(57)【要約】【課題】モータ制御装置の異常検知性能を向上する。【解決手段】位置指令とモータの位置検出値とに基づいてモータ４を制御する位置フィードバック制御部３１を備えたモータ制御装置３であって、位置指令、および位置フィードバック制御部で用いる制御パラメータに基づいて許容位置偏差値を逐次算出し、許容位置偏差値の変化に逐次対応する検知閾値を算出する算出部３３と、位置指令と位置検出値との差分値である位置偏差と検知閾値との比較により異常を検知する異常検知部３４と有し、算出部３３は、位置指令の時間変化率である位置指令速度と同じ方向に、許容位置偏差値に検出レベル値αを加算して検知閾値を算出する。【選択図】図３
2018137848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置指令とモータの位置検出値とに基づいて前記モータを制御する位置制御部を備えたモータ制御装置であって、
前記位置指令、および前記位置制御部で用いる制御パラメータに基づいて許容位置偏差値を逐次算出し、前記許容位置偏差値の変化に逐次対応する位置偏差過大閾値を算出する算出部、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記算出部は、
前記位置指令の時間変化率である位置指令速度と同じ方向に、前記許容位置偏差値に所定量を加算して前記位置偏差過大閾値を算出する、
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】
前記位置偏差過大閾値を所定のタイミングで固定する固定部、
を更に有することを特徴とする請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記固定部は、
前記所定のタイミングを、前記位置指令速度が減速開始するタイミングとする、
ことを特徴とする請求項３記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記固定部は、
前記位置偏差過大閾値を、現在の値を維持するように固定する、
ことを特徴とする請求項３又は４記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記固定部は、
前記位置偏差過大閾値を、前記モータの位置決め完了時点で固定解除する、
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記固定部は、
前記位置偏差過大閾値を、前記位置指令速度が再加速開始時点で固定解除する、
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記制御パラメータは、少なくとも前記位置制御部における位置ループゲイン、フィードフォワードゲインのいずれか一方を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記位置指令と前記位置検出値との差分値である位置偏差と前記位置偏差過大閾値との比較により異常を検知する異常検知部、
を更に有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
位置指令とモータの位置検出値とに基づいて前記モータを制御するモータ制御方法であって、
前記位置指令、および前記モータの制御で用いる制御パラメータに基づいて許容位置偏差値を逐次算出し、前記許容位置偏差値の変化に逐次対応する位置偏差過大閾値を算出すること
を実行することを特徴とするモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、モータ制御装置及びモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータの数値制御において位置偏差があらかじめ単一に設定された許容値を越えた場合にアラーム通知する手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】昭６３−２６８００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、低速時には位置偏差が増大するのに時間がかかるため、この間に異常が発生しても位置偏差が固定的に設定された閾値を超えるまでに時間がかかって異常検知が遅延してしまう。
【０００５】
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、異常検知性能を向上できるモータ制御装置及びモータ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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、位置指令とモータの位置検出値とに基づいて前記モータを制御する位置制御部を備えたモータ制御装置であって、前記位置指令、および前記位置制御部で用いる制御パラメータに基づいて許容位置偏差値を逐次算出し、前記許容位置偏差値の変化に逐次対応する位置偏差過大閾値を算出する算出部、を有するモータ制御装置が適用される。
