TW201530278A - 馬達控制裝置 - Google Patents

Abstract

提高對指令之追從性。 馬達控制裝置(100)具有：微分器(110)，係微分從外部所輸入之速度指令；力矩前饋部(112)，係根據微分過的速度指令，生成乃是前饋系統的力矩指令之第1力矩指令；速度控制部(114)，係根據從外部所輸的速度指令與速度回饋之偏差，生成第2力矩指令；力矩指令濾波器(116)，係抑制第2力矩指令中的機械共振以及編碼器的量子化漣波；加算點，係加算第1力矩指令與從力矩指令濾波器(116)所輸出的第2力矩指令，生成第3力矩指令；以及力矩控制部(118)，係使用第3力矩指令，控制馬達的動作。

Description

馬達控制裝置

本發明有關具有對高的指令的追從性(追蹤跟從性)的馬達控制裝置。

在具備了藉由馬達控制裝置所控制的馬達之機械(例如，工作機械及機器人)方面，為了提高加工的生產力，對於加工的高速化、以及加工品質的提升是有所期望。在為了加工的高速化、及加工品質的提升方面，追求有提高對馬達控制裝置的指令之追從性。

在日本特開平3-15911號專利公報中，記載有提高對指令的追從性之控制方式。在該控制方式下，對位置控制系統以及速度控制系統，進行位置的前饋補償、以及速度的前饋補償。這些補償提高對指令的追從性。

實際上的機械是具有低剛性的部分(例如，耦合器及滾珠螺桿)。為此，在實際上的機械的控制中，考慮到那些部分的機械共振及編碼器的量子漣波的存在。但是，在日本特開平3-15911號專利公報所記載的控制方式，是沒有抑制這些問題的功能。因此，對於這樣的控制 方式，即便適用到存在有機械共振以及編碼器的量子化漣波之機械，提高對指令的追從性方面是困難的。

日本特開2003-84839號專利公報記載有一種馬達控制裝置，其意圖提高適用到存在有機械共振的系統的馬達控制裝置之對指令的追從性。該馬達控制裝置，係對位置控制系統以及速度控制系統，進行速度前饋補償、以及力矩(torque)前饋補償。這些補償提高對指令的追從性。而且，補償後的輸出通到力矩濾波器。藉由該力矩濾波器，對補償後的輸出之機械共振及編碼器的量子化漣波的影響予以抑制。

但是，於日本特開2003-84839號專利公報所記載之馬達控制裝置，在機械系統的剛性為低的場合，提高力矩濾波器的截止頻率是困難的。為此，即便進行速度前饋補償、以及力矩前饋補償，是無法得到充分的追從性。

本發明係為了消解上述般之以往技術的問題點所完成之發明。本發明的目的是提供一種馬達控制裝置，即便存在有機械共振以及編碼器的量子化漣波，也可以提高對指令的追從性。

為了達成上述目的，有關本發明之第1樣態之馬達控制裝置，具有：微分器，係微分從外部所輸入之速度指令；力矩前饋部，係根據微分過的前述速度指令，生成乃是前饋系統的力矩指令之第1力矩指令；速度控制部，係根據從外部所輸入之前述速度指令與速度回饋之偏差，生成第2力矩指令；力矩指令濾波器，係抑制前述第2力矩指令之機械共振以及編碼器的量子化漣波；加算點，係加算前述第1力矩指令與從前述力矩指令濾波器所輸出之前述第2力矩指令，生成第3力矩指令；以及力矩控制部，係使用前述第3力矩指令，控制馬達的動作。

該馬達控制裝置亦可連接到：驅動前述機械之前述馬達、及輸出與前述馬達的旋轉位置對應的位置回饋之前述編碼器。更進一步，該馬達控制裝置亦可更具有：速度算出部，其根據前述位置回饋，算出前述速度回饋。

有關本發明之第2樣態之馬達控制裝置，具有：第1微分器，係微分從外部所輸入之位置指令；速度前饋部，係根據微分過的前述位置指令，生成乃是前饋系統的速度指令之第1速度指令；第2微分器，係微分前述第1速度指令；力矩前饋部，係根據微分過的第1速度指令，生成乃是前饋系統的力矩指令之第1力矩指令；位置控制部，係根據從外部所輸入的前述位置指令與位置回饋之偏差，生成第2速度指令；速度控制部，係根據前述第1速度指令與前述第2速度指令的加算結果、及速度回饋之偏差，生成第2力矩指令；力矩指令濾波器，係抑制前述第2力 矩指令中的機械共振以及編碼器的量子化漣波；加算點，係加算前述第1力矩指令、與從前述力矩指令濾波器所輸出之前述第2力矩指令，生成第3力矩指令；以及力矩控制部，係使用前述第3力矩指令，控制馬達的動作。

該馬達控制裝置亦可連接到：驅動前述機械之前述馬達、及輸出與前述馬達的旋轉位置對應的前述位置回饋之前述編碼器。更進一步，該馬達控制裝置亦可更具有：速度算出部，其根據前述位置回饋，算出前述速度回饋。

