JP6351879B1 - 電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置及び位置制御方法 - Google Patents

Abstract

電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００は、アクチュエータ６０の可動部の位置を制御する装置であって、アクチュエータ６０の可動部の位置制御における可動部の目標位置を示す位置目標信号ｒｅｐ＿ｐを出力する位置目標信号発生部１０と、アクチュエータ６０が持つ伝達特性を模擬したモデル伝達特性を持ち、モデル伝達特性に基づいてアクチュエータ６０の可動部の位置を示すモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎを出力するアクチュエータ位置制御モデル部２０と、位置目標信号ｒｅｐ＿ｐとモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎとに基づいてアクチュエータ６０の可動部の位置を制御する位置制御部８０（３０，４０，５０）とを有する。

Description

本発明は、電磁駆動型アクチュエータの可動部の位置を制御する電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置及び位置制御方法に関する。

電磁駆動型アクチュエータ（以下、単に「アクチュエータ」とも言う）の可動部の位置を、位置センサを用いずに検出する技術が知られている。電磁駆動型アクチュエータは、電流と磁界との間（例えば、コイルと磁石の間）に働く電磁力を用いて、コイル又は磁石を備えた可動部を動作させるアクチュエータである。例えば、特許文献１には、アクチュエータのコイルで発生する逆起電力を検出することで、アクチュエータの可動部の位置（以下、単に「アクチュエータの位置」とも言う）を検出する技術が開示されている。具体的には、当該文献には、アクチュエータのコイル（ムービングコイル）で発生する逆起電力に基づいて対物レンズを含む可動部の速度を検出し、この速度からアクチュエータの可動部の位置を検出することが記載されている。

特開２００１−２０９９５０号公報（段落００１９、図２）

しかしながら、アクチュエータの逆起電力に測定誤差が生じた場合、アクチュエータの速度が零付近では測定誤差が支配的となり、アクチュエータの可動部の位置制御を正確に行うことができない。特許文献１に記載の技術は、逆起電力に測定誤差が生じた場合について考慮されていない。

本発明は、電磁駆動型アクチュエータの逆起電力に測定誤差が生じた場合であっても、可動部の位置制御精度の低下を抑えることができる電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置及び位置制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置は、電磁駆動型アクチュエータの可動部の位置を制御する装置であって、前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置制御における前記可動部の目標位置を示す位置目標信号を出力する位置目標信号発生部と、前記電磁駆動型アクチュエータが持つ伝達特性を模擬したモデル伝達特性を持ち、前記モデル伝達特性に基づいて前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置を示すモデル位置検出信号を出力するアクチュエータ位置制御モデル部と、前記位置目標信号と前記モデル位置検出信号とに基づいて前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置を制御する位置制御部と、を有する。前記アクチュエータ位置制御モデル部は、前記電磁駆動型アクチュエータの伝達特性を模擬した前記モデル伝達特性に基づいて、前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置を示す位置検出信号を模擬した前記モデル位置検出信号を出力するアクチュエータノミナルモデル部と、前記アクチュエータノミナルモデル部の位置制御における目標位置を示すモデル位置目標信号を出力するモデル位置目標信号発生部と、前記モデル位置目標信号と前記モデル位置検出信号との差であるモデル位置誤差信号を出力するモデル位置誤差検出部と、前記モデル位置誤差信号から前記アクチュエータノミナルモデル部を制御するためのモデル位置制御信号を出力するモデル制御フィルタ部と、前記モデル位置制御信号から前記アクチュエータノミナルモデル部を駆動するためのモデル駆動信号を出力するモデル駆動部と、を有する。

本発明の他の態様に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御方法は、電磁駆動型アクチュエータの可動部の位置を制御する方法であって、前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置制御における前記可動部の目標位置を示す位置目標信号を出力するステップと、前記電磁駆動型アクチュエータが持つ伝達特性を模擬したモデル伝達特性を持つアクチュエータ位置制御モデル部によって、前記モデル伝達特性に基づいて前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置を示すモデル位置検出信号を出力するステップと、前記位置目標信号と前記モデル位置検出信号とに基づいて前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置を制御するステップと、を有する。前記アクチュエータ位置制御モデル部は、前記電磁駆動型アクチュエータの伝達特性を模擬した前記モデル伝達特性に基づいて、前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置を示す位置検出信号を模擬した前記モデル位置検出信号を出力するステップと、前記モデル位置検出信号を出力するステップにおける目標位置を示すモデル位置目標信号を出力するステップと、前記モデル位置目標信号と前記モデル位置検出信号との差であるモデル位置誤差信号を出力するステップと、前記モデル位置誤差信号に基づいて、モデル位置制御信号を出力するステップと、前記モデル位置制御信号に基づいて、前記モデル位置検出信号を出力するステップを実行するためのモデル駆動信号を出力するステップと、を有する。

本発明に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置及び位置制御方法によれば、電磁駆動型アクチュエータの逆起電力に測定誤差が生じた場合であっても、電磁駆動型アクチュエータの可動部の位置制御精度の低下を抑えることができる。

本発明の実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態１におけるアクチュエータ位置制御モデル部の構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態１におけるアクチュエータの構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態１におけるアクチュエータ位置制御モデル部のアクチュエータノミナルモデル部の構成を概略的に示すブロック図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置において、アクチュエータのコイル抵抗Ｒ_ｍとコイルインダクタンスＬ_ｍを変えた場合のアクチュエータの駆動信号Ｖｄｒ＿ｐに対する位置検出信号ａｃｔ＿ｐの周波数特性を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置において、アクチュエータのコイル抵抗Ｒ_ｍとコイルインダクタンスＬ_ｍを変えた場合のアクチュエータのステップ応答を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置におけるアクチュエータ位置制御モデル部の開ループ特性を示す図である。 実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置において実行される、アクチュエータの起動から停止までの処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置において実行される、アクチュエータ位置制御モデル部の実行シーケンス＃１の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置において実行される、アクチュエータの駆動シーケンス＃１の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置において、アクチュエータの逆起電力定数Ｋ_ｅｍを変えた場合のアクチュエータの駆動信号Ｖｄｒ＿ｐに対する位置検出信号ａｃｔ＿ｐの周波数特性を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置において実行される、アクチュエータの逆起電力Ｖｅｍを積分する方法を示す図である。 実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置における、アクチュエータの位置検出信号ａｃｔ＿ｐの収束値と逆起電力Ｖｅｍの積分値の関係を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置において、アクチュエータの逆起電力定数Ｋ_ｅｍを変えた場合のアクチュエータのステップ応答を示す図である。 実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置において実行される、アクチュエータの起動から停止までの処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置において実行される、アクチュエータ位置制御モデル部の実行シーケンス＃２の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置において実行される、アクチュエータ駆動前処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置において実行される、アクチュエータの駆動シーケンス＃２の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る電動駆動型アクチュエータの位置制御装置について説明する。なお、実施の形態に係る電動駆動型アクチュエータの位置制御装置は、電動駆動型アクチュエータの位置制御方法の発明が適用された装置として捉えることも可能である。

《１》実施の形態１
《１−１》構成
図１は、本発明の実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００の構成を概略的に示すブロック図である。

図１に示されるように、電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００は、位置目標信号発生部１０、アクチュエータ位置制御モデル部２０及び位置制御部８０を備える。電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００は、アクチュエータ６０を備えることができる。つまり、位置制御装置１００は、アクチュエータ６０を内部の構成要素とできるし、外部の構成要素ともできる。ここで、アクチュエータ６０は、電磁駆動型アクチュエータである。位置制御部８０は、位置誤差検出部３０、制御フィルタ部４０、又は駆動部５０を備える。位置制御部８０は、アクチュエータ６０の可動部の位置を制御する。

位置目標信号発生部１０、アクチュエータ位置制御モデル部２０、位置誤差検出部３０、制御フィルタ部４０、及び駆動部５０は、例えば、電気回路である半導体集積回路によって構成されることができる。

また、位置目標信号発生部１０、アクチュエータ位置制御モデル部２０、位置誤差検出部３０、制御フィルタ部４０、及び駆動部５０、又はこれらの一部は、メモリと、プロセッサとを用いて実現することもできる。メモリは、ソフトウェアとしてのプログラムを格納する記憶装置である。プロセッサは、メモリに格納されたプログラムを実行する情報処理部である。つまり、これらの構成要素は、例えば、コンピュータを用いて実現することもできる。

アクチュエータ６０は、電流と磁界との間に働く電磁力を用いて、コイル又は磁石を備えた可動部を動作させる装置である。電流と磁界との間は、例えば、コイルと磁石の間である。コイル又は磁石を備えた可動部は、例えば、モータの回転子、光学部材を保持するホルダ等である。可動部の動作は、例えば、回転、揺動、変位、変形、移動などである。

アクチュエータ６０は、アクチュエータ磁気回路とアクチュエータ機構回路部とを備える。アクチュエータ磁気回路は、コイル抵抗及びコイルインダクタンスを持っている。アクチュエータ磁気回路は、後述の図３における電圧電流変換部６０２ａ及び電流トルク変換部６０３ａに相当する。アクチュエータ機構回路部は、可動部を含んでいる。アクチュエータ機構回路部は、例えば、後述の図３におけるトルク速度変換部６０４ａ、速度逆起電力変換部６０５ａ及び速度位置変換部６０６ａに相当する。

また、制御部９０は、電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００の全体の動作を制御するために各構成１０，２０，３０，４０，５０に制御信号を出力することができる。制御部９０は、半導体集積回路によって形成されることができる。また、制御部９０は、メモリとプロセッサとを用いて実現することもできる。メモリは、ソフトウェアとしてのプログラムを格納する記憶装置である。プロセッサは、メモリに格納されたプログラムを実行する情報処理部である。つまり、これらの構成要素は、例えば、コンピュータを用いて実現することもできる。

位置目標信号発生部１０は、位置目標信号ｒｅｆ＿ｐを出力する。位置目標信号ｒｅｆ＿ｐは、アクチュエータ６０の位置制御における目標位置を示す。アクチュエータ６０の位置制御は、アクチュエータ６０の可動部の位置制御である。

