JPH06195128A - 電動機の位置制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御パラメータの収束特性を一定に保つ。誤
修正を防止する。 【構成】 模擬速度信号ωａから前記実速度信号ωｍを
減ずることにより速度偏差信号Δω２を算出し，その速
度偏差信号Δω２と速度偏差信号Δω２の絶対値に対す
る単調減少関数との乗算値と前記模擬トルク信号τａと
に基づいて修正値ΔＪを算出し，その修正値ΔＪに基づ
いて慣性モーメントＪを修正する。 【効果】 回転角指令信号θｍｓの傾きにかかわらず、
制御パラメータを適切に修正できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電動機の位置制御装
置および方法に関し、さらに詳しくは、工作機械のテー
ブルや産業用ロボットのアームなどの負荷機械を駆動す
る電動機（たとえば直流電動機，誘導電動機，同期電動
機）の位置制御装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来の電動機の位置制御装置
を示す説明図である。この位置制御装置５０１は、電動
機の回転角を指令する回転角指令信号θｍｓを回転角指
令信号発生回路Ａから受け入れ、負荷機械Ｌを駆動する
直流電動機Ｍへの駆動信号Ｑを出力する。

【０００３】位置制御装置５０１は、フィードフォワー
ド信号演算回路２と，回転検出器３と，位置制御回路４
と，速度制御回路５と，トルク制御回路６Ａと，電力変
換回路６Ｂと，修正回路５７とから構成される。フィー
ドフォワード信号演算回路２は、回転角指令信号発生回
路Ａからの回転角指令信号θｍｓに基づいて模擬回転角
信号θａと，模擬速度信号ωａと，模擬トルク信号τａ
を算出して、出力する。回転検出器３は、直流電動機Ｍ
の回転速度と回転角を検出して実回転角信号θｍと，実
速度信号ωｍを算出して、出力する。位置制御回路４
は、受け入れた模擬回転角信号θａと，実回転角信号θ
ｍに基づいて速度信号ω１を算出して、出力する。速度
制御回路５は、受け入れた模擬速度信号ωａと，速度信
号ω１と，前記実速度信号ωｍに基づいてトルク信号τ
１を算出して、出力する。トルク制御回路６Ａは、受け
入れた模擬トルク信号τａと，トルク信号τ１と，電流
検出器（図示省略）から受け入れた電機子電流Ｉａに基
づいて電力変換回路６Ｂへのスイッチング信号Ｐを出力
する。電力変換回路（例えば４現象チョッパ回路）６Ｂ
は、受け入れたスイッチング信号Ｐに基づいて直流電動
機Ｍへの駆動信号Ｑを出力する。修正回路５７は、模擬
速度信号ωａと，実速度信号ωｍと，模擬トルク信号τ
ａとに基づいて修正値ΔＪを算出し，その修正値ΔＪに
基づいて機械系の慣性モーメントＪを算出し，その慣性
モーメントＪを制御パラメータとしてフィードフォワー
ド信号演算回路２に出力する。ここで、直流電動機Ｍの
慣性モーメントをＪMと，負荷機械Ｌの慣性モーメント
をＪLとすると、慣性モーメントＪの真値Ｊｔ＝ＪM＋Ｊ
Lである。

【０００４】次に、修正回路５７の動作を、図１１に示
すブロック図を用いて説明する。この修正回路５７は、
上記フィードフォワード信号演算回路２からの模擬速度
信号ωａを受け入れる入力端子５０と，上記回転検出器
３からの実速度信号ωｍを受け入れる入力端子５１と，
それらの入力端子５０，５１に接続された減算器３２
と，上記トルク制御回路６からの模擬トルク信号τａを
受け入れる入力端子５２と，その入力端子５２に接続さ
れた極性判別回路３３と，その極性判別回路３３の出力
と前記減算器３２とに接続された乗算器３４と，その乗
算器３４の出力に接続された積分器３５と，その積分器
３５と定数設定器３７とに接続された加算器３６と，そ
の加算器３６から出力される慣性モーメントＪの出力端
子５３とから構成されている。

【０００５】まず、減算器３２は、受け入れた模擬速度
信号ωａと，実速度信号ωｍとから、速度偏差信号Δω
２（＝ωａ−ωｍ）を算出し、乗算器３４に出力する。
一方、極性判別回路３３は、受け入れた模擬トルク信号
τａが“正”であれば極性信号Ｓｇとして“＋１”を出
力し、模擬トルク信号τａが“負”であれば極性信号Ｓ
ｇとして“−１”を出力する。

【０００６】乗算器３４は、減算器３２からの速度偏差
信号Δω２と，極性判別回路３３からの極性信号Ｓｇと
の乗算値Δω２・Ｓｇを算出し、積分器３５に出力す
る。積分器３５は、乗算器３４からの乗算値Δω２・Ｓ
ｇを積分して修正値ΔＪを算出し、加算器３６に出力す
る。加算器３６は、積分器３５からの修正値ΔＪと，定
数設定器３７からの慣性モーメントの初期値Ｊｏ（例え
ば直流電動機Ｍの慣性モーメント）とを乗算して慣性モ
ーメントＪを算出し、出力端子５３に出力する。

