JPH0970189A - モータ駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータの位置及び速度精度を高くすることを
目的とする。 【構成】 予め定められた指令により回転するモータ
と、このモータの回転による位置（現在位置）を検出す
る検出手段とその指令どおりに回転した場合の位置（理
想位置）を演算する第１の演算手段と、この演算手段と
上記検出手段とで求められた現在位置と理想位置とにも
とづいて、モータの磁極位置周期毎に発生する周期性位
置誤差を検出する周期性位置誤差検出手段と、上記周期
性位置誤差量にもとづいてモータの回転を制御する制御
手段とを備えたことを特徴とするモータ駆動制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モータ駆動制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の同期型モータ駆動用制御
装置を示すブロック図であり、図において、１は同期型
モータ駆動用制御装置、２は位置指令信号、３は現在位
置信号、４は位置調節器、５は速度指令信号、６は現在
速度信号、７は速度調節器、８はｑ軸電流指令信号、９
はｑ軸電流フィードバック信号、１０はｄ軸電流フィー
ドバック信号、１１は電流調節器、１２はｑ軸電圧指令
信号、１３はｄ軸電圧指令信号、１４は３相変換器、１
５はＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令信号、１６は電力増幅器、１
７は同期型モータ、１８ａはＵ相電流検出器、１８ｂは
Ｖ相電流検出器、１９ａはＵ相電流ＦＢ信号、１９ｂは
Ｖ相電流ＦＢ信号、２０はＡ／Ｄ変換器、２１ａはＵ相
電流ＦＢデータ、２１ｂはＶ相電流ＦＢデータ、２２ａ
はＵ相零電流ＦＢデータ、２２ｂはＶ相零電流ＦＢデー
タ、２３ａはＵ相メモリ、２３ｂはＶ相メモリ、２４ａ
はＵ相オフセットデータ、２４ｂはＶ相オフセットデー
タ、２５ａはＵ相電流ＦＢ正データ、２５ｂはＶ相電流
ＦＢ正データ、２６は磁極位置データ、２７はｄ−ｑ変
換器、２８はエンコーダ、２９は速度フィードバック信
号、３０は速度カウンタ、３１は位置カウンタ、３２は
磁極カウンタ、３３は理想位置信号、３４は理想ループ
位置調節器、３７は積分回転、５６は位置誤差信号、５
７は位置誤差過大アラーム判定器である。

【０００３】また、図７は図６の基本型に加えモデル追
従制御機能が付加されたものであり、１から３４及び３
７，５６，５７までは図６と同様である。追加分とし
て、３５は補正係数演算回路、３６は補正量を表わす記
号である。

【０００４】次に動作について説明する。図６の同期型
モータ駆動用制御装置１は、入力される位置指令信号２
と現在位置信号３の差を取って、これを位置調節器４を
通して速度指令信号５を発生させる。これと同じに、速
度指令信号５と現在速度信号６の間の差を取って、これ
を速度調節器７を通してｑ軸電流指令信号８を発生させ
る。さらにｑ軸電流指令信号８は、現在のｑ軸電流フィ
ードバック信号９との差および現在のｄ軸電流フィード
バック信号１０を電流調節器１１を通してｑ軸電圧指令
信号１２とｄ軸電圧指令信号１３を作り、これを３相変
換器１４を通してＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令信号１５に変換
し、これを電力増幅器１６により増幅して、実際の同期
型モータ１７に電流を流している。以上のように、位置
・速度・電流のマイナーループを持った制御方式で行っ
ている。

【０００５】細かなマイナーループの動作は以下に示
し、まずは電流ループの説明をする。同期型モータ１７
に流れる電流は、Ｕ相電流検出器１８ａおよびＶ相電流
検出器１８ｂによりそれぞれ検出され、Ｕ相電流ＦＢ信
号１９ａおよびＶ相電流ＦＢ信号１９ｂとなり、これら
をＡ／Ｄ変換器２０により、アナログ→デジタル変換さ
れることによりＵ相電流ＦＢデータ２１ａおよびＶ相電
流ＦＢデータ２１ｂとなる。ここで一般的には、電流検
出器１８ａ，ｂからＡ／Ｄ変換器２０に至る回路のオフ
セット電圧を補正するための対策として、モータに電流
が流れていない無通電状態に於けるそれぞれのＦＢデー
タ値つまりＵ相零電流ＦＢデータ２２ａ、Ｖ相零電流Ｆ
Ｂデータ２２ｂを無通電時にサンプリングしてＵ相メモ
リ２３ａ、Ｖ相メモリ２３ｂに記憶しておき通常のモー
タ駆動時に、Ｕ相オフセットデータ２４ａ、Ｖ相オフセ
ットデータ２４ｂとしてそれぞれ電流ＦＢデータに加算
する処理を行っている。この処理により正しく補正され
たＵ相電流ＦＢ正データ２５ａ、Ｖ相電流ＦＢ正データ
２５ｂと磁極位置データ２６を使用し、ｄ−ｑ変換器２
７にて、次の式

