(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転を制御するモータ制御装置において、
時刻ｔにおける前記モータの回転数の目標値を取得して、時刻ｔにおける正規化目標値を算出する目標値算出部と、
時刻ｔにおける前記モータの回転数の実測値を取得して、時刻ｔにおける正規化実測値を算出する実測値算出部と、
前記目標値算出部により算出された時刻ｔにおける正規化目標値と、前記実測値算出部により取得された時刻ｔにおける正規化実測値とに基づいて、ＰＩＤ制御により時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力を算出するＰＩＤ制御部と、
前記目標値算出部により算出された時刻ｔにおける正規化目標値と、前記実測値算出部により取得された時刻ｔにおける正規化実測値とに基づいて、時刻ｔ＋１における予測フィルタ係数を算出してメモリに記憶する適応制御部と、
前記実測値算出部により取得された時刻ｔにおける正規化実測値と、前記メモリに記憶されている時刻ｔにおける予測フィルタ係数とに基づいて、時刻ｔにおける予測フィルタ出力を算出する予測フィルタと、
前記ＰＩＤ制御部により算出された時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力と、前記予測フィルタにより算出された時刻ｔにおける予測フィルタ出力とのいずれを採用するかを、前記ＰＩＤ制御部により算出された時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力の値の変動に基づいて判定し、時刻ｔにおける出力として決定する採用判定決定部と、
前記採用判定決定部により決定された時刻ｔにおける出力の値を変換して時刻ｔにおける制御値を算出し、前記モータに出力する変換出力部と、を備え、
前記採用判定決定部は、
前記ＰＩＤ制御部により算出された時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力の値の変動が、あらかじめ定められた所定の閾値以上の場合には、前記ＰＩＤ制御部により算出された時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力を採用することを決定して前記変換出力部へ出力し、
前記ＰＩＤ制御部により算出された時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力の値の変動が、あらかじめ定められた所定の閾値よりも小さい場合には、前記予測フィルタにより算出された時刻ｔにおける予測フィルタ出力を採用することを決定して前記変換出力部へ出力する
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記ＰＩＤ制御部による処理、および、前記適応制御部と前記予測フィルタとによる処理は、前記モータの起動時から同時に並行して実行される
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】
前記採用判定決定部は、
前記ＰＩＤ制御部により算出された時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力の値の変動が、あらかじめ定められた所定の閾値以上の場合には、前記ＰＩＤ制御部により算出された時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力を採用することを決定して前記変換出力部へ出力するとともに、前記ＰＩＤフィルタ出力を採用することを決定したという情報を前記適応制御部へ出力し、
前記適応制御部は、前記採用判定決定部から、前記ＰＩＤフィルタ出力を採用することを決定したという情報を受け取ると、前記メモリに記憶されている時刻ｔ＋１における予測フィルタ係数を、前記ＰＩＤ制御部により算出された時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力と前記予測フィルタにより算出された時刻ｔにおける予測フィルタ出力とに基づいて補正し、前記メモリに記憶する
ことを特徴とする請求項１または２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
モータの回転を制御するモータ制御装置におけるモータ制御方法であって、
目標値算出部が、時刻ｔにおける前記モータの回転数の目標値を取得して、時刻ｔにおける正規化目標値を算出するステップと、
実測値算出部が、時刻ｔにおける前記モータの回転数の実測値を取得して、時刻ｔにおける正規化実測値を算出するステップと、
ＰＩＤ制御部が、前記目標値算出部により算出された時刻ｔにおける正規化目標値と、前記実測値算出部により取得された時刻ｔにおける正規化実測値とに基づいて、ＰＩＤ制御により時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力を算出するステップと、
適応制御部が、前記目標値算出部により算出された時刻ｔにおける正規化目標値と、前記実測値算出部により取得された時刻ｔにおける正規化実測値とに基づいて、時刻ｔ＋１における予測フィルタ係数を算出してメモリに記憶するステップと、
予測フィルタが、前記実測値算出部により取得された時刻ｔにおける正規化実測値と、前記メモリに記憶されている時刻ｔにおける予測フィルタ係数とに基づいて、時刻ｔにおける予測フィルタ出力を算出するステップと、
採用判定決定部が、前記ＰＩＤ制御部により算出された時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力の値の変動が、あらかじめ定められた所定の閾値以上の場合には、前記ＰＩＤ制御部により算出された時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力を採用すると判定し、時刻ｔにおける出力として決定し、前記ＰＩＤ制御部により算出された時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力の値の変動が、あらかじめ定められた所定の閾値よりも小さい場合には、前記予測フィルタにより算出された時刻ｔにおける予測フィルタ出力を採用すると判定し、時刻ｔにおける出力として決定するステップと、
