(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷機械（１）と、動力を伝達する伝達機構（２）と、前記伝達機構（２）を介して前記負荷機械（１）を駆動する電動機（３）と、トルク指令（Ｔｒｅｆ）に基づいて前記電動機（３）を駆動する電力を与える動力変換回路（４）とを有する機械システム（５）に対して、前記機械システム（５）を所望の動きとなるように、前記動力変換回路（４）に適正なトルク指令（Ｔｒｅｆ）を与える電動機制御装置であって、
実指令信号（θｒｅｆ）を提供する指令発生器（７）と、
前記機械システム（５）の状態量を観測し、第１制御サンプル時間（ｔ１）で実応答信号（θｍ）を提供する実観測器（６）と、
前記実指令信号（θｒｅｆ）に基づいて、第１制御サンプル時間（ｔ１）より大きな第２制御サンプル時間（ｔ２）で第１模擬位置信号（θＦ）と第１模擬速度信号（ｗＦ）と第１模擬トルク信号（ＴＦＦ）とを提供する上位制御部（８）と、
前記第１模擬位置信号（θＦ）と前記第１模擬速度信号（ｗＦ）と前記実応答信号（θｍ）とに基づいて第１制御サンプル時間（ｔ１）で第２模擬トルク信号（ＴＦＢ）を提供する下位制御部（９）と、
前記第１模擬位置信号（θＦ）と前記第１模擬速度信号（ｗＦ）と前記実応答信号（θｍ）とに基づいて第２制御サンプル時間（ｔ２）で第３模擬トルク信号（ＴＤ）を提供する第１トルク補償部（１１）と、
前記第１模擬トルク信号（ＴＦＦ）と前記第２模擬トルク信号（ＴＦＢ）と前記第３模擬トルク信号（ＴＤ）に基づいて第１制御サンプル時間（ｔ１）でトルク指令（Ｔｒｅｆ）を提供するトルク合成部（１０）と、
を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
【請求項２】
負荷機械（１）と、動力を伝達する伝達機構（２）と、前記伝達機構（２）を介して前記負荷機械（１）を駆動する電動機（３）と、トルク指令（Ｔｒｅｆ）に基づいて前記電動機（３）を駆動する電力を与える動力変換回路（４）とを有する機械システム（５）に対して、前記機械システム（５）を所望の動きとなるように、前記動力変換回路（４）に適正なトルク指令（Ｔｒｅｆ）を与える電動機制御装置であって、
実指令信号（θｒｅｆ）を提供する指令発生器（７）と、
前記機械システム（５）の状態量を観測し、第１制御サンプル時間（ｔ１）で実応答信号（θｍ）を提供する実観測器（６）と、
前記実指令信号（θｒｅｆ）に基づいて、第１制御サンプル時間（ｔ１）より大きな第２制御サンプル時間（ｔ２）で第１模擬位置信号（θＦ）と第１模擬速度信号（ｗＦ）と第１模擬トルク信号（ＴＦＦ）とを提供する上位制御部（８）と、
前記第１模擬位置信号（θＦ）と前記第１模擬速度信号（ｗＦ）と前記実応答信号（θｍ）とに基づいて第１制御サンプル時間（ｔ１）で第２模擬トルク信号（ＴＦＢ）を提供する下位制御部（９）と、
前記第２模擬トルク信号（ＴＦＢ）に基づいて第２制御サンプル時間（ｔ２）で第３模擬トルク信号（ＴＤ）を提供する第２トルク補償部（１２）と、
前記第１模擬トルク信号（ＴＦＦ）と前記第２模擬トルク信号（ＴＦＢ）と前記第３模擬トルク信号（ＴＤ）に基づいて第１制御サンプル時間（ｔ１）でトルク指令（Ｔｒｅｆ）を提供するトルク合成部（１０）と、
を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
【請求項３】
負荷機械（１）と、動力を伝達する伝達機構（２）と、前記伝達機構（２）を介して前記負荷機械（１）を駆動する電動機（３）と、トルク指令（Ｔｒｅｆ）に基づいて前記電動機（３）を駆動する電力を与える動力変換回路（４）とを有する機械システム（５）に対して、前記機械システム（５）を所望の動きとなるように、前記動力変換回路（４）に適正なトルク指令（Ｔｒｅｆ）を与える電動機制御装置であって、
実指令信号（θｒｅｆ）を提供する指令発生器（７）と、
