(57)【要約】  制御対象の周波数応答の情報のみを用いて、使用しようとしているフィードフォワード制御が有効であるか判断でき、得られるべき最高の制御性能を実現する制御ゲイン設定をすることができるモータ制御装置を提供する。  指令スペクトルと制御対象周波数応答に基づいて負荷応答スペクトルを算出する負荷応答スペクトル演算器（１１１）と、前記指令スペクトルと前記負荷応答スペクトルに基づいて負荷応答追従偏差スペクトルを算出する負荷応答追従偏差スペクトル演算器（１１２）と、前記負荷応答追従偏差スペクトルに基づいてフィードフォワード制御設定信号を算出するフィードフォワード制御設定器（１１３）を備える。
2009087813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置あるいは速度の指令と、制御対象の制御応答、ならびにフィードフォワード信号とを入力し、前記指令と前記制御応答とが一致するように制御演算してトルク指令を算出するフィードバック制御器と、前記トルク指令を入力し、前記トルク指令に基づいて前記制御対象に電力を供給するトルク制御器と、前記指令を入力し、前記指令に基づいて前記フィードフォワード信号を算出するフィードフォワード制御器と、周波数応答計測時に周波数応答計測用信号を出力する信号発生器と、を備えたモータ制御装置において、
前記指令および周波数応答計測時における前記制御応答を入力し、前記指令のスペクトルである指令スペクトルと、前記制御対象の周波数応答である制御対象周波数応答と、前記指令スペクトルと前記制御対象周波数応答とに基づいて、前記制御対象を構成する負荷の負荷応答の前記指令に対する追従偏差である負荷応答追従偏差スペクトルとを算出し、フィードフォワード制御設定信号を出力するフィードフォワード制御設定装置を備え、
前記フィードフォワード制御設定信号に基づいて、前記フィードフォワード制御器の制御ゲイン、および前記フィードフォワード制御器を使用する、あるいは使用しないことを設定することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記フィードフォワード制御設定装置が、前記指令スペクトルの含む周波数範囲とそれ以上の周波数範囲とのそれぞれについて閾値を設定し、前記負荷応答追従偏差スペクトルが少なくとも一方の前記閾値以上の場合、前記フィードフォワード制御器を使用しないという前記フィードフォワード制御設定信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記フィードフォワード制御設定装置が、前記フィードバック制御器と前記フィードフォワード制御器の複数の制御ゲイン組み合わせのそれぞれに対して前記負荷応答追従偏差スペクトルを算出し、前記負荷応答追従偏差スペクトルの大きさが最小である場合の前記制御ゲイン組み合わせに基づいて、前記制御ゲインの設定値を前記フィードフォワード制御設定信号として出力することを特徴とする請求項１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、負荷を連結したモータを駆動するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータ制御装置は、制御対象の逆モデルに基づいて算出したトルクフィードフォワード信号である第１のトルクフィードフォワード信号の変化が緩やかな場合には前記第１のトルクフィードフォワード信号にフィルタ処理を施した第２のトルクフィードフォワード信号をトルク指令に加算し、前記第1のトルクフィードフォワード信号の変化が急な場合には前記第１のトルクフィードフォワード信号を前記トルク指令に加算して制御対象を駆動している（例えば、特許文献１参照）。
図５において、５０１は位置指令発生器、５０２は位置制御手段、５０３は速度制御手段、５０４は電流制御手段、５０５は制御対象、５０６は検出器、５０７は速度ＦＦ作成手段、５０８はトルクＦＦ作成手段、５０９はフィルタ処理手段、５１０は切替手段である。
位置指令発生器５０１は位置指令を出力する。
