WO2010004786A1

WO2010004786A1 - 電動機制御装置

Info

Publication number: WO2010004786A1
Application number: PCT/JP2009/055110
Authority: WO
Inventors: 剛彦小宮; 直河原; 太朗吉田; 整大久保
Original assignee: 株式会社安川電機
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-01-14
Also published as: JPWO2010004786A1

Abstract

　複数の評価基準を同時に評価し、高精度に動作できるよう、電動機または機械の制御対象の特性を把握し、制御部のパラメータを設定することができる電動機制御装置を提供する。　電動機（１）と検出部（２）と制御部（３）と指令部（４）と機械（５）と、アナログ出力センサ部（６）とアナログ・ディジタル変換部（７）と周波数特性演算器（８）と単位校正部（１０）と、相関度演算部（１１）と相互相関度演算部（１２）とを備え、電動機（１）または機械（５）の制御対象を含む電動機制御系の周波数特性や相関度を算出し、これを元に制御部（３）の設定パラメータを変更する。

Description

電動機制御装置

　本発明は、半導体製造装置や工作機械、産業用ロボット等に用いられて位置決め制御や、プレス機、加工機等に用いられて押し付け制御などをする電動機制御装置に関する。

　従来、例えば、日本公開公報、特開平０３－２１７９０１号公報は、減衰の悪い振動モードを多数含む振動特性をもつ制御系であっても高精度かつ迅速に同定対象の伝達関数を決定するものである。同定対象の入出力信号は、所定通過周波数帯域のフィルタに入力され、所定のサンプリング周期でサンプリングされる。フィルタの通過周波数帯域の決定に関しては、同定対象の加速度等のデータからスペクトル解析手段でスペクトル解析を行ない、このスペクトル解析からフィルタ決定手段でフィルタの通過周波数帯域を決定する。また、フィルタ決定に対応してサンプリング周期決定手段によりサンプリング周期が決定される。フィルタを通過した入出力信号に対し周波数の同定が周波数特性算出手段で行われ、伝達関数決定手段で周波数特性を計算し、同定対象の伝達関数が決定される（例えば、特許文献１参照）。

　また、従来、例えば、日本公開公報、特開２００３－６１３７９号公報は、モータ制御装置の調整を最適なものとするために、制御対象を含む周波数特性を正しく測定および演算するものである。多軸構成のモータを同時に動作させ、各軸の加振の影響を分離した周波数特性と、これまで簡単に得られなかった各軸間の周波数特性を計測および演算する（例えば、特許文献２参照）。
特開平０３－２１７９０１号公報（図１、図２、図３）特開２００３－６１３７９号公報（図１、図２）

　従来の第１の技術は、制御対象の特性を同定するようになっていて、評価基準を複数持っていないので、制御対象の特性を別の評価基準で評価しても対処できないという問題があった。

　従来の第２の技術は、複数のサーボ系をなすモータ制御装置において、回転指令と回転センサの信号から周波数特性を演算ようになっていて評価基準を複数持っていないので、制御対象の特性を別の評価基準で評価しても対処できないという問題があった。

　また、従来の第１、第２の技術は共に、電動機や制御対象の動作の評価を、動作量と音のように、複数の評価基準で評価する場合は、例えば音と電動機のトルクとの特性を把握していないので、制御部で制御できないというような問題もあった。また、複数の評価基準を切り替える場合にも、動作量などの単一の評価基準しか無いので、制御部で制御できないという問題があった。

　本発明の電動機制御装置は、複数の評価基準を同時に評価し、もしくは、切り替えて評価する場合にも、高精度に動作できるよう、制御対象の特性を把握し、制御部のパラメータを設定することができることを目的とする。

