KR20130028746A

KR20130028746A - 모터 제어 장치

Info

Publication number: KR20130028746A
Application number: KR1020127031243A
Authority: KR
Inventors: 고이치로 우에다; 히데토시 이케다
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2013-03-19
Also published as: DE112011102324B4; WO2012008222A1; TW201223121A; CN102959856A; JP5452720B2; DE112011102324T5; KR101351708B1; TWI430559B; US20130063068A1; CN102959856B; US8860355B2; JPWO2012008222A1

Abstract

제어계의 안정성을 확보하면서, 제어 성능을 향상시킬 수 있는 모터 제어 장치를 제공한다. 모터(2)의 구동은, 모터 제어 장치 본체(10)에 의해 제어된다. 모터 제어 장치 본체(10)는, 압력 지령 신호 생성부(11), 압력 제어부(12), 속도 제어부(13), 전류 제어부(14) 및 파라미터 조정부(100)를 갖고 있다. 압력 제어부(12)의 제어 연산용 파라미터는, 파라미터 조정부(100)는, 정보 취득부와, 파라미터 산출부를 갖고 있다. 정보 취득부는, 가압 대상물(7)의 탄성 상수 K, 반력의 정보를 나타내는 반력 상수 h, 모터 토크로부터 모터 속도로의 전달 특성, 속도 제어부(13)의 파라미터 Kv, Kvi의 각 정보를 외부로부터 취득한다. 정보 취득부는, 속도 제어부(13)의 제어 규칙의 정보를 미리 취득하고 있다. 파라미터 산출부는, 정보 취득부가 취득한 정보에 근거하여, 압력 제어부(12)의 파라미터를 산출한다.

Description

모터 제어 장치{MOTOR CONTROL DEVICE}

본 발명은, 대상물에 기계 부하를 가하기 위한 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 장치에 관한 것이다.

사출 성형기나 프레스 성형기 등의 각종 성형기나, 본딩 기계 등의 가공 장치(산업용 기계, 가공 기계)에서는, 전동 기구(기계 구동부)가 모터에 의해 구동되어, 가압 대상물에 압력을 가한다. 또한, 이러한 가공 장치에서는, 일반적으로, 가압 대상물인 성형 재료 등이나 워크에 기계 부하가 가해졌을 때의 압력치인 실제 압력치가 압력 검출치로서 검출되고, 이 압력 검출치와 압력 지령치에 근거하여, 파라미터로 규정되는 압력 제어 연산이 행해진다. 여기서, 파라미터는, 압력 제어 연산의 이득 등의 파라미터이다.

이 압력 제어 연산시, 파라미터를 적절히 조정할 필요가 있지만, 파라미터가 너무 크면, 제어계의 안정성이 손상되어, 제어계가 불안정하게 되거나, 가압 대상물에 가해지는 압력에 고주파의 미진동이 실리는 발진 현상이 발생하거나 한다. 이 발신 현상에 의한 미진동이 워크 등에 전해지는 것에 의해 가공 결과에 악영향을 미친다.

한편, 파라미터가 너무 작으면, 목표 압력치(압력 지령 신호)에 도달하기까지 시간이 걸리는 등의 현상이 발생하거나, 외란이 가해진 경우에 외란을 충분히 제거할 수 없거나 할 가능성이 있다. 특히, 외란에 대한 보상은, 압력 검출치와 목표 압력치를 바탕으로 하지 않고, 목표 압력치만을 바탕으로 하여 모터를 동작시키는 피드포워드 제어만으로는 보상할 수 없고, 압력 검출치와 목표 압력치를 바탕으로, 압력 제어 연산을 행하고, 모터의 동작을 시키는 것으로밖에 제거할 수 없다. 이 때문에, 압력 제어 연산의 파라미터를 적절히 조정하는 것은 중요하다.

또한, 예컨대 특허 문헌 1에 나타내는 종래 장치에서는, 압력 검출치와 목표 압력치의 압력 편차(차분)에, 압력 이득을 곱하여 모터의 속도 지령을 결정하고, 이 속도 지령에 추종하도록 속도 제어 연산을 행하는 압력 제어 있어서, 가압 대상물의 탄성 상수를 산출하고, 이 탄성 상수를 소정의 비례 상수로 나누는 것에 의해 압력 이득을 산출한다.

(선행 기술 문헌)

(특허 문헌)

(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 2008-73713호 공보

상기와 같은 종래 장치에서는, 소정의 비례 상수 자체를 어떻게 결정할지에 대한 지침이 없기 때문에, 소정의 비례 상수를 시행착오하여 조정해야 한다고 하는 문제가 있다. 또한, 일반적으로, 압력을 제어함에 있어서, 압력이 발생했을 때에 반력이 발생하고, 이 반력이 제어계에 영향을 미친다. 그렇지만, 상기와 같은 종래 장치에서는, 이 반력에 관한 정보를 이용하지 않고서 압력 제어 연산의 파라미터를 산출하기 때문에, 압력 제어를 적절히 실행하기 위한 파라미터를 산출할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또한, 압력 제어 연산의 파라미터를 조정할 때의 평가 지표의 하나로서, 제어계의 안정성을 확보하여, 이득 파라미터를 조정할 필요가 있다. 이 제어계의 안정성은, 압력 제어에 관한 파라미터만으로 정해지는 것이 아니고, 그 마이너 루프인 제어 루프(특허 문헌 1의 종래 장치에 있어서의 속도 제어 루프)의 안정성을 동시에 고려하여, 압력 제어의 이득 파라미터의 조정을 행할 필요가 있다. 그렇지만, 상기와 같은 종래 장치에서는, 이러한 마이너 루프의 안정성이 충분히 고려되어 있지 않았다.

또, 이러한 문제는, 압력 제어뿐만 아니라, 힘 제어에서도 마찬가지로 발생한다.

본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 제어계의 안정성을 확보하면서, 제어 성능을 향상시킬 수 있는 모터 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 모터 제어 장치는, 모터를 갖고, 힘 및 압력 중 어느 한쪽인 역학적 물리량을 대상물에 가하기 위한 기계 부하에 접속되고, 상기 모터의 동력에 의해, 상기 기계 부하를 변위시켜 상기 대상물에 가하는 것에 의해, 상기 대상물에 상기 역학적 물리량을 가하는 전동 기구에 마련되는 것으로서, 상기 기계 부하로부터 상기 대상물에 작용하는 상기 역학적 물리량의 값을 물리량 취득치로서 취득하고, 상기 물리량 취득치를 미리 설정된 물리량 목표치로 하기 위한 물리량 지령치를 생성하여, 상기 물리량 취득치와 상기 물리량 지령치를 이용하여 상기 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 장치 본체를 구비하고, 상기 모터 제어 장치 본체는, 상기 물리량 취득치 및 상기 물리량 지령치에 근거하여 속도 지령치를 산출하는 물리량 제어부와, 상기 모터의 모터 속도를 검출하기 위한 속도 검출 수단에 의한 모터 속도 검출치와, 상기 물리량 제어부에 의해 산출된 속도 지령치에 근거하여, 상기 모터의 토크 지령치 또는 추력 지령치를 산출하는 속도 제어부와, 상기 속도 제어부에 의해 산출된 상기 토크 지령치 또는 상기 추력 지령치에 근거하여, 상기 모터에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부와, 상기 대상물의 탄성 상수의 정보, 상기 기계 부하로부터 상기 대상물에 상기 역학적 물리량이 작용한 것에 따르는 모터 토크 또는 추력의 반력에 관한 정보, 모터 토크 또는 추력으로부터 모터 속도, 모터 위치 또는 모터 가속도로의 전달 특성의 정보, 상기 속도 제어부의 제어 규칙의 정보, 및 상기 속도 제어부의 파라미터의 정보를 취득하는 정보 취득부를 갖고, 상기 물리량 취득치의 신호로부터 모터 속도로의 전달 특성이 상기 대상물의 탄성 상수의 역수를 비례 상수로 하는 미분 특성을 포함하는 전달 특성인 것, 및 상기 정보 취득부가 취득한 정보를 이용하여, 상기 물리량 제어부의 파라미터를 조정하는 압력 제어 파라미터 조정부를 갖는 것이다.

본 발명의 모터 제어 장치에 의하면, 대상물의 탄성 상수의 정보, 기계 부하로부터 대상물에 역학적 물리량이 가해진 것에 따르는 모터 토크 또는 추력의 반력에 관한 정보, 모터 토크 또는 추력으로부터 모터 속도, 모터 위치 또는 모터 가속도로의 전달 특성의 정보, 속도 제어부의 제어 규칙의 정보, 및 속도 제어부의 파라미터의 정보의 각 정보와, 물리량 취득치의 신호로부터 모터 속도로의 전달 특성으로서 대상물의 탄성 상수의 역수를 비례 상수로 하는 미분 특성을 포함하는 전달 특성을 이용하여, 파라미터 조정부가 물리량 제어부의 파라미터를 결정하므로, 제어계의 안정성을 확보하면서, 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 모터 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 신호의 전달 특성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 파라미터 조정부를 보다 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1의 파라미터 조정부의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 1의 파라미터 조정부의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
도 6은 도 5의 플로우차트에 따라 산출된 압력 제어부의 파라미터를 적용했을 때의 개루프 전달 특성을 나타내는 보드 선도(Bode diagram)이다.
도 7은 도 5의 플로우차트에 따라 산출된 압력 제어부의 파라미터를 적용했을 때의 압력 검출 신호의 시간 응답을 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 5의 플로우차트에 따라 산출된 압력 제어부의 파라미터를 적용하지 않을 때의 압력 검출 신호의 시간 응답을 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 5의 플로우차트에 따라 산출된 압력 제어부의 파라미터를 적용했을 때의 압력 검출 신호의 시간 응답을 나타내는 그래프이다.
도 10은 모터 발생 토크로부터 압력 검출 신호로의 전달 특성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 모터 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 12는 도 11의 신호의 전달 특성을 나타내는 블록도이다.
도 13은 도 11의 파라미터 조정부를 보다 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 14는 도 13의 파라미터 조정부의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
도 15는 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 모터 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 16은 도 15의 신호의 전달 특성을 나타내는 블록도이다.
도 17은 도 15의 파라미터 조정부를 보다 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 18은 도 15의 파라미터 조정부의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
도 19는 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 모터 제어 장치의 신호의 전달 특성을 나타내는 블록도이다.
도 20은 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 파라미터 조정부를 나타내는 블록도이다.
도 21은 도 20의 파라미터 조정부의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
도 22는 점성 마찰 계수의 선형 근사의 예를 설명하기 위한 그래프이다.
도 23은 모터 속도와 압력 지령치의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 24는 도 21의 플로우차트에 따라 산출된 압력 제어부의 파라미터를 적용했을 때의 개루프 전달 특성을 나타내는 보드 선도이다.
도 25는 도 21의 플로우차트에 따라 산출된 압력 제어부의 파라미터를 적용했을 때의 압력 검출 신호의 시간 응답을 나타내는 그래프이다.
도 26은 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 파라미터 조정부의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
도 27은 본 발명의 실시의 형태 6에 의한 파라미터 조정부의 동작을 나타내는 플로우차트이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.

실시의 형태 1.

도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 모터 제어 장치를 나타내는 블록도이다.

도 1에 있어서, 가공 장치(1)는, 회전식의 모터(가압용 모터)(2) 및 인코더(3)를 포함하는 전동 기구(4)와, 기계 부하(가압 부재)(5)와, 압력 검출기(6)를 갖고 있다.

인코더(3)는, 모터(2)의 회전 속도에 따른 모터 속도 검출 신호(3a)를 생성하는 속도 검출 수단이다. 전동 기구(4)는, 회전 운동을 병진 운동으로 변환하는 이송 나사 기구이며, 나사(4a)와, 볼 나사 너트(4b)를 갖지고 있다. 나사(4a)는, 모터(2)에 의해, 그 둘레 방향으로 회전된다. 볼 나사 너트(4b)는, 나사(4a)의 회전에 따라, 나사(4a)의 축 방향으로 변위한다.

기계 부하(5)는, 볼 나사 너트(4b)에 장착되어 있다. 기계 부하(5)의 선단부는, 가압 대상물(대상물)(7)과 대향하고 있다. 또한, 기계 부하(5)는, 볼 나사 너트(4b)와 함께, 나사(4a)의 축 방향으로 변위한다. 가압 대상물(7)은, 기계 부하(5)에 의해 가압된다. 압력 검출기(6)는, 기계 부하(5)에 장착되어 있다. 또한, 압력 검출기(6)는, 예컨대 로드 셀이나 각종 힘 센서 등이다. 또한, 압력 검출기(6)는, 기계 부하(5)의 가압 대상물(7)로의 가압시의 압력(역학적 물리량)에 따른 압력 검출 신호(6a)를 생성하는 압력 검출 수단(물리량 검출 수단)이다.

모터(2)의 구동은, 모터 제어 장치 본체(10)에 의해 제어된다. 모터 제어 장치 본체(10)는, 압력 지령 신호 생성부(11), 압력 제어부(12), 속도 제어부(13), 전류 제어부(14) 및 파라미터 조정부(파라미터 조정 장치)(100)를 갖고 있다. 압력 지령 신호 생성부(11)는, 가압 대상물(7)에 가하는 압력의 지령치인 압력 지령치(물리량 지령치)의 신호, 즉 압력 지령 신호(11a)를 생성한다.

압력 제어부(12)는, 압력 지령 신호 생성부(11)로부터의 압력 지령 신호(11a)의 압력 지령치와, 압력 검출기(6)로부터의 압력 검출 신호(6a)의 압력 검출치(물리량 취득치)의 편차(차분)의 신호(11b)를 받는다. 여기서, 압력 검출 신호(6a)에 대해서는, 압력 검출기(6)의 압력 검출 신호(6a) 그 자체를 이용하더라도 좋고, 혹은 압력 검출 신호(6a) 대신에, 압력 지령 신호 생성부(11)가 모터(2)의 속도나 전류로부터 추정한 압력의 추정치의 신호를 이용하더라도 좋다.

또한, 압력 제어부(12)는, 압력 제어 연산을 실행하여, 압력 지령치와 압력 검출치의 편차에 따른 속도 지령치를 산출하고, 그 속도 지령치의 신호인 속도 지령 신호(12a)를 생성한다. 이 압력 제어부(12)에 의한 압력 제어 연산의 일례로서는, 압력 지령치와 압력 검출치의 편차에, 비례 이득(제어용의 파라미터)으로 정의되는 비례 상수를 곱하여, 속도 지령치를 출력하는 비례 제어를 들 수 있다. 또, 압력 제어부(12)에 의한 압력 제어 연산의 다른 예로서는, 비례+적분 제어나, 위상 앞섬/지연 보상 제어(phase advance/delay compensation control) 등이더라도 좋다. 또한, 압력 제어부(12)의 제어 연산용의 파라미터는, 파라미터 조정부(100)로부터의 파라미터 정보(100a)에 근거하여 설정된다.

