(57)【要約】【課題】モータの実運転中に制御モードをダイレクトに切り換える際において、位置指令にフィルタ等の処理があって遅れが発生する場合や切り換え後の制御系に外部フィードフォワード指令がある場合においても、モータ動作の連続性を保つことができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】上位制御部と下位制御部との間に制御切り換え器１６、１７とを備え、制御モードを切り換える際に外部フィードフォワード指令に基づいて、制御切り換え時の補償値を算出し制御切り換え器１６、１７を切り換える制御切り換え部１５と、制御切り換え時の協調動作を容易にするため、位置制御部１１と速度制御部１２とトルク制御部１３の各制御と制御切り換え部を同一のモータ制御装置１内で構成する。【選択図】図１
2006217746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部位置指令と位置フィードバックに基づいて、内部速度指令を出力する位置制御部と、
前記内部速度指令、または、外部速度指令と速度フィードバックに基づいて、内部トルク指令を出力する速度制御部と、
前記内部トルク指令に応じた電力をモータに供給するトルク制御部と、
速度指令の入力を選択する制御切り換え器とを備えたモータ制御装置であり、
外部速度フィードフォワード指令を前記位置制御部に入力するモータ制御装置において、
前記外部速度フィードフォワード指令、および、速度フィードバックに基づいて、制御切り換え直後の前記内部速度指令が切り換え時点の速度フィードバック値と一致するように補償値を算出し、前記制御切り換え器を切り換える制御切り換え部を備え、
前記制御切り換え部が、速度制御から位置制御への制御切り換え時の補償をすることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
外部位置指令と位置フィードバックに基づいて、内部速度指令を出力する位置制御部と、
前記内部速度指令と速度フィードバックに基づいて、内部トルク指令を出力する速度制御部と、
前記内部トルク指令、または、外部トルク指令に応じた電力をモータに供給するトルク制御部とを備えたモータ制御装置であり、
外部速度フィードフォワード指令を前記位置制御部に入力するモータ制御装置において、
トルク指令の入力を選択する制御切り換え器と、
前記外部速度フィードフォワード指令に基づいて、制御切り換え直後の前記内部速度指令が切り換え時点の速度フィードバック値と一致するように補償値を算出し、前記制御切り換え器を切り換える制御切り換え部を備え、
前記制御切り換え部が、トルク制御から位置制御への制御切り換え時の補償をすることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記補償値が、前記速度フィードバックから前記外部速度フィードフォワード指令を差し引いた値を位置制御比例ゲインで割った値であり、速度制御、または、トルク制御から位置制御へ切り換える際に前記補償値を算出し、前記外部位置指令と位置フィードバックとの位置偏差の初期値として与えるようにし、
前記外部速度フィードフォワード指令がない場合においても、前記制御切り換え部が制御切り換え時の補償をすることを特徴とする請求項１、２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
外部位置指令と位置フィードバックに基づいて、内部速度指令を出力する位置制御部と、
外部速度指令と速度フィードバックに基づいて、内部トルク指令を出力する速度制御部と、
前記内部トルク指令、または、外部トルク指令に応じた電力をモータに供給するトルク制御部とを備えたモータ制御装置であり、
外部トルクフィードフォワード指令を前記速度制御部に入力するモータ制御装置において、
トルク指令の入力を選択する制御切り換え器と、
前記外部トルクフィードフォワード指令に基づいて、制御切り換え直後の前記内部トルク指令が切り換え直前の前記外部トルク指令と一致するように補償値を算出し、前記制御切り換え器を切り換える制御切り換え部を備え、
