(57)【要約】      （修正有）【課題】ＣＰＵの演算時間が短く、かつ、使用するメモリの個数が少ない位置決め用関数発生装置と位置決め用関数発生方法、更には、それを利用した電動機を提供する。【解決手段】目標位置入力と、速度指令入力と、加速時間入力と、減速時間入力と、サンプリング時間とを入力し、位置指令を生成して出力すると共に、減速時においては、減速演算回数と減速時移動量とにより導出される位置指令減速パタン補正値により、位置指令単調減速パタンに対して、順次、補正を行うことにより、減速時位置指令を出力し、減速時位置指令を生成する際には、減速時移動量に対して、減速演算回数により、前回剰余加算割算を実行することにより、位置指令減速パタン補正値を導出する。【選択図】図２
2011113500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標位置入力と、速度指令入力と、加速時間入力と、減速時間入力と、サンプリング時間とを入力し、位置指令を生成して出力すると共に、減速時においては、減速演算回数と減速時移動量とにより導出される位置指令減速パタン補正値により、位置指令単調減速パタンに対して、順次、補正を行うことにより、減速時位置指令を出力する位置決め用関数発生方法において、
前記減速時位置指令を生成する際には、前記減速時移動量に対して、前記減速演算回数により、前回剰余加算割算を実行することにより、前記位置指令減速パタン補正値を導出することを特徴とする位置決め用関数発生方法。
【請求項２】
前記請求項１に記載した位置決め用関数発生方法において、前記位置指令は、前記減速時位置指令に加えて、更に、加速時位置指令を含んでいることを特徴とする位置決め用関数発生方法。
【請求項３】
前記請求項２に記載した位置決め用関数発生方法において、前記位置指令は、前記減速時位置指令及び前記加速時位置指令に加えて、更に、一定速時位置指令を含んでいることを特徴とする位置決め用関数発生方法。
【請求項４】
目標位置入力と、位置指令生成動作指令入力と、位置指令出力とにより位置指令生成パタン切換え信号と減速回数生成信号を出力する位置指令生成状態管理処理部と、
速度指令入力と加速時間入力と減速時間入力とサンプリング時間と位置指令生成パラメータ生成タイミング信号により加速度パルスと一定速パルスと現速度パルスと位置指令生成パラメータ生成完了信号を出力する位置指令生成パラメータ生成処理部と、
前記位置指令生成パラメータ生成処理部からの加速度パルスにより加速時位置指令を出力する位置指令加速パタン生成処理部と、
前記位置指令生成パラメータ生成処理部からの一定速パルスにより一定速時位置指令を出力する位置指令一定速パタン生成処理部と、
前記位置指令生成パラメータ生成処理部からの減速度パルスに基づいて減速時位置指令を出力する位置指令減速パタン生成処理部と、
前記位置指令生成状態管理処理部からの位置指令生成パタン切換信号により、前記位置指令加速パタン生成処理部、前記位置指令減速パタン生成処理部、前記位置指令減速パタン生成処理部の何れかからの出力を、選択的に、前記位置指令出力として出力する位置指令生成パタン切換ＳＷとによって構成される位置決め用関数発生装置において、
前記位置指令減速パタン生成処理部は、
前記減速度パルスにより位置指令単調減速パタンを生成する位置指令単調減速パタン生成処理部と、
前記位置指令生成状態管理処理部からの減速演算回数と減速時移動量とから位置指令減速パタン補正値を生成する減速パタン補正データ生成処理部と、
前記位置指令単調減速パタン生成処理部からの位置指令単調減速パタンを、前記減速パタン補正データ生成処理部からの位置指令減速パタン補正値により補正する手段を備えていると共に、前記減速時移動量に対して、前記減速演算回数により、前回剰余加算割算を、順次、実行することにより、前記位置指令減速パタン補正値を導出するように構成されていることを特徴とする位置決め用関数発生装置。
【請求項５】
前記請求項４の位置決め用関数発生装置において、前記位置指令生成状態管理処理部からの位置指令生成パタン切換信号により、前記位置指令生成パタン切換ＳＷを介して、前記位置指令加速パタン生成処理部からの加速時位置指令から、前記位置指令一定速パタン生成処理部からの一定速時位置指令へ、そして、前記位置指令減速パタン生成処理部からの前記減速時位置指令へ、順次、切り換えるように構成されていることを特徴とする位置決め用関数発生装置。
【請求項６】
前記請求項４の位置決め用関数発生装置において、前記位置指令生成状態管理処理部からの位置指令生成パタン切換信号により、前記位置指令生成パタン切換ＳＷを介して、前記位置指令加速パタン生成処理部からの加速時位置指令から、前記位置指令減速パタン生成処理部からの前記減速時位置指令へ直接切り換えることにより、位置指令出力を強制的に減速停止することが可能に構成されていることを特徴とする位置決め用関数発生装置。