속도 제어부(13)는, 압력 제어부(12)로부터의 속도 지령 신호(12a)의 속도 지령치와, 인코더(3)로부터의 모터 속도 검출 신호(3a)의 모터 속도 검출치의 편차(차분)의 신호(12b)를 받는다. 또한, 속도 제어부(13)는, 속도 지령치와 모터 속도 검출치의 편차에 근거하여, 속도 제어 연산을 실행하고, 모터(2)가 발생해야 할 토크를 산출하기 위한 토크 지령치를 산출하고, 그 신호인 토크 지령 신호(13a)를 생성한다.

전류 제어부(14)는, 속도 제어부(13)로부터의 토크 지령 신호(13a)를 받는다. 또한, 전류 제어부(14)는, 모터(2)에 토크 지령치 그대로의 토크를 발생시키기 위한 전류(14a)를 공급한다. 이에 의해, 모터(2)가 구동력을 발생하고, 가압 대상물(7)에 가해진 압력 검출치를, 소망하는 압력인 압력 지령치에 추종시키는 압력 제어가 실현된다.

여기서, 압력 검출 신호(6a)가 압력 지령 신호(11a)에 대하여 오버슛하거나, 혹은 압력 검출 신호(6a)에 미진동이 발생한다고 하는 바람직하지 않은 현상을 일으키는 일 없이, 압력 지령 신호(11a)에 대하여 응답성 높게 추종하기 위해서는, 압력 제어부(12)의 파라미터(압력 제어부(12)가 비례 제어를 행하는 경우에는, 비례 이득)를 적절히 설정할 필요가 있다. 또한, 도 1에서는 기재를 생략하고 있지만, 가압 대상물(7)에 압력을 가했을 때에, 그 반작용에 대한 압력이, 기계 부하(5)와 볼 나사 너트(4b)와 나사(4a)를 통해 토크가 되고(이하, 이 토크를 「반력 토크」로 하여 설명한다), 이 반력 토크가 모터(2)에 작용한다.

다음으로, 상기와 같은 반력 토크의 전달 특성을 포함하는, 기계 부하(5)가 가압 대상물(7)에 접촉하고 있는 상황에서의 도 1의 구성에 있어서의 신호의 전달 특성에 대하여 설명한다. 도 2는, 도 1의 신호의 전달 특성을 나타내는 블록도이다. 또, 도 2에서는, 압력 지령 신호 생성부(11), 파라미터 조정부(100) 및 파라미터 정보(100a) 이외의 도 1의 각 기능 블록의 전달 특성을 나타낸다. 또한, 이하의 명세서, 및 도 2 이후의 기호 s는, 라플라스 연산자를 나타낸다.

도 2에서는, 전류 제어부(14)가 전류(17)를 모터(2)에 주었을 때에, 모터(2)에 발생하는 모터 발생 토크를 부호 20a로 나타내고 있다. 전류 제어부(14)가 제어를 행하는 것에 의해, 모터 발생 토크(20a)와 토크 지령 신호(13a)의 값은 거의 일치하지만, 모터 발생 토크(20a)는, 토크 지령 신호(13a)에 대하여, 전달 특성적으로 늦은 응답을 나타낸다. 이때의 전류 제어부(14)의 전달 특성을 도 2에서는 I(s)로 나타내고 있다.

또한, 도 2의 부호 8a는, 가압 대상물(7)에 발생하는 실제 압력이다. 압력 검출 신호(6a)는, 이상적으로는 실제 압력(8a)의 값 그 자체를 나타내는 신호이지만, 압력 검출기(6)의 하드웨어 한계 등에 의해, 압력 검출 신호(6a)의 압력 검출치는, 실제 압력(8a)의 값보다 어떠한 지연 특성을 나타내는 경우가 있다. 도 2의 부호 30은, 압력 검출기(6)의 검출 지연을 나타내는 전달 특성이며, 그 전달 특성을 α(s)로 나타낸다.

이 전달 특성 α(s)의 구체적인 예로서는, 압력 검출기(6)에 의한 검출 지연을 무시할 수 있을 때에는, α(s)=1이 되고, 압력 검출기(6)에 의한 검출이 시간 T1만큼 늦을 때에는, α(s)=exp(-T1ㆍs)이며, 압력 검출기(6)의 응답 주파수가 ω1일 때에는, α(s)=ω1/(s+ω1) 등이며, 압력 검출기(6)에 시간 T1의 검출 지연이 있고, 또한 응답 주파수가 ω1인 경우는, exp(-T1ㆍs)×ω1/(s+ω1) 등이다. 응답 주파수 ω1이나 지연 시간 T1은, 압력 검출기(6)의 하드웨어 사양으로부터 결정되는 것이다. 압력 검출기(6)에 의해 생성되는 압력 검출 신호(6a)의 압력 검출치는, 실제 압력(8a)의 값에 대하여, α(s)가 작용한 것으로서 나타낼 수 있다.

도 2의 부호 31은, 모터 발생 토크(20a)와 반력 토크(20b)의 차분인 모터 토크(20c)로부터, 모터 속도로의 전달 특성을 나타내고 있으며, 그 전달 특성의 일례는, 다음의 식 (1)이다.

[수학식 1]

여기서, J는, 기계 가동부 총 관성이다. 기계 가동부 총 관성이란, 모터(2)가 구동했을 때에 움직이는 부분을, 모터 회전 관성으로 환산한 값이다. 도 1에 있어서는, 기계 가동부 총 관성은, 모터(2), 전동 기구(4), 기계 부하(5) 및 압력 검출기(6)의 각각의 관성을 합계한 것이다.

또, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성은, 이것에 한정되는 것이 아니고, 기계계의 공진 특성도 표현한 특성이더라도 좋다. 구체적으로, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성으로서는, 다음의 식 (2) 등이더라도 좋다.

[수학식 2]

또한, 도 2에서는, 압력 제어부(12)가 비례 제어를 사용하는 경우를 나타내고 있으며, 조정해야 할 파라미터인 비례 이득을 Ka로서 나타내고 있다. 또한, 도 2에서는, 속도 제어부(13)가 비례+적분 제어를 사용하는 경우를 나타내고, 비례 이득을 Kv, 적분 이득을 Kvi로서 나타내고 있다.

또한, 도 2의 부호 32는, 모터 속도 검출 신호(3a)의 모터 속도 검출치를 적분하여 구해지는 모터 위치와, 실제 압력(8a)이 비례 관계에 있는 것을 나타내고 있다. 여기서, 압력 제어를 행했을 때에는, 기계 부하(5)가 가압 대상물(7) 쪽으로 움직일수록, 바꿔 말하면, 모터 위치가 커지면 커질수록, 압력이 크게 발생한다고 하는 성질이 있다. 대체로, 모터 위치에 대하여 압력 검출 신호(6a)의 압력 검출치가 비례하고, 부호 32의 K는, 그 비례 상수인 가압 대상물(7)의 탄성 상수를 나타내고 있다.

가압 대상물(7)에 압력을 가할 때에는, 반드시 그 반작용으로서 반력이 발생한다. 이것은, 위치나 속도를 제어하고 있을 때에는 없는, 압력이나 힘을 제어하고 있을 때의 특유의 현상이다. 이 반력인 반력 토크는, 가압 대상물(7)을 가압하고자 하는 모터(2)의 동작을 저해하도록 작용한다. 도 2에서는, 반력 토크를 부호 20b로 나타낸다.

도 2의 부호 33은, 가압 대상물(7)에 압력이 가해지고 있을 때의, 실제 압력(8a)으로부터 토크로의 반력의 정보를 나타내는 반력 상수 h이며, 실제 압력(8a)의 값을 F로 하고, 반력 토크(33a)의 값을 Ta로 한 경우에, Ta=hㆍF가 되는 관계가 성립한다.

또한, 상수 h는, 이송 나사 기구(볼 나사)의 리드를 p로 한 경우, h=p/(2π)로서 나타낼 수 있다. 또한, 모터와 이송 나사 기구를 직결하지 않고, 감속기나 타이밍 벨트 등의 변속 기구를 거쳐 변속하고 나서, 이송 나사 기구와 모터를 결합하는 경우, 변속비(기어비)를 1/N로 했을 때에(모터 속도가 변속 기구를 거치는 것에 의해 1/N배로 변환된다), h=N×p/(2π)로 산출 가능해진다. 도 2의 부호 20c는, 모터 발생 토크(20a)로부터 반력 토크(20b)를 뺀 토크를 나타내는 모터 토크이며, 이 모터 토크가 실제의 토크로서 기계에 작용한다.

다음으로, 파라미터 조정부(100)의 구성에 대하여 설명한다. 도 3은, 도 1의 파라미터 조정부(100)를 보다 구체적으로 나타내는 블록도이다. 파라미터 조정부(100)는, 정보 취득부(정보부)(101)와, 파라미터 산출부(102)를 갖고 있다. 정보 취득부(101)는, 가압 대상물(7)의 탄성 상수 K, 반력의 정보를 나타내는 반력 상수 h, 앞의 식 (1), (2)로 대표되는 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성, 및 속도 제어부(13)의 파라미터 Kv, Kvi의 각 정보를 외부로부터 취득한다.

또한, 정보 취득부(101)는, 속도 제어부(13)의 제어 규칙(즉, 도 2에 있어서는 비례+적분 제어)의 정보를 미리 취득(기억)하고 있다. 파라미터 산출부(102)는, 정보 취득부(101)가 취득한 정보에 근거하여, 압력 제어부(12)의 파라미터(도 2에 있어서는 Ka)를 산출한다.

도 4는, 도 1의 파라미터 조정부(100)의 다른 예를 나타내는 블록도이다. 도 4의 파라미터 조정부(100)는, 도 3과는 다른 형태를 나타낸 것으로, 도 3의 파라미터 조정부(100)와의 차이는, 전류 제어부(14)의 전달 특성과 압력 검출기(6)의 검출 지연 특성을 나타내는 전달 특성의 정보를, 도 3에서 나타낸 정보에 더하여 정보 취득부(101)가 취득하는 점이다. 또한, 도 4에 있어서, 정보 취득부(101)가 압력 검출기(6)의 검출 지연 특성을 나타내는 전달 특성의 정보를 취득하여, 전류 제어부(14)의 전달 특성의 정보의 취득을 생략하더라도 좋고, 또한, 반대로, 정보 취득부(101)가 전류 제어부(14)의 전달 특성의 정보를 취득하여, 압력 검출기(6)의 검출 지연의 특성을 나타내는 전달 특성의 정보의 취득을 생략하더라도 좋다.

여기서, 모터 제어 장치 본체(10)는, 연산 처리부(CPU), 기억부(ROM 및 RAM 등) 및 신호 입출력부를 가진 컴퓨터(도시하지 않음)와, 모터에 전류를 공급하는 인버터 등(도시하지 않음)에 의해 구성할 수 있다. 모터 제어 장치 본체(10)의 컴퓨터의 기억부에는, 압력 지령 신호 생성부(11), 압력 제어부(12), 속도 제어부(13), 전류 제어부(14), 파라미터 조정부(100), 정보 취득부(101) 및 파라미터 산출부(102)의 기능을 실현하기 위한 프로그램이 저장되어 있다.

다음으로, 도 3, 4의 파라미터 조정부(100)가 압력 제어부(12)의 파라미터 Ka를 조정할 때의 동작에 대하여 설명한다. 도 5는, 도 3, 4의 파라미터 조정부(100)의 동작을 나타내는 플로우차트이다. 또, 도 5에 나타내는 일련의 동작은, 가공 장치(1)의 동작 설정시(초기 설정시나 가압 대상물(7)의 변경시)에 실행된다.

우선, 단계 S1에서는, 파라미터 조정부(100)는, 가압 대상물(7)의 탄성 상수 K와, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성과, 압력 발생에 따르는 토크의 반력 정보인 반력 상수 h의 각 정보를 취득한다. 여기서, 탄성 상수 K는, 미리 측정된 모터 위치와 압력의 관계에 근거하여 산출 가능하다. 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성의 예로서는, 상술한 바와 같이 기계 부하(5)를 강체(rigid body)로 간주하고, 기계 가동부 총 관성 J를 이용하여, 1/(Jㆍs)로 하는 것을 들 수 있다.

이 기계 가동부 총 관성 J는, 기계의 설계치로부터 구하여 산출하더라도 좋고, 기계 부하(5)를 가압 대상물(7)에 접촉시키지 않은 상태에서 미리 구동시켜, 이때의 모터 속도나 모터 전류 등으로부터 기계 관성을 추정하는 것에 의해 산출하더라도 좋다. 또, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성은, 이것에 한정되는 것은 아니다.

그 밖에, 미리, 기계 부하(5)를 가압 대상물(7)에 접촉시키지 않은 상태에서, 토크 지령으로서 정현파나 M 계열 신호 가했을 때의 모터 속도 검출 신호(3a)로부터, 식 (2)에서 나타내어지는 기계 공진을 포함하는 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성을 산출하고, 이 산출한 전달 특성을 이용하더라도 좋다. 반력을 나타내는 상수 h는, 상술한 바와 같이, 이송 나사 기구(볼 나사)의 리드 p로부터, h=p/(2π)로서 구한다(변속비 1/N인 경우는, h=N×p/(2π)). 이하, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성으로서 1/(Jㆍs)를 사용한 경우에 대하여 설명을 행한다.

또한, 단계 S1에서는, 파라미터 조정부(100)는, 속도 제어부(13)의 전달 특성, 및 그 파라미터의 정보를 취득한다. 이 전달 특성은, 제어를 구성하는 시점에서 알고 있으므로, 그 정보를 그대로 이용하면 된다.

단계 S2에서는, 파라미터 조정부(100)는, 전류 제어부(14)의 전달 특성 I(s)의 정보를 취득한다. 전류 제어부(14)의 전달 특성 I(s)는, 예컨대, 압력 제어 루프 및 속도 제어 루프를 형성하지 않는, 즉 피드백 루프를 가하지 않는 상태에서, 전류 지령을 주어, 이때의 전류 출력을 해석하는 정현파 소인법 등에 의해, 주파수 영역에서의 전달 특성을 비 파라메트릭으로(non-parametrically) 미리 산출하여 두는 것을 들 수 있다.

또, 전류 제어부(14)의 전달 특성은, 이것에 한정되는 것이 아니고, 전류 제어부(14)를 어느 시정수 T를 이용하여, 저역 통과 특성 1/(Ts+1)로 근사하거나, 혹은 데드 타임(dead time) T1을 이용하여, 데드 타임 특성 exp(-Tlㆍs) 등의 파라메트릭에, 파라미터 조정부(100)가 전달 특성을 취득하더라도 좋다. 전류 제어부(14)의 응답성이 충분히 높은 경우에는, I(s)=1로서 하더라도 좋다.

또한, 압력 검출기(6)의 검출 지연 특성을 무시할 수 없을 정도로 큰 경우에는, 파라미터 조정부(100)는, 그 검출 지연 특성의 정보를 취득한다. 압력 검출기(6)가 로드 셀인 경우에는, 로드 셀의 응답 주파수 범위나, D/A 출력 주기에 상당하는 샘플링 시간을 바탕으로 α(s)를 취득하면 된다. 또한, 압력 검출기(6)의 검출 지연 특성이 충분히 작은 경우에는, α(s)=1로 하더라도 좋다.

단계 S3에서는, 파라미터 조정부(100)는, 도 2 중의 모터 발생 토크(20a)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성 P(s)를 산출한다. 여기서, 도 2의 블록도에서, 다음의 식 (3)과 같은 전달 특성이 성립한다.