前記制御切り換え部が、トルク制御から速度制御への制御切り換え時の補償をすることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
前記補償値が、前記内部速度指令、または、前記外部速度指令と速度フィードバックとの速度偏差に速度制御比例ゲインを乗じた値と前記外部トルクフィードフォワード指令の加算値を前記外部トルク指令から差し引いた値であり、トルク制御から速度制御へ切り換える際に前記補償値を算出し、前記速度制御部内の速度制御積分器の初期値として与えるようにし、
前記外部トルクフィードフォワード指令がない場合においても、前記制御切り換え部が制御切り換え時の補償をすることを特徴とする請求項４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、ＮＣ等のモーションシステムにおいて、制御モードをダイレクトに切り換えられるモータ制御装置に関わり、特に、制御モードの切り換えにおいて、連続的なモータ動作を実現するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の制御モードを切り換えるモータ制御装置として、例えば、特許文献１には第１の従来技術と第２の従来技術が開示されている。
以下、第１の従来技術と第２の従来技術について図示して説明する。図５は、第１の従来技術の構成と動作を示す図であり、図６は、第２の従来技術の構成と動作を示す図である。
【０００３】
まず、第１の従来技術の構成と動作について、図５で説明する。
上位制御部８が位置制御系の場合におけるモータ制御装置４である。モータ制御装置４は、速度制御部４２とモータ駆動用のアンプ（電力増幅装置）４３を備え、これによりモータ５を回転駆動させると共に、このモータ５の回転速度を速度検出器６により検出し、速度フィードバック値として速度制御部４２に取り込み、速度制御部４２に入力される速度指令の回転速度となるようにモータ５をフィードバック制御している。また、モータ制御装置４は、制御切り換え部４５と制御切り換え器４６を備えており、外部から制御切り換え部４５を介しての制御切り換え信号により、速度制御部４２に入力される速度指令は、外部からの速度指令Ｖｒａ、または、上位制御部８で作成された速度指令Ｖｒｂのどちらかを選択できる。
【０００４】
ここで、上位制御部８の位置制御系の動作について説明する。位置制御を行う場合、モータ５、または、このモータ５によって駆動される機器には、位置検出器(Ｅ)７が結合されている。この位置検出器７としては、パルス出力式のロータリーエンコーダなどが用いられることが多く、この出力がモータ制御装置４内に設けてある位置フィードバックカウンタ４４でカウントされ、位置フィードバック値Ｐｆとなる。
【０００５】
一方、外部からは位置指令値が与えられるが、これもパルス形態で与えられることが多く、このパルスがモータ制御装置４内に設けてある位置指令カウンタ４１でカウントされ、位置指令値となる。
【０００６】
そこで、この位置制御では、比較器８１で位置指令値と位置フィードバック値の差をとり、この結果である位置偏差Ｐｅｒに対して、予め設定してある比例ゲイン８２(定数値)を掛け、速度指令値Ｖｒｂとして出力するようになっている。
【０００７】
次に、外部からの制御切り換え信号によって、外部からの速度指令から上位制御部８で作成された内部速度指令へ切り換える場合の動作について説明する。上位制御部８の処理は、モータ制御装置４が外部からの速度指令により速度制御されている時は動作しておらず、速度制御から位置制御に切り換えられた時点から実動作を開始する。
【０００８】
そこで、制御切り換え部４５を設け、速度制御から位置制御への切り換え時には、切り換え時点での速度フィードバック値をＶｆ、位置フィードバック値をＰｆ、位置制御の比例ゲインをＫｐとして、式（１）で計算される初期値Ｐｒを切り換え時の位置指令カウンタ４１に与えている。
Ｐｒ＝Ｐｆ＋Ｖｆ／Ｋｐ                                            ・・・（１）
【０００９】
この処理によれば、切り換えた瞬間の上位制御部８で作成された速度指令Ｖｒｂは、
Ｖｒｂ＝（Ｐｒ−Ｐｆ）×Ｋｐ＝Ｖｆ                                ・・・（２）
