JPH0651803A - 離散時間型ａｃモータ制御装置および方法 - Google Patents
離散時間型ａｃモータ制御装置および方法Info
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- JPH0651803A JPH0651803A JP4223602A JP22360292A JPH0651803A JP H0651803 A JPH0651803 A JP H0651803A JP 4223602 A JP4223602 A JP 4223602A JP 22360292 A JP22360292 A JP 22360292A JP H0651803 A JPH0651803 A JP H0651803A
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- Japan
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- motor
- observer
- gain
- controller
- angular velocity
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- Pending
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＡＣモータの最適な制御を行う。
【構成】 ＡＣモータのモデルに用いて回転子角度，角
速度，巻線電流を状態推定オブザーバ11により推定す
る。推定された回転子角速度と巻線電流に基づいて上記
ＡＣモータのモデルのパラメータを同定する。推定され
た角速度と同定されたパラメータに応じて上記状態推定
オブザーバ11のオブザーバ・ゲインを決定し切換える。
またＡＣモータの速度，位置を制御するコントローラ14
においても同定されたパラメータに基づいてコントロー
ラ・ゲインを決定し切換える。
速度，巻線電流を状態推定オブザーバ11により推定す
る。推定された回転子角速度と巻線電流に基づいて上記
ＡＣモータのモデルのパラメータを同定する。推定され
た角速度と同定されたパラメータに応じて上記状態推定
オブザーバ11のオブザーバ・ゲインを決定し切換える。
またＡＣモータの速度，位置を制御するコントローラ14
においても同定されたパラメータに基づいてコントロー
ラ・ゲインを決定し切換える。
Description
【０００１】
【技術分野】この発明はＡＣモータの離散時間型制御装
置に関する。
置に関する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】ＰＭ（Permanent Magnet）型
ＡＣモータの制御装置において，位置決め制御を行なう
場合，回転子角度をフィードバックさせるために回転子
角度を検知する必要がある。このために従来技術におい
ては，エンコーダやレゾルバ等のセンサが使用されてい
た。また，ＡＣモータにおいては回転子角度に応じて巻
線各相に流す電流位相を変化させる必要があり，従来は
回転子の磁極位置を検知するためにポールセンサ等のセ
ンサが使用されていた。
ＡＣモータの制御装置において，位置決め制御を行なう
場合，回転子角度をフィードバックさせるために回転子
角度を検知する必要がある。このために従来技術におい
ては，エンコーダやレゾルバ等のセンサが使用されてい
た。また，ＡＣモータにおいては回転子角度に応じて巻
線各相に流す電流位相を変化させる必要があり，従来は
回転子の磁極位置を検知するためにポールセンサ等のセ
ンサが使用されていた。
【０００３】一方，ＰＭ型ＡＣモータのｄｑ変換モデル
と線形オブザーバ理論を応用することにより，上記ＡＣ
モータの巻線電流，電圧から回転子角度，角速度を推定
する状態推定オブザーバが下記の文献に提案されてい
る。この文献にはまたｄｑ変換モデルに基づく長所につ
いても記載されている。
と線形オブザーバ理論を応用することにより，上記ＡＣ
モータの巻線電流，電圧から回転子角度，角速度を推定
する状態推定オブザーバが下記の文献に提案されてい
る。この文献にはまたｄｑ変換モデルに基づく長所につ
いても記載されている。
【０００４】Lawrence A.Jones, Jeffery H. Lang "A S
TATE OBSERVER FOR THE PERMANENT-MAGNET SYNCHRONOUS
MOTOR" IECON 1987 Conference,Cambridge, MA, Novem
ber2-6, 1987.
TATE OBSERVER FOR THE PERMANENT-MAGNET SYNCHRONOUS
MOTOR" IECON 1987 Conference,Cambridge, MA, Novem
ber2-6, 1987.
【０００５】しかしながら，実際のＰＭ型ＡＣモータは
回転子角速度，温度などによりダイナミクス特性が変化
する。したがって，従来の状態推定オブザーバではこの
特性変化を考慮していないため，推定巻線電流，回転子
角度および角速度に推定誤差が生じ，最適な制御ができ
ないという問題があった。
回転子角速度，温度などによりダイナミクス特性が変化
する。したがって，従来の状態推定オブザーバではこの
特性変化を考慮していないため，推定巻線電流，回転子
角度および角速度に推定誤差が生じ，最適な制御ができ
ないという問題があった。
【０００６】またＡＣモータのモデルのパラメータ誤差
により高精度な制御ができなくなるという問題も生じ
る。
により高精度な制御ができなくなるという問題も生じ
る。
【０００７】
【発明の開示】この発明は角度，角速度，磁極検出セン
サが全く不要なＰＭ型ＡＣモータの制御装置において，
ＡＣモータのダイナミクス特性が変動しても高精度の制
御ができるようにすることを目的とする。
サが全く不要なＰＭ型ＡＣモータの制御装置において，
ＡＣモータのダイナミクス特性が変動しても高精度の制
御ができるようにすることを目的とする。
【０００８】第１の発明による離散時間型ＡＣモータ制
御装置は，ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流セン
サによって検出された巻線電流とを入力とし，推定誤差
を減衰させるためのゲインの項を含む上記ＡＣモータの
モデルを用いて，上記ＡＣモータの巻線電流，回転子角
度および角速度を推定する状態推定オブザーバ手段，上
記ＡＣモータの回転子の原点位置を検出する原点角度検
出手段，および上記状態推定オブザーバ手段による推定
結果および原点角度検出手段による原点位置検出に基づ
いて上記ＡＣモータを制御するコントローラを備えたも
のにおいて，上記状態推定オブザーバ手段により推定さ
れた巻線電流および回転子角速度に基づいて上記ＡＣモ
ータのモデルのパラメータを同定するパラメータ同定手
段，上記状態推定オブザーバ手段により推定された回転
子角速度と，上記パラメータ同定手段により同定された
パラメータとに基づいて上記状態推定オブザーバ手段に
おける最適ゲインを設定するオブザーバ・ゲイン切換え
手段を備えている。
御装置は，ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流セン
サによって検出された巻線電流とを入力とし，推定誤差
を減衰させるためのゲインの項を含む上記ＡＣモータの
モデルを用いて，上記ＡＣモータの巻線電流，回転子角
度および角速度を推定する状態推定オブザーバ手段，上
記ＡＣモータの回転子の原点位置を検出する原点角度検
出手段，および上記状態推定オブザーバ手段による推定
結果および原点角度検出手段による原点位置検出に基づ
いて上記ＡＣモータを制御するコントローラを備えたも
のにおいて，上記状態推定オブザーバ手段により推定さ
れた巻線電流および回転子角速度に基づいて上記ＡＣモ
ータのモデルのパラメータを同定するパラメータ同定手
段，上記状態推定オブザーバ手段により推定された回転
子角速度と，上記パラメータ同定手段により同定された
パラメータとに基づいて上記状態推定オブザーバ手段に
おける最適ゲインを設定するオブザーバ・ゲイン切換え
手段を備えている。
【０００９】第１の発明による離散時間型ＡＣモータ制
御方法は，ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流セン