変換出力部が、前記採用判定決定部により決定された時刻ｔにおける出力の値を変換して時刻ｔにおける制御値を算出し、前記モータに出力するステップと、
を備えることを特徴とするモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータの回転を制御するモータ制御装置およびモータ制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、モータの回転を制御する際には、ＰＩＤ制御により回転数を制御する方法が一般的である。これは、目標とする回転数と実際の回転数との偏差を比例演算、積分演算、微分演算することにより、その偏差が０（ゼロ）になるように、すなわち、実際の回転数が目標とする回転数に一致するように、制御値（操作量）を算出し、これをモータにフィードバックして制御するものである。
【０００３】
しかし、ＰＩＤ制御では、収束するまでは速い（モータ起動時の回転立ち上がり特性は良い）が、そのパラメータが試行錯誤的に求められているため、調整には特別な知識や熟練が必要であり、また、調整に時間がかかる上、収束後の安定性が悪いという問題があった。
【０００４】
そこで、従来より、ＰＩＤ制御におけるパラメータをうまく設定することにより、前述の問題を解決しようとする試みがなされてきた。例えば特許文献１，２等には、モータの回転を安定させるために、ＰＩＤ制御で使用するパラメータを、モータの回転状態に応じて変更する手段を備えたモータ制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７４７８５号公報
【特許文献２】特開２０１４−２３３１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＰＩＤ制御の場合には、様々な外乱の影響を受けるため、例えば特許文献１，２等に記載されているような従来のモータ制御装置であっても、完全に安定した状態になるまでには時間がかかってしまうこともあり、依然として収束後の安定性が悪いという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、モータ起動時の回転立ち上がり特性がよく（収束が速く）、かつ、収束後の安定性を確保したモータ制御装置およ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】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明は、モータの回転を制御するモータ制御装置において、時刻ｔにおける前記モータの回転数の目標値を取得して、時刻ｔにおける正規化目標値を算出する目標値算出部と、時刻ｔにおける前記モータの回転数の実測値を取得して、時刻ｔにおける正規化実測値を算出する実測値算出部と、前記目標値算出部により算出された時刻ｔにおける正規化目標値と、前記実測値算出部により取得された時刻ｔにおける正規化実測値とに基づいて、ＰＩＤ制御により時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力を算出するＰＩＤ制御部と、前記目標値算出部により算出された時刻ｔにおける正規化目標値と、前記実測値算出部により取得された時刻ｔにおける正規化実測値とに基づいて、時刻ｔ＋１における予測フィルタ係数を算出してメモリに記憶する適応制御部と、前記実測値算出部により取得された時刻ｔにおける正規化実測値と、前記メモリに記憶されている時刻ｔにおける予測フィルタ係数とに基づいて、時刻ｔにおける予測フィルタ出力を算出する予測フィルタと、前記ＰＩＤ制御部により算出された時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力と、前記予測フィルタにより算出された時刻ｔにおける予測フィルタ出力とのいずれを採用するかを、前記ＰＩＤ制御部により算出された時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力の値の変動に基づいて判定し、時刻ｔにおける出力として決定する採用判定決定部と、前記採用判定決定部により決定された時刻ｔにおける出力の値を変換して時刻ｔにおける制御値を算出し、前記モータに出力する変換出力部と、を備え、前記採用判定決定部は、前記ＰＩＤ制御部により算出された時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力の値の変動が、あらかじめ定められた所定の閾値以上の場合には、前記ＰＩＤ制御部により算出された時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力を採用することを決定して前記変換出力部へ出力し、前記ＰＩＤ制御部により算出された時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力の値の変動が、あらかじめ定められた所定の閾値よりも小さい場合には、前記予測フィルタにより算出された時刻ｔにおける予測フィルタ出力を採用することを決定して前記変換出力部へ出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明のモータ制御装置またはモータ制御方法によれば、モータ起動時の回転立ち上がり特性がよく、かつ、収束後の安定性を確保することができるので、モータの回転を、より速くスムーズに安定させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】モータ制御の基本概念を説明するブロック図である。
【図２】従来のＰＩＤ制御によるモータ制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す従来のＰＩＤ制御によるモータ制御装置における、モータ起動時の回転立ち上がり特性を示す説明図である。
