JPH10243676A - 制御装置および制御方法 - Google Patents

制御装置および制御方法

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JPH10243676A
JPH10243676A JP9037595A JP3759597A JPH10243676A JP H10243676 A JPH10243676 A JP H10243676A JP 9037595 A JP9037595 A JP 9037595A JP 3759597 A JP3759597 A JP 3759597A JP H10243676 A JPH10243676 A JP H10243676A
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隆 中塚
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敦実 橋本
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康士 向井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 減速機の正確なモデル化を行い、減速機の角
度伝達誤差を含んだねじれ系の制御性能向上を実現でき
る制御方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 内部にギアを有した減速機と、前記減速
機の入力側に設けられたモータと、前記モータの回転角
を検出するセンサーと、前記センサーからの出力を入力
し、かつ前記モータの回転を制御する制御手段を備え、
前記減速機のギアの出力角の変動をモータの回転角によ
り推定するギア出力角変動推定手段を設け、角度伝達誤
差をモータ回転角で推定することにより、制御系の応答
性を下げることなく、負荷先端軌跡の精度向上を行うこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットなどに用
いる減速機の角度伝達誤差を含んだねじれ系を制御対象
とする電動機の制御装置および制御方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来のロボットなどに用いる減速機の角
度伝達誤差を含んだねじれ系における減速機６の角度伝
達誤差補正を以下に説明する。図１０のブロック図に示
すように、制御手段１で制御されたモータ電流Ｉｍが、
モータ２内のトルク定数項９でトルクＫｔ・Ｉｍに変換
され、モータ軸イナーシャＪｍとモータ軸粘性抵抗Ｄｍ
との和の逆数で表せるモータ軸端慣性項１０で速度ωｍ
に変換される。そして、積分項１１でモータ回転角θｍ
に変換される。さらに、このモータ回転角θｍは減速機
６で減速比１／Ｒｇ倍に減速され、角度伝達誤差が加え
られた出力角θｇに変換し出力される。ところで、図１
１に示されるように減速機６と負荷８はバネ成分７を持
って結合されているため、減速機６の出力角θｇと負荷
８の負荷位置θＬとの差であるねじれ角θｓが発生す
る。さらに、このねじれ角θｓは、バネ定数項１４でバ
ネ定数Ｋｓが掛け合わされてねじれトルクに変換され
る。このねじれトルクは、負荷８に作用力として働き、
負荷イナーシャＪＬと負荷軸粘性抵抗ＤＬとの和の逆数
で表せる負荷慣性項１５で速度ωＬに変換され、積分項
１６で負荷位置θＬとして出力される。また、ねじれト
ルクは、モータ２に反力としても発生する。このよう
に、従来の制御装置における減速機６の制御は、モータ
回転角θｍを減速比１／Ｒｇ倍した出力角θｇの変換を
行うだけのもので、このとき発生する角度伝達誤差につ
いて、明確にされていなかった。例えば、公開昭６２−
１５５３４８号報に示されているようにモータ軸端に現
れる外乱トルクを全て減速機６の角度伝達誤差とし、そ
の外乱トルクを打ち消すような補正信号を補正手段３０
で生成し、速度指令、トルク指令に加算することで、角
度伝達誤差を補正し、負荷先端軌跡精度の向上してい
た。あるいは、公開平４−３１４１０９号報に示される
ように、角度伝達誤差が起因する振動領域では、制御系
の応答性を下げることにより振動を低減していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の方
法では、正確な角度伝達誤差を制御対象とすることな
く、負荷８の変動によって発生する負荷外乱も含まれた
モータ２の反力となる外乱トルクのみにより制御を行っ
ていたため、制御性能向上に限界があり、制御対象のモ
デルが必要となる現代制御理論の導入においても性能向
上を図ることも困難であった。
【０００４】すなわち、上記従来の角度伝達誤差補償に
おいては、外乱が全て角度伝達誤差で発生したとしてい
るため、角度伝達誤差で発生する外乱と、負荷で発生し
た外乱とを区別することができず、負荷先端誤差の低減
に限界があった。また、減速機６の正確な制御対象の明
確化（モデル化）をすることなく現代制御理論を用いた
制御設計を行っていたために、制御対象の正確なモデル
を必要とする現在制御理論での正確な設計ができず、制
御性能の向上を図ることができなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の構成は、内部にギアを有した減速機
と、前記減速機の入力側に設けられたモータと、前記モ
ータの回転角を検出するセンサーと、前記センサーから
の出力を入力し、かつ前記モータの回転を制御する制御
手段を備え、前記減速機のギアの出力角の変動をモータ
の回転角により推定するギア出力角変動推定手段を設け
るものである。
【０００６】本発明の第２の構成は、内部にギアを有し
た減速機と、前記減速機の入力側に設けられたモータ
と、前記モータの回転角を検出するセンサーと、前記セ
ンサーからの出力を入力し、かつ前記モータの回転を制
御する制御手段を備え、前記減速機のギアの出力角の変
動をモータの回転角により推定するギア出力角変動推定
手段と、前記減速機のギア比の変動をモータの回転角に
より推定するギア比変動推定手段と、前記減速機のギア
の摩擦力をモータの回転角により推定するギア摩擦力推
定手段を設けるものである。
【０００７】本発明の第３の構成は、第１または第２の
構成において用いるギア出力角変動推定手段でモータの
回転角とギアの回転角の位相角と、モータの回転角とか
らなる関数により減速機のギアの出力角の変動を推定す