位置目標信号ｒｅｆ＿ｐは、例えば、位置目標信号発生部１０内の記憶部（図示せず）に予め記憶されている１つ以上の値に基づく信号である。位置目標信号ｒｅｆ＿ｐは、制御部９０又は外部装置（図示せず）から受け取った信号であってもよい。

アクチュエータ位置制御モデル部２０は、アクチュエータノミナルモデル部２５を備える。アクチュエータノミナルモデル部２５は、アクチュエータ６０の理想的な伝達特性を模擬したモデル伝達特性を持つ。アクチュエータノミナルモデル部２５は、後述の図２に示されている。

アクチュエータ位置制御モデル部２０は、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎを出力する。モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎは、位置検出信号ａｃｔ＿ｐを模擬した信号である。位置検出信号ａｃｔ＿ｐは、アクチュエータ６０の位置を示す信号である。アクチュエータ位置制御モデル部２０の詳細は、図２を用いて説明する。

位置誤差検出部３０は、位置目標信号発生部１０から位置目標信号ｒｅｆ＿ｐを受け取る。位置誤差検出部３０は、アクチュエータ位置制御モデル部２０からモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎを受け取る。位置誤差検出部３０は、これらの差分（ｒｅｆ＿ｐ−ａｃｔ＿ｐ＿ｎ）を計算することで得られた位置誤差信号ｅｒ＿ｐを出力する。

制御フィルタ部４０は、位置誤差検出部３０から位置誤差信号ｅｒ＿ｐを受け取る。制御フィルタ部４０は、位置誤差信号ｅｒ＿ｐに基づく位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐを出力する。位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐは、アクチュエータ６０の位置制御を行うための位置制御信号である。

制御フィルタ部４０は、例えばＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）制御フィルタを備えることができる。制御フィルタ部４０は、このＰＩＤによって位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐを生成してもよい。

駆動部５０は、制御フィルタ部４０から位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐを受け取る。駆動部５０は、位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐに基づく駆動信号Ｖｄｒ＿ｐを出力する。駆動信号Ｖｄｒ＿ｐは、例えばアクチュエータ６０を駆動させるのに必要なレベルに増幅された駆動電圧あるいは駆動電流である。アクチュエータ６０の駆動は、例えば、アクチュエータ６０の可動部の回転、揺動、変位、変形又は移動である。

アクチュエータ６０は、駆動部５０から駆動信号Ｖｄｒ＿ｐを受け取る。アクチュエータ６０は、駆動信号Ｖｄｒ＿ｐに応じて可動部を動作させる。アクチュエータ６０は、可動部の動作に応じてアクチュエータ位置検出信号ａｃｔ＿ｐを出力する。アクチュエータ６０は、速度検出信号及び逆起電力を生成する。アクチュエータ６０は、速度検出信号及び逆起電力を取得する。速度検出信号は、例えば、後述の図３におけるｖ１１である。逆起電力は、例えば、後述の図３におけるＶｅｍである。

図２は、実施の形態１におけるアクチュエータ位置制御モデル部２０の構成を概略的に示すブロック図である。

図２に示されるように、アクチュエータ位置制御モデル部２０は、モデル位置目標信号発生部２１、モデル位置誤差検出部２２、モデル制御フィルタ部２３、モデル駆動部２４、及びアクチュエータノミナルモデル部２５を備える。アクチュエータ位置制御モデル部２０は、アクチュエータ６０の理想的な伝達特性を模擬するモデル伝達特性を持つアクチュエータ６０の模擬回路である。

モデル位置目標信号発生部２１は、モデル位置目標信号ｒｅｆ＿ｐ＿ｎを出力する。モデル位置目標信号ｒｅｆ＿ｐ＿ｎは、アクチュエータノミナルモデル部２５の位置制御における目標位置を示す。モデル位置目標信号ｒｅｆ＿ｐ＿ｎは、アクチュエータ６０の可動部の位置制御における位置目標信号ｒｅｆ＿ｐと同じ値の信号であることが望ましい。その理由は、後に数式を用いて説明する。

モデル位置誤差検出部２２は、モデル位置目標信号発生部２１からモデル位置目標信号ｒｅｆ＿ｐ＿ｎを受け取る。モデル位置誤差検出部２２は、アクチュエータノミナルモデル部２５からモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎを受け取る。モデル位置誤差検出部２２は、これらの差分（ｒｅｆ＿ｐ＿ｎ−ａｃｔ＿ｐ＿ｎ）を計算することで得られたモデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎを出力する。

モデル制御フィルタ部２３は、モデル位置誤差検出部２２からモデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎを受け取る。モデル制御フィルタ部２３は、モデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎに基づくモデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎを出力する。モデル制御フィルタ部２３は、アクチュエータ６０の可動部の位置制御における制御フィルタ部４０と同じ構成を有する。モデル制御フィルタ部２３の制御フィルタのパラメータ値は、制御フィルタ部４０のものと同じであることが望ましい。その理由は、後に数式を用いて説明する。

モデル駆動部２４は、モデル制御フィルタ部２３からモデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎを受け取る。モデル駆動部２４は、モデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎに基づくモデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎを出力する。モデル駆動部２４は、アクチュエータ６０の位置制御における駆動部５０と同じ構成を有することが望ましい。その理由は、後に数式を用いて説明する。

アクチュエータノミナルモデル部２５は、モデル駆動部２４からモデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎを受け取る。アクチュエータノミナルモデル部２５は、モデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎに基づくモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎ、モデル速度検出信号、及びモデル逆起電力を生成する。アクチュエータノミナルモデル部２５は、モデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎに基づくモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎ、モデル速度検出信号、及びモデル逆起電力を取得する。モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎは、アクチュエータノミナルモデル部２５の位置を示すモデル位置検出信号である。

図３は、実施の形態１におけるアクチュエータ６０の構成を概略的に示すブロック図である。図３は、アクチュエータ６０として、ＤＣモータ（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｏｔｏｒ）の構成を示したものである。以下に、アクチュエータ６０がＤＣモータである場合を説明する。

図３に示されるように、アクチュエータ６０は、例えば、減算部６０１ａ、電圧電流変換部６０２ａ、電流トルク変換部６０３ａ、トルク速度変換部６０４ａ、速度逆起電力変換部６０５ａ、速度位置変換部６０６ａ、及び位置単位変換部６０７ａを備える。

減算部６０１ａは、駆動部５０から駆動信号Ｖｄｒ＿ｐを受け取る。また、減算部６０１ａは、速度逆起電力変換部６０５ａから逆起電力Ｖｅｍを受け取る。減算部６０１ａは、駆動信号Ｖｄｒ＿ｐと逆起電力Ｖｅｍとの電圧差（Ｖｄｒ＿ｐ−Ｖｅｍ）を算出する。そして、減算部６０１ａは、この電圧差に応じた電圧差信号Ｖｄｒ１１を出力する。

電圧電流変換部６０２ａは、減算部６０１ａから電圧差信号Ｖｄｒ１１を受け取る。電圧電流変換部６０２ａは、この電圧差信号Ｖｄｒ１１に基づく電流（第１の電流）Ｉｄｒ１１を出力する。電圧電流変換部６０２ａの伝達関数は、アクチュエータ６０のアクチュエータ磁気回路のコイル抵抗Ｒ_ｍとコイルインダクタンスＬ_ｍとを用いて表わすと、１／（Ｌ_ｍｓ＋Ｒ_ｍ）である。なお、ｓは、ラプラス変数である。

電流トルク変換部６０３ａは、電圧電流変換部６０２ａから電流Ｉｄｒ１１を受け取る。電流トルク変換部６０３ａは、電流Ｉｄｒ１１に基づくトルク（第１のトルク）τ１１を出力する。電流トルク変換部６０３ａの伝達関数は、アクチュエータ６０のトルク定数Ｋ_ｔｍである。

トルク速度変換部６０４ａは、電流トルク変換部６０３ａからトルクτ１１を受け取る。トルク速度変換部６０４ａは、トルクτ１１に基づくアクチュエータ６０の可動部の速度（第１の速度）ｖ１１の動作を出力する。トルク速度変換部６０４ａの伝達関数は、アクチュエータ６０のアクチュエータ機構回路部のイナーシャＪ_ｍを用いて表わすと、１／Ｊ_ｍｓである。

速度逆起電力変換部６０５ａは、トルク速度変換部６０４ａから可動部の速度ｖ１１を受け取る。速度逆起電力変換部６０５ａは、速度ｖ１１に基づく逆起電力（第１の逆起電力）Ｖｅｍを出力する。速度逆起電力変換部６０５ａの伝達関数は、アクチュエータ６０のアクチュエータ磁気回路の逆起電力定数Ｋ_ｅｍである。

速度位置変換部６０６ａは、トルク速度変換部６０４ａから可動部の速度ｖ１１を受け取る。速度位置変換部６０６ａは、速度ｖ１１に基づく可動部の位置（第１の位置）を示す位置信号（第１の位置信号）ｐ１１を出力する。速度位置変換部６０６ａは、積分器である。速度位置変換部６０６ａの伝達特性は１／ｓである。

位置単位変換部６０７ａは、速度位置変換部６０６ａから位置信号ｐ１１を受け取る。位置単位変換部６０７ａは、位置信号ｐ１１に基づく位置検出信号ａｃｔ＿ｐ（アクチュエータ６０の位置検出信号ａｃｔ＿ｐ）を出力する。位置単位変換部６０７ａは、位置信号ｐ１１の単位をラジアン［ｒａｄ（ｒａｄｉａｎ）］から度［ｄｅｇ（ｄｅｇｒｅｅ）］に変換する変換器である。その伝達特性は１８０／πである。位置単位変換部６０７ａは、単位が度［ｄｅｇ］の位置検出信号ａｃｔ＿ｐを出力する。

