WO2004036730A1

WO2004036730A1 - モータの位置制御装置

Info

Publication number: WO2004036730A1
Application number: PCT/JP2003/013442
Authority: WO
Inventors: Yuuji Ide
Original assignee: Sanyo Denki Co.,Ltd.
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2004-04-29
Also published as: EP1560325A4; US7224141B2; EP1560325A1; US20060138990A1; EP1560325B1; JP2004147368A; JP3850363B2

Abstract

　仮に外力などがあっても、位置決め整定時間を短縮できるモータの位置制御装置を提供する。速度制御部１３に、速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３を含める。また速度制御部１３を速度指令を速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ１３３に入力して得た遅延速度指令と速度との速度偏差を積分する速度積分器１３２を含んで構成された積分制御系と、速度指令に比例した指令を出力する比例制御系と、積分制御系の出力と比例制御系の出力とを加算したものに速度比例ゲインを乗じてトルク指令として出力する乗算手段１３４とから構成する。更に位置検出部の量子化誤差及び／または位置誤差が原因となって発生するリップルが、トルク指令に現れるのを阻止する伝達関数を有する速度フィードバック・ローパスフィルタ１３５を設ける。

Description

明細書

モー夕の位置制御装置技術分野

本発明は、モータの位置制御装置に関するものであり、特に工作機械や半導体製造装置などに使用される高速位置決め用モータの位置を制御するのに適したモ一夕の位置制御装置に関するものである。背景技術

従来のモータの位置制御装置としては、図 1 0に示すような制御装置がある（特開平 1 0— 2 5 4 5 5 0号公報の図 1参照）。この装置では位置指令と位置フイードバックの偏差が位置制御部に含まれる減算器で算出され、この偏差が位置制御部で処理されて速度指令として出力される。そしてエンコーダ Eから出力された位置フィ一ドバックを速度算出部 2で変換して得た速度フィードバックと速度指令との偏差を、速度制御部 3に含まれる減算器で算出する。この偏差は、速度制御部 3内で処理され、速度制御部 3はトルク制御部 4にトルク指令を出力する。トルク制御部 4は、トルク指令通りのトルクがモータ Mから出力されるようにモ一夕に流れる励磁電流を制御する。

通常、この装置における位置制御部 1は比例制御（P制御）部として構成されており、速度制御部 3は比例積分制御（P I制御）部で構成されている。従来の速度制御部 3を構成する P I制御部は、図 1 1に示す構成を有している。この P I制御部では、速度指令と速度フィードバックの偏差を減算器 S Bで算出し、その偏差をゲイン 1の比例制御系を通して加算器 A Dに入力する。積分制御系では、乗算器 3 1で偏差に積分ゲインを乗算した後、この偏差を速度積分器 3 2で積分して加算器 A Dに入力する。加算器 ADは、比例制御系の出力と積分制御系の出力とを加算して、乗算器 3 3へと出力し、乗算器 3 3は加算器 A D出力に比例ゲインを乗算してトルク指令として出力する。このように、速度制御部 3を P I 制御部で構成することにより、速度の過渡偏差のみならず、定常偏差も抑制できる。一般的に、制御系の応答は有限であり、速度指令を出力しても速度フィードバックが応答するには時間がかかる。図 1 2は、従来の位置制御装置における位置決め動作をシユミレーシヨンしたものであり、上から位置指令、位置偏差（拡大 ) 、速度指令、速度フィードバック、速度積分器出力、トルク指令、インポジシヨン（位置決め完了）を示している。位置指令が出力されてモ一夕 Mは駆動を開始する。しかし位置制御装置から速度指令が出力されてから速度フィードバックが応答するまでの間（速度指令に対応する速度フィードバックが現れるまでの間 ) 、速度積分器 3 2は積算を行っている。そしてモータ Mが一定速で回転している間に、この積算値は減少する。しかしながらモータ Mの減速時にまた積算が行われ、位置決め終了時には残った積算値がすべて吐き出されてからモー夕 Mは停止する。このため、従来の制御装置では、図 1 2に示されるように、位置指令が 0になった後でも、速度積分器 3 2の溜り量の分だけ、位置決め応答が遅くなつていた。

