特許 5652977 モータ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5652977

(24)【登録日】2014年11月28日

(45)【発行日】2015年1月14日

(54)【発明の名称】モータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/00 20060101AFI20141218BHJP

【ＦＩ】

   H02P5/00 K

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-17961(P2014-17961)

(22)【出願日】2014年1月31日

【審査請求日】2014年1月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000180025

【氏名又は名称】山洋電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】八田国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】井出 勇治

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 悟史

(72)【発明者】

【氏名】北原 通生

【審査官】 マキロイ 寛済

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１６６８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３０８９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−２９４３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１００８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２７２７３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１４３４４３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２９／００

Ｇ０５Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

速度指令と速度フィードバックとの偏差を積分する速度積分制御器と、
前記偏差と積分した偏差とを入力してトルク指令を出力する速度比例制御器と、
前記トルク指令の大きさが設定された範囲を超えるとその大きさを設定された範囲に制限するとともに飽和検出を出力する第１トルク指令リミッタと、
前記第１トルク指令リミッタから出力されるトルク指令に含まれている機械系の共振に基づく変動及び量子化リップルを取り除くトルク指令フィルタと、
前記トルク指令フィルタを通過したトルク指令の大きさが設定された範囲を超えるとその大きさを設定された範囲に制限するとともに飽和検出を出力する第２トルク指令リミッタと、
位置指令の変化状態を監視し当該位置指令が変化しているときには前記第１トルク指令リミッタの飽和検出によって前記速度積分制御器による積分動作を停止させ、前記位置指令が変化していないときには前記第２トルク指令リミッタの飽和検出によって前記速度積分制御器による積分動作を停止させる停止条件判別器と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項2】

速度指令と速度フィードバックとの偏差を積分する速度積分制御器と、
積分した偏差と速度フィードバックとを入力してトルク指令を出力する速度比例制御器と、
前記トルク指令の大きさが設定された範囲を超えるとその大きさを設定された範囲に制限するとともに飽和検出を出力する第１トルク指令リミッタと、
前記第１トルク指令リミッタから出力されるトルク指令に含まれている機械系の共振に基づく変動及び量子化リップルを取り除くトルク指令フィルタと、
前記トルク指令フィルタを通過したトルク指令の大きさが設定された範囲を超えるとその大きさを設定された範囲に制限するとともに飽和検出を出力する第２トルク指令リミッタと、
位置指令の変化状態を監視し当該位置指令が変化しているときには前記第１トルク指令リミッタの飽和検出によって前記速度積分制御器による積分動作を停止させ、前記位置指令が変化していないときには前記第２トルク指令リミッタの飽和検出によって前記速度積分制御器による積分動作を停止させる停止条件判別器と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項3】

前記停止条件判別器は、前記位置指令が変化しているときと前記位置指令が変化していないときとで第１トルク指令リミッタと第２トルク指令リミッタとを選択的に切り替え、前記位置指令が変化しているときには前記第１トルク指令リミッタの飽和検出により停止条件を判別し、前記位置指令が変化していないときには前記第２トルク指令リミッタの飽和検出により停止条件を判別することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記第２トルク指令リミッタを通過したトルク指令を用いてモータを駆動するトルク制御器をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記速度比例制御器は、前記第１トルク指令フィルタが飽和検出を出力したときには、前記モータの加減速時の速度のオーバーシュートを抑制するためのトルク指令を出力することを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。

【請求項6】

前記速度比例制御器は、前記第２トルク指令フィルタが飽和検出を出力したときには、機械の可動部の押し当て動作後の過大なトルク出力を抑制すると共に、前記モータの発振時の位置ずれを抑制するためのトルク指令を出力することを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。

【請求項7】

前記第１トルク指令リミッタと前記第２トルク指令リミッタに設定するトルク指令の大きさの範囲は、同一であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のモータ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発振時に位置ずれを起こすことなく位置決めができるモータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

