(57)【要約】【課題】良好な操作感と高い制御性能を両立する。【解決手段】電動旋回装置５００は、産業車両に搭載され、走行機構に対して上部旋回体を旋回駆動させる。操作感調整器４０は、操作入力に応じた１次速度指令ωｃｍｄ１を受け、波形整形された２次速度指令ωｃｍｄ２を出力する。回転角センサ２２は、旋回用電動機２１の回転数ωを検出する。コントローラ３２は、２次速度指令ωｃｍｄ２と回転角センサにより検出された旋回用電動機２１の回転数ωｒｅｓが一致するように駆動信号Ｓ８を生成する。インバータは、駆動信号にもとづいて旋回用電動機２１を駆動する。２次速度指令ωｃｍｄ２は少なくとも、１次速度指令ωｃｍｄ１と２次速度指令ωｃｍｄ２の差分に応じた速度誤差に比例する比例項と、速度誤差の積分値に応じた積分項と、を含む。【選択図】図４
2015193980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行機構および前記走行機構に旋回自在に搭載された上部旋回体を備える産業車両に搭載され、前記走行機構に対して前記上部旋回体を旋回駆動させる電動旋回装置であって、
旋回用電動機と、
操作入力に応じた１次速度指令を受け、波形整形された２次速度指令を出力する操作感調整器と、
前記旋回用電動機の回転数を検出する回転角センサと、
前記２次速度指令と前記回転角センサにより検出された前記旋回用電動機の回転数が一致するように駆動信号を生成するコントローラと、
前記駆動信号にもとづいて前記旋回用電動機を駆動するインバータと、
を備え、
前記２次速度指令は、少なくとも、
前記１次速度指令と前記２次速度指令の差分に応じた速度誤差に比例する比例項と、
前記速度誤差の積分値に応じた積分項と、
を含むことを特徴とする電動旋回装置。
【請求項２】
前記２次速度指令は、前記比例項および前記積分項に加えて、前記速度誤差の微分値に応じた微分項をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電動旋回装置。
【請求項３】
前記操作感調整器は、仮想的な質量を制御対象とするＰＩコントローラまたはＰＩＤコントローラを含むことを特徴とする請求項１に記載の電動旋回装置。
【請求項４】
前記操作感調整器は、
前記１次速度指令と前記２次速度指令の差分がゼロに近づくように調節される中間値を生成する操作感コントローラと、
前記中間値を積分し、前記２次速度指令を出力する第１積分器と、
を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電動旋回装置。
【請求項５】
前記操作感コントローラは、
前記１次速度指令と前記２次速度指令の差分に応じた速度誤差を生成する減算器と、
前記速度誤差を積分し、積分係数１／ＫＩを乗算する第２積分器と、
前記第１積分器の出力と前記速度誤差を加算する加算器と、
前記加算器の出力または速度誤差に比例係数ＫＰを乗算する乗算器と、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の電動旋回装置。
【請求項６】
前記操作感コントローラは、前記速度誤差を微分し、微分係数ＫＤを乗算する微分器をさらに含み、
前記加算器は、前記第１積分器の出力と前記速度誤差に加えて、前記微分器の出力を加算することを特徴とする請求項５に記載の電動旋回装置。
【請求項７】
前記操作感調整器は、式（１）の伝達関数Ｇ（ｓ）
Ｇ（ｓ）＝（ａ１ｓ＋ａ０）／（ｂ２ｓ２＋ｂ１ｓ＋ｂ０）      …（１）
ただしａ１、ａ０、ｂ２、ｂ１、ｂ０は定数
を有することを特徴とする請求項１に記載の電動旋回装置。
【請求項８】
前記操作感調整器は、式（２）の伝達関数Ｇ（ｓ）
Ｇ（ｓ）＝（ａ２ｓ２＋ａ１ｓ＋ａ０）／（ｂ２ｓ２＋ｂ１ｓ＋ｂ０）      …（２）
ただしａ２、ａ１、ａ０、ｂ２、ｂ１、ｂ０は定数
を有することを特徴とする請求項１に記載の電動旋回装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動旋回装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のパワーショベルやクレーンをはじめとする建設機械において、上部旋回体の動力源として、油圧モータと交流電動機のハイブリッド型が利用される。ハイブリッド型の旋回動力源は、上部旋回体の加速時において、交流電動機によって油圧モータをアシストし、減速時においては交流電動機によって回生運転を行い、発電エネルギによってバッテリを充電する。
【０００３】
