JP6688452B2 - Motor control device, motor control system, and traveling body - Google Patents
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Description
本発明は、モータ制御装置、モータ制御システムおよび走行体に関する。 The present invention relates to a motor control device, a motor control system and a traveling body.
工場向けの搬送台車や電気自動車のようなモータ付きの車輪によって動く、移動体ロボットとも称される走行体が知られている。この種の走行体にはタイヤのスリップや路面段差などの外力要因が存在し、安全に走行するためにはこれらを検出して、安定走行や異常停止などを可能にする技術が必要となる。特に、モータを駆動源とする場合は、駆動情報（入力トルク・回転角度）から外力を推定する推定部を制御系内に持つことで、他の専用センサやアクチュエータを用いずに車輪の制御を可能にする方法が既に知られている。 There is known a traveling body, which is also called a mobile robot, which is driven by wheels with a motor, such as a carrier truck for a factory or an electric vehicle. There is an external force factor such as a tire slip or a road level difference in this type of traveling body, and in order to travel safely, it is necessary to have a technology that detects these factors and enables stable traveling or abnormal stop. In particular, when a motor is used as the drive source, the control system has an estimation unit that estimates the external force from the drive information (input torque / rotation angle) to control the wheels without using other dedicated sensors or actuators. The method of enabling is already known.
一般に、走行体の駆動系にはトルク伝達機構に弾性体要素が含まれていることが多く、モータ側と車輪側の２つの慣性体による共振系を構成している。しかし、最もよく使われる外乱推定部は、車体を一つの慣性と見なして外乱を推定するため、原理的には時間に依らず一定に加わる外乱や周波数の低い外乱を検知するのに向いている。また、車体を一つの慣性と見なす場合は２つの慣性の間の振動までは考慮できないことから、２慣性を考慮した推定部とする必要がある。 Generally, the drive system of the traveling body often includes an elastic element in the torque transmission mechanism, and forms a resonance system by two inertial bodies on the motor side and the wheel side. However, the most commonly used disturbance estimation unit estimates the disturbance by regarding the vehicle body as one inertia, so in principle it is suitable for detecting a constant disturbance or a low-frequency disturbance that does not depend on time. . Further, when the vehicle body is regarded as one inertia, even the vibration between the two inertias cannot be taken into consideration. Therefore, it is necessary to use an estimation unit in consideration of the two inertias.
このような背景から、例えば特開２０１４−０２３３７０号公報（特許文献１）には、モータ側のみの角度検出部を用いて車輪に加わる外乱を推定する目的で、２慣性系の逆システムを伝達関数として表し、モータ側トルクとモータ角度検出結果を入力値として、負荷（車輪）側の外力を推定する速度制御装置が記載されている。 From such a background, for example, in JP-A-2014-023370 (Patent Document 1), an inverse system of a two-inertia system is transmitted for the purpose of estimating a disturbance applied to a wheel by using an angle detection unit only on the motor side. There is described a speed control device that is expressed as a function and that estimates the external force on the load (wheel) side using the motor side torque and the motor angle detection result as input values.
また、特開２００８−１３７５４０号公報（特許文献２）には、ステアリング装置の姿勢調整を行う電動モータを負荷変動の影響を受けることなく、滑らかに駆動する目的で、電動モータの速度情報に基づく負荷トルクと速度指令に基づく指令トルクとの偏差から外乱負荷を推定する外乱負荷手段を備え、外乱負荷推定値および外乱負荷推定値相当の指令値の一方をフィードフォワード制御部の出力側に正帰還させ、フィードフォワード制御の伝達関数を目標速度が得られる伝達関数に設定した電動ステアリング装置が記載されている。 Further, Japanese Patent Laying-Open No. 2008-137540 (Patent Document 2) is based on speed information of an electric motor for the purpose of smoothly driving the electric motor for adjusting the attitude of a steering device without being affected by load fluctuation. Disturbance load means for estimating the disturbance load from the deviation between the load torque and the command torque based on the speed command is provided, and one of the disturbance load estimated value and the command value equivalent to the disturbance load estimated value is positively fed back to the output side of the feedforward control unit. Then, the electric steering device is described in which the transfer function of the feedforward control is set to a transfer function that obtains the target speed.
特許文献１記載の技術では、モータ側トルクとモータ側のみの角度検出部を用いて車輪に加わる外乱を推定している。また、推定した車輪側の外乱トルクとフィードバック制御を用いて、車輪側の角速度を推定している。通常、耐久性・汚れ・スペース確保が困難などの点から車輪側には角度検出器を用いない場合が多く、角度検出部をモータ側のみに設けるこの方法は有効である。しかし、車輪側の角速度の求め方として、フィードバック制御を用いているため、制御対象毎に比例ゲイン・積分ゲインなどを調整しなければならない。このことは、高周波数域の外乱に対して速やかに角速度を推定しようとする場合はゲインを大きくする必要があるが、大きすぎるゲインは推定の不安定を招くため調整が難しくなることを意味する。また、制御対象の特性のうち、慣性や剛性は一定であることが多いが、路面状況などによっても変わる減衰特性については一定とは言えないため、最適なフィードバック制御のゲインを定めておくのが難しい。 In the technique described in Patent Document 1, the disturbance applied to the wheel is estimated by using the motor side torque and the angle detecting section only on the motor side. Further, the estimated wheel side disturbance torque and feedback control are used to estimate the wheel side angular velocity. Usually, an angle detector is not used on the wheel side in many cases in terms of durability, dirt, and difficulty in securing a space, and this method in which the angle detector is provided only on the motor side is effective. However, since feedback control is used to determine the angular velocity on the wheel side, proportional gain, integral gain, etc. must be adjusted for each control target. This means that it is necessary to increase the gain in order to quickly estimate the angular velocity with respect to the disturbance in the high frequency range, but if the gain is too large, the estimation becomes unstable and adjustment becomes difficult. . In addition, among the characteristics of the controlled object, the inertia and rigidity are often constant, but the damping characteristics that change depending on the road surface condition cannot be said to be constant, so it is necessary to determine the optimum gain for feedback control. difficult.
また、特許文献１には、外乱推定部によって外乱を推定し、ステップ的な外乱（高周波数域を含む外乱）に対して負荷側の角速度を一定値に制御しようとする例が記載されているが、外乱を抑制するためにモータ側に加えるトルクの算出のために別途複雑な制御理論を用いた最適設計を必要としている。その結果によると外乱が入った時の負荷側の速度変動が全く抑制されていないことから、最適設計の重みパラメータ調整の難しさ、また、上述のフィードバック制御を用いた角速度の推定の遅れの生じやすさが理由として考えられる。 Further, Patent Literature 1 describes an example in which a disturbance is estimated by a disturbance estimating unit and the angular velocity on the load side is controlled to a constant value with respect to a stepwise disturbance (a disturbance including a high frequency range). However, in order to calculate the torque applied to the motor side in order to suppress the disturbance, an optimum design using a complicated control theory is required. According to the results, speed fluctuations on the load side when disturbance is entered are not suppressed at all, so it is difficult to adjust the weight parameters for optimal design, and there is a delay in the estimation of the angular speed using the feedback control described above. The reason may be ease.
さらに、特許文献２記載の技術では、モータ側と負荷側を一体の１慣性とみなして制御している。このように制御すると、低周波数域の外乱は検出できるが、モータ側と負荷側が相対運動するような高周波数域の外乱に対しては。検出することも抑制することもできないので、不安定な振動を起こしてしまう。 Further, in the technique described in Patent Document 2, the motor side and the load side are regarded as one integral inertia and controlled. With this control, disturbances in the low frequency range can be detected, but for disturbances in the high frequency range where the motor side and the load side move relative to each other. Since it cannot be detected or suppressed, it causes unstable vibration.
ステアリングホイールの制御の場合はこれで問題ないとしても、モータで車輪を動かすような走行体では、モータと車輪の間をギア、チェーン、ベルトなどで連結して回転伝達するのが一般的で、一体と見なせるような剛結合をすることはほとんどない。これは、走行体を駆動する駆動力の伝達機構の機構上あるいはレイアウト上の制約に基づくものである。モータと車輪の間にはバネ性を有するのが通常であり、走行体を１慣性系として制御するには無理がある。 Even if this is not a problem for steering wheel control, it is common for a traveling body that moves wheels with a motor to transmit rotation by connecting the motor and wheels with a gear, chain, belt, etc. There is almost no rigid connection that can be regarded as one. This is based on the mechanical or layout restrictions of the drive force transmission mechanism that drives the traveling body. It is normal for the motor and the wheels to have a spring property, and it is impossible to control the traveling body as a one-inertia system.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、モータ側の角度を検出して車輪の状態を推定し、あるいは車輪に加わる外乱を推定し、外乱を抑制することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to suppress the disturbance by detecting the angle on the motor side and estimating the state of the wheel or estimating the disturbance applied to the wheel.
前記課題を解決するため、本発明の一態様は、負荷の軸と弾性体を介して連結されたモータを制御するモータ制御装置であって、前記モータの出力軸の回転量を示す位置信号と、前記モータへの入力トルクと、前記モータと負荷の慣性及び弾性体の特性と、に基づいて、前記負荷の軸の角速度を推定する速度推定部と、検出又は推定された前記負荷にかかる外乱トルクを抑制し、前記負荷の軸を目標角速度で駆動させるための第１の制御信号を出力する外乱抑制部と、前記負荷にかかる外乱トルクと前記負荷の角速度を示す仮定値に基づいて、検出又は推定された前記負荷に係る外乱トルクを抑制するための外乱抑制トルクを算出する外乱抑制トルク算出部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, one embodiment of the present invention is a motor control device that controls a motor connected to a shaft of a load via an elastic body, and includes a position signal indicating a rotation amount of an output shaft of the motor. an input torque to the motor, the characteristics of inertia and the elastic body of the motor and load, on the basis of a speed estimation unit for estimating the angular velocity of the shaft of the load, disturbance according to the detected or estimated the load A disturbance suppression unit that suppresses torque and outputs a first control signal for driving the axis of the load at a target angular velocity; and a disturbance torque applied to the load, and detection based on an assumed value indicating the angular velocity of the load. Or a disturbance suppression torque calculation unit that calculates a disturbance suppression torque for suppressing the estimated disturbance torque related to the load .
