(57)【要約】【課題】オンライン状態で且つ少ない演算量で、制御対象の剛体特性と共振特性との双方を同定する。【解決手段】連結軸３を介して負荷２と連結したモータ１と、前記モータを駆動する電力変換器４と、目標指令値及び、前記モータに流れるモータ電流に基づいて前記電力変換器を制御するモータ制御装置１００とを備えるモータ制御システム２００であって、モータ制御装置は、モータのモータトルク値とモータ回転速度検出値とを入力信号にして、制御の制御パラメータを自動調整するオートチューニング部１１を備え、オートチューニング部は、モータと連結軸と負荷の機械系を「剛体モデル」と「共振モデル」との直列接続モデルとして捉え、各モデルを構成するパラメータを別々に同定するパラメータ同定手段を有する。【選択図】図４
2008228360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連結軸を介して負荷と連結したモータと、前記モータを駆動する電力変換器と、目標指令値及び前記モータに流れるモータ電流に基づいて前記電力変換器をパルス幅制御するモータ制御装置とを備えるモータ制御システムであって、
前記モータ制御装置は、前記モータのモータトルク値とモータ回転速度検出値とを入力信号にして、前記制御の制御パラメータを自動調整するオートチューニング部を備え、
前記オートチューニング部は、前記モータと前記連結軸と前記負荷との機械系を「剛体モデル」と「共振モデル」との直列接続モデルとして捉え、各モデルを構成するパラメータを別々に同定するパラメータ同定手段を有することを特徴とするモータ制御システム。
【請求項２】
前記目標指令値は、位置指令値であり、
前記モータ制御装置は、
前記位置指令値と前記モータの位置検出値との偏差に応じて速度指令値を出力する位置制御器と、
前記速度指令値と前記モータ回転速度検出値との偏差に応じてトルク電流指令値を出力する速度制御器と、
前記トルク電流指令値と前記モータに供給されるトルク電流検出値との偏差に応じて前記電力変換器をパルス幅制御する電流制御器と、を備え、
前記オートチューニング部は、前記位置制御器と前記速度制御器とに用いられる前記制御パラメータを自動調整することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御システム。
【請求項３】
連結軸を介して負荷と連結したモータを、目標指令値及び前記モータに流れるモータ電流に基づいてパルス幅制御するモータ制御装置であって、
前記モータ制御装置は、前記モータのモータトルク値とモータ回転速度検出値とを入力信号にして、前記制御に用いる制御パラメータを自動調整するオートチューニング部を備え、
前記オートチューニング部は、前記モータと前記連結軸と前記負荷との機械系を「剛体モデル」と「共振モデル」との直列接続モデルとして捉え、各モデルを構成するパラメータを別々に同定するパラメータ同定手段を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
前記目標指令値は、位置指令値であり、
前記モータ制御装置は、
前記位置指令値と前記モータの位置検出値との偏差に応じて速度指令値を出力する位置制御器と、
前記速度指令値と前記モータ回転速度検出値との偏差に応じてトルク電流指令値を出力する速度制御器と、
前記トルク電流指令値と前記モータに供給されるトルク電流検出値との偏差に応じて前記電力変換器の出力電流を調整する電流制御器と、を備え、
前記オートチューニング部は、前記位置制御器と前記速度制御器とに用いられる前記制御パラメータを自動調整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５】
前記オートチューニング部は、前記直列接続モデルのパラメータの同定値に基づいて、前記位置制御器及び前記速度制御器の制御ゲインを決定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。
【請求項６】
前記モータトルク値は、前記トルク電流指令値を一次遅れフィルタに通過した後に、前記モータのトルク定数を乗じた値と、前記トルク電流検出値に前記モータのトルク定数を乗じた値との何れか一方を用いることを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記オートチューニング部は、剛体モデルを構成するパラメータを先ず同定し、その同定結果を予め準備した剛体モデルにセットした後、前記剛体モデルを演算することにより、剛体回転速度を推定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８】
前記オートチューニング部は、推定した剛体回転速度と、モータ回転速度検出値の両時系列データから逐次最小二乗法により、前記共振モデルを構成するパラメータを同定することを特徴とする請求項３又は請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記剛体モデルにセットするパラメータは、前記モータと前記連結軸と前記負荷からなる機械系の推定合計慣性モーメント値、推定粘性摩擦係数値、及び推定定常外乱トルク値であり、
前記推定定常外乱トルク値は、モータの回転方向に応じて異なる値であることを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
剛体モデルの演算及び共振モデルを構成するパラメータの同定演算は、前記モータ回転速度検出値の大きさと、前記モータ回転速度検出値における時間変化の大きさとの何れか一方又は双方が、予め設定された所定値以上の場合に行われることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
剛体モデルを構成する積分器は、剛体モデルの演算開始時に、モータ回転速度検出値をフィルタに通過した値で初期化されることを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
前記位置指令値を基に制振位置指令値を生成する制振制御器をさらに備え、
前記位置制御器は、前記制振位置指令値と前記モータの位置検出値との偏差に応じて速度指令値を出力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。
【請求項１３】
前記オートチューニング部は、前記機械系のパラメータの同定値に基づいて、前記位置制御器、及び前記速度制御器の制御ゲインと、前記制震制御器の負荷位置推定器のパラメータとを決定することを特徴とする請求項１２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、負荷と連結したモータを制御するモータ制御装置、及びモータ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用機械（半導体製造装置、工作機械、射出成形機）では、モータが多数使用され、特に、オンラインで稼働中に機械系パラメータを同定し制御性能の向上を図ることが望まれている。