電動旋回装置は、交流電動機と、交流電動機の回転数を検出するレゾルバと、交流電動機の目標回転数ならびにレゾルバの出力にもとづいて、制御信号を生成するコントローラと、制御信号にもとづいて交流電動機を駆動するインバータと、を備える。
【０００４】
図１は、電動旋回装置の電気系統の制御ブロック図である。電動旋回装置５００ｒの制御量は、回転数ωｒｅｓである。誤差検出器３１は、交流電動機の回転数ωｒｅｓを指示する角速度指令値（単に速度指令ともいう）ωｃｍｄと、レゾルバにより検出される実際の回転数を示す角速度検出値ωｒｅｓの誤差（偏差）を検出する。速度指令ωｃｍｄは、操作レバーに対する操作入力に応じた信号である。
【０００５】
ＰＩコントローラ３３は、誤差がゼロとなるように調節される制御指令値τｉｎを生成する。たとえば制御指令値τｉｎは、回転電動機のトルク指令値である。制御対象６０は、電動機の動特性をモデル化したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１０６５１１号公報
【特許文献２】特開２００８−８８６５９号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７５８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ショベルの旋回軸制御系の設計においては、操作者の操作感が重要視される。たとえば速度指令ωｃｍｄは、図１に示すように台形波形となる。一方、交流電動機の旋回速度を台形波形で制御すると、操作者は、急旋回、急停止するような感覚を覚える。良好な操作感を得るためには、図１に示すように、台形波形よりも鈍った波形にもとづいて旋回速度を制御することが好ましいことが経験的に知られている。
【０００８】
制御ループ中のフィードバックゲインを調節し、適度な応答遅れを導入することで、台形波形の速度指令ωｃｍｄに対して実際の旋回速度を鈍らせることができ、所望の操作感に近づけることが可能である。しかしながら、操作感を優先してフィードバックゲインを調節すると、外乱、過電流、過電圧等の抑制にかかわる制御性能が犠牲になりうる。反対にこれらの制御性能を優先してフィードバックゲインを調節すると、操作感が犠牲になる。つまりそれらは両立することが困難なトレードオフの関係にある。
【０００９】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、良好な操作感と高い制御性能を両立しうる電動旋回装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある態様は、走行機構および走行機構に旋回自在に搭載された上部旋回体を備える産業車両に搭載され、走行機構に対して上部旋回体を旋回駆動させる電動旋回装置に関する。電動旋回装置は、旋回用電動機と、操作入力に応じた１次速度指令を受け、波形整形された２次速度指令を出力する操作感調整器と、旋回用電動機の回転数を検出する回転角センサと、２次速度指令と回転角センサにより検出された旋回用電動機の回転数が一致するように駆動信号を生成するコントローラと、指令値にもとづいて旋回用電動機を駆動するインバータと、を備える。２次速度指令は、少なくとも、１次速度指令と２次速度指令の差分に応じた速度誤差に比例する比例項と、速度誤差の積分値に応じた積分項と、を含む。
【００１１】
この態様によると、メインの速度制御系とは別に、操作感を調節するためのＰＩコントローラを含む操作感調整器を設けることにより、制御性能を犠牲にせずに、良好な操作感を実現できる。そして、操作感調整器をＰＩ制御系で実現することで、比例項によって即応性（即応感）を、積分項によって加速性（加速感）を調節することができるため、目標とする操作感に直感的に近づけることができる。
【００１２】
２次速度指令は、比例項および積分項に加えて、速度誤差の微分値に応じた微分項をさらに含んでもよい。この場合、操作感調整器をＰＩＤ制御系で実現することとなり、微分項によって粘性（滑らかさ）を調節することができるため、より目標とする操作感に直感的に近づけることができる。
【００１３】
操作感調整器は、仮想的な質量を制御対象とするＰＩコントローラまたはＰＩＤコントローラを含んでもよい。
【００１４】
操作感調整器は、１次速度指令と２次速度指令の差分に応じた速度誤差を生成する減算器と、速度誤差を積分して積分係数１／ＫＩを乗算する第１積分器と、第１積分器の出力と速度誤差を加算する加算器と、加算器の出力または速度誤差に比例係数ＫＰを乗算する乗算器と、乗算器の出力を積分し、２次速度指令を出力する第２積分器と、を含んでもよい。
