(57)【要約】【課題】  簡易な構成により、モータのコイル抵抗値を推定できるようにする。【解決手段】  モータ制御装置の制御方法であって、モータの駆動を行う駆動部に制御値として入力される電圧値を取得する電圧値取得工程（Ｓ６０１）と、前記駆動部により駆動された前記モータの回転を検出することで、回転速度の実測値を取得する実測値取得工程（Ｓ６０２）と、前記モータへの外乱が所定の状態で、前記電圧値取得工程において取得された電圧値を、前記モータの駆動状態を示すパラメータを算出するための制御モデルに入力することで算出される該パラメータ（Ｓ６０３）と、前記実測値取得工程において取得される前記モータの回転速度の実測値と、を用いることで、前記モータのコイル抵抗値の推定値を算出する抵抗値算出工程（Ｓ６０４、Ｓ６１４〜Ｓ６１８）とを有する。【選択図】図６
2015139232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動を行う駆動部に制御値として入力される電圧値を取得する電圧値取得手段と、
前記駆動部により駆動された前記モータの回転を検出することで、回転速度の実測値を取得する実測値取得手段と、
前記モータへの外乱が所定の状態で、
前記電圧値取得手段により取得された電圧値を、前記モータの駆動状態を示すパラメータを算出するための制御モデルに入力することで算出される該パラメータと、
前記実測値取得手段により取得される前記モータの回転速度の実測値と、
を用いることで、前記モータのコイル抵抗値の推定値を算出する抵抗値算出手段と
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記抵抗値算出手段は、
前記電圧値取得手段により取得された電圧値を、前記モータの回転速度を算出するための制御モデルに入力することで算出される前記モータの回転速度の推定値と、
前記実測値取得手段により取得される回転速度の実測値と
の差分値がゼロになる前記制御モデルのコイル抵抗値を、前記モータのコイル抵抗値の推定値として算出することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記抵抗値算出手段は、
前記電圧値取得手段により取得された電圧値と、前記実測値取得手段により取得される前記モータの回転速度の実測値とを、前記モータの外乱トルクを算出するための制御モデルに入力することで算出される前記モータの外乱トルクの推定値と、
前記電圧値取得手段により取得される電圧値と、
前記実測値取得手段により取得される回転速度の実測値と
に基づいて、前記モータのコイル抵抗値の推定値を算出することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記抵抗値算出手段により算出された前記モータのコイル抵抗値の推定値を用いて、前記モータの温度の推定値を算出する温度算出手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記抵抗値算出手段により算出された前記モータのコイル抵抗値の推定値を用いて、前記モータの外乱トルクを算出するための制御モデルを補正することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータ制御装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
モータ制御装置の制御方法であって、
モータの駆動を行う駆動部に制御値として入力される電圧値を取得する電圧値取得工程と、
前記駆動部により駆動された前記モータの回転を検出することで、回転速度の実測値を取得する実測値取得工程と、
前記モータへの外乱が所定の状態で、
前記電圧値取得工程において取得された電圧値を、前記モータの駆動状態を示すパラメータを算出するための制御モデルに入力することで算出される該パラメータと、
前記実測値取得工程において取得される前記モータの回転速度の実測値と、
を用いることで、前記モータのコイル抵抗値の推定値を算出する抵抗値算出工程と
を有することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ制御装置、画像形成装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、モータの駆動制御を行う上で、モータのコイル抵抗値を管理することは重要である。コイル抵抗値を管理することで、モータの温度を推定することができるため、連続駆動や繰り返し駆動により発熱したモータの温度を常時監視することが可能となるからである。あるいは、コイル抵抗値の変動を加味した駆動制御を行うことで、モータの制御性能を向上させることが可能となるからである。
【０００３】
一方で、従来より、モータのコイル抵抗値を推定する技術として種々の提案がなされている。例えば、下記特許文献１では、モータの駆動部に制御値として入力される電圧値と、モータのコイルに流れる電流を検出することで得られた電流値とを用いることで、コイル抵抗値を推定する構成が提案されている。
【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、特許文献１に開示された構成の場合、コイルに流れる電流を検出するための電流検出回路を配する必要があり、装置の大型化とコストアップが不可避であるという問題がある。
【０００５】