【０００７】
また、本発明の別の観点によれば、位置指令とモータの位置検出値とに基づいて前記モータを制御するモータ制御方法であって、前記位置指令、および前記モータの制御で用いる制御パラメータに基づいて許容位置偏差値を逐次算出し、前記許容位置偏差値の変化に逐次対応する位置偏差過大閾値を算出することを実行するモータ制御方法が適用される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、モータ制御装置の異常検知性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の機械制御システムの概略的なシステムブロック構成の一例を表す図である。
【図２】フィードバック制御部を含めたフィードバック制御系と、調整部との間における各情報の送受関係を表す図である。
【図３】インチング位置決め制御した場合の位置指令速度、位置検出値、検知閾値、及び許容位置偏差値の時間変化を表すタイムチャートである。
【図４】図２の制御ブロックから位置制御系フィードバックループを抜き出し簡略化して表す制御ブロック図である。
【図５】図４の制御ブロックを位置指令から位置偏差を出力するよう変形した図である。
【図６】位置フィードバック制御部内で位置フィードフォワード制御も併せて行う場合の制御ブロック図の一例を表す図である。
【図７】図６の制御ブロックから位置フィードフォワード制御も併せて位置制御系フィードバックループを抜き出し簡略化して表す制御ブロック図である。
【図８】図７の制御ブロックを位置指令から位置偏差を出力するよう変形した図である。
【図９】図９の制御ブロックを変形して整理した図である。
【図１０】実位置偏差の時間変化パターンが許容位置偏差値より遅れた場合の図３に対応するタイムチャートである。
【図１１】固定部を備えた場合の制御ブロック図の一例を表す図である。
【図１２】固定部で検知閾値を固定した場合の図１０に対応するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
＜機械制御システムの概略構成＞
図１は、本実施形態のモータ制御装置を備えた機械制御システムの概略的なシステムブロック構成の一例を表している。この機械制御システムは、モータの駆動を制御することにより駆動機械の可動部分に対する位置決め制御を行うシステムである。図１において、機械制御システム１は、上位制御装置２と、モータ制御装置３と、モータ４と、駆動機械５とを有している。
【００１２】
上位制御装置２は、例えば特に図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、操作部、表示部等を備えた汎用パーソナルコンピュータ等で構成されており、操作部を介して操作者から入力された各種設定や指令に基づいて、後述する駆動機械５の可動部分に対して位置決めさせたい位置指令を生成し、モータ制御装置３に入力する。
【００１３】
モータ制御装置３は、上位制御装置２から入力された位置指令に基づいて駆動電力を生成しモータ４に入力する。この際、モータ４が備える後述のエンコーダ４１ａから出力された位置検出値に基づいて、位置フィードバック制御を行う。このモータ制御装置３は、位置フィードバック制御部３１と、インバータ３２と、算出部３３と、異常検知部３４とを有している。
【００１４】
位置フィードバック制御部３１（位置制御部）は、上述した位置指令と位置検出値とに基づいて電流指令の生成を行う処理部である。この位置フィードバック制御部３１における処理は、後述する位置ループゲインＫＰなどの制御パラメータを用いて行われるものであり、本実施形態の例ではこの制御パラメータは上記の上位制御装置２から別途入力されて当該位置フィードバック制御部３１内に設定されるとともに、同一の制御パラメータが後述の算出部３３にも入力される。なお、制御パラメータは、図示しないエンジニアリングツールを用いて入力してもよい。また、この位置フィードバック制御部３１内で行われる処理の制御ブロックについては後の図２で詳述する。
【００１５】
インバータ３２は、上記位置フィードバック制御部３１が出力した電流指令に基づくＰＷＭ制御などにより、特に図示しない外部の商用電力をモータ４に給電する駆動電力に変換する電力変換部である。
【００１６】
算出部３３は、上位制御装置２が出力した位置指令に基づいて検知閾値を算出する処理部である。なお、この算出部３３における検知閾値の算出内容については、後に詳述する。