本発明の一態様によれば、モータ側の角度を検出して車輪の状態を推定することができ、これにより、外乱を抑制することが可能となる。なお、前記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明において明らかにされる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to estimate the state of the wheel by detecting the angle on the motor side, and thus it is possible to suppress disturbance. Note that problems, configurations, and effects other than the above will be clarified in the following description of the embodiments.
本発明は、車輪の状態、車輪に加わる外乱、外乱を抑制するためのトルクを、すべて２慣性系の逆システムを表す数式モデルを使って求めるようにしたことが特徴になっている。以下、図面を参照し、本発明の実施形態について、実施例を挙げて詳細に説明する。 The present invention is characterized in that the state of the wheel, the disturbance applied to the wheel, and the torque for suppressing the disturbance are all obtained by using a mathematical model representing an inverse system of a two-inertia system. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings with reference to the drawings.
図１は本発明の実施形態における実施例１に係るモータ制御装置の概略構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a motor control device according to a first embodiment of the present invention.
図１において、本実施例１に係るモータ制御装置１は、速度コントローラ２、モータ３、弾性体７、外乱推定部９、外乱抑制トルク算出部１１および状態推定部１３を含む。図１では、モータ３の回転を検出するエンコーダ２６はモータ３の回転軸に備え付けられており、回転量に応じたエンコーダ信号（位置信号）を出力する。外乱推定部９および状態推定部１３では所定期間におけるエンコーダ信号のパルス数を検知することでモータ３の回転速度であるモータ速度を検出する。また、外乱推定部９および状態推定部１３は第１の制御信号からモータ３への入力トルクを算出する。外乱推定部９は車輪５に加わる外乱トルクの推定値を示す外乱推定値をモータ速度と入力トルクから算出する。状態推定部１３は車輪５の速度の推定値を示す車輪速度推定値をモータ速度と入力トルクから算出する。外乱抑制トルク算出部１１は車輪５に加わる外乱を抑制するために必要なトルクを示す外乱抑制トルクを算出する。外乱抑制トルクは例えば整数値で表される値であり、回転方向信号が示すモータ３又は車輪５の回転方向と外乱トルクが加わっている方向とを比較してそれぞれが同じ方向であればマイナスの値、それぞれが異なる方向であればプラスの値として算出する。絶対値の大きさは外乱抑制トルクの大きさを示す。外乱トルク、車輪速度推定値および外乱抑制トルクの詳しい算出方法については後述する。 In FIG. 1, the motor control device 1 according to the first embodiment includes a speed controller 2, a motor 3, an elastic body 7, a disturbance estimation unit 9, a disturbance suppression torque calculation unit 11, and a state estimation unit 13. In FIG. 1, an encoder 26 that detects the rotation of the motor 3 is provided on the rotating shaft of the motor 3 and outputs an encoder signal (position signal) according to the amount of rotation. The disturbance estimator 9 and the state estimator 13 detect the motor speed, which is the rotation speed of the motor 3, by detecting the number of pulses of the encoder signal in a predetermined period. Further, the disturbance estimation unit 9 and the state estimation unit 13 calculate the input torque to the motor 3 from the first control signal. The disturbance estimation unit 9 calculates a disturbance estimated value indicating an estimated value of the disturbance torque applied to the wheel 5 from the motor speed and the input torque. The state estimation unit 13 calculates a wheel speed estimated value indicating an estimated value of the speed of the wheel 5 from the motor speed and the input torque. The disturbance suppression torque calculation unit 11 calculates the disturbance suppression torque indicating the torque required to suppress the disturbance applied to the wheel 5. The disturbance suppression torque is a value represented by, for example, an integer value, and the rotation direction of the motor 3 or the wheel 5 indicated by the rotation direction signal is compared with the direction in which the disturbance torque is applied. Values are calculated as positive values if they are in different directions. The magnitude of the absolute value indicates the magnitude of the disturbance suppression torque. Detailed calculation methods of the disturbance torque, the wheel speed estimated value, and the disturbance suppression torque will be described later.
速度コントローラ２はＰＩＤコントローラ（Proportional-Integral-differential Controller）であり、ＰＣ（Personal Computer）等の上位指令装置から車輪５の回転方向を示す回転方向信号と車輪５の速度を示す目標速度からなる目標速度信号が入力され、また、状態推定部１３から車輪５の速度の推定値を示す車輪速度推定値が入力される。速度コントローラ２は目標速度信号の示す目標速度と車輪速度推定値を比較して、状態推定部１３からのモータ３の速度の推定値を示す車輪速度推定値が目標速度に一致するように、ＰＷＭ信号、回転方向信号、ブレーキ信号等の第２の制御信号を外乱抑制部２１に出力する。ＰＷＭ信号はドライバから出力されるモータ電流を制御するための信号であり、ＰＷＭ信号におけるパルス幅はモータのトルクに比例する。外乱抑制部２１は、外乱抑制トルク算出部１１によって算出された外乱抑制値を参照し、第１の制御信号におけるＰＷＭ信号のパルス幅を変調し、外乱トルクの影響を抑制する第１の制御信号を出力する。変調にはあらかじめ所持しているテーブルを参照することで変調後のパルス幅を決定しても良いし、演算によって変調後のパルス幅を求めるものであっても良い。例えば、外乱抑制部２１は外乱抑制トルクがマイナスの値であれば第２の制御信号におけるパルス幅が小さくなるようにパルス幅を変調し、外乱抑制トルクがプラスの値であれば第１の制御信号におけるパルス幅が大きくなるようにパルス幅を変調する。変調するパルス幅の大きさは外乱抑制トルクの絶対値に依存する。 The speed controller 2 is a PID controller (Proportional-Integral-differential Controller), and is a target composed of a rotation direction signal indicating the rotation direction of the wheel 5 and a target speed indicating the speed of the wheel 5 from a host command device such as a PC (Personal Computer). The speed signal is input, and the wheel speed estimated value indicating the estimated value of the speed of the wheel 5 is input from the state estimation unit 13. The speed controller 2 compares the target speed indicated by the target speed signal with the wheel speed estimated value, and PWM is performed so that the wheel speed estimated value indicating the estimated value of the speed of the motor 3 from the state estimation unit 13 matches the target speed. A second control signal such as a signal, a rotation direction signal, or a brake signal is output to the disturbance suppression unit 21. The PWM signal is a signal for controlling the motor current output from the driver, and the pulse width of the PWM signal is proportional to the motor torque. The disturbance suppression unit 21 refers to the disturbance suppression value calculated by the disturbance suppression torque calculation unit 11, modulates the pulse width of the PWM signal in the first control signal, and suppresses the influence of the disturbance torque on the first control signal. Is output. For modulation, the pulse width after modulation may be determined by referring to a table that is possessed in advance, or the pulse width after modulation may be obtained by calculation. For example, the disturbance suppression unit 21 modulates the pulse width so that the pulse width in the second control signal becomes smaller if the disturbance suppression torque has a negative value, and the first control if the disturbance suppression torque has a positive value. The pulse width is modulated so that the pulse width in the signal becomes large. The magnitude of the pulse width to be modulated depends on the absolute value of the disturbance suppression torque.
ドライバ４は、外乱抑制部２１から出力された第１の制御信号に基づいた大きさの、モータ３を回転させるためのモータ電流を供給する。
モータ３の回転により弾性体７によって連結された車輪５が回転する。車輪５には走行状態に応じて外乱トルクが作用するが、この実施例では、外乱推定部９によって推定された外乱トルクであることは前述の通りである。
The driver 4 supplies a motor current for rotating the motor 3, which has a magnitude based on the first control signal output from the disturbance suppression unit 21.
The rotation of the motor 3 causes the wheels 5 connected by the elastic body 7 to rotate. The disturbance torque acts on the wheels 5 according to the traveling state, but in this embodiment, the disturbance torque is estimated by the disturbance estimation unit 9 as described above.
このように本実施例では、車輪５にはエンコーダを設けることなく、車輪５に加わる外乱および車輪５の速度を推定するアルゴリズムを導出した。このアルゴリズムでは、逆解析を用いており、運動方程式と変数の数は同じで、変数の既知および未知が順解析と異なっている。２慣性系の運動方程式は、次式で表される。
As described above, in the present embodiment, the algorithm for estimating the disturbance applied to the wheel 5 and the speed of the wheel 5 is derived without providing the wheel 5 with the encoder. This algorithm uses inverse analysis, the equation of motion and the number of variables are the same, and the known and unknown variables are different from the forward analysis. The equation of motion of the two-inertia system is expressed by the following equation.
ここで、JMはモータ３の慣性モーメント、JLは車輪５の慣性モーメント、K、Dはそれぞれ二つの慣性の間の弾性定数、回転ダンパ定数を表す。また、θMとθLはそれぞれモータ３と車輪５の角度、ＴMとＴLはそれぞれモータ３に加わる入力トルクと車輪５に加わる外乱トルクを表す。また、
と表す。ｓは制御工学における伝達関数の複素数を表し、例えば１／ｓは積分を意味する。
Here, J M is the moment of inertia of the motor 3, J L is the moment of inertia of the wheel 5, and K and D are the elastic constants and rotational damper constants between the two inertias, respectively. Further, θ M and θ L respectively represent the angle between the motor 3 and the wheel 5, and T M and T L respectively represent the input torque applied to the motor 3 and the disturbance torque applied to the wheel 5. Also,
Express. s represents a complex number of a transfer function in control engineering, and for example, 1 / s means integration.