前記機械システム（５）の状態量を観測し、第１制御サンプル時間（ｔ１）で実応答信号（θｍ）を提供する実観測器（６）と、
前記実指令信号（θｒｅｆ）に基づいて、第１制御サンプル時間（ｔ１）より大きな第２制御サンプル時間（ｔ２）で第１模擬位置信号（θＦ）と第１模擬速度信号（ｗＦ）と第１模擬トルク信号（ＴＦＦ）とを提供する上位制御部（８）と、
トルク指令（Ｔｒｅｆ）と前記実応答信号（θｍ）とに基づいて第１制御サンプル時間（ｔ１）で推定位置信号（θｍｈ）と推定速度信号（ｗｍｈ）とを提供する模擬観測器（１３）と、
前記第１模擬位置信号（θＦ）と前記第１模擬速度信号（ｗＦ）と前記推定位置信号（θｍｈ）と前記推定速度信号（ｗｍｈ）とに基づいて第１制御サンプル時間（ｔ１）で第２模擬トルク信号（ＴＦＢ）を提供する下位制御部（１４）と、
前記第２模擬トルク信号（ＴＦＢ）に基づいて第２制御サンプル時間（ｔ２）で第３模擬トルク信号（ＴＤ）を提供する第２トルク補償部（１２）と、
前記第１模擬トルク信号（ＴＦＦ）と前記第２模擬トルク信号（ＴＦＢ）と前記第３模擬トルク信号（ＴＤ）に基づいて第１制御サンプル時間（ｔ１）でトルク指令（Ｔｒｅｆ）を提供するトルク合成部（１０）と、
を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
【請求項４】
前記上位制御部（８）が、
前記実指令信号（θｒｅｆ）と第１模擬位置信号（θＦ）と第１模擬速度信号（ｗＦ）とに基づいて第１模擬トルク信号（ＴＦＦ）を提供する上位コントローラ（８ａ）と、
第１模擬位置信号（θＦ）と第１模擬速度信号（ｗＦ）とに基づいて第４模擬信号（ＳＩ４）を提供する模擬下位制御部（８ｂ）と、
前記第１模擬トルク信号（ＴＦＦ）と前記第４模擬信号（ＳＩ４）とに基づいて第１模擬信号（ＳＩ１）を提供する加算器（８ｄ）と、
前記第１模擬信号（ＳＩ１）に基づいて第２模擬信号（ＳＩ２）と第３模擬信号（ＳＩ３）とを提供する模擬モデル（８ｃ）と、
前記第２模擬信号（ＳＩ２）と前記第３模擬信号（ＳＩ３）とに基づいて第２制御サンプル時間（ｔ２）で第１模擬位置信号（θＦ）と第１模擬速度信号（ｗＦ）とを提供する模擬信号処理器（８ｅ）と、
を備えたことを特徴とする、請求項１から３のうちいずれか１項に記載の電動機制御装置。
【請求項５】
前記模擬モデル（８ｃ）が、
前記第１模擬信号（ＳＩ１）と第２模擬信号（ＳＩ２）とに基づいて第３２模擬信号（ＳＩ３２）を提供する減算器（８ｃ４）と、
前記第３２模擬信号（ＳＩ３２）に基づいて第２９模擬信号（ＳＩ２９）を提供する係数器（８ｃ５）と、
前記第２９模擬信号（ＳＩ２９）と第３模擬信号（ＳＩ３）とに基づいて第３０模擬信号（ＳＩ３０）を提供する減算器（８ｃ６）と、
前記第３０模擬信号（ＳＩ３０）に基づいて第３１模擬信号（ＳＩ３１）を提供する係数器（８ｃ７）と、
前記第３１模擬信号（ＳＩ３１）に基づいて第２８模擬信号（ＳＩ２８）を提供する係数器（８ｃ１）と、
前記第２８模擬信号（ＳＩ２８）に基づいて第３模擬信号（ＳＩ３）を提供する積分器（８ｃ２）と、
前記第３模擬信号（ＳＩ３）に基づいて第２模擬信号（ＳＩ２）を提供する積分器（８ｃ３）と、
を備えたことを特徴とする、請求項４に記載の電動機制御装置。
【請求項６】
前記模擬下位制御部（８ｂ）が、
前記第１模擬位置信号（θＦ）に基づいて第５模擬信号（ＳＩ５）を提供する係数器（８ｂ１）と、
前記第５模擬信号（ＳＩ５）と前記第１模擬速度信号（ｗＦ）とに基づいて第６模擬信号（ＳＩ６）を提供する加算器（８ｂ２）と、
前記第６模擬信号（ＳＩ６）に基づいて第４模擬信号（ＳＩ４）を提供する係数器（８ｂ３）と、
を備えたことを特徴とする、請求項４に記載の電動機制御装置。
【請求項７】
前記上位コントローラ（８ａ）が、
前記実指令信号（θｒｅｆ）と前記第１模擬位置信号（θＦ）とに基づいて第７模擬信号（ＳＩ７）を提供する減算器（８ａ４）と、