【０００７】図１２は、上記従来の電動機の位置制御装
置５０１において、修正回路５７が算出した慣性モーメ
ントＪがＪ＜ＪM＋ＪLであるときの、各部の変化を示す
グラフである。 回転角指令信号θｍｓの傾きが小さいとき 回転角指令信号θｍｓが、図１２の（ａ１）に示すよう
に、Ｔ時間に０→Ｐ１に増大したとき、模擬速度信号ω
ａと，速度信号ω１は、図１２の（ａ２）に示すように
変化する。そこで、速度偏差信号Δω２は、図１２の
（ａ３）に示すように変化する。極性信号Ｓｇは、図１
２の（ａ４）に示すように、Δω２が正のときは“＋
１”となり，Δω２が負のときは“−１”となる。そこ
で、乗算値Δω２・Ｓｇは、図１２の（ａ５）に示すよ
うに変化する。従って、慣性モーメントＪは、図１２の
（ａ６）に示すように、緩やかに真値Ｊｔに収束する。

【０００８】回転角指令信号θｍｓの傾きが大きいと
き 回転角指令信号θｍｓが、図１２の（ｂ１）に示すよう
に、Ｔ時間に０→Ｐ２（＞Ｐ１）に増大したとき、模擬
速度信号ωａと，速度信号ω１は、図１２の（ｂ２）に
示すように変化する。そこで、速度偏差信号Δω２は、
図１２の（ｂ３）に示すように変化する。極性信号Ｓｇ
は、図１２の（ｂ４）に示すように、Δω２が正のとき
は“＋１”となり，Δω２が負のときは“−１”とな
る。そこで、乗算値Δω２・Ｓｇは、図１２の（ｂ５）
に示すように変化する。従って、慣性モーメントＪは、
図１２の（ｂ６）に示すように、急激に真値Ｊｔに収束
する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電動機の位
置制御装置５０１では、回転角指令信号θｍｓの傾きが
小さいときには速度偏差信号Δω２の絶対値の変化も小
さくなるので、慣性モーメントＪは緩やかに真値Ｊｔに
収束する。これに対して、回転角指令信号θｍｓの傾き
が大きいときには速度偏差信号Δω２の絶対値の変化も
大きくなるので、慣性モーメントＪは急激に真値Ｊｔに
収束する。そのため、回転角指令信号θｍｓの傾きが小
さいときに好適な収束特性となるように修正回路５７の
積分ゲインＫｃを大きくすると、回転角指令信号θｍｓ
の傾きが大きくなったとき、フィードフォワード信号演
算回路２から過大な模擬トルク信号τａが出力され、負
荷機械Ｌに機械振動や，異常音が発生する問題点があ
る。一方、回転角指令信号θｍｓの傾きが大きいときに
好適な収束特性となるように修正回路５７の積分ゲイン
Ｋｃを小さくすると、回転角指令信号θｍｓの傾きが小
さくなったとき、慣性モーメントＪが目標値Ｊｔに追従
できなくなり，負荷機械Ｌの位置制御にオーバーシュー
トが発生する問題点がある。

【００１０】また、直流電動機Ｍが定速状態に近づくに
つれて、速度偏差信号Δω２の振幅は、慣性モーメント
ではなく，直流電動機Ｍおよび負荷機械Ｌの動摩擦に依
存するので、慣性モーメントＪを誤修正してしまう問題
点がある。

【００１１】そこで、この発明の目的は、回転角指令信
号θｍｓの傾きの大小にかかわらず、慣性モーメントＪ
の収束特性を一定に保ち，且つ慣性モーメントＪの誤修
正を防止できる電動機の位置制御装置および方法を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の観点では、この発
明は、電動機の回転角を指令する回転角指令信号θｍｓ
に基づいて模擬回転角信号θａと模擬速度信号ωａと模
擬トルク信号τａを算出するフィードフォワード信号演
算回路と、前記電動機の回転速度および回転角を検出し
て実回転角信号θｍと実速度信号ωｍを算出する回転検
出器と、前記模擬回転角信号θａおよび実回転角信号θ
ｍに基づいて速度信号ω１を算出する位置制御回路と、
前記模擬速度信号ωａと前記速度信号ω１と前記実速度
信号ωｍに基づいてトルク信号τ１を算出する速度制御
回路と、前記模擬トルク信号τａおよび前記トルク信号
τ１に基づいて前記電動機のトルクを制御するトルク制
御手段と、前記模擬速度信号ωａから前記実速度信号ω
ｍを減ずることにより速度偏差信号Δω２を算出し，そ
の速度偏差信号Δω２を速度偏差信号Δω２の絶対値に
対して単調減少のゲインで増幅した増幅速度偏差信号
（またはその速度偏差信号Δω２と速度偏差信号Δω２
の絶対値に対する単調減少関数との乗算値）と，前記模
擬トルク信号τａとに基づいて修正値ΔＪを算出し，そ
の修正値ΔＪに基づいて機械系の慣性モーメントＪを算
出し，その慣性モーメントＪを制御パラメータとして前
記フィードフォワード信号演算回路に出力する修正回路
とを具備したことを特徴とする電動機の位置制御装置を
提供する。

