KR102165991B1 - 모터 제어 장치 - Google Patents

Abstract

속도 제어 대역을 최대화하는 필터의 조정을 간단하게 실시하는 모터 제어 장치를 얻기 위해서, 발진 지시 신호를 출력하는 발진 지시부(103)와, 필터 파라미터에 의해 규정되는 주파수 특성을 가지는 필터 처리를 실시하는 필터부(107)와, 발진 지시 신호가 온인 발진 기간에, 필터부(107), 전류 제어부(108), 모터(1) 및 속도 연산부(101)와 함께 발진 기간에 있어서의 제어 루프를 구성하고, 발진 기간에 있어서의 제어 루프를 발진시키는 강제 발진부(105)와, 발진 기간에 있어서의 제어 루프가 발진되었을 때에 강제 발진부(105)의 입력 신호의 진폭의 출력 신호의 진폭에 대한 비를 평가치로서 취득하는 진폭 평가부(109)와, 필터 파라미터의 복수의 후보를 순차적으로, 필터부(107)에 설정한 경우의 복수의 평가치를 비교해서 평가치가 작아지는 필터 파라미터를 선택하고, 필터부(107)에 설정하는 필터 조정부(110)를 구비한다.

Description

모터 제어 장치

본 발명은 기계 부하를 구동하는 모터의 제어를 실시하는 모터 제어 장치에 관한 발명이다.

기계 부하와 모터를 연결한 모터 제어 장치에서는, 기계 부하와 모터의 관성비, 기계의 강성에 의존하는 공진 특성을 가지기 때문에, 속도 제어의 제어 대역을 확대하려고 하면, 공진 주파수에 있어서의 진동이 생기는 경우가 있다. 안정 그리고 고응답의 제어를 실시하기 위해서는, 공진 주파수에 있어서의 진동을 저감하면서 모터의 속도 제어 대역이 커지도록, 속도 제어기와 필터의 주파수 특성의 조정을 실시할 필요가 있다. 필터로서 노치 필터를 이용하는 경우, 입력 신호를 감쇠시키는 대역의 중심 주파수인 노치 주파수, 감쇠시키는 폭(대역의 폭), 깊이(감쇠 진폭)을 조정할 필요가 있다. 필터의 주파수 특성을 수동으로 조정하는 경우에는, 조작자는 필터의 파라미터, 속도 제어기의 제어 게인을 변경할 때마다 기계 시스템을 동작시킴과 동시에, 그 응답을 측정해서 좋고 나쁨을 판단한다고 하는 작업을 반복할 필요가 있다.

기계 시스템의 공진 특성에 따른 필터의 주파수 특성을 조정하는 기술로서, 특허문헌 1, 특허문헌 2에 기재되는 기술이 개시된다.

특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 속도 검출치에 포함되는 소정의 대역의 주파수의 진동 성분을 추출하는 밴드 패스 특성을 가지는 진동 추출 필터를 구비하고, 추출되는 진동 성분의 진폭의 크기를 평가 지표로 한다. 이 평가 지표가 최소가 되도록 노치 주파수를 구배법(勾配法)에 근거해 탐색해서 조정하는 기술이 개시된다.

특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 제어기로부터 출력되는 조작량에 대해서 하이 패스 특성을 가지는 필터를 작용시키는 것으로 고주파수 성분을 여기시킨 조작량을 모터에 인가한다. 이때에 여진되는 위치 검출치를 푸리에 변환해서 공진 주파수를 계산하고, 공진 주파수에 노치 필터의 노치 주파수를 조정하는 기술이 개시된다.

선행 기술 문헌

특허문헌

특허문헌 1 : 일본 특허공개 2009―296746호 공보(7~8 페이지, 도 4)

특허문헌 2 : 일본 특허공개 2005―149711호 공보(14~16 페이지, 도 2)

특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 속도 제어의 안정성을 확보하면서 제어 대역을 최대화하는 필터의 조정을 실시하지 못하고, 또, 속도 제어부의 사전 설정의 상황에 의해서는 조정을 실시할 수 없다고 하는 과제가 있었다.

제 1의 이유를 든다. 노치 필터를 속도 제어 루프 내에 설치하면, 개루프 특성에 있어서 노치 주파수보다 낮은 주파수 대역에서는 위상이 지연하기 때문에, 저주파수 대역에 있어서 위상이 180도 이상 지연하고, 속도 제어의 안정성이 열화해, 응답이 진동적으로 될 가능성이 있다. 밴드 패스 필터를 이용해 공진 주파수 근방의 고주파수 대역만을 추출하는 평가 방법으로는, 저주파수 대역에 있어서의 진동 성분은 평가할 수 없고, 속도 제어의 안정성의 열화를 막을 수가 없다. 그 때문에, 노치 필터를 설정하는 것에 의해 저주파수 대역의 안정성을 열화시켜 버리는 경우가 있다. 즉, 노치 필터의 조정의 후에 속도 제어의 제어 대역을 작게 해 안정성을 확보하는 조치가 필요하게 되어, 속도 제어 대역을 최대화하는 필터의 조정을 할 수 없다.

제 2의 이유를 든다. 특허문헌 1에 기재된 기술은 노치 주파수만이 조정 가능한 기술이다. 추출되는 진동 성분의 진폭을 평가 지표로 하면, 어떠한 기계 시스템을 대상으로 해도, 추출되는 주파수 대역에 있어서 필터의 게인 저감의 특성이 큰 만큼, 평가 지표가 작아진다. 그 때문에, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 기술로 노치 필터의 깊이(감쇠 진폭), 폭(대역의 폭)을 조정하려고 하면, 노치 필터의 깊이가 깊어짐(감쇠 진폭이 커진다)에 따라 평가 지표는 단조롭게 작아진다. 또, 노치 필터의 폭이 넓어짐(대역의 폭이 커진다)에 따라 평가 지표는 단조롭게 작아진다. 그 때문에, 노치 필터의 타당성을 평가하지 못하고, 노치 필터의 깊이와 폭을 조정할 수 없다. 따라서, 필터의 주파수 특성을 양호하게 조정할 수 없다. 결과적으로, 속도 제어 대역을 최대화하는 필터의 조정을 할 수 없다.

제 ３의 이유를 든다. 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 미리 선택된 대역에 진동 성분이 포함되지 않으면 노치 주파수의 조정을 실시할 수 없다. 예를 들면, 속도 제어부의 제어 게인이 사전에 작게 설정되어 있는 경우에는, 진동이 여진되지 않고 필터 파라미터의 탐색이 진행되지 않기 때문에, 필터의 조정을 실시할 수가 없다. 따라서, 노치 필터 조정을 실시하기 위해서, 속도 제어부의 속도 게인을 시행 착오적으로 설정할 필요가 있다.

이상으로부터, 특허문헌 1의 기술에서는, 속도 제어 대역이 최대화되는 필터 조정을 하지 못하고, 또, 속도 제어부의 사전 설정의 상황에 의해서는 조정을 실시할 수 없다.

다음에, 특허문헌 2에 기재된 기술은, 하이 패스 특성을 가지는 필터를 작용시켜 공진 주파수의 근방의 대역을 여진하고, 공진 특성을 조사해서 공진 주파수에 있어서의 게인 특성이 저하하도록 필터를 조정하는 기술이다.

그러나, 하이 패스 특성을 가지는 필터를 이용해 공진 주파수 근방의 고주파수 대역만을 추출하는 평가 방법으로는, 특허문헌 1의 기술에 관한 상술한 제 1의 이유와 마찬가지로, 저주파수 대역에 있어서의 진동 성분은 평가하지 못하고, 속도 제어의 안정성의 열화를 막을 수가 없다. 그 때문에, 노치 필터를 설정하는 것에 의해 저주파수 대역의 안정성을 열화시켜 버리는 경우가 있다. 즉, 노치 필터의 조정의 후에 속도 제어의 제어 대역을 작게 해서 안정성을 확보하는 조치가 필요하게 되고, 속도 제어 대역을 최대화하는 필터의 조정을 할 수 없다.

이상으로부터, 특허문헌 2의 기술에서는, 속도 제어 대역을 최대화하는 필터의 조정을 실시하지 못하고, 또, 필터의 조정에 있어서는 조작자의 시행 착오에 의한 조작을 필요로 한다고 하는 문제가 있다.

또, 특허문헌 1 및 특허문헌 2의 어느 기술에 있어서도, 추출되는 진동 주파수의 성분만이 저감되도록 노치 필터가 조정된다. 그 때문에, 추출되는 진동의 주파수에 노치 주파수가 설정되게 된다. 그렇지만, 진동 주파수와 상이한 주파수에 노치 주파수를 설정한 쪽이 속도 제어 대역을 확대할 수 있는 경우도 많다. 그러한 경우에는 특허문헌 1 및 특허문헌 2의 기술에서는, 속도 제어 대역을 최대화할 수가 없다고 하는 문제가 있다.

본 발명은, 상술한 과제를 감안해서 된 것이으로, 속도 제어부의 제어 게인의 사전 설정의 상황에 의하지 않고, 또, 시행 착오의 번거로움이 없고, 속도 제어 대역을 최대화하는 필터의 조정을 간단하게 실시할 수가 있는 모터 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결해서, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명과 관련되는 모터 제어 장치는, 기계 부하에 연결되는 모터의 속도를 나타내는 속도 신호와, 모터의 속도의 지령치인 속도 지령에 근거해, 모터의 토크의 지령치인 토크 지령을 연산해서 모터를 제어하는 모터 제어 장치에 있어서, 속도 신호가 속도 지령에 일치하도록 제 1 조작 신호를 연산해서 출력하는 속도 제어부와, 토크 지령에 근거해 모터에 전류를 제공하는 전류 제어부와, 속도 신호를 출력하는 속도 연산부와, 발진의 실행을 지시하는 온 또는 정지를 지시하는 오프의 신호인 발진 지시 신호를 출력하는 발진 지시부와, 필터 파라미터에 의해 규정되는 주파수 특성을 가지는 필터 처리를 실시하는 필터부와, 발진 지시 신호가 온인 발진 기간에, 필터부, 전류 제어부, 모터 및 속도 연산부와 함께 발진 기간에 있어서의 제어 루프를 구성하고, 발진 기간에 있어서의 제어 루프를 발진시키는 강제 발진부와, 강제 발진부에 의해 발진 기간에 있어서의 제어 루프가 발진되었을 때에, 강제 발진부의 입력 신호의 진폭의 강제 발진부의 출력 신호의 진폭에 대한 비를 평가치로서 취득하는 진폭 평가부와, 필터 파라미터의 복수의 후보를 순차적으로, 필터부에 설정한 경우의 평가치를 취득하고, 복수의 평가치를 비교해서 평가치가 작아지는 필터 파라미터를 선택해, 필터부에 설정하는 필터 조정부를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 속도 제어부의 제어 게인의 사전 설정의 상황에 의하지 않고, 시행 착오의 번거로움이 없고, 또, 속도 제어 대역을 최대화하는 필터의 조정을 간단하게 실시하는 모터 제어 장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 발진 기간에 있어서의 제어 루프를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터 제어 장치의 거동을 나타내는 시간 응답 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터 제어 장치에 있어서 유지 되는 파라미터 후보와 평가치의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에 있어서의 모터 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 3에 있어서의 모터 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 4에 있어서의 모터 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 5에 있어서의 모터 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 5에 있어서의 발진 기간에 있어서의 제어 루프를 나타내는 블럭도이다.

본 발명과 관련되는 모터 제어 장치의 실시의 형태를 도면에 근거해 상세하게 설명한다. 한편, 이하에 나타내는 실시의 형태는 예시이며, 이하의 실시의 형태에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시의 형태 1.

도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터 제어 장치(10)의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 모터 제어 장치(10)는, 모터(1)와 모터 위치 검출기(2)에 접속된다. 모터 제어 장치(10)는, 모터의 위치를 나타내는 신호인 위치 신호 Pfb를 입력으로 해서 전류 Io를 출력한다. 전류 Io는, 모터(1)가 토크 지령 Tr의 토크를 발생시키기 위한 전류이다. 모터(1)는, 기계 부하(3)에 연결된다. 모터(1)는, 전류 Io에 의해 토크 지령 Tr에 추종하도록 토크를 발생시킨다. 모터 위치 검출기(2)는, 모터(1)의 위치를 검출하는 장치이며, 위치 신호 Pfb를 출력한다.

여기서, 모터(1)의 위치란, 모터(1)의 내부에 구비되는 가동자의 회전 위치, 혹은 고정자에 대한 가동자의 상대 위치이다.

또, 도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터 제어 장치(10)를 적용하는 기계 시스템의 구성의 일례를 나타내는 것이기도 하다.

모터 제어 장치(10)는, 속도 연산부(101), 감산기(102), 발진 지시부(103), 속도 제어부(104) 강제 발진부(105), 제 3 조작 신호 출력부(106), 필터부(107), 전류 제어부(108), 진폭 평가부(109), 필터 조정부(110)를 구성 요소로 가진다.

다음에, 본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(10)의 동작에 대해 설명한다.

속도 연산부(101)는, 위치 신호 Pfb를 입력으로 해서 모터(1)의 속도를 나타내는 신호인 속도 신호 Vfb를 연산해서 출력한다. 예를 들면, 위치 신호 Pfb를 미분 조작하는 것으로 속도 신호 Vfb를 얻는다.

감산기(102)는, 모터(1)의 속도의 지령치를 나타내는 신호인 속도 지령 Vr와, 속도 신호 Vfb와의 편차를 연산해 속도 편차 Ve로서 출력한다.

발진 지시부(103)는, 발진의 실행을 지시하는 온 또는 발진의 정지를 지시하는 오프 중 어느 하나를 나타내는 신호인 발진 지시 신호 Rt를 출력한다. 발진 지시부(103)는, 기계 시스템의 외부로부터의 조작에 근거해서 그 동작을 개시해서, 발진 지시 신호 Rt로서 온 또는 오프의 신호를 각각 교대로 미리 정해진 횟수만큼 반복해 출력하고, 그 동작을 종료하는 것으로 한다. 이하, 발진 지시 신호 Rt가 온 상태인 기간을 발진 기간이라고 부르고, 발진 지시 신호 Rt가 오프 상태인 기간을 통상 기간이라고 부른다. 발진 지시부(103)의 동작이 개시하고 있지 않은 상태 및 발진 지시부(103)의 동작이 종료한 후 상태에 있어서는, 발진 지시 신호 Rt는 오프 상태라고 한다. 후술하는 필터 파라미터 후보의 세트의 수와 동수만큼 발진 지시 신호 Rt가 온과 오프의 신호를 각각 교대로 반복해 출력한다.

속도 제어부(104)는, 속도 편차 Ve와 발진 지시 신호 Rt를 입력으로 한다. 속도 제어부(104)는, 통상 기간에 있어서는, 속도 편차 Ve에 대해서 제어 게인의 하나인 비례 게인을 곱해 얻은 비례 보상과, 속도 편차 Ve에 대해서 제어 게인의 하나인 적분 게인을 곱해 적분을 실시해 얻은 적분 보상의 합을 연산해서 제 1 조작 신호 u1로서 출력한다. 또, 발진 지시 신호 Rt가 온 상태가 되어 발진 기간이 되었을 때, 속도 제어부(104)는, 출력인 제 1 조작 신호 u1로서 발진 지시 신호 Rt가 온 상태가 되기 직전의 값을 유지해서 일정치를 출력한다.

이 직전의 값을 유지하는 동작은, 예를 들면 비례 게인 및 적분 게인을 0으로 하고, 적분의 출력을 유지하도록 하는 것으로 실현될 수 있다. 이 동작에 의해, 발진 기간에 있어서도 직전의 안정인 제어 상태를 유지할 수가 있고, 모터에 걸리는 부하의 정도에 의하지 않고, 발진 기간으로 안정하게 이행하는 것이 가능해진다. 이것에 의해 속도 제어부(104)의 사전의 설정의 상황에 의하지 않고 후술하는 조정을 실시할 수가 있다.

