特許 7267561 ステッピングモータ制御装置及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-24

(45)【発行日】2023-05-02

(54)【発明の名称】ステッピングモータ制御装置及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02P 8/32 20060101AFI20230425BHJP

【ＦＩ】

H02P8/32

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019086581

(22)【出願日】2019-04-26

(65)【公開番号】P2020184814

(43)【公開日】2020-11-12

【審査請求日】2022-03-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000228730

【氏名又は名称】ニデックアドバンスドモータ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100138689

【弁理士】

【氏名又は名称】梶原 慶

(74)【代理人】

【識別番号】100188673

【弁理士】

【氏名又は名称】成田 友紀

(74)【代理人】

【識別番号】100179833

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 将尚

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(72)【発明者】

【氏名】鷹 広昭

【審査官】柏崎 翔

(56)【参考文献】

【文献】特開平６－２４５５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２１０７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２７８６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－６４２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０１１６８３５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ８／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マイクロステップ駆動するステッピングモータを制御するステッピングモータ制御装置であって、
前記ステッピングモータを駆動するインバータと、
前記ステッピングモータの電流を制御するための電流制御器と、
前記ステッピングモータの回転を検出する検出部と、
位相変化が前記ステッピングモータの回転角の時間変化に同一な正弦波を基本波とし、
振幅及び位相に関する第１条件を満たすように前記基本波と前記基本波の高調波とが合成された合成波を第１合成波として、位相変化が前記第１合成波の位相変化に同一な信号であって振幅が前記ステッピングモータの回転速度に応じた第１振幅に調整された信号である角度補正信号を生成する角度指令補正部と、
を備え、
前記ステッピングモータの電流の位相の時間変化は前記角度補正信号の時間変化に同一であり、
前記ステッピングモータの回転速度に比例する値を電流指令として、前記第１振幅を前記電流指令で割り算した値は、前記電流指令が所定の値未満である場合に、前記電流指令が小さいほど大きな値である、
ステッピングモータ制御装置。

【請求項2】

位相変化が前記ステッピングモータの回転角の時間変化に同一な正弦波を基本波とし、
振幅及び位相に関する第２条件を満たすように前記基本波と前記基本波の高調波とが合成された合成波を第２合成波として、位相変化が前記第２合成波の位相変化に同一な信号であって振幅が前記ステッピングモータの回転速度に応じた第２振幅に調整された信号である振幅補正信号を生成する電流指令補正部、
をさらに備え、
前記ステッピングモータの電流の振幅の時間変化は前記振幅補正信号の時間変化に同一である、
請求項１に記載のステッピングモータ制御装置。

【請求項3】

前記ステッピングモータの回転速度に比例する値を電流指令として、前記第２振幅を前記電流指令で割り算した値は、前記電流指令が所定の値以上である場合に、前記電流指令が大きいほど大きい値である、
請求項２に記載のステッピングモータ制御装置。

【請求項4】

前記高調波の次数は、２次及び４次である、
請求項１から３のいずれか一項に記載のステッピングモータ制御装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載のステッピングモータ制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステッピングモータ制御装置及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

これまで、マイクロステップ駆動するステッピングモータの振動を抑制する技術が提案されている（特許文献１を参照）。従来の技術においては、ステッピングモータに発生するコギングトルク、トルクリップ等の外乱を除去する。従来の技術においては、例えば、ステッピングモータの振動が測定され、測定された振動に対する周波数解析が行われ、周波数解析の結果に基づいて外乱と逆位相の信号がｑ軸電流に印加される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４４８８７４９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、このように従来の技術においては、ステッピングモータの振動を周波数解析する必要があるため、ステッピングモータの制御に要する演算量の多さが問題であった。

