特開 2022-101784 制御装置、モータシステム及び同定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022101784

(43)【公開日】2022-07-07

(54)【発明の名称】制御装置、モータシステム及び同定方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/16 20160101AFI20220630BHJP

【ＦＩ】

H02P21/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020216076

(22)【出願日】2020-12-25

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】大澤 進

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505AA06

5H505AA15

5H505BB10

5H505DD06

5H505EE41

5H505EE49

5H505GG02

5H505GG04

5H505HB01

5H505JJ04

5H505JJ17

5H505JJ25

5H505LL01

5H505LL22

5H505LL41

(57)【要約】

【課題】モータのイナーシャと粘性係数を推定する計算処理を低減可能な制御装置、モータシステム及び同定方法を提供すること。
【解決手段】モータのｑ軸電流を第１電流値にステップ状に変化させることで前記モータの速度の第１立ち上がり時間を測定し、前記モータのｑ軸電流を前記第１電流値とは異なる第２電流値にステップ状に変化させることで前記モータの速度の第２立ち上がり時間を測定し、前記モータのｑ軸電流と、前記ｑ軸電流のステップ状の変化に対する前記モータの速度の立ち上がり時間と、前記モータのイナーシャと、前記モータの粘性抵抗との関係則に基づいて、前記第１立ち上がり時間の測定値及び前記第２立ち上がり時間の測定値に対応する前記イナーシャ及び前記粘性抵抗を推定する、同定方法。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータのｑ軸電流を第１電流値にステップ状に変化させることで前記モータの速度の第１立ち上がり時間を測定し、前記モータのｑ軸電流を前記第１電流値とは異なる第２電流値にステップ状に変化させることで前記モータの速度の第２立ち上がり時間を測定する測定部と、
前記モータのｑ軸電流と、前記ｑ軸電流のステップ状の変化に対する前記モータの速度の立ち上がり時間と、前記モータのイナーシャと、前記モータの粘性抵抗との関係則に基づいて、前記第１立ち上がり時間の測定値及び前記第２立ち上がり時間の測定値に対応する前記イナーシャ及び前記粘性抵抗を推定する推定部と、を備える、制御装置。

【請求項2】

前記関係則は、前記立ち上がり時間と前記モータのイナーシャとの第１関係則と、前記立ち上がり時間と前記モータの粘性抵抗との第２関係則とを含み、
前記推定部は、前記第１立ち上がり時間の測定値及び前記第２立ち上がり時間の測定値を、前記第１関係則と前記第２関係則のそれぞれに適用することで、前記イナーシャ及び前記粘性抵抗を推定する、請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記推定部は、前記イナーシャをＪ、前記粘性抵抗をＤ、前記第１立ち上がり時間の測定値をｔｒ１、前記第２立ち上がり時間の測定値をｔｒ２、ｃ１，ｄ１，ｃ２，ｄ２を係数とするとき、
Ｊ＝（ａ１×ｂ２－ａ２×ｂ１）／（ａ１－ａ２）
Ｄ＝（ｂ２－ｂ１）／（ａ１－ａ２）
ａ１＝ｃ１×ｔｒ１
ｂ１＝ｄ１×ｔｒ１
ａ２＝ｃ２×ｔｒ２
ｂ２＝ｄ２×ｔｒ２
で表される演算式に従って、前記イナーシャ及び前記粘性抵抗を推定する、請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記推定部は、メモリに記憶されたｃ１，ｄ１，ｃ２，ｄ２の値を読み出して、前記推定式に適用する、請求項３に記載の制御装置。

【請求項5】

前記モータの速度指令値と前記モータの速度検出値との差が零に収束するようにｑ軸電流指令値を生成し、前記ｑ軸電流指令値と前記モータのｑ軸電流検出値との差が零に収束するように前記モータを制御する制御部を備え、
前記測定部は、前記ｑ軸電流指令値をステップ状に変化させることで、前記立ち上がり時間を測定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置と、前記モータと、を備える、モータシステム。

