JP3850363B2 - モータの位置制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの位置制御装置に関するものであり、特に工作機械や半導体製造装置などに使用される高速位置決め用モータの位置を制御するのに適したモータの位置制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモータの位置制御装置としては、図１０に示すような制御装置がある（特開平１０−２５４５５０号公報の図１参照）。この装置では位置指令と位置フィードバックの偏差が位置制御部に含まれる減算器で算出され、この偏差が位置制御部で処理されて速度指令として出力される。そしてエンコーダＥから出力された位置フィードバックを速度算出部２で変換して得た速度フィードバックと速度指令との偏差を、速度制御部３に含まれる減算器で算出する。この偏差は、速度制御部３内で処理され、速度制御部３はトルク制御部４にトルク指令を出力する。トルク制御部４は、トルク指令通りのトルクがモータＭから出力されるようにモータに流れる励磁電流を制御する。
【０００３】
通常、この装置における位置制御部１は比例制御（Ｐ制御）部として構成されており、速度制御部３は比例積分制御（ＰＩ制御）部で構成されている。従来の速度制御部３を構成するＰＩ制御部は、図１１に示す構成を有している。このＰＩ制御部では、速度指令と速度フィードバックの偏差を減算器ＳＢで算出し、その偏差をゲイン１の比例制御系を通して加算器ＡＤに入力する。積分制御系では、乗算器３１で偏差に積分ゲインを乗算した後、この偏差を速度積分器３２で積分して加算器ＡＤに入力する。加算器ＡＤは、比例制御系の出力と積分制御系の出力とを加算して、乗算器３３へと出力し、乗算器３３は加算器ＡＤ出力に比例ゲインを乗算してトルク指令として出力する。このように、速度制御部３をＰＩ制御部で構成することにより、速度の過渡偏差のみならず、定常偏差も抑制できる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２５４５５０号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、制御系の応答は有限であり、速度指令を出力しても速度フィードバックが応答するには時間がかかる。図１２は、従来の位置制御装置における位置決め動作をシュミレーションしたものであり、上から位置指令、位置偏差（拡大）、速度指令、速度フィードバック、速度積分器出力、トルク指令、インポジション（位置決め完了）を示している。位置指令が出力されてモータＭは駆動を開始する。しかし位置制御装置から速度指令が出力されてから速度フィードバックが応答するまでの間（速度指令に対応する速度フィードバックが現れるまでの間）、速度積分器３２は積算を行っている。そしてモータＭが一定速で回転している間に、この積算値は減少する。しかしながらモータＭの減速時にまた積算が行われ、位置決め終了時には残った積算値がすべて吐き出されてからモータＭは停止する。このため、従来の制御装置では、図１２に示されるように、位置指令が０になった後でも、速度積分器３２の溜り量の分だけ、位置決め応答が遅くなっていた。
【０００６】
この問題を解決する方法として、比例制御から比例積分制御に切り換える制御（Ｐ−ＰＩ切換制御）を行うことが提案されている。図１３はＰ−ＰＩ切換制御における位置決め応答をシュミレーションしたものであり、上から位置指令、位置偏差（拡大）、速度指令、速度フィードバック、速度積分器出力、トルク指令、インポジション（位置決め完了）を示している。このＰ−ＰＩ切換制御では、モータ回転中は速度制御部３を比例制御で動作させ、モータＭが停止する直前で比例積分制御に切り換える。このように動作状態により制御モードを切り換えると、モータ回転中の速度積分器３２の溜り量を０にし、かつ、モータ停止時の定常偏差を抑制しながら、位置決め整定時間を短縮できる効果がある。しかしながら、垂直軸を駆動するモータのように、常にモータに外力が働く制御系にＰ−ＰＩ切換制御を適用すると、図１４に示すように位置決め整定時間が延びてしまう。図１４は、垂直軸を対象とする場合において、Ｐ−ＰＩ切換制御における位置決め応答をシュミレーションしたものであり、この図においても上から位置指令、位置偏差（拡大）、速度指令、速度フィードバック、速度積分器出力、トルク指令、インポジション（位置決め完了）を示している。図１４の速度積分器出力を見ると分かるように、ＰＩ制御に切り換わってから、速度積分器３２により、外力に相当するトルクの補償が行われている。このようにＰ−ＰＩ切換制御では、外力がある場合に位置決め整定時間を短縮できないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、仮に外力などがあっても、位置決め整定時間を短縮できるモータの位置制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、制御対象であるモータの位置を検出する位置検出部と、モータの速度を算出する速度算出部と、位置検出部からフィードバックされたモータの位置と位置指令とが一致するように速度指令を出力して位置制御をする位置制御部と、比例積分制御により、速度算出部からフィードバックされた速度と速度指令とが一致するようにトルク指令を出力して速度制御を行う速度制御部と、トルク指令に基づいてトルク制御を行うトルク制御部とを備えたモータの位置制御装置を改良の対象とする。
【０００９】
本発明においては、速度制御部を、速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する速度制御側遅れ補償ローパスフィルタと、速度指令を速度制御側遅れ補償ローパスフィルタに入力して得た遅延速度指令と速度との速度偏差を積分する速度積分器を含んで構成された積分制御系と、速度指令と速度との差に比例した指令を出力する比例制御系と、積分制御系の出力と比例制御系の出力とを加算する加算手段と、この加算手段の出力に速度比例ゲインを乗じてトルク指令として出力する乗算手段とから構成する。なお比例制御系において速度比例ゲインを速度偏差に乗算し、積分制御系において制御中の演算値に速度比例ゲインを乗じて出力するようにしてもよい。本発明のように速度制御側遅れ補償ローパスフィルタを用いれば、速度制御系の遅れに相当する遅れを持った速度指令と実際に遅れている速度フィードバックの速度との偏差はゼロに近いものとなる。そのため速度積分器の溜まり量をほぼゼロにして、位置決め整定時間を短縮できる。
【００１０】
位置検出部（例えばエンコーダ）の精度が悪い場合には、量子化誤差や位置誤差が原因になったリップルが速度フィードバックに含まれることがある。そこでこのような場合に対処するためには、位置検出部の量子化誤差及び／または位置誤差が原因となって発生するリップルが、トルク指令に現れるのを阻止する伝達関数を有する速度フィードバック・ローパスフィルタを設けるのが好ましい。この場合には、速度を速度フィードバック・ローパスフィルタに入力して得たフィルタ処理後の速度と速度指令との偏差を求める減算手段を含んで比例制御系を構成する。なお位置検出部として、精度及び分解能の高いものを用いれば、位置誤差も小さくなるため、このような構成を採用する必要はない。
【００１１】