【請求項７】
回転子と、当該回転子の周囲に設けられた固定子と、前記回転子及び前記固定子の何れかに巻装されたコイルに駆動電流を供給する駆動電流供給手段とを備えた電動機において、前記駆動電流供給手段は、その一部に、
目標位置入力と、位置指令生成動作指令入力と、位置指令出力とにより位置指令生成パタン切換え信号と減速回数生成信号を出力する位置指令生成状態管理処理部と、
速度指令入力と加速時間入力と減速時間入力とサンプリング時間と位置指令生成パラメータ生成タイミング信号により加速度パルスと一定速パルスと現速度パルスと位置指令生成パラメータ生成完了信号を出力する位置指令生成パラメータ生成処理部と、
前記位置指令生成パラメータ生成処理部からの加速度パルスにより加速時位置指令を出力する位置指令加速パタン生成処理部と、
前記位置指令生成パラメータ生成処理部からの一定速パルスにより一定速時位置指令を出力する位置指令一定速パタン生成処理部と、
前記位置指令生成パラメータ生成処理部からの減速度パルスに基づいて減速時位置指令を出力する位置指令減速パタン生成処理部と、
前記位置指令生成状態管理処理部からの位置指令生成パタン切換信号により、前記位置指令加速パタン生成処理部、前記位置指令減速パタン生成処理部、前記位置指令減速パタン生成処理部の何れかからの出力を、選択的に、前記位置指令出力として出力する位置指令生成パタン切換ＳＷとによって構成される位置決め用関数発生装置において、
前記位置指令減速パタン生成処理部は、
前記減速度パルスにより位置指令単調減速パタンを生成する位置指令単調減速パタン生成処理部と、
前記位置指令生成状態管理処理部からの減速演算回数と減速時移動量とから位置指令減速パタン補正値を生成する減速パタン補正データ生成処理部と、
前記位置指令単調減速パタン生成処理部からの位置指令単調減速パタンを、前記減速パタン補正データ生成処理部からの位置指令減速パタン補正値により補正する手段を備えていると共に、前記減速時移動量に対して、前記減速演算回数により、前回剰余加算割算を、順次、実行することにより、前記位置指令減速パタン補正値を導出するように構成されている位置決め用関数発生装置とを備えていることを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置決め用関数発生装置と位置決め用関数発生方法に関し、特に、電動機などの運転制御にも使用される位置決め用関数発生装置及び方法、更には、それを利用した電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、位置決め用関数発生方法としては、例えば、以下の特許文献１にも示すように、位置決め用関数を時間関数として導出する方法、そして、例えば、以下の特許文献２及び特許文献３にも示すように、位置決め用関数を漸近法で導出する方法の２つの方法が既に知られている。また、かかる位置決め用関数発生方法を実行するための位置決め用関数発生装置は、一般に、例えば、電動機の制御装置を構成するＣＰＵの一部を利用することによって構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０２−１２１００５号公報
【特許文献２】特開平０５−３４１８４７号公報
【特許文献３】特開２００８−１７１２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以下、特に、導出する位置決め用関数が直線加減速パタンの場合において、前述した２つの方法で導出する位置決め用関数ついて述べる。
【０００５】
まず、特許文献１に開示された位置決め用関数を時間関数として導出する方法について説明する。この特許文献１に開示された位置決め用関数は、時間ｔ、指令加減速度ａ、指令加速度ａ０、指令減速度ｄ０、運転モード切換時速度ｖ０、モード切換時位置ｐ０を入力パラメータとし、そして、指令位置Ｐ（ｔ）を出力パラメータとした時間関数として、以下の式（式１）〜（式７）のように導出される。
【０００６】
Ｐ（ｔ）＝（（１／２）×ａ）ｔ２＋ｖ０×ｔ＋ｐ０・・・（式１）
ｖ０＝０（但し、運転開始時から、加速時間終了時まで）・・・（式２）
ｖ０＝加速終了時の速度（但し、一定速運転開始時から、一定速運転終了時まで）・・・（式３）
ｖ０＝一定速終了時の速度（但し、減速開始時から、減速時間終了時まで）・・・（式４）
ａ＝ａ０（但し、運転開始時から、加速時間終了時まで）・・・（式５）
ａ＝０（但し、一定速運転開始時から、一定速運転終了時まで）・・・（式６）
ａ＝ｄ０（但し、減速開始時から、減速時間終了時まで）・・・（式７）
【０００７】
この「位置決め用関数を時間関数として導出する方法」では、位置決め用関数が２次関数であるため、演算が複雑となってしまい、位置決め用関数発生装置として使用するＣＰＵを高性能なものとすることが必要となるという問題点があった。
