(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを有し、力及び圧力のいずれか一方である力学的物理量を対象物に加えるための機械負荷に接続され、前記モータの動力によって、前記機械負荷を変位させて前記対象物に押し付けることにより、前記対象物に前記力学的物理量を加える電動機構に設けられるモータ制御装置であって、
前記機械負荷から前記対象物に作用する前記力学的物理量の値を物理量取得値として取得し、前記物理量取得値を予め設定された物理量目標値とするための物理量指令値を生成して、その生成した物理量指令値を用いて前記モータの駆動を制御するモータ制御装置本体を備え、
前記モータ制御装置本体は、
前記物理量指令値と模擬物理量算出値との差分から、所定の模擬物理量制御演算を行うことにより、モータ速度についての模擬速度算出値を算出する模擬物理量制御部と、
前記模擬速度算出値に対して、一回の積分特性を含む伝達特性を用いた演算を行うことにより、モータ位置及び前記機械負荷の位置のいずれか一方についての模擬位置算出値を算出する模擬位置算出部と、
前記機械負荷から前記対象物に作用する前記力学的物理量の情報と、モータ位置及び前記機械負荷の位置のいずれか一方の情報とを互いに対応付けて模擬演算用情報として予め記憶し、前記模擬位置算出値に対して、前記模擬演算用情報を用いた演算を行って、前記力学的物理量を模擬した値である前記模擬物理量算出値を算出する模擬物理量算出部と、
前記物理量取得値及び前記模擬物理量算出値に基づいて、圧力制御演算を行うことによって、モータ速度についての実速度指令値を算出する物理量制御部と
を有し、
前記モータ制御装置本体は、前記模擬速度算出値と前記実速度指令値との和に基づいてモータ速度を制御する
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
モータを有し、力及び圧力のいずれか一方である力学的物理量を対象物に加えるための機械負荷に接続され、前記モータの動力によって、前記機械負荷を変位させて前記対象物に押し付けることにより、前記対象物に前記力学的物理量を加える電動機構に設けられるモータ制御装置であって、
前記機械負荷から前記対象物に作用する前記力学的物理量の値を物理量取得値として取得し、前記物理量取得値を予め設定された物理量目標値とするための物理量指令値を生成して、その生成した物理量指令値を用いて前記モータの駆動を制御するモータ制御装置本体を備え、
前記モータ制御装置本体は、
前記物理量指令値と模擬物理量算出値との差分から、所定の模擬物理量制御演算を行うことにより、モータ加速度についての模擬加速度算出値を算出する模擬物理量制御部と、
前記模擬加速度算出値に対して、比例特性を含む伝達特性を用いた演算を行うことにより、モータ電流についての模擬電流算出値を算出する模擬電流算出部と、
前記模擬加速度算出値に対して、一回の積分特性を含む伝達特性を用いた演算を行うことにより、前記モータ速度についての模擬速度算出値を算出する模擬速度算出部と、
前記模擬速度算出値に対して、一回の積分特性を含む伝達特性を用いた演算を行うことにより、モータ位置及び前記機械負荷の位置のいずれか一方についての模擬位置算出値を算出する模擬位置算出部と、
前記機械負荷から前記対象物に作用する前記力学的物理量の情報と、モータ位置及び前記機械負荷の位置のいずれか一方の情報とを互いに対応付けて模擬演算用情報として予め記憶し、前記模擬位置算出値に対して、前記模擬演算用情報を用いた演算を行って、前記力学的物理量を模擬した値である前記模擬物理量算出値を算出する模擬物理量算出部と、
前記物理量取得値及び前記模擬物理量算出値に基づいて、圧力制御演算を行うことによって、モータ速度についての実速度指令値を算出する物理量制御部と
を有し、
前記モータ制御装置本体は、前記実速度指令値を用いた速度制御演算を行うことにより、モータ電流についての実電流指令値を算出し、前記実電流指令値及び前記模擬電流算出値の和に基づいて、モータ電流を制御する
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
モータを有し、力及び圧力のいずれか一方である力学的物理量を対象物に加えるための機械負荷に接続され、前記モータの動力によって、前記機械負荷を変位させて前記対象物に押し付けることにより、前記対象物に前記力学的物理量を加える電動機構に設けられるモータ制御装置であって、
前記機械負荷から前記対象物に作用する前記力学的物理量の値を物理量取得値として取得し、前記物理量取得値を予め設定された物理量目標値とするための物理量指令値を生成して、その生成した物理量指令値を用いて前記モータの駆動を制御するモータ制御装置本体を備え、
前記モータ制御装置本体は、
前記物理量指令値と模擬物理量算出値との差分から、所定の模擬物理量制御演算を行うことにより、モータ加速度についての模擬加速度算出値を算出する模擬物理量制御部と、
前記模擬加速度算出値に対して、比例特性を含む伝達特性を用いた演算を行うことにより、モータ電流についての模擬電流算出値を算出する模擬電流算出部と、
前記模擬加速度算出値に対して、二回の積分特性を含む伝達特性を用いた演算を行うことにより、モータ位置及び前記機械負荷の位置のいずれか一方についての模擬位置算出値を算出する模擬位置算出部と、
前記機械負荷から前記対象物に作用する前記力学的物理量の情報と、モータ位置及び前記機械負荷の位置のいずれか一方の情報とを互いに対応付けて模擬演算用情報として予め記憶し、前記模擬位置算出値に対して、前記模擬演算用情報を用いた演算を行って、前記力学的物理量を模擬した値である前記模擬物理量算出値を算出する模擬物理量算出部と、
前記物理量取得値及び前記模擬物理量算出値に基づいて、圧力制御演算を行うことによって、モータ電流についての実電流指令値を算出する物理量制御部と
を有し、
前記モータ制御装置本体は、前記実電流指令値及び前記模擬電流算出値の和に基づいて、モータ電流を制御する
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
モータを有し、力及び圧力のいずれか一方である力学的物理量を対象物に加えるための機械負荷に接続され、前記モータの動力によって、前記機械負荷を変位させて前記対象物に押し付けることにより、前記対象物に前記力学的物理量を加える電動機構に設けられるモータ制御装置であって、
前記機械負荷から前記対象物に作用する前記力学的物理量の値を物理量取得値として取得し、前記物理量取得値を予め設定された物理量目標値とするための物理量指令値を生成して、その生成した物理量指令値を用いて前記モータの駆動を制御するモータ制御装置本体を備え、
前記モータ制御装置本体は、
前記物理量指令値と模擬物理量算出値との差分を用いて、モータ位置についての模擬位置算出値を算出する模擬物理量制御部と、
前記機械負荷から前記対象物に作用する前記力学的物理量の情報と、モータ位置及び前記機械負荷の位置のいずれか一方の情報とを互いに対応付けて模擬演算用情報として予め記憶し、前記模擬位置算出値に対して、前記模擬演算用情報を用いた演算を行って、前記力学的物理量を模擬した値である前記模擬物理量算出値を算出する模擬物理量算出部と、
前記物理量取得値及び前記模擬物理量算出値に基づいて、圧力制御演算を行うことによって、モータ位置についての実位置指令値を算出する物理量制御部と
を有し、
前記モータ制御装置本体は、前記模擬位置算出値及び前記実位置指令値の和に基づいてモータ位置を制御する
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