有關本發明之第3樣態之馬控制裝置，具有：模態控制器，係根據從外部所輸入的速度指令，生成前饋系統的速度指令、及前饋系統的第1力矩指令；速度控制部，係根據從前述模態控制器所輸出的前述速度指令與回饋系統的速度回饋之偏差，生成第2力矩指令；力矩指令濾波器，係抑制前述第2力矩指令中的機械共振以及編碼器的量子化漣波；加算點，係加算前述第1力矩指令與從前述力矩指令濾波器所輸出的前述第2力矩指令，生成第3力矩指令；以及力矩控制部，係使用前述第3力矩指令，控制馬達的動作。

該馬達控制裝置亦可連接到：驅動前述機械之前述馬達、及輸出與前述馬達的旋轉位置對應的位置回饋之前述編碼器。更進一步，該馬達控制裝置亦可更具有：速度算出部，其根據前述位置回饋，算出前述速度回饋。

有關本發明之第4樣態之馬達控制裝置，具有：模態控制器，係根據從外部所輸入的位置指令，生成前饋系統 的位置指令、前饋系統的第1速度指令、以及前饋系統的第1力矩指令；位置控制部，係根據從前述模態控制器所輸出的位置指令與回饋系統的位置回饋之偏差，生成第2速度指令；速度控制部，係根據前述第1速度指令與前述第2速度指令的加算結果及前述回饋系統的速度回饋之偏差，生成第2力矩指令；力矩指令濾波器，係抑制前述第2力矩指令中的機械共振以及編碼器的量子化漣波；加算點，係加算前述第1力矩指令與從前述力矩指令濾波器所輸出的前述第2力矩指令，生成第3力矩指令；以及力矩控制部，係使用前述第3力矩指令，控制馬達的動作。

該馬達控制裝置亦可連接到：驅動前述機械之前述馬達、及輸出與前述馬達的旋轉位置對應的前述位置回饋之前述編碼器。更進一步，該馬達控制裝置亦可更具有：速度算出部，其根據前述位置回饋，算出前述速度回饋。

有關本發明之各樣態的馬達控制裝置，係構成為把來自力矩前饋部的第1力矩指令加算到通過了力矩指令濾波器之第2力矩指令。因此，即便存在有機械共振以及編碼器的量子漣波，也可以提高對位置指令以及速度指令的追從性。

100、200、300、400‧‧‧馬達控制裝置

110、210、222‧‧‧微分器

112、212‧‧‧力矩前饋部

114、214、314、414‧‧‧速度控制部

116、216、316、416‧‧‧力矩指令濾波器

117、217、317、417‧‧‧加算點

118、218、318、418‧‧‧力矩控制部

120、220、320、420‧‧‧速度算出部

140、240、340、440‧‧‧馬達

150、250、350，450‧‧‧機械

160、260、360、460‧‧‧編碼器

224‧‧‧速度前饋部

226、426‧‧‧位置控制部

370、470‧‧‧模態控制器

圖1為有關實施型態1之馬達控制裝置的方塊圖。

圖2為有關實施型態1之馬達控制裝置的特性線圖。

圖3為有關實施型態2之馬達控制裝置的方塊圖。

圖4為有關實施型態2之馬達控制裝置的特性線圖。

圖5為有關實施型態3之馬達控制裝置的方塊圖。

圖6為有關實施型態4之馬達控制裝置的方塊圖。

以下，對於有關本發明之馬達控制裝置的實施型態，一邊參閱圖面詳細說明之。

〔實施型態1〕 <馬達控制裝置之構成>

圖1為有關實施型態1之馬達控制裝置的方塊圖。有關本實施型態之馬達控制裝置100，具有：微分器110、力矩前饋部112、速度控制部114、力矩指令濾波器116、力矩控制部118、及速度算出部120。

馬達控制裝置100的前饋系統包含微分器110及力矩前饋部112。微分器110係把輸入到馬達控制裝置100之速度指令予以微分。力矩前饋部112係根據微分過的速度指令，算出(生成)前饋系統的力矩指令(第1力矩指令)。

如此，從速度指令直接算出前饋系統的第1力矩指令。為此，第1力矩指令沒有包含機械共振以及編碼 器的量子化漣波。

速度控制部114，係根據速度指令與速度回饋的差分(偏差)，算出(生成)第2力矩指令。

力矩指令濾波器116，係例如，包含低通濾波器或是陷波濾波器。力矩指令濾波器116插入到構成位置控制或是速度控制的回饋系統之迴路。力矩指令濾波器116抑制第2力矩指令中的機械共振以及編碼器的量子化漣波。在本實施型態，如圖1所示般，力矩指令濾波器116插入到包含速度控制部114、力矩指令濾波器116、力矩控制部118、以及速度算出部120之速度控制的回饋系統的迴路。

藉由速度控制部114所算出之第2力矩指令，係通過力矩指令濾波器116。力矩指令濾波器116，係從第2力矩指令，去除機械共振以及編碼器的量子化漣波的影響。之後，於加算點117中，加算該第2力矩指令、與從力矩前饋部112所輸出之前饋系統的第1力矩指令。經由該加算，生成第3力矩指令。

