(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを設定速度まで加速させるモータ制御装置であって、
加速制御開始時からの各時点の目標加速度を設定する目標加速度設定手段と、
前記目標加速度設定手段により設定された前記目標加速度に基づき、前記モータへの制御入力を調整して前記モータを制御する制御手段と、
前記モータにて実現可能な加速度の上限を推定する加速度上限推定手段と、
前記加速制御開始時には、前記設定速度での目標加速度をゼロとする予め定められた前記加速制御開始時からの目標加速度軌跡に従って、各時点の目標加速度を設定する第一の設定処理を、前記目標加速度設定手段に実行させる一方、前記目標加速度軌跡に従う目標加速度が前記加速度上限推定手段により推定された前記加速度の上限を超える場合には、この時点以降、前記第一の設定処理に代えて、前記加速度上限推定手段により推定された前記加速度の上限に従う目標加速度を設定する第二の設定処理を、前記目標加速度設定手段に実行させるモード切替手段と、
前記モータの速度が前記設定速度未満の予め定められた基準速度に到達したことを検知する検知手段と、
前記第二の設定処理の実行が開始された後の前記モータの加速度に基づき、前記基準速度を設定する基準速度設定手段と、
前記目標加速度設定手段が前記第二の設定処理を実行している場合に、前記基準速度に到達したことが前記検知手段により検知されると、この時点からの新たな目標加速度軌跡であって、前記設定速度での目標加速度をゼロとする新たな目標加速度軌跡を、この時点での前記モータの運動状態に基づき設定する軌跡設定手段と、
を備え、
前記モード切替手段は、前記基準速度に到達したことが前記検知手段により検知されると、前記第二の設定処理に代えて、前記軌跡設定手段により設定された前記新たな目標加速度軌跡に従う目標加速度を設定する第三の設定処理を、前記目標加速度設定手段に実行させ、
前記基準速度設定手段は、前記基準速度設定時の前記モータの加速度に基づき、前記モータの加速度が大きい程、前記基準速度として小さい値を設定し、前記モータの加速度が小さい程、前記基準速度として大きい値を設定することによって、前記基準速度を、前記基準速度設定時の前記モータの加速度に対応した値に設定すること
を特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記基準速度設定手段は、前記目標加速度軌跡に従う目標加速度が、前記加速度上限推定手段により推定された前記加速度の上限以下となった時点で、前記基準速度を設定すること
を特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
モータを設定速度まで加速させるモータ制御装置であって、
加速制御開始時からの各時点の目標加速度を設定する目標加速度設定手段と、
前記目標加速度設定手段により設定された前記目標加速度に基づき、前記モータへの制御入力を調整して前記モータを制御する制御手段と、
前記モータへの制御入力及び前記制御入力に対する制御出力に基づいて外乱を推定する外乱オブザーバと、
前記外乱オブザーバにより推定された外乱に基づき、前記モータにて実現可能な加速度の上限を推定する加速度上限推定手段と、
前記加速制御開始時には、前記設定速度での目標加速度をゼロとする予め定められた前記加速制御開始時からの目標加速度軌跡に従って、各時点の目標加速度を設定する第一の設定処理を、前記目標加速度設定手段に実行させる一方、前記目標加速度軌跡に従う目標加速度が前記加速度上限推定手段により推定された前記加速度の上限を超える場合には、この時点以降、前記第一の設定処理に代えて、前記加速度上限推定手段により推定された前記加速度の上限に従う目標加速度を設定する第二の設定処理を、前記目標加速度設定手段に実行させるモード切替手段と、
前記モータの速度が前記設定速度未満の予め定められた基準速度に到達したことを検知する検知手段と、
前記目標加速度設定手段が前記第二の設定処理を実行している場合に、前記基準速度に到達したことが前記検知手段により検知されると、この時点からの新たな目標加速度軌跡であって、前記設定速度での目標加速度をゼロとする新たな目標加速度軌跡を、この時点での前記モータの運動状態に基づき設定する軌跡設定手段と、
を備え、
前記モード切替手段は、前記基準速度に到達したことが前記検知手段により検知されると、前記第二の設定処理に代えて、前記軌跡設定手段により設定された前記新たな目標加速度軌跡に従う目標加速度を設定する第三の設定処理を、前記目標加速度設定手段に実行させること
を特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
モータを設定速度まで加速させるモータ制御装置であって、
加速制御開始時からの各時点の目標加速度を設定する目標加速度設定手段と、
前記目標加速度設定手段により設定された前記目標加速度に基づき、前記モータへの制御入力を調整して前記モータを制御する制御手段と、
前記モータにて実現可能な加速度の上限を推定する加速度上限推定手段と、
前記加速制御開始時には、前記設定速度での目標加速度をゼロとする予め定められた前記加速制御開始時からの目標加速度軌跡に従って、各時点の目標加速度を設定する第一の設定処理を、前記目標加速度設定手段に実行させる一方、前記目標加速度軌跡に従う目標加速度が前記加速度上限推定手段により推定された前記加速度の上限を超え、且つ、その時点での前記モータの速度と前記目標加速度軌跡に従う目標速度との偏差が所定値を超えたことを条件に、この時点以降、前記第一の設定処理に代えて、前記加速度上限推定手段により推定された前記加速度の上限に従う目標加速度を設定する第二の設定処理を、前記目標加速度設定手段に実行させるモード切替手段と、
前記モータの速度が前記設定速度未満の予め定められた基準速度に到達したことを検知する検知手段と、
前記目標加速度設定手段が前記第二の設定処理を実行している場合に、前記基準速度に到達したことが前記検知手段により検知されると、この時点からの新たな目標加速度軌跡であって、前記設定速度での目標加速度をゼロとする新たな目標加速度軌跡を、この時点での前記モータの運動状態に基づき設定する軌跡設定手段と、
を備え、
前記モード切替手段は、前記基準速度に到達したことが前記検知手段により検知されると、前記第二の設定処理に代えて、前記軌跡設定手段により設定された前記新たな目標加速度軌跡に従う目標加速度を設定する第三の設定処理を、前記目標加速度設定手段に実行させること
を特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
