(57)【要約】【課題】本発明は共振周波数の存在する制御対象に対しても、制御対象の周波数特性を予め測定することなく、応答性の高い制御パラメータの調整を短時間で実現できる電動機の位置制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の電動機の位置制御装置は、少なくとも位置制御部の比例ゲインと速度制御部の比例ゲインとを含む制御パラメータのセットを予め複数有しており、セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて電動機を制御したときの位置指令に対する電動機の応答状態の測定を順次行い、測定された応答状態に応じて好ましいセットを１つ選択して、選択されたセットの制御パラメータを設定し、制御パラメータをセットで変更するよう構成されている。【選択図】　　　　図１
2004007955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の検出位置から前記電動機の速度を算出し、または電動機の検出速度から前記電動機の位置を算出する位置／速度演算部と、
前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御部と、
前記検出速度を前記位置制御部の出力に応じた速度指令値に追従させる速度制御部と、
前記速度制御部の出力に応じたトルク指令値に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動部と、
少なくとも前記位置制御部の比例ゲインと前記速度制御部の比例ゲインとを含む制御パラメータのセットを複数有し、セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御したときの位置指令に対する前記電動機の応答状態の測定動作を順次行い、測定された応答結果に応じて１つのセットの制御パラメータを設定する制御パラメータ調整部と、
を具備することを特徴とする電動機の位置制御装置。
【請求項２】
前記制御パラメータ調整部は、
セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御して前記電動機の応答状態の測定動作を順次行うとき、前記電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、前記電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、及び位置指令完了後の位置指令値と検出位置との偏差の検知のうち少なくとも１つの振動成分の検知を含む測定動作を、前記速度制御部の比例ゲインの低いセットから高いセットへ順次行うよう構成されており、
測定された応答結果において、
（１）位置指令の開始から次の指令開始までの期間、前記振動成分の振幅が第１の所定値以上である時間が前記第１の所定時間未満である条件（１）と、
（２）位置指令の開始から次の指令開始までの期間、前記振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が前記第１所定時間よりも短い第２の所定時間未満である条件（２）、及び
（３）位置指令の完了時点から次の指令開始までの期間で、位置指令値と検出位置との偏差が予め設定された整定幅と交差する回数が第１の所定回数以下である条件（３）、
の前記３つの条件のうち少なくとも条件（１）を含む１つ以上を満たしたセットから１つを選択して、その選択されたセットの制御パラメータを設定するよう構成された請求項１記載の電動機の位置制御装置。
【請求項３】
前記制御パラメータ調整部は、
セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御して前記電動機の応答状態の測定動作を順次行うとき、前記電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、前記電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、及び位置指令完了後の位置指令値と検出位置との偏差の検知のうち少なくとも１つの振動成分の検知を含む測定動作を、前記速度制御部の比例ゲインの低いセットから高いセットへ順次行うよう構成されており、
位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が第１の所定値以上である期間が第１の所定時間以上であることを検知したときまでの測定された応答結果において、
（１）位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が前記第１の所定時間未満である条件（１）、
（２）位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が前記第１所定時間よりも短い第２の所定時間未満である条件（２）、及び
（３）位置指令の完了時点から次の指令開始までの期間で、位置指令値と検出位置との偏差が予め設定された整定幅と交差する回数が第１の所定回数以下である条件（３）、
の前記３つの条件のうち少なくとも条件（１）を含む１つ以上を満たしたセットから１つを選択して、その選択されたセットの制御パラメータを設定するよう構成された請求項１記載の電動機の位置制御装置。
【請求項４】
前記制御パラメータ調整部は、
セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御して前記電動機の応答状態の測定動作を順次行うとき、前記電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、前記電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、及び位置指令完了後の位置指令値と検出位置との偏差の検知のうち少なくとも１つの振動成分の検知を含む測定動作を順次行うよう構成されており、
セットの選択において、
（Ａ）位置指令の開始から次の指令開始までの期間において、振動成分の振幅が第１の所定値以上である期間が第１の所定時間以上であることを検知した場合、応答状態を既に測定したセットでかつ振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である時間が前記第１の所定時間以上であることを検知しなかったセットの中で最も高い速度制御部の比例ゲイン、あるいは前記条件に該当する速度制御部の比例ゲインがない場合は全セットの中で最も低い速度制御部の比例ゲインと、現時点で設定されている速度制御部の比例ゲインとの間の値を有する速度制御部の比例ゲインを持つセットを次に選択する第１の選択、
（Ｂ）位置指令の開始から次の指令開始までの期間において、振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が、前記第１の所定時間以上であることを検知しなかった場合、応答状態を既に測定したセットでかつ振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が、前記第１の所定時間以上であることを検知したセットの中で最も低い速度制御部の比例ゲイン、あるいは前記条件に該当する速度制御部の比例ゲインがない場合は全セットの中で最も高い速度制御部の比例ゲインと、現時点で設定されている速度制御部の比例ゲインとの間の値を有する速度制御部の比例ゲインを持つセットを次に選択する第２の選択、の２つの選択を繰り返し行い、
前記選択において、次に選択するセットが存在しなくなったとき、測定された応答結果において、
（１）位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である時間が前記第１の所定時間未満である条件（１）、
（２）位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が前記第１所定時間よりも短い第２の所定時間未満である条件（２）、及び
（３）位置指令の完了時点から次の指令開始までの期間で、位置指令値と検出位置との偏差が予め設定された整定幅と交差する回数が第１の所定回数以下である条件（３）、
の前記３つの条件のうち少なくとも条件（１）を含む１つ以上を満たしたセットから１つを選択して、その選択されたセットの制御パラメータを設定するよう構成された請求項１記載の電動機の位置制御装置。
【請求項５】
前記制御パラメータ調整部は、外部から指定された開始セットを最初に選択するよう構成された請求項２から４のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項６】
開始セットが関連づけられた複数の負荷構成パターンを有し、前記複数の負荷構成パターンの中の１つが外部から指定される負荷構成パターン入力部が設けられており、
前記制御パラメータ調整部は、前記負荷構成パターン入力部から入力された負荷構成パターンに関連づけられた開始セットを最初に選択するよう構成された請求項２から４のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項７】
前記制御パラメータ調整部は、セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御したときの位置指令に対する電動機の応答状態の測定動作を順次行い、
前記３つの条件のうち少なくとも条件（１）を含む１つ以上を満たしたセットの中で速度制御部の比例ゲインが最も高いセットを選択し、選択されたセットの制御パラメータを設定するよう構成された請求項２から４のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項８】
前記制御パラメータ調整部は、位置指令の開始から次の指令開始までの期間において、振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が前記第１の所定時間以上であることを検知したとき、直ちに、現在の速度制御部の比例ゲインよりも低い速度制御部の比例ゲインを持つセットの制御パラメータを設定して、前記電動機を第２の所定回数だけ制御した後、次のセットを選択するよう構成された請求項２から４のいずれかに記載された電動機の位置制御装置。
【請求項９】
前記制御パラメータ調整部は、少なくとも、前記位置指令値、前記速度指令値、前記検出位置、前記検出速度のうち少なくとも１つに基づいた位置制御部の比例ゲインと速度制御部の比例ゲインとを含む制御パラメータのセットを複数有し、セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御したときの位置指令に対する電動機の応答状態の測定動作を順次行い、測定された応答状態に応じて制御パラメータのセットの１つを選択して、選択されたセットの制御パラメータを設定するよう構成された請求項１から４のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項１０】
前記制御パラメータ調整部は、前記速度制御部の比例ゲインと、前記位置指令完了後で前記電動機の検出速度が第２の所定値より大きい時の位置制御部の比例ゲインと、前記位置指令完了後で前記電動機の検出速度が前記第２の所定値以下の時の位置制御部の比例ゲインと、を少なくとも含む制御パラメータのセットを複数有する請求項１から４のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項１１】
前記制御パラメータ調整部は、
前記速度制御部の比例ゲインと、前記位置指令完了後で前記電動機の検出速度が第２の所定値より大きい時の位置制御部の比例ゲインと、前記位置指令完了後で前記電動機の検出速度が前記第２の所定値以下の時の位置制御部の比例ゲインと、を少なくとも含む制御パラメータのセットを複数有し、
前記位置指令完了後、前記電動機の検出速度が前記第２の所定値以下になった時の前記位置制御部の比例ゲインの切り替えにおいて、
前記位置指令完了後で前記電動機の検出速度が前記第２の所定値より大きい時の位置制御部の比例ゲインよりも、前記位置指令完了後で前記電動機の検出速度が前記第２の所定値以下の時の位置制御部の比例ゲインの方が大きい場合、位置指令完了後、前記電動機の検出速度が前記第２の所定値以下になった時から第３の所定時間をかけて徐々に切り替えるよう構成された請求項１から４のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項１２】
電動機の検出位置から前記電動機の速度を算出し、または電動機の検出速度から前記電動機の位置を算出する位置／速度演算部と、
前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御部と、
前記検出速度を前記位置制御部の出力に応じた速度指令値に追従させる速度制御部と、
前記速度制御部の出力に応じたトルク指令値に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動部と、
少なくとも前記位置制御部の比例ゲインと前記速度制御部の比例ゲインとを含む制御パラメータのセットを複数有する制御パラメータ調整部と、を具備し、
前記制御パラメータ調整部は、
セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御して前記電動機の応答状態の測定動作を順次行うとき、前記電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、前記電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、及び位置指令完了後の位置指令値と検出位置との偏差の検知のうち少なくとも１つの振動成分の検知を含む測定動作を順次行うよう構成されており、測定された結果において、
（１）位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が第１の所定時間未満である条件（１）、
（２）位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が第１の所定値以上である期間が前記第１所定時間よりも短い第２の所定時間未満である条件（２）、及び
（３）位置指令の完了時点から次の指令開始までの期間で、位置指令値と検出位置との偏差が予め設定された整定幅と交差する回数が第１の所定回数以下である条件（３）、
の前記３つの条件のうち少なくとも条件（１）を含む１つ以上を満たしたセットから１つを選択して、その選択されたセットの制御パラメータを設定した時から第３の所定回数だけ前記電動機を制御する間、位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が前記第１の所定時間以上であることを検知した時、前記３つの条件のうち少なくとも条件（１）を含む１つ以上を満たしたセットのうち現在のセットを除いたセットのなかで、前記速度制御部の比例ゲインが最も高いセットを新たに選択して、新たに選択されたセットの制御パラメータを設定するよう構成された電動機の位置制御装置。
【請求項１３】
電動機の検出位置から前記電動機の速度を算出し、または電動機の検出速度から前記電動機の位置を算出する位置／速度演算部と、
前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御部と、
前記検出速度を前記位置制御部の出力に応じた速度指令値に追従させる速度制御部と、
前記速度制御部の出力に応じたトルク指令値に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動部と、
少なくとも前記位置制御部の比例ゲインと前記速度制御部の比例ゲインを含む制御パラメータのセットを複数有する制御パラメータ調整部と、を具備し、
前記制御パラメータ調整部は、
セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御して前記電動機の応答状態の測定動作を順次行うとき、前記電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、前記電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、及び位置指令完了後の位置指令値と検出位置との偏差の検知のうち少なくとも１つの振動成分の検知を含む測定動作を順次行うよう構成されており、測定された応答結果において、
（１）位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である時間が第１の所定時間未満である条件（１）、
（２）位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が前記第１所定時間よりも短い第２の所定時間未満である条件（２）、及び
（３）位置指令の完了時点から次の指令開始までの期間で、位置指令値と検出位置との偏差が予め設定された整定幅と交差する回数が第１の所定回数以下である条件（３）、
の前記３つの条件のうち少なくとも条件（１）を含む１つ以上を満たしたセットから１つを選択して、その選択されたセットの制御パラメータを設定し、
次に、現在設定されている制御パラメータのうち少なくとも前記速度制御部の比例ゲインを固定し、残りの制御パラメータを変化させ、前記電動機を制御したときの位置指令に対する前記電動機の応答状態に応じて、固定したパラメータ以外のパラメータを設定するよう構成された電動機の位置制御装置。
【請求項１４】
前記制御パラメータ調整部は、
少なくとも、前記速度制御部の比例ゲインと、前記位置指令完了後で前記電動機の検出速度が第２の所定値より大きい時の前記位置制御部の比例ゲインと、前記位置指令完了後で前記電動機の検出速度が前記第２の所定値以下の時の前記位置制御部の比例ゲインとを含む制御パラメータのセットを複数有し、
セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御して前記電動機の応答状態の測定動作を順次行うとき、前記電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、前記電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、及び位置指令完了後の位置令値と検出位置との偏差の検知のうち少なくとも１つの振動成分の検知を含む測定動作を順次行うよう構成されており、測定された応答結果において、
