TW201610631A - 控制裝置及減速機系統 - Google Patents

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Kiyoshi Ohishi
Yuki Yokokura
Yosei Hirano
Koji Nakamura
Masataka Sato
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Nat Univ Corp Nagaoka Univ Tec
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Abstract

本申請案揭示一種控制驅動具有至少1個孔形成於偏心位置之擺動齒輪部之擺動型減速機的馬達之控制裝置。控制裝置包含：角度取得部，其取得表示上述馬達之旋轉角之輸入旋轉角相關之輸入資訊；推定部，其基於上述孔數量來推定上述輸入旋轉角與表示上述擺動型減速機之旋轉角之輸出旋轉角之間之角度誤差；及修正部，其根據上述角度誤差決定補償電流值，並使用上述補償電流值來修正指令電流值，藉此設定向上述馬達供給之電流大小。

Description

控制裝置及減速機系統
本發明係關於用以控制擺動型減速機之控制技術。
於產業用機器人或工作機械之各種技術領域中，要求降低減速機之角度傳遞誤差。根據對角度傳遞誤差之要求，提出有各種控制技術(參考JP 2012-122509A及JP 2003-223225A)。
JP 2012-122509A提出使用配置於減速機輸入側之編碼器、與配置於減速機輸出側之編碼器，降低角度傳遞誤差。JP 2003-223225A提出使用預先取得之誤差修正資料，降低角度傳遞誤差。
JP 2012-122509A之揭示技術需要複數個編碼器。因此，組入JP 2012-122509A之揭示技術之控制裝置之製造成本提高。
JP 2012-122509A之揭示技術必須於減速機輸出側配置編碼器。另一方面，存在有不期望於減速機輸出側配置編碼器之技術領域(例如，產業用機器人之技術領域)。因此，JP 2012-122509A之揭示技術於通用性上有問題。
JP 2003-223225A之揭示技術要求預先作成針對減速機各者之固有誤差修正資料。因此，JP 2003-223225A之揭示技術於誤差修正資料之作成及管理上，對使用者要求大量之勞力。
根據JP 2003-223225A，誤差修正資料並未考慮因負載所致之角度傳遞誤差之變化而作成。因此，於對減速機施加負載之條件下，JP 2003-223225A之揭示技術無法充分降低角度傳遞誤差。如此，因角度 傳遞誤差導致基於指令值對軌跡之追隨精度(軌跡追隨精度)不佳。
本發明目的在於提供一種可對基於指令值之軌跡提高追隨精度之控制技術。
本發明一態樣之控制裝置係控制驅動具有至少1個孔形成於偏心之位置之擺動齒輪部之擺動型減速機的馬達。控制裝置包含：角度取得部，其取得表示上述馬達之旋轉角之輸入旋轉角相關之輸入資訊；推定部，其基於表示上述至少1個孔之數量之孔數而推定上述輸入旋轉角與表示上述擺動型減速機旋轉角之輸出旋轉角之間之角度誤差；及修正部，其根據上述角度誤差決定補償電流值，並使用上述補償電流值來修正指令電流值，藉此設定向上述馬達供給之電流大小。
本發明另一態樣之減速機系統包含：擺動型減速機，其具有至少1個孔形成於偏心之位置之擺動齒輪部；馬達，其驅動上述擺動型減速機；及控制裝置，其控制上述馬達。上述控制裝置包含：角度取得部，其取得表示上述馬達之旋轉角之輸入旋轉角相關之輸入資訊；推定部，其基於表示上述至少1個孔之數量之孔數而推定上述輸入旋轉角與表示上述擺動型減速機旋轉角之輸出旋轉角之間之角度誤差；及修正部，其根據上述角度誤差決定補償電流值，並使用上述補償電流值來修正指令電流值，藉此設定向上述馬達供給之電流大小。
本發明係可提供一種能基於指令值提高對軌跡之追隨精度之有通用性之控制技術。
上述控制技術之目的、特徵及優點係藉由以下之詳細說明與附加圖式而更加明瞭。
100‧‧‧減速機系統
100B‧‧‧減速機系統
100C‧‧‧減速機系統
200‧‧‧馬達
210‧‧‧輸入軸
211‧‧‧齒輪部
300‧‧‧編碼器
400‧‧‧控制電路
400B‧‧‧控制電路
410‧‧‧微分器
411‧‧‧微分區塊
411C‧‧‧微分區塊
420‧‧‧狀態觀測器
420B‧‧‧狀態觀測器
421‧‧‧觀測器
421A‧‧‧觀測器
421B‧‧‧觀測器
421C‧‧‧觀測器
430‧‧‧修正部
431‧‧‧第1電流決定部
432‧‧‧第2電流決定部
433‧‧‧修正處理部
434‧‧‧第1BPF區塊
435‧‧‧轉矩算出區塊
435A‧‧‧轉矩算出區塊
435C‧‧‧轉矩算出區塊
436‧‧‧動力學補償器
437‧‧‧第2BPF區塊
438‧‧‧狀態反饋區塊
440‧‧‧指令資訊產生部
441‧‧‧位置指令產生部
442‧‧‧速度指令產生部
443‧‧‧電流指令產生部
444‧‧‧併入點
445‧‧‧比例項區塊
446‧‧‧微分項區塊
447‧‧‧併入點
448‧‧‧併入點
450‧‧‧驅動部
461‧‧‧併入點
462‧‧‧併入點
471‧‧‧比例項區塊
472‧‧‧積分項區塊
473‧‧‧併入點
480‧‧‧負載運算部
481‧‧‧負載運算區塊
482‧‧‧區塊
483‧‧‧區塊
491‧‧‧區塊
492‧‧‧區塊
493‧‧‧動力學補償器
494‧‧‧動力學補償器
495‧‧‧BPF區塊
496‧‧‧BPF區塊
497‧‧‧ZOH區塊
500‧‧‧擺動型減速機
500A‧‧‧擺動型減速機
501‧‧‧臂
502‧‧‧平衡塊
510‧‧‧外筒部
511‧‧‧外筒
512‧‧‧內齒銷
520‧‧‧載體部
521‧‧‧基部
522‧‧‧端板部
523‧‧‧定位銷
524‧‧‧固定螺栓
525‧‧‧基板部
526‧‧‧軸部
527‧‧‧螺紋孔
528‧‧‧鉸刀孔
530‧‧‧擺動齒輪部
531‧‧‧第1擺動齒輪
532‧‧‧第2擺動齒輪
533‧‧‧擺動齒輪
534‧‧‧中央孔
535‧‧‧曲軸孔
536‧‧‧軸孔
540‧‧‧驅動機構
541‧‧‧傳遞齒輪
542‧‧‧曲軸
543‧‧‧主軸承部
544‧‧‧曲軸軸承部
545‧‧‧第1端部
546‧‧‧第2端部
547‧‧‧軸部
548‧‧‧第1曲柄部
549‧‧‧第2曲柄部
551‧‧‧第1主軸承
552‧‧‧第2主軸承
553‧‧‧第1曲軸軸承
554‧‧‧第2曲軸軸承
A-A‧‧‧線
AX‧‧‧軸線
C‧‧‧中心點
DL‧‧‧負載軸之黏性摩擦係數
DM‧‧‧馬達軸之黏性摩擦係數
Icmd‧‧‧指令電流值
Icmp‧‧‧補償電流值
Iq ref‧‧‧目標電流值
Isfb‧‧‧狀態反饋電流值
JL‧‧‧負載軸之慣性轉矩
JM‧‧‧馬達軸之慣性轉矩
k‧‧‧孔數量
Kt‧‧‧轉矩常數
L‧‧‧直線
m‧‧‧質量
mg‧‧‧重力加速度
Np‧‧‧內齒銷個數
P‧‧‧點
Rg‧‧‧減速比
RX‧‧‧旋轉軸
SW1‧‧‧開關
SW6‧‧‧開關
Ts‧‧‧取樣間隔
τdis‧‧‧干擾轉矩
τg‧‧‧干擾負載
τva‧‧‧轉矩振動
ωL‧‧‧擺動型減速機之角速度
ωm‧‧‧馬達之角速度
ωm ref‧‧‧速度指令值
ωva‧‧‧角頻率
θerr‧‧‧振動成分
θL‧‧‧擺動型減速機之旋轉角
θM‧‧‧馬達之旋轉角
θM ref‧‧‧目標旋轉角
θs‧‧‧軸系扭轉振動
Φk‧‧‧相位
圖1係表示減速機系統之例示性功能構成之概略方塊圖。
圖2A係例示性之擺動型減速機之概略剖視圖。
圖2B係沿著圖2A所示之A-A線之擺動型減速機之概略剖視圖。
圖3係圖2A所示之擺動型減速機之概略圖。
圖4係表示作用於圖3所示之擺動型減速機之擺動齒輪之力之概略圖。
圖5係圖1所示之減速機系統之控制區塊線圖。
圖6係表示圖5所示之減速機系統之控制電路之例示性控制動作的概略流程圖。
圖7A係顯示無補償電流值之修正之條件下獲得之試驗數據。
圖7B係顯示有補償電流值之修正之條件下獲得之試驗數據。
圖8A係顯示自圖7A所示之數據獲得之FFT解析結果。
圖8B係顯示自圖7B所示之數據獲得之FFT解析結果。
圖9係減速機系統之控制區塊線圖(第2實施形態)。
圖10係表示圖9所示之減速機系統之例示性控制動作之概略流程圖。
圖11係表示第3實施形態之減速機系統之例示性功能構成之概略方塊圖。
圖12係圖11所示之減速機系統之控制區塊線圖。
圖13係表示干擾負載之數學式之概念模型。
圖14係表示圖11所示之減速機系統之例示性控制動作之概略流程圖。
圖15A表示無補償電流值之修正之條件下獲得之試驗數據。
圖15B表示有補償電流值之修正之條件下獲得之試驗數據。
圖16A係顯示自圖15A所示之數據獲得之FFT解析結果。
圖16B係顯示自圖15B所示之數據獲得之FFT解析結果。
圖17係第4實施形態之減速機系統之控制區塊線圖。
圖18A係表示擺動型減速機之輸出速度、與輸入於驅動擺動型減 速機之馬達之指令電流之圖表。
圖18B係表示擺動型減速機之輸出速度、與輸入於驅動擺動型減速機之馬達之指令電流之圖表。
圖18C係表示擺動型減速機之輸出速度、與輸入於驅動擺動型減速機之馬達之指令電流之圖表。
圖18D係表示擺動型減速機之輸出速度、與輸入於驅動擺動型減速機之馬達之指令電流之圖表。
圖19A係表示自針對圖18A所示之輸出速度數據之空間FFT解析獲得之空間頻率頻譜之圖表。
