WO2020208766A1 - 電動機の制御装置 - Google Patents

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rotation
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加藤　利明
大塚　康司
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三菱電機株式会社
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    • H02P6/17—Circuit arrangements for detecting position and for generating speed information

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an electric motor.
  • Patent Document 1 discloses a control device for an electric motor.
  • the control device detects pulses according to the rotation position in the encoder attached to the electric motor, and measures the pulse interval of the encoder by a timer.
  • the control device calculates the rotation speed of the electric motor by dividing the amount of change in the pulse by the amount of change in the timer for each preset calculation cycle.
  • the detection value of the rotation position of the electric motor includes a periodic error. Therefore, an error is also included in the calculated value of the rotation speed of the electric motor.
  • An object of the present invention is to provide an electric motor control device capable of accurately calculating the rotation speed of the electric motor.
  • the control device for an electric motor receives an input of the position detection signal from a position detector that detects the rotation position of the electric motor and outputs a position detection signal including a periodic error determined according to the rotation position.
  • the position change time signal is input from the time detector that outputs the position change time signal obtained by detecting the change time of the position detection signal from the position detector, and the position detection signal and the position change time signal are displayed.
  • the speed calculation unit that calculates and outputs the rotation speed of the electric motor based on the above, and the rotation included in the rotation speed of the electric motor based on the position detection signal that receives the input of the position detection signal from the position detector. It is provided with a speed correction unit that corrects the rotation speed output to the speed calculation unit by the speed correction value calculated by the speed correction model for the periodic speed error determined according to the position.
  • the calculation of the rotation speed of the electric motor is corrected by the speed correction value calculated by the speed correction model. Therefore, the rotation speed of the electric motor can be calculated accurately.
  • FIG. 1 It is a block diagram of the electric motor system to which the control device of the electric motor according to Embodiment 1 is applied. It is a figure for demonstrating the operation of the time detector of the electric motor system to which the control device of the electric motor in Embodiment 1 is applied. It is a figure for demonstrating the delay of the speed calculation part of the control device of the electric motor in Embodiment 1. FIG. It is a figure for demonstrating the speed correction part of the control device of the electric motor in Embodiment 1. FIG. It is a figure for demonstrating the 1st example of the effect of the correction by the control device of an electric motor in Embodiment 1. FIG.
  • FIG. FIG. 5 is a hardware configuration diagram of a speed calculation unit and a speed correction unit as a control device for an electric motor according to the first embodiment. It is a figure for demonstrating the speed correction part of the control device of the electric motor in Embodiment 2. FIG. It is a figure for demonstrating the 1st example of the effect of the correction by the control device of an electric motor in Embodiment 2. FIG. It is a figure for demonstrating the 2nd example of the effect of the correction by the control device of the electric motor in Embodiment 2.
  • FIG. 5 is a hardware configuration diagram of a speed calculation unit and a speed correction unit as a control device for an electric motor according to the first embodiment. It is a figure for demonstrating the speed correction part of the control device of the electric motor in Embodiment 2. FIG. It is a figure for demonstrating the 1st example of the effect of the correction by the control device of an electric motor in Embodiment 2. FIG. It is a figure for demonstrating the 2nd example of the effect of the correction by the
  • FIG. 1 is a block diagram of an electric motor system to which the electric motor control device according to the first embodiment is applied.
  • the electric motor system includes an electric motor 1, a position detector 2, a time detector 3, a speed calculation unit 4, a speed correction unit 5, and an electric motor control system 6.
  • the type of motor 1 is not limited.
  • the electric motor 1 is a permanent magnet synchronous machine.
  • the electric motor 1 is an induction motor.
  • the position detector 2 is an optical encoder.
  • the position detector 2 is a resolver.
  • the position detector 2 is a magnetic sensor.
  • the position detector 2 detects the rotation position of the electric motor 1 and outputs the information of the rotation position as a position detection signal. At this time, the position detector 2 outputs information on the rotation position ⁇ including the periodic error expressed by the following equation (1) with respect to the true rotation position ⁇ m .
  • A is the amplitude of the periodic error.
  • X is the order of the periodic error.
  • ⁇ is the phase of the periodic error.
  • the periodic error occurs based on a defective slit in the encoder.