前記第７模擬信号（ＳＩ７）に基づいて第８模擬信号（ＳＩ８）を提供する係数器（８ａ１）と、
前記第１模擬速度信号（ｗＦ）と前記第８模擬信号（ＳＩ８）とに基づいて第９模擬信号（ＳＩ９）を提供する減算器（８ａ２）と、
前記第９模擬信号（ＳＩ９）に基づいて第１模擬トルク信号（ＴＦＦ）を提供する係数器（８ａ３）と、
を備えたことを特徴とする、請求項４に記載の電動機制御装置。
【請求項８】
前記下位制御部（９）が、
前記第１模擬位置信号（θＦ）と前記実応答信号（θｍ）とに基づいて第２０模擬信号（ＳＩ２０）を提供する減算器（９ａ）と、
前記第２０模擬信号（ＳＩ２０）に基づいて第２１模擬信号（ＳＩ２１）を提供する係数器（９ｂ）と、
前記実応答信号（θｍ）に基づいて第１制御サンプル時間（ｔ１）で第２２模擬信号（ＳＩ２２）を提供する差分器（９ｅ）と、
前記第２１模擬信号（ＳＩ２１）と前記第２２模擬信号（ＳＩ２２）と前記第１模擬速度信号（ｗＦ）とに基づいて第２３模擬信号（ＳＩ２３）を提供する加減算器（９ｃ）と、
前記第２３模擬信号（ＳＩ２３）に基づいて第２模擬トルク信号（ＴＦＢ）を提供する係数器（９ｄ）と、
を備えたことを特徴とする、請求項１または２に記載の電動機制御装置。
【請求項９】
前記下位制御部（１４）が、
前記第１模擬位置信号（θＦ）と前記推定位置信号（θｍｈ）とに基づいて第２０模擬信号（ＳＩ２０）を提供する減算器（９ａ）と、
前記第２０模擬信号（ＳＩ２０）に基づいて第２１模擬信号（ＳＩ２１）を提供する係数器（９ｂ）と、
前記第２１模擬信号（ＳＩ２１）と前記第１模擬速度信号（ｗＦ）と前記推定速度信号（ｗｍｈ）とに基づいて第２３模擬信号（ＳＩ２３）を提供する加減算器（９ｃ）と、
前記第２３模擬信号（ＳＩ２３）に基づいて第２模擬トルク信号（ＴＦＢ）を提供する係数器（９ｄ）と、
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の電動機制御装置。
【請求項１０】
前記下位制御部（９）が、
前記第１模擬位置信号（θＦ）に基づいて第１制御サンプル時間（ｔ１）で第２４模擬信号（ＳＩ２４）を提供する指令補償器（９ｆ）と、
前記第１模擬速度信号（ｗＦ）に基づいて第１制御サンプル時間（ｔ１）で第２５模擬信号（ＳＩ２５）を提供する指令補償器（９ｇ）と、
前記第２４模擬信号（ＳＩ２４）と前記実応答信号（θｍ）とに基づいて第２０模擬信号（ＳＩ２０）を提供する減算器（９ａ）と、
前記第２０模擬信号（ＳＩ２０）に基づいて第２１模擬信号（ＳＩ２１）を提供する係数器（９ｂ）と、
前記実応答信号（θｍ）に基づいて第１制御サンプル時間（ｔ１）で第２２模擬信号（ＳＩ２２）を提供する差分器（９ｅ）と、
前記第２１模擬信号（ＳＩ２１）と前記第２２模擬信号（ＳＩ２２）と前記第２５模擬信号（ＳＩ２５）とに基づいて第２３模擬信号（ＳＩ２３）を提供する加減算器（９ｃ）と、
前記第２３模擬信号（ＳＩ２３）に基づいて第２模擬トルク信号（ＴＦＢ）を提供する係数器（９ｄ）と、
をさらに備えたことを特徴とする、請求項８に記載の電動機制御装置。
【請求項１１】
前記下位制御部（９）が、
前記第１模擬位置信号（θＦ）に基づいて第１制御サンプル時間（ｔ１）で第２４模擬信号（ＳＩ２４）を提供する指令補償器（９ｆ）と、
前記第１模擬速度信号（ｗＦ）に基づいて第１制御サンプル時間（ｔ１）で第２５模擬信号（ＳＩ２５）を提供する指令補償器（９ｇ）と、
前記第２４模擬信号（ＳＩ２４）と推定位置信号（θｍｈ）とに基づいて第２０模擬信号（ＳＩ２０）を提供する減算器（９ａ）と、
前記第２０模擬信号（ＳＩ２０）に基づいて第２１模擬信号（ＳＩ２１）を提供する係数器（９ｂ）と、
前記第２１模擬信号（ＳＩ２１）と推定速度信号（ｗｍｈ）と前記第２５模擬信号（ＳＩ２５）とに基づいて第２３模擬信号（ＳＩ２３）を提供する加減算器（９ｃ）と、
前記第２３模擬信号（ＳＩ２３）に基づいて第２模擬トルク信号（ＴＦＢ）を提供する係数器（９ｄ）と、