　上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
　請求項１に記載の発明は、指令信号を作成する指令部と、前記指令信号に基づいて電動機を駆動する制御部と、前記電動機が駆動する機械の動作量を検出し動作量検出信号を生成する検出部と、を備える電動機制御装置であって、単数もしくは複数のアナログ検出信号である物理量を出力するアナログ出力センサ部と、前記アナログ検出信号をディジタル検出信号に変換する単数もしくは複数のアナログ・ディジタル変換部と、前記アナログ検出信号と前記指令信号とを計測し、前記電動機または前記機械の制御対象を含む制御系の周波数特性を演算する周波数特性演算器と、を備えるものである。
　また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記制御部は、前記アナログ検出信号の単位に合わせて、前記指令信号と前記ディジタル検出信号との差を無くすようにフィードバックループを備えるものである。
　また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記アナログ出力センサ部は、音、歪、力、トルク、角度、角速度、角加速度、加速度、速度、変位の前記物理量を少なくとも１つ検出し、前記アナログ検出信号を出力するものである。
　また、請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記電動機制御装置が、更に、前記アナログ出力センサ部の種類に合わせて単位を決定し、校正する単位校正部、を備えるものである。
　また、請求項５に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記電動機制御装置が、更に、前記アナログ出力センサ部と前記アナログ・ディジタル変換部とから得るデータと、前記制御部から得るデータとを同期して検出し、収集する同期検出収集部、を備えるものである。
　また、請求項６に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記周波数特性演算器は、前記動作量と前記指令信号とに基づいて前記周波数特性を算出するものである。
　また、請求項７に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記電動機制御装置が、更に、前記動作量もしくは前記ディジタル検出信号と、前記指令信号との相関を演算する相関度演算部、を備えるものである。
　また、請求項８に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記電動機制御装置が、更に、前記ディジタル検出信号と、前記動作量との相関度を演算する相互相関度演算部、備えるものである。
　また、請求項９に記載の発明は、請求項８記載の発明における前記相互相関度演算部は、複数のディジタル検出信号のそれぞれの相関度を演算するものである。
　また、請求項１０に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記電動機制御装置が、更に、前記電動機制御装置や前記周波数特性演算器の操作や、前記制御部のパラメータ表示および入出力を行う入出力部、を備えるものである。
　また、請求項１１に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記電動機制御装置が、前記周波数特性、前記物理量、前記動作量の少なくともいずれか１つに基づいて、前記制御部の設定パラメータを変更するものである。
　本願の他の代表的な発明は、指令信号を作成する指令部と、前記指令信号に基づいて電動機を駆動する制御部と、前記電動機が駆動する機械の動作量を検出し動作量検出信号を生成する検出部と、を有する電動機制御装置の周波数特性算出方法において、広範囲な周波数成分を持つように前記指令部が指令信号を作成するステップと、前記指令信号に従って前記制御部が前記電動機を駆動するステップと、前記電動機の駆動にて発生する物理量をアナログ検出信号として計測するステップと、前記アナログ検出信号をディジタル検出信号に変換するステップと、前記指令信号と前記ディジタル検出信号に基づいて周波数特性を得るステップという手順である。
　また、本願の他の代表的な発明は、指令信号を作成する指令部と、前記指令信号に基づいて電動機を駆動する制御部と、前記電動機が駆動する機械の動作量を検出し動作量検出信号を生成する検出部と、を有する電動機制御装置のパラメータ設定方法において、前記指令部が指令信号を作成するステップと、前記指令信号に従って前記制御部が前記電動機を駆動するステップと、前記電動機の駆動にて発生する物理量をアナログ検出信号として計測するステップと、前記アナログ検出信号をディジタル検出信号に変換するステップと、前記指令信号と前記ディジタル検出信号とを演算して周波数特性を得るステップと、周波数特性や物理量や動作量のいずれかから前記制御部の設定パラメータを変更するステップという手順である。

　請求項１に記載の発明によると、アナログ出力センサ部を用いて、様々な物理量と、電動機の動作との周波数特性を把握することができ、様々な物理量と、電動機の動作との特性を把握することができる。また、アナログ出力センサ部を複数用いて、物理量を同時に複数収集したり、異なる単位の物理量を同時に収集したりすることができる。
　また、請求項２に記載の発明によると、アナログ出力センサ部を用いて、様々な物理量を制御部にフィードバックして電動機を制御することができる。
　また、請求項３に記載の発明によると、アナログ出力センサ部の物理量に音、歪、力、トルク、角度、角速度、角加速度、加速度、速度、もしくは変位などを用いることができる。
　また、請求項４に記載の発明によると、様々な物理量のアナログ出力センサ部を選択しても、アナログ検出信号を物理量に単位に合わせて校正することができる。
　また、請求項５に記載の発明によると、アナログ出力センサ部と、指令信号との位相関係を含めた周波数特性を求めることができる。また、動作量と物理量や、複数の物理量間の位相を含めた周波数特性を求めることができ、各信号情報間の相関の精度を向上することができる。
　また、請求項６に記載の発明によると、アナログ出力センサ部が検出する物理量だけでなく、電動機や制御対象となる機械の動作量との周波数特性を把握することができ、同時に複数の性質を持つ情報から特性を評価することができる。
　また、請求項７に記載の発明によると、指令信号と、アナログ出力センサ部が検出する物理量もしくは検出部の動作量との特性の関係を明らかにすることができる。
　また、請求項８に記載の発明によると、アナログ出力センサ部が検出する物理量と検出部の動作量との特性の関係を明らかにすることができる。
　また、請求項９に記載の発明によると、複数のアナログ出力センサ部が検出する物理量のそれぞれとの特性の関係を明らかにすることができる。
　また、請求項１０に記載の発明によると、電動機制御装置や周波数特性演算装置などの操作やパラメータ設定をすることができ、電動機制御装置の状態や、周波数特性、相関度などを表示して確認することができる。
　また、請求項１１に記載の発明によると、周波数特性を把握したうえで、これに基づき動作性能を変更できる制御部のパラメータを変更し、設定することができる。また、電動機制御装置を運転している状態で、発生した物理量や検出部が検出する動作量のいずれかを参照することができ、物理量もしくは動作量の特徴に基づき動作性能を変更できる制御部のパラメータを変更し、設定することができる。

