KR101389616B1

KR101389616B1 - 모터 제어 장치

Info

Publication number: KR101389616B1
Application number: KR1020127019756A
Authority: KR
Inventors: 히데토시 이케다; 요시히로 마루시타; 고이치로 우에다; 유지 이가라시; 기요시 마에카와
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2014-04-29
Also published as: DE112011100347T5; US20120306426A1; TWI453556B; KR20120099142A; WO2011093281A1; JPWO2011093281A1; JP5340423B2; CN102725956B; DE112011100347B4; US8786219B2; TW201135382A; CN102725956A

Abstract

모터의 위치나 속도 등의 동작에 대한 요구와, 모터의 구동력에 관한 요구가 복합된 요구를 갖는 용도에 폭넓게 대응하여, 간단한 연산으로 폭넓고, 또한 고기능의 특성을 실현할 수 있는 모터 제어 장치를 얻는다. 동작 지령에 기초해서 동작 참조값과 피드포워드 구동력을 연산하는 피드포워드 연산부(10)와, 제어 편차를 저감시키는 제어 연산에 의해 편차 보상 구동력을 출력하는 편차 보상 연산부(20)와, 피드포워드 구동력과 편차 보상 구동력에 기초해서 구동력 지령을 출력하는 구동력 지령 합성부(30)와, 소정의 반력 참조값과 편차 보상 구동력에 기초해서 동작 보정값을 연산하는 반력 보상 연산부(40)와, 동작 참조값과 모터 동작 검출값의 편차와, 동작 보정값에 기초해서 제어 편차를 연산하는 제어 편차 연산부(50)를 구비한다.

Description

모터 제어 장치{MOTOR CONTROL DEVICE}

본 발명은 각종 산업용 기계 장치를 구동하는 모터 제어 장치에 관한 것이다.

모터 제어 장치의 제 1 종래 기술로서, 예컨대, 철강 압연 라인과 같이 모터로 회전시키는 롤을 이용해서 띠형상 재료(웹)를 연속적으로 반송하는, 웹 반송 제어라고 불리는 용도를 상정할 수 있다. 이러한 용도의 종래 기술에서는, 반송재로 연결된 각 모터에서의 부하 토크의 언밸런스가 커지지 않는 것을 목적으로 해서, 속도 제어기에 드루핑(drooping)이라고 불리는 기능을 갖게 하는 것이 이전부터 행해지고 있었다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

이 드루핑 제어는, 모터 전류, 즉 모터 토크를 나타내는 신호를 비례배한 값을 속도 지령으로부터 감산하는 것으로, 모터 토크가 증대하면 모터 속도가 저하되는 수하(垂下) 특성(드루핑)을 갖게 하고 있다. 이로써, 반송재로 연결된 복수의 모터에 있어서, 특정한 모터의 부하 전류가 과대하게 되는 것을 방지하는 기능을 실현하고 있다.

그리고, 특허문헌 1의 모터 제어 장치는, 그 도 1에 기재된 바와 같이, 종래의 드루핑 제어를 실시한 속도 제어기(즉, 속도 제어기의 출력을 비례배한 드루핑량을 속도 지령으로부터 감산하여 수하 특성을 갖게 한 속도 제어기)를, 모터 제어 장치의 내부에 구비하고 있다. 또한, 특허문헌 1의 모터 제어 장치는, 모터의 가감속에 필요한 토크를 연산하는 가감속 전류 연산기를 추가적으로 구비하고 있고, 속도 제어기의 출력과 가감속 전류 연산기의 출력을 가산하여, 모터에 대한 토크 지령으로서 출력하고 있다.

이로써, 속도 지령의 변화에 의해서 모터를 가감속시키는 경우의 드루핑량의 변화를 없앨 수 있어, 모터 속도를 가감속시킨 경우에도, 모터가 지령에 대해 고정밀도로 추종하는 것을 가능하게 하고 있다.

또한, 모터 제어 장치의 제 2 종래 기술로서, 제 1 종래 기술과 다른 용도인, NC 제어 장치로 제어되는 공작 기계 등이 상정된다. 이러한 용도의 종래 기술로서는, 하나의 구동 대상물(워크)을 2개의 모터로 동기 제어를 행하면서 구동하는 병렬 구동 제어가 행해지고 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조).

이러한 병렬 구동 제어의 경우, 각 모터의 위치 검출기의 정밀도나, 구동 대상물과 모터를 기계적으로 결합했을 때의 기계 정밀도에 기인해서, 다음과 같은 문제가 생긴다. 즉, 각 모터의 위치를 완전하게 지령에 일치시키면, 구동 대상의 기계적인 비틀림을 발생시켜서, 각 모터가 서로 잡아당기는 힘(이하에서는, 축간 간섭력이라고 함)이 생겨서, 모터의 발열이나 전기적 열화 또는 구동 대상의 기계적 열화가 문제가 된다.

이러한 문제에 대해, 제 2 종래 기술은, 2개의 모터에 대해 동일한 위치 지령을 인가하면서 각 모터에 대해 위치 제어를 행한다. 이와 함께, 제 2 종래 기술은, 2개의 모터에 대해 각 모터 제어 장치가 출력하는 토크 지령 또는 실제 토크 검출값의 비교를 행한다. 그리고, 이들을 차분한 신호에 기초해서, 한쪽 모터에 대한 위치 지령을 수정함으로써, 축간 간섭력을 억제하고, 또한 모터의 발열이나 전기적 열화 또는 구동 대상의 기계적 열화를 억제하고 있다.

일본 특허 공개 평 4-121086호 공보 일본 특허 공개 제 2004-288164호 공보

그러나 제 1 종래 기술에 있어서는, 모터 제어 장치 내부의 속도 제어기에 상술한 수하 특성을 갖게 하고 있을 뿐이다. 이 때문에, 예컨대 소망의 장력과 균형이 맞는 값으로 모터 토크를 정확하게 유지하는 것은 용이하지 않다는 문제가 있다. 또한, 실제 웹 반송 제어에 있어서는, 예컨대 반송 라인의 시동 운전시나 정상 운전, 비상시의 보호 운전 등의, 웹 반송 제어에서의 각종 운전 상황에 대응한 제어 기능이 요구된다.

한편, 모터의 속도와 토크 사이에는, 서로 인과 관계가 있어, 속도 제어와 토크 제어 양쪽을 자유롭게 행할 수는 없다. 이 때문에, 웹 반송 제어에서는, 각종 운전 상황에 대응해서 속도와 토크를 복합적으로 고려한, 고기능의 제어가 필요하게 된다. 그러나 특허문헌 1에 기재된 종래 기술에서는, 단지 모터 제어 장치 내부의 속도 제어기에 있어서, 토크와 속도의 관계에 수하 특성을 갖게 하고 있을 뿐이다. 이 때문에, 각종 운전 상황에 대응한 고기능의 제어를, 간단한 연산으로 실현하는 것이 어렵다는 문제가 있었다.

여기서, 제 2 종래 기술에 있어서는, 2개의 모터에 대해 실제로 인가하는 토크 지령 또는 토크 검출값의 차분 신호에 기초한 수정을 행하고 있다. 이 때문에, 2개의 모터로 구동하는 기계 시스템의 특성이, 어느 쪽 모터나 완전히 동일한 특성인 경우(즉, 대칭적인 기계 특성을 갖는 경우)에는, 양호하게 동작한다.

그러나 예컨대, 용량이 다른 모터로 구동한 경우나, 구동하는 기계 부하의 중심이 기울어져 있는 등의, 구동 대상의 기계 특성이 비대칭적인 경우를 생각할 수 있다. 이 경우에는, 단순히 토크 지령이나 토크 검출값의 차분에 기초해서 보정을 행하면, 가감속시에 생기는 토크의 차이에 기인하여, 위치의 동기 제어 정밀도가 열화된다. 그 결과, 보다 고정밀도의 동기 제어의 실현이 용이하지 않다는 문제가 있다.

또한, 이들 제 1 종래 기술이나 제 2 종래 기술은, 상술한 바와 같이 웹 반송 제어나 병렬 구동 제어 등의 각 용도로 한정된 모터 제어 장치의 기술로서 구성되어 있는 것이다. 그러나 실제 산업계에서는, 보다 넓은 용도로 사용 가능한 범용적인 모터 제어 장치로서 준비된 제품을 이용해서, 상술한 각 용도에 대응시키는 것을 생각할 수 있다. 이를 위해서, 범용적인 모터 제어 장치에 미리 각 용도에 대응한 많은 기능을 실장해 두거나, 혹은 각 용도에 따라 범용적인 모터 제어 장치에 개조를 실시함으로써, 각 용도에 대응한 모터 제어 장치를 실현하는 등의 대응이 일반적이다.

그러나, 전자의 대응의 경우에는 모터 제어 장치에 실장하는 프로그램의 비대화에 의한 비용 증가의 문제가 있고, 또한 후자의 대응의 경우에는 각 용도에 대응하기 위한 개조의 노력 등의 비용의 증가의 문제가 있다.

이상과 같은 문제점을 정리하면, 다음과 같이 된다.

제 1 종래 기술에서는, 철강 압연 라인 등의 웹 반송 제어의 용도에 있어서, 고속 고정밀도의 속도 제어를 행하면서, 반송재의 장력을 소망의 값으로 정확하게 유지하는 것이 용이하지 않다는 문제가 있었다. 또한, 각종 운전 조건에 따른 복합적인 요구에 대응한 고기능의 제어를 간단히 실현하는 것이 용이하지 않다는 문제가 있었다.

제 2 종래 기술에서는, 공작 기계 등의 병렬 구동 제어의 용도에 있어서, 복수의 모터로 구동하는 구동 대상물이 비대칭적인 특성을 갖는 경우에 발생하여 구동 대상을 비트는 축간 간섭력 문제에도 대응하면서, 각 모터의 위치를 정확하게 제어하는 것이 곤란한 등의 문제가 있었다.

또한, 제 1 종래 기술이나 제 2 종래 기술에서는, 각각 상정한 개별 용도에 대해서만 대응할 수 있다. 이 때문에, 범용적인 모터 제어 장치를 이용해서 각 용도에 각각 대응하기 위해서는, 프로그램의 증대나 개조 노력 등의 비용을 증가시킨다는 문제가 있었다.

본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 모터의 위치나 속도 등의 동작에 대한 요구와, 모터의 구동력에 대한 요구가 복합된 요구를 가진 용도에 폭넓게 대응하여, 간단한 연산으로 폭넓은, 또한 고기능의 특성을 실현할 수 있는 모터 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 모터 제어 장치는, 속도 또는 위치로서의 모터의 동작에 대한 동작 지령과, 동작의 검출 결과인 모터 동작 검출값에 기초해서, 모터의 전류 제어기에 대해 구동력 지령을 출력하는 모터 제어 장치로서, 동작 지령에 기초해서, 모터의 동작에 대한 참조 신호인 동작 참조값과 피드포워드 구동력을 연산하는 피드포워드 연산부와, 소정의 연산에 의해 결정된 제어 편차를 입력으로 해서, 미리 설정된 제어 정수를 이용해서 제어 편차를 저감하도록 적분 연산을 포함한 제어 연산을 행한 결과를 편차 보상 구동력으로서 출력하는 편차 보상 연산부와, 피드포워드 구동력과 편차 보상 구동력에 기초해서, 정상적인 특성이 이들의 가산이 되는 연산에 의해 전류 제어기에 대한 구동력 지령을 출력하는 구동력 지령 합성부와, 소정의 반력 참조값과 편차 보상 구동력에 기초해서 동작 보정값을 연산하는 반력 보상 연산부와, 동작 참조값과 모터 동작 검출값의 편차와, 동작 보정값에 기초해서 제어 편차를 연산하는 제어 편차 연산부를 구비하는 것이다.