圖19B係表示自針對圖18B所示之輸出速度數據之空間FFT解析獲得之空間頻率頻譜之圖表。
圖19C係表示自針對圖18C所示之輸出速度數據之空間FFT解析獲得之空間頻率頻譜之圖表。
圖19D係表示自針對圖18D所示之輸出速度數據之空間FFT解析獲得之空間頻率頻譜之圖表。
參照附加圖式，於以下說明對驅動擺動型減速機之馬達之控制技術相關之各種實施形態。控制技術可藉由以下之說明而明確地理解。
<第1實施形態>
<本發明人等發現之擺動型減速機之問題>
一般，減速機具有彈性、齒隙(backlash)或角度傳遞誤差之傳遞特性。該等傳遞特性使組入有減速機之裝置之動作精度惡化。於產業用機器人之技術領域中，多使用波動齒輪裝置或擺動型減速機。波動齒輪裝置或擺動型減速機與一般之減速機相比，可精度良好地傳遞動力。
擺動型減速機可以高減速比傳遞動力，且具有非常小之齒隙。擺動型減速機為小型且具有高剛性。鑑於該等特性，擺動型減速機於大型機器人或產業用機器人中，常常被利用於要求高剛性之部位。
擺動型減速機包含：複數個內齒，其環狀地排列；與擺動齒輪部，其嚙合於複數個內齒。擺動齒輪部內接於由內齒規定之定圓並移動。
設計擺動型減速機之設計者基於擺動型減速機之設計上及/或製造上之理由，有時使軸或其他構件插通於形成於擺動齒輪部之孔。然而，形成孔之部位亦有可能使擺動齒輪部之剛性局部降低。
本發明人等發現形成於擺動齒輪部之孔對馬達之旋轉角、與擺動型減速機之旋轉角之間之角度誤差帶來週期性變動，而增大角度傳遞誤差。於第1實施形態中，說明降低因形成於擺動齒輪部之孔所致之角度傳遞誤差之控制技術。
<減速機系統>
圖1係表示減速機系統100之例示性功能構成之概略方塊圖。參照圖1，說明減速機系統100。
減速機系統100包含：馬達200、編碼器300、控制電路400、擺動型減速機500。馬達200在控制電路400之控制下，驅動擺動型減速機500。於本實施形態中，控制裝置係由控制電路400例示。
編碼器300亦可安裝於馬達200。編碼器300產生表示馬達200之旋轉角之輸入旋轉角相關之輸入資訊。於本實施形態中，輸入資訊表示馬達200之旋轉角。亦可代替之，輸入資訊亦可表示馬達200之角速度或馬達200之旋轉角相關之其他資訊。本實施形態之控制原理不限定於表示輸入資訊之特定內容。
於本實施形態中，作為產生輸入資訊之裝置，係利用編碼器300。亦可代替之，亦可將可產生輸入資訊之其他裝置使用於減速機 系統100。本實施形態之控制原理不限定於用以產生輸入資訊之特定技術。
控制電路400包含：微分器410、狀態觀測器420、修正部430、指令資訊產生部440、及驅動部450。上述輸入資訊自編碼器300輸出至微分器410。微分器410對表示輸入資訊之旋轉角進行微分運算，算出馬達200之角速度。馬達200之角速度相關之角速度資訊自微分器410向狀態觀測器420及指令資訊產生部440輸出。於本實施形態中，角度取得部係由微分器410例示。若輸入資訊表示馬達200之角速度，則角度取得部可為供輸入輸入資訊之輸入埠。本實施形態之控制原理不限定於角度取得部之特定構造或特定功能。
狀態觀測器420基於擺動型減速機500之形成於擺動齒輪部之孔之數量，推定藉由輸入資訊表示之輸入旋轉角、與表示擺動型減速機500之旋轉角之輸出旋轉角之間之軸系扭轉振動θs。軸系扭轉振動θs可藉由以下之數學式定義。於本實施形態中，推定部由狀態觀測器420例示。角度誤差由軸系扭轉振動θs例示。
ωM：馬達之角速度
ωL：擺動型減速機之角速度
Rg：擺動型減速機之減速比
關於軸系扭轉振動θs之上述定義式包含擺動型減速機500之角速度之變數(ωL)。然而，本實施形態之控制原理不需要直接測定擺動型減速機500之輸出動作，即可推定軸系扭轉振動θs。用以推定軸系扭轉振動θs之各種運算技術將於後述。表示軸系扭轉振動θs之推定值之數據自狀態觀測器420輸出至修正部430。
修正部430包含：第1電流決定部431、第2電流決定部432、及修正處理部433。表示軸系扭轉振動θs之推定值之數據自狀態觀測器420輸出至第1電流決定部431及第2電流決定部432。第1電流決定部431根據表示軸系扭轉振動θs之推定值之數據，決定表示補償電流大小之補償電流值。第2電流決定部432根據表示軸系扭轉振動θs之推定值之數據，決定表示狀態反饋電流大小之狀態反饋電流值。修正處理部433使用補償電流值與狀態反饋電流值修正藉由指令資訊產生部440產生之指令電流值。
於本實施形態中，修正部430除了補償電流值以外，亦使用狀態反饋電流值，修正指令電流值。亦可代替之，修正部430僅使用補償電流值修正指令電流值。本實施形態之控制原理不限定於用以修正指定電流值之特定運算技術。
指令資訊產生部440包含：位置指令產生部441、速度指令產生部442、及電流指令產生部443。位置指令產生部441自編碼器300接收上述輸入資訊。位置指令產生部441自外部裝置(未圖示)接收指示馬達200之旋轉角之指示資訊。位置指令產生部441將輸入資訊與指示資訊對比，算出藉由指示資訊指定之旋轉角與馬達200現在之旋轉角之偏差。算出之偏差相關之偏差資訊自位置指令產生部441輸出至速度指令產生部442。
速度指令產生部442自微分器410接收表示馬達200之角速度之角速度資訊。速度指令產生部442使用偏差資訊與角速度資訊，產生指示速度之速度指令資訊。速度指令資訊自速度指令產生部442輸出至電流指令產生部443。
電流指令產生部443基於速度指令資訊，決定指令電流值。表示指令電流值之資訊自電流指令產生部443輸出至修正處理部433。修正處理部433如上述般，使用補償電流值與狀態反饋電流值修正指令電 流值。
指令資訊產生部440可使用一般反饋控制技術，決定指令電流值。因此，本實施形態之控制原理不限定於用以決定指令電流值之特定方法。
修正處理部433使用補償電流值與狀態反饋電流值修正指令電流值，並設定向馬達200供給之供給電流大小。表示向馬達200供給之供給電流大小之供給電流資訊自修正處理部433，輸出至狀態觀測器420及驅動部450。
驅動部450將由供給電流資訊表示之大小之電流作為驅動信號，輸出至馬達200。馬達200根據驅動信號，進行旋轉運動。
於本實施形態中，驅動部450係作為組入於控制電路400之驅動電路而形成。亦可代替之，驅動部450與控制電路400分離。例如，驅動部450可為執行自上述供給電流資訊產生驅動信號之程式之數位信號處理器。本實施形態之控制原理不限定於驅動部450之特定構造或特定功能。
如上述般，狀態觀測器420自微分器410接收馬達200之角速度相關之角速度資訊，且，自修正處理部433接收表示向馬達200供給之供給電流大小之供給電流資訊。狀態觀測器420將角速度資訊與供給電流資訊利用於上述軸系扭轉振動θs之推定。
<擺動型減速機>
參照圖1說明之減速機系統100之原理係可在用於驅動各種擺動型減速機中加以利用。
圖2A及圖2B係顯示例示性之擺動型減速機500A。圖2A係擺動型減速機500A之概略剖視圖。圖2B係沿著圖2A所示之A-A線之擺動型減速機500A之概略剖視圖。擺動型減速機500A可作為參照圖1說明之擺動型減速機500利用。參照圖1至圖2B，說明擺動型減速機500A。
擺動型減速機500A包含：外筒部510、載體部520、擺動齒輪部530、及驅動機構540。圖2A及圖2B顯示輸入軸210。輸入軸210可為參照圖1說明之馬達200之軸。參照圖1說明之編碼器300可安裝於輸入軸210，產生表示輸入軸210之旋轉角之輸入旋轉角相關之輸入資訊。
外筒部510包含：外筒511、與複數個內齒銷512。外筒511規定容納載體部520、擺動齒輪部530及驅動機構540之圓筒狀內部空間。輸入軸210沿著圓筒狀內部空間之中心軸延伸。各內齒銷512係於輸入軸210之延伸方向延伸之圓柱狀構件。各內齒銷512嵌入於形成於外筒511內壁之槽部。因此，各內齒銷512藉由外筒511適當地保持。
複數個內齒銷512繞輸入軸210以大致一定間隔配置。各內齒銷512之半周面自外筒511內壁朝向輸入軸210突出。因此，複數個內齒銷512作為與擺動齒輪部530嚙合之內齒發揮功能。
載體部520包含：基部521、端板部522、定位銷523、及固定螺栓524。載體部520整體上呈圓筒形狀。載體部520可相對於外筒部510相對旋轉。若載體部520被固定，則外筒部510根據輸入軸210之旋轉而旋轉。若外筒部510被固定，則載體部520根據輸入軸210之旋轉而旋轉。輸入軸210沿著載體部520或外筒部510之旋轉軸RX延伸。
基部521包含：基板部525、與3個軸部526。3個軸部526各者自基板部525朝向端板部522延伸。於3個軸部526各者之前端面，形成有螺紋孔527及鉸刀孔528。定位銷523插入於鉸刀孔528。結果，端板部522相對於基部521精度良好地定位。固定螺栓524螺合於螺紋孔527。結果，端板部522適當地固定於基部521。
擺動齒輪部530配置於基板部525與端板部522之間。3個軸部526貫通擺動齒輪部530，並連接於端板部522。
擺動齒輪部530包含：第1擺動齒輪531、與第2擺動齒輪532。第1擺動齒輪531配置於基板部525與第2擺動齒輪532之間。第2擺動齒輪 532配置於端板部522與第1擺動齒輪531之間。
第1擺動齒輪531之形狀及大小與第2擺動齒輪532相同。第1擺動齒輪531及第2擺動齒輪532嚙合於內齒銷512，且於外筒511內回轉移動。因此，第1擺動齒輪531及第2擺動齒輪532之中心繞輸入軸210之旋轉軸RX回轉。
