JP3084928B2 - 電動機の位置制御装置 - Google Patents

電動機の位置制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、工作機械に
おけるテーブルや電動式産業用ロボットのアームのよう
な負荷機械を駆動する電動機（直流電動機、誘導電動
機、同期電動機など）の位置制御装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来例の構成を図１７を参照しながら説
明する。図１７は、例えば、昭和６２年に社団法人日本
能率協会主催で開催された小形モータ技術シンポジウム
のSession Ｂ−４で発表された従来の電動機の位置制御
装置を示すブロック図である。図１７において、１ａは
直流電動機、４ａは速度検出器、４ｂは位置検出器、５
ａは減算器、５ｂは位置制御回路、５ｃはフィードフォ
ワード速度信号発生回路、５ｄは加算器、９ａは減算
器、９ｂは速度制御回路、１３は電力変換回路、１５は
回転角指令信号発生回路である。
【０００３】次に、上述した従来例の動作について説明
する。まず、速度指令信号ωms1 が位置制御回路５ｂに
よって出力される。すなわち、回転角指令信号発生回路
１５から出力された回転角指令信号θmsと、位置検出器
４ｂから出力された実回転角信号θm との回転角偏差信
号Δθ（＝θms−θm ）が減算器５ａによって求められ
る。つづいて、この回転角偏差信号Δθを位置制御回路
５ｂに入力すると、速度指令信号ωms1 が出力される。
【０００４】つづいて、フィードフォワード速度信号発
生回路５ｃから、フィードフォワード速度信号ωms2 が
出力される。すなわち、回転角指令信号発生回路１５か
ら出力された回転角指令信号θmsがフィードフォワード
速度信号発生回路５ｃに入力され、微分演算により回転
角指令信号θmsの変化率信号すなわちフィードフォワー
ド速度信号ωms2 が求められる。
【０００５】次に、上記の速度指令信号ωms1 とフィー
ドフォワード速度信号ωms2 との和が加算器５ｄによっ
て求められ、最終速度指令信号ωms（＝ωms1 ＋
ωms2 ）として出力される。
【０００６】つづいて、制御信号が速度制御回路９ｂに
よって出力される。すなわち、上記の最終速度指令信号
ωmsと、速度検出器４ａから出力された実速度信号ωm
との速度偏差信号Δω（＝ωms−ωm ）が減算器９ａに
よって求められる。つづいて、この速度偏差信号Δωを
速度制御回路９ｂに入力すると、トルク信号が求められ
る。さらに、直流電動機１ａの発生トルクがこのトルク
信号に追随するように電力変換回路１３を動作させる制
御信号が発生され、電力変換回路１３に供給される。
【０００７】なお、直流電動機１ａの電機子電流は、発
生トルクにほぼ比例するので、速度制御の応答性の向上
を図るために、通常、速度制御回路９ｂの内部に電流フ
ィードバックループが構成される。
【０００８】このように、直流電動機１ａの回転角すな
わち位置を高い応答性でその指令信号に追随させるため
に、マイナループとして速度制御ループや電流制御ルー
プが挿入された制御系は、衆知のようにカスケード接続
型の制御系と呼ばれている。このようなカスケード接続
型の制御系では、マイナループほど高速応答性が要求さ
れる。図１７に示された従来の電動機の位置制御装置に
おいては、電流制御ループ、速度制御ループ、位置制御
ループの順に高速応答性が必要である。通常、電流制御
ループの応答周波数は速度制御ループの応答周波数の数
倍以上、また、速度制御ループの応答周波数は位置制御
ループの応答周波数の数倍以上となるように制御系のゲ
インが設定される。
【０００９】したがって、位置制御ループの応答性を上
げるためには、速度制御ループの応答性を上げる必要が
あるが、図１７に示された従来の電動機の位置制御装置
では、フィードフォワード速度信号発生回路５ｃを付加
して、位置制御ループの応答性を改善していた。すなわ
ち、フィードフォワード速度信号発生回路５ｃから回転
角指令信号θmsの変化率に比例したフィードフォワード
速度信号ωms2 が出力される。電動機の速度ωm は回転
角θm の微分値であることから、このフィードフォワー
ド速度信号ωms2 に直流電動機１ａの実速度ωm が追随
するように速度制御回路９ｂによって制御することによ
り、直流電動機１ａの回転角θm が回転角指令信号θms
に追随することが理解される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
電動機の位置制御装置では、速度制御ループの応答性の
制約から、位置制御回路のゲインを上げるのが困難な場
合でも、フィードフォワード速度信号発生回路５ｃの働
きにより、高速応答の位置制御が可能である。
【００１１】しかしながら、フィードフォワード速度信
号発生回路５ｃでは、微分演算によってフィードフォワ
ード速度信号を求めているため、回転角指令信号θmsの
変化が滑らかでないと急峻な速度変化が生じ、ひいては
急峻な発生トルクの変化が生じる。このような場合、例
えば、工作機械のテーブルをボールネジを介して駆動す
ると、テーブルに大きな衝撃力が加わり、機械振動や機
械音を発生するという問題があった。また、トルク伝達
機構として使用されるボールねじの剛性が低い場合や、
ギアを用いた減速機にガタ（バックラッシ）がある場合
は、速度制御ループの応答周波数を上げると大きな機械
振動が発生しやすいので、トルク伝達機構を介してテー
ブルなどの負荷機械を駆動する場合は、電動機単体を駆
動する場合と比較して、速度制御ループの応答周波数を
下げる必要がある。さらに、電動式産業用ロボットのよ
うに、負荷機械であるアームの慣性モーメントがアーム
の位置によって大きく変化するような場合は、アームの
慣性モーメントが増加すると速度制御ループの応答周波
数が低下する。これらのような場合は、フィードフォワ
ード速度信号発生回路によってフィードフォワード速度
信号を求めても、速度制御ループの応答周波数が低いた
め、電動機の速度がこのフィードフォワード速度信号に
追随しなくなり、回転角すなわち位置の応答にオーバー
シュートが発生するという問題があった。
【００１２】この発明は、これらの課題を解決するため
になされたもので、高速応答性を有しかつ機械振動を生
じない電動機の位置制御装置を得るとともに、負荷機械
の慣性モーメントが変化する場合でも、常に一定の応答
周波数をもった電動機の位置制御装置を得ることを目的
とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１にお
ける電動機の位置制御装置は、以下に述べるような手段
を備えたものである。 （１）回転角指令信号及び電動機の実回転角信号に基づ
いて、第１の速度信号を出力する第１の位置制御回路。 （２）電動機、トルク伝達機構及び負荷機械を二つの積
分要素として近似し模擬速度信号及び模擬回転角信号を
出力する機械系模擬回路。 （３）上記回転角指令信号及び模擬回転角信号に基づい
て第２の速度信号を出力する第２の位置制御回路。 （４）上記第１の速度信号と第２の速度信号を加算して
第３の速度信号を出力する加算器。 （５）上記第３の速度信号及び回転検出器から出力され
た電動機の実速度信号に基づいて第１のトルク信号を出
力する第１の速度制御回路。 （６）上記第２の速度信号及び模擬速度信号に基づいて
第２のトルク信号を出力する第２の速度制御回路。 （７）上記模擬速度信号及び実速度信号に基づいて第３
のトルク信号を出力する第３の速度制御回路。 （８）上記第１のトルク信号と第２のトルク信号と第３
のトルク信号に基づいて上記電動機の発生トルクを制御
する制御手段。
【００１４】この発明の請求項２における電動機の位置
制御装置は、さらに、上記第３の速度制御回路から出力
される第３のトルク信号に基づいて、上記機械系模擬回
路の積分時定数及び上記第２の速度制御回路のゲインを
修正する修正回路を備えたものである。
【００１５】請求項３における電動機の位置制御装置
は、以下に述べるような手段を備えたものである。 （１）回転角指令信号及び電動機の実回転角信号に基づ
いて、第１の速度信号を出力する第１の位置制御回路。 （２）電動機、トルク伝達機構及び負荷機械を２つの積
分要素として近似し模擬速度信号及び模擬回転角信号を
出力する機械系模擬回路。 （３）上記回転角指令信号及び模擬回転角信号に基づい
て第２の速度信号を出力する第２の位置制御回路。 （４）上記第１の速度信号と第２の速度信号を加算して
第３の速度信号を出力する加算器。 （５）上記第３の速度信号及び回転検出器から出力され
た電動機の実速度信号に基づいて第１のトルク信号を出
力する第１の速度制御回路。 （６）上記第２の速度信号及び模擬速度信号に基づいて
第２のトルク信号を出力する第２の速度制御回路。 （７）上記模擬速度信号及び実速度信号に基づいて第３
のトルク信号を出力する第３の速度制御回路。 （８）上記第１のトルク信号と第２のトルク信号に基づ
いて上記電動機の発生トルクを制御する制御手段。
【００１６】請求項４における電動機の位置制御装置
は、さらに、上記第３の速度制御回路から出力される第
３のトルク信号に基づいて、上記機械系模擬回路の積分
時定数及び上記第２の速度制御回路のゲインを修正する
修正回路を備えたものである。
【００１７】請求項５，６における電動機の位置制御装
置は、以下に述べるような手段を備えたものである。 （１）回転角指令信号に基づいて、模擬回転角信号、模
擬速度信号及び模擬トルク信号を出力するフィードフォ
ワード信号演算回路。 （２）上記模擬回転角信号及び回転検出器から出力され
た電動機の実回転角信号に基づいて第１の速度信号を出
力する位置制御回路。 （３）上記模擬速度信号、第１の速度信号及び回転検出
器から出力された電動機の実速度信号に基づいて第１の
トルク信号を出力する速度制御回路。 （４）上記模擬トルク信号及び第１のトルク信号に基づ
いて上記電動機の発生トルクを制御する制御手段。
【００１８】請求項７，８における電動機の位置制御装
置は、さらに、上記模擬速度信号と上記実速度信号との
速度偏差信号に基づいて、上記フィードフォワード信号
演算回路の制御パラメータを修正する修正回路を備えた
ものである。また、請求項９における電動機の位置制御
装置は、上記模擬回転角信号と上記実回転角信号との回
転角偏差信号に基づいて、上記フィードフォワード信号
演算回路の制御パラメータを修正する修正回路を備えた
ものである。
【００１９】
【作用】この発明の請求項１においては、第１の位置制
御回路によって、第１の速度信号が得られる。さらに、
機械系模擬回路を制御対象とする第２の位置制御回路に
よって、第２の速度制御信号が得られる。つづいて、上
記第１の速度信号と第２の速度信号の和である第３の速
度信号が加算器によって求められ、第１の速度制御回路
に供給され、第１の速度制御回路によって、第１のトル
ク信号が得られる。同様に、第２の速度信号を第２の速
度制御回路に入力すると、第２のトルク信号が得られ
る。さらに、第３の速度制御回路から第３のトルク信号
が出力される。又、制御手段によって、上記第１のトル
ク信号と第２のトルク信号と第３のトルク信号とを加算
した最終トルク信号に、電動機の発生トルクが追随する
ように制御される。
【００２０】請求項２における修正回路は、第３の速度
制御回路から出力される第３のトルク信号を入力し、こ
の第３のトルク信号に含まれる実速度信号と模擬速度信
号との偏差に比例した信号成分の絶対値を減少させるよ
うに機械系模擬回路の積分時定数を修正するとともに、
この積分時定数に応じて少なくとも第２の速度制御回路
のゲインを修正するように作用する。
【００２１】請求項３においては、第１の位置制御回路
によって、第１の速度信号が得られる。さらに、機械系
模擬回路を制御対象とする第２の位置制御回路によっ
て、第２の速度制御信号が得られる。つづいて、上記第
１の速度信号と第２の速度信号の和が加算器によって求
められ、第１の速度制御回路に供給される。すると、第
１の速度制御回路によって、第１のトルク信号が得られ
る。同様に、第２の速度信号を第２の速度制御回路に入
力すると、第２のトルク信号が得られる。さらに、第３
の速度制御回路から第３のトルク信号が出力される。つ
づいて、制御手段によって、上記第１のトルク信号と第
２のトルク信号を加算した最終トルク信号に、電動機の
発生トルクが追随するように制御される。
【００２２】請求項４における修正回路は、第３の速度
制御回路から出力される第３のトルク信号を入力し、こ
の第３のトルク信号に含まれる実速度信号と模擬速度信
号との偏差に比例した信号成分の絶対値を減少させるよ
うに機械系模擬回路の積分時定数を修正するとともに、
この積分時定数に応じて少なくとも第２の速度制御回路
のゲインを修正するように作用する。
【００２３】又、請求項５，６においては、フィードフ
ォワード信号演算回路によって、回転角指令信号に対し
所定の応答特性を具備した模擬回転角信号、模擬速度信
号及び模擬トルク信号がそれぞれ得られる。つづいて、
位置制御回路によって、上記模擬回転角信号と回転検出
器から出力された電動機の実回転角信号とから第１の速
度信号が求められる。さらに、速度制御回路によって、
上記模擬速度信号と上記回転検出器から出力された電動
機の実回転角信号とから第１のトルク信号が求められ
る。つづいて、制御手段によって、上記模擬トルク信号
と第１のトルク信号を加算した最終トルク信号に電動機
の発生トルクが追随するように制御される。
【００２４】請求項７、８における修正回路は、模擬速
度信号と実速度信号との速度偏差信号の絶対値を減少さ
せるように負荷機械の慣性モーメントの変化に応じてフ
ィードフォワード信号演算回路中の制御パラメータの値
を修正する。また、請求項９における修正回路は、模擬
回転角信号と実回転角信号との回転角偏差信号の絶対値
を減少させるように負荷機械の慣性モーメントの変化に
応じてフィードフォワード信号演算回路中の制御パラメ
ータの値を修正する。
【００２５】
【実施例】実施例１．以下、この発明の実施例１の構成
を、図１〜図８を参照しながら説明する。図１は、この
発明の実施例１の全体を示すブロック図であり、直流電
動機１ａと電力変換回路１３は上記従来装置のものと全
く同一である。
【００２６】図１において、この発明の実施例１は、上
述した従来装置と全く同一のものと、トルク伝達機構２
と、負荷機械３と、直流電動機１ａの回転速度及び回転
角を検出する回転検出器４と、第１の位置制御回路５
と、機械系模擬回路６ａと、第２の位置制御回路７と、
加算器８と、第１の速度制御回路９と、第２の速度制御
回路１０ａと、第３の速度制御回路１１ａと、トルク制
御回路１２と、回転角指令信号発生回路１５とから構成
されている。
【００２７】回転検出器４は、例えば、従来装置におけ
るタコジェネレータのような速度検出器と、エンコーダ
のような位置検出器とから構成されている。また、この
発明における直流電動機１ａのトルクの制御手段は、ト
ルク制御回路１２と、電力変換回路１３とから構成され
ている。
【００２８】図２は、上述した第１の位置制御回路５の
詳細な構成を示すブロック図である。図において、第１
の位置制御回路５は、回転角指令信号発生回路１５に接
続された入力端子２１と、回転検出器４に接続された入
力端子２２と、これら入力端子２１，２２に接続された
減算器２３と、この減算器２３に接続された係数器２４
と、この係数器２４に接続された出力端子２５とから構
成されている。
【００２９】図３は、上述した機械系模擬回路６ａの詳
細な構成を示すブロック図である。図において、機械系
