JP7390914B2 - モータ制御方法、モータ駆動装置、産業用ロボットの制御方法、及び産業用ロボット - Google Patents

モータ制御方法、モータ駆動装置、産業用ロボットの制御方法、及び産業用ロボット Download PDF

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Description

本発明は、モータ制御方法、モータ駆動装置、産業用ロボットの制御方法、及び産業用ロボットに関する。
従来、モータをオープンループ制御によって駆動するモータ制御方法が知られている。
例えば、特許文献１に記載のモータ制御方法では、モータを強制転流（電流引込法）によるオープンループ制御で起動する。その後、モータの角速度を所定値まで上昇させてモータ内で十分な誘起電圧を得られるようになった段階で、モータの回転位置をモータに流れる電流の検出値に基づいて推定するセンサレスベクトル制御によってモータの回転を制御する。特許文献１によれば、かかるモータ制御方法においては、安定したモータ制御を実現することができるとされる。
特開２０１９－１８７２３３号公報
しかしながら、特許文献１に記載のモータ制御方法において、モータを停止させるために、センサレスベクトル制御によってモータの角速度を所定値まで低下させた後、モータの制御方式をセンサレスベクトル制御からオープンループ制御に切り換えたとする。このとき、モータに流すＤＱ軸電流ベクトルの向きを、Ｑ軸方向からＤ軸の正の向きへ瞬時に切り換えると、モータを駆動源とする駆動対象機械を運動させるためのトルクが得られなくなり、モータの脱調や大きな振動を発生させてしまう。
なお、モータの制御方式をセンサレスベクトル制御からオープンループ制御に切り換えるときに発生する課題について説明したが、次のような構成においても、同様の課題が生じ得る。即ち、制御方式を、エンコーダ等によるモータの回転位置の検出値をフィードバックするフィードバック制御から、オープンループ制御に切り換える構成である。
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次のようなモータ制御方法、モータ駆動装置、産業用ロボットの制御方法、及び産業用ロボットを提供することである。即ち、モータ減速のための制御方式切り換え後におけるモータの脱調や振動の発生を抑えることができるモータ制御方式等である。
本願の第１発明は、モータを電流引込法によるオープンループ制御によって駆動するモータ制御方法において、信号発信手段から発信される回転位置指令信号と、モータに搭載された回転位置検出器から発信される回転位置信号とに基づくフィードバック制御によってモータを駆動する構成における前記回転位置指令信号に応答した後のモータの回転位置、及びモータに流される電流をシミュレーションするステップと、シミュレーションによって得られた回転位置シミュレーション値に応じた電気角を算出するステップと、前記電気角に基づいて前記モータに電圧を印加するステップとを具備し、前記回転位置及び前記電流をシミュレーションするステップにて、前記回転位置シミュレーション値を前記回転位置指令信号に追従させるように仮想的に制御する位置仮想制御ステップと、前記電流をシミュレーションする電流シミュレーションステップとを実行し、前記位置仮想制御ステップにて、前記回転位置指令信号と、前記電流シミュレーションステップで得られた電流シミュレーション値とに基づいてモータに対する電圧指令値を算出し、前記電流シミュレーションステップにて、モータ及び負荷機械を含む機械系及び電気系のモデルに前記電圧指令値を入力し、前記モデルから前記回転位置シミュレーション値及び前記電流シミュレーション値を出力することを特徴とするモータ制御方法である。
本願の第２発明は、モータを電流引込法によるオープンループ制御によって駆動するモータ制御方法において、信号発信手段から発信される回転位置指令信号と、モータに搭載された回転位置検出器から発信される回転位置信号とに基づくフィードバック制御によってモータを駆動する構成における前記回転位置指令信号に応答した後のモータの回転位置をシミュレーションするステップと、シミュレーションによって得られた回転位置シミュレーション値に応じた電気角を算出するステップと、前記電気角に基づいて前記モータに電流を供給するステップとを具備し、前記回転位置をシミュレーションするステップにて、前記回転位置シミュレーション値を前記回転位置指令信号に追従させるように仮想的に制御する位置仮想制御ステップと、前記回転位置シミュレーション値を得るシミュレーション値取得ステップとを実行し、前記位置仮想制御ステップにて、前記回転位置指令信号に基づいて、必要なトルクをモータに発生させるためのトルク指令値を算出し、前記シミュレーション値取得ステップにて、モータ及び負荷機械を含む機械系のモデルに前記トルク指令値を入力し、前記モデルから前記回転位置シミュレーション値を出力することを特徴とするモータ制御方法である。
本願の第３発明は、モータを電流引込法によるオープンループ制御によって駆動するモータ制御方法において、信号発信手段から発信される回転位置指令信号を、位置制御応答伝達関数により、前記回転位置指令信号に応答した後のモータの回転位置に変換するステップと、前記回転位置に応じた電気角を算出するステップと、前記電気角に基づいて前記モータに電圧を印加するステップとを具備することを特徴とするモータ制御方法である。
本願の第４発明は、モータの駆動を制御するモータ駆動装置であって、第１発明、第２発明、又は第３発明のモータ制御方法によって前記モータの駆動を制御することを特徴とするモータ駆動装置である。
本願の第５発明は、複数のモータの駆動を個別に制御して産業用ロボットのアームの位置を変化させる産業用ロボットの制御方法であって、複数のモータにおけるそれぞれの駆動を、第１発明、第２発明、又は第３発明のモータ制御方法によって制御することを特徴とする産業用ロボットの制御方法である。
本願の第６発明は、複数のモータの駆動を個別に制御してアームの位置を変化させる産業用ロボットであって、複数のモータにおけるそれぞれの駆動を、第４発明のモータ駆動装置によって制御することを特徴とする産業用ロボットである。
これらの発明によれば、モータ減速のための制御方式切り換え後におけるモータの脱調や振動の発生を抑えることができるという優れた効果がある。
実施形態に係る産業用ロボットを示す斜視図。 同産業用ロボットを示す平面図。 同産業用ロボットに搭載されたモータ駆動装置の制御構成を、モータ等とともに示すブロック線図である。 同モータ駆動装置の制御モード選択部によって実行されるモード値選択処理の処理フローを示すフローチャートである。 第１例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部を示すブロック線図である。 位置指令値と、位置指令値に応答した制御による手部の実際の回転位置及び速度との関係を示すグラフである。 第２例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部を示すブロック線図である。 第３例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部を示すブロック線図である。 第４例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部を示すブロック線図である。 第５例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部を示すブロック線図である。 第６例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部を示すブロック線図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータ制御方法を用いるモータ駆動装置及び産業用ロボットの実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかり易くするために、実際の構造、並びに、各構造における縮尺及び数、などを異ならせる場合がある。