をさらに備えたことを特徴とする、請求項１０に記載の電動機制御装置。
【請求項１２】
前記トルク合成部（１０）が、
前記第２模擬トルク信号（ＴＦＢ）に基づいて第２６模擬信号（ＳＩ２６）を提供する指令フィルタ（１０ｂ）と、
前記第２６模擬信号（ＳＩ２６）と前記第１模擬トルク信号（ＴＦＦ）と前記第３模擬トルク信号（ＴＤ）とに基づいてトルク指令（Ｔｒｅｆ）を提供する加算器（１０ａ）と、
を備えたことを特徴とする、請求項１から３のうちいずれか１項に記載の電動機制御装置。
【請求項１３】
前記トルク合成部（１０）が、
前記第２模擬トルク信号（ＴＦＢ）に基づいて第２６模擬信号（ＳＩ２６）を提供する指令フィルタ（１０ｂ）と、
前記第１模擬トルク信号（ＴＦＦ）に基づいて第１制御サンプル時間（ｔ１）で第２７模擬信号（ＳＩ２７）を提供する指令補償器（１０ｃ）と、
前記第２６模擬信号（ＳＩ２６）と前記第３模擬トルク信号（ＴＤ）と前記第２７模擬信号（ＳＩ２７）とに基づいてトルク指令（Ｔｒｅｆ）を提供する加算器（１０ａ）と、
を備えたことを特徴とする、請求項１から３のうちいずれか１項に記載の電動機制御装置。
【請求項１４】
前記第１トルク補償部（１１）が、
前記実応答信号（θｍ）と第１模擬位置信号（θＦ）とに基づいて第１０模擬信号（ＳＩ１０）を提供する減算器（１１ａ）と、
前記第１０模擬信号（ＳＩ１０）に基づいて第１２模擬信号（ＳＩ１２）を提供する係数器（１１ｂ）と、
前記実応答信号（θｍ）に基づいて第２制御サンプル時間（ｔ２）で第１１模擬信号（ＳＩ１１）を提供する差分器（１１ｄ）と、
前記第１２模擬信号（ＳＩ１２）と前記第１１模擬信号（ＳＩ１１）と前記第１模擬速度信号（ｗＦ）とに基づいて第１３模擬信号（ＳＩ１３）を提供する加減算器（１１ｆ）と、
前記第１３模擬信号（ＳＩ１３）に基づいて第１４模擬信号（ＳＩ１４）を提供する係数器（１１ｃ）と、
前記第１４模擬信号（ＳＩ１４）に基づいて第２制御サンプル時間（ｔ２）で第３模擬トルク信号（ＴＤ）を提供する離散化積分器（１１ｅ）と、
を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の電動機制御装置。
【請求項１５】
前記第２トルク補償部（１２）が、前記第２模擬トルク信号（ＴＦＢ）に基づいて第２制御サンプル時間（ｔ２）で第３模擬トルク信号（ＴＤ）を提供する離散化積分器（１２ａ）から構成されることを特徴とする、請求項２または３に記載の電動機制御装置。
【請求項１６】
前記上位制御部（８）と、前記第１トルク補償部（１１）と、前記下位制御部（９）と、前記トルク合成部（１０）とが複数のプロセッサで構成される手段を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の電動機制御装置。
【請求項１７】
前記上位制御部（８）と、前記第２トルク補償部（１２）と、前記下位制御部（９）と、前記トルク合成部（１０）とが複数のプロセッサで構成される手段を備えたことを特徴とする、請求項２に記載の電動機制御装置。
【請求項１８】
前記上位制御部（８）と、前記第２トルク補償部（１２）と、前記模擬観測器（１３）と、前記下位制御部（１４）と、前記トルク合成部（１０）とが複数のプロセッサで構成される手段を備えたことを特徴とする、請求項３に記載の電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、工作機械におけるテーブルやロボットのアームのような負荷機械を駆動する電動機（直流電動機、誘導電動機、同期電動機、リニアモータなど）の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械におけるテーブル、ロボットのアームなどの負荷機械と、前記負荷機械を駆動する直流電動機、誘導電動機、同期電動機、電磁石、リニアモータなどの駆動装置と、前記負荷機械と駆動装置とを連結する伝達機構とから構成された機械系に対して、第２模擬トルク信号とトルク指令とを提供するフィードバック制御系と、第１模擬トルク信号を提供するフィードフォワード制御系とを持った２自由度制御装置が多く使用されている。