位置制御手段５０２は前記位置指令から位置を減算した位置追従偏差を入力し速度指令を出力する。
速度制御手段５０３は前記速度指令に速度フィードフォワード信号を加算し速度を減算した速度追従偏差を入力しトルク指令を出力する。
電流制御手段５０４は前記トルク指令に第１のトルクフィードフォワード信号または第２のフィードフォワード信号を加算した調整トルク指令を入力し電流により制御対象５０５を駆動する。
検出器５０６は制御対象５０５の前記位置を検出し出力する。
速度ＦＦ作成手段５０７は前記位置指令を入力しその入力信号を1階微分した前記速度フィードフォワード信号を出力する。
トルクＦＦ作成手段５０８は前記速度フィードフォワード信号を入力し、既知の制御対象５０５の機械定数に基づいて第１のトルクフィードフォワード信号を出力する。
フィルタ処理手段５０９は前記第１のトルクフィードフォワード信号を入力しその入力信号にローパスフィルタ、移動平均フィルタなどのフィルタ処理を施した第２のトルクフィードフォワード信号を出力する。
切替手段５１０は前記第１のフィードフォワード信号と前記第２のフィードフォワード信号を入力し、前記第１のフィードフォワード信号の変化量が設定した閾値より大きい場合には前記第１のフィードフォワード信号を出力し、それ以外の場合には前記第２のフィードフォワード信号を出力する。
このように、従来のフィードフォワード制御装置は、制御対象の逆モデルに基づいて算出したトルクフィードフォワード信号である第１のトルクフィードフォワード信号の変化が緩やかな場合には前記第１のトルクフィードフォワード信号にフィルタ処理を施した第２のトルクフィードフォワード信号をトルク指令に加算し、前記第1のトルクフィードフォワード信号の変化が急な場合には前記第１のトルクフィードフォワード信号を前記トルク指令に加算して制御対象を駆動するのである。
【特許文献１】特開２００７−３４７２９（第１０頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のモータ制御装置は、制御ゲインの設定値と制御対象の組み合わせがどのような場合に、使用しようとしているフィードフォワード制御の応答改善に有効であるかを、制御ゲインを上げて応答波形を計測することなく判断することが出来ないという問題があった。また、使用しようとしているフィードフォワード制御により得られるべき最高の制御性能を実現する制御ゲイン設定ができないという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、制御対象の周波数応答の情報のみを用いて、使用しようとしているフィードフォワード制御が有効であるか判断でき、得られるべき最高の制御性能を実現する制御ゲイン設定をすることができるモータ制御装置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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１記載の発明は、位置あるいは速度の指令と、制御対象の制御応答、ならびにフィードフォワード信号とを入力し、前記指令と前記制御応答とが一致するように制御演算してトルク指令を算出するフィードバック制御器と、前記トルク指令を入力し、前記トルク指令に基づいて前記制御対象に電力を供給するトルク制御器と、前記指令を入力し、前記指令に基づいて前記フィードフォワード信号を算出するフィードフォワード制御器と、周波数応答計測時に周波数応答計測用信号を出力する信号発生器と、を備えたモータ制御装置において、前記指令および周波数応答計測時における前記制御応答を入力し、前記指令のスペクトルである指令スペクトルと、前記制御対象の周波数応答である制御対象周波数応答と、前記指令スペクトルと前記制御対象周波数応答とに基づいて、前記制御対象を構成する負荷の負荷応答の前記指令に対する追従偏差である負荷応答追従偏差スペクトルとを算出し、フィードフォワード制御設定信号を出力するフィードフォワード制御設定装置を備え、前記フィードフォワード制御設定信号に基づいて、前記フィードフォワード制御器の制御ゲイン、および前記フィードフォワード制御器を使用する、あるいは使用しないことを設定することを特徴とするものである。【０００５】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明における前記フィードフォワード制御設定装置が、前記指令スペクトルの含む周波数範囲とそれ以上の周波数範囲とのそれぞれについて閾値を設定し、前記負荷応答追従偏差スペクトルが少なくとも一方の前記閾値以上の場合、前記フィードフォワード制御器を使用しないという前記フィードフォワード制御設定信号を出力することを特徴とするものである。【０００６】