まず、実施形態に係る産業用ロボットの基本的な構成について説明する。図１は、実施形態に係る産業用ロボット１を示す斜視図である。図２は、産業用ロボット１を示す平面図である。産業用ロボット１は、ガラス基板を搬送するためのロボットであり、アーム２、架台３、及び昇降部４を備える。昇降部４は、架台３に保持され、不図示の昇降モータの駆動によって上下方向（図１の矢印方向）に昇降する。アーム２は、ガラス基板を載せる手部２Ａ、前腕部２Ｂ、及び上腕部２Ｃを備え、昇降部４によって保持される。
上腕部２Ｃにおける昇降部４との接続部である肩関節２Ｄは、第１モータ２２Ａの駆動によって水平方向に沿って回動することが可能である。具体的には、第１モータ２２Ａの回転駆動力が第１ベルト２Ｅを介して肩関節２Ｄに伝達されることで、肩関節２Ｄが水平方向に回動する。また、上腕部２Ｃと前腕部２Ｂとの接続部である肘関節２Ｆは、第２モータ２２Ｂの駆動によって水平方向に沿って回動することが可能である。具体的には、第２モータ２２Ｂの回転駆動力が第２ベルト２Ｇを介して肘関節２Ｆに伝達されることで、肘関節２Ｆが水平方向に回動する。また、前腕部２Ｂと手部２Ａとの接続部である手首関節は、第２モータ２２Ｂの駆動力をベルトを介して受けることで、水平方向に沿って回動することが可能である。
産業用ロボット１において、手部２Ａを図２の一点鎖線で示される軌道に沿って矢印方向に真っ直ぐに移動させるためには、肩関節２Ｄと肘関節２Ｆとの角度を１対２の割合にして両関節を回転させる必要がある。そのためには、第１モータ２２Ａと第２モータ２２Ｂとを互いに異なる駆動量で駆動する必要がある。第１モータ２２Ａ、第２モータ２２Ｂのそれぞれの回転位置を制御せずに両モータを停止させた場合、両モータの駆動量のバランスを崩して手部２Ａを一点鎖線で示される軌道から逸れた位置で停止させてしまう。
次に、実施形態に係るモータ制御方法を用いるモータ駆動装置について説明する。
図３は、実施形態に係る産業用ロボット１に搭載されたモータ駆動装置２０の制御構成を、モータ２２等とともに示すブロック線図である。なお、産業用ロボット１は、図３に示されるモータ駆動装置２０として、アーム２の肩関節２Ｄを回動させるためのモータ駆動装置２０、アーム２の肘関節２Ｆ、及び手首関節を回動させるためのモータ駆動装置２０、及び昇降部４を昇降させるためのモータ駆動装置２０の３つを備える。
３つのモータ駆動装置２０のそれぞれは、モータ２２の駆動の制御方式として、検出位置フィードバック制御、センサレスベクトル制御、及びオープンループ制御の３つを切り換えて実行することができる。
産業用ロボット１は、３つのモータ駆動装置２０に指令を送る上位コントローラ１００を備える。上位コントローラ１００は、記憶媒体に記憶している制御プログラムに基づいて、３つのモータ駆動装置２０のそれぞれに対して位置指令値（位置指令信号）を送信する。３つのモータ駆動装置２０のそれぞれは、上位コントローラ１００から送られてくる位置指令値に対応する回転位置までモータ２２のロータを回転させる制御を実行する。この制御により、産業用ロボット１のアーム２が前述の制御プログラムに基づいた動作を行う。
３つのモータ駆動装置２０の構成は互いに同様である。よって、以下、３つのモータ駆動装置２０のうち、１つだけについて、構成を詳細に説明する。
モータ駆動装置２０は、制御モード選択部２１、位置速度制御部２３、ベクトル制御ＤＱ軸電流指令生成部２４、第１セレクター２５、電流制御部２６、ＤＱ逆変換部２７、ＰＷＭ制御部２８、及びインバータ２９を備える。モータ駆動装置２０によって駆動されるモータ２２は、上述の第１モータ２２Ａ、第２モータ２２Ｂ、又は第３モータである。モータ駆動装置２０は、電流検出部３１、第２セレクター３２、ベクトル制御電気角生成部３３、第３セレクター３４、位置推定部３５、及びオープンループ制御電気角生成部３６を備える。また、モータ駆動装置２０は、オープンループ制御ＤＱ軸電流指令生成部３７、エンコーダ通信異常判定部３８、及びＤＱ変換部３９を備える。モータユニットは、モータ２２及びロータリーエンコーダ３０を備える。
上位コントローラ１００から出力される位置指令値は、モータ駆動装置２０の位置速度制御部２３、及びオープンループ制御電気角生成部３６に入力される。
産業用ロボット１のアーム２における旋回動作（肩関節２Ｄの回動）、関節曲げ伸ばし動作（肩関節２Ｄ、肘関節２Ｆ、及び手首関節の回動）、又は昇降動作の駆動源であるモータ２２は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）交流のＰＭ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータからなる。モータ２２に搭載された回転位置検出器としてのロータリーエンコーダ３０は、周知の技術によってモータ２２のロータの回転位置を検出し、検出結果の情報を位置検出値（回転位置信号）として出力する。出力された位置検出値は、エンコーダ通信異常判定部３８、制御モード選択部２１に入力される。また、位置検出値は、第２セレクター３２を介して位置速度制御部２３にも入力される。
なお、以下、モータ２２のロータの回転を、モータ２２の回転と表現する場合がある。
エンコーダ通信異常判定部３８は、ロータリーエンコーダ３０から送られてくる位置検出値について異常の有無を検出し、異常を検出した場合には異常発生信号を制御モード選択部２１、及び上位コントローラ１００に送信する。エンコーダ通信異常判定部３８によって位置検出値の異常を検出する方法の１例として、位置検出値の時間変化量が所定の閾値を超えた場合（あるいは閾値以上である場合）に、異常として検出する方法が挙げられる。但し、この方法に限られるものではない。また、位置検出値の異常を検出する方法として、ロータリーエンコーダ３０の異常を位置検出値の異常として検出する方法を採用してもよい。
制御モード選択部２１は、ロータリーエンコーダ３０から送られてくる位置検出値の単位時間あたりにおける変化量に基づいてモータ２２の角速度を算出し、算出結果と、位置検出値の異常の有無とに基づいて制御モード値を選択して出力する。
図４は、制御モード選択部２１によって実行されるモード値選択処理の処理フローを示すフローチャートである。モード値選択処理では、まず、エンコーダ通信異常判定部３８から必要に応じて発信される異常発生信号について、受信したか否かが判定される（Ｓ（ステップ）１）。そして、異常発生信号が受信されない場合には（Ｓ１にてＮ）、制御モード値として「０」が選択されて制御モード選択部２１から出力される（Ｓ２）。その後、処理フローがＳ１に戻される。
一方、異常発生信号が受信された場合には（Ｓ１にてＹ）、次に、モータ２２の角速度について、所定値以上であるか否か（あるいは所定値を超えるか否か）が判定される（Ｓ３）。そして、角速度が所定値以上である場合には（Ｓ３にてＹ）、制御モード値として「１」が選択されて制御モード選択部２１から出力される（Ｓ４）。一方、所定値以上でない場合（あるいは所定値を超えない場合）には（Ｓ３にてＮ）、制御モード値として「２」が選択されて制御モード選択部２１から出力される。