第1擺動齒輪531之回轉相位與第2擺動齒輪532之回轉相位大致偏差180°。於第1擺動齒輪531嚙合於外筒部510之複數個內齒銷512中半數之期間，第2擺動齒輪532嚙合於複數個內齒銷512中剩餘之半數。因此，擺動齒輪部530可使外筒部510或載體部520旋轉。
驅動機構540包含：3個傳遞齒輪541、3個曲軸542、主軸承部543、3個曲軸軸承部544。於輸入軸210之前端部，形成有與3個傳遞齒輪541嚙合之齒輪部211。因此，3個傳遞齒輪541可接收來自輸入軸210之驅動力。
3個曲軸542各自包含：第1端部545與第2端部546。第1端部545由載體部520之基板部525包圍。第2端部546由載體部520之端板部522包圍。
3個曲軸542各自包含：圓柱狀之軸部547、第1曲柄部548、及第2曲柄部549。軸部547自第1端部545至第2端部546係沿著軸線AX筆直伸展。第1曲柄部548及第2曲柄部549係自軸線AX偏心之圓板狀之構件。第1擺動齒輪531與第2擺動齒輪532間之回轉相位差由第1曲柄部548及第2曲柄部549決定。
傳遞齒輪541安裝於第1端部545。當輸入軸210旋轉時，3個曲軸542各自旋轉。結果，第1曲柄部548及第2曲柄部549繞軸線AX偏心旋轉。
主軸承部543配置於外筒部510與載體部520之間。主軸承部543包含：第1主軸承551與第2主軸承552。第1主軸承551於外筒部510 內，可旋轉地支持基部521。第2主軸承552於外筒部510內，可旋轉地支持端板部522。因此，載體部520可對於外筒部510相對旋轉。
3個曲軸軸承部544各自包含：第1曲軸軸承553與第2曲軸軸承554。第1曲軸軸承553配置於第1曲柄部548與第1擺動齒輪531之間。第1曲軸軸承553可旋轉地支持第1曲柄部548。由於當曲軸542旋轉時，第1曲柄部548偏心旋轉，故第1擺動齒輪531與複數個內齒銷512嚙合，並可於外筒部510內回轉移動。第2曲軸軸承554配置於第2曲柄部549與第2擺動齒輪532之間。第2曲軸軸承554旋轉地支持第2曲柄部549。由於當曲軸542旋轉時，第2曲柄部549偏心旋轉，故第2擺動齒輪532與複數個內齒銷512嚙合，並可於外筒部510內回轉移動。
上述「數1」中所使用之減速比Rg係由輸入軸210之齒輪部211、傳遞齒輪541、內齒銷512之數量、第1擺動齒輪531及第2擺動齒輪532之齒數決定。
<角度傳遞誤差之產生因素>
圖3係擺動型減速機500A之概略圖。參照圖2A及圖3，說明成為角度傳遞誤差之產生因素之孔。
圖3係顯示配置於外筒部510內之擺動齒輪533。擺動齒輪533分別對應於參照圖2A說明之第1擺動齒輪531及第2擺動齒輪532。因此，擺動齒輪533相關之說明可應用於第1擺動齒輪531及第2擺動齒輪532兩者。
於擺動齒輪533形成有中央孔534、3個曲軸孔535及3個軸孔536。
參照圖2A說明之輸入軸210插通於中央孔。中央孔534具有比參照圖2A說明之輸入軸210之直徑更長之直徑。因此，擺動齒輪533可沿著外筒部510之內壁回轉移動。
於曲軸孔535內，配置有曲軸542及曲軸軸承部544。由於曲軸孔 535被曲軸542與曲軸軸承部544整體充滿，故曲軸孔535之區域可視為大致剛體。因此，認為曲軸孔535幾乎無助於角度傳遞誤差。
於軸孔536插通有參照圖2A說明之軸部526。由於容許擺動齒輪533之上述回轉運動，故軸孔536形成為比軸部526之剖面更寬。
圖4係表示作用於擺動齒輪533之力之概略圖。參照圖3及圖4，說明產生角度傳遞誤差之孔。
圖4係顯示自各內齒銷512延伸之直線L。各直線L朝向擺動齒輪533中之點P延伸。圖4之各直線L表示擺動齒輪533自內齒銷512接收之力。因此，圖4表示自內齒銷512接收之力集中於擺動齒輪533中之一點。
圖4進而顯示外筒部510之中心點C。當擺動齒輪533於外筒部510內回轉移動時，點P繞中心點C描繪圓軌跡並移動。由於中央孔534以中心點C為中心形成，故於擺動齒輪533回轉移動之期間，中央孔534至P之距離大致一定。其係指中央孔534幾乎無助於角度傳遞誤差。
與中央孔534不同，3個軸孔536形成於自中心點C偏心之位置。當點P接近於3個軸孔536中之1個時，於接近於點P之軸孔536周圍容易產生變形。因此，軸孔536成為角度傳遞誤差之發生因素。
<控制原理>
圖5係減速機系統100之控制區塊線圖。參照圖1、圖2A、圖3及圖5，進一步說明減速機系統100。
圖5所示之控制區塊線圖分為致動器部分與控制部分。致動器部分表示參照圖1說明之馬達200及擺動型減速機500。控制部分表示參照圖1說明之控制電路400。
致動器部分藉由將表示因形成於擺動齒輪部之孔所致之角度傳遞誤差之振動成分之區塊追加至一般2慣性共振系模型而作成。由於2慣性共振系模型係周知，故主要說明算出因軸孔536所致之振動成分 (以下稱為振動成分θerr)之振動成分區塊110。以下之表表示執行器部分中所使用之記號之定義。
振動成分區塊110自以下之數式算出振動成分θerr。
A k ：振動成分之振幅
k：擺動齒輪部之孔數量
N P ：嚙合於擺動齒輪部之內齒數量
ω M ：馬達之角速度
R g ：擺動型減速機之減速比
Φk：振動成分之相位
振幅Ak可作為影響施加於擺動型減速機500之負載之變數考慮。若施加於擺動型減速機500之負載較大，則振幅Ak可為較大之值。若施加於擺動型減速機500之負載較小，則振幅Ak可為較小之值。
相位Φk可作為由擺動型減速機500之構造決定之變數考慮。相位Φk之值可根據形成於擺動齒輪部之孔之配置圖案或其他構造因素而決定。
上述數式可利用於算出擺動型減速機500之各種構造之振動成分θerr。擺動型減速機500之擺動齒輪部可包含1個擺動齒輪。亦可代替之，擺動型減速機500之擺動齒輪部可包含複數個擺動齒輪。因此，擺動齒輪部之孔數量k可藉由以下數式表示。
[數3]k=N g ×k e
N g ：擺動齒輪之數量
k e ：形成於各擺動齒輪之孔數量
若上述「數3」應用於參照圖2A說明之擺動型減速機500A，則「Ng」之值為「2」(第1擺動齒輪531及第2擺動齒輪532)。「ke」意指有助於角度傳遞誤差之孔之數量。因此，若上述「數3」應用於參照圖2A說明之擺動型減速機500A，則「ke」之值為「3」(3個軸孔536(參照圖3))。
於致動器部分中，自由2慣性共振系模型算出之軸系扭轉振動θs減去振動成分θerr所得之量作為角度傳遞誤差處理。控制部分以使振動成分θerr降低之方式構築。
於控制部分，顯示微分區塊411。微分區塊411對馬達200之旋轉角θM進行微分運算，算出馬達200之角速度ωM。微分區塊411對應於參照圖1說明之微分器410。
於控制部分，顯示觀測器421。觀測器421算出角度傳遞誤差之 角頻率ωd(即，上述「數2」之角頻率成分)。角頻率ωd可藉由以下之數式表示。
k：擺動齒輪部之孔之數量
N P ：內齒之數量
ω M ：馬達之角速度
R g ：擺動型減速機之減速比
若上述「數4」應用於參照圖2A說明之擺動型減速機500A，則「Np」之值為內齒銷512之根數。
觀測器421使用將角頻率ωd作為列行成分而包含之離散時間狀態空間模型，推定軸系扭轉振動θs。觀測器421可使用上述離散時間狀態空間模型，進一步推定馬達200之角速度ωM、與擺動型減速機500之角速度ωL。觀測器421對應於參照圖1說明之狀態觀測器420。
於控制部分，顯示第1BPF區塊434、轉矩算出區塊435、動力學補償器436及第2BPF區塊437。表示所推定之軸系扭轉振動θs之軸系扭轉振動數據自觀測器421輸出至第1BPF區塊434。第1BPF區塊434作為自軸系扭轉振動數據擷取以角度傳遞誤差之角頻率ωd而變動之頻率成分之帶通濾波器發揮功能。藉由第1BPF區塊434處理之軸系扭轉振動數據輸出至轉矩算出區塊435。
轉矩算出區塊435對軸系扭轉振動θs，乘以表示擺動型減速機500彈簧特性之傳遞函數Ks，產生表示以角頻率ωd振動之轉矩振動τs之轉矩振動數據。轉矩振動數據自轉矩算出區塊435輸出至動力學補償器436。於本實施形態中，轉矩算出部由第1BPF區塊434與轉矩算出區塊435例示。
藉由轉矩算出區塊435算出之轉矩振動τs對應於因形成於擺動齒輪部之孔引起之轉矩振動。動力學補償器436以使轉矩振動τs降低之方式，算出補償電流值Icmp，而產生電流數據。表示補償電流值Icmp之電流數據自動力學補償器436輸出至第2BPF區塊437。
第2BPF區塊437作為自電流數據擷取以角度傳遞誤差之角頻率ωd變動之頻率成分之帶通濾波器發揮功能。根據擷取之頻率成分之數據，最終決定使用於指令電流值修正之補償電流值Icmp。於本實施形態中，電流算出部由動力學補償器436與第2BPF區塊437例示。第1BPF區塊434、轉矩算出區塊435、動力學補償器436及第2BPF區塊437對應於參照圖1說明之第1電流決定部431。
於控制部分，顯示進行狀態反饋控制之狀態反饋區塊438。如上述般，表示軸系扭轉振動θs推定值之數據、表示馬達200之角速度ωM推定值之數據及表示擺動型減速機500之角速度ωL推定值之數據自觀測器421輸出至狀態反饋區塊438。狀態反饋區塊438使用表示軸系扭轉振動θs推定值之數據、表示馬達200之角速度ωM推定值之數據及表示擺動型減速機500之角速度ωL推定值之數據，決定表示狀態反饋電流大小之狀態反饋電流值Isfb。狀態反饋控制相關之各種運算技術可應用於狀態反饋區塊438。本實施形態之控制原理不限定於用以決定狀態反饋電流值Isfd之特定運算技術。