  • periodic errors occur based on magnetic distortion or an external magnetic field in a resolver or magnetic sensor.
  • A, X, and ⁇ are known.
  • a shipping test identifies the periodic error included in the position detector 2 using a reference encoder or the like.
  • A, X, and ⁇ are automatically identified during the operation of the electric motor 1.
  • the time detector 3 measures the time interval of the rotation position of the electric motor 1 obtained by the position detector 2. For example, the time detector 3 detects a rise when the rotation position of the electric motor 1 changes, starts a timer, and performs a process of measuring the time until the next rise. The time detector 3 outputs the measured value at this time as a position change time signal.
  • the speed calculation unit 4 calculates the rotation speed of the electric motor 1 based on the difference between the detection value of the rotation position of the position detector 2 and the measurement value of the timer of the time detector 3. Specifically, the speed calculation unit 4 calculates the rotation speed ⁇ m (k) of the electric motor 1 by using the following equation (2).
  • k is the latest time in the speed calculation cycle.
  • k-1 is the time one step before.
  • ⁇ (k) is the rotation position of the electric motor 1 at time k.
  • ⁇ (k-1) is the rotation position of the electric motor 1 at time k-1.
  • T (k) is a measured value of the timer at time k.
  • T (k-1) is a measured value of the timer at time k-1.
  • the detection value of the rotational position of the position detector 2 includes a periodic error. Therefore, the rotation speed of the electric motor 1 actually calculated is the rotation speed including the error. Specifically, the rotation speed of the electric motor 1 is expressed by the equation (3).
  • ⁇ (k) is an error in the rotation position of the electric motor 1 at time k.
  • ⁇ T (k) is an error in the measured value of the timer at time k.
  • ⁇ (k-1) is an error in the rotation position of the electric motor 1 at time k-1.
  • ⁇ T (k-1) is an error of the measured value of the timer at the time k-1.
  • Equation (3) is converted into the following equation (4).
  • the speed calculation unit 4 calculates the rotation speed ⁇ in which the error ⁇ is added to the true rotation speed ⁇ m .
  • Equation (6) shows the speed error included in the rotation speed of the electric motor 1 calculated by the detection value of the rotation position of the electric motor 1 by the position detector 2 and the measurement value of the timer by the time detector 3.
  • the speed correction unit 5 calculates a speed correction value for the speed calculation unit 4 to correct the rotation speed of the electric motor 1 calculated by the equation (6).
  • the speed correction unit 5 corrects the rotation speed of the electric motor 1 by subtracting the speed correction value from the value of the rotation speed of the electric motor 1 calculated by the speed calculation unit 4.
  • the electric motor control system 6 controls the electric motor 1 based on the corrected rotation speed without error.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the time detector of the electric motor system to which the electric motor control device according to the first embodiment is applied.
  • the time detector 3 starts measuring the time when the rotation position of the electric motor 1 changes. Specifically, the time detector 3 measures the time like ⁇ t1, ⁇ t2, and ⁇ 3. At this time, the timer accumulates the changed times ⁇ t1, ⁇ t2, and ⁇ 3. The timer operates with a clock faster than the cycle for calculating the rotation speed of the electric motor 1. Therefore, the time resolution becomes fine. As a result, the accuracy of calculating the rotation speed of the electric motor 1 is improved. In particular, in a region where the rotation speed of the electric motor 1 is slow and the change in the rotation position of the electric motor 1 is small, the calculation accuracy of the rotation speed of the electric motor 1 is improved.
  • the time interval of the rotation position of the electric motor 1 may be measured by another method.
  • the time interval of the rotation position of the electric motor 1 may be measured by software or hardware.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the delay of the speed calculation unit of the control device of the electric motor according to the first embodiment.
  • the speed calculation unit 4 divides the difference in the detected value of the rotation position of the electric motor 1 by the difference in the measured value of the motor as in Eqs. (2) and (3). Calculate the rotation speed of.
  • the rotation speed of the electric motor 1 at this time is the average speed between the calculation cycles. For example, at time t1, the speed calculation unit 4 calculates 0.5, which is the average value of the true speed 0 at time t0 and the true speed 1 at time t1, as the rotation speed of the electric motor 1. For example, at time t2, the speed calculation unit 4 calculates the average speed 1.5 between time t1 and time t2 as the rotation speed of the electric motor 1. For example, at time t3, the speed calculation unit 4 calculates the average speed 2.5 between time t2 and time t3 as the rotation speed of the electric motor 1.