モータ制御装置においては、実運転中に機械の合計慣性モーメント、粘性摩擦係数、及び定常外乱トルク等の剛体としてのパラメータを同定し、同定結果を位置制御器、速度制御器等の制御パラメータの自動設定に用いる技術が開示されている（特許文献１）。この特許文献１の技術では、正転時と逆転時とで、それぞれのモータトルク値、加速度、及びモータ回転速度の時系列データを用いて、逐次最小二乗法によりパラメータ同定を行っている。
【０００３】
また、剛体特性だけでなく、共振特性をも同定する技術が開示されている（特許文献２）。この特許文献２の技術では、モータトルク値としてホワイトノイズを印加し、このときのモータトルク及びモータ回転速度をＦＦＴ演算して得られるゲイン・周波数線図に対して、カーブフィッティングを施すことにより二慣性共振系のパラメータの同定を行っている。また、特許文献２の技術は、共振系のパラメータ同定値へのクーロン摩擦の影響を排除する為に、別途設けた剛体パラメータ同定部から得られる機械の合計慣性モーメント、粘性摩擦係数、及び定常外乱トルク等の剛体としてのパラメータ情報を用いて、補正演算を行うことを特徴としている。
【０００４】
また、剛体特性だけでなく、共振特性をも同定する、より一般的な技術としては、例えば、セルフチューニングレギュレータを挙げることができる（非特許文献１）。この非特許文献１の技術は、出力信号ｙ（ｔ）を目標信号ｒ（ｔ）に収束させる制御子システムであって、制御対象４１に入力される入力信号ｕ（ｔ）と、制御対象４１からの出力信号ｙ（ｔ）の時系列データに対して最小二乗法を適用することでプラントの伝達関数を同定機構４２で同定することを特徴としている（図１４参照）。
【特許文献１】特開２００５−１６８１６６号公報
【特許文献２】特開平７−１５２４２９号公報
【特許文献３】特開２００４−１８７４３２号公報
【非特許文献１】鈴木 隆著「アダプティブコントロール」、コロナ社、２００１年、１章
【非特許文献２】飯國 洋二「適応信号処理アルゴリズム」、培風館、２０００年、４章
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、同定可能なパラメータが剛体としてのパラメータに限定されている。このため、特許文献１の技術は、機械系の共振特性を考慮した制御パラメータの設定や、後記する制振制御器の制御パラメータの設定を自動で行うには不向きである。
一方、特許文献２の技術は、機械系の剛体特性のみならず、共振特性まで同定可能であるが、ホワイトノイズを印加する必要があるため、使用条件がオフライン調整に限られている。また、第３の従来技術は、オンライン状態で制御対象の伝達関数を同定できる利点を有するが、同定アルゴリズムとして一般的な逐次最小二乗法を選んだ場合には、計算量は同定パラメータ数の２乗に比例してしまう（非特許文献２参照）。このため、同定器は十分な演算能力を持った計算機へ実装することが必要条件であった。
これにより、位置制御器、速度制御器等の制御パラメータの自動設定、及び特許文献３に記載されている制振制御パラメータの高精度な自動設定が可能となり、より簡単に高性能な制御が実現できることとなる。
【０００６】
そこで、本発明は、オンライン状態で且つ、少ない演算量で、制御対象の剛体特性と共振特性との双方を同定することができるモータ制御装置、及びモータ制御システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明のモータ制御システムは、連結軸を介して負荷と連結したモータと、前記モータを駆動する電力変換器と、目標指令値及び、前記モータに流れるモータ電流に基づいて前記電力変換器を制御するモータ制御装置とを備えるモータ制御システムであって、前記モータ制御装置は、前記モータのモータトルク値とモータ回転速度検出値とを入力信号にして、前記制御の制御パラメータを自動調整するオートチューニング部を備え、前記オートチューニング部は、前記モータと前記連結軸と前記負荷の機械系を「剛体モデル」と「共振モデル」との直列接続モデルとして捉え、各モデルを構成するパラメータを別々に同定するパラメータ同定手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、オンライン状態で且つ少ない演算量で、制御対象の剛体特性と共振特性との双方を同定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（基本原理）
後記する各実施形態の制御対象の機械系を図１を用いて説明する。この機械系はモータ１と負荷２とが連結軸３で接続されている。ここでは、説明を簡単化する為に、制御対象機械系を二慣性系モデルを仮定する。すなわち、モータ１は、粘性摩擦係数ＤＭの羽根車で表現されるモータ軸と、モータ慣性モーメントＪＭの回転子とを備え、負荷２は、例えば、負荷慣性モーメントＪＬを備えた円板状のものであり、連結軸３は粘性摩擦係数ＣＦ及びバネ定数ＫＦを備えたバネ／ダンパと仮定する。また、モータ１はモータトルクτＭ、モータ回転速度ωＭで回転し、負荷２は円周上に加えられた重力ｍｇ等によって、モータ側換算の定常外乱トルク値ｄＭが印加され、負荷回転速度ωＬで回転しているとする。
【００１０】
各実施形態は、制御対象となる図１の機械系を「剛体モデル」と「共振モデル」との直列接続モデルとして捉え、両モデルを構成するパラメータを「剛体モデル同定部」と「共振モデル同定部」とで別々に同定することを特徴とし（図５）、計算量が同定パラメータ数の２乗に比例することによる弊害を回避している。
【００１１】
すなわち、剛体モデル同定部は、モータトルク値τＭとモータ回転速度検出値ωＭとを用いて、特許文献１もしくは、非特許文献１に示された方法によって、合計慣性モーメント推定値Ｊ＾、粘性摩擦係数推定値Ｄ＾Ｍ、定常外乱トルク推定値ｄ＾Ｍ等の剛体パラメータを、まず求める。次に、剛体モデルは、予め求めた剛体パラメータをセットした後、剛体回転速度推定値ω＾ＲＤを算出する。このとき用いる、剛体モデルの演算式は、ｓをラプラス演算子とするとき、(１)式である。
ωＲＤ＾＝（τＭ−ｄＭ＾）／（Ｊ＾・ｓ＋ＤＭ＾）  ・・・・・・・・・・・（１）
【００１２】
次に、共振モデル同定部は、（１）式で算出した剛体回転速度推定値ωＲＤ＾と、モータ回転速度検出値ωＭとに基づいて、逐次最小二乗法（非特許文献１、又は非特許文献２参照）を用いて共振モデルを決定付ける共振パラメータの同定を行う。
【００１３】
以上が基本原理の概要であるが、以下では、制御対象機械系を「剛体モデル」と「共振モデル」との直列接続モデルで近似可能なことを詳細に説明する。図２において、変数τＭはモータの発生トルク値であり、変数ωＭはモータ回転速度であり、変数τｓは連結軸の軸ねじりにより発生するトルクであるモータ発生トルク値であり、変数τｄはモータ軸に作用する粘性摩擦トルクであり、ｓはラプラス演算子を意味する。
【００１４】
ここで、図２の二慣性系モデルにおいて、モータ軸換算の定常外乱トルク値ｄＭ、及び、モータ軸に作用する粘性摩擦係数ＤＭを零とおいた場合のモータに発生するモータ発生トルク値τＭに対するモータ回転速度ωＭの伝達関数ＧＭＲ(s)は（２）式で表現される。
ＧＭＲ（ｓ）＝ωＭ（ｓ）／τＭ（ｓ）＝１／｛（ＪＭ＋ＪＬ）ｓ｝・（ωｍ／ωａ）２・（ｓ２＋２ζａωａｓ＋ωａ２）／（ｓ２＋２ζｍωｍｓ＋ωｍ２）・・・・・（２）
