KR100792618B1 - 전동기 제어장치 - Google Patents

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KR100792618B1
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오구로류이치
혼다히데끼
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가부시키가이샤 야스가와덴끼
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Abstract

피드백 제어를 행하는 실제어부(10)로의 지령을 입력하는 피드포워드 제어 수단으로서, 제 1 모의 제어부(8) 및 제 2 모의 제어부(9) 2개가 구비되어 있어, 제 1 모의 제어부(8)의 제어 파라미터를 제어 응답의 고속성이 높아지도록 설정하고, 제 2 모의 제어부(9)의 제어 파라미터를 제어 응답의 안정성이 높아지도록 설정하는 것으로, 피드포워드 제어수단 전체의 설계를 제어 응답의 고속성과 높은 안정성을 만족시키는 것으로 할 수 있다.
전동기 제어장치

Description

전동기제어장치 {MOTOR CONTROLLER}
본 발명은, 공작기계에 있어서의 테이블이나 로봇의 암과 같은 부하 기계를 구동하는, 직류전동기, 유도전압기, 동기전동기, 리니어모터등의 전동기의
전동기 제어장치에 관한다.
공작기계에 있어서의 테이블이나 로봇의 암과 같은 부하기계와, 직류 전동기, 유도 전동기, 동기 전동기, 리니어 모터등의 구동 장치와, 부하 기계와 구동장치를 연결하는 전달 기구로 구성되는 기계 시스템을 제어하는 제어 장치로서, 지령치 기계계의 출력치에 기초하여 제어를 행하는 피드백 제어기와, 지령치에만 기초하여 제어를 행하는 피드포워드 제어기를 가지는 2 자유도 제어 장치가 이용되는 일이 많다. 예를 들면, 특개평 06-030578 호 공보에는, 2 자유도 제어 장치의 일례가 개시되어 있다.
도 1 은, 종래의 전동기 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 1의 전동기 제어 장치는, 피드포워드 신호연산회로(25)와 피드백 제어를 행하는 B 제어회로(23)로 구성되어 있고, 부하기계(1)와, 전달기구(2)와, 전동기(3)와 동력변환회로(4)와 실관측기(5)로 구성된 기계시스템(6)을 제어하는 2 자유도 제어장치이다.
동력 변환 회로(4)는 입력된 토크 지령(T)에 따라서 전동기(3)를 구동하고, 전동기(3)의 회전력이 전달 기구(2)를 통하여 부하기계(l)에 전달되는 것에 의해, 부하기계(1)가 동작한다. 실관측기(5)는, 전동기(3)의 회전속도(ω) 및 회전각도(θ)를 검출하는 회전 검출기(4)이다.
피드포워드 신호 연산 회로(25)는, 기계 시스템(6)을 2 관성계로서 근사하여 모델화한 시스템이 구축되어 있는 2 관성계 모의 회로(24)와, 그 2 관성계 모의 회로(24)를 제어 대상으로 하는 A 제어 회로(22)로 구성되어 있다. 2 관성계 모의회로(24)는, A 제어 회로로부터 입력된 토크 신호(TMr)를 입력하여, 적어도 2회의 적분 연산을 포함한, 소정의 관수 연산을 행하여, 모의 회전각 신호(θMr )와 모의 속도 신호(ωMr )를 출력한다. A 제어 회로(22)는, 지령 발생기(7)로부터 출력되는 지령 회전각 신호(θref) 와 2 관성 모의 회로(24)로부터 출력된 모의 회전각 신호(θMr )와 모의 속도 신호(ωMr)에 기초하여, 2 관성 모의 회로(24)에 출력하는 모의 토크 신호(TMr)를 출력하고 있다.
B 제어 회로(23)는, 위치 제어 회로 (도시하지 않음)와, 속도 제어 회로 (도시하지 않음)로 구성된다. 위치 제어 회로는, 모의 회전각 신호(θMr)와 실관측기(5)에 의해 검출된 실회전각 신호(θ)와의 차에 기초하여 속도 지령을 산출해 출력하고, 속도 제어 회로는, 실속도 신호(ω)와 위치 제어 회로로부터 출력되는 속도 지령과의 차에 기초하여 토크 지령(T)을 산출하여 동력 변환 회로(4)에 출력하고 있다. B 제어 회로(23)에서는, 이러한 위치 제어 회로와 속도 제어 회로를 구비하는 것에 의해 고속의 위치 제어 성능을 얻을 수 있다.
일반적으로, 상술한 바와 같은 전동기 제어장치에서는, A 제어 회로(22) , 2 관성계 모의 회로(24)등의 제어 파라미터의 설정에 의해 제어 응답의 고속성이나 안정성이 바뀐다. 통상, 이러한 전동기 제어장치에서는, 제어 응답의 고속성만이 요구되고 있는 경우나, 제어 응답의 안정성만이 요구되고 있는 경우에는, 그 제어계 파라미터를 설정하는 것은 비교적 용이하다. 그러나, 통상, 이러한 전동기 제어장치에서는, 제어 응답의 고속성이나 높은 안정성의 양쪽 모두가 요구되고 있는 경우가 많다. 이 경우에는, A 제어 회로(22), 2 관성계 모의 회로(24)의 제어 파라미터가 제어 응답의 고속성과 높은 안정성의 양쪽 모두를 만족하도록 설정될 필요가 있다.
그러나, 이러한 전동기 제어장치에서는, 제어 응답의 고속성이나 높은 안정성의 양쪽 모두를 만족하는 제어 파라미터를 조정하는 것은, 작업자에게 있어 상당히 곤란하고 시간이 걸리는 작업이라고 하는 문제가 있었다.
특히, 기계계 시스템(6)과 같은 기계계가 이상강체(理想剛體)가 되는 것과 같은 조건을 만족할 수 없는 경우, 예를 들면, 기계 시스템(6)에 스프링 특성을 볼 수 있는 경우에는, 기계 시스템(6)을 모델화하는 2 관성계 모의 회로(24)는, 4 차
이상의 제어 대상이 되기 때문에, 제어 응답의 고속성과 높은 안정성과의 양쪽 모두를 만족시키는 A 제어 회로(22)나 2 관성계 회로(24)의 제어계 파라미터를 조정하려면 4 차의 방정식의 근을 구하지 않으면 안되기 때문에, 그들 제어계 파라미터 를 조정하는 것이 곤란하게 되어 다대한 시간을 요한다고 하는 문제가 있었다.
이상 기술한 바와같이, 전동기 제어장치에서는, 제어 회로의 제어 파라미터의 설정에 따라 제어 응답의 고속성이나 안정성이 바뀐다. 통상, 이러한 전동기 제어장치에서는, 제어 응답의 고속성만이 요구되고 있는 경우나, 제어 응답의 안정성만이 요구되고 있는 경우에는, 그 제어계 파라미터를 설정하는 것은 비교적 용이하다. 그러나, 통상, 전동기 제어장치에서는 제어 응답의 고속성이나 높은 안정성의 양쪽 모두가 요구되고 있는 경우가 많다. 이 경우에는, 제어 회로의 제어 파라미터가 제어 응답의 고속성과 높은 안정성 양쪽 모두를 만족하도록 설정될 필요가 있다. 그러나, 종래의 전동기 제어장치에서는, 제어 응답의 고속성이나 높은 안정성의 양쪽 모두를 만족하는 제어 파라미터를 조정하는 것은, 작업자에게 있어 상당히 곤란하고, 시간이 걸리는 작업이라고 하는 문제가 있었다.
〔발명의 개시〕
본 발명의 목적은, 제어 응답의 고속성과 높은 안정성 양쪽 모두를 용이하게 실현할 수 있는 전동기 제어장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 전동기 제어장치에서는, 피드백 제
어를 행하는 실제어부로의 지령을 입력하는 피드포워드 제어 수단으로서, 제 1 모의 제어 수단 및 제 2 모의 제어 수단의 2 개를 갖추고 있다. 이렇게 하는것에 의하여, 제 1 모의 제어 수단의 제어 파라미터를 제어 응답의 고속성이 높아지도록 설정하고, 제 2 모의 제어 수단의 제어 파라미터를 제어 응답의 안정성이 높아지도 록 설정하는 것으로, 피드포워드 제어 수단 전체의 설계를 제어 응답의 고속성과 높은 안정성을 만족하는 것으로 할 수 있다. 각 모의 제어 수단의 제어 파라미터를 제어 응답의 고속성 또는 높은 안정성의 어느 한 쪽을 만족하도록 설정하는것은 용이하며, 본 발명의 전동기 제어장치에서는, 제어응답의 고속성과 높은 안정성과의 양쪽 모두를 용이하게 실현할 수 있다.
도 1 은, 종래의 전동기 제어장치의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 2 는, 본 발명의 제 1 실시 형태의 전동기 제어장치의 구성을 나타내는 블럭 도 ;
도 3 은, 본 발명의 제 2 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 1 모의
제어부(28)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 4 는, 본 발명의 제 3 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 1 모의
제어부(38)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 5 는, 본 발명의 제 4 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 1 모의 제어
부(48)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 6 은, 본 발명의 제 5 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 1 모의 제어
부(58)를 나타내는 블럭도 ;
도 7 은, 본 발명의 제 6 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 1 모의 컨트
롤러(68a)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 8 은, 본 발명의 제 7 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 1 모의 컨트
롤러(78a)를 나타내는 블럭도 ;
도 9 는, 본 발명의 제 8 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 1 모의 컨트
롤러(88a). (98a)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 1O 은, 본 발명의 제 9 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 1 모의 위
치제어기(8a12)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 11 은, 본 발명의 제 1O 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 1 모의 속
도 제어기(8a22)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 12 는, 본 발명의 제 11 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 1 모의 위
치 제어기(8a32)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 13 은, 본 발명의 제 12 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 1 모의 속
도 제어기(8a4)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 14 는, 본 발명의 제 13 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 1 수치 모
델(138b)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 15 는, 본 발명의 제 14 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 1 수치 모
델(148i)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 16 은, 본 발명의 제 15 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 제
어부(19)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 17 은, 본 발명의 제 16 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 제
어부(29)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 18 은, 본 발명의 제 17 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 수치 모
델(179b)을 나타내는 블럭도 ;
도 19 는, 본 발명의 제 18 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 컨
트롤러(19a)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 2O 은, 본 발명의 제 19 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 컨
트롤러(29a)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 21 은, 본 발명의 제 2O 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 컨
트롤러(39)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 22 는, 본 발명의 제 21 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 제
어부(39)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 23 은, 본 발명의 제 22 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 컨
트롤러(19d)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 24 는, 제 2 모의 위치 제어기(9d2)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 25 는, 제 2 모의 속도 제어기(9d6)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 26 은, 제 2 모의 비틀림 위치 보상기(9d1O)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 27 은, 제 2 모의 비틀림 속도 보상기(9d8)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 28 은, 본 발명의 제 23 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 컨트롤러(29d)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 29 는, 본 발명의 제 24 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 수치 모
델(19e)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 3O 은, 스프링 수치 모델(9e2)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 31 은, 본 발명의 제 25 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 실제어부(1O)
의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 32 는, 본 발명의 제 26 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 실제어부(11)의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 33 은, 본 발명의 제 27 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 실제어부(12)
의 구성을 나타내는 블럭도 ;
도 34 는, 본 발명의 제 28 실시 형태의 전동기 제어장치의 구성을 나타내는 블럭
도 ;
도 35 는, 본 발명의 제 28 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 시뮬레이션
결과를 나타내는 그래프 ;
도 36 은, 본 발명의 제 29 실시 형태의 전동기 제어장치의 구성을 나타내는 블럭
도 ;
도 37 은, 본 발명의 제 29 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 시뮬레이션
결과를 나타내는 그래프 ;
도 38 은, 본 발명의 제 3O 실시 형태의 전동기 제어장치의 구성을 나타내는 블럭
도이다.
〔발명을 실시하기 위한 최량의 형태〕
〔제1 실시형태〕
먼저, 본 발명의 제 1 실시 형태인 전동기 제어장치에 대하여 설명한다. 도 2 는, 본 실시 형태의 전동기 제어장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 지령 발생기(7)로부터 출력되는 지령 회전각 신호(θref )에 기초하여 기계 시스템(6)의 동작을 제어하는 장치이며 , 제 l 모의 제어부(8)와 제 2 모의 제어부(9)와 실제어부(1O)로 구성되어 있다.
제 1 모의 제어부(8)는, 지령 발생기(7)로부터 출력된 지령 회전각신호(θref ) 를 입력하고, 지령 회전각 신호(θref )와 제 1 제어 파라미터에 기초하여 제 1 모의 위치 신호(θm1 )와 제 1 모의 속도 신호(ωm1 )와 제 l 모의 가속도 신호(αm1 )를 계산하여 출력한다. 제 1 모의 제어부(9)에서는, 제 1 모의 위치 신호(θm1 )와, 제 1 모의 속도 신호(ωm1 )와 제 2 모의 가속도 신호(αm1 )는 다음의 식〔1〕~〔3〕과 같이 산출된다.
θm1 = 1 / (T1 ×s +1) 2 ×θref 〔1〕
ωm1 = S / (Tl × s +1) 2 ×θref 〔2〕
αm1 = s 2 / (Tl × s +1) 2 ×θref 〔3〕
여기서, Tl 은, 제 1 제어 파라미터인 시정수이며, s 는 미분 연산자이다.
제 2 모의 제어부(9)는, 제 l 모의 위치 신호(θm1)와 제 l 모의 속도 신호( ωm1 ) 와 제 1 모의 가속도 신호(αm1)와 제 2 제어 파라미터에 기초하여 제 2 모의 위치 신호(θm2)와 제 2 모의 속도 신호(ωm2)와 제 2 모의 가속도 신호(αm2 )와 모의 토크 신호(T m2)를 계산하여 출력한다.
제 2 모의 제어부(9)에서는, 제 2 모의 위치 신호(θm2)와, 제 2 모의 속도 신호(ωm2)와, 제 2 모의 가속도 신호(αm2 )와, 모의 토크 신호(T m2)는 다음의 식〔4〕~ 〔6〕과 같이 산출된다.
θm2 = θm1 / (T2 ×s +1) 〔4〕
ωm2 = ωm1 / (T2 ×s +1) 〔5〕
αm2 = αm1 / (T2 ×s +1) 〔6〕
T m2 = αm2 ×J 〔7〕 여기서, T2 는 제 2 의 제어 파라미터인 시정수(時定數)이며, S 는 미분 연산자이고, J 는 기계 시스템(6)의 이너시아(inertia)이다.
실제어부(1O)는, 제 2 모의 위치 신호(θm2)와, 제 2 모의 속도 신호(ωm2 )와 제 2 모의 가속도 신호(αm2 )와, 모의 토크 신호(T m2 )를 입력하여, 피드백 제어를 행해 토크 지령(T)을 산출하여 출력한다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 피드백 제어를 행하는 실제어부(1O) 로의 지령을 입력하는 피드포워드 제어 수단으로서, 제 1 모의 제어부(8) 및 제 2 모의 제어부(9)의 2 개를 갖추고 있다. 이렇게 함으로서, 제 1 모의 제어부(8)의 제어 파라미터를 제어 응답의 고속성이 높아지도록 설정하고, 제 2 모의 제어부(9)의 제어 파라미터를 제어 응답의 안정성이 높아지도록 설정하는 것으로, 피드포워드 제어 수단 전체의 설계를 제어응답의 고속성과 높은 안정성을 만족하는 것으로 할 수 있다. 각 모의 제어부(8),(9)의 제어 파라미터를 제어 응답의 고속성 또는 높은 안정성의 어느쪽인가를 만족하도록 설정하는 것은 용이하고, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제어 응답의 고속성과 높은 안정성의 양쪽 모두를 용이하게 실현할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 지령 발생기(7)로부터 출력되는 지령 회전각 신호가 불연속이라 해도, 실제어부(1O)에 입력되는 제 2 모의 위치 신호(θm2 )나 제 2 모의 속도 신호(ωm2)나 제 2 모의 가속도 신호(αm2 )를 원활한 지령으로 할 수 있다.
