control target value and an estimated operating state that is an operating state estimated by the virtual motor. The motor control device according to claim 1, wherein the control signal is determined by using a rotation angle of the actual motor, thereby determining the control signal.
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