モータを有し、力及び圧力のいずれか一方である力学的物理量を対象物に加えるための機械負荷に接続され、前記モータの動力によって、前記機械負荷を変位させて前記対象物に押し付けることにより、前記対象物に前記力学的物理量を加える電動機構に設けられるモータ制御装置であって、
前記機械負荷から前記対象物に作用する前記力学的物理量の値を物理量取得値として取得し、前記物理量取得値を予め設定された物理量目標値とするための物理量指令値を生成して、その生成した物理量指令値を用いて前記モータの駆動を制御するモータ制御装置本体を備え、
前記モータ制御装置本体は、
前記物理量指令値と模擬物理量算出値との差分を用いて、モータ速度についての模擬速度算出値を算出する模擬物理量制御部と、
前記模擬速度算出値に対して、一回の積分特性を含む伝達特性を用いた演算を行うことにより、モータ位置及び前記機械負荷の位置のいずれか一方についての模擬位置算出値を算出する模擬位置算出部と、
前記機械負荷から前記対象物に作用する前記力学的物理量の情報と、モータ位置及び前記機械負荷の位置のいずれか一方の情報とを互いに対応付けて模擬演算用情報として予め記憶し、前記模擬位置算出値に対して、前記模擬演算用情報を用いた演算を行って、前記力学的物理量を模擬した値である前記模擬物理量算出値を算出する模擬物理量算出部と、
前記物理量取得値及び前記模擬物理量算出値に基づいて、圧力制御演算を行うことによって、モータ位置についての実位置指令値を算出する物理量制御部と
を有し、
前記モータ制御装置本体は、前記実位置指令値を用いた位置制御演算を行うことにより前記実位置指令値にモータ位置を追従させるためのモータ速度についての速度指令値を算出し、前記模擬速度算出値及び前記速度指令値の和に基づいて、モータ速度を制御する
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項６】
前記模擬物理量制御部は、
前記物理量指令値と前記模擬物理量算出値との差分に基づいて、前記模擬速度算出値を算出するための所定の伝達特性の演算を行う伝達特性演算部と、
前記伝達特性演算部の演算結果が所定値以下の場合には、その演算結果を前記模擬速度算出値とし、前記伝達特性演算部の演算結果が所定値よりも大きい場合には、前記所定値を前記模擬速度算出値とする制限処理部と
を有していることを特徴とする請求項１又は請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記模擬速度算出部は、
前記模擬加速度算出値に基づいて、前記模擬速度算出値を算出するための所定の伝達特性の演算を行う伝達特性演算部と、
前記伝達特性演算部の演算結果が所定値以下の場合には、その演算結果を前記模擬速度算出値とし、前記伝達特性演算部の演算結果が所定値よりも大きい場合には、前記所定値を前記模擬速度算出値とする制限処理部と
を有していることを特徴とする請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記制限処理部の所定値は、モータ最大速度以下である
ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記模擬物理量制御部は、
前記物理量指令値と前記模擬物理量算出値との差分に基づいて、前記模擬加速度算出値を算出するための所定の伝達特性の演算を行う伝達特性演算部と、
前記伝達特性演算部の演算結果が所定値以下の場合には、その演算結果を前記模擬加速度算出値とし、前記伝達特性演算部の演算結果が所定値よりも大きい場合には、前記所定値を前記模擬加速度算出値とする制限処理部と
を有していることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記制限処理部の所定値は、前記モータの最大電流に、トルク定数もしくは推力定数を乗じて、その乗じて得た値をモータの動作に伴い可動する部分の機械イナーシャもしくは機械総質量で割った値以下である
ことを特徴とする請求項９記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、対象物に機械負荷を押し当てるためのモータの駆動を制御するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機やプレス成形機等の各種成形機や、ボンディング機械等の加工装置（加工機械）では、電動機構（機械駆動部）がモータによって駆動されて、加圧対象物に圧力を加える。また、このような加工装置では、一般的に、加圧対象物である成形材料等やワークに機械負荷が押し当てられたときの圧力情報である実圧力値が検出され、この検出された実圧力値と圧力指令値とに基づいて圧力制御が行われる。このような圧力制御によって、実圧力値が圧力指令値に追従するようにモータを制御するための信号である、電流指令値や速度指令値等が算出される。【０００３】
このような圧力制御の演算の一例としては、圧力指令値と実圧力値との偏差（差分）に比例ゲインを乗じて速度指令値を算出し、この速度指令値に基づくモータの速度の演算が挙げられる。一般的に、圧力制御の演算のゲイン特性を比較的大きく設定することによって、実圧力値の圧力指令値に対する追従性を向上させることができる。その反面、比例ゲインを過大に設定すると、制御系の安定性が損なわれて、制御系が不安定になったり、加圧対象物に加わる圧力に高周波の振動が載る発振現象が発生したりする。【０００４】
制御系が不安定になるのは勿論好ましくないが、発振現象が生じることにより、振動によって成形品や加工品の品質に悪影響が生じる。一方、ゲイン特性を比較的小さく設定しておけば、発振現象は生じないが、実圧力値の圧力指令値に対する追従性能が低下する。これによって、所望の圧力である圧力指令値に対し、実際に加えている圧力である実圧力値との間に誤差が発生し、成形品や加工品の成形精度、加工精度に悪影響を及ぼすという問題がある。【０００５】
このような問題に対して、例えば、特許文献１に示すような従来装置では、ダイクッション制御装置が、圧力指令値の微分値に係数を乗じた補正値を作成し、これを速度指令値に加えることによって、実圧力値の圧力指令値に対する追従特性を向上させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１１１７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示すような従来装置では、機械負荷から加えられる力学的物理量に対して加圧対象物が非線形な特性を示す場合、補正値が正確ではなくなる。このため、オーバーシュートが発生したり、十分な指令追従特性が得られなかったりするという問題がある。【０００８】