【図４】適応予測制御によるモータ制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示す適応予測制御によるモータ制御装置における、モータ起動時の回転立ち上がり特性を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１におけるモータ制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態１におけるモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１におけるモータ制御装置における、モータ起動時の回転立ち上がり特性を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２におけるモータ制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態２におけるモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態２におけるモータ制御装置における、モータ起動時の回転立ち上がり特性を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明は、モータの回転を制御するモータ制御装置およびモータ制御方法に関するものである。
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は、一般的な、モータ制御の基本概念を説明するブロック図である。
ここで、ｔはモータ起動時を０とした経過時間を示すサンプリング時刻であり、例えば、サンプリング周期が１秒であれば、経過時間＝ｔ［秒］であるが、例えば、サンプリング周期が２秒であれば、経過時間＝ｔ×２［秒］である。また、ｄ（ｔ）は時刻ｔにおける目標値（目標とする回転数）であり、ｘ（ｔ）は時刻ｔにおける実測値（実際の回転数）である。また、ｙ（ｔ）は時刻ｔにおける制御値であり、０〜１００％の値で出力される。
【００１３】
モータ制御装置１０は、モータ１についての目標値ｄ（ｔ）と、実測値ｘ（ｔ）を取得し、目標値ｄ（ｔ）と実測値ｘ（ｔ）の偏差が０（ゼロ）になるように、すなわち、ｄ（ｔ）＝ｘ（ｔ）となるように、制御値ｙ（ｔ）をモータに与える。これが、モータ制御の基本概念である。
【００１４】
図２は、従来のＰＩＤ制御によるモータ制御装置２０の機能構成を示すブロック図である。図２に示すモータ制御装置２０は、目標値算出部２１、実測値算出部２２、ＰＩＤ制御部２３、変換出力部２４を備えている。
【００１５】
目標値算出部２１は、時刻ｔにおけるモータ１の回転数の目標値ｄ（ｔ）を取得して、時刻ｔにおける正規化目標値（正規化された目標値）ｂ（ｔ）を算出する算出部である。
また、実測値算出部２２は、時刻ｔにおけるモータ１からモータの回転数の実測値ｘ（ｔ）を取得して、時刻ｔにおける正規化実測値（正規化された実測値）ａ（ｔ）を算出する算出部である。
なお、これらの値をどのように算出するかという計算式については、公知の方式を使用すればよいので、ここでは説明を省略する。
【００１６】
ＰＩＤ制御部２３は、目標値算出部２１により算出された正規化目標値ｂ（ｔ）と、実測値算出部２２により算出された正規化実測値ａ（ｔ）とに基づいて、ＰＩＤ制御のパラメータ（ＫＰ、ＫＩ、ＫＤ）を適切に与えることにより、ＰＩＤ制御方式に基づく時刻ｔにおけるＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）を算出する制御部である。なお、どのように算出するかという計算式については、公知のＰＩＤ制御方式を使用すればよいので、ここでは説明を省略する。
【００１７】
変換出力部２４は、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の値を、モータへの制御値ｙ（ｔ）（０〜１００％の値）に変換してモータ１へ出力する出力部である。
【００１８】
図３は、図２に示す従来のＰＩＤ制御によるモータ制御装置２０における、モータ起動時の回転立ち上がり特性を示す説明図である。この図３に示すように、ＰＩＤ制御では、モータ起動時の回転立ち上がり特性が良く、収束するまで（時間Ｔ１まで）は速いが、パラメータが試行錯誤的に求められているため、調整には特別な知識や熟練が必要であり、また、調整に時間がかかる上、周波数や電流など、いろいろな要因により様々な外乱の影響を受けるため、収束後（時間Ｔ１以降）の安定性が悪いという問題がある。
【００１９】
一方、収束するまでは遅いが、収束後の安定性が良い制御手法として、適応予測制御がある。しかし、モータ制御においては、モータ起動時の回転立ち上がり特性が重要であるため、モータ制御にこの適応予測制御を使用することは一般的には考えられない。
【００２０】
図４は、この適応予測制御をモータ制御に用いたと仮定した場合の、適応予測制御によるモータ制御装置３０の機能構成を示すブロック図である。図４に示すモータ制御装置３０は、目標値算出部２１、実測値算出部２２、適応制御部３３、予測フィルタ３４、変換出力部３５を備えている。なお、図２で説明したものと同様の構成には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００２１】
適応制御部３３は、時刻ｔにおいて、目標値算出部２１により算出された正規化目標値ｂ（ｔ）と、実測値算出部２２により算出された正規化実測値ａ（ｔ）とに基づいて、時刻ｔ＋１における予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ＋１）；ｉ＝１〜Ｌを算出してメモリ（図示せず）に記憶する制御部である。ここで、Ｌは予測フィルタ係数の数である。なお、算出した予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ＋１）を記憶しておくメモリ（記憶領域）としては、適応制御部３３の中に内部メモリ（図示せず）を備えるものとしてもよいし、モータ制御装置２０の中に記憶部（図示せず）を備えるものとしてもよい。
【００２２】
予測フィルタ３４は、メモリに記憶されている（適応制御部３３により算出されてメモリに記憶された、または、あらかじめメモリに記憶されている）時刻ｔにおける予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ）と、実測値算出部２２により算出された正規化実測値ａ（ｔ）とに基づいて、時刻ｔにおける予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）を算出するフィルタ算出部である。ここで、ｔ＝０の場合の予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ）については、あらかじめメモリに記憶されているものとする。