【００１５】
操作感調整器は、速度誤差を微分し、微分係数ＫＤを乗算する微分器をさらに含んでもよい。加算器は、第１積分器の出力と速度誤差に加えて、微分器の出力を加算してもよい。
【００１６】
操作感調整器は、式（１）の伝達関数Ｇ（ｓ）を有してもよい。
Ｇ（ｓ）＝（ａ１ｓ＋ａ０）／（ｂ２ｓ２＋ｂ１ｓ＋ｂ０）      …（１）
ただしａ１、ａ０、ｂ２、ｂ１、ｂ０は定数
【００１７】
操作感調整器は、式（２）の伝達関数Ｇ（ｓ）を有してもよい。
Ｇ（ｓ）＝（ａ２ｓ２＋ａ１ｓ＋ａ０）／（ｂ２ｓ２＋ｂ１ｓ＋ｂ０）      …（２）
ただしａ２、ａ１、ａ０、ｂ２、ｂ１、ｂ０は定数
【００１８】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、良好な操作感と高い制御性能を両立できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電動旋回装置の電気系統の制御ブロック図である。
【図２】実施の形態に係る建設機械の一例であるショベルの外観を示す斜視図である。
【図３】実施の形態に係るショベルの電気系統や油圧系統などのブロック図である。
【図４】実施の形態に係る電動旋回装置の構成を示すブロック図である。
【図５】操作感調整器の制御ブロック図である。
【図６】図４の電動旋回装置の動作波形図である。
【図７】第１変形例に係る操作感調整器の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２２】
図２は、実施の形態に係る建設機械の一例であるショベル１の外観を示す斜視図である。ショベル１は、主として走行機構２と、走行機構２の上部に旋回機構３を介して回動自在に搭載された上部旋回体（以下、単に旋回体ともいう）４とを備えている。
【００２３】
旋回体４には、ブーム５と、ブーム５の先端にリンク接続されたアーム６と、アーム６の先端にリンク接続されたバケット１０とが取り付けられている。バケット１０は、土砂、鋼材などの吊荷を捕獲するための設備である。ブーム５、アーム６、及びバケット１０は、それぞれブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によって油圧駆動される。また、旋回体４には、バケット１０の位置や励磁動作および釈放動作を操作する操作者を収容するための運転室４ａや、油圧を発生するためのエンジン１１といった動力源が設けられている。エンジン１１は、例えばディーゼルエンジンで構成される。
【００２４】
図３は、実施の形態に係るショベル１の電気系統や油圧系統などのブロック図である。なお、図３では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、油圧系統を太い実線で、操縦系統を破線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。
【００２５】
ショベル１は電動発電機１２および減速機１３を備えており、エンジン１１及び電動発電機１２の回転軸は、共に減速機１３の入力軸に接続されることにより互いに連結されている。エンジン１１の負荷が大きいときには、電動発電機１２が自身の駆動力によりエンジン１１の駆動力を補助（アシスト）し、電動発電機１２の駆動力が減速機１３の出力軸を経てメインポンプ１４に伝達される。一方、エンジン１１の負荷が小さいときには、エンジン１１の駆動力が減速機１３を経て電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が発電を行う。電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ（Interior Permanent Magnetic）モータによって構成される。電動発電機１２の駆動と発電との切りかえは、ショベル１における電気系統の駆動制御を行うコントローラ３０により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。
【００２６】
減速機１３の出力軸にはメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されており、メインポンプ１４には高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。コントロールバルブ１７は、ショベル１における油圧系の制御を行う装置である。コントロールバルブ１７には、図２に示した走行機構２を駆動するための油圧モータ２Ａ及び２Ｂの他、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９が高圧油圧ラインを介して接続されており、コントロールバルブ１７は、これらに供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御する。