モータ制御装置は、制御系内の操作量が飽和したときに、アンチワインドアップ処理を行って、速度積分制御器の出力値が過大になることを防止する。アンチワインドアップ処理は、フィードバックを用いる手法と速度積分制御器を停止させる手法との２つの手法に分けられる。

【0003】

図４は、フィードバックを用いてアンチワインドアップ処理をする従来のモータ制御装置の一例を示す図である。

【0004】

モータ制御装置３０は、トルク指令リミッタ３２の入力と出力の差分をフィードバック制御器３４でフィードバックゲイン倍（Ｋ倍）して速度指令にフィードバックし、アンチワインドアップ処理をする（下記特許文献１の記載を参照）。

【0005】

しかし、モータ速度のオーバーシュートを抑制するためには、フィードバックゲイン出力器３４に設定するフィードバックゲインＫの値を速度比例制御器３８に設定してある速度制御ゲインＧの値に応じて適切に調整する必要がある。

【0006】

たとえば、フィードバックゲインＫの値が速度制御ゲインＧの値に対して大きめであると、制御系が発振するという問題を生じる。このため、速度制御ゲインＧの値を任意に設定できるモータ制御装置では、速度積分制御器を停止させる手法を用いる。

【0007】

図５は、速度積分制御器を停止させてアンチワインドアップ処理をする従来のモータ制御装置の一例を示す図である。

【0008】

モータ制御装置４０は、速度比例制御器４８から出力されるトルク指令がトルク指令リミッタ４２で制限をかけられると、制御系内の操作量の飽和を認識する。モータ制御装置４０は、操作量の飽和を認識すると、停止条件判別器４３によって速度積分制御器４４の積分動作を停止させる。

【0009】

速度積分制御器４４の積分動作が停止すると、過大な積分動作が抑制される。このアンチワインドアップ処理により、モータ４５の加減速時の速度のオーバーシュート及び機械４９の可動部の押し当て動作後における過大なトルクの出力が抑制できる。

【0010】

工作機械では、モータのシャフトにカップリングを介してボールネジを接続し、ボールネジを用いてテーブルを往復移動させることがある。このような工作機械で用いられるモータ制御装置は、図６に示すように、速度制御を比例積分制御によって行い、位置制御を比例制御によって行う。

【0011】

図６は、速度積分制御器を停止させてアンチワインドアップ処理をする従来の他のモータ制御装置の一例を示す図である。

【0012】

モータ制御装置５０は、ローパスフィルタ及びノッチフィルタにより構成されるトルク指令フィルタ５１をトルク指令リミッタ５２とトルク制御器５６との間に挿入している。
トルク指令フィルタ５１のローパスフィルタによりトルク指令に含まれるエンコーダの量子化リップルが抑制され、トルク指令フィルタ５１のノッチフィルタによりカップリングやボールネジに起因する機械共振が抑制される。

【0013】

モータ制御装置５０は、速度積分制御器５４により機械系の摩擦の影響を抑制し、位置指令通りの位置でモータ５５を位置決めさせている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特開２００１−１６６８０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

しかし、このような従来のモータ制御装置５０では、機械のばらつきが大きい場合、機械系の共振周波数と制御系のノッチフィルタに設定した周波数との間にずれが生じることがある。そのずれが生じたときには、トルク指令が、発振により、トルク指令リミッタ５１の制限値内で変動する。

【0016】

発振によりトルク指令が変動すると、アンチワインドアップ処理が働き、速度積分制御器５４を停止させてしまう。速度積分制御器５４が停止すると、機械系の摩擦の影響を抑制することができなくなり、位置指令通りの位置でモータ５５を位置決めさせることができなくなる。

