(57)【要約】【課題】円滑で正確な位置決めを行うことができるモータ制御方法およびモータ制御装置を提供する。【解決手段】  誤差補償後位置検出値と前記位置検出値との差分である誤差補償関数として、前記位置指令値を等速変化させる条件下において前記位置指令値と前記誤差補償後位置検出値との差分を最小化するような、前記検出誤差に対応する周期性をもつ関数を求める。また、求められた前記誤差補償関数を適用して、前記誤差補償後位置検出値を前記位置指令値に一致させるように前記モータの位置制御を実行する。【選択図】図１
2011036065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置周期性の検出誤差を有するモータの位置検出値に基づいて、前記モータの位置を位置指令値に一致させるように制御を行うモータ制御方法において、
誤差補償後位置検出値と前記位置検出値との差分である誤差補償関数として、前記位置指令値を等速変化させる条件下において前記位置指令値と前記誤差補償後位置検出値との差分を最小化するような、前記検出誤差に対応する周期性をもつ関数を求めるステップと、
前記関数を求めるステップにより求められた前記誤差補償関数を適用して、前記誤差補償後位置検出値を前記位置指令値に一致させるように前記モータの位置制御を実行するステップと、
を備えることを特徴とするモータ制御方法。
【請求項２】
前記関数を求めるステップは、
前記検出誤差に対応する周期性をもつ既知の誤差補償関数を適用し、前記位置指令値を等速変化させる条件下において前記誤差補償後位置検出値を位置指令値に一致させるように前記モータの位置制御を実行したときの前記位置指令値と前記誤差補償後位置検出値との差分を取得するステップと、
前記差分を取得するステップで適用された前記既知の誤差補償関数と、前記差分を取得するステップにおいて当該既知の誤差補償関数を適用して取得された前記差分とに基づいて、前記周期性をもつ関数を求めるステップと、
を具備することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御方法。
【請求項３】
前記誤差補償関数はフーリエ級数として表現されることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御方法。
【請求項４】
位置周期性の検出誤差を有するモータの位置検出値に基づいて、前記モータの位置を位置指令値に一致させるように制御を行うモータ制御装置において、
誤差補償後位置検出値と前記位置検出値との差分である誤差補償関数として、前記位置指令値を等速変化させる条件下において前記位置指令値と前記誤差補償後位置検出値との差分を最小化するような、前記検出誤差に対応する周期性をもつ関数を求める誤差補償関数取得手段と、
前記誤差補償関数取得手段により求められた前記誤差補償関数を適用して、前記誤差補償後位置検出値を位置指令値に一致させるように前記モータの位置制御を実行する制御手段と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
前記誤差補償関数取得手段は、
前記検出誤差に対応する周期性をもつ既知の誤差補償関数を適用し、前記位置指令値を等速変化させる条件下において前記誤差補償後位置検出値を位置指令値に一致させるように前記モータの位置制御を実行したときの前記位置指令値と前記誤差補償後位置検出値との差分を取得するステップと、
前記差分を取得するステップで適用された前記既知の誤差補償関数と、前記差分を取得するステップにおいて当該既知の誤差補償関数を適用して取得された前記差分とに基づいて、前記周期性をもつ関数を求めるステップと、
を実行することを特徴とする請求項４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、位置周期性の検出誤差を有するモータの位置検出値に基づいて、前記モータの位置を位置指令値に一致させるように制御を行うモータ制御方法およびモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベースプラテン上をスライダが移動する構成のリニアモータにおいて、スライダの位置を位置検出器により読み取り、その検出位置に基づいてスライダを位置指令値に近づけるように制御を行うものが知られている。位置検出器としてはＬＥＤやレーザ等を用いた光学式エンコーダやレゾルバが使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−０９８５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リニアモータに対し上記のような位置サーボ制御を行う場合、位置検出器の誤差に起因する周期的な位置偏差が現れることがある。この誤差は位置検出器の検出原理に基づくもので、例えば、スケールピッチ内の内挿検出を行う光学式エンコーダの場合にはスケールピッチを周期とする誤差であり、レゾルバを用いる場合には、プラテンの歯ピッチを周期とする誤差である。
