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特開2024-66804電動機駆動制御装置および該方法ならびに電動機駆動制御システム
(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】P2024066804
(43)【公開日】2024-05-16
(54)【発明の名称】電動機駆動制御装置および該方法ならびに電動機駆動制御システム
(51)【国際特許分類】
H02P 21/00 20160101AFI20240509BHJP
【ＦＩ】
H02P21/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022176516
(22)【出願日】2022-11-02
(71)【出願人】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】100115381
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100111453
【弁理士】
【氏名又は名称】櫻井 智
(72)【発明者】
【氏名】河合 宏明
(72)【発明者】
【氏名】野木 俊宏
(72)【発明者】
【氏名】林 俊平
【テーマコード（参考）】
5H505
【Ｆターム（参考）】
5H505AA18
5H505BB03
5H505CC04
5H505DD03
5H505DD05
5H505DD08
5H505EE41
5H505EE49
5H505GG01
5H505GG03
5H505GG04
5H505GG07
5H505HA10
5H505HB01
5H505JJ03
5H505JJ04
5H505JJ24
5H505LL01
5H505LL22
5H505LL38
5H505LL42
(57)【要約】
【課題】本発明は、構成を簡素化できる電動機駆動制御装置、電動機駆動制御方法および電動機駆動制御システムを提供する。
【解決手段】本発明の電動機駆動制御装置は、インバータ回路の出力で駆動される電動機を制御する装置であって、複数の出力候補の中から所定の評価関数によって１つの出力候補を選択する選択部１２と、選択部１２で選択した出力候補を出力するように、前記インバータ回路を制御するインバータ制御部１３とを備え、前記評価関数は、互いに異なる複数の制御方式それぞれに対応した複数の制御方式対応項および複数の制御方式対応重み係数を含む関数であり、選択部１２は、制御方式を切り換える場合に、切り換え後の制御方式に対応する制御方式対応重み係数を、残余の制御方式に対応する制御方式対応重み係数より優位に設定する。
【選択図】図２
【解決手段】本発明の電動機駆動制御装置は、インバータ回路の出力で駆動される電動機を制御する装置であって、複数の出力候補の中から所定の評価関数によって１つの出力候補を選択する選択部１２と、選択部１２で選択した出力候補を出力するように、前記インバータ回路を制御するインバータ制御部１３とを備え、前記評価関数は、互いに異なる複数の制御方式それぞれに対応した複数の制御方式対応項および複数の制御方式対応重み係数を含む関数であり、選択部１２は、制御方式を切り換える場合に、切り換え後の制御方式に対応する制御方式対応重み係数を、残余の制御方式に対応する制御方式対応重み係数より優位に設定する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
インバータ回路の出力で駆動される電動機を制御する電動機駆動制御装置であって、
複数の出力候補の中から所定の評価関数によって１つの出力候補を選択する選択部と、
前記選択部で選択した出力候補を出力するように、前記インバータ回路を制御するインバータ制御部とを備え、
前記評価関数は、互いに異なる複数の制御方式それぞれに対応した複数の制御方式対応項および複数の制御方式対応重み係数を含む関数であり、
前記選択部は、制御方式を切り換える場合に、切り換え後の制御方式に対応する制御方式対応重み係数を、残余の制御方式に対応する制御方式対応重み係数より優位に設定する、
電動機駆動制御装置。
複数の出力候補の中から所定の評価関数によって１つの出力候補を選択する選択部と、
前記選択部で選択した出力候補を出力するように、前記インバータ回路を制御するインバータ制御部とを備え、
前記評価関数は、互いに異なる複数の制御方式それぞれに対応した複数の制御方式対応項および複数の制御方式対応重み係数を含む関数であり、
前記選択部は、制御方式を切り換える場合に、切り換え後の制御方式に対応する制御方式対応重み係数を、残余の制御方式に対応する制御方式対応重み係数より優位に設定する、
電動機駆動制御装置。
【請求項2】
前記選択部は、
前記インバータ回路で出力可能な時系列な電圧パターンを、互いに異なるように複数、前記複数の出力候補として生成する電圧パターン生成部と、
前記電圧パターン生成部で生成した複数の時系列な電圧パターンそれぞれについて、当該時系列な電圧パターンが前記電動機に入力された場合での、前記電動機における前記制御方式に応じた制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測する予測部と、
前記電圧パターン生成部で生成した複数の時系列な電圧パターンの中から、前記予測部で予測された前記電動機の各予測値の中で前記評価関数に基づく最も高い評価の予測値に対応する時系列な電圧パターンを前記１つの出力候補として選択する電圧パターン選択部とを備える、
請求項１に記載の電動機駆動制御装置。
前記インバータ回路で出力可能な時系列な電圧パターンを、互いに異なるように複数、前記複数の出力候補として生成する電圧パターン生成部と、
前記電圧パターン生成部で生成した複数の時系列な電圧パターンそれぞれについて、当該時系列な電圧パターンが前記電動機に入力された場合での、前記電動機における前記制御方式に応じた制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測する予測部と、
前記電圧パターン生成部で生成した複数の時系列な電圧パターンの中から、前記予測部で予測された前記電動機の各予測値の中で前記評価関数に基づく最も高い評価の予測値に対応する時系列な電圧パターンを前記１つの出力候補として選択する電圧パターン選択部とを備える、
請求項１に記載の電動機駆動制御装置。
【請求項3】
前記電動機を動力源として移動する所定のツールと、
前記ツールにおける所定の箇所の位置を測定する位置測定部とをさらに備え、
前記複数の制御方式は、前記ツールの位置偏差または前記位置偏差に基づく前記電動機の速度偏差に基づき制御する第１制御方式と、前記電動機のトルク偏差または前記トルク偏差基づく前記電動機の電流偏差に基づき制御する第２制御方式とであり、
前記選択部は、前記位置偏差と目標位置に対する所定の第１偏差閾値との第１比較結果および前記トルク偏差または前記電流偏差と所定の第２偏差閾値との第２比較結果に基づき第１制御方式と第２制御方式とを切り換える、
請求項１に記載の電動機駆動制御装置。
前記ツールにおける所定の箇所の位置を測定する位置測定部とをさらに備え、
前記複数の制御方式は、前記ツールの位置偏差または前記位置偏差に基づく前記電動機の速度偏差に基づき制御する第１制御方式と、前記電動機のトルク偏差または前記トルク偏差基づく前記電動機の電流偏差に基づき制御する第２制御方式とであり、
前記選択部は、前記位置偏差と目標位置に対する所定の第１偏差閾値との第１比較結果および前記トルク偏差または前記電流偏差と所定の第２偏差閾値との第２比較結果に基づき第１制御方式と第２制御方式とを切り換える、
請求項１に記載の電動機駆動制御装置。
【請求項4】
前記選択部は、制御方式を切り換える場合に、前記複数の制御方式対応重み係数を時間変化に伴い連続的に変化させることによって、切り換え後の制御方式に対応する制御方式対応重み係数を、残余の制御方式に対応する制御方式対応重み係数より優位に設定する、
請求項１に記載の電動機駆動制御装置。
請求項１に記載の電動機駆動制御装置。
【請求項5】
インバータ回路の出力で駆動される電動機を制御する電動機駆動制御方法であって、
複数の出力候補の中から所定の評価関数によって１つの出力候補を選択する選択工程と、
前記選択工程で選択した出力候補を出力するように、前記インバータ回路を制御するインバータ制御工程とを備え、
前記評価関数は、互いに異なる複数の制御方式それぞれに対応した複数の制御方式対応項および複数の制御方式対応重み係数を含む関数であり、
前記選択工程は、制御方式を切り換える場合に、切り換え後の制御方式に対応する制御方式対応重み係数を、残余の制御方式に対応する制御方式対応重み係数より優位に設定する、
電動機駆動制御方法。
複数の出力候補の中から所定の評価関数によって１つの出力候補を選択する選択工程と、
前記選択工程で選択した出力候補を出力するように、前記インバータ回路を制御するインバータ制御工程とを備え、
前記評価関数は、互いに異なる複数の制御方式それぞれに対応した複数の制御方式対応項および複数の制御方式対応重み係数を含む関数であり、