位置制御部は、位置指令と位置検出部により検出した位置との位置偏差を求める減算手段と、この位置偏差に位置比例ゲインを乗算する位置ループ乗算手段とから構成するのが好ましい。この場合において、位置制御部は、位置指令を微分する微分器と、微分器の出力にフィードフォーワード・ゲインを乗算する乗算手段と、位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数を有するフィードフォーワード・ローパスフィルタとを更に備えているのが好ましい。また、位置制御部を、位置指令を微分する微分器と、微分器により微分された位置指令と位置検出部により検出した位置の微分値との偏差を積分して位置ループ乗算手段に出力する積分器と、積分器の出力に位置比例ゲインを乗算する位置ループ乗算手段と、微分器の出力にフィードフォーワード・ゲインを乗算する乗算手段と、位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数を有するフィードフォーワード・ローパスフィルタとから構成してもよい。そしてこれらの場合には、位置制御部からは、位置ループ乗算手段から出力された指令とフィードフォーワード・ローパスフィルタから出力された速度フィードフォーワード指令とが加算された指令が速度指令として出力される。
【００１２】
このようなフィードフォーワード・ローパスフィルタを用いれば、位置指令部が原因となって発生する量子化誤差に基づくリップルが速度指令それ自体に含まれるのを阻止することができる。
【００１３】
また速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する位置制御側遅れ補償ローパスフィルタを更に設け、この位置制御側遅れ補償ローパスフィルタを通った位置指令と位置フィードバックの位置との位置偏差を位置ループ乗算手段に入力するようにしてもよい。また位置指令を微分する微分器の出力と位置の微分値の偏差を積分器で積分させて位置偏差を求める場合には、速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する位置制御側遅れ補償ローパスフィルタを微分器と積分器との間に配置し、位置制御側遅れ補償ローパスフィルタを通った微分器の出力と位置の微分値との偏差を積分器に入力するようにしてもよい。
【００１４】
このような位置制御側遅れ補償ローパスフィルタを設けることにより、加速時において位置制御部に入力される位置指令と位置フィードバックとがほぼ同時期に立ち上がるようにする。その結果、位置制御部からの速度指令はかなり小さい値になる。このような構成を採用すると、速度フィードフォーワード・ゲインを１または１に近い値にすることができ、位置決め整定時間を更に短縮することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明で用いる速度制御部１３の具体的な構成の一例を示すブロック図である。図３は、この速度制御部１３を適用したモータの位置制御装置のシステムの構成を示すブロック図である。図２のシステム構成は、速度制御部１３の構成が相違する点を除いては、図１０の従来の構成と実質的に変わるところがない。
【００１６】
このシステムは、制御対象であるモータＭの位置を検出する位置検出部としてエンコーダＥを備えている。エンコーダＥの出力が、モータの出力軸の位置を示す位置フィードバックである。速度算出部２は、エンコーダＥの出力に基づいてモータの速度を算出するように構成されており、速度算出部２の出力が速度フィードバックとなっている。速度フィードバックが、モータＭの出力軸の速度を示している。位置制御部１１は、位置検出部としてエンコーダＥからフィードバックされたモータＭの位置と位置指令とが一致するように速度指令を出力して位置制御をするように構成されている。図２の位置制御部１１は、位置指令と位置検出部により検出した位置との位置偏差を求める減算手段ＳＢ３と、この位置偏差に位置比例ゲインＫＰを乗算する位置ループ乗算手段１１１により構成されている。
【００１７】
速度制御部１３は、比例積分制御により、速度算出部２からフィードバックされた速度と速度指令とが一致するようにトルク指令を出力して速度制御を行う。図１に示すように、本実施の形態の速度制御部１３は、速度制御系の遅れに相当する伝達関数（１／（１＋ＳＴｃ））を有する速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３を備えている。また速度制御部１３は、速度指令を速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３に入力して得た遅延速度指令と速度との速度偏差を減算手段ＳＢ２で求め、この速度偏差に積分ゲイン（１／Ｔｖｉ）を乗算する乗算手段１３１と、乗算手段１３１の出力を積分する速度積分器１３２を含んで構成された積分制御系と、速度指令に比例した指令を出力する比例制御系とを含んでいる。そして速度制御部１３は、積分制御系の出力と比例制御系の出力とを加算手段ＡＤ１で加算したものに速度比例ゲインＫＶＰを乗じてトルク指令として出力する乗算手段１３４を更に備えている。以上の構成が基本構成であるが、この例では、エンコーダ（位置検出部）の量子化誤差及び／または位置誤差が原因となって発生するリップルが、トルク指令に現れるのを阻止する伝達関数（１／（１＋ＳＴＦＢ））を有する速度フィードバック・ローパスフィルタ１３５を更に備えている。またこの場合、比例制御系は、速度を速度フィードバック・ローパスフィルタ１３５に入力して得たフィルタ処理後の速度と速度指令との偏差を求める減算手段ＳＢ１を含んでいる。
【００１８】
この例では、速度指令を速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３に通したものと速度フィードバックの差を減算手段ＳＢ２でとり、速度積分ゲイン（１／Ｔｖｉ）を乗算して積分器１３２に通す。また速度指令と、速度フィードバックを速度フィードバック・ローパスフィルタ１３５に通したものとの差を減算手段ＳＢ１でとり、積分器１３２の出力と加算手段ＡＤ１により加算する。そして最後に、速度比例ゲイン（ＫＶＰ）を乗算してトルク指令を出力する。
【００１９】
前述の速度フィードバック・ローパスフィルタ１３５は、エンコーダＥの量子化誤差や位置誤差によるリップルを抑制するフィルタである。このフィルタは、比例制御系のフィードバックにのみ挿入し、リップル分がトルク指令に現れないようにする機能を果す。積分制御系では、速度積分器１３２が平滑作用を行うため、このようなフィルタは不要である。
【００２０】
速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３は、速度制御系の遅れに相当する時間を設定し、遅れ補償出力と速度フィードバックとがほぼ同等の立ち上がりになるようにし、速度指令変化時の速度積分器１３２の溜り量を低減する。このように速度制御部１３を構成することにより、速度フィードバックに含まれるリップルの制御と、速度指令変化時の速度積分器１３２の溜り量の低減を同時に達成することができる。
【００２１】
なお、エンコーダＥの量子化誤差が小さい場合は、速度フィードバック・ローパスフィルタ１３５は不要である。また、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３は、速度制御系の遅れを模擬する伝達関数であれば、どのようなものでもよく、本実施の形態の伝達関数に限定されるものではない。