るものである。
【０００８】本発明の第４の構成は、第２の構成におい
て、モータの回転角とギアの回転角の位相角と、モータ
の回転角とからなる関数を用いて減速機のギアの出力角
の変動をギア出力角変動推定手段で推定し、モータの回
転角とギアの回転角の位相角と、モータの回転角とから
なる関数を用いて減速機のギア比の変動をギア比変動推
定手段で推定し、モータの回転角とギアの回転角の位相
角と、モータの回転角とからなる関数を用いて減速機の
ギアの摩擦力をギア摩擦力推定手段で推定するものであ
る。
【０００９】本発明の第５の構成は、第３または第４の
構成において、モータの回転角とギアの回転角の位相角
と、モータの回転角とからなる関数として三角関数を用
いるものである。
【００１０】本発明の第６の構成は、第３または第４の
構成において、ギア出力角変動推定手段に用いる関数と
位置応答の逆関数を掛け合わせ、前記関数の掛け合わせ
信号を位置フィードバック信号とするものである。
【００１１】本発明の第７の構成は、第３〜６のいずれ
かの構成において、モータを駆動する電流とモータの回
転速度から位相角を推定する位相角推定手段を設けるも
のである。
【００１２】本発明の第８の構成は、第１〜７のいずれ
かの構成において、減速機の出力に接続された負荷の負
荷先端位置又は速度と、負荷の先端のねじれ角を制御手
段に入力し、負荷の振動を抑制するものである。
【００１３】本発明の第９の構成は、第１〜７のいずれ
かの構成において、モータを駆動する電流と、モータの
回転速度又はモータの回転角から、減速機の出力に接続
された負荷の負荷先端位置又は速度と負荷の先端のねじ
れ角を推定する状態量推定手段を設けるものである。
【００１４】本発明の第１０の構成は、内部にギアを有
した減速機と、前記減速機の入力側に設けられたモータ
と、前記モータの回転角を検出するセンサーと、前記セ
ンサーからの出力を入力し、かつ前記モータの回転を制
御する制御手段を備え、前記減速機のギアの出力角の変
動成分を一定の値に置き換えたギア出力角変動定数と、
前記減速機のギア比の変動成分を一定の値に置き換えた
ギア比変動定数と、前記減速機のギアの摩擦力を一定の
値に置き換えたギア摩擦力定数を有し、モータを駆動す
る電流とモータの回転速度又はモータの回転角から、減
速機の出力に接続された負荷の負荷先端位置又は速度と
負荷の先端のねじれ角を推定する状態量推定手段を設け
るものである。
【００１５】次に、上記目的を達成するために、本発明
の第１の方法は、制御手段からの出力に基づいてモータ
を制御し、このモータにより減速機を駆動して所望の出
力を制御する制御方法であって、前記モータの回転角を
検出し、この検出したモータの回転角から減速機のギア
の出力角の変動を推定する。
【００１６】本発明の第２の方法は、制御手段からの出
力に基づいてモータを制御し、このモータにより減速機
を駆動して所望の出力を制御する制御方法であって、前
記モータの回転角を検出し、この検出したモータの回転
角から減速機のギアの出力角の変動と、減速機のギア比
の変動と、減速機のギアの摩擦力をそれぞれ推定する。
【００１７】本発明の第３の方法は、第１または第２の
方法において、減速機のギアの出力角の変動を、モータ
の回転角とギアの回転角の位相角と、モータの回転角と
からなる関数により推定する。
【００１８】本発明の第４の方法は、第２の方法におい
て、減速機のギアの出力角の変動とギアのギア比の変動
とギア摩擦力を、モータの回転角とギアの回転角の位相
角と、モータの回転角とからなる関数によりそれぞれ推
定する。
【００１９】本発明の第５の方法は、第３または第４の
方法において、モータの回転角とギアの回転角の位相角
と、モータの回転角とからなる関数として、三角関数を
用いる。
【００２０】本発明の第６の方法は、第３または第４の
方法において、減速機のギアの出力角の変動を、モータ
の回転角とギアの回転角の位相角と、モータの回転角と
からなる関数に、位置応答の逆関数を掛け合わせ、前記
関数の掛け合わせ信号を用いて位置フィードバック制御
する。
【００２１】本発明の第７の方法は、第３〜６のいずれ
かの方法において、モータを駆動する電流とモータの回
転速度から位相角を推定する。
【００２２】本発明の第８の方法は、第１〜７のいずれ
かの方法において、減速機の出力に接続された負荷の負
荷先端位置又は速度と、負荷の先端のねじれ角を制御手
段に入力し、負荷の振動を抑制する。
【００２３】本発明の第９の方法は、第１〜７のいずれ
かの方法において、モータを駆動する電流と、モータの
回転速度又はモータの回転角から、減速機の出力に接続
された負荷の負荷先端速度と負荷の先端のねじれ角を推
定する。
【００２４】本発明の第１０の方法は、制御手段からの
出力に基づいてモータを制御し、このモータにより減速
機を駆動して所望の出力を制御する制御方法であって、
前記減速機のギアの出力角の変動成分を一定の値に置き
換え、前記減速機のギア比の変動成分を一定の値に置き
換え、前記減速機のギアの摩擦力を一定の値に置き換
え、モータを駆動する電流とモータの回転速度又はモー
タの回転角から、減速機の出力に接続された負荷の負荷
先端位置又は速度と負荷の先端のねじれ角を推定し、前
記ギアの出力角の変動成分とギア比の変動成分とギアの
摩擦力と推定したねじれ角とからモータへの出力を制御
することを特徴とする制御方法。
【００２５】本発明の第１１の方法は、制御手段からの
出力に基づいてモータを制御し、このモータにより減速
機を駆動して所望の出力を制御する制御方法であって、
減速機の出力に接続された負荷から減速機を介してモー
タへ伝達される反力に基づいて負荷の振動を抑制する。
【００２６】
【発明の実施の形態】上記本発明の第１の構成と第１の
方法によれば、減速機のギア出力角変動をモータの回転
角により推定することができるので、このモータの回転
角、すなわちモータを制御することによって、角度伝達
誤差による負荷先端軌跡誤差を低減することができる。
【００２７】次に、上記本発明の第２の構成と第２の方
法によれば、減速機のギア出力角変動に加えて、ギア比
の変動により表わされるねじれトルク変動及びギア摩擦
力もモータの回転角により推定することができるので、
このモータの回転角、すなわちモータを制御することに
よって角度伝達誤差による負荷先端軌跡誤差をより低減
することができる。
【００２８】次に、上記本発明の第３の構成と第３の方
法によれば、減速機のギア出力角変動をモータの回転角