図２および図３は運動方程式（１）の解き方を示す数式モデルを示す図で、特性が明らかな弾性体７で繋がれた２つの慣性系における未知変数と既知変数の関係を示している。図２は外乱推定、状態推定における未知数の求め方を示す数式モデルであり、図３は外乱抑制値算出における未知数の求め方を示す数式モデルである。 2 and 3 are diagrams showing a mathematical model showing how to solve the equation of motion (1), and show the relationship between the unknown variable and the known variable in the two inertial systems connected by the elastic body 7 whose characteristics are clear. FIG. 2 is a mathematical model showing how to find an unknown in disturbance estimation and state estimation, and FIG. 3 is a mathematical model showing how to find an unknown in disturbance suppression value calculation.
外乱推定部９は、図２に示すように運動方程式（１）において入力トルクＴMとモータ速度ωMを既知、車輪５への外乱トルクＴLを未知として解くことで、車輪５への外乱トルクＴLを求めている。状態推定部１３は運動方程式（１）においてモータトルクＴMとモータ速度ωMを既知、車輪速度ωLを未知として解くことで、車輪速度ωLを求めている。 As shown in FIG. 2, the disturbance estimation unit 9 knows the input torque T M and the motor speed ω M in the equation of motion (1) and solves the disturbance torque TL to the wheel 5 as unknown, thereby solving the disturbance to the wheel 5. Seeking the torque T L. By state estimation unit 13 for solving the motor torque T M and the motor speed omega M known, the wheel speed omega L as unknown in the equation of motion (1), seeking the wheel speed omega L.
次に、外乱抑制トルク算出部１１はまず、モータ３と車輪５が共に静止している状態を仮定する。この状態で車輪５に外乱トルクＴLが加わると、通常であれば車輪５や弾性体７で繋がったモータ３が回転することになる。ここで、モータ３と車輪５は弾性体７で繋がっているため、モータ３に与えられる入力トルクＴMに適切な外乱抑制トルクＴSを加えることで、車輪５に入った外乱トルクＴLの影響をキャンセルすることができる。 Next, the disturbance suppression torque calculation unit 11 first assumes that the motor 3 and the wheels 5 are both stationary. When the disturbance torque T L is applied to the wheel 5 in this state, the motor 3 connected by the wheel 5 and the elastic body 7 normally rotates. Here, since the motor 3 and the wheel 5 are connected by the elastic body 7, by adding an appropriate disturbance suppressing torque T S to the input torque T M given to the motor 3, the disturbance torque T L of the wheel 5 is reduced. You can cancel the effect.
外乱抑制トルクＴSの求め方は次のとおりである。図３に示すように運動方程式（１）において、外乱トルクＴLと車輪速度ωLを既知、外乱抑制トルクＴSを未知として解く。ここで、外乱トルクＴLは外乱推定部９で求めるものを用いる。また、車輪５にはエンコーダを設けないので速度を計測する手段はないため、静止条件（車輪速度ωL＝０）を既知の車輪速度ωLとして用いる。 The method of obtaining the disturbance suppression torque T S is as follows. As shown in FIG. 3, in the equation of motion (1), the disturbance torque T L and the wheel speed ω L are known and the disturbance suppression torque T S is unknown. Here, as the disturbance torque T L , the one obtained by the disturbance estimation unit 9 is used. Further, since the wheel 5 is not provided with an encoder, there is no means for measuring the speed. Therefore, the stationary condition (wheel speed ω L = 0) is used as the known wheel speed ω L.
以上のようにして算出される外乱抑制トルクＴSは、回転中のモータ３と車輪５に対しても、車輪５に外乱トルクＴLが加わったときに車輪５に生じる速度変動分をキャンセルするためのモータ３への加算トルクとして用いることができる。 The disturbance suppression torque T S calculated as described above cancels the amount of speed fluctuation generated in the wheel 5 when the disturbance torque T L is applied to the wheel 5 even for the rotating motor 3 and the wheel 5. Can be used as additional torque to the motor 3 for
図１において符号Ａを付し、一点鎖線で囲った部分、すなわち速度コントローラ２、外乱推定部９、外乱抑制トルク算出部１１、状態推定部１３および外乱抑制部２１のハード構成は、例えば後述の実施例３で説明する自律走行装置２６０のコントローラ２７０に設定された構成であり、ＣＰＵ２７３、プログラムＲＯＭ２７２、ＲＡＭ２７４、ＮＶ−ＲＡＭ２７５、モータＩ／Ｆ２７８を少なくとも含み、モータ３を駆動する。前記速度コントローラ２、外乱推定部９、外乱抑制トルク算出部１１、状態推定部１３および外乱抑制部２１は、ＣＰＵ２７３で実行されるプログラムの機能である。 In FIG. 1, a portion surrounded by a dashed line with a symbol A, that is, the speed controller 2, the disturbance estimation unit 9, the disturbance suppression torque calculation unit 11, the state estimation unit 13, and the disturbance suppression unit 21 has a hardware configuration described later, for example. The configuration is set in the controller 270 of the autonomous mobile device 260 described in the third embodiment, and includes at least the CPU 273, the program ROM 272, the RAM 274, the NV-RAM 275, and the motor I / F 278, and drives the motor 3. The speed controller 2, the disturbance estimation unit 9, the disturbance suppression torque calculation unit 11, the state estimation unit 13, and the disturbance suppression unit 21 are functions of a program executed by the CPU 273.
図４は状態推定部１３における状態推定手順を示すフローチャートである。状態推定部１３では、制御が開始されると、入力トルクを取得する（ステップＳ１０１：図面ではステップは省略し、Ｓ１０１のように示す。以下、同様。）。次いで、モータ速度を取得し（ステップＳ１０２）、運動方程式（１）を図２に示した数式モデルに基づいて演算し（ステップＳ１０３）、車輪速度を算出する（ステップＳ１０４）。算出した結果は、例えば前記コントローラ２７０内のＮＶ−ＲＡＭ２７４に保存する（ステップＳ１０５）。 FIG. 4 is a flowchart showing a state estimation procedure in the state estimation unit 13. When the control is started, the state estimation unit 13 acquires the input torque (step S101: steps are omitted in the drawing, and is shown as S101. The same applies hereinafter). Next, the motor speed is acquired (step S102), the equation of motion (1) is calculated based on the mathematical model shown in FIG. 2 (step S103), and the wheel speed is calculated (step S104). The calculated result is stored in, for example, the NV-RAM 274 in the controller 270 (step S105).
図５は外乱推定部９における外乱推定手順を示すフローチャートである。外乱推定部９では、制御が開始されると、入力トルクを取得する（ステップＳ２０１）。次いで、モータ速度を取得し（ステップＳ２０２）、運動方程式（１）を図２に示した数式モデルに基づいて演算し（ステップＳ２０３）、車輪外乱トルクを算出する（ステップＳ２０４）。算出した結果は、状態推定部１３の場合と同様にコントローラ２７０内のＮＶ−ＲＡＭ２７４に保存する（ステップＳ２０５）。 FIG. 5 is a flowchart showing a disturbance estimation procedure in the disturbance estimation unit 9. When the control is started, the disturbance estimation unit 9 acquires the input torque (step S201). Next, the motor speed is acquired (step S202), the motion equation (1) is calculated based on the mathematical model shown in FIG. 2 (step S203), and the wheel disturbance torque is calculated (step S204). The calculated result is stored in the NV-RAM 274 in the controller 270 as in the case of the state estimation unit 13 (step S205).
図６は外乱抑制トルク算出部１１における外乱抑制トルク算出手順を示すフローチャートである。外乱抑制トルク算出部１１では、制御が開始されると、車輪の外乱トルクＴＬを取得する（ステップＳ３０１）。次いで、車輪速度＝０として運動方程式（１）を図３に示した数式モデルに基づいて演算し（ステップＳ３０２）、外乱抑制トルクを算出する（ステップＳ３０３）。算出した結果は、状態推定部１３の場合と同様にコントローラ２７０内のＮＶ−ＲＡＭ２７４に保存する（ステップＳ３０４）。 FIG. 6 is a flowchart showing the disturbance suppression torque calculation procedure in the disturbance suppression torque calculation unit 11. When the control is started, the disturbance suppression torque calculation unit 11 acquires the disturbance torque T L of the wheels (step S301). Next, the equation of motion (1) is calculated based on the mathematical model shown in FIG. 3 with the wheel speed = 0 (step S302), and the disturbance suppression torque is calculated (step S303). The calculated result is stored in the NV-RAM 274 in the controller 270 as in the case of the state estimation unit 13 (step S304).
外乱抑制トルクは図１に示すように速度コントローラ２からのモータ指示トルクに外乱抑制部２１で加算され、入力トルクとしてモータ３を駆動する。 As shown in FIG. 1, the disturbance suppression torque is added to the motor command torque from the speed controller 2 by the disturbance suppression unit 21 to drive the motor 3 as an input torque.
図７は実施例２に係るモータ制御装置の概略構成を示す図である。実施例２は、実施例１に対して外乱推定部９に代えて車輪５に加わる外乱トルクを計測するトルクセンサ２９を設けた例である。その他の各部は実施例１と同様なので、重複する説明は省略する。 FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the motor control device according to the second embodiment. The second embodiment is an example in which a torque sensor 29 for measuring the disturbance torque applied to the wheel 5 is provided in place of the disturbance estimation unit 9 in the first embodiment. The other parts are the same as those in the first embodiment, and the duplicated description will be omitted.
本実施例２では、実施例１で推定した外乱トルクに代えて計測した外乱トルクを使用して外乱抑制トルク算出部１１で外乱抑制トルクＴMを算出し、外乱抑制部２１に出力するように構成した。外乱トルクＴLは推定されたものでないため、モータ入力トルクおよびモータ速度は外乱抑制トルク算出部１１には入力されず、状態推定部１３にのみ入力される。 In the second embodiment, the disturbance suppression torque calculation unit 11 calculates the disturbance suppression torque T M using the measured disturbance torque instead of the disturbance torque estimated in the first embodiment, and outputs the disturbance suppression torque T M to the disturbance suppression unit 21. Configured. Since the disturbance torque T L has not been estimated, the motor input torque and the motor speed are not input to the disturbance suppression torque calculation unit 11, but only to the state estimation unit 13.