【０００３】
例えば、特願平4-119402と、特願平4-138223などがある。図１６は従来の２自由度制御装置の例を示すブロック線図である。
【０００４】
図１６に示すように、従来の位置制御装置は、トルク伝達機構２を介して負荷機械１を駆動する電動機３と、前記電動機の回転角指令信号を入力されて少なくとも２回の積分演算を含む所定の関数演算により摸擬回転角信号と摸擬速度信号と第１模擬トルク信号とをそれぞれ出力するフィードフォワード信号演算回路２１と、前記電動機の回転速度及び回転角を検出する回転検出器２０と、前記摸擬回転角信号および前記回転検出器から出力された実回転角信号に基づいて第１の速度信号を出力する位置制御回路２２と、前記摸擬速度信号と前記第１の速度信号と前記回転検出器から出力された実速度信号とに基づいて第２模擬トルク信号を出力する速度制御回路２３と、前記第１模擬トルク信号と前記第２模擬トルク信号に基づいて前記電動機のトルクを制御する制御手段２４とを備えたことにより、高速応答の位置制御性能が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フィードフォワード演算の制御サンプル時間がフィードバック演算の制御サンプル時間より大きくなる場合、フィードフォワードの数値モデルが制御対象に一致しているにもかかわらず、サンプル時間が異なることにより、離散化モデリング誤差が発生する。よって、実回転角信号と摸擬回転角信号との間に、誤差が生じられ、実回転角信号にオーバーシュートや振動が発生する場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、フィードフォワード演算の制御サンプル時間とフィードバック演算の制御サンプル時間とが異なる場合においても、実回転角信号と摸擬回転角信号との間に、誤差が生じさせず、良好な制御性能を実現する電動機制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明の請求項１は、以下に述べるような手段を備えるものである。
実指令信号を提供する指令発生器。
前記機械システムと前記動力変換回路との状態量を観測し、第１制御サンプル時間で実応答信号を提供する実観測器。
前記実指令信号に基づいて、第１制御サンプル時間より大きな第２制御サンプル時間で第１模擬位置信号と第１模擬速度信号と第１模擬トルク信号とを提供する上位制御部。
前記第１模擬位置信号と前記第１模擬速度信号と前記実応答信号とに基づいて第１制御サンプル時間で第２模擬トルク信号を提供する下位制御部。
前記第１模擬位置信号と前記第１模擬速度信号と前記実応答信号とに基づいて第２制御サンプル時間で第３模擬トルク信号を提供するトルク補償部。
前記第１模擬トルク信号と前記第２模擬トルク信号と前記第３模擬トルク信号に基づいて第１制御サンプル時間でトルク指令を提供するトルク合成部。
【０００８】
また、本発明の請求項２は、以下に述べるような手段を備えるものである。実指令信号を提供する指令発生器。
前記機械システムと前記動力変換回路との状態量を観測し、第１制御サンプル時間で実応答信号を提供する実観測器。
前記実指令信号に基づいて、第１制御サンプル時間より大きな第２制御サンプル時間で第１模擬位置信号と第１模擬速度信号と第１模擬トルク信号とを提供する上位制御部。
前記第１模擬位置信号と前記第１模擬速度信号と前記実応答信号とに基づいて第１制御サンプル時間で第２模擬トルク信号を提供する下位制御部。
前記第２模擬トルク信号に基づいて第２制御サンプル時間で第３模擬トルク信号を提供するトルク補償部。
前記第１模擬トルク信号と前記第２模擬トルク信号と前記第３模擬トルク信号に基づいて第１制御サンプル時間でトルク指令を提供するトルク合成部。