なお、これらの値をどのように算出するかという計算式については、公知の適応予測制御方式を使用すればよいので、ここでは説明を省略する。
【００２３】
変換出力部３５は、予測フィルタ３４により算出された予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）の値を、モータへの制御値ｙ（ｔ）（０〜１００％の値）に変換してモータ１へ出力する出力部である。
【００２４】
図５は、図４に示すモータ制御装置３０における、モータ起動時の回転立ち上がり特性を示す説明図である。この図５に示すように、適応予測制御では、モータ起動時の回転立ち上がり特性が悪く、収束するまでは遅い（時間Ｔ３までは長い）が、収束後（時間Ｔ３以降）の安定性が良いというメリットがある。
【００２５】
しかし、収束するまでは速い（モータ起動時の回転立ち上がり特性は良い）が、収束後の安定性が悪いＰＩＤ制御と、収束するまでは遅いが、収束後の安定性が良い適応予測制御との、両方のメリットだけを活かすことができればよいのであるが、収束するまではＰＩＤ制御を用い、収束後は適応予測制御を用いるような手法は存在していなかった。
【００２６】
また、収束するまではＰＩＤ制御を用い、収束後は適応予測制御を用いる、といった手法を採用するために、単にＰＩＤ制御と適応予測制御とを組み合わせたり切り替えたりしただけでは、これらの制御手法の切り替え時に回転数が大きく変動してしまったり、結局のところ安定するまでに時間がかかってしまったり、といった問題が発生し、うまく制御することはできなかった。
【００２７】
そこで、この発明の実施の形態では、収束するまでは速い（モータ起動時の回転立ち上がり特性は良い）が、収束後の安定性が悪いＰＩＤ制御と、収束するまでは遅いが、収束後の安定性が良い適応予測制御を、モータ起動時から同時に並行して実行させ、収束後に適応予測制御のみによる制御にシームレスに切り替えることにより、ＰＩＤ制御と適応予測制御との両方のメリットを活かし、収束するまでが速く（モータ起動時の回転立ち上がり特性が良く）、かつ、収束後の安定性も良いモータ制御を行うものである。
【００２８】
実施の形態１．
図６は、この発明の実施の形態１におけるモータ制御装置４０の機能構成を示すブロック図である。図６に示すモータ制御装置４０は、目標値算出部２１、実測値算出部２２、ＰＩＤ制御部２３、適応制御部３３、予測フィルタ３４、採用判定決定部４６、変換出力部４７を備えている。なお、図２，図４で説明したものと同様の構成には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００２９】
採用判定決定部４６は、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）と、予測フィルタ３４により算出された予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）とのいずれを採用するかを、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の値の変動に基づいて判定し、時刻ｔにおける出力ｃ（ｔ）として決定する判定決定部である。
【００３０】
具体的には、採用判定決定部４６は、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の値の変動が、あらかじめ定められた所定の閾値以上である場合には、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）を採用することを決定し、所定の閾値よりも小さい場合には、予測フィルタ３４により算出された予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）を採用することを決定して、変換出力部４７へ出力する。
【００３１】
変換出力部４７は、採用判定決定部４６により決定された出力ｃ（ｔ）の値を変換してモータへの制御値ｙ（ｔ）（０〜１００％の値）を算出し、モータ１へ出力する。
【００３２】
図７は、この発明の実施の形態１におけるモータ制御装置４０の動作を示すフローチャートである。
まず初めに、目標値算出部２１が、モータ１の回転数の目標値ｄ（ｔ）を取得して、正規化目標値ｂ（ｔ）を算出する（ステップＳＴ１）。この目標値ｄ（ｔ）は、外部から設定入力される値であってもよいし、モータ１に設定されている値を取り込むものであってもよい。また、実測値算出部２２が、モータ１の回転数の実測値をモータ１から取得して、正規化実測値ａ（ｔ）を算出する（ステップＳＴ２）。
【００３３】
そして、ＰＩＤ制御部２３が、ステップＳＴ１において目標値算出部２１により算出された正規化目標値ｂ（ｔ）と、ステップＳＴ２において実測値算出部２２により算出された正規化実測値ａ（ｔ）とに基づいて、ＰＩＤ制御により、ＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）を算出する（ステップＳＴ３）。なお、ＰＩＤ制御のパラメータ（ＫＰ、ＫＩ、ＫＤ）は、適切に与えられるものとする。
【００３４】
また、予測フィルタ３４が、既にメモリに記憶されている時刻ｔにおける予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ）と、実測値算出部２２により算出された正規化実測値ａ（ｔ）とに基づいて、予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）を算出する（ステップＳＴ４）。なお、ｔ＝０の場合の予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ）については、あらかじめメモリに記憶されている。
【００３５】
そして、適応制御部３３が、ステップＳＴ１において目標値算出部２１により算出された正規化目標値ｂ（ｔ）と、ステップＳＴ２において実測値算出部２２により算出された正規化実測値ａ（ｔ）とに基づいて、予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ＋１）を算出し（ステップＳＴ５）、メモリに記憶する。
【００３６】