の周期関数として推定することでモータの回転角の制御
を簡単に行うことができ、角度伝達誤差による負荷先端
軌跡誤差を容易に低減することができる。
【００２９】次に、上記本発明の第４の構成と第４の方
法によれば、減速機のギア出力角変動に加えて、ギア比
変動、ギア摩擦力もモータの回転角の関数として推定す
ることでモータの回転角の制御を簡単に行うことがで
き、角度伝達誤差による負荷先端軌跡誤差を容易に、ま
た、より低減することができる。
【００３０】次に、上記本発明の第５の構成と第５の方
法によれば、減速機の角度伝達誤差をモータとギアのそ
れぞれの位相角とモータの回転角とからなるモータの軸
位置の三角関数で近似することにより、各誤差要因を分
離して検出・処理することができるため、簡単な構成で
モータの制御を行うことができ、角度伝達誤差による負
荷先端規制誤差を低減できる。
【００３１】次に、上記本発明の第６の構成と第６の方
法によれば、減速機の角度伝達誤差をモータの回転角の
周期関数で表し、ギア出力角変動のみをモータの軸端に
換算し、位置応答の逆関数を掛け合わせて位置フィード
バックすることにより、正確な角度伝達誤差補正を行う
ことができる。
【００３２】次に、上記本発明の第７の構成と第７の方
法によれば、モータ電流とモータ回転速度より減速機の
ギア出力角誤差の位相角を推定することにより、角度伝
達誤差補正をリアルタイムに行うことができる。
【００３３】次に、上記本発明の第８の構成と第８の方
法によれば、減速機の角度伝達誤差をギア出力角変動と
ギア比変動、ギア摩擦力に分解し、それぞれの誤差要因
をモータ回転角の関数として処理することで、角度伝達
誤差項を含んだ状態フィードバック制御の設計ができ、
制御性能を向上することができる。
【００３４】次に、上記本発明の第９の構成と第９の方
法によれば、減速機の角度伝達誤差をギア出力角変動と
ギア比変動、ギア摩擦力に分解し、それぞれの誤差要因
をモータ回転角の関数として処理することで、角度伝達
誤差項を含んだ状態フィードバック制御の設計と状態量
推定器が設計できるために、制御性能を向上することが
できる。
【００３５】次に、上記本発明の第１０の構成と第１０
の方法によれば、減速機の角度伝達誤差をギア出力角変
動とギア比変動、ギア摩擦力に分解し、それぞれの誤差
要因を定数として状態方程式に組み込むことができるた
め、簡単かつ精度のよい状態フィードバック制御の設計
ができ、制御性能を向上することができる。
【００３６】次に、上記本発明の第１１の方法によれ
ば、ねじれトルクのモータへの反力にも減速比を考慮す
ることで、より正確な制御対象モデルを同定することが
でき、制御性能の向上を図ることができる。
【００３７】以下に本発明の第１の実施の形態について
説明する。まず、減速機６の角度伝達誤差を含むねじれ
系の構成例を図１１で説明すると、図１１に示すよう
に、制御手段１で制御されるモータ２は、減速機６内の
入力ギア４の中心軸に接続され、減速機６内の出力ギア
５の中心軸とバネ成分７を介して負荷８に接続されてい
る。また、モータ２のモータ回転角θｍをセンサ３によ
り検出し、この信号を制御手段１にフィードバックし、
モータ２の回転を制御している。そして、モータ２を駆
動すると、制御手段１により制御されるモータ回転角θ
ｍは、減速機６内の入力ギア４、出力ギア５、バネ成分
７を介して負荷８に伝達される。このとき、減速機６内
の入力ギア４、出力ギア５それぞれが持っている機械的
な歪み誤差により、ギア比変動ΔＲが現れ、減速機６の
角度伝達誤差が発生すると考えることができる。このた
め、減速機６の角度伝達誤差は、機械的な歪み誤差によ
り発生するギア比変動ΔＲと比例関係にあり、しかもモ
ータ回転角θｍに対応した出力ギア５の出力角変動であ
るギア出力角変動と考えることができる。
【００３８】そこで、減速機６の角度伝達誤差をモデル
化した制御系のブロック図を図１に示す。図１におい
て、制御手段１で制御されたモータ電流Ｉｍが、モータ
２内のトルク定数項９でトルクＫｔ・Ｉｍに変換され、
モータ軸イナーシャＪｍとモータ軸粘性抵抗Ｄｍとの和
の逆数で表せるモータ軸端慣性項１０で速度ωｍに変換
される。そして、積分項１１でモータ回転角θｍに変換
される。さらに、モータ回転角θｍは、減速項１２で減
速比１／Ｒｇ倍に減速される。このとき減速機６のギア
比変動ΔＲに比例したギア出力角変動は、ギア出力角変
動項１９より出力され、減速項１２の出力に加えられ
て、ギア出力角θｇが出力される。以上のように、ギア
出力角変動は、モータ回転角θｍに対応して発生する機
械的な歪み誤差であり、ギア比変動ΔＲに起因して発生
していると考えることができる。このため、制御手段１
は、位置フィードバック量θｍよりその変動量を推定す
ることで、減速機６の角度伝達誤差補正を行うことが可
能になる。
【００３９】なお、従来の減速機６の角度伝達誤差補正
は、モータ２に現れる外乱トルクのみを取り扱っていた
ため、公開平４−３１４１０９号報に示されるように、
角度伝達誤差が起因する振動領域では、制御系の応答性
を下げる方法とか、公開昭６２−１５５３４８号報に示
されているようにモータ２の軸端に現れる外乱トルクを
全て減速機６の角度伝達誤差として補正する手法がとら
れており、制御系の応答性を下げていたが、本実施の形
態によれば減速機６の角度伝達誤差をモータ回転角θｍ
で推定することで、制御系の応答性を下げることなく、
負荷先端軌跡の精度向上を行うことができる。
【００４０】以下に本発明の第２の実施の形態について
説明する。なお、第１の実施の形態と同一の構成につい
ては、同一符号を付して説明を略す。
【００４１】まず、減速機６の角度伝達誤差を含むねじ
れ系の構成例を図１１で説明すると、制御手段１で制御
されるモータ２は、減速機６内の入力ギア４の中心軸に
接続され、減速機６内の出力ギア５の中心軸とバネ成分
７を介して負荷８に接続されている。このため、制御手
段１により制御されるモータ２のモータ回転角θｍは、
減速機６内の入力ギア４、出力ギア５、バネ成分７を介
して負荷８に伝達される。ここで、出力ギア５と負荷８
がバネ成分７で接合されているため、出力ギア５の出力
角θｇと負荷位置θＬとの差であるねじれ角θｓが発生
する。このねじれ角θｓによりバネ成分７に発生するね
じれトルクは負荷８に作用力として発生すると同時に、
出力ギア５、入力ギア４を介してモータ２の反力として
も発生する。このとき、出力ギア５の軸に発生するねじ