강제 발진부(105)는, 후술하는 바와 같이 발진 기간에 있어서, 필터부(107)와 전류 제어부(108)와 모터(1)와 속도 연산부(101)와 함께 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0를 구성하고, 발진 기간에 있어서의 제어 루프를 발진시키는 동작을 실시한다. 구체적으로는, 속도 편차 Ve와 발진 지시 신호 Rt를 입력으로 해서 발진 지시 신호 Rt가 온 상태인 발진 기간에, 미리 정해진 크기의 진폭을 갖고, 후술하는 방법으로 양음이 결정되는 값인 제 2 조작 신호 u2를 출력한다. 즉, 입력인 속도 편차 Ve에 근거하는 비선형인 연산에 의해 미리 정해진 크기의 진폭을 갖도록 연산한 신호를 출력한다. 이때 제 2 조작 신호 u2의 진폭을 조작 진폭 Ua라고 부른다.

구체적으로는, 속도 편차 Ve의 부호에 대응해서 ＋Ua 또는 -Ua 중 어느 하나의 값이 제 2 조작 신호 u2로서 선택된다. 이 선택을 함에 있어서는, 속도 편차 Ve에 로우 패스 필터를 작용시킨 결과의 신호의 부호에 따라 ＋Ua 또는 -Ua 중 어느 하나가 선택되어도 괜찮다. 또,＋Ua 또는 -Ua의 값은 단순하게 속도 편차 Ve의 부호에 대응해 선택될 뿐만 아니라, 속도 편차 Ve에 비선형인 히스테리시스 특성을 갖게 한 신호에 근거해,＋Ua와 -Ua로부터 선택되어도 좋다.

한편, 강제 발진부(105)는, 발진 지시 신호 Rt가 오프 상태인 통상 기간에 있어서, 값이 제로인 제 2 조작 신호 u2를 출력한다.

다음에, 발진 지시 신호 Rt가 온 상태의 동작에 대해 도 2를 이용해 설명한다.

도 2는, 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터 제어 장치(10)에 있어서 발진 지시 신호 Rt가 온 상태일 때에 구성되는 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0를 추출해 나타낸 블럭도이다. 도 2에 있어서 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0를 일점 쇄선의 테두리로 나타낸다. 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0는, 도 2에 있어서 속도 연산부(101), 강제 발진부(105), 필터부(107), 전류 제어부(108), 모터(1)를 포함해 구성된다. 도 2에 있어서는, 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0에는, 감산기(102), 제 3 조작 신호 출력부(106), 모터 위치 검출기(2)도 더 포함된다.

발진 지시 신호 Rt가 온이 되면, 상술한 강제 발진부(105)의 작용에 의해 이 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0가 발진한다. 또한, 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0로서는, 필터부(107), 전류 제어부(108), 모터(1), 속도 연산부(101) 및 강제 발진부(105)가 포함되어 있는 것이면 좋다. 또, 이하의 실시의 형태에 있어서도 발진 기간에 있어서의 제어 루프는 마찬가지로 구성된다.

이때, 속도 편차 Ve와 강제 발진부(105)가 출력하는 제 2 조작 신호 u2는 일정한 주기로 발진한다. 이 발진은 자려 진동에 의하는 것이며, 이 자려 진동을 리미트 사이클이라고 부른다.

본 실시의 형태에서는, 제 2 조작 신호 u2는 미리 정해진 진폭으로 발진한다.

상기의 강제 발진부(105)의 발진 지시 신호 Rt가 온 상태인 발진 기간의 동작은, 온도 조정 제어 등에서 이용되는 리미트 사이클 방법으로 불리는 방법에 있어서의 동작과 같다.

제 3 조작 신호 출력부(106)는, 제 1 조작 신호 u1와 제 2 조작 신호 u2를 입력으로 해서, 제 1 조작 신호 u1와 제 2 조작 신호 u2의 합을 연산해서 제 3 조작 신호 u3로서 출력한다. 여기에서는, 제 3 조작 신호 출력부(106)는, 제 1 조작 신호 u1와 제 2 조작 신호 u2의 합을 제 3 조작 신호 u3로 하는 것으로 했지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 제 3 조작 신호 출력부(106)는, 발진 지시 신호 Rt가 오프 상태일 때는 제 1 조작 신호 u1를 제 3 조작 신호 u3로서 선택해 출력하는 것이어도 좋다. 혹은, 제 3 조작 신호 출력부(106)는, 제 2 조작 신호 u2를 선택해 제 3 조작 신호 u3로서 선택해서 출력하는 것이어도 좋다.

필터부(107)는, 제 3 조작 신호 u3를 입력으로 해서, 제 3 조작 신호 u3에 필터를 작용시켜 연산되는 토크 지령 Tr를 출력하는 필터 처리를 실시한다. 필터부(107)의 필터의 주파수 특성은 필터 파라미터 Fp에 근거해 규정되고, 그 주파수 특성은 필터 파라미터 Fp에 따라서 가변인 것으로 한다.

한편, 상술한 바와 같이, 발진 지시 신호 Rt가 오프 상태인 통상 기간에 있어서는 강제 발진부(105)가 출력하는 제 2 조작 신호 u2는 값이 제로가 된다. 그 때문에, 통상 기간에 있어서는, 필터부는 제 1 조작 신호 u1에 대해서 필터 처리를 실시해서 토크 지령 Tr를 출력한다.

본 실시의 형태에서는, 필터부(107)에서 연산에 사용되는 필터는 로우 패스 필터와 노치 필터의 곱에 의해 구성되는 것으로 한다. 이때, 필터 파라미터 Fp에는 노치 필터의 중심 주파수인 노치 주파수 wn와, 노치 필터의 폭(대역의 폭) 및 깊이(감쇠 진폭)를 각각 규정하는 계수 za 및 계수 zb와, 로우 패스 필터의 차단 주파수 wl가 포함된다. 필터 파라미터 Fp에는 또한, 노치 필터를 유효 또는 무효로 하는 스위치와, 로우 패스 필터를 유효 또는 무효로 하는 스위치도 포함되는 것으로 한다. 여기서, 노치 필터가 무효인 상태란 그 전달 함수가 1인 상태를 나타낸다. 마찬가지로, 로우 패스 필터가 무효인 상태란 그 전달 함수가 1인 상태를 나타낸다.

유효한 상태의 로우 패스 필터의 전달 함수 LPF와, 유효한 상태의 노치 필터의 전달 함수 NF는 필터 파라미터 Fp에 의해 각각 식(1), 식(2)와 같이 나타내진다.

[수 1]

[수 2]

여기서, s는 라플라스 연산자를 나타낸다.

한편, 여기에서는 연속계의 전달 함수의 계수를 필터 파라미터 Fp로 하고 있지만, 이산계의 전달 함수의 계수를 필터 파라미터 Fp로 해도 좋다. 또, 필터의 주파수 특성이 파라미터에 근거해 규정되는 필터이면 다른 구성이라도 좋다. 예를 들면, 로우 패스 필터가 직렬로 2개 이상 설치되어 있어도 좋고, 혹은 위상 전진 필터, 위상 지연 필터 등의 필터를 이용해도 된다.

전류 제어부(108)는, 토크 지령 Tr를 입력으로 해서, 토크 지령 Tr의 토크를 발생시키기 위한 전류 Io를 모터(1)에 공급한다. 이와 같이 해서, 모터(1)의 제어가 행해진다.

진폭 평가부(109)는, 상술한 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0의 발진 상태의 평가, 특히 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0의 신호의 진폭에 관한 평가를 실시한다. 구체적으로는, 강제 발진부(105)의 입력인 속도 편차 Ve와 강제 발진부(105)의 출력인 제 2 조작 신호 u2를 입력으로 해서, 속도 편차 Ve의 진폭인 속도 진폭 Va와, 제 2 조작 신호 u2의 조작 진폭 Ua를 취득한다. 여기서, 제 2 조작 신호 u2는 강제 발진부(105)의 동작으로부터, 구형파 신호이므로, 제 2 조작 신호 u2의 절대치를 취하는 것으로 조작 진폭 Ua를 취득할 수 있다. 또, 속도 진폭 Va의 연산 수단으로서, 속도 편차 Ve의 부호가 변화하고 나서 다음에 부호가 변화할 때까지의 기간의 신호의 절대치의 최대치를 속도 진폭 Va로 해서 연산해도 좋다.

또한, 상기 속도 편차 Ve에 대해서 FFT(Fast　Fourier　Transform)의 처리를 실시하는 것으로 얻어지는 스펙트럼이 최대인 신호를 속도 진폭 Va으로 해도 좋다. 혹은, 이상 설명한 신호에 로우 패스 필터를 작용시켜 얻은 신호를 속도 진폭 Va로 해도 좋다.

또한, 진폭 평가부(109)는, 속도 진폭 Va의 조작 진폭 Ua에 대한 비를 평가치 Eｖ로서 연산한다. 구체적으로는 속도 진폭 Va를 조작 진폭 Ua로 나눈 값을 평가치 Eｖ로서 연산한다. 즉, Eｖ=Va/Ua가 된다. 진폭 평가부(109)는, 발진 지시 신호 Rt가 온으로부터 오프에 바뀌기 직전의 평가치 Eｖ를 출력한다. 다만, 평가치 Eｖ를 취하는 방법은 이것에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 본 실시의 형태에서는, 조작 진폭 Ua는 미리 정해진 크기이며, 속도 진폭 Va의 조작 진폭 Ua에 대한 비의 값이 속도 진폭 Va에만 의존하기 때문에, 단지 평가치 Eｖ로서 속도 진폭 Va를 이용해도 된다. 그 경우에는 진폭 평가부(109)는 제 2 조작 신호 u2를 입력 신호로서 가질 필요가 없는 것은 말할 필요도 없다.

또한, 속도 진폭 Va를 조작 진폭 Ua로 나눈 값에 로우 패스 필터를 작용시켜 얻은 값을 평가치 Eｖ로 해도 좋다. 후술하지만, 여기서 연산되는 평가치 Eｖ는 필터부(107)의 특성에 의존하는 속도 제어 대역의 한계의 크기를 나타내고 있고, 필터부(107)에 설정되어 있는 필터 파라미터 Fp를 평가하는 값이 된다.

필터 조정부(110)는, 필터부(107)의 필터 파라미터 Fp의 후보인 필터 파라미터 후보를 복수 세트 유지하고 있고, 그것들을 미리 정해진 순서로 필터부(107)에 설정한다. 발진 지시 신호 Rt가 오프 상태인 통상 기간에 있어서, 미리 정해진 순서로 필터 파라미터 후보 중 1 세트를 필터부(107)에 설정한다. 또, 필터 조정부(110)는, 평가치 Eｖ를 입력 신호로서 가지고 있고, 필터부(107)에 설정되어 있는 필터 파라미터 Fp와 평가치 Eｖ를 관련지어 유지한다.

필터 조정부(110)는, 유지하고 있는 필터 파라미터 후보를 미리 정해진 순서로 필터부(107)에 설정하고, 각각 관련되는 평가치 Eｖ를 취득한다.

필터 조정부(110)는 취득되는 평가치 Eｖ를 순차적으로 비교해 작은 쪽의 평가치 Eｖ를 기억하고, 최소가 되는 평가치 Eｖ를 얻는다. 최소가 되는 평가치 Eｖ에 관련되는 필터 파라미터 후보를 최적 필터 파라미터로서 선택하고, 필터부(107)에 설정한다.

여기에서는 최종적으로 1 세트의 최적 필터 파라미터를 얻을 수 있으면 좋기 때문에, 필터 조정부(110)는 반드시 필터 파라미터 후보와, 필터 파라미터 후보에 관련된 평가치 Eｖ를 모두 보존해 둘 필요는 없다. 필터 조정부(110)는, 각 단계에서 가장 작은 평가치 Eｖ와 새롭게 취득된 평가치 Eｖ를 순차 비교해서, 보다 작은 쪽의 평가치 Eｖ와 거기에 관련되는 필터 파라미터 후보를 보존해 두는 것으로 해도 좋다.

여기서, 도 1에 있어서, 필터 조정부(110)로부터 나와 필터부(107)를 비스듬하게 관통하고 있는 화살표는, 필터 조정부(110)가 필터부(107)의 내부의 설정 내용을 변경하는 것을 의미한다. 또, 이것은 이하의 실시의 형태에 있어서의 블럭도 에 있어서도 마찬가지이다.

다음에, 본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(10)에 의해 얻어지는 효과를 설명한다.

우선, 강제 발진부(105)와 진폭 평가부(109)를 구성 요소로 포함하는 것에 의한 효과를 설명한다. 발진 지시 신호 Rt가 오프인 통상 기간에는, 모터 제어 장치(10)에서는 속도 피드백 제어가 실행되고, 모터(1)의 속도가 모터의 속도 지령 Vr에 가까워지도록 동작을 한다. 한편, 발진 지시 신호 Rt가 온인 발진 기간에는, 강제 발진부(105)의 동작에 의해 상술한 바와 같이 리미트 사이클로 불리는 자려 진동이 생긴다. 즉, 강제 발진부(105)는, 필터부(107)와 전류 제어부(108)와 모터(1)와 속도 연산부(101)와 함께 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0를 구성해서, 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0를 발진시킨다.

기계 시스템의 외부로부터의 조작에 근거해 발진 지시부(103)의 동작이 개시되면, 발진 지시부(103)이 발진 지시 신호 Rt를 출력해 리미트 사이클이 생긴다. 강제 발진부(105)의 동작에 의해 생기는 리미트 사이클의 파형에 근거해, 필터부(107)의 주파수 특성에 의존해 바뀌는 속도 제어부(104)의 속도 제어 대역의 한계의 크기를 조사할 수가 있다. 구체적으로는, 강제 발진부(105)의 입력 신호와 출력 신호의 진폭의 비에 근거해서 속도 제어부(104)의 속도 제어 대역의 한계의 크기를 조사할 수가 있다. 여기서, 속도 제어 대역의 한계의 크기란, 속도 제어부(104)의 제어 게인을 안정성이 확보되는 범위에서 최대화한 경우의 제어 대역의 크기를 나타낸다.

이하, 그 이유에 대해 설명한다. 강제 발진부(105)를 제어기로 간주했을 때, 제 3 조작 신호 u3를 입력으로 해서 속도 신호 Vfb를 출력으로 하는 대상은, 강제 발진부(105)에 대한 제어 대상이라고 볼 수가 있다. 설명을 위해, 이 제어 대상을 제어 대상 P0라고 부른다. 도 1에 있어서, 제어 대상 P0에 포함되는 구성 요소를 파선의 테두리로 둘러싸 나타낸다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 제어 대상 P0는 필터부(107)를 포함한다. 또한, 제어 대상 P0에 대해서는 이하의 실시의 형태의 설명에 있어서도 본 실시의 형태와 같은 개념으로 이용하고 있다.

강제 발진부(105)의 동작에 근거해 생기는 리미트 사이클은, 제어 대상 P0의 전달 함수의 개루프 특성에 있어서 위상이 180도 늦는 주파수로 정상적으로 발진한다. 여기서, 제어 대상 P0의 전달 함수의 위상이 180도 늦는 주파수를 주파수 wP0로 한다. 주파수 wP0는 위상 교차 주파수로 불린다. 주파수 wP0에 있어서의 제어 대상 P0의 게인을 게인 gP0로 한다. 제어 대상 P0의 주파수 특성에 의존해 바뀌는 속도 제어부(104)의 비례 게인의 최대치를 평가하는데 있어서, 위상 교차 주파수에 있어서의 게인 gP0는 중요한 값이다.

발진 지시 신호 Rt가 오프이며, 속도 제어부(104)에 의한 속도 제어가 행해지고 있는 상태에 있어서, 속도 제어가 안정인 상태로부터 비례 게인을 서서히 크게 해 나가면 비례 게인이 특정의 값 Kpu에 이르렀을 때에 정상적인 진동이 생긴다. 이 특정의 값 Kpu는 한계 비례 게인으로 불린다. 이때, 주파수 wP0에 있어서의 제어계의 일순 루프 게인은 1로 되어 있어, 한계 비례 게인 Kpu와, 상술의 게인 gP0는 다음의 식(3)을 만족시킨다.