[수학식 3]

모터 발생 토크(20a)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성을 얻기 위해, 기계 부하(5)를 가압 대상물(7)에 접촉시킨 상태에서, 모터 토크로서, M 계열 신호나 정현파 신호를 가하고, 이때의 입력으로서 가한 토크 지령 신호(13a)와, 출력으로서 얻어지는 압력 검출 신호(6a)를 바탕으로 식별(identification)한다고 하는 방법도 생각할 수 있다. 그렇지만, 모터 토크로서 M 계열 신호나 정현파 신호와 같은 대체로 시간 평균이 0이 되는 토크 지령 신호(13a)를 가하면, 기계 부하(5)가 가압 대상물(7)에 접촉하거나, 떨어지거나 하기 때문에, 정확한 특성을 얻을 수 없다.

상기에서 설명한 바와 같이, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성과, 반력에 관한 정보와, 가압 대상물(7)의 탄성 상수로부터 산출하는 것에 의해, 압력 제어부(12)의 파라미터를 산출하는 바탕이 되는, 정확한 토크 지령 신호(13a)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성을 얻을 수 있다.

단계 S4에서는, 파라미터 조정부(100)는, 압력 제어부(12)의 파라미터 Ka의 연산용의 초기치를 설정한다. 여기서, 초기치를 설정한다는 것은, 압력 제어부(12)에 초기치를 설정하는 것을 의미하는 것은 아니고, 후술하는 단계 S5~S8의 처리를 행하기 위한 임시 초기치를 파라미터 산출부(102)에 설정하는 것을 의미한다.

단계 S5에서는, 파라미터 조정부(100)는, 압력 검출 신호(6a)로부터 모터 속도로의 전달 특성이 가압 대상물(7)의 탄성 상수의 역수를 비례 상수로 하는 미분 특성을 포함하는 전달 특성인 것을 이용하여, 압력 검출 신호(6a)로부터 모터 발생 토크(20a)로의 전달 특성 C(s)를 산출한다. 도 2로부터 알 수 있듯이, 모터 발생 토크(20a)는, 압력 검출 신호(6a)의 압력 검출치에만 의존하여 정해지는 것이 아니라, 모터 속도 검출 신호(3a)의 모터 속도 검출치에도 의존하여 정해진다. 모터 속도 검출 신호(3a)의 모터 속도 검출치를 v(s)로 하고, 압력 검출 신호(6a)의 압력 검출치를 F(s)로 하고, 모터 발생 토크(20a)를 τ(s)로 하면, v(s), F(s)로부터 τ(s)로의 전달 특성은, 다음의 식 (4)와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 4]

여기서, 식 (4)에 있어서의 Kv(1+Kvi/s)의 인자는, 속도 제어부(13)가 비례+적분 제어인 것에 유래하고 있다.

압력 검출기(6)의 전달 특성을 무시할 수 있을 만큼 작은 경우, 즉 α(s)=1의 경우, 모터 위치와 압력 검출치가 비례 관계에 있으며, 모터 위치는, 모터 속도 검출치를 적분한 값인 것으로부터, 모터 속도 검출치 v(s)와 압력 검출치 F(s)의 사이에는, 다음의 식 (5)의 관계가 있다.

[수학식 5]

이 식 (5)의 관계를 반대로 이용하면, 다음의 식 (6)의 관계를 얻을 수 있다.

[수학식 6]

여기서, s는, 전달 특성으로서 보았을 때에 미분 특성을 나타내는 것이기 때문에, 압력 검출 신호(6a)로부터 모터 속도 검출 신호(3a)로의 전달 특성이, 탄성 상수를 역수로 하는 미분 특성을 포함하고 있는 것에 상당한다. 또한, 압력 검출기(6)의 지연 특성 α(s)를 무시할 수 없는 경우에는, 다음의 식 (7)이 성립한다.

[수학식 7]

이 식 (7)을 반대로 이용하면, 다음의 식 (8)의 관계를 얻을 수 있다.

[수학식 8]

다시 말해, 압력 검출기(6)에 검출 지연 특성이 있는 경우에도, 압력 검출 신호(6a)로부터 모터 속도로의 전달 특성이, 탄성 상수의 역수를 비례 상수로 하는 미분 특성을 포함하고 있다고 하는 관계가 성립한다.

이하, 압력 검출기(6)에 지연 특성을 무시할 수 있는 경우, 즉 α(s)=1의 경우에 대하여 설명한다. 모터 속도 검출 신호(3a)의 모터 속도 검출치와 압력 검출 신호(6a)의 압력 검출치의 관계를 나타내는 식 (6)을, 식 (4)에 대입하는 것에 의해, 다음의 식 (9)를 얻을 수 있다.

[수학식 9]

압력 검출치 F(s)로부터 모터 발생 토크 τ(s)로의 전달 특성 C(s)는, 다음의 식 (10)이 된다.

[수학식 10]

식 (6) 또는 식 (8)을 이용하는 것에 의해, 압력 제어의 마이너 루프로서 속도 제어를 두는 구성을 취한 경우에 있어서, 식 (4)와 같이 모터 속도 검출치 v(s) 및 압력 검출치 F(s)에 의존하는 모터 발생 토크 τ(s)를, 압력 검출치 F(s)에만 의존하는 형태로 표현하는 것이 가능해진다.

다음으로, 단계 S6에서는, 파라미터 조정부(100)는, 단계 S1~S5에 근거하여, 개루프 전달 특성 L(s)=P(s)ㆍC(s)를 산출하고, 개루프 전달 특성의 이득 여유 및 위상 여유를 산출한다.

다음으로, 단계 S7에서는, 파라미터 조정부(100)는, 개루프 전달 특성의 이득 여유 및 위상 여유가 모두 소정치 범위 내에 있는지 여부를 확인한다. 또, 이득 여유 및 위상 여유의 각각이 0을 하회하면, 압력 제어가 불안정하게 되기 때문에, 이로부터 얼마간의 마진을 마련하여, 이득 여유는 5㏈~40㏈로 하고, 위상 여유는 5~50deg로 하는 것 등을 소정 범위의 예로서 들 수 있다.

단계 S7에 있어서, 이득 여유 및 위상 여유 중 적어도 어느 한쪽이 소정 범위 내에 없는 경우, 단계 S8에서는, 파라미터 조정부(100)는, 압력 제어부(12)의 파라미터 Ka를 변경하여, 다시 단계 S5~S7의 처리를 반복하여 실행한다. 여기서, 압력 제어부(12)의 파라미터의 변경의 방법으로서는, 이득 여유 및 위상 여유 중 적어도 어느 한쪽이 소정 범위를 상회하는 경우는, Ka를 크게 하고, 이득 여유 및 위상 여유 중 적어도 어느 한쪽이 소정 범위 내를 하회하는 경우는, Ka를 작게 한다.

한편, 단계 S7에서 이득 여유 및 위상 여유의 양쪽 모두가 소정 범위 내에 있는 경우에는, 파라미터 조정부(100)는, 단계 S9의 처리로 이행한다. 단계 S9에서는, 여기까지의 처리에서 얻어진 압력 제어부(12)의 파라미터를, 압력 제어부(12)에 설정한다. 그리고, 파라미터 조정부(100)는, 일련의 처리를 종료한다.

다음으로, 시뮬레이션에 의해, 실시의 형태 1의 모터 제어 장치의 유효성에 대하여 설명한다. 본 시뮬레이션에 있어서, 이하에 설명하는 조건으로, 압력 제어부(12)의 파라미터를 산출했다. 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성은, 식 (1)에서 나타내어지고, J=1.0e-3[㎏ㆍ㎡]로 한다. 또한, 반력 상수를 h=3.18e-3[Nㆍm/N]로 하고, 탄성 상수를 K=1.44e+4[N/㎭]로 하고, 전류 제어부(14)의 전달 특성을 I(s)=exp(-0.003s)로 하고, 압력 검출기(6)의 지연 특성은 무시할 수 있는 것으로 하여, α(s)=1인 경우로 시뮬레이션을 행했다.

또한, 압력 제어의 구성으로서는, 도 1, 2와 같이 압력 제어의 마이너 루프에 속도 제어가 있는 구성이며, 압력 제어부(12)는 비례 제어(압력 제어부(12)의 파라미터는 비례 이득인 Ka)로 구성되고, 속도 제어부(13)는 비례+적분 제어부(속도 제어부(13)의 파라미터는, 비례 이득 Kv와 적분 이득 Kvi)로 구성되어 있다. 이때의 속도 제어부(13)의 파라미터는, Kv=0.1[(Nㆍm)/(㎭/s)], Kvi=3.33[㎭/s]이다.

이득 여유가 5㏈ 이상 5.5㏈ 이하이고 또한, 위상 여유가 5deg 이상이 되도록, 도 5에 나타내는 플로우차트에 따라, 압력 제어부(12)의 파라미터 Ka를 산출한바, 압력 제어부(12)의 파라미터인 압력 비례 이득 Ka가 0.0115[(㎭/s)/N]로 조정되었다.

도 6은, 도 5의 플로우차트에 따라 산출한 압력 제어부(12)의 파라미터인 비례 이득 Ka=0.0115[(㎭/s)/N]로 한 경우의 개루프 전달 특성 L(s)=P(s)ㆍC(s)를 나타내는 보드 선도이다. 도 6의 이득 특성에 의하면, 34㎐ 부근에 큰 피크를 갖는 것을 알 수 있다. 이 피크 특성은, P(s)에 기인하는 것이며, 그 주파수는, √(Kㆍh/J)에 의해 정해진다.

본 실시의 형태 1과 같이, 파라미터 조정부(100)가, 압력 제어부(12)의 파라미터의 조정을 행하는 것에 의해, 탄성 상수 K와, 반력 상수 h와, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성의 정보인 J로부터 정해지는 피크 특성을 고려하여, 압력 제어부(12)의 파라미터를 설정할 수 있다.

도 7은, 도 5의 플로우차트에 따라 산출된 압력 제어부(12)의 파라미터를 적용했을 때의 압력 검출 신호(6a)의 시간 응답을 나타내는 그래프이다. 이 도 7은, 압력 비례 이득을 Ka=0.0115[(㎭/s)/N]로 설정하고, 또한, 속도 제어부(13)의 파라미터를 Kv=0.1[(Nㆍm)/(㎭/s)] 및 Kvi=3.33[㎭/s]으로 설정하고, 압력 지령 신호로서 0[N]으로부터 100[N]으로 0.5[초]에 걸쳐 램프적으로 상승하고, 0.5[초] 이후는 100[N]을 유지하는 압력 지령 신호(11a)를 주었을 때의 압력 검출 신호(6a)를 시뮬레이션한 결과이다.

또한, 도 7에서는, 압력 지령 신호(11a)를 점선으로 나타내고, 압력 검출 신호(6a)를 실선으로 나타내고 있다. 이 도 7에 의하면, 압력 검출 신호(6a)의 값이 압력 지령 신호(11a)의 값보다 커지는 오버슛이나, 압력 검출 신호(6a) 자체에 진동이 발생하고 있지 않고, 양호한 압력 제어가 실현되고 있는 것이 확인된다. 이것은, 마이너 루프인 속도 제어부(13)의 파라미터 Kv 및 Kvi의 값이나, 가압 대상물(7)의 탄성 상수 K, 반력 정보인 반력 상수 h, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성의 각 정보를 바탕으로, 압력 제어부(12)의 파라미터를 결정했기 때문에, 이러한 양호한 특성이 실현되는 것이다.

다음으로, 도 7의 시뮬레이션을 행한 조건으로부터, 압력 제어부(12)의 파라미터인 비례 이득 Ka=0.0115[(㎭/s)/N]인 채로, 속도 비례 이득 Kv를 Kv=0.1[(Nㆍm)/(㎭/s)]로부터 Kv=0.15[(Nㆍm)/(㎭/s)]로 변경하고, 속도 적분 이득을 Kvi=3.33[㎭/s]으로부터 Kvi=50[㎭/s]으로 변경하여 시뮬레이션을 행했다. 이것은, 본 발명에 근거하지 않는 압력 제어 파라미터를 산출한 압력 제어의 시뮬레이션에 상당한다. 또한, 압력 지령 신호(11a)로서, 도 7과 같은 것을 주었다. 이 시뮬레이션 결과를 도 8에 나타낸다.

도 8에서도, 압력 지령 신호(11a)를 점선으로 나타내고, 압력 검출 신호(6a)를 실선으로 나타내고 있다. 도 8에 의하면, 압력 지령 신호(11a)에 높은 주파수의 진동이 발생하고, 또한, 시간 경과에 따라 압력 지령 신호(11a)가 발산되고, 불안정한 거동을 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 마이너 루프인 속도 제어부(13)의 파라미터인 속도 비례 이득 및 속도 적분 이득의 변경에 따라 발생하고 있는 것이다.

도 7과 도 8의 시뮬레이션에 있어서는, 가압 대상물(7)의 탄성 상수 K와 압력 제어부(12)의 파라미터 Ka가 동일하지만, 한쪽은 양호한 압력 제어가 실현되고 있지만, 다른 쪽은 양호하지 않은 압력 제어가 되어 있다. 이것은, 압력 제어부(12)의 파라미터의 설정은, 마이너 루프인 속도 제어부(13)의 파라미터에 따라, 설정할 필요가 있는 것을 나타내고 있다.

다음으로, 속도 제어부(13)의 파라미터인 속도 비례 이득 Kv=0.15[(Nㆍm)/(㎭/s)], 및 속도 적분 이득 Kvi=50[㎭/s]으로 하여, 다시, 도 5의 플로우차트에 따라, 압력 제어부(12)의 파라미터를 산출하는 시뮬레이션을 행했다. 속도 제어부(13)의 파라미터 이외는, 도 7의 시뮬레이션을 행한 조건과 동일하다. 이 시뮬레이션 결과에서는, 압력 제어부(12)의 파라미터인 비례 이득 Ka가 0.0069[(㎭/s)/N]로 산출되었다. 이 수치를 압력 제어부(12)의 파라미터로서 설정했을 때의 압력 검출 신호(6a)를 시뮬레이션했을 때의 시간 응답 파형을 도 9에 나타낸다.

도 9에서도, 압력 지령 신호(11a)를 점선으로 나타내고, 압력 검출 신호(6a)를 실선으로 나타내고 있다. 도 9에 의하면, 도 7의 경우와 같이, 오버슛이나 진동이라고 하는 바람직하지 않은 현상이 발생하지 않고, 양호한 압력 제어가 실현되고 있는 것이 확인된다. 이것은, 도 7의 경우와 같이, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성, 가압 대상물(7)의 탄성 상수, 반력에 관한 정보, 및 마이너 루프인 속도 제어부(13)의 파라미터를 고려하는 것에 의해, 적절한 압력 제어가 실현되고 있기 때문이다.