となり、切り換え時の速度フィードバック値Ｖｆと一致する。
【００１０】
次に、第２の従来技術の構成と動作について、図６で説明する。上位制御部１０が比例・積分制御系の場合におけるモータ制御装置９であり、上位制御部１０で運転する場合について説明する。
【００１１】
上位制御部１０は、上位指令信号と上位フィードバック信号を入力とし、比較器１０１で両者の差をとり、偏差量Ｘｅｒを求める。この偏差量Ｘｅｒに対して、予め設定してある比例ゲイン１０２(定数値)を掛け、比例項の結果を得る。また、これと並行して、同じくこの偏差量Ｘｅｒに対して、予め設定してある積分ゲイン１０３(定数値)を掛け、この結果を積分器１０４で時間積分して積分項の結果とする。
【００１２】
そして、これら比例項の結果と積分項の結果を加算器１０５で加算し、その結果を速度指令値Ｖｒｂとして出力するようになっている。
【００１３】
次に、外部からの制御切り換え信号によって、外部からの速度指令から上位制御部１０で作成された内部速度指令へ切り換える場合の動作について説明する。この場合も上位制御部１０の処理は、モータ制御装置９が外部からの速度指令により速度制御されている時は動作しておらず、速度制御から位置制御に切り換えられた時点から実動作を開始する。
【００１４】
そこで、制御切り換え部９４を設け、速度制御から上位制御部１０での制御への切り換え時には、切り換え時点での速度フィードバック値をＶｆ、上位指令と上位フィードバックの偏差をＸｅｒ、上位制御部１０の比例ゲインをＫｐとして、式（３）で計算される初期値Ｘｉを切り換え時の積分器１０４に与えている。
Ｘｉ＝Ｖｆ−Ｘｅｒ×Ｋｐ                                          ・・・（３）
【００１５】
この処理によれば、切り換えた瞬間の上位制御部１０で作成された速度指令Ｖｒｂは、
Ｖｒｂ＝Ｘｉ＋Ｘｅｒ×Ｋｐ＝Ｖｆ                                  ・・・（４）
となり、切り換え時の速度フィードバック値Ｖｆと一致する。
【００１６】
以上のように、従来技術の制御モードを切り換えるモータ制御装置は、外部指令入力であるゆえに上位制御部との制御切り換えがスムーズにできないという課題が生じ、補償値を算出する手段をモータ制御装置内に備え、速度制御から上位制御部での制御へ制御モードを切り換える際に、切り換えた瞬間に上位制御部で作成された速度指令を切り換え時点での速度フィードバック値と一致するように補償値を算出し補償しているため、連続的なモータ動作を実現しているのである。
【００１７】
【特許文献１】特開平９−１８２４７７公報（第３−５頁、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
第１の従来技術のモータ制御装置は、制御切り換え部で算出する補償値を初期値として位置指令カウンタに与えているため、位置指令にフィルタ等の処理があって遅れが発生する場合、位置制御部で作成される内部速度指令に遅れ要素が含まれるため、切り換えた瞬間に位置制御部から出力される内部速度指令を切り換え時の速度フィードバックに一致できないという問題があった。
【００１９】
また、第１および第２の従来技術のモータ制御装置は、切り換え後の位置制御に速度フィードフォワード指令が入力されている場合、制御切り換え部で算出する補償値は、その速度フィードフォワード指令の入力を考慮していないため、その速度フィードフォワード指令が過補償となって連続的なモータ動作とならないという問題もあった。
【００２０】
また、第１および第２の従来技術のモータ制御装置は、トルク制御から位置制御へ、または、トルク制御から速度制御への制御モードの切り換え方法については、記載されておらず、トルク制御からの制御モード切り換えを要する用途には使用できないという問題点もある。
【００２１】
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、トルク制御からの制御モードの切り換え方法も含め、位置指令にフィルタ等の処理があって遅れが発生する場合や切り換え後の制御系にフィードフォワード指令がある場合においても、制御モードの切り換えにおいて、モータ動作の連続性を保つ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】