  • the speed calculation unit 4 calculates the rotation speed that is delayed by half the time of the calculation cycle with respect to the true rotation speed. Therefore, the speed correction unit 5 performs correction in consideration of the delay generated by calculating the rotation speed of the electric motor 1 based on the difference between the detected value of the rotation position of the electric motor 1 and the difference between the measured values of the timer.
  • the speed correction model at this time is the equation (7) in consideration of the time delay of the speed calculation unit 4 with respect to the equation (6).
  • ⁇ t is the calculation cycle of the rotation speed of the electric motor 1.
  • the speed correction unit 5 corrects the periodic error included in the rotation speed calculated by the speed calculation unit 4 by the speed correction model of the equation (7), and calculates the rotation speed without error.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a speed correction unit of the control device for the electric motor according to the first embodiment.
  • the speed correction unit 5 includes a position correction model 7, a speed correction model 8, and a delay device 9.
  • the position correction model 7 corrects the detection value of the rotation position of the position detector 2. Specifically, the position correction model 7 corrects the periodic error shown in the equation (1). At this time, the corrected rotation position is so small that it does not affect the accuracy of the correction of the rotation speed of the electric motor 1.
  • the speed correction model 8 calculates the speed correction value of the equation (7) by inputting the rotation position corrected by the position correction model 7.
  • the speed correction model 8 obtains the correction speed of the electric motor 1 one step before the speed calculation cycle from the delay device 9 and calculates the speed correction value.
  • the speed correction value corrects the rotation speed calculated by the speed calculation unit 4. As a result, the correction speed of the electric motor 1 can be obtained.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a first example of the effect of correction by the control device of the electric motor in the first embodiment.
  • FIG. 5 shows the correction result when the motor 1 is rotating at a constant speed.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a second example of the effect of correction by the control device of the electric motor in the first embodiment.
  • FIG. 6 shows the correction result when the motor 1 is accelerating. Also in FIG. 6, similarly to FIG. 5, a speed error does not occur in the correction by the equation (7) of the first embodiment.
  • the motor 1 when the detection value of the position detector 2 includes a periodic error, the motor 1 is based on the detection value of the rotation position of the motor 1 and the measurement value of the timer.
  • the correction is made in the dimension of the rotation speed of the electric motor 1, so that both the error of the rotation position of the electric motor 1 and the error of the timer are corrected. Therefore, the rotation speed of the electric motor 1 can be calculated accurately. As a result, deterioration of the control performance of the electric motor 1 can be prevented.
  • the speed correction unit 5 calculates the speed correction value in the speed correction model 8 by using the correction speed of the electric motor 1 one step before. Therefore, the rotation speed of the electric motor 1 can be calculated only by the detected values of the sensors without using the control information of the electric motor 1.
  • FIG. 7 is a hardware configuration diagram of a speed calculation unit and a speed correction unit as a control device for the electric motor according to the first embodiment.
  • the speed calculation unit 4 and the speed correction unit 5 function as a part of the control device of the electric motor 1.
  • Each function of the control device can be realized by a processing circuit.
  • the processing circuit includes at least one processor 100a and at least one memory 100b.
  • the processing circuit comprises at least one dedicated hardware 200.
  • each function of the control device is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. At least one of the software and firmware is written as a program. At least one of the software and firmware is stored in at least one memory 100b. At least one processor 100a realizes each function of the control device by reading and executing a program stored in at least one memory 100b. At least one processor 100a is also referred to as a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, and a DSP.
  • at least one memory 100b is a non-volatile or volatile semiconductor memory such as RAM, ROM, flash memory, EPROM, EEPROM, magnetic disk, flexible disk, optical disk, compact disk, mini disk, DVD, or the like.
  • the processing circuit comprises at least one dedicated hardware 200
  • the processing circuit may be implemented, for example, as a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, or a combination thereof.
  • each function of the control device is realized by a processing circuit.
  • each function of the control device is collectively realized by a processing circuit.
  • a part may be realized by the dedicated hardware 200, and the other part may be realized by software or firmware.