다음으로, 도 5의 플로우차트에 따라 산출되는 압력 제어부(12)의 파라미터를 설정하는 효과에 대하여 설명한다. 실시의 형태 1의 모터 제어 장치에서는, 파라미터 조정부(100)가, 가압 대상물(7)의 탄성 상수만이 아니고, 실제 압력(8a)으로부터 모터 토크(20c)에 전해지는 반력의 정보, 및 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성의 각 정보를 이용하여, 압력 제어부(12)의 파라미터를 조정하므로, 정확한 모터 발생 토크(20a)로부터 압력으로의 전달 특성을 산출할 수 있다. 이 결과, 제어계의 안정성을 확보하면서, 제어 성능을 향상시킬 수 있다. 또, 실제 압력(8a)으로부터 모터 토크(20c)로의 반력의 정보는, 모터(2)의 위치나 속도를 제어하는 경우에는 필요가 없고, 압력 제어를 행할 때에만 필요한 정보이다.

여기서, 실시의 형태 1의 연산 방식에서는, 가압 대상물(7)을 포함한 모터 발생 토크(20a)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성이 이용되지만, 이 전달 특성을 얻기 위해, 전달 특성을 식별하기 위한 일반적인 수법인, 입력 신호(토크)에 M 계열 신호나, 사인 스윕(sine sweep)을 가했을 때의 출력 신호(압력 신호)로부터 해당 전달 특성의 식별을 행하고자 하면, 가압 대상물(7)에 접촉하거나, 떨어지거나 하기 때문에, 해당 전달 특성을 정확하게 구할 수 없다. 이에 비하여, 실시의 형태 1에 의한 방법이면, 해당 전달 특성을 정확하게 구할 수 있어, 해당 전달 특성에 근거하여 압력 제어부(12)의 파라미터를 적절히 조정할 수 있다.

또한, 압력 제어의 제어상의 안정성은, 압력 제어부(12)의 파라미터에만 의존하여 정해지는 것이 아니라, 마이너 루프인 속도 제어의 이득 파라미터에도 의존하여 정해진다. 실시의 형태 1에 의하면, 마이너 루프의 제어기의 구성이, 압력 지령 신호(11a)로부터 모터 토크(20c)로의 전달 특성인 C(s)에 반영되고, 마이너 루프인 속도 제어의 구성과 그 파라미터를 바탕으로 압력 제어부(12)의 파라미터가 설정되기 때문에, 적절한 압력 제어부(12)의 파라미터를 산출할 수 있다. 이 결과, 실시의 형태 1에서는, 제어계의 안정성을 확보하면서, 제어 성능을 향상시킬 수 있다

또, 실시의 형태 1에서는, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성을 이용했지만, 대신에, 모터 토크(20c)로부터 모터 위치로의 전달 특성이나, 모터 토크(20c)로부터 모터 가속도로의 전달 특성을 이용하더라도 좋다. 모터 토크(20c)로부터 모터 위치로의 전달 특성을 이용하는 경우의 예로서, 기계 가동부 총 관성 J를 이용하여, 다음의 식 (11)을 이용하는 것을 들 수 있다.

[수학식 11]

또한, 이것에 한정되는 것이 아니고, 식 (2)와 같이 기계의 공진 요소를 표현한 전달 특성인 다음의 식 (12)를 이용하더라도 좋다.

[수학식 12]

여기서, 모터 토크(20c)로부터 모터 위치로의 전달 특성을 이용하여, 도 5에 있어서의 압력 검출 신호(6a), 모터 발생 토크(20a), 모터 토크(20c) 및 반력 토크(20b)의 관계를 그린 것이 도 10이다. 도 10에 있어서, 부호 34는 모터 토크(20c)로부터 모터 위치로의 전달 특성을 나타내는 블록이며, 부호 34a는 모터 위치를 나타내는 신호이며, 35는 가압 대상물(7)의 탄성 상수로 나타내어지는 비례 특성이며, 모터 위치 신호(34a)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성을 나타내고 있다.

도 10에 있어서도, 모터 발생 토크(20a)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성 P(s)는, 식 (3)과 같은 식으로 나타내어진다. 따라서, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성 대신에, 모터 토크(20c)로부터 모터 위치로의 전달 특성을 이용하더라도 같은 결과를 얻을 수 있다. 이것은, 모터 위치에 대한 압력이 상승하는 비율을 나타내는 가압 대상물(7)의 탄성 상수를 이용하고 있기 때문에 있다. 이와 같이, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성, 혹은 모터 토크(20c)로부터 모터 위치로의 전달 특성 대신에, 모터 토크(20c)로부터 모터 가속도로의 전달 특성을 이용하더라도 좋다.

또한, 도 5의 플로우차트에서는, 개루프 특성의 이득 여유 및 위상 여유를 산출하고, 이들이 소정 범위 내가 되도록 압력 제어부(12)의 파라미터의 조정을 행하는 처리에 대하여 설명을 행했다. 그렇지만, 압력 제어의 파라미터의 조정 방법은, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 식 (3)의 전달 특성 P(s), 및 식 (10)의 전달 특성 C(s)로부터, 압력 지령 신호로부터 압력 검출 신호로의 폐루프 전달 함수 P(s)ㆍC(s)/(1+P(s)ㆍC(s))가, 미진동이나 불안정하게 되지 않도록, 그 폐루프 전달 함수의 극(pole)이 지정한 범위 내가 되도록 압력 제어의 파라미터를 결정하더라도, 가압 대상물(7)의 탄성 상수, 반력 발생에 따르는 토크, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도 또는 모터 위치로의 전달 특성, 속도 제어부(13)의 제어 규칙, 및 속도 제어부(13)의 파라미터의 각 정보를 반영한 압력 제어부(12)의 파라미터 조정을 행하는 것이 가능하다.

또한, 이상의 설명에서는, 모터(2)로서 회전형 모터를 사용한 예에 대하여 설명했다. 그렇지만, 모터(2)로서 리니어 모터를 사용하더라도, 거의 마찬가지로 적용할 수 있다. 모터(2)로서 리니어 모터를 사용하는 경우, 토크에 상당하는 것은 추력이 되고, 기계 가동 총 관성에 상당하는 것은 기계 가동 총 질량이 된다. 또한, 나사 이송 기구를 사용하지 않고, 직접 리니어 모터가 기계 부하를 구동하고, 반력도 직접 받는 형태가 되므로, 반력에 관한 반력 상수가 h=1이 되는 점이 회전형 모터를 사용하는 구성과는 다르다.

실시의 형태 2.

실시의 형태 1에서는, 압력 제어의 마이너 루프로서 속도 제어를 둔 경우에 대하여 설명했다. 이에 비하여, 마이너 루프로서 위치 제어를 둔 경우, 즉 압력 제어부(12)의 출력이 위치 지령 신호 등의 위치의 차원을 갖는 신호를 출력하는 경우에도, 실시의 형태 1과 같이 실시하는 것이 가능하다. 따라서, 실시의 형태 2에서는, 이러한 마이너 루프로서 위치 제어를 둔 경우에 대하여 설명한다.

도 11은, 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 모터 제어 장치를 나타내는 블록도이다. 도 11에 있어서, 실시의 형태 2의 모터 제어 장치 본체(10)의 구성은, 위치 제어부(15)를 더 갖는 점과, 파라미터 조정부(100)가 위치 제어에 관한 정보를 이용하는 점을 제외하고, 실시의 형태 1의 모터 제어 장치 본체(10)의 구성과 같다. 또한, 실시의 형태 2의 인코더(3)는, 모터 위치에 따른 모터 위치 검출 신호(3b)를 더 생성하는 점이, 실시의 형태 1의 인코더(3)와는 다르다. 즉, 실시의 형태 2의 인코더(3)는, 위치 검출 수단 및 속도 검출 수단의 양쪽을 구성하고 있다. 여기서는, 실시의 형태 1과의 차이를 중심으로 설명한다.

실시의 형태 2의 압력 제어부(12)는, 압력 검출 신호(6a)의 값이 압력 지령 신호(11a)의 값에 일치하도록, 압력 지령 신호(11a)의 값과 압력 검출 신호(6a)의 값의 편차(차분)의 신호를 바탕으로, 압력 제어 연산을 행하여 위치 지령치를 산출하고, 그 신호인 위치 지령 신호(12c)를 생성한다. 이 압력 제어 연산의 구체적인 예로서는, 압력 지령 신호(11a)의 값과 압력 검출 신호(6a)의 값의 편차에 비례 상수를 곱하는 비례 제어나, 그 편차를 적분하여 비례 상수를 곱하는 적분 제어 등을 들 수 있지만, 비례+적분 제어나, 위상 지연/앞섬 보상 등이더라도 좋다.

위치 제어부(15)는, 위치 지령 신호(12c)의 위치 지령치와, 인코더(3)가 출력하는 모터 위치 검출 신호(3b)의 위치 검출치의 편차의 신호(12d)를 받아, 이 편차를 바탕으로 위치 제어 연산을 행하여 속도 지령치를 산출하고, 그 속도 지령 신호(15a)를 생성한다. 이 위치 제어 연산의 구체적인 예로서는, 편차에 위치 이득을 곱하는 것에 의해 속도 지령치를 산출하는 비례 제어 등을 들 수 있다. 실시의 형태 2의 속도 제어부(13)는, 속도 지령 신호(15a)의 속도 지령치와 모터 속도 검출 신호(3a)의 모터 속도 검출치의 편차를 바탕으로 속도 제어 연산을 행하는 것에 의해, 토크 지령치를 산출하고, 그 토크 지령 신호(13a)를 생성한다.

실시의 형태 2의 파라미터 조정부(100)는, 가압 대상물(7)의 탄성 상수, 반력에 관한 정보, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성, 속도 제어부(13)의 제어 규칙과 그 파라미터, 및 위치 제어부(15)의 제어 규칙과 그 파라미터의 각 정보에 근거하여, 압력 제어부(12)의 파라미터를 조정한다.

도 12는, 도 11의 신호의 전달 특성을 나타내는 블록도이다. 또, 도 12에서는, 압력 지령 신호 생성부(11), 파라미터 조정부(100) 및 파라미터 정보(100a) 이외의 도 11의 각 기능 블록의 전달 특성을 나타낸다. 또한, 도 12에 있어서, 도 2 및 도 11과 동일 부호를 붙인 블록 및 신호는, 도 2 및 도 11과 동일한 의미를 나타내는 것으로 한다.

여기서, 도 12에서는, 압력 제어부(12)의 압력 제어 연산으로서 적분 제어(압력 제어부(12)의 전달 특성이 Kai/s이며, Kai가 조정해야 할 압력 제어부(12)의 파라미터이다)를 이용하고, 위치 제어부(15)의 위치 제어 연산으로서 비례 제어(위치 제어부(15)의 전달 특성이 Kp이며, Kp가 위치 제어부(15)의 파라미터이다)를 이용하고, 속도 제어부(13)의 속도 제어 연산으로서, 도 2로 같이, 비례+적분 제어를 사용한 경우를 나타내고 있다. 도 12의 부호 36은, 적분 특성 1/s를 나타내는 블록이다. 이 적분 특성을 이용하여, 모터 위치 검출 신호(3b)의 위치 검출치를, 모터 속도 검출 신호(3a)의 모터 속도 검출치를 적분한 값으로서 나타낼 수 있다.

도 13은, 도 11의 파라미터 조정부(100)를 보다 구체적으로 나타내는 블록도이다. 실시의 형태 2의 정보 취득부(101)는, 가압 대상물(7)의 탄성 상수 K, 반력의 정보를 나타내는 반력 상수 h, 앞의 식 (1), (2)로 대표되는 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성, 속도 제어부(13)의 파라미터 Kv, Kvi, 위치 제어부(15)의 파라미터 Kp, 전류 제어부(14)의 전달 특성 I(s), 및 압력 검출기(6)의 지연을 나타내는 전달 특성 α(s)의 각 정보를 외부로부터 취득한다. 또, 전류 제어부(14)의 전달 특성 I(s), 및 압력 검출기(6)의 지연을 나타내는 전달 특성 α(s)의 각 정보는, 무시할 수 있을 만큼 작은 경우, 즉 모두 1로 간주할 수 있는 경우에는, 이들 정보의 취득을 생략하더라도 좋다.

또한, 실시의 형태 2의 정보 취득부(101)는, 속도 제어부(13)의 제어 규칙(즉, 도 12에 있어서는 비례+적분 제어)의 정보와, 위치 제어부(15)의 제어 규칙(즉, 도 12에 있어서는 비례 제어)의 정보를 미리 취득(기억)하고 있다. 파라미터 산출부(102)는, 정보 취득부(101)가 취득한 정보에 근거하여, 압력 제어부(12)의 파라미터(도 12에 있어서는 Kai)를 산출한다.

다음으로, 도 13의 파라미터 조정부(100)가 압력 제어부(12)의 파라미터 Kai를 조정할 때의 동작에 대하여 설명한다. 도 14는, 도 13의 파라미터 조정부(100)의 동작을 나타내는 플로우차트이다. 여기서는, 압력 제어부(12)가 적분 제어를 행하고, 위치 제어부(15)가 비례 제어를 행하고, 속도 제어부(13)가 비례+적분 제어를 행하는 경우에 대하여 설명한다.

우선, 단계 S21에서는, 파라미터 조정부(100)는, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성, 가압 대상물(7)의 탄성 상수 K, 반력 상수 h, 속도 제어부(13)의 파라미터 Kv, Kvi, 및, 위치 제어부(15)의 파라미터 Kp를 취득한다. 다음으로, 단계 S22에서는, 파라미터 조정부(100)는, 전류 제어부(14)의 전달 특성 I(s), 및 압력 검출기(6)의 검출 지연을 나타내는 전달 특성 α(s)를 취득한다. 또, 양자의 지연 특성이 작은 경우는, 단계 S22를 생략하고, 단계 S23의 처리로 이행하더라도 좋다.

단계 S23에서는, 파라미터 조정부(100)는, 모터 발생 토크(20a)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성 P(s)를 산출한다. 그리고, 단계 S24에서는, 파라미터 조정부(100)는, 압력 제어부(12)의 파라미터 Kai의 연산용 초기치를 설정한다. 또, 단계 S22~S24의 처리는, 도 5에 있어서의 단계 S2~S4와 각각 거의 같은 처리이다.

단계 S25에서는, 파라미터 조정부(100)는, 압력 검출 신호(6a)로부터 모터 속도로의 전달 특성이, 가압 대상물(7)의 탄성 상수의 역수를 비례 상수로 하는 미분 특성을 포함하는 전달 특성인 것을 이용하여, 압력 검출 신호(6a)로부터 모터 발생 토크(20a)로의 전달 특성 C(s)를 산출한다. 이것은, 압력 제어부(12)가 적분 제어를 행하고, 위치 제어부(15)가 비례 제어를 행하고, 속도 제어부(13)가 비례+적분 제어를 행하는 경우, 구체적으로는 이하와 같이 산출한다. 도 12에 있어서, 압력 검출치 F(s)와 모터 속도 검출치 v(s)를 이용하여, 모터 발생 토크 τ(s)는, 다음의 식 (13)과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 13]

또한, 압력 검출 신호(6a)로부터 모터 속도 검출 신호(3a)로의 전달 특성이 식 (6)에 나타내어지는 것을 이용하면, 다음의 식 (14)와 같이 된다.

[수학식 14]

그리고, 압력 검출 신호(6a)로부터 모터 발생 토크(20a)로의 전달 특성 C(s)에 대하여, 다음의 식 (15)를 유도할 수 있다.