【００１３】第２の観点では、この発明は、修正回路
は、フィードフォワード信号演算回路が算出した模擬ト
ルク信号τａの大きさが所定値以下のときは、その直前
の慣性モーメントＪを前記フィードフォワード信号演算
回路に出力することを特徴とする電動機の位置制御装置
を提供する。

【００１４】第３の観点では、この発明は、電動機の回
転角を指令する回転角指令信号θｍｓに基づいて模擬回
転角信号θａと模擬速度信号ωａと模擬トルク信号τａ
を算出し、前記電動機の回転速度および回転角を検出し
て実回転角信号θｍと実速度信号ωｍを算出し、前記模
擬回転角信号θａおよび実回転角信号θｍに基づいて速
度信号ω１を算出し、前記模擬速度信号ωａと前記速度
信号ω１と前記実速度信号ωｍに基づいてトルク信号τ
１を算出し、前記模擬トルク信号τａおよび前記トルク
信号τ１に基づいて前記電動機のトルクを制御し、前記
模擬速度信号ωａから前記実速度信号ωｍを減ずること
により速度偏差信号Δω２を算出し，その速度偏差信号
Δω２を速度偏差信号Δω２の絶対値に対して単調減少
のゲインで増幅した増幅速度偏差信号（またはその速度
偏差信号Δω２と速度偏差信号Δω２の絶対値に対する
単調減少関数との乗算値）と前記模擬トルク信号τａと
に基づいて修正値ΔＪを算出し，その修正値ΔＪに基づ
いて機械系の慣性モーメントＪを算出し，その慣性モー
メントＪを制御パラメータとすることを特徴とする電動
機の位置制御方法を提供する。

【００１５】

【作用】上記第１の観点による電動機の位置制御装置で
は、修正回路は、速度偏差信号Δω２を速度偏差信号の
絶対値に対して単調減少のゲインで増幅した増幅速度偏
差信号（またはその速度偏差信号Δω２と速度偏差信号
Δω２の絶対値に対する単調減少関数との乗算値）を用
いて修正値ΔＪを算出するので、回転角指令信号θｍｓ
の傾きの大小にかかわらず、制御パラメータの収束特性
を一定に保つことが出来る。

【００１６】上記第２の観点による電動機の位置制御装
置では、修正回路は、フィードフォワード信号演算回路
が算出した模擬トルク信号τａの大きさが所定値以下の
ときはその直前の慣性モーメントＪをフィードフォワー
ド信号演算回路に出力するので、制御パラメータの誤修
正を防止できる。

【００１７】上記第３の観点による電動機の位置制御方
法は、上記第１の観点による電動機の位置制御装置を実
現するステップを実行するので、作用は第１の観点によ
る電動機の位置制御装置と同じである。

【００１８】

【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明をさら
に詳しく説明する。なお、これによりこの発明が限定さ
れるものではない。図１は、この発明の電動機の位置制
御装置の一実施例を示す説明図である。この電動機の位
置制御装置１０１は、電動機の回転角を指令する回転角
指令信号θｍｓを回転角指令信号発生回路Ａから受け入
れ、負荷機械Ｌを駆動する直流電動機Ｍへの駆動信号Ｑ
を出力する。

【００１９】位置制御装置５０１は、フィードフォワー
ド信号演算回路２と，回転検出器３と，位置制御回路４
と，速度制御回路５と，トルク制御回路６Ａと，電力変
換回路６Ｂと，修正回路７とから構成される。フィード
フォワード信号演算回路２は、回転角指令信号発生回路
Ａからの回転角指令信号θｍｓに基づいて模擬回転角信
号θａと，模擬速度信号ωａと，模擬トルク信号τａを
算出して、出力する。回転検出器３は、電動機Ｍの回転
速度と回転角を検出して実回転角信号θｍと，実速度信
号ωｍを算出して、出力する。位置制御回路４は、受け
入れた模擬回転角信号θａと，実回転角信号θｍに基づ
いて速度信号ω１を算出して、出力する。速度制御回路
５は、受け入れた模擬速度信号ωａと，速度信号ω１
と，前記実速度信号ωｍに基づいてトルク信号τ１を算
出して、出力する。トルク制御回路６Ａは、受け入れた
模擬トルク信号τａと，トルク信号τ１と，電流検出器
（図示省略）から受け入れた電機子電流Ｉａに基づいて
電力変換回路６Ｂへのスイッチング信号Ｐを出力する。
電力変換回路（例えば４現象チョッパ回路）６Ｂは、受
け入れたスイッチング信号Ｐに基づいて直流電動機Ｍへ
の駆動信号Ｑを出力する。修正回路７は、模擬速度信号
ωａから前記実速度信号ωｍを減ずることにより速度偏
差信号Δω２を算出し，その速度偏差信号Δω２と速度
偏差信号Δω２の絶対値に対する単調減少関数との乗算
値と前記模擬トルク信号τａとに基づいて修正値ΔＪを
算出し，その修正値ΔＪに基づいて機械系の慣性モーメ
ントＪを算出し，その慣性モーメントＪを制御パラメー
タとしてフィードフォワード信号演算回路２に出力す
る。