【００２２】
図２の制御装置では、位置指令と位置フィードバックの偏差を位置制御部１１に含まれる減算手段ＳＢ３で取る。そしてその値を位置比例ゲインＫＰ倍して、速度指令を出力する。そして速度指令と速度フィードバックの偏差を速度制御部１３に含まれる減算手段ＳＢ１（図１）でとり、速度制御部１３を通してトルク指令を出力する。トルク制御部４は、トルク指令通りのトルクが出力されるよう電流を制御する。
【００２３】
図３は、速度制御部１３´の変形例を示すブロック図である。図１の速度制御部１３と速度制御部１３´とを対比すると、図３の速度制御部１３´では速度比例ゲインＫＶＰの乗算手段１３４´が比例制御系の内部にある点（加算手段ＡＤ１の前に挿入されている点）と、積分制御系において速度比例ゲインＫＶＰを演算値に乗算するために、乗算手段１３１´の伝達関数を変更している点で前者の速度制御部１３とは構成が相違する。このようにしても図１の速度制御部１３と同様の作用効果を得ることができる。
【００２４】
図４及び図５は、この制御系において、モータＭの出力軸に一定の外力が働いている場合（例えばモータの出力軸が垂直軸である場合）のシュミレーションの結果である。図４は、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３を入れない場合であり、図５は速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３を挿入した場合のシュミレーションの結果である。速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３を入れない場合は、モータ加減速に伴い速度積分器１３２の値が変動する。しかしながら速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３を挿入した場合には、速度積分器１３２の値はほぼ一定を保っている。この結果、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３を入れない場合には、位置決め整定時間が長くなるが、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３を挿入した場合には、位置決め整定時間を短縮できることが分かる。なお速度積分器１３２には、一定外力に相当する値が保持されている。なお、本発明は、外力がない場合にも適用可能である。
【００２５】
図６は、本発明のモータの位置制御装置の他の実施の形態の構成を示すブロック図である。図１及び図２に示した実施の形態の構成と同様の部分には、図１及び図２に付した符号と同じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態では、位置制御部１１Ａが、位置指令を微分する微分器１１２と、微分器の出力にフィードフォーワード・ゲインＶＦＦを乗算する乗算手段１１３と、位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数（１／（１＋ＳＴＦＦ））を有するフィードフォーワード・ローパスフィルタ１１４とを更に備えている。この場合には、位置制御部１１Ａからは、位置ループ乗算手段１１１から出力された指令とフィードフォーワード・ローパスフィルタ１１４から出力された速度フィードフォーワード指令（速度ＦＦ指令）とが加算手段ＡＤ２で加算された指令が速度指令として出力される。このようなフィードフォーワード・ローパスフィルタ１１４を用いれば、位置指令に含まれる量子化誤差に基づくリップルが速度指令それ自体に含まれるのを阻止することができる。
【００２６】
通常、フィードフォーワード・ゲインＶＦＦは４０〜６０％（０．４〜０．６）程度に設定して用いる。また、フィードフォーワード・ローパスフィルタ１１４は、前述の通り、位置指令の量子化誤差によるリップルを抑制するフィルタである。位置指令と位置フィードバックの偏差を減算手段ＳＢ３で取り、位置比例ゲインＫＰ倍して、速度指令を出力する。速度指令は、速度制御部１３（または１３´）を通してトルク指令を出力する。本実施の形態の装置では、フィードフォーワードを追加することにより、位置決め整定時間を図２の場合よりも短縮させることができる。
【００２７】
図７は、図６の実施の形態の変形例を示すブロック図である。図７の実施の形態は、位置制御部１１Ｂの構成が図６の実施の形態とは異なっており、図７においては、図６の実施の形態に付した符号と同様の部分に、図６に付した符号と同じ符号を付して説明を省略する。図６の実施の形態と図７の実施の形態とを対比すると、微分器１１２の位置が異なる点と、積分器１１６と微分器５とが新たに追加された点で両者は相違する。すなわちこの位置制御部１１Ｂでは、位置指令を微分する微分器１１２と、位置検出器で検出した位置を微分する微分器５と、微分器１１２の出力（位置指令を微分したもの）と微分器５の出力（位置を微分したもの）との偏差（位置微分偏差）を積分する積分器１１６と、積分器１１６の出力に位置比例ゲインを乗算する位置ループ乗算手段１１１と、微分器１１２の出力にフィードフォーワード・ゲインを乗算する乗算手段１１３と、位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数を有するフィードフォーワード・ローパスフィルタ１１４とを備えている。この実施の形態によっても、図６の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００２８】
図８は、本発明のモータの位置制御装置の更に他の実施の形態の構成を示すブロック図である。図６に示した実施の形態の構成と同様の部分には、図６に付した符号と同じブロックには、図１及び図２に付した符号と同じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態では、図６の実施の形態と比べて、速度制御系の遅れに相当する伝達関数（１／（１＋ＳＴｄ））を有する位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ１１５を位置制御部１１Ｃが更に備えている点で相違する。この実施の形態では、位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ１１５を通った位置指令と位置フィードバックとの位置偏差が減算手段ＳＢ３により求められ、位置偏差が位置ループ乗算手段１１１に入力されている。この例では、フィードフォーワード・ゲインＶＦＦが１または１に近い値に設定されている。
【００２９】
位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ１１５には、速度制御系の遅れを伝達関数として設定してある。位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ１１５の出力と位置フィードバックとが同程度に立ち上がるように位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ１１５の伝達関数が定められている。位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ１１５を追加すると、位置制御部１１Ｃの位置ループ乗算手段１１１の出力はかなり小さな値になる。この装置では、位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ１１５の追加により、フィードフォーワード・ゲインＶＦＦを１００％または１００％に近い値まで（１または１に近い値まで）上げることができ、図６の実施の形態の場合と同程度、もしくは、それよりは若干短く、位置決め整定時間を短縮できる。