於控制部分，顯示併入點461、462。於併入點461中，對指令電流值Icmd加入正的補償電流值Icmp。於併入點462中，對指令電流值Icmd加入負的狀態反饋電流值Isfb。併入點461、462對應於參照圖1說明之修正處理部433。
於控制部分，顯示併入點444。於併入點444，輸入表示由外部裝置(未圖示)指示之馬達200之目標旋轉角θM ref之信號。除此以外，於併入點444，輸入表示馬達200之旋轉角θM之信號。表示馬達200之旋 轉角θM之信號對應於參照圖1說明之藉由編碼器300產生之信號。於併入點444，算出目標旋轉角θM ref與馬達200之旋轉角θM間之差。併入點444對應於參照圖1說明之位置指令產生部441。
於控制部分，顯示表示作為PD控制之比例項使用之傳遞函數Kpp之比例項區塊445、作為PD控制之微分項使用之傳遞函數Kpd之微分項區塊446及併入點447、448。於比例項區塊445中，將目標旋轉角θM ref與馬達200之旋轉角θM間之差及傳遞函數Kpp相乘。於微分項區塊446中，將藉由微分區塊411算出之馬達200之角速度ωM及傳遞函數Kpd相乘。於併入點447中，將該等相乘結果獲得之差分值作為速度指令值ωM ref決定。
速度指令值ωM ref輸入於併入點448。藉由微分區塊411算出之馬達200之角速度ωM亦輸入於併入點448。於併入點448中，算出速度指令值ωM ref與角速度ωM之差(速度偏差)。比例項區塊445、微分項區塊446及併入點447、448對應於參照圖1說明之速度指令產生部442。
於控制部分，顯示表示作為PI控制之比例項使用之傳遞函數Kp之比例項區塊471、表示作為PI控制之積分項使用之傳遞函數Ki/s之積分項區塊472及併入點473。於併入點448中算出之速度偏差相關之數據分別於比例項區塊471及積分項區塊472中被處理。藉由比例項區塊471之處理獲得之數據及藉由積分項區塊472之處理獲得之數據於併入點473相加。結果，決定指令電流值Icmd。比例項區塊471、積分項區塊472及併入點473對應於參照圖1說明之電流指令產生部443。
如上述般，指令電流值Icmd於併入點461、462中，藉由補償電流值Icmp及狀態反饋電流值Isfb而修正。藉由修正之指令電流值Icmd規定大小之電流其後供給於馬達200。
圖6係表示控制電路400之例示性控制動作之概略流程圖。參照圖1、圖5及圖6，說明控制電路400之控制動作。
(步驟S105)
於步驟S105中，編碼器300檢測馬達200之旋轉角θM。表示檢測出之旋轉角θM之信號自編碼器300輸出至微分器410(微分區塊411)。其後，執行步驟S110。
(步驟S110)
於步驟S110中，微分器410(微分區塊411)算出馬達200之角速度ωM。角速度ωM可藉由以下之數式算出。於算出角速度ωM後，執行步驟S115。
θ M [k]：馬達現在之旋轉角
θ M [k-1]：於1樣本前取得之馬達之旋轉角
T s ：取樣間隔
(步驟S115)
於步驟S115中，狀態觀測器420(觀測器421)算出角度傳遞誤差之角頻率ωd(參照上述「數4」)。其後，執行步驟S120。
(步驟S120)
於步驟S120中，設定狀態觀測器420(觀測器421)之離散時間狀態空間模型。步驟S115中算出之角頻率ωd作為離散時間狀態空間模型之列行成分使用。於設定離散時間狀態空間模型後，執行步驟S125。
(步驟S125)
於步驟S125中，狀態觀測器420(觀測器421)推定軸系扭轉振動θs(參照上述「數1」)、馬達200之角速度ωM及擺動型減速機500之角速度ωL之狀態量。表示軸系扭轉振動θs推定值之數據輸出至第1電流決定部431。表示軸系扭轉振動θs推定值之數據、表示馬達200之角速 度ωM推定值之數據及表示擺動型減速機500之角速度ωL推定值之數據輸出至第2電流決定部432。其後，執行步驟S130。
(步驟S130)
於步驟S130中，第1電流決定部431設定第1BPF區塊434及第2BPF區塊437之中心頻率ω。第1BPF區塊434及第2BPF區塊437之中心頻率ω可自參照上述「數4」說明之用以算出角頻率ωd之數式算出(即，ω=ωd)。於設定中心頻率ω後，執行步驟S135。
(步驟S135)
於步驟S135中，第1電流決定部431設定第1BPF區塊434及第2BPF區塊437之離散時間狀態空間模型。步驟S130中算出之角頻率ω作為第1BPF區塊434及第2BPF區塊437之離散時間狀態空間模型之列行成分使用。於設定離散時間狀態空間模型後，執行步驟S140。
(步驟S140)
於步驟S140中，第1電流決定部431(第1BPF區塊434)自表示軸系扭轉振動θs推定值之數據，擷取以角頻率ω變動之頻率成分。其後，執行步驟S145。
(步驟S145)
於步驟S145中，第1電流決定部431(轉矩算出區塊435)自表示軸系扭轉振動θs推定值之數據產生表示轉矩振動τs之轉矩振動數據。由於於步驟S140中，自表示軸系扭轉振動θs推定值之數據去除不需要之頻率成分，故第1電流決定部431(轉矩算出區塊435)可精度良好地算出轉矩振動τs。於產生轉矩振動數據後，執行步驟S150。
(步驟S150)
於步驟S150中，第1電流決定部431(動力學補償器436)自轉矩振動數據算出補償電流值Icmp。其後，執行步驟S155。
(步驟S155)
於步驟S155中，第1電流決定部431(第2BPF區塊437)自表示補償電流值Icmp之數據擷取以角頻率ω變動之頻率成分，並決定使用於指令電流值Icmd修正之補償電流值Icmp。由於於步驟S155中，自表示補償電流值Icmp之數據去除不需要之頻率成分，故指令電流值Icmd可藉由補償電流值Icmp精度良好地修正。於決定補償電流值Icmp後，執行步驟S160。
(步驟S160)
於步驟S160中，指令資訊產生部440(位置指令產生部441、速度指令產生部442)算出速度指令值ωM ref。速度指令值ωM ref可自以下之數式算出。於算出速度指令值ωM ref後，執行步驟S165。
(步驟S165)
於步驟S165中，加上速度偏差。步驟S165之處理可藉由以下之數式表示。於加上速度偏差後，執行步驟S170。
(步驟S170)
於步驟S170中，電流指令產生部443算出指令電流值Icmd。指令電流值Icmd可自以下之數式算出。於算出指令電流值Icmd後，執行步驟S175。
(步驟S175)
於步驟S175中，第2電流決定部432(狀態反饋區塊438)算出狀態 反饋電流值Isfb。狀態反饋電流值Isfb可自以下之數式算出。於算出狀態反饋電流值Isfb後，執行步驟S180。
[數9]I sfb =f ωM ˙ω M +f θs ˙θ s +f ωL ˙ω L
(步驟S180)
於步驟S180中，修正處理部433(併入點462)對指令電流值Icmd，加入負的狀態反饋電流值Isfb。步驟S180之處理可藉由以下之數式表示。於對指令電流值Icmd加入狀態反饋電流值Isfb後，執行步驟S185。
[數10]I cmd -=I sfb
(步驟S185)
於步驟S185中，修正處理部433(併入點461)對指令電流值Icmd，加入正的補償電流值Icmp。步驟S185之處理可藉由以下之數式表示。於對指令電流值Icmd加入補償電流值Icmp後，執行步驟S190。
[數11]I cmd +=I cmp
(步驟S190)
於步驟S190中，修正處理部433將指令電流值Icmd輸出至驅動部450之D/A通道。驅動部450根據指令電流值Icmd，將驅動信號輸出至馬達200。
<狀態觀測器>
參照圖1、圖5及圖6，說明狀態觀測器420(觀測器421)。
於圖5所示之致動器部分中，狀態變數x及輸入u藉以下之數式表示。
[數12]
u=Iq
Iq：供給電流
圖5所示之致動器部分之狀態方程式藉由以下之數式賦予。
連續系列之狀態觀測器420(觀測器421)之狀態方程式及列行係藉由以下之數式賦予。於以下之數式中，「uo」表示表示向狀態觀測器420(觀測器421)之輸入之列行。
藉由將上述連續時間模型轉換為離散時間模型，獲得以下之狀 態方程式及列行。
於參照圖6說明之步驟S120中，執行上述「數15」所示之列行運算。
<帶通濾波器>
參照圖5及圖6，說明第1BPF區塊434及第2BPF區塊437。
第1BPF區塊434及第2BPF區塊437之傳遞函數可藉由以下之數式表示。於以下之數式中，「Q」表示決定增益曲線銳度(通過寬度)之選擇度(Quality Factor：品質因數)。
藉由第1BPF區塊434及第2BPF區塊437之自連續時間模型轉換為離散時間模型，獲得以下之列行。
[數17]
於參照圖6說明之步驟S130中，執行上述「數17」所示之列行運算。
<動力學補償器>
參照圖5及圖6，說明動力學補償器436。
動力學補償器436設定作為自補償電流值Icmp至干擾轉矩τdis之傳遞函數之反系統。動力學補償器436藉由以下之數式表示。
<實證試驗>
本發明人等使用基於參照圖2A說明之擺動型減速機500A之設計原理構築之減速機，驗證角度傳遞誤差之降低效果。使用之減速機包含2個擺動齒輪(Ng=2)、與40根內齒銷(Np=40)。於各擺動齒輪，形成3 個軸孔(ke=3)。