なお、トルクセンサ２９は、例えば一般的な回転トルクメータである。一般的な回転トルクメータを用いれば、回転する軸のトルクを連続的に測定することができる。 The torque sensor 29 is, for example, a general rotary torque meter. If a general rotary torque meter is used, the torque of the rotating shaft can be continuously measured.
実施例２では、実施例１における外乱抑制トルク算出部１１が外乱推定部９で推定された外乱トルクに基づいて外乱抑制トルクを算出していたものを、トルクセンサ２９で実測した外乱トルクに基づいて外乱抑制トルクを算出する点が実施例１とは異なっている。すなわち、図３において外乱トルクは計測済み（既知）のものとして未知の外乱抑制トルクを算出することになる。 In the second embodiment, the disturbance suppression torque calculation unit 11 according to the first embodiment calculates the disturbance suppression torque based on the disturbance torque estimated by the disturbance estimation unit 9, but based on the disturbance torque measured by the torque sensor 29. The difference from the first embodiment is that the disturbance suppression torque is calculated by the above. That is, in FIG. 3, the disturbance torque is already measured (known) and an unknown disturbance suppression torque is calculated.
次に、外乱および状態推定と外乱抑制効果についてのシミュレーション実験結果について説明する。図８は一定速度で走行する台車において、路面に設置した段差を乗り越えるときの車輪に加わる負荷トルクを示す図である。実験で求めた計測値を実線で、前記運動方程式（１）を使用して推定した推定値を破線で示している。図から明らかなように、両者は一致し、運動方程式（１）を用いて推定した推定値が妥当であることがわかる。 Next, the results of simulation experiments on disturbance and state estimation and the disturbance suppression effect will be described. FIG. 8 is a diagram showing a load torque applied to a wheel when a vehicle traveling at a constant speed gets over a step installed on a road surface. The measured value obtained by the experiment is shown by a solid line, and the estimated value estimated by using the equation of motion (1) is shown by a broken line. As is clear from the figure, both agree with each other, and the estimated value estimated using the equation of motion (1) is valid.
表 パラメータ一覧
説明 記号 値 単位
モータイナーシャ JM 0.000004 kgm2
車輪イナーシャ JL 0.000015 kgm2
回転バネ定数 K 8 Nm/rad
回転ダンパ定数 D 0.0035 Nms/rad
車輪直径 - 0.1 m
路面段差高さ - 0.005 m
図９は車輪の状態（角速度）の推定結果を示す図である。破線は、状態量の推定のみで、外乱の抑制まではしていない。このため、路面段差外乱を入れたタイミングで大きく角速度が変動していることが分かる。一方、実線は外乱を抑制するためにモータ側の慣性に加える必要があるトルク（外乱抑制トルク）を求めて、モータ入力に足し加えた場合の結果を示す。図から明らかなように、抑制なしの場合に大きく変動していた角速度は、抑制ありの場合はほぼ一定速で回転を続けることを示しており、外乱を抑制するためのトルクをモータ側の慣性に加えると、安定した走行が可能となることが分かる。
List of table parameters
Description Symbol Value Unit
Motor inertia J M 0.000004 kgm 2
Wheel inertia J L 0.000015 kgm 2
Rotational spring constant K 8 Nm / rad
Rotation damper constant D 0.0035 Nms / rad
Wheel diameter-0.1 m
Road step height-0.005 m
FIG. 9 is a diagram showing the estimation result of the state of the wheels (angular velocity). The broken line only estimates the state quantity and does not suppress the disturbance. Therefore, it can be seen that the angular velocity fluctuates greatly at the timing when the road surface step disturbance is introduced. On the other hand, the solid line shows the result when the torque (disturbance suppression torque) that needs to be added to the inertia of the motor side to suppress the disturbance is calculated and added to the motor input. As can be seen from the figure, the angular velocity that fluctuates significantly without suppression indicates that the rotation continues at a nearly constant speed with suppression, and the torque for suppressing disturbance is the inertia on the motor side. It can be seen that stable running is possible by adding to.
以上のように、一例として路面段差相当の外乱に対して、検出および抑制することによって安定走行するための動作を示した。同様の使い方によって、車輪が衝突した場合の衝突緩和や異常停止などの用途にも用いることが可能である。その他、路面状況が変化する場合などに起きる車輪のスリップを抑制しながらの安定走行を行うことが可能となる。 As described above, as an example, the operation for stably traveling by detecting and suppressing the disturbance equivalent to the road step is shown. By using the same method, it can be also used for applications such as collision mitigation and abnormal stop when wheels collide. In addition, it is possible to perform stable running while suppressing wheel slips that occur when the road surface condition changes.
また、モータ３と車輪５の間には、弾性体７として回転バネのようなバネ性を有する連結剛体・粘性を介して連結されているのが通常である。このような場合でも、外乱トルクを検出してその外乱を抑制する外乱抑制トルクを外乱抑制部２１で第２の制御信号に加算して第１の制御信号とするので、滑らかなモータ駆動を実現することができる。 Further, the motor 3 and the wheel 5 are usually connected as an elastic body 7 via a connecting rigid body and viscosity having elasticity like a rotating spring. Even in such a case, the disturbance suppressing torque that detects the disturbance torque and suppresses the disturbance is added to the second control signal by the disturbance suppressing unit 21 to be the first control signal, so that smooth motor driving is realized. can do.
このように実施例１および２では、複雑な制御設計、パラメータの調整が不要なので、速度コントローラ２の設計コストを低く抑えることが可能となるとともに、高精度に外乱抑制することができる。また、モータ３側のみにエンコーダ２６を設置すればよく、他の各部はソフトウェアで構成できるので、シンプルな構成となり、省スペースを実現することができる。 As described above, in the first and second embodiments, since complicated control design and parameter adjustment are unnecessary, it is possible to suppress the design cost of the speed controller 2 to a low level, and it is possible to suppress a disturbance with high accuracy. Further, since the encoder 26 only needs to be installed on the motor 3 side and the other parts can be configured by software, the configuration is simple and space saving can be realized.
実施例３は、実施例１あるいは２におけるモータ制御装置を自律走行システムに適用した例である。 The third embodiment is an example in which the motor control device of the first or second embodiment is applied to an autonomous traveling system.
図１０は、実施例３に係る自律走行システム（正確には自律走行画像形成システム）１０１のシステム構成を示すブロック図である。図１０において、本実施例に係る自律走行システム１０１は、同一ネットワーク１０２環境内に接続されたホスト端末１００群（１００−１，１００−２，・・・１００−Ｍ：Ｍは１以上の整数であり、接続されたホスト端末の台数に対応する。以下、符号１００で総称する。）、自走型画像形成装置２００群（２００−１，２００−２，・・・２００−Ｎ：Ｎは１以上の整数であり、接続された自走型画像形成装置の台数に対応する。以下、符号２００で総称する。）、及びサーバ３００により構成される。 FIG. 10 is a block diagram showing the system configuration of the autonomous traveling system (to be exact, the autonomous traveling image forming system) 101 according to the third embodiment. In FIG. 10, the autonomous traveling system 101 according to the present embodiment includes a group of host terminals 100 (100-1, 100-2, ... 100-M: M is an integer of 1 or more, which are connected to the same network 102 environment. Corresponding to the number of connected host terminals (hereinafter collectively referred to as reference numeral 100), and a group of self-propelled image forming apparatuses 200 (200-1, 200-2, ... 200-N: N: It is an integer greater than or equal to 1 and corresponds to the number of connected self-propelled image forming apparatuses (hereinafter collectively referred to as reference numeral 200)) and a server 300.
本自律走行システム１０１では、ホスト端末（本実施例ではＰＣ端末、モバイル端末等）１００から送信されたデータを、ネットワーク１０２を介して例えば無線通信等の通信媒体４００によりサーバ３００が受信する。当該データを受信したサーバ３００は印刷要求があったユーザの場所を判断し、自走型画像形成装置２００に移動を指示する。また、サーバ３００は自走型画像形成装置２００の移動中（又は移動後）にデータを自走型画像形成装置２００に送信する。自走型画像形成装置２００は受信したデータを解釈して印刷すべき画像データを生成して印刷する。 In the autonomous traveling system 101, the server 300 receives the data transmitted from the host terminal (PC terminal, mobile terminal, etc. in the present embodiment) 100 via the network 102 by a communication medium 400 such as wireless communication. Upon receiving the data, the server 300 determines the location of the user who has made the print request, and instructs the self-propelled image forming apparatus 200 to move. Further, the server 300 transmits data to the self-propelled image forming apparatus 200 during (or after) the movement of the self-propelled image forming apparatus 200. The self-propelled image forming apparatus 200 interprets the received data to generate image data to be printed and print it.
なお、ネットワーク１０２は、ＬＡＮ（Local Area Network）あるいはインターネットなどによって構成され、電話回線等の公衆回線などによって接続するように構成することもできる。また、図１０では、複数台のホスト端末１００及び自走型画像形成装置２００がネットワーク１０２に接続されて自律走行システム１０１を構成しているが、ホスト端末１００及び自走型画像形成装置２００は単数でもよいことはいうまでもない。さらに、図１０においては、自律走行システム１０１が単一のネットワーク１０２に接続された構成となっているが、異なるネットワークに接続されて１つのシステムを構築するように構成することもできる。 The network 102 is configured by a LAN (Local Area Network), the Internet, or the like, and may be configured to be connected by a public line such as a telephone line. Further, in FIG. 10, a plurality of host terminals 100 and the self-propelled image forming apparatus 200 are connected to the network 102 to configure the autonomous traveling system 101. However, the host terminal 100 and the self-propelled image forming apparatus 200 are It goes without saying that a singular number is also acceptable. Further, although the autonomous traveling system 101 is connected to the single network 102 in FIG. 10, it may be configured to be connected to different networks to construct one system.