  • the function of the speed calculation unit 4 is realized by a processing circuit as dedicated hardware 200, and the function other than the function of the speed calculation unit 4 is a program in which at least one processor 100a is stored in at least one memory 100b. It may be realized by reading and executing.
  • the processing circuit realizes each function of the control device by hardware 200, software, firmware, or a combination thereof.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a speed correction unit of the electric motor control device according to the second embodiment.
  • the same or corresponding parts as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals. The explanation of the relevant part is omitted.
  • the speed correction model 8 calculates the speed correction value based on the speed command value. Specifically, the speed correction model 8 calculates the speed correction value ⁇ using the following equation (8) with the speed command value as ⁇ r .
  • the speed is controlled by the electric motor control system 6, and when the speed command value ⁇ r and the actual speed ⁇ m match, the speed correction value ⁇ is calculated by the equation (8).
  • the rotation speed of the electric motor 1 is corrected by the speed correction value ⁇ .
  • the correction speed does not include an error. Therefore, the electric motor 1 is operated without deteriorating the control performance of the electric motor 1.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a first example of the effect of correction by the control device of the electric motor in the second embodiment.
  • FIG. 9 shows the correction result when the motor 1 is rotating at a constant speed.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a second example of the effect of correction by the control device of the electric motor in the second embodiment.
  • FIG. 10 shows the correction result when the motor 1 is accelerating. Also in FIG. 10, similarly to FIG. 9, a speed error does not occur in the correction by the equation (8) of the second embodiment.
  • the motor 1 when the detection value of the position detector 2 includes a periodic error, the motor 1 is based on the detection value of the rotation position of the motor 1 and the measurement value of the timer.
  • the correction is made in the dimension of the rotation speed of the electric motor 1, so that both the error of the rotation position of the electric motor 1 and the error of the timer are corrected. Therefore, the rotation speed of the electric motor 1 can be calculated accurately. As a result, deterioration of the control performance of the electric motor 1 can be prevented.
