JPH10210781A

JPH10210781A - モータ制御装置

Info

Publication number: JPH10210781A
Application number: JP9025842A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Tsuruta; 和寛鶴田; Hitoshi Okubo; 整大久保; Yasuhiko Kako; 靖彦加来
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】モータが位置ないし速度制御をする時、駆
動システム全体に生じる振動を抑えるための補償手段を
備えたモータ制御装置を提供する。【解決手段】速度指令とモータ速度を入力しトルク指令
を出力する速度制御部と、トルク指令を受けて増幅し電
流を出力する電流制御部と、電流を供給されて回転する
モータと、モータの軸の回転位置を検出してモータ位置
を出力する検出器と、検出器の信号を受けてモータ速度
を出力する差分器とを備え、フィードバック制御により
速度指令とモータ速度を一致させるモータの速度制御機
能を備えたモータ制御装置において、速度制御部が、速
度指令を受け速度指令に対するモータ速度をシミュレー
トしてモータの推定速度を出力する推定器と、モータ速
度からモータの推定速度を差引いて速度推定誤差を出力
する減算器と、速度推定誤差を受け係数倍して制振制御
信号を出力する係数器と、速度指令に制振制御信号を加
算しモータ速度を差引いて速度偏差を出力する加減算器
と、速度偏差を入力し速度指令にモ−タ速度が一致する
ようにトルク指令を出力する速度制御器とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータが制御対象
を駆動して位置制御ないし速度制御をする時、駆動シス
テム全体に生じる振動を抑えるための補償手段を備えた
モータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＡ分野の様々な機械装置にモータが用
いられており、機械装置の仕様に応じてモータの位置や
速度の制御が行われている。そのような機械装置はモー
タと制御対象の間に動力伝達機構が備えられて動力を伝
えることが多い。そして、モータの回転位置を検出して
位置や速度の制御をするという形態が一般的であり広く
用いられている。その構成は、位置指令とモータの回転
位置を入力して速度指令を出力する位置制御部と、その
速度指令とモータの回転速度を入力して電流指令を出力
する速度制御部と、前記速度制御部の指令に応じてモー
タに電流を供給する電流制御部とからなり、速度制御の
マイナーループを備えて位置制御をするという２重ルー
プの形態がとられている。しかし、そのような一般的な
構成をとるだけでは機械構造の共振などによってモータ
や制御対象の動きが振動的になり問題となることがあ
る。このような振動問題に対して様々な制御方法や装置
が開発されており、有効な技術の一つが特開平７−３３
７０５７号公報に開示されている。そこに示されている
技術は、モ−タを含む機構系を等価剛体系と機械振動系
に分離し、等価剛体系のモデルに基づくオブザ−バを構
成して機械振動を高速で推定し、制振制御するというも
のである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが前記従来の技
術は、オブザ−バがトルク指令を用いて等価剛体系の速
度を推定しているため、トルク指令に粘性摩擦や、一定
外乱、ク−ロン摩擦等を補償する成分が含まれていると
きは、これらの影響を打ち消すために２次のオブザ−バ
を組み込む必要があり、比例演算パラメ−タと積分演算
パラメ−タの２つの定数を設定することが必要であっ
た。しかも、２つの定数の大きさがわずかに変化するだ
けで機械振動の位相が大きく変化するため、２つの定数
の調整が容易でなく、微調整がうまくいかなければ十分
な制振の効果が得られないという問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、この問
題を解決することができる制振制御装置を提供すること
を目的とする。上記問題点を解決するため、本発明１で
は、速度指令とモータ速度を入力しトルク指令を出力す
る速度制御部と、前記トルク指令を受けて増幅し電流を
出力する電流制御部と、前記電流を供給されて回転する
モータと、前記モータの軸の回転位置を検出して前記モ
ータ位置を出力する検出器と、前記検出器の信号を受け
て前記モータ速度を出力する差分器とを備え、フィード
バック制御により前記モータの速度指令と前記モ−タ速
度を一致させるモータの速度制御の機能を備えたモータ
制御装置において、前記速度制御部を、前記速度指令を
受け前記速度指令に対するモータ速度をシミュレートし
てモータの推定速度を出力する推定器と、前記モータ速
度から前記モータの推定速度を差引いて速度推定誤差を
出力する減算器と、前記速度推定誤差を受け係数倍して
制振制御信号を出力する係数器と、前記速度指令に前記
制振制御信号を加算し前記モータ速度を差引いて速度偏
差を出力する加減算器と、前記速度偏差を入力し前記速
度指令に前記モ−タ速度が一致するように前記トルク指
令を出力する速度制御器と、から構成するものである。