このようなことから、モータのコイル抵抗値を管理するにあたっては、電流検出回路等の検出機構を追加することなく、コイル抵抗値を推定できる簡易な構成が求められている。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成により、モータのコイル抵抗値を推定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態に係るモータ制御装置は、以下のような構成を有する。即ち、
モータの駆動を行う駆動部に制御値として入力される電圧値を取得する電圧値取得手段と、
前記駆動部により駆動された前記モータの回転を検出することで、回転速度の実測値を取得する実測値取得手段と、
前記モータへの外乱が所定の状態で、
前記電圧値取得手段により取得された電圧値を、前記モータの駆動状態を示すパラメータを算出するための制御モデルに入力することで算出される該パラメータと、
前記実測値取得手段により取得される前記モータの回転速度の実測値と、
を用いることで、前記モータのコイル抵抗値の推定値を算出する抵抗値算出手段とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の各実施形態によれば、簡易な構成により、モータのコイル抵抗値を推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るモータ制御装置のハードウェア構成を示す図である。
【図２】モータ制御装置によりモータ制御プログラムが実行されることで実現される機能を示す機能構成図である。
【図３】電動モータの駆動を制御するとともに、コイル抵抗値の推定値を算出する制御ブロックを示すブロック線図である。
【図４】モータの駆動状態を示すパラメータ（回転速度の推定値）を算出するための制御モデル及びコイル抵抗値の推定値を算出するための制御モデルを説明するための図である。
【図５】モータ制御装置によるコイル抵抗値管理処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】モータ制御装置によるコイル抵抗値算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】電動モータの駆動を制御するとともに、モータの温度の推定値を算出する制御ブロックを示すブロック線図である。
【図８】コイル抵抗値とモータの温度の推定値との関係を示す図である。
【図９】モータ制御装置によりモータ制御プログラムが実行されることで実現される機能を示す機能構成図である。
【図１０】電動モータの駆動を制御するとともに、コイル抵抗値の推定値を算出する制御ブロックを示すブロック線図である。
【図１１】モータ制御装置によるコイル抵抗値算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】コイル抵抗値の推定値を用いて算出したモータの駆動状態を示すパラメータ（トルクの推定値）をフィードバックすることで、電動モータの駆動を制御する制御ブロックを示すブロック線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１１】
［第１の実施形態］
＜１．モータ制御装置＞
はじめに、本実施形態に係るモータ制御装置のハードウェア構成について説明する。図１は、モータ制御装置１００のハードウェア構成を説明するための図である。
【００１２】
図１に示すように、モータ制御装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、記憶装置１０４を備える。更に、表示部１０５、入力部１０６、インタフェース部１０７を備える。なお、モータ制御装置１００の各部は、バス１０８を介して相互に接続されているものとする。
【００１３】
ＣＰＵ１０１は、記憶装置１０４に格納された、モータ制御プログラム１１０を実行するコンピュータである。
【００１４】
ＲＯＭ１０２は不揮発性メモリである。ＲＯＭ１０２は、モータ制御プログラム１１０をＣＰＵ１０１が実行するために必要な各種プログラム、データ等を格納する。具体的には、ＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）やＥＦＩ（Extensible Firmware Interface）等のブートプログラムなどを格納する。
【００１５】
ＲＡＭ１０３は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の主記憶装置である。ＲＡＭ１０３は、モータ制御プログラム１１０がＣＰＵ１０１によって実行される際に展開される、作業領域として機能する。
【００１６】
記憶装置１０４は、モータ制御プログラム１１０を格納する。表示部１０５は電動モータ１３０の制御目標値（目標回転速度や目標位置）を入力するための画面や、電動モータ１３０の回転速度の実測値または位置情報の実測値を表示するための画面を表示する。更に、算出されたコイル抵抗値の推定値を表示するための画面を表示する。
【００１７】
入力部１０６は、モータ制御装置１００に対して各種入力操作（制御目標値を入力したりするための操作）を行うための操作部材であり、例えば、マウスやキーボード等が含まれる。
【００１８】
インタフェース部１０７は、制御対象である電動モータ１３０を制御するための制御値をモータ駆動部１２０に送信する。また、モータ駆動部１２０より、制御対象である電動モータ１３０の駆動状態を示すパラメータ（回転速度の実測値または位置情報の実測値）を受信する。
【００１９】
モータ駆動部１２０は、インタフェース部１０７より送信された制御値に基づいて、電動モータ１３０を駆動する。また、位置／回転速度検出部１４０より出力された検出信号を受信し、回転速度の実測値または位置情報の実測値として、インタフェース部１０７に送信する。