  • the electric motor control device according to the present invention can be used for the electric motor system.
  • 1 electric motor 1 electric motor, 2 position detector, 3 time detector, 4 speed calculation unit, 5 speed correction unit, 6 electric motor control system, 7 position correction model, 8 speed correction model, 9 delay device, 100a processor, 100b memory, 200 hardware Wear

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Abstract

電動機の回転速度を精度よく演算することができる電動機の制御装置を提供する。電動機の制御装置は、電動機の回転位置を検出し前記回転位置に応じて決まる周期的な誤差を含む位置検出信号を出力する位置検出器から当該位置検出信号の入力を受け付け、前記位置検出器からの位置検出信号の変化した時間を検出して得られる位置変化時間信号を出力する時間検出器から当該位置変化時間信号の入力を受け付け、前記位置検出信号と前記位置変化時間信号とに基づいて前記電動機の回転速度を演算して出力する速度演算部と、前記位置検出器からの位置検出信号の入力を受け付け、当該位置検出信号に基づいて前記電動機の回転速度に含まれる前記回転位置に応じて決まる周期的な速度誤差を速度補正モデルにより演算された速度補正値により前記速度演算部に出力された回転速度を補正する速度補正部と、を備えた。

Description

電動機の制御装置
　この発明は、電動機の制御装置に関する。
　特許文献１は、電動機の制御装置を開示する。当該制御装置は、電動機に取り付けられたエンコーダにおいて回転位置に応じたパルスを検出し、エンコーダのパルス間隔をタイマーにより計測する。当該制御装置は、予め設定された演算周期毎にパルスの変化量をタイマーの変化量で除算することで電動機の回転速度を演算する。
日本特開平５－１５１８４号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の制御装置においては、電動機の回転位置の検出値に周期的な誤差が含まれる。このため、電動機の回転速度の演算値においても、誤差が含まれる。
　この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、電動機の回転速度を精度よく演算することができる電動機の制御装置を提供することである。
　この発明に係る電動機の制御装置は、電動機の回転位置を検出し前記回転位置に応じて決まる周期的な誤差を含む位置検出信号を出力する位置検出器から当該位置検出信号の入力を受け付け、前記位置検出器からの位置検出信号の変化した時間を検出して得られる位置変化時間信号を出力する時間検出器から当該位置変化時間信号の入力を受け付け、前記位置検出信号と前記位置変化時間信号とに基づいて前記電動機の回転速度を演算して出力する速度演算部と、前記位置検出器からの位置検出信号の入力を受け付け、当該位置検出信号に基づいて前記電動機の回転速度に含まれる前記回転位置に応じて決まる周期的な速度誤差を速度補正モデルにより演算された速度補正値により前記速度演算部に出力された回転速度を補正する速度補正部と、を備えた。
　この発明によれば、電動機の回転速度の演算は、速度補正モデルにより演算された速度補正値により補正される。このため、電動機の回転速度を精度よく演算することができる。
実施の形態１における電動機の制御装置が適用される電動機システムのブロック図である。 実施の形態１における電動機の制御装置が適用される電動機システムの時間検出器の動作を説明するための図である。 実施の形態１における電動機の制御装置の速度演算部の遅れを説明するための図である。 実施の形態１における電動機の制御装置の速度補正部を説明するための図である。 実施の形態１における電動機の制御装置による補正の効果の第１例を説明するための図である。 実施の形態１における電動機の制御装置による補正の効果の第２例を説明するための図である。 実施の形態１における電動機の制御装置としての速度演算部と速度補正部とのハードウェア構成図である。 実施の形態２における電動機の制御装置の速度補正部を説明するための図である。 実施の形態２における電動機の制御装置による補正の効果の第１例を説明するための図である。 実施の形態２における電動機の制御装置による補正の効果の第２例を説明するための図である。
　この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
実施の形態１．
　図１は実施の形態１における電動機の制御装置が適用される電動機システムのブロック図である。
　図１に示されるように、電動機システムは、電動機１と位置検出器２と時間検出器３と速度演算部４と速度補正部５と電動機制御系６とを備える。
　電動機１の種類は限定されない。例えば、電動機１は、永久磁石同期機である。例えば、電動機１は、誘導電動機である。