以上のようにして、制御モード値選択処理では、位置検出値の異常が発生していない場合には制御モード値として「０」が選択される。また、位置検出値の異常が発生し且つ角速度が所定値以上である場合には制御モード値として「１」が選択され、位置検出値の異常が発生し且つ角速度が所定値以上でない場合には制御モード値として「２」が選択される。
なお、前述の所定値は、例えばモータ２２の定格角速度の１０〔％〕である。
上位コントローラ１００は、モータ駆動装置２０から異常発生信号が送られてくると、３つのモータ駆動装置２０に送信する位置指令値を、アーム２を所定の軌道上で移動させながらアーム２及びモータ２２を減速停止させるパターンで変化させる。これにより、アーム２は、所定の軌道上で停止する。
図３において、制御モード選択部２１から出力される制御モード値は、第１セレクター２５、第２セレクター３２、及び第３セレクター３４（以下、これらをまとめて３つのセレクター（２５、３２、３４）とも言う）のそれぞれに入力される。３つのセレクター（２５、３２、３４）のそれぞれは、０番入力端子、１番入力端子、及び２番入力端子を備え、制御モード選択部２１から送られてくる制御モード値に基づいて、出力信号を切り換える。具体的には、３つのセレクター（２５、３２、３４）のそれぞれは、制御モード値が「０」である場合には０番入力端子に入力される信号を出力し、「１」である場合には１番入力端子に入力される信号を出力し、「２」である場合には２番入力端子に入力される信号を出力する。
かかる構成の３つのセレクター（２５、３２、３４）のそれぞれからは、次のような信号が出力される。即ち、位置検出値の異常が発生していない場合（制御モード値＝０）には、モータ２２を、位置検出値によって示される位置から、位置指令値によって示される位置まで回転させる検出位置フィードバック制御を実行するための信号が出力される。また、位置検出値の異常が発生し、且つモータ２２の角速度が所定値以上（あるいは所定値を超える）である場合（制御モード値＝１）には、後述のセンサレスベクトル制御によってモータ２２を駆動するための信号が出力される。また、位置検出値の異常が発生し、且つモータ２２の角速度が所定値未満（あるいは所定値以下）である場合（制御モード値＝２）には、後述のオープンループ制御によってモータ２２を駆動するための信号が出力される。
上述の３つの制御方式のうち、まず、検出位置フィードバック制御について説明する。
ロータリーエンコーダ３０から出力される位置検出値の異常がない場合には、モータ駆動装置２０が検出位置フィードバック制御によってモータ２２を駆動する。具体的には、位置検出値の異常がない場合には、第２セレクター３２から位置検出値が出力され、位置フィードバック値として位置速度制御部２３、及びベクトル制御電気角生成部３３に入力される。位置速度制御部２３は、モータ２２を位置フィードバック値によって示される位置から位置指令値によって示される位置まで回転させるのに必要なトルク値を算出してベクトル制御ＤＱ軸電流指令生成部２４に出力する。また、ベクトル制御電気角生成部３３は、位置フィードバック値に基づいて電気角を生成する。この電気角は、第３セレクター３４を介してＤＱ変換部３９に入力される。
ベクトル制御ＤＱ軸電流指令生成部２４は、入力されたトルク値と同じトルクを発生させるのに必要なＤ軸電流、及びＱ軸電流をモータ２２内で発生させるためのＤ軸電流指令値、及びＱ軸電流指令値（以下、これらをＤＱ軸電流指令値とも言う）を生成する。Ｄ軸電流は、モータ２２に流れる電流のうちの永久磁石の磁束に平行な成分である。また、Ｑ軸電流は、モータ２２に流れる電流のうちの永久磁石の磁束に直交する成分である。
ベクトル制御ＤＱ軸電流指令生成部２４から出力されるＤＱ軸電流指令値は、第１セレクター２５の０番入力端子、及び１番入力端子に入力される。検出位置フィードバック制御が実行される場合（制御モード値＝０）、及びセンサレスベクトル制御が実行される場合（制御モード値＝１）には、ベクトル制御ＤＱ軸電流指令生成部２４によって生成されたＤＱ軸電流指令値が第１セレクター２５から出力される。このＤＱ軸電流指令値は、電流制御部２６に入力される。
ＤＱ変換部３９は、第３セレクター３４から送られてくる電気角に基づいてＤ軸電流フィードバック値、及びＱ軸電流フィードバック値（以下、ＤＱ軸電流フィードバック値とも言う）を生成して電流制御部２６に出力する。なお、後述のセンサレスベクトル制御時においては、ＤＱ変換部３９が、第３セレクター３４から送られてくる電気角と、電流検出部３１から送られてくる三相電流検出値とに基づいてＤＱ軸電流フィードバック値を生成する。
電流制御部２６は、第１セレクター２５から送られてくるＤＱ軸電流指令値と、ＤＱ変換部３９から送られてくるＤＱ軸電流フィードバック値とに基づいて、ＤＱ軸電圧指令値を生成してＤＱ逆変換部２７に出力する。
ＤＱ逆変換部２７は、第３セレクター３４から送られてくる電気角と、電流制御部２６から送られてくるＤＱ軸電圧指令値とに基づいて、要求されるＤ軸電流、及びＱ軸電流をモータ２２内に発生させるためのＵ相電圧指令値、Ｖ相電圧指令値、及びＷ相電圧指令値（以下、三相電圧指令値とも言う）を生成して出力する。ＤＱ逆変換部２７から出力される三相電圧指令値は、ＰＷＭ制御部２８に入力される。ＰＷＭ制御部２８は、Ｕ相電圧指令値、Ｖ相電圧指令値、Ｗ相電圧指令値によって示されるＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧をインバータ２９から出力させるためのＰＷＭ信号からなるＵ相ゲート信号、Ｖ相ゲート信号、Ｗ相ゲート信号を出力する。インバータ２９は、Ｕ相ゲート信号、Ｖ相ゲート信号、Ｗ相ゲート信号に基づくＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧をモータ２２に供給して、モータ２２を回転させる。
電流検出部３１は、インバータ２９からモータ２２に流れるＵ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流（以下、これらを三相電流とも言う）を検出し、検出結果をＵ相電流検出値、Ｖ相電流検出値、Ｗ相電流検出値（以下、三相電流検出値とも言う）として出力する。なお、三相の電流値を検出することに代えて、三相のうち、二相の電流値だけを検出し、残りの一相の電流値については、二相の電流値の検出結果に基づいて算出してもよい。
ロータリーエンコーダ３０から出力される位置検出値の異常がない場合には、以上のような検出位置フィードバック制御によってモータ２２が駆動される。
次に、センサレスベクトル制御について説明する。センサレスベクトル制御が実行される場合、即ち、位置検出値の異常があり、且つ異常発生直前のモータ２２の角速度が所定値以上である（あるいは所定値を超える）場合（制御モード値＝１）には、以下のようにしてモータ２２が駆動される。即ち、電流検出部３１から出力される三相電流検出値は、ＤＱ変換部３９に入力される。ＤＱ変換部３９は、三相電流検出値と、第３セレクター３４から送られてくる電気角とに基づいて、ＤＱ軸電流フィードバック値を生成して出力する。出力されたＤＱ軸電流フィードバック値は、電流制御部２６、及び位置推定部３５に入力される。
電流制御部２６は、第１セレクター２５から送られてくるＤＱ軸電流指令値と、ＤＱ変換部から送られてくるＤＱ軸電流フィードバック値とに基づいて、ＤＱ軸電圧指令値を生成して出力する。位置推定部３５は、電流制御部２６から送られてくるＤＱ軸電圧指令値と、ＤＱ変換部３９から送られてくるＤＱ軸電流フィードバック値とに基づいて、モータ２２の回転位置を推定する。