【０００５】また、本発明２では、速度指令とモータ速
度を入力しトルク指令を出力する速度制御部と、前記ト
ルク指令を受けて増幅し電流を出力する電流制御部と、
前記電流を供給されて回転するモータと、前記モータの
軸の回転位置を検出して前記モータ位置を出力する検出
器と、前記検出器の信号を受けて前記モータ速度を出力
する差分器とを備え、フィードバック制御により前記モ
ータの速度指令と前記モ−タ速度を一致させるモータの
速度制御の機能を備えたモータ制御装置において、前記
速度制御部を、前記速度指令を受け前記速度指令に対す
るモータ速度をシミュレートしてモータの推定速度を出
力する推定器と、前記モータ速度から前記モータの推定
速度を差引いて速度推定誤差を出力する減算器と、前記
速度推定誤差を入力して高周波信号のみを出力するハイ
パスフィルタと、前記ハイパスフィルタの信号を受け係
数倍して制振制御信号を出力する係数器と、前記速度指
令に前記制振制御信号を加算し前記モータ速度を差引い
て速度偏差を出力する加減算器と、前記速度偏差を受け
前記速度指令にモ−タ速度が一致するように前記トルク
指令を出力する速度制御器と、から構成したのである。

【０００６】また、上記問題点を解決するため、本発明
３では、位置指令とモータ位置を入力し速度指令を出力
する位置制御部と、前記速度指令とモータ速度を入力し
トルク指令を出力する速度制御部と、前記トルク指令を
受けて増幅し電流を出力する電流制御部と、前記電流を
供給されて回転するモータと、前記モータの軸の回転位
置を検出して前記モータ位置を出力する検出器と、前記
検出器の信号を受けて前記モータ速度を出力する差分器
とを備え、フィードバック制御により前記モータの速度
指令と前記モ−タ速度を一致させるモータの速度制御
と、フィードバック制御により前記モータの位置指令と
前記モータ位置を一致させる位置制御の機能を備えたモ
ータ制御装置において、前記位置制御部を、前記位置指
令から前記モータ位置を差引いて位置偏差を出力する減
算器と、前記位置偏差を入力し前記位置指令とモ−タ位
置が一致するように速度指令を出力する位置制御器と、
前記速度指令を入力し速度指令に対するモータ速度をシ
ミュレートして推定速度を出力する推定器と、前記モー
タ位置を差分演算してモータ速度を出力する差分器と、
前記モータ速度から前記モータの推定速度を差引いて速
度推定誤差を出力する減算器と、前記速度推定誤差を入
力し係数倍して制振制御信号を出力する係数器と、前記
制振制御信号と前記速度指令を加算し新たな速度指令を
出力する加算器と、から構成したのである。

【０００７】また、本発明４では、位置指令とモータ位
置を入力し速度指令を出力する位置制御部と、前記速度
指令とモータ速度を入力しトルク指令を出力する速度制
御部と、前記トルク指令を受けて増幅し電流を出力する
電流制御部と、前記電流を供給されて回転するモータ
と、前記モータの軸の回転位置を検出して前記モータ位
置を出力する検出器と、前記検出器の信号を受けて前記
モータ速度を出力する差分器とを備え、フィードバック
制御により前記モータの速度指令と前記モ−タ速度を一
致させるモータの速度制御と、フィードバック制御によ
り前記モータの位置指令と前記モータ位置を一致させる
位置制御の機能を備えたモータ制御装置において、位置
制御部を、前記位置指令からモータ位置の応答を推定す
る推定器と、前記モータ位置から前記推定器の信号を差
引く減算器と、前記減算器の信号をβ倍する係数器と、
前記位置指令に前記係数器の信号を加え、さらに前記モ
ータの位置信号を差引く加減算器と、前記加減算器の信
号を入力して速度指令を出力する位置制御器と、から構
成したのである。