【００２７】
パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６（操作手段）が接続されている。操作装置２６は、旋回用電動機２１、走行機構２、ブーム５、アーム６、及びバケット１０を操作するための操作装置であり、操作者によって操作される。操作装置２６には、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７が接続され、また、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９が接続される。操作装置２６は、パイロットライン２５を通じて供給される油圧（１次側の油圧）を操作者の操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作装置２６から出力される２次側の油圧は、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７に供給されるとともに、圧力センサ２９によって検出される。
【００２８】
圧力センサ２９は、操作装置２６に対して旋回機構３を旋回させるための操作が入力されると、この操作量を油圧ライン２８内の油圧の変化として検出する。圧力センサ２９は、油圧ライン２８内の油圧を表す電気信号を出力する。この電気信号は、コントローラ３０に入力され、旋回用電動機２１の駆動制御に用いられる。
【００２９】
コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及び内部メモリを含む演算処理装置によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。コントローラ３０は、各種センサ及び操作装置２６等からの操作入力を受けて、インバータ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ及び蓄電手段１０１等の駆動制御を行う。
【００３０】
油圧モータ３１０は、ブーム５が下げられるときにブームシリンダ７から吐出される油によって回転されるように構成されており、ブーム５が重力に従って下げられるときのエネルギを回転力に変換するために設けられている。油圧モータ３１０は、コントロールバルブ１７とブームシリンダ７の間の油圧管７Ａに設けられている。ブーム回生用発電機３００で発電された電力は、回生エネルギとしてインバータ１８Ｂを経て蓄電手段１０１に供給される。
【００３１】
旋回用電動機２１は、図２の旋回機構３に設けられ、上部旋回体４を回動させる。旋回用電動機２１は交流電動機であり、旋回体４を旋回させる旋回機構３の動力源である。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回減速機２４が接続される。旋回用インバータ１８Ｃは、蓄電手段１０１からの電力を受け、旋回用電動機２１を駆動する。また旋回用電動機２１の回生運転時には、旋回用電動機２１からの電力を蓄電手段１０１に回収する。
【００３２】
旋回用電動機２１が力行運転を行う際には、旋回用電動機２１の回転駆動力の回転力が旋回減速機２４にて増幅され、旋回体４が加減速制御され回転運動を行う。また、旋回体４の慣性回転により、旋回減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させる。
【００３３】
レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転位置及び回転角度を検出するセンサであり、旋回用電動機２１と機械的に連結することで回転軸２１Ａの回転角度及び回転方向を検出する。レゾルバ２２が回転軸２１Ａの回転角度を検出することにより、旋回機構３の回転角度及び回転方向が導出される。メカニカルブレーキ２３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、コントローラ３０からの指令によって、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させる。旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度を減速して旋回機構３に機械的に伝達する減速機である。
