(57)【要約】      （修正有）【課題】ロータ・イナーシャ（rotor inertia）が大きくなると、開ループボード利得（Bode gain）がイナーシャの増大に応じて低下するので、全体サーボ系統の定常的誤差及び動的誤差（steady-state error and active-state error）の拡大を引き起こすこととなり、別に利得の比較的高い速度制御器を設置してサーボ制御の性能要求を満足しなければならない。【解決手段】サーボ・システムに応用されるロバスト（robust）電流制御器であって、この電流制御器は、該サーボ・システムの電流指令基準信号を利用して速度指令信号と該サーボ・システムの帰還速度指令信号との差を生じさせ、比例演算を行って電流指令信号を生ずるモデル基準制御器と、該電流指令信号、該電流指令基準信号及び電流帰還信号を受信して制御信号を生じさせ、これにより該サーボ・システムを駆動する電流制御器と、を備えてなる。【選択図】図３
2004266996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボ・システムに応用される電流回路制御器であって、
前記サーボ・システムの電流指令基準信号を利用して速度指令信号と該サーボ・システムの帰還速度指令信号とに差を生じさせ、演算を行って電流指令信号を生ずる基準モデル制御器と、
前記電流指令信号、電流指令基準信号及び電流帰還信号を受信して制御信号を生じさせ、これにより前記サーボ・システムを駆動する電流制御器と、
を備えてなることを特徴とする電流回路制御器。
【請求項２】
前記サーボ・システムは交流（ＡＣ）サーボ・システム又は永久磁石サーボ・システムであることを特徴とする請求項１記載の電流回路制御器。
【請求項３】
前記基準モデル制御器の伝達関数はＫｔ／（ＪｍＳ+Ｂｍ）であり、式中Ｊｍはモータ・ロータ・イナーシャ基準値、Ｂｍはモータ制動係数、Ｋｔは比例値を表し、
前記基準モデル制御器を利用してサーボ・システムの負荷変化によるロータ・イナーシャを前記モータ・ロータ・イナーシャ基準値に近似するように制御することを特徴とする請求項１記載の電流回路制御器。
【請求項４】
前記伝達関数Ｋｔ／（ＪｍＳ+Ｂｍ）の前記モータ・ロータ・イナーシャ参考値及び前記モータ制動係数は一規格に準じた設定値であり、この規格は前記サーボ・システムの安定誤差であることを特徴とする請求項１記載の電流回路制御器。
【請求項５】
前記基準モデル制御器は、前記速度指令信号と前記帰還速度指令信号との差を前記速度制御器に入力して電流指令信号を発生させる請求項１記載の電流回路制御器。
【請求項６】
前記制御信号は、電圧制御信号又は電流制御信号であることを特徴とする請求項１記載の電流回路制御器。
【請求項７】
サーボ・システムに応用される電流回路制御方法であって、
前記サーボ・システムの電流指令基準信号を利用して第１の演算を行うことにより速度指令信号を生ずるステップと、
前記速度指令信号と前記サーボ・システムの帰還速度指令信号とを比較して電流指令信号を生ずるステップと、
前記電流指令信号、前記電流指令基準信号及び電流帰還信号を利用して第２の演算を行うことにより、制御信号を生じて前記サーボ・システムを駆動するステップと、
を備えてなることを特徴とする電流回路制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流回路制御器に関し、特に、サーボ・システムに応用される強健性（Robust）電流回路制御器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、典型的なサーボ制御系統ブロック図である。
この図１に示すように、該サーボ制御系統１００は、モータ系統１０１と電流制御器１０２と速度制御器１０３とからなり、その中、モータ系統１０１の伝達関数は、コイル伝達関数Ｇａ（ｓ）＝１／（Ｌｓ＋Ｒ）と、機構伝達関数Ｇｊ（ｓ）＝１／（Ｊｓ＋Ｂ）とを含み、式中、Ｌはウィンディング誘導値（winding  inductance）、Ｒはウィンディン抵抗値（winding  resistance）、Ｊはモータ系統の等価ロータ・イナーシャ（rotor  inertia）、Ｂはモータ系統の等価制動（damping）係数をそれぞれ表す。電流制御器１０２の伝達関数はＧｃ（ｓ）、そして速度制御器１０３の伝達関数はＧｓ（ｓ）である。また、ω（ｓ）はモータ回転速度、ｉｆ（ｓ）はモータの帰還電流、ｉａ（ｓ）はモータ電流指令、Ｖｒ（ｓ）はモータ速度指令をそれぞれ表す。
【０００３】
典型サーボ制御系統１００は、それぞれモータ系統１０１の電流制御及び速度制御として電流制御器１０２と速度制御器１０３とに利用されている。一般に、モータ系統のコイル・パラメータＬ，Ｒは温度のみに影響され、熱すぎなければコイル・パラメータの変化は非常に小さい。伝統サーボの電流回路は、周波数が５００Ｈｚあれば、いずれも定数と見なすが、機構パラメータＪ，Ｂは負荷の不同に応じて変化する。
【０００４】