図４は、実施の形態１におけるアクチュエータノミナルモデル部２５の構成を概略的に示すブロック図である。

図４に示されるように、アクチュエータノミナルモデル部２５は、モデル減算部２５１ａ、モデル電圧電流変換部２５２ａ、モデル電流トルク変換部２５３ａ、モデルトルク速度変換部２５４ａ、モデル速度逆起電力変換部２５５ａ、モデル速度位置変換部２５６ａ、及びモデル位置単位変換部２５７ａを備える。

モデル減算部２５１ａは、モデル駆動部２４からモデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎを受け取る。また、モデル減算部２５１ａは、モデル速度逆起電力変換部２５５ａからモデル逆起電力（第２の逆起電力）Ｖｅｍｎを受け取る。モデル減算部２５１ａは、これらの信号の差（Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎ−Ｖｅｍｎ）であるモデル電圧差信号（第２の電圧差信号）Ｖｄｒ２１を検出して出力する。

モデル電圧電流変換部２５２ａは、モデル減算部２５１ａからモデル電圧差信号Ｖｄｒ２１を受け取る。モデル電圧電流変換部２５２ａは、モデル電圧差信号Ｖｄｒ２１に基づく電流（第２の電流）Ｉｄｒ２１を出力する。モデル電圧電流変換部２５２ａの伝達関数は、１／（Ｌ_ｍｎｓ＋Ｒ_ｍｎ）である。コイル抵抗Ｒ_ｍｎは、アクチュエータノミナルモデル部２５のアクチュエータ磁気回路のコイル抵抗である。コイルインダクタンスＬ_ｍｎは、アクチュエータノミナルモデル部２５のアクチュエータ磁気回路のコイルインダクタンスである。

モデル電流トルク変換部２５３ａは、モデル電圧電流変換部２５２ａから電流Ｉｄｒ２１を受け取る。モデル電流トルク変換部２５３ａは、電流Ｉｄｒ２１に基づくトルク（第２のトルク）τ２１を出力する。モデル電流トルク変換部２５３ａは、アクチュエータノミナルモデル部２５をトルク定数Ｋ_ｔｍｎで表わしたものであり、伝達関数Ｋ_ｔｍｎを有する。

モデルトルク速度変換部２５４ａは、モデル電流トルク変換部２５３ａからトルクτ２１を受け取る。モデルトルク速度変換部２５４ａは、トルクτ２１に基づく可動部の速度（第２の速度）ｖ２１を出力する。モデルトルク速度変換部２５４ａの伝達関数は、アクチュエータノミナルモデル部２５のアクチュエータ機構回路部のイナーシャＪ_ｍｎを用いて表わすと、１／Ｊ_ｍｎｓである。

モデル速度逆起電力変換部２５５ａは、モデルトルク速度変換部２５４ａから速度ｖ２１を受け取る。
モデル速度逆起電力変換部２５５ａは、速度ｖ２１に基づくモデル逆起電力（第２の逆起電力）Ｖｅｍｎを出力する。モデル速度逆起電力変換部２５５ａの伝達特性は、アクチュエータノミナルモデル部２５のアクチュエータ磁気回路の逆起電力定数Ｋ_ｅｍｎである。

モデル速度位置変換部２５６ａは、モデルトルク速度変換部２５４ａから可動部の速度ｖ２１を受け取る。モデル速度位置変換部２５６ａは、速度ｖ２１に基づく位置を示すモデル位置信号（第２の位置信号）ｐ２１を出力する。モデル速度位置変換部２５６ａは、積分器である。モデル速度位置変換部２５６ａの伝達特性は１／ｓである。

モデル位置単位変換部２５７ａは、モデル速度位置変換部２５６ａからモデル位置信号ｐ２１を受け取る。モデル位置単位変換部２５７ａは、モデル位置信号ｐ２１に基づくモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎを出力する。モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎは、アクチュエータノミナルモデル部２５のモデル位置検出信号である。モデル位置単位変換部２５７ａは、モデル位置信号ｐ２１の単位をラジアン［ｒａｄ］から度［ｄｅｇ］に変換する変換器である。モデル位置単位変換部２５７ａの伝達特性は１８０／πである。モデル位置単位変換部２５７ａは、単位が度［ｄｅｇ］のモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎを出力する。

以下、図１に示される位置目標信号ｒｅｆ＿ｐと、アクチュエータ６０の位置検出信号ａｃｔ＿ｐとの関係を、伝達関数を含む数式を用いて説明する。図１に示される制御フィルタ部４０、駆動部５０、及びアクチュエータ６０の伝達関数をそれぞれ、Ｋ（ｓ）、Ｄ（ｓ）、及びＰ（ｓ）と表記する。また、図２のモデル制御フィルタ部２３、モデル駆動部２４、及びアクチュエータノミナルモデル部２５の伝達関数をそれぞれ、Ｋ_ｎ（ｓ）、Ｄ_ｎ（ｓ）、及びＰ_ｎ（ｓ）と表記する。

図１から明らかなように、アクチュエータ６０の位置検出信号ａｃｔ＿ｐは、位置目標信号ｒｅｆ＿ｐ及びアクチュエータノミナルモデル部２５のモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎを用いて次式（１）で表わされる。

一方、図２から明らかなように、アクチュエータノミナルモデル部２５のモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎは、モデル位置目標信号発生部２１からのモデル位置目標信号ｒｅｆ＿ｐ＿ｎを用いて次式（２）で表わされる。

式（２）を式（１）に代入すると、次式（３）が得られる。

アクチュエータ位置制御モデル部２０におけるモデル位置目標信号ｒｅｆ＿ｐ＿ｎと、アクチュエータ６０の可動部の位置制御における位置目標信号ｒｅｆ＿ｐとが同じ値を持つ場合（ｒｅｆ＿ｐ＿ｎ＝ｒｅｆ＿ｐ）には、式（３）は次式（４）で表わされる。

式（４）において、Ｋ（ｓ）＝Ｋ_ｎ（ｓ）、Ｄ（ｓ）＝Ｄ_ｎ（ｓ）の場合には、式（４）は次式（５）で表わされる。

式（５）より、Ｐ（ｓ）＝Ｐ_ｎ（ｓ）の場合には、アクチュエータ６０の位置検出信号ａｃｔ＿ｐと、アクチュエータノミナルモデル部２５のモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎとは等しくなる。すなわち、Ｐ（ｓ）＝Ｐ_ｎ（ｓ）の場合には、アクチュエータ６０を、アクチュエータ位置制御モデル部２０の設計通りに位置制御することが可能となる。

実際の位置制御装置１００では、アクチュエータノミナルモデル部２５の伝達関数Ｐ_ｎ（ｓ）を、全周波数領域で実際のアクチュエータ６０の伝達関数Ｐ（ｓ）に一致させることは難しい。しかし、アクチュエータノミナルモデル部２５の伝達関数Ｐ_ｎ（ｓ）を、直流成分を含む低周波数領域で実際のアクチュエータ６０の伝達関数Ｐ（ｓ）に一致させることは可能である。

したがって、直流成分を含む低周波数領域でＰ（ｓ）＝Ｐ_ｎ（ｓ）となるようにアクチュエータノミナルモデル部２５を製作すれば、最終的にはアクチュエータ６０を位置目標信号ｒｅｆ＿ｐに収束させることができる。言い換えれば、アクチュエータ６０の位置検出信号ａｃｔ＿ｐと、アクチュエータノミナルモデル部２５のモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎとが式（５）の関係を満たすためには、ｒｅｆ＿ｐ＿ｎ＝ｒｅｆ＿ｐ、かつ、Ｋ（ｓ）＝Ｋ_ｎ（ｓ）、かつ、Ｄ（ｓ）＝Ｄ_ｎ（ｓ）であることが理想的である。

図１に示される位置制御装置１００において、フィードバック制御による位置制御を行う場合を仮定すると、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎの代わりに位置検出信号ａｃｔ＿ｐが位置誤差検出部３０に入力される。

これに対して、実施の形態１に係るアクチュエータの位置制御装置１００では、位置検出信号ａｃｔ＿ｐの代わりにアクチュエータ位置制御モデル部２０において模擬されたモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが位置誤差検出部３０に入力される。位置制御装置１００においては、アクチュエータ位置制御モデル部２０は、実際のアクチュエータ６０の伝達特性を模擬した伝達特性を持つように構成されている。このため、アクチュエータ６０の位置検出を行う位置センサを用いることなく、オープンループ制御によってアクチュエータ６０の可動部の位置制御が可能となる。

なお、図１では、アクチュエータ６０の可動部の位置制御に用いられる信号として、アクチュエータ位置制御モデル部２０におけるモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが用いられている。

しかし、アクチュエータ６０の可動部の位置制御に用いられる信号としては、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎに代えて、モデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎ、モデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎ、及びモデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎのいずれかを用いることもできる。モデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎは、モデル位置誤差検出部２２から出力される。モデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎは、モデル制御フィルタ部２３から出力される。モデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎは、モデル駆動部２４から出力される。

アクチュエータ６０の可動部の位置制御に用いられる信号として、モデル位置誤差検出部２２から出力されるモデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎを用いる場合について説明する。電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００は、制御フィルタ部４０にモデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎが入力される。そして、制御フィルタ部４０はモデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎに基づいて位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐを生成する。

アクチュエータ６０の可動部の位置制御に用いられる信号として、モデル制御フィルタ部２３から出力されるモデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎを用いる場合について説明する。電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００は、駆動部５０にモデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎが入力される。そして、駆動部５０はモデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎに基づいて駆動信号Ｖｄｒ＿ｐを生成する構成となる。

アクチュエータ６０の可動部の位置制御に用いられる信号として、モデル駆動部２４から出力されるモデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎを用いる場合について説明する。電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００は、アクチュエータ６０にモデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎが入力される。そして、アクチュエータ６０はモデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎに基づいて動作する。

アクチュエータ６０の可動部の位置制御に用いられる信号として、位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎ、モデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎ、モデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎまたはモデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎのいずれを選択しても、アクチュエータ６０の可動部の位置制御が可能となる。