【００２２】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、外部位置指令と位置フィードバックに基づいて、内部速度指令を出力する位置制御部と、前記内部速度指令、または、外部速度指令と速度フィードバックに基づいて、内部トルク指令を出力する速度制御部と、前記内部トルク指令に応じた電力をモータに供給するトルク制御部と、速度指令の入力を選択する制御切り換え器とを備えたモータ制御装置であり、外部速度フィードフォワード指令を前記位置制御部に入力するモータ制御装置において、前記外部速度フィードフォワード指令、および、速度フィードバックに基づいて、制御切り換え直後の前記内部速度指令が切り換え時点の速度フィードバック値と一致するように補償値を算出し、前記制御切り換え器を切り換える制御切り換え部を備え、前記制御切り換え部が、速度制御から位置制御への制御切り換え時の補償をするものである。
請求項２に記載の発明は、外部位置指令と位置フィードバックに基づいて、内部速度指令を出力する位置制御部と、前記内部速度指令と速度フィードバックに基づいて、内部トルク指令を出力する速度制御部と、前記内部トルク指令、または、外部トルク指令に応じた電力をモータに供給するトルク制御部とを備えたモータ制御装置であり、外部速度フィードフォワード指令を前記位置制御部に入力するモータ制御装置において、トルク指令の入力を選択する制御切り換え器と、前記外部速度フィードフォワード指令に基づいて、制御切り換え直後の前記内部速度指令が切り換え時点の速度フィードバック値と一致するように補償値を算出し、前記制御切り換え器を切り換える制御切り換え部を備え、前記制御切り換え部が、トルク制御から位置制御への制御切り換え時の補償をするものである。
請求項３に記載の発明は、前記補償値が、前記速度フィードバックから前記外部速度フィードフォワード指令を差し引いた値を位置制御比例ゲインで割った値であり、速度制御、または、トルク制御から位置制御へ切り換える際に前記補償値を算出し、前記外部位置指令と位置フィードバックとの位置偏差の初期値として与えるようにし、前記外部速度フィードフォワード指令がない場合においても、前記制御切り換え部が制御切り換え時の補償をするものである。
請求項４に記載の発明は、外部位置指令と位置フィードバックに基づいて、内部速度指令を出力する位置制御部と、外部速度指令と速度フィードバックに基づいて、内部トルク指令を出力する速度制御部と、前記内部トルク指令、または、外部トルク指令に応じた電力をモータに供給するトルク制御部とを備えたモータ制御装置であり、外部トルクフィードフォワード指令を前記速度制御部に入力するモータ制御装置において、トルク指令の入力を選択する制御切り換え器と、前記外部トルクフィードフォワード指令に基づいて、制御切り換え直後の前記内部トルク指令が切り換え直前の前記外部トルク指令と一致するように補償値を算出し、前記制御切り換え器を切り換える制御切り換え部を備え、前記制御切り換え部が、トルク制御から速度制御への制御切り換え時の補償をするものである。
請求項５に記載の発明は、前記補償値が、前記内部速度指令、または、前記外部速度指令と速度フィードバックとの速度偏差に速度制御比例ゲインを乗じた値と前記外部トルクフィードフォワード指令の加算値を前記外部トルク指令から差し引いた値であり、トルク制御から速度制御へ切り換える際に前記補償値を算出し、前記速度制御部内の速度制御積分器の初期値として与えるようにし、前記外部トルクフィードフォワード指令がない場合においても、前記制御切り換え部が制御切り換え時の補償をするものである。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に記載の発明によると、速度制御から位置制御への制御モード切り換えにおいて、位置制御部に外部速度フィードフォワード指令がある場合においても、モータ動作の連続性を保つことができる。