前記選択工程は、制御方式を切り換える場合に、切り換え後の制御方式に対応する制御方式対応重み係数を、残余の制御方式に対応する制御方式対応重み係数より優位に設定する、
電動機駆動制御方法。
【請求項6】
前記選択工程は、
前記インバータ回路で出力可能な時系列な電圧パターンを、互いに異なるように複数、前記複数の出力候補として生成する電圧パターン生成工程と、
前記電圧パターン生成工程で生成した複数の時系列な電圧パターンそれぞれについて、当該時系列な電圧パターンが前記電動機に入力された場合での、前記電動機における前記制御方式に応じた制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測する予測工程と、
前記電圧パターン生成工程で生成した複数の時系列な電圧パターンの中から、前記予測工程で予測された前記電動機の各予測値の中で前記評価関数に基づく最も高い評価の予測値に対応する時系列な電圧パターンを前記１つの出力候補として選択する電圧パターン選択工程とを備える、
請求項５に記載の電動機駆動制御方法。
前記インバータ回路で出力可能な時系列な電圧パターンを、互いに異なるように複数、前記複数の出力候補として生成する電圧パターン生成工程と、
前記電圧パターン生成工程で生成した複数の時系列な電圧パターンそれぞれについて、当該時系列な電圧パターンが前記電動機に入力された場合での、前記電動機における前記制御方式に応じた制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測する予測工程と、
前記電圧パターン生成工程で生成した複数の時系列な電圧パターンの中から、前記予測工程で予測された前記電動機の各予測値の中で前記評価関数に基づく最も高い評価の予測値に対応する時系列な電圧パターンを前記１つの出力候補として選択する電圧パターン選択工程とを備える、
請求項５に記載の電動機駆動制御方法。
【請求項7】
前記電動機を動力源として移動する所定のツールと、
前記ツールにおける所定の箇所の位置を測定する位置測定部とをさらに備え、
前記複数の制御方式は、前記ツールの位置偏差または前記位置偏差に基づく前記電動機の速度偏差に基づき制御する第１制御方式と、前記電動機のトルク偏差または前記トルク偏差基づく前記電動機の電流偏差に基づき制御する第２制御方式とであり、
前記選択工程は、前記位置偏差と目標位置に対する所定の第１偏差閾値との第１比較結果および前記トルク偏差または前記電流偏差と所定の第２偏差閾値との第２比較結果に基づき第１制御方式と第２制御方式とを切り換える、
請求項５に記載の電動機駆動制御方法。
前記ツールにおける所定の箇所の位置を測定する位置測定部とをさらに備え、
前記複数の制御方式は、前記ツールの位置偏差または前記位置偏差に基づく前記電動機の速度偏差に基づき制御する第１制御方式と、前記電動機のトルク偏差または前記トルク偏差基づく前記電動機の電流偏差に基づき制御する第２制御方式とであり、
前記選択工程は、前記位置偏差と目標位置に対する所定の第１偏差閾値との第１比較結果および前記トルク偏差または前記電流偏差と所定の第２偏差閾値との第２比較結果に基づき第１制御方式と第２制御方式とを切り換える、
請求項５に記載の電動機駆動制御方法。
【請求項8】
前記選択工程は、制御方式を切り換える場合に、前記複数の制御方式対応重み係数を時間変化に伴い連続的に変化させることによって、切り換え後の制御方式に対応する制御方式対応重み係数を、残余の制御方式に対応する制御方式対応重み係数より優位に設定する、
請求項５に記載の電動機駆動制御方法。
請求項５に記載の電動機駆動制御方法。
【請求項9】
電動機と、
前記電動機を駆動するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御することで前記電動機を制御する電動機駆動制御部とを備え、
前記電動機駆動制御部は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電動機駆動制御装置である、
電動機駆動制御システム。
前記電動機を駆動するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御することで前記電動機を制御する電動機駆動制御部とを備え、
前記電動機駆動制御部は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電動機駆動制御装置である、
電動機駆動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電動機の駆動を制御する電動機駆動制御装置および電動機駆動制御方法に関する。そして、本発明は、前記電動機駆動制御装置を備える電動機駆動制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
電動機は、動力源として様々なシステムに用いられており、前記システムの用途に応じて適宜にその駆動が制御される。例えば、電動機の速度を制御する速度制御や、電動機の推力（出力トルク）を制御する推力制御（トルク制御）等がある。これら各制御方式間の相互移行では、制御方式自体を切り換えることが一般的であり、例えば、特許文献１に開示された技術がある。
【0003】
この特許文献１に開示されたモータ制御装置は、エンコーダを備えたモータを制御するモータ制御装置であって、前記モータによって駆動される機械負荷が加圧対象物に接近し、かつ、前記機械負荷の最終位置が前記加圧対象物の一定距離手前となるべき指令値である位置指令を生成する位置指令生成部と、前記エンコーダで検出された前記モータの位置が前記位置指令に追従するように第１の速度指令を出力する位置制御部と、前記加圧対象物に加えるべき圧力または力の指令値である圧力指令を生成する圧力指令生成部と、前記機械負荷が前記加圧対象物に押し当てられたときに、前記機械負荷で検出された圧力または力が前記圧力指令に追従するように第２の速度指令を出力する圧力制御部と、前記機械負荷が前記加圧対象物に接触する際の前記モータの速度の上限を規定するクリープ速度と、前記第１の速度指令と、前記第２の速度指令との何れか１つを選択し、前記モータが動作すべき速度指令として出力する速度指令選択部と、前記速度指令選択部が出力する速度指令に前記モータの速度が追従するように前記モータに電流を供給する電流指令を出力する速度制御部と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６１１３３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前記特許文献１に開示されたモータ制御装置は、異なる複数の制御方式ごとに複数の制御部を備えるため、その構成が複雑になってしまっている。
【0006】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、構成を簡素化できる電動機駆動制御装置および電動機駆動制御方法ならびに前記電動機駆動制御装置を備える電動機駆動制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる電動機駆動制御装置は、インバータ回路の出力で駆動される電動機を制御する装置であって、複数の出力候補の中から所定の評価関数によって１つの出力候補を選択する選択部と、前記選択部で選択した出力候補を出力するように、前記インバータ回路を制御するインバータ制御部とを備え、前記評価関数は、互いに異なる複数の制御方式それぞれに対応した複数の制御方式対応項および複数の制御方式対応重み係数を含む関数であり、前記選択部は、制御方式を切り換える場合に、切り換え後の制御方式に対応する制御方式対応重み係数を、残余の制御方式に対応する制御方式対応重み係数より優位に設定する。
【0008】
このような電動機駆動制御装置は、評価関数の制御方式対応重み係数を変えることによって制御方式を切り換えるので、電動機を駆動するインバータ回路を制御するインバータ制御部の構成を簡素化でき、したがって、上記電動機駆動制御装置の構成が簡素化できる。
【0009】
他の一態様では、上述の電動機駆動制御装置において、前記選択部は、前記インバータ回路で出力可能な時系列な電圧パターンを、互いに異なるように複数、前記複数の出力候補として生成する電圧パターン生成部と、前記電圧パターン生成部で生成した複数の時系列な電圧パターンそれぞれについて、当該時系列な電圧パターンが前記電動機に入力された場合での、前記電動機における前記制御方式に応じた制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測する予測部と、前記電圧パターン生成部で生成した複数の時系列な電圧パターンの中から、前記予測部で予測された前記電動機の各予測値の中で前記評価関数に基づく最も高い評価の予測値に対応する時系列な電圧パターンを前記１つの出力候補として選択する電圧パターン選択部とを備える。好ましくは、前記選択部は、前記インバータ回路で出力可能な時系列な電圧パターンを、互いに異なるように複数、前記複数の出力候補として生成する電圧パターン生成処理を実施する電圧パターン生成部と、前記電圧パターン生成部で生成した複数の時系列な電圧パターンそれぞれについて、当該時系列な電圧パターンが前記電動機に入力された場合での、前記電動機における前記制御方式に応じた制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測する予測処理を実施する予測部と、前記電圧パターン生成部で生成した複数の時系列な電圧パターンの中から、前記予測部で予測された前記電動機の各予測値の中で前記評価関数に基づく最も高い評価の予測値に対応する時系列な電圧パターンを前記１つの出力候補として選択する電圧パターン選択処理を実施する電圧パターン選択部とを備え、前記インバータ制御部は、前記選択部で選択した出力候補を出力するように、前記インバータ回路を制御するインバータ制御処理を実施し、前記電動機駆動制御装置は、前記電圧パターン生成処理、前記予測処理、前記電圧パターン選択処理および前記インバータ制御処理を、前記電圧パターン生成部、前記予測部、前記電圧パターン選択部および前記インバータ制御部に、所定の制御周期で繰り返し実施させる繰返し制御部をさらに備える。