【０００６】

【数１】

【０００７】 ただし、Ｉｕ：Ｕ相電流ＦＢ正データ２５ａ Ｉｕ：Ｖ相電流ＦＢ正データ２５ｂ θ：磁極位置データ２６ Ｉｄ：ｄ軸電流フィードバック信号１０ Ｉｑ：ｑ軸電流フィードバック信号９ によって、ｑ軸電流フィードバック信号９とｄ軸電流フ
ィードバック信号１０を作成し、先に述べたｑ軸電流指
令信号８との突き合わせに帰還する電流ループのマイナ
ーループを形成している。

【０００８】次に、速度ループの説明をする。同期型モ
ータ１７を位置ループ制御する為には、モータのロータ
の磁極位置およびモータの回転数・回転角度を検出する
必要があり通常のエンコーダ２８がモータと結合され上
記処理検出を行う。いま、同期型モータ１７が回転した
時、このエンコーダ２８には回転角度に応じたパルスが
生じそれは単位時間あたりの数が現在モータの回転する
速度として扱う事が出来る為このＦＢ信号を速度フィー
ドバック信号２９と呼び、速度カウンタ３０によりデー
タ化され現在速度信号６として先の速度指令信号５との
突き合わせに帰還する速度ループのマイナーループを形
成している。

【０００９】最後に、位置ループの説明をする。速度ル
ープで使用した速度フィードバック信号２９は、積算す
ればすなわち位置データとして扱われる。位置カウンタ
３１に取り込まれたものは、現在位置信号３として先の
位置指令信号２との突き合わせに帰還する位置ループの
マイナーループを形成する一方、ロータの磁極位置の検
出にも利用されている。この為に、磁極カウンタ３２が
設けられ、先に述べた電流ループの帰還部で電流ＦＢデ
ータをｄ−ｑ変換する際、及びｄ−ｑ座標からＵ，Ｖ，
Ｗ３相電流指令変換する際の磁極位置データ２６として
使用されている。また、一般的にサーボとして使用する
場合は、指令と実際との位置ズレを監視する必要がある
ため、理想ループ位置調節器３４と積分演算回路３７か
らなる理想位置信号３３を計算する理想ループを設け
て、この理想位置信号３３と実際の位置信号３との差を
取って位置誤差信号５６を算出しこの値を位置誤差過大
アラーム判定器で監視して位置ズレが起きていないかを
チェックしている。なお、上述の理想ループ位置調節器
３４と積分演算回路３７との動作について詳細に説明す
る。理想ループ位置調節器３４は予め定められた定数
（L ）を指令信号２に対して掛けあわせている。上記積
分演算回路３７が理想ループ位置調節器３４で求められ
た値を積分することにより、理想位置信号３３は求めら
れる。

【００１０】さらに最近では、この基本的な構成に加え
てモデル追従制御など現代制御機能が負荷されたものが
登場しているので、この説明をする。図７は、先ほどの
図６の基本モデルにモデル追従制御部が追加された形で
基本動作は、先ほどの例と同様である。ただ、位置誤差
信号５６を取り、これに補正係数３５を掛けたものを補
正量３６として指令に加算して出来るだけ理想通りにモ
ータが回転する様に補正している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】まず、モータの位置及
び速度誤差は、トルクリプルにより引き起こされるが、
周期性が有るため人が見て目立つ物の要因として、電流
検出部のオフセットによる誘発される磁極周期と同一周
期の誤差やモータ内のローターに使用されている磁石の
それぞれの極によって磁束密度の差があるため、これに
より誘発される磁極周期のｎ次成分（ｎ＝１，２，３・
・・）と同一周期の誤差、及びモータのスロットによる
コギングトルクのスロット周期性誤差などがある。中で
も電流検出部のオフセットにより発生する誤差は大きい
ため、モータに通電する前に、これを検出し補正する方
法は従来の製品にはなくてはならない機能であった。し
かし、電流検出器等の温度ドリフトの影響により電流検
出部のオフセット電圧の変化が起こり、これによる磁極
周期性誤差が増大するため、モータの位置及び速度の精
度が低下する問題があった。

