JP3055186B2 - 電動機の瞬時位置・瞬時速度・瞬時加速度検出装置、ならびに瞬時位置値・瞬時速度値・瞬時加速度値を用いた電動機の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転角又は位置検出用
センサとしてパルスエンコーダ、ロータリエンコーダ或
いはパルスジェネレータ等のパルス発生手段を用いた電
動機制御における電動機の位置（回転角）の瞬時値、速
度及び加速度の検出装置、ならびに瞬時位置値・瞬時速
度値・瞬時加速度値を用いた電動機の制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】パワー
エレクトロニクスを利用した電動機の可変速駆動分野に
おいては、制御の高性能化、高信頼化、高機能化への要
求からマイクロコンピュータを適用したディジタル制御
方式の採用が盛んである。

【０００３】その多くの場合、制御精度の観点から高精
度の速度検出、加速度検出或いは位置（回転角）検出を
行う必要があり、いわゆるパルスジェネレータ、パルス
エンコーダ或いはロータリエンコーダ（以下、エンコー
ダと呼ぶ）を用いて、電動機の位置（回転角）が直接検
出され、更に、その検出値を用いて周波数という物理量
を求めることにより電動機の速度、加速度の検出が行わ
れている。

【０００４】しかし、上述のようにエンコーダを用いる
方法においては、図９に示されるように、エンコーダ
が、本来連続量である回転角θを、エンコーダの分解能
で規定される極めて荒い離散値である積算値θn として
出力する。このため、任意のサンプリングタイミングｔ
（例えば図９のｔ₁ ）における検出値θn において、マ
クロ的には検出の遅れ（例えば図９の無駄時間Δｔ₁ ）
が発生し、ミクロ的には真の回転角に対してエンコーダ
分解能で最大１量子化幅分の量子化誤差が発生する（例
えば図９の「θ（ｔ₁ ）−θ（ｔ₁ −Δｔ₁ ）」）。従
って、例えばエンコーダ出力を用いて回転角或いは位置
の制御を行う場合に、これらの検出遅れや量子化誤差の
ために制御の応答が劣化したり、安定性や制御精度が損
われるという問題点を有している。

【０００５】一方、エンコーダ出力を用いた速度検出の
方法としては、一定期間内にエンコーダが発生するパ
ルス数を計数し、それを計数した期間（時間）で割る方
法、エンコーダが発生するパルスとパルスの間隔（周
期）を計測し、その逆数をとって速度とする方法等があ
る。このほかにも、例えば「特開昭58-48868号」に開示
される方法では、一定サンプリング期間内のパルス数と
そのパルスが発生するのに要した正味の時間が計測さ
れ、それでパルス数が除されることによって、高精度な
速度検出が実現されている。しかし、これらの方法で得
られる速度検出値はいずれも各々の計測期間内における
平均速度を計測した結果として得られる値であって、従
来の速度発電機を用いた速度検出に比べて、その検出値
には時間平均による遅れが含まれることになり、これが
制御系の応答や安定性に関して種々の悪影響を生ぜしめ
てしまうという問題点を有している。

【０００６】そこで「特開平2-7887号」では、「特開昭
58-48868号」に開示されている方法で検出した平均速度
に加えて、状態観測器論理に基づいて推定された負荷外
乱トルク及び電動機の出力トルクとからサンプリング時
点における瞬時速度を演算して求めるようにしている。
この方法では、一旦、平均速度が求められてから瞬時速
度が計算される。しかし、速度センサとしてパルスジェ
ネレータの出力パルスを計数することはその計数期間内
における電動機軸の回転角度を計測していることであっ
て、それを時間で除して得られる速度は文字通り平均速
度であり、電動機の過渡現象を記述する状態方程式の中
に現れる電動機速度ωとは似て非なるものである。言い
換えれば平均速度は現象を表現する上の概念のひとつで
あって、現実の物理現象、特に過渡現象を記述するのに
は必ずしも適切ではない。例えば、加速過程にある場合
と減速過程にある場合では、平均速度が等しくともその
物理現象（一例として、時間平均期間の始点と終点にお
ける瞬時速度）は全く異なったものであり、そのような
平均速度から将来の瞬時速度を演算することにはおのず
から限界がある。

【０００７】また、サーボ等のモーションコントロール
においては、従来の主流であった電流制御系をマイナー
ループにもつ速度制御系に代わって、加速度という状態
量に着目した加速度制御系を構成する方式が学会論文等
（例えば、堀：「加速度制御形サーボ系の提案」電気学
会論文誌Ｄ，107 昭和62-12)で発表されている。この場
合、加速度を検出する方式として速度発電機（タコジェ
ネレータ）の出力をアナログ信号の形で微分するのが最
も一般的ではあるが、微分動作がノイズに対して敏感で
あることから純粋な微分動作を適用することは困難であ
る。このため、実際には、速度がアナログ回路で不完全
微分されたものが加速度として使用される。或いは、制
御系がディジタルシステムで構成される場合には、ソフ
トウェアによる演算処理で加速度が算出される場合もあ
る。しかし、これらの方法では、理想的な加速度量を得
ることが困難で、また得られた加速度に遅れが含まれる
という問題点を有している。特にパルスジェネレータを
使用して速度検出を行う場合に加速度を直接検出するこ
とは事実上不可能である。

【０００８】一方、特にサンプル値制御で構成されるデ
ィジタル制御系においては、電動機制御に現代制御理論
のひとつである状態観測器理論を適用した方法として、
電動機の負荷外乱トルクを状態観測器（オブザーバ）に
より推定する方法がある。この状態観測器では、電動機
の電気〜機械系のモデルの入力として、例えば電動機の
出力トルク実際値或いは電力変換器へのトルク指令値が
用いられている。これらの使い分けとしては、主として
現実に電動機を動力学的に駆動しているトルク実際値を
使って状態観測器内のモデルを駆動することが第１とさ
れ、交流電動機の駆動装置の場合のようにトルク実際値
が直接検出できない場合や検出できる場合でも検出値に
大きなリプル等が含まれているために制御系の外乱にな
る場合、或いはトランジスタインバータのように電流制
御系の応答が速いために指令値を実際値とみなしえるよ
うな場合には、電力変換器へのトルク指令値の瞬時値又
は平均値が状態観測器の入力として用いられている。し
かし、この方法では、電気系→機械系へのダイナミクス
が考慮されないという問題点を有している。

【０００９】加えて、マイクロコンピュータを用いたデ
ィジタル制御系では、制御対象の状態量の検出、制御演
算等が時系列に行われるために、検出から制御までの無
駄時間が存在し、検出値に含まれる遅れ（図９参照）と
もあいまって制御性能を損なったり、或いは充分な制御
性能を発揮しえないという問題点を有している。