본 발명에 따른 모터 제어 장치에 의하면, 소정의 반력 참조값과 편차 보상 구동력에 기초해서 동작 보정값을 연산하는 구성, 및 동작 참조값과 동작 보정값의 가산 결과로부터 모터 동작 검출값을 감산함으로써 제어 편차를 연산하는 구성을 구비함으로써, 모터의 위치나 속도 등의 동작에 대한 요구와, 모터의 구동력에 관한 요구가 복합된 요구를 갖는 용도에 폭넓게 대응하여, 간단한 연산으로 폭넓은, 또한 고기능의 특성을 실현할 수 있는 모터 제어 장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 모터 제어 장치를 나타내는 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 모터 제어 장치를 적용한 웹 반송 제어 시스템의 모식도,
도 3은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 토크 지령 합성부의 내부 구성을 나타내는 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 반력 보상 연산부의 내부 구성을 나타내는 블록도,
도 5는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 모터 제어 장치를 나타내는 블록도,
도 6은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 편차 보상 연산부의 내부 구성을 나타내는 블록도,
도 7은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 반력 보상 연산부의 내부 구성을 나타내는 블록도,
도 8은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 모터 제어 장치를 나타내는 블록도,
도 9는 본 발명의 실시예 3에 있어서의 제어 편차 연산부의 내부 구성을 나타내는 블록도,
도 10은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 주축 제어부의 내부 구성을 나타내는 블록도,
도 11은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 반력 보상 연산부의 내부 구성을 나타내는 블록도,
도 12는 본 발명의 실시예 4에 있어서의 모터 제어 장치를 나타내는 블록도,
도 13은 본 발명의 실시예 4에 있어서의 모터 제어 장치를 적용한 압접(press) 제어 시스템의 모식도이다.

이하, 본 발명의 모터 제어 장치의 바람직한 실시예에 대해서 도면을 이용해서 설명한다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 모터 제어 장치를 나타내는 블록도이다. 먼저, 모터 제어 장치(100)의 전체 동작에 대해서 설명한다. 한편, 본 실시예 1에서는, 웹 반송 제어를 용도로 한 모터 제어 장치에 대해서 설명한다. 또한, 웹 반송 제어가 속도 제어를 기본으로 해서 동작하는 형태를 나타내지만, 특별히 속도 제어로 한정하는 것이 아니고, 위치 제어를 행하는 경우에도, 마찬가지로 실현 가능한 것이다.

도 1에 나타낸 모터 제어 장치(100)는, 피드포워드 연산부(10), 편차 보상 연산부(20), 토크 지령 합성부(30), 반력 보상 연산부(40) 및 제어 편차 연산부(50)를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 모터 제어 장치(100)는, 전류 제어기(110)를 통해서 모터(121)와 접속되어 있다. 또한, 동작 검출기(122)는, 모터(121)의 회전 속도인 모터 속도(모터 동작 검출값) y를 검출하여, 모터 제어 장치(100)에 입력한다. 모터 제어 장치(100)에는, 이 모터 속도 y와 함께, 외부로부터 속도 지령(동작 지령) yc과 반력 참조값 fr이 입력된다.

다음으로 모터 제어 장치(100)의 내부 구성의 각 기능에 대해서, 구체적으로 설명한다.

피드포워드 연산부(10)는, 속도 지령 yc에 기초해서, 모터(121)의 모터 속도 y를 제어하기 위한 참조값이 되는 속도 참조값(동작 참조값) yr과, 모터(121)가 속도 참조값 yr에 일치하도록 동작하기 위해서 필요한 토크를 피드포워드 토크 uf로서 연산하여, 출력한다.

제어 편차 연산부(50)는, 속도 참조값 yr과, 모터 속도 y와, 후술하는 동작 보정값 yh을 입력으로 하여, 귀환 제어에 의해서 저감시키는 편차 신호인 제어 편차 e를 출력한다. 다음으로 편차 보상 연산부(20)는, 제어 편차 e에 대해 PI(비례 적분) 제어에 의해 제어 편차 e를 정상적으로 0으로 하도록 저감시키기 위한 적분 동작을 포함하는 귀환 제어 연산을 행하고, 그 결과를 편차 보상 토크 ub로서 출력한다.

반력 보상 연산부(40)는, 반력 참조값 fr과 편차 보상 토크 ub를 입력으로 하여, 이들의 비교에 기초한 연산에 의해서, 모터(121)의 동작을 보정하는 신호인 동작 보정값 yh을 출력한다. 토크 지령 합성부(30)는, 피드포워드 토크 uf와 편차 보상 토크 ub를 입력으로 해서, 토크 지령 u를 출력한다.

모터 제어 장치(100)는, 토크 지령 u를 전류 제어기(110)에 출력하고, 전류 제어기(110)가 모터(121)의 전류를 제어함으로써, 모터(121)는 토크 지령 u에 따른 토크를 발생시킨다.

도 2는, 본 발명의 실시예 1에 있어서의 모터 제어 장치(100)를 적용한 웹 반송 제어 시스템의 모식도이다. 도 2에 있어서의 웹 반송 제어 시스템은 모터(121), 동작 검출기(122), 감김롤(123), 반송재(124), 풀림롤(125), 및 풀림 축 모터(126)를 구비하고 있다.

모터(121)는, 감김롤(123)을 구동함으로써 강판, 종이, 필름 등, 띠 형상의 반송재(124)를 감는다. 반송재(124)는 풀림롤(125)로부터 풀리고, 풀림롤(125)은 속도 제어 등이 실시되는 풀림 축 모터(126)에 의해서, 소정의 라인 속도에 따라 풀림이 실시된다.

모터 제어 장치(100)는, 상술한 바와 같이, 동작 검출기(122)로 검출한 모터(121)의 모터 속도 y와, 외부로부터 입력한 반력 참조값 fr과, 속도 지령 yc에 기초해서 토크 지령 u를 출력함으로써, 전류 제어기(도 2에서는 도시하지 않고 있지만, 도 1의 전류 제어기(110)에 상당)를 통해서 모터(121)의 발생 토크를 제어한다.

다음으로 이러한 웹 반송 제어 시스템에 적용되는 도 2에 나타낸 모터 제어 장치(100)의 동작의 세부 사항과 특징에 대해서, 도 1의 구성에 기초해서 설명한다. 모터 제어 장치(100)에 있어서, 반력 참조값 fr의 입력, 반력 보상 연산부(40) 및 동작 보정값 yh을 제거한 부분은, 규범 모델형 제어라고 불리는 2자유도 제어로서 일반적인 구성으로, 우선 먼저, 이 부분에 대한 동작을 설명한다.

피드포워드 연산부(10)는, 입력된 속도 지령 yc에 대해, 모터(121)의 동작이 진동적으로 되지 않도록 로우패스 필터 등의 연산을 행한 결과를, 속도 참조값 yr로서 출력한다. 또한, 이와 동시에, 피드포워드 연산부(10)는, 속도 참조값 yr의 미분값(가속도)에 대해, 모터(121)나, 감김롤(123) 등의 모터(121)로 구동하는 부분(구동 대상)의 관성 모멘트값을 곱함으로써 모터(121)의 가감속에 필요한 관성 토크를 계산한다.

또한, 피드포워드 연산부(10)는, 속도 참조값 yr에 기초해서 구동 대상에 생기는 마찰 토크를 계산하여, 관성 토크와 마찰 토크의 합을 피드포워드 토크 uf로서 출력한다.

여기서, 모터(121) 및 감김롤(123)로 이루어지는 구동 대상의 기계 강성이 높고, 관성 모멘트나 마찰을 정확하게 모델화할 수 있다고 가정한다. 이러한 가정을 한 경우, 반송재(124)에서 발생하는 장력을 무시하면, 피드포워드 연산부(10)는 속도 참조값 yr의 변화에 대해 모터(121)의 속도 y가 일치하여 추종하기 위해서 필요한 토크를, 피드포워드 토크 uf로서 생성하고 있는 것이 된다.

다음으로, 제어 편차 연산부(50)는 속도 참조값 yr과, 모터 속도 y와, 후술하는 반력 보상 연산부(40)로 연산되는 동작 보정값 yh을 입력한다. 그리고, 제어 편차 연산부(50)는, 이들 입력에 기초해서, 속도 참조값 yr으로부터 모터 속도 y를 감산한 값(즉, 속도 편차)에 동작 보정값 yh을 가산한 값을 제어 편차 e로서 출력한다. 한편, 이 가감산의 순서는, 특별히 같을 필요는 없고, 등가의 연산을 행하면 된다.

다음으로, 편차 보상 연산부(20)는 제어 편차 e를 입력으로 해서, 미리 설정된 제어 정수인 적분 게인 ωi과 비례 게인 Kv을 이용해서, 다음 식 (1)로 표시되는 비례 적분(PI) 제어를 행한다. 구체적으로는, 편차 보상 연산부(20)는, 제어 편차 e를 정상적으로 0으로 하도록 저감하기 위한 적분 동작을 포함한 귀환 제어 연산을 행하고, 그 결과를 편차 보상 토크 ub로서 출력한다.

상기 식 (1)에 있어서, s는 라플라스 연산자를 나타내고 있고, 적분 게인 ωi는, 편차 보상 연산부(20)의 영점에 대응한다.

다음으로, 토크 지령 합성부(30)의 구성에 대해서, 도 3을 이용해서 설명한다. 도 3은, 본 발명의 실시예 1에 있어서의 토크 지령 합성부(30)의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3에 나타낸 토크 지령 합성부(30)는, 귀환 토크 필터(31) 및 토크 가산기(32)를 구비하고 있다.

토크 지령 합성부(30)는 편차 보상 토크 ub와 피드포워드 토크 uf를 입력한다. 그리고, 토크 지령 합성부(30) 내의 귀환 토크 필터(31)는, 편차 보상 토크 ub에 대해, 정상 성분 이외의 소정의 주파수 성분을 제거하는 귀환 토크 필터 Fb(s)의 연산을 행한다.

또한, 토크 가산기(32)는, 귀환 토크 필터(31)의 출력과 피드포워드 토크 uf의 가산을 행하여, 토크 지령 u로서 출력한다. 즉, 토크 지령 합성부(30)는 다음 식 (2)로 나타내는 연산을 행하여, 피드포워드 토크 uf와 편차 보상 토크 ub에 기초해서, 정상적인 특성이 이들의 가산이 되는 연산을 행하고 있다.

여기서, 상기 귀환 토크 필터 Fb(s)의 연산은, 통상적으로는, 상기 식 (1)에 나타낸 편차 보상 연산부(20)의 제어 정수로 결정되는 제어 대역보다 높은 주파수 영역에서, 소정의 주파수 성분을 제거함으로써 예컨대, 로우패스 필터나, 노치 필터라고 불리는 것을 이용한다. 이로써, 모터 속도 y를 귀환시키는 귀환 제어 루프의 안정성을 향상시키고, 이에 맞춰서 편차 보상 연산부(20)의 게인을 높게 설정함으로써, 제어 편차 e를 빠른 응답으로 저감시키는 목적을 갖는다. 이러한 점에서, 상기 식 (2)에 있어서의 귀환 토크 필터 Fb(s)는, 통상의 속도 제어에 있어서 제어계의 고응답화를 행하기 위해서 필요 불가결한 것임과 아울러, 경우에 따라 복잡한 특성을 갖게 하는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 실시예 1에 있어서의 모터 제어 장치(100)는, 반력 참조값 fr의 입력, 반력 보상 연산부(40), 및 동작 보정값 yh을 제거한 부분에 있어서, 규범 모델 제어라고 불리는 2자유도 제어의 구성을 행하고 있다. 그 결과, 반송재(124)의 장력의 영향을 무시한 상황에서, 모터 속도 y가 속도 참조값 yr에 고정밀도로 일치하도록 제어하는 것을 가능하게 하고 있다.

다음으로 반력 보상 연산부(40)의 동작에 대해서 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 반력 보상 연산부(40)의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. 도 4에 나타낸 반력 보상 연산부(40)는 토크 보정량 연산부(41), 반력 보상 증폭부(42), 반력 보상 제한부(43), 및 반력 보상 필터(44)를 구비하고 있다. 그리고, 이 반력 보상 연산부(40)는, 반력 참조값 fr과 편차 보상 토크 ub을 입력으로 해서, 반력 참조값 fr과 편차 보상 토크 ub의 비교에 기초해서, 토크 보정량 uh을 연산한다.

도 2에 나타낸 웹 반송 제어 시스템에 있어서, 반송재(124)에 일정한 장력을 인가하면서 반송하는 동작을 상정한 경우를 생각한다. 이 경우, 외부로부터 모터 제어 장치(100)에 입력하는 반력 참조값 fr은, 반송재(124)에 인가하는 장력과 균형이 맞는 모터(121)의 토크의 값이 설정된다. 그리고, 토크 보정량 연산부(41)는, 반력 참조값 fr과 편차 보상 토크 ub의 비교를 행하여, 이들의 차이인 반력 편차 fe를 토크 보정량 uh로서 출력한다.

다음으로, 반력 보상 증폭부(42)는 토크 보정량 uh에 소정의 정수인 반력 보상 게인 Kh을 곱한 결과를 출력한다. 다음으로, 반력 보상 제한부(43)는 반력 보상 증폭부(42)의 출력에 대해, 미리 설정된 반력 보상 제한값으로 크기를 제한한 결과를 출력한다. 또한, 반력 보상 필터(44)는, 반력 보상 제한부(43)의 출력에 대해, 다음 식 (3)으로 나타낸 소정의 극(極), 즉 차단 주파수 ωf를 가진 로우패스 필터 Fh(s)의 연산을 행한 결과를, 동작 보정값 yh으로서 출력한다.