本発明の第１実施例を示す電動機制御装置の概略構成図本発明の第２実施例を示す電動機制御装置の概略構成図本発明の第２実施例におけるステップ（ＳＴＢ５）の説明図本発明の第３実施例を示す電動機制御装置の概略構成図本発明の第５実施例を示す電動機制御装置の概略構成図本発明の第６実施例を示す電動機制御装置の概略構成図本発明の第７実施例を示す電動機制御装置の概略構成図

符号の説明

１　電動機
２　検出部
３　制御部
４　指令部
５　機械
６　アナログ出力センサ部
６ａ　マイクロフォン
６ｂ　圧力計
６ｃ　歪計
６ｄ　トルク計
６ｅ～６ｇ　加速度計
７　アナログ・ディジタル変換部
８　周波数特性演算器
９　同期検出収集部
１０　単位校正部
１１　相関度演算部
１２　相互相関度演算部
１３　カップリング
１４　ボールねじ
１５　波長信号増幅部
１６　レーザ発受部
１７　反射ミラー
２０　入出力部
２１　パーソナルコンピュータ

　以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

　図１は、本発明の第１実施例を示す電動機制御装置の概略構成図である。図において、本発明の第１実施例を示す電動機制御装置は、電動機１、検出部２、制御部３、指令部４、機械５、アナログ出力センサ部６、アナログ・ディジタル変換部７、周波数特性演算器８、単位校正部１０で構成する。また、アナログ出力センサ部６は、例えばマイクロフォン６aであり、音圧を計測する。

　先ず、周波数特性演算器８が、電動機１または機械５の制御対象を含む電動機制御系の周波数特性を演算する手順について説明する。
　ステップ（ＳＴＡ１）：指令部が、広範囲な周波数成分を有する指令信号を作成する。例えば、指令信号は掃引正弦波やランダム信号で良い。

　ステップ（ＳＴＡ２）：制御部３が、掃引正弦波やランダム信号の指令信号に基づいて電動機１を駆動する。電動機１が駆動すれば、電動機１に連結した機械５が同様に駆動し、検出部２がその際の応答を検出する。

ステップ（ＳＴＡ３）：マイクロフォン６aが、電動機１や機械５の駆動により発生した音を物理量（音圧）として検出する。

　ステップ（ＳＴＡ４）：アナログ・ディジタル変換部７が、この物理量をアナログ検出信号からディジタル検出信号に変換する。また、単位校正部１０が、単位換算と校正を行う（ステップ（ＳＴＡ４ｂ））。例えば、マイクロフォン６aは、電圧として音圧を検出する。この電圧を音圧に変換するには、マイクロフォン６aの固有の特性を考慮して校正を行う。つまり、電圧（Ｖ：ボルト）を音圧（Ｐａ；パスカル）へ校正する。単位較正部１０における単位換算と校正は、ステップ（ＳＴＡ４）における変換前後のいずれで実施しても良い。

　ステップ（ＳＴＡ５）：周波数特性演算器８が、ステップ（ＳＴＡ１）における指令信号とアナログ・ディジタル変換部７がディジタル検出信号に変換した物理量とに基づいて、電動機１や機械５の駆動により発生した音による周波数特性を得る。

　ここで、周波数特性Hに入力Fが与えられると、出力Xの応答があると仮定する。すなわち、電動機１に与えたトルクＦとマイクロフォン６aが検出した音圧Ｘの応答が判れば、周波数特性Ｈは演算可能である。
　周波数特性演算器８は、時系列データとして得たトルクＦ（ｔ）と音圧Ｘ（ｔ）の一部を周波数分析し、スペクトル化したトルクＦ（ω）と音圧Ｘ（ω）をスペクトル解析し、トルクのオートパワースペクトルＡＦ１（ω）と、トルクと音圧のクロスパワースペクトルＸＸＦ１（ω）を得る。また、時系列データとして得たトルクＦ（ｔ）と音圧Ｘ（ｔ）の残りについても、同じ間隔で、周波数分析によるスペクトル化と、オートパワースペクトル、クロスパワースペクトルを複数求める。つまり、トルクのオートパワースペクトルをｎ個（ＡＦ１（ω）、ＡＦ２（ω）、・・・・、ＡＦｎ（ω））、トルクと音圧のクロスパワースペクトルをｎ個（ＸＸＦ１（ω）、ＸＸＦ２（ω）　、・・・・、ＸＸＦｎ（ω））得る。

　なお、ステップＳＴＡ１、ステップＳＴＡ２、ステップＳＴＡ３、ステップＳＴＡ４をｎ回繰り返して、それぞれのトルクＦ（ω）と音圧Ｘ（ω）をＡＦ１（ω）、ＡＦ２（ω）、・・・・、ＡＦｎ（ω）やＸＸＦ１（ω）、ＸＸＦ２（ω）、・・・・、ＸＸＦｎ（ω）としても良い。