【００２０】
位置／回転速度検出部１４０は、電動モータ１３０に配され、検出信号（回転速度を示す信号または位置を示す信号）を出力する。本実施形態において、位置／回転速度検出部１４０には、例えば、２相エンコーダや１相フォトディテクタが含まれる。あるいは、ＦＧ（Frequency Generator）センサ、ホール素子センサ等の磁気センサが含まれる。
【００２１】
＜２．モータ制御プログラムの機能構成＞
次に、モータ制御プログラム１１０が実行されることにより実現される機能について説明する。図２は、モータ制御プログラム１１０が実行されることにより実現される機能を示す機能構成図である。
【００２２】
図２において、目標回転速度入力部２０１及び目標位置入力部２０２は、ユーザが、入力部１０６を用いて入力した制御目標値（目標回転速度または目標位置）を取得し、位置／回転速度制御部２００に入力する。
【００２３】
実測値入力部２０４は、インタフェース部１０７において受信した、電動モータ１３０の回転速度の実測値または位置情報の実測値を取得し、位置／回転速度制御部２００に入力する。
【００２４】
位置／回転速度制御部２００は、入力された制御目標値（目標回転速度または目標位置）と、入力された回転速度の実測値または位置情報の実測値とに基づいて、電動モータ１３０を制御するための制御値（電圧値）を算出する。
【００２５】
制御値出力部２０５は、位置／回転速度制御部２００において算出された制御値（電圧値）を、インタフェース部１０７を介してモータ駆動部１２０に送信する。
【００２６】
推定部２０６は、回転速度推定部２１０とコイル抵抗推定部２１１とを有する。回転速度推定部２１０は、位置／回転速度制御部２００より出力される制御値（電圧値）に基づいて電動モータ１３０の駆動状態を示すパラメータ（回転速度の推定値）を算出する制御モデルを生成する。また、当該制御モデルを用いて回転速度の推定値を算出する。
【００２７】
コイル抵抗推定部２１１は、当該制御モデルに基づいて算出された回転速度の推定値と、位置／回転速度制御部２００を介して取得した回転速度の実測値とに基づいて電動モータ１３０のコイル抵抗値の推定値を算出する。なお、推定部２０６の詳細は後述する。
【００２８】
コイル抵抗値出力部２０３は、推定部２０６のコイル抵抗推定部２１１において算出されたコイル抵抗値の推定値を出力する。なお、推定値の出力先は、記憶装置１０４であってもよいし、表示部１０５であってもよい。あるいは、インタフェース部１０７を介して、外部の装置に出力されてもよい。
【００２９】
＜３．ブロック線図の説明＞
次に、電動モータの駆動を制御するとともに、コイル抵抗値の推定値を算出する制御ブロックを示すブロック線図について説明する。図３は、電動モータ１３０の駆動を制御するとともに、コイル抵抗値の推定値を算出する制御ブロックを示すブロック線図である。
【００３０】
図３に示すように、位置／回転速度制御部２００では、制御目標値（目標回転速度ωｔｇｔ、目標位置ｘｔｇｔ）と、フィードバックされた実測値（回転速度の実測値ωｄｅｔ、位置情報の実測値ｘｄｅｔ）とに基づいて、制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）を出力する。
【００３１】
電動モータ１３０では、位置／回転速度制御部２００より出力された制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）に基づいて、所定の回転トルクＴが発生する。これに対して、電動モータ１３０には、負荷トルクτがかかるため、電動モータ１３０は、回転トルクＴと負荷トルクτとの差分値に応じた回転速度で回転する。
【００３２】
位置／回転速度検出部１４０では、電動モータ１３０の回転を検出し、検出信号を出力する。検出信号に基づいて算出される回転速度は、回転速度の実測値ωｄｅｔとして位置／回転速度制御部２００にフィードバックされる。
【００３３】
あるいは、回転速度に基づいて算出される位置情報（あるいは直接検出信号に基づいて算出される位置情報）は、位置情報の実測値ｘｄｅｔとして位置／回転速度制御部２００にフィードバックされる。
【００３４】
このように、回転速度の実測値ωｄｅｔまたは位置情報の実測値ｘｄｅｔに基づくフィードバック制御を行うことで、電動モータ１３０は、目標回転速度ωｔｇｔまたは目標位置ｘｔｇｔに制御される。
【００３５】
電動モータ１３０の回転速度の制御または位置の制御と平行して、推定部２０６では、逐次、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈの算出を行う。
【００３６】
具体的には、回転速度推定部２１０が、位置／回転速度制御部２００より出力される制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）を取得し、制御モデルＰ（ｓ）に基づいて、電動モータ１３０の回転速度の推定値ωｅを算出する。
【００３７】
更に、推定部２０６では、位置／回転速度検出部１４０より出力される検出信号に基づいて算出された回転速度の実測値ωｄｅｔを取得する。更に、回転速度の推定値ωｅと回転速度の実測値ωｄｅｔとの差分値を算出し、当該差分値をコイル抵抗推定部２１１に入力する。
【００３８】
コイル抵抗推定部２１１では、外乱トルクτ＝０または外乱トルクτが所定の状態で、入力された差分値（ωｅ−ωｄｅｔ）がゼロになるように、制御モデルＰ（ｓ）のコイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを算出する。これにより、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈをリアルタイムに算出することができる。