ここで、ステップＳＴ３におけるＰＩＤ制御部２３による処理、および、ステップＳＴ４とＳＴ５における適応制御部３３と予測フィルタ３４とによる処理は、モータ１の起動時から、同時に並行して実行される。すなわち、この実施の形態１におけるモータ制御装置４０では、モータ１の起動時から、ＰＩＤ制御と適応予測制御を同時に並行して実行させている。
【００３７】
その後、採用判定決定部４６が、ステップＳＴ３においてＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の値の変動が、あらかじめ定められた所定の閾値以上か否かを判定し（ステップＳＴ６）、あらかじめ定められた所定の閾値以上である場合（ステップＳＴ６のＹＥＳの場合）には、ステップＳＴ３においてＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）を採用することを決定して、出力ｃ（ｔ）として変換出力部４７に出力する（ステップＳＴ７）。
【００３８】
一方、ステップＳＴ３においてＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の値の変動が、あらかじめ定められた所定の閾値より小さい場合（ステップＳＴ６のＮＯの場合）には、ステップＳＴ４において予測フィルタ３４により算出された予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）を採用することを決定して、出力ｃ（ｔ）として変換出力部４７に出力する（ステップＳＴ８）。
【００３９】
すなわち、採用判定決定部４６は、ステップＳＴ３においてＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）と、ステップＳＴ４において予測フィルタ３４により算出された予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）とのいずれを採用するかを、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の変動に基づいて決定する。
【００４０】
ここで、「ＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の値の変動」とは、例えば、１回前のサンプリング周期（時刻ｔ−１）におけるＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ−１）との差の絶対値｜ｃ１（ｔ）−ｃ１（ｔ−１）｜や、サンプリング周期ｎ回分で平滑化した値（例えば、ｎ＝３であれば、（ｃ１（ｔ−２）＋ｃ１（ｔ−１）＋ｃ１（ｔ））／３という式で計算した値）など、制御対象であるモータの特性に合わせて適宜決定すればよい。また、「あらかじめ定められた所定の閾値」としては、ＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の値の変動をどのように決定するかに応じて、ｃ１（ｔ）が収束したと考えられる値を適宜設定すればよい。
【００４１】
そして、前述のように、採用判定決定部４６が、ＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）と、予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）とのいずれを採用するかを、ＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の変動に基づいて決定するようにしているのは、モータ起動直後には、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の値の変動はある一定値以上であるが、時間Ｔ１を超えてその変動がある一定値より小さくなったら（ある程度は安定してきたと考えられる時点、このときの時間をＴ２とする）、適応予測制御（適応制御部３３および予測フィルタ３４）により算出された予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）の値に移行させることにより、収束後の時間Ｔ２以降の安定性をより良くするためである。
なお、モータ起動時を０とした時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の関係は、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３である。（図３および図５参照）
【００４２】
これにより、モータ起動直後には、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）を採用することにより、ＰＩＤ制御による“収束するまでが速い（モータ起動時の回転立ち上がり特性が良い）”というメリットを活かし、その後、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の値の変動が、所定の閾値より小さくなってきた時点で、適応予測制御（適応制御部３３および予測フィルタ３４）により算出された予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）を採用するように移行させることにより、適応予測制御による“収束後の安定性が良い”というメリットを活かすことができる。
【００４３】
その後、変換出力部４７が、ステップＳＴ７またはＳＴ８において採用判定決定部４６により出力された出力ｃ（ｔ）の値をモータ１への制御値ｙ（ｔ）（０〜１００％の値）に変換して、モータ１へ出力する（ステップＳＴ９）。
【００４４】
図８は、この発明の実施の形態１におけるモータ制御装置４０における、モータ起動時の回転立ち上がり特性を示す説明図である。この図８において、時間Ｔ２は、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の値の変動が、所定の閾値より小さくなってきた時点（ある程度は安定してきたと考えられる時点）での時間である。
【００４５】
そして、この図８に示すように、時間Ｔ２まではＰＩＤ制御による出力を採用しているので、モータ起動時の回転立ち上がり特性が良く、収束するまでが速く、時間Ｔ２（ある程度は安定してきたと考えられる時点）以降は適応予測制御による出力を採用しているので、収束後の安定性が良い。
【００４６】