（１）前記位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が第１の所定値以上である期間が第１の所定時間未満である条件（１）、
（２）前記位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記所定値以上である期間が前記第１所定時間よりも短い第２の所定時間未満である条件（２）、及び
（３）前記位置指令の完了時点以後で、前記位置指令値と前記検出位置との偏差が予め設定された整定幅と交差する回数が所定値以下である条件（３）、
の前記３つの条件のうち少なくとも条件（１）を含む１つ以上を満たしたセットから１つを選択して、その選択されたセットの制御パラメータを設定し、
次に、現在設定されている制御パラメータのうち、位置指令完了後で前記電動機の検出速度が前記第２の所定値以下の時の前記位置制御部の比例ゲインのみを所定範囲内で変化させて、前記電動機を制御した時の応答状態を測定し、測定された応答結果において、前記３つの条件のうち条件（２）と条件（３）を満たし、位置指令完了後、前記検出位置と前記位置指令値との偏差が予め設定された整定幅に入るまでの時間が最も短かった前記位置制御部の比例ゲインを設定するよう構成された請求項１３記載の電動機の位置制御装置。
【請求項１５】
前記制御パラメータ調整部は、
少なくとも、前記速度制御部の比例ゲインと、前記位置指令完了後で前記電動機の検出速度が所定値より大きい時の前記位置制御部の比例ゲインと、前記位置指令完了後で前記電動機の検出速度が第２の所定値以下の時の前記位置制御部の比例ゲインとを含む制御パラメータのセットを複数有し、
セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御して前記電動機の応答状態の測定動作を順次行うとき、前記電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、前記電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、及び位置指令完了後の位置令値と検出位置との偏差の検知のうち少なくとも１つの振動成分の検知を含む測定動作を順次行うよう構成されており、測定された応答結果において、
（１）前記位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が第１の所定値以上である期間が第１の所定時間未満である条件（１）、
（２）前記位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記所定値以上である期間が前記第１所定時間よりも短い第２の所定時間未満である条件（２）、及び
（３）前記位置指令の完了時点以後で、前記位置指令値と前記検出位置との偏差が予め設定された整定幅と交差する回数が所定値以下である条件（３）、
の前記３つの条件のうち少なくとも条件（１）を含む１つ以上を満たしたセットから１つを選択して、その選択されたセットの制御パラメータを設定し、
次に、現在設定されている制御パラメータのうち、前記位置指令完了後で前記電動機の検出速度が第２の所定値以下の時の前記位置制御部の比例ゲインのみを所定範囲内で値の小さい方から変化させ、前記電動機を制御した時の応答状態を測定し、
位置指令完了後、前記検出位置と前記位置指令値との偏差が予め設定された整定幅と交差する回数が所定値以上になった時点で前記位置制御部の前記比例ゲインの変更を停止し、
停止した時点で前記３つの条件のうち条件（２）と条件（３）を満たし、位置指令完了後、前記検出位置と前記位置指令値との偏差が予め設定された整定幅に入るまでの時間が最も短かった前記位置制御部の比例ゲインを設定するよう構成された請求項１３記載の電動機の位置制御装置。
【請求項１６】
前記制御パラメータ調整部は、
少なくとも、前記速度制御部の比例ゲインと、前記位置指令完了後、前記電動機の検出速度が第２の所定値より大きい時の前記位置制御部の比例ゲインと、前記位置指令完了後、前記電動機の検出速度が前記第２の所定値以下の時の前記位置制御部の比例ゲインと、を少なくとも含む制御パラメータのセットを複数有し、
セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御して前記電動機の応答状態の測定動作を順次行うとき、前記電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、前記電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、及び位置指令完了後の位置令値と検出位置との偏差の検知のうち少なくとも１つの振動成分の検知を含む測定動作を順次行うよう構成されており、測定された応答結果において、
（１）前記位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が第１の所定値以上である時間が第１の所定時間未満である条件（１）、
（２）前記位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記所定値以上である期間が前記第１所定時間よりも短い第２の所定時間未満である条件（２）、及び
（３）前記位置指令の完了時点以後で、前記位置指令値と前記検出位置との偏差が予め設定された整定幅と交差する回数が所定値以下である条件（３）、
の前記３つの条件のうち少なくとも条件（１）を含む１つ以上を満たしたセットから１つを選択して、その選択されたセットの制御パラメータを設定し、
次に、前記位置指令完了後で前記電動機の検出速度が前記第２の所定値以下の時の前記位置制御部の比例ゲインと、前記位置制御部の比例ゲインを決める前記検出速度の所定値を変数として、各々異なる所定範囲内で変化させ、前記電動機を制御した時の応答状態を測定し、測定された応答結果において、前記３つの条件のうち条件（２）と条件（３）を満たし、位置指令完了後、前記検出位置と前記位置指令値との偏差が予め設定された整定幅に入るまでの時間が最も短かった前記位置制御部の比例ゲインと、前記位置制御部の比例ゲインを決める前記検出速度の所定値とを設定するよう構成された請求項１３記載の電動機の位置制御装置。
【請求項１７】
電動機の検出位置から前記電動機の速度を算出し、または電動機の検出速度から前記電動機の位置を算出する位置／速度演算部と、
前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御部と、
前記検出速度を前記位置制御部の出力に応じた速度指令値に追従させる速度制御部と、
前記速度制御部の出力に応じたトルク指令値に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動部と、
位置指令完了後、前記検出位置と前記位置指令値との偏差が予め設定された整定幅に入るまでの時間の目標値が外部から設定される制御パラメータ調整部と、を具備し、
前記制御パラメータ調整部は、セットを選択し、選択されたセットの制御パラメータで前記電動機の応答状態を測定する動作において、位置指令完了後、前記検出位置と前記位置指令値との偏差が整定幅に入るまでの時間が、外部から設定された前記目標値以下になった時、セットの選択を停止し、その時の制御パラメータを設定するよう構成された電動機の位置制御装置。
【請求項１８】
前記制御パラメータ調整部は、
現在のセットの制御パラメータを設定して第３の所定回数電動機を制御した後、次に選択されたセットの制御パラメータを設定する機能を有し、
選択されたセットの制御パラメータが設定されてから前記第３の所定回数よりも小さい第４の所定回数制御した後のみ、前記３つの条件のうち条件（２）と条件（３）を検知するよう構成された請求項１から４のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項１９】
前記制御パラメータ調整部は、
現在のセットの制御パラメータを設定して第３の所定回数電動機を制御した後、次に選択されたセットの制御パラメータを設定する機能を有し、
選択されたセットの制御パラメータが設定されてから前記第３の所定回数よりも小さい第４の所定回数制御した後のみ、前記３つの条件のうち条件（２）と条件（３）を検知するよう構成された請求項１１から１６のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項２０】
位置制御系内または速度制御系内のいずれかに配置され、ノッチ中心周波数が可変であるノッチフィルタと、
前記検出位置または前記検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分、あるいは前記電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分を、減少させるよう前記ノッチフィルタのノッチ周波数を逐次修正するノッチ周波数修正部とが設けられた請求項１から４のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項２１】
位置制御系内または速度制御系内のいずれかに配置され、ノッチ中心周波数が可変であるノッチフィルタと、
前記検出位置または前記検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分、あるいは電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分を、減少させるよう前記ノッチフィルタのノッチ周波数を逐次修正するノッチ周波数修正部と、
選択されたセットが変化した時、変化直前の前記セットと変化直前のノッチ周波数を関連づけて記憶し、新たに選択されたセットが過去に選択されたセットと同じとき、過去に選択された前記セットに関連づけて記憶されたノッチ周波数を前記ノッチフィルタのノッチ周波数として設定し直すノッチ周波数記憶部と、が設けられた請求項１から４のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項２２】
位置制御系内または速度制御系内のいずれかに配置され、ノッチ中心周波数が可変であるノッチフィルタと、
前記検出位置または前記検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分、あるいは電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分を、減少させるよう前記ノッチフィルタのノッチ周波数を逐次修正するノッチ周波数修正部と、
選択されたセットが変化する時、変化直前のセットと変化直前のノッチ周波数を関連づけて記憶し、新たに選択されたセットが過去に選択されたセットと同じとき、過去に選択された前記セットに関連づけて記憶されたノッチ周波数を前記ノッチフィルタのノッチ周波数として設定し直すノッチ周波数記憶部と、が設けられた請求項１２から１７のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項２３】
位置制御系内または速度制御系内のいずれかに配置され、ノッチ周波数が可変であるノッチフィルタと、
前記検出位置または前記検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分、あるいは電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分を、減少させるよう前記ノッチフィルタのノッチ周波数を逐次修正するノッチ周波数修正部と、
選択されたセットが変化する時、変化直前のセットと変化直前のノッチ周波数を関連づけて記憶し、新たに選択されたセットが過去に選択されたセットと同じとき、過去に選択された前記セットに関連づけて記憶されたノッチ周波数を前記ノッチフィルタのノッチ周波数として設定し直し、その後、第４の所定時間の間は前記ノッチフィルタのノッチ周波数を変更を禁止するノッチ周波数記憶部と、が設けられた請求項１から４のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項２４】
位置制御系内または速度制御系内のいずれかに配置され、ノッチ周波数が可変であるノッチフィルタと、
前記検出位置または前記検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分、あるいは電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分を、減少させるよう前記ノッチフィルタのノッチ周波数を逐次修正するノッチ周波数修正部と、
選択されたセットが変化する時、変化直前のセットと変化直前のノッチ周波数を関連づけて記憶し、新たに選択されたセットが過去に選択されたセットと同じとき、過去に選択された前記セットに関連づけて記憶されたノッチ周波数を前記ノッチフィルタのノッチ周波数として設定し直し、その後、第４の所定時間の間は前記ノッチフィルタのノッチ周波数を変更を禁止するノッチ周波数記憶部と、が設けられた請求項１２から１７のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項２５】
前記制御パラメータ調整部は、
位置指令が所定条件を満たす期間のみ、電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分を検知するか、あるいは電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分を検知するよう構成された請求項１から４のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項２６】
前記制御パラメータ調整部は、
位置指令が所定条件を満たす期間のみ、電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分を検知するか、あるいは電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分を検知するよう構成された請求項１２から１７のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項２７】
前記位置指令が所定条件を満たす期間は、位置指令の加速度の変化が所定値以上の時点から所定時間の期間を除く期間であるよう構成された請求項１から４のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項２８】
前記位置指令が所定条件を満たす期間は、位置指令の加速度の変化が所定値以上の時点から所定時間の期間を除く期間であるよう構成された請求項１２から１７のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項２９】
前記位置指令が所定条件を満たす期間は、
（１）位置指令に時間変化が０から非０になった時から所定時間経過するまでの期間、及び
（２）位置指令に時間変化が非０から０になった時から所定時間経過するまでの期間を除く期間であるよう構成された請求項１から４のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項３０】
前記位置指令が所定条件を満たす期間は、
（１）位置指令に時間変化が０から非０になった時から所定時間経過するまでの期間、及び
（２）位置指令に時間変化が非０から０になった時から所定時間経過するまでの期間を除く期間であるよう構成された請求項１２から１７のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項３１】
前記位置指令が所定条件を満たす期間は、
（１）位置指令に時間変化が非０である期間、及び
（２）位置指令に時間変化が非０から０になった時から所定時間経過するまでの期間を除く期間であるよう構成された請求項１から４のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項３２】
前記位置指令が所定条件を満たす期間は、
（１）位置指令に時間変化が非０である期間、及び
（２）位置指令に時間変化が非０から０になった時から所定時間経過するまでの期間を除く期間であるよう構成された請求項１２から１７のいずれかに記載の電動機の位置制御装置。
【請求項３３】
電動機の検出位置から前記電動機の速度を算出し、または電動機の検出速度から前記電動機の位置を算出する位置／速度演算部と、
前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御部と、
前記検出速度を前記位置制御部の出力に応じた速度指令値に追従させる速度制御部と、
前記速度制御部の出力に応じたトルク指令値に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動部と、
前記検出速度から算出される加速度と前記トルク指令値に基づいて前記電動機及び前記電動機で駆動される負荷の総イナーシャを推定するイナーシャ推定部と、
前記電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の振幅、あるいは前記電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分の振幅が所定値以上であることを検知した時から、前記イナーシャ推定部のイナーシャ推定演算を所定時間停止させるイナーシャ推定一時停止判断部と、
少なくとも前記位置制御部の比例ゲインと前記速度制御部の比例ゲインを含む制御パラメータのセットを複数有し、セットを選択し、選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御したときの位置指令に対する前記電動機の応答状態を測定し、この応答状態に応じて１つのセットの制御パラメータを設定する制御パラメータ調整部、
を具備することを特徴とする電動機の位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
発明の背景
本発明は電動機の回転位置の制御を行う位置制御装置に関するものであり、特に制御パラメータを調整する電動機の位置制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動機の位置制御に関する従来の技術としては、日本の特許第２８９０５２９号公報（第１の従来技術）に記載されたものが知られている（特許文献１）。以下、この第１の従来技術について説明する。
【０００３】