【００３９】
なお、外乱トルクτ＝０または外乱トルクτが所定の状態では、ωｅ−ωｄｅｔ＝０となるはずであるが、実際には、ωｅ−ωｄｅｔ≠０となる。このことは、制御モデルＰ（ｓ）と実機である電動モータ１３０とが異なることを意味しているが、その要因は、電動モータ１３０のコイル抵抗値Ｒが、モータの発熱により変化しているためである。
【００４０】
そこで、上述したように、本実施形態では、ωｅ−ωｄｅｔ＝０となるように、制御モデルＰ（ｓ）に含まれるコイル抵抗値Ｒを変化させる（推定値Ｒｈを代入する）ことで、電動モータ１３０の発熱に伴うコイル抵抗値Ｒの変化を求めることができる。つまり、実際のコイル抵抗値Ｒを、推定値Ｒｈとしてリアルタイムに算出することができる。
【００４１】
＜４．制御モデル＞
次に、電動モータ１３０の駆動状態を示すパラメータ（回転速度の推定値）を算出するための制御モデルＰ（ｓ）の詳細、及び、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを算出するための制御モデルＧ（ｓ）の詳細について説明する。
【００４２】
一般に電動モータは、図４（ａ）に示すブロック線図により表現することができる。なお、図４（ａ）において、Ｖｃｔｌは、位置／回転速度制御部２００より出力される制御値（電圧値）であり、Ｒは電動モータ１３０のコイル抵抗値を、Ｌは電動モータ１３０のコイルインダクタンスを、Ｋｔはトルク定数をそれぞれ表している。また、Ｊはイナーシャを、Ｋｅは逆起電力定数をそれぞれ表している。
【００４３】
ここで、図４（ａ）に示す閉ループのブロック線図は、更に、図４（ｂ）に示す開ループのブロック線図に書き替えることができる。つまり、制御モデルＰ（ｓ）は、以下のように表すことができる。
【００４４】
【数１】
2015139232.tif 000003
なお、Ｔｍは機械時定数を、Ｔｅは電気時定数であり、それぞれ下式のようになる。
【００４５】
【数２】
2015139232.tif 000004
上記制御モデルＰ（ｓ）を用いることにより、回転速度推定部２１０では、取得した制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）に基づいて電動モータ１３０の回転速度の推定値ωｅを算出することができる。
【００４６】
一方、コイル抵抗推定部２１１において、差分値（ωｅ−ωｄｅｔ）に応じたコイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを算出するための制御モデルＧ（ｓ）は、例えば、図４（ｃ）に示すブロック線図により表現することができる。
【００４７】
図４（ｃ）は、差分値に応じたコイル抵抗値Ｒの推定値ＲｈをＰＩＤ制御により求める場合を示しており、ＴＩは積分ゲイン、ＴＤは微分ゲイン、ＫＰは比例ゲインをそれぞれ表している。
【００４８】
ここで、図４（ｃ）に示すブロック線図は、図４（ｄ）に示すブロック線図に書き換えることができる。つまり、制御モデルＧ（ｓ）は、以下のように表すことができる。
【００４９】
【数３】
2015139232.tif 000005
上記制御モデルＧ（ｓ）を用いることにより、コイル抵抗推定部２１１では、差分値（ωｅ−ωｄｅｔ）がゼロになるようなコイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを算出することができる。
【００５０】
なお、コイル抵抗推定部２１１において算出されたコイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈは、制御モデルＰ（ｓ）に入力され、当該推定値Ｒｈにより、制御モデルＰ（ｓ）のコイル抵抗値Ｒが置き換えられることとなる。
【００５１】
＜５．モータ制御プログラムによるコイル抵抗値管理処理＞
次に、モータ制御プログラム１１０によるコイル抵抗値管理処理の流れについて説明する。図５は、モータ制御プログラム１１０によるコイル抵抗値管理処理の流れを示すフローチャートである。
【００５２】
ステップＳ５０１では、電動モータ１３０が駆動中か否かを判定する。ステップＳ５０１において、電動モータ１３０が駆動中であると判定した場合には、ステップＳ５０２に進み、コイル抵抗値の推定値を算出する算出処理を実行する。なお、コイル抵抗値の推定値を算出する算出処理のフローチャートは後述する。
【００５３】
一方、ステップＳ５０１において、電動モータ１３０が駆動中でないと判定した場合には、ステップＳ５０３に進み、タイマのカウント値ｎをインクリメントする。
【００５４】
ステップＳ５０４では、タイマのカウント値ｎが所定の閾値Ｎより大きいか否かを判定する。ステップＳ５０４において、タイマのカウント値ｎが所定の閾値Ｎ以下であった場合には、ステップＳ５０３に戻る。
【００５５】
一方、ステップＳ５０４において、タイマのカウント値ｎが所定の閾値Ｎより大きいと判定した場合には、ステップＳ５０５に進む。ステップＳ５０５では、制御モデルＰ（ｓ）のコイル抵抗値Ｒを初期化する。
【００５６】
このように、本実施形態では、電動モータ１３０が駆動している場合には、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈの算出処理を実行し、停止している場合には、一定時間が経過するまで待機し、一定時間が経過したら、コイル抵抗値Ｒを初期値に戻す。電動モータ１３０が停止した後は、電動モータ１３０の温度が下がり、コイル抵抗値Ｒが元の値に戻るからである。
