JP2020102908A - パラメータ決定支援装置、パラメータ決定支援方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】誘導モータを起動から所定の回転数まで加速させたときの加速時間に基づいて、すべり定数が未知のモータを駆動する際の、すべり定数の決定を簡略化する。
【解決手段】モータ駆動用のパラメータ決定支援装置は、予め設定された複数のすべり定数に基づいて、それぞれのすべり定数に対して、起動から予め設定された所定の回転数まで誘導モータ４１を加速させて駆動した際の加速時間を含む特性情報を自動測定する自動測定部１１７と、特性情報に基づいて、複数のすべり定数のうち、所定の回転数までの加速時間が最短となるすべり定数を、誘導モータ４１のすべり定数として推定する推定部１１８と、を備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、パラメータ決定支援装置、パラメータ決定支援方法、及びプログラムに関する。

工作機械、包装機械、産業用ロボット等に用いられる誘導モータを制御するためには、誘導モータを駆動するための駆動パラメータを適切な値に設定する必要がある。その方法の一つとして、誘導モータのすべり定数を調整し、調整されたすべり定数に基づいて、駆動パラメータを適切な値に設定する手段が知られている。
特許文献１では、電動機の逆起電力の指令値と実際値との偏差が零となるようにすべり周波数を修正する手段が開示されている。特許文献２では、制限加速を行い、各回転数において取得したトルク指令と実トルクとの相関から、誘導電動機の最適な定格すべりを自動調整する手段が開示されている。

特公平０２−０３９１９３号公報 特開平０６−１０５５８２号公報

しかし、特許文献１の構成は、パラメータを調整するための独立した調整装置ではなくモータの制御装置である。また、特許文献２の構成は、トルク指令と実トルクとの相関を取得する必要があるため、パラメータを決定するまでの処理が煩雑である。更に、これらの構成では、すべり定数が未知のモータに対して、すべり定数を決定することが困難であった。

図１は、誘導モータの等価回路の一例を示す図である。図１Ａは、一般的な誘導モータの等価回路を示し、図１Ｂは、二次漏れインダクタンスｌ２を零とする場合の等価回路を示す。
なお、Ｒ１は一次抵抗、Ｒ２は二次抵抗、ｓはすべり、ｌ１は一次漏れインダクタンス、ｌ２は二次漏れインダクタンス、Ｍは相互インダクタンス、Ｉ１は一次電流、Ｉ２は二次電流、Ｉｍは励磁電流をそれぞれ示す。
また、ｌ＝ｌ１＋ｌ２、Ｍ’＝Ｍ^２／（Ｍ＋ｌ２）、及びＲ２’＝｛Ｍ／（Ｍ＋ｌ２）｝^２×Ｒ２である。

そして、すべり定数が適切（実際の二次抵抗に対してすべりが適切）に設定されていれば、電流制御によって、モータ駆動装置（アンプ）から誘導モータに入力される一次電流Ｉ１は、演算した励磁電流指令と二次電流指令の成分通りになる。つまり、誘導モータは、指令通りの実トルクを発生することができる（トルク指令通りに安定した電流制御ができている）。
そのため、すべり定数の設定が不適切であると、図２に示すように、二次電流成分の不安定制御による発生トルクの減少、また励磁電流成分の不安定制御に伴う界磁弱め制御領域（基底速度以上のモータ高速域）での電圧飽和による発生トルクの減少等が発生し、起動から所定の回転数までの誘導モータの加速時間がかかることが予想される。図２は、すべりが適切な場合（実線）と適切でない場合（破線）における一定出力特性の一例を示す図である。

ここで、上述した界磁弱め制御とは、誘導モータのモータ速度が上がると、逆起電圧が大きくなり、そしてモータへの印加電圧が定格電圧を超えると、逆起電圧の増加で徐々に電流が小さくなってしまい、トルク減少（電圧飽和）が発生することから、励磁電流を小さくして界磁を弱めることで、トルク減少を抑える、当業者にとって周知の制御手法である。

