(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ制御装置であって、
前記モータからの速度フィードバックの位相を進ませる位相進み器と、
前記モータの速度指令と位相を進ませた速度フィードバックとの差に時定数を掛け合わせる時定数付加器と、
前記時定数付加器で時定数が掛け合わされた後の指令を積分する速度積分器と、
前記速度指令と前記速度フィードバックとの差と、前記速度積分器で積分された後の指令と、を加算して、加算した後の指令に速度比例ゲインを掛け合わせて前記モータのトルク指令を出力する速度比例ゲイン器と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
モータ制御装置であって、
前記モータからの速度フィードバックの位相を進ませる位相進み器と、
前記モータの速度指令に対する追従性を改善するため前記速度指令を遅らせる速度積分補償ローパスフィルタと、
前記速度積分補償ローパスフィルタを通過した後の速度指令と位相を進ませた速度フィードバックとの差に時定数を掛け合わせる時定数付加器と、
前記時定数付加器で時定数が掛け合わされた後の指令を積分する速度積分器と、
前記速度指令と前記速度フィードバックとの差と、前記速度積分器で積分された後の指令と、を加算して、加算した後の指令に速度比例ゲインを掛け合わせて前記モータのトルク指令を出力する速度比例ゲイン器と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記速度積分補償ローパスフィルタは、
前記モータ制御装置の速度制御系の遅れに相当する時間の進みを前記位相進み器で設定することができない場合に、前記速度指令を遅らせることによってその不足分を補うことを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記モータの位置指令と前記モータの回転位置を検出するエンコーダからの位置フィードバックとの差に、比例ゲインを掛け合わせて速度指令を出力する位置比例ゲイン器と、
前記速度比例ゲイン器が出力するトルク指令から前記モータのコイルに供給する電力を制御するトルク制御部と、を、
さらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記位相進み器は、
前記モータ制御装置の速度制御系の遅れを、前記速度フィードバックを進めることによって補うことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外乱抑圧性能と位置決め整定性能とを同時に向上させることができるモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、工作機械は、ワークを高精度で加工できるようにするために、高性能のモータ制御装置を用いる。ワークの加工には常に加工品質と生産性の向上が求められため、モータ制御装置の速度制御系にも制御性能の向上、特に外乱抑圧性能と位置決め整定性能との向上が求められる。
【０００３】
機械系には摩擦などの外乱が存在する。外乱は工作機械を駆動するモータが指令通りに動作することを阻害する。たとえば、工作機械の位置決め制御においては、機械系の摩擦の影響で、位置ごとに位置決め整定時間がばらつく。
【０００４】
特に、高度な制御性能が求められる加工、たとえば円弧切削においては、象限の切り替わり時に機械系の摩擦が影響して、ワークに象限突起と称する突起を生じさせてしまう場合がある。ワークに象限突起が生じると加工品質は著しく低下する。
【０００５】
一般的に、外乱の影響を抑制するためには、外乱オブザーバを用いて外乱抑圧制御を行う手法、速度積分時定数をできるだけ短く設定する手法を採用する。
【０００６】
外乱オブザーバを用いる場合には、オブザーバ部のイナーシャが機械系のイナーシャと一致していないと、外乱を正確に推定することができない。また、速度を微分して処理するために、エンコーダの量子化誤差などの影響を受けて推定外乱が振動的になりやすい。振動を抑制するためにはフィルタを挿入すれば良いが、フィルタを挿入すると、外乱推定の応答性能が低下してしまい、本来必要な周波数領域での外乱抑圧特性が得られない。
【０００７】
速度積分時定数をできるだけ短く設定する手法では、工作機械の機械剛性に起因する共振の影響で、速度制御系の安定性が確保できずに、発振したり、オーバーシュートを生じたりする。