この問題を解決する方法として、比例制御から比例積分制御に切り換える制御 ( P— P I切換制御）を行うことが提案されている。図 1 3は P— P I切換制御における位置決め応答をシユミレーシヨンしたものであり、上から位置指令、位置偏差（拡大）、速度指令、速度フィードバック、速度積分器出力、トルク指令、インポジション（位置決め完了）を示している。この P— P I切換制御では、モー夕回転中は速度制御部 3を比例制御で動作させ、モータ Mが停止する直前で比例積分制御に切り換える。このように動作状態により制御モードを切り換えると、モー夕回転中の速度積分器 3 2の溜り量を 0にし、かつ、モー夕停止時の定常偏差を抑制しながら、位置決め整定時間を短縮できる効果がある。しかしながら、垂直軸を駆動するモー夕のように、常にモー夕に外力が働く制御系に P— P I切換制御を適用すると、図 1 4に示すように位置決め整定時間が延びてしまう。図 1 4は、垂直軸を対象とする場合において、 P— P I切換制御における位置決め応答をシユミレーションしたものであり、この図においても上から位置指令、位置偏差（拡大）、速度指令、速度フィードバック、速度積分器出力、トルク指令、インポジション（位置決め完了）を示している。図 1 4の速度積分器出力を見ると分かるように、 P I制御に切り換わってから、速度積分器 3 2により、外力に相当するトルクの補償が行われている。このように P— P I切換制御では

、外力がある場合に位置決め整定時間を短縮できないという問題がある。

本発明の目的は、仮に外力などがあっても、位置決め整定時間を短縮できるモ一夕の位置制御装置を提供することにある。発明の開示

本発明は、制御対象であるモー夕の位置を検出する位置検出部と、モー夕の速度を算出する速度算出部と、位置検出部からフィードバックされたモー夕の位置と位置指令とがー致するように速度指令を出力して位置制御をする位置制御部と、比例積分制御により、速度算出部からフィードバックされた速度と速度指令とがー致するようにトルク指令を出力して速度制御を行う速度制御部と、トルク指令に基づいてトルク制御を行うトルク制御部とを備えたモータの位置制御装置を改良の対象とする。

本発明においては、速度制御部を、速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する速度制御側遅れ補償口一パスフィル夕と、速度指令を速度制御側遅れ補償口 —パスフィルタに入力して得た遅延速度指令と速度との速度偏差を積分する速度積分器を含んで構成された積分制御系と、速度指令と速度との差に比例した指令を出力する比例制御系と、積分制御系の出力と比例制御系の出力とを加算する加算手段と、この加算手段の出力に速度比例ゲインを乗じてトルク指令として出力する乗算手段とから構成する。なお比例制御系において速度比例ゲインを速度偏差に乗算し、積分制御系において制御中の演算値に速度比例ゲインを乗じて出力するようにしてもよい。本発明のように速度制御側遅れ補償ローパスフィルタを用いれば、速度制御系の遅れに相当する遅れを持った速度指令と実際に遅れている速度フィードバックの速度との偏差はゼロに近いものとなる。そのため速度積分器の溜まり量をほぼゼロにして、位置決め整定時間を短縮できる。

位置検出部（例えばエンコーダ）の精度が悪い場合には、量子化誤差や位置誤差が原因になったリップルが速度フィードバックに含まれることがある。そこでこのような場合に対処するためには、位置検出部の量子化誤差及び Zまたは位置誤差が原因となって発生するリップルが、トルク指令に現れるのを阻止する伝達関数を有する速度フィードバック · ローパスフィルタを設けるのが好ましい。この場合には、速度を速度フィードバック ·口一パスフィルタに入力して得たフィル夕処理後の速度と速度指令との偏差を求める減算手段を含んで比例制御系を構成する。なお位置検出部として、精度及び分解能の高いものを用いれば、位置誤差も小さくなるため、このような構成を採用する必要はない。