但し（２）式において、ωａは反共振角周波数、ζａは反共振点の減衰係数、ωｍは共振角周波数、ζｍは共振点の減衰係数であり、それぞれ物理定数ＪＭ、ＪＬ、ＫＦ、ＣＦを用いて（３）式、（４）式、（５）式、（６）式で表すことができる。
ωａ＝√（ＫＦ／ＪＬ） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
ζａ＝ＣＦ／（２√（ＪＬ・ＫＦ））・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
ωｍ＝√（ＫＦ（ＪＭ＋ＪＬ）／（ＪＬ・ＪＭ））・・・・・・・・・・（５）
ζｍ＝ＣＦ／２・√（（ＪＭ＋ＪＬ）／（ＫＦ・ＪＬ・ＪＭ）） ・・・・（６）
このとき、図２の二慣性系モデルは、（２）式で表現される伝達関数ＧＭＲ（ｓ)の入力信号であるモータ発生トルク値τＭからモータ軸換算の定常外乱トルク値ｄＭ、及び、モータ軸に作用する粘性摩擦トルク値τｄを減算した場合に等しい。よって、図２の二慣性系モデルは、図３（ａ）に示したモデルと等価である。こうして得られた図３（ａ）の等価二慣性系モデルは、図２に比べて簡潔な表現ながら、モータ軸に作用する粘性摩擦トルク値τｄの発生式がモータ回転速度ωＭを入力信号とした（７）式であるために、ＧＭＲ(ｓ)に対するフィードバックループが存在する。
τｄ＝ＤＭ・ωＭ  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(７)
このため、このままではＧＭＲ（ｓ）の分割は不可能である。
【００１５】
そこで、図３（ａ）に代えて図３（ｂ）の近似二慣性系モデルを導入する。図３（ｂ）では、モータ軸に作用する粘性摩擦トルク値τｄの代わりに（８）式で算出するモータ軸に作用する粘性摩擦トルク近似値τｄ~を用いる。
τｄ~＝ＤＭ・ωＲＤ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８）
（８）式において、入力信号として用いる剛体回転速度ωＲＤは、図４（ｂ）中に示した共振モデル７７の入力部から取得する。これにより、ωＲＤを境にしたモデルの分割が可能としている。また、ωＲＤは、モータ回転速度ωＭに比較して振動成分の少ない剛体的な特性となる。そこで、ωＲＤを剛体回転速度と呼ぶことにする。さらに、入力信号τＭ及び定常外乱トルク値ｄＭから剛体
回転速度ωＲＤを導出するブロックを「剛体モデル」、剛体回転速度ωＲＤから共振特性を付加したモータ回転速度ωＭを導出するブロックを「共振モデル」と呼ぶことにする。
【００１６】
次に、図４（ａ）の等価二慣性系モデルを図４（ｂ）のように、剛体モデルと共振モデルの直列接続モデルとして近似した場合の近似誤差について、周波数領域での検討を加えておく。まず図４（ｂ）中の剛体モデル部の伝達関数をＧＲＤ（ｓ）と定義し、共振モデル部の伝達関数をＧＲＳ（ｓ）と定義する。このとき、説明を簡単化する為に、定常外乱トルク値ｄＭを零とすると、剛体モデル部の伝達関数ＧＲＤ（ｓ）は、ｓをラプラス演算子とするとき、（９）式で記述できる。但し、（９）式において、カットオフ周波数ωｒｄを（１０）式で定義した。
ＧＲＤ（ｓ）＝ωＲＤ／τＭ＝（１／ＤＭ）・ωｒｄ／（ｓ＋ωｒｄ）・・・（９）
ωｒｄ＝ＤＭ／（ＪＭ＋ＪＬ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１０）
（９）式から明らかなように、剛体モデル部の伝達関数ＧＲＤ（ｓ）は、カットオフ角周波数＝ωｒｄ[rad/s]の一次遅れ要素に、ゲイン１／ＤＭを乗じた特性を持つと解釈できる。
【００１７】
一方、共振モデル部の伝達関数ＧＲＳ（ｓ）は（１１）式で記述される。
ＧＲＳ（ｓ）＝（ωｍ／ωａ）２・（ｓ２＋２ζａωａｓ＋ωａ２）／（ｓ２＋２ζｍωｍｓ＋ωｍ２）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１１）
（１１）式から明らかなように、共振モデル部の伝達関数ＧＲＳ（ｓ）は、低周波域のゲインが１、高周波域のゲインが（ωｍ／ωａ)２、反共振角周波数ωａで極小ゲインを、共振角周波数ωｍで極大ゲインを有している。以上の準備ができた所で、図４（ａ）における、モータの発生トルク値τＭに対するモータ回転速度ωＭの伝達関数をＧＭＢ（ｓ）と定義する。
【００１８】
同様に、近似二慣性系モデル図４（ｂ）におけるモータの発生トルク値τＭに対するモータ回転速度ωＭの伝達関数をＧＭＡ（ｓ）と定義して、その比ＧＭＡ（ｓ）／ＧＭＢ（ｓ）を求めることにする。
ここで、ＧＭＢ（ｓ）及びＧＭＡ（ｓ）は、それぞれ(１２)式、(１３)式となる。
ＧＭＢ（ｓ）＝（（１／（ＪＭ＋ＪＬ）ｓ）ＧＲＳ）／（１＋（ＤＭ／（ＪＭ＋ＪＬ）ｓ）・ＧＲＳ） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１２）
ＧＭＡ（ｓ）＝ＧＲＤ（ｓ）／ＧＲＳ（ｓ）・・・・・・・・・・・・・（１３）
（９），（１０），（１２），（１３）式より、ＧＭＡ（ｓ）／ＧＭＢ(ｓ)を求めると、（１４）式が得られる。
ＧＭＡ（ｓ）／ＧＭＢ（ｓ）＝（１＋（ωｒｄ／ｓ）・ＧＲＳ（ｓ））／（１＋（ωｒｄ／ｓ））・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１４）
【００１９】
(１４)式は、図４（ａ）に示す等価二慣性系モデルＧＭＢ（ｓ）に対する、図４（ｂ）に示す近似二慣性系モデルＧＭＡ（ｓ）の比率であり、これが１であることが望ましい。即ち、（１４）式の分母と分子とが等しければよい。ところが、分子第二項目には、（１１）式で記述した共振モデル特性ＧＲＳ（ｓ）が余分に付いており、明らかに分母＝分子とならない。しかし、低周波域では、ＧＲＳ（ｓ）の低周波域ゲインが１である為に、分母≒分子となり、誤差は皆無になる。一方、高周波域ではＧＲＳ（ｓ）の高周波域ゲインは(ωｍ／ωａ)２であるが、(ωｒｄ／ｓ) が小さくなる為、分母≒分子≒１となり、やはり誤差は皆無になる。
【００２０】
残る問題は、共振モデル特性ＧＲＳ（ｓ）の反共振点、及び共振点の現象である。共振モデル特性ＧＲＳ（ｓ）が極小・極大値を採る為、その影響を軽減するには、(ωｒｄ／ｓ) がＧＲＳ（ｓ）の反共振点、及び共振点で十分に小さくなる必要がある。この条件を満足するには、剛体モデルの折れ点角周波数ωｒｄが、ＧＲＳ（ｓ）の反共振角周波数ωａに比べて十分に低ければよい。即ち、ωｒｄ＜＜ωａが成立する条件では、図４（ｂ）に示す近似二慣性系モデルが利用可能である。これにより、剛体モデル、共振モデルの個別同定が可能となり、計算量が同定パラメータ数の２乗に比例することによる従来の弊害を回避できる。なお、ωｒｄ＜＜ωａの条件は、（１０）式より粘性摩擦係数ＤＭが少なければいいので、通常のモータであれば成立する。
【００２１】
この基本原理によれば、制御対象の剛体特性と共振特性との両方がオンライン同定可能である。これにより、位置制御器、速度制御器、制振制御器等の制御パラメータを、共振特性をも考慮して調整可能となる。また、制御対象となる機械系を「剛体モデル」と「共振モデル」の直列接続モデルとして扱うことにより、従来技術よりも少ない演算量で同定できることから、適用範囲の拡大に貢献できる。