【００１０】本発明は、より正確で遅れの少ない瞬時位
置（回転角）、瞬時速度及び瞬時加速度の演算を可能と
して、制御系の応答改善を図ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、電動機に取り
付けられたパルスエンコーダ、ロータリエンコーダ或い
はパルスジェネレータ等のパルス発生手段からのパルス
に基づいて電動機の位置又は回転角を検出する位置検出
手段を有する電動機の制御装置を前提とする。同手段
は、例えばエンコーダパルスをカウントするカウンタで
あり、同カウンタは、例えばサンプリングタイミング毎
にリセットされて、各サンプリング周期におけるエンコ
ーダパルスの積算値を演算する。

【００１２】図１は、本発明の第１の態様にかかる本発
明のブロック図である。時間差計測手段１０７は、サン
プリングタイミング毎に、その直前のパルス発生手段か
らのパルスの発生時点から当該サンプリングタイミング
までの時間差１０８を計測する。

【００１３】状態観測手段１０１は、電動機の回転速度
１０２、位置又は回転角１０３及び負荷外乱トルク１０
４の３変数を状態変数１０６とし、システム入力を電動
機トルク１０５、システム出力を位置又は回転角１０３
とした状態方程式に対して、サンプリングタイミング毎
に、時間差計測手段１０７によって計測された時間差１
０８に基づいて、その直前のパルス発生手段からのパル
スの発生時点における状態変数１０６を推定する。この
推定は、前回のサンプリングタイミング時に推定された
状態変数に基づいて行われる。

【００１４】瞬時位置演算手段１１３は、サンプリング
タイミング毎に、状態観測手段１０１により推定された
状態変数１０６及び時間差計測手段１０７によって計測
された時間差１０８から状態方程式に基づいて、当該サ
ンプリングタイミングにおける電動機の位置又は回転角
の瞬時値１１４を演算する。この場合の演算は、状態方
程式から導出される遷移行列から求まる式によって行わ
れる。

【００１５】ここで、瞬時位置演算手段１１３の代わり
に、当該サンプリングタイミングにおける電動機の速度
の瞬時値１１０を演算する瞬時速度演算手段１０９を有
するように構成することもできる。

【００１６】更に、これらの代わりに、当該サンプリン
グタイミングにおける電動機の加速度の瞬時値１１２を
演算する瞬時加速度演算手段１１１を有するように構成
することもできる。

【００１７】また、瞬時位置演算手段１１３、瞬時速度
演算手段１０９又は瞬時加速度演算手段１１１を任意に
組み合わせることもできる。次に、本発明の第２の態様
について説明する。第２の態様では、上述の第１の態様
における状態変数１０６として、前述の電動機の回転速
度１０２、位置又は回転角１０３及び負荷外乱トルク１
０４の３変数に、更に電動機トルクを加えた４変数が使
用される。そして、システムの出力は、第１の態様と同
じく位置又は回転角１０３とされるが、システムの入力
が電動機トルクの指令値とされる点が異なる。

【００１８】次に、本発明の第３の態様について説明す
る。第３の態様では、上述の本発明の第１の態様又は第
２の態様において、瞬時速度演算手段又は瞬時加速度演
算手段は、各サンプリングタイミングの時点ではなく、
それより更に制御演算等に要する時間に相当する所定時
間だけ遅れた時点における位置若しくは回転角、速度又
は加速度の瞬時値を演算する構成とされる。

【００１９】

【作用】本発明では、位置又は回転角の検出用センサと
してパルスエンコーダ等のパスル発生手段を用いた電動
機の制御システムにおいて、パルス発生手段の動作が電
動機の回転角をきわめて分解能の粗い量子化された情報
として出力するが、パルス発生手段からのパルスの発生
時点においてはその出力回転角情報と実際の電動機の回
転角が一致するという点に着目し、パルス発生手段から
のパルスの発生時点における電動機の状態方程式を構築
したことにより、当該パルス発生時点におけるシステム
の状態変数（瞬時値）を実際の物理現象により則した状
態観測器によって推定し、そこから上記パルスの発生時
点とは非同期のサンプリングタイミングにおける瞬時位
置若しくは回転角、瞬時速度を推定するので、検出のた
めの無駄時間を含まないより正確な瞬時値が得られる。

【００２０】また、従来はパルス発生手段からのパルス
の積算値をそのまま使用した場合の位置又は回転角の検
出分解能がパルス発生手段の分解能そのままのいわば整
数値であったのに対して、本発明により得られるサンプ
リングタイミング毎の位置又は回転角の瞬時値は、推定
演算の精度を別にすれば、みかけ上は小数点以下を含ん
だ連続量として得ることができる。このため、従来のよ
うなパルス発生手段の分解能に起因する量子化誤差の影
響を受けない。

【００２１】一方、加速度を速度の微分によらず他の状
態変数から演算で求めることから、微分動作にかかわる
問題点を回避できるとともに、遅れのない瞬時加速度を
得ることができる。

【００２２】更に、この考え方を拡張して制御系の演算
に要する無駄時間だけ遅延させた時点の瞬時値を演算し
これを制御演算で使用することにより、検出・制御演算
等の無駄時間に起因する制御系の応答改善を図ることが
できる。

【００２３】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
つき説明する。まず、具体的な実施例につき説明する前
に、本発明の原理的な実施例の構成及び動作原理につき
説明する。

【００２４】図２は、本発明による実施例の第１の原理
構成図である。同図に表される系からわかるように、第
１の原理構成では、電動機の速度ω、負荷外乱トルクτ
_d 及びエンコーダの出力パルス積算値に換算した電動機
の回転角θが状態変数ベクトルχ₁ とされる。そして、
システムの入力として電動機トルクτ_M 、システムの出
力として電動機の回転角θを選んだ後述する下記の数１
式の(1) 式、(2) 式で表される状態方程式に基づいて、
後述する図４のタイミングチャートにおけるサンプリン
グタイミングｔ＝ｔ₁ の直前のエンコーダパルス発生時
点（ｔ＝ｔ₁−Δｔ₁ ）における上記状態変数ベクトル
の推定値 外１ （以下、文章中におい

【００２５】

【外１】

【００２６】ては「χ₁'」で代用する）が、下記の数２
式の(3)式で示される状態観測器アルゴリズムを用いて
演算される。つぎに、サンプリングタイミングｔ＝ｔ₁
における電動機の回転角（位置）θの瞬時値が、数１式
の(1) 式の状態方程式から導出される遷移行列Φによっ
て構成される下記の数２式の(4) 式に上記状態変数の推
定値χ₁'が適用されて演算によって求められる。また、
サンプリングタイミングｔ＝ｔ₁ における電動機の速度
ωの瞬時値が、上記状態変数の推定値χ₁'から下記の数
２式の(5) 式で表される代数演算によって求められる。
更に、電動機の加速度ｄω／ｄｔの瞬時値が、上記推定
値χ₁'から下記の数２式の(6a),(6b) 式で表される代数
演算によって求められる。