これらのことから、すべり定数が適切に設定できていれば実トルクとトルク指令の線形性が良くなることから、起動から所定の回転数までの誘導モータの加速時間が最短になると推定できる。そうすると、実トルク測定を実施しなくても、すべり設定値に応じた加速時間の測定・評価のみですべり定数の推定が可能となる。なお、後述するように、実験結果により、この推定は確認できた。

そこで、本発明は、誘導モータを起動から所定の回転数まで加速させたときの加速時間に基づいて、すべり定数が未知のモータを駆動する際の、すべり定数の決定を簡略化することが可能な、パラメータ決定支援装置、パラメータ決定支援方法、及びプログラムの提供を目的とする。

（１）本発明に係るモータ駆動用のパラメータ決定支援装置（例えば、後述のパラメータ決定支援装置１１）は、誘導モータ（例えば、後述のモータ４１）の制御用パラメータの決定を支援するパラメータ決定支援装置であって、予め設定された複数のすべり定数に基づいて、それぞれのすべり定数に対して、起動から予め設定された所定の回転数まで前記誘導モータを加速させて駆動した際の加速時間を含む特性情報を自動測定する自動測定手段（例えば、後述の自動測定部１１７）と、前記特性情報に基づいて、前記複数のすべり定数のうち、前記所定の回転数までの加速時間が最短となるすべり定数を、前記誘導モータのすべり定数として推定する推定手段（例えば、後述の推定部１１８）と、を備える。

（２）本発明に係るパラメータ決定支援方法は、コンピュータにより実現される誘導モータの制御用パラメータの決定を支援するパラメータ決定支援方法であって、予め設定された複数のすべり定数に基づいて、それぞれのすべり定数に対して、起動から予め設定された所定の回転数まで前記誘導モータを加速させて駆動した際の加速時間を含む特性情報を自動測定する自動測定ステップと、前記自動測定ステップにおいて自動測定された前記特性情報に基づいて、前記複数のすべり定数のうち、前記所定の回転数までの加速時間が最短となるすべり定数を、前記誘導モータのすべり定数として推定する推定ステップと、を備える。

（３）本発明に係るプログラムは、コンピュータを（１）に記載のパラメータ決定支援装置として動作させる。

本発明によれば、誘導モータを起動から所定の回転数まで加速させたときの加速時間に基づいて、すべり定数が未知のモータを駆動する際の、すべり定数の決定を簡略化することが可能となる。

誘導モータの等価回路の一例を示す図である。 誘導モータの等価回路の一例を示す図である。 すべりが適切な場合と適切でない場合における一定出力特性の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るパラメータ決定支援装置を含むモータ駆動システムの全体構成を示すブロック図である。 図３に示すパラメータ決定支援装置の機能を示すブロック図である。 図３に示す数値制御装置の構成を示すブロック図である。 図３に示すモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。 図３に示すパラメータ決定支援装置の動作を説明するフローチャートである。 図７に示すすべり定数推定処理を説明するフローチャートである。 すべり定数毎のモータ速度−時間特性の一例を示す図である。 すべり定数毎の加速時間の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図３〜図１０を参照しながら、詳述する。
図３は、本発明の実施形態に係るパラメータ決定支援装置を含むモータ駆動システム１の全体構成を示す。モータ駆動システム１は、パラメータ決定支援装置１１に加えて、数値制御装置２１、モータ駆動装置３１、及び誘導モータ４１を備える。