【００１７】
異常検知部３４は、上記算出部３３が算出した検知閾値と、上記位置フィードバック制御部３１の内部で算出された位置偏差との比較結果に基づいて上記モータ４と駆動機械５における異常の有無を検知し、異常を検知した場合に外部にアラーム信号を出力して異常の発生を報知する。なお、このアラーム信号は、別途設けた表示装置で出力してもよいし、上記の上位制御装置２に入力してもよい。
【００１８】
モータ４は、例えば同期回転型の３相交流モータであり、当該モータ４の出力軸の回転位置を位置検出値として出力するエンコーダ４１ａを一体に備えている。なお、この例に限られず誘導型、直動型などの他の種類のモータを適用してもよい。
【００１９】
駆動機械５は、モータ４の出力軸に連結して駆動される機械であり、その可動部分はモータ４の出力軸の回転位置に連動して駆動される。
【００２０】
＜フィードバック制御系と各部の関係について＞
図２は、位置フィードバック制御部３１を含めたフィードバック制御系と、算出部３３及び異常検知部３４との間における各情報の送受関係の一例を示している。なお、ここでいうフィードバック制御系とは、上記の位置フィードバック制御部３１と、その制御対象であるモータ４及び駆動機械５をまとめたモータ・駆動機械とで構成されており、これらの数理モデルを伝達関数形式の制御ブロックで表している。この図２においては、位置フィードバック制御部３１と、モータ・駆動機械４０と、算出部３３と、異常検知部３４が示されている。
【００２１】
位置フィードバック制御部３１は、減算器５１、位置比例制御器Ｐ、減算器５２、速度比例積分制御器ＰＩ、及び速度演算器５３を有している。
【００２２】
減算器５１は、外部から入力された位置指令から、モータ・駆動機械４０から検出された検出位置を減算してそれらの間の位置偏差を出力する。位置比例制御器Ｐでは、この位置偏差に位置ループゲインＫＰを乗算して速度指令が出力される。本実施形態の例では、この位置ループゲインＫＰの値が制御パラメータとして上位制御装置２から入力され、固定的に設定されている。
【００２３】
減算器５２は、上記の速度指令から、後述の速度演算器５３から出力された速度検出値を減算してそれらの間の速度偏差を出力する。速度比例積分制御器ＰＩでは、この速度偏差に速度ループゲインＫＶ、速度積分定数ＴＶを乗算して（具体的な一例としてＫＶ（１＋１／ＴＶｓ）を乗算して）トルク指令が出力される。なお、この図２中においては、図示の煩雑を避けるため上記インバータ３２の図示を省略しており、トルク指令に相当する電流指令がそのまま駆動電力としてモータ・駆動機械４０に入力するよう示されている。
【００２４】
速度演算器５３は、モータ・駆動機械４０から検出された位置検出値（モータ位置）に基づいて速度検出値（モータ４の出力速度）を出力する演算器であり、具体的には微分器ｓで構成すればよい。
【００２５】
モータ・駆動機械４０は、上記図１におけるモータ４と駆動機械５に相当し、モータ４の回転子と駆動機械５の可動部分とを連結させた可動機構全体の慣性モーメントＪに基づく数理モデルである。
【００２６】
以上のように位置フィードバック制御部３１とモータ・駆動機械４０で構成する本実施形態の例のフィードバック制御系は、位置比例制御系のフィードバックループと、速度比例積分制御系のフィードバックループの２重ループ構成（いわゆるＰ−ＰＩ制御）となっている。なお、位置比例積分制御系を用いた構成としてもよい。
【００２７】
そして算出部３３は、上記位置フィードバック制御部３１に入力されるものと同一の位置指令と位置ループゲインＫＰに基づいて検知閾値を算出し、異常検知部３４に入力する。異常検知部３４は、この検知閾値と、上記位置フィードバック制御部３１の減算器５１が出力した位置偏差との比較によって上記モータ・駆動機械４０における異常の有無を検知し、異常が発生した場合にアラーム信号を出力する。
【００２８】
以上の構成の機械制御システム１において、モータ制御装置３は、エンコーダ４１ａから出力された位置検出値が上記の位置指令に追従するようモータ４に給電する駆動電力を制御する位置フィードバック制御を行いつつ、モータ４及び駆動機械５における異常を検知した際にはアラーム信号を出力する。
【００２９】
＜本実施形態の特徴＞
モータ４の位置制御として、上述した本実施形態の例のように位置指令とモータ４の位置検出値との間の位置偏差に基づいて速度指令やトルク指令（電流指令）を生成し、さらにこれらの指令に基づいてモータ４を制御する位置フィードバック制御が適用される場合が多い。
【００３０】
