JPWO2010131361A1 - モータ駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

上位装置１に指令パターン変更部８を備え、検出器３に検出器通信パラメータ変更部３４を備え、モータ駆動制御装置２に通信パラメータ変更部２６と制御ゲイン変更部２３を備え、検出器通信の通信異常判定部２９の判定に基づき、予め決められた複数の通信パラメータと制御ゲインと指令パターンを同期して変更することにより、モータ４を駆動制御する。

Description

本発明はモータ駆動制御装置に関し、特に、通信データの受信結果に基づいてモータ駆動制御を行うモータ駆動制御装置に関する。

モータ駆動制御装置と位置情報検出器との間の通信環境下において、通信異常の発生率が高いと、モータが停止することがあることから、通信異常の発生率に応じて通信速度を変更することがある。

例えば、通信信頼性の確保を目的として通信異常の発生率に応じて通信速度を変更させる制御方法として、特許文献１に開示された技術がある。この特許文献１に開示された技術では、通信異常が発生する通信環境下で通信異常回数をカウントし、ある通信異常回数の閾値に達した場合に通信速度を変更することにより、通信信頼性が常に確保される。

特開平１１−２７５１７２号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、モータ駆動制御装置と位置情報検出器との間の通信環境下で通信速度を下げると、位置情報検出器からのデータ伝送時間が長くなる。このため、位置情報検出器からの位置情報をモータ駆動制御装置が取得するまでの遅れ時間が増加し、デジタル制御系の無駄時間が増大する。この結果、指令パターンと制御ゲインが同じ条件下では、モータ駆動制御システムの安定性が損なわれ、モータ速度のオーバシュートが増加したり、モータの回転むらが増大したりして、モータの動作が不安定になるという問題があった。

一方、通信速度を変更することなく、モータ駆動制御装置と位置情報検出器との間の通信異常に対処するには、通信路のケーブル長やノイズ耐量などのワーストケースを前提としたシステム構成となるため、その分だけ通信速度が下がり、制御の応答性に支障をきたすという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、通信異常の発生率が高い場合においても、通信信頼性を確保するとともに、制御の応答性を低下させることなく、モータの動作が不安定化するのを防止することが可能なモータ駆動制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のモータ駆動制御装置は、制御ゲインを変更する制御ゲイン変更部と、通信パラメータを変更する通信パラメータ変更部と、通信状態の異常性を判定する通信異常判定部と、前記通信異常判定部の判定結果に基づいて、前記制御ゲインと前記通信パラメータとが同期して変更されるように指示する環境適応制御部とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、通信異常の発生率が高い場合においても、通信信頼性を確保するとともに、制御の応答性を低下させることなく、モータの動作が不安定化するのを防止することが可能なモータ駆動制御装置を得ることが可能という効果を奏する。

図１は、本発明に係るモータ駆動制御装置の実施例１の概略構成を示すブロック図である。 図２は、図１の環境適応制御部の概略構成を示すブロック図である。 図３は、図１の環境適応制御部の初期設定モードの動作を示すフローチャートである。 図４は、図１の環境適応制御部の環境適応制御モードの動作を示すフローチャートである。 図５は、図１の環境適応制御部の動作を示すタイミングチャートである。 図６は、図１の環境適応制御部の環境適応制御前後の切り替えパターンを示す図である。 図７は、本発明に係るモータ駆動制御装置の実施例２の概略構成を示すブロック図である。 図８は、図７の軸連動環境適応制御部の概略構成を示すブロック図である。 図９は、図７の上位装置環境適応制御部の概略構成を示すブロック図である。 図１０は、図７の軸連動環境適応制御部の初期設定モードの動作を示すフローチャートである。 図１１は、図７の軸連動環境適応制御部の自軸環境適応制御モードの動作を示すフローチャートである。 図１２は、図７の上位装置環境適応制御部の指令パターンの切り替え方法を示すタイミングチャートである。

以下に、本発明に係るモータ駆動制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明に係るモータ駆動制御装置の実施例１の概略構成を示すブロック図である。図１において、モータ駆動制御装置２には、駆動制御装置インタフェース部１０、位置指令取得部１１、位置制御処理部１２、速度制御処理部１３、電流制御処理部１４、電圧変換回路１８、電流検出器１９、速度変換処理部２０、制御ゲイン記憶部２２、制御ゲイン変更部２３、検出器位置情報取得部２４、通信パラメータ記憶部２５、通信パラメータ変更部２６、表示部２７、環境適応制御部２８、通信異常判定部２９、通信異常カウンタ３０および駆動制御装置検出器通信部３１が設けられている。

また、上位装置１には、位置指令生成部５および上位装置インタフェース部６が設けられている。また、検出器３には、検出器通信部３２、検出器通信パラメータ記憶部３３および検出器通信パラメータ変更部３４が設けられている。

そして、モータ駆動制御装置２は、駆動制御装置インタフェース部１０を介して上位装置１に接続され、駆動制御装置検出器通信部３１を介して検出器３に接続され、電圧変換回路１８を介してモータ４に接続されている。

ここで、上位装置１は、モータ駆動制御装置２に位置指令を伝えることができる。検出器３は、モータ４の位置を検出し、モータ４の位置情報をモータ駆動制御装置２に送信することができる。モータ駆動制御装置２は、上位装置１から伝えられた位置指令および検出器３から送信されたモータ４の位置情報に基づいて、モータ４を駆動制御することができる。

ここで、モータ駆動制御装置２において、駆動制御装置インタフェース部１０は、上位装置１との間で通信の仲介を行うことができる。

位置指令取得部１１は、駆動制御装置インタフェース部１０を介して受け取ったデータから位置指令を取り出し、位置制御処理部１２に受け渡すことができる。

位置制御処理部１２は、位置指令取得部１１より受け取った位置指令と検出器３にて検出された位置情報に基づいて位置フィードバックループを形成し、速度指令を生成することができる。ここで、位置制御処理部１２には、位置制御ゲイン乗算器１５および減算器６１が設けられている。そして、減算器６１は、位置指令取得部１１より受け取った位置指令から検出器３にて検出された位置情報を減算し、位置制御ゲイン乗算器１５に出力することができる。位置制御ゲイン乗算器１５は、減算器６１からの出力に位置制御ゲインＫｐを乗算することで、速度指令を生成することができる。なお、位置制御ゲインＫｐは、位置フィードバックループ処理の応答性を決めることができる。

