KR20230154976A - 모터 제어 장치, 모터 제어 시스템 및 모터 제어 방법 - Google Patents

모터 제어 장치, 모터 제어 시스템 및 모터 제어 방법 Download PDF

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KR20230154976A
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히로유키 세키구치
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

모터 제어 장치(100)는, 모터(2)의 속도를 검출하는 속도 검출기(5)와, 모터의 속도 및 속도 지령에 근거하여 토크 지령을 생성하는 속도 제어기(4)와, 토크 지령을 보정하여 보정 토크 지령을 생성하는 보정 연산기(6)와, 토크 지령 및 보정 토크 지령에 근거하여 모터에 전류를 흐르게 하는 전류 제어기(3)와, 모터에서 발생하고 있는 진동 진폭과 진동 주파수를 검출하는 진동 검출기(8)와, 속도 제어기의 파라미터를 변경하는 파라미터 설정 변경기(9)를 구비하고, 보정 연산기는, 진동 진폭이 임계값보다 커진 경우, 모터, 속도 검출기, 속도 제어기, 보정 연산기 및 전류 제어기로 구성되는 피드백 제어계에 대해, 진동 주파수의 전달 특성을 안정화시키는 보정 토크 지령을 계산하고, 파라미터 설정 변경기는, 전달 특성을 안정화시킨 후에 진동 진폭이 감소한 경우, 속도 제어기의 파라미터를 변경한다.

Description

모터 제어 장치, 모터 제어 시스템 및 모터 제어 방법
본 개시는, 기계 장치에 연결된 모터를 피드백 제어하는 모터 제어 장치, 모터 제어 시스템 및 모터 제어 방법에 관한 것이다.
위치나 속도라고 하는 상태량을 높은 정밀도로 제어할 필요가 있는 기계 장치에서는, 구동원에 모터를 이용하여, 피드백 제어를 행한다. 지령에 대해서 고응답으로 고정밀의 피드백 제어를 실현하기 위해서는, 피드백 제어 연산의 파라미터를 적절히 설계할 필요가 있다. 파라미터가 적절한 범위로부터 벗어난 경우는, 고응답으로 고정밀의 피드백 제어를 실현할 수 없을 뿐만 아니라, 피드백 제어계가 불안정화하고, 동작이 진동적으로 된다고 하는 현상이 생기는 경우가 있다.
피드백 제어계의 파라미터는, 모터에 연결되어 있는 부하 기계의 특성에 맞추어 설정할 필요가 있다. 기계 특성의 예로서, 부하 기계의 관성이나 강성을 들 수 있고, 이러한 특성에 따라 파라미터를 설정할 필요가 있다.
또, 모터로 구동되는 부하 기계에서는, 운전 중에 기계 특성이 변화하는 것이 있고, 예를 들면 시트 형상의 재료를 롤에서 감거나 감은 것을 풀거나 하면서 가공하는 롤 투 롤(roll to roll) 장치에서는, 롤에 감겨 있는 재료의 양에 따라 롤을 회전시키는 모터에 걸리는 관성이 변화한다. 특히, 롤 투 롤 장치에서는 그 변화가 크고, 롤에 감겨 있는 재료의 양에 따라, 관성이 몇십배도 변화하는 경우가 있다. 이러한 장치에서는, 관성의 크기가 어느 쪽으로 치우친 상태에 적절한 파라미터 설정을 행하면, 반대의 상태로 제어계가 불안정화하는 경우가 있다. 이것을 방지하기 위해서는, 관성 변화를 파악하여, 전 범위에서 안정되도록 파라미터 설정하거나, 관성 변화에 따라 미리 결정해 둔 파라미터 설정을 변경하는 구조를 준비하거나 할 필요가 있어, 장치 시작의 작업량이 커진다. 또, 변화 범위 전체의 특성을 파악할 필요가 있기 때문에, 장치 시작의 작업시의 자동 조정 기능의 이용도 어려워진다.
특허문헌 1에는, 관성이 변화하는 기계 장치에서 피드백 제어계가 진동적으로 되는 것을 방지하기 위해 관성 검출 수단 또는 진동 검출 수단을 구비하고, 각 수단의 검출 결과에 근거하여 피드백 제어계의 파라미터를 변경하고, 모터의 진동을 억제하는 모터 시스템이 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본특허공개 제2016-35676호 공보
그러나, 진동 발생에는 외란이나 제어계의 불안정화 등 복수의 요인이 있고, 요인에 따라 다른 대응이 필요하지만, 진동 발생 또는 진폭 증대라고 하는 정보만으로는 발생 현상의 요인을 판별할 수 없다. 그 때문에, 특허문헌 1에 기재된 모터 시스템에서는 파라미터 설정을 적절히 변경할 수 없는 경우가 있었다. 또, 관성 검출 수단에는, 가감속을 동반하는 동작이 필요하기 때문에, 운전 패턴에 따라서는 관성 검출이 곤란해지는 경우가 있었다.
본 개시는, 상기에 비추어 이루어진 것으로서, 제어 대상의 모터에 연결된 부하가 변화하는 경우의 동작의 안정화를 실현 가능한 모터 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 개시는, 부하 기계를 구동하는 모터를 제어하는 모터 제어 장치로서, 모터의 속도를 검출하는 속도 검출기와, 모터의 속도 및 속도 지령에 근거하여 모터에 대한 토크 지령을 생성하는 속도 제어기와, 토크 지령을 보정하여 보정 토크 지령을 생성하는 보정 연산기와, 토크 지령 및 보정 토크 지령에 근거하여 모터에 전류를 흐르게 하는 전류 제어기와, 모터에서 발생하고 있는 진동의 진폭인 진동 진폭과 진동의 주파수인 진동 주파수를 검출하는 진동 검출기와, 속도 제어기의 파라미터를 변경하는 파라미터 설정 변경기를 구비한다. 보정 연산기는, 진동 진폭이 임계값보다 커진 경우에, 모터, 속도 검출기, 속도 제어기, 보정 연산기 및 전류 제어기로 구성되는 피드백 제어계에 대해, 진동 검출기가 검출한 진동 주파수의 전달 특성을 안정화시키는 보정 토크 지령을 계산하고, 파라미터 설정 변경기는, 전달 특성을 안정화시킨 후에 진동 검출기가 검출하는 진동 진폭이 감소한 경우, 속도 제어기의 파라미터를 변경한다.
본 개시에 따른 모터 제어 장치는, 제어 대상의 모터에 연결된 부하가 변화하는 경우의 동작의 안정화를 실현할 수 있다고 하는 효과가 있다.
도 1은 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치를 적용하여 실현되는 모터 제어 시스템의 구성예를 나타내는 블럭도
도 2는 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치가 구동하는 모터의 보드 선도(Bode diagram)
도 3은 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치의 피드백 제어계의 개(開)루프 전달 함수의 보드 선도
도 4는 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치의 피드백 제어계의 개루프 전달 함수의 나이키스트 선도(Nyquist diagram)
도 5는 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치가 불안정화했을 때의 동작 파형의 일례를 나타내는 도면
도 6은 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치의 보정 연산기의 전달 함수의 보드 선도
도 7은 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치의 피드백 제어계의 개루프 전달 함수의 보드 선도
도 8은 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치의 피드백 제어계의 개루프 전달 함수의 나이키스트 선도
도 9는 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치의 피드백 제어계가 안정화했을 때의 동작 파형을 나타내는 도면
도 10은 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치의 피드백 제어계가 안정화한 경우의 개루프 전달 함수의 보드 선도
도 11은 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치의 피드백 제어계가 안정화한 경우의 개루프 전달 함수의 나이키스트 선도
도 12는 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치에 외란 진동이 들어갔을 때의 동작 파형을 나타내는 도면
도 13은 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치가 모터의 진동을 억제하는 동작의 일례를 나타내는 흐름도
도 14는 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치를 실현하는 하드웨어의 일례를 나타내는 도면
도 15는 실시의 형태 2에 따른 모터 제어 장치를 적용하여 실현되는 모터 제어 시스템의 구성예를 나타내는 블럭도
도 16은 실시의 형태 2에 따른 모터 제어 장치의 피드백 제어계의 개루프 전달 함수의 보드 선도
도 17은 부하 기계의 관성이 감소하는 과정의 모터의 속도 검출값의 파형의 일례를 나타내는 도면
도 18은 실시의 형태 2에 따른 모터 제어 장치의 피드백 제어계의 개루프 전달 함수의 보드 선도
도 19는 실시의 형태 2에 따른 모터 제어 장치의 피드백 제어계가 안정화했을 때의 동작 파형을 나타내는 도면
도 20은 실시의 형태 2에 따른 모터 제어 장치의 피드백 제어계가 안정화한 경우의 개루프 전달 함수의 보드 선도
도 21은 실시의 형태 2에 따른 모터 제어 장치에 외란 진동이 들어갔을 때의 동작 파형을 나타내는 도면
도 22는 실시의 형태 3에 따른 모터 제어 장치를 적용하여 실현되는 모터 제어 시스템의 구성예를 나타내는 블럭도
도 23은 실시의 형태 4에 따른 모터 제어 장치를 적용하여 실현되는 모터 제어 시스템의 구성예를 나타내는 블럭도
이하에, 본 개시의 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치, 모터 제어 시스템 및 모터 제어 방법을 도면에 근거하여 상세하게 설명한다.
실시의 형태 1.
도 1은, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치를 적용하여 실현되는 모터 제어 시스템의 구성예를 나타내는 블럭도이다.
실시의 형태 1에 따른 모터 제어 시스템(200)은, 모터 제어 장치(100)와, 모터 제어 장치(100)에 의해 제어되는 모터(2)와, 모터(2)에 연결된 부하 기계(1)를 구비한다.