【０００８】
これらの問題を解消するために下記特許文献１に記載されている発明では、象限が切り替わる微小時間だけ、速度積分時定数の値を小さく設定している。微小時間経過後は速度積分時定数を元の値に戻すため、発振の発生が抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−５９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、近年は、円弧切削に限らず、ワークを複雑な形状に加工することが多くなっている。しかもその加工には高い加工精度が要求される。
【００１１】
加工が円弧切削と決まっていれば、特許文献１に開示されているように、象限の切り替わり時のみ、速度積分時定数を短い時間に変更することができる。しかし、ワークを複雑な形状に加工するときには、象限の切り替わりを検出することが容易ではない。このため、必要な時にのみ、速度積分時定数を変更することが困難になる。
【００１２】
また、特許文献１に開示されている発明を応用した場合に、象限の切り替わり部分でモータを停止させておくことも想定できる。この場合、速度積分時定数が短い時間のままになってしまうので、速度制御系の安定性が確保できず、発振を起こし、加工精度が低下し、工作機械の寿命にも悪影響を及ぼす。
【００１３】
また、工作機械は、ワークの加工と加工との間は、ワークの加工工具を所定の場所に移動させなければならない。加工時間を短縮させて生産性を向上するためには、位置決めを高速化させることが求められる。
【００１４】
速度積分時定数は、短ければ短いほど、外乱の影響を受け難くなるため、摩擦のある機械系では、上記のように、速度積分時定数を短くすることによって、位置決め整定時間を短くできる。しかし、速度積分時定数を短くすると、上記のように、機械系の共振の影響によって安定性が確保できない。さらに、通常の積分制御の構成では、速度指令に対する速度の遅れにより、速度積分器に値がたまってしまい、位置決め整定時にこの値が０になるまでに時間がかかる。このため、位置決め整定時間を短くできないという問題がある。
【００１５】
本発明は、以上のような従来の技術の問題点を解消するために成されたものであり、外乱抑圧性能と位置決め整定性能とを同時に向上させることができるモータ制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するための、本発明に係るモータ制御装置は、モータで駆動する工作機械の動作を制御するものであって、位相進み器、時定数付加器、速度積分器、速度比例ゲイン器を備える。
【００１７】
位相進み器は、制御系の応答遅れを補償するために速度フィードバックの位相を進ませる。時定数付加器は、モータの速度指令と位相を進ませた速度フィードバックとの差に、外乱の影響を抑制させるための時定数を掛け合わせる。速度積分器は、時定数付加器で時定数が掛け合わされた後の指令を積分する。速度比例ゲイン器は、速度指令と速度フィードバックのとの差と、速度積分器で積分された後の指令と、を加算して、加算した後の指令に速度比例ゲインを掛け合わせ、モータのトルク指令を出力する。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように構成された本発明に係るモータ制御装置によれば、位相進み器による位相進み補償を、時定数付加器と速度積分器で構成される積分項のフィードバックのみに適用している。このため、時定数付加器に設定する時定数の時間を短くすることができて、速度制御系の外乱抑圧性能が向上し、複雑な形状のワークを加工する場合でも、高い加工精度が実現できる。また、機械系の摩擦による位置決め整定時間のばらつきが抑制でき、位置決め整定時間を短くできる。また、速度積分器の溜まり量をほぼ０にできるため、位置決め整定時間が短縮する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態１に係るモータ制御装置の速度制御系の構成図である。
【図２】図１の速度制御系の動作説明に供する図である。
【図３】図１の速度制御系において位相進み器の挿入位置による特性の変化を説明するための図である。
【図４】図１の速度制御系において積分時定数の相違による特性の変化を説明するための図である。
【図５】実施形態２に係るモータ制御装置の構成図である。