速度変換処理部２０は、検出器３にて検出されたモータ４の位置情報を速度情報に変換し、速度制御処理部１３に出力することができる。なお、位置制御処理部１２および速度変換処理部２０に送られるモータ４の位置情報は、遅れ時間２１を伴なっていてもよい。この遅れ時間２１は、ＣＰＵの演算時間や、検出器３を用いたデジタル速度検出方式に起因する検出無駄時間などループ内に含まれる無駄時間を合計したものである。

速度制御処理部１３は、位置制御処理部１２より受け取った速度指令と速度変換処理部２０より受け取った速度情報に基づいて速度フィードバックループを形成し、トルク指令を生成することができる。ここで、速度制御処理部１３には、速度制御ゲイン乗算器１６および減算器６２が設けられている。そして、減算器６２は、位置制御処理部１２より受け取った速度指令から速度変換処理部２０より受け取った速度情報を減算し、速度制御ゲイン乗算器１６に出力することができる。速度制御ゲイン乗算器１６は、減算器６２からの出力に速度制御ゲインＫｖを乗算することで、トルク指令を生成することができる。なお、速度制御ゲインＫｖは、速度フィードバックループ処理の応答性を決めることができる。

電流検出器１９は、モータ４に供給されるモータ電流を検出し、電流制御処理部１４に出力することができる。

電流制御処理部１４は、速度制御処理部１３より受け取ったトルク指令と電流検出器１９より受け取ったモータ電流の検出値に基づいて電流フィードバックループを形成し、電圧指令を生成することができる。ここで、電流制御処理部１４には、電流制御ゲイン乗算器１７および減算器６３が設けられている。そして、減算器６３は、速度制御処理部１３より受け取ったトルク指令から電流検出器１９より受け取ったモータ電流の検出値を減算し、電流制御ゲイン乗算器１７に出力することができる。電流制御ゲイン乗算器１７は、減算器６３からの出力に電流制御ゲインＫｃを乗算することで、電圧指令を生成することができる。なお、電流制御ゲインＫｃは、電流フィードバックループ処理の応答性を決めることができる。

電圧変換回路１８は、電流制御処理部１４から出力された電圧指令をモータ電流に変換し、モータ４に出力することができる。
制御ゲイン記憶部２２は、Ｎ（Ｎは正の整数）個の制御ゲインＧＮを予め記憶することができる。

制御ゲイン変更部２３は、環境適応制御部２８からの環境適応制御情報に基づいて、制御ゲイン記憶部２２に記憶されているＮ個の制御ゲインＧＮのいずれかを位置制御ゲインＧｉおよび速度制御ゲインＧｊとし、位置制御処理部１２の位置制御ゲインＫｐおよび速度制御処理部１３の速度制御ゲインＫｖを位置制御ゲインＧｉおよび速度制御ゲインＧｊにそれぞれ変更することができる。なお、環境適応制御は、検出器３との通信において、ノイズや通信ケーブル長などの通信環境によって発生する通信異常回数に基づき通信パラメータ（通信周期、通信速度、受信デジタルフィルタ）と制御ゲイン（位置制御ゲイン、速度制御ゲイン）を同期して変更させることを言う。そして、環境適応制御情報には、変更させる通信パラメータおよび制御ゲイン並びに切り替えタイミングの情報を含むことができる。

駆動制御装置検出器通信部３１は、検出器３との間でシリアル通信を行い、検出器３にて検出された位置情報を受信することができる。

検出器位置情報取得部２４は、駆動制御装置検出器通信部３１を介して受け取ったデータから位置情報を取り出し、位置制御処理部１２および速度変換処理部２０に受け渡すことができる。

通信パラメータ記憶部２５は、Ｎ個の通信パラメータＰＮを予め記憶することができる。

通信パラメータ変更部２６は、環境適応制御部２８からの環境適応制御情報に基づいて、検出器３との通信に用いられる通信パラメータを、通信パラメータ記憶部２５に記憶されているＮ個の通信パラメータＰＮのいずれかに変更することができる。なお、通信パラメータＰＮとしては、通信周期Ｐ１、通信速度Ｐ２および受信デジタルフィルタＰ３を挙げることができる。

通信異常カウンタ３０は、検出器３との通信において、所定の周期の通信異常回数をカウントすることができる。

通信異常判定部２９は、通信異常カウンタ３０によるカウント結果に基づいて、検出器３との間の通信状態の異常性を判定することができる。

環境適応制御部２８は、通信異常判定部２９の判定結果に基づいて、位置制御処理部１２および速度制御処理部１３の制御ゲイン（位置制御ゲインＫｐおよび速度制御ゲインＫｖ）と、検出器３との通信に使用される通信パラメータ（通信周期Ｐ１、通信速度Ｐ２および受信デジタルフィルタＰ３）とが同期して変更されるように指示することができる。

表示部２７は、検出器３の異常を知らせるアラームなどを表示したり、その他の各種の情報を表示したりすることができる。

また、上位装置１において、位置指令生成部５は、モータ４の駆動制御に用いられる位置指令を生成することができる。

上位装置インタフェース部６は、モータ駆動制御装置２との間で通信の仲介を行うことができる。

また、検出器３において、検出器通信部３２は、モータ駆動制御装置２との間でシリアル通信を行い、検出器３にて検出された位置情報をモータ駆動制御装置２に送信することができる。