[수 3]

즉, 게인 gP0의 크기를 알면, 식(3)을 이용해서 한계 비례 게인 Kpu를 계산할 수가 있다.

게인 gP0는, 그 정의로부터, 제어 대상 P0에 주파수 wP0의 정현파 신호가 제 2 조작 신호 u2로서 입력될 때의 출력 신호인 속도 편차 Ve의 진폭을 제 2 조작 신호 u2의 진폭으로 나눈 값이다. 한편, 강제 발진부(105)에 의해 생기는 리미트 사이클에서는, 제어 대상 P0에 주파수 wP0의 구형파 신호가 제 2 조작 신호 u2로서 입력되는 상태이다. 즉, 제 2 조작 신호 u2가 구형파 신호라고 하는 점을 제외하고, 강제 발진부(105)에 의해 생기는 리미트 사이클에 있어서, 속도 진폭 Va를 조작 진폭 Ua로 나눈 평가치 Eｖ를 구하는 연산은 게인 gP0를 계산하는 것과 동등하다.

　또, 후술하는 기술 함수법에 근거해, 구형파 신호의 진폭은 정현파 신호의 진폭으로 근사적으로 치환할 수가 있다. 즉, 속도 진폭 Va의 조작 진폭 Ua에 대한 비인 평가치 Eｖ는, 게인 gP0를 나타내는 좋은 지표이다.

　진폭 평가부(109)로 계산되는 평가치 Eｖ와 게인 gP0는 다음의 관계식을 만족시킨다.

[수 4]

여기서, 상수 c는 기술 함수법에 근거해 정해지는 상수이다. 상수 c는 기술 함수법에 근거해 구형파 신호를 정현파 신호로 근사적으로 치환할 때의 변환 계수이다. 기술 함수법에 의하면, 상수 c는 입출력 신호에 대해서 푸리에 급수 전개를 행한 경우의 주성분의 계수에 근거해 계산할 수가 있다. 구체적으로는, 상수 c는 0. 5에서 2. 0까지의 범위를 취한다.

조작 진폭 Ua가 일정한 경우에는, 상수 c1를 c1=c/Ua로서 새롭게 정하기로 하면, 식(4)로부터, 속도 진폭 Va에 c1를 곱한 값이 게인 gP0에 일치한다. 따라서, 조작 진폭 Ua가 일정한 크기인 경우에는, 상술와 바와 같이, 속도 진폭 Va를 평가치 Eｖ로 해도, 평가치 Eｖ는 게인 gP0와 비례 관계를 만족시키고, 양호한 지표가 된다.

식(3) 및 식(4)에 근거해, 한계 비례 게인 Kpu와 평가치 Eｖ는 다음의 관계를 만족시킨다.

[수 5]

즉, 평가치 Eｖ를 취득하는 것으로, 필터부(107)의 주파수 특성에 따른 속도 제어부(104)의 한계 비례 게인 Kpu를 추정하는 것이 가능하다. 비례 게인을 큰 값으로 조정한 속도 제어부(104)는 제어 대역이 크기 때문에 제어 성능이 양호하지만, 속도 제어의 안정성을 확보하기 위해서는 비례 게인은 한계 비례 게인 Kpu보다 작은 범위로 조정될 필요가 있다. 한계 비례 게인 Kpu의 값은, 속도 제어 대역의 상한을 정하는 값이 된다. 다만, 한계 비례 게인 Kpu의 크기는 제어 대상 P0의 주파수 특성에 의존해 다양한 값을 취한다. 특히, 기계 시스템이 공진 특성을 가지는 경우에는, 한계 비례 게인 Kpu의 값은 필터부(107)의 주파수 특성에 크게 의존한다.

필터부(107)의 주파수 특성의 조정에 의해 속도 제어부(104)의 한계 비례 게인 Kpu가 최대화되면, 속도 제어부(104)의 비례 게인의 조정 가능한 범위가 최대화되고, 속도 제어의 제어 대역을 최대화하는 것이 가능하게 된다. 상술한 바와 같이, 필터부(107)의 주파수 특성의 조정을 함에 있어서는, 한계 비례 게인 Kpu를 조사하는 것은 유익하다.

상술한 바와 같이, 강제 발진부(105)의 동작에 의해 리미트 사이클을 발생시킨 결과, 강제 발진부(105)의 입력 신호와 출력 신호의 진폭의 비가 속도 제어부(104)의 한계 비례 게인 Kpu를 나타내는 값이 된다.

즉, 강제 발진부(105)의 입력 신호와 출력 신호의 진폭의 비의 값을 조사하는 것으로, 속도 제어부(104)의 한계 비례 게인 Kpu를 간단하게 조사할 수가 있다.

상술한 강제 발진부(105)의 동작에 의해, 기계 시스템의 경우이면 수십 Hz로부터 수천 Hz의 주파수의 리미트 사이클이 발생하기 때문에, 1초 미만의 단시간의 리미트 사이클을 발생시키면 평가치 Eｖ의 취득이 가능하다. 만일, 강제 발진부(105)가 없는 경우에는, 출력인 속도 신호 Vfb 등을 측정하면서, 시행 착오적으로 비례 게인을 서서히 크게 하는 것으로 한계 비례 게인 Kpu를 조사하는 작업이 필요해 진다.

강제 발진부(105)와 진폭 평가부(109)의 동작으로부터, 상기와 같이 시행 착오적으로 비례 게인을 서서히 올려 한계 비례 게인 Kpu를 조사하는 작업은 필요가 없고, 시행 착오의 번거로움이 없다.

또한, 강제 발진부(105)와 진폭 평가부(109)를 이용하는 것으로, 기계 시스템의 경우에는 1초 미만의 단시간에 한계 비례 게인 Kpu를 추정하는 것이 가능하다.

이상으로부터, 강제 발진부(105)와 진폭 평가부(109)를 구성 요소로 포함하는 것에 의해 필터부(107)의 주파수 특성에 따른 속도 제어 대역의 한계의 크기를 간단하게 조사할 수가 있다.

다음에, 필터 조정부(110)를 구성 요소로 추가한 것에 의한 모터 제어 장치(10)의 효과를, 도 3을 이용해 설명한다.

도 3은, 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터 제어 장치(10)의 거동을 나타내는 시간 응답 그래프이다. 도 3은, 상단으로부터, 발진 지시 신호 Rt, 제 2 조작 신호 u2, 속도 편차 Ve, 평가치 Eｖ를 각각 나타낸다. 이 예에서는, 속도 제어부(104)에는, 비례 게인과 적분 게인으로서 작은 값이 설정되어 있고, 속도 제어가 불안정하지 않는 것으로 한다. 여기에서는 설명의 간단을 위하여, 필터 조정부(110)는 3세트의 필터 파라미터 후보를 유지하고 있는 것으로 한다.

각각의 필터 파라미터 후보는, 필터부(107)에 설정되는 순서로, 첫 번째 세트의 필터 파라미터 후보, 두 번째 세트의 필터 파라미터 후보, 세 번째 세트의 필터 파라미터 후보라고 부르기로 한다. 상술한 바와 같이, 기계 시스템의 외부로부터의 조작에 근거해 발진 지시부(103)의 동작이 개시된다. 이 예에서는, 3세트의 필터 파라미터 후보를 평가하기 위해서, 발진 지시부(103)는 발진 지시 신호 Rt로서 온의 신호를 3회 출력한다.

우선, 필터 조정부(110)는, 발진 지시부(103)의 동작이 개시되기 전의 발진 지시 신호 Rt가 오프인 통상 기간에, 첫 번째 세트의 필터 파라미터 후보를 필터부(107)에 설정한다. 이때 필터부(107)의 주파수 특성은 첫 번째 세트의 필터 파라미터 후보에 근거해 규정되고 있다.

기계 시스템의 외부로부터의 조작에 근거해, 발진 지시부(103)의 동작이 개시되고, 발진 지시 신호 Rt가 온 상태가 되면, 상술한 바와 같이, 강제 발진부(105)의 동작에 근거해 리미트 사이클이라 불리는 자려 진동이 발생한다. 이 자려 진동에 의해, 제 2 조작 신호 u2와 속도 편차 Ve가 발진하고, 진폭 평가부(109)에 있어서 평가치 Eｖ가 계산된다. 필터 조정부(110)는, 첫 번째 세트의 필터 파라미터 후보와 이때의 평가치 Eｖ를 관련지어 보존한다.

1회째의 발진 기간이 종료한 후의 통상 기간에 있어서, 두 번째 세트의 필터 파라미터 후보가 필터부(107)에 설정된다. 다음에, 발진 지시 신호 Rt가 온 상태가 되면, 다시 리미트 사이클로 불리는 자려 진동이 발생해서, 진폭 평가부(109)에 있어서 새롭게 평가치 Eｖ가 계산된다. 필터 조정부(110)는, 두 번째 세트의 필터 파라미터 후보와 이때의 평가치 Eｖ를 관련지어 보존한다. 세 번째 세트에 관해서도, 필터 파라미터 후보가 필터부(107)에 설정된 후에 리미트 사이클을 발생시켜서, 필터 조정부(110)가 세 번째 세트의 필터 파라미터 후보와 이때의 평가치 Eｖ를 관련지어 보존한다.

이와 같이, 필터 조정부(110)가 유지하는 복수 세트의 필터 파라미터 후보의 각각 대해 평가치 Eｖ가 계산된다. 상술한 바와 같이, 진폭 평가부(109)가 평가치 Eｖ를 계산하는 것에 의해, 각각의 필터 파라미터 후보의 세트에 근거해서 규정되는 필터부(107)의 주파수 특성에 따른 속도 제어 대역의 한계의 크기를 조사할 수가 있다.

도 4는, 필터 조정부(110)에 유지되는 필터 파라미터 후보와 평가치 Eｖ의 값의 예를 나타낸다. 도 4에 나타내는 필터 파라미터 후보의 값은 단순한 예이며, 필터 파라미터 후보로서 선택되는 값은 이것에 한정하는 것은 아니다. 이 예에서는 두 번째 세트의 필터 파라미터 후보를 필터부(107)에 설정했을 경우가, 가장 작은 평가치 Eｖ를 얻을 수 있는 것으로 한다. 이때, 두 번째 세트의 필터 파라미터 후보를 최적 필터 파라미터라고 부른다.

즉, 두 번째 세트의 필터 파라미터 후보를 필터부(107)에 설정하는 조정은, 한계 비례 게인 Kpu를 가장 크게 할 수가 있어, 속도 제어 대역을 최대화할 수 있는 필터의 조정이라고 말할 수 있다. 세 번째 세트의 필터 파라미터 후보의 평가를 끝낸 후에, 필터 조정부(110)는, 이 예에 있어서 최소로 된 평가치 Eｖ와 관련된 두 번째 세트의 필터 파라미터 후보를 필터부(107)에 설정한다.

이상으로부터, 필터 조정부(110)의 동작에 근거해서, 유지되는 필터 파라미터 후보 중에서 속도 제어 대역이 최대화되는 필터 파라미터 Fp가 선택되고, 필터부(107)에 설정된다.

상술한 바와 같이, 강제 발진부(105)의 동작에 의해 필터 파라미터 후보의 평가는 단시간에 완료한다. 특히, 기계 시스템의 경우에는 1 세트의 필터 파라미터 후보의 평가는 1초 미만으로 완료한다. 여기에서는 설명의 간단을 위하여, 필터 파라미터 후보는 3세트로 했지만, 예를 들면 필터 파라미터 후보의 세트를 100 세트로 해도 100초 미만의 단시간에 조정을 끝내는 것이 가능하다.

이상으로부터, 필터 조정부(110)를 구성 요소로 추가한 것에 의해 모터 제어 장치(10)는, 복수 세트의 필터 파라미터 후보를 유지해 둘 수가 있다. 그 필터 파라미터 후보 중에서 평가치 Eｖ를 최소화하는 최적 필터 파라미터를 선택하는 것으로, 속도 제어 대역을 최대화하는 필터부(107)의 조정이 가능하다.

또, 필터 조정부(110)는, 평가치 Eｖ를 이용하는 것으로 모든 주파수 대역에 있어서의 진동의 진폭을 평가할 수 있다. 따라서, 만일 노치 필터를 설정하는 것으로 저주파수 대역의 진동이 발생해도 그 진폭을 평가할 수 있다. 즉, 필터 조정부(110)의 동작에 의하면, 저주파수 대역의 안정성을 열화시키는 경우가 없다.

또, 필터 조정부(110)는, 복수의 필터 파라미터 후보를 유지해 둘 수가 있기 때문에, 필터부(107)의 주파수 특성을 연속적으로 변경할 수가 있고, 필터부(107)의 주파수 특성을 이산적으로도 변경할 수가 있다.

일반적인 구배법에서는, 평가치가 작아지도록 평가치의 구배가 음인 방향으로 파라미터의 탐색이 진행되지만, 이때 평가치의 구배가 0이 되는 국소 최적해로 탐색이 종료되기 때문에, 국소 최적해로 빠지는 경우가 있다. 이것에 대해서, 본 실시의 형태에 있어서의 필터 조정부(110)의 동작에 있어서는, 평가치 Eｖ의 구배에 의존하지 않고 필터 파라미터 Fp를 변경하기 때문에, 상술한 바와 같은 국소 최적해로 빠지는 경우가 없다.

또, 2 세트의 필터 파라미터 후보를 유지해 두고, 평가치 Eｖ가 작아지는 쪽의 필터 파라미터 후보를 선택하는 방법도 생각할 수 있다. 그 경우에는 어느 쪽이든 평가치 Eｖ가 작아지는 점에서 탐색이 종료한다.

또, 필터 파라미터 후보로서 노치 주파수 wn뿐만 아니라, 노치 필터의 깊이와 폭을 파라미터로서 유지하고, 각각을 평가하는 것이 가능하다. 즉, 필터 조정부(110)의 동작에 의해, 노치 필터의 깊이와 폭도 조정하는 것이 가능하다.

　또, 필터 조정부(110)는, 상술한 바와 같이 속도 진폭 Va의 조작 진폭 Ua에 대한 비인 평가치 Eｖ의 값에 근거해 필터부(107)의 주파수 특성의 조정을 실시한다. 그 때문에, 조정 결과에 있어서 노치 필터의 노치 주파수 wn가 공진 주파수에 반드시 일치하는 조정은 되지 않고, 여러 가지의의 선택지로부터 속도 제어 대역을 최대화하는 조정을 실현할 수가 있다.

또, 강제 발진부(105)와 필터 조정부(110)를 구성 요소로 포함하는 것에 의해, 속도 제어부(104)의 사전의 설정의 상황에 의하지 않고 리미트 사이클을 발생시켜 필터 파라미터 후보의 평가를 실시할 수가 있다. 즉, 속도 제어부(104)에 설정되는 제어 게인의 값에 의하지 않고 필터 파라미터 후보의 평가를 실시할 수가 있고, 속도 제어 대역을 최대화하는 조정을 실시할 수가 있다. 즉, 속도 제어부(104)의 사전의 설정의 상황에 의하지 않고 조정을 실시하는 것이 가능하다.

상술한 구성에서는, 발진 지시 신호 Rt는 온과 오프 상태를 각각 교대로 미리 정해진 횟수만큼 반복해 출력하는 신호로서, 리미트 사이클을 발생시키지 않는 오프 상태의 기간을 마련하는 예에 대해 설명했다. 그렇지만, 조정 도중의 단계에서의 오프 상태는 반드시 필요하지 않다. 즉, 발진 지시 신호 Rt는 한 번 온 상태가 된 후에 각 필터 파라미터 후보의 평가가 종료할 때까지 리미트 사이클을 계속 발생시키는 것으로 해도 좋다. 이때 미리 정해진 시간이 경과하면 필터 파라미터 Fp를 변경하면 좋다.