由於減速機包含40根內齒銷，故雖各擺動齒輪沿著外筒部之內壁環繞一周，但曲軸需旋轉40次。於曲軸旋轉1次之期間，於各擺動齒輪產生6次剛性變動。因此，於各擺動齒輪沿著外筒部之內壁環繞一周之期間，於減速機內，產生240次剛性變動。
圖7A及圖7B係表示實證試驗結果之圖表。圖7A表示無補償電流值修正之條件下獲得之試驗數據。圖7B表示有補償電流值修正之條件下獲得之試驗資料。
圖7A及圖7B之橫軸表示減速機之輸出旋轉角。圖7A及圖7B之縱軸表示角度傳遞誤差。將圖7A及圖7B所示之角度傳遞誤差予以正規化，以百分比表示。由於圖7A及圖7B之圖表之縱軸之比例尺相等，故圖7A所示之角度傳遞誤差與圖7B所示之角度傳遞誤差間可直接比較。
由圖7A所示之數據與圖7B所示之數據間之比較，實證於有補償電流值修正之條件下，角度傳遞誤差降低大約30%。
本發明人等使用圖7A及圖7B所示之數據，進行FFT解析。若根據本實施形態之控制原理降低角度傳遞誤差，則可藉由補償電流降低240之角頻率成分。
圖8A及圖8B係表示FFT解析結果之圖表。圖8A表示自圖7A所示之數據獲得之FFT解析結果。圖8B表示自圖7B所示之數據獲得之FFT解析結果。
圖8A及圖8B之圖表之橫軸表示角頻率。當比對圖8A之圖表與圖8B之圖表時，可知240之角頻率成分大幅地降低。因此，實證本實施形態之控制原理可有效地降低角度傳遞誤差。
<第2實施形態>
與第1實施形態關聯說明之觀測器輸出軸系扭轉振動。亦可代替 之，觀測器輸出因形成於齒輪部之孔所致之振動成分。於第2實施形態中，說明包含輸出因形成於齒輪部之孔所致之振動成分之觀測器之減速機系統。
圖9係減速機系統100(參照圖1)之控制區塊線圖。第1實施形態及第2實施形態間共通使用之符號及記號意指標註有該等共通符號及記號之要素具有與第1實施形態相同之功能。因此，第1實施形態之說明援用於該等要素。參照圖1、圖5及圖9，說明減速機系統100。
與第1實施形態相同，圖9所示之控制區塊線圖分為致動器部分與控制部分。致動器部分表示參照圖1說明之馬達200及擺動型減速機500。控制部分表示參照圖1說明之控制電路400。致動器部分之構造與第1實施形態相同。因此，第1實施形態之說明援用於致動器部分。
與第1實施形態相同，控制部分包含：微分區塊411、動力學補償器436、第2BPF區塊437、狀態反饋區塊438、併入點444、447、448、461、462、473、比例項區塊445、471、微分項區塊446、及積分項區塊472。第1實施形態之說明援用於該等要素。
控制部分進而包含：觀測器421A與轉矩算出區塊435A。與第1實施形態不同，觀測器421A輸出振動成分θerr。如藉由上述「數12」所示，由於狀態變數x將振動成分θerr作為列行成分而包含，故觀測器421A可為與參照圖5說明之觀測器421構造上相同。
與第1實施形態不同，振動成分θerr自觀測器421A直接輸出至轉矩算出區塊435A。轉矩算出區塊435A對振動成分θerr，乘以表示擺動型減速機500(參照圖1)之彈簧特性之傳遞函數Ks，並產生表示以角頻率ωd振動之轉矩振動τs之轉矩振動數據。轉矩振動數據自轉矩算出區塊435A輸出至動力學補償器436。於本實施形態中，轉矩算出部由轉矩算出區塊435A例示。
藉由轉矩算出區塊435A算出之轉矩振動τs對應於因形成於擺動齒 輪部之孔所致之轉矩振動。動力學補償器436以使轉矩振動τs降低之方式，算出補償電流值Icmp，並產生電流數據。表示補償電流值Icmp之電流數據自動力學補償器436輸出至第2BPF區塊437。
第2BPF區塊437作為自電流數據擷取以角度傳遞誤差之角頻率ωd變動之頻率成分之帶通濾波器發揮功能。根據擷取之頻率成分數據，最終決定使用於指令電流值修正之補償電流值Icmp。
圖10係表示減速機系統100之例示性控制動作之概略流程圖。參照圖1、圖9及圖10，說明控制電路400之控制動作。
(步驟S205)
於步驟S205中，編碼器300檢測馬達200之旋轉角θM。表示檢測出之旋轉角θM之信號自編碼器300輸出至微分器410(微分區塊411)。其後，執行步驟S210。
(步驟S210)
於步驟S210中，微分器410(微分區塊411)算出馬達200之角速度ωM。角速度ωM可藉由上述「數5」算出。於算出角速度ωM後，執行步驟S215。
(步驟S215)
於步驟S215中，狀態觀測器420(觀測器421A)算出角度傳遞誤差之角頻率ωd(參照上述「數4」)。其後，執行步驟S220。
(步驟S220)
於步驟S220中，設定狀態觀測器420(觀測器421A)之離散時間狀態空間模型。步驟S215中算出之角頻率ωd作為離散時間狀態空間模型之列行成分使用。於設定離散時間狀態空間模型後，執行步驟S225。
(步驟S225)
於步驟S225中，狀態觀測器420(觀測器421A)推定軸系扭轉振動θs(參照上述「數1」)、馬達200之角速度ωM、擺動型減速機500之角 速度ωL及振動成分θerr之狀態量。表示振動成分θerr之推定值之數據輸出至第1電流決定部431。表示軸系扭轉振動θs之推定值之數據、表示馬達200之角速度ωM之推定值之數據及表示擺動型減速機500之角速度ωL之推定值之數據輸出至第2電流決定部432。其後，執行步驟S230。
(步驟S230)
於步驟S230中，第1電流決定部431設定第2BPF區塊437之中心頻率ω。第2BPF區塊437之中心頻率ω可自參照上述「數4」說明之用以算出角頻率ωd之數式算出(即，ω=ωd)。於設定中心頻率ω後，執行步驟S235。
(步驟S235)
於步驟S235中，第1電流決定部431設定第2BPF區塊437之離散時間狀態空間模型。步驟S230中算出之角頻率ω作為第2BPF區塊437之離散時間狀態空間模型之列行成分使用。於設定離散時間狀態空間模型後，執行步驟S245。
(步驟S245)
於步驟S245中，第1電流決定部431(轉矩算出區塊435A)自表示振動成分θerr之推定值之數據產生表示轉矩振動τs之轉矩振動數據。於產生轉矩振動數據後，執行步驟S250。
(步驟S250)
於步驟S250中，第1電流決定部431(動力學補償器436)自轉矩振動數據算出補償電流值Icmp。其後，執行步驟S255。
(步驟S255)
於步驟S255中，第1電流決定部431(第2BPF區塊437)自表示補償電流值Icmp之數據擷取以角頻率ω變動之頻率成分，並決定使用於指令電流值Icmd修正之補償電流值Icmp。由於於步驟S255中，自表示補償 電流值Icmp之數據去除不需要之頻率成分，故指令電流值Icmd可藉由補償電流值Icmp精度良好地修正。於決定補償電流值Icmp後，執行步驟S260。
(步驟S260)
於步驟S260中，指令資訊產生部440(位置指令產生部441、速度指令產生部442)算出速度指令值ωM ref。速度指令值ωM ref可自上述「數6」算出。於算出速度指令值ωM ref後，執行步驟S265。
(步驟S265)
於步驟S265中，加上速度偏差。步驟S265之處理可藉由上述[數7]表示。於加上速度偏差後，執行步驟S270。
(步驟S270)
於步驟S270中，電流指令產生部443算出指令電流值Icmd。指令電流值Icmd可自上述「數8」算出。於算出指令電流值Icmd後，執行步驟S275。
(步驟S275)
於步驟S275中，第2電流決定部432(狀態反饋區塊438)算出狀態反饋電流值Isfb。狀態反饋電流值Isfb可自上述「數9」算出。於算出狀態反饋電流值Isfb後，執行步驟S280。
(步驟S280)
於步驟S280中，修正處理部433(併入點462)對指令電流值Icmd，加入負的狀態反饋電流值Isfb。步驟S280之處理可藉由上述「數10」表示。於對指令電流值Icmd加入狀態反饋電流值Isfb後，執行步驟S285。
(步驟S285)
於步驟S285中，修正處理部433(併入點461)對指令電流值Icmd，加入正的補償電流值Icmp。步驟S285之處理可藉由上述「數11」表 示。於對指令電流值Icmd加入補償電流值Icmp後，執行步驟S290。
(步驟S290)
於步驟S290中，修正處理部433將指令電流值Icmd輸出至驅動部450之D/A通道。驅動部450根據指令電流值Icmd，將驅動信號輸出至馬達200。
<第3實施形態>
與第1實施形態及第2實施形態關聯說明之觀測器可考慮如步驟函數般急遽變化之干擾轉矩，推定角度誤差。然而，組入有減速機之系統亦有可能受到週期性變化之干擾負載。於第3實施形態中，說明即使於週期性變化之干擾負載存在之環境下，亦可降低角度傳遞誤差之減速機系統。
圖11係表示減速機系統100B之例示性功能構成之概略區塊圖。第1實施形態及第3實施形態間共通使用之符號及記號意指標註有該共通符號及記號之要素具有與第1實施形態相同之功能。因此，第1實施形態之說明援用於該等要素。參照圖11，說明減速機系統100B。
與第1實施形態相同，減速機系統100B包含：馬達200、編碼器300、及擺動型減速機500。第1實施形態之說明援用於該等要素。
減速機系統100B進而包含控制電路400B。與第1實施形態相同，控制電路400B包含：微分器410、修正部430、指令資訊產生部440、及驅動部450。第1實施形態之說明援用於該等要素。
控制電路400B進而包含狀態觀測器420B與負載運算部480。與第1實施形態相同，狀態觀測器420B自微分器410接收馬達200之角速度相關之角速度資訊。負載運算部480執行週期性變動之高次干擾負載(例如，重力負載)相關之運算處理。運算處理結果自負載運算部480輸出至狀態觀測器420B。於本實施形態中，干擾因素由負載運算部480處理之干擾負載例示。