【０００５】
制御装置は位置検出器の出力値に従って位置偏差を小さくするような制御を実行するため、位置偏差にそのような誤差が重畳している場合には誤差を含んだ位置偏差を小さくするように制御してしまい、その結果、スライダを滑らかに駆動することができない。そのため、実際の位置偏差は制御装置が観測している位置偏差よりも大きくなってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、円滑で正確な位置決めを行うことができるモータ制御方法およびモータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のモータ制御方法は、位置周期性の検出誤差を有するモータの位置検出値に基づいて、前記モータの位置を位置指令値に一致させるように制御を行うモータ制御方法において、誤差補償後位置検出値と前記位置検出値との差分である誤差補償関数として、前記位置指令値を等速変化させる条件下において前記位置指令値と前記誤差補償後位置検出値との差分を最小化するような、前記検出誤差に対応する周期性をもつ関数を求めるステップと、前記関数を求めるステップにより求められた前記誤差補償関数を適用して、前記誤差補償後位置検出値を位置指令値に一致させるように前記モータの位置制御を実行するステップと、を備えることを特徴とする。
このモータ制御方法によれば、位置指令値を等速変化させる条件下において位置指令値と誤差補償後位置検出値との差分を最小化するような、検出誤差に対応する周期性をもつ関数を求め、この関数を適用して誤差補償後位置検出値を位置指令値に一致させるようにモータの位置制御を実行するので、円滑で正確な位置決めを行うことができる。
【０００８】
前記関数を求めるステップは、前記検出誤差に対応する周期性をもつ既知の誤差補償関数を適用し、前記位置指令値を等速変化させる条件下において前記誤差補償後位置検出値を位置指令値に一致させるように前記モータの位置制御を実行したときの前記位置指令値と前記誤差補償後位置検出値との差分を取得するステップと、前記差分を取得するステップで適用された前記既知の誤差補償関数と、前記差分を取得するステップにおいて当該既知の誤差補償関数を適用して取得された前記差分とに基づいて、前記周期性をもつ関数を求めるステップと、を具備してもよい。
【０００９】
前記誤差補償関数はフーリエ級数として表現されてもよい。
【００１０】
本発明のモータ制御装置は、位置周期性の検出誤差を有するモータの位置検出値に基づいて、前記モータの位置を位置指令値に一致させるように制御を行うモータ制御装置において、誤差補償後位置検出値と前記位置検出値との差分である誤差補償関数として、前記位置指令値を等速変化させる条件下において前記位置指令値と前記誤差補償後位置検出値との差分を最小化するような、前記検出誤差に対応する周期性をもつ関数を求める誤差補償関数取得手段と、前記誤差補償関数取得手段により求められた前記誤差補償関数を適用して、前記誤差補償後位置検出値を位置指令値に一致させるように前記モータの位置制御を実行する制御手段と、を備えることを特徴とする。
このモータ制御装置によれば、位置指令値を等速変化させる条件下において位置指令値と誤差補償後位置検出値との差分を最小化するような、検出誤差に対応する周期性をもつ関数を求め、この関数を適用して誤差補償後位置検出値を位置指令値に一致させるようにモータの位置制御を実行するので、円滑で正確な位置決めを行うことができる。
【００１１】
前記誤差補償関数取得手段は、前記検出誤差に対応する周期性をもつ既知の誤差補償関数を適用し、前記位置指令値を等速変化させる条件下において前記誤差補償後位置検出値を位置指令値に一致させるように前記モータの位置制御を実行したときの前記位置指令値と前記誤差補償後位置検出値との差分を取得するステップと、前記差分を取得するステップで適用された前記既知の誤差補償関数と、前記差分を取得するステップにおいて当該既知の誤差補償関数を適用して取得された前記差分とに基づいて、前記周期性をもつ関数を求めるステップと、を実行してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のモータ制御方法によれば、位置指令値を等速変化させる条件下において位置指令値と誤差補償後位置検出値との差分を最小化するような、検出誤差に対応する周期性をもつ関数を求め、この関数を適用して誤差補償後位置検出値を位置指令値に一致させるようにモータの位置制御を実行するので、円滑で正確な位置決めを行うことができる。
【００１３】
本発明のモータ制御装置によれば、位置指令値を等速変化させる条件下において位置指令値と誤差補償後位置検出値との差分を最小化するような、検出誤差に対応する周期性をもつ関数を求め、この関数を適用して誤差補償後位置検出値を位置指令値に一致させるようにモータの位置制御を実行するので、円滑で正確な位置決めを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】リニアモータの構成を示す図。