또, 속도 제어부(104)에 있어서 제 1 조작 신호 u1는 비례 보상과 적분 보상의 합으로부터 연산되는 것에 대해서 설명했지만, 속도 제어부(104)에 있어서의 제 1 조작 신호 u1를 연산하는 수단은 이것에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 미분 보상도 구비한 PID(비례 적분 미분) 제어에 근거하는 연산에 의해 제 1 조작 신호 u1를 연산해도 좋다.

본 실시의 형태에서는, 모터 위치 검출기(2)에 의해 검출되는 위치 신호 Pfb에 근거해 속도 신호 Vfb가 연산되는 것에 대해서 설명했지만, 모터의 속도를 검출하는 속도 검출기를 모터(1)에 설치하고, 속도 신호 Vfb를 얻는 구성으로 해도 좋다. 또 모터(1)의 전류와 전압으로부터 모터(1)의 속도를 추정해 속도 신호 Vfb를 얻는 구성으로 해도 된다.

상술한 구성에서는, 진폭 평가부(109)는 속도 편차 Ve를 입력 신호로 해서 속도 편차 Ve의 진폭을 속도 진폭 Va로서 연산하는 것에 대해서 설명했다. 이것과는 별도로, 속도 신호 Vfb를 입력 신호로 해서 속도 신호 Vfb의 진폭을 속도 진폭 Va로서 연산해도, 실질적으로 속도 편차 Ve의 진폭을 평가하는 것과 등가이다. 즉, 속도 편차 Ve를 직접 이용하지 않아도 실질적으로 속도 편차 Ve의 진폭을 평가할 수 있으면 좋다.

상술한 구성에서는, 진폭 평가부(109)는 제 2 조작 신호 u2를 입력 신호로 하고 제 2 조작 신호 u2의 진폭을 조작 진폭 Ua로 해서 연산하는 것에 대해서 설명했지만, 제 3 조작 신호 u3를 입력 신호로 하고 제 3 조작 신호 u3의 진폭을 조작 진폭 Ua로 해서 연산해도 된다.

또, 설명을 위해 필터 조정부(110)가 유지하는 필터 파라미터 후보를 3 세트로 했지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 필터 파라미터 후보가 4 세트 이상의 경우여도, 상술한 바와 마찬가지로 필터 조정부(110)의 동작에 근거해 속도 제어 대역을 최대화할 수가 있는 필터 파라미터 후보가 선택되어 필터부(107)에 설정할 수가 있다. 또, 필터 파라미터 후보가 2개의 경우에서도, 속도 대역을 높게 하는 것이 가능한 필터를 단시간에 선택할 수 있는 효과를 얻을 수 있는 것에 차이가 없다. 또, 필터 파라미터 후보로서, 필터부(107)가 입력을 그대로 출력하는 직접 전달 특성의 경우를 포함하는 것도 말할 필요도 없다.

이상의 설명에서는, 진폭 평가부(109)에 있어서, 속도 진폭 Va를 조작 진폭 Ua로 나눈 값을 평가치 Eｖ로서 취득하는 것으로, 필터부(107)의 주파수 특성에 따른 속도 제어부(104)의 한계 비례 게인 Kpu를 추정하는 것이 가능한 것을 설명했다.

필터부(107)의 주파수 특성에 따른 속도 제어부(104)의 한계 비례 게인 Kpu를 추정하기 위해서는, 평가치 Eｖ를 취하는 방법은 이것에 한정하는 것은 아니다.

예를 들면, 전술의 평가치 Eｖ의 역수인, 조작 진폭 Ua를 속도 진폭 Va로 나눈 값을 평가치로 하는 것이 가능하다. 이때의 평가치를 Eｖ1이라고 부르기로 하면, Eｖ1=Ua/Va가 된다. 한계 비례 게인 Kpu는, 평가치 Eｖ1을 상술한 상수 c로 나눈 값으로 해서 취득할 수가 있다.

또, 평가치 Eｖ1의 최대치를 취득하는 것이, 평가치 Eｖ의 최소치를 취득하는 것과 등가이기 때문에, 최적인 필터 파라미터를 선택함에 있어서는, 평가치 Eｖ1의 최대치를 취할 때의 필터 파라미터 Fp를 최적 필터 파라미터로 하면 좋다.

진폭 평가부(109)는 제 2 조작 신호 u2를 입력 신호로 해서 취득하는 것으로 했지만, 진폭 평가부(109)는 토크 지령 Tr를 입력 신호로 해도 좋다.

또, 토크 지령 Tr를 진폭 평가부(109)의 입력 신호로 하는 경우에는, 진폭 평가부(109)는, 입력되는 토크 지령 Tr에 대해서 필터부(107)의 필터의 역모델의 전달 함수를 작용시킨 신호의 진폭을 조작 진폭 Ua로서 얻으면 좋다.

토크 지령 Tr에 대해서 필터부(107)의 필터의 역모델의 전달 함수를 작용시킨 신호의 진폭은, 제 2 조작 신호 u2의 진폭과 동등의 크기가 되기 때문에, 진폭 평가부(109)는 상술한 평가치 Eｖ와 동등의 평가치를 취득할 수가 있다.

마찬가지로, 진폭 평가부(109)는 전류 Io를 입력 신호로 해도 좋다. 전류 Io를 입력 신호로 하는 경우에는, 필터부(107)와 전류 제어부(108)의 역모델을 이용하는 것으로 전술의 평가치 Eｖ와 동등의 평가치를 얻을 수 있다.

또, 상기의 설명에서는, 강제 발진부(105)로의 입력으로서 속도 편차 Ve 대신에 속도 제어부(104)의 출력인 제 1 조작 신호 u1를 이용해도 좋다. 이 경우도, 강제 발진부(105)는, 발진 지시 신호 Rt가 온인 발진 기간에 필터부(107)와 전류 제어부(108)와 모터(1)와 속도 연산부(101)와 함께 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0를 구성한다. 강제 발진부(105)는, 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0를 발진시키는 동작을 실시한다.

또, 예를 들면 제 1 조작 신호 u1를 입력으로 한 강제 발진부(105)의 내부 에 있어서, 제 1 조작 신호 u1를 속도 제어부(104)의 비례 게인으로 나눈 신호를 얻고, 상술의 설명에 있어서의 속도 편차 Ve에 대입하면, 상술한 설명과 마찬가지의 동작을 실시하는 것은 말할 필요도 없다.

본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(10)는 상기와 같이 동작한다. 즉, 기계 시스템의 외부로부터의 조작에 의해 발진 지시부(103)의 동작이 개시되면, 복수 세트의 필터 파라미터 후보를 차례대로 필터부(107)에 설정하고, 필터부(107)의 주파수 특성에 따른 속도 제어 대역의 한계의 크기를 간단하게 조사할 수가 있다. 또, 그 중에서 속도 제어 대역을 최대화하는 필터 파라미터 후보를 선택하고, 필터부(107)의 주파수 특성을 조정할 수가 있다.

본 실시의 형태에 의하면, 속도 제어부의 제어 게인의 사전 설정의 상황에 의하지 않고, 시행 착오의 번거로움이 없고, 또, 간단하게 속도 제어 대역을 최대화하는 필터의 조정을 실시하는 것이 가능한 모터 제어 장치를 얻을 수 있다.

실시의 형태 2.

실시의 형태 1에 있어서의 모터 제어 장치(10)는, 속도 제어 대역을 최대화하는 필터 파라미터 후보를 선택해서 필터부의 조정을 실시하는 것이다. 본 실시의 형태에서는 속도 제어부의 조정을 필터부의 조정과 아울러 실시할 수가 있는 모터 제어 장치에 대해 설명한다.

도 5는, 실시의 형태 2에 있어서의 모터 제어 장치(20)의 구성을 나타내는 블럭도이다.

모터 제어 장치(20)는, 속도 연산부(101), 감산기(102), 발진 지시부(103), 속도 제어부(204), 강제 발진부(105), 제 3 조작 신호 출력부(106), 필터부(107), 전류 제어부(108), 진폭 평가부(109), 필터 조정부(210), 게인 연산부(211)를 구성 요소로 가진다.

또, 실시의 형태 1에서 설명한 것과 마찬가지로, 제 3 조작 신호 u3를 입력으로 해서 속도 신호 Vfb를 출력으로 하는 부분을 제어 대상 P0라고 부르기로 하고, 도 5에 있어서 파선의 테두리로 나타낸다. 이 제어 대상 P0는 강제 발진부(105)를 제어기로 간주했을 때의 제어 대상이라고 볼 수가 있다.

또, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0가 구성된다. 즉, 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0는, 속도 연산부(101), 강제 발진부(105), 필터부(107), 전류 제어부(108), 모터(1)를 포함해 구성된다. 또한, 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0에는, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 감산기(102), 제 3 조작 신호 출력부(106), 모터 위치 검출기(2)도 더 포함되어 있다.

한편, 도 5에 있어서, 실시의 형태 1에 있어서의 구성과 동일한 부분을 나타내는 것은, 실시의 형태 1과 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다.

다음에, 본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(20)의 동작에 대해 설명한다.

발진 지시부(103)는, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 온 또는 오프의 어느 하나의 지시를 나타내는 발진 지시 신호 Rt를 출력한다.

속도 제어부(204)는, 속도 편차 Ve와 발진 지시 신호 Rt를 입력으로 한다. 속도 제어부(204)는, 발진 지시 신호 Rt가 오프 상태인 통상 기간에 있어서는, 속도 편차 Ve에 대해서, 제어 게인의 하나인 비례 게인을 곱해 얻은 비례 보상과 속도 편차 Ve에 대해서, 제어 게인의 하나인 적분 게인을 곱해 적분을 실시해 얻은 적분 보상의 합을 연산해 제 1 조작 신호 u1로서 출력한다. 또, 발진 지시 신호 Rt가 온 상태가 되어 발진 기간이 되었을 때, 속도 제어부(204)의 출력인 제 1 조작 신호 u1는 발진 지시 신호 Rt가 온 상태가 되기 직전의 값을 유지해서 일정치를 출력한다. 이 직전의 값을 유지하는 동작은, 예를 들면 비례 게인 및 적분 게인을 0으로 하고, 적분의 출력을 유지하도록 하는 것으로 실현될 수 있다. 이것에 의해, 발진 기간에 있어서도 직전의 안정한 제어 상태를 유지할 수가 있어, 모터에 걸리는 부하의 정도에 의하지 않고, 발진 기간으로 안정하게 이행하는 것이 가능해진다.

발진 지시 신호 Rt가 온 상태가 되어 발진 기간이 되었을 때, 사전에 속도 제어부(204)에 설정되는 제어 게인의 크기에 의하지 않고, 발진 기간으로 안정하게 이행한다. 따라서, 속도 제어부(204)의 사전의 설정의 상황에 의하지 않고 조정을 실시하는 것이 가능하다.

또, 속도 제어부(204)의 연산으로 이용되는 비례 게인과 적분 게인은 가변의 값이며, 여기에서는 제어 게인 신호 Gn에 근거해 변경되는 것으로 한다. 제어 게인 신호 Gn는 비례 게인과 적분 게인의 값의 정보를 포함한 신호이다.

필터 조정부(210)는, 필터부(107)의 필터 파라미터 Fp의 후보인 필터 파라미터 후보를 예를 들면 100 세트 유지하고 있고, 그것들을 미리 정해진 순서로 필터부(107)에 설정한다. 발진 지시 신호 Rt가 오프 상태인 통상 기간에 있어서, 미리 정해진 순서로 필터 파라미터 후보 중의 1 세트를 필터부(107)에 설정한다. 또, 필터 조정부(210)는, 속도 진폭 Va의 조작 진폭 Ua에 대한 비인 평가치 Eｖ를 입력 신호로서 가지고 있고, 필터부(107)에 설정되어 있는 필터 파라미터 후보와 평가치 Eｖ를 관련지어 보존한다.

필터 조정부(210)는, 유지하고 있는 필터 파라미터 후보를 순서대로 필터부(107)에 설정하고, 각각에 관련되는 평가치 Eｖ를 취득한다.

필터 조정부(210)는 취득되는 평가치 Eｖ를 순차적으로 비교해서 작은 것을 기억하고, 최소가 되는 평가치 Eｖ를 얻는다. 최소가 되는 평가치 Eｖ에 관련되는 필터 파라미터 후보를 최적 필터 파라미터로서 선택해, 필터부(107)에 설정한다.

여기에서는 최종적으로 1 세트의 최적 필터 파라미터를 얻을 수 있으면 좋기 때문에, 반드시 필터 파라미터 후보와 필터 파라미터 후보에 관련된 평가치 Eｖ를 모두 보존해 둘 필요는 없다. 필터 조정부(210)는 각 단계에서 가장 작은 평가치 Eｖ와 새롭게 취득된 평가치 Eｖ를 순서대로 비교해, 보다 작은 쪽의 평가치 Eｖ와 그와 관련되는 필터 파라미터 후보를 보존해 두는 것으로 해도 좋다.

또, 필터 조정부(210)는, 각각의 필터 파라미터 후보에 관련되는 평가치 Eｖ를 취득한 후에, 취득한 복수의 평가치 Eｖ 중에서 최소의 값이 된 평가치 Eｖ를 최소 평가치 Eｖmin로서 출력한다.

게인 연산부(211)는, 최소 평가치 Eｖmin를 입력 신호로서 가진다. 최소 평가치 Eｖmin가 입력되면, 후술하는 바와 같이, 최소 평가치 Eｖmin의 역수에 미리 정해진 값을 곱한 비례 게인을 연산한다. 또, 비례 게인의 크기에 의해 결정되는 속도 제어 대역의 크기에 근거해 적분 게인을 연산한다. 그들 비례 게인과 적분 게인의 값의 정보를 제어 게인 신호 Gn로서 출력한다.

본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(20)에 의해 얻어지는 효과를 설명한다.

모터 제어 장치(20)에 있어서, 필터 조정부(210)는, 최소로 된 평가치 Eｖ를 최소 평가치 Eｖmin로서 출력하는 점을 제외하면, 실시의 형태 1의 필터 조정부(110)의 동작과 같다. 그 때문에, 강제 발진부(105)와 진폭 평가부(109)와 필터 조정부(210)의 동작에 근거해 얻어지는 효과는, 실시의 형태 1과 같다.

모터 제어 장치(20)는, 복수 세트의 필터 파라미터 후보를 순서대로 필터부(107)에 설정했을 경우에 있어서의, 필터부(107)의 주파수 특성에 따른 속도 제어 대역을 간단하게 조사할 수가 있다. 또, 모터 제어 장치(20)는, 그 중에서 속도 제어 대역을 최대화하는 필터 파라미터 후보를 선택하고, 필터부(107)의 주파수 특성을 조정할 수가 있다.

다음에, 게인 연산부(211)를 추가한 것에 의한 효과를 설명한다. 필터 조정부(210)의 동작에 근거해 복수 세트의 필터 파라미터 후보의 평가가 종료한 후에, 필터부(107)의 주파수 특성이 조정된다. 또, 게인 연산부(211)에는 최소 평가치 Eｖmin가 입력된다. 최소 평가치 Eｖmin와, 이때의 필터부(107)의 주파수 특성에 따른 속도 제어부(204)의 한계 비례 게인 Kpu는, 다음의 식(6)을 만족시킨다.

[수 6]

따라서, 게인 연산부(211)는 입력되는 최소 평가치 Eｖmin로부터, 조정된 필터부(107)의 주파수 특성에 따른 한계 비례 게인 Kpu를 계산할 수가 있다. 또한, 한계 비례 게인 Kpu에 대해서, 0보다 크고 1보다 작은 상수γ를 곱하는 것에 의해 비례 게인을 얻는다. 한계 비례 게인 Kpu에 대해서 상수γ를 곱한 비례 게인은, 한계 비례 게인 Kpu보다 작은 값이 되므로, 안정성을 확보한 속도 제어를 실현할 수가 있다.

