WO2013088533A1 - モータ制御装置及びモータシステム - Google Patents

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ノールアーメル バローチュ
井手　耕三
森本　進也
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株式会社安川電機
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/12—Observer control, e.g. using Luenberger observers or Kalman filters

Definitions

  • the present invention relates to a motor control device and a motor system.
  • each initial value of a given rotational speed and rotational position is Is provided with state estimating means for estimating the rotational speed and rotational position of the rotating body.
  • An object of this invention is to provide the motor control apparatus and motor system which can comprise a robust control system.
  • a position speed that outputs the estimated motor position and the estimated motor speed based on a position estimation deviation that is a difference between the motor position of the motor and the estimated motor position.
  • An estimation unit A control unit that outputs a torque command for controlling the motor based on the estimated motor position, the estimated motor speed, and a position command;
  • the position speed estimation unit an observer corrector that outputs an observer correction value based on the position estimation deviation;
  • a nonlinear compensator that outputs a compensation torque based on the position estimation deviation;
  • a calculator that outputs a calculation value based on the observer correction value and the compensation torque;
  • a motor control device having a motor model of the motor that outputs the estimated motor position and the estimated motor speed based on the calculated value is applied.
  • the motor control device A motor controlled in accordance with a torque command output by the motor control device;
  • a motor system including a position acquisition unit that acquires a motor position of the motor is applied.
  • a robust control system can be configured.
  • (A) is a graph showing a position estimation error by a conventional motor control device
  • (B) is a graph showing a position estimation error by a motor control device included in the motor system
  • the load inertia is 0.1 times the motor inertia. It is a graph in the case of.
  • (A) is a graph showing the position estimation error by the conventional motor control device
  • (B) is a graph showing the position estimation error by the motor control device of the motor system
  • the load inertia is three times the motor inertia It is a graph of the case.
  • (A) is a graph showing a position estimation error by a conventional motor control device
  • (B) is a graph showing a position estimation error by a motor control device included in the motor system
  • the load inertia is 15 times the motor inertia. It is a graph of the case.
  • the motor system 10 includes a motor 12, a motor control device 100, and an encoder 22.
  • the motor 12 is, for example, a rotary motor.
  • the motor control device 100 is connected to the motor 12 and can output a torque command Tm for controlling the motor 12 based on the set position command ⁇ ref.
  • the encoder 22 can acquire the rotational position (motor position) of the motor 12.
  • the encoder 22 is provided on the shaft of the motor 12, for example.
  • the position acquisition unit is not limited to an encoder, and may be a position estimation device that outputs an estimated position of a motor based on position sensorless control (sometimes referred to as encoderless control).
  • the motor control device 100 includes a control unit 110 and a position / speed estimation unit 120.
  • the control unit 110 includes a position control unit 112 and a speed control unit 114.
  • the torque command Tm for controlling the motor 12 can be output based on the position command ⁇ ref.
  • the position control unit 112 can output the speed command ⁇ ref, for example, according to a P control calculation (proportional control calculation) based on the position command ⁇ ref and the estimated motor position ⁇ est output from the position / speed estimation unit 120.
  • the speed control unit 114 Based on the speed command ⁇ ref output from the position control unit 112 and the estimated motor speed ⁇ d1est output from the position speed estimation unit 120, the speed control unit 114 generates a torque command Tm, for example, according to a PI control calculation (proportional integral control calculation). it can.
  • the position / speed estimation unit 120 performs motor estimation based on a position estimation deviation e that is a difference between the motor position ⁇ output from the encoder 22 and the motor estimated position ⁇ est output from the position / speed estimation unit 120.
  • the position ⁇ est and the estimated motor speed ⁇ d1est can be output.
  • the position / velocity estimation unit 120 includes an observer corrector 122, a nonlinear compensator 124, a calculator 126, and a motor model 128 that is a model of the motor 12.
  • the observer corrector 122 can output an observer correction value ra based on the position estimation deviation e. Specifically, the observer corrector 122 can output the observer correction value ra so that the position estimation deviation e is reduced to zero.