このような位置フィードバック制御においては、位置偏差が所定の閾値以上となった場合にモータ４を含む制御対象に何らかの異常があったと判断し、位置偏差過大として異常検知する機能を有する場合がある。そして、位置偏差は位置指令速度（位置指令の時間変化率；後述）が大きいほど大きくなる傾向があるため、これまでは上記の閾値が指令パターン中の最高速度（最大の位置指令速度）に対応した比較的高い値に固定的に設定されていた。
【００３１】
しかしながら、位置指令速度が低速である場合には位置偏差が増大するのに時間がかかるため、この間に例えば故障によってモータ４が動作しないような異常が発生しても、位置偏差が上述した高い値に固定設定された閾値を超えるまでに時間がかかって異常検知が遅延してしまう。
【００３２】
これに対して本実施形態では、位置指令、および位置フィードバック制御部３１で用いる制御パラメータとしての位置ループゲインＫＰに基づいて許容位置偏差値（後述）を逐次算出し、許容位置偏差値の変化に逐次対応する検知閾値を算出する算出部３３、を有している。この算出部３３は、時間変化する位置指令に対応して発生すると予想される理論的な位置偏差、すなわち許容位置偏差値を逐次算出する。そして、この許容位置偏差値もまた時間変化する値であり、この許容位置偏差値を基準としてその変化に逐次対応した検知閾値を算出部３３が算出する。これにより、位置指令とそれに対応して発生すると予想される位置偏差の時間変化に対して、その時点で適切となる検知閾値を逐次設定でき、閾値を固定化した場合と比較して制御状況に応じた柔軟な異常検知が可能となる。以下において、この異常検知手法の詳細について順次説明する。
【００３３】
＜検知閾値の算出手法について＞
図３は、モータ位置を位置決め制御した場合の位置指令速度及び位置検出値の時間変化を表すタイムチャート（図中上方側）と、対応する検知閾値及び許容位置偏差値の時間変化を表すタイムチャート（図中上方側）を示している。
【００３４】
上記のフィードバック制御系に対して位置決め制御を行った場合、位置指令の時間変化率である位置指令速度は図示するような略台形形状のパターンで時間変化する（図中上側の実線曲線参照）。つまり、移動開始の加速移動中は位置指令速度が線形増加し、その後の等速度移動中では位置指令速度が一定となり、減速移動中では位置指令速度が線形減少する。これに対してモータ４が実際に出力する速度、すなわち上記速度演算器が出力する速度検出値は、位置指令速度の略台形パターンとほぼ同形状としつつも時間軸が少し遅れた非線形的（角が曲線ぎみ）なパターンで時間変化する（図中上側の一点鎖線曲線参照）。
【００３５】
このような位置指令速度と速度検出値の時間変化の差によって位置指令と位置検出値との差分値である位置偏差が発生するが、通常時におけるその時間変化のパターンは位置指令速度と位置ループゲインＫＰに基づく所定の演算によって予想することができる。本実施形態においてはこのように理論的に発生が予想される位置偏差を許容位置偏差値とし、その時間変化のパターンもまた図示するように略台形形状のパターンとなる。具体的には、許容位置偏差値は、位置指令速度が加速を開始してから非線形的に増加し、位置指令速度と速度検出値が一致する間は一定となり、位置指令速度が減速を開始してから非線形的に減少するよう時間変化する（図中下方側における破線曲線参照）。
【００３６】
この許容位置偏差値を算出するための具体的な演算式について、以下に説明する。まず本実施形態では、位置偏差の変動に基づいて異常検知を行うものであり、その位置偏差を求める上では速度制御系フィードバックループからの影響は低いためその存在を無視できる。このため、上記図２中のフィードバック制御系から速度制御系フィードバックループを省略し、位置制御系フィードバックループのみを抜き出すと図４に示すような制御ブロックとなる。図中では、演算を簡略化するため速度ループゲインＫＶ、速度積分定数ＴＶを「１」に置き換え（具体的には上記例の速度比例積分制御器ＰＩ＝ＫＶ（１＋１／ＴＶｓ）を「１」に置き換え）、速度演算器、慣性モーメントＪ、積分器（１／ｓ）を省略している。そして、位置指令から位置偏差を出力するようにこの制御ブロックを変形すると、図５に示す制御ブロックとなる。
【００３７】
この図５の制御ブロックより、位置指令から位置偏差までの伝達関数は以下のように表せる。
2018137848.tif 000003
ここで、位置指令速度と速度検出値が一致する等速度区間、すなわち許容位置偏差値が一定となる区間での許容位置偏差は以下の式で表せる。
2018137848.tif 000004
ただし、式中のＦは位置指令速度であり、Ｘｒｅｆ（ｓ）（＝Ｆ／ｓ２）は位置指令である。
【００３８】
そして、最終値の定理から、定常状態での位置偏差（定常偏差）は以下の式で表せる。
2018137848.tif 000005