【００２７】

【数１】

【００２８】

【数２】

【００２９】上述の第１の原理構成の動作について説明
する。今、電動機の回転角センサとしてのエンコーダパ
ルスの積算値θn は、図９において前述したように、エ
ンコーダの分解能で規定される量子化により、真の回転
角θに対して、下式(7) にて表される量子化誤差を含ん
でいる。

【００３０】 θn ≦θ＜θn ＋１ ・・・・・(7) 即ち、エンコーダパルスの積算値θn には最大１量子化
幅分の誤差が含まれていることになる。従って、これを
そのまま使用すると正しい位置（回転角）検出は行うこ
とができない。また、エンコーダの出力に基づいて周波
数情報が演算され速度検出が行われる場合には、その演
算により得られる速度量は、時間積分を時間でわったも
の即ち平均値でしかなく、正しい速度検出、更には加速
度検出も行えない。

【００３１】しかるに、一定の回転角ごとにパルスを発
生するというエンコーダ本来の動作は積分動作であっ
て、そこから得られるエンコーダ出力パルスの積算値θ
n は、図９から明らかなように、エンコーダパルスの発
生時点（例えば図９のｔ＝ｔ₁ −Δｔ₁ ）において、量
子化誤差やエンコーダの分解能に関係なく真の回転角θ
という実際の物理量と完全に一致する。そして、その時
点における積算値θn の微分が電動機速度にほかならな
い。このような事実に着目して、従来から用いられてき
た速度或いは平均速度の代わりに、エンコーダパルスの
入力時点における電動機の回転角をシステムを記述する
状態方程式の出力として考えると、数１式の(1),(2) 式
の状態方程式で表されるような関係が成立する。換言す
れば、エンコーダパルスの入力時点であれば、直接検出
可能で確実な情報であるエンコーダパルスの積算値θn
を用いて、次に説明する状態観測器に関する制御理論に
基づいて、状態変数ベクトルχ₁ を推定することができ
る。ここで「確実な」とは、回転角（位置）θ以外の他
の状態変数例えば回転速度ωをパルスエンコーダを用い
て計測した値は、エンコーダパルスの積算値θn を時間
で除したもの即ち平均速度にほかならず、状態方程式
(1),(2) 式に現れる速度ωとは必ずしも等価な状態量で
はないのに対して、エンコーダパルスの入力時点であれ
ばエンコーダパルスの積算値θn は状態方程式(1),(2)
式に現れる出力θと厳密に一致するという意味である。

【００３２】制御理論では、(1),(2) 式が可観測であれ
ば、システムの出力ｙ₁ から状態変数ベクトルχ₁ を推
定することが可能であり、また、任意の時刻の状態から
その後の状態を演繹的に算出することができる。そこ
で、(1),(2) 式の可観測性を検証する。

【００３３】状態方程式(1),(2) 式で表されるシステム
が可観測であることの必要十分条件は、下記の数３式で
ある(8) 式で定義される行列Ｎ₁ の階数（rank) が行列
Ａ₁ （数１式参照）の次数（この場合、３）と等しいこ
と、であることが知られている。

【００３４】

【数３】

【００３５】従って、数１式の状態方程式(1),(2) 式で
表されるシステムは可観測であり、係数行列Ｋ₁ を適当
に選ぶことで、数２式の(3) 式に基づき、状態変数ベク
トルχ₁ を任意の応答で推定することができる。そこ
で、図４のタイミングチャートのｔ＝ｔ₁ で示されるサ
ンプリングタイミングで、エンコーダのパルス数に換算
した数１式の(1) 式の状態方程式における電動機の回転
角θのｔ＝ｔ₀ −Δｔ₀ 〜ｔ＝ｔ₁ −Δｔ₁ 間における
変化分Δθ（必ずしも整数にはならないし、ならなくと
もよい）と、今回のサンプリングタイミングｔ＝ｔ₀ 〜
ｔ₁ までの間に発生したエンコーダパルスの積算値θn
（言うまでもなくθn は整数であり、状態変数の差Δθ
に対するシステムの出力である）との差に基づいて、ｔ
＝ｔ₁ −Δｔ₁ の時点における状態変数の推定値χ₁'が
演算される。

【００３６】次にｔ＝ｔ₁ −Δｔ₁ 時点における状態変
数の推定値χ₁'から、ｔ＝ｔ₁ における状態変数の推定
値χ₁'が下記の数４式の(9) 式に基づいて演算される。

【００３７】

【数４】

【００３８】具体的には、(9) 式より前述の数２式の
(4) 式が得られ、これによりｔ＝ｔ₁ における瞬時位置
（回転角の瞬時値）θが得られる。なお、(9) 式は、ｔ
＝ｔ₁ −Δｔ₁ 〜ｔ₁ でτ_M が一定とした場合のもので
ある。

【００３９】また、(9) 式より前述の数２式の(5) 式が
得られ、これによって、ｔ＝ｔ₁ における瞬時速度ωが
得られる（τ_Mは上述のように仮定）。更に、(9) 式よ
り前述の数２式の(6a)式が得られ、これによって、ｔ＝
ｔ₁ におけるτ_d の瞬時値が計算され（τ_M は上述のよ
うに仮定）、数１式の(1) 式の状態方程式の一部である
前述の数２式の(6b) 式により、ｔ＝ｔ₁ における加速
度ｄω／ｄｔ_t=t1を求めることができる。

【００４０】任意の時点におけるシステムの状態（状態
変数）から数４式の(9) 式によってそれ以後の状態を求
める方法は公知であって、例えば古田・佐野著「基礎シ
ステム理論」（コロナ社）等に詳しい。

【００４１】次に、図３は、本発明による実施例の第２
の原理構成図である。同図に表される系からわかるよう
に、第２の原理構成では、上述の第１の原理構成で示し
た状態変数ベクトルχ₁ の構成要素に電動機トルクτ_M
が加えられている。そして、システムの入力を電動機ト
ルクτ_M の代わりにその制御装置のトルク指令値τ^* と
して、下記の数５式の(10)式、(11) 式で表される状態
方程式が仮定され、第１の原理構成の場合と同様な演算
が行われることによって、サンプリング時点における電
動機回転角（位置）θ、速度ω及び加速度ｄω／ｄｔの
瞬時値が求められる。即ち、下記の数６式の(12)式で表
される状態観測器アルゴリズムに基づき、サンプリング
タイミングｔ＝ｔ₁ 直前のエンコーダパルス発生時点
（ｔ＝ｔ₁ −Δｔ₁ ）における上記状態変数ベクトルの
推定値 外２ （以下、文章中では