図３０は第１の従来技術である電動機の位置制御装置における制御システムの構成を示すブロック図である。図３０に示した位置制御装置における制御システムにおいては、電動機５０１の回転位置の位置フィードバックループの他に、電動機５０１の回転速度を制御するための速度フィードバックループと、電動機５０１の電流を制御するための電流フィードバックループとが設けられている。電流フィードバックループでは、速度制御部５０７の出力値をディジタルアナログ変換した値と、パワーアンプ５０９から電動機５０１へ供給されたモータ電流とが零になるように制御される。速度フィードバックループでは、位置制御部５０５の出力値と速度演算部５０６で算出されたモータ速度とが等しくなるよう制御される。そして、最終的に、位置フィードバックループにおいて、パルスエンコーダやリニアスケール等の位置検出器５０２で検出された位置と指令発生部５０３から与えられた位置指令値との差が零になるよう制御される。
【０００４】
位置検出器５０２からの出力は位置カウンタ５０４に入力され電動機５０１の回転位置に変換している。速度演算部５０６は位置検出器５０２の出力から回転速度を算出する。図３０に示すように、回転位置と指令発生部５０３から与えられた位置指令値との差が位置制御部５０５に入力され、位置制御部５０５は速度指令値を出力する。この速度指令値と速度演算部５０６からの回転速度の差が速度制御部５０７に入力され、速度制御部５０７は電動機５０１を駆動するための指令値を出力する。この指令値が、Ｄ／Ａ変換器５０８を通してパワーアンプ５０９に入力される。パワーアンプ５０９はＤ／Ａ変換器５０８からの入力に従って電動機５０１を駆動する。
【０００５】
なお、図３０において、符号５１０はパラメータ変更判定部であり、位置制御部５０５と速度制御部５０７の制御パラメータを変更する機能を有する。また、図３０における太線矢印は、ディジタル量信号を示し、細線矢印はアナログ量信号を示し、そして破線矢印は指示信号示す。
【０００６】
以下、図３０に示したパラメータ変更判定部５１０の動作を説明する。
まず、速度制御部５０７を比例制御（Ｐ制御）とする。速度制御部５０７がＰ制御のときの制御系全体のブロック線図を図３１に示す。図３１は、電流フィードバックループが定数化できる程度に応答周波数が高く設定できており、速度フィードバックループを一次式で近似できるとした場合のブロック線図である。また、電流フィードバックループの定数化したゲイン、モータトルク定数、電動機と負荷を合計したイナーシャ、位置検出器５０２の分解能等を考慮に入れた制御対象のゲインを１／Ｊとする。
【０００７】
図３１に示した制御系全体の伝達関数Ｇ２（Ｓ）は、下記式（１）となる。
【０００８】
【数１】
2004007955.tif 000003
【０００９】
制御対象の加工装置の固有振動数を無視できる値に速度制御部５０７の比例ゲインＫｖｐを固定し、位置制御部５０５の比例ゲインＫｐｐを比例ゲインＫｖｐより高めに設定すると、サーボ系では次第に振動的になる。振動周波数をｆｉとすると、振動周波数ｆｉは比例ゲインＫｐｐと比例ゲインＫｖｐに対して次式（２）の関係を有する。
【００１０】
【数２】
2004007955.tif 000004
【００１１】
このとき、指令発生部５０３から与えられた位置指令で電動機５０１を駆動させながら、振動周波数ｆｉを測定する。そして、式（２）に基づいて、電動機５０１と負荷のイナーシャ等の定数を含む制御対象のゲイン１／Ｊを求める。
【００１２】
その後、速度制御部５０７の動作を積分・比例制御（ＩＰ制御）に切り替える。速度制御部５０７の比例ゲインをＫｖｐ、積分ゲインをＫＶＩとし、速度制御部５０７の積分ゲインＫＶＩを非０の値（零でない値）とすると、このときのブロック線図は図３２により示される。このときの制御系全体の伝達関数Ｇ１（Ｓ）は次式（３）により示される。
【００１３】
【数３】
2004007955.tif 000005
【００１４】
上記のように構成された第１の従来技術の制御システムにおいて、速度制御部５０７の比例ゲインＫｖｐ、積分ゲインＫＶＩ、及び位置制御部５０５の比例ゲインＫｐｐの３つのゲイン関係を一定に保ちながら電動機５０１の応答周波数成分と制御対象である加工装置の固有周波数との間で共振状態になるまで前記の３つのゲインを徐々に上げていく。そして、共振状態となった後、前記の３つのゲインを反対に徐々に下げていき、共振が収まった時のゲインを最適ゲインと設定していた。
【００１５】
また、電動機の位置制御に関する他の従来技術としては、日本の特開平１０−５６７９０号公報（第２の従来技術）に開示された技術がある（特許文献２）。以下、第２の従来技術である電動機の位置制御装置について図を用いて説明する。
図３３は第２の従来技術の電動機の位置制御装置のシステム構成を示すブロック図である。
【００１６】
図３３において、電動機６０１は電動機トルクによって駆動され、負荷機械６０２は電動機６０１によって駆動される。電動機６０１の回転位置及び回転速度は回転検出器６０３により検出される。トルク制御回路６０４は電動機トルクをトルク指令信号に一致させる。位置指令信号発生回路６０５は電動機６０１及び負荷機械６０２に対する位置指令である位置指令信号を形成して、その位置指令信号をフィードフォワード回路６０８へ出力する。フィードフォワード回路６０８は位置指令信号が入力されて、フィードフォワード信号と応答目標位置信号と応答目標速度信号を出力する。
図３３に示すように、第２の従来技術の位置制御装置には、速度補償回路６０６、位置補償回路６０７、スイッチ６０９、駆動試験用トルク指令信号発生回路６１０、及び自動調整回路６１１が設けられている。
【００１７】
次に、上記のように構成された第２の従来技術の位置制御装置における動作を説明する。
まず、スイッチ６０９を接点（ｂ）に切り替えて、駆動試験用トルク指令信号発生回路６１０が、例えば疑似ランダム信号などのトルク指令信号をトルク制御回路６０４へ出力する。駆動試験用トルク指令信号発生回路６１０がトルク指令信号をトルク制御回路６０４へ出力して、電動機６０１の駆動試験を行い、そのときのトルク指令信号と電動機６０１の回転速度を自動調整回路６１１に入力する。
【００１８】
自動調整回路６１１では、内蔵している高次の伝達関数モデルのパラメータを、例えば最小２乗法を用いて計算することにより、制御対象のトルク指令信号から電動機の回転速度までの伝達関数の詳細な同定を行う。同定された伝達関数の最も小さい複素零点の絶対値を推定反共振周波数ωｚｅとして選ぶ。また、低周波領域のゲイン特性から総イナーシャＪｅを推定する。この推定反共振周波数ωｚｅと推定総イナーシャＪｅを用いて計算された二慣性系最適ゲインＫｏｐｔと、伝達関数の周波数特性とゲイン余裕と位相余裕とを用いて求められた限界ゲインＫｍａｘとのうち、小さい方のゲインを速度補償回路６０６の速度ゲインＫｖとして決定する。決定された速度ゲインＫｖを元に位置補償回路６０７の位置ゲインＫｐと位置積分ゲインＫｐＩを所定の計算式を用いて決定する。またフィードフォワード回路６０８のゲインパラメータも推定反共振周波数ωｚｅと推定総イナーシャＪｅを用いて計算し決定する。
【００１９】
【特許文献１】
特許第２８９０５２９号明細書（第２−４頁、第２図）
【特許文献２】
特開平１０−５６７９０号公報（第８−１２頁、第１図）
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、日本の特許第２８９０５２９号の第１の従来技術においては、複数のゲイン関係を一定に保ちながら電動機と制御対象との間で生じる共振状態を検知して最適な制御パラメータを決定していた。制御対象が共振周波数を持つ場合、共振周波数成分を抑圧するフィルタを挿入することにより制御パラメータの値をさらに大きくして応答性を上げることは可能であるが、このような調整方法では制御パラメータの調整として不十分であった。
【００２１】
また、日本の特開平１０−５６７９０号公報に開示された第２の従来技術においては、共振特性を有する制御対象に対して、制御パラメータを安定した設定とするため、制御対象の反共振周波数の推定値及び制御対象の周波数応答値を測定する必要がある。これらの値を得るためには、試験信号を与えて測定するなどの動作が必要であった。
【００２２】
本発明は、従来の技術における前述のように種々の問題を解決するものであり、共振周波数の存在する制御対象に対しても、制御対象の周波数特性を予め測定することなく、応答性の高い制御パラメータの調整を短時間で実現できる電動機の位置制御装置を提供することを目的とするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電動機の位置制御装置は、少なくとも位置制御部の比例ゲインと速度制御部の比例ゲインとを含む制御パラメータのセットを予め複数有しており、セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて電動機を制御したときの位置指令に対する電動機の応答状態の測定を順次行い、測定された応答状態に応じて好ましいセットを１つ選択して、選択されたセットの制御パラメータを装置に設定する。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置は、制御パラメータをセットで変更するので、調整回数を減らすことができ、短時間で制御パラメータを調整することができる。
【００２４】
また、本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、少なくとも位置制御部の比例ゲインと速度制御部の比例ゲインとを含む制御パラメータのセットを予め複数有しており、セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて電動機を制御したときの位置指令に対する電動機の応答状態の測定を、速度制御部の比例ゲインの低いセットから順次行い、振動持続を検知した時点で応答状態の測定を中止し、それまでの応答結果に基づいてセットの１つを選択して、選択されたセットの制御パラメータを設定する。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置は、振動持続を検知した時点で応答状態の測定を中止するので、調整回数を減らすことができ、短時間で制御パラメータを調整することができる。
【００２５】
また、本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、少なくとも位置制御部の比例ゲインと速度制御部の比例ゲインとを含む制御パラメータのセットを予め複数有しており、セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて電動機を制御したときの位置指令に対する電動機の応答状態の測定を順次行い、セットの選択として、振動持続を検知した場合は速度制御部の複数の比例ゲインにおける現在のセットより低いセットを次に選択し、持続発振を検知しない場合は速度制御部の複数の比例ゲインにおける現在のセットより高いセットを次に選択する。このようにセットの選択を繰り返すことにより、次に選択するセットがなくなった時点で、それまでの応答結果に基づいて好ましいセットを１つ選択し、選択されたセットの制御パラメータを設定する。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置は、調整回数を減らすことができるので、短時間で制御パラメータを調整することができる。
【００２６】
また、本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、少なくとも位置制御部の比例ゲインと速度制御部の比例ゲインとを含む制御パラメータのセットを予め複数有しており、セット選択し、選択されたセットの制御パラメータを用いて電動機を制御したときの位置指令に対する電動機の応答状態を測定し、この応答状態に応じて好ましい制御パラメータのセットを１つ選択している。そして、選択されたセットの制御パラメータを設定する場合に、外部から開始セットを指定できるよう構成されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、任意の開始セットを指定できるため、調整回数を減らすことができ、短時間で制御パラメータを調整することができる。
【００２７】
また、本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、少なくとも位置制御部の比例ゲインと速度制御部の比例ゲインを含む制御パラメータのセットを予め複数有しており、セットを選択し、選択されたセットの制御パラメータを用いて電動機を制御したときの位置指令に対する電動機の応答状態を測定し、この応答状態に応じて好ましい制御パラメータのセットを１つ選択している。そして、選択されたセットの制御パラメータを設定する場合に、外部から入力された負荷構成パターンに関連づけられた開始セットから応答状態を測定するよう構成されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、入力された負荷構成パターンに最適な開始セットが決定されているため、調整回数を減らすことができ、短時間で制御パラメータを調整することができる。
【００２８】
また、本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の振幅、あるいは電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分の振幅が第１の所定値以上である期間が第１の所定時間以上であることを検知したとき、直ちに現在のセットの速度制御部の比例ゲインより低い速度制御部の比例ゲインを持つセットの制御パラメータに設定するよう構成されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、制御パラメータ調整中に振動が発生した場合でも、確実に短時間で振動を収束させることができ安全な制御パラメータの調整ができる。
【００２９】
また、本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、位置指令値、速度指令値、検出位置、検出速度のうち少なくとも１つに基づいた、位置制御部の比例ゲインと速度制御部の比例ゲインとを少なくとも含む制御パラメータのセットを予め複数有している。そして、この位置制御装置は、セットを選択し、選択されたセットの制御パラメータを用いて電動機を制御したときの位置指令に対する電動機の応答状態を測定し、この応答状態に応じて好ましいセットを１つ選択し、選択されたセットの制御パラメータを設定する。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、位置指令値、速度指令値、検出位置、検出速度のうち少なくとも１つに基づいて制御パラメータを調整しているため、位置指令に対し優れた応答性を有する制御を実現できるように制御パラメータを調整することができる。
【００３０】
また、本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、少なくとも位置制御部の比例ゲインと速度制御部の比例ゲインとを含む制御パラメータのセットを予め複数有しており、セットを選択し、選択されたセットの制御パラメータを用いて電動機を制御したときの位置指令に対する電動機の応答状態を測定し、この応答状態に応じて好ましい制御パラメータのセットを１つ選択している。そして、選択されたセットの制御パラメータを設定した後、電動機を所定回数だけ制御して、振動しないかどうかを再確認するよう構成されているので、安定な制御パラメータを確実に設定できる。
【００３１】
また、本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、少なくとも位置制御部の比例ゲインと速度制御部の比例ゲインとを含む制御パラメータのセットを予め複数有しており、セットを選択し、選択されたセットの制御パラメータを用いて電動機を制御したときの位置指令に対する電動機の応答状態を測定し、この応答状態に応じて好ましい制御パラメータのセットを１つ選択している。そして、選択されたセットの制御パラメータを設定し、次に現在設定されている制御パラメータのうち少なくとも１つを固定し、残りの制御パラメータを変化させて、電動機を制御したときの位置指令に対する電動機の応答状態に応じて、変化させるパラメータを調整する。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、セットで制御パラメータを調整した後、さらに個別に各制御パラメータを調整するよう構成されているため、応答性の高い調整ができる。
【００３２】
また、本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、制御パラメータの調整過程で、外部から入力された目標指標を満足した時点で、制御パラメータの調整を停止し、その時点の制御パラメータを調整結果として設定するよう構成されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、短時間で制御パラメータの調整ができる。
【００３３】
また、本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、位置制御系内または速度制御系内のいずれかに配置されノッチ周波数可変なノッチフィルタと、検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分を減少させるようノッチフィルタのノッチ周波数を逐次修正するノッチ周波数修正部を具備している。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、制御対象の共振周波数による発振を抑圧するノッチフィルタを自動的に生成するため、制御対象の周波数応答を測定することなく応答性の高い制御パラメータの調整が可能となる。
【００３４】
また、本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、制御パラメータのセットが変化する時、変化直前のセットと変化直前のノッチ周波数を関連づけて記憶し、制御パラメータ調整部の出力である制御パラメータのセットが過去に選択されたセットに変化したとき、変化後のセットに関連づけて記憶されたノッチ周波数をノッチフィルタの周波数に設定し直すノッチ周波数記憶部が具備されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、制御パラメータ調整中に振動などでノッチフィルタのノッチ周波数が変化した場合でも、過去に選択されたセットで制御された時のノッチ周波数に確実に戻すことができる。