なお、このような問題は、圧力制御のみならず、力制御でも同様に発生する。【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、機械負荷から加えられる力学的物理量に対して対象物が非線形な特性を示す場合であっても、対象物に加わる力学的物理量の物理量指令値に対する追従性を向上させることができるモータ制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のモータ制御装置は、モータを有し、力及び圧力のいずれか一方である力学的物理量を対象物に加えるための機械負荷に接続され、前記モータの動力によって、前記機械負荷を変位させて前記対象物に押し付けることにより、前記対象物に前記力学的物理量を加える電動機構に設けられるものであって、前記機械負荷から前記対象物に作用する前記力学的物理量の値を物理量取得値として取得し、前記物理量取得値を予め設定された物理量目標値とするための物理量指令値を生成して、その生成した物理量指令値を用いて前記モータの駆動を制御するモータ制御装置本体を備え、前記モータ制御装置本体は、前記物理量指令値と模擬物理量算出値との差分から、所定の模擬物理量制御演算を行うことにより、モータ速度についての模擬速度算出値を算出する模擬物理量制御部と、前記模擬速度算出値に対して、一回の積分特性を含む伝達特性を用いた演算を行うことにより、モータ位置及び前記機械負荷の位置のいずれか一方についての模擬位置算出値を算出する模擬位置算出部と、前記機械負荷から前記対象物に作用する前記力学的物理量の情報と、モータ位置及び前記機械負荷の位置のいずれか一方の情報とを互いに対応付けて模擬演算用情報として予め記憶し、前記模擬位置算出値に対して、前記模擬演算用情報を用いた演算を行って、前記力学的物理量を模擬した値である前記模擬物理量算出値を算出する模擬物理量算出部と、前記物理量取得値及び前記模擬物理量算出値に基づいて、圧力制御演算を行うことによって、モータ速度についての実速度指令値を算出する物理量制御部とを有し、前記モータ制御装置本体は、前記模擬速度指令値と前記実速度指令値との和に基づいてモータ速度を制御するものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明のモータ制御装置によれば、モータ制御装置本体が、模擬物理量制御部、模擬位置算出部、模擬物理量算出部と、物理量制御部とを有し、模擬速度算出値と実速度指令値との和に基づいてモータ速度を制御するので、機械負荷から加えられる力学的物理量に対して対象物が非線形な特性を示す場合であっても、対象物に加わる力学的物理量の物理量指令値に対する追従性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１によるモータ制御装置を示すブロック図である。
【図２】圧力と位置との関係を示すグラフである。
【図３】この発明の実施の形態２によるモータ制御装置を示すブロック図である。
【図４】信号の変化を説明するためのグラフである。
【図５】この発明の実施の形態３によるモータ制御装置を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３によるモータ制御装置の他の例を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態３によるモータ制御装置の他の例を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態４によるモータ制御装置を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態５によるモータ制御装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるモータ制御装置を示すブロック図である。
図１において、加工装置１は、回転式のモータ（加圧用モータ）２及びエンコーダ３を含む電動機構４と、機械負荷としての機械負荷５と、圧力検出器６とを有している。
【００１４】
エンコーダ３は、モータ２の回転速度に応じた実モータ速度信号３ａを生成する速度検出手段である。電動機構４は、回転運動を並進運動に変換する送りねじ機構であり、ねじ４ａと、ボールねじナット４ｂとを有している。ねじ４ａは、モータ２によって、その周方向へ回転される。ボールねじナット４ｂは、ねじ４ａの回転に伴って、ねじ４ａの軸方向へ変位する。
【００１５】
機械負荷５は、ボールねじナット４ｂに取り付けられている。機械負荷５の先端部は、加圧対象物（対象物）７と対向している。また、機械負荷５は、ボールねじナット４ｂとともに、ねじ４ａの軸方向へ変位する。加圧対象物７は、機械負荷５によって加圧される。圧力検出器６は、例えばロードセルや各種力センサ等である。また、圧力検出器６は、機械負荷５に取り付けられている。さらに、圧力検出器６は、機械負荷５の加圧対象物７への加圧時の実圧力値に応じた実圧力信号６ａを出力する。
【００１６】
加工装置１のモータ２の駆動は、モータ制御装置本体１０によって制御される。モータ制御装置本体１０は、圧力指令信号生成部１１、模擬圧力制御部１２、模擬位置算出部１３、模擬圧力信号生成部１４、圧力制御部１５、速度制御部１６及び電流制御部１７を有している。圧力指令信号生成部１１は、実圧力信号６ａの実圧力値（物理量取得値）を所望の目標圧力値とするための圧力指令値（物理量指令値）の信号、即ち圧力指令信号１１ａを生成する。
【００１７】
模擬圧力制御部（模擬物理量制御部）１２は、圧力指令信号生成部１１からの圧力指令信号１１ａの圧力指令値と、模擬圧力信号生成部１４によって生成される模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値（模擬物理量算出値）との偏差（差分）の信号１１ｂを受ける。また、模擬圧力制御部１２は、圧力指令値及び模擬圧力算出値の偏差に基づいて、模擬圧力制御演算（模擬物理量制御演算）を行うことにより、模擬速度算出値を算出し、その信号である模擬モータ速度信号１２ａを生成する。この模擬速度算出値とは、モータ２のモータ速度について模擬したものである。
【００１８】
この模擬圧力制御演算の一例としては、圧力指令値及び模擬圧力算出値の偏差に、比例ゲインを乗じる比例制御を行うことによって、模擬速度算出値を算出すること等が挙げられる。なお、これに限られるものではなく、例えば、圧力指令値及び模擬圧力算出値の偏差に対して、比例制御と積分制御とを行う比例＋積分制御を用いてもよい。また、模擬圧力制御演算に、低域通過特性をもつフィルタや、位相遅れフィルタ、位相進みフィルタ等を組み合わせてもよい。
【００１９】
模擬位置算出部１３は、模擬圧力制御部１２からの模擬モータ速度信号１２ａを受ける。また、模擬位置算出部１３は、模擬速度算出値に対して伝達特性演算を行って、モータ位置についての模擬位置算出値を算出し、その信号である模擬位置信号１３ａを生成する。模擬位置算出部１３の模擬速度算出値から模擬位置算出値への伝達特性には、１回の積分特性が含まれている。このように、伝達特性に１回の積分特性が含まれていれば、モータ速度とモータ位置との関係を模擬することができる。
【００２０】
模擬位置算出部１３の演算の一例としては、ｓをラプラス演算子とし、ｖｍ（ｓ）を模擬速度算出値のラプラス変換とし、ｘｍ（ｓ）を模擬位置算出値のラプラス変換とした場合に、次の式（１）のような演算が挙げられる。
ｘｍ（ｓ）＝（１／ｓ）・ｖｍ（ｓ）                          （１）
なお、この式（１）は、模擬速度算出値から模擬位置算出値への伝達特性に一回の積分特性が含まれていることを表している。
【００２１】
また、この式（１）の他に、伝達特性に１回の積分特性以外に低域通過特性をさらに含んでいてもよい。例えば、Ｔを低域通過特性フィルタの時定数としたときに、次の式（２）のような演算を行って、模擬位置算出値を算出してもよい。
ｘｍ（ｓ）＝（１／ｓ）・｛１／（Ｔｓ＋１）｝・ｖｍ（ｓ）    （２）
【００２２】
模擬圧力信号生成部１４は、模擬位置算出部１３から模擬位置信号１３ａを受ける。また、模擬圧力信号生成部１４は、モータ２のモータ位置の値と、加圧対象物７に作用する圧力の値とを、１対１で対応付けて記憶している。さらに、模擬圧力信号生成部１４は、模擬位置信号１３ａの模擬位置算出値をモータ位置とし、そのモータ位置に対応する圧力を、模擬圧力算出値として算出する。また、模擬圧力信号生成部１４は、算出した模擬圧力算出値についての信号である模擬圧力信号１４ａを生成する。
【００２３】