【００２０】次に、この電動機の位置制御装置１０１の
動作を説明する。まず、フィードフォワード信号演算回
路２の動作を、図２に示すブロック図を用いて説明す
る。フィードフォワード信号演算回路２では、上記回転
角指令信号発生回路Ａからの回転角指令信号θｍｓを受
け入れる入力端子３８と，その入力端子３８および後記
積分器１６の出力に接続された減算器１０と，その減算
器１０に接続された係数器１１とにより模擬位置制御回
路を形成する。また、前記係数器１１の出力と後記積分
器１５の出力に接続された減算器１２と，その減算器１
２の出力に接続された係数器１３とにより模擬速度制御
回路を形成する。さらに、前記係数器１３の出力と後記
積分器１６の出力に接続された積分器１５と，その積分
器１５の出力に接続された積分器１６とにより機械系模
擬回路を形成する。なお、前記積分器１５から出力され
た模擬速度信号ωａは、外部端子４１に出力される。ま
た、前記積分器１６から出力された模擬回転角信号θａ
は、外部端子４２に出力される。一方、乗算器１７は、
入力端子３９で受け入れた上記修正回路７からの慣性モ
ーメントＪと，前記係数器１３の出力とを乗算して疑似
トルク信号τａを算出して、出力端子４３に出力する。

【００２１】まず、減算器１０は、受け入れた回転角指
令信号θｍｓと，積分器１６から出力された模擬回転角
信号θａとから、模擬回転角信号Δθａ（＝θｍｓ−ω
ａ）を算出し、係数器１１に出力する。係数器１１は、
減算器１０からの模擬回転角信号ΔθａをＫｐａ倍して
模擬速度指令信号ωａｓを算出し、減算器１２に出力す
る。減算器１２は、係数器１１からの模擬速度指令信号
ωａｓと，積分器１５からの模擬速度信号ωａとから、
模擬速度偏差信号Δωａ（＝ωａｓ−ωａ）を算出し、
係数器１３に出力する。係数器１３は、減算器１２から
の模擬速度偏差信号Δωａをωｓｃ倍して、乗算器１７
と，積分器１５とに出力する。

【００２２】積分器１５は、係数器１３の出力を積分し
て模擬速度信号ωａを算出し、積分器１６と，出力端子
４１とに出力する。積分器１６は、積分器１５からの模
擬速度信号ωａをさらに積分して模擬回転信号θａを算
出し、出力端子４２に出力する。乗算器１７は、受け入
れた慣性モーメントＪと，係数器１３の出力とを乗算し
て模擬トルク信号τａを算出し、出力端子４３に出力す
る。

【００２３】次に、位置制御回路４の動作を、図３に示
すブロック図を用いて説明する。この位置制御回路４
は、上記フィードフォワード信号演算回路２からの模擬
回転角信号θａを受け入れる入力端子４３と，回転検出
器３からの実回転角信号θｍを受け入れる入力端子４４
と，前記入力端子４３および前記入力端子４４に接続さ
れた減算器１７と，その減算器１７に接続された係数器
１８と，その係数器１８から出力された速度信号ω１の
出力端子４５とから構成されている。

【００２４】まず、減算器１７は、受け入れた模擬回転
角信号θａと，実回転角信号θｍとから、回転角偏差Δ
θ（＝θａ−θｍ）を算出し、係数器１８に出力する。
係数器１８は、減算器１７からの回転角偏差ΔθをＫｐ
ｐ倍して速度信号ω１を算出し、出力端子４５に出力す
る。

【００２５】次に、速度制御回路５の動作を、図４に示
すブロック図を用いて説明する。この速度制御回路５
は、上記フィードフォワード信号演算回路２からの模擬
速度信号ωａを受け入れる入力端子４６と，上記位置制
御回路４からの速度信号ω１を受け入れる入力端子４７
と，それら入力端子４６，４７に接続された加算器１９
と，上記回転検出器３からの実速度信号ωｍを受け入れ
る入力端子４８と，前記加算器１９と前記入力端子４８
に接続された減算器２０と，その減算器２０に接続され
た係数器２１および積分器２２と，前記係数器２１およ
び前記積分器２２の出力に接続された加算器２３と，そ
の加算器２３から出力されたトルク信号τ１の出力端子
４９とから構成されている。