圖12係減速機系統100B(參照圖11)之控制區塊線圖。第2實施形態及第3實施形態間共通使用之符號及記號意指標註有該共通符號及記號之要素具有與第2實施形態相同之功能。因此，第2實施形態之說明援用於該等要素。參照圖11及圖12，說明減速機系統100B。
與第2實施形態相同，圖12所示之控制區塊線圖分為致動器部分與控制部分。致動器部分表示參照圖11說明之馬達200及擺動型減速機500。控制部分表示參照圖11說明之控制電路400B。致動器部分之構造與第2實施形態相同。因此，第2實施形態之說明援用於致動器部分。
與第2實施形態相同，控制部分包含：微分區塊411、轉矩算出區塊435A、動力學補償器436、第2BPF區塊437、狀態反饋區塊438、併入點444、447、448、461、462、473、比例項區塊445、471、微分項區塊446、及積分項區塊472。第2實施形態之說明援用於該等要素。
控制部分進而包含：觀測器421B與負載運算區塊481。負載運算區塊481使用以下之數式，運算週期性變動之高次干擾負載τg。
干擾負載τg自負載運算區塊481輸出至觀測器421B。觀測器421B將馬達200之角速度ωM及干擾負載τg作為輸入使用，輸出與第2實施形態關聯說明之各種推定值。由於干擾負載τg作為對觀測器421B之輸入而利用，故上述「數14」中之列行「uo」將干擾負載τg作為列行成分而包含。
圖13係上述「數19」所示之數式之概念性模型。參照圖12及圖13，說明使用於上述「數19」之記號。
圖13顯示擺動型減速機500、臂501、及平衡塊502。上述「數 19」中之記號「m」意指平衡塊502之質量。上述「數19」中之記號「1」意指臂501之長度。上述「數19」中之記號「g」意指重力加速度。若平衡塊502擺動，則產生按照上述「數19」所示之數式之干擾負載。
圖14係表示減速機系統100B之例示性控制動作之概略流程圖。參照圖11、圖12及圖14，說明控制電路400B之控制動作。
(步驟S305)
於步驟S305中，編碼器300檢測馬達200之旋轉角θM。表示所檢測出之旋轉角θM之信號自編碼器300輸出至微分器410(微分區塊411)。其後，執行步驟S310。
(步驟S310)
於步驟S310中，微分器410(微分區塊411)算出馬達200之角速度ωM。角速度ωM亦可藉由上述「數5」算出。於算出角速度ωM後，執行步驟S315。
(步驟S315)
於步驟S315中，狀態觀測器420B(觀測器421B)算出角度傳遞誤差之角頻率ωd(參照上述「數4」)。其後，執行步驟S317。
(步驟S317)
於步驟S317中，負載運算部480(負載運算區塊481)算出干擾負載τg(參照上述「數19」)。其後，執行步驟S320。
(步驟S320)
於步驟S320中，設定狀態觀測器420B(觀測器421B)之離散時間狀態空間模型。步驟S315中算出之角頻率ωd作為離散時間狀態空間模型之列行成分使用。步驟S317中算出之干擾負載τg作為對狀態觀測器420B(觀測器421B)之輸入而使用。於設定離散時間狀態空間模型後，執行步驟S325。
(步驟S325)
於步驟S325中，狀態觀測器420B(觀測器421B)推定軸系扭轉振動θs(參照上述「數1」)、馬達200之角速度ωM、擺動型減速機500之角速度ωL及振動成分θerr之狀態量。表示振動成分θerr之推定值之數據輸出至第1電流決定部431。表示軸系扭轉振動θs之推定值之數據、表示馬達200之角速度ωM之推定值之數據及表示擺動型減速機500之角速度ωL之推定值之數據輸出至第2電流決定部432。其後，執行步驟S330。
(步驟S330)
於步驟S330中，第1電流決定部431設定第2BPF區塊437之中心頻率ω。第2BPF區塊437之中心頻率ω可自參照上述「數4」說明之用以算出角頻率ωd之數式算出(即，ω=ωd)。於設定中心頻率ω後，執行步驟S335。
(步驟S335)
於步驟S335中，第1電流決定部431設定第2BPF區塊437之離散時間狀態空間模型。步驟S330中算出之角頻率ω係作為第2BPF區塊437之離散時間狀態空間模型之列行成分使用。於設定離散時間狀態空間模型後，執行步驟S345。
(步驟S345)
於步驟S345中，第1電流決定部431(轉矩算出區塊435A)自表示振動成分θerr之推定值之數據產生表示轉矩振動τs之轉矩振動數據。於產生轉矩振動數據後，執行步驟S350。
(步驟S350)
於步驟S350中，第1電流決定部431(動力學補償器436)自轉矩振動數據算出補償電流值Icmp。其後，執行步驟S355。
(步驟S355)
於步驟S355中，第1電流決定部431(第2BPF區塊437)自表示補償電流值Icmp之數據擷取以角頻率ω變動之頻率成分，並決定使用於指令電流值Icmd修正之補償電流值Icmp。由於於步驟S355中，自表示補償電流值Icmp之數據去除不需要之頻率成分，故指令電流值Icmd可藉由補償電流值Icmp精度良好地修正。於決定補償電流值Icmp後，執行步驟S360。
(步驟S360)
於步驟S360中，指令資訊產生部440(位置指令產生部441、速度指令產生部442)算出速度指令值ωM ref。速度指令值ωM ref可自上述「數6」算出。於算出速度指令值ωM ref後，執行步驟S365。
(步驟S365)
於步驟S365中，加上速度偏差。步驟S365之處理亦可藉由上述「數7」表示。於加上速度偏差後，執行步驟S370。
(步驟S370)
於步驟S370中，電流指令產生部443算出指令電流值Icmd。指令電流值Icmd亦可自上述「數8」算出。於算出指令電流值Icmd後，執行步驟S375。
(步驟S375)
於步驟S375中，第2電流決定部432(狀態反饋區塊438)算出狀態反饋電流值Isfb。狀態反饋電流值Isfb可自上述「數9」算出。於算出狀態反饋電流值Isfb後，執行步驟S380。
(步驟S380)
於步驟S380中，修正處理部433(併入點462)對指令電流值Icmd，加入負的狀態反饋電流值Isfb。步驟S380之處理亦可藉由上述「數10」表示。於對指令電流值Icmd加入狀態反饋電流值Isfb後，執行步驟S385。
(步驟S385)
於步驟S385中，修正處理部433(併入點461)對指令電流值Icmd，加入正的補償電流值Icmp。步驟S385之處理亦可藉由上述「數11」表示。於對指令電流值Icmd加入補償電流值Icmp後，執行步驟S390。
(步驟S390)
於步驟S390中，修正處理部433將指令電流值Icmd輸出至驅動部450之D/A通道。驅動部450根據指令電流值Icmd，將驅動信號輸出至馬達200。
<實證試驗>
本發明人等使用基於參照圖2A說明之擺動型減速機500A之設計原理構築之減速機，檢證角度傳遞誤差之降低效果。使用之減速機包含：2個擺動齒輪(Ng=2)與40根內齒銷(Np=40)。於各擺動齒輪，形成3個軸孔(ke=3)。
由於減速機包含40根內齒銷，故雖各擺動齒輪沿著外筒部之內壁環繞一周，但曲軸需旋轉40次。於曲軸旋轉1次之期間，於各擺動齒輪，產生6次剛性變動。因此，於各擺動齒輪沿著外筒部之內壁環繞一周之期間，於減速機內，產生240次剛性變動。
圖15A及圖15B係表示實證試驗結果之圖表。圖15A表示無補償電流值修正之條件下獲得之試驗數據。圖15B表示有補償電流值修正之條件下獲得之試驗數據。
圖15A及圖15B之橫軸表示減速機之輸出旋轉角。圖15A及圖15B之縱軸表示角度傳遞誤差。將圖15A及圖15B所示之角度傳遞誤差予以正規化，以百分比表示。由於圖15A及圖15B之圖表之縱軸之比例尺相等，故圖15A所示之角度傳遞誤差與圖15B所示之角度傳遞誤差間可直接比較。
由圖15A所示之數據與圖15B所示之數據間之比較，實證於有補 償電流值修正之條件下，角度傳遞誤差降低大約20%。
本發明人等使用圖15A及圖15B所示之數據，進行FFT解析。若根據本實施形態之控制原理降低角度傳遞誤差，則可藉由補償電流降低240之角頻率成分。
圖16A及圖16B係表示FFT解析結果之圖表。圖16A表示自圖15A所示之數據獲得之FFT解析結果。圖16B表示自圖15B所示之數據獲得之FFT解析結果。
圖16A及圖16B之圖表之橫軸表示角頻率。當比對圖16A之圖表與圖16B之圖表時，可知240之角頻率成分大幅地降低。因此，實證本實施形態之控制原理可有效地降低角度傳遞誤差。
<第4實施形態>
本發明人等基於與第1實施形態至第3實施形態關聯說明之控制原理，開發進一步改良之控制技術。於第4實施形態中，說明改良之控制技術。
如與第1實施形態至第3實施形態關聯說明般，藉由上述「數4」所示之角頻率ωd之振動成分對減速機之角度誤差造成較大之影響。如上述般，角頻率ωd之振動成分係因形成於齒輪部之孔之數量所致。 即，角頻率ωd之振動成分源自減速機內部產生之彈性變形。
自圖8A及圖16A所示之圖，可知除了源自減速機內部產生之彈性變形之角頻率ωd的振動成分以外，由下述「數20」定義之角頻率ωd1之振動成分亦對減速機之角度誤差造成較大之影響。角頻率ωd1之振動成分可認為源自減速機之製造誤差。由「數20」定義之角頻率ωd1相當於將「1」之值代入於由「數4」所示之角頻率ωd之定義式中之變數k者。