このように、モータ起動時からＰＩＤ制御と適応予測制御とを同時に並行して実行させ、いずれの制御による出力結果を採用するかを、ＰＩＤ制御による出力結果の変動がある一定値以上か否かで判断し、変動が少なくなったら適応予測制御による出力結果を採用するようにしたので、ＰＩＤ制御から適応予測制御へとシームレスに切り替える（安定性のよい適応予測制御のみに移行させる）ことができる。
【００４７】
この結果、モータ起動時にはＰＩＤ制御による出力結果を採用することにより、モータ起動時の回転立ち上がり特性がよく、ＰＩＤ制御による出力結果の変動がある一定値より小さくなったら適応予測制御による出力結果を採用することにより、収束後の安定性を確保することができるので、モータの回転を、より速くスムーズに安定させることが可能となる。
【００４８】
以上のように、この発明の実施の形態１のモータ制御装置またはモータ制御方法によれば、モータ起動時からＰＩＤ制御と適応予測制御とを同時に並行して実行させ、ＰＩＤ制御による出力結果から適応予測制御による出力結果へとシームレスに切り替える（安定性のよい適応予測制御のみに移行させる）ことにより、モータ起動時の回転立ち上がり特性がよく、かつ、収束後の安定性を確保することができるので、モータの回転を、より速くスムーズに安定させることが可能となる。
【００４９】
実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２におけるモータ制御装置５０の機能構成を示すブロック図である。図９に示すモータ制御装置５０は、目標値算出部２１、実測値算出部２２、ＰＩＤ制御部２３、適応制御部５３、予測フィルタ５４、採用判定決定部５６、変換出力部５７を備えている。なお、図２，図４，図６で説明したものと同様の構成には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００５０】
適応制御部５３は、時刻ｔにおいて、目標値算出部２１により算出された正規化目標値ｂ（ｔ）と、実測値算出部２２により算出された正規化実測値ａ（ｔ）とに基づいて、時刻ｔ＋１における予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ＋１）；ｉ＝１〜Ｌを算出してメモリ（図示せず）に記憶する制御部である。ここで、Ｌは予測フィルタ係数の数である。なお、実施の形態１と同様に、算出した予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ＋１）を記憶しておくメモリ（記憶領域）としては、適応制御部５３の中に内部メモリ（図示せず）を備えるものとしてもよいし、モータ制御装置５０の中に記憶部（図示せず）を備えるものとしてもよい。
【００５１】
予測フィルタ５４は、メモリに記憶されている（適応制御部５３により算出されてメモリに記憶された、または、あらかじめメモリに記憶されている）時刻ｔにおける予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ）と、実測値算出部２２により算出された正規化実測値ａ（ｔ）とに基づいて、予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）を算出するフィルタ算出部である。ここで、ｔ＝０の場合の予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ）については、あらかじめメモリに記憶されているものとする。
なお、この実施の形態２においても、これらの値をどのように算出するかという計算式については、公知の適応予測制御方式を使用すればよいので、ここでは説明を省略する。
【００５２】
採用判定決定部５６は、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）と、予測フィルタ５４により算出された予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）とのいずれを採用するかを、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の値の変動に基づいて判定し、時刻ｔにおける出力ｃ（ｔ）として決定する判定決定部である。
【００５３】
具体的には、採用判定決定部５６は、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の値の変動が、あらかじめ定められた所定の閾値以上である場合には、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）を採用することを決定し、所定の閾値よりも小さい場合には、予測フィルタ５４により算出された予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）を採用することを決定して、変換出力部５７へ出力する。
【００５４】
また、採用判定決定部５６は、ＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）を採用することを決定した場合には、採用されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）を出力ｃ（ｔ）として変換出力部５７へ出力するとともに、出力ｃ（ｔ）としてＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）を採用することを決定したという情報（信号）を適応制御部５３へ出力する。
【００５５】
すなわち、採用判定決定部５６は、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の値の変動が、あらかじめ定められた所定の閾値以上の場合には、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）を採用することを決定して変換出力部５７へ出力するとともに、ＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）を採用することを決定したという情報を適応制御部５３に出力する。
【００５６】
変換出力部５７は、採用判定決定部５６により決定された出力ｃ（ｔ）の値を変換してモータへの制御値ｙ（ｔ）（０〜１００％の値）を算出し、モータ１へ出力する。