【0005】

上記事情に鑑み、本発明は、外乱の影響を抑制しつつマイクロステップ駆動するステッピングモータの動作の制御における演算量を軽減する技術を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、マイクロステップ駆動するステッピングモータを制御するステッピングモータ制御装置であって、前記ステッピングモータを駆動するインバータと、前記ステッピングモータの電流を制御するための電流制御器と、前記ステッピングモータの回転を検出する検出部と、位相変化が前記ステッピングモータの回転角の時間変化に同一な正弦波を基本波とし、振幅及び位相に関する第１条件を満たすように前記基本波と前記基本波の高調波とが合成された合成波を第１合成波として、位相変化が前記第１合成波の位相変化に同一な信号であって振幅が前記ステッピングモータの回転速度に応じた第１振幅に調整された信号である角度補正信号を生成する角度指令補正部と、を備え、前記ステッピングモータの電流の位相の時間変化は前記角度補正信号の時間変化に同一であり、前記ステッピングモータの回転速度に比例する値を電流指令として、前記第１振幅を前記電流指令で割り算した値は、前記電流指令が所定の値未満である場合に、前記電流指令が小さいほど大きな値である、ステッピングモータ制御装置である。

【0007】

本発明の一態様は、上記のステッピングモータ制御装置であって、位相変化が前記ステッピングモータの回転角の時間変化に同一な正弦波を基本波とし、振幅及び位相に関する第２条件を満たすように前記基本波と前記基本波の高調波とが合成された合成波を第２合成波として、位相変化が前記第２合成波の位相変化に同一な信号であって振幅が前記ステッピングモータの回転速度に応じた第２振幅に調整された信号である振幅補正信号を生成する電流指令補正部、をさらに備え、前記ステッピングモータの電流の振幅の時間変化は前記振幅補正信号の時間変化に同一である。

【0008】

本発明の一態様は、上記のステッピングモータ制御装置であって、前記ステッピングモータの回転速度に比例する値を電流指令として、前記第１振幅を前記電流指令で割り算した値は、前記電流指令が所定の値未満である場合に、前記電流指令が小さいほど大きな値である。

【0009】

本発明の一態様は、上記のステッピングモータ制御装置であって、マイクロステップ駆動するステッピングモータを制御するステッピングモータ制御装置であって、前記ステッピングモータを駆動するインバータと、前記ステッピングモータの電流を制御するための電流制御器と、前記ステッピングモータの回転を検出する検出部と、位相変化が前記ステッピングモータの回転角の時間変化に同一な正弦波を基本波とし、振幅及び位相に関する第２条件を満たすように前記基本波と前記基本波の高調波とが合成された合成波を第２合成波として、位相変化が前記第２合成波の位相変化に同一な信号であって振幅が前記ステッピングモータの回転速度に応じた第２振幅に調整された信号である振幅補正信号を生成する電流指令補正部と、を備え、前記ステッピングモータの電流の振幅の時間変化は、前記振幅補正信号の時間変化に同一である。

【0010】

本発明の一態様は、上記のステッピングモータ制御装置であって、前記ステッピングモータの回転速度に比例する値を電流指令として、前記第２振幅を前記電流指令で割り算した値は、前記電流指令が所定の値以上である場合に、前記電流指令が大きいほど大きい値である。

【0011】

本発明の一態様は、上記のステッピングモータ制御装置であって、前記高調波の次数は、２次及び４次である。

【0012】

本発明の一態様は、上記のステッピングモータ制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。

【発明の効果】

【0013】

本発明により、外乱の影響を抑制しつつステッピングモータを動作させる制御における演算量を軽減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態のステッピングモータ制御装置１の機能構成の一例を示す図。

【図2】実施形態における第１振幅調整値ｄ＿＜１＞と電流指令Ｉとの関係の一例を示す図。

【図3】実施形態における第２振幅調整値ｄ＿＜２＞と電流指令Ｉとの関係の一例を示す図。

【図4】実施形態におけるステッピングモータ制御装置１が実行する処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図5】実施形態のステッピングモータ制御装置１によって外乱の影響が抑制されることを示す実験結果の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、実施形態のステッピングモータ制御装置及びプログラムを、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態のステッピングモータ制御装置１の機能構成の一例を示す図である。
ステッピングモータ制御装置１は、ステッピングモータ９を駆動する。
ステッピングモータ９は、電力の供給を受けて回転することでトルクを発生する２相のステッピングモータである。すなわちステッピングモータ９は、電気エネルギーを運動エネルギーに変換する２相のステッピングモータである。
ステッピングモータ９は、式（１）及び（２）で表される波形（すなわち、角速度ω＿＜ｅｘｃ＞（ｔ）が時間に依存する角速度である正弦波）の電流が駆動電流（ステッピングモータの電流）として印加されることでマイクロステップ駆動する。なお、＿＜・・・＞は、下付き文字を表す。例えば、ω＿＜ｅｘｃ＞は、ω_ｅｘｃを表す。以下、角速度ω＿＜ｅｘｃ＞（ｔ）を励磁角度という。