【００３４】
続いて電気系統について詳細に説明する。電気系統は主として、コントローラ３０、電源装置１００、インバータ１８Ａ〜１８Ｃを備える。
【００３５】
（アシスト）
アシスト用のインバータ１８Ａの２次側（出力）端には、電動発電機１２が接続される。インバータ１８Ａは、コントローラ３０の一部であるアシスト用インバータコントローラ３０Ａからの指令にもとづき、電動発電機１２の運転制御を行う。
【００３６】
（ブーム回生）
インバータ１８Ｂの２次側（出力）端には、ブーム回生用発電機３００が接続されている。上述のようにブーム回生用発電機３００は、ブーム５が重力の作用により下げられるときに、位置エネルギを電気エネルギに変換する電動作業要素である。インバータ１８Ｂは、コントローラ３０のブーム回生用のインバータコントローラ３０Ｂによって制御され、ブーム回生用発電機３００が発生する電気エネルギを直流電力に変換し、電源装置１００に回収する。
【００３７】
（旋回）
旋回用電動機２１、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、旋回減速機２４、旋回用インバータ１８Ｃおよびコントローラ３０の一部である旋回用インバータコントローラ３０Ｃは、電動旋回装置５００を構成する。
旋回用電動機２１は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御指令により旋回用インバータ１８Ｃによって交流駆動される。旋回用電動機２１としては、例えば、磁石埋込型のＩＰＭモータが好適である。
【００３８】
旋回用インバータコントローラ３０Ｃは、操作入力に応じた回転速度指令を受け、レゾルバ２２により検出される旋回用電動機２１の旋回速度が、回転速度指令と一致するように、旋回用インバータ１８Ｃを制御する。
【００３９】
（電源）
蓄電手段１０１とコントローラ３０の一部であるコンバータコントローラ３０Ｄは、電源装置１００を構成する。蓄電手段１０１は、例えば蓄電池であるバッテリと、バッテリの充放電を制御する昇降圧コンバータ（双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ）と、正極及び負極の直流配線からなるＤＣバスとを備えている（図示せず）。蓄電器としては、リチウムイオン電池等の充電可能な２次電池、キャパシタ、そのほか電力の授受が可能なその他の形態の電源を用いてもよい。ＤＣバスには、インバータ１８Ａ〜インバータ１８Ｃそれぞれの１次側（直流入力）が接続されている。コントローラ３０Ｄは、ＤＣバスに生ずるＤＣリンク電圧が所定の電圧レベルとなるように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。電源装置１００は、電動発電機１２等が力行運転する際には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧動作させ、電動発電機１２等が回生運転する際には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させ、電動発電機１２が発生した電力を蓄電器に回収する。
【００４０】
すなわち、インバータ１８Ａが電動発電機１２を力行運転させる際には、必要な電力をバッテリ及び昇降圧コンバータからＤＣバスを介して電動発電機に供給する。また、電動発電機１２を回生運転させる際には、電動発電機１２により発電された電力をＤＣバス及び昇降圧コンバータを介してバッテリに充電する。なお、昇降圧コンバータの昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧値、バッテリ電圧値、及びバッテリ電流値にもとづき、コンバータコントローラ３０Ｄによって行われる。これにより、ＤＣバスを、予め定められた一定電圧値に蓄電された状態に維持することができる。
【００４１】
以上がショベル１の全体構成である。続いて、実施の形態に係る電動旋回装置５００について詳細に説明する。
【００４２】
図４は、電動旋回装置５００の構成を示すブロック図である。電動旋回装置５００は、旋回用インバータ１８Ｃ、旋回用電動機２１、レゾルバ２２、コントローラ３０の一部である旋回用インバータコントローラ３０Ｃを備える。
【００４３】
たとえば旋回用電動機２１は三相交流電動機であり、旋回用インバータ１８Ｃは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチング回路を含む。