【0017】

図７は、図６のモータ制御装置５０において発振によりトルク指令が変動したときの諸量のシミュレーション結果を示すグラフである。

【0018】

位置制御器に台形波状の位置指令が入力され、エンコーダＥからは検出されたモータ位置が出力される。トルク指令リミッタ５２によりトルク指令の飽和が検出されると（飽和検出）、速度積分制御器５４が停止し、位置偏差の平均が０に収束せずに位置ずれを生ずる。これは、図に示すように、位置偏差の振動が０を中心に起きているのではなく、上振れした状態で起きていることから読み取れる。

【0019】

つまり、発振によりトルク指令が変動すると、位置偏差の平均値が０に収束せず、位置ずれが生じる。位置ずれが大きくなると、機械を破損させる要因となるため、位置ずれはできるだけ抑制させる必要がある。

【0020】

本発明は、以上のような従来のモータ制御装置の問題を解消するために成されたものであり、モータの加減速時の速度のオーバーシュート及び可動部の押し当て動作後の過大なトルクの出力が抑制でき、位置ずれを起こすことなく位置決めができる、アンチワインドアップ処理を行う機能を備えたモータ制御装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0021】

本発明に係るモータ制御装置は、速度積分制御器、速度比例制御器、第１トルク指令リミッタ、トルク指令フィルタ、第２トルク指令リミッタ及び停止条件判別器を有する。

【0022】

速度積分制御器は、速度指令と速度フィードバックとの偏差を積分する。速度比例制御器は、偏差と積分した偏差とを入力してトルク指令を出力する。第１トルク指令リミッタは、トルク指令の大きさが設定された範囲を超えるとその大きさを設定された範囲に制限するとともに飽和検出を出力する。トルク指令フィルタは、第１トルク指令リミッタから出力されるトルク指令に含まれている機械系の共振に基づく変動及び量子化リップルを取り除く。第２トルク指令リミッタは、トルク指令フィルタを通過したトルク指令の大きさが設定された範囲を超えるとその大きさを設定された範囲に制限するとともに飽和検出を出力する。停止条件判別器は、位置指令の変化状態を監視し当該位置指令が変化しているときには前記第１トルク指令リミッタの飽和検出によって前記速度積分制御器による積分動作を停止させ、前記位置指令が変化していないときには前記第２トルク指令リミッタの飽和検出によって前記速度積分制御器による積分動作を停止させる。

【発明の効果】

【0023】

本発明に係るモータ制御装置によれば、位置指令の変化状態により、トルク指令フィルタの前段に設けた第１トルク指令リミッタの飽和検出またはその後段に設けた第２トルク指令リミッタの飽和検出を選択的に用いるようにしたので、モータの加減速時の速度のオーバーシュート及び過大なトルクの出力が抑制でき、位置ずれを起こすことなく位置決めができる。このため、制御系内の操作量が飽和したとしても機械の破損を防止でき、モータ制御装置の信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】実施形態１に係るモータ制御装置の構成図である。

【図2】実施形態２に係る他のモータ制御装置の構成図である。

【図3】実施形態１に係るモータ制御装置においてトルク指令が変動したときの諸量のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図4】フィードバックを用いてアンチワインドアップ処理をする従来のモータ制御装置の一例を示す図である。

【図5】速度積分制御器を停止させてアンチワインドアップ処理をする従来のモータ制御装置の一例を示す図である。

【図6】速度積分制御器を停止させてアンチワインドアップ処理をする従来の他のモータ制御装置の一例を示す図である。

【図7】図６のモータ制御装置において発振によりトルク指令が変動したときの諸量のシミュレーション結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に、本発明に係るモータ制御装置の実施形態を［実施形態１］と［実施形態２］に分けて説明する。

【0026】

［実施形態１］
（モータ制御装置１００の構成）
図１は、実施形態１に係るモータ制御装置の構成図である。モータ制御装置１００は、位置制御器１２０、速度算出器１３０、速度積分制御器１４０、速度比例制御器１５０、第１トルク指令リミッタ１６０、トルク指令フィルタ１７０、第２トルク指令リミッタ１８０、停止条件判別器１９０及びトルク制御器２００を有する。