力矩控制部118，係使用藉由加算點117的加算所得之第3力矩指令，控制馬達140的動作。馬達140驅動機械150。

編碼器160安裝到馬達140。編碼器160係把馬達140的旋轉位置，作為位置回饋(位置回饋值)予以輸出。速度算出部120根據從編碼器160所輸出之對應到馬達140的旋轉位置之位置回饋，算出速度回饋。

<馬達控制裝置的動作>

接著，說明有關本實施型態之馬達控制裝置100的動作。在此，說明關於適用在速度控制裝置之有關本實施型態之馬達控制裝置100的動作。

如圖1所示般，取得速度指令與速度回饋的差分。根據該差分，速度控制部114算出(生成)第2力矩指令。第2力矩指令通到力矩指令濾波器116。另一方面，微分器110微分速度指令。力矩前饋部112根據微分過的速度指令，生成第1力矩指令。繼續，於加算點117，加算第1力矩指令與第2力矩指令。經由該加算，生成第3力矩指令。

力矩控制部118根據在加算點117的加算結果之第3力矩指令，驅動馬達140。

在本實施型態，從力矩前饋部112所輸出的第1力矩指令與藉由速度控制部114所生成的第2力矩指令之加算點117，配置在力矩指令濾波器116的輸出側。經此，可以回避力矩指令濾波器116進入到前饋系統。

前饋系統僅給予從速度指令所算出之力矩的前饋量。因此，前饋系統不構成回饋迴路。為此，藉由編碼器160所檢測出之機械系統的共振成分不會被放大。其結果，即便在力矩指令濾波器116的輸出側，把力矩前饋部112的輸出(第1力矩指令)，加算到經過力矩指令濾波器116的第2力矩指令，機械系統的共振也不會惡化。

圖2為有關本實施型態之馬達控制裝置100的特性線圖。圖中的曲線(a)，係表示馬達控制裝置100的速度控制系統的頻率響應特性(對速度指令之速度回饋的響應)。曲線(b)，係表示以往的馬達控制裝置之速度控制系統的頻率響應特性。尚且，在以往的馬達控制裝置之速度控制系統中，是在力矩指令濾波器的輸入側，加算力矩前饋部的輸出(第1力矩指令)到第2力矩指令。

比較這些頻率響應特性就可以明白，在以往的馬達控制裝置，因為用以抑制機械共振的陷波濾波器的影響，在特定的複數個頻率附近，增益會大幅陷落(曲線(b))。另一方面，在有關本實施型態之馬達控制裝置100，即便是比這個還高的頻率，增益不會陷落(曲線(a))。因此，有關本實施型態之馬達控制裝置100，與以往的馬達控制裝置相比，發揮有所謂可以得到對位置指令及速度指令之高的頻率響應及追從性之這樣的效果。

〔實施型態2〕 <馬達控制裝置之構成>

圖3為有關實施型態2之馬達控制裝置的方塊圖。有關本實施型態之馬達控制裝置200，係與有關實施型態1之馬達控制裝置100具有同樣的構成要素外，更具有微分器222(第1微分器)、速度前饋部224、及位置控制部226。

有關本實施型態之馬達控制裝置200的微分器210 (第2微分器)、力矩前饋部212、速度控制部214、力矩指令濾波器216、力矩控制部218、及速度算出部220，係分別與有關實施型態1之馬達控制裝置100的微分器110、力矩前饋部112、速度控制部114、力矩指令濾波器116、力矩控制部118、及速度算出部120，實質上具有同一之功能。尚且，在本實施型態，力矩前饋係由速度前饋算出。

馬達控制裝置200的前饋系統包含微分器222、速度前饋部224、微分器210、以及力矩前饋部212。微分器222係把馬達控制裝置200所輸入的位置指令予以微分。速度前饋部224，係根據微分過的位置指令，算出(生成)前饋系統的速度指令(第1速度指令)。

如此，前饋系統的第1速度指令，係從位置指令直接被算出。為此，第1速度指令沒有包含機械共振以及編碼器的量子化漣波。而且，前饋系統的力矩指令(第1力矩指令)也從前饋系統的速度指令(第1速度指令)直接被算出。為此，第1力矩指令也沒有包含機械共振以及編碼器的量子化漣波。

位置控制部226，係根據位置指令與位置回饋的差分(偏差)，算出速度指令(第2速度指令)。

微分器210，係把從速度前饋部224所輸之第1速度指令予以微分。

在速度控制部214的輸入側，算出從速度前饋 部224所輸出之第1速度指令與從位置控制部226所輸出之第2速度指令的加算結果、以及藉由速度算出部220所算出的速度回饋之差分(偏差)。速度控制部214，係根據該差分(偏差)，算出(生成)力矩指令(第2力矩指令)。