【００３５】
また、本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、ノッチ周波数記憶部を具備している。このノッチ周波数記憶部は、制御パラメータのセットが変化する時、変化直前のセットと変化直前のノッチ周波数を関連づけて記憶し、制御パラメータ調整部の出力である制御パラメータのセットが過去に選択されたセットに変化したとき、変化後のセットに関連づけて記憶されたノッチ周波数をノッチフィルタのノッチ周波数に設定し直し、その後所定時間の間ノッチフィルタのノッチ周波数の変更を禁止する。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、ノッチフィルタのノッチ周波数を過去に選択されたセットで制御された時点のノッチ周波数に戻した後、振動収束途中の振動によってノッチ周波数が変更されることを防ぐことができるため、ノッチ周波数を確実に戻すことができる。
【００３６】
また、本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の検出を指令に応じて検出期間を限定するように構成されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の誤検出がなくなり、応答性の高い制御パラメータの調整ができる。
また、本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の振幅が所定値以上であることを検知したとき、イナーシャ推定動作を一時停止するよう構成されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、イナーシャ推定動作を安定化させることができ、安定性を持つ制御パラメータの調整ができる。
発明の新規な特徴は添付の請求の範囲に特に記載したものに他ならないが、構成及び内容の双方に関して本発明は、他の目的や特徴と合わせて図面と共に以下の詳細な説明を読むことにより、より良く理解され評価されるであろう。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電動機の位置制御装置の好ましい実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００３８】
《実施の形態１》
図１は本発明の実施の形態１に係る電動機の位置制御装置の制御システムの構成を示すブロック図である。図１において、速度検出部２から電動機１の検出速度ωｍが出力される。検出速度ωｍは積分器３に入力され、検出位置θｍが算出される。位置制御部４には位置指令θｍ＊と検出位置θｍとの偏差が減算部で算出され入力される。位置制御部４は位置指令θｍ＊と検出位置θｍとの偏差を零に制御するための速度指令ωｍ＊を出力する。位置制御部４の具体的動作としては、例えば次式（４）に表されるように、差分θｍ＊−θｍを比例制御した結果を速度指令ωｍ＊として出力する。
【００３９】
【数４】
2004007955.tif 000006
【００４０】
式（４）において、Ｋｐｐは位置制御部４における比例ゲインである。
速度制御部５には速度指令ωｍ＊と検出速度ωｍとの偏差が減算部で算出され入力される。速度制御部５は速度指令ωｍ＊と検出速度ωｍとの偏差を零に制御するためのトルク指令τ１＊を電動機駆動部６に出力する。速度制御部５の具体的動作としては、例えば次式（５）に表されるように差分（ωｍ＊−ωｍ）を比例積分制御した結果をトルク指令τ１＊として出力する。
【００４１】
【数５】
2004007955.tif 000007
【００４２】
式（５）において、Ｋｖｐは速度制御部５の比例ゲインであり、Ｔｖｉは速度制御部５の積分時定数である。
電動機駆動部６は速度制御部５からのトルク指令τ１＊に応じて負荷７に連結された電動機１を駆動する。
第１の制御パラメータ調整部８には検出速度ωｍ、位置指令θｍ＊、及び位置指令θｍ＊と検出位置θｍとの位置偏差（θｍ＊−θｍ）が入力され、第１の制御パラメータ調整部８は位置制御部４及び速度制御部５の制御パラメータを設定する。
【００４３】
以下、第１の制御パラメータ調整部８の構成と動作について図２から図１０を参照しつつ詳細に説明する。
図２は第１の制御パラメータ調整部８の構成を示すブロック図である。
図２に示すように、第１の制御パラメータ調整部８は、ハイパスフィルタ８１、振動持続時間測定部８２、指令開始／完了検出部８３、コイン割れ回数／整定時間測定部８４、及び第１のステップ処理部８５を具備している。
【００４４】
まず、ハイパスフィルタ８１、振動持続時間測定部８２、指令開始／完了検出部８３、及びコイン割れ回数／整定時間測定部８４の動作について説明する。
図３はハイパスフィルタ８１と振動持続時間測定部８２の動作を説明するための動作波形の一例を示す波形図である。
【００４５】
ハイパスフィルタ８１は検出速度ωｍが入力され、検出速度ωｍに含まれる所定周波数以上の振動成分ｄｘを出力する。図３の（ａ）はハイパスフィルタ８１に入力される検出速度ωｍの時間変化を示す波形図であり、図３の（ｂ）はハイパスフィルタ８１の出力である振動成分ｄｘの時間変化を示す波形図である。
【００４６】
振動持続時間測定部８２は、図３の（ｂ）に示すように、振動成分ｄｘの振幅が所定値ｄ＿ｔｈ以上である継続時間（以後、振動持続時間ｔ＿ｖｉｂと記す）を計測する。振動成分ｄｘの振幅の所定値ｄ＿ｔｈは、例えば電動機１を位置制御したときに音が発生する時の速度検出値に含まれる振動成分の振幅値を予め求めておき、その振幅値を設定しておく。そして、計測された振動持続時間ｔ＿ｖｉｂが第１の所定時間Ｔ＿ｖｉｂ１以上であれば持続発振フラグを立てる。また、振動持続時間ｔ＿ｖｉｂが第１の所定時間Ｔ＿ｖｉｂ１より短い第２の所定時間Ｔ＿ｖｉｂ２以上であれば短時間発振フラグを立てる。第２の所定時間Ｔ＿ｖｉｂ２の値としては、発振時間として動作上許容できる程度の時間が望ましい。また、第１の所定時間Ｔ＿ｖｉｂ１の値としては、完全に発振したと判断できる時間が望ましい。
【００４７】
指令開始／完了検出部８３は、入力された位置指令θｍ＊から位置指令開始及び位置指令完了を検出する。位置指令θｍ＊の位置指令開始の検出は、例えば位置指令θ＊の時間変化を算出し、その算出値が０から非０（非０とは零でない値を言う）への変化を検知することにより可能である。また、位置指令θｍ＊の位置指令完了の検出は、例えば位置指令θ＊の時間変化を算出し、その算出値が非０から０への変化を検知することにより可能である。
【００４８】
図４はコイン割れ回数／整定時間測定部８４の動作を説明するための動作の一例を示す波形図である。図４は位置偏差（θｍ＊−θｍ）の時間変化を示す波形図である。コイン割れ回数／整定時間測定部８４は、図４に示すように、入力された位置偏差（θｍ＊−θｍ）と、指令開始／完了検出部８３からの検出信号に基づき、位置指令完了時から位置指令開始時までの期間において、位置偏差（θｍ＊−θｍ）が予め設定された整定幅ｐｅ＿ｔｈと交差する回数（以後、コイン交差回数ｎ＿ｃｒｏｓｓと記す）を計測する。ここで交差するとは、図４のＡ点、Ｂ点、Ｃ点のように、位置偏差（θｍ＊−θｍ）が、予め設定された整定幅ｐｅ＿ｔｈと比べて大きい値から小さい値へと変化すること、もしくはその逆の変化をすることを意味する。コイン交差回数ｎ＿ｃｒｏｓｓが所定回数Ｎｃ１を超えていたらコイン割れフラグを立てる。所定回数Ｎｃ１は２回が望ましい。また、位置指令完了時点から、位置偏差（θｍ＊−θｍ）が最初に予め設定された整定幅ｐｅ＿ｔｈ以下になるまでの時間（以後、整定時間ｔｃと記す）を計測する。
【００４９】
次に、第１の制御パラメータ調整手段８における第１のステップ処理部８５について説明する。
第１のステップ処理部８５は、例えば図５に示すようなセット番号（セットＮｏ．）が付けられた制御パラメータのセットを予め複数有している。図５において、Ｋｐｐ１、Ｔｖｉ１は検出速度ωｍが所定値ωｍ＿ｔｈより小さい時に設定する制御パラメータであり、Ｋｐｐ１は位置制御部４の比例ゲイン、Ｔｖｉ１は速度制御部５の積分時定数である。Ｋｐｐ２、Ｔｖｉ２は検出速度ωｍが所定値ωｍ＿ｔｈ以上の時に設定する制御パラメータであり、Ｋｐｐ２は位置制御部４の比例ゲイン、Ｔｖｉ２は速度制御部５の積分時定数である。Ｋｖｐは速度制御部５の比例ゲインである。図５において、速度制御部５の比例ゲインＫｖｐの値が低いセットからセット番号を付けている。即ち、図５においては、Ｋｖｐ１＜Ｋｖｐ２＜…＜ＫｖｐＮという関係を有している。
【００５０】
第１のステップ処理部８５は、例えば図６に示すような倍率設定表を有している。この表は後述する図８に示したフローチャートのステップ５ａ以降において使用する。図６において倍率設定値Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，・・・，ＫＭの小さい順に倍率番号を付けている。即ち、図６においては、Ｋ１＜Ｋ２＜…＜ＫＭという関係を有している。
【００５１】
以下、第１のステップ処理部８５の調整処理動作について、図７及び図８に示したフローチャートを用いて説明する。図７における最下部の”Ａ”は図８の最上部の”Ａ”につながっていることを示している。
ステップ１ａでは、セット番号＝１のセットを選択し、選択されたセット番号＝１の制御パラメータを位置制御部４及び速度制御部５に設定する。
ステップ１ａに続くステップ２ａには、図７に示すように、位置指令開始の検出結果に応じて２つの処理の流れを有する。
１つ目の処理の流れは、位置指令開始を検出した時の処理である。これは、図７のステップ２ａにおける左側に示したフローチャートである。ステップ２ａ−１における位置指令開始検出は、前述の通り、指令開始／完了検出部８３において行われる。位置指令開始を検出したとき、動作回数ｎを１増加させる。同時に振動持続時間測定部８２の振動持続時間ｔ＿ｖｉｂと、コイン割れ回数／整定時間測定部８４のコイン交差回数ｎ＿ｃｒｏｓｓを零にリセットする（ステップ２ａ−２）。
【００５２】
次に、ステップ２ａ−３において、動作回数ｎが所定回数ｍｖ１を超えたか否かを判断する。この所定回数ｍｖ１は予め設定されている。超えていたら、ステップ２ａ−４において、現在のセット番号と、持続発振フラグ、短時間発振フラグ、コイン割れフラグの各フラグ状態を関連づけて記憶する。次に、ステップ２ａ−５において、セット番号の値を１増加したセットを選択し、選択されたセットの制御パラメータを設定する。持続発振フラグと短時間発振フラグとコイン割れフラグをクリアして、動作回数ｎの初期化（ｎ＝１）を行う。ステップ２ａ−５においてセット番号の値を１増加すると、第１のステップ処理部８５が有する最大セット番号（Ｎ）を超える場合には、その状態がステップ２ａ−６において検出され、ステップ３ａへ移る。
【００５３】
ステップ２ａにおける２つ目の処理の流れは、図７のステップ２ａにおける右側に示したフローチャートであり、位置指令開始を検出せず持続発振フラグが立ったことを検知した時の処理である。持続発振フラグが立つとは、前述のように、計測された振動持続時間ｔ＿ｖｉｂが第１の所定時間Ｔ＿ｖｉｂ１以上であるときである。持続発振フラグの状態は前述の振動持続時間測定部８２から入力される。持続発振フラグが立ったことを検知したとき（ステップ２ａ−７）、現在のセット番号と、持続発振フラグ、短時間発振フラグ、及びコイン割れフラグの各フラグ状態とを関連づけて記憶する（ステップ２ａ−８）。次に、ステップ２ａ−９において、セット番号１を選択し、選択されたセットの制御パラメータを設定する。また、持続発振フラグと短時間発振フラグとコイン割れフラグをクリアし、動作回数ｎの初期化（ｎ＝１）を行い、振動持続時間測定部８２の振動持続時間ｔ＿ｖｉｂとコイン割れ回数／整定時間測定部８４のコイン交差回数ｎ＿ｃｒｏｓｓとを零にリセットする。そして、セット番号１を選択し、選択されたセットの制御パラメータを設定する。選択されたセットの制御パラメータを設定するのは、振動持続を検知した直後であり、振動を素早く抑制するための処理である。セット番号１の速度制御部５の比例ゲインＫｖｐは低く、この処理に最も適している。そして後述のステップ３ａに移るまで、振動持続時間測定部８２とコイン割れ回数／整定時間測定部８４の動作を一時停止させる。これは、発振収束過程では持続発振フラグと短時間発振フラグとコイン割れフラグを立てる必要がないからである。その後、ステップ２ａ−１０において、位置指令開始検出の動作回数ｎをカウントし、動作回数ｎが所定回数ｍｖ２を超えたと判断した場合、ステップ３ａへ移る。
【００５４】
図９は実施の形態１におけるセット番号と評価条件の結果の一例を示す表である。図９において、○がフラグが立っていないことを示しており、×はフラグが立っていることを示す。ステップ３ａでは、図９に示すようなステップ２ａで記憶された結果から、持続発振フラグと短時間発振フラグとコイン割れフラグがすべて立っていないセットの中で、速度制御部５の比例ゲインが最も高いセットを、選択するセットと判断する。図９に示した例の場合には、セット番号３を選択するセットと判断し、ステップ４ａに移る。
ステップ４ａでは、選択されたセットの制御パラメータを設定し、所定回数ｍｖ３だけ動作させ安定動作を確認する。動作回数が所定回数ｍｖ３に到達するまでに短時間発振フラグが立ったことを検出した場合には、図９に示すようなステップ２ａで記憶された評価条件の結果に基づき、持続発振フラグと短時間発振フラグとコイン割れフラグがすべて立っていないセットから現在選択されているセットを除いて、速度制御部５の比例ゲインが最も高いセットを新たに選択するセットと判断する。このステップ４ａにおける処理により、ステップ３ａで選択されたセットが安定動作性に欠ける場合、最適セットの再選択が可能となる。
【００５５】
続いて、ステップ５ａでは、より応答性の高い制御パラメータを設定する。現在設定されている制御パラメータのうち、検出速度ωｍが所定値ωｍ＿ｔｈより小さい時の位置制御部４の比例ゲインＫｐｐ１以外は固定する。そして、比例ゲインＫｐｐ１のみを変化させて電動機１の応答状態に基づいて調整する。比例ゲインＫｐｐ１の変化のさせ方は、図６に示すような倍率設定表から倍率設定値を選択し、ステップ４ａの終了時点で選択されているセットの位置制御部４の比例ゲインＫｐｐ１と選択された倍率設定値との積Ｋｐｐ１ｓを、検出速度ωｍが所定値ωｍ＿ｔｈより小さい時の位置制御部４の比例ゲインＫｐｐ１とすることにより行われる。
まず、倍率番号＝１とし、検出速度ωｍが所定値ωｍ＿ｔｈより小さい時の位置制御部４の比例ゲインＫｐｐ１ｓを、Ｋｐｐ１ｓ＝Ｋｐｐ１×Ｋ１として設定する。
【００５６】
ステップ４ａに続くステップ５ａには、図８に示すように、倍率番号＝１を選択した後において、位置指令開始の検出結果に応じて２つの処理の流れを有する。
１つ目の処理の流れは、位置指令開始を検出した時の処理である。これは、図８のステップ５ａにおける左側に示したフローチャートである。ステップ５ａ−２における位置指令開始検出は指令開始／完了検出部８３において行われる。位置指令の開始が検出されたとき、動作回数ｎを１増加させる。同時に振動持続時間測定部８２の振動持続時間ｔ＿ｖｉｂと、コイン割れ回数／整定時間測定部８４のコイン交差回数ｎ＿ｃｒｏｓｓを零にリセットする。また、その時点で測定された整定時間ｔｃが、同じ倍率番号を選択した状態で過去に測定された整定時間ｔｃより長い場合は、その時点で測定された整定時間ｔｃを同じ倍率番号での整定時間の最大値として更新する（ステップ５ａ−３）。
【００５７】
次に、ステップ５ａ−４において動作回数ｎが所定回数ｍｖ４を超えたか否かを判断する。この所定回数ｍｖ４は予め設定されている。動作回数ｎが所定回数ｍｖ４を越えていないとき、ステップ５ａ−２に戻る。動作回数ｎが所定回数ｍｖ４を超えていたとき、現在の倍率番号及び、持続発振フラグと短時間発振フラグとコイン割れフラグとの各フラグ状態と整定時間の最大値とを関連づけて記憶する（ステップ５ａ−５）。次に、ステップ５ａ−６において、倍率番号の値を１増加した倍率設定値を選択し、選択された倍率設定値を用いてＫｐｐ１ｓを計算して設定する。また、持続発振フラグと短時間発振フラグとコイン割れフラグをクリアし、動作回数ｎを初期化し（ｎ＝１）、整定時間の最大値をクリアする。ステップ５ａ−７において、倍率番号の値を１増加すると第１のステップ処理部８５が有する最大の倍率番号を超えると判断したときには、ステップ６ａへ移る。
【００５８】
ステップ５ａにおける２つ目の処理の流れは、位置指令開始を検出せず、持続発振フラグ、短時間発振フラグ、コイン割れフラグのいずれかのフラグが立ったことを検知した時の処理である。これは、図８のステップ５ａにおける右側に示したフローチャートである。
位置指令開始を検出せず、持続発振フラグ、短時間発振フラグ、コイン割れフラグのいずれかが立ったことが検知したとき、ステップ５ａ−９において、現在の倍率番号、持続発振フラグと短時間発振フラグとコイン割れフラグの各フラグ状態、及び整定時間の最大値を関連づけて記憶する。
【００５９】
次に、ステップ５ａ−１０において、倍率番号１を選択し、選択された倍率設定値を用いてＫｐｐ１を設定し、持続発振フラグと短時間発振フラグとコイン割れフラグをクリアし、動作回数ｎを初期化し（ｎ＝１）、振動持続時間測定部８２の振動持続時間ｔ＿ｖｉｂとコイン割れ回数／整定時間測定部８４のコイン交差回数ｎ＿ｃｒｏｓｓを零にリセットする。ここで、倍率番号１を選択するのは、持続発振フラグ、短時間発振フラグ、コイン割れフラグのいずれかが立っている不安定状態を素早く抑制するための処理である。
ステップ５ａ−１１において、位置指令開始検出の動作回数ｎをカウントし、動作回数ｎが所定回数ｍｖ５を超えたと判断した場合、ステップ６ａへ移る。
図１０は実施の形態１における倍率設定値と評価条件の結果の一例を示す表である。図１０において、○がフラグが立っていないことを示しており、×はフラグが立っていることを示す。
【００６０】
ステップ６ａでは、図１０に示すようなステップ５ａで記憶された結果から、持続発振フラグと短時間発振フラグとコイン割れフラグがすべて立っていないセットの中で、整定時間の最も短い倍率番号を選択する。そして、ステップ３ａの終了時に選択されたセットのＫｐｐ１と、ステップ６ａで選択された倍率番号の倍率設定値の積Ｋｐｐ１ｓを、検出速度ωｍが所定値ωｍ＿ｔｈより小さい時に設定する位置制御部４の比例ゲインとして決定して、第１のステップ処理部８５の調整処理動作が終了する。
【００６１】