【請求項7】

モータのｑ軸電流を第１電流値にステップ状に変化させることで前記モータの速度の第１立ち上がり時間を測定し、
前記モータのｑ軸電流を前記第１電流値とは異なる第２電流値にステップ状に変化させることで前記モータの速度の第２立ち上がり時間を測定し、
前記モータのｑ軸電流と、前記ｑ軸電流のステップ状の変化に対する前記モータの速度の立ち上がり時間と、前記モータのイナーシャと、前記モータの粘性抵抗との関係則に基づいて、前記第１立ち上がり時間の測定値及び前記第２立ち上がり時間の測定値に対応する前記イナーシャ及び前記粘性抵抗を推定する、同定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、制御装置、モータシステム及び同定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

モータの発生トルクからモータ速度への伝達関数の係数を最小二乗法により推定することで、モータのイナーシャと粘性係数を同定する同定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、トルク指令とモータ位置情報に基づき最小二乗推定処理を行い、イナーシャ推定値及び粘性摩擦係数推定値を出力する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。さらに、ｑ軸の電流指令値をステップ状に変化させることで上昇する角速度推定値の上昇カーブから角加速度を算出し、角加速度の算出値を用いてモータの全慣性モーメントを算出する技術が知られている（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８－２２０１９７号公報

【特許文献2】国際公開第２０１４／１５６１６４号

【特許文献3】特開２００４－２４２４３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、モータのイナーシャと粘性係数を推定するため、最小二乗法による同定方法を用いると、計算処理が増大する場合がある。

【0005】

本開示は、モータのイナーシャと粘性係数を推定する計算処理を低減可能な制御装置、モータシステム及び同定方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様では、
モータのｑ軸電流を第１電流値にステップ状に変化させることで前記モータの速度の第１立ち上がり時間を測定し、前記モータのｑ軸電流を前記第１電流値とは異なる第２電流値にステップ状に変化させることで前記モータの速度の第２立ち上がり時間を測定する測定部と、
前記モータのｑ軸電流と、前記ｑ軸電流のステップ状の変化に対する前記モータの速度の立ち上がり時間と、前記モータのイナーシャと、前記モータの粘性抵抗との関係則に基づいて、前記第１立ち上がり時間の測定値及び前記第２立ち上がり時間の測定値に対応する前記イナーシャ及び前記粘性抵抗を推定する推定部と、を備える、制御装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、モータのイナーシャと粘性係数を推定する計算処理を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の実施の形態１に係るモータシステムの構成例を示す図である。

【図2】モータの機械的パラメータを同定する同定部の一例を示す機能ブロック図である。

【図3】粘性抵抗Ｄを変化させた場合の、立ち上がり時間ｔｒとイナーシャＪとの関係の一例を示す図である。

【図4】イナーシャ比率Ｙ（＝イナーシャＪ／立ち上がり時間ｔｒ）と粘性抵抗Ｄとの関係の一例を示す図である。

【図5】図４に示す各グラフの一次回帰式の傾きｃ及び切片ｄを示す表である。

【図6】ステップ状のｑ軸電流の電流値Ｉｑ１，Ｉｑ２それぞれの場合での、イナーシャＪと粘性抵抗Ｄとの関係の一例を示す。

【図7】同定方法１を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、本開示の実施の形態に係るモータ制御装置、モータシステム及びモータ制御方法について詳細に説明する。

【0010】

図１は、本開示の実施の形態１に係るモータシステム１の構成例を示す図である。図１に示すモータシステム１は、モータ４のロータと同期して回転する直交回転座標軸であるｄｑ軸上でモータ４を制御することで、高性能なトルク制御や速度制御を実現する。