[수학식 15]

다음으로, 단계 S26에서는, 파라미터 조정부(100)는, 단계 S21~S25에 근거하여, 개루프 전달 특성 L(s)=P(s)ㆍC(s)를 산출하고, 개루프 전달 특성의 이득 여유 및 위상 여유를 산출한다. 다음으로, 단계 S27에서는, 파라미터 조정부(100)는, 개루프 전달 특성의 이득 여유 및 위상 여유가 모두 소정치 범위 내에 있는지 여부를 확인한다.

단계 S27에 있어서, 이득 여유 및 위상 여유 중 적어도 어느 한쪽이 소정 범위 내에 없는 경우, 단계 S28에서는, 파라미터 조정부(100)는, 압력 제어부(12)의 파라미터 Kai를 변경하여, 다시 단계 S25~S27의 처리를 반복하여 실행한다. 여기서, 압력 제어부(12)의 파라미터의 변경의 방법으로서는, 이득 여유 및 위상 여유 중 적어도 어느 한쪽이 소정 범위를 상회하는 경우는, Kai를 크게 하고, 이득 여유 및 위상 여유 중 적어도 어느 한쪽이 소정 범위 내를 하회하는 경우는, Kai를 작게 한다.

한편, 단계 S27에서 이득 여유 및 위상 여유의 양쪽이 소정 범위 내에 있는 경우에는, 파라미터 조정부(100)는, 단계 S29의 처리로 이행한다. 단계 S29에서는, 여기까지의 처리에서 얻어지고 있는 압력 제어부(12)의 파라미터를, 압력 제어부(12)에 설정한다. 그리고, 파라미터 조정부(100)는, 일련의 처리를 종료한다.

이와 같이, 실시의 형태 2에서는, 압력 제어의 마이너 루프에 위치 제어를 둔 경우에도, 가압 대상물(7)의 탄성 상수뿐만 아니고, 반력에 관한 정보, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성, 속도 제어부(13)의 제어 규칙과 그 파라미터, 및 위치 제어부(15)의 제어 규칙과 그 파라미터의 각 정보에 근거하여, 압력 제어부(12)의 파라미터를 조정하므로, 정확한 모터 발생 토크(20a)로부터 압력으로의 전달 특성을 산출할 수 있다. 이 결과, 제어계의 안정성을 확보하면서, 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

여기서, 실시의 형태 2의 연산 방식에서는, 가압 대상물(7)을 포함한 모터 발생 토크(20a)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성이 이용되지만, 전달 특성을 식별하기 위한 일반적인 수법인, 입력 신호(토크)에 M 계열 신호, 사인 스윕을 가했을 때의 출력 신호(압력 신호)로부터 해당 전달 특성의 식별을 행하고자 하면, 가압 대상물(7)에 접촉하거나, 떨어지거나 하기 때문에, 해당 전달 특성이 정확하게 구해지지 않는다. 이에 비하여, 실시의 형태 2에 의한 방법이면, 해당 전달 특성을 정확하게 구할 수 있고, 해당 전달 특성에 근거하여 압력 제어부(12)의 파라미터를 적절히 조정할 수 있다.

또한, 압력 제어의 제어상의 안정성은 압력 제어부(12)의 파라미터에만 의존하여 정해지는 것이 아니라, 마이너 루프인 위치 제어, 또한 그 마이너 루프의 속도 제어의 이득 파라미터에도 의존하여 정해지지만, 본 발명에 의하면, 마이너 루프의 제어의 구성이, 압력 지령 신호로부터 모터 토크로의 전달 특성인 C(s)에 반영되고, 마이너 루프인 제어부의 구성과 그 파라미터를 바탕으로 압력 제어부(12)의 파라미터가 설정되기 때문에, 적절한 압력 제어부(12)의 파라미터를 산출할 수 있다.

실시의 형태 3.

실시의 형태 1에서는, 압력 제어의 마이너 루프로서 속도 제어를 둔 경우에 대하여 설명하고, 실시의 형태 2에서는, 압력 제어의 마이너 루프로서 위치 제어를 둔 경우에 대하여 설명했다. 그렇지만, 마이너 루프를 두지 않고, 압력 제어부(12)의 출력이 직접 모터의 토크가 되는 구성이더라도, 실시의 형태 1, 2와 같게 실시하는 것이 가능하고, 실시의 형태 3에서는, 이러한 마이너 루프를 두지 않는 구성에 대하여 설명한다.

도 15는, 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 모터 제어 장치를 나타내는 블록도이다. 도 15에 있어서, 실시의 형태 3의 모터 제어 장치 본체(10)의 구성은, 속도 제어부(13)가 생략되어 있는 점을 제외하고, 실시의 형태 1의 모터 제어 장치 본체(10)의 구성과 같다. 여기서는, 실시의 형태 1과의 차이를 중심으로 설명한다.

실시의 형태 3의 압력 제어부(12)는, 압력 검출 신호(6a)의 값이 압력 지령 신호(11a)의 값에 일치하도록, 압력 지령 신호(11a)의 값과 압력 검출 신호(6a)의 값의 편차(차분)의 신호를 바탕으로, 압력 제어 연산을 행하여 토크 지령치를 산출하고, 그 신호인 토크 지령 신호(13e)를 생성한다. 실시의 형태 3의 파라미터 조정부(100)는, 가압 대상물(7)의 탄성 상수, 반력에 관한 정보, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성에 근거하여 압력 제어부(12)의 파라미터를 조정한다.

도 16은, 도 15의 신호의 전달 특성을 나타내는 블록도이다. 또, 도 16에서는, 압력 지령 신호 생성부(11), 파라미터 조정부(100) 및 파라미터 정보(100a) 이외의 도 15의 각 기능 블록의 전달 특성을 나타낸다. 또한, 도 16에 있어서, 도 2 및 도 15와 동일 부호를 붙인 블록 및 신호는, 도 2 및 도 15와 동일한 의미를 나타내는 것으로 한다. 여기서, 도 16에서는, 압력 제어부(12)의 압력 제어 연산으로서 미분 제어(압력 제어부(12)의 전달 특성이 Kadㆍs이다. Kad는, 파라미터이다)를 사용한 경우를 나타내고 있다.

도 17은, 도 15의 파라미터 조정부(100)를 보다 구체적으로 나타내는 블록도이다. 실시의 형태 3의 정보 취득부(101)는, 가압 대상물(7)의 탄성 상수 K, 반력의 정보를 나타내는 반력 상수 h, 앞의 식 (1), (2)로 대표되는 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성, 전류 제어부(14)의 전달 특성 I(s), 및 압력 검출기(6)의 지연을 나타내는 전달 특성 α(s)의 각 정보를 외부로부터 취득한다. 또, 전류 제어부(14)의 전달 특성 I(s), 및 압력 검출기(6)의 지연을 나타내는 전달 특성 α(s)의 각 정보는, 무시할 수 있을 만큼 작은 경우, 즉 모두 1로 간주할 수 있는 경우에는, 이들 정보의 취득을 생략하더라도 좋다. 파라미터 산출부(102)는, 이들 정보에 근거하여, 압력 제어부(12)의 파라미터(도 16에 있어서는 Kad)를 산출한다.

다음으로, 도 15의 파라미터 조정부(100)가 압력 제어부(12)의 파라미터 Kad를 조정할 때의 동작에 대하여 설명한다. 도 18은, 도 15의 파라미터 조정부(100)의 동작을 나타내는 플로우차트이다. 우선, 단계 S31에서는, 파라미터 조정부(100)는, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성, 가압 대상물(7)의 탄성 상수 K, 및 반력 상수 h를 취득한다. 다음으로, 단계 S32에서는, 파라미터 조정부(100)는, 전류 제어부(14)의 전달 특성 I(s), 및 압력 검출기(6)의 검출 지연을 나타내는 전달 특성 α(s)를 취득한다. 또, 양자의 지연 특성이 작은 경우는, 단계 S32를 생략하여, 단계 S33의 처리로 이행하더라도 좋다.

단계 S33에서는, 파라미터 조정부(100)는, 모터 발생 토크(20a)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성 P(s)를 산출한다. 그리고, 단계 S34에서는, 파라미터 조정부(100)는, 압력 제어부(12)의 파라미터 Kad의 연산용의 초기치를 설정한다. 또, 단계 S32~S34의 처리는, 도 5에 있어서의 단계 S2~S4와 각각 거의 같은 처리이다.

단계 S35에서는, 파라미터 조정부(100)는, 압력 검출 신호(6a)로부터 모터 발생 토크(20a)로의 전달 특성 C(s)를 산출한다. 이것은, 압력 제어부(12)가 미분 제어를 행하는 경우, C(s)=Kaiㆍs이다.

다음으로, 단계 S36에서는, 파라미터 조정부(100)는, 단계 S31~S35에 근거하여, 개루프 전달 특성 L(s)=P(s)ㆍC(s)를 산출하고, 개루프 전달 특성의 이득 여유 및 위상 여유를 산출한다. 다음으로, 단계 S37에서는, 파라미터 조정부(100)는, 개루프 전달 특성의 이득 여유 및 위상 여유가 모두 소정치 범위 내에 있는지 여부를 확인한다.

단계 S37에 있어서, 이득 여유 및 위상 여유 중 적어도 어느 한쪽이 소정 범위 내에 없는 경우, 단계 S38에서는, 파라미터 조정부(100)는, 압력 제어부(12)의 파라미터 Kad를 변경하여, 다시 단계 S35~S37의 처리를 반복하여 실행한다. 여기서, 압력 제어부(12)의 파라미터의 변경의 방법으로서는, 이득 여유 및 위상 여유 중 적어도 어느 한쪽이 소정 범위를 상회하는 경우는, Kad를 크게 하고, 이득 여유 및 위상 여유 중 적어도 어느 한쪽이 소정 범위 내를 하회하는 경우는, Kad를 작게 한다.

한편, 단계 S37에서 이득 여유 및 위상 여유의 양쪽이 소정 범위 내에 있는 경우에는, 파라미터 조정부(100)는, 단계 S39의 처리로 이행한다. 단계 S39에서는, 여기까지의 처리에서 얻어진 압력 제어부(12)의 파라미터를, 압력 제어부(12)에 설정한다. 그리고, 파라미터 조정부(100)는, 일련의 처리를 종료한다.

여기서, 실시의 형태 3의 연산 방식에서는, 가압 대상물(7)을 포함한 모터 발생 토크(20a)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성이 이용되지만, 전달 특성을 식별하기 위한 일반적인 수법인, 입력 신호(토크)에 M 계열 신호, 사인 스윕을 가했을 때의 출력 신호(압력 신호)로부터 해당 전달 특성의 식별을 행하고자 하면, 가압 대상물(7)에 접촉하거나, 떨어지거나 하기 때문에, 해당 전달 특성이 정확하게 구해지지 않는다. 이에 비하여, 실시의 형태 3에 의한 방법이면, 해당 전달 특성을 정확하게 구할 수 있고, 해당 전달 특성에 근거하여 압력 제어부(12)의 파라미터를 적절히 조정할 수 있다.

실시의 형태 4.

실시의 형태 1~3에서는, 가압 대상물(7)의 탄성 상수, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성, 반력에 관한 정보를 주로 이용하여, 압력 제어부(12)의 파라미터를 산출하는 구성에 대하여 설명했다. 이에 비하여, 실시의 형태 4에서는, 도 1에 있어서의 전동 기구(4)의 마찰 특성을 무시할 수 없을 정도로 큰 경우 등, 마찰 특성의 정보도 이용하여, 압력 제어부(12)의 파라미터를 산출하는 구성에 대하여 설명한다. 또한, 실시의 형태 4에서는, 도 1과 같이, 압력 제어의 마이너 루프로서 속도 제어를 두는 구성을 예로서 설명한다.

도 19는, 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 모터 제어 장치의 신호의 전달 특성을 나타내는 블록도이다. 이 도 19는, 도 1의 블록도를, 마찰 특성이 큰 경우를 고려하여, 각 신호간의 전달 특성이라고 하는 관점에서 그린 것이다. 도 19에 있어서, 동일 부호를 붙인 블록 및 신호는, 도 2의 블록도와 동일한 의미를 갖는 것으로 하고, 설명을 생략한다. 또한, 도 19의 부호 41은, 모터 속도에 비례하여 마찰 토크가 발생하는 점성 마찰 특성을 나타내는 블록이다. 또한, 블록 41에 있어서의 기호 d는, 점성 마찰 계수를 나타내는 상수이다. 마찰 토크는, 마찰은 모터의 움직임을 저해하도록 작용하기 때문에 모터 발생 토크(20a)에 대하여, 마이너스 방향으로 가해진다.

도 20은, 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 파라미터 조정부(100)를 나타내는 블록도이다. 도 20에 있어서, 실시의 형태 4의 정보 취득부(101)는, 실시의 형태 1과 같이, 가압 대상물(7)의 탄성 상수, 반력에 관한 정보, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성, 속도 제어부(13)의 파라미터, 전류 제어부(14)의 전달 특성, 및 압력 검출기(6)의 검출 지연을 나타내는 전달 특성의 각 정보를 외부로부터 취득한다.

또한, 실시의 형태 4의 정보 취득부(101)는, 이들 정보에 가하여, 마찰에 관한 정보를 외부로부터 취득한다. 또, 실시의 형태 1과 같이, 전류 제어부(14)의 전달 특성, 및 압력 검출기(6)의 검출 지연을 나타내는 전달 특성은, 각각 충분히 지연이 적은 경우에는, 정보의 취득을 생략하더라도 좋다. 파라미터 산출부(102)는, 이들 정보를 바탕으로, 압력 제어부(12)의 파라미터를 산출한다.

다음으로, 도 20의 파라미터 조정부(100)가 압력 제어부(12)의 파라미터 Ka를 조정할 때의 동작에 대하여 설명한다. 도 21은, 도 20의 파라미터 조정부(100)의 동작을 나타내는 플로우차트이다. 여기서, 도 21에 나타내는 처리의 흐름은, 실시의 형태 1에서 설명한 도 5와 유사한 처리의 흐름이 되고 있기 때문에, 이후의 설명에서는, 실시의 형태 1과 같은 처리에 대해서는 설명을 적절히 생략한다.

도 21에 있어서, 단계 S1, S2는, 실시의 형태 1의 처리 내용과 같다. 단계 S2의 다음의 처리인 단계 S40에서는, 파라미터 조정부(100)는, 마찰에 관한 정보인, 모터 속도에 비례하여 발생하는 점성 마찰의 점성 마찰 계수 d에 관한 정보를 취득한다.

여기서, 가압 대상물(7)의 탄성 상수가 큰 경우(가압 대상물(7)이 딱딱한 경우에 상당한다), 압력 및 모터 위치는 비례 관계에 있으며, 또한 탄성 상수가 크기 때문에, 모터(2)가 약간의 거리를 움직인 것만으로, 압력이 상승한다고 하는 성질이 있다. 이러한 가압 대상물(7)에 대하여, 압력 제어를 실행하면, 압력 제어를 실행하고 있을 때에 모터(2)의 속도는 매우 작아져, 속도의 크기에 비례하여 발생하는 점성 마찰에 대한 토크는 거의 무시할 수 있을 정도의 크기 된다.

