(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動軸と負荷軸との間に不感帯が存在することに起因する機械装置の自励振動を、簡易な構成でより確実に抑制する。【解決手段】制御装置１４は、駆動軸と負荷軸とが噛み合い、駆動軸が有する力を負荷軸へ伝達する機械装置１２を制御対象とする。そして、制御装置１４は、理想線形特性値算出器６２によって、不感帯要素４８が無いと仮定した制御対象を示す伝達関数の逆関数Ｐ（ｓ）−１及び負荷角度θＬの検出値に基づいて、不感帯要素４８が無いと仮定した制御対象の特性値を理想値として算出し、影響抽出器６４によって、理想値と制御対象の実特性値との影響要素δＸを算出し、影響要素δＸを取り除いた信号であるトルク指令値τＭ＊でモータを制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸と負荷軸とが噛み合い、前記駆動軸が有する力を前記負荷軸へ伝達する機械装置を制御対象とする制御装置であって、
前記駆動軸と前記負荷軸との噛み合いにおける不感帯の要素が無いと仮定した前記制御対象の特性を示す伝達関数に基づいて、前記不感帯の要素が無いと仮定した前記制御対象の特性値を理想値として算出する理想線形特性値算出手段と、
前記理想線形特性値算出手段によって算出された前記理想値と前記制御対象の実特性値との差分である影響要素を算出する影響抽出手段と、
を備え、
前記影響抽出手段によって算出された前記影響要素を取り除いた信号に基づいて、前記駆動軸を駆動させる駆動手段を制御する機械装置の制御装置。
【請求項２】
前記理想線形特性値算出手段は、前記伝達関数の逆関数及び前記負荷軸の位置の検出値に基づいて、前記理想値を算出する請求項１記載の機械装置の制御装置。
【請求項３】
前記負荷軸の目標位置を示す位置指令値と前記負荷軸の位置の検出値との偏差に基づいて、前記駆動軸の速度を示す速度指令値を算出する位置制御手段と、
前記制御対象の実特性値を前記駆動軸の速度の検出値とし、前記伝達関数の逆関数の入力を前記負荷軸の位置とすると共に出力を前記駆動軸の速度とし、前記駆動軸の速度の検出値から前記影響抽出手段によって算出された前記影響要素を減算する影響除去手段と、
前記影響除去手段によって算出された減算値を、前記位置制御手段によって算出された前記速度指令値から減算する第１減算手段と、
前記第１減算手段によって算出された減算値に基づいて、前記駆動軸のトルクを示すトルク指令値を算出する速度制御手段と、
を備え、
前記駆動手段は、前記速度制御手段によって算出された前記トルク指令値に基づいて、前記駆動軸を駆動させる請求項２記載の機械装置の制御装置。
【請求項４】
前記負荷軸の目標位置を示す位置指令値と前記負荷軸の位置の検出値との偏差に基づいて、前記駆動軸の速度を示す速度指令値を算出する位置制御手段と、
前記位置制御手段によって算出された前記速度指令値と前記駆動軸の速度の検出値との偏差に基づいて、前記駆動軸のトルクを示すトルク指令値を算出する速度制御手段と、
前記制御対象の実特性値を前記速度制御手段によって算出された前記トルク指令値とし、前記伝達関数の逆関数の入力を前記負荷軸の位置とすると共に出力を前記トルクとし、前記トルク指令値から前記影響抽出手段によって算出された前記影響要素を減算する影響除去手段と、
を備え、
前記駆動手段は、前記影響除去手段によって減算された前記トルク指令値に基づいて、前記駆動軸を駆動させる請求項２記載の機械装置の制御装置。
【請求項５】
前記理想線形特性値算出手段は、前記伝達関数及び前記駆動軸の速度の検出値に基づいて、前記理想値を算出する請求項１記載の機械装置の制御装置。
【請求項６】
前記制御対象の実特性値を前記負荷軸の位置とし、前記伝達関数の入力を前記駆動軸の速度とすると共に出力を前記負荷軸の位置とし、前記負荷軸の位置の検出値から前記影響抽出手段によって算出された前記影響要素を減算する影響除去手段と、
前記影響除去手段によって算出された減算値を、前記負荷軸の目標位置を示す位置指令値から減算する第２減算手段と、
前記第２減算手段による減算結果に基づいて、前記駆動軸の速度を示す速度指令値を算出する位置制御手段と、
前記位置制御手段によって算出された前記速度指令値と前記駆動軸の速度の検出値との偏差に基づいて、前記駆動軸のトルクを示すトルク指令値を算出する速度制御手段と、
を備え、
前記駆動手段は、前記速度制御手段によって算出された前記トルク指令値に基づいて、前記駆動軸を駆動させる請求項５記載の機械装置の制御装置。
【請求項７】
前記制御対象の実特性値を前記負荷軸の位置の検出値とし、前記伝達関数の入力を前記駆動軸の速度とすると共に出力を前記負荷軸の位置とし、前記影響抽出手段によって算出された前記影響要素を微分する微分手段と、
前記駆動軸の速度の検出値から前記微分手段による算出結果を減算する影響除去手段と、
前記負荷軸の目標位置を示す位置指令値と前記負荷軸の位置の検出値との偏差に基づいて、前記駆動軸の速度を示す速度指令値を算出する位置制御手段と、
前記影響除去手段によって算出された減算値を、前記位置制御手段によって算出された前記速度指令値から減算する第１減算手段と、
前記第１減算手段によって算出された減算値で前記速度指令値を減算した結果に基づいて、前記駆動軸のトルクを示すトルク指令値を算出する速度制御手段と、
を備え、
前記駆動手段は、前記速度制御手段によって算出された前記トルク指令値に基づいて、前記駆動軸を駆動させる請求項５記載の機械装置の制御装置。
【請求項８】
前記制御対象の実特性値を前記負荷軸の位置とし、前記伝達関数の入力を前記駆動軸のトルクを示すトルク指令値とすると共に出力を前記負荷軸の位置とし、前記負荷軸の位置の検出値から前記影響抽出手段によって算出された前記影響要素を減算する影響除去手段と、
前記影響除去手段によって算出された減算値を、前記負荷軸の目標位置を示す位置指令値から減算する第２減算手段と、
前記第２減算手段による減算結果に基づいて、前記駆動軸の速度を示す速度指令値を算出する位置制御手段と、
前記位置制御手段によって算出された前記速度指令値と前記駆動軸の速度の検出値との偏差に基づいて、前記トルク指令値を算出する速度制御手段と、
を備え、
前記駆動手段は、前記速度制御手段によって算出された前記トルク指令値に基づいて、前記駆動軸を駆動させる請求項１記載の機械装置の制御装置。
【請求項９】
前記理想線形特性値算出手段によって算出された前記理想値に対して、前記理想値の波形を調整するための調整手段を備える請求項１から請求項８の何れか１項記載の機械装置の制御装置。
【請求項１０】
駆動軸と負荷軸とが噛み合い、前記駆動軸が有する力を前記負荷軸へ伝達する機械装置と、
前記機械装置を制御対象とする請求項１から請求項９の何れか１項記載の制御装置と、
を備える機械システム。
【請求項１１】