ここで、機械負荷５が加圧対象物７に接触するまで圧力は発生しない。また、機械負荷５が加圧対象物７に接触すると圧力が発生するが、機械負荷５が停止状態であっても加圧対象物７に接触していれば圧力は発生する。また、機械負荷５の位置が加圧対象物７の方向に大きく動くほど、大きな圧力が発生する。つまり、機械負荷５の位置にのみに依存して圧力は決定される。但し、位置と圧力との間には必ずしも線形な関係があるわけではなく、加圧対象物７の種類によっては、非線形な特性がある場合もある。なお、図２は、加圧対象物７の特性が非線形な場合の位置と圧力との関係の一例を示すグラフである。
【００２４】
このように、模擬圧力信号生成部１４がモータ位置の変化と、圧力の変化とを１対１で対応付けて記憶していることから、加圧対象物７が機械負荷５から加えられた圧力に対して非線形な特性を示す場合であっても、模擬圧力算出値を算出可能となる。
【００２５】
模擬圧力信号生成部１４の実現方法の一例としては、モータ位置と圧力とが対応付けられたテーブル（模擬演算用情報）を予め記憶し、模擬位置信号１３ａを受けたら、テーブルを参照して、模擬位置信号１３ａの模擬位置算出値に対応する圧力を、模擬圧力算出値として算出することが挙げられる。また、模擬圧力信号生成部１４の実現方法は、テーブルに限らず、モータ位置と圧力との関係を模擬するための近似関数（模擬演算用情報）を予め記憶し、この近似関数を用いて模擬圧力算出値を算出してもよい。
【００２６】
圧力制御部（物理量制御部）１５は、模擬圧力信号生成部１４からの模擬圧力信号１４ａと、圧力検出器６からの実圧力信号６ａとを受ける。また、圧力制御部１５は、圧力制御演算を実行して、圧力指令値と実圧力値とが一致するように実モータ速度指令値を算出し、その実モータ速度指令値（実速度指令値）の信号である実モータ速度指令信号１５ａを生成する。この圧力制御部１５による圧力制御演算の一例としては、圧力指令値と実圧力値との偏差に、比例ゲインパラメータで定義される比例定数を乗じて、実モータ速度指令値を算出する比例制御が挙げられる。
【００２７】
速度制御部１６は、圧力制御部１５からの実モータ速度指令信号１５ａの実モータ速度指令値と、模擬モータ速度信号１２ａの模擬速度算出値との和の信号であるモータ速度指令信号１５ｂを受ける。また、速度制御部１６は、エンコーダ３からの実モータ速度信号３ａを受ける。さらに、速度制御部１６は、モータ速度指令信号１５ｂのモータ速度指令値と、実モータ速度信号３ａの実モータ速度とに基づいて、速度制御演算を実行する。
【００２８】
また、速度制御部１６は、速度制御演算を実行することによって、モータ速度指令値と実モータ速度との偏差に応じたモータ電流指令値を算出し、そのモータ電流指令値の信号であるモータ電流指令信号１６ａを生成する。この速度制御部１６による速度制御演算の一例としては、比例ゲインパラメータ及び積分ゲインパラメータの２つのパラメータに基づく比例＋積分制御等が挙げられる。
【００２９】
電流制御部１７は、速度制御部１６からのモータ電流指令信号１６ａを受ける。また、電流制御部１７は、モータ電流指令信号１６ａのモータ電流指令値に基づいて、モータ２に電流を供給する。
【００３０】
ここで、モータ制御装置本体１０は、演算処理部（ＣＰＵ）、記憶部（ＲＯＭ及びＲＡＭ等）及び信号入出力部を持ったコンピュータ（図示せず）と、モータに電流を供給するインバータ等（図示せず）とにより構成することができる。モータ制御装置本体１０のコンピュータの記憶部には、圧力指令信号生成部１１、模擬圧力制御部１２、模擬位置算出部１３、模擬圧力信号生成部１４、圧力制御部１５、速度制御部１６及び電流制御部１７の機能を実現するためのプログラムが格納されている。
【００３１】
次に、この実施の形態１の構成によって得られる効果について説明する。従来の圧力制御系の構成であれば、圧力制御部のゲイン特性を大きくしなければ、実圧力値の圧力指令値に対する追従性能を向上させることが困難である。しかしながら、電流制御部や、圧力検出部、実位置検出部及び速度信号検出部の各検出部には、遅れ要素が存在する。このため、圧力制御部のゲインを過大に設定すると、制御系の安定性に影響を及ぼし、制御ループが不安定化したり、制御系の安定性が低下することに伴い、検出圧力信号に振動が発生する等の好ましくない現象が発生したりする。
【００３２】
これに対して、実施の形態１のモータ制御装置では、図１のように模擬圧力制御部１２、模擬位置算出部１３及び模擬圧力信号生成部１４からなる仮想的なループである模擬演算系がモータ制御装置本体１０の計算機上で構成されている。この模擬演算系によって生成される模擬圧力信号１４ａ、模擬モータ速度信号１２ａ及び模擬位置信号１３ａは、計算機上で生成されるため、遅れ要素が含まれる電流制御部や、圧力検出部、実位置検出部及び速度信号検出部の各検出部に依存せずに決定される。
【００３３】
従って、模擬圧力制御部１２のゲイン特性が大きく設定された場合でも、制御系の安定性に影響が及ばない。このことから、模擬圧力制御部１２のゲイン特性を比較的大きく設定すると、圧力指令信号１１ａの圧力指令値に対する模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値の追従性を向上させることができる。
【００３４】
また、模擬演算系によって模擬圧力信号１４ａとともに生成される模擬モータ速度信号１２ａの模擬速度算出値は、模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値が圧力指令信号１１ａの圧力指令値に対して高応答に追従するためのモータ速度となる。この模擬モータ速度信号１２ａを、フィードフォワード的に圧力制御部１５の出力である実モータ速度指令信号１５ａに加えることによって、実際にモータに与えるモータ速度指令信号１５ｂが、圧力の追従性向上を実現できるモータ速度指令信号となる。
【００３５】
さらに、模擬圧力信号生成部１４が、加圧対象物７の特性を正確に模擬しているので、模擬圧力信号１４ａと実圧力信号６ａとのそれぞれの値がほぼ等しくなる。この結果、模擬圧力信号１４ａと実圧力信号６ａとのそれぞれの値の誤差もほぼ０となるため、圧力制御部１５の出力である実モータ速度指令信号１５ａの実モータ速度指令値は、ほぼ０となる。このことから、モータ速度指令信号１５ｂのうち、模擬モータ速度信号１２ａの模擬速度算出値がモータ速度指令信号１５ｂの主要な成分となり、モータ２が動作すべきモータ速度指令値となる。なお、実モータ速度指令信号１５ａは、模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値が実圧力信号６ａの実圧力値と誤差が生じたときに、この誤差を補正するための信号となる。
【００３６】
模擬モータ速度信号１２ａは、模擬圧力制御部１２のゲイン特性を大きくしても、遅れ要素を含む電流制御部１７や、実モータ速度信号３ａや実圧力信号６ａに依存せずに決まる信号である。このため、制御系の安定性に影響を及ぼさずに、圧力指令信号１１ａの圧力指令値に高速に追従するためのモータ２の動作すべきモータ速度指令値を生成することができる。
【００３７】
また、機械負荷５から加わる圧力に対して加圧対象物７が非線形な特性を示す場合であっても、模擬圧力信号生成部１４が、テーブル、あるいは近似関数を用いて模擬位置信号１３ａの模擬位置算出値から、模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値を算出する。この構成により、実圧力信号６ａの値の指令追従特性を向上させることができるモータ速度指令信号となる模擬モータ速度信号１２ａの模擬速度算出値を、より正確に算出することができる。
【００３８】
実施の形態２．