【０００９】
また、本発明の請求項３は、以下に述べるような手段を備えるものである。
実指令信号を提供する指令発生器。
前記機械システムと前記動力変換回路との状態量を観測し、第１制御サンプル時間で実応答信号を提供する実観測器。
前記実指令信号に基づいて、第１制御サンプル時間より大きな第２制御サンプル時間で第１模擬位置信号と第１模擬速度信号と第１模擬トルク信号とを提供する上位制御部。
トルク指令と前記実応答信号とに基づいて第１制御サンプル時間で推定位置信号と推定速度信号とを提供する模擬観測器。
前記第１模擬位置信号と前記第１模擬速度信号と前記推定位置信号と前記推定速度信号とに基づいて第１制御サンプル時間で第２模擬トルク信号を提供する下位制御部。
前記第２模擬トルク信号に基づいて第２制御サンプル時間で第３模擬トルク信号を提供するトルク補償部。
前記第１模擬トルク信号と前記第２模擬トルク信号と前記第３模擬トルク信号に基づいて第１制御サンプル時間でトルク指令を提供するトルク合成部。
【００１０】
また、本発明の請求項４は、以下に述べるような手段を備えるものである。
前記実指令信号と第１模擬位置信号と第１模擬速度信号とに基づいて第１模擬トルク信号を提供する上位コントローラ。
第１模擬位置信号θＦと第１模擬速度信号ｗＦとに基づいて第４模擬信号を提供する模擬下位制御部。
前記第１模擬トルク信号と前記第４模擬信号とに基づいて第１模擬信号を提供する加算器。
前記第１模擬信号に基づいて第２模擬信号と第３模擬信号とを提供する模擬モデル。
前記第２模擬信号と前記第３模擬信号とに基づいて第２制御サンプル時間で第１模擬位置信号と第１模擬速度信号とを提供する模擬信号処理器。
【００１１】
また、本発明の請求項５は、以下に述べるような手段を備えるものである。
第３１模擬信号に基づいて第２８模擬信号を提供する係数器。
前記第２８模擬信号に基づいて第３模擬信号を提供する積分器。
前記第３模擬信号に基づいて第２模擬信号を提供する積分器。
前記第１模擬信号と前記第２模擬信号に基づいて第３２模擬信号を提供する減算器。
前記第３２模擬信号に基づいて第２９模擬信号を提供する係数器。
前記第２９模擬信号と前記第３模擬信号に基づいて第３０模擬信号を提供する減算器。
前記第３０模擬信号に基づいて第３１模擬信号を提供する係数器。
【００１２】
また、本発明の請求項６は、以下に述べるような手段を備えるものである。
前記第２模擬信号に基づいて第５模擬信号を提供する係数器。
前記第５模擬信号と前記第３模擬信号とに基づいて第６模擬信号を提供する加算器。
前記第６模擬信号に基づいて第４模擬信号を提供する係数器。
【００１３】
また、本発明の請求項７は、以下に述べるような手段を備えるものである。
前記実指令信号と前記第１模擬位置信号とに基づいて第７模擬信号を提供する減算器。
前記第７模擬信号に基づいて第８模擬信号を提供する係数器。
前記第１模擬速度信号と前記第８模擬信号とに基づいて第９模擬信号を提供する減算器。
前記第９模擬信号に基づいて第１模擬トルク信号を提供する係数器。
【００１４】
また、本発明の請求項８は、以下に述べるような手段を備えるものである。
前記第１模擬位置信号と前記実応答信号とに基づいて第２０模擬信号を提供する減算器。
前記第２０模擬信号に基づいて第２１模擬信号を提供する係数器。
前記実応答信号に基づいて第１制御サンプル時間で第２２模擬信号を提供する差分器。
前記第２１模擬信号と前記第２２模擬信号とに基づいて第２３模擬信号を提供する加減算器。
前記第２３模擬信号に基づいて第２模擬トルク信号を提供する係数器。
【００１５】
また、本発明の請求項９は、以下に述べるような手段を備えるものである。
前記第１模擬位置信号と前記推定位置信号とに基づいて第２０模擬信号を提供する減算器。
前記第２０模擬信号に基づいて第２１模擬信号を提供する係数器。