駆動軸と負荷軸とが噛み合い、前記駆動軸が有する力を前記負荷軸へ伝達する機械装置を制御対象とする制御方法であって、
前記駆動軸と前記負荷軸との噛み合いにおける不感帯の要素が無いと仮定した前記制御対象の特性を示す伝達関数に基づいて、前記不感帯の要素が無いと仮定した前記制御対象の特性値を理想値として算出する第１工程と、
前記理想値と前記制御対象の実特性値との差分である影響要素を算出する第２工程と、
前記影響要素を取り除いた信号に基づいて、前記駆動軸を駆動させる駆動手段を制御する第３工程と、
を含む機械装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械装置の制御装置、機械システム、及び機械装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
駆動軸と負荷軸とがギア等によって噛み合い、駆動軸が有する力を負荷軸へ伝達する多慣性軸捩れ系の機械装置は、図１０に示されるように、駆動軸と負荷軸との間、すなわち駆動軸１００と負荷軸１０２とに結合されている各ギア１０４，１０６間に、不感帯（機械ガタ、バックラッシュともいう。）が存在する場合がある。この不感帯は、駆動軸から負荷軸への力の伝達を不連続に変化させる。
このため、不感帯の存在により、制御される負荷が断続的に振動する自励振動が発生することがある。なお、自励振動は、図１１に示されるように、負荷をゆっくり動作させている場合には発生し難く、速く動作させている場合に、発生し易い。
【０００３】
また、上記不感帯は、非線形要素である。例えば、特許文献１は、電動機慣性にバックラッシュ部慣性を加算した等価慣性を求め、トルク指令と等価慣性より推定速度を算出し、電動機速度と推定速度の偏差を積分して線形要素に与えるとともに、線形要素出力に等価バネ定数を乗算のうえバックラッシュ推定トルクを演算し、バックラッシュ推定トルクをトルク指令が得られる前段にフィードバック補償するバックラッシュ振動抑制方法が開示されている。特許文献１に記載のバックラッシュ振動抑制方法は、バックラッシュ（不感帯）の非線形要素を連続線形化して扱う方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５８０６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の方法が、非線形要素である不感帯を連続線形化して扱っているように、バックラッシュを含む系の挙動は複雑で、かつ、不感帯の幅を把握できないため、非線形要素を正確にモデル化することは難しい。従って、非線形要素をモデル化して自励振動の抑制に用いることは、モデル化誤差による影響を考慮する必要があり、制御系が複雑になる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、駆動軸と負荷軸との間に不感帯が存在することに起因する機械装置の自励振動を、簡易な構成でより確実に抑制できる、機械装置の制御装置、機械システム、及び機械装置の制御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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の機械装置の制御装置、機械システム、及び機械装置の制御方法は以下の手段を採用する。
【０００８】
本発明の第一態様に係る機械装置の制御装置は、駆動軸と負荷軸とが噛み合い、前記駆動軸が有する力を前記負荷軸へ伝達する機械装置を制御対象とする制御装置であって、前記駆動軸と前記負荷軸との噛み合いにおける不感帯の要素が無いと仮定した前記制御対象の特性を示す伝達関数に基づいて、前記不感帯の要素が無いと仮定した前記制御対象の特性値を理想値として算出する理想線形特性値算出手段と、前記理想線形特性値算出手段によって算出された前記理想値と前記制御対象の実特性値との差分である影響要素を算出する影響抽出手段と、を備え、前記影響抽出手段によって算出された前記影響要素を取り除いた信号に基づいて、前記駆動軸を駆動させる駆動手段を制御する。
【０００９】
本構成によれば、制御装置は、駆動軸と負荷軸とが噛み合い、駆動軸が有する力を負荷軸へ伝達する機械装置を制御対象とする。駆動軸と負荷軸とが噛み合うとは、例えば駆動軸と負荷軸に各々ギアが設けられ、このギア同士が合わさって力が伝達されることである。なお、駆動軸を駆動させる駆動手段は、例えばモータである。
【００１０】
このような機械装置では、駆動軸と負荷軸とが噛み合わない不感帯が存在し、不感帯の影響により自励振動が生じることとなる。不感帯は非線形要素であるため、不感帯を正確にモデル化することは難しい。
【００１１】
そこで、本構成は、理想線形特性値算出手段によって、不感帯の要素が無いと仮定した制御対象の特性を示す伝達関数に基づいて、不感帯の要素が無いと仮定した制御対象の特性値が理想値として算出される。
【００１２】
さらに、理想線形特性値算出手段で算出された理想値と制御対象の実特性値との差分が、影響抽出手段によって算出される。理想値は不感帯を介さずに算出される一方、制御対象の実特性値には不感帯の影響が含まれるため、理想値と制御対象の実特性値との差分は、不感帯による影響そのものを示す。これにより、モデル化が困難な不感帯のモデルを用いることなく不感帯による影響、換言すると自励振動の成分が、簡易に抽出されることとなる。
【００１３】
そして、駆動軸を駆動させる駆動手段は、影響抽出手段によって算出された差分である不感帯による影響を取り除いた信号に基づいて制御される。
【００１４】
従って、本構成によれば、不感帯要素をモデル化することなく、駆動軸と負荷軸との間に存在する不感帯によって生じる機械装置の自励振動を、簡易な構成でより確実に抑制できることができる。
【００１５】
上記第一態様では、前記理想線形特性値算出手段は、前記伝達関数の逆関数及び前記負荷軸の位置の検出値に基づいて、前記理想値を算出することが好ましい。
【００１６】
本構成によれば、逆関数は、制御対象を非線形要素である不感帯が無い、理想線形モデルと見做した際の入出力特性を示す伝達関数から導かれる。これにより、本構成は、簡易な構成でより確実に抑制できることができる。
【００１７】
上記第一態様では、前記負荷軸の目標位置を示す位置指令値と前記負荷軸の位置の検出値との偏差に基づいて、前記駆動軸の速度を示す速度指令値を算出する位置制御手段と、前記制御対象の実特性値を前記駆動軸の速度の検出値とし、前記伝達関数の逆関数の入力を前記負荷軸の位置とすると共に出力を前記駆動軸の速度とし、前記駆動軸の速度の検出値から前記影響抽出手段によって算出された前記影響要素を減算する影響除去手段と、前記影響除去手段によって算出された減算値を、前記位置制御手段によって算出された前記速度指令値から減算する第１減算手段と、前記第１減算手段によって算出された減算値に基づいて、前記駆動軸のトルクを示すトルク指令値を算出する速度制御手段と、を備え、前記駆動手段が、前記速度制御手段によって算出された前記トルク指令値に基づいて、前記駆動軸を駆動させることが好ましい。