【図６】図５のモータ制御装置において位相進み器の挿入位置による特性の変化を説明するための図である。
【図７】図５のモータ制御装置において位相進み器の挿入位置による特性の変化を説明するための図である。
【図８】実施形態３に係るモータ制御装置の速度制御系の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係るモータ制御装置は、位相進み補償を積分項のフィードバックにのみ適用することによって速度積分時定数をより短い時間に設定できるようにする。また、機械系の摩擦による位置決め整定時間のばらつきを抑制して位置決め整定性能が向上するようにする。
【００２１】
本発明に係るモータ制御装置は、機械系の摩擦などの外乱の影響を抑制し、ワークを複雑な形状に加工するときでも、高い加工精度が実現できる。また、工作機械で位置決めをする際にも、機械系の摩擦の影響を小さくすることができるので、位置ごとに位置決め整定時間がばらつくことがない。
【００２２】
以下に、本発明に係るモータ制御装置の実施形態を、［実施形態１］から［実施形態３］に分けて説明する。
【００２３】
［実施形態１］
〔モータ制御装置の構成〕
図１は、実施形態１に係るモータ制御装置の速度制御系の構成図である。図に示す通り、実施形態１に係るモータ制御装置１００は、位相進み器１２５、速度積分時定数付加器１３０、積分器１４０、速度比例ゲイン器１５０、トルク制御部１６０を有する。
【００２４】
位相進み器１２５は、速度算出器１２０が算出した速度フィードバックの位相を設定されている分だけ進める。たとえば、速度制御系の遅れに相当する時間だけ速度フィードバックの位相を進める。位相進み器１２５の伝達関数は、（１＋ＳＴ２）／（１＋ＳＴ１）とすることが好ましい。ただし、この場合のＴ１とＴ２の大小関係は、Ｔ１＜Ｔ２である。
【００２５】
なお、速度算出器１２０は、エンコーダ１１５で検出したモータ１１０の回転位置から速度フィードバックを算出する。
【００２６】
速度積分時定数付加器１３０は、加算点１１４においてモータ１１０の速度指令から位相進み器１２５によって位相が進められた速度フィードバックを減算した結果得られた指令に、「１／設定した速度積分時定数」の値を掛け合わせる。
【００２７】
積分器１４０は、速度積分時定数付加器１３０によって、「１／設定した速度積分時定数」を掛け合わせた結果得られた指令を積分する。
【００２８】
速度比例ゲイン器１５０は、加算点１１２において速度指令から速度フィードバックを減算した結果得られた指令と、積分器１４０によって積分した結果得られた指令とを加算点１１６において加算した結果得られた指令に、設定した速度比例ゲインを掛け合わせ、モータ１１０のトルク指令を出力する。
【００２９】
トルク制御部１６０は、トルク指令を入力してモータ１１０のコイルに供給する電力を制御する。
【００３０】
〔モータ制御装置の動作〕
速度算出器１２０で算出される速度フィードバックは、位相進み器１２５に出力される。位相進み器１２５は入力した速度フィードバックの位相を一定角度進める。これによって、速度フィードバックの位相遅れを補償する。
【００３１】
一方、速度フィードバックは加算点１１２に出力される。加算点１１２では、速度指令から速度フィードバックが減算される。したがって、加算点１１２からは、モータ１１０の目標とする回転速度とモータ１１０の現在の回転速度との差が出力される。
【００３２】
速度指令は加算点１１４に出力される。加算点１１４では、速度指令から位相進み器１２０によって位相が進められた速度フィードバックが減算される。したがって、加算点１１４からは、モータ１１０の目標とする回転速度と高周波領域の位相遅れを補償するために位相が進められたモータ１１０の現在の回転速度との差が出力される。
【００３３】
加算点１１４から出力された指令は、速度積分時定数付加器１３０によって、「１／設定した速度積分時定数」の値が掛け合わされ、その結果得られた指令は、さらに積分器１４０において積分される。
【００３４】
積分後の指令は加算点１１６に出力される。加算点１１６では、積分後の指令と加算点１１２から出力された指令とが加算される。加算点１１６で加算された指令は、速度比例ゲイン器１５０によって、設定した速度比例ゲインの値が掛け合わされる。その結果は速度比例ゲイン器１５０からトルク指令として出力される。
【００３５】