れトルクは、ギア比変動ΔＲに比例して変動するねじれ
トルク変動として、入力ギア４の軸を介してモータ２の
反力として発生する。加えて、入力ギア４と出力ギア５
との接触部分にギア摩擦力が発生する。このギア摩擦力
は、入力ギア４、出力ギア５のそれぞれの機械的な歪み
により大きさも変化する。具体的には、歪みが凸のとき
は摩擦力が大きくなり、凹のときは摩擦力が小さくな
る。つまり、ギア摩擦力は、ギア比変動ΔＲに比例して
変動する。このギア摩擦力も、入力ギア４の軸を介し
て、モータ２に反力として発生する。
【００４２】そこで、減速機６の角度伝達誤差をモデル
化した制御系のブロック図を図１に示す。図１におい
て、減速機６のギア比変動ΔＲに比例したギア出力角変
動は、ギア出力角変動項１９より発生し、減速項１２の
出力に加えられギア出力角θｇが出力される。このと
き、このギア出力角θｇと負荷位置θＬとの差であるね
じれ角θｓが発生し、バネ定数項１４でバネ定数Ｋｓが
掛け合わされて、ねじれトルクが発生する。このねじれ
トルクは、負荷軸イナーシャＪＬと負荷軸粘性抵抗ＤＬ
との和の逆数で表せる負荷慣性項１５で速度ωＬに変換
され、積分項１６で負荷位置θＬとして出力される。し
かも、ねじれトクルは、ギア比変動項１７で発生するギ
ア比変動ΔＲが掛け合わされ、ねじれトルク変動として
モータ２の反力として発生する。さらに、ギア摩擦力項
１８より発生するギア摩擦力もモータ２の反力として発
生する。以上のように、ねじれトルク変動、ギア摩擦力
は、モータ回転角θｍに対応して発生する機械的な歪み
誤差であり、ギア比変動ΔＲに起因して発生していると
考えることができる。このため、制御手段１は、位置フ
ィードバック量θｍによりその変動量を推定することが
でき、減速機６の角度伝達誤差補正が可能となる。
【００４３】従来の減速機の角度伝達誤差補正は、モー
タ２に現れる外乱トルクのみを取り扱っていたため、角
度伝達誤差が起因する振動領域では、制御系の応答性を
下げる方法とか、モータの軸端に現れる外乱トルクを全
て減速機の角度伝達誤差として補正する手法がとられて
おり、制御系の応答性を下げていたが、しかし、本実施
の形態によれば減速機６の角度伝達誤差を、ねじれトル
ク変動、ギア摩擦力に分類でき、それぞれの要因をモー
タ回転角θｍで推定することで、制御系の応答性を下げ
ることなく、負荷先端軌跡のより高い精度向上を行うこ
とができる。
【００４４】以下に本発明の第３の実施の形態について
説明する。なお、第１および第２の実施の形態と同一の
構成については、同一符号を付して説明を略す。
【００４５】まず、減速機６の角度伝達誤差を含むねじ
れ系の構成例を図１１で説明すると、減速機６内の入力
ギア４、出力ギア５それぞれが持っている機械的な歪み
誤差により、ギア比変動ΔＲが現れ、減速機６の角度伝
達誤差が発生すると考えることができる。また、この機
械的な歪み誤差は、入力ギア４あるいは出力ギア５の円
周上に現れるため、ギア比変動ΔＲは、モータ回転角θ
ｍに対応し、モータ１回転あるいは出力ギア１回転で１
周期のギア出力角変動となって現れると考えることがで
きる。このため、ギア比変動ΔＲと比例関係にあるギア
出力角変動は、モータ回転角θｍと入力ギア回転角の位
相差ψ３とすると、モータ回転角θｍの周期関数ｆ３
（θｍ＋ψ３）で表すことができる。
【００４６】そこで、減速機６の角度伝達誤差をモデル
化した制御系のブロック図を図１に示す。図１におい
て、モータ回転角θｍは、減速項１２で減速比１／Ｒｇ
倍に減速される。このとき、減速機６のギア比変動ΔＲ
に比例し、モータ回転角θｍの周期関数で表せるギア出
力角変動ｆ３（θｍ＋ψ３）が、ギア出力角変動項１９
より発生し、減速項１２の出力に加えられギア出力角θ
ｇが出力される。以上のように、ギア出力角変動は、モ
ータ回転角θｍの周期関数ｆ３（θｍ＋ψ３）で表すこ
とができる。このため、制御手段１は、位置フィードバ
ック量θｍよりその変動量ｆ３（θｍ＋ψ３）を推定す
ることができ、減速機６の角度伝達誤差補正が可能とな
る。
【００４７】従来の減速機の角度伝達誤差補正は、モー
タに現れる外乱トルクのみを取り扱っていたため、角度
伝達誤差が起因する振動領域では、制御系の応答性を下
げる方法とか、モータの軸端に現れる外乱トルクを全て
減速機の角度伝達誤差として補正する手法がとられてお
り、制御系の応答性を下げていたが、本実施の形態によ
れば減速機６の角度伝達誤差をモータ回転角θｍの周期
関数ｆ３（θｍ＋ψ３）で表し、推定することで、最適
な系の極配置をとることができ、制御系の応答性を下げ
ることなく、負荷先端軌跡の精度向上を行うことができ
る。
【００４８】以下に本発明の第４の実施の形態について
説明する。なお、第１および第２、第３の実施の形態と
同一の構成については、同一符号を付して説明を略す。
【００４９】まず、減速機６の角度伝達誤差を含むねじ
れ系の構成例を図１１で説明すると、出力ギア５の軸に
発生するねじれトルクは、ギア比変動ΔＲに比例して変
動するねじれトルク変動として、入力ギア４の軸を介し
てモータ２の反力として発生する。このギア比変動ΔＲ
は、減速機６内の入力ギア４、出力ギア５それぞれの円
周上に現れる機械的な歪み誤差により発生するため、モ
ータ１回転あるいは出力ギア１回転で１周期の変動が現
れる。このため、モータ回転角θｍと入力ギア回転角の
位相差ψ１とすると、モータ回転角θｍと入力ギア回転
角の位相差ψ１との周期関数ｆ１（θｍ＋ψ１）と表す
ことができる。
【００５０】入力ギア４と出力ギア５との接触部分にギ
ア摩擦力が発生する。このギア摩擦力は、入力ギア４、
出力ギア５のそれぞれの機械的な歪みにより大きさも変
化する。このため、ギア摩擦力は、モータ回転角θｍと
入力ギア回転角の位相差ψ２とすると、モータ回転角θ
ｍの周期関数ｆ２（θｍ＋ψ２）と表すことができる。
【００５１】そこで、減速機６の角度伝達誤差をモデル
化した制御系のブロック図を図１に示した。図１におい
て、バネ定数項１４より出力されるねじれトルクは、ギ
ア比変動項１７で発生するギア比変動ｆ１（θｍ＋ψ
１）を掛け合わして、ねじれトルク変動としてモータ２
の反力として発生する。また、ギア摩擦力項１８より発
生するギア摩擦力ｆ２（θｍ＋ψ２）もモータ２に反力
として発生する。以上のように、ギア比変動、ギア摩擦
力は、モータ回転角θｍの周期関数ｆ１（θｍ＋ψ
１）、ｆ２（θｍ＋ψ２）で表すことができる。このた
め、制御手段１は、位置フィードバック量θｍよりその
