JP4632171B2 - モータ制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットや工作機械等を駆動するモータ制御装置において、動作中にイナーシャ変動がある場合のイナーシャ同定及び粘性摩擦係数の同定技術に関する。

従来のモータ制御装置として、イナーシャを同定する機能を有するものがある（例えば、特許文献１参照）。

図４は特許文献１におけるイナーシャ同定機能を有するモータ制御装置のブロック図である。図４において、５１は速度指令発生部であり、速度指令Ｖ_ｒｅｆを出力する。５２は速度制御部であり、速度指令Ｖ_ｒｅｆと実際のモータ速度Ｖ_ｆｂとが一致するようにトルク指令を決定し、モータ速度Ｖ_ｆｂを制御する。５３は推定部であり、モータ速度Ｖ_ｆｂにモデルの速度Ｖ_ｆｂ〜が一致するように速度制御部５２をシミュレートする。５４は同定部であり、速度制御部５２の速度偏差Ｖ_ｅに所定のフィルタを通した値の絶対値を所定の区間で時間積分した値と、推定部５３の速度偏差Ｖ_ｅ〜の絶対値を同じ区間で時間積分した値との比からイナーシャを同定する。推定部５３の速度偏差Ｖ_ｅ〜が零かつ、推定部５３内のモデルの速度Ｖ_ｆｂ〜が零でない場合にのみ、同定部５４内でイナーシャを同定する演算を行うことを特徴とするものである。

このモータ制御装置では、任意の速度指令に対してリアルタイムでイナーシャの同定ができるため、時々刻々イナーシャが変化する場合でもイナーシャの同定が可能である。
特許第３１８５８５７号公報（図１）

しかしながら、従来のモータ制御装置は、粘性摩擦が大きい場合や、重力などの一定外乱やクーロン摩擦がある場合、その影響でイナーシャ同定値が大きく算出されるため、同定されたイナーシャ値を用いて制御パラメータを調整した場合、振動的になるという問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、粘性摩擦が大きい場合や、重力などの一定外乱やクーロン摩擦がある場合でも、正確にイナーシャを同定するとともに、粘性摩擦係数も同定し、制御パラメータの調整を容易かつ正確に実施し、高速、高精度、低振動な応答を実現することができるモータ制御装置および制御方法を提供することを目的とする。
また、本発明は入力するトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}やモータ速度検出信号Ｖ_ｆｂに差分近似による誤差があってもイナーシャ及び粘性摩擦係数の同定を短い時間で正確に同定することができるモータ制御装置および制御方法を提供することを目的とする。
また、本発明は入力するトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}やモータ速度検出信号Ｖ_ｆｂに時間遅れによる誤差があってもイナーシャ及び粘性摩擦係数の同定を短い時間で正確に同定することができるモータ制御装置および制御方法を提供することを目的とする。
また、本発明は同定されたイナーシャ及び粘性摩擦係数をパラメータの調整、フィードフォワード信号の作成、または振動抑制補償器の調整に利用することができるモータ制御装置および制御方法を提供することを目的とする。
また、本発明は同定されたイナーシャ及び粘性摩擦係数をフィードフォワード信号の作成に利用することができるモータ制御装置および制御方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。

