(57)【要約】  高精度なトルクリプルの補正を行うことができるモータ制御装置とモータおよびトルクリプル補正方法を提供する。  前記位置信号から電気角を生成する電気角生成部（５１）と、前記トルク指令と前記電気角を一定時間蓄えるトルク指令トレース部（５２）と、前記蓄えたトルク指令のデータをフーリエ変換するフーリエ変換部（５３）と、前記フーリエ変換されたデータでリプル成分の大きい１次、２次および６次成分を抽出する次数成分抽出部（５４）と、前記抽出された次数成分の中で最もスペクトルの大きい次数成分を抽出して前記正弦波補正信号を生成する補正信号生成部（５５）とを備えた。
2008108292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度指令と速度信号からトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令をフーリエ変換して正弦波補正信号を生成する補正処理部と、前記正弦波補正信号と前記トルク指令を加算して新たなトルク指令を生成する加算器と、前記トルク指令に基づいてモータを駆動するモータ駆動部と、前記モータに結合された位置検出器の位置検出信号から位置信号を生成する位置信号生成部と、前記位置信号から速度信号を生成する速度信号生成部と、を備えたモータ制御装置において、
前記補正処理部は、前記位置信号から電気角を生成する電気角生成部と、前記トルク指令と前記電気角を一定時間蓄えるトルク指令トレース部と、前記蓄えたトルク指令のデータをフーリエ変換するフーリエ変換部と、前記フーリエ変換されたデータでリプル成分の大きい１次、２次および６次成分を抽出する次数成分抽出部と、前記抽出された次数成分の中で最もスペクトルの大きい次数成分を抽出して前記正弦波補正信号を生成する補正信号生成部と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記補正処理部は、第１回目の補正を行った後、再度同じ動作を繰り返し抽出した次数成分の中で前回の最大次数成分を除いた最もスペクトルの大きい次数成分を抽出し、前回の正弦波補正信号と今回の正弦波補正信号を合成して新たな正弦波補正信号を生成することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
速度指令と速度信号からトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令をフーリエ変換して正弦波補正信号を生成する補正処理部と、前記正弦波補正信号と前記トルク指令を加算して新たなトルク指令を生成する加算器と、前記トルク指令に基づいてモータを駆動するモータ駆動部と、前記モータに結合された位置検出器の位置検出信号から位置信号を生成する位置信号生成部と、前記位置信号から速度信号を生成する速度信号生成部と、
を備えたモータ制御装置のトルクリプル補正方法において、
前記位置信号から電気角を生成するステップと、
前記トルク指令を一定時間蓄えるステップと、
前記蓄えたトルク指令のデータをフーリエ変換するステップと、
前記フーリエ変換されたデータでリプル成分の大きい１次、２次および６次成分を抽出するステップと、
前記抽出された次数成分の中で最もスペクトルの大きい次数成分を抽出して正弦波補正信号を生成するステップと、
前記正弦波補正信号を前記トルク指令に加算し新たなトルク指令を生成するステップと、
を備えることを特徴とするトルクリプル補正方法。
【請求項４】
前記第１回目の補正後、続いて第２回目の操作として、
再度前記位置信号から電気角を生成するステップと、
前記トルク指令を一定時間蓄えるステップと、
前記蓄えたトルク指令のデータをフーリエ変換するステップと、
前記フーリエ変換されたデータでリプル成分の大きい１次、２次および６次成分を抽出するステップと、
前記抽出された次数成分の中で最もスペクトルの大きい次数成分を抽出して前回の正弦波補正信号と今回の正弦波補正信号を合成し新たな正弦波補正信号を生成するステップと、
前記新たな正弦波補正信号を前記トルク指令に加算し新たなトルク指令を生成するステップと、
を備え、この操作を所定回数繰り返すことを特徴とする請求項３記載のトルクリプル補正方法。
【請求項５】
モータ制御装置に起因する１次、２次成分を格納する正弦波補正信号格納部を備えることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項６】
モータに起因する６次成分を格納する正弦波補正信号格納部をモータの位置検出器に備えることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータおよびモータ制御装置に起因するトルクリプルを補正して滑らかなトルクを生成するモータ制御装置とモータおよびトルクリプル補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、トルクリプルの補正は、図５のフローチャートおよび図６のブロック図に示すように、モータを一定速度で動作させ、データトレース部１１０でモータのトルク指令、電気角を一定時間計測してバッファに蓄え（Ｓ４００）、蓄えたデータをデータ解析部１１１でフーリエ変換して（Ｓ４０１）電気角に対して１〜ｍ次成分を抽出してフーリエ逆変換して補正用正弦波信号を生成し（Ｓ４０２）、補正部１１２で電気角に従ってトルク指令に加算してトルクリプルの補正を行っていた。
【特許文献１】特開２００３−８８１５９号公報