【００４２】

【外２】

【００４３】「χ₂'」で代用する。）が演算され、更
に、サンプリングタイミングｔ＝ｔ₁ における電動機の
回転角（位置）θの瞬時値が、数６式の(13)式に上記状
態変数の推定値χ₂'が適用されて演算によって求められ
る。また、サンプリングタイミングｔ＝ｔ₁ における電
動機の速度ωの瞬時値が、上記状態変数の推定値χ₂'か
ら下記の数６式の(14)式で表される代数演算によって求
められる。更に電動機の加速度ｄω／ｄｔの瞬時値が、
サンプリングタイミングｔ＝ｔ₁ における状態変数ベク
トルχ₂ の推定値χ₂'から数６式の(15a),(15b),(15c)
式で表される代数演算によって求められる。

【００４４】

【数５】

【００４５】

【数６】

【００４６】上述の数５式の(10),(11) 式で表される第
２の原理構成における状態方程式についても、第１の原
理構成の場合と同様、これらが可観測であれば、システ
ムの出力ｙ₂ から状態変数ベクトルχ₂ を推定すること
が可能であり、また、任意の時刻の状態からその後の状
態を演繹的に算出できる。そこで、(10),(11) 式の可観
測性についても、数３式の(8) 式と同様にして検証を行
うと、次の(16)式のようになる。

【００４７】

【数７】

【００４８】従って、数５式の(10),(11) 式の状態方程
式で表される第２の原理構成におけるシステムについて
も可観測であり、状態観測器による状態変数の推定及び
任意時点の状態変数からその後の状態変数を演繹的に演
算することができる。即ち、ｔ＝ｔ₁ における状態変数
ベクトルχ₂ の推定値χ₂'は次の数８式の(17),(18)式
にて求めることができる。

【００４９】

【数８】

【００５０】(17)式から前述の数６式の(13),(14),(15
a),(15b) 式が得られ、ｔ＝ｔ₁ におけるτ_M ，τ_d の
瞬時値が計算されるとともに、ｔ＝ｔ₁ における瞬時位
置（回転角）θ及び瞬時速度ωが求まる。

【００５１】更に、上述のτ_M ，τ_d の瞬時値から、数
５式の(10)式の状態方程式の一部である前述の数６式の
(15c) 式によって、ｔ＝ｔ₁ における加速度ｄω／ｄｔ
_t=t1を求めることができる。

【００５２】次に、本発明の第３の原理構成について説
明する。第３の原理構成については特には図示しない
が、上述の第１の原理構成又は第２の原理構成の拡張と
して構成される。

【００５３】第３の原理構成では、上述の第１又は第２
の原理構成において、エンコーダのパルス発生時点にお
ける状態変数ベクトルの推定値から演算する瞬時位置
（回転角）・瞬時速度・瞬時加速度の時刻が、サンプリ
ング周期の開始時点即ちサンプリングタイミングｔ＝ｔ
₁ とされずに、各瞬時値の検出演算及びその演算に基づ
くシステムの制御演算等に要する時間Δｔ_c だけ遅延さ
せられた時点ｔ＝ｔ₁ ＋Δｔ_c とされ（図４参照）、そ
の時点での各々の瞬時値が演算されてシステムの制御演
算に使用される。これが第３の原理構成の特徴である。

【００５４】即ち、前述の第１又は第２の原理構成の各
アルゴリズムでは、計測（サンプリング）周期内の最後
のエンコーダパルス発生時点の状態変数の推定値から、
その直後のサンプリング周期の開始時点における瞬時値
が、その状態方程式に基づいて予測演算された。しかる
に、その予測する時点を、サンプリング周期の開始時点
とせずに、各種検出演算、制御演算等の所要時間だけ遅
らせた時点としても、その瞬時値を同様に演算すること
ができる。そこで、第３の原理構成ではこれを利用し
て、制御系に存在する無駄時間がキャンセルされるよう
に、サンプリングタイミングより遅らせた時点の瞬時位
置（回転角）、瞬時速度、瞬時加速度を演算して利用す
ることによって、これらの無駄時間に起因する制御の応
答改善を図ることを可能としている。

【００５５】以上、第１〜第３の原理構成に基づく本発
明の実施例の具体的構成について詳細に説明する。図５
に本発明の具体的な実施例の構成図、図４にその動作タ
イミングチャートを示す。

【００５６】電動機軸に取り付けられた位置（回転角）
検出用のエンコーダの２相パルスＡ、Ｂは、位相判別回
路５０１において、電動機の回転方向によって決まる上
記２相パルスの位相に応じて、後段のアップダウンカウ
ンタ５０２へのアップカウント信号Ｐ_up又はダウンカウ
ント信号Ｐ_downに変換される。

【００５７】アップダウンカウンタ５０２は、上記アッ
プカウント信号Ｐ_up、ダウンカウンタ信号Ｐ_downによっ
て、エンコーダパルスを、正転方向をプラス、逆転方向
をマイナスとして積算し、同カウンタは、一定周期Ｔｓ
で発生されるサンプリングタイミング信号Ｓによって０
にリセットされる。

【００５８】時間計測用カウンタ５０３は、一定周波数
のシステムクロックＦをカウントすることにより、シス
テムクロックに換算した時間計測器として機能し、アッ
プカウント信号Ｐ_up、ダウンカウント信号Ｐ_downの論理
和信号によって０にリセットされる。

【００５９】データラッチ５０４及び５０５は、それぞ
れサンプリングタイミング信号Ｓによって同信号でリセ
ットされる直前のアップダウンカウンタ５０２の積算値
θn及び時間計測用カウンタ５０３のカウント値Δｔを
ラッチする。

【００６０】マイクロコンピュータ５０６は、サンプリ
ングタイミング信号Ｓによって一定周期Ｔｓで起動され
るプログラムにおいて、データバス５０７を介してデー
タラッチ５０４及び５０５に保持されたエンコーダパル
スの積算値θn及び時間計測用カウンタ５０３のカウン
ト値Δｔを読み込んで、後述のようなアルゴリズムによ
って瞬時位置（回転角）、瞬時速度、瞬時加速度等の検
出演算及び制御演算を行う。

【００６１】なお、実際に電動機を駆動するための電力
変換器やその制御アルゴリズム等については、本発明の
直接の対象とするものでないことからここでは簡単のた
め図示や説明を省略してある。

【００６２】上述の具体的な実施例の構成において、マ
イクロコンピュータ５０６が実行する第１の処理動作例
について、図６のプログラムのフローチャートにより説
明する。この処理動作は、前述の本発明の第１の原理動
作に対応している。

【００６３】サンプリングタイミング信号Ｓによってマ
イクロコンピュータ５０６が起動した図６のフローチャ
ートで表されるプログラムにおいて、以下の各ステップ
の処理が順次実行される。