【００１２】また、モータ内の磁石のバラツキなど個体
差により発生するものに至っては、誤差発生周期が想定
できるものの、これまでには検出および補正は行う方法
がなかったので、モータの位置及び速度の精度が低下す
る問題があった。また、この特開平１−３０８１８４号
の公報には、任意調波の回転ムラに対して補正係数を速
度情報から算出して、この値から電流指令に補正を加え
ながらモータの速度を制御するものとあるが、これは速
度オブザーバーの一つである。よって、外乱によって不
正に補正されたり、あまり補正ゲインを上げすぎるとか
えって振動を誘発する問題がある。また、これは一つの
マイナーループにより補償する解決策のため、その応答
遅れにより必ず誤差が残る問題もある。したがって、モ
ータの位置及び速度精度を高くすることができない。

【００１３】また、モデル追従制御などの現代制御機能
を備えた制御のすべての位置・速度誤差に対する補正を
行う方法が提案されているが、この場合、処理が複雑で
ＣＰＵの構成が大型化になり、且つ制御を司るＣＰＵの
処理速度が速くなければならない等、処理するＣＰＵの
能力的な面での困難がある問題点があり、さらに、上記
の例と同じようにモータの比較的小さな誤差量を補正し
ようとした場合ランダムに発生するバラツキ成分まで補
正に加わる為かえって振動を起こしたり、誤差が大きく
なるなど悪影響が発生しモータの位置及び速度精度を高
くすることができない問題があった。

【００１４】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、モータの位置及び速度精度を
高くすることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るモータ駆
動制御装置においては、予め定められた指令により回転
するモータと、このモータの回転による位置（現在位
置）を検出する検出手段と、その指令どおりに回転した
場合の位置（理想位置）を演算する第１の演算手段と、
この演算手段と上記検出手段とで求められた現在位置と
理想位置にもとづいて、モータの磁極位置周期に対応し
て発生する周期性位置誤差を検出する周期性位置誤差検
出手段と、上記周期性位置誤差量にもとづいてモータの
回転を制御する制御手段とを備えたものである。

【００１６】また、請求項２に係るモータ駆動制御装置
においては、予め定められた指令により回転するモータ
と、このモータの回転による位置（現在位置）を検出す
る検出手段と、その指令どおりに回転した場合の位置
（理想位置）を演算する第１の演算手段と、この演算手
段と上記検出手段とで求められた現在位置と理想位置に
もとづいて、モータの磁極位置周期に対応して発生する
周期性位置誤差を検出する周期性位置誤差検出手段と、
上記周期性位置誤差量にもとづいて時間経過に応じて変
化する電流補正量を演算する第２の演算手段と上記の電
流補正量を予め検出しておいた電流検出オフセット補正
量に加えこの電流検出オフセット量にもとづいてモータ
の回転を制御する制御手段とを備えたものである。

【００１７】また、請求項３に係るモータ駆動制御装置
においては、モータの磁極位置と周期を伴う周期性誤差
の各ピークの位置との誤差からモータの磁極位置周期毎
に発生する磁極周期性位置誤差を検出する周期性位置誤
差検出手段を備えたものである。

【００１８】また、請求項４に係るモータ駆動制御装置
においては、モータの磁極位置と周期を伴う周期性誤差
の各ピークの位置を中心とした限られた範囲内からなる
検出点の誤差からモータの磁極位置周期毎に発生する磁
極周期性位置誤差を検出する周期性位置誤差検出手段を
備えたものである。

【００１９】

【作用】上記のように構成された請求項１のモータ駆動
制御装置は、モータの回転による位置（現在位置）と指
令どおりに回転した場合の位置（現在位置）とにもとづ
いて、モータの磁極位置周期に対応して発生する周期性
位置誤差を検出し、この周期性位置誤差にもとづいて、
モータの回転を制御する。また、上記のように構成され
た請求項２のモータ駆動制御装置は、モータの回転によ
る位置（現在位置）と指令どおりに回転した場合の位置
（現在位置）とにもとづいて、モータの磁極位置周期に
対応して発生する周期性位置誤差を検出し、この周期性
位置誤差にもとづいて、時間経過に応じて変化する電流
補正量を求め、この電流補正量を電流検出オフセット補
正量に加え、電流補正量が加えられた電流検出オフセッ
ト補正量にもとづいて、モータの回転を制御する。また
上記のような構成にされた請求項３のモータ駆動制御装
置は、周期性位置誤差検出手段が、モータの磁極位置と
周期を伴う周期性誤差の各ピークの位置との誤差からモ
ータ磁極位置周期毎に発生する磁極周期性位置誤差を検
出する。また、上記のように構成された請求項４のモー
タ駆動制御装置は、周期性位置検出手段が、モータの磁
極位置と周期を伴う周期性誤差の各ピークの位置を中心
とした限られた範囲内からなる検出点の誤差からモータ
の磁極位置周期毎に発生する磁極周期性位置誤差を検出
する。