【0010】
このような電動機駆動制御装置は、有限時間における最適化を繰り返す、いわゆるモデル予測制御を用いるので、制御方式対応重み係数の切り換えにより電動機に生じる不連続な挙動の変化を回避または低減できる。
【0011】
他の一態様では、上述の電動機駆動制御装置において、前記電動機を動力源として移動する所定のツールと、前記ツールにおける所定の箇所の位置を測定する位置測定部とをさらに備え、前記複数の制御方式は、前記ツールの位置偏差または前記位置偏差に基づく前記電動機の速度偏差に基づき制御する第１制御方式と、前記電動機のトルク偏差または前記トルク偏差基づく前記電動機の電流偏差に基づき制御する第２制御方式とであり、前記選択部は、前記位置偏差と目標位置に対する所定の第１偏差閾値との第１比較結果および前記トルク偏差または前記電流偏差と所定の第２偏差閾値との第２比較結果に基づき第１制御方式と第２制御方式とを切り換える。
【0012】
このような電動機駆動制御装置は、電動機を動力源とするツールに、第１制御方式で例えば張り付け動作をさせることができ、第２制御方式で例えば押し込み動作をさせることができ、これら張り付け動作と押し込み動作とを切り換える際に、制御方式対応重み係数の切り換えにより電動機に生じる不連続な挙動の変化を回避または低減できる。
【0013】
他の一態様では、上述の電動機駆動制御装置において、前記選択部は、制御方式を切り換える場合に、前記複数の制御方式対応重み係数を時間変化に伴い連続的に変化させることによって、切り換え後の制御方式に対応する制御方式対応重み係数を、残余の制御方式に対応する制御方式対応重み係数より優位に設定する。
【0014】
このような電動機駆動制御装置は、制御方式を切り換える場合に、前記複数の制御方式対応重み係数を時間変化に伴い連続的に変化させるので、円滑な制御方式の移行を実現できる。
【0015】
本発明の他の一態様にかかる電動機駆動制御方法は、インバータ回路の出力で駆動される電動機を制御する方法であって、複数の出力候補の中から所定の評価関数によって１つの出力候補を選択する選択工程と、前記選択工程で選択した出力候補を出力するように、前記インバータ回路を制御するインバータ制御工程とを備え、前記評価関数は、互いに異なる複数の制御方式それぞれに対応した複数の制御方式対応項および複数の制御方式対応重み係数を含む関数であり、前記選択工程は、制御方式を切り換える場合に、切り換え後の制御方式に対応する制御方式対応重み係数を、残余の制御方式に対応する制御方式対応重み係数より優位に設定する。
【0016】
このような電動機駆動制御方法は、評価関数の制御方式対応重み係数を変えることによって制御方式を切り換えるので、電動機を駆動するインバータ回路を制御するインバータ制御部の構成を簡素化でき、したがって、前記インバータ回路の出力で駆動される電動機を制御する電動機駆動制御装置の構成が簡素化できる。
【0017】
他の一態様では、上述の電動機駆動制御方法において、前記選択工程は、前記インバータ回路で出力可能な時系列な電圧パターンを、互いに異なるように複数、前記複数の出力候補として生成する電圧パターン生成工程と、前記電圧パターン生成工程で生成した複数の時系列な電圧パターンそれぞれについて、当該時系列な電圧パターンが前記電動機に入力された場合での、前記電動機における前記制御方式に応じた制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測する予測工程と、前記電圧パターン生成工程で生成した複数の時系列な電圧パターンの中から、前記予測工程で予測された前記電動機の各予測値の中で前記評価関数に基づく最も高い評価の予測値に対応する時系列な電圧パターンを前記１つの出力候補として選択する電圧パターン選択工程とを備える。
【0018】
このような電動機駆動制御方法は、有限時間における最適化を繰り返す、いわゆるモデル予測制御を用いるので、制御方式対応重み係数の切り換えにより電動機に生じる不連続な挙動の変化を回避または低減できる。
【0019】
他の一態様では、上述の電動機駆動制御方法において、前記電動機を動力源として移動する所定のツールと、前記ツールにおける所定の箇所の位置を測定する位置測定部とをさらに備え、前記複数の制御方式は、前記ツールの位置偏差または前記位置偏差に基づく前記電動機の速度偏差に基づき制御する第１制御方式と、前記電動機のトルク偏差または前記トルク偏差基づく前記電動機の電流偏差に基づき制御する第２制御方式とであり、前記選択部は、前記位置偏差と目標位置に対する所定の第１偏差閾値との第１比較結果および前記トルク偏差または前記電流偏差と所定の第２偏差閾値との第２比較結果に基づき第１制御方式と第２制御方式とを切り換える。
【0020】
このような電動機駆動制御方法は、電動機を動力源とするツールに、第１制御方式で例えば張り付け動作をさせることができ、第２制御方式で例えば押し込み動作をさせることができ、これら張り付け動作と押し込み動作とを切り換える際に、制御方式対応重み係数の切り換えにより電動機に生じる不連続な挙動の変化を回避または低減できる。
【0021】
他の一態様では、上述の電動機駆動制御方法において、前記選択工程は、制御方式を切り換える場合に、前記複数の制御方式対応重み係数を時間変化に伴い連続的に変化させることによって、切り換え後の制御方式に対応する制御方式対応重み係数を、残余の制御方式に対応する制御方式対応重み係数より優位に設定する。
【0022】
このような電動機駆動制御方法は、制御方式を切り換える場合に、前記複数の制御方式対応重み係数を時間変化に伴い連続的に変化させるので、円滑な制御方式の移行を実現できる。
【0023】
本発明の他の一態様にかかる電動機駆動制御システムは、電動機と、前記電動機を駆動するインバータ回路と、前記インバータ回路を制御することで前記電動機を制御する電動機駆動制御部とを備え、前記電動機駆動制御部は、これら上述のいずれかの電動機駆動制御装置である。
【0024】
これによれば、これら上述のいずれかの電動機駆動制御装置を備えた電動機駆動制御システムが提供できる。このような電動機駆動制御システムは、これら上述のいずれかの電動機駆動制御装置を備えるので、その構成が簡素化できる。
【発明の効果】
【0025】
本発明にかかる電動機駆動制御装置および電動機駆動制御方法は、構成を簡素化できる。本発明によれば、この電動機駆動制御装置を備えた電動機駆動制御システムが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】実施形態における電動機駆動制御システムの構成を示すブロック図である。
【図2】前記電動機駆動制御システムにおけるＭＰＣ制御部の構成を示すブロック図である。
【図3】前記電動機駆動制御システムにおけるインバータ回路の構成を示す回路図である。
【図4】前記インバータ回路で出力可能な電圧を示すベクトル図である。
【図5】前記インバータ回路で出力可能な時系列な電圧パターンの一例を説明するための図である。
【図6】前記電動機駆動制御システムの一適用例を説明するための図である。
【図7】前記電動機駆動制御システムにおける動作を示すフローチャートである。
【図10】第２変形形態において、制御方式対応重み係数の変化を示すグラフである。
【図11】一例として、シミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【0028】
図１は、実施形態における電動機駆動制御システムの構成を示すブロック図である。図２は、前記電動機駆動制御システムにおけるＭＰＣ制御部の構成を示すブロック図である。図３は、前記電動機駆動制御システムにおけるインバータ回路の構成を示す回路図である。図４は、前記インバータ回路で出力可能な電圧を示すベクトル図である。図５は、前記インバータ回路で出力可能な時系列な電圧パターンの一例を説明するための図である。図６は、前記電動機駆動制御システムの一適用例を説明するための図である。図６Ａは、前記電動機駆動制御システムが適用される押当て装置の構成を示し、図６Ｂは、各制御方式のタイムチャートを示す。
【0029】