上記の第１のステップ処理部８５の調整処理動作により、位置制御部４及び速度制御部５の制御パラメータが自動的に調整される。このように実施の形態１における第１の制御パラメータ調整部８が動作することにより、振動やコイン割れを生じさせることなく、整定時間の最も短い制御パラメータが設定されるため、優れた応答性を有する電動機の位置制御装置を提供することができる。
なお、実施の形態１における第１の制御パラメータ調整部８の調整動作において、図８に示したステップ５ａ以降のステップで、検出速度ωｍが所定値ωｍ＿ｔｈより小さい時の位置制御部４の比例ゲイン設定値Ｋｐｐ１ｓが、検出速度ωｍが所定値ωｍ＿ｔｈ以上の時の位置制御部４の比例ゲインＫｐｐ２より大きくなる場合がある。この場合には、比例ゲインＫｐｐ２から比例ゲイン設定値Ｋｐｐ１ｓへの切り替えを、所定時間かけて徐々に切り換える。比例ゲインＫｐｐ２と比例ゲイン設定値Ｋｐｐ１ｓとの差が大きいと切り替え時に値の変化が急激になり振動成分が生じやすいからである。
【００６２】
上記のように本発明の実施の形態１の電動機の位置制御装置は、位置制御部４の比例ゲインと速度制御部５の比例ゲイン等を含む制御パラメータをセットとして持ち、最適な制御パラメータのセットを選択するよう調整を行う構成である。このため、実施の形態１の電動機の位置制御装置においては、電動機の制御応答性を測定する回数を減らすことができ、短時間で制御パラメータの調整が可能となる。
【００６３】
また、本発明の実施の形態１の電動機の位置制御装置は、電動機の動作状態に応じて制御パラメータを切り替えるよう制御パラメータを調整するため、位置指令完了後、位置指令と検出位置との偏差をより短時間で零に近づける制御パラメータの調整が可能となる。
【００６４】
《実施の形態２》
以下、本発明に係る実施の形態２の電動機の位置制御装置について図１１から図１４を用いて説明する。図１１は本発明の実施の形態２に係る電動機の位置制御装置の制御システムの構成を示すブロック図である。実施の形態２の説明において、前述の実施の形態１における要素と同じ構成、機能を有するものには同じ番号を付して、その説明は省略する。実施の形態２の電動機の位置制御装置において、前述の実施の形態１の構成と異なるところは、第１の制御パラメータ調整部８の代わりに第２の制御パラメータ調整部９が設けられていることである。
【００６５】
図１２は第２の制御パラメータ調整部９の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、第２の制御パラメータ調整部９は実施の形態１における第１の制御パラメータ調整部８と同様に、ハイパスフィルタ８１、振動持続時間測定部８２、指令開始／完了検出部８３、及びコイン割れ回数／整定時間測定部８４を具備している。第２の制御パラメータ調整部９の構成において、前述の第１の制御パラメータ調整部８の構成と異なるところは、第１のステップ処理部８５の代わりに、第２のステップ処理部９５が設けられていることである。
【００６６】
以下、実施の形態２における第２のステップ処理部９５について説明する。
第２のステップ処理部９５は、第１のステップ処理部８５と同様、例えば図５に示したようなセット番号が付された制御パラメータのセットを予め複数有している。また、第２のステップ処理部９５は、第１のステップ処理部８５と同様、例えば図６に示したような倍率設定表を有している。
第２のステップ処理部９５の調整処理動作を、図１３及び図１４に示したフローチャートを用いて説明する。図１３における最下部の”Ａ”は図１４における最上部の”Ａ”につながっている。
【００６７】
第２のステップ処理部９５の調整処理動作におけるステップ１ｂ、ステップ３ｂ、ステップ４ｂ、ステップ５ｂ、及びステップ６ｂは、それぞれ実施の形態１で説明したステップ１ａ、ステップ３ａ、ステップ４ａ、ステップ５ａ、及びステップ６ａと同様の処理を行うため、それらの処理の説明は省略する。
ステップ１ｂに続くステップ２ｂには、図１３に示すように、位置指令開始の検出結果に応じて２つの処理の流れを有する。
【００６８】
１つ目の処理の流れは、位置指令開始を検出した時の処理である。これは、図１３のステップ２ｂにおける左側に示したフローチャートである。ステップ２ｂ−１における位置指令開始検出は、指令開始／完了検出部８３において行われる。位置指令開始が検出されたとき、動作回数ｎを１増加させる。同時に振動持続時間測定部８２の振動持続時間ｔ＿ｖｉｂと、コイン割れ回数／整定時間測定部８４のコイン交差回数ｎ＿ｃｒｏｓｓを零にリセットする（ステップ２ｂ−２）。
【００６９】
次に、ステップ２ｂ−３において、動作回数ｎが所定回数ｍｖ１を超えたか否かを判断する。この所定回数ｍｖ１は予め設定されている。動作回数ｎが所定回数ｍｖ１を超えていたとき、現在のセット番号及び、持続発振フラグと短時間発振フラグとコイン割れフラグの各フラグ状態を関連づけて記憶する（ステップ２ｂ−４）。ステップ２ｂ−５において、次のセットを選択し、選択されたセットの制御パラメータを設定し、持続発振フラグと短時間発振フラグとコイン割れフラグをクリアし、動作回数ｎの初期化（ｎ＝１）を行う。
【００７０】
ステップ２ｂ−５における次のセットの選択は、以下の通り行われる。この１つ目の処理の流れは、持続発振フラグが立っていない時のみ行われる。持続発振フラグが立った時の処理については後述する。１つ目の処理の流れは持続発振フラグが立っていない時であるため、ステップ２ｂ−５におけるセットの選択は、セット番号のより大きいセットを選択する。したがって、１つ目の処理の流れにおいては、応答性を高めることができる可能性がある。そこで、次のセットとして、現在のセット番号と、過去に選択したセットでかつ持続発振フラグが立ったと記憶しているセットの中で最も小さいセット番号との間にあるセット番号を選択する。次のセットとしては、特に、現在のセット番号と上記のように最も小さいセット番号の丁度真ん中に近いセット番号が望ましい。もし、過去に選択したセットでかつ持続発振フラグが立ったと記憶しているセットが存在しない場合には、現在のセット番号と最も大きいセット番号との間にあるセット番号を選択する。この場合も２つのセット番号の丁度真ん中に近いセット番号を選択することが望ましい。
【００７１】
ステップ２ｂにおける２つ目の処理の流れは、図１３のステップ２ｂにおける右側に示したフローチャートであり、位置指令開始を検出せず持続発振フラグが立ったことを検知した時の処理である。持続発振フラグの状態は前述の振動持続時間測定部８２から入力される。持続発振フラグが立ったことを検知したとき（ステップ２ｂ−６）、現在のセット番号と、持続発振フラグ、短時間発振フラグ、及びコイン割れフラグの各フラグ状態とを関連づけて記憶する（ステップ２ｂ−７）。次に、ステップ２ａ−８において、セット番号１を選択し、選択されたセットの制御パラメータを設定し、持続発振フラグと短時間発振フラグとコイン割れフラグをクリアし、動作回数ｎの初期化し（ｎ＝１）、そして振動持続時間測定部８２の振動持続時間ｔ＿ｖｉｂとコイン割れ回数／整定時間測定部８４のコイン交差回数ｎ＿ｃｒｏｓｓとを零にリセットする。そして、セット番号１を選択し、選択されたセットの制御パラメータを設定する。選択されたセットの制御パラメータを設定するのは、振動持続を検知した直後であり、振動を素早く抑制するための処理である。セット番号１の速度制御部５の比例ゲインＫｖｐは低く、この処理に最も適している。そして、振動持続時間測定部８２とコイン割れ回数／整定時間測定部８４の動作を一時停止させる。これは、発振収束過程では持続発振フラグと短時間発振フラグとコイン割れフラグを立てる必要がないからである。その後、ステップ２ｂ−９において、動作回数ｎが所定回数ｍｖ２を超えたか否かが判断される。ステップ２ｂ−１０において、動作回数ｎが所定回数ｍｖ２を超えたと判断した場合、次のセットを選択し、選択されたセットの制御パラメータを設定し、持続発振フラグと短時間発振フラグとコイン割れフラグをクリアし、動作回数ｎの初期化（ｎ＝１）を行う。
【００７２】
ステップ２ｂ−１０における次のセットの選択は、以下の通り行う。持続発振フラグが立ったのは、制御パラメータを高く設定しすぎたためと推測される。したがって、安定動作するセット番号はより小さいセットであると推測される。そこで、次のセットとしては、持続発振フラグが立ったことを検知したときのセット番号と、過去に選択したセットでかつ持続発振フラグが立っていないと記憶しているセットの中で最も大きいセット番号との間にあるセット番号を選択する。特に、上記の２つのセット番号の丁度真ん中に近いセット番号が望ましい。もし、過去に選択したセットでかつ持続発振フラグが立っていないと記憶しているセットが存在しない場合は、持続発振フラグが立ったのを検知したときのセット番号と、最も小さいセット番号との間にあるセット番号を選択する。この場合も２つのセット番号の丁度真ん中に近いセット番号を選択することが望ましい。
【００７３】
上記のように、ステップ２ｂにおいて、位置指令開始を検出した時の処理と、持続発振フラグが立ったことを検知した特の処理を続けていくと、次に選択するセットが存在しない場合が起きる（ステップ２ｂ−１１）。この状態の時にステップ３ｂへ移る。
【００７４】
実施の形態２におけるステップ３ｂ以降の調整処理動作は、前述の実施の形態１におけるステップ３ａ以降の調整処理動作と同じである。すなわち、図１４に示すように、ステップ３ｂ→ステップ４ｂ→ステップ５ｂ→ステップ６ｂの順に、実施の形態１におけるステップ３ａ、ステップ４ａ、ステップ５ａ、ステップ６ａと同じ処理を行い、第２のステップ処理部９５の調整処理動作が終了する。
上記のように、実施の形態２においては、位置制御部４及び速度制御部５の制御パラメータが自動的に調整される。この結果、実施の形態２の電動機の位置制御装置においては、振動やコイン割れを生じることがなく、整定時間の最も短い制御パラメータが設定されるため、優れた応答性を得る調整を実現している。
【００７５】
なお、実施の形態２における第２の制御パラメータ調整部９の調整処理動作において、図１４に示したステップ５ｂ以降のステップで、検出速度ωｍが所定値ωｍ＿ｔｈより小さい時の位置制御部４の比例ゲイン設定値Ｋｐｐ１ｓが、検出速度ωｍが所定値ωｍ＿ｔｈ以上の時の位置制御部４の比例ゲインＫｐｐ２より大きくなる場合がある。この場合には、比例ゲインＫｐｐ２から比例ゲイン設定値Ｋｐｐ１ｓへの切り替えを、所定時間かけて徐々に切り換える。比例ゲインＫｐｐ２と比例ゲイン設定値Ｋｐｐ１ｓとの差が大きいと切り替え時の変化が急激になり振動成分が生じやすいからである。
【００７６】
上記のように本発明の実施の形態２の電動機の位置制御装置は、位置制御部の比例ゲインと速度制御部の比例ゲイン等を含む制御パラメータをセットとして持ち、最適な制御パラメータのセットを選択するよう調整を行うため、電動機の制御応答性を測定する回数を減らすことができ、短時間で制御パラメータの調整が可能となる。
また、本発明の実施の形態２の電動機の位置制御装置は、選択されたセットのパラメータを用いて電動機１の応答状態を測定するステップ２ｂにおいて、次に選択するセットを効率よく選ぶことによって、選択するセットの数を少なくすることができる。この結果、実施の形態２においては、制御パラメータの調整を短時間で行うことができる。
【００７７】
また、本発明の実施の形態２の電動機の位置制御装置は、電動機の動作状態に応じて制御パラメータを切り替えるよう制御パラメータを調整するため、位置指令完了後、位置指令と検出位置との偏差をより短時間で零に近づける制御パラメータの調整が可能となる。
【００７８】
《実施の形態３》
以下、本発明に係る実施の形態３の電動機の位置制御装置について図１５から図１７を用いて説明する。図１５は本発明の実施の形態３に係る電動機の位置制御装置の制御システムの構成を示すブロック図である。実施の形態３の説明において、前述の実施の形態１における要素と同じ構成、機能を有するものには同じ番号を付して、その説明は省略する。実施の形態３の電動機の位置制御装置において、前述の実施の形態１の構成と異なるところは、第１の制御パラメータ調整部８の代わりに第３の制御パラメータ調整部１０が設けられていることである。
【００７９】
図１６は第３の制御パラメータ調整部１０の構成を示すブロック図である。図１６に示すように、第３の制御パラメータ調整部１０は実施の形態１における第１の制御パラメータ調整部８と同様に、ハイパスフィルタ８１、振動持続時間測定部８２、指令開始／完了検出部８３、及びコイン割れ回数／整定時間測定部８４を具備している。第３の制御パラメータ調整部１０の構成において、前述の第１の制御パラメータ調整部８の構成と異なるところは、第１のステップ処理部８５の代わりに第３のステップ処理部１０５が設けられていることである。
【００８０】
以下、実施の形態３における第３のステップ処理部１０５について説明する。
第３のステップ処理部１０５は、第１のステップ処理部８５と同様、例えば図５に示したようなセット番号が付された制御パラメータのセットを予め複数有している。また、第３のステップ処理部１０５は、第１のステップ処理部８５と同様、例えば図６に示したような倍率設定表を有している。
【００８１】
第３のステップ処理部１０５の調整処理動作を、図１７に示したフローチャートを用いて説明する。
図１７に示すように、実施の形態３においては、ステップ１ｃ→ステップ２ｃ→ステップ３ｃ→ステップ４ｃ→ステップ５ｃ→ステップ６ｃの順に調整処理が行われている。この調整処理において、ステップ２ｃ、ステップ３ｃ、ステップ４ｃ、ステップ５ｃ、及びステップ６ｃは、前述の実施の形態１で説明したステップ２ａ、ステップ３ａ、ステップ４ａ、ステップ５ａ、及びステップ６ａと同じ処理が行われるため、これらの処理については説明を省略する。
【００８２】
前述の実施の形態１における第１のステップ処理部８５の動作において、ステップ１ａで最初のセットの選択を、速度制御ゲインＫｖｐの最も低いセット番号１としている。しかしながら、例えば電動機１及び電動機１によって駆動される負荷８が共に剛体であり、互いにバネ定数の大きいもので連結されているような場合には、低い共振周波数がないため、速度制御部５の比例ゲインを十分上げて設定して、高い応答性を得ることができる。したがって、このような場合には、最初のセットの選択時に、途中のセット番号を与えてやれば、応答性のよいセットの選択が短時間で可能となる。そこで、実施の形態３の電動機の位置制御装置では、調整処理動作のステップ１ｃにおいて、外部から指定された開始セット番号を最初のセットとして選択し、選択されたセットの制御パラメータを位置制御部４及び速度制御部５に設定する。
【００８３】
このように実施の形態３の電動機の位置制御装置においては、位置制御部の比例ゲインと速度制御部の比例ゲインを含む制御パラメータをセットとして持ち、外部から指定された開始セット番号から調整処理動作を始めている。実施の形態３においては、このように制御パラメータの調整処理動作を行うため、電動機の制御応答性の測定回数を減らすことができ、短時間で制御パラメータの調整が可能となる。
【００８４】
また、本発明の実施の形態３の電動機の位置制御装置は、電動機の動作状態に応じて制御パラメータを切り替えるよう制御パラメータを調整するため、位置指令完了後、位置指令と検出位置との偏差をより短時間で零に近づける制御パラメータの調整が可能となる。
【００８５】
《実施の形態４》
以下、本発明に係る実施の形態４の電動機の位置制御装置について図１８から図２０を用いて説明する。図１８は本発明の実施の形態４に係る電動機の位置制御装置の制御システムの構成を示すブロック図である。実施の形態４の説明において、前述の実施の形態１から実施の形態３における要素と同じ構成、機能を有するものには同じ番号を付して、その説明は省略する。実施の形態４の電動機の位置制御装置において、前述の実施の形態３の構成と異なるところは、負荷構成パターン入力部１１が設けられていることである。
【００８６】
以下、実施の形態４における負荷構成パターン入力部１１について図を用いて説明する。
負荷構成パターン入力部１１は、例えば図１９に示すような装置構成と開始セット番号とを関連づけた表を有している。装置構成とは、電動機１とこの電動機１によって駆動される負荷８とがどのように連結されているかを表すものである。例えば、図２０に示すように、負荷７はボールねじ２０に取り付けられており、電動機１はボールねじ２０の軸にタイミングベルト２１を介して連結されている。この場合の装置構成を、「ボールねじ＋タイミングベルト」とする。図１９に示す表は予め作成され記憶されている。このような表の作成方法としては、例えば該当する装置構成の場合の共振周波数の一般的な分布に基づいて、開始セット番号を決める。共振周波数が高いと判断される場合は開始セット番号を高くし、共振周波数が低いと判断される場合は開始セット番号を低くする。
【００８７】
負荷構成パターン入力部１１の動作は、外部から装置構成の情報が入力がされると、図１９に示すような表に基づいて開始セット番号を第３の制御パラメータ調整部１０ｋへ出力する。第３の制御パラメータ調整部１０ｋは、前述の実施の形態３で説明した制御パラメータの調整処理動作を行う。
上記のように実施の形態４の電動機の位置制御装置においては、装置構成が入力されるよう構成されているため、制御パラメータの調整処理動作を関連づけられた開始セットから始められるため、電動機の制御応答性を測定する回数を減らすことができ、短時間で制御パラメータの調整が可能となる。
【００８８】
《実施の形態５》
以下、本発明に係る実施の形態５の電動機の位置制御装置について図２１と図２２を用いて説明する。図２１は本発明の実施の形態５に係る電動機の位置制御装置の制御システムの構成を示すブロック図である。実施の形態５の説明において、前述の実施の形態１における要素と同じ構成、機能を有するものには同じ番号を付して、その説明は省略する。実施の形態５の電動機の位置制御装置において、前述の実施の形態１の構成と異なるところは、第１の制御パラメータ調整部８の代わりに第４の制御パラメータ調整部１２が設けられていることである。
【００８９】
図２２は第４の制御パラメータ調整部１２の構成を示すブロック図である。図２２に示すように、第４の制御パラメータ調整部１２は実施の形態１における第１の制御パラメータ調整部８と同様に、ハイパスフィルタ８１、振動持続時間測定部８２、指令開始／完了検出部８３、及びコイン割れ回数／整定時間測定部８４を具備している。第４の制御パラメータ調整部１２の構成において、前述の第１の制御パラメータ調整部８の構成と異なるところは、第１のステップ処理部８５の代わりに第４のステップ処理部１１５が設けられていることである。
【００９０】
以下、実施の形態５における第４のステップ処理部１１５について説明する。