여기서, 상기 반력 보상 필터(44)는, 편차 보상 연산부(20)와 반력 보상 연산부(40)와 제어 편차 연산부(50)로 이루어진 연산 루프로부터, 높은 주파수 성분을 제거하여, 이 연산 루프의 연산을 안정되게 행하는 것을 목적으로 하는 것이다.

또한, 반력 보상 연산부(40)는, 모터 제어 장치(100)의 특성이 불필요하게 복잡하게 되는 것을 방지해서, 소망의 제어 특성을 간단하게 실현하기 위해서, 반력 보상 필터(44)에서의 차단 주파수 ωf를, 편차 보상 연산부(20)의 제어 정수인 적분 게인 ωi, 즉 영점에 일치시키도록, 다음 식 (4)와 같이 설정한다.

또한, 반력 보상 연산부(40)는, 외부로부터 설정한 파라미터인 반력 보상 주파수 ωh와, 편차 보상 연산부(20)의 제어 정수인 적분 게인 ωi와, 비례 게인 Kv에 기초해서, 반력 보상 게인 Kh을 다음 식 (5)와 같이 설정한다.

여기서, 편차 보상 토크 ub의 역할에 대해서 설명한다. 속도 지령 yc 및 속도 참조값 yr의 변화에 따라 모터를 가감속하기 위한 관성 모멘트 및 마찰을 보상하기 위해서 필요한 토크는, 피드포워드 연산부(10)에서 피드포워드 토크 uf로서 연산되고, 토크 지령 합성부(30)에서 토크 지령 u과 가산되어 있다.

따라서, 편차 보상 토크 ub는, 단순히 모델화할 수 없는 기계 특성이나 마찰 특성 등, 피드포워드 연산부(10)에 있어서의 모델화 오차에 기인하여 발생하는 모터(121)의 속도 오차를 보상하는 기능과 함께, 모터(121) 및 감김롤(123)로 이루어지는 구동 대상이 반송재(124)의 장력에 저항하기 위해서 필요한 반력을 공급하는 기능을 행하고 있다. 즉, 편차 보상 토크 ub의 기능은, 모터(121)의 속도 제어와, 반송재(124)에 장력을 공급하기 위한 토크 제어가 복합된 목적을 갖는다.

따라서, 모터 제어 장치(100)를 상술한 바와 같이 구성함으로써, 속도 지령 yc에 기초한 속도 제어를 행하면서, 편차 보상 토크 ub가 반송재(124)에 발생시키는 장력과 균형이 맞는 토크에 가깝도록, 동작 보정값 yh을 이용해서 제어 편차 e가 수정된다. 이 때문에, 속도 지령 yc에 대해, 모터(121)가 고정밀도로 추종하도록 가감속을 행하면서, 반송재(124)에 발생시키는 장력이, 반력 참조값 fr에 대응한 값이 되도록 제어할 수 있게 된다.

다음으로, 모터 제어 장치(100)의 보다 상세한 특성에 대해서 설명한다. 모터 제어 장치(100)에 있어서, 반력 참조값 fr으로부터 편차 보상 토크 ub까지의 전달 함수는, 다음 식 (6)으로 나타내어진다.

즉, 반력 참조값 fr으로부터 편차 보상 토크 ub까지의 전달 특성은, 반력 보상 주파수 ωh를 차단 주파수로 하는 로우패스 특성이 된다.

또한, 반력 보상 연산부(40)가 추가됨으로써, 모터 속도 y로부터 편차 보상 토크 ub까지의 전달 함수는, 원래는 상기 식 (1)의 양음의 부호만을 반전시킨 비례 적분 특성이었던 것이, 다음 식 (7)로 변화된다.

즉, 반력 보상 연산부(40)를 추가함으로써, 모터 속도 y로부터 편차 보상 토크 ub까지의 전달 함수가, 비례 적분 연산에서의 적분 동작을 유사 적분으로 변화시킨 특성이 된다. 환언하면, 상기 특성은 원래 모터 속도의 정상 편차가 0이 되도록 동작하던 편차 보상 연산부(20)의 상기 식 (1)의 특성에 대해, 반력 보상 주파수 ωh를 차단 주파수로 하는 하이패스 필터를 추가한 것과 마찬가지의 특성으로 되어 있다.

상기 식 (6) 및 상기 식 (7)로부터, 편차 보상 토크 ub는, 반력 참조값 fr의 저 주파수 성분과, 반력 보상 연산부(40)를 추가하지 않은 경우의 편차 보상 토크 ub의 고 주파수 성분을 합성한 신호로 되어 있다. 또한, 상기 식 (6) 및 상기 식 (7)로부터 알 수 있는 바와 같이, 반력 보상 주파수 ωh가 설정 가능한 범위는, 모터 제어 장치(100)의 계산 주기에 기인한 제한은 있지만, 실질적인 무한대까지 크게 설정하는 것이 가능하다.

이와 같이 반력 보상 주파수 ωh를 실질적인 무한대까지 크게 한 경우, 모터 속도 y로부터 편차 보상 토크 ub까지의 전달 함수는, 실질적으로 0으로 됨과 아울러, 반력 참조값 fr으로부터 편차 보상 토크 ub까지의 전달 함수는, 실질적으로 1이 된다. 즉, 모터 속도 y를 토크 지령 u로 피드백하는 제어 루프는, 실질적으로 절단됨과 아울러, 편차 보상 토크 ub를 반력 참조값 fr에 일치시킴으로써 피드포워드적인 토크 제어를 행하는 특성이 된다.

따라서, 반력 보상 주파수 ωh의 설정에 따라, 속도 지령 yc에 모터 속도 y가 추종하도록 요구되는 속도 제어와, 반력 참조값 fr에 따른 토크를 생성하는 등의 토크 제어를 복합시킨 특성을, 웹 반송 제어 시스템의 특징이나 제어의 목적에 따라, 폭넓은 특성으로 실현할 수 있다.

예컨대, 가감속이 급준한 경우나, 모터(121)의 토크 리플이 문제가 되는 경우 등, 감김롤(123)의 회전 동작 정밀도에 기인한 문제가 큰 경우에는, 속도 제어의 특성을 강화한 설정, 즉 낮은 반력 보상 주파수 ωh로 설정한다. 반대로, 반송재(124)가 갑자기 당겨지는 등의 급격한 장력 변화가 있는 경우에는, 토크 제어의 특성을 강화한 설정, 즉 높은 반력 보상 주파수 ωh로 설정한다. 이러한 설정으로 함으로써 보다 안정된 웹 반송 제어가 가능하게 된다.

다음으로 상술한 바와 같이 속도 제어와 토크 제어가 복합된 특성을 폭넓은 특성으로서, 또한 상기 식 (6) 및 상기 식 (7)에 나타낸 바와 같이 파악이 용이한 특성으로서 실현하기 위한, 본 실시예 1의 모터 제어 장치(100)의 구성 상의 특징에 대해서 설명한다.

본 실시예 1에서는, 비례 적분 연산을 행하는 편차 보상 연산부(20)의 특성에 대응해서, 반력 보상 연산부(40)에서, 반력 보상 필터(44)를 구비하고, 반력 보상 필터(44)의 극을 편차 보상 연산부(20)의 영점과 일치시키고 있다. 이로써, 상기 식 (6) 및 상기 식 (7)은, 원래는, 분모와 분자의 차수가 1차 더 높은 복잡한 특성이 되는 것이지만, 차수가 실질적으로 저감되어, 상기한 바와 같이 간단한 특성으로서 설정할 수 있게 된다.

또한, 반력 보상 연산부(40)와, 제어 편차 연산부(50)와, 편차 보상 연산부(20)로 구성되는 모터 제어 장치(100) 내부의 연산 루프의 개(開)루프 특성이, 단순한 적분 특성이 된다. 그 결과, 게인에 관계없이 안정된 루프 연산이 가능해져서, 반력 보상 주파수 ωh에 따라 설정되는 상기 식 (6) 및 상기 식 (7)의 극, 즉 내부 귀환 루프의 폐루프극을, 0부터 무한대까지 간단하게 설정하는 것을 가능하게 하고 있다.

또한, 편차 보상 연산부(20)의 제어 정수를 이용해서, 상기 식 (5)와 같이 반력 보상 증폭부(42)의 반력 보상 게인 Kh을 설정하고 있다. 그 결과, 모터 제어 장치(100)의 특성을, 외부로부터 설정한 반력 보상 주파수 ωh에 대응한 주파수 영역에서의 특성을 고려하면서, 소망의 특성으로 설정 가능하게 하고 있다.

다음으로 반력 보상 제한부(43)에 의해 얻어지는 효과에 대해서 설명한다. 반력 보상 제한부(43)는, 반력 보상 필터(44)의 입력측에 설정되어 있다. 그리고, 반력 보상 필터(44)는, 상술한 바와 같이 로우패스 필터이기 때문에, 실질적으로는 반력 보상 필터(44)가 출력하는 동작 보정값 yh을 반력 보상 제한값으로 제한하고 있다. 이로써, 상기와 같은 토크 제어와 속도 제어가 복합된 제어를 행하는 경우에도, 속도 참조값 yr과 모터 속도 y의 정상 편차가 반력 보상 제한값을 초과하지 않도록, 속도 제어를 동작시킬 수 있다.

따라서, 예컨대, 반송재(124)가 절단된 경우에도, 모터 속도 y와 속도 지령 yc의 편차가 소정값보다 커지지 않도록 하여 폭주를 방지하는 기능을 갖게 할 수 있다. 또한, 피드포워드 연산부(10)에서의 피드포워드 토크 uf의 연산에 있어서의 모델화 오차가 과대하여, 실제 마찰이 예상보다 큰 경우에도, 모터 속도 y가 극단적으로 작아지는 것을 방지해서, 반송재(124)가 너무 느슨해져서 감김이 곤란하게 되는 것을 방지하는 기능을 갖게 할 수 있다.

또한, 반력 보상 제한부(43)가 반력 보상 필터(44)의 출력측이 아닌 입력측에 부착되어 있으므로 반력 보상 필터(44)의 작용으로 지연된 신호를 바탕으로 제한 판단을 행하는 것보다 빠른 제한 판단이 가능하게 된다. 그 결과, 제한 동작시의 오버슛을 억제하는 효과가 얻어지고, 또한 제한 동작이 발생한 경우의 동작 보정값 yh의 변화를 완만하게 하여, 제어계에 미치는 쇼크를 저감시킬 수 있다.

상기에서는, 모터(121)의 속도 제어를 행하면서, 상시, 반송재(124)에 인가하는 장력도 제어하는 경우를 상정하여, 편차 보상 토크 ub가 반력 참조값 fr에 일치하도록, 반력 보상 연산부(40)가 항상 동작하게 구성하고 있었다. 그러나 같은 웹 반송 제어 시스템에서도, 예컨대, 인쇄 기계와 같이, 복수의 모터축의 동작이 가능한 한 동기하도록, 지령에 대한 추종 정밀도가 가장 중요시되는 경우나, 또는 웹 반송 라인의 시동시에 있어서 충분한 장력을 인가하기까지의 과도적 동작인 경우 등, 기본적으로는, 모터 속도 y가 속도 지령 yc 또는 속도 참조값 yr이 되도록 정확하게 일치하는 속도 제어를 행하여, 반송재(124)의 장력이 소정의 값에 도달한 시점에 장력 제어로 이행시키는 동작이나, 또는 반송재(124)의 장력이 소정의 값보다 커지지 않는 범위에서 속도 제어를 행하는 동작이 모터 제어 장치(100)에 요구되는 경우가 있어, 동작 조건의 차이에 대응한 고기능의 제어 특성이 요구된다.

이러한 동작 조건의 차이에 따른 요구에 대응하여 모터 제어 장치(100)를 동작시키는 경우, 반력 보상 연산부(40)에서의 토크 보정량 연산부(41)의 동작에 있어서, 상술한 설명에서는, 단지 반력 참조값 fr과 편차 보상 토크 ub의 차이인 반력 편차 fe를 그대로 토크 보정량 uh으로 하고 있었다. 그러나 예컨대, 반력 편차 fe가 음(負)인 경우에만 반력 편차 fe를 토크 보정량 uh로 하고, fe가 양(正)인 경우에는, 토크 보정량 uh을 0으로 하는 등, 반력 참조값 fr과 편차 보상 토크 ub의 비교에 기초한 비선형의 연산에 의해 토크 보정량 uh의 연산을 행해도 된다.