【特許文献２】特開２００１−３５２７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のトルクリプル補正は、図５のように次数成分の１次からｍ次までを一括補正しており、１回のトルク指令のトレースデータをフーリエ変換するとノイズなどの影響で低次成分のスペクトルが大きいと高次成分のスペクトルが影響されて高次成分の補正効果が不足したり超過したりする問題があった。
また、トルクリプル成分にはコギングトルクなどモータに起因するものと、電流検出部の誤差などモータ制御装置に起因するものがあるが、図に示すように、次数データはすべてモータ制御装置のなかの格納部Ａ１１３のＥＥＰＲＯＭに格納しているので、モータを交換した場合には補正が正常に行えないという問題があった。【０００４】
本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、トルクリプル成分をフーリエ変換して次数成分１次からｍ次まで全てを補正するのではなく、モータ制御装置に起因する１次、６次成分とモータに起因する６次成分を補正することにより高精度なトルクリプルの補正を行うことができるモータ制御装置とモータおよびトルクリプル補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、次のように構成した。
請求項１に記載の発明は、速度指令と速度信号からトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令をフーリエ変換して正弦波補正信号を生成する補正処理部と、前記正弦波補正信号と前記トルク指令を加算して新たなトルク指令を生成する加算器と、前記トルク指令に基づいてモータを駆動するモータ駆動部と、前記モータに結合された位置検出器の位置検出信号から位置信号を生成する位置信号生成部と、前記位置信号から速度信号を生成する速度信号生成部と、を備えたモータ制御装置において、前記補正処理部は、前記位置信号から電気角を生成する電気角生成部と、前記トルク指令と前記電気角を一定時間蓄えるトルク指令トレース部と、前記蓄えたトルク指令のデータをフーリエ変換するフーリエ変換部と、前記フーリエ変換されたデータでリプル成分の大きい１次、２次および６次成分を抽出する次数成分抽出部と、前記抽出された次数成分の中で最もスペクトルの大きい次数成分を抽出して正弦波補正信号を生成する補正信号生成部と、を備えることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記補正処理部は、第１回目の補正を行った後、再度同じ動作を繰り返し抽出した次数成分の中で前回の最大次数成分を除いた最もスペクトルの大きい次数成分を抽出し、前回の正弦波補正信号と今回の正弦波補正信号を合成して新たな正弦波補正信号を生成することを特徴とするものである。【０００６】
請求項３に記載の発明は、速度指令と速度信号からトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令をフーリエ変換して正弦波補正信号を生成する補正処理部と、前記正弦波補正信号と前記トルク指令を加算して新たなトルク指令を生成する加算器と、前記トルク指令に基づいてモータを駆動するモータ駆動部と、前記モータに結合された位置検出器の位置検出信号から位置信号を生成する位置信号生成部と、前記位置信号から速度信号を生成する速度信号生成部と、を備えたモータ制御装置のトルクリプル補正方法において、前記位置信号から電気角を生成するステップと、前記トルク指令と前記電気角を一定時間蓄えるステップと、前記蓄えたトルク指令のデータをフーリエ変換するステップと、前記フーリエ変換されたデータでリプル成分の大きい１次、２次および６次成分を抽出するステップと、前記抽出された次数成分の中で最もスペクトルの大きい次数成分を抽出して正弦波補正信号を生成するステップと、前記正弦波補正信号を前記トルク指令に加算し新たなトルク指令を生成するステップと、を備えることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記第１回目の補正後、続いて第２回目の操作として、再度前記位置信号から電気角を生成するステップと、前記トルク指令と電気角を一定時間蓄えるステップと、前記蓄えたトルク指令のデータをフーリエ変換するステップと、前記フーリエ変換されたデータでリプル成分の大きい１次、２次および６次成分を抽出するステップと、前記抽出された次数成分の中で最もスペクトルの大きい次数成分を抽出して前回の正弦波補正信号と今回の正弦波補正信号を合成し新たな正弦波補正信号を生成するステップと、前記新たな正弦波補正信号を前記トルク指令に加算し新たなトルク指令を生成するステップと、を備え、この操作を所定回数繰り返すことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、モータ制御装置に起因する１次、２次成分を格納する正弦波補正信号格納部を備えることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、モータに起因する６次成分を格納する正弦波補正信号格納部をモータの位置検出器に備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、モータ制御装置のトルクリプル補正において、リプルに大きく起因する１次、２次および６次成分のみを次数毎に補正することによって他の次数成分に影響されずに、正確な正弦波補正信号を求めることが可能となる。