以上から、各時点の許容位置偏差値εは、その時点の位置指令速度Ｆの瞬時値を位置ループゲインＫＰで除した値に近似できる。これにより、上記図３における許容位置偏差値の時間波形のパターンは、高さを１／ＫＰ倍にした位置指令速度の略台形形状の時間変化パターンに略一致するとみなせる。
【００３９】
なお以上に示した各時間変化パターンについて、モータ４の回転方向を図示する例と逆方向とした位置決め制御を行った場合には、位置指令速度、速度検出値、及び許容位置偏差値がそのまま時間軸に関して上下対称となるパターンで時間変化する（特に図示せず）。
【００４０】
そして本実施形態では、このように算出される許容位置偏差値の瞬時値に対して、位置指令速度と同じ方向に所定量の検出レベル値αを加算して上記の検知閾値を算出する。具体的には、上記の算出部３３は、まず入力された位置指令からその時点の位置指令速度Ｆを算出し、これに基づいて検知閾値ＬＴＨを、
2018137848.tif 000006
で算出する。すなわち上記の算出部３３は、位置指令Ｆ及び位置ループゲインＫＰに基づいて許容位置偏差値εを逐次算出し、この許容位置偏差値εの時間変化に逐次対応する検知閾値ＬＴＨを算出する。なお、この検知閾値ＬＴＨが各請求項記載の位置偏差過大閾値に相当する。
【００４１】
この検知閾値ＬＴＨの時間波形パターンは、上記図３中下側の点線曲線で示すように、許容位置偏差値の時間変化パターン（破線曲線参照）の形状をそのまま上方へ検出レベル値αだけオフセットしたパターンとなる。
【００４２】
なお、検出レベル値αは常に正の値であり、上述したように位置指令速度と同じ方向に加算されるため、モータ４の回転方向が逆方向である場合の検知閾値ＬＴＨは、
2018137848.tif 000007
となる。この場合の検知閾値ＬＴＨの時間変化パターンは、許容位置偏差値の時間変化パターンの形状をそのまま下方へ検出レベル値αだけオフセットしたパターンとなる（特に図示せず）。
【００４３】
そして上記の異常検知部３４は、入力された実位置偏差（減算器５１が出力した実際の位置偏差）が上記の検知閾値ＬＴＨを超えた際、つまり実位置偏差の絶対値が検知閾値ＬＴＨの絶対値より大きくなった際に、モータ４又は駆動機械５に異常が発生したとしてアラーム信号を出力する。ここで通常時には実位置偏差が理論上の許容位置偏差値と略一致して時間変化しているとした場合、モータ４又は駆動機械５の異常によって実位置偏差が検出レベル値α分だけ増加するだけですぐにその異常を検知できる。このため、検出レベル値αを適宜小さな値に設定することで異常検知の感応性を向上できる。
【００４４】
＜本実施形態による効果＞
以上説明したように、本実施形態の機械制御システム１は、モータ制御装置３が、位置指令、および位置フィードバック制御部３１で用いる位置ループゲインＫＰ（制御パラメータ）に基づいて許容位置偏差値を逐次算出し、この許容位置偏差値の時間変化に逐次対応する検知閾値を算出する算出部３３、を有している。この算出部３３は、時間変化する位置指令（位置指令速度）に対応して発生すると予想される理論的な位置偏差、すなわち許容位置偏差値を逐次算出する。そして、この許容位置偏差値もまた時間変化する値であり、この許容位置偏差値を基準としてその変化に逐次対応した検知閾値を算出部３３が算出する。これにより、位置指令とそれに対応して発生すると予想される位置偏差の時間変化に対して、その時点で適切となる検知閾値を逐次設定でき、閾値を固定化した場合と比較して制御状況に応じた柔軟な異常検知が可能となる。この結果、モータ制御装置３の異常検知性能を向上できる。
【００４５】
また、本実施形態では特に、算出部３３は、位置指令の時間変化率である位置指令速度Ｆと同じ方向に、許容位置偏差値εに所定量の検出レベル値αを加算（オフセット）して検知閾値を算出する。これにより、検知閾値ＬＴＨは、正常運転の場合に発生が予想される許容位置偏差値εの理論変動値に対して、その絶対値が常に所定量（固定値）の検出レベル値α分だけ大きい値に逐次設定される。そして、実位置偏差の絶対値が許容位置偏差値εから検出レベル値α分だけ越えるよう増大するだけで異常が発生したとみなすことができ、それだけ異常検知の速度や感応性を向上させることができる。
【００４６】
また、本実施形態では特に、制御パラメータは、位置フィードバック制御部３１における位置ループゲインＫＰを含んでいる。これにより、算出部３３は、位置フィードバック制御部３１中で位置偏差の発生に大きく影響を与える位置ループゲインＫＰの制御パラメータを反映した許容位置偏差値ε及び検知閾値ＬＴＨを具体的かつ機能的に算出でき、モータ制御装置３の異常検知性能を向上できる。
【００４７】
また、本実施形態では特に、位置指令と位置検出値との差分値である位置偏差と検知閾値との比較により異常を検知する異常検知部３４、を更に有している。これにより、異常検知部３４は、実際に発生する位置偏差と算出部３３が算出した検知閾値に基づく異常検知を具体的かつ機能的に行うことができる。