サによって検出された巻線電流とを入力とし，推定誤差
を減衰させるためのゲインの項を含む上記ＡＣモータの
モデルを用いて，上記ＡＣモータの巻線電流，回転子角
度および角速度を推定する状態推定オブザーバ手段，上
記ＡＣモータの回転子の原点位置を検出する原点角度検
出手段，および上記状態推定オブザーバ手段による推定
結果および原点角度検出手段による原点位置検出に基づ
いて上記ＡＣモータを制御するコントローラを備えたも
のにおいて，上記状態推定オブザーバ手段により推定さ
れた巻線電流および回転子角速度に基づいて上記ＡＣモ
ータのモデルのパラメータを同定し，この同定された上
記ＡＣモータのモデルのパラメータと，上記状態推定オ
ブザーバ手段により推定された回転子角速度とに基づい
て上記状態推定オブザーバ手段における最適ゲインを設
定するものである。
御方法は，ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流セン
サによって検出された巻線電流とを入力とし，推定誤差
を減衰させるためのゲインの項を含む上記ＡＣモータの
モデルを用いて，上記ＡＣモータの巻線電流，回転子角
度および角速度を推定する状態推定オブザーバ手段，上
記ＡＣモータの回転子の原点位置を検出する原点角度検
出手段，および上記状態推定オブザーバ手段による推定
結果および原点角度検出手段による原点位置検出に基づ
いて上記ＡＣモータを制御するコントローラを備えたも
のにおいて，上記状態推定オブザーバ手段により推定さ
れた巻線電流および回転子角速度に基づいて上記ＡＣモ
ータのモデルのパラメータを同定し，この同定された上
記ＡＣモータのモデルのパラメータと，上記状態推定オ
ブザーバ手段により推定された回転子角速度とに基づい
て上記状態推定オブザーバ手段における最適ゲインを設
定するものである。
【００１０】第１の発明によると，ＡＣモータの推定回
転子角速度とＡＣモータのモデルの同定パラメータとに
基づいて状態推定オブザーバ手段におけるゲインが最適
なゲインに設定される。
転子角速度とＡＣモータのモデルの同定パラメータとに
基づいて状態推定オブザーバ手段におけるゲインが最適
なゲインに設定される。
【００１１】ＡＣモータのダイナミクス特性が変化して
も，その変化に応じて状態推定オブザーバ手段における
最適ゲインが設定されるので，高精度の推定値が得ら
れ，ＡＣモータの最適な制御が可能となる。
も，その変化に応じて状態推定オブザーバ手段における
最適ゲインが設定されるので，高精度の推定値が得ら
れ，ＡＣモータの最適な制御が可能となる。
【００１２】第２の発明による離散時間型ＡＣモータ制
御装置は，ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流セン
サによって検出された巻線電流とを入力とし，推定誤差
を減衰させるための第１のゲインの項を含む上記ＡＣモ
ータのモデルを用いて，上記ＡＣモータの巻線電流，回
転子角度および角速度を推定する状態推定オブザーバ手
段，上記ＡＣモータの回転子の原点位置を検出する原点
角度検出手段，および第２のゲインを有し，上記状態推
定オブザーバ手段による推定結果および原点角度検出手
段による原点位置検出に基づいて上記ＡＣモータを制御
するコントローラを備えたものにおいて，上記状態推定
オブザーバ手段により推定された巻線電流および回転子
角速度に基づいて上記ＡＣモータのモデルのパラメータ
を同定するパラメータ同定手段，上記パラメータ同定手
段が上記パラメータの同定処理を終了したかを判定する
条件判定手段，および上記パラメータ同定手段により同
定されたパラメータに基づいて上記コントローラにおけ
る第２の最適ゲインを決定し，上記条件判定手段が同定
処理終了と判定すると決定した第２の最適ゲインを上記
コントローラに設定するコントローラ・ゲイン切換え手
段を備えている。
御装置は，ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流セン
サによって検出された巻線電流とを入力とし，推定誤差
を減衰させるための第１のゲインの項を含む上記ＡＣモ
ータのモデルを用いて，上記ＡＣモータの巻線電流，回
転子角度および角速度を推定する状態推定オブザーバ手
段，上記ＡＣモータの回転子の原点位置を検出する原点
角度検出手段，および第２のゲインを有し，上記状態推
定オブザーバ手段による推定結果および原点角度検出手
段による原点位置検出に基づいて上記ＡＣモータを制御
するコントローラを備えたものにおいて，上記状態推定
オブザーバ手段により推定された巻線電流および回転子
角速度に基づいて上記ＡＣモータのモデルのパラメータ
を同定するパラメータ同定手段，上記パラメータ同定手
段が上記パラメータの同定処理を終了したかを判定する
条件判定手段，および上記パラメータ同定手段により同
定されたパラメータに基づいて上記コントローラにおけ
る第２の最適ゲインを決定し，上記条件判定手段が同定
処理終了と判定すると決定した第２の最適ゲインを上記
コントローラに設定するコントローラ・ゲイン切換え手
段を備えている。
【００１３】第２の発明の好ましい実施態様において
は，上記状態推定オブザーバ手段により推定された回転
子角速度に応じて上記状態推定オブザーバ手段における
第１の最適ゲインを設定するオブザーバ・ゲイン切換え
手段をさらに備えている。
は，上記状態推定オブザーバ手段により推定された回転
子角速度に応じて上記状態推定オブザーバ手段における
第１の最適ゲインを設定するオブザーバ・ゲイン切換え
手段をさらに備えている。
【００１４】第２の発明による離散時間型ＡＣモータ制
御方法は，ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流セン
サによって検出された巻線電流とを入力とし，推定誤差
を減衰させるための第１のゲインの項を含む上記ＡＣモ
ータのモデルを用いて，上記ＡＣモータの巻線電流，回
転子角度および角速度を推定する状態推定オブザーバ手
段，上記ＡＣモータの回転子の原点位置を検出する原点
角度検出手段，および第２のゲインを有し，上記状態推
定オブザーバ手段による推定結果および原点角度検出手
段による原点位置検出に基づいて上記ＡＣモータを制御
するコントローラを備えたものにおいて，上記状態推定
オブザーバ手段により推定された巻線電流および回転子
角速度に基づいて上記ＡＣモータのモデルのパラメータ
を同定し，上記ＡＣモータのモデルのパラメータの同定
処理が終了しているかを判定し，終了しているならば，
この同定された上記ＡＣモータのモデルのパラメータに
基づいて上記コントローラにおける第２の最適ゲインを
設定するものである。
御方法は，ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流セン
サによって検出された巻線電流とを入力とし，推定誤差
を減衰させるための第１のゲインの項を含む上記ＡＣモ
ータのモデルを用いて，上記ＡＣモータの巻線電流，回
転子角度および角速度を推定する状態推定オブザーバ手
段，上記ＡＣモータの回転子の原点位置を検出する原点
角度検出手段，および第２のゲインを有し，上記状態推
定オブザーバ手段による推定結果および原点角度検出手
段による原点位置検出に基づいて上記ＡＣモータを制御
するコントローラを備えたものにおいて，上記状態推定
オブザーバ手段により推定された巻線電流および回転子
角速度に基づいて上記ＡＣモータのモデルのパラメータ
を同定し，上記ＡＣモータのモデルのパラメータの同定
処理が終了しているかを判定し，終了しているならば，
この同定された上記ＡＣモータのモデルのパラメータに
基づいて上記コントローラにおける第２の最適ゲインを
設定するものである。
【００１５】第２の発明によると，ＡＣモータのモデル
のパラメータの同定処理が終了しているならば，同定さ
れたパラメータに基づいてコントローラにおける第２の
ゲインが最適なゲインに設定される。
のパラメータの同定処理が終了しているならば，同定さ
れたパラメータに基づいてコントローラにおける第２の
ゲインが最適なゲインに設定される。
【００１６】好ましい実施態様においては，ＡＣモータ
の推定回転子角速度に応じて状態推定オブザーバ手段に
おける第１のゲインが最適なゲインに設定される。
の推定回転子角速度に応じて状態推定オブザーバ手段に
おける第１のゲインが最適なゲインに設定される。
