JP6981579B2 - 位置決め制御装置及び位置決め制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、モータによる位置決めを制御する位置決め制御装置に関するものである。

電子部品実装機、半導体製造装置等では、モータの駆動により、実装ヘッド等の機械の位置を目標距離だけ駆動させる位置決め制御が行われる。位置決め制御においては、装置を駆動するための指令信号の時系列パターンを規定するパラメータ、制御系のパラメータ等を最適な値に設定することによって位置決めに要する時間を短縮し、装置の生産性を向上することができる。これらのパラメータ設定は、移動する機械が低剛性の振動の発生しやすい機械である場合には、試行錯誤による調整が必要となり、調整作業に時間と手間がかかるという課題があった。また、調整作業にかかる時間、調整の結果等は、作業者の知識、経験に依存するところが大きく、作業者によって調整の品質にばらつきが生じるという課題があった。前述の課題を解決するための技術として、予め用意した指令パターンを用いてパラメータを設定する技術が提案されている。

特許文献１には、フィードバック制御、フィードフォワード制御等における制御パラメータを自動的にチューニングする電動機制御装置の自動調整法が開示されている。特許文献１に開示される自動調整法は、連続的に変化する複数の調整運転用の位置指令パターンを生成し、位置制御器の位置指令値として与えた際に位置偏差波形の振動振幅が所定値を超えない範囲内で、位置制御器、速度制御器の応答周波数を増加させるという調整を実行する。

特開２００７−１３５３４４号公報

特許文献１の自動調整法では、すべての位置指令パターンに対してひとつの最適な制御パラメータを選択する。そのため、個別の位置指令パターンへの制御パラメータの適合の度合いが悪く制御性能が低いという課題があった。また、多くの位置指令パターンについて運転を実行する必要があるため、調整に長い時間を要するという課題があった。

本開示は、上記を鑑みてなされたものであって、調整に要する時間が短く、高性能な位置決め動作を実行可能な位置決め制御装置を提供することを目的とする。

本開示に係る位置決め制御装置は、モータに機械的に接続された機械負荷を目標移動距離だけ移動させる位置決め動作におけるモータの動作が、運転条件と運転条件のもとで変更可能なパラメータである指令パラメータとによって規定される位置決め制御装置であって、運転条件のひとつである調整条件と指令パラメータのひとつである試行パラメータとに基づく位置決め動作を実行し、実行した位置決め動作の際のモータ又は機械負荷の位置、速度又は加速度のいずれか１つの状態を検出した状態センサ信号による評価結果に基づいて指令パラメータのひとつを調整条件に対応する優良パラメータとして決定する調整を実行する調整部と、調整条件と調整条件に対応する優良パラメータとの組を調整レコードとして保持する調整レコード保持部と、調整レコードに基づいて指令パラメータのひとつを、調整レコードに保持される調整条件とは異なる運転条件のひとつである未調整条件に対応する推定優良パラメータとして決定する推定部とを備え、調整条件とは異なる運転条件のひとつである追加調整条件を決定する調整管理部をさらに備え、調整部は、調整管理部で決定された追加調整条件のもとで調整を実行し、指令パラメータのひとつを追加調整条件に対応する追加優良パラメータとして決定し、調整レコード保持部は、追加調整条件と追加優良パラメータとの組を追加調整レコードとしてさらに保持し、調整部は、未調整条件と推定優良パラメータとによる位置決め動作を検証位置決め動作として実行し、調整管理部は、検証位置決め動作の際の状態センサ信号による評価結果があらかじめ定めた基準を満たすか否かを判断し、基準を満たさない場合に追加調整条件の決定を実行する。

本開示によれば、調整に要する時間が短く、高性能な位置決め動作を実行可能な位置決め制御装置を提供することができる。

実施の形態１における位置決め制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態１における指令パターンの一例を示す図である。 実施の形態１における運転条件と指令パラメータとの関係の一例を示す図である。 実施の形態１における調整の動作の一例を示すフロー図である。 実施の形態１における偏差の時間応答の一例を示す図である。 実施の形態１における調整の動作の一例を示すフロー図である。 実施の形態１における位置決め制御装置が備える処理回路をプロセッサ及びメモリで構成する場合の構成例を示す図である。 実施の形態１における位置決め制御装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の構成例を示す図である。 実施の形態２における位置決め制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態２における運転条件決定部の構成を例示する図である。 実施の形態３における位置決め制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態３における運転条件と指令パラメータとの対応関係の一例を示す図である。 実施の形態３における位置決め制御装置の動作の一例を示すフロー図である。 実施の形態４における位置決め制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態４における調整部の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態５における位置決め制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態５における優良パラメータ決定部の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態５におけるニューラルネットワークの構成の一例を示す図である。

以下に、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は例示である。また、各実施の形態は、適宜組み合わせて実行することができる。

実施の形態１
図１は、本実施の形態における位置決め制御装置１０００の構成の一例を示すブロック図である。位置決め制御装置１０００は、試行パラメータ１０５及び調整条件１０８に基づき指令信号１０３を決定する指令生成部２、指令信号１０３に基づきモータ１を駆動し位置決め動作を実行する制御部４を備える。さらに、位置決め制御装置１０００は、調整を実行し調整条件１０８に対応する優良パラメータ１０６を決定する調整部７を備える。さらに、位置決め制御装置１０００は、調整レコード１１１を保持する調整レコード保持部１０、調整レコード１１１に基づき調整条件１０８に対応する優良パラメータ１０６を推定優良パラメータ１０７として推定する推定部８を備える。

モータ１は、制御部４から出力される駆動電力Ｅによってトルク、推力等を発生する。モータ１の例としては、回転型サーボモータ、リニアモータ、ステッピングモータ等を挙げることができる。機械負荷３は、モータ１と機械的に接続され、モータ１によって駆動される。機械負荷３として、モータ１の発生するトルク、推力等によって動作し、機械負荷３の位置決め動作を実行する装置を適宜選択することができる。ここで、位置決め動作とは、機械負荷３を、目標移動距離だけ移動させる動作である。機械負荷３の例としては、電子部品実装機、半導体製造装置等を挙げることができる。また、位置決め動作における機械負荷３の移動は、機械負荷３の全体が移動してもよく、機械負荷３の一部の可動部が移動してもよい。モータ１及び機械負荷３を制御対象２０００と称する。

制御部４は、指令信号１０３に基づき、駆動電力Ｅをモータ１に供給してモータ１を駆動し、モータ１を指令信号１０３に追従させる。ここで、指令信号１０３は、モータ１についての指令値であり、例えば、モータ１についての、位置、速度、加速度、トルク、電流の指令値としてもよい。制御部４として、モータ１の位置を指令信号１０３に追従させる構成を適宜採用することができる。例えば、検出したモータ１の位置と指令信号１０３との差異が小さくなるように、モータ１のトルク又は電流をＰＩＤ制御に基づいて算出するフィードバック制御系を採用してもよい。また、制御部４として、検出した機械負荷３の位置が、指令信号１０３に追従するようにモータ１を駆動するフィードバック制御に、フィードフォワード制御を加えた２自由度制御系を採用してもよい。位置決め制御装置１０００は、制御部４を構成要素として含まない構成とすることもできる。例えば、位置決め制御装置１０００の外部にあるメモリ、プロセッサ等が、図１の制御部４と同様に、モータ１を指令信号１０３に追従させるように駆動してもよい。

状態センサ５は、モータ１又は機械負荷３の少なくともいずれか一方の状態、すなわち、制御対象２０００の状態を、状態センサ信号１０１として検出する。状態量の例としては、モータ１についての、位置、速度、加速度、電流、トルク、推力等を挙げることができる。さらに、状態量の例として、機械負荷３についての、位置、速度、加速度等を挙げることができる。状態量は、上記に例示したものの全部としてもよく、一部としてもよい。状態センサ５の例としては、エンコーダ、レーザ変位計、ジャイロセンサ、加速度センサ、電流センサ、力センサ等を挙げることができる。図１の状態センサ５は、モータ１の位置を状態量として検出するエンコーダであるとして説明を行う。

調整部７は、運転条件のひとつである調整条件１０８と指令パラメータのひとつである試行パラメータ１０５とに基づく位置決め動作を実行する。そして、実行した位置決め動作の際のモータ１又は機械負荷３の状態を検出した状態センサ信号１０１による評価結果１０９に基づいて、指令パラメータのひとつを調整条件１０８に対応する優良パラメータ１０６として決定する。上記の調整部７による一連の動作を調整と称する。なお、左記の調整の中で、調整部７は、試行パラメータ１０５を複数決定し、調整条件１０８と複数の試行パラメータの各々とによる位置決め動作を、複数回行ってもよい。

調整部７が実行する調整の説明に用いる用語について説明する。位置決め動作の間のモータ１についての、位置、速度、加速度等の指令値の時系列パターンを指令パターンと称する。本実施の形態において、指令パターンは、調整条件１０８と試行パラメータ１０５とによって規定される。換言すれば、調整条件１０８及び試行パラメータ１０５を決定すれば、位置決め動作の間の指令パターンが一意に決定され、モータの動作が規定される。ここで、調整条件１０８とは、運転条件の一種である。そして、運転条件とは、位置決め動作の間のモータ１の動作を拘束する条件であり、運転条件は、モータ１の動きを規定する少なくとも一つの数値パラメータを含む。この数値パラメータを運転パラメータと称する。運転パラメータは、目標移動距離を含んでもよい。目標移動距離とは、位置決め動作における機械負荷３の移動距離の目標値である。

指令パラメータは、モータ１の動作を指定する指令であって、指令生成部２に入力される指令である。指令生成部２は、指令パラメータに基づいて指令信号１０３を決定する。そして、制御部４は、指令信号１０３に基づきモータ１を駆動する。また、試行パラメータ１０５、後述する優良パラメータ１０６、後述する推定優良パラメータ１０７等は、それぞれ、一群の指令パラメータであり、これらは、指令パラメータを種類ごとに分類する呼称ということができる。試行パラメータ１０５は、指令パラメータの一種であり、調整条件１０８のもとで変更可能なパラメータである。なお、調整条件１０８を拘束条件として、試行パラメータ１０５を様々に変更することによって、上記の拘束条件のもとで、様々な指令パターンの位置決め動作を実行することができる。試行パラメータ１０５、指令パターン、調整条件１０８等についての具体例については、図２を用いて後述する。

調整部７は、調整条件１０８を取得する。本実施の形態において、調整条件１０８は、作業者が決定してもよく、位置決め制御装置１０００の内部又は外部の装置が決定してもよい。調整部７は、調整条件１０８のもとで、１つ又は複数の試行パラメータ１０５を決定する。そして、指令生成部２は、調整条件１０８と決定された試行パラメータ１０５とを取得し、指令信号１０３を生成し、制御部４は、指令信号１０３に基づく位置決め動作を実行する。換言すれば、調整部７は、調整条件１０８と試行パラメータ１０５とに基づく位置決め動作を実行する。評価部６は、実行した位置決め動作を、前述の状態センサ信号１０１に基づいて評価した結果を評価結果１０９として決定する。なお、評価部６は、位置決め動作を評価することによって、同時に位置決め動作に用いた試行パラメータ１０５を評価している。また、複数の試行パラメータ１０５を決定した場合、制御部４は、調整条件１０８と決定された試行パラメータ１０５の各々との組み合わせに基づく位置決め動作を実行する。評価部６が位置決め動作、すなわち試行パラメータ１０５を評価する動作については後述する。