모터(2)는, 모터 제어 장치(100)로부터 전류의 공급을 받아 토크를 발생하고, 부하 기계(1)를 구동한다.
모터 제어 장치(100)는, 전류 제어기(3)와, 속도 제어기(4)와, 속도 검출기(5)와, 보정 연산기(6)와, 위치 제어기(7)와, 진동 검출기(8)와, 파라미터 설정 변경기(9)를 구비한다. 속도 검출기(5)는, 위치 검출기(51) 및 미분 연산기(52)로 구성된다.
전류 제어기(3)는, 보정 연산기(6)로부터 입력되는 보정 토크 지령에 근거하여, 모터(2)에 공급하는 전류를 제어한다.
속도 제어기(4)는, 위치 제어기(7)로부터 입력되는 속도 지령과 속도 검출기(5)로부터 입력되는 속도 검출값에 근거하여 토크 지령을 생성한다. 구체적으로는, 속도 제어기(4)는, 속도 검출값이 속도 지령에 추종하도록, 비례 계산 및 적분 계산을 포함하는 연산을 행하는 것에 의해 토크 지령을 생성한다.
속도 검출기(5)의 위치 검출기(51)는, 모터(2)의 위치, 구체적으로는, 모터(2)의 도시를 생략한 로터의 위치를 검출한다. 속도 검출기(5)의 미분 연산기(52)는, 위치 검출기(51)에 의한 모터(2)의 위치의 검출 결과를 나타내는 위치 검출값을 미분하여 모터(2)의 속도를 산출한다. 모터(2)의 속도란, 모터(2)의 로터의 회전 속도이다. 미분 연산기(52)가 산출한 모터(2)의 속도는, 속도 검출값으로서 속도 제어기(4) 및 진동 검출기(8)에 출력된다.
보정 연산기(6)는, 진동 검출기(8)에서 검출된 진동 진폭 및 주파수가 정해진 조건을 만족시키는 경우에, 속도 제어기(4)로부터 입력되는 토크 지령에 대해서 보정 연산을 행하고, 보정 토크 지령을 생성한다. 보정 연산기(6)는, 진동 진폭 및 주파수가 정해진 조건을 만족시키지 않는 경우, 입력된 토크 지령을 보정 토크 지령으로서 출력한다.
위치 제어기(7)는, 위치 검출기(51)에서 검출된 모터(2)의 위치 검출값이 외부로부터 입력된 위치 지령에 추종하도록, 비례 계산을 포함하는 연산을 행하는 것에 의해 속도 지령을 생성한다.
진동 검출기(8)는, 속도 검출기(5)가 출력하는 속도 검출값의 파형에 포함되는 진동의 진폭 및 주파수를 검출하고, 검출한 진폭인 진동 진폭과, 검출한 주파수인 진동 주파수를, 보정 연산기(6) 및 파라미터 설정 변경기(9)에 출력한다.
파라미터 설정 변경기(9)는, 진동 검출기(8)에서 검출된 진동 진폭 및 주파수에 근거하여, 속도 제어기(4) 및 위치 제어기(7)의 파라미터를 변경한다.
다음에, 도 1에 나타내는 모터 제어 장치(100)의 동작에 대해 설명한다. 이 모터 제어 장치(100)는, 부하 기계(1) 및 모터(2)가 위치 지령에 추종한 동작을 행하도록 하는 것을 목적으로 하고 있다.
모터 제어 장치(100)에 있어서, 위치 제어기(7)는, 위치 검출기(51)가 검출한 모터(2)의 위치를 나타내는 위치 검출값이 위치 지령에 추종하도록, 비례 계산을 포함하는 연산을 행하고, 속도 지령을 계산한다. 위치 제어기(7)의 연산은, 비례 계산의 계수 Kp를 사용하여 식 (1)과 같이 표현된다.
[수 1]
속도 지령 = Kp×(위치 지령 - 위치 검출값) … (1)
속도 제어기(4)는, 속도 검출기(5)의 미분 연산기(52)가 산출하는 모터(2)의 속도 검출값이, 위치 제어기(7)가 출력하는 속도 지령에 추종하도록, 비례 계산과 적분 계산을 포함하는 연산을 실행하여 토크 지령을 계산한다. 속도 제어기(4)가 토크 지령을 계산하기 위한 연산은, 비례 계산의 계수 Kv 및 적분 계산의 계수 Ki를 사용하여 식 (2)와 같이 표현된다. 또, 식 (2) 중의 s는 라플라스 연산자이며, 1/s는 적분 계산을 나타낸다.
[수 2]
토크 지령 = ×(속도 지령 - 속도 검출값) … (2)
속도 제어기(4)가 출력한 토크 지령은, 보정 연산기(6)에 있어서 보정 토크 지령으로 변환되고, 보정 토크 지령에 따른 값의 전류를 전류 제어기(3)가 모터(2)에 공급하는 것에 의해, 모터(2)는 토크를 발생시키고 회전한다. 이와 같이, 모터 제어 장치(100)는, 위치 제어기(7), 속도 제어기(4), 보정 연산기(6), 전류 제어기(3), 위치 검출기(51), 속도 검출기(5), 모터(2) 및 부하 기계(1)로 구성되는 피드백 루프로 행해지는 연산, 즉 피드백(이하, FB라고 기재함) 제어 연산을 행하는 것에 의해, 부하 기계(1) 및 모터(2)가 위치 지령에 추종하는 동작을 실현한다. 또, 이 경우에는, 보정 연산기(6)가 토크 지령을 보정하는 연산에서 사용하는 전달 함수 h(s)를 h(s)=1로 하고 있고, 토크 지령과 보정 토크 지령은 동일하다. 상세한 것에 대해서는 후술하지만, 보정 연산기(6)는, 진동 검출기(8)가 검출하는 진동의 진폭이 미리 정해진 임계값을 초과한 경우에 토크 지령을 보정하여 보정 토크 지령을 생성하고, 진폭이 임계값 이하인 경우는, 토크 지령을 보정하지 않고, 즉, 전달 함수 h(s)를 h(s)=1로서 연산을 행하고, 입력된 토크 지령과 동일한 값의 보정 토크 지령을 출력한다.
상술한 구성의 FB 제어계는, 모터(2)로 위치나 속도를 제어하는 경우에 많이 이용되고, 부하 기계(1) 및 모터(2)를 위치 지령에 고응답 또한 고정밀도로 추종시키기 위해서는, FB 제어계가 적절한 특성을 갖도록 설정할 필요가 있다. FB 제어계의 특성은, 위치 제어기(7) 및 속도 제어기(4)의 특성으로 조정할 수 있고, 이러한 각 제어기가 실행하는 비례 계산 및 적분 계산의 계수가 파라미터로 된다. FB 제어계의 파라미터 설정에는, 고응답 또한 고정밀의 특성뿐만 아니라, 안정성을 고려할 필요가 있다. FB 제어계가 불안정하게 되면, 대진폭의 발진 현상이 발생하는 경우가 있기 때문에, 제어계가 안정되어 있고 또한, 고응답이고 고정밀의 특성을 갖도록 파라미터를 설정할 필요가 있다.
계속해서, 모터(2)가, 관성이 변화하는 부하 기계(1)를 구동하는 경우에 대해 설명한다. 예를 들면, 부하 기계(1)가, 시트 형상의 재료를 롤에서 감거나 감은 것을 풀거나 하면서 가공하는 롤 투 롤 장치의 롤 부분일 때, 롤에 감겨 있는 재료의 양에 따라 롤의 관성, 즉, 부하 기계(1)의 관성이 변화한다. 롤 투 롤 장치에서는 관성의 변화가 크고, 롤에 감겨 있는 재료의 양에 따라, 관성이 몇십배도 변화하는 경우가 있다.
부하 기계(1)의 관성이 초기 상태로부터 증가하는 경우의 FB 제어계에 대한 영향에 대해 설명한다. 예로서, 부하 기계(1)의 관성이, 모터 관성비 5배인 초기 상태로부터, 최종적으로 모터 관성비 250배까지 증가하는 기계인 경우를 고려한다.
도 2는, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)가 구동하는 모터(2)의 보드 선도이다. 도 2의 보드 선도는, 부하 기계(1)의 관성이 모터 관성비 5배, 31배, 250배일 때의, 모터(2)의 입력인 전류로부터 모터(2)의 속도 검출값까지의 전달 특성을 나타낸다.
도 3은, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)의 FB 제어계의 개루프 전달 함수의 보드 선도이다. 도 3의 보드 선도는, 관성이 모터 관성비 5배인 초기 상태의 부하 기계(1)에 대해서, 위치 제어기(7) 및 속도 제어기(4)의 파라미터를 설정하고, 이 파라미터 설정을 변경하지 않고, 부하 기계(1)의 관성이 증가했을 때의 FB 제어계의 개루프 전달 함수를 나타낸다. 또, 180Hz 부근의 공진 특성을 노치 필터로 억제하고 있지만, 부하 기계(1)의 관성의 변화에 의한 영향은 거의 없고, 본 실시의 형태와의 관계는 없기 때문에 상세한 설명은 생략한다. 또, 도 4는, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)의 FB 제어계의 개루프 전달 함수의 나이키스트 선도이다. 도 3 및 도 4로부터, 부하 기계(1)의 관성이 증가하고 모터 관성비 31배가 되었을 때에, FB 제어계가 안정 한계로 되는 것을 알 수 있다.
도 5는, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)가 불안정화했을 때의 동작 파형의 일례를 나타내는 도면이며, 부하 기계(1)의 관성이 증가하는 과정의 속도 검출값의 파형의 일례를 나타낸다. 도 5에 나타내는 속도 검출값은, 3초의 시점에서 부하 기계(1)의 관성이 모터 관성비 31배로 되고, 불안정화에 의해 7.5Hz의 발진이 발생하고 있다. 또, 도 5에서는, 발진 파형을 보기 위해, 하이패스 필터를 사용하여 속도 지령에 추종한 속도 파형의 성분을 제거하고 있다.