【0011】

ｄ軸は、ロータの実際の磁極位置を表す実角度方向（ロータの磁石により発生する磁束の方向）に伸びる軸であり、ｑ軸は、ｄ軸から電気角で９０°進んだ方向に伸びる軸である。ｄ軸及びｑ軸は、合わせて、ｄｑ軸又はｄ，ｑ軸と称することがある。ｄｑ軸は、ベクトル制御におけるモデル上の軸である。ロータの磁極位置θは、モータの基準コイル（例えば、Ｕ相コイル）の位置を基準に、ｄ軸が進む角度で表される。なお、ｄ軸及びｑ軸は、ベクトル制御におけるモデル上の軸であり、各種センサの有無にかかわらず、ｄ軸及びｑ軸を用いることができる。

【0012】

モータシステム１が搭載される機器は、例えば、コピー機、パーソナルコンピュータ、冷蔵庫、ポンプ等であるが、当該機器は、これらに限られない。モータシステム１は、モータ４と、モータ制御装置１００とを少なくとも備える。

【0013】

モータ４は、複数のコイルを有するモータである。モータ４は、例えば、Ｕ相コイルとＶ相コイルとＷ相コイルとを含む３相コイルを有する。モータ４の具体例として、３相のブラシレス直流モータ、ステッピングモータなどが挙げられる。モータ４は、少なくとも一つの永久磁石が配置されるロータと、ステータとを有する。モータ４は、例えば、送風用のファンを回すファンモータである。モータ４は、ロータの磁石の角度位置（磁極位置）を検出する位置センサを使用しないモータ（センサレス型モータ）でも、位置センサを使用するモータ（センサ付きモータ）でもよい。

【0014】

モータ制御装置１００は、モータ４が３相のブラシレス直流モータの場合、３相ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を３相のＰＷＭ信号を含む通電パターンに従いオンオフ（ＯＮ、ＯＦＦ）制御することで、インバータ１２を介してモータ４を駆動する。モータ制御装置１００は、モータ４がステッピングモータの場合、例えば２相接続された複数のスイッチング素子を２相のＰＷＭ信号を含む通電パターンに従いオンオフ制御することで、インバータ１２を介してモータ４を駆動する。

【0015】

モータ制御装置１００は、例えば、インバータ１２、ＰＷＭ回路１３、電流検出部１１、位置・速度検出部１９、速度制御部２０、電流制御部３０、電流座標変換器１４、電圧座標変換器１５及び同定部４０を備える。同定部４０等の各部の機能は、メモリに記憶されたプログラムに従ってＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが動作することにより実現される。

【0016】

インバータ１２は、モータ４が３相のブラシレス直流モータの場合、直流電源から供給される直流を複数のスイッチング素子のスイッチングによって３相交流に変換し、３相交流の駆動電流をモータ４に流すことによって、モータ４のロータを回転させる回路である。インバータ１２は、ＰＷＭ回路１３によって生成される複数の通電パターン（より具体的には、３相のＰＷＭ信号）に基づいて、モータ４を駆動する。ＰＷＭとは、Pulse Width Modulation（パルス幅変調）を意味する。インバータ１２は、モータ４がステッピングモータの場合、直流電源から供給される直流を複数のスイッチング素子のスイッチングによって複数の交流に変換し、複数の駆動電流をモータ４に流すことによって、モータ４のロータを回転させる回路である。

【0017】

電流検出部１１は、モータ４が３相のブラシレス直流モータの場合、ＰＷＭ回路１３によって生成される複数の通電パターン（より具体的には、３相のＰＷＭ信号）に基づいて、モータ４に流れるＵ，Ｖ，Ｗ各相の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する。例えば、電流検出部１１は、インバータ１２の直流側に設けられる１つのシャント抵抗に発生する電圧に基づいて、各相の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する。電流検出部１１は、インバータ１２とモータ４との間に流れる電流を検出する電流センサによって、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出してもよい。電流検出部１１は、モータ４がステッピングモータの場合、ＰＷＭ回路１３によって生成される複数の通電パターンに基づいて、モータ４に流れる各相の相電流を検出する。