　例えば、位置検出器２は、光学式エンコーダである。例えば、位置検出器２は、レゾルバである。例えば、位置検出器２は、磁気センサである。位置検出器２は、電動機１の回転位置を検出し、当該回転位置の情報を位置検出信号として出力する。この際、位置検出器２は、真の回転位置θｍに対して次の（１）式で表される周期誤差を含む回転位置θの情報を出力する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ただし、Ａは周期誤差の振幅である。Ｘは周期誤差の次数である。φは周期誤差の位相である。
　なお、（１）式では、一つの次数の周期誤差のみが示されるが、複数の周期誤差を含むモデルで考えてもよい。
　例えば、周期誤差は、エンコーダにおけるスリットの不良に基づいて発生する。例えば、周期誤差は、レゾルバまたは磁気センサにおける磁気的な歪みまたは外部磁界に基づいて発生する。
　なお、Ａ、Ｘ、φは既知である。例えば、出荷試験により基準エンコーダなどを用いて位置検出器２に含まれる周期誤差が同定される。例えば、電動機１の運転中に自動でＡ、Ｘ、φが同定される。
　時間検出器３は、位置検出器２で得られた電動機１の回転位置の時間間隔を計測する。例えば、時間検出器３は、電動機１の回転位置が変化したときの立ち上がりを検出してタイマーをスタートさせ、次の立ち上がりまでの時間を計測するような処理を行う。時間検出器３は、この際の計測値を位置変化時間信号として出力する。
　速度演算部４は、位置検出器２の回転位置の検出値と時間検出器３のタイマーの計測値との差分に基づいて電動機１の回転速度を演算する。具体的には、速度演算部４は、次の（２）式を用いて電動機１の回転速度ωｍ（ｋ）を演算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ただし、ｋは速度演算周期の最新の時刻である。ｋ－１は１ステップ前の時刻である。θ（ｋ）は、時刻ｋにおける電動機１の回転位置である。θ（ｋ－１）は、時刻ｋ－１における電動機１の回転位置である。Ｔ（ｋ）は、時刻ｋにおけるタイマーの計測値である。Ｔ（ｋ－１）は、時刻ｋ－１におけるタイマーの計測値である。
　（１）式に示されるように、位置検出器２の回転位置の検出値には、周期的な誤差が含まれる。このため、実際に演算される電動機１の回転速度は、誤差を含んだ回転速度である。具体的には、電動機１の回転速度は、（３）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ただし、Δθ（ｋ）は、時刻ｋにおける電動機１の回転位置の誤差である。ΔＴ（ｋ）は、時刻ｋにおけるタイマーの計測値の誤差である。Δθ（ｋ－１）は、時刻ｋ－１における電動機１の回転位置の誤差である。ΔＴ（ｋ－１）は、時刻ｋ－１におけるタイマーの計測値の誤差である。
　例えば、（３）式の分子において位置検出器２に含まれる周期誤差を補正して電動機１の回転位置の誤差がない状態で電動機１の回転速度が演算されても、タイマーの計測値に含まれる誤差が残る。このため、電動機１の回転速度の演算値には、誤差が発生する。（３）式は、次の（４）式に変換される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　（４）式に示されるように、速度演算部４は、真の回転速度ωｍに対して誤差Δωが加算された回転速度ωを演算する。
　ここで、（４）式のωと（１）式のモデルとの関係を考える。（１）式が時間微分されると、次の（５）式が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　（４）式と（５）式との比較により、次の（６）式が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　（６）式は、位置検出器２による電動機１の回転位置の検出値と時間検出器３によるタイマーの計測値とにより演算された電動機１の回転速度に含まれる速度誤差を示す。
　速度補正部５は、速度演算部４が（６）式により演算された電動機１の回転速度を補正する速度補正値を演算する。速度補正部５は、速度演算部４に演算された電動機１の回転速度の値から当該速度補正値を減ずることで電動機１の回転速度を補正する。
　電動機制御系６は、補正されて誤差のない回転速度に基づいて電動機１を制御する。
　次に、図２を用いて、時間検出器３の動作を説明する。
　図２は実施の形態１における電動機の制御装置が適用される電動機システムの時間検出器の動作を説明するための図である。
　図２に示されるように、時間検出器３は、電動機１の回転位置が変化したときに時間を計測し始める。具体的には、時間検出器３は、Δｔ１、Δｔ２、Δ３のように時間を計測する。このとき、タイマーは、変化した時間Δｔ１、Δｔ２、Δ３を累積する。タイマーは、電動機１の回転速度を演算する周期よりも速いクロックで動作する。このため、時間分解能が細かくなる。その結果、電動機１の回転速度の演算の精度が向上する。特に、電動機１の回転速度が遅くて電動機１の回転位置の変化が少ない領域において、電動機１の回転速度の演算精度が向上する。
　なお、電動機１の回転位置の時間間隔を他の方法で計測してもよい。電動機１の回転位置の時間間隔は、ソフトウェアで計測してもよいし、ハードウェアで計測してもよい。
　次に、図３を用いて、速度演算部４の遅れを説明する。
　図３は実施の形態１における電動機の制御装置の速度演算部の遅れを説明するための図である。
　図３に示されるように、速度演算部４は、（２）式、（３）式のように電動機１の回転位置の検出値の差分をタイマーの計測値の差分で除算することで電動機１の回転速度を演算する。この際の電動機１の回転速度は、演算周期間の平均速度である。例えば、時刻ｔ１において、速度演算部４は、時刻ｔ０の真の速度０と時刻ｔ１の真の速度１の平均値である０．５を電動機１の回転速度として演算する。例えば、時刻ｔ２において、速度演算部４は、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間の平均速度１．５を電動機１の回転速度として演算する。例えば、時刻ｔ３において、速度演算部４は、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間の平均速度２．５を電動機１の回転速度として演算する。