【００４８】
＜変形例＞
なお、以上説明した実施形態は、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【００４９】
＜変形例１：位置フィードフォワード制御も行う場合＞
図６は、位置フィードバック制御部３１内で位置フィードフォワード制御も併せて行う場合の上記図２に対応する制御ブロック図の一例を示している。この図６において、位置フィードバック制御部３１Ａは、上記図２に示した内容からさらに位置指令を微分する微分器５４と、この微分器５４の出力に乗算する位置フィードフォワードゲインＫＦと、この乗算値を位置ループゲインＫＰの乗算値に加算する加算器５５（図中では減算器５２と一体で示している）とを備えている。また、算出部３３には、位置フィードバック制御部３１に入力設定されているものと同じ位置フィードフォワードゲインＫＦが制御パラメータとして入力される。この図２に示すように位置フィードフォワード制御も行う場合には、その制御パスが実位置偏差の発生に大きく影響を与えるため、算出部３３はそれに対応した検知閾値を算出するのが望ましい。
【００５０】
図７は、上記図６の制御ブロック図から上述した位置フィードフォワード制御の制御パスも含めた位置制御系フィードバックループを抜き出して示している。なお、この制御ブロックにおいても、上記図４と同様に速度制御系フィードバックループを省略し簡略化している。この図７において、微分器ｓから位置フィードフォワードゲインＫＦ、加算器５５、積分器１／ｓを介して減算器５１の直前まで通じるパスがいわゆるフィードフォワードパスに相当し、加算器５５の直後から積分器１／ｓを介して減算器５１の直前まで通じるパスがいわゆるフィードバックパスに相当する。
【００５１】
そして、位置指令から位置偏差を出力するようにこの制御ブロックを変形すると、図８に示すような制御ブロックになる。この図８のうち、微分器ｓから位置フィードフォワードゲインＫＦを介して積分器１／ｓまで通じるパスが上記のフィードフォワードパスに相当し、位置ループゲインＫＰから積分器１／ｓまで通じるパスが上記のフィードバックパスに相当する。これをさらに変形して整理すると、図９に示すような制御ブロックとなる。
【００５２】
この図５の制御ブロックより、位置指令から位置偏差までの伝達関数は以下のように表せる。
2018137848.tif 000008
ここで、等速度区間での許容位置偏差は以下の式で表せる。
2018137848.tif 000009
【００５３】
そして、最終値の定理から、定常状態での位置偏差（定常偏差）は以下の式で表せる。
2018137848.tif 000010
【００５４】
以上から、本変形例における許容位置偏差値εは、その時点の位置指令速度Ｆの瞬時値をＫＰ′（＝ＫＰ／（１−ＫＦ））で除した値に近似できる。これに基づいて算出部３３は、検知閾値ＬＴＨを、
2018137848.tif 000011
で算出すればよい。
【００５５】
以上説明したように、本変形例では、制御パラメータは、位置フィードフォワードゲインＫＦを含んでいる。これにより、算出部３３は、位置フィードバック制御部３１中で位置偏差の発生に大きく影響を与える位置フィードフォワードゲインＫＦの制御パラメータも併せて反映した許容位置偏差値ε及び検知閾値ＬＴＨを具体的かつ機能的に算出でき、モータ制御装置３の異常検知性能を向上できる。
【００５６】
＜変形例２：実位置偏差が許容位置偏差値より遅れる場合＞
現実的な位置フィードバック制御の挙動としては、制御の遅れや負荷の状況、又は速度ループゲインＫＶの設定不良などに起因して、上記図３に対応する図１０に示すように実際に発生する実位置偏差（図中下側の実線曲線参照）が理論的な許容位置偏差値より遅れたパターンで時間変化する場合が多い。このため、算出部３３が算出した検知閾値そのままの値と実位置偏差を比較した場合には、異常がない場合でも位置指令速度の減速中に位置偏差が検知閾値を超えてしまう可能性があり、誤って異常を検知してしまう場合がある。
【００５７】
これに対して本変形例におけるモータ制御装置３は、検知閾値を所定のタイミングで固定することで上記の異常の誤検知を回避する。図１１は、このように検知閾値を固定する固定部を備えた場合の上記図２に対応する図を示している。この図１１において、算出部３３は検知閾値とともに位置指令速度も出力し、これらが固定部３５に入力される。固定部３５は、通常時には入力された検知閾値をそのまま異常検知部３４に出力するが、入力された位置指令速度の変化に基づく所定のタイミングで検知閾値を現在の値（その時点の値）に維持するよう固定して出力する。
【００５８】