【0027】

位置制御器１２０は、位置指令とモータ位置の偏差を入力し速度指令を出力する。

【0028】

速度算出器１３０は、モータ位置を入力し速度フィードバックを出力する。

【0029】

速度積分制御器１４０は、速度指令と速度フィードバックとの偏差を入力し、入力した偏差を積分して出力する。

【0030】

速度比例制御器１５０は、速度指令と速度フィードバックとの偏差と、この偏差を速度積分制御器１４０で積分したものとを加算して入力し、加算したものを増幅してトルク指令を出力する。

【0031】

第１トルク指令リミッタ１６０は、入力したトルク指令の飽和検出を行って、トルク指令が飽和したら停止条件判別器１９０にその旨を通知する。

【0032】

トルク指令フィルタ１７０は、第１トルク指令リミッタ１６０を通過したトルク指令にフィルタをかけ第２トルク指令リミッタ１８０に出力する。

【0033】

第２トルク指令リミッタ１８０は、トルク指令フィルタ１７０を通過したトルク指令の飽和検出を行って、トルク指令が飽和したら停止条件判別器１９０にその旨を通知する。

【0034】

停止条件判別器１９０は、位置指令を入力し、位置指令の変化状態を監視する。入力されている位置指令が変化しているときには、移動のモータ制御時であると判別し、第１トルク指令リミッタ１６０の飽和検出によって、速度積分制御器１４０の積分動作を停止させる。移動のモータ制御時であると判別されているときには、第２トルク指令リミッタ１８０の飽和検出があっても受け付けない。

【0035】

また、停止条件判別部１９０は、入力されている位置指令が一定時間変化していないときには、停止のモータ制御時であると判別し、第２トルク指令リミッタ１８０の飽和検出によって、速度積分制御器１４０の積分動作を停止させる。停止のモータ制御時であると判別されているときには、第１トルク指令リミッタ１６０の飽和検出があっても受け付けない。つまり、停止条件判別器１９０は、位置指令が変化しているときと位置指令が変化していないときとで第１トルク指令リミッタ１６０と第２トルク指令リミッタ１８０とを選択的に切り替る。

【0036】

トルク制御器２００は、第１トルク指令リミッタ１６０、トルク指令フィルタ１７０及び第２トルク指令リミッタ１８０を通過したトルク指令を入力してモータ２１０の動作を制御する。

【0037】

モータ２１０は機械２２０を駆動する。モータ２１０の回転位置はエンコーダ１１０によって検出される。エンコーダ１１０は、検出したモータ２１０の回転位置をモータ位置として出力する。

【0038】

（モータ制御装置１００の動作）
＜全体的な動作＞
まず、位置指令とエンコーダ１１０が検出したモータ２１０のモータ位置とは、加算点１５１で減算され、減算後の偏差が位置制御器１２０に入力される。位置制御器１２０は入力した偏差から速度指令を出力する。モータ位置は速度算出器１３０にも入力され、速度算出器１３０は入力したモータ位置から速度フィードバックを出力する。

【0039】

位置制御器１２０が出力した速度指令と速度算出器１３０が出力した速度フィードバックとは、加算点１５２で減算され、減算後の偏差が速度積分制御器１４０で積分される。加算点１５２で減算された偏差と速度積分制御器１４０で積分された偏差とは、加算点１５３で加算され、速度比例制御器１５０に入力される。入力された偏差は、速度比例制御器１５０に設定されているゲインで増幅され、速度比例制御器１５０からはトルク指令が出力される。

【0040】

速度比例制御器１５０から出力されたトルク指令は、第１トルク指令リミッタ１６０によって、その大きさが設定された範囲に制限される。トルク指令の大きさが設定された範囲に制限されると、第１トルク指令リミッタ１６０は、飽和検出を停止条件判別器１９０に出力する。