【0016】

【数1】

【0017】

【数2】

【0018】

式（１）及び式（２）において、ｔは時刻を表す。Ｈ＿＜１＞（ｔ）は、ステッピングモータ９の一方の相に印加される電流の波形を表す。Ｈ＿＜２＞（ｔ）は、ステッピングモータ９の他方の相に印加される電流の波形を表す。以下、波形Ｈ＿＜１＞（ｔ）及び波形Ｈ＿＜２＞（ｔ）をそれぞれ区別しない場合、波形Ｈ（ｔ）という。また、以下、波形Ｈ（ｔ）の信号を信号Ｈ（ｔ）という。式（１）及び式（２）において、Ｉは、電流指令である。電流指令Ｉは、電流の振幅の次元の値であって、ステッピングモータ９の回転速度に応じた値である。例えば、電流指令Ｉは、ステッピングモータ９の回転速度が大きいほど大きな値である。例えば、電流指令Ｉは、ステッピングモータ９の回転速度の上昇に比例して増加する値である。以下、説明の簡単のため、電流指令は、ステッピングモータ９の回転速度の上昇に比例して増加する値であると仮定する。式（１）及び式（２）において、ｇは、励磁角度ω＿＜ｅｘｃ＞（ｔ）とＩとの関数である。

【0019】

ステッピングモータ制御装置１は、角度指令取得端子１０１、電流指令取得端子１０２、エンコーダ１０３、角度演算器１０４、角度指令補正部１０５、電流指令補正部１０６、第１加算器１０７、励磁角度生成器１０８、第２加算器１０９、電流振幅指令生成器１１０、電流制御器１１１、インバータ１１２及びシャント抵抗１１３を備える。
角度指令取得端子１０１は、角度指令ω＿＜ｒｅｆ＞・ｔを示すパルス列の信号を取得する。角度指令ω＿＜ｒｅｆ＞・ｔは、ステッピングモータ９を回転させる角度を示す。ω＿＜ｒｅｆ＞は角速度の次元の値である。電流指令取得端子１０２は、電流指令Ｉを取得する。

【0020】

エンコーダ１０３は、ステッピングモータ９の回転を検出する。具体的には、ステッピングモータ９は回転に応じた波形の信号を取得する。エンコーダ１０３は、取得した信号を角度演算器１０４に出力する。角度演算器１０４は、エンコーダ１０３が出力する信号に基づいて、ステッピングモータ９の回転角ω＿＜ｅｎｃ＞・ｔ（以下「エンコーダ角」という。）を取得する。ω＿＜ｅｎｃ＞は角速度の次元の値である。以下、ω＿＜ｅｎｃ＞をエンコーダ角速度という。角度演算器１０４は、取得したエンコーダ角を角度指令補正部１０５、電流指令補正部１０６及び励磁角度生成器１０８に出力する。

【0021】

角度指令補正部１０５は、エンコーダ角と電流指令とを取得する。角度指令補正部１０５は、第１信号生成部１５１と第１振幅調整器１５２とを備える。第１信号生成部１５１は、エンコーダ角に基づいて、振幅及び位相に関する第１条件を満たす信号ｆ＿＜０＞を生成する。信号ｆ＿＜０＞は、具体的には、以下の式（３）で表される。以下、信号ｆ＿＜０＞を第１信号という。