また、請求項２に記載の発明によると、トルク制御から位置制御への制御モード切り換えにおいて、位置制御部に外部速度フィードフォワード指令がある場合においても、モータ動作の連続性を保つことができる。
また、請求項３に記載の発明によると、上述の請求項１、２に記載の発明の作用および効果があると共に、外部位置指令にフィルタ等の処理があって遅れが発生する場合においても、また、外部速度フィードフォワード指令の入力に依らず、モータ動作の連続性を保つことができる。
また、請求項４に記載の発明によると、トルク制御から速度制御への制御モード切り換えにおいて、速度制御部に外部トルクフィードフォワード指令がある場合においても、モータ動作の連続性を保つことができる。
また、請求項５に記載の発明によると、上述の請求項４に記載の発明の作用および効果があると共に、外部トルクフィードフォワード指令の入力に依らず、モータ動作の連続性を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
図１は、本発明のモータ制御装置の構成を示す図である。図において、１はモータ制御装置、２がモータ、３がモータ２の位置を検出する位置検出器である。モータ制御装置１は、位置制御部１１と速度制御部１２とトルク制御部１３と速度演算部１４と制御切り換え部１５と二つの制御切り換え器１６、１７とで構成されている。位置制御部１１は、外部位置指令、または、外部速度フィードフォワード指令と位置検出器３からの位置フィードバックに基づいて、内部速度指令を第１制御切り換え器１６へ出力するものであり、偏差カウンタ１１１と比例ゲイン１１２と加算器１１３とで構成されている。速度制御部１２は、第１制御切り換え器１６で選択された速度指令、または、外部トルクフィードフォワード指令と速度演算部１４で得られた速度フィードバックに基づいて、内部トルク指令を第２制御切り換え器１７へ出力するものであり、比較器１２１と比例ゲイン１２２と積分ゲイン１２３と積分器１２４と二つの加算器１２５、１２６とで構成されている。トルク制御部１３は、第２制御切り換え器１７で選択されたトルク指令に基づいてモータ２を駆動するものであり、図示していないが、指令に応じたモータトルク、または、モータ電流を出力する制御ループ、例えば電流制御ループを構成しており、電力変換部１３１を含めたものとしている。速度演算部１４は、位置検出器３のモータ位置から速度フィードバックを演算するものであり、制御切り換え部１５は、外部制御切り換え信号に応じて、第１制御切り換え器１６、または、第２制御切り換え器１７のスイッチを切り換える。第１制御切り換え器１６は、位置制御部１１からの内部速度指令と外部速度指令を切り換えるスイッチであり、第２制御切り換え器１７は速度制御部１２からの内部トルク指令と外部トルク指令を切り換えるスイッチである。
【００２６】
本発明が特許文献１と異なる部分は、位置制御部に外部速度フィードフォワード指令入力がある点と、速度制御部に外部トルクフィードフォワード指令入力がある点と、制御切り換え部での補償値算出方法や補償値の設定の仕方が異なるという点であり、位置制御部と速度制御部とトルク制御部の各制御と制御切り換え部を同一のモータ制御装置内で構成することで制御切り換え時の協調動作を容易に実現している。
【実施例１】
【００２７】
本発明の第１実施例として、速度制御から位置制御へ切り換える際の動作を説明する。図２は、本発明の第１実施例であるモータ制御装置の構成と動作を示す図である。なお、図における図１との同符号の構成は図１と同一のため、構成の説明は省略する。
【００２８】
モータ制御装置１が、速度制御の場合の動作を説明する。速度制御では、第１制御切り換え器１６が接点１６ａに接続され、外部速度指令Ｖｒａが速度制御部１２へ入力される。この外部速度指令Ｖｒａと速度演算部１４から帰還された速度フィードバックを比較器１２１で比較し速度偏差を算出し、これに比例ゲイン１２２を乗じて比例項を算出する。これと平行して速度偏差に積分ゲイン１２３を乗じたものを積分器１２４で時間積分して積分項を算出する。算出された比例項と積分項を加算器１２５で加算した値と外部トルクフィードフォワード指令とを加算器１２６で加算し、内部トルク指令を生成している。速度制御では、第２制御切り換え器１７は接点１７ｂに接続され、速度制御部１２が出力する内部トルク指令に応じたトルク制御部１３でのモータトルク、または、モータ電流によりモータ２を駆動する。