【０００８】
次に、上記特許文献２と特許文献３に開示された方法、即ち、位置決め用関数を漸近法で導出する方法について説明する。即ち、この位置決め用関数は、演算回数ｋ、サンプリング時間Ｔｓ、速度指令ｖｒ、加速時間Ｔａ、減速時間Ｔｄ、位置指令余りＰａｍｒ（＝目標位置Ｐｒを単位時間での位置変化量（ｖｒ×Ｔｓ）で割った余り）を入力パラメータとし、そして、指令位置Ｐ（ｔ）を出力パラメータとした差分方程式として、以下の式（式８）〜（式１４）のように導出される。また、ｋが最終値となった時に、Ｐｉ（ｋ）は目標位置Ｐｒとなる。
【０００９】
Ｐｉ（ｋ）＝Ｐ（ｋ−１）＋（ｖｒ×Ｔｓ）（但し、０≦ｋ＜最終値）・・・（式８）
Ｐｉ（ｋ）＝Ｐ（ｋ−１）＋Ｐａｍｒ（但し、ｋ＝最終値）・・・（式９）
Ｐ（ｋ）＝Ｐｉ（ｋ）の移動平均結果(＝加速時間Ｔａ÷サンプリング時間Ｔｓ）（但し、加速時）・・・（式１０）
Ｐ（ｋ）＝Ｐｉ（ｋ）（但し、一定速時）・・・（式１１）
Ｐ（ｋ）＝Ｐｉ（ｋ）の移動平均結果（＝減速時間Ｔｄ÷サンプリング時間Ｔｓ）（但し、減速時）・・・（式１２）
【００１０】
ここで、移動平均とは、今回のサンプリングデータＳＭＡｉｎ（ｋ）、移動平均回数Ｎｓｍａを入力データとし、移動平均結果ＳＭＡｏｕｔ（ｋ）を出力データとした場合、以下のような演算のことを示す。
【００１１】
ＳＭＡｏｕｔ（ｋ）    ＝ＳＭＡｉｎｔ（ｋ）÷Ｎｓｍａ・・・（式１３）
ＳＭＡｉｎｔ（ｋ）    ＝ＳＭＡｉｎｔ（ｋ−１）
＋ＳＭＡｉｎ（ｋ）
−ＳＭＡｉｎ（ｋ−Ｎｓｍａ）・・・（式１４）
【００１２】
即ち、この「位置決め用関数を漸近法で導出する方法」では、位置決め用関数が単純な差分方程式となるため、演算が簡単であり、位置決め用関数発生装置として使用するＣＰＵとして、高性能のものは必要とされないが、しかしながら、その演算の中で、移動平均処理を行うことから、演算に必要なメモリが多くなってしまうという問題があった。特に、加減速時間を長く設定する際には、非常に多くのメモリが必要となってしまう。
【００１３】
このように、上述した従来技術では、一般的に制御装置を構成すると同時に、その一部を利用して関数発生装置を構成するＣＰＵに対し、多大の負荷となってしまう、又は、余分なメモリの増設を必要とするなどの問題点があった。
【００１４】
そこで、本発明では、上述した従来技術における問題点に鑑み、即ち、位置決め用関数を発生する際に使用するＣＰＵの演算時間が短く（負荷が小さく）、かつ、使用するメモリの個数が少ない（余分なメモリを必要としない）、位置決め用関数発生装置、及び、位置決め用関数発生方法、更には、これを利用した電動機を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、まず、目標位置入力と、速度指令入力と、加速時間入力と、減速時間入力と、サンプリング時間とを入力し、位置指令を生成して出力すると共に、減速時においては、減速演算回数と減速時移動量とにより導出される位置指令減速パタン補正値により、位置指令単調減速パタンに対して、順次、補正を行うことにより、減速時位置指令を出力する位置決め用関数発生方法において、前記減速時位置指令を生成する際には、前記減速時移動量に対して、前記減速演算回数により、前回剰余加算割算を実行することにより、前記位置指令減速パタン補正値を導出する位置決め用関数発生方法が提供される。
【００１６】
なお、本発明では、前記記載の位置決め用関数発生方法において、前記位置指令は、前記減速時位置指令に加えて、更に、加速時位置指令を含んでいてもよく、又は、前記位置指令は、前記減速時位置指令及び前記加速時位置指令に加えて、更に、一定速時位置指令を含んでいてもよい。
【００１７】
また、本発明によれば、やはり上記の目的を達成するため、目標位置入力と、位置指令生成動作指令入力と、位置指令出力とにより位置指令生成パタン切換え信号と減速回数生成信号を出力する位置指令生成状態管理処理部と、速度指令入力と加速時間入力と減速時間入力とサンプリング時間と位置指令生成パラメータ生成タイミング信号により加速度パルスと一定速パルスと現速度パルスと位置指令生成パラメータ生成完了信号を出力する位置指令生成パラメータ生成処理部と、前記位置指令生成パラメータ生成処理部からの加速度パルスにより加速時位置指令を出力する位置指令加速パタン生成処理部と、前記位置指令生成パラメータ生成処理部からの一定速パルスにより一定速時位置指令を出力する位置指令一定速パタン生成処理部と、前記位置指令生成パラメータ生成処理部からの減速度パルスに基づいて減速時位置指令を出力する位置指令減速パタン生成処理部と、前記位置指令生成状態管理処理部からの位置指令生成パタン切換信号により、前記位置指令加速パタン生成処理部、前記位置指令減速パタン生成処理部、前記位置指令減速パタン生成処理部の