진동 검출기(8)는, 속도 검출기(5)가 출력하는 속도 검출값의 파형에 포함되는 진동의 진폭 및 주파수를 산출한다. 도 5에 나타내는 것과 같은 진동이 발생한 경우에는, 6.5초의 시점에서 진폭 0.5r/min이고 주파수가 7.5Hz로 산출된다. 0.5r/min의 진폭을 임계값으로 하여 진동 발생을 판정한 경우, 보정 연산기(6)는 일시적으로 진동 주파수 부근의 FB 제어계 특성을 안정화하는 보정 연산을 토크 지령에 대해서 행하고, 보정된 토크 지령인 보정 토크 지령을 생성한다. 보정 연산기(6)는, 식 (3)에 나타내는 전달 함수 h(s)를 이용하여 보정 연산을 행하고, 보정 토크를 계산한다.
[수 3]
… (3)
식 (3)에 있어서, ωh는, 검출한 진동 주파수 ωo=7.5×2π［rad/s］에 대해서, ωh=ωo×2.5［rad/s］로 설정된다. 이 때의 전달 함수 h(s)의 보드 선도는 도 6과 같이 된다. 도 6은, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)의 보정 연산기(6)의 전달 함수의 보드 선도이다. 보정 연산기(6)에서 보정 연산을 했을 때의 FB 제어계의 개루프 전달 함수의 보드 선도는 도 7, 나이키스트 선도는 도 8과 같이 되고, 보정 연산기(6)의 보정 연산에 의해 FB 제어계는 안정화한다. 도 7은, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)의 FB 제어계의 개루프 전달 함수의 보드 선도이다. 도 8은, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)의 FB 제어계의 개루프 전달 함수의 나이키스트 선도이다.
FB 제어계가 안정화한 경우, 도 9와 같이 발진은 억제되고, 진동 진폭이 감소한다. FB 제어계가 안정화에 의해 진동 진폭이 감소한 것으로부터, 발진은 FB 제어계의 불안정화가 요인이었다고 판정할 수 있다. 도 9는, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)의 FB 제어계가 안정화했을 때의 동작 파형을 나타내는 도면이다. 파라미터 설정 변경기(9)는, 이것에 근거하여, 즉, 진동 진폭이 상술한 임계값인 0.5r/min에 이른 후, 진동 진폭이 감소한 경우, 위치 제어기(7)의 비례 계산의 계수 Kp와, 속도 제어기(4)의 적분 계산의 계수 Ki를 변경하고, FB 제어계를 안정화시킨다. 파라미터 설정 변경기(9)는, 각각의 계수를, 검출한 진동 주파수에 근거하여 Kp=Ki=7.5×2π／4의 값으로 변경하고, FB 제어계를 안정화시킨다. 그 모습을 나타내는 FB 제어계의 개루프 전달 함수의 보드 선도를 도 10에, 나이키스트 선도를 도 11에 나타내고 있다. 도 10은, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)의 FB 제어계가 안정화한 경우의 개루프 전달 함수의 보드 선도, 도 11은, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)의 FB 제어계가 안정화한 경우의 개루프 전달 함수의 나이키스트 선도이다.
또, 모터 제어 장치(100)는, 파라미터 설정 변경기(9)가 위치 제어기(7) 및 속도 제어기(4)의 파라미터를 변경한 후, 보정 연산기(6)가 보정 연산에 이용하는 전달 함수를 h(s)=1에 되돌린다. 또, 상기의 식 (3)의 전달 함수를 사용하는 보정 연산으로 얻어지는 안정화는 큰 안정 여유를 얻을 수 없기 때문에, FB 제어계를 일시적으로 안정화시키는 용도에는 이용할 수 있지만, 정상적인 안정화를 얻는 목적으로는 부적당하다. 보정 연산기(6)의 전달 함수의 변경에 의한 안정화만을 실시한 상태에서, 부하 기계(1)의 관성이 더 증대하면, 약간의 증가로 FB 제어계는 다시 불안정화하게 된다.
다음에, 진동의 요인이 외란인 경우에 대해 설명한다. 도 12는, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)에 외란 진동이 들어갔을 때의 동작 파형을 나타내는 도면이다. 도 12의 동작 파형은, 7.5Hz의 외란이 발생했을 때의 동작을 나타낸다. 3초의 시점에서 외란이 입력되고, 진동 검출기(8)는, 속도 검출값으로부터 진동 진폭 0.8r/min와 주파수 7.5Hz를 산출한다. 이에 따라, 보정 연산기(6)가 상기 식 (3)의 전달 함수를 이용한 보정 연산을 개시하지만, 진동 진폭에 변화가 없고, 이 결과로부터, 모터 제어 장치(100)는 진동의 발생이 FB 제어계의 불안정화는 아니라고 판별한다. 그 때문에, 파라미터 설정 변경기(9)는 위치 제어기(7) 및 속도 제어기(4)의 파라미터 설정을 변경하지 않는다. 또, 보정 연산기(6)는, 상기 식 (3)의 전달 함수를 이용한 보정 연산을 개시한 후, 정해진 시간이 경과한 시점에서, 보정 연산에 이용하는 전달 함수를 h(s)=1에 되돌린다. 보정 연산기(6)가 전달 함수를 h(s)=1에 되돌리는 타이밍은, 속도 검출값의 진동의 발생 요인이 외란인지 FB 제어계의 불안정화인지를 판정하기 위해 필요한 시간이 경과한 후로 한다.
이상의 모터 제어 장치(100)가 모터(2)의 발진을 억제하는 동작을 흐름도로 나타내면 도 13과 같이 된다. 도 13은, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)가 모터(2)의 진동을 억제하는 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다.
모터 제어 장치(100)는, 모터(2)를 제어하고 있는 상태일 때, 도 13의 흐름도에 따라 모터(2)의 진동 발생의 유무를 판정하고, 진동 발생을 검출한 경우, 진동의 발생 요인을 특정하고, 발생 요인이 FB 제어계의 불안정화인 경우는 위치 제어기(7) 및 속도 제어기(4)의 파라미터 설정을 변경한다.
즉, 모터(2)를 제어 중인 모터 제어 장치(100)는, 모터(2)의 속도의 진동 진폭을 임계값과 비교하고(단계 S1), 진동 진폭이 임계값 이하인 경우(단계 S1：No), 단계 S1을 반복한다. 진동 진폭이 임계값보다 큰 경우(단계 S1：Yes), 모터 제어 장치(100)는, 보정 연산기(6)의 전달 함수 h(s)를 변경한다(단계 S2). 구체적으로는, 보정 연산기(6)가 토크 지령의 보정 연산에서 이용하는 전달 함수 h(s)를 상기의 식 (3)에 나타내는 것으로 변경한다. 모터 제어 장치(100)는, 다음에, 모터(2)의 속도의 진동 진폭이 감소했는지를 확인한다(단계 S3). 예를 들면, 모터 제어 장치(100)는, 단계 S2에서 보정 연산기(6)의 전달 함수를 변경하고 나서 정해진 시간이 경과할 때까지 진동 진폭을 감시하고, 진동 진폭이 감소했는지를 판정한다. 진동 진폭이 감소한 경우(단계 S3：Yes), 모터 제어 장치(100)는, 위치 제어기(7) 및 속도 제어기(4)의 파라미터를 조정한다(단계 S4). 모터 제어 장치(100)는, 위치 제어기(7) 및 속도 제어기(4)의 파라미터를 조정 후, 보정 연산기(6)의 전달 함수 h(s)를 변경한다(단계 S5). 이 단계 S5에서는, 전달 함수 h(s)를 상기의 단계 S2를 실행하기 전의 상태로, 즉, 전달 함수 h(s)=1로 변경한다. 또, 단계 S2에서 보정 연산기(6)의 전달 함수를 변경한 후, 진동 진폭이 감소하지 않는 경우(단계 S3：No), 모터 제어 장치(100)는, 단계 S5를 실행하고, 전달 함수 h(s)=1로 변경한다. 모터 제어 장치(100)는, 단계 S5를 실행한 후는, 단계 S1로 돌아와, 단계 S1~S5의 처리를 반복한다.
이상으로 설명한 바와 같이, 모터 제어 장치(100)에 있어서는, 진동 검출기(8)에서 검출한 진동의 진폭이 임계값보다 큰 경우, 보정 연산기(6)가 보정 연산에 이용하는 전달 함수를, 검출한 진동의 주파수에 근거하여 변경하여 FB 제어계의 특성을 변화시킨다. 그리고, 그 후의 진동 진폭의 변화 상태로부터, 부하 기계(1)의 관성이 초기 상태로부터 증가하는 경우에 발생한 진동의 발생 요인을 판별한다. 또, 진동의 발생 요인이 FB 제어계의 불안정화인 경우, 파라미터 설정 변경기(9)가 위치 제어기(7) 및 속도 제어기(4)의 파라미터를 변경하고, 대진폭의 발진을 억제한다. 또, 발생 요인이 FB 제어계의 불안정화가 아닌 경우, 파라미터 설정 변경기(9)는 위치 제어기(7) 및 속도 제어기(4)의 파라미터의 변경, 즉, FB 제어계의 특성의 변경을 행하지 않게 한다. 이것에 의해, 부하 기계(1)의 관성의 증가에 따라 FB 제어계가 불안정화하여 모터(2)의 진동이 발생한 경우에 한정하여 위치 제어기(7) 및 속도 제어기(4)의 파라미터 설정을 변경할 수 있다. 환언하면, 외란에 의해 일시적으로 진동이 발생한 경우에 위치 제어기(7) 및 속도 제어기(4)의 파라미터를 변경하는 것에 의해 제어가 오히려 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있고, 모터 제어 시스템(200)의 동작의 안정화를 실현할 수 있다.