【0018】

位置・速度検出部１９は、電流座標変換器１４により生成されたｄ軸電流検出値ｉ_ｄ及びｑ軸電流検出値ｉ_ｑと、電流制御部３０により生成されたｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊及びｑ軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊とに基づいて、ロータの磁極位置θ及び回転速度ωを検出する。位置・速度検出部１９は、モータ４に位置センサが取り付けられている場合、当該位置センサの出力信号に基づいて、磁極位置θ及び回転速度ωを検出してもよい。磁極位置θは、モータ４のロータの磁極位置（電気角）を表し、回転速度ωは、モータ４のロータの電気角速度を表す。位置・速度検出部１９により検出される回転速度ωの検出値を、速度検出値ωとも称する。

【0019】

速度制御部２０は、外部からの速度指令値ω^＊と位置・速度検出部１９によって検出される速度検出値ωとの差が零に収束するように、ｄ－ｑ座標系におけるｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊及びｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊を生成する。速度指令値ω^＊は、モータ４のロータの電気角速度で表される回転速度の指令値を表す。速度制御部２０は、例えば、減算器１６、速度調節器１７及び電流指令演算部１８を有する。

【0020】

減算器１６は、速度指令値ω^＊と速度検出値ωとの偏差を演算する。速度調節器１７は、減算器１６により演算された偏差を増幅することで、電流指令値ｉ^＊を演算する。トルク指令値τ^＊は、電流指令値ｉ^＊に係数を掛けたもので、電流値に比例する値と等価であり、モータ４のトルクＴの指令値を表す。

【0021】

電流指令演算部１８は、電流指令値ｉ^＊及び速度検出値ωに基づき、モータ４のｄ軸方向に流すｄ軸電流の指令値であるｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊とモータ４のｑ軸方向に流すｑ軸電流の指令値であるｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊を演算する。モータ４に生じるトルクＴは、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊に比例して大きくなる。

【0022】

電流制御部３０は、ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊とｄ軸電流検出値ｉ_ｄとの差が零に収束するように、モータ４のｄ軸方向に生じるｄ軸電圧の指令値であるｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊を生成する。電流制御部３０は、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊とｑ軸電流検出値ｉ_ｑとの差が零に収束するように、モータ４のｑ軸方向に生じるｑ軸電圧の指令値であるｑ軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊を生成する。

【0023】

モータ４がブラシレスモータ直流モータの場合、電圧座標変換器１５は、位置・速度検出部１９によって検出された磁極位置θを用いて、ｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊及びｑ軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊を、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の相電圧指令ｖ_ｕ*，ｖ_ｖ*，ｖ_ｗ*に変換する。電流座標変換器１４は、位置・速度検出部１９によって検出された磁極位置θを用いて、電流検出部１１により検出された３相の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、２相のｄ軸電流検出値ｉ_ｄ及びｑ軸電流検出値ｉ_ｑに変換する。

【0024】

モータ４がステッピングモータの場合、電圧座標変換器１５は、位置・速度検出部１９によって検出された磁極位置θを用いて、ｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊及びｑ軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊を、各相の相電圧指令値に変換する。電流座標変換器１４は、位置・速度検出部１９によって検出された磁極位置θを用いて、電流検出部１１により検出された各相の相電流を、２相のｄ軸電流検出値ｉ_ｄ及びｑ軸電流検出値ｉ_ｑに変換する。

【0025】

同定部４０は、モータ４の機械的パラメータ（イナーシャ、粘性抵抗など）を同定する。モータ４に機械的負荷が接続されている場合、同定部４０は、その機械的負荷とモータ４を合わせた状態での機械的パラメータ（イナーシャＪと粘性係数Ｄ）を同定する。同定部４０は、モータ制御装置１００の内部又は外部にある。

【0026】

図２は、モータの機械的パラメータを同定する同定部の一例を示す機能ブロック図である。図２に示す同定部４０は、測定部５５、メモリ６０及び推定部５０を備える。

【0027】

測定部５５は、モータ４のｑ軸電流を所定の電流値にステップ状に変化させることでモータ４の回転速度ωの立ち上がり時間ｔｒを測定する。例えば、測定部５５は、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊を第１電流値Ｉｑ１にステップ状に変化させることで、モータ４の回転速度ωが零から所定の設定速度ωｓに上昇するまでの第１立ち上がり時間ｔｒ１を測定する。同様に、測定部５５は、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊を第１電流値Ｉｑ１とは異なる第２電流値Ｉｑ２にステップ状に変化させることで、モータ４の回転速度ωが零から所定の設定速度ωｓに上昇するまでの第２立ち上がり時間ｔｒ２を測定する。