また、ホスト端末１００群は、それぞれユーザ操作に応じて、画像形成装置（プリンタ）２１０による印刷対象となる電子化データ（以下、「印刷ファイル」とする）をサーバ３００に送信して蓄積させ、蓄積させた印刷ファイルの中から選択した印刷ファイルについての印刷指示を出す。 In addition, the host terminal 100 group transmits electronic data to be printed by the image forming apparatus (printer) 210 (hereinafter, referred to as “print file”) to the server 300 and stores the electronic data in accordance with a user operation. The print instruction for the print file selected from the accumulated print files is issued.
サーバ３００は、ネットワーク１０２上に存在する共有サーバであり、画像形成装置２１０を、各ホスト端末１００から利用することが可能なように管理する。また、サーバ３００は、各ホスト端末１００から出された印刷指示に従って、そのホスト端末１００から送信されてきた印刷ファイルを蓄積し、蓄積された印刷ファイルの中から選択された印刷ファイルを画像形成装置２１０に印刷させる。 The server 300 is a shared server existing on the network 102, and manages the image forming apparatus 210 so that it can be used by each host terminal 100. In addition, the server 300 accumulates the print files transmitted from the host terminals 100 in accordance with the print instruction issued from each host terminal 100, and selects the print file selected from the accumulated print files in the image forming apparatus. Let 210 print.
図１１は、自走型画像形成装置２００の全体構成を示す説明図で、同図（ａ）は自走型画像形成装置２００の外形を示す斜視図、同図（ｂ）は画像形成装置２１０と自律走行装置２６０との関係を示す図である。 11A and 11B are explanatory views showing the overall configuration of the self-propelled image forming apparatus 200. FIG. 11A is a perspective view showing the outer shape of the self-propelled image forming apparatus 200, and FIG. 11B is an image forming apparatus 210. It is a figure which shows the relationship between the autonomous traveling apparatus 260.
実施例３に係る自走型画像形成装置２００は、基本的に上部の画像形成装置２１０と下部の自律走行装置２６０とから構成されている。画像形成装置２００は、後述の通信部２１０１を備え、ユーザの指令をパソコンやＰＤＡなどの他の情報機器から受信し、その指令に基づいて画像形成を行う機能を有する。また、画像形成装置２００は、受信した指令で指定された位置まで自走してユーザに出力した画像（印刷物）を配送する、という機能を有するロボット型の画像形成装置である。 The self-propelled image forming apparatus 200 according to the third exemplary embodiment basically includes an upper image forming apparatus 210 and a lower autonomous traveling apparatus 260. The image forming apparatus 200 includes a communication unit 2101, which will be described later, and has a function of receiving a user's instruction from another information device such as a personal computer or PDA, and forming an image based on the instruction. Further, the image forming apparatus 200 is a robot-type image forming apparatus having a function of self-propelled to a position designated by the received command and delivering the output image (printed matter) to the user.
画像形成装置２００は、本実施例では、複写機、プリンタ、ファクシミリの機能が搭載された複合型の電子写真方式のモノクロ用画像形成装置である。本自走型画像形成装置２００は、装置本体２０２０、画像読取部２０２１、光学ユニット２０２２、画像形成部２０２３、転写部２０２４、定着部２０２５、駆動バッテリ２２６及び排紙部２０２８などから構成されている。 In this embodiment, the image forming apparatus 200 is a composite electrophotographic monochrome image forming apparatus equipped with the functions of a copying machine, a printer, and a facsimile. The self-propelled image forming apparatus 200 includes an apparatus main body 2020, an image reading unit 2021, an optical unit 2022, an image forming unit 2023, a transfer unit 2024, a fixing unit 2025, a drive battery 226, a paper discharge unit 2028, and the like. .
装置本体２０２０は画像形成装置２００の筐体であり、画像読取部２０２１は、装置本体２０２０の最上部に配置され、原稿画像を読取るスキャナ機能を有する。光学ユニット２０２２は、画像読取部２０２１の直下に配置され、後述の感光体ドラム上に静電潜像を書き込む。画像形成部２０２３は、光学ユニット２０２２の直下に配置され、画像を形成する。転写部２０２４は、画像形成部２０２３の直下に配置され、画像形成部２０２３で形成されたトナー像をコピー用紙に転写する。定着部２０２５は、転写部２０２４の用紙搬送方向下流側となる装置本体２０２０の一側寄りに配置され、トナー像をコピー用紙に定着する。 The apparatus main body 2020 is a housing of the image forming apparatus 200, and the image reading unit 2021 is arranged at the top of the apparatus main body 2020 and has a scanner function of reading a document image. The optical unit 2022 is arranged immediately below the image reading unit 2021, and writes an electrostatic latent image on a photosensitive drum described later. The image forming unit 2023 is arranged immediately below the optical unit 2022 and forms an image. The transfer unit 2024 is arranged immediately below the image forming unit 2023, and transfers the toner image formed by the image forming unit 2023 onto a copy sheet. The fixing unit 2025 is arranged on the downstream side of the transfer unit 2024 in the sheet conveying direction, and is located near the one side of the apparatus main body 2020, and fixes the toner image on the copy sheet.
駆動バッテリ２２６は、定着部２０２５の下部に配置され、動力源としての蓄電池（バッテリ）である。給紙部２０２７は装置本体２０２０の最下部に配置され、シート材であるコピー用紙を複数枚収容して１枚ずつ給紙する。排紙部２０２８は、装置本体２０２０の一側面の外側に配置され、画像が定着された用紙を積層載置して収容する。 The drive battery 226 is arranged below the fixing unit 2025 and is a storage battery (battery) as a power source. The paper feeding unit 2027 is arranged at the bottom of the apparatus main body 2020, accommodates a plurality of copy sheets, which are sheet materials, and feeds the sheets one by one. The paper discharge unit 2028 is disposed outside one side surface of the apparatus main body 2020, and stacks and holds the paper on which the image is fixed.
駆動バッテリ２２６は、蓄電池としてリチウムイオン２次電池を有し、給電部から充電されて繰り返し蓄電可能となっており、画像形成装置２００本体内の各装置及び後述の移動手段に電力を供給する機能を有する蓄電装置である。 The drive battery 226 has a lithium ion secondary battery as a storage battery, is charged from a power supply unit and can be repeatedly charged, and has a function of supplying power to each device in the main body of the image forming apparatus 200 and a moving unit described later. Is a power storage device.
なお、蓄電池としてリチウムイオン電池等の２次電池の他に、電気二重層キャパシタ等の大容量キャパシタなども用いることができる。しかし、大容量キャパシタは、リチウムイオン電池等の２次電池と比較して、蓄電容量が小さく、内部電源の充電を頻繁に行う必要がある。ただし、大容量キャパシタは、蓄電容量は小さいが、充放電による劣化が少なく急速充放電特性に優れているため、短時間で充電作業（給電動作）を終えることができると共に、蓄電池がメンテナンスフリーとなるメリットがある。 In addition to a secondary battery such as a lithium-ion battery, a large-capacity capacitor such as an electric double layer capacitor can be used as the storage battery. However, a large-capacity capacitor has a smaller storage capacity than a secondary battery such as a lithium-ion battery, and it is necessary to frequently charge an internal power supply. However, the large-capacity capacitor has a small storage capacity, but has little deterioration due to charge / discharge and is excellent in rapid charge / discharge characteristics, so charging work (power supply operation) can be completed in a short time, and the storage battery is maintenance-free. There is an advantage.
自律走行装置２６０は、筐体２６３０と、走行用車輪２６３１を含む図示しない走行駆動機構と、この走行駆動機構を制御する走行制御部と、から主に構成されている。自律走行装置２６０は、筐体２６３０の上部に画像形成装置２１０を搭載し、通信部を介してユーザから指示された指定場所まで自走する機能を有している。 The autonomous traveling device 260 mainly includes a housing 2630, a traveling drive mechanism (not shown) including traveling wheels 2631, and a traveling control unit that controls the traveling drive mechanism. The autonomous traveling device 260 has the function of mounting the image forming device 210 on the upper part of the housing 2630 and self-propelled to a designated location instructed by the user via the communication unit.
本実施例では、図１１に示すように、走行駆動機構は、走行用車輪２６３１の前輪２０３１ａ及び後輪２０３１ｂを回転駆動する駆動モータ２６４、前輪２０３１ａ及び後輪２０３１ｂ（又は前輪２０３１ａのみ）のステアリング動作（操舵）を行うステアリング機構などから構成されている。なお、走行駆動機構は、４輪駆動のものに限られず２輪駆動でもよい。また、３輪構成のものでもよく、さらに多くの多輪式のもの、あるいはキャタピラ式のものであってもよい。 In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the traveling drive mechanism includes a drive motor 264 that rotationally drives the front wheels 2031a and the rear wheels 2031b of the traveling wheels 2631, and steering of the front wheels 2031a and the rear wheels 2031b (or only the front wheels 2031a). It is composed of a steering mechanism that performs an operation (steering). The traveling drive mechanism is not limited to the four-wheel drive, and may be the two-wheel drive. Further, it may have a three-wheel configuration, and may have a larger number of multi-wheel types or a caterpillar type.
図１２は、本自律走行システムにおける自走型画像形成装置の構成とサーバとの通信構成を示す説明図である。本自律走行システム１０１において、自走型画像形成装置２００は画像形成装置２１０と自律走行装置２６０を含み、それぞれがサーバ３００とネットワーク１０２を介して無線通信を行う。画像形成装置２１０はサーバ３００より印刷データや画像形成装置２１０の制御に関する命令等を受信し、またサーバ３００に対し機器の状態を通知する。自律走行装置２６０はサーバ３００から目的地や走行経路に関する情報等を受け取り、サーバ３００に対し自身の位置情報などの機器の情報を通知する。 FIG. 12 is an explanatory diagram showing the configuration of the self-propelled image forming apparatus and the communication configuration with the server in the autonomous traveling system. In the autonomous traveling system 101, the self-propelled image forming apparatus 200 includes an image forming apparatus 210 and an autonomous traveling apparatus 260, each of which performs wireless communication with the server 300 via the network 102. The image forming apparatus 210 receives print data, commands relating to control of the image forming apparatus 210, and the like from the server 300, and also notifies the server 300 of the state of the device. The autonomous mobile device 260 receives information about the destination and the travel route from the server 300, and notifies the server 300 of device information such as its own position information.