【００１７】ＡＣモータのモデルのパラメータが変化し
てもその変化に応じてコントローラにおける第２の最適
ゲインが設定されるので，ＡＣモータの最適な制御が可
能となる。
てもその変化に応じてコントローラにおける第２の最適
ゲインが設定されるので，ＡＣモータの最適な制御が可
能となる。
【００１８】また，ＡＣモータの回転子角速度が変動し
てもその変動に応じて状態推定オブザーバ手段における
第１の最適ゲインが設定されるので，高精度の推定値が
得られＡＣモータの高精度な制御が可能となる。
てもその変動に応じて状態推定オブザーバ手段における
第１の最適ゲインが設定されるので，高精度の推定値が
得られＡＣモータの高精度な制御が可能となる。
【００１９】第３の発明による離散時間型ＡＣモータ制
御装置は，ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流セン
サによって検出された巻線電流とを入力とし，推定誤差
を減衰させるための第１のゲインの項を含む上記ＡＣモ
ータのモデルを用いて，上記ＡＣモータの巻線電流，回
転子角度および角速度を推定する状態推定オブザーバ手
段，上記ＡＣモータの回転子の原点位置を検出する原点
角度検出手段，および第２のゲインを有し，上記状態推
定オブザーバ手段による推定結果および原点角度検出手
段による原点位置検出に基づいて上記ＡＣモータを制御
するコントローラを備えたものにおいて，上記状態推定
オブザーバ手段により推定された巻線電流および回転子
角速度に基づいて上記ＡＣモータのモデルのパラメータ
を同定するパラメータ同定手段，上記パラメータ同定手
段が上記パラメータの同定処理を終了したかを判定する
条件判定手段，上記状態オブザーバ手段により推定され
た回転子角速度と，上記パラメータ同定手段により同定
されたパラメータとに基づいて上記オブザーバ手段にお
ける第１の最適ゲインを決定し，上記条件判定手段が同
定処理終了と判定すると決定した第１の最適ゲインを上
記状態推定オブザーバ手段に設定するオブザーバ・ゲイ
ン切換手段，および上記パラメータ同定手段により同定
されたパラメータに基づいて上記コントローラにおける
第２の最適ゲインを決定し，上記条件判定手段が同定処
理終了と判定すると決定した第２の最適ゲインを上記コ
ントローラに設定するコントローラ・ゲイン切換え手段
を備えている。
御装置は，ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流セン
サによって検出された巻線電流とを入力とし，推定誤差
を減衰させるための第１のゲインの項を含む上記ＡＣモ
ータのモデルを用いて，上記ＡＣモータの巻線電流，回
転子角度および角速度を推定する状態推定オブザーバ手
段，上記ＡＣモータの回転子の原点位置を検出する原点
角度検出手段，および第２のゲインを有し，上記状態推
定オブザーバ手段による推定結果および原点角度検出手
段による原点位置検出に基づいて上記ＡＣモータを制御
するコントローラを備えたものにおいて，上記状態推定
オブザーバ手段により推定された巻線電流および回転子
角速度に基づいて上記ＡＣモータのモデルのパラメータ
を同定するパラメータ同定手段，上記パラメータ同定手
段が上記パラメータの同定処理を終了したかを判定する
条件判定手段，上記状態オブザーバ手段により推定され
た回転子角速度と，上記パラメータ同定手段により同定
されたパラメータとに基づいて上記オブザーバ手段にお
ける第１の最適ゲインを決定し，上記条件判定手段が同
定処理終了と判定すると決定した第１の最適ゲインを上
記状態推定オブザーバ手段に設定するオブザーバ・ゲイ
ン切換手段，および上記パラメータ同定手段により同定
されたパラメータに基づいて上記コントローラにおける
第２の最適ゲインを決定し，上記条件判定手段が同定処
理終了と判定すると決定した第２の最適ゲインを上記コ
ントローラに設定するコントローラ・ゲイン切換え手段
を備えている。
【００２０】第３の発明による離散時間型ＡＣモータ制
御方法は，ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流セン
サによって検出された巻線電流とを入力とし，推定誤差
を減衰させるためのゲインの項を含む上記ＡＣモータの
モデルを用いて上記ＡＣモータの巻線電流，回転子角度
および角速度を推定する状態推定オブザーバ手段，上記
ＡＣモータの回転子の原点位置を検出する原点角度検出
手段，および第２のゲインを有し，上記状態推定オブザ
ーバ手段による推定結果および原点角度検出手段による
原点位置検出に基づいて上記ＡＣモータを制御するコン
トローラを備えたものにおいて，上記状態推定オブザー
バ手段により推定された巻線電流および回転子角速度に
基づいて上記ＡＣモータのモデルのパラメータを同定
し，上記ＡＣモータのモデルのパラメータの同定処理が
終了しているかを判定し，終了しているならば，この同
定された上記ＡＣモータのモデルのパラメータと，上記
状態推定オブザーバ手段により推定された回転子角速度
とに基づいて上記状態推定オブザーバ手段における最適
ゲインを設定し，同定された上記ＡＣモータのモデルの
パラメータに基づいて上記コントローラにおける第２の
最適ゲインを設定するものである。
御方法は，ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流セン
サによって検出された巻線電流とを入力とし，推定誤差
を減衰させるためのゲインの項を含む上記ＡＣモータの
モデルを用いて上記ＡＣモータの巻線電流，回転子角度
および角速度を推定する状態推定オブザーバ手段，上記
ＡＣモータの回転子の原点位置を検出する原点角度検出
手段，および第２のゲインを有し，上記状態推定オブザ
ーバ手段による推定結果および原点角度検出手段による
原点位置検出に基づいて上記ＡＣモータを制御するコン
トローラを備えたものにおいて，上記状態推定オブザー
バ手段により推定された巻線電流および回転子角速度に
基づいて上記ＡＣモータのモデルのパラメータを同定
し，上記ＡＣモータのモデルのパラメータの同定処理が
終了しているかを判定し，終了しているならば，この同
定された上記ＡＣモータのモデルのパラメータと，上記
状態推定オブザーバ手段により推定された回転子角速度
とに基づいて上記状態推定オブザーバ手段における最適
ゲインを設定し，同定された上記ＡＣモータのモデルの
パラメータに基づいて上記コントローラにおける第２の
最適ゲインを設定するものである。
【００２１】第３の発明によると，ＡＣモータのモデル
のパラメータの同定処理が終了しているならば，同定さ
れたパラメータと推定回転子角速度とに基づいて状態推
定オブザーバ手段における第１のゲインが最適なゲイン
に設定される。同時に同定されたパラメータに基づいて
コントローラにおける第２のゲインが最適なゲインに設
定される。
のパラメータの同定処理が終了しているならば，同定さ
れたパラメータと推定回転子角速度とに基づいて状態推
定オブザーバ手段における第１のゲインが最適なゲイン
に設定される。同時に同定されたパラメータに基づいて
コントローラにおける第２のゲインが最適なゲインに設
定される。
【００２２】ＡＣモータのダイナミクス特性が変動して
もその変動に応じて状態オブザーバ手段の第１の最適ゲ
インが設定されるので，高精度の推定値が得られる。さ
らにコントローラにおいても第２の最適ゲインが設定さ
れるので最適な制御が可能となる。
もその変動に応じて状態オブザーバ手段の第１の最適ゲ
インが設定されるので，高精度の推定値が得られる。さ
らにコントローラにおいても第２の最適ゲインが設定さ
れるので最適な制御が可能となる。
【００２３】
第１実施例 図１は第１の発明の実施例を示している。
【００２４】制御対象であるＰＭ型ＡＣモータ30は三相
モータであり，各相をａ，ｂ，ｃで表わす。すなわち，
各相の電流をそれぞれｉa ，ｉb ，ｉc で，各相の電圧
をｖa ，ｖb ，ｖc でそれぞれ表わす。
モータであり，各相をａ，ｂ，ｃで表わす。すなわち，
各相の電流をそれぞれｉa ，ｉb ，ｉc で，各相の電圧
をｖa ，ｖb ，ｖc でそれぞれ表わす。
【００２５】離散時間型ＡＣモータ制御装置10は状態推
定オブザーバ11，パラメータ同定装置23，オブザーバ・
ゲイン切換え装置24，電流コントローラ13，速度，位置
コントローラ14，電流センサ15，16，ローパス・フィル