  • the observer corrector 122 multiplies the position estimation deviation e by the observer gains L 1 , L 2 , and L 3 determined by the observer cutoff frequency f, as shown by the following equation, and performs an observer correction value ra by PID control calculation. Can be calculated. Note that s is a Laplace operator.
  • the observer gains L 1 to L 3 can be set based on the observer OB that estimates the motor position based on the motor position ⁇ and the torque command Tm, for example, as shown in FIG.
  • the state equation of the observer OB is expressed by the following equation.
  • the matrices A, L, and C are defined as follows:
  • the characteristic equation is expressed by the following equation.
  • the observer gains L 1 to L 3 can be set as follows.
  • f is the cutoff frequency of the aforementioned observer.
  • the nonlinear compensator 124 can improve the robustness of the control system by compensating the position or speed when the encoder 22 has a low resolution, for example.
  • the nonlinear compensator 124 can improve the robustness of the control system by compensating for the controlled object model error (variation error) in the observer that compensates the speed detection error in the low speed range, for example.
  • the nonlinear compensator 124 can output the compensation torque Tsma based on the position estimation deviation e.
  • the nonlinear compensator 124 receives a motor position ⁇ , a position estimation deviation e, a torque command Tm, and a multiplication value r obtained by multiplying an addition value rb, which will be described later, by a first weight constant w1, and at least a multiplication value.
  • the compensation torque Tsma can be calculated according to the change in the polarity of r. The design method of the nonlinear compensator 124 and the calculation contents for outputting the compensation torque Tsma will be described later.
  • the computing unit 126 includes an adding unit 126a and an adding / distributing unit 126b, and can output an input value u to the motor model 128 of the motor 12 as a calculated value based on the observer correction value ra and the compensation torque Tsma.
  • the division value Tm / J 0 obtained by dividing the torque command Tm by inertia nominal value J 0 of the motor 12, by adding the observer correction value ra, can output an added value rb .
  • the addition distribution unit 126b adds the addition value rb output by the addition unit 126a and the compensation torque Tsma based on the addition distribution determined using the weight constants w 1 and w 2 as shown in the following equation, and the motor It can be calculated as an input value u to the model 128.
  • Weight constant w 1, w 2 is, for example, a second weight constant w 2 with respect to the first weighting constants w 1 and compensation torque Tsma for additional value rb.
  • the first weight constant w 1 is smaller than the second weight constant w 2 .
  • the first weight constant w 1 is set to, for example, 0.1 to 0.5
  • the second weight constant w 2 is set to a value in the vicinity of 1 (for example, 0.9 to 1.1). Is preferred.
  • the multiplication value r may be referred to as a pre-compensation motor model input.
  • the motor model 128 has two integrators 128a and 128b connected in series.
  • the integrator 128a can integrate the input value u and output the estimated motor speed ⁇ d1est.
  • the integrator 128b can integrate the estimated motor speed ⁇ d1est and output the estimated motor position ⁇ est. That is, the motor model 128 can output the estimated motor position ⁇ est and the estimated motor speed ⁇ d1est based on the input value u output from the calculator 126.
  • the motor model 128 described above is a model that does not consider friction. Thus, if or when friction and inertia with the actual motor 12 and the load system inertia nominal value J 0 of the motor 12 is greatly different is large, is sufficient correction of input values u of the motor model by observer corrector 122 In some cases, the position estimation deviation e hunts in a transient state or the convergence is delayed. Therefore, in order to asymptotically stabilize the pre-compensation motor model input r, the evaluation function V is defined as follows:
  • the second term on the right side may be negative as a condition satisfying the following equation.
  • Jmm ⁇ ⁇ J 0 ( ⁇ ⁇ 1)
  • ⁇ adjustment parameter (parameter for setting Jmm to be as small as possible)
  • Fmax maximum expected system disturbance value
  • L 1a adjustment gain is there.
  • the nonlinear compensator 124 shown in Expression (C10a) is represented by a control block diagram shown in FIG. 4 using a function 124a that outputs an absolute value of an input.