【０００８】また、本発明５では、位置指令とモータ位
置を入力し速度指令を出力する位置制御部と、前記速度
指令とモータ速度を入力しトルク指令を出力する速度制
御部と、前記トルク指令を受けて増幅し電流を出力する
電流制御部と、前記電流を供給されて回転するモータ
と、前記モータの軸の回転位置を検出して前記モータ位
置を出力する検出器と、前記検出器の信号を受けて前記
モータ速度を出力する差分器とを備え、フィードバック
制御により前記モータの速度指令と前記モ−タ速度を一
致させるモータの速度制御と、フィードバック制御によ
り前記モータの位置指令と前記モータ位置を一致させる
位置制御の機能を備えたモータ制御装置において、位置
制御部を、前記位置指令からモータ位置の応答を推定す
る推定器と、前記モータ位置から前記推定器の信号を差
引く減算器と、前記減算器の信号をβ倍する係数器と、
前記位置指令に前記係数器の信号を加え、さらに前記モ
ータ位置を差引く加減算器と、前記加減算器の信号を入
力し前記位置指令とモ−タ位置が一致するように速度指
令を出力する位置制御器とから構成するとともに、速度
制御部を、前記速度指令を受けてモータ速度を推定する
推定器と、モータ速度から前記推定器の信号を差引く減
算器と、前記減算器の信号を受けてα倍する係数器と、
前記速度指令に前記係数器の信号を加え、さらにモータ
速度を差引く加減算器と、前記加減算器の信号を入力し
前記速度指令にモ−タ速度が一致するようにトルク指令
を出力する速度制御器と、から構成したのである。この
ような構成により振動制御のための回路が働いてモータ
の回転の滑らかな制御ができるのである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的実施例に基
づいて説明する。図１は本発明のモータ制御装置を適用
したモ−タ制御システムのブロック図である。図におい
て、１１は位置指令Ｐｒｅｆを出力する指令発生部、１
２は位置指令Ｐｒｅｆと検出されたモータの位置信号を
入力して速度指令Ｖｒｅｆを出力し、前記２つの入力信
号が一致するようにモータの位置制御をする位置制御
部、１３は速度指令Ｖｒｅｆと演算されたモータ１５の
速度信号Ｖｆｂを入力してトルク指令Ｔｒｅｆを出力
し、前記２つの入力信号が一致するようにモータ１５の
速度制御をする速度制御部、１４はトルク指令Ｔｒｅｆ
を受けてモータ１５に電流を供給する電流制御部、１６
はモータ１５の回転軸に接続するなどして回転軸の回転
位置を検出する検出器、１７は検出器１６の出力信号を
受けて差分演算し、モータ１５の前記速度信号Ｖｆｂを
演算する差分器である。

【００１０】次に、本発明の第１実施例に係わる速度制
御部１３の構成について図２を用いて説明する。図にお
いて、２１は速度指令Ｖｒｅｆに係数器２６の出力であ
る制振制御信号αＶｅ’を加え、モータの速度信号Ｖｆ
ｂを差し引いて速度偏差Ｖｅを出力する加減算器、２２
は速度偏差Ｖｅを受けてトルク指令Ｔｒｅｆを出力する
速度制御器、２４は速度指令Ｖｒｅｆを受けモータ１５
の指令応答をシミュレ−トして、モータの推定速度Ｖｆ
ｂ’を出力する推定器、２５はモータの速度信号Ｖｆｂ
とモータの推定速度Ｖｆｂ’の差を演算して速度推定誤
差Ｖｅ’を出力する減算器、２６は速度推定誤差Ｖｅ’
に制振ゲインとしての係数αを乗じて制振制御信号αＶ
ｅ’を出力する係数器である。

【００１１】ここで、上記速度制御部１３を用いたモー
タ制御システムの制振制御の原理について説明する。モ
−タ速度は速度指令に応答する指令応答成分と外乱によ
って影響を受ける外乱応答成分と機構等の振動で影響を
受ける振動成分の３つに分けられるものと仮定する。こ
の場合、外乱が速度制御器２２の積分器で十分補償でき
ると仮定すれば、モ−タ速度は指令応答成分と振動成分
のみになり、推定器２４が演算して出力した推定速度Ｖ
ｆｂ’が正確であれば、モ−タの速度信号Ｖｆｂと推定
速度のＶｆｂ’の差である速度推定誤差Ｖｅ’は機構等
の振動で影響を受ける振動成分のみとなる。この速度推
定誤差Ｖｅ’を制振ゲインα倍して速度指令Ｖｒｅｆに
加えてやれば振動成分を取り除くことができる。したが
って、調整するパラメ−タは制振ゲインαのみですむこ
とになり、非常に簡単で実用的な制振制御が実現できる
のである。