パラメータ決定支援装置１１は、モータ駆動装置３１から受信したモータ駆動装置３１の仕様と、オペレータがパラメータ決定支援装置１１に対して入力した、誘導モータ４１の出力仕様情報とに基づいて、誘導モータ４１の試運転用の初期パラメータを決定すると共に、仕様情報、出力仕様情報、及び初期パラメータに基づいて試運転を行うための試運転プログラムを作成する。
誘導モータ４１のすべり定数を推定するためには、誘導モータ４１を略一定回転数（略一定速度）で回転させたり、加減速させたりした時の、駆動電流値、駆動電圧値、及び回転数等のデータ（運転情報）を確認する必要があるが、ここでの「試運転」とは、これらのデータの確認のために誘導モータ４１を駆動させる試運転のことである。
また、「駆動電圧値」とは、誘導モータ４１を、実際に、ある回転数で駆動するのに必要な電圧であって、大元の電源の電圧や、電圧の指令値を元に算出される。
また、ここでの「初期パラメータ」とは、例えば、誘導モータ４１を駆動する最大電流値や、Ｄ相電流値、Ｑ相電圧値、誘導モータ４１の最高回転数、複数のすべり定数、モータ駆動装置３１から取り込んだ電流値のフィードバックを実際の物理量に換算する係数のうち少なくとも一つを含む。
また、ここでの「仕様情報」とは、例えば、モータ駆動装置３１の許容電流値及び駆動可能周波数のうち少なくとも一つを含む。
また、ここでの「出力仕様情報」とは、例えば、誘導モータ４１の定格出力及び基底回転数のうち少なくとも一つを含む。

更に、パラメータ決定支援装置１１は、この初期パラメータと試運転プログラムとを、数値制御装置２１に送信する。数値制御装置２１は、初期パラメータを適用して試運転プログラムを実行することにより、位置指令値、速度指令値等の指令値を生成し、初期パラメータと共に、モータ駆動装置３１に送信する。

モータ駆動装置３１は、数値制御装置２１から受信した初期パラメータと指令値とに基づいた駆動電流を、誘導モータ４１に供給する。

誘導モータ４１は、モータ駆動装置３１に対し、速度情報、位置情報、回転数等のフィードバック値を送信する。

モータ駆動装置３１は、誘導モータ４１から受信したフィードバック値、駆動電流値、誘導モータ４１への指令値等を含む運転情報を、パラメータ決定支援装置１１に送信する。なお、ここでの「運転情報」とは、誘導モータ４１の回転数ＳＰＥＥＤ［ｒｐｍ］、並びにモータ駆動装置３１のＤＣリンク電圧ＶＤＣ［Ｖ］及びＱ相電圧指令ＶＱＣＭＤ［％］を含む。

パラメータ決定支援装置１１は、モータ駆動装置３１から受信した運転情報に基づいて、誘導モータ４１のすべり定数を推定する。更に、パラメータ決定支援装置１１は、このすべり定数に基づいて、誘導モータ４１の出力仕様に合わせた制御用パラメータ（以下、「最適パラメータ」ともいう）の計算を行い、この最適パラメータを、数値制御装置２１に送信する。なお、すべり定数Ｓとは、一般的にＳ＝（Ｎｓ［ｒｐｍ］−Ｎ［ｒｐｍ］）／Ｎｓ［ｒｐｍ］で表される。ここで、Ｎは誘導モータの実際の回転速度であり、Ｎｓ［ｒｐｍ］は励磁電流の位相と同期した場合の同期回転速度である。

図４は、パラメータ決定支援装置１１の機能を示すブロック図である。パラメータ決定支援装置１１は、制御部１１１、検知部１１２、及び入力部１１３を備え、更に、制御部１１１は、取得部１１４、初期パラメータ決定部１１５、プログラム作成部１１６、自動測定部１１７、推定部１１８、計算部１１９、及び表示部１２０を備える。

制御部１１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＭＯＳメモリ等を有し、これらはバスを介して相互に通信可能に構成される、当業者にとって公知のものである。
ＣＰＵはパラメータ決定支援装置１１を全体的に制御するプロセッサである。該ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたシステムプログラム及びアプリケーションプログラムを、バスを介して読み出し、該システムプログラム及びアプリケーションプログラムに従ってパラメータ決定支援装置１１全体を制御することで、図４に示すように、制御部１１１が、取得部１１４、初期パラメータ決定部１１５、プログラム作成部１１６、自動測定部１１７、推定部１１８、計算部１１９、及び表示部１２０の機能を実現するように構成される。ＲＡＭには一時的な計算データや表示データ等の各種データが格納される。ＣＭＯＳメモリは図示しないバッテリでバックアップされ、パラメータ決定支援装置１１の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。