第４のステップ処理部１１５は、前述の実施の形態１における第１のステップ処理部８５と同様の動作を行うとともに、電動機１の応答の測定過程において測定結果が外部から入力された目標仕様を満たした場合には、その時点で設定されている制御パラメータを調整結果として、調整処理動作を終了するよう構成されている。
このように、実施の形態５では、制御パラメータの調整処理動作の途中において、外部から入力された目標仕様を満たした時点で調整処理動作を終了するので調整処理時間の短縮を図ることが可能となる。
【００９１】
《実施の形態６》
以下、本発明に係る実施の形態６の電動機の位置制御装置について図２３から図２５を用いて説明する。図２３は本発明の実施の形態６に係る電動機の位置制御装置の制御システムの構成を示すブロック図である。実施の形態６の説明において、前述の実施の形態１における要素と同じ構成、機能を有するものには同じ番号を付して、その説明は省略する。実施の形態６の電動機の位置制御装置において、前述の実施の形態１の構成と異なるところは、ノッチフィルタ１３、ノッチ周波数修正部１４、及びノッチ周波数記憶部１５が設けられていることである。
【００９２】
ノッチフィルタ１３には、速度制御部５の出力であるトルク指令τ１＊が入力され、フィルタ処理した結果を新たなトルク指令τ２＊として電動機駆動部６に出力する。電動機駆動部６はトルク指令τ２＊に応じて電動機１を駆動する。
また、検出速度ωｍがノッチ周波数修正部１４に入力され、検出速度ωｍに含まれる所定周波数以上の周波数成分が減少するようノッチフィルタ１３のノッチ周波数ｆｎを逐次修正する。ノッチ周波数記憶部１５の動作については後述する。
【００９３】
ノッチ周波数修正部１４の具体的な動作の一例について図２４を用いて説明する。図２４はノッチ周波数修正部１４の構成の一例を示すブロック図である。ノッチ周波数修正部１４は、ハイパスフィルタ１４１、基準信号発生部１４２、ノッチフィルタ１４３、及び適応部１４４を具備している。ノッチ周波数修正部１４のノッチフィルタ１４３はノッチフィルタ１３と同じ構成を有している。
【００９４】
以下、上記のように構成されたノッチ周波数修正部１４の動作について説明する。
検出速度ωｍがノッチ周波数修正部１４に入力されると、検出速度ωｍはハイパスフィルタ１４１に通され、ハイパスフィルタ１４１は検出速度ωｍに含まれる振動成分ｄｘを加算器１４５に出力する。基準信号生成部１４２は基準信号ｒを出力される。基準信号ｒと振動成分ｄｘは、加算器１４５に入力されて加算値ｘがノッチフィルタ１４３に入力される。ノッチフィルタ１４３はフィルタ処理した信号ｙを出力する。そして、ノッチフィルタ１４３からの信号ｙと基準信号ｒとが減算器１４６に入力され、これらの偏差ｅが、適応部１４４に入力される。適応部１４４では、偏差ｅが減少するようノッチ周波数ｆｎを逐次修正していく。ノッチ周波数ｆｎの修正としては、たとえば公知の勾配法を用いて実現できる。勾配法を記載した文献としては、谷萩隆嗣著（Ｔａｋａｓｈｉ　Ｙａｈａｇｉ）、“ディジタル信号処理の理論３（Ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　３）”、初版、株式会社コロナ社、１９８６年１２月１０日発行、ｐ１６５−ｐ１６６がある。
適応部１４４からのノッチ周波数ｆｎは、ノッチ周波数修正部１４のノッチフィルタ１４３に設定されると同時にノッチフィルタ１３にも設定される。基準信号生成部１４２では、例えば振動成分ｄｘが減少した結果である零を示す信号が出力される。
【００９５】
実施の形態６において、第１の制御パラメータ調整部８の構成要素である振動持続時間測定部８２（図２参照）が持続発振フラグを立てるための基準時間である所定時間Ｔ＿ｖｉｂ１の設定方法について図２５を用いて説明する。
【００９６】
図２５はノッチ周波数修正部１４の動作時の波形を示している。図２５の（ａ）は検出速度ωｍの時間変化を示し、（ｂ）は検出速度ωｍに含まれる振動成分ｄｘの時間変化を示し、（ｃ）はノッチ周波数ｆｎの時間変化を示す。ノッチ周波数修正部１４は振動成分ｄｘが生じてから修正動作を始めるため、修正動作完了までの期間には必ず振動成分ｄｘが現れる。図２５の（ｂ）に示すように振動成分ｄｘが生じた期間が振動持続時間ｔ＿ｖｉｂである。ノッチ周波数修正部１４の修正動作完了後は、ノッチフィルタ１３によって振動成分ｄｘが抑制されるため、第１の制御パラメータ調整部８の調整処理動作においてセット番号をさらに上げて応答性を上げることができる。しかし、前述の実施の形態１で説明したように、第１の制御パラメータ調整部８が測定している振動成分ｄｘの振動持続時間ｔ＿ｖｉｂが所定時間Ｔ＿ｖｉｂ１を超えると持続発振フラグを立ててその時点のセットより応答性を上げられなくなる。このため、ノッチ周波数修正部１４はノッチ周波数ｆｎの修正中に発生する振動を無視する必要がある。したがって、ノッチ周波数修正部１４の修正動作時間を予め調べておき、それよりも長い時間を所定時間Ｔ＿ｖｉｂ１に設定するのが望ましい。
【００９７】
また、ノッチ周波数修正部１４がノッチ周波数を修正している最中は応答状態が振動的になるなど乱れが生じるため、そのセットにおける定常時の応答状態とは判断できない。したがって、短時間発振フラグを立てるかどうかの判断と、コイン割れフラグを立てるかどうかの判断は安定した動作中に判断する必要がある。ノッチ周波数修正部１４がノッチ周波数修正動作するのは制御パラメータが変化した時である。第１の制御パラメータ調整部８はセットを変更してから所定回数ｍｖ１の動作後に次のセットを選択する。セット変更後から次のセットを選択するまでの間で、所定回数ｍｖ１より少ない所定回数ｍｖ６を動作させた後に、短時間発振フラグを立てるかどうかの判断と、コイン割れフラグを立てるかどうかの判断を行う。これによってそのセットにおける定常時の応答状態を測定することができる。
【００９８】
次に、ノッチ周波数記憶部１５の動作について説明する。ノッチ周波数記憶部１５は、第１の制御パラメータ調整部８の構成要素である第１のステップ処理部８５（図２参照）が、図７に示すステップ２ａにおいて、セット番号とともに各フラグの状態を記憶する時に、その時点でノッチフィルタ１３に設定されているノッチ周波数ｆｎをセット番号に関連付けて記憶する。そして、第１の制御パラメータ調整部８の構成要素である第１のステップ処理部８５が、ステップ２ａにおいてセット選択時に、そのセットに関連づけられたノッチ周波数ｆｎが記憶されている場合は、記憶されたノッチ周波数ｆｎをノッチフィルタ１３、ノッチ周波数修正部１４のノッチフィルタ１４３、及び適応部１４４に設定する。このようにノッチ周波数ｆｎを設定することにより、ノッチフィルタ１３，１４３の状態をそのセットにおいて過去に記憶した状態に復元できる。
【００９９】
また、実施の形態６においては、ノッチ周波数ｆｎがノッチフィルタ１３、ノッチ周波数修正部１４のノッチフィルタ１４３、及び適応部１４４に設定された後、所定時間経過するまでノッチ周波数ｆｎの変更を禁止している。第１の制御パラメータ調整部８は振動持続状態を検知して、一旦セット番号１の制御パラメータで駆動して振動を収束させる時、振動収束途中の振動成分に適応部１４４が反応し、ノッチフィルタ１３、ノッチ周波数修正部１４のノッチフィルタ１４３、及び適応部１４４に設定したノッチ周波数ｆｎを再修正してしまうことが起こりうる。したがって、ノッチ周波数ｆｎをノッチフィルタ１３、ノッチ周波数修正部１４のノッチフィルタ１４３、及び適応部１４４に設定した後、所定時間の間はノッチ周波数ｆｎの変更を禁止することによって、ノッチ周波数ｆｎの適正な修正を確実に行うことができる。
【０１００】
上記のように本発明に係る実施の形態６の電動機の位置制御装置は、検出速度ωｍに含まれる振動成分ｄｘを減少させるノッチフィルタ１３が自動的に機能するため、電動機１の制御系における共振周波数など周波数特性を予め測定することなく振動を抑えることができる。結果として第１の制御パラメータ調整部８は制御対象の共振を考慮した上での応答性よい制御パラメータの調整が可能となる。
なお、実施の形態６の電動機の位置制御装置においては、ノッチ周波数修正部１４の入力を検出速度ωｍとしたが、検出位置θｍ、トルク指令τ１＊を入力としても同様の効果が得られる。
【０１０１】
《実施の形態７》
以下、本発明に係る実施の形態７の電動機の位置制御装置について図２６から図２８を用いて説明する。
実施の形態７の電動機の位置制御装置のシステム構成は、前述の図１に示した実施の形態１のシステム構成と同じである。実施の形態１においては、検出速度ωｍに含まれる振動成分ｄｘの振幅を常時測定する構成で説明したが、振動成分ｄｘの振幅を所定期間は測定しないよう構成してもよい。
【０１０２】
以下、図２６、図２７及び図２８を用いて説明する。実施の形態７の説明において、前述の実施の形態１における要素と同じ構成、機能を有するものには同じ番号を付して、その説明は省略する。
図２６は実施の形態７における（ａ）位置指令値θｍ＊、（ｂ）位置指令値θｍ＊の微分値、（ｃ）検出速度ωｍ、（ｄ）振動成分ｄｘ、及び（ｅ）位置指令値θｍ＊の加速度の変化の時間変化の第１の例を示す波形図である。図２７は実施の形態７における（ａ）位置指令値θｍ＊、（ｂ）位置指令値θｍ＊の微分値、（ｃ）検出速度ωｍ、（ｄ）振動成分ｄｘ、及び（ｅ）位置指令値θｍ＊の加速度の変化の例の時間変化の第２の例を示す波形図である。図２８は実施の形態７における（ａ）位置指令値θｍ＊、（ｂ）位置指令値θｍ＊の微分値、（ｃ）検出速度ωｍ、（ｄ）振動成分ｄｘ、及び（ｅ）位置指令値θｍ＊の加速度の変化の時間変化の第３の例を示す波形図である。
【０１０３】
図２６の（ａ）に示すような位置指令値θｍ＊において、制御される電動機がほぼ位置指令θｍ＊に追従できていると仮定すると、図２６の（ｂ）に示される位置指令値θｍ＊の微分値と、図２６の（ｃ）に示される検出速度ωｍはほぼ同じ波形となる。
検出速度ωｍの振動成分ｄｘを抽出するために、検出速度ωｍをハイパスフィルタに通した結果が図２６の（ｄ）に示した振動成分ｄｘの波形である。図２６の（ｃ）には振動成分がないが、図２６の（ｄ）には振動成分ｄｘが生じている。これは検出速度ωｍの加速度の変化点に高調波成分が含まれており、これが抽出された結果である。図２６の（ａ）に示されるような位置指令値θｍ＊で電動機が制御されて、実施の形態１で説明した制御パラメータの調整処理動作を行う場合、常時検出速度ωｍに含まれる振動成分ｄｘが監視されている。このため、図２６の（ｄ）に示すような検出速度ωｍの加速度の変化点に含まれる高調波成分を発振による振動と誤判断する可能性がある。
【０１０４】
図２６の（ｄ）と（ｅ）に示すように、位置指令値θｍ＊の加速度の変化が大きな値を示す時点からの所定期間と、振動成分ｄｘが大きな振幅を生じる期間とが一致している。そこで、位置指令値θｍ＊の加速度の変化点から所定期間を除いた期間における検出速度ωｍに含まれる振動成分ｄｘのみを監視することにより、誤判断を防止することが可能となる。
次に、図２７の（ａ）に示すような位置指令値θｍ＊において、図２７の（ｂ）に示すように位置指令値θｍ＊の微分値が方形波でかつノイズが乗っている場合を考える。
制御される電動機１がほぼ位置指令値θｍ＊に追従できていると仮定すると、図２７の（ｂ）に示した位置指令値θｍ＊の微分値と、図２７の（ｃ）に示した検出速度ωｍはほぼ同じ波形となる。検出速度ωｍの振動成分ｄｘを抽出するために検出速度ωｍをハイパスフィルタに通した結果が、図２７の（ｄ）である。図２７の（ｅ）は位置指令値θｍ＊の加速度の変化を算出したものである。ノイズの影響により、位置指令値θｍ＊の加速度の変化と振動成分ｄとの相関をとることは困難である。
【０１０５】
図２７の（ｂ）と（ｄ）から分かるように、位置指令開始時点及び位置指令終了時点からの所定期間と、振動成分ｄｘが大きな振幅を生じる期間と一致している。図２７の（ａ）に示されるような位置指令値θｍ＊で電動機が制御され、実施の形態１で説明した制御パラメータの調整処理動作を行う場合、常時検出速度ωｍに含まれる振動成分ｄｘを監視している。このため、図２７の（ｄ）に示すような検出速度ωｍの加速度の変化点に含まれる高調波成分を、発振による振動と誤判断する可能性がある。このような場合、位置指令開始時点及び位置指令終了時点からの所定期間を除いた期間の検出速度ωｍに含まれる振動成分ｄｘのみを監視することにより誤判断を防止することが可能となる。
【０１０６】
次に、図２８の（ａ）に示すような位置指令値θｍ＊において、図２６の（ａ）と同じ位置指令値θｍ＊にノイズが乗っている場合を考える。制御される電動機がほぼ位置指令θｍ＊に追従できていると仮定すると、図２８の（ｂ）に示した位置指令値θｍ＊の微分値と、図２８の（ｃ）に示した検出速度ωｍはほぼ同じ波形となる。検出速度ωｍの振動成分ｄｘを抽出するために検出速度ωｍをハイパスフィルタに通した結果が図２８の（ｄ）である。図２８の（ｅ）は位置指令値θｍ＊の加速度の変化を算出したものである。ノイズの影響により、位置指令値θｍ＊の加速度の変化と振動成分ｄｘとの相関をとることは困難である。
【０１０７】
図２８の（ｄ）の波形から分かるように、位置指令がある期間及び位置指令終了時点からの所定期間に振動成分ｄｘが大きな振幅を生じる期間がある。図２８の（ａ）に示されるような位置指令値θｍ＊で電動機が制御され、実施の形態１で示した制御パラメータの調整処理動作を行う場合、常時検出速度ωｍに含まれる振動成分ｄｘを監視している。このため、図２８の（ｄ）に示すような検出速度ωｍの加速度の変化点に含まれる高調波成分を、発振による振動と誤判断する可能性がある。このような場合、位置指令がある期間及び位置指令終了時点からの所定期間を除く期間の検出速度ωｍに含まれる振動成分ｄｘのみを監視することにより誤判断を防止することが可能となる。
このように振動成分を検出する期間を指令に基づいて選択することにより、振動成分の誤検出がなくなり、優れた応答性を示す制御パラメータの調整が可能となる。
【０１０８】
なお、実施の形態７のシステム構成は、実施の形態１で説明した図１と同じ制御システムの構成として説明しているが、図２３に示した実施の形態６の制御システムの構成としても同様の効果が得られる。
【０１０９】
《実施の形態８》
以下、本発明に係る実施の形態８の電動機の位置制御装置について図２９を用いて説明する。図２９は本発明の実施の形態８に係る電動機の位置制御装置の制御システムの構成を示すブロック図である。実施の形態８の説明において、前述の実施の形態１における要素と同じ構成、機能を有するものには同じ番号を付して、その説明は省略する。実施の形態８の電動機の位置制御装置において、前述の実施の形態１の構成と異なるところは、イナーシャ推定部１６及びイナーシャ推定一時停止判断部１７が設けられていることである。
【０１１０】
以下、実施の形態８におけるイナーシャ推定部１６及びイナーシャ推定一時停止判断部１７の動作について説明する。
イナーシャ推定部１６は、検出速度ωｍと電動機１を制御するトルク指令τ１＊が入力され、電動機１及びこの電動機１で駆動される負荷７の総イナーシャを推定演算する。イナーシャ推定部１６においてイナーシャ推定演算された総イナーシャは、速度制御部５に入力され、速度制御部５の制御パラメータの補正に使われる。
【０１１１】
イナーシャ推定一時停止判断部１７は、検出速度ωｍが入力され、検出速度ωｍに含まれる所定周波数以上の振動成分の振幅を監視している。そして、イナーシャ推定一時停止判断部１７は、所定周波数以上の振動成分の振幅が所定値以上であることを検知すると、電動機１が振動状態であると判断し、イナーシャ推定部１６のイナーシャ推定演算を所定時間停止させる。検出速度ωｍに含まれる所定周波数以上の振動成分は、例えば検出速度ωｍに対して所定周波数をカットオフ周波数とするハイパスフィルタへ通過させることによって得られる。
電動機１及びこの電動機１で駆動される負荷７の全体が剛体で構成されていると仮定すると、総イナーシャと印加トルクτと検出速度ωｍは次式（６）の関係が成り立つ。
【０１１２】
【数６】
2004007955.tif 000008
【０１１３】
式（６）において、Ｊは電動機１及び電動機１で駆動される負荷７の総イナーシャである。また、（ωｍ）’は検出速度ωｍの微分値であり、即ち加速度である。したがって、印加トルクτと加速度（ωｍ）’から総イナーシャＪを計算することができる。このように算出された総イナーシャＪを用いて速度制御部５の制御パラメータを補正することにより、応答周波数を一定に保つことができ、位置制御部４の制御パラメータとの関係を安定状態に保つことができる。
【０１１４】
振動状態の場合、その振動周波数が速度を検出するための制御周期の１／２以上であるとエイリアシング（ａｌｉａｓｉｎｇ）が起きてしまうため、式（６）で総イナーシャＪが正しく算出できない。したがって、振動状態に算出された総イナーシャＪの値を用いて速度制御部５の制御パラメータを補正すると、位置制御部４の制御パラメータとの関係が不安定になり、振動が抑制されない場合がある。
実施の形態８の電動機の位置制御装置においては、イナーシャ推定一時停止判断部１７が検出速度ωｍに含まれる振動成分の振幅を監視し、この振幅が所定値以上になったことを振動状態として検知している。この振動状態を検知した時点から所定時間において、イナーシャ推定部１６の総イナーシャＪのイナーシャ推定演算を停止させる。停止中の総イナーシャ値は停止直前の値を保持する。そして、所定時間経過した時点で振動状態を検知しなかった場合には、イナーシャ推定部１６の総イナーシャＪのイナーシャ推定演算を再開させる。
【０１１５】
このように、実施の形態８の電動機の位置制御装置は、振動状態を検知した時にイナーシャ推定演算を停止させることにより、イナーシャ推定部１６は正しいイナーシャ推定演算値のみを出力する構成である。このため、実施の形態８の電動機の位置制御装置は、速度制御部５の制御パラメータと位置制御部４の制御パラメータとの関係を常に安定状態に保つことができる。
【０１１６】
なお、実施の形態８においては、図２９に示したシステム構成を有する電動機の位置制御装置を一例として説明したが、図２３に示した実施の形態６のシステム構成にイナーシャ推定部１６とイナーシャ推定一時停止判断部１７を付加した構成としても同様の効果が得られる。
【０１１７】
実施の形態１から８の位置制御装置においては、速度検出部２の出力である検出速度ωｍを積分器３に通して検出位置θｍを求める構成で説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、速度検出部２の代わりに位置検出部を設け、この位置検出部の出力である検出位置θｍから検出速度ωｍを求める構成としても前述の各実施の形態と同様の効果が得られる。