【００１８】
本構成によれば、制御対象の実特性値が駆動軸の速度とされ、伝達関数の逆関数の入力が負荷軸の位置とされると共に出力が駆動軸の速度とされる。すなわち、理想線形特性値算出手段は、負荷軸の位置を入力とすると共に駆動軸の速度を出力として不感帯の要素が無いと仮定した伝達関数の逆関数に基づいて、駆動軸の速度の理想値を算出する。影響抽出手段は、この理想値と駆動軸の速度の検出値との差分である影響要素を算出し、不感帯の影響による自励振動の成分を抽出する。
【００１９】
また、位置制御手段によって、負荷軸の目標位置を示す位置指令値と負荷軸の位置の検出値との偏差に基づいて、駆動軸の速度を示す速度指令値が算出される。負荷軸の位置の検出値には自励振動の成分が含まれているため、位置制御手段によって算出された速度指令値にも自励振動の成分が含まれる。
【００２０】
そこで、駆動軸の速度の検出値は、影響除去手段によって影響要素で減算される。すなわち、影響除去手段によって算出された減算値は、駆動軸の速度の検出値から自励振動の成分を除いた値である。さらに、位置制御手段で算出された速度指令値は、第１減算手段によって、影響除去手段で算出された減算値で減算される。
【００２１】
このため、自励振動の成分が除かれた駆動軸の速度がフィードバックされ、速度制御手段によってトルク指令値が算出されることとなる。従って、駆動手段へ出力されるトルク指令値は、不感帯による影響を取り除いたトルク指令値となる。
【００２２】
このように、本構成は、制御対象の実特性値を駆動軸の速度の検出値とし、伝達関数を駆動軸の速度から負荷軸の位置までの伝達関数とすることにより、例えば、駆動軸のトルク指令値から負荷軸の位置までの伝達関数とした場合に比べて、伝達関数の次数を低く抑えることができ、かつ伝達関数に含まれるパラメータが少なくなるので、パラメータ変動に対するロバスト性を高くできる。
【００２３】
上記第一態様では、前記負荷軸の目標位置を示す位置指令値と前記負荷軸の位置の検出値との偏差に基づいて、前記駆動軸の速度を示す速度指令値を算出する位置制御手段と、前記位置制御手段によって算出された前記速度指令値と前記駆動軸の速度の検出値との偏差に基づいて、前記駆動軸のトルクを示すトルク指令値を算出する速度制御手段と、前記制御対象の実特性値を前記速度制御手段によって算出された前記トルク指令値とし、前記伝達関数の逆関数の入力を前記負荷軸の位置とすると共に出力を前記トルクとし、前記トルク指令値から前記影響抽出手段によって算出された前記影響要素を減算する影響除去手段と、を備え、前記駆動手段が、前記影響除去手段によって減算された前記トルク指令値に基づいて、前記駆動軸を駆動させることが好ましい。
【００２４】
本構成によれば、制御対象の実特性値がトルク指令値とされ、伝達関数の逆関数の入力が負荷軸の位置とされると共に出力が駆動軸のトルクとされる。すなわち、理想線形特性値算出手段は、負荷軸の位置を入力とすると共に駆動軸のトルクを出力として不感帯の要素が無いと仮定した伝達関数の逆関数に基づいて、駆動軸のトルクの理想値を算出する。
【００２５】
また、位置制御手段によって、負荷軸の目標位置を示す位置指令値と負荷軸の位置の検出値との偏差に基づいて、駆動軸の速度を示す速度指令値が算出され、速度制御手段によって、速度指令値と駆動軸の速度の検出値との偏差に基づいて、トルク指令値が算出される。負荷軸の位置の検出値には自励振動の成分が含まれているため、速度制御手段によって算出されたトルク指令値も自励振動の成分が含まれる。
【００２６】
ここで、影響抽出手段は、理想値とトルク指令値との差分である影響要素を算出するので、トルク指令値から不感帯による自励振動の成分を抽出することとなる。そして、影響除去手段によって、速度制御手段で算出されたトルク指令値から影響要素が減算される。これにより、トルク指令値は、不感帯による影響を取り除いた信号となる。
【００２７】
このように、本構成は、伝達関数をトルク指令値から負荷軸の位置までの伝達関数とすることにより、駆動手段へ入力されるトルク指令値から不感帯による影響を除去することができ、応答性良く制御できる。
【００２８】
上記第一態様では、前記理想線形特性値算出手段は、前記伝達関数及び前記駆動軸の速度の検出値に基づいて、前記理想値を算出することが好ましい。
【００２９】
本構成によれば、伝達関数を順関数として用いるので、機械装置の自励振動を、簡易な構成でより確実に抑制できる。
【００３０】
上記第一態様では、前記制御対象の実特性値を前記負荷軸の位置とし、前記伝達関数の入力を前記駆動軸の速度とすると共に出力を前記負荷軸の位置とし、前記負荷軸の位置の検出値から前記影響抽出手段によって算出された前記影響要素を減算する影響除去手段と、前記影響除去手段によって算出された減算値を、前記負荷軸の目標位置を示す位置指令値から減算する第２減算手段と、前記第２減算手段による減算結果に基づいて、前記駆動軸の速度を示す速度指令値を算出する位置制御手段と、前記位置制御手段によって算出された前記速度指令値と前記駆動軸の速度の検出値との偏差に基づいて、前記駆動軸のトルクを示すトルク指令値を算出する速度制御手段と、を備え、前記駆動手段が、前記速度制御手段によって算出された前記トルク指令値に基づいて、前記駆動軸を駆動させることが好ましい。
【００３１】
本構成によれば、制御対象の実特性値が負荷軸の位置とされ、伝達関数の入力が駆動軸の速度とされると共に出力が負荷軸の位置とされる。すなわち、理想線形特性値算出手段は、駆動軸の速度を入力とすると共に負荷軸の位置を出力として不感帯の要素が無いと仮定した伝達関数に基づいて、負荷軸の位置の理想値を算出する。影響抽出手段は、この理想値と負荷軸の位置の検出値との差分である影響要素を算出し、不感帯の影響による自励振動の成分を抽出する。
【００３２】
負荷軸の位置の検出値には自励振動の成分が含まれている。そこで、負荷軸の位置の検出値は、影響除去手段によって影響要素で減算される。すなわち、影響除去手段によって算出された減算値は、負荷軸の位置の検出値から自励振動の成分を除いた値である。次に第２減算手段によって、負荷軸の目標位置を示す位置指令値から影響除去手段で算出された減算値が減算される。
【００３３】
そして、第２減算手段による減算結果に基づいて、駆動軸の速度を示す速度指令値が位置制御手段によって算出される。
【００３４】
このため、本構成は、自励振動の成分が除かれた負荷軸の位置の検出値がフィードバックされ、速度制御手段によってトルク指令値が算出されることとなる。従って、駆動手段へ出力されるトルク指令値は、不感帯による影響を取り除いた値となる。
【００３５】
これにより、本構成は、機械装置の自励振動を、簡易な構成でより確実に抑制できる。