【００２２】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態であるモータ制御システムを、図４のブロック線図を用いて説明する。図４は、オートチューニング処理により、通常の装置稼動状態であっても、時々刻々と変動する負荷の機械特性に応じて、最適な速度制御器ゲイン、及び位置制御器ゲインの設定を実現する実施形態である。以下、本実施形態の詳細な説明を行う。
【００２３】
図４において、モータ制御システム２００は、モータ１と、モータ１により駆動される負荷２と、モータ１と前記負荷２とを連結する連結軸３と、モータ１を駆動する電力変換器４と、モータ１の回転軸に取り付けられ、モータ１の回転軸の位置検出値θMを出力する位置検出器２７と、モータ１に流れる電流を検出する電流検出器６と、モータ制御装置１００とを備える。
【００２４】
モータ制御装置１００は、速度演算器５と、電流制御器８と、１次遅れフィルタ９と、トルク定数増幅器１０と、オートチューニング部１１と、速度制御器１２と、位置制御器１４と、位置指令生成器１７と、減算器７，１３，２５０と、を備える。また、モータ制御装置１００は、モータ１に流れるモータ電流を励磁軸成分と、これに電気的に直交するトルク軸成分にｄｑベクトル変換して制御している。以下、トルク電流成分の検出値Ｉｑのみで説明し、励磁軸成分の値Ｉｄは通常ゼロに設定されるので記載を省略している。
【００２５】
速度演算器５は、位置検出値θＭの時間変化からモータ回転速度ωＭを演算する。
電流検出器６は、モータ１に供給されるトルク電流検出値Ｉｑを検出する
減算器７は、トルク電流指令値Ｉq＊モータ１に供給されるトルク電流検出値Ｉｑとの電流偏差Ｉｅを演算する。
電流制御器８は、電流偏差Ｉｅに応じて電力変換器４をパルス幅制御する。
１次遅れフィルタ９は、トルク電流指令値Ｉｑ＊を入力し、トルク電流推定値Ｉｑ＾を出力し、そのゲイン交差角周波数は、電流制御器８で構成した電流制御系のゲイン交差角周波数と等しく設定している。トルク定数増幅器１０は、トルク電流推定値Ｉｑ＾を入力しモータトルク値τＭを算出し、使用するモータ１のトルク定数ｋｔと等しい値を設定する。
【００２６】
オートチューニング部１１は、モータトルク値τＭ、及びモータ回転速度検出値ωＭの時系列データを入力値とし、モータ１と連結軸３と駆動対象の負荷２とからなる機械系の合計慣性モーメント推定値Ｊ＾、及び、最適な速度制御器のゲイン交差角周波数ωＳ、及び、最適な位置制御器のゲイン交差角周波数ωＰを出力する。
【００２７】
速度制御器１２は、モータ回転速度偏差ωｅに応じてトルク電流指令値Ｉｑ＊を出力する。速度制御器１２はｓをラプラス演算子とするとき、（１５）式で表現される演算を行う比例積分制御構造の制御器であり、比例増幅器１８及び積分増幅器１９を構成するパラメータである合計慣性モーメント推定値Ｊ＾及び速度制御系ゲイン交差角周波数ωＳもまたオートチューニング部１１により随時更新する。
Ｉｑ＊＝［Ｊωｓ＾＋（Ｊωｓ＾２／ＮＮ・ｓ）］ωｅ・・・・・・・（１５）
【００２８】
減算器１３は、モータ回転速度指令値ωＭ＊とモータ回転速度検出値ωＭとのモータ回転速度偏差ωｅを演算する。
位置制御器１４は、モータ回転位置偏差θｅに応じてモータ回転速度指令値ωＭ＊を出力する。また、位置制御器１４はモータ位置偏差θｅを可変増幅器２２において位置制御系ゲイン交差角周波数ωＰ倍した値をモータ回転速度指令値ωＭ＊として出力する比例制御構造の制御器であり、そのゲインωＰはオートチューニング部１１により随時更新される。
【００２９】
位置指令生成器１７は、目標指令値である位置制御入力指令値θＭ＊を生成する。減算器２５０は、位置制御入力指令値θＭ＊とモータ位置検出値θＭとのモータ位置偏差θeを演算する。なお、位置指令生成器１７はモータ制御装置１００の外部に設置してもよい。
【００３０】
次に、図５を用いてオートチューニング部１１の構成について詳細に説明する。図５において、オートチューニング部１１は、ローパスフィルタＬＰＦ９０，９１と、剛体モデル同定部９２と、剛体モデル９３と、共振モデル９４と、共振モデル同定部９５と、離散系／連続系パラメータ変換部９７と、制御パラメータ調整部９８と、加算器９６とを備える。
【００３１】
ローパスフィルタＬＰＦ９０，９１は、高次のローパスフィルタであり、アンチエリアスフィルタとして利用する。この遮断周波数は、オートチューニング部のサンプリング周波数の１／２〜１／３程度に設定される。また、ローパスフィルタＬＰＦ９０，９１は、それぞれモータトルク値τＭ及びモータ回転速度検出値ωＭを入力し、フィルタ後モータトルク値τＭＦ及びフィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦを出力する。
【００３２】
剛体モデル同定部９２は、モータトルク値τＭ及びモータ回転速度検出値ωＭを利用して、合計慣性モーメント推定値Ｊ＾、粘性摩擦係数推定値ＤＭ＾、正転時定常外乱トルク推定値ｄ＾Ｍ_f、又は逆転時定常外乱トルク推定値ｄ＾Ｍ_rを出力する公知の技術（特許文献１、非特許文献１参照）で構成される。
【００３３】
剛体モデル９３は、フィルタ後モータトルク値τＭＦを入力として、（１）式をリアルタイムで演算することにより、剛体回転速度推定値ωＲＤ＾を出力する。このとき、（１）式の演算に必要な合計慣性モーメント推定値Ｊ＾、粘性摩擦係数推定値ＤＭ＾、定常外乱トルク推定値ｄＭ＾として、剛体モデル同定部９２が算出する同定結果を用いることで、高精度な剛体回転速度推定値ωＲＤ＾を得ている。
【００３４】
共振モデル９４は、剛体モデル９３が出力する剛体回転速度推定値ωＲＤ＾とフィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦを入力値として、フィルタ後モータ回転速度推定値ωＭＦ＾を出力する。この共振モデル９４の演算式は、基本的には図４（ｂ）の説明で伝達関数ＧRS（ｓ）に等しいが、後記するように、離散時間領域でのパラメータ同定を行う都合上、伝達関数ＧＲＳ（ｓ）を離散化した数式から導いた一段先(１サンプル先)予測式を用いる。
【００３５】
減算器９６は、予測誤差ε（Ｎ）をε（Ｎ）＝ωＭＦ−ωＭＦ＾により算出する。共振モデル同定部９５は、剛体回転速度推定値ωＲＤ＾とフィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦの情報を利用しつつ、逐次最小二乗法を用いて減算器９６が出力する予測誤差ε（Ｎ）が最小となるように、共振モデル９４における一段先(１サンプル先)予測式の演算に必要なパラメータベクトル前回推定値θ＾（Ｎ−１）を出力する。
【００３６】
離散系／連続系パラメータ変換部９７は、共振モデル同定部９５が出力するパラメータベクトル前回推定値θ＾（Ｎ−１）を連続系パラメータに変換することにより、（１１）式に示した共振モデル伝達関数ＧＲＳ（ｓ）における反共振角周波数ωａ及び反共振点減衰係数ζａの各推定値としての反共振角周波数推定値ωａ＾及び反共振点減衰係数推定値ζａ＾を算出する。
【００３７】
制御パラメータ調整部９８は、離散系／連続系パラメータ変換部９７が出力する反共振角周波数推定値ωａ＾及び反共振点減衰係数推定値ζａ＾を基にして、速度制御系ゲイン交差角周波数ωＳ及び、位置制御系ゲイン交差角周波数ωＰを決定し出力する。
【００３８】