【００３０】
図９は、図７の実施の形態において、位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ１１５を追加した場合の構成を示すものである。したがって図７の実施の形態とは、位置制御部１１Ｄの構成が相違している。その他の点は、図７の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタを用いているので、速度制御系の遅れに相当する遅れを持った速度指令と実際に遅れている速度フィードバックの速度との偏差をゼロに近いものとすることができ、速度積分器の溜まり量をほぼゼロにして、位置決め整定時間を短縮できる利点が得られる。そのため本発明の位置制御装置の適用により、簡単な構成で、外力がある場合の位置決め整定時間を短縮でき、より、高速な位置決め制御が表現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる速度制御部の具体的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１の速度制御部を適用したモータの位置制御装置のシステムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明で用いる他の速度制御部の具体的な構成の一例を示すブロック図である。
【図４】モータの出力軸に一定の外力が働いている場合において、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタを入れない場合のシュミレーション結果を示す図である。
【図５】モータの出力軸に一定の外力が働いている場合において、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタを入れる場合のシュミレーション結果を示す図である。
【図６】本発明のモータの位置制御装置の他の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明のモータの位置制御装置の更に他の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明のモータの位置制御装置の更に他の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明のモータの位置制御装置の更に他の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来のモータの位置制御装置の構成を示す図である。
【図１１】従来の速度制御部の構成を示すブロック図である。
【図１２】従来の位置制御装置における位置決め動作をシュミレーションした結果を示す図である。
【図１３】Ｐ−ＰＩ切換制御における位置決め応答をシュミレーションした結果を示す図である。
【図１４】垂直軸を対象とする場合において、Ｐ−ＰＩ切換制御における位置決め応答をシュミレーションした結果を示す図である。
【符号の説明】
１３ 速度制御部
２ 速度算出部
４ トルク制御部
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ 位置制御部
ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３ 減算手段
ＫＰ 位置比例ゲイン
ＫＶＰ 速度比例ゲイン
ＶＦＦ フィードフォーワード・ゲイン
１１１ 位置ループ乗算手段
５，１１２ 微分器
１１３，１３１，１３４ 乗算手段
１１４ フィードフォーワード・ローパスフィルタ
１１５ 位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ
１１６ 積分器
１３２ 速度積分器
１３３ 速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ
１３５ 速度フィードバック・ローパスフィルタ
ＡＤ１，ＡＤ２ 加算手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの位置制御装置に関するものであり、特に工作機械や半導体製造装置などに使用される高速位置決め用モータの位置を制御するのに適したモータの位置制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモータの位置制御装置としては、図１０に示すような制御装置がある（特開平１０−２５４５５０号公報の図１参照）。この装置では位置指令と位置フィードバックの偏差が位置制御部に含まれる減算器で算出され、この偏差が位置制御部で処理されて速度指令として出力される。そしてエンコーダＥから出力された位置フィードバックを速度算出部２で変換して得た速度フィードバックと速度指令との偏差を、速度制御部３に含まれる減算器で算出する。この偏差は、速度制御部３内で処理され、速度制御部３はトルク制御部４にトルク指令を出力する。トルク制御部４は、トルク指令通りのトルクがモータＭから出力されるようにモータに流れる励磁電流を制御する。
【０００３】
通常、この装置における位置制御部１は比例制御（Ｐ制御）部として構成されており、速度制御部３は比例積分制御（ＰＩ制御）部で構成されている。従来の速度制御部３を構成するＰＩ制御部は、図１１に示す構成を有している。このＰＩ制御部では、速度指令と速度フィードバックの偏差を減算器ＳＢで算出し、その偏差をゲイン１の比例制御系を通して加算器ＡＤに入力する。積分制御系では、乗算器３１で偏差に積分ゲインを乗算した後、この偏差を速度積分器３２で積分して加算器ＡＤに入力する。加算器ＡＤは、比例制御系の出力と積分制御系の出力とを加算して、乗算器３３へと出力し、乗算器３３は加算器ＡＤ出力に比例ゲインを乗算してトルク指令として出力する。このように、速度制御部３をＰＩ制御部で構成することにより、速度の過渡偏差のみならず、定常偏差も抑制できる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２５４５５０号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、制御系の応答は有限であり、速度指令を出力しても速度フィードバックが応答するには時間がかかる。図１２は、従来の位置制御装置における位置決め動作をシュミレーションしたものであり、上から位置指令、位置偏差（拡大）、速度指令、速度フィードバック、速度積分器出力、トルク指令、インポジション（位置決め完了）を示している。位置指令が出力されてモータＭは駆動を開始する。しかし位置制御装置から速度指令が出力されてから速度フィードバックが応答するまでの間（速度指令に対応する速度フィードバックが現れるまでの間）、速度積分器３２は積算を行っている。そしてモータＭが一定速で回転している間に、この積算値は減少する。しかしながらモータＭの減速時にまた積算が行われ、位置決め終了時には残った積算値がすべて吐き出されてからモータＭは停止する。このため、従来の制御装置では、図１２に示されるように、位置指令が０になった後でも、速度積分器３２の溜り量の分だけ、位置決め応答が遅くなっていた。