이로써, 반송재(124)의 장력이 작은 상태에서는, 반력 참조값 fr보다 편차 보상 토크 ub가 작기 때문에, 토크 보정량 uh나 동작 보정값 yh이 0이 되어서, 모터 제어 장치(100)는 단지 속도 제어로서 동작한다. 한편, 반송재(124)의 장력이 커지면, 이에 대항하도록 속도 제어를 행하기 위해, 편차 보상 토크 ub가 커지고, 편차 보상 토크 ub가 반력 참조값 fr를 초과하면, 반력 보상 연산부(40)가 모터(121)의 속도를 저하시키도록 동작 보정값 yh을 출력한다. 이와 같이 함으로써, 반송재(124)의 장력이 반력 참조값 fr과 균형을 맞추는 양보다 커지지 않도록 제어하는 등의, 고기능의 제어를 실현할 수 있다.

다음으로, 상기한 바와 같이, 웹 반송 제어에 있어서의 각종 운전 조건에 대응한 고기능의 제어를, 반력 보상 연산부(40)를 추가하기만 하는 간단한 연산으로 실현 가능하게 하는, 본 실시예 1에 따른 모터 제어 장치(100)의 구성상의 특징에 대해서 설명한다.

우선, 모터 제어 장치(100)는, 속도 지령 yc에 모터 속도 y가 추종하도록 토크 지령 u의 연산을 행하는, 속도 제어를 기초로 하고 있다. 또한, 모터 제어 장치(100)는, 종래의 드루핑 제어와는 달리, 외부로부터 입력한 반력 참조값 fr을 참조한 제어 연산의 수정을 행함으로써 속도 제어와, 반송재(124)의 장력을 고려한 토크 제어가 복합된 특성을 갖는 것을 가능하게 하고 있다.

또한, 그 방법으로서, 반력 참조값 fr과 모터 제어 장치(100)로 연산한 변수(편차 보상 토크 ub)의, 차분 등의 비교 연산을 행한 결과에 기초해서, 제어 연산의 수정을 행한다. 이로써, 소정의 장력값을 기준으로 한 모터 제어 장치(100)의 동작 상황에 따라 제어 연산의 수정을 행하여, 간단한 비선형 연산을 도입하는 것만으로, 동작 상황에 따른 고기능의 제어를 실현 가능하게 하고 있다.

나아가서는, 반력 참조값 fr과의 비교를 행하는 모터 제어 장치(100)의 변수로서, 모터 제어 장치(100) 내부에서, 토크 지령 u를 계산하는 중간 변수인 편차 보상 토크 ub를 이용하고 있다. 이 편차 보상 토크 ub는, 토크 지령 u의 계산 과정에서, 피드포워드 토크 uf를 가산하기 이전의 변수이기 때문에, 모터(121)의 가감속에 필요한 토크는 포함되지 않는다. 이 때문에, 속도 지령 yc의 가감속에 대해서는, 모터 속도 y가 정확하게 추종하도록 피드포워드 토크 uf를 가산하여 토크 지령 u를 생성하면서, 반송재(124)에 가하는 장력에 대응한 토크만 반력 참조값 fr과 비교해서 보정할 수 있다.

또한, 반력 참조값 fr과 비교하는 편차 보상 토크 ub는, 속도 귀환 제어를 고응답화하기 위해서 불가결한 귀환 토크 필터 Fb(s)를 실시하기 이전의 신호이다. 이 때문에, 편차 보상 연산부(20)와 반력 보상 연산부(40)로 이루어지는 모터 제어 장치(100) 내부에서의 루프 연산에 있어서의 불필요한 지연을 제거하여, 반력 보상 주파수 ωh를 실질적인 무한대까지 크게 할 수 있도록 구성하고 있다.

이로써, 반력 보상 주파수 ωh의 설정 범위에 실질적인 제약을 마련할 필요가 없이, 상황에 따라 편차 보상 토크 ub를 반력 참조값 fr에 일치시키는 제어를, 고응답으로 행하는 것을 가능하게 한다. 또한, 모터 제어 장치(100)의 특성을, 소망의 복합적인 특성으로 간단하게 설정할 수 있도록 하고 있다.

한편, 상기 설명에서, 토크 지령 합성부(30)는, 앞의 도 3 및 상기 식 (2)로 나타내는 연산을 행하는, 즉 피드포워드 토크 uf로부터 토크 지령 u까지의 전달 함수가 1인 연산을 행하는 경우에 대해서 설명했다. 그러나 상술한 제어 대역 이상의 주파수 성분을 변경하는 처리를 행해도 실질적인 효과에 큰 차이는 없다.

예컨대, 앞의 도 3 및 상기 식 (2)의 연산 대신, 피드포워드 토크 uf와 편차 보상 토크 ub의 합에, 상술의 귀환 토크 필터 Fb(s)를 작용시킴으로써 토크 지령 u의 연산을 행해도 된다. 즉, 토크 지령 합성부(30)는, 토크 지령 u이, 귀환 토크 필터 Fb(s)에 의해 편차 보상 토크로부터 정상 성분 이외의 소정의 주파수 성분을 제거한 신호와, 피드포워드 토크 uf의 정상 성분을 포함하는 신호의 합이 되도록 연산하면 된다. 이로써, 토크 지령 합성부(30)는, 정상적인 특성이 피드포워드 토크 uf와 편차 보상 토크 ub의 가산이 되는 특성의 연산을 행하고 있다.

또한, 상기 설명에 있어서, 반력 보상 연산부(40)는, 반력 보상 필터(44)의 극을 편차 보상 연산부(20)의 영점에 일치시키도록 설정했다. 그러나 완전하게 일치시키지는 않더라도, 유사한 효과를 얻을 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.

이상과 같이, 실시예 1에 의하면, 상술한 구성을 가짐으로써 웹 반송 제어를 용도로 한 모터 제어 장치에 있어서, 속도 지령의 변화에 대해 모터 속도를 정확하게 추종시키면서, 반송재에 발생시키는 장력을 소망의 값으로 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 속도 제어와, 장력에 대응한 토크 제어가 복합된 제어를 폭넓은 특성으로 실현할 수 있어, 웹 반송 제어로서의 각종 용도나 운전 상황에 따른 고기능의 제어를, 간단한 연산으로 실현할 수 있다.

(실시예 2)

도 5는, 본 발명의 실시예 2에 있어서의 모터 제어 장치를 나타내는 블록도이다. 도 5에 나타낸 모터 제어 장치(200)는, 피드포워드 연산부(10), 편차 보상 연산부(20a), 토크 지령 합성부(30), 반력 보상 연산부(40a) 및 제어 편차 연산부(50)를 구비하여 구성되어 있다. 도 1과 동일한 부호는 동일한 부분을 나타내고, 그 설명은 생략한다.

본 실시예 2에서의 모터 제어 장치(200)는, 앞의 실시예 1과 마찬가지로, 도 2에 나타낸 웹 반송 제어 시스템을 용도로 한 것으로, 도 2에 있어서의 모터 제어 장치(100)를 대치한 것이다. 또한, 본 실시예 2에 있어서의 모터 제어 장치(200)는, 앞의 실시예 1에 있어서의 모터 제어 장치(100)와 비교하면, 편차 보상 연산부(20a) 및 반력 보상 연산부(40a)의 내부 구성이 다르다.

여기서, 모터 제어 장치(200)의 구성에 대해서, 앞의 실시예 1에서의 도 1과의 차이를 중심으로, 도 5를 이용해서 설명한다. 우선 먼저, 편차 보상 연산부(20a)에 대해서 설명한다. 앞의 실시예 1에 있어서의 편차 보상 연산부(20)는, 제어 편차 e에 대한 비례 적분 연산을 하고 있었다. 이에 반해서, 본 실시예 2에서의 편차 보상 연산부(20a)는, 적분 연산과 비례 연산을 분리하여 연산하고, 이들의 입력에 약간의 변경을 행한 구성으로 한 것이다.

도 6은, 본 발명의 실시예 2에 있어서의 편차 보상 연산부(20a)의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. 편차 보상 연산부(20a)는, 제어 편차 e와, 속도 참조값 yr과, 모터 속도 y를 입력으로 하고 있다. 그리고, 그 내부에서, 적분 증폭기(21)는, 제어 편차 e에 대해, 미리 설정한 제어 정수인 적분 게인 ωi의 승산과 적분을 행한 결과를 출력한다. 또한, 가감산기(22)는, 적분 증폭기(21)의 출력에 대해, 속도 참조값 yr을 가산하고, 모터 속도 y를 감산한 결과를 출력한다. 또한, 비례 증폭기(23)는, 가감산기(22)의 출력에 대해, 미리 설정한 제어 정수인 비례 게인 Kv를 곱한 값을, 편차 보상 토크 ub로서 출력한다.

즉, 편차 보상 연산부(20a)는, 다음 식 (8)로 나타내어지는 연산을 행한다.

따라서, 편차 보상 연산부(20a)는, 제어 편차 e를 정상적으로 0으로 하도록 저감하기 위한 적분 동작을 포함한 귀환 제어 연산을 행하여, 제어 편차 e로부터 편차 보상 토크 ub까지의 전달 특성이 적분 특성이 되도록 연산하고 있다.

여기서, 상기 식 (8)에 있어서의 우변 괄호 내의 제 2 항은, 속도 참조값 yr과 모터 속도 y의 편차에 대해서 비례 보상을 행하는 항이다. 그리고, 이 제 2 항은, 모터 속도 y의 귀환 루프를 안정되게 유지하는 효과를 가짐과 아울러, 과도적으로 속도 참조값 yr과 모터 속도 y와의 편차를 줄이도록 제어하는 효과가 있다. 그러나 편차 보상 연산부(20a)는, 정상적으로는, 상기 식 (8)에서 적분되는 제어 편차 e를 0으로 하도록 동작한다.

다음으로 반력 보상 연산부(40a)에 대해서 설명한다. 반력 보상 연산부(40a)는, 반력 참조값 fr과 편차 보상 토크 ub를 입력으로 해서, 동작 보정값 yh을 출력한다. 도 7은, 본 발명의 실시예 2에 있어서의 반력 보상 연산부(40a)의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. 이 도 7에 나타내는 반력 보상 연산부(40a)는, 앞의 실시예 1에 있어서의 도 4에 나타낸 반력 보상 연산부(40)의 반력 보상 필터(44)를 제거한 것에 상당하며, 그 이외의 동작은 동일하다.

즉, 반력 보상 연산부(40a)는, 반력 참조값 fr과 편차 보상 토크 ub를 입력으로 한다. 그리고, 반력 보상 연산부(40a) 내부의 토크 보정량 연산부(41)는, 반력 참조값 fr과 편차 보상 토크 ub의 비교에 기초해서, 토크 보정량 uh을 연산한다. 다음으로 반력 보상 증폭부(42)는, 토크 보정량 uh에 소정의 정수인 반력 보상 게인 Kh을 곱한 결과를 출력한다.

또한, 반력 보상 제한부(43)는, 반력 보상 증폭부(42)의 출력에 대해, 미리 설정된 반력 보상 제한값으로의 제한 동작을 행한 결과를, 동작 보정값 yh으로서 출력한다.

또한, 반력 보상 연산부(40a)는, 편차 보상 연산부(20a)의 제어 정수인 적분 게인 ωi 및 비례 게인 Kv과, 외부로부터 설정한 반력 보상 주파수 ωh를 이용해서, 반력 보상 게인 Kh을, 앞의 실시예 1에 있어서의 상기 식 (5)과 마찬가지로 해서, 다음 식 (9)를 이용해서 설정한다.

또한, 제어 편차 연산부(50)는, 앞의 실시예 1과 같이, 동작 보정값 yh과, 속도 참조값 yr과, 모터 속도 y를 입력으로 해서, 속도 참조값 yr과 동작 보정값 yh의 가산값으로부터 모터 속도 y를 감산한 값을, 제어 편차 e로서 출력한다.

본 실시예 2에 있어서의 모터 제어 장치(200)는, 상기한 바와 같이 구성함으로써, 반력 참조값 fr으로부터 편차 보상 토크 ub까지의 전달 함수가 아래의 식 (10)으로 나타내어진다.

또한, 모터 속도 y로부터 편차 보상 토크 ub까지의 전달 함수는, 다음 식 (11)이 된다.