  • the adjustment gains L 1a to L 3a are preferably set to the same values as the observer gains L 1 to L 3 , respectively. However, the adjustment gains L 1a to L 3a can also be set to the same magnitude.
  • the nonlinear compensator 124 is designed to output the compensation torque Tsma based on the equation (C10a) or the equation (C10b), so that the weighting constant w 2 is applied to the compensation torque Tsma according to the following equation (C11).
  • parameter setting including motor or load inertia or fluctuation error of load inertia occurs.
  • a robust control system can be configured.
  • the load inertia of the motor 12 is set to 0.1 times, 3 times, and 15 times the motor inertia.
  • the motor position and position estimation error were obtained.
  • the horizontal axis represents time (s)
  • the vertical axis represents the motor position (rad).
  • the horizontal axis indicates time (s)
  • the vertical axis indicates position estimation error (rad).
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications can be made without changing the gist of the present invention.
  • the motor can also be a linear motor.
  • the motor control device can be configured by replacing the torque command, rotation speed, and rotation position of the rotary motor with the thrust command, movement speed, and movement position, respectively.

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Abstract

　ロバストな制御系を構成できるモータ制御装置１００及びモータシステム１０を提供する。　モータ制御装置１００は、モータ１０のモータ位置とモータ推定位置との差である位置推定偏差に基づいて、モータ推定位置及びモータ推定速度を出力する位置速度推定部１２０と、モータ推定位置、モータ推定速度及び位置指令に基づいて、モータを制御するトルク指令を出力する制御部１１０と、を備え、位置速度推定部１２０は、位置推定偏差に基づいてオブザーバ修正値を出力するオブザーバ修正器１２２と、位置推定偏差に基づいて、補償トルクを出力する非線形補償器１２４と、オブザーバ修正値及び補償トルクに基づいて、演算値を出力する演算器１２６と、演算値に基づいて、モータ推定位置及びモータ推定速度を出力するモータ１２のモータモデル１２８と、を有する。

Description

モータ制御装置及びモータシステム
　本発明は、モータ制御装置及びモータシステムに関する。
　特許文献１には、制御トルク検出手段により検出された値の制御トルク及び推定された値の外乱トルクが作用する回転体のモデルに基づいて、与えられた回転速度及び回転位置の各初期値とから回転体の回転速度及び回転位置を推定する状態推定手段を備えることが記載されている。
特開平１０－２６２３８７号公報