以下では、図５のオートチューニング部を構成する各ブロックの詳細を順次説明する。図６において、剛体モデル部９２は、減算器１１１，１１３と、乗算器１１４，１１６と、積分器１１５と、切替スイッチ１１２とを備える。
切替スイッチ１１２はモータが正転時にはＡ側の接点を選択し、モータが逆転時にはＢ側の接点を選択する。これにより、切替スイッチ１１２の出力信号ｄＭ＾には、正転時には正転時定常外乱トルク推定値ｄ＾Ｍ_ｆが、逆転時には逆転時定常外乱トルク推定値ｄ＾Ｍ_ｒが正しく設定される。
【００３９】
減算器１１１は、フィルタ後モータトルク値τＭＦから切替スイッチ１１２が出力する定常外乱トルク推定値ｄＭ＾を減算し定常外乱トルク値を考慮したモータトルク推定値τＭＣ＾を算出する。減算器１１３は、減算器１１１が出力する定常外乱トルク値を考慮したモータトルク推定値τＭＣ＾から乗算器１１６が出力するモータ軸に作用する粘性摩擦トルク推定値τｄ＾を減算するものあり、モータ加減速トルク推定値τａ＾を出力する。乗算器１１４は、減算器１１３が出力するモータ加減速トルク推定値τａ＾に合計慣性モーメント推定値Ｊ＾の逆数を乗ずるである。
【００４０】
積分器１１５は、乗算器１１４の乗算結果を積分することにより剛体回転速度推定値ωＲＤ＾を演算する。このとき、モデリングしていない静止摩擦トルクの影響を排除する為に、モータ加速度及び速度の大きさが一定値以上となった場合にのみ積分を実行する。また、積分開始時の初期値である剛体回転速度推定初期値ω＾ＲＤ_0には積分開始時のフィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦを設定する。
乗算器１１６は、積分器１１５が出力する剛体回転速度推定値ωＲＤ＾に粘性摩擦係数推定値ＤＭ＾を乗じてモータ軸に作用する粘性摩擦トルク推定値τｄ＾を出力する。
【００４１】
以上が、フィルタ後モータトルク値τＭＦから剛体回転速度推定値ωＲＤ＾を算出する剛体モデルの例である。次に、こうして得られた剛体回転速度推定値ωＲＤ＾とフィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦからフィルタ後モータ回転速度推定値ωＭＦ＾を算出する共振モデル９４の実施例を詳細に説明する。共振モデル９４は離散時間領域で実現する為、まず、前記（１１）式に示した共振モデルの伝達関数ＧＲＳ（ｓ）を整合ｚ変換により離散化する。ちなみに、整合ｚ変換とはサンプリング周期をＴとするとき、連続系伝達関数の極・零点ｓを、それぞれ離散系伝達関数の極・零点ｚ＝ｅｓＴに写像する変換法である。この整合ｚ変換によれば、ＧＲＳ（ｓ）に対応する離散系伝達関数ＧＲＳ（ｚ）は（１６）式で表すことができる。また、（１６）式における係数ａ１，ａ２，ｂ０，ｂ１，ｂ２は（１７）式〜（２１）式で表される。
ＧＲＳ（ｚ）＝（ｂ０＋ｂ１ｚ−１＋ｂ２ｚ−２）／（１＋ａ１ｚ−１＋ａ２ｚ−２）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１６）
ａ１＝−２ｅ−ａｄＴｃｏｓ（ｂｄＴ）・・・・・・・・・・・・・・（１７）
ａ２＝ｅ−２ａｄＴ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１８）
ｂ０＝Ｋ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１９）
ｂ１＝−２Ｋｅ−ａｎＴｃｏｓ（ｂｎＴ）・・・・・・・・・・・・・（２０）
ｂ２＝Ｋｅ−２ａｎＴ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２１）
但し、（１９）式〜（２１）式におけるＫを、（２２）式で定義する。
Ｋ＝（１−２ｅ−ａｄＴｃｏｓ（ｂｄＴ）＋ｅ−２ａｄＴ）／（１−２ｅ−ａｎＴｃｏｓ（ｂｎＴ）＋ｅ−２ａｎＴ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２２）
【００４２】
さらに、上記（１７）式〜（１８）式、及び（２０）式〜（２２）式におけるａｎ，ｂｎ，ａｄ，ｂｄは、連続系領域における共振モデルの伝達関数ＧＲＳ（ｓ）のパラメータωａ、ζａ、ωｍ、ζｍを用いて下記（２３）式〜（２６）式で表現できる。
ａｎ＝ζａωａ      ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２３）
ｂｎ＝ωａ√（１−ζａ２） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２４）
ａｄ＝ζｍωｍ          ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２５）
ｂｄ＝ωｍ√（１−ζｍ２） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２６）
【００４３】
以上の関係式（１６）〜（２６）式を用いれば、共振モデルの連続系伝達関数ＧＲＳ（Ｓ）を対応する離散系伝達関数ＧＲＳ（ｚ）に変換することが可能となる。また、逆に、ＧＲＳ（ｚ）の係数ｂ０，ｂ１，ｂ２，ａ１，ａ２からＧＲＳ（ｓ）のパラメータωａ，ζａ，ωm，ζmを算出することも可能である。よって、共振モデル９４を（１６）式に基づいてフィルタ後モータ回転速度推定値ωＭＦ＾を算出する構成とした上で、共振モデル同定部９５がフィルタ後モータ回転速度推定値ωＭＦ＾とフィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦの差である予測誤差ε（Ｎ）を最小化するように上記係数ｂ０，ｂ１，ｂ２，ａ１，ａ２を調整することで共振モデル同定が実現できる。そこで、共振モデル９４におけるフィルタ後モータ回転速度推定値ω＾ＭＦの算出式を以下に説明する。
【００４４】
ここで、同定すべき伝達関数の形は（１６）式であり、その伝達関数の入力信号が剛体回転速度推定値ω＾ＲＤ、出力信号がフィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦであることから、（２７）式が成立する。
ωＭＦ／ωＲＤ＾＝（ｂ０＋ｂ１ｚ―１＋ｂ２ｚ―２）／（１＋ａ１ｚ−１＋ａ２ｚ−２）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２７）
次に、上記（２７）式を変形すると、（２８）式が得られる。
ωＭＦ＝−ａ１ωＭＦｚ−１−ａ２ωＭＦｚ−２＋ｂ０ωＲＤ＾＋ｂ１ωＲＤ＾ｚ−１＋ｂ２ωＲＤｚ−２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２８）
上記（２８）式において、ｚ・１は１サンプル前の値、ｚ・２は２サンプル前の値を意味することから、（２８）式は、現在及び過去の剛体回転速度推定値ω＾ＲＤと、過去のフィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦから現在のフィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦを算出する関係式であると言える。
【００４５】
（２８）式において、係数ｂ０，ｂ１，ｂ２，ａ１，ａ２を真値ではなく、１サンプル前の推定値に置き換えると、（２９）式が得られる。