【００２６】まず、加算器１９は、受け入れた模擬速度
信号ωａと，速度信号ω１との加算速度信号ω２（＝ω
ａ＋ω１）を算出し、減算器２０に出力する。減算器２
０は、加算器１９からの加算速度信号ω２と，受け入れ
た実速度信号ωｍとから速度偏差信号Δω（＝ω２−ω
ｍ）を算出し、係数器２１と，積分器２２とに出力す
る。係数器２１は、減算器２０からの速度偏差信号Δω
をＫｓｐ倍して、加算器２３に出力する。積分器２２
は、減算器２０からの速度偏差信号Δωを積分ゲインＫ
ｓｉで積分して、加算器２３に出力する。加算器２３
は、係数器２１からの出力と，積分器２２からの出力と
を加算してトルク信号τ１を算出し、出力端子４９に出
力する。

【００２７】次に、トルク制御回路６Ａの動作を、図５
に示すブロック図を用いて説明する。このトルク制御回
路６Ａは、上記速度制御回路５からのトルク信号τ１を
受け入れる入力端子５４と，上記フィードフォワード信
号演算回路２からの模擬トルク信号τａを受け入れる入
力端子５５と，それら入力端子５４，５５に接続された
加算器３１と，その加算器３１に出力された制限回路２
４と，その制限回路２４の出力に接続された係数器２５
と，電機子電流Ｉａを受け入れる入力端子５６と，前記
係数器２５の出力と前記入力端子５６とに接続された減
算器２６と，その減算器２６の出力に接続された係数器
２７および積分器２８と，前記係数器２７および積分器
２８の出力に接続された加算器２９と，その加算器２９
に接続されたＰＷＭ回路３０と，ＰＷＭ回路３０から出
力されるスイッチング信号Ｐの出力端子５７とから構成
されている。

【００２８】まず、加算器３１は、受け入れたトルク信
号τ１と，受け入れた模擬トルク信号τａとから、最終
トルク信号τｍｓ（＝τ１＋τａ）を算出し、制限回路
２４に出力する。制限回路２４は、加算器３１からの最
終トルク信号τｍｓを所定の振幅に制限して係数器２５
に出力する。

【００２９】係数器２５は、制限回路２４からの最終ト
ルク信号τｍｓを（１／Ｋｔ）倍して電機子電流指令信
号Ｉａｓを算出し、減算器２６に出力する。ここで、Ｋ
ｔは、トルク定数である。なお、直流電動機Ｍの発生ト
ルクτｍ＝Ｋｔ・Ｉａなる関係が知られているので、最
終トルク信号τｍｓを（１／Ｋｔ）倍することにより、
電機子電流指令信号Ｉａｓが得られる。

【００３０】減算器２６は、係数器２５からの電機子電
流指令信号Ｉａｓと，受け入れた電機子電流Ｉａとから
電流偏差信号ΔＩ（＝Ｉａｓ−Ｉａ）を算出し、係数器
２７と，積分器２８とに出力する。係数器２７は、減算
器２６からの電流偏差信号ΔＩをＫｃｐ倍して加算器２
９に出力する。積分器２８は、減算器２６からの電流偏
差信号ΔＩを積分ゲインＫｃｉで積分して加算器２９に
出力する。加算器２９は、係数器２１からの出力と，積
分器２２からの出力とを加算して端子電圧指令信号Ｖａ
ｓを算出してＰＷＭ回路３０に出力する。ＰＷＭ回路３
０は、加算器２９からの端子電圧指令信号Ｖａｓに基づ
いて、電力変換回路６Ｂへのスイッチング信号Ｐを出力
する。

【００３１】なお、スイッチング信号Ｐを受け入れた電
力変換器Ｃは、駆動信号Ｒを直流電動機Ｍに出力する。
このとき、電動機Ｍの端子電圧Ｖａは、端子電圧指令信
号Ｖａｓに追従するので、直流電動機Ｍの発生トルクτ
ｍは、最終トルク信号τｍｓに追従するように制御され
ることとなる。

【００３２】次に、修正回路７の動作を、図６に示すブ
ロック図を用いて説明する。この修正回路７は、上記フ
ィードフォワード信号演算回路２からの模擬速度信号ω
ａを受け入れる入力端子６８と，上記回転検出器３から
の実速度信号ωｍを受け入れる入力端子６９と，それら
の入力端子６８，６９に接続された減算器５９と，その
減算器５９に接続された絶対値回路７２と，その絶対値
回路７２の出力に接続された単調減少関数回路６０と，
その単調減少関数回路６０の出力と減算器５９とに接続
された乗算器６２と，上記トルク制御回路６Ａからの模
擬トルク信号τａを受け入れる入力端子７０と，その入
力端子７０に接続された所定値・極性判別回路６６と，
前記乗算器６２と前記所定値・極性判別回路６６の出力
とに接続された乗算器６３と，その乗算器６３に接続さ
れた積分器６４と，その積分器６４と定数設定器６７と
に接続された加算器６５と，その加算器６５から出力さ
れる慣性モーメントＪの出力端子７１とから構成されて
いる。