タ17，サンプル・ホールド回路18，19，ＰＷＭ（Pulse
Width Modulation）回路20，インバータ21，原点検出ス
イッチ22等を含んでいる。これらの構成要素のうちのい
くつか，たとえばオブザーバ11，パラメータ同定装置2
3，ゲイン切換装置24，コントローラ13，14等はプログ
ラムされたコンピュータによって実現される。
定オブザーバ11，パラメータ同定装置23，オブザーバ・
ゲイン切換え装置24，電流コントローラ13，速度，位置
コントローラ14，電流センサ15，16，ローパス・フィル
タ17，サンプル・ホールド回路18，19，ＰＷＭ（Pulse
Width Modulation）回路20，インバータ21，原点検出ス
イッチ22等を含んでいる。これらの構成要素のうちのい
くつか，たとえばオブザーバ11，パラメータ同定装置2
3，ゲイン切換装置24，コントローラ13，14等はプログ
ラムされたコンピュータによって実現される。
【００２６】図１においては推定値について通常符号の
上に「ハット」を付して用いられているが明細書には
（ωk ）のように（ ）を付けて表わす。また実測値に
ついても同様に符号の上に「￣」を付して用いられるが
［ｖd,k ］のように［ ］を付して表わす。
上に「ハット」を付して用いられているが明細書には
（ωk ）のように（ ）を付けて表わす。また実測値に
ついても同様に符号の上に「￣」を付して用いられるが
［ｖd,k ］のように［ ］を付して表わす。
【００２７】後に示すようにモータ30のパラメータ（電
流ｉa ，ｉb 等）は２相固定子の直交座標系に変換さ
れ，この変換後のパラメータは下添字α，βを用いて，
たとえばｉα，ｉβのように表現される。さらにパラメ
ータは推定処理のために，推定された回転子角度（θ）
を用いてｄｑ（direct quadrature ）変換される（回転
子と同期して回転する２軸直交座標系への変換）。ｄｑ
変換後のパラメータは下添字ｄ，ｑを用いて，たとえば
ｉd ，ｉq のように，表現される。
流ｉa ，ｉb 等）は２相固定子の直交座標系に変換さ
れ，この変換後のパラメータは下添字α，βを用いて，
たとえばｉα，ｉβのように表現される。さらにパラメ
ータは推定処理のために，推定された回転子角度（θ）
を用いてｄｑ（direct quadrature ）変換される（回転
子と同期して回転する２軸直交座標系への変換）。ｄｑ
変換後のパラメータは下添字ｄ，ｑを用いて，たとえば
ｉd ，ｉq のように，表現される。
【００２８】まず，状態推定オブザーバにおいて用いら
れるＡＣモータのモデルを素描しておく。上記文献に記
載されているように，ＡＣモータの巻線への印加電圧
［ｖ］と検出した巻線電流［ｉ］とを用いて，次の式
(1) 〜(3) より，ＡＣモータの巻線電流（ｉ），回転子
角速度（ω）および回転子角度（θ）を推定することが
できる。ただし，巻線インダクタンスをＬ，巻線抵抗を
Ｒ，トルク定数をＫ，粘性摩擦をＢ，クーロン摩擦を
Ｃ，イナーシャをＨ，トルクをτ，極対数をＮとする。
れるＡＣモータのモデルを素描しておく。上記文献に記
載されているように，ＡＣモータの巻線への印加電圧
［ｖ］と検出した巻線電流［ｉ］とを用いて，次の式
(1) 〜(3) より，ＡＣモータの巻線電流（ｉ），回転子
角速度（ω）および回転子角度（θ）を推定することが
できる。ただし，巻線インダクタンスをＬ，巻線抵抗を
Ｒ，トルク定数をＫ，粘性摩擦をＢ，クーロン摩擦を
Ｃ，イナーシャをＨ，トルクをτ，極対数をＮとする。
【００２９】
【数１】
【数２】
【００３０】クーロン摩擦Ｃ，粘性摩擦Ｂおよびイナー
シャＨは負荷に応じて変化する。またイナーシャＨはモ
ータおよび負荷を含む機械系のイナーシャである。
シャＨは負荷に応じて変化する。またイナーシャＨはモ
ータおよび負荷を含む機械系のイナーシャである。
【００３１】ｉ＝（ｉα，ｉβ）T は，検出される巻線
電流（ｉa ，ｉb ）を２相固定子の座標系に変換したも
ので，この変換をＴ（（θ））とすると，次式で表わす
ことができる。
電流（ｉa ，ｉb ）を２相固定子の座標系に変換したも
ので，この変換をＴ（（θ））とすると，次式で表わす
ことができる。
【００３２】
【数３】
【００３３】また，ｖ＝（ｖα，ｖβ）T も同様の意味
をもつ。
をもつ。
【００３４】式(1) 〜(3) を離散化して表現すると，サ
ンプル時間をΔｔとして，式(4) 〜(7) に示すようにな
る。
ンプル時間をΔｔとして，式(4) 〜(7) に示すようにな
る。
【００３５】
【数４】
【数５】
【００３６】下添字ｋはサンプル時点（時刻）ｋにおけ
る値であることを表わし，下添字（ｋ＋１）は時刻ｋか
らサンプル時間Δｔが経過した時点における値であるこ
とを示している。
る値であることを表わし，下添字（ｋ＋１）は時刻ｋか
らサンプル時間Δｔが経過した時点における値であるこ
とを示している。
【００３７】電流センサ15，16により検出されたモータ
巻線電流ｉa ，ｉb は，雑音除去用のローパス・フィル
タ17を通ってサンプル・ホールド回路18に入力し，時刻
ｋにおいてサンプル・ホールドされ，それぞれｉa,k ，
ｉb,k として状態推定オブザーバ11に与えられる。状態
推定オブザーバ11は，時刻（ｋ−１）に推定された回転
子角度（θk ）を用いてこれらの電流ｉa,k ，ｉb,k を
ｄｑ変換し，［ｉd,k］，［ｉq,k ］を得る。状態推定
オブザーバ11にはまた，後述するように電流コントロー
ラ13により算出された巻線印加電圧のｄｑ変換値［ｖ
d,k ］，［ｖq,k］が与えられている。そして，時刻
（ｋ−１）に推定された（ωk ），（ｉd,k），（ｉ
q,k ），（θk ）と，上述のｄｑ変換値［ｖd,k ］，
［ｖq,k ］および［ｉd,k ］，［ｉq,k ］とを用いて，
式(4) 〜(7) により，次の時刻（ｋ＋１）における（ｉ
d,k+1 ），（ｉq,k+1 ），（ωk+1 ），（θk+1 ）が状
態推定オブザーバ11において推定される。
巻線電流ｉa ，ｉb は，雑音除去用のローパス・フィル
タ17を通ってサンプル・ホールド回路18に入力し，時刻
ｋにおいてサンプル・ホールドされ，それぞれｉa,k ，
ｉb,k として状態推定オブザーバ11に与えられる。状態
推定オブザーバ11は，時刻（ｋ−１）に推定された回転
子角度（θk ）を用いてこれらの電流ｉa,k ，ｉb,k を
ｄｑ変換し，［ｉd,k］，［ｉq,k ］を得る。状態推定
オブザーバ11にはまた，後述するように電流コントロー
ラ13により算出された巻線印加電圧のｄｑ変換値［ｖ
d,k ］，［ｖq,k］が与えられている。そして，時刻
（ｋ−１）に推定された（ωk ），（ｉd,k），（ｉ
q,k ），（θk ）と，上述のｄｑ変換値［ｖd,k ］，
［ｖq,k ］および［ｉd,k ］，［ｉq,k ］とを用いて，
式(4) 〜(7) により，次の時刻（ｋ＋１）における（ｉ
d,k+1 ），（ｉq,k+1 ），（ωk+1 ），（θk+1 ）が状
態推定オブザーバ11において推定される。
【００３８】推定された値（ｉd,k+1 ），（ｉq,k+1 ）
は電流コントローラ13に与えられる。また推定された値
（ωk+1 ），（θk+1 ）は電流コントローラ13およびそ
の上位のコントローラ（速度，位置コントローラ）14に
与えられる。
は電流コントローラ13に与えられる。また推定された値
（ωk+1 ），（θk+1 ）は電流コントローラ13およびそ
の上位のコントローラ（速度，位置コントローラ）14に
与えられる。
【００３９】電流コントローラ13は，推定値（θk+1 ）
により，回転子磁極位置に応じた電流を与えるように巻
線電圧に加える位相を決めることができる。
により，回転子磁極位置に応じた電流を与えるように巻
線電圧に加える位相を決めることができる。
【００４０】電流コントローラ13はまた上位コントロー
ラ14から与えられた電流指令値ｉd,k+1 ，ｉq,k+1 と状
態推定オブザーバにより推定された値（ｉd,k+1 ），
（ｉq,k+1 ）とを比較し，所定の制御アルゴリズムに従
い，たとえばこれらの偏差が零に近づくように，モータ
巻線への印加電圧のｄｑ変換値［ｖd,k+1 ］，［ｖ
q,k+1 ］を算出し，さらに上述のように（θk+1 ）に従
ってモータ巻線への印加電圧ｖa,k+1 ，ｖb,k+1 ，ｖ
c,k+1 を算出する。これらの印加電圧値は，サンプル・