ω＾ＭＦ＝θ＾（Ｎ−１）Ｔφ（Ｎ）・・・・・・・・・・・・・・・（２９）
（２９）式において、パラメータベクトル前回推定値θ＾（Ｎ−１）の要素は、（３０）式に示すように係数ｂ０，ｂ１，ｂ２，ａ１，ａ２の１サンプル前の推定値で構成される。
θ＾（Ｎ−１）＝［ａ１＾（Ｎ―１），ａ２＾（Ｎ−１），ｂ０＾（Ｎ−１），ｂ１＾（Ｎ−１），ｂ２＾（Ｎ−１）］Ｔ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３０）
また、データベクトルφ（Ｎ）の要素は、（３１）式に示すように１サンプル前のωＭＦを意味するωＭＦ（Ｎ−１）と、２サンプル前のωＭＦを意味するωＭＦ（Ｎ−２）と、現在のωＲＤ＾を意味するωＲＤ＾（Ｎ）と、１サンプル前のωＲＤ＾を意味するωＲＤ＾（Ｎ−１）と、２サンプル前のωＲＤ＾を意味するωＲＤ＾（Ｎ−２）とから構成される。
φ（Ｎ）＝［−ωＭＦ（Ｎ−１），−ωＭＦ（Ｎ−２），ωＲＤ＾（Ｎ），ωＲＤ＾（Ｎ−１），ωＲＤ＾（Ｎ−２）］Ｔ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３１）
また、（２９）式におけるωＭＦ＾は現在のフィルタ後モータ回転速度推定値であり、フィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦと区別することで、係数ｂ０，ｂ１，ｂ２，ａ１，ａ２を真値ではなく、１サンプル前の推定値に置き換えたことによる差異を明示している。
【００４６】
図７は、（２９）式を具体的に実現する構成図である。
この構成図は、ゼロ次ホールド要素１３３，１３６と、１サンプル時間遅延要素１３１，１３２，１３４，１３５と、乗算器１３６，１３７，１３８，１４０，１４１と、加減算要素１３９，１４２とを備え、剛体回転速度推定値ωＲＤ＾と、パラメータベクトル前回推定値θ＾（Ｎ−１）の各要素である係数ｂ０，ｂ１，ｂ２，ａ１，ａ２の１サンプル前の推定値と、フィルタ後モータ回転速度推定値ωＭＦ＾とが、入力され、フィルタ後モータ回転速度推定値ωＭＦ＾を演算する。
【００４７】
次に、共振モデル同定部９５（図５）の詳細について述べる。共振モデル同定部９５の基本動作は、逐次最小二乗法（非特許文献２参照）により、パラメータベクトル推定値θ＾（Ｎ）をサンプル周期Ｔ毎に更新することにある。
その更新演算式は（３２）式であり、初期値０のパラメータベクトル前回推定値θ＾（Ｎ−１）に対してゲインベクトルｋ（Ｎ）と予測誤差ε（Ｎ）の乗算値を加算することで得ている。また、（３２）式で用いたゲインベクトルｋ（Ｎ）は（３３）式の行列演算で求める。（３３）式において、行列Ｐ（Ｎ−１）は５行×５列の共分散行列Ｐ（Ｎ）の前回値であり、λは忘却係数(０＜λ≦１)である。
【００４８】
また、行列Ｐ（Ｎ）の更新式は（３４）式であり、行列Ｐ（Ｎ）の初期値Ｐ（−１）には５行×５列の単位行列に十分に大きな正定数を乗じた値を用いる。
θ＾（Ｎ）＝θ＾（Ｎ−１）＋ｋ（Ｎ）ε（Ｎ）・・・・・・・・・・・（３２）
ｋ（Ｎ）＝｛Ｐ（Ｎ−１）・φ（Ｎ）｝／｛λ＋φＴ（Ｎ）Ｐ（Ｎ−１）φ（Ｎ）｝・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・（３３）
Ｐ（Ｎ）＝１／λ｛Ｐ（Ｎ−１）−ｋ（Ｎ）（φＴ（Ｎ）Ｐ（Ｎ−１））｝（３４）
【００４９】
以上説明した（３２）式、（３３）式、及び（３４）式の構成図を図８に示す。
この構成図は、データベクトル生成部１５０と、共分散行列演算部１５１と、メモリ１５２と、ゲインベクトル演算部１５３と、乗算器１５４と、加算器１５５と、１サンプル時間遅延要素１５６とを備える。
【００５０】
データベクトル生成部１５０は、剛体回転速度推定値ωＲＤ＾及びフィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦから（３１）式の各ベクトル要素を生成し、データベクトルφ（Ｎ）として出力する。共分散行列演算部１５１は、忘却係数λ、データベクトルφ（Ｎ）及びゲインベクトルｋ（Ｎ）を用いて、（３４）式に従い共分散行列Ｐ（Ｎ）を計算し、その前回値Ｐ（Ｎ−１）を出力する。メモリ１５２は、ゼロ以上１未満の忘却係数λを格納する。ゲインベクトル演算部１５３は、忘却係数λ、共分散行列前回値Ｐ（Ｎ−１）、データベクトルφ（Ｎ）を用いて、（３３）式に従いゲインベクトルｋ（Ｎ）を計算し出力する。乗算器１５４はゲインベクトル演算部が出力するゲインベクトルｋ（Ｎ）と予測誤差ε（Ｎ）を乗算する。加算器１５５は、乗算器１５４の出力結果とパラメータベクトル前回推定値θ＾（Ｎ−１）とを加算する。１サンプル時間遅延要素１５６は、パラメータベクトル推定値θ＾（Ｎ）を入力してパラメータベクトル前回推定値θ＾（Ｎ−１）を出力する。
【００５１】
次に離散系／連続系パラメータ変換部９７（図５）の処理内容について数式を交えて説明する。離散系／連続系パラメータ変換部９７では、パラメータベクトル前回推定値θ＾（Ｎ−１）を入力として、機械系反共振角周波数推定値ωａ＾、機械系反共振点減衰係数推定値ζａ＾を出力する。その計算式は、それぞれ下記（３５）式、（３６）式で与えられる。
ωａ＾＝√（ａｎ＾２＋ｂｎ＾２）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３５）
ζａ＝ａｎ＾／√（ａｎ＾２＋ｂｎ＾２） ・・・・・・・・・・・・・・・（３６）
但し、（３５）式、（３６）式におけるａｎ＾、ｂｎ＾はサンプリング周期をＴとするとき（３７）式、（３８）式で算出する。
ａｎ＾＝−１／（２Ｔ）・ｌｎ［ｂ２＾（Ｎ−１）／ｂ０＾（Ｎ−１）］・・（３７）
ｂｎ＾＝（１／Ｔ）・ａｒｃｃｏｓ［−ｂ１＾（Ｎ−１）／｛２√（ｂ０＾（Ｎ−１）ｂ２＾（Ｎ−１））｝］・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３８）
制御パラメータ調整部９８では、こうして求まった連続系パラメータの内、特に機械系反共振角周波数推定値ωａ＾に基づく調整を行う。例えば、速度制御系ゲイン交差角周波数ωＳをωＳ＝２×ωａ＾に、位置制御系ゲイン交差角周波数ωＰを、ωＰ＝ωａ＾／３．５に設定する。
【００５２】
次に、第１実施形態におけるパラメータ調整処理の全体シーケンスを図９を用いて説明する。逐次、このフローの処理が実行され（Ｓ１９０）、モータ制御装置１００は、速度制御器及び位置制御器パラメータの初期値を設定する（Ｓ１９１）。例えば、モータ制御装置１００は、ＮＮ＝１０、ωｓ＝２π×３０Ｈｚ、ωｐ＝ωｓ／７、Ｊ＾＝モータ単体慣性モーメントに設定する。続いて、剛体モデルパラメータのみオンライン同定を行い、合計慣性モーメント推定値Ｊ＾、粘性摩擦係数推定値ＤＭ＾、正転時定常外乱トルク推定値ｄ＾Ｍ_f、逆転時定常外乱トルク推定値ｄ＾Ｍ_rを取得する（Ｓ１９２）。次に、速度制御器への合計慣性モーメント推定値Ｊ＾設定を行う（Ｓ１９３）。
【００５３】
次に、モータ制御装置１００は、フィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦから加速度を計算し、その大きさ｜αＭＦ｜が規定値αＡ以上であるか否かを判定する（Ｓ１９４）。ここで、規定値αＡ未満であれば（Ｓ１９４でＮｏ）、判定処理Ｓ１９４が繰り返される。一方、規定値αＡ以上であれば（Ｓ１９４でＹｅｓ）、判定処理Ｓ１９５に進む。