【００２０】

【実施例】

実施例１．図１は、本発明の第１の実施例を示すブロッ
ク図であり、図において、１は同期型モータ駆動用制御
装置、２は位置指令信号、３は現在位置信号、４は位置
調節器、５は速度指令信号、６は現在速度信号、７は速
度調節器、８はｑ軸電流指令信号、９はｑ軸電流フィー
ドバック信号、１０はｄ軸電流フィードバック信号、１
１は電流調節器、１２はｑ軸電圧指令信号、１３はｄ軸
電圧指令信号、１４は３相変換器、１５はＵ，Ｖ，Ｗ相
電圧指令信号、１６は電力増幅器、１７は同期型モー
タ、１８ａはＵ相電流検出器、１８ｂはＶ相電流検出
器、１９ａはＵ相電流ＦＢ信号、１９ｂはＶ相電流ＦＢ
信号、２０はＡ／Ｄ変換器、２１ａはＵ相電流ＦＢデー
タ、２１ｂはＶ相電流ＦＢデータ、２２ａはＵ相零電流
ＦＢデータ、２２ｂはＶ相零電流ＦＢデータ、２３ａは
Ｕ相メモリ、２３ｂはＶ相メモリ、２４ａはＵ相オフセ
ットデータ、２４ｂはＶ相オフセットデータ、２５ａは
Ｕ相電流ＦＢ正データ、２５ｂはＶ相電流ＦＢ正デー
タ、２６は磁極位置データ、２７はｄ−ｑ変換器、２８
はエンコーダ、２９は速度フィードバック信号、３０は
速度カウンタ、３１は位置カウンタ、３２は磁極カウン
タ、３３は理想位置信号、３４は理想ループ位置調節
器、３７は積分回路、５６は位置誤差信号、５７は位置
誤差過大アラーム判定器である。上述の構成について
は、従来の装置を示すブロック図６と同じである。本実
施例においては、上述の構成に以下の構成を加えた。３
８は磁極位置周期性誤差を抽出するための誤差検出ブロ
ックとしての逆三角関数計算器、４６は補正係数、４７
は電流補正計算器、４８は電流補正値である。本実施例
は、上述の構成によりモータの磁極周期毎に発生する周
期性誤差を抽出して、周期性誤差にもとづいて、電流補
正値４８を求め、この電流補正値によりＵ相電流ＦＢ正
データ２５ａ及びＶ相電流ＦＢ正データ２５ｂを補正
し、補正された２つのデータ（２５ａ，２５ｂ）により
モータ１７に対する電流を調整制御する。なお、上記同
期型モータ１７はモータに相当し、上記エンコーダ２８
と位置カウンタ３１とは検出手段に相当し、理想ループ
位置調節器３４と積分回路３７は第１の演算手段に相当
し、上記逆三角関数計算器３８は周期性位置誤差検出手
段に相当し、上記電流補正計算器４７は第２の演算手段
に相当し、上記ｄ−ｇ変換器２７は制御手段に相当す
る。

【００２１】次に動作について説明する。図１の同期型
モータ駆動用制御装置１は、入力される位置指令信号２
と現在位置信号３の差を取って、これを位置調節器４を
通して速度指令信号５を発生させる。これと同じに、速
度指令信号５と現在速度信号６の間の差を取って、これ
を速度調節器７を通してｑ軸電流指令信号８を発生させ
る。さらにｑ軸電流指令信号８は、現在のｑ軸電流フィ
ードバック信号９との差および現在のｄ軸電流フィード
バック信号１０を電流調節器１１を通してｑ軸電圧指令
信号１２とｄ軸電圧指令信号１３を作り、これを３相変
換器１４を通してＵ，Ｖ，Ｗ相電圧指令信号１５に変換
し、これを電力増幅器１６により増幅して、実際の同期
型モータ１７に電流を流している。以上のように、位置
・速度・電流のマイナーループを持った制御方式で行っ
ている。