[數20]
本發明人等構築有效降低來自源自減速機內部產生之彈性變形之角頻率ωd的振動成分及源自減速機製造誤差之角頻率ωd1之振動成分之影響的控制模型。本發明人等構築之控制模型將參照圖2A說明之擺動型減速機500A作為控制對象處理。然而，本實施形態之原理可應用於形成於齒輪部之孔之數量不同之各種減速機。因此，本實施形態之原理不限定於減速機之特定構造。
圖17係第4實施形態之減速機系統100C之控制區塊線圖。第3實施形態及第4實施形態間共通使用之符號及記號意指標註有該等共通符號及記號之要素具有與第3實施形態相同之功能。因此，第3實施形態之說明援用於該等要素。參照圖1、圖2A、圖12及圖17，說明減速機系統100C。
與第3實施形態相同，圖17所示之控制區塊線圖分為致動器部分與控制部分。圖17所示之致動器部分係僅於包含角頻率ωva作為輸入因素之方面與圖12所示之致動器部分不同。因此，參照圖12說明之致動器部分相關之說明援用於圖17所示之致動器部分。角頻率ωva可由以下之「數21」定義。
A 1：源自減速機製造誤差之振動成分之振幅
Φ1：源自減速機製造誤差之振動成分之相位
如上述般，由於減速機系統100C係為了控制圖2A所示之擺動型減速機500A而設計，故於制動器部分中之輸出振動成分θerr之區塊中之數式(上述「數2」)中的變數「k」代入數值「6」。
控制部分中之記號「Ts」意指取樣間隔。取樣間隔「Ts」可由參 照圖1說明之編碼器300之分解能決定。
控制部分包含區塊482、483。區塊483中所示之數式之「J項」表示慣性變動之動力學成分。區塊483中所示之數式之「C項」表示離心力或科氏力(Coriolis force)。區塊483中所示之數式之「D項」表示摩擦力。區塊483中所示之數式之「G項」表示重力負載。本發明人等構築忽視「J項」、「C項」及「D項」，而僅考慮「G項」之控制模型。因此，區塊482、483協動進行對應於參照圖12說明之負載運算區塊481之運算處理，輸出干擾負載τg。
控制部分包含微分區塊411C。部分區塊411C執行離散性微分處理，輸出馬達200(參照圖1)之角速度ωM。微分區塊411C對應於參照圖12說明之微分區塊411。
控制部分包含觀測器421C。與第3實施形態相同，干擾負載τg及馬達200之角速度ωM輸入至觀測器421C。觀測器421C之狀態方程式係由以下之「數22」表示。
上述列行式中之「ωd6」意指源自擺動型減速機500A內部產生之彈性變形之角度傳遞誤差之角頻率ωd(參照數4：k=6)。
與第3實施形態相同，觀測器421C可產生表示軸系扭轉振動θs(參照上述「數1」)、馬達200之角速度ωM、擺動型減速機500A之角速度ωL及振動成分θerr之狀態量推定值之數據。與第3實施形態不同，減速機系統100C不使用表示軸系扭轉振動θs(參照上述「數1」)、馬達200(參照圖1)之角速度ωM、擺動型減速機500A之角速度ωL之推定值之數據，控制擺動型減速機500A。
控制部分包含轉矩算出區塊435C。另一方面，與第3實施形態相同，表示振動成分θerr之推定值之數據自觀測器421C輸出至轉矩算出區塊435C。轉矩算出區塊435C中所示之記號「Ksn」意指轉矩算出區塊435C使用擺動型減速機500A之彈簧特性之標準值之傳遞函數。標準值可藉由特定之鑒定試驗獲得。轉矩算出區塊435C對應於參照圖12說明之轉矩算出區塊435A。與第3實施形態相同，轉矩算出區塊435C自表示振動成分θerr之推定值之數據產生表示轉矩振動τs之推定值之轉矩振動數據。
觀測器421C可使用上述「數22」所表示之狀態方程式，產生表示角頻率ωva之推定值之數據及表示角頻率ωva之微分值之推定值之數據。控制部分包含區塊491、492。區塊491中所示之記號「DLn」意指區塊491使用負載軸之黏性摩擦係數標準值之傳遞函數。區塊492中所示之記號「JLn」意指區塊491使用負載軸之慣性轉矩標準值之傳遞函數。該等標準值可藉由特定之鑒定試驗獲得。減速機系統100C將該等區塊491、492之輸出值相加，算出以角頻率ωva變動之轉矩振動τva之推定值(參照以下之「數23」)。
[數23]
控制部分包含動力學補償器493、494。表示轉矩振動τs之推定值之轉矩振動數據自轉矩算出區塊435C輸出至動力學補償器493。動力學補償器493以使轉矩振動τs降低之方式，算出補償電流值Icmp，並產生電流數據。動力學補償器493對應於參照圖12說明之動力學補償器436。
動力學補償器494接收自上述「數23」獲得之表示轉矩振動τva之推定值之數據。動力學補償器494以使轉矩振動τva降低之方式，算出補償電流值Icmp，產生電流數據。
動力學補償器493、494區塊中所表示之記號「Z」為延遲運算子。以下「數24」表示動力學補償器493、494之傳遞函數。
控制部分包含BPF區塊495、496。BPF區塊495自電流數據擷取以角度傳遞誤差之角頻率ωd6變動之頻率成分。BPF區塊495之傳遞函數對應於將上述「數16」中之「ω」置換為角頻率ωd6者。BPF區塊496自電流數據取以角度傳遞誤差之角頻率ωd1變動之頻率成分。BPF區塊496之傳遞函數對應於將上述「數16」中之「ω」置換為角頻率ωd1者。
控制部分中之記號「SW1」、「SW6」意指本發明人等組入於控制部分之開關。控制部分中之記號「Iq ref」意指馬達200之目標電流值。 本發明人等於將開關SW1、SW6設為接通時，藉由BPF區塊495、496擷取之頻率成分之補償電流值Icmp相加於目標電流值Iq ref。本發明人等於將開關SW1設為接通，另一方面將開關SW6設為斷開時，僅藉由BPF區塊496擷取之頻率成分之補償電流值Icmp相加於目標電流值Iq ref。本發明人等於將開關SW1設為斷開，另一方面將開關SW6設為接通時，僅藉由BPF區塊495擷取之頻率成分之補償電流值Icmp相加於目標電流值Iq ref。藉由該等相加處理中之1個，決定指令電流值Icmd。
控制部分包含ZOH區塊497(ZOH：zero order hold：零階保持器)。ZOH區塊497係為了於馬達200之旋轉角取樣期間，保持電流值而組入。於與第1實施形態至第3實施形態關聯說明之控制部分，未顯示ZOH區塊497，但由於第1實施形態至第3實施形態之控制部分亦處理離散性數據，故第1實施形態至第3實施形態之控制部分亦進行與ZOH區塊497相同之處理。
圖18A至圖18D係表示擺動型減速機500A之輸出速度、與輸入於驅動擺動型減速機500A之馬達200(參照圖1)之指令電流之圖表。圖18A至圖18D所示之圖表在參照圖17說明之控制部分之控制下獲得。參照圖17至圖18D，說明由本發明人等執行之控制部分之實證試驗。
如圖18A所示，當開關SW1、SW6皆設為斷開時，指令電流值Icmd描繪平滑之正弦波，另一方面，輸出速度描繪以較大振幅且較長週期變動之波曲線及以較小振幅且較短週期變動之波曲線重疊之波形。
如圖18B所示，當僅將開關SW1設為接通時，輸出速度描繪以較小振幅且較短週期變動之波形。如圖18C所示，當僅將開關SW6設為接通時，輸出速度描繪以較大振幅且較長週期變動之波形。
如圖18D所示，當開關SW1、SW6皆接通時，輸出速度描繪具有最小振動振幅之波形。
本發明人等對圖18A至圖18D所示之輸出速度之數據，進行空間 FFT解析。圖19A係表示自針對圖18A所示之輸出速度數據之空間FFT解析獲得之空間頻率頻譜之圖表。圖19B係表示自針對圖18B所示之輸出速度數據之空間FFT解析獲得之空間頻率頻譜之圖表。圖19C係表示自針對圖18C所示之輸出速度數據之空間FFT解析獲得之空間頻率頻譜之圖表。圖19D係表示自針對圖18D所示之輸出速度數據之空間FFT解析獲得之空間頻率頻譜之圖表。
如圖19A所示，當將開關SW1、SW6皆設為斷開時，相當於內齒銷數量(40)之頻率成分及相當於內齒銷數量與齒輪部之孔數量之乘積(240)的頻率成分顯示較高之值。
如圖19B所示，當僅將開關SW1設為接通時，相當於內齒銷數量與齒輪部之孔數量之乘積(240)的頻率成分維持與圖19A所示之頻譜大致相同之位準，另一方面，相當於內齒銷數量(40)之頻率成分顯著降低。
如圖19C所示，當僅將開關SW6設為接通時，相當於內齒銷數量(40)之頻率成分維持與圖19A所示之頻譜大致相同之位準，另一方面，相當於內齒銷數量與齒輪部之孔數量之乘積(240)的頻率成分顯著降低。
如圖19D所示，當將開關SW1、SW6皆設為接通時，相當於內齒銷數量(40)之頻率成分及相當於內齒銷數量與齒輪部之孔數量之乘積(240)的頻率成分與圖19A所示之頻譜相比皆顯著地抑制在較低之位準。
表2表示振動之峰值。如表2所示，本發明人等確認減速機系統100C(參照圖17)達成70.6%之振動抑制。
上述各種實施形態之原理可以適合針對減速機控制要求之方式組合。
與上述實施形態關聯說明之控制裝置及減速機系統主要包含以下特徵。
上述實施形態一態樣之控制裝置係控制驅動具有至少1個孔形成於偏心位置之擺動齒輪部之擺動型減速機的馬達。控制裝置包含：角度取得部，其取得表示上述馬達之旋轉角之輸入旋轉角相關之輸入資訊；推定部，其基於表示上述至少1個孔數量之孔數推定上述輸入旋轉角、與表示上述擺動型減速機之旋轉角之輸出旋轉角之間之角度誤差；及修正部，其根據上述角度誤差決定補償電流值，使用上述補償電流值，修正指令電流值，藉此設定向上述馬達供給之電流大小。