取得部１１４は、モータ駆動装置３１の仕様情報と誘導モータ４１の出力仕様情報とを取得する。とりわけ、取得部１１４は、後述の検知部１１２から、モータ駆動装置３１の仕様情報を取得し、後述の入力部１１３から、誘導モータ４１の出力仕様情報を取得する。

初期パラメータ決定部１１５は、取得部１１４が取得した仕様情報及び出力仕様情報に基づいて、試運転用の初期パラメータを決定する。なお、試運転用の初期パラメータには、予め設定される複数のすべり定数が含まれる。

プログラム作成部１１６は、取得部１１４が取得した出力仕様情報に基づいて、試運転プログラムを作成する。この試運転プログラムは、誘導モータ４１の出力を決定するパラメータの調整に必要なデータを取得するための試運転に用いられる。

自動測定部１１７は、上記の初期パラメータを適用して、上記の試運転プログラムにより、誘導モータ４１を起動（例えば、停止状態）から予め設定された所定の回転数まで加速させて駆動した際の運転情報を自動測定する。具体的には、自動測定部１１７は、初期パラメータに含まれる複数のすべり定数に基づいて、それぞれのすべり定数に対して、誘導モータ４１の加速時間を含む特性情報を、運転情報として自動測定する。

推定部１１８は、自動測定部１１７が測定した運転情報に基づいて、誘導モータ４１のすべり定数を推定する。すべり定数Ｓは、運転情報を用いて推定される。推定部１１８の詳細な処理内容の説明は、図８に記載するフローチャートを用いて、後述する。

計算部１１９は、推定部１１８が推定したすべり定数に基づいて、誘導モータ４１の出力仕様に合わせた最適パラメータの計算を行う。なお、最適パラメータの計算は、当業者にとって周知の手法を用いることができ、説明は省略する。

表示部１２０は、パラメータ決定支援装置１１が備える表示器（不図示）に各種情報を表示する。ここでの「各種情報」とは、自動測定部１１７が測定した運転情報、推定部１１８が推定したすべり定数、及び計算部１１９が計算した最適パラメータのうち少なくとも一つを含む。
なお、表示部１２０は、例えば、オペレータが後述の入力部１１３を用いて出力仕様情報を入力するためのガイドとなる、ナビゲーション情報を表示してもよい。なお、このナビゲーション情報は、出力仕様情報の入力方法に限らず、例えば、パラメータ決定支援装置１１の操作方法等の情報を含んでもよい。

検知部１１２は、モータ駆動装置３１の仕様情報を検知する装置であり、例えばセンサである。また、入力部１１３は、オペレータが誘導モータ４１の出力仕様情報を入力するために用いる装置であり、例えば、キーボードやタッチパネルである。

図５は、数値制御装置２１の構成を示す。数値制御装置２１は、主として、ＣＰＵ２１１、ＲＯＭ２１２、ＲＡＭ２１３、ＣＭＯＳ２１４、インタフェース２１５，２１８，２１９、ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）２１６、Ｉ／Ｏユニット２１７、軸制御回路２３０〜２３４、及びスピンドル制御回路２６０を備える。

ＣＰＵ２１１は、数値制御装置２１を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ２１１は、ＲＯＭ２１２に格納されたシステムプログラムを、バス２２０を介して読み出し、該システムプログラムに従って数値制御装置２１全体を制御する。

ＲＡＭ２１３には、一時的な計算データや表示データ、及び表示器／ＭＤＩユニット２７０を介してオペレータが入力した各種データが格納される。

ＣＭＯＳメモリ２１４は、図示しないバッテリでバックアップされ、数値制御装置２１の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。ＣＭＯＳメモリ２１４中には、インタフェース２１５を介して読み込まれた加工プログラムや表示器／ＭＤＩユニット２７０を介して入力された加工プログラム等が記憶される。