調整部７は、評価結果１０９を取得する。そして、取得した評価結果１０９に基づき、指令パラメータのひとつを調整条件１０８に対応する優良パラメータ１０６として決定する。ここで、優良パラメータ１０６は、指令パラメータの一種である。また、評価結果１０９が良い位置決め動作を実行させる指令パラメータを、優良パラメータ１０６として決定してもよい。このような場合、優良パラメータ１０６は、評価部６の評価方法に依存して変化し、評価部６の評価方法を所望の方法に設定することにより、位置決め動作に求める性能を選択することができる。調整部７は、評価結果１０９に基づいて指令パラメータのひとつを優良パラメータ１０６として決定すればよい。一例として、調整において実行させた位置決め動作の評価結果１０９が最も良かった試行パラメータ１０５を、優良パラメータ１０６として決定してもよい。また、一例として、調整において実行させた位置決め動作の評価結果１０９が良かった２つを選択し、これらの中間値を優良パラメータ１０６として決定してもよい。

また、調整部７が、調整条件１０８を取得してから、調整条件１０８に対応する優良パラメータ１０６を決定するまでの動作を調整と称する。本実施の形態において、調整部７は、１回又は複数回の位置決め動作を実行し、位置決め動作の各々について評価結果１０９を取得する。調整条件１０８と決定された優良パラメータ１０６との組は、調整レコード１１１として調整レコード保持部１０に保持される。ここで、調整条件１０８と優良パラメータ１０６とを対応づける動作を例示する。これらを、入力のタイミングに基づいて対応付けてもよい。例えば、調整条件１０８と調整条件１０８が入力された直後に入力される優良パラメータ１０６とを組とすることによって対応付けてもよい。また、調整条件１０８と優良パラメータ１０６との両方に識別子を設けて対応付けてもよい。

推定部８は、未調整条件１１０を取得する。ここで、未調整条件１１０は、運転条件の一種である。未調整条件１１０を、調整レコード保持部１０に保持される調整条件１０８とは異なる運転条件としてもよい。推定部８はさらに、調整レコード１１１に基づいて指令パラメータのひとつを、未調整条件１１０に対応する推定優良パラメータ１０７として決定する。ここで、推定優良パラメータ１０７は、指令パラメータの一種である。ここで、優良パラメータ１０６は、調整部７が調整を実行して決定するものであり、一例として、調整条件１０８のもとで良い評価結果１０９を与える位置決め動作を実行させる指令パラメータとしてもよい。一方、推定優良パラメータ１０７は、指令パラメータのひとつを、未調整条件１１０に対応する推定優良パラメータ１０７として、推定部８が、推定により決定したものである。ここで、推定部８は、調整レコード１１１に基づいて指令パラメータのひとつを推定優良パラメータ１０７として決定すればよく、様々な方法をとることができる。一例として、未調整条件１１０のもとで、良い評価結果１０９が得られる指令パラメータのひとつを推定し、推定優良パラメータ１０７として決定してもよい。一例として、最善の評価結果１０９が得られると思われる指令パラメータのひとつを推定し、推定優良パラメータ１０７として決定してもよい。また、良い評価結果１０９が得られると思われる指令パラメータを、最上位のものから順にいくつか選択し、これらの平均値を推定優良パラメータ１０７として決定してもよい。図１の構成例では、未調整条件１１０は、外部から与えられるとしているが、位置決め制御装置１０００の内部に、未調整条件１１０を決定する構成要素を設けてもよい。なお、本実施の形態において、図１の構成例では、推定優良パラメータ１０７及び未調整条件１１０が、指令生成部２に入力される構成としているが、推定優良パラメータ１０７及び未調整条件１１０は、必ずしも指令生成部２に入力される必要はない。例えば、外部へ出力する構成としてもよく、調整レコード保持部１０に保持させる構成としてもよい。

以下に、試行パラメータ１０５、指令パターン、調整条件１０８等の具体例を例示する。図２は、本実施の形態における指令パターンの一例を示す図である。図２（ａ）から図２（ｄ）の横軸は時間である。図２（ａ）から図２（ｄ）のそれぞれの縦軸には、モータ１の、位置、速度、加速度及びジャークが示されており、これらは、指令信号１０３である。ここで、速度、加速度及びジャークはそれぞれ、モータ１の位置の、１階微分、２階微分及び３階微分である。横軸と縦軸との交点は、横軸上において評価運転の開始される指令開始時点となる時刻０である。図２の動作例の運転条件は、目標移動距離がＤであるとする。すなわち、モータ１の位置が評価運転の開始時点０において０であり、終端時点となる時刻ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＋Ｔ５＋Ｔ６＋Ｔ７におけるモータ１の位置をＤとする。

図２の指令パターンは、指令開始時点である時刻０から終端時点まで、順に、第１区間から第７区間に区分されている。ｎを１から７の自然数として、第ｎ区間の時間長を第ｎ時間長Ｔｎとする。図２の動作例では、第１時間長Ｔ１から第７時間長Ｔ７までの７つのパラメータを、ひとつの試行パラメータ１０５とする。すなわち、７つで１セットのパラメータを、ひとつの試行パラメータ１０５としている。第２区間及び第６区間の加速度の大きさをそれぞれ、Ａａ及びＡｄとし、これらは、区間内で一定であるとする。加速度の大きさＡａと加速度の大きさＡｄとは、試行パラメータ１０５の従属変数であり、設定自由度が無いことに留意する。なお、図２の例では、指令信号１０３を時系列に示したものが指令パターンとなっていると仮定しているため、指令パターンの各時刻における数値を指令信号１０３とよんでいる。

第１区間の時刻ｔ（０≦ｔ＜Ｔ１）における指令信号１０３を、以下のように計算することができる。第１区間の時刻０から第１区間内の時刻ｔまでの間の、ジャーク、加速度Ａ１及び速度Ｖ１のそれぞれを時間で積分したものが、加速度Ａ１、速度Ｖ１及び位置Ｐ１となる。そして、第１区間では一定の割合で加速度が増加し、時刻Ｔ１で加速度の大きさＡａに到達するとしているため、第１区間のジャークは、加速度の大きさＡａをＴ１で除した値となる。以上から、加速度Ａ１、速度Ｖ１及び位置Ｐ１はそれぞれ、（１）式から（３）式のように計算することができる。

また、第２区間の時刻ｔ（Ｔ１≦ｔ＜Ｔ１＋Ｔ２）における指令信号１０３、すなわち、加速度Ａ２、速度Ｖ２及び位置Ｐ２は、第１区間と同様に（４）式から（６）式のように計算することができる。

また、第３区間の時刻ｔ（Ｔ１＋Ｔ２≦ｔ＜Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）における指令信号１０３、すなわち、加速度Ａ３、速度Ｖ３及び位置Ｐ３は、第１区間と同様に（７）式から（９）式のように計算することができる。

また、第４区間の時刻ｔ（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３≦ｔ＜Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）における指令信号１０３、すなわち、加速度Ａ４、速度Ｖ４及び位置Ｐ４は、第１区間と同様に、（１０）式から（１２）式のように計算することができる。

また、第５区間の時刻ｔ（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４≦ｔ＜Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＋Ｔ５）における指令信号１０３、すなわち、加速度Ａ５、速度Ｖ５及び位置Ｐ５は、第１区間と同様に（１３）式から（１５）式のように計算することができる。

また、第６区間の時刻ｔ（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＋Ｔ５≦ｔ＜Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＋Ｔ５＋Ｔ６）における指令信号１０３、すなわち、加速度Ａ６、速度Ｖ６及び位置Ｐ６は、第１区間と同様に（１６）式から（１８）式のように計算することができる。

また、第７区間の時刻ｔ（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＋Ｔ５＋Ｔ６≦ｔ≦Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＋Ｔ５＋Ｔ６＋Ｔ７）における指令信号１０３、すなわち、加速度Ａ７、速度Ｖ７及び位置Ｐ７は、第１区間と同様に（１９）式から（２１）式のように計算することができる。

そして、終端時点となる時刻ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＋Ｔ５＋Ｔ６＋Ｔ７において、速度Ｖ７が０に一致し、さらに、位置Ｐ７が目標移動距離Ｄに一致する。そのため、終端時点において、（２２）式、及び（２３）式が成立する。第２区間の加速度の大きさＡａ、及び第６区間の加速度の大きさＡｄは、（２２）式と（２３）式とから決定することができる。

以上が、試行パラメータ１０５と調整条件１０８とに基づき、指令信号１０３を生成する指令生成部２の動作の例示である。ここで、第１区間、第３区間、第５区間及び第７区間では、ジャークが非零の一定値である。つまり、第１時間長Ｔ１、第３時間長Ｔ３、第５時間長Ｔ５及び第７時間長Ｔ７は、ジャークが非零の一定値となる時間を指定している。ここで非零の一定値とは、０よりも大きい一定値又は０より小さい一定値を意味する。また、これらの区間では、時間長Tｎに代えて、ジャークの大きさを、試行パラメータ１０５とすることもできる。例えば、第１区間におけるジャークの大きさをＪ１と定めた場合、第１時間長Ｔ１とジャークＪ１とは、（２４）式のような関係を有する。

ジャークが非零の一定値となる区間の時間長を試行パラメータ１０５として定めることと、ジャークが非零の一定値となる区間のジャークの大きさを試行パラメータ１０５として定めることとは等価である。上記の例のように、試行パラメータ１０５は、試行パラメータ１０５と調整条件１０８とによって指令パターンを決定するものであればよく、ここで例示したように、同じ調整条件１０８のもとでも複数の選択肢があり得る。なお、試行パラメータ１０５の選び方は、上記に説明する方法に限定されるものではない。ここで、図２を用いて説明した形態では、運転条件と指令パラメータとを決定すれば、モータ１の最大加速度が決まる。すなわち、図２の形態は、運転条件と指令パラメータとが、位置決め動作の際のモータ１の加速度の最大値を規定している場合の一例である。このような場合、モータ１の最大加速度を超えないという拘束条件のもとで指令パラメータを変更しつつ、良い評価結果１０９を与える位置決め動作を実行させる指令パラメータを探索することができる。なお、モータの最大加速度は、モータの仕様によって決定される場合が多く、上記のような構成にすることによって容易に調整を行うことができる。

図３は、本実施の形態における運転条件と指令パラメータとの関係の一例を示す図である。なお、図３に示す運転条件は、調整条件１０８及び未調整条件１１０であり、図３に示す指令パラメータは、優良パラメータ１０６及び推定優良パラメータ１０７である。図３の横軸は、運転パラメータのひとつである目標移動距離を示している。図３の縦軸は指令パラメータである。図３（ａ）及び図３（ｂ）には、調整レコード１１１がプロットされている。すなわち、図３（ａ）及び図３（ｂ）には調整条件１０８と調整条件１０８に対応する優良パラメータ１０６とが塗り潰し記号、すなわち黒丸記号を用いてプロットされている。ここで、第ｎ番目の調整条件１０８を目標移動距離Ｄ^（ｎ）とする。そして、目標移動距離Ｄ^（ｎ）における第ｊ時間長をＴｊ^（ｎ）とする。ここで、ｎは３以上の整数であり、ｊは１から７の整数である。また、Ｔｊ^（ｎ）は第ｎ番目の優良パラメータ１０６の第ｊ番目のパラメータ、すなわち、図２の例における第ｊ番目の第ｊ時間長である。このように、図２の例では、７つの時間長がひとつの指令パラメータを構成しているとしている。

なお、わかりやすく表示するために、図３には、優良パラメータ１０６として、指令パラメータの第ｊ番目のパラメータのみを示している。図２の動作例のように、ひとつの指令パラメータが複数のパラメータで構成される場合も、指令パラメータの複数のパラメータの各々について同様にプロットすることができる。また、運転条件が、目標移動距離に加えてひとつ又は複数の運転パラメータを有する場合、図３のような２次元平面上のプロットに代えて、運転パラメータの各々について座標軸を有する多次元空間にプロットしてもよい。ここで、第ｎ番目の調整条件１０８と第ｎ番目の優良パラメータ１０６との組である調整レコード１１１をＬｎとする。第ｎ番目の調整レコードＬｎは、第ｎ番目の目標移動距離Ｄ^（ｎ）と第ｎ番目の優良パラメータ１０６の組として、（２５）式のように書くことができる。