또, 이상의 설명에서는, 관성이 변화하는 부하 기계(1)의 예로서 롤에 감겨 있는 재료의 양에 의해 롤의 관성이 변하는 롤 투 롤 장치를 들었지만, 이것에 한정하지 않고, 반송용 기계나 암형 로봇 등 부하로 되는 물체의 유무나 자세 변화에 의해 모터에 걸리는 관성이 변화하는 장치인 경우에도, 마찬가지의 방법으로 진동을 억제하여 FB 제어계를 안정화시킬 수 있다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 시스템(200)은, 부하 기계(1)와, 부하 기계(1)를 구동하는 모터(2)와, 모터(2)의 속도를 검출하는 속도 검출기(5)와, 모터(2)의 속도 및 속도 지령에 근거하여 모터(2)에 대한 토크 지령을 생성하는 속도 제어기(4)와, 토크 지령을 보정하여 보정 토크 지령을 생성하는 보정 연산기(6)와, 토크 지령 및 보정 토크 지령에 근거하여 모터(2)에 전류를 흐르게 하는 전류 제어기(3)와, 모터(2)에서 발생하고 있는 진동의 진동 진폭과 진동 주파수를 검출하는 진동 검출기(8)와, 속도 제어기(4)의 파라미터를 변경하는 파라미터 설정 변경기(9)를 구비한다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100)가 실행하는 모터 제어 방법은, 부하 기계(1)를 구동하는 모터(2)의 위치를 검출하고, 모터(2)의 위치 및 위치 지령으로부터 비례 계산을 포함하는 연산에 의해 속도 지령을 생성하고, 모터(2)의 속도를 검출하고, 모터(2)의 속도 및 속도 지령에 근거하여 비례 계산과 적분 계산을 포함하는 연산에 의해 모터(2)에 대한 토크 지령을 생성하고, 토크 지령을 보정하여 보정 토크 지령을 생성하고, 토크 지령 및 보정 토크 지령에 근거하여 모터(2)에 전류를 흐르게 하고, 모터(2)에서 발생하고 있는 진동의 진동 진폭과 진동 주파수를 검출하고, 진동 진폭이 임계값보다 커진 경우에, 모터(2)의 위치의 검출과, 속도 지령의 생성과, 모터(2)의 속도의 검출과, 토크 지령의 생성과, 보정 토크 지령의 생성과, 모터(2)에 전류를 흐르게 하는 것을 반복하는 FB 제어계에 있어서, 모터(2)에서 발생하고 있는 진동 주파수에서의 전달 특성을 안정화시키고, 전달 특성을 안정화시킨 후에 진동 진폭이 감소한 경우, 속도 지령을 생성하는 연산의 파라미터인 비례 계산의 계수를 변경하고, 또한, 토크 지령을 생성할 때의 연산의 파라미터인 적분 계산의 계수를 변경한다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100)의 진동 검출기(8)는, 속도 검출값의 파형으로부터 진동의 진폭 및 주파수를 산출하는 것으로 했지만, 위치 검출값, 속도 지령, 토크 지령, 보정 토크 지령, 전류의 파형으로부터 진동의 진폭 및 주파수를 산출하도록 해도 좋다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100)는, 진동의 발생 요인이 FB 제어계의 불안정화라고 판단한 경우에, 위치 제어기(7)의 비례 계산의 계수 Kp 및 속도 제어기(4)의 적분 계산의 계수 Ki를, 검출한 진동 주파수에 근거하여 변경하고, 각각 Kp=Ki=7.5×2π／4, 즉, 진동 주파수의 1/4배로 설정했지만, 1/4배에 한정하지 않고 계수 Kp 및 Ki가 진동 주파수보다 작은 값이 되도록 변경하면 된다. 구체적으로는, 계수 Kp 및 Ki를, 진동 주파수×2π의 1/2배보다 작게 하면, FB 제어계의 불안정화를 억제할 수 있다. 또, 변경 전의 계수 Kp 및 Ki를 1/4배 하는 등, 변경 전의 계수 Kp 및 Ki보다 작은 값으로 변경해도 좋고, 변경 전의 값의 1/2배보다 작게 하면 FB 제어계의 불안정화를 억제할 수 있다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100)에서는, 위치 제어기(7)가 식 (1)에 따라 속도 지령을 생성하고, 속도 제어기(4)가 식 (2)에 따라 토크 지령을 생성하는 구성으로 했지만, 다른 구성이라도 좋다. 예를 들면, 속도 I-P 제어계의 구성으로 하거나, 미분 연산기를 추가한 구성으로 하거나 해도 좋다. 그 경우는, 검출한 진동 주파수에 근거하여, 도 10, 도 11에서 나타낸 것과 같은 특성 변화가 되도록 파라미터를 변경하면 된다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100)에서는, 보정 연산기(6)가 식 (3)의 전달 함수 h(s)를 이용하여 FB 제어계의 특성을 변화시키는 것으로 했지만, 다른 전달 함수를 이용하여도 좋다. 예를 들면, 로우패스 필터를 설정하여 FB 제어계의 특성을 변화시키는, 위상 진행 보상기를 이용하여 FB 제어계의 특성을 변화시키는, 다음 식 (4)와 같이 속도 검출값을 정형한 파형을 토크 지령에 가산하여 FB 제어계의 특성을 변화시킨다고 하는 방법을 적용해도 좋다. 이러한 방법을 적용한 경우도 마찬가지의 기능을 실현할 수 있다.
[수 4]
보정 토크 지령 = 토크 지령 - ×Kv×속도 검출값 … (4)
계속해서, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100)를 실현하는 하드웨어에 대해 설명한다.
본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100)에 있어서, FB 제어계의 특성을 변화시키기 위한 구성, 구체적으로는, 위치 제어기(7), 속도 제어기(4), 보정 연산기(6), 진동 검출기(8) 및 파라미터 설정 변경기(9)는, 전용 처리 회로로 실현되어도 좋고, 프로그램을 실행하는 범용 프로세서로 실현되어도 좋다. 전용 처리 회로의 예는, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array), 또는 이것들을 조합한 회로이다. 또, 상기의 구성을 프로세서로 실현하는 경우, 예를 들면, 도 14에 나타내는 프로세서(101) 및 메모리(102)로 이루어지는 제어 회로를 사용한다. 도 14는, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)를 실현하는 하드웨어의 일례를 나타내는 도면이다. 프로세서(101)는, CPU(Central Processing Unit, 중앙 처리 장치, 처리 장치, 연산 장치, 마이크로 프로세서, 마이크로 컴퓨터, DSP(Digital Signal Processor)라고도 함), 시스템 LSI(Large Scale Integration) 등이다. 메모리(102)는, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM(등록상표)(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) 등이다. 메모리(102)에는, 위치 제어기(7), 속도 제어기(4), 보정 연산기(6), 진동 검출기(8) 및 파라미터 설정 변경기(9)의 각각의 기능이 기술된 프로그램이 저장된다. 프로세서(101)는, 메모리(102)에 저장되어 있는 프로그램을 실행하는 것에 의해, 위치 제어기(7), 속도 제어기(4), 보정 연산기(6), 진동 검출기(8) 및 파라미터 설정 변경기(9)로서 동작한다. 또, 위치 제어기(7), 속도 제어기(4), 보정 연산기(6), 진동 검출기(8) 및 파라미터 설정 변경기(9)를 전용 처리 회로로 실현하고, 나머지를 도 14에 나타내는 제어 회로로 실현해도 좋다.
모터 제어 장치(100)의 속도 검출기(5)는 인코더로 실현된다. 전류 제어기(3)는, 보정 연산기(6)로부터 입력되는 보정 토크 지령에 대응하는 값의 전류를 출력하는 전자 회로로 실현된다.
실시의 형태 2.
도 15는, 실시의 형태 2에 따른 모터 제어 장치(100a)를 적용하여 실현되는 모터 제어 시스템(200a)의 구성예를 나타내는 블럭도이다. 도 15에 나타내는 모터 제어 장치(100a)는, 도 1에 나타내는 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)의 파라미터 설정 변경기(9)를 대신하여, 속도 제어기(4)의 파라미터를 변경하는 파라미터 설정 변경기(9a)를 구비한다. 그 외의 동일 부호의 구성 요소에 대해서는, 도 1과 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
다음에, 도 15에 나타내는 모터 제어 장치(100a)의 동작에 대해 설명한다. 모터 제어 장치(100a)는, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)와 마찬가지로, 부하 기계(1) 및 모터(2)가, 위치 지령에 추종하여 동작하는 것을 목적으로 하고 있고, 도 1과 동일 부호의 구성 요소에 대해서는 모터 제어 장치(100)와 마찬가지의 동작을 한다. 파라미터 설정 변경기(9a)는, 위치 제어기(7), 속도 제어기(4), 속도 검출기(5), 보정 연산기(6) 및 전류 제어기(3)와, 모터(2) 및 부하 기계(1)로 구성되는 FB 제어계가 불안정화했다고 판정했을 때, 진동 검출기(8)에서 산출한 진동의 진폭 및 주파수에 근거하여, 속도 제어기(4)의 파라미터를 변경한다.
계속해서, 실시의 형태 2에 따른 모터 제어 시스템(200a)에 있어서 부하 기계(1)의 관성이 초기 상태로부터 감소하는 경우의 FB 제어계에 대한 영향과, 모터 제어 장치(100a)의 동작에 대해 설명한다. 부하 기계(1)의 관성이, 모터 관성비 250배인 초기 상태로부터, 최종적으로 모터 관성비 5배까지 감소하는 경우를 고려한다. 모터(2)의 입력인 전류로부터 모터(2)의 속도 검출값까지의 전달 특성을 나타내는 보드 선도는, 도 2에서 나타낸 것과 동일한 것으로 한다.