이때의 비례 게인을, 예를 들면γ=0. 45로서 설정하면, PI(비례 적분) 제어의 양호한 응답을 얻을 수 있다고 여겨지는 Ziegler－Nichols의 조정칙에 근거해 결정되는 비례 게인과 동등의 비례 게인을 얻을 수 있다. 다만,γ의 값은 이 값에 한정하는 것은 아니다.

상수γ에 근거해 얻어지는 비례 게인에 근거해 정해지는 속도 제어 대역을 wsc로 한다. 또, 적분 게인의 비례 게인에 대한 비를 wsi로 한다. wsi는 적분 보상이 지배적인 주파수대와, 비례 보상이 지배적인 주파수대의 경계인 절점 주파수를 나타낸다. 게인 연산부(211)에서는, 절점 주파수 wsi가 속도 제어 대역 wsc보다 작아지도록, 적분 게인을 연산한다. 구체적으로는, 속도 제어 대역 wsc에 대해서 0보다 크고 1보다 작은 상수δ를 곱한 값이 절점 주파수 wsi가 되도록 적분 게인을 연산한다.

이와 같이 적분 게인을 연산해 조정하는 것으로, 적분 보상에 의해 얻어지는 저주파수 대역의 고게인 특성을 향수할 수가 있다. 아울러, 적분 보상이 가지는 위상 지연 특성의 속도 제어 대역 wsc와 그 부근에의 영향을 작게 하는 양호한 응답을 나타내는 속도 제어부(204)를 실현할 수가 있다.

이상에 의해, 게인 연산부(211)에서는, 최소 평가치 Eｖmin에 근거해, 속도 제어부(204)가 양호한 응답을 나타내는 비례 게인과 적분 게인을 연산할 수가 있다. 속도 제어부(204)는, 입력되는 제어 게인 신호 Gn에 근거해 비례 게인과 적분 게인의 값을 변경하고, 양호한 응답을 나타내는 속도 제어를 실현한다.

상술한 구성에서는, 속도 제어부(204)에 있어서 제 1 조작 신호 u1는 비례 보상과 적분 보상의 합으로부터 연산되는 것에 대해서 설명했지만, 속도 제어부(204)에 있어서의 제 1 조작 신호 u1의 연산 수단은 이것에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 미분 보상을 구비한 PID 제어에 근거하는 연산에 의해 제 1 조작 신호 u1를 연산해도 좋다. 이때, 제어 게인 신호 Gn는 비례 게인과 적분 게인과 미분 게인의 정보를 포함한 신호가 된다.

또, 속도 제어부(204)는 비례 게인과 적분 게인의 어느 쪽도 가변의 값인 것에 대해서 설명했지만, 이들 중 한쪽만, 예를 들면 비례 게인만을 가변의 값으로 해도 좋다. 이때, 제어 게인 신호 Gn는 비례 게인의 정보를 포함한 신호가 된다. 마찬가지로, 적분 게인만을 가변의 값으로 하는 구성도 가능하다.

이상의 구성에 있어서는, 설명을 위해 필터 조정부(210)가 유지하는 필터 파라미터 후보를 100세트로 해서 설명했지만, 필터 파라미터 후보의 세트의 수는 이것에 한정하는 것은 아니다.

본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(20)는 상기와 같이 동작한다. 기계 시스템의 외부로부터의 조작에 의해 발진 지시부(103)의 동작이 개시되면, 복수 세트의 필터 파라미터 후보를 순서대로 필터부(107)에 설정했을 경우에 있어서의, 필터부(107)의 주파수 특성에 따른 속도 제어 대역의 한계의 크기를 간단하게 조사할 수가 있다. 또, 그 중에서 속도 제어 대역을 최대화하는 필터 파라미터 후보를 선택하고, 필터부(107)의 주파수 특성을 조정할 수가 있다. 또한, 속도 제어부(204)의 비례 게인과 적분 게인을 조정해서, 양호한 응답을 나타내는 속도 제어부(204)를 실현할 수가 있다.

본 실시의 형태에 의하면, 속도 제어부의 제어 게인의 사전 설정의 상황에 의하지 않고, 또 시행 착오의 번거로움을 필요로 하는 일 없이, 간단하게 속도 제어 대역을 최대화하는 필터의 조정을 실시하는 것이 가능한 모터 제어 장치를 얻을 수 있다.

또, 속도 제어부의 비례 게인과 적분 게인을 조정해서, 양호한 응답을 나타내는 속도 제어를 실현하는 모터 제어 장치를 얻을 수 있다.

실시의 형태 3.

실시의 형태 1에 있어서의 모터 제어 장치(10)는, 필터 조정부에 복수 세트의 필터 파라미터 후보가 유지되는 것이다. 본 실시의 형태에서는, 유지되는 필터 파라미터 후보를 결정하는 기능을 가지는 모터 제어 장치에 대해 설명한다.

도 6은, 본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(30)의 구성을 나타내는 블럭도이다.

모터 제어 장치(30)는, 속도 연산부(101), 감산기(102), 발진 지시부(303), 속도 제어부(104) 강제 발진부(105), 제 3 조작 신호 출력부(106), 필터부(107), 전류 제어부(108), 진폭 평가부(109), 필터 조정부(310), 주파수 연산부(312)를 구성 요소로 가진다.

또, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 제 3 조작 신호 u3를 입력으로 해서 속도 신호 Vfb를 출력으로 하는 부분을 제어 대상 P0라고 부르기로 하고, 도 6에 있어서 파선의 테두리로 나타낸다.

실시의 형태 1과 마찬가지로, 이 제어 대상 P0는 강제 발진부(105)를 제어기로 간주했을 때의 제어 대상이라고 볼 수가 있다.

또, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0가 구성된다. 즉, 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0는, 속도 연산부(101), 강제 발진부(105), 필터부(107), 전류 제어부(108), 모터(1)를 포함해 구성된다. 또한, 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0에는, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 감산기(102), 제 3 조작 신호 출력부(106), 모터 위치 검출기(2)도 더 포함된다.

또한, 도 6에 있어서, 실시의 형태 1에 있어서의 구성과 동일한 부분을 나타내는 것은, 실시의 형태 1과 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다.

다음에, 본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(30)의 동작에 대해 설명한다.

발진 지시부(303)는, 온 또는 오프 중 어느 하나의 상태를 나타내는 신호인 발진 지시 신호 Rt를 출력한다. 발진 지시부(303)는, 기계 시스템의 외부로부터의 조작에 근거해 그 동작을 개시해서, 발진 지시 신호 Rt로서 온과 오프의 신호를 각각 교대로 미리 정해진 횟수만큼 반복해 출력하고, 그 동작을 종료하는 것으로 한다. 발진 지시부(303)의 동작이 개시하고 있지 않은 상태 및 발진 지시부(303)의 동작이 종료했을 때 이후 상태에 있어서는, 발진 지시 신호 Rt는 오프 상태라고 한다. 본 실시의 형태에서는 발진 지시 신호 Rt는 7회만 온이 되는 것으로 한다.

후술하지만, 발진 지시 신호 Rt가 1회째에 온이 되었을 때에 6세트의 파라미터 후보가 결정되고, 후의 2회째부터 7번째에서 6세트의 파라미터 후보의 평가가 실시된다.

　필터 조정부(310)에 있어서, 1회째에 발진 지시 신호 Rt가 온이 되고, 리미트 사이클이 발생한 후에 필터 파라미터 후보의 결정이 행해진다. 필터 조정부(310)의 동작에 의해 1회째의 리미트 사이클이 발생할 때에는, 필터부(107)에 설정되는 필터 파라미터 Fp는, 필터부(107)의 전달 특성이 1이 되도록 조정되어 있는 것으로 한다.

필터 조정부(310)는, 1회째의 리미트 사이클이 발생한 후에, 후술하는 발진 주파수 Wｖ를 입력 신호로 해서, 발진 주파수 Wｖ에 근거해서, 필터부(107)의 필터 파라미터 Fp의 후보인 6세트의 필터 파라미터 후보를 결정하고, 유지한다. 구체적으로는 발진 주파수 Wｖ에 근거해서 필터 파라미터 후보 중의 노치 주파수 wn의 후보를 결정한다. 필터 파라미터 후보를 결정한 후의 필터 조정부(310)의 동작은, 실시의 형태 1의 필터 조정부(110)의 동작과 마찬가지이다.

필터 조정부(310)는 필터 파라미터 후보를 미리 정해진 순서로 필터부(107)에 설정한다.

또, 필터 조정부(310)는 평가치 Eｖ를 입력 신호로 하고, 필터부(107)에 설정되어 있는 필터 파라미터 후보와 평가치 Eｖ를 관련지어 보존한다. 필터 조정부(310)는, 유지하고 있는 필터 파라미터 후보를 순서대로 필터부(107)에 설정하고, 각각 관련되는 평가치 Eｖ를 취득한다.

필터 조정부(310)는 취득되는 평가치 Eｖ를 순차적으로 비교해 작은 것을 기억하고, 최소가 되는 평가치 Eｖ를 얻는다. 최소가 되는 평가치 Eｖ에 관련되는 필터 파라미터 후보를 최적 필터 파라미터로서 선택하고, 필터부(107)에 설정한다.

여기에서는 최종적으로 1세트의 최적 필터 파라미터를 얻을 수 있으면 좋기 때문에, 반드시 필터 파라미터 후보와, 필터 파라미터 후보에 관련된 평가치 Eｖ를 모두 보존해 둘 필요는 없다. 필터 조정부(310)는, 각 단계에서 가장 작은 평가치 Eｖ와 새롭게 취득된 평가치 Eｖ를 순차 비교해서, 보다 작은 쪽의 평가치 Eｖ와 거기에 관련되는 필터 파라미터 후보를 보존해 두는 것으로 해도 좋다.

주파수 연산부(312)는, 속도 편차 Ve를 입력 신호로 해서, 미리 정해진 기간의 속도 편차 Ve의 주파수 성분 중 스펙트럼이 최대인 주파수를 발진 주파수 Wｖ로서 취득하고, 발진 주파수 Wｖ를 출력한다. 이때 속도 편차 Ve에 로우 패스 필터를 작용시킨 신호에 대한 발진 주파수 Wｖ를 이용해도 좋다. 발진 주파수 Wｖ는, 속도 편차 Ve의 부호가 변화하고 나서 다음에 부호가 변화할 때까지의 시간을 측정하고, 그 역수에 근거해 연산되는 것이어도 좋다. 혹은, 발진 주파수 Wｖ는, 속도 편차 Ve에 대해서 FFT 처리를 가해 최대 스펙트럼의 주파수를 조사하는 수단에 근거해서 연산되는 것이어도 좋다. 주파수 연산부(312)는 연산한 발진 주파수 Wｖ를 출력한다.

본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(30)에 의해 얻어지는 효과에 대해 설명한다.

우선, 필터 조정부(310)와 주파수 연산부(312)를 구비하는 것에 의한 효과를 설명한다. 1회째에 리미트 사이클을 발생시킬 때는, 필터 조정부(310)의 동작에 의해 필터부(107)의 전달 특성은 1로 조정되어 있다. 이때 주파수 연산부(312)에 있어서 리미트 사이클의 주파수가 발진 주파수 Wｖ로서 취득된다.

도 6에 있어서의 제어 대상 P0는, 실시의 형태 1에서 설명한 것과 마찬가지로, 제 3 조작 신호 u3를 입력으로 하고 속도 신호 Vfb를 출력으로 하여, 강제 발진부(105)에 대한 제어 대상이라고 볼 수가 있다.

제어 대상 P0의 주파수 특성은, 공진 주파수에 있어서 게인의 피크를 가짐과 아울러, 공진 주파수의 전후로 위상이 급격히 늦어진다. 그 때문에, 공진 주파수 부근의 주파수로 발진하는 경우가 많다. 다만, 위상 교차 주파수는 공진 주파수와 완전하게 일치한다고는 할 수 없고, 공진 주파수와 발진 주파수의 비가 0. 5~2배 이내의 범위에서 어긋나는 경우도 많다.

노치 필터는 노치 주파수 wn보다 높은 주파수 대역에서 위상을 전진시키기 때문에, 노치 주파수 wn를 공진 주파수의 0. 5~1. 0배 정도로 설정해도 공진 주파수에서 안정성을 확보하는 효과가 있다. 또, 복수의 공진 주파수가 있고, 임의의 공진 주파수의 0. 5~2. 0배 정도의 근방의 대역에 다른 공진 주파수가 존재하고 있는 등의 경우에는, 그들의 주파수의 중간에 노치 주파수 wn를 설정하는 쪽이 속도 제어 대역을 향상시키는 경우가 있다.

이와 같이 복잡한 관계로부터, 노치 주파수 wn의 최적치는 발진 주파수 Wｖ에 완전하게는 일치하지 않는 경우도 많다.

그래서, 6세트의 필터 파라미터 후보 중, i번째의 필터 파라미터 후보의 노치 주파수 wn의 후보를 wn(i)로 했을 때, 발진 주파수 Wｖ에 근거해서 노치 주파수의 후보 wn(i)는 하기의 식(7)과 같이 결정한다. 한편, i는 필터 파라미터 후보의 번호를 나타내는 자연수이며, 이 예에서는 i는 1에서 6까지의 자연수이다.

[수 7]

식(7)에 의해 필터 파라미터 후보의 노치 주파수 wn(i)가 결정되는 것으로, 각각의 필터 파라미터 후보에 근거해 규정되는 필터부(107)는, 공진 주파수의 근방에서 게인을 저감시키는 노치 필터의 주파수 특성을 가진다. 여기서 공진 주파수의 근방이란 공진 주파수의 0. 5배로부터 2. 0배의 주파수의 구간을 나타낸다. 이하에서도 마찬가지이다.

공진 주파수의 근방에 노치 필터가 설정되는 것에 의한 효과를 설명한다. 노치 필터는 노치 주파수 wn보다도 높은 주파수에 있어서 위상 전진 특성을 가지기 때문에, 노치 필터를 공진 주파수의 근방에 설치하는 것으로, 공진 주파수의 근방의 위상 지연의 특성을 경감할 수가 있다. 즉, 노치 필터를 설치하는 것으로 위상 교차 주파수를 높게 할 수가 있다. 필터 조정부(310)에서 결정되는 6세트의 필터 파라미터 후보를 이용하면, 공진 주파수의 근방에 노치 필터가 설정되기 때문에, 위상 교차 주파수가 높아져 속도 제어 대역을 크게 할 수가 있다.

또, 필터 조정부(310)의 동작에 의해, 상술의 6세트의 필터 파라미터 후보로부터 속도 제어 대역을 최대로 하는 필터 파라미터 후보를 선택하는 것이 가능하다.

모터 제어 장치(30)에 있어서, 필터 조정부(310)는, 발진 주파수 Wｖ에 근거해 복수 세트의 필터 파라미터 후보를 결정하는 점을 제외하고는, 실시의 형태 1의 필터 조정부(110)의 동작과 마찬가지이다. 그 때문에, 강제 발진부(105)와 진폭 평가부(109)와 필터 조정부(310)의 동작에 근거해 얻어지는 효과는, 실시의 형태 1과 마찬가지이다. 모터 제어 장치(30)는, 복수 세트의 필터 파라미터 후보를 순서대로 필터부(107)에 설정한 경우의, 필터부(107)의 주파수 특성에 따른 속도 제어 대역을 간단하게 조사할 수가 있다. 따라서, 그 중에서 속도 제어 대역을 최대화하는 필터 파라미터 후보를 선택하고, 필터부(107)의 주파수 특성을 조정할 수가 있다.

이상의 설명에 있어서, 주파수 연산부(312)는, 속도 편차 Ve를 입력 신호로 해서 미리 정해진 기간의 속도 편차 Ve의 주파수 성분 중 스펙트럼이 최대인 주파수를 발진 주파수 Wｖ로서 취득하는 구성에 대해 개시했지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 속도 편차 Ve 대신에 속도 신호 Vfb를 입력 신호로 해서, 미리 정해진 기간의 속도 신호 Vfb의 주파수 성분 중 스펙트럼이 최대인 주파수를 발진 주파수 Wｖ로서 취득해도 된다. 혹은, 제 2 조작 신호 u2를 입력 신호로 해서 미리 정해진 기간의 제 2 조작 신호 u2의 주파수 성분 중, 스펙트럼이 최대인 주파수를 발진 주파수 Wｖ로서 취득해도 좋다.