前記軌跡設定手段は、目標加速度の初期値を、前記基準速度に到達したことが前記検知手段により検知された時点での前記モータの加速度に設定し、前記設定速度での目標加速度を、ゼロに設定してなる目標加速度軌跡であって、目標加速度が単調減少する形状の目標加速度軌跡を、前記新たな目標加速度軌跡に設定すること
を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項記載のモータ制御装置。
【請求項６】
モータと、
前記モータからの動力を受けて、シート及び前記シートに画像形成可能な記録ヘッドの少なくとも一方を搬送し、前記記録ヘッドを通じて前記シートに画像を形成する画像形成機構と、
前記モータを制御する請求項１〜請求項５のいずれか一項記載のモータ制御装置と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ制御装置としては、目標加速度に対応した駆動電流と外乱オブザーバにより推定された外乱に対応する外乱補償電流との加算値を、モータに入力することによって、ロバスト加速度制御を行う装置が知られている。更に、この種のモータ制御装置としては、目標加速度をリミッタにより一定範囲に制限する装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
周知のようにモータでは、限界点でトルク飽和が生じる。このため、目標加速度がトルク飽和による加速度上限を超えてしまう場合には何らかの制限をしないと、目標加速度に対応するトルクが生じないことが原因で制御が不安定になる問題が生じる。従来では、このような制限を行うことで、上記問題に対処している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１７４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の従来手法によれば、目標加速度が加速度上限を超える場合には、図８（ａ）に示すように目標加速度を補正するため、当初目標とした加速度が得られないことになる。よって、予め定められた目標プロファイルに従って、モータを所定速度まで加速させる制御プロセスにおいて上記技術を適用すると、図８（ｂ）に示すように、モータを目標とする速度まで加速させることができず、当初の目的を達成することができなくなってしまう。尚、図８（ａ）は、モータを所定速度まで加速させる制御プロセスにおける目標加速度の軌跡であって、目標加速度が加速度上限に補正されたときの目標加速度の軌跡を実線で表し、仮に補正されなかったときの目標加速度の軌跡を点線で表した図である。また、図８（ｂ）は、目標加速度が加速度上限に補正されたときのモータの速度軌跡を実線で表し、目標加速度が仮に補正されなかったときのモータの速度軌跡を一点鎖線で表した図である。
【０００６】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、目標プロファイルに従ってモータを所定速度まで加速させるモータ制御装置であって、トルク飽和が生じる場合には目標加速度を補正するモータ制御装置において、補正を加えてもモータを適切に所定速度まで加速させることが可能な技術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】
【０００７】
かかる目的を達成するためになされた本発明のモータ制御装置は、目標加速度設定手段と、制御手段と、加速度上限推定手段と、モード切替手段と、検知手段と、軌跡設定手段と、を備え、これらの手段を用いて、モータを設定速度まで加速させるモータ制御装置である。
【０００８】
このモータ制御装置において、目標加速度設定手段は、加速制御開始時からの各時点の目標加速度を設定し、制御手段は、目標加速度設定手段により設定された目標加速度に基づき、モータへの制御入力を調整してモータを制御する。
【０００９】
一方、加速度上限推定手段は、モータにて実現可能な加速度の上限を推定し、モード切替手段は、この加速度上限推定手段により推定された加速度上限等を用いて、目標加速度設定手段に実行させる処理を、必要に応じて、第一の設定処理、第二の設定処理、及び第三の設定処理の順に切り替える。
【００１０】
目標加速度設定手段は、第一の設定処理を開始すると、上記設定速度での目標加速度をゼロとする予め定められた加速制御開始時からの目標加速度軌跡に従って、各時点の目標加速度を設定する。一方、目標加速度設定手段は、第二の設定処理を開始すると、加速度上限推定手段により推定された加速度上限に従う目標加速度を設定する。また、目標加速度設定手段は、第三の設定処理を開始すると、上記軌跡設定手段により新たに設定された目標加速度軌跡に従う目標加速度を設定する。
【００１１】
モード切替手段は、加速制御開始時には、上記第一の設定処理を、目標加速度設定手段に実行させる。そして、上記第一の設定処理により設定される目標加速度が加速度上限推定手段により推定された加速度上限を超える場合には、この時点以降、第一の設定処理に代えて、上記第二の設定処理を、目標加速度設定手段に実行させる。
【００１２】
また、モード切替手段は、検知手段によって、モータの速度が上記設定速度未満の速度として予め定められた基準速度に到達したことが検知されると、第二の設定処理に代えて、上記第三の設定処理を、目標加速度設定手段に実行させる。
【００１３】
そして、軌跡設定手段は、目標加速度設定手段が第二の設定処理を実行している場合に、検知手段によって上記基準速度に到達したことが検知されると、この時点からの新たな目標加速度軌跡であって、上記設定速度での目標加速度をゼロとする新たな目標加速度軌跡を、この時点でのモータの運動状態に基づき設定する。
【００１４】
このように構成されたモータ制御装置によれば、予め定められた加速制御開始時からの目標加速度軌跡に従う目標加速度が加速度上限を超えるとき、この目標加速度を加速度上限に制限する。従って、トルク飽和が生じているにも拘らず、モータの能力を超えた目標加速度が設定されることによって加速制御が不安定になるのを抑えることができる。
【００１５】
また、本発明のモータ制御装置によれば、一旦、目標加速度を加速度上限に制限した後には、上記目標加速度軌跡に従う目標加速度が加速度上限未満となったか否かに拘らず、継続的に、加速度上限に従う目標加速度を設定することにより、加速不足分を補う。
【００１６】
従って、目標加速度を加速度上限に制限した場合に加速終了時の速度が上記設定速度に到達しなくなる事態が発生する従来技術とは異なり、本発明のモータ制御装置によれば、目標加速度を加速度上限に制限しながらも、適切に、モータを設定速度（目的の速度）まで加速させることができる。
【００１７】