位置推定部３５は、ＤＱ変換部３９から送られてくるＤＱ軸電流フィードバック値と、電流制御部２６から送られてくるＤＱ軸電圧指令値とに基づいて、位置推定値と、電気角推定値とを求める。そして、位置推定部３５は、位置推定値を第２セレクター３２の１番入力端子に出力し、且つ電気角推定値を第３セレクターの１番入力端子に出力する。
位置推定部３５から出力される位置推定値は、第２セレクター３２を介して、位置フィードバック値として位置速度制御部２３に入力される。位置速度制御部２３は、位置フィードバック値として位置推定値を用いる点の他は検出位置フィードバック制御と同様にしてトルク指令値を出力する。このトルク指令値に基づくＵ相ゲート信号、Ｖ相ゲート信号、Ｗ相ゲート信号としてインバータ―２９に入力されるまでの処理は、検出位置フィードバック制御と同様である。つまり、センサレスベクトル制御では、位置検出値の代わりに、モータ２２内で発生する誘起電圧に基づく位置推定値を位置フィードバック値として位置速度制御部２３にフィードバックする点の他は、検出位置フィードバック制御と同様の処理が行われる。
なお、モータ駆動装置２０は、センサレスベクトル制御において、検出位置フィードバック制御に比べて位置速度制御の制御ループゲインを低下させる。制御ループゲインを低下させる方法の１例として、上位コントローラ１００の指令によって制御ループゲインを低下させる方法が挙げられる。アーム２の軌道を精度良く維持するためには、位置検出値の異常が発生したモータ駆動装置２０だけでなく、他のモータ駆動装置２０の位置速度制御の制御ループゲインも低下させることが望ましい。上位コントローラ１００の指令によれば、全てのモータ駆動装置２０における位置速度制御の制御ループゲインを適切に低下させることが可能である。
モータ駆動装置２０の位置速度制御の制御ループゲインを低下させる他の１例として、位置検出値の異常を引き起こしたモータ駆動装置２０の処理によって、そのモータ駆動装置２０の位置速度制御の制御ループゲインだけ低下させる方法が挙げられる。この方法の処理の１例としては、Ｐ－ＰＩ制御によって位置と速度とを制御する構成において、速度ループゲイン、位置ループゲイン、及び速度ループ積分ゲインのそれぞれを低下させる方法が挙げられる。また、他の１例として、例えば特開２００２－２２９６０４号公報に記載のようなＲＰＰ制御によって位置と速度とを制御する構成において、ω２ゲイン、ω１ゲイン、ωｑゲインを低下させる方法が挙げられる。また、更なる他の一例として、ＲＰＰ制御によって位置と速度とを制御する構成において、イナーシャノミナル設定値を低下させる方法が挙げられる。イナーシャノミナル設定値を低下させることで、ω２ゲイン、ω１ゲインを近似的に低下させることが可能である。この方法によれば、制御ループゲインを低下させるための専用のプログラムを構築することなく、制御ループゲインを適切に低下させることができる。
次に、オープンループ制御について説明する。オープンループ制御が実行される場合、即ち、位置検出値の異常があり、且つモータ２２の角速度が所定値未満である（あるいは所定値以下である）場合（制御モード値＝２）には、以下のようにしてモータ２２が駆動される。即ち、オープンループ制御電気角生成部３６は、上位コントローラ１００から送られてくる位置指令値に基づいてモータ２２の磁極を引き付ける回転位置（以下、強制同期位置指令値と言う）を算出してオープンループ制御ＤＱ軸電流指令生成部３７に出力する。また、位置指令値に基づいて電気角を算出して第３セレクター３４に出力する。
実施形態に係るモータ駆動装置は、以下に説明する第１例～第６例のオープンループ制御のうち、何れかのオープンループ制御を実行する。
図５は、第１例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部３６を示すブロック線図である。このオープンループ制御電気角生成部３６は、制御器３６ａと、電気系・機械系のモデル３６ｂと、電気角算出部３６ｃとを備える。
制御器３６ａは、位置速度制御部３６ａ１、ベクトル制御ＤＱ軸電流指令生成部３６ａ２、電流制御部３６ａ３、ＤＱ逆変換部３６ａ４、ＰＷＭ制御部３６ａ５、及びＤＱ変換部３６ａ６を備える。図５に示される位置速度制御部３６ａ１は、図３に示される位置速度制御部２３と同様の処理を実行する。図５に示されるベクトル制御ＤＱ軸電流指令生成部３６ａ２は、図３に示されるベクトル制御ＤＱ軸電流指令生成部２４と同様の処理を実行する。図５に示される電流制御部３６ａ３は、図３に示される電流制御部２６と同様の処理を実行する。図５に示されるＤＱ逆変換部３６ａ４は、図３に示されるＤＱ逆変換部２７と同様の処理を実行する。図５に示されるＰＷＭ制御部３６ａ５は、図３に示されるＰＷＭ制御部２８と同様の処理を実行する。図５に示されるＤＱ変換部３６ａ６は、図３に示されるＤＱ変換部３９と同様の処理を実行する。
電気系・機械系のモデル３６ｂは、インバータ３６ｂ１のモデル、モータ３６ｂ２のモデル、及びモータに対する負荷機械３６ｂ５のモデルを備える。これらモデルは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれについてゲート信号が変化前の値から変化後の値に変化した場合に、モータ２２の回転位置と、モータ２２に流れる電流値とについてどのように変化するのかをシミュレーションするアルゴリズムを備える。シミュレーションによって得られた位置シミュレーション値は、ロータリーエンコーダ３６ｂ４のモデルから出力され、制御器３６ａの位置速度制御部３６ａ１と、電気角算出部３６ｃと、図３におけるオープンループ制御ＤＱ軸電流指令生成部３７とに入力される。
図５における電気角算出部３６ｃは、位置シミュレーション値に基づいてモータ２２の電気角を算出し、結果を図３におけるＤＱ逆変換部２７、及びＤＱ変換部３９に出力する。
位置検出値の異常発生時において、制御方式を。検出位置フィードバック制御、あるいはセンサレスベクトル制御から、第１例のオープンループ制御に切り換えた後には、位置検出値を行う場合と同様の挙動でモータを動作させることが可能である。よって、第１例のオープンループ制御によれば、切り換え後のモータの脱調や振動の発生を抑えることができる。
なお、モータ２２の電気角を位置指令値に近づける方法として、オープンループ制御に切り換わる直前の位置偏差を初期値として、位置偏差を徐々にゼロに収束させる一次遅れフィルターを用いる方法がある。しかしながら、この方法では、位置指令値とは無関係に位置偏差を減少させることから、手部２Ａを所望の軌道に沿って移動させることができない。
図６は、位置指令値と、位置指令値に応答した制御による手部２Ａの実際の回転位置及び速度との関係を示すグラフである。回転位置と時間との関係を示すグラフに着目すると、位置指令値の変化に対して実際の位置の変化が遅れている。これは、指令に応答する実際の位置の変化に時間を要するからである。検出位置フィードバック制御やセンサレスベクトル制御では、産業用ロボット１の各関節のモータの位置指令値に対して実際の回転位置を均一に遅らせるように位置制御ゲインを設定することで、手部２Ａの軌道精度を確保する。一方、オープンループ制御において、上述の一次遅れフィルタによって特定の軸だけ位置偏差をゼロに収束させる方法を用いると、図示のように、実際の回転位置の変化が、検出位置フィードバック制御の時とは異なる。これにより、各軸の位置の位置指令値に対する遅れ方に差が生じ、手部２Ａの位置が目標の軌道から逸れてしまう。これに対し、第１例のオープンループ制御のようにシミュレーション値を用いる方法では、図示のように、位置指令値の変化に対して実際の回転位置を、検出位置フィードバック制御を実行したときと同じように変化させることができる（手部２Ａを目標の軌道に沿って移動させることができる）。