検出器通信パラメータ記憶部３３は、Ｎ個の通信パラメータＰＮ´を予め記憶することができる。

検出器通信パラメータ変更部３４は、通信パラメータ変更部２６からの変更指令に基づいて、モータ駆動制御装置２との通信に用いられる通信パラメータを、検出器通信パラメータ記憶部３３に記憶されているＮ個の通信パラメータＰＮ´のいずれかに変更することができる。なお、通信パラメータＰＮ´としては、通信周期Ｐ１´、通信速度Ｐ２´および受信デジタルフィルタＰ３´を挙げることができる。そして、検出器通信パラメータ変更部３４にて変更される通信周期Ｐ１´、通信速度Ｐ２´および受信デジタルフィルタＰ３´は、通信パラメータ変更部２６にて変更される通信周期Ｐ１、通信速度Ｐ２および受信デジタルフィルタＰ３に対応させることができる。

そして、位置指令生成部５にて生成された位置指令は、上位装置インタフェース部６を介して上位装置１からモータ駆動制御装置２に送られる。そして、位置指令がモータ駆動制御装置２に送られると、駆動制御装置インタフェース部１０を介して受信され、位置指令取得部１１に送られる。そして、位置指令取得部１１において、駆動制御装置インタフェース部１０を介して受け取ったデータから位置指令が取り出され、位置制御処理部１２に受け渡される。

一方、検出器３にて検出されたモータ４の位置情報は、検出器通信部３２を介して検出器３からモータ駆動制御装置２に送られる。そして、モータ４の位置情報がモータ駆動制御装置２に送られると、駆動制御装置検出器通信部３１を介して受信され、検出器位置情報取得部２４に送られる。そして、検出器位置情報取得部２４において、駆動制御装置検出器通信部３１を介して受け取ったデータからモータ４の位置情報が取り出され、遅れ時間２１を伴なって位置制御処理部１２に受け渡される。

そして、位置指令生成部５にて生成された位置指令および検出器３にて検出されたモータ４の位置情報が位置制御処理部１２に送られると、その位置指令から位置情報が減算器６１にて減算された後、位置制御ゲイン乗算器１５にて位置制御ゲインＫｐが乗算されることで速度指令が生成され、速度制御処理部１３に出力される。

また、検出器位置情報取得部２４にて取り出されたモータ４の位置情報は、遅れ時間２１を伴なって速度変換処理部２０に受け渡される。そして、モータ４の位置情報が速度変換処理部２０に送られると、その位置情報が速度情報に変換され、速度制御処理部１３に出力される。

そして、位置制御処理部１２から出力された速度指令と速度変換処理部２０から出力された速度情報が速度制御処理部１３に送られると、その速度指令から速度情報が減算器６２にて減算された後、速度制御ゲイン乗算器１６にて速度制御ゲインＫｖが乗算されることでトルク指令が生成され、電流制御処理部１４に出力される。

一方、電圧変換回路１８を介してモータ４に供給されるモータ電流は電流検出器１９にて検出され、電流制御処理部１４に出力される。そして、速度制御処理部１３から出力されたトルク指令と電流検出器１９から出力されたモータ電流の検出値が電流制御処理部１４に出力されると、そのトルク指令からモータ電流の検出が減算器６３にて減算された後、電流制御ゲイン乗算器１７にて電流制御ゲインＫｃが乗算されることで電圧指令が生成され、電圧変換回路１８に出力される。

そして、電圧指令が電圧変換回路１８に出力されると、モータ電流に変換された後、モータ４に出力される。

また、駆動制御装置検出器通信部３１にモータ４の位置情報が送られると、所定の周期の通信異常回数が通信異常カウンタ３０にてカウントされ、そのカウント結果が通信異常判定部２９に送られる。そして、通信異常判定部２９において、通信異常カウンタ３０によるカウント結果に基づいて、検出器３との間の通信状態の異常性が判定され、その判定結果が環境適応制御部２８に送られる。

そして、環境適応制御部２８において、通信異常判定部２９の判定結果に基づいて、位置制御処理部１２の位置制御ゲインＫｐおよび速度制御処理部１３の速度制御ゲインＫｖを変更するように制御ゲイン変更部２３に指示するとともに、検出器３との間の通信に設定される通信周期Ｐ１、通信速度Ｐ２および受信デジタルフィルタＰ３を変更するように通信パラメータ変更部２６に指示する。ここで、環境適応制御部２８は、位置制御ゲインＫｐおよび速度制御ゲインＫｖと、通信周期Ｐ１、通信速度Ｐ２および受信デジタルフィルタＰ３とは同期して変更されるように制御ゲイン変更部２３および通信パラメータ変更部２６に指示する。

そして、位置制御ゲインＫｐおよび速度制御ゲインＫｖを変更するように制御ゲイン変更部２３に指示されると、制御ゲイン記憶部２２に記憶されているＮ個の制御ゲインＧＮのいずれかが位置制御ゲインＧｉおよび速度制御ゲインＧｊとして、位置制御ゲインＫｐおよび速度制御ゲインＫｖとそれぞれ変更される。

また、通信周期Ｐ１、通信速度Ｐ２および受信デジタルフィルタＰ３を変更するように通信パラメータ変更部２６に指示されると、通信パラメータ記憶部２５に記憶されているＮ個の通信パラメータＰＮのいずれかが通信周期Ｐ１、通信速度Ｐ２および受信デジタルフィルタＰ３として変更される。

ここで、位置制御ゲインＫｐおよび速度制御ゲインＫｖと、通信周期Ｐ１、通信速度Ｐ２および受信デジタルフィルタＰ３とを同期して変更させることにより、検出器３との間の通信異常の発生率が高い場合においても、通信信頼性を確保するとともに、モータ駆動制御の応答性を低下させることなく、モータ４の動作が不安定化するのを防止することが可能となる。

図２は、図１の環境適応制御部の概略構成を示すブロック図である。図２において、環境適応制御部２８には、初期設定モード選択部４０、自軸環境適応制御モード選択部４１、環境適応制御切替処理部４３および制御処理変更部４４が設けられている。

ここで、初期設定モード選択部４０は、初期設定モードが選択された場合、初期設定モードで動作するように環境適応制御切替処理部４３に指示することができる。自軸環境適応制御モード選択部４１は、自軸環境適応制御モードが選択された場合、自軸環境適応制御モードで動作するように環境適応制御切替処理部４３に指示することができる。