また本実施形態の例では、位置フィードバック制御部３１内で発生した位置偏差（減算器５１が出力した実位置偏差）も固定部３５に入力されており、この位置偏差の変化に基づく所定のタイミングで検知閾値の固定を解除し、算出部３３から入力された検知閾値をそのまま異常検知部３４に出力する。
【００５９】
そして、上記固定部３５が位置指令速度の減速開始タイミングで検知閾値の固定を開始し、位置偏差が略０となったタイミングで検知閾値の固定を解除した場合には、図１２に示すような時間変化パターンで異常検知部３４に入力される検知閾値が変化する（図中下側の点線曲線参照）。すなわち、位置指令速度が減速中である間においてのみ検知閾値が最高値のまま固定されることで、実位置偏差が検知閾値を超えることがなくなり異常の誤検知を回避できる。
【００６０】
以上説明したように、本変形例の機械制御システム１は、検知閾値を所定のタイミングで固定する固定部３５を更に有している。これにより、上記のように実際の位置偏差の時間変化パターンが許容位置偏差値の時間変化パターンより遅れた場合でも、当該位置偏差が検知閾値を超える可能性を低減でき、すなわち異常の誤検知を回避することができる。
【００６１】
また、本変形例では特に、固定部３５は、位置指令速度が減速開始するタイミングで検知閾値の固定を開始する。上述した位置偏差の時間変化パターンの遅れに起因した異常の誤検知は、特に位置指令速度が減速中である際に発生しやすい。このため、位置指令速度が減速開始するタイミングで固定部３５が検知閾値を固定することで、減速中の異常の誤検知を回避することができる。
【００６２】
また、本変形例では特に、固定部３５は、検知閾値を現在の値を維持するように固定する。これにより、位置偏差の時間変化パターンに遅れが生じる程度では検知閾値を超えることがなくなるため、異常の誤検知を回避できる。
【００６３】
また、本変形例では特に、固定部３５は、モータ４の位置決め完了時点で検知閾値の固定を解除する。モータ４の位置決めが完了した時点（これは位置指令速度が０となった時点ではなく、あくまでモータ位置が停止した時点（オーバーシュートなどの停止時振動を考慮する意図））では、当該モータ４の位置検出値が変動を停止して位置指令と一致した安定状態となり、すなわち位置偏差が消失する（０となる）。このようなモータ４の位置決め完了時点では位置偏差の時間変化パターンの遅れによる影響がなくなるため、固定部３５が検知閾値の固定を解除しても異常の誤検知を回避でき、以降における正しい異常検知が可能となる。
【００６４】
なお、特に図示しないが、固定部３５は、位置指令速度が再加速を開始する時点で検知閾値の固定を解除するようにしてもよい。上述した位置偏差の時間変化パターンの遅れに起因した異常の誤検知は、位置指令速度が加速中である際には発生しにくい。このため、位置指令速度が再加速を開始する時点で固定部３５が検知閾値の固定を解除することで、以降における正しい異常検知が可能となる。
【００６５】
なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。
【００６６】
また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさ、形状、位置等が「同一」「同じ」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に同じ」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。
【００６７】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００６８】
１            機械制御システム
２            上位制御装置
３            モータ制御装置
４            モータ
５            駆動機械
３１，３１Ａ  位置フィードバック制御部（位置制御部）
３２          インバータ
３３          算出部
３４          異常検知部
３５          固定部
４０          モータ・駆動機械
ＫＰ            位置ループゲイン（制御パラメータ）
ＫＦ            位置フィードフォワードゲイン（制御パラメータ）
Ｐ            位置比例制御器
ＰＩ          速度比例積分制御器
【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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【図１２】
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