〔제2 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 2 실시 형태의 전동기 제어장치에 대하여 설명한다. 본 실시 형태 및 제 3 ~ 제 14 의 실시 형태는, 본 발명의 전동기 제어장치에 있어서의 제 1 모의 제어 수단의 실시 형태를 나타내는 것이며, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 2 모의 제어 수단이나, 실제어 수단등에는, ‘제 15 ~ 제 27 실시 형태에 나타나는 것이 각각 적용되는 것으로 한다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 제 1 모의 제어부(8) 대신에, 제 1 모의 제어부(28)를 갖추고 있다는 점이 도 2 의 전동기 제어장치와 다르다. 도 3 은, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 1 모의 제어부(28)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 3 에 나타내는 바와같이, 제 1 모의 제어부(28)는, 제 1 모의 컨트롤러(8a)와, 제 1 수치 모델(8b)로 구성되어 있다.
제 1 모의 컨트롤러(8a)는, 지령 회전각 신호(θref )와 제 1 모의 위치 신호( θm1)와 제 1 모의 속도 신호(ωm1)를 입력하여 제 1 모의 토크 신호(T m1)를 출력한다. 제 1 수치 모델(8b)은, 제 1 모의 컨트롤러(8a)로부터 출력된 제 1 모의 토크 신호 (T ml )를 입력하여 제 1 모의 위치 신호(θm1)와, 제 1 모의 속도 신호(ωm1 )와, 제 1 모의 가속도 신호(αm2 )를 출력한다.
제 1 모의 컨트롤러(8a)에서는, 제 1 모의 토크 신호(T m1)는, 다음의 〔8〕 식과 같이 산출된다.
T m1 = Jm1 ×{K1 × (θref － θm1) －K2 ×ωm1 〔8〕
여기서, J ml 은 제 1 수치 모델(8b)의 이너시아이며, Kl , K2 는 제어게인
을 나타낸다.
또한, 제 1 수치 모델(8b)에서는, 제 1 모의 가속도 신호(αm1)는, 제 1 모의 토크 신호(Tml )로부터 이너시아(Jm1)를 제산하여 구해지고, 제 1 모의 속도 신호( ωm1)는, 제 1 모의 가속도 신호(αm1 )를 적분하는 것에 의해 구해지고, 제 1 모의 위치 신호(θm1)는, 제 l 모의 속도 신호(ωm1)를 적분하는 것에 의해 구해지고 있다. 즉, 제 1 모의 위치 신호(θm1)와, 제 1 모의 속도 신호(ωm1)와 제 1 모의 가속도 신호(αm1 )는, 다음의 〔9〕~ 〔11〕 식과 같이 산출된다.
αm1 = Tml / Jml 〔9〕
ωm1 = αm1 / s 〔10〕
θm1 = ωm1 / s 〔11〕
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 1 모의 컨트롤러(8a)와 제 1 수치 모델(8b)을 이용하여 제 1 모의 제어부(28)를 구성하는 것에 의해, 원활한 제 1 모의 가속도 신호(αm1)를 얻을 수 있음과 동시에, 제 1 모의 컨트롤러 (8a)로 지령 회전각 신호(θref)에 대한 제 1 모의 위치 신호(θm1)의 오차를 줄이는 피드 백 제어를 하기 때문에, 지령 회전각 신호(θref )에 대한 제 1 모의 위치 신호(θm1)의 응답 특성을 고속으로 할 수도 있다.
〔제3 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 3 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 제 1 모의 제어부(8) 대신에, 제 1 모의 제어부(38)를 갖추고 있다는 점이 도 2 의 전동기 제어장치와 다르다. 도 4 는, 제 1 모의제어부(38)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 4 에 나타내는 바와같이, 제 1 제어부(38)는, 제 1 지령 처리기(8c)와 제 1 모의 신호 처리기(8d)와 제 2 모의 신호 처리기(8e)로 구성된다.
제 1 지령 처리기(8c)에서는, 지령 회전각 신호(θref)를 입력하여, 상술한〔2〕식의 계산에 따라 제 1 모의 속도 신호(ωm1)를 계산해서 출력한다. 제 1 모의 신호 처리기(8d)는 , 제 l 모의 속도 신호(ωm1)의 값을 적분한 값의 신호를 제 1 모의 위치 신호(θm1)로서 출력한다. 제 2 모의 신호 처리기(8e)는, 제 1 모의 속도 신호(ωm1)의 값을 미분한 값의 신호를 제 1 모의 가속도 신호(αm1) 로서 출력한다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 2 실시 형태의 전동기 제어장치와 비교하여, 보다 적은 처리로 제 1 모의 위치 신호(θm1)와 제 1 모의 속도 신호
(ωm1) 와 제 1 모의 가속도 신호(αm1)를 계산할 수 있다.
〔제4 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 4 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 제 1 모의 제어부(8) 대신에, 제 1 모의 제어부(48)를 갖추고 있다는 점이 도 2 의 전동기 제어장치와 다르다.
도 5 는, 제 1 모의 제어부(48)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 5 에 나타내는 바와같이, 제 l 모의 제어부(48)는, 제 2 지령 처리기(8f)와 제 3 모의 신 호 처리기(8g)와 , 제 4 모의 신호 처리기(8h)로 구성된다.
제 2 지령 처리기(8f)는, 지령 회전각 신호(θref )를 입력해, 위에 기술한〔1〕식에 의해 제 1 모의 위치 신호(θm1)를 계산해서 출력한다. 제 3 모의 신호 처리기(8g)는, 제 1 모의 위치 신호(θm1)를 미분해서 제 1 모의 속도 신호(ωm1)를 출력한다. 제 4 모의 신호 처리기(8h)는, 제 1 모의 속도 신호(ωm1)를 미분해서 제 1 모의 가속도 신호(αm1)를 출력한다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 2 실시 형태의 전동기 제어장치와 비교하여 , 보다 적은 처리로 제 1 모의 위치 신호(θm1)와 제 1 모의 속도 신호(ωm1)와 제 1 모의 가속도 신호(αm1)를 생성할 수가 있는 것과 동시에, 제 1 모의 제어부(48)에 피드백 요소를 포함하지 않기 때문에, 정상시의 제 1 모의 위치 신호(θm1)와 지령 회전각 신호(θref )와의 오차를 제 2 실시 형태의 전동기 제어장치보다 적게 할 수 있다.
〔제5 실시형태〕
도 6 은, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 1 모의 제어부(58) 를 나타내는 블럭도이다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 제 1 모의 제어부(8) 대신에, 제 1 모의 제어부(58)를 갖추고 있다는 점이 도 2 의 전동기 제어장치와 다르다.
도 6 에 나타내는 바와같이, 제 1 모의 제어부(58)는, 도 3 의 제 1 모의 제 어부(28)의 제 1 모의 컨트롤러(8a)에 더하여, 제 1 수치 모델(8i)과 제 5 모의 신호 처리기(8j)를 갖추고 있다.
제 1 수치 모델(8i)은, 제 1 모의 토크 신호(Tml)를 입력하고, 다음의 〔12〕식과 같이, 제 1 모의 토크 신호(Tm1)를 이너시아(Jm1)로 제산한 신호를 적분한 신호를 제 1 모의 속도 신호(ωm1)로서 출력하고, 다음의 〔13〕식과 같이, 제 1 모의 속도 신호(ωm1)를 적분한 신호를 제 1 모의 위치 신호(θm1)로서 출력한다.
ωm1 = Tml / (s ×J ml) 〔12〕
θm1 = ωm1 / s 〔13〕
제 5 모의 신호 처리기(8j)는, 다음의 〔14〕식과 같이, 제 1 모의 속도 신호 (ωm1)를 입력으로 하는 l 차 필터의 출력치를 미분한 값을 제 1 모의 가속도 신호(αm1)로서 출력한다.
αm1 = s ×ωm1 /(T3 ×s +1) 〔14〕
즉, T3 은 그 1 차 필터의 시정수(時定數)이다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 5 모의 신호 처리기(8j)를 갖추는 것에 의해 제 l 모의 가속도 신호(αm1)의 진폭이나 위상을 조정할 수 있다.
〔제6 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 6 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명 한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 1 모의 제어부가, 도 3 의 제 l 모의 제어부(28)나 도 6 의 제 l 모의 제어부(58)와 거의 동등한 구성으로 되어 있는데, 제 1 모의 컨트롤러(8a) 대신에 제 1 모의 컨트롤러 (68a)를 갖추고 있다는 점이 제 1 모의 제어부(28), (58)과 다르다.
도 7 은, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 l 모의 컨트롤러 (68a)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 7 에 나타낸 바와같이, 제 1 모의 컨트롤러(68a)는, 제 l 모의 위치 제어기(8al)과, 제 1 모의 속도 제어기(8a2)로 구성되어 있다.
제 1 모의 위치 제어기(8al)는, 지령 회전각 신호(θref)와 제 1 모의 위치 신호(θm1 )를 입력해 다음의 〔15〕식의 계산을 행해 제 1 모의 속도 지령 신호(ωref)를 계산해서 출력한다.
ωref = Kp1 ×(θref ―θm1 ) 〔15〕
여기서, Kpl 은 위치 비례 제어 게인이다.
제 1 모의 속도 제어기(8a2)는, 제 1 모의 속도 지령 신호(ωref)와 제 1 모의 속도 신호(ωml) 를 입력해 다음 〔16〕식의 계산을 행하여 제 1 모의 토크 신호(T ml) 를 산출하여 출력하고 있다.
Tml = Kvl ×(ωref ―ωml) 〔16〕
여기서 Kvl 은 속도 비례 제어 게인이다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 1 모의 컨트롤러를 제 1 모의 위치 제어기와 제 1 모의 속도 제어기로 구성하는 것에 의해, 제 1 모의 위치 제어기의 게인을 제 2 , 제 5 의 전동기 제어장치의 제어 게인 Kl , K2 보다도 값이 작은 값으로 해도, 제 2 , 제 5 실시 형태의 전동기 제어장치와 같은 응답 특성을 얻을 수 있다.
〔제7 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 7 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 제 1 의 모의 컨트롤러(68a) 대신에 제 1 모의 컨트롤러(78a)를 갖추고 있다는 점이 제 6 실시 형태의 전동기 제어장치와 다르다.
도 8 은, 제 1 모의 컨트롤러(78a)를 나타내는 블럭도이다. 도 8 에 나타낸 바와같이, 제 1 모의 컨트롤러(78a)는 제 l 모의 위치 제어기(8a3)와, 제 1 모의 속도 제어기(8a4)와, 가산기(8a5)로 구성된다.
제 1 모의 위치 제어기(8a3)는, 지령 회전각 신호(θref)와 제 1 모의 위치 신호(θm1 )를 입력하여, 다음〔17〕식의 계산을 행해, 제 1 모의 토크 지령 신호(Txm1)를 출력한다.
Txm1 = Kpl ×(θref ―θm1 ) 〔17〕
즉, Kpl 은 위치 비례 제어 게인이다.
제 l 모의 속도 제어기(8a4) 는, 지령 회전각 신호(θref)와 상기 제 1 모의 속도 신호(ωml) 를 입력하여, 다음 〔18〕식의 계산을 행해, 제 2 모의 토크 지령 신호(Tvm1)를 출력한다.
Tvm1 = Kvl ×(θref / s ―ωml) 〔18〕
즉, Kvl 은 속도 비례 제어 게인이다.
가산기(8a5)는, 제 1 모의 토크 지령 신호(Txm1)와 제 2 모의 토크 지령 신호
(Tvm1)를 가산한 신호를 제 1 모의 토크 신호(Tm1)로서 출력한다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 위치 제어기인 제 1 모의 위치 제어기(8a3)와 속도 제어기인 제 l 모의 속도 제어기(8a4)가 병렬로 구성되어 있기 때문에, 위치 제어 모드와 속도 제어 모드와의 전환을 행할수도 있다.
〔제8 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 8 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 제 6 , 제 7 실시 형태의 전동기 제어장치와 구성이 거의 같고, 도 7 , 도 8 의 제 1 모의 컨트롤러(68a), (78a) 대신에 도 9 (a) ,(b)에 나타낸 제 1 모의컨트롤러(88a),(98a)를 갖추고 있다는 점이 제 6 , 제 7 실시 형태의 전동기 제어장치와 다르다.
도 9 (a)는, 제 1 모의 컨트롤러(88a)의 구성을 나타내는 블럭도이며,
도 9 (b)는, 제 l 모의 컨트롤러(98a)의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 9 (a),(b)에 나타낸 바와같이, 제 1 모의 컨트롤러(88a),(98a)는,
각각 제 1 모의 제한기(8a6), 제 1 모의 제한기(8a7)을 갖추고 있다는 점이, 도 7 , 도 8 의 제 1 모의 컨트롤러(68a),(78a)와 다르다.
제 1 모의 제한기(8a6)와 제 l 모의 제한기(8a7)는 제 1 모의 토크 신호(Tm1)가 전동기(3)의 소정의 토크 범위내가 되도록 제 1 모의 토크 신호(Tm1) 의 값을 제한하기 위한 것이다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 이러한 모의 제한기(8a6),(8a7)를 추가하는 것에 의해, 미리, 전동기의 최대 구동 토크를 고려한 제 1 모의 토크 신호(Tm1)를 생성할 수 있다.
〔제9 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 9 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 도 7 , 도 9 의 제 1 모의 컨트롤러(68a) ,(88a)의 제 1 모의 위치 제어기(8a1) 대신에, 제 1 모의 위치 제어기(8a12)를 갖추고 있다.
도 1O 은, 제 1 모의 위치 제어기(8a12)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 1O 에 나타낸 바와같이, 제 1 모의 위치 제어기(8a12)는, 감산기(8ala)와, 계수기(8a1b)와, 계수기(8a1c)와, 적분기(8a1d)와, 가산기(8a1e)로 구성된다.
감산기(8a1a)는, 지령 회전각 신호(θref)에서 제 1 모의 위치 신호(θm1 )를 감산하여 제 1 모의 위치 오차 신호(Exm1)를 출력한다. '
계수기(8alb)는, 제 1 모의 위치 오차 신호(Exm1)를 Kpl 배한 값을 제 1O 모의 신호(SI1O)로서 출력한다. 계수기(8aIc)는, 제 1 모의 위치 오차 신호(Exm1)를 KIl 배한 값을 제 11 모의 신호(SI11)로서 출력한다. 적분기(8ald)는, 제 11 모의 신호를 적분한 값을 제 12 모의 신호(SI12)로서 출력한다.
가산기(8ale)는, 제 1O 모의 신호(SI1O)와 제 l2 모의 신호(SI12)를 가산한 신호를 제 1 모의 속도 지령 신호(ωref)로서 출력한다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 1 모의 위치 제어기(8a12)에 적분기(8ald)를 추가하는 것에 의해 비례-적분 제어를 행하여, 연산 오차가 존재하는 경우에도, 제 1 모의 위치 신호(θm1 )와 지령 회전각 신호(θref)와의 오차를 없앨 수 있다.