位置制御部は、位置指令と位置検出部により検出した位置との位置偏差を求める減算手段と、この位置偏差に位置比例ゲインを乗算する位置ループ乗算手段とから構成するのが好ましい。この場合において、位置制御部は、位置指令を微分する微分器と、微分器の出力にフィードフォーワード ·ゲインを乗算する乗算手段と、位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数を有するフィードフォーワード ' 口一パスフィル夕とを更に備えているのが好ましい。また、位置制御部を、位置指令を微分する微分器と、微分器により微分された位置指令と位置検出部により検出した位置の微分値との偏差を積分して位置ループ乗算手段に出力する積分器と、積分器の出力に位置比例ゲインを乗算する位置ループ乗算手段と、微分器の出力にフィードフォーワード ·ゲインを乗算する乗算手段と、位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数を有するフィードフォ一ワード ·ローパスフィルタとから構成してもよい。そしてこれらの場合には、位置制御部からは、位置ループ乗算手段から出力された指令とフィードフォーヮード ·口一パスフィル夕から出力された速度フィードフォーワード指令とが加算された指令が速度指令として出力される。

このようなフィードフォーワード ·口一パスフィルタを用いれば、位置指令部が原因となって発生する量子化誤差に基づくリップルが速度指令それ自体に含まれるのを阻止することができる。

また速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する位置制御側遅れ補償ローパスフィルタを更に設け、この位置制御側遅れ補償口一パスフィル夕を通った位置指令と位置フィードバックの位置との位置偏差を位置ループ乗算手段に入力するようにしてもよい。また位置指令を微分する微分器の出力と位置の微分値の偏差を積分器で積分させて位置偏差を求める場合には、速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する位置制御側遅れ補償口一パスフィルタを微分器と積分器との間に配置し、位置制御側遅れ補償ローパスフィルタを通った微分器の出力と位置の微分値との偏差を積分器に入力するようにしてもよい。

このような位置制御側遅れ補償口一パスフィル夕を設けることにより、加速時において位置制御部に入力される位置指令と位置フィードバックとがほぼ同時期に立ち上がるようにする。その結果、位置制御部からの速度指令はかなり小さい値になる。このような構成を採用すると、速度フィードフォーワード ·ゲインを

1または 1に近い値にすることができ、位置決め整定時間を更に短縮することができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明で用いる速度制御部の具体的な構成の一例を示すブロック図でめる。

図 2は、図 1の速度制御部を適用したモータの位置制御装置のシステムの構成を示すブロック図である。

図 3は、本発明で用いる他の速度制御部の具体的な構成の一例を示すプロック図である。

図 4は、モータの出力軸に一定の外力が働いている場合において、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタを入れない場合のシユミレ一ション結果を示す図である。

図 5は、モー夕の出力軸に一定の外力が働いている場合において、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタを入れる場合のシュミレーシヨン結果を示す図である図 6は、本発明のモー夕の位置制御装置の他の実施の形態の構成を示すブロック図である。

図 7は、本発明のモータの位置制御装置の更に他の実施の形態の構成を示すブロック図である。

図 8は、本発明のモータの位置制御装置の更に他の実施の形態の構成を示すブロック図である。

図 9は、本発明のモータの位置制御装置の更に他の実施の形態の構成を示すブロック図である。

図 1 0は、従来のモータの位置制御装置の構成を示す図である。

図 1 1は、従来の速度制御部の構成を示すブロック図である。

図 1 2は、従来の位置制御装置における位置決め動作をシユミレーシヨンした結果を示す図である。

図 1 3は、 P— P I切換制御における位置決め応答をシユミレーシヨンした結果を示す図である。

図 1 4は、垂直軸を対象とする場合において、 P— P I切換制御における位置決め応答をシユミレーションした結果を示す図である。発明を実施するための最良の形態

図 1は、本発明で用いる速度制御部 1 3の具体的な構成の一例を示すブロック図である。図 3は、この速度制御部 1 3を適用したモ一夕の位置制御装置のシステムの構成を示すブロック図である。図 2のシステム構成は、速度制御部 1 3の構成が相違する点を除いては、図 1 0の従来の構成と実質的に変わるところがない。