図７は、第２例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部３６を示すブロック線図である。このオープンループ制御電気角生成部３６は、制御器３６ａと、機械系のモデル３６ｂと、電気角算出部３６ｃとを備える。
制御器３６ａは、位置速度制御部を備える。位置速度制御部は、上位コントローラ１００から送られてくる位置指令値と、機械系のモデル３６ｂからおくられてくる位置シミュレーション値とに基づいてトルク指令値を生成する。機械系のモデル３６ｂは、モータの発するトルクと、位置速度制御部から送られてくるトルク指令値とが一致するという仮定に基づいて、トルクに応答した後のモータ２２Ａの回転位置をシミュレーションした結果を、位置シミュレーション値として出力する。位置シミュレーション値は、電気角算出部３６ｃに出力される。また、位置シミュレーション値は、強制同期位置指令値として、図３に示されるオープンループ制御ＤＱ軸電流指令生成部３７に出力される。図７に示される電気角算出部３６ｃは、位置シミュレーション値に基づいて電気角を算出し、結果を図３に示されるＤＱ逆変換部２７、及びＤＱ変換部３９に出力する。
第２例のオープンループ制御では、図７と図５との比較からわかるように、第１例のオープンループ制御に比べて、簡単な処理によって制御方式の切り換え後におけるモータの脱調や振動の発生を抑えることができる。
図８は、第３例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部３６を示すブロック線図である。このオープンループ制御電気角生成部３６は、演算部３６ｄと、パラメータ算出部３６ｅと、電気角算出部３６ｃとを備える。
演算部３６ｄは、上位コントローラ１００から送られてくる位置指令値を、位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）により、仮想的に検出位置フィードバック制御を実行した場合における位置検出値に応答した後のモータ２２の回転位置に変換する。
位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）の基本式は、次式で表される。
Figure 0007390914000001
第３例のオープンループ制御に用いられる演算部３６ｄは、上述の基本式の右辺を改変した次式によって位置指令値を位置変換値に変換する。
Figure 0007390914000002
変換によって得られた位置変換値は、強制同期位置指令値として図３に示されるオープンループ制御ＤＱ軸電流指令生成部３７に出力される。また、位置変換値は、図８に示されるパラメータ算出部３６ｅ、及び電気角算出部３６ｃにも出力される。電気角算出部３６ｃは、演算部３６ｄから送られてくる位置変換値に基づいてモータ２２の電気角を算出し、結果を図３に示されるＤＱ逆変換部２７、及びＤＱ変換部３９に出力する。
第３例のオープンループ制御では、位置指令値について、実際の制御においてどのような遅れでどのような回転位置に反映されるのかを位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）によって位置変換値として求める。位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）としては、上述の基本式を用いることが望ましい。しかし、第３例のオープンループ制御では、ｆｆ１、ｆｆ２、ω１、及びω２のうち、ω２だけを含む単純な位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）を用いることで、高速で高価な演算装置（例えばＣＰＵ）を用いることなく、モータ２２の位置変換値を高速で求めることが可能である。単純な位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）であっても、次のような態様におけるモータ制御であれば、モータ２２の位置変換値を適切な値で求めることが可能である。即ち、ｆｆ１が１に近い値をとり、且つｆｆ２が０に近い値をとる態様である。
前述の態様であれば、モータ２２の制御方式を、検出位置フィードバック制御、あるいは、センサレスベクトル制御から、第３例のオープンループ制御に切り換えた後において、位置フィードバック制御を行う場合と同様の挙動でモータを動作させることが可能である。このため、第３例のオープンループ制御によれば、制御方式をオープンループ制御に切り換えた後のモータ２２の脱調や振動の発生を抑えることができる。加えて、第３例のオープンループ制御によれば、位置変換値を安価な演算装置によって適切に求めることができる。
位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）によって位置変換値を求める構成において、ω１、ω２を制御対象の状態によらない一定の値としたとする。すると、制御方式をオープンループ制御に切り換えたときに、制御対象の慣性モーメントの変動によるω１やω２の値の不適によってモータ２２の位置や速度に乱れを発生させることがある。
そこで、図８に示されるパラメータ算出部３６ｅは、オープンループ制御開始時に、直前の位置偏差と速度推定値とに基づいて、適切な値のω２を求め、結果を演算部３６ｄに出力する。位置偏差は、位置フィードバック値の位置指令値に対する偏差である。速度推定値は、オープンループ制御開始直前に検出位置フィードバック制御が実行されている場合には、位置検出値に基づいて推定される速度である。また、オープンループ制御開始直前にセンサレスベクトル制御が実行されている場合には、電流検出値に基づいて推定される速度である。演算部３６ｄは、記憶媒体に記憶しているω２の値を、パラメータ算出部３６ｅから送られてくる値に随時更新する。
かかる構成によれば、制御方式を第３例のオープンループ制御に切り換えたときのω２の値の不適によるモータ２２の回転位置や速度の乱れを抑えることができる。
図９は、第４例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部３６を示すブロック線図である。このオープンループ制御電気角生成部３６は、次式によって表される位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）を用いる点の他が、図８に示されるオープンループ制御電気角生成部３６と同様の構成になっている。
Figure 0007390914000003
第４例のオープンループ制御では、ｆｆ１、ｆｆ２、ω１、及びω２のうち、ｆｆ２及びω２だけを含むという単純な位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）を用いることで、高速で高価な演算装置を用いることなく、位置変換値を高速で求めることが可能である。ｆｆ１が１に近い値をとる態様のモータ制御であれば、適切な値の位置変換値を求めることが可能である。このため、第４例のオープンループ制御によれば、制御方式をオープンループ制御に切り換えた後のモータ２２の脱調や振動の発生を抑えることができる。加えて、第４例のオープンループ制御によれば、位置変換値を安価な演算装置によって適切に求めることができる。