ＲＯＭ２１２には、加工プログラムの作成及び編集のために必要とされる編集モードの処理や自動運転のための処理を実施するための各種システムプログラムが予め書き込まれている。

各種加工プログラムは、インタフェース２１５や表示器／ＭＤＩユニット２７０を介して入力し、ＣＯＭＳメモリ２１４に格納することができる。

インタフェース２１５は、数値制御装置２１とアダプタ等の外部機器２７２との接続を可能とするものである。外部機器２７２側からは、加工プログラムや各種パラメータ等が読み込まれる。また、数値制御装置２１内で編集した加工プログラムは、外部機器２７２を介して外部記憶手段に記憶させることができる。

ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）２１６は、数値制御装置２１に内蔵されたシーケンスプログラムで工作機械の補助装置（例えば、工具交換用のロボットハンドといったアクチュエータ）にＩ／Ｏユニット２１７を介して信号を出力し制御する。また、工作機械の本体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要な信号処理をした後、ＣＰＵ２１１に渡す。

表示器／ＭＤＩユニット２７０は、ディスプレイやキーボード等を備えた手動データ入力装置であり、インタフェース２１８は、表示器／ＭＤＩユニット２７０のキーボードからの指令やデータを受けてＣＰＵ２１１に渡す。インタフェース２１９は、手動パルス発生器等を備えた操作盤２７１に接続されている。

各軸の軸制御回路２３０〜２３４は、ＣＰＵ２１１からの各軸の移動指令量を受けて、各軸の指令をサーボアンプ２４０〜２４４に出力する。サーボアンプ２４０〜２４４は、この指令を受けて、各軸のサーボモータ２５０〜２５４を駆動する。各軸のサーボモータ２５０〜２５４は、位置・速度検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路２３０〜２３４にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、図５では、位置・速度のフィードバックについては省略している。

スピンドル制御回路２６０は、工作機械への主軸回転指令を受け、スピンドルアンプ２６１にスピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ２６１は、このスピンドル速度信号を受けて、工作機械のスピンドルモータ２６２を指令された回転速度で回転させ、工具を駆動する。スピンドルモータ２６２には、歯車あるいはベルト等でパルスエンコーダ２６３が結合され、パルスエンコーダ２６３が主軸の回転に同期して帰還パルスを出力し、その帰還パルスは、バス２２０を経由してＣＰＵ２１１によって読み取られる。

なお、サーボアンプ２４０〜２４４、及びスピンドルアンプ２６１は、図３のモータ駆動装置３１に対応し、サーボモータ２５０〜２５４、及びスピンドルモータ２６２は、図３の誘導モータ４１に対応する。
また、図５に示す数値制御装置２１の構成は、あくまで一例であって、これには限定されず、数値制御装置２１として、汎用の数値制御装置を用いることが可能である。

図６は、モータ駆動装置３１の構成を示す。モータ駆動装置３１は、インバータ３１１、電流検出器３１２、制御部３１３、及び速度検出部３１４を備える。

インバータ３１１は、誘導モータ４１に駆動電流を供給する。電流検出器３１２は、誘導モータ４１に供給している駆動電流を検出する。制御部３１３は、モータの速度指令と誘導モータ４１の速度フィードバックと電流検出器３１２で検出された電流値を使い、インバータ３１１をＰＷＭ制御する。速度検出部３１４は、誘導モータ４１のフィードバック制御のため、速度を検出し、検出した速度を制御部３１３に送信する。

図６に示すモータ駆動装置３１の構成は、あくまで一例であって、これには限定されず、モータ駆動装置３１として、汎用のモータ駆動装置を用いることが可能である。

図７は、パラメータ決定支援装置１１の動作を説明するフローチャートである。
ステップＳ１において、検知部１１２は、モータ駆動装置３１の仕様情報を検知し、取得部１１４は、検知部１１２から仕様情報を取得する。