特に、本発明によれば、モータの速度を設定速度に調整するために、軌跡設定手段を用いて新たな目標加速度軌跡を設定するが、この際には、モータの運動状態を考慮して、目標加速度軌跡を設定する。従って、本発明のモータ制御装置によれば、加速制御が不安定になるのを抑えつつ、高精度に、モータ速度を設定速度に調整することができる。
【００１８】
よって、本発明を、モータを設定速度まで加速させることが必要な制御システムに適用すれば、適切な加速制御を実現することができる。
ところで、このような構成のモータ制御装置には、第二の設定処理の実行が開始された後のモータの加速度に基づき、基準速度を設定する基準速度設定手段を設けるとよい。
【００１９】
基準速度を一律とすると、基準速度に到達したときの加速度が高すぎて、その後の制御で高精度にモータを設定速度に調整することができなくなる、又は、モータの速度が設定速度で安定するまでに時間がかかることが予想される。
【００２０】
一方、モータの加速度に基づき、基準速度を設定すれば、基準速度に到達したときの加速度が高すぎて、上述した問題が発生するのを抑えることができる。
具体的に、基準速度設定手段は、基準速度設定時のモータの加速度に基づき、モータの加速度が大きい程、基準速度として小さい値を設定し、モータの加速度が小さい程、基準速度として大きい値を設定することによって、基準速度を、基準速度設定時のモータの加速度に対応した値に設定する構成にすることができる。このように基準速度を設定すれば、上記問題の発生を抑えて、高精度又は迅速にモータ速度を設定速度に調整することができる。
【００２１】
また、基準速度設定手段は、第一の設定処理にて用いられる目標加速度軌跡に従う目標加速度が、加速度上限推定手段により推定された加速度上限以下となった時点で、基準速度を設定する構成にすることができる。この構成によれば、上記基準速度を適切なタイミングで設定することができる。
【００２２】
また、軌跡設定手段は、上記新たな目標加速度軌跡として、次のような形状の目標加速度軌跡を設定する構成にすることができる。即ち、目標加速度の初期値を、上記検知手段によって上記基準速度に到達したことが検知された時点でのモータの加速度に設定し、上記設定速度での目標加速度を、ゼロに設定してなる目標加速度軌跡であって、目標加速度が単調減少する形状の目標加速度軌跡を設定する構成にすることができる。
【００２３】
このように新たな目標加速度軌跡を設定すれば、目標加速度設定手段に実行させる処理を第二の設定処理から第三の設定処理に切り替える際に、目標加速度に大きな変動が生じて、加速制御が不安定になるのを抑えることができ、好適にモータ速度を設定速度に調整することができる。
【００２４】
また、本発明のモータ制御装置は、モータへの制御入力及び制御入力に対する制御出力に基づいて外乱を推定する外乱オブザーバを備え、加速度上限推定手段が、外乱オブザーバにより推定された外乱に基づき、モータの加速度上限を推定する構成にされるとよい。更に言えば、加速度上限推定手段は、逆起電力に起因する加速度上限の低下分、及び、外乱に起因する加速度上限の低下分を加味してモータの加速度上限を推定する構成にされるとよい。具体的には、逆起電力に起因する加速度上限の低下分を、計測器から得られるモータの回転速度に基づき推定し、外乱に起因する加速度上限の低下分を、外乱オブザーバにより推定された外乱に基づき推定する構成にされるとよい。
【００２５】
このように加速度上限推定手段を構成すれば、正確な加速度上限を推定することが可能である。
また、モード切替手段は、目標加速度軌跡に従う目標加速度が加速度上限推定手段により推定された加速度上限を超え、且つ、その時点でのモータの速度と目標加速度軌跡に従う目標速度との偏差が所定値を超えたことを条件に、第一の設定処理に代えて、第二の設定処理を、目標加速度設定手段に実行させる構成にされるとよい。
【００２６】
偏差を考慮せずに、目標加速度が加速度上限推定手段により推定された加速度上限を超えた時点で、目標加速度設定手段に実行させる処理を第二の設定処理に切り替える場合には、瞬間的に目標加速度が加速度上限を超える事象が発生しただけで、第二の設定処理及び第三の設定処理が行われることになる。一方で、偏差が小さい内には、目標加速度が加速度上限を超えていても、加速制御が大きく不安定になる可能性は低い。
【００２７】
従って、このように偏差を考慮して、目標加速度設定手段に実行させる処理を第二の設定処理に切り替えるようにすれば、瞬間的に目標加速度が加速度上限を超える場合のように、第二の設定処理及び第三の設定処理を目標加速度設定手段に実行させなくても、モータ速度を設定速度に調整できるような場合に、処理を不要に切り替えなくて済む。
【００２８】
また、上述のモータ制御装置は、モータと、このモータからの動力を受けて、シート及びシートに画像形成可能な記録ヘッドの少なくとも一方を搬送し、記録ヘッドを通じてシートに画像を形成する画像形成機構を備えた画像形成装置に組み込むことができる。このように画像形成装置に、本発明のモータ制御装置を組み込めば、シート搬送や記録ヘッドの搬送を、従来よりも好適に行うことが可能である。具体的に、上述のモータ制御装置は、画像形成機構が備えるシート搬送用のローラを回転駆動するモータの制御や、記録ヘッドの搬送機構を駆動するモータの制御に、用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】制御システム１の構成を表すブロック図である。
【図２】インクジェットプリンタ１００の構成を表すブロック図である。
【図３】目標加速度Ａｒの設定手法に関する説明図である。
【図４】切替速度ωｃの設定手法に関する説明図である。
【図５】補正後加速度プロファイルの生成手法に関する説明図である。
【図６】目標指令生成部６１が実行する加速制御処理を表すフローチャートである。
【図７】目標指令生成部６１が実行する副加速制御処理を表すフローチャートである。
【図８】従来技術に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に本発明の実施例について図面と共に説明する。
本実施例の制御システム１は、図１に示すように、駆動対象１０を駆動するモータ（直流モータ）２０と、モータドライバ３０と、モータ２０の回転軸に接続されたロータリエンコーダ４０と、ロータリエンコーダ４０の出力信号に基づき、モータの回転速度ωを検出する速度検出器５０と、モータ２０に対する制御入力（操作量）を算出するモータ制御ユニット６０と、を備える。
【００３１】
