(57)【要約】【課題】粘性摩擦または摩擦が比較的大きい場合にも、モータの制御を適切に行うことが可能なモータ制御装置を提供する。【解決手段】このモータ制御装置１００は、トルク推定値Ｔ１＾を取得する外乱オブザーバ５４と、パラメータを決定するパラメータ決定部５３とを含み、トルク推定値Ｔ１＾と決定（同定）されたパラメータとに基づいて補償されたトルク指令値Ｔｒｅｆを決定するモデル予測制御部５を備える。モデル予測制御部５は、慣性モーメント値Ｊ、粘性摩擦値Ｄおよび摩擦値Ｄ０＋＾またはＤ０−＾を、外乱オブザーバ５４によりトルク推定値Ｔ１＾として取得するか、または、パラメータ決定部５３によりパラメータとして決定するかのいずれかの制御を行うように構成されている。【選択図】図４
2018093572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度指令値およびトルク指令値に基づいて設定された電流指令値により、永久磁石が設けられるモータの駆動をカスケード制御するモータ制御装置であって、
前記速度指令値を決定する速度指令値決定部と、
前記モータの駆動に対する外乱の推定値を取得する外乱オブザーバと、前記モータの駆動に関するパラメータを決定するパラメータ決定部とを含み、前記速度指令値決定部により決定された前記速度指令値に基づく前記トルク指令値を、取得した前記外乱の推定値と決定された前記パラメータとに基づいて補償して、補償された前記トルク指令値を決定するトルク指令値決定部と、
前記トルク指令値決定部により決定された前記トルク指令値に基づいて、前記電流指令値を設定するトルク／電流変換部とを備え、
前記トルク指令値決定部は、前記モータおよび前記モータの負荷の少なくとも一方の慣性モーメント値と、前記モータの負荷に含まれる粘性流体の粘性に起因する粘性摩擦の大きさである粘性摩擦値および前記モータおよび前記モータの負荷に生じる摩擦の大きさである摩擦値のうちの少なくとも一方とを、前記外乱オブザーバにより前記外乱の推定値として取得するか、または、前記パラメータ決定部により前記パラメータとして決定するかのいずれかの制御を行うように構成されている、モータ制御装置。
【請求項２】
前記トルク指令値決定部は、前記パラメータ決定部により前記パラメータとして前記摩擦値を決定する制御を行うように構成されている、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記トルク指令値決定部は、前記外乱オブザーバにより前記慣性モーメント値および前記粘性摩擦値を前記外乱の推定値として取得するとともに、前記パラメータ決定部により前記パラメータとして前記摩擦値を決定する制御を行うように構成されている、請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記粘性摩擦値は、前記粘性流体としてのオイルの粘性に起因する粘性摩擦の大きさを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記摩擦値は、前記モータの負荷としてのギアを回転させるためのギア摩擦トルク値と、前記モータのモータディテントトルク値とのうちの少なくとも前記モータディテントトルク値を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記トルク指令値決定部は、前記モータの正回転時の前記摩擦値と、前記モータの負回転時の前記摩擦値とを、互いに異なる値に決定する制御を行うように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記トルク指令値決定部は、前記モータの回転開始直後の前記摩擦値の波形がなだらかに立ち上がる形状を有するように前記摩擦値を決定する制御を行うように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記パラメータの初期値が予め記憶されているとともに、前記パラメータ決定部により決定された前記パラメータを決定されるたびに更新しながら記憶する記憶部をさらに備え、
前記トルク指令値決定部は、前記パラメータ決定部により前記パラメータが決定される前は、前記パラメータの初期値に基づいて補償された前記トルク指令値を決定する制御を行うとともに、前記パラメータ決定部により前記パラメータが決定された後は、前記記憶部に更新された前記パラメータに基づいて補償された前記トルク指令値を決定する制御を行うように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項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、モータ制御装置に関し、特に、速度指令値およびトルク指令値に基づいて電流指令値を設定するトルク／電流変換部を備えるモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、速度指令値およびトルク指令値に基づいて電流指令値を設定するトルク／電流変換部を備えるモータ制御装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、電流制御部を備えるオフラインオートチューニングサーボ制御装置（以下、「制御装置」）が開示されている。電流制御部は、速度指令値およびトルク電流指令値に基づいて電動機を駆動する電力変換器を制御するように構成されている。この制御装置は、電動機に接続される負荷の慣性モーメントであるイナーシャの値を推定するためのイナーシャ推定値を算出する制御を行うように構成されている。また、この制御装置には、速度指令値および制御定数に基づいてトルク電流指令値を出力する速度制御部が設けられている。そして、この制御装置は、推定したイナーシャの値に基づいて速度制御部の制御定数を修正するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７５７１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の従来の制御装置は、慣性モーメント（イナーシャ）の大きさを推定して、速度制御部の制御定数を修正（補償）している一方、モータや負荷の粘性摩擦および摩擦は考慮されていない。ここで、「粘性摩擦」とは、負荷に含まれる粘性流体の粘性に起因して生じるモータの駆動に対する抵抗力であり、「摩擦」とは、モータやモータから負荷に回転運動を伝達する際に生じるモータの駆動に対する抵抗力（たとえば、ギアの摩擦抵抗など）である。このため、従来の制御装置では、制御に対するモータや負荷の粘性摩擦および摩擦の寄与率が大きい場合には、制御モデルの誤差が大きくなるという不都合がある。このため、従来の制御装置では、周波数応答性が低下し、制御定数の整定精度が低下する。たとえば、電動機（モータ）が負荷に粘性流体が含まれる場合で、かつ、モータが比較的小さい回転数で駆動される場合、負荷の粘性摩擦の寄与率が大きくなる。