前記第２１模擬信号と前記第１模擬速度信号と前記推定速度信号とに基づいて第２３模擬信号を提供する加減算器。
前記第２３模擬信号に基づいて第２模擬トルク信号を提供する係数器。
【００１６】
また、本発明の請求項１０は、以下に述べるような手段を備えるものである。
前記第１模擬位置信号に基づいて第１制御サンプル時間で第２４模擬信号を提供する指令補償器。
前記第１模擬速度信号に基づいて第１制御サンプル時間で第２５模擬信号を提供する指令補償器。
前記第２４模擬信号と前記実応答信号とに基づいて第２０模擬信号を提供する減算器。
前記第２０模擬信号に基づいて第２１模擬信号を提供する係数器。
前記実応答信号に基づいて第１制御サンプル時間で第２２模擬信号を提供する差分器。
前記第２１模擬信号と前記第２２模擬信号と前記第２５模擬信号とに基づいて第２３模擬信号を提供する加減算器。
前記第２３模擬信号に基づいて第２模擬トルク信号を提供する係数器。
【００１７】
また、本発明の請求項１１は、以下に述べるような手段を備えるものである。
前記第１模擬位置信号に基づいて第１制御サンプル時間で第２４模擬信号を提供する指令補償器。
前記第１模擬速度信号に基づいて第１制御サンプル時間で第２５模擬信号を提供する指令補償器。
前記第２４模擬信号と前記推定位置信号とに基づいて第２０模擬信号を提供する減算器。
前記第２０模擬信号に基づいて第２１模擬信号を提供する係数器。
前記第２１模擬信号と前記推定速度信号と前記第２５模擬信号とに基づいて第２３模擬信号を提供する加減算器。
前記第２３模擬信号に基づいて第２模擬トルク信号を提供する係数器。
【００１８】
また、本発明の請求項１２は、以下に述べるような手段を備えるものである。
前記第２模擬トルク信号に基づいて第２６模擬信号を提供する指令フィルタ。
前記第２６模擬信号と前記第１模擬トルク信号と前記第３模擬トルク信号とに基づいてトルク指令を提供する加算器。
【００１９】
また、本発明の請求項１３は、以下に述べるような手段を備えるものである。
前記第２模擬トルク信号に基づいて第２６模擬信号を提供する指令フィルタ。
前記第１模擬トルク信号に基づいて第１制御サンプル時間で第２７模擬信号を提供する指令補償器。
前記第２６模擬信号と前記第３模擬トルク信号と前記第２７模擬信号とに基づいてトルク指令を提供する加算器。
【００２０】
また、本発明の請求項１４は、以下に述べるような手段を備えるものである。
前記実応答信号と第１模擬位置信号とに基づいて第１０模擬信号を提供する減算器。
前記第１０模擬信号に基づいて第１２模擬信号を提供する係数器。
前記実応答信号に基づいて第２制御サンプル時間で第１１模擬信号を提供する差分器。
前記第１２模擬信号と前記第１１模擬信号と前記第１模擬速度信号とに基づいて第１３模擬信号を提供する加減算器。
前記第１３模擬信号に基づいて第１４模擬信号を提供する係数器。
前記第１４模擬信号に基づいて第２制御サンプル時間で第３模擬トルク信号を提供する離散化積分器。
【００２１】
また、本発明の請求項１５は、以下に述べるような手段を備えるものである。
１．前記第２模擬トルク信号に基づいて第２制御サンプル時間で第３模擬トルク信号を提供する離散化積分器。
【００２２】
また、本発明の請求項１６は、以下に述べるような手段を備えるものである。
前記上位制御部と、前記第１トルク補償部と、前記下位制御部と、前記トルク合成部とが複数のプロセッサで構成される手段。
【００２３】
また、本発明の請求項１７は、以下に述べるような手段を備えるものである。
前記上位制御部と、前記第２トルク補償部と、前記下位制御部と、前記トルク合成部とが複数のプロセッサで構成される手段。
【００２４】
また、本発明の請求項１８は、以下に述べるような手段を備えるものである。
前記上位制御部と、前記第２トルク補償部と、前記模擬観測器と、前記下位制御部と、前記トルク合成部とが複数のプロセッサで構成される手段。
【００２５】
【作用】