【００１２】次に、本発明をＡＣサ−ボモ−タの位置決
め制御に適用した時の応答を図３に示す。図における上
段は本発明を適用しない時の位置決め応答であり、下段
は本発明を適用した時の位置決め応答である。Ａは位置
指令、Ｂはモ−タ位置、Ｃは位置偏差、Ｄは位置偏差Ｃ
を拡大したもの、Ｅはトルク指令であり、図から本発明
の制振制御による効果を確認することができる。なお、
実験における位置ル−プゲインと、速度ル−プゲイン、
速度ル−プの積分時定数等は本発明を適用しない時と適
用した時とで同じにしており、本発明を適用した時の制
振ゲインαは０．３としている。また、推定器における
シミュレ−ションモデルの伝達関数は、速度指令Ｖｒｅ
ｆからモータの速度信号Ｖｆｂまでの伝達関数を１次遅
れに近似した時の応答周波数がωとして、１／（１＋
（１／ω）Ｓ）としている。ここにＳはラプラス演算子
である。なお、説明の都合上、位置制御装置にて本発明
の第１の実施例を説明したが、本実施例は速度制御装置
に対しても、もちろん適用できる。

【００１３】次に本発明の第２実施例に係わる速度制御
部１３の構成について図４を用いて説明する。図におい
て、３０は速度指令Ｖｒｅｆに制振制御信号αＦＶｅ’
を加え、モータの速度信号Ｖｆｂを差し引いて速度偏差
Ｖｅを出力する加減算器、２２は速度偏差Ｖｅを受けて
トルク指令Ｔｒｅｆを出力する速度制御器、２８は速度
指令Ｖｒｅｆを受けモータ１５の指令応答をシミュレー
トしてモータの推定速度Ｖｆｂ’を出力する推定器、２
５はモータの速度信号Ｖｆｂとモータの推定速度Ｖｆ
ｂ’の差をとり速度推定誤差Ｖｅ’を出力する減算器、
２９は速度推定誤差Ｖｅ’の高周波信号ＦＶｅ’のみを
出力するハイパスフィルタ、２６は高周波信号ＦＶｅ’
に制振ゲインαを乗じて前記制振制御信号αＦＶｅ’を
出力する係数器である。

【００１４】ここで、上記速度制御部１３を用いたモー
タ制御システムの制振制御の原理について説明する。モ
ータ速度は速度指令に応答する指令応答成分と外乱によ
って影響を受ける外乱応答成分と機構等の振動で影響を
受ける振動成分の３つに分けられるものと仮定する。こ
の場合、外乱が速度制御器２２の積分器で十分補償でき
ると仮定すれば、モータ速度は指令応答成分と振動成分
のみになり、推定器２８が演算して出力したモータの推
定速度Ｖｆｂ’が正確であれば、モータの速度信号Ｖｆ
ｂとモータの推定速度Ｖｆｂ’の差である推定速度誤差
Ｖｅ’は機構等の振動で影響を受ける振動成分のみとな
る。しかし、推定器２８で想定したモデルに誤差があり
モータの推定速度Ｖｆｂ’が正確でない場合や、速度制
御器２２の積分器で外乱を十分補償できない場合は、推
定速度誤差Ｖｅ’は振動成分のみならず、速度指令に応
答する指令応答成分の差や、前記積分器で補償できない
外乱成分まで含まれてしまい、正確に振動のみを補償す
ることが出来ない。そこで、速度推定誤差Ｖｅ’を前記
ハイパスフィルタ２９に通すことにより、高周波信号Ｆ
Ｖｅ’の振動成分のみを抽出することができ、モデル化
誤差による指令応答成分の差や、外乱成分を取り除くこ
とができる。高周波信号ＦＶｅ’の振動成分のみを抽出
した信号を制振ゲインα倍して前記速度指令Ｖｒｅｆに
加えてやれば振動成分を取り除くことができる。したが
って、推定器のモデルに多少の誤差がある場合や、速度
制御部内の積分器で外乱を十分補償できない場合におい
ても、十分な制振効果を得ることができるのである。