【００２２】細かなマイナーループの動作は以下に示
し、まずは電流ループの説明をする。同期型モータ１７
に流れる電流は、Ｕ相電流検出器１８ａおよびＶ相電流
検出器１８ｂによりそれぞれ検出され、Ｕ相電流ＦＢ信
号１９ａおよびＶ相電流ＦＢ信号１９ａとなり、これら
をＡ／Ｄ変換器２０により、アナログ→デジタル変換さ
れることによりＵ相電流ＦＢデータ２１ａおよびＶ相電
流ＦＢデータ２１ｂとなる。ここで一般的には、電流検
出器１８ａ，ｂからＡ／Ｄ変換器２０に至る回路のオフ
セット電圧を補正するための対策として、モータに電流
が流れていない無通電状態に於けるそれぞれのＦＢデー
タ値つまりＵ相零電流ＦＢデータ２２ａ、Ｖ相零電流Ｆ
Ｂデータ２２ｂを無通電時にサンプリングしてＵ相メモ
リ２３ａ、Ｖ相メモリ２３ｂに記憶しておき通常のモー
タ駆動時に、Ｕ相オフセットデータ２４ａ、Ｖ相オフセ
ットデータ２４ｂとしてそれぞれ電流ＦＢデータに加算
する処理を行っている。この処理により正しく補正され
たＵ相電流ＦＢ正データ２５ａ、Ｖ相電流ＦＢ正データ
２５ｂと磁極位置データ２６を使用し、ｄ−ｑ変換器２
７にて、次の式

【００２３】

【数２】

【００２４】 ただし、Ｉｕ：Ｕ相電流ＦＢ正データ２５ａ Ｉｕ：Ｖ相電流ＦＢ正データ２５ｂ θ：磁極位置データ２６ Ｉｄ：ｄ軸電流フィードバック信号１０ Ｉｑ：ｑ軸電流フィードバック信号９ によって、ｑ軸電流フィードバック信号９とｄ軸電流フ
ィードバック信号１０を作成し、先に述べたｑ軸電流指
令信号８との突き合わせに帰還する電流ループのマイナ
ーループを形成している。

【００２５】次に、速度ループの説明をする。同期型モ
ータ１７を位置ループ制御する為には、モータのロータ
の磁極位置およびモータの回転数・回転角度を検出する
必要があり通常エンコーダ２８がモータと結合され使用
されていない。いま、同期型モータ１７が回転した時、
このエンコーダ２８には回転角度に応じたパルスが生じ
それは単位時間あたりの数が現在モータの回転する速度
として扱う事が出来る為このＦＢ信号を速度フィードバ
ック信号２９と呼び、速度カウンタ３０によりデータ化
され現在速度信号６として先の速度指令信号５との突き
合わせに帰還する速度ループのマイナーループを形成し
ている。

【００２６】最後に、位置ループの説明をする。速度ル
ープで使用した速度フィードバック信号２９は、積算す
ればすなわち位置データとして扱われる。位置カウンタ
３１に取り込まれたものは、現在位置信号３として先の
位置指令信号２との突き合わせに帰還する位置ループの
マイナーループを形成する一方、ロータの磁極位置の検
出にも利用されている。この為に、磁極カウンタ３２が
設けられ、先に述べた電流ループの帰還部で電流ＦＢデ
ータをｄ−ｑ変換する際、及びｄ−ｑ座標からＵ，Ｖ，
Ｗ３相電流指令変換する際の磁極位置データ２６として
使用される。また、一般的にサーボとして使用する場合
は、指令と実際との位置ズレを監視する必要があるた
め、理想ループ位置調節器３４と積分演算回路３７から
なる理想位置信号３３を計算する理想ループを設けて、
この理想位置信号３３と実際の位置信号３との差を取っ
て位置誤差信号５６を算出しこの値を位置誤差過大アラ
ーム判定器で監視して位置ズレが起きていないかチェッ
クしている。つぎに、磁極位置周期毎に発生する誤差の
ピーク値の検出について説明する。この第１の実施例に
於いて、その前提となる電流フィードバックデータに補
正を加えれば磁極周期性誤差を小さくできる理論は、次
のとおりである。まず一般的なことだが、その基本とし
てモータの速度とトルク及びモータに流れる電流の関係
について述べる。

【００２７】モータに電流を流した場合、モータより発
せられるトルクは、モータ内の磁石の磁束密度により決
定されるモータのトルク定数と電流との積となる。

【００２８】

【数３】

【００２９】次にモータの速度とトルクとの関係は、あ
る速度の変化に必要な力がモータの発するトルクである
ことから、速度の微分がトルクでありトルクの積分がモ
ータの速度である。