【００５７】
＜６．コイル抵抗値の推定値を算出する算出処理の流れ＞
次に、コイル抵抗値算出処理（ステップＳ５０２）の詳細な流れについて説明する。図６（ａ）は、コイル抵抗値算出処理（ステップＳ５０２）の詳細な流れを示すフローチャートである。
【００５８】
ステップＳ６０１では、位置／回転速度制御部２００より出力された制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）を取得する。ステップＳ６０２では、位置／回転速度検出部１４０より出力される検出信号に基づいて算出された回転速度の実測値ωｄｅｔを取得する。更に、ステップＳ６０３では、ステップＳ６０１において取得した制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）に基づいて、制御モデルＰ（ｓ）を用いて回転速度の推定値ωｅを算出する。
【００５９】
ステップＳ６０４では、ステップＳ６０２において取得された回転速度の実測値ωｄｅｔとステップＳ６０３において算出された回転速度の推定値ωｅとの差分値に基づいて、制御モデルＧ（ｓ）を用いてコイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを算出する。
【００６０】
なお、図６（ａ）では、差分値に応じたコイル抵抗値Ｒの推定値ＲｈをＰＩＤ制御により求める場合のコイル抵抗値算出処理（ステップＳ５０２）の流れについて示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、回転速度の実測値ωｄｅｔと回転速度の推定値ωｅとの差分値に応じて、制御モデルＰ（ｓ）に含まれるコイル抵抗値Ｒを徐々に変化させることで、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを求めるように構成してもよい。
【００６１】
図６（ｂ）は、回転速度の実測値ωｄｅｔと回転速度の推定値ωｅとの差分値に応じて、制御モデルＰ（ｓ）に含まれるコイル抵抗値Ｒを徐々に変化させることで、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを求める場合の、コイル抵抗値算出処理の流れを示すフローチャートである。
【００６２】
なお、ステップＳ６０１からステップＳ６０３までの処理は、図６（ａ）と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００６３】
ステップＳ６１４では、ステップＳ６０２において取得された回転速度の実測値ωｄｅｔとステップＳ６０３において算出された回転速度の推定値ωｅとの差分値を算出し、差分値（ωｅ−ωｄｅｔ）がゼロであるか否かを判定する。
【００６４】
ステップＳ６１４において、差分値がゼロでないと判定した場合には、ステップＳ６１５に進む。ステップＳ６１５では、回転速度の推定値ωｅが回転速度の実測値ωｄｅｔよりも大きいか否かを判定する。
【００６５】
ステップＳ６１５における判定の結果、回転速度の推定値ωｅが回転速度の実測値ωｄｅｔよりも大きいと判定された場合には、ステップＳ６１６に進む。ステップＳ６１６では、コイル抵抗値Ｒが大きくなるように推定値Ｒｈが算出される。更に、算出されたコイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈで、制御モデルＰ（ｓ）に含まれるコイル抵抗値Ｒが置き換えられた後、ステップＳ６０１に戻る。
【００６６】
一方、ステップＳ６１５における判定の結果、回転速度の推定値ωｅが回転速度の実測値ωｄｅｔよりも小さいと判定された場合には、ステップＳ６１７に進む。ステップＳ６１７では、コイル抵抗値Ｒが小さくなるように推定値Ｒｈが算出される。更に、算出されたコイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈで、制御モデルＰ（ｓ）に含まれるコイル抵抗値Ｒが置き換えられた後、ステップＳ６０１に戻る。
【００６７】
このように、コイル抵抗値の推定値を算出する算出処理においては、回転速度の推定値ωｅが回転速度の実測値ωｄｅｔと等しくなるまで、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを徐々に変化させる。なお、１回のループで変化させる変化幅は、予め決定されているものとする。
【００６８】
コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを変化させることで、回転速度の推定値ωｅが回転速度の実測値ωｄｅｔと等しくなったと判定された場合には、ステップＳ６１４からステップＳ６１８に進む。ステップＳ６１８では、このとき置き換えた推定値Ｒｈをコイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈとして出力する。
【００６９】
＜７．まとめ＞
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るモータ制御装置では、
・電動モータを制御するための制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）に基づいて、電動モータの駆動状態を示すパラメータ（回転速度の推定値）を算出する制御モデルを配する構成とした。
・制御モデルを用いて算出された電動モータの回転速度の推定値と、回転速度の実測値との差分値をゼロにするコイル抵抗値の推定値を算出する構成とした。