이상 설명한 구성에 있어서, 필터 조정부(310)에 있어서 필터 파라미터 후보를 결정할 때에, 노치 주파수 wn에만 관해서 복수의 후보치를 부여하는 것으로 했지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 실시의 형태 1에 있어서의 식(2)에 나타낸 노치 필터의 폭 및 깊이를 각각 규정하는 계수 za 및 계수 zb에 대해 복수의 후보치를 부여하도록 해도 좋다. 또, 노치 주파수 wn에 대해서는 식(7)을 이용해 6가지를 결정하고, 계수 za와 계수 zb의 선택지로서 각각 3가지씩을 부여하는 것이라고 해도 좋다. 그 경우는 파라미터 후보의 세트는 54가지가 된다.

이상으로 서술한 바와 같이, 발진 지시 신호 Rt가 1회째에 온 상태가 되어 발생하는 리미트 사이클의 발진 주파수 Wｖ에 근거해서 필터 파라미터 후보의 세트를 결정하는 구성에 대해 설명했지만, 필터 파라미터 후보의 결정의 방법은 이것에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 1회째의 리미트 사이클의 발진 주파수 Wｖ의 주파수에 노치 필터를 설정하고, 2회째의 리미트 사이클의 발진 주파수 Wｖ에 근거해 필터 파라미터 후보의 세트를 결정하도록 해도 된다.

본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(30)는 이상 설명한 바와 같이 동작한다. 즉, 기계 시스템의 외부로부터의 조작에 의해 발진 지시부(303)의 동작이 개시되면, 복수 세트의 필터 파라미터 후보를 결정한다. 그들 필터 파라미터 후보를 순서대로 필터부(107)에 설정한 경우에, 필터부(107)의 주파수 특성에 따른 속도 제어 대역의 한계의 크기를 간단하게 조사할 수가 있다. 또, 그 필터 파라미터 후보 중에서 속도 제어 대역을 최대화하는 필터 파라미터 후보를 선택하고, 필터부(107)의 주파수 특성을 조정할 수가 있다.

본 실시의 형태에 의하면, 속도 제어부(104)의 제어 게인의 사전 설정의 상황에 의하지 않고, 또 시행 착오의 번거로움을 필요로 하는 일 없이, 간단하게 속도 제어 대역을 최대화하는 필터의 조정을 실시하는 것이 가능한 모터 제어 장치를 얻을 수 있다.

또, 필터 조정부(310)의 동작에 의해 복수 세트의 필터 파라미터 후보가 결정되기 때문에 간단하게 필터의 조정을 실시하는 것이 가능한 모터 제어 장치를 얻을 수 있다.

실시의 형태 4.

실시의 형태 1에 있어서의 모터 제어 장치(10)는, 제 2 조작 신호 u2의 진폭은 미리 정해진 크기로 하고 있다. 본 실시의 형태에서는 속도 편차 Ve의 진폭이 미리 정해진 크기가 되도록 제 2 조작 신호 u2의 크기를 조정하는 기능을 구비하는 모터 제어 장치에 대해 설명을 한다.

도 7은, 본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(50)의 구성을 나타내는 블럭도이다.

　모터 제어 장치(50)는, 속도 연산부(101), 감산기(102), 발진 지시부(103), 속도 제어부(104), 강제 발진부(505), 제 3 조작 신호 출력부(106), 필터부(107), 전류 제어부(108), 진폭 평가부(509), 필터 조정부(110)를 구성 요소로 가진다.

또, 실시의 형태 1에서 설명한 것과 마찬가지로, 제 3 조작 신호 u3를 입력으로 하고 속도 신호 Vfb를 출력으로 하는 부분을 제어 대상 P0라고 부르기로 하고, 도 7에 있어서 파선의 테두리로 나타낸다. 실시의 형태 1과 마찬가지로, 이 제어 대상 P0는 강제 발진부(505)를 제어기로 간주했을 때의 제어 대상이라고 볼 수가 있다.

도 7에 있어서, 실시의 형태 1에 있어서의 구성과 동일한 부분을 나타내는 것은, 실시의 형태 1과 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다.

다음에, 본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(50)의 동작을 설명한다.

강제 발진부(505)는, 필터부(107)와 전류 제어부(108)와 모터(1)와 속도 연산부(101)와 함께 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0를 구성하고, 이 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL0를 발진시키는 동작을 실시한다. 구체적으로는, 속도 편차 Ve와 발진 지시 신호 Rt를 입력으로 해서, 발진 지시 신호 Rt가 온 상태인 발진 기간에, 가변의 크기 Uｖ의 조작 진폭을 갖고, 후술하는 방법으로 양음이 결정되는 값인 제 2 조작 신호 u2를 출력한다.

즉, 입력인 속도 편차 Ve에 근거하는 비선형인 연산에 의해, 미리 정해진 특성으로서 제한된 크기의 진폭을 가지도록 연산한 신호를 출력한다. 구체적으로는, 속도 편차 Ve의 편차의 부호에 따라서, ＋Uｖ 또는 -Uｖ 중 어느 한쪽의 값이 제 2 조작 신호 u2로서 선택된다. 이 선택을 함에 있어서는, 속도 편차 Ve에 로우 패스 필터를 작용시킨 결과의 신호의 부호에 따라서 ＋Uｖ 또는 -Uｖ 값 중의 어느 한쪽이 선택되어도 좋다. 또,＋Uｖ 또는 -Uｖ의 값은 단순하게 속도 편차 Ve의 부호에 따라서 선택될 뿐만 아니라, 속도 편차 Ve에 비선형인 히스테리시스 특성을 갖게 한 신호에 근거해 ＋Uｖ와 -Uｖ로부터 선택되어도 좋다.

강제 발진부(505)는, 발진 지시 신호 Rt가 오프 상태인 통상 기간에 있어서, 값이 0인 제 2 조작 신호 u2를 출력한다. 여기서, 제 2 조작 신호의 진폭인 조작 진폭 Uｖ는 진폭 평가부(509)에 의해 조정되는 것으로 한다.

진폭 평가부(509)는, 속도 편차 Ve를 입력으로 해서, 속도 편차 Ve의 진폭인 속도 진폭 Va를 취득한다. 여기서, 속도 편차 Ve의 진폭의 연산 수단으로서, 속도 편차 Ve의 부호가 변화하고 나서 다음에 부호가 변화할 때까지의 기간의 신호의 절대치의 최대치를 신호의 진폭으로서 연산해도 좋다. 혹은, 속도 편차 Ve의 진폭은, FFT에 의해 얻어지는 스펙트럼이 최대인 신호를 진폭으로 해도 좋다.

또, 진폭 평가부(509)에는 속도 진폭 Va의 목표치인 진폭 목표치 Vas가 설정된다. 연산된 속도 진폭 Va가 진폭 목표치 Vas보다 작은 경우에는, 속도 진폭 Va가 진폭 목표치 Vas와 동등의 값이 될 때까지 상술의 조작 진폭 Uｖ를 서서히 크게 한다. 진폭 평가부(509)는, 속도 진폭 Va의 조작 진폭 Uｖ에 대한 비를 평가치 Eｖ로서 연산한다. 구체적으로는 속도 진폭 Va를 조작 진폭 Uｖ로 나눈 값을 평가치 Eｖ로서 연산하면 좋다.

본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(50)에 의해 얻어지는 효과에 대해 설명한다.

우선, 강제 발진부(505)와 진폭 평가부(509)를 구비하는 것에 의한 효과를 설명한다. 필터부(107)의 주파수 특성에 의해 속도 제어 대역이 크게 조정된 상황을 고려한다. 이때, 조작 진폭 Uｖ가 일정한 크기이면, 도 7에 있어서의 제어 대상 P0의 게인 gP0는 작은 값이 된다. 즉, 강제 발진부(505)의 동작에 의해 생기는 리미트 사이클의 속도 진폭 Va의 크기가 작아진다. 본 실시의 형태에서는, 진폭 평가부(509)의 동작에 의해, 속도 진폭 Va가 미리 정해진 진폭 목표치 Vas까지 커지도록, 조작 진폭 Uｖ가 조작된다. 그 때문에, 필터부(107)의 주파수 특성에 의하지 않고, 강제 발진부(505)의 동작에 의해 생기는 리미트 사이클의 속도 진폭 Va는 미리 정해진 크기로 된다.

모터 위치 검출기(2)의 분해능이 낮고 작은 속도 진폭 Va의 측정이 곤란한 경우에도, 본 실시의 형태의 강제 발진부(505)와 진폭 평가부(509)의 동작에 의해, 속도 진폭 Va의 크기가 미리 정해진 크기로 되기 때문에, 리미트 사이클을 측정하는 것이 가능하다.

본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(50)에 의하면, 조작 진폭 Uｖ가 조정되지만, 조작 진폭 Uｖ의 크기의 변경에 수반해 속도 진폭 Va의 크기가 일정한 비율로 바뀌기 때문에, 속도 진폭 Va에 대한 조작 진폭의 비는 조작 진폭 Uｖ의 크기에 의존하지 않는다. 즉, 평가치 Eｖ는, 실시의 형태 1에서 취득되는 것과 동등하다. 따라서, 본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(50)에서 얻어지는 효과는 실시의 형태 1의 모터 제어 장치(10)에 의해 얻어지는 효과와 마찬가지이다.

따라서, 본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(50)는 복수 세트의 필터 파라미터 후보를 순서대로 필터부(107)에 설정한 경우에 있어서의, 필터부(107)의 주파수 특성에 따른 속도 제어 대역을 단시간에 조사할 수가 있다. 또, 복수 세트의 필터 파라미터 후보 중에서 속도 제어 대역을 최대화하는 필터 파라미터 후보를 선택하고, 필터부(107)의 주파수 특성을 조정할 수가 있다.

본 실시의 형태에서는, 진폭 평가부(509)는 속도 편차 Ve를 입력 신호로 하고 속도 편차 Ve의 진폭을 속도 진폭 Va로 해서 연산하는 구성에 대해 설명했지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 진폭 평가부(509)는 속도 신호 Vfb를 입력 신호로 하고 속도 신호 Vfb의 진폭을 속도 진폭 Va로 해서 연산하도록 해도 된다.

모터 제어 장치(50)은 상기와 같이 동작한다. 즉, 기계 시스템의 외부로부터의 조작에 의해 발진 지시부(103)의 동작이 개시되면, 복수 세트의 필터 파라미터 후보를 순서대로 필터부(107)에 설정하고, 필터부(107)의 주파수 특성에 따른 속도 제어 대역의 한계의 크기를 간단하게 조사할 수가 있다. 또, 복수 세트의 필터 파라미터 후보 중에서 속도 제어 대역을 최대화하는 필터 파라미터 후보를 선택하고, 필터부(107)의 주파수 특성을 조정할 수가 있다.

본 실시의 형태에 의하면, 속도 제어부의 제어 게인의 사전 설정의 상황에 의하지 않고, 또 시행 착오의 번거로움을 필요로 하는 일 없이, 간단하게 속도 제어 대역을 최대화하는 필터의 조정을 실시하는 것이 가능한 모터 제어 장치를 얻을 수 있다.

실시의 형태 5.

실시의 형태 1에 있어서의 모터 제어 장치(10)는, 강제 발진부(105)의 출력 신호인 제 2 조작 신호 u2에 필터 처리를 실시하는 것으로 토크 지령 Tr를 연산하는 것이다.

본 실시의 형태에서는 강제 발진부의 출력 신호를 토크 지령 Tr로 하는 모터 제어 장치에 대해 설명을 한다.

도 8은, 본 발명의 실시의 형태 5에 있어서의 모터 제어 장치(60)의 구성을 나타내는 블럭도이다.

모터 제어 장치(60)은, 속도 연산부(101), 감산기(102), 발진 지시부(103), 속도 제어부(604), 강제 발진부(605), 토크 지령 출력부(606), 필터부(607), 전류 제어부(108), 진폭 평가부(609), 필터 조정부(610)를 구성 요소로 가진다.

도 8에 있어서, 실시의 형태 1에 있어서의 구성과 동일한 부분을 나타내는 것은, 실시의 형태 1과 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다.

다음에, 본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(60)의 동작에 대해 설명한다.

속도 제어부(604)는, 속도 편차 Ve와 발진 지시 신호 Rt를 입력으로 한다. 속도 제어부(604)는 발진 지시 신호 Rt가 오프 상태인 통상 기간에 있어서는, 속도 편차 Ve에 대해서 제어 게인의 하나인 비례 게인을 곱해 얻은 비례 보상과, 속도 편차 Ve에 대해서 제어 게인의 하나인 적분 게인을 곱해 적분을 실시해 얻은 적분 보상의 합을 연산해서 제 1 조작 신호 u1로서 출력한다.

또, 발진 지시 신호 Rt가 온 상태가 되어 발진 기간이 되었을 때, 속도 제어부(604)는, 적분 보상으로서 발진 지시 신호 Rt가 온 상태가 되기 직전의 값을 유지한다. 이 직전의 값을 유지하는 동작은, 예를 들면 적분 게인을 0으로 하고, 적분의 출력을 유지하는 것으로 실현될 수 있다. 속도 편차 Ve에 대해서 비례 게인 Kp0를 곱해 얻은 비례 보상과 유지되는 적분 보상의 합을 연산해서 제 1 조작 신호 u1로서 출력한다. 여기서 비례 게인 Kp0는, 발진 지시 신호 Rt가 오프 상태의 비례 게인과 반드시 같을 필요는 없다.

적분 보상을 유지하는 동작에 의해, 발진 기간에 있어서도 직전의 안정한 제어 상태를 유지할 수가 있고, 모터에 걸리는 부하의 정도에 의하지 않고, 발진 기간으로 안정하게 이행하는 것이 가능해진다. 이것에 의해 속도 제어부(604)의 사전 설정의 상황에 의하지 않고 후술하는 조정을 실시할 수가 있다.

필터부(607)는, 제 1 조작 신호 u1를 입력으로 해서, 제 1 조작 신호 u1에 필터 처리를 실시해서 연산되는 제 4 조작 신호 u4를 출력한다. 필터부(607)의 필터의 주파수 특성은 필터 파라미터 Fp에 근거해 규정되고, 그 주파수 특성은 필터 파라미터 Fp에 따라서 가변으로 한다.

본 실시의 형태에서는, 필터부(607)에서 연산에 사용되는 필터는 예로서 로우 패스 필터와 노치 필터의 곱에 의해 구성되는 것으로 한다. 이때, 필터 파라미터 Fp에는 노치 필터의 중심 주파수인 노치 주파수 wn와, 노치 필터의 폭(대역의 폭) 및 깊이(감쇠 진폭)를 각각 규정하는 계수 za 및 계수 zb와, 로우 패스 필터의 차단 주파수 wl가 포함된다. 필터 파라미터 Fp에는 또한, 노치 필터를 유효 또는 무효로 하는 스위치와 로우 패스 필터를 유효 또는 무효로 하는 스위치도 포함되는 것으로 한다. 여기서, 노치 필터가 무효인 상태란 전달 함수가 1인 상태를 나타낸다. 마찬가지로 로우 패스 필터가 무효인 상태란 전달 함수가 1인 상태를 나타낸다.

유효한 상태의 로우 패스 필터의 전달 함수 LPF와, 유효한 상태의 노치 필터의 전달 함수 NF는 필터 파라미터 Fp에 의해 각각 식(8), 식(9)와 같이 나타내진다.

[수 8]

[수 9]

여기서, s는 라플라스(laplace) 연산자를 나타낸다.

한편, 여기에서는 연속계의 전달 함수의 계수를 필터 파라미터 Fp로 하고 있지만, 이산계의 전달 함수의 계수를 필터 파라미터 Fp로 해도 좋다. 또, 필터의 주파수 특성이 파라미터에 근거해서 규정되는 필터이면 다른 구성이라도 좋다. 예를 들면, 로우 패스 필터가 직렬로 2개 이상 설치되어 있어도 좋고, 혹은 위상 전진 필터, 위상 지연 필터 등의 필터를 이용해도 좋다.