何れかからの出力を、選択的に、前記位置指令出力として出力する位置指令生成パタン切換ＳＷとによって構成される位置決め用関数発生装置において、前記位置指令減速パタン生成処理部は、前記減速度パルスにより位置指令単調減速パタンを生成する位置指令単調減速パタン生成処理部と、前記位置指令生成状態管理処理部からの減速演算回数と減速時移動量とから位置指令減速パタン補正値を生成する減速パタン補正データ生成処理部と、前記位置指令単調減速パタン生成処理部からの位置指令単調減速パタンを、前記減速パタン補正データ生成処理部からの位置指令減速パタン補正値により補正する手段を備えていると共に、前記減速時移動量に対して、前記減速演算回数により、前回剰余加算割算を、順次、実行することにより、前記位置指令減速パタン補正値を導出するように構成されている位置決め用関数発生装置が提供される。
【００１８】
また、本発明では、前記記載の位置決め用関数発生装置において、前記位置指令生成状態管理処理部からの位置指令生成パタン切換信号により、前記位置指令生成パタン切換ＳＷを介して、前記位置指令加速パタン生成処理部からの加速時位置指令から、前記位置指令一定速パタン生成処理部からの一定速時位置指令へ、そして、前記位置指令減速パタン生成処理部からの前記減速時位置指令へ、順次、切り換えるように構成されてもよく、又は、前記位置指令生成状態管理処理部からの位置指令生成パタン切換信号により、前記位置指令生成パタン切換ＳＷを介して、前記位置指令加速パタン生成処理部からの加速時位置指令から、前記位置指令減速パタン生成処理部からの前記減速時位置指令へ直接切り換えることにより、位置指令出力を強制的に減速停止することが可能に構成されてもよい。
【００１９】
加えて、本発明では、やはり上記の目的を達成するため、回転子と、当該回転子の周囲に設けられた固定子と、前記回転子及び前記固定子の何れかに巻装されたコイルに駆動電流を供給する駆動電流供給手段とを備えた電動機において、前記駆動電流供給手段は、その一部に、前記に記載の位置決め用関数発生装置を備えていることを電動機が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
上述した本発明になる位置決め用関数発生装置及び方法、並びに、それを利用した電動機によれば、位置決め用関数を発生する際に使用するＣＰＵの演算時間が短く、かつ、使用するメモリの個数が少ないことから、実用的にも優れた位置決め用関数発生方法、それを利用した位置決め用関数発生装置、更には、それを利用した電動機が提供することが可能となるという優れた効果を発揮することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の位置決め用関数発生装置を利用してその運転を制御する電動機の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の位置決め用関数発生装置の動作原理を説明するための各部の出力波形を示す図である。
【図３】上記本発明の位置決め用関数発生装置内部の詳細構造（実施例１）を示すブロック図である。
【図４】上記実施例１になる位置決め用関数発生装置における運転状態の遷移を示す状態遷移図である。
【図５】本発明の第二の実施例（実施例２）になる減速停止機能付きの位置決め用関数発生装置の詳細構造を示すブロック図である。
【図６】上記実施例２になる減速停止機能付きの位置決め用関数発生装置における運転状態の遷移を示す状態遷移図である。
【図７】上記実施例２である減速停止機能付きの位置決め用関数発生装置が出力する信号波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
まず、添付の図１（ａ）及び（ｂ）には、以下にも詳細に説明する位置決め用関数発生装置を利用して、例えば、その回転位置指令を発生し、もって、その運転を制御する電動機の概略構成が示されている。
【００２４】
一般的に、これらの図にも示すように、（ｉ）ＣＰＵ１００単体により位置決め用関数発生装置を構成し、当該関数発生装置により発生した関数（位置指令）を、電動機の制御回路であるサーボアンプ２００等（例えば、電力アンプ等を含む駆動回路）へ出力し、もって、電動機３００の回転子又は固定子に巻設された巻線に流す電力（電圧や電流）を制御するもの（図１（ａ）を参照）。
【００２５】
或いは、（ｉｉ）１個のマイコンによりサーボアンプ２００を構成し、関数発生装置２１０と共に、電動機の制御回路２２０、更には、各種の機能を実現するためのブロック２３０…を一体に構成し、その出力により（必要な場合には、更に、電力アンプ等を介し）、電動機３００の回転子又は固定子に巻設された巻線に流す電力（電圧や電流）を制御するもの（図１（ｂ）を参照）などがある。本発明は、これら図１（ａ）及び（ｂ）において、特に、位置決め用関数発生装置として利用される。また、図１（ｂ）では、サーボアンプ２００は、更に、Ｉ／Ｆ部２４０を備えており、当該Ｉ／Ｆ部を介して例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）４００に接続されてもよく、その場合、当該ＰＣにより電動機制御のための各種の入力を行うようにすることも可能である。