　更に、周波数特性演算器８は、ｎ個のトルクのオートパワースペクトル（ＡＦ１（ω）、ＡＦ２（ω）、・・・・、ＡＦｎ（ω））と、トルクと音圧のクロスパワースペクトル（ＸＸＦ１（ω）、ＸＸＦ２（ω）　、・・・・、ＸＸＦｎ（ω））は、それぞれ式（１）、（２）のように平均化し、平均化されたトルクのオートパワースペクトルＡｖＡＦ(ω)とトルクと音圧のクロスパワースペクトルＡｖＸＸＦ(ω)を得る。
　ＡｖＡＦ(ω)＝（ＡＦ1(ω)＋・・・・＋ＡＦｎ(ω)）／ｎ　　　　　・・・（１）
　ＡｖＸＸＦ(ω) ＝（ＸＸＦ1(ω)＋・・＋ＸＸＦｎ(ω)）／ｎ　　　　・・・（２）

　また更に、周波数特性演算器８は、式（３）により、平均化されたトルクのオートパワースペクトルＡｖＡＦ(ω)と、トルクと音圧のクロスパワースペクトルＡｖＸＸＦ(ω)とから周波数特性Ｈ(ω)を得る。
　Ｈ(ω)＝ＡｖＸＸＦ(ω)／ＡｖＡＦ(ω)　　　・・・（３）
　以上のように、本発明の第１実施例を示す電動機制御装置は、電動機１や機械５の駆動により発生した音による周波数特性Ｈを得ることができる。

　図２は、本発明の第２実施例を示す電動機制御装置の概略構成図である。図において、本発明の第２実施例を示す電動機制御装置は、第１実施例の構成に加えて、同期検出収集部９、入出力部２０、パーソナルコンピュータ２１で構成する。
　本発明の第２実施例を示す電動機制御装置は、同期検出収集部９を介して周波数特性演算器８に必要なマイクロフォン６aからの音圧を渡す構成としている。

　先ず、周波数特性演算器８が、周波数特性を演算する手順について説明する。
　本発明の第２実施例を示す電動機制御装置は、第１実施例におけるステップ（ＳＴＡ５）の前に、ステップ（ＳＴＡ１）における指令信号と、ステップ（ＳＴＡ４）におけるディジタル検出信号に変換した物理量を同期して検出し、収集する処理であるステップ（ＳＴＡ５ｂ）を挿入するものである。なお、ステップ（ＳＴＡ１）からステップ（ＳＴＡ４）、ステップ（ＳＴＡ４ｂ）までは第１実施例と同様である。

　図３は、本発明の第２実施例におけるステップ（ＳＴＡ５ｂ）の説明図である。図３（ａ）は指令信号、（ｂ）はアナログ出力センサ部６が検出した物理量である。
　周波数特性演算装置８を含むパーソナルコンピュータ２１が、アナログ出力センサ部６が検出した物理量をアナログ・ディジタル変換部７および単位校正部１０を介して入力し、制御部３が電動機１に与える指令信号との同期を取るために、同期検出収集部９を備えている。

　通常、アナログ出力センサ部６が検出した物理量は、制御部３が電動機１に与える指令信号や検出部２が検出する動作量と、同期が取れていない。同期検出収集部９がない場合、図３における始点α１に対して、例えばβ点からトリガをかけて物理量を検出してしまう恐れがある。このため、本発明の第２実施例を示す電動機制御装置は同期検出収集部９を備え、同期検出収集部９は制御部３と共通な時系列基準を持ち、始点α１のｔ１時を、共通な時系列基準として同期検出収集部９と制御部３を共有し、同じｔ１時のα２からトリガをかけて物理量を検出し、アナログ出力センサ部６が検出した物理量を指令信号と同期して検出することができる。

　図４は、本発明の第３実施例を示す電動機制御装置の概略構成図である。図において、本発明の第３実施例を示す電動機制御装置は、第２実施例の構成に加えて、相関度演算部１１、相互相関度演算部１２で構成する。

　先ず、周波数特性演算器８が、周波数特性を演算する手順および制御部３のパラメータを設定する手順について説明する。
　本発明の第３実施例を示す電動機制御装置は、第１実施例または第２実施例におけるステップ（ＳＴＡ１）からステップ（ＳＴＡ５）の処理に加えて、次のステップ（ＳＴＢ２）（ＳＴＢ５）（ＳＴＣ５）（ＳＴＤ５）（ＳＴＣ６）の処理を加えるものである。

　ステップ（ＳＴＢ２）：制御部３が掃引正弦波やランダム信号の指令信号に基づいて電動機１を駆動するステップ（ＳＴＡ２）の後、ステップ（ＳＴＡ３）からステップ（ＳＴＡ４）、ステップ（ＳＴＡ４ｂ）に並行する処理であり、検出部２が電動機１の動作量を検出する。