상기 식 (10) 및 상기 식 (11)은, 앞의 실시예 1에서의 식 (6) 및 식 (7)과 완전히 동일한 식이 된다. 즉, 앞의 실시예 1에서의 편차 보상 연산부(20)는, 비례 적분 연산을 행하고 있었다. 이에 반해서, 본 실시예 2에서는, 상술한 바와 같은 구성으로 변경하여, 제어 편차 e로부터 편차 보상 토크 ub까지의 전달 함수가 적분 특성이 되도록 연산시키고 있다. 이 때문에, 앞의 실시예 1의 반력 보상 연산부(40)에서는 필요했던 반력 보상 필터(44)가, 본 실시예 2에서는 불필요하게 되어, 그 만큼, 연산량을 감소시켜서, 간단한 연산으로 동등한 특성을 실현 가능하게 하고 있다.

한편, 감김롤(123)의 롤 직경으로서 상정하고 있는 값이 실제와 다른 경우 등, 반송재(124)의 장력을 소망의 값으로 정확하게 유지하기 위해서는, 속도 지령 yc과 모터 속도 y 사이에 정상 편차를 갖게 할 필요가 있다. 이러한 조건에서, 편차 보상 토크 ub의 정상적인 값을 반력 참조값 fr으로 지정한 값에 완전히 일치시킬 필요가 있는 경우를 생각할 수 있다. 이러한 경우에는, 상기 설명에서는 단순한 비례 연산으로 행한 반력 보상 연산부(40a)에서의 반력 보상 증폭부(42)의 연산을, 비례 적분 연산으로 하면 된다는 것은 용이하게 이해할 수 있다.

이상과 같이, 실시예 2에 의하면, 상술한 구성을 가짐으로써 앞의 실시예 1와 마찬가지로, 웹 반송 제어를 용도로 한 모터 제어 장치에서, 속도 지령의 변화에 대해 모터 속도를 정확하게 추종시키면서, 반송재에 발생시키는 장력을 소망의 값으로 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 속도 제어와, 장력에 대응한 토크 제어가 복합된 제어를 폭넓은 특성으로 실현할 수 있어, 웹 반송 제어로서의 각종 용도나 운전 상황에 따른 고기능의 제어를, 간단한 연산으로 실현할 수 있다.

(실시예 3)

도 8은, 본 발명의 실시예 3에 있어서의 모터 제어 장치를 나타내는 블록도이다. 본 실시예 3은, 하나의 구동 대상(워크)을 2개의 모터로 동기 제어하면서 구동하는 병렬 구동 제어의 용도를 상정한 것이다. 본 실시예는, 이러한 병렬 구동 제어에 있어서, 2개의 모터의 각 위치를 검출하는 위치 검출기의 오차나, 구동 대상과 모터를 기계적으로 결합시킬 때의 기계적 오차(이하에서는 축간 기계 오차라고 함)에 기인해서, 단지 각 축의 위치 제어를 정확하게 행하는 것만으로는 각 모터 사이의 기계적인 비틀림에 기인한 축간 간섭력이 커지게 되는, 문제에 대응하는 것이다.

또한, 이러한 병렬 구동 제어에서도, 위치 제어와 속도 제어의 양쪽의 경우를 생각할 수 있지만, 본 실시예 3에서는, 위치 제어를 행하는 병렬 구동 제어에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시예 3은 회전 모터에 의한 회전 구동의 경우여도, 리니어 모터에 의한 직선 구동의 경우여도 완전히 마찬가지이지만, 이하에서는, 회전 구동의 경우에서의 용어를 이용해서 설명한다.

우선, 모터 제어 장치(300)의 전체 구성에 대해서, 도 8을 이용해서 설명한다. 도 8에 나타낸 모터 제어 장치(300)는, 종축 제어부(310)와 주축 제어부(320)로 구성되어 있다. 그리고, 종축 제어부(310)는, 전류 제어기(종축 전류 제어기)(110a)를 통해서 모터(종축 모터)(121a)와 접속되어 있고, 마찬가지로, 주축 제어부(320)는, 주축 전류 제어기(110b)를 통해서 주축 모터(121b)와 접속되어 있다.

모터(121a) 및 주축 모터(121b)는, 각각 축이나 볼 나사를 거쳐서 하나의 구동 대상(130)을 구동한다. 동작 검출기(122a) 및 주축 동작 검출기(122b)는, 각각 모터(121a)와 주축 모터(121b)의 회전 위치를 모터 위치(모터 동작 검출값) y, 주축 모터 위치 y_m로서 검출하여, 모터 제어 장치(300)에 입력한다.

또한, 모터 제어 장치(300)에는 외부로부터 위치 지령(동작 지령) yc이 입력된다. 그리고, 주축 제어부(320)는, 위치 지령 yc과 주축 모터 위치 y_m를 입력으로 해서, 후술하는 연산에 의해, 주축 모터(121b)에 대한 주축 토크 지령 u_m과, 종축 제어부(310)에 대한 반력 참조값 fr을 출력한다. 한편, 종축 제어부(310)는 위치 지령 yc과, 모터 위치 y와, 반력 참조값 fr를 입력으로 하여, 후술하는 연산에 의해, 모터(121a)에 대한 토크 지령 u를 출력한다.

모터 제어 장치(300)는, 전류 제어기(110a) 및 주축 전류 제어기(110b)에 각각 토크 지령 u과 주축 토크 지령 u_m을 출력한다. 그리고, 전류 제어기(110a) 및 주축 전류 제어기(110b)는, 토크 지령 u, 주축 토크 지령 u_m에 기초해서, 각각 모터(121a), 주축 모터(121b)의 전류를 제어한다. 그 결과, 모터(121a) 및 주축 모터(121b)가 토크 지령 u 및 주축 토크 지령 u_m에 대응한 토크를 발생시키게 된다.

종축 제어부(310)는, 앞의 실시예 1에 있어서의 모터 제어 장치(100)와 마찬가지로, 피드포워드 연산부(10S), 편차 보상 연산부(20S), 토크 지령 합성부(30S), 반력 보상 연산부(40S) 및 제어 편차 연산부(50S)를 구비하여 구성되어 있다. 여기서, 우선 먼저, 종축 제어부(310)에서 통상의 위치 제어와 마찬가지로 동작하는, 반력 보상 연산부(40S) 이외의 부분에 대해서 설명한다.

피드포워드 연산부(10S)는, 입력된 위치 지령 yc에 대해, 모터(121a)의 동작이 진동적으로 되지 않도록 로우패스 필터 등의 연산을 행한 결과를 위치 참조값(동작 참조값) yr으로서 출력한다. 또한, 이와 동시에, 피드포워드 연산부(10S)는, 위치 참조값 yr을 2계 미분한 가속도 신호에 모터(121a)가 구동하는 구동 부분의 관성 모멘트의 설정값을 곱하는 연산에 기초해서, 모터(121a)의 가감속에 필요한 토크를 계산하여, 피드포워드 토크 uf로서 출력한다.

여기서, 상기 모터(121a)가 구동하는 구동 부분의 관성 모멘트란, 모터(종축 모터)(121a)와 주축 모터(121b)와 구동 대상(130)의 전체의 관성 모멘트 중, 종축 모터(121a)에 분담시키는 부분이다. 따라서, 주축 모터(121b)와 종축 모터(121a) 및 구동 대상(130)이 완전하게 대칭적으로 구성되어 있는 경우에는, 전체 관성 모멘트의 절반이어도 된다. 그러나 예컨대, 종축 모터(121a)와 주축 모터(121b)의 용량이 다른 경우나, 구동 대상(130)의 중심이 기울어져 있는 경우 등에는, 구동 대상(130) 및 각 모터가 동기하여 구동되도록, 전체 관성 모멘트를 적절한 비율로 분담시켜서 설정한다.

다음으로 종축 제어부(310) 내의 제어 편차 연산부(50S)의 동작에 대해서, 도면을 이용해서 설명한다. 도 9는, 본 발명의 실시예 3에 있어서의 제어 편차 연산부(50S)의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. 제어 편차 연산부(50S)는, 위치 참조값 yr과, 모터 위치 y와, 후술하는 동작 보정값 yh을 입력으로 하여, 위치 참조값 yr과 모터 위치 y의 편차인 위치 편차 ye에 위치 게인 Kp을 곱한 신호와, 위치 편차 ye를 미분한 신호(속도 편차)와, 동작 보정값 yh을 가산한 신호를 제어 편차 e로서 출력한다.

여기서, 상기 연산에 의해, 제어 편차 e는 속도의 차원을 가진 신호가 되는 연산을 행하고 있다. 그러나, 본질적으로는 제어 편차 연산부(50S)는 위치 편차 ye와 그 미분값(속도 편차)과 동작 보정값 yh을 적절한 비율로 가산한 선형합으로서, 저감할 제어 편차 e를 연산하는 것이다. 즉, 위치 참조값 yr과 모터 위치 y의 편차와 동작 보정값 yh에 기초한 연산에 의해서 제어 편차 e를 출력한다.

편차 보상 연산부(20S)는, 앞의 실시예 1에 있어서의 편차 보상 연산부(20)와 마찬가지로, 미리 설정된 제어 정수인 적분 게인 ωi와 비례 게인 Kv을 이용한, 상기 식 (1)로 표시되는 비례 적분(PI) 제어를 행한다. 이로써, 편차 보상 연산부(20S)는, 제어 편차 e를 정상적으로 0으로 하도록 저감하기 위한 적분 동작을 포함한 귀환 제어 연산을 행하고, 그 결과를 편차 보상 토크 ub로서 출력한다.

토크 지령 합성부(30S)는, 앞의 실시예 1에 있어서의 도 3에 나타낸 토크 지령 합성부(30)와 마찬가지로, 편차 보상 토크 ub와 피드포워드 토크 uf를 입력으로 하여, 귀환 토크 필터 Fb(s)를 이용해서, 상기 식 (2)로 표시되는 연산을 행하여, 토크 지령 u를 출력한다. 여기서, 귀환 토크 필터 Fb(s)의 연산은, 앞의 실시예 1과 같이, 로우패스 필터나 노치 필터라고 불리는, 소정의 주파수 성분을 저감하는 것을 이용한다.

이 귀환 토크 필터 Fb(s)는, 구동 대상(130)에 있어서의 기계 공진 등에 대응하여 제어계의 안정성을 향상시켜서, 편차 보상 연산부(20S)의 게인을 높게 설정하여 제어 편차 e를 빠른 응답으로 저감시키는 목적을 갖는다. 이러한 점에서, 토크 지령 합성부(30S)에서의 귀환 토크 필터 Fb(s)는, 통상의 위치 제어에 있어서 필요 불가결한 것임과 아울러, 경우에 따라서는 복잡한 특성을 갖게 하는 것이다.

다음으로, 주축 제어부(320)의 구성에 대해서, 도 10을 이용해서 설명한다. 도 10은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 주축 제어부(320)의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. 주축 제어부(320)는, 주축 피드포워드 연산부(10M), 주축 편차 보상 연산부(20M), 주축 토크 지령 합성부(30M) 및 주축 제어 편차 연산부(50M)를 구비하여 구성되어 있다. 주축 제어부(320)는, 주축 모터(121b)에 대한 제어를 행하는 부분으로, 종축 제어부(310)로부터 반력 보상 연산부(40S)를 제외한 부분과 마찬가지의 구성이다.

주축 제어부(320) 내의 주축 피드포워드 연산부(10M)는 위치 지령 yc에 기초해서, 종축 모터(121a)에 대한 피드포워드 연산부(10S)와 마찬가지의 연산에 의해, 주축 위치 참조값 yr_m과 주축 피드포워드 토크 uf_m을 출력한다.

단, 종축 제어부(310)의 피드포워드 연산부(10S)에서는, 피드포워드 토크 uf의 연산으로 이용하는 관성 모멘트의 설정값으로서, 전체 관성 모멘트 중, 종축 모터(121a)에서 구동하도록 분담시킨 값을 설정하고 있었다. 이에 반해서, 주축 피드포워드 연산부(10M)에서는, 주축 모터(121b)에서 구동하도록 적절하게 분담시킨 관성 모멘트의 설정값을 이용해서, 주축 피드포워드 토크 uf_m의 연산을 행한다.

주축 제어부(320) 내의 주축 제어 편차 연산부(50M)는 종축 제어부(310)에 있어서의 제어 편차 연산부(50S)에서 동작 보정값 yh의 입력을 제거한 것과 마찬가지의 동작을 행한다. 즉, 주축 위치 참조값 yr_m과 주축 모터 위치 y_m의 편차인 주축 위치 편차 ye_m에 대해, 주축 위치 편차 ye_m에 위치 게인을 곱한 신호와 주축 위치 편차 ye_m을 미분한 주축 속도 편차를 가산한 결과를, 주축 제어 편차 e_m로서 출력한다.