この制御システム１は、画像形成装置や画像読取装置等の電気的装置に組み込まれ、電気的装置の主制御ユニット（メインマイコン等）から入力される指令に従ってモータ制御を行う。電気的装置がインクジェットプリンタに代表されるような記録ヘッドを主走査方向に搬送し用紙を副走査方向に搬送して用紙に画像を形成するタイプの画像形成装置である場合、駆動対象１０としては、記録ヘッドを搭載するキャリッジの搬送機構（印字機構）や用紙搬送機構等を挙げることができる。また、電気的装置がラインセンサを搬送してプラテン上の原稿を読み取るフラットベッド型の画像読取装置である場合には、駆動対象１０としてラインセンサの搬送機構を挙げることができ、電気的装置がオートドキュメントフィーダ（ＡＤＦ）型の画像読取装置である場合には、駆動対象１０として読取対象の原稿を搬送する原稿搬送機構を挙げることができる。
【００３２】
図２には、制御システム１を、画像形成装置としてのインクジェットプリンタ１００に組み込んだ例を示す。図２に示すインクジェットプリンタ１００は、用紙搬送機構１１０と、用紙搬送機構１１０に動力を付与するモータ１２０と、モータ１２０を制御するモータ制御装置１３０と、印字機構１４０と、印字機構１４０に動力を付与するモータ１５０と、モータ１５０を制御するモータ制御装置１６０と、主制御ユニット１７０と、を備える。
【００３３】
用紙搬送機構１１０は、モータ１２０からの動力を受ける搬送ローラ１１１及び排紙ローラ１１３と、図示しない給紙トレイから搬送されてきた用紙Ｐを搬送ローラ１１１との間に挟んだ状態で搬送ローラ１１１に対して従動回転する従動ローラ１１２と、搬送ローラ１１１側から搬送されてきた用紙Ｐを排紙ローラ１１３との間で挟んだ状態で排紙ローラ１１３に対して従動回転する従動ローラ１１４と、を備える。
【００３４】
この用紙搬送機構１１０には、上述したように給紙トレイから用紙Ｐが供給される。供給された用紙Ｐは搬送ローラ１１１及び排紙ローラ１１３の回転により搬送されて、図示しない排紙トレイに排出される。
【００３５】
モータ制御装置１３０は、インクジェットプリンタ１００の主制御ユニット１７０からの指令に従って、モータ１２０を制御し、用紙搬送機構１１０（特に、搬送ローラ１１１及び排紙ローラ１１３）を駆動して、用紙Ｐの搬送制御を実現する。
【００３６】
一方、印字機構１４０は、記録ヘッド（所謂インクジェットヘッド）１４１を搭載するキャリッジ１４２と、キャリッジ１４２に接続されたベルト１４４と、ベルト１４４が巻回された駆動プーリ１４５及び従動プーリ１４６と、キャリッジ１４２に挿通されて、キャリッジ１４２の移動を主走査方向に規制するガイド軸１４７と、を備える。駆動プーリ１４５は、モータ１５０からの動力を受けて回転する。これによりベルト１４４は回転し、キャリッジ１４２は、このベルト１４４の回転に伴って、ガイド軸１４７により動きを規制されながら、主走査方向に移動する。尚、図２の点線で囲まれた領域内に表す印字機構１４０の詳細構成は、図２矢印Ａ方向に印字機構１４０を見たときの印字機構１４０の詳細構成である。
【００３７】
モータ制御装置１６０は、インクジェットプリンタ１００の主制御ユニット１７０からの指令に従って、モータ１５０を制御し、印字機構１４０（特に、キャリッジ１４２）を駆動して、記録ヘッド１４１の搬送制御を実現する。
【００３８】
また、主制御ユニット１７０は、モータ制御装置１３０及びモータ制御装置１６０に指令入力して、用紙Ｐを副走査方向に所定量搬送しては、記録ヘッド１４１を主走査方向に搬送する処理を実現する。そして、記録ヘッド１４１の搬送時には、記録ヘッド１４１を定速搬送させつつ、記録ヘッド１４１にインク液滴を吐出させて、用紙Ｐに画像を形成する。主制御ユニット１７０は、このような制御に繰返しにより、外部から入力されたプリントデータに基づく画像を、用紙搬送機構１１０及び印字機構１４０を通じて用紙Ｐに形成する。
【００３９】
制御システム１としての構成は、このインクジェットプリンタ１００におけるモータ制御装置１３０及びモータ制御装置１６０の少なくとも一方に適用される。即ち、モータ制御装置１３０及びモータ制御装置１６０の少なくとも一方には、上記制御システム１の構成要素の内、駆動対象１０及びモータ２０以外の構成要素が搭載される。上述のモータ１２０及びモータ１５０は、制御システム１が備えるモータ２０に対応する。
【００４０】
制御システム１は、例えば、このようにして画像形成装置（インクジェットプリンタ１００）に組み込まれる。
このようにして画像形成装置等の電気的装置に組み込まれる制御システム１のモータドライバ３０は、モータ制御ユニット６０から入力される電流指令値Ｕに基づき、電流指令値Ｕに対応する駆動電流をモータ２０に入力してモータ２０を駆動する。この電流指令値Ｕは、モータ２０に対する制御入力に対応する。
【００４１】
一方、ロータリエンコーダ４０は、周知のものと同様に構成され、モータ２０が所定量回転する度にパルス信号を出力する。具体的に、ロータリエンコーダ４０は、パルス信号として、位相がπ／２異なるＡ相信号及びＢ相信号を出力する構成にされている。速度検出器５０は、このロータリエンコーダ４０から出力されるＡ相信号及びＢ相信号に基づき、モータ２０の回転速度ωを検出し、これをモータ制御ユニット６０に入力する。
【００４２】
この他、モータ制御ユニット６０は、目標指令生成部６１、フィードバック制御器６３、及び、外乱オブザーバ６５を備えた構成にされている。
目標指令生成部６１は、予め設定された加速度プロファイルに従って、各時点の目標加速度Ａｒを設定し、更に目標加速度Ａｒの積分動作により、目標加速度Ａｒに対応する各時点の目標速度ωｒを算出して、この目標速度ωｒをフィードバック制御器６３に入力するものである。
【００４３】
フィードバック制御器６３は、この目標指令生成部６１から入力される目標速度ωｒと、速度検出器５０から入力されるモータ２０の回転速度ωとに基づき、目標速度ωｒと回転速度ωとの偏差ｅ＝ωｒ−ωを算出し、この偏差ｅに対応する電流指令値Ｕを算出する。即ち、偏差ｅを、プラントの特性に応じて設計段階で定められた所定の伝達関数に入力して、電流指令値Ｕを算出する。
【００４４】
また、外乱オブザーバ６５は、フィードバック制御器６３から出力される電流指令値Ｕ（制御入力）と、速度検出器５０から入力されるモータ２０の回転速度ω（制御出力）とに基づき、外乱を推定し、外乱推定値として負荷電流Ｉｃ（外乱による負荷トルクとモータトルクが釣り合う点でのモータ電流）の情報を出力する。尚、外乱オブザーバ６５の上記機能は、一般的なものであるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００４５】
目標指令生成部６１には、この外乱オブザーバ６５から出力される負荷電流Ｉｃの情報と、速度検出器５０から出力されるモータ２０の回転速度ωの情報とが入力される。そして、本実施例の目標指令生成部６１は、これらの情報に基づき、モータ２０の加速度上限Ａｍを推定する。この加速度上限Ａｍについては、モータ２０の回転速度ω及び負荷電流Ｉｃを用いて次式により推定することができる。