ステップＳ２において、オペレータは、入力部１１３から誘導モータ４１の出力仕様情報を入力し、取得部１１４は、入力部１１３から出力仕様情報を取得する。

ステップＳ３において、初期パラメータ決定部１１５は、取得部１１４が取得した仕様情報及び出力仕様情報に基づいて、試運転用の初期パラメータを決定する。

ステップＳ４において、プログラム作成部１１６は、誘導モータ４１のすべり定数の推定、及び誘導モータ４１の出力を決定するパラメータの調整に必要なデータを取得する試運転のための試運転プログラムを、取得部１１４が取得した出力仕様情報に基づいて作成する。

ステップＳ５において、推定部１１８は、自動測定部１１７が複数のすべり定数それぞれについて自動測定した、誘導モータ４１を起動から予め設定された所定の回転数まで加速させて駆動した際の、加速時間を含む特性情報に基づいてすべり定数推定処理を行い、誘導モータ４１のすべり定数を推定する。なお、すべり定数推定処理の詳細なフローについては、後述する。

ステップＳ６において、計算部１１９は、ステップＳ５のすべり定数推定処理により推定されたすべり定数に基づいて、誘導モータ４１の出力仕様に合わせた最適パラメータを計算し、決定する。

ステップＳ７において、自動測定部１１７が自動測定した運転情報、推定部１１８が推定したすべり定数、及び計算部１１９が計算した最適パラメータを、表示部１２０が表示器（不図示）に切替え可能に表示する。これにより、オペレータは、測定データを直接確認しながら、ステップＳ６で決定されたパラメータが適切か否か、判断することが可能となる。以上により、パラメータ決定支援装置１１の動作フローは終了する。

図８は、図７においてステップＳ５で示したすべり定数推定処理の詳細な処理内容を説明するフローチャートである。図８のフローチャートでは、ステップＳ５１〜Ｓ５３は、自動測定部１１７の処理フローを示し、ステップＳ５４〜Ｓ５６は、推定部１１８の処理フローを示す。
なお、以下の説明では、所定の回転数は、誘導モータ４１の最大回転数とするが、例えば最高回転数付近の回転数としてもよい。

まず、ステップＳ５１において、自動測定部１１７は、予め設定された複数のすべり定数のうち一つのすべり定数に基づいて、試運転プログラムにより、誘導モータ４１を起動から最大回転数まで加速させて駆動した際の誘導モータ４１の速度［ｒｐｍ］及び加速時間［ｍｓｅｃ］を含む特性情報を自動測定する。

ステップＳ５２において、自動測定部１１７は、自動測定の実施回数が所定回数未満か否かを判定する。所定回数とは、予め設定された複数のすべり定数の個数である。
そして、自動測定部１１７は、すべり定数全てに対して加速時の速度を含む特性情報が取得されたか否かを判定する。取得されていない場合には、処理はステップＳ５３に進み、取得されている場合には、処理はステップＳ５４へ進む。

ステップＳ５３において、自動測定部１１７は、次のすべり定数に変更する。そして、処理は、ステップＳ５１に戻り、自動測定部１１７は、変更したすべり定数に基づいて、当該すべり定数における特性情報を自動測定する。そうすることで、自動測定部１１７は、それぞれのすべり定数に対して、誘導モータ４１の起動から予め設定された所定の回転数（最大回転数）まで誘導モータ４１を加速させて駆動した際の加速時間を含む特性情報を取得することができる。

ステップＳ５４において、推定部１１８は、自動測定部１１７が自動測定した各すべり定数の測定結果（特性情報）から、それぞれのすべり定数に対応して、誘導モータ４１を起動から予め設定された所定の回転数（最大回転数）まで加速させて駆動した際のモータ速度−時間特性を算出する。

ステップＳ５５において、推定部１１８は、自動測定部１１７が自動測定した各すべり定数のモータ速度−時間特性に基づいて、最大回転数（所定の回転数）までの加速時間［ｍｓｅｃ］を算出する。

ステップＳ５６において、推定部１１８は、加速時間が最短となるすべり定数を、誘導モータ４１のすべり定数として推定する。以上により、すべり定数推定処理のフローは終了し、処理はステップＳ６に進む。