したがって、従来の制御装置では、粘性摩擦または摩擦が比較的大きい場合に、モータの制御を適切に行うことが困難になるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、粘性摩擦または摩擦が比較的大きい場合にも、モータの制御を適切に行うことが可能なモータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるモータ制御装置は、速度指令値およびトルク指令値に基づいて設定された電流指令値により、永久磁石が設けられるモータの駆動をカスケード制御するモータ制御装置であって、速度指令値を決定する速度指令値決定部と、モータの駆動に対する外乱の推定値を取得する外乱オブザーバと、モータの駆動に関するパラメータを決定するパラメータ決定部とを含み、速度指令値決定部により決定された速度指令値に基づくトルク指令値を、取得した外乱の推定値と決定されたパラメータとに基づいて補償して、補償されたトルク指令値を決定するトルク指令値決定部と、トルク指令値決定部により決定されたトルク指令値に基づいて、電流指令値を設定するトルク／電流変換部とを備え、トルク指令値決定部は、モータおよびモータの負荷の少なくとも一方の慣性モーメント値と、モータの負荷に含まれる粘性流体の粘性に起因する粘性摩擦の大きさである粘性摩擦値およびモータおよびモータの負荷に生じる摩擦の大きさである摩擦値のうちの少なくとも一方とを、外乱オブザーバにより外乱の推定値として取得するか、または、パラメータ決定部によりパラメータとして決定するかのいずれかの制御を行うように構成されている。なお、本願明細書における「カスケード制御」とは、位置、速度、および、トルク値のうちの少なくとも速度およびトルク値を含む多重ループ制御を意味するものとして記載している。
【０００８】
この発明の一の局面によるモータ制御装置では、上記のように、トルク指令値決定部を、慣性モーメント値と、粘性摩擦値および摩擦値のうちの少なくとも一方とが、外乱オブザーバにより外乱の推定値として取得されるか、または、パラメータ決定部によりパラメータとして決定されるかのいずれかの制御を行うように構成する。これにより、トルク指令値決定部の外乱を推定する制御およびパラメータ決定（同定）するモデル予測制御に慣性モーメント値だけでなく、粘性摩擦値および摩擦値のうちの少なくとも一方の推定値またはパラメータが追加されるので、負荷の粘性摩擦（たとえば、負荷に含まれる粘性流体の粘性に起因して生じるモータの駆動に対する抵抗力）またはモータまたは負荷の摩擦（たとえば、モータやモータから負荷に回転運動を伝達する際に生じるモータの駆動に対する抵抗力）が比較的大きい場合にも、適切にトルク指令値を補償することができる。また、モータや負荷の粘性摩擦の大きさや摩擦の大きさの個体ばらつきや、粘性摩擦の大きさおよび摩擦の大きさが経年変化した場合にも、適切にトルク指令値を補償することができる。また、カスケード制御を行うモータ制御装置において、トルク指令値決定部を、粘性摩擦値および摩擦値のうちの少なくとも一方に関する補償を行うので、速度指令値決定部により補償を行う場合と異なり、比例積分制御におけるゲインが過剰に増大されるのを抑制することができる。これにより、カスケード制御を行うモータ制御装置における制御の安定性を向上させることができる。
【０００９】
上記一の局面によるモータ制御装置において、好ましくは、トルク指令値決定部は、パラメータ決定部によりパラメータとして摩擦値を決定する制御を行うように構成されている。
【００１０】
ここで、摩擦値は、モータの回転速度（角速度）に対して固定の値となる。このため、外乱オブザーバにより摩擦値を線形の値として推定して取得する場合には、取得した摩擦値に基づいて安定してトルク指令値を補償できない場合がある。この点を考慮して、トルク指令値決定部を、パラメータ決定部によりパラメータとして摩擦値を決定する制御を行うように構成することにより、慣性モーメント値に加えて摩擦値に基づいてトルク指令値を安定して補償することができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、トルク指令値決定部は、外乱オブザーバにより慣性モーメント値および粘性摩擦値を外乱の推定値として取得するとともに、パラメータ決定部によりパラメータとして摩擦値を決定する制御を行うように構成されている。
【００１２】
このように構成すれば、慣性モーメント値に加えて、粘性摩擦値および摩擦値の両方に基づいてトルク指令値を補償することができるので、モータの流体の負荷の粘性に起因する粘性摩擦の大きさ、および、モータおよびモータの負荷に生じる摩擦の大きさが比較的大きい場合にも、適切にモータの制御を行うことができる。
【００１３】
上記一の局面によるモータ制御装置において、好ましくは、粘性摩擦値は、粘性流体としてのオイルの粘性に起因する粘性摩擦の大きさを含む。
【００１４】
このように構成すれば、モータをオイルポンプ等のオイルを負荷とする装置の一部として構成する場合に、効果的に粘性摩擦値に基づいてトルク指令値を補償することができる。
【００１５】
上記一の局面によるモータ制御装置において、好ましくは、摩擦値は、モータの負荷としてのギアを回転させるためのギア摩擦トルク値と、モータのモータディテントトルク値とのうちの少なくともモータディテントトルク値を含む。
【００１６】
このように構成すれば、モータが回転を開始する際に生じる摩擦の大きさ（モータディテントトルク値）が補償されたトルク指令値を決定することができるので、モータが停止している状態とモータが駆動している状態とを頻繁に切り替えるモータを制御するモータ制御装置に本発明を適用することは、特に効果的である。また、モータと負荷との間にギアが設けられている場合には、摩擦値にギア摩擦トルク値を含むことにより、より精度良くモータを制御することができる。
【００１７】
上記一の局面によるモータ制御装置において、好ましくは、トルク指令値決定部は、モータの正回転時の摩擦値と、モータの負回転時の摩擦値とを、互いに異なる値に決定する制御を行うように構成されている。
【００１８】
このように構成すれば、モータを正回転で駆動する場合の摩擦値と、モータを負回転で駆動する場合の摩擦値とが異なる場合にも、適切に摩擦値を決定することができる。
【００１９】
上記一の局面によるモータ制御装置において、好ましくは、トルク指令値決定部は、モータの回転開始直後の摩擦値の波形がなだらかに立ち上がる形状を有するように摩擦値を決定する制御を行うように構成されている。
【００２０】
このように構成すれば、摩擦値によるトルク指令値の補償に起因して、モータの回転開始直後のトルク指令値の波形が急峻になり、モータからノイズや振動が生じてしまうのを抑制することができる。
【００２１】
上記一の局面によるモータ制御装置において、好ましくは、パラメータの初期値が予め記憶されているとともに、パラメータ決定部により決定されたパラメータを決定されるたびに更新しながら記憶する記憶部をさらに備え、トルク指令値決定部は、パラメータ決定部によりパラメータが決定される前は、パラメータの初期値に基づいて補償されたトルク指令値を決定する制御を行うとともに、パラメータ決定部によりパラメータが決定された後は、記憶部に更新されたパラメータに基づいて補償されたトルク指令値を決定する制御を行うように構成されている。