【0022】

【数3】

【0023】

式（３）において、Ａ１、Ａ２及びＡ３は、振幅の次元の値を表す。Ａ１、Ａ２及びＡ３は、予め定められた所定の値である。式（３）において、φ１、φ２及びφ３は、予め定められた所定の初期位相を表す。φ１及びφ３は、例えば、同位相であって、φ２は、φ１よりも例えば、π／４だけ進んだ位相である。式（３）におけるＡ１、Ａ２、Ａ３、φ１、φ２及びφ３は、信号ｆ＿＜０＞が満たすべき第１条件の一例である。具体的には、第１条件は、基本波の振幅がＡ１であって、第２高調波の振幅がＡ２であって、第４高調波の振幅がＡ３であって、基本波の初期位相がφ１であって、第２高調波の初期位相がφ２であって、第４高調波の初期位相がφ３という条件である。
式（３）は、第１信号が基本波と第２高調波と第４高調波との合成波であることを表す。式（３）における合成波の基本波は、角速度がエンコーダ角速度の正弦波である。

【0024】

第１振幅調整器１５２は、電流指令に基づいて第１信号の振幅を調整する。第１振幅調整器１５２による調整の結果出力される信号（以下、「角度補正信号」という。）は、以下の式（４）で表される信号である。

【0025】

【数4】

【0026】

式（４）は、第１振幅調整器１５２が、第１信号の振幅を（ｄ＿＜１＞・Ｉ）倍することを示す。ｄ＿＜１＞は、電流指令の大きさに応じた値である。ｄ＿＜１＞は、電流指令の大きさが小さいほど大きな値である。以下、式（４）のｄ＿＜１＞を第１振幅調整値という。式（４）が表すように、角度補正信号は、振幅が電流指令の大きさに応じた振幅に調整された信号であって、位相変化が第１信号の位相変化に同一な信号である。

【0027】

図２は、実施形態における第１振幅調整値ｄ＿＜１＞と電流指令Ｉとの関係の一例を示す図である。
図２は、電流指令Ｉと第１振幅調整値ｄ＿＜１＞とが、Ｉが０以上Ｉ＿＜ｂ＞未満の場合には、線形の関係であることを示す。図２は、電流指令ＩがＩ＿＜ｂ＞未満の場合には、電流指令Ｉが小さいほど第１振幅調整値ｄ＿＜１＞が大きな値であることを示す。図２は、ＩがＩ＿＜ｂ＞以上では、第１振幅調整値ｄ＿＜１＞が０であることを示す。なお、電流指令Ｉは、ステッピングモータ９の回転速度の上昇に比例して増加する値であるため、電流指令Ｉが小さくなることは、ステッピングモータ９の回転速度が遅くなることを意味する。

【0028】

電流指令補正部１０６は、エンコーダ角と電流指令とを取得する。電流指令補正部１０６は、第２信号生成部１６１と第２振幅調整器１６２とを備える。第２信号生成部１６１は、エンコーダ角に基づいて、振幅及び位相に関する第２条件を満たす信号ｇ＿＜０＞を生成する。信号ｇ＿＜０＞は、具体的には、以下の式（５）で表される。以下、信号ｇ＿＜０＞を第２信号という。

【0029】

【数5】

【0030】

式（５）において、Ａ４、Ａ５及びＡ６は、振幅の次元の値を表す。Ａ４、Ａ５及びＡ６は、予め定められた所定の値である。式（５）において、φ４、φ５及びφ６は、予め定められた所定の初期位相を表す。φ４及びφ６は、例えば、同位相であって、φ５は、φ４よりも例えば、π／４だけ進んだ位相である。式（５）におけるＡ４、Ａ５、Ａ６、φ４、φ５及びφ６は、信号ｇ＿＜０＞が満たすべき第２条件の一例である。具体的には、第２条件は、基本波の振幅がＡ４であって、第２高調波の振幅がＡ５であって、第４高調波の振幅がＡ６であって、基本波の初期位相がφ４であって、第２高調波の初期位相がφ５であって、第４高調波の初期位相がφ６という条件である。
式（５）は、第２信号が基本波と第２高調波と第４高調波との合成波であることを表す。式（５）における合成波の基本波は、角速度がエンコーダ角速度の正弦波である。

【0031】

第２振幅調整器１６２は、電流指令に基づいて第２信号の振幅を調整する。第２振幅調整器１６２による調整の結果出力される信号（以下、「振幅補正信号」という。）は、以下の式（６）で表される信号である。