【０００６】
この問題を解決する方法として、比例制御から比例積分制御に切り換える制御（Ｐ−ＰＩ切換制御）を行うことが提案されている。図１３はＰ−ＰＩ切換制御における位置決め応答をシュミレーションしたものであり、上から位置指令、位置偏差（拡大）、速度指令、速度フィードバック、速度積分器出力、トルク指令、インポジション（位置決め完了）を示している。このＰ−ＰＩ切換制御では、モータ回転中は速度制御部３を比例制御で動作させ、モータＭが停止する直前で比例積分制御に切り換える。このように動作状態により制御モードを切り換えると、モータ回転中の速度積分器３２の溜り量を０にし、かつ、モータ停止時の定常偏差を抑制しながら、位置決め整定時間を短縮できる効果がある。しかしながら、垂直軸を駆動するモータのように、常にモータに外力が働く制御系にＰ−ＰＩ切換制御を適用すると、図１４に示すように位置決め整定時間が延びてしまう。図１４は、垂直軸を対象とする場合において、Ｐ−ＰＩ切換制御における位置決め応答をシュミレーションしたものであり、この図においても上から位置指令、位置偏差（拡大）、速度指令、速度フィードバック、速度積分器出力、トルク指令、インポジション（位置決め完了）を示している。図１４の速度積分器出力を見ると分かるように、ＰＩ制御に切り換わってから、速度積分器３２により、外力に相当するトルクの補償が行われている。このようにＰ−ＰＩ切換制御では、外力がある場合に位置決め整定時間を短縮できないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、仮に外力などがあっても、位置決め整定時間を短縮できるモータの位置制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、制御対象であるモータの位置を検出する位置検出部と、モータの速度を算出する速度算出部と、位置検出部からフィードバックされたモータの位置と位置指令とが一致するように速度指令を出力して位置制御をする位置制御部と、比例積分制御により、速度算出部からフィードバックされた速度と速度指令とが一致するようにトルク指令を出力して速度制御を行う速度制御部と、トルク指令に基づいてトルク制御を行うトルク制御部とを備えたモータの位置制御装置を改良の対象とする。
【０００９】
本発明においては、速度制御部を、速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する速度制御側遅れ補償ローパスフィルタと、速度指令を速度制御側遅れ補償ローパスフィルタに入力して得た遅延速度指令と速度との速度偏差を積分する速度積分器を含んで構成された積分制御系と、速度指令と速度との差に比例した指令を出力する比例制御系と、積分制御系の出力と比例制御系の出力とを加算する加算手段と、この加算手段の出力に速度比例ゲインを乗じてトルク指令として出力する乗算手段とから構成する。なお比例制御系において速度比例ゲインを速度偏差に乗算し、積分制御系において制御中の演算値に速度比例ゲインを乗じて出力するようにしてもよい。本発明のように速度制御側遅れ補償ローパスフィルタを用いれば、速度制御系の遅れに相当する遅れを持った速度指令と実際に遅れている速度フィードバックの速度との偏差はゼロに近いものとなる。そのため速度積分器の溜まり量をほぼゼロにして、位置決め整定時間を短縮できる。
【００１０】
位置検出部（例えばエンコーダ）の精度が悪い場合には、量子化誤差や位置誤差が原因になったリップルが速度フィードバックに含まれることがある。そこでこのような場合に対処するためには、位置検出部の量子化誤差及び／または位置誤差が原因となって発生するリップルが、トルク指令に現れるのを阻止する伝達関数を有する速度フィードバック・ローパスフィルタを設けるのが好ましい。この場合には、速度を速度フィードバック・ローパスフィルタに入力して得たフィルタ処理後の速度と速度指令との偏差を求める減算手段を含んで比例制御系を構成する。なお位置検出部として、精度及び分解能の高いものを用いれば、位置誤差も小さくなるため、このような構成を採用する必要はない。
【００１１】
位置制御部は、位置指令と位置検出部により検出した位置との位置偏差を求める減算手段と、この位置偏差に位置比例ゲインを乗算する位置ループ乗算手段とから構成するのが好ましい。この場合において、位置制御部は、位置指令を微分する微分器と、微分器の出力にフィードフォーワード・ゲインを乗算する乗算手段と、位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数を有するフィードフォーワード・ローパスフィルタとを更に備えているのが好ましい。また、位置制御部を、位置指令を微分する微分器と、微分器により微分された位置指令と位置検出部により検出した位置の微分値との偏差を積分して位置ループ乗算手段に出力する積分器と、積分器の出力に位置比例ゲインを乗算する位置ループ乗算手段と、微分器の出力にフィードフォーワード・ゲインを乗算する乗算手段と、位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数を有するフィードフォーワード・ローパスフィルタとから構成してもよい。そしてこれらの場合には、位置制御部からは、位置ループ乗算手段から出力された指令とフィードフォーワード・ローパスフィルタから出力された速度フィードフォーワード指令とが加算された指令が速度指令として出力される。
【００１２】
このようなフィードフォーワード・ローパスフィルタを用いれば、位置指令部が原因となって発生する量子化誤差に基づくリップルが速度指令それ自体に含まれるのを阻止することができる。
【００１３】
また速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する位置制御側遅れ補償ローパスフィルタを更に設け、この位置制御側遅れ補償ローパスフィルタを通った位置指令と位置フィードバックの位置との位置偏差を位置ループ乗算手段に入力するようにしてもよい。また位置指令を微分する微分器の出力と位置の微分値の偏差を積分器で積分させて位置偏差を求める場合には、速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する位置制御側遅れ補償ローパスフィルタを微分器と積分器との間に配置し、位置制御側遅れ補償ローパスフィルタを通った微分器の出力と位置の微分値との偏差を積分器に入力するようにしてもよい。
【００１４】
このような位置制御側遅れ補償ローパスフィルタを設けることにより、加速時において位置制御部に入力される位置指令と位置フィードバックとがほぼ同時期に立ち上がるようにする。その結果、位置制御部からの速度指令はかなり小さい値になる。このような構成を採用すると、速度フィードフォーワード・ゲインを１または１に近い値にすることができ、位置決め整定時間を更に短縮することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明で用いる速度制御部１３の具体的な構成の一例を示すブロック図である。図３は、この速度制御部１３を適用したモータの位置制御装置のシステムの構成を示すブロック図である。図２のシステム構成は、速度制御部１３の構成が相違する点を除いては、図１０の従来の構成と実質的に変わるところがない。