〔제10 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 1O 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 도 11 을 참조하면서 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 도 7 , 도 9 의 제 1 모의 컨트롤러(68a), (88a)의 제 1 모의 속도 제어기(8al) 대신에, 제 1 모의 속도 제어기(8a22)를 갖추고 있다.
도 11 은, 제 1 모의 속도 제어기(8a22)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 1 1 에 나타낸 바와같이, 제 1 모의 속도 제어기(8a22)는, 감산기(8a2a)와, 계수기(8a2b)와, 계수기(8a2c)와, 적분기(8a2d)와, 가산기(8a2e)로 구성된다.
감산기(8a2a)는, 제 1 모의 속도 지령 신호(ωref)로부터 제 1 모의 속도 신호(ωm1)를 감산한 값을 제 1 모의 위치 오차 신호(Evm1 )로서 출력한다.
계수기(8a2b)는, 제 1 모의 속도 오차 신호(Evm1 )를 KV1 배한 값을 제 13 모의 신호(SI13)로서 출력하고, 계수기(8a2c)는, 제 1 모의 속도 오차 신호(Evml)를 KIl 배한 값을 제 14 모의 신호(SIl4)로서 출력한다.
적분기(8a2d)는, 제 l4 모의 신호(SIl4)를 적분한 값을 제 15 모의 신호(S I15)로서 출력한다.
가산기(8a2e)는, 제 13 모의 신호(SI13)와 제 15 모의 신호(SI15)를 가산한 값의 신호를 제 l 모의 토크 지령 신호(Tm1a )로서 출력한다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 1 모의 속도 제어기(8a22)에 적분기(8a2d)를 추가하는 것에 의해, 위치 제어 모드와 속도 제어 모드와의 변환이 행해질 때에도, 비례-적분 제어가 행해지기 때문에, 정상시의 제 1 모의 위치 신호(θm1 )와 지령 회전각 신호(θref)와의 오차를 없앨 수 있다.
〔제11 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 1l 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 도 8 , 도 9 의 제 1 모의 컨트롤러 (78a), (98a)의 제 1 모의 속도 제어기(8a3) 대신에, 제 1 모의 속도 제어기(8a 32)를 갖추고 있다.
도 12 는, 제 1 모의 위치 제어기(8a32)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 1 2 에 나타낸 바와같이, 제 1 모의 위치 제어기(8a32)는, 감산기(8a3a)와, 계수기(8a3b)와, 계수기(8a3c)와, 적분기(8a3d)와, 가산기(8a3e)로 구성되어있다.
감산기(8a3a)는, 지령 회전각 신호(θref)로부터 제 l 모의 위치 신호(θm1 )를 감산한 값의 신호를 제 1 모의 위치 오차 신호(Exm1)로서 출력한다. 계수기 (8a3b)는, 제 l 모의 위치 오차 신호(Exm1)의 값을 kpl 배한 값의 신호를 제 16 모의 신호(SIl6)로서 출력한다. 계수기(8a3c)와, 제 1 모의 위치 오차 신호(Exm1)의 값을 KIl 배한 값의 신호를 제 17 모의 신호(SI17)로서 출력한다.적분기(8a3d)는, 제 17 모의 신호(SI17)를 적분한 신호를 제 18 모의 신호(SI18) 로서 출력한다.
가산기(8a3e)는, 제 16 모의 신호(SI16)와 제 18 모의 신호(SI18)를 가산한 값을 제 1 모의 토크 지령 신호(Txm1)로서 출력한다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 l 모의 위치 제어기(8a32)에 적분기(8a3d)를 추가하여 비례-적분 제어를 행하는 것으로, 계산 오차가 존재하는 경우에도, 제 1 모의 위치 신호( θm1 )와 지령 회전각 신호(θref)와의 오차를 없앨 수 있다.
〔제12 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 12 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 도 8 , 도 9 의 제 1 모의 컨트롤러(78a),(98a)의 제 1 모의 속도 제어기(8a4) 대신에, 제 1 모의 속도 제어기(8a42)를 갖추고 있다.
도 13 은, 제 1 모의 속도 제어기(8a42)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 13 에 나타낸 바와같이, 제 1 모의 속도 제어기(8a42)는, 미분기(8a4a)와, 감산기(8a4b)와, 계수기(8a4c)와, 계수기(8a4f)와, 적분기(8a4d)와, 가산기(8 a4e)로 구성된다.
미분기(8a4a)는, 지령 회전각 신호(θref)를 미분하여 제 19 모의 신호(S I19)를 출력한다. 감산기(8a4b)는, 제 19 모의 신호(SI19)를 제 1 모의 속도 신호(ωm1)에서 감산하여 제 1 모의 속도 오차 신호(Evm1)를 출력한다. 계수기(8a 4c)는, 제 1 모의 속도 오차 신호(Evm1)를 Kil 배한 신호를 제 20 모의 신호(SI2O)로서 출력한다. 계수기(8a4f)는, 제 1 모의 속도 오차 신호(Evm1)의 값을 KV1 배한 값의 신호를 제 21 모의 신호(SI21)로서 출력한다. 적분기(8a4d)는, 제 2O 모의 신호(SI2O)를 적분하여 제 22 모의 신호(SI22)를 출력한다. 가산기(8a4e)는, 제 21 모의 신호(SI21)와 제 22 모의 신호(SI22)를 가산해서 제 2 모의 토크 지령 신호(Tvm1)를 출력한다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 1 모의 속도 제어기(8a42)가 적분기(8a4d)를 갖추어 비례- 적분 제어를 행함에 따라, 위치 제어 모드와 속도 제어 모드와의 변환이 행해질 때에도, 정상시의 제 1 모의 위치 신호( θm1 )와 지령 회전 각 신호(θref)와의 오차를 없앨 수 있다.
〔제13 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 13 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 도 3 의 제 1 모의 제어부(28)의 제 l 모델(8b) 대신에, 제 1 수치 모델(138b)을 갖추고 있다.
도 14 는, 제 l 수치 모델(138b)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 14 에 나타내는 바와같이, 제 1 수치 모델(138b)은, 계수기(8bl), 적분기(8b2)와, 적분기(8b3)로 구성된다.
계수기(8b1)는, 제 1 모의 토크 신호(Tml )를 입력해서 다음 〔19〕식과 같이 제 1 모의 가속도 신호(αml )를 계산하여 출력한다. 적분기(8b2)는, 제 1 모의 가속도 신호(αml )를 다음 〔20〕식과 같이 적분한 신호를 제 l 모의 속도 신호(ωml)로서 출력한다. 적분기(8b3)는, 제 1 모의 속도 신호(ωml )를, 다음〔21〕식과 같이 적분해서, 제 1 모의 위치 신호(θml)로서 출력한다.
αml = Tml / J 〔19〕
ωml = αml / s 〔20〕
θml = ωml / s 〔21〕
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 2 실시 형태의 전동기 제어장치 와 마찬가지로 제 1 수치 모델(l38b)을 강체(剛體)모델로 고정함에 따라, 요구된 응답 특성에 맞게, 제 1 모의 컨트롤러(8a), (68a), (78a), (88a),(98a)의 제어 게인 Kl , K2 등의 제어 파라미터의 설정을 용이하게 설정할 수 있다.
〔제14 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 14 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 도 6 의 제 1 모의 제어부(58) 의 제 1 수치 모델(8i) 대신에, 제 1 수치 모델(148i)을 갖추고 있다.
도 15 는, 제 1 수치 모델(148i)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 15 에
나타내는 바와같이, 제 1 수치 모델(8i)은, 계수기(8il)와, 적분기(8i2)와, 적분기(8i3)로 구성된다.
계수기(8il)는, 제 1 모의 토크 신호(Tml )를 상기 기술한 〔19 〕식과 같이 제 16 모의신호(SI16)를 출력한다. 적분기(8i2)는, 제 16 모의 신호(SI16)를 적분 한 제 1 모의 속도 신호(ωml)를 출력한다. 적분기(8i3)는, 제 1 모의 속도 신호(ωml)를 적분한 제 1 모의 위치 신호(θml)를 출력한다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 1 수치 모델(l48i)을 제 1 수치 모델(8i)과 같이 강체 모델로 고정함에 따라, 요구된 응답 특성에 맞게, 제 1 모의 컨트롤러의 게인 Kl , K2 등의 제어 파라미터의 설정을 용이하게 설정할 수 있다.
〔제15 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 15 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태 및 제 l6 ~ 제 24 의 실시 형태는, 본 발명의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 제어 수단의 실시 형태를 나타내는 것이며, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 1 모의 제어 수단이나, 실제어 수단등에는, 제 1~ 제 14 및 제 25 ~ 제 27 실시 형태에 나타난 것이 각각 적용되는 것으로 한다.
도 l6 은, 제 2 모의 제어부(19)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 16 에 나타내는 바와같이, 제 2 모의 제어부(19)는, 제 2 모의 컨트롤러(9a)와 제 2 수치 모델(9b)로 구성된다.
제 2 모의 컨트롤러(9a)는, 제 1 모의 위치 신호(θm1)와 제 1 모의 속도 신호(ωm1)와, 제 1 모의 가속도 신호(αm1)와, 제 2 모의 위치 신호(θm2)와 제 2 모의 속도 신호(ωm2)를 입력하고, 다음 〔22〕식에 의해 제 2 모의 토크 신호(Tm2)를 산출하여 출력한다.
Tm2 = J m2 ×αm1 ＋Jm3 ×{K3 (θm1 －θ m2 ) - K4 ( ωm1 - ωm2 )} 〔22〕
여기서, J m2, Jm3 은 제2 수치 모델의 이너시아, K3 , K4 는 제어게인을 나타낸다. 제 2 수치 모델(9b)은, 제 2 모의 토크 신호(Tm2)를 입력하여, 다음 〔23〕∼〔25〕식에 의해 제 2 모의 위치 신호(θm2)와 제 2 모의 속도 신호(ωm2)와 제 2 모의 가속도 신호(αm2)를 산출하여 출력한다.
αm2 = Tm2 / Jm3 〔23〕
ωm2 = Tm2 / (s × Jm3) 〔24〕
θm2 = Tm2 / (s2 × Jm3) 〔25〕
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 2 모의 컨트롤러(9a)가 제 1 모의 가속도 신호(αml ), 제 l 모의 위치 신호(θml ), 제 1 모의 속도 신호(ωm1 )와, 제 2 모의 위치 신호(θm2), 제 2 모의 속도 신호(ωm2)를 이용해 제어를 행하기 때문에, 게인 K3 , K4 의 값을 전동기 제어장치의 제어의 안정성을 잃을 정도로 올리는 일 없이, 제 2 모의 위치 신호(θm2), 제 2 모의 속도 신호(ωm2)의 응답 특성을 제 1 모의 위치 신호(θm1), 제 1 모의 속도 신호(ωm1)의 특성에 가깝게 할 수 있다.
또, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 2 모의 위치 신호(θm2), 제 2 모의 속도 신호(θm2), 제 2 모의 가속도 신호(αm2)의 응답 특성을, 제 l 모의 가속도 신호(αml), 제 l 모의 위치 신호(θm1), 제 1 모의 속도 신호(ωm1) 의 응답 특성과 비교하여, 보다 매끄럽게 할 수 있다.
또, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 기계 시스템(6)이 강체계인 경우 , 제 2 수치 모델(9b)을 강체 모델로 구성하는 것에 의해, 지령 회전각 신호( θref )에 따라서 기계 시스템(6)을 동작시킬 수 있다.
이상 기술한 바와같이, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 2 모의 제어부(19)를 제 2 모의 컨트롤러(9a)와 제 2 수치 모델(9b)로 구성하는 것에 의해, 요구된 응답 특성의 빠르기와 매끄러움에 알맞게, 적절한 제 2 모의 위치 신호(θm2)와 제 2 모의 속도 신호(ωm2)와 제 2 모의 가속도 신호(αm2)와 모의 토크 신호(T)를 제공하는 것을 용이하게 실현할 수 있다.
〔제16 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 16 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 도 16 의 제 2 모의 제어부( 19)를 갖추는 대신에, 제 2 모의 제어부(29)를 갖추고 있다는 점이 제 15 실시 형태의 전동기 제어장치와 다르다.
도 17 은, 제 2 모의 제어부(29)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 17 에 나타내는 바와같이, 제 2 모의 제어부(29)는, 제 2 모의 컨트롤러(9a) 대신에 제 2 모의 컨트롤러(9c )를 갖춘다는 점이, 제 2 모의 제어부(19)와 다르다.
제 2 모의 컨트롤러(9c)는, 제 1 모의 위치 신호(θm1)와 제 1 모의 속도 신호(ωm1)와, 제 1 모의 가속도 신호(αm1)와, 제 2 모의 위치 신호(θm2)와 제 2 모의 속도 신호(ωm2)와 제 2 모의 가속도 신호(αm2)를 입력하고, 다음 〔26〕식에 의해 제 2 모의 토크 신호(Tm2)를 산출하여 출력한다.
Tm2 = J m2 ×αm1 －Jm4 ×αm2 ＋Jm3 ×{K 3 (θm1 －θm2 ) - K4 ( ωm1 - ωm2 )} 〔26〕
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 도 16 의 제 2 모의 컨트롤러(9a)와 비교해, 제 2 모의 컨트롤러(9c)에 제 2 모의 가속도 신호(αm2)를 피드 백 시키는 것에 의해, 제 2 모의 속도 신호(ωm2 )의 오버 슛 양을 줄일 수 있다.
〔제17 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 17 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치에는, 제 15 , 제 16 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 수치 모델(9b)에 대한 다른 실시 형태인 제 2 수치 모델(179b)이 이용되고 있다.
도 18 은, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 수치 모델(179b)을 나타내는 블럭도이다. 도 18 에 나타내는 바와같이, 제 2 수치 모델
(179b)은, 계수기(9b1)와, 적분기(9b2)와, 적분기(9b3)로 구성된다.
계수기(9bl)는, 제 2 모의 토크 신호(Tm2)를 계수배(係藪倍)하여 제 2 모의 가속도 신호(αm2)를 출력한다. 적분기(9b2)는, 제 2 모의 가속도 신호(αm2)를 적분한 제 2 모의 속도 신호(ωm2)를 출력한다. 적분기(9b3)는, 제 2 모의 속도 신호(ωm2)를 적분한 제 2 모의 위치 신호(θm2)를 출력한다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 2 수치 모델(179b)을 강체 모델로 고정함에 따라, 기계 시스템(6)이 강체계인 경우에는, 기계 시스템(6)의 실위치 신호(θ)와 지령 회전각 신호(θref )와의 오차를 보다 작게 하는 것과 동시에, 실토크 지령(T)에 포함되는 고주파 성분을 적게 할 수 있다.
〔제18 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 18 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치에는, 제 15 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 컨트롤러(9a)에 대한 다른 실시 형태인 제 2 모의 컨트롤러(19a)가 이용되고 있다.
도 19 는, 제 2 모의 컨트롤러(19a)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 19 에 나타내는 바와 같이, 제 2 모의 컨트롤러(19a)는, 감산기(9al)와, 제 2 모의 위치 제어기(9a2)와, 감산기(9a3)와, 제 2 모의 속도 제어기(9a6)와, 계수기(9a5)와, 가산기(9a4)로 구성된다.