モータ１１０は、速度比例ゲイン器１５０から出力されるトルク指令に基づいてトルク制御部１６０によりモータ１１０のトルクが制御され、モータ１１０を回転させる。したがって、モータ１１０は、速度指令通りの回転速度で回転する。
【００３６】
図２は、図１の速度制御系の動作説明に供する図である。詳しくは、積分時定数の大小の相違による、モータ１１０の速度指令からモータ１１０の回転速度までの、速度制御系の周波数特性の相違を示すグラフである。
【００３７】
速度積分時定数付加器１３０に設定する速度積分時定数の時間が長いと、グラフに示すように、速度応答のゲインにハンプは生じない。ところが、速度積分時定数付加器１３０に設定する速度積分時定数の時間が短いと、グラフに示すように、１００−３００Ｈｚ付近でハンプが生じる（積分時定数を短くした場合と積分時定数が長い場合との比較）。
【００３８】
図３は、図１の速度制御系において位相進み器１２５の挿入位置による特性の変化を説明するための図である。詳しくは、位相進み器の挿入位置の相違による、モータ１１０の速度指令からモータ１１０の回転速度までの、速度制御系の周波数特性の相違を示すグラフである。
【００３９】
位相進みを積分項の指令とフィードバックの両方に挿入した場合には、位相進み器１２５のカットオフ周波数よりも高い周波数において、図３のグラフに示すように、速度応答のゲインが増大する。ゲインの増大する周波数帯に機械共振要素があると、機械共振を励起してしまう。また、ハンプを十分に抑制することが難しくなる。ところが、実施形態１のモータ制御装置１００のように、位相進みを積分項のフィードバックにのみ挿入した場合には、位相進み器１２５のカットオフ周波数よりも高い周波数においても、速度応答のゲインは増大しない。したがって、共振を起こすことがなく、ハンプも抑制できる。
【００４０】
図４は、図１の速度制御系において積分時定数の相違による特性の変化を説明するための図である。詳しくは、積分時定数の大小の相違による、外乱からモータ１１０の回転速度までの、速度制御系の周波数特性の相違を示すグラフである。
【００４１】
速度積分時定数付加器１３０に設定する速度積分時定数の時間が長いと、外乱が発生した場合、グラフに示すように、１００Ｈｚ以下の周波数領域で外乱に対するゲインが高い。したがって、外乱の影響を受けやすい。一方、実施形態１のモータ制御装置１００のように、速度積分時定数付加器１３０に設定する速度積分時定数の時間が短いと、グラフに示すように、１００Ｈｚ以下の周波数領域で外乱に対するゲインが低くなる。したがって、外乱の影響を受け難くなり、外乱の影響を大幅に抑制できる特性となる（積分時定数が長い場合と積分時定数を短くして本発明を適用した場合との比較）。
【００４２】
実施形態１では、速度フィードバックに位相進みを適用し、位相進み補償を積分項のフィードバックにのみ適用する。このため、実施形態１に係るモータ制御装置１００は、図３に示したように、位相進み器１２５のカットオフ周波数よりも高い周波数においても、速度応答のゲインは増大せず、共振を起こすことがなく、ハンプを抑制できる。また、実施形態１に係るモータ制御装置１００は、図４に示したように、積分時定数を短くできるので、外乱の影響を抑制できる。
【００４３】
したがって、実施形態１に係るモータ制御装置１００によれば、積分時定数付加器１３０に設定する時定数の時間を短くすることができ、速度制御系の外乱抑圧性能が向上し、複雑な形状のワークを加工する場合でも、高い加工精度が実現できる。また、機械系の摩擦による位置決め整定時間のばらつきが抑制でき、位置決め整定時間を短くできる。
【００４４】
なお、速度比例ゲイン器を積分系と比例系個別に設ける構成にしてもよい。
【００４５】
［実施形態２］
〔モータ制御装置の構成〕
図５は、実施形態２に係るモータ制御装置の構成図である。図に示す通り、実施形態２に係るモータ制御装置２００は、位置比例ゲイン器２２０、速度算出器２３０、速度制御部２４０、トルク制御部２５０を有する。
【００４６】
位置比例ゲイン器２２０は、加算点２１２において位置指令からエンコーダ２１５が出力した位置フィードバックを減算した結果得られる位置偏差に、比例ゲインＫＰを掛け合わせて速度指令を出力する。
【００４７】
速度算出器２３０は、エンコーダ２１５が出力した位置フィードバックを入力して速度フィードバックを算出する。
【００４８】