【００２２】
このように構成すれば、モータ制御装置により初めてモータを駆動する際にも、予め記憶された初期値に基づいて適切にモータを制御することができる。そして、パラメータが決定された後は、パラメータを更新しながらトルク指令値を補償することができるので、モータや負荷の粘性摩擦値や摩擦値が経年変化した場合にも、適切にモータを制御することができる。
【００２３】
［付記項］
なお、本出願では、上記一の局面によるモータの制御装置とは別に、以下のような他の構成も考えられる。
【００２４】
（付記項１）
すなわち、上記一の局面によるモータ制御装置において、トルク指令値決定部は、外乱オブザーバにより慣性モーメント値を外乱の推定値として取得するとともに、パラメータ決定部によりパラメータとして摩擦値および粘性摩擦値を決定する制御を行うように構成されている。
【００２５】
ここで、負荷（システム）によっては、粘性摩擦がモータの回転速度（角速度）に対して非線形の特性を有する場合がある。この点を考慮して、本発明では、パラメータ決定部によりパラメータとして摩擦値および粘性摩擦値を決定する制御を行うように構成することにより、摩擦値および粘性摩擦値の両方がモータの回転速度に対して非線形の特性を有する場合にも、適切にモータを制御することができる。
【００２６】
（付記項２）
上記一の局面によるモータ制御装置において、パラメータ決定部は、モータの回転開始時のトルク値を摩擦値として決定する制御を行うように構成されている。
【００２７】
このように構成すれば、モータの回転開始時のトルク値を取得することにより、摩擦値を容易に決定（同定）することができる。
【００２８】
（付記項３）
上記一の局面によるモータ制御装置において、パラメータ決定部は、モータの回転速度の変化値と、モータの回転速度の変化値に対応するモータのトルク値の変化量とに基づいて、粘性摩擦値を決定する制御を行うように構成されている。
【００２９】
このように構成すれば、モータの回転速度の変化値とトルク値の変化量とを取得することにより粘性摩擦値を容易に決定（同定）することができる。
【００３０】
（付記項４）
上記一の局面によるモータ制御装置において、２つのモータを並列して駆動するように構成されており、トルク指令値決定部は、比例積分制御を行わずに比例制御を行うように構成されている。
【００３１】
ここで、２つのモータを並列して駆動する際に、比例積分制御する場合には、高速通信により制御装置を同期しない限り、一般的な電気角センサ（レゾルバ等）を用いた場合に、積分値（ｉ項）の誤差が大きくなり、適切に２つのモータを並列して駆動すること、たとえば、２つのモータのトルクを均等にすること（均等トルク制御）が困難になる。この点を考慮して、本発明では、トルク指令値決定部を、比例積分制御を行わずに比例制御を行うように構成することにより、均等トルク制御を行う場合にも、適切にモータを制御することができる。また、高速通信用の通信部をモータ制御装置に設ける必要がないので、モータ制御装置の構成が複雑化するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態による２台のモータを並列駆動させるためのブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるモータ制御装置の位置制御部の構成を示すブロック線図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるモータ制御装置のモデル予測制御部の構成を示すブロック線図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるモータ制御装置の速度制御部の構成を示すブロック線図である。
【図６】本発明の第１実施形態によるモータ制御装置の摩擦値の波形を示す図である。
【図７】Ｋｔと、Ｋｐと、ωｃと、ωｐｉと、ωｉと、Ｊとの関係を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態によるモータ制御装置のパラメータの記憶制御処理に関するフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２実施形態によるモータ制御装置の粘性摩擦設計値と角速度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３４】
［第１実施形態］
（モータ制御装置の構造）
図１〜図７を参照して、第１実施形態によるモータ制御装置１００の構成について説明する。
【００３５】
図１および図２に示すように、モータ制御装置１００は、速度指令値ωｒｅｆおよびトルク指令値Ｔｒｅｆに基づいて設定された電流指令（ｄ軸電流指令値ｉｄｒｅｆおよびｑ軸電流指令値ｉｑｒｅｆ）により、永久磁石（図示せず）が設けられるモータ２００の駆動を制御するように構成されている。
【００３６】
また、第１実施形態では、モータ制御装置１００が２台設けられており、２台のモータ制御装置１００は、指令制御部１からの位置指令値Ｐｒｅｆをそれぞれ取得するように構成されている。また、モータ２００は、２台設けられている。そして、２台のモータ制御装置１００は、それぞれ、モータ２００に接続されている。そして、２台のモータ制御装置１００は、２台のモータ２００を並列して駆動させるように構成されている。たとえば、モータ制御装置１００は、２台のモータ２００のトルクが均等になるように制御（以下、「均等トルク制御」）するように構成されている。なお、２台のモータ制御装置１００と、２台のモータ２００と、ギア２０２および負荷２０３を含むシステムを、以下「システム」として記載する。
【００３７】
モータ２００には、複数の永久磁石（図示せず）が設けられている。また、モータ２００は、ロータ（図示せず）に永久磁石が埋め込まれたＩＰＭモータ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｍｏｔｏｒ）、または、ロータの表面に永久磁石が配置されたＳＰＭモータ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｍｏｔｏｒ）からなる。また、モータ２００には、モータ２００の電気角θを検出する電気角センサ２０１が設けられている。電気角センサ２０１は、たとえば、レゾルバまたは磁極センサとして構成されており、検出した電気角θをモータ制御装置１００に伝達するように構成されている。
【００３８】
また、図１に示すように、モータ２００は、ギア２０２を介して、負荷２０３に接続されている。ギア２０２は、モータ２００からの回転運動を負荷２０３に伝達するとともに、回転運動の回転数をギア２０２の回転比に基づいて変更するように構成されている。負荷２０３は、第１実施形態では、粘性流体からなるオイルを含む。負荷２０３のオイル（油）は、モータ２００の回転運動により攪拌される。
【００３９】