【図２】制御装置の構成を機能的に示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明によるモータ制御方法の一実施形態について説明する。
【００１６】
図１はリニアモータの構成を示す図、図２は制御装置の構成を機能的に示すブロック図である。
【００１７】
図１に示すように、リニアモータ１はベースプラテン１１と、ベースプラテン１１上を直線状に移動するスライダ１２と、スライダ１２をスライド可能に支持するガイド１３ａおよびガイド１３ｂと、を備える。
【００１８】
図１に示すように、ガイド１３ａの近傍にはスライダ１２のスライド方向に沿って延びるスケール２１が配置され、スケール２１上にはスライダ１２に取り付けられた検出器ヘッド２２が位置付けられる。検出器ヘッド２２にはセンサ２２ａ（図２）が設けられ、センサ２２ａはスライダ１２の移動に伴ってスケール２１上をスライドし、スケール２１の位置情報を読み取り、位置検出値として出力する。
【００１９】
センサ２２ａから引き出された信号線３ａおよびスライダ１２から引き出された動力線３ｂは、それぞれ制御装置３に接続される。
【００２０】
図２に示すように、制御装置３は、位置指令値Ｘｃｍｄと誤差補償後位置検出値Ｘ´との差分である位置偏差を受ける位置・速度制御部３１と、位置・速度制御部３１からの信号に応じた駆動信号をスライダ１２に与える転流・電流制御部３２と、後述する誤差解析を実行する誤差解析器３３と、誤差解析器３３による誤差解析結果を保存するメモリ３４と、メモリ３４に保存された誤差解析結果に即した誤差補償値を出力する誤差補償値算出器３５と、を備える。
【００２１】
次に、制御装置３の動作について説明する。
【００２２】
まず、誤差の解析、補償を行う上で、誤差の原因となっているスケールピッチのピッチ内位相を知る必要がある。センサ２２ａが絶対位置を検出できるものであれば、検出位置をスケール２１のスケールピッチＬで除した剰余を位相とすればよい。なお、位置検出器がインクリメンタル検出を行うものである場合には、原点復帰動作などにより座標系を確立させればよい。その後、同様にその座標系での検出位置をピッチＬで除した剰余を位相とすればよい。ピッチ内位相θは、位置検出値（Ｘ＋ΔＸ）より、
【００２３】
θ＝２π｛（Ｘ＋ΔＸ）／Ｌ｝
として得られる。
【００２４】
ピッチ内位相θをユニークに定めた後、最適な誤差補償関数を以下の手順で求める。
【００２５】
まず、位置指令値（Ｘｃｍｄ）を等速で変化させた状態で適当な誤差補償関数を誤差補償値算出器３５から出力させ、誤差解析器３３により位置偏差（Ｘｃｍｄ−Ｘ´）をフーリエ積分する。
【００２６】
ここでは、誤差補償関数を定める補償セットベクトルＣｃｎ[１] を適当に選びフーリエ積分を行う。ただし、補償係数セットベクトルは、
【００２７】
【数１】
2011036065.tif 000003
【００２８】
誤差解析器３３では、制御装置３が観測している位置偏差を、下記の式に示すようにフーリエ積分を用いて解析する。０次成分はオフセット誤差なので、解析対象外とする。
【００２９】
【数２】
2011036065.tif 000004
【００３０】
次に、位置指令値（Ｘｃｍｄ）を同じ速度で等速変化させつつ、補償セットベクトルＣｃｎ[２] を適当に選び、上記の手順を繰り返す。
【００３１】
次に、補償係数セットベクトルＣｃｎ[１]，Ｃｃｎ[２]、および対応するフーリエ積分結果ベクトルＲＣｃｎ[１]，ＲＣｃｎ[２]を用いて補償係数セットベクトルＣｃｎを求める。この補償係数セットベクトルＣｃｎは、センサ２２ａの検出誤差を相殺して位置偏差を最小化する誤差補償関数に対応する。
【００３２】
【数３】
2011036065.tif 000005
【００３３】
得られた補償係数セットベクトルＣｃｎはメモリ３４に記録される。以降、通常の稼動時には、誤差補償値算出器３５はメモリ３４より補償係数セットベクトルＣｃｎを読み出し、補償係数セットベクトルＣｃｎに対応する誤差補償値（ΔＸ´）を出力する。これにより、センサ２２ａの検出誤差が相殺され、滑らかで正確な位置決めを行うことができる。
【００３４】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、位置周期性の検出誤差を有するモータの位置検出値に基づいて、前記モータの位置を位置指令値に一致させるように制御を行うモータ制御方法およびモータ制御装置に対し、広く適用することができる。また、本発明は、リニアモータに限定されず、回転型モータに対しても適用される。
【符号の説明】
【００３５】
３      制御装置（制御手段）
３３    誤差解析器（誤差補償関数取得手段）
３５    誤差補償値算出器（制御手段）
【図２】
2011036065.tif 000006
【図１】
2011036065.tif 000007