次に、図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて、アクチュエータ６０のコイルの磁気特性（アクチュエータ磁気回路のパラメータ）を変化させた場合のシミュレーション結果について説明する。アクチュエータ６０のコイルの磁気特性としては、例えば、コイル抵抗Ｒ_ｍ、コイルインダクタンスＬ_ｍ、及び逆起電力定数Ｋ_ｅｍがある。アクチュエータ６０のコイルの磁気特性は、アクチュエータ磁気回路のパラメータである。これらの値は、アクチュエータ６０が設置された環境の温度によって変化する。このため、実施の形態１では、コイル抵抗Ｒ_ｍ及びコイルインダクタンスＬ_ｍを変化させた場合についてシミュレーションを行った結果を説明する。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００において、アクチュエータ６０のコイル抵抗Ｒ_ｍとコイルインダクタンスＬ_ｍとを変えた場合のアクチュエータ６０の駆動信号Ｖｄｒ＿ｐに対する位置検出信号ａｃｔ＿ｐの周波数特性を示す図である。図５（ａ）にはゲインの周波数特性（ゲイン特性）が示されている。横軸は周波数［Ｈｚ］で縦軸はゲイン［ｄＢ］である。図５（ｂ）には位相の周波数特性（位相特性）が示されている。横軸は周波数［Ｈｚ］で縦軸は位相［ｄｅｇ］である。

図５（ａ）及び図５（ｂ）において、点線で表わされている特性曲線ＧＡ１，ＰＨ１はＲ_ｍ＝Ｒ_ｍｎ／２且つＬ_ｍ＝Ｌ_ｍｎ／２の場合の周波数特性を示している。実線で表わされている特性曲線ＧＡ２，ＰＨ２はＲ_ｍ＝Ｒ_ｍｎ且つＬ_ｍ＝Ｌ_ｍｎの場合の周波数特性を示している。１点鎖線で表わされている特性曲線ＧＡ３，ＰＨ３はＲ_ｍ＝Ｒ_ｍｎ×２且つＬ_ｍ＝Ｌ_ｍｎ×２の場合の周波数特性を示している。

図５（ａ）及び図５（ｂ）の高周波数領域ＨＩＧＨａにおける特性曲線から分かるように、コイル抵抗Ｒ_ｍとインダクタンスＬ_ｍとを変えた場合には、高周波数領域ＨＩＧＨａでのゲイン特性に差異が現れ、位相特性にも差異が現れる。

しかし、図５（ａ）及び図５（ｂ）の低周波数領域ＬＯＷａにおける特性曲線から分かるように、コイル抵抗Ｒ_ｍとインダクタンスＬ_ｍとを変えた場合であっても、低周波数領域ＬＯＷａでのゲイン特性に差異は現れず、位相特性に現れる差異は非常に小さい。つまり、位相特性に現れる差異は大きくは変わらない。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００において、アクチュエータ６０のコイル抵抗Ｒ_ｍとコイルインダクタンスＬ_ｍとを変えた場合のアクチュエータ６０のステップ応答を示す図である。図６（ａ）には、アクチュエータ６０の位置目標信号ｒｅｆ＿ｐを１秒経過後に０［ｄｅｇ］から３０［ｄｅｇ］に変えた時の位置目標信号ｒｅｆ＿ｐの変化が示されている。図６（ｂ）には、アクチュエータ６０の位置目標信号ｒｅｆ＿ｐを１秒経過後に０［ｄｅｇ］から３０［ｄｅｇ］に変えた時の位置検出信号ａｃｔ＿ｐのステップ応答が示されている。

図６（ａ）及び図６（ｂ）において、点線で表わされている特性曲線ＲＥ１，Ａ１はＲ_ｍ＝Ｒ_ｍｎ／２且つＬ_ｍ＝Ｌ_ｍｎ／２の場合のステップ応答を示している。実線で表わされている特性曲線ＲＥ２，Ａ２はＲ_ｍ＝Ｒ_ｍｎ且つＬ_ｍ＝Ｌ_ｍｎの場合のステップ応答を示している。１点鎖線で表わされている特性曲線ＲＥ３，Ａ３はＲ_ｍ＝Ｒ_ｍｎ×２且つＬ_ｍ＝Ｌ_ｍｎ×２の場合のステップ応答を示している。

図６（ａ）及び図６（ｂ）から、コイル抵抗Ｒ_ｍとインダクタンスＬ_ｍを変えた場合であっても、アクチュエータ６０の位置検出信号ａｃｔ＿ｐは０［ｄｅｇ］から３０［ｄｅｇ］に変わっている。アクチュエータ６０は位置目標信号ｒｅｆ＿ｐに収束していることが分かる。ここで、アクチュエータ６０の位置目標信号ｒｅｆ＿ｐを変えてからアクチュエータ６０が位置目標信号ｒｅｆ＿ｐに収束するまでの時間をＴ２とする。位置目標信号ｒｅｆ＿ｐを変えた時刻は、図６（ｂ）においては、１秒の時点である。

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００において、アクチュエータ位置制御モデル部２０の開ループ特性を示す図である。図７（ａ）にはゲイン特性が示されている。横軸は周波数［Ｈｚ］で縦軸はゲイン［ｄＢ］である。図７（ｂ）には位相特性が示されている。横軸は周波数［Ｈｚ］で縦軸は位相［ｄｅｇ］である。

図７（ａ）及び図７（ｂ）において、ゲインが０［ｄＢ］となる周波数ｆ０、周波数ｆ０における位相ｆ０ＰＨ、及び位相が−１８０［ｄｅｇ］となる周波数ｆ１におけるゲインｆ１ＧＡが、制御性能と制御安定性の指標となる。図７（ａ）及び図７（ｂ）の場合には、ｆ０＝３．４５５［Ｈｚ］、ｆ０ＰＨ＝−１４５［ｄｅｇ］及びｆ１ＧＡ＝−３７．７２［ｄＢ］である。よって、制御帯域は３．４５５［Ｈｚ］となる。位相余裕は３５［ｄｅｇ］（＝１８０−１４５）となる。ゲイン余裕は３７．７２［ｄＢ］となる。

従来技術におけるアクチュエータの位置制御は、アクチュエータ６０の位置検出信号ａｃｔ＿ｐが位置誤差検出部３０に入力されるフィードバック制御で行われる。このため、アクチュエータ６０のアクチュエータ磁気回路を表わすパラメータのばらつきを考慮して制御フィルタ部４０のパラメータを設計する必要がある。この場合には、制御性能と制御安定性とを両立させるための制御フィルタ部４０のパラメータの設計自由度は低い。

これに対し、実施の形態１における電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００では、図１に示されるように、アクチュエータ６０の可動部の位置制御をオープンループ制御で行う。このため、アクチュエータ磁気回路を表わすパラメータのばらつきを考慮する必要がない。ここで、パラメータは、コイル抵抗、コイルインダクタンス又は逆起電力定数などである。

実施の形態１におけるアクチュエータ位置制御モデル部２０は、その内部でフィードバック制御を行う。しかし、アクチュエータノミナルモデル部２５では、アクチュエータ磁気回路を表わすパラメータを一意に決定する。このため、モデル制御フィルタ部２３のパラメータの設計自由度は高い。

《１−２》動作
次に、図８から図１０までを参照して、実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００の動作を説明する。つまり、電磁駆動型アクチュエータの位置制御方法を説明する。図８から図１０までの動作は、電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００の全体の動作を制御する制御部９０からの制御信号に基づいて実行される。

図８は、実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００において、アクチュエータ６０の起動から停止までの処理の一例を示すフローチャートである。

図８に示されるように、アクチュエータ６０が起動すると、制御部９０から出力される制御信号に応じてアクチュエータ位置制御モデル部２０の実行シーケンス＃１が実行される（ステップＳ１）。アクチュエータ位置制御モデル部２０の実行シーケンス＃１の詳細については、図９を用いて説明する。

次に、制御部９０から出力される制御信号に応じてアクチュエータ６０の駆動シーケンス＃１が実行される（ステップＳ２）。アクチュエータ６０の駆動シーケンス＃１の詳細については、図１０を用いて説明する。

図９は、実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００において、アクチュエータ位置制御モデル部２０の実行シーケンス＃１の動作の一例を示すフローチャートである。図９は、図８のステップＳ１におけるアクチュエータ位置制御モデル部の実行シーケンス＃１の詳細を示している。図９の説明に際しては、図１、図２、及び図４をも参照する。

図９に示されるように、アクチュエータ位置制御モデル部２０の実行シーケンス＃１が開始されると、制御部９０は、変数である指標ｋを０に初期化する（ステップＳ１１）。指標ｋは、０以上の整数である。

次に、アクチュエータ位置制御モデル部２０の駆動シーケンス＃１が実行される（ステップＳ１２）。アクチュエータ位置制御モデル部２０は、図２に示されている。

次に、アクチュエータ位置制御モデル部２０において、指標ｋにおけるモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが取得される（ステップＳ１３）。ここで得られるモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎは、アクチュエータ位置制御モデル部２０から出力されるモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎの候補となる。

次に、制御部９０は、ステップＳ１１のアクチュエータ位置制御モデル部２０の実行シーケンス＃１の開始から基準時間Ｔ１が経過したかどうかを判断する（ステップＳ１４）。基準時間Ｔ１は、例えば、予め決められている。

指標ｋは、アクチュエータ６０の可動部の位置制御におけるサンプリング周期ｔｓ毎に１インクリメントされる。指標ｋのインクリメントに関しては、後述のステップＳ１５において説明する。指標ｋは、アクチュエータノミナルモデル部２５からのモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎを取得する際の指標となる。

基準時間Ｔ１は、時間Ｔ２を少なくとも含んでいる。時間Ｔ２は、アクチュエータ位置制御モデル部２０におけるモデル位置目標信号ｒｅｆ＿ｐ＿ｎが示す位置を位置Ｐ１から位置Ｐ２に変更した時に、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎの示す位置が位置Ｐ２に収束するまでの時間である。すなわち、時間Ｔ１＞時間Ｔ２となる。ここで、時間Ｔ２は、例えば、図６に示されている時間Ｔ２である。