模擬回路６ａは、第２の速度制御回路１０ａに接続され
た入力端子２６と、この入力端子２６に接続された積分
器２７と、この積分器２７に接続された積分器２８と、
積分器２７に接続された出力端子２９と、積分器２８に
接続された出力端子３０とから構成されている。
【００３０】図４は、上述した第２の位置制御回路７の
詳細な構成を示すブロック図である。図において、第２
の位置制御回路７は、回転角指令信号発生回路１５に接
続された入力端子３１と、機械系模擬回路６ａに接続さ
れた入力端子３２と、これら入力端子３１，３２に接続
された減算器３３と、この減算器３３に接続された係数
器３４と、この係数器３４に接続された出力端子３５と
から構成されている。
【００３１】図５は、上述した第１の速度制御回路９の
詳細な構成を示すブロック図である。図において、第１
の速度制御回路９は、加算器８に接続された入力端子４
１と、回転検出器４に接続された入力端子４２と、これ
ら入力端子４１，４２に接続された減算器４３と、この
減算器４３に接続された積分器４４と、減算器４３に接
続された係数器４５と、積分器４４及び係数器４５に接
続された加算器４６と、この加算器４６に接続された制
限回路４７と、この制限回路４７に接続された出力端子
４８とから構成されている。
【００３２】図６は、上述した第２の速度制御回路１０
ａの詳細な構成を示すブロック図である。図において、
第２の速度制御回路１０ａは、第２の位置制御回路７に
接続された入力端子５１と、機械系模擬回路６ａに接続
された入力端子５２と、これら入力端子５１，５２に接
続された減算器５３と、この減算器５３に接続された積
分器５４と、減算器５３に接続された係数器５５と、積
分器５４及び係数器５５に接続された加算器５６と、こ
の加算器５６に接続された制限回路５７と、この制限回
路５７に接続された出力端子５８とから構成されてい
る。
【００３３】図７は、上述した第３の速度制御回路１１
ａの詳細な構成を示すブロック図である。図において、
第３の速度制御回路１１ａは、機械系模擬回路６ａに接
続された入力端子６０と、回転検出器４に接続された入
力端子６１と、これら入力端子６０，６１に接続された
減算器６２と、この減算器６２に接続された積分器６３
と、減算器６２に接続された係数器６４と、積分器６３
及び係数器６４に接続された加算器６５と、この加算器
６５に接続された出力端子６６とから構成されている。
【００３４】図８は、上述したトルク制御回路１２の詳
細な構成を示すブロック図である。図において、トルク
制御回路１２は、第１の速度制御回路９に接続された入
力端子７０ａと、第２の速度制御回路１０ａに接続され
た入力端子７０ｂと、第３の速度制御回路１１ａに接続
された入力端子７０ｃと、図示しない電流検出器に接続
された入力端子７０ｄと、入力端子７０ａ，７０ｂ，７
０ｃに接続された加算器７１と、この加算器７１に接続
された制限回路７２と、この制限回路７２に接続された
係数器７３と、入力端子７０ｄ及び係数器７３に接続さ
れた減算器７４と、この減算器７４に接続された積分器
７５と、減算器７４に接続された係数器７６と、積分器
７５及び係数器７６に接続された加算器７７と、この加
算器７７に接続されたＰＷＭ回路７８と、このＰＷＭ回
路７８に接続された出力端子７９とから構成されてい
る。
【００３５】つぎに、実施例１の動作を説明する前に、
この発明における直流電動機１ａの回転角すなわち位置
の制御方式の原理について説明する。まず、図１におい
て、機械系模擬回路６ａ、第２の位置制御回路７、第２
の速度制御回路１０ａ及び第３の速度制御回路１１ａを
省略した制御系について説明する。
【００３６】この制御系は、上述したように速度制御ル
ープをマイナループとする通常の位置制御系となる。さ
て、図１において、トルク伝達機構２の剛性が低い場合
は、速度制御の応答を上げようとする第１の速度制御回
路９のゲインを高くすると、機械共振によって大きな振
動が生じることが知られている。このような場合は、マ
イナループである速度制御ループの応答周波数を上げる
ことが困難であり、ひいては位置制御ループの応答周波
数も上げることが困難である。すなわち、第１の位置制
御回路５及び第１の速度制御回路９には、回転検出器４
から出力された直流電動機１ａの実回転角信号θm 及び
実速度信号ωm が入力される。このとき、これらの信号
に機械共振による振動成分が含まれると、第１の位置制
御回路５及び第１の速度制御回路９によってこれらの振
動成分が増幅されるため、位置及び速度の応答周波数を
上げられないのである。
【００３７】この問題を解決するために、この発明のフ
ィードフォワード型の制御を用いる。まず、直流電動機
１ａ、トルク伝達機構２及び負荷機械３から構成される
機械系を式（１）にしたがって２つの積分要素で近似し
た機械系模擬回路６ａを導入する。
【００３８】
【数１】
【００３９】式（１）において、機械系模擬回路６ａ
は、後述する第２のトルク信号τ2 を積分して模擬速度
信号ωa を出力する積分器２７と、この模擬速度信号ω
a を積分して模擬回転角信号θa を出力する積分器２８
とから構成される。すなわち、機械系模擬回路６ａは、
機械系のトルクに対する速度の伝達特性を、機械共振を
無視した理想的な積分要素として近似した回路であり、
式（１）におけるＪは機械系全体の慣性モーメントを示
している。
【００４０】つぎに、この機械系模擬回路６ａを制御対
象として、第１の位置制御回路５及び第１の速度制御回
路９と同様の構成の第２の位置制御回路７及び第２の速
度制御回路１０ａをそれぞれ構成する。ここで、第２の
速度制御回路１０ａから出力される第２のトルク信号τ
2 が、機械系模擬回路６ａに供給される。さらに、第２
の位置制御回路７及び第２の速度制御回路１０ａは、所
望の応答周波数を持つようにゲインの値を設定する。そ
こで、第１の速度制御回路９から出力される第１のトル
ク信号τ1 と、第２の速度制御回路１０ａから出力され
る第２のトルク信号τ2 を加算したトルク信号に追随す
るように、直流電動機１ａの発生トルクを制御すると、
機械共振による振動発生をさけるために第１の速度制御
回路９の応答周波数を下げても、所望の応答周波数で直
流電動機１ａの速度を制御するのに必要なトルクは第２
のトルク信号τ2 によって与えられるので、高速応答の
速度制御が実現できる。すなわち、第２の速度制御回路
１０ａは、実際の機械系の振動特性に左右されない機械
系模擬回路６ａから出力された模擬速度信号ωa に基づ
いて、フィードフォワード的に第２のトルク信号τ2 を
出力する。
【００４１】同様に、第１の位置制御回路５から出力さ
れた第１の速度信号ω1 と、第２の位置制御回路７から
出力された第２の速度信号ω2 とを加算器８で加算した
第３の速度信号ω3 を第１の速度制御回路９に供給する
ことにより、位置制御の応答周波数も上げることができ
る。
【００４２】このように、回転角指令信号θmsの変化に
対しては、機械系模擬回路６ａ、第２の位置制御回路７
及び第２の速度制御回路１０ａによって、フィードフォ
ワード的な第２の速度信号ω2 及び第２のトルク信号τ
2 が出力されるので、位置制御の応答が改善できる。
【００４３】一方、負荷機械３に負荷トルクが印加され
る場合については、負荷トルクが変化しても機械系模擬
回路６ａから出力される模擬速度信号ωa 及び模擬回転
角信号θa は変化しない。そのため、負荷トルクの変化
に対しては、機械系模擬回路６ａ、第２の位置制御回路
７及び第２の速度制御回路１０ａによって応答性を改善
することができない。
【００４４】そこで、さらに第３の速度制御回路１１ａ
を付加する。この第３の速度制御回路１１ａは、機械系
模擬回路６ａから出力された模擬速度信号ωa と回転検
出器４から出力された実速度信号ωm に基づいて、第３
のトルク信号τ3 を出力する。負荷トルクが変化すると
実速度信号ωm が変化し、ひいては、第３のトルク信号
τ3 も変化する。したがって、そこで、第１の速度制御
回路９から出力された第１のトルク信号τ1 と、第２の
速度制御回路１０ａから出力された第２のトルク信号τ
2 と、第３の速度制御回路１１ａから出力された第３の
トルク信号τ3を加算したトルク信号に追随するよう
に、直流電動機１ａの発生トルクを制御すると、負荷ト
ルクの変化に対する位置制御の応答性も改善できる。
【００４５】また、第１の位置制御回路５及び第１の速
度制御回路９は、機械共振による振動を抑制したり、定
常的な負荷トルクによる位置や速度の制御誤差を零にす
る働きをする。さらに、第３の速度制御回路１１ａは、
機械系模擬回路６ａの積分時定数すなわち慣性モーメン
トＪが実際値と異なった場合の応答の変化を抑制する働
きもする。以上がこの発明における位置制御方式の原理
である。つづいて、実施例１の動作を図１〜図８を参照
しながら説明する。
【００４６】まず、図２で示す第１の位置制御回路５に
おいて、第１の速度信号ω1 が係数器２４によって出力
される。すなわち、回転角指令信号発生回路１５から入
力端子２１を経由して入力された回転角指令信号θ
msと、回転検出器４から入力端子２２を経由して入力さ
れた実回転角信号θm との第１の回転角偏差Δθ1 （＝
θms−θm ）が減算器２３によって求められ、係数器２
４に供給される。すると、係数器２４によって第１の速
度信号ω1 が求められ、出力端子２５から出力される。
【００４７】つづいて、図３で示す機械系模擬回路６ａ
において、模擬速度信号ωa が積分器２７によって、模
擬回転角信号θm が積分器２８によってそれぞれ出力さ
れる。すなわち、第２の速度制御回路１０ａから入力端
子２６を介して入力された第２のトルク信号τ2 を積分
器２７に供給すると、式（１）の演算か行われ、模擬速
度信号ωa が求められる。そして、この模擬速度信号ω
a は、出力端子２９から出力される。一方、この模擬速
度信号ωa を積分器２８に供給すると、式（１）の演算
によって、模擬回転角信号θa が求められ、出力端子３
０から出力される。
【００４８】つづいて、図４で示す第２の位置制御回路
７において、第２の速度信号ω2 が係数器３４によって
出力される。すなわち、回転角指令信号発生回路１５か
ら入力端子３１を経由して入力された回転角指令信号θ
msと、機械系模擬回路６ａから入力端子３２を経由して
入力された模擬回転角信号θa との第２の回転角偏差Δ
θ2 （＝θms−θa ）が減算器３３によって求められ、
係数器３４に供給される。すると、係数器３４によって
第２の速度信号ω2 が求められ、出力端子３５から出力
される。
【００４９】つづいて、図１に示された加算器５によっ
て、第１の位置制御回路５から出力された第１の速度信
号ω1 と、第２の速度制御回路７から出力された第２の
速度信号ω2 とが加算され、速度指令信号ωms（＝ω1
＋ω2 ）として出力される。
【００５０】つぎに、図５で示す第１の速度制御回路９
において、第１のトルク信号τ1 が制限回路４７によっ
て出力される。すなわち、加算器８から入力端子４１を
経由して入力された第３の速度信号ω3 と、回転検出器
４から入力端子４２を経由して入力された実速度信号ω
m との第１の速度偏差信号Δω1 （＝ωms−ωm ）が減
算器４３によって求められ、積分器４４及び係数器４５
にそれぞれ供給される。すると、積分器４４と係数器４
５の出力の和である第１のトルク信号τ1 が加算器４６
によって求められ、制限回路４７を経て出力端子４８か
ら出力される。この制限回路４７は第１のトルク信号τ
1 の絶対値の最大値を制限する働きをする。
【００５１】同様に、図６で示す第２の速度制御回路１
０ａにおいて、第２のトルク信号τ2 が制限回路５７に
よって出力される。すなわち、第２の位置制御回路７か
ら入力端子５１を経由して入力された第２の速度信号ω
2 と、機械系模擬回路６ａから入力端子５２を経由して
入力された模擬速度信号ωa との第２の速度偏差信号Δ
ω2 （＝ω2 −ωa ）が減算器５３によって求められ、
積分器５４及び係数器５５にそれぞれ供給される。する
と、積分器５４と係数器５５の出力の和である第２のト
ルク信号τ2 が加算器５６によって求められ、制限回路
５７を経て出力端子５８から出力される。この制限回路
５７は、第２のトルク信号τ2 の絶対値の最大値を制限
する働きをする。
【００５２】つづいて、図７で示す第３の速度制御回路
１１ａにおいて、第３のトルク信号τ3 が加算器６５に
よって出力される。すなわち、機械系模擬回路６ａから
入力端子６０を経由して入力された模擬速度信号ω
a と、回転検出器４から入力端子６１を経由して入力さ
れた実速度信号ωm との第３の速度偏差信号Δω3 （＝
ωa −ωm ）が減算器６２によって求められ、積分器６
３及び係数器６４にそれぞれ供給される。すると、積分
器６３と係数器６４の出力の和である第３のトルク信号
τ3 が加算器６５によって求められ、出力端子６６から
出力される。
【００５３】つづいて、図８で示すトルク制御回路１２
において、最終トルク信号τmsが加算器７１によって出
力される。すなわち、第１の速度制御回路９から入力端
子７０ａを経由して入力された第１のトルク信号τ
1 と、第２の速度制御回路１０ａから入力端子７０ｂを
経由して入力された第２のトルク信号τ2 と、第３の速
度制御回路１１ａから入力端子７０ｃを経由して入力さ
れた第３のトルク信号τ3との和である最終トルク信号
τms（＝τ1 ＋τ2 ＋τ3 ）が求められて、制限回路７
２に供給される。この制限回路７２は、最終トルク信号
τmsの振幅を予め決められた設定値以下に制限する。
【００５４】つづいて、電機子電流指令信号Ｉasが、係
数器７３によって出力される。すなわち、公知のよう
に、直流電動機１ａの発生トルクτm と電機子電流Ｉa
との関係は式（２）で示される。なお、ＫT はトルク定
数である。
【００５５】
【数２】
【００５６】したがって、係数が１／ＫT の係数器７３
によって最終トルク信号τmsが入力されると、電機子電
流指令信号Ｉasが求められる。
【００５７】つづいて、電流偏差信号ΔＩ（＝Ｉas−Ｉ
a ）が、減算器７４によって出力される。すなわち、係
数器７３から出力された電機子電流指令信号Ｉasと、図
示しない電流検出器から入力端子７０ｄを経由して入力
された実際の電機子電流Ｉaとの差である電流偏差信号
ΔＩが求められ、積分器７５及び係数器７６に供給され
る。
【００５８】さらに、端子電圧指令信号Ｖasが、加算器
７７によって出力される。すなわち、積分器７５の出力
と係数器７６の出力の和である端子電圧指令信号Ｖasが
求められ、ＰＷＭ回路７８に供給される。
【００５９】このＰＷＭ回路７８は、端子電圧指令信号
Ｖasに基づいて、例えば、４象限チョッパ回路から構成
された電力変換回路１３の４つのスイッチング素子のオ
ンオフ信号を出力する。なお、ＰＷＭ回路７８の構成な
どは公知であるので、詳細な説明を省略する。
【００６０】そして、直流電動機１ａの端子電圧Ｖa が
端子電圧指令信号Ｖasに追随するように、電力変換回路
１３及びＰＷＭ回路７８によって制御される。以上の説
明から、直流電動機１ａの発生トルクτm が、最終トル
ク信号τmsに追随するように、図８で示したトルク制御
回路１２及び電力変換回路１３によって制御されること
が理解される。
【００６１】実施例２．つぎに、この発明の実施例２の
構成を、図９〜図１３を参照しながら説明する。図９
は、この発明の実施例２の全体を示すブロック図であ
り、直流電動機１ａ、トルク伝達機構２、負荷機械３、
回転検出器４、第１の位置制御回路５、第２の位置制御
回路７、加算器８、第１の速度制御回路９、トルク制御