【0041】

トルク指令フィルタ１７０は、機械２２０を含む機械系の共振及びエンコーダ１１０の量子化リップルを抑制するためのフィルタを有している。このため、第１トルク指令リミッタ１６０を通過したトルク指令に、機械系の共振に基づく変動が含まれていても、この変動は取り除かれる。また、そのトルク指令に量子化リップルが含まれていても、この量子化リップルは取り除かれる。トルク指令に機械系の共振に基づく変動または量子化リップルが含まれている場合には、第１トルク指令リミッタ１６０を通過した後のトルク指令の大きさよりもトルク指令フィルタ１７０から出力されるトルク指令の大きさの方が小さくなる。

【0042】

トルク指令フィルタ１７０によって機械系の共振に基づく変動または量子化リップルが取り除かれたトルク指令は、第２トルク指令リミッタ１８０によって、その大きさが設定された範囲に制限される。トルク指令の大きさが設定された範囲を超えると、第２トルク指令リミッタ１８０は、飽和検出を停止条件判別器１９０に出力する。第２トルク指令リミッタのリミット値は第１トルク指令リミッタのリミット値と同じ値にする。

【0043】

第２トルク指令リミッタ１８０を通過したトルク指令はトルク指令制御器２００に入力され、トルク制御器２００によってモータ２１０が駆動される。モータ２１０によって機械２２０が駆動される。
＜移動のモータ制御時の動作＞
移動のモータ制御時であるか否かは停止条件判別器１９０が判別する。停止条件判別器１９０は、位置指令の大きさが変化しているときには移動のモータ制御時と判別する。したがって、移動のモータ制御時は、モータ２１０が位置指令に従って回転している。

【0044】

移動のモータ制御時は、モータ制御装置１００が上述した＜全体的な動作＞にしたがってモータ２１０の回転を制御している。このときに、速度比例制御器１５０から第１トルク指令リミッタ１６０の設定値を超える大きさのトルク指令が出力されると、第１トルク指令リミッタ１６０は、そのトルク指令の大きさを設定値に制限してトルク指令フィルタ１７０に出力するとともに、飽和検出を停止条件判別器１９０に出力する。

【0045】

停止条件判別器１９０は、第１トルク指令リミッタ１６０から出力される飽和検出により停止条件を判別し、速度積分制御器１４０の積分動作を停止させる。

【0046】

このため、トルク指令が第１トルク指令リミッタを超えるような値まで積分器の大きさが大きくなりすぎることはなく、モータ２１０の加減速時の速度のオーバーシュートは抑制される。
＜停止のモータ制御時の動作＞
停止のモータ制御時であるか否かは停止条件判別器１９０が判別する。停止条件判別器１９０は、位置指令の大きさが一定時間変化していないときには停止のモータ制御時と判別する。したがって、停止のモータ制御時は、モータ２１０が位置決めにより停止している。

【0047】

停止条件判別器１９０が停止のモータ制御時を判別したときには、停止条件判別器１９０は、第１トルク指令リミッタ１６０に代えて、第２トルク指令リミッタ１８０が出力する飽和検出により停止条件を判別し、速度積分制御器１４０を停止させる。

【0048】

停止のモータ制御時は、モータ制御装置１００が上述した＜全体的な動作＞にしたがってモータ２１０を動作させている。このときに、トルク指令フィルタ１７０から第２トルク指令リミッタ１８０の設定値を超える大きさのトルク指令が出力されると、第２トルク指令リミッタ１８０は、そのトルク指令の大きさを設定値に制限してトルク制御器２００に出力するとともに、飽和検出を停止条件判別器１９０に出力する。

【0049】

停止条件判別器１９０は、第２トルク指令リミッタ１８０から出力される飽和検出を受けて、速度積分制御器１４０の積分動作を停止させる。

【0050】

このため、モータ２１０の停止時（たとえば機械２２０の可動部の押し当て動作）に、速度偏差があっても、速度積分制御器１４０の値は第２トルク指令リミッタ１８０が飽和する値以上になることはなく、過大なトルクの出力が抑制できる。