經由速度控制部214所生成之第2力矩指令，係通過力矩指令濾波器216。力矩指令濾波器216，係從第2力矩指令，去除機械共振以及編碼器的量子化漣波的影響。之後，於加算點217中，加算該第2力矩指令、與從力矩前饋部212所輸出之前饋系統的第1力矩指令。

尚且，有關本實施型態之馬達控制裝置200中的力矩前饋部212、力矩指令濾波器216、力矩控制部218、及速度算出部220的動作，係分別與實施型態1的力矩前饋部112、力矩指令濾波器116、力矩控制部118、及速度算出部120，實質上同一。

編碼器260係把馬達240的旋轉位置，作為位置回饋予以輸出。從位置指令減去該位置回饋。位置指令與位置回饋的差分(偏差)輸入到位置控制部226。

<馬達控制裝置的動作>

接著，說明有關本實施型態之馬達控制裝置200的動作。在此，說明關於適用在位置控制裝置之有關本實施型態之馬達控制裝置200的動作。

如圖3所示般，取得位置指令與位置回饋的差 分。根據該差分，位置控制部226算出第2速度指令。另一方面，微分器222微分位置指令。之後，速度前饋部224根據微分過的位置指令，生成第1速度指令。第1速度指令，係與從位置控制部226所輸出的第2速度指令，進行加算。

更進一步，取得第1速度指令與第2速度指令的加算結果及藉由速度算出部220所算出的速度回饋之差分(偏差)。根據該差分，速度控制部214算出(生成)第2力矩指令。第2力矩指令通到力矩指令濾波器216。另一方面，微分器210，係把從速度前饋部224所輸出之第1速度指令予以微分。力矩前饋部212根據微分過的第1速度指令，生成第1力矩指令。繼續，在加算點217，加算第1力矩指令與第2力矩指令。經由該加算，生成第3力矩指令。

力矩控制部218使用在加算點217的加算結果之第3力矩指令，驅動馬達240。

在本實施型態，從力矩前饋部212所輸出的第1力矩指令與藉由速度控制部214所生成的第2力矩指令之加算點217，配置在力矩指令濾波器216的輸出側。經此，可以回避力矩指令濾波器216進入到前饋系統。

前饋系統僅給予從位置指令所算出之速度及力矩的前饋量。為此，前饋系統不構成回饋迴路。為此，藉由編碼器260所檢測出之機械系統的共振成分不會被放大。其結果，即便在力矩指令濾波器216的輸出側，把力 矩前饋部212的輸出(第1力矩指令)，加算到經過力矩指令濾波器216的第2力矩指令，機械系統的共振也不會惡化。

圖4為有關本實施型態之馬達控制裝置200的特性線圖。圖中的曲線(a)，係表示馬達控制裝置200之位置控制系統的頻率響應特性。曲線(b)，係表示以往的馬達控制裝置之位置控制系統的頻率響應特性。尚且，在以往的馬達控制裝置之位置控制系統中，是在力矩指令濾波器的輸入側，加算力矩前饋部的輸出(第1力矩指令)到第2力矩指令。

比較這些頻率響應特性就可以明白，在以往的馬達控制裝置，因為用以抑制機械共振的陷波濾波器的影響，在特定的複數個頻率附近，增益會大幅陷落(曲線(b))。另一方面，在有關本實施型態之馬達控制裝置200，即便是比這個還高的頻率，增益不會陷落(曲線(a))。因此，有關本實施型態之馬達控制裝置200，與以往的馬達控制裝置相比，發揮有所謂可以得到對位置指令及速度指令之高的頻率響應及追從性之這樣的效果。

尚且，前饋系統，係可僅給予在速度前饋部224所算出之力矩的前饋量，亦可不構成回饋迴路。該場合，藉由編碼器260所檢測出之機械系統的共振成分不會被放大。

〔實施型態3〕 <馬達控制裝置之構成>

圖5為有關實施型態3之馬達控制裝置的方塊圖。有關本實施型態之馬達控制裝置300，係除了前饋系統是用模態控制器370所構成這一點外，其他與有關實施型態1之馬達控制裝置100為實質上同樣的構成。有關本實施型態之馬達控制裝置300的速度控制部314、力矩指令濾波器316、力矩控制部318、及速度算出部320，係分別與有關實施型態1之馬達控制裝置100的速度控制部114、力矩指令濾波器116、力矩控制部118、及速度算出部120，實質上具有同一之功能。

在此，說明關於適用在使用了模態控制器的速度控制裝置之有關本實施型態之馬達控制裝置300。模態控制器370，係構成藉由模擬(modelling)有關實施型態1之馬達控制裝置100、馬達140、機械150、以及編碼器160的方式所得到的速度控制系統。因此，有關本實施型態馬達控制裝置300，係處於因該模態控制器370的動作所致之模態追從控制下。

輸入速度指令到模態控制器370。模態控制器370，係藉由實施對速度指令之模態控制處理的方式，生成及輸出速度指令(第1速度指令)及力矩指令(第1力矩指令)。從被輸入到模態控制器370之當初的速度指令，直接算出由模態控制器370所輸出之速度指令及第1力矩指令。為此，這些速度指令及第1力矩指令，沒有包含起因於機械350及編碼器360之機械共振以及編碼器的量子化漣波。