なお、図３には、第ｎ−２番目から第ｎ＋２番目までの５点の調整レコード１１１が示されているが、調整レコード１１１のデータ点数は、１点以上であればよく、２以上であることが好適である。調整レコード１１１のデータ点の数が多いほど、推定部８が推定優良パラメータ１０７を精度良く推定できる。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すデータ点に追加して、Ｄ^（ｎ） と Ｄ^{（ｎ＋１）}との間に、未調整条件Ｄ^＊と、未調整条件Ｄ^＊に対応する推定優良パラメータ Ｔｊ^＊とを、中抜き、すなわち白丸の記号を用いてプロットしたものである。推定部８は、調整レコード１１１に基づいて、（２６）式のように線形補間を行うことによって推定優良パラメータＴｊ^＊を推定してもよい。

（２６）式では、未調整条件Ｄ^＊の近傍の、調整レコードＬｎと、調整レコードＬｎ＋１とを用いた線形１次近似式によって推定優良パラメータＴｊ^＊を決定している。換言すれば、推定部８は、運転パラメータ及び優良パラメータ１０６をそれぞれ、入力及び出力として近似する線形補間関数を用いて推定優良パラメータ１０７を推定している。また、推定部８は、（２７）式のように、線形補間関数に代えて、次数がＰの近似多項式であるＰ次関数を用いて補間による推定を実行してもよい。総和記号Σを用いれば、（２７）式を、（２８）式のように記載することができる。

（２８）式のａｊ^（ｕ）は、調整レコード１１１、境界条件等によって定まる定数である。上記に例示した線形補間、多項式補間に加え、ラグランジュ補間、スプライン補間等による近似を用いて推定優良パラメータ１０７を推定してもよい。以上が、推定部８が、調整レコード１１１に基づいて、未調整条件１１０のもとで、位置決め制御性能が優良となる指令パラメータとして、推定優良パラメータ１０７を推定する動作の例示である。なお、本実施の形態では、調整条件１０８の運転パラメータが目標移動距離のみとした場合について示したが、目標移動距離以外の運転パラメータを追加してもよい。運転パラメータの例としては、機械負荷３の位置決め動作の開始位置、停止位置等を挙げることができる。目標移動距離が同じ状態で、動作の開始位置、停止位置等を変更すると、機械負荷３の特性が変化し、発生する振動の振幅の大きさ、発生する振動の周波数、発生する振動の減衰の性質等が変わり、指令パラメータの再調整が必要となる場合がある。換言すれば、機械負荷３の位置決め動作の開始位置、停止位置等は、位置決め動作の評価結果１０９、すなわち、位置決め動作の優良度に影響を及ぼす。

なお、推定部８は、調整レコード１１１に含まれる調整条件１０８と調整条件１０８に対応する優良パラメータ１０６とに基づいて実行される全ての位置決め動作の中での最大の加速度を算出してもよい。そして、この算出された値より、未調整条件１１０と未調整条件１１０に対応する推定優良パラメータ１０７とに基づいて実行される位置決め動作の中での最大の加速度の値の方が小さくなるように、推定優良パラメータ１０７を決定してもよい。このように推定優良パラメータ１０７を決定することにより、実現不可能な推力又はトルクを発生させる未調整条件１１０と推定優良パラメータ１０７との組み合わせを、推定部８による推定結果の中から排除することができる。そして、運転条件のもとで、良い評価結果１０９が得られる位置決め動作を実行させる指令パラメータを、調整と推定とを組み合わせて効率的に探索することができる。

さらに、運転パラメータとして、機械負荷３の慣性の大きさ、周囲温度等を採用してもよい。ここで、機械負荷３の慣性は機械の質量等によって決まる。慣性、周囲温度等に依存して、位置決め制御装置１０００の外乱が変化し、位置決め動作の性能に影響を及ぼす場合がある。上述のように、制御性能に影響のある数値を、調整条件１０８を構成する運転パラメータとして採用し、各運転パラメータに対応した高性能な位置決め制御を行うことができる装置を構成してもよい。また、本実施の形態の開示は、機械負荷３が直動し、位置決め制御装置１０００が、直動型の位置決めを制御する場合を例として説明したが、例えば、機械負荷３の可動部が回転し、回転型の位置決めを制御する場合についても適用可能である。このような場合、位置、速度及び加速度のそれぞれに代えて、角度、角速度、角加速度を用いてもよい。

調整条件１０８が複数の運転パラメータを含み、運転パラメータごとに複数の値を取りうる場合、運転パラメータの種類と取りうる値との組み合わせの全てについて調整条件１０８を作成してもよい。調整条件１０８の一例を挙げる。例えば、運転パラメータとして、５つの値を取り得る目標移動距離と、３つの値を取り得る機械負荷３の慣性とが採用されたとする。このような場合、調整条件１０８の数をＭ＝１５とし、１５の調整条件１０８を、調整条件１０８を調整部７及び調整レコード保持部１０へと供給する主体が、テーブルに格納してもよい。ここで、独立変数を様々に変化させた場合に得られる数値を、独立変数に対応させて取り出すことが可能な状態に格納したデータをテーブルと称する。格納する場所の例としては、例えば、データを取り出し可能な記憶装置を挙げることができる。また、調整条件１０８を供給する主体とは、例えば、図９に示す運転条件決定部１１のような構成要素としてもよい。

図４は、本実施の形態における調整の動作の一例を示すフロー図である。調整部７は、ステップＳ１０１において、全調整回数Ｍを設定する。Ｍは調整条件１０８の総数としてもよい。ステップＳ１０２において、調整部７は、実行中の調整回数ｋを初期化しｋ＝０とする。ここで、ステップＳ１０１とステップＳ１０２の順番は、どちらを先に実行してもよく、２つの動作の一部又は全部を同時に実行してもよい。次に、ステップＳ１０３において、調整部７は、実行中の調整回数ｋをインクリメントする。すなわち、ｋを１増加させる。次に、ステップＳ１０４において、調整部７は、Ｍ個の調整条件１０８のうちの第ｋ番目の調整条件１０８を読み出す。なお、図４の説明では、あらかじめすべての調整条件１０８を決定してテーブルに格納したものを読み出す構成を例示するが、調整条件１０８をあらかじめ決定せず、ステップＳ１０４を実行するごとに、調整条件１０８を決定する構成としてもよい。

次に、ステップＳ１０５において、調整部７は、第ｋ番目の調整条件１０８のもとで後述する調整を実行し、第ｋ番目の調整条件１０８に対応する優良パラメータ１０６を第ｋ番目の優良パラメータ１０６として決定する。次に、ステップＳ１０６において、調整レコード保持部１０は、第ｋ番目の調整条件と第ｋ番目の優良パラメータ１０６とを対応付けて、調整レコード１１１として保持する。次に、ステップＳ１０７において、調整部７は、ｋはＭ以上であるか否かを判断する。ステップＳ１０７において、ｋはＭ未満と判断した場合、ステップＳ１０３へ進む。そして、ステップＳ１０７において、ｋはＭ以上と判断されるまで、ステップＳ１０３からステップＳ１０７までの動作フローを繰り返し実行する。一方、ステップＳ１０７において、ｋはＭ以上と判断した場合、全ての調整条件１０８についての調整作業を終了する。図４に示す動作フローを実行することによって、調整条件１０８と調整条件１０８に対応する優良パラメータ１０６とを組にした調整レコード１１１を、Ｍ個の調整条件１０８のすべてについて調整レコード保持部１０が保持する状態となる。

次に、評価部６の構成及び動作を例示する。図５は、本実施の形態における偏差の時間応答の一例を示す図である。偏差とは、目標移動距離とモータ１の位置との間の差異である。図５の動作例において、モータ１の位置は、状態センサ５によって状態センサ信号１０１として検出されるとしている。図５（ａ）から図５（ｃ）はそれぞれ、異なる試行パラメータ１０５に基づく位置決め動作の偏差の時間波形を示している。ここで、試行パラメータ１０５に基づいて指令生成部２が指令信号１０３を生成し、生成された指令信号１０３に基づき制御部４が位置決め動作を実行する場合、実行された位置決め動作を、試行パラメータ１０５に基づく位置決め動作と称する。また、図２の例では、ひとつの試行パラメータ１０５が７つの時間長で構成されたように、試行パラメータ１０５が複数のパラメータで構成されるとしてもよい。

図５に示す例では、位置決めの完了時点を検出する際に、あらかじめ、位置決め制御の精度の基準となる許容幅ＩＭＰを定める。そして、位置決め制御を開始してから最初に偏差の大きさが許容幅ＩＭＰ以下となるまでの時間を整定時間と称する。整定時間は、指令パターンが終了する終端時間Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＋Ｔ５＋Ｔ６＋Ｔ７よりも長くなる場合があるが、機械振動の影響等により、整定時間が終端時間より短くなる場合もあり得る。

図５（ａ）の動作例では、整定時間はＴｓｔ１であり、整定時間Ｔｓｔ１の後、振幅が収束するまで偏差の大きさが許容幅ＩＭＰを超えない。図５（ｂ）の動作例では、整定時間はＴｓｔ２であり、整定時間Ｔｓｔ２の後、振幅が収束するまでに、偏差の大きさが１回許容幅ＩＭＰを超える。図５（ｃ）では、整定時間はＴｓｔ３であり、整定時間Ｔｓｔ３の後、振幅が収束するまで偏差の大きさが許容幅ＩＭＰを超えない。ここで、整定時間Ｔｓｔ３は、整定時間Ｔｓｔ１より小さく、整定時間Ｔｓｔ２より大きい（Ｔｓｔ２＜Ｔｓｔ３＜Ｔｓｔ１）としている。整定時間より後に偏差が許容幅ＩＭＰを超えないことと、位置決め動作の開始時点から偏差があらかじめ定めた値より最初に小さくなるまでの時間である位置決め時間を短くすることの２つが求められているとする。そして、同じ調整条件１０８のもとで、図５（ａ）から図５（ｃ）に示した３つの位置決め動作が実行されるとする。このような場合、図５（ｃ）の動作例が最も制御性能が高く、図５（ｃ）の位置決め動作を実行させた試行パラメータ１０５を、優良パラメータ１０６として決定してもよい。上記のように、位置決め時間に基づいて評価結果１０９を決定してもよい。なお、位置決め時間は、位置決め動作の開始時点を起点としているが、起点は、このような場合に限定されるものではない。例えば、位置決め動作の開始時点より一定の時間だけ前又は後の時点を起点とすることもできる。

評価部６は、整定時間と、位置決め時間の経過時点からあらかじめ定めた時間が経過するまでの間に偏差の大きさが許容幅ＩＭＰを超えるか否かについての情報であるオーバーシュート情報とを組み合わせて評価結果を決定してもよい。このように、オーバーシュート情報に基づいて評価結果１０９を決定し、位置決め動作の完了時点より後に偏差の大きさが許容幅ＩＭＰを超える動作を実行させる試行パラメータ１０５が優良パラメータ１０６として選択される可能性を低下させることができる。また、偏差の振動振幅が大きい位置決め動作を実行させる試行パラメータ１０５が優良パラメータ１０６として選択される可能性を低下させることができる。また、評価部６は、（２９）式の評価関数Ｅを評価結果として出力し、調整部７は、評価関数Ｅが小さいほど制御性能が高いとして評価関数Ｅの最小化を目標として調整を実行してもよい。また、（２９）式の逆数を評価関数とし、評価関数が大きいほど制御性能が高いとして評価関数の最大化を目標として調整を実行してもよい。