　ステップ（ＳＴＢ５）：ステップ（ＳＴＡ５ｂ）、ステップ（ＳＴＡ５）に並行する処理であり、周波数特性演算器８が、ステップ（ＳＴＡ１）における指令信号とステップ（ＳＴＢ２）における動作量とに基づいて、電動機１や機械５の駆動により発生した音による周波数特性を得る。

　つまり、電動機１に与えたトルクＦと動作量Ｙより、第１実施例の式（３）と同様、式（４）により、平均化されたトルクのオートパワースペクトルＡｖＡＦ(ω)と、平均化したトルクと動作量のクロスパワースペクトルＡｖＹＹＦ（ω）とから周波数特性Ｈｄ（ω）を得る。
　Ｈｄ（ω）＝ＡｖＹＹＦ（ω）／ＡｖＡＦ（ω）　　　・・・（４）

　ステップ（ＳＴＣ５）：ステップ（ＳＴＡ５ｂ）、ステップ（ＳＴＡ５）に並行する処理であり、相関度演算部１１が、指令信号と物理量もしくは動作量との相関を演算する。
　指令信号Ｆと物理量（音圧）Ｘの相関度γＦＸ（ω）は、横軸周波数、縦軸を０～１の値とし、０のとき無相関、１のとき相関有りとした場合、式（５）で算出できる。同様に、指令信号Ｆと動作量Ｙの相関度γＦＹ（ω）は、式（６）で算出できる。

　ここで、ＡｖＡＸ(ω)は、平均化された物理量（音圧）のオートパワースペクトル、ＡｖＡＹ(ω)は平均化された動作量のオートパワースペクトルである。

　ステップ（ＳＴＤ５）：ステップ（ＳＴＡ５ｂ）、ステップ（ＳＴＡ５）に並行する処理であり、相互相関度演算部１２が、ディジタル検出信号に変換した物理量Ｘと検出部の動作量Ｙとの相関度γＸＹを演算する。
　式（５）、（６）と同様に、この相関度γＸＹは式（７）で算出できる。相互相関度演算部１２で算出する相関度γＸＹは、電動機１の動作による応答である物理量と動作量とである点が相関度演算部１１とは異なる。

　ここで、ＡｖＸＸＹ(ω)は平均化された物理量（音圧）と動作量のクロスパワースペクトルである。

　ステップ（ＳＴＣ６）：制御部３の設定パラメータを変更する。
　この処理の前段階までに、式（３）で求めた指令信号Ｆと物理量（音圧）Ｘの周波数特性Ｈ（ω）と、式（４）で求めた指令信号Ｆと動作量Ｙの周波数特性Ｈｄ（ω）と、式（５）で求めた指令信号Ｆと物理量（音圧）Ｘの相関度γＦＸ（ω）と、式（６）で求めた指令信号Ｆと動作量Ｙの相関度γＦＹ（ω）、式（７）で求めた物理量（音圧）Ｘと動作量Ｙの相関度γＸＹ（ω）が得られている。

　相関度γＦＸ（ω）は、周波数特性Ｈ（ω）の信頼性を示すものである。つまり、相関度γＦＸ（ω）が０であれば、応答の物理量（音圧）Ｘは指令信号Ｆが原因で発生したとは言えない。一方、相関度γＦＸ（ω）が１であれば、指令信号Ｆと物理量（音圧）Ｘの相関が十分にある。同様に、相関度γＦＹ（ω）は、周波数特性Ｈｄ（ω）の信頼性を示すものである。

　一方、相関度γＸＹ（ω）は、物理量（音圧）Ｘと動作量Ｙの相関を示すものであるため、周波数特性Ｈ（ω）および周波数特性Ｈｄ（ω）の信頼性が高く、相関度γＸＹ（ω）の相関が高い周波数ほど、指令信号Ｆつまり電動機１の動作による影響が大きいことが判る。

　本発明の第３実施例を示す電動機制御装置は、電動機１が高応答に動作できるように制御部３の設定パラメータを変更する。信頼性が高いと確認された周波数特性Ｈ（ω）を参照し、電動機１が高応答に動作できないような共振があれば、これを抑制する制御部３の設定パラメータを変更する。但し、電動機１が高応答に動作しても、発生する音が大きければ不快となるので、信頼性が高いと確認された周波数特性Ｈｄ（ω）と、相関が高い相関度γＸＹ（ω）で、電動機１の動作時に大きな音が発生する共振があれば、これを抑制する制御部３のノッチフィルタや振動抑制機能の設定パラメータを変更する。

　このように、本発明の第３実施例を示す電動機制御装置は、周波数特性Ｈｄ（ω）とγＦＹ（ω）とに基づいて、電動機１が高応答に動作できるような制御部３の設定パラメータを変更することができる。さらに、周波数特性Ｈ　（ω）と、γＦＸ（ω）と、相関度γＸＹ（ω）とに基づいて、電動機１の動作時に発生する音を抑制する制御部３の設定パラメータを変更することができる。