実施形態における電動機駆動制御システムは、電動機を、制御しつつ、駆動するシステムであり、インバータ回路の出力で駆動される電動機を制御する電動機駆動制御装置を備える。本実施形態では、電動機駆動制御システムＳは、モデル予測制御を用いたベクトル制御によって、電動機を、制御しつつ、駆動する。このような電動機駆動制御システムＳは、例えば、図１に示すように、電動機Ｍと、インバータ回路ＩＶと、ＰＷＭ変調器ＰＷと、２相３相変換部ＣＶ１と、モデル予測制御部ＭＣと、３相２相変換部ＣＶ２と、電流測定部ＣＳと、速度測定部ＶＳとを備える。このような電動機駆動制御システムＳは、例えば、図６に示す押当て装置Ｄに適用され、比例制御部ＰＣと、減算部ＳＵと、位置測定部ＰＳとをさらに備える。
【0030】
電動機Ｍは、インバータ回路ＩＶに接続され、インバータ回路ＩＶの交流出力で駆動される電動機である。例えば、電動機Ｍは、インバータ回路ＩＶから出力されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相交流電流で駆動される同期電動機、より具体的には、本実施形態では永久磁石式同期電動機（ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ、ＰＭＳＭ）である。より詳しくは、本実施形態では、電動機Ｍは、リニア式のＰＭＳＭであるが、回転式のＰＭＳＭであってもよい。なお、電動機Ｍは、これに限定されるものではなく、例えば、誘導電動機（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｔｏｒ、ＩＭ）やＳＲモータ(Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ ｍｏｔｏｒ、ＳＲＭ）等の他の種類であってもよい。
【0031】
図６に示す一適用例では、電動機駆動制御システムＳは、押当て装置Ｄの電動機（ここではリニア式のＰＭＳＭ）Ｍを前記電動機Ｍの一例として制御する。この押当て装置Ｄは、電動機Ｍと、この電動機Ｍを動力源として稼働する押当てツールＴＬと、前記押当てツールＴＬにおける所定の箇所（例えば先端）の位置を測定する位置測定部ＰＳとを備える。電動機Ｍは、固定子ＳＴと、電磁的な相互作用により前記固定子ＳＴに対し出没方向にリニアに移動する可動子ＲＴとを備える。押当てツールＴＬは、例えば円柱状の部材であり、押当てツールＴＬを電動機Ｍの可動子ＲＴに連結し支持する板状の連結支持部材ＨＳによって前記可動子ＲＴに連結される。押当てツールＴＬは、連結支持部材ＨＳを介して可動子ＲＴの移動により、ワークＷＫに対しその先端が離接する。可動子ＲＴがワークＷＫに向かう方向に移動すると、押当てツールＴＬの先端は、ワークＷＫに近接し、当接し、そして、押し込められる。位置測定部ＰＳは、例えば、固定子ＳＴに対する可動子ＲＴの位置（出没量）を検出するリニア式エンコーダであり、前記検出した可動子ＲＴの位置と可動子ＲＴの出没方向の寸法（長さ）とから前記先端の位置を測定する。位置測定部ＰＳは、その測定した前記先端の位置を減算部ＳＵに出力する。なお、位置測定部ＰＳは、このようなリニア式エンコーダに限らず、押当てツールＴＬにおける先端の位置を測定できれば、他の装置であってよい。
【0032】
図１に戻って、ＰＷＭ変調器ＰＷは、変更可能なパルス幅で矩形波を出力する回路であり、インバータ回路ＩＶは、直流電力を交流電力に変換する回路であり、本実施形態では、ＰＷＭ変調器ＰＷおよびインバータ回路ＩＶにより、三相交流電力で電動機を駆動する、いわゆる３相ＰＷＭインバータモータドライバが構成される。これらＰＷＭ変調器ＰＷおよびインバータ回路ＩＶは、２相３相変換部ＣＶ１を介してモデル予測制御部ＭＣに接続され、モデル予測制御部ＭＣの制御に従って、所定の直流電源Ｖｄｃからの直流電力を、所定の周波数の交流電力へ変換する。より具体的には、ＰＷＭ変調器ＰＷは、モデル予測制御部ＭＣの制御に従った周波数およびパルス幅の矩形波を後述の制御信号（ＩＶ制御信号）としてインバータ回路ＩＶへ出力する回路である。インバータ回路ＩＶは、ＰＷＭ変調器ＰＷに接続され、ＰＷＭ変調器ＰＷからのＩＶ制御信号に従って、直流電源Ｖｄｃの直流電力を、所定の周波数の交流電力へ変換する回路である。インバータ回路ＩＶは、例えば、図３に示すように、直列に接続された２個のスイッチング素子Ｔｒを１組として、互いに並列に接続された３組Ｔｒ１、Ｔｒ４；Ｔｒ２、Ｔｒ５；Ｔｒ３、Ｔｒ６を備える。より具体的には、インバータ回路ＩＶは、６個の第１ないし第６スイッチングＴｒ１～Ｔｒ６を備える。これら第１ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ６は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の、オンオフするスイッチ機能を持つ電力用半導体素子である。第１ないし第３スイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ３の各一方端子（例えば各コレクタ端子）は、それぞれ、直流電源Ｖｄｃの一方端子に接続される。第１スイッチング素子Ｔｒ１の他方端子（例えばエミッタ端子）は、第４スイッチング素子Ｔｒ４の一方端子（例えば各コレクタ端子）に接続される。第２スイッチング素子Ｔｒ２の他方端子（例えばエミッタ端子）は、第５スイッチング素子Ｔｒ５の一方端子（例えば各コレクタ端子）に接続される。第３スイッチング素子Ｔｒ３の他方端子（例えばエミッタ端子）は、第６スイッチング素子Ｔｒ６の一方端子（例えば各コレクタ端子）に接続される。これら第４ないし第６スイッチング素子Ｔｒ４～Ｔｒ６の各他方端子（例えば各エミッタ端子）は、それぞれ、直流電源Ｖｄｃの他方端子に接続される。これら第１ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ６における、スイッチング素子ＴｒをオンオフするためのＩＶ制御信号が入力される各制御端子（例えばゲート端子）は、ＰＷＭ変調器ＰＷに接続される。これら第１ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ６それぞれにおいて、その一方端子と他方端子との各間それぞれには、他方端子にアノード端子を接続した各ダイオードＤ１～Ｄ６が接続される。そして、第１スイッチング素子Ｔｒ１と第４スイッチング素子Ｔｒ４とを接続する第１接続点は、例えばＵ相の交流電流を出力し、電動機ＭのＵ相を接続する入力端子に接続される。第２スイッチング素子Ｔｒ２と第５スイッチング素子Ｔｒ５とを接続する第２接続点は、例えばＶ相の交流電流を出力し、電動機ＭのＶ相を接続する入力端子に接続される。第３スイッチング素子Ｔｒ３と第６スイッチング素子Ｔｒ６とを接続する第３接続点は、例えばＷ相の交流電流を出力し、電動機ＭのＷ相を接続する入力端子に接続される。このような構成では、インバータ回路ＩＶは、いわゆる２レベル３相インバータ回路であり、各組の一方のスイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３と他方のスイッチング素子Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６とは、互いに逆のスイッチング態様（一方がオンの場合には他方がオフで、一方がオフの場合には他方がオンである態様）となるように、ＰＷＭ変調器ＰＷからのＩＶ制御信号に従って制御され、直流電源Ｖｄｃの直流電力を変換してＵ相、Ｖ相およびＷ相の３相の交流電流を電動機Ｍへ出力する。
【0033】
電流測定部ＣＳは、３相２相変換部ＣＶ２に接続され、インバータ回路ＩＶから電動機Ｍへ流れる電流、本実施形態では、Ｕ相電流、Ｖ相電流およびＷ相電流それぞれを測定し、その各測定結果を３相２相変換部ＣＶ２へ出力する装置である。電流測定部ＣＳは、例えば交流電流計を備えて構成される。
【0034】
速度測定部ＶＳは、２相３相変換部ＣＶ１、３相２相変換部ＣＶ２およびモデル予測制御部ＭＣそれぞれに接続され、電動機Ｍにおける可動子ＲＴの速度を測定し、その測定結果の速度を２相３相変換部ＣＶ１、３相２相変換部ＣＶ２およびモデル予測制御部ＭＣそれぞれに出力する装置である。速度測定部ＶＳは、位置測定部ＰＳの測定結果を時間微分することによって速度を求める。速度測定部ＶＳは、これに限らず他の構成であってもよく、例えばレーザドップラ式の速度センサ等を備えて構成されてもよい。
【0035】
なお、電動機Ｍが回転式のＰＭＳＭである場合、速度測定部ＶＳに代え、回転角度測定部（不図示）が用いられ、モデル予測制御部ＭＣには回転速度処理部（不図示）を介して出力される。前記回転角度測定部は、２相３相変換部ＣＶ１、３相２相変換部ＣＶ２および前記回転速度処理部それぞれに接続され、電動機Ｍにおける磁極位置を角度で測定し、その測定結果（回転角度、電気角（＝機械角／電動機Ｍの極対数））を２相３相変換部ＣＶ１、３相２相変換部ＣＶ２および前記回転速度処理部それぞれに出力する装置である。前記回転角度測定部は、例えば、ロータリエンコーダ（パルスジェネレータ）や、ホールＩＣ等を備えて構成される。なお、センサレスの場合には、前記回転角度測定部は、電動機Ｍのモデルを用いて電流および電圧から電動機Ｍの回転角度を求めてもよい。前記回転速度処理部は、モデル予測制御部ＭＣに接続され、前記回転角度測定部から入力された測定結果（回転角度）から、電動機Ｍの回転速度を求め、この求めた回転速度をモデル予測制御部ＭＣへ出力するものである。例えば、前記回転角度測定部で測定された回転角度を時間微分して電動機Ｍの極対数ｐの逆数を乗じることによって回転速度が求められる。