도 16은, 실시의 형태 2에 따른 모터 제어 장치(100a)의 FB 제어계의 개루프 전달 함수의 보드 선도이다. 도 16의 보드 선도는, 초기 상태의 부하 기계(1)에 대해서, 위치 제어기(7) 및 속도 제어기(4)의 파라미터를 설정하고, 이 설정을 변경하지 않고, 부하 기계(1)의 관성이 감소했을 때의 FB 제어계의 개루프 전달 함수를 나타낸다. 부하 기계(1)의 관성이 감소하여 모터 관성비 5.5배 정도로 되었을 때에, FB 제어계가 안정 한계로 된다. 또, 180Hz 부근의 공진 특성을 노치 필터로 억제하고 있지만, 부하 기계(1)의 관성의 변화에 의한 영향은 거의 없고, 본 실시의 형태와의 관계는 없기 때문에 상세한 설명은 생략한다. 도 17은, 부하 기계(1)의 관성이 감소하는 과정의 모터(2)의 속도 검출값의 파형의 일례를 나타내는 도면이다. 도 17에 나타내는 속도 검출값은, 7초의 시점에서 부하 기계(1)의 관성이 모터 관성비 5.5배로 되고, 불안정화에 의해 52Hz의 발진이 발생하고 있다. 또, 도 17에서는, 발진 파형을 보기 위해, 하이패스 필터를 사용하여 속도 지령에 추종한 속도 파형의 성분을 제거하고 있다.
진동 검출기(8)는, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 속도 검출값에서 발생하고 있는 진동의 진폭과 주파수를 산출한다. 속도 검출값에서 도 17과 같은 진동이 발생한 경우, 진동 검출기(8)는, 8초의 시점에서, 진동의 진폭이 0.5r/min에서 주파수가 52Hz로 산출한다. 0.5r/min가 진동 발생을 검지하기 위한 진폭의 임계값으로 설정되어 있는 경우, 보정 연산기(6)는, 8초의 시점에서 진동 발생으로 판정하고, 일시적으로 진동 주파수 부근의 FB 제어계 특성을 안정으로 하는 것과 같은 보정 연산을 행하고, 토크 지령에 대해서 보정 토크 지령을 생성한다. 구체적으로는, 보정 연산기(6)는, 식 (3)의 전달 함수 h(s)를 이용한 연산으로 보정 토크 지령을 계산한다. 식 (3)에 있어서, ωh는, 진동 검출기(8)가 검출한 진동 주파수 ωo=52×2π［rad/s］에 대해서, ωh=ωo×2.5［rad/s］로 설정된다. 보정 연산기(6)가 식 (3)의 전달 함수 h(s)를 이용한 보정 연산을 했을 때의 FB 제어계의 개루프 전달 함수의 보드 선도는 도 18과 같이 되고, 보정 연산기(6)의 보정 연산에 의해 FB 제어계는 안정화한다. 도 18은, 실시의 형태 2에 따른 모터 제어 장치(100a)의 FB 제어계의 개루프 전달 함수의 보드 선도이다. FB 제어계가 안정화한 경우, 도 19와 같이 발진은 억제되고, 진동 진폭은 감소한다. 도 19는, 실시의 형태 2에 따른 모터 제어 장치(100a)의 FB 제어계가 안정화했을 때의 동작 파형을 나타내는 도면이다. FB 제어계의 안정화에 의해 진동 진폭이 감소한 것으로부터, 발진은 FB 제어계의 불안정화가 요인이었다고 판정할 수 있다. 파라미터 설정 변경기(9a)는, 이 판정에 근거하여, 속도 제어기(4)의 비례 계산의 계수 Kv를 변경하고, FB 제어계를 안정화시킨다. 변경 후의 계수 Kv는, 예를 들면, 변경 전의 계수 Kv의 값을 1/2배한 값으로 한다. 이 경우의 FB 제어계의 개루프 전달 함수의 보드 선도는 도 20에 나타내는 것으로 된다. 도 20은, 실시의 형태 2에 따른 모터 제어 장치(100a)의 피드백 제어계가 안정화한 경우의 개루프 전달 함수의 보드 선도이다.
또, 보정 연산기(6)는, 파라미터 설정 변경기(9a)가 속도 제어기(4)의 파라미터를 변경한 후, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 보정 연산에 이용하는 전달 함수를 h(s)=1에 되돌린다. 보정 연산기(6)의 전달 함수를 h(s)=1에 되돌리는 이유는, 실시의 형태 1에서 설명한, 부하 기계(1)의 관성이 초기 상태로부터 증가하는 경우와 동일하다.
다음에, 진동의 요인이 외란인 경우에 대해 설명한다. 도 21은, 실시의 형태 2에 따른 모터 제어 장치(100a)에 외란 진동이 들어갔을 때의 동작 파형을 나타내는 도면이다. 도 21은, 52Hz의 외란이 발생했을 때의 속도 검출값의 파형을 나타낸다. 3초의 시점에서 외란이 입력되고, 진동 검출기(8)는, 속도 검출값으로부터 진동 진폭 0.5r/min와 주파수 52Hz를 산출한다. 이에 따라, 보정 연산기(6)가 상기 식 (3)의 전달 함수를 이용한 보정 연산을 개시하지만, 진동 진폭에 변화가 없고, 이 결과로부터 진동의 발생이 FB 제어계의 불안정화는 아니라고 판별한다. 그 때문에, 파라미터 설정 변경기(9a)는 위치 제어기(7) 및 속도 제어기(4)의 파라미터 설정을 변경하지 않는다. 또, 보정 연산기(6)는, 상기 식 (3)의 전달 함수를 이용한 보정 연산을 개시한 후, 정해진 시간이 경과한 시점에서, 보정 연산에 이용하는 전달 함수를 h(s)=1에 되돌린다.
이상의 모터 제어 장치(100a)가 모터(2)의 발진을 억제하는 동작은, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)가 모터(2)의 발진을 억제하는 동작과 마찬가지로, 도 13의 흐름도로 나타낼 수 있다. 다만, 모터 제어 장치(100a)의 동작의 경우, 도 13의 단계 S4에서는, 속도 제어기(4)의 파라미터를 조정한다.
이상으로 설명한 바와 같이, 모터 제어 장치(100a)에 있어서는, 진동 검출기(8)에서 검출한 진동의 진폭이 임계값보다 큰 경우, 보정 연산기(6)가 보정 연산에 이용하는 전달 함수를, 검출한 진동의 주파수에 근거하여 변경하여 FB 제어계의 특성을 변화시킨다. 그리고, 그 후의 진동 진폭의 변화 상태로부터, 부하 기계(1)의 관성이 초기 상태로부터 감소하는 경우에 발생한 진동의 발생 요인을 판별한다. 또, 진동의 발생 요인이 FB 제어계의 불안정화인 경우, 파라미터 설정 변경기(9a)가 속도 제어기(4)의 파라미터를 변경하고, 대진폭의 발진을 억제한다. 또, 발생 요인이 FB 제어계의 불안정화가 아닌 경우, 파라미터 설정 변경기(9a)는 속도 제어기(4)의 파라미터의 변경, 즉, FB 제어계의 특성의 변경을 행하지 않도록 한다. 이것에 의해, 부하 기계(1)의 관성의 감소에 따라 FB 제어계가 불안정화하여 모터(2)의 진동이 발생한 경우에 한정하여 속도 제어기(4)의 파라미터 설정을 변경할 수 있다. 환언하면, 외란에 의해 일시적으로 진동이 발생한 경우에 속도 제어기(4)의 파라미터를 변경하는 것에 의해 제어가 오히려 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있고, 모터 제어 시스템(200a)의 동작의 안정화를 실현할 수 있다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100a)는, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)의 파라미터 설정 변경기(9)를 대신하여, 속도 제어기(4)의 파라미터를 변경하는 파라미터 설정 변경기(9a)를 구비한다. 그 외의 구성 요소는 동일하다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100a)가 실행하는 모터 제어 방법은, 부하 기계(1)를 구동하는 모터(2)의 위치를 검출하고, 모터(2)의 위치 및 위치 지령으로부터 비례 계산을 포함하는 연산에 의해 속도 지령을 생성하고, 모터(2)의 속도를 검출하고, 모터(2)의 속도 및 속도 지령에 근거하여 비례 계산과 적분 계산을 포함하는 연산에 의해 모터(2)에 대한 토크 지령을 생성하고, 토크 지령을 보정하여 보정 토크 지령을 생성하고, 토크 지령 및 보정 토크 지령에 근거하여 모터(2)에 전류를 흐르게 하고, 모터(2)에서 발생하고 있는 진동의 진동 진폭과 진동 주파수를 검출하고, 진동 진폭이 임계값보다 커진 경우에, 모터(2)의 위치의 검출과, 속도 지령의 생성과, 모터(2)의 속도의 검출과, 토크 지령의 생성과, 보정 토크 지령의 생성과, 모터(2)로의 전류를 흐르게 하는 것을 반복하는 FB 제어계에 있어서, 모터(2)에서 발생하고 있는 진동 주파수에서의 전달 특성을 안정화시키고, 전달 특성을 안정화시킨 후에 진동 진폭이 감소한 경우, 토크 지령을 생성할 때의 연산의 파라미터인 비례 계산의 계수를 변경한다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100a)의 진동 검출기(8)는, 속도 검출값의 파형으로부터 진동의 진폭 및 주파수를 산출하는 것으로 했지만, 위치 검출값, 속도 지령, 토크 지령, 보정 토크 지령, 전류의 파형으로부터 진동의 진폭 및 주파수를 산출하도록 해도 좋다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100a)는, 진동의 발생 요인이 FB 제어계의 불안정화라고 판단한 경우에, 속도 제어기(4)의 비례 계산의 계수 Kv를 변경 전의 계수 Kv의 1/2배로 했지만, 1/2배에 한정하지 않고 계수 Kv를 변경 전의 계수 Kv보다 작은 값으로 되도록 변경하면 된다. 예를 들면, 계수 Kv를 변경 전의 값의 1/2배보다 작게 하면 FB 제어계의 불안정화를 억제할 수 있다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100a)에서는, 위치 제어기(7)가 식 (1)에 따라 속도 지령을 생성하고, 속도 제어기(4)가 식 (2)에 따라 토크 지령을 생성하는 구성으로 했지만, 다른 구성이라도 좋다. 예를 들면, 속도 I-P 제어계의 구성으로 하거나, 미분 연산기를 추가한 구성으로 하거나 해도 좋다. 그 경우는, 검출한 진동 주파수에 근거하여, 도 20에서 나타낸 것과 같은 특성 변화가 되도록 파라미터를 변경하면 된다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100a)에서는, 보정 연산기(6)가 식 (3)의 전달 함수 h(s)를 이용하여 FB 제어계의 특성을 변화시키는 것으로 했지만, 다른 전달 함수를 이용하여도 좋다. 예를 들면, 로우패스 필터를 설정하여 FB 제어계의 특성을 변화시키는, 위상 진행 보상기를 이용하여 FB 제어계의 특성을 변화시키는, 식 (4)와 같이 속도 검출값을 정형한 파형을 토크 지령에 가산하여 FB 제어계의 특성을 변화시킨다고 하는 방법을 적용해도 좋다. 이러한 방법을 적용한 경우도 마찬가지의 기능을 실현할 수 있다.