감산기(9al)는, 제 1 모의 위치 신호(θml)로부터 제 2 모의 위치 신호(θm2) 를 감산해서 제 l7 모의 신호(S117)를 출력한다. 제 2 모의 위치 제어기(9a2)는, 제 17 모의 신호(SIl7)를 다음 〔27〕식과 같이 KP2 배하여 제 18 모의 신호(S118)로서 출력한다.
SI18 = KP2 ×SI17 〔27〕
단, KP2 는 제 2 모의 위치 제어기(9a2)의 위치 비례 제어 게인이다. 가감산기(9a 3)는, 제 18 모의 신호(SI18)와 제 1 모의 속도 신호(ωml)와의 합에서 제 2 모의 속도 신호(ωm2)를 감산한 신호를 제 19 모의 신호(SI19)로서 출력한다.
제 2 모의 속도 제어기(9a6)는, 제 19 모의 신호(SI19)를 다음 〔28〕식과
같이 Kv2 배하여 제 20 모의 신호(SI2O)를 출력한다.
SI2O = Kv2 ×SI19 〔28〕
단, Kv2 는 제 2 모의 속도 제어기(9a6)의 속도 비례 제어 게인이다.
계수기(9a5)는, 제 1 모의 가속도 신호(αml)를 입력해서, 다음〔29〕식에 의해 제 21 모의 신호(SI21)를 계산하여 출력한다.
SI21 = J ml ×αml 〔29〕
가산기(9a4)는, 제 20 모의 신호(SI2O)와 제 21 모의 신호(SI21)를 가산
해서 제 2 모의 토크 신호(Tm2)를 출력한다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 앞서 기술한 〔22〕식 또는,〔26〕식 등에 나타나는 바와같은 제어 동작을 제 2 모의 위치 제어기(9a2)와 제 2 모의 속도 제어기(9a6)와 계수기(9a5)로 분리하는 것에 의해, 제 2 모의 컨트롤러(19a)를 전기 회로등에서 용이하게 실현할 수 있다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 20 모의 신호(SI2O)를 생성하기 위한 조작을, 제 2 모의 위치 제어기(9a2)와 제 2 모의 속도 제어기(9a6)로 분리하는 것에 의해, 제 2 모의 위치 제어기(9a2)의 각 게인을 전동기 제어장치의 안정성이 용이하게 유지될 수 있는 작은 값으로 설정할 수 있다.
〔제19 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 19 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치에는, 제 15 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 컨트롤러(9a)에 대한 다른 실시 형태인 제 2 모의 컨트롤러 (29a)가 이용되고 있다.
도 20 은, 제 2 모의 컨트롤러(29a)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 2O 에 나타내는 바와같이, 제 2 모의 컨트롤러(29a)는, 도 19 의 제 2 모의 컨트롤러
(19a)의 구성요소에 추가해 새로이, 미분기(9a7)와,감산기(9a8)와,제 2 모의 가속도 제어기(9a9)를 갖추고 있다.
미분기(9a7)는, 제 2 모의 속도 신호(ωm2)를 미분하여 제 22 모의 신호(SI22) 를 출력한다. 감산기(9a8)는, 제 1 모의 가속도 신호(αm1)로부터 제 22 모의 신호(SI22)를 감산해서 제 23 모의 신호(SI23)를 출력한다. 제 2 모의 가속도 제어기(9a9)는, 제 23 모의 신호(SI23)를 입력해, 다음〔30〕식에 의해 제 24 모의 신호(SI24) 를 산출하여 출력한다.
SI24 = Ka2 ×SI23 〔30〕
여기서, Ka2 는, 가속도 비례 제어 게인이다.
제 24 모의 신호(SI24)는 가산기(9a4)에 의해 제 20 모의 신호(SI2O)와 제
21 모의 신호(SI21)와의 합에 가산되고 제 2 모의 토크 신호(T m2)가 생성된다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 2 모의 가속도 제어기(9a9)의 도입에 의해, 제 2 모의 가속도 신호(αm2)의 응답 특성을 제 1 모의 가속도 신호
(αm1)의 응답 특성에 보다 가깝게 할 수 있고, 제 2 모의 위치 신호(θm2)와 제 2 모의 속도 신호(ωm2)를 보다 빠르게 시작할 수 있다.
〔제20 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 2O 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 16 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 컨트롤러(9c)에 대한 다른 실시 형태로서 제 2 모의 컨트롤러(19c)가 이용되고 있다.
도 21 은, 제 2 모의 컨트롤러(19c)의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 21 에 나타내는 바와 같이, 제 2 모의 컨트롤러(19c)는, 도 19 의 제 2 모의 컨트롤러(19a)와 마찬가지로, 감산기(9al)와, 제 2 모의 위치 제어기(9a2)와, 가감산기(9a3)와, 가산기(9a4)와, 계수기(9a5)와, 제 2 모의 속도 제어기(9a6)를 갖추고 있으며, 게다가 감산기(9c7)와 제 2 모의 위치 제어기(9c2)를 갖추고 있다.
감산기(9c7)는, 제 2 모의 가속도 신호(αm2)로부터 제 1 모의 가속도 신호(αm1)를 감산해서 제 25 모의 신호(SI25)를 출력한다. 제 2 모의 가속도 제어기(9c8)는, 제 25 모의 신호(SI25)를 계배수하여 제 26 모의 신호(SI26)를 출력한다. 제 21 모의 신호(SI21)는, 가산기(9a4)에 입력되어 제 26 모의신호(SI26) 와 제 2O 모의 신호(SI2O)에 가산되어 제 2 모의 토크 신호(Tm2) 가 출력된다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 2O 모의 신호(SI2O)를 생성하기 위한 조작을, 제 2 모의 위치 제어기(9a2)와 제 2 모의 속도 제어기(9a6)로 분리하는 것에 의해, 제 2 모의 위치 제어기(9a2)의 제어 게인(Kp2 )의 값을 위치 제어 단독일 때보다 작은 값으로 할 수 있다.
〔제21 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 2l 실시 형태의 전동기 제어장치의 구성에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 도 16 의 제 2 모의 제어부(19)를 갖추는 대신에, 제 2 모의 제어부(39)를 갖추고 있다는 점이 제 15 실시 형태의 전동기 제어장치와 다르다. 도 22 는, 제 2 모의 제어부(39)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 22에 나타내는 바와 같이, 제 2 모의 제어부(39)는, 제 2 수치 모델(9e)과 제 2 모의 컨트롤러(9d)로 구성된다.
제 2 모의 컨트롤러(9d)는, 제 1 모의 위치 신호(θm1 )와, 제 1 모의 속도 신호(ωml )와, 제 1 모의 가속도 신호(αml)와, 제 2 모의 위치 신호(θm2 )와, 제 2 모의 속도 신호(ωm2 )와, 제 2 모의 가속도 신호(αm2)와, 제 3 모의 위치 신호(θ L2 )와, 제 3 모의 속도 신호(ωL2)를 입력해, 다음 〔31〕식을 계산해서 제 2 모의 토크 신호(Tm2 )를 출력한다.
Tm2 = Jm2 ×αml - Jm4 ×αm2 + Jm3 ×{ K3 (θm1-θm2) -K4 ( ωml -ωm2 )} -
K5 ×θL2 - K6 ×ωL2 〔31〕
제 2 수치 모델(9e)은, 제 2 모의 토크 신호(Tm2 )를 입력하여, 다음의 〔32〕~〔37〕식을 계산하여 제 2 모의 가속도 신호(αm2 )와 제 2 모의 속도 신호(ωm2)와 제 2 모의 위치신호(θm2 )와 제 3 모의 위치 신호(θL2 )와 제 3 모의 속도 신호(ωL2 )를 출력한다.
αm2 = (Tm2 - Tk) / (Jm5 ) 〔32〕
ωm2 = (Tm2 - Tk) / (Jm5 ×s) 〔33〕
θm2 =(Tm2 - Tk) / (Jm5 ×s2 ) 〔34〕
θL2 = Tk / (Jm6 ×S2 ) 〔35〕
ωL2 = Tk / (Jm6 ×S) 〔36〕
Tk = Kc ×(θm2 - θL2) 〔37〕
여기서 Jm5 , Jm6 은 이너시아, Kc 는 제어게인, Tk는 비틀림 모의 토크 신 호이다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 2 모의 컨트롤러(9d)는, 2 관성성계(慣性性系)를 모델화한 제 2 수치 모델(9e)로부터 피드백된 제 3 모의 위치 신 호(θL2)와 제 3 모의 속도 신호(ωL2)를 이용해 피드 백 제어를 행하는 것으로, 기계 시스템(6)이 2 관성계인 경우에도, 적절한 제 2 모의 토크 신호(Tm2 ), 제 2 모의 가속도 신호(αm2 ), 제 2 모의 속도 신호(ωm2 ), 제 2 모의 각도 신호(θm2 )를 생성할 수 있다.
〔제22 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 22 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 21 실시 형태의 전동기 제어장치에서 이용되는 제 2 모의 컨트롤러(9d) 대신에, 제 2 모의 컨트롤러(19d)가 이용되고 있다. 도 23 은, 제 2 모의 컨트롤러(19d)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 23 에 나타내는 바와 같이, 제 2 모의 컨트롤러(9d)는, 감산기(9dl)와,제 2 모의 위치 제어기(9d2)와, 가감산기(9d3)와, 가산기(9d4)와, 계수기(9d5)와, 제 2 모의 속도 제어기(9d6)와, 감산기(9d7)와, 감산기(9d9)와, 제 2 모의 비틀림 위치 보상기(9d1O)와, 제 2 모의 비틀림 속도 보상기(9d8)로 구성된다.
감산기(9dl)는, 제 1 모의 위치 신호(θm1)로부터 제 3 모의 위치 신호(θL2)를 감산하여 제 27 모의 신호(SI27)를 출력한다. 제 2 모의 위치 제어기(9d2)는, 제 27 모의 신호(SI27)에 기초하여 제 28 모의 신호(SI28)를 제공한다. 도 24 에 제 2 모의 위치 제어기(9d2)의 구성을 나타낸다. 제 2 모의 위치 제어기(9d2)는, 계수기(9d2a)로 구성된다. 계수기(9d2a)는, 제 27 모의 신호(SI27)를 Kp2 배한 제 28 모의신호(SI28)를 출력한다.
가감산기(9d3)는, 제 28 모의 신호(SI28)와 제 1 모의 속도 신호(ωm1)와의 합으로부터 제 3 모의 속도 신호(ωL2)를 감산해서 제 29 모의 신호(SI29)를 출력한다. 제 2 모의 속도 제어기(9d6)는, 제 29 모의 신호(SI29)에 기초하여 제 3O 모의 신호(SI3O)를 제공한다. 도 25에 제 2 모의 속도 제어기(9d6)의 구성을 나타낸다. 제 2 모의 위치 제어기(9d6)는, 계수기(9d6a)로부터 구성된다. 계수기(9d6a)는, 제 29 모의 신호(SI29)를 계수배한 제 30 모의 신호(SI3O)를 출력한다.
감산기(9d9)는, 제 2 모의 위치 신호(θm2)로부터 상기 제 3 모의 위치 신호
(θL2)를 감산해서 제 31 모의 신호(SI31)를 출력한다.
제 2 모의 비틀림 위치 보상기(9d1O)는, 제 31 모의 신호(SI31)에 기초하여 제 32 모의 신호(SI32)를 제공한다. 도 26 에 제 2 모의 비틀림 위치 보상기 (9d1O)의 구성을 나타낸다. 제 2 모의 비틀림 위치 보상기(9dlO)는, 계수기(9d lOa)로부터 구성된다. 계수기(9d1Oa)는, 제 31 모의 신호(SI31)를 다음 〔38〕식에 의해 제 32 모의 신호(SI32)를 계산해서 출력한다.
SI32 = Kp3 ×SI31 〔38〕
여기서, Kp3 는, 위치 비례 제어 게인이다.
감산기(9d7)는, 제 2 모의 속도 신호(ωm2)로부터 상기 제 3 모의 속도 신호
(ωL2)를 감산해서 제 33 모의 신호(SI33)를 출력한다.
제 2 모의 비틀림 속도 보상기(9d8)는, 제 33 모의 신호(SI33)를 입력해 제 34 모의 신호(SI34)를 출력한다. 도 27 에 제 2 모의 비틀림 속도 보상기(9d8)의 구성을 나타낸다. 제 2 모의 비틀림 속도 보상기(9d8)는, 계수기(9d8a)로부터 구성된다 . 계수기(9d8a)는, 제 33 모의 신호(SI33)를 다음 〔39〕식에 의해 제 34 모의 신호(SI34)를 계산해서 출력한다.
SI34 = KV3 ×SI33 〔39〕
여기서, KV3 는 속도 비례 제어 게인이다.
계수기(9d5)는, 제 1 모의 가속도 신호(αm1)를 계수배하여 제 35 모의 신호(SI35)를 출력한다. 가산기(9d4)는, 제 30 모의 신호(SI3O)와 제 32 모의 신호(SI32)와 제 34 모의 신호(SI34)와 제 35 모의 신호(SI35)를 가산해서 제 2 모의 토크 신호(Tm2) 를 출력한다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 2 모의 비틀림 위치 보상기(9dlO)와 제 2 모의 비틀림 속도 보상기(9d8)를 추가하는 것에 의해, 기계 시스템(6)이 2 관성계인 경우에도, 적절한 제 2 모의 토크 신호(Tm2)를 생성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 30 모의 신호(SI3O)를 생성하기 위한 조작을, 제 2 모의 위치 제어기(9d2)와 제 2 모의 속도 제어기(9d6)로 분리하는 것에 의해, 제 2 모의 위치 제어기(9d2)의 게인 Kp2 의 값을 위치 제어 단 독보다도 작게 할 수 있다.
〔제23 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 23 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치에는, 제 22 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 컨트롤러(9d)에 대한 다른 실시 형태인 제 2 모의 컨트롤러 (29d)가 이용되고 있다.
도 28 은, 제 2 모의 컨트롤러(29d)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 2
8 에 나타내는 바와 같이, 제 2 모의 컨트롤러(29d)는, 도 23 의 제 2 모의 컨트롤러(19d)의 구성요소에 더하여 새로이, 미분기(9d11)와 감산기(9d12)와, 제 2 모의 가속도 제어기(9dl3)를 갖추고 있다.
미분기(9dll)는, 제 3 모의 속도 신호(ωL2)를 미분해서 제 36 모의 신호(SI36)를 출력한다. 감산기(9d12)는, 제 36 모의 신호(SI36)를 제 1 모의 가속도 신호(αml)로부터 감산하여 제 37 모의 신호(SI37)를 출력한다.
제 2 모의 가속도 제어기(9dl3)는, 제 37 모의 신호(S137)를 입력하여 다음 〔40〕식에 의해 제 38 모의 신호(SI38)를 계산하여 출력한다.
SI38 = Ka3 ×SI37 〔40〕
여기서, Ka3 는 가속도 비례 제어 게인이다.
가산기(9d4)는, 제 3O 모의 신호(SI3O)와 제 32 모의 신호(SI3O)와 제 34
모의 신호(SI34)와 제 35 모의 신호(SI35)와 제 38 모의 신호(SI38)를 가산하여 제 2 모의 토크 신호(Tm2)를 출력한다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 제 2 모의 가속도 제어기(9d13)를 추가하는 것에 의해 기계 시스템(6)이 2 관성계인 경우라도, 제 3 모의 속도 신호(ωL2) 가 제 1 모의 속도 신호(ωm2)와 가까운 응답 특성을 가지는 것이 가능하도록 적절한 제 2 모의 토크 신호(Tm2)를 생성해서, 기계 시스템(6)의 제어 응답을 용이하게 빨리 할 수 있다.