또한, 주축 편차 보상 연산부(20M)는, 주축 제어 편차 e_m에 기초해서, 종축 모터(121a)에 대한 편차 보상 연산부(20S)와 마찬가지의 연산에 의해, 주축 편차 보상 토크 ub_m를 출력한다.

또한, 주축 토크 지령 합성부(30M)는, 주축 편차 보상 토크 ub_m와 주축 피드포워드 토크 uf_m에 대해, 종축 제어부(310)의 토크 지령 합성부(30S)가 편차 보상 토크 ub와 피드포워드 토크 uf에 대해 행한 상기 식 (2)의 연산과 마찬가지의 연산을 행하여, 주축 토크 지령 u_m을 출력한다.

상기와 같은 연산에 의해, 주축 제어부(320)는 입력된 위치 지령 yc에 기초해서 주축 토크 지령 u_m을 출력한다. 또한, 이와 동시에, 주축 제어부(320)는 주축 편차 보상 토크 ub_m를 종축 제어부(310)에 대한 반력 참조값 fr으로서 출력한다.

다음으로 종축 제어부(310) 내의 반력 보상 연산부(40S)의 동작에 대해서, 도 11을 이용해서 설명한다. 도 11은, 본 발명의 실시예 3에서의 반력 보상 연산부(40S)의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. 반력 보상 연산부(40S)는 토크 보정량 연산부(41), 반력 보상 증폭부(42), 반력 보상 제한부(43) 및 반력 보상 필터(44)를 구비하고 있고, 앞의 실시예 1의 도 4에 있어서의 반력 보상 연산부(40)와 마찬가지의 연산을 행한다. 즉, 반력 보상 연산부(40S)는, 주축 제어부(320)로부터 출력된 반력 참조값 fr과, 종축 제어부(310)에 있어서의 편차 보상 연산부(20S)로부터 출력된 편차 보상 토크 ub를 입력으로 한다.

그리고, 토크 보정량 연산부(41)는 반력 참조값 fr과 편차 보상 토크 ub의 비교에 기초해서, 이들의 차이인 반력 편차 fe에 대해, 사전 설정에 따라서 비선형의 불감대의 조작을 행한 신호를, 토크 보정량 uh으로서 출력한다.

반력 보상 증폭부(42)는, 토크 보정량 uh에 소정의 정수인 반력 보상 게인 Kh을 곱해서, 출력한다. 반력 보상 제한부(43)는 반력 보상 증폭부(42)의 출력에 대해, 미리 설정된 반력 보상 제한값으로 크기를 제한하는 비선형 처리를 행한 결과를 출력한다. 또한, 반력 보상 필터(44)는, 반력 보상 제한부(43)의 출력에 대해, 앞의 실시예 1에 있어서의 상기 식 (3)과 마찬가지로, 차단 주파수 ωf를 갖는 로우패스 필터 Fh(s)의 연산을 행한 결과를, 동작 보정값 yh으로서 출력한다.

또한, 반력 보상 연산부(40S)는 반력 보상 필터(44)에 있어서의 극, 즉 차단 주파수 ωf를, 편차 보상 연산부(20S)에서의 비례 적분 연산의 영점인 적분 게인 ωi에 일치시키도록 설정한다. 또한, 반력 보상 연산부(40S)는 외부로부터 설정한 파라미터인 반력 보상 주파수 ωh와, 편차 보상 연산부(20S)의 제어 정수에 기초해서, 앞의 실시예 1에서 설명한 상기 식 (5)를 이용해서, 상기의 반력 보상 게인 Kh을 설정한다.

모터 제어 장치(300)는, 상술한 바와 같이 동작하기 때문에, 종축 제어부(310)의 피드포워드 연산부(10S), 및 주축 제어부(320)의 주축 피드포워드 연산부(10M)에서, 종축 모터(121a) 및 주축 모터(121b)에서 분담하는 관성 모멘트의 값을 별개로 설정하여 연산한 피드포워드 토크 uf 및 주축 피드포워드 토크 uf_m를 이용해서 각 모터를 구동한다.

그 결과, 각 모터의 용량이 다르거나, 구동 대상(130)의 중심이 기울어져 있는 경우에도, 각 모터를 정확하게 동기시키면서 구동하여, 위치 지령 yc에 정확하게 추종하도록 가감속을 행할 수 있다. 또한, 종축 모터(121a)와 주축 모터(121b) 사이에서 발생하여 구동 대상(130)을 비트는 축간 간섭력을 억제하도록, 종축 모터의 동작을 보정할 수 있게 된다.

모터 제어 장치(300)로 얻어지는 특성에 대해서, 더 상세하게 설명한다. 앞의 도 11에 나타낸 반력 보상 연산부(40S)의 토크 보정량 연산부(41)에 있어서, 상술한 불감대의 설정을 행하지 않고, 또한 반력 보상 제한부(43)가 제한 동작을 행하지 않는 경우의 선형 특성으로서 기술하는 것을 생각한다. 이 경우, 모터 제어 장치(300)에 있어서, 주축 편차 보상 토크 ub_m, 즉 반력 참조값 fr으로부터 편차 보상 토크 ub까지의 전달 함수는, 앞의 실시예 1에 있어서의 상기 식 (6)과 마찬가지로, 다음 식 (12)의 로우패스 특성이 된다.

또한, 종축 모터(121a)의 모터 위치 y로부터 편차 보상 토크 ub까지의 전달 함수는, 다음 식 (13)으로 나타내어진다.

여기서, 종축 제어부(310)에 있어서, 반력 보상 연산부(40S)를 제거한 상태, 즉 등가적으로 반력 보상 주파수 ωh를 0으로 설정한 경우, 상기 식 (12)은 0으로, 상기 식 (13)은 적분 동작을 포함한 PID(비례 적분 미분) 제어와 등가의 특성으로 된다. 즉, 종축 제어부(310)는 단순한 위치 제어의 특성이 된다. 이 때문에, 모터 제어 장치(300)는 위치 지령 yc에 대해 주축 모터 위치 y_m와 종축 모터 위치 y 양쪽 모두, 정상 편차가 0이 되는 위치 제어를 행한다.

다음으로 반력 보상 주파수 ωh를 0보다 크게 한 경우에는, 상기 식 (13)으로부터, 모터 위치 y에 대한 제어 특성이, PID 제어의 적분기를 유사 적분기로 바꾼 특성, 바꿔 말하면 PID 제어에 차단 주파수가 반력 보상 주파수 ωh의 하이패스 필터를 작용시킨 것과 마찬가지의 제어 특성이 되도록, 편차 보상 토크 ub의 연산을 행한다. 또한, 상기 연산과 동시에, 반력 참조값 fr, 즉 주축 편차 보상 토크 ub_m에 대해 차단 주파수가 반력 보상 주파수 ωh의 로우패스 필터를 작용시킨 신호를 가산하는 연산에 의해서, 편차 보상 토크 ub를 얻는다. 즉, 종축 제어부(310)는 위치 제어와 토크 제어의 특성을, 반력 보상 주파수 ωh를 경계로 해서 복합시킨 제어 특성을 갖는 것이 된다.

또한, 반력 보상 주파수 ωh를 실질적인 무한대(샘플링 주기의 관계로 제한되는 최대값)까지 크게 하면, 상기 식 (12)의 전달 함수는 실질적으로 1이 되고, 또한, 상기 식 (13)의 전달 함수는 실질적으로 0이 된다. 따라서, 종축 모터(121a)에 대한 편차 보상 토크 ub를, 항상 주축 편차 보상 토크 ub_m에 일치시키는 제어, 즉, 종축 제어부(310)가 실질적으로는 토크 제어의 특성이 되는 연산을 행한다. 이 경우에는, 위치 지령 yc에 대한 종축 모터(121a)의 모터 위치 y의 오차는 허용하지만, 구동 대상(130)의 비틀림에 의한 축간 간섭력을 발생시키지 않는 제어 특성이 된다.

이와 같이, 모터 제어 장치(300)에 의하면, 종축 제어부(310)의 특성을 위치 지령에 대한 정상 편차가 0이 되는 위치 제어의 특성으로부터, 종축 제어부(310)에 있어서의 편차 보상 토크 ub가 항상 주축 편차 보상 토크 ub_m에 일치하는 토크 제어가 되는 특성, 또는 이들의 중간적 특성이 되는 위치 제어와 토크 제어를 복합시킨 특성으로, 반력 보상 주파수 ωh의 설정만으로 연속적으로 특성을 변경하는 것이 가능하다. 그 결과, 모터 제어 장치(300)는 구동 대상(130)의 기계 강성, 축간 기계 오차의 크기, 용도에 따른 목적 등에 대응한 폭넓은 특성을 실현할 수 있다.

다음으로, 반력 보상 연산부(40S)에서의 토크 보정량 연산부(41)의 불감대의 효과에 대해서 설명한다. 이러한 불감대를 도입함으로써, 구동 대상(130)의 비틀림에 기인해서 발생하는 축간 간섭력이 불감대 폭보다 작은 상황에서는, 주축 모터(121b)와 종축 모터(121a) 각각에 대해 정상 편차가 0이 되는 위치 제어의 특성을 갖게 한 제어 동작을 실현할 수 있다.

또한, 상술한 불감대를 설정한 후에 반력 보상 주파수 ωh를 충분히 크게 설정함으로써, 구동 대상(130)의 축간 기계 오차가 큰 경우에는, 주축 토크 지령 u_m과 종축 토크 지령 u의 차이(즉, 축간 간섭력)가 불감대에서 설정한 크기가 되도록, 종축 모터(121a)에 대한 토크 제어의 특성을 갖는 제어 동작을 실현할 수 있다. 즉, 축간 간섭력을, 불감대에서 설정한 허용 범위로 제한하면서, 위치 지령 yc에 대해 주축 모터 위치 y_m와 종축 모터 위치 y 양쪽을 일치시키는, 위치 제어와 토크 제어의 특성을 동작 상황에 따라 적절하게 변화시키는 고기능의 제어를 실현할 수 있다.

또한, 반력 보상 연산부(40S)에서의 반력 보상 제한부(43)에 의해, 동작 보정값 yh이 반력 보상 제한값보다 커지지 않도록 제한한 경우의 효과를 설명한다. 예컨대, 종축 제어부(310)를 토크 제어의 특성으로 한 경우, 즉 반력 보상 주파수 ωh를 충분히 크게 설정함으로써 축간 간섭력을 충분히 작게 하여, 위치 지령 yc과 모터 위치 y의 편차를 허용하는 제어를 행한 경우를 생각한다.

이러한 경우에도, 동작 보정값 yh을 반력 보상 제한값으로 제한함으로써 위치 참조값 yr과 모터 위치 y의 정상 편차가 소정의 값(구체적으로는, 반력 보상 제한값을 위치 게인 Kp으로 나눈 값)보다 크게 되지는 않도록 위치 제어가 동작한다. 그 결과, 위치의 정상 편차를 소정값 이하로 제한한다고 하는, 위치 제어와 토크 제어의 특성이 동작 상황에 따라서 적절하게 변화되는 고기능의 제어를 실현할 수 있다.

실시예 3에 따른 모터 제어 장치(300)는, 상술한 바와 같이 동작하여, 주축 제어부(320)의 주축 피드포워드 연산부(10M)와, 종축 제어부(310)의 피드포워드 연산부(10S)에서 각각 적절하게 설정한 관성 모멘트의 설정값을 이용한 연산을 행한다.

또한, 종축 제어부(310)에 있어서의 토크 지령 u를 계산하는 중간 과정의 내부 변수로, 피드포워드 토크 uf를 가산하기 이전의 변수인 편차 보상 토크 ub와, 주축 제어부(320)에 있어서 마찬가지의 내부 변수인 주축 편차 보상 토크 ub_m의 비교에 기초해서 종축 제어부(310)의 제어 편차 e를 수정한다. 이로써, 구동 대상(130)이 비대칭적인 특성인 경우에도, 구동 대상의 비틀림에 기인한 축간 간섭력을 억제하면서, 각 축 모터의 위치의 가감속을 고정밀도로 제어할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같은 비교에 이용하는 신호로서, 위치 제어의 고응답화를 위해 필요 불가결한 귀환 토크 필터 Fb(s)의 출력이 아닌, 귀환 토크 필터 Fb(s)의 입력측의 변수인 편차 보상 토크 ub를 이용하고 있다. 이 때문에, 편차 보상 연산부(20S)와, 반력 보상 연산부(40S)와, 제어 편차 연산부(50S)로 이루어지는 연산 루프에 있어서의 불필요한 지연을 없앨 수 있다.