【0036】
２相３相変換部ＣＶ１は、モデル予測制御部ＭＣおよびＰＷＭ変調器ＰＷＭそれぞれに接続され、速度測定部ＶＳから入力された測定結果（速度）およびモデル予測制御部ＭＣで後述のように求められた電圧パターンに基づく目標電圧ｖｄ
＊、ｖｑ
＊から、この目標電圧ｖｄ
＊、ｖｑ
＊に対応する目標のＵ相電流、Ｖ相電流およびＷ相電流をインバータ回路ＩＶから出力するようにＰＷＭ変調器ＰＷを制御するための制御信号（ＰＷＭ制御信号）を求め、このＰＷＭ制御信号をＰＷＭ変調器ＰＷへ出力するものである。
【0037】
３相２相変換部ＣＶ２は、モデル予測制御部ＭＣに接続され、電流測定部ＣＳから入力された測定結果（Ｕ相電流、Ｖ相電流およびＷ相電流）および速度測定部ＶＳから入力された測定結果（速度）から、いわゆるクラーク（Ｃｌａｒｋｅ）変換およびパーク（Ｐａｒｋ）変換によって、励磁電流（ｄ軸電流）ｉｄおよびトルク分電流（ｑ軸電流）ｉｑを求め、この求めたｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑをモデル予測制御部ＭＣへ出力するものである。
【0038】
モデル予測制御部ＭＣは、モデル予測制御を用いたベクトル制御によって、電動機ＭをＰＷＭ変調器ＰＷおよびインバータ回路ＩＶを介して駆動制御するものである。モデル予測制御部ＭＣは、より具体的には、例えば、図２に示すように、制御部１１と、選択部１２と、インバータ制御部１３とを備える。
【0039】
制御部１１は、電動機駆動制御システムＳの各部を当該各部の機能に応じて制御し、電動機駆動制御システムＳ全体の制御を司るものである。
【0040】
選択部１２は、複数の出力候補の中から所定の評価関数によって１つの出力候補を選択するものである。インバータ制御部１３は、前記選択部１２で選択した出力候補を出力するように、前記インバータ回路ＩＶを制御するものである。前記評価関数は、互いに異なる複数の制御方式それぞれに対応した複数の制御方式対応項および複数の制御方式対応重み係数を含む関数である。例えば、前記評価関数は、複数の制御方式それぞれについて、当該制御方式に対応する制御方式対応項に制御方式対応重み係数を乗算し、各乗算結果を線形結合した多項式である。選択部１２は、制御方式を切り換える場合に、切り換え後の制御方式に対応する制御方式対応重み係数を、残余の制御方式に対応する制御方式対応重み係数より優位に設定する。
【0041】
より具体的には、選択部１２は、電圧パターン生成部１２１と、予測部１２２と、電圧パターン選択部１２３とを機能的に備える。
【0042】
電圧パターン生成部１２１は、インバータ回路ＩＶで出力可能な時系列な電圧パターンを、互いに異なるように複数、前記複数の出力候補として生成するものである。すなわち、電圧パターン生成部１２１は、インバータ回路ＩＶで出力可能な時系列な電圧パターンを、互いに異なるように複数、生成する電圧パターン生成処理を実施する。インバータ回路ＩＶは、本実施形態では、上述のように、２レベル３相インバータであるので、第１ないし第６スイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ６のスイッチング態様に応じて、図４に示すように、２３＝８通りの電圧を出力できる。なお、電圧ベクトルＶ０は、第１ないし第３スイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ３がオフであって第４ないし第６スイッチング素子Ｔｒ４～Ｔｒ６がオンであり、電動機Ｍに給電されない場合（Ｖ０＝（０、０、０））である。電圧ベクトルＶ７は、第１ないし第３スイッチング素子Ｔｒ１～Ｔｒ３がオンであって第４ないし第６スイッチング素子Ｔｒ４～Ｔｒ６がオフであり、電動機Ｍに給電されない場合（Ｖ７＝（０、０、０））である。時系列な電圧パターンは、予測する制御周期数である予測ホライズン、および、制御入力である電圧を可変とする制御周期数である制御ホライズンによって決定される。このため、モデル予測制御部ＭＣには、予め予測ホライズンの数値および制御ホライズンの数値が、モデル予測制御の仕様等に応じて適宜に予め設定され、電圧パターン生成部１２１は、インバータ回路ＩＶで出力可能な電圧（上述では８通り）、予測ホライズンの数値および制御ホライズンの数値に応じて互いに異なる複数の時系列な電圧パターンを生成する。図５には、一例として、予測ホライズンＮｐが２であり、制御ホライズンＮｃが１である場合のインバータ回路ＩＶで出力可能な全ての時系列な電圧パターンが樹形図で図示されている。図５では、現在のＮ番目の制御における電圧に対し、予測ホライズンＮｐが２であるので、次の（Ｎ＋１）番目の制御における電圧と、さらに次の（Ｎ＋２）番目の制御における電圧とが予測され、制御ホライズンＮｃが１であるので、インバータ回路ＩＶで出力可能な全ての時系列な電圧パターンは、現在のＮ番目の制御における電圧から、次の（Ｎ＋１）番目の制御では、８通りの電圧Ｖ０～Ｖ８に分岐し、さらに次の（Ｎ＋２）番目の制御では、各電圧Ｖ０～Ｖ８から、それぞれ当該電圧Ｖ０～Ｖ８に維持された８組の時系列な電圧パターンである。なお、他の一例として、予測ホライズンが２であり、制御ホライズンが２である場合、現在のＮ番目の制御における電圧に対し、予測ホライズンが２であるので、次の（Ｎ＋１）番目の制御における電圧と、さらに次の（Ｎ＋２）番目の制御における電圧とが予測され、制御ホライズンが２であるので、インバータ回路ＩＶで出力可能な全ての時系列な電圧パターンは、（Ｎ＋１）番目の制御および（Ｎ＋２）番目の制御それぞれで８通りの電圧Ｖ０～Ｖ８に分岐し、６４組の時系列な電圧パターンである。
【0043】
予測部１２２は、電圧パターン生成部１２１で生成した複数の時系列な電圧パターンそれぞれについて、当該時系列な電圧パターンが電動機Ｍに入力された場合での、前記電動機Ｍにおける前記制御方式に応じた制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測するものである。すなわち、予測部１２２は、電圧パターン生成部１２１で生成した複数の時系列な電圧パターンそれぞれについて、当該時系列な電圧パターンが電動機Ｍに入力された場合での、前記電動機Ｍにおける前記制御方式に応じた制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測する予測処理を実施する。本実施形態では、制御方式は、図１および図６に示す場合、押当てツールＴＬの位置偏差または前記位置偏差に基づく電動機Ｍの速度偏差に基づき制御する第１制御方式（位置制御、速度制御）と、前記電動機Ｍのトルク偏差または前記トルク偏差基づく前記電動機Ｍの電流偏差に基づき制御する第２制御方式（トルク制御、電流制御）とであり、第１制御方式と第２制御方式との切り換えでは、切り換え後の制御方式に対応する制御方式対応重み係数が、残余の制御方式に対応する制御方式対応重み係数より優位に設定される。これにより、制御方式（制御モード）の移行（一方の制御方式から他方の制御方式への移行）が実現される。
【0044】
より具体的には、本実施形態では、位置制御およびトルク制御が実施されるので、電動機Ｍにおける制御方式に応じた制御目的に関する所定の物理量は、速度および電流である。このため、予測部１２２は、ｋ番目の制御におけるｄ軸電流ｉｄ（ｋ）、ｑ軸電流ｉｑ（ｋ）、速度ｖｍ（ｋ）およびｄ軸電圧ｖｄ（ｋ）から、次式１を用いることによって、（ｋ＋１）番目の制御におけるｄ軸電流ｉｄ
Ｐ（ｋ＋１）を予測し、ｋ番目の制御におけるｄ軸電流ｉｄ（ｋ）、ｑ軸電流ｉｑ（ｋ）、速度ｖｍ（ｋ）およびｑ軸電圧ｖｑ（ｋ）から、次式２を用いることによって、（ｋ＋１）番目の制御におけるｑ軸電流ｉｑ
Ｐ（ｋ＋１）を予測する。これら予測した、（ｋ＋１）番目の制御におけるｄ軸電流ｉｄ
Ｐ（ｋ＋１）およびｑ軸電流ｉｑ
Ｐ（ｋ＋１）から、予測部１２２は、次式３を用いることによって、（ｋ＋１）番目の制御におけるトルクＦｅ
Ｐ（ｋ＋１）を予測し、次式４を用いることによって、（ｋ＋１）番目の制御における速度ｖｍ
Ｐ（ｋ＋１）を予測する。
【0045】
【数1】
【0046】
【数2】
【0047】
【数3】
【0048】
【数4】
【0049】
ここで、ｉｄ
Ｐ（ｋ）は、ｋ番目の制御におけるｄ軸電流の予測値であり、ｉｑ
Ｐ（ｋ）は、ｋ番目の制御におけるｑ軸電流の予測値であり、Ｆｅ
Ｐ（ｋ）は、ｋ番目の制御におけるトルクの予測値であり、ｖｍ
Ｐ（ｋ）は、ｋ番目の制御における速度の予測値である。Ｔｓは、制御周期（サンプリング間隔）である。Ｒは、電動機Ｍの巻線抵抗であり、ｐは、電動機Ｍにおける極対数であり、Ψは、電動機Ｍにおける永久磁石の鎖交磁束であり、Ｍは、電動機Ｍにおける可動子ＲＴの質量であり、Ｄは、電動機Ｍにおける可動子ＲＴの動摩擦抵抗であり、τは、電動機Ｍにおける磁極ピッチ（磁極間の距離）である。Ｌｄは、ｄ軸インダクタンスであり、Ｌｑは、ｑ軸インダクタンスである。本実施形態では、電動機Ｍが永久磁石式同期電動機であるので、次式５となる。なお、現在、ｋ番目の制御の場合、（ｋ）は、測定値であることを表し、（ｋ＋１）、（ｋ＋２）、（ｋ＋３）、・・・は、予測値であることを表している。