〔제24 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 24 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 21 실시 형태의 전동기 제어장치에서 이용되는 제 2 수치 모델(9e) 대신에, 제 2 수치 모델(19e)이 이용되고 있다 . 도 29 는, 제 2 수치 모델(19e)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 29 에 나타내는 바와 같이, 제 2 수치 모델(19e)은, 제 1 관성계 수치 모델 (9el)과 스프링 수치 모델(9e2)과, 제 2 관성계 수치 모델(9e3)로 구성된다.
제 1 관성계 수치 모델(9el)은, 제 2 모의 토크 신호(Tm2)를 입력하여, 다음〔41〕~〔43〕식에 의해 제 2 모의 위치 신호(θm2)와 제 2 모의 속도 신호(ωm2)와 제 2 모의 가속도 신호(αm2)를 계산하여 출력한다.
αm2 = (Tm2 - Tk) / (Jm5 ) 〔41〕
ωm2 = αm2 / s 〔42〕
θm2 = ωm2 / s 〔43〕
스프링 수치 모델(9e2)은, 도 3O 과 같은 구성으로 되어 있고, 제 2 모의 위치 신호(θm2)와 제 3 모의 위치 신호(θL2 )를 입력해서 다음 〔44〕식을 계산하여 모의 비틀림 토크 신호(Tk)를 출력한다.
Tk = Kc ×(θm2 - θL2 ) 〔44〕
제 2 관성계 수치 모델(9e3)은, 모의 비틀림 토크 신호(Tk)에 기초하여 다음〔45〕,〔46〕식에 의해 제 3 모의 위치 신호(θL2 ) 와 제 3 모의 속도 신호(ωL2 )를 계산하여 출력한다.
ωL2 = Tk / (Jm6 ) 〔45〕
θL2 = ωL2 / s 〔46〕
또한 , 제 1 관성계 수치 모델(9e1)에는, 다음〔47〕식과 같이, 제 2 모
의 토크 신호(Tm2 )에 제한을 가할 수도 있다.
Tm2 = Tmax (Tm2 ≥ Tmax)
Tm2 = Tmax (Tm2 －< Tmax) 〔47〕
여기서, Tmax 는 전동기의 최대 토크이다.
이렇게 함으로서, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 보다 적절한 제 2 모의 토크 신호(Tm2)를 생성할 수 있다.
이상 기술한 바와같이, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 기계 시스템 (6)이 2 관성계의 스프링 진동계로 근사할 수 있을때, 제 2 수치 모델을 2 개의 관성계 모델과 스프링 수치 모델로 구성하는 것으로, 기계 시스템(6)의 응답과 같은 제 2 수치 모델의 응답을 얻을 수 있음과 동시에, 토크 지령(T)에 포함되는 고주파 성분을 적게 할 수 있다.
〔제25 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 25 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시 형태는, 본 발명의 전동기 제어장치에 있어서의 실제어 수단의 실시 형태를 나타내는 것이며, 본 실시 형태 및 제 26 , 제 27 의 전동기 제어장치에서는, 제 1 모의 제어 수단이나, 제 2 모의 제어 수단등으로는, 제 1~ 제 24 실시 형태에 나타낸 것이 각각 적용되는 것으로 한다.
도 31 은, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 실제어부(1O)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 3l 에 나타내는 바와같이, 실제어부(lO)는, 감산기(1O a)와, 실위치 제어기(1Ob)와, 미분기(1Od)와, 감산기(1Oc)와, 실속도 제어기(1Of)와, 미분기(1Oe)와, 감산기(1Og)와, 제 l 실가속도 제어기(1Oh)와, 가산기(lOi)로 구성된다.
감산기(1Oa)는, 제 2 모의 위치 신호(θm2)로부터 실회전각 신호(θ)를 감산한 값을 제 39 모의 신호(SI39)로서 출력한다. 실위치 제어기(1Ob)는, 제 39 모의 신호(SI39)를 입력해서 위치 제어를 행하여 제 4O 모의 신호(SI4O)를 출력한다.
미분기(1Od)는, 실회전각 신호(θ)에 기초하여 제 43 모의 신호(SI43)를 출력한다. 가감산기(1Oc)는, 제 2 모의 속도 신호(ωm2)와 제 40 모의 신호(SI4O)와의 합으로부터 제 43 모의 신호(S143)를 감산해서 제 41 모의 신호 (S141)를 생성하여 출력한다. 실속도 제어기(lOf)는, 제 41 모의 신호(S141)를미분한 값을 제 42 모의 신호(SI42)로서 출력한다.
미분기(1Oe)는, 제 43 모의 신호(SI43)를 미분한 값을 제 44 모의 신호(SI44)로서 출력한다. 감산기(10g)는, 제 2 모의 가속도 신호(αm2)로부터 제 44 모의 신호(SI44)를 감산한 값을 제 45 모의 신호(SI45)로서 출력한다.
제 1 실가속도 제어기(lOh)는, 제 45 모의 신호(SI45)를 입력해서 다음
〔48〕식의 계산을 행하여 제 46 모의 신호(SI46)를 출력한다.
S146 = Ka ×SI45 〔48〕
단, Ka 는 가속도 비례 제어 게인이다.
가산기(1Oi)는, 제 42 모의 신호(S142)와 제 46 모의 신호(SI46)와 제 2 모
의 토크 신호(Tm2)를 가산한 값을 토크 지령(T)으로서 출력한다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 1 실가속도 제어기(1Oh)를 더하는 것에 의해, 제 2 수치 모델과 기계 시스템(6) 간에 다소 모델 오차가 존재하더라도, 실회전각 신호(θ)도 제 2 모의 위치 신호(θm2)와 가까운 특성을 가질 수 있 다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 실제어부(1O)에 제 l 실가속도 제어기를 더하는 것에 의해, 기계 시스템(6)의 응답과 제 2 수치 모델의 응답과 오차를 보다 작게 할 수 있다.
〔제26 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 26 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.
도 32 는, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 실제어부(11)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 32 에 나타내는 바와같이, 실제어부(11)는, 도 31 의 실제어부(1O)의 구성에 더하여, 필터(1Oj)를 갖추고 있다. 필터(lOj)는, 실회전각 신호(θ)를 입력해서 다음 〔49〕식의 계산을 행하여, 감산기(1Oa)나 미분기(1Od)에 입력되는 제 47 모의 신호(S147)를 출력한다.
SI47 = θ/ (T4 ×s +1) 〔49〕
단, T4 는 시정수이다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 필터(1Oj)를 도입함으로서, 실회전각 신호(θ)에 포함되는 노이즈나 양자화 오차로 인한, 실토크 신호(T)의 응답 특성에의 악영향의 저감화를 도모할 수 있다.
〔제27 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 27 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 상세하게 설명한다. 도 33 은, 실제어부(12)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 33 에 나타내 는 바와같이, 실제어부(12)는, 도 31의 실제어부(1O)에 있어서의 미분기 (1Od) 대신에, 의사 미분기(1Ok)가 삽입되어 있다. 의사 미분기(1Ok)는, 실회전각 신호(θ)를 입력해서, 다음 〔5O〕식의 계산을 행하여, 제 43 모의 신호(SI43)를 출력한다.
SI43 = θ/ (T5 ×s +1) 〔5O〕
단, T5 는 시정수이다.
통상, 실회전각 신호(θ)에 포함되는 노이즈의 레벨은, 실회전각 신호
(θ)의 미분 신호에 포함되는 노이즈의 레벨에 비하여 작고, 실회전각 신호(θ) 에 포함되는 노이즈가 실토크 신호(T)에 주는 악영향은 미미한 것이다. 오히려, 실회전각 신호(θ)에 필터 처리를 하는 것에 의하여, 실회전각 신호(θ)의 위상이 지연됨에 따라, 실토크 신호(T)의 응답 특성이 나빠지는 쪽이 심각한 경우가 많다.
그래서, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 실회전각 신호(θ)에 필터 처리를 하지 않고 실위치 제어기(1Ob)에 입력시키고, 실회전각 신호(θ)의 미분 신호에만 필터 처리를 함으로서, 실회전각 신호(θ)의 미분 신호에 포함되는 노이즈나 양자화 오차로 인한 실토크 신호(T)의 응답 특성에의 악영향을 줄일 수 있음과 동시에, 필터 처리에 의한 실회전각 신호(θ)의 위상 지연을 막을 수 있다.
따라서, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 실위치 신호에 대하여 조작을 가하지 않는 것으로, 위치 제어의 위상 특성을 높일 수 있다.
또한, 제 1~ 제 27 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 실제어부와 제 1 모의 제어부와 제 2 모의 제어부를 복수의 프로세서로 구성하여, 각부의 동작을 그 들 프로세서상에서 동작하는 소프트웨어로 실현해도 좋다. 각 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 복수의 프로세서로 구성하는 것으로, 제어 연산 시간을 대폭 단축할 수 있다.
〔제28 실시형태〕
이상 기술한 바와같이, 제 1~ 제 27 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 피드백 제어를 행하는 실제어부에의 지령을 입력하는 피드포워드 제어 수단으로서, 제 1 모의 제어부 및 제 2 모의 제어부 2 개를 갖추고 있다. 이렇게 함으로서, 제 1 모의 제어부의 제어 파라미터를 제어 응답의 고속성이 높아지도록 설정하고, 제 2 모의 제어부의 제어 파라미터를 제어 응답의 안정성이 높아지도록 설정하는 것으로, 피드포워드 제어 수단 전체의 설계를 제어 응답의 고속성과 높은 안정성을 만족하는 것으로 할 수 있다.
그렇지만, 제 1~ 제 27 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 지령 회전각 신호(θref)에 대하여 제 2 모의 위치 신호(θm2)가 늦어져 버려서, 전동기(3)의 실정정 시간이 길어져 버린다고 하는 문제가 있다. 그래서, 그 문제를 해결하는, 본 발명의 제 28 ~ 제 3O 실시 형태의 전동기 제어장치에 대하여 다음에 설명한다.
우선, 본 발명의 제 28 실시 형태의 전동기 제어장치에 대하여 상세하게 설명한다. 도 34 는, 본 실시 형태의 전동기 제어장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 34 에 나타내는 바와같이, 본 실시 형태의 전동기 제어장치의 구성은, 제 1 모의 제어부(8), 제 2 모의 제어부(9), 실제어부(1O) 대신에, 제 1 모의 제어부(68), 제 2 모의 제어부(49), 실제어부(l3)를 갖추고 있다는 점이 도 2 의 전동기 제어장치의 구성과 다르다.
제 1 모의 제어부(68)는, 지령 발생기(7)로부터 출력되는 지령 회전각 신호(θref)와, 제 1 제어 파라미터에 기초하여, 제 1 모의 속도 신호(ωml)와 제 1 모의 토크 신호(Tml )를 계산해서 출력한다. 제 1 모의 제어부(68)에서는, 제 1 모의 속도 신호(ωml)와 제 2 모의 토크 신호(Tml )는 다음 〔51〕,〔52〕식과 같이 산출된다.
ωml = s /(Tl ×s +1) 2 ×θref 〔51〕
Tml = J ×s2 / ( Tl ×s + 1) 2 ×θref 〔52〕
여기서, T1 은, 제 1 의 제어 파라미터인 시정수이며, s 는 미분 연산 자이고, J 는, 기계 시스템(6)의 이너시아이다.
제 2 모의 제어부(49)는, 지령 회전각신호(θref)와 제 2 모의 위치 신호(θm2 )와의 편차에 기초하여 비례 제어를 행하여 구한 값과, 지령 회전각 신호(θref )와 제 2 모의 위치 신호(θm2)와의 편차에 기초하여 적분 제어를 행하여 구한 값과, 제 1 모의 속도 신호(ωml )와 제 2 모의 속도 신호(ωm2)와의 편차에 기초하여 비례 제어를 행하여 구한 값과, 제 1 모의 토크 신호(Tml )의 값과의 합을 제 2 모의 토크 신호(Tml )로서 출력함과 동시에, 제 2 모의 토크 신호(Tm2)의 1 회 적분을 제 2 모 의 속도 신호(ωm2)로서 출력하고, 제 2 모의 속도 신호(ωm2)의 1 회 적분을 제 2 모의 위치 신호(θm2)로서 출력한다. 즉, 제 2 모의 제어부(49)에서는, 제 2 모의 위치 신호(θm2)와, 제 2 모의 속도 신호(ωm2)와, 제 2 모의 토크 신호(Tm2)는 다음 〔53〕~〔55〕식과 같이 산출된다.
θm2 = ωm2 / s 〔53〕
ωm2 = Tm2 / s 〔54〕
Tm2 = Kp ×(θref －θm2 ) + KV ×( ωml －ωm2) + Tml ＋KI ×
(θref －θm2 ) / s 〔55〕
여기서, Kp 는 제 1 의 비례 게인, Kv 는 제 2 의 비례 게인, KI 는 적분 게인이며, s 는 미분 연산자이다.
도 35 는, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 도 35 에는, 지령 회전각 신호(θref)와 본 실시 형태의 전동기 제어 장치에 있어서의 제 2 모의 위치 신호(θm2 )와 도 2 의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 위치 신호(θm2 )의 변동의 모습이 나타나고 있다.
도 35 에 나타내는 바와같이, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 위치 신호(θm2 )는, 지령 회전각 신호(θref)가 l 에 도달한 후에 다소 진 동적으로 되긴 하지만, 도 2 의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 위치 신호
(θm2 )가 지령 회전각 신호(θref)보다 늦는 것에 대하여, 지령 회전각 신호(θref ) 에 거의 지연됨이 없이 추종하고 있다는 것을 알 수 있다.
이상 기술한 바와같이, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 2 모의제어부(49)가 지령 회전각 신호(θref)와 제 2 모의 위치 신호(θm2 )에 기초하는 위치 제어를 행하므로, 지령 회전각 신호(θref)에 대한 제 2 모의 위치 신호(θm2 )의 지연을 짧게 할 수 있기 때문에 , 전동기(3)의 실정정 시간을 짧게 할 수 있다.
〔제29 실시형태〕
다음에, 본 발명의 제 29 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 설명한다. 도 36 은, 본 실시 형태의 전동기 제어장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 36 에 나타내는 바와같이, 본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 신호 전환부(31)를 새로이 갖추고 있다는 점이, 도 34 의 전동기 제어장치와 다르다. 또, 지령 발생기(17)로부터는, 지령 회전각 신호(θref)와 함께, 지령 완료 신호(S)가 출력되고 있다. 지령 완료 신호(S)는, 지령 회전각 신호(θref)가 출력되고 있을 때, 즉, 지령 회전각 신호(θref)가 변동하고 있을 때 제 1 의 값이 되고, 지령 회전각 신호(θref)의 출력이 완료했을 때, 즉, 지령 회전각 신호(θref)의 변동이 정지했을 때에 제 2 의 값이 되며, 지령 회전각 신호(θref)가 출력되지 않을 때, 즉, 지령 회전각 신호(θref)가 변동하고 있지 않을 때에 제 3 의 값이 된다. 즉, 제 1 의 값은 S ＜ O 를 만족하는 값이며, 제 2 의 값은 O 이며, 제 3 의 값은 S 〉 O 를 만족하는 값이다.