　ここで回転体のモデル、すなわち制御対象にモデル化誤差、例えば制御対象の慣性モーメントパラメータの設定誤差、制御対象の負荷変動などが存在すると、状態推定手段が推定する回転体の回転速度及び回転位置の推定誤差が増加する場合がある。更にその結果、制御系の制御性能が劣化する場合がある。
　本発明は、ロバストな制御系を構成できるモータ制御装置及びモータシステムを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、モータのモータ位置とモータ推定位置との差である位置推定偏差に基づいて、前記モータ推定位置及びモータ推定速度を出力する位置速度推定部と、
　前記モータ推定位置、前記モータ推定速度及び位置指令に基づいて、前記モータを制御するトルク指令を出力する制御部と、を備え、
　前記位置速度推定部は、前記位置推定偏差に基づいてオブザーバ修正値を出力するオブザーバ修正器と、
　前記位置推定偏差に基づいて、補償トルクを出力する非線形補償器と、
　前記オブザーバ修正値及び前記補償トルクに基づいて、演算値を出力する演算器と、
　前記演算値に基づいて、前記モータ推定位置及び前記モータ推定速度を出力する前記モータのモータモデルと、を有するモータ制御装置が適用される。
　また、他の観点によれば、前記モータ制御装置と、
　前記モータ制御装置が出力するトルク指令に応じて制御されるモータと、
　前記モータのモータ位置を取得する位置取得部と、を備えるモータシステムが適用される。
　本発明によれば、ロバストな制御系を構成できる。
本発明の一実施例に係るモータシステムのブロック図である。 同モータシステムが有するモータ制御装置の位置速度推定部のブロック図である。 オブザーバ修正器のオブザーバゲインの設定方法を説明するためのオブザーバのブロック図である。 同モータシステムが有するモータ制御装置の非線形補償器のブロック図である。 （Ａ）は従来のモータ制御装置による位置推定誤差を示すグラフ、（Ｂ）は同モータシステムが有するモータ制御装置による位置推定誤差を示すグラフであって、負荷イナーシャをモータイナーシャの０．１倍とした場合のグラフである。 （Ａ）は従来のモータ制御装置による位置推定誤差を示すグラフ、（Ｂ）は同モータシステムが有するモータ制御装置による位置推定誤差を示すグラフであって、負荷イナーシャをモータイナーシャの３倍とした場合のグラフである。 （Ａ）は従来のモータ制御装置による位置推定誤差を示すグラフ、（Ｂ）は同モータシステムが有するモータ制御装置による位置推定誤差を示すグラフであって、負荷イナーシャをモータイナーシャの１５倍とした場合のグラフである。
　続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供する。なお、各図において、説明に関連しない部分は図示を省略する場合がある。
　本発明の一実施例に係るモータシステム１０は、図１に示すように、モータ１２と、モータ制御装置１００と、エンコーダ２２とを有している。
　モータ１２は、例えば、回転型のモータである。
　モータ制御装置１００は、モータ１２に接続され、設定された位置指令θｒｅｆに基づいて、モータ１２を制御するためのトルク指令Ｔｍを出力できる。
　エンコーダ（位置取得部の一例）２２は、モータ１２の回転位置（モータ位置）を取得できる。エンコーダ２２は、例えば、モータ１２のシャフトに設けられている。
　位置取得部は、エンコーダに限定されるものではなく、位置センサレス制御（エンコーダレス制御といわれる場合もある）に基づいてモータの推定位置を出力する位置推定装置とすることもできる。
　次に、モータ制御装置１００について、詳細に説明する。
　モータ制御装置１００は、制御部１１０と、位置速度推定部１２０と、を有している。
　制御部１１０は、位置制御部１１２と、速度制御部１１４を有し、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
及び位置指令θｒｅｆに基づいて、モータ１２を制御するトルク指令Ｔｍを出力できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　位置制御部１１２は、位置指令θｒｅｆ及び位置速度推定部１２０が出力したモータ推定位置θｅｓｔに基づいて、例えばＰ制御演算（比例制御演算）に従い、速度指令ωｒｅｆを出力できる。
　速度制御部１１４は、位置制御部１１２が出力した速度指令ωｒｅｆ及び位置速度推定部１２０が出力したモータ推定速度θｄ１ｅｓｔに基づいて、例えばＰＩ制御演算（比例積分制御演算）に従い、トルク指令Ｔｍを生成できる。