速度控制部314，係從來自模態控制器370的速度指令與速度回饋之差分，算出力矩指令(第2力矩指令)。

力矩指令濾波器316，係例如，包含低通濾波器或是陷波濾波器。力矩指令濾波器316插入到構成位置控制或是速度控制的回饋系統之迴路。力矩指令濾波器316抑制第2力矩指令中的機械共振以及編碼器的量子化漣波。在本實施型態，如圖5所示般，力矩指令濾波器316插入到包含速度控制部314、力矩指令濾波器316、力矩控制部318、以及速度算出部320之速度控制的回饋系統的迴路。

藉由速度控制部314所算出之第2力矩指令，係通過力矩指令濾波器316。力矩指令濾波器316，係從第2力矩指令，去除機械共振以及編碼器的量子化漣波的影響。之後，於加算點317中，加算該第2力矩指令、與從模態控制器370所輸出之第1力矩指令。經由該加算，生成第3力矩指令。

力矩控制部318，係使用藉由加算點317的加算所得之第3力矩指令，控制馬達340的動作。馬達340驅動機械350。

編碼器360安裝到馬達340。編碼器360係把馬達340的旋轉位置，作為位置回饋予以輸出。速度算出部320根據從編碼器360所輸出之對應到馬達340的旋轉位置之位置回饋，算出速度回饋。

<馬達控制裝置的動作>

接著，說明有關本實施型態之馬達控制裝置300的動作。

如圖5所示般，模態控制器370，係從輸入到馬達控制裝置300之速度指令，算出(生成)給予到實際的控制系統之速度指令及力矩指令(第1力矩指令)。

接著，取得來自模態控制器370的速度指令與來自速度算出部320的速度回饋之差分。根據該差分，速度控制部314算出(生成)第2力矩指令。第2力矩指令通到力矩指令濾波器316。之後，在加算點317加算第2力矩指令與來自模態控制器370的第1力矩指令。經由該加算，生成第3力矩指令。

力矩控制部318根據在加算點317的加算結果之第3力矩指令，驅動馬達340。

在本實施型態，從模態控制器370所輸出的第1力矩指令與藉由速度控制部314所生成的第2力矩指令之加算點317，配置在力矩指令濾波器316的輸出側。

模態控制器370僅給予從速度指令所算出之速度以及力矩的前饋量。為此，模態控制器370不構成對機械350及編碼器360之回饋迴路。為此，藉由編碼器360所檢測出之機械系統的共振成分，不會被放大。其結果，即便在力矩指令濾波器316的輸出側，把來自模態控制器370的第1力矩指令，加算到經過力矩指令濾波器316之 第2力矩指令，機械系統的共振也不會惡化。

在有關本實施型態之馬達控制裝置300的頻率響應特性方面，與實施型態1以及2的馬達控制裝置同樣地，一直到高的頻率為止，增益不會陷落。因此，有關本實施型態之馬達控制裝置300，發揮有所謂可以得到對位置指令及速度指令之高的頻率響應及追從性之這樣的效果。

〔實施型態4〕 <馬達控制裝置之構成>

圖6為有關實施型態4之馬達控制裝置的方塊圖。有關本實施型態之馬達控制裝置400，係除了前饋系統是用模態控制器470所構成這一點外，其他與有關實施型態2之馬達控制裝置200為實質上同樣的構成。有關本實施型態之馬達控制裝置400的速度控制部414、力矩指令濾波器416、力矩控制部418、速度算出部420、及位置控制部426，係分別與有關實施型態2之馬達控制裝置200的速度控制部214、力矩指令濾波器216、力矩控制部218、速度算出部220、及位置控制部226，實質上具有同一之功能。

在此，說明關於適用在使用了模態控制器的位置控制裝置之有關本實施型態之馬達控制裝置400。模態控制器470，係構成藉由模擬(modelling)有關實施型態2之馬達控制裝置200、馬達240、機械250、以及編碼器 260的方式所得到的位置控制系統。因此，有關本實施型態馬達控制裝置400，係處於因該模態控制器470的動作所致之模態追從控制下。

輸入位置指令到模態控制器470。模態控制器470，係藉由實施對位置指令之模態控制處理的方式，生成及輸出位置指令、速度指令(第1速度指令)及力矩指令(第1力矩指令)。從被輸入到模態控制器470之當初的位置指令，直接算出由模態控制器470所輸出之位置指令、第1速度指令、以及第1力矩指令。為此，這些位置指令、第1速度指令、以及第1力矩指令，沒有包含起因於機械450及編碼器460之機械共振以及編碼器的量子化漣波。

位置控制部426，係從來自模態控制器470的位置指令與位置回饋之差分(偏差)，算出速度指令(第2速度指令)。

在速度控制部414的輸入側，算出來自模態控制器470之第1速度指令與從位置控制部426所輸出之第2速度指令的加算結果、以及藉由速度算出部420所算出的速度回饋之差分(偏差)。速度控制部414，係根據該差分(偏差)，算出(生成)力矩指令(第2力矩指令)。