【００３０】

【数４】

【００３１】ここで、同期型モータの場合について考え
てみると、モータは交流３相モータなのでモータに流れ
る電流は、

【００３２】

【数５】

【００３３】（θはモータの磁極周期を２πとする角
度）（Ｉｐはそのピーク電流値）と表される。

【００３４】いまここで、この電流に直流成分つまりオ
フセット成分がある場合を想定してみると、上式は

【００３５】

【数６】

【００３６】となる為、得られるトルクは

【００３７】

【数７】

【００３８】（Ｔｏはオフセット成分のない場合の基本
成分のトルク）（Ｔｏｆｆはオフセット成分によるトル
ク）と表される。よって、速度は

【００３９】

【数８】

【００４０】（Ｖｏはオフセット成分のない場合の基本
成分の速度） （Ｖｏｆｆはオフセット成分による速度ムラ）となり、
モータ磁極周期と同一で磁極周期の両ピークで最大とな
るような周期性速度ムラを生じる。（図８、図９ご参
照） なお、図９で示すｓｉｎカーブは現在位置の誤差成分
（Ｖｏｆｆ）を示す。

【００４１】これを逆に考えれば、この様な誤差が検出
されるならば、電流検出部のオフセットを調整すればよ
いことになる。よって、電流フィードバックデータに適
正な補正値を設けこれを加える手段により磁極周期と同
一周期性の位置誤差は少なくすることができる。

【００４２】この為、従来の製品では、電流検出部のオ
フセット量は、モータを運転する前の無通電時に検出
し、この補正を実施していたが、モータそれぞれの磁石
のバラツキによるものや電流検出部のドリフトによるオ
フセット量のズレや変化に対しては検出方法がなかった
為、補正できなかった。

【００４３】そこで第１の実施例では、次の方法により
まずその誤差を検出している。その方法は、通常同期型
モータにはその磁極位置を検出する必要がある為モータ
の回転速度や回転角度を検出する必要がある為により、
エンコーダなどの位置・速度検出器が付けられている。
また、位置制御を行うサーボモータでは、指令位置から
なる理想位置と実際の現在位置との差を監視して、その
誤差が大きくなり過ぎない様にチェックする機能がある
のが一般的である。

【００４４】よって、この誤差から磁極周期性の成分を
抽出するために、その誤差量と位置データ２６からピー
ク値を三角関数により計算して求める。こうすればデー
タのサンプル数が増えるのでノイズ等の影響によるバラ
ツキに対しても良い方法となる。

【００４５】

【数９】

【００４６】（Ｅｒは電流オフセットにより発生する誤
差量のピーク値） （Ｅｏはモータの磁極角度θの位置における誤差量） （βは比例定数） もしこの処理をせずに常時誤差を取り続けたならば、磁
極周期のゼロクロス付近では、誤差は殆ど発生しない
為、問題の誤差を抽出することはできなくなってしま
う。

【００４７】この方法によって得た誤差データに基づ
き、電流フィードバックデータにオフセットの補正を加
えれば、問題の誤差を小さくすることが出来る。またこ
の方法によれば、モデル追従制御などと違い補正量はゲ
インではなく誤差と補正量との相関関係からなる定数に
よるものなので、追従ゲインを上げ過ぎてかえって振動
を誘発したり不安定になるなどの不具合はなく、より安
定して誤差を改善できる。そこで、この第１の実施例で
は、磁極位置周期性誤差を検出するために、磁極位置デ
ータ２６を三角関数の角度データとして使用するため、
磁極カウンタ３２から出力された磁気位置データ２６を
三角関数計算器３８が入力し、位置誤差５６のピーク値
を逆三角関数により計算して、磁極性周期誤差を発生さ
せるオフセット誤差と相関関係のある値を得る。この方
法によれば、モータの回転スピードが一定していなくて
もいいため、モータの回転している基本周波数成分を知
る必要もなく、過度時などそのスピードが安定していな
くても誤差のピーク値を必ず推定できる。更に、この値
を補正係数４６として使用し電流補正計算器４７で実際
の電流フィードバック・データと同じ重みの電流補正値
４８に変換して、磁極位置周期性誤差の補正として電流
フィードバックデータにオフセット補正として加える。
この方法によりモデル追従制御の様な、その応答性の限
界により誤差の大きさを制限されることがなく、誤差発
生に対して遅れのない補正をすることができる。