環境適応制御切替処理部４３は、自軸環境適応制御モードが選択された場合、通信異常判定部２９からの通信異常回数に対応した自軸通信状態情報４５に基づき、通信異常回数が予め設定されている条件になった場合に、位置制御ゲインＫｐおよび速度制御ゲインＫｖと、通信周期Ｐ１、通信速度Ｐ２および受信デジタルフィルタＰ３とを同期して変更させることができる。ここで、環境適応制御切替処理部４３は、位置制御ゲインＫｐおよび速度制御ゲインＫｖと、通信周期Ｐ１、通信速度Ｐ２および受信デジタルフィルタＰ３とを同期して変更させるために、環境適応制御情報４６を通信パラメータ変更部２６および制御ゲイン変更部２３に出力することができる。

また、環境適応制御切替処理部４３は、初期設定モードが選択された場合、環境適応制御状態になった場合のモータ動作を模擬することにより、環境適応制御時の運転状況を事前に確認することができる。

制御処理変更部４４は、通信制御タイミングの変更に伴う必要な処理の変更を行うことができる。

図３は、図１の環境適応制御部の初期設定モードの動作を示すフローチャートである。なお、予め決められている通信パラメータ（通信周期、通信速度、受信デジタルフィルタ）と制御ゲイン（位置制御ゲイン、速度制御ゲイン）はＮ個ずつあるものとする。

図３において、初期設定モードが選択された場合、環境適応制御切替処理部４３は、ｎ＝１に設定し（ステップＳ１００）、通信パラメータおよび速度制御ゲインのｎ番目の組み合わせを環境適応制御情報４６として通信パラメータ変更部２６と制御ゲイン変更部２３に同時に伝える（ステップＳ１１０）。なお、環境適応制御情報４６に含まれる切り替えのタイミングは、通信周期３６に同期するように設定することができる。

次に、駆動制御装置検出器通信部３１は、通信パラメータ変更部２６にて変更された通信パラメータに基づいて検出器３との通信を行うと同時に、位置制御処理部１２と速度制御処理部１３は、制御ゲイン変更部２３にて変更された制御ゲインに基づいて位置制御処理および速度制御処理を行う（ステップＳ１２０）。

また、通信異常カウンタ３０は、検出器３との通信の通信異常回数をカウントし（ステップＳ１３０）、通信異常回数を記憶する（ステップＳ１４０）。そして、ｎ≧Ｎという条件を満たすかどうかを判断し（ステップＳ１５０）、ｎ≧Ｎという条件を満たさない場合、ｎを１だけインクリメントした後（ステップＳ１６０）、ステップＳ１１０に戻り、ｎ≧Ｎという条件を満たすまで以上の動作を繰り返す。

そして、ｎ≧Ｎという条件を満たした場合（ステップＳ１５０）、Ｎ個の通信パラメータと制御ゲインの全ての組み合わせのうち、通信異常回数が最小になる通信パラメータと制御パラメータを設定する（ステップＳ１７０）。

なお、初期設定モードでｎを１だけインクリメントさせるタイミングは、ある周期で自動的に変更するようにしてもよいし、外部入力にしたがって変更するようにしてもよい。また、通信パラメータと制御ゲインを切り替えるタイミングは通信周期３６に一致させることが好ましい。また、制御ゲイン（位置制御ゲインＫｐ、速度制御ゲインＫｖ）は、予め決められた時定数に従って切り替えるようにしてもよい。

また、Ｎ個の通信パラメータと制御ゲインの全ての組み合わせのうち、通信異常回数が最小になる通信パラメータと制御パラメータを設定するようにしてもよいが、図３の処理で実行した任意の通信パラメータと制御ゲインを初期状態として設定するようにしてもよい。

図４は、図１の環境適応制御部の環境適応制御モードの動作を示すフローチャートである。なお、図２の環境適応制御切替処理部４３は、環境適応制御モードでは、通信アラームとなる通信異常回数を判定するアラーム閾値とは別に、環境適応制御の実施を判定する環境適応制御閾値を設けることができる。ここで、環境適応制御閾値は、アラーム閾値より小さな値に設定することができる。

図４において、環境適応制御モードが選択された場合、図３の初期設定モードで予め設定された通信パラメータと制御ゲインに基づいて、駆動制御装置検出器通信部３１は、検出器３との間で通信を行うと同時に、位置制御処理部１２および速度制御処理部１３は、位置制御処理および速度制御処理を行う（ステップＳ２００）。

次に、環境適応制御切替処理部４３は、自軸の通信異常回数を示す自軸通信状態情報４５が予め設定されている環境適応制御閾値未満の場合（ステップＳ２１０）、予め設定された通信パラメータと制御ゲインに基づいて、検出器３との間の通信と、位置制御処理部１２および速度制御処理部１３の制御処理を継続させる。

そして、環境適応制御切替処理部４３は、自軸通信状態情報４５が予め決められている環境適応制御閾値以上（ステップＳ２１０）かつ予め決められているアラーム閾値未満の場合（ステップＳ２２０）、環境適応制御に基づいて通信パラメータと制御ゲインを変更させる（ステップＳ２３０）。

一方、環境適応制御切替処理部４３は、自軸の通信異常回数を示す自軸通信状態情報４５が予め設定されているアラーム閾値を越えると（ステップＳ２２０）、通信異常アラームを発生し（ステップＳ２４０）、モータ４を停止させるとともに、表示部２７に表示させる。

図５は、図１の環境適応制御部の動作を示すタイミングチャートである。なお、基本的に変更処理の簡素化のために、通信周期、通信速度および受信デジタルフィルタは１／２倍、１倍、２倍に変更されるものとする。また、制御処理が煩雑になるため、速度制御周期３９は変更しないものとする。また、図５（ａ）は、環境適応制御により通信速度を１／２倍に変更した場合を示す。図５（ｂ）は、環境適応制御により通信速度を２倍に変更した場合を示す。