回路１２、電力変換回路１３及び回転角指令信号発生回
路１５は、上記実施例１のものと全く同一である。
【００６２】図９において、この発明の実施例２は、上
述した実施例１と全く同一のものと、機械系模擬回路６
ｂ、第２の速度制御回路１０ｂ、第３の速度制御回路１
１ｂ及び修正回路１４とから構成されている。実施例２
における直流電動機１ａのトルクの制御手段は、実施例
１と同様に、トルク制御回路１２と電力変換回路１３と
から構成されている。
【００６３】図１０は、上述した機械系模擬回路６ｂの
詳細な構成を示すブロック図である。図１０において、
機械系模擬回路６ｂは、第２の速度制御回路１０ｂに接
続された入力端子８０と、修正回路１４に接続された入
力端子８１と、これら入力端子８０，８１に接続された
割算器８２と、この割算器８２に接続された積分器８３
と、この積分器８３に接続された積分器８４と、積分器
８３に接続された出力端子８５と、積分器８４に接続さ
れた出力端子８６とから構成されている。
【００６４】図１１は、上述した第２の速度制御回路１
０ｂの詳細な構成を示すブロック図である。図１１にお
いて、第２の速度制御回路１０ｂは、修正回路１４に接
続された入力端子８７，９０と、第２の位置制御回路７
に接続された入力端子８８と、機械系模擬回路６ｂに接
続された入力端子８９と、これら入力端子８８，８９に
接続された減算器９１と、入力端子８７及び減算器９１
に接続された乗算器９２と、入力端子９０と減算器９１
に接続された乗算器９３と、この乗算器９３に接続され
た積分器９４と、乗算器９２及び積分器９４に接続され
た加算器９５と、この加算器９５に接続された制限回路
９６と、この制限回路９６に接続された出力端子９７と
から構成されている。
【００６５】図１２は、上述した第３の速度制御回路１
１ｂの詳細な構成を示すブロック図である。図１２にお
いて、第３の速度制御回路１１ｂは、機械系模擬回路６
ｂに接続された入力端子１００と、回転検出器４に接続
された入力端子１０１と、これら入力端子１００，１０
１に接続された減算器１０２と、この減算器１０２に接
続された積分器１０３と、減算器１０２に接続された係
数器１０４と、積分器１０３及び係数器１０４に接続さ
れた加算器１０５と、係数器１０４に接続された出力端
子１０６と、加算器１０５に接続された出力端子１０７
とから構成されている。
【００６６】図１３は、上述した修正回路１４の詳細な
構成を示すブロック図である。図１３において、修正回
路１４は、第３の速度制御回路１１ｂに接続された入力
端子１１０と、第２の速度制御回路１０ｂに接続された
入力端子１１１と、この入力端子１１１に接続された極
性判別回路１１２と、入力端子１１１及び極性判別回路
１１２に接続された乗算器１１３と、この乗算器１１３
に接続された積分器１１４と、定数設定器１１５と、積
分器１１４及び定数設定器１１５に接続された加算器１
１６と、この加算器１１６に接続された係数器１１７，
１１８と、加算器１１６に接続された出力端子１１９
と、係数器１１７に接続された出力端子１２０と、係数
器１１８に接続された出力端子１２１とから構成されて
いる。
【００６７】つぎに、第２の速度制御回路１０ｂのゲイ
ンＫp2及びＫi2の設定方法について、図１４及び図１５
を参照しながら説明する。まず、第２の速度制御回路１
０ｂ及び機械系模擬回路６ｂから構成される速度制御系
のブロック図は、図１４のようになる。図１４におい
て、Ｋp2及びＫi2はそれぞれ、上述したように第２の速
度制御回路１０ｂの比例ゲイン及び積分ゲインである。
また、Ｊは上述したように、機械系模擬回路６ｂの積分
時定数すなわち慣性モーメントである。図１４から、第
２の速度信号ω2 に対する模擬速度信号ωa の伝達関数
は、下記の式（３）で示される。
【００６８】
【数３】
【００６９】つぎに、図１４の速度制御系の開ループ伝
達関数（Ｋp2＋Ｋi2／ｓ）・（１／Ｊs ）を折れ線で近
似したゲイン線図は、公知のように図１５の実線のよう
になる。また、図１５には、第２の速度制御回路１０ｂ
の伝達関数（Ｋp2＋Ｋi2／ｓ）及び機械系模擬回路６ｂ
の伝達関数（１／Ｊs ）のゲイン線図も示されている。
図１５において、ωscは図１４の速度制御系の応答周波
数である。また、ωpiで示された周波数を、ここではＰ
Ｉ折れ点周波数と呼ぶこととする。通常、このＰＩ折れ
点周波数ωpiは、応答周波数ωscの数分の１以下となる
ように設定される。このとき、ωscとωpiを設定値とし
て、第２の速度制御回路１０ｂのゲインＫp2及びＫi2は
それぞれ、下記の式（４）を用いて設定することができ
る。
【００７０】
【数４】
【００７１】式（４）から、慣性モーメントＪが既知で
あれば、第２の速度制御回路１０ｂのゲインＫp2及びＫ
i2の値を設定できることが理解される。なお、第１の速
度制御回路９及び第３の速度制御回路１１ａのゲインも
同様の方法で設定することができる。また、式（４）に
よって、第２の速度制御回路１０ｂのゲインＫp2及びＫ
i2の値が求められると、式（３）によって第２の速度信
号ω2 のステップ変化に対する模擬速度信号ωa の応答
を求めることができる。実際には、この模擬速度信号ω
a の応答のオーバーシュート量を所望の値に調節するた
めに、ＰＩ折れ点周波数ωpiの値が決定されるが、通常
の設計においては上述したように、ＰＩ折れ点周波数ω
piは応答周波数ωscの数分の１以下となるように設定さ
れる。
【００７２】つぎに、この実施例２における機械系模擬
回路６ｂの積分時定数Ｊを修正するための方法について
図１６を参照しながら説明する。まず、図９の実施例２
において、第１の位置制御回路５のゲインＫ1 の値は、
第２の位置制御回路７のゲインＫ2 の値と比較して小さ
いと仮定する。この場合は、第１の位置制御回路５から
出力される第１の速度信号ω1 の振幅は、第２の位置制
御回路７から出力される第２の速度信号ω2 の振幅に対
して無視できるので、第１の速度制御回路９に入力され
る第３の速度信号ω3 は、第２の速度信号ω2 と一致す
るものとみなしてよい。すなわち、第１の速度制御回路
９及び第２の速度制御回路１０ｂには、指令信号とし
て、同じ第２の速度信号ω2 が与えられる。
【００７３】この場合、機械系模擬回路６ｂの積分時定
数Ｊが実際の機械系の慣性モーメントと異ると、第２の
速度信号ω2 に対する実速度信号ωm の応答と、模擬速
度信号ωa の応答との間に偏差が生じ、第３の速度偏差
信号Δω3 （＝ωa −ωm ）が零でなくなる。
【００７４】例えば、機械系模擬回路６ｂの積分時定数
Ｊが実際の機械系の慣性モーメントより小さい場合は、
図１６（ａ）に示すように第２の速度信号ω2 の変化に
対し、実速度信号ωm の応答が模擬速度信号ωa の応答
に対して遅れる。このとき、図１６（ａ）からわかるよ
うに、第３の速度偏差信号Δω3 の極性は、加速中は正
で減速中は負となる。反対に、機械系模擬回路６ｂの積
分時定数Ｊが実際の機械系の慣性モーメントより大きい
場合は、第２の速度信号ω2 の変化に対し、模擬速度信
号ωa の応答が実速度信号ωm の応答に対して遅れるの
で、第３の速度偏差信号Δω3 の極性は、加速中は負で
減速中は正となる。したがって、第３の速度偏差信号Δ
ω3 の絶対値の振幅が減少するように、機械系模擬回路
６ｂの積分時定数Ｊの値を修正すればよいことがわか
る。
【００７５】ここで、第３の速度偏差信号Δω3 の極性
は、加減速状態に応じて変化するが、図１６（ｂ）から
わかるように、第２の速度制御回路１０ｂから出力され
る第２のトルク信号τ2 の極性を判別することにより、
加速中か減速中かの判定ができる。すなわち、加速中は
第２のトルク信号τ2 の極性は正となり、減速中は負と
なる。例えば、加速中すなわちτ2 の極性が正のときに
第３の速度偏差信号Δω3 の極性が正であれば、機械系
模擬回路６ｂの積分時定数Ｊの値を増加させればよい。
このようにして、機械系模擬回路６ｂの積分時定数Ｊの
値が修正されると、式（４）を用いて第２の速度制御回
路１０ｂのゲインＫp2及びＫi2の値も、実際の機械系の
慣性モーメントに応じて修正することが可能である。な
お、上記の説明では、第１の位置制御回路５のゲインＫ
1 が第２の位置制御回路７のゲインＫ2 と比較して小さ
い場合について説明したが、Ｋ1 の値がＫ2 の値と同程
度であっても、機械系模擬回路６ｂの積分時定数Ｊが実
際の機械系の慣性モーメントと異ると、第３の速度偏差
信号Δω3 は零でなくなるので、同様の方法によって、
機械系模擬回路６ｂの積分時定数Ｊの値、ひいては第２
の速度制御回路１０ｂのゲインＫp2及びＫi2の値を修正
することができる。
【００７６】つぎに、実施例２の動作について、図９〜
図１３を参照しながら説明する。ここで、機械系模擬回
路６ｂ、第２の速度制御回路１０ｂ、第３の速度制御回
路１１ｂ及び修正回路１４以外の動作は、上述じた実施
例１の動作と同一なので説明を省略する。
【００７７】まず、図１２で示す第３の速度制御回路１
１ｂにおいて、第３の速度偏差信号Δω3 が、減算器１
０２によって出力される。すなわち、機械系模擬回路６
ｂから入力端子１００を経由して入力された模擬速度信
号ωa と、回転検出器４から入力端子１０１を経由して
入力された実速度信号ωm との第３の速度偏差信号Δω
3 （＝ωa −ωm ）が求められ、積分器１０３及び係数
器１０４に供給される。
【００７８】つづいて、第３のトルク信号τ3 が、加算
器１０５によって出力され、出力端子１０７から出力さ
れる。すなわち、積分器１０３の出力と、係数器１０４
の出力との和が求められて、第３のトルク信号τ3 とし
て出力端子１０７から出力される。また、係数器１０４
から出力される第３の速度偏差信号Δω3 に振幅が比例
したトルク信号τ3pが出力端子１０６から出力される。
【００７９】つづいて、図１３で示す修正回路１４にお
いて、機械系模擬回路６ｂの積分時定数すなわち慣性モ
ーメントＪが加算器１０６によって出力される。すなわ
ち、第２の速度制御回路１０ｂから入力端子１１１を経
由して入力された第２のトルク信号τ2 が極性判別回路
１１２に供給され、極性信号Ｓg が出力される。ここ
で、極性信号Ｓg の値は、τ2 の極性が正の場合は１、
負の場合は−１とする。つづいて、この極性信号Ｓg と
第３の速度制御回路１１ｂから入力端子１１０を経由し
て入力されたトルク信号τ3pとの積が乗算器１１３によ
って求められ、積分器１１４に供給される。さらに、こ
の積分器１１４から出力された慣性モーメントの補正値
ΔＪと、定数設定器１１５から出力された慣性モーメン
トの初期設定値Ｊ0 との和が求められ、慣性モーメント
Ｊとして出力端子１１９から出力される。このとき、慣
性モーメントの初期設定値Ｊ0 として、例えば、直流電
動機１ａの慣性モーメントの値が用いられる。
【００８０】さらに、第２の速度制御回路１０ｂのゲイ
ンＫp2及びＫi2が出力される。すなわち、慣性モーメン
トＪを係数器１１７及び１１８にそれぞれ入力すると式
（４）の演算により、第２の速度制御回路１０ｂのゲイ
ンＫp2及びＫi2が求められ、出力端子１２０及び１２１
から出力される。
【００８１】つづいて、図１０で示す機械系模擬回路６
ｂにおいて、模擬速度信号ωa が積分器８３によって出
力される。すなわち、第２の速度制御回路１０ｂから入
力端子８０を経由して入力された第２のトルク信号τ2
と、修正回路１４から入力端子８１を経由して入力され
た慣性モーメントＪとが割算器８２に供給される。さら
に、この割算８２の出力が積分器８３に入力される。そ
して、積分器８３において、第２のトルク信号τ2 の積
分演算が行われ、模擬速度信号ωa として出力端子８５
から出力される。すなわち、模擬速度信号ωa は、積分
時定数が慣性モーメントＪに等しい積分器８３に第２の
トルク信号τ2 を入力することによって得られる。
【００８２】つづいて、この模擬速度信号ωa を、積分
器８４に入力すると、式（１）の演算によって模擬回転
角信号θa が求められ、出力端子８６から出力される。
【００８３】つぎに、図１１で示す第２の速度制御回路
１０ｂにおいて、第２のトルク信号τ2 が制限回路９６
によって出力される。すなわち、第２の位置制御回路７
から入力端子８８を経由して入力された第２の速度信号
ω2 と、機械系模擬回路６ｂから入力端子８９を経由し
て入力された模擬速度信号ωa との第２の速度偏差信号
Δω2 （＝ω2 −ωa ）が減算器９１によって求められ
る。つづいて、修正回路１４から入力端子８７を経由し
て入力された比例ゲインＫp2と第２の速度偏差信号Δω
2 との積が乗算器９２によって求められる。さらに、修
正回路１４から入力端子９０を経由して入力された積分
ゲインＫi2と第２の速度偏差信号Δω2との積が乗算器
９３によって求められ、積分器９４に供給される。つづ
いて、乗算器９２の出力と積分器９４の出力との和であ
る第２のトルク信号τ2 が加算器９５によって求めら
れ、制限回路９６を経て出力端子９７から出力される。
この制限回路９６は、第２のトルク信号τ2 の絶対値の
振幅を制限する働きをする。
【００８４】実施例３．上述した実施例１及び２では、
加算器８によって、第１の速度信号ω1 と第２の速度信
号ω2 とを加算することにより第３の速度信号ω3 を求
める場合について説明したが、第２の速度信号ω2 を係
数値が０〜１である係数器に入力することにより重み付
けした第２の速度信号と第１の速度信号ω1 の加算値と
して第３の速度信号を求めてもよい。
【００８５】実施例４．図９で示された実施例２では、
負荷機械３に負荷トルクが印加されると、直流電動機１
ａの速度が変化するため、回転検出器４から出力された
実速度信号ωmも変化する。しかし、第２の速度制御回
路１０ｂには実速度信号ωm が入力されないため、第２
の速度制御回路１０ｂから出力された第２のトルク信号
τ2 を入力する機械系模擬回路６ｂから出力される模擬
速度信号ωa は変化しない。このため、負荷機械３に負
荷トルクが印加される場合は、模擬速度信号ωa と実速
度信号ωm との差である第３の速度偏差信号Δω3 の振
幅が零でなくなるため、修正回路１４において、機械系
模擬回路６ｂの慣性モーメントすなわち積分時定数が間
違って修正される場合がある。
【００８６】このような場合は、第２のトルク信号τ2
の振幅に応じて修正回路１４における慣性モーメントの
修正を行うかどうかの判定を行うようにしてもよい。す
なわち、第２のトルク信号τ2 は、回転角指令信号θms
が変化した場合にのみ振幅が変化するので、第２のトル
ク信号τ2 の絶対値が所定の値を越えたときにのみ慣性
モーメントの修正を行うようにしてもよい。あるいは、
第２の速度信号ω2 の絶対値が所定の値を越えたときに
のみ慣性モーメントの修正を行うようにしてもよい。
【００８７】上記のように修正回路１４の動作を制御す
ると、加減速中においてのみ慣性モーメントの修正が行
われることとなるが、通常の電動機の位置制御装置にお
いては加減速中に負荷トルクが急に変化することはまれ
なので、このように修正回路１４の構成を変えることに
より、負荷機械３に負荷トルクが印加される場合でも慣
性モーメントは正しく修正され、ひいては、第２の速度
制御回路のゲインも正しく修正される。
【００８８】実施例５．なお、上述した実施例２〜４に
おいては、機械系模擬回路６ｂの慣性モーメントに応じ
て第２の速度制御回路１０ｂのゲインのみ修正する場合
について説明したが、第１の速度制御回路９あるいは第
３の速度制御回路１１ｂのゲインも同時に修正するよう
にしてもよい。
【００８９】実施例６．また、上述した各実施例では、