【００４８】実施例２．また、本発明の第２の実施例を
示す図２について説明する。図２において、１から３４
及び３７，５６，５７，４６，４７，４８については、
上述の第１の実施例の図１と同じである。図２の追加構
成としては、４９はサンプリングタイミング判定器、５
０はサンプリングパルス、５１は誤差サンプリングバッ
ファである。

【００４９】次に第２の実施例の動作について、図２で
説明する。図において１から３４，３７、及び４６，４
７，４８については図１と同じである。ここでは、磁極
位置データ２６の中から誤差ピークの発生するポイント
のみをサンプリングタイミング判定器４９で抽出してサ
ンプリングパルス５０を発生して位置誤差５６を誤差サ
ンプリングバッファ５１に取り込む。これにより、わず
らわしい逆三角関数の計算をする必要もなく、またサン
プリングする数も少量でよいため、必要な処理時間やメ
モリを小さくすることができるので安価なシステムにも
対応できる特徴がある。これを図４に、位置誤差とサン
プリングタイミングの関係として示す。図４では、モー
タの電気的磁極位置の９０゜及び２７０゜のポイントに
て誤差がピークとなることと、そのポイントのデータを
サンプリングするためのサンプリングパルス５０がそこ
で発生していることを表している。

【００５０】要するに、第２の実施例においては、モー
タの磁極位置の１サイクル全体の誤差から磁極位置周期
の誤差成分を抽出するのではなく、ある限られたサンプ
ル点の誤差から決定する。これは、磁極位置周期性誤差
の発生パターンを考慮した場合、誤差から磁極周期性の
成分を抽出するために、磁極位置の検出データから磁極
周期性の誤差の出るタイミングを見てサンプリングすれ
ばよいと云う考えに基づくものである。

【００５１】したがって図４に示すとおり磁極周期３の
両ピーク（ｓｉｎ９０゜，ｓｉｎ２７０゜）にて、誤差
量もピークになる為、そこをサンプリングすることにな
る。もしこのサンプリングをせずに常時誤差を取り続け
たならば、磁極周期のゼロクロス付近では、誤差は殆ど
発生しない。この方法によれば、誤差抽出の処理が単純
な為、複雑な計算や多くのサンプリングに伴うメモリの
増大をしなくてもよいので、安価に目的を達成できる効
果がある。

【００５２】実施例３．また、本願発明の第３の実施例
を示す図３について説明する。図３において、１から３
４，３７，４６から５１，５６，５７については上述の
第２の実施例を示す図２と同じである。図３の追加構成
として、５２はサンプリング誤差データ、５３は平均値
算出器、５４はサンプリング数量データである。

【００５３】さらに第３の実施例の動作については、図
３で説明する。図において、１から３４，３７、及び４
６から４８，５０，５１については図２と同じである。
ここでは、サンプリングタイミング判定器４９の処理に
て、上記第２の実施例の場合、位置誤差の発生するピー
ク１点でサンプリングパルス５０が発生していたのに対
し、その前後数ポイントに於いてもサンプリングパルス
５０が発生する点に於いて異なる。これは、第２の実施
例の方法に於いて、サンプリング点でノイズ等の外乱を
サンプリングすれば、そこから得られる補正値は狂って
しまうことが不具合として考えられる。そこで、誤差の
発生するパターンがｓｉｎ波形と同じことに着目して、
誤差ピーク付近５０ａのデータは殆ど差がないことか
ら、これら数点をサンプリングしてその平均値を利用す
れば、外乱に対するフィルタとすることができる。つま
り外乱に対して、より精度の高い補正を加えることが可
能になる特徴がある。これを図５に、位置誤差とサンプ
リングタイミングの関係として示す。図５では、モータ
の電気的磁極位置の９０゜及び２７０゜のポイントにて
誤差がピークとなることと、そのポイントの前後数点の
データをサンプリングするためのサンプリングパルスが
ピーク点を中心とする数カ所で発生していることを表し
ている。

【００５４】要するに、第３の実施例においては、サン
プル数を限定する点で基本的には第２の実施例と同様で
あるが、この第３の実施例としての特徴は今仮に９０
゜，２７０゜の２点のみをサンプリングしてもサンプリ
ングした時のデータには既にノイズが乗っている可能性
があり、そのサンプリング点付近の数点のサンプリング
データを平均するなどの手段によった方がノイズによる
データのバラツキを小さくすることができる点にある。
また、モータの現在位置は処理タイミングの都合からサ
ンプリング時に必ずしもちょうど２点のサンプリング点
で処理できるとは限らない為、これを若干外れた場合で
も対処できる効果がある。