ホールド回路19を経てＰＷＭ回路20によりパルス幅に変
換され，インバータ（スイッチ回路）21を通してモータ
巻線へ印加される。
ラ14から与えられた電流指令値ｉd,k+1 ，ｉq,k+1 と状
態推定オブザーバにより推定された値（ｉd,k+1 ），
（ｉq,k+1 ）とを比較し，所定の制御アルゴリズムに従
い，たとえばこれらの偏差が零に近づくように，モータ
巻線への印加電圧のｄｑ変換値［ｖd,k+1 ］，［ｖ
q,k+1 ］を算出し，さらに上述のように（θk+1 ）に従
ってモータ巻線への印加電圧ｖa,k+1 ，ｖb,k+1 ，ｖ
c,k+1 を算出する。これらの印加電圧値は，サンプル・
ホールド回路19を経てＰＷＭ回路20によりパルス幅に変
換され，インバータ（スイッチ回路）21を通してモータ
巻線へ印加される。
【００４１】電流コントローラ13の上位コントローラが
図示のように，速度，位置コントローラ14である場合，
状態推定オブザーバ11によって推定された値
（ωk+1 ），（θk+1 ）がコントローラ14に与えられて
いる。
図示のように，速度，位置コントローラ14である場合，
状態推定オブザーバ11によって推定された値
（ωk+1 ），（θk+1 ）がコントローラ14に与えられて
いる。
【００４２】もっとも，状態推定オブザーバ11により推
定される回転子角度は電気角であるため，この値（θ
k+1 ）をそのまま用いて位置制御を行なうことはできな
い。しかしながら，電流制御に必要な回転子角度は電気
角であり，かつ状態推定オブザーバ11の動作における収
束はモータ時定数に対し十分速くすることができる。し
たがって，モータ始動時に電流コントローラによりモー
タを回転させることが可能で，その原点角度位置を原点
検出スイッチ22により検出することができる。このスイ
ッチ22の原点検出信号はコントローラ13，14に与えられ
る。この原点検出信号と状態オブザーバにより推定され
る値（θk+1 ）とにより，機械角度が算出される。この
ように，モータ始動時に上記のキャリブレーションを行
なうことにより，角度センサを用いずに位置制御が可能
となる。
定される回転子角度は電気角であるため，この値（θ
k+1 ）をそのまま用いて位置制御を行なうことはできな
い。しかしながら，電流制御に必要な回転子角度は電気
角であり，かつ状態推定オブザーバ11の動作における収
束はモータ時定数に対し十分速くすることができる。し
たがって，モータ始動時に電流コントローラによりモー
タを回転させることが可能で，その原点角度位置を原点
検出スイッチ22により検出することができる。このスイ
ッチ22の原点検出信号はコントローラ13，14に与えられ
る。この原点検出信号と状態オブザーバにより推定され
る値（θk+1 ）とにより，機械角度が算出される。この
ように，モータ始動時に上記のキャリブレーションを行
なうことにより，角度センサを用いずに位置制御が可能
となる。
【００４３】次にパラメータ同定装置23およびオブザー
バ・ゲイン切換え装置24について説明する。状態推定オ
ブザーバ11は式(1) 〜(3) または式(4) 〜(7) で表わさ
れているように，角速度（ωk ）により非線形なダイナ
ミクス特性を持つ。このダイナミクス特性は，オブザー
バ・ゲインＧi およびＧωにより変化する。
バ・ゲイン切換え装置24について説明する。状態推定オ
ブザーバ11は式(1) 〜(3) または式(4) 〜(7) で表わさ
れているように，角速度（ωk ）により非線形なダイナ
ミクス特性を持つ。このダイナミクス特性は，オブザー
バ・ゲインＧi およびＧωにより変化する。
【００４４】したがって，制御速度範囲が大きい一般の
モータ制御装置においては，その制御性能を保つため
に，速度に応じて状態推定オブザーバ11のオブザーバの
ゲインを切換える必要がある。また，ロボットまたは搬
送器の駆動の用途においては，負荷変動が大きいため，
負荷のイナーシャや摩擦に応じてオブザーバ・ゲインを
切換える必要がある。
モータ制御装置においては，その制御性能を保つため
に，速度に応じて状態推定オブザーバ11のオブザーバの
ゲインを切換える必要がある。また，ロボットまたは搬
送器の駆動の用途においては，負荷変動が大きいため，
負荷のイナーシャや摩擦に応じてオブザーバ・ゲインを
切換える必要がある。
【００４５】式(2) において，式(8) で表わされる電流
値を導入し線形化すると式(9) のようになる。さらに式
(8) ，(9) を離散化すると式(10)が得られる。
値を導入し線形化すると式(9) のようになる。さらに式
(8) ，(9) を離散化すると式(10)が得られる。
【００４６】
【数６】
【数７】
【００４７】ここでｌは上記下添字ｋと同様にサンプル
時刻ｌにおける値であることを表わす。
時刻ｌにおける値であることを表わす。
【００４８】パラメータ同定装置23は，パラメータψ＝
（ψa ，ψb ，ψc ）T を式(11)〜(13)で表わされる逐
次最小２乗法により同定する。
（ψa ，ψb ，ψc ）T を式(11)〜(13)で表わされる逐
次最小２乗法により同定する。
【００４９】
【数８】
【００５０】ここでλは１以下の正の定数で，Ｔl およ
びＰl はψl を算出するための内部変数である。
びＰl はψl を算出するための内部変数である。
【００５１】式(11)〜(13)の逐次最小２乗法は演算量が
少ないため，ＡＣモータの制御動作中にオンラインでパ
ラメータ同定を行うことができる。算出したψl は同定
パラメータψとしてオブザーバ・ゲイン切換え装置24に
与えられる。
少ないため，ＡＣモータの制御動作中にオンラインでパ
ラメータ同定を行うことができる。算出したψl は同定
パラメータψとしてオブザーバ・ゲイン切換え装置24に
与えられる。
【００５２】一方，オブザーバ・ゲインは，式(1) 〜
(3) の線形化誤差方程式（以下に示す式(14)により，た
とえば極配置法を用いて最適値を算出することができ
る。
(3) の線形化誤差方程式（以下に示す式(14)により，た
とえば極配置法を用いて最適値を算出することができ
る。
【００５３】
【数９】
【００５４】オブザーバ・ゲイン切換え装置24はパラメ
ータ同定装置23からの同定されたパラメータψと，状態
推定オブザーバ11により推定された角速度（ωk ）とを
式(14)に適用することにより，オンラインでオブザーバ
・ゲインを設定し変更する。パラメータψは離散化され
たデータであるが，パラメータψを連続時間系に変換す
る。あるいは式(14)を離散化することにより整合がとれ
る。
ータ同定装置23からの同定されたパラメータψと，状態
推定オブザーバ11により推定された角速度（ωk ）とを
式(14)に適用することにより，オンラインでオブザーバ
・ゲインを設定し変更する。パラメータψは離散化され
たデータであるが，パラメータψを連続時間系に変換す
る。あるいは式(14)を離散化することにより整合がとれ
る。
【００５５】第２実施例 図２は第２の発明の実施例を示している。
【００５６】離散時間型ＡＣモータ制御装置10Ａは状態
推定オブザーバ11，パラメータ同定装置23，条件判定装
置25，オブザーバ・ゲイン切換え装置12，電流コントロ
ーラ13，速度，位置コントローラ14，コントローラ・ゲ
イン切換え装置26，電流センサ15，16，ローパス・フィ
ルタ17，サンプル・ホールド回路18，19，ＰＷＭ（Puls
e Width Modulation）回路20，インバータ21，原点検出
スイッチ22等を含んでいる。これらの構成要素のうちの
いくつか，たとえばオブザーバ11，パラメータ同定装置
23，条件判定装置25，ゲイン切換装置12，26，コントロ
ーラ13，14等はプログラムされたコンピュータによって
実現される。
推定オブザーバ11，パラメータ同定装置23，条件判定装
置25，オブザーバ・ゲイン切換え装置12，電流コントロ
ーラ13，速度，位置コントローラ14，コントローラ・ゲ
イン切換え装置26，電流センサ15，16，ローパス・フィ
ルタ17，サンプル・ホールド回路18，19，ＰＷＭ（Puls
e Width Modulation）回路20，インバータ21，原点検出
スイッチ22等を含んでいる。これらの構成要素のうちの
いくつか，たとえばオブザーバ11，パラメータ同定装置
23，条件判定装置25，ゲイン切換装置12，26，コントロ