項求項１に記載の発明は、速度指令Ｖ_ｒｅｆを生成する速度指令生成部と、モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂと前記速度指令Ｖ_ｒｅｆとが一致するようにトルク指令Ｔ_ｒｅｆを生成する速度制御部と、前記トルク指令Ｔ_ｒｅｆからモータ駆動電流を生成するトルク制御部と、前記モータの位置または速度を検出して前記モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂを生成する検出器と、を備えたモータ制御装置において、前記モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂが予め設定した閾値以上の時にはＯＮ、閾値未満の時にはＯＦＦとなる演算実行フラグを生成する演算実行フラグ作成部と、前記演算実行フラグがＯＦＦからＯＮとなる時の前記トルク指令Ｔ_ｒｅｆをＴ_{ｒｅｆ＿ｏｌｄ}として保持して前記トルク指令Ｔ_ｒｅｆから減算して新たなトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}を生成するトルク指令変換部と、前記トルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}と前記速度検出信号Ｖ_ｆｂとから前記モータの回転子イナーシャの値及び前記モータにより駆動される負荷機械のイナーシャの値を合計したイナーシャ合計値Ｊと粘性摩擦係数Ｄとを算出する制御定数同定部と、を備えたことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、位置指令Ｐ_ｒｅｆとモータ位置検出信号Ｐ_ｆｂとが一致するように速度指令Ｖ_ｒｅｆを決定し生成する位置制御部と、前記速度指令Ｖ_ｒｅｆとモータ速度検出信号Ｖ_ｆｂとが一致するようにトルク指令Ｔ_ｒｅｆを生成する速度制御部と、前記トルク指令Ｔ_ｒｅｆからモータ駆動電流を生成するトルク制御部と、前記モータの位置または速度を検出して前記モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂを生成する検出器とを備えたモータ制御装置において、前記モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂが予め設定した閾値以上の時にはＯＮ、閾値未満の時にはＯＦＦとなる演算実行フラグを生成する演算実行フラグ作成部と、前記モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂが閾値に応じて演算実行フラグをＯＮ、ＯＦＦを切り替えて演算実行フラグを生成する演算実行フラグ作成部と、前記演算実行フラグがＯＦＦからＯＮとなる時の前記トルク指令Ｔ_ｒｅｆをＴ_{ｒｅｆ＿ｏｌｄ}として保持して前記トルク指令Ｔ_ｒｅｆから減算し新たなトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}を生成するトルク指令変換部と、前記トルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}と前記速度検出信号Ｖ_ｆｂとから前記モータの回転子イナーシャの値及び前記モータにより駆動される負荷機械のイナーシャの値を合計したイナーシャ合計値Ｊと粘性摩擦係数Ｄとを算出する制御定数同定部と、を備えたことを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載のモータ制御装置であって、前記制御定数同定部は、前記イナーシャ合計値Ｊと、前記粘性摩擦係数Ｄとを、

ただし、Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}´はＴ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}の時間微分、Ｖ_ｆｂ´はＶ_ｆｂの時間微分、ａおよびｂは前記演算実行フラグが出力されている任意の時刻を表しｂ＞ａ、により算出することを特徴とするものである。

請求項１または２記載のモータ制御装置であって、前記制御定数同定部は、前記イナーシャ合計値Ｊを算出するための区間［ａ，ｂ］を、時刻ａにおけるモータの速度の絶対値｜Ｖ_ｆｂ（ａ）｜と時刻ｂにおけるモータ速度の絶対値｜Ｖ_ｆｂ（ｂ）｜とが一致し、かつ前記演算実行フラグがＯＮである区間とし、イナーシャ合計値Ｊと、粘性摩擦係数Ｄとを、

ただし、Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}´はＴ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}の時間微分、Ｖ_ｆｂ´はＶ_ｆｂの時間微分、により算出することを特徴とするものである。

請求項１または２記載のモータ制御装置であって、前記制御定数同定部は、前記イナーシャ合計値Ｊを算出するための区間［ａ，ｂ］を、時刻ａにおけるモータの速度微分値の絶対値｜Ｖ_ｆｂ´（ａ）｜と時刻ｂにおけるモータ速度微分値の絶対値｜Ｖ_ｆｂ´（ｂ）｜とが一致し、かつ前記演算実行フラグがＯＮである区間とし、イナーシャ合計値Ｊと、粘性摩擦係数Ｄとを、

ただし、Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}´はＴ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}の時間微分、Ｖ_ｆｂ´はＶ_ｆｂの時間微分、により算出することを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載のモータ制御装置であって、前記制御定数同定部は、前期モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂ に代えて、前期モータ速度検出信号Ｖ _ｆｂ の時間微分値ｄＶ _ｆｂ ／ｄｔを、前期新たなトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ} に代えて、前期新たなトルク指令Ｔ _{ｒｅｆ＿ｎｅｗ} の時間微分値ｄＴ _{ｒｅｆ＿ｎｅｗ} ／ｄｔを、用いて、これら時間微分値は演算