速度制御部２４０は、図１に示したモータ制御装置１００の速度制御系（位相進み器１２５、速度積分時定数付加器１３０、積分器１４０、速度比例ゲイン器１５０）と同一の構成を有する。なお、実施形態２の場合、位相進み器１２５には、速度制御系の遅れに相当する時間の進みを持たせている。速度制御部２４０は、加算点２１４において速度指令から速度フィードバックを減算した結果得られた指令を入力してトルク指令を出力する。
【００４９】
トルク制御部２５０は、トルク指令を入力してモータ２１０のコイルに供給する電力を制御する。モータ２１０は、トルク制御部２５０から出力される電圧に基づいてモータ２１０を回転させる。トルク制御部２５０から出力される電圧は、位置偏差に基づき作成されるものであるから、モータ２１０は、位置指令（目標位置）と一致する位置で停止する。
【００５０】
〔モータ制御装置の動作〕
図６及び図７は、図５のモータ制御装置２００において位相進み器の挿入位置による特性の変化を説明するための図である。具体的には、図６は、速度積分器（図１の速度積分時定数付加器１３０、積分器１４０）の指令とフィードバックの両方に位相進み器１２５を挿入した場合の位置決め整定特性のシミュレーション結果を示す。また、図７は、速度積分器（図１の速度積分時定数付加器１３０、積分器１４０）のフィードバックにのみ位相進み器１２５を挿入した場合の位置決め整定特性のシミュレーション結果を示す。
【００５１】
まず、速度積分器（図１の速度積分時定数付加器１３０、積分器１４０）の指令とフィードバックの両方に位相進み器１２５を挿入した場合について説明する。
【００５２】
図６に示すように、位置指令(差分値)は、時間と共に増加し、その後一定の大きさになり、その後時間と共に減少する、台形状の指令である。加算点２１２では、位置指令から位置フィードバックが減算されて位置偏差が出力される。位置偏差は目標位置（位置指令）と現在位置（位置フィードバック）との差であるので、現在位置が目標位置に一致していなければ０にはならず、位置偏差は図６に示すようになる。
【００５３】
位置比例ゲイン器２２０は、図６に示すような速度指令を出力する。速度指令は、位置指令と同じように台形状になる。また、速度算出器２３０から出力される速度フィードバックも速度指令と同じように台形状になる。
【００５４】
一方、速度積分器（図１の速度積分時定数付加器１３０、積分器１４０）の出力は、速度指令が増加している時、及び、減少している時に、図６に示すような大きさの信号が出力される。これは、速度積分器に溜まり量が生じているためである。このため、位置偏差の収束に時間がかかり、インポジションになるまでの時間が長くなっている。
【００５５】
以上のように、速度積分器（図１の速度積分時定数付加器１３０、積分器１４０）の指令とフィードバックの両方に位相進み器１２５を挿入した場合には、速度積分器に溜まり量が存在し、これを吐き出すまでに時間がかかり、速度制御部２４０の応答遅れが生る。したがって、この応答遅れによって位置決めの整定時間が長くなる。
【００５６】
次に、速度積分器（図１の速度積分時定数付加器１３０、積分器１４０）のフィードバックにのみ位相進み器１２５を挿入した場合について説明する。これは、速度制御部２４０が図１の速度制御系を備える場合である。
【００５７】
図７において、位置指令（差分値）は図６と同一である。加算点２１２では、位置指令から位置フィードバックが減算されて位置偏差が出力される。位置偏差は目標位置（位置指令）と現在位置（位置フィードバック）との差であるので、現在位置が目標位置に一致していなければ０にはならず、位置偏差は図７に示すようになる。
【００５８】
位置比例ゲイン器２２０は、図７に示すような速度指令を出力する。速度指令は、位置指令と同じように台形状になる。また、速度算出器２３０から出力される速度フィードバックも速度指令と同じように台形状になる。速度指令と速度フィードバックは図６と同一である。
【００５９】
一方、速度積分器（図１の速度積分時定数付加器１３０、積分器１４０）の出力は、速度指令が増加している時、及び、減少している時に、図７に示すようなほとんど０の信号が出力される。これは、位相進み器１２５を速度積分器のフィードバックにのみ挿入しているからである。位相進み器１２５を速度積分器のフィードバックにだけ挿入することによって、速度制御系の遅れに相当する時間分早く速度フィードバックが入力されるため、速度積分器には溜まり量が生じないからである。これにより、位置偏差の収束は早く、インポジションになる時間も短くなっている。
【００６０】