（２９）式の右辺の第１項のＴｓｔは整定時間である。また、第二項のＬ×Ｐｅは、オーバーシュート情報に基づいて決定されるペナルティの項である。第二項のＰｅはペナルティの有無を示す数値で、例えば、位置決め動作の完了時点からある一定の時間が経過するまでに偏差の大きさが許容幅を超えた場合に１とし、超えなかった場合に０としてもよい。また、第二項のＬはペナルティの大きさを決定する正の定数である。Ｌを大きくすると、（２９）式の評価関数は、整定時間に比べてペナルティに依存する度合いが大きくなり、ペナルティを避けることを優先する調整が実行される。一方、Ｌを小さくすると、評価関数は、ペナルティに比べて整定時間に依存する度合いが大きくなり、整定時間を短くすることを優先する調整が実行される。以上が、評価部６の構成及び動作の一例である。

なお、評価部６の構成は上記に限定されるものではない。例えば、偏差の時間積分値とモータ１の推力の時間積分値とを用いて評価結果１０９を算出してもよい。また、これらを組み合わせて評価結果１０９を算出する最適レギュレータを用いてもよい。また、偏差の大きさが初めて許容幅以下となってから、あらかじめ定めた時間が経過するまで目標移動距離に対する位置の超過量の最大値を指標としてもよい。また、目標移動距離を超えて位置決め動作の終着地点から見て位置決め動作の開始地点とは逆の側に行き過ぎる距離であるオーバーシュートの大きさに基づいて評価結果１０９を決定してもよい。また、指令パターンの中の最大加速度、又は指令パターンの中の最大速度を用いて評価結果としてもよい。また、これらを組み合わせて使用しても良い。なお、位置決め制御装置１０００は、評価部６を構成要素として含まない構成としてもよい。例えば、位置決め制御装置１０００の外部にあるメモリ及びプロセッサ、プロセッサ等が、図１の評価部６と同様に、状態センサ信号１０１に基づいて位置決め動作、すなわち試行パラメータ１０５を評価してもよい。

図６は、本実施の形態の調整の動作の一例を示すフロー図である。調整を開始すると、調整部７は、ステップＳ１１１において、１つの調整条件１０８のもとで実行する位置決め動作の試行回数の総数である総試行回数Ｖを設定する。ステップＳ１１２において、調整部７は、実行中の試行回数ｉを初期化する。例えばｉ＝０としてもよい。図６の動作例では、試行パラメータ１０５をあらかじめＶ個用意し、第ｉ番目の位置決め動作の実行の際には、用意したＶ個の試行パラメータ１０５の中から、第ｉ番目の試行パラメータ１０５を設定するとしている。

試行パラメータ１０５の設定方法の例として、グリッドサーチと呼ばれる総当り方式を挙げることができる。本実施の形態の図２を用いて例示した７つの時間長で構成される試行パラメータ１０５についてのグリッドサーチの一例を説明する。第１時間長Ｔ１がとりうる値を複数設定する。設定する値は０を含んでも良い。第１時間長Ｔ１が０の場合、動作開始から指令信号１０３の加速度が最大加速度に到達するまでの時間が０になる。第１時間長Ｔ１と同様に、第２時間長Ｔ２から第７時間長Ｔ７までの６つに関しても、それぞれのパラメータがとりうる値を離散的にいくつか設定する。７つの時間長は、負の値を取ることはできないことに留意する。次に、設定した値の組み合わせを、試行パラメータ１０５としてあらかじめ設定する。例えば、１つの試行パラメータ１０５を構成するパラメータが、第１時間長Ｔ１から第７時間長Ｔ７の７つあり、時間長の各々について３点ずつ離散的に値を設定すると仮定する。このような場合、組み合わせの数は、３の７乗の２１８７個となり、試行パラメータ１０５の数は２１８７個となる。この場合、総試行回数をＶ＝２１８７としてもよい。以上が、グリッドサーチによる試行パラメータ１０５の設定の一例である。

次にステップＳ１１３において、調整部７は、試行回数ｉをインクリメントする。すなわち、試行回数ｉを１増加させる。次に、ステップＳ１１４において、調整部７は、第ｉ番目の位置決め動作の試行を実行するための試行パラメータ１０５を決定する。次に、ステップＳ１１５において、調整部７は、ステップＳ１１１において設定したＶ個の試行パラメータ１０５から、第ｉ番目の試行パラメータ１０５を読み出す。そして、指令生成部２は、調整条件１０８と読みだした試行パラメータ１０５とに基づいて指令信号１０３を決定する。ステップＳ１１５において、制御部４は、指令信号１０３及び状態センサ信号１０１に基づいて駆動電力Ｅを決定し位置決め動作を実行する。さらに、ステップＳ１１５において、状態センサ５は、第ｉ番目の状態センサ信号１０１を決定する。次に、ステップＳ１１６において、評価部６は、第ｉ番目の評価結果１０９を決定し、調整部７は、第ｉ番目の評価結果１０９を取得する。第ｉ番目の評価結果１０９は、第ｉ番目の位置決め動作に対する評価結果である。次に、ステップＳ１１７において、調整部７は、ｉがＶ以上であるか否かの判断を実行する。ステップＳ１１７において、調整部７は、ｉがＶより小さいと判断した場合、ステップＳ１１３へ進む。そして、ステップＳ１１７において、ｉがＶ以上と判断されるまで、ステップＳ１１３からステップＳ１１７までの動作フローを繰り返し実行し、第１番目から第Ｖ番目までの位置決め動作と位置決め動作の各々に対応する評価結果１０９の決定が実行される。

一方、ｉがＶ以上と判断された場合（ｉ≧Ｖ）、調整部７は、ステップＳ１１８へ進む。このとき、上述の第１番目から第Ｖ番目までの位置決め動作が実行され、位置決め動作に用いられたＶ個の試行パラメータ１０５と、試行パラメータ１０５の各々に対応する評価結果１０９とが得られた状態となっている。ステップＳ１１８において、調整部７は、Ｖ個の評価結果１０９の中から、位置決め制御の性能が最良であった試行パラメータ１０５を選択し、調整条件１０８のもとでの優良パラメータ１０６として決定する。なお、図４に説明したように、調整部７は、調整条件１０８の各々について調整を実行し、優良パラメータ１０６を得る。そのため、図４に示したフロー図による動作では、優良パラメータ１０６を、合計Ｍ個得る。

以上のように、ステップＳ１１１からステップＳ１１８までの動作フローを実施することによって、１つの調整条件１０８に対応する評価結果１０９が最も優良となる試行パラメータ１０５を、優良パラメータ１０６として決定してもよい。なお、調整の方法は上記に限るものではなく、調整条件に対応する優良パラメータ１０６を異なる手順で決定してもよい。また、図６の例では、最良の位置決め動作を実行した試行パラメータ１０５を優良パラメータ１０６として選択しているが、必ずしも、試行パラメータ１０５の中から選択する必要はない。調整条件１０８のもとで、最良の位置決め動作を与える指令パラメータを選択すればよい。本実施の形態では、指令パターンを規定する指令パラメータを、位置決め制御の性能が優良となるよう調整する方法を説明した。別の例として、制御部４がフィードバック制御又はフィードフォワード制御を実行する場合に用いる制御ゲインが、指令パラメータの中に含まれる構成とし、調整によって制御ゲインの最適値を探索してもよい。

図７は、本実施の形態における位置決め制御装置１０００が備える処理回路をプロセッサ１０００１及びメモリ１０００２で構成する場合の構成例を示す図である。処理回路がプロセッサ１０００１及びメモリ１０００２で構成される場合、位置決め制御装置１０００の処理回路の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。ソフトウェア、ファームウェア等はプログラムとして記述され、メモリ１０００２に格納される。処理回路では、メモリ１０００２に記憶されたプログラムをプロセッサ１０００１が読み出して実行することによって、各機能を実現する。すなわち、処理回路は、位置決め制御装置１０００の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ１０００２を備える。また、これらのプログラムは、位置決め制御装置１０００の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

ここで、プロセッサ１０００１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）等であってもよい。メモリ１０００２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically EPROM）等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリとしてもよい。また、メモリ１０００２を、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、又はＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等としてもよい。

図８は、本実施の形態における位置決め制御装置１０００が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の構成例を示す図である。処理回路が専用のハードウェアで構成される場合、図８に示す処理回路１０００３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又はこれらを組み合わせたものとしてもよい。位置決め制御装置１０００の機能を、機能ごとに処理回路１０００３によって実現してもよく、複数の機能をまとめて処理回路１０００３によって実現してもよい。なお、位置決め制御装置１０００と制御対象２０００とは、ネットワークを介して接続してもよい。また、位置決め制御装置１０００は、クラウドサーバ上に存在してもよい。

以上のように、本実施の形態によれば、調整に要する時間が短く、高性能な位置決め動作を実行可能な位置決め制御装置を提供することができる。

実施の形態２
図９は、本実施の形態における位置決め制御装置１０００ａの構成の一例を示すブロック図である。位置決め制御装置１０００ａは、実施の形態１の位置決め制御装置１０００の構成要素に加えて、運転条件決定部１１を備える。運転条件決定部１１は、調整レコード１１１又は制御対象２０００の機械諸元に基づいて調整条件１０８又は未調整条件１１０のいずれか一方又は両方を決定する。より具体的には、調整条件１０８の運転パラメータ又は未調整条件１１０の運転パラメータを決定する。本実施の形態において、図１と同じ又は対応する構成要素については、図１と同一の符合を付す。

以下の説明では、調整条件１０８又は未調整条件１１０が設定される運転条件の範囲を調整範囲と称する。調整範囲とは、運転パラメータの範囲としてもよい。運転パラメータが複数ある場合、運転パラメータを複数有する運転条件について、複数の運転パラメータの範囲を調整範囲とし、運転パラメータの数だけの次元数を有する多次元空間の中に定められる範囲を調整範囲としてもよい。運転条件決定部１１は、調整範囲の中で調整条件１０８又は未調整条件１１０の運転パラメータの値を定める。なお、設定した調整条件１０８はテーブルとして保持してもよい。例えば、調整範囲の中に、複数の調整条件１０８の運転パラメータが等間隔に配置されるように設定してもよい。

図１０は、本実施の形態における運転条件決定部１１の構成を例示する図である。図１０（ａ）に示す運転条件決定部１１は、精度推定部１１０１、機械諸元１１０２及び決定部１１０３を備える。機械諸元１１０２として、モータ１、機械負荷３等についての機械諸元が格納されている。機械諸元１１０２として格納される機械諸元の例としては、モータ１の最大速度、最大加速度、最大トルク、機械負荷３の慣性等を挙げることができる。機械諸元１１０２は、例えば、記憶装置に記録された取り出し可能な情報としてもよい。精度推定部１１０１は、調整範囲の中の一部又は全部について、推定部８にとって、推定優良パラメータ１０７を高い精度で推定することが容易であるか困難であるかの度合いを、機械諸元１１０２又は調整レコード１１１に基づいて推定する。

ここで、推定優良パラメータ１０７を高い精度で推定することが容易な範囲とは、推定優良パラメータ１０７と、優良パラメータ１０６との差異が、調整範囲の中の他の部分と比較して小さい範囲としてもよい。ここで、上記の推定優良パラメータ１０７は、その範囲に含まれるひとつの運転条件を未調整条件１１０として推定部８が推定した推定優良パラメータ１０７である。そして、優良パラメータ１０６とは、上記と同じ運転条件を試行パラメータ１０５として調整部７が調整を実行して決定した優良パラメータ１０６である。また、例えば、（２２）式のように、線形補間を用いて推定部８が推定を実行する場合を考える。このような場合、精度推定部１１０１は、調整レコード１１１に基づき、調整範囲の中で、調整条件１０８の運転パラメータと優良パラメータ１０６との関係が線形の関係に近い部分を高精度範囲としてもよい。また、線形の関係と大きく異なる部分については低精度範囲としてもよい。このようにして、精度推定部１１０１が高精度範囲と低精度範囲を設定してもよい。