直流電動機１ａを用いた場合を説明したが、誘導電動機
や同期電動機を用いてもよい。すなわち、公知のベクト
ル制御により、これらの交流電動機の発生トルクを直流
電動機並の高速応答性でもって制御できるので、最終ト
ルク信号τmsに追随するようにこれらの交流電動機の発
生トルクを制御することは容易であり、初期の目的を達
し得ることはいうまでもない。
【００９０】実施例７．以下、この発明の実施例６の構
成を、図１８〜図２０を参照しながら説明する。図１８
は、この発明の実施例６の全体を示すブロック図であ
り、機械系模擬回路６ｃとトルク制御回路１２ａ以外は
実施例１と同様である。また、この発明における直流電
動機１ａのトルクの制御手段は、トルク制御回路１２ａ
と、電力変換回路１３とから構成されている。
【００９１】図１９は、上述した機械系模擬回路６ｃの
詳細な構成を示すブロック図である。図において、機械
系模擬回路６ｃは、第２の速度制御回路１０ａに接続さ
れた入力端子１２４と、第３の速度制御回路１１ａに接
続された入力端子１２５と、これら入力端子１２４，１
２５に接続された減算器１２６と、この減算器１２６に
接続された積分器１２７と、この積分器１２７に接続さ
れた積分器１２８と、積分器１２７に接続された出力端
子１２９と、積分器１２８に接続された出力端子１３０
とから構成されている。
【００９２】図２０は、上述したトルク制御回路１２ａ
の詳細な構成を示すブロック図である。図に置いて、ト
ルク制御回路１２ａは、第１の速度制御回路９に接続さ
れた入力端子１７０ａと、第２の速度制御回路１０ａに
接続された入力端子１７０ｂと、図示しない電流検出器
に接続された入力端子１７０ｃと、入力端子１７０ａ，
１７０ｂに接続された加算器１７１と、この加算器１７
１に接続された制限回路１７２と、この制限回路１７２
に接続された係数器１７３と、入力端子１７０ｃ及び係
数器１７３に接続された減算器１７４と、この減算器１
７４に接続された積分器１７５と、減算器１７４に接続
された係数器１７６と、積分器１７５及び係数器１７６
に接続された加算器１７７と、この加算器１７７に接続
されたＰＷＭ回路１７８と、このＰＷＭ回路１７８に接
続された出力端子１７９とから構成されている。
【００９３】つぎに、実施例１の動作を説明する前に、
この発明における直流電動機１ａの回転角すなわち位置
の制御方式の原理について説明する。まず、図１８にお
いて、機械系模擬回路６ｃ、第２の位置制御回路７、第
２の速度制御回路１０ａ及び第３の速度制御回路１１ａ
を省略した制御系について説明する。
【００９４】この制御系は、上述したように速度制御ル
ープをマイナループとする通常の位置制御系となる。さ
て、図１８において、トルク伝達機構２の剛性が低い場
合は、速度制御の応答を上げようとして第１の速度制御
回路９のゲインを高くすると、機械共振によって大きな
振動が生じることが知られている。このような場合は、
マイナループである速度制御ループの応答周波数を上げ
ることが困難であり、ひいては位置制御ループの応答周
波数も上げることが困難である。すなわち、第１の位置
制御回路５及び第１の速度制御回路９には、回転検出器
から出力された直流電動機１ａの実回転角信号θm 及び
実速度信号ωm が入力される。このとき、これらの信号
に機械共振による振動成分が含まれると、第１の位置制
御回路５及び第１の速度制御回路９によってこれらの振
動成分が増幅されるため、位置及び速度の応答周波数を
上げることが困難となる。
【００９５】この問題を解決するために、この発明では
フィードフォワード型の制御を用いる。まず、直流電動
機１ａ、トルク伝達機構２及び負荷機械３から構成され
る機械系を式（１）にしたがって２つの積分要素で近似
した機械系模擬回路６ｃを導入する。
【００９６】式（１）において、機械系模擬回路６ｃ
は、後述する模擬トルク信号τa を積分して模擬速度信
号ωa を出力する積分器１２７と、この模擬速度信号ω
a を積分して模擬回転角信号θa を出力する積分器１２
８とから構成される。すなわち、機械系模擬回路６ｃ
は、機械系のトルクに対する速度の伝達特性を、機械共
振を無視した理想的な積分要素として近似した回路であ
り、式（１）におけるＪは機械系全体の慣性モーメント
を示している。
【００９７】つぎに、この機械系模擬回路６ｃを制御対
象として、第１の位置制御回路５及び第１の速度制御回
路９と同様の構成の第２の位置制御回路７及び第２の速
度制御回路１０ａをそれぞれ構成する。ここで、第２の
速度制御回路１０ａから出力される第２のトルク信号τ
2 が上記の模擬トルク信号τa として、機械系模擬回路
６ｃに供給される。さらに、第２の位置制御回路７及び
第２の速度制御回路１０ａは、所望の応答周波数を持つ
ようにゲインの値を設定する。そこで、第１の速度制御
回路９から出力される第１のトルク信号τ1 と、第２の
速度制御回路１０ａから出力される第２のトルク信号τ
2 を加算したトルク信号に追随するように、直流電動機
１ａの発生トルクを制御すると、機械共振による振動発
生をさけるために第１の速度制御回路９の応答周波数を
下げても、所望の応答周波数で直流電動機１ａの速度を
制御するのに必要なトルクは第２のトルク信号τ2 によ
って与えられるので、高速応答の速度制御が実現でき
る。すなわち、第２の速度制御回路１０ａは、実際の機
械系の振動特性に左右されない機械系模擬回路６ｃから
出力された模擬速度信号ωa に基づいて、フィードフォ
ワード的に第２のトルク信号τ2 を出力する。
【００９８】同様に、第１の位置制御回路５から出力さ
れた第１の速度信号ω1 と、第２の位置制御回路７から
出力された第２の速度信号ω2 とを加算器８で加算した
第３の速度信号ω3 を第１の速度制御回路９に供給する
ことにより、位置制御の応答周波数も上げることができ
る。すなわち、第２の速度信号ω2 は、図１７に示され
た従来装置におけるフィードフォワード速度信号ωms2
と同様の働きをする。
【００９９】このように、回転角指令信号ωmsの変化に
対しては、機械系模擬回路６ｃ、第２の位置制御回路７
及び第２の速度制御回路１０ａによって、フィードフォ
ワード的な第２の速度信号ω2 及び第２のトルク信号τ
2 が出力されるので、位置制御の応答が改善できる。
【０１００】一方、負荷機械３に負荷トルクが印加され
る場合については、負荷トルクが変化しても機械系模擬
回路６ｃから出力される模擬速度信号ωa 及び模擬回転
角信号θa は変化しない。そのため、負荷トルクの変化
に対しては、機械系模擬回路６ｃ、第２の位置制御回路
７及び第２の速度制御回路１０ａによって応答性を改善
することができない。
【０１０１】そこで、さらに第３の速度制御回路１１ａ
を付加する。この第３の速度制御回路１１ａは、機械系
模擬回路６ｃから出力された模擬速度信号ωa と回転検
出器４から出力された実速度信号ωm に基づいて、第３
のトルク信号τ3 を出力する。負荷トルクが変化すると
実速度信号ωm が変化し、ひいては、第３のトルク信号
τ3 も変化する。ここで、機械系模擬回路６ｃ及び第２
の速度制御回路１０ａによって構成される速度制御系の
ブロック図は、図２１のようになる。図２１において、
機械系模擬回路６ｃに入力される模擬トルク信号τ
a は、第２のトルク信号τ2 と第３のトルク信号τ3 と
の偏差（τ2 −τ3 ）として与えられる。つぎに図２１
から第３のトルク信号τ3 に対する第２のトルク信号τ
2 の伝達関数を求めると下記の式（５）となる。
【０１０２】
【数５】
【０１０３】式（５）から、第３のトルク信号τ3 が変
化すると第２のトルク信号τ2 も変化することがわか
る。したがって、第１の速度制御回路９から出力された
第１のトルク信号τ1 と、第２の速度制御回路１０ａか
ら出力された第２のトルク信号τ2 を加算したトルク信
号に追随するように、直流電動機１ａの発生トルクを制
御すると、負荷トルクの変化に対する位置制御の応答性
も改善できることがわかる。さらに、式（５）で示され
た第３のトルク信号τ3 に対する第２のトルク信号τ2
の伝達関数は２次の低域通過型フィルタ（ローパスフィ
ルタ）特性を持っているので、直流電動機１ａの実速度
信号ωm に含まれる機械共振に起因する振動成分が第３
の速度制御回路１１ａによって増幅され、第３のトルク
信号τ3 に振動成分が含まれてもこのローパスフィルタ
特性によって、第２のトルク信号τ2の振動成分は除去
される。そのため、第２の速度制御回路１０ａのゲイン
を高くすることができ、ひいては、高速応答の位置制御
を実現できる。
【０１０４】また、第１の位置制御回路５及び第１の速
度制御回路９は、機械共振による振動を抑制したり、定
常的な負荷トルクによる位置や速度の制御誤差を零にす
る働きをする。さらに、第３の速度制御回路１１ａは、
機械系模擬回路６ｃの積分時定数すなわち慣性モーメン
トＪが実際値と異なった場合の応答の変化を抑制する働
きもする。以上がこの発明における位置制御方式の原理
である。つづいて、実施例６の動作を図１８〜図２０を
参照しながら説明する。実施例１と同一部分は説明を省
略する。
【０１０５】図１９で示す機械系模擬回路６ｃにおい
て、模擬速度信号ωa が積分器１２７によって、模擬回
転角信号θm が積分器１２８によってそれぞれ出力され
る。すなわち、第２の速度制御回路１０ａから入力端子
１２４を介して入力された第２のトルク信号τ2 と、第
３の速度制御回路１１ａから入力端子１２５を経由して
入力された第３のトルク信号τ3 を減算器１２６に入力
すると模擬トルク信号τa が求められる。つぎに、この
模擬トルク信号τa を積分器１２７に供給すると、式
（１）の演算が行われ、模擬速度信号ωa が求められ
る。そして、この模擬速度信号ωa は、出力端子１２９
から出力される。一方、この模擬速度信号ωaを積分器
１２８に供給すると、式（１）の演算によって、模擬回
転角信号θa が求められ、出力端子１３０から出力され
る。
【０１０６】同様に、図６で示す第２の速度制御回路１
０ａにおいて、第２のトルク信号τ2 が制限回路５７に
よって出力される。すなわち、第２の位置制御回路７か
ら入力端子５１を経由して入力された第２の速度信号ω
2 と、機械系模擬回路６ｃから入力端子５２を経由して
入力された模擬速度信号ωa との第２の速度偏差信号Δ
ω2 （＝ω2 −ωa ）が減算器５３によって求められ、
積分器５４及び係数器５５にそれぞれ供給される。する
と、積分器５４と係数器５５の出力の和である第２のト
ルク信号τ2 が加算器５６によって求められ、制限回路
５７を経て出力端子５８から出力される。この制限回路
５７は、第２のトルク信号τ2 の絶対値の最大値を制限
する働きをする。
【０１０７】つづいて、図７で示す第３の速度制御回路
１１ａにおいて、第３のトルク信号τ3 が加算器６５に
よって出力される。すなわち、機械系模擬回路６ｃから
入力端子６０を経由して入力された模擬速度信号ω
a と、回転検出器４から入力端子６１を経由して入力さ
れた実速度信号ωm との第３の速度偏差信号Δω3 （＝
ωa −ωm ）が減算器６２によって求められ、積分器６
３及び係数器６４にそれぞれ供給される。すると、積分
器６３と係数器６４の出力の和である第３のトルク信号
τ3 が加算器６５によって求められ、出力端子６６から
出力される。
【０１０８】つづいて、図２０で示すトルク制御回路１
２ａにおいて、最終トルク信号τmsが加算器１７１によ
って出力される。すなわち、第１の速度制御回路９から
入力端子１７０ａを経由して入力された第１のトルク信
号τ1 と、第２の速度制御回路１０ａから入力端子１７
０ｂを経由して入力された第２のトルク信号τ2 との和
である最終トルク信号τms（＝τ1 ＋τ2 ）が求められ
て、制限回路１７２に供給される。この制限回路１７２
は、最終トルク信号τmsの振幅を予め決められた設定値
以下に制限する。
【０１０９】つづいて、電機子電流指令信号Ｉasが、係
数器１７３によって出力される。すなわち、公知のよう
に、直流電動機１ａの発生トルクτm と電機子電流Ｉa
との関係は式（２）で示される。なお、ＫT はトルク定
数である。したがって、係数が１／ＫT の係数器１７３
に最終トルク信号τmsが入力されると、電機子電流指令
信号Ｉasが求められる。
【０１１０】つづいて、電流偏差信号ΔＩ（＝Ｉas−Ｉ
a ）が、減算器１７４によって出力される。すなわち、
係数器１７３から出力された電機子電流指令信号Ｉ
asと、図示しない電流検出器から入力端子１７０ｃを経
由して入力された実際の電機子電流Ｉa との差である電
流偏差信号ΔＩが求められ、積分器１７５及び係数器１
７６に供給される。
【０１１１】さらに、端子電圧指令信号Ｖasが、加算器
１７７によって出力される。すなわち、積分器１７５の
出力と係数器１７６の出力の和である端子電圧指令信号
Ｖasが求められ、ＰＷＭ回路１７８に供給される。
【０１１２】このＰＷＭ回路１７８は、端子電圧指令信
号Ｖasに基づいて、例えば、４象限チョッパ回路から構
成された電力変換回路１３の４つのスイッチング素子の
オンオフ信号を出力する。なお、ＰＷＭ回路１７８の構
成などは公知であるので、詳細な説明を省略する。
【０１１３】そして、直流電動機１ａの端子電圧Ｖa が
端子電圧指令信号Ｖasに追随するように、電力変換回路
１３及びＰＷＭ回路１７８によって制御される。以上の
説明から、直流電動機１ａの発生トルクτm が、最終ト
ルク信号τmsに追随するように、図２０で示したトルク
制御回路１２ａ及び電力変換回路１３によって制御され
ることが理解される。
【０１１４】実施例７．つぎに、この発明の実施例７の
構成を、図２２〜図２３を参照しながら説明する。図２
２は、実施例２の全体を示すブロック図であり、機械系
模擬回路６ｄ以外は上記各実施例と同様である。
【０１１５】図２３は、上述した機械系模擬回路６ｄの
詳細な構成を示すブロック図である。図２３において、
機械系模擬回路６ｄは、第２の速度制御回路１０ｂに接
続された入力端子１８０ａと、第３の速度制御回路１１
ｂに接続された入力端子１８０ｂと、修正回路１４に接
続された入力端子１８０ｃと、入力端子１８０ａ，１８
０ｂに接続された減算器１８１と、減算器１８１及び入
力端子１８０ｃに接続された割算器１８２と、この割算
器１８２に接続された積分器１８３と、この積分器１８
３に接続された積分器１８４と、積分器１８３に接続さ
れた出力端子１８５と、積分器１８４に接続された出力
端子１８６とから構成されている。
【０１１６】図１１は、上述した第２の速度制御回路１
０ｂの詳細な構成を示すブロック図である。図１１にお
いて、第２の速度制御回路１０ｂは、修正回路１４に接
続された入力端子８７，９０と、第２の位置制御回路７
に接続された入力端子８８と、機械系模擬回路６ｄに接
続された入力端子８９と、これら入力端子８８，８９に
接続された減算器９１と、入力端子８７及び減算器９１
に接続された乗算器９３と、この乗算器９３に接続され
た積分器９４と、乗算器９２及び積分器９４に接続され
た加算器９５と、この加算器９５に接続された制限回路
９６と、この制限回路９６に接続された出力端子９７と
から構成されている。
【０１１７】図１２は、上述した第３の速度制御回路１
１ｂの詳細な構成を示すブロック図である。図１２にお
いて、第３の速度制御回路１１ｂは、機械系模擬回路６
ｄに接続された入力端子１００と、回転検出器４に接続
された入力端子１０１と、これら入力端子１００，１０
１に接続された減算器１０２と、この減算器１０２に接
続された積分器１０３と、減算器１０２に接続された係
数器１０４と、積分器１０３及び係数器１０４に接続さ