また、請求項３記載の発明は、請求項１に記載の発明におけ前記フィードフォワード制御設定装置が、前記フィードバック制御器と前記フィードフォワード制御器の複数の制御ゲイン組み合わせのそれぞれに対して前記負荷応答追従偏差スペクトルを算出し、前記負荷応答追従偏差スペクトルの大きさが最小である場合の前記制御ゲイン組み合わせに基づいて、前記制御ゲインの設定値を前記フィードフォワード制御設定信号として出力することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、制御対象の周波数応答の情報のみを用いて使用しようとしているフィードフォワード制御が有効であるか判断できるため、制御ゲインを上げて応答波形を計測する必要なく、フィードフォワード制御の効果を初期状態で予測でき、利用しようとしている制御器により得られるべき最高の制御性能を実現する制御ゲイン設定ができる。
また、請求項２または３に記載の発明によると、周波数応答の測定が、速くなるので、短時間にフィードフォワード制御の効果を予測でき、使用しようとしている制御器により得られるべき最高の制御性能を実現する制御ゲイン設定ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施例を示すモータ制御装置を説明するブロック図
【図２】本発明の第1実施例における等価速度指令と位置指令の波形を示す図
【図３】本発明の第１実施例における指令スペクトルおよびＧｒｔ（ｓ）・Ｇｐ１（ｓ）・Ｇｐ２（ｓ）のボード線図
【図４】本発明の第１実施例における負荷応答スペクトル、負荷応答追従偏差スペクトル、および負荷応答追従偏差スペクトルの位置指令振幅比を示す図
【図５】従来のフィードフォワード制御装置
【符号の説明】
【０００９】
１０１  指令発生器
１０２  フィードバック制御器
１０３  トルク制御器
１０４  制御対象
１０５  エンコーダ
１０６  フィードフォワード制御器
１０７  周波数応答計測用信号発生器
１０８  フィードフォワード制御設定装置
１０９  指令スペクトル演算器
１１０  制御対象周波数応答検出器
１１１  負荷応答スペクトル演算器
１１２  負荷応答追従偏差スペクトル演算器
１１３  フィードフォワード制御設定器
５０１  位置指令発生器
５０２  位置制御手段
５０３  速度制御手段
５０４  電流制御手段
５０５  制御対象
５０６  検出器
５０７  速度ＦＦ作成手段
５０８  トルクＦＦ作成手段
５０９  フィルタ処理手段
５１０  切替手段
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
実際のモータ制御装置には様々な機能や手段が内蔵されているが、図には本発明に関係する機能や手段のみを記載し説明することとする。また、以下同一名称には極力同一符号を付け重複説明を省略する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の第１実施例を示すモータ制御装置を説明するブロック図である。
図１において、１０１は指令発生器、１０２はフィードバック制御器、１０３はトルク制御器、１０４は制御対象、１０５はエンコーダ、１０６はフィードフォワード制御器、１０７は周波数応答計測用信号発生器、１０８はフィードフォワード制御設定装置である。また、１０９は指令スペクトル演算器、１１０は制御対象周波数応答検出器、１１１は負荷応答スペクトル演算器、１１２は負荷応答追従偏差スペクトル演算器、１１３はフィードフォワード制御設定器である。【００１２】