＜すべり定数推定処理の具体例＞
次に、図９及び図１０を参照しつつ、図８のすべり定数推定処理の具体例を示す。
図９は、各すべり定数における、誘導モータ４１の速度と時間との関係を示すモータ速度−時間特性のグラフの一例である。欄外の凡例は、すべり定数の割合を示している。ここで、例えば、６個のすべり定数が、基準となるすべり定数に対する、割合（２５％、５０％、７５％、１００％、１２５％、１５０％）に基づいて設定されているものとする。そうすることで、割合［％］が小さくなるにつれてすべり定数は、基準となるすべり定数よりも小さくなり、割合［％］が大きくなるにつれて、すべり定数は、基準となるすべり定数よりも大きくなる。
図９に示されるように、モータ速度−時間特性は、誘導モータ４１の速度が上がるにつれて、すべり定数毎の差異が増大し、最大回転数までの加速時間が大きく異なることがわかる。

図１０は、例えば、誘導モータ４１の加速時間をすべり定数毎に示す図の一例である。図１０に示されるように、基準となるすべり定数に対応する割合が１００％の場合と比較すると、すべり定数に対応する割合が７５％のとき、加速時間が最短となることがわかる。これは、すべり定数に対応する割合が７５％のとき、実トルクとトルク指令の線形性が最も良かったことを示し、最高回転数までの加速時間が最短となったと考えられる。
一方、すべり定数に対応する割合が２５％、５０％、１００％、１２５％、１５０％のとき、実トルクとトルク指令の線形性が、７５％のすべり定数の場合と比べて悪かったことにより、最高回転数までの加速時間がかかったものと考えられる。

なお、図９及び図１０の具体例では、パラメータ決定支援装置１１は、２５％、５０％、７５％、１００％、１２５％、１５０％の割合に対する６個のすべり定数から、加速時間が最短となる割合（７５％）のすべり定数を、誘導モータ４１のすべり定数として推定したが、これに限定されない。例えば、パラメータ決定支援装置１１は、すべりの探索範囲を増やすことで、誘導モータ４１のすべり定数の真値（モータ設計値）との推定誤差がより小さいすべり定数を推定してもよい。
具体的に例えば、パラメータ決定支援装置１１は、加速時間が最短となる割合のすべり定数を推定した後、当該割合のすべり定数周辺を探索範囲として、より詳細なすべり定数推定処理を行ってもよい。そうすることにより、パラメータ決定支援装置１１は、誘導モータ４１のすべり定数の真値（モータ設計値）により近いすべり定数を推定することができる。

＜実際の実験結果＞
次に、パラメータ決定支援装置１１が、すべり定数の真値（モータ設計値）が２．８ｒａｄ／ｓ（角速度換算）、最高回転数が８０００ｒｐｍ、基底速度が５００ｒｐｍの誘導モータ４１を、すべり定数が不明の誘導モータとしてすべり定数推定処理を行った実際の実験結果の一例を示す。なお、実験では、基準となるすべり定数を４．２ｒａｄ／ｓ（角速度換算）とし、２５％、５０％、７５％、１００％、１２５％、１５０％の割合に対する６個のすべり定数を、１．０５、２．１、３．１、４．２、５．２、６．３ｒａｄ／ｓ（角速度換算）に設定した。
誘導モータ４１の起動から最大回転数までの加速時間は、誘導モータ４１のすべり定数の真値（モータ設計値）２．８ｒａｄ／ｓ（角速度換算）に近づくにつれて短くなり、すべり定数の真値（モータ設計値）に最も近い７５％のすべり定数（３．１ｒａｄ／ｓ（角速度換算））のとき、最も短くなった。
このことから、前述したように、すべり定数が適切に設定できていれば実トルクとトルク指令の線形性が良くなることから、起動から所定の回転数までの加速時間が最短になると推定できることが、当該実験結果により確認された。