決定部１１０３は、高い精度での予測が困難な範囲における調整条件１０８の密度を増加させてもよい。また、高い精度での予測が容易な範囲における未調整条件１１０の密度を増加させてもよい。ここで、調整条件１０８又は未調整条件１１０の密度とは、運転パラメータの密度としてもよい。ここで、運転パラメータの密度とは、運転パラメータの値の一定の幅の中に配置された運転パラメータの数の多さの度合いである。すなわち、運転パラメータの値の一定の幅の中に配置された運転パラメータの数が多い場合、運転パラメータの密度が高いと称している。

以下に、精度推定部１１０１の動作を例示する。運転パラメータが目標移動距離であるとする。また、機械負荷３が共振周波数を有すると仮定する。そして、モータ１の速度及び加速度がそれぞれ、最大速度以下及び最大加速度以下に制限されているとする。そして、機械負荷３は、停止した状態（速度ゼロの状態）から最大速度の状態まで、最大加速度で加速し、次に、最大速度で可能な限り長い時間移動し、その後、停止するまで最大加速度で減速する位置決め動作を行うとする。このような場合、速度を時系列に示す速度パターンの形状（指令パターン）は、理想的には２等辺台形形状となる。そして、調整範囲の中に振動が発生しやすい目標移動距離があるとする。この振動が発生しやすい目標移動距離の近辺では、目標移動距離の変化に依存して、振動の発生しにくい指令パラメータの値が急激に変化する。そのため、振動が発生しやすい目標移動距離の近辺を、推定優良パラメータ１０７の高精度な推定が困難な低精度範囲としてもよい。以上が、精度推定部１１０１の動作の一例である。

なお、機械負荷３が解析的な式によって動作する可能性が高い運転条件の範囲を、推定優良パラメータ１０７の推定が容易な範囲である高精度範囲と定めてもよい。また、低精度範囲の数、高精度範囲の数は、ひとつでも複数でもよく、調整範囲の中に、高精度範囲と低精度範囲とが混在してもよい。そして、複数の低精度範囲又は高精度範囲を設定する場合、低精度範囲、高精度範囲等の幅は同じもよく、互いに異なってもよい。また、複数の運転パラメータの全部について低精度範囲又は高精度範囲を設定してもよく、一部について低精度範囲又は高精度範囲を設定してもよい。以上のように、図１０（ａ）に説明した本実施の形態の構成によれば、推定部８が推定優良パラメータ１０７を推定する際の難度に応じて調整条件１０８又は未調整条件１１０を設定することができる。そのため、調整を実行することが効果的な範囲を選択して調整を実行させることができる。

図１０（ｂ）に示す運転条件決定部１１は、図１０（ａ）に示した精度推定部１１０１に代えて調整範囲決定部１１０４を備える。図１０（ａ）に示す構成例では、あらかじめ与えられた調整範囲に対して調整条件１０８又は未調整条件１１０を決定したが、図１０（ｂ）に示す構成例では、調整範囲決定部１１０４が機械諸元１１０２又は調整レコード１１１に基づいて調整範囲を決定する。

以下に、調整範囲決定部１１０４が調整範囲を決定する動作を例示する。モータ１の最大速度であるＶｍａｘと、モータ１の最大加速度であるＡｍａｘとが、機械諸元１１０２として記憶されているとする。機械負荷３は、停止した状態（速度ゼロの状態）から最大速度の状態まで、最大加速度で加速し、次に、最大速度で可能な限り長い時間移動し、最大加速度で減速する位置決め動作を行うとする。調整範囲が運転パラメータである目標移動距離で与えられ、目標移動距離０から目標移動距離Ｄｍａｘが調整範囲であるとする。調整範囲決定部１１０４は、目標移動距離の最大値であるＤｍａｘを決定することによって調整範囲を決定すると仮定する。

Ｖｍａｘ^２／Ａｍａｘは、最大速度と最大加速度とが制限されるモータの間欠方式（Point-to-Point）の位置決めにおいて、最大加速度で加速し、最大加速度で減速し、速度の最高到達点で最大速度となる場合の目標移動距離である。このような場合、目標移動距離がＶｍａｘ^２／Ａｍａｘを下回ると、速度パターンの形状（指令パターン）は三角形状になり、最大速度Ｖｍａｘで移動する区間がなく、振動が発生しやすい。そのため、調整を実行することによって位置決め時間を大きく短縮することが期待できる。すなわち、調整の効果が大きい。

一方、目標移動距離がＶｍａｘ^２／Ａｍａｘを上回る場合、速度パターンの形状（指令パターン）は台形形状となり、最大速度Ｖｍａｘで移動する区間が生じる。このような場合、振動は発生しにくく、調整によって位置決め時間を大きく短縮することは期待できない。すなわち、調整の効果が小さい。上記に述べた内容により、目標移動距離がＶｍａｘ^２／Ａｍａｘを上回る場合、調整の効果は小さく、目標移動距離がＶｍａｘ^２／Ａｍａｘを下回る場合、調整の効果は小さいということができる。このような場合、調整範囲決定部１１０４は、次のように、（３０）式を用いて調整範囲を決定してもよい。

（３０）式のＣは正の定数である。調整範囲決定部１１０４は、（３０）式のＣを、例えば、０．５から３の間として、（３０）式の目標移動距離が０からＤｍａｘの範囲を調整範囲としてもよい。さらに好ましくは、（３０）式のＣを１として（３０）式の目標移動距離が０からＤｍａｘの範囲を調整範囲としてもよい。このようにすれば、Ｖｍａｘ^２／Ａｍａｘを指標値として、この指標値と同程度の値を下回る場合を調整範囲とすることができる。すなわち、調整の効果が大きい範囲を調整範囲とし、調整を行う時間をさらに短縮してもよい。以上が、調整範囲決定部１１０４の動作の一例である。決定部１１０３は、調整範囲決定部１１０４の定めた調整範囲に、調整条件１０８を設定する。なお、調整条件１０８又は未調整条件１１０を調整範囲の中に、互いに等しい間隔に設定してもよい。また、調整レコード１１１に基づいて、調整条件１０８の運転パラメータに対して調整条件１０８に対応する優良パラメータ１０６が急激に変化している領域を調整範囲に決定してもよい。言い換えれば、調整レコード１１１に基づいて、調整条件１０８に依存して優良パラメータ１０６の変化が大きい運転条件の範囲を調整範囲として定めてもよい。そして、調整によって位置決め動作に要する時間を短縮できる効果、又は、調整によって振動を低減する効果が大きい運転条件の範囲を調整範囲として定めてもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、調整に要する時間が短く、高性能な位置決め動作を実行可能な位置決め制御装置を提供することができる。さらに、モータ１の機械諸元もしくは機械負荷３の機械諸元、又は調整レコード１１１に基づいて調整条件１０８又は未調整条件１１０を決定する運転条件決定部１１を備える。

運転条件決定部１１は、推定部８が高精度に推定優良パラメータ１０７を推定する容易さの度合いを決定する精度推定部１１０１を備えてもよい。このような場合、調整範囲の中の、推定優良パラメータ１０７の推定精度に応じて調整条件１０８の数を増減させることができる。そのため、低精度範囲には、多くの調整条件１０８を設定し、推定によらず調整によって優良パラメータ１０６を得ることができる。そして、効率良く調整を実行することができる。また、高精度範囲には、多くの未調整条件１１０を設定して、調整によらず推定によって推定優良パラメータ１０７を得ることができる。そして、調整を行う時間をさらに短縮することが可能となり、効率良く調整を実行することができる。

また、運転条件決定部１１は、調整条件１０８が設定される運転条件の範囲である調整範囲を決定する調整範囲決定部１１０４を備えてもよい。このような場合、調整による位置決め時間の短縮の効果が大きいことが期待できる範囲を調整範囲として、調整を実行することができる。そして、調整を行う時間をさらに短縮することが可能となり、効率良く調整を実行することができる。

実施の形態３
図１１は、本実施の形態における位置決め制御装置１０００ｂの構成の一例を示すブロック図である。位置決め制御装置１０００ｂは、実施の形態１の位置決め制御装置１０００の調整部７及び調整レコード保持部１０に代えて、調整部７ａ及び調整レコード保持部１０ａをそれぞれ備える。そして、図１に示す位置決め制御装置１０００には含まれない調整管理部９を備える。図１１の説明において、図１と同じ又は対応する構成要素については、図１と同一の符合を付す。

位置決め制御装置１０００と位置決め制御装置１０００ｂとの相違点の概略を述べる。位置決め制御装置１０００ｂは、未調整条件１１０と推定優良パラメータ１０７とによる位置決め動作を実行する。そして、実行した位置決め動作の良又は不良を判断し、位置決め動作が不良である場合、新たな運転条件である追加調整条件１１２を決定する。そして、調整部７ａが追加調整条件１１２のもとで調整を実行して、指令パラメータのひとつを、追加調整条件１１２に対応する追加優良パラメータ１１３として決定する。

位置決め制御装置１０００ｂの動作について説明する。調整部７ａは、実施の形態１の調整部７と同様に、調整条件１０８のもとでの調整を実行する。そして、調整レコード保持部１０ａは、実施の形態１の調整レコード保持部１０と同様に調整レコード１１１を保持する。図１の位置決め制御装置１０００では、推定部８が未調整条件１１０を外部から取得した。一方、図１１の位置決め制御装置１０００ｂでは、調整管理部９が未調整条件１１０を決定する。図１１の位置決め制御装置１０００ｂにおいても、未調整条件１１０を外部から取得する構成としてもよい。図１１の推定部８は、図１の推定部８と同様に、指令パラメータのひとつを、未調整条件１１０に対応する推定優良パラメータ１０７として決定する。さらに、調整部７ａは、未調整条件１１０と推定優良パラメータ１０７とによる位置決め動作である検証位置決め動作を実行する。換言すれば、調整管理部９が決定した未調整条件１１０と推定部８が決定した推定優良パラメータ１０７とによって、指令生成部２及び制御部４に位置決め動作を実行させる。さらに、調整管理部９は、評価部６から検証位置決め動作についての評価結果１０９を取得し、検証位置決め動作についての評価結果１０９が、あらかじめ定めた基準を満たすか否かを判断する。上記の調整部７ａが実行する検証位置決め動作及び調整管理部９が実行する判断を検証と称する。

この検証の結果得られた判断結果が、あらかじめ定めた基準を満たさない場合、調整管理部９は追加調整条件１１２を決定する。ここで、追加調整条件１１２は、調整レコード１１１に含まれる調整条件１０８とは異なる運転条件とすることが望ましい。さらに、調整部７ａは、決定された追加調整条件１１２のもとで調整を実行し、指令パラメータのひとつを追加調整条件１１２に対応する追加優良パラメータ１１３として決定する。調整レコード保持部１０ａは、追加調整条件１１２と追加優良パラメータ１１３との組を、追加調整レコードとして保持する。なお、実行した推定優良パラメータ１０７に基づく位置決め動作が、あらかじめ定めた基準を満たす場合、未調整条件１１０と推定優良パラメータ１０７との組を、調整レコード１１１として調整レコード保持部１０ａが保持してもよい。また、この未調整条件１１０と推定優良パラメータ１０７との組についても、調整レコード１１１ではなく追加調整レコードとして保持してもよい。