【００５７】
また、適応制御部５３は、時刻ｔにおける採用判定決定部５６の出力ｃ（ｔ）としてＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）が採用されたとき、すなわち、採用判定決定部５６からＰＩＤフィルタ出力を採用することを決定したという情報（ｃ（ｔ）＝ｃ１（ｔ）であるという情報）を受け取ると、メモリに記憶されている時刻ｔ＋１における予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ＋１）を、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）と予測フィルタ５４により算出された予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）とに基づいて補正し、前記メモリに記憶する。
【００５８】
具体的には、例えば、ｈｉ（ｔ＋１）＝ｈｉ（ｔ＋１）・ｃ１（ｔ）／ｃ２（ｔ）という補正式にしたがって補正する。なお、この実施の形態２では、この補正式を用いることとして説明するが、ＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）と予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）とに基づいて補正するものであれば、補正式としてはこれに限られず、制御対象であるモータの特性に合わせて適宜決定すればよい。
【００５９】
図１０は、この発明の実施の形態２におけるモータ制御装置５０の動作を示すフローチャートである。
まず初めに、目標値算出部２１が、モータ１の回転数の目標値ｄ（ｔ）を取得して、正規化目標値ｂ（ｔ）を算出する（ステップＳＴ１１）。この目標値ｄ（ｔ）は、外部から設定入力される値であってもよいし、モータ１に設定されている値を取り込むものであってもよい。また、実測値算出部２２が、モータ１の回転数の実測値をモータ１から取得して、正規化実測値ａ（ｔ）を算出する（ステップＳＴ１２）。
【００６０】
そして、ＰＩＤ制御部２３が、ステップＳＴ１１において目標値算出部２１により算出された正規化目標値ｂ（ｔ）と、ステップＳＴ１２において実測値算出部２２により算出された正規化実測値ａ（ｔ）とに基づいて、ＰＩＤ制御により、ＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）を算出する（ステップＳＴ１３）。なお、ＰＩＤ制御のパラメータ（ＫＰ、ＫＩ、ＫＤ）は、適切に与えられるものとする。
【００６１】
また、予測フィルタ５４が、既にメモリに記憶されている時刻ｔにおける予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ）と、実測値算出部２２により算出された正規化実測値ａ（ｔ）とに基づいて、予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）を算出する（ステップＳＴ１４）。なお、ｔ＝０の場合の予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ）については、あらかじめメモリに記憶されている。
【００６２】
そして、適応制御部５３が、ステップＳＴ１１において目標値算出部２１により算出された正規化目標値ｂ（ｔ）と、ステップＳＴ１２において実測値算出部２２により算出された正規化実測値ａ（ｔ）とに基づいて、予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ＋１）を算出し（ステップＳＴ１５）、メモリに記憶する。
【００６３】
ここで、ステップＳＴ１３におけるＰＩＤ制御部２３による処理、および、ステップＳＴ１４とＳＴ１５における適応制御部５３と予測フィルタ５４とによる処理は、モータ１の起動時から、同時に並行して実行されるものである。すなわち、この実施の形態２におけるモータ制御装置５０もまた、モータ１の起動時から、ＰＩＤ制御と適応予測制御を同時に並行して実行させている。
【００６４】
その後、採用判定決定部５６が、ステップＳＴ１３においてＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の値の変動が、あらかじめ定められた所定の閾値以上か否かを判定し（ステップＳＴ１６）、あらかじめ定められた所定の閾値以上である場合（ステップＳＴ１６のＹＥＳの場合）には、ステップＳＴ１３においてＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）を採用することを決定して、出力ｃ（ｔ）として変換出力部５７に出力する（ステップＳＴ１７）。
【００６５】
一方、ステップＳＴ１３においてＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の値の変動が、あらかじめ定められた所定の閾値より小さい場合（ステップＳＴ１６のＮＯの場合）には、ステップＳＴ１４において予測フィルタ５４により算出された予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）を採用することを決定して、出力ｃ（ｔ）として変換出力部５７に出力する（ステップＳＴ１８）。
【００６６】
すなわち、採用判定決定部５６は、ステップＳＴ１３においてＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）と、ステップＳＴ１４において予測フィルタ５４により算出された予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）とのいずれを採用するかを、ＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の変動に基づいて決定する。
【００６７】
その後、変換出力部５７が、ステップＳＴ１７またはＳＴ１８において採用判定決定部５６により出力された出力ｃ（ｔ）の値をモータ１への制御値ｙ（ｔ）（０〜１００％の値）に変換して、モータ１へ出力する（ステップＳＴ１９）。
【００６８】