このシステムは、制御対象であるモー夕 Mの位置を検出する位置検出部としてエンコーダ Eを備えている。エンコーダ Eの出力が、モー夕の出力軸の位置を示す位置フィードバックである。速度算出部 2は、エンコーダ Eの出力に基づいてモータの速度を算出するように構成されており、速度算出部 2の出力が速度フィードバックとなっている。速度フィードバックが、モータ Mの出力軸の速度を示している。位置制御部 1 1は、位置検出部としてエンコーダ Eからフィードバックされたモ一夕 Mの位置と位置指令とがー致するように速度指令を出力して位置制御をするように構成されている。図 2の位置制御部 1 1は、位置指令と位置検出部により検出した位置との位置偏差を求める減算手段 S B 3と、この位置偏差に位置比例ゲイン K Pを乗算する位置ループ乗算手段 1 1 1により構成されている。

速度制御部 1 3は、比例積分制御により、速度算出部 2からフィードバックされた速度と速度指令とがー致するようにトルク指令を出力して速度制御を行う。図 1に示すように、本実施の形態の速度制御部 1 3は、速度制御系の遅れに相当する伝達関数 (IX ( 1 +STc) ) を有する速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ 1 3 3を備えている。また速度制御部 1 3は、速度指令を速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ 1 3 3に入力して得た遅延速度指令と速度との速度偏差を減算手段 SB 2で求め、この速度偏差に積分ゲイン ( 1/Tv i) を乗算する乗算手段 1 3 1と、乗算手段 1 3 1の出力を積分する速度積分器 1 3 2を含んで構成された積分制御系と、速度指令に比例した指令を出力する比例制御系とを含んでいる。そして速度制御部 1 3は、積分制御系の出力と比例制御系の出力とを加算手段 AD 1で加算したものに速度比例ゲイン K VPを乗じてトルク指令として出力する乗算手段 1 34を更に備えている。以上の構成が基本構成であるが、この例では、エンコーダ（位置検出部）の量子化誤差及び Zまたは位置誤差が原因となって発生するリップルが、トルク指令に現れるのを阻止する伝達関数（1Z ( Ι +S TFB) ) を有する速度フィードバック · ローバスフィルタ 1 3 5を更に備えている。またこの場合、比例制御系は、速度を速度フィードバック · ローパスフィル夕 1 3 5に入力して得たフィルタ処理後の速度と速度指令との偏差を求める減算手段 S B 1を含んでいる。

この例では、速度指令を速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ 1 3 3に通したものと速度フィードバックの差を減算手段 S B 2でとり、速度積分ゲイン（1 Tv i) を乗算して積分器 1 3 2に通す。また速度指令と、速度フィードバックを速度フィードバック ·ローパスフィルタ 1 3 5に通したものとの差を減算手段 S B 1でとり、積分器 1 3 2の出力と加算手段 AD 1により加算する。そして最後に、速度比例ゲイン（KVP) を乗算してトルク指令を出力する。

前述の速度フィードバック ·ローパスフィル夕 1 3 5は、エンコーダ Eの量子化誤差や位置誤差によるリップルを抑制するフィルタである。このフィルタは、比例制御系のフィードバックにのみ揷入し、リップル分がトルク指令に現れないようにする機能を果す。積分制御系では、速度積分器 1 3 2が平滑作用を行うため、このようなフィル夕は不要である。

速度制御側遅れ補償ローパスフィル夕 1 3 3は、速度制御系の遅れに相当する時間を設定し、遅れ補償出力と速度フィードバックとがほぼ同等の立ち上がりになるようにし、速度指令変化時の速度積分器 1 3 2の溜り量を低減する。このように速度制御部 1 3を構成することにより、速度フィードバックに含まれるリップルの制御と、速度指令変化時の速度積分器 1 3 2の溜り量の低減を同時に達成することができる。