そして、図２に示すように、モータ制御装置１００は、電気角補正部２と、角速度算出部３と、位置制御部４（速度指令値決定部の一例）と、モデル予測制御部５（トルク指令値決定部の一例）と、電流制御部６（トルク／電流変換部の一例）と、電力変換部７と、電流値取得部８と、記憶部９とを備える。すなわち、モータ制御装置１００は、位置、速度、および、トルク値の多重ループ制御を含むカスケード制御を行うように構成されている。
【００４０】
電気角補正部２は、電気角センサ２０１からの電気角θを取得して、電気角θを補正するように構成されている。そして、電気角補正部２は、補正した電気角θを角速度算出部３および位置制御部４に入力するように構成されている。
【００４１】
角速度算出部３は、電気角補正部２から電気角θを取得して、取得した電気角θに基づいて、角速度（回転角速度）ωを算出するように構成されている。そして、角速度算出部３は、算出した角速度ωをモデル予測制御部５および電流制御部６に入力するように構成されている。
【００４２】
位置制御部４には、指令制御部１から位置指令値Ｐｒｅｆが入力されるとともに、電気角補正部２から電気角θが入力される。そして、図３に示すように、位置制御部４は、比例積分制御（ＰＩ制御）することが可能に構成されている。なお、モータ制御装置１００により均等トルク制御を行う場合には、積分ゲインＫｉを０として、比例制御を行うように構成されている。なお、図３には、位置制御部４のブロック線図を示しているが、位置制御部４の構成はこれに限られず、リミッタや増幅項等が付加されていてもよい。以降、図４、図５および図９においてもリミッタや増幅項等が付加されていてもよい。
【００４３】
具体的には、均等トルク制御を行う場合、位置制御部４は、入力された位置指令値Ｐｒｅｆと電気角θとの偏差に、比例ゲインＫｐを乗算するとともに、乗算された値をリミッタに入力する制御を行う。そして、位置制御部４は、リミッタを介した値に所定の速度ゲイン（Ｋｖｍ／Ｋｃｄ）を乗算するように構成されている。そして、位置制御部４は、速度ゲインが乗算された値に、位置指令値Ｐｒｅｆの速度フィード・フォワード項（速度ＦＦ項：Ｐｒｅｆ／ｄｔ）にフィードフォワードゲインＫｆｆｖを乗算したものを加算した値を、速度指令値ωｒｅｆとして、モデル予測制御部５に出力するように構成されている。
【００４４】
図４に示すように、モデル予測制御部５（トルク指令値決定部の一例）は、速度制御部５１（速度指令値決定部およびトルク指令値決定部の一例）と、トルク制御部５２と、パラメータ決定部５３と、外乱オブザーバ５４とを含む。そして、モデル予測制御部５は、外乱オブザーバ５４により取得された外乱の推定値（慣性モーメント値Ｊおよび粘性摩擦値Ｄを含むトルク推定値Ｔ１＾）と、パラメータ決定部５３により決定されたパラメータ（摩擦値Ｄ０＋＾またはＤ０−＾）とに基づいて、速度制御部５１からのトルク指令値Ｔｒｅｆが補償されたトルク指令値Ｔｒｅｆをトルク制御部５２により決定するように構成されている。すなわち、モデル予測制御部５は、モデル（外乱の推定値およびパラメータ）を用いたモデル予測制御（外乱を数式または数値としてモデル化して補償する制御）を行うように構成されている。
【００４５】
図５に示すように、速度制御部５１には、速度指令値ωｒｅｆおよび角速度ωが入力される。速度制御部５１は、速度指令値ωｒｅｆと角速度ωとの偏差に基づいて、比例積分制御することが可能に構成されている。ここで、第１実施形態では、モータ制御装置１００は、均等トルク制御を行うように構成されており、速度制御部５１は、比例積分制御を行わずに、比例制御を行うように構成されている。すなわち、速度制御部５１では、積分ゲインＫｉが０として設定されている。
【００４６】
具体的には、均等トルク制御を行う場合に、速度制御部５１は、速度指令値ωｒｅｆと角速度ωとの偏差に、比例制御の比例ゲインＫｐを乗算した値をリミッタに入力する。また、このリミッタは、制御ゲインによりリミッタ値が変更されるように構成されている。そして、速度制御部５１は、リミッタを介した値に、所定のトルクゲイン（Ｋｔｍ／Ｋｔｄ）を乗算した値をトルク指令値Ｔｒｅｆとして、トルク制御部５２に出力するように構成されている。
【００４７】
図４に示すように、トルク制御部５２は、速度制御部５１から取得したトルク指令値Ｔｒｅｆに、外乱オブザーバ５４からの外乱の推定値と、パラメータ決定部５３からのパラメータとを加算した値（補償されたトルク指令値Ｔｒｅｆ）をリミッタに入力する。ここで、外乱の推定値は、後述する慣性モーメント値Ｊおよび粘性摩擦値Ｄを含むトルク推定値Ｔ１＾にゲインＫａｄｄ１を乗算した値である。また、パラメータは、後述する摩擦値Ｄ０＋＾またはＤ０−＾にゲインＫａｄｄ２を乗算した値である。そして、トルク制御部５２は、補償されたトルク指令値Ｔｒｅｆを電流制御部６（図２参照）に出力するように構成されている。
【００４８】
電流制御部６は、補償されたトルク指令値Ｔｒｅｆと角速度ωとに基づいて、ｄ軸電流指令値ｉｄｒｅｆとｑ軸電流指令値ｉｑｒｅｆとを算出するように構成されている。そして、電流制御部６は、算出したｄ軸電流指令値ｉｄｒｅｆとｑ軸電流指令値ｉｑｒｅｆとを電力変換部７に出力するように構成されている。
【００４９】
電力変換部７は、電流電圧変換部、２相／３相変換部、ＰＷＭ出力部、および、駆動部を含む。そして、電力変換部７の電流電圧変換部は、ｄ軸電流指令値ｉｄｒｅｆおよびｑ軸電流指令値ｉｑｒｅｆを、それぞれ、ｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値に変換するように構成されている。２相／３相変換部は、ｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値を、逆パーク変換および逆クラーク変換することにより、３相の電圧値に応じた電圧（ｖｕ、ｖｖおよびｖｗ）を出力するように構成されている。
【００５０】
電力変換部７のＰＷＭ出力部は、電圧ｖｕ、ｖｖおよびｖｗに基づいて、駆動部に含まれる互いにブリッジ接続された複数のスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号を出力するように構成されている。そして、電力変換部７の駆動部は、ＰＷＭ信号に基づいて、複数のスイッチング素子を駆動することにより、モータ２００に３相の電圧ｖｕ、ｖｖおよびｖｗを印加するように構成されている。これにより、モータ２００は、印加された電圧ｖｕ、ｖｖおよびｖｗの周期に応じた速度により回転するように構成されている。
【００５１】
電流値取得部８は、モータ２００の各相の励磁電流（Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗ）を取得するとともに、励磁電流に基づいて、クラーク変換およびパーク変換することにより、ｑ軸電流値ｉｑおよびｄ軸電流値ｉｄを算出するように構成されている。そして、電流値取得部８は、算出したｑ軸電流値ｉｑおよびｄ軸電流値ｉｄをモデル予測制御部５および電力変換部７に入力するように構成されている。
【００５２】