また、採用判定決定部５６は、ステップＳＴ１３においてＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）の値の変動が、あらかじめ定められた所定の閾値以上である場合（ステップＳＴ１６のＹＥＳの場合）には、前述のとおり、ＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）を採用することを決定して、出力ｃ（ｔ）として変換出力部５７に出力する（ステップＳＴ１７）と同時に、出力ｃ（ｔ）としてＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）が採用されたという情報を適応制御部５３へ出力する（ステップＳＴ２０）。
【００６９】
そして、適応制御部５３は、採用判定決定部５６から出力ｃ（ｔ）としてＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）が採用されたという情報を受け取ると、ステップＳＴ１５においてメモリに記憶した予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ＋１）を、ステップＳＴ１３においてＰＩＤ制御部２３により算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）とステップＳＴ１４において予測フィルタ５４により算出された予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）に基づいて補正し（ステップＳＴ２１）、メモリに記憶する。具体的には、この実施の形態２では、ｈｉ（ｔ＋１）＝ｈｉ（ｔ＋１）・ｃ１（ｔ）／ｃ２（ｔ）という補正式にしたがって補正する。
【００７０】
図１１は、この発明の実施の形態２におけるモータ制御装置５０における、モータ起動時の回転立ち上がり特性を示す説明図である。この実施の形態２では、ＰＩＤ制御によるＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）を採用して出力ｃ（ｔ）として出力する場合（モータ１の起動時から収束するまでの間）、時刻ｔ＋１における予測フィルタ５４の係数である予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ＋１）のパワーをｈｉ（ｔ＋１）＝ｈｉ（ｔ＋１）・ｃ１（ｔ）／ｃ２（ｔ）という補正式によって補正する。
【００７１】
このように、予測フィルタ係数ｈｉ（ｔ＋１）をＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）と予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）とに基づいて補正することにより、出力ｃ（ｔ）をＰＩＤ制御によって算出されたＰＩＤフィルタ出力ｃ１（ｔ）から、適応予測制御によって算出された予測フィルタ出力ｃ２（ｔ）へと移行させるときに、よりスムーズな切り替えを実現することができる。
【００７２】
そして、この結果、モータ起動時の回転立ち上がり特性が良い上に、収束するまでの時間（時間Ｔ０まで）がさらに速く、また、時間Ｔ０におけるＰＩＤ制御による出力から適応予測制御による出力への切り替えをよりシームレスに行うことができ、そして、時間Ｔ０以降は適応予測制御による出力を採用しているので、収束後の安定性が良い。
なお、図３に示したように、従来のＰＩＤ制御による、モータ起動時の回転数が収束するまでの時間をＴ１とすると、モータ起動時を０とした時間Ｔ０，Ｔ１の関係は、Ｔ０＜Ｔ１である。
【００７３】
このように、モータ起動時からＰＩＤ制御と適応予測制御とを同時に並行して実行させ、いずれの制御による出力結果を採用するかを、ＰＩＤ制御による出力結果の変動がある一定値以上か否かで判断し、変動が少なくなったら適応予測制御による出力結果を採用するようにするとともに、その出力結果情報を適応制御部に反映させるようにしたので、ＰＩＤ制御から適応予測制御への切り替えをよりシームレスに行う（安定性のよい適応予測制御のみに移行させる）ことができる。
【００７４】
この結果、モータ起動時にはＰＩＤ制御による出力結果を採用することにより、モータ起動時の回転立ち上がり特性がよく、ＰＩＤ制御による出力結果の変動がある一定値より小さくなったら適応予測制御による出力結果を採用することにより、収束後の安定性を確保することができるので、モータの回転を、より速くスムーズに安定させることが可能となる。
【００７５】
以上のように、この発明の実施の形態２のモータ制御装置またはモータ制御方法によれば、モータ起動時からＰＩＤ制御と適応予測制御とを同時に並行して実行させ、ＰＩＤ制御による出力結果から適応予測制御による出力結果への切り替えをよりシームレスに行う（安定性のよい適応予測制御のみに移行させる）ことにより、モータ起動時の回転立ち上がり特性がよく、かつ、収束後の安定性を確保することができるので、モータの回転を、より速くスムーズに安定させることが可能となる。
【００７６】
なお、上述の実施の形態では、モータ制御装置４０，５０を固定的なハードウェアとして説明したが、これに限定されるものではなく、モータ制御に使用される汎用的なインバータ基板に搭載されたマイコン等の中で、同様の処理を行うようにしてもよいことは言うまでもない。
【００７７】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１  モータ
１０，２０，３０，４０，５０  モータ制御装置
２１  目標値算出部
２２  実測値算出部
２３  ＰＩＤ制御部
２４，３５，４７，５７  変換出力部
３３，５３  適応制御部
３４，５４  予測フィルタ
４６，５６  採用判定決定部
【図１】
0006557161.tif 000002
【図２】
0006557161.tif 000003
【図３】
0006557161.tif 000004
【図４】
0006557161.tif 000005
【図５】
0006557161.tif 000006
【図６】
0006557161.tif 000007
【図７】
0006557161.tif 000008
【図８】
0006557161.tif 000009
【図９】
0006557161.tif 000010
【図１０】
0006557161.tif 000011
【図１１】
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