【００１５】次に、本発明をＡＣサーボモータの位置決
め制御に適用した時の応答を図５に示す。図における上
段は本発明を適用しない時の位置決め応答であり、下段
は本発明を適用した時の位置決め応答である。記号Ａ〜
Ｅは前記のものと同じものであり、図から本発明の制振
制御による効果を確認することができる。なお、シミュ
レーションにおける位置ループゲインと、速度ループゲ
イン、速度ループの積分時定数等は本発明を適用しない
時と適用した時とで同じにしており、本発明を適用した
時の制振ゲインαは０．５にしている。また、推定器２
８におけるシミュレーションモデルの伝達関数は１／
（１＋（１／ω’）Ｓ）にしている。ここで、速度指令
Ｖｒｅｆからモータの速度信号Ｖｆｂまでの伝達関数を
１次遅れで近似した時の応答周波数がωであるとし、３
０％のモデル化誤差を考慮してω’＝０．７×ωとして
いる。なお、説明の都合上、位置制御装置にて本発明の
第２の実施例を説明したが、本実施例は速度制御装置に
対しても、もちろん適用できる。

【００１６】次に本発明の第３実施例に係わる位置制御
部１２の構成について図６を用いて説明する。図におい
て、３１は位置指令Ｐｒｅｆからモータの位置信号Ｐｆ
ｂを差し引いてモータの位置偏差Ｐｅを出力する減算
器、３２は位置偏差Ｐｅを受けて速度指令Ｖｒｅｆ’を
出力する位置制御器、３４は速度指令Ｖｒｅｆ’に対す
るモータの回転速度の応答をシミュレートしてモータの
推定速度Ｖｆｂ’を出力する推定器、３３はモータの位
置信号Ｐｆｂを受けて差分演算しモータの速度信号Ｖｆ
ｂを出力する差分器、３５はモータの速度信号Ｖｆｂと
モータの推定速度Ｖｆｂ’の差をとり推定速度誤差Ｖ
ｅ’を出力する減算器、２６は推定速度誤差Ｖｅ’に制
振ゲインαを乗じて制振制御信号αＶｅ’を出力する係
数器、３６は速度指令Ｖｒｅｆ’に制振制御信号αＶ
ｅ’を加えて新たな速度指令Ｖｒｅｆを出力する加算器
である。

【００１７】ここで、上記位置制御部１３を用いたモー
タ制御システムの制振制御の原理について説明する。モ
ータ速度Ｖｆｂは速度指令に応答する指令応答成分と外
乱によって影響を受ける外乱応答成分と機構の振動で影
響を受ける振動成分の３つに分けられるものと仮定す
る。この場合、外乱が速度制御部１３の積分器で十分補
償できると仮定すれば、モータの速度信号Ｖｆｂは指令
応答成分と振動成分のみとなり、推定器３４が演算した
モータの推定速度Ｖｆｂ’が正確であれば、モータの速
度信号Ｖｆｂとモータの推定速度Ｖｆｂ’の差である推
定速度誤差Ｖｅ’は機構の振動で影響を受ける振動成分
のみとなる。この推定速度誤差Ｖｅ’を制振ゲインα倍
して前記速度指令Ｖｒｅｆ’に加えることにより前記の
振動成分を取り除くことができる。このように、モータ
が駆動する機構等の振動を補償する成分を含む速度指令
を、位置指令とモータ位置と速度応答をシミュレートす
るモデルから作ることが可能であるため、速度制御部１
３で行っていた制振制御を位置制御部で実現することが
できる。次に、本発明をＡＣサーボモータの位置決め制
御に適用したときの応答を図７に示す。図における上段
は本発明を適用しない時の位置決め応答であり、下段は
本発明を適用した時の位置決め応答である。記号Ａ〜Ｅ
は前記のものと同じものであり、図から本発明の位置制
御部の適用による効果を確認することができる。なお、
２つのシミュレーションにおける位置ループゲインと、
速度ループゲイン、速度ループの積分時定数等は同じあ
り、制振ゲインαは０．５、推定器が想定したモデルの
伝達関数は１／（１＋（１／ω）Ｓ）としている。