図５（ａ）において、例えば、環境適応制御前Ｈ１では、２番目の通信パラメータおよび２番目の制御ゲインに設定したものとする。そして、環境適応制御後Ｈ２において、２番目の通信パラメータおよび２番目の制御ゲインを３番目の通信パラメータおよび３番目の制御ゲインに変更し、通信周期３６と受信デジタルフィルタを２倍、通信速度を１／２倍にし、制御ゲインを低下させたものとする。

なお、駆動制御装置検出器通信部３１と検出器通信部３２は、予め基準となる通信速度の１／２倍の通信速度および２倍の通信速度までの送信および受信を行うことができるものとする。

自軸通信状態情報４５が環境適応制御閾値以上かつアラーム閾値未満という条件が成立した場合、その後の通信周期３６のタイミングに同期して通信パラメータと制御ゲインが切り替えられ、駆動制御装置検出器通信部３１から検出器通信リクエスト３７が送信される。なお、通信周期３６に同期したタイミングでは、検出器３との間の通信と位置制御処理部１２および速度制御処理部１３の制御処理が行われていないため、通信パラメータと制御ゲインが切り替えられても、これらの通信処理と制御処理に影響が及ぶことはない。ここで、通信周期３６、通信速度および受信デジタルフィルタは、常にモータ駆動制御装置２から変更されるように構成することができる。

駆動制御装置検出器通信部３１から検出器通信リクエスト３７が送信されると、検出器３は、検出器通信リクエスト３７に応答して、モータ４の位置情報を含む検出器通信データ３８がモータ駆動制御装置２に送信される。このため、検出器３の通信周期は、モータ駆動制御装置２の通信周期３６と一致するように変更される。また、検出器３の検出器通信部３２は、検出器通信パラメータ変更部３４において、検出器通信パラメータ記憶部３３に格納されている通信パラメータを元に検出器３の通信周期Ｐ１´を変更させる。

また、検出器通信部３２は、１／２倍の通信速度で受信可能でかつ通信データの決められた箇所を特定の‘１’と‘０’の組み合わせのパターンとすることで、受信データから通信速度を検出し、通信速度Ｐ２´を変更させる。そして、検出器通信部３２は、その検出した通信速度に基づいて検出器通信データ３８をモータ駆動制御装置２に送信するとともに、検出器通信パラメータ記憶部３３に格納されている通信パラメータを元に受信デジタルフィルタＰ３´を変更させる。

また、図５（ａ）の場合は、環境適応制御後Ｈ２は通信周期３６が２倍になり、環境適応制御前Ｈ１に２回送信されていた位置情報が環境適応制御後Ｈ２には１回しか検出器３から送信されないようになる。このため、制御処理変更部４４は、通信周期３６の変更に伴って位置情報取得処理を行わないようにする変更を行う。

一方、図５（ｂ）において、例えば、環境適応制御前Ｈ１では、２番目の通信パラメータおよび２番目の制御ゲインに設定したものとする。そして、環境適応制御後Ｈ２において、２番目の通信パラメータおよび２番目の制御ゲインを１番目の通信パラメータおよび１番目の制御ゲインに変更し、通信周期３６と受信デジタルフィルタを１／２倍、通信速度を２倍にし、制御ゲインを変更したものとする。

また、検出器３の検出器通信部３２は、２倍の通信速度まで受信できる回路であるとすると、検出器通信リクエスト３７のデータパターン（‘１’と‘０’の組み合わせ）から通信速度を検出し、検出器通信リクエスト３７を受信する。そして、検出器通信部３２は、検出器通信リクエスト３７を受信すると、モータ４の位置情報を含む検出器通信データ３８をモータ駆動制御装置２に送信し、その位置情報が駆動制御装置検出器通信部３１にて受信される。

さらにまた、環境適応制御情報４６に含まれる切り替えタイミングに基づいて、環境適応制御中というメッセージが表示部２７に表示される。

図６は、図１の環境適応制御部の環境適応制御前後の切り替えパターンを示す図である。なお、図６（ａ）は、通信異常が発生する環境下で、指令パターンまたは制御ゲインを変更せずに、通信パラメータである通信速度を１／２倍、通信周期を２倍、受信デジタルフィルタを２倍に変更した時のモータ速度を示す。図６（ｂ）は、通信異常が発生する環境下で、指令パターンを変更せずに、通信パラメータである通信速度を１／２倍、通信周期を２倍、受信デジタルフィルタを２倍に変更すると同時に、速度制御ゲインを１／２倍に変更した時のモータ速度を示す。

図６（ａ）において、環境適応制御前Ｈ１に通信異常が発生したため、環境適応制御後Ｈ２に指令パターンまたは制御ゲインを変更せずに、通信パラメータを変更すると、モータ４の動作が不安定になり、モータ停止状態になる。

これに対し、図６（ｂ）に示すように、環境適応制御前Ｈ１に通信異常が発生したため、環境適応制御後Ｈ２に指令パターンを変更せずに、通信パラメータを変更すると同時に制御ゲインを変更すると、モータ４の動作が不安定になるのを防止でき、モータの運転を継続させることができる。

以上のように、上述した実施例１によれば、通信異常が発生する環境下で、通信パラメータと制御ゲインを同期して変更することができるので、モータ４の不安定な動作を引き起こすことなく、安定した運転を継続することが可能となるとともに、通信異常アラームによりモータが停止するのを防止することができる。

また、検出器３との間の通信の通信ケーブル長が短い場合や、通信異常の発生率が低い環境下で、通信パラメータ（通信周期Ｐ１、通信速度Ｐ２、受信デジタルフィルタＰ３）と同期して制御ゲイン（位置制御ゲインＫｐ、速度制御ゲインＫｖ）を変更することができるので、通信速度を上げることができ、遅れ時間２１を短縮することができる。このため、図５の速度制御周期３９を短縮することなく、モータ駆動制御の応答性を向上させることが可能となり、ワーストケースを前提として予め通信速度を上げる必要がなくなることから、システム構成のコストアップを抑制することができる。