ここで、「収束する」とは、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎの示す位置が位置Ｐ２に整定することを意味する。つまり、整定時間が経過して、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが示す値が静止したとみなすことができる。モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎの示す位置の整定は、例えば、位置Ｐ２の５％以内の許容範囲内にとどまることを意味する。この収束する許容範囲は、例えば位置Ｐ２の２％以内でもよく、位置Ｐ２の５％以内に限定されない。

ステップＳ１４の判断が「ＮＯ」の場合には、処理はステップＳ１５に進む。つまり、時間Ｔ１が経過していない場合には、処理はステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、指標ｋが１インクリメントされて、処理はステップＳ１３に進む。つまり、ステップＳ１５では、指標ｋに「１」が加算される（ｋ＝ｋ＋１）。

すなわち、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが示す位置が位置Ｐ２に収束していない。このため、アクチュエータ位置制御モデル部２０において、「１」が加算された指標ｋにおけるモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが取得される処理が再度行われる（ステップＳ１３）。

ステップＳ１４の判断が「ＹＥＳ」の場合には、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎの候補が、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎとして取得される。つまり、時間Ｔ１が経過した場合には、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎの候補が、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎとして取得される。

そして、アクチュエータ位置制御モデル部２０の実行シーケンス＃１が完了する。すなわち、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが示す位置が位置Ｐ２に収束した。このため、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎの位置誤差検出部３０への出力が完了する。

図１０は、実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００において、アクチュエータ６０の駆動シーケンス＃１の一例を示すフローチャートである。図１０は、図８のステップＳ２におけるアクチュエータ６０の駆動シーケンス＃１の詳細を示している。図１０の説明に際しては、図１及び図３をも参照する。

図１０に示されるように、アクチュエータ６０の駆動シーケンス＃１が開始されると、制御部９０は、指標ｋを０に初期化する（ステップＳ２１）。指標ｋは、アクチュエータ６０の可動部の位置制御におけるサンプリング周期ｔｓ毎に１インクリメントされる。指標ｋのインクリメントに関しては、後述のステップＳ２４において説明する。指標ｋは、アクチュエータ６０の可動部の位置制御の際の指標となる。指標ｋは、０以上の整数である。

次に、指標ｋにおける位置目標信号ｒｅｆ＿ｐとアクチュエータ位置制御モデル部２０におけるモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎとが位置誤差検出部３０に入力される（ステップＳ２２）。位置誤差検出部３０は、指標ｋにおける位置目標信号であるｒｅｆ＿ｐ（ｋ）と指標ｋにおけるモデル位置検出信号であるａｃｔ＿ｐ＿ｎ（ｋ）との差（ｒｅｆ＿ｐ（ｋ）−ａｃｔ＿ｐ＿ｎ（ｋ））を算出する。

次に、制御部９０は、指標ｋがＴ１／ｔｓより大きいかどうかを判断する（ステップＳ２３）。基準時間Ｔ１は、図９のステップＳ１４において使用される時間である。ステップＳ２３での判断は、アクチュエータ位置制御モデル部２０において、モデル位置目標信号ｒｅｆ＿ｐ＿ｎを位置Ｐ１から位置Ｐ２に変更してから、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが示す位置が位置Ｐ２に収束するまでの時間が経過したかどうかを判断することに相当する。これによって、アクチュエータ６０の可動部の位置制御において、位置検出信号ａｃｔ＿ｐが示す位置が位置Ｐ２に収束したかどうかを判断することができる。

ステップＳ２３の判断が「ＮＯ」の場合には、処理はステップＳ２４に進む。つまり、指標ｋがＴ１／ｔｓよりも大きくない場合には、処理はステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、指標ｋが１インクリメントされ、処理はステップＳ２２に進む。つまり、ステップＳ２４では、指標ｋに「１」が加算される（ｋ＝ｋ＋１）。

すなわち、位置検出信号ａｃｔ＿ｐが示す位置が位置Ｐ２に収束していない。このため、ステップＳ２２で「１」が加算された指標ｋにおける位置目標信号ｒｅｆ＿ｐとモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが位置誤差検出部３０に入力される処理が再度行われる。

ステップＳ２３の判断が「ＹＥＳ」の場合には、アクチュエータ６０の駆動シーケンス＃１が完了する。つまり、指標ｋがＴ１／ｔｓよりも大きい場合には、アクチュエータ６０の駆動シーケンス＃１が完了する。すなわち、位置検出信号ａｃｔ＿ｐが示す位置が位置Ｐ２に収束したと判断されたため、アクチュエータ６０の駆動処理が完了する。

なお、図９では、ステップＳ１３において取得される信号として、アクチュエータノミナルモデル部２５から出力されたモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが用いられている。しかし、取得される信号は、モデル位置誤差検出部２２から出力されるモデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎ、モデル制御フィルタ部２３から出力されるモデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎ、及びモデル駆動部２４から出力されるモデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎのいずれを用いてもよい。

図９のステップＳ１３において取得される信号として、アクチュエータ位置制御モデル部２０におけるモデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎを用いる場合には、図１０のステップＳ２２において、指標ｋにおけるモデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎが制御フィルタ部４０に入力される。

図９のステップＳ１３において取得される信号として、アクチュエータ位置制御モデル部２０におけるモデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎを用いる場合には、図１０のステップＳ２２において、指標ｋにおけるモデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎが駆動部５０に入力される。

図９のステップＳ１３において取得される信号として、アクチュエータ位置制御モデル部２０におけるモデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎを用いる場合には、図１０のステップＳ２２において、指標ｋにおけるモデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎがアクチュエータ６０に入力される。

アクチュエータ位置制御モデル部２０におけるモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎ、モデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎ、モデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎ及びモデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎのいずれを選択しても、同様の効果が得られる。

《１−３》効果
以上に説明したように、実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００及び位置制御方法によれば、電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００は、アクチュエータ６０の理想的な伝達特性を模擬し、アクチュエータ６０の理想的な検出位置を示すモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎを出力するアクチュエータ位置制御モデル部２０を備える。

また、電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００の位置誤差検出部３０には、アクチュエータ位置制御モデル部２０によって生成されたモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが入力される。位置制御部８０は、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎを用いたオープンループ制御によって、位置センサを用いることなく、アクチュエータ６０の可動部の位置制御を実行する。これにより、電磁駆動型アクチュエータの逆起電力に測定誤差が生じた場合であっても、電磁駆動型アクチュエータの可動部の位置制御精度の低下を抑えることができる。また、アクチュエータ６０のコイル抵抗Ｒ_ｍとコイルインダクタンスＬ_ｍとが変化したとしても、位置制御部８０は、アクチュエータ６０の可動部の位置制御を正確に行うことができる。

《２》実施の形態２
《２−１》構成
実施の形態１においては、アクチュエータ６０のコイルの磁気特性のうち、コイル抵抗Ｒ_ｍとコイルインダクタンスＬ_ｍとが変化した場合のアクチュエータ６０の可動部の位置制御方法について説明した。アクチュエータ６０のコイルの磁気特性は、アクチュエータ磁気回路のパラメータである。実施の形態２では、逆起電力定数Ｋ_ｅｍが変化した場合のアクチュエータ６０の位置制御方法について説明する。

図１１は、実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置２００の構成を概略的に示すブロック図である。

図１１に示されるように、実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置２００は、実施の形態１に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置１００の構成と概略同じである。しかし、位置制御装置２００は、乗算部（第１の乗算部）７１と乗算部（第２の乗算部）７２とを含む点で位置制御装置１００と異なる。

図１１に示される位置目標信号発生部１０、アクチュエータ位置制御モデル部２０、位置誤差検出部３０、制御フィルタ部４０、駆動部５０、及びアクチュエータ６０は、図１に示されるものと同じ構成である。このため、説明を省略する。また、制御部９０は、位置制御装置２００の全体の動作を制御する。

乗算部７１は、位置目標信号ｒｅｆ＿ｐに対してγ倍の乗算を行う。乗算部７１は、γ倍に乗算された位置目標信号γ・ｒｅｆ＿ｐを出力する。乗算部７２は、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎに対してγ倍の乗算を行う。乗算部７２は、γ倍に乗算されたモデル位置検出信号γ・ａｃｔ＿ｐ＿ｎを出力する。以下、実施の形態２で乗算部７１，７２を設けた理由について説明する。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置２００において、アクチュエータ６０の逆起電力定数Ｋ_ｅｍを変えた場合のアクチュエータ６０の駆動信号Ｖｄｒ＿ｐに対する位置検出信号ａｃｔ＿ｐの周波数特性を示す図である。図１２（ａ）にはゲインの周波数特性（ゲイン特性）が示されている。横軸は周波数［Ｈｚ］で縦軸はゲイン［ｄＢ］である。図１２（ｂ）には位相の周波数特性（位相特性）が示されている。横軸は周波数［Ｈｚ］で縦軸は位相［ｄｅｇ］である。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）において、点線で表わされている特性曲線ＧＡ１，ＰＨ１はＫ_ｅｍ＝Ｋ_ｅｍｎ／２の場合の周波数特性を示す。実線で表わされている特性曲線ＧＡ２，ＰＨ２はＫ_ｅｍ＝Ｋ_ｅｍｎの場合の周波数特性を示す。１点鎖線で表わされている特性曲線ＧＡ３，ＰＨ３はＫ_ｅｍ＝Ｋ_ｅｍｎ×２の場合の周波数特性を示す。

図１２（ａ）に示されるように、逆起電力定数Ｋ_ｅｍを変えた場合には、低周波数領域ＬＯＷａと高周波数領域ＨＩＧＨａとの両方でゲイン特性が変わっている。すなわち、Ｋ_ｅｍ＝Ｋ_ｅｍｎ／２の場合及びＫ_ｅｍ＝Ｋ_ｅｍｎ×２の場合には、上記式（５）において、低周波数領域ＬＯＷａでＰ（ｓ）≠Ｐ_ｎ（ｓ）となる。このため、アクチュエータ６０を位置目標信号ｒｅｆ＿ｐに収束させることができない。したがって、アクチュエータ６０を位置目標信号ｒｅｆ＿ｐに収束させるために、位置目標信号ｒｅｆ＿ｐを補正する。