【００３３】まず、減算器５９は、受け入れた模擬速度
信号ωａと，実速度信号ωｍとから、速度偏差信号Δω
２（＝ωａ−ωｍ）を算出し、絶対値回路７２と，乗算
器６２とに出力する。絶対値回路７２は、前記速度偏差
信号Δω２の絶対値｜Δω２｜を算出し、単調減少関数
回路６０に出力する。単調減少関数回路６０は、前記絶
対値｜Δω２｜の単調減少関数値ω５を算出し、乗算器
６２に出力する。図７の（ａ）と（ｂ）に、絶対値｜Δ
ω２｜に対する単調減少関数値ω５の一例を、グラフ表
示する。乗算器６２は、単調減少関数回路６０からの単
調減少関数値ω５と，減算器５９からの速度偏差信号Δ
ω２との乗算値ω６（＝Δω２・ω５）を算出し、乗算
器６３に出力する。

【００３４】一方、所定値・極性判別回路６６は、以下
に示す算出式により、受け入れた模擬トルク信号τａか
ら所定値・極性信号Ｓｇ１を算出し、乗算器６３に出力
する。 ｜τａ｜≦（所定値）のとき、Ｓｇ１＝０ ｜τａ｜＞（所定値），かつτａ＞０のとき、Ｓｇ１
＝１ ｜τａ｜＞（所定値），かつτａ＜０のとき、Ｓｇ１
＝−１

【００３５】乗算器６３は、乗算器６２からの乗算値ω
６と，所定値・極性判別回路６６からの所定値・極性信
号Ｓｇ１との乗算値ω６・Ｓｇ１を算出し、積分器６４
に出力する。積分器６４は、乗算器６３からの乗算値ω
６・Ｓｇ１を積分して修正値ΔＪを算出し、加算器６５
に出力する。例えば、上記の場合は、積分器６４への
入力が“０”となり、修正値ΔＪとして以前の値が保持
される。加算器６５は、積分器６４からの修正値ΔＪ
と，定数設定器６７からの慣性モーメントの初期値Ｊｏ
（例えば直流電動機Ｍの慣性モーメント）とを加算して
慣性モーメントＪを算出し、出力端子７１に出力する。

【００３６】図８，図９は、この発明の電動機の位置制
御装置１０１における、各部の変化を示すグラフであ
る。 Ｊ＜ＪM＋ＪLで，回転角指令信号θｍｓの傾きが小さ
いとき 回転角指令信号θｍｓが、図８の（ａ１）に示すよう
に、Ｔ時間に０→Ｐ１に増大したとき、模擬速度信号ω
ａと，速度信号ω１は、図８の（ａ２）に示すように変
化する。そこで、速度偏差信号Δω２は図８の（ａ３）
に示されるので、単調減少関数値ω５は、図８の（ａ
４）に示すように変化する。なお、ここでは、図７の
（ａ）に示した単調減少関数を用いたものとする。一
方、疑似トルク信号τａは、図８の（ａ５）に示される
ので、所定値・極性信号Ｓｇ１は、図８の（ａ６）に示
すように、｜τａ｜＞（所定値）のときは“＋１”また
は“−１”となり、｜τａ｜≦（所定値）のときは
“０”となる。そこで、乗算値ω６（＝Δω２・ω５）
は、図８の（ａ７）に示される。従って、乗算値Ｓｇ１
・ω６は、図８の（ａ８）に示すように変化する。即
ち、慣性モーメントＪは、図８の（ａ９）に示すよう
に、｜τａ｜＞（所定値）のときに上方修正され、｜τ
ａ｜≦（所定値）のときは停止状態となり、適切な収束
特性で真値Ｊｔに収束する。

【００３７】Ｊ＜ＪM＋ＪLで，回転角指令信号θｍｓ
の傾きが大きいとき 回転角指令信号θｍｓが、図８の（ｂ１）に示すよう
に、Ｔ時間に０→Ｐ２（＞Ｐ１）に増大したとき、模擬
速度信号ωａと，速度信号ω１は、図８の（ｂ２）に示
すように変化する。そこで、速度偏差信号Δω２は図８
の（ｂ３）に示されるので、単調減少関数値ω５は、図
８の（ｂ４）に示すように変化する。なお、ここでは、
図７の（ａ）に示した単調減少関数を用いたものとす
る。一方、疑似トルク信号τａは、図８の（ｂ５）に示
されるので、所定値・極性信号Ｓｇ１は、図８の（ｂ
６）に示すように、｜τａ｜＞（所定値）のときは“＋
１”または“−１”となり、｜τａ｜≦（所定値）のと
きは“０”となる。そこで、乗算値ω６（＝Δω２・ω
５）は、図８の（ｂ７）に示される。従って、乗算値Ｓ
ｇ１・ω６は、図８の（ｂ８）に示すように変化する。
即ち、慣性モーメントＪは、図８の（ｂ９）に示すよう
に、｜τａ｜＞（所定値）のときに上方修正され、｜τ
ａ｜≦（所定値）のときは停止状態となり、適切な収束
特性で真値Ｊｔに収束する。