【００６４】始めに、データラッチ５０４、５０５に保
持されたエンコーダパルスの積算値θn 及び時間計測用
カウンタ３のカウント値Δｔ₁ が読み込まれる（ステッ
プS₁ ）。

【００６５】前回サンプリングタイミングの直前のエン
コーダパルス入力時点から今回サンプリングタイミング
直前のエンコーダパルス入力時点までの正味の時間ｔ_w
が、データラッチ５０５に保持される時間計測用カウン
タ５０３のカウント値の前回値Δｔ₀ と今回値Δｔ₁ か
ら下記(19)式により求められる（ステップS₂）。

【００６６】 ｔ_w ＝Δｔ₀ ＋Ｔｓ−Δｔ₁ ・・・・・(19) ただし、Ｔｓ：サンプリング周期 前回ｔ＝ｔ₀ −Δｔ₀ 時点における状態変数ベクトルの
推定値χ₁'とエンコーダのパルスカウント数θn 及びス
テップS₂にて求められたｔ_w 等から、今回ｔ＝ｔ₁ −Δ
ｔ₁ における状態変数ベクトルの推定値χ₁'が数２式の
(3) 式に基づいて推定される（ステップS₃）。

【００６７】(4),(5),(6a)及び(6b)式に基づき、上記ス
テップS₃にて推定された状態変数ベクトルχ₁'（ｔ₁ −
Δｔ₁ ）を用いて、今回サンプリングタイミングｔ＝ｔ
₁ における瞬時位置（回転角）θ、瞬時速度ω、瞬時加
速度ｄω／ｄｔが計算される（ステップS₄）。

【００６８】次に、マイクロコンピュータ５０６が実行
する第２の処理動作例について、図７のプログラムのフ
ローチャートにより説明する。この処理動作は、前述の
本発明の第２の原理構成に対応している。

【００６９】サンプリングタイミング信号Ｓによってマ
イクロコンピュータ５０６が起動した図７のフローチャ
ートで表されるプログラムにおいて、以下の各ステップ
の処理が順次実行される。

【００７０】データラッチ５０４及び５０５に保持され
たエンコーダパルスの積算値θn 及び時間計測用カウン
タ５０３のカウント値Δｔ₁ が、それぞれ読み込まれる
（ステップS₅）。

【００７１】前回サンプリングタイミング直前のエンコ
ーダパルス入力時点から今回サンプリングタイミングの
直前のエンコーダパルス入力時点までの正味の時間ｔ_w
が、データラッチ５０５に保持される時間計測用カウン
タ５０３のカウント値の前回値Δｔ₀ と今回値Δｔ₁ か
ら前述の(19)式により求められる（ステップS₆）。

【００７２】前回ｔ＝ｔ₀ −Δｔ₀ 時点における状態変
数ベクトルの推定値χ₂'とエンコーダのパルスカウント
数θn 及びステップS₆において求められたｔ_w 等から、
今回ｔ＝ｔ₁ −Δｔ₁ における状態変数ベクトルの推定
値χ₂'が数６式の(12)式に基づいて推定される（ステッ
プS₇）。

【００７３】(13),(14),(15a),(15b) 及び(15c) 式に基
づいて、上記ステップS₇にて推定された状態変数ベクト
ルχ₂'（ｔ₁ −Δｔ₁ ）を用いて、今回サンプリングタ
イミングｔ＝ｔ₁ における瞬時位置（回転角）θ、瞬時
速度ω及び瞬時加速度ｄω／ｄｔが計算される。

【００７４】最後に、マイクロコンピュータ５０６が実
行する第３の処理動作例について、図８のプログラムの
フローチャートにより説明する。この処理動作は、前述
の本発明の第３の原理構成に対応している。

【００７５】サンプリングタイミング信号Ｓによってマ
イクロコンピュータ５０６が起動した図８のフローチャ
ートで表されるプログラムにおいて、以下の各ステップ
の処理が順次実行される。

【００７６】データラッチ５０４及び５０５に保持され
たエンコーダパルスの積算値θn 及び時間計測用カウン
タ５０３のカウント値Δｔ₁ が、それぞれ読み込まれる
（ステップS₉）。

【００７７】前回サンプリングタイミング直前のエンコ
ーダパルス入力時点から今回サンプリングタイミングの
直前のエンコーダパルス入力時点までの正味の時間ｔw
が、データラッチ５０５に保持される時間計測用カウン
タ５０３のカウント値の前回値Δｔ₀ と今回値Δｔ₁ か
ら、前述の(19)式によって求められる（ステップ
S₁₀）。

【００７８】前回ｔ＝ｔ₀ −Δｔ₀ 時点における状態変
数ベクトルの推定値χ₁'又はχ₂'とエンコーダのパルス
カウント数θn 及びステップS₁₀ にて求めたｔ_w 等か
ら、今回ｔ＝ｔ₁ −Δｔ₁ における状態変数ベクトルの
推定値χ₁'又はχ₂'が、数２式の(3) 式又は数６式の(1
2)式に基づいて推定される（ステップS₁₁ ）。

【００７９】(4),(5),(6a),(6b) 式又は(13),(14),(15
a),(15b),(15c) 式に基づき、上記ステップS₁₁ におい
て推定されたｔ＝ｔ₁ −Δｔ₁ における状態変数ベクト
ルχ₁'（ｔ₁ −Δｔ₁ ）又はχ₂'（ｔ₁ −Δｔ₁ ）を用
いて、下記(20)式で示されるΔｔ^' だけ遅延された時
点、即ち、ｔ＝ｔ₁ ＋Δｔ_c における瞬時位置（回転
角）θ、瞬時速度ω及び瞬時加速度ｄω／ｄｔが計算さ
れる（ステップS₁₂ ）。

【００８０】 Δｔ^' ＝Δｔ₁ ＋Δｔ_c ・・・・・(20) 但し、Δｔ_c ：検出、制御演算等による制御系の無駄時
間 上記ステップS₁₂ で求められたｔ＝ｔ₁ ＋Δｔ_c におけ
る瞬時位置（回転角）θ、瞬時速度ω、瞬時加速度ｄω
／ｄｔを用いて制御演算が実行される。

【００８１】以上に示した具体的実施例により、前述の
第１〜第３の原理構成に基づく本発明の特徴的動作が実
現される。

【００８２】

【発明の効果】本発明によれば、位置又は回転角の検出
用センサとしてパルスエンコーダ等のパルス発生手段を
用いた電動機の制御システムにおいて、パルス発生手段
の動作が電動機の回転角をきわめて分解能の粗い量子化
された情報として出力するが、パルス発生手段からのパ
ルスの発生時点においてはその出力回転角情報と実際の
電動機の回転角が一致するという点に着目し、当該パル
ス発生時点における電動機の状態方程式を構築したこと
により、上記パルス発生時点におけるシステムの状態変
数（瞬時値）を実際の物理現象により則した状態観測器
によって推定し、そこから上記パルスの発生時点とは非
同期のサンプリングタイミングにおける瞬時位置若しく
は回転角、瞬時速度を推定するので、検出のための無駄
時間を含まないより正確な瞬時値を得ることが可能とな
る。