經由速度控制部414所生成之第2力矩指令，係通過力矩指令濾波器416。力矩指令濾波器416，係從第2力矩指令，去除機械共振以及編碼器的量子化漣波的影響。 之後，於加算點417中，在加算點417加算該第2力矩指令、與來自模態控制器470的第1力矩指令。經由該加算，生成第3力矩指令。

力矩控制部418，係使用藉由加算點417的加算所得之第3力矩指令，控制馬達440的動作。馬達440驅動機械450。

編碼器460安裝到馬達440。編碼器460，係輸出與馬達440的旋轉位置對應之位置回饋。速度算出部420，係使用從編碼器460所輸出的位置回饋，算出速度回饋。

由來自模態控制器470的位置指令，減去從編碼器460所輸出的位置回饋。來自模態控制器470的位置指令與位置回饋之差分(偏差)，輸入到位置控制部426。

<馬達控制裝置的動作>

接著，說明有關本實施型態之馬達控制裝置400的動作。

如圖6所示般，取得來自模態控制器470的位置指令與位置回饋之差分。根據該差分，位置控制部426算出第2速度指令。之後，加算來自模態控制器470的第1速度指令與從位置控制部426所輸出之第2速度指令。

更進一步，取得藉由第1速度指令與第2速度指令之加算結果及藉由速度算出部420所算出的速度回饋 之差分。根據該差分，速度控制部414算出第2力矩指令。第2力矩指令通到力矩指令濾波器416。之後，在加算點417加算第2力矩指令與來自模態控制器470的第1力矩指令。經由該加算，生成第3力矩指令。

力矩控制部418根據在加算點417的加算結果之第3力矩指令，驅動馬達440。

在本實施型態，從模態控制器470所輸出的第1力矩指令與藉由速度控制部414所生成的第2力矩指令之加算點417，配置在力矩指令濾波器416的輸出側。

模態控制器470僅給予從位置指令所算出之位置、速度、以及力矩的前饋量。為此，模態控制器470不構成對機械450及編碼器460之回饋迴路。為此，藉由編碼器460所檢測出之機械系統的共振成分，不會被放大。其結果，即便在力矩指令濾波器416的輸出側，把來自模態控制器470的第1力矩指令，加算到經過力矩指令濾波器416之第2力矩指令，機械系統的共振也不會惡化。

在有關本實施型態之馬達控制裝置400的頻率響應特性方面，與實施型態1以及2的馬達控制裝置同樣地，一直到高的頻率為止，增益不會陷落。因此，有關本實施型態之馬達控制裝置400，發揮有所謂可以得到對位置指令及速度指令之高的頻率響應及追從性之這樣的效果。

如以上般，根據有關實施型態1~4之馬達控制裝置，加算力矩前饋輸出到力矩指令濾波器的輸出。經 此，即便存在有機械系統的共振及編碼器的量子化漣波，也可以提高對位置指令或是速度指令之追從性，。

尚且，在上述的實施型態1~4，作為力矩指令濾波器，例示有低通濾波器以及陷波濾波器。但是，力矩指令濾波器並不限定於此，亦可包含可以抑制機械系統的共振及量子化漣波之任意的濾波器。而且，有關本發明的實施型態之馬達控制裝置，亦可為以下之第1~第5馬達控制裝置。

第1馬達控制裝置，乃是一種連接到驅動機械的馬達、及安裝在前述馬達的編碼器之馬達控制裝置，具有：第1力矩指令生成部，係根據從外部所輸入的控制指令，生成乃是前饋系統的力矩指令之第1力矩指令；速度算出部，係根據從前述編碼器所輸出之與前述馬達的旋轉位置對應之位置回饋，算出速度回饋；第2力矩指令生成部，係根據前述控制指令及前述速度回饋，生成第2力矩指令；力矩指令濾波器，係抑制前述第2力矩指令中的前述機械的共振以及前述編碼器的量子化漣波；加算點，係加算前述第1力矩指令、與從前述力矩指令濾波器所輸出之前述第2力矩指令，生成第3力矩指令；力矩控制部，係使用前述第3力矩指令，控制前述馬達的動作。

關於第2馬達控制裝置，是在第1馬達控制裝置中：前述控制指令為速度指令；更具有微分前述速度指令之微分器；前述第1力矩指令生成部為根據微分過的前述速度指令，生成前述第1力矩指令之力矩前饋部；前述第2力 矩指令生成部，為根據從外部所輸入的前述速度指令與前述速度回饋之偏差，生成前述第2力矩指令之速度控制部。

關於第3馬達控制裝置，是在第1馬達控制裝置中：前述控制指令為速度指令；前述第1力矩指令生成部，為根據前述速度指令，生成前述第1力矩指令的同時，生成前饋系統的速度指令之模態控制器；前述第2力矩指令生成部，為根據從前述模態控制器所輸出之前述速度指令與前述速度回饋之偏差，生成前述第2力矩指令之速度控制部。