【００４６】
【数１】
0005440538.tif 000002
【００４７】
Ｋｔはモータ２０のトルク定数、Ｊｎは負荷イナーシャ、Ｒｎは電機子抵抗を表す。この他、Ｖｍはモータ２０の定格電圧、Ｋｅは逆起電力定数を表す。Ｋｔ，Ｊｎ，Ｒｎ，Ｖｍ，Ｋｅについては、予め設計段階で導出され、目標指令生成部６１に設定される。即ち、目標指令生成部６１は、予め設定されたＫｔ，Ｊｎ，Ｒｎ，Ｖｍ，Ｋｅと、時間変動する負荷電流Ｉｃ及びモータ２０の回転速度ωの情報と、に基づき、式（１）に従って、加速度上限Ａｍを推定する。
【００４８】
尚、式（１）の第一項Ｋｔ・Ｖｍ／（Ｊｎ・Ｒｎ）は、定格電圧Ｖｍによる加速度上限を表し、第二項Ｋｔ・Ｉｃ／Ｊｎは、負荷電流Ｉｃによる加速度上限の低下分を表し、第三項Ｋｔ・Ｋｅ・ω／（Ｊｎ・Ｒｎ）は、逆起電力による電流低下を原因とする加速度上限の低下分を表す。
【００４９】
続いて、加速度上限Ａｍを推定する目標指令生成部６１の詳細構成を説明する。
目標指令生成部６１は、外部（電気的装置のメインマイコン等）から加速指令が入力されると、加速指令と共に指定された速度ωｆ及び加速時間Ｔａの情報に基づき、図１下段に実線で示すような速度ゼロから速度ωｆまでの目標加速度軌跡を表す加速度プロファイルを生成（設定）する。ここで、速度ωｆは、加速終了時の速度に対応する。また、加速時間Ｔａは、速度ゼロから速度ωｆまで加速時間に対応する。
【００５０】
上記加速度プロファイルは、目標加速度Ａｎの時系列データ又は入力変数を時刻ｔとし出力変数を目標加速度Ａｎとする関数として生成される。加速度プロファイルとして関数を生成する場合、目標指令生成部６１は、例えば、設計変数が未決定の所定関数（例えば三角関数）の当該設計変数を、加速指令と共に指定された速度ωｆ及び加速時間Ｔａの情報に基づき決定することで、速度ωｆ及び加速時間Ｔａに適合した目標加速度軌跡を表す関数を生成（設定）する。具体的に本実施例では、時刻ｔ＝０及び時刻ｔ＝Ｔａでの加速度Ａｎの時間微分がゼロを示し、時刻ｔ＝Ｔａ／２で加速度Ａｎが最大値Ａｐを示し、時刻ｔ＝０から時刻ｔ＝Ｔａ／２までは加速度Ａｎが単調増加し、時刻ｔ＝Ｔａ／２から時刻ｔ＝Ｔａまでは加速度が単調減少し、時刻ｔ＝Ｔａで時刻ｔ＝０からの速度増加量がωｆとなるような単峰性の目標加速度軌跡を表す加速度プロファイルを生成する。
【００５１】
目標指令生成部６１は、このようにして加速指令に基づき生成した加速度プロファイル（以下「標準加速度プロファイル」と表現する）に従って、各時点の目標加速度Ａｒを設定する。即ち、目標加速度Ａｒを、予め設定された標準加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｎに設定する。そして、この目標加速度Ａｒに対応する目標速度ωｒをフィードバック制御器６３に入力することにより、モータ２０（ひいては駆動対象１０）の加速制御を実現する。
【００５２】
但し、本実施例の目標指令生成部６１は、標準加速度プロファイルに基づくモータ２０の加速制御時、上述の式（１）に従って加速度上限Ａｍを推定し、必要に応じて目標加速度Ａｒを補正する。即ち、目標加速度Ａｒを、標準加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｎから加速度上限Ａｍに補正する。
【００５３】
図３（ａ）は、補正後の目標加速度Ａｒの例を実線で表し、補正前の目標加速度（標準加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｎ）の例を破線で表し、加速度上限Ａｍの例を一点鎖線で表したグラフである。但し、図３（ａ）では、目標加速度Ａｎと補正後の目標加速度Ａｒとが一致する領域（補正をしない領域）の目標加速度を実線で示す。
【００５４】
図３（ａ）に示す例によれば、標準加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｎが最大となる点の周辺で、この標準加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｎが加速度上限Ａｍを超える。このとき、目標指令生成部６１は、目標加速度Ａｒを、目標加速度Ａｎから加速度上限Ａｍに補正する（図３に示す時刻Ｔ０）。本実施例では、このようにして目標加速度Ａｒが実現不可能な加速度であるとき、目標加速度Ａｒを、実現可能な加速度上限Ａｍに補正して、加速制御が不安定になるのを抑える。
【００５５】
但し、目標加速度Ａｒを、単に加速度上限Ａｍまでに制限する従来手法では、標準加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｎが加速度上限Ａｍ未満となったときに、目標加速度Ａｒを加速度上限Ａｍから標準加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｎに戻すため（図８参照）、一度目標加速度Ａｒの制限が行われると、図８（ｂ）に示すように、加速指令により指定された速度ωｆまで、モータ２０を加速させることができなくなってしまう。
【００５６】
そこで、本実施例の目標指令生成部６１は、標準加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｎが加速度上限Ａｍを超える場合、所定条件が満足されるまで目標加速度Ａｒを加速度上限Ａｍに補正し、所定条件が満足されたときに、新たに生成した加速度プロファイル（以下「補正後加速度プロファイル」と表現する）を生成して、この補正後加速度プロファイルに従い目標加速度Ａｒに設定する。このような目標指令生成部６１の動作によって、本実施例では、目標加速度Ａｒを加速度上限Ａｍに制限したことを原因とする加速不足が補われ、加速終了時の回転速度ωが、指定された速度ωｆに調整される。
【００５７】
具体的に説明すると、本実施例では、一旦、目標加速度Ａｒを加速度上限Ａｍに補正した後には、標準加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｎが加速度上限Ａｍ以下となっても、目標加速度Ａｒを加速度上限Ａｍに設定する一方、切替速度ωｃを設定する。そして、モータ２０の回転速度ωが切替速度ωｃに到達した時点（図３に示す時刻Ｔ１）で、この時点での加速度上限Ａｍ（目標加速度Ａｒ）及びモータ２０の回転速度ωｃ’に基づき上記補正後加速度プロファイルを生成する。補正後加速度プロファイルは、上記指定された速度ωｆで目標加速度がゼロとなってモータ２０の加速が終了するような加速度プロファイルである。そして、この補正後加速度プロファイルに従い目標加速度Ａｒに設定し、対応する目標速度ωｒをフィードバック制御器６３に入力することによって、目標指令生成部６１は、モータ２０（ひいては駆動対象１０）の回転速度ωを速度ωｆに調整する。