図１０は、第５例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部３６を示すブロック線図である。このオープンループ制御電気角生成部３６は、次式によって表される位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）を用いる点、及びパラメータ算出部３６ｅによってω１、及びω２を求める点の他が、図８に示されるオープンループ制御電気角生成部３６と同様の構成になっている。
Figure 0007390914000004
第５例のオープンループ制御では、ｆｆ１、ｆｆ２、ω１、及びω２のうち、ｆｆ１、ω１及びω２だけを含む位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）を用いて、位置変換値を高速で求めることが可能である。前述の位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）であっても、ｆｆ２が０に近い値をとる態様でのモータ制御であれば、適切な値の位置変換値に求めることが可能である。制御方式をオープンループ制御に切り換えた後のモータ２２の脱調や振動の発生を抑えることができる。
図１１は、第６例のオープンループ制御を実行するためのオープンループ制御電気角生成部３６を示すブロック線図である。このオープンループ制御電気角生成部３６は、位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）として上述の基本式を用いる点、及びパラメータ算出部３６ｅによってω１、及びω２を求める点の他が、図８に示されるオープンループ制御電気角生成部３６と同様の構成になっている。
第６例のオープンループ制御では、ｆｆ１、ｆｆ２、ω１、及びω２の全てを含む位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）を用いて、位置変換値を求める。かかる構成によれば、ｆｆ１、ｆｆ２、ω１、及びω２の全てを含まない位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）を用いる構成に比べて、適切な値の位置変換値を精度良く求めることができる。
＜産業用ロボット１の作用効果＞
＜構成１＞
（１）以上の構成の産業用ロボット１において、構成１のモータ制御方法は、上位コントローラ１００（信号発信手段）から発信される位置指令値（回転位置指令信号）と、モータ２２に搭載されたロータリーエンコーダ３０（回転位置検出器）から発信される位置検出値（回転位置信号）とに基づく検出位置フィードバック制御によってモータ２２を駆動する構成における位置検出値に応答した後のモータ２２の回転位置、及びモータに供給される電流をシミュレーションするステップ（図５の３６ｂ）を具備する。また、構成１は、シミュレーションによって得られた位置シミュレーション値（回転位置シミュレーション値）に応じた電気角を算出するステップ（図５の３６ｃ）を具備する。また、構成１は、前記電気角に基づいてモータ２２に電流を供給するステップ（図５の電気角）を具備する。回転位置及び電流をシミュレーションするステップでは、位置シミュレーション値を位置指令値に追従させるように仮想的に制御する位置仮想制御ステップ（図５の３６ａ）と、電流をシミュレーションする電流シミュレーションステップ（図５の３６ｂ３）とを実行する。位置仮想制御ステップでは、位置指令値と、電流シミュレーションステップで得られた三相電流シミュレーション値とに基づいてモータ３６ｂ２に対する電圧指令値を算出する（図５の３６ａ１～４）。電流シミュレーションステップでは、モータ３６ｂ２、及び負荷機械３６ｂ５を含む電気系・機械系のモデル３６ｂに電圧指令値を入力し、電気系・機械系のモデル３６ｂから位置シミュレーション値及び三相電流シミュレーション値を出力する。
＜構成１の作用効果＞
構成１においては、検出位置フィードバック制御を行うと仮定した場合に、位置指令値によってモータ２２の回転位置をどのように変化させるのかを、シミュレーションする。そして、シミュレーションによって得られた位置シミュレーション値に相当する電気角を算出し、算出結果に基づくオープンループ制御によってモータ２２の回転位置を制御する。かかる構成において、モータ２２の制御方式を、検出位置フィードバック制御、あるいは、センサレスベクトル制御から、オープンループ制御に切り換えたとする。すると、切り換え後において、検出位置フィードバック制御を行う場合と同様の挙動でモータ２２を動作させることが可能なので、切り換え後のモータ２２の脱調や振動の発生を抑えることができる。
＜構成２＞
構成２のモータ制御方法は、上位コントローラ１００から発信される位置指令値と、モータ２２に搭載されたロータリーエンコーダ３０から発信される位置検出値とに基づく検出位置フィードバック制御によってモータ２２を駆動する構成における位置指令値に応答した後のモータ２２の回転位置をシミュレーションするステップ（図７の３６）を具備する。また、構成２は、シミュレーションによって得られた位置シミュレーション値（回転位置シミュレーション値）に応じた電気角を算出するステップ（図７の３６ｃ）と、前記電気角に基づいてモータ２２に電流を供給するステップ（図７の電気角）とを具備する。回転位置をシミュレーションするステップでは、位置シミュレーション値を位置指令値に追従させるように仮想的に制御する位置仮想制御ステップ（図７の３６ａ）と、位置シミュレーション値を得るシミュレーション値取得ステップとを実行する。位置仮想制御ステップ（図７の３６ａ）にて、位置指令値に基づいて、必要なトルクをモータ２２に発生させるためのトルク指令値を算出する。シミュレーション値取得ステップにて、モータ及び負荷機械を含む電気系・機械系のモデル３６ｂに前記トルク指令値を入力し、電気系・機械系のモデル３６ｂから位置シミュレーション値を出力する。
＜構成２の作用効果＞
構成２によれば、構成１よりも簡単な処理により、モータ２２の制御方式をオープンループ制御に切り換えた後におけるモータ２２の脱調や振動の発生を抑えることができる。
＜構成３＞
構成３のモータ制御方法は、上位コントローラ１００から発信される位置指令値を、位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）により、位置検出値に応答した後のモータ””の回転位置に変換するステップと、前記回転位置に応じた電気角を算出するステップと、前記電気角に基づいてモータ２２に電流を供給するステップとを具備する。
＜構成３の作用効果＞
構成３においては、検出位置フィードバック制御を行うと仮定した場合に、位置指令値によってモータ２２の回転位置をどのように変化させるのかを、位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）によって求める。そして、得られた回転位置に相当する電気角を算出し、算出結果に基づくオープンループ制御によってモータ２２の回転位置を制御する。かかる構成３において、モータ２２の制御方式を、検出位置フィードバック制御、あるいは、センサレスベクトル制御から、オープンループ制御に切り換えたとする。すると、切り換え後において、検出位置フィードバック制御を行う場合と同様の挙動でモータ２２を動作させることが可能なので、切り換え後のモータ２２の脱調や振動の発生を抑えることができる。
＜構成４＞
構成４のモータ制御方法においては、構成３における位置制御応答伝達関数（Ｇｓ）として、上述の数２によって表される式を用いる。
＜構成４の作用効果＞