關於第4馬達控制裝置，是在第1馬達控制裝置中：前述控制指令為位置指令；更具有根據微分前述位置指令之第1微分器、及基於微分過的前述位置指令生成乃是前饋系統的速度指令之第1速度指令之第1速度指令生成部、及微分前述第1速度指令之第2微分器、及從外部所輸入的前述位置指令與前述位置回饋之偏差，生成第2速度指令之位置控制部；前述第1力矩指令生成部，為根據微分過的前述第1速度指令，生成前述第1力矩指令之力矩前饋部；前述第2力矩指令生成部，為根據前述第1速度指令與前述第2速度指令之加算結果、及前述速度回饋之偏差，生成前述第2力矩指令之速度控制部。

關於第5馬達控制裝置，是在第1馬達控制裝置中：前述控制指令為位置指令；前述第1力矩指令生成部，為根據前述位置指令，將前述第1力矩指令、及前饋系統的 位置指令、及乃是前饋系統的速度指令之第1速度指令予以生成之模態控制器；更具備根據來自前述模態控制器的前述位置指令與前述位置回饋之偏差，生成第2速度指令之位置控制部；前述第2力矩指令生成部，為根據前述第1速度指令與前述第2速度指令之加算結果及前述速度回饋之偏差，生成前述第2力矩指令之速度控制部。

尚且，速度指令及位置指令，乃是控制指令之其中一例。力矩前饋部112及212，乃是第1力矩指令生成部之其中一例。速度控制部114、214、314及414，乃是第2力矩指令生成部之其中一例。微分器222，乃是第1微分器之其中一例。微分器210，乃是第2微分器之其中一例。速度前饋部224，乃是第1速度指令生成部之其中一例。位置控制部226及426乃是第2速度指令生成部之其中一例。

以上、說明了本發明之適合的實施型態。這些乃是用以說明本發明之例示，並非限定本發明的範圍。本發明只要是在不逸脫其要旨之範圍下，可以實施與上述實施型態相異之種種的樣態。

有關本發明之其中一實施型態之馬達控制裝置，亦可具有：力矩前饋部、速度控制部、力矩指令濾波器、以及力矩控制部。在該構成下，力矩前饋部亦可從速度指令輸出前饋系統的力矩指令。力矩指令濾波器，亦可從回饋系統的速度指令與速度回饋之偏差，輸出抑制了機械共振以及量子化漣波之力矩指令。力矩控制部，亦可在加算點加 算前述力矩前饋部所輸出的力矩指令與前述力矩指令濾波器所輸出的力矩指令，使用加算過的力矩指令控制馬達的動作。

更進一步，本發明的馬達控制裝置，亦可為以下第6~第9馬達控制裝置者。

第6馬達控制裝置，具有：微分器，係微分速度指令；力矩前饋部，係由微分過的速度指令輸出前饋系統的力矩指令；速度控制部，係由前述速度指令與速度回饋之偏差輸出力矩指令；力矩指令濾波器，係由前述力矩指令輸出抑制了機械共振以及編碼器的量子化漣波之力矩指令；以及力矩控制部，係在加算點加算前述力矩前饋部所輸出的力矩指令與前述力矩指令濾波器所輸出的力矩指令，使用加算過的力矩指令，控制馬達的動作。

第7馬達控制裝置，具有：微分器，係微分位置指令；速度前饋部，係由微分過的位置指令輸出前饋系統的速度指令；微分器，係微分前述速度指令；力矩前饋部，係由微分過的速度指令輸出前饋系統的力矩指令；位置控制部，係由前述位置指令與位置回饋之偏差輸出速度指令；速度控制部，係由加算了前述速度前饋部所輸出的速度指令與前述位置控制部所輸出的速度指令之加算後的速度指令、及前述速度回饋之偏差，輸出力矩指令；力矩指令濾波器，係由前述力矩指令輸出抑制了機械共振以及編碼器的量子化漣波之力矩指令；以及力矩控制部，係在加算點加算前述力矩前饋部所輸出的力矩指令與前述力矩指 令濾波器所輸出的力矩指令，使用加算過的力矩指令，控制馬達的動作。

第8馬達控制裝置，具有：模態控制器，係由速度指令輸出前饋系統的速度指令與力矩指令；速度控制部，係由前述模態控制器所輸出的速度指令與回饋系統的速度回饋之偏差，輸出力矩指令；力矩指令濾波器，係由前述力矩指令輸出抑制了機械共振以及編碼器的量子化漣波之力矩指令；以及力矩控制部，係在加算點加算前述模態控制器所輸出的力矩指令與前述力矩指令濾波器所輸出的力矩指令，使用加算過的力矩指令，控制馬達的動作。