【0032】

【数6】

【0033】

式（６）は、第２振幅調整器１６２が、第２信号の振幅を（ｄ＿＜２＞・Ｉ）倍することを示す。ｄ＿＜２＞は、電流指令の大きさに応じた値である。ｄ＿＜２＞は、電流指令の大きさが小さいほど大きな値である。以下、式（４）のｄ＿＜２＞を第２振幅調整値という。式（６）が表すように、振幅補正信号は、振幅が電流指令の大きさに応じた振幅に調整された信号であって、位相変化が第２信号の位相変化に同一な信号である。

【0034】

図３は、実施形態における第２振幅調整値ｄ＿＜２＞と電流指令Ｉとの関係の一例を示す図である。
図３は、電流指令Ｉと第２振幅調整値ｄ＿＜２＞とが、ＩがＩ＿＜ｂ＞以上の場合には、線形の関係であることを示す。図３は、電流指令ＩがＩ＿＜ｂ＞以上の場合には、電流指令Ｉが大きいほど第２振幅調整値ｄ＿＜２＞が大きな値であることを示す。図３は、ＩがＩ＿＜ｂ＞未満では、第２振幅調整値ｄ＿＜２＞が０であることを示す。なお、電流指令Ｉは、ステッピングモータ９の回転速度の上昇に比例して増加する値であるため、電流指令Ｉが大きくなることは、ステッピングモータ９の回転速度が速くなることを意味する。

【0035】

第１加算器１０７は、角度指令ω＿＜ｒｅｆ＞・ｔを示すパルス列と角度補正信号とを加算する。加算後の信号は、励磁角度ω＿＜ｅｘｔ＞（ｔ）・ｔを示す。励磁角度ω＿＜ｅｘｔ＞（ｔ）・ｔは、以下の式（７）で表される。第１加算器１０７は、加算後の信号を励磁角度生成器１０８に出力する。

【0036】

【数7】

【0037】

励磁角度生成器１０８は、第１加算器１０７が出力した励磁角度ω＿＜ｅｘｔ＞（ｔ）・ｔを示す信号に基づいて、以下の式（８）及び式（９）で表される信号ｈ＿＜１＞（ｔ）及び信号ｈ＿＜２＞（ｔ）を生成する。

【0038】

【数8】

【0039】

【数9】

【0040】

信号ｈ＿＜１＞（ｔ）は、位相変化が励磁角度の時間変化と同一なｓｉｎ波である。信号ｈ＿＜２＞（ｔ）は、位相変化が励磁角度の時間変化と同一なｃｏｓ波である。すなわち、信号ｈ＿＜１＞（ｔ）及びｈ＿＜２＞（ｔ）は位相変化が励磁角度の時間変化と同一な正弦波である。

【0041】

第２加算器１０９は、電流指令Ｉと振幅補正信号とを加算し、加算後の信号を電流振幅指令生成器１１０に出力する。電流振幅指令生成器１１０は、第２加算器１０９が出力した信号に励磁角度生成器１０８が生成した信号を乗算することで、上記式（１）及び式（２）で表される信号Ｈ（ｔ）を生成する。

【0042】

電流制御器１１１は、電流振幅指令生成器１１０が生成した信号を受信する。電流制御器１１１は、受信した信号と同様の波形の信号（すなわち、信号Ｈ（ｔ））をステッピングモータ９に印加するように、インバータ１１２の動作を制御する。

【0043】

インバータ１１２は、電流制御器１１１の制御によって動作し、波形Ｈ＿＜１＞（ｔ）の電流と波形Ｈ＿＜２＞（ｔ）の電流とをステッピングモータ９に印加する。
インバータ１１２とステッピングモータ９との間にはシャント抵抗１１３が位置する。シャント抵抗１１３に流れる電流を電流制御器１１１は取得する。電流制御器１１１は、取得したシャント抵抗１１３を流れる電流に応じて、波形Ｈ（ｔ）の電流がステッピングモータ９に印加されるようにインバータ１１２の動作を制御する。すなわち、電流制御器１１１は、シャント抵抗１１３を流れる電流に基づくフィードバック制御によって、波形Ｈ（ｔ）の電流がステッピングモータ９に印加されるようにインバータ１１２の動作を制御する。