【０１１８】
また、実施の形態１から８において、第１の制御パラメータ調整部８、第２の制御パラメータ調整部９、第３の制御パラメータ調整部１０、及び第４の制御パラメータ調整部１２は、図５に示すような、位置制御部４の比例ゲインＫｐｐと、速度制御部５の比例ゲインＫｖｐと積分時定数Ｔｖｉのセットを複数有し、電動機の応答状態に応じて制御パラメータのセットの１つを選択するよう調整する構成の例で説明した。本発明はこのような構成に限定されるものではなく、位置制御部４の比例ゲインＫｐｐと速度制御部５の比例ゲインＫｖｐを含むセットであればどのような組み合わせのセットでもよい。
【０１１９】
また、実施の形態１から８において、第１の制御パラメータ調整部８、第２の制御パラメータ調整部９、第３の制御パラメータ調整部１０、及び第４の制御パラメータ調整部１２は、ステップ４ａ、ステップ４ｂ、又はステップ４ｃの後、検出速度ωｍが所定値ωｍ＿ｔｈより小さい時に、位置制御部４の比例ゲインを調整して制御パラメータを設定する構成として説明した。本発明はこのような構成に限定されるものではなく、検出速度ωｍが所定値ωｍ＿ｔｈより小さい時に、位置制御部４の比例ゲインと所定値ωｍ＿ｔｈの両方を変化させて調整し、制御パラメータを設定する構成としても前述の各実施の形態と同様の効果が得られる。
【０１２０】
また、実施の形態１から８において、第１の制御パラメータ調整部８、第２の制御パラメータ調整部９、第３の制御パラメータ調整部１０、及び第４の制御パラメータ調整部１２は、ステップ１ａからステップ６ａまでの処理、ステップ１ｂからステップ６ｂまでの処理、又はステップ１ｃからステップ６ｃまでの処理を行う構成で説明した。しかし、ステップ１ａからステップ４ａまでの処理、ステップ１ｂからステップ４ｂまでの処理、又はステップ１ｃからステップ４ｃまでの処理であっても十分な応答性を得ることができる。このため、第１の制御パラメータ調整部８、第２の制御パラメータ調整部９、第３の制御パラメータ調整部１０、及び第４の制御パラメータ調整部１２においては、ステップ１ａからステップ４ａまでの処理、ステップ１ｂからステップ４ｂまでの処理、又はステップ１ｃからステップ４ｃまでの処理で終了する構成でもよい。
【０１２１】
また、実施の形態１から８において用いた電動機は、特定の種類に限定されるものではなく、例えば、直流電動機や永久磁石同期電動機を用いてもよい。また、本発明の電動機は回転型の電動機に限定されず、リニアモータを用いてもよい。
また、実施の形態３及び実施の形態４において、第３のパラメータ調整部１０の構成要素である第３のステップ処理部１０５は、ステップ２ｃからステップ６ｃまでの処理を、実施の形態１で説明したステップ２ａからステップ６ａまでの処理と同様である説明した。しかし、本発明においては、ステップ２ｃからステップ６ｃまでの処理を、実施の形態２で説明したステップ２ｂからステップ６ｂまでの処理と同様の処理としても実施の形態３及び実施の形態４と同様の効果が得られる。
【０１２２】
また、実施の形態５において、第４のパラメータ調整部１２の構成要素である第４のステップ処理部１１５は、実施の形態１で説明した第１のパラメータ調整部８の構成要素である第１のステップ処理部８５と同様の動作を行う構成とした。本発明の実施の形態５の位置制御装置はこのような構成に限定されるものではなく、実施の形態２で説明した第２のパラメータ調整部９の構成要素である第１のステップ処理部９５と同様の動作を行うよう構成してもよい。
【０１２３】
また、実施の形態５から８において、第１のパラメータ調整部８は、実施例２で説明した第２のパラメータ調整部９に置き換えても同様の効果が得られる。
また、実施の形態６から８において、第１のパラメータ調整部８は、実施例３から５で説明した第３のパラメータ調整部１０、第３のパラメータ調整部１０ｋ、第４のパラメータ調整部１２のいずれかに置き換えても同様の効果が得られる。
【０１２４】
以上、実施の形態において詳細に説明したところから明らかなように、本発明の電動機の位置制御装置は次の特徴を有する。
本発明の電動機の位置制御装置は、電動機の検出位置から前記電動機の速度を算出し、または電動機の検出速度から前記電動機の位置を算出する位置／速度演算部と、
前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御部と、
前記検出速度を前記位置制御部の出力に応じた速度指令値に追従させる速度制御部と、
前記速度制御部の出力に応じたトルク指令値に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動部と、
少なくとも前記位置制御部の比例ゲインと前記速度制御部の比例ゲインとを含む制御パラメータのセットを複数有し、セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御したときの位置指令に対する前記電動機の応答状態の測定動作を順次行い、測定された応答結果に応じて１つのセットの制御パラメータを設定する制御パラメータ調整部とを具備する。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置は、制御パラメータをセットで変更するので、調整回数を減らすことができ、短時間で制御パラメータを調整することができる。
【０１２５】
また、本発明の電動機の位置制御装置における制御パラメータ調整部は、
セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御して前記電動機の応答状態の測定動作を順次行うとき、前記電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、前記電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、及び位置指令完了後の位置指令値と検出位置との偏差の検知のうち少なくとも１つの振動成分の検知を含む測定動作を、前記速度制御部の比例ゲインの低いセットから高いセットへ順次行うよう構成されており、
位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が第１の所定値以上である期間が第１の所定時間以上であることを検知したときまでの測定された応答結果において、
（１）位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が前記第１の所定時間未満である条件（１）、
（２）位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が前記第１所定時間よりも短い第２の所定時間未満である条件（２）、及び
（３）位置指令の完了時点から次の指令開始までの期間で、位置指令値と検出位置との偏差が予め設定された整定幅と交差する回数が第１の所定回数以下である条件（３）、
の前記３つの条件のうち少なくとも条件（１）を含む１つ以上を満たしたセットから１つを選択して、その選択されたセットの制御パラメータを設定するよう構成されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置は、振動持続を検知した時点で応答状態の測定を中止するので、調整回数を減らすことができ、短時間で制御パラメータを調整することができる。
【０１２６】
また、本発明の電動機の位置制御装置における制御パラメータ調整部は、
セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御して前記電動機の応答状態の測定動作を順次行うとき、前記電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、前記電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、及び位置指令完了後の位置指令値と検出位置との偏差の検知のうち少なくとも１つの振動成分の検知を含む測定動作を順次行うよう構成されており、
セットの選択において、
（Ａ）位置指令の開始から次の指令開始までの期間において、振動成分の振幅が第１の所定値以上である期間が第１の所定時間以上であることを検知した場合、応答状態を既に測定したセットでかつ振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である時間が前記第１の所定時間以上であることを検知しなかったセットの中で最も高い速度制御部の比例ゲイン、あるいは前記条件に該当する速度制御部の比例ゲインがない場合は全セットの中で最も低い速度制御部の比例ゲインと、現時点で設定されている速度制御部の比例ゲインとの間の値を有する速度制御部の比例ゲインを持つセットを次に選択する第１の選択、
（Ｂ）位置指令の開始から次の指令開始までの期間において、振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が、前記第１の所定時間以上であることを検知しなかった場合、応答状態を既に測定したセットでかつ振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が、前記第１の所定時間以上であることを検知したセットの中で最も低い速度制御部の比例ゲイン、あるいは前記条件に該当する速度制御部の比例ゲインがない場合は全セットの中で最も高い速度制御部の比例ゲインと、現時点で設定されている速度制御部の比例ゲインとの間の値を有する速度制御部の比例ゲインを持つセットを次に選択する第２の選択、の２つの選択を繰り返し行い、
前記選択において、次に選択するセットが存在しなくなったとき、測定された応答結果において、
（１）位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である時間が前記第１の所定時間未満である条件（１）、
（２）位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が前記第１所定時間よりも短い第２の所定時間未満である条件（２）、及び
（３）位置指令の完了時点から次の指令開始までの期間で、位置指令値と検出位置との偏差が予め設定された整定幅と交差する回数が第１の所定回数以下である条件（３）、
の前記３つの条件のうち少なくとも条件（１）を含む１つ以上を満たしたセットから１つを選択して、その選択されたセットの制御パラメータを設定するよう構成されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置は、セットの選択を繰り返すことにより、次に選択するセットがなくなった時点で、それまでの応答結果に基づいて好ましいセットを１つ選択し、選択されたセットの制御パラメータを設定しているので、短時間で好ましい制御パラメータに調整することができる。
【０１２７】
また、本発明の電動機の位置制御装置における制御パラメータ調整部は、外部から指定された開始セットを最初に選択するよう構成されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、任意の開始セットを指定できるため、調整回数を減らすことができ、短時間で制御パラメータを調整することができる。
また、本発明の電動機の位置制御装置は、開始セットが関連づけられた複数の負荷構成パターンを有し、前記複数の負荷構成パターンの中の１つが外部から指定される負荷構成パターン入力部が設けられており、
前記制御パラメータ調整部は、前記負荷構成パターン入力部から入力された負荷構成パターンに関連づけられた開始セットを最初に選択するよう構成されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、入力された負荷構成パターンに最適な開始セットが決定されているため、調整回数を減らすことができ、短時間で制御パラメータを調整することができる。
【０１２８】
また、本発明の電動機の位置制御装置における制御パラメータ調整部は、位置指令の開始から次の指令開始までの期間において、振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が前記第１の所定時間以上であることを検知したとき、直ちに、現在の速度制御部の比例ゲインよりも低い速度制御部の比例ゲインを持つセットの制御パラメータを設定して、前記電動機を第２の所定回数だけ制御した後、次のセットを選択するよう構成されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、制御パラメータ調整中に振動が発生した場合でも、確実に短時間で振動を収束させることができ安全な制御パラメータの調整ができる。
また、本発明の電動機の位置制御装置における制御パラメータ調整部は、少なくとも、前記位置指令値、前記速度指令値、前記検出位置、前記検出速度のうち少なくとも１つに基づいた位置制御部の比例ゲインと速度制御部の比例ゲインとを含む制御パラメータのセットを複数有し、セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御したときの位置指令に対する電動機の応答状態の測定動作を順次行い、測定された応答状態に応じて制御パラメータのセットの１つを選択して、選択されたセットの制御パラメータを設定するよう構成されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、位置指令値、速度指令値、検出位置、及び検出速度のうち少なくとも１つに基づいて制御パラメータを調整しているため、位置指令に対し優れた応答性を有する制御を実現できるように制御パラメータを調整することができる。
【０１２９】
また、本発明の電動機の位置制御装置は、電動機の検出位置から前記電動機の速度を算出し、または電動機の検出速度から前記電動機の位置を算出する位置／速度演算部と、
前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御部と、
前記検出速度を前記位置制御部の出力に応じた速度指令値に追従させる速度制御部と、
前記速度制御部の出力に応じたトルク指令値に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動部と、
少なくとも前記位置制御部の比例ゲインと前記速度制御部の比例ゲインとを含む制御パラメータのセットを複数有する制御パラメータ調整部と、を具備し、
前記制御パラメータ調整部は、
セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御して前記電動機の応答状態の測定動作を順次行うとき、前記電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、前記電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、及び位置指令完了後の位置指令値と検出位置との偏差の検知のうち少なくとも１つの振動成分の検知を含む測定動作を順次行うよう構成されており、測定された結果において、
（１）位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が第１の所定時間未満である条件（１）、
（２）位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が第１の所定値以上である期間が前記第１所定時間よりも短い第２の所定時間未満である条件（２）、及び
（３）位置指令の完了時点から次の指令開始までの期間で、位置指令値と検出位置との偏差が予め設定された整定幅と交差する回数が第１の所定回数以下である条件（３）、
の前記３つの条件のうち少なくとも条件（１）を含む１つ以上を満たしたセットから１つを選択して、その選択されたセットの制御パラメータを設定した時から第３の所定回数だけ前記電動機を制御する間、位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が前記第１の所定時間以上であることを検知した時、前記３つの条件のうち少なくとも条件（１）を含む１つ以上を満たしたセットのうち現在のセットを除いたセットのなかで、前記速度制御部の比例ゲインが最も高いセットを新たに選択して、新たに選択されたセットの制御パラメータを設定するよう構成されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置は、選択されたセットの制御パラメータを設定した後、電動機を所定回数だけ制御して、振動しないかどうかを再確認するよう構成されているので、安定な制御パラメータを確実に設定できる。
【０１３０】
本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、電動機の検出位置から前記電動機の速度を算出し、または電動機の検出速度から前記電動機の位置を算出する位置／速度演算部と、
前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御部と、
前記検出速度を前記位置制御部の出力に応じた速度指令値に追従させる速度制御部と、
前記速度制御部の出力に応じたトルク指令値に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動部と、
少なくとも前記位置制御部の比例ゲインと前記速度制御部の比例ゲインを含む制御パラメータのセットを複数有する制御パラメータ調整部と、を具備し、
前記制御パラメータ調整部は、
セットの選択及び選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御して前記電動機の応答状態の測定動作を順次行うとき、前記電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、前記電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分の検知、及び位置指令完了後の位置指令値と検出位置との偏差の検知のうち少なくとも１つの振動成分の検知を含む測定動作を順次行うよう構成されており、測定された応答結果において、
（１）位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である時間が第１の所定時間未満である条件（１）、
（２）位置指令の開始から次の指令開始までの期間で、前記振動成分の振幅が前記第１の所定値以上である期間が前記第１所定時間よりも短い第２の所定時間未満である条件（２）、及び