【0050】
【数5】
【0051】
式４のＦ＾ｌ（ｋ）は、ｋ番目の制御における負荷トルクである。式４では、Ｆの上に＾が記載されているが、表記の都合上、ここでは、Ｆの後に、＾が記載されている。負荷トルクＦ＾ｌ（ｋ）には、電動機駆動制御システムＳがトルクを検出するトルクセンサをさらに備え、現在、ｋ番目の制御の場合、前記トルクセンサによって測定された測定値が用いられてもよいが、前記トルクセンサの配置が難しい場合には、例えば、次式６によって負荷トルクＦ＾ｌ（ｋ）が推定される。
【0052】
【数6】
【0053】
上述の例では、現在のｋ番目の制御において、２制御周期先までのｄｑ軸電流［ｉｄｑ（ｋ＋１）、ｉｄｑ（ｋ＋２）］および速度［ｖｍ（ｋ＋１）、ｖｍ（ｋ＋２）］が予測され、８通りの各電圧パターンが求められる。
【0054】
電圧パターン選択部１２３は、電圧パターン生成部１２１で生成した複数の時系列な電圧パターンの中から、予測部１２２で予測された電動機Ｍの各予測値の中で評価関数に基づく最も高い評価の予測値に対応する時系列な電圧パターンを前記１つの出力候補として選択するものである。すなわち、電圧パターン選択部１２３は、電圧パターン生成部１２１で生成した複数の時系列な電圧パターンの中から、予測部１２２で予測された電動機Ｍの各予測値の中で評価関数に基づく最も高い評価の予測値に対応する時系列な電圧パターンを前記１つの出力候補として選択する電圧パターン選択処理を実施する。
【0055】
前記評価関数は、上述したように、互いに異なる複数の制御方式それぞれに対応した複数の制御方式対応項および複数の制御方式対応重み係数を含む関数である。複数の制御方式は、上述したように、本実施形態では、位置制御およびトルク制御である。このため、複数の制御方式対応項は、位置偏差、ここでは位置偏差に基づく速度偏差の第１項ｇｓ（ｋ）、および、前記電動機Ｍのトルク偏差、つまり電流偏差の第２項ｇｃ（ｋ）である。第２項ｇｃ（ｋ）は、ｑ軸電流の電流偏差の第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）およびｄ軸電流の電流偏差の第２ｄ項ｇｃｄ（ｋ）で構成される。本実施形態では、第１項ｇｓ（ｋ）、第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）および第２ｄ項ｇｃｄ（ｋ）それぞれの制御方式対応重み係数をａ、ｂ、ｃとした場合、評価関数は、次式７－１に示すように、これらの線形結合によって表され、第１項ｇ、（ｋ）、第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）および第２ｄ項ｇｃｄ（ｋ）は、それぞれ、次の式７－２、式７－３および式７－４によって表される。
【0056】
【数7】
【0057】
ここで、永久磁石式同期電動機の場合、無駄な給電を防止するために、トルクの発生に寄与しないｄ軸電流ｉｄを０に保持することが重要であることから、第２ｄ項ｇｃｄ（ｋ）は、上記式７－４のように規定されている。
【0058】
ｖｍ
＊（ｋ）は、ｋ番目の制御における目標速度であり、外部からモデル予測制御部ＭＣに入力されてよいが、本実施形態では、比例制御部ＰＣからモデル予測制御部ＭＣに入力される。
【0059】
より具体的には、減算部ＳＵは、位置測定部ＰＳおよび比例制御部ＰＣそれぞれに接続され、外部から入力される、ｋ番目の制御における押当てツールＴＬの先端の目標位置Ｘｍ
＊（ｋ）から、位置測定部ＰＳから入力された、ｋ番目の制御における押当てツールＴＬの先端の位置Ｘｍ（ｋ）を減算し、その減算結果（＝Ｘｍ
＊（ｋ）－Ｘｍ（ｋ）、前記押当てツールＴＬの位置偏差）を比例制御部ＰＣへ出力する。比例制御部ＰＣは、減算部ＳＵから入力された前記減算結果に所定のゲインを乗算することによって比例制御してｋ番目の制御における目標速度ｖｍ
＊（ｋ）を生成し、モデル予測制御部ＭＣへ出力する。そして、電圧パターン選択部１２３は、比例制御部ＰＣから入力された目標速度ｖｍ
＊（ｋ）、および、速度測定部ＶＳから入力された速度ｖｍ（ｋ）を用いることによって、上記式７－２で第１項ｇｓ（ｋ）を求める。なお、可動子ＲＴの速度Ｖｍと押当てツールＴＬにおける先端の速度とが比例する場合、速度測定部ＶＳが省略され、位置測定部ＰＳで測定した、押当てツールＴＬにおける先端の位置Ｘｍを時間微分することによって、可動子ＲＴの速度Ｖｍが求められて用いられてもよい。
【0060】
ｉｑ
＊（ｋ）は、ｋ番目の制御における目標ｑ軸電流であり、外部からモデル予測制御部ＭＣに入力されてよいが、本実施形態では、モデル予測制御部ＭＣの電圧パターン選択部１２３は、次式８によって、ｋ番目の制御における目標トルクＦｅ
＊（ｋ）から、ｋ番目の制御における目標ｑ軸電流ｉｑ
＊（ｋ）を求める。すなわち、モデル予測制御部ＭＣには、本実施形態では、外部から、ｋ番目の制御における目標トルクＦｅ
＊（ｋ）が入力される。そして、電圧パターン選択部１２３は、この求めた目標ｑ軸電流ｉｑ
＊（ｋ）、および、３相２相変換部ＣＶ２から入力されたｑ軸電流ｉｑ（ｋ）を用いることによって、上記式７－３で第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）を求める。
【0061】
【数8】
【0062】
電圧パターン選択部１２３は、３相２相変換部ＣＶ２から入力された、ｋ番目の制御におけるｄ軸電流ｉｄ（ｋ）を用いることによって、上記式７－４で第２ｄ項ｇｃｄ（ｋ）を求める。
【0063】
電圧パターン選択部１２３は、制御方式を切り換える場合に、切り換え後の制御方式に対応する制御方式対応重み係数を、残余の制御方式に対応する制御方式対応重み係数より優位に設定する。図１および図６に示す例では、前記押当てツールＴＬの位置偏差または前記位置偏差に基づくリニア永久磁石式電動機ＲＭの速度偏差に基づき制御する第１制御方式の場合には、第１項ｇｓ（ｋ）の制御方式対応重み係数ａを、第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）および第２ｄ項ｇｃｄ（ｋ）それぞれの各制御方式対応重み係数ｂ、ｃより優位に設定し、前記リニア永久磁石式電動機ＲＭのトルク偏差または前記トルク偏差基づく前記電動機の電流偏差に基づき制御する第２制御方式の場合には、第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）および第２ｄ項ｇｃｄ（ｋ）それぞれの各制御方式対応重み係数ｂ、ｃを、第１項ｇｓ（ｋ）の制御方式対応重み係数ａより優位に設定する。より具体的には、電圧パターン選択部１２３は、前記位置偏差と目標位置に対して予め適宜に設定された所定の第１偏差閾値との第１比較結果および前記トルク偏差または前記電流偏差と予め適宜に設定された所定の第２偏差閾値との第２比較結果に基づき第１制御方式と第２制御方式とを切り換える。より詳しくは、例えば図６Ｂに示すように、第１制御方式に関し第２制御方式を有効可能にする有効可能位置Ｘｍ＿ｓｗが、前記第１偏差閾値として、目標位置Ｘｍ
＊に対し予め適宜に設定され、位置Ｘｍが有効可能位置Ｘｍ＿ｓｗを超え、かつ、ｑ軸電流偏差の絶対値｜ｉｑ
＊－ｉｑ｜が第２偏差閾値△ｉｑを下回る場合（Ｘｍ＿ｓｗ＜Ｘｍおよび｜ｉｑ
＊－ｉｑ｜＜△ｉｑが共に成立する場合）に、電圧パターン選択部１２３は、第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）および第２ｄ項ｇｃｄ（ｋ）それぞれの各制御方式対応重み係数ｂ、ｃをｂ０、ｃ０に設定すると共に、第１項ｇｓ（ｋ）の制御方式対応重み係数ａを０に設定する（ａ＝０、ｂ＝ｂ０、ｃ＝ｃ０、ｂ０、ｃ０＞０）。これにより第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）および第２ｄ項ｇｃｄ（ｋ）それぞれの各制御方式対応重み係ｂ０、ｃ０が、第１項ｇｓ（ｋ）の制御方式対応重み係数０より優位に設定され、電動機Ｍは、第２制御方式（トルク制御）で制御される。一方、残余の場合（Ｘｍ＿ｓｗ＜Ｘｍおよび｜ｉｑ
＊－ｉｑ｜＜△ｉｑの少なくとも一方が成立しない場合）に、電圧パターン選択部１２３は、第１項ｇｓ（ｋ）の制御方式対応重み係数ａをａ０に設定すると共に、第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）および第２ｄ項ｇｃｄ（ｋ）それぞれの各制御方式対応重み係数ｂ、ｃを０、ｃ０に設定する（ａ＝ａ０、ｂ＝０、ｃ＝ｃ０、ａ０、ｃ０＞０）。これにより第１項ｇｓ（ｋ）の制御方式対応重み係数ａ０が、第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）および第２ｄ項ｇｃｄ（ｋ）それぞれの各制御方式対応重み係数０、ｃ０より優位に設定され、電動機Ｍは、第１制御方式（位置制御）で制御される。
【0064】