실시의 형태 3.
도 22는, 실시의 형태 3에 따른 모터 제어 장치(100b)를 적용하여 실현되는 모터 제어 시스템(200b)의 구성예를 나타내는 블럭도이다. 도 22에 나타내는 모터 제어 장치(100b)는, 도 1에 나타내는 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)에, 특성 변화 방향 기억부(10)를 추가하고, 진동 검출기(8)를 대신하여 진동 검출기(8a)를, 파라미터 설정 변경기(9)를 대신하여 파라미터 설정 변경기(9b)를 구비한다. 그 외의 동일 부호의 구성 요소에 대해서는, 도 1과 같기 때문에, 설명을 생략한다.
다음에, 도 22에 나타내는 모터 제어 장치(100b)의 동작에 대해 설명한다. 모터 제어 장치(100b)는, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100) 및 실시의 형태 2에 따른 모터 제어 장치(100a)와 마찬가지로, 부하 기계(1) 및 모터(2)가, 위치 지령에 추종하여 동작하는 것을 목적으로 하고 있고, 도 1과 동일 부호의 구성 요소에 대해서는 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)와 마찬가지의 동작을 한다.
특성 변화 방향 기억부(10)는, 부하 기계(1)의 관성이 초기 상태로부터 변화할 때의 증감 방향의 정보, 즉, 관성이 증가하는 방향인지, 감소하는 방향인지와 같은 정보를 기억한다.
진동 검출기(8a)는, 특성 변화 방향 기억부(10)가 기억하고 있는 부하 기계(1)의 관성의 증감 방향에 따라, 속도 검출기(5)로부터 입력되는 속도 검출값에 필터 처리를 행한 후에 진동의 진폭 및 주파수의 계산을 행한다. 예를 들면, 부하 기계(1)의 관성이 증가하는 경우는, FB 제어계가 불안정하게 될 때 발생하는 진동은, 위치 제어기(7)의 비례 계산의 계수 Kp 및 속도 제어기(4)의 적분 계산의 계수 Ki로부터 구해지는 주파수에 가까운 주파수에서 발생한다. 그 때문에, 이 주파수대를 통과하는 밴드패스 필터나 하이패스 필터 등을 사용하는 것에 의해, 불안정화에 관계하는 진동 성분을 추출하여 처리할 수 있다. 또한, 부하 기계(1)의 관성이 감소하는 경우는, FB 제어계가 불안정하게 될 때 발생하는 진동은, 속도 제어기(4)의 비례 계산의 계수 Kv로부터 구해지는 주파수에 가까운 주파수 또는, 초기 상태에서 FB 제어계를 조정했을 때에 얻어지는 한계 특성의 주파수에 가까운 주파수에서 발생한다. 그 때문에, 이 주파수대를 통과하는 밴드패스 필터나 하이패스 필터 등을 사용하는 것에 의해, 불안정화에 관계하는 진동 성분을 추출하여 처리할 수 있다. 즉, 진동 검출기(8a)는, 속도 검출기(5)로부터 입력되는 속도 검출값에 대해, 부하 기계(1)의 관성의 증감 방향에 따른 필터 처리를 행하고, 필터 처리 실시 후의 속도 검출값을 이용하여 진동의 진폭 및 주파수를 산출한다.
파라미터 설정 변경기(9b)는, 위치 제어기(7), 속도 제어기(4), 위치 검출기(51), 속도 검출기(5), 보정 연산기(6) 및 전류 제어기(3)와, 모터(2) 및 부하 기계(1)로 구성되는 FB 제어계가 불안정화했다고 판정했을 때, 특성 변화 방향 기억부(10)가 기억하고 있는 부하 기계(1)의 관성의 증감 방향에 따라, 위치 제어기(7) 또는 속도 제어기(4)의 파라미터를 변경한다. 파라미터 설정 변경기(9b)는, 부하 기계(1)의 관성이 증가하는 경우는, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)의 파라미터 설정 변경기(9)와 마찬가지로, 진동 검출기(8a)가 산출한 진동의 진폭 및 주파수에 근거하여, 위치 제어기(7)의 비례 계산의 계수 및 속도 제어기(4)의 적분 계산의 계수를 변경한다. 또, 파라미터 설정 변경기(9b)는, 부하 기계(1)의 관성이 감소하는 경우는, 실시의 형태 2에 따른 모터 제어 장치(100a)의 파라미터 설정 변경기(9a)와 마찬가지로, 진동 검출기(8a)가 산출한 진동의 진폭 및 주파수에 근거하여, 속도 제어기(4)의 비례 계산의 계수를 변경한다.
이상의 모터 제어 장치(100b)가 모터(2)의 발진을 억제하는 동작은, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)가 모터(2)의 발진을 억제하는 동작과 마찬가지로, 도 13의 흐름도로 나타낼 수 있다. 다만, 모터 제어 장치(100b)의 동작의 경우, 도 13의 단계 S4에서는, 부하 기계(1)의 관성의 증감 방향에 따라, 위치 제어기(7) 및 속도 제어기(4)의 쌍방의 파라미터, 또는, 속도 제어기(4)의 파라미터를 조정한다.