・外乱トルクτ＝０または外乱トルクτが所定の状態での両者の差分値が、電動モータの発熱に伴うコイル抵抗値の変化に起因するとして、差分値をゼロにするコイル抵抗値の推定値を、実際のコイル抵抗値として出力する構成とした。
【００７０】
このように、制御値に基づいて算出された回転速度の推定値と、回転速度の実測値との差分値を用いる構成とすることにより、従来のように、電流検出回路等の検出機構を追加することなく、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを算出することが可能となる。
【００７１】
つまり、簡易な構成により、電動モータのコイル抵抗値を推定することができるようになる。
【００７２】
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、電動モータのコイル抵抗値の推定値を出力する構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、算出したコイル抵抗値の推定値を用いて、電動モータの温度の推定値を算出し、当該推定値を出力する構成としてもよい。
【００７３】
図７は、電動モータの温度の推定値を算出し、出力する制御ブロックを示すブロック線図である。上記第１の実施形態において図３を用いて説明したブロック線図との相違点は、温度推定部７０１を有する点である。
【００７４】
温度推定部７０１は、コイル抵抗推定部２１１により算出されたコイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈに基づいて、電動モータ１３０の温度の推定値を算出する。
【００７５】
ここで、電動モータ１３０の温度の推定値ｔは、
ρ  ：抵抗率
ｌ  ：コイル長
Ｓ  ：コイル断面積
ρ０：０℃での抵抗率
ａ  ：抵抗率の温度係数
とすると、下式が成り立つ。
【００７６】
【数４】
2015139232.tif 000006
ここで、式（５）、（６）を温度の推定値ｔについて解くと、下式が導き出される。
【００７７】
【数５】
2015139232.tif 000007
図８は、式（７）をグラフ化したものであり、横軸にコイル抵抗値Ｒを、縦軸に電動モータ１３０の温度の推定値ｔをとったものである。つまり、コイル抵抗推定部２１１により算出されたコイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを代入することで、電動モータ１３０の温度の推定値Ｒｈを算出することができる。
【００７８】
この結果、本実施形態に係るモータ制御装置１００によれば、電動モータ１３０の温度を常時監視することができる。
【００７９】
［第３の実施形態］
上記第１及び第２の実施形態では、制御値（Ｖｃｔｌ）に基づいて算出された回転速度の推定値と、回転速度の実測値との差分値に基づいて、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを算出する構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御値（Ｖｃｔｌ）と回転速度の実測値とに基づいて、電動モータのトルクの推定値を算出し、当該算出したトルクの推定値を用いて、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを算出する構成としてもよい。
【００８０】
＜１．モータ制御プログラムの機能構成＞
はじめに、本実施形態に係るモータ制御装置１００のモータ制御プログラム１１０が実行されることにより実現される機能について説明する。図９は、モータ制御プログラム１１０が実行されることにより実現される機能を示す機能構成図である。なお、ここでは、図２との相違点について説明する。
【００８１】
図９との相違点は、推定部２０６が有するトルク推定部９１０とコイル抵抗推定部９１１である。トルク推定部９１０は、位置／回転速度制御部２００より出力される制御値（電圧値）と、電動モータ１３０の回転速度の実測値とに基づいて、電動モータ１３０の駆動状態を示すパラメータ（トルクの推定値）を算出するための制御モデルを生成する。また、当該制御モデルを用いて電動モータ１３０の駆動状態を示すパラメータ（トルクの推定値）を算出する。
【００８２】
コイル抵抗推定部９１１は、トルク推定部９１０において算出されたトルクの推定値と、位置／回転速度制御部２００より出力される制御値と、電動モータ１３０の回転速度の実測値とに基づいて、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを算出する。
【００８３】
＜２．ブロック線図の説明＞
次に、電動モータの駆動を制御するとともに、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを算出する制御ブロックを示すブロック線図について説明する。図１０は、電動モータ１３０の駆動を制御するとともに、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを算出する制御ブロックを示すブロック線図である。なお、ここでは、図３との相違点を中心に説明する。
【００８４】
図１０に示すように、トルク推定部９１０は、負荷トルク逆モデル１００１と、モータトルクモデル１００２と、逆起電圧トルクモデル１００３とを有する。
【００８５】
負荷トルク逆モデル１００１は、電動モータ１３０及び負荷の入力トルクを、電動モータ１３０の回転速度の実測値ωｄｅｔに基づいて推定する模擬特性関数τ１を有する。なお、模擬特性関数τ１は、電動モータ１３０及び負荷の慣性モーメントをＪＬ、電動モータ１３０及び負荷の粘性減衰係数をＢＬ、電動モータ１３０の回転速度の実測値をωｄｅｔとすると下式により表すことができる。