【0051】

また、上述のように、第１トルク指令リミッタ１６０の後段には、トルク指令フィルタ１７０を設けているので、第１トルク指令リミッタ１６０を通過したトルク指令に、機械系の共振に基づく変動及び量子化リップルが含まれていても、この変動や量子化リップルは取り除かれる。

【0052】

機械系の共振周波数がノッチフィルタの設定周波数から少しずれて発振していたとしても、ノッチフィルタの減衰帯域内であれば、発振成分に対するある程度の減衰は行われ、またローパスフィルタによる減衰もあるため、第１トルク指令リミッタ１６０が飽和しても、第２トルク指令リミッタ１８０は飽和までには至らず、速度積分制御器１４０は停止されないため、摩擦の補償が行われ、モータ位置に位置ずれが生じることはない。

【0053】

さらに、押し当て時などの一定のトルク指令の飽和に対しては、トルク指令フィルタ１７０によるフィルタリング効果は働かないため、第１トルク指令リミッタ１６０出力の信号が減衰されることなく第２トルク指令リミッタに出力され、第２トルク指令リミッタ１８０による飽和検出は第１トルク指令リミッタ１６０による検出と同じレベルで検出され、速度積分制御器１４０の停止が適切に行われる。これにより、速度積分制御器１４０の停止動作が行われなかった場合に、速度積分器の値が過大になり、押し当て後の通常の動作を行う時に、過大な速度積分器の値が出力されてモータが暴走するのを防ぐことができる。

【0054】

なお、トルク指令フィルタ１７０として、オーバーシュートするような特性のフィルタを用いる場合には、通常のモータ制御時に、第１トルク指令リミッタ１６０と第２トルク指令リミッタ１８０の両方による飽和検出を行い、第１トルク指令リミッタ１６０と第２トルク指令リミッタ１８０のどちらかが飽和検出をしたら、速度積分制御器１４０の積分動作を停止させる。

【0055】

そして、位置指令が一定時間変化しない場合には、第２トルク指令リミッタ１８０のみによって飽和検出を行い、トルク指令フィルタ１７０を通過したトルク指令に対して飽和検出をするようにしても良い。

【0056】

［実施形態２］
（モータ制御装置３００の構成）
図２は、実施形態２に係る他のモータ制御装置の構成図である。モータ制御装置３００は、ＩＰ制御を用いており、備えている構成要素は図１に示したモータ制御装置１００と同一である。したがって、図１と同一の構成要素には同一の符号を付している。

【0057】

モータ制御装置３００がモータ制御装置１００と異なるのは、加算点１５２と加算点１５３とを直接接続する、速度積分器１４０のパイパスラインがないことと、加算点１５３に、速度フィードバックがフィードバックされていることである。

【0058】

（モータ制御装置３００の動作）
＜全体的な動作＞
まず、位置指令とエンコーダ１１０が検出したモータ２１０のモータ位置とは、加算点１５１で減算され、減算後の偏差が位置制御器１２０に入力される。位置制御器１２０は入力した偏差から速度指令を出力する。モータ位置は速度算出器１３０にも入力され、速度算出器１３０は入力したモータ位置から速度フィードバックを出力する。

【0059】

位置制御器１２０が出力した速度指令と速度算出器１３０が出力した速度フィードバックとは、加算点１５２で減算され、減算後の偏差が速度積分制御器１４０で積分される。速度積分制御器１４０で積分された偏差と速度フィードバックとは、加算点１５３で減算され、速度比例制御器１５０に入力される。積分された偏差と速度フィードバックとの偏差は、速度比例制御器１５０に設定されているゲインで増幅され、速度比例制御器１５０からはトルク指令が出力される。