【００２６】
続いて、上述した位置決め用関数発生装置の詳細について、以下に添付の図面を参照しながら説明する。しかしながら、まず、本発明になる位置決め関数生成方法について、添付の図２を参照しながら説明する。
【００２７】
本発明によれば、位置決め関数は、演算回数ｋ、サンプリング時間Ｔｓ、速度指令ｖｒ、加速時間Ｔａ、減速時間Ｔｄ、目標位置Ｐｒを入力パラメータとし、指令位置Ｐ（ｔ）を出力パラメータとした差分方程式として、以下の（式１５）、（式１６）のように導出される。
【００２８】
Ｐ（ｋ）＝Ｐ（ｋ−１）＋Ｐｄｌｔ（ｋ）（但し、加速時、一定速時）・・・（式１５）
Ｐ（ｋ）＝Ｐ（ｋ−１）＋Ｐｄｌｔ（ｋ）＋Ｐｈｏｓｅｉ（ｋ）（但し、減速時）・・・（式１６）
【００２９】
なお、ｋが最終値となった時に、Ｐ（ｋ）は目標位置Ｐｒとなる。
また、上記の式における加速時、一定速時、減速時における速度パルスＰｄｌｔ（ｋ）、は、以下のようになる。
【００３０】
Ｐｄｌｔ（ｋ）＝Ｐｄｌｔ（ｋ−１）＋Ｐｄｌｔａ（但し、加速時）・・・（式１７）
Ｐｄｌｔ（ｋ）＝Ｐｄｌｔｃ（但し、一定速時）・・・（式１８）
Ｐｄｌｔ（ｋ）＝Ｐｄｌｔ（ｋ−１）＋Ｐｄｌｔｄ（但し、減速時）・・・（式１９）
【００３１】
さらに、ここで、上述した式における加速度パルスＰｄｌｔａと、減速度パルスＰｄｌｔｄと、一定速パルスＰｄｌｔｃは、位置決め関数動作の開始時（ｋ＝０）において、下記の（式２０）、（式２１）、（式２２）のように導出される。
【００３２】
Ｐｄｌｔａ        ＝（Ｖｒ×Ｔｓ２）÷Ｔａ（式２０）
Ｐｄｌｔｄ        ＝（Ｖｒ×Ｔｓ２）÷Ｔｄ（式２１）
Ｐｄｌｔｃ        ＝Ｖｒ×Ｔｓ（式２２）
ここで、
Ｐｄｌｔａ：加速度パルス、
Ｐｄｌｔｃ：一定速パルス、
Ｐｄｌｔｄ：減速度パルス、
Ｖｒ：速度指令入力、
Ｔａ：加速時間入力、
Ｔｄ：減速時間入力、
Ｔｓ：サンプリング時間である。
【００３３】
また、上述した位置指令減速パタン補正値Ｐｈｏｓｅｉ（ｋ）は、減速時にのみ演算を行う値であり、下記の（式２３）、（式２４）のように導出する。
【００３４】
Ｐｈｏｓｅｉ（ｋ）＝−（Ｐｄｍｖ＋Ｐｈｏｄｄ（ｋ−１））÷Ｎｄｍｖ・・・（式２３）
Ｐｈｏｄｄ（ｋ）＝（Ｐｄｍｖ＋Ｐｈｏｄｄ（ｋ−１））％Ｎｄｍｖ・・・（式２４）
【００３５】
このように、本発明では、特に、減速終了時において、この位置指令減速パタン補正値Ｐｈｏｓｅｉ（ｋ）により、演算誤差を補正することで、運転速度＝０、位置指令Ｐ（ｋ）＝目標位置Ｐｒとなるように制御する。即ち、図２（ａ）において、減速が開始されると、その後に移動すべき距離である減速時移動量Ｐｄｍｖ（図２（ａ）において斜線部で示す面積に対応する）から、上記（式１９）のように速度指令を補正しながら以下の演算誤差を補正して、もって、位置指令Ｐ（ｋ）＝目標位置Ｐｒとなるように制御する。
【００３６】
なお、この時、上記（式２３）、（式２４）のように、減速時移動量Ｐｄｍｖ、減速演算回数Ｎｄｍｖは、減速の開始時にのみ演算を行う値であり、以下のように導出される。
【００３７】
Ｐｄｍｖ＝Ｐｒ−Ｐ（ｋｄ）・・・（式２５）
Ｎｄｍｖ＝Ｐｄｌｔ（ｋｄ）÷Ｐｄｌｔｄ・・・（式２６）
ｋｄ＝減速開始時の演算回数ｋ・・・（式２７）
【００３８】
即ち、減速を開始した後、図２（ｂ）にも示すように、複数回に亘って誤差の補正演算を行う。この誤差の補正演算では、最初は、減速時移動量Ｐｄｍｖを減算演算回数Ｎｄｍｖで割ることで導出することで、位置指令減速パタン補正値Ｐｈｏｓｅｉ（ｋ）を算出する。その際、上記割算の結果、割り切れない場合には、その余りは次の演算において、減速時移動量に加算され、同様の演算が繰り返し行われる。即ち、減速時においては、減速時移動量Ｐｄｍｖに、更に、割算結果の余り前回の値Ｐｈｏｄｄ（ｋ−１）を加えた加算値であるＰｄｍｖ＋Ｐｈｏｄｄ（ｋ−１）を減算演算回数Ｎｄｍｖで割ることで、位置指令減速パタン補正値Ｐｈｏｓｅｉ（ｋ）を導出する。なお、このような割算を、「前回剰余加算割算」と称する。
【００３９】
このように、減速期間においては、以上に述べた誤差の補正演算を繰り返して行うことによれば、速度指令を補正しながら位置指令Ｐ（ｋ）＝目標位置Ｐｒとなるように制御することができると共に、上述した従来技術のように、メモリ使用量が多くなる処理である移動平均処理によることなく、余分なメモリを必要とせずに、好適に、減速パタンの生成を実現することが可能となる。
【００４０】