【0044】

図４は、実施形態におけるステッピングモータ制御装置１が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
角度指令取得端子１０１に、角度指令が入力される（ステップＳ１０１）。電流指令取得端子１０２に、電流指令が入力される（ステップＳ１０２）。ステッピングモータ９が回転を開始する（ステップＳ１０３）。エンコーダ１０３が回転中のステッピングモータ９から回転に応じた波形の信号を取得する（ステップＳ１０４）。角度演算器１０４が、ステップＳ１０４において取得された信号に基づいてエンコーダ角を取得する（ステップＳ１０５）。

【0045】

第１信号生成部１５１が、エンコーダ角に基づいて、第１信号を生成する（ステップＳ１０６）。第１振幅調整器１５２が、第１信号に対して、電流指令に応じた値である第１振幅調整値と電流指令とを乗算する（ステップＳ１０７）。第２信号生成部１６１が、エンコーダ角に基づいて、第２信号を生成する（ステップＳ１０８）。第２振幅調整器１６２が、第２信号に対して、電流指令に応じた値である第２振幅調整値と電流指令とを乗算する（ステップＳ１０９）。

【0046】

第１加算器１０７が、角度指令ω＿＜ｒｅｆ＞・ｔを示すパルス列と振幅調整後の第１信号（すなわち、角度補正信号）とを加算し、励磁角度を示す信号を生成する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０で生成された励磁角度を示す信号に基づいて、励磁角度生成器１０８は、信号ｈ＿＜１＞（ｔ）と信号ｈ＿＜２＞（ｔ）とを生成する（ステップＳ１１１）。第２加算器１０９が、電流指令Ｉと振幅調整後の第２信号（すなわち、振幅補正信号）とを加算する（ステップＳ１１２）。電流振幅指令生成器１１０は、ステップＳ１１２の加算の結果の信号と信号ｈ＿＜１＞（ｔ）及び信号ｈ＿＜２＞（ｔ）とを積算することで、信号Ｈ（ｔ）を生成する（ステップＳ１１３）。電流制御器１１１は、インバータ１１２の動作をフィードバック制御によって制御することで、ステッピングモータ９に、波形Ｈ（ｔ）の電流を印加する（ステップＳ１１４）。

【0047】

なお、ステップＳ１０６及びステップＳ１０７の処理が実行されるタイミングは、ステップＳ１０５の処理の後であってステップＳ１１０の処理の前であればよく、必ずしも、ステップＳ１０５の次に実行される必要は無い。なお、ステップＳ１０８及びステップＳ１０９の処理が実行されるタイミングは、ステップＳ１０５の処理の後であってステップＳ１１２の処理の前であればよく、必ずしも、ステップＳ１０７の次に実行される必要は無い。

【0048】

（実験結果）
図５は、実施形態のステッピングモータ制御装置１によって外乱の影響が抑制されることを示す実験結果の一例を示す図である。
図５（Ａ）は、従来のステッピングモータにおける振動レベルと回転速度との関係を示す図である。図５（Ａ）において、横軸は回転速度を表す。図５（Ａ）において縦軸は振動レベルを表す。
図５（Ｂ）は、ステッピングモータ制御装置１の制御によって動作するステッピングモータ９の振動レベルと回転速度との関係を示す図である。図５（Ｂ）において、横軸は回転速度を表す。図５（Ｂ）において縦軸は振動レベルを表す。

【0049】

図５（Ａ）は、基本波の振動レベルが略（－３５）～略（－２６）であることを示す。図５（Ａ）は、第２高調波の振動レベルが略（－５０）～略（－５）であることを示す。図５（Ａ）は、第４高調波の振動レベルが略（－５０）～略（－５）であることを示す。
図５（Ｂ）は、基本波の振動レベルが略（－５０）～略（－３０）であることを示す。図５（Ｂ）は、第２高調波の振動レベルが略（－５０）～略（－２５）であることを示す。図５（Ｂ）は、第４高調波の振動レベルが略（－５０）～略（－２０）であることを示す。

【0050】

このように、図５（Ａ）が示す振動レベルは、図５（Ｂ）が示す振動レベルよりも低い。そのため、図５の実験結果は、実施形態のステッピングモータ制御装置１によって外乱の影響が抑制されたことを示す。