により算出することを特徴とするものである。

請求項５記載の本発明は、請求項１または２記載のモータ制御装置であって、前記制御定数同定部は、前記モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂに代えて、前記モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂの時間微分値ｄＶ _ｆｂ ／ｄｔを、前記新たなトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ} に代えて、前記新たなトルク指令Ｔ _{ｒｅｆ＿ｎｅｗ} の時間微分値ｄＴ _{ｒｅｆ＿ｎｅｗ} ／ｄｔを用いて、これら時間微分値は、オブザーバを利用して算出することを特徴とするものである。

請求項９記載の本発明は、請求項１または２記載のモータ制御装置であって、同定された前記イナーシャ合計値Ｊと同定された前記粘性摩擦係数Ｄとを、制御パラメータの調整、フィードフォワード信号の作成、または振動抑制補償器の調整に利用することを特徴とするものである。

請求項１０記載の本発明は、請求項９記載のモータ制御装置であって、前記フィードフォワード信号を、位置指令の微分値に同定された前記粘性摩擦係数Ｄを乗じた値と位置指令の２階微分値に同定された前記イナーシャ合計値Ｊを乗じた値とを加えた値とすることを特徴とするものである。

請求項８記載の本発明は、速度指令Ｖ_ｒｅｆを生成する速度指令生成部と、モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂと前記速度指令Ｖ_ｒｅｆとが一致するようにトルク指令Ｔ_ｒｅｆを生成する速度制御部と、前記トルク指令Ｔ_ｒｅｆからモータ駆動電流を生成するトルク制御部と、前記モータの位置または速度を検出して前記モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂを生成する検出器と、を備えたモータ制御方法において、前記モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂが予め設定した閾値以上の時にはＯＮ、閾値未満の時にはＯＦＦとなる演算実行フラグを生成するステップと、前記演算実行フラグがＯＦＦからＯＮとなる時の前記トルク指令Ｔ_ｒｅｆをＴ_{ｒｅｆ＿ｏｌｄ}として保持して前記トルク指令Ｔ_ｒｅｆから減算して新たなトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}を生成するステップと、前記トルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}と前記モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂとから前記モータの回転子イナーシャの値及び前記モータにより駆動される負荷機械のイナーシャの値を合計したイナーシャ合計値Ｊと粘性摩擦係数Ｄとを算出するステップとを備えたことを特徴とするものである。

請求項１乃至２記載の発明によると、粘性摩擦係数が大きい場合や、重力などの一定外乱やクーロン摩擦がある場合においても動作中にイナーシャ及び粘性摩擦係数の同定を短い時間で正確に同定することができる。
請求項３記載の発明によると、粘性摩擦係数が大きい場合や、重力などの一定外乱やクーロン摩擦がある場合においても動作中にイナーシャ及び粘性摩擦係数の同定を短い時間で正確に同定することができ、入力するトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}やモータ速度検出信号Ｖ_ｆｂに差分近似による誤差があってもイナーシャ及び粘性摩擦係数の同定を短い時間で正確に同定することができる。
請求項４記載の発明によると、粘性摩擦係数が大きい場合や、重力などの一定外乱やクーロン摩擦がある場合においても動作中にイナーシャ及び粘性摩擦係数の同定を短い時間で正確に同定することができ、入力するトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}やモータ速度検出信号Ｖ_ｆｂに時間遅れによる誤差があってもイナーシャ及び粘性摩擦係数の同定を短い時間で正確に同定することができる。
請求項５記載の発明によると、粘性摩擦係数が大きい場合や、重力などの一定外乱やクーロン摩擦がある場合においても同定されたイナーシャ及び粘性摩擦係数をパラメータの調整、フィードフォワード信号の作成、または振動抑制補償器の調整に利用することができる。
請求項６記載の発明によると、粘性摩擦係数が大きい場合や、重力などの一定外乱やクーロン摩擦がある場合においても同定されたイナーシャ及び粘性摩擦係数をフィードフォワード信号の作成に利用することができる。
請求項７記載の発明によると、粘性摩擦係数が大きい場合や、重力などの一定外乱やクーロン摩擦がある場合においても動作中にイナーシャ及び粘性摩擦係数の同定を短い時間で正確に同定することができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

実際のモータ制御装置には様々な機能や手段が内蔵されているが、図には本発明に関係する機能や手段のみを記載し説明することとする。また、以下同一名称には極力同一符号を付け重複説明を省略する。