ーラ13，14等はプログラムされたコンピュータによって
実現される。
【００５７】図２において図１に示すものと同一物には
同一符号を付し説明を省略する。
同一符号を付し説明を省略する。
【００５８】パラメータ同定装置23，条件判定装置25，
コントローラ・ゲイン切換え装置26，オブザーバ・ゲイ
ン切換え装置12について説明する。
コントローラ・ゲイン切換え装置26，オブザーバ・ゲイ
ン切換え装置12について説明する。
【００５９】ロボットまたは搬送器の駆動の用途におい
ては，負荷変動が大きいため，負荷のイナーシャや摩擦
に応じて速度，位置コントローラ14のコントローラ・ゲ
インを切換える必要がある。
ては，負荷変動が大きいため，負荷のイナーシャや摩擦
に応じて速度，位置コントローラ14のコントローラ・ゲ
インを切換える必要がある。
【００６０】状態推定オブザーバ11の角速度（ωk ）お
よび電流（ｉq,k ）に基づいてパラメータ同定装置23に
より同定されたパラメータψl ，内部変数Ｐl が条件判
定装置25に与えられる。条件判定装置25は式(15)で表わ
される閾値Ｐt を用いて，同定されたパラメータψl が
適切か否かを判定する。
よび電流（ｉq,k ）に基づいてパラメータ同定装置23に
より同定されたパラメータψl ，内部変数Ｐl が条件判
定装置25に与えられる。条件判定装置25は式(15)で表わ
される閾値Ｐt を用いて，同定されたパラメータψl が
適切か否かを判定する。
【００６１】
【数１０】
【００６２】ここでγは同定用入力信号の周期により定
まるサンプル数である。
まるサンプル数である。
【００６３】この閾値Ｐt をＰl が下回れば，条件判定
装置25がパラメータの同定が終了と判定し，後述するコ
ントローラ・ゲイン切換え装置26により速度，位置コン
トローラ14のコントローラ・ゲインが変更される。
装置25がパラメータの同定が終了と判定し，後述するコ
ントローラ・ゲイン切換え装置26により速度，位置コン
トローラ14のコントローラ・ゲインが変更される。
【００６４】コントローラ・ゲイン切換え装置26は条件
判定装置25からゲイン変更の命令を受けると，たとえば
式(16)，(17)に示される極配置法などにより最適なコン
トローラ・ゲインＦp ，Ｆi を算出し更新する。
判定装置25からゲイン変更の命令を受けると，たとえば
式(16)，(17)に示される極配置法などにより最適なコン
トローラ・ゲインＦp ，Ｆi を算出し更新する。
【００６５】
【数１１】
【００６６】ここでμ1 ，μ2 は所定の極，ΔＴは速度
ループのサンプル周期である。
ループのサンプル周期である。
【００６７】これにより，負荷変動が生じても所定の制
御性能を得ることができる。
御性能を得ることができる。
【００６８】次に状態推定オブザーバ11は式(1) 〜(3)
または式(4) 〜(7) で表わされているように，角速度
（ωk ）により非線形なダイナミクス特性を持つ。この
ダイナミクス特性は，オブザーバ・ゲインＧi ，Ｇωに
より変化する。
または式(4) 〜(7) で表わされているように，角速度
（ωk ）により非線形なダイナミクス特性を持つ。この
ダイナミクス特性は，オブザーバ・ゲインＧi ，Ｇωに
より変化する。
【００６９】したがって，制御速度範囲が限られていな
い一般のモータ制御装置においては，その制御性能を保
つために，速度に応じて状態推定オブザーバ11のゲイン
を切換える必要がある。このオブザーバ・ゲインは，式
(1) 〜(3) の線形化誤差方程式（上記式(14)）により，
予め極配置法により最適値を算出することができる。
い一般のモータ制御装置においては，その制御性能を保
つために，速度に応じて状態推定オブザーバ11のゲイン
を切換える必要がある。このオブザーバ・ゲインは，式
(1) 〜(3) の線形化誤差方程式（上記式(14)）により，
予め極配置法により最適値を算出することができる。
【００７０】オブザーバ・ゲインは，各速度毎に切換え
る必要はなく，ある程度の速度範囲毎に切換えればよい
ことが実験により確認されている。したがって，式(14)
から予め求めたオブザーバ・ゲインの角速度（ω）に関
する値を図３に示すようにテーブルとしてオブザーバ・
ゲイン切換え装置12のメモリに設定しておく。このテー
ブルにおいては推定された角速度範囲ωi 〜ωi+1 （ｉ
＝１〜ｎ）ごとにゲインＧddi ，Ｇdqi ，Ｇqdi ，Ｇ
qqi ，Ｇωdi，Ｇωqiが定められている。状態推定オブ
ザーバ11によって時刻ｋにおいて推定された値（ωk ）
がオブザーバ・ゲイン切換え装置12に与えられ，上記テ
ーブルから値（ωk ）に応じた最適なゲインが抽出さ
れ，時刻（ｋ＋１）のゲインＧk+1 として状態推定オブ
ザーバ11に与えられる。オブザーバ11は時刻（ｋ＋１）
の推定値（ｉd,k+1 ），（ｉq,k+1 ），（ωk+1 ），
（θk+1 ）を算出するさいに切換え装置12から与えられ
る最適ゲインを用いることにより，制御速度範囲全体に
わたり，所定の制御性能を得ることができる。
る必要はなく，ある程度の速度範囲毎に切換えればよい
ことが実験により確認されている。したがって，式(14)
から予め求めたオブザーバ・ゲインの角速度（ω）に関
する値を図３に示すようにテーブルとしてオブザーバ・
ゲイン切換え装置12のメモリに設定しておく。このテー
ブルにおいては推定された角速度範囲ωi 〜ωi+1 （ｉ
＝１〜ｎ）ごとにゲインＧddi ，Ｇdqi ，Ｇqdi ，Ｇ
qqi ，Ｇωdi，Ｇωqiが定められている。状態推定オブ
ザーバ11によって時刻ｋにおいて推定された値（ωk ）
がオブザーバ・ゲイン切換え装置12に与えられ，上記テ
ーブルから値（ωk ）に応じた最適なゲインが抽出さ
れ，時刻（ｋ＋１）のゲインＧk+1 として状態推定オブ
ザーバ11に与えられる。オブザーバ11は時刻（ｋ＋１）
の推定値（ｉd,k+1 ），（ｉq,k+1 ），（ωk+1 ），
（θk+1 ）を算出するさいに切換え装置12から与えられ
る最適ゲインを用いることにより，制御速度範囲全体に
わたり，所定の制御性能を得ることができる。
【００７１】オブザーバ・ゲインはまた，式(14)に基づ
いてωを入力とする図４に示されるグラフまたは次式で
表わされる近似値を作成しておき，これを参照してゲイ
ンを決定してもよい。
いてωを入力とする図４に示されるグラフまたは次式で
表わされる近似値を作成しておき，これを参照してゲイ
ンを決定してもよい。
【００７２】
【数１２】
【００７３】図３に示されるゲイン・テーブルを用いる
場合，オブザーバ・ゲインの切換え速度の境界（ω2 ，
ω3 等）において角速度が上下するとオブザーバ・ゲイ
ンが頻繁に切換えられることになり，状態推定オブザー
バ11の動作が不安定となり，これによりモータの制御特
性に悪影響を与える。このような問題に対しては，図５
に示すように角速度に対するヒステリシスをオブザーバ
・ゲインにもたせることにより，上記の問題が解決され
る。この場合にオブザーバ・ゲイン切換え装置12は，与
えられた角速度（ωk ）がヒステリシスの幅内にあるか
どうかの判定処理と，幅内にある場合には先に出力した
ゲインと同じ値のゲインを出力する処理とを行なえばよ
い。
場合，オブザーバ・ゲインの切換え速度の境界（ω2 ，
ω3 等）において角速度が上下するとオブザーバ・ゲイ
ンが頻繁に切換えられることになり，状態推定オブザー
バ11の動作が不安定となり，これによりモータの制御特
性に悪影響を与える。このような問題に対しては，図５
に示すように角速度に対するヒステリシスをオブザーバ
・ゲインにもたせることにより，上記の問題が解決され
る。この場合にオブザーバ・ゲイン切換え装置12は，与
えられた角速度（ωk ）がヒステリシスの幅内にあるか
どうかの判定処理と，幅内にある場合には先に出力した
ゲインと同じ値のゲインを出力する処理とを行なえばよ
い。
【００７４】第３実施例 図６は第３の発明の実施例を示している。
【００７５】離散時間型ＡＣモータ制御装置10Ｂは状態
推定オブザーバ11，パラメータ同定装置23，条件判定装
置25，オブザーバ・ゲイン切換え装置27，電流コントロ
ーラ13，速度，位置コントローラ14，コントローラ・ゲ
イン切換え装置26，電流センサ15，16，ローパス・フィ
ルタ17，サンプル・ホールド回路18，19，ＰＷＭ（Puls