【００３８】Ｊ＜ＪM＋ＪLで，回転角指令信号θｍｓ
の傾きが小さいとき 回転角指令信号θｍｓが、図９の（ａ１）に示すよう
に、Ｔ時間に０→Ｐ１に増大したとき、模擬速度信号ω
ａと，速度信号ω１は、図９の（ａ２）に示すように変
化する。そこで、速度偏差信号Δω２は図９の（ａ３）
に示されるので、単調減少関数値ω５は、図９の（ａ
４）に示すように変化する。なお、ここでは、図７の
（ａ）に示した単調減少関数を用いたものとする。一
方、疑似トルク信号τａは、図９の（ａ５）に示される
ので、所定値・極性信号Ｓｇ１は、図９の（ａ６）に示
すように、｜τａ｜＞（所定値）のときは“＋１”また
は“−１”となり、｜τａ｜≦（所定値）のときは
“０”となる。そこで、乗算値ω６（＝Δω２・ω５）
は、図９の（ａ７）に示される。従って、乗算値Ｓｇ１
・ω６は、図９の（ａ８）に示すように変化する。即
ち、慣性モーメントＪは、図９の（ａ９）に示すよう
に、｜τａ｜＞（所定値）のときに上方修正され、｜τ
ａ｜≦（所定値）のときは停止状態となり、適切な収束
特性で真値Ｊｔに収束する。

【００３９】Ｊ＜ＪM＋ＪLで，回転角指令信号θｍｓ
の傾きが大きいとき 回転角指令信号θｍｓが、図９の（ｂ１）に示すよう
に、Ｔ時間に０→Ｐ２（＞Ｐ１）に増大したとき、模擬
速度信号ωａと，速度信号ω１は、図９の（ｂ２）に示
すように変化する。そこで、速度偏差信号Δω２は図９
の（ｂ３）に示されるので、単調減少関数値ω５は、図
９の（ｂ４）に示すように変化する。なお、ここでは、
図７の（ａ）に示した単調減少関数を用いたものとす
る。一方、疑似トルク信号τａは、図９の（ｂ５）に示
されるので、所定値・極性信号Ｓｇ１は、図９の（ｂ
６）に示すように、｜τａ｜＞（所定値）のときは“＋
１”または“−１”となり、｜τａ｜≦（所定値）のと
きは“０”となる。そこで、乗算値ω６（＝Δω２・ω
５）は、図９の（ｂ７）に示される。従って、乗算値Ｓ
ｇ１・ω６は、図９の（ｂ８）に示すように変化する。
即ち、慣性モーメントＪは、図９の（ｂ９）に示すよう
に、｜τａ｜＞（所定値）のときに上方修正され、｜τ
ａ｜≦（所定値）のときは停止状態となり、適切な収束
特性で真値Ｊｔに収束する。

【００４０】

【発明の効果】この発明の電動機の位置制御装置および
方法によれば、回転角指令信号θｍｓの傾きの大小にか
かわらず、制御パラメータ（例えば慣性モーメントＪ）
の収束特性を一定に保ち、適切な修正を行なうことが出
来る。また、模擬トルク信号τａの大きさが所定値以下
のときには制御パラメータの修正を停止するので、誤修
正を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例による電動機の位置制御
装置の説明図である。

【図２】フィードフォワード信号演算回路のブロック図
である。

【図３】位置制御回路のブロック図である。

【図４】速度制御回路のブロック図である。

【図５】トルク制御回路のブロック図である。

【図６】修正回路のブロック図である。

【図７】単調減少関数の説明図である。

【図８】図１の電動機の位置制御装置の動作説明図であ
る。

【図９】図１の電動機の位置制御装置の別の動作説明図
である。

【図１０】従来の電動機の位置制御装置の説明図であ
る。

【図１１】修正回路の別のブロック図である。

【図１２】図１０の電動機の位置制御装置の動作説明図
である。

【符号の説明】

１０１，５０１ 電動機の位置制御装置 ２ フィードフォワード信号演算回路 ３ 回転検出器 ４ 位置制御回路 ５ 速度制御回路 ６Ａ トルク制御回路 ６Ｂ 電力変換回路 ７，５７ 修正回路 Ａ 回転角指令信号発生回路 Ｍ 直流電動機