図１は、本発明をモータ１４に負荷を付けた駆動装置に適用した場合のブロック図である。図１において、１０は速度指令生成部、１２は速度制御部、１３はトルク制御部、１４はモータ、１５は検出器、１６は差分器、１７は剛体負荷、１８は演算実行フラグ作成部、１９は制御定数同定部、２０はトルク保持部、２１は減算器、２２はトルク指令変換部である。

速度指令生成部１０は速度指令Ｖ_ｒｅｆを速度制御部１２へ出力する。速度制御部１２は前記速度指令Ｖ_ｒｅｆとモータの速度信号Ｖ_ｆｂとが一致するようにトルク指令Ｔ_ｒｅｆを生成し、トルク制御部１３及びトルク指令変換部２２へ出力する。トルク制御部１３はトルク指令Ｔ_ｒｅｆを入力し、モータ１４の発生するトルクがトルク指令Ｔ_ｒｅｆに一致するようにトルク制御演算を行い、モータ駆動電流Ｉ_ｍをモータ１４へ出力する。モータ１４はモータ駆動電流Ｉ_ｍによって駆動され、トルクを発生する。そのトルクで負荷１７を駆動する。また、モータ１４には検出器１５が装着されており、位置信号Ｐ_ｆｂを差分器１６へ出力する。差分器１６は位置信号Ｐ_ｆｂを入力し、位置信号Ｐ_ｆｂの一定時間ごとの差分をとって速度信号Ｖ_ｆｂを算出し、速度信号Ｖ_ｆｂを速度制御部１２、演算実行フラグ作成部１８、及び制御定数同定部１９へ出力する。演算実行フラグ作成部１８は速度信号Ｖ_ｆｂを入力し、該信号が予め設定した閾値以上の時にはＯＮ、閾値未満の時にはＯＦＦとなる演算実行フラグを生成し、制御定数同定部１９及び、トルク指令変換部２２へ出力する。トルク指令変換部２２はトルク保持部２０と減算器２１により構成され、トルク保持部２０はトルク指令Ｔ_ｒｅｆを入力し、演算実行フラグがＯＦＦからＯＮになる時のトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｏｌｄ}として保持して減算器２１へ出力する。減算器２１はトルク指令Ｔ_ｒｅｆとトルク指令保持部２０から出力されるトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｏｌｄ}とを減算したトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}を制御定数同定部１９へ出力する。制御定数同定部１９は速度信号Ｖ_ｆｂと減算器２１から出力されるトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}とを入力し、速度信号Ｖ_ｆｂとトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}からモータ１４の回転子イナーシャとモータ１４に取り付けられた負荷１７のイナーシャとの合計値Ｊ及び粘性摩擦係数Ｄを計算する。

図２はモータ１４の位置制御を行うことができるように図１を変更したブロック図である。図２における図１との差異は速度指令Ｖ_ｒｅｆを生成する速度指令生成部１０に替えて、位置指令Ｐ_ｒｅｆと位置信号Ｐ_ｆｂとが一致するような速度指令Ｖ_ｒｅｆを生成する位置制御部１１を備えていることである。

図５は本発明のモータ制御方法を示すフローチャートであり、制御時間ごとに実行される。図５において、ステップＳＴ１は、モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂが予め設定した閾値以上の時にはＯＮ、閾値未満の時にはＯＦＦとなる演算実行フラグを生成する。ステップＳＴ２は、演算実行フラグがＯＦＦからＯＮとなる時の前記トルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｏｌｄ}を保持して前記トルク指令Ｔ_ｒｅｆから減算して新たなトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}を生成する。ステップＳＴ３は、トルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}と速度検出信号Ｖ_ｆｂとからモータの回転子イナーシャの値及びモータにより駆動される負荷機械のイナーシャの値を合計したイナーシャ合計値Ｊと粘性摩擦係数Ｄとを算出するステップである。

なお、本発明では速度制御部１２の出力を回転型モータと想定してトルク指令としたが、リニアモータの場合は速度制御部１２の出力を推力指令として同様な構成で実現すればよい。従って、本発明を用いれば、数式演算により、イナーシャ合計値と粘性摩擦係数をリアルタイムで同定することができる。