【００１８】次に本発明の第４および第５実施例に係わ
る位置制御部１２と速度制御部１３の構成についてそれ
ぞれ図８、図９を用いて説明する。第４実施例を示す図
８において、４０は位置指令Ｐｒｅｆに制振制御信号β
Ｐｅ’を加えモータの位置信号Ｐｆｂを差引いて位置偏
差Ｐｅを出力する加減算器、３２は位置偏差Ｐｅを受け
て速度指令Ｖｒｅｆを出力する位置制御器、３７は位置
指令Ｐｒｅｆに対するモータの応答をシミュレートして
応答信号Ｐｆｂ’を出力する推定器、３８はモータの位
置信号Ｐｆｂから応答信号Ｐｆｂ’を差引いて信号Ｐ
ｅ’を出力する減算器、３９は信号Ｐｅ’に制振ゲイン
βを乗じて制振制御信号βＰｅ’を出力する係数器であ
る。次に、第５実施例を示す図９について、図８と同じ
構成をしている位置制御部１２の説明を省略して速度制
御部１３の構成について説明する。４２は速度指令Ｖｒ
ｅｆに制振制御信号αＶｅ’を加えモータの速度信号Ｖ
ｆｂを差引いて速度偏差Ｖｅを出力する加減算器、２２
は速度偏差Ｖｅを受けトルク指令Ｔｒｅｆを出力する速
度制御器、２８は速度指令Ｖｒｅｆを受けモータの速度
をシミュレートしてモータの推定速度Ｖｆｂ’を出力す
る推定器、２５はモータの速度信号Ｖｆｂからモータの
推定速度Ｖｆｂ’を差引いて信号Ｖｅ’を出力する減算
器、４１は信号Ｖｅ’に制振ゲインαを乗じて制振制御
信号αＶｅ’を出力する乗算器である。

【００１９】ここで制振制御の原理について説明する。
モータ位置Ｐｆｂは、位置指令に応答する指令応答成分
と外乱によって影響を受ける外乱応答成分と機構系から
の振動で影響を受ける振動成分の３つに分けられるもの
と仮定する。ここで、外乱は速度制御部で十分補償でき
ると仮定すると、モータの位置信号Ｐｆｂは指令応答成
分と振動成分のみを含んでいる。位置指令Ｐｒｅｆには
振動成分は全く含まれていないため、前記推定器３７の
位置指令Ｐｒｅｆに対する推定位置Ｐｆｂ’が正確であ
れば、前記モータ位置Ｐｆｂと推定位置Ｐｆｂ’の差Ｐ
ｅ’は機構系からの振動で影響を受ける振動成分のみと
なる。このＰｅ’を制振ゲインβ倍して前記位置指令Ｐ
ｒｅｆに加えてやれば振動成分を取り除くことができ
る。同様に、モータ位置Ｐｆｂに含まれる振動成分が前
記発明で十分補償できると仮定すると、前記推定器２８
の速度指令Ｖｒｅｆに対する推定速度Ｖｆｂ’が正確で
あれば、前記モータ速度Ｖｆｂと推定速度Ｖｆｂ’の差
Ｖｅ’は機構系からの振動で影響を受ける振動成分のみ
となる。このＶｅ’を制振ゲインα倍して前記速度指令
Ｖｒｅｆに加えてやれば振動成分を取り除くことができ
る。したがって、位置制御部内と速度制御部内で独立に
制振制御を行うことができ、且つ、推定位置と推定速度
に振動成分が含まれないため、純粋に振動成分のみを検
出することができて、正確に振動成分を補償することが
できる。