構成４においては、ｆｆ１、ｆｆ２、ω１、及びω２のうち、ω２だけを含む単純な位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）を用いることで、高速で高価な演算装置（例えばＣＰＵ）を用いることなく、モータ２２の位置変換値を高速で求めることが可能である。前述のような単純な位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）であっても、次のような態様におけるモータ制御であれば、適切な値の位置変換値を求めることが可能である。即ち、ｆｆ１が１に近い値をとり、且つｆｆ２が０に近い値をとる態様である。よって、構成４によれば、前述の態様における位置変換値を、安価な演算装置によって適切な値で求めることができる。
＜構成５＞
構成５のモータ制御方法においては、構成３における位置制御応答伝達関数（Ｇｓ）として、上述の数３によって表される式を用いる。
＜構成５の作用効果＞
構成５においては、ｆｆ１、ｆｆ２、ω１、及びω２のうち、ｆｆ２及びω２だけを含むという単純な位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）を用いることで、高速で高価な演算装置を用いることなく、位置変換値を高速で求めることが可能である。ｆｆ１が１に近い値をとる態様のモータ制御であれば、適切な値の位置変換値を求めることが可能である。よって、構成５によれば、前述の態様における位置変換値を、安価な演算装置によって適切な値で求めることができる。
＜構成６＞
構成６のモータ制御方法においては、構成３における位置制御応答伝達関数（Ｇｓ）として、上述の数４によって表される式を用いる。
＜構成６の作用効果＞
構成６においては、ｆｆ１、ｆｆ２、ω１、及びω２のうち、ｆｆ１、ω１及びω２だけを含む位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）を用いて、位置変換値を求めることが可能である。前述の位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）であっても、ｆｆ２が０に近い値をとる態様でのモータ制御であれば、位置変換値を適切な値で求めることができる。
＜構成７＞
構成７のモータ制御方法においては、構成３における位置制御応答伝達関数（Ｇｓ）として、上述の基本式を用いる。
＜構成７の作用効果＞
構成７においては、ｆｆ１、ｆｆ２、ω１、及びω２の全てを含む位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）を用いて、位置変換値を求める。構成７によれば、ｆｆ１、ｆｆ２、ω１、及びω２の全てを含まない位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）を用いる場合に比べて、適切な値の位置変換値を精度良く求めることができる。
＜構成８、９＞
構成８のモータ制御方法は、構成１乃至３の何れかを具備する。構成９のモータ制御方法は、構成４乃至７の何れかを具備する。構成８、９のモータ制御方法は、モータ２２の回転位置を検出するロータリーエンコーダ３０から発信される位置検出値の異常の有無を検出するステップ（図３の３８）を具備する。また、構成８、９のモータ制御方法は、位置検出値の異常が検出されない場合に、位置指令値と位置検出値とに基づく検出位置フィードバック制御によってモータ２２を駆動するステップを具備する。また、構成８、９のモータ制御方法では、位置検出値の異常が検出された場合に、所定の高速角速度領域では、モータ２２に発生する誘起電圧に基づいて推定したモータ２２の位置推定値（回転位置推定値）に基づくセンサレスベクトル制御によってモータ２２を駆動する。一方で、高速回転領域よりも低い低速回転領域では、オープンループ制御によってモータ２２を駆動する。
＜構成８、９の作用効果＞
構成８によれば、位置検出値の異常が発生した場合に、検出位置フィードバックするフィードバック制御を行う場合と同様の挙動により、モータ２２の駆動を停止させることができる。
＜構成１０＞
構成１０のモータ制御方法は、構成９の構成を備える。構成１０のモータ制御方法において、検出位置フィードバック制御又はセンサレスベクトル制御から、オープンループ制御に切り替わった直後のω２が、切り換え直前の検出フィードバック制御における位置指令値と位置検出値とに基づいて、又は切り換え直前のセンサレスベクトル制御における位置指令値と位置推定値（回転位置推定値）とに基づいて算出される。
＜構成１０の作用効果＞
構成１０においては、検出位置フィードバック制御、又はセンサレスベクトル制御からオープンループ制御に切り換える直前に、位置指令値と位置検出値（又は位置推定値）との偏差と、位置検出値（又は位置推定値）に基づいて推定した速度とに基づいて算出ω２を算出する。そして、算出結果を、切り換え直後の位置制御応答伝達関数Ｇ（ｓ）におけるω２として用いる。かかる構成によれば、切り換え直後におけるモータの位置や速度の急激な変動の発生を抑えることができる。
＜構成１１＞
構成１１のモータ駆動装置２０は、構成１乃至１０の何れかのモータ制御方法によってモータ２２の駆動を制御する。
＜構成１１の作用効果＞
構成１１によれば、構成１乃至１０の何れかのモータ制御方法を用いることで、制御方式を、検出位置フィードバック制御、又はセンサレスベクトル制御から、オープンループ制御に切り換えたときのモータの脱調や振動の発生を抑えることができる。
＜構成１２＞
構成１２の産業用ロボット１の制御方法は、複数のモータ２２Ａ、２２Ｂの駆動を個別に制御して産業用ロボット１のアーム２の位置を変化させ、複数のモータ２２Ａ、２２Ｂにおけるそれぞれの駆動を、構成１乃至９の何れかのモータ制御方法によって制御する。
＜構成１３＞
構成１３の産業用ロボット１は、複数のモータ２２Ａ、２２Ｂの駆動を個別に制御してアーム２の位置を変化させ、複数のモータ２２Ａ、２２Ｂにおけるそれぞれの駆動を、構成１０のモータ駆動装置２０によって制御する。
＜構成１２、１３の作用効果＞
構成１２、１３においては、アーム２の駆動源となる複数のモータ２２Ａ、２２Ｂのうち、位置検出値の異常が発生したモータの回転動作をセンサレスベクトル制御又はオープンループ制御によって適切に制御しつつ、他のモータの回転動作を検出位置フィードバック生後によって制御して、全てのモータ２２の回転を適切に停止させる。かかる構成によれば、何れか１つのモータ２２において位置検出値の異常が発生したときに、全てのモータ２２を直ちに強制停止させることによるアーム２の不適切な動作の発生を回避することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。実施形態は、発明の範囲及び要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１：産業用ロボット、 ２：アーム、 ２０：モータ駆動装置、 ２１：制御モード選択部、 ２２：モータ、 ２３：位置速度制御部、 ２４：ベクトル制御ＤＱ軸電流指令生成部、 ２５：第１セレクター、 ２６：電流制御部、 ２７：ＤＱ逆変換部、 ２８；ＰＷＭ制御部、 ２９：インバータ、 ３０：ロータリーエンコーダ（回転位置検出器）、 ３１：電流検出部、 ３２：第２セレクター、 ３３：ベクトル制御電気角生成部、 ３４：第３セレクター、 ３５：位置推定部、 ３６：オープンループ制御電気角生成部、 ３７：オープンループ制御ＤＱ軸電流指令生成部、 ３８エンコーダ通信異常判定部、 ３９：ＤＱ変換部、 １００：上位コントローラ