また、補正値、位相情報を、モータ制御装置側とモータ側のＥＥＰＲＯＭにそれぞれ格納するようにしたので、モータ、制御装置各々に起因する成分の補正情報と位相情報を各々の側に持っているのでモータおよびサーボ制御装置の組み合わせを替えた場合も各個体に適した正確な補正が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のモータ制御装置の実施例１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明のモータ制御装置の実施例１の補正処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明のモータ制御装置のトルクリプル補正方法を示すブローチャートである。
【図４】本発明の実施例２のモータ制御装置およびモータの構成を示すブロック図である。
【図５】従来のトルクリプル補正装置のフローチャートである。
【図６】従来のトルクリプル補正装置のブロック図である。
【符号の説明】
【０００９】
１  速度制御部
２  モータ駆動部
３  位置信号生成部
４  速度信号生成部
５  補正処理部
６  加算器
７  モータ
８  位置検出器
９  モータ制御装置の正弦波補正信号格納部
５１  電気角生成部
５２  トレース部
５３  フーリエ変換部
５４  次数成分抽出部
５５  補正信号生成部
８１  位置検出器の正弦波補正信号格納部
１１０  データトレース部
１１１  データ解析部
１１２  リアルタイム補正部
１１３  補正値・位相情報格納部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明の実施例１について図１および図２を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の実施例１に係るモータ制御装置のブロック図である。
図１において、１は速度制御部、２はモータ駆動部、３は位置信号生成部、４は速度信号生成部、５は補正処理部、６は加算器、７はモータ、８は位置検出器である。速度制御部１は速度指令と速度信号の差をＰＩＤ制御処理をしてトルク指令を生成する。モータ駆動部２はトルク指令を電流指令に変換し、電流指令と電流信号の差をＰＩＤ制御処理をして電圧指令を生成、さらに電圧指令からＰＷＭ信号を生成して電力変換器を駆動しモータに電圧を供給する。位置検出器８はモータの位置を検出して位置検出信号を生成、位置信号生成部３は位置検出信号から位置信号を生成する。速度信号生成部４は、位置信号の時間差分をとり速度信号を生成する。補正処理部５はトルク指令信号と位置信号から正弦波補正信号を生成する。【００１２】
図２は、図１の補正処理部を説明するブロック図である。図２において、電気角生成部５１は位置信号生成器３の生成する位置信号からモータの電気角を生成する。トレース部５２は、電気角に対応してトルク指令を記憶する。フーリエ変換部５３は、記憶されたトルク指令を、電気角１周期に相当する周波数を１次とし、２倍の周波数を２次、６倍の周波数を６次として、フーリエ変換する。次数成分抽出部５４は、１次、２次、６次のなかから最もスペクトラムの大きい周波数を抽出する。補正信号生成部５５は、抽出された周波数のトルク指令成分から正弦波補正信号を生成する。【００１３】
図３は、本発明のトルクリプル補正方法を示すフローチャートである。図３において、ステップＳ１０１で、位置信号から電気角を生成し、ステップＳ１０２でトルク指令を一定時間蓄積し、ステップＳ１０３で蓄積したトルク指令データをフーリエ変換する。ステップＳ１０４で電気角１周期に相当する周波数の成分を１次とし、２倍の周波数の２次成分、６倍の周波数の６次成分を抽出する。ステップＳ１０５で１次、２次、６次のなかから最もスペクトラムの大きい次数を抽出し、逆フーリエ変換して正弦波補正信号を生成する。ステップＳ１０６で正弦波補正信号をトルク指令に加算して新たなトルク指令を生成する。ステップＳ１０７で、全次数分実行したかどうかを確認し、確認していなければ同様の操作をくり返し、全ての次数の補正が終了すれば補正終了とする。
【実施例２】
【００１４】
図４は本発明の実施例２のモータ制御装置とモータの構成を示すブロック図である。図１と異なるのは、モータ制御装置およびモータの夫々に正弦波補正信号格納部を備えた点である。９はモータ制御装置の正弦波補正信号格納部でモータ制御装置自身の１次、２次の電気角に対する正弦波補正信号を格納するとともにモータに起因する６次成分の正弦波補正信号を格納する。８１はモータに起因する６次の正弦波補正信号を格納する正弦波補正信号格納部である。この正弦波補正信号格納部８１はモータに取り付けた位置検出器に設ける。モータ制御装置は、電源投入時、または、必要に応じて正弦波補正信号の読み出しコマンドを位置検出器に投げることにより、正弦波補正信号格納部８１に格納したデータを読み出し、モータ制御装置の中の正弦波補正信号格納部９に格納することができるとともに、書込みコマンドにより検出器の正弦波補正信号格納部８１に新データを書き込むことができる。
【実施例３】
【００１５】
本発明の実施例１、２は回転型モータを対象に説明したが、モータをリニアモータに、トルクを推力に変更することにより、リニアモータに拡張できる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明のモータ制御装置は、モータ制御装置に起因する１次、２次成分とモータに起因する６次成分だけを補正することにより高精度なトルクリプル補正が可能となり、工作機械をはじめ一般産業機械、ロボットなど高精度な位置制御が必要な用途への適用が期待できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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