このようなモデル予測制御部ＭＣ、２相３相変換部ＣＶ１、３相２相変換部ＣＶ２、減算部ＳＵおよび比例制御部ＰＣは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリおよびその周辺回路を備えて構成されるマイクロプロセッサで構成可能であり、モデル予測制御部ＭＣにおける制御部１１、選択部１２およびインバータ制御部１３、２相３相変換部ＣＶ１、ならびに、３相２相変換部ＣＶ２は、所定のプログラムの実行により、前記ＣＰＵに機能的に構成される。選択部１２には、電圧パターン生成部１２１、予測部１２２および電圧パターン選択部１２３が所定のプログラムの実行により、前記ＣＰＵに機能的に構成される。
【0065】
次に、本実施形態の動作について説明する。図７は、前記電動機駆動制御システムにおける動作を示すフローチャートである。図８は、図７に示すフローチャートにおいて、前記一適用例での制御方式対応重み係数に関する処理を示すフローチャートである。
【0066】
このような電動機駆動制御システムＳでは、電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。そして、例えば、プログラムの実行によって、前記ＣＰＵには、モデル予測制御部ＭＣ、２相３相変換部ＣＶ１および３相２相変換部ＣＶ２が機能的に構成され、モデル予測制御部ＭＣには、制御部１１、選択部１２およびインバータ制御部１３が機能的に構成され、選択部１２には、電圧パターン生成部１２１、予測部１２２および電圧パターン選択部１２３が機能的に構成される。図６に示す例では、前記ＣＰＵには、さらに、減算部ＳＵおよび比例制御部ＰＣが機能的に構成される。
【0067】
そして、図７に示す処理Ｓ１１ないし処理Ｓ１６の各処理が、電動機Ｍの駆動が停止されるまで、制御部１１によって所定の制御周期ごとに繰り返し実行される。
【0068】
図７において、まず、今回（ｋ番目）において、電流測定部ＣＳによって測定された各相の電流値が取得され、速度測定部ＶＳによって測定された速度の値が取得される（Ｓ１１）。電流測定部ＣＳは、この取得した各相の電流値を、３相２相変換部ＣＶ２へ出力し、速度測定部ＶＳは、この取得した速度を、２相３相変換部ＣＶ１、３相２相変換部ＣＶ２およびモデル予測制御部ＭＣそれぞれへ出力する。そして、図６に示す例では、この処理Ｓ１１において、位置測定部ＰＳによって測定された位置が取得され、位置測定部ＰＳは、この取得した位置を減算部ＳＵへ出力する。
【0069】
続いて、３相２相変換部ＣＶ２は、処理Ｓ１１で取得された各相の電流値および速度から、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを求め、この求めたｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑをモデル予測制御部ＭＣへ出力する（Ｓ１２）。
【0070】
続いて、モデル予測制御部ＭＣは、選択部１２の電圧パターン生成部１２１によって、予め設定された予測ホライズンの値および制御ホライズンの値に応じて、インバータ回路ＩＶで出力可能な時系列な電圧パターンを、互いに異なるように複数、生成する（Ｓ１３、電圧パターン生成処理）。
【0071】
続いて、モデル予測制御部ＭＣは、選択部１２の予測部１２２によって、処理Ｓ１３で電圧パターン生成部１２１によって生成された複数の時系列な電圧パターンそれぞれについて、当該時系列な電圧パターンが電動機Ｍに入力された場合における前記電動機Ｍの制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測する（Ｓ１４、予測処理）。より具体的には、本実施形態では、予測部１２２は、次式１によって予測値のｄ軸電流ｉｄ
Ｐを求め、次式２によって予測値のｑ軸電流ｉｑ
Ｐを求め、次式３によって予測値のトルクＦｅ
Ｐを求め、次式４によって予測値の速度ｖｍ
Ｐを求める。
【0072】
続いて、モデル予測制御部ＭＣは、選択部１２の電圧パターン選択部１２３によって、処理Ｓ１３で電圧パターン生成部１２１によって生成された複数の時系列な平滑電圧パターンの中から、処理Ｓ１４で予測部１１２２によって予測された電動機Ｍの各予測値の中で評価関数に基づく最も高い評価の予測値に対応する時系列な平滑電圧パターンを選択する（Ｓ１５、電圧パターン選択処理）。
【0073】
この処理Ｓ１５において、まず、減算部ＳＵは、外部から入力された目標位置Ｘｍ
＊から、処理Ｓ１１で位置測定部ＰＳによって取得された位置Ｘｍを減算し、その減算結果を比例制御部ＰＣへ出力する。比例制御部ＰＣは、この減算結果に基づく比例制御によって目標速度ｖｍ
＊を生成し、モデル予測制御部ＭＣへ出力する。
【0074】
そして、図８において、電圧パターン選択部１２３は、まず、処理Ｓ１１で位置測定部ＰＳによって取得された位置Ｘｍが有効可能位置Ｘｍ＿ＳＷを越えたか否かを判定する（Ｓ１５１ａ）。この判定の結果、越えていない場合（ＮＯ）には、電圧パターン選択部１２３は、次に、処理Ｓ１５４ａを実行し、この制御方式対応重み係数を決定する重み係数決定処理Ｓ１５１ａ～Ｓ１５４ａを終了する。一方、前記判定の結果、越えている場合（ＹＥＳ）には、電圧パターン選択部１２３は、次に、処理Ｓ１５２ａを実行する。
【0075】
この処理Ｓ１６２ａでは、電圧パターン選択部１２３は、ｑ軸電流偏差の絶対値｜ｉｑ
＊－ｉｑ｜が第２偏差閾値△ｉｑを下回るか否かを判定する。この判定の結果、下回らない場合（ＮＯ）には、電圧パターン選択部１２３は、次に、処理Ｓ１５４ａを実行し、前記重み係数決定処理Ｓ１５１ａ～Ｓ１５４ａを終了する。一方、前記判定の結果、下回る場合（ＹＥＳ）には、電圧パターン選択部１２３は、次に、処理Ｓ１５３ａを実行し、前記重み係数決定処理Ｓ１５１ａ～Ｓ１５４ａを終了する。
【0076】
この処理Ｓ１５３ａでは、電圧パターン選択部１２３は、第２ｑ項ｇｃｑおよび第２ｄ項ｇｃｄそれぞれの各制御方式対応重み係数ｂ、ｃをｂ０、ｃ０に設定すると共に、第１項ｇｓの制御方式対応重み係数ａを０に設定する（ａ＝０、ｂ＝ｂ０、ｃ＝ｃ０、ｂ０、ｃ０＞０）。
【0077】
前記Ｓ１５４ａでは、電圧パターン選択部１２３は、第１項ｇｓ（ｋ）の制御方式対応重み係数ａをａ０に設定すると共に、第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）および第２ｄ項ｇｃｄ（ｋ）それぞれの各制御方式対応重み係数ｂ、ｃを０、ｃ０に設定する（ａ＝ａ０、ｂ＝０、ｃ＝ｃ０、ａ０、ｃ０＞０）。
【0078】
そして、電圧パターン選択部１２３は、上記式７－２で第１項ｇｓを求め、上記式７－３で第２ｑ項ｇｃｑを求め、上記式７－４で第２ｄ項ｇｃｄを求め、これら第１項ｇｓ、第２ｑ項ｇｃｑおよび第２ｄ項ｇｃｄそれぞれにａ、ｂおよびｃそれぞれを乗算し、これら各乗算結果の線形結合によって評価関数を生成する。
【0079】
そして、電圧パターン選択部１２３は、この生成した評価関数を用いることによって、前記電圧パターン選択処理を実行する。
【0080】
図７に戻って、続いて、モデル予測制御部ＭＣは、インバータ制御部１３によって、処理Ｓ１５で電圧パターン選択部１２３によって選択された時系列な電圧パターンに基づいて、ＰＷＭ変調器ＰＷおよびインバータ回路ＩＶを制御して電動機Ｍを駆動する（Ｓ１６、インバータ制御処理）。
【0081】
このように電動機Ｍが、モデル予測制御で制御され、駆動される。図６に示す例では、位置Ｘｍが有効可能位置Ｘｍ＿ＳＷを越え、かつ、ｑ軸電流偏差の絶対値｜ｉｑ
＊－ｉｑ｜が第２偏差閾値△ｉｑを下回るまで、速度制御（位置制御）が実施され（位置制御領域）、これによって、押当てツールＴＬをワークＷＫに張り付ける張り付け動作が行われる。位置Ｘｍが有効可能位置Ｘｍ＿ＳＷを越え、かつ、ｑ軸電流偏差の絶対値｜ｉｑ
＊－ｉｑ｜が第２偏差閾値△ｉｑを下回ると、トルク制御（電流制御）が実施され（推力制御領域）、これによって、押当てツールＴＬをワークＷＫに押し込む押し込み動作が行われる。なお、速度制御中にワークＷＫに当接した際、速度を維持しようするため出力推力が上昇、つまりｑ軸電流ｉｑが上昇し、いずれは、目標ｑ軸電流ｉｑ
＊との偏差が小さくなると考えられる。このため、速度制御中、位置Ｘｍが有効可能位置Ｘｍ＿ＳＷを越えると、いずれは、ｑ軸電流偏差の絶対値｜ｉｑ
＊－ｉｑ｜が第２偏差閾値△ｉｑを下回ることになる。
【0082】
なお、有効可能位置Ｘｍ＿ＳＷは、ワークＷＫへ接触する変位よりも小さい値に設定し、目標位置Ｘｍ
＊は、ワークＷＫへ接触する変位よりも大きい値に設定することが好ましい。これによりワークＷＫに至るまで確実に押当てツールＴＬが移動され、かつ、ワーク接触後に目標トルク付近に至ると共にトルク制御へ移行することができる。
【0083】
なお、上述では電動機Ｍがリニア式のＰＭＳＭである場合について主に説明したが、電動機Ｍが回転式のＰＭＳＭである場合も同様に説明できる。
【0084】
以上説明したように、本実施形態における電動機駆動制御システムＳ、電動機駆動制御装置およびこれに実装された電動機駆動制御方法は、評価関数の制御方式対応重み係数を変えることによって制御方式を切り換えるので、電動機Ｍを駆動するインバータ回路ＩＶを制御するインバータ制御部１３の構成を簡素化でき、したがって、上記電動機駆動制御システムＳの構成および電動機駆動制御装置の構成が簡素化できる。