また、図２は典型サーボ制御系統の速度開回路ボード（Bode  Plot）・ダイアグラムである。この図２に示すように、ロータ・イナーシャ（rotor  inertia）が大きくなると、固定速度制御器を考慮して開回路ボード利得（Bode  gain）（ｄＢ）がイナーシャの増大に応じて低下するので、全体サーボ系統のステーブル及び動的誤差（steady−state  error  and  active−state  error）の拡大を引き起こすこととなり、別に利得の比較的高い速度制御器を設置してサーボ制御の性能要求を満足しなければならない問題が存在していた。したがって、伝統の駆動器はこの問題を克服するために慣性見積り器（estimator）を採用して現在のサーボ系統の慣性値（inertia  value）を得てから適当な速度制御器を与えていた。しかしながら、このような方式は慣性の変化が緩慢な場合のみに適用され、慣性の変化が快速な場合にこの方式を応用して制御すると、却って系統不良な動的行為を引き起こしてしまう。
【０００５】
従って、本発明は上記従来の欠点に鑑み、鋭意研究と試験とを重ねた結果、ついに本発明の「サーボ系統に応用される強健性（robust）電流回路制御器」を案出した。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の目的は、モデル基準制御器（Ｍｏｄｅｌ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を利用してサーボ系統の負荷変化によるロータ・イナーシャ（rotor  inertia）をモータのロータ・イナーシャ（rotor  inertia）の基準値（reference  value）に近似するように制御しても、電流回路が依然としてその強健性性能（Robust性能）を提供できるサーボ・システムに応用される強健性電流回路制御器を提供することにある。
【０００７】
本発明の第２の目的は、モデル基準制御器を利用してサーボ・システムを外在干渉に対応する時に、モータ・ロータ角速度との差をモード出力して電流制御器に即時入力することにより、外来の干渉に対抗するサーボ・システムに応用される強健性電流回路制御器を提供することにある。
【０００８】
本発明の第３の目的は、サーボ・システムが共振を生じた時にモデル基準制御器を利用して自動的に該共振を制御するサーボ・システムに応用される強健性電流制御器を提供することにある。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の電流回路制御器はサーボ・システムに応用される電流回路制御器であって、
該サーボ・システムの電流指令基準信号を利用して速度指令信号と該サーボ・システムの帰還速度指令信号とに差を生じさせ、演算を行って電流指令信号を生ずるモデル基準制御器と、
該電流指令信号、電流指令基準信号及び電流帰還信号を受信して制御信号を生じさせ、これにより前記サーボ・システムを駆動する電流制御器と、を備えてなる（請求項１に対応）。
【００１０】
上記本発明の電流回路制御器において、該サーボ・システムは交流（ＡＣ）サーボ・システム又は永久磁石サーボ・システムである（請求項２に対応）。
【００１１】
また、上記本発明の電流回路制御器において、該モデル基準制御器の伝達関数はＫｔ／（ＪｍＳ+Ｂｍ）であり、式中Ｊｍはモータ・ロータ・イナーシャ基準値、Ｂｍはモータ制動係数、Ｋｔは比例値を表し、
このモデル基準制御器を利用してサーボ・システムの負荷変化によるロータ・イナーシャを前記モータ・ロータ・イナーシャ基準値に近似するように制御する（請求項３に対応）。
【００１２】
また、上記本発明の電流回路制御器において、該伝達関数Ｋｔ／（ＪｍＳ+Ｂｍ）の該モータ・ロータ・イナーシャ基準値及び該モータ制動係数は一規格に準じた設定値であり、この規格は前記サーボ・システムの安定誤差である（請求項４に対応）。
【００１３】
また、上記本発明の電流回路制御器において、該モデル基準制御器は、該速度指令信号と該帰還速度指令信号との差を速度制御器に入力して電流指令信号を発生させる（請求項５に対応）。
【００１４】
また、上記本発明の電流回路制御器において、該制御信号は、電圧制御信号又は電流制御信号である。（請求項６に対応）。
【００１５】
さらには、上記本発明の目的を達成するための電流回路制御方法は、サーボ・システムに応用される電流回路制御方法であって、
該サーボ・システムの電流指令基準信号を利用して第１の演算を行うことにより速度指令信号を生ずるステップと、
該速度指令信号と該サーボ・システムの帰還速度指令信号とを比較して電流指令信号を生ずるステップと、
該電流指令信号、該電流指令基準信号及び電流帰還信号を利用して第２の演算を行うことにより、制御信号を生じて前記サーボ・システムを駆動するステップと、を備えてなる（請求項７に対応）。
【００１６】
上記本発明の電流回路制御方法において、該サーボ・システムは交流サーボ・システム又は永久磁石サーボ・システムである。
【００１７】