【００１６】
このシステムは、制御対象であるモータＭの位置を検出する位置検出部としてエンコーダＥを備えている。エンコーダＥの出力が、モータの出力軸の位置を示す位置フィードバックである。速度算出部２は、エンコーダＥの出力に基づいてモータの速度を算出するように構成されており、速度算出部２の出力が速度フィードバックとなっている。速度フィードバックが、モータＭの出力軸の速度を示している。位置制御部１１は、位置検出部としてエンコーダＥからフィードバックされたモータＭの位置と位置指令とが一致するように速度指令を出力して位置制御をするように構成されている。図２の位置制御部１１は、位置指令と位置検出部により検出した位置との位置偏差を求める減算手段ＳＢ３と、この位置偏差に位置比例ゲインＫＰを乗算する位置ループ乗算手段１１１により構成されている。
【００１７】
速度制御部１３は、比例積分制御により、速度算出部２からフィードバックされた速度と速度指令とが一致するようにトルク指令を出力して速度制御を行う。図１に示すように、本実施の形態の速度制御部１３は、速度制御系の遅れに相当する伝達関数（１／（１＋ＳＴｃ））を有する速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３を備えている。また速度制御部１３は、速度指令を速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３に入力して得た遅延速度指令と速度との速度偏差を減算手段ＳＢ２で求め、この速度偏差に積分ゲイン（１／Ｔｖｉ）を乗算する乗算手段１３１と、乗算手段１３１の出力を積分する速度積分器１３２を含んで構成された積分制御系と、速度指令に比例した指令を出力する比例制御系とを含んでいる。そして速度制御部１３は、積分制御系の出力と比例制御系の出力とを加算手段ＡＤ１で加算したものに速度比例ゲインＫＶＰを乗じてトルク指令として出力する乗算手段１３４を更に備えている。以上の構成が基本構成であるが、この例では、エンコーダ（位置検出部）の量子化誤差及び／または位置誤差が原因となって発生するリップルが、トルク指令に現れるのを阻止する伝達関数（１／（１＋ＳＴＦＢ））を有する速度フィードバック・ローパスフィルタ１３５を更に備えている。またこの場合、比例制御系は、速度を速度フィードバック・ローパスフィルタ１３５に入力して得たフィルタ処理後の速度と速度指令との偏差を求める減算手段ＳＢ１を含んでいる。
【００１８】
この例では、速度指令を速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３に通したものと速度フィードバックの差を減算手段ＳＢ２でとり、速度積分ゲイン（１／Ｔｖｉ）を乗算して積分器１３２に通す。また速度指令と、速度フィードバックを速度フィードバック・ローパスフィルタ１３５に通したものとの差を減算手段ＳＢ１でとり、積分器１３２の出力と加算手段ＡＤ１により加算する。そして最後に、速度比例ゲイン（ＫＶＰ）を乗算してトルク指令を出力する。
【００１９】
前述の速度フィードバック・ローパスフィルタ１３５は、エンコーダＥの量子化誤差や位置誤差によるリップルを抑制するフィルタである。このフィルタは、比例制御系のフィードバックにのみ挿入し、リップル分がトルク指令に現れないようにする機能を果す。積分制御系では、速度積分器１３２が平滑作用を行うため、このようなフィルタは不要である。
【００２０】
速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３は、速度制御系の遅れに相当する時間を設定し、遅れ補償出力と速度フィードバックとがほぼ同等の立ち上がりになるようにし、速度指令変化時の速度積分器１３２の溜り量を低減する。このように速度制御部１３を構成することにより、速度フィードバックに含まれるリップルの制御と、速度指令変化時の速度積分器１３２の溜り量の低減を同時に達成することができる。
【００２１】
なお、エンコーダＥの量子化誤差が小さい場合は、速度フィードバック・ローパスフィルタ１３５は不要である。また、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３は、速度制御系の遅れを模擬する伝達関数であれば、どのようなものでもよく、本実施の形態の伝達関数に限定されるものではない。
【００２２】
図２の制御装置では、位置指令と位置フィードバックの偏差を位置制御部１１に含まれる減算手段ＳＢ３で取る。そしてその値を位置比例ゲインＫＰ倍して、速度指令を出力する。そして速度指令と速度フィードバックの偏差を速度制御部１３に含まれる減算手段ＳＢ１（図１）でとり、速度制御部１３を通してトルク指令を出力する。トルク制御部４は、トルク指令通りのトルクが出力されるよう電流を制御する。
【００２３】
図３は、速度制御部１３´の変形例を示すブロック図である。図１の速度制御部１３と速度制御部１３´とを対比すると、図３の速度制御部１３´では速度比例ゲインＫＶＰの乗算手段１３４´が比例制御系の内部にある点（加算手段ＡＤ１の前に挿入されている点）と、積分制御系において速度比例ゲインＫＶＰを演算値に乗算するために、乗算手段１３１´の伝達関数を変更している点で前者の速度制御部１３とは構成が相違する。このようにしても図１の速度制御部１３と同様の作用効果を得ることができる。
【００２４】
図４及び図５は、この制御系において、モータＭの出力軸に一定の外力が働いている場合（例えばモータの出力軸が垂直軸である場合）のシュミレーションの結果である。図４は、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３を入れない場合であり、図５は速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３を挿入した場合のシュミレーションの結果である。速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３を入れない場合は、モータ加減速に伴い速度積分器１３２の値が変動する。しかしながら速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３を挿入した場合には、速度積分器１３２の値はほぼ一定を保っている。この結果、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３を入れない場合には、位置決め整定時間が長くなるが、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３を挿入した場合には、位置決め整定時間を短縮できることが分かる。なお速度積分器１３２には、一定外力に相当する値が保持されている。なお、本発明は、外力がない場合にも適用可能である。
【００２５】