なお、エンコーダ Eの量子化誤差が小さい場合は、速度フィードパック 'ローパスフィルタ 1 3 5は不要である。また、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ 1 3 3は、速度制御系の遅れを模擬する伝達関数であれば、どのようなものでもよく、本実施の形態の伝達関数に限定されるものではない。

図 2の制御装置では、位置指令と位置フィードバックの偏差を位置制御部 1 1 に含まれる減算手段 S B 3で取る。そしてその値を位置比例ゲイン K P倍して、速度指令を出力する。そして速度指令と速度フィードバックの偏差を速度制御部 1 3に含まれる減算手段 S B 1 (図 1 ) でとり、速度制御部 1 3を通してトルク指令を出力する。トルク制御部 4は、トルク指令通りのトルクが出力されるよう電流を制御する。

図 3は、速度制御部 1 3 'の変形例を示すブロック図である。図 1の速度制御部 1 3と速度制御部 1 3 'とを対比すると、図 3の速度制御部 1 3 'では速度比例ゲイン K V Pの乗算手段 1 3 4 'が比例制御系の内部にある点（加算手段 A D 1の前に挿入されている点）と、積分制御系において速度比例ゲイン K V Pを演算値に乗算するために、乗算手段 1 3 1 'の伝達関数を変更している点で前者の速度制御部 1 3とは構成が相違する。このようにしても図 1の速度制御部 1 3と同様の作用効果を得ることができる。

図 4及び図 5は、この制御系において、モータ Mの出力軸に一定の外力が働いている場合（例えばモ一夕の出力軸が垂直軸である場合）のシユミレーシヨンの結果である。図 4は、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ 1 3 3を入れない場合であり、図 5は速度制御側遅れ補償口一パスフィル夕 1 3 3を揷入した場合のシュミレーションの結果である。速度制御側遅れ補償口一パスフィル夕 1 3 3を入れない場合は、モータ加減速に伴い速度積分器 1 3 2の値が変動する。しかしながら速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ 1 3 3を揷入した場合には、速度積分器 1 3 2の値はほぼ一定を保っている。この結果、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ 1 3 3を入れない場合には、位置決め整定時間が長くなるが、速度制御側遅れ補償ローパスフィルタ 1 3 3を挿入した場合には、位置決め整定時間を短縮できることが分かる。なお速度積分器 1 3 2には、一定外力に相当する値が保持されている。なお、本発明は、外力がない場合にも適用可能である。

図 6は、本発明のモータの位置制御装置の他の実施の形態の構成を示すブロック図である。図 1及び図 2に示した実施の形態の構成と同様の部分には、図 1及び図 2に付した符号と同じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態では、位置制御部 1 1 Aが、位置指令を微分する微分器 1 1 2と、微分器の出力にフィードフォーワード ·ゲイン V F Fを乗算する乗算手段 1 1 3と、位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数（1 ( 1 + S T FF) ) を有するフィ一ドフォーヮ一ド · 口一パスフィル夕 1 1 4とを更に備えている。この場合には、位置制御部 1 1 Aからは、位置ループ乗算手段 1 1 1から出力された指令とフイードフォーワード · ローパスフィル夕 1 1 4から出力された速度フィードフォ一ヮ一ド指令（速度 F F指令）とが加算手段 A D 2で加算された指令が速度指令として出力される。このようなフィードフォーワード '口一パスフィルタ 1 1 4 を用いれば、位置指令に含まれる量子化誤差に基づくリップルが速度指令それ自体に含まれるのを阻止することができる。

通常、フィードフォーワード 'ゲイン V F Fは 4 0〜6 0 % ( 0 . 4〜0 . 6 ) 程度に設定して用いる。また、フィードフォーワード ·ローパスフィルタ 1 1 4は、前述の通り、位置指令の量子化誤差によるリップルを抑制するフィル夕である。位置指令と位置フィードバックの偏差を減算手段 S B 3で取り、位置比例ゲイン K P倍して、速度指令を出力する。速度指令は、速度制御部 1 3 (または 1 3 ' ) を通してトルク指令を出力する。本実施の形態の装置では、フィードフォーワードを追加することにより、位置決め整定時間を図 2の場合よりも短縮させることができる。