（３）位置指令の完了時点から次の指令開始までの期間で、位置指令値と検出位置との偏差が予め設定された整定幅と交差する回数が第１の所定回数以下である条件（３）、
の前記３つの条件のうち少なくとも条件（１）を含む１つ以上を満たしたセットから１つを選択して、その選択されたセットの制御パラメータを設定し、
次に、現在設定されている制御パラメータのうち少なくとも前記速度制御部の比例ゲインを固定し、残りの制御パラメータを変化させ、前記電動機を制御したときの位置指令に対する前記電動機の応答状態に応じて、固定したパラメータ以外のパラメータを設定するよう構成されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、セットで制御パラメータを調整した後、さらに個別に各制御パラメータを調整するよう構成されているため、応答性の高い調整が可能となる。
【０１３１】
また、本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、電動機の検出位置から前記電動機の速度を算出し、または電動機の検出速度から前記電動機の位置を算出する位置／速度演算部と、
前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御部と、
前記検出速度を前記位置制御部の出力に応じた速度指令値に追従させる速度制御部と、
前記速度制御部の出力に応じたトルク指令値に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動部と、
位置指令完了後、前記検出位置と前記位置指令値との偏差が予め設定された整定幅に入るまでの時間の目標値が外部から設定される制御パラメータ調整部と、を具備し、
前記制御パラメータ調整部は、セットを選択し、選択されたセットの制御パラメータで前記電動機の応答状態を測定する動作において、位置指令完了後、前記検出位置と前記位置指令値との偏差が整定幅に入るまでの時間が、外部から設定された前記目標値以下になった時、セットの選択を停止し、その時の制御パラメータを設定するよう構成されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置は、制御パラメータの調整過程で、外部から入力された目標指標を満足した時に、制御パラメータの調整を停止し、その時点の制御パラメータを調整結果として設定するよう構成されているので、短時間で制御パラメータの調整ができる。
【０１３２】
また、本発明の電動機の位置制御装置は、位置制御系内または速度制御系内のいずれかに配置され、ノッチ中心周波数が可変であるノッチフィルタと、
前記検出位置または前記検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分、あるいは前記電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分を、減少させるよう前記ノッチフィルタのノッチ周波数を逐次修正するノッチ周波数修正部とが設けられている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、制御対象の共振周波数による発振を抑圧するノッチフィルタを自動的に生成するため、制御対象の周波数応答を測定することなく応答性の高い制御パラメータの調整が可能となる。
【０１３３】
また、本発明の電動機の位置制御装置は、位置制御系内または速度制御系内のいずれかに配置され、ノッチ中心周波数が可変であるノッチフィルタと、
前記検出位置または前記検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分、あるいは電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分を、減少させるよう前記ノッチフィルタのノッチ周波数を逐次修正するノッチ周波数修正部と、
選択されたセットが変化した時、変化直前の前記セットと変化直前のノッチ周波数を関連づけて記憶し、新たに選択されたセットが過去に選択されたセットと同じとき、過去に選択された前記セットに関連づけて記憶されたノッチ周波数を前記ノッチフィルタのノッチ周波数として設定し直すノッチ周波数記憶部と、が設けられている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、制御パラメータ調整中に振動などでノッチフィルタのノッチ周波数が変化した場合でも、過去に選択されたセットで制御された時のノッチ周波数に確実に戻すことができる。
【０１３４】
また、本発明の電動機の位置制御装置は、位置制御系内または速度制御系内のいずれかに配置され、ノッチ周波数が可変であるノッチフィルタと、
前記検出位置または前記検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分、あるいは電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分を、減少させるよう前記ノッチフィルタのノッチ周波数を逐次修正するノッチ周波数修正部と、
選択されたセットが変化する時、変化直前のセットと変化直前のノッチ周波数を関連づけて記憶し、新たに選択されたセットが過去に選択されたセットと同じとき、過去に選択された前記セットに関連づけて記憶されたノッチ周波数を前記ノッチフィルタのノッチ周波数として設定し直し、その後、第４の所定時間の間は前記ノッチフィルタのノッチ周波数を変更を禁止するノッチ周波数記憶部と、が設けられている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、ノッチフィルタのノッチ周波数を過去に選択されたセットで制御された時点のノッチ周波数に戻した後、振動収束途中の振動によってノッチ周波数が変更されることを防ぐことができるため、ノッチ周波数を確実に戻すことができる。
【０１３５】
また、本発明の電動機の位置制御装置における制御パラメータ調整部は、
位置指令が所定条件を満たす期間のみ、電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分を検知するか、あるいは電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分を検知するよう構成されている。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置においては、検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の誤検出がなくなり、応答性の高い制御パラメータの調整ができる。
【０１３６】
さらに、本発明の他の観点の電動機の位置制御装置は、電動機の検出位置から前記電動機の速度を算出し、または電動機の検出速度から前記電動機の位置を算出する位置／速度演算部と、
前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御部と、
前記検出速度を前記位置制御部の出力に応じた速度指令値に追従させる速度制御部と、
前記速度制御部の出力に応じたトルク指令値に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動部と、
前記検出速度から算出される加速度と前記トルク指令値に基づいて前記電動機及び前記電動機で駆動される負荷の総イナーシャを推定するイナーシャ推定部と、
前記電動機の検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の振幅、あるいは前記電動機駆動部への入力であるトルク指令に含まれる所定周波数以上の振動成分の振幅が所定値以上であることを検知した時から、前記イナーシャ推定部のイナーシャ推定演算を所定時間停止させるイナーシャ推定一時停止判断部と、
少なくとも前記位置制御部の比例ゲインと前記速度制御部の比例ゲインを含む制御パラメータのセットを複数有し、セットを選択し、選択されたセットの制御パラメータを用いて前記電動機を制御したときの位置指令に対する前記電動機の応答状態を測定し、この応答状態に応じて１つのセットの制御パラメータを設定する制御パラメータ調整部、を具備する。このように構成された本発明の電動機の位置制御装置は、検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の振幅が所定値以上であることを検知したとき、イナーシャ推定動作を一時停止するよう構成されているので、イナーシャ推定動作を安定化させることができ、安定性を持つ制御パラメータの調整ができる。
発明をある程度の詳細さをもって好適な形態について説明したが、この好適形態の現開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各要素の組合せや順序の変化は請求された発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【０１３７】
【発明の効果】
以上、実施の形態において詳細に説明したところから明らかなように、本発明の電動機の位置制御装置は次の効果を有する。
本発明の電動機の位置制御装置においては、制御パラメータをセットで変更するので、調整回数を減らすことができ、短時間で制御パラメータを調整することができる。
また、本発明の電動機の位置制御装置は、振動持続を検知した時点で応答状態の測定を中止するよう構成されているため、調整回数を減らすことができ、短時間で制御パラメータを調整することができる。
また、本発明の電動機の位置制御装置においては、セットの選択を繰り返すことにより、次に選択するセットがなくなった時点で、それまでの応答結果に基づいて好ましいセットを１つ選択し、選択されたセットの制御パラメータを設定しているので、短時間で好ましい制御パラメータに調整することができる。
【０１３８】
また、本発明の電動機の位置制御装置における制御パラメータ調整部が外部から指定された開始セットを最初に選択するよう構成されているので、任意の開始セットを指定できるため、調整回数を減らすことができ、短時間で制御パラメータを調整することができる。
また、本発明の電動機の位置制御装置においては、入力された負荷構成パターンに最適な開始セットが決定されているため、調整回数を減らすことができ、短時間で制御パラメータを調整することができる。
また、本発明の電動機の位置制御装置においては、制御パラメータ調整中に振動が発生した場合でも、確実に短時間で振動を収束させることができ安全な制御パラメータの調整ができる。
【０１３９】
また、本発明の電動機の位置制御装置においては、位置指令値、速度指令値、検出位置、及び検出速度のうち少なくとも１つに基づいて制御パラメータを調整しているため、位置指令に対し優れた応答性を有する制御を実現できるように制御パラメータを調整することができる。
また、本発明の電動機の位置制御装置は、選択されたセットの制御パラメータを設定した後、電動機を所定回数だけ制御して、振動しないかどうかを再確認するよう構成されているので、安定な制御パラメータを確実に設定できる。
本発明の電動機の位置制御装置においては、セットで制御パラメータを調整した後、さらに個別に各制御パラメータを調整するよう構成されているため、応答性の高い調整が可能となる。
【０１４０】
また、本発明の電動機の位置制御装置は、制御パラメータの調整過程で、外部から入力された目標指標を満足した時に、制御パラメータの調整を停止し、その時点の制御パラメータを調整結果として設定するよう構成されているので、短時間で制御パラメータの調整ができる。
また、本発明の電動機の位置制御装置においては、制御対象の共振周波数による発振を抑圧するノッチフィルタを自動的に生成するため、制御対象の周波数応答を測定することなく応答性の高い制御パラメータの調整が可能となる。
また、本発明の電動機の位置制御装置においては、制御パラメータ調整中に振動などでノッチフィルタのノッチ周波数が変化した場合でも、過去に選択されたセットで制御された時のノッチ周波数に確実に戻すことができる。
【０１４１】
また、本発明の電動機の位置制御装置においては、ノッチフィルタのノッチ周波数を過去に選択されたセットで制御された時点のノッチ周波数に戻した後、振動収束途中の振動によってノッチ周波数が変更されることを防ぐことができるため、ノッチ周波数を確実に戻すことができる。
また、本発明の電動機の位置制御装置においては、検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の誤検出がなくなり、応答性の高い制御パラメータの調整ができる。
【０１４２】
さらに、本発明の電動機の位置制御装置は、検出位置または検出速度に含まれる所定周波数以上の振動成分の振幅が所定値以上であることを検知したとき、イナーシャ推定動作を一時停止するよう構成されているので、イナーシャ推定動作を安定化させることができ、安定性を持つ制御パラメータの調整ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１における電動機の位置制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る実施の形態１における第１のパラメータ調整部の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る実施の形態１における振動持続時間測定部の動作を説明するための動作波形図である。
【図４】本発明に係る実施の形態１におけるコイン割れ回数／整定時間測定部の動作を説明するための動作波形図である。
【図５】本発明に係る実施の形態１における制御パラメータのセットの一覧の例を示す表である。
【図６】本発明に係る実施の形態１における倍率設定値の一覧の例を示す表である。
【図７】本発明に係る実施の形態１における第１の制御パラメータ調整部の動作を示す第１のフローチャートである。
【図８】本発明に係る実施の形態１における第１の制御パラメータ調整部の動作を示す第２のフローチャートである。
【図９】本発明に係る実施の形態１におけるセット番号と評価条件の結果の一例を示す表である。
【図１０】本発明に係る実施の形態１における倍率設定値と評価条件の結果の一例を示す表である。
【図１１】本発明に係る実施の形態２における電動機の位置制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態２における第２の制御パラメータ調整部の構成の一例を示すブロック図である。
【図１３】本発明に係る実施の形態２における第２の制御パラメータ調整部の動作を示す第１のフローチャートである。
【図１４】本発明に係る実施の形態２における第２の制御パラメータ調整部の動作を示す第２のフローチャートである。
【図１５】本発明に係る実施の形態３における電動機の位置制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明に係る実施の形態３における第３の制御パラメータ調整部の構成の一例を示すブロック図である。
【図１７】本発明に係る実施の形態３における第３の制御パラメータ調整部の動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明に係る実施の形態４における電動機の位置制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】装置構成と開始セット番号とを関連づけた一覧の例を示す表である。
【図２０】装置構成の一例を示す構成図である。
【図２１】本発明に係る実施の形態５における電動機の位置制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明に係る実施の形態５における第４の制御パラメータ調整部の構成の一例を示すブロック図である。
【図２３】本発明に係る実施の形態６における電動機の位置制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２４】本発明に係る実施の形態６におけるノッチ周波数修正部の構成の一例を示すブロック図である。
【図２５】本発明に係る実施の形態６におけるノッチ周波数修正部の動作時の検出速度、振動成分、及びノッチ周波数の時間変化の一例を示す波形図である。
【図２６】本発明に係る実施の形態７において、位置指令値、位置指令値の微分値、検出速度、振動成分、及び位置指令値の加速度の変化における時間変化の第１の例を示す波形図である。
【図２７】本発明に係る実施の形態７において、位置指令値、位置指令値の微分値、検出速度、振動成分、及び位置指令値の加速度の変化における時間変化の第２の例を示す波形図である。
【図２８】本発明に係る実施の形態７において、位置指令値、位置指令値の微分値、検出速度、振動成分、及び位置指令値の加速度の変化における時間変化の第３の例を示す波形図である。
【図２９】本発明に係る実施の形態８における電動機の位置制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３０】第１の従来技術に係る電動機の位置制御装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図３１】第１の従来技術に係る電動機の位置制御装置における速度制御部をＰ制御にしたときの制御構成を示す図である。
【図３２】第１の従来技術に係る電動機の位置制御装置における速度制御部の積分ゲインを非０にしたときの制御構成を示すブロック図である。
【図３３】第２の従来技術に係る電動機の位置制御装置のシステム構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　電動機
２　速度検出部
３　積分器
４　位置制御部
５　速度制御部
６　電動機駆動部
７　負荷
８　第１の制御パラメータ調整部
９　第２の制御パラメータ調整部
１０　第３の制御パラメータ調整部
１１　負荷構成パターン入力部
１２　第４の制御パラメータ調整部
１３　ノッチフィルタ
１４　ノッチ周波数修正部
１５　ノッチ周波数記憶部
１６　イナーシャ推定部
１７　イナーシャ推定一時停止判断部
８１　ハイパスフィルタ
８２　振動持続時間測定部
８３　指令開始／完了検出部
８４　コイン割れ回数／整定時間測定部
８５　第１のステップ処理部
９５　第２のステップ処理部
１０５　第３のステップ処理部
１１５　第４のステップ処理部
【図１】
2004007955.tif 000009
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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