図６は、本発明のモータの位置制御装置の他の実施の形態の構成を示すブロック図である。図１及び図２に示した実施の形態の構成と同様の部分には、図１及び図２に付した符号と同じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態では、位置制御部１１Ａが、位置指令を微分する微分器１１２と、微分器の出力にフィードフォーワード・ゲインＶＦＦを乗算する乗算手段１１３と、位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数（１／（１＋ＳＴＦＦ））を有するフィードフォーワード・ローパスフィルタ１１４とを更に備えている。この場合には、位置制御部１１Ａからは、位置ループ乗算手段１１１から出力された指令とフィードフォーワード・ローパスフィルタ１１４から出力された速度フィードフォーワード指令（速度ＦＦ指令）とが加算手段ＡＤ２で加算された指令が速度指令として出力される。このようなフィードフォーワード・ローパスフィルタ１１４を用いれば、位置指令に含まれる量子化誤差に基づくリップルが速度指令それ自体に含まれるのを阻止することができる。
【００２６】
通常、フィードフォーワード・ゲインＶＦＦは４０〜６０％（０．４〜０．６）程度に設定して用いる。また、フィードフォーワード・ローパスフィルタ１１４は、前述の通り、位置指令の量子化誤差によるリップルを抑制するフィルタである。位置指令と位置フィードバックの偏差を減算手段ＳＢ３で取り、位置比例ゲインＫＰ倍して、速度指令を出力する。速度指令は、速度制御部１３（または１３´）を通してトルク指令を出力する。本実施の形態の装置では、フィードフォーワードを追加することにより、位置決め整定時間を図２の場合よりも短縮させることができる。
【００２７】
図７は、図６の実施の形態の変形例を示すブロック図である。図７の実施の形態は、位置制御部１１Ｂの構成が図６の実施の形態とは異なっており、図７においては、図６の実施の形態に付した符号と同様の部分に、図６に付した符号と同じ符号を付して説明を省略する。図６の実施の形態と図７の実施の形態とを対比すると、微分器１１２の位置が異なる点と、積分器１１６と微分器５とが新たに追加された点で両者は相違する。すなわちこの位置制御部１１Ｂでは、位置指令を微分する微分器１１２と、位置検出器で検出した位置を微分する微分器５と、微分器１１２の出力（位置指令を微分したもの）と微分器５の出力（位置を微分したもの）との偏差（位置微分偏差）を積分する積分器１１６と、積分器１１６の出力に位置比例ゲインを乗算する位置ループ乗算手段１１１と、微分器１１２の出力にフィードフォーワード・ゲインを乗算する乗算手段１１３と、位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数を有するフィードフォーワード・ローパスフィルタ１１４とを備えている。この実施の形態によっても、図６の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００２８】
図８は、本発明のモータの位置制御装置の更に他の実施の形態の構成を示すブロック図である。図６に示した実施の形態の構成と同様の部分には、図６に付した符号と同じブロックには、図１及び図２に付した符号と同じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態では、図６の実施の形態と比べて、速度制御系の遅れに相当する伝達関数（１／（１＋ＳＴｄ））を有する位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ１１５を位置制御部１１Ｃが更に備えている点で相違する。この実施の形態では、位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ１１５を通った位置指令と位置フィードバックとの位置偏差が減算手段ＳＢ３により求められ、位置偏差が位置ループ乗算手段１１１に入力されている。この例では、フィードフォーワード・ゲインＶＦＦが１または１に近い値に設定されている。
【００２９】
位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ１１５には、速度制御系の遅れを伝達関数として設定してある。位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ１１５の出力と位置フィードバックとが同程度に立ち上がるように位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ１１５の伝達関数が定められている。位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ１１５を追加すると、位置制御部１１Ｃの位置ループ乗算手段１１１の出力はかなり小さな値になる。この装置では、位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ１１５の追加により、フィードフォーワード・ゲインＶＦＦを１００％または１００％に近い値まで（１または１に近い値まで）上げることができ、図６の実施の形態の場合と同程度、もしくは、それよりは若干短く、位置決め整定時間を短縮できる。
【００３０】
図９は、図７の実施の形態において、位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ１１５を追加した場合の構成を示すものである。したがって図７の実施の形態とは、位置制御部１１Ｄの構成が相違している。その他の点は、図７の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタを用いているので、速度制御系の遅れに相当する遅れを持った速度指令と実際に遅れている速度フィードバックの速度との偏差をゼロに近いものとすることができ、速度積分器の溜まり量をほぼゼロにして、位置決め整定時間を短縮できる利点が得られる。そのため本発明の位置制御装置の適用により、簡単な構成で、外力がある場合の位置決め整定時間を短縮でき、より、高速な位置決め制御が表現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる速度制御部の具体的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１の速度制御部を適用したモータの位置制御装置のシステムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明で用いる他の速度制御部の具体的な構成の一例を示すブロック図である。
【図４】モータの出力軸に一定の外力が働いている場合において、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタを入れない場合のシュミレーション結果を示す図である。
【図５】モータの出力軸に一定の外力が働いている場合において、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタを入れる場合のシュミレーション結果を示す図である。
【図６】本発明のモータの位置制御装置の他の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明のモータの位置制御装置の更に他の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明のモータの位置制御装置の更に他の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明のモータの位置制御装置の更に他の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来のモータの位置制御装置の構成を示す図である。