図 7は、図 6の実施の形態の変形例を示すブロック図である。図 7 実施の形態は、位置制御部 1 1 Bの構成が図 6の実施の形態とは異なっており、図 7においては、図 6の実施の形態に付した符号と同様の部分に、図 6に付した符号と同じ符号を付して説明を省略する。図 6の実施の形態と図 7の実施の形態とを対比すると、微分器 1 1 2の位置が異なる点と、積分器 1 1 6と微分器 5とが新たに追加された点で両者は相違する。すなわちこの位置制御部 1 1 Bでは、位置指令を微分する微分器 1 1 2と、位置検出器で検出した位置を微分する微分器 5と、微分器 1 1 2の出力（位置指令を微分したもの）と微分器 5の出力（位置を微分したもの）との偏差（位置微分偏差）を積分する積分器 1 1 6と、積分器 1 1 6 の出力に位置比例ゲインを乗算する位置ループ乗算手段 1 1 1と、微分器 1 1 2 の出力にフィードフォーワード ·ゲインを乗算する乗算手段 1 1 3と、位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数を有するフィードフォーワード •ローパスフィルタ 1 1 4とを備えている。この実施の形態によっても、図 6の実施の形態と同様の効果が得られる。

図 8は、本発明のモータの位置制御装置の更に他の実施の形態の構成を示すブロック図である。図 6に示した実施の形態の構成と同様の部分には、図 6に付した符号と同じブロックには、図 1及び図 2に付した符号と同じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態では、図 6の実施の形態と比べて、速度制御系の遅れに相当する伝達関数（1 / ( 1 + S T d ) ) を有する位置制御側遅れ補償口一パスフィル夕 1 1 5を位置制御部 1 1 Cが更に備えている点で相違する。この実施の形態では、位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ 1 1 5を通った位置指令と位置フィ一ドバックとの位置偏差が減算手段 S B 3により求められ、位置偏差が位置ループ乗算手段 1 1 1に入力されている。この例では、フィードフォ一ヮード ·ゲイン V F Fが 1または 1に近い値に設定されている。

位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ 1 1 5には、速度制御系の遅れを伝達関数として設定してある。位置制御側遅れ補償口一パスフィル夕 1 1 5の出力と位置フィードバックとが同程度に立ち上がるように位置制御側遅れ補償ローバスフィル夕 1 1 5の伝達関数が定められている。位置制御側遅れ補償ローパスフィル夕 1 1 5を追加すると、位置制御部 1 1 Cの位置ループ乗算手段 1 1 1の出力はかなり小さな値になる。この装置では、位置制御側遅れ補償口一パスフィルタ 1 1 5の追加により、フィードフォーワード ·ゲイン V F Fを 1 0 0 %または 1 0 0 %に近い値まで（1または 1に近い値まで）上げることができ、図 6の実施の形態の場合と同程度、もしくは、それよりは若干短く、位置決め整定時間を短縮できる。

図 9は、図 7の実施の形態において、位置制御側遅れ補償ローパスフィルタ 1 1 5を追加した場合の構成を示すものである。したがって図 7の実施の形態とは、位置制御部 1 1 Dの構成が相違している。その他の点は、図 7の実施の形態と同様であるので説明を省略する。産業上の利用可能性

本発明によれば、速度制御側遅れ補償ローパスフィル夕を用いているので、速度制御系の遅れに相当する遅れを持った速度指令と実際に遅れている速度フィードバックの速度との偏差をゼロに近いものとすることができ、速度積分器の溜まり量をほぼゼロにして、位置決め整定時間を短縮できる利点が得られる。そのため本発明の位置制御装置の適用により、簡単な構成で、外力がある場合の位置決め整定時間を短縮でき、より、高速な位置決め制御が表現できる。