【００２０】次に、ＡＣサーボモータを用いた位置決め
制御に本発明の第５実施例を用いた場合の動作例を図１
０に示す。図中上段は本発明を用いない場合の位置決め
応答であり、下段は本発明を用いた場合の位置決め応答
である。記号Ａ〜Ｅは前記のものと同じであり、図から
本発明の制振制御による効果が確認できる。なお実験に
おける位置ループゲイン、速度ループゲイン、速度ルー
プの積分時定数等は本発明を用いない場合と用いる場合
とで全く同じに設定しており、本発明を用いた場合の制
振制御のパラメータである制振ゲインα、βはそれぞれ
０．５に設定した。また位置制御部内の推定器のシミュ
レーションモデルは、位置指令Ｐｒｅｆからモータの位
置信号Ｐｆｂまでの伝達関数を１次遅れに近似した時の
応答周波数がωｐであるとして、伝達関数を１／（１＋
（１／ωｐ）Ｓ）とし、速度制御部内の推定器における
シミュレーションモデルは、速度指令Ｖｒｅｆからモー
タの速度信号Ｖｆｂまでの伝達関数を２次遅れに近似し
た時の応答周波数がωｖであるとして、伝達関数を（２
ζωｖＳ＋ωｖ²）／（Ｓ²＋２ζωｖＳ＋ωｖ²）と
している。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の第１実施例
によれば、モ−タが駆動する機構から生じる振動を補償
する際に用いる推定速度を速度指令に対する指令応答成
分のみで表わせるため、非常に簡単に振動を補償できる
モータ制御装置を提供することができる。本発明の第２
実施例によれば、モータが駆動する機構から生じる振動
を補償する際に用いる推定速度に多少の誤差が含まれて
いても、あるいは、速度制御部内の積分器により外乱を
十分補償できない場合においても、振動成分のみを検出
することができるため、十分振動を補償することができ
るモータ制御装置を提供することができる。本発明の第
３実施例によれば、モータが制御対象を駆動するとき、
駆動システム全体に生じる振動を補償する速度指令を、
位置指令とモータ位置と速度応答をシミュレートするモ
デルから作ることができるため、位置制御部のみで制振
制御ができて装置が簡単になるという効果がある。本発
明の第４実施例によれば、位置ループで振動を補償して
いるため、速度ループで他の補償をしていても悪影響を
受けることはなく、また、モータの推定位置に振動成分
が含まれないため、位置ループを循環する振動成分だけ
を正確に補償することができるという効果がある。本発
明の第５実施例によれば、第４実施例の効果に加えて、
速度ループにおいても正確に振動成分のみを補償するこ
とができるので振動を抑制する効果がさらに高められ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】モ−タ制御システムのブロック図