Claims (13)

  1. モータを電流引込法によるオープンループ制御によって駆動するモータ制御方法において、
    信号発信手段から発信される回転位置指令信号と、モータに搭載された回転位置検出器から発信される回転位置信号とに基づくフィードバック制御によってモータを駆動する構成における前記回転位置指令信号に応答した後のモータの回転位置、及びモータに流される電流をシミュレーションするステップと、シミュレーションによって得られた回転位置シミュレーション値に応じた電気角を算出するステップと、前記電気角に基づいて前記モータに電圧を印加するステップとを具備し、
    前記回転位置及び前記電流をシミュレーションするステップにて、前記回転位置シミュレーション値を前記回転位置指令信号に追従させるように仮想的に制御する位置仮想制御ステップと、前記電流をシミュレーションする電流シミュレーションステップとを実行し、
    前記位置仮想制御ステップにて、前記回転位置指令信号と、前記電流シミュレーションステップで得られた電流シミュレーション値とに基づいてモータに対する電圧指令値を算出し、
    前記電流シミュレーションステップにて、モータ及び負荷機械を含む機械系及び電気系のモデルに前記電圧指令値を入力し、前記モデルから前記回転位置シミュレーション値及び前記電流シミュレーション値を出力する
    ことを特徴とするモータ制御方法。
  2. モータを電流引込法によるオープンループ制御によって駆動するモータ制御方法において、
    信号発信手段から発信される回転位置指令信号と、モータに搭載された回転位置検出器から発信される回転位置信号とに基づくフィードバック制御によってモータを駆動する構成における前記回転位置指令信号に応答した後のモータの回転位置をシミュレーションするステップと、シミュレーションによって得られた回転位置シミュレーション値に応じた電気角を算出するステップと、前記電気角に基づいて前記モータに電流を供給するステップとを具備し、
    前記回転位置をシミュレーションするステップにて、前記回転位置シミュレーション値を前記回転位置指令信号に追従させるように仮想的に制御する位置仮想制御ステップと、前記回転位置シミュレーション値を得るシミュレーション値取得ステップとを実行し、
    前記位置仮想制御ステップにて、前記回転位置指令信号に基づいて、必要なトルクをモータに発生させるためのトルク指令値を算出し、
    前記シミュレーション値取得ステップにて、モータ及び負荷機械を含む機械系のモデルに前記トルク指令値を入力し、前記モデルから前記回転位置シミュレーション値を出力する
    ことを特徴とするモータ制御方法。
  3. モータを電流引込法によるオープンループ制御によって駆動するモータ制御方法において、
    信号発信手段から発信される回転位置指令信号を、位置制御応答伝達関数により、前記回転位置指令信号に応答した後のモータの回転位置に変換するステップと、前記回転位置に応じた電気角を算出するステップと、前記電気角に基づいて前記モータに電圧を印加するステップとを具備する
    ことを特徴とするモータ制御方法。
  4. 前記位置制御応答伝達関数が、次式
    Figure 0007390914000005
     における右辺を改変した次式
    Figure 0007390914000006
     である
    ことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御方法。
  5. 前記位置制御応答伝達関数が、次式
    Figure 0007390914000007
     における右辺を改変した次式
    Figure 0007390914000008
     である
    ことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御方法。
  6. 前記位置制御応答伝達関数が、次式
    Figure 0007390914000009
     における右辺を改変した次式
    Figure 0007390914000010
     である
    ことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御方法。
  7. 前記位置制御応答伝達関数が、次式
    Figure 0007390914000011
     である
    ことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御方法。
  8. モータの回転位置を検出する回転位置検出器から発信される回転位置信号の異常の有無を検出するステップと、
    前記回転位置信号の異常が検出されない場合に、信号発信手段から発信される回転位置指令信号と、前記回転位置信号とに基づくフィードバック制御によって前記モータを駆動するステップと、
    前記回転位置信号の異常が検出された場合に、所定の高速角速度領域では、前記モータに発生する誘起電圧に基づいて推定したモ前記モータの回転位置推定値に基づくセンサレスベクトル制御によって前記モータを駆動する一方で、前記高速回転領域よりも低い低速回転領域では、オープンループ制御によって前記モータを駆動する
    ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のモータ制御方法。
  9. モータの回転位置を検出する回転位置検出器から発信される回転位置信号の異常の有無を検出するステップと、
    前記回転位置信号の異常が検出されない場合に、信号発信手段から発信される回転位置指令信号と、前記回転位置信号とに基づくフィードバック制御によって前記モータを駆動するステップと、
    前記回転位置信号の異常が検出された場合に、所定の高速角速度領域では、前記モータに発生する誘起電圧に基づいて推定したモ前記モータの回転位置推定値に基づくセンサレスベクトル制御によって前記モータを駆動する一方で、前記高速回転領域よりも低い低速回転領域では、オープンループ制御によって前記モータを駆動する
    ことを特徴とする請求項４乃至７の何れか一項に記載のモータ制御方法。
  10. 前記フィードバック制御又は前記センサレスベクトル制御から、前記オープンループ制御に切り替わった直後のω２が、切り換え直前の前記フィードバック制御における前記回転位置指令信号と前記回転位置信号とに基づいて、又は切り換え直前の前記センサレスベクトル制御における前記回転位置指令信号と前記回転位置推定値とに基づいて算出される
    ことを特徴とする請求項９に記載のモータ制御方法。
  11. モータの駆動を制御するモータ駆動装置であって、
    請求項１乃至１０の何れか１項に記載のモータ制御方法によって前記モータの駆動を制御する
    ことを特徴とするモータ駆動装置。
  12. 複数のモータの駆動を個別に制御して産業用ロボットのアームの位置を変化させる産業用ロボットの制御方法であって、
    複数のモータにおけるそれぞれの駆動を、請求項１乃至１０の何れか１項に記載のモータ制御方法によって制御する
    ことを特徴とする産業用ロボットの制御方法。
  13. 複数のモータの駆動を個別に制御してアームの位置を変化させる産業用ロボットであって、
    複数のモータにおけるそれぞれの駆動を、請求項１１に記載のモータ駆動装置によって制御する
    ことを特徴とする産業用ロボット。


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