【００５８】
尚、切替速度ωｃについては、標準加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｎが加速度上限Ａｍ以下となった時刻Ｔｘに速度検出器５０から得られるモータ２０の回転速度ωｘ及びこの時刻Ｔｘでの目標加速度Ａｒ（以下「目標加速度Ａｘ」と表現する）に基づき、この時刻Ｔｘでの目標加速度Ａｘが高い程、切替速度ωｃが低くなり、この時刻Ｔｘでの目標加速度Ａｘが低い程、切替速度ωｃが高くなるように、設定する。
【００５９】
このように切替速度ωｃを設定するのは、モータ２０の回転速度ωが切替速度ωｃに到達した後の上記補正後加速度プロファイルに従う加速制御によって、急速な加速度の低下が生じないようにする目的、及び、目標加速度Ａｒを加速度上限Ａｍに設定する期間を長くして加速不足を短い時間で解消する目的からである。
【００６０】
この切替速度ωｃについては、例えば、時刻Ｔｘでの目標加速度Ａｘと、標準加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｎの最大値Ａｐ（図３（ａ）参照）との比Ａｘ／Ａｐを用いて、次式に従い算出することが可能である。但し、ωｘは、時刻Ｔｘでのモータ２０の回転速度ωである。
【００６１】
【数２】
0005440538.tif 000003
【００６２】
式（２）における（ωｆ−ωｘ）の項は、現在の回転速度ωｘと、加速終了時の速度ωｆとの間の速度領域に、切替速度ωｃを設定するための項として機能する。図４には、この切替速度ωｃの設定態様を、グラフにより示す。
【００６３】
また、目標指令生成部６１は、モータ２０の回転速度ωが、切替速度ωｃ以上となった時点（図３〜図５に示す時刻Ｔ１）で、この時点での加速度上限Ａｍ（目標加速度Ａｒ）である加速度Ａｃ及びモータ２０の回転速度ωｃ’に基づき、時刻ｔでの目標加速度Ａｚが次式に従う加速度となる加速度プロファイル（補正後加速度プロファイル）を生成する。
【００６４】
【数３】
0005440538.tif 000004
【００６５】
図５上段には、この補正後加速度プロファイルの形状を示す。但し、図５では、補正後加速プロファイル生成時の速度ωｃ’が切替速度ωｃに一致する例を示す。この加速度プロファイルは、時刻ｔ＝Ｔ１での目標加速度（目標加速度の初期値）が、その時点での加速度上限Ａｍであり、加速終了時（時刻ｔ＝Ｔ２）での目標加速度がゼロであり、時刻ｔ＝Ｔ１から時刻ｔ＝Ｔ２までの加速度が単調減少して、加速終了時の時刻Ｔ２での目標速度ωｒが速度ωｆとなる加速度プロファイルである。
【００６６】
そして、目標指令生成部６１は、この補正後加速度プロファイルに基づいて、各時刻の目標加速度Ａｒを設定する。即ち、目標加速度Ａｒを、補正後加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｚに設定する。本実施例の目標指令生成部６１は、このように目標加速度Ａｒを設定することにより、目標加速度Ａｒを加速途中において加速度上限Ａｍに制限しながらも、加速終了時の回転速度ωが、指定された速度ωｆとなるようにする。
【００６７】
図５下段には、上段に示す加速度プロファイルに対応する目標速度ωｒの軌跡を示す。
式（３）に従って目標加速度Ａｒ＝Ａｚが設定された場合の目標速度ωｒ＝ωｚは、次式により表される。
【００６８】
【数４】
0005440538.tif 000005
【００６９】
尚、本実施例では、補正後加速度プロファイルを、時刻ｔの一次関数で表現しているため、速度ωｚは、加速終了時刻Ｔ２で加速度０であり回転速度ωｆの二次関数で表現される。
【００７０】
続いて、図６及び図７を用いて、目標指令生成部６１が実行する処理について説明する。目標指令生成部６１は、加速指令が入力されると、上述したように、加速指令にて指定された速度ωｆ等に基づき、標準加速度プロファイルを生成（設定）する。その後、図６に示す加速制御処理を実行する。
【００７１】
図６に示す加速制御処理を開始すると、目標指令生成部６１は、フラグＦ及びフラグＧを値ゼロに初期化する（Ｓ１００）。その後、フラグＦが値１にセットされているか否かを判断し（Ｓ１１０）、フラグＦが値１にセットされていない場合には（Ｓ１１０でＮｏ）、Ｓ１２０に移行し、フラグＦが値１にセットされている場合には、Ｓ２００に移行する。
【００７２】
Ｓ１２０に移行すると、目標指令生成部６１は、標準加速度プロファイルが示す現在時刻ｔの目標加速度Ａｎを、モータ制御に使用する目標加速度Ａｒに設定する。また、速度検出器５０から得られた現在時刻ｔの回転速度ω及び外乱オブザーバ６５から得られた現在時刻ｔの負荷電流Ｉｃに基づき、上述の式（１）に従って、現在の加速度上限Ａｍを推定する（Ｓ１３０）。そして、Ｓ１２０で設定した目標加速度ＡｒがＳ１３０で算出した加速度上限Ａｍ未満であるか否かを判断する（Ｓ１４０）。
【００７３】
ここで、目標加速度Ａｒが加速度上限Ａｍ未満であると判断すると（Ｓ１４０でＹｅｓ）、目標指令生成部６１は、Ｓ１８０に移行し、モータ制御に使用する目標加速度Ａｒを、標準加速度プロファイルに基づく目標加速度Ａｎに確定して、この目標加速度Ａｒ（＝Ａｎ）に対応した目標速度ωｒを算出し、これをフィードバック制御器６３に入力する。
【００７４】
尚、制御周期（目標速度ωｒの算出周期）がΔＴである場合には、前回の目標速度ωｂに、値（Ａｒ・ΔＴ）加算した値を、今回の目標加速度Ａｒに対応した目標速度ωｒとして算出する。即ち、加速制御開始時からの目標加速度Ａｒの時間積分を目標速度ωｒとして算出する。
【００７５】
フィードバック制御器６３は、このようにして算出される目標速度ωｒと、速度検出器５０から得られるモータ２０の回転速度ωとの偏差ｅに基づき、電流指令値Ｕを算出する。そして、モータドライバ３０は、フィードバック制御器６３から入力されるこの電流指令値Ｕに基づき、モータ２０を駆動する。この動作により、本実施例の制御システム１では、モータ２０の回転速度ωが目標速度ωｒを追従するようにモータ２０の回転が制御される。
【００７６】
Ｓ１８０の処理後、目標指令生成部６１は、加速制御の終了条件が満足されたか否かを判断し（Ｓ３００でＹｅｓ）、終了条件が満足されていない場合には（Ｓ３００でＮｏ）、図示しないタイマ等による時間に基づいて制御周期ΔＴに対応する時間待機する（Ｓ３１０）。これにより、次の制御タイミングが到来するまで待機する。
【００７７】
そして、次の制御タイミングが到来すると（Ｓ３１０でＹｅｓ）、Ｓ１１０に移行する。そして、フラグＦが値０である場合には（Ｓ１１０でＮｏ）、Ｓ１２０以降の処理を実行する。