図１３は、本自律走行システムにおける画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。同図において、画像形成装置（プリンタ）２１０は、画像形成装置２１０本体の制御を行うコントローラ２１２、用紙に画像を印刷するためのプリンタエンジン２１３、ユーザが入力を行い画像形成装置本体の状態等を表示する操作パネル２１４、および駆動バッテリ２２６から基本的に構成され、ネットワーク１０２と繋がっている。 FIG. 13 is a block diagram showing the hardware configuration of the image forming apparatus in this autonomous traveling system. In the figure, an image forming apparatus (printer) 210 includes a controller 212 for controlling the main body of the image forming apparatus 210, a printer engine 213 for printing an image on a sheet, a state of the main body of the image forming apparatus by a user input. It is basically composed of an operation panel 214 for displaying and a driving battery 226, and is connected to the network 102.
ネットワーク１０２はサーバ３００との通信を行うためのものである。プリンタエンジン２１３はコントローラ２１２からの信号によりヘッドを制御し、また給紙部２０２７よりコピー用紙を給紙してコピー用紙上に画像を形成する。操作パネル２１４はユーザが入力を行い、また、画像形成装置２１０本体の状態等を表示する表示装置を備えたユーザＩ／Ｆである。駆動バッテリ２２６は画像形成装置２１０を駆動させるためのバッテリである。 The network 102 is for communicating with the server 300. The printer engine 213 controls the head in response to a signal from the controller 212, and also feeds copy paper from the paper feed unit 2027 to form an image on the copy paper. The operation panel 214 is a user I / F provided with a display device for inputting by a user and displaying the state of the main body of the image forming apparatus 210. The drive battery 226 is a battery for driving the image forming apparatus 210.
コントローラ２１２は、そのとき設定されている制御モード及びホストから受け取った制御コードに従って、ホストからの印字データをビデオデータに変換してプリンタエンジン２１３へ出力する制御機構の総称である。コントローラ２１２は、ネットワークＩ／Ｆ２１５、プログラムＲＯＭ２１６、フォントＲＯＭ２１７、操作部Ｉ／Ｆ２１８、ＣＰＵ２１９、ＲＡＭ２２０、ＮＶ−ＲＡＭ２２１、エンジンＩ／Ｆ２２２、ＨＤＤ２２４及びバッテリＩ／Ｆ２２５の各モジュールを含む。 The controller 212 is a general term for a control mechanism that converts print data from the host into video data and outputs the video data to the printer engine 213 according to the control mode set at that time and the control code received from the host. The controller 212 includes network I / F 215, program ROM 216, font ROM 217, operation unit I / F 218, CPU 219, RAM 220, NV-RAM 221, engine I / F 222, HDD 224, and battery I / F 225.
各モジュールの機能は、次の通りである。ネットワークＩ／Ｆ２１５は、サーバ３００との通信を行うためのインターフェースであり、プログラムＲＯＭ（Programmable Read Only Memory、以下、同様。）２１５は、コントローラ２１２内でのデータの管理及び周辺モジュールを制御するためのプログラムを格納している。フォントＲＯＭ（ＦＯＮＴ ＲＯＭ、以下、同様。）２１６は、印字に使用されるさまざまな種類のフォントを格納している。操作部Ｉ／Ｆ２１８は操作パネル２１４のインターフェースである。 The function of each module is as follows. The network I / F 215 is an interface for performing communication with the server 300, and a program ROM (Programmable Read Only Memory, hereinafter the same) 215 manages data in the controller 212 and controls peripheral modules. It stores the program. A font ROM (FONT ROM, hereinafter the same) 216 stores various types of fonts used for printing. The operation unit I / F 218 is an interface of the operation panel 214.
ＣＰＵ（Central Processing Unit、以下、同様。）２１９はプログラムＲＯＭ２１６に格納されたプログラムの手順に従ってホストからのデータ（印字データ、制御データ）を処理する。ＲＡＭ（Random Access Memory、以下、同様。）２２０は、ＣＰＵ２１９が処理するときのワークメモリであり、ホストからのデータを一時記憶するバッファ及びバッファに記憶されたデータを処理するメモリ等に使われる。 A CPU (Central Processing Unit, hereinafter the same) 219 processes data (print data, control data) from the host according to the procedure of the program stored in the program ROM 216. A RAM (Random Access Memory, hereinafter the same) 220 is a work memory when the CPU 219 processes, and is used as a buffer for temporarily storing data from the host, a memory for processing the data stored in the buffer, and the like.
ＮＶ−ＲＡＭ２２１は、電源を切っても保持したいデータを格納しておくための不揮発性ＲＡＭである。エンジンＩ／Ｆ２２２はコントローラ２１２からプリンタエンジン２１３を制御するインターフェースである。ＨＤＤ２２４は、大容量のデータを読み書き可能に保持する大容量記憶媒体である。バッテリＩ／Ｆ２２５は、駆動バッテリ２２６とのインターフェースである。 The NV-RAM 221 is a non-volatile RAM for storing data to be retained even when the power is turned off. The engine I / F 222 is an interface that controls the printer engine 213 from the controller 212. The HDD 224 is a large-capacity storage medium that holds a large amount of data in a readable and writable manner. The battery I / F 225 is an interface with the drive battery 226.
図１４は、本自律走行システムにおける自律走行装置のハードウェア構成を示すブロック図である。同図において、自律走行装置２６０は、当該自律走行装置２６０の制御を行うコントローラ２７０と、位置認識装置２６２、障害物センサ２６３、駆動モータ２６４及び駆動バッテリ２６５から基本的に構成され、ネットワーク１０２と繋がっている。 FIG. 14 is a block diagram showing the hardware configuration of the autonomous traveling device in the autonomous traveling system. In the figure, the autonomous traveling device 260 basically includes a controller 270 that controls the autonomous traveling device 260, a position recognition device 262, an obstacle sensor 263, a drive motor 264, and a drive battery 265, and is connected to the network 102. It is connected.
ネットワーク１０２はサーバ３００との通信を行うためのものである。位置認識装置２６２は自律走行装置２６０の現在位置を認識（計測）するための装置である。障害物センサ２６３は自律走行装置２６０の走行経路上の障害物を認識するためのセンサである。障害物センサ２６３としては、例えばレーザーレンジファインダ（ＬＲＦ：Laser Range Finder）といわれる測距機器が使用される。障害物センサ２６３は、レーザー光を出射する方向を水平走査させることによって、自律走行装置２６０から障害物までの距離を測定することができる。 The network 102 is for communicating with the server 300. The position recognition device 262 is a device for recognizing (measuring) the current position of the autonomous mobile device 260. The obstacle sensor 263 is a sensor for recognizing an obstacle on the traveling route of the autonomous mobile device 260. As the obstacle sensor 263, for example, a distance measuring device called a laser range finder (LRF) is used. The obstacle sensor 263 can measure the distance from the autonomous mobile device 260 to the obstacle by horizontally scanning the direction in which the laser light is emitted.
駆動モータ２６４は自律走行装置２６０を自律走行させるための駆動力を与えるためのモータであり、駆動バッテリ２６５は駆動モータ２６４その他による自律走行装置２６０の走行駆動を実現するための電力を供給するバッテリである。 The drive motor 264 is a motor for giving a driving force for causing the autonomous traveling device 260 to autonomously travel, and the drive battery 265 is a battery for supplying electric power for realizing traveling drive of the autonomous traveling device 260 by the drive motor 264 or the like. Is.
コントローラ２７０は、そのとき設定されている制御モード及びホストから受け取った制御コードに従って、目的地までの自律走行を行う制御機構の総称である。コントローラ２７０は、ネットワークＩ／Ｆ２７１、プログラムＲＯＭ２７２、ＣＰＵ２７３、ＲＡＭ２７４、ＮＶ−ＲＡＭ２７５、位置認識装置Ｉ／Ｆ２７６、障害物センサＩ／Ｆ２７７、モータＩ／Ｆ２７８及びバッテリＩ／Ｆ２７９の各モジュールを含む。 The controller 270 is a general term for a control mechanism that autonomously travels to a destination according to the control mode set at that time and the control code received from the host. The controller 270 includes a network I / F 271, a program ROM 272, a CPU 273, a RAM 274, an NV-RAM 275, a position recognition device I / F 276, an obstacle sensor I / F 277, a motor I / F 278, and a battery I / F 279.
各モジュールの機能は次の通りである。ネットワークＩ／Ｆ２７１は、サーバ３００との通信を行うためのインターフェースである。プログラムＲＯＭ２７２はコントローラ２７０内でのデータの管理及び周辺モジュールを制御すためのプログラムを格納している。ＣＰＵ２７３はプログラムＲＯＭ２７２に格納されたプログラムの手順に従ってデータを処理する。ＲＡＭ２７４はＣＰＵ２７３が処理するときのメモリ等に使われる。ＮＶ−ＲＡＭ２７５は、電源を切っても保持したいデータを格納しておくための不揮発性ＲＡＭである。 The function of each module is as follows. The network I / F 271 is an interface for communicating with the server 300. The program ROM 272 stores programs for managing data in the controller 270 and controlling peripheral modules. The CPU 273 processes data according to the procedure of the program stored in the program ROM 272. The RAM 274 is used as a memory or the like when the CPU 273 processes. The NV-RAM 275 is a non-volatile RAM for storing data to be retained even when the power is turned off.