이상으로 설명한 바와 같이, 모터 제어 장치(100b)에 있어서는, 진동 검출기(8a)에서 검출한 진동의 진폭이 임계값보다 큰 경우, 보정 연산기(6)가 보정 연산에 이용하는 전달 함수를, 검출한 진동의 주파수에 근거하여 변경하여 FB 제어계의 특성을 변화시킨다. 그리고, 그 후의 진동 진폭의 변화 상태로부터, 진동의 발생 요인을 판별한다. 또, 진동의 발생 요인이 부하 기계(1)의 특성 변화에 의한 FB 제어계의 불안정화인 경우, 특성 변화 방향 기억부(10)가 기억하고 있는, 부하 기계(1)의 특성이 변화하는 방향, 즉, 부하 기계(1)의 관성이 초기 상태로부터 변화할 때의 증감 방향에 따라, 파라미터 설정 변경기(9b)가, 위치 제어기(7)의 비례 계산의 계수 및 속도 제어기(4)의 적분 계산의 계수, 또는, 속도 제어기(4)의 비례 계산의 계수를 변경한다. 이것에 의해, 부하 기계(1)의 관성의 변화에 따라 FB 제어계가 불안정화하여 모터(2)의 진동이 발생한 경우에 한정하여, 위치 제어기(7) 및 속도 제어기(4)의 파라미터 설정을 변경하여 대진폭의 발진을 억제할 수 있게 된다. 또, 진동의 발생 요인이 FB 제어계의 불안정화가 아닌 경우는, FB 제어계의 특성을 변경하지 않게 할 수 있다. 즉, 외란에 의해 일시적으로 진동이 발생한 경우에 위치 제어기(7) 및 속도 제어기(4)의 파라미터를 변경하는 것에 의해 제어가 오히려 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있고, 모터 제어 시스템(200b)의 동작의 안정화를 실현할 수 있다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100b)는, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)에, 특성 변화 방향 기억부(10)를 추가하고, 진동 검출기(8)를 대신하여 진동 검출기(8a)를 구비하고, 파라미터 설정 변경기(9)를 대신하여 파라미터 설정 변경기(9b)를 구비한다. 그 외의 구성 요소는 모터 제어 장치(100)와 동일하다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100b)가 실행하는 모터 제어 방법은, 부하 기계(1)를 구동하는 모터(2)의 위치를 검출하고, 모터(2)의 위치 및 위치 지령으로부터 비례 계산을 포함하는 연산에 의해 속도 지령을 생성하고, 모터(2)의 속도를 검출하고, 모터(2)의 속도 및 속도 지령에 근거하여 비례 계산과 적분 계산을 포함하는 연산에 의해 모터(2)에 대한 토크 지령을 생성하고, 토크 지령을 보정하여 보정 토크 지령을 생성하고, 토크 지령 및 보정 토크 지령에 근거하여 모터(2)에 전류를 흐르게 하고, 모터(2)가 구동하는 부하 기계(1)의 관성의 증감 방향을 기억하고, 기억하고 있는 부하 기계(1)의 관성의 증감 방향에 따라, 모터(2)의 위치, 속도 또는 토크에 근거하는 구동 파형에 대한 필터 처리를 변경하여, 필터 처리 후의 구동 파형으로부터, 모터(2)에서 발생하고 있는 진동의 진동 진폭과 진동 주파수를 검출하고, 모터(2)에서 발생하고 있는 진동의 진동 진폭이 임계값보다 커진 경우에, 모터(2)의 위치의 검출과, 속도 지령의 생성과, 모터(2)의 속도의 검출과, 토크 지령의 생성과, 보정 토크 지령의 생성과, 모터(2)로 전류를 흐르게 하는 것을 반복하는 FB 제어계에 있어서, 모터(2)에서 발생하고 있는 진동 주파수에서의 전달 특성을 안정화시키고, 전달 특성을 안정화시킨 후에 진동 진폭이 감소한 경우, 부하 기계(1)의 관성이 증가하는 경우는 속도 지령을 생성할 때의 연산에 포함되는 비례 계산의 계수와, 토크 지령을 생성할 때의 연산에 포함되는 적분 계산의 계수를 변경하고, 부하 기계(1)의 관성이 감소하는 경우는 토크 지령을 생성할 때의 연산에 포함되는 비례 계산의 계수를 변경한다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100b)의 진동 검출기(8a)는, 속도 검출값의 파형으로부터 진동의 진폭 및 주파수를 산출하는 것으로 했지만, 위치 검출값, 속도 지령, 토크 지령, 보정 토크 지령, 전류의 파형으로부터 진동의 진폭 및 주파수를 산출하도록 해도 좋다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100b)에서는, 위치 제어기(7)가 식 (1)에 따라 속도 지령을 생성하고, 속도 제어기(4)가 식 (2)에 따라 토크 지령을 생성하는 구성으로 했지만, 다른 구성이라도 좋다. 예를 들면, 속도 I-P 제어계의 구성으로 하거나 미분 연산기를 추가한 구성으로 하거나 해도 좋다. 그 경우는, 검출한 진동 주파수에 근거하여, 도 10, 도 11, 도 20에서 나타낸 것과 같은 특성 변화가 되도록 파라미터를 변경하면 된다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100b)에서는, 보정 연산기(6)가 식 (3)의 전달 함수 h(s)를 이용하여 FB 제어계의 특성을 변화시키는 것으로 했지만, 다른 전달 함수를 이용하여도 좋다. 예를 들면, 로우패스 필터를 설정하여 FB 제어계의 특성을 변화시키는, 위상 진행 보상기를 이용하여 FB 제어계의 특성을 변화시키는, 식 (4)와 같이 속도 검출값을 정형한 파형을 토크 지령에 가산하여 FB 제어계의 특성을 변화시킨다고 하는 방법을 적용해도 좋다. 이러한 방법을 적용한 경우도 마찬가지의 기능을 실현할 수 있다.
실시의 형태 4.
도 23은, 실시의 형태 4에 따른 모터 제어 장치(100c)를 적용하여 실현되는 모터 제어 시스템(200c)의 구성예를 나타내는 블럭도이다. 도 23에 나타내는 모터 제어 장치(100c)는, 도 22에 나타내는 실시의 형태 3에 따른 모터 제어 장치(100b)로부터 위치 제어기(7)를 삭제하고, 또한, 파라미터 설정 변경기(9b)를 대신하여 파라미터 설정 변경기(9c)를 구비하는 구성이다. 그 외의 동일 부호의 구성 요소에 대해서는, 도 22와 마찬가지기 때문에, 설명을 생략한다.
다음에, 도 23에 나타내는 모터 제어 장치(100c)의 동작에 대해 설명한다. 모터 제어 장치(100c)는, 부하 기계(1) 및 모터(2)가, 외부로부터 입력된 속도 지령에 추종하여 동작하는 것을 목적으로 하고 있고, 도 22와 동일 부호의 구성 요소에 대해서는 실시의 형태 3에 따른 모터 제어 장치(100b)와 같은 동작을 한다.
진동 검출기(8a)는, 특성 변화 방향 기억부(10)가 기억하고 있는 부하 기계(1)의 관성의 증감 방향에 따라, 속도 검출기(5)로부터 입력되는 속도 검출값에 필터 처리를 행한 후에 진동의 진폭 및 주파수의 계산을 행한다. 예를 들면, 부하 기계(1)의 관성이 증가하는 경우는, FB 제어계가 불안정하게 될 때 발생하는 진동은, 속도 제어기(4)의 적분 계산의 계수로부터 구해지는 주파수에 가까운 주파수에서 발생한다. 그 때문에, 이 주파수대를 통과하는 밴드패스 필터나 하이패스 필터 등을 사용하는 것에 의해, 불안정화에 관계하는 진동 성분을 추출하여 처리할 수 있다. 또한, 부하 기계(1)의 관성이 감소하는 경우는, FB 제어계가 불안정하게 될 때 발생하는 진동은, 속도 제어기(4)의 비례 계산의 계수로부터 구해지는 주파수에 가까운 주파수 또는, 초기 상태에서 FB 제어계를 조정했을 때에 얻어지는 한계 특성의 주파수에 가까운 주파수에서 발생한다. 그 때문에, 이 주파수대를 통과하는 밴드패스 필터나 하이패스 필터 등을 사용하는 것에 의해, 불안정화에 관계하는 진동 성분을 추출하여 처리할 수 있다.
파라미터 설정 변경기(9c)는, 속도 제어기(4), 속도 검출기(5), 보정 연산기(6) 및 전류 제어기(3)와, 모터(2) 및 부하 기계(1)로 구성되는 FB 제어계가 불안정화했다고 판정했을 때, 특성 변화 방향 기억부(10)가 기억하고 있는 부하 기계(1)의 관성의 증감 방향에 따라, 속도 제어기(4)의 파라미터를 변경한다. 파라미터 설정 변경기(9c)는, 부하 기계(1)의 관성이 증가하는 경우는, 진동 검출기(8a)에서 산출한 진동의 진폭 및 주파수에 근거하여, 속도 제어기(4)의 적분 계산의 계수를 변경한다. 또, 파라미터 설정 변경기(9c)는, 부하 기계(1)의 관성이 감소하는 경우는, 실시의 형태 2에 따른 모터 제어 장치(100a)의 파라미터 설정 변경기(9a)와 마찬가지로, 진동 검출기(8a)가 산출한 진동의 진폭 및 주파수에 근거하여, 속도 제어기(4)의 비례 계산의 계수를 변경한다.
이상의 모터 제어 장치(100c)가 모터(2)의 발진을 억제하는 동작은, 실시의 형태 1에 따른 모터 제어 장치(100)가 모터(2)의 발진을 억제하는 동작과 마찬가지로, 도 13의 흐름도로 나타낼 수 있다. 다만, 모터 제어 장치(100c)의 동작의 경우, 도 13의 단계 S4에서는, 속도 제어기(4)의 파라미터를 조정한다.
이상으로 설명한 바와 같이, 모터 제어 장치(100c)에 있어서는, 진동 검출기(8a)에서 검출한 진동의 진폭이 임계값보다 큰 경우, 보정 연산기(6)가 보정 연산에 이용하는 전달 함수를, 검출한 진동의 주파수에 근거하여 변경하여 FB 제어계의 특성을 변화시킨다. 그리고, 그 후의 진동 진폭의 변화 상태로부터, 진동의 발생 요인을 판별한다. 또, 진동의 발생 요인이 부하 기계(1)의 특성 변화에 의한 FB 제어계의 불안정화인 경우, 특성 변화 방향 기억부(10)가 기억하고 있는, 부하 기계(1)의 특성이 변화하는 방향, 즉, 부하 기계(1)의 관성이 초기 상태로부터 변화할 때의 증감 방향에 따라, 파라미터 설정 변경기(9c)가, 속도 제어기(4)의 적분 계산의 계수 또는 비례 계산의 계수를 변경한다. 이것에 의해, 부하 기계(1)의 관성의 변화에 따라 FB 제어계가 불안정화하여 모터(2)의 진동이 발생한 경우에 한정하여, 속도 제어기(4)의 파라미터 설정을 변경하여 대진폭의 발진을 억제할 수 있게 된다. 또, 진동의 발생 요인이 FB 제어계의 불안정화가 아닌 경우는, FB 제어계의 특성을 변경하지 않게 할 수 있다. 즉, 외란에 의해 일시적으로 진동이 발생한 경우에 속도 제어기(4)의 파라미터를 변경하는 것에 의해 제어가 오히려 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있고, 모터 제어 시스템(200c)의 동작의 안정화를 실현할 수 있다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100c)는, 실시의 형태 3에 따른 모터 제어 장치(100b)로부터 위치 제어기(7)를 삭제하고, 또한, 파라미터 설정 변경기(9b)를 대신하여 파라미터 설정 변경기(9c)를 구비한다. 그 외의 구성 요소는 모터 제어 장치(100b)와 동일하다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100c)가 실행하는 모터 제어 방법은, 부하 기계(1)를 구동하는 모터(2)의 속도를 검출하고, 모터(2)의 속도 및 속도 지령에 근거하여 비례 계산과 적분 계산을 포함하는 연산에 의해 모터(2)에 대한 토크 지령을 생성하고, 토크 지령을 보정하여 보정 토크 지령을 생성하고, 토크 지령 및 보정 토크 지령에 근거하여 모터(2)에 전류를 흐르게 하고, 모터(2)가 구동하는 부하 기계(1)의 관성의 증감 방향을 기억하고, 기억하고 있는 부하 기계(1)의 관성의 증감 방향에 따라, 모터(2)의 위치, 속도 또는 토크에 근거하는 구동 파형에 대한 필터 처리를 변경하여, 필터 처리 후의 구동 파형으로부터, 모터(2)에서 발생하고 있는 진동의 진동 진폭과 진동 주파수를 검출하고, 모터(2)에서 발생하고 있는 진동의 진동 진폭이 임계값보다 커진 경우에, 모터(2)의 속도의 검출과, 토크 지령의 생성과, 보정 토크 지령의 생성과, 모터(2)로 전류를 흐르게 하는 것을 반복하는 FB 제어계에 있어서, 모터(2)에서 발생하고 있는 진동 주파수에서의 전달 특성을 안정화시키고, 전달 특성을 안정화시킨 후에 진동 진폭이 감소한 경우, 부하 기계(1)의 관성이 증가하는 경우는 토크 지령을 생성할 때의 연산에 포함되는 적분 계산의 계수를 변경하고, 부하 기계(1)의 관성이 감소하는 경우는 토크 지령을 생성할 때의 연산에 포함되는 비례 계산의 계수를 변경한다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100c)의 진동 검출기(8a)는, 속도 검출값의 파형으로부터 진동의 진폭 및 주파수를 산출하는 것으로 했지만, 토크 지령, 보정 토크 지령, 전류의 파형으로부터 진동의 진폭 및 주파수를 산출하도록 해도 좋다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100c)에서는, 속도 제어기(4)가 식 (2)에 따라 토크 지령을 생성하는 구성으로 했지만, 다른 구성이라도 좋다. 예를 들면, 속도 I-P 제어계의 구성으로 하거나 미분 연산기를 추가한 구성으로 하거나 해도 좋다. 그 경우는, 검출한 진동 주파수에 근거하여, 도 10, 도 11, 도 20에서 나타낸 것과 같은 특성 변화로 되도록 파라미터를 변경하면 된다.