【００３６】
上記第一態様では、前記制御対象の実特性値を前記負荷軸の位置の検出値とし、前記伝達関数の入力を前記駆動軸の速度とすると共に出力を前記負荷軸の位置とし、前記影響抽出手段によって算出された前記影響要素を微分する微分手段と、前記駆動軸の速度の検出値から前記微分手段による算出結果を減算する影響除去手段と、前記負荷軸の目標位置を示す位置指令値と前記負荷軸の位置の検出値との偏差に基づいて、前記駆動軸の速度を示す速度指令値を算出する位置制御手段と、前記影響除去手段によって算出された減算値を、前記位置制御手段によって算出された前記速度指令値から減算する第１減算手段と、前記第１減算手段によって算出された減算値で前記速度指令値を減算した結果に基づいて、前記駆動軸のトルクを示すトルク指令値を算出する速度制御手段と、を備え、前記駆動手段が、前記速度制御手段によって算出された前記トルク指令値に基づいて、前記駆動軸を駆動させることが好ましい。
【００３７】
本構成によれば、制御対象の実特性値が負荷軸の位置とされ、伝達関数の入力が駆動軸の速度とされると共に出力が負荷軸の位置とされる。すなわち、理想線形特性値算出手段は、駆動軸の速度を入力とすると共に負荷軸の位置を出力として不感帯の要素が無いと仮定した伝達関数に基づいて、負荷軸の位置の理想値を算出する。影響抽出手段は、この理想値と負荷軸の位置の検出値との差分である影響要素を算出し、不感帯の影響による自励振動の成分を抽出する。
【００３８】
駆動軸の速度の検出値には自励振動の成分が含まれている。そこで、微分手段によって、影響要素が微分されて速度に変換され、影響除去手段によって、駆動軸の速度の検出値から微分手段による算出結果である速度が減算される。これにより、駆動軸の速度の検出値から速度の次元に変換された影響要素が除かれる。すなわち、影響除去手段によって算出された減算値は、駆動軸の速度の検出値から自励振動の成分を除いた値である。
【００３９】
そして、駆動軸のトルクを示すトルク指令値が、速度指令値を上記減算値で減算した結果に基づいて、速度制御手段によって算出される。
【００４０】
このため、本構成は、自励振動の成分が除かれた駆動軸の速度の検出値がフィードバックされ、速度制御手段によってトルク指令値が算出されることとなる。従って、駆動手段へ出力されるトルク指令値は、不感帯による影響を取り除いた値となる。
【００４１】
これにより、本構成は、機械装置の自励振動を、簡易な構成でより確実に抑制できる。
【００４２】
上記第一態様では、前記制御対象の実特性値を前記負荷軸の位置とし、前記伝達関数の入力を前記駆動軸のトルクを示すトルク指令値とすると共に出力を前記負荷軸の位置とし、前記負荷軸の位置の検出値から前記影響抽出手段によって算出された前記影響要素を減算する影響除去手段と、前記影響除去手段によって算出された減算値を、前記負荷軸の目標位置を示す位置指令値から減算する第２減算手段と、前記第２減算手段による減算結果に基づいて、前記駆動軸の速度を示す速度指令値を算出する位置制御手段と、前記位置制御手段によって算出された前記速度指令値と前記駆動軸の速度の検出値との偏差に基づいて、前記トルク指令値を算出する速度制御手段と、を備え、前記駆動手段が、前記速度制御手段によって算出された前記トルク指令値に基づいて、前記駆動軸を駆動させることが好ましい。
【００４３】
本構成によれば、伝達関数を順関数として用いる。
【００４４】
また、制御対象の実特性値が負荷軸の位置とされ、伝達関数の入力が駆動軸のトルクを示すトルク指令値とされると共に出力が負荷軸の位置とされる。すなわち、理想線形特性値算出手段は、トルク指令値を入力とすると共に負荷軸の位置を出力として不感帯の要素が無いと仮定した伝達関数に基づいて、負荷軸の位置の理想値を算出する。影響抽出手段は、この理想値と負荷軸の位置の検出値との差分である影響要素を算出し、不感帯の影響による自励振動の成分を抽出する。
【００４５】
負荷軸の位置の検出値には自励振動の成分が含まれている。そこで、負荷軸の位置の検出値は、影響除去手段によって影響要素で減算される。すなわち、影響除去手段によって算出された減算値は、負荷軸の位置の検出値から自励振動の成分を除いた値である。次に第２減算手段によって、負荷軸の目標位置を示す位置指令値から影響除去手段で算出された減算値が減算される。
【００４６】
そして、位置制御手段によって、第２減算手段による減算結果に基づいて、駆動軸の速度を示す速度指令値が算出される。
【００４７】
このため、本構成は、自励振動の成分が除かれた負荷軸の位置の検出値がフィードバックされ、速度制御手段によってトルク指令値が算出されることとなる。従って、駆動手段へ出力されるトルク指令値は、不感帯による影響を取り除いた値となる。
【００４８】
これにより、本構成は、機械装置の自励振動を、簡易な構成でより確実に抑制できる。
【００４９】
上記第一態様では、前記理想線形特性値算出手段によって算出された前記理想値に対して、前記理想値の波形を調整するための調整手段を備えることが好ましい。
【００５０】
本構成によれば、機械装置の自励振動をより確実に抑制できることができる。
【００５１】
本発明の第二態様に係る機械システムは、駆動軸と負荷軸とが噛み合い、前記駆動軸が有する力を前記負荷軸へ伝達する機械装置と、前記機械装置を制御対象とする上記記載の制御装置と、を備える。
【００５２】
本発明の第三態様に係る機械装置の制御方法は、駆動軸と負荷軸とが噛み合い、前記駆動軸が有する力を前記負荷軸へ伝達する機械装置を制御対象とする制御方法であって、前記駆動軸と前記負荷軸との噛み合いにおける不感帯の要素が無いと仮定した前記制御対象の特性を示す伝達関数の逆関数、及び前記負荷軸の位置の検出値に基づいて、前記不感帯の要素が無いと仮定した前記制御対象の特性値を理想値として算出する第１工程と、前記理想値と前記制御対象の実特性値との差分を算出する第２工程と、前記差分を取り除いた信号に基づいて、前記駆動軸を駆動させる駆動手段を制御する第３工程と、を含む。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、駆動軸と負荷軸との間に不感帯が存在することに起因する機械装置の自励振動を、簡易な構成でより確実に抑制できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る機械システムの概略構成図である。
【図２】不感帯の存在により自励振動が発生した場合における負荷角度指令値、負荷角度の検出値、及びモータ角度検出値の時間変化の例を示すグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態に係る機械システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る負荷角度指令値、負荷角度、及びモータ角度の時間変化を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る機械装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る負荷角度指令値、負荷角度、及びモータ角度の時間変化を示すグラフである。