【００７８】
そして、Ｓ１４０で目標加速度Ａｒが加速度上限Ａｍ以上であると判断すると（Ｓ１４０でＮｏ）、目標指令生成部６１は、Ｓ１５０に移行し、現在の目標加速度Ａｒに対応する目標速度ωｒと、速度検出器５０から得られた現在の回転速度ωとの偏差ｅの絶対値｜ωｒ−ω｜が規定値Ｅｍ未満であるか否かを判断する。そして、偏差ｅの絶対値が規定値Ｅｍ未満であると判断すると（Ｓ１５０でＹｅｓ）、目標加速度Ａｒを補正せずに、Ｓ１８０に移行し、目標加速度Ａｒが加速度上限Ａｍ未満であると判断した場合と同様に、モータ制御に使用する目標加速度Ａｒを、標準加速度プロファイルに基づく目標加速度Ａｎに確定して、この目標加速度Ａｒに対応する目標速度ωｒを、フィードバック制御器６３に入力する。その後、Ｓ３００に移行する。
【００７９】
これに対し、偏差ｅの絶対値が規定値Ｅｍ以上であると判断すると（Ｓ１５０でＮｏ）、目標指令生成部６１は、Ｓ１６０に移行して、目標加速度Ａｒを、目標加速度Ａｎから上記推定した加速度上限Ａｍに補正する（Ａｒ＝Ａｍ）。その後、フラグＦを値１にセットして（Ｓ１７０）、Ｓ１８０に移行する。
【００８０】
また、Ｓ１６０及びＳ１７０を実行した直後のＳ１８０では、モータ制御に使用する目標加速度Ａｒを、上記推定した加速度上限Ａｍに確定して、この補正後の目標加速度Ａｒに対応した目標速度ωｒを算出し、これをフィードバック制御器６３に入力する（図３に示す時刻Ｔ０での処理）。その後、Ｓ３００に移行する。
【００８１】
本実施例では、加速制御を開始すると、このようにして、標準加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｒを設定し、この目標加速度Ａｒが加速度上限Ａｍ以上であり、偏差ｅの絶対値が規定値Ｅｍ以上となった場合には、目標加速度Ａｒを加速度上限Ａｍに制限する。尚、偏差ｅの絶対値が規定値Ｅｍ未満であるときに、目標加速度Ａｒを加速度上限Ａｍに制限しないのは、偏差ｅの絶対値が小さい内は、目標加速度Ａｒを加速度上限Ａｍに制限しなくとも、制御が不安定になる可能性が低いためであり、不要な制御モードの切替を行わないようにするためである。
【００８２】
そして、一度でも目標加速度Ａｒを加速度上限Ａｍに補正すると、目標指令生成部６１は、フラグＦの値がゼロから１に切り替わることに伴って、Ｓ１１０で肯定判断し、Ｓ１２０〜Ｓ１８０の処理に代えて、Ｓ２００で図７に示す副加速制御処理を実行する。
【００８３】
副加速制御処理を開始すると、目標指令生成部６１は、フラグＧが値１にセットされているか否かを判断する（Ｓ２１０）。そして、フラグＧが値１にセットされていない場合には（Ｓ２１０でＮｏ）、Ｓ１２０での処理と同様、速度検出器５０から得られた現在時刻ｔのモータ２０の回転速度ω及び外乱オブザーバ６５から得られた現在時刻の負荷電流Ｉｃに基づき、上述の式（１）に従って、加速度上限Ａｍを推定する（Ｓ２２０）。そして、目標加速度Ａｒを、推定した加速度上限Ａｍに設定する（Ｓ２３０）。
【００８４】
また、この処理を終えると、目標指令生成部６１は、標準加速度プロファイルに従う現在時刻ｔの目標加速度Ａｎと、上記推定した現在の加速度上限Ａｍとを比較して、目標加速度Ａｎが加速度上限Ａｍ以下となった直後であるか否かを判断する（Ｓ２４０）。ここでは、前回の目標加速度Ａｎと加速度上限Ａｍとの関係が不等式Ａｎ＞Ａｍの関係にあり、今回の目標加速度Ａｎと加速度上限Ａｍとの関係がＡｎ≦Ａｍの関係にあるとき、目標加速度Ａｎが加速度上限Ａｍ以下となった直後であると判断（肯定判断）し、それ以外の場合には、否定判断する。
【００８５】
そして、目標加速度Ａｎが加速度上限Ａｍ以下となった直後であると判断すると（Ｓ２４０でＹｅｓ）、目標指令生成部６１は、Ｓ２４５に移行して、切替速度ωｃを設定する。即ち、図４に示すように、加速指令と共に指定された加速終了時の速度ωｆと、速度検出器５０から得られた現在時刻ｔ＝Ｔｘでの回転速度ωｘと、現在時刻Ｔｘでの目標加速度Ａｘと、標準加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｎの最大値Ａｐと、に基づいて、式（２）に従い切替速度ωｃを算出し、設定する。その後、Ｓ２５０に移行する。
【００８６】
一方、Ｓ２４０で否定判断すると、Ｓ２４５をスキップしてＳ２５０に移行する。また、Ｓ２５０では、切替速度ωｃが設定されているか否かを判断し、設定されていない場合には（Ｓ２５０でＮｏ）、Ｓ２５５をスキップしてＳ２９０に移行する。
【００８７】
これに対し、切替速度ωｃが設定されていると判断すると（Ｓ２５０でＹｅｓ）、目標指令生成部６１は、速度検出器５０から得られた現在時刻ｔの回転速度ωと切替速度ωｃとを比較することで、モータ２０の回転速度ωが切替速度ωｃ以上となったか否かを判断する（Ｓ２５５）。そして、モータ２０の回転速度ωが切替速度ωｃ以上となっていないと判断すると（Ｓ２５５でＮｏ）、Ｓ２９０に移行する。
【００８８】
Ｓ２５０又はＳ２５５で否定判断してＳ２９０に移行すると、目標指令生成部６１は、モータ制御に使用する目標加速度Ａｒを、加速度上限Ａｍに確定して、この目標加速度Ａｒに対応する目標速度ωｒを算出し、これをフィードバック制御器６３に入力する。目標指令生成部６１は、目標加速度Ａｒを加速度上限Ａｍに設定する処理を開始した後、このようにして、モータ２０の回転速度ωが切替速度ωｃ以上となるまでは、加速度上限Ａｍでのモータ制御を継続する。
【００８９】
一方、現在の回転速度ωが切替速度ωｃ以上であると判断すると（Ｓ２５５でＹｅｓ）、目標指令生成部６１は、Ｓ２６０に移行し、Ｓ２３０で設定した現在時刻ｔ＝Ｔ１での目標加速度Ａｒ＝Ａｃと、速度検出器５０から得られた現在のモータ２０の回転速度ωｃ’と、加速終了時の速度ωｆと、に基づき、式（３）及び式（４）に従う補正後加速度プロファイルを生成する。そして、フラグＧを値１にセットする（Ｓ２７０）。
【００９０】
その後、目標指令生成部６１は、Ｓ２８０に移行して、この補正後加速度プロファイルに従う現在時刻ｔでの目標加速度Ａｚを、採用する目標加速度Ａｒに設定する。但し、モータ２０の回転速度ωが切替速度ωｃ以上となった時刻ｔ＝Ｔ１での目標加速度Ａｚは、式（３）で示されるように、Ｓ２３０で設定したこの時刻ｔ＝Ｔ１での目標加速度Ａｒ＝Ａｃに一致するため、補正後加速度プロファイルを生成した直後のＳ２８０では、Ｓ２３０で設定された目標加速度Ａｒを実質補正しないで処理を継続することになる。
【００９１】