e Width Modulation）回路20，インバータ21，原点検出
スイッチ22等を含んでいる。これらの構成要素のうちの
いくつか，たとえばオブザーバ11，パラメータ同定装置
23，条件判定装置25，ゲイン切換装置26，27，コントロ
ーラ13，14等はプログラムされたコンピュータによって
実現される。
推定オブザーバ11，パラメータ同定装置23，条件判定装
置25，オブザーバ・ゲイン切換え装置27，電流コントロ
ーラ13，速度，位置コントローラ14，コントローラ・ゲ
イン切換え装置26，電流センサ15，16，ローパス・フィ
ルタ17，サンプル・ホールド回路18，19，ＰＷＭ（Puls
e Width Modulation）回路20，インバータ21，原点検出
スイッチ22等を含んでいる。これらの構成要素のうちの
いくつか，たとえばオブザーバ11，パラメータ同定装置
23，条件判定装置25，ゲイン切換装置26，27，コントロ
ーラ13，14等はプログラムされたコンピュータによって
実現される。
【００７６】図６において図２に示すものと同一物には
同一符号を付し説明を省略する。
同一符号を付し説明を省略する。
【００７７】状態推定オブザーバ11は式(1) 〜(3) また
は式(4) 〜(7) で表わされているように，角速度（ω）
により非線形なダイナミクス特性をもつ。このダイナミ
クス特性は，オブザーバ・ゲインＧi およびＧωにより
変化する。
は式(4) 〜(7) で表わされているように，角速度（ω）
により非線形なダイナミクス特性をもつ。このダイナミ
クス特性は，オブザーバ・ゲインＧi およびＧωにより
変化する。
【００７８】したがって，制御速度範囲が大きい一般の
モータ制御においては，その制御性能を保つために，速
度に応じてオブザーバ・ゲインを切換える必要がある。
モータ制御においては，その制御性能を保つために，速
度に応じてオブザーバ・ゲインを切換える必要がある。
【００７９】また，ロボットや搬送器の駆動の用途にお
いては，負荷変動が大きいため，負荷のイナーシャや摩
擦に応じてコントローラ・ゲインも切換える必要があ
る。
いては，負荷変動が大きいため，負荷のイナーシャや摩
擦に応じてコントローラ・ゲインも切換える必要があ
る。
【００８０】状態推定オブザーバにより推定された角速
度（ωk ）と電流（ｉq,k ）に基づいてパラメータ同定
装置23によりパラメータψl が同定される。条件判定装
置25はパラメータψl が適切であるかどうかを判定す
る。適切であると判定されると，オブザーバ・ゲイン切
換え装置27は状態推定オブザーバ11により推定された角
速度（ωk ）と適切と判定された同定パラメータψとに
基づいて極配置法などにより最適なオブザーバ・ゲイン
Ｇi ，Ｇωを設定し更新する。またコントローラ・ゲイ
ン切換え装置26も同定パラメータψに基づいて極配置法
などによりコントローラ・ゲインＦp ，Ｆi を設計し更
新する。
度（ωk ）と電流（ｉq,k ）に基づいてパラメータ同定
装置23によりパラメータψl が同定される。条件判定装
置25はパラメータψl が適切であるかどうかを判定す
る。適切であると判定されると，オブザーバ・ゲイン切
換え装置27は状態推定オブザーバ11により推定された角
速度（ωk ）と適切と判定された同定パラメータψとに
基づいて極配置法などにより最適なオブザーバ・ゲイン
Ｇi ，Ｇωを設定し更新する。またコントローラ・ゲイ
ン切換え装置26も同定パラメータψに基づいて極配置法
などによりコントローラ・ゲインＦp ，Ｆi を設計し更
新する。
【図１】第１実施例の離散時間型ＡＣモータ制御装置を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】第２実施例の離散時間型ＡＣモータ制御装置を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図３】第２実施例のオブザーバ・ゲインの切換えテー
ブルを示す図である。
ブルを示す図である。
【図４】第２実施例のオブザーバ・ゲインの切換えのグ
ラフを示す図である。
ラフを示す図である。
【図５】第２実施例のオブザーバ・ゲインのヒステリシ
スを示すグラフである。
スを示すグラフである。
【図６】第３実施例の離散時間型ＡＣモータ制御装置を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
10，10Ａ，10Ｂ 離散時間型ＡＣモータ制御装置 11 状態推定オブザーバ 12 オブザーバ・ゲイン切換え装置 13 電流コントローラ 14 上位コントローラ（速度，位置コントローラ） 15，16 電流センサ 18，19 サンプル・ホールド回路 23 パラメータ同定装置 24 オブザーバ・ゲイン切換え装置 25 条件判定装置 26 コントローラ・ゲイン切換え装置 27 オブザーバ・ゲイン切換え装置 30 ＡＣモータ
Claims (7)
- 【請求項１】 ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流
センサによって検出された巻線電流とを入力とし，推定
誤差を減衰させるためのゲインの項を含む上記ＡＣモー
タのモデルを用いて，上記ＡＣモータの巻線電流，回転
子角度および角速度を推定する状態推定オブザーバ手
段，上記ＡＣモータの回転子の原点位置を検出する原点
角度検出手段，および上記状態推定オブザーバ手段によ
る推定結果および原点角度検出手段による原点位置検出
に基づいて上記ＡＣモータを制御するコントローラを備
えたものにおいて，上記状態推定オブザーバ手段により
推定された巻線電流および回転子角速度に基づいて上記
ＡＣモータのモデルのパラメータを同定するパラメータ
同定手段，上記状態推定オブザーバ手段により推定され
た回転子角速度と，上記パラメータ同定手段により同定
されたパラメータとに基づいて上記状態推定オブザーバ
手段における最適ゲインを設定するオブザーバ・ゲイン
切換え手段，を備えた離散時間型ＡＣモータ制御装置。 - 【請求項２】 ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流
センサによって検出された巻線電流とを入力とし，推定
誤差を減衰させるためのゲインの項を含む上記ＡＣモー
タのモデルを用いて，上記ＡＣモータの巻線電流，回転
子角度および角速度を推定する状態推定オブザーバ手
段，上記ＡＣモータの回転子の原点位置を検出する原点
角度検出手段，および上記状態推定オブザーバ手段によ
る推定結果および原点角度検出手段による原点位置検出
に基づいて上記ＡＣモータを制御するコントローラを備
えたものにおいて，上記状態推定オブザーバ手段により
推定された巻線電流および回転子角速度に基づいて上記
ＡＣモータのモデルのパラメータを同定し，この同定さ
れた上記ＡＣモータのモデルのパラメータと，上記状態
推定オブザーバ手段により推定された回転子角速度とに
基づいて上記状態推定オブザーバ手段における最適ゲイ
ンを設定する，離散時間型ＡＣモータ制御方法。 - 【請求項３】 ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流
センサによって検出された巻線電流とを入力とし，推定
誤差を減衰させるための第１のゲインの項を含む上記Ａ
Ｃモータのモデルを用いて，上記ＡＣモータの巻線電
流，回転子角度および角速度を推定する状態推定オブザ
ーバ手段，上記ＡＣモータの回転子の原点位置を検出す
る原点角度検出手段，および第２のゲインを有し，上記
状態推定オブザーバ手段による推定結果および原点角度
検出手段による原点位置検出に基づいて上記ＡＣモータ
を制御するコントローラを備えたものにおいて，上記状
態推定オブザーバ手段により推定された巻線電流および
回転子角速度に基づいて上記ＡＣモータのモデルのパラ
メータを同定するパラメータ同定手段，上記パラメータ
同定手段が上記パラメータの同定処理を終了したかを判
定する条件判定手段，および上記パラメータ同定手段に
より同定されたパラメータに基づいて上記コントローラ
における第２の最適ゲインを決定し，上記条件判定手段
が同定処理終了と判定すると決定した第２の最適ゲイン
を上記コントローラに設定するコントローラ・ゲイン切
換え手段，を備えた離散時間型ＡＣモータ制御装置。 - 【請求項４】 上記状態推定オブザーバ手段により推定
された回転子角速度に応じて上記状態推定オブザーバ手