指令発生器１０１は、指令を出力する。
フィードバック制御器１０２は、前記指令とフィードフォワード信号と制御対象１０４の応答を入力し、前記応答が前記指令に一致するように制御演算を行いトルク指令を算出し、トルク制御器１０３へ出力する。
制御対象１０４は、負荷を連結したモータである。
トルク制御器１０３は、前記トルク指令と周波数応答計測用信号を入力し、通常動作時には前記トルク指令に基づいて、周波数応答計測時には周波数応答用信号発生器より出力される周波数応答計測用信号に基づいて、前記モータにモータ電流を流す。
エンコーダ１０５は、制御対象１０４の前記応答を検出し出力する。
フィードフォワード制御器１０６は、前記指令とフィードフォワード制御設定信号を入力し、前記フィードフォワード制御設定信号に基づいて前記フィードフォワード信号を算出し、フィードバック制御器１０２に出力する。
周波数応答計測用信号発生器１０７は、前記周波数応答計測用信号をトルク制御器１０３へ出力する。【００１３】
前記周波数応答計測用信号は、モータ制御装置の周波数応答を測定できるもであればどのようなものでもよいが、掃引正弦波信号であることが好ましい。また、複数の周波数の正弦波で構成されたものであってもよい。前記周波数応答測定用信号を掃引正弦波信号とすることで、短時間で正確に制御対象１０４の周波数応答を計測することができる。また、前記周波数応答計測用信号を複数の周波数の正弦波で構成されたものとすることで、短時間により正確に制御対象１０４の周波数応答を計測することができる。【００１４】
フィードフォワード制御設定装置１０８は、周波数応答検出時において、前記指令と前記応答を入力し、前記フィードフォワード制御設定信号を算出し、フィードフォワード制御器１０６へ出力する。
前記フィードフォワード制御設定信号は、フィードフォワード制御器１０６の制御ゲインおよびフィードフォワード制御の使用／不使用の設定値を含んでいる。
また、フィードフォワード制御設定装置１０８は、指令スペクトル演算器１０９、制御対象周波数応答検出器１１０、負荷応答スペクトル演算器１１１、負荷応答追従偏差スペクトル演算器１１２、およびフィードフォワード制御設定器１１３で構成される。
指令スペクトル演算器１０９は、前記指令を入力し、指令スペクトルを算出し、負荷応答スペクトル演算器１１１および負荷応答追従偏差スペクトル演算器１１２へ出力する。
指令スペクトル演算器１０９は、ＦＦＴを用いて前記指令スペクトルを算出することが望ましい。また、周波数帯域の連続した複数のバンドパスフィルタを用いて前記指令スペクトルを算出してもよい。
制御対象周波数応答検出器１１０は、前記応答を入力し、制御対象周波数応答を算出し、負荷応答スペクトル演算器１１１へ出力する。【００１５】
負荷応答スペクトル演算器１１１は、前記指令スペクトルと前記制御対象周波数応答を入力し、負荷応答スペクトルを算出し、負荷応答追従偏差スペクトル演算器１１２へ出力する。
負荷応答スペクトル演算器１１１は、前記制御対象周波数応答より前記制御対象の反共振周波数を算出し、前記反共振周波数に基づいて前記制御対象の負荷応答までの周波数応答である負荷周波数応答を算出し、前記指令スペクトルと前記フィードフォワード制御器の制御ゲインから算出したフィードフォワード制御器周波数応答と前記負荷周波数応答を乗算した負荷応答スペクトルを算出することが望ましい。
負荷応答追従偏差スペクトル演算器１１２は、前記指令スペクトルと前記負荷応答スペクトルを入力し、負荷応答追従偏差スペクトルを算出し、フィードフォワード制御設定器１１３へ出力する。
負荷応答追従偏差スペクトル演算器１１２は、前記負荷応答スペクトルから指令スペクトルを減算して前記負荷応答追従偏差スペクトルを算出することが望ましい。【００１６】
フィードフォワード制御設定器１１３は、前記負荷応答追従偏差スペクトルを入力し、前記フィードフォワード制御設定信号を算出し、フィードフォワード制御器１０６へ出力する。