以上からも明らかなように、本発明になる位置決め関数生成方法では、位置決め用関数が単純な差分方程式となるため（特に、上記（式１５）、（式１６）を参照）、即ち、上記特許文献１のような２次関数を含んでおらず、演算が簡単であり、位置決め用関数発生装置として使用するＣＰＵを高性能のものとする必要がなくなる。また、上述した特許文献２と特許文献３のように、移動平均処理を行うこともなく、そのため、かかる演算のための余分なメモリを必要とすることもない。即ち、ＣＰＵの演算時間が短く（負荷が小さく）、かつ、使用するメモリの個数が少ない（余分なメモリを必要としない）位置決め用関数発生方法であることが明らかである。
【００４１】
以下、上述した位置決め関数生成方法を採用することにより回転電機の位置決め用関数を発生する装置である、所謂、位置決め用関数発生装置の詳細について、添付の図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００４２】
図３は、本発明の実施例１になる位置決め用関数発生装置の構成を示すブロック図である。この図２において、符号１は位置指令生成状態管理処理部を、２は位置指令生成パラメータ生成処理部を、３は位置指令加速パタン生成処理部を、４は速度指令一定速パタン生成処理部を、５は位置指令減速パタン生成処理部を示す。そして、図にも明らかなように、前記位置指令減速パタン生成処理部は、位置指令単調減速パタン生成処理部５１と、減速パタン補正データ生成処理部５２と、減速演算回数生成処理５３と、そして、加算器５４とによって構成している。また、図中において、６は位置指令生成パタン切換ＳＷである。なお、これらの構成要件は、実際には、上述したＣＰＵ１００又はマイコン１００’において、そのメモリ内に予め格納されたソフトウェアを起動することによって実行されるものである。しかしながら、本発明は、必ずしもそれのみに限定されるものではなく、その一部又はその全部を、例えば、論理演算回路として構成することも可能であろう。
【００４３】
次に、上記にその構成の一例を説明した位置決め用関数発生装置の動作、即ち、位置決め用関数を発生について、添付の図４を参照しながら、具体的に説明する。
【００４４】
即ち、本実施例１の位置決め用関数発生装置は、位置指令出力、位置指令生成パラメータ生成完了信号、目標位置入力、そして、位置指令生成動作指令入力をその入力とする位置指令生成状態管理処理部１により、添付の図４に示す状態遷移図に従って遷移し、もって、当該位置決め用関数発生装置の処理状態と、位置指令生成パタン切換ＳＷ６と、減速演算回数生成信号とを管理することで、位置指令出力を出力する。
【００４５】
まず、位置決め用関数発生装置に対して、その外部より、速度指令入力、加速時間入力、減速時間入力、そして、サンプリング時間が指示されると、これらは、上記位置指令生成パラメータ生成処理部２へ入力され、更には、目標位置入力、位置指令生成動作指令入力が、位置指令生成状態管理処理部１へ入力される。このとき、位置指令生成状態管理処理部１では、位置指令生成動作指令入力＝ＯＮとなった際に、その位置指令生成状態を、図３に示す「停止状態」Ｃ０から「パラメータ初期化状態」Ｃ１へ遷移する。この「パラメータ初期化状態」Ｃ１では、上記の（式２０）、（式２１）、（式２２）のとおり、速度指令入力、加速時間入力、減速時間入力、サンプリング時間より、加速度パルス、一定速パルス、減速度パルスが演算され、それぞれ、位置指令加速パタン生成処理部３、速度指令一定速パタン生成処理部４、そして、位置指令減速パタン生成処理部５へ出力される。その後、位置指令生成パラメータ生成完了信号＝ＯＮとして、位置指令生成状態管理処理部１へ出力する。
【００４６】
位置指令生成状態管理処理部１では、位置指令生成パラメータ生成完了信号＝ＯＮが入力されたことにより、位置指令生成状態を、上述した「パラメータ初期化状態」Ｃ１から「加速状態」Ｃ２へ遷移する。ここで、位置指令切換状態ＳＷが「ａ−ｂ間接続」となり、以下の（式２８）のように、位置指令加速パタン生成処理部３の出力である加速時位置指令が、位置指令出力となる。
【００４７】
Ｐ（ｋ）＝Ｐａ（ｋ）・・・（式２８）
【００４８】
なお、この時、位置指令加速パタン生成処理部３では、以下のように加速時位置指令を演算し、出力する。
【００４９】
Ｐａ（ｋ）＝Ｐａ（ｋ−１）＋Ｐｄｌｔ（ｋ）・・・（式２９）
Ｐｄｌｔ（ｋ）＝Ｐｄｌｔ（ｋ−１）＋Ｐｄｌｔａ・・・（式３０）
ここで、
Ｐ（ｋ）：位置指令出力、
Ｐａ（ｋ）：加速時位置指令、
Ｐｄｌｔ（ｋ）：位置指令増分値、
ｋ：演算回数である。
【００５０】
すなわち、これらの（式２８）と（式２９）からは、上述した（式１５）及び（式１７）が得られることとなる。
【００５１】