【0028】

立ち上がり時間ｔｒは、ｑ軸電流の電流値、イナーシャＪの値及び粘性抵抗Ｄの値の影響を受け、それらの値の違いにより変化する特性がある。この特性に着目し、同定部４０等の演算部は、ｑ軸電流の電流値と、立ち上がり時間ｔｒと、イナーシャＪの値と、粘性抵抗Ｄの値との関係則（例えば、対応テーブルや演算式など）を実測により事前に自動で導出する。当該関係則は、作業者が事前に実測又はシミュレーション等を行うことにより、事前に導出されてもよい。そして、予め導出された対応テーブル等の関係則又は関係則を特定するためのデータは、メモリ６０に記憶される。

【0029】

推定部５０は、メモリ６０に記憶されたデータによって定められた関係則に基づいて、第１立ち上がり時間ｔｒ１の測定値及び第２立ち上がり時間ｔｒ２の測定値に対応するイナーシャＪ及び粘性抵抗Ｄを推定する。

【0030】

推定部５０は、イナーシャＪの推定値及び粘性抵抗Ｄの推定値を同定値としてメモリに保存する。イナーシャＪ及び粘性抵抗Ｄの各々の同定値は、速度制御部２０（図１）の制御ゲインの設定に利用される。なお、制御ゲインを設定するにあたり、必ずしもイナーシャＪ及び粘性抵抗Ｄの各々の同定値が速度制御部２０に入力されなくてもよい。例えば、同定部４０は、イナーシャＪ及び粘性抵抗Ｄの各々の同定値をユーザに提示し、ユーザから入力される情報に応じて、制御ゲインを設定してもよい。また、イナーシャＪ及び粘性抵抗Ｄの各々の同定値を直接利用せずユーザが独自に制御ゲインを設定してもよい。

【0031】

次に、ｑ軸電流の電流値と、立ち上がり時間ｔｒと、イナーシャＪの値と、粘性抵抗Ｄの値との関係則の導出について説明する。

【0032】

図３は、粘性抵抗Ｄを変化させた場合の、立ち上がり時間ｔｒとイナーシャＪとの関係の一例を示す図である。図３の上段のグラフの縦軸は、ｑ軸電流を零から所定の電流値Ｉｑ１にステップ状に変化させることで回転速度ωが零から一定の設定速度ωｓに上昇するまでの立ち上がり時間ｔｒを表す。図３の下段のグラフの縦軸は、ｑ軸電流を零から所定の電流値Ｉｑ２にステップ状に変化させることで回転速度ωが零から一定の設定速度ωｓに上昇するまでの立ち上がり時間ｔｒを表す。なお、Ｉｑ２は、Ｉｑ１よりも大きい。また、Ｉｑの電流値は、上記のＩｑ１，Ｉｑ２の２つだけでなく、Ｉｑ３など、３種類以上の複数の値を設定してもよい。

【0033】

図３に示すように、イナーシャＪは、立ち上がり時間ｔｒに略比例するので、
Ｊ＝Ｙ×ｔｒ ・・・式１
という関係式が成立するとみなすことができる。また、イナーシャ比率Ｙ（式１で表される一次直線の傾き）は、図３に示すように、粘性係数Ｄによって変化することがわかる。

【0034】

図４は、イナーシャ比率Ｙ（＝イナーシャＪ／立ち上がり時間ｔｒ）と粘性抵抗Ｄとの関係の一例を示す図であり、図３と同じ元データから作成されたグラフである。図４の上段のグラフは、ｑ軸電流を零から所定の電流値Ｉｑ１にステップ状に変化させた場合の、イナーシャ比率Ｙと粘性抵抗Ｄとの関係を示す。図４の下段のグラフは、ｑ軸電流を零から所定の電流値Ｉｑ２にステップ状に変化させた場合の、イナーシャ比率Ｙと粘性抵抗Ｄとの関係を示す。