変動量ｆ１（θｍ＋ψ１）、ｆ２（θｍ＋ψ２）も推定
することで、減速機６の角度伝達誤差補正が可能とな
る。
【００５２】従来の減速機の角度伝達誤差補正は、モー
タに現れる外乱トルクのみを取り扱っていたため、角度
伝達誤差が起因する振動領域では、制御系の応答性を下
げる方法とか、モータの軸端に現れる外乱トルクを全て
減速機の角度伝達誤差として補正する手法がとられてお
り、制御系の応答性を下げていたが、本実施の形態によ
れば減速機６の角度伝達誤差をギア比変動、ギア摩擦力
にも分離し、それぞれをモータ回転角θｍの周期関数ｆ
１（θｍ＋ψ１）、ｆ２（θｍ＋ψ２）で表し、推定す
ることで、最適な系の極配置をとることができ、制御系
の応答性を下げることなく、負荷先端軌跡のより高い精
度向上を行うことがてきる。
【００５３】以下に本発明の第５の実施の形態について
説明する。なお、第３と第４の実施の形態と同一の構成
については、同一符号を付して説明を略す。
【００５４】まず、減速機６の角度伝達誤差を含むねじ
れ系の構成例を図３に示す。図３に示すように、制御手
段１で制御されるモータ２は、減速機６内の入力ギア２
０の中心軸に接続され、減速機６内の出力ギア５の中心
軸とバネ成分７を介して負荷８に接続されている。ま
た、遊星歯車形の減速機６の場合、入力ギア２０は、連
続的な機械的な歪み誤差を楕円ギアとして近似すること
ができる。ここで、図４に示すように、減速比１／１と
するとギア出力角θｇは、モータ１回転で２周期の変動
が発生する。この出力角変動は、α３ｓｉｎ（２θｍ＋
ψ３）と近似できる。ここでα３は出力角変動幅、θｍ
はモータ回転角、ψ３はモータ回転角θｍと入力ギア２
０との位相角である。また出力角変動幅α３は、ギア比
変動ΔＲに比例する。また、同様に、ギア比変動は、α
１ｓｉｎ（２θｍ＋ψ１）、摩擦トルクは、α２ｓｉｎ
（２θｍ＋ψ２）と表すことができる。ここで、α１は
ギア比変動幅、α２は摩擦トルク振幅で、いずれもギア
比変動ΔＲに比例する。ψ１、ψ２はそれぞれのモータ
回転角θｍとの位相角である。このようにモータ回転角
θｍの三角関数で表せるために、機械的な歪み誤差が複
雑になっても、それぞれの歪みを三角関数の合成で近似
することができる。
【００５５】減速機６の角度伝達誤差をモデル化し、そ
の制御系のブロック図を図２に示した。図２において、
ギア出力角変動Σ（α３ｉ・ｓｉｎ（ｉ・θｍ＋ψ３
ｉ））は、ギア出力角変動項２３より発生する。また、
バネ定数項１４より出力されるねじれトルクは、ギア比
変動項２１で発生するギア比変動Σ（α１ｉ・ｓｉｎ
（ｉ・θｍ＋ψ１ｉ））を掛け合わされて、ねじれトル
ク変動としてモータ２の反力として発生する。加えて、
ギア摩擦力項２２よりギア摩擦力Σ（α２ｉ・ｓｉｎ
（ｉ・θｍ＋ψ２ｉ））もモータ２の反力として発生す
る。このため、極配置の算出は、減速機６の角度伝達誤
差が三角関数を用いて表現されるために、線形的に解く
ことができ、簡単に制御系を設計できる。また、制御系
に組み込む上でも、モータ回転角θｍを引数にした三角
関数テーブルを持つことにより、加減算のみで制御手段
１に組み込むことができる。
【００５６】従来の減速機の角度伝達誤差補正は、モー
タに現れる外乱トルクのみを取り扱っていたため、角度
伝達誤差が起因する振動領域では、制御系の応答性を下
げる方法とか、モータの軸端に現れる外乱トルクを全て
減速機の角度伝達誤差として補正する手法がとられてお
り、制御系の応答性を下げていた。
【００５７】しかし、以上のように本実施の形態によれ
ば減速機６の角度伝達誤差をギア出力角変動、ギア比変
動、ギア摩擦力に分離し、それぞれをモータ回転角θｍ
の三角関数で表し、推定することで、最適な系の極配置
をとることができ、制御系の応答性を下げることなく、
負荷先端軌跡のより高い精度向上を行うことができる。
また、簡単に制御手段１に組み込むこともできる。
【００５８】以下に本発明の第６の実施の形態について
説明する。なお、第３と第４の実施の形態と同一の構成
については、同一符号を付して説明を略す。
【００５９】まず、減速機６の角度伝達誤差をモデル化
し、角度伝達誤差補正を行う制御系のブロック図を図５
に示す。図５に示すように、バネ定数項１４より発生す
るねじれトルクと、ギア比変動項１７で発生するギア比
変動ｆ１（θｍ＋ψ１）に比例したねじれトルク変動
と、ギア摩擦力項１８より発生する摩擦トルクｆ２（θ
ｍ＋ψ２）がモータ２の反力として発生する。これらの
反力は、モータ２の入力トルクのロス分として発生する
が、制御手段１の制御ループ内に発生するため、通常の
制御により補正を行うことができる。このため、ギア比
変動項１７、摩擦力項１７で発生する誤差量は無視する
ことができる。
【００６０】しかし、ギア出力角変動項１９で発生する
ギア出力角変動ｆ３（θｍ＋ψ３）は、制御手段１の制
御ループ外で発生するため、通常の制御のみでの補正は
困難である。このため、位置フィードバック補正項２４
は、ギア出力角変動ｆ３（θｍ＋ψ３）をモータ２の軸
端値に換算し、位置ゲインＫｐとしたときの位置応答性
Ｋｐ／（ｓ＋Ｋｐ）の逆関数を掛け合わせ、位置フィー
ドバックに足し込み、制御手段１にフィードバックす
る。したがって、制御手段１は、位置応答性の影響を受
けることなく、ギア出力角変動ｆ３（θｍ＋ψ３）の補
正を行うことができる。
【００６１】従来の角度伝達誤差補正では、モータの軸
端に現れる外乱トルクを全て減速機の角度伝達誤差とし
て補正する手法がとられていた。
【００６２】しかし、以上のように本実施の形態によれ
ばギア出力角変動のみをモータ２の軸端に換算し、位置
応答の逆関数を掛け合わせ位置フィードバックすること
で、制御対象の影響を受けることなく、的確な角度伝達
誤差補正を行うことができる。
【００６３】以下に本発明の第７の実施の形態について
説明する。なお、第６の実施の形態と同一の構成につい
ては、同一符号を付して説明を略す。
【００６４】まず、減速機６の角度伝達誤差をモデル化
し、角度伝達誤差補正と位相角推定を行う制御系のブロ
ック図を図６に示す。図６に示すように、ねじれ角θｓ
は、
【００６５】
【数１】
【００６６】と表せる。このため、ねじれトルクは、ね
じれ角θｓにバネ定数項１４でバネ定数Ｋｓを掛け合わ
せたものがモータ２の反力として現れる。しかし、モー
タ２の反力は、ねじれトルク以外に、ギア比変動項１７
で発生するギア比変動ｆ１（θｍ＋ψ１）と比例関係に