位置認識装置Ｉ／Ｆ２７６はコントローラ２７０から位置認識装置２６２を制御するためのインターフェースである。障害物センサＩ／Ｆ２７７はコントローラ２７０から障害物センサ２６３を制御するためのインターフェースである。モータＩ／Ｆ２７８はコントローラ２７０から自律走行装置２６０の駆動モータ２６４を制御するためのインターフェースである。バッテリＩ／Ｆ２７９はコントローラ２７０から駆動バッテリ２６５を制御するためのインターフェースである。 The position recognition device I / F 276 is an interface for controlling the position recognition device 262 from the controller 270. The obstacle sensor I / F 277 is an interface for controlling the obstacle sensor 263 from the controller 270. The motor I / F 278 is an interface for controlling the drive motor 264 of the autonomous mobile device 260 from the controller 270. The battery I / F 279 is an interface for controlling the drive battery 265 from the controller 270.
図１５は、本自律走行システムにおけるサーバのハードウェア構成を示すブロック図である。同図において、サーバ３００は、当該サーバ３００の制御を行うコントローラ３１０から構成され、ネットワーク１０２と繋がっている。コントローラ３１０はホストから受け取った制御コードに従って、使用する自走型画像形成装置２００の決定、走行経路の作成、また、印刷データの管理、変換を行う制御機構の総称である。コントローラ３１０は、ネットワークＩ／Ｆ３１１、プログラムＲＯＭ３１２、ＣＰＵ３１３、ＲＡＭ３１４、ＮＶ−ＲＡＭ３１５及びＨＤＤ３１６の各モジュールを含む。ネットワーク１０２は、サーバ３００と、ホスト端末１００及び自走型画像形成装置２００との通信を行うためのものである。 FIG. 15 is a block diagram showing a hardware configuration of a server in the autonomous traveling system. In the figure, the server 300 is composed of a controller 310 that controls the server 300, and is connected to the network 102. The controller 310 is a general term for a control mechanism that determines the self-propelled image forming apparatus 200 to be used, creates a travel route, and manages and converts print data according to the control code received from the host. The controller 310 includes modules such as a network I / F 311, a program ROM 312, a CPU 313, a RAM 314, an NV-RAM 315, and a HDD 316. The network 102 is for communicating with the server 300, the host terminal 100, and the self-propelled image forming apparatus 200.
各モジュールの機能は次の通りである。ネットワークＩ／Ｆ３１１は、コントローラ３１０がホスト端末１００及び自走型画像形成装置２００との通信を行うためのインターフェースである。プログラムＲＯＭ３１２はコントローラ３１０内でのデータの管理及び周辺モジュールを制御するためのプログラムを格納している。 The function of each module is as follows. The network I / F 311 is an interface for the controller 310 to communicate with the host terminal 100 and the self-propelled image forming apparatus 200. The program ROM 312 stores programs for managing data in the controller 310 and controlling peripheral modules.
ＣＰＵ３１３はプログラムＲＯＭ３１２に格納されたプログラムの手順に従ってデータを処理する。ＲＡＭ３１４はＣＰＵ３１３が処理するときのメモリ等に使われる。ＮＶ−ＲＡＭ３１５は電源を切っても保持したいデータを格納しておくための不揮発性ＲＡＭである。ＨＤＤ３１６は、大容量のデータを読み書き可能に保持する大容量記憶媒体である。本自律走行システム１０１では、ホスト端末１００から受信した印刷情報、ホスト端末１００及び自走型画像形成装置２００のホーム位置、またその他の設備の位置が記録された地図データ等を保持する。 The CPU 313 processes data according to the procedure of the program stored in the program ROM 312. The RAM 314 is used as a memory when the CPU 313 processes. The NV-RAM 315 is a non-volatile RAM for storing data to be retained even when the power is turned off. The HDD 316 is a large-capacity storage medium that holds a large amount of data in a readable and writable manner. The autonomous traveling system 101 holds the print information received from the host terminal 100, the home positions of the host terminal 100 and the self-propelled image forming apparatus 200, and map data in which the positions of other facilities are recorded.
以下、ホスト端末１００、自走型画像形成装置２００及びサーバ３００から構成された自律走行システムの動作の一例について説明する。 Hereinafter, an example of the operation of the autonomous traveling system including the host terminal 100, the self-propelled image forming apparatus 200, and the server 300 will be described.
図１６は、自走型画像形成装置がユーザ席に自走し、ホームポジションに自走して戻る制御手順を示すフローチャートである。 FIG. 16 is a flowchart showing a control procedure in which the self-propelled image forming apparatus self-propels to the user seat, self-propels to the home position, and returns.
同図において、自走型画像形成装置２００は、サーバ３００からの指示によりユーザの席あるいはユーザの元へ自走して移動する（ステップＳ００１）。この移動は、自律走行装置２６０のＣＰＵ２７３が駆動モータ２６４を駆動し、弾性体（回転バネ）７を介して車輪２６３１に伝達され、車輪２６３１が回転することにより行われる。ここで、例えば実施例１のモータ制御装置１が機能することになる。 In the figure, the self-propelled image forming apparatus 200 self-propels and moves to the user's seat or the user's seat according to an instruction from the server 300 (step S001). This movement is performed by the CPU 273 of the autonomous mobile device 260 driving the drive motor 264, transmission to the wheel 2631 via the elastic body (rotation spring) 7, and rotation of the wheel 2631. Here, for example, the motor control device 1 of the first embodiment functions.
ユーザの席に到着すると、ユーザによる機器の利用開始操作を待つ（ステップＳ００２）。利用開始操作には、例えば、ユーザによる認証操作や利用開始ボタン押下操作などがある。ユーザ開始操作を待った後（ステップＳ００３）、一定時間操作がなければ（ステップＳ００３：ｎｏ）タイムアウト（ステップＳ００４）とし、サーバに放置状態であることを通知する（ステップＳ００５）。その後、ステップＳ００２に戻ってユーザによる開始操作を待つ。 When the user arrives at the seat, the operation waits for the user to start using the device (step S002). The use start operation includes, for example, a user authentication operation and a use start button pressing operation. After waiting for the user start operation (step S003), if there is no operation for a certain period of time (step S003: no), it is timed out (step S004), and the server is notified that it is in an abandoned state (step S005). Then, it returns to step S002 and waits for the user's start operation.
ユーザ開始操作があった場合は（ステップＳ００３：ｙｅｓ）、ユーザにプリンタ、コピー等の画像形成サービスを提供する（ステップＳ００６）。画像形成サービス提供後、今度はユーザによる利用終了操作を待つ（ステップＳ００７）。利用終了操作には、例えば、ユーザによる認証ログアウト操作や利用終了ボタン押下操作などがある。ユーザ終了操作を待った後（ステップＳ００８）、一定時間操作がなければ（ステップＳ００８：ｎｏ）タイムアウト（ステップＳ００９）とし、サーバ３００に放置状態であることを通知する（ステップＳ０１０）。一方、ユーザ終了操作があった場合は（ステップＳ００８：ｙｅｓ）、ホームポジションへ自律走行により帰還する（ステップＳ０１１）。 When there is a user start operation (step S003: yes), the user is provided with an image forming service such as a printer or a copy (step S006). After providing the image forming service, this time, the user waits for an operation for ending the use (step S007). The use end operation includes, for example, an authentication logout operation by the user and a use end button pressing operation. After waiting for the user end operation (step S008), if there is no operation for a certain period of time (step S008: no), it is timed out (step S009) and the server 300 is notified that it is in the neglected state (step S010). On the other hand, when the user end operation is performed (step S008: yes), the vehicle returns to the home position by autonomous traveling (step S011).
このように自律走行装置２６０がユーザの元に自律走行する場合、ユーザの元からホームポジション帰還する場合、いずれも目的の箇所に到着するまでに走行路に凹凸や表面形状の相違などによる路面の抵抗変化が存在するが、実施例１あるいは２のモータ制御装置１が機能することにより、駆動モータへの外乱トルクを加算したトルク入力が可能となる。その結果、自律走行装置２６０は、路面段差相当の外乱に対して安定走行することができ、車輪２６３１が衝突した場合の衝突緩和、あるいは異常停止などの用途にも適用できる。さらに、路面状況が変化する場合などに起きる車輪２６３１のスリップを抑制しながらの安定走行も可能となる。 In this way, when the autonomous traveling device 260 autonomously travels to the user, or when returning to the home position from the user's source, in both cases, the road surface may change due to unevenness or a difference in surface shape before reaching the target location. Although there is a resistance change, the motor control device 1 according to the first or second embodiment functions to enable torque input to the drive motor with the disturbance torque added. As a result, the autonomous mobile device 260 can travel stably against a disturbance equivalent to a road surface step, and can be applied to applications such as collision mitigation when wheels 2631 collide, or abnormal stop. Furthermore, stable running is possible while suppressing slipping of the wheels 2631 that occurs when the road surface condition changes.
なお、本実施例では、走行体として自律走行を行う自走型画像形成装置２００を例示しているが、駆動モータ２６４と車輪２６３１によって動く走行体として、工場向けの搬送台車、あるいは電動車椅子を代表とするパーソナルモビリティ、電気自動車などに広く用いることができる。また、走行体を走行させる車輪２６３１を駆動制御するモータ駆動制御装置とすれば、車輪２６３１の駆動制御を含むモータ制御システムとして構築することが可能である。 In this embodiment, the self-propelled image forming apparatus 200 that autonomously travels as an example of the traveling body is used. However, as the traveling body that is driven by the drive motor 264 and the wheels 2631, a carrier cart for a factory or an electric wheelchair is used. It can be widely used for representative personal mobility, electric vehicles, and the like. Further, if a motor drive control device that drives and controls the wheels 2631 that travel the traveling body, it is possible to construct a motor control system that includes drive control of the wheels 2631.
以上のように、本実施形態によれば、次のような効果を奏する。なお、以下の説明では、特許請求の範囲における各構成要素と本実施形態の各部について対応を取り、両者の用語が異なる場合には後者をかっこ書きで示し、両者の対応関係を明確にした。 As described above, according to this embodiment, the following effects are obtained. In the following description, correspondence is made between each component in the claims and each part of the present embodiment, and when the terms are different, the latter is shown in parentheses to clarify the correspondence between the two.