以上のように、速度積分器（図１の速度積分時定数付加器１３０、積分器１４０）のフィードバックのみに位相進み器１２５を挿入した場合には、速度積分器の溜まり量がほぼ０になるため、速度積分器の溜まり量を吐き出す時間がほとんど０になり、位置決め整定性能が向上する。
【００６１】
実施形態２では、実施形態１に係る速度制御系をそのまま用いて位置制御を行うモータ制御装置２００を構成している。したがって、実施形態２に係るモータ制御装置によれば、位相進み器１２５のカットオフ周波数よりも高い周波数においても、速度応答のゲインは増大せず、共振を起こすことがなく、ハンプを抑制できる。実施形態２に係るモータ制御装置２００は、積分時定数を短くして、外乱の影響を抑制できる。実施形態２に係るモータ制御装置２００は、機械系の摩擦による位置決め整定時間のばらつきを抑制して位置決め整定性能が向上する。また、速度積分器の溜まり量をほぼ０にできるため、位置決め整定時間が短縮する。
【００６２】
［実施形態３］
〔モータ制御装置の構成〕
図８は、実施形態３に係るモータ制御装置の速度制御系の構成図である。図に示す通り、実施形態３に係るモータ制御装置３００は、位相進み器３２５、速度積分補償ローパスフィルタ３３０、速度積分時定数付加器３４０、積分器３５０、速度比例ゲイン器３６０、トルク制御部３７０を有する。
【００６３】
実施形態３に係るモータ制御装置３００は、実施形態１に係るモータ制御装置１００に対して、速度積分補償ローパスフィルタ３３０を有することが異なるだけで、その他の構成は同一である。実施形態２に係るモータ制御装置２００の速度制御部２４０に、実施形態３に係るモータ制御装置３３０の速度制御系を適用することもできる。
【００６４】
また、位相進み器３２５、速度積分時定数付加器３４０、積分器３５０、速度比例ゲイン器３６０、トルク制御部３７０のそれぞれの機能は、実施形態１の位相進み器１２５、速度積分時定数付加器１３０、積分器１４０、速度比例ゲイン器１５０、トルク制御部１６０のそれぞれの機能と同一である。
【００６５】
速度積分補償ローパスフィルタ３３０は、速度指令に対する追従性を改善するために挿入する。具体的には、速度制御系の遅れに相当する時間の進みを位相進みとして設定することができない場合に、その不足分を設定するために設ける。速度積分補償ローパスフィルタ３３０を挿入することによって、速度積分時定数付加器３４０の速度積分指令と位相進み後の速度フィードバックがほぼ同時に立ち上がることになり、速度指令変化時における積分器３５０の溜まり量を低減させる。
【００６６】
〔モータ制御装置の動作〕
エンコーダ３１５が検出するモータ３１０の現在の回転位置から、速度算出器３２０が算出する速度フィードバックは、位相進み器３２５に出力される。この場合の速度フィードバックにはエンコーダ３１５の検出誤差が含まれている。位相進み器３２５は入力した速度フィードバックの位相を一定角度進める。
【００６７】
一方、速度フィードバックは加算点３１２に出力され、加算点３１２では速度指令から速度フィードバックが減算される。加算点３１２からは、モータ３１０の目標とする速度とモータ３１０の現在の速度との差が出力される。
【００６８】
速度指令は速度積分補償ローパスフィルタ３３０に出力され、速度積分補償ローパスフィルタ３３０で速度制御系の遅れに相当する時間のうち、位相進み器で位相を進められなかった分だけ速度指令が遅らされる。位相進み器は、高周波域のゲインを増大させるため、速度制御系の応答が低い場合は、十分な位相進みを設定できない場合がある。時間が遅らされた後の速度指令は加算点３１４に出力される。加算点３１４では時間が遅らされた後の速度指令から位相進み器３２５によって位相が進められた速度フィードバックが減算される。加算点３１４からは、時間が遅らされたモータ３１０の目標とする速度と位相遅れを補償するために位相が進められたモータ３１０の速度との差が出力される。
【００６９】
加算点３１４から出力された指令は、速度積分時定数付加器３４０によって、「１／設定した速度積分時定数」の値が掛け合わされ、その結果得られた指令は、さらに積分器３５０において積分される。
【００７０】
積分後の指令は加算点３１６に出力される。加算点３１６では積分後の指令と加算点３１２から出力された指令とが加算される。加算点３１６で加算された指令は、速度比例ゲイン器３６０によって、設定した速度比例ゲインの値が掛け合わされる。その結果は速度比例ゲイン器３６０からトルク指令として出力される。