本発明の特徴は、速度制御部１２から出力されたトルク指令Ｔ_ｒｅｆから演算実行フラグがＯＦＦからＯＮになる時のトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｏｌｄ}を減算したトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}及びモータ速度検出信号Ｖ_ｆｂに基づいて、イナーシャＪと粘性摩擦係数Ｄとを算出する制御定数同定部１８を備えていることである。

以下、具体的な算出方法について説明する。

制御対象がイナーシャＪと粘性摩擦Ｄと一定外乱Ｔ_ｃで表されるとした場合、トルク指令とモータ速度との関係式は、式（１１）で表される。

しかし、本発明で使用するトルク指令はトルク指令Ｔ_ｒｅｆから演算実行フラグがＯＦＦからＯＮになる時のトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｏｌｄ}を減算したトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}を使用するために重力等の一定外乱やクーロン摩擦をキャンセルすることができるため、Ｔ_ｃ＝０とすることができる。従って、トルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}とモータ速度Ｖ_ｆｂとの関係式は、式（１２）で表される。

ここで、ｄＶ_ｆｂ／ｄｔはＶ_ｆｂの時間微分値であるが、実際には請求項３により算出した値を利用するため、

とおく。
式（１２）の両辺にモータ速度Ｖ_ｆｂの時間微分値を乗じて、演算実行フラグがＯＮとなっている任意の区間［ａ，ｂ］で時間積分すると、

ここで式（１４）の右辺第２項は

と書き換え、式（１４）を整理すると、

となる。次に、式（１２）の関係式を利用し、両辺を時間微分すると式（１７）が得られる。

ここで、右辺第１項及び第２項は、実際には請求項３により算出した値を利用するため、

とおく。

次に、式（１７）の両辺にモータ速度Ｖ_ｆｂの時間微分を乗じて、演算実行フラグがＯＮとなっている任意の区間［ａ，ｂ］で時間積分すると、

ここで、式（２０）の右辺第１項は、

と書き換え、式（２０）を整理すると、

となる。ここで、式（１６）と式（２２）からＤを消去すると式（１）が得られる。

式（１６）と式（２２）からＪを消去すると式（２）が得られる。

さらに、式（１）、式（２）において、時刻ａにおけるモータ速度の絶対値｜Ｖ_ｆｂ（ａ）｜と時刻ｂにおけるモータ速度の絶対値｜Ｖ_ｆｂ（ｂ）｜が一致し、演算実行フラグがＯＮとなっている任意の区間［ａ，ｂ］とすれば式（１）から式（３）が得られ、式（２）から式（４）が得られる。

さらに、式（１）、式（２）において、時刻ａにおけるモータ速度微分値の絶対値｜Ｖ_ｆｂ´（ａ）｜と時刻ｂにおけるモータ速度微分値の絶対値｜Ｖ_ｆｂ´（ｂ）｜が一致し、実行演算フラグがＯＮとなっている任意の区間［ａ，ｂ］とすれば式（１）から式（５）が得られ、式（２）から式（６）が得られる。

なお、Ｖ_ｆｂの時間微分値Ｖ_ｆｂ´、Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}の時間微分値指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}´は、
Ｖ _ｆｂ ´＝ｄＶ _ｆｂ ／ｄｔ （７）
Ｔ _{ｒｅｆ＿ｎｅｗ} ´＝ｄＴ _{ｒｅｆ＿ｎｅｗ} ／ｄｔ （８）
と演算により算出する、


もしくはオブザーバを利用して算出すればよい。

図３は、本発明で同定されたイナーシャ合計値及び粘性摩擦係数をフィードフォワード信号の作成に利用した例を説明するモータ制御装置のブロック図である。

図３において、２３はフィードフォワード信号生成器である。フィードフォワード信号生成器２３は位置制御部１１の位置指令Ｐ_ｒｅｆを入力してフィードフォワード信号ｆｆを作成して出力する。速度制御部１２の出力信号と前記フィードフォワード信号ｆｆとの和がトルク指令Ｔ_ｒｅｆになる。

フィードフォワード信号生成器２３において、ｓはラプラス演算子であり、ＦＦ_ａ及びＦＦ_ｂはフィードフォワードゲインである。Ｊ_ｉ及びＤ_ｉは本発明の制御定数同定部１９で同定されたイナーシャ合計値Ｊ及び粘性摩擦係数Ｄである。