図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置２００において、アクチュエータ６０の逆起電力Ｖｅｍを積分する方法を示す図である。図１３（ａ）には、アクチュエータ６０の位置目標信号ｒｅｆ＿ｐを１秒後に０［ｄｅｇ］から３０［ｄｅｇ］に変えた時の位置目標信号ｒｅｆ＿ｐの変化が示されている。図１３（ｂ）には、アクチュエータ６０の位置目標信号ｒｅｆ＿ｐを１秒後に０［ｄｅｇ］から３０［ｄｅｇ］に変えた時に発生するアクチュエータ６０の逆起電力Ｖｅｍが示されている。アクチュエータ６０の逆起電力は、アクチュエータ６０のコイルで発生する逆起電力である。

アクチュエータ６０の可動部の位置制御における位置目標信号ｒｅｆ＿ｐを変更した時の位置検出信号ａｃｔ＿ｐの位置は、アクチュエータ６０の可動部の速度を積分することで得られる。一方、アクチュエータ６０の逆起電力Ｖｅｍは可動部の速度に比例する。このため、アクチュエータノミナルモデル部２５のモデル逆起電力Ｖｅｍｎを予め定められた時間積分したものと、アクチュエータ６０の逆起電力Ｖｅｍを予め定められた時間積分したものとを比較する。これによって、アクチュエータ６０の可動部の位置を位置目標信号ｒｅｆ＿ｐが示す位置に収束させるための、位置目標信号ｒｅｆ＿ｐの補正量を求めることができる。

アクチュエータ６０の逆起電力Ｖｅｍの積分値（第１の逆起電力積分値）は、次式（６）で表わされる。

式（６）において、Ｎは次式（７）で表わされる。

式（７）において、ｒｏｕｎｄ（Ｔ３／ｔｓ）は、Ｔ３／ｔｓに最も近い整数を意味する。すなわち、ｒｏｕｎｄ（Ｔ３／ｔｓ）は、小数点以下を四捨五入することで得られた整数である。

時間Ｔ３は、アクチュエータ位置制御モデル部２０におけるモデル位置目標信号ｒｅｆ＿ｐ＿ｎが示す位置を位置Ｐ１から位置Ｐ２に変更した時に、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが示す位置が位置Ｐ２に収束するまでの時間Ｔ４を少なくとも含む。すなわち、時間Ｔ３＞時間Ｔ４となる。時間Ｔ３は、例えば、予め定められた基準時間である。時間Ｔ４は、後述する図１５における時間Ｔ４である。

ここで、「収束する」とは、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎの示す位置が位置Ｐ２に整定することを意味する。つまり、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎの示す位置が、例えば、位置Ｐ２の５％以内にとどまることを意味する。この５％は、例えば２％でもよく、限定されない。なお、Ｖｅｍの積分値を求める式は、式（６）に限定されない。

図１４は、実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置２００において、アクチュエータ６０の位置検出信号ａｃｔ＿ｐの収束値［ｄｅｇ］と逆起電力Ｖｅｍの積分値［Ｖ・ｓ］との関係を示す図である。図１４は、逆起電力Ｖｅｍの誤差を考慮したものである。逆起電力Ｖｅｍの誤差は、図１３（ｂ）における逆起電力Ｖｅｍの最大値の１％とした。

図１４に示されるように、アクチュエータ６０の逆起電力Ｖｅｍに変化が発生した場合でも、位置検出信号ａｃｔ＿ｐの収束値と逆起電力Ｖｅｍの積分値は比例することが分かる。これは、逆起電力Ｖｅｍの変化による影響が逆起電力Ｖｅｍの積分値に比べて無視できるほど小さいためである。

図１３（ａ）及び図１３（ｂ）では、アクチュエータ６０の逆起電力Ｖｅｍの積分値を求める方法を示した。しかし、アクチュエータノミナルモデル部２５のモデル逆起電力Ｖｅｍｎの積分値（第２の逆起電力積分値）も同様の方法で求めることができる。

この時、アクチュエータ位置制御モデル部２０のモデル位置目標信号ｒｅｆ＿ｐ＿ｎと、アクチュエータ６０の可動部の位置制御における位置目標信号ｒｅｆ＿ｐとは同じ値の信号であることが理想的である。式（８）においてγを求め、位置目標信号ｒｅｆ＿ｐとモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎとをそれぞれγ倍して補正する。これによって、アクチュエータ６０には駆動信号Ｖｄｒ＿ｐがγ倍された信号γ・Ｖｄｒ＿ｐが入力される。

なお、アクチュエータ６０の可動部の位置制御における駆動信号Ｖｄｒ＿ｐと、アクチュエータ位置制御モデル部２０におけるモデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎとは等しい。そのため、アクチュエータ６０に入力される信号γ・Ｖｄｒ＿ｐは、モデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎがγ倍された信号γ・Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎと同じ値を持つ。

乗算部７１，７２は、位置目標信号発生部１０からの位置目標信号ｒｅｆ＿ｐと、アクチュエータ位置制御モデル部２０からのモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎとをそれぞれ受け取る。そして、乗算部７１，７２は、位置目標信号ｒｅｆ＿ｐとモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎとをそれぞれγ倍した信号を出力する。γは、次式（８）で表わされる。
乗算部７１，７２は、例えば、γを予め記憶している。ただし、γを記憶する記憶部は、乗算部７１，７２の外部に設けられてもよい。

図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置２００において、アクチュエータ６０の逆起電力定数Ｋ_ｅｍを変えた場合のアクチュエータ６０のステップ応答を示す図である。

図１５（ａ）には、アクチュエータ６０の位置目標信号ｒｅｆ＿ｐを１秒経過後に０［ｄｅｇ］から３０［ｄｅｇ］に変えた時の位置目標信号ｒｅｆ＿ｐの変化が示されている。縦軸は、位置目標信号ｒｅｆ＿ｐ［ｄｅｇ］であり、横軸は時間［ｓｅｃ］である。

図１５（ｂ）には、アクチュエータ６０の位置目標信号ｒｅｆ＿ｐを１秒経過後に０［ｄｅｇ］から３０［ｄｅｇ］に変えた時の位置検出信号ａｃｔ＿ｐのステップ応答が示されている。縦軸は、位置検出信号ａｃｔ＿ｐ［ｄｅｇ］であり、横軸は時間［ｓｅｃ］である。

なお、図１５（ｂ）に示された実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置２００では、乗算部７１，７２によるγ倍の補正が行われている。

図１５（ａ）及び図１５（ｂ）において、点線で表わされている特性曲線ＲＥ１，Ａ１はＫ_ｅｍ＝Ｋ_ｅｍｎ／２の場合のステップ応答を示している。実線で表わされている特性曲線ＲＥ２，Ａ２はＫ_ｅｍ＝Ｋ_ｅｍｎの場合のステップ応答を示している。１点鎖線で表わされている特性曲線ＲＥ３，Ａ３はＫ_ｅｍ＝Ｋ_ｅｍｎ×２の場合のステップ応答を示している。

図１５（ａ）に示されるように、点線で表わされている特性曲線で示されたＫ_ｅｍ＝Ｋ_ｅｍｎ／２の場合には、１秒経過後には位置が０［ｄｅｇ］から１５［ｄｅｇ］に変化している。１点鎖線で表わされたＫ_ｅｍ＝Ｋ_ｅｍｎ×２の場合には、１秒経過後には位置が０［ｄｅｇ］から６０［ｄｅｇ］に変化している。

図１５（ｂ）に示されるように、位置検出信号ａｃｔ＿ｐは、時間Ｔ４経過後には位置目標信号ｒｅｆ＿ｐの３０［ｄｅｇ］に収束していることが分かる。したがって、逆起電力定数Ｋ_ｅｍを変えても、位置目標信号ｒｅｆ＿ｐ及びモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎの各々をγ倍して補正することで、アクチュエータ６０を位置目標信号ｒｅｆ＿ｐの３０［ｄｅｇ］に収束させることができる。

《２−２》動作
次に、図１６から図１９までを参照して、実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置２００の動作を説明する。つまり、電磁駆動型アクチュエータの位置制御方法を説明する。図１６から図１９までの動作は、例えば、図１１の制御部９０から出力される制御信号に基づいて実行される。

図１６は、実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置２００において、アクチュエータ６０の起動から停止までの処理の一例を示すフローチャートである。

図１６に示されるように、アクチュエータ６０が起動すると、制御部９０から出力される制御信号に応じて、アクチュエータ位置制御モデル部２０の実行シーケンス＃２が実行される（ステップＳ３）。アクチュエータ位置制御モデル部２０の実行シーケンス＃２については、図１７を用いて説明する。

次に、制御部９０から出力される制御信号に応じて、アクチュエータ６０の駆動前処理が行われる（ステップＳ４）。アクチュエータ６０の駆動前処理については、図１８を用いて説明する。

次に、制御部９０から出力される制御信号に応じてアクチュエータ６０の駆動シーケンス＃２が実行される（ステップＳ５）。アクチュエータ６０の駆動シーケンス＃２については、図１９を用いて説明する。

図１７は、実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置２００において、アクチュエータ位置制御モデル部２０の実行シーケンス＃２の一例を示すフローチャートである。図１７は、図１６のステップＳ３におけるアクチュエータ位置制御モデル部２０の実行シーケンス＃２の詳細を示している。

図１７に示されるように、アクチュエータ位置制御モデル部２０の実行シーケンス＃２が開始されると、制御部９０は、変数である指標ｋを０に初期化する（ステップＳ３１）。指標ｋは０以上の整数である。

指標ｋは、アクチュエータ６０の可動部の位置制御におけるサンプリング周期ｔｓ毎に１インクリメントされる。指標ｋのインクリメントに関しては、後述のステップＳ３６において説明する。指標ｋは、アクチュエータノミナルモデル部２５からのモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎ及びモデル逆起電力Ｖｅｍｎを取得する際の指標となる。