あるねじれトルク変動、ギア摩擦力項１８より発生する
ギア摩擦力ｆ２（θｍ＋ψ２）がある。これらの反力が
充分小さく無視できるとき、モータ電流Ｉｍとモータ回
転速度ωｍ、モータ回転角θｍとからギア出力角変動ｆ
３（θｍ＋ψ３）は、
【００６７】
【数２】
【００６８】と表すことができ、位相角推定手段２５
は、モータ電流Ｉｍと、モータ回転速度ωｍとモータ回
転角θｍからギア出力角変動ｆ３（θｍ＋ψ３）を推定
することができる。また、ギア出力角変動ｆ３（θｍ＋
ψ３）の逆関数が算出できる場合は、逆関数を算出して
位相角ψ３を求め、逆関数が算出できない場合は、ギア
出力角変動ｆ３（θｍ＋ψ３）の周期を観測し、ギア出
力角変動ｆ３（θｍ＋０）との比較により位相角ψ３を
算出することができる。
【００６９】従来の角度伝達誤差補正では、モータの軸
端に現れる外乱トルクを全て減速機の角度伝達誤差とし
て補正する手法がとられていたために、制御対象が変わ
ればその度ごとに、角度伝達誤差と外乱トルクとの特徴
量を測定しなければならなかったが、しかし、本実施の
形態によればギア出力角変動の位相角を外乱推定より算
出することで、制御対象の影響を受けることなくリアル
タイムで角度伝達誤差補正を行うことができる。
【００７０】以下に本発明の第８の実施の形態について
説明する。なお、第３と第４の実施の形態と同一の構成
については、同一符号を付して説明を略す。
【００７１】まず、減速機６の角度伝達誤差をモデル化
し、状態フィードバック制御系のブロック図を図７に示
す。図７において、減速機６の角度伝達誤差を含むねじ
れ系の制御対象の運動方程式は、
【００７２】
【数３】
【００７３】となる。この運動方程式を元にして、負荷
先端速度ωＬ、ねじれ角θｓとモータ回転速度ωｍを状
態量した状態方程式は、
【００７４】
【数４】
【００７５】となる。ここで、
【００７６】
【数５】
【００７７】と置いて状態方程式（数４）を変形するこ
とにより、系の特性方程式は、
【００７８】
【数６】
【００７９】となり、各状態量の時間関数は、（数６）
より求められる極α１、α２、α３を用いて表すことが
でき、この極配置により系の挙動が決定さる。このた
め、この極を変えることで、各状態量の挙動を変えるこ
とができる。
【００８０】そこで、制御手段１は、負荷先端速度ω
Ｌ、ねじれ角θｓとモータ回転速度ωｍの各状態量をフ
ィードバックし、極配置を変える。このとき、フィード
バック係数Ｋとすると、入力は、
【００８１】
【数７】
【００８２】となり、状態方程式は、
【００８３】
【数８】
【００８４】となる。すなわち、右辺Ａ−ＢＫが新たな
遷移行列になる。このため、フィードバック係数Ｋを変
えることにより、望ましい極配置ができ、系全体の特性
を制御することが可能となる。
【００８５】従来の状態フィードバック制御の設計は、
モータの軸端に現れる外乱トルクを全て減速機の角度伝
達誤差として補正していたため、状態方程式に角度伝達
誤差項を取り込むのは困難であった。
【００８６】しかし、本実施の形態では、減速機６の角
度伝達誤差をギア比変動ｆ１（θｍ＋ψ１）、摩擦力ｆ
２（θｍ＋ψ２）、ギア出力角変動ｆ３（θｍ＋ψ３）
に分解し、それぞれがモータ回転角θｍの周期関数で表
せるため、お互いの誤差が干渉することなく状態方程式
内に組み込みができる。このため、減速機６の角度伝達
誤差項が極に含まれ、減速機６の角度伝達誤差も考慮さ
れた系の設計ができ、制御特性の向上を図ることができ
る。
【００８７】以下に本発明の第９の実施の形態について
説明する。なお、第８の実施の形態と同一の構成につい
ては、同一符号を付して説明を略す。
【００８８】まず、減速機６の角度伝達誤差をモデル化
し、状態量推定器を含んだ状態フィードバック制御系の
ブロック図を図８に示す。図８に示すように、制御手段
１へ、モータ回転角θｍとモータ回転速度ωｍ、モータ
電流Ｉｍをフィードバックすることによりモータ２の制
御を行っている。このため、状態量推定手段２６は、制
御手段１の構成を変えることなく、直接検出できない負
荷先端速度ωＬとねじれ角θｓの状態量推定を行ってい
る。
【００８９】この状態量推定手段２６は、（数４）で表
せる状態方程式を用いて２次の状態量推定器で構成され
ている。この状態量推定器の離散系での状態方程式は、
中間変数ζを用いると、
【００９０】
【数９】
【００９１】となる。さらに負荷先端速度ωＬ（Ｋ）、
ねじれ角θｓ（Ｋ）の出力式は、
【００９２】
【数１０】
【００９３】となり、状態量推定手段２６の推定精度
は、このλ１、λ２によって決定できる。
【００９４】従来の状態量推定手段は、モータの軸端に
現れる外乱トルクを全て減速機の角度伝達誤差として補
正していたために、状態量推定手段に角度伝達誤差項を
取り込むのは困難であった。
【００９５】しかし、本実施の形態によれば、減速機６
の角度伝達誤差をギア比変動ｆ１（θｍ＋ψ１）、摩擦
力ｆ２（θｍ＋ψ２）、ギア出力角変動ｆ３（θｍ＋ψ
３）に分解し、それぞれがモータ回転角θｍの周期関数
で表せるために、減速機６の角度伝達誤差項が含まれた
状態量推定器の設計ができ、状態量推定精度の向上が図
れ、状態フィードバック制御での制御性能向上も図るこ
とができる。
【００９６】以下に本発明の第１０の実施の形態につい
て説明する。なお、第９の実施の形態と同一の構成につ
いては、同一符号を付して説明を略する。
【００９７】まず、減速機６の角度伝達誤差を定数項で
モデル化し、状態量推定器を含んだ状態フィードバック
制御系のブロック図を図９に示す。この制御系の特性方
程式は、
【００９８】
【数１１】
【００９９】となり、この特性方程式の極を算出して、
フィードバック係数でその極配置を変えることにより最
適な系を設計する。また、状態推定手段２６は、（数
９）、（数１０）のλ１、λ２を変えることにより最適
な設計を行うことができる。しかし、角度伝達誤差要因
であるギア比変動、ギア摩擦力、ギア出力角変動は、そ
れぞれモータ回転角θｍの周期関数ｆ１（θｍ＋ψ
１）、ｆ２（θｍ＋ψ２）、ｆ３（θｍ＋ψ３）である
ために、（数４）、（数９）、（数１０）が複雑な構造
になり、極もモータ回転角θｍによって移動する。この
ため図９に示すように、角度伝達誤差要因をギア比変動
定数項２７、ギア摩擦力定数項２８、ギア出力角変動定
数項２９の定数項ｒ１、ｒ２、ｒ３と置くことにより、
（数４）は、
【０１００】
【数１２】
【０１０１】となり、（数１０）は、
【０１０２】
【数１３】