さらにまた、ノイズ等による通信異常が実際に発生していない状態においても、初期設定モードにより、環境適応制御状態になった場合のモータ動作を模擬できるため、環境適応制御時の運転状況を事前に確認することができる。

さらにその上に、自軸環境適応制御モード状態となって環境適応制御の通信パラメータ、制御ゲインの設定を実際にしている状態なのか、初期設定モードにおいて環境適応制御の通信パラメータ、制御ゲインの設定をしている状態なのかを表示部２７に表示させることができ、現在の状態を容易に確認することも可能である。

図７は、本発明に係るモータ駆動制御装置の実施例２の概略構成を示すブロック図である。図７において、モータ駆動制御装置１０２には、図１のモータ駆動制御装置２の環境適応制御部２８の代わりに軸連動環境適応制御部３５が設けられている。

ここで、軸連動環境適応制御部３５は、通信異常判定部２９の判定結果に基づいて、位置制御処理部１２および速度制御処理部１３の制御ゲイン（位置制御ゲインＫｐおよび速度制御ゲインＫｖ）と、検出器３との通信に使用される通信パラメータ（通信周期Ｐ１、通信速度Ｐ２および受信デジタルフィルタＰ３）と、位置指令の生成に使用される指令パターン（指令速度ＮＶ、指令加速度ＮＡ）が同期して変更されるように指示することができる。

また、軸連動環境適応制御部３５は、他軸についての通信パラメータ（通信周期Ｐ１、通信速度Ｐ２および受信デジタルフィルタＰ３）と制御ゲインと指令パターンが変更されるのに連動して、自軸についての通信パラメータ（通信周期Ｐ１、通信速度Ｐ２および受信デジタルフィルタＰ３）と制御ゲイン（位置制御ゲインＫｐおよび速度制御ゲインＫｖ）と指令パターン（指令速度ＮＶ、指令加速度ＮＡ）を変更させることができる。

また、上位装置１０１には、図１の上位装置１の構成に加え、指令パターン記憶部７、指令パターン変更部８および上位装置環境適応制御部９が設けられている。

ここで、指令パターン記憶部７は、Ｎ個の指令パターンＲＮを予め記憶することができる。

指令パターン変更部８は、上位装置環境適応制御部９からの指令パターン変更情報に基づいて、位置指令の生成に使用される指令パターンを、指令パターン記憶部７に記憶されているＮ個の指令パターンＲＮのいずれかに変更することができる。なお、指令パターンＲＮとしては、指令速度ＮＶおよび指令加速度ＮＡを挙げることができる。

上位装置環境適応制御部９は、軸連動環境適応制御部３５から出力された指令パターンの変更指示に基づいて、指令パターンを切り替えるタイミングを生成し、指令パターン変更部８に指令パターンを変更するように指示することができる。

図８は、図７の軸連動環境適応制御部の概略構成を示すブロック図である。図８において、軸連動環境適応制御部３５には、図２の環境適応制御切替処理部４３の代わりに軸連動環境適応制御切替処理部５０が設けられるとともに、他軸連動環境適応制御モード選択部４２が別途設けられている。

ここで、他軸連動環境適応制御モード選択部４２は、他軸環境適応制御モードが選択された場合、他軸環境適応制御モードで動作するように軸連動環境適応制御切替処理部５０に指示することができる。

軸連動環境適応制御切替処理部５０は、自軸環境適応制御モードが選択された場合、通信異常判定部２９からの通信異常回数に対応した自軸通信状態情報４５に基づき、通信異常回数が予め設定されている条件になった場合に、位置制御ゲインＫｐおよび速度制御ゲインＫｖと、通信周期Ｐ１、通信速度Ｐ２および受信デジタルフィルタＰ３と、指令速度ＮＶおよび指令加速度ＮＡを同期して変更させることができる。ここで、軸連動環境適応制御切替処理部５０は、位置制御ゲインＫｐおよび速度制御ゲインＫｖと、通信周期Ｐ１、通信速度Ｐ２および受信デジタルフィルタＰ３と、指令速度ＮＶおよび指令加速度ＮＡを同期して変更させるために、環境適応制御情報４６を通信パラメータ変更部２６および制御ゲイン変更部２３に出力するとともに、自軸環境適応制御情報４７を上位装置１０１に出力することができる。

また、軸連動環境適応制御切替処理部５０は、他軸環境適応制御モードが選択された場合、自軸が環境適応制御を行う条件が成立していなくても、他軸が環境適応制御を行う条件になった場合に自軸が連動して環境適応制御を行うことができる。なお、連動する軸の組み合わせは、予め決めておくことができる。また、軸連動環境適応制御切替処理部５０は、他の軸が環境適応制御を行う条件になった場合に自軸が連動して行う環境適応制御中であることを示す他軸連動環境適応制御情報４８を出力することができる。

また、軸連動環境適応制御切替処理部５０は、初期設定モードが選択された場合、自軸環境適応制御状態になった場合のモータ動作を模擬することにより、自軸環境適応制御時の運転状況を事前に確認することができる。

図９は、図７の上位装置環境適応制御部の概略構成を示すブロック図である。図９において、上位装置環境適応制御部９には、指令パターン初期設定モード選択部５２、指令パターン環境適応制御モード選択部５３および上位装置切替処理部５４が設けられている。

ここで、指令パターン初期設定モード選択部５２は、指令パターン初期設定モードが選択された場合、指令パターン初期設定モードで動作するように上位装置切替処理部５４に指示することができる。
指令パターン環境適応制御モード選択部５３は、指令パターン環境適応制御モードが選択された場合、指令パターン環境適応制御モードで動作するように上位装置切替処理部５４に指示することができる。

上位装置切替処理部５４は、指令パターン環境適応制御モードが選択された場合、上位装置１０１に接続されている複数軸の自軸環境適応制御情報４７と予め決まっている連動する軸の組み合わせから、連動して指令パターンを変更する軸に対して指令変更パターン情報５１を発行することができる。また、上位装置１０１に接続されている複数軸の自軸環境適応制御情報４７と予め決まっている連動する軸の組み合わせのいずれかの軸の自軸環境適応制御情報４７が送信された場合、連動する全軸に対して他軸連動環境適応制御指令４９を発行することができる。