【0060】

速度比例制御器１５０から出力されたトルク指令は、第１トルク指令リミッタ１６０によって、その大きさが設定された範囲に制限される。トルク指令の大きさが設定された範囲に制限されると、第１トルク指令リミッタ１６０は、飽和検出を停止条件判別器１９０に出力する。

【0061】

トルク指令フィルタ１７０は、機械２２０を含む機械系の共振及びエンコーダ１１０の量子化リップルを抑制するためのフィルタを有している。このため、第１トルク指令リミッタ１６０を通過したトルク指令に、機械系の共振に基づく変動が含まれていても、この変動は取り除かれる。また、そのトルク指令に量子化リップルが含まれていても、この量子化リップルは取り除かれる。トルク指令に機械系の共振に基づく変動または量子化リップルが含まれている場合には、第１トルク指令リミッタ１６０を通過した後のトルク指令の大きさよりもトルク指令フィルタ１７０から出力されるトルク指令の大きさの方が小さくなる。

【0062】

トルク指令フィルタ１７０によって機械系の共振に基づく変動または量子化リップルが取り除かれたトルク指令は、第２トルク指令リミッタ１８０によって、その大きさが設定された範囲に制限される。トルク指令の大きさが設定された範囲を超えると、第２トルク指令リミッタ１８０は、飽和検出を停止条件判別器１９０に出力する。第２トルク指令リミッタのリミット値は第１トルク指令リミッタのリミット値と同じ値にする。

【0063】

第２トルク指令リミッタ１８０を通過したトルク指令はトルク制御器２００に入力され、トルク制御器２００によってモータ２１０が駆動される。モータ２１０によって機械２２０が駆動される。
＜移動のモータ制御時の動作＞
移動のモータ制御時であるか否かは停止条件判別器１９０が判別する。停止条件判別器１９０は、位置指令の大きさが変化しているときには移動のモータ制御時と判別する。したがって、移動のモータ制御時は、モータ２１０が位置指令に従って回転している。

【0064】

移動のモータ制御時は、モータ制御装置１００が上述した＜全体的な動作＞にしたがってモータ２１０の回転を制御している。このときに、速度比例制御器１５０から第１トルク指令リミッタ１６０の設定値を超える大きさのトルク指令が出力されると、第１トルク指令リミッタ１６０は、そのトルク指令の大きさを設定値に制限してトルク指令フィルタ１７０に出力するとともに、飽和検出を停止条件判別器１９０に出力する。

【0065】

停止条件判別器１９０は、第１トルク指令リミッタ１６０から出力される飽和検出により停止条件を判別し、速度積分制御器１４０の積分動作を停止させる。

【0066】

このため、積分器の大きさが大きくなりすぎることはなく、モータ２１０の加減速時の速度のオーバーシュートは抑制される。
＜停止のモータ制御時の動作＞
停止のモータ制御時であるか否かは停止条件判別器１９０が判別する。停止条件判別器１９０は、位置指令の大きさが一定時間変化していないときには停止のモータ制御時と判別する。したがって、停止のモータ制御時は、モータ２１０が位置決めにより停止している。

【0067】

停止条件判別器１９０が停止のモータ制御時を判別したときには、停止条件判別器１９０は、第１トルク指令リミッタ１６０に代えて、第２トルク指令リミッタ１８０が出力する飽和検出により停止条件を判別し、速度積分制御器１４０を停止させる。

【0068】

停止のモータ制御時は、モータ制御装置１００が上述した＜全体的な動作＞にしたがってモータ２１０を動作させている。このときに、トルク指令フィルタ１７０から第２トルク指令リミッタ１８０の設定値を超える大きさのトルク指令が出力されると、第２トルク指令リミッタ１８０は、そのトルク指令の大きさを設定値に制限してトルク制御器２００に出力するとともに、飽和検出を停止条件判別器１９０に出力する。