【図２】第１実施例の速度制御部の構成を示す図

【図３】第１実施例を適用した時の応答

【図４】第２実施例の速度制御部の構成を示す図

【図５】第２実施例を適用した時の応答

【図６】第３実施例の位置制御部の構成を示す図

【図７】第３実施例を適用した時の応答

【図８】第４実施例の位置制御部の構成を示す図

【図９】第５実施例の位置制御部と速度制御部の構成を
示す図

【図１０】第５実施例を適用した時の応答

【符号の説明】

１１指令発生部１２位置制御部１３速度制御部１４電流制御部１５モ−タ１６検出器１７差分器２１、３０、４０、４２加減算器２２速度制御器３６加算器２４、２８、３４、３７推定器２５、３１、３５、３８減算器２６、３９、４１係数器２９ハイパスフィルタ３３差分器３２位置制御器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】速度指令とモータ速度を入力しトルク指令
を出力する速度制御部と、前記トルク指令を受けて増幅
し電流を出力する電流制御部と、前記電流を供給されて
回転するモータと、前記モータの軸の回転位置を検出し
て前記モータ位置を出力する検出器と、前記検出器の信
号を受けて前記モータ速度を出力する差分器と、を備
え、フィードバック制御により前記速度指令と前記モー
タ速度を一致させるモータの速度制御機能を備えたモー
タ制御装置において、前記速度制御部が、前記速度指令を受け前記速度指令に
対するモータ速度をシミュレートしてモータの推定速度
を出力する推定器と、前記モータ速度から前記モータの
推定速度を差引いて速度推定誤差を出力する減算器と、
前記速度推定誤差を受け係数倍して制振制御信号を出力
する係数器と、前記速度指令に前記制振制御信号を加算
し前記モータ速度を差引いて速度偏差を出力する加減算
器と、前記速度偏差を入力し前記速度指令に前記モ−タ
速度が一致するように前記トルク指令を出力する速度制
御器と、からなることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】速度指令とモータ速度を入力しトルク指令
を出力する速度制御部と、前記トルク指令を受けて増幅
し電流を出力する電流制御部と、前記電流を供給されて
回転するモータと、前記モータの軸の回転位置を検出し
て前記モータ位置を出力する検出器と、前記検出器の信
号を受けて前記モータ速度を出力する差分器と、を備
え、フィードバック制御により前記速度指令と前記モー
タ速度を一致させるモータの速度制御機能を備えたモー
タ制御装置において、前記速度制御部が、前記速度指令を受け前記速度指令に
対するモータ速度をシミュレートしてモータの推定速度
を出力する推定器と、前記モータ速度から前記モータの
推定速度を差引いて速度推定誤差を出力する減算器と、
前記速度推定誤差を入力して高周波信号のみを出力する
ハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタの信号を受
け係数倍して制振制御信号を出力する係数器と、前記速
度指令に前記制振制御信号を加算し前記モータ速度を差
引いて速度偏差を出力する加減算器と、前記速度偏差を
入力し前記速度指令に前記モ−タ速度が一致するように
前記トルク指令を出力する速度制御器と、からなること
を特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】位置指令とモータ位置を入力し速度指令を
出力する位置制御部と、前記速度指令とモータ速度を入
力しトルク指令を出力する速度制御部と、前記トルク指
令を受けて増幅し電流を出力する電流制御部と、前記電
流を供給されて回転するモータと、前記モータの軸の回
転位置を検出して前記モータ位置を出力する検出器と、
前記検出器の信号を受けて前記モータ速度を出力する差
分器と、を備え、フィードバック制御により前記速度指
令と前記モータ速度を一致させるモータの速度制御機能
と、フィードバック制御により前記位置指令と前記モー
タ位置を一致させるモータの位置制御の機能を備えたモ
ータ制御装置において、前記位置制御部が、前記位置指令から前記モータ位置を
差引いて位置偏差を出力する減算器と、前記位置偏差を
入力し前記位置指令と前記モ−タ位置が一致するように
速度指令を出力する位置制御器と、前記速度指令を入力
し速度指令に対するモータ速度をシミュレートして推定
速度を出力する推定器と、前記モータ位置を差分演算し
てモータ速度を出力する差分器と、前記モータ速度から
前記モータの推定速度を差引いて速度推定誤差を出力す
る減算器と、前記速度推定誤差を入力し係数倍して制振
制御信号を出力する係数器と、前記制振制御信号と前記
速度指令を加算し新たな速度指令を出力する加算器と、
からなることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】位置指令とモータ位置を入力し速度指令を
出力する位置制御部と、前記速度指令とモータ速度を入
力しトルク指令を出力する速度制御部と、前記トルク指
令を受けて増幅し電流を出力する電流制御部と、前記電
流を供給されて回転するモータと、前記モータの軸の回
転位置を検出して前記モータ位置を出力する検出器と、
前記検出器の信号を受けて前記モータ速度を出力する差
分器と、を備え、フィードバック制御により前記速度指
令と前記モータ速度を一致させるモータの速度制御機能
と、フィードバック制御により前記位置指令と前記モー
タ位置を一致させるモータの位置制御の機能を備えたモ
ータ制御装置において、前記位置制御部が、前記位置指令からモータ位置の応答
を推定する推定器と、前記モータ位置から前記推定器の
信号を差引く減算器と、前記減算器の信号を係数倍する
係数器と、前記位置指令に前記係数器の信号を加え、さ
らに前記モータ位置を差引く加減算器と、前記加減算器
の信号を入力し前記位置指令と前記モ−タ位置が一致す
るように速度指令を出力する位置制御器と、からなるこ
とを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】位置指令とモータ位置を入力し速度指令を
出力する位置制御部と、前記速度指令とモータ速度を入
力しトルク指令を出力する速度制御部と、前記トルク指
令を受けて増幅し電流を出力する電流制御部と、前記電
流を供給されて回転するモータと、前記モータの軸の回
転位置を検出して前記モータ位置を出力する検出器と、
前記検出器の信号を受けて前記モータ速度を出力する差
分器と、を備え、フィードバック制御により前記速度指
令と前記モータ速度を一致させるモータの速度制御機能
と、フィードバック制御により前記位置指令と前記モー
タ位置を一致させるモータの位置制御の機能を備えたモ
ータ制御装置において、前記位置制御部が、前記位置指令からモータ位置の応答
を推定する推定器と、前記モータ位置から前記推定器の
信号を差引く減算器と、前記減算器の信号を係数倍する
係数器と、前記位置指令に前記係数器の信号を加え、さ
らに前記モータ位置を差引いく加減算器と、前記加減算
器の信号を入力し前記位置指令と前記モ−タ位置が一致
するように速度指令を出力する位置制御器と、からなる
とともに、速度制御部が、前記速度指令を受けてモータ
の回転速度を推定する推定器と、モータ速度から前記推
定器の信号を差引く減算器と、前記減算器の信号を受け
て係数倍する係数器と、前記速度指令に前記係数器の信
号を加え、さらにモータ速度を差引く加減算器と、前記
加減算器の信号を入力し速度指令とモ−タ速度が一致す
るようにトルク指令を出力する速度制御器と、からなる
ことを特徴とするモータ制御装置。