이 경우, 점성 마찰이 아닌, 모터 속도의 방향에만 의존하여, 일정치의 마찰 토크가 발생하는 쿨롬 마찰과 같은 비선형 마찰 특성이 압력 제어에 미치는 영향이 커진다. 쿨롬 마찰은, 점성 마찰과 같이 선형인 전달 특성으로서 나타낼 수 없다. 이 때문에 쿨롬 마찰과 같은 비선형인 마찰 특성이 지배적인 경우에는, 선형 근사에 의해 산출된 점성 마찰 계수 d가 이용된다.

이 선형 근사의 예를, 도 22를 이용하여 설명한다. 도 22에서는, 비선형 마찰의 예인 쿨롬 마찰을, 굵은 실선으로 나타내고 있다. 쿨롬 마찰은, 모터 속도가 플러스 방향일 때에는, 플러스의 마찰 토크 τc가 모터 속도의 크기에 관계없이 발생하고, 속도가 마이너스 방향일 때에는, 마이너스의 마찰 토크 -τc가 모터 속도의 크기에 관계없이 발생한다. 압력 제어 중의 모터 속도의 최대치를 Vmax로 했을 때, 점성 마찰 계수의 근사 d를, d=τc/Vmax로서 근사를 행한다. 이와 같이 근사한 점성 마찰을 도 22 중에 일점쇄선으로 나타낸다.

도 22에 있어서, 모터 속도가 -Vmax로부터 +Vmax까지 변화했을 때에는, 근사를 행하기 전의 굵은 선의 쿨롬 마찰보다 작은 마찰로 근사하고 있는 것에 상당한다. 마찰은, 모터(2)의 동작에 대하여 저해하는 방향으로 작용하기 때문에, 마찰이 클 때일수록 압력 제어는 안정하게 되기 쉽다. 작게 근사 한 마찰 특성을 바탕으로, 압력 제어의 파라미터의 산출을 행하는 것에 의해, 보수적인 압력 제어의 파라미터를 산출하게 된다. 이 압력 제어의 파라미터를 사용하는 압력 제어는, 근사한 마찰 특성보다 큰 마찰이 걸리는 상황에서는, 안정한 압력 제어를 실현할 수 있게 된다.

여기서, Vmax의 산출예로서, 압력 지령치의 변화의 기울기와 탄성 상수를 이용하는 것을 들 수 있다. 압력 제어를 행하면, 압력 검출 신호의 값이 압력 지령치에 추종하므로, 압력 지령치와 압력 검출치는, 거의 같은 값을 취한다. 또한, 상술한 바와 같이 압력과 모터 위치는, 비례 관계에 있기 때문에, 압력 지령치와 모터 위치의 사이에도 비례 관계가 성립한다. 또한, 양자를 미분한 값, 즉 압력 지령치를 미분한 값과, 모터 위치를 미분하여 얻어지는 모터 속도의 사이에도 비례 관계가 성립한다.

비례 상수가 탄성 상수 K로 나타내어지기 때문에, 모터 속도는, 압력 지령치를 미분한 값을 가압 대상물(7)의 탄성 상수로 나눈 값과 같다고 볼 수 있고, 모터 속도의 최대치는, 압력 지령치의 변화의 기울기로부터 결정된다. 도 23은, 모터 속도와 압력 지령치(압력 지령 신호)의 관계를 설명하기 위한 그래프이다. 도 23에 있어서, 압력 지령치가 시간 T0 걸쳐 압력 0으로부터 F0으로 직선적으로 상승하는 경우, 모터 속도는, 압력 지령치의 변화의 기울기 F0/T0을 가압 대상물(7)의 탄성 상수 K로 나눈 값의 속도를 취한다. 다시 말해, 압력 지령치의 변화의 기울기 F0/T0을 가압 대상물(7)의 탄성 상수 K로 나누어 얻은 값으로부터, 점성 마찰 계수를 취득 가능하다.

또, 도 23에서는, 압력 지령치가 직선적으로 상승하는 예를 나타내고 있지만, 압력 지령치가 직선적으로 상승 또는 하강하지 않는 경우에는, 압력 지령치의 변화의 기울기의 최대치를 이용하면 된다. 또한, 압력 지령치는, 압력 제어를 행할 때의 사양으로서 사전에 주어지는 정보이기 때문에, 이 정보를 이용하면, 실제로 압력 제어를 행하기 전에 압력 제어 중의 모터(2)의 최대 속도를 얻을 수 있다. 또, 이상의 설명에서는 선형 근사의 일례를 나타낸 것이며, 선형 근사는, 이 예에 한정되는 것이 아니고, 비선형인 전달 특성을 선형 전달 특성으로 근사하는 기술 함수법을 이용하더라도 좋다.

다음으로, 단계 S3에서는, 파라미터 조정부(100)는, 모터 발생 토크(20a)로부터 압력 검출 신호로의 전달 특성을 산출한다. 여기서, 점성 마찰 또는 근사된 점성 마찰 계수 d를 이용한 경우, 모터 발생 토크(20a)로부터 압력 검출 신호로의 전달 특성인 다음의 식 (16)을 산출한다.

[수학식 16]

이 식 (16)의 전달 특성은, 가압 대상물(7)의 탄성 상수, 반력에 관한 정보뿐만 아니라, 점성 마찰 계수 d의 마찰에 관한 정보를 포함한 전달 특성을 나타내고 있다. 또, 도 21에 있어서의 단계 S4로부터 단계 S9는, 실시의 형태 1과 같은 처리이기 때문에, 설명을 생략한다.

다음으로, 시뮬레이션 결과에 근거하는 실시의 형태 4의 유효성에 대하여 설명한다. 여기서, 마찰에 관한 정보 이외에는, 실시의 형태 1의 도 9에서 행한 시뮬레이션과 같은 조건에서 시뮬레이션을 실시했다. 즉, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성을 식 (1)에서 나타내어지는 것을 이용하여, J=1.0e-3[㎏ㆍ㎡]로 하고, 반력 상수 h=3.18e-3[Nㆍm/N]로 하고, 탄성 상수 K=1.44e+4[N/㎭]로 하고, 전류 제어부(14)의 전달 특성을 I(s)=exp(-0.003s)로 하고, 압력 검출기(6)의 검출 지연 특성은 충분히 작게 α(s)=1이라고 하는 조건으로 했다.

또한, 압력 제어의 구성으로서는, 도 19와 같이 압력 제어의 마이너 루프에 속도 제어가 있는 구성이며, 압력 제어부(12)는 비례 제어(압력 제어부(12)의 파라미터는 비례 이득인 Ka)를 행하고, 속도 제어부(13)는 비례+적분 제어부(속도 제어부(13)의 파라미터는, 비례 이득 Kv와 적분 이득 Kvi)를 행하고, 그 파라미터 Kv=0.15[(Nㆍm)/(㎭/s)], Kvi=50[㎭/s]으로 설정했다.

이들 조건에 가하여, 기계의 마찰이 커, 점성 마찰 계수 d=0.05[(Nㆍm)/(㎭/s)]로 한 조건이며, 이들 정보에 근거하여 파라미터 조정부(100)에 압력 제어부(12)의 파라미터를 산출시켰다. 그리고, 도 9의 시뮬레이션과 같이, 도 21의 단계 S7 중의 개루프 전달 특성의 이득 여유가 5㏈ 이상 5.5㏈ 미만이고, 또한 위상 여유 5deg 이상이 되도록 조정을 행한바, 압력 제어부(12)의 파라미터는, Ka=0.0181[(㎭/s)/N]로 산출되었다.

따라서, 이 시뮬레이션 결과에 의하면, 마찰 특성 이외에는 본 시뮬레이션과 동일한 상황인 도 9의 시뮬레이션을 행했을 때에 산출된 압력 제어부(12)의 파라미터 Ka=0.0069[(㎭/s)/N]에 비하여, 압력 제어부(12)의 파라미터 Ka가 큰 값이 산출되고 있는 것을 알 수 있다.

다음으로, 도 21의 플로우차트에 따라 산출된 압력 제어부(12)의 비례 이득 Ka=0.0181[(㎭/s)/N]을 적용했을 때의 개루프 전달 특성 L(s)=P(s)ㆍC(s)의 보드 선도를 도 24에 나타낸다. 이 도 24에 의하면, 마찰이 없는 조건의 도 6과 비교하면, 약 34㎐의 피크 특성이 작은 특성이 되어 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 큰 점성 마찰이 작용한다고 하는 정보가 모터 발생 토크(20a)로부터 압력 검출 신호로의 전달 특성인 P(s)에 반영되었기 때문이다. 이와 같이 피크 특성이 작아진 것에 의해, 도 9의 상황보다 압력 제어부(12)의 파라미터 Ka를 크게 하더라도, 소정의 이득 여유 및 위상 여유를 만족할 수 있게 되었다.

도 25는, 도 21의 플로우차트에 따라 산출된 압력 제어부(12)의 파라미터를 적용했을 때의 압력 검출 신호의 시간 응답을 나타내는 그래프이다. 이 도 25는, 압력 제어부(12)의 비례 이득을 Ka=0.0181[(㎭/s)/N]로 설정했을 때의 압력 검출 신호의 시간 응답의 시뮬레이션 파형이다. 또, 압력 지령 신호로서, 도 7~9의 경우와 동일한 신호를 이용했다. 도 25에서는, 압력 지령 신호(11a)를 점선으로 나타내고, 압력 검출 신호(6a)를 실선으로 나타내고 있다.

도 25에 의하면, 압력 검출 신호에 압력 지령 신호보다 커지는 오버슛이나, 압력 검출 신호 자체에 진동이 발생하고 있지 않고, 양호한 압력 제어가 실현되고 있으며, 또한, 압력 검출 신호의 압력 지령 신호에 대한 추종 특성이 도 9에 나타내는 추종 특성보다 약간 향상되어 있는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 도 25에 있어서의 시간 0.5[초]에는, 압력이 90[N]을 취하고 있는 것에 비하여, 도 9에 있어서의 시간 0.5[초]에는, 압력이 85[N]를 취하고 있는 것으로부터 확인된다.

이것은, 압력 제어부(12)의 파라미터가, 도 9의 시뮬레이션에서 설정한 압력 제어부(12)보다 크게 산출되었기 때문이며, 압력 제어의 파라미터를 산출함에 있어서, 마찰 특성을 고려하는 것에 의해, 압력 제어의 안정성이 같은 정도이고, 보다 추종성이 높은 압력 제어의 파라미터를 산출하는 것이 가능하게 된다.

또, 실시의 형태 4에서는, 압력 제어의 마이너 루프가 속도 제어인 경우를 설명했지만, 실시의 형태 2, 3과 같이, 압력 제어의 마이너 루프가 위치 제어나 토크 제어인 경우와 같은 방식으로 실시하는 것이 가능하다. 또한, 모터로서 회전형 모터를 이용하더라도, 리니어 모터를 이용하더라도 같은 방식으로 실시하는 것이 가능하다.

실시의 형태 5.

실시의 형태 1의 파라미터 조정부(100)는, 압력 검출 신호(6a)로부터 모터 속도로의 전달 특성이 가압 대상물(7)의 탄성 상수의 역수를 비례 상수로 하는 미분 특성을 포함하는 전달 특성인 것을 이용하여 압력 제어부(12)의 파라미터를 조정했다. 이에 비하여, 실시의 형태 5의 파라미터 조정부(100)는, 압력 제어의 마이너 루프가 속도 제어인 경우에, 마이너 루프인 속도 제어 루프를 닫은 상태에 있어서의 속도 지령으로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성을 산출하고, 이 속도 지령으로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성을 이용하여 압력 제어부(12)의 파라미터를 조정한다.

실시의 형태 5의 모터 제어 장치 본체(10)의 구성의 개요는, 실시의 형태 1의 모터 제어 장치 본체(10)의 구성과 같으며, 실시의 형태 5에서는, 파라미터 산출부(102)의 처리 내용의 일부가 실시의 형태 1과는 다르다. 또한, 실시의 형태 5의 파라미터 조정부(100)의 정보의 흐름은, 실시의 형태 1의 도 3이나 도 4에 나타내는 정보의 흐름과 같다.

다음으로, 실시의 형태 5의 파라미터 조정부(100)가 압력 제어부(12)의 파라미터 Ka를 조정할 때의 동작에 대하여 설명한다. 도 26은, 실시의 형태 5의 파라미터 조정부(100)의 동작을 나타내는 플로우차트이다. 여기서는, 압력 제어부(12)가 비례 제어를 행하고, 압력 제어의 마이너 루프인 속도 제어부(13)가 비례+적분 제어를 행하는 경우의 처리 내용의 일례에 대하여 설명한다. 또, 도 26의 플로우차트에서는, 도 5의 플로우차트와 유사한 처리를 행하는 단계가 있지만, 이러한 유사한 부분에 대해서는 개략만을 설명하고, 서로 다른 부분에 대하여 자세하게 설명을 행한다.

도 26에 있어서, 우선, 단계 S51에서는, 파라미터 조정부(100)는, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성, 가압 대상물(7)의 탄성 상수 K, 반력 상수 h, 및 속도 제어부(13)의 파라미터 Kv, Kvi를 취득한다. 또, 속도 제어부(13)의 제어 규칙의 정보는, 파라미터 조정부(100)(정보 취득부(101))에 미리 기억되어 있는 것으로 한다.

다음으로, 단계 S52에서는, 파라미터 조정부(100)는, 전류 제어부(14)의 전달 특성 I(s), 및 압력 검출기(6)의 검출 지연을 나타내는 전달 특성 α(s)를 취득한다. 또, 양자의 지연 특성이 작은 경우는, 단계 S52를 생략하여, 단계 S53의 처리로 이행하더라도 좋다.

단계 S53에서는, 파라미터 조정부(100)는, 마찰에 관한 정보를 취득한다. 여기서, 마찰에 관한 정보란, 실시의 형태 4와 같이, 기계의 점성 마찰 계수 d, 혹은 쿨롬 마찰 등의 비선형 마찰 특성을 선형화한 마찰 계수 d에 관한 정보이다. 또, 마찰 특성을 무시할 수 있을 만큼 작은 경우에는, 단계 S53을 생략하고, 다음의 단계 S54의 처리로 이행하더라도 좋다.

단계 S54에서는, 파라미터 조정부(100)는, 단계 S51~S53에서 취득한 정보에 근거하여, 속도 지령 신호(12a)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성 Q(s)를 산출한다. 여기서, 모터 발생 토크(20a)로부터 모터 속도로의 전달 특성이 앞의 식 (1)로 나타낼 수 있고, 또한 속도 제어부(13)의 제어 규칙이 비례+적분 제어(도 2나 도 19 중의 블록 13)인 경우에는, 구체적으로 다음의 식 (17)과 같이 산출한다.