또, 본 실시의 형태에 따른 모터 제어 장치(100c)에서는, 보정 연산기(6)가 식 (3)의 전달 함수 h(s)를 이용하여 FB 제어계의 특성을 변화시키는 것으로 했지만, 다른 전달 함수를 이용하여도 좋다. 예를 들면, 로우패스 필터를 설정하여 FB 제어계의 특성을 변화시키는, 위상 진행 보상기를 이용하여 FB 제어계의 특성을 변화시키는, 식 (4)와 같이 속도 검출값을 정형한 파형을 토크 지령에 가산하여 FB 제어계의 특성을 변화시킨다고 하는 방법을 적용해도 좋다. 이러한 방법을 적용한 경우도 마찬가지의 기능을 실현할 수 있다.
이상의 실시의 형태에 나타낸 구성은, 일례를 나타내는 것이며, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하고, 실시의 형태끼리 조합하는 것도 가능하고, 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.
1 부하 기계, 2 모터, 3 전류 제어기, 4 속도 제어기, 5 속도 검출기, 6 보정 연산기, 7 위치 제어기, 8, 8a 진동 검출기, 9, 9a, 9b, 9c 파라미터 설정 변경기, 10 특성 변화 방향 기억부, 51 위치 검출기, 52 미분 연산기, 100, 100a, 100b, 100c 모터 제어 장치, 200, 200a, 200b, 200c 모터 제어 시스템.

Claims (13)

  1. 부하 기계를 구동하는 모터를 제어하는 모터 제어 장치로서,
    상기 모터의 속도를 검출하는 속도 검출기와,
    상기 모터의 속도 및 속도 지령에 근거하여 상기 모터에 대한 토크 지령을 생성하는 속도 제어기와,
    상기 토크 지령을 보정하여 보정 토크 지령을 생성하는 보정 연산기와,
    상기 토크 지령 및 보정 토크 지령에 근거하여 상기 모터에 전류를 흐르게 하는 전류 제어기와,
    상기 모터에서 발생하고 있는 진동의 진폭인 진동 진폭과 상기 진동의 주파수인 진동 주파수를 검출하는 진동 검출기와,
    상기 속도 제어기의 파라미터를 변경하는 파라미터 설정 변경기
    를 구비하고,
    상기 보정 연산기는, 상기 진동 진폭이 임계값보다 커진 경우에, 상기 모터, 상기 속도 검출기, 상기 속도 제어기, 상기 보정 연산기 및 상기 전류 제어기로 구성되는 피드백 제어계에 대해, 상기 진동 검출기가 검출한 상기 진동 주파수의 전달 특성을 안정화시키는 보정 토크 지령을 계산하고,
    상기 파라미터 설정 변경기는, 상기 전달 특성을 안정화시킨 후에 상기 진동 검출기가 검출하는 상기 진동 진폭이 감소한 경우, 상기 속도 제어기의 파라미터를 변경하는
    것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하 기계의 관성이 변화할 때의 증감 방향을 기억하는 특성 변화 방향 기억부
    를 구비하고
    상기 속도 제어기는, 비례 계산 및 적분 계산을 포함하는 연산에 의해 상기 토크 지령을 생성하고,
    상기 파라미터 설정 변경기는, 상기 특성 변화 방향 기억부가 기억하고 있는 상기 증감 방향이 증가 방향인 경우는 상기 적분 계산의 계수를 변경하고, 상기 증감 방향이 감소 방향인 경우는 상기 비례 계산의 계수를 변경하는
    것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 파라미터 설정 변경기는, 상기 증감 방향이 증가 방향인 경우, 상기 속도 제어기의 적분 계산의 계수를, 변경 전의 값보다 작은 값, 또는, 상기 진동 주파수보다 작은 값으로 변경하는
    것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 파라미터 설정 변경기는, 상기 증감 방향이 감소 방향인 경우, 상기 속도 제어기의 비례 계산의 계수를 변경 전의 값보다 작은 값으로 변경하는
    것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 검출기는, 상기 모터의 위치, 속도 또는 토크에 근거하는 구동 파형에 대해서, 상기 특성 변화 방향 기억부가 기억하고 있는 상기 증감 방향이 증가 방향인 경우와 감소 방향인 경우에 상이한 필터 처리를 실행하고, 필터 처리 후의 상기 구동 파형으로부터 상기 진동 진폭 및 상기 진동 주파수를 검출하는
    것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터의 위치를 검출하는 위치 검출기와,
    상기 모터의 위치 및 위치 지령에 근거하여, 비례 계산을 포함하는 연산에 의해 상기 속도 지령을 생성하는 위치 제어기
    를 구비하고,
    상기 파라미터 설정 변경기는, 상기 증감 방향이 증가 방향인 경우, 상기 위치 제어기의 상기 비례 계산의 계수를 변경 전의 값보다 작은 값, 또는, 상기 진동 주파수보다 작은 값으로 변경하는
    것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 모터 제어 장치와,
    상기 모터 제어 장치에 의해 제어되는 상기 모터와,
    상기 모터에 의해 구동되는 상기 부하 기계
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 시스템.
  8. 부하 기계를 구동하는 모터를 제어하는 모터 제어 장치가 실행하는 모터 제어 방법으로서,
    상기 모터의 속도를 검출하는 제1 단계와,
    상기 모터의 속도 및 속도 지령에 근거하여 상기 모터에 대한 토크 지령을 출력하는 제2 단계와,
    상기 토크 지령을 보정하여 보정 토크 지령을 생성하는 제3 단계와,
    상기 토크 지령 및 보정 토크 지령에 근거하여 상기 모터에 전류를 흐르게 하는 제4 단계와,
    상기 모터에서 발생하고 있는 진동의 진폭인 진동 진폭과 상기 진동의 주파수인 진동 주파수를 검출하는 제5 단계와,
    상기 진동 진폭이 임계값보다 커진 경우에, 상기 모터의 속도의 검출과, 상기 토크 지령의 생성과, 상기 보정 토크 지령의 생성과, 상기 모터에 전류를 흐르게 하는 것을 반복하는 피드백 제어계에 있어서, 상기 진동 주파수에서의 전달 특성을 안정화시키는 제6 단계와,
    상기 전달 특성을 안정화시킨 후에 상기 진동 진폭이 감소한 경우, 상기 토크 지령을 생성하는 연산의 파라미터를 변경하는 제7 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 단계에서는, 비례 계산 및 적분 계산을 포함하는 연산에 의해 상기 토크 지령을 생성하고,
    상기 제7 단계에서는, 상기 부하 기계의 관성이 증가하는 경우는 상기 적분 계산의 계수를 변경하고, 상기 부하 기계의 관성이 감소하는 경우는 상기 비례 계산의 계수를 변경하는
    것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제7 단계에서는, 상기 관성이 증가하는 경우, 상기 적분 계산의 계수를 변경 전의 값보다 작은 값, 또는, 상기 진동 주파수보다 작은 값으로 변경하는
    것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제7 단계에서는, 상기 관성이 감소하는 경우, 상기 비례 계산의 계수를 변경 전의 값보다 작은 값으로 변경하는
    것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제5 단계에서는, 상기 모터의 위치, 속도 또는 토크에 근거하는 구동 파형에 대해서, 상기 관성이 증가하는 경우와 상기 관성이 감소하는 경우에 상이한 필터 처리를 실행하고, 필터 처리 후의 구동 파형으로부터 상기 진동 진폭 및 상기 진동 주파수를 검출하는
    것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터의 위치를 검출하는 제8 단계와,
    상기 모터의 위치 및 위치 지령에 근거하여, 비례 계산을 포함하는 연산에 의해 상기 속도 지령을 생성하는 제9 단계와,
    상기 관성이 증가하는 경우는, 상기 제9 단계의 상기 비례 계산의 계수를 변경 전의 값보다 작은 값, 또는, 상기 진동 주파수보다 작은 값으로 변경하는 제10 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
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