신호 전환부(31)는, 지령 완료 신호(S)의 값이 제 1 의 값(예를 들면 S = -1)으로 되어 있을 때에는, 제 1 모의 제어부(68)로부터 출력된 제 1 모의 속도 신호(ωml) 및 제 l 모의 토크 신호(Tml )를 그대로 제 2 모의 제어부(59)에 입력하고, 지령 완료 신호(S)의 값이 제 2 의 값 (S = O ) 또는 제 3 의 값 (예를 들면 S = 1)으로 되어 있을 때에는, 제 2 모의 제어부(59)에 입력되는 제 1 모의 속도 신호(ωml)의 값과 제 1 모의 토크 신호(Tml )의 값을 O 으로 한다.
제 2 모의 제어부(59)는, 지령 완료 신호(S)를 입력해서, 지령 완료 신호(S) 의 값이 제 1 의 값 ( S < O ) 혹은 제 2 의 값 ( S > O )인 때에는, 위에 기술한 〔53〕~ 〔55〕식을 이용하여 제 2 모의 위치 신호(θm2 )와, 제 2 모의 속도 신호(ωm2)와, 제 2 모의 토크 신호(T m2)를 계산해서 출력한다. 그러나, 제 2 모의 제어부(59)는, 지령 완료 신호(S)의 값이 제 2 의 값, 즉 O 인 때에는, 〔55〕식의
“KI ×(θref - θm2 ) / s " 의 항을 O 으로 하여 제 2 모의 토크 신호(T m2)를 구한다.
본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 제 2 모의 제어부(49)가 지령 회전각 신호(θref)와 제 2 모의 위치 신호(θm2 )와의 편차에 기초하는 위치 제어를행하기때문에, 지령 회전각 신호(θref)에 대한 제 2 모의 위치 신호(θm2 )의 지연을 짧게 할 수가 있기 때문에, 전동기(3)의 실정정 시간을 짧게 할 수 있다.
게다가, 본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 지령 회전각 신호(θref)의 변동이 정지했을 때의, 제 2 모의 위치 신호(θm2 )의 진동이나 오버 슛의 원인이 되는 위치 제어에 있어서의 적분기의 출력을 해결하고, 지령 회전각 신호(θref)가 변동하고 있지 않을 때의 속도 제어의 출력이나 제 1 모의 토크 신호(Tml )를 해결한다. 그 때문에, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 지령 회전각 신호(θref)의 변동이 정지했을 때에 발생하는 제 2 모의 위치 신호(θm2 )의 오버 슛 및 진동을 억제할 수 있다.
도 37 은, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 도 37 에는, 지령 회전각 신호(θref)와 본 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 위치 신호(θm2 )와 도 2 의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 위치 신호(θm2 )의 변동의 모습이 나타나고 있다.
도 37 에 나타내는 바와같이, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에 있어서의 제 2 모의 위치 신호(θm2 )는, 지령 회전각 신호(θref)에 거의 지연됨이 없이 추종하고 있기에, 도 37 에 있어서의 제 28 실시 형태의 전동기 제어장치의 제 2 모의 위치 신호(θm2 )에서 볼 수 있는 바와같은, 지령 회전각 신호(θref)가 1 에 도달한 후의 진동이 발생하지 않는다.
〔제 3O 실시 형태〕
다음에, 본 발명의 제 3O 실시 형태의 전동기 제어장치에 대해 설명한다. 도 38 은, 본 실시 형태의 전동기 제어장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 38 에 나타내는 바와같이, 본 실시 형태의 전동기 제어장치는, 지령 완료 검출부(32)를 새로이 갖추고 있다는 점이, 도 36 의 전동기 제어장치와 다르다.
지령 완료 검출부(32)는, 지령 발생기(7)로부터 출력되는 지령 회전각 신호
(θref) 를 입력해서, 지령 완료 신호(S)를 출력한다. 지령 완료 검출부(32)는, 지령 회전각 신호(θref)의 미분치가 0 이외인 때, 즉 지령 회전각 신호(θref)가 변동중인때에는, 지령 완료 신호(S)의 값을 제 l 의 값 ( S < O , 예를 들면－1)으로 한다. 또, 지령 완료 검출부(32)는, 지령 회전각 신호(θref)의 미분치가 O 이고, 2 회 미분치가 O 이외일 때, 즉, 지령 회전각 신호의 변동이 정지했을 때에는, 출력하는 지령 완료 신호(S)의 값을 제 2 의 값 (S = O)으로 한다. 그리고, 지령 완료 검출부(32)는, 지령 회전각 신호(θref)의 미분치와 2 회 미분치가 모두 O 일 때, 즉, 지령 회전각 신호가 변동하고 있지 않을 때에는, 지령 완료 신호(S)의 값을 제 3 의 값 ( S 〉 O , 예를 들면 1)으로 한다. 신호 전환부(31) 및 제 2 모의 제어부(59)는, 지령 완료 검출부(31)로부터 출력되는 지령 완료 신호(S)를 입력하여, 제 29 실시 형태에서 기술한 동작과 같은 동작을 실시한다.
이상 서술한 바와같이, 본 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 지령 완료 검출부(32)를 갖추는 것에 따라, 자동적으로, 제 2 모의 위치 신호(θm2 )에 발생하 는 오버 슛이나 진동을 억제하기 위한 지령 완료 신호(S)를 작성할 수 있다.
또한, 제 28~ 제 3O 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 실제어부와 제 1 모의 제어부와 제 2 모의 제어부를 복수의 프로세서로 구성하여, 각부의 동작을 그들 프로세서상에서 동작하는 소프트웨어로 실현해도 좋다. 각 실시 형태의 전동기 제어장치에서는, 복수의 프로세서로 구성함에 따라, 제어 연산 시간을 대폭 단축할 수가 있다. 제어 연산 시간이 단축되면, 지령 회전각 신호(θref)에 대한 제 2 모의 위치 신호(θm2 )의 지연이 짧아지고, 제 2 모의 위치 신호(θm2 )에 발생하는 오버 슛이나 진동도 저감화한다.
도 1 부터 도 38 에서 표시된 참조 번호에 대하여 설명한다.
1 은, 부하 기계 ;
2 는, 전달 기구 ;
3 은, 전동기 ;
4 는, 동력 변환 회로 ;
5 는, 실관측기 ;
6 은, 기계 시스템 ;
7 , 17 은, 지령 발생기 ;
8 , 28 , 38 , 48 , 58 , 68 은, 제 1 모의 제어부 ;
8a , 68a , 78a , 88a , 98a 는, 제 1 모의 컨트롤러 ;
8a1 , 8a12 는, 제 1a 모의 위치 제어기 ;
8a1a 는, 감산기 ;
8a1b , 8a1c 는, 계수기 ;
8a1d 는, 적분기 ;
8a1e 는, 가산기 ;
8a2 , 8a22 는, 제 1a 모의 속도 제어기 ;
8a2a 는, 감산기 ;
8a2b , 8a2c 는, 계수기 ;
8a2d 는, 적분기 ;
8a2e 는, 가산기 ;
8a3 , 8a32 는, 제 1b 모의 위치 제어기 ;
8a3a 는, 감산기 ;
8a3b , 8a3C 는, 계수기 ;
8a3d 는, 적분기 ;
8a3e 는, 가산기 ;
8a4 , 8a42 는, 제 1b 모의 속도 제어기 ;
8a4a 는, 미분기 ;
8a4b 는, 감산기 ;
8a4c , 8a4f 는, 계수기 ;
8a4d 는, 적분기 ;
8a4e , 8a5 는, 가산기 ;
8a6 은, 제 1a 모의 제한기 ;
8a7 은, 제 1b 모의 제한기 ;
8b , 138b 는, 제 la 수치 모델 ;
8bl 은, 계수기 ;
8b2 , 8b3 은, 적분기 ;
8c 는, 제 1 지령 처리기 ;
8d 는, 제 1 모의 신호 처리기 ;
8e 는, 제 2 모의 신호 처리기 ;
8f 는, 제 2 지령 처리기 ;
8g 는, 제 3 모의 신호 처리기 ;
8h 는, 제 4 모의 신호 처리기 ;
8i , 148i 는, 제 l b 수치 모델 ;
8il 은, 계수기 ;
8i2 , 8i3 은, 적분기 ;
8j 는, 제 5 모의 신호 처리기 ;
9 , 19, 29, 39, 49, 59 는, 제 2 모의 제어부 ;
9a , 29a 는, 제 2a 모의 컨트롤러 ;
9a1 은, 감산기 ;
9a2 는, 제 2a 모위 위치 제어기 ;
9a3 은, 감산기 ;
9a4 는, 가산기 ;
9a5 는, 계수기 ;
9a6 은, 제 2a 모의 속도 제어기 ;
9a7 은, 미분기 ;
9a8 은, 감산기 ;
9a9 는, 제 2a 모의 가속도 제어기 ;
9b , 179b 는, 제 2 수치 모델 ;
9b1 은, 계수기 ;
9b2 , 9d3 은, 적분기 ;
9c , 19c 는, 제 2b 모의 컨트롤러 ;
9c7 은, 감산기 ;
9c8 은, 제 2b 모의 가속도 제어기 ;
9d , 29d 는, 제 2c 모의 컨트롤러 ;
9dl 은, 감산기 ;
9d2 는, 제 2a 모의 위치 제어기 ;
9d2a 는, 계수기 ;
9d3 은, 감산기 ;
9d4 는, 가산기 ;
9d5 는, 계수기 ;
9d6 은, 제 2a 모의 속도 제어기 ;
9d6a 는, 계수기 ;
9d 는, 감산기 ;
9d8 은, 제 2a 모의 비틀림 속도 보상기 ;
9d8a 는, 계수기 ;
9d9 는, 감산기 ;
9d1O 은, 제 2a 모의 비틀림 위치 보상기 ;
9d1O a 는, 계수기 ;
9d11 은, 미분기 ;
9d12 는, 감산기 ;
9dl3 은, 제 2b 모의 가속도 제어기 ;
9e , 19e 는, 제 2b 수치 모델 ;
9el 은, 제 1 관성 수치 모델 ;
9e2 는, 스프링 수치 모델 ;
9e2a 는, 감산기 ;
9e2b 는, 계수기 ;
9e3 은, 제 2 관성 수치 모델 ;
1O , 11 , 12 , 13 은, 실제어부 ;
1Oa 는, 감산기 ;
1Ob 는, 실위치 제어기 ;
1Oc 는, 감산기 ;
1Od , 1Oe 는, 미분기 ;
1Of 는, 실속도 제어기 ;
1Og 는, 감산기 ;
1Oh 는, 제 1 실가속도 제어기 ;
1Oi 는, 가산기 ;
1Oj 는, 필터 ;
1Ok 는, 의사 미분기 ;
21 은, 전동기 회전각 지령 신호 발생 회로 ;
22 는, A 제어 회로 ;
23 은, B 제어 회로 ;
24 는, 2 관성계 모의 회로 ;
25 는, 피드포워드 신호 연산 회로 ;
31 은, 신호 전환부 ;
32 는, 지령 완료 검출부이다.

Claims (40)

  1. 동력 변환 회로가 토크 지령에 따라 전달 기구를 통하여 부하 기계에 연결된 전동기를 구동하도록 동작함과 동시에, 실관측기로부터 상기 전동기의 실회전각 신호 및 실속도 신호가 출력되는 기계 시스템을 제어하는 전동기 제어장치에 있어서,
    상기 장치로부터 출력된 지령 회전각 신호와, 적어도 1 개의 제 1 제어 파라미터에 기초하여 제 1 모의 위치 신호와 제 1 모의 속도 신호와 제 1 모의 가속도 신호를 계산해서 출력하는 제 1 모의 제어 수단과,
    상기 제 1 모의 위치 신호와 상기 제 1 모의 속도 신호와 상기 제 1 모의 가속도 신호와 적어도 1 개의 제 2 제어 파라미터에 기초하여 제 2 모의 위치 신호와 제 2 모의 속도 신호와 제 2 모의 가속도 신호와 모의 토크 신호를 계산해서 출력하는 제 2 모의 제어 수단과,
    상기 제 2 모의 위치 신호와, 상기 제 2 모의 속도 신호와, 상기 제 2 모의 가속도 신호와, 상기 모의 토크 신호에 기초하여 피드 백 제어를 행하여 상기 토크 지령을 계산해서 출력하는 실제어 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  2. 청구항 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 모의 제어 수단은, 상기 지령 회전각 신호를 입력으로 하는 제 1 시정수의 2 단 1 차 지연 필터의 출력을 상기 제 l 모의 위치 신호로서 출력하고, 상기 2 단 1 차 지연 필터의 출력을 미분한 신호를 상 기 제 1 모의 속도 신호로서 출력하고, 상기 2 단 1 차 지연 필터의 출력을 미분한 신호를 상기 제 1 모의 속도 신호로서 출력하며,
    상기 제 2 모의 제어 수단은, 상기 제 1 모의 위치 신호를 입력으로 하는 제 2 시정수의 1 차 지연 필터의 출력을 상기 제 2 모의 위치 신호로서 출력하고, 상기 제 1 모의 속도 신호를 입력으로 하는 제 2 시정수의 1 차 지연 필터의 출력을 상기 제 2 모의 속도 신호로서 출력하고, 상기 제 1 의 모의 가속도 신호를 입력으로 하는 제 2 시정수의 1 차 지연 필터의 출력을 상기 제 2 모의 가속도 신호로서 출력하는 전동기 제어장치.
  3. 청구항 제1 항에 있어서, 상기 제 l 모의 제어 수단은,
    상기 지령 회전각 신호를 입력으로 하는 제 l 시정수의 2 단 1 차 지연 필터의 출력을 상기 제 1 모의 위치 신호로서 출력하는 제 1 지령 처리기와, 상기 제 1 모의 속도 신호를 적분한 신호를 상기 제 1 모의 위치 신호로서 출력하는 제 1 모의 신호 처리기와, 상기 제 1 모의 속도 신호를 미분한 신호를 상기 제 1 모의 가속도 신호로서 출력하는 제 2 모의 신호 처리기로 구성되는 전동기 제어장치.
  4. 청구항 제 1항에 있어서, 상기 제 1 의 모의 제어 수단은,
    상기 지령 회전각 신호를 입력으로 하는 제 l 시정수의 2 단 1 차 지연 필터의 출력을 상기 제 1 모의 위치 신호로서 출력하는 제 2 지령 처리기와,
    상기 제 1 모의 위치 신호를 미분하여 상기 제 1 모의 속도 신호를 출력하는 제 3 모의 신호 처리기와,
    상기 제 l 모의 속도 신호를 미분하여 상기 제 1 모의 가속도 신호를 출력하는 제 4 모의 신호 처리기로 구성된 전동기 제어장치.
  5. 청구항 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 모의 제어 수단은,
    상기 지령 회전각 신호와 상기 제 1 모의 위치 신호와의 편차와, 상기 제 1 모의 속도 신호에 기초하여 제 1 모의 토크 신호를 산출하는 제 1 모의 컨트롤러와,
    상기 제 l 모의 토크 신호에 기초하여 상기 제 1 모의 가속도 신호와 상기 제 1 모의 속도 신호와 상기 제 l 모의 위치 신호를 산출하는 제 1 수치 모델로 구성되는 전동기 제어장치.