　本発明の第４実施例の電動機制御装置は、第３実施例に示したステップ（ＳＴＡ２）とステップ（ＳＴＢ２）の代わりに、制御部３が検出部２の信号をフィードバックしながら電動機を駆動するステップ（ＳＴＣ２）を処理するものである。なお、本発明の第４実施例を示す電動機制御装置は、第３実施例の構成と同様であり、また他の処理は、第３実施例と同様に処理するものである。

　ステップ（ＳＴＣ２）：ステップ（ＳＴＡ１）とステップ（ＳＴＡ３）との間の処理であって、指令部３が指令信号と検出部２の動作量の差を無くすように電動機１を駆動する。また、検出部２やアナログ出力センサ部６で応答を検出する。
　以降の処理は、第３実施例と同様である。

　図５は、本発明の第５実施例を示す電動機制御装置の概略構成図である。図において、本発明の第５実施例を示す電動機制御装置は、第３実施例の構成に加えて、マイクロフォン６ａ用のアナログ・ディジタル変換部７ａ、マイクロフォン６用の単位校正部１０ａ、圧力計６ｂ、圧力計６ｂ用のアナログ・ディジタル変換部７ｂ、圧力計６ｂ用の単位校正部１０ｂで構成する。
　本発明の第５実施例の電動機制御装置は、第４実施例に示したステップ（ＳＴＣ２）の処理に代わり、ステップ（ＳＴＤ２）を処理するものである。なお、他の処理は、第４実施例と同様に処理するものである。

　ステップ（ＳＴＤ２）：制御部３が物理量のアナログ検出信号をディジタル検出信号に変換してフィードバックしながら電動機を駆動する。
　第４実施例では、検出部２が検出した動作量をフィードバックしたが、第５実施例では、アナログ出力センサ部６（圧力計６ｂ）が検出した物理量をディジタル検出信号に変換してフィードバックしながら電動機を駆動する。すなわち、制御部３が、指令信号とアナログ出力センサ部６（圧力計６ｂ）が検出した物理量の差を無くすように電動機１を駆動する。機械５の可動部の位置がある所に達すると、外力を受け、この力を圧力計６ｂが検出し、制御部３が電動機１を制御する。以降の処理は、第４実施例と同様である。但し、マイクロフォン６aと圧力計６ｂを備えているので、周波数特性や相関度の組み合わせが増えることになる。

　周波数特性演算器８は、ステップ（ＳＴＡ５）で、指令信号Ｆと物理量（圧力）Ｘ１の周波数特性Ｈ１(ω)と、指令信号Ｆと物理量（音圧）Ｘ２の周波数特性Ｈ２(ω) を算出する。また、ステップ（ＳＴＢ５）で、指令信号Ｆと動作量Ｙの周波数特性Ｈｄ(ω) を算出する。

　相関度演算部１１は、ステップ（ＳＴＣ５）で、指令信号Ｆと物理量（圧力）Ｘ１の相関度γＦＸ１(ω)と、指令信号Ｆと物理量（音圧）Ｘ２の相関度γＦＸ２(ω)と、指令信号Ｆと動作量Ｙの相関度γＦＹ(ω) を算出する。

　相互相関度演算部１２は、ステップ（ＳＴＤ５）で、物理量（圧力）Ｘ１と動作量Ｙの相関度γＸ１Ｙ(ω)と物理量（音圧）Ｘ２と動作量Ｙの相関度γＸ２Ｙ(ω) を算出する。さらに、相互相関度演算部１２は、物理量（圧力）Ｘ１と物理量（音圧）Ｘ２の相関度γＸ1Ｘ2(ω)を算出する。

　なお、平均化された物理量（圧力）のオートパワースペクトルＡｖＡＸ1(ω)や平均化された物理量（音圧）のオートパワースペクトルＡｖＡＸ2(ω)や平均化された動作量のオートパワースペクトルＡｖＡＹ(ω)を周波数特性Ｈ1(ω) 、Ｈ2(ω)やＨｄ(ω)として参照しても良い。

　このように、周波数特性Ｈ１(ω)とγＦＸ１(ω) とに基づいて、電動機１が高応答に動作できるような制御部３の設定パラメータを変更することができる。さらに、周波数特性Ｈ２(ω)と、γＦＸ２(ω)と、相関度γＸ１Ｙ(ω) 、γＸ２Ｙ(ω) とに基づいて、電動機１の動作時に発生する音を抑制する制御部３の設定パラメータを変更することができる。

　さらに、周波数特性Ｈｄ(ω)とγＦＹ(ω) とに基づいて、第４実施例におけるステップ（ＳＴＣ２）と、第５実施例におけるステップ（ＳＴＤ２）を切り替えて動作しても、第４実施例と同様、周波数特性Ｈｄ(ω)とγＦＹ(ω) とに基づいて、電動機１が高応答に動作できるような制御部３の設定パラメータを変更することができる。