次に、図２に示されるアクチュエータ位置制御モデル部２０の実行シーケンス＃２が実行される（ステップＳ３２）。

次に、アクチュエータ位置制御モデル部２０において、指標ｋにおけるモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが取得される（ステップＳ３３）。

次に、アクチュエータ位置制御モデル部２０において、指標ｋにおけるモデル逆起電力Ｖｅｍｎが取得される（ステップＳ３４）。

次に、制御部９０は、ステップＳ３０のアクチュエータ位置制御モデル部２０の実行シーケンス＃２の開始から時間Ｔ３が経過したかどうかを判断する（ステップＳ３５）。時間Ｔ３は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）を用いて説明した時間Ｔ３である。よって、ここでは時間Ｔ３の説明を省略する。

ステップＳ３５の判断が「ＮＯ」の場合には、処理はステップＳ３６に進む。つまり、時間Ｔ３が経過していない場合には、処理はステップＳ３６に進む。

指標ｋが１インクリメントされる（ステップＳ３６）。つまり、ステップＳ３６では、指標ｋに「１」が加算される（ｋ＝ｋ＋１）。

すなわち、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが示す位置が位置Ｐ２に収束していない。このため、アクチュエータ位置制御モデル部２０において、「１」が加算された指標ｋにおけるモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが取得される処理（ステップＳ３３）、及びアクチュエータ位置制御モデル部２０において、「１」が加算された指標ｋにおけるモデル逆起電力Ｖｅｍｎが取得される処理（ステップＳ３４）が再度行われる。

ステップＳ３５の判断が「ＹＥＳ」の場合には、処理はステップＳ３７に進む。つまり、時間Ｔ３が経過した場合には、処理はステップＳ３７に進む。

アクチュエータ位置制御モデル部２０において、モデル逆起電力Ｖｅｍｎの積分値が算出される（ステップＳ３７）。モデル逆起電力Ｖｅｍｎの積分値は、式（６）を用いて算出される。そして、アクチュエータ位置制御モデル部２０の実行シーケンス＃２（ステップＳ３）が完了する。

図１８は、実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置２００において、アクチュエータ駆動前処理の一例を示すフローチャートである。図１８は、図１６のステップＳ４におけるアクチュエータ６０の駆動前処理の詳細を示している。

図１８に示されるように、制御部９０によりアクチュエータ６０の駆動前処理が開始されると、指標ｋが０に初期化される（ステップＳ４１）。

指標ｋは、アクチュエータ６０の可動部の位置制御におけるサンプリング周期ｔｓ毎に１インクリメントさる。指標ｋのインクリメントは、後述のステップＳ４４において説明する。指標ｋは、アクチュエータ６０の可動部の位置制御、及び逆起電力Ｖｅｍを取得する際の指標となる。

次に、指標ｋにおける位置目標信号ｒｅｆ＿ｐとアクチュエータ位置制御モデル部２０におけるモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎとが位置誤差検出部３０に入力される（ステップＳ４２）。具体的には、指標ｋにおける位置目標信号ｒｅｆ＿ｐ（ｋ）と指標ｋにおけるモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎ（ｋ）との差（ｒｅｆ＿ｐ（ｋ）−ａｃｔ＿ｐ＿ｎ（ｋ））が位置誤差検出部３０から出力される。

次に、アクチュエータ６０において、指標ｋにおける逆起電力Ｖｅｍが取得される（ステップＳ４３）。

次に、制御部９０は、ステップＳ４０のアクチュエータ６０の駆動前処理の開始から時間Ｔ３が経過したかどうかを判断する（ステップＳ４４）。時間Ｔ３は、図１３を用いて説明した時間Ｔ３のことである。よって、ここでは時間Ｔ３の説明を省略する。

ステップＳ４４の判断が「ＮＯ」の場合には、処理はステップＳ４５に進む。つまり、時間Ｔ３が経過していない場合には、処理はステップＳ４５に進む。

指標ｋが１インクリメントされる（ステップＳ４５）。この場合には、ステップＳ４２で「１」が加算された指標ｋにおける位置目標信号ｒｅｆ＿ｐとモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎとが位置誤差検出部３０に入力される処理、及びステップＳ４３で「１」が加算された指標ｋにおける逆起電力Ｖｅｍが取得される処理が継続される。

ステップＳ４４の判断が「ＹＥＳ」の場合には、処理はステップＳ４６に進む。ステップＳ４６では、Ｖｅｍの積分値が算出される。Ｖｅｍの積分値は、上記式（６）を用いて算出される。

次に、γが算出される（ステップＳ４７）。γは、上記式（８）を用いて算出される。そして、アクチュエータ６０の駆動前処理（ステップＳ４）が完了する。

図１９は、実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置２００において、アクチュエータ６０の駆動シーケンス＃２の一例を示すフローチャートである。図１９は、図１６のステップＳ５におけるアクチュエータの駆動シーケンス＃２の詳細を示している。

図１９に示されるように、アクチュエータ６０の駆動シーケンス＃２が開始されると、指標ｋが０に初期化される（ステップＳ５１）。

指標ｋは、アクチュエータ６０の可動部の位置制御におけるサンプリング周期ｔｓ毎にインクリメントされる。指標ｋは、アクチュエータ６０の可動部の位置制御の際の指標となる。

次に、指標ｋにおける位置目標信号γ・ｒｅｆ＿ｐとアクチュエータ位置制御モデル部２０におけるモデル位置検出信号γ・ａｃｔ＿ｐ＿ｎとが位置誤差検出部３０に入力される（ステップＳ５２）。具体的には、指標ｋにおけるγ・ｒｅｆ＿ｐ（ｋ）と指標ｋにおけるγ・ａｃｔ＿ｐ＿ｎ（ｋ）との差（γ・ｒｅｆ＿ｐ（ｋ）−γ・ａｃｔ＿ｐ＿ｎ（ｋ））が位置誤差検出部３０から出力される。

次に、指標ｋがＴ３／ｔｓよりも大きいかどうかが判断される（ステップＳ５３）。ステップＳ５３は、アクチュエータ位置制御モデル部２０において、モデル位置目標信号ｒｅｆ＿ｐ＿ｎを位置Ｐ１から位置Ｐ２に変更してから、モデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが示す位置が位置Ｐ２に収束するまでの時間が経過したかどうかを判断することに相当する。これにより、アクチュエータ６０の可動部の位置制御において、位置検出信号ａｃｔ＿ｐが示す位置が位置Ｐ２に収束したかどうかを判断できる。

ステップＳ５３の判断が「ＮＯ」の場合には、処理はステップＳ５４に進む。つまり、指標ｋがＴ３／ｔｓよりも大きくない場合には、処理はステップＳ５４に進む。

指標ｋが１インクリメントされる（ステップＳ５４）。すなわち、位置検出信号ａｃｔ＿ｐが示す位置が位置Ｐ２に収束していない。このため、ステップＳ５２で指標ｋにおける位置目標信号γ・ｒｅｆ＿ｐと位置検出信号γ・ａｃｔ＿ｐ＿ｎとが位置誤差検出部３０に入力される処理が再度行われる。

ステップＳ５３の判断が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ５５に進む。つまり、指標ｋがＴ３／ｔｓよりも大きい場合には、アクチュエータの駆動シーケンス＃２が完了する（ステップＳ５５）。すなわち、位置検出信号ａｃｔ＿ｐが示す位置が位置Ｐ２に収束したと判断された。このため、アクチュエータ６０の駆動処理（ステップＳ６）が完了する。

なお、図１７では、ステップＳ３３において取得される信号として、アクチュエータ位置制御モデル部２０におけるモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎが選択されている。しかし、モデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎ、モデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎ及びモデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎのいずれを選択してもよい。

モデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎを用いる場合には、図１８のステップＳ４２において、指標ｋにおけるモデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎが制御フィルタ部４０に入力される。また、図１９のステップＳ５２において、指標ｋにおける位置誤差信号γ・ｅｒ＿ｐ＿ｎが制御フィルタ部４０に入力される。

モデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎを用いる場合には、図１８のステップＳ４２において、指標ｋにおけるモデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎが駆動部５０に入力される。また、図１９のステップＳ５２において、指標ｋにおける制御信号γ・ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎが駆動部５０に入力される。

モデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎを用いる場合には、図１８のステップＳ４２において、指標ｋにおけるモデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎがアクチュエータ６０に入力される。また、図１９のステップＳ５２において、指標ｋにおける駆動信号γ・Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎがアクチュエータ６０に入力される。

位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎ、モデル位置誤差信号ｅｒ＿ｐ＿ｎ、モデル位置制御信号ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎ及びモデル駆動信号Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎのいずれが選択されても、同様の効果が得られる。

《２−３》効果
実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置２００及び位置制御方法によれば、実施の形態１に係る電動駆動型アクチュエータの位置制御装置１００と同様の効果を得ることができる。

実施の形態２に係る電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置２００によれば、電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置２００は乗算部７１，７２を備える。乗算部７１，７２は、位置目標信号ｒｅｆ＿ｐ及びモデル位置検出信号ａｃｔ＿ｐ＿ｎに対してγ倍の乗算を行う。乗算部７１，７２は、γ倍に補正された信号を出力する。位置誤差検出部３０には、アクチュエータ位置制御モデル部２０によって生成され補正されたモデル位置検出信号γ・ａｃｔ＿ｐ＿ｎが入力される。

位置制御部８０は、モデル位置検出信号γ・ａｃｔ＿ｐ＿ｎを用いたオープンループ制御によって、位置センサを用いることなく、アクチュエータ６０の可動部の位置制御を実行する。これによって、位置制御部８０は、アクチュエータ６０の逆起電力定数Ｋ_ｅｍが変化しても、アクチュエータ６０を位置目標信号ｒｅｆ＿ｐに収束させることができる。したがって、位置制御部８０は、アクチュエータ６０の逆起電力定数Ｋ_ｅｍが変化しても、アクチュエータ６０の可動部の位置制御を正確に行うことができる。