段における第１の最適ゲインを設定するオブザーバ・ゲ
イン切換え手段，をさらに備えた請求項３に記載の離散
時間型ＡＣモータ制御装置。 - 【請求項５】 ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流
センサによって検出された巻線電流とを入力とし，推定
誤差を減衰させるための第１のゲインの項を含む上記Ａ
Ｃモータのモデルを用いて，上記ＡＣモータの巻線電
流，回転子角度および角速度を推定する状態推定オブザ
ーバ手段，上記ＡＣモータの回転子の原点位置を検出す
る原点角度検出手段，および第２のゲインを有し，上記
状態推定オブザーバ手段による推定結果および原点角度
検出手段による原点位置検出に基づいて上記ＡＣモータ
を制御するコントローラを備えたものにおいて，上記状
態推定オブザーバ手段により推定された巻線電流および
回転子角速度に基づいて上記ＡＣモータのモデルのパラ
メータを同定し，上記ＡＣモータのモデルのパラメータ
の同定処理が終了しているかを判定し，終了しているな
らば，この同定された上記ＡＣモータのモデルのパラメ
ータに基づいて上記コントローラにおける第２の最適ゲ
インを設定する，離散時間型ＡＣモータ制御方法。 - 【請求項６】 ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流
センサによって検出された巻線電流とを入力とし，推定
誤差を減衰させるための第１のゲインの項を含む上記Ａ
Ｃモータのモデルを用いて，上記ＡＣモータの巻線電
流，回転子角度および角速度を推定する状態推定オブザ
ーバ手段，上記ＡＣモータの回転子の原点位置を検出す
る原点角度検出手段，および第２のゲインを有し，上記
状態推定オブザーバ手段による推定結果および原点角度
検出手段による原点位置検出に基づいて上記ＡＣモータ
を制御するコントローラを備えたものにおいて，上記状
態推定オブザーバ手段により推定された巻線電流および
回転子角速度に基づいて上記ＡＣモータのモデルのパラ
メータを同定するパラメータ同定手段，上記パラメータ
同定手段が上記パラメータの同定処理を終了したかを判
定する条件判定手段，上記状態オブザーバ手段により推
定された回転子角速度と，上記パラメータ同定手段によ
り同定されたパラメータとに基づいて上記オブザーバ手
段における第１の最適ゲインを決定し，上記条件判定手
段が同定処理終了と判定すると決定した第１の最適ゲイ
ンを上記状態推定オブザーバ手段に設定するオブザーバ
・ゲイン切換手段，および上記パラメータ同定手段によ
り同定されたパラメータに基づいて上記コントローラに
おける第２の最適ゲインを決定し，上記条件判定手段が
同定処理終了と判定すると決定した第２の最適ゲインを
上記コントローラに設定するコントローラ・ゲイン切換
え手段，を備えた離散時間型ＡＣモータ制御装置。 - 【請求項７】 ＡＣモータに印加される巻線電圧と電流
センサによって検出された巻線電流とを入力とし，推定
誤差を減衰させるためのゲインの項を含む上記ＡＣモー
タのモデルを用いて上記ＡＣモータの巻線電流，回転子
角度および角速度を推定する状態推定オブザーバ手段，
上記ＡＣモータの回転子の原点位置を検出する原点角度
検出手段，および第２のゲインを有し，上記状態推定オ
ブザーバ手段による推定結果および原点角度検出手段に
よる原点位置検出に基づいて上記ＡＣモータを制御する
コントローラを備えたものにおいて，上記状態推定オブ
ザーバ手段により推定された巻線電流および回転子角速
度に基づいて上記ＡＣモータのモデルのパラメータを同
定し，上記ＡＣモータのモデルのパラメータの同定処理
が終了しているかを判定し，終了しているならば，この
同定された上記ＡＣモータのモデルのパラメータと，上
記状態推定オブザーバ手段により推定された回転子角速
度とに基づいて上記状態推定オブザーバ手段における最
適ゲインを設定し，同定された上記ＡＣモータのモデル
のパラメータに基づいて上記コントローラにおける第２
の最適ゲインを設定する，離散時間型ＡＣモータ制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4223602A JPH0651803A (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 離散時間型ａｃモータ制御装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4223602A JPH0651803A (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 離散時間型ａｃモータ制御装置および方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0651803A true JPH0651803A (ja) | 1994-02-25 |
Family
ID=16800760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4223602A Pending JPH0651803A (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 離散時間型ａｃモータ制御装置および方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0651803A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09510863A (ja) * | 1993-10-20 | 1997-11-04 | ストラッタジーン | 温度勾配ブロックを含む熱サイクル装置 |
| JP2002318602A (ja) * | 2001-02-19 | 2002-10-31 | Komatsu Ltd | むだ時間を有するプロセス系に対する離散時間スライディングモード制御装置及び方法 |
| JP2011093676A (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Murata Machinery Ltd | 走行車とその走行制御方法 |
| WO2011077927A1 (ja) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | 日本精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
| JP2011147267A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Fuji Electric Co Ltd | モータ制御装置 |
| JP2016082705A (ja) * | 2014-10-16 | 2016-05-16 | 三菱重工業株式会社 | パラメータ同定装置、モータ制御システム、パラメータ同定方法及びプログラム |
| WO2018078837A1 (ja) * | 2016-10-31 | 2018-05-03 | 三菱電機株式会社 | 電動機駆動装置 |
-
1992
- 1992-07-31 JP JP4223602A patent/JPH0651803A/ja active Pending
Cited By (14)
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|---|---|---|---|---|
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| JPWO2018078837A1 (ja) * | 2016-10-31 | 2019-06-24 | 三菱電機株式会社 | 電動機駆動装置 |
| US11005404B2 (en) | 2016-10-31 | 2021-05-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Motor driving apparatus |
| CN109863687B (zh) * | 2016-10-31 | 2021-12-28 | 三菱电机株式会社 | 电动机驱动装置 |
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