그 결과, 종축 모터(121a)의 제어 특성으로서, 통상의 고응답의 위치 제어의 특성과, 반력 참조값 fr를 기준으로 한 토크 제어의 특성과, 이들의 복합적 특성을, 반력 보상 주파수 ωh의 간단한 설정만으로 변화시킬 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 간단한 비선형 처리를 실시함으로써 동작 상황에 따라 적절하게 특성이 변화되는 고기능의 병렬 구동 제어를 실현할 수 있다.

또한, 병렬 구동 제어를 용도로 한 본 실시예 3과 웹 반송 제어를 용도로 한 앞의 실시예 1에서, 용도의 차이나 위치 제어와 속도 제어 중 어느 것을 기초로 하고 있는지의 차이가 있다. 그러나, 본 실시예 3에 있어서의 모터 제어 장치(300)의 반력 보상 연산부(40S)의 구성은, 앞의 실시예 1에 있어서의 모터 제어 장치(100)의 반력 보상 연산부(40)와 거의 같은 구성이다.

즉, 어느 반력 보상 연산부(40S, 40)도, 상술한 바와 같이 폭넓은 고기능의 특성을 실현 가능하게 하고 있기 때문에, 동일한 간소한 프로그램으로 어느 용도에 대해서도 바람직한 특성을 실현 가능하다. 따라서, 각 용도에 특화된 프로그램의 추가나 개조를 행하는 비용을 늘리는 일없이, 각 용도에 대해 고성능이고 또한 고기능인 제어를 실현할 수 있다.

한편, 상기에서 설명한 피드포워드 연산부(10S) 및 주축 피드포워드 연산부(10M)의 구성에서는, 구동 대상(130)에 가해지는 마찰이나 중력 부하 등의 외란을 무시한 구성으로 하고 있었다. 그러나 이들 외란을 모델화 가능한 경우에는, 이들에 대응한 토크를 피드포워드 토크 uf 및 주축 피드포워드 토크 uf_m에 가산하면 된다. 이로써, 이들 외란이 비대칭적인 경우에도, 고정밀도로 모터(121a)와 주축 모터(121b)의 제어를 행하면서, 축간 간섭력에 관하여도 소망의 특성으로서 억제할 수 있다.

또한, 본 실시예 3에서는, 주축 모터(121b) 및 종축 모터(121a)의 위치의 제어를 행하는 기술로서 설명했지만, 속도 제어를 행하는 용도에 대해서도, 완전히 마찬가지로 구성할 수 있다는 것을 용이하게 이해할 수 있다.

또한, 상기에서는 회전형 모터를 이용한 경우에 대해서 설명했지만, 리니어 모터를 이용한 경우도 완전히 마찬가지이고, 이 경우에는, 단어 「토크」를 「추진력」으로, 혹은 이들을 총칭하여 「구동력」으로 바꾸면 된다.

이상과 같이, 실시예 3에 의하면, 병렬 구동 제어의 용도에 있어서, 각 축의 위치 제어와, 구동 대상의 비틀림에 기인한 축간 간섭력을 억제하는 제어를 복합시킨 폭넓은 특성을 갖는 고기능의 제어 장치를 간단한 연산으로 실현할 수 있다. 또한, 병렬 구동 제어의 용도에 있어서, 구동 대상이 비대칭적인 경우에도, 복수의 축을 고정밀도로 동기시켜서 가감속을 행하면서, 각 축의 위치의 제어와 구동 대상의 비틀림에 기인한 축간 간섭력을 억제하는 제어를 복합시킨 폭넓은 특성을 갖는 고기능의 제어 장치를 간단한 연산으로 실현할 수 있다.

(실시예 4)

도 12는 본 발명의 실시예 4에 있어서의 모터 제어 장치를 나타내는 블록도이다. 도 12에 나타낸 모터 제어 장치(400)는 피드포워드 연산부(10P), 편차 보상 연산부(20P), 토크 지령 합성부(30P), 반력 보상 연산부(40P) 및 제어 편차 연산부(50P)를 구비하고 구성되어 있다. 이러한 본 실시예 4에 있어서의 모터 제어 장치(400)는 프레스 기계 등의 용도를 상정하여, 구동 대상을 가압 대상에 접촉하는 부근까지 이동시키고, 그 후에 소정의 힘으로 구동 대상이 가압 대상을 가압하는 동작을 행하는, 압접 제어의 용도를 상정한 것이다.

도 13은 본 발명의 실시예 4에 있어서의 모터 제어 장치(400)를 적용한 압접 제어 시스템의 모식도이다. 그래서, 우선 먼저, 도 12, 도 13을 이용해서 압접 제어 시스템의 동작 개요에 대해서, 이하에 설명한다.

모터(121)가 토크를 발생시켜서 구동됨으로써 볼나사 등의 전달 기구(133)를 거쳐서, 도 13의 구동 대상(131)이 구동된다. 모터 제어 장치(400)는, 위치 지령 yc과, 반력 참조값 fr과, 모드 전환 신호 sw와, 동작 검출기(122)로 검출한 모터 위치 y를 입력으로서 수신한다. 그리고, 모터 제어 장치(400)는, 후술하는 연산에 의해, 토크 지령 u을 전류 제어기(110)(도 13에서는 도시 생략)로 출력한다.

전류 제어기(110)가 모터(121)의 전류를 제어함으로써, 모터(121)는 토크 지령 u에 따른 토크를 발생시킨다. 모터 제어 장치(400)에 입력되는 위치 지령 yc은, 구동 대상(131)이 가압 대상(132)에 접촉하는 부근까지 이동하도록 인가된다.

모드 전환 신호 sw는, 모터 제어 장치(400)가 위치 제어를 행하는 위치 제어 모드와, 가압 제어를 행하는 가압 제어 모드를 전환하기 위한 신호로서, 구동 대상(131)이 가압 대상(132)에 접촉하는 근방에서 모터 제어 장치(400)가 제어 동작을 행하고 있는 도중에 전환되도록 인가된다. 모터 제어 장치(400)가 가압 제어 모드로 전환된 후에는, 모터 제어 장치(400)는 구동 대상(131)이 반력 참조값 fr에 대응하는 힘으로 가압 대상(132)을 가압하도록 제어한다.

다음으로, 모터 제어 장치(400)의 구성에 대해서, 앞의 도 12를 이용해서 설명한다. 모터 제어 장치(400) 내의 피드포워드 연산부(10P)는, 위치 지령 yc에 기초해서, 앞의 실시예 3에 있어서의 피드포워드 연산부(10S)와 마찬가지로, 모터(121)의 모터 위치 y를 제어하기 위한 참조값이 되는 위치 참조값(동작 참조값) yr과, 모터(121)가 위치 참조값 yr에 일치하도록 가감속을 행하는 데 필요한 토크를 피드포워드 토크 uf로서 연산하여 출력한다.

제어 편차 연산부(50P)는, 위치 참조값 yr과, 모터 위치 y와, 후술하는 동작 보정값 yh과, 모드 전환 신호 sw를 입력으로 해서, 후술하는 연산에 의해, 귀환 제어로 저감시키는 편차 신호인 제어 편차 e를 출력한다.

다음으로, 편차 보상 연산부(20P)는 제어 편차 e를 정상적으로 0으로 하도록 저감시키기 위한 적분 동작을 포함하는 귀환 제어 연산으로서, 앞의 실시예 1에 있어서의 편차 보상 연산부(20)와 마찬가지로, 상기 식 (1)로 나타내어지는 PI(비례 적분) 연산을 행한 결과를, 편차 보상 토크 ub로서 출력한다.

다음으로, 토크 지령 합성부(30P)는 앞의 실시예 1의 토크 지령 합성부(30)와 마찬가지로, 편차 보상 토크 ub와 피드포워드 토크 uf를 입력으로 해서, 상기 식 (2)로 나타내어진 귀환 토크 필터 Fb(s)를 이용한 연산을 행한 결과로서, 토크 지령 u을 출력한다. 여기서, 귀환 토크 필터 Fb(s)는, 편차 보상 연산부(20P)의 게인을 높게 설정하여, 제어 편차 e를 빠른 응답으로 저감시키는 것을 가능하게 하는 목적을 갖는다. 이러한 점에서, 토크 지령 합성부(30P)에서의 귀환 토크 필터 Fb(s)는, 통상의 위치 제어에 있어서 필요 불가결한 것임과 아울러, 경우에 따라 복잡한 특성을 갖게 하는 것이다.

다음으로, 반력 보상 연산부(40P)는 반력 참조값 fr과 편차 보상 토크 ub를 입력으로 해서, 앞의 실시예 1의 반력 보상 연산부(40)와 마찬가지의 연산에 의해, 동작 보정값 yh을 출력한다. 즉, 반력 참조값 fr과 편차 보상 토크 ub의 차이인 반력 편차 fe를, 토크 보정량 uh으로서 연산한다. 또한, 그 토크 보정량 uh에 대해 반력 보상 증폭부(42)에서 소정의 반력 보상 게인 Kh을 곱해서, 반력 보상 제한부(43)에 있어서 반력 보상 증폭부(42)의 출력의 크기를 소정의 반력 보상 제한값으로 제한한 결과를 출력한다. 또한, 반력 보상 제한부(43)의 출력에 대해, 반력 보상 필터(44)에 있어서, 상기 식 (3)으로 나타내어진 로우패스 필터 Fh(s)의 연산을 행한 결과를, 동작 보정값 yh으로서 출력한다.

또한, 반력 보상 연산부(40P)는, 앞의 실시예 1과 마찬가지로, 로우패스 필터 Fh(s)의 차단 주파수 ωf를, 편차 보상 연산부(20P)의 영점(적분 게인) ωi과 일치시키도록, 즉 상기 식 (4)와 같이 설정한다. 또한, 반력 보상 연산부(40P)는, 외부로부터 설정한 파라미터인 반력 보상 주파수 ωh와, 편차 보상 연산부(20P)의 제어 정수에 기초해서, 반력 보상 게인 Kh을 상기 식 (5)와 같이 설정한다.

다음으로, 모드 전환 신호 sw와 관련된 제어 편차 연산부(50P)의 동작에 대해서 설명한다. 우선, 모드 전환 신호 sw가 위치 제어 모드를 선택하고 있는 경우의 동작을 설명한다. 이 경우의 제어 편차 연산부(50P)는, 앞의 실시예 3에 있어서의 도 9에 나타낸 제어 편차 연산부(50S)에서, 동작 보정값 yh을 0으로 한 경우와 같은 연산에 의해서, 제어 편차 e를 출력한다.

즉, 위치 참조값 yr과 모터 위치 y의 편차인 위치 편차 ye에 위치 게인 Kp을 곱한 신호와, 위치 편차 ye를 미분한 신호(속도 편차)를 가산한 신호를 제어 편차 e로서 출력한다. 이로써, 모터 제어 장치(400)는, 규범 모델형 제어라고 불리는 종류의 위치 제어 장치로서 동작한다.

다음으로, 모드 전환 신호 sw가 가압 제어 모드를 선택하고 있는 경우에 대해서 설명한다. 제어 편차 연산부(50P)는, 동작 보정값 yh에서 모터 위치 y의 미분값(즉, 모터 속도)을 뺀 값을 제어 편차 e로서 출력한다. 즉, 제어 편차 연산부(50P)는 다음 식 (14)의 연산을 행한다.

이로써, 편차 보상 연산부(20P)가 PI 제어의 연산을 행하는 것을 함께 생각하면, 제어 편차 연산부(50P)와 편차 보상 연산부(20P)의 동작에 의해, 모터 제어 장치(400)는 동작 보정값 yh을 속도 지령으로 간주한 속도 PI 제어로서 동작한다.

또한, 가압 제어 모드에 있어서, 동작 보정값 yh이 반력 보상 연산부(40P)에 의해 상술한 바와 같이 연산되기 때문에, 반력 보상 연산부(40P)에서의 반력 보상 제한부의 제한 동작을 무시한 경우의, 반력 참조값 fr으로부터 편차 보상 토크 ub까지, 및 모터 위치 y로부터 편차 보상 토크 ub까지의 전달 함수는, 각각 다음 식 (15), (16)과 같이 나타내어진다.

여기서, 반력 보상 주파수 ωh를 0이라고 하면, 상기 식 (15)는 0이 된다. 또한, 상기 식 (16)은, 모터 위치 y의 미분값(s·y), 즉 모터 속도에 대한 PI(비례 적분) 특성을 나타낸다. 즉, 모터 제어 장치(400)의 동작은, 속도 지령을 0으로 한 속도 PI 제어의 특성이 된다.