【0051】

従来は、ステップＳ１０４又はステップＳ１０５の次に周波数解析が必要であった。しかしながら、このように構成された実施形態におけるステッピングモータ制御装置１は、角度指令と電流指令とエンコーダ角度とに応じ、式（１）及び式（２）で表される波形の電流をステッピングモータ９に印加する。式（１）及び式（２）で表される波形の電流をステッピングモータ９に印加することで、コギングトルク及びトルクリップルの発生が抑制される。そのため、このように構成された実施形態におけるステッピングモータ制御装置１は周波数解析する必要が無いため、振動を抑制しつつステッピングモータ９を動作させる制御に要する演算量を軽減することができる。

【0052】

このように構成された実施形態におけるステッピングモータ制御装置１は、角度指令と電流指令とエンコーダ角度とに応じ、波形Ｈ（ｔ）の電流によってステッピングモータ９を駆動する。波形Ｈ（ｔ）は、基本波と第２高調波と第４高調波とが合成された合成波の波形に基づいた波形である。基本波は、位相の時間変化がエンコーダ角の時間変化に同一である正弦波である。ステッピングモータ制御装置１は、電流指令に応じた振幅調整値ｄ＿＜１＞及びｄ＿＜２＞のによって振幅が調整された波形Ｈ（ｔ）の電流をステッピングモータ９に印加する。そのため、ステッピングモータ制御装置１は、ステッピングモータ９の回転の速度によらず、コギングトルク及びトルクリップルの発生を抑制することができる。

【0053】

（変形例）
なお、ステッピングモータ９は必ずしも２相でなくてもよい。ステッピングモータ９は、２相以上の複数相であってもよい。
なお、励磁角度は、次数が４以上の偶数次の高調波に基づいてもよい。すなわち、式（３）及び式（５）において、合成波は、基本波と第２高調波と第４高調波とにくわえて、さらに、Ｑ×ω_ｅｎｃ（Ｑは６以上の偶数）を角速度とする正弦波の和であってもよい。
なお、励磁角度は、基本波と第２高調波と第４高調波とに代えて、基本波と、第３高調波と、次数が３の倍数の高調波とに基づいてもよい。次数が３の倍数の高調波は、例えば、第６高調波である。

【0054】

なお、電流指令は、所定の値であってもよいし、角度演算器１０４が取得したエンコーダ角に応じて生成された値であってもよい。

【0055】

なお、ステッピングモータ制御装置１は、ステッピングモータ９に流れる電流を検出可能なものを備えていれば必ずしもシャント抵抗１１３を備えなくてもよい。

【0056】

なお、上述した実施形態のステッピングモータ制御装置１の一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。ステッピングモータ制御装置１の一部とは、例えば、角度演算器１０４、角度指令補正部１０５及び電流指令補正部１０６である。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

【0057】

なお、角度指令取得端子１０１は、指令角度取得部の一例である。なお、電流指令取得端子１０２は、電流指令取得部の一例である。なお、式（４）における（ｄ＿＜１＞・Ｉ）は、第１振幅の一例である。なお、ｄ＿＜１＞は、第１振幅を電流指令で割り算した値の一例である。なお、式（６）における（ｄ＿＜２＞・Ｉ）は、第２振幅の一例である。なお、ｄ＿＜２＞は、第２振幅を電流指令で割り算した値の一例である。なお、第１合成波は第１信号の一例である。なお、第２合成波は、第２信号の一例である。なお、エンコーダ１０３は検出部の一例である。なお、エンコーダ１０３は、ステッピングモータ９の回転を検出可能であれば、必ずしもエンコーダでなくてもよい。

【0058】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【符号の説明】

【0059】

１…ステッピングモータ制御装置、 １０１…角度指令取得端子、 １０２…電流指令取得端子、 １０３…エンコーダ、 １０４…角度演算器、 １０５…角度指令補正部、 １０６…電流指令補正部、 １０７…第１加算器、 １０８…励磁角度生成器、 １０９…第２加算器、 １１０…電流振幅指令生成器、 １１１…電流制御器、 １１２…インバータ、 １１３…シャント抵抗

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】