　図６は、本発明の第６実施例を示す電動機制御装置の概略構成図である。図において、本発明の第６実施例を示す電動機制御装置は、第２実施例の構成に加えて、歪計６ｃ、トルク計６ｄ、加速度計６ｅ、６ｆ、６ｇ、それぞれに対応するアナログ・ディジタル変換部７ａ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇと、単位校正部１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇとで構成する。アナログ・ディジタル変換部７ａ、７ｃ、７ｄ、７ｆ、７ｇは、同期検出収集部９を介して周波数特性演算器８に各種データを送る。また、第５実施例における圧力計６ｂに代わり、加速度計６ｅの出力信号をアナログ・ディジタル変換部７ｅを介して制御部３に出力する構成である。
　なお、第６実施例では、第３実施例や第５実施例における相関度演算部１１、相互相関度演算部１２を明示していないが、これらを備える構成であってもよい。

　機械５は、電動機１とカップリング１３を介して連結したボールねじ１４で可動部を往復運動にしている。電動機１が動作したり、位置決めをすると錘を先に備えた梁が振るえる。加速度計６ｅは錘が振るえる加速度を検出する。また、梁には加速度計６ｆ、６ｇが備わっており、梁の各点の加速度を同期検出収集部９を介して周波数特性演算器８に渡す。また、梁の根元には歪計６ｃが備わっており、梁の根元の歪を同期検出収集部９を介して周波数特性演算器８に渡す。更に、トルク計６ｄがボールねじに備えられトルクを同期検出収集部９を介して周波数特性演算器８に渡す。また更に、第５実施例と同様、マイクロフォン６ａは音圧を同期検出収集部９を介して周波数特性演算器８に渡す構成になっている。

　本発明の第６実施例を示す電動機制御装置は、第１実施例と同様、指令信号Ｆと加速度計６ｅの加速度Ｘ５から周波数特性Ｈ５（ω）を演算して求めることができる。また、第２実施例と同様、指令信号Ｆとマイクロフォン６ａの音圧Ｘ１から周波数特性Ｈ１（ω）を求めることができる。更に、指令信号Ｆと加速度計６ｆ、６ｇの２つの加速度Ｘ６、Ｘ７から２つの周波数特性Ｈ６（ω）、Ｈ７（ω）を求めることができる。また更に、指令信号Ｆと、歪計６ｃの歪Ｘ３やトルク計６ｄのトルクＸ４から２種類の周波数特性Ｈ３（ω）、Ｈ４（ω）を求めることができる。また、第３実施例と同様、指令信号と検出部２の動作量Ｙから周波数特性Ｈｄ（ω）を求めることができる。

　ここで、図６には図示していない相関度演算部１１を備えていれば、第３実施例と同様、指令信号と各応答の相関度を求めることができる。指令信号Ｆと音圧Ｘ１の相関度γＦＸ１（ω）、指令信号Ｆと歪Ｘ３の相関度γＦＸ３（ω）、指令信号ＦとトルクＸ４の相関度γＦＸ４（ω）、指令信号Ｆと加速度Ｘ５、Ｘ６、Ｘ７の相関度γＦＸ５（ω）、γＦＸ６（ω）、γＦＸ７（ω）、指令信号Ｆと動作量Ｙの相関度γＦＹ（ω）を求めることができる。

　さらに、図６には図示していない相互相関度演算部１２を備えていれば、第３実施例と同様、各応答間の相関度を求めることができる。動作量Ｙと音圧Ｘ１の相関度γＹＸ１（ω）、動作量Ｙと歪Ｘ３の相関度γＹＸ３（ω）、動作量ＹとトルクＸ４の相関度γＹＸ４（ω）、動作量Ｙと加速度Ｘ５、Ｘ６、Ｘ７の相関度γＹＸ５（ω）、γＹＸ６（ω）、γＹＸ７（ω）、音圧Ｘ１と歪Ｘ３の相関度γＸ１Ｘ３（ω）、音圧Ｘ１とトルクＸ４の相関度γＸ１Ｘ４（ω）、音圧Ｘ１と加速度Ｘ５、Ｘ６、Ｘ７の相関度γＸ１Ｘ５（ω）、γＸ１Ｘ６（ω）、γＸ１Ｘ７（ω）、歪Ｘ３とトルクＸ４の相関度γＸ３Ｘ４（ω）、歪Ｘ３と加速度Ｘ５、Ｘ６、Ｘ７の相関度γＸ３Ｘ５（ω）、γＸ３Ｘ６（ω）、γＸ３Ｘ７（ω）、トルクＸ４と加速度Ｘ５、Ｘ６、Ｘ７の相関度γＸ４Ｘ５（ω）、γＸ４Ｘ６（ω）、γＸ４Ｘ７（ω）、加速度Ｘ５とＸ６、Ｘ７の相関度γＸ５Ｘ６（ω）、γＸ５Ｘ７（ω）、加速度Ｘ６とＸ７の相関度γＸ６Ｘ７（ω）を求めることができる。