れた加算器１０５と、係数器１０４に接続された出力端
子１０６と、加算器１０５に接続された出力端子１０７
とから構成されている。
【０１１８】つぎに、第２の速度制御回路１０ｂのゲイ
ンＫp2及びＫi2の設定方法について、図２１及び図１５
を参照しながら説明する。まず、上述したように図２１
は、第２の速度制御回路１０ｂ及び機械系模擬回路６ｄ
から構成される速度制御系のブロック図である。図２１
において、Ｋp2及びＫi2はそれぞれ、上述したように第
２の速度制御回路１０ｂの比例ゲイン及び積分ゲインで
ある。また、Ｊは上述したように、機械系模擬回路６ｄ
の積分時定数すなわち慣性モーメントである。図２１か
ら、第２の速度信号ω2 に対する模擬速度信号ωa の伝
達関数は、式（３）で示される。
【０１１９】つぎに、図２１の速度制御系の開ループ伝
達関数（Ｋp2＋Ｋi2／ｓ）・（１／Ｊs ）を折れ線で近
似したゲイン線図は、公知のように図１５の実線のよう
になる。また、図１５には、第２の速度制御回路１０ｂ
の伝達関数（Ｋp2＋Ｋi2／ｓ）及び機械系模擬回路６ｄ
の伝達関数（１／Ｊs ）のゲイン線図も示されている。
図１５において、ωSCは図２１の速度制御系の応答周波
数である。また、ωｐｉで示された周波数を、ここでは
ＰＩ折れ点周波数と呼ぶこととする。通常、このＰＩ折
れ点周波数ωｐｉは、応答周波数ωSCの数分の１以下と
なるように設定される。このとき、ωSCとωpiを設定値
として、第２の速度制御回路１０ｂのゲインＫp2及びＫ
i2はそれぞれ、式（４）を用いて設定することができ
る。
【０１２０】式（４）から、慣性モーメントＪが既知で
あれば、第２の速度制御回路１０ｂのゲインＫp2及びＫ
i2の値を設定できることが理解される。なお、第１の速
度制御回路９及び第３の速度制御回路１１ｂのゲインも
同様の方法で設定することができる。また、式（４）に
よって、第２の速度制御回路１０ｂのゲインＫp2及びＫ
i2の値が求められると、式（３）によって第２の速度信
号ω2 のステップ変化に対する模擬速度信号ωa の応答
を求めることができる。実際には、この模擬速度信号ω
a の応答のオーバーシュート量を所望の値に調節するた
めに、ＰＩ折れ点周波数ωpiの値が決定されるが、通常
の設計においては上述したように、ＰＩ折れ点周波数ω
piは応答周波数ωSCの数分の１以下となるように設定さ
れる。
【０１２１】つぎに、この実施例２における機械系模擬
回路６ｄの積分時定数Ｊを修正するための方法について
図１６を参照しながら説明する。まず、図２２の実施例
２において、第１の位置制御回路５のゲインＫ1 の値
は、第２の位置制御回路７のゲインＫ2 の値と比較して
小さいと仮定する。この場合は、第１の位置制御回路５
から出力される第１の速度信号ω1 の振幅は、第２の位
置制御回路７から出力される第２の速度信号ω2 の振幅
に対して無視できるので、第１の速度制御回路９に入力
される第３の速度信号ω3 は、第２の速度信号ω2 と一
致するものとみなしてよい。すなわち、第１の速度制御
回路９及び第２の速度制御回路１０ｂには、指令信号と
して、同じ第２の速度信号ω2 が与えられる。さらに、
第３の速度制御回路１１ｂのゲインは、第２の速度制御
回路１０ｂのゲインと比較して小さいと仮定する。
【０１２２】この場合、機械系模擬回路６ｄの積分時定
数Ｊが実際の機械系の慣性モーメントと異ると、第２の
速度信号ω2 に対する実速度信号ωm の応答と、模擬速
度信号ωa の応答との間に偏差が生じ、第３の速度偏差
信号Δω3 （＝ωa −ωm ）が零でなくなる。
【０１２３】例えば、機械系模擬回路６ｄの積分時定数
Ｊが実際の機械系の慣性モーメントより小さい場合は、
図１６（ａ）に示すように第２の速度信号ω2 の変化に
対し、実速度信号ωm の応答が模擬速度信号ωa の応答
に対して遅れる。このとき、図１６（ａ）からわかるよ
うに、第３の速度偏差信号Δω3 の極性は、加速中は正
で減速中は負となる。反対に、機械系模擬回路６ｄの積
分時定数Ｊが実際の機械系の慣性モーメントより大きい
場合は、第２の速度信号ω2 の変化に対し、模擬速度信
号ωa の応答が実速度信号ωm の応答に対して遅れるの
で、第３の速度偏差信号Δω3 の極性は、加速中は負で
減速中は正となる。したがって、第３の速度偏差信号Δ
ω3 の絶対値の振幅が減少するように、機械系模擬回路
６ｄの積分時定数Ｊの値を修正すればよいことがわか
る。
【０１２４】ここで、第３の速度偏差信号Δω3 の極性
は、加減速状態に応じて変化するが、図１６（ｂ）から
わかるように、第２の速度制御回路１０ｂから出力され
る第２のトルク信号τ2 の極性を判別することにより、
加速中か減速中かの判定ができる。すなわち、加速中は
第２のトルク信号τ2 の極性は正となり、減速中は負と
なる。例えば、加速中すなわちτ2 の極性が正のときに
第３の速度偏差信号Δω3 の極性が正であれば、機械系
模擬回路６ｄの積分時定数Ｊの値を増加させればよい。
このようにして、機械系模擬回路６ｄの積分時定数Ｊの
値が修正されると、式（４）を用いて第２の速度制御回
路１０ｂのゲインＫp2及びＫi2の値も、実際の機械系の
慣性モーメントに応じて修正することが可能である。な
お、上記の説明では、第１の位置制御回路５のゲインＫ
1 が第２の位置制御回路７のゲインＫ2 と比較して小さ
い場合について説明したが、Ｋ1 の値がＫ2 の値と同程
度であっても、機械系模擬回路６ｄの積分時定数Ｊが実
際の機械系の慣性モーメントと異ると、第３の速度偏差
信号Δω3 は零でなくなるので、同様の方法によって、
機械系模擬回路６ｄの積分時定数Ｊの値、ひいては第２
の速度制御回路１０ｂのゲインＫp2及びＫi2の値を修正
することができる。
【０１２５】つぎに、実施例２の動作について説明す
る。ここで、機械系模擬回路６ｄ、第２の速度制御回路
１０ｂ、第３の速度制御回路１１ｂ及び修正回路１４以
外の動作は、上述した実施例６の動作と同一なので説明
を省略する。
【０１２６】図１３で示す修正回路１４において、機械
系模擬回路６ｄの積分時定数すなわち慣性モーメントＪ
が加算器１１６によって出力される。すなわち、第２の
速度制御回路１０ｂから入力端子１１１を経由して入力
された第２のトルク信号τ2が極性判別回路１１２に供
給され、極性信号Ｓg が出力される。ここで、極性信号
Ｓg の値は、τ2 の極性が正の場合は１、負の場合は−
１とする。つづいて、この極性信号Ｓg と第３の速度制
御回路１１ｂから入力端子１１０を経由して入力された
トルク信号τ3pとの積が乗算器１１３によって求めら
れ、積分器１１４に供給される。さらに、この積分器１
１４から出力された慣性モーメントの補正値ΔＪと、定
数設定器１１５から出力された慣性モーメントの初期設
定値Ｊ0 との和が加算器１１６によって求められ、慣性
モーメントＪとして出力端子１１９から出力される。こ
のとき、慣性モーメントの初期設定値Ｊ0 として、例え
ば、直流電動機１ａの慣性モーメントの値が用いられ
る。
【０１２７】さらに、第２の速度制御回路１０ｂのゲイ
ンＫp2及びＫi2が出力される。すなわち、慣性モーメン
トＪを係数器１１７及び１１８にそれぞれ入力すると式
（４）の演算により、第２の速度制御回路１０ｂのゲイ
ンＫp2及びＫi2が求められ、出力端子１２０及び１２１
から出力される。
【０１２８】つづいて、図２３で示す機械系模擬回路６
ｄにおいて、模擬速度信号ωa が積分器１８３によって
出力される。すなわち、第２の速度制御回路１０ｂから
入力端子１８０ａを経由して入力された第２のトルク信
号τ2 と、第３の速度制御回路１１ｂから入力端子１８
０ｂを経由して入力された第３のトルク信号τ3 との偏
差信号である模擬トルク信号τa が減算器１８１によっ
て求められる。つづいて、この模擬トルク信号τa と、
修正回路１４から入力端子１８０ｃを経由して入力され
た慣性モーメントＪとが割算器１８２に供給される。さ
らに、この割算器１８２の出力が積分器１８３に入力さ
れる。そして、積分器１８３において、模擬トルク信号
τa の積分演算が行われ、模擬速度信号ωa として出力
端子１８５から出力される。すなわち、模擬速度信号ω
a は、積分時定数が慣性モーメントＪに等しい積分器に
模擬トルク信号τa を入力することによって得られる。
【０１２９】つづいて、この模擬速度信号ωa を、積分
器１８４に入力すると、式（１）の演算によって模擬回
転角信号θa が求められ、出力端子１８６から出力され
る。
【０１３０】つぎに、図１１で示す第２の速度制御回路
１０ｂにおいて、第２のトルク信号τ2 が制限回路９６
によって出力される。すなわち、第２の位置制御回路７
から入力端子８８を経由して入力された第２の速度信号
ω2 と、機械系模擬回路６ｄから入力端子８９を経由し
て入力された模擬速度信号ωa との第２の速度偏差信号
Δω2 （＝ω2 −ωa ）が減算器９１によって求められ
る。つづいて、修正回路１４から入力端子８７を経由し
て入力された比例ゲインＫp2と第２の速度偏差信号Δω
2 との積が乗算器９２によって求められる。さらに、修
正回路１４から入力端子９０を経由して入力された積分
ゲインＫi2と第２の速度偏差信号Δω2との積が乗算器
９３によって求められ、積分器９４に供給される。つづ
いて、乗算器９２の出力と積分器９４の出力との和であ
る第２のトルク信号τ2 が加算器９５によって求めら
れ、制限回路９６を経て出力端子９７から出力される。
この制限回路９６は、第２のトルク信号τ2 の絶対値の
振幅を制限する働きをする。
【０１３１】実施例８．上述した実施例６及び７では、
加算器８によって、第１の速度信号ω1 と第２の速度信
号ω2 とを加算することにより第３の速度信号ω3 を求
める場合について説明したが、第２の速度信号ω2 を係
数値が０〜１である係数器に入力することにより重み付
けした第２の速度信号と第１の速度信号ω1 の加算値と
して第３の速度信号ω3 を求めてもよい。
【０１３２】実施例９．図２２で示された実施例２で
は、負荷機械３に負荷トルクが印加されると、直流電動
機１ａの速度が変化するため、回転検出器４から出力さ
れた実速度信号ωm も変化する。しかし、第２の速度制
御回路１０ｂには実速度信号ωm が入力されないため、
第２の速度制御回路１０ｂから出力された第２のトルク
信号τ2 を入力する機械系模擬回路６ｂから出力される
模擬速度信号ωa は変化しない。このため、負荷機械３
に負荷トルクが印加される場合は、模擬速度信号ωa と
実速度信号ωm との差である第３の速度偏差信号Δω3
の振幅が零でなくなるため、修正回路１４において、機
械系模擬回路６ｄの慣性モーメントすなわち積分時定数
が間違って修正される場合がある。
【０１３３】このような場合は、第２のトルク信号τ2
の振幅に応じて修正回路１４における慣性モーメントの
修正を行うかどうかの判定を行うようにしてもよい。す
なわち、第２のトルク信号τ2 は、回転角指令信号θms
が変化した場合にのみ振幅が変化するので、第２のトル
ク信号τ2 の絶対値が所定の値を越えたときにのみ慣性
モーメントの修正を行うようにしてもよい。あるいは、
第２の速度信号ω2 の絶対値が所定の値を越えたときに
のみ慣性モーメントの修正を行うようにしてもよい。
【０１３４】上記のように修正回路１４の動作を制御す
ると、加減速中においてのみ慣性モーメントの修正が行
われることとなるが、通常の電動機の位置制御装置にお
いては加減速中に負荷トルクが急に変化することはまれ
なので、このように修正回路１４の構成を変えることに
より、負荷機械３に負荷トルクが印加される場合でも慣
性モーメントは正しく修正され、ひいては、第２の速度
制御回路のゲインも正しく修正される。
【０１３５】実施例１０．なお、上述した実施例７〜９
においては、機械系模擬回路６ｄの慣性モーメントに応
じて第２の速度制御回路１０ｂのゲインのみ修正する場
合について説明したが、第１の速度制御回路９あるいは
第３の速度制御回路１１ｂのゲインも同時に修正するよ
うにしてもよい。
【０１３６】実施例１１．また、上述した各実施例で
は、直流電動機１ａを用いた場合を説明したが、誘導電
動機や同期電動機を用いてもよい。すなわち、公知のベ
クトル制御により、これらの交流電動機の発生トルクを
直流電動機並の高速応答性でもって制御できるので、最
終トルク信号τmsに追随するようにこれらの交流電動機
の発生トルクを制御することは容易であり、初期の目的
を達し得ることはいうまでもない。
【０１３７】実施例１２．以下、この発明の実施例１２
の構成を、図２４〜図２８を参照しながら説明する。図
２４は実施例１２の全体を示すブロック図であり、フィ
ードフォワード信号演算回路１９４と、位置制御回路１
９６と、速度制御回路１９７と、トルク制御回路１９８
以外は前述と同様である。
【０１３８】図２５は、上述したフィードフォワード信
号演算回路１９４の詳細な構成を示すブロック図であ
る。図において、フィードフォワード信号演算回路１９
４は、回転角指令信号発生回路１５に接続された入力端
子２２０と、この入力端子２２０に接続された減算器２
２１と、この減算器２２１に接続された係数器２２２
と、この係数器２２２に接続された減算器２２３と、こ
の減算器２２３に接続された係数器２２４と、係数器２
２４に接続された制限回路２２５と、制限回路２２５に
接続された積分器２２６と、この積分器２２６に接続さ
れた積分器２２７と、制限回路２２５に接続された出力
端子２２８と、積分器２２６に接続された出力端子２２
９と、積分器２２７に接続された出力端子２３０とから
構成されている。
【０１３９】図２６は、上述した位置制御回路１９６の
詳細な構成を示すブロック図である。図において、位置
制御回路１９６は、フィードフォワード信号演算回路１
９４に接続された入力端子２３１と、回転検出器４に接
続された入力端子２３２と、これら入力端子２３１，２
３２に接続された減算器２３３と、この減算器２３３に
接続された係数器２３４と、この係数器２３４に接続さ
れた出力端子２３５とから構成されている。
【０１４０】図２７は、上述した速度制御回路１９７の
詳細な構成を示すブロック図である。図において、速度
制御回路１９７は、フィードフォワード信号演算回路１
９４に接続された入力端子２３６と、位置制御回路１９
６に接続された入力端子２３７と、これら入力端子２３
６，２３７に接続された加算器２３８と、回転検出器４
に接続された入力端子２３９と、加算器２３８及び入力
端子２３９に接続された減算器２４０と、この減算器２
４０に接続された積分器２４１と、減算器２４０に接続
された係数器２４２と、積分器２４１及び係数器２４２
に接続された加算器２４３と、この加算器２４３に接続
された出力端子２４４とから構成されている。
【０１４１】図２８は、上述したトルク制御回路１９８
の詳細な構成を示すブロック図である。図に置いて、ト
ルク制御回路１９８は、フィードフォワード信号演算回
路１９４に接続された入力端子２４６と、速度制御回路
１９７に接続された入力端子２４７と、図示しない電流
検出器に接続された入力端子２４８と、入力端子２４
６，２４７に接続された加算器２４９と、この加算器２
４９に接続された制限回路２５０と、この制限回路２５
０に接続された係数器２５１と、入力端子２４８及び係
数器２５１に接続された減算器２５２と、この減算器２
５２に接続された積分器２５３と、減算器２５２に接続
された係数器２５４と、積分器２５３及び係数器２５４
に接続された加算器２５５と、この加算器２５５に接続
されたＰＷＭ回路２５６と、このＰＷＭ回路２５６に接
続された出力端子２５７とから構成されている。