【００８３】また、従来はパルス発生手段からのパルス
の積算値をそのまま使用した場合の検出分解能がパルス
発生手段の分解能そのままのいわば整数値であったのに
対して、本発明により得られるサンプリングタイミング
毎の瞬時値は、推定演算の精度を別にすれば、みかけ上
は小数点以下を含んだ連続量として得ることができる。
このため、従来のようなパルス発生手段の分解能に起因
する量子化誤差の影響を受けないという効果を有する。

【００８４】一方、加速度を速度の微分によらず他の状
態変数から演算で求めることから、微分動作にかかわる
問題点を回避できるとともに、遅れのない瞬時加速度を
得ることが可能となる。

【００８５】更に、この考え方を拡張して制御系の演算
に要する無駄時間だけ遅延させた時点の瞬時値を演算し
これを制御演算で使用することにより、検出・制御演算
等の無駄時間に起因する制御系の応答改善を図ることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の態様にかかる本発明のブロック
図である。

【図２】本発明の実施例の第１の原理構成図である。

【図３】本発明の実施例の第２の原理構成図である。

【図４】本発明の実施例のタイミングチャートである。

【図５】本発明の具体的実施例の構成図である。

【図６】具体的実施例の第１の処理動作フローチャート
である。

【図７】具体的実施例の第２の処理動作フローチャート
である。

【図８】具体的実施例の第３の処理動作フローチャート
である。

【図９】従来例の問題点の説明図である。

【符号の説明】

１０１ 状態観測手段 １０２ 電動機の回転速度 １０３ 電動機位置 １０４ 負荷外乱トルク １０５ 電動機トルク １０６ 状態変数 １０７ 時間差計測手段 １０８ 時間差 １０９ 瞬時速度演算手段 １１０ 瞬時速度値 １１１ 瞬時加速度演算手段 １１２ 瞬時加速度値 １１３ 瞬時位置演算手段 １１４ 瞬時位置値