実施の形態１では、模擬圧力制御部１２の例として、圧力指令値と模擬圧力算出値との偏差の信号に対して、比例制御あるいは比例＋積分制御等の線形な制御演算を行うことによって、模擬速度算出値を算出する例について説明した。これに対して、実施の形態２では、比例制御等の線形な伝達特性に関する演算に加え、制限処理を加えた例について説明する。
【００３９】
図３は、この発明の実施の形態２によるモータ制御装置の一部を示すブロック図である。図３において、実施の形態２のモータ制御装置の構成の概要は、実施の形態１の構成と同様であり、実施の形態２では、実施の形態１の模擬圧力制御部１２に代えて、模擬圧力制御部２１が用いられる。
【００４０】
実施の形態２の模擬圧力制御部２１は、伝達特性演算部２２及び制限処理部２３を有している。伝達特性演算部２２は、圧力指令信号１１ａの圧力指令値と模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値との偏差（差分）に基づいて、実施の形態１の模擬圧力制御部１２と同様に、比例制御あるいは比例＋積分制御等の線形な制御演算を行う。これにより、伝達特性演算部２２は、模擬速度算出値を算出し、その信号（伝達特性出力信号）２２ａを制限処理部２３に送る。
【００４１】
制限処理部２３は、伝達特性演算部２２からの信号２２ａの模擬速度算出値が所定値以下である場合には、信号２２ａをそのまま模擬モータ速度信号２３ａとする。他方、制限処理部２３は、伝達特性演算部２２からの信号２２ａの模擬速度算出値が所定値を超過している場合には、所定値を模擬速度算出値とし、その所定値の信号を模擬モータ速度信号２３ａとする。
【００４２】
ここで、制限処理部２３の所定値を、モータ２の最高速度以下とすることによって、模擬速度算出値が、モータ２の最高速度よりも、大きな値をとることがなくなる。この結果、モータ速度指令信号１５ｂのモータ速度指令値も、モータ２の最高速度を超えない状態で制御を行うことができる。
【００４３】
次に、実施の形態２の効果について説明する。図４は、実施の形態２の効果を説明するためのグラフである。図４（ａ）には、模擬圧力信号１４ａ及び圧力指令信号１１ａの時間に対する変化を示し、図４（ｂ）には、模擬モータ速度信号２３ａの時間に対する変化を示す。また、図４では、制限処理部２３を用いた場合の模擬圧力信号１４ａ及び模擬モータ速度信号２３ａの変化を実線で示し、制限処理部２３を用いていない場合の模擬圧力信号１４ａ及び模擬モータ速度信号２３ａの変化を一点鎖線で示し、圧力指令信号１１ａの変化を破線で示す。なお、図４における制限処理部２３を用いた場合における制限処理部２３の所定値として、モータ最高速度が設定された場合を示している。
【００４４】
制限処理部２３の処理を加えることにより、制限処理部２３を用いていない場合に比べて、模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値の圧力指令信号１１ａの圧力指令値に対する追従性が若干鈍くなる。他方、模擬モータ速度信号２３ａの模擬速度算出値は、制限処理部２３を用いていない場合には、モータ最高速度以下になるという保証がなく、モータ最高速度を越える可能性がある。これに対して、制限処理部２３を用いた場合には、模擬モータ速度信号２３ａの模擬速度算出値がモータ最高速度を超えることはない。
【００４５】
ここで、制限処理部２３を用いた場合、別の見方をすると、モータ２の最高速度に応じて、最大限追従性能が向上するように、圧力指令信号１１ａを模擬圧力信号１４ａへ整形し、さらに、その動きを実現するための模擬速度算出値（模擬モータ速度信号２３ａ）を算出していることになる。このときに、モータ最高速度以下の模擬速度算出値の模擬モータ速度信号２３ａが、速度制御部１６にフィードフォワード的に加えられる。
【００４６】
このため、速度制御部１６は、この模擬モータ速度信号２３ａの模擬速度算出値に追従しようと、モータ最高速度以下にモータ速度を制御しようとする。また、模擬モータ速度信号２３ａは、模擬圧力信号１４ａを実現するための信号であり、模擬圧力信号生成部１４が加圧対象物７の特性を模擬できているので、加圧対象物７に加えられる圧力は、模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値とほとんど同じ大きさとなる。
【００４７】
このとき、模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値と実圧力信号６ａの実圧力値との間の差が０に近い状態に保たれ、実モータ速度指令信号１５ａの実モータ速度指令値も０に近い値となる。この結果、模擬モータ速度信号２３ａの模擬速度算出値と、実モータ速度指令信号１５ａの実モータ速度指令値との和であるモータ速度指令信号１５ｂのモータ速度指令値も、モータ最高速度を超えることがなくなる。
【００４８】
ところで、モータ速度指令信号１５ｂのモータ速度指令値を、モータ２の最高速度以下にするためであれば、図１における模擬圧力制御部１２に図３のような制限処理部２３を設けずに、モータ２のモータ速度指令信号１５ｂのモータ速度指令値に直接制限処理を行うことも考えられる。このようにした場合であっても、速度制御の参照信号であるモータ速度指令信号１５ｂのモータ速度指令値は、モータ２の最高速度以下となる。
【００４９】
この場合、模擬圧力制御部１２に制限処理部２３を設けていないため、図４に示したように、圧力指令信号１１ａの圧力指令値に対する模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値の追従性は向上する。しかしながら、この場合には、モータ速度指令信号１５ｂに対して制限処理を設けているため、モータ２は、モータ最高速度以上に動作することはできない。このため、モータ速度に依存する実圧力値は、模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値ほど、圧力指令信号１１ａの圧力指令値に対する追従性が向上しない。
【００５０】
このとき、実圧力信号６ａの実圧力値は、模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値に対して、大きく偏差を生じるようになり、この結果、圧力制御部１５が生成する実モータ速度指令信号１５ａの実モータ速度指令値は、比較的大きな値をとるようになり、モータ速度指令信号１５ｂにおける実モータ速度指令信号１５ａの占める割合も大きくなる。
【００５１】
このようにモータ速度指令信号１５ｂにおける実モータ速度指令信号１５ａの割合が大きくなると、圧力指令信号１１ａの圧力指令値に対する追従性を向上させるためには、圧力制御部１５のゲイン特性を大きくする必要がある。しかしながら、前述のように圧力制御部１５のゲイン特性を大きくすることには、制御系の安定性の観点から限界があり、モータ速度指令信号１５ｂのモータ速度指令値も、圧力指令信号１１ａの圧力指令値に対する高い追従性が得られないことになる。
【００５２】
これに対して、実施の形態２の構成によれば、模擬圧力制御部２１における模擬モータ速度信号２３ａの模擬速度算出値の算出過程で、制限処理部２３によって、模擬速度算出値が所定値以下とされる。この構成により、模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値と、実圧力信号６ａの実圧力値との偏差をほぼ０にすることができる。この結果、上記のような問題の発生を抑えることができる。これとともに、モータ速度指令信号１５ｂのモータ速度指令値をモータ最高速度以下に保つことができる。これに加えて、実施の形態１と同様の効果も同時に得ることができる。