【０１４２】つぎに、実施例１２の動作を説明する前
に、この発明における直流電動機１ａの回転角すなわち
位置の制御方式の原理について説明する。まず、図２４
において、フィードフォワード信号演算回路１９４を省
略し、位置制御回路１９６にフィードフォワード信号演
算回路１９４から出力された模擬回転角信号θa の代り
に回転角指令信号発生回路１５から出力された回転角指
令信号θmsを入力した制御系の動作を説明する。さら>
に、この制御系では、位置制御回路１９６は回転角指令
信号θmsと実回転角信号θm との偏差信号を増幅して第
１の速度信号ω1 を出力し、速度制御回路１９７はこの
第１の速度信号ω1 と実速度信号ωm との偏差信号を増
幅して第１のトルク信号τ1 を出力し、トルク制御回路
１９８及び電力変換回路１３は直流電動機１ａの発生ト
ルクτm がこの第１のトルク信号τ1に追随するように
制御するものとする。
【０１４３】この場合、この制御系は、上述したように
速度制御ループをマイナループとする通常の位置制御系
となる。さて、図１２において、トルク伝達機構２の剛
性が低い場合は、速度制御の応答を上げようとして速度
制御回路１９７のゲインを高くすると、機械共振によっ
て大きな振動が生じることが知られている。このような
場合は、マイナループである速度制御ループの応答周波
数を上げることが困難であり、ひいては位置制御ループ
の応答周波数も上げることが困難である。すなわち、位
置制御回路１９６及び速度制御回路１９７には、回転検
出器４から出力された直流電動機１ａの実回転角信号θ
m 及び実速度信号ωm が入力される。このとき、これら
の信号に機械共振による振動成分が含まれると、位置制
御回路１９６及び速度制御回路１９７によってこれらの
振動成分が増幅されるため、位置及び速度の応答周波数
を上げることが困難となる。
【０１４４】この問題を解決するために、この発明では
フィードフォワード型の制御を用いる。まず、直流電動
機１ａ、トルク伝達機構２及び負荷機械３から構成され
る機械系を式（６）にしたがって２つの積分要素で近似
した機械系模擬回路１９４ａを導入する。
【０１４５】
【数６】
【０１４６】式（６）において、機械系模擬回路１９４
ａは、後述する模擬トルク信号τaを積分して模擬速度
信号ωa を出力する第１の積分器２２６と、この模擬速
度信号ωa を積分して模擬回転角信号θa を出力する第
２の積分器２２７とから構成される。すなわち、実際の
機械系は機械共振を発生する高次の振動特性やギアのガ
タなどのような非線形な伝達特性を有しているが、機械
系模擬回路１９４ａは、これらの振動特性や非線形特性
を全て無視し、機械系のトルクに対する速度の伝達特性
及び機械系の速度に対する回転角の伝達特性をそれぞ
れ、理想的な積分要素として近似した回路であり、式
（６）におけるＪは直流電動機１ａ、トルク伝達機構２
及び負荷機械３の慣性モーメントを合わせた機械系全体
の慣性モーメントを示している。
【０１４７】つぎに、図２９に示すように、この機械系
模擬回路１９４ａを制御対象として、模擬位置制御回路
１９４ｃ及び模擬速度制御回路１９４ｂをそれぞれ構成
する。ここで、模擬速度制御回路１９４ｂから出力され
る模擬トルク信号τa が機械系模擬回路１９４ａに供給
される。さらに、模擬位置制御回路１９４ｃ及び模擬速
度制御回路１９４ｂは、以下のような方法で、それぞれ
所望の応答周波数を持つようにゲインの値を設定する。
まず、図２９から、模擬位置制御回路１９４ｃから出力
された模擬速度指令信号ωasに対する模擬速度信号ωa
の伝達関数Ｇs (s) は、下記の式（７）に示すような一
次遅れの伝達関数となる。
【０１４８】
【数７】
【０１４９】ここで、模擬速度指令信号ωasに対する模
擬速度信号ωa の応答周波数をωscとすると、式（７）
において、時定数Ｔscは公知のように応答周波数ωscの
逆数となるので、応答周波数ωscを与えると下記の式
（８）を用いて模擬速度制御回路１９４ｂのゲインＫsa
の値を決定することができる。
【０１５０】
【数８】
【０１５１】つぎに、模擬速度制御ループの応答周波数
ωscは、模擬位置制御ループの応答周波数ωpcと比較し
て数倍以上高いものとする。このとき、模擬位置制御回
路１９４ｃのゲインＫpaの設定時には、式（７）の時定
数Ｔscの値は零、すなわち、常にωas＝ωa の条件が成
立するとみなしてもよい。したがって、回転角指令信号
ωmsに対する模擬回転角信号θa の伝達関数Ｇp (s)
は、下記の式（９）に示すような一次遅れの伝達関数と
して近似できる。
【０１５２】
【数９】
【０１５３】式（９）から、模擬位置制御回路１９４ｃ
のゲインＫpaは、上述した模擬速度制御回路１９４ｂの
ゲインＫsaと同様に、下記の式（１０）を用いて決定す
ることができる。
【０１５４】
【数１０】
【０１５５】ここで、模擬位置制御回路１９４ｃ及び模
擬速度制御回路１９４ｂはともに、機械系模擬回路１９
４ａを制御対象としており、直流電動機１ａの実回転角
信号θm や実速度信号ωm が入力されないので、回転角
指令信号θmsの変化に対し所望の過渡応答特性を持つよ
うに式（８）及び式（１０）を用いてゲインの値を決定
することができる。そこで、このように設計された模擬
速度制御回路１９４ｂから出力される模擬トルク信号τ
a に、直流電動機１ａの発生トルクτm が追随するよう
に制御すれば、直流電動機１ａの速度及び回転角をそれ
ぞれ、模擬速度制御ループ及び模擬位置制御ループと同
じ応答性でもって制御することができる。
【０１５６】しかしながら、直流電動機１ａ、トルク伝
達機構２及び負荷機械３から構成される実際の機械系の
慣性モーメントの値と、機械系模擬回路１９４ａ中の第
１の積分器２２６の積分時定数、すなわち、慣性モーメ
ントＪの値とが異った場合や、実際の機械系に負荷トル
クτL が印加されるような場合は、機械系模擬回路１９
４ａの応答と実際の機械系の応答とが一致しなくなるた
め、直流電動機１ａの発生トルクτm を模擬トルク信号
τa に追随するように制御するだけでは、直流電動機１
ａの速度及び回転角をそれぞれ、模擬速度制御ループ及
び模擬位置制御ループと同じ応答性でもって制御するこ
とができない。さらに、トルク伝達機構２の剛性が低い
場合には、模擬速度制御回路１９４ｂや模擬位置制御回
路１９４ｃのゲインを上げすぎると、機械共振による振
動が生じる恐れがある。
【０１５７】そこで、これらの問題を解決するために、
図２４に示すように、位置制御回路１９６によって、模
擬回転角信号θa と実回転角信号θm との回転角偏差信
号を増幅して第１の速度信号ω1 を求める。さらに、速
度制御回路１９７において、この第１の速度信号ω1 と
模擬速度信号ωa とを加算して得られた第２の速度信号
ω2 と実速度信号ωm との速度偏差信号を増幅して第１
のトルク信号τ1 を求める。そして最後に、トルク制御
回路１９８及び電力変換回路１３によって、この第１の
トルク信号τ1 と模擬トルク信号τa とを加算して得ら
れた最終トルク指令信号τmsに直流電動機１ａの発生ト
ルクτm が追随するように制御する。この結果、上記の
機械系模擬回路１９４ａと実際の機械系の応答特性の相
違による影響が軽減され、直流電動機１ａの速度及び回
転角をそれぞれ、模擬速度制御ループ及び模擬位置制御
ループと同じ応答性でもって制御することが可能であ
る。
【０１５８】以上がこの発明における位置制御方式の原
理である。つづいて、実施例１の動作を図２４〜図２８
を参照しながら説明する。まず、図２５で示すフィード
フォワード信号演算回路１９４によって、模擬回転角信
号θa 、模擬速度信号ωa 及び模擬トルク信号τa がそ
れぞれ出力される。すなわち、回転角指令信号発生回路
１５から入力端子２２０を経由して入力された回転角指
令信号θmsと、後述の動作によって積分器２２７から出
力された模擬回転角信号θa との模擬回転角偏差信号Δ
θa （＝θms−θa ）が減算器２２１によって求めら
れ、係数器２２２に供給される。すると、係数器２２２
によって模擬速度指令信号ωasが求められる。ここで、
係数器２２２は上述した模擬位置制御回路１９４ｃを構
成しており、その係数値Ｋpaは上記の式（１０）にした
がって設定されている。
【０１５９】つづいて、係数器２２２から出力された模
擬回転角指令信号ωasと、後述の動作によって積分器２
２６から出力された模擬速度信号ωa との模擬速度偏差
信号Δωa （ωas−ωa ）が減算器２２３によって求め
られ、係数器２２４に供給される。すると、係数器２２
４によって模擬トルク信号τa が求められる。ここで、
係数器２２４は上述した模擬速度制御回路１９４ｂを構
成しており、その係数値Ｋsaは上記の式（８）にしたが
って設定されている。つぎに、この模擬トルク信号τa
は、制限回路２２５に入力される。ここで、この制限回
路２２５は、模擬トルク信号τa の振幅の絶対値を予め
設定された最大値以下に制限する働きをする。つづい
て、この制限回路２２５に出力された模擬トルク信号τ
a は出力端子２２８から出力されると同時に、積分器２
２６に入力される。すると、この積分器２２６によっ
て、式（６）の演算が行われ、模擬速度信号ωa が出力
される。さらに、この模擬速度信号ωa を出力端子２２
９から出力すると同時に、積分器２２７に入力すると、
同様に式（６）の演算が行われ模擬回転角信号θa が出
力端子２３０から出力される。ここで、積分器２２６及
び２２７は、上述した機械系模擬回路１９４ａを構成し
ており、図２９における第１及び第２の積分器にそれぞ
れ相当する。また、積分器２２６の積分時定数Ｊは機械
系全体の慣性モーメントと等しくなるように設定されて
いる。
【０１６０】つづいて、図２６で示す位置制御回路１９
６において、第１の速度信号ω1 が係数器２３４によっ
て出力される。すなわち、フィードフォワード信号演算
回路１９４から入力端子２３１を経由して入力された模
擬回転角信号θa と、回転検出器４から入力端子２３２
を経由して入力された実回転角信号θm との回転角偏差
信号Δθ（＝θa −θm ）が減算器２３３によって求め
られ、係数器２３４に供給される。すると、係数器２３
４によって第１の速度信号ω1 が求められ、出力端子２
３５から出力される。
【０１６１】つづいて、図２７で示す速度制御回路１９
７において、第１のトルク信号τ1が加算器２４３によ
って出力される。すなわち、フィードフォワード信号演
算回路１９４から入力端子２３６を経由して入力された
模擬速度信号ωa と、位置制御回路１９６から入力端子
２３７を経由して入力された第１の速度信号ω1 との和
である第２の速度信号ω2 （＝ωa ＋ω1 ）が加算器２
３８によって求められる。つづいて、この第２の速度信
号ω2 と、回転検出器４から入力端子２３９を経由して
入力された実速度信号ωm との速度偏差信号Δω（＝ω
2 −ωm ）が減算器２４０によって求められ、積分器２
４１及び係数器２４２にそれぞれ供給される。すると、
積分器２４１と係数器２４２の出力の和である第１のト
ルク信号τ1 が加算器２４３によって求められ、出力端
子２４４から出力される。
【０１６２】つぎに、図２８で示すトルク制御回路１９
８において、最終トルク指令信号τmsが加算器２４９に
よって出力される。すなわち、フィードフォワード信号
演算回路１９４から入力端子２４６を経由して入力され
た模擬トルク信号τa と、速度制御回路１９７から入力
端子２４７を経由して入力された第１のトルク信号τ1
との和である最終トルク指令信号τms（＝τ1 ＋τ2 ）
が求められて、制限回路２５０に供給される。この制限
回路２５０は、最終トルク指令信号τmsの振幅を予め決
められた設定値以下に制限する働きをする。
【０１６３】つづいて、電機子電流指令信号Ｉasが、係
数器２５１によって出力される。すなわち、公知のよう
に、直流電動機１ａの発生トルクτm と電機子電流Ｉa
との関係は式（２）で示される。なお、ＫT はトルク定
数である。したがって、係数値が１／ＫT の値に等しい
係数器２５１に最終トルク指令信号τmsが入力される
と、電機子電流指令信号Ｉasが求められる。
【０１６４】つづいて、電流偏差信号ΔＩ（＝Ｉas−Ｉ
a ）が、減算器２５２によって出力される。すなわち、
係数器２５１から出力された電機子電流指令信号Ｉ
asと、図示しない電流検出器から入力端子２４８を経由
して入力された実際の電機子電流Ｉa との差である電流
偏差信号ΔＩが求められ、積分器２５３及び係数器２５
４に供給される。さらに、端子電圧指令信号Ｖasが、加
算器２５５によって出力される。すなわち、積分器２５
３の出力と係数器２５４の出力の和である端子電圧指令
信号Ｖasが求められ、ＰＷＭ回路２５６に供給される。
このＰＷＭ回路２５６は、端子電圧指令信号Ｖasに基づ
いて、例えば、４象限チョッパ回路から構成された電力
変換回路１３の４つのスイッチング素子のオンオフ信号
を出力する。なお、ＰＷＭ回路２５６の構成などは公知
であるので、詳細な説明を省略する。
【０１６５】そして、直流電動機１ａの端子電圧Ｖa が
端子電圧指令信号Ｖasに追随するように、ＰＷＭ回路２
５６及び電力変換回路１３によって制御される。以上の
説明から、直流電動機１ａの発生トルクτm が、最終ト
ルク指令信号τmsに追随するように、図２８で示したト
ルク制御回路１９８及び電力変換回路１３によって制御
されることが理解される。
【０１６６】なお、図２６で示す位置制御回路１９６中
の係数器２３４の係数値Ｋppは、従来の位置制御回路の
ゲインに相当し、従来と同様の方法で設定すればよい。
また、図２７で示す速度制御回路１９７中の係数器２４
２の係数値Ｋsp及び積分器２４１のゲインＫsiはそれぞ
れ、従来の速度制御回路の比例ゲイン及び積分ゲインに
相当し、これらの値も従来と同様の方法で設定すればよ
い。定常的に負荷トルクが印加される場合は、このよう
に速度制御回路１９７で積分演算を行うことによって、
この負荷トルクによる速度変動をなくすことが可能であ
る。また、図２７で示す速度制御回路１９７は、速度偏
差信号Δωを入力して比例積分演算により第１のトルク
信号τ1 を求めているが、微分演算を付加することによ
り機械共振に起因する振動をより一層低減することが可
能である。さらに、図２８で示すトルク制御回路１９８
中の係数器２５４の係数値Ｋcp及び積分器２５３のゲイ
ンＫciはそれぞれ、従来の電流制御回路の比例ゲイン及
び積分ゲインに相当し、これらの値も従来と同様の方法
で設定すればよい。
【０１６７】実施例１３．つぎに、この発明の実施例１
３の構成を、図３０，図３１及び図３２を参照しながら
説明する。図３０は実施例１３の全体を示すブロック図
であり、直流電動機１ａ、トルク伝達機構２、負荷機械
３、回転検出器４、位置制御回路１９６、速度制御回路
１９７、トルク制御回路１９８、電力変換回路１３及び
回転角指令信号発生回路１５は、上記実施例１２のもの
と全く同一である。
【０１６８】図３０において、この発明の実施例１３
は、上述した実施例１２と全く同一のものと、制御パラ
メータが可変なフィードフォワード信号演算回路１９５
と修正回路１９０とから構成されている。この発明にお
ける直流電動機１ａのトルクの制御手段は、実施例１２
と同様に、トルク制御回路１９８と電力変換回路１３と
から構成されている。
【０１６９】図３１は、上述したフィードフォワード信
号演算回路１９５の詳細な構成を示すブロック図であ
る。図３１において、フィードフォワード信号演算回路
１９５は、回転角指令信号発生回路１５に接続された入
力端子２６０と、修正回路１９０に接続された入力端子