【0069】

停止条件判別器１９０は、第２トルク指令リミッタ１８０から出力される飽和検出を受けて、速度積分制御器１４０の積分動作を停止させる。

【0070】

このため、モータ２１０の停止時（たとえば機械２２０の可動部の押し当て動作）に、速度偏差があっても、速度積分制御器１４０の値は第２トルク指令リミッタ１８０が飽和する値以上になることはなく、過大なトルクの出力が抑制できる。

【0071】

速度制御器の構成は、実施形態１及び実施形態２とは異なり、速度積分制御器１４０と速度比例制御器１５０を並列に接続する構成など、積分制御器と比例制御器とを含む構成であれば本実施形態と同様に適用することができる。また、積分器停止条件成立時に、速度積分制御器１４０の値を増加させる方向の速度偏差の場合にのみ、積分動作を停止させるようにして、速度積分制御器１４０の値を減少させる方向の速度偏差の場合には積分動作を停止しないようにしても良い。

【0072】

図３は、実施形態１に係るモータ制御装置１００においてトルク指令が変動したときの諸量のシミュレーション結果を示すグラフである。

【0073】

位置制御器１２０に台形波状の位置指令が入力され、エンコーダ１１０からは検出されたモータ位置が出力される。第１トルク指令リミッタ１６０によりトルク指令の飽和が検出されても、停止条件判別器１９０による速度積分制御器１４０の停止動作が行われないため、位置偏差の平均値は時間が経過しても０のままである。

【0074】

実施形態１では、発振によりトルク指令が変動しても、図３に示すように、位置偏差の平均値を０に収束させる（位置偏差の振動が０を中心に起きている）ことができる。このため、摩擦の補償が行われ、モータ位置に位置ずれが生じることはない。

【0075】

なお、実施形態２に係るモータ制御装置３００も、実施形態１に係るモータ制御装置１００と同様の効果を奏することができる。

【0076】

以上のように、本発明に係るモータ制御装置では、位置指令の変化量が０になり、モータが停止した後に、トルク指令フィルタの前段ではなく後段において飽和検出をするようにした。これにより、モータ加減速時の速度のオーバーシュートや、機械の可動部の押し当て動作後の過大なトルク出力の抑制と共に、モータの発振時の位置ずれも防止できるようになり、機械の破損を防止し、より信頼性の高いモータ制御装置を提供できる。

【0077】

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。

【符号の説明】

【0078】

３０、４０、５０、１００、３００ モータ制御装置、
３２、４２、５２ トルク指令リミッタ、
３４ フィードバックゲイン出力器、
３５、４５、５５、２１０ モータ、
３６、４６、５６、２００ トルク制御器、
３８、４８、１５０ 速度比例制御器、
４３ 停止条件判別器、
４４、１４０ 速度積分制御器、
４９、２２０ 機械、
５１、１７０ トルク指令フィルタ、
５４ 速度積分制御器、
１１０ エンコーダ、
１２０ 位置制御器、
１３０ 速度算出器、
１５１、１５２、１５３ 加算点、
１６０ 第１トルク指令リミッタ、
１８０ 第２トルク指令リミッタ、
１９０ 停止条件判別器。

【要約】

【課題】モータの加減速時の速度のオーバーシュート及び過大なトルクの出力が抑制でき、位置ずれを起こすことなく位置決めできるようにする。
【解決手段】トルク指令の大きさが設定された範囲を超えるとその大きさを設定された範囲に制限するとともに飽和検出を出力する第１トルク指令リミッタ１６０及び第２トルク指令リミッタ１８０を有し、停止条件判別器１９０は、位置指令の変化状態を監視し当該位置指令が変化しているときには第１トルク指令リミッタ１６０の飽和検出によって速度積分制御器１４０による積分動作を停止させ、位置指令が変化していないときには第２トルク指令リミッタ１８０の飽和検出によって速度積分制御器１４０による積分動作を停止させる。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】