【００８６】
【数６】
2015139232.tif 000008
モータトルクモデル１００２は、電動モータ１３０が制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）に従って駆動された場合に発生する電動モータ１３０のトルクの推定値を算出する模擬特性関数τ２を有する。なお、模擬特性関数τ２は、トルク定数をＫＴ（公称値）、電動モータ１３０のインダクタンスをＬ（公称値）、コイル抵抗値をＲ、制御値（電圧値）をＶｃｔｌとすると下式により表すことができる。
【００８７】
【数７】
2015139232.tif 000009
逆起電圧トルクモデル１００３は、電動モータ１３０で発生する逆起電圧による電動モータ１３０のトルクの推定値を、電動モータ１３０の回転速度の実測値ωｄｅｔに基づいて算出する模擬特性関数τ３を有する。なお、模擬特性関数τ３は、逆起電圧定数をＫＥ（公称値）、電動モータ１３０の回転速度の実測値をωｄｅｔ、トルク定数をＫＴ（公称値）、電動モータ１３０のインダクタンスをＬ（公称値）、コイル抵抗値をＲとすると下式により表すことができる。
【００８８】
【数８】
2015139232.tif 000010
図１０に示すように、トルク推定部９１０では、負荷トルク逆モデル１００１、モータトルクモデル１００２、逆起電圧トルクモデル１００３によりそれぞれ算出されたトルクの推定値τ１、τ２、τ３に基づいて、下式により外乱トルクの推定値τｈを算出する。
【００８９】
【数９】
2015139232.tif 000011
コイル抵抗推定部９１１は、電動モータ１３０の回転速度の実測値ωｄｅｔと、制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）と、トルク推定部９１０において推定された外乱トルクの推定値τｈとに基づいて、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを算出する。
【００９０】
具体的には、
・電動モータ１３０の回転速度の実測値：ωｄｅｔ
・制御値：Ｖｃｔｌ
・逆起電圧定数：ＫＥ
・トルク定数：ＫＴ
・電動モータ１３０のインダクタンス：Ｌ
・電動モータ１３０及び負荷の慣性モーメント：ＪＬ
・電動モータ１３０及び負荷の粘性減衰係数：ＢＬ
とした場合、外乱トルクτ＝０または外乱トルクτが所定の状態で、目標回転速度を一定で駆動させた場合の外乱トルクτの推定値τｈを用いて、下式により表すことができる。
【００９１】
【数１０】
2015139232.tif 000012
＜３．コイル抵抗値算出処理の流れ＞
次に、本実施形態に係るモータ制御装置１００によるコイル抵抗値算出処理（ステップＳ５０２）の詳細な流れについて説明する。図１１は、本実施形態に係るモータ制御装置１００によるコイル抵抗値算出処理（ステップＳ５０２）の詳細な流れを示すフローチャートである。
【００９２】
ステップＳ１１０１では、位置／回転速度制御部２００より出力された制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）を取得する。ステップＳ１１０２では、位置／回転速度検出部１４０より出力される検出信号に基づいて算出された回転速度の実測値ωｄｅｔを取得する。
【００９３】
ステップＳ１１０３では、トルク推定部９１０において外乱トルクの推定値τｈを算出する。ステップＳ１１０４では、コイル抵抗推定部９１１が、ステップＳ１００１〜ステップＳ１００３において取得した制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）、回転速度の実測値ωｄｅｔ、外乱トルクの推定値τｈに基づいて、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを算出する。
【００９４】
＜まとめ＞
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るモータ制御装置では、
・電動モータを制御するための制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）と、電動モータの回転速度の実測値ωｄｅｔとに基づいて、外乱トルクの推定値τｈを算出する制御モデルを有するトルク推定部を配する構成とした。
・トルク推定部において算出された外乱トルクの推定値τｈと、電動モータを制御するための制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）と、電動モータの回転速度の実測値ωｄｅｔとに基づいて、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを算出するコイル抵抗推定部を配する構成とした。
・コイル抵抗推定部において算出されたコイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを出力する構成とした。
【００９５】
このように、制御値と回転速度の実測値とに基づいて算出される外乱トルクの推定値を用いる構成とすることで、従来のように、電流検出回路等の検出機構を追加することなく、コイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈを算出することが可能となる。つまり、簡易な構成により、電動モータのコイル抵抗値を推定することができるようになる。