　位置速度推定部１２０は、図２に示すように、エンコーダ２２が出力したモータ位置θと位置速度推定部１２０が出力したモータ推定位置θｅｓｔとの差である位置推定偏差ｅに基づいて、モータ推定位置θｅｓｔ及びモータ推定速度θｄ１ｅｓｔを出力できる。
　位置速度推定部１２０は、オブザーバ修正器１２２と、非線形補償器１２４と、演算器１２６と、モータ１２のモデルであるモータモデル１２８とを有している。
　オブザーバ修正器１２２は、位置推定偏差ｅに基づいて、オブザーバ修正値ｒａを出力できる。具体的には、オブザーバ修正器１２２は、位置推定偏差ｅを低減してゼロにするようにオブザーバ修正値ｒａを出力できる。
　オブザーバ修正器１２２は、次式で示すように、位置推定偏差ｅに、オブザーバカットオフ周波数ｆで決定されるオブザーバゲインＬ１、Ｌ２、Ｌ３をそれぞれ乗じ、ＰＩＤ制御演算によりオブザーバ修正値ｒａを演算できる。なお、ｓはラプラス演算子である。
ｒａ　＝　Ｌ３・ｅ／ｓ＋Ｌ２・ｅ＋Ｌ１・ｓ・ｅ　　　式（１）
　ここで、オブザーバゲインＬ１～Ｌ３の設定方法の一例について説明する。
　オブザーバゲインＬ１～Ｌ３は、例えば図３に示すような、モータ位置θ及びトルク指令Ｔｍに基づいてモータ位置を推定する、オブザーバＯＢに基づいて設定できる。
　オブザーバＯＢの状態方程式は次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、行列Ａ、Ｌ、Ｃを次式のように定義する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　特性方程式は、次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　特性方程式の極を3重極ωにすると、次式が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　式（ＯＢ６）に、式（ＯＢ２）～式（ＯＢ４）を入れて整理すると、式（ＯＢ７）～式（ＯＢ１１）を経て、式（ＯＢ１２）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　式（ＯＢ１２）において、ラプラス演算子sの係数を比較すると、オブザーバゲインＬ１～Ｌ３は、以下のように設定できる。
Ｌ１　＝　３ω　　　式（ＯＢ１３）
Ｌ２　＝　３ω２　　　式（ＯＢ１４）
Ｌ３　＝　ω３　　　式（ＯＢ１５）
　ただし、極ωは次式で表される。
ω　＝　２πｆ　　　式（ＯＢ１６）
　なお、ｆは前述のオブザーバのカットオフ周波数である。
　非線形補償器１２４は、例えば、エンコーダ２２が低分解能である場合の位置又は速度を補償して、制御系のロバスト性を向上できる。また、非線形補償器１２４は、例えば、低速度域にて速度検出誤差を補償するオブザーバにおける制御対象モデル誤差（変動誤差）を補償して、制御系のロバスト性を向上できる。
　非線形補償器１２４は、図２に示すように、位置推定偏差ｅに基づいて、補償トルクＴｓｍａを出力できる。
　詳細には、非線形補償器１２４は、モータ位置θ、位置推定偏差ｅ、トルク指令Ｔｍ、及び後述する加算値ｒｂに第１の重み定数ｗ１を乗じた乗算値ｒが入力され、少なくとも乗算値ｒの極性変化に応じて補償トルクＴｓｍａを演算できる。
　この非線形補償器１２４の設計方法及び補償トルクＴｓｍａを出力するための演算内容については、後述する。
　演算器１２６は、加算部１２６ａと、加算配分部１２６ｂとを有し、オブザーバ修正値ｒａ及び補償トルクＴｓｍａに基づいて、モータ１２のモータモデル１２８への入力値ｕを演算値として出力できる。
　加算部１２６ａは、次式で示すように、トルク指令Ｔｍをモータ１２のイナーシャノミナル値Ｊ０で除算した除算値Ｔｍ／Ｊ０と、オブザーバ修正値ｒａとを加算し、加算値ｒｂを出力できる。
ｒｂ　＝　Ｔｍ／Ｊ０　＋　ｒａ　　　式（２）
　加算配分部１２６ｂは、次式で示すように、重み定数ｗ１、ｗ２を用いて決定した加算配分に基づいて、加算部１２６ａが出力した加算値ｒｂと補償トルクＴｓｍａとを加算し、モータモデル１２８への入力値ｕとして演算できる。重み定数ｗ１、ｗ２は、例えば、加算値ｒｂに対する第１の重み定数ｗ１及び補償トルクＴｓｍａに対する第２の重み定数ｗ２である。
ｕ　＝　ｗ１・ｒｂ　＋　ｗ２・Ｔｓｍａ　　　式（３ａ）
　　＝　ｒ　＋　Ｔｓｍ　　　　　　　　　　　式（３ｂ）