また、上位装置切替処理部５４は、指令パターン初期設定モードが選択された場合、指令パターン環境適応制御状態になった場合のモータ動作を模擬することにより、指令パターン環境適応制御時の運転状況を事前に確認することができる。

図１０は、図７の軸連動環境適応制御部の初期設定モードの動作を示すフローチャートである。図１０において、初期設定モードが選択された場合、軸連動環境適応制御切替処理部５０は、ｎ＝１に設定し（ステップＳ１０１）、通信パラメータ、速度制御ゲインおよび指令パターンのｎ番目の組み合わせを環境適応制御情報４６として通信パラメータ変更部２６と制御ゲイン変更部２３に同時に伝えるとともに、自軸環境適応制御情報４７として上位装置切替処理部５４に同時に伝える（ステップＳ１１１）。なお、環境適応制御情報４６および自軸環境適応制御情報４７に含まれる切り替えのタイミングは、通信周期３６に同期するように設定することができる。

次に、駆動制御装置検出器通信部３１は、通信パラメータ変更部２６にて変更された通信パラメータに基づいて検出器３との通信を行うと同時に、位置制御処理部１２と速度制御処理部１３は、指令パターン変更部８にて変更された指令パターンおよび制御ゲイン変更部２３にて変更された制御ゲインに基づいて位置制御処理および速度制御処理を行う（ステップＳ１２１）。

また、通信異常カウンタ３０は、検出器３との通信の通信異常回数をカウントし（ステップＳ１３１）、通信異常回数を記憶する（ステップＳ１４１）。そして、ｎ≧Ｎという条件を満たすかどうかを判断し（ステップＳ１５１）、ｎ≧Ｎという条件を満たさない場合、ｎを１だけインクリメントした後（ステップＳ１６１）、ステップＳ１１１に戻り、ｎ≧Ｎという条件を満たすまで以上の動作を繰り返す。

そして、ｎ≧Ｎという条件を満たした場合（ステップＳ１５１）、Ｎ個の通信パラメータと制御ゲインと指令パターンとの全ての組み合わせのうち、通信異常回数が最小になる通信パラメータと制御パラメータと指令パターンを設定する（ステップＳ１７１）。

図１１は、図７の軸連動環境適応制御部の自軸環境適応制御モードの動作を示すフローチャートである。図１１において、自軸環境適応制御モードが選択された場合、図１０の初期設定モードで予め設定された通信パラメータと制御ゲインと指令パターンとに基づいて、駆動制御装置検出器通信部３１は、検出器３との間で通信を行うと同時に、位置制御処理部１２および速度制御処理部１３は、位置制御処理および速度制御処理を行う（ステップＳ２０１）。

次に、軸連動環境適応制御切替処理部５０は、自軸の通信異常回数を示す自軸通信状態情報４５が予め設定されている環境適応制御閾値未満の場合（ステップＳ２１１）、予め設定された通信パラメータと制御ゲインと指令パターンとに基づいて、検出器３との間の通信と、位置制御処理部１２および速度制御処理部１３の制御処理を継続させる。

そして、軸連動環境適応制御切替処理部５０は、自軸通信状態情報４５が予め決められている環境適応制御閾値以上（ステップＳ２１１）かつ予め決められているアラーム閾値未満の場合（ステップＳ２２１）、環境適応制御に基づいて通信パラメータと制御ゲインと指令パターンとを変更させる（ステップＳ２３１）。

一方、軸連動環境適応制御切替処理部５０は、自軸の通信異常回数を示す自軸通信状態情報４５が予め設定されているアラーム閾値を越えると（ステップＳ２２１）、通信異常アラームを発生し（ステップＳ２４１）、モータ４を停止させるとともに、表示部２７に表示させる。

図１２は、図７の上位装置環境適応制御部の指令パターンの切り替え方法を示すタイミングチャートである。なお、図１２（ａ）は、通信異常が発生する環境下で、通信パラメータと制御ゲインを変更すると同時に、指令加速度を１／２倍にした場合のモータ速度を示す。図１２（ｂ）は、通信異常が発生する環境下で、通信パラメータと制御ゲインを変更すると同時に、指令速度を１／２倍にした場合のモータ速度を示す。

ここで、指令パターンが変更されるタイミングは、例えば、指令パターンを滑らかに変更させるためには、指令パターンの１サイクルが終了して次のサイクルに移る境目に設定することが好ましい。

これにより、通信異常が発生する環境下で、通信パラメータと制御ゲインの変更と同時に指令パターン（指令速度、指令加速度）も変更することができ、通信異常が発生した場合の位置情報の推定誤差を小さくすることが可能となることから、モータ４の安定した動作を実現することが可能となるとともに、通信アラームによりモータ４が停止されることなく、モータ４の運転を継続させることができる。

また、実際にノイズ等による通信異常を発生していない状態においても、初期設定モードにより、環境適応制御状態になった場合のモータ動作を模擬できるため、環境適応制御時の運転状況を事前に確認することができる。この結果、通信異常が発生するような通信環境になった場合においても、モータ４を停止させることなく動作を継続させるための予め決められた通信パラメータ、制御ゲインおよび指令パターンに従ってモータ４を駆動させることが可能となる。

次に、他軸環境適応制御モードが選択された場合の動作について説明する。
他軸連動環境適応制御モードが選択されると、図８の軸連動環境適応制御切替処理部５０において、自軸環境適応制御モードが選択された時の処理と同様に、通信異常判定部２９からの通信異常回数である自軸通信状態情報４５に基づいて、通信異常回数が予め設定されている範囲になった場合に通信パラメータ（通信周期、通信速度、受信デジタルフィルタ）と制御ゲイン（位置制御ゲイン、速度制御ゲイン）が同期して変更される。なお、制御ゲイン（位置制御ゲイン、速度制御ゲイン）を切り替える場合、制御ゲインに時定数を設定するようにしてもよい。