【００９６】
［第４の実施形態］
上記第３の実施形態では、電動モータのコイル抵抗値の推定値を出力する構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、算出したコイル抵抗値の推定値を用いて、トルク推定部の制御モデルを補正し、補正後の外乱トルクの推定値τｈを、電動モータ１３０の回転速度または位置の制御にフィードバックする構成としてもよい。
【００９７】
図１２は、制御モデル補正後の外乱トルクの推定値τｈを、電動モータ１３０の回転速度または位置の制御にフィードバックする制御ブロックを示すブロック線図である。なお、上記第３の実施形態において図１０を用いて説明したブロック線図との相違点は以下の点である。
・算出された外乱トルク推定値τｈを用いて各制御モデルを補正している点、
・モータトルク逆モデル１２０１とローパスフィルタ１２０２とを有する点、
・算出された外乱トルク推定値τｈをフィードバックしている点
モータトルク逆モデル１２０１は、トルクの次元を制御値（電圧値）の次元に変換する模擬特性関数Ｖｃｏｍｐを有する。なお、模擬特性関数Ｖｃｏｍｐは、
・負荷トルク逆モデル１００１のトルクの推定値：τ１
・モータトルクモデル１００２のトルクの推定値：τ２
・逆起電圧トルクモデルのトルクの推定値：τ３
・トルク定数：ＫＴ
・電動モータ１３０のインダクタンス：Ｌ
・コイル抵抗値：Ｒ
とすると、下式により表すことができる。
【００９８】
【数１１】
2015139232.tif 000013
ローパスフィルタ１２０２は、ノイズ及びサンプリング制御のサンプリングの影響を減少させ、制御を安定させるためのフィルタである。なお、ローパスフィルタ１２０２に加え、ハイパスフィルタを用いて低周波のオフセットを除去する構成としてもよい。
【００９９】
図１２に示す構成のもと、コイル抵抗推定部９１１において算出されたコイル抵抗値Ｒの推定値Ｒｈにより、負荷トルク逆モデル１００１、モータトルクモデル１００２、逆起電圧トルクモデル１００３が有する模擬特性関数に含まれるコイル抵抗値Ｒを置き換える。
【０１００】
これにより、トルク推定部９１０において算出される外乱トルクの推定値τｈの推定精度が向上する。
【０１０１】
また、図１２に示すように、ローパスフィルタ１２０２の出力は、位置／回転速度制御部２００の制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）に加算され、加算後の制御値により、電動モータ１３０が制御される。これにより、推定された外乱トルクを加味した制御値により電動モータ１３０が制御されることとなり、外乱にロバストな制御システムを構築することが可能となる。
【０１０２】
［その他の実施形態］
上記第１乃至第４の実施形態では、モータ制御装置１００の適用先について明示しなかったが、上記第１乃至第４の実施形態で説明したモータ制御装置１００は、例えば、給紙ローラを駆動するＤＣモータが配された画像形成装置に適用することができる。あるいは、自動車やロボット、アミューズメント機器等にも適用可能である。
【０１０３】
なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１００          ：モータ制御装置
１０１          ：ＣＰＵ
１０２          ：ＲＯＭ
１０３          ：ＲＡＭ
１０４          ：記憶装置
１０５          ：表示部
１０６          ：入力部
１０７          ：インタフェース部
１０８          ：バス
１１０          ：モータ制御プログラム
１２０          ：モータ駆動部
１３０          ：電動モータ
１４０          ：位置／回転速度検出部
２００          ：位置／回転速度制御部
２０１          ：目標回転速度入力部
２０２          ：目標位置入力部
２０３          ：コイル抵抗値出力部
２０４          ：実測値入力部
２０５          ：制御値出力部
２０６          ：推定部
２０７          ：算出部
２１０          ：回転速度推定部
２１１          ：コイル抵抗推定部
９１０          ：トルク推定部
９１１          ：コイル抵抗推定部
１００１        ：負荷トルク逆モデル
１００２        ：モータトルクモデル
１００３        ：逆起電圧トルクモデル
１２０１        ：モータトルク逆モデル
１２０２        ：ローパスフィルタ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０５】
【特許文献１】特開２０１０−１４８３２２号公報
【図１】
2015139232.tif 000014
【図２】
2015139232.tif 000015
【図３】
2015139232.tif 000016
【図４】
2015139232.tif 000017
【図５】
2015139232.tif 000018
【図６】
2015139232.tif 000019
【図７】
2015139232.tif 000020
【図８】
2015139232.tif 000021
【図９】
2015139232.tif 000022
【図１０】
2015139232.tif 000023
【図１１】
2015139232.tif 000024
【図１２】
2015139232.tif 000025