【0035】

図４に示すように、イナーシャ比率Ｙは、粘性抵抗Ｄの一次関数によって近似可能なので、
Ｙ＝ｃ×Ｄ＋ｄ ・・・式２
という一次回帰式によって表すことができる。係数ｃは、一次回帰式の傾きであり、係数ｄは、一次回帰式の切片である。図５は、図４に示す各グラフの一次回帰式の傾き（係数ｃ）及び切片（係数ｄ）を示す表である。

【0036】

式２を式１に代入すると、
Ｊ＝（ｃ×Ｄ＋ｄ）×ｔｒ
＝ｃ×ｔｒ×Ｄ＋ｄ×ｔｒ ・・・式３
となる。ここで、
ａ＝ｃ×ｔｒ ・・・式４
ｂ＝ｄ×ｔｒ ・・・式５
と定義すると、式３は、
Ｊ＝ａ×Ｄ＋ｂ ・・・式６
と変形できる。

【0037】

図６は、ステップ状のｑ軸電流の電流値Ｉｑ１，Ｉｑ２それぞれの場合での、イナーシャＪと粘性抵抗Ｄとの関係の一例を示す。図６に示すように、ステップ状のｑ軸電流の電流値の違いによって、イナーシャＪと粘性抵抗Ｄとの直線（つまり、式６）が異なる。よって、ステップ状のｑ軸電流の電流値が異なる複数の直線の交点が、イナーシャＪの推定値と粘性抵抗Ｄの推定値に相当する。

【0038】

ｑ軸電流の電流値がＩｑ１のときの、ａ，ｂ，ｃ，ｄをそれぞれａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１とし、ｑ軸電流の電流値がＩｑ２のときの、ａ，ｂ，ｃ，ｄをそれぞれａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２とすると、
Ｊ＝ａ１×Ｄ＋ｂ１ ・・・式７
Ｊ＝ａ２×Ｄ＋ｂ２ ・・・式８
となる。式７と式８の両方を満たすイナーシャＪ及び粘性抵抗Ｄは、
Ｊ＝（ａ１×ｂ２－ａ２×ｂ１）／（ａ１－ａ２） ・・・式９
Ｄ＝（ｂ２－ｂ１）／（ａ１－ａ２） ・・・式１０
となる。ただし、
ａ１＝ｃ１×ｔｒ１・・・式１１
ｂ１＝ｄ１×ｔｒ１・・・式１２
ａ２＝ｃ２×ｔｒ２・・・式１３
ｂ２＝ｄ２×ｔｒ２・・・式１４
である。

【0039】

このように、ｑ軸電流の電流値と、立ち上がり時間ｔｒと、イナーシャＪの値と、粘性抵抗Ｄの値との関係則は、式９～１４の６つの式によって表すことができる。したがって、推定部５０は、第１立ち上がり時間ｔｒ１の測定値及び第２立ち上がり時間ｔｒ２の測定値を、立ち上がり時間ｔｒとイナーシャＪとの第１関係則に適用することで（この例では、式９，１１～１４に代入することで）、イナーシャＪを推定できる。また、推定部５０は、第１立ち上がり時間ｔｒ１の測定値及び第２立ち上がり時間ｔｒ２の測定値を、立ち上がり時間ｔｒと粘性抵抗Ｄとの第２関係則に適用することで（この例では、式１０～１４に代入することで）、粘性抵抗Ｄを推定できる。

【0040】

係数ｃ，ｄの値は、予め導出しておき、例えば図５に示すように、ｑ軸電流の電流値毎にメモリ６０に予め記憶される。推定部５０は、例えば、ｑ軸電流の電流値Ｉｑ１に対応する係数ｃ１，ｄ１の値と電流値Ｉｑ２に対応する係数ｃ２，ｄ２の値とを、メモリ６０から読み出して、式９～１４で表される関係則に適用する。