【図７】本発明の第３実施形態に係る機械システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る機械システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る機械システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図１０】駆動軸と負荷軸との間に存在する不感帯を示す模式図である。
【図１１】不感帯の存在による自励振動の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下に、本発明に係る機械装置の制御装置、機械システム、及び機械装置の制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００５６】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
【００５７】
図１は、本第１実施形態に係る機械システム１０の概略構成図である。
機械システム１０は、機械装置１２及び機械装置１２を制御対象とする制御装置１４を備える。
【００５８】
機械装置１２は、駆動軸２０と負荷軸２２とが噛み合い、駆動軸２０が有する力を負荷軸２２へ伝達する。駆動軸２０と負荷軸２２とが噛み合うとは、図１に示されるように駆動軸２０と負荷軸２２に各々ギア２４，２６が設けられ、このギア２４，２６同士が合わさって力が伝達されることである。駆動軸２０は、一例としてモータ２８の回転軸（所謂、モータ軸）とされ、負荷軸２２は負荷３０の回転軸とされる。このように、機械装置１２は、駆動軸２０を有するモータ２８と負荷軸２２を有する負荷３０との２慣性系である。
【００５９】
制御装置１４は、位置制御器３２及び速度制御器３４を備え、負荷軸２２の位置とモータ２８（駆動軸２０）の速度の制御を行うフルクローズド制御系である。
【００６０】
位置制御器３２は、負荷軸２２の目標位置（本第１実施形態では角度であり、以下「負荷角度θＬ」という。）を示す負荷角度指令値θＬ＊と負荷角度θＬの検出値との偏差（以下、「負荷角度偏差」という。）δθＬに基づいて、駆動軸２０の速度（本第１実施形態では角速度）を示すモータ速度指令値ωＭ＊を算出する。なお、負荷角度偏差δθＬは、減算器３６によって算出される。また、位置制御器３２は、一例として負荷角度偏差δθＬを用いた比例制御によってモータ速度指令値ωＭ＊を算出する。
【００６１】
速度制御器３４は、位置制御器３２よって算出されたモータ速度指令値ωＭ＊と駆動軸２０（モータ２８）の角速度であるモータ速度ωＭの検出値との偏差（以下、「モータ速度偏差」という。）δωＭに基づいて、駆動軸２０のトルクを示すトルク指令値τＭ＊を算出する。なお、モータ速度偏差δωＭは、減算器３８によって算出される。また、速度制御器３４は、一例としてモータ速度偏差δωＭを用いた比例積分制御によってトルク指令値τＭ＊を算出する。
【００６２】
モータ２８は、速度制御器３４によって算出されたトルク指令値τＭ＊に基づいて、駆動軸２０を駆動させる。
【００６３】
なお、制御装置１４は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成されている。そして、制御装置１４の各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。
【００６４】
ここで、駆動軸２０と負荷軸２２との間には、駆動軸２０と負荷軸２２とに結合されている各ギア２４，２６間の不感帯（機械ガタ、バックラッシュともいう。）が存在する。この不感帯は、駆動軸２０から負荷軸２２への力の伝達を不連続に変化させる。
【００６５】
図２は、不感帯の存在による自励振動における負荷角度指令値θＬ＊、負荷角度θＬ、及び駆動軸２０（モータ２８）の回転角度であるモータ角度θＭの時間変化の例を示すグラフである。なお、図２は、シミュレーションの結果である。
図２に示されるように従来の制御では、負荷角度指令値θＬ＊が一定であっても不感帯の影響によって、負荷角度θＬ及びモータ角度θＭは、自励振動する。
【００６６】
図３は、本第１実施形態に係る機械システム１０の構成を示す機能ブロック図である。図３において、機械装置１２は、伝達関数の要素毎にモデル化して表わされている。
【００６７】
駆動軸２０（モータ２８）は、モータイナーシャ要素４０、積分要素４２、及びモータ粘性抵抗要素４４が作用してモータ速度ωＭで回転する。そして、モータ速度ωＭが積分（積分要素４６）されて、モータ角度θＭが得られる。
【００６８】
駆動軸２０から出力される力は、不感帯Ｎｘ（不感帯要素４８）及び捩り剛性ＫＲ（捩り剛性要素５０）の影響を受けて、負荷軸２２へ伝達される。
【００６９】
負荷軸２２は、負荷イナーシャ要素５２、積分要素５４、及び負荷粘性抵抗要素５６が作用して負荷角速度ωＬで回転する。そして、負荷角速度ωＬが積分（積分要素５８）されて、駆動軸２０の角度である負荷角度θＬが得られる。
【００７０】
ここで、不感帯要素４８は非線形要素であるため、不感帯要素４８を正確にモデル化することは難しい。
【００７１】
そこで、本第１実施形態に係る制御装置１４は、理想線形特性値算出器６２及び影響抽出器６４を備える。
【００７２】
理想線形特性値算出器６２は、不感帯要素４８が無いと仮定した制御対象（機械装置１２）の特性を示す伝達関数Ｐ（ｓ）に基づいて、不感帯要素４８が無いと仮定した制御対象の特性値を理想値として算出する。不感帯要素４８が無いとすることは、不感帯Ｎｘ＝１とすることである。
なお、本第１実施形態に係る理想線形特性値算出器６２は、伝達関数Ｐ（ｓ）の逆関数Ｐ（ｓ）−１及び負荷角度θＬの検出値に基づいて、上記理想値を算出する。
影響抽出器６４は、理想線形特性値算出器６２で算出された理想値と制御対象の実特性値との差分である影響要素δＸを算出する。
【００７３】
逆関数Ｐ（ｓ）−１は、制御対象を非線形要素である不感帯要素４８が無い、理想線形モデルと見做した際の入出力特性を示す伝達関数から導かれる。
このため、理想線形特性値算出器６２で算出された理想値は、不感帯を介さずに算出されるので不感帯による影響が含まれない一方、制御対象の実特性値には不感帯の影響が含まれるため、理想値と実特性値との差分である影響要素δＸは、不感帯要素４８による影響そのものを示す。これにより、モデル化が困難な不感帯要素４８のモデルを用いることなく不感帯による影響、換言すると自励振動の成分が、簡易に抽出されることとなる。