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年４月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】Ｊ＞ＪM＋ＪLで，回転角指令信号θｍｓ
の傾きが小さいとき 回転角指令信号θｍｓが、図９の（ａ１）に示すよう
に、Ｔ時間に０→Ｐ１に増大したとき、模擬速度信号ω
ａと，速度信号ω１は、図９の（ａ２）に示すように変
化する。そこで、速度偏差信号Δω２は図９の（ａ３）
に示されるので、単調減少関数値ω５は、図９の（ａ
４）に示すように変化する。なお、ここでは、図７の
（ａ）に示した単調減少関数を用いたものとする。一
方、疑似トルク信号τａは、図９の（ａ５）に示される
ので、所定値・極性信号Ｓｇ１は、図９の（ａ６）に示
すように、｜τａ｜＞（所定値）のときは“＋１”また
は“−１”となり、｜τａ｜≦（所定値）のときは
“０”となる。そこで、乗算値ω６（＝Δω２・ω５）
は、図９の（ａ７）に示される。従って、乗算値Ｓｇ１
・ω６は、図９の（ａ８）に示すように変化する。即
ち、慣性モーメントＪは、図９の（ａ９）に示すよう
に、｜τａ｜＞（所定値）のときに上方修正され、｜τ
ａ｜≦（所定値）のときは停止状態となり、適切な収束
特性で真値Ｊｔに収束する。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】Ｊ＞ＪM＋ＪLで，回転角指令信号θｍｓ
の傾きが大きいとき 回転角指令信号θｍｓが、図９の（ｂ１）に示すよう
に、Ｔ時間に０→Ｐ２（＞Ｐ１）に増大したとき、模擬
速度信号ωａと，速度信号ω１は、図９の（ｂ２）に示
すように変化する。そこで、速度偏差信号Δω２は図９
の（ｂ３）に示されるので、単調減少関数値ω５は、図
９の（ｂ４）に示すように変化する。なお、ここでは、
図７の（ａ）に示した単調減少関数を用いたものとす
る。一方、疑似トルク信号τａは、図９の（ｂ５）に示
されるので、所定値・極性信号Ｓｇ１は、図９の（ｂ
６）に示すように、｜τａ｜＞（所定値）のときは“＋
１”または“−１”となり、｜τａ｜≦（所定値）のと
きは“０”となる。そこで、乗算値ω６（＝Δω２・ω
５）は、図９の（ｂ７）に示される。従って、乗算値Ｓ
ｇ１・ω６は、図９の（ｂ８）に示すように変化する。
即ち、慣性モーメントＪは、図９の（ｂ９）に示すよう
に、｜τａ｜＞（所定値）のときに上方修正され、｜τ
ａ｜≦（所定値）のときは停止状態となり、適切な収束
特性で真値Ｊｔに収束する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機の回転角を指令する回転角指令信
   号θｍｓに基づいて模擬回転角信号θａと模擬速度信号
   ωａと模擬トルク信号τａを算出するフィードフォワー
   ド信号演算回路と、前記電動機の回転速度および回転角
   を検出して実回転角信号θｍと実速度信号ωｍを算出す
   る回転検出器と、前記模擬回転角信号θａおよび実回転
   角信号θｍに基づいて速度信号ω１を算出する位置制御
   回路と、前記模擬速度信号ωａと前記速度信号ω１と前
   記実速度信号ωｍに基づいてトルク信号τ１を算出する
   速度制御回路と、前記模擬トルク信号τａおよび前記ト
   ルク信号τ１に基づいて前記電動機のトルクを制御する
   トルク制御手段と、前記模擬速度信号ωａから前記実速
   度信号ωｍを減ずることにより速度偏差信号Δω２を算
   出し，その速度偏差信号Δω２を速度偏差信号Δω２の
   絶対値に対して単調減少のゲインで増幅した増幅速度偏
   差信号（またはその速度偏差信号Δω２と速度偏差信号
   Δω２の絶対値に対する単調減少関数との乗算値）と，
   前記模擬トルク信号τａとに基づいて修正値ΔＪを算出
   し，その修正値ΔＪに基づいて前記フィードフォワード
   信号演算回路の制御パラメータを修正する修正回路とを
   具備したことを特徴とする電動機の位置制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電動機の位置制御装置
   において、 修正回路は、フィードフォワード信号演算回路が算出し
   た模擬トルク信号τａの大きさが所定値以下のときは、
   その直前の慣性モーメントＪを前記フィードフォワード
   信号演算回路に出力することを特徴とする電動機の位置
   制御装置。
3. 【請求項３】 電動機の回転角を指令する回転角指令信
   号θｍｓに基づいて模擬回転角信号θａと模擬速度信号
   ωａと模擬トルク信号τａを算出し、前記電動機の回転
   速度および回転角を検出して実回転角信号θｍと実速度
   信号ωｍを算出し、前記模擬回転角信号θａおよび実回
   転角信号θｍに基づいて速度信号ω１を算出し、前記模
   擬速度信号ωａと前記速度信号ω１と前記実速度信号ω
   ｍに基づいてトルク信号τ１を算出し、前記模擬トルク
   信号τａおよび前記トルク信号τ１に基づいて前記電動
   機のトルクを制御し、前記模擬速度信号ωａから前記実
   速度信号ωｍを減ずることにより速度偏差信号Δω２を
   算出し，その速度偏差信号Δω２を速度偏差信号Δω２
   の絶対値に対して単調減少のゲインで増幅した増幅速度
   偏差信号（またはその速度偏差信号Δω２と速度偏差信
   号Δω２の絶対値に対する単調減少関数との乗算値）と
   前記模擬トルク信号τａとに基づいて修正値ΔＪを算出
   し，その修正値ΔＪに基づいて制御パラメータを修正す
   ることを特徴とする電動機の位置制御方法。