【００７１】
モータ３１０は、速度比例ゲイン器３６０から出力されるトルク指令に基づいてトルク制御部を通してモータ３１０を回転させる。モータ３１０の回転速度は、速度指令の回転速度と一致する。したがって、モータ３１０は、速度指令通りの回転速度で回転する。
【００７２】
実施形態３に係るモータ制御装置３００では、速度積分補償ローパスフィルタ３３０を速度指令系のみに挿入し、速度フィードバックに位相進み器を挿入し、位相進み器で進められなかった位相を速度積分補償ローパスフィルタで遅らせている。速度指令変化時の積分器３５０の溜まり量を低減でき、速度指令に対する追従性を向上させることができる。そのため、速度制御系の外乱抑圧性能と位置決め整定性能が向上する。
【００７３】
実施形態３でも、実施形態１と同様に、速度フィードバックに位相進みを適用し、位相進み補償を積分項のフィードバックにのみ適用する。このため、実施形態３に係るモータ制御装置３００は、図３に示したように、位相進み器３２５のカットオフ周波数よりも高い周波数においても、速度応答のゲインは増大せず、共振を起こすことがなく、ハンプを抑制できる。また、実施形態３に係るモータ制御装置３００は、図４に示したように、積分時定数を短くして、外乱の影響を抑制できる。さらに、速度積分補償ローパスフィルタ３３０を設けているので、位相進み器３２５のみでは速度制御系の遅れに相当する時間を設定することができないときでも、不足分を速度積分補償ローパスフィルタ３３０の設定で補償することができる。
【００７４】
したがって、実施形態３に係るモータ制御装置３００によれば、実施形態１と同様に、積分時定数付加器３４０に設定する時定数の時間を短くすることができ、速度制御系の外乱抑圧性能が向上し、複雑な形状のワークを加工する場合でも、高い加工精度が実現できる。また、機械系の摩擦による位置決め整定時間のばらつきが抑制でき、位置決め整定時間を短くできる。また、速度積分器の溜まり量をほぼ０にできるため、位置決め整定時間が短縮する。
【００７５】
以上のように、実施形態１−３に係るモータ制御装置によれば、速度積分時定数を象限の切り替えだけではなく、定常的に短くすることによって、機械系の摩擦などの外乱の影響を抑制し、複雑な形状の加工を行った場合であっても、高い加工精度を実現できる。また、工作機械における位置決めが摩擦の影響を受けることなく、整定時間のバラツキを抑制することができ、位置決め整定性能が向上する。また、速度積分器の溜まり量をほぼ０にできるため、位置決め整定時間が短縮する。
【符号の説明】
【００７６】
１００、２００、３００  モータ制御装置、
１１０，２１０、３１０  モータ、
１１５、２１５、３１５  エンコーダ、
１２０、２３０、３２０  速度算出器、
１２５、３２５  位相進み器、
１３０、３４０  速度積分時定数付加器、
１４０、３５０  積分器、
１５０、３６０  速度比例ゲイン器、
２２０  位置比例ゲイン器、
２４０  速度制御部、
１６０、２５０、３７０  トルク制御部、
３３０  速度積分補償ローパスフィルタ。
【要約】
【課題】外乱抑圧性能と位置決め整定性能とを同時に向上させる。
【解決手段】位相進み器１２５は、モータ１１０からの速度フィードバックの高周波領域の位相遅れを補償するために速度フィードバックの位相を進ませる。時定数付加器１３０は、モータの速度指令と位相を進ませた速度フィードバックとの差に、外乱の影響を抑制させるための時定数を掛け合わせる。積分器１４０は、時定数付加器で時定数が掛け合わされた後の指令を積分する。速度比例ゲイン器１５０は、速度指令と速度フィードバックのとの差と、積分器で積分された後の指令と、を加算して、加算した後の指令に速度比例ゲインを掛け合わせ、モータのトルク指令を出力する。トルク制御部１６０は、トルク指令を入力してモータ１１０のコイルに供給する電力を制御する。
【選択図】図１【図１】
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【図５】
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【図８】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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