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機に取り付けられたパルス発生手段
   からのパルスに基づいて電動機の位置又は回転角を検出
   する位置検出手段を有する電動機の制御装置において、 サンプリングタイミング毎に、その直前の前記パルス発
   生手段からのパルスの発生時点から該サンプリングタイ
   ミングまでの時間差（１０８）を計測する時間差計測手
   段（１０７）と、 電動機の回転速度（１０２）、位置又は回転角（１０
   ３）及び負荷外乱トルク（１０４）の３変数を状態変数
   （１０６）とし、システム入力を電動機トルク（１０
   ５）、システム出力を前記位置又は回転角（１０３）と
   した状態方程式に対して、前記サンプリングタイミング
   毎に、その直前の前記パルス発生手段からのパルスの発
   生時点における前記状態変数（１０６）を推定する状態
   観測手段（１０１）と、 前記サンプリングタイミング毎に、前記状態観測手段
   （１０１）により推定された状態変数（１０６）及び前
   記時間差計測手段（１０７）によって計測された時間差
   （１０８）から前記状態方程式に基づいて、該サンプリ
   ングタイミングにおける電動機の位置又は回転角の瞬時
   値（１１４）を演算する瞬時位置演算手段（１１３）
   と、 を有することを特徴とする電動機の瞬時位置検出装置。
2. 【請求項２】 電動機に取り付けられたパルス発生手段
   からのパルスに基づいて電動機の位置又は回転角を検出
   する位置検出手段を有する電動機の制御装置において、 サンプリングタイミング毎に、その直前の前記パルス発
   生手段からのパルスの発生時点から該サンプリングタイ
   ミングまでの時間差（１０８）を計測する時間差計測手
   段（１０７）と、 電動機の回転速度（１０２）、位置又は回転角（１０
   ３）及び負荷外乱トルク（１０４）の３変数を状態変数
   （１０６）とし、システム入力を電動機トルク（１０
   ５）、システム出力を前記位置又は回転角（１０３）と
   した状態方程式に対して、前記サンプリングタイミング
   毎に、その直前の前記パルス発生手段からのパルスの発
   生時点における前記状態変数（１０６）を推定する状態
   観測手段（１０１）と、 前記サンプリングタイミング毎に、前記状態観測手段
   （１０１）により推定された状態変数（１０６）及び前
   記時間差計測手段（１０７）によって計測された時間差
   （１０８）から前記状態方程式に基づいて、該サンプリ
   ングタイミングにおける電動機の速度の瞬時値（１１
   ０）を演算する瞬時速度演算手段（１０９）と、 を有することを特徴とする電動機の瞬時速度検出装置。
3. 【請求項３】 電動機に取り付けられたパルス発生手段
   からのパルスに基づいて電動機の位置又は回転角を検出
   する位置検出手段を有する電動機の制御装置において、 サンプリングタイミング毎に、その直前の前記パルス発
   生手段からのパルスの発生時点から該サンプリングタイ
   ミングまでの時間差（１０８）を計測する時間差計測手
   段（１０７）と、 電動機の回転速度（１０２）、位置又は回転角（１０
   ３）及び負荷外乱トルク（１０４）の３変数を状態変数
   （１０６）とし、システム入力を電動機トルク（１０
   ５）、システム出力を前記位置又は回転角（１０３）と
   した状態方程式に対して、前記サンプリングタイミング
   毎に、その直前の前記パルス発生手段からのパルスの発
   生時点における前記状態変数（１０６）を推定する状態
   観測手段（１０１）と、 前記サンプリングタイミング毎に、前記状態観測手段
   （１０１）により推定された状態変数（１０６）及び前
   記時間差計測手段（１０７）によって計測された時間差
   （１０８）から前記状態方程式に基づいて、該サンプリ
   ングタイミングにおける電動機の加速度の瞬時値（１１
   ２）を演算する瞬時加速度演算手段（１１１）と、 を有することを特徴とする電動機の瞬時加速度検出装
   置。
4. 【請求項４】 電動機に取り付けられたパルス発生手段
   からのパルスに基づいて電動機の位置又は回転角を検出
   する位置検出手段を有する電動機の制御装置において、 サンプリングタイミング毎に、その直前の前記パルス発
   生手段からのパルスの発生時点から該サンプリングタイ
   ミングまでの時間差を計測する時間差計測手段と、 電動機の回転速度、位置又は回転角、電動機トルク及び
   負荷外乱トルクの４変数を状態変数とし、システム入力
   を電動機トルクの指令値、システム出力を前記位置又は
   回転角とした状態方程式に対して、前記サンプリングタ
   イミング毎に、その直前の前記パルス発生手段からのパ
   ルスの発生時点における前記状態変数を推定する状態観
   測手段と、 前記サンプリングタイミング毎に、前記状態観測手段に
   より推定された状態変数及び前記時間差計測手段によっ
   て計測された時間差から前記状態方程式に基づいて、該
   サンプリングタイミングにおける電動機の位置又は回転
   角の瞬時値を演算する瞬時位置演算手段と、 を有することを特徴とする電動機の瞬時位置検出装置。
5. 【請求項５】 電動機に取り付けられたパルス発生手段
   からのパルスに基づいて電動機の位置又は回転角を検出
   する位置検出手段を有する電動機の制御装置において、 サンプリングタイミング毎に、その直前の前記パルス発
   生手段からのパルスの発生時点から該サンプリングタイ
   ミングまでの時間差を計測する時間差計測手段と、 電動機の回転速度、位置又は回転角、電動機トルク及び
   負荷外乱トルクの４変数を状態変数とし、システム入力
   を電動機トルクの指令値、システム出力を前記位置又は
   回転角とした状態方程式に対して、前記サンプリングタ
   イミング毎に、その直前の前記パルス発生手段からのパ
   ルスの発生時点における前記状態変数を推定する状態観
   測手段と、 前記サンプリングタイミング毎に、前記状態観測手段に
   より推定された状態変数及び前記時間差計測手段によっ
   て計測された時間差から前記状態方程式に基づいて、該
   サンプリングタイミングにおける電動機の速度の瞬時値
   を演算する瞬時速度演算手段と、 を有することを特徴とする電動機の瞬時速度検出装置。
6. 【請求項６】 電動機に取り付けられたパルス発生手段
   からのパルスに基づいて電動機の位置又は回転角を検出
   する位置検出手段を有する電動機の制御装置において、 サンプリングタイミング毎に、その直前の前記パルス発
   生手段からのパルスの発生時点から該サンプリングタイ
   ミングまでの時間差を計測する時間差計測手段と、 電動機の回転速度、位置又は回転角、電動機トルク及び
   負荷外乱トルクの４変数を状態変数とし、システム入力
   を電動機トルクの指令値、システム出力を前記位置又は
   回転角とした状態方程式に対して、前記サンプリングタ
   イミング毎に、その直前の前記パルス発生手段からのパ
   ルスの発生時点における前記状態変数を推定する状態観
   測手段と、 前記サンプリングタイミング毎に、前記状態観測手段に
   より推定された状態変数及び前記時間差計測手段によっ
   て計測された時間差から前記状態方程式に基づいて、該
   サンプリングタイミングにおける電動機の加速度の瞬時
   値を演算する瞬時加速度演算手段と、 を有することを特徴とする電動機の瞬時加速度検出装
   置。
7. 【請求項７】 電動機に取り付けられたパルス発生手段
   からのパルスに基づいて電動機の位置又は回転角を検出
   する位置検出手段を有する電動機の制御装置において、 サンプリングタイミング毎に、その直前の前記パルス発
   生手段からのパルスの発生時点から該サンプリングタイ
   ミングまでの時間差を計測する時間差計測手段と、 電動機の回転速度、位置又は回転角及び負荷外乱トルク
   の３変数を状態変数とし、システム入力を電動機トル
   ク、システム出力を前記位置又は回転角とした状態方程
   式に対して、前記サンプリングタイミング毎に、その直
   前の前記パルス発生手段からのパルスの発生時点におけ
   る前記状態変数を推定する状態観測手段と、 前記サンプリングタイミング毎に、前記状態観測手段に
   より推定された状態変数及び前記時間差計測手段によっ
   て計測された時間差から前記状態方程式に基づいて、該
   サンプリングタイミングより更に所定時間だけ遅れた時
   点における電動機の位置又は回転角の瞬時値を演算する
   瞬時位置演算手段と、 を有し、 該瞬時位置演算手段によって演算された瞬時位置値又は
   回転角値を電動機の制御演算に用いる、 ことを特徴とする瞬時位置値を用いた電動機の制御方
   法。
8. 【請求項８】 電動機に取り付けられたパルス発生手段
   からのパルスに基づいて電動機の位置又は回転角を検出
   する位置検出手段を有する電動機の制御装置において、 サンプリングタイミング毎に、その直前の前記パルス発
   生手段からのパルスの発生時点から該サンプリングタイ