  6. 청구항 제 5 항에 있어서. 상기 제 1 모의 컨트롤러는, 상기 지령 회전각 신호와 상기 제 1 모의 위치 신호와의 편차에 제 1 제어 게인을 승산하여 제 l 신호를 생성하고, 상기 제 1 모의 속도 신호에 제 2 제어 게인을 승산하여 생성된 제 2 의 신호를 생성하고, 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호와의 차에 제 1 이너시아를 승산한 신호를 상기 제 1 모의 토크 신호로서 출력하고,
    상기 제 1 수치 모델은, 상기 제 1 모의 토크 신호로부터 상기 제 1 이너시아를 제산하는 것에 의해 생성된 신호를 상기 제 1 모의 가속도 신호로서 출력하고, 그 제 1 모의 가속도 신호를 적분하는 것에 의해 생성된 신호를 상기 제 1 모 의 속도 신호로서 출력하고, 그 제 l 모의 속도 신호를 적분하는 것에 의해 생성된 신호를 상기 제 1 모의 위치 신호로서 출력하는 전동기 제어장치.
  7. 청구항 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 수치 모델은,
    상기 제 1 모의 토크 신호로부터 이너시아를 제산한 신호를 상기 제 1 모의가속도 신호로서 출력하는 계수기와,
    상기 제 1 모의 가속도 신호를 적분한 신호를 상기 제 1 모의 속도 신호로서 출력하는 적분기와,
    상기 제 1 모의 속도 신호를 적분한 신호를 상기 제 1 모의 위치 신호로서 출력하는 적분기로 구성되는 전동기 제어장치.
  8. 청구항 제 1항에 있어서, 상기 제 1 의 모의 제어 수단은,
    상기 지령 회전각 신호와 상기 제 1 모의 위치 신호와의 편차와, 상기 제 1 모의 속도 신호에 기초하여 제 l 모의 토크 신호를 산출하는 제 1 모의 컨트롤러와,
    상기 제 1 모의 토크 신호에 기초하여, 상기 제 1 모의 속도 신호와 상기 제 1 모의 위치 신호를 산출하는 제 l 수치 모델과,
    상기 제 1 모의 속도 신호를 입력으로 하는 제 3 시정수의 1 차 필터의 출력을 미분한 신호를 상기 제 1 모의 가속도 신호로서 출력하는 제 5 모의 신호 처리기로 구성되는 전동기 제어장치.
  9. 청구항 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 모의 컨트롤러는, 상기 지령 회전각 신호와 상기 제 1 모의 위치 신호와의 편차에 제 1 제어 게인을 승산하여 제 1 신호를 생성하고, 상기 제 1 모의 속도 신호에 제 2 제어 게인을 승산하여 생성된 제 2 신호를 생성하고, 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호와의 차에 제 1 이너시아를 승산한 신호를 상기 제 1 모의 토크 신호로서 출력하고,
    상기 제 1 수치 모델은, 상기 제 l 모의 토크 신호를 상기 제 1 이너시아
    로 제산한 신호를 적분한 신호를 상기 제 l 모의 속도 신호로서 출력하고, 상기 제 1 모의 속도 신호를 적분한 신호를 상기 제 1 모의 위치 신호로서 출력하는 전동기 제어장치.
  10. 청구항 제 9항에 있어서, 상기 제 l 수치 모델은,
    상기 제 1 모의 토크 신호로부터 이너시아를 제산한 신호를 제 16 모의 신호
    로서 출력하는 계수기와,
    그 제 16 모의 신호를 적분한 신호를 상기 제 1 모의 속도 신호로서 출력하는 적분기와,
    그 제 1 모의 속도 신호를 적분한 신호를 상기 제 1 모의 위치 신호로서 출력하는 적분기로 구성되는 전동기 제어장치.
  11. 청구항 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 모의 컨트롤러는, 상기 지령 회전각 신 호와 제 1 모의 위치 신호와의 편차에 기초하여 상기 제 1 모의 속도 지령 신호를 출력하는 제 1 모의 위치 제어기와, 그 제 1 모의 속도 지령 신호와 상기 제 1 의 모의 속도 신호와의 편차에 기초하여 상기 제 1 모의 토크 신호를 출력하는 제 1 모의 속도 제어기를 갖추는 전동기 제어장치.
  12. 청구항 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 모의 위치 제어기는, 상기 지령 회전각 신호와 상기 제 1 모의 위치 신호와의 편차에 제 l 위치 비례 제어 게인을 승산한 신호를 상기 제 1 모의 속도 지령 신호로서 출력하고,
    상기 제 1 모의 속도 제어기는, 상기 제 1 모의 속도 지령 신호와 상기 제 1 모의 속도 신호와의 편차에 제 1 속도 비례 제어 게인을 승산한 신호를 상기 제 1 모의 토크 신호로서 출력하는 전동기 제어장치.
  13. 청구항 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 의 모의 위치 제어기는,
    상기 지령 회전각 신호로부터 상기 제 1 모의 위치 신호를 감산한 신호를 제 1 모의 위치 오차 신호로서 출력하는 감산기와,
    그 제 1 모의 위치 오차 신호를 제 1 위치 비례 제어 게인으로 증폭한 신호를 제 1O 모의 신호로서 출력하는 계수기와,
    상기 제 1 모의 위치 오차 신호를 제 1 위치 적분 제어 게인으로 증폭한 신호를 제 ll 모의 신호로서 출력하는 계수기와,
    상기 제 11 모의 신호를 적분한 신호를 제 12 모의 신호로서 출력하는 적분 기와,
    상기 제 1O 모의 신호와 상기 제 12 모의 신호를 가산한 신호를 상기 제 1 모의 속도 지령 신호로서 출력하는 가산기를 갖추는 전동기 제어장치.
  14. 청구항 제 11 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 모의 속도 제어기는,
    상기 제 l 모의 속도 지령 신호로부터 상기 제 1 모의 속도 신호를 감산한 신호를 제 1 모의 속도 오차 신호로서 출력하는 감산기와,
    그 제 1 모의 속도 오차 신호를 제 1 속도 비례 제어 게인으로 증폭한 신호를 제 13 모의 신호로서 출력하는 계수기와,
    상기 제 l 모의 속도 오차 신호를 제 1 속도 적분 제어 게인으로 증폭한 신호를 제 14 모의 신호로서 출력하는 계수기와,
    그 제 l4 모의 신호를 적분한 신호를 제 15 모의 신호로서 출력하는 적분기
    와,
    상기 제 13 모의 신호와 제 15 모의 신호를 가산한 신호를 상기 제 1 모의 토크 지령 신호로서 출력하는 가산기로 구성되는 전동기 제어장치.
  15. 청구항 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 모의 컨트롤러는,
    상기 지령 회전각 신호와 상기 제 1 모의 위치 신호와의 편차에 기초하여 제 1 모의 토크 지령 신호로서 출력하는 제 1 모의 위치 제어기와,
    지령 회전각 신호와 제 1 모의 속도 신호와의 편차에 기초하여 제 2 모의 토 크 지령 신호로서 출력하는 제 1 모의 속도 제어기와,
    상기 제 1 모의 토크 지령 신호와 상기 제 2 모의 토크 지령 신호를 가산한 신호를 상기 제 l 모의 토크 신호로서 출력하는 가산기를 갖추는 전동기 제어장치.
  16. 청구항 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 모의 위치 제어기는, 상기 지령 회전각 신호와 상기 제 1 모의 위치 신호와의 편차에 제 1 위치 비례 제어 게인을 승산한 신호를 상기 제 1 모의 토크 지령 신호로서 출력하고,
    상기 제 1 모의 속도 제어기는, 상기 지령 회전각 신호와 상기 제 1 모의 속도 신호와의 편차에 제 1 속도 비례 제어 게인을 승산한 신호를 상기 제 2 모의 토크 지령 신호로서 출력하는 전동기 제어장치.
  17. 청구항 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 모의 위치 제어기는,
    상기 지령 회전각 신호로부터 상기 제 l 모의 위치 신호를 감산한 값의 신호를 제 l 모의 위치 오차 신호로서 출력하는 감산기와,
    그 제 1 모의 위치 오차 신호의 값을 제 1 위치 비례 제어 게인으로 증폭한 신호를 제 16 모의 신호로서 출력하는 계수기와,
    상기 제 l 모의 위치 오차 신호의 값을 제 1 위치 적분 제어 게인으로 증폭한 신호를 제 17 모의 신호로서 출력하는 계수기와,
    그 제 17 모의 신호를 적분한 신호를 제 18 모의 신호로서 출력하는 적분기와,
    상기 제 16 모의 신호와 상기 제 18 모의 신호를 가산한 신호를 제 1 모의
    토크 지령 신호로서 출력하는 가산기로 구성되는 전동기 제어장치.
  18. 청구항 15 항 또는 17 항에 있어서, 상기 제 1 모의 속도 제어기는,
    상기 지령 회전각 신호를 미분한 신호를 제 19 모의 신호로서 출력하는 미분기와,
    그 제 19 모의 신호를 상기 제 1 모의 속도 신호로부터 감산하여 제 1 모의 속도 오차 신호를 출력하는 감산기와,
    그 제 l 모의 속도 오차 신호를 제 1 속도 적분 제어 게인으로 증폭한 신호를 제 2O 모의 신호로서 출력하는 계수기와,
    상기 제 l 모의 속도 오차 신호를 제 1 속도 비례 제어 게인으로 증폭한 신호를 제 21 모의 신호로서 출력하는 계수기와,
    상기 제 2O 모의 신호를 적분하여 제 22 모의 신호를 출력하는 적분기와,
    상기 제 21 모의 신호와 상기 제 22 모의 신호를 가산한 신호를 상기 제 2 모의 토크 지령 신호로서 출력하는 가산기로 구성되는 전동기 제어장치.
  19. 청구항 5 항에 있어서, 상기 제 1 모의 컨트롤러는, 상기 제 1 모의 토크 신호가 상기 전동기의 소정의 범위내가 되도록 상기 제1 모의 토크 신호의 값을 제한하는 제 1 모의 제한기를 또 갖추는 전동기 제어장치.
  20. 청구항 1항에 있어서, 상기 제 2 모의 제어 수단은,
    상기 제 1 모의 위치 신호와 상기 제 2 모의 위치 신호와의 편차와, 상기 제 1 모의 속도 신호와 상기 제 2 모의 속도 신호와의 편차와, 상기 제 1 모의 가속도 신호에 기초하여 상기 제 2 모의 토크 신호를 계산하여 출력하는 제 2 모의 컨트롤러와,
    상기 제 2 모의 토크 신호에 기초하여 상기 제 2 모의 가속도 신호와, 상기 제 2 모의 속도 신호와, 상기 제 2 모의 위치 신호를 계산하여 출력하는 제 2 수치모델로 구성되는 전동기 제어장치.
  21. 청구항 제 20 항에 있어서, 상기 제 2 모의 컨트롤러는, 상기 제 1 모의 위치 신호와 상기 제 2 모의 위치 신호와의 편차에 제 3 제어 게인을 승산한 제 1 신호를 생성하고, 상기 제 1 모의 속도 신호와 상기 제 2 모의 속도 신호와의 편차에 제 4 제어 게인을 승산한 제 2 신호를 생성하고, 상기 제 1 신호로부터 상기 제 2 신호를 감산한 신호에 제 3 이너시아를 승산한 제 3 신호를 생성하고, 상기 제 1 모의 가속도 신호에 제 2 이너시아를 승산한 제 4 신호를 생성하고, 상기 제 4 신호와 상기 제 3 신호와의 합을 상기 제 2 모의 토크 신호로서 출력하고,
    상기 제 2 수치 모델은, 상기 제 2 모의 토크 신호로부터 상기 제 3 이너시
    아를 제산한 신호를 상기 제 2 모의 가속도 신호로서 출력하고, 상기 제 2 모의 가속도 신호를 적분한 신호를 상기 제 2 모의 속도 신호로서 출력하고, 상기 제 2 모 의 속도 신호를 적분한 신호를 제 2 모의 위치 신호로서 출력하는 전동기 제어장치.
  22. 청구항 제 20항에 있어서, 상기 제 2 의 모의 컨트롤러는,
    상기 제 1 모의 위치 신호로부터 상기 제 2 모의 위치 신호를 감산하여 제 17 모의 신호를 출력하는 감산기와,
    그 제 17 모의 신호를 제 2 위치 비례 제어 게인에 의해 증폭하여 제 18 모의 신호를 출력하는 제 2 모의 위치 제어기와,
    그 제 l8 모의 신호와 상기 제 1 모의 속도 신호와의 합으로부터 상기 제 2 모의 속도 신호를 감산한 신호를 제 19 모의 신호로서 출력하는 가감산기와,
    그 제 19 모의 신호를 제 2 속도 비례 제어 게인에 의해 증폭하여 제 2O 모의 신호를 출력하는 제 2 모의 속도 제어기와,
    상기 제 1 모의 가속도 신호와 제 2 이너시아를 승산한 신호를 제 21 모의 신호로서 출력하는 계수기와,
    상기 제 2O 모의 신호와 상기 제 21 모의 신호를 가산한 신호를 상기 제 2 모의 토크 신호로서 출력하는 가산기를 갖추는 전동기 제어장치.
  23. 청구항 22 항에 있어서, 상기 제 2 모의 컨트롤러는,
    상기 제 2 모의 속도 신호를 미분하여 제 22 모의 신호를 출력하는 미분기와,
    상기 제 1 모의 가속도 신호로부터 제 22 모의 신호를 감산하여 제 23 모의 신호를 출력하는 감산기와,
    그 제 23 모의 신호를 가속도 비례 제어 게인에 의해 증폭한 신호를 제 24
    모의 신호로서 출력하는 제 2 모의 가속도 제어기와,
    그 제 24 모의 신호와 상기 제 2O 모의 신호와 상기 제 21 모의 신호와의 합을 상기 제 2 모의 토크 신호로서 출력하는 가산기를 한층 더 갖추는 전동기 제어장치.
  24. 청구항 1항에 있어서, 상기 제 2 모의 제어 수단은,
    상기 제 1 모의 위치 신호와 상기 제 2 모의 위치 신호와의 편차와, 상기 제 1 모의 속도 신호와 상기 제 2 모의 속도 신호와의 편차와, 상기 제 1 모의 가속도 신호와 상기 제 2 모의 가속도 신호와의 편차에 기초하여 상기 제 2 모의 토크 신호를 계산하여 출력하는 제 2 모의 컨트롤러와,
    상기 제 2 모의 토크 신호에 기초하여 상기 제 2 모의 가속도 신호와,상기 제 2 모의 속도 신호와, 상기 제 2 모의 위치 신호를 계산하여 출력하는 제 2 수치 모델로 구성되는 전동기 제어장치.
  25. 청구항제 22 항에 있어서, 상기 제 2 모의 컨트롤러는, 상기 제 1 모의 위치 신호와 상기 제 2 모의 위치 신호와의 편차에 제 3 제어 게인을 승산한 제 1 신호 를 생성하고, 상기 제 1 모의 속도 신호와 상기 제 2 모의 속도 신호와의 편차에 제 4 제어 게인을 승산한 제 2 신호를 생성하고, 상기 제 1 신호로부터 상기 제 2 신호를 감산한 신호에 제 3 이너시아를 승산하여 제 3 신호를 생성하고,
    상기 제 1 모의 가속도 신호에 제 2 이너시아를 승산한 제 4 신호를 생성하고, 상기 제 2 모의 가속도 신호에 제 4 이너시아를 승산한 제 5 신호를 생성하고 , 상기 제 4 신호와 상기 제 3 신호와의 합으로부터 상기 제 5 신호를 감산한 신호를 상기 제 2 모의 토크 신호로서 출력하고,
    상기 제 2 수치 모델은, 상기 제 2 모의 토크 신호로부터 상기 제 3 이너시
    아를 제산한 신호를 상기 제 2 모의 가속도 신호로서 출력하고, 상기 제 2 모의 가속도 신호를 적분한 신호를 상기 제 2 모의 속도 신호로서 출력하고, 상기 제 2 모의 속도 신호를 적분한 신호를 상기 제 2 모의 위치 신호로서 출력하는 전동기 제어장치.