【0041】

＜同定方法１＞
図７は、同定方法１を示すフローチャートである。最初に、同定部４０は、モータ制御装置１００をベクトル制御による電流制御に設定し、ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊を零に固定した状態でｑ軸電流を制御する電流制御に設定する（ステップＳ１０）。

【0042】

次に、同定部４０は、ステップ状のｑ軸電流（Ｉ_ｑ電流）の電流値Ｉｑ１を設定し、Ｉ_ｑ電流が零から電流値Ｉｑ１に変化するステップ状のｑ軸電流を印加する（ステップＳ１１）。同定部４０は、モータ４の回転速度ωを観測し、回転速度ωが所定の設定速度ωｓに上昇するまでの立ち上がり時間ｔｒ１を測定する（ステップＳ１２）。例えば、同定部４０の測定部５５は、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊をステップ状に変化させることで、立ち上がり時間ｔｒ１を測定する。

【0043】

次に、同定部４０は、ステップ状のｑ軸電流（Ｉ_ｑ電流）の電流値Ｉｑ２を設定し、Ｉ_ｑ電流が零から電流値Ｉｑ２に変化するステップ状のｑ軸電流を印加する（ステップＳ１３）。同定部４０は、モータ４の回転速度ωを観測し、回転速度ωが所定の設定速度ωｓに上昇するまでの立ち上がり時間ｔｒ２を測定する（ステップＳ１４）。例えば、同定部４０の測定部５５は、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊をステップ状に変化させることで、立ち上がり時間ｔｒ２を測定する。

【0044】

同定部４０の推定部５０は、上述の関係則に基づいて、第１立ち上がり時間ｔｒ１の測定値及び第２立ち上がり時間ｔｒ２の測定値に対応するイナーシャＪ及び粘性抵抗Ｄを推定する（ステップＳ１５）。例えば、推定部５０は、ステップＳ１２で得られた第１立ち上がり時間ｔｒ１の測定値及びステップＳ１４で得られた第２立ち上がり時間ｔｒ２の測定値を、式９～１４で表される関係則に代入することで、イナーシャＪ及び粘性抵抗Ｄを推定する。推定部５０は、ステップＳ１５で得られたイナーシャＪ及び粘性抵抗Ｄの各推定値を同定値として確定し、メモリに保存する。

【0045】

このように、同定方法１では、同定部４０は、ｑ軸電流の複数種類のステップ状の変化のそれぞれに対する回転速度ωの立ち上がり時間の測定値を、式９～１４で示されるような簡易な演算式に代入することで、イナーシャＪ及び粘性抵抗Ｄを推定できる。したがって、最小二乗法による同定方法に比べて、イナーシャ及び粘性抵抗を推定する計算処理を低減することが可能となる。

【0046】

以上、制御装置、モータシステム及び同定方法を実施形態により説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

【0047】

例えば、ステップ状のｑ軸電流の電流値は、予め決められた固定値でも、ユーザ等により調整される値でも、モータ４の定格値に応じて設定される値でもよい。定格値は、モータの特性を表す値（特性値）の一例である。定格値には、例えば、モータの容量、電圧又は電流などがある。

【0048】

同定部４０は、電流値（ステップの高さ）が異なる複数のステップ状のｑ軸電流を複数回印加して得られる複数の立ち上が時間Ｔｒの平均値又は中央値を算出し、当該平均値又は中央値に対応するイナーシャ及び粘性抵抗を推定してもよい。

【符号の説明】

【0049】

１ モータシステム
４ モータ
１１電流検出部
１２ インバータ
１３ ＰＷＭ回路
１４ 電流座標変換器
１５ 電圧座標変換器
１６ 減算器
１７ 速度調節器
１８ 電流指令演算部
１９ 位置・速度検出部
２０ 速度制御部
３０ 電流制御部
４０ 同定部
５０ 推定部
５５ 測定部
６０ メモリ
１００ モータ制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】