Claims

求の範囲

1 . 制御対象であるモータの位置を検出する位置検出部と、

前記モータの速度を算出する速度算出部と、

前記位置検出部からフィ一ドバックされた前記モー夕の位置と位置指令とがー致するように速度指令を出力して位置制御をする位置制御部と、

比例積分制御により、前記速度算出部からフィ一ドバックされた前記速度と前記速度指令とがー致するようにトルク指令を出力して速度制御を行う速度制御部と、

前記トルク指令に基づいてトルク制御を行うトルク制御部とを備えたモータの位置制御装置において、

前記速度制御部が、

速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する速度制御側遅れ補償ローパスフィルタと、

前記速度指令を前記速度制御側遅れ補償ローパスフィル夕に入力して得た遅延速度指令と前記速度との速度偏差を積分する速度積分器を含んで構成された積分制御系と、

前記速度指令と前記速度との差に比例した指令を出力する比例制御系と、前記積分制御系の出力と前記比例制御系の出力とを加算する加算手段と、前記加算手段の出力に速度比例ゲインを乗じて前記トルク指令を得る乗算手段とから構成されていることを特徴とするモータの位置制御装置。

2 . 前記位置検出部の量子化誤差及び Zまたは位置誤差が原因となって発生するリップルが、前記トルク指令に現れるのを阻止する伝達関数を有する速度フィ一ドバック ·口一パスフィル夕を更に備え、

前記比例制御系は、前記速度を前記速度フィ一ドバック '口一パスフィルタに入力して得たフィル夕処理後の速度と前記速度指令との偏差を求める減算手段を含んでいることを特徴とする請求項 1に記載のモータの位置制御装置。

3 . 前記位置制御部は、前記位置指令と前記位置検出部により検出した前記位置との位置偏差を求める減算手段と前記位置偏差に位置比例ゲインを乗算する位置ループ乗算手段により構成されていることを特徴とする請求項 1に記載のモ一夕の位置制御装置。

4 . 前記位置制御部は、前記位置指令を微分する微分器と、前記微分器の出力にフィードフォーワード■ゲインを乗算する乗算手段と、前記位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数を有するフィードフォーワード ·ローパスフィル夕とを更に備えており、

前記位置制御部からは、前記位置ループ乗算手段から出力された指令と前記フイードフォーワード · ローパスフィル夕から出力された速度フィードフォーヮード指令とが加算された指令が前記速度指令として出力されることを特徴とする請求項 3に記載のモー夕の位置制御装置。

5 . 前記位置制御部は、前記位置指令を微分する微分器と、前記微分器の出力にフィードフォーワード ·ゲインを乗算する乗算手段と、前記位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数を有するフィードフォーワード ·口一パスフィルタと、前記微分器の出力と前記位置検出部により検出した前記位置の微分値との偏差を積分して前記位置偏差を前記位置ループ乗算手段に出力する積分器とを更に備えており、

前記位置制御部からは、前記位置ループ乗算手段から出力された指令と前記フイードフォーワード ·ローパスフィルタから出力された速度フィードフォーヮード指令とが加算された指令が前記速度指令として出力されることを特徴とする請求項 3に記載のモータの位置制御装置。

6 . 前記フィードフォーワード 'ゲインは、 0 . 4〜0 . 6の範囲の値に設定されている請求項 4または 5に記載のモータの位置制御装置。

7 . 速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する位置制御側遅れ補償口一パスフィル夕を更に備え、

前記位置制御側遅れ補償ローパスフィル夕を通った前記位置指令と前記位置との前記位置偏差が前記位置ループ乗算手段に入力されることを特徴とする請求項 4に記載のモータの位置制御装置。

8 . 速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する位置制御側遅れ補償ローパスフィル夕が前記微分器と前記積分器との間に配置され、前記位置制御側遅れ補償ローパスフィル夕を通つた前記微分器の出力と前記位置の微分値との偏差が前記積分器に入力されることを特徴とする請求項 5に記載のモータの位置制御装置。