   ミングまでの時間差を計測する時間差計測手段と、 電動機の回転速度、位置又は回転角及び負荷外乱トルク
   の３変数を状態変数とし、システム入力を電動機トル
   ク、システム出力を前記位置又は回転角とした状態方程
   式に対して、前記サンプリングタイミング毎に、その直
   前の前記パルス発生手段からのパルスの発生時点におけ
   る前記状態変数を推定する状態観測手段と、 前記サンプリングタイミング毎に、前記状態観測手段に
   より推定された状態変数及び前記時間差計測手段によっ
   て計測された時間差から前記状態方程式に基づいて、該
   サンプリングタイミングより更に所定時間だけ遅れた時
   点における電動機の速度の瞬時値を演算する瞬時速度演
   算手段と、 を有し、 該瞬時速度演算手段によって演算された瞬時速度値を電
   動機の制御演算に用いる、 ことを特徴とする瞬時速度値を用いた電動機の制御方
   法。
9. 【請求項９】 電動機に取り付けられたパルス発生手段
   からのパルスに基づいて電動機の位置又は回転角を検出
   する位置検出手段を有する電動機の制御装置において、 サンプリングタイミング毎に、その直前の前記パルス発
   生手段からのパルスの発生時点から該サンプリングタイ
   ミングまでの時間差を計測する時間差計測手段と、 電動機の回転速度、位置又は回転角及び負荷外乱トルク
   の３変数を状態変数とし、システム入力を電動機トル
   ク、システム出力を前記位置又は回転角とした状態方程
   式に対して、前記サンプリングタイミング毎に、その直
   前の前記パルス発生手段からのパルスの発生時点におけ
   る前記状態変数を推定する状態観測手段と、 前記サンプリングタイミング毎に、前記状態観測手段に
   より推定された状態変数及び前記時間差計測手段によっ
   て計測された時間差から前記状態方程式に基づいて、該
   サンプリングタイミングより更に所定時間だけ遅れた時
   点における電動機の加速度の瞬時値を演算する瞬時加速
   度演算手段と、 を有し、 該瞬時加速度演算手段によって演算された瞬時加速度値
   を電動機の制御演算に用いる、 ことを特徴とする瞬時加速度値を用いた電動機の制御方
   法。
10. 【請求項１０】 電動機に取り付けられたパルス発生手
    段からのパルスに基づいて電動機の位置又は回転角を検
    出する位置検出手段を有する電動機の制御装置におい
    て、 サンプリングタイミング毎に、その直前の前記パルス発
    生手段からのパルスの発生時点から該サンプリングタイ
    ミングまでの時間差を計測する時間差計測手段と、 電動機の回転速度、位置又は回転角及び負荷外乱トルク
    の３変数を状態変数とし、システム入力を電動機トル
    ク、システム出力を前記位置又は回転角とした状態方程
    式に対して、前記サンプリングタイミング毎に、その直
    前の前記パルス発生手段からのパルスの発生時点におけ
    る前記状態変数を推定する状態観測手段と、 請求項７に記載の瞬時位置演算手段、請求項８に記載の
    瞬時速度演算手段又は請求項９に記載の瞬時加速度演算
    手段のうち少なくとも１つと、 を有し、 前記瞬時位置演算手段によって演算された瞬時位置値若
    しくは回転角値、前記瞬時速度演算手段によって演算さ
    れた瞬時速度値又は前記瞬時加速度演算手段によって演
    算された瞬時加速度値のうち少なくとも１つを電動機の
    制御演算に用いる、 ことを特徴とする瞬時位置値、瞬時速度値又は瞬時加速
    度値の少なくとも１つを用いた電動機の制御方法。
11. 【請求項１１】 電動機に取り付けられたパルス発生手
    段からのパルスに基づいて電動機の位置又は回転角を検
    出する位置検出手段を有する電動機の制御装置におい
    て、 サンプリングタイミング毎に、その直前の前記パルス発
    生手段からのパルスの発生時点から該サンプリングタイ
    ミングまでの時間差を計測する時間差計測手段と、 電動機の回転速度、位置又は回転角、電動機トルク及び
    負荷外乱トルクの４変数を状態変数とし、システム入力
    を電動機トルクの指令値、システム出力を前記位置又は
    回転角とした状態方程式に対して、前記サンプリングタ
    イミング毎に、その直前の前記パルス発生手段からのパ
    ルスの発生時点における前記状態変数を推定する状態観
    測手段と、 前記サンプリングタイミング毎に、前記状態観測手段に
    より推定された状態変数及び前記時間差計測手段によっ
    て計測された時間差から前記状態方程式に基づいて、該
    サンプリングタイミングより更に所定時間だけ遅れた時
    点における電動機の位置又は回転角の瞬時値を演算する
    瞬時位置演算手段と、 を有し、 該瞬時位置演算手段によって演算された瞬時位置値又は
    回転角値を電動機の制御演算に用いる、 ことを特徴とする瞬時位置値を用いた電動機の制御方
    法。
12. 【請求項１２】 電動機に取り付けられたパルス発生手
    段からのパルスに基づいて電動機の位置又は回転角を検
    出する位置検出手段を有する電動機の制御装置におい
    て、 サンプリングタイミング毎に、その直前の前記パルス発
    生手段からのパルスの発生時点から該サンプリングタイ
    ミングまでの時間差を計測する時間差計測手段と、 電動機の回転速度、位置又は回転角、電動機トルク及び
    負荷外乱トルクの４変数を状態変数とし、システム入力
    を電動機トルクの指令値、システム出力を前記位置又は
    回転角とした状態方程式に対して、前記サンプリングタ
    イミング毎に、その直前の前記パルス発生手段からのパ
    ルスの発生時点における前記状態変数を推定する状態観
    測手段と、 前記サンプリングタイミング毎に、前記状態観測手段に
    より推定された状態変数及び前記時間差計測手段によっ
    て計測された時間差から前記状態方程式に基づいて、該
    サンプリングタイミングより更に所定時間だけ遅れた時
    点における電動機の速度の瞬時値を演算する瞬時速度演
    算手段と、 を有し、 該瞬時速度演算手段によって演算された瞬時速度値を電
    動機の制御演算に用いる、 ことを特徴とする瞬時速度値を用いた電動機の制御方
    法。
13. 【請求項１３】 電動機に取り付けられたパルス発生手
    段からのパルスに基づいて電動機の位置又は回転角を検
    出する位置検出手段を有する電動機の制御装置におい
    て、 サンプリングタイミング毎に、その直前の前記パルス発
    生手段からのパルスの発生時点から該サンプリングタイ
    ミングまでの時間差を計測する時間差計測手段と、 電動機の回転速度、位置又は回転角、電動機トルク及び
    負荷外乱トルクの４変数を状態変数とし、システム入力
    を電動機トルクの指令値、システム出力を前記位置又は
    回転角とした状態方程式に対して、前記サンプリングタ
    イミング毎に、その直前の前記パルス発生手段からのパ
    ルスの発生時点における前記状態変数を推定する状態観
    測手段と、 前記サンプリングタイミング毎に、前記状態観測手段に
    より推定された状態変数及び前記時間差計測手段によっ
    て計測された時間差から前記状態方程式に基づいて、該
    サンプリングタイミングより更に所定時間だけ遅れた時
    点における電動機の加速度の瞬時値を演算する瞬時加速
    度演算手段と、 を有し、 該瞬時加速度演算手段によって演算された瞬時加速度値
    を電動機の制御演算に用いる、 ことを特徴とする瞬時加速度値を用いた電動機の制御方
    法。
14. 【請求項１４】 電動機に取り付けられたパルス発生手
    段からのパルスに基づいて電動機の位置又は回転角を検
    出する位置検出手段を有する電動機の制御装置におい
    て、 サンプリングタイミング毎に、その直前の前記パルス発
    生手段からのパルスの発生時点から該サンプリングタイ
    ミングまでの時間差を計測する時間差計測手段と、 電動機の回転速度、位置又は回転角、電動機トルク及び
    負荷外乱トルクの４変数を状態変数とし、システム入力
    を電動機トルクの指令値、システム出力を前記位置又は
    回転角とした状態方程式に対して、前記サンプリングタ
    イミング毎に、その直前の前記パルス発生手段からのパ
    ルスの発生時点における前記状態変数を推定する状態観
    測手段と、 請求項１１に記載の瞬時位置演算手段、請求項１２に記
    載の瞬時速度演算手段又は請求項１３に記載の瞬時加速
    度演算手段のうち少なくとも１つと、 を有し、 前記瞬時位置演算手段によって演算された瞬時位置値若
    しくは回転角値、前記瞬時速度演算手段によって演算さ
    れた瞬時速度値又は前記瞬時加速度演算手段によって演
    算された瞬時加速度値のうち少なくとも１つを電動機の
    制御演算に用いる、 ことを特徴とする瞬時位置値、瞬時速度値又は瞬時加速
    度値の少なくとも１つを用いた電動機の制御方法。