図１２は、本実施の形態における運転条件と指令パラメータとの対応関係の一例を示す図である。図１２の横軸は運転条件である。図１２の縦軸は、指令パラメータである。図１２において、実施の形態１の図３と同一又は対応するデータ点、軸等については、図３と同じ符合を付す。図１２（ａ）のデータ点、軸等に付された符合の意味は、図３（ａ）と同一である。図１２（ｂ）には、図１２（ａ）に示したデータ点に加え、未調整条件１１０と推定優良パラメータ１０７とが示されている。ここで、未調整条件１１０と推定優良パラメータ１０７とを未調整データと称する。ここで、検証の結果があらかじめ定めた基準を満たすと判断された未調整データ、すなわち、良である未調整データは、中抜き記号（白丸記号）を用いて示す。一方、基準を満たさないと判断された未調整データ、すなわち、検証の結果が否である未調整データは、バツ印記号（掛け算記号）を用いて示す。図１０では、隣り合う調整条件１０８の間の運転条件の範囲を、未知区間と称する。なお、未知区間は、上記の隣り合う調整条件１０８の間の運転条件の範囲に加えて、調整条件１０８の配置される範囲である調整範囲の端部と、この端部に隣接する調整条件１０８の間の範囲も未知区間としてもよい。未知区間ＩＮＴ^（ｎ）は、２つの調整条件１０８の運転パラメータである、Ｄ^（ｎ）とＤ^{（ｎ＋１）}との間の開区間としている。（３１）式に示すように、未知区間ＩＮＴ^（ｎ）を、（Ｄ^（ｎ）、Ｄ^{（ｎ＋１）}）とする。なお、図１２に示す例では、未知区間ＩＮＴ^{（ｎ―２）}から未知区間ＩＮＴ^{（ｎ＋１）}までの４つの未知区間を図示しているが、未知区間の数は調整条件１０８の数に応じて増減させることができる。

図１２（ｃ）には、図１２（ｂ）と同様に、未調整データのうち、検証の結果が良と判断されたデータ点は白丸で示されているが、検証の結果が否と判断されたデータ点は、示していない。そして、追加調整条件１１２と追加優良パラメータ１１３とが、二重丸記号で示されている。前述のように、追加調整条件１１２と追加優良パラメータ１１３との組を追加調整レコードと称する。図１２（ｂ）では、未知区間ＩＮＴ^{（ｎ―２）}及び未知区間ＩＮＴ^{（ｎ―１）}に、検証の結果が否の未調整データが存在するとしている。調整管理部９は、検証の結果が否の未調整データが存在する未知区間の各々に追加調整条件１１２を１つずつ追加する。すなわち、未知区間ＩＮＴ^{（ｎ―２）}及び未知区間ＩＮＴ^{（ｎ―２）}のそれぞれに追加調整レコードを１点ずつ追加する。

未知区間ＩＮＴ^{（ｎ―２）}に追加した追加調整レコードを、Ｄ^ａｄ１及びＴｊ^ａｄ１によるデータ点とする。未知区間ＩＮＴ^{（ｎ―１）}に追加した追加調整レコードを、Ｄ^ａｄ２及びＴｊ^ａｄ２によるデータ点とする。以上のように、本実施の形態の位置決め制御装置１０００ａは、未調整データについて検証を実行する。そのため、基準を満たさない位置決め動作を実行させる未調整データを検出することができる。そして、前述のように、調整管理部９は、２つの調整条件１０８の間の区間である未知区間のうち、検証によって、否と判断された未調整データが存在する未知区間に追加調整条件１１２を決定することができる。このように追加調整条件１１２の配置を決定すれば、否と判断された未調整データの未調整条件１１０に近い運転条件を、追加調整条件１１２として決定することができる。ここで、２つの運転条件が近いとは、２つの運転条件の有する同種の運転パラメータの値が近いという意味としてもよい。すなわち、推定優良パラメータ１０７の推定精度が低い領域に対して選択的に追加調整条件１１２を配置することができる。以上により、効率よく調整を実行することができる。

図１３は、本実施の形態における位置決め制御装置１０００ｂの動作の一例を示すフロー図である。図１３は、図１２（ａ）に示す調整レコード１１１を調整レコード保持部１０ａが保持してから、図１２（ｃ）の追加調整レコードを調整レコード保持部１０ａが保持するまでの動作フローを示す。なお、図１３の動作フローを開始する前に、図１２（ａ）に示されている調整レコード１１１が調整レコード保持部１０ａに保持されているとする。動作フローを開始すると、ステップＳ２０１において、調整管理部９は、調整レコード保持部１０ａに保持された調整条件１０８の数に応じて、未知区間の数を決定する。未知区間の数をＰとする。次に、ステップＳ２０２において、調整管理部９は、処理中の未知区間の番号である未知区間番号ｑの初期化を実行する。ここで、ステップＳ２０２において、図１３ではｑの値を０とする初期化を実行しているが、初期化として、例えば１などの他の値に設定してもよい。

次に、ステップＳ２０３において、調整管理部９は、処理中の未知区間番号ｑをインクリメントする。換言すると、処理中の未知区間番号ｑを１増加させる。次に、ステップＳ２０４において、調整管理部９は、第ｑ番目の未知区間の未調整条件１１０をＬ個決定する。そして、ステップＳ２０５において、調整管理部９は、処理中の未調整条件番号ｗを初期化する。例えば、初期化として、ｗの値を０としてもよい。このＬ個の未調整条件１１０は、位置決め制御の性能を確認することが可能な数を用意することが望ましい。図１２（ａ）に示した例では、各未知区間につき４つの未調整条件１１０を決定しており、Ｌ＝４としている。

次に、ステップＳ２０６において、調整管理部９は、処理中の未調整条件番号ｗをインクリメントする。換言すれば、処理中の未調整条件番号ｗを１増加させる動作を実行する。次に、ステップＳ２０７において、推定部８は、第ｗ番目の未調整条件１１０に対応する推定優良パラメータ１０７を決定する。次に、ステップＳ２０８において、調整部７ａ等は、第ｗ番目の未調整データによる位置決め動作である第ｗ番目の位置決め動作を実行する。次に、ステップＳ２０９において、調整管理部９は、第ｗ番目の位置決め動作において得られた状態センサ信号１０１に基づいて評価部６による第ｗ番目の評価結果１０９を得る。次に、ステップＳ２１０において、調整管理部９は、ｗがＬ以上か否かの判断を実行する。そして、ｗがＬ未満の場合、ステップＳ２０６へ進む。そして、ステップＳ２１０においてｗがＬ以上と判断されるまで、ステップＳ２０６からステップＳ２１０までの動作フローを繰り返し実行する。一方、ステップＳ２１０において、Ｌがｗ以上と判断された場合、ステップＳ２１１へ進む。このとき、第１番目の評価結果１０９から第Ｌ番目の評価結果１０９までのＬ個の評価結果が得られた状態となっている。

ステップＳ２１１において、調整管理部９は、上記のＬ個の評価結果のすべてが、あらかじめ定めた基準を満たすか否かを判断する。ステップＳ２１１において、Ｌ個の評価結果のすべてが基準を満たすと判断した場合、ステップＳ２１２へ進む。一方、ステップＳ２１１において、Ｌ個の評価結果のうち少なくとも１つが基準を満たさないと判断した場合、ステップＳ２１３へと進む。ステップＳ２１２へ進んだ場合、調整管理部９は、Ｌがｑ以下であるか否かを判断する。Ｌがｑ以下である場合、動作フローを終了する。一方、Ｌがｑより大きい場合、ステップＳ２０３へと進み、ステップＳ２１２において、Ｌがｑ以下であると判断されるまでステップＳ２０３からステップＳ２１２までの動作フローを繰り返し実行する。

ステップＳ２１３に進んだ場合、調整管理部９は、追加調整条件１１２を決定する。そして、ステップＳ２１４において、調整部７ａは、追加調整条件１１２のもとでの調整である追加調整を実行し、追加優良パラメータ１１３を決定する。そして、ステップＳ２１５において、調整レコード保持部１０ａは、追加調整条件１１２と追加優良パラメータ１１３との組を追加調整レコードとして保持する。そして、ステップＳ２０４へ進む。そして、ステップＳ２１１でＬ個の評価結果が基準を満たすと判断されるまでステップＳ２０４からステップＳ２１５までの動作フローを繰り返し実行する。

なお、図１２の動作例では、隣り合う２つの調整条件１０８の間の全体を未知区間が占めるとしているが、未知区間は、隣り合う２つの調整条件１０８の間の一部としてもよい。例えば、運転条件の範囲の中で、利用される可能性が低い部分が未知区間に含まれないように未知区間を設定してもよい。また、調整管理部９は、利用する可能性が低い運転条件の範囲に比べて、利用する可能性が高い運転条件の範囲により多くの未知区間を配置してもよい。そして、利用する可能性が高い運転条件の範囲に、より多くの追加調整条件１１２を設け、重点的に調整を実行してもよい。また、未調整条件１１０の間の間隔、未調整条件１１０と調整条件１０８との間の間隔は、均等に設定してもよく不均等に設定してもよい。また、未調整条件１１０の設定において、乱数を用いて確率的に未調整条件１１０を決定してもよい。

図１２に示す動作例では、追加調整条件１１２を、未知区間の中心に１点とるが、未知区間の中に追加調整条件１１２を２点以上配置してもよい。また、追加調整条件１１２が定められた状態において、別の運転条件を新たに追加調整条件１１２として定める場合、既存の追加調整条件１１２を残してもよく削除してもよい。また、追加調整条件１１２を、検証において否と判断された未調整条件１１０に基づいて変更してもよい。例えば、否と判断された未調整条件１１０から所定の距離以下の範囲に、追加調整条件１１２を設けてもよい。そして、否と判断された未調整条件の付近を狙って調整を実行することによって効率よく調整を実行してもよい。ここで、２つの運転条件の間の距離とは、この２つの運転条件の含む同種の２つの運転パラメータの間の差異としてもよい。

図１１に示す調整管理部９は、検証の結果得られた判断結果があらかじめ定めた基準を満たさない場合に追加調整条件１１２を決定する。しかしながら、本実施の形態の調整管理部９の動作は、このような形態に限定されるものではない。調整部７ａ及び調整管理部９が検証を実行しない場合でも、調整管理部９は、運転条件のひとつである追加調整条件１１２を決定することができる。また、検証が実行された場合に、実行した検証の結果に関わらず、調整管理部９は、運転条件のひとつである追加調整条件１１２を決定することができる。そして、調整が実行されていない運転条件に対して追加で調整を実行できるため、調整管理部９が決定する追加調整条件１１２は、調整条件１０８とは異なる運転条件とするのが好適である。図１１に示す調整部７ａは、上記のように決定された追加調整条件１１２のもとでの調整を実行し、指令パラメータのひとつを、決定された追加調整条件１１２に対応する追加優良パラメータ１１３として決定することができる。そして、調整レコード保持部１０ａは、このように決定された追加調整条件１１２と追加調整条件１１２に対応する追加優良パラメータ１１３との組を追加調整レコードとして保持することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、実施の形態1と同様に、調整に要する時間が短く、高性能な位置決め動作を実行可能な位置決め制御装置を提供することができる。さらに、本実施の形態の位置決め制御装置１０００ｂは、調整管理部９を備える。調整管理部９は、調整条件１０８とは異なる運転条件のひとつである追加調整条件１１２を決定する。そして、調整部７ａは、追加調整条件１１２のもとでの調整を実行し、指令パラメータのひとつを、追加調整条件１１２に対応する追加優良パラメータ１１３として決定する。調整レコード保持部１０ａは、追加調整条件１１２と追加優良パラメータ１１３との組を追加調整レコードとしてさらに保持する。本実施の形態によれば、調整レコード１１１に含まれない追加調整条件１１２のもとでの調整を実行して、評価結果１０９が良い指令パラメータを決定することができる。そのため、より高精度に位置決め動作を実行することができる位置決め制御装置を提供することができる。