フィードフォワード制御設定器１１３は、前記指令スペクトルの含む周波数範囲とそれ以上の周波数範囲のそれぞれについて閾値を設定し、前記負荷応答追従偏差スペクトルがすくなくとも一方の前記閾値以上の場合、前記フィードフォワード制御器１０６を使用しないというフィードフォワード制御設定信号を出力し、それ以外の場合は、前記フィードフォワード制御器１０６を使用するというフィードフォワード制御設定信号を出力することが望ましい。
また、フィードフォワード制御設定器１１３は、フィードバック制御器１０２とフィードフォワード制御器１０６の複数の制御ゲイン組み合わせのそれぞれに対して前記負荷応答追従偏差スペクトルを算出し、前記負荷応答追従偏差スペクトルの大きさが最小である場合の前記制御ゲイン組み合わせに基づいて、フィードフォワード制御器１０６の制御ゲイン設定値を前記フィードフォワード制御設定信号として出力することが望ましい。【００１７】
本発明が従来技術と異なる部分は、指令スペクトル演算器１０９、制御対象周波数応答検出器１１０、負荷応答スペクトル演算器１１１、負荷応答追従偏差スペクトル演算器１１２、およびフィードフォワード制御設定器１１３で構成されるフィードフォワード制御設定装置１０８を備える部分であって、特に、指令スペクトルと制御対象周波数応答に基づいて負荷応答スペクトルを算出する負荷応答スペクトル演算器１１１と、前記指令スペクトルと前記負荷応答スペクトルに基づいて負荷応答追従偏差スペクトルを算出する負荷応答追従偏差スペクトル演算器１１２と、前記負荷応答追従偏差スペクトルに基づいてフィードフォワード制御設定信号を算出するフィードフォワード制御設定器１１３を備える部分である。【００１８】
以下、フィードフォワード制御設定装置１０８がフィードフォワード制御設定信号を算出する仕組みの詳細を説明する。
指令を位置指令とし、フィードバック制御器１０２を位置速度制御器とし、制御対象１０４は負荷を連結したモータであり２慣性系で近似できるものとし、応答をモータ位置とすると、制御対象周波数応答検出器１１０の出力する制御対象周波数応答はトルク指令からモータ位置までの周波数応答となる。
前記制御対象の周波数応答Ｇｐ１（ｓ）の振幅が極小値をとる周波数を反共振周波数ωａ、極大値をとる周波数を共振周波数ωｒとし、反共振周波数ωａの近傍における制御対象周波数応答Ｇｐ１（ｓ）の振幅の溝のＱ値をＱａとすると、反共振の減衰係数ζａは式（１）で表される。
ζａ＝１/（２・Ｑａ）     （１）
同様に、共振周波数ωｒの近傍における制御対象の周波数応答Ｇｐ１（ｓ）の振幅のピークのＱ値をＱｒとすると、共振の減衰係数ζｒは式（２）で表される。
ζｒ＝１/（２・Ｑｒ）     （２）
反共振周波数ωａより十分に低い周波数ωにおける制御対象の周波数応答Ｇｐ１（ｓ）の振幅をＭ１とすると、制御対象１０４の総慣性モーメントＪは、式（３）で表される。
Ｊ＝１/（Ｍ１・ω２）     （３）
制御対象周波数応答Ｇｐ１（ｓ）および式（１）から（３）を用いて算出した反共振周波数ωａ、反共振の減衰係数ζａを用いて式（４）により前記モータ位置から負荷位置までの周波数応答Ｇｐ２（ｓ）を算出する。
Ｇｐ２（ｓ）＝ωａ２/（ｓ２＋２・ζａ・ωａ・ｓ＋ωａ２）     （４）【００１９】
フィードフォワード制御器１０６は位置フィードフォワード信号、速度フィードフォワード信号、トルクフィードフォワード信号を含むフィードフォワード信号を出力するものとし、フィードバック制御器１０２内において、前記位置フィードフォワード信号から前記モータ位置を減算したモータ位置追従偏差に基づいて速度指令を算出し、前記速度指令に前記速度フィードフォワード信号を加算し前記モータ位置の１階時間微分値であるモータ速度を減算したモータ速度追従偏差に基づいてフィードバックトルク指令を算出し、前記フィードバックトルク指令に前記トルクフィードフォワード信号を加算してトルク指令を算出する。前記位置フィードフォワード信号は前記位置指令に位置フィードフォワードフィルタＧｒｐ（ｓ）を乗算して求める。
前記速度フィードフォワード信号は前記位置指令に速度フィードフォワードフィルタＧｒｖ（ｓ）を乗算して求める。
前記トルクフィードフォワード信号は前記位置指令にトルクフィードフォワードフィルタＧｒｔ（ｓ）を乗算して求める。