또한, 반력 보상 주파수 ωh를 실질적인 무한대(제어 주기에 의해 제한되는 최대값)까지 크게 하면, 상기 식 (15)은 실질적으로 1이 되고, 상기 식 (16)은 실질적으로 0이 된다. 즉, 모터 제어 장치(400)는 편차 보상 토크 ub를 반력 참조값 fr에 일치시키는 토크 제어의 특성이 된다. 이러한 토크 제어의 특성은, 예컨대 점성이 커서 진동하기 어려운 가압 대상(132)을 소망의 힘으로 가압하려는 경우에는, 목적에 적합한 특성이 된다.

또한, 반력 보상 주파수 ωh를 상술한 중간적인 값으로 설정한 경우, 상기 식 (15) 및 상기 식 (16)으로부터, 반력 보상 주파수 ωh보다 낮은 주파수에서는, 편차 보상 토크 ub를 반력 참조값 fr에 일치시키는 토크 제어의 특성을 갖는다. 그 한편, 반력 보상 주파수 ωh보다 높은 주파수에서는, 모터(121)의 속도를 0에 가깝게 하는 속도 제어의 특성을 가진다. 이와 같이, 모터 제어 장치(400)는, 토크 제어와 속도 제어가 복합된 특성을 갖게 된다.

여기서, 예컨대 가압 대상(132)의 탄성이나 가압 대상(132)의 고정 방법 등에 기인해서, 구동 대상(131)을 가압 대상(132)에 압접시켰을 때에 진동이 생기기 경우를 생각한다. 이러한 경우에도, 토크 제어와 속도 제어가 복합된 특성을 갖게 함으로써 그 진동을 억제하면서 정상적으로는 반력 참조값 fr에 대응한 힘으로 가압 대상(132)을 가압하도록, 안정된 압접 제어가 가능하게 된다.

다음으로, 예컨대 구동 대상(131)이 가압 대상(132)까지 완전하게는 도달하지 않은 시점에, 모드 전환 신호 sw를 위치 제어 모드로부터 가압 제어 모드로 전환된 경우를 생각한다. 이러한 경우, 토크 지령 u 또는 편차 보상 토크 ub를 반력 참조값 fr에 순간적으로 일치시키면, 모터(121) 및 구동 대상(131)의 속도가 증대하여, 압접시의 충격을 크게 해 버린다.

이러한 문제에 대해, 본 실시예 4에 의한 모터 제어 장치(400)에서는, 반력 보상 연산부(40P)의 반력 보상 제한부(43)의 기능에 의해, 동작 보정값 yh의 크기가 반력 보상 제한값으로 제한된다. 또한, 동작 보정값 yh은, 상술한 바와 같이 속도 PI 제어의 속도 지령으로서 동작하기 때문에, 모터(121)의 속도를 소정의 제한 속도로 유지하도록, 실질적으로는 속도 제어의 상태로 모터(121) 및 구동 대상(131)을 동작시킬 수 있게 된다.

그리고, 이러한 실질적으로 속도 제어의 상태로 구동 대상(131)이 가압 대상(132)에 접촉한 후, 구동 대상(131)과 가압 대상(132) 사이에서 압력이 발생하면, 이에 대항하도록 편차 보상 토크 ub가 커져서 반력 참조값 fr에 가까워진다. 이로써, 반력 편차 fe, 즉 토크 보정량 uh이 작아진다. 그 결과, 반력 보상 연산부(40P)에서 출력하는 동작 보정값 yh이 제한값보다 작아지면, 상술한 토크 제어의 특성, 또는 토크 제어와 속도 제어가 복합된 특성으로 자동적으로 이행하여, 편차 보상 토크 ub를 반력 참조값 fr에 일치시키는, 안정된 압접 제어를 실현할 수 있다.

또한, 상기 설명에서는, 외부로부터 입력한 모드 전환 신호 sw에 기초해서 제어 편차 연산부(50P)의 연산을 전환하는 것으로서 설명했다. 그러나, 모드 전환 신호를 외부로부터 입력하지 않아도, 예컨대 다음과 같이 구성함으로써, 자동적으로 위치 제어 모드로부터 가압 제어 모드로 전환하도록 하는 것도 가능하다. 제어 편차 연산부(50P)에서의 제어 편차 e의 연산 동작으로서, 항상 상술한 위치 제어 모드로서의 제어 편차 e의 연산과 상술한 가압 제어 모드로서의 제어 편차 e의 연산을 평행하게 하여, 양쪽 연산 결과 중 작은 쪽의 값을 제어 편차 연산부(50P)의 출력으로서 선택한다. 이로써, 위치 제어 모드의 동작으로 구동 대상(131)이 가압 대상(132)에 접촉하여 압력이 발생하면, 반력 편차 fe나 토크 보정량 uh이 작아진다. 그 결과, 제어 편차 연산부(50P)의 출력으로서, 가압 제어 모드로서의 제어 편차 e가 선택되어, 제어 동작 중에 자동적이고 또한 매끄럽게 가압 제어 모드로 전환되는 제어 특성을 실현할 수 있다.

또한, 상기에서는, 가압 대상의 위치가 고정되어 있는 용도를 상정하여 제어 편차 연산부(50P)를 구성하여, 가압 모드에 있어서의 제어 편차 연산부(50P)에서의 연산으로서, 상기 식 (14)에 나타낸 바와 같이, 위치 참조값 yr이나 그 미분값의 속도 참조값을 이용하지 않는 구성으로 했다. 그러나 가압 대상의 위치가 고정이 아니고, 모터 등을 이용해서 이동시키면서 가압하는 용도인 경우에는, 가압 모드에서의 제어 편차 연산부(50P)의 연산을, 웹 반송 제어를 용도로 상정한 앞의 실시예 1의 제어 편차 연산부(50)나, 병렬 구동 제어를 용도로 상정한 앞의 실시예 3의 제어 편차 연산부(50S)와 마찬가지로, 위치 참조값 yr이나, 이것을 미분한 속도 참조값을 이용하여 행하는 것도 가능하다. 이로써, 가압 대상에 동기시켜서 가감속 이동을 행하면서, 반력 참조값 fr에 대응한 힘으로 가압 대상(132)을 가압하는 제어를 실현할 수 있다는 것도 용이하게 이해할 수 있다.

또한, 본 실시예 4에서의 압접 제어를 용도로 상정한 모터 제어 장치(400)의 구성은, 병렬 구동 제어를 용도하고 상정한 앞의 실시예 3에서의 종축 제어부(310)의 구성과 비교하면, 제어 편차 연산부(50P)의 연산과 제어 편차 연산부(50S)의 연산이 약간 다를 뿐이다.

또한, 웹 반송 제어를 용도로서 상정한 앞의 실시예 1에 있어서의 모터 제어 장치(100)와 비교해도, 위치 제어와 속도 제어의 차이는 있지만, 거의 같은 구성을 하고 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 이들의 폭넓은 용도에 대해, 하나의 소프트웨어로 계산량을 늘리는 일없이, 이들의 다양한 용도에 적합한 고기능의 제어를 실현할 수 있어, 모터 제어 장치의 비용의 증대를 방지할 수 있다.

이상과 같이, 실시예 4에 의하면, 상기와 같은 구성을 가짐으로써 위치 제어나 속도 제어의 특성, 토크 제어의 특성, 이들이 복합된 제어의 특성, 이들의 제어 특성의 매끄러운 전환 등의 폭넓은 제어 특성을 실현할 수 있다. 그 결과, 압접 제어의 용도에 적합한 고기능의 제어를, 비용을 증대시키지 않는 간단한 연산으로 실현할 수 있다.

한편, 반력 참조값 fr은 상술한 실시예 1~4로부터도 명백한 바와 같이, 소정값으로서 외부로부터 모터 제어 장치 내에 입력되는 경우와, 모터 제어 장치 내에서의 소정의 연산에 의해 소정값으로서 생성되는 경우의 양쪽을 포함하는 것이다.

Claims

속도 또는 위치로서의 모터의 동작에 대한 동작 지령과, 상기 동작의 검출 결과인 모터 동작 검출값에 기초해서, 상기 모터의 전류 제어기에 대해 구동력 지령을 출력하는 모터 제어 장치로서,
상기 동작 지령에 기초해서, 상기 모터의 상기 동작에 대한 참조 신호인 동작 참조값과 피드포워드 구동력을 연산하는 피드포워드 연산부와,
소정의 연산에 의해 결정된 제어 편차를 입력으로 해서, 미리 설정된 제어 정수를 이용해서 상기 제어 편차를 저감하도록 적분 연산을 포함한 제어 연산을 행한 결과를 편차 보상 구동력으로서 출력하는 편차 보상 연산부와,
상기 피드포워드 구동력과 상기 편차 보상 구동력에 기초해서, 상기 구동력 지령의 정상적인 특성이 상기 피드포워드 구동력과 상기 편차 보상 구동력의 가산이 되는 연산을 행함으로써, 상기 전류 제어기에 대한 상기 구동력 지령을 출력하는 구동력 지령 합성부와,
소정의 반력 참조값과 상기 편차 보상 구동력에 기초해서 동작 보정값을 연산하는 반력 보상 연산부와,
상기 동작 참조값과 상기 모터 동작 검출값의 편차와, 상기 동작 보정값에 기초해서 상기 제어 편차를 연산하는 제어 편차 연산부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 구동력 지령 합성부는, 상기 편차 보상 구동력에 대해 소정의 주파수 성분을 제거하는 연산에 의해, 상기 구동력 지령을 연산하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 반력 보상 연산부는,
상기 반력 참조값과 상기 편차 보상 구동력의 비교에 의해 구동력 보정량을 연산하는 구동력 보정량 연산부와,
상기 구동력 보정량에 반력 보상 게인을 곱하는 반력 보상 증폭부
를 구비하고,
상기 반력 보상 증폭부의 출력에 기초해서 상기 동작 보정값을 연산하는
것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 반력 보상 연산부는, 산출된 상기 반력 보상 증폭부의 출력을 소정의 크기로 제한한 후의 값을 동작 보정값으로서 출력하는 반력 보상 제한기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 편차 보상 연산부는, 상기 제어 편차에 대해 비례 적분 연산을 행함으로써 상기 편차 보상 구동력을 출력하고,
상기 반력 보상 연산부는, 상기 반력 보상 증폭부의 출력에 대해 로우패스 필터를 작용시키는 반력 보상 필터를 구비하여, 상기 로우패스 필터의 극(極)을 상기 편차 보상 연산부의 영점에 기초해서 설정하는
것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 편차 보상 연산부는, 상기 제어 편차로부터 상기 편차 보상 구동력까지의 전달 함수가 적분 특성이 되는 연산에 의해 상기 편차 보상 구동력을 연산하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 반력 보상 연산부는, 상기 편차 보상 연산부의 제어 정수에 기초해서 상기 반력 보상 게인을 설정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 모터와 기계적으로 연결된 주축 모터의 전류 제어기에 대한 주축 구동력 지령을 생성하는 주축 제어부를 더 구비하고,
상기 주축 제어부는, 상기 주축 구동력 지령과 소정의 관계에 있는 신호를 상기 소정의 반력 참조값으로서 상기 반력 보상 연산부에 대해 출력하는
것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 주축 제어부는,
상기 동작 지령에 기초해서 상기 주축 모터의 동작에 대한 참조 신호인 주축 동작 참조값과 주축 피드포워드 구동력을 연산하는 주축 피드포워드 연산부와,
상기 주축 동작 참조값으로부터, 상기 주축 모터의 상기 동작을 검출한 주축 모터 동작 검출값을 감산함으로써 주축 제어 편차를 연산하는 주축 제어 편차 연산부와,
상기 주축 제어 편차를 입력으로 해서, 상기 주축 제어 편차를 저감하도록 제어 연산을 행한 결과를 주축 편차 보상 구동력으로서 출력하는 주축 편차 보상 연산부와,
상기 주축 피드포워드 구동력과 상기 주축 편차 보상 구동력에 기초해서 상기 주축 모터의 전류 제어기에 대한 상기 주축 구동력 지령을 연산하여 출력하는 주축 구동력 지령 합성부
를 구비하며,
상기 주축 편차 보상 구동력을 상기 소정의 반력 참조값으로서 상기 반력 보상 연산부에 대해 출력하는
것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어 편차 연산부는, 소정의 모드 전환 신호에 기초해서, 상기 동작 보정값을 이용하지 않고 상기 제어 편차를 연산하는 제 1 모드와, 상기 동작 보정값에 기초해서 상기 제어 편차의 연산을 행하는 제 2 모드를, 제어 동작 중에 전환하여 상기 제어 편차를 출력하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.