また、位置指令生成状態管理処理部１は、上述のように、位置指令加速パタン生成処理部３の出力である加速時位置指令を生成している「加速状態」Ｃ２の間、以下に説明する一定速状態遷移判定処理と減速状態遷移判定処理とを行っている。
【００５２】
まず、一定速状態遷移判定処理について説明する。即ち、下記の（式３１）のように、（位置指令増分値Ｐｄｌｔ（ｋ）≧一定速パルスＰｄｌｔｃ）となると、位置指令生成状態管理処理部１は、まず、（式）３２のように、位置指令増分値Ｐｄｌｔ（ｋ）に一定速パルスＰｄｌｔｃを代入する。更に、（式）３３に示すように、位置指令出力Ｐ（ｋ）を、一定速時位置指令Ｐｃ（ｋ）へ代入する。
【００５３】
Ｐｄｌｔ（ｋ）≧Ｐｄｌｔｃ・・・（式３１）
Ｐｄｌｔ（ｋ）＝Ｐｄｌｔｃ・・・（式３２）
Ｐｃ（ｋ）＝Ｐ（ｋ）・・・（式３３）
ここで、Ｐｃ（ｋ）：一定速時位置指令である。
【００５４】
その後、位置指令生成状態管理処理部１は、その位置指令生成状態を、上述した「加速状態」Ｃ２から、「一定速状態」Ｃ３へ遷移する。なお、この「一定速状態」Ｃ３では、上記（式３３）で得られた一定速時位置指令が出力される。
【００５５】
次に、位置指令生成状態が「一定速状態」Ｃ３の場合における、位置指令生成状態管理処理部１の動作について説明する。位置指令生成状態が一定速状態となると、位置指令切換状態ＳＷが「ａ−ｃ間接続」となり、以下の（式３４）のとおり、位置指令一定速パタン生成処理部４の出力である一定速時位置指令Ｐｃ（ｋ）が位置指令出力Ｐ（ｋ）となる。なお、位置指令一定速パタン生成処理部４では、以下の（式３５）、（式３６）のとように、一定速時位置指令Ｐｃ（ｋ）を演算し、出力する。
【００５６】
Ｐ（ｋ）＝Ｐｃ（ｋ）・・・（式３４）
Ｐｃ（ｋ）＝Ｐｃ（ｋ−１）＋Ｐｄｌｔ（ｋ）・・・（式３５）
Ｐｄｌｔ（ｋ）＝Ｐｄｌｔ（ｋ−１）・・・（式３６）
【００５７】
その後、位置指令生成状態管理処理部１の位置指令生成状態は、この「一定速状態」Ｃ３から、又は、上述した「加速状態」Ｃ２からも、以下に述べる「減速状態」Ｃ４へ遷移する。
【００５８】
ここで、減速状態遷移判定処理について説明する。以下の（式３７）のように、（位置指令出力Ｐ（ｋ）＋減速時移動量Ｐｄｍｖｎ（ｋ）≧目標位置入力Ｐｒ）となると、位置指令生成状態管理処理部１は、減速演算回数生成信号＝ＯＮを、減速演算回数生成処理部５３へ出力する。
【００５９】
（Ｐ（ｋ）＋Ｐｄｍｖｎ（ｋ））≧Ｐｒ・・・（式３７）
なお、この時、減速時移動量Ｐｄｍｖｎ（ｋ）は、以下のように演算される。
【００６０】
Ｐｄｍｖｎ（ｋ）＝（Ｐｄｌｔ（ｋ）−Ｐｄｌｔｄ）×Ｎｄｍｖｎ（ｋ）÷２・・・（式３８）
【００６１】
その後、以下の（式３９）に示すように、現時点から減速開始した場合の減速時移動量Ｐｄｍｖｎ（ｋ）を減速時移動量Ｐｄｍｖへ代入し、そして、以下の（式３７）に示すように、現在の位置指令出力Ｐ（ｋ）を現在の減速時位置指令Ｐｄ（ｋ）に代入し、更に、以下の（式３８）のように、現在の演算回数ｋを減速開始時の演算回数ｋｄへ代入し、位置指令生成状態管理処理部１は、位置指令生成状態を、上述した「一定速状態」Ｃ３から、「減速状態」Ｃ４へ遷移する。
【００６２】
Ｐｄｍｖ＝Ｐｄｍｖｎ（ｋ）・・・（式３９）
Ｐｄ（ｋ）＝Ｐ（ｋ）・・・（式４０）
ｋｄ＝ｋ・・・（式４１）
ここで、
Ｐｒ：目標位置入力、
Ｐｄｍｖｎ（ｋ）：現時点から減速開始した場合の減速時移動量、
Ｎｄｍｖｎ（ｋ）：現時点で減速する場合の減速演算回数（計算回数）、
Ｐｄｍｖ：減速時移動量、
ｋｄ：減速開始時の演算回数ｋである。
【００６３】
加えて、減速時移動量とは、位置指令出力Ｐ（ｋ）が、減速開始時から、位置指令出力＝目標位置入力Ｐ（ｋ）＝Ｐｒとなるまでに出力される、位置指令出力の偏差（即ち、位置決め用関数発生装置が減速状態の際に出力する位置指令出力の合計）である。
【００６４】
また、上述したように、前記減速状態遷移判定処理は、位置指令生成状態が「一定速状態」Ｃ３の場合にも、「加速状態」Ｃ２と同様に実施される。上述した式（３７）に示したように、（位置指令出力Ｐ（ｋ）＋減速時移動量Ｐｄｍｖｎ（ｋ））≧目標位置入力Ｐｒ）となると、位置指令生成状態管理処理部１は、減速演算回数生成信号＝ＯＮを減速演算回数生成処理部５３へ出力した後、その位置指令生成状態を、「一定速状態」Ｃ３から、「減速状態」Ｃ４へ遷移する。
【００６５】
次に、その位置指令生成状態が「減速状態」Ｃ４にある場合における、位置指令生成状態管理処理部１の動作について説明する。位置指令生成状態が「減速状態」Ｃ４となると、位置指令切換状態ＳＷが「ａ−ｄ間接続」となり、位置指令減速パタン生成処理部５の出力である減速時位置指令Ｐｄ（ｋ）が位置指令出力Ｐ（ｋ）となる。このとき、位置指令生成状態管理処理部１は、減速演算回数生成処理５３に、減速演算回数生成信号＝ＯＮを出力する。減速演算回数生成処理部５３では、減速演算回数生成信号がＯＦＦ→ＯＮになった際に、下記の（式４２）のとおり、減速演算回数Ｎｄｍｖを生成する。