【００５４】
判定処理Ｓ１９５では、モータ制御装置１００は、フィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦの大きさ｜ωＭＦ｜が規定値ωＡ以上であるか否かを判定する（Ｓ１９５）。ここで、規定値ωＡ未満の場合は（Ｓ１９５でＮｏ）、判定処理Ｓ１９４に戻る。一方、判定処理Ｓ１９５の結果がＹｅｓの場合には、モータ制御装置１００は、判定処理Ｓ１９６に進む。
【００５５】
判定処理Ｓ１９６では、モータ制御装置１００は、フィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦの符号から回転方向を判定する。ωＭＦ＞０の場合には（判定処理Ｓ１９６でＹｅｓ）、モータ制御装置１００は、処理Ｓ１９７に進み、定常外乱トルク推定値ｄ＾Ｍに対して正転時定常外乱トルク推定値ｄ＾Ｍ_ｆを設定し、処理Ｓ１９９に移行する。一方、判定処理ωＭＦ＞０が成立しない場合には（Ｓ１９６でＮｏ）、モータ制御装置１００は、処理Ｓ１９８に進み、定常外乱トルク推定値ｄＭ＾に対して逆転時定常外乱トルク推定値ｄＭ＾_rを設定し、処理Ｓ１９９に進む。
【００５６】
処理Ｓ１９９では、モータ制御装置１００は、剛体モデル９３（図５）に対して合計慣性モーメント推定値Ｊ＾、粘性摩擦係数推定値ＤＭ＾、定常外乱トルク推定値ｄＭ＾を設定し、処理Ｓ２００に進む。処理Ｓ２００では、モータ制御装置１００は、剛体モデル９３に与える剛体回転速度推定初期値ω＾ＲＤ_0に対して現在のフィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦを設定し、処理Ｓ２０１に移行する。
【００５７】
処理Ｓ２０１では、モータ制御装置１００が剛体モデル演算を開始し、直ちに処理Ｓ２０２に進む。処理Ｓ２０２においては、モータ制御装置１００は、共振モデルパラメータ同定を開始し、判定処理Ｓ２０３に進む。判定処理Ｓ２０３では、モータ制御装置１００は、フィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦから演算した加速度αＭＦの大きさを判定し、αＭＦの絶対値｜αＭＦ｜が規定値αＩ未満ならば（Ｙｅｓ）、処理Ｓ２０４に進み、共振パラメータの同定を終了する。
【００５８】
一方、αＭＦの絶対値｜αＭＦ｜が規定値αＩ以上ならば（判定処理Ｓ２０３でＮｏ）、判定処理Ｓ２０５に移行し、フィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦの大きさを判定する。判定処理Ｓ２０５において、ωＭＦ絶対値が規定値ωＩ未満の場合には処理Ｓ２０４に進み、共振パラメータの同定を終了する。
【００５９】
一方、ωＭＦの絶対値｜αＭＦ｜が規定値ωＩ以上の場合には（処理Ｓ２０５でＮｏ）、モータ制御装置１００は、判定処理Ｓ２０３に戻る。次に、処理Ｓ２０４で、共振モデルパラメータの同定を終えると、モータ制御装置１００は、処理Ｓ２０６に移行し、離散系／連続系パラメータ変換部９７（図５）において、パラメータベクトル前回推定値θ＾（Ｎ−１）から機械系反共振角周波数推定値ω＾ａ及び機械系反共振点減衰係数推定値ζａ＾への連続系へ変換する変換演算を行い、処理Ｓ２０７に進む。処理Ｓ２０７では、モータ制御装置１００は、速度制御系ゲイン交差角周波数ωＳをωＳ=２×ωａ＾に、位置制御系ゲイン交差角周波数ωＰを、ωＰ=ωａ＾／３．５に設定し、速度位置制御器のゲイン背手地を行う（Ｓ２０７）。そして、パラメータ調整処理が終了する。
【００６０】
（第２実施形態）
第１実施形態は、オートチューニング部１１に入力されるモータトルク値τＭをｑ軸電流指令Ｉｑ＊を用いて演算したが、トルク電流検出値Ｉｑを用いて演算することもできる。
図１０において、第２実施形態のモータ制御システム２１０には、モータ制御装置１１０が含まれ、モータ制御装置１１０は、増幅器２４０がトルク電流検出値Ｉｑにモータ１のトルク定数相当を乗ずることでモータトルク値τＭを算出するようにしている。
【００６１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、図１１を用いて説明する。第３実施形態のモータ制御装置１２０は、第１実施形態に対して、位置指令生成器１７と位置制御器１４及び減算器との間に制振制御器１６を挿入した構造としている。言い換えれば、位置指令生成器１７と位置制御器１４との間に制振制御器１６及び減算器１５が設けられている。
【００６２】
制振制御器１６は、モータ位置検出値θＭを入力信号として、負荷位置推定値θＬ＾を出力する負荷位置推定器２３を有しており、その伝達特性を（３９）式で与えている。
θＬ＾＝θＭ・（２ζａ＾ωａ＾・ｓ＋ωａ＾）／（ｓ２＋２ζａ＾ωａ＾ｓ＋ωａ＾２）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３９）
減算器２４は、位置指令生成器１７が出力する制振制御入力指令値θＭ＊＊から負荷位置推定値θＬ＾を減算し、軸ねじり推定値を算出する。制振制御増幅器２５は、減算器２４が算出する軸ねじり推定値をｋ１倍(０≦ｋ１＜１)した値を出力する。減算器２６は、制振制御入力指令値θＭ＊＊から増幅器２５の出力を減算することにより、軸ねじりを緩和した位置指令を位置制御入力指令値θＭ＊として出力する。
【００６３】
制振制御器１６の動作において、（３９）式の演算に必要な機械系反共振角周波数推定値ωａ＾と、機械系反共振点減衰係数推定値ζａ＾とをオートチューニング部１１により設定する点が本実施形態の特徴であり、これにより高精度な制振制御が、調整の手間を掛けることなく実現できる。なお、第３実施形態のオートチューニング部１１におけるパラメータ同定処理は第１実施形態と同一である為に割愛し、以下図１２を用いて、全体の調整処理シーケンスのみ説明する。
【００６４】
モータ制御装置１２０は、処理Ｓ３９０のパラメータ同定処理を開始する。モータ制御装置１２０は、速度制御器１２及び位置制御器１４のパラメータ初期値を設定し、制振制御をＯＦＦに設定する（Ｓ３９１）。すなわち、モータ制御装置１２０は、ＮＮ＝１０、ｋ１＝０．５、ωｓ＝２π×３０Ｈｚ、ωｐ＝ωｓ／７、Ｊ＾＝モータ単体慣性モーメントに設定し、制震制御をＯＦＦにするためｋ１＝０に設定する。続いて、モータ制御装置１２０は、処理Ｓ３９２で剛体パラメータのみオンライン同定を行い、合計慣性モーメント推定値Ｊ＾、粘性摩擦係数推定値ＤＭ＾、正転時定常外乱トルク推定値ｄ＾Ｍ_f、逆転時定常外乱トルク推定値ｄ＾Ｍ_rを取得する。
【００６５】
次に、モータ制御装置１２０は、処理Ｓ３９３で速度制御器への合計慣性モーメント推定値Ｊ＾の設定を行い、判定処理Ｓ３９４に進む。判定処理Ｓ３９４では、モータ制御装置１２０は、フィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦから加速度αＭＦを計算し、その大きさ｜αＭＦ｜が規定値αＡ以上であるか否かを判定する。判定処理Ｓ３９４でＹｅｓならば、モータ制御装置１２０は、判定処理Ｓ３９５に進み、フィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦの大きさ｜ωＭＦ｜が規定値ωＡ以上であるか否かを判定する。規定値ωＡ以上でなければ（判定処理Ｓ３９５においてＮｏ）、判定処理Ｓ３９４が繰り返される。