（１） 負荷（車輪５）の軸と弾性体７を介して連結されたモータ３を制御するモータ制御装置１において、前記モータ３の出力軸の回転量を示す位置信号と、前記モータへの入力トルクと、前記モータ３と負荷（車輪５）の慣性及び弾性体７の特性とに基づいて、前記負荷（車輪５）の軸の角速度を推定する速度推定部（状態推定部１３）と、検出又は推定された前記負荷（車輪５）にかかる外乱トルクを抑制し、前記負荷（車輪５）の軸を目標角速度で駆動させるための第１の制御信号を出力する外乱抑制部２１と、を備えた本実施形態によれば、モータ側の角度のみを検出して車輪の状態を推定することができ、これにより、外乱を抑制することが可能となる。 (1) In a motor control device 1 for controlling a motor 3 connected to a shaft of a load (wheel 5) via an elastic body 7, a position signal indicating a rotation amount of an output shaft of the motor 3 and a signal to the motor. A speed estimation unit (state estimation unit 13) that estimates the angular velocity of the shaft of the load (wheel 5) based on the input torque, the inertia of the motor 3 and the load (wheel 5), and the characteristics of the elastic body 7. A disturbance suppressor 21 that suppresses the detected disturbance torque applied to the load (wheel 5) and outputs a first control signal for driving the shaft of the load (wheel 5) at a target angular velocity; According to the present embodiment provided, the state of the wheel can be estimated by detecting only the angle on the motor side, and thus it becomes possible to suppress the disturbance.
（２） 前記（１）に係るモータ制御装置１において、前記位置信号と前記入力トルクと前記モータ３と前記負荷（車輪５）の慣性及び弾性体７の特性とに基づいて、前記負荷（車輪５）にかかる外乱トルクを推定する外乱推定部９をさらに備えた本実施形態によれば、モータ側の角度を検出して負荷（車輪）に加わる外乱を推定し、外乱を抑制することができる。 (2) In the motor control device 1 according to (1), the load (wheel) is determined based on the position signal, the input torque, the inertia of the motor 3, the load (wheel 5) and the characteristic of the elastic body 7. According to the present embodiment further including the disturbance estimating unit 9 that estimates the disturbance torque according to 5), the disturbance on the load (wheel) can be estimated by detecting the angle on the motor side, and the disturbance can be suppressed. .
（３） 前記（１）又は（２）に係るモータ制御装置１において、検出又は推定された前記負荷（車輪５）にかかる外乱トルクを抑制するための外乱抑制トルクを算出する外乱抑制トルク算出部１１をさらに備えた本実施形態によれば、負荷（車輪５）に加わる外乱を抑制する外乱抑制トルクを、外乱抑制部２１にフィードバックすることにより、外乱を抑制することができる。 (3) In the motor control device 1 according to (1) or (2), a disturbance suppression torque calculation unit that calculates a disturbance suppression torque for suppressing the disturbance torque applied to the detected load (wheel 5). According to the present embodiment further including 11, the disturbance can be suppressed by feeding back the disturbance suppressing torque for suppressing the disturbance applied to the load (wheel 5) to the disturbance suppressing unit 21.
（４） 前記（１）ないし（３）のいずれかに係るモータ制御装置１において、推定された前記負荷（車輪５）の軸の角速度が、前記目標角速度に近づくように駆動させるための第２の制御信号を出力するコントローラ（速度コントローラ２）をさらに備え、前記外乱抑制部２１は、前記外乱抑制トルクと前記第２の制御信号に基づいて、前記第１の制御信号を出力する本実施形態によれば、前記負荷（車輪５）の軸の推定された角速度をコントローラにフィードバックすることにより、外乱を抑制することができる。 (4) In the motor control device 1 according to any one of (1) to (3), a second drive for driving the estimated angular velocity of the shaft of the load (wheel 5) to approach the target angular velocity. In the present embodiment, the disturbance suppressor 21 outputs the first control signal based on the disturbance suppression torque and the second control signal. According to the above, the disturbance can be suppressed by feeding back the estimated angular velocity of the shaft of the load (wheel 5) to the controller.
（５） 前記（１）ないし（４）のいずれかに係るモータ制御装置１において、前記第１の制御信号がＰＷＭ信号である本実施形態によれば、変調するパルス幅の大きさが外乱抑制トルクの絶対値に依存するので、ＰＷＭ信号のパルス幅を変調し、外乱トルクの影響を抑制することができる。 (5) In the motor control device 1 according to any one of (1) to (4), according to the present embodiment in which the first control signal is the PWM signal, the magnitude of the pulse width to be modulated is the disturbance suppression. Since it depends on the absolute value of the torque, the pulse width of the PWM signal can be modulated to suppress the influence of the disturbance torque.
（６） 前記（１）ないし（５）のいずれかに係るモータ制御装置１と、前記モータ３と、前記モータ３の出力軸の回転量を示す位置信号を出力するエンコーダ２６と、を備えた本実施形態に係るモータ制御システムによれば、前記（１）ないし（５）で述べた効果を奏するモータ制御システムとすることができる。 (6) The motor control device 1 according to any one of (1) to (5), the motor 3, and the encoder 26 that outputs a position signal indicating the rotation amount of the output shaft of the motor 3. According to the motor control system of the present embodiment, it is possible to provide a motor control system that achieves the effects described in (1) to (5) above.
（７） 前記（６）に係るモータ制御システムと、前記弾性体７と、前記負荷（車輪５）と、を備えた本実施形態に係る走行体（自律走行装置２６０）によれば、前記（１）ないし（５）で述べた効果を奏する走行体（自律走行装置２６０）を提供することができる。 (7) According to the traveling body (autonomous traveling device 260) of the present embodiment including the motor control system according to (6), the elastic body 7, and the load (wheel 5), It is possible to provide a traveling body (autonomous traveling device 260) that achieves the effects described in 1) to (5).
（８） 前記（７）に係る走行体（自律走行装置２６０）において、前記弾性体７が回転バネからなる本本実施形態によれば、簡単な構成の回転バネによって弾性体７を構成することができる。 (8) In the traveling body (autonomous traveling device 260) according to (7), according to the present embodiment in which the elastic body 7 is a rotation spring, the elastic body 7 can be configured by a rotation spring having a simple structure. it can.
（９） 前記（７）または（８）に係る走行体（自律走行装置２６０）において、前記負荷が輪５からなる本実施形態によれば、走行体（自律走行装置２６０）の車輪５の駆動に際して前記（１）ないし（５）で述べた効果を奏することができる。 (9) In the traveling body (autonomous traveling device 260) according to (7) or (8), according to the present embodiment in which the load is the wheel 5, driving of the wheels 5 of the traveling body (autonomous traveling device 260). At that time, the effects described in the above (1) to (5) can be obtained.
なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態および実施例は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention, and all technical matters included in the technical idea described in the claims are included. It is the subject of the present invention. The above-described embodiments and examples show preferable examples, but those skilled in the art can realize various alternatives, modifications, variations, or improvements from the contents disclosed in this specification. Which are within the scope of the appended claims.
１ モータ制御装置
３ モータ
５ 車輪（負荷）
７ 弾性体
９ 外乱推定部（外乱推定手段）
１１ 外乱制御トルク算出部（外乱制御トルク算出手段）
１３ 状態推定部（状態推定手段）
２６ エンコーダ（角度検出手段）
２９ トルクセンサ
２６０ 自律走行装置
２６４ 駆動モータ
２６３１ 車輪
1 Motor control device 3 Motor 5 Wheel (load)
7 Elastic body 9 Disturbance estimation unit (disturbance estimation means)
11 Disturbance control torque calculation unit (disturbance control torque calculation means)
13 State estimation unit (state estimation means)
26 Encoder (angle detection means)
29 Torque sensor 260 Autonomous traveling device 264 Drive motor 2631 Wheel
Claims (8)
前記モータの出力軸の回転量を示す位置信号と、前記モータへの入力トルクと、前記モータと負荷の慣性及び弾性体の特性と、に基づいて、前記負荷の軸の角速度を推定する速度推定部と、
検出又は推定された前記負荷にかかる外乱トルクを抑制し、前記負荷の軸を目標角速度で駆動させるための第１の制御信号を出力する外乱抑制部と、
前記負荷にかかる外乱トルクと前記負荷の角速度を示す仮定値に基づいて、検出又は推定された前記負荷に係る外乱トルクを抑制するための外乱抑制トルクを算出する外乱抑制トルク算出部と、
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。 A motor control device for controlling a motor connected to a load shaft via an elastic body,
A position signal indicating the amount of rotation of the output shaft of the motor, and an input torque to the motor, the characteristics of inertia and the elastic body of the motor and the load, on the basis of the speed estimation for estimating the angular velocity of the shaft of the load Department,
A disturbance suppression unit that suppresses the disturbance torque applied to the detected or estimated load, and outputs a first control signal for driving the axis of the load at a target angular velocity;
A disturbance suppression torque calculation unit that calculates a disturbance suppression torque for suppressing the disturbance torque related to the detected or estimated disturbance torque based on an assumption value indicating the disturbance torque applied to the load and the angular velocity of the load,
A motor control device comprising:
前記外乱抑制部は、前記外乱抑制トルク算出部で算出された前記外乱抑制トルクと前記第２の制御信号に基づいて、前記第１の制御信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。 Further comprising a controller that outputs a second control signal No. 7 for driving the estimated angular velocity of the shaft of the load so as to approach the target angular velocity,
The said disturbance suppression part outputs the said 1st control signal based on the said disturbance suppression torque and the said 2nd control signal which were calculated by the said disturbance suppression torque calculation part, 1 or 2 characterized by the above-mentioned. the motor control device according to.
前記モータと、
前記モータの出力軸の回転量を示す位置信号を出力するエンコーダと、
を備えたことを特徴とするモータ制御システム。 A motor controller according to any one of claims 1 to 4 ,
The motor,
An encoder that outputs a position signal indicating the rotation amount of the output shaft of the motor,
A motor control system comprising:
前記弾性体と、
前記負荷と、
を備えたことを特徴とする走行体。 A motor control system according to claim 5 ;
The elastic body,
The load,
A traveling body characterized by having.
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