【００５３】
ここで、特許文献１に示すような従来装置では、補正速度信号の補正値の大きさが、モータの最高速度を越えることがあり、モータ速度制御の参照信号となるモータ速度指令信号のモータ速度指令値として、モータの性能（最高速度）以上のモータ速度指令値を与えてしまう場合がある。このような場合には、実圧力信号（圧力検出信号）にオーバーシュートや振動が発生するといった問題が発生し、成形品や加工品の品質に悪影響を及ぼしていた。
これに対して、実施の形態２では、模擬圧力制御部２１における模擬モータ速度信号２３ａの算出過程で、制限処理部２３によって、模擬速度算出値が所定値以下とされるので、実圧力信号６ａに発生するオーバーシュートや振動を抑制することができる。
【００５４】
実施の形態３．
実施の形態１，２では、圧力指令信号１１ａから模擬圧力信号１４ａを発生させる仮想的なループである模擬演算系が構成され、この模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値の算出過程で得られる模擬モータ速度信号１２ａを利用し、この模擬モータ速度信号１２ａの模擬速度算出値に基づいてモータ２の駆動を制御する構成について説明した。
【００５５】
これに対して、実施の形態３では、実施の形態１，２と同様の考え方で、圧力指令信号１１ａから模擬圧力信号１４ａを発生させる仮想的なループである模擬演算系を用いて、モータ２が動作すべき模擬電流算出値を算出し、この模擬電流算出値の信号である模擬モータ電流信号に基づいてモータ２の駆動を制御する構成について説明する。
【００５６】
図５は、この発明の実施の形態３によるモータ制御装置を示すブロック図である。図５において、実施の形態３のモータ制御装置本体３０の構成の概要は、実施の形態１の構成と同様であり、実施の形態３のモータ制御装置本体３０は、模擬速度算出部３１と模擬電流算出部３２とをさらに有している。
【００５７】
実施の形態３の模擬圧力制御部１２は、圧力指令信号１１ａの圧力指令値と、模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値との偏差の信号１１ｂに基づいて、模擬加速度算出値を算出し、その信号である模擬モータ加速度信号１２ｂを生成する。この模擬圧力制御部１２の制御の一例としては、信号１１ｂの値に対して、比例ゲインパラメータで定義される比例定数を乗じて、模擬加速度算出値を算出する比例制御が挙げられる。なお、この比例制御に限るものではなく、比例＋積分制御等であってもよい。
【００５８】
模擬電流算出部３２は、モータ２の回転子、機械負荷５、及び電動機構４のそれぞれのイナーシャを合計した機械総イナーシャに、モータ電流に対する発生するトルクの比であるトルク定数で割った定数を、模擬モータ加速度信号１２ｂの模擬加速度算出値に乗じることによって、模擬電流算出値を算出する。また、模擬電流算出部３２は、その模擬電流算出値の信号である模擬モータ電流信号３２ａを生成する。
【００５９】
模擬速度算出部３１は、模擬モータ加速度信号１２ｂの模擬加速度算出値に対して、１回の積分特性を含む伝達特性を用いた演算を行うことによって、模擬速度算出値を算出し、その信号である模擬モータ速度信号３１ａを生成する。模擬速度算出部３１の後段において、実施の形態３の模擬位置算出部１３は、模擬モータ速度信号３１ａの模擬速度算出値に対して、実施の形態１と同様に、１回積分特性を含む伝達特性に関する演算を行うことによって、モータ位置についての模擬位置算出値を算出し、その信号である模擬位置信号１３ａを生成する。
【００６０】
実施の形態３の速度制御部１６は、圧力制御部１５からの実モータ速度指令信号１５ａの実モータ速度指令値と、模擬モータ速度信号３１ａの模擬速度算出値との和であるモータ速度指令値の信号、即ちモータ速度指令信号１５ｃを受ける。また、速度制御部１６は、モータ実速度信号３ａの実モータ速度がモータ速度指令信号１５ｃのモータ速度指令信号１６ｂのモータ速度指令値に追従するように、実電流指令値を算出し、その信号である実モータ電流指令信号１６ａを生成する。
【００６１】
実施の形態３の電流制御部１７は、実モータ電流指令信号１６ａの実電流指令値と模擬モータ電流信号３２ａの模擬電流算出値との和の値についての信号であるモータ電流指令信号１６ｂを受ける。また、電流制御部１７は、モータ電流指令信号１６ｂの電流指令値に、電流１７ａが一致するように制御を行う。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００６２】
次に、実施の形態３の効果について説明する。実モータ電流指令信号１６ａの実電流指令値と模擬モータ電流信号３２ａの模擬電流算出値との和（モータ電流指令信号１６ｂ）に基づいて、モータ速度を制御することについての効果は、実施の形態１の効果と同様である。また、模擬モータ電流信号３２ａは、模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値が圧力指令信号１１ａの圧力指令値に高応答に追従するためのモータ２の電流信号となる。この模擬モータ電流信号３２ａを、速度制御部１６の出力である実モータ電流指令信号１６ａにフィードフォワード的に加えることによって、実際にモータ２に与えるモータ電流指令信号１６ｂが、圧力の追従性向上を実現可能となる信号となる。
【００６３】
また、模擬圧力信号生成部１４が、加圧対象物７の特性を模擬しているので、模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値と、実圧力信号６ａの実圧力値とがほぼ等しくなり、この結果、圧力制御部１５の出力である実モータ速度指令信号１５ａの実速度指令値は、ほぼ０となる。これとともに、模擬モータ速度信号３１ａの模擬速度算出値と、実モータ速度信号３ａの実モータ速度とがほぼ等しくなり、実モータ電流指令信号１６ａの実電流指令値がほぼ０となる。この結果、モータ２は、主に模擬モータ電流信号３２ａに基づいて駆動されることになる。一般的に、モータ２の制御では、速度に対する応答よりも電流に対する応答のほうが高い。このため、モータ電流指令信号１６ｂの主要成分となる模擬モータ電流信号３２ａをフィードフォワード的に加えることによって、圧力指令信号１１ａの圧力指令値に対する追従性がより向上するという効果がある。
【００６４】
さらに、模擬圧力信号生成部１４が、テーブル、あるいは近似関数を用いて模擬位置信号１３ａの模擬位置算出値から、模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値を算出する。この構成により、実圧力信号６ａの指令追従特性を向上させることができるモータ電流指令信号となる模擬モータ電流信号３２ａを、より正確に算出することができる。なお、実モータ電流指令信号１６ａは、模擬圧力信号生成部１４が生成する模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値が、実圧力信号６ａの実圧力値と誤差が生じたときに、この誤差を補正するための信号となる。
【００６５】
なお、図４では、模擬モータ電流信号３２ａを実モータ電流指令信号１６ａに加える以外に、模擬モータ速度信号３１ａを実モータ速度指令信号１５ａに加えた構成として説明した。しかしながら、この例に限定するものではなく、模擬モータ速度信号３１ａを実モータ速度指令信号１５ａに加えずに、模擬モータ電流信号３２ａを実モータ電流指令信号１６ａに加える構成であっても、同様の効果を得ることができる。
【００６６】