記憶部９は、たとえば、不揮発性メモリとして構成されている。ここで、第１実施形態では、記憶部９は、パラメータの初期値（設計値）が予め記憶されているとともに、パラメータ決定部５３により決定されたパラメータを決定されるたびに更新しながら記憶するように構成されている。詳細は、図８を参照して「パラメータの記憶制御処理」において後述する。なお、パラメータには、後述するＤ０＋＾、Ｄ０−＾、Ｒａ＾、ψａ＾、Ｌｄ＾、Ｌｑ＾およびＪが含まれる。
【００５３】
そして、モデル予測制御部５は、パラメータ決定部５３によりパラメータが決定される前は、記憶部９に記憶されたパラメータの初期値（設計値）に基づいて補償されたトルク指令値Ｔｒｅｆを決定する制御するとともに、パラメータ決定部５３によりパラメータが決定された後は、記憶部９に更新されたパラメータに基づいて補償されたトルク指令値Ｔｒｅｆを決定する制御を行うように構成されている。
【００５４】
（パラメータ決定部の構成）
次に、図２、図４および図６を参照して、パラメータ決定部５３の構成について説明する。第１実施形態では、パラメータ決定部５３は、モータ２００の駆動を制御するパラメータとして摩擦値Ｄ０＋＾、Ｄ０−＾を決定（同定）する制御を行うように構成されている。具体的には、まず、パラメータ決定部５３は、モータ２００の駆動を制御するパラメータである、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑ、電機子抵抗Ｒａ、および、トルク定数Ｋｔを決定（同定）するように構成されている。そして、パラメータ決定部５３は、トルク定数Ｋｔと、ｑ軸電流値ｉｑおよびｄ軸電流値ｉｄとに基づいて、摩擦値Ｄ０＋＾、Ｄ０−＾を決定するように構成されている。なお、以下、摩擦値Ｄ０＋＾と摩擦値Ｄ０−＾とを特に区別しない場合には、「摩擦値Ｄ０＾」として記載する。
【００５５】
なお、以下では、ｑ軸電流値ｉｑ、ｄ軸電流値ｉｄ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑ、電機子抵抗Ｒａ、および、トルク定数Ｋｔ、ｄ軸電流指令値（ＰＩ偏差後の値）ｉｄｒｅｆ、ｑ軸電流指令値（ＰＩ偏差後の値）ｉｑｒｅｆ、および、摩擦値Ｄ０＾を、それぞれ、ｉｑ、ｉｄ、Ｌｄ、Ｌｑ、Ｒａ、Ｋｔ、ｉｄｒｅｆ、ｉｑｒｅｆ、および、Ｄ０＾と記載する。
【００５６】
モータ２００を駆動するためのパラメータ（所望のトルクを出力するためのパラメータ）である、Ｒａ、Ｋｔ、ＬｄおよびＬｑは、モータ２００の状態（温度など）によって変化する。また、摩擦の大きさ（摩擦値Ｄ０＾）は、経年変化する。そこで、まず、パラメータ決定部５３は、パラメータを実際にモータ２００が駆動されている（電流が流されている）状態で、実測された様々な測定値と、下記の式（１）とに基づいて決定（同定される）するように構成されている。なお、以下の説明では、Ｋｔの代わりに、ψａが決定される。なお、Ｋｔとψａとは、ψａ＝Ｋｔ／Ｐｎ（Ｐｎは対極数）の関係を有する。
【数１】
2018093572.tif 000003
【００５７】
そして、上記の式（１）を、所定の条件（近似条件など）に基づいて修正することにより、下記の式（１ａ）〜式（１ｅ）が得られる。
【数２】
2018093572.tif 000004
【００５８】
ここで、Ｒａ、ｉｄｒｅｆ、ｉｑｒｅｆ、ψａ、ＬｄおよびＬｑは、現在の値である。ｉｄおよびｉｑは、実測値である。Ｒａ＾、ψａ＾、Ｌｄ＾およびＬｑ＾は、計算後（次回）の値である。そして、上記の式（１ａ）〜（１ｅ）に基づいて、次回の制御に用いられるパラメータが決定される。なお、Ｒａは、式（１ａ）および（１ｂ）のどちらからでも求められるが、ＳＰＭモータでは、ｄ軸電流（ｉｄ）がゼロなので、Ｒａは、式（１ｂ）により求められる。また、パラメータ決定部５３は、決定された各パラメータを記憶部９に記憶（更新）するように構成されている。
【００５９】
そして、第１実施形態では、パラメータ決定部５３は、モータ２００の回転開始時のトルク値Ｔｐを摩擦値Ｄ０＾として決定する制御を行うように構成されている。すなわち、第１実施形態では、摩擦値Ｄ０＾には、モータ２００のモータディテントトルク値Ｔｄｔが含まれる。そして、第１実施形態では、モータ２００と負荷２０３との間には、ギア２０２が設けられているため、摩擦値Ｄ０＾には、ギア２０２を回転させるためのギア摩擦トルク値Ｔｇが含まれる。
【００６０】
また、第１実施形態では、パラメータ決定部５３は、摩擦値Ｄ０＾をモータ２００の正回転時の値（Ｄ０＋＾）とモータ２００の負回転時の値（Ｄ０−＾）とが異なる値（Ｄ０＋＾≠Ｄ０−＾）に決定する制御を行うように構成されている。さらに、Ｄ０＋＾の絶対値と、Ｄ０−＾の絶対値とは異なる大きさを有する。これは、システムによっては正回転時と負回転時との摩擦の大きさが異なることによる。また、パラメータ決定部５３は、決定した摩擦値Ｄ０＋＾およびＤ０−＾を記憶部９に記憶（更新）するように構成されている。
【００６１】
また、摩擦値Ｄ０＾は、トルク定数Ｋｔ（ψａ＾）が同定（決定）された後に、決定される。なお、第１実施形態のシステムは、θにより摩擦の大きさが略変化しないシステムとして構成されており、以下に示す方法を用いて、摩擦値Ｄ０＾を同定することが可能でる。なお、モータ制御装置１００およびモータ２００において、摩擦の大きさがθにより変化するシステムとして構成される場合には、パラメータ決定部５３を、記憶部９に記憶されたマップデータを参照して摩擦値Ｄ０＾が決定（同定）されるように構成することにより、摩擦の大きさがθにより変化する場合にも、適切に制御することが可能となる。
【００６２】
具体的には、モータ２００の角速度ωを０から徐々に大きくして、モータ２００が正回転を開始する直前（時点）のｑ軸電流値ｉｑを取得する。そして、パラメータ決定部５３は、ｑ軸電流値ｉｑにトルク定数Ｋｔを乗算した値を、モータ２００が回転を開始する直前（時点）のトルク値として取得し、取得したトルク値を、正回転用の摩擦値Ｄ０＋＾として決定（同定）するように構成されている（式（２）参照）。
【数３】
2018093572.tif 000005
【００６３】
同様に、モータ２００の角速度ωを０から徐々に小さくして、モータ２００が負回転を開始する直前のｑ軸電流値ｉｑを取得する。そして、パラメータ決定部５３は、ｑ軸電流値ｉｑにトルク定数Ｋｔを乗算した値を、モータ２００が回転を開始する直前のトルク値として取得し、取得したトルク値を、負回転用の摩擦値Ｄ０−＾として決定（同定）するように構成されている（式（３）参照）。ここで、Ｄ０＋＾とＤ０−＾とは、個別に決定され、絶対値は異なる値となる。
【数４】
2018093572.tif 000006
【００６４】
そして、図４に示すように、パラメータ決定部５３は、トルク指令値ＴｒｅｆがΔｔよりも大きい場合には、摩擦値Ｄ０＋＾をフィルタ５３ａに入力するとともに、トルク指令値Ｔｒｅｆが−Δｔよりも小さい場合には、摩擦値Ｄ０−＾をフィルタ５３ａに入力するように構成されている。また、パラメータ決定部５３は、トルク指令値Ｔｒｅｆが−Δｔ以上Δｔ以下の場合には、フィルタ５３ａには、摩擦値Ｄ０＋＾および摩擦値Ｄ０−＾はいずれも入力されない。
【００６５】