また、自軸の通信異常回数に基づき通信パラメータと制御ゲインを変更する環境適応制御中であることを示す自軸環境適応制御情報４７と、他の軸が環境適応制御を行う条件になった場合に自軸が連動して行う環境適応制御中であることを示す他軸連動環境適応制御情報４８が、軸連動環境適応制御切替処理部５０から出力される。

そして、上位装置１０１に接続されている複数軸の自軸環境適応制御情報４７と予め決まっている連動する軸の組み合わせのいずれかの軸の自軸環境適応制御情報４７が送信された場合、連動する全軸に対して他軸連動環境適応制御指令４９が、上位装置切替処理部５４から発行される。

そして、軸連動環境適応制御切替処理部５０において、上位装置切替処理部５４から送信される他軸連動環境適応制御指令４９に同期して、通信パラメータ（通信周期、通信速度、受信デジタルフィルタ）と制御ゲイン（位置制御ゲイン、速度制御ゲイン）が変更される。

また、上位装置切替処理部５４からは、上位装置１０１に接続されている複数軸の自軸環境適応制御情報４７と予め決まっている連動する軸の組み合わせから、連動して指令パターンを変更する軸に対して指令変更パターン情報５１が発行される。

そして、指令変更パターン情報５１が上位装置切替処理部５４から発行されると、図７の指令パターン変更部８において、位置指令の生成に使用される指令パターンが、指令パターン記憶部７に記憶されているＮ個の指令パターンＲＮのいずれかに変更される。

これにより、通信異常が発生する環境下で、他軸の通信パラメータと制御ゲインと指令パターンの変更と同期して自軸の通信パラメータと制御ゲインと指令パターンを変更することができ、Ｘ−Ｙテーブルなどで２軸以上のモータ４の補間動作を行う際に、各軸の制御ゲインと指令パターンを合わせて変更して運転を継続することができる。

以上のように本発明に係るモータ駆動制御装置は、検出器との間の通信環境に応じて通信パラメータと制御ゲインを同期して変更させることができ、検出器との間の通信異常の発生率が高い環境下においても、モータの運転を継続させる方法に適している。

１、１０１ 上位装置
２、１０２ モータ駆動制御装置
３ 検出器
４ モータ
５ 位置指令生成部
６ 上位装置インタフェース部
７ 指令パターン記憶部
８ 指令パターン変更部
９ 上位装置環境適応制御部
１０ 駆動制御装置インタフェース部
１１ 位置指令取得部
１２ 位置制御処理部
１３ 速度制御処理部
１４ 電流制御処理部
１５ 位置制御ゲイン乗算器
１６ 速度制御ゲイン乗算器
１７ 電流制御ゲイン乗算器
１８ 電圧変換回路
１９ 電流検出器
２０ 速度変換処理部
２１ 遅れ時間
２２ 制御ゲイン記憶部
２３ 制御ゲイン変更部
２４ 検出器位置情報取得部
２５ 通信パラメータ記憶部
２６ 通信パラメータ変更部
２７ 表示部
２８ 環境適応制御部
２９ 通信異常判定部
３０ 通信異常カウンタ
３１ 駆動制御装置検出器通信部
３２ 検出器通信部
３３ 検出器通信パラメータ記憶部
３４ 検出器通信パラメータ変更部
３５ 軸連動環境適応制御部
３６ 通信周期
３７ 検出器通信リクエスト
３８ 検出器通信データ
３９ 速度制御周期
４０ 初期設定モード選択部
４１ 自軸環境適応制御モード選択部
４２ 他軸連動環境適応制御モード選択部
４３ 環境適応制御切替処理部
４４ 制御処理変更部
４５ 自軸通信状態情報
４６ 環境適応制御情報
４７ 自軸環境適応制御情報
４８ 他軸連動環境適応制御情報
４９ 他軸連動環境適応制御指令
５０ 軸連動環境適応制御切替処理部
５１ 指令変更パターン情報
５２ 指令パターン初期設定モード選択部
５３ 指令パターン環境適応制御モード選択部
５４ 上位装置切替処理部
６１〜６３ 減算器

Claims (8)

1. 制御ゲインを変更する制御ゲイン変更部と、
   通信パラメータを変更する通信パラメータ変更部と、
   通信状態の異常性を判定する通信異常判定部と、
   前記通信異常判定部の判定結果に基づいて、前記制御ゲインと前記通信パラメータとが同期して変更されるように指示する環境適応制御部とを備えることを特徴とするモータ駆動制御装置。
2. 前記通信パラメータは、通信周期、通信速度および受信デジタルフィルタであることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
3. 前記環境適応制御部は、前記通信状態の異常回数が最小になるように前記制御ゲインと前記通信パラメータとを変更させることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動制御装置。
4. 前記環境適応制御部は、前記通信状態の異常回数が閾値以下になるように前記制御ゲインと前記通信パラメータとを変更させることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動制御装置。
5. 前記制御ゲインと前記通信パラメータとが同期して変更されるように前記環境適応制御部から指示された場合、前記制御ゲイン変更部は、前記制御ゲインを予め決められた時定数に従って切り替えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
6. 制御ゲインを変更する制御ゲイン変更部と、
   通信パラメータを変更する通信パラメータ変更部と、
   指令パターンを受信するインタフェース部と、
   通信状態の異常性を判定する通信異常判定部と、
   前記通信異常判定部の判定結果に基づいて、前記制御ゲインと前記通信パラメータと前記指令パターンが同期して変更されるように指示する軸連動環境適応制御部とを備えることを特徴とするモータ駆動制御装置。
7. 前記軸連動環境適応制御部は、他軸についての通信パラメータと制御ゲインが変更されるのに連動して自軸についての通信パラメータと制御ゲインを変更させることを特徴とする請求項６に記載のモータ駆動制御装置。
8. 前記軸連動環境適応制御部は、他軸についての通信パラメータと制御ゲインと指令パターンが変更されるのに連動して自軸についての通信パラメータと制御ゲインと指令パターンを変更させることを特徴とする請求項６に記載のモータ駆動制御装置。

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