次に、実施の形態３の他の例について説明する。ここでは、図５の模擬圧力制御部１２に代えて、実施の形態２のような制限処理を行う模擬圧力制御部４１を用いた構成について説明する。図６に示すように、模擬圧力制御部４１は、伝達特性演算部４２及び制限処理部４３を有している。
【００６７】
伝達特性演算部４２は、圧力指令信号１１ａの圧力指令値と模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値との偏差（差分）に基づいて、比例制御のような制御演算を行う。これにより、伝達特性演算部４２は、模擬加速度算出値を算出し、その信号（伝達特性出力信号）４２ａを制限処理部４３に送る。
【００６８】
制限処理部４３は、伝達特性演算部４２からの信号４２ａの模擬加速度算出値が所定値以下である場合には、信号４２ａをそのまま模擬モータ加速度信号４３ａとする。他方、制限処理部４３は、伝達特性演算部４２からの信号４２ａの模擬加速度算出値が所定値を超過している場合には、所定値を模擬加速度算出値とし、その所定値の信号を模擬モータ加速度信号４３ａとする。
【００６９】
ここで、制限処理部４３の所定値としては、モータ２の最大電流、モータが動作することに伴い可動する部分の機械イナーシャ（図５においては、モータ２のイナーシャ、電動機構４、機械負荷５、圧力検出器６の合計イナーシャに相当）、及びモータ２のトルク定数から決まる最大加速度（モータの最大電流にトルク定数を乗じ、モータ２、電動機構４及び機械負荷５のイナーシャを合計した機械総イナーシャで割ることにより得られる加速度）以下とすることが好ましい。また、リニアモータを使用して、電動機構４を駆動する場合には、リニアモータの最大電流に推力定数を乗じ、リニアモータの可動子及びモータが動作することに伴い可動する部分の機械質量を合計した機械質量で割ることにより得られる最大加速度とすればよい。上記最大加速度は、モータ最大電流を使用して加速したときの加速度に相当する。
【００７０】
これにより、模擬モータ加速度信号４３ａの模擬加速度算出値が、モータ２の最大加速度よりも大きな値をとることがなくなり、モータ電流指令信号１６ｂの電流指令値もモータ２の最大電流を超えない状態で制御を行えるという効果がある。仮に、モータ最大電流を越えるようなモータ電流指令値を与えると、電流を制御できずに電流に振動が発生し、この結果、圧力や速度にも振動が発生し、これにより加圧対象物の加工精度に悪影響を及ぼす。さらに、最悪の場合、過大な電流によりモータが破壊される可能性がある。
これに対して、制限処理部の制限値を、モータの最大電流にトルク定数を乗じ、モータのイナーシャとモータ動作に伴い可動する部分の機械イナーシャを合計した機械総イナーシャで割ることにより得られる加速度以下にすることにより、模擬電流信号は、モータ最大電流以下になるように制限されるため、モータ最大電流以下でモータが動作したときの模擬圧力信号が算出される。このときの模擬電流信号をフィードフォワード的に加えることによって、模擬電流算出値と電流とがほぼ等しい制御が実現され、この結果、模擬圧力算出値と実圧力値ともほぼ等しい値となる制御となる。これにより、実圧力値と模擬圧力算出値との間に大きな偏差を生じないので、圧力制御部１５のゲイン特性を大きくすることなく、模擬電流算出値を用いて、圧力指令値への実圧力値の追従性を向上させることが可能となる。
【００７１】
次に、図５の模擬速度算出部３１に代えて、実施の形態２のような制限処理を行う模擬速度算出部５１を用いた構成について説明する。図７に示すように、模擬速度算出部５１は、一回積分特性演算部５２及び制限処理部５３を有している。一回積分特性演算部５２は、模擬モータ加速度信号１２ｂの模擬加速度算出値に対して、一回の積分特性を含む伝達特性に関する演算を行い、模擬速度算出値を算出し、その信号５１ａを生成する。
【００７２】
制限処理部５３は、一回積分特性演算部５２からの信号５２ａの模擬速度算出値が所定値以下である場合には、信号５２ａをそのまま模擬モータ速度信号５３ａとする。他方、制限処理部５３は、一回積分特性演算部５２からの信号５１ａの模擬速度算出値が所定値を超過している場合には、所定値を模擬速度算出値とし、その所定値の信号を模擬モータ速度信号５３ａとする。
【００７３】
ここで、制限処理部５３の所定値としては、モータ２の最大速度以下とすることが挙げられる。これにより、模擬モータ速度信号５３ａの模擬速度算出値が、モータ２の最高速度よりも大きな値をとることがなくなり、この結果、モータ速度指令信号１５ｃの速度指令値もモータ２の最高速度を超えない状態で制御を行えるという効果がある。
制限処理部の制限値を、モータの最高速度以下にすることにより、模擬速度信号は、モータ最高速度以下になるように制限されるため、モータ最高速度以下でモータが動作したときの模擬圧力信号が算出される。このときの模擬速度信号をフィードフォワード的に加えることによって、模擬速度算出値と速度とがほぼ等しい制御が実現され、この結果、模擬圧力算出値と実圧力値ともほぼ等しい値となる制御となる。これにより、実圧力値と模擬圧力算出値との間に大きな偏差を生じないので、圧力制御部１５のゲイン特性を大きくすることなく、模擬速度算出値を用いて、圧力指令値への実圧力値の追従性を向上させることが可能となる。
【００７４】
なお、実施の形態３の模擬速度算出部３１及び模擬位置算出部１３の伝達特性は、１回積分特性だけであってもよく、実施の形態１と同様に、１回積分特性に加えて低域通過特性等を含んでいてもよい。
【００７５】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では、圧力制御部１５が速度の次元を持つ信号を出力するための制御を行う構成、即ち圧力制御部１５のマイナーループに速度制御を置く構成について説明した。これに対して、実施の形態４では、圧力制御部１５が電流の次元を持つ信号を出力する制御を行う構成、即ち圧力制御部１５のマイナーループに電流制御を置く構成について説明する。
【００７６】
図８は、この発明の実施の形態４によるモータ制御装置を示すブロック図である。図８において、実施の形態４のモータ制御装置本体６０の構成は、実施の形態３と同様の模擬電流算出部３２を有する点と、速度制御部１６が省略された点を除き、実施の形態１のモータ制御装置本体１０の構成と同様である。ここでは、実施の形態１，３との違いを中心に説明する。
【００７７】
実施の形態４の模擬圧力制御部１２は、圧力指令信号１１ａ及び模擬圧力信号１４ａのそれぞれの値の偏差の信号１１ｂに基づいて、模擬加速度算出値を算出し、その信号である模擬モータ加速度信号１２ｂを生成する。模擬圧力制御部１２の制御の一例としては、比例制御や、比例＋積分制御等が挙げられる。実施の形態４の模擬位置算出部１３は、模擬圧力制御部１２からの模擬モータ加速度信号１２ｂを受けて、二回積分特性を含む伝達特性演算を行い、模擬位置算出値を算出し、その信号である模擬位置信号１３ａを生成する。
【００７８】
実施の形態４の模擬電流算出部３２は、模擬モータ加速度信号１２ｂを入力信号とし、モータ２の回転子、電動機構４及び機械負荷５のイナーシャを合計した機械総イナーシャに、モータ電流に対する発生するトルクの比であるトルク定数で割った定数を、模擬加速度算出値に乗じることによって、模擬電流算出値を算出し、その信号である模擬モータ電流信号３２ａを生成する。実施の形態４の電流制御部１７は、モータ電流指令信号１５ｅの電流指令値に基づいて、モータ２に流れる電流を制御する。
【００７９】
ここで、模擬モータ電流信号３２ａを、フィードフォワード的に圧力制御部１５の出力である実モータ電流指令信号１５ｄに加えることによって、実際にモータ２に与える電流を決定するためのモータ電流指令信号１５ｅが、圧力の追従性向上を実現できる信号となる。また、模擬圧力信号生成部１４が、加圧対象物７の特性を正確に模擬しているので、模擬圧力信号１４ａ及び実圧力信号６ａの値がほぼ等しくなる。