根據上述構成，由於於擺動齒輪部中，至少1個孔形成於偏心之位置，故隨著擺動齒輪部之運動，產生剛性變動。剛性變動引起軸之扭振。結果，於擺動型減速機產生角度傳遞誤差。因此，形成於擺動齒輪部之孔之數量作為角度傳遞誤差之因素發揮作用。
推定部鑑於上述因果關係，基於形成於擺動齒輪部之孔數量，可推定因擺動齒輪部之孔所致之剛性變動引起之角度誤差。由於不使用複數個擺動型減速機各自固有之數據即可推定角度誤差，故控制裝置可簡便地利用於各種擺動型減速機。由於修正部使用根據推定之角度誤差所決定之補償電流值，修正指令電流值，故擺動型減速機之角 度傳遞誤差被充分地降低。因此，控制裝置可基於指令值提高對軌跡之追隨精度。
於上述構成中，上述角度傳遞誤差亦可為軸系扭轉振動。
根據上述構成，由於推定部基於形成於擺動型齒輪部之孔數量而推定軸系扭轉振動，故控制裝置不使用複數個擺動型減速機各自固有之數據，即可充分地降低擺動型減速機之角度傳遞誤差。
於上述構成中，上述角度傳遞誤差亦可為因上述至少1個孔所致之振動成分。
根據上述構成，由於推定部基於形成於擺動齒輪部之孔數量，推定因至少1個孔所致之振動成分，故控制裝置不使用複數個擺動型減速機各自固有之數據，即可充分地降低擺動型減速機之角度傳遞誤差。
於上述構成中，上述推定部可包含：狀態觀測器，其係將上述輸入資訊與向上述馬達供給之電流大小設為輸入，推定上述角度誤差。
根據上述構成，狀態觀測器可輸入表示馬達之旋轉角之輸入旋轉角相關之輸入資訊與向馬達供給之電流大小，推定角度誤差。由於控制裝置可不使用來自擺動型減速機輸出側之資訊，即可降低擺動型減速機之角度傳遞誤差，故使用控制裝置設計機械裝置之設計者可簡單化用以取得控制所需之資訊之設備。於設計者難以配置於擺動型減速機輸出側之資訊取得設備之條件下，亦可使用控制裝置，降低擺動型減速機之角度傳遞誤差。
於上述構成中，上述狀態觀測器可將週期性變動之干擾因素作為輸入，推定上述角度誤差。
根據上述構成，由於狀態觀測器將週期性變動之干擾因素作為輸入，推定角度誤差，故即使擺動型減速機於週期性變動之干擾因素 之存在下使用，控制裝置亦可充分地降低擺動型減速機之角度傳遞誤差。
於上述構成中，上述擺動型減速機亦可包含嚙合於上述擺動齒輪部之Np根內齒，且以減速比Rg，減速上述馬達之角速度ωM。上述孔數可以自然數k表示。上述推定部可自數25算出源自上述擺動型減速機內部構件之彈性變形之角度傳遞誤差之角頻率ωd，並使用將上述角頻率ωd作為列行成分包含之離散時間狀態空間模型推定上述角度誤差。
根據上述構成，由於推定部使用將角頻率ωd作為列行成分包含之離散時間狀態空間模型而推定角度誤差，故推定部可考慮到因擺動型減速機之內部彈性變形引起之角度傳遞誤差，適當地推定角度誤差。
於上述構成中，上述擺動齒輪部亦可包含Ng個擺動齒輪。於上述Ng個擺動齒輪各者，亦可形成ke個孔。上述自然數k可自「數26」算出。
[數26]k=N g ×k e
根據上述構成，控制裝置可較佳地利用於用以控制驅動具有單數或複數個擺動齒輪之擺動型減速機之馬達。因此，控制裝置可利用於與各種擺動型減速機一起使用之馬達之控制。
於上述構成中，上述推定部自數27算出源自上述擺動型減速機製造誤差之角度傳遞誤差之角頻率ωd1，並使用將上述角頻率ωd1作為列行成分包含之離散時間狀態空間模型而推定上述角度誤差。
[數27]
根據上述構成，由於推定部使用將角頻率ωd1作為列行成分包含之離散時間狀態空間模型推定角度誤差。故推定部可考慮到因擺動型減速機製造誤差引起之角度傳遞誤差，適當地推定角度誤差。
於上述構成中，上述修正部亦可包含：轉矩算出部，其係自由上述推定部推定之上述角度誤差與上述擺動型減速機之彈簧特定，算出以上述角頻率ωd振動之轉矩振動；與電流算出部，其係以使上述轉矩振動降低之方式算出上述補償電流值。
根據上述構成，由於電流算出部以使由轉矩算出部算出之轉矩振動降低之方式，算出補償電流值，故擺動型減速機之角度傳遞誤差被充分地降低。
於上述構成中，上述轉矩算出部可自由上述推定部推定之上述角度誤差數據，擷取以上述角頻率ωd變動之頻率成分，使用上述擷取之頻率成分，算出上述轉矩振動。
根據上述構成，由於轉矩算出部自由推定部推定之角度誤差數據，擷取以角頻率ωd變動之頻率成分，使用所擷取之頻率成分，算出轉矩振動，故算出之轉矩振動數據所包含之雜訊降低。因此，控制裝置可精度良好地控制馬達。
於上述構成中，上述電流算出部自上述轉矩振動產生表示補償電流大小之電流數據，自上述電流數據擷取以上述角頻率ωd變動之頻率成分，藉此可決定上述補償電流值。
根據上述構成，由於電流算出部自轉矩振動產生表示補償電流大小之電流數據，自電流數據擷取以角頻率ωd變動之頻率成分，藉此決定補償電流值，故補償電流值所包含之雜訊降低。因此，控制裝置可精度良好地控制馬達。
上述實施形態另一態樣之減速機系統包含：擺動型減速機，其具有至少1個孔形成於偏心位置之擺動齒輪部；馬達，其驅動上述擺動型減速機；及控制裝置，其控制上述馬達。上述控制裝置包含：角度取得部，其取得表示上述馬達之旋轉角之輸入旋轉角相關之輸入資訊；推定部，其基於表示上述至少1個孔數量之孔數推定上述輸入旋轉角與表示上述擺動型減速機之旋轉角之輸出旋轉角之間之角度誤差；及修正部，其根據上述角度誤差決定補償電流值，並使用上述補償電流值，修正指令電流值，藉此設定向上述馬達供給之電流大小。
根據上述構成，推定部可基於形成於擺動齒輪部之孔數量，推定因形成於擺動齒輪部之孔所致之剛性變動引起之角度誤差。由於不使用複數個擺動型減速機各自固有之數據即可推定角度誤差，故控制裝置可簡便地利用於各種擺動型減速機。由於修正部使用根據所推定之角度誤差而決定之修正電流值，修正指令電流值，故擺動型減速機之角度傳遞誤差被充分地降低。因此，控制裝置可基於指令值提高對軌跡之追隨精度。
[產業上之可利用性]
上述實施形態之原理較佳地應用於利用擺動型減速機之裝置。
100‧‧‧減速機系統
200‧‧‧馬達
300‧‧‧編碼器
400‧‧‧控制電路
410‧‧‧微分器
420‧‧‧狀態觀測器
430‧‧‧修正部
431‧‧‧第1電流決定部
432‧‧‧第2電流決定部
433‧‧‧修正處理部
440‧‧‧指令資訊產生部
441‧‧‧位置指令產生部
442‧‧‧速度指令產生部
443‧‧‧電流指令產生部
450‧‧‧驅動部
500‧‧‧擺動型減速機

Claims (12)

  1. 一種控制裝置，其係控制驅動具有至少1個孔形成於偏心位置之擺動齒輪部之擺動型減速機的馬達，且其包含：角度取得部，其取得表示上述馬達之旋轉角之輸入旋轉角相關之輸入資訊；推定部，其基於表示上述至少1個孔數量之孔數來推定上述輸入旋轉角與表示上述擺動型減速機之旋轉角之輸出旋轉角之間之角度誤差；及修正部，其根據上述角度誤差決定補償電流值，且使用上述補償電流值來修正指令電流值，藉此設定向上述馬達供給之電流大小。
  2. 如請求項1之控制裝置，其中上述角度誤差為軸系扭轉振動。
  3. 如請求項1之控制裝置，其中上述角度誤差為因上述之至少1個孔所致之振動成分。
  4. 如請求項1之控制裝置，其中上述推定部包含：狀態觀測器，其係將上述輸入資訊與向上述馬達供給之電流大小設為輸入，而推定上述角度誤差。
  5. 如請求項4之控制裝置，其中上述狀態觀測器將週期性變動之干擾因素作為輸入，而推定上述角度誤差。
  6. 如請求項1之控制裝置，其中上述擺動型減速機包含嚙合於上述擺動齒輪部之Np根內齒，且，以減速比Rg減速上述馬達之角速度ωM，上述孔數係以自然數k表示，上述推定部自[數1]算出源自上述擺動型減速機之內部彈性變形之角度傳遞誤差之角頻率ωd，並使用將上述角頻率ωd作為列行 成分而包含之離散時間狀態空間模型來推定上述角度誤差，
  7. 如請求項6之控制裝置，其中上述擺動齒輪部包含Ng個擺動齒輪，於上述Ng個擺動齒輪各者，形成有ke個孔，上述自然數k係自[數2]算出，[數2]k=N g ×k e 。
  8. 如請求項6之控制裝置，其中上述推定部自[數3]算出源自上述擺動型減速機製造誤差之角度傳遞誤差之角頻率ωd1，並使用將上述角頻率ωd1作為列行成分而包含之離散時間狀態空間模型來推定上述角度誤差，
  9. 如請求項6之控制裝置，其中上述修正部包含：轉矩算出部，其係自由上述推定部推定之上述角度誤差、與上述擺動型減速機之彈簧特性，算出以上述角頻率ωd振動之轉矩振動；與電流算出部，其係以使上述轉矩振動降低之方式算出上述補償電流值。
  10. 如請求項9之控制裝置，其中上述轉矩算出部自由上述推定部推定之上述角度誤差數據，擷取以上述角頻率ωd變動之頻率成分，使用上述擷取之頻率成分，算出上述轉矩振動。
  11. 如請求項9或10之控制裝置，其中上述電流算出部自上述轉矩振動產生表示補償電流大小之電流數據，自上述電流數據，擷取 以上述角頻率ωd變動之頻率成分，藉此設定上述補償電流值。
  12. 一種減速機系統，其包含：擺動型減速機，其具有至少1個孔形成於偏心位置之擺動齒輪部；馬達，其驅動上述擺動齒輪部；及控制裝置，其控制上述馬達；且上述控制裝置包含：角度取得部，其取得表示上述馬達之旋轉角之輸入旋轉角相關之輸入資訊；推定部，其基於表示上述至少1個孔數量之孔數來推定上述輸入旋轉角與表示上述擺動型減速機之旋轉角之輸出旋轉角之間之角度誤差；及修正部，其根據上述角度誤差決定補償電流值，並使用上述補償電流值來修正指令電流值，藉此設定向上述馬達供給之電流大小。
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