강제 발진부(605)는, 후술하는 같이 필터부(607)와 전류 제어부(108)와 모터(1)와 속도 연산부(101)와 함께 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL1를 구성하고, 이 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL1를 발진시키는 동작을 실시한다. 구체적으로는, 제 4 조작 신호와 발진 지시 신호 Rt를 입력으로 해서, 발진 지시 신호 Rt가 온 상태인 발진 기간에, 미리 정해진 크기의 진폭을 갖고, 후술하는 방법으로 양부가 결정되는 값인 제 5 조작 신호 u5를 출력한다.

즉, 입력인 제 4 조작 신호 u4에 근거하는 비선형인 연산에 의해 미리 정해진 크기의 진폭을 갖도록 연산한 신호를 출력한다. 이때 출력인 제 5 조작 신호 u5의 진폭을 조작 진폭 Ua라고 부른다. 조작 진폭 Ua는 출력의 진폭(출력 진폭)이다.

제 4 조작 신호의 부호에 따라서 ＋Ua 또는 -Ua 중 어느 한쪽의 값이 제 5 조작 신호 u5로서 선택된다. 이 선택을 함에 있어서는, 제 4 조작 신호에 로우 패스 필터를 작용시킨 결과의 신호의 부호에 따라서 ＋Ua 또는 -Ua 중 어느 한쪽이 선택되어도 좋다. 또, ＋Ua 또는 -Ua의 값은 단순하게 제 4 조작 신호의 부호에 따라서 선택될 뿐만 아니라, 제 4 조작 신호에 비선형인 히스테리시스 특성을 갖게 한 신호에 근거해서 ＋Ua와 -Ua로부터 선택되어도 좋다.

강제 발진부(605)는, 발진 지시 신호 Rt가 오프 상태인 통상 기간에 있어서, 값이 제로인 제 5 조작 신호 u5를 출력한다.

다음에, 발진 지시 신호 Rt가 온 상태의 동작에 대해 도 9를 이용해 설명한다. 도 9는 본 발명의 실시의 형태 5에 있어서의 모터 제어 장치(60)으로부터, 발진 지시 신호 Rt가 온 상태로 구성되는 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL1를 추출해 나타낸 블럭도이다. 동 도면에 있어서 발진 기간에 있어서의 제어 루프를 일점쇄선의 테두리로 나타낸다. 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL1는, 도 9에 있어서, 속도 연산부(101), 강제 발진부(605), 필터부(607), 전류 제어부(108), 모터(1)를 포함해서 구성된다. 도 9에 있어서는, 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL1에는 감산기(102), 토크 지령 출력부(606), 모터 위치 검출기(2)도 더 포함된다.

발진 지시 신호 Rt가 온이 되면, 상술한 강제 발진부(605)의 작용에 의해 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL1가 발진한다. 또한, 발진 기간에 있어서의 제어 루프 CL1로서는, 필터부(607), 전류 제어부(108), 모터(1), 속도 연산부(101) 및 강제 발진부(605)가 포함되어 있는 것이면 좋다.

이때, 제 4 조작 신호 u4와 강제 발진부(605)가 출력하는 제 5 조작 신호 u5는 각각 일정한 주기로 발진한다. 이 발진은 자려 진동에 의하는 것으로, 이 자려 진동을 리미트 사이클이라고 부른다.

제 5 조작 신호 u5는 미리 정해진 진폭으로 발진한다.

상기의 강제 발진부(605)의 발진 지시 신호 Rt가 온 상태인 발진 기간의 동작은, 온도 조정 제어 등에서 이용되는 리미트 사이클법으로 불리는 방법에 있어서의 동작과 같다.

토크 지령 출력부(606)는, 제 4 조작 신호 u4와 제 5 조작 신호 u5를 입력으로 해서 제 4 조작 신호 u4와 제 5 조작 신호 u5의 합을 연산해서 토크 지령 Tr로서 출력한다. 상술한 바와 같이, 제 5 조작 신호 u5로서는 ＋Ua 또는 -Ua 중의 어느 한쪽의 신호가 선택되기 때문에, 제 4 조작 신호가 일정값인 경우에는 토크 지령 Tr는, 그 진폭이 Ua의 파형이 된다.

여기에서는, 토크 지령 출력부(606)는, 제 4 조작 신호 u4와 제 5 조작 신호 u5의 합을 토크 지령 Tr로 하는 것으로 했지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 토크 지령 출력부(606)는, 발진 지시 신호 Rt가 오프 상태일 때는 제 4 조작 신호 u4를 토크 지령 Tr로서 선택해서 출력하는 것이어도 좋다. 혹은, 토크 지령 출력부(606)는, 제 5 조작 신호 u5를 선택해서 토크 지령 Tr로서 선택해 출력하는 것이어도 좋다.

진폭 평가부(609)는, 강제 발진부(605)의 입력인 제 4 조작 신호 u4와 강제 발진부(605)의 출력인 제 5 조작 신호 u5를 입력으로 해서 제 4 조작 신호의 진폭인 입력 진폭 Ia와 제 5 조작 신호 u5의 진폭인 조작 진폭 Ua를 취득한다. 여기서, 제 5 조작 신호 u5는 강제 발진부(605)의 동작으로부터, 구형파 신호이므로, 제 5 조작 신호 u5의 절대치를 취하는 것으로 조작 진폭 Ua를 취득할 수 있다. 또, 입력 진폭 Ia의 연산 수단으로서 제 4 조작 신호의 부호가 변화하고 나서 다음에 부호가 변화할 때까지의 기간의 신호의 절대치의 최대치를 입력 진폭 Ia로 해서 연산해도 좋다. 또, 상기 제 4 조작 신호에 대해서 FFT 처리를 실시하는 것으로 얻어지는 스펙트럼이 최대인 신호를 입력 진폭 Ia으로 해도 좋다. 혹은, 이상 설명한 신호에 로우 패스 필터를 작용시켜 얻은 신호를 입력 진폭 Ia으로 해도 좋다.

진폭 평가부(609)는, 입력 진폭 Ia의 조작 진폭 Ua에 대한 비를 평가치 Eｖ로서 연산한다. 구체적으로는 입력 진폭 Ia를 조작 진폭 Ua로 나눈 값을 평가치 Eｖ로서 연산한다. 즉, Eｖ=Ia/Ua가 된다. 진폭 평가부(609)는, 발진 지시 신호 Rt가 온으로부터 오프에 바뀌기 직전의 평가치 Eｖ를 출력한다.

다만, 평가치 Eｖ를 취하는 방법은 이것에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 본 실시의 형태에서는, 조작 진폭 Ua는 미리 정해진 크기이며, 입력 진폭 Ia의 조작 진폭 Ua에 대한 비의 값이 입력 진폭 Ia에만 의존하기 때문에, 단지 평가치 Eｖ로서 입력 진폭 Ia를 이용해도 된다. 그 경우에는 진폭 평가부(609)는 제 5 조작 신호 u5를 입력 신호로서 가질 필요가 없는 것은 말할 필요도 없다.

또, 입력 진폭 Ia를 조작 진폭 Ua로 나눈 값에 로우 패스 필터를 작용시켜 얻은 값을 평가치 Eｖ로 해도 좋다. 여기서 연산되는 평가치 Eｖ는 필터부(607)의 특성에 의존하는 속도 제어 대역의 한계의 크기를 나타내고 있고, 필터부(607)에 설정되어 있는 필터 파라미터 Fp를 평가하는 값이 된다.

필터 조정부(610)는, 필터부(607)의 필터 파라미터 Fp의 후보인 필터 파라미터 후보를 복수 세트 유지하고 있고, 그것들을 미리 정해진 순서로 필터부(607)에 설정한다. 발진 지시 신호 Rt가 오프 상태인 통상 기간에 있어서, 미리 정해진 순서로, 필터 파라미터 후보 중 1세트를 필터부(607)에 설정한다. 또, 필터 조정부(610)는, 평가치 Eｖ를 입력 신호로서 가지고 있고, 필터부(607)에 설정되어 있는 필터 파라미터 Fp와 평가치 Eｖ를 관련지어 보존한다.

필터 조정부(610)는, 유지하고 있는 필터 파라미터 후보를 미리 정해진 순서로 필터부(607)에 설정하고, 각각 관련되는 평가치 Eｖ를 취득한다.

필터 조정부(610)는 취득되는 평가치 Eｖ를 순차 비교해 작은 쪽을 기억하고, 최소가 되는 평가치 Eｖ를 얻는다. 최소가 되는 평가치 Eｖ에 관련되는 필터 파라미터 후보를 최적 필터 파라미터로서 선택하고 필터부(607)에 설정한다.

여기에서는 최종적으로 1세트의 최적 필터 파라미터를 얻을 수 있으면 좋기 때문에, 필터 조정부(610)는 반드시 필터 파라미터 후보와, 필터 파라미터 후보에 관련된 평가치 Eｖ를 모두 보존해 둘 필요는 없다. 필터 조정부(610)는, 각 단계에서 가장 작은 평가치 Eｖ와 새롭게 취득된 평가치 Eｖ를 순차 비교해, 보다 작은 쪽의 평가치 Eｖ와, 거기에 관련되는 필터 파라미터 후보를 보존해 둔다고 해도 좋다.

다음에, 본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(60)에 의해 얻어지는 효과를 설명한다.

우선, 강제 발진부(605)와 진폭 평가부(609)를 구성 요소로 포함하는 것에 의한 효과를 설명한다. 발진 지시 신호 Rt가 오프인 통상 기간에는, 모터 제어 장치(60)에서는 속도 피드백 제어가 실행되어, 모터(1)의 속도가 모터의 속도 지령 Vr에 가까워지도록 동작을 한다. 한편, 발진 지시 신호 Rt가 온인 발진 기간에는, 강제 발진부(605)의 동작에 의해 상술한 바와 같이 리미트 사이클로 불리는 자려 진동이 생긴다.

기계 시스템의 외부로부터의 조작에 근거해서 발진 지시부(103)의 동작이 개시되면, 발진 지시부(103)가 발진 지시 신호 Rt를 출력해 리미트 사이클이 생긴다. 강제 발진부(605)의 동작에 의해 생기는 리미트 사이클의 파형에 근거해서, 필터부(607)의 주파수 특성에 의존해 바뀌는 속도 제어부(604)의 속도 제어 대역의 한계의 크기를 조사할 수가 있다. 여기서, 속도 제어 대역의 한계의 크기란, 속도 제어부(604)의 제어 게인을 안정성이 확보되는 범위에서 최대화했을 경우의 제어 대역의 크기를 나타낸다.

이하, 그 이유에 대해 설명한다. 강제 발진부(605)를 제어기로 간주했을 때, 제 5 조작 신호 u5를 입력으로 해서 제 4 조작 신호 u4를 출력으로 하는 대상은, 강제 발진부(605)에 대한 제어 대상이라고 볼 수가 있다. 설명을 위해, 이 제어 대상을 제어 대상 P1라고 부른다. 도 8에 있어서, 제어 대상 P1에 포함되는 구성 요소는 파선의 테두리로 둘러싸 나타낸다.

강제 발진부(605)의 동작에 근거해 생기는 리미트 사이클은, 제어 대상 P1의 전달 함수의 개루프 특성에 있어서 위상이 180도 늦는 주파수에서 발진한다. 여기서, 제어 대상 P1의 전달 함수의 위상이 180도 늦는 주파수를 주파수 wP1로 한다. 주파수 wP1는 위상 교차 주파수로 불린다. 주파수 wP1에 있어서의 제어 대상 P1의 게인을 게인 gP1로 한다.

발진 지시 신호 Rt가 오프이며, 속도 제어부(604)에 의한 속도 제어를 하고 있는 상태에 있어서, 속도 제어가 안정인 상태로부터 비례 게인을 서서히 크게 해 나가면 비례 게인이 특정의 값 Kpu에 이르렀을 때에 정상적인 진동이 생긴다. 이 특정의 값 Kpu는 한계 비례 게인이라 불린다. 이때 한계 비례 게인 Kpu와, 발진시에 속도 제어부(604)로 설정되어 있는 비례 게인 Kp0와, 상술의 게인 gP1는 다음의 식(10)을 만족시킨다.

[수 10]

즉, 게인 gP1의 크기를 알면, 기지의 Kp0와 식(10)을 이용해 한계 비례 게인 Kpu를 계산할 수가 있다.

게인 gP1는, 그 정의로부터, 제어 대상 P1에 주파수 wP1의 정현파 신호가 제 5 조작 신호 u5로서 입력될 때의 출력 신호인 제 4 조작 신호의 진폭을 제 5 조작 신호 u5의 진폭으로 나눈 값이다.

한편, 강제 발진부(605)에 의해 생기는 리미트 사이클에서는, 제어 대상 P1에 주파수 wP1의 구형파 신호가 제 5 조작 신호 u5로서 입력되는 상태이다. 즉, 제 5 조작 신호 u5가 구형파 신호라고 하는 점을 제외하고, 강제 발진부(605)에 의해 생기는 리미트 사이클에 있어서, 입력 진폭 Ia를 조작 진폭 Ua로 나눈 평가치 Eｖ를 구하는 연산은 게인 gP1를 계산하는 것과 동등하다. 또, 기술 함수법에 근거해, 구형파 신호의 진폭은 정현파 신호의 진폭으로 근사적으로 치환할 수가 있다. 즉, 입력 진폭 Ia의 조작 진폭 Ua에 대한 비인 평가치 Eｖ는, 게인 gP1를 나타내는 좋은 지표이다.

진폭 평가부(609)로 계산되는 평가치 Eｖ와 게인 gP1는 다음의 관계식을 만족시킨다.

[수 11]

여기서, 상수 c는 기술 함수법에 근거해 정해지는 상수이다. 상수 c는 기술 함수법에 근거해 구형파 신호를 정현파 신호로 근사적으로 치환할 때의 변환 계수이다. 기술 함수법에 의하면, 상수 c는 입출력 신호에 대해서 푸리에 급수 전개를 행한 경우의 주성분의 계수에 근거해서 계산할 수가 있다. 구체적으로는, 상수 c는 0. 5에서 2. 0까지의 범위를 갖는다.

조작 진폭 Ua가 일정한 경우에는, 상수 c1를 c1=c/Ua로 해서 새롭게 정하기로 하면, 식(4)로부터, 입력 진폭 Ia에 c1를 곱한 값이 게인 gP1에 일치한다. 따라서, 조작 진폭 Ua가 일정한 크기인 경우에는, 상술한 바와 같이 입력 진폭 Ia를 평가치 Eｖ로 해도, 평가치 Eｖ는 게인 gP1와 비례 관계를 만족시키고, 좋은 지표가 된다.

　식(10) 및 식(11)에 근거해, 한계 비례 게인 Kpu와, 발진시에 속도 제어부(604)에 설정되어 있는 비례 게인 Kp0와, 평가치 Eｖ는 다음의 관계를 만족시킨다.

[수 12]

즉, 평가치 Eｖ를 취득하는 것으로, 필터부(607)의 주파수 특성에 따른 속도 제어부(604)의 한계 비례 게인 Kpu를 추정하는 것이 가능하다. 비례 게인 Kp0를 큰 값으로 조정한 속도 제어부(604)는 제어 대역이 크기 때문에 제어 성능이 양호하지만, 속도 제어의 안정성을 확보하기 위해서는 비례 게인 Kp0는 한계 비례 게인 Kpu보다 작은 범위로 조정될 필요가 있다. 한계 비례 게인 Kpu의 값은, 속도 제어 대역의 상한을 결정하는 값이 된다.

다만, 한계 비례 게인 Kpu의 크기는 제어 대상 P1의 주파수 특성에 의존해 여러가지 값을 갖는다. 특히, 기계 시스템이 공진 특성을 가지는 경우에는, 한계 비례 게인 Kpu의 값은 필터부(607)의 주파수 특성에 크게 의존한다.