【００６６】
一方、規定値ωＡ以上であれば（判定処理Ｓ３９５でＹｅｓ）、モータ制御装置１２０は、判定処理Ｓ３９６に移行する。判定処理Ｓ３９６ではフィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦの符号から回転方向を判定する。ωＭＦ＞０の場合には（判定処理Ｓ３９６でＹｅｓ）、モータ制御装置１２０は、処理Ｓ３９７において、定常外乱トルク推定値ｄＭ＾に対して正転時定常外乱トルク推定値ｄ＾Ｍ_ｆを設定し、処理Ｓ３９９に移行する。
【００６７】
一方、ωＭＦ＞０が成立しない場合には（判定処理Ｓ３９６でＮｏ）、モータ制御装置１２０は、処理Ｓ３９８に進み、定常外乱トルク推定値ｄＭ＾に対して逆転時定常外乱トルク推定値ｄ＾Ｍ_rを設定する。さらに、モータ制御装置１２０は、処理Ｓ３９９に進み、剛体モデル９３（図５）に対して合計慣性モーメント推定値Ｊ＾、粘性摩擦係数推定値ＤＭ＾、定常外乱トルク推定値ｄＭ＾を設定する。
【００６８】
さらに、処理Ｓ４００では、モータ制御装置１２０は、剛体モデル９３に与える剛体回転速度推定初期値ω＾ＲＤ_０に対して現在のフィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦを設定する。さらに、処理Ｓ４０１では、モータ制御装置１２０は、剛体モデル演算を開始し、直ちに処理Ｓ４０２に進み、共振モデルパラメータ同定を開始する。
【００６９】
判定処理Ｓ４０３では、モータ制御装置１２０は、フィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦから演算した加速度αＭＦの大きさを判定する。回転加速度αＭＦの絶対値が規定値αＩ未満ならば（Ｓ４０３でＹｅｓ）、モータ制御装置１２０は、処理Ｓ４０４に進み、共振パラメータの同定を終了する。一方、回転加速度αＭＦの絶対値が規定値αＩ以上ならば（判定処理Ｓ４０３でＮｏ）、モータ制御装置１２０は、判定処理Ｓ４０５に進み、フィルタ後モータ回転速度検出値ωＭＦの大きさを判定する。モータ回転速度検出値ωＭＦの絶対値が規定値ωＩ未満の場合には（判定処理Ｓ４０５においてＹｅｓ）、処理Ｓ４０４に移行し共振パラメータの同定を終了する。一方、モータ回転速度検出値ωＭＦの絶対値が規定値ωＩ以上の場合には（判定処理Ｓ４０５においてＮｏ）、判定処理Ｓ４０３に戻る。
【００７０】
モータ制御装置１２０は、処理Ｓ４０４で共振モデルパラメータの同定を終えると、処理Ｓ４０６に進み、離散系／連続系パラメータ変換部９７（図５）において、パラメータベクトル前回推定値θ＾（Ｎ−１）から機械系反共振角周波数推定値ωａ＾、及び機械系反共振点減衰係数推定値ζａ＾への変換演算を行う。さらに、処理Ｓ４０７では、モータ制御装置１２０は、速度制御系ゲイン交差角周波数ωＳをωＳ＝２×ωａ＾に設定し、位置制御系ゲイン交差角周波数ωＰを、ωＰ=ωａ＾／３．５に設定し、処理Ｓ４０８に進む。処理Ｓ４０８では、モータ制御装置１２０は、制振制御器１６の負荷位置推定器２３に対して（図１１）、機械系反共振角周波数推定値ωａ＾及び機械系反共振点減衰係数推定値ζａ＾を設定後、制振制御増幅器ｋ１を、例えば０．５に設定することにより制振制御を作動させ、調整処理を終了する。
【００７１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を、図１３のブロック線図を用いて説明する。
第４実施形態は第３実施形態に比較して、オートチューニング部１１で用いるモータトルク値τＭの算出方法が異なっている。すなわち、第３実施形態ではモータトルク値τＭをトルク電流指令値Ｉｑ＊から導出していたのに対して、この第４実施形態のモータ制御装置１３０は、増幅器２４０がトルク電流検出値Ｉｑにモータ１のトルク定数相当を乗ずることでモータトルク値τＭを算出している。
【００７２】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形が可能である。
（１）前記各実施形態は、速度制御器１８の全段に位置制御器を設け、位置制御を行ったが、位置制御器を用いずに速度制御を行うことができる。この場合は、モータ回転速度指令値ωＭ＊が目標指令値となる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】モータと負荷と連結軸との制御対象をモデル化した構成図である。
【図２】制御対象の二慣性系モデルである。
【図３】等価二慣性系ＧＭＢ（ｓ）モデル及び近似二慣性系ＧＭＡ（ｓ）モデルである。
【図４】本発明の第１実施形態のモータ制御システムの構成図である。
【図５】第１実施形態のオートチューニング部の構成図である。
【図６】第１実施形態の剛体モデル部の構成図である。
【図７】第１実施形態の共振モデル部の構成図である。
【図８】第１実施形態の共振モデル同定部の構成図である。
【図９】第１実施形態の全体処理のフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態のモータ制御システムの構成図である。
【図１１】本発明の第３実施形態のモータ制御システムの構成図である。
【図１２】第３実施形態の全体処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の第４実施形態のモータ制御システムの構成図である。
【図１４】従来技術の一例である。
【符号の説明】
【００７４】
１  モータ
２  負荷
３  連結軸
４  電力変換器
５  速度演算器
６  電流検出器
７，１３，９６，１１１，１１３，２５０  減算器
８  電流制御器
９  １次遅れフィルタ
１０  トルク定数増幅器
１１  オートチューニング部
１２  速度制御器
１４  位置制御器
１５  減算器
１６  制振制御器
１７  位置指令生成器
１８  比例増幅器
１９  積分増幅器
２０  積分器
２１  加算器
２２  可変増幅器
２３  負荷位置推定器
２４  減算器
２５  制振制御増幅器
２６  減算器
２７  位置検出器
１００，１１０，１２０，１３０  モータ制御装置
２００，２１０，２２０，２３０  モータ制御システム
２４０  増幅器
【図１】
2008228360.tif 000003
【図２】
2008228360.tif 000004
【図３】
2008228360.tif 000005
【図４】
2008228360.tif 000006
【図５】
2008228360.tif 000007
【図６】
2008228360.tif 000008
【図７】
2008228360.tif 000009
【図８】
2008228360.tif 000010
【図９】
2008228360.tif 000011
【図１０】
2008228360.tif 000012
【図１１】
2008228360.tif 000013
【図１２】
2008228360.tif 000014
【図１３】
2008228360.tif 000015
【図１４】
2008228360.tif 000016