２６１と、入力端子２６０に接続された減算器２６２
と、この減算器２６２に接続された係数器２６３と、こ
の係数器２６３に接続された減算器２６４と、この減算
器２６４に接続された係数器２６５と、入力端子２６１
及び係数器２６５に接続された乗算器２６６と、係数器
２６５に接続された積分器２６７と、この積分器２６７
に接続された積分器２６８と、乗算器２６６に接続され
た出力端子２６９と、積分器２６７に接続された出力端
子２７０と、積分器２６８に接続された出力端子２７１
とから構成されている。
【０１７０】図３２は、上述した修正回路１９０の詳細
な構成を示すブロック図である。図３２において、修正
回路１９０は、フィードフォワード信号演算回路１９５
に接続された入力端子２７３及び２７５と、回転検出器
４に接続された入力端子２７４と、入力端子２７３及び
２７４に接続された減算器２７６と、入力端子２７５に
接続された極性判別回路２７７と、減算器２７６及び極
性判別回路２７７に接続された乗算器２７８と、この乗
算器２７８に接続された積分器２７９と、定数設定器２
８０と、積分器２７９及び定数設定器２８０に接続され
た加算器２８１と、この加算器２８１に接続された出力
端子２８２とから構成されている。
【０１７１】つぎに、この実施例１３におけるフィード
フォワード信号演算回路１９５中の調節すべき制御パラ
メータについて、図３３を参照しながら説明する。図３
３は、図２９に示された模擬位置制御系のブロック図を
等価変換したブロック図である。まず、図３３が図２９
と等価であることを説明する。まず、図３３において、
模擬速度指令信号ωasに対する模擬速度信号ωa の伝達
関数Ｇs (s) を求めると、下記の式（１１）に示すよう
な一次遅れの伝達関数となる。
【０１７２】
【数１１】
【０１７３】ここで、式（８）から、模擬速度制御ルー
プの応答周波数ωscの逆数が時定数Ｔscとなるので、式
（１１）は式（７）に一致する。さらに、式（６）か
ら、模擬トルク信号τa は、模擬速度信号ωa を微分し
て慣性モーメントＪを乗算することによって得られるこ
とがわかる。したがって、図３３のように、模擬速度信
号ωa を出力する積分時定数が１の積分器の入力をＪ倍
することにより模擬トルク信号τa が得られる。また、
模擬回転角制御ループが等価であることは明らかであ
る。以上の説明から、図３３が図２９と等価であること
が理解される。
【０１７４】さて、フィードフォワード信号演算回路１
９５における模擬回転角信号θa 、模擬速度信号ωa 及
び模擬トルク信号τa の演算のために図３３のブロック
図を用いると、機械系の慣性モーメントが未知の場合や
運転中に変化するような場合、調節すべき制御パラメー
タは慣性モーメントＪのみとなる。模擬速度制御ループ
の応答周波数ωscは設定値であり、式（１０）から模擬
位置制御ループのゲインＫpaも設定値である。また、図
２９と図３３とを比較すると、図２９では機械系模擬回
路１９４ａと模擬速度制御回路１９４ｂとが明確に区別
されているのに対し、図３３ではこれらの回路の区別が
明確でないことがわかる。このことは、フィードフォワ
ード信号演算回路１９５における演算に利用するブロッ
ク図は、図２９を等価変換したブロック図であればどの
ようなものであってもよいことを意味している。ただ
し、図２９のようなブロック図を用いると、機械系の慣
性モーメントに応じて調節すべき制御パラメータは、模
擬速度信号ωa を出力する第１の積分器２２６の積分時
定数、すなわち慣性モーメントＪと模擬速度制御回路１
９４ｂのゲインＫsaの２つとなる。
【０１７５】つぎに、この実施例１３におけるフィード
フォワード信号演算回路１９５中の制御パラメータであ
る慣性モーメントＪを修正するための方法を図３４を参
照しながら説明する。まず、フィードフォワード信号演
算回路１９５中の慣性モーメントＪが実際の機械系の慣
性モーメントより小さい場合は、図３４（ａ）に示すよ
うに、模擬速度指令信号ωasの変化に対し、実速度信号
ωm の応答が模擬速度信号ωa の応答に対して遅れる。
このとき、図３４（ａ）からわかるように、模擬速度信
号ωa と実速度信号ωm との第２の速度偏差信号Δω2
（＝ωa −ωm）の極性は、加速中は正で減速中は負と
なる。反対に、フィードフォワード信号演算回路１９５
中の慣性モーメントＪが実際の機械系の慣性モーメント
より大きい場合は、模擬速度信号ωa の応答が実速度信
号ωm の応答に対して遅れるので、第２の速度偏差信号
Δω2 の極性は、加速中は負で減速中は正となる。した
がって、第２の速度偏差信号Δω2 の絶対値の振幅が減
少するように、フィードフォワード信号演算回路１９５
中の慣性モーメントＪの値を修正すればよいことがわか
る。
【０１７６】ここで、第２の速度偏差信号Δω2 の極性
は、加減速状態に応じて変化するが、図３４（ｂ）から
わかるように、フィードフォワード信号演算回路１９５
から出力される模擬トルク信号τa の極性を判別するこ
とにより、加速中か減速中かの判定ができる。すなわ
ち、加速中は模擬トルク信号τa の極性は、加速中は正
となり減速中は負となる。そこで、例えば、加速中すな
わち模擬トルク信号τaの極性が正のときに、第２の速
度偏差信号Δω2 の極性が正であればフィードフォワー
ド信号演算回路１９５中の慣性モーメントＪの値を増加
させ、反対に第２の速度偏差信号Δω2 の極性が負であ
ればフィードフォワード信号演算回路１９５中の慣性モ
ーメントＪの値を増加させればよい。なお、フィードフ
ォワード信号演算回路１９５において、図２９で示され
たブロック図の演算を行う場合は、慣性モーメントＪの
値を修正するとともに、式（８）を用いて模擬速度制御
回路１９４ｂのゲインＫsaの値も修正する必要がある。
以上でこの発明における制御パラメータの修正方法の説
明を終える。
【０１７７】つぎに、実施例２の動作を、図３０，図３
１及び図３２を参照しながら説明する。ここで、フィー
ドフォワード信号演算回路１９５及び修正回路１９０以
外の動作は上述した実施例１２の動作と同じなので説明
を省略する。
【０１７８】まず、図３１で示すフィードフォワード信
号演算回路１９５において、乗算器２６６によって模擬
トルク信号τa が出力される。すなわち、回転角指令信
号発生回路１５から入力端子２６０を経由して入力され
た回転角指令信号θmsと、後述する動作によって積分器
２６８から出力された模擬回転角信号θa との模擬回転
角偏差信号Δθa （＝θms−θa ）が減算器２６２によ
って求められ、係数器２６３に供給される。すると、係
数器２６３によって、模擬速度指令信号ωasが求められ
る。ここで、係数器２６３は図３３における模擬位置制
御回路を構成しており、その係数値Ｋpaは上記の式（１
０）にしたがって設定されている。つづいて、この係数
器２６３から出力された模擬速度指令信号ωasと、後述
する動作によって積分器２６７から出力された模擬速度
信号ωa との模擬速度偏差信号Δωa （＝ωas−ωa ）
が減算器２６４によって求められ、係数器２６５に供給
される。さらに、この係数器２６５の出力を積分器２６
７に入力すると、積分器２６７によって模擬速度信号ω
a が求められる。ここで、係数器２６５の係数値は、図
３３に示したように模擬速度制御ループの応答周波数ω
scの値と等しく設定されている。つづいて、係数器２６
５の出力と、修正回路１９０から入力端子２６１を経由
して入力された慣性モーメントＪとの積である模擬トル
ク信号τa が乗算器２６６によっって求められ、出力端
子２６９から出力される。
【０１７９】つづいて、積分器２６７によって得られた
模擬速度信号ωa が出力端子２７０から出力される。さ
らに、この模擬速度信号ωa を積分器２６８に入力して
積分すると模擬回転角信号θa が求められ、出力端子２
７１から出力される。
【０１８０】つぎに、図３２で示す修正回路１９０にお
いて、加算器２８１によって慣性モーメントＪが出力さ
れる。すなわち、フィードフォワード信号演算回路１９
５から入力端子２７３を経由して入力された模擬速度信
号ωa と、回転検出器４から入力端子２７４を経由して
入力された実速度信号ωm との第２の速度偏差信号Δω
2 が減算器２７６によって求められる。さらに、フィー
ドフォワード信号演算回路１９５から入力端子２７５を
経由して入力された模擬トルク信号τa を極正判別回路
２７７に入力すると、模擬トルク信号τa の極性信号Ｓ
g が求められる。ここで、極性信号Ｓg は、模擬トルク
信号τa の極性が正であれば１、負であれば−１となる
２値信号である。つづいて、減算器２７６から出力され
た第２の速度偏差信号Δω2 と、極正判別回路２７７か
ら出力された模擬トルク信号τaの極性信号Ｓg との積
が乗算器２７８によって求められ、積分器２７９に供給
される。すると、この積分器２７９によって慣性モーメ
ントＪの修正値ΔＪが求められる。つづいて、定数設定
器２８０から出力された慣性モーメントの初期値Ｊ0 と
この修正値ΔＪとを加算器２８１によって加算すること
により、慣性モーメントＪが求められ、出力端子２８２
から出力される。ここで、慣性モーメントの初期値Ｊ0
として、例えば、直流電動機１a の慣性モーメントの値
を用いればよい。
【０１８１】以上のように、第２の速度偏差信号Δω2
が零となるように積分器２７９によって慣性モーメント
Ｊを修正することにより、フィードフォワード信号演算
回路１９５中の制御パラメータである慣性モーメントＪ
が実際の機械系の慣性モーメントと一致するので、機械
系の慣性モーメントが未知の場合や運転中に変化するよ
うな場合でも、常に位置制御の応答特性を一定に保つこ
とができる。
【０１８２】実施例１４．なお、上述した実施例１３で
は、フィードフォワード信号演算回路から出力された模
擬速度信号ωa と、回転検出器４から出力された実速度
信号ωm との偏差が減少するように修正回路１９０にお
いて慣性モーメントＪの値を修正する場合について説明
したが、速度信号を積分すると回転角信号となることか
ら、フィードフォワード信号演算回路から出力された模
擬回転角信号θa と、回転検出器４から出力された実回
転角信号θm との偏差が減少するように修正回路１９０
において慣性モーメントＪの値を修正するようにしても
よい。この場合は、模擬回転角信号θa と実回転角信号
θm との回転角偏差信号は、模擬速度信号ωa と実速度
信号ωm との速度偏差信号を積分した信号となるので、
図３２で示す修正回路１９０において、積分器２７９の
代りに係数器を用いてもよい。
【０１８３】実施例１５．また、式（６）からわかるよ
うに、模擬トルク信号τa は模擬回転角信号θaを２回
微分した信号であるので、回転角指令信号θmsに対する
模擬回転角信号θa の伝達関数の分母と分子の次数差が
２以上（ただし、分母の次数＞分子の次数）であれば、
模擬トルク信号τa を微分演算を用いないで求めること
ができる。したがって、模擬速度制御回路１９４ｂに積
分演算を付加したり、機械系模擬回路１９４ａの次数を
増やしたりしてもよい。
【０１８４】実施例１６．また、図２９から下記の式
（１２）に示す微分方程式が得られる。
【０１８５】
【数１２】
【０１８６】そこで、フィードフォワード信号演算回路
を、マイクロコンピュータを用いて式（１２）の微分方
程式を数値積分することによって、模擬回転角信号
θa 、模擬速度信号ωa 及び模擬トルク信号τa を出力
するような構成にしてもよい。
【０１８７】実施例１７．また、上述した各実施例で
は、直流電動機１ａを用いた場合を説明したが、誘導電
動機や同期電動機のような交流電動機を用いてもよい。
すなわち、公知のベクトル制御により、これらの交流電
動機の発生トルクを直流電動機並の高速応答性でもって
制御できるので、最終トルク指令信号τmsに追随するよ
うにこれらの交流電動機の発生トルクを制御することは
容易であり、初期の目的を達し得ることはいうまでもな
い。
【０１８８】
【発明の効果】この発明の請求項１は、以上説明したと
おり、第２の位置制御回路７、第２の速度制御回路１０
ａ及び機械系模擬回路６ａを付加することにより、回転
角指令信号θmsの変化に対する位置制御の応答性を改善
できる効果がある。また、第３の速度制御回路１１ａを
付加することにより、負荷トルクの変化に対しても位置
制御の応答性を改善できる効果がある。さらに、請求項
２においては、修正回路１４を付加し、第３の速度制御
回路１１ｂから出力される第３のトルク信号τ3の振幅
を所定値以下に減少させるように、機械系模擬回路６ｂ
の積分時定数及び第２の速度制御回路１０ｂのゲインを
修正するようにしたので、負荷機械３の慣性モーメント
が未知の場合や、運転中に変化するような場合でも、位
置制御の応答周波数を一定に保つことができるという効
果を奏する。
【０１８９】この発明の請求項３は、以上説明したとお
り、第２の位置制御回路７、第２の速度制御回路１０ａ
及び機械系模擬回路６ｃを付加することにより、回転角
指令信号θmsの変化に対する位置制御の応答性を改善で
きる効果がある。また、第３の速度制御回路１１ａを付
加することにより、負荷トルクの変化に対しても位置制
御の応答性を改善できる効果がある。さらに、請求項４
においては、修正回路１４を付加し、第３の速度制御回
路１１ｂから出力される第３のトルク信号τ3の振幅を
所定値以下に減少させるように、機械系模擬回路６ｄの
積分時定数及び第２の速度制御回路１０ｂのゲインを修
正するようにしたので、負荷機械３の慣性モーメントが
未知の場合や、運転中に変化するような場合でも、位置
制御の応答周波数を一定に保つことができるという効果
を奏する。
【０１９０】この発明の請求項５，６は、以上説明した
とおり、フィードフォワード信号演算回路を用いたこと
により、電動機、トルク伝達機構及び負荷機械から構成
される機械系において、トルク伝達機構の剛性やギアの
ガタなどに起因する機械振動特性が存在するような場合
においても高速応答の位置制御性能が得られる効果があ
る。さらに、フィードフォワード信号演算回路は微分演
算を行わないので、回転角指令信号が急峻に変化しても
滑らかな信号が出力され、電動機の発生トルクが急激に
変化して機械振動や機械音を生じないという効果があ
る。また、この発明の請求項７〜９は、さらに修正回路
を付加し、フィードフォワード信号演算回路中のパラメ
ータである慣性モーメントを機械系の慣性モーメントに
応じて修正するようにしたので、負荷機械の慣性モーメ
ントが未知の場合や運転中に変化するような場合でも、
位置制御の応答周波数を常に一定に保つことができると
いう効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施例１の第１の位置制御回路を示
すブロック図である。
【図３】この発明の実施例１の機械系模擬回路を示すブ
ロック図である。
【図４】この発明の実施例１の第２の位置制御回路を示
すブロック図である。
【図５】この発明の実施例１の第１の速度制御回路を示
すブロック図である。
【図６】この発明の実施例１の第２の速度制御回路を示
すブロック図である。
【図７】この発明の実施例１の第３の速度制御回路を示
すブロック図である。
【図８】この発明の実施例１のトルク制御回路を示すブ
ロック図である。
【図９】この発明の実施例２を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施例２の機械系模擬回路を示す
ブロック図である。
【図１１】この発明の実施例２の第２の速度制御回路を
示すブロック図である。
【図１２】この発明の実施例２の第３の速度制御回路を