また、調整部７ａは、未調整条件１１０と推定優良パラメータ１０７とによる位置決め動作を検証位置決め動作として実行する。調整管理部９ａは、検証位置決め動作の際の状態センサ信号１０１による評価結果１０９があらかじめ定めた基準を満たすか否かを判断する。そして、基準を満たさない場合、調整管理部９ａは、追加調整条件１１２を決定する。そのため、推定優良パラメータ１０７についての評価の結果が基準を満たさない場合を選択して追加調整条件１１２を設定することが可能となり、不要な調整を行わずに効率の良い調整を実行することができる。

調整管理部９は、未知区間のうち、基準を満たさないと判断された未調整条件１１０が配置された未知区間に追加調整条件１１２を決定してもよい。ここで、未知区間を、隣接する調整条件１０８の間の運転条件の範囲としてもよい。また、未知区間を、調整条件１０８が配置される範囲である調整範囲の端とこの調整範囲の端に隣接する調整条件１０８の間の運転条件の範囲としてもよい。本実施の形態の位置決め制御装置は、上記のような構成を有するため、基準を満たさないと判断された未調整条件１１０の近くに追加調整条件１１２を決定することができる。そのため、推定優良パラメータ１０７の推定の精度が低い部分に、選択的に追加調整条件１１２を決定することができる。

また、調整管理部９は、図９、図１０に示した、調整条件１０８又は未調整条件１１０を決定する運転条件決定部１１と同様に、機械諸元１１０２、調整レコード１１１等を利用して追加調整条件１１２を決定することもできる。また、運転条件１０８が目標移動距離を指定する場合に、調整管理部９は、あらかじめ定めたモータ１の最大速度とあらかじめ定めたモータ１の最大加速度とに基づいて基準距離を決定してもよい。そして、追加調整条件１１２の目標移動距離が、上記の基準距離と同じか上記の基準距離より小さくなるように、追加調整条件１１２を決定してもよい。基準距離は、あらかじめ定めたモータの最大速度が大きくなるほど長くなり、あらかじめ定めたモータの最大加速度が大きくなるほど短くなるような距離としてもよい。また、例えば、モータ１の最大加速度及びモータ１の最大速度が、モータ１の機械諸元として与えられているとする。そして、調整管理部９は、Ｃを１とした（３０）式に記載のＤｍａｘを基準距離として定め、この基準距離以下の範囲に、運転条件である目標移動距離が設定されるように、追加調整条件１１２を決定してもよい。このように、追加調整条件１１２を決定すれば、調整によって、位置決め動作に要する時間を顕著に短縮することができる範囲、すなわち、調整が有効な範囲に、追加調整条件１１２を設定することができる。

実施の形態４
図１４は、本実施の形態における位置決め制御装置１０００ｃの構成の一例を示すブロック図である。位置決め制御装置１０００ｃの構成は、調整部７に代えて調整部７ｂを備える点を除き、実施の形態１の図１に示す位置決め制御装置１０００と同じである。図１５は、調整部７ｂの構成の一例を示すブロック図である。調整部７ｂは、調整学習部７０を備える。図１４、図１５に示す構成要素のうち、実施の形態１の図１に示す構成要素と同じ又は対応する構成要素については、同一の符号を付す。

調整学習部７０は、位置決め動作に用いた試行パラメータ１０５と実行された位置決め動作の評価結果１０９を含む状態量との関係を学習し、学習した結果に基づいて試行パラメータ１０５を決定する。調整学習部７０は、評価結果１０９に基づいて報酬ｒを計算する報酬計算部７０１と、報酬ｒに基づいて価値関数Ｑを更新する価値関数更新部７０２とを備える。なお、図１５の調整学習部７０は、試行パラメータ１０５と評価結果１０９との関係を学習するが、調整学習部７０は、試行パラメータ１０５と評価結果１０９を含む調整状態量との関係を学習してもよい。調整状態量の例としては、調整条件１０８、モータ１又は機械負荷３の機械諸元、温度、湿度等の周囲の環境等を挙げることができる。さらに、調整学習部７０は、価値関数Ｑに基づいて調整の際に実行される位置決め動作に用いる試行パラメータ１０５を決定する意思決定部７０３を備える。本実施の形態では、図６のステップＳ１１４の動作において、調整学習部７０が、試行パラメータ１０５を決定する。左記を除き、本実施の形態の動作フローは、実施の形態１の図４及び図６と同様である。

調整学習部７０が試行パラメータ１０５を決定する動作の一例について説明する。調整学習部７０は、様々な学習アルゴリズムを用いて学習を実行することができる。本実施の形態では、強化学習（Reinforcement Learning）を適用した場合を一例として説明する。強化学習は、ある環境内におけるエージェント（行動主体）が現在の状態を観測し、取るべき行動を決定するというものである。エージェントは行動を選択し、環境から報酬を得る。そして、一連の行動を通じて報酬が最も多く得られるような方策を学習する。強化学習の代表的な手法として、Ｑ学習（Q-Learning）、ＴＤ学習（TD-Learning）等が知られている。例えばＱ学習の場合、行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）の一般的な更新式は、（３２）式で表される。更新式は、行動価値テーブルで表記することもできる。

（３２）式において、ｓ_ｔは時刻ｔにおける環境をあらわし、ａ_ｔは時刻ｔにおける行動をあらわす。行動ａ_ｔによって環境はｓ_ｔ+１に変わる。ｒ_ｔ+１はその環境の変化によってもらえる報酬をあらわし、γは割引率をあらわし、αは学習係数をあらわす。なお、割引率γは０より大きく１以下の範囲（０＜γ≦１）、学習係数αは０より大きく１以下の範囲（０＜α≦１）とする。Ｑ学習を適用した場合、行動ａ_ｔは、試行パラメータ１０５の決定である。環境ｓ_ｔは、調整条件１０８、モータ１の初期位置等で構成される。

報酬計算部７０１が報酬ｒを決定する動作を例示する。報酬計算部７０１は、評価結果１０９に応じて報酬ｒを決定する。実施の形態１に例示した評価部６は、評価結果１０９を、整定時間又は位置決め時間と、オーバーシュート情報とに基づいて決定する。ここで、オーバーシュート情報とは、前述のように、整定時間の経過時点からあらかじめ定めた時間が経過するまでの間に偏差の大きさが許容幅ＩＭＰを超えるか否かについての情報である。以下では、あらかじめ定めた時間が経過するまでの間に許容幅ＩＭＰを超える場合、オーバーシュート情報は良であると称し、あらかじめ定めた時間が経過するまでの間に許容幅ＩＭＰを超えない場合、オーバーシュート情報は否であると称する。オーバーシュート情報が否である場合、整定時間の逆数の値から５を減算した値を報酬ｒとし、オーバーシュート情報が良である場合、整定時間の逆数の値を報酬ｒとする。例えば、オーバーシュート情報が否で整定時間が０．１秒の場合、報酬ｒを整定時間の逆数である１０から５を減じた５とする。報酬計算部７０１は、このように報酬ｒを決定することによって、整定時間が短く、かつ、オーバーシュート情報が良となる試行パラメータ１０５を探索してもよい。また、評価部６は、目標移動距離を超えて位置決め動作の開始地点とは逆の側に行き過ぎる距離であるオーバーシュートの大きさに基づいて評価結果１０９を決定してもよい。

価値関数更新部７０２は、報酬計算部７０１が計算した報酬ｒに基づいて行動価値関数Ｑを更新する。意思決定部７０３は、更新された行動価値関数Ｑが最も大きくなる行動ａ_ｔを決定する。すなわち、行動価値関数Ｑが最も大きくなるように、試行パラメータ１０５を決定する。なお、位置決め制御装置１０００ｃの説明では、調整学習部７０が用いる学習アルゴリズムとして強化学習を適用した場合について説明したが、本実施の形態の学習アルゴリズムは、強化学習に限定されるものではない。教師あり学習、教師なし学習、半教師あり学習等の公知の学習アルゴリズムを適用することも可能である。また、上述した学習アルゴリズムとしては、特徴量そのものの抽出を学習する深層学習（Deep Learning）を用いてもよい。また、他の方法、例えば、ニューラルネットワーク、遺伝的プログラミング、機能論理プログラミング、サポートベクターマシン、ベイズ最適化等に従って機械学習を実行してもよい。

また、本実施の形態に説明した学習を実行した学習済み学習器を備える位置決め制御装置を構成してもよい。学習済み学習器は、学習済のデータ、学習済のプログラム、又はこれらの組み合わせで構成してもよい。学習済み学習器を用いることにより、他の位置決め制御装置を用いた学習を利用することができるため、新たに学習を行わずに、高性能な位置決めを実現できる位置決め制御装置を提供することができる。また、図９に示す調整部７、図１１に示す調整部７ａに、本実施の形態に説明した構成を適用し、調整を効率的に実行してもよい。

以上、説明したように、本実施の形態の位置決め制御装置１０００ｃは、実施の形態1と同様に、調整に要する時間が短く、高性能な位置決め動作を実行可能な位置決め制御装置を提供することができる。さらに、本実施の形態の位置決め制御装置１０００ｃは、調整部７ｂを備える。調整部７ｂは、試行パラメータ１０５と評価結果１０９を含む調整状態量との関係を学習し、学習した結果に基づいて試行パラメータ１０５を決定する調整学習部７０を備える。学習の結果を利用することにより試行パラメータを決定することができる。そして、調整に要する時間を短縮することができる。例えば、機械負荷３の剛性が小さいなど、機械負荷３の挙動の予測が困難な場合等に、調整学習部７０が学習結果を利用して試行パラメータ１０５を決定することにより、調整に要する時間を短縮することができる。また、単純な試行錯誤を繰り返す調整に比べて、調整に要する時間を短縮することができる。

実施の形態５
図１６は、本実施の形態における位置決め制御装置１０００ｄの構成の一例を示すブロック図である。位置決め制御装置１０００ｄは、図１に示す実施の形態１の位置決め制御装置１０００の推定部８に代えて推定部８ａを備える。その他の点については、実施の形態１の位置決め制御装置１０００と同じである。位置決め制御装置１０００ｄの説明では、実施の形態１の図１と同じ又は対応する構成要素については、同一の符号を付す。

図１７は、本実施の形態における推定部８ａの構成の一例を示すブロック図である。推定部８ａは、調整レコード１１１を含む推定状態量に基づいて調整条件１０８と、調整条件１０８に対応する優良パラメータ１０６との関係を学習する。そして、学習した結果に基づいて、未調整条件１１０のもとで、指令パラメータのひとつを、推定優良パラメータ１０７として決定する。ここで、未調整条件１１０のもとで、良い評価結果１０９を与える位置決め動作を実行させる指令パラメータを、推定優良パラメータ１０７として決定してもよい。以下の説明では、一例として、推定部８ａは、未調整条件１１０に基づいて推定優良パラメータを算出する推定用関数Ｅｓを学習する推定用学習部８０を備える。推定用学習部８０は、調整レコード１１１と、推定優良パラメータ１０７との誤差eｒを計算する誤差計算部８０１と、誤差eｒに基づき推定用関数Ｅｓを更新する推定用関数更新部８０２とを備える。さらに、推定用学習部８０は、推定用関数Ｅｓと未調整条件１１０とに基づいて推定優良パラメータ１０７を決定する推定値決定部８０３を備える。なお、図１７において誤差計算部８０１は、調整レコード１１１に基づいて誤差eｒを計算するが、調整レコード１１１を含む推定状態量に基づいて誤差eｒを計算してもよい。

推定用学習部８０は、例えば、ニューラルネットワークモデルに従って、いわゆる教師あり学習によって、優良パラメータ１０６と調整条件１０８との関係を学習してもよい。ここで、ある入力と結果(ラベル)のデータの組を大量に学習装置に与えることで、それらのデータセットにある特徴を学習し、入力から結果を推定するモデルを教師あり学習とよんでいる。ニューラルネットワークは、複数のニューロンからなる入力層、複数のニューロンからなる中間層(隠れ層)、及び複数のニューロンからなる出力層で構成される。中間層は、１層でもよく２層以上でもよい。