　つまり、速度演算部４は、真の回転速度に対して演算周期の半分の時間だけ遅れた回転速度を演算する。したがって、速度補正部５は、電動機１の回転位置の検出値の差分とタイマーの計測値の差分とに基づいて電動機１の回転速度を演算することにより発生する遅れを考慮した補正を実施する。この際の速度補正モデルは、（６）式に対して速度演算部４の時間遅れを考慮して（７）式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　ここで、Δｔは電動機１の回転速度の演算周期である。速度補正部５は、（７）式の速度補正モデルにより、速度演算部４に演算された回転速度に含まれる周期誤差を補正し、誤差のない回転速度を演算する。
　次に、図４を用いて、速度補正部５を説明する。
　図４は実施の形態１における電動機の制御装置の速度補正部を説明するための図である。
　図４に示されるように、速度補正部５は、位置補正モデル７と速度補正モデル８と遅延器９とを備える。
　電動機１の真の回転位置が得られないため、位置補正モデル７は、位置検出器２の回転位置の検出値を補正する。具体的には、位置補正モデル７は、（１）式に示された周期誤差を補正する。この際、補正された回転位置は、電動機１の回転速度の補正の精度に影響を与えないほど微少である。
　速度補正モデル８は、位置補正モデル７に補正された回転位置を入力として（７）式の速度補正値を演算する。
　（７）式において、誤差の振幅Ａ、誤差の次数Ｘ、誤差の位相φ、補正後位置θｍ、速度演算周期Δｔは既知である。これに対し、真の回転速度ωｍは未知である。このため、速度補正モデル８は、速度演算周期の１ステップ前における電動機１の補正速度を遅延器９から得て速度補正値を演算する。当該速度補正値は、速度演算部４で演算された回転速度を補正する。その結果、電動機１の補正速度が得られる。
　次に、図５を用いて、補正の効果の第１例を説明する。
　図５は実施の形態１における電動機の制御装置による補正の効果の第１例を説明するための図である。
　図５は電動機１が一定の速度で回転している場合の補正結果を示す。従来技術のように電動機１の回転位置のみが補正される場合、タイマーの計測値の誤差により速度誤差が発生する。これに対し、実施の形態１の（７）式による補正においては、速度誤差が発生しない。
　次に、図６を用いて、補正の効果の第２例を説明する。
　図６は実施の形態１における電動機の制御装置による補正の効果の第２例を説明するための図である。
　図６は電動機１が加速中の場合の補正結果を示す。図６においても、図５と同様に、実施の形態１の（７）式による補正においては、速度誤差が発生しない。
　以上で説明した実施の形態１によれば、位置検出器２の検出値に周期的な誤差が含まれるときに、電動機１の回転位置の検出値とタイマーの計測値とに基づいて電動機１の回転速度を演算する際、電動機１の回転速度の次元で補正がなされることで、電動機１の回転位置の誤差とタイマーの誤差との両方が補正される。このため、電動機１の回転速度を精度よく演算することができる。その結果、電動機１の制御性能の劣化を防止することができる。
　また、速度補正部５は、速度補正モデル８において速度補正値を演算するときに１ステップ前の電動機１の補正速度を用いて演算する。このため、電動機１の制御の情報を使わずにセンサ類の検出値のみで電動機１の回転速度を演算することができる。
　次に、図７を用いて、速度演算部４と速度補正部５との例を説明する。
　図７は実施の形態１における電動機の制御装置としての速度演算部と速度補正部とのハードウェア構成図である。
　速度演算部４と速度補正部５とは、電動機１の制御装置の一部として機能する。制御装置の各機能は、処理回路により実現し得る。例えば、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える。例えば、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える。
　処理回路が少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える場合、制御装置の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納される。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、少なくとも１つのメモリ１００ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置の各機能を実現する。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう。例えば、少なくとも１つのメモリ１００ｂは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等である。
　処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらの組み合わせで実現される。例えば、制御装置の各機能は、それぞれ処理回路で実現される。例えば、制御装置の各機能は、まとめて処理回路で実現される。
　制御装置の各機能について、一部を専用のハードウェア２００で実現し、他部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、速度演算部４の機能については専用のハードウェア２００としての処理回路で実現し、速度演算部４の機能以外の機能については少なくとも１つのプロセッサ１００ａが少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納されたプログラムを読み出して実行することにより実現してもよい。