このように、パラメータ決定支援装置１１は、面倒な実トルク測定を実施しなくても、すべり定数を網羅的に変化させて起動から所定の回転数までの加速時間を比較することによって、誘導モータ４１の適切なすべり定数を推定し、そのすべり定数において誘導モータ４１を駆動する場合の、制御用パラメータを自動的に決定することができる。これにより、すべり定数が未知の誘導モータを駆動する際の、すべり定数の決定を簡略化することが可能となる。換言すれば、誘導モータ４１の速度フィードバックだけで、すべり定数の決定が可能となる。また、パラメータ決定支援装置１１は、実トルクを直接測定しないことから、決定に要する時間を短縮することが可能となり、コストを削減することが可能となる。
また、パラメータ決定支援装置１１は、誘導モータ４１を最大回転数や最大回転数付近の回転数まで加速させることにより、図９に示すように、すべり定数毎の加速時間の差異が大きく顕著になるため、加速時間が最短となるすべり定数を容易に推定することができる。

また、一定出力特性で最高回転数が高いスピンドルモータ２６２等では、すべり定数の変化に伴う最高回転数までの加速時間の差異が顕著に生じるので、より効果的である。
また、基底速度が低いモータの場合、基底速度までの加速時間が短いため、すべり定数毎の加速時間の差異が生じない場合があり、すべり定数の推定が困難となることがある。しかし、パラメータ決定支援装置１１は、最高回転数までの加速時間の比較なので、基底速度が低いモータでも比較的安定してすべり定数を推定することが可能となる。

また、上記のパラメータ決定支援装置１１は、測定した運転情報、推定したすべり定数、及び計算した最適パラメータのうち少なくとも一つを表示する表示部１２０を更に備える。

これにより、オペレータは、どのようなロジックでパラメータが決定され、その結果どのような出力になるかを確認することにより、パラメータの妥当性を判断した上で、最適パラメータを決定できる。

なお、上記のパラメータ決定支援装置１１に含まれる各装置は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組合せによりそれぞれ実現することができる。また、上記のパラメータ決定支援装置１１に含まれる各装置により行われるパラメータ決定方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組合せにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は、無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

なお、上記実施形態において、自動測定部１１７が運転情報を複数回自動測定して平均値を用いるようにしてもよい。自動測定部１１７が自動測定する回数を増やして平均値を用いることで、ノイズや速度変動等での局所的な値での誤差をなくすことができ、ひいては、測定データの統計的な信頼性を上げることができる。

１ モータ駆動システム
１１ パラメータ決定支援装置
２１ 数値制御装置
３１ モータ駆動装置
４１ 誘導モータ
１１１ 制御部
１１２ 検知部
１１３ 入力部
１１４ 取得部
１１５ 初期パラメータ決定部
１１６ プログラム作成部
１１７ 自動測定部
１１８ 推定部
１１９ 計算部
１２０ 表示部

Claims (3)

1. 誘導モータの制御用パラメータの決定を支援するパラメータ決定支援装置であって、
   予め設定された複数のすべり定数に基づいて、それぞれのすべり定数に対して、起動から予め設定された所定の回転数まで前記誘導モータを加速させて駆動した際の加速時間を含む特性情報を自動測定する自動測定手段と、
   前記特性情報に基づいて、前記複数のすべり定数のうち、前記所定の回転数までの加速時間が最短となるすべり定数を、前記誘導モータのすべり定数として推定する推定手段と、を備える、パラメータ決定支援装置。
2. コンピュータにより実現される誘導モータの制御用パラメータの決定を支援するパラメータ決定支援方法であって、
   予め設定された複数のすべり定数に基づいて、それぞれのすべり定数に対して、起動から予め設定された所定の回転数まで前記誘導モータを加速させて駆動した際の加速時間を含む特性情報を自動測定する自動測定ステップと、
   前記自動測定ステップにおいて自動測定された前記特性情報に基づいて、前記複数のすべり定数のうち、前記所定の回転数までの加速時間が最短となるすべり定数を、前記誘導モータのすべり定数として推定する推定ステップと、を備える、パラメータ決定支援方法。
3. コンピュータを請求項１に記載のパラメータ決定支援装置として動作させるプログラム。

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