【００５５】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば磁
極位置周期性誤差にもとづいてモータの回転を制御する
ようにしたので、位置、速度精度の高いものが得られる
効果がある。以上のように、請求項２の発明によれば、
磁極位置周期性誤差にもとづいてモータの回転を制御す
るようにしたので、位置・速度精度の高いものが得られ
る効果がある。

【００５６】以上のように、請求項３の発明によれば、
磁極位置周期性誤差にもとづいてモータの回転制御をす
るようにしたので、容易に且つ安価で位置・速度精度の
高いものが得られる効果がある。

【００５７】以上のように、請求項４の発明によれば、
安易で外乱の影響を少なくしたままで磁極位置周期性誤
差にもとづいてモータの回転を制御するようにしたの
で、安価でより安定的な位置・速度精度の高いものが得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明の第１の実施例によるモータ制御装
置を示すブロック図である。

【図２】 本願発明の第２の実施例によるモータ制御装
置を示すブロック図である。

【図３】 本願発明の第３の実施例によるモータ制御装
置を示すブロック図である。

【図４】 本願発明の第２の実施例による磁極位置周期
誤差に対する誤差サンプリング点を示した図である。

【図５】 本願発明の第３の実施例による磁極位置周期
誤差に対する誤差サンプリング点を示した図である。

【図６】 従来例による基本的な同期型モータ駆動用制
御装置を示すブロック図である。

【図７】 従来例のモデル追従制御をもった同期型モー
タ駆動用制御装置を示すブロック図である。

【図８】 本願発明の第１の実施例による磁極位置周期
誤差に対する誤差サンプリング点を示した図である。

【図９】 本願発明の第１の実施例による磁極位置周期
誤差に対する誤差サンプリング点を示した図である。

【符号の説明】

１１ 電流調節器、１４ ３相変換器、１７ 同期型モ
ータ、１８ａ Ｕ相電流検出器、１８ｂ Ｖ相電流検出
器、２３ａ Ｕ相メモリ、２３ｂ Ｖ相メモリ、２７
ｄ−ｑ変換器、２８ エンコーダ、３０ 速度カウン
タ、３１ 位置カウンタ、３２ 磁極カウンタ、３４
理想ループ位置調節器、３７ 積分演算回路、３８ 逆
三角関数計算器（誤差検出ブロック）、５１ 誤差サン
プリング・バッファ、５２ サンプリング誤差データ、
５３ 平均値算出器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め定められた指令により回転するモー
   タと、このモータの回転による位置（現在位置）を検出
   する検出手段と、その指令どおりに回転した場合の位置
   （理想位置）を演算する第１の演算手段と、この演算手
   段と上記検出手段とで求められた現在位置と理想位置に
   もとづいて、モータの磁極位置周期に対応して発生する
   周期性位置誤差を検出する周期性位置誤差検出手段と、
   上記周期性位置誤差量にもとづいてモータの回転を制御
   する制御手段とを備えたことを特徴とするモータ駆動制
   御装置。
2. 【請求項２】 予め定められた指令により回転するモー
   タと、このモータの回転による位置（現在位置）を検出
   する検出手段と、その指令どおりに回転した場合の位置
   （理想位置）を演算する第１の演算手段と、この演算手
   段と上記検出手段とで求められた現在位置と理想位置に
   もとづいて、モータの磁極位置周期に対応して発生する
   周期性位置誤差を検出する周期性位置誤差検出手段と、
   上記周期性位置誤差量にもとづいて時間経過に応じて変
   化する電流補正量を演算する第２の演算手段と、上記の
   電流補正量を予め検出しておいた電流検出オフセット補
   正量に加え、電流補正量が加えられた電流検出オフセッ
   ト量にもとづいてモータの回転を制御する制御手段とを
   備えたことを特徴とするモータ駆動制御装置。
3. 【請求項３】 モータの磁極位置と周期を伴う周期性誤
   差の各ピークの位置との誤差からモータの磁極位置周期
   毎に発生する磁極周期性位置誤差を検出する周期性位置
   誤差検出手段を備えたことを特徴とする請求項第２項記
   載のモータ駆動制御装置。
4. 【請求項４】 モータの磁極位置と周期を伴う周期性誤
   差の各ピークの位置を中心とした限られた範囲からなる
   検出点の誤差からモータの磁極位置周期毎に発生する磁
   極周期性位置誤差を検出する周期性位置誤差検出手段を
   備えたことを特徴とする請求項第２項記載のモータ駆動
   制御装置。