　このように、処理回路は、ハードウェア２００、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせで制御装置の各機能を実現する。
実施の形態２．
　図８は実施の形態２における電動機の制御装置の速度補正部を説明するための図である。なお、実施の形態１の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
　実施の形態２において、電動機１が速度指令値に基づいて動作している場合、速度補正モデル８は、当該速度指令値に基づいて速度補正値を演算する。具体的には、速度補正モデル８は、速度指令値をωｒとして次の（８）式を用いて速度補正値Δωを演算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　この際、電動機制御系６による速度制御が行われ、速度指令値ωｒと実速度ωｍとが一致すると、（８）式により速度補正値Δωが演算される。当該速度補正値Δωにより、電動機１の回転速度が補正される。その結果、電動機１の補正速度が得られる。当該補正速度は、誤差を含まない。このため、電動機１の制御性能を劣化させることなく、電動機１が運転される。
　次に、図９を用いて、補正の効果の第１例を説明する。
　図９は実施の形態２における電動機の制御装置による補正の効果の第１例を説明するための図である。
　図９は電動機１が一定の速度で回転している場合の補正結果を示す。従来技術のように電動機１の回転位置のみが補正される場合、タイマーの計測値の誤差により速度誤差が発生する。これに対し、実施の形態２の（８）式による補正においては、速度誤差が発生しない。
　次に、図１０を用いて、補正の効果の第２例を説明する。
　図１０は実施の形態２における電動機の制御装置による補正の効果の第２例を説明するための図である。
　図１０は電動機１が加速中の場合の補正結果を示す。図１０においても、図９と同様に、実施の形態２の（８）式による補正においては、速度誤差が発生しない。
　以上で説明した実施の形態２によれば、位置検出器２の検出値に周期的な誤差が含まれるときに、電動機１の回転位置の検出値とタイマーの計測値とに基づいて電動機１の回転速度を演算する際、電動機１の回転速度の次元で補正がなされることで、電動機１の回転位置の誤差とタイマーの誤差との両方が補正される。このため、電動機１の回転速度を精度よく演算することができる。その結果、電動機１の制御性能の劣化を防止することができる。
　以上のように、この発明に係る電動機の制御装置は、電動機システムに利用できる。
　１　電動機、　２　位置検出器、　３　時間検出器、　４　速度演算部、　５　速度補正部、　６　電動機制御系、　７　位置補正モデル、　８　速度補正モデル、　９　遅延器、　１００ａ　プロセッサ、　１００ｂ　メモリ、　２００　ハードウェア

Claims (8)

  1. 　電動機の回転位置を検出し前記回転位置に応じて決まる周期的な誤差を含む位置検出信号を出力する位置検出器から当該位置検出信号の入力を受け付け、前記位置検出器からの位置検出信号の変化した時間を検出して得られる位置変化時間信号を出力する時間検出器から当該位置変化時間信号の入力を受け付け、前記位置検出信号と前記位置変化時間信号とに基づいて前記電動機の回転速度を演算して出力する速度演算部と、
    　前記位置検出器からの位置検出信号の入力を受け付け、当該位置検出信号に基づいて前記電動機の回転速度に含まれる前記回転位置に応じて決まる周期的な速度誤差を速度補正モデルにより演算された速度補正値により前記速度演算部に出力された回転速度を補正する速度補正部と、
    を備えた電動機の制御装置。
  2. 　前記速度演算部は、予め設定された演算周期で変化した位置検出信号の値を予め設定された演算周期で変化した位置変化時間信号の値で除算することで前記電動機の回転速度を演算する請求項１に記載の電動機の制御装置。
  3. 　前記速度補正モデルは、前記電動機の回転位置に応じて決まる周期的な誤差のモデルを微分したモデルである請求項１または請求項２に記載の電動機の制御装置。
  4. 　前記速度補正モデルの振幅は、一演算周期の前において前記速度補正部により補正された後の前記電動機の回転速度に基づいて決定される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電動機の制御装置。
  5. 　前記速度補正モデルの位相は、一演算周期の前において前記速度補正部により補正された後の前記電動機の回転速度と前記速度演算部の演算周期の半分の時間とに基づいて決定される位相を含む請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電動機の制御装置。
  6. 　前記速度補正モデルの振幅は、前記電動機の速度指令値に基づいて決定される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電動機の制御装置。
  7. 　前記速度補正モデルの位相は、前記電動機の速度指令値と前記速度演算部の演算周期の半分の時間とに基づいて決定される位相を含む請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電動機の制御装置。
  8. 　前記速度補正モデルは、前記位置検出信号の値を前記電動機の回転位置に応じて決まる周期的な誤差のモデルに基づいて補正された回転位置を用いて速度補正値を演算する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電動機の制御装置。
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