필터부(607)의 주파수 특성의 조정에 의해 속도 제어부(604)의 한계 비례 게인 Kpu가 최대화되면, 속도 제어부(604)의 비례 게인 Kp0의 조정 가능한 범위가 최대화되어, 속도 제어의 제어 대역을 최대화하는 것이 가능하게 된다. 상술한 바와 같이, 필터부(607)의 주파수 특성의 조정을 함에 있어서, 한계 비례 게인 Kpu를 조사하는 것은 유익하다.

상술한 강제 발진부(605)의 동작에 의해, 기계 시스템의 경우라면 수십 Hz로부터 수천 Hz의 주파수의 리미트 사이클이 발생하기 때문에, 1초 미만의 단시간의 리미트 사이클을 발생시키면 평가치 Eｖ의 취득이 가능하다. 만일, 강제 발진부(605)가 없는 경우에는, 출력인 속도 신호 Vfb 등을 측정하면서, 시행 착오적으로 비례 게인을 서서히 크게 하는 것으로 한계 비례 게인을 조사하는 작업이 필요해 진다.

강제 발진부(605)와 진폭 평가부(609)의 동작에 의하면, 상기와 같이 시행 착오적으로 비례 게인을 서서히 올려 한계 비례 게인을 조사하는 작업은 필요가 없고, 시행 착오의 번거로움이 없다.

또, 강제 발진부(605)와 진폭 평가부(609)의 동작에 의하면, 기계 시스템의 경우에는 1초 미만의 단시간에 한계 비례 게인 Kpu를 추정하는 것이 가능하다.

본 실시의 형태에서는, 강제 발진부(605)의 처리를 필터부(607)의 필터 처리의 후단에 있어서 실행하고 있다. 이 때문에, 발진 지시 신호 Rt가 온인 발진 기간 에 있어서, 토크 지령 Tr의 진폭은, 강제 발진부(605)가 출력하는 제 5 조작 신호 u5의 진폭과 동등한 일정한 크기의 진폭이 된다.

따라서, 필터부(607)의 주파수 특성이 필터 조정부(610)에 의해 변경되는 경우가 있어도, 발진시의 토크 지령 Tr의 진폭은 언제나 일정하게 하는 것이 가능하다.

이것에 의해, 예를 들면 모터 위치 검출기(2)의 분해능이 조잡한 경우여도, 소정의 크기의 진폭의 토크 지령 Tr에 의해 모터(1)를 언제나 충분히 큰 진폭으로 발진시키는 것이 가능하고, 진폭 평가부(609)에 있어서 발진시의 진폭의 평가가 가능해진다.

이상으로부터, 강제 발진부(605)와 진폭 평가부(609)를 구성 요소로 포함하는 것에 의해 필터부(607)의 주파수 특성에 따른 속도 제어 대역의 한계의 크기를 간단하게 조사할 수가 있다.

필터 조정부(610)를 구성 요소로 추가한 것에 의한 모터 제어 장치(60)의 효과는, 실시의 형태 1에 있어서의 필터 조정부(110)를 추가한 것에 의한 모터 제어 장치(10)와 마찬가지의 효과를 가진다.

본 실시의 형태에서는, 강제 발진부(605)와 필터 조정부(610)를 구성 요소로 포함하는 것에 의해, 속도 제어부(604)의 사전의 설정의 상황에 의하지 않고, 리미트 사이클을 발생시켜서 필터 파라미터 후보의 평가를 실시할 수가 있다. 즉, 속도 제어부(604)에 설정되는 제어 게인의 값에 의하지 않고 필터 파라미터 후보의 평가를 실시할 수가 있고, 속도 제어 대역을 최대화하는 조정을 실시할 수가 있다. 즉, 속도 제어부(604)의 사전의 설정의 상황에 의하지 않고 조정을 실시하는 것이 가능하다.

속도 제어부(604)에 있어서 제 1 조작 신호 u1는 비례 보상과 적분 보상의 합으로부터 연산되는 것에 대해서 설명했지만, 속도 제어부(604)에 있어서의 제 1 조작 신호 u1를 연산하는 수단은 이것에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 미분 보상도 구비한 PID 제어에 근거하는 연산에 의해 제 1 조작 신호 u1를 연산해도 좋다.

또, 모터 위치 검출기(2)에 의해 검출되는 위치 신호 Pfb에 근거해서 속도 신호 Vfb가 연산되는 것에 대해서 설명했지만, 모터의 속도를 검출하는 속도 검출기를 모터(1)에 설치하고, 속도 신호 Vfb를 얻는 구성으로 해도 된다.

또, 진폭 평가부(609)는 제 5 조작 신호 u5를 입력 신호로 하고 제 5 조작 신호 u5의 진폭을 조작 진폭 Ua로 해서 연산하는 것에 대해서 설명했지만, 토크 지령 Tr를 입력 신호로 하고 토크 지령 Tr의 진폭을 조작 진폭 Ua로 해서 연산해도 된다.

이상의 구성에 있어서는, 진폭 평가부(609)에 있어서, 입력 진폭 Ia를 조작 진폭 Ua로 나눈 값을 평가치 Eｖ로서 취득하는 것으로, 필터부(607)의 주파수 특성에 따른 속도 제어부(604)의 한계 비례 게인 Kpu를 추정하는 것이 가능한 것을 설명했다.

그렇지만, 필터부(607)의 주파수 특성에 따른 속도 제어부(604)의 한계 비례 게인 Kpu를 추정하기 위해서는, 평가치 Eｖ를 취하는 방법은 이것에 한정하는 것은 아니다.

예를 들면, 전술의 평가치 Eｖ의 역수인, 조작 진폭 Ua를 입력 진폭 Ia로 나눈 값을 평가치로 하는 것이 가능하다. 이때의 평가치를 Eｖ1이라고 부르기로 한다. Eｖ1=Ua/Ia가 된다. 한계 비례 게인 Kpu는, 발진시의 속도 제어부(604)의 비례 게인 Kp0와 평가치 Eｖ1의 곱을 전술의 상수 c로 나눈 값으로서 취득할 수가 있다.

또, 평가치 Eｖ1의 최대치를 취득하는 것이, 평가치 Eｖ의 최소치를 취득하는 것과 등가이기 때문에, 최적인 필터 파라미터의 선택을 함에 있어서는, 평가치 Eｖ1의 최대치를 취할 때의 필터 파라미터 후보를 최적 필터 파라미터로 하면 좋다.

상술의 구성에서는, 진폭 평가부(609)는 제 5 조작 신호 u5를 입력 신호로서 취득하는 것으로 했지만, 진폭 평가부(609)는 전류 Io를 입력 신호로 해도 좋다. 전류 Io를 진폭 평가부(609)의 입력 신호로 하는 경우에는, 진폭 평가부(609)는, 입력되는 전류 Io에 대해서 전류 제어부(108)의 역모델의 전달 함수를 작용시킨 신호의 진폭을 조작 진폭 Ua로서 얻으면 좋다.

전류 Io에 대해서 전류 제어부(108)의 역모델의 전달 함수를 작용시킨 신호의 진폭은, 제 5 조작 신호 u5의 진폭과 동등의 크기가 되기 때문에, 진폭 평가부(609)는 상술한 평가치 Eｖ와 동등의 평가치를 취득할 수가 있다.

또, 진폭 평가부(609)는 제 4 조작 신호 u4를 입력 신호로서 취득하는 것으로 했지만, 진폭 평가부(609)는 제 1 조작 신호 u1를 입력 신호로 해도 좋다. 제 1 조작 신호 u1를 진폭 평가부(609)의 입력 신호로 하는 경우에는, 진폭 평가부(609)는, 입력되는 제 1 조작 신호 u1에 대해서, 필터부(607)에서 행해지는 필터 처리와 같은 처리를 실시하고, 그 결과로서 얻어지는 신호의 진폭을 입력 진폭 Ia로서 얻으면 좋다.

또, 진폭 평가부(609)는 제 4 조작 신호 u4를 입력 신호로서 취득하는 것으로 했지만, 진폭 평가부(609)는 속도 편차 Ve를 입력 신호로 해도 좋다. 속도 편차 Ve를 진폭 평가부(609)의 입력 신호로 하는 경우에는, 진폭 평가부(609)는, 속도 편차 Ve에 대해서 속도 제어부(604)로 행해지는 처리와 필터부(607)에서 행해지는 처리와 같은 처리를 실시하고, 그 결과로서 얻어지는 신호의 진폭을 입력 진폭 Ia으로 하면 좋다.

또, 진폭 평가부(609)는 제 4 조작 신호 u4를 입력 신호로서 취득하는 것으로 했지만, 주파수 wP1에 있어서의 제 4 조작 신호 u4의 진폭이 얻어지면 좋다. 그 때문에, 제 4 조작 신호 u4에 대해서 로우 패스 필터 처리를 실시한 신호, 밴드 패스 필터 처리를 실시한 신호, 혹은 하이 패스 필터 처리를 실시한 신호를 입력 신호로 해도 좋다.

본 실시의 형태에 있어서의 모터 제어 장치(60)는 상기와 같이 동작한다. 즉, 기계 시스템의 외부로부터의 조작에 의해 발진 지시부(103)의 동작이 개시되면, 복수 세트의 필터 파라미터 후보를 순서대로 필터부(607)에 설정하고, 필터부(607)의 주파수 특성에 따른 속도 제어 대역의 한계의 크기를 간단하게 조사할 수가 있다. 또, 그 중에서 속도 제어 대역을 최대화하는 필터 파라미터 후보를 선택하고, 필터부(607)의 주파수 특성을 조정할 수가 있다.

본 실시의 형태에 의하면, 속도 제어부의 제어 게인의 사전 설정의 상황에 의하지 않고, 시행 착오의 번거로움이 없고, 또, 간단하게 속도 제어 대역을 최대화하는 필터의 조정을 실시하는 것이 가능한 모터 제어 장치를 얻을 수 있다.

1:　모터
3: 기계 부하
10, 20, 30, 50, 60: 모터 제어 장치
101: 속도 연산부
103, 303: 발진 지시부
104, 204, 604: 속도 제어부
105, 605: 강제 발진부
106: 제 3 조작 신호 출력부
107, 607: 필터부
108: 전류 제어부
109, 509, 609: 진폭 평가부
110, 210, 310, 610: 필터 조정부
211: 게인 연산부
312: 주파수 연산부
606: 토크 지령 출력부

Claims (6)

1. 기계 부하에 연결되는 모터의 속도를 나타내는 속도 신호와, 상기 모터의 속도의 지령치인 속도 지령에 근거해서, 상기 모터의 토크의 지령치인 토크 지령을 연산해서 상기 모터를 제어하는 모터 제어 장치에 있어서,
   상기 속도 신호가 상기 속도 지령에 일치하도록 제 1 조작 신호를 연산해 출력하는 속도 제어부와,
   상기 토크 지령에 근거해 상기 모터에 전류를 제공하는 전류 제어부와,
   상기 속도 신호를 출력하는 속도 연산부와,
   발진의 실행을 지시하는 온 또는 정지를 지시하는 오프의 신호인 발진 지시 신호를 출력하는 발진 지시부와,
   필터 파라미터에 의해 규정되는 주파수 특성을 가지는 필터 처리를 실시하는 필터부와,
   상기 발진 지시 신호가 온인 발진 기간에, 상기 필터부, 상기 전류 제어부, 상기 모터 및 상기 속도 연산부와 함께 발진 기간에 있어서의 제어 루프를 구성하고, 상기 발진 기간에 있어서의 제어 루프를 자려 진동에 의해 발진시키는 강제 발진부와,
   상기 강제 발진부에 의해 상기 발진 기간에 있어서의 제어 루프가 발진되었을 때에, 상기 강제 발진부의 입력 신호의 진폭의 상기 강제 발진부의 출력 신호의 진폭에 대한 비를 평가치로서 취득하는 진폭 평가부와,
   상기 필터 파라미터의 복수의 후보를 순차적으로, 상기 필터부에 설정한 경우의 상기 평가치를 취득하고, 복수의 상기 평가치를 비교해 상기 평가치가 작아지는 상기 필터 파라미터를 선택하고, 상기 필터부에 설정하는 필터 조정부
   를 구비한 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,　
   상기 강제 발진부는, 상기 속도 지령과 상기 속도 신호의 편차인 속도 편차와 상기 발진 지시 신호를 입력으로 해서 제 2 조작 신호를 출력하고,
   상기 제 1 조작 신호 및 상기 제 2 조작 신호를 가산하거나 또는 상기 제 1 조작 신호 및 상기 제 2 조작 신호 중 어느 한쪽을 선택하는 것으로써 제 3 조작 신호를 얻어 출력하는 제 3 조작 신호 출력부를 더 구비하며,
   상기 필터부는, 상기 발진 기간에 상기 제 3 조작 신호에 대해서 상기 필터 처리를 실시해서 상기 토크 지령을 출력하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
   
3. 기계 부하에 연결되는 모터의 속도를 나타내는 속도 신호와, 상기 모터의 속도의 지령치인 속도 지령에 근거해서, 상기 모터의 토크의 지령치인 토크 지령을 연산해서 상기 모터를 제어하는 모터 제어 장치에 있어서,
   상기 속도 신호가 상기 속도 지령에 일치하도록 제 1 조작 신호를 연산해 출력하는 속도 제어부와,
   상기 토크 지령에 근거해 상기 모터에 전류를 제공하는 전류 제어부와,
   상기 속도 신호를 출력하는 속도 연산부와,
   발진의 실행을 지시하는 온 또는 정지를 지시하는 오프의 신호인 발진 지시 신호를 출력하는 발진 지시부와,
   필터 파라미터에 의해 규정되는 주파수 특성을 가지는 필터 처리를 실시하는 필터부와,
   상기 발진 지시 신호가 온인 발진 기간에, 상기 필터부, 상기 전류 제어부, 상기 모터 및 상기 속도 연산부와 함께 발진 기간에 있어서의 제어 루프를 구성하고, 상기 발진 기간에 있어서의 제어 루프를 발진시키는 강제 발진부와,
   상기 강제 발진부에 의해 상기 발진 기간에 있어서의 제어 루프가 발진되었을 때에, 상기 강제 발진부의 입력 신호의 진폭의 상기 강제 발진부의 출력 신호의 진폭에 대한 비를 평가치로서 취득하는 진폭 평가부와,
   상기 필터 파라미터의 복수의 후보를 순차적으로, 상기 필터부에 설정한 경우의 상기 평가치를 취득하고, 복수의 상기 평가치를 비교해 상기 평가치가 작아지는 상기 필터 파라미터를 선택하고, 상기 필터부에 설정하는 필터 조정부
   를 구비하고,
   상기 필터부는, 상기 제 1 조작 신호에 대해서 상기 필터 처리를 실시해서 제 4 조작 신호를 출력하고,
   상기 강제 발진부는, 상기 제 4 조작 신호를 입력으로 해서 제 5 조작 신호를 출력하며,
   상기 제 4 조작 신호 및 상기 제 5 조작 신호를 가산하거나 또는 상기 제 4 조작 신호 및 상기 제 5 조작 신호 중 어느 한쪽을 선택하는 것으로써 상기 토크 지령을 얻어 출력하는 토크 지령 출력부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 필터부는, 상기 발진 지시 신호가 오프인 통상 기간에 상기 필터 처리를 상기 제 1 조작 신호에 행해서 상기 토크 지령을 출력하고, 상기 전류 제어부에 출력하는 것으로써, 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
   
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 강제 발진부는, 상기 강제 발진부의 입력 신호의 양 또는 음의 부호에 따라서 각각, 미리 정해진 크기의 양 또는 음의 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
   
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 진폭 평가부는, 상기 강제 발진부의 입력 신호의 진폭을 상기 강제 발진부의 출력 신호의 진폭으로 나눈 값 또는 상기 출력 신호의 진폭을 상기 입력 신호의 진폭으로 나눈 값을 상기 평가치로 하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.

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