また、上記本発明の電流回路制御方法において、該第１の演算には伝達関数Ｋｔ／（ＪｍＳ+Ｂｍ）が利用され、式中Ｊｍはモータ・ロータ・イナーシャ参考値、Ｂｍはモータ制動係数基準値、Ｋｔは比例値を表し、このモデル基準制御器を利用してサーボ・システムの負荷変化によるロータ・イナーシャを該モータ・ロータ・イナーシャ参考値に近似するように制御する。
【００１８】
また、上記本発明の電流回路制御方法において、該速度指令信号と該帰還速度指令信号との差を速度制御器に伝送して電流指令信号を発生させる。
【００１９】
また、上記本発明の電流回路制御方法において、該制御信号は電圧制御信号又は電流制御信号である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
図３は、本発明のサーボ・システム（servo  system）に応用される強健性（robust）電流回路を示すブロック図である。この図３に示すように、電流回路制御器２０２は、モデル基準制御器２０４と電流制御器２０５とからなり、その中、該モデル基準制御器２０４はサーボシステム２００の電流指令基準信号ｉａ（ｓ）を利用して速度命令信号ωａ（ｓ）とサーボシステムの帰還速度信号ω（ｓ）とに差を生じさせ、比例演算を行って電流指令信号ｉｒ（ｓ）を生じるものであり、そして該電流制御器２０５は、電流指令信号ｉｒ（ｓ）、電流指令基準信号ｉａ（ｓ）及び電流帰還信号ｉｆ（ｓ）を受信して制御信号を生じさせ、これによりサーボ・システム２０１を駆動するものである。該サーボ・システムは、コイル・パラメータ伝達関数２０６及び機構パラメータ伝達関数２０７で表示される。
【００２１】
サーボ・システム２０１は、交流（ＡＣ）サーボ・システム又は永久磁石サーボ・システムである。モデル基準制御器２０４の伝達関数はＫｔ／（ＪｍＳ+Ｂｍ）であり、式中Ｊｍはモータ・ロータ・イナーシャ基準値、Ｂｍはモータ制動係数、Ｋｔは比例値を表す。即ち、このモデル基準制御器を利用してサーボ・システム２０１の負荷変化によるロータ・イナーシャを該モータ・ロータ・イナーシャ基準値に近似するように制御する。
【００２２】
また、該伝達関数はＫｔ／（ＪｍＳ+Ｂｍ）のモータ・ロータ・イナーシャ参考値及びモータ制動係数は、該サーボ・システムの安定誤差、動的誤差又は応答速度‥‥等に基づいて設定される。
【００２３】
更には、該速度指令信号ωａ（ｓ）はサーボ・システム２００により該サーボ・システムの出力回転速度ω（ｓ）と速度指令基準信号Ｖｒ（ｓ）との差を即時、速度制御器２０３に伝送することにより、電流指令基準信号ｉａ（ｓ）を生じて出力する。
【００２４】
次に、図４は本発明のサーボ・システムに応用される強健性電流回路制御器の速度開回路ボード（Bode  Plot）・ダイアグラムである。モデル基準理論の特性により、速度開回路ボード（low−frequency  gain  of  Bode  Plot）は低周波利得においてロータ・イナーシャの変化に応じて変化しない。
従って、本発明の強健性電流回路制御器を利用してサーボ・システムの負荷変化によるロータ・イナーシャをモータ・ロータ・イナーシャ基準値に近似するように制御しても、電流回路は依然としてその強健性能を提供できる。
【００２５】
また、該サーボ・システムを外在干渉に対応する時に、モータ・ロータ角速度との差をモード出力して電流制御器に即時入力することにより、外来の干渉に対抗する。電流回路は外来干渉に対抗する強健性能を提供する。更には、サーボ・システムが共振を生じた時に本発明のモデル基準制御器を利用して自動的に該共振を抑制することができる。
【００２６】
上記実施例は本発明の技術的手段をより具体的に説明するために例として挙げたもので、当然本発明の技術的思想はこれに限定されるべきでなく、クレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、置換等はいずれも本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来のサーボ制御系統ブロック線図である。
【図２】従来のサーボ制御系統の速度開回路ボード（Bode  Plot）・ダイアグラムである。
【図３】本発明のサーボ・システムに応用される強健性（robust）電流回路制御器のブロック線図である。
【図４】本発明のサーボ・システムに応用される強健性電流回路制御器の速度開回路ボード（Bode  Plot）・ダイアグラムである。
【符号の説明】
【００２８】
２０１                  サーボ・システム
２０２                  電流回路制御器
２０３                  速度制御器
２０４                  モデル基準制御器
２０５                  電流制御器
２０６                  コイル・パラメータ伝達関数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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