【００４４】
旋回用インバータ１８Ｃを構成するスイッチング回路は、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのパワートランジスタで構成され、パワートランジスタは、インテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ：Intelligent Power Module）に内蔵されている。ＩＰＭは、温度センサ等の各種センサを搭載しており、各種センサは、過電流、制御電源電圧低下、出力短絡、温度異常といった事象を検出し、これらの事象を検出した場合には、ＩＰＭエラー信号を出力する。ここで、温度異常の事象は、インバータの温度が所定の運転停止温度以上になったことを意味する。運転停止温度は、例えば１００℃に設定される。ＩＰＭは、ＩＰＭエラー信号を検出すると、駆動対象のモータやインバータの焼損防止のために、駆動対象のモータを駆動するための電流の供給を停止する。この場合には、ショベル１の動作自体も停止され、連続運転が中断される。
【００４５】
レゾルバ２２は、回転角センサの一種であり、ＲＤコンバータ３８とともに、旋回用電動機２１の回転数ωの検出値ωｒｅｓを生成する。旋回用インバータコントローラ３０Ｃは、検出された旋回用電動機２１の回転数ωＲＥＳにもとづいて、駆動信号Ｓ８を生成する。インバータ１８Ｃは駆動信号Ｓ８にもとづいて、旋回用電動機２１を駆動する。
【００４６】
旋回用インバータコントローラ３０Ｃは、ＲＤコンバータ３８に加えて、コントローラ３２、操作感調整器４０を備える。
【００４７】
操作感調整器４０は、操作入力に応じた１次速度指令ωｃｍｄ１を受け、波形整形された２次速度指令ωｃｍｄ２を出力する。１次速度指令ωｃｍｄ１は、図３の圧力センサ２９により生成される電気信号もしくはそれに応じたデータであってもよい。
【００４８】
コントローラ３２は、２次速度指令ωｃｍｄ２と回転角センサであるレゾルバ２２により検出された旋回用電動機２１の回転数（速度検出値）ωｒｅｓが一致するように駆動信号Ｓ８を生成する。コントローラ３２は、速度コントローラ３４および駆動信号生成部３６を含む。速度コントローラ３４は、２次速度指令ωｃｍｄ２と速度検出値ωｒｅｓが一致するように調節されるトルク指令値（電流指令値）Ｓ５を生成する。駆動信号生成部３６は、たとえばパルス幅変調器を含み、トルク指令値Ｓ５に応じたデューティ比を有する駆動信号Ｓ８を生成する。より詳しくは、駆動信号生成部３６は、旋回用電動機２１に流れる電流を検出する電流センサと、電流の検出値がトルク指令値Ｓ５と一致するように調節されるデューティ指令値を生成するトルクコントローラと、デューティ指令値に応じたデューティ比を有するパルス信号を生成するパルス幅変調器と、を含んでもよい。なお駆動信号生成部３６の構成は特に限定されない。
【００４９】
操作感調整器４０により生成される２次速度指令ωｃｍｄ２は、少なくとも、１次速度指令ωｃｍｄ１と２次速度指令ωｃｍｄ２の差分に応じた速度誤差Δωに比例する比例項と、速度誤差Δωの積分値に応じた積分項と、を含む。
【００５０】
図５は、操作感調整器４０の制御ブロック図である。図５の操作感調整器４０は、仮想的な質量を制御対象とするＰＩコントローラを含む。操作感調整器４０は、操作感コントローラ４１および第１積分器５０を備える。操作感コントローラ４１は、１次速度指令ωｃｍｄ１と２次速度指令ωｃｍｄ２の差分Δωがゼロに近づくように調節される中間値Ｓ１を生成する。第１積分器５０は制御対象に相当し、その伝達関数は１／ｓである。第１積分器５０は、中間値Ｓ１を積分し、２次速度指令ωｃｍｄ２を生成する。
【００５１】
操作感コントローラ４１は、ＰＩコントローラであり、減算器４２、第２積分器４４、加算器４６、乗算器４８を含む。減算器４２は、１次速度指令ωｃｍｄ１と２次速度指令ωｃｍｄ２の差分に応じた速度誤差Δωを生成する。第２積分器４４は、速度誤差Δωを積分し、積分係数１／ＫＩを乗算する。加算器４６は、第２積分器４４の出力と速度誤差Δωを加算する。乗算器４８は、加算器４６の出力に比例係数ＫＰを乗算し、中間値を生成する。なお乗算器４８の位置は、図５のそれには限定されず、減算器４２と加算器４６の間に設けてもよい。
【００５２】
この操作感調整器４０の伝達関数Ｇ（ｓ）は、以下の式で与えられる。
Ｇ（ｓ）＝ＫＰ（ＫＩｓ＋１）／（ＫＩｓ２＋ＫＰ（ＫＩｓ＋１））
【００５３】
より一般化すれば、式（１）を得る。
Ｇ（ｓ）＝（ａ１ｓ＋ａ０）／（ｂ２ｓ２＋ｂ１ｓ＋ｂ０）      …（１）