例えば、フィードフォワード信号ｆｆは、位置指令Ｐ_ｒｅｆを２階微分したものと、フィードフォワードゲインＦＦ_ａを乗じ、さらに同定されたイナーシャ合計値Ｊ_ｉを乗じて得られたものと、位置指令Ｐ_ｒｅｆを１階微分したものとフィードフォワードゲインＦＦ_ｂを乗じ、さらに同定された粘性摩擦係数Ｄ_ｉを乗じて得られたものとを加算したものとすることができる。

このように本発明はフィードフォワード信号の作成に利用できる。

また、本発明により同定されたイナーシャ合計値Ｊ及び粘性摩擦係数Ｄは正確であるので、これらに基づいて、位置ループゲインや速度ループゲイン等の制御パラメータの調整を行うことができる。

また、本発明により同定されたイナーシャ合計値Ｊ及び粘性摩擦係数Ｄを外乱オブザーバ等の振動抑制補償器の調整に利用できる例として、例えば、特許３３６０９３５号公報がある。

該特許において、本発明により同定されたイナーシャ合計値Ｊ及び粘性摩擦係数Ｄを利用することで、推定外乱信号が正確に演算され、振動抑制がより容易に実現可能となる。

本発明のモータ制御装置および制御方法は、工作機械や産業用ロボットをはじめ一般の産業機械にも適用が期待できる。

本発明を適用する第１の実施例を説明するモータ制御装置のブロック図 本発明を適用する第１の実施例を説明する位置制御を行うことが可能なモータ制御装置のブロック図 本発明を適用する第２の実施例を説明するモータ制御装置のブロック図 従来のイナーシャ同定方法を説明するモータ制御装置のブロック図 本発明の方法を示すフローチャート

符号の説明

１０ 速度指令生成部
１１ 位置制御部
１２ 速度制御部
１３ トルク制御部
１４ モータ
１５ 検出器
１６ 差分器
１７ 負荷
１８ 演算実行フラグ作成部
１９ 制御定数同定部
２０ トルク保持部
２１ 減算器
２２ トルク指令変換部
２３ フィードフォワード信号生成器
５１ 速度指令発生部
５２ 速度制御部
５３ 推定部
５４ 同定部

Claims (7)

1. 速度指令Ｖ_ｒｅｆを生成する速度指令生成部と、モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂと前記速度指令Ｖ_ｒｅｆとが一致するようにトルク指令Ｔ_ｒｅｆを生成する速度制御部と、前記トルク指令Ｔ_ｒｅｆからモータ駆動電流を生成するトルク制御部と、前記モータの位置または速度を検出して前記モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂを生成する検出器と、を備えたモータ制御装置において、
   前記モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂが予め設定した閾値以上の時にはＯＮ、閾値未満の時にはＯＦＦとなる演算実行フラグを生成する演算実行フラグ作成部と、
   前記演算実行フラグがＯＦＦからＯＮとなる時の前記トルク指令Ｔ_ｒｅｆをＴ_{ｒｅｆ＿ｏｌｄ}として保持して前記トルク指令Ｔ_ｒｅｆから減算して新たなトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}を生成するトルク指令変換部と、
   前記トルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}と前記モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂとから前記モータの回転子イナーシャの値及び前記モータにより駆動される負荷機械のイナーシャの値を合計したイナーシャ合計値Ｊと粘性摩擦係数Ｄとを算出する制御定数同定部と、
   を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
2. 位置指令Ｐ_ｒｅｆとモータ位置検出信号Ｐ_ｆｂとが一致するように速度指令Ｖ_ｒｅｆを決定し生成する位置制御部と、前記速度指令Ｖ_ｒｅｆとモータ速度検出信号Ｖ_ｆｂとが一致するようにトルク指令Ｔ_ｒｅｆを生成する速度制御部と、前記トルク指令Ｔ_ｒｅｆからモータ駆動電流を生成するトルク制御部と、前記モータの位置または速度を検出して前記モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂを生成する検出器とを備えたモータ制御装置において、
   