そして、Ｓ２８０での処理を終えると、目標指令生成部６１は、Ｓ２９０に移行し、モータ制御に使用する目標加速度Ａｒを、補正後加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｚに確定して、この目標加速度Ａｒに対応する目標速度ωｒを算出し、これをフィードバック制御器６３に入力する。その後、当該副加速制御処理を終了し、Ｓ３００に移行する。
【００９２】
そして、補正後加速度プロファイルを生成した次の制御周期の副加速制御処理では、フラグＧが値１にセットされているので、目標指令生成部６１は、Ｓ２１０で肯定判断して、Ｓ２８０に移行し、補正後加速度プロファイルが示す現在時刻ｔの目標加速度Ａｚを、目標加速度Ａｒに設定する。続くＳ２９０では、この補正後加速度プロファイルに基づく目標加速度Ａｒに対応する目標速度ωｒを算出して、この目標速度ωｒをフィードバック制御器６３に入力する。
【００９３】
目標指令生成部６１は、このようにしてモータ２０の回転速度ωが切替速度ωｃ以上となった時点から補正後加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｒ＝Ａｚを設定することにより、滑らかにモータ２０の回転速度ωを速度ωｆに調整する。
【００９４】
以上、本実施例の制御システム１の構成について説明したが、本実施例によれば、標準加速度プロファイルに従う目標加速度Ａｒが加速度上限Ａｍを超える場合には、目標加速度Ａｒを加速度上限Ａｍに補正することで、加速制御が不安定にならないようにする。そして、この目標加速度Ａｒの補正により生じた加速不足分を、加速度上限Ａｍによる加速制御の継続により補いつつ、加速度上限Ａｍの高低に対応して設定した切替速度ωｃでの制御切替によって、適切にモータ２０の回転速度ωを、速度ωｆに調整する。
【００９５】
従って、この制御システム１を、指定された速度まで駆動対象１０を加速させて、駆動対象１０の速度を指定速度に調整するようなシステムに適用すると、当初の目標加速度Ａｎが加速度上限Ａｍを超えてしまう場合でも、適切に駆動対象１０を指定速度まで加速させることができる。
【００９６】
即ち、従来技術では、トルク飽和に起因して制御が不安定になるのを目標加速度Ａｒの制限により回避すると、指定速度ωｆまでモータ２０を加速させることができない事態が生じる結果となっていたが、本実施例によれば、トルク飽和に起因して制御が不安定になるのを回避しつつも、適切にモータ２０を指定速度ωｆまで加速させることができる。
【００９７】
この結果、制御システム１を、例えば用紙搬送機構を制御するシステムに適用すれば、目標加速度Ａｒを加速度上限Ａｍに抑えることで生じた加速不足によって用紙搬送のスループットが低下するのを防止することができる。この他、当該制御システム１を、キャリッジの搬送機構を制御するシステムに適用すれば、加速後に適切に目的の速度でキャリッジを定速搬送することができる。
【００９８】
特に、本実施例によれば、加速度上限Ａｍを、逆起電力による加速度上限の低下分と、外乱による加速度上限の低下分とを加味して推定するので、加速度上限Ａｍを高精度に推定することができ、制御が不安定になるのを抑えて、高精度なモータ制御を実現することができる。
【００９９】
以上、本発明の実施例について説明したが、用語間の対応関係について説明する。本実施例の目標指令生成部６１が実行するＳ１３０，Ｓ２２０の処理は、加速度上限推定手段によって実現される処理の一例に対応し、目標指令生成部６１が実行するＳ１２０，Ｓ１６０，Ｓ１８０，Ｓ２３０，Ｓ２８０，Ｓ２９０の処理は、目標加速度設定手段によって実現される処理の一例に対応する。また、フィードバック制御器６３は、制御手段の一例に対応し、目標指令生成部６１がＳ１１０，Ｓ１４０，Ｓ１５０，Ｓ２１０の判断により処理を切り替える動作は、モード切替手段によって実現される動作の一例に対応する。
【０１００】
また、目標指令生成部６１が実行するＳ２５５の処理は、検知手段によって実現される処理の一例に対応し、目標指令生成部６１が実行するＳ２６０の処理は、軌跡設定手段によって実現される処理の一例に対応し、目標指令生成部６１が実行するＳ２４５の処理は、基準速度設定手段が実行する処理の一例に対応する。この他、用紙搬送機構１１０及び印字機構１４０の組合せは、画像形成機構の一例に対応する。
【０１０１】
また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。例えば、上記制御システム１は、画像形成装置や画像読取装置以外の種々の電気的装置に適用可能である。即ち、本発明は、モータ２０を所定速度ωｆまで加速させる際の制御に特徴を有するものであり、この種の制御に用いる限りにおいて様々な分野に適用することが可能である。
【０１０２】
また、本実施例においては、目標加速度Ａｒに対応する目標速度ωｒに基づいてフィードバック制御を行う構成であった。しかしながら、軌跡設定された目標加速度Ａｒを二階積分した目標位置を算出し、この目標位置をフィードバック制御器に入力することにより位置制御を行い、モータ２０（ひいては駆動対象１０）の加速制御を実現する構成に適用してももちろん良い。
【０１０３】
また、本実施例においては、外乱オブザーバ６５から出力される負荷電流Ｉｃの情報と、速度検出器５０から出力されるモータ２０の回転速度ωの情報と、予め設定されたパラメータに基づいて加速度上限Ａｍを推定する構成を説明したが、加速度上限Ａｍは、負荷電流Ｉｃによる加速度上限の低下分や逆起電力による電流低下分を直接検出する検出器の値に基づいて、推定されても良い。
【０１０４】
この他、式（２）〜式（４）で示される切替速度ωｃや補正後加速度プロファイルの設定手法は、一例に過ぎず、種々の態様を採りうる。
【符号の説明】
【０１０５】
１…制御システム、１０…駆動対象、２０，１２０，１５０…モータ、３０…モータドライバ、４０…ロータリエンコーダ、５０…速度検出器、６０…モータ制御ユニット、６１…目標指令生成部、６３…フィードバック制御器、６５…外乱オブザーバ、１００…インクジェットプリンタ、１１０…用紙搬送機構、１１１…搬送ローラ、１１２，１１４…従動ローラ、１１３…排紙ローラ、１３０，１６０…モータ制御装置、１４０…印字機構、１４１…記録ヘッド、１４２…キャリッジ、１４４…ベルト、１４５…駆動プーリ、１４６…従動プーリ、１４７…ガイド軸、１７０…主制御ユニット、Ｐ…用紙
【図１】
0005440538.tif 000006
【図２】
0005440538.tif 000007
【図４】
0005440538.tif 000008
【図５】
0005440538.tif 000009
【図６】
0005440538.tif 000010
【図７】
0005440538.tif 000011
【図３】
0005440538.tif 000012
【図８】
0005440538.tif 000013