9 . 前記フィードフォーワード ·ゲインが 1または 1に近い値である請求項 7または 8に記載のモータの位置制御装置。

1 0 . 制御対象であるモ一夕の位置を検出する位置検出部と、

前記モータの速度を算出する速度算出部と、

前記速度制御部が、

速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する速度制御側遅れ補償ローパスフィル夕と、

前記速度指令を前記速度制御側遅れ補償ローパスフィルタに入力して得た遅延速度指令と前記速度との速度偏差を積分する速度積分器を含み制御系中の演算値に速度比例ゲインを乗じて出力する積分制御系と、

前記速度指令と前記速度との差に速度比例ゲインを乗じた指令を出力する比例制御系と、

前記積分制御系の出力と前記比例制御系の出力とを加算する加算手段とから構成されていることを特徴とするモータの位置制御装置。

1 1 . 前記位置検出部の量子化誤差及び/または位置誤差が原因となって発生するリップルが、前記トルク指令に現れるのを阻止する伝達関数を有する速度フィードパック'ローパスフィルタを更に備え、

前記比例制御系は、前記速度を前記速度フィードバック ·ローパスフィルタに入力して得たフィル夕処理後の速度と前記速度指令との偏差を求める減算手段を含んでいることを特徴とする請求項 1 0に記載のモ一夕の位置制御装置。

1 2 . 前記位置制御部は、前記位置指令と前記位置検出部により検出した前記位置との位置偏差を求める減算手段と前記位置偏差に位置比例ゲインを乗算する位置ループ乗算手段により構成されていることを特徴とする請求項 1 0に記載のモー夕の位置制御装置。

1 3 . 前記位置制御部は、前記位置指令を微分する微分器と、前記微分器の出力にフィードフォーヮ一ド ·ゲインを乗算する乗算手段と、前記位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数を有するフィードフォーワード ·口 —パスフィルタとを更に備えており、

前記位置制御部からは、前記位置ループ乗算手段から出力された指令と前記フイードフォーワード ·口一パスフィル夕から出力された速度フィードフォーヮード指令とが加算された指令が前記速度指令として出力されることを特徴とする請求項 1 2に記載のモータの位置制御装置。

1 4 . 前記位置制御部は、前記位置指令を微分する微分器と、前記微分器の出力にフィードフォーワード ·ゲインを乗算する乗算手段と、前記位置指令の量子化誤差によるリップルを除去する伝達関数を有するフィードフォーワード ·口 —パスフィルタと、前記微分器の出力と前記位置検出部により検出した前記位置の微分値との偏差を積分して前記位置偏差を前記位置ループ乗算手段に出力する積分器とを更に備えており、

前記位置制御部からは、前記位置ループ乗算手段から出力された指令と前記フイードフォーヮ一ド ·ローパスフィル夕から出力された速度フィードフォーヮード指令とが加算された指令が前記速度指令として出力されることを特徴とする請求項 1 2に記載のモータの位置制御装置。

1 5 . 前記フィードフォーワード 'ゲインは、 0 . 4〜0 . 6の範囲の値に設定されている請求項 1 3または 1 4に記載のモー夕の位置制御装置。

1 6 . 速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する位置制御側遅れ補償口一パスフィルタを更に備え、

前記位置制御側遅れ補償口一パスフィル夕を通つた前記位置指令と前記位置との前記位置偏差が前記位置ループ乗算手段に入力されることを特徵とする請求項 1 3に記載のモ一夕の位置制御装置。

1 7 . 速度制御系の遅れに相当する伝達関数を有する位置制御側遅れ補償口一パスフィル夕が前記微分器と前記積分器との間に配置され、

前記位置制御側遅れ補償ローパスフィルタを通つた前記微分器の出力と前記位置の微分値との偏差が前記積分器に入力されることを特徴とする請求項 1 4に記載のモー夕の位置制御装置。

1 8 . 前記フィードフォーワード ·ゲインが 1または 1に近い値である請求項 1 6または 1 7に記載のモータの位置制御装置。