   前記モータ速度検出信号Ｖ _ｆｂ が予め設定した閾値以上の時にはＯＮ、閾値未満の時にはＯＦＦとなる演算実行フラグを生成する演算実行フラグ作成部と、
   前記演算実行フラグがＯＦＦからＯＮとなる時の前記トルク指令Ｔ_ｒｅｆをＴ_{ｒｅｆ＿ｏｌｄ}として保持して前記トルク指令Ｔ_ｒｅｆから減算して新たなトルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}を生成するトルク指令変換部と、
   前記トルク指令Ｔ_{ｒｅｆ＿ｎｅｗ}と前記モータ速度検出信号Ｖ_ｆｂとから前記モータの回転子イナーシャの値及び前記モータにより駆動される負荷機械のイナーシャの値を合計したイナーシャ合計値Ｊと粘性摩擦係数Ｄとを算出する制御定数同定部と、
   を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
3. 前記制御定数同定部は、前記モータ速度検出信号Ｖ _ｆｂ に代えて、前記モータ速度検出信号Ｖ _ｆｂ の時間微分値ｄＶ _ｆｂ ／ｄｔを、前記新たなトルク指令Ｔ _{ｒｅｆ＿ｎｅｗ} に代えて、前記新たなトルク指令Ｔ _{ｒｅｆ＿ｎｅｗ} の時間微分値ｄＴ _{ｒｅｆ＿ｎｅｗ} ／ｄｔを、用い
   、
   
   
   これら時間微分値は演算により算出することを特徴とする請求項１または２記載のモータ制御装置。
   
   
   
   
   
4. 前記制御定数同定部は、前記モータ速度検出信号Ｖ _ｆｂ に代えて、前記モータ速度検出信号Ｖ _ｆｂ の時間微分値ｄＶ _ｆｂ ／ｄｔを、前記新たなトルク指令Ｔ _{ｒｅｆ＿ｎｅｗ} に代えて、新たなトルク指令Ｔ _{ｒｅｆ＿ｎｅｗ} の時間微分値ｄＴ _{ｒｅｆ＿ｎｅｗ} ／ｄｔを用い、これら時間微分値はオブザーバを利用して算出することを特徴とする請求項１または２記載のモータ制御装置。
5. 同定された前記イナーシャ合計値Ｊと同定された前記粘性摩擦係数Ｄとを、制御パラメータの調整、フィードフォワード信号の作成、または振動抑制補償器の調整に利用することを特徴とする請求項１または２記載のモータ制御装置。
6. 前記フィードフォワード信号を、位置指令の微分値に同定された前記粘性摩擦係数Ｄを乗じた値と位置指令の２階微分値に同定された前記イナーシャ合計値Ｊを乗じた値とを加えた値とすることを特徴とする請求項５記載のモータ制御装置。
7. 速度指令Ｖ _ｒｅｆ を生成する速度指令生成部と、モータ速度検出信号Ｖ _ｆｂ と前記速度指令Ｖ _ｒｅｆ とが一致するようにトルク指令Ｔ _ｒｅｆ を生成する速度制御部と、前記トルク指令Ｔ _ｒｅｆ からモータ駆動電流を生成するトルク制御部と、前記モータの位置または速度を検出して前記モータ速度検出信号Ｖ _ｆｂ を生成する検出器と、を備えたモータ制御方法において、
   前記モータ速度検出信号Ｖ _ｆｂ が予め設定した閾値以上の時にはＯＮ、閾値未満の時にはＯＦＦとなる演算実行フラグを生成するステップと、
   前記演算実行フラグがＯＦＦからＯＮとなる時の前記トルク指令Ｔ _ｒｅｆ をＴ _{ｒｅｆ＿ｏｌｄ} として保持して前記トルク指令Ｔ _ｒｅｆ から減算して新たなトルク指令Ｔ _{ｒｅｆ＿ｎｅｗ} を生成するステップと、
   前記トルク指令Ｔ _{ｒｅｆ＿ｎｅｗ} と前記モータ速度検出信号Ｖ _ｆｂ とから前記モータの回転子イナーシャの値及び前記モータにより駆動される負荷機械のイナーシャの値を合計したイナーシャ合計値Ｊと粘性摩擦係数Ｄとを算出するステップと、
   を備えたことを特徴とするモータ制御方法。