示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施例２の修正回路を示すブロッ
ク図である。
【図１４】この発明の実施例の第２の速度制御回路及び
機械系模擬回路とで構成される速度制御系のブロック図
である。
【図１５】図１４の速度制御系のボード線図である。
【図１６】この発明の実施例２の修正回路の動作原理の
説明図である。
【図１７】従来の電動機の位置制御装置を示すブロック
図である。
【図１８】この発明の実施例６を示すブロック図であ
る。
【図１９】この発明の実施例６の機械系模擬回路を示す
ブロック図である。
【図２０】この発明の実施例６のトルク制御回路を示す
ブロック図である。
【図２１】この発明の実施例の第２の速度制御回路及び
機械系模擬回路とで構成される速度制御系のブロック図
である。
【図２２】この発明の実施例７を示すブロック図であ
る。
【図２３】この発明の実施例２の機械系模擬回路を示す
ブロック図である。
【図２４】この発明の実施例１２を示すブロック図であ
る。
【図２５】この発明の実施例１２のフィードフォワード
信号演算回路を示すブロック図である。
【図２６】この発明の実施例１２の位置制御回路を示す
ブロック図である。
【図２７】この発明の実施例１２の速度制御回路を示す
ブロック図である。
【図２８】この発明の実施例１２のトルク制御回路を示
すブロック図である。
【図２９】この発明の実施例１２のフィードフォワード
信号演算回路の演算内容を示すブロック図である。
【図３０】この発明の実施例１３を示すブロック図であ
る。
【図３１】この発明の実施例１３のフィードフォワード
信号演算回路を示すブロック図である。
【図３２】この発明の実施例１３の修正回路を示すブロ
ック図である。
【図３３】この発明の実施例１３のフィードフォワード
信号演算回路の演算内容を示すブロック図である。
【図３４】この発明の実施例１３の修正回路の動作の説
明図である。
【符号の説明】
１ａ 直流電動機 ２ トルク伝達機構 ３ 負荷機械 ４ 回転検出器 ５ 第１の位置制御回路 ６ａ〜６ｄ 機械系模擬回路 ７ 第２の位置制御回路 ８ 加算器 ９ 第１の速度制御回路 １０ａ，１０ｂ 第２の速度制御回路 １１ａ，１１ｂ 第３の速度制御回路 １２，１２ａ トルク制御回路 １３ 電力変換回路 １４，１９０ 修正回路 １５ 回転角指令信号発生回路 １９４，１９５ フィードフォワード信号演算回路 １９６ 位置制御回路 １９７ 速度制御回路 １９８ トルク制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−255415（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−25910（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−217307（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 5/00 - 5/26 H02P 7/00 - 7/34 G05B 13/04 G05D 3/12,13/62

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 トルク伝達機構を介して負荷機械を駆動
    する電動機と、前記電動機の回転速度及び回転角を検出
    する回転検出器と、前記電動機の回転角指令信号及び前
    記回転検出器から出力された実回転角信号に基づいて第
    １の速度信号を出力する第１の位置制御回路と、前記ト
    ルク伝達機構、負荷機械及び電動機を二つの積分要素と
    して近似するとともに後述の第２のトルク信号に基づい
    て模擬速度信号及び模擬回転角信号を出力する機械系模
    擬回路と、前記回転角指令信号及び模擬回転角信号に基
    づいて第２の速度信号を出力する第２の位置制御回路
    と、前記第１の速度信号と前記第２の速度信号とを加算
    して第３の速度信号を出力する加算器と、前記第３の速
    度信号及び前記回転検出器から出力された実速度信号と
    に基づいて第１のトルク信号を出力する第１の速度制御
    回路と、前記第２の速度信号及び前記模擬速度信号とに
    基づいて第２のトルク信号を出力する第２の速度制御回
    路と、前記実速度信号及び模擬速度信号に基づいて第３
    のトルク信号を出力する第３の速度制御回路と、前記第
    １のトルク信号と前記第２のトルク信号と前記第３のト
    ルク信号に基づいて前記電動機のトルクを制御する制御
    手段とを備えたことを特徴とする電動機の位置制御装
    置。
  2. 【請求項２】 トルク伝達機構を介して負荷機械を駆動
    する電動機と、前記電動機の回転速度及び回転角を検出
    する回転検出器と、前記電動機の回転角指令信号及び前
    記回転検出器から出力された実回転角信号に基づいて第
    １の速度信号を出力する第１の位置制御回路と、前記ト
    ルク伝達機構、負荷機械及び電動機を二つの積分要素と
    して近似するとともに後述の第２のトルク信号に基づい
    て模擬速度信号及び模擬回転角信号を出力する機械系模
    擬回路と、前記回転角指令信号及び模擬回転角信号に基
    づいて第２の速度信号を出力する第２の位置制御回路
    と、前記第１の速度信号と前記第２の速度信号とを加算
    して第３の速度信号を出力する加算器と、前記第３の速
    度信号及び前記回転検出器から出力された実速度信号と
    に基づいて第１のトルク信号を出力する第１の速度制御
    回路と、前記第２の速度信号及び前記模擬速度信号とに
    基づいて第２のトルク信号を出力する第２の速度制御回
    路と、前記実速度信号及び模擬速度信号に基づいて第３
    のトルク信号を出力する第３の速度制御回路と、前記第
    １のトルク信号と前記第２のトルク信号と前記第３のト
    ルク信号に基づいて前記電動機のトルクを制御する制御
    手段と、前記第３のトルク信号を入力とする修正回路と
    を備え、前記修正回路は前記第３のトルク信号の振幅を
    所定値以下に減少させるように前記機械系模擬回路の積
    分時定数及び少なくとも前記第２の速度制御回路のゲイ
    ンを修正することを特徴とする電動機の位置制御装置。
  3. 【請求項３】 トルク伝達機構を介して負荷機械を駆動
    する電動機と、前記電動機の回転速度及び回転角を検出
    する回転検出器と、前記電動機の回転角指令信号及び前
    記回転検出器から出力された実回転角信号に基づいて第
    １の速度信号を出力する第１の位置制御回路と、前記ト
    ルク伝達機構、負荷機械及び電動機を二つの積分要素と
    して近似するとともに後述の第２のトルク信号及び第３
    のトルク信号に基づいて模擬速度信号及び模擬回転角信
    号を出力する機械系模擬回路と、前記回転角指令信号及
    び模擬回転角信号に基づいて第２の速度信号を出力する
    第２の位置制御回路と、前記第１の速度信号と前記第２
    の速度信号とを加算して第３の速度信号を出力する加算
    器と、前記第３の速度信号及び前記回転検出器から出力
    された実速度信号とに基づいて第１のトルク信号を出力
    する第１の速度制御回路と、前記第２の速度信号及び前
    記模擬速度信号とに基づいて第２のトルク信号を出力す
    る第２の速度制御回路と、前記実速度信号及び模擬速度
    信号に基づいて第３のトルク信号を出力する第３の速度
    制御回路と、前記第１のトルク信号と前記第２のトルク
    信号に基づいて前記電動機のトルクを制御する制御手段
    とを備えたことを特徴とする電動機の位置制御装置。
  4. 【請求項４】 トルク伝達機構を介して負荷機械を駆動
    する電動機と、前記電動機の回転速度及び回転角を検出
    する回転検出器と、前記電動機の回転角指令信号及び前
    記回転検出器から出力された実回転角信号に基づいて第
    １の速度信号を出力する第１の位置制御回路と、前記ト
    ルク伝達機構、負荷機械及び電動機を二つの積分要素と
    して近似するとともに後述の第２のトルク信号及び第３
    のトルク信号に基づいて模擬速度信号及び模擬回転角信
    号を出力する機械系模擬回路と、前記回転角指令信号及
    び模擬回転角信号に基づいて第２の速度信号を出力する
    第２の位置制御回路と、前記第１の速度信号と前記第２
    の速度信号とを加算して第３の速度信号を出力する加算
    器と、前記第３の速度信号及び前記回転検出器から出力
    された実速度信号とに基づいて第１のトルク信号を出力
    する第１の速度制御回路と、前記第２の速度信号及び前
    記模擬速度信号とに基づいて第２のトルク信号を出力す
    る第２の速度制御回路と、前記実速度信号及び模擬速度
    信号に基づいて第３のトルク信号を出力する第３の速度
    制御回路と、前記第１のトルク信号と前記第２のトルク
    信号に基づいて前記電動機のトルクを制御する制御手段
    と、前記第３のトルク信号を入力とする修正回路とを備
    え、前記修正回路は前記第３のトルク信号の振幅を所定
    値以下に減少させるように前記機械系模擬回路の積分時
    定数及び少なくとも前記第２の速度制御回路のゲインを
    修正することを特徴とする電動機の位置制御装置。
  5. 【請求項５】 トルク伝達機構を介して負荷機械を駆動
    する電動機と、前記電動機の回転角指令信号を入力して
    すくなくとも２回の積分演算を含む所定の関数演算によ
    り模擬回転角信号と模擬速度信号と模擬トルク信号とを
    それぞれ出力するフィードフォワード信号演算回路と、
    前記電動機の回転速度及び回転角を検出する回転検出器
    と、前記模擬回転角信号及び前記回転検出器から出力さ
    れた実回転角信号に基づいて第１の速度信号を出力する
    位置制御回路と、前記模擬速度信号と前記第１の速度信
    号と前記回転検出器から出力された実速度信号とに基づ
    いて第１のトルク信号を出力する速度制御回路と、前記
    模擬トルク信号及び前記第１のトルク信号に基づいて前
    記電動機のトルクを制御する制御手段とを備えたことを
    特徴とする電動機の位置制御装置。
  6. 【請求項６】 上記請求項５記載の電動機の位置制御装
    置において、フィードフォワード信号演算回路がトルク
    伝達機構、負荷機械及び電動機を二つの積分要素として
    近似するとともに後述の模擬トルク信号に基づいて模擬
    速度信号及び模擬回転角信号を出力する機械系模擬回路
    と、回転角指令信号及び前記模擬回転角信号に基づいて
    模擬速度指令信号を出力する模擬位置制御回路と、前記
    模擬速度指令信号及び前記模擬速度信号に基づいて模擬
    トルク信号を出力する模擬速度制御回路とから構成され
    たことを特徴とする電動機の位置制御装置。
  7. 【請求項７】 トルク伝達機構を介して負荷機械を駆動
    する電動機と、前記電動機の回転角指令信号を入力して
    すくなくとも２回の積分演算を含む所定の関数演算によ
    り模擬回転角信号と模擬速度信号と模擬トルク信号とを
    それぞれ出力するフィードフォワード信号演算回路と、
    前記電動機の回転速度及び回転角を検出する回転検出器
    と、前記模擬回転角信号及び前記回転検出器から出力さ
    れた実回転角信号に基づいて第１の速度信号を出力する
    位置制御回路と、前記模擬速度信号と前記第１の速度信
    号と前記回転検出器から出力された実速度信号とに基づ
    いて第１のトルク信号を出力する速度制御回路と、前記
    模擬トルク信号及び前記第１のトルク信号に基づいて前
    記電動機のトルクを制御する制御手段と、前記模擬速度
    信号及び前記実速度信号を入力とする修正回路とを備
    え、前記修正回路は前記模擬速度信号と前記実速度信号
    との速度偏差信号の振幅を所定値以下に減少させるよう
    に前記フィードフォワード信号演算回路中の制御パラメ
    ータを修正することを特徴とする電動機の位置制御装
    置。
  8. 【請求項８】 上記請求項７記載の電動機の位置制御装
    置において、フィードフォワード信号演算回路が後述の
    模擬トルク信号を積分して模擬速度信号を出力する第１
    の積分器と、前記模擬速度信号を積分して模擬回転角信
    号出力する第２の積分器から構成された機械系模擬回路
    と、回転角指令信号及び前記模擬回転角信号に基づいて
    模擬速度指令信号を出力する模擬位置制御回路と、前記
    模擬速度指令信号及び前記模擬速度信号に基づいて模擬
    トルク信号を出力する模擬速度制御回路とから構成され
    るとともに、修正回路が前記模擬速度信号と実速度信号
    との速度偏差信号の振幅を所定値以下に減少させるよう
    に前記フィードフォワード信号演算回路中の第１の積分
    器の積分時定数を修正することを特徴とする電動機の位
    置制御装置。
  9. 【請求項９】 トルク伝達機構を介して負荷機械を駆動
    する電動機と、前記電動機の回転角指令信号を入力して
    すくなくとも２回の積分演算を含む所定の関数演算によ
    り模擬回転角信号と模擬速度信号と模擬トルク信号とを
    それぞれ出力するフィードフォワード信号演算回路と、
    前記電動機の回転速度及び回転角を検出する回転検出器
    と、前記模擬回転角信号及び前記回転検出器から出力さ
    れた実回転角信号に基づいて第１の速度信号を出力する
    位置制御回路と、前記模擬速度信号と前記第１の速度信
    号と前記回転検出器から出力された実速度信号とに基づ
    いて第１のトルク信号を出力する速度制御回路と、前記
    模擬トルク信号及び前記第１のトルク信号に基づいて前
    記電動機のトルクを制御する制御手段と、前記模擬回転
    角信号及び前記実回転角信号を入力とする修正回路とを
    備え、前記修正回路は前記模擬回転角信号と前記実回転
    角信号との回転角偏差信号の振幅を所定値以下に減少さ
    せるように前記フィードフォワード信号演算回路中の制
    御パラメータを修正することを特徴とする電動機の位置
    制御装置。
  10. 【請求項１０】 上記請求項９記載の電動機の位置制御
    装置において、フィードフォワード信号演算回路が後述
    の模擬トルク信号を積分して模擬速度信号を出力する第
    １の積分器と、前記模擬速度信号を積分して模擬回転角
    信号出力する第２の積分器から構成された機械系模擬回
    路と、回転角指令信号及び前記模擬回転角信号に基づい
    て模擬速度指令信号を出力する模擬位置制御回路と、前
    記模擬速度指令信号及び前記模擬速度信号に基づいて模
    擬トルク信号を出力する模擬速度制御回路とから構成さ
    れるとともに、修正回路が前記模擬回転角信号と実回転
    角信号との回転角偏差信号の振幅を所定値以下に減少さ
    せるように前記フィードフォワード信号演算回路中の第
    １の積分器の積分時定数を修正することを特徴とする電
    動機の位置制御装置。
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