《３》変形例
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の態様で実施することができる。

上記の実施の形態では、アクチュエータ６０としてＤＣモータを例示した。しかし、本発明は、これに限定されず、逆起電力を発生するコイルを有するものであればＤＣモータ以外のアクチュエータにも適用可能である。

例えば、本発明は、光ディスク記録再生装置の光ピックアップにおける対物レンズアクチュエータについても適用可能である。この場合には、アクチュエータは、例えば、固定部と、当該固定部との電磁相互作用により固定部に対して移動する可動部とを備える。例えば、固定部に磁石が設けられ、可動部にコイルが設けられ、当該コイルに通電することで生じる電磁力によって可動部が移動する。可動部のコイルは、アクチュエータ駆動コイルである。このアクチュエータは、可動部に保持された対物レンズを駆動する光ピックアップのフォーカスアクチュエータである。この例においては、上記の実施の形態で記載した効果と同様の効果が得られる。

１００，２００ 電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置、 １０ 位置目標信号発生部、 ２０ アクチュエータ位置制御モデル部、 ２１ モデル位置目標信号発生部、 ２２ モデル位置誤差検出部、 ２３ モデル制御フィルタ部、 ２４ モデル駆動部、 ２５ アクチュエータノミナルモデル部、 ３０ 位置誤差検出部、 ４０ 制御フィルタ部、 ５０ 駆動部、 ６０ アクチュエータ（電磁駆動型アクチュエータ）、 ７１，７２ 乗算部、 ８０ 位置制御部、 ９０ 制御部、 ２５１ａ モデル減算部、 ２５２ａ モデル電圧電流変換部、 ２５３ａ モデル電流トルク変換部、 ２５４ａ モデルトルク速度変換部、 ２５５ａ モデル速度逆起電力変換部、 ２５６ａ モデル速度位置変換部、 ２５７ａ モデル位置単位変換部、 ６０１ａ 減算部、 ６０２ａ 電圧電流変換部、 ６０３ａ 電流トルク変換部、 ６０４ａ トルク速度変換部、 ６０５ａ 速度逆起電力変換部、 ６０６ａ 速度位置変換部、 ６０７ａ 位置単位変換部、 ｒｅｆ＿ｐ 位置目標信号、 ｅｒ＿ｐ 位置誤差信号、 ｃｏｎｔ＿ｐ 位置制御信号、 Ｖｄｒ＿ｐ 駆動信号、 ａｃｔ＿ｐ 位置検出信号、 ｒｅｆ＿ｐ＿ｎ モデル位置目標信号、 ｅｒ＿ｐ＿ｎ モデル位置誤差信号、 ｃｏｎｔ＿ｐ＿ｎ モデル位置制御信号、 Ｖｄｒ＿ｐ＿ｎ モデル駆動信号、 ａｃｔ＿ｐ＿ｎ モデル位置検出信号、 Ｖｄｒ１１ 電圧差信号、 Ｉｄｒ１１ 電流（第１の電流）、 τ１１ トルク（第１のトルク）、 ｖ１１ 速度（第１の速度）、 Ｖｅｍ 逆起電力（第１の逆起電力）、 ｐ１１ 位置（第１の位置）、 Ｖｄｒ２１ モデル電圧差信号、 Ｉｄｒ２１ 電流（第２の電流）、 τ２１ トルク（第２のトルク）、 ｖ２１ 速度（第２の速度）、 Ｖｅｍｎ モデル逆起電力（第２の逆起電力）、 ｐ２１ 位置（第２の位置）、 Ｒ_ｍ コイル抵抗、 Ｌ_ｍ コイルインダクタンス、 Ｋ_ｔｍ トルク定数、 Ｊ_ｍ イナーシャ、 Ｋ_ｅｍ 逆起電力定数、 Ｒ_ｍｎ コイル抵抗、 Ｌ_ｍｎ コイルインダクタンス、 Ｋ_ｔｍｎ トルク定数、 Ｊ_ｍｎ イナーシャ、 Ｋ_ｅｍｎ 逆起電力定数、 ＬＯＷａ 低周波数領域、 ＨＩＧＨａ 高周波数領域、 ｆ０ ゲインが０［ｄＢ］となる周波数、 ｆ１ 位相が−１８０［ｄｅｇ］となる周波数、 ｆ０ＰＨ 周波数ｆ０における位相、 ｆ１ＧＡ 周波数ｆ１におけるゲイン、 ｔｓ サンプリング周期。

Claims (7)

1. 電磁駆動型アクチュエータの可動部の位置を制御する位置制御装置であって、
   前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置制御における前記可動部の目標位置を示す位置目標信号を出力する位置目標信号発生部と、
   前記電磁駆動型アクチュエータが持つ伝達特性を模擬したモデル伝達特性を持ち、前記モデル伝達特性に基づいて前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置を示すモデル位置検出信号を出力するアクチュエータ位置制御モデル部と、
   前記位置目標信号と前記モデル位置検出信号とに基づいて前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置を制御する位置制御部と、
   を有し、
   前記アクチュエータ位置制御モデル部は、
   前記電磁駆動型アクチュエータの伝達特性を模擬した前記モデル伝達特性に基づいて、前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置を示す位置検出信号を模擬した前記モデル位置検出信号を出力するアクチュエータノミナルモデル部と、
   前記アクチュエータノミナルモデル部の位置制御における目標位置を示すモデル位置目標信号を出力するモデル位置目標信号発生部と、
   前記モデル位置目標信号と前記モデル位置検出信号との差であるモデル位置誤差信号を出力するモデル位置誤差検出部と、
   前記モデル位置誤差信号から前記アクチュエータノミナルモデル部を制御するためのモデル位置制御信号を出力するモデル制御フィルタ部と、
   前記モデル位置制御信号から前記アクチュエータノミナルモデル部を駆動するためのモデル駆動信号を出力するモデル駆動部と、
   を有する、
   電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置。
2. 前記電磁駆動型アクチュエータの位置制御における前記位置目標信号を変更した時の、前記電磁駆動型アクチュエータにおける第１の逆起電力を予め定められた時間積分することによって得られた第１の逆起電力積分値に対する、前記アクチュエータ位置制御モデル部における前記モデル位置目標信号を変更した時の、前記アクチュエータノミナルモデル部における第２の逆起電力を予め定められた時間積分することによって得られた第２の逆起電力積分値の比を予め取得し、前記位置目標信号に前記比を乗算する第１の乗算部と、
   前記比を予め取得し、前記モデル位置検出信号に前記比を乗算する第２の乗算部と、
   を更に有する
   請求項１に記載の電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置。
3. 前記位置目標信号と前記モデル位置目標信号とは同じ値の信号であり、
   前記位置目標信号と前記モデル位置検出信号との差である位置誤差信号から前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置を制御するための位置制御信号を出力する制御フィルタ部と前記モデル制御フィルタ部とは同じ構成を有し、
   前記位置誤差信号から前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置を制御するための位置制御信号から前記電磁駆動型アクチュエータを駆動させるための駆動信号を出力する駆動部と前記モデル駆動部とは同じ構成を有する
   請求項１に記載の電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置。
4. 前記アクチュエータノミナルモデル部は、
   前記モデル駆動信号と前記第２の逆起電力との差を示すモデル電圧差信号を出力するモデル減算部と、
   前記モデル電圧差信号に基づく第２の電流を出力するモデル電圧電流変換部と、
   前記第２の電流に基づく第２のトルクを出力するモデル電流トルク変換部と、
   前記第２のトルクに基づく第２の速度を出力するモデルトルク速度変換部と、
   前記第２の速度に基づく前記第２の逆起電力を出力するモデル速度逆起電力変換部と、
   前記第２の速度に基づく第２の位置を出力するモデル速度位置変換部と、
   前記第２の位置に基づく前記モデル位置検出信号を出力するモデル位置単位変換部と
   を有する請求項２に記載の電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置。
5. 前記アクチュエータ位置制御モデル部は、前記モデル伝達特性に基づいて前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置を示すモデル位置検出信号候補を出力する処理を予め決められた基準時間に達するまで繰り返し行い、前記基準時間における前記モデル位置検出信号候補を、前記モデル位置検出信号とする
   請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置。
6. 前記アクチュエータ位置制御モデル部は、前記モデル伝達特性に基づいて前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置を示すモデル位置検出信号候補を出力する処理を予め決められた基準時間に達するまで繰り返し行い、前記基準時間における前記モデル位置検出信号候補を、前記モデル位置検出信号とし、
   前記基準時間は、前記モデル位置検出信号が、前記モデル位置目標信号に収束するまでの時間を少なくとも含む
   請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁駆動型アクチュエータの位置制御装置。
7. 電磁駆動型アクチュエータの可動部の位置を制御する位置制御方法であって、
   前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置制御における前記可動部の目標位置を示す位置目標信号を出力するステップと、
   前記電磁駆動型アクチュエータが持つ伝達特性を模擬したモデル伝達特性を持つアクチュエータ位置制御モデル部によって、前記モデル伝達特性に基づいて前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置を示すモデル位置検出信号を出力するステップと、
   前記位置目標信号と前記モデル位置検出信号とに基づいて前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置を制御するステップと、
   を有し、
   前記アクチュエータ位置制御モデル部は、
   前記電磁駆動型アクチュエータの伝達特性を模擬した前記モデル伝達特性に基づいて、前記電磁駆動型アクチュエータの前記可動部の位置を示す位置検出信号を模擬した前記モデル位置検出信号を出力するステップと、
   前記モデル位置検出信号を出力するステップにおける目標位置を示すモデル位置目標信号を出力するステップと、
   前記モデル位置目標信号と前記モデル位置検出信号との差であるモデル位置誤差信号を出力するステップと、
   前記モデル位置誤差信号に基づいて、モデル位置制御信号を出力するステップと、
   前記モデル位置制御信号に基づいて、前記モデル位置検出信号を出力するステップを実行するためのモデル駆動信号を出力するステップと、
   を有する、
   電磁駆動型アクチュエータの位置制御方法。

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