そして、制御装置１４は、影響抽出器６４によって算出された影響要素δＸを取り除いた信号に基づいて、モータ２８を制御する。
【００７４】
このように、本第１実施形態に係る制御装置１４は、非線形要素である不感帯要素４８のモデル化を必要とせずに、不感帯に起因する機械装置１２の自励振動を、簡易な構成でより確実に抑制できることができる。
【００７５】
本第１実施形態では、制御対象の実特性値をモータ速度ωＭの検出値とし、伝達関数Ｐ（ｓ）の入力をモータ速度ωＭとすると共に出力を負荷角度θＬとする。すなわち、伝達関数Ｐ（ｓ）は、図３におけるモータ速度ωＭを入力とし、負荷角度θＬを出力とし、モータ速度ωＭから負荷角度θＬまでの入出力特性を示す。
【００７６】
本第１実施形態に係る伝達関数Ｐ（ｓ）は、捩り剛性の値をＫＲとし、負荷イナーシャの値を１／ＪＬとし、負荷粘性抵抗の値をＤＬとし、ラプラス演算子をＳとし、上記のように不感帯要素４８の値Ｎｘを１とすることで、下記（１）式のような理想線形モデルで表わされる。
【数１】
2014006872.tif 000003
本第１実施形態に係る逆関数Ｐ（ｓ）−１は、（１）式に基づいて下記（２）式のように表わされる。
【数２】
2014006872.tif 000004
【００７７】
そして、理想線形特性値算出器６２は、（２）式で表わされる逆関数Ｐ（ｓ）−１及び負荷角度θＬの検出値に基づいて、理想値を算出する。すなわち、逆関数Ｐ（ｓ）−１は、図３における負荷角度θＬを入力とし、モータ速度ωＭを出力とする。逆関数Ｐ（ｓ）−１で算出される理想値は、不感帯による影響を含まない、モータ速度ωＭの値である。
【００７８】
影響抽出器６４は、モータ角度θＭを微分要素６０で微分して得られたモータ速度ωＭの検出値を理想値から減算することで、影響要素δＸを算出し、不感帯による自励振動の成分を、モータ速度のレベルで抽出する。
【００７９】
ここで、本第１実施形態に係る制御装置１４は、上述したように、位置制御器３２によって、負荷角度指令値θＬ＊と負荷角度θＬの検出値との偏差である負荷角度偏差δθＬに基づいて、モータ速度指令値ωＭ＊が算出される。さらに、速度制御器３４によって、モータ速度指令値ωＭ＊とモータ速度ωＭの検出値との偏差であるモータ速度偏差δωＭに基づいてトルク指令値τＭ＊が算出される。ここで、２つの検出値、すなわち、負荷角度θＬとモータ速度ωＭの間には、不感帯要素４８の影響が含まれる。
【００８０】
そこで、制御装置１４は、影響抽出器６４によって影響要素δＸを算出することで、２つの検出値に含まれる不感帯要素４８による影響を抽出する。そして、影響除去器６６によってモータ速度ωＭの検出値から影響要素δＸを減じることにより、不感帯要素４８の影響をモータ速度ωＭの検出値から取り除くことが可能となる。
【００８１】
このため、位置制御器３２及び速度制御器３４は、不感帯要素４８のない線形システムとして扱われることが可能となり、制御系設計が容易になる。
【００８２】
なお、本第１実施形態に係る制御装置１４は、理想線形特性値算出器６２によって算出された理想値に対して、理想値の波形を調整するための調整器６８を備える。調整器６８は、理想値に対して例えばゲイン調整、位相調整、及びローパスフィルタを用いたフィルタ処理等を行う。これにより、制御装置１４は、より確実に機械装置１２の自励振動を抑制できる。なお、本第１実施形態に係る調整器６８は、影響抽出器６４と影響除去器６６との間に設けられ、影響要素δＸに対して波形の調整を行う。しかし、これに限らず、調整器６８は、理想線形特性値算出器６２と影響抽出器６４との間に設けられ、理想値の波形を直接調整してもよい。
【００８３】
図４は、本第１実施形態に係る負荷角度指令値θＬ＊、負荷角度θＬ、及びモータ角度θＭの時間変化の例を示すグラフである。なお、図４は、シミュレーションの結果である。
図４に示されるように、本第１実施形態に係る制御では、負荷角度指令値θＬ＊と負荷角度θＬは略同等となり、負荷角度θＬと共にモータ角度θＭは、自励振動を生じなくなる。
【００８４】
以上説明したように、本第１実施形態に係る制御装置１４は、駆動軸２０と負荷軸２２とが噛み合い、駆動軸２０が有する力を負荷軸２２へ伝達する機械装置１２を制御対象とする。そして、制御装置１４は、不感帯要素４８が無いと仮定した制御対象を示す伝達関数Ｐ（ｓ）の逆関数Ｐ（ｓ）−１及び負荷角度θＬの検出値に基づいて、不感帯要素４８が無いと仮定した制御対象の特性値を理想値として算出し、理想値と制御対象の実特性値との影響要素δＸを算出し、影響要素δＸを取り除いた信号であるトルク指令値τＭ＊に基づいて、モータ２８を制御する。
【００８５】
このように、本第１実施形態に係る制御装置１４は、非線形要素である不感帯の要素をモデル化することなく、駆動軸２０と負荷軸２２との間に不感帯が存在することに起因する機械装置１２の自励振動を、簡易な構成でより確実に抑制できることができる。
【００８６】
また、本第１実施形態に係る制御装置１４は、伝達関数Ｐ（ｓ）をモータ速度ωＭから負荷角度θＬまでの伝達関数とすることにより、例えば、伝達関数をトルク指令値τＭ＊から負荷角度θＬまでとした伝達関数に比べて、伝達関数の次数を低く抑えられ、理想線形特性値算出器６２による理想値が高周波となることを抑制でき、かつ伝達関数Ｐ（ｓ）に含まれるパラメータが少なくなるので、パラメータ変動に対するロバスト性を高くできる。
【００８７】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について説明する。
【００８８】
なお、本第２実施形態に係る機械システム１０の概略構成は、図１に示す第１実施形態に係る機械システム１０の概略構成と同様であるので説明を省略する。
【００８９】
図５は、本第２実施形態に係る制御装置１４の構成を示す。なお、図５における図３と同一の構成部分については図３と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００９０】
本第２実施形態では、制御対象の実特性値をトルク指令値τＭ＊とし、伝達関数Ｐ（ｓ）の入力を駆動軸２０のトルク（トルク指令値τＭ＊）とすると共に出力を負荷角度θＬとする。すなわち、本第２実施形態に係る伝達関数Ｐ（ｓ）は、図５におけるトルク指令値τＭ＊を入力とし、負荷角度θＬを出力とし、トルク指令値τＭ＊から負荷角度θＬまでの入出力特性を示す。
【００９１】
本第２実施形態に係る伝達関数Ｐ（ｓ）は、モータイナーシャの値を１／ＪＭとし、モータ粘性抵抗の値をＤＭとし、捩り剛性の値をＫＲとし、負荷イナーシャの値を１／ＪＬとし、負荷粘性抵抗の値をＤＬとし、ラプラス演算子をＳとし、第１実施形態と同様に不感帯要素４８の値Ｎｘを１とすることで、下記（３）式のような理想線形モデルで表わされる。
【数３】
2014006872.tif 000005