制御対象周波数応答Ｇｐ１（ｓ）、式（４）、トルクフィードフォワードフィルタＧｒｔ（ｓ）を用いて前記位置指令から負荷位置までの周波数応答である負荷周波数応答Ｇｒｔ（ｓ）・Ｇｐ１（ｓ）・Ｇｐ２（ｓ）が求められる。【００２０】
指令スペクトル演算器１０９はＦＦＴを用いて前記位置指令のスペクトルである指令スペクトルｓｒ（ω）を算出する。ただし、ωをスペクトル周波数とする。【００２１】
負荷応答スペクトル演算器１１１は式（５）に基づいて負荷応答のスペクトルである負荷応答スペクトルｓｌ（ω）を算出する。
ｓｌ(ω)＝‖Ｇｒｔ（ｊω）・Ｇｐ１（ｊω）・Ｇｐ２（ｊω）‖・ｓｒ（ω）    （５）
ただし、‖・‖はノルム、ｊは虚数単位を表す。
負荷応答追従偏差スペクトル演算器１１２は負荷位置の前記位置指令に対する追従偏差である負荷位置追従偏差のスペクトルである負荷応答追従偏差スペクトルを式（６）により算出する。
ｓｌｄ（ω）＝ｓｒ（ω）−ｓｌ（ω）     （６）
負荷応答追従偏差スペクトルｓｌｄ（ω）が全てのスペクトル周波数ωにおいて０である場合、前記負荷位置が前記位置指令に完全に追従していることを示す。一方、ある周波数ωにおいてピークを持つ場合、前記負荷位置がその周波数ωの振動を含むことを示す。【００２２】
指令スペクトルｓｒ（ω）が含む主な周波数成分の周波数上限値である指令周波数上限値より低い周波数範囲に負荷応答追従偏差スペクトルｓｌｄ（ω）が持つピークの許容値と、前記指令周波数上限値より高い周波数範囲に負荷応答追従偏差スペクトルｓｌｄ（ω）が持つピークの許容値をそれぞれ設定する。フィードフォワード制御設定器１１３は、負荷応答追従偏差スペクトルｓｌｄ(ω)が前記許容値以下である場合にのみ、フィードフォワード制御を「使用」とするフィードフォワード制御設定信号をフィードフォワード制御器１０６に出力することにより、過渡応答や高周波振動の少ない負荷の応答を実現できる。【００２３】
また、本発明は、制御対象１０４の周波数応答のみを用いてフィードフォワード制御設定ができるので、従来技術のようにフードフォーワード制御の設定のためにフィードバック制御ゲインを上げ、制御対象１０４を大きく振動させる必要がなく、制御対象１０４と設定しているフィードバック制御ゲインに最も適したフィードフォワード制御設定が可能である。【００２４】
本実施例では位置速度制御の場合を示したが、前記フィードフォワード信号を速度フィードフォワード信号とトルクフィードフォワード信号のみとし、式（３）分母のω２をωとし、前記指令を速度指令とし、前記応答をモータ速度、前記負荷応答を負荷速度とすることにより、速度制御の場合にも同様に適用可能である。【００２５】
また、本発明は位置制御則、速度制御則、フィードフォワード制御則は本実施例に示すものの他、任意の制御則に対しても同様に適用可能である。【００２６】
以下、第１実施例におけるシミュレーション結果を示す。シミュレーションに用いた数値は以下の通りである。
Ｊ＝０．１１６×１０−３［ｋｇ・ｍ２］、ωａ＝８０・２・π［ｒａｄ/ｓ］、
ζａ＝０．１、ωｒ＝１００・２・π［ｒａｄ/ｓ］、ζｒ＝０．１
ただし、Ｊは制御対象１０４の総慣性モーメント、ωａは反共振周波数、ζａは反共振の減衰係数、ωｒは共振周波数、ζｒは共振の減衰係数である。フィードバック制御則はモータ位置を比例制御しモータ速度を比例積分制御する位置Ｐ速度ＰＩ制御とした。【００２７】
図２は、本発明の第1実施例における等価速度指令と位置指令の波形を示す図であり、
図２（ａ）は等価速度指令、図２（ｂ）は位置指令波形である。
図２（ａ）の等価速度指令は、図２（ｂ）の位置指令を１階時間積分して求めた。
本シミュレーションでは一般産業用機械の動作制御に一般的に使われる指令の一例として、図２（ｂ）の位置指令を用いる。
また、図３は、本発明の第１実施例における指令スペクトルおよびＧｒｔ（ｓ）・Ｇｐ１（ｓ）・Ｇｐ２（ｓ）のボード線図であり、図３（ａ）は指令スペクトル、図３（ｂ）はＧｒｔ（ｓ）・Ｇｐ１（ｓ）・Ｇｐ２（ｓ）のボード線図である。