ここで、図６に示すように、パラメータ決定部５３は、摩擦値Ｄ０＋＾または摩擦値Ｄ０−＾のモータ２００の回転開始直後の波形がなだらかに立ち上がる形状（ランプ形状：図６の符号Ａ）を有するように摩擦値Ｄ０＋＾、Ｄ０−＾を決定する制御を行うように構成されている。具体的には、パラメータ決定部５３は、フィルタ５３ａ（図４参照）を含み、フィルタ５３ａは、摩擦値Ｄ０＋＾または摩擦値Ｄ０−＾のモータ２００の回転開始直後の波形がなだらかに立ち上がる形状（ランプ形状）を有するように摩擦値Ｄ０＋＾、Ｄ０−＾をフィルタリングするように構成されている。すなわち、パラメータ決定部５３には、摩擦値Ｄ０＋＾、Ｄ０−＾に対してスルーレート処理を行うスルーレート部（フィルタ５３ａ）が設けられる。
【００６６】
また、フィルタ５３ａは、トルク指令値Ｔｒｅｆが大きい程、スルーレートが大きくなるようにフィルタリングし、トルク指令値Ｔｒｅｆが小さい程、スルーレートを小さくなるようにフィルタリングするように構成されている。フィルタ５３ａ、たとえば、ｔ／Ｔｒｅｆを摩擦値Ｄ０＋＾、Ｄ０−＾に乗算するように構成されている。また、フィルタ５３ａは、トルク指令値Ｔｒｅｆの立下り時には、摩擦値Ｄ０＋＾、Ｄ０−＾に対して一定のスルーレート（図６の符号Ｂ）となるように構成されている。
【００６７】
そして、図４に示すように、パラメータ決定部５３は、フィルタ５３ａ（スルーレート）を介した摩擦値Ｄ０＾に、所定のゲインＫａｄｄ２を乗算した値を、速度制御部５１からのトルク指令値Ｔｒｅｆに加算して、トルク指令値Ｔｒｅｆを補償するように構成されている。
【００６８】
また、パラメータ決定部５３は、慣性モーメント値Ｊを決定（同定）するように構成されている。たとえば、パラメータ決定部５３は、モータ２００を一定のトルク指令値Ｔｒｅｆを用いて駆動させた際の立ち上り特性（時間ｔ１から時間ｔ２に変化に伴うトルク値の変化（Ｔ１−Ｔ２））により慣性モーメント値Ｊを決定するように構成されている。すなわち、パラメータ決定部５３は、以下の式（４）により、慣性モーメント値Ｊを決定するように構成されている。なお、慣性モーメント値Ｊは、言い換えると、モータ軸換算全慣性モーメントである。
【数５】
2018093572.tif 000007
【００６９】
（外乱オブザーバの構成）
次に、図４および図７を参照して、外乱オブザーバ５４の構成について説明する。第１実施形態では、外乱オブザーバ５４は、慣性モーメント値（イナーシャ）Ｊおよび粘性摩擦値Ｄをモータ２００の駆動に対する外乱の推定値（トルク推定値Ｔ１＾）として取得（推定）するように構成されている。
【００７０】
まず、トルク基本演算式（回転系）を式（５）に示す。ここで、Ｍｔは、モータトルクであり、Ｏｔは負荷トルク、Ｓは、バネ定数とする。また、Ｍｔ−Ｏｔは、回転軸トルクである。
【数６】
2018093572.tif 000008
【００７１】
そして、以下に、トルク指令値Ｔｒｅｆの比例積分制御に係る式（６）を示す。ここで、比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉは、速度制御部５１における比例積分制御における定数であり、均等トルク制御を行う場合には、Ｋｉ＝０とすることが好ましい。
【数７】
2018093572.tif 000009
【００７２】
また、比例ゲインＫｐと積分ゲインＫｉは、式（７ａ）および（７ｂ）により算出される。ここで、トルク定数Ｋｔは、上記のパラメータ決定部５３により決定（同定）された値が用いられる。また、ωｉは、遮断角速度であり、たとえば、１／（Ｌ／Ｒ）×２０である。Ｌは、ＬｑまたはＬｄである。Ｒは、たとえば、Ｒａである。そして、ωｐｉ＜＜ωｃ＜＜ωｉとすれば、下記の式（７ａ）および（７ｂ）となる。なお、ωｐｉ＝ωｃ／５としている。すなわち、図７に示すように、Ｋｐ×（ｓ＋ωｐｉ）／ｓのグラフとＫｔ／（Ｊ×ｓ）のグラフとの関係に基づいて、最適なＫｐおよびＫｉが決定される。なお、ωｃは、システム遮断周波数であり、ωｐｉは、ＰＩ制御遮断周波数（一般的にωｃ／５）である。
【数８】
2018093572.tif 000010
【００７３】
ここで、式（５）において、負荷トルクＯｔおよびバネ定数Ｓを０とすると、トルク指令値Ｔｒｅｆは、式（８）として表すことができる。また、Ｔ１＾は、外乱の推定値としてのトルク推定値である。そして、以下に、外乱オブザーバ５４におけるモデル式を式（９）として示し、制御対象（プラント）の実モデル式を式（１０）として示す。ここで、外乱オブザーバ５４におけるトルク推定値Ｔ１＾は、式（１１）として表すことが可能である。なお、Ｋｐ１は、比例ゲインであり、Ｋｉ１は、積分ゲインであり、ω＾は角速度推定値である。ここで、Ｋｐ１およびＫｉ１に、慣性モーメント値Ｊおよび粘性摩擦値Ｄの推定値の成分が含まれることになる。
【数９】
2018093572.tif 000011
【００７４】
そして、上記式（９）と式（１０）との差分をとり、式（１１）のＴ１＾を代入し、Ｔ１について解くと、以下の式（１２）になる。そして、式（１２）において、角速度誤差（ω＾−ω）についてまとめると、以下の式（１３）になる。
【数１０】
2018093572.tif 000012
【００７５】
そして、第１実施形態では、摩擦値Ｄ０は、パラメータ決定部５３により摩擦値Ｄ０＋＾またはＤ０−＾として決定（同定）された値により補償されるので、上記式（１３）から摩擦値Ｄ０を除き式（１１）に式（１３）を代入すると、以下の式（１４）となる。すなわち、粘性摩擦値Ｄは、角速度ωに線形に変化する場合に、式（１４）により、慣性モーメント値Ｊと粘性摩擦値Ｄとを含む外乱の推定値としてのトルク推定値Ｔ１＾を取得することが可能となる。
【数１１】
2018093572.tif 000013
【００７６】
また、図４に外乱オブザーバ５４のブロック線図を示す。制御対象から取得した角速度ω（上記（１０）式）と、外乱オブザーバ５４により上記（９）式により推定された角速度推定値ω＾との誤差に基づいて、上記式（１４）からトルク推定値Ｔ１＾が取得される。なお、図４では、外乱オブザーバ５４へのトルク指令値Ｔｒｅｆの入力は、リミッタの前からのトルク指令値Ｔｒｅｆを入力しているが、これに限られず、リミッタの後からのトルク指令値Ｔｒｅｆを入力してもよい。
【００７７】
そして、外乱オブザーバ５４は、推定されたトルク推定値Ｔ１＾にゲインＫａｄｄ１を乗算した値を、速度制御部５１からのトルク指令値Ｔｒｅｆに加算してトルク指令値Ｔｒｅｆを補償するように構成されている。また、トルク推定値Ｔ１＾にゲインＫａｄｄ１を乗算するのみに限られず、トルク推定値Ｔ１＾にフィルタ等を介した値をトルク制御部５２に入力してもよい。
【００７８】
（パラメータの記憶制御処理）
次に、図８を参照して、第１実施形態によるモータ制御装置１００のパラメータの記憶制御処理について説明する。なお、以下の制御処理は、モータ制御装置１００のパラメータ決定部５３および記憶部９により実行される。パラメータには、たとえば、ｉｑ、ｉｄ、Ｌｄ、Ｌｑ、Ｒａ、Ｋｔ、ｉｄｒｅｆ、ｉｑｒｅｆ、Ｄ０＋＾、Ｄ０−＾、および、Ｊが含まれる。
【００７９】