【図１１】従来の速度制御部の構成を示すブロック図である。
【図１２】従来の位置制御装置における位置決め動作をシュミレーションした結果を示す図である。
【図１３】Ｐ−ＰＩ切換制御における位置決め応答をシュミレーションした結果を示す図である。
【図１４】垂直軸を対象とする場合において、Ｐ−ＰＩ切換制御における位置決め応答をシュミレーションした結果を示す図である。
【符号の説明】
１３ 速度制御部
２ 速度算出部
４ トルク制御部
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ 位置制御部
ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３ 減算手段
ＫＰ 位置比例ゲイン
ＫＶＰ 速度比例ゲイン
ＶＦＦ フィードフォーワード・ゲイン
１１１ 位置ループ乗算手段
５，１１２ 微分器
１１３，１３１，１３４ 乗算手段
１１４ フィードフォーワード・ローパスフィルタ
１１５ 位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ
１１６ 積分器
１３２ 速度積分器
１３３ 速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ
１３５ 速度フィードバック・ローパスフィルタ
ＡＤ１，ＡＤ２ 加算手段
Claims (10)
- 制御対象であるモータの位置を検出する位置検出部と、
前記モータの速度を算出する速度算出部と、
前記位置検出部からフィードバックされた前記モータの位置と位置指令とが一致するように速度指令を出力して位置制御をする位置制御部と、
比例積分制御により、前記速度算出部からフィードバックされた前記速度と前記速度指令とが一致するようにトルク指令を出力して速度制御を行う速度制御部と、
前記トルク指令に基づいてトルク制御を行うトルク制御部とを備えたモータの位置制御装置において、
前記速度制御部が、
速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する速度制御側遅れ補償ローパスフィルタと、
前記速度指令を前記速度制御側遅れ補償ローパスフィルタに入力して得た遅延速度指令と前記速度との速度偏差を積分する速度積分器を含んで構成された積分制御系と、
前記速度指令と前記速度との差に比例した指令を出力する比例制御系と、
前記積分制御系の出力と前記比例制御系の出力とを加算する加算手段と、
前記加算手段の出力に速度比例ゲインを乗じて前記トルク指令を得る乗算手段とから構成されていることを特徴とするモータの位置制御装置。 - 制御対象であるモータの位置を検出する位置検出部と、
前記モータの速度を算出する速度算出部と、
前記位置検出部からフィードバックされた前記モータの位置と位置指令とが一致するように速度指令を出力して位置制御をする位置制御部と、
比例積分制御により、前記速度算出部からフィードバックされた前記速度と前記速度指令とが一致するようにトルク指令を出力して速度制御を行う速度制御部と、
前記トルク指令に基づいてトルク制御を行うトルク制御部とを備えたモータの位置制御装置において、
前記速度制御部が、
速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する速度制御側遅れ補償ローパスフィルタと、
前記速度指令を前記速度制御側遅れ補償ローパスフィルタに入力して得た遅延速度指令と前記速度との速度偏差を積分する速度積分器を含み制御系中の演算値に速度比例ゲインを乗じて出力する積分制御系と、
前記速度指令と前記速度との差に速度比例ゲインを乗じた指令を出力する比例制御系と、
前記積分制御系の出力と前記比例制御系の出力とを加算する加算手段とから構成されていることを特徴とするモータの位置制御装置。 - 前記位置検出部の量子化誤差及び／または位置誤差が原因となって発生するリップルが、前記トルク指令に現れるのを阻止する伝達関数を有する速度フィードバック・ローパスフィルタを更に備え、
前記比例制御系は、前記速度を前記速度フィードバック・ローパスフィルタに入力して得たフィルタ処理後の速度と前記速度指令との偏差を求める減算手段を含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載のモータの位置制御装置。 - 前記位置制御部は、前記位置指令と前記位置検出部により検出した前記位置との位置偏差を求める減算手段と前記位置偏差に位置比例ゲインを乗算する位置ループ乗算手段により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータの位置制御装置。
- 前記位置制御部は、前記位置指令を微分する微分器と、前記微分器の出力にフィードフォーワード・ゲインを乗算する乗算手段と、前記位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数を有するフィードフォーワード・ローパスフィルタとを更に備えており、
前記位置制御部からは、前記位置ループ乗算手段から出力された指令と前記フィードフォーワード・ローパスフィルタから出力された速度フィードフォーワード指令とが加算された指令が前記速度指令として出力されることを特徴とする請求項４に記載のモータの位置制御装置。 - 前記位置制御部は、前記位置指令を微分する微分器と、前記微分器の出力にフィードフォーワード・ゲインを乗算する乗算手段と、前記位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数を有するフィードフォーワード・ローパスフィルタと、前記微分器の出力と前記位置検出部により検出した前記位置の微分値との偏差を積分して前記位置偏差を前記位置ループ乗算手段に出力する積分器とを更に備えており、
前記位置制御部からは、前記位置ループ乗算手段から出力された指令と前記フィードフォーワード・ローパスフィルタから出力された速度フィードフォーワード指令とが加算された指令が前記速度指令として出力されることを特徴とする請求項４に記載のモータの位置制御装置。 - 前記フィードフォーワード・ゲインは、０．４〜０．６の範囲の値に設定されている請求項５または６に記載のモータの位置制御装置。
- 速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する位置制御側遅れ補償ローパスフィルタを更に備え、
前記位置制御側遅れ補償ローパスフィルタを通った前記位置指令と前記位置との前記位置偏差が前記位置ループ乗算手段に入力されることを特徴とする請求項５に記載のモータの位置制御装置。 - 速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する位置制御側遅れ補償ローパスフィルタが前記微分器と前記積分器との間に配置され、
前記位置制御側遅れ補償ローパスフィルタを通った前記微分器の出力と前記位置の微分値との偏差が前記積分器に入力されることを特徴とする請求項６に記載のモータの位置制御装置。 - 前記フィードフォーワード・ゲインが１または１に近い値である請求項８または９に記載のモータの位置制御装置。
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