【０１０３】となる。このため、状態フィードバック、
状態量推定器の極算出は、定数項ｒ１、ｒ２、ｒ３を含
んだ（数１２）、（数１３）で行うことができる。そし
て、各定数ｒ１、ｒ２、ｒ３の最大、最小値の場合でも
最適な系、あるいは推定精度のよい極配置にすることで
簡単な設計が可能である。
【０１０４】このため、減速機６の角度伝達誤差項を含
む状態フィードバック制御、状態量推定器の設計が簡単
に行えることができ、制御性能向上を図れる。
【０１０５】以下に本発明の第１１の実施の形態につい
て説明する。なお、第１と第２の実施の形態と同一の構
成については、同一符号を付して説明を略する。
【０１０６】まず、減速機６の角度伝達誤差を含むねじ
れ系の構成例を図１１に示す。ここで、入力ギア４の半
径をＲ１、出力ギア５の半径をＲ２とすると、モータ２
より出力されるモータ回転角θｍは、減速比Ｒ１／Ｒ２
倍されたギア出力３の出力角θｇに変換されて出力され
る。このとき、バネ成分７で発生し、出力ギア５の軸に
発生するねじれトルクをＴ２とし、モータ２の軸に発生
する反力をＴ１とすると、
【０１０７】
【数１４】
【０１０８】の関係をもって力の平衡が保たれているた
め、バネ成分７より発生するねじれトルクは、減速比Ｒ
１／Ｒ２倍されて、モータ２の反力として発生する。
【０１０９】次に、減速機６の角度伝達誤差をモデル化
し、その制御系のブロック図を図１に示した。図１にお
いて、バネ定数項１４より出力されるねじれトルクは、
減速項１３で減速比１／Ｒｇ（Ｒ１／Ｒ２）倍された反
力がモータ２に発生する。
【０１１０】従来の減速機を含むねじれ系の制御におい
ては、減速機を正確なモデルで同定することなく、制御
していたために、制御性能向上に限界があった。
【０１１１】しかし、本実施の形態によればねじれトル
クによるモータ２への反力に、減速比を考慮すること
で、より正確な制御対象モデルを同定することができ、
より最適な系の極配置をとることができ、現代制御理論
の導入により制御性能の向上を行うことができる。
【０１１２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、制御対象の影響を受けることなく、最適な系
の極配置をとることができ、制御系の応答性を下げるこ
となく、特にねじれ制御系の制御性能の向上を行うこと
ができる。このため、ロボット等の機械先端軌跡精度の
向上を実現することができ、加工精度の向上が行え、実
用的にきわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
【図２】遊星歯車形の減速機を含む２慣性系制御対象モ
デル図
【図３】本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
【図４】モータ回転角とギア出力角の関係を示すグラフ
【図５】本発明の第３の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
【図６】本発明の第４の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
【図７】本発明の第５の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
【図８】本発明の第６の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
【図９】本発明の第７の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
【図１０】従来の構成を示すブロック図
【図１１】減速機を含む２慣性系制御対象モデル図
【符号の説明】
１ 制御手段 ２ モータ ３ センサ ４ 入力ギア ５ 出力ギア ６ 減速機 ７ バネ成分 ８ 負荷 ９ トルク定数項 １０ モータ軸端慣性項 １１ 積分項 １２ 減速項 １３ 減速項 １４ バネ定数項 １５ 負荷慣性項 １６ 積分項 １７ ギア比変動項 １８ ギア摩擦力 １９ ギア出力角変動項 ２０ 入力ギア ２１ ギア比変動項 ２２ ギア摩擦力 ２３ ギア出力角変動項 ２４ 位置フィードバック補正項 ２５ 位相角推定手段 ２６ 状態量推定手段 ２７ ギア出力角変動定数項 ２８ ギア比変動定数項 ２９ ギア摩擦力定数項 ３０ 補正手段
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年３月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６５】
【数１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大石 潔 長岡市学校町１−３−４ 長岡住宅５− 101

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内部にギアを有した減速機と、前記減速機
    の入力側に設けられたモータと、前記モータの回転角を
    検出するセンサーと、前記センサーからの出力を入力
    し、かつ前記モータの回転を制御する制御手段を備え、
    前記減速機のギアの出力角の変動をモータの回転角によ
    り推定するギア出力角変動推定手段を設けたことを特徴
    とする制御装置。
  2. 【請求項２】内部にギアを有した減速機と、前記減速機
    の入力側に設けられたモータと、前記モータの回転角を
    検出するセンサーと、前記センサーからの出力を入力
    し、かつ前記モータの回転を制御する制御手段を備え、
    前記減速機のギアの出力角の変動をモータの回転角によ
    り推定するギア出力角変動推定手段と、前記減速機のギ
    ア比の変動をモータの回転角により推定するギア比変動
    推定手段と、前記減速機のギアの摩擦力をモータの回転
    角により推定するギア摩擦力推定手段を設けたことを特
    徴とする制御装置。
  3. 【請求項３】ギア出力角変動推定手段は、モータの回転
    角とギアの回転角の位相角と、モータの回転角とからな
    る関数により減速機のギアの出力角の変動を推定するこ
    とを特徴とする請求項１または２記載の制御装置。
  4. 【請求項４】モータの回転角とギアの回転角の位相角
    と、モータの回転角とからなる関数を用いて減速機のギ
    アの出力角の変動をギア出力角変動推定手段で推定し、