まず、ステップＳ１において、記憶部９に前回のパラメータの記憶値があるか否かが判断される。具体的には、初期値（設計値）以外のパラメータ同定されたパラメータが記憶されているか否かが判断される。記憶値がある場合、ステップＳ２に進み、記憶値がない場合、ステップＳ３に進む。
【００８０】
前回のパラメータの記憶値がある場合に進むステップＳ２において、前回記憶部９に記憶されたパラメータが記憶部９から読み出される。その後、ステップＳ４に進む。また、前回のパラメータの記憶値がない場合に進むステップＳ３において、記憶部９に記憶されたパラメータの初期値が記憶部９から読み出される。その後、ステップＳ４に進む。
【００８１】
ステップＳ４において、パラメータの決定（同定）が完了したか否かが判断される。パラメータの決定が完了するまでこの判断は繰り返され、パラメータの決定が完了した場合に、ステップＳ５に進む。
【００８２】
ステップＳ５において、ステップＳ４で同定されたパラメータの設定が行われる。その後、ステップＳ６に進む。
【００８３】
ステップＳ６において、モータ制御装置１００がシャットダウンされるか否かが判断される。モータ制御装置１００がシャットダウンされるまでこの判断が繰り返され、モータ制御装置１００がシャットダウンされる場合、ステップＳ７に進む。
【００８４】
ステップＳ７において、ステップＳ４において決定されたパラメータが記憶部９に記憶される。その後、モータ制御装置１００のパラメータの記憶制御処理が終了される。
【００８５】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００８６】
第１実施形態では、上記のように、モデル予測制御部５を、慣性モーメント値Ｊと粘性摩擦値Ｄと摩擦値Ｄ０とが、外乱オブザーバ５４により外乱の推定値として取得されるか、または、パラメータ決定部５３によりパラメータとして決定されるかのいずれかの制御を行うように構成する。これにより、モデル予測制御部５のモデル予測制御に慣性モーメント値Ｊだけでなく、粘性摩擦値Ｄおよび摩擦値Ｄ０の推定値またはパラメータが追加されるので、負荷２０３の粘性摩擦（オイルの粘性に起因して生じるモータ２００の駆動に対する抵抗力）またはモータ２００または負荷２０３の摩擦（ギア摩擦トルク値Ｔｇおよびモータディテントトルク値Ｔｄｔ）が比較的大きい場合にも、適切にトルク指令値Ｔｒｅｆを補償することができる。また、モータ２００や負荷２０３の粘性摩擦の大きさや摩擦の大きさの個体ばらつきや、粘性摩擦の大きさおよび摩擦の大きさが経年変化した場合にも、適切にトルク指令値Ｔｒｅｆを補償することができる。また、カスケード制御を行うモータ制御装置１００において、モデル予測制御部５のトルク指令値Ｔｒｅｆについて、粘性摩擦値Ｄおよび摩擦値Ｄ０に関する補償を行うので、速度制御部５１により補償を行う場合と異なり、比例積分制御におけるゲインが過剰に増大されるのを抑制することができる。これにより、カスケード制御を行うモータ制御装置１００における制御の安定性を向上させることができる。
【００８７】
ここで、摩擦値Ｄ０は、モータ２００の角速度ωに対して固定の値となる。このため、外乱オブザーバ５４により摩擦値Ｄ０を線形の値として推定して取得する場合には、取得した摩擦値Ｄ０に基づいて安定してトルク指令値Ｔｒｅｆを補償できない場合がある。この点を考慮して、第１実施形態では、上記のように構成することにより、パラメータ決定部５３によりパラメータとして摩擦値Ｄ０を決定（同定）する制御を行うように構成することにより、慣性モーメント値Ｊに加えて摩擦値Ｄ０に基づいてトルク指令値Ｔｒｅｆを安定して補償することができる。
【００８８】
また、第１実施形態では、上記のように、慣性モーメント値Ｊに加えて、粘性摩擦値Ｄおよび摩擦値Ｄ０の両方に基づいてトルク指令値Ｔｒｅｆを補償することができるので、モータ２００の流体の負荷２０３の粘性に起因する粘性摩擦の大きさおよびモータ２００およびモータ２００の負荷２０３に生じる摩擦の大きさが比較的大きい場合にも、適切にモータ２００の制御を行うことができる。
【００８９】
また、第１実施形態では、上記のように、モータ２００をオイルポンプ等のオイルを負荷２０３とする装置の一部を構成する場合に、効果的に粘性摩擦値Ｄに基づいてトルク指令値Ｔｒｅｆを補償することができる。
【００９０】
また、第１実施形態では、上記のように、モータ２００が回転を開始する際に生じる摩擦が考慮されたトルク指令値Ｔｒｅｆを決定することができる。また、第１実施形態のように、モータ２００と負荷２０３との間にギア２０２が設けられている場合には、摩擦値Ｄ０にギア摩擦トルク値Ｔｇを含むことにより、より精度良くモータ２００を制御することができる。
【００９１】
また、第１実施形態では、上記のように、モータ２００を正回転（ωが正）および負回転（ωが負）の両方に駆動可能に構成する場合にも、適切に摩擦値Ｄ０を決定することができる。
【００９２】
また、第１実施形態では、上記のように、摩擦値Ｄ０によるトルク指令値Ｔｒｅｆの補償に起因して、モータ２００の回転開始直後のトルク指令値Ｔｒｅｆの波形が急峻になり、ノイズや振動が生じてしまうのを抑制することができる。
【００９３】
また、第１実施形態では、上記のように、モータ制御装置１００により初めてモータ２００を駆動する際にも、予め記憶された初期値に基づいて適切にモータ２００を制御することができる。そして、パラメータが決定された後は、パラメータを更新しながらトルク指令値Ｔｒｅｆを補償することができるので、モータ２００や負荷２０３の粘性摩擦値Ｄや摩擦値Ｄ０が経年変化した場合にも、適切にモータ２００を制御することができる。
【００９４】
［第２実施形態］
次に、図２および図９を参照して、本発明の第２実施形態によるモータ制御装置３００について説明する。第２実施形態では、外乱オブザーバ５４により粘性摩擦値Ｄがトルク推定値Ｔ１＾として推定されるように構成されていた第１実施形態とは異なり、パラメータ決定部５３により粘性摩擦値Ｄ＋＾、Ｄ−＾が決定（同定）されるように構成されている。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００９５】
第２実施形態のモータ制御装置３００は、図９に示すように、モデル予測制御部３０５を備える。モデル予測制御部３０５（トルク指令値決定部の一例）は、速度制御部５１（速度指令値決定部の一例）と、トルク制御部３５２と、パラメータ決定部３５３と、外乱オブザーバ３５４とを含む。
【００９６】
そして、モデル予測制御部３０５、外乱オブザーバ３５４により慣性モーメント値Ｊをトルク推定値Ｔ１＾として取得するとともに、パラメータ決定部３５３によりパラメータとして摩擦値Ｄ０＋＾およびＤ０−＾と粘性摩擦値Ｄ＋＾およびＤ−＾とを決定する制御を行うように構成されている。
【００９７】
トルク制御部３５２は、速度制御部５１から取得したトルク指令値Ｔｒｅｆに、外乱オブザーバ３５４からの外乱の推定値（慣性モーメント値Ｊを含むトルク推定値Ｔ１＾）と、パラメータ決定部３５３からのパラメータ（摩擦値Ｄ０＋＾またはＤ０−＾にゲインＫａｄｄ２を乗算した値および粘性摩擦値Ｄ＋＾またはＤ−＾にゲインＫａｄｄ３および角速度ωを乗算した値）とを加算した値（補償されたトルク指令値Ｔｒｅｆ）をリミッタに入力する。そして、トルク制御部３５２は、補償されたトルク指令値Ｔｒｅｆを電流制御部６（図２参照）に出力するように構成されている。