第9馬達控制裝置，具有：模態控制器，係由位置指令輸出前饋系統的位置指令、速度指令以及力矩指令；位置控制部，係由前述模態控制器所輸出的位置指令與回饋系統的位置回饋之偏差，輸出速度指令；速度控制部，係由加算過前述模態控制器所輸出的速度指令與前述位置控制部所輸出的速度指令之加算後的速度指令及前述回饋系統的速度回饋之偏差，輸出速度指令；力矩指令濾波器，係由前述速度控制部所輸出的力矩指令，輸出抑制了機械共振以及編碼器的量子化漣波之力矩指令；以及力矩控制部，係在加算點加算前述模態控制器所輸出的力矩指令與前述力矩指令濾波器所輸出的力矩指令，使用加算過的力矩指令，控制馬達的動作。

100‧‧‧馬達控制裝置

110‧‧‧微分器

112‧‧‧力矩前饋部

114‧‧‧速度控制部

116‧‧‧力矩指令濾波器

117‧‧‧加算點

118‧‧‧力矩控制部

120‧‧‧速度算出部

140‧‧‧馬達

150‧‧‧機械

160‧‧‧編碼器

Claims (8)

1. 一種馬達控制裝置，具有：微分器，係微分從外部所輸入之速度指令；力矩前饋部，係根據微分過的前述速度指令，生成乃是前饋系統的力矩指令之第1力矩指令；速度控制部，係根據從外部所輸入之前述速度指令與速度回饋之偏差，生成第2力矩指令；力矩指令濾波器，係抑制前述第2力矩指令之機械共振以及編碼器的量子化漣波；加算點，係加算前述第1力矩指令與從前述力矩指令濾波器所輸出之前述第2力矩指令，生成第3力矩指令；以及力矩控制部，係使用前述第3力矩指令，控制馬達的動作。
2. 如請求項1之馬達控制裝置，其中，前述馬達控制裝置連接到：驅動前述機械之前述馬達、及輸出與前述馬達的旋轉位置對應的位置回饋之前述編碼器；更具有速度算出部，其根據前述位置回饋，算出前述速度回饋。
3. 一種馬達控制裝置，具有：第1微分器，係微分從外部所輸入之位置指令；速度前饋部，係根據微分過的前述位置指令，生成乃是前饋系統的速度指令之第1速度指令； 第2微分器，係微分前述第1速度指令；力矩前饋部，係根據微分過的第1速度指令，生成乃是前饋系統的力矩指令之第1力矩指令；位置控制部，係根據從外部所輸入的前述位置指令與位置回饋之偏差，生成第2速度指令；速度控制部，係根據前述第1速度指令與前述第2速度指令的加算結果、及速度回饋之偏差，生成第2力矩指令；力矩指令濾波器，係抑制前述第2力矩指令中的機械共振以及編碼器的量子化漣波；加算點，係加算前述第1力矩指令、與從前述力矩指令濾波器所輸出之前述第2力矩指令，生成第3力矩指令；以及力矩控制部，係使用前述第3力矩指令，控制馬達的動作。
4. 如請求項3之馬達控制裝置，其中，前述馬達控制裝置連接到：驅動前述機械之前述馬達、及輸出與前述馬達的旋轉位置對應的前述位置回饋之前述編碼器；更具有速度算出部，其根據前述位置回饋，算出前述速度回饋。
5. 一種馬達控制裝置，具有：模態控制器，係根據從外部所輸入的速度指令，生成前饋系統的速度指令、及前饋系統的第1力矩指令； 速度控制部，係根據從前述模態控制器所輸出的前述速度指令與回饋系統的速度回饋之偏差，生成第2力矩指令；力矩指令濾波器，係抑制前述第2力矩指令中的機械共振以及編碼器的量子化漣波；加算點，係加算前述第1力矩指令與從前述力矩指令濾波器所輸出的前述第2力矩指令，生成第3力矩指令；以及力矩控制部，係使用前述第3力矩指令，控制馬達的動作。
6. 如請求項5之馬達控制裝置，其中，前述馬達控制裝置連接到：驅動前述機械之前述馬達、及輸出與前述馬達的旋轉位置對應的位置回饋之前述編碼器；更具有速度算出部，其根據前述位置回饋，算出前述速度回饋。
7. 一種馬達控制裝置，具有：模態控制器，係根據從外部所輸入的位置指令，生成前饋系統的位置指令、前饋系統的第1速度指令、以及前饋系統的第1力矩指令；位置控制部，係根據從前述模態控制器所輸出的位置指令與回饋系統的位置回饋之偏差，生成第2速度指令；速度控制部，係根據前述第1速度指令與前述第2速度指令的加算結果及前述回饋系統的速度回饋之偏差，生 成第2力矩指令；力矩指令濾波器，係抑制前述第2力矩指令中的機械共振以及編碼器的量子化漣波；加算點，係加算前述第1力矩指令與從前述力矩指令濾波器所輸出的前述第2力矩指令，生成第3力矩指令；以及力矩控制部，係使用前述第3力矩指令，控制馬達的動作。
8. 如請求項7之馬達控制裝置，其中，前述馬達控制裝置連接到：驅動前述機械之前述馬達、及輸出與前述馬達的旋轉位置對應的前述位置回饋之前述編碼器；更具有速度算出部，其根據前述位置回饋，算出前述速度回饋。