【００８０】
この結果、圧力制御部１５の出力である実モータ電流指令信号１５ｄの実電流指令値は、ほぼ０となる。これによって、モータ電流指令信号１５ｅのうち、模擬モータ電流信号３２ａがモータ電流指令信号１５ｅの主要な成分となり、モータ２が動作すべき信号となる。なお、実モータ電流指令信号１５ｄは、模擬圧力信号生成部１４が発生する模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値が、実圧力値と誤差が生じたときに、この誤差を補正するための信号となる。
【００８１】
また、加圧対象物７が非線形な特性を示す場合であっても、模擬圧力信号生成部１４が、テーブル、あるいは近似関数を用いて模擬位置信号１３ａの模擬位置算出値から、模擬圧力信号１４ａの模擬圧力算出値を算出する。この構成により、実圧力信号６ａの指令追従特性を向上させることができるモータ電流指令信号となる模擬モータ電流信号３２ａを生成することができるという効果がある。
【００８２】
以上のように、実施の形態４によれば、圧力制御部１５のマイナーループに電流制御を置く構成であっても、実施の形態１，３と同様の効果を得ることができる。
【００８３】
なお、実施の形態４の模擬圧力制御部１２に、実施の形態２，３と同様の制限処理を設けてもよい。具体的には、模擬圧力制御部１２を、実施の形態３における図６のように構成してもよい。制限処理を設けて得られる効果は、実施の形態３で説明した効果と同様である。
【００８４】
実施の形態５．
実施の形態４では、圧力制御のマイナーループとして電流制御ループを用いた構成について説明した。これに対して、実施の形態５では、圧力制御のマイナーループとして位置制御ループを用いる構成について説明する。
【００８５】
図９は、この発明の実施の形態５によるモータ制御装置を示すブロック図である。図９において、実施の形態５のモータ制御装置本体７０の構成は、位置制御部７１をさらに有する点を除いて、実施の形態３のモータ制御装置本体３０の構成と同様である。ここでは、実施の形態３との違いを中心に説明する。
【００８６】
実施の形態５のエンコーダ３は、実モータ速度信号３ａのみならず、モータ位置（回転位置）に応じた信号である実モータ位置信号３ｂも出力する。実施の形態５の圧力制御部１５は、模擬圧力信号１４ａ及び実圧力信号６ａのそれぞれの値に基づいて、実位置指令値を算出し、その信号である実位置指令信号１５ｆを生成する。圧力制御部１５の制御の一例としては、模擬圧力信号１４ａ及び実圧力信号６ａの値の偏差に対して、比例ゲインパラメータで定義される比例定数を乗じて、実位置指令値を算出する比例制御や、比例＋積分制御や、積分制御等が挙げられる。
【００８７】
位置制御部７１は、実位置指令信号１５ｄ及び模擬位置信号１３ａのそれぞれの値の和の信号である位置指令信号１５ｇを受ける。また、位置制御部７１は、実モータ位置信号３ｂの実モータ位置が位置指令信号１５ｇの位置指令値に追従するように、実速度指令値を算出し、その信号である実モータ速度指令信号７１ａを生成する。この位置制御部７１の制御の一例としては、位置指令信号１５ｇの値と、実モータ位置信号３ｂの値との偏差に対して、比例定数を乗じることにより、実速度指令値を算出する比例制御等が挙げられる。
【００８８】
速度制御部１６は、実モータ速度指令信号７１ａ及び模擬モータ速度信号３１ａのそれぞれの値の和の信号であるモータ速度指令信号７１ｂを受ける。また、速度制御部１６は、実モータ速度信号３ａを受ける。さらに、速度制御部１６は、実モータ速度信号３ａの実モータ速度がモータ速度指令信号７１ｂの速度指令値に追従するように、速度制御演算を行って、実電流指令値を算出し、その信号である実モータ電流指令信号１６ａを生成する。電流制御部１７は、モータ電流指令信号１６ｂの電流指令値に基づいてモータ２に流れる電流を制御し、モータ２に駆動力を発生させる。
【００８９】
以上のように、実施の形態５では、模擬圧力信号生成部１４、模擬圧力制御部１２、模擬速度算出部３１、模擬位置算出部１３及び模擬電流算出部３２からなる仮想的なループである模擬演算系（仮想的な制御回路）がモータ制御装置本体７０の計算機上で構成されている。この模擬演算系によって生成される模擬位置信号１３ａ、模擬モータ速度信号３１ａ及び模擬モータ電流信号３２ａのそれぞれの値は、実圧力信号６ａが圧力指令信号１１ａに高応答に追従するための位置、速度及び電流に相当する。これらをフィードフォワード的に加えることにより、位置指令信号１５ｇ、モータ速度指令信号７１ｂ及びモータ電流指令信号１６ｄが生成されるため、制御中の発振現象の要因となる圧力制御部のゲイン特性を大きくすることなく、圧力指令信号に対する追従性を向上させる制御を実現することができる。
この効果は、加圧対象物７が非線形な特性を示す場合であっても、模擬圧力信号生成部１４が加圧対象物７の特性を模擬するので、同様に得ることができる。
【００９０】
なお、実施の形態５では、模擬位置信号１３ａ、模擬モータ速度信号３１ａ及び模擬モータ電流信号３２ａの３種類の信号を全て使用して、それぞれの信号に基づいて、位置指令信号１５ｇ、モータ速度指令信号７１ｂ及びモータ電流指令信号１６ｄが生成された。しかしながら、これらの３種類の信号全てを使用しなくてもよく、少なくとも１つの模擬信号を使用して、モータ２の駆動制御を行ってもよい。例えば、模擬モータ速度信号３１ａ及び模擬モータ電流信号３２ａを、フィードフォワード的に加えず、それぞれ実モータ速度指令信号７１ａ及び実モータ電流指令信号１６ａを、それぞれモータ速度指令信号７１ｂ及びモータ電流指令信号１６ｂとし、模擬位置信号１３ａだけを、実位置指令信号１５ｆに加えることによって、位置指令信号１５ｇを生成して、この位置指令信号１５ｇに基づいて、モータ２の駆動制御を行っても同様の効果を得ることができる。
【００９１】
また、実施の形態５の模擬圧力制御部１２及び模擬速度算出部３１の少なくともいずれか一方に、実施の形態３の図６，７に示すような制限処理を設けてもよい。この場合、模擬圧力制御部１２及び模擬速度算出部３１の少なくともいずれか一方に、図６や図７で説明した制限処理を設けてもよい。制限処理を設けて得られる効果は、実施の形態３で説明した効果と同様である。
【００９２】
さらに、実施の形態１〜５では、圧力制御に関する構成について説明したが、実施の形態１〜５の圧力制御を、そのまま力制御に置き換えることもできる。即ち、力学的物理量として力を用いることもできる。
【００９３】
また、実施の形態１〜５では、回転型モータを使用し、回転運動を並進運動に変換することにより、機械負荷を加圧対象物に加圧を行う圧力制御の例について説明を行った。しかしながら、回転型モータに代えてリニアモータを使用した場合でも、本発明を適用することができる。この場合、実施の形態３，４においては、機械総イナーシャを、モータ２、電動機構４及び機械負荷５の総質量に置き換えて、モータ最大トルク定数を推力定数に置き換えることによって、実施の形態３，４と同様の処理を適用することができる。
【００９４】
さらに、実施の形態１〜５では、圧力検出器６を用いたが、この圧力検出器６を必ずしも物理的に設ける必要はない。この場合、モータの電流や速度情報から圧力を推定して取得し、この推定値（物理量取得値）に基づいて、圧力を制御してもよい。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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