図１８は、本実施の形態におけるニューラルネットワークの構成の一例を示す図である。説明をわかりやすくするため、図１８のニューラルネットワークは、入力数を３、層数を３としている。複数の入力が、Ｘ１からＸ３で構成される入力層に入力されると、入力値にｗ１１からｗ１６で構成される重みＷ１を乗じた値が、Ｙ１とＹ２とで構成される中間層に入力される。さらに、中間層の入力値に、ｗ２１からｗ２６で構成される重みＷ２を乗じた値が、Ｚ１からＺ３で構成される出力層から出力される。この出力結果は、重みＷ１の値と重みＷ２の値に依存して変化する。図１８に示すニューラルネットワークは、推定用学習部８０に入力される調整レコード１１１に基づいて作成されるデータセットに従って、教師あり学習により、調整条件１０８と、調整条件１０８に対応する優良パラメータ１０６との関係を学習する。すなわち、本実施の形態のニューラルネットワークによる学習の一例では、入力層に調整条件１０８を入力して、出力層から出力される優良パラメータ１０６を用いた位置決め動作の評価結果１０９が優良となるように重みＷ１及び重みＷ２を調整する。なお、本実施の形態において説明した学習を実行した学習済み学習器を搭載した位置決め制御装置を構成してもよい。学習済み学習器は、学習済のデータ、学習済のプログラム、又はこれらの組み合わせで構成してもよい。学習済み学習器を用いることにより、他の位置決め制御装置を用いた学習を利用することができるため、新たに学習を行わずに、高性能な位置決めを実現できる位置決め制御装置を提供することができる。

また、他の構成に、本実施の形態に説明した構成を適用してもよい。他の構成の例としては、図９に示す位置決め制御装置１０００ａの推定部８、図１１に示す位置決め制御装置１０００ｂの推定部８、又は図１４に示す位置決め制御装置１０００ｃの推定部８を挙げることができる。そして、位置決め制御装置１０００ａ、位置決め制御装置１０００ｂ、又は位置決め制御装置１０００ｃにおいて、推定優良パラメータ１０７の推定を、精度よく又は効率的に実行してもよい。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、調整に要する時間が短く、高性能な位置決め動作を実行可能な位置決め制御装置を提供することができる。さらに、本実施の形態の位置決め制御装置１０００ｄは、推定用学習部８０を有する推定部８ａを備える。推定用学習部８０は、調整レコード１１１を含む推定状態量に基づいて優良パラメータ１０６と調整条件１０８との関係を学習し、学習した結果に基づいて推定優良パラメータ１０７を決定する。そのため、推定優良パラメータ１０７を、より短い時間の間により正確に決定することができる。そして、複雑な特性をもつ機械負荷３に対しても、良い評価結果１０９を与える位置決め動作を実現することができる優良パラメータ１０６を、より短い時間で効率良く決定することができる。

１ モータ、２ 指令生成部、３ 機械負荷、４ 制御部、５ 状態センサ、６ 評価部、７、７ａ、７ｂ 調整部、８、８ａ 推定部、９ 調整管理部、１０、１０ａ 調整レコード保持部、１１ 運転条件決定部、７０ 調整学習部、８０ 推定用学習部、１０１ 状態センサ信号、１０３ 指令信号、１０５ 試行パラメータ、１０６ 優良パラメータ、１０７ 推定優良パラメータ、１０８ 調整条件、１０９ 評価結果、１１０ 未調整条件、 １１１ 調整レコード、１１２ 追加調整条件、１１３ 追加優良パラメータ、７０１ 報酬計算部、７０２ 価値関数更新部、７０３ 意思決定部、８０１ 誤差計算部、８０２ 推定用関数更新部、８０３ 推定値決定部、１０００、１０００ａ、１０００ｂ、１０００ｃ 位置決め制御装置、１１０２ 機械諸元、２０００ 制御対象、ＩＮＴ（ｎ） 未知区間。

Claims (14)

1. モータに機械的に接続された機械負荷を目標移動距離だけ移動させる位置決め動作における前記モータの動作が、運転条件と前記運転条件のもとで変更可能なパラメータである指令パラメータとによって規定される位置決め制御装置であって、
   前記運転条件のひとつである調整条件と前記指令パラメータのひとつである試行パラメータとに基づく前記位置決め動作を実行し、実行した前記位置決め動作の際の前記モータ又は前記機械負荷の位置、速度又は加速度のいずれか１つの状態を検出した状態センサ信号による評価結果に基づいて前記指令パラメータのひとつを前記調整条件に対応する優良パラメータとして決定する調整を実行する調整部と、
   前記調整条件と前記調整条件に対応する前記優良パラメータとの組を調整レコードとして保持する調整レコード保持部と、
   前記調整レコードに基づいて前記指令パラメータのひとつを、前記調整レコードに保持される前記調整条件とは異なる前記運転条件のひとつである未調整条件に対応する推定優良パラメータとして決定する推定部と
   を備え、
   前記調整条件とは異なる前記運転条件のひとつである追加調整条件を決定する調整管理部をさらに備え、
   前記調整部は、前記調整管理部で決定された前記追加調整条件のもとで前記調整を実行し、前記指令パラメータのひとつを前記追加調整条件に対応する追加優良パラメータとして決定し、
   前記調整レコード保持部は、前記追加調整条件と前記追加優良パラメータとの組を追加調整レコードとしてさらに保持し、
   前記調整部は、前記未調整条件と前記推定優良パラメータとによる前記位置決め動作を検証位置決め動作として実行し、
   前記調整管理部は、前記検証位置決め動作の際の前記状態センサ信号による評価結果があらかじめ定めた基準を満たすか否かを判断し、
   前記基準を満たさない場合に前記追加調整条件の決定を実行する位置決め制御装置。
2. 前記基準を満たす場合、前記調整レコード保持部は、前記未調整条件と前記推定優良パラメータとの組を前記調整レコード又は前記追加調整レコードとして保持する請求項１に記載の位置決め制御装置。
3. 前記モータ及び前記機械負荷の少なくともいずれか一方についての機械諸元、又は前記調整レコードに基づいて前記調整条件又は前記未調整条件を決定する運転条件決定部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置決め制御装置。
4. 前記調整条件が配置される前記運転条件の範囲である調整範囲として規定され、前記調整範囲の両端となる運転条件が調整範囲端として規定され、前記運転条件の範囲である未知区間が、前記調整レコードに含まれる隣りあう２つの前記調整条件の間の範囲、及び、前記調整レコードに含まれ前記調整範囲端に隣接する前記調整条件と前記調整範囲端との間の範囲として規定され、
   前記調整管理部は、前記基準を満たさないと判断された前記未調整条件が配置された前記未知区間に前記追加調整条件が配置されるように前記追加調整条件を決定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の位置決め制御装置。
5. 前記運転条件は、前記モータの動作に関する数値パラメータである運転パラメータを含み、前記目標移動距離は前記運転パラメータのひとつであり、
   前記推定部は、前記運転パラメータ及び前記優良パラメータをそれぞれ入力及び出力として近似する線形補間関数を用いて前記推定優良パラメータを推定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の位置決め制御装置。
6. 前記運転条件及び前記指令パラメータを決定すれば、前記運転条件及び前記指令パラメータに基づいて実行される前記位置決め動作の際の前記モータの加速度の最大値が決まることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の位置決め制御装置。
7. 前記調整部は、前記調整条件に応じて前記試行パラメータを複数決定し、前記調整条件と決定した前記試行パラメータの各々との組によって前記位置決め動作を実行し、前記位置決め動作の際の前記状態センサ信号による前記評価結果に基づいて前記指令パラメータのひとつを前記調整条件に対応する前記優良パラメータとして決定することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の位置決め制御装置。
8. 前記推定部は、
   前記調整レコードに含まれる前記調整条件と前記調整条件に対応する前記優良パラメータとに基づいて実行される全ての前記位置決め動作の中での最大の加速度に比べて、前記未調整条件と前記未調整条件に対応する前記推定優良パラメータとに基づいて実行される前記位置決め動作の中での最大の加速度の方が小さくなるように、前記推定優良パラメータを決定することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の位置決め制御装置。
9. 前記状態センサ信号に基づいて前記試行パラメータを評価し前記評価結果を決定する評価部をさらに備え、
   前記評価部は、前記位置決め動作の開始時点から前記機械負荷の位置と前記目標移動距離との差異である偏差があらかじめ定めた値より小さくなるまでの時間である位置決め時間に基づいて前記評価結果を決定することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の位置決め制御装置。
10. 前記状態センサ信号に基づいて前記試行パラメータを評価し前記評価結果を決定する評価部をさらに備え、
    前記評価部は、前記機械負荷の位置が、前記目標移動距離を超えて前記位置決め動作の終着地点から見て前記位置決め動作の開始地点とは逆の側に行き過ぎる距離であるオーバーシュートの大きさに基づいて前記評価結果を決定することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の位置決め制御装置。
11. 前記調整部は、前記評価結果を含む調整状態量と前記試行パラメータとの関係を学習し、学習した結果に基づいて前記試行パラメータを決定する調整学習部を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の位置決め制御装置。
12. 前記推定部は、前記調整レコードを含む推定状態量に基づいて前記優良パラメータと前記調整条件との関係を学習し、学習した結果に基づいて前記推定優良パラメータを決定する推定用学習部を備えることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の位置決め制御装置。
13. 前記運転条件によって前記目標移動距離が指定され、
    前記調整管理部は、あらかじめ定めた前記モータの最大速度が大きくなるほど長くなり、あらかじめ定めた前記モータの最大加速度が大きくなるほど短くなる距離である基準距離を設定し、
    前記調整管理部はさらに、前記追加調整条件の前記目標移動距離が、前記基準距離と同じか又は前記基準距離より短くなるように前記追加調整条件を決定することを特徴とする請求項１又は４に記載の位置決め制御装置。
14. モータに機械的に接続された機械負荷を目標移動距離だけ移動させる位置決め動作における前記モータの動作が、運転条件と前記運転条件のもとで変更可能なパラメータである指令パラメータとによって規定される位置決め制御方法であって、
    前記運転条件のひとつである調整条件と前記指令パラメータのひとつである試行パラメータとに基づく前記位置決め動作を実行し、実行した前記位置決め動作の際の前記モータ又は前記機械負荷の位置、速度又は加速度のいずれか１つの状態を検出した状態センサ信号による評価結果に基づいて、前記調整条件のもとで前記指令パラメータのひとつを前記調整条件に対応する優良パラメータとして決定する調整を実行し、
    前記調整条件と前記調整条件に対応する前記優良パラメータとの組を調整レコードとして保持し、
    前記調整レコードに基づいて前記指令パラメータのひとつを、前記調整レコードとして保持される前記調整条件とは異なる前記運転条件のひとつである未調整条件に対応する推定優良パラメータとして決定し、
    前記調整条件とは異なる前記運転条件のひとつである追加調整条件を決定し、
    決定された前記追加調整条件のもとで前記調整を実行し、前記指令パラメータのひとつを前記追加調整条件に対応する追加優良パラメータとして決定し、
    前記追加調整条件と前記追加優良パラメータとの組を追加調整レコードとしてさらに保持し、
    前記未調整条件と前記推定優良パラメータとによる前記位置決め動作を検証位置決め動作として実行し、
    前記検証位置決め動作の際の前記状態センサ信号による評価結果があらかじめ定めた基準を満たすか否かを判断し、
    前記基準を満たさない場合に前記追加調整条件の決定を実行する位置決め制御方法。

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