　また、第４実施例と同様、制御部が検出部の信号をフィードバックしながら電動機を駆動して、周波数特性や相関度を求めることができる。
　さらに、第５実施例と同様、制御部が物理量のアナログ検出信号をディジタル検出信号に変換してフィードバックしながら電動機を駆動することができる。なお、本発明の第６実施例を示す電動機制御装置は、加速度Ｘ５を制御部３にフィードバックしているので、動作量のフィードバックの内側のフィードバック・ループとして動作量と同時に加速度をフィードバックして良い。同様に周波数特性や相関度を求めることができる。

　このように、本発明の第６実施例を示す電動機制御装置は、周波数特性や相関度とに基づいて、電動機１が高応答に動作できるような制御部３の設定パラメータを変更することができる。さらに、歪、トルク、加速度の特定の特性を電動機１の動作時に抑えるように制御部３の設定パラメータを変更することができる。なお、第６実施例では、アナログ出力センサ部６を、音、歪、トルク、加速度としたが、角度、角速度、角加速度、速度、変位などを利用しても良い。

　図７は、本発明の第７実施例を示す電動機制御装置の概略構成図である。図において、本発明の第７実施例を示す電動機制御装置は、第１実施例の構成と同様な構成である。但し、電動機１に相当する構成はリニアモータである。また、アナログ出力センサ部６に相当する構成は、レーザ測長システムであり、波長信号増幅部１５、レーザ発受部１６、反射ミラー１７で構成される。
　レーザ測長システムは、レーザ発受部１６からリニアモータ１の可動部上の反射ミラー１７へレーザを照射し、反射光を受け、波長信号増幅部１５を経てアナログ検出信号を出力し、アナログ・ディジタル変換部７ｈ、単位校正部１０ｈを介して制御部３にデータを送る。

　本発明の第７実施例を示す電動機制御装置は、第１実施例から第６実施例と同様、周波数特性や相関度に基づいて、電動機１が高応答に動作できるような制御部３の設定パラメータを変更することができる。さらに、レーザ測長システムで得た変位の特定の特性を電動機１の動作時に抑えるように制御部３の設定パラメータを変更することができる。

　多数のアナログ検出信号を得ることができるので、振動モードを算出する手段があれば、振動モードを観察することもできる。振動モードによって制御対象の特性をより詳しく把握することが可能になる。

Claims

　指令信号を作成する指令部と、前記指令信号に基づいて電動機を駆動する制御部と、前記電動機が駆動する機械の動作量を検出し動作量検出信号を生成する検出部と、を備える電動機制御装置であって、
　単数もしくは複数のアナログ検出信号である物理量を出力するアナログ出力センサ部と、
　前記アナログ検出信号をディジタル検出信号に変換する単数もしくは複数のアナログ・ディジタル変換部と、
　前記アナログ検出信号と前記指令信号とを計測し、前記電動機または前記機械の制御対象を含む制御系の周波数特性を演算する周波数特性演算器と、
を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
　前記制御部は、前記アナログ検出信号の単位に合わせて、前記指令信号と前記ディジタル検出信号との差を無くすようにフィードバックループを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。
　前記アナログ出力センサ部は、音、歪、力、トルク、角度、角速度、角加速度、加速度、速度、変位の前記物理量を少なくとも１つ検出し、前記アナログ検出信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。
　前記電動機制御装置が、更に、前記アナログ出力センサ部の種類に合わせて単位を決定し、校正する単位校正部、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。
　前記電動機制御装置が、更に、前記アナログ出力センサ部と前記アナログ・ディジタル変換部とから得るデータと、前記制御部から得るデータとを同期して検出し、収集する同期検出収集部、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。
　前記周波数特性演算器は、前記動作量と前記指令信号とに基づいて前記周波数特性を算出することを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。
　前記電動機制御装置が、更に、前記動作量もしくは前記ディジタル検出信号と、前記指令信号との相関を演算する相関度演算部、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。
　前記電動機制御装置が、更に、前記ディジタル検出信号と、前記動作量との相関度を演算する相互相関度演算部、備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。
　前記相互相関度演算部は、複数のディジタル検出信号のそれぞれの相関度を演算することを特徴とする請求項９に記載の電動機制御装置。
　前記電動機制御装置が、更に、前記電動機制御装置や前記周波数特性演算器の操作や、前記制御部のパラメータ表示および入出力を行う入出力部、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。
　前記電動機制御装置が、前記周波数特性、前記物理量、前記動作量の少なくともいずれか１つに基づいて、前記制御部の設定パラメータを変更することを特徴とする請求項１に記載の電動機制御装置。