【００６６】
Ｎｄｍｖ＝Ｐｄｌｔ（ｋｄ）÷Ｐｄｌｔｄ・・・（式４２）
【００６７】
次に、位置指令減速パタン生成処理部５について説明すると、まず、位置指令単調減速パタン生成処理部６２により、以下の（式４３）、（式４４＝式１９）のように、位置指令単調減速パタンを生成する。
【００６８】
Ｐｄｄ（ｋ）＝Ｐｄ（ｋ−１）＋Ｐｄｌｔ（ｋ）・・・（式４３）
Ｐｄｌｔ（ｋ）＝Ｐｄｌｔ（ｋ−１）＋Ｐｄｌｔｄ・・・（式４４）
ここで、
Ｐｄｄ（ｋ）：位置指令単調減速パタン、
Ｐｄ（ｋ）：減速時位置指令である。
【００６９】
即ち、これらの式から、減速パタン補正データ生成処理部５２では、以下の（式４５＝式２３）、（式４６＝式２４）のように、位置指令減速パタン補正値を導出する。
【００７０】
Ｐｈｏｓｅｉ（ｋ）＝−（Ｐｄｍｖ＋Ｐｈｏｄｄ（ｋ−１））÷Ｎｄｍｖ・・・（式４５）
Ｐｈｏｄｄ（ｋ）＝（Ｐｄｍｖ＋Ｐｈｏｄｄ（ｋ−１））％Ｎｄｍｖ・・・（式４６）
ここで、
Ｐｄｍｖ：減速時移動量、
Ｐｈｏｓｅｉ（ｋ）：位置指令減速パタン補正値、
Ｐｈｏｄｄ（ｋ）：位置指令減速パタン補正値である。
【００７１】
次に、加算器５４では、以下の（式４７）及び（式４８）に示すように、位置指令単調減速パタン（Ｐｄｄ（ｋ））と、位置指令減速パタン補正値（Ｐｈｏｓｅｉ（ｋ））を加算し、減速時位置指令（Ｐｄ（ｋ））を出力する。
【００７２】
Ｐ（ｋ）＝Ｐｄ（ｋ）・・・（式４７）
Ｐｄ（ｋ）＝Ｐｄｄ（ｋ）＋Ｐｈｏｓｅｉ（ｋ）・・・（式４８）
【００７３】
即ち、上述した（式４８）にも示すように、位置指令減速パタン補正値（Ｐｈｏｓｅｉ（ｋ））により、演算誤差を補正することで、減速終了時に運転速度＝０、位置指令Ｐ（ｋ）＝目標位置Ｐｒとなる。そして、上述した（式４７）のように、減速時位置指令値（Ｐｄ（ｋ））が、位置指令出力（Ｐ（ｋ））として出力される。
【００７４】
ここで、位置指令生成状態管理処理部１が上述した「減速状態」Ｃ４中に行う終了判定について、詳細に説明する。
【００７５】
まず、終了判定は、以下の（式４９）のように、（位置指令出力（Ｐ（ｋ））≧目標位置入力（Ｐｒ））、又は、（位置指令増分値（Ｐｄｌｔ（ｋ））≦０）の何れかの条件を満たす場合、「減速状態」Ｃ４から「停止状態」Ｃ０へ遷移し、位置決め用関数の出力を停止する。
【００７６】
（Ｐ（ｋ）≧Ｐｒ）ｏｒ（Ｐｄｌｔ（ｋ）≦０）・・・（式４９）
【００７７】
以上のように、図３に示す本発明の実施例１になる位置決め用関数発生装置を利用して位置決め用関数を発生することによれば、上記図２に示すような位置指令出力を得ることが出来ることは明らかである。また、その時、図４にも示すように、特に、その「減速状態」（＝減速期間）における位置指令減速パタン補正値Ｐｈｏｓｅｉ（ｋ）を上述した前回剰余加算割算により演算することによれば、メモリ使用量が多くなる処理である移動平均処理によることなく、余分なメモリを必要とせずに、好適に、減速パタンの生成を実現することが可能となる。
【実施例２】
【００７８】
次に、本発明の第２の実施例（実施例２）になる位置決め用関数発生装置の構造について、添付の図５〜図７を参照して説明する。
【００７９】
図５は、減速停止機能付きの位置決め用関数発生装置である。この減速停止機能付きの位置決め用関数発生装置は、上記図１の位置決め用関数発生装置に対し、位置指令生成状態管理処理部１へ位置指令減速停止信号を入力出来るようにし、位置指令生成状態管理処理部１の状態遷移図を、添付の図６のように変更したものである。以上により、位置決め用関数発生処理状態が加速状態、もしくは一定速状態の際に、位置指令減速停止信号＝ＯＮを入力すると、位置決め用関数発生処理状態が減速状態となり、図７に示すとおり、強制的に位置指令出力の減速停止を実施することが出来る。
【符号の説明】
【００８０】
１…位置指令生成状態管理処理部、２…位置指令生成パラメータ生成処理部、３…位置指令加速パタン生成処理部、４…位置指令一定速パタン生成処理部、５…位置指令減速パタン生成処理部、５１…位置指令単調減速パタン生成処理部、５２…減速パタン補正データ生成処理部、５３…減速演算回数生成処理部、５４…加算器、６…位置指令生成切換ＳＷ、１００…ＣＰＵ、１１０・・・位置決め用関数発生装置、２００・・・サーボアンプ等、２１０・・・モータ制御、２２０・・・各種機能、２３０・・・ＰＣ通信、３００・・・モータ、４００・・・ＰＣ。
【図１】
2011113500.tif 000003
【図２】
2011113500.tif 000004
【図３】
2011113500.tif 000005
【図４】
2011113500.tif 000006
【図５】
2011113500.tif 000007
【図６】
2011113500.tif 000008
【図７】
2011113500.tif 000009