[수학식 17]

이것은, 도 2나 도 19에 나타내는 블록끼리의 관계로부터, 속도 지령 신호(12a)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성을 계산하면 얻어지는 관계이다. 또한, 기계에 공진 특성이 있는 경우에는, 식 (17)의 제 1 식의 1/(Js) 대신에 식 (2)를 대입하면, 같은 전달 특성의 계산을 행할 수 있다. 여기서, 전류 제어부(14)의 전달 특성, 및 압력 검출기(6)의 지연 특성을 무시할 수 있을 만큼 작고, 단계 S52에서 전류 제어부(14)의 전달 특성, 또는 압력 검출기(6)의 지연 특성의 정보의 취득을 생략한 경우에는, 각각 I(s)=1, α(s)=1로 하면 된다. 또한, 단계 S53에서 마찰 특성을 무시할 수 있을 만큼 작고, 정보의 취득을 생략한 경우에는, d=0으로 하여 처리를 행하면 된다.

다음으로, 단계 S55에서는, 파라미터 조정부(100)는, 압력 제어부(12)의 파라미터 Ka의 연산용의 초기치를 설정한다. 단계 S56에서는, 파라미터 조정부(100)는, 압력 제어부(12)의 전달 특성 D(s)를 취득한다. 실시의 형태 5의 예에서는, 압력 제어부(12)는 비례 제어를 행하는 구성이기 때문에, 압력 제어부(12)의 파라미터 Ka를 이용하여 D(s)=Ka이다.

단계 S57에서는, 파라미터 조정부(100)는, 단계 S54 및 S56에서 취득한 Q(s) 및 D(s)로부터, 개루프 전달 특성 L(s)=Q(s)ㆍD(s)를 산출하고, 개루프 전달 특성의 이득 여유 및 위상 여유를 산출한다. 단계 S58에서는, 파라미터 조정부(100)는, 개루프 전달 특성의 이득 여유 및 위상 여유가 모두 소정치 범위 내에 있는지 여부를 확인한다.

단계 S58에서 이득 여유 및 위상 여유 중 적어도 어느 한쪽이 소정 범위 내에 없는 경우, 단계 S59에서는, 파라미터 조정부(100)는, 압력 제어부(12)의 파라미터 Ka를 변경한다. 한편, 단계 S58에서 이득 여유 및 위상 여유의 양쪽이 소정 범위 내에 있는 경우에는, 파라미터 조정부(100)는, 단계 S60의 처리로 이행한다. 단계 S60에서는, 여기까지의 처리에서 얻어진 압력 제어부(12)의 파라미터를, 압력 제어부(12)에 설정한다. 그리고, 파라미터 조정부(100)는, 일련의 처리를 종료한다.

다음으로, 실시의 형태 5의 효과에 대하여 설명한다. 압력 제어의 안정성은, 압력 제어부(12)의 파라미터에만 의존하여 정해지는 것이 아니라, 압력 제어의 마이너 루프인 속도 제어부(13)의 이득 파라미터에도 의존한다. 실시의 형태 5에서는, 압력 제어의 마이너 루프인 속도 제어부(12)의 구성과 그 파라미터가, 속도 지령 신호(12a)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성인 Q(s)에 반영되고, 이에 근거하여 압력 제어부(12)의 파라미터가 조정된다. 이 구성에 의해, 압력 제어의 마이너 루프인 속도 제어부(13)의 제어 규칙 및 파라미터를 고려하여, 보다 적절한 압력 제어부(12)의 파라미터를 산출할 수 있다. 이 결과, 제어계의 안정성을 확보하면서, 압력 지령치에 대한 추종성 등의 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

실시의 형태 6.

실시의 형태 5에서는, 압력 제어의 마이너 루프에 속도 제어를 이용한 구성에 대하여 설명했다. 이에 비하여, 실시의 형태 6에서는, 압력 제어의 마이너 루프에 속도 제어 및 위치 제어의 양쪽을 이용하는 구성에 대하여 설명한다.

실시의 형태 6의 모터 제어 장치 본체(10)의 구성의 개요는, 실시의 형태 2의 모터 제어 장치 본체(10)의 구성과 같으며, 실시의 형태 6에서는, 파라미터 산출부(102)의 처리 내용의 일부가 실시의 형태 2와는 다르다. 또한, 실시의 형태 6의 파라미터 조정부(100)의 정보의 흐름은, 실시의 형태 2의 도 13에 나타내는 정보의 흐름과 같다.

다음으로, 실시의 형태 6의 파라미터 조정부(100)가 압력 제어부(12)의 파라미터 Kai를 조정할 때의 동작에 대하여 설명한다. 도 27은, 실시의 형태 6의 파라미터 조정부(100)의 동작을 나타내는 플로우차트이다. 여기서는, 도 12에 나타내는 바와 같이 압력 제어부(12)가 적분 제어를 행하고, 위치 제어부(15)가 비례 제어를 행하고, 속도 제어부(13)가 비례+적분 제어를 행하는 경우의 처리 내용의 일례에 대하여 설명한다. 또, 도 27의 플로우차트에서는, 도 14의 플로우차트와 유사한 처리를 행하는 단계가 있지만, 이러한 유사한 부분에 대해서는 개략만을 설명라고, 서로 다른 부분에 대하여 자세하게 설명을 행한다.

도 27에 있어서, 우선, 단계 S71에서는, 파라미터 조정부(100)는, 모터 토크(20c)로부터 모터 속도로의 전달 특성, 가압 대상물(7)의 탄성 상수 K, 반력 상수 h, 속도 제어부(13)의 파라미터 Kv, Kvi, 및 위치 제어부(15)의 파라미터 Kp를 취득한다. 또, 속도 제어부(13)및 위치 제어부(15)의 각각의 제어 규칙의 정보는, 파라미터 조정부(100)(정보 취득부(101))에 미리 기억되어 있는 것으로 한다.

다음으로, 단계 S72에서는, 파라미터 조정부(100)는, 전류 제어부(14)의 전달 특성 I(s), 및 압력 검출기(6)의 검출 지연을 나타내는 전달 특성 α(s)를 취득한다. 또, 양자의 지연 특성이 작은 경우는, 단계 S72를 생략하여, 단계 S73의 처리로 이행하더라도 좋다.

단계 S73에서는, 파라미터 조정부(100)는, 마찰에 관한 정보를 취득한다. 여기서, 마찰에 관한 정보란, 실시의 형태 4와 같이, 기계의 점성 마찰 계수 d, 혹은 쿨롬 마찰 등의 비선형 마찰 특성을 선형화한 마찰 계수 d에 관한 정보이다. 또, 마찰 특성을 무시할 수 있을 만큼 작은 경우에는, 단계 S73을 생략하고, 다음의 단계 S74의 처리로 이행하더라도 좋다.

단계 S74에서는, 파라미터 조정부(100)는, 단계 S71~S73에서 취득한 정보에 근거하여, 위치 지령 신호(12c)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성 Q(s)를 산출한다. 여기서, 모터 발생 토크로부터 모터 속도로의 전달 특성을 앞의 식 (1)로 나타낼 수 있는 경우, 속도 제어부(13)의 제어 규칙이 PI 제어(도 2의 블록 13)인 경우에는, 구체적으로 다음의 식 (18)과 같이 산출한다. 이것은, 도 12에 나타내는 블록끼리의 관계로부터, 위치 지령 신호(12c)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성을 계산하면 얻어지는 관계이다.

[수학식 18]

다음으로, 단계 S75에서는, 파라미터 조정부(100)는, 압력 제어부(12)의 파라미터 Kai에 초기치를 준다. 단계 S76에서는, 파라미터 조정부(100)는, 압력 제어부(13)의 전달 특성 D(s)를 취득한다. 실시의 형태 6의 예에서는, 압력 제어부(13)는 적분 제어를 행하는 구성이기 때문에, D(s)=Kai/s이다.

단계 S77에서는, 파라미터 조정부(100)는, 단계 S74 및 S76에서 취득한 Q(s) 및 D(s)로부터, 개루프 전달 특성 L(s)=Q(s)ㆍD(s)를 산출하고, 개루프 전달 특성의 이득 여유 및 위상 여유를 산출한다. 단계 S78에서는, 파라미터 조정부(100)는, 개루프 전달 특성의 이득 여유 및 위상 여유가 모두 소정치 범위 내에 있는지 여부를 확인한다.

단계 S78에서 이득 여유 및 위상 여유 중 적어도 어느 한쪽이 소정 범위 내에 없는 경우, 단계 S79에서는, 파라미터 조정부(100)는, 압력 제어부(12)의 파라미터 Kai를 변경한다. 한편, 단계 S78에서 이득 여유 및 위상 여유의 양쪽이 소정 범위 내에 있는 경우에는, 파라미터 조정부(100)는, 단계 S80의 처리로 이행한다. 단계 S80에서는, 여기까지의 처리에서 얻어진 압력 제어부(12)의 파라미터를, 압력 제어부(12)에 설정한다. 그리고, 파라미터 조정부(100)는, 일련의 처리를 종료한다.

다음으로, 실시의 형태 6의 효과에 대하여 설명한다. 압력 제어의 안정성은, 압력 제어부(12)의 파라미터에만 의존하여 정해지는 것이 아니라, 압력 제어의 마이너 루프인 위치 제어부(15)나 속도 제어부(13)의 이득 파라미터에도 의존한다. 실시의 형태 6에서는, 압력 제어의 마이너 루프인 위치 제어부(15) 및 속도 제어부(13)의 구성과, 이들 파라미터가 위치 지령 신호(12c)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성인 Q(s)에 반영되고, 이에 근거하여 압력 제어부(12)의 파라미터가 조정된다. 이 구성에 의해, 보다 적절한 압력 제어부(12)의 파라미터를 산출할 수 있다. 이 결과, 압력 제어계의 안정성을 확보하면서, 압력 지령치에 대한 추종성 등의 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 실시의 형태 5와 같이, 실시의 형태 6에서도, Q(s)는, 가압 대상물(7)의 탄성 상수에 대략 비례한다. 이 때문에, 가공 장치(1)의 가압 대상물(7)이 변경되는 경우에, 그 변경 후의 가압 대상물(7)의 탄성 상수를 알면, 가압 대상물(7)의 변경 전의 압력 제어부(12)의 파라미터를 사용하고 있었을 때와 같은 정도의 안정 여유를 갖는, 가압 대상물(7)의 변경 후의 압력 제어부(12)의 파라미터를 간단하게 산출할 수 있다.

실시의 형태 7.

일반적으로, 각종 성형기나 본더(bonder) 등의 가공 기계 등에서는, 통상 완전히 같은 워크(가압 대상물)에만 대하여, 가공(가압)하는 것이 아니라, 다양한 다른 종류의 워크에 대하여, 가공 동작을 행한다. 따라서, 워크를 변경하는 경우에는, 워크의 탄성 상수가 변화하므로, 압력 제어를 안정하게 행하기 위해서는, 워크의 특성에 따라 압력 제어용 파라미터를 변경할 필요가 있다.

이와 같이 압력 제어부(12)의 파라미터를 변경하기 위해서는, 가공 장치(1)의 가압 대상물(7)의 종류가 변경될 때마다, 실시의 형태 1~6에서 설명한 방법을 다시 하는 것도 생각할 수 있다. 그렇지만, 가압 대상물(7)의 탄성 상수가, 그다지 크게 변하지 않으면(예컨대 1/3 이상~3배 미만 등), 보다 간단한 방식으로, 이것을 실현하는 것이 가능하다. 그래서, 실시의 형태 7에서는, 압력 제어의 마이너 루프가 속도 제어인 경우를 예를 들어, 이 실현 방법에 대하여 설명한다.

또, 가압 대상물(7)의 탄성 상수가 크게 변하는(예컨대 3배 이상 혹은 1/3 미만 등) 경우에는, 실시의 형태 5, 6에 있어서의 전달 특성 Q(s)에 관한 성질(Q(s)의 크기는 가압 대상물(7)의 탄성 상수 K에 비례한다)을 얻을 수 없다. 이 때문에, 다시, 실시의 형태 1~6에서 설명한 방법을 반복하면 된다.

식 (17)의 제 2 식에 있어서, 속도 지령 신호(12a)로부터 압력 검출 신호(6a)로의 전달 특성인 Q(s)의 분모는, 주파수 영역 s=jω(j : 허수 단위, ω : 주파수를 나타내는 파라미터)로 생각한 경우, 제어계의 안정성에 관한 고주파 영역(ω가 비교적 큰 영역)에서는, 탄성 상수의 크기(값)가 다소 변하더라도, s의 1차의 항에만 영향을 주고, 고주파 영역에서는 s의 2차의 항이나 3차의 항이 지배적이 되므로, 분모 전체의 크기(값)에 별로 영향을 주지 않는다.

한편, Q(s)의 분자는, 가압 대상물(7)의 탄성 상수에 비례한다. 이것으로부터, 가압 대상물(7)을 변경한 것만으로는, 기계 가동 부분의 관성 J, 점성 마찰 계수 d, 속도 제어부(13)의 파라미터 Kv, Kvi 등은 변하지 않으므로, Q(s)는, 가압 대상물(7)의 탄성 상수에 대략 비례하는 관계에 있다고 말할 수 있다. 이것은, 압력 제어의 마이너 루프가 위치 제어인 경우에 대해서도, 식 (18)로부터 마찬가지로 성립한다. 이 성질은, 가압 대상물(7)이 변경되는 전후에, 탄성 상수가 극단적으로 크게 변하지 않을 때에, 성립하기 쉽다.

여기서, 도 26의 플로우차트에 따라, 어느 가압 대상물(7)에 대한 압력 제어부(12)의 파라미터가 산출되고 있는 것으로 한다. 상기의 Q(s)에 관한 성질로부터, 변경 후의 가압 대상물(7)의 탄성 상수만 알고 있으면, 가압 대상물(7)의 변경 후의 Q(s)는, 대체로, 변경 후의 가압 대상물(7)의 탄성 상수와, 변경 전의 가압 대상물(7)의 탄성 상수의 비(이하, 「탄성 상수의 비」라고 한다)로 산출되는 값의 배수만큼 변화한다고 추측할 수 있다.

또한, 가압 대상물(7)의 변경 전의 압력 제어의 이득 여유와, 가압 대상물(7)의 변경 후의 압력 제어의 이득 여유를 같은 정도로 하기 위해서는, 가압 대상물(7)의 변경 전에 사용된 이득에, 탄성 상수의 비로 산출된 값의 역수를 곱하여 압력 제어부(12)의 파라미터를 변경하면 된다. 예컨대, 어느 가압 대상물(7)에 대하여, 도 26의 플로우차트에 따라, 압력 제어부(12)의 이득 여유가 20㏈가 되도록 조정되고 있으며 가압 대상물(7)을 변경하는 것에 의해, 변경 후의 가압 대상물(7)의 탄성 상수가, 원래의 가압 대상물(7)보다 1.5배 커졌다고 가정한다.

이때, 상기의 Q(s)에 관한 성질에 의해, 가압 대상물(7)의 변경 후의 Q(s)는, 가압 대상물(7)의 변경 전의 Q(s)보다 대략 1.5배 커진다. 이것으로부터, 가압 대상물(7)의 변경 후의 압력 제어의 개루프 전달 특성 L(s)=D(s)ㆍQ(s)의 이득 여유를, 가압 대상물(7)의 변경 전의 이득 여유와 같은 20㏈로 하기 위해서는, 압력 제어부(12)의 파라미터를 1/2배로 하면 좋고, 가압 대상물(7)의 탄성 상수만으로부터 간단하게 압력 제어부(12)의 파라미터를 산출할 수 있다.