    モータの回転角とギアの回転角の位相角と、モータの回
    転角とからなる関数を用いて減速機のギア比変動をギア
    比変動推定手段で推定し、モータの回転角とギアの回転
    角の位相角と、モータの回転角とからなる関数を用いて
    減速機のギアの摩擦力をギア摩擦力推定手段で推定する
    ことを特徴とする請求項２記載の制御装置。
  5. 【請求項５】モータの回転角とギアの回転角の位相角
    と、モータの回転角とからなる関数として三角関数を用
    いることを特徴とする請求項３または４記載の制御装
    置。
  6. 【請求項６】ギア出力角変動推定手段に用いる関数と位
    置応答の逆関数を掛け合わせ、前記関数の掛け合わせ信
    号を位置フィードバック信号とすることを特徴とする請
    求項３または４記載の制御装置。
  7. 【請求項７】モータを駆動する電流とモータの回転速度
    から位相角を推定する位相角推定手段を設けたことを特
    徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の制御装置。
  8. 【請求項８】減速機の出力に接続された負荷の負荷先端
    位置又は速度と、負荷の先端のねじれ角を制御手段に入
    力し、負荷の振動を抑制することを特徴とする請求項１
    〜７のいずれかに記載の制御装置。
  9. 【請求項９】モータを駆動する電流と、モータの回転速
    度又はモータの回転角から、減速機の出力に接続された
    負荷の負荷先端位置又は速度と負荷の先端のねじれ角を
    推定する状態量推定手段を設けた請求項１〜７のいずれ
    かに記載の制御装置。
  10. 【請求項１０】内部にギアを有した減速機と、前記減速
    機の入力側に設けられたモータと、前記モータの回転角
    を検出するセンサーと、前記センサーからの出力を入力
    し、かつ前記モータの回転を制御する制御手段を備え、
    前記減速機のギアの出力角の変動成分を一定の値に置き
    換えたギア出力角変動定数と、前記減速機のギア比の変
    動成分を一定の値に置き換えたギア比変動定数と、前記
    減速機のギアの摩擦力を一定の値に置き換えたギア摩擦
    力定数を有し、モータを駆動する電流とモータの回転速
    度又はモータの回転角から、減速機の出力に接続された
    負荷の負荷先端位置又は速度と負荷の先端のねじれ角を
    推定する状態量推定手段を設けたことを特徴とする制御
    装置。
  11. 【請求項１１】制御手段からの出力に基づいてモータを
    制御し、このモータにより減速機を駆動して所望の出力
    を制御する制御方法であって、前記モータの回転角を検
    出し、この検出したモータの回転角から減速機のギアの
    出力角の変動を推定することを特徴とする制御方法。
  12. 【請求項１２】制御手段からの出力に基づいてモータを
    制御し、このモータにより減速機を駆動して所望の出力
    を制御する制御方法であって、前記モータの回転角を検
    出し、この検出したモータの回転角から減速機のギアの
    出力角の変動と、減速機のギア比の変動と、減速機のギ
    アの摩擦力をそれぞれ推定することを特徴とする制御方
    法。
  13. 【請求項１３】減速機のギアの出力角の変動を、モータ
    の回転角とギアの回転角の位相角と、モータの回転角と
    からなる関数により推定することを特徴とする請求項１
    １または１２記載の制御方法。
  14. 【請求項１４】減速機のギアの出力角の変動とギアのギ
    ア比の変動とギアの摩擦力を、モータの回転角とギアの
    回転角の位相角と、モータの回転角とからなる関数によ
    りそれぞれ推定することを特徴とする請求項１２に記載
    の制御方法。
  15. 【請求項１５】モータの回転角とギアの回転角の位相角
    と、モータの回転角とからなる関数として、三角関数を
    用いたことを特徴とする請求項１３または１４記載の制
    御方法。
  16. 【請求項１６】減速機のギアの出力角の変動を、モータ
    の回転角とギアの回転角の位相角と、モータの回転角と
    からなる関数に、位置応答の逆関数を掛け合わせ、前記
    関数の掛け合わせ信号を用いて位置フィードバック制御
    することを特徴とする請求項１３または１４記載の制御
    方法。
  17. 【請求項１７】モータを駆動する電流とモータの回転速
    度から位相角を推定することを特徴とする請求項１３〜
    １６のいずれかに記載の制御方法。
  18. 【請求項１８】減速機の出力に接続された負荷の負荷先
    端位置又は速度と、負荷の先端のねじれ角を制御手段に
    入力し、負荷の振動を抑制することを特徴とする請求項
    １１〜１７のいずれかに記載の制御方法。
  19. 【請求項１９】モータを駆動する電流と、モータの回転
    速度又はモータの回転角から、減速機の出力に接続され
    た負荷の負荷先端速度と負荷の先端のねじれ角を推定す
    ることを特徴とする請求項１１〜１７のいずれかに記載
    の制御方法。
  20. 【請求項２０】制御手段からの出力に基づいてモータを
    制御し、このモータにより減速機を駆動して所望の出力
    を制御する制御方法であって、前記減速機のギアの出力
    角の変動成分を一定の値に置き換え、前記減速機のギア
    比の変動成分を一定の値に置き換え、前記減速機のギア
    の摩擦力を一定の値に置き換え、モータを駆動する電流
    とモータの回転速度又はモータの回転角から、減速機の
    出力に接続された負荷の負荷先端位置又は速度と負荷の
    先端のねじれ角を推定し、前記ギアの出力角の変動成分
    とギア比の変動成分とギアの摩擦力と推定したねじれ角
    とからモータへの出力を制御することを特徴とする制御
    方法。
  21. 【請求項２１】制御手段からの出力に基づいてモータを
    制御し、このモータにより減速機を駆動して所望の出力
    を制御する制御方法であって、減速機の出力に接続され
    た負荷から減速機を介してモータへ伝達される反力に基
    づいて負荷の振動を抑制することを特徴とする制御方
    法。
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