【００９８】
ここで、第２実施形態では、パラメータ決定部３５３は、モータ２００をトルク値Ｔ１が角速度ωに対して線形となる角速度ωで駆動させるとともに、互いに異なる角速度ωａおよびωｂの変化量（ωａ−ωｂ）と、角速度ωａおよびωｂの変化量に対応するモータ２００のトルク値Ｔ１ａおよびＴ１ｂの変化量（Ｔ１ａ−Ｔ１ｂ）とに基づいて、粘性摩擦値Ｄ＾（正回転の場合Ｄ＋＾、負回転の場合Ｄ−＾）を決定（同定）する制御を行うように構成されている。
【００９９】
具体的には、パラメータ決定部３５３は、角速度ωａによりモータ２００が駆動されている状態でのｑ軸電流値ｉｑａを電流値取得部８（図２参照）から取得するとともに、角速度ωｂによりモータ２００が駆動されている状態でのｑ軸電流値ｉｑｂを電流値取得部８から取得するように構成されている。そして、パラメータ決定部３５３は、正回転の場合Ｄ＋＾として、負回転の場合Ｄ−＾として、以下の式（１５）を用いて、粘性摩擦値Ｄ＋＾およびＤ−＾を決定（同定）するように構成されている。
【数１２】
2018093572.tif 000014
【０１００】
また、Ｄ＋＾の絶対値と、Ｄ−＾の絶対値とは異なる値に決定されてもよいし、同一の絶対値に決定されていてもよい。また、図１０に示すように、粘性摩擦の大きさが角速度ωにより変化する場合には、記憶部９に、粘性摩擦設計値Ｄｓと角速度ωとの関係を示すマップデータを予め記憶しておくことが好ましい。この場合、パラメータ決定部３５３は、同定したＤ＋＾およびＤ−＾をマップデータの参照に基づいて比率補正する制御を行うように構成されている。
【０１０１】
そして、図９に示すように、パラメータ決定部３５３は、角速度ωが０より大きい場合には、粘性摩擦値Ｄ＋＾にωを乗算した値に、ゲインＫａｄｄ３（１以下の値であり、たとえば、０．８）を乗算した値を、トルク制御部３５２に入力するように構成されている。また、パラメータ決定部３５３は、角速度ωが０より小さい場合には、粘性摩擦値Ｄ−＾にωを乗算した値に、ゲインＫａｄｄ３を乗算した値を、トルク制御部３５２に入力するように構成されている。また、パラメータ決定部３５３は、角速度ωが略０の場合には、粘性摩擦値Ｄ＋＾およびＤ−＾の値は、トルク制御部３５２に入力しないように構成されている。
【０１０２】
また、パラメータ決定部３５３は、第１実施形態によるパラメータ決定部５３と同様に、決定された摩擦値Ｄ０＋＾またはＤ０−＾に基づいて、トルク指令値Ｔｒｅｆを補償するように構成されている。これにより、第２実施形態では、モデル予測制御部３０５は、パラメータとして決定された粘性摩擦値Ｄ＋＾またはＤ−＾と摩擦値Ｄ０＋＾またはＤ０−＾とに基づいて、トルク指令値Ｔｒｅｆを補償するように構成されている。
【０１０３】
また、外乱オブザーバ３５４は、第１実施形態による外乱オブザーバ５４と同様に、トルク推定値Ｔ１＾を推定するように構成されている。そして、モデル予測制御部３０５は、慣性モーメント値Ｊを含む推定されたトルク推定値Ｔ１＾と、決定（同定）された粘性摩擦値Ｄ＋＾またはＤ−＾と、摩擦値Ｄ０＋＾またはＤ０−＾とに基づいて、トルク指令値Ｔｒｅｆを補償する（モデル予測制御を行う）ように構成されている。また、パラメータの記憶制御処理（図８参照）においては、図８のパラメータに粘性摩擦値Ｄ＋＾またはＤ−＾が含まれる。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０４】
［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１０５】
負荷２０３（システム）によっては、粘性摩擦の成分が角速度ωに対して非線形の特性（粘性摩擦設計値Ｄｓがモータ２００の角速度ω2に比例）を有する場合がある。この点を考慮して、第２実施形態では、パラメータ決定部３５３によりパラメータとして摩擦値Ｄ０＋＾およびＤ０−＾および粘性摩擦値Ｄ＋＾およびＤ−＾を決定する制御を行うように構成することにより、摩擦値Ｄ０＋＾およびＤ０−＾および粘性摩擦値Ｄ＋＾およびＤ−＾の両方がモータ２００の回転速度に対して非線形の特性を有する場合にも、適切にモータ２００を制御することができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０６】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【０１０７】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、負荷としてのオイルに適用するモータを制御するモータ制御装置の構成の例をして示したが、本発明では、これに限られない。たとえば、負荷としてオイル以外の粘性流体（たとえば、水）に適用するモータを制御するようにモータ制御装置を構成してもよい。
【０１０８】
また、上記第１および第２実施形態では、２台のモータに対して均等トルク制御を行う例を示したが、本発明では、これに限られない。すなわち、１台のモータの駆動を制御する場合でも、上記第１および第２実施形態の構成は、効果的である。たとえば、上記第１および第２実施形態の構成において１台のモータの駆動を制御するようにモータ制御装置を構成する場合には、積分ゲインＫｉ≠０とすることが好ましい。
【０１０９】
また、上記第１および第２実施形態では、計算式として上記式（１）〜式（１５）の例を示したが、本発明では、これに限られない。すなわち、慣性モーメント値Ｊ、粘性摩擦値Ｄ、および、摩擦値Ｄ０を、モータを駆動させるための値（推定値、同定した値）として取得可能であれば、上記式（１）〜式（１５）以外の式を用いてもよい。
【０１１０】
また、上記第１および第２実施形態では、モータと負荷との間にギアを設ける例を示したが、本発明では、これに限られない。すなわち、モータと負荷との間にギアが不要であれば、設けなくてもよい。
【０１１１】
また、上記第２実施形態では、パラメータ決定部において、波形がなだらかに立ち上がる形状を有するようにフィルタリングするフィルタ（スルーレート）により、摩擦値Ｄ０＋＾、Ｄ０−＾に対してフィルタリングする例を示したが、本発明では、これに限られない。すなわち、粘性摩擦値Ｄ＋＾、Ｄ−＾に対してもスルーレートを設けてもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
４  位置制御部（速度指令決定部）
５、３０５  モデル予測制御部（トルク指令値決定部）
６  電流制御部（トルク／電流変換部）
９  記憶部
５２、３５２  トルク制御部（トルク指令値決定部）
５３、３５３  パラメータ決定部
５４、３５４  外乱オブザーバ
１００、３００  モータ制御装置
２００  モータ
２０２  ギア
２０３  負荷
【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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