【0085】
上記電動機駆動制御システムＳ、電動機駆動制御装置および電動機駆動制御方法は、有限時間における最適化を繰り返す、いわゆるモデル予測制御を用いるので、制御方式対応重み係数の切り換えにより電動機Ｍに生じる不連続な挙動の変化を回避または低減できる。
【0086】
上記電動機駆動制御システムＳ、電動機駆動制御装置および電動機駆動制御方法は、電動機Ｍを動力源とする押当てツールＴＬに、第１制御方式で例えば張り付け動作をさせることができ、第２制御方式で例えば押し込み動作をさせることができ、これら張り付け動作と押し込み動作とを切り換える際に、制御方式対応重み係数の切り換えにより電動機Ｍに生じる不連続な挙動の変化を回避または低減できる。
【0087】
本実施形態によれば、構成を簡素化できる電動機駆動制御システムＳ、電動機駆動制御装置および電動機駆動制御方法が提供できる。
【0088】
なお、上述の実施形態では、負荷トルクＦｌ（ｋ）は、前記式６によって推定されたが、トルクを測定するトルクセンサ（力センサ）が電動機駆動制御システムＳに用いられてもよい（第１変形形態）。この場合では、目標ｑ軸電流ｉｑ
＊（ｋ）は、前記式８に代え、例えば、次式９が用いられる。この式９では、トルク制御において、目標トルクＦｅ
＊と前記トルクセンサの測定値Ｆｅ
Ｍとのトルク偏差に、所定のゲインＫＦが乗算され、この乗算結果が目標ｑ軸電流に加算される。前記トルクセンサを電動機駆動制御システムＳに備えることにより、前記トルクセンサの測定値Ｆｅ
Ｍをフィードバックすることができる。
【0089】
【数9】
【0090】
また、上述の実施形態では、制御方式対応重み係数は、制御方式を切り換える場合に、離散的に変更されたが、制御方式を切り換える場合に、連続的に（徐々に変化するように）変更されてもよい（第２変形形態）。この場合では、選択部１２（選択工程）は、制御方式を切り換える場合に、前記複数の制御方式対応重み係数を時間変化に伴い連続的に変化させることによって、切り換え後の制御方式に対応する制御方式対応重み係数を、残余の制御方式に対応する制御方式対応重み係数より優位に設定する。このような電動機駆動制御システムＳ、電動機駆動制御装置および電動機駆動制御方法は、制御方式を切り換える場合に、前記複数の制御方式対応重み係数を時間変化に伴い連続的に変化させるので、円滑な制御方式の移行を実現できる。
【0091】
図９は、第２変形形態として、図７に示すフローチャートにおいて、制御方式対応重み係数に関する処理（第２変形形態の処理）を示すフローチャートである。図１０は、第２変形形態において、一例として、制御方式対応重み係数の変化を示すグラフである。図１０Ａは、第１項ｇｓ（ｋ）の制御方式対応重み係数ａ（ｋ）のグラフを示し、その横軸は、経過時間であり、その縦軸は、第１項ｇｓ（ｋ）の制御方式対応重み係数ａ（ｋ）の大きさを示す。図１０Ｂは、第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）の制御方式対応重み係数ｂ（ｋ）のグラフを示し、その横軸は、経過時間であり、その縦軸は、第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）の制御方式対応重み係数ｂ（ｋ）の大きさを示す。符号●および符号○は、各制御タイミングでの各値を示す。符号●は、第１パラメータｒ＝０．８の場合を示し、符号○は、第１パラメータｒ＝０．２の場合を示す。図１１は、一例として、リニア永久磁石式同期電動機の場合におけるシミュレーション結果を示す図である。図１１Ａは、位置Ｘｍのグラフを示し、その横軸は、経過時間であり、その縦軸は、位置Ｘｍである。図１１Ｂは、速度ｖｍのグラフを示し、その横軸は、経過時間であり、その縦軸は、速度ｖｍである。図１１Ｃは、ｄ軸電流ｉｄのグラフを示し、その横軸は、経過時間であり、その縦軸は、ｄ軸電流ｉｄである。図１１Ｄは、ｑ軸電流ｉｑのグラフを示し、その横軸は、経過時間であり、その縦軸は、図１１Ｅは、制御方式のタイムチャートを示し、その横軸は、経過時間であり、その制御方式である。図１１Ｅにおいて、０が位置制御を表し、１がトルク制御（ｑ軸電流制御）を表す。
【0092】
例えば、ｋ番目の制御における第１項ｇｓ（ｋ）の制御方式対応重み係数ａ（ｋ）は、式１０－１で与えられ、ｋ番目の制御における第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）の制御方式対応重み係数ｂは、次式１０－２で与えられる。ｋ番目の制御における第２ｄ項ｇｃｄ（ｋ）の制御方式対応重み係数ｃは、上述の実施形態と同様である。
【0093】
【数10】
【0094】
ここで、第１パラメータｒは、０＜ｒ＜１の予め設定された定数である。この第１パラメータｒが大きいほど、制御方式対応重み係数の変化は、緩やかになる。第２ａパラメータａｓｅｔおよび第２ｂパラメータｂｓｅｔは、上述の図８に示す重み係数決定処理Ｓ１５１ａ～Ｓ１５４ａに代え、図９に示す重み係数決定処理Ｓ１５１ｂ～Ｓ１５４ｂによって決定される。
【0095】
図９において、電圧パターン選択部１２３は、まず、処理Ｓ１１で位置測定部ＰＳによって取得された位置Ｘｍが有効可能位置Ｘｍ＿ＳＷを越えたか否かを判定する（Ｓ１５１ｂ）。この判定の結果、越えていない場合（ＮＯ）には、電圧パターン選択部１２３は、次に、処理Ｓ１５４ｂを実行し、この制御方式対応重み係数を決定する重み係数決定処理Ｓ１５１ｂ～Ｓ１５４ｂを終了する。一方、前記判定の結果、越えている場合（ＹＥＳ）には、電圧パターン選択部１２３は、次に、処理Ｓ１５２ｂを実行する。
【0096】
この処理Ｓ１５２ｂでは、電圧パターン選択部１２３は、ｑ軸電流偏差の絶対値｜ｉｑ
＊－ｉｑ｜が第２偏差閾値△ｉｑを下回るか否かを判定する。この判定の結果、下回らない場合（ＮＯ）には、電圧パターン選択部１２３は、次に、処理Ｓ１５４ｂを実行し、前記重み係数決定処理Ｓ１５１ｂ～Ｓ１５４ｂを終了する。一方、前記判定の結果、下回る場合（ＹＥＳ）には、電圧パターン選択部１２３は、次に、処理Ｓ１５３ｂを実行し、前記重み係数決定処理Ｓ１５１ｂ～Ｓ１５４ｂを終了する。
【0097】
この処理Ｓ１５３ｂでは、電圧パターン選択部１２３は、第２ｑ項ｇｃｑおよび第２ｄ項ｇｃｄそれぞれの各制御方式対応重み係数ｂｓｅｔ、ｃをｂ０、ｃ０に設定すると共に、第１項ｇｓの制御方式対応重み係数ａｓｅｔを０に設定する（ａｓｅｔ＝０、ｂｓｅｔ＝ｂ０、ｃ＝ｃ０、ｂ０、ｃ０＞０）。
【0098】
前記Ｓ１５４ｂでは、電圧パターン選択部１２３は、第１項ｇｓ（ｋ）の制御方式対応重み係数ａｓｅｔをａ０に設定すると共に、第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）および第２ｄ項ｇｃｄ（ｋ）それぞれの各制御方式対応重み係数ｂｓｅｔ、ｃを０、ｃ０に設定する（ａｓｅｔ＝ａ０、ｂｓｅｔ＝０、ｃ＝ｃ０、ａ０、ｃ０＞０）。
【0099】
第１項ｇｓ（ｋ）の制御方式対応重み係数ａ（ｋ）のグラフの一例が図１０Ａに示され、第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）の制御方式対応重み係数ｂ（ｋ）のグラフの一例が図１０Ｂに示されている。この図１０に示す例では、５番目の制御タイミングで位置制御からトルク制御への移行が開始されるが、第１項ｇｓ（ｋ）の制御方式対応重み係数ａ（ｋ）および第２ｑ項ｇｃｑ（ｋ）の制御方式対応重み係数ｂ（ｋ）は、その後の各制御タイミングごとに、徐々に連続的に変化し、前記移行は、徐々に進行している。第１パラメータｒが０．２の場合（○）と０．８の場合（●）と比較すると分かるように、この第１パラメータｒが大きいほど、制御方式対応重み係数の変化は、この第１パラメータｒが０．２の場合（○）より０．８の場合（●）の方が緩やかになっている。
【0100】
また、シミュレーションの一例が図１１に示されている。図１１では、時点ｔ１で制御方式が位置制御からトルク制御（ｑ軸電流制御）に切り換えられている。図１１から分かるように、切り換えにより、制御が不安定になることがなく、大きな波形の乱れもなく、前記切り換えが実施できている。
【0101】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【0102】
Ｓ 電動機駆動制御システム
Ｍ 電動機
ＩＶ インバータ回路
ＰＭ ＰＷＭ変調器
ＭＣ モデル予測制御部
ＣＳ 電流測定部
ＶＳ 速度測定部
ＣＶ１ ２相３相変換部
ＣＶ２ ３相２相変換部
ＰＳ 位置測定部
ＳＵ 減算部
ＰＣ 比例制御部
１１ 制御部
１２ 選択部
１３ インバータ制御部
１２１ 電圧パターン生成部
１２２ 予測部
１２３ 電圧パターン選択部
Ｍ 電動機
ＩＶ インバータ回路
ＰＭ ＰＷＭ変調器
ＭＣ モデル予測制御部
ＣＳ 電流測定部
ＶＳ 速度測定部
ＣＶ１ ２相３相変換部
ＣＶ２ ３相２相変換部
ＰＳ 位置測定部
ＳＵ 減算部
ＰＣ 比例制御部
１１ 制御部
１２ 選択部
１３ インバータ制御部
１２１ 電圧パターン生成部
１２２ 予測部
１２３ 電圧パターン選択部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