本第２実施形態に係る逆関数Ｐ（ｓ）−１は、（３）式に基づいて下記（４）式のように表わされる。
【数４】
2014006872.tif 000006
【００９２】
そして、理想線形特性値算出器７０は、（４）式で表わされる逆関数Ｐ（ｓ）−１及び負荷角度θＬの検出値に基づいて、理想値を算出する。すなわち、逆関数Ｐ（ｓ）−１は、図５における負荷角度θＬを入力とし、駆動軸２０のトルクを出力とする。逆関数Ｐ（ｓ）−１で算出される理想値は、不感帯による影響を含まない、駆動軸２０のトルクの値である。
【００９３】
また、本第２実施形態に係る制御装置１４は、位置制御器３２によって、負荷角度指令値θＬ＊と負荷角度θＬの検出値との偏差である負荷角度偏差δθＬに基づいて、モータ速度指令値ωＭ＊を算出する。そして、速度制御器３４によって、モータ速度指令値ωＭ＊とモータ速度ωＭの検出値との偏差に基づいて、トルク指令値τＶが算出される。ここで、２つの検出値、すなわち、負荷角度θＬとモータ速度ωＭの間には、不感帯要素４８の影響が含まれる。
【００９４】
本第２実施形態に係る影響抽出器７２は、理想値とトルク指令値τＶとの差分である影響要素δＸを算出することで、トルク指令値τＶに含まれる不感帯による影響を、モータ２８のトルクのレベルで抽出する。
【００９５】
さらに、影響除去器７４によってトルク指令値τＶから影響要素δＸが減じられることで、不感帯の影響を取り除いた信号であるトルク指令値τＭ＊が、モータ２８へ入力される。
【００９６】
なお、本第２実施形態に係る調整器６８は、理想線形特性値算出器７０と影響抽出器７２との間に設けられ、理想値の波形を直接調整する。しかし、これに限らず、調整器６８は、影響抽出器７２と影響除去器７４との間に設けられ、影響要素δＸを調整してもよい。
【００９７】
図６は、本第２実施形態に係る負荷角度指令値θＬ＊、負荷角度θＬ、及びモータ角度θＭの時間変化の例を示すグラフである。なお、図６は、シミュレーションの結果である。
図６に示されるように、本第２実施形態に係る制御では、負荷角度指令値θＬ＊と負荷角度θＬは略同等となり、負荷角度θＬと共にモータ角度θＭは、自励振動を生じなくなる。
【００９８】
以上説明したように、本第２実施形態に係る制御装置１４は、伝達関数Ｐ（ｓ）をトルク指令値τＭ＊から負荷角度θＬまでの伝達関数とすることにより、モータ２８へ入力されるトルク指令値τＭ＊から不感帯による影響を取り除くことができ、応答性良く制御できる。
【００９９】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態について説明する。
【０１００】
なお、本第３実施形態に係る機械システム１０の概略構成は、図１に示す第１実施形態に係る機械システム１０の概略構成と同様であるので説明を省略する。
【０１０１】
図７は、本第３実施形態に係る制御装置１４の構成を示す。なお、図７における図３と同一の構成部分については図３と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１０２】
理想線形特性値算出器８０は、伝達関数Ｐ（ｓ）及びモータ速度ωＭの検出値に基づいて、理想値を算出する。すなわち、理想線形特性値算出器８０は、（１）式に示される伝達関数Ｐ（ｓ）を（５）式に示されるように順関数ＰＭＬ（ｓ）として用いる。
このように、理想線形特性値算出器８０は、制御対象の実特性値を負荷角度θＬとし、順関数ＰＭＬ（ｓ）の入力をモータ速度ωＭとすると共に出力を負荷角度θＬとする。順関数ＰＭＬ（ｓ）は、微分を行わないので、本第３実施形態に係る制御装置１４は、機械装置１２の自励振動を、簡易な構成でより確実に抑制できる。
【数５】
2014006872.tif 000007
【０１０３】
理想線形特性値算出器８０は、モータ速度ωＭを入力とすると共に負荷角度θＬを出力として順関数ＰＭＬ（ｓ）に基づいて、負荷角度θＬの理想値を算出する。影響抽出器８２は、この理想値と負荷角度θＬの検出値との差分である影響要素δＸを算出し、不感帯の影響による自励振動の成分を抽出する。
【０１０４】
負荷角度θＬの検出値には自励振動の成分が含まれている。そこで、負荷角度θＬの検出値は、影響除去器８４によって影響要素δＸで減算される。すなわち、影響除去器８４によって算出された減算値は、負荷角度θＬの検出値から自励振動の成分を除いた値である。次に減算器３６によって、負荷角度指令値θＬ＊から影響除去器８４で算出された減算値が減算される。
【０１０５】
そして、位置制御器３２によって、減算器３６による減算結果である負荷角度偏差δθＬに基づいて、モータ速度指令値ωＭ＊が算出される。
このため、本第３実施形態に係る制御装置１４は、自励振動の成分が除かれた負荷角度θＬの検出値がフィードバックされ、速度制御器３４によってトルク指令値τＭ＊が算出されることとなる。従って、モータ２８へ出力されるトルク指令値τＭ＊は、不感帯による影響を取り除いた値となる。
【０１０６】
これにより、本第３実施形態に係る制御装置１４は、機械装置１２の自励振動を、簡易な構成でより確実に抑制できる。
【０１０７】
なお、本第３実施形態に係る調整器６８は、影響抽出器８２と影響除去器８４との間に設けられ、影響要素δＸを調整する。しかし、これに限らず、調整器６８は、理想線形特性値算出器８０と影響抽出器８２との間に設けられ、理想値の波形を直接調整してもよい。
【０１０８】
〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態について説明する。
【０１０９】
なお、本第４実施形態に係る機械システム１０の概略構成は、図１に示す第１実施形態に係る機械システム１０の概略構成と同様であるので説明を省略する。
【０１１０】
図８は、本第４実施形態に係る制御装置１４の構成を示す。なお、図８における図７と同一の構成部分については図７と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１１１】
本第４実施形態に係る制御装置１４は、第３実施形態と同様に、制御対象の実特性値を負荷角度θＬとし、伝達関数ＰＭＬ（ｓ）の入力をモータ速度ωＭとすると共に出力を負荷角度θＬとする。
【０１１２】
本第４実施形態に係る制御装置１４は、影響抽出器８２によって算出された影響要素δＸを微分する微分器８６、及びモータ速度ωＭの検出値から微分器８６による算出結果を減算する影響除去器８８を備える。
なお、減算器３６は、負荷角度θＬの検出値が直接入力される。そして、減算器３６は、負荷角度指令値θＬ＊と負荷角度θＬの検出値との偏差である負荷角度偏差δθＬを算出し、位置制御器３２へ出力する。
【０１１３】