図３（ａ）より、位置指令は主に８Ｈｚ以下に周波数成分を持つことを示している。すなわち、指令周波数成分上限値は８Ｈｚである。図３（ｂ）より、８Ｈｚ以下では位置指令から負荷位置までのボード線図は０ｄＢでほぼ一定であり、負荷位置は位置指令に良く追従することが推測できる。【００２８】
また、図４は、本発明の第１実施例における負荷応答スペクトル、負荷応答追従偏差スペクトル、および負荷応答追従偏差スペクトルの位置指令振幅比を示す図であり、図４（ａ）は負荷応答スペクトル、図４（ｂ）は負荷応答追従偏差スペクトル、図４（ｃ）は負荷応答追従偏差スペクトルの位置指令振幅比である。
図４（ａ）の負荷応答スペクトルは、図３（ａ）の指令スペクトルと同じ傾向であるが、その振幅は前記指令スペクトルと比べて小さい。
図４（ｂ）の負荷応答追従偏差スペクトルは、前記負荷応答スペクトルから前記指令スペクトルを減算して求めた。
図４（ｂ）からも前記負荷応答スペクトルが前記指令スペクトルより小さいことが分かる。図４（ｃ）の負荷応答追従偏差スペクトルの指令振幅比は、前記負荷応答追従偏差スペクトルの前記指令スペクトルの最大値に対する％比である。図４（ｃ）より前記負荷位置は周波数が４Ｈｚ、振幅が指令振幅の１３％の振動を含むことが分かる。たとえば、周波数が８Ｈｚ以下において位置指令振幅の２０％までの振幅の振動が許容され、周波数が８Ｈｚより大きい領域で前記位置指令振幅の１０％までの振幅の振動が許容される産業用機械の動作制御では、図４（ｃ）より、フィードフォワード制御設定器１１３はフィードフォワード制御を使用するというフィードフォワード制御設定信号を出力する。【００２９】
また、本発明は、フィードフォワード制御器１０６を使用するか否かを設定するほか、図４（ｃ）の負荷応答追従偏差スペクトルの位置指令振幅比を最小にするようにフィードバック制御器１０２とフィードフォワード制御器１０６の制御ゲインを設定することにより、使用しようとしているフィードフォワード制御器１０６により得られるべき最高の制御性能を実現する制御ゲイン設定にも利用できる。【００３０】
フィードバック制御器１０２は、位置Ｐ速度Ｐ制御、位置Ｐ速度ＰＩ制御、位置Ｐ速度Ｉ−Ｐ制御、位置ＰＩＤ制御、速度Ｐ制御、速度ＰＩ制御、速度Ｉ−Ｐ制御などいかなるフィードバック制御則にも適用でき、また、フィードフォワード制御器１０６は速度フィードフォワード、トルクフィードフォワードなどを出力するいかなるフィードフォワード制御則にも適用できる。【００３１】
また、制御対象１０４の剛性が比較的高く負荷応答が前記応答とほぼ一致する場合、制御対象周波数応答Ｇｐ１（ｓ）は制御対象周波数応答Ｇｐ１（ｓ）と負荷位置までの周波数応答Ｇｐ２（ｓ）の乗算値とほぼ一致するので、図３においてＧｒｔ（ｓ）・Ｇｐ１（ｓ）・Ｇｐ２（ｓ）に代えて、Ｇｒｔ（ｓ）・Ｇｐ１（ｓ）を用いて同様に本発明を適用できる。【００３２】
したがって、本発明によると制御対象の周波数応答の情報のみを用いて使用しようとしているフィードフォワード制御が有効であるか判断できるため、制御ゲインを上げて応答波形を計測する必要なくフィードフォワード制御の効果を初期状態で予測でき、使用しようとしている制御器により得られる最高の制御性能を実現する制御ゲイン設定ができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
制御対象の周波数応答の情報のみを用いてフィードフォワード制御の最適設定を行い、使用しようとしているフィードフォワード制御器により得られるべき最高の制御性能を実現する制御ゲイン設定ができるので、半導体製造装置、工作機械、液晶パネル製造装置、産業用ロボットなどの一般産業用装置に広く適用できる。
【図１】
2009087813.tif 000003
【図２】
2009087813.tif 000004
【図３】
2009087813.tif 000005
【図４】
2009087813.tif 000006
【図５】
2009087813.tif 000007
【国際調査報告】
2009087813.tif 000008
2009087813.tif 000009
2009087813.tif 000010
2009087813.tif 000011