  26. 청구항 22 항에 있어서, 상기 제 2 모의 컨트롤러는,
    상기 제 1 모의 위치 신호로부터 상기 제 2 모의 위치 신호를 감산하여 제 17 모의 신호를 출력하는 감산기와,
    그 제 17 모의 신호를 제 2 위치 비례 제어 게인에 의해 증폭하여 제 18 모의 신호를 출력하는 제 2 모의 위치 제어기와,
    그 제 18 모의 신호와 상기 제 1 모의 속도 신호와의 합으로부터 상기 제 2 모의 속도 신호를 감산한 신호를 제 19 모의 신호로서 출력하는 가감산기와,
    그 제 19 모의 신호를 제 2 속도 비례 제어 게인에 의해 증폭하여 제 2O 모의 신호를 출력하는 제 2 모의 속도 제어기와,
    상기 제 1 모의 가속도 신호와 제 2 이너시아를 승산한 신호를 제 21 모
    의 신호로서 출력하는 계수기와,
    상기 제 2 모의 가속도 신호로부터 상기 제 1 모의 가속도 신호를 감산하여 제 25 모의 신호를 출력하는 감산기와,
    그 제 25 모의 신호를 가속도 비례 제어 게인에 의해 증폭하여 제 26 모의 신호를 출력하는 제 2 모의 가속도 제어기와,
    상기 제 21 모의 신호와 상기 제 26 모의 신호와 상기 제 2O 모의 신호와의 합을 제 2 모의 토크 신호로서 출력하는 가산기를 갖추는 전동기 제어장치.
  27. 청구항 20항에 있어서, 상기 제 2 수치 모델은,
    상기 제 2 모의 토크 신호에 제 3 이너시아의 역수를 승산하여 상기 제 2 모
    의 가속도 신호를 출력하는 계수기와,
    상기 제 2 모의 가속도 신호를 적분한 상기 제 2 모의 속도 신호를 출력하는 적분기와,
    상기 제 2 모의 속도 신호를 적분한 상기 제 2 모의 위치 신호를 출력하는 적분기로 구성되는 전동기 제어장치.
  28. 청구항 1항에 있어서, 상기 제 2 모의 제어 수단은,
    상기 제 2 모의 토크 신호에 기초하여 상기 제 2 모의 위치 신호와 상기 제 2 모의 속도 신호와 상기 제 2 모의 가속도 신호와 제 3 모의 위치 신호와 제 3 모의 속도 신호를 출력하는 제 2 수치 모델과,
    상기 제 2 모의 위치 신호와 상기 제 2 모의 속도 신호와 상기 제 2 모의 가속도 신호와 상기 제 3 모의 위치 신호와 상기 제 3 모의 속도 신호에 기초하여 상기 제 2 모의 토크 신호를 산출하는 제 2 모의 컨트롤러로 구성되는 전동기 제어장치.
  29. 청구항 28 항에 있어서, 상기 제 2 모의 컨트롤러는, 상기 제 1 모의 위치 신호와 상기 제 2 모의 위치 신호와의 편차에 제 3 제어 게인을 승산한 제 1 의 신호를 생성하고, 상기 제 l 모의 속도 신호와 상기 제 2 모의 속도 신호와의 편차에 제 4 제어 게인을 승산한 제 2 신호를 생성하고, 상기 제 1 신호로부터 상기 제 2 신호를 감산한 신호에 제 3 이너시아를 승산한 제 3 신호를 생성하고, 상기 제 1 모의 가속도 신호에 제 2 이너시아를 승산한 제 4 신호를 생성하고, 상기 제 2 모의 가속도 신호에 제 4 이너시아를 승산한 제 5 신호를 생성하고, 상기 제 3 모의 위치 신호에 제 5 의 제어 게인을 승산한 제 6 신호를 생성하고, 상기 제 3 모의 속도 신호에 제 6 제어 게인을 승산한 제 7 신호를 생성하고, 상기 제 4 신호와 상기 제 3 신호와의 합으로부터 상기 제 5 신호와 상기 제 6 신호와 상기 제 7 신호를 감산한 신호를 상기 제 2 모의 토크 신호로서 출력하고,
    상기 제 2 수치 모델은, 상기 제 2 모의 토크 신호를 입력하여, 상기 제 2 모의 위치 신호와 상기 제 3 모의 위치 신호와의 편차에 스프링 정수를 승산한 신호를 모의 비틀림 토크 신호로서 생성하고, 상기 모의 비틀림 토크 신호로부터 제 6 이너시아를 제산한 신호를 적분한 신호를 상기 제 3 모의 속도 신호로서 출력하고, 상기 모의 비틀림 토크 신호로부터 상기 제 6 이너시아를 제산한 신호를 2 회 적분한 신호를 상기 제 3 모의 위치 신호로서 출력하고, 상기 제 2 모의 토크 신호와 상기 모의 비틀림 토크 신호와의 편차를 제 5 이너시아에 의해 제산한 신호의 적분을 상기 제 2 모의 가속도 신호로서 출력하고, 상기 제 2 모의 토크 신호와 상기 모의 비틀림 토크 신호와의 편차를 상기 제 5 이너시아에 의해 제산한 신호의 적분을 상기 제 2 의 모의 속도 신호로서 출력하고, 상기 제 2 모의 토크 신호와 상기 모의 비틀림 토크 신호와의 편차를 상기 제 5 이너시아에 의해 제산한 신호의 2 회 적분을 상기 제 2 모의 위치 신호로서 출력하는 전동기 제어장치.
  30. 청구항 28 항에 있어서, 제 2 모의 컨트롤러는,
    상기 제 1 모의 위치 신호로부터 상기 제 3 모의 위치 신호를 감산하여 제 27 모의 신호를 제공하는 감산기와,
    그 제 27 모의 신호에 제 2 위치 비례 제어 게인을 승산한 신호를 제 28 모
    의 신호로서 출력하는 제 2 모의 위치 제어기와,
    그 제 28 모의 신호와 상기 제 1 모의 속도 신호와의 합으로부터 상기 제 3 모의 속도 신호를 감산한 신호를 제 29 모의 신호로서 출력하는 가감산기와,
    그 제 29 모의 신호에 제 2 속도 비례 제어 게인을 승산한 신호를 제 3O 모
    의 신호로서 출력하는 제 2 모의 속도 제어기와,
    상기 제 2 모의 위치 신호로부터 상기 제 3 모의 위치 신호를 감산한 신호를 제 31 모의 신호로서 출력하는 감산기와,
    그 제 31 모의 신호에 제 3 위치 비례 제어 게인을 승산한 신호를 제 32 모
    의 신호로서 출력하는 제 2 모의 비틀림 위치 보상기와,
    상기 제 2 모의 속도 신호로부터 상기 제 3 모의 속도 신호를 감산하여 제 33 모의 신호를 출력하는 감산기와,
    그 제 33 모의 신호에 제 3 속도 비례 제어 게인을 승산한 신호를 제 34 모
    의 신호로서 출력하는 제 2 모의 비틀림 속도 보상기와,
    상기 제 1 모의 가속도 신호에 제 2 가속도 비례 제어 게인을 승산한 신호를 제 35 모의 신호를 출력하는 계수기와,
    상기 제 3O 모의 신호와 상기 제 32 모의 신호와 상기 제 34 모의 신호와 상기 제 35 모의 신호를 가산한 신호를 상기 제 2 모의 토크 신호로서 출력하는 가산기를 갖추는 전동기 제어장치.
  31. 청구항 30 항에 있어서, 상기 제 2 모의 컨트롤러는,
    상기 제 3 모의 속도 신호를 미분하여 제 36 모의 신호를 출력하는 미분기와,
    그 제 36 모의 신호를 상기 제 1 모의 가속도 신호로부터 감산하여 제 37 모 의 신호를 출력하는 감산기와,
    상기 제 37 모의 신호에 제 3 가속도 비례 제어 게인을 승산한 신호를 제 38
    모의 신호로서 출력하는 제 2 모의 가속도 제어기와,
    상기 제 3O 모의 신호와 상기 제 32 모의 신호와 상기 제 34 모의 신호와 상기 제 35 모의 신호와 상기 제 38 모의 신호를 가산한 신호를 상기 제 2 모의 토크 신호로서 출력하는 가산기를 한층 더 갖추는 전동기 제어장치.
  32. 청구항 28항에 있어서, 상기 제 2 수치 모델은,
    상기 제 2 모의 위치 신호와 상기 제 3 모의 위치 신호와의 편차에 스프링 정수를 승산한 신호를 모의 비틀림 토크 신호로서 출력하는 스프링 수치 모델과,
    상기 제 2 모의 토크 신호와 상기 모의 비틀림 토크 신호와의 편차로부터 제 5 이너시아의 값을 제산한 신호를 상기 제 2 모의 가속도 신호로서 출력하고, 그 제 2 모의 가속도 신호를 적분한 신호를 상기 제 2 모의 속도 신호로서 출력하고, 그 제 2 모의 속도 신호를 적분한 신호를 상기 제 2 모의 위치 신호로서 출력하는 제 1 관성계 수치 모델과,
    상기 모의 비틀림 토크 신호를 제 6 이너시아로 제산한 신호를 적분한 신호를 상기 제 3 모의 속도 신호로서 출력하고, 상기 제 3 모의 속도 신호를 적분한 신호를 상기 제 3 모의 위치 신호로서 출력하는 제 2 관성계 수치 모델을 갖춘 전동기 제어장치.
  33. 청구항 1항에 있어서, 상기 실제어 수단은,
    상기 제 2 모의 위치 신호로부터 상기 실회전각 신호를 감산한 신호를 제 39 모의 신호로서 출력하는 감산기와,
    그 제 39 모의 신호를 입력하여 위치 제어를 행해 제 4O 모의 신호를 출력하는 실위치 제어기와,
    상기 실회전각 신호를 미분하여 제 43 모의 신호를 출력하는 미분기와,
    상기 제 2 모의 속도 신호와 상기 제 4O 모의 신호와의 합으로부터 상기 제 43 모의 신호를 감산하여 제 41 모의 신호를 출력하는 감산기와,
    그 제 41 모의 신호를 미분한 값을 제 42 모의 신호로서 출력하는 실속도 제
    어기와,
    상기 제 43 모의 신호를 미분한 값을 제 44 모의 신호로서 출력하는 미분기
    와,
    상기 제 2 모의 가속도 신호로부터 상기 제 44 모의 신호를 감산한 신호를 제 45 모의 신호로서 출력하는 감산기와,
    그 제 45 모의 신호를 입력하여 제 1 가속도 비례 제어 게인에 의해 증폭한 신호를 제 46 모의 신호로서 출력하는 제 l 실가속도 제어기와,
    상기 제 42 모의 신호와 상기 제 46 모의 신호와 상기 제 2 모의 토크 신호를 가산한 값을 실토크 지령으로서 출력하는 가산기를 갖추는 전동기 제어장치.
  34. 청구항 33 항에 있어서, 제 4 시정수의 1 차 필터를 통과한 상기 실회전각 신호가 이용되는 전동기 제어장치.
  35. 청구항 33 항에 있어서, 상기 실회전각 신호를 미분하여 제 43 모의 신호를 출력하는 미분기는,
    제 5 시정수의 1차 필터인 의사 미분기인 전동기 제어장치.
  36. 동력 변환 회로가 토크 지령에 따라 전달 기구를 통하여 부하 기계에 연결된 전동기를 구동하도록 동작함과 동시에, 실관측기로부터 상기 전동기의 실응답 신호가 출력되는 기계 시스템을 제어하는 전동기 제어장치에 있어서,
    상위 장치로부터 출력되는 지령 회전각 신호와, 적어도 1 개의 제 1 제어 파라미터에 기초하여, 제 1 모의 속도 신호와 제 l 모의 토크 신호를 계산하여 출력하는 제 1 모의 제어 수단과,
    상기 지령 회전각 신호와 제 2 모의 위치 신호와의 편차에 기초하여 비례 제어를 행하여 구한 값과, 상기 지령 회전각 신호와 제 2 모의 위치 신호와의 편차에 기초하여 적분 제어를 행하여 구한 값과, 상기 제 1 모의 속도 신호와 제 2 모의 속도 신호와의 편차에 기초하여 비례 제어를 행하여 구한 값과, 제 1 모의 토크 신호의 값과의 합을 상기 제 2 모의 토크 신호로서 출력함과 동시에, 상기 제 2 모의 토크 신호의 1회 적분을 제 2 모의 속도 신호로서 출력하고, 그 제 2 모의 속도 신호의 1회 적분을 제 2 모의 위치 신호로서 출력하는 제 2 모의 제어 수단과,0
    상기 제 2 모의 위치 신호와, 상기 제 2 모의 속도 신호와, 상기 제 2 모의 토크 신호에 기초하여 피드 백 제어를 행해 상기 토크 지령을 계산하여 출력하는 실제어 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전동기 제어장치.
  37. 청구항 제 36항에 있어서, 상기 제 2 의 모의 제어 수단은,
    상기 지령 회전각 신호가 변동하고 있을 때 제 1 의 값이 되고, 상기 지령 회전각 신호의 변동이 정지했을 때에 제 2 의 값이 되고, 상기 지령 회전각 신호가 변동하고 있지 않을 때에 제 3 의 값이 되는 지령 완료 신호를 입력하고, 상기 지령 회전각 신호의 값이 제 2 의 값일 때에는 상기 적분 제어를 행하여 구한 값을 O 으로 하는 전동기 제어장치.
  38. 청구항 제 37 항에 있어서, 상기 지령 완료 신호의 값이 상기 제 1 의 값으로 되어 있을 때에는, 상기 제 1 모의 제어 수단으로부터 출력된 상기 제 1 모의 속도 신호 및 상기 제 1 모의 토크 신호를 그대로 상기 제 2 모의 제어 수단에 입력하고,
    상기 지령 완료 신호의 값이 상기 제 2 의 값 혹은 상기 제 3 의 값으로 되어 있을 때에는, 상기 제 2 모의 제어 수단에 입력되는 상기 제 1 모의 속도 신호의 값과 상기 제 1 모의 토크 신호의 값을 O 으로 하는 신호 전환부를 한층 더 갖추는 전동기 제어장치.
  39. 청구항 38 항에 있어서, 상기 지령 회전각 신호의 미분치가 O 이외일 때에는 상기 지령 완료 신호의 값을 상기 제 1 의 값으로 하고,
    상기 지령 회전각 신호의 미분치가 O 이며, 2 회 미분치가 O 이외일 때에는, 상기 지령 완료 신호의 값을 상기 제 2 의 값으로 하고,
    상기 지령 회전각 신호의 미분치와 2 회 미분치가 모두 O 일 때에는, 상기
    지령 완료 신호의 값을 상기 제 3 의 값으로 하는 지령 완료 검출부를 한층 더 갖추는 전동기 제어장치.
  40. 청구항 1항에 있어서, 복수의 프로세서상에서 동작하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽어내는 매체에 의해 구성되는 전동기 제어장치.
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