　ここで、第１の重み定数ｗ１は、第２の重み定数ｗ２よりも小さいことが好ましい。具体的には、第１の重み定数ｗ１を、例えば０．１～０．５、第２の重み定数ｗ２を、１の近傍の値（例えば０．９～１．１）とすることが好ましい。
　なお、以下、乗算値ｒ（＝ｗ１・ｒｂ）は、補償トルクＴｓｍによって補償される前のモータモデル１２８への入力値を表すので、乗算値ｒを補償前モータモデル入力という場合がある。
　モータモデル１２８は、シリーズに接続された２つの積分器１２８ａ、１２８ｂを有している。
　積分器１２８ａは、入力値ｕを積分して、モータ推定速度θｄ１ｅｓｔを出力できる。
　積分器１２８ｂは、モータ推定速度θｄ１ｅｓｔを積分して、モータ推定位置θｅｓｔを出力できる。
　即ち、モータモデル１２８は、演算器１２６が出力した入力値ｕに基づいて、モータ推定位置θｅｓｔ及びモータ推定速度θｄ１ｅｓｔを出力できる。
　次に、非線形補償器１２４の設計方法について説明する。
　前述のモータモデル１２８は、摩擦が考慮されていないモデルである。従って、モータ１２のイナーシャノミナル値Ｊ０と実際のモータ１２及び負荷システムがもつイナーシャとが大きく異なる場合や摩擦が大きい場合には、オブザーバ修正器１２２によるモータモデルの入力値ｕの修正が十分でなくなり、位置推定偏差ｅが過渡状態でハンチングしたり、収束が遅くなったりする場合がある。
　そこで、補償前モータモデル入力ｒを漸近安定化するため、評価関数Ｖを次式のように定義する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　このとき、補償前モータモデル入力ｒが漸近安定化する必要十分条件は次式のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　ここで、モータモデルの入力値ｕをモデル出力からの逆モデルとして表すと、次式のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　ここで、新たな変数θｒの２階微分を次式のように定義する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　式（Ｃ４）より、次式が導かれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　ただし、Ｆはシステム外乱である。
ところで、前述の式（３ａ）（３ｂ）に示した通り、モータモデルの入力値ｕは、補償前モータモデル入力ｒ（＝ｗ１・ｒｂ）と、補償トルクＴｓｍａに重み定数ｗ２を乗算した補償トルクＴｓｍ（＝ｗ２・Ｔｓｍａ）と、の加算値でもある。
　式（３ａ）、（３ｂ）から得られるｕ＝ｒ＋ｗ２・Ｔｓｍａを式（Ｃ５）に代入すると、次式が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　式（Ｃ６）を式（Ｃ２）に代入すると、次式が得られる
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　式（Ｃ７）の右辺第１項は常に負となるので、次式を満たす条件は右辺第２項が負となればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　即ち、次式を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　従って、式（Ｃ９）を満たすように補償トルクＴｓｍａを設計すると、次式を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　ここで、Ｊｍｍ＝γ・Ｊ０（γ≦１）、γ：調整パラメータ（ＪｍｍをＪｏよりできるだけ小さく設定するためのパラメータ）、Ｆｍａｘ：想定される最大のシステム外乱値、Ｌ１ａ：調整ゲインである。
　式（Ｃ１０ａ）に示した非線形補償器１２４は、入力の絶対値を出力する関数１２４ａを用いて、図４に示す制御ブロック図で表される。なお、図４において、調整ゲインＬ１ａ～Ｌ３ａは、それぞれオブザーバゲインＬ１～Ｌ３と同じ値に設定することが好ましい。ただし、調整ゲインＬ１ａ～Ｌ３ａは、それぞれ同じ大きさに設定することもできる。
　ただし、式（Ｃ１０ａ）は補償前モータモデル入力ｒの極性で頻繁に極性が変化し、チャタリング現象を起こす場合がある。そのため、次式に示すようにチャタリング低減オペレータδを含む関数を付加することもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　このように、非線形補償器１２４が、式（Ｃ１０ａ）又は式（Ｃ１０ｂ）に基づいて、補償トルクＴｓｍａを出力するように設計することで、次式（Ｃ１１）により補償トルクＴｓｍａに重み定数ｗ２を乗算した補償トルクＴｓｍを得ることができ、低分解能のエンコーダを使用した場合又は位置センサレス制御による位置速度制御を行った場合に、モータ又は負荷イナーシャを含むパラメータ設定あるいは負荷イナーシャの変動誤差が生じてもロバストな制御系を構成できる。