【００２９】
次に、モータ制御装置１が、位置制御の場合の動作を説明する。位置制御では、外部位置指令が位置制御部１１へ入力される。この外部位置指令と位置検出器３から帰還された位置フィードバックとの位置偏差Ｐｅｒを算出し、偏差カウンタ１１１に設定する。この位置偏差Ｐｅｒに比例ゲイン１１２を乗じて得られた値と外部速度フィードフォワード指令Ｖｒｆｆとを加算器１１３で加算し、内部速度指令Ｖｒｂを算出する。位置制御では、第１制御切り換え器１６は接点１６ｂに接続され、位置制御部１１が出力する内部速度指令Ｖｒｂを速度制御部１２へ出力する。速度制御部１２では、この内部速度指令Ｖｒｂと速度演算部１４から帰還された速度フィードバックを比較器１２１で比較し速度偏差を算出する。以降の動作は、速度制御の場合と同様なため、説明を省略する。
【００３０】
次に、制御切り換え信号に応じた、速度制御から位置制御へ制御モードを切り換える際の動作について説明する。位置制御部１１の処理は、速度制御から位置制御へ切り換えた時点から、その実動作を開始する。
【００３１】
そこで、時刻ｉにおいて速度制御から位置制御へ制御モードを切り換えるという制御切り換え信号が外部より制御切り換え部１５ａに入力された場合、制御切り換え部１５ａは、今までの速度制御での第１制御切り換え器１６の接点１６ａを接点１６ｂに切り換えると共に、外部速度フィードフォワード指令をＶｒｆｆ（ｉ）、速度フィードバックをＶｆ（ｉ）、位置比例ゲインをＫｐとして、式（５）で計算される補償値を時刻ｉにおいて偏差カウンタ１１１に初期値Ｐｅｒ0（ｉ）として与える。
Ｐｅｒ0（ｉ）＝｛Ｖｆ（ｉ）−Ｖｒｆｆ（ｉ）｝／Ｋｐ          ・・・（５）
この処理によれば、位置制御に切り換えた時刻ｉにおいて位置制御部１１から出力される内部速度指令Ｖｒｂ（ｉ）は、外部位置指令をＰｒ（ｉ）、位置フィードバックをＰｆ（ｉ）とすると、
Ｖｒｂ（ｉ）＝｛Ｐｅｒ0（ｉ）＋Ｐｒ（ｉ）−Ｐｆ（ｉ）｝×Ｋｐ＋Ｖｒｆｆ（ｉ）
＝  Ｖｆ（ｉ）＋｛Ｐｒ（ｉ）−Ｐｆ（ｉ）｝×Ｋｐ   ・・・（６）
となり、切り換え時点の時刻ｉにおける速度フィードバックＶｆ（ｉ）を基準とした速度指令を出力するため、モータ動作の連続性を保つことができる。
【００３２】
例えば、位置制御をするにあたって、時刻ｉにおいてＰｒ（ｉ）＝Ｐｆ（ｉ）となる位置指令、すなわち時刻ｉにおけるモータ速度と等しい速度の位置指令を与えれば、式（６）においては、Ｖｒｂ（ｉ）＝Ｖｆ（ｉ）となるため、時刻ｉにおいて速度フィードバックに変化は生じない。また、この場合の偏差カウンタには、Ｐｅｒ0（ｉ）が溜まっているため、時刻ｉ次以降（ｋ＞ｉ）もＰｒ（ｋ）＝Ｐｆ（ｋ）＝Ｐｆ（ｉ）となる位置指令を与えれば、Ｖｒｂ（ｋ）＝Ｖｆ（ｉ）となり、ショックの全く発生しないモータ動作を実現できる。
【００３３】
また、外部速度フィードフォワード指令Ｖｒｆｆがない場合は、式（５）、（６）においてＶｒｆｆ（ｉ）＝０なのでＶｒｂ（ｉ）＝Ｖｆ（ｉ）＋｛Ｐｒ（ｉ）−Ｐｆ（ｉ）｝×Ｋｐとなり、前述の外部速度フィードフォワード指令がある場合と同じ結果となる。よって、式（５）、（６）の演算式を用いることにより、外部速度フィードフォワード指令がある場合、あるいは、外部速度フィードフォワード指令がない場合のいずれにおいても、制御切り換え時の補償が可能であるといえる。
【００３４】
このように、速度制御から位置制御への制御モード切り換えにおいて、偏差カウンタに補償値を初期値として与えているので、切り換え直後の内部速度指令を切り換え時点の速度フィードバックを基準とした値とすることができ、外部速度フィードフォワード指令の入力に依らず、連続的なモータ動作を実現することができる。また、外部位置指令の後段である偏差カウンタに補償値を初期値として与えているので、外部位置指令にフィルタ等の処理があって遅れが発生する場合においても、連続的なモータ動作を実現できる。すなわち、モータの実運転中に連続的な制御モード切り換えができるといえる。
【実施例２】
【００３５】