ただしａ１、ａ０、ｂ２、ｂ１、ｂ０は定数である。図５の操作感調整器４０においては、各定数は以下の通りである。
ａ１＝ＫＰＫＩ
ａ０＝ＫＰ
ｂ２＝ＫＩ
ｂ１＝ＫＰＫＩ
ｂ０＝ＫＰ
【００５４】
以上が電動旋回装置５００の構成である。続いてその動作を説明する。図６は、図４の電動旋回装置５００の動作波形図である。
図６には、１次速度指令ωｃｍｄ１、２次速度指令ωｃｍｄ２、旋回用電動機２１の速度の検出値ωｒｅｓが示される。操作感調整器４０によって、１次速度指令ωｃｍｄ１が２次速度指令ωｃｍｄ２に波形整形される。そしてコントローラ３２およびインバータ１８Ｃによって、２次速度指令ωｃｍｄ２に追従するように、旋回用電動機２１の回転が制御される。
【００５５】
この電動旋回装置５００によれば、メインの速度制御系（図４のコントローラ３２）とは別に、操作感を調節するためのＰＩコントローラを含む操作感調整器４０を設けることにより、制御性能を犠牲にせずに、良好な操作感を実現できる。
【００５６】
そして図５に示すように、操作感調整器４０をＰＩ制御系で構成したことで、２次速度指令ωｃｍｄ２の波形を２つのパラメータ、すなわち比例係数ＫＰと積分係数１／ＫＩにもとづいて直感的に調節することができる。具体的には、比例係数ＫＰによって即応性（即応感）を調節でき、積分係数１／ＫＩによって加速性（加速感）を調節することができる。
【００５７】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例を説明する。
【００５８】
（第１変形例）
図５では、操作感調整器４０がＰＩコントローラを含む場合を説明したが、操作感調整器４０はＰＩＤコントローラを含んでもよい。
図７は、第１変形例に係る操作感調整器４０ａの制御ブロック図である。操作感コントローラ４１は、図５の操作感コントローラ４１に加えて、微分器４９をさらに含む。微分器４９は、速度誤差Δωを微分し、微分係数ＫＤを乗算する。加算器４６は、第２積分器４４の出力と速度誤差に加えて、微分器４９の出力を加算する。
【００５９】
この操作感調整器４０ａの伝達関数Ｇ（ｓ）は、以下の式で与えられる。
Ｇ（ｓ）＝ＫＰ（ＫＩＫＤｓ２＋ＫＩｓ＋１）／（ＫＩｓ２＋ＫＰ（ＫＩＫＤｓ２＋ＫＩｓ＋１））
【００６０】
より一般化すれば、式（２）を得る。
Ｇ（ｓ）＝（ａ２ｓ２＋ａ１ｓ＋ａ０）／（ｂ２ｓ２＋ｂ１ｓ＋ｂ０）      …（２）
ただしａ２、ａ１、ａ０、ｂ２、ｂ１、ｂ０は定数である。図７の操作感調整器４０ａにおいては、各定数は以下の通りである。
ａ１＝ＫＰＫＩＫＤ
ａ０＝ＫＰＫＩ
ｂ２＝ＫＰ
ｂ２＝ＫＰＫＩＫＤ＋ＫＩ
ｂ１＝ＫＰＫＩ
ｂ０＝ＫＰ
【００６１】
この操作感調整器４０ａによれば、微分項を導入したことにより、微分係数ＫＤに応じて粘性、すなわち滑らかさを調節することができ、調節できるパラメータが増えるため、より理想的な操作感に近づけることができる。
【００６２】
（第２変形例）
実施の形態では、本発明に係るハイブリッド型建設機械の一例として、ショベル１を示したが、本発明のハイブリッド型建設機械の他の例としては、旋回機構を備えるリフティングマグネット車両やクレーン等が挙げられる。
【符号の説明】
【００６３】
１…ショベル、２…走行機構、２Ａ…油圧モータ、３…旋回機構、４…旋回体、４ａ…運転室、５…ブーム、６…アーム、７…ブームシリンダ、７Ａ…油圧管、８…アームシリンダ、９…バケットシリンダ、１０…バケット、１１…エンジン、１２…電動発電機、１３…減速機、１４…メインポンプ、１５…パイロットポンプ、１６…高圧油圧ライン、１７…コントロールバルブ、１８，１８Ａ，１８Ｂ…インバータ、１８Ｃ…旋回用インバータ、１９…インタフェース回路、２１…旋回用電動機、２１Ａ…回転軸、２２…レゾルバ、２３…メカニカルブレーキ、２４…旋回減速機、２５…パイロットライン、２６…操作装置、２７，２８…油圧ライン、２９…圧力センサ、３０…コントローラ、３０Ａ，３０Ｃ…インバータコントローラ、３０Ｄ…コンバータコントローラ、３２…コントローラ、３４…速度コントローラ、３６…駆動信号生成部、３８…ＲＤコンバータ、４０…操作感調整器、４１…操作感コントローラ、４２…減算器、４４…第２積分器、４６…加算器、４８…乗算器、４９…微分器、５０…第１積分器、３００…ブーム回生用発電機、３１０…油圧モータ、５００…電動旋回装置。
【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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