モータ速度ωＭの検出値には自励振動の成分が含まれている。そこで、微分器８６によって、影響要素δＸが微分されて速度に変換され、影響除去器８８によって、モータ速度ωＭの検出値から微分器８６による算出結果である速度が減算される。これにより、モータ速度ωＭの検出値から速度の次元に変換された影響要素δＸが除かれる。すなわち、影響除去器８８によって算出された減算値は、モータ速度ωＭの検出値から自励振動の成分を除いた値である。
そして、駆動軸２０のトルクを示すトルク指令値が、速度制御器３４によって、速度指令値を上記減算値で減算した結果に基づいて算出される。
【０１１４】
このため、本第４実施形態に係る制御装置１４は、自励振動の成分が除かれたモータ速度ωＭの検出値がフィードバックされ、速度制御器３４によってトルク指令値τＭ＊が算出されることとなる。従って、モータ２８へ出力されるトルク指令値τＭ＊は、不感帯による影響を取り除いた値となる。
【０１１５】
これにより、本第４実施形態に係る制御装置１４は、機械装置１２の自励振動を、簡易な構成でより確実に抑制できる。
【０１１６】
なお、本第４実施形態に係る調整器６８は、影響抽出器８２と微分器８６との間に設けられ、影響要素δＸを調整する。しかし、これに限らず、調整器６８は、微分器８６と影響除去器８８との間に設けられ、速度に変換された後の影響要素δＸの波形を調整してもよい。
【０１１７】
〔第５実施形態〕
以下、本発明の第５実施形態について説明する。
【０１１８】
なお、本第５実施形態に係る機械システム１０の概略構成は、図１に示す第１実施形態に係る機械システム１０の概略構成と同様であるので説明を省略する。
【０１１９】
図９は、本第５実施形態に係る制御装置１４の構成を示す。なお、図９における図３と同一の構成部分については図３と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１２０】
理想線形特性値算出器９０は、伝達関数Ｐ（ｓ）及びトルク指令値τＭ＊に基づいて、理想値を算出する。すなわち、理想線形特性値算出器９０は、（３）式に示される伝達関数Ｐ（ｓ）を（６）式に示されるように順関数ＰτＬ（ｓ）として用いる。
このように、理想線形特性値算出器９０は、制御対象の実特性値を負荷角度θＬとし、順関数ＰτＬ（ｓ）の入力をトルク指令値τＭ＊とすると共に出力を負荷角度θＬとする。順関数ＰτＬ（ｓ）は、微分を行わないので、本第５実施形態に係る制御装置１４は、機械装置１２の自励振動を、簡易な構成でより確実に抑制できる。
【数６】
2014006872.tif 000008
【０１２１】
理想線形特性値算出器９０は、トルク指令値τＭ＊を入力とすると共に負荷角度θＬを出力として順関数ＰτＬ（ｓ）に基づいて、負荷角度θＬの理想値を算出する。影響抽出器９２は、この理想値と負荷角度θＬの検出値との差分である影響要素δＸを算出し、不感帯の影響による自励振動の成分を抽出する。
【０１２２】
負荷角度θＬの検出値には自励振動の成分が含まれている。そこで、負荷角度θＬの検出値は、影響除去器９４によって影響要素δＸで減算される。すなわち、影響除去器９４によって算出された減算値は、負荷角度θＬの検出値から自励振動の成分を除いた値である。次に減算器３６によって、負荷角度指令値θＬ＊から影響除去器９４で算出された減算値が減算される。
【０１２３】
そして、位置制御器３２によって、減算器３６による減算結果である負荷角度偏差δθＬに基づいて、モータ速度指令値ωＭ＊が算出される。
このため、本第５実施形態に係る制御装置１４は、自励振動の成分が除かれた負荷角度θＬの検出値がフィードバックされ、速度制御器３４によってトルク指令値τＭ＊が算出されることとなる。従って、モータ２８へ出力されるトルク指令値τＭ＊は、不感帯による影響を取り除いた値となる。
【０１２４】
これにより、本第５実施形態に係る制御装置１４は、機械装置１２の自励振動を、簡易な構成でより確実に抑制できる。
【０１２５】
なお、本第５実施形態に係る調整器６８は、影響抽出器９２と影響除去器９４との間に設けられ、影響要素δＸを調整する。しかし、これに限らず、調整器６８は、理想線形特性値算出器９０と影響抽出器９２との間に設けられ、理想値の波形を直接調整してもよい。
【０１２６】
以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１２７】
例えば、上記各実施形態では、駆動軸２０が有する力を負荷軸２２へ伝達するためにギア２４，２６を用いる形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、駆動軸２０と負荷軸２２とが噛み合い、駆動軸２０が有する力を負荷軸２２へ伝達できれば、例えばギア２４，２６の替わりにボールねじを用いる等、他の形態としてもよい。
【０１２８】
また、上記各実施形態では、モータ角度θＭを微分することによってモータ速度ωＭを算出する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、モータ速度ωＭを演算によらず、直接検知する形態としてもよい。
【０１２９】
また、上記各実施形態では、駆動軸２０をモータ２８によって駆動させる形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、駆動軸２０を駆動させることができれば、モータ２８以外の他の駆動手段を用いる形態としてもよい。
【符号の説明】
【０１３０】
１０    機械システム
１２    機械装置
１４    制御装置
２０    駆動軸
２２    負荷軸
２８    モータ（駆動手段）
３２    位置制御器（位置制御手段）
３４    速度制御器（速度制御手段）
３６    減算器（第２減算手段）
３８    減算器（第１減算手段）
６２    理想線形特性値算出器（理想線形特性値算出手段）
６４    影響抽出器（影響抽出手段）
６６    影響除去器（影響除去手段）
６８    調整器（調整手段）
７０    理想線形特性値算出器（理想線形特性値算出手段）
７２    影響抽出器（影響抽出手段）
７４    影響除去器（影響除去手段）
８０    理想線形特性値算出器（理想線形特性値算出手段）
８２    影響抽出器（影響抽出手段）
８４    影響除去器（影響除去手段）
８６    微分器（微分手段）
８８    影響除去器（影響除去手段）
９０    理想線形特性値算出器（理想線形特性値算出手段）
９２    影響抽出器（影響抽出手段）
９４    影響除去器（影響除去手段）
【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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【図１０】
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【図１１】
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