本発明の第２実施例として、トルク制御から位置制御へ切り換える際の動作を説明する。図３は、本発明の第２実施例であるモータ制御装置の構成と動作を示す図である。なお、図における図１との同符号の構成は図１と同一のため、構成の説明は省略する。
【００３６】
モータ制御装置１が、トルク制御の場合の動作を説明する。トルク制御では、第２制御切り換え器１７が接点１７ａに接続され、外部トルク指令Ｔｒａに応じたトルク制御部１３でのモータトルク、または、モータ電流によりモータ２を駆動する。
なお、モータ制御装置１が、位置制御の場合は、その動作は、第１実施例の位置制御の場合と同様なため、説明を省略する。
【００３７】
次に、制御切り換え信号に応じた、トルク制御から位置制御へ制御モードを切り換える際の動作について説明する。位置制御部１１の処理は、トルク制御から位置制御へ切り換えた時点から、その実動作を開始する。
【００３８】
そこで、時刻ｉにおいてトルク制御から位置制御へ制御モードを切り換えるという制御切り換え信号が外部より制御切り換え部１５ａに入力された場合、制御切り換え部１５ａは、今までのトルク制御での第２制御切り換え器１７の接点１７ａを接点１７ｂに切り換えると共に、第１実施例と同様に式（５）で計算される補償値を時刻ｉにおいて偏差カウンタ１１１に初期値Ｐｅｒ0（ｉ）として与える。以降は、第１実施例と同様なため、説明を省略する。
【００３９】
トルク制御から位置制御への制御モード切り換えにおいて、第１実施例と同様に、偏差カウンタに補償値を初期値として与えているので、切り換え直後の内部速度指令を切り換え時点の速度フィードバックを基準とした値とすることができ、外部速度フィードフォワード指令の入力に依らず、連続的なモータ動作を実現することができる。また、外部位置指令の後段である偏差カウンタに補償値を初期値として与えているので、外部位置指令にフィルタ等の処理があって遅れが発生する場合においても、連続的なモータ動作を実現できる。すなわち、モータの実運転中に連続的な制御モード切り換えができるといえる。
【実施例３】
【００４０】
本発明の第３実施例として、トルク制御から速度制御へ切り換える際の動作を説明する。図４は、本発明の第３実施例であるモータ制御装置の構成と動作を示す図である。なお、図における図１との同符号の構成は図１と同一のため、構成の説明は省略する。
なお、モータ制御装置１が、トルク制御、または、速度制御の場合は、その動作は、第１、２の実施例の速度制御、トルク制御の場合と同様なため、説明を省略する。
【００４１】
制御切り換え信号に応じた、トルク制御から速度制御へ制御モードを切り換える際の動作について説明する。速度制御部１２の処理は、トルク制御から速度制御へ切り換えた時点から、その実動作を開始する。
【００４２】
そこで、時刻ｉにおいてトルク制御から速度制御へ制御モードを切り換えるという制御切り換え信号が外部より制御切り換え部１５ｂに入力された場合、制御切り換え部１５ｂは、今までのトルク制御での第２制御切り換え器１７の接点１７ａを接点１７ｂに切り換えると共に、外部トルクフィードフォワード指令をＴｒｆｆ（ｉ）、速度偏差をＶｅｒ（ｉ）、切り換え直前の時刻ｉ−１の外部トルク指令Ｔｒｃ（ｉ−１）（切り換え直前の外部トルク指令Ｔｒａ（ｉ−１）と同一なもの）、速度比例ゲインをＫｖとすると、式（７）で計算される補償値を時刻ｉにおいて積分器１２４に初期値Ｖｉ0（ｉ）として与える。
Ｖｉ0（ｉ）＝  Ｔｒｃ（ｉ−１）−｛Ｖｅｒ（ｉ）×Ｋｖ＋Ｔｒｆｆ（ｉ）｝
・・・（７）
この処理によれば、速度制御に切り換えた時刻ｉにおいて速度制御部１２から出力される内部トルク指令Ｔｒｂ（ｉ）は、
Ｔｒｂ（ｉ）＝  Ｖｉ0（ｉ）＋Ｖｅｒ（ｉ）×（Ｋｖ＋Ｋｉ／ｓ）＋Ｔｒｆｆ（ｉ）
＝  Ｔｒｃ（ｉ−１）＋Ｖｅｒ（ｉ）×Ｋｉ／ｓ    ・・・（８）
となり、切り換え直前の時刻ｉ−１における外部トルク指令Ｔｒｃ（ｉ−１）を基準としたトルク指令を出力するため、モータ動作の連続性を保つことができる。
【００４３】