즉, 가압 대상물(7)이 변경되기 전의 상태에서, 파라미터 조정부(100)가 실시의 형태 1~6의 어느 하나의 방법으로, 미리 압력 제어부(12)의 파라미터를 미리 조정한다. 그 후의 가압 대상물(7)의 변경 후에, 파라미터 조정부(100)가, 변경 전의 가압 대상물(7)의 탄성 상수와, 변경 전의 압력 제어부(12)의 파라미터의 곱을 비례 승수(proportional multiplier)로 하고, 그 비례 승수가 변경 후의 가압 대상물(7)의 탄성 상수에 반비례하도록 압력 제어부(12)의 파라미터를 조정한다. 이에 의해, 압력 제어부(12)의 파라미터를 간단하게 조정하는 것이 가능하다.

또, 실시의 형태 7에서는, 압력 제어의 마이너 루프가 속도 제어인 경우에 대하여 설명했지만, 압력 제어의 마이너 루프가 위치 제어 혹은 전류 제어이더라도, 실시의 형태 7과 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 실시의 형태 1~7에서는, 압력 제어에 관한 구성에 대하여 설명했지만, 실시의 형태 1~7의 압력 제어를, 그대로 힘 제어로 치환할 수도 있다. 즉, 역학적 물리량으로서 힘을 이용할 수도 있다.

Claims

모터를 갖고, 힘 및 압력 중 어느 한쪽인 역학적 물리량을 대상물에 가하기 위한 기계 부하에 접속되고, 상기 모터의 동력에 의해, 상기 기계 부하를 변위시켜 상기 대상물에 가하는 것에 의해, 상기 대상물에 상기 역학적 물리량을 가하는 전동 기구에 마련되는 모터 제어 장치로서,
상기 기계 부하로부터 상기 대상물에 작용하는 상기 역학적 물리량의 값을 물리량 취득치로서 취득하고, 상기 물리량 취득치를 미리 설정된 물리량 목표치로 하기 위한 물리량 지령치를 생성하여, 상기 물리량 취득치와 상기 물리량 지령치를 이용하여 상기 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 장치 본체를 구비하고,
상기 모터 제어 장치 본체는,
상기 물리량 취득치 및 상기 물리량 지령치에 근거하여 속도 지령치를 산출하는 물리량 제어부와,
상기 모터의 모터 속도를 검출하기 위한 속도 검출 수단에 의한 모터 속도 검출치와, 상기 물리량 제어부에 의해 산출된 속도 지령치에 근거하여, 상기 모터의 토크 지령치 또는 추력(thrust) 지령치를 산출하는 속도 제어부와,
상기 속도 제어부에 의해 산출된 상기 토크 지령치 또는 상기 추력 지령치에 근거하여, 상기 모터에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부와,
상기 대상물의 탄성 상수의 정보, 상기 기계 부하로부터 상기 대상물에 상기 역학적 물리량이 작용한 것에 따른 모터 토크 또는 추력의 반력에 관한 정보, 모터 토크 또는 추력으로부터 모터 속도, 모터 위치 또는 모터 가속도로의 전달 특성의 정보, 상기 속도 제어부의 제어 규칙의 정보, 및 상기 속도 제어부의 파라미터의 정보를 취득하는 정보 취득부를 갖고, 상기 물리량 취득치의 신호로부터 모터 속도로의 전달 특성이 상기 대상물의 탄성 상수의 역수를 비례 상수로 하는 미분 특성을 포함하는 전달 특성인 것 및 상기 정보 취득부가 취득한 정보를 이용하여, 상기 물리량 제어부의 파라미터를 조정하는 압력 제어 파라미터 조정부
를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
모터를 갖고, 힘 및 압력 중 어느 한쪽인 역학적 물리량을 대상물에 가하기 위한 기계 부하에 접속되고, 상기 모터의 동력에 의해, 상기 기계 부하를 변위시켜 상기 대상물에 가하는 것에 의해, 상기 대상물에 상기 역학적 물리량을 가하는 전동 기구에 마련되는 모터 제어 장치로서,
상기 기계 부하로부터 상기 대상물에 작용하는 상기 역학적 물리량의 값을 물리량 취득치로서 취득하고, 상기 물리량 취득치를 미리 설정된 물리량 목표치로 하기 위한 물리량 지령치를 생성하여, 상기 물리량 취득치와 상기 물리량 지령치를 이용하여 상기 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 장치 본체를 구비하고,
상기 모터 제어 장치 본체는,
상기 물리량 취득치 및 상기 물리량 지령치에 근거하여 위치 지령치를 산출하는 물리량 제어부와,
상기 모터의 모터 위치를 검출하기 위한 위치 검출 수단에 의한 위치 검출치와, 상기 물리량 제어부에 의해 산출된 위치 지령치에 근거하여, 속도 지령치를 산출하는 위치 제어부와,
상기 모터의 모터 속도를 검출하기 위한 속도 검출 수단에 의한 모터 속도 검출치와, 상기 위치 제어부에 의해 산출된 속도 지령치에 근거하여, 상기 모터의 토크 지령치 또는 추력 지령치를 산출하는 속도 제어부와,
상기 속도 제어부에 의해 산출된 상기 토크 지령치 또는 상기 추력 지령치에 근거하여, 상기 모터에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부와,
상기 대상물의 탄성 상수의 정보, 상기 기계 부하로부터 상기 대상물에 상기 역학적 물리량이 작용한 것에 따른 모터 토크 또는 추력의 반력에 관한 정보, 모터 토크 또는 추력으로부터 모터 속도로의 전달 특성의 정보, 상기 위치 제어부의 제어 규칙의 정보, 상기 위치 제어부의 파라미터의 정보, 상기 속도 제어부의 제어 규칙의 정보, 및 상기 속도 제어부의 파라미터의 정보를 취득하는 정보 취득부를 갖고, 상기 물리량 취득치의 신호로부터 모터 위치로의 전달 특성이 상기 대상물의 탄성 상수의 역수를 비례 상수로 하는 비례 특성을 포함하는 전달 특성인 것, 상기 물리량 취득치의 신호로부터 모터 속도로의 전달 특성이 상기 대상물의 탄성 상수의 역수를 비례 상수로 하는 미분 특성을 포함하는 전달 특성인 것 및 상기 정보 취득부가 취득한 정보를 이용하여, 상기 물리량 제어부의 파라미터를 조정하는 파라미터 조정부
를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
모터를 갖고, 힘 및 압력 중 어느 한쪽인 역학적 물리량을 대상물에 가하기 위한 기계 부하에 접속되고, 상기 모터의 동력에 의해, 상기 기계 부하를 변위시켜 상기 대상물에 가하는 것에 의해, 상기 대상물에 상기 역학적 물리량을 가하는 전동 기구에 마련되는 모터 제어 장치로서,
상기 기계 부하로부터 상기 대상물에 작용하는 상기 역학적 물리량의 값을 물리량 취득치로서 취득하고, 상기 물리량 취득치를 미리 설정된 물리량 목표치로 하기 위한 물리량 지령치를 생성하여, 상기 물리량 취득치와 상기 물리량 지령치를 이용하여 상기 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 장치 본체를 구비하고,
상기 모터 제어 장치 본체는,
상기 물리량 취득치 및 상기 물리량 지령치에 근거하여 모터 토크 지령치 또는 추력 지령치를 산출하는 물리량 제어부와,
상기 물리량 제어부에 의해 산출된 상기 모터 토크 지령치 또는 상기 추력 지령치에 근거하여, 상기 모터에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부와,
상기 대상물의 탄성 상수의 정보, 상기 기계 부하로부터 상기 대상물에 상기 역학적 물리량이 작용한 것에 따른 모터 토크 또는 추력의 반력에 관한 정보, 모터 토크 또는 추력으로부터 모터 속도로의 전달 특성의 정보의 파라미터의 정보를 취득하는 정보 취득부를 갖고, 상기 정보 취득부가 취득한 정보를 이용하여, 상기 물리량 제어부의 파라미터를 조정하는 파라미터 조정부
를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
모터를 갖고, 힘 및 압력 중 어느 한쪽인 역학적 물리량을 대상물에 가하기 위한 기계 부하에 접속되고, 상기 모터의 동력에 의해, 상기 기계 부하를 변위시켜 상기 대상물에 가하는 것에 의해, 상기 대상물에 상기 역학적 물리량을 가하는 전동 기구에 마련되는 모터 제어 장치로서,
상기 기계 부하로부터 상기 대상물에 작용하는 상기 역학적 물리량의 값을 물리량 취득치로서 취득하고, 상기 물리량 취득치를 미리 설정된 물리량 목표치로 하기 위한 물리량 지령치를 생성하여, 상기 물리량 취득치와 상기 물리량 지령치를 이용하여 상기 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 장치 본체를 구비하고,
상기 모터 제어 장치 본체는,
상기 물리량 취득치 및 상기 물리량 지령치에 근거하여 속도 지령치를 산출하는 물리량 제어부와,
상기 모터의 모터 속도를 검출하기 위한 속도 검출 수단에 의한 모터 속도 검출치와, 상기 물리량 제어부에 의해 산출된 속도 지령치에 근거하여, 상기 모터의 토크 지령치 또는 추력 지령치를 산출하는 속도 제어부와,
상기 속도 제어부에 의해 산출된 상기 토크 지령치 또는 상기 추력 지령치에 근거하여, 상기 모터에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부와,
상기 대상물의 탄성 상수의 정보, 상기 기계 부하로부터 상기 대상물에 상기 역학적 물리량이 작용한 것에 따른 모터 토크 또는 추력의 반력에 관한 정보, 모터 토크 또는 추력으로부터 모터 속도, 모터 위치 또는 모터 가속도로의 전달 특성의 정보, 상기 속도 제어부의 제어 규칙의 정보, 및 상기 속도 제어부의 파라미터의 정보를 취득하는 정보 취득부를 갖고, 상기 정보 취득부가 취득한 정보를 이용하여, 상기 속도 지령치에 대한 속도 지령 신호로부터 상기 물리량 취득치의 신호로의 전달 특성을 산출하고, 그 산출한 전달 특성에 근거하여 상기 물리량 제어부의 파라미터를 조정하는 파라미터 조정부
를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
모터를 갖고, 힘 및 압력 중 어느 한쪽인 역학적 물리량을 대상물에 가하기 위한 기계 부하에 접속되고, 상기 모터의 동력에 의해, 상기 기계 부하를 변위시켜 상기 대상물에 가하는 것에 의해, 상기 대상물에 상기 역학적 물리량을 가하는 전동 기구에 마련되는 모터 제어 장치로서,
상기 기계 부하로부터 상기 대상물에 작용하는 상기 역학적 물리량의 값을 물리량 취득치로서 취득하고, 상기 물리량 취득치를 미리 설정된 물리량 목표치로 하기 위한 물리량 지령치를 생성하여, 상기 물리량 취득치와 상기 물리량 지령치를 이용하여 상기 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 장치 본체를 구비하고,
상기 모터 제어 장치 본체는,
상기 물리량 취득치 및 상기 물리량 지령치에 근거하여 위치 지령치를 산출하는 물리량 제어부와,
상기 모터의 모터 위치를 검출하기 위한 위치 검출 수단에 의한 위치 검출치와, 상기 물리량 제어부에 의해 산출된 위치 지령치에 근거하여, 속도 지령치를 산출하는 위치 제어부와,
상기 모터의 모터 속도를 검출하기 위한 속도 검출 수단에 의한 모터 속도 검출치와, 상기 위치 제어부에 의해 산출된 속도 지령치에 근거하여, 상기 모터의 토크 지령치 또는 추력 지령치를 산출하는 속도 제어부와,
상기 속도 제어부에 의해 산출된 상기 토크 지령치 또는 상기 추력 지령치에 근거하여, 상기 모터에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부와,
상기 대상물의 탄성 상수의 정보, 상기 기계 부하로부터 상기 대상물에 상기 역학적 물리량이 작용한 것에 따른 모터 토크 또는 추력의 반력에 관한 정보, 모터 토크 또는 추력으로부터 모터 속도로의 전달 특성의 정보, 상기 위치 제어부의 제어 규칙의 정보, 상기 위치 제어부의 파라미터의 정보, 상기 속도 제어부의 제어 규칙의 정보, 및 상기 속도 제어부의 파라미터의 정보를 취득하는 정보 취득부를 갖고, 상기 정보 취득부가 취득한 정보를 이용하여, 위치 지령치에 대한 위치 지령 신호로부터 상기 물리량 취득치의 신호로의 전달 특성을 산출하고, 그 산출한 전달 특성에 근거하여 상기 물리량 제어부의 파라미터를 조정하는 파라미터 조정부
를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정보 취득부는, 상기 전류 제어부의 전달 특성의 정보를 더 취득하고,
상기 파라미터 조정부는, 상기 정보 취득부가 취득한 상기 전류 제어부의 전달 특성의 정보도 이용하여 상기 물리량 제어부의 파라미터를 산출하는
것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모터 제어 장치 본체는, 상기 기계 부하로부터 상기 대상물에 작용하는 상기 역학적 물리량을 검출하기 위한 물리량 검출 수단을 통해, 상기 물리량 취득치를 취득하고,
상기 정보 취득부는, 상기 물리량 검출 수단의 지연 특성을 나타내는 전달 특성의 정보를 더 취득하고,
상기 파라미터 조정부는, 상기 정보 취득부가 취득한 상기 물리량 검출 수단의 지연 특성을 나타내는 전달 특성의 정보도 이용하여 상기 물리량 제어부의 파라미터를 조정하는
것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정보 취득부는, 모터 속도에 비례한 마찰 토크 또는 마찰 추력에 따라 발생하는 점성 마찰의 점성 마찰 계수, 또는 비선형인 마찰 특성을 모터 속도에 비례한 점성 마찰로 근사했을 때의 점성 마찰 계수를 더 취득하고,
상기 파라미터 조정부는, 상기 정보 취득부가 취득한 점성 마찰 계수의 정보도 이용하여 상기 물리량 제어부의 파라미터를 조정하는
것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 정보 취득부는, 물리량 지령치의 변화의 기울기를 상기 대상물의 탄성 상수로 나누어 얻은 값으로부터, 상기 점성 마찰 계수를 취득하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 파라미터 조정부는, 상기 물리량 제어부의 파라미터를 조정할 때에, 개루프 전달 특성의 이득 여유 및 위상 여유를 산출하고, 산출한 값이 소정의 범위 내가 되도록 상기 물리량 제어부의 파라미터를 조정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 파라미터 조정부는, 상기 정보 취득부가 취득한 정보에 근거하여, 폐루프 전달 함수의 극(pole)이 소정의 범위 내가 되도록 상기 물리량 제어부의 파라미터를 조정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 파라미터 조정부는, 가압 대상물이 변경되었을 때에, 변경 전의 가압 대상물의 탄성 상수와, 가압 대상물의 변경 전의 상기 물리량 제어부의 파라미터의 곱을 비례 승수(proportional multiplier)로 하고, 변경 후의 가압 대상물의 탄성 상수에 반비례하여, 가압 대상물의 변경 후의 상기 물리량 제어부의 파라미터를 조정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.