Ｔｓｍ　＝　ｗ２・Ｔｓｍａ　　式（Ｃ１１）
　次に、シミュレーション例を示し、モータ制御装置１００について更に説明する。
　モータ１２の負荷イナーシャをモータイナーシャの０．１倍、３倍、１５倍とし、それぞれ、モータの位置及び速度を推定する従来のオブザーバを有するモータ制御装置及び本実施例に係るモータ制御装置１００について、モータ位置及び位置推定誤差を求めた。
　図５Ａ（Ａ）、（Ｂ）～図５Ｃ（Ａ）、（Ｂ）の上段のグラフにおいて、横軸は時間（ｓ）、縦軸はモータ位置（ｒａｄ）を示している。下段のグラフにおいて、横軸は時間（ｓ）、縦軸は位置推定誤差（ｒａｄ）を示している。
　図５Ａ～図５Ｃから明らかなように、モータ制御装置１００の位置速度推定部１２０によれば、負荷イナーシャが変動した場合であっても、従来よりも位置推定誤差が低減される。
　本発明は、前述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能である。例えば、前述の実施例や変形例の一部又は全部を組み合わせて発明を構成する場合も本発明の技術的範囲に含まれる。
　モータは、リニアモータとすることも可能である。モータがリニアモータである場合、回転型モータのトルク指令、回転速度、及び回転位置を、それぞれ推力指令、移動速度、及び移動位置に置き換えて考えることで、モータ制御装置を構成できる。
１０：モータシステム、１２：モータ、２２：エンコーダ、１００：モータ制御装置、１１０：制御部、１１２：位置制御部、１１４：速度制御部、１２０：位置速度推定部、１２２：オブザーバ修正器、１２４：非線形補償器、１２４ａ：関数、１２６：演算器、１２６ａ：加算部、１２６ｂ：加算配分部、１２８：モータモデル、１２８ａ、１２８ｂ：積分器
 

Claims (6)

  1. 　モータのモータ位置とモータ推定位置との差である位置推定偏差に基づいて、前記モータ推定位置及びモータ推定速度を出力する位置速度推定部と、
    　前記モータ推定位置、前記モータ推定速度及び位置指令に基づいて、前記モータを制御するトルク指令を出力する制御部と、を備え、
    　前記位置速度推定部は、
    　前記位置推定偏差に基づいてオブザーバ修正値を出力するオブザーバ修正器と、
    　前記位置推定偏差に基づいて、補償トルクを出力する非線形補償器と、
    　前記オブザーバ修正値及び前記補償トルクに基づいて、演算値を出力する演算器と、
    　前記演算値に基づいて、前記モータ推定位置及び前記モータ推定速度を出力する前記モータのモータモデルと、を有するモータ制御装置。
  2. 　請求項１記載の前記演算器は、前記トルク指令を前記モータのイナーシャノミナル値で除算した除算値と、前記オブザーバ修正値とを加算し、加算値を出力する加算部と、
    　重み定数を用いて決定した加算配分に基づいて、前記加算部が出力した加算値と前記補償トルクとを加算し、前記演算値として演算する加算配分部と、を有するモータ制御装置。
  3. 　請求項２記載の前記重み定数は、
    　前記加算値に対する第１の重み定数と、前記補償トルクに対する第２の重み定数であって、前記第１の重み定数は、前記第２の重み定数よりも小さい
    　モータ制御装置。
  4. 　請求項３記載の前記オブザーバ修正器は、
    　前記位置推定偏差に、オブザーバカットオフ周波数で決定されるオブザーバゲインを乗じ、ＰＩＤ制御演算により前記オブザーバ修正値を演算するモータ制御装置。
  5. 　請求項３又は４記載の前記非線形補償器は、
    　前記モータ位置、前記位置推定偏差、前記トルク指令、及び前記加算値に前記第１の重み定数を乗じた乗算値が入力され、少なくとも前記乗算値の極性変化に応じて前記補償トルクを演算するモータ制御装置。
  6. 　請求項１－５のいずれか１項に記載のモータ制御装置と、
    　前記モータ制御装置が出力するトルク指令に応じて制御されるモータと、
    　前記モータのモータ位置を取得する位置取得部と、を備えるモータシステム。
     
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