例えば、速度制御をするにあたって、時刻ｉにおいてＶｅｒ（ｉ）＝０すなわちＶｒａ（ｉ）＝Ｖｆ（ｉ）となる速度指令を与えれば、式（８）においては、Ｔｒｂ（ｉ）＝Ｔｒｃ（ｉ−１）となるため、時刻ｉにおいてトルク指令に変化は生じない。また、この場合の積分器には、Ｖｉ0（ｉ）が溜まっているため、時刻ｉ次以降（ｋ＞ｉ）もＶｅｒ（ｋ）＝０すなわちＶｒａ（ｋ）＝Ｖｆ（ｋ）＝Ｖｆ（ｉ）となる速度指令を与えれば、Ｔｒｂ（ｋ）＝Ｔｒｃ（ｉ−１）となり、ショックの全く発生しないモータ動作を実現できる。
【００４４】
また、外部トルクフィードフォワード指令Ｔｒｆｆがない場合は、式（７）、（８）においてＴｒｆｆ（ｉ）＝０なのでＴｒｂ（ｉ）＝Ｔｒｃ（ｉ−１）＋Ｖｅｒ（ｉ）×Ｋｉ／ｓとなり、前述の外部トルクフィードフォワード指令がある場合と同じ結果となる。
よって、式（７）、（８）の演算式を用いることにより、外部トルクフィードフォワード指令がある場合、あるいは、外部トルクフィードフォワード指令がない場合のいずれにおいても、制御切り換え時の補償が可能であるといえる。
【００４５】
このように、トルク制御から速度制御への制御モード切り換えにおいて、速度制御積分器に補償値を初期値として与えているので、切り換え直後の内部トルク指令を切り換え直前の外部トルク指令を基準とした値にすることができ、外部トルクフィードフォワード指令の入力に依らず、モータ動作の連続性を保つことができる。すなわち、モータの実運転中に連続的な制御モード切り換えができるといえる。
【００４６】
なお、第１〜３実施例の制御モード切り換えの逆切り換え、すなわち、位置制御から速度制御、または、位置制御からトルク制御、または、速度制御からトルク制御への切り換えについては、いずれも上位制御から下位制御への切り換えとなるので、切り換え前と同じモータ速度やトルクで指令を与えれば、下位制御から上位制御への切り換えのような補償を考えることなく制御モード切り換えは可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明のモータ制御装置は、モータの実運転中に制御モードをダイレクトに切り換えられるので、ＮＣ等のモーションシステムにおいて産業上幅広く利用可能である。例えば、工作機械などへの適用には有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のモータ制御装置の構成を示す図
【図２】本発明の第１実施例であるモータ制御装置の構成と動作を示す図
【図３】本発明の第２実施例であるモータ制御装置の構成と動作を示す図
【図４】本発明の第３実施例であるモータ制御装置の構成と動作を示す図
【図５】第１の従来技術を示すモータ制御装置の構成と動作を示す図
【図６】第２の従来技術を示すモータ制御装置の構成と動作を示す図
【符号の説明】
【００４９】
１、４、９                         モータ制御装置
２、５                             モータ
３、７                             位置検出器
６                                 速度検出器
８、１０                           上位制御部
１１                               位置制御部
１２、４２、９２                   速度制御部
１３、４３、９３                   トルク制御部（アンプ）
１４                               速度演算部
１５、４５、９４                   制御切り換え部
１６、１７、４６、９１             制御切り換え器
１１１                             偏差カウンタ
１２４、１０４                     積分器
１２１、８１、１０１               比較器
１１３、１２５、１２６、１０５     加算器
１１２、１２２、８２、１０２       比例ゲイン
１２３、１０３                     積分ゲイン 
【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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