本発明請求項１では、まず、下位制御部と機械システムとの特性を考慮するように上位制御部を構成することによって、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に制御制御性能に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができる。また、上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で実現することによって、同一処理機能を持つプロセッサでより複雑な制御処理を上位制御部で実現しながら、より短い制御サンプル時間で下位制御部の制御処理を行うことができるので、よりロバストなフィードバック特性が得られる。また、第１トルク補償部の導入によって、下位制御部の制御処理をよりシンプルに実現し、より短い制御サンプル時間で下位制御部の制御処理を行うことができると共に、下位制御部と機械システムとの特性を考慮した上位制御部の構成を簡単に実現することができる。さらに、下位制御部と異なる制御サンプル時間で処理する第１トルク補償部の導入によって、下位制御部と第１トルク補償部とをそれぞれで設計することができるので、高周波数領域と低周波数領域とに現れる機械システムの異なる特性に応じた制御系の設計をより簡単に行うことができ、良好な制御性能を実現することができる。
【００２６】
本発明請求項２では、第２トルク補償部が第２模擬トルクのみを利用することにより、第２トルク補償部と下位制御部とのデータ通信量を減らすことができると共に、第２トルク補償部をよりシンプルに構築することができるので、同一処理機能を持つプロセッサでより短い制御サンプル時間で電動機制御装置を実現することができる。よって、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができ、良好な制御性能を実現することができる。
【００２７】
本発明請求項３では、さらに、模擬観測器を導入することによって、実応答信号に含まれたノイズを減らすことができるので、上位制御部と下位制御部と第２制御部との制御ゲインをより大きく設定することができるので、良好な制御性能を実現することができる。
【００２８】
本発明請求項４では、従来の上位制御部に模擬下位制御部と模擬信号処理器とを加えることによって、下位制御部と機械システムとの特性を考慮した上位制御部を第２制御サンプル時間で容易に実現できるようにすると共に、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御部と異なる制御サンプル時間で構築された場合に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができ、良好な制御性能を実現することができる。
【００２９】
本発明請求項５では、模擬モデルを剛体系で構築することによって、機械システムの機械共振周波数が高い場合、模擬モデルがより簡単になるので、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に制御制御性能に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができると共に、電動機制御装置にかかる計算量を減らすことができる。
【００３０】
本発明請求項６では、模擬下位制御部をＰ―Ｐ制御系で構築することによって、模擬下位制御部をより簡単に実現できる。よって、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御部と異なる制御サンプル時間で構築された場合に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができると共に、電動機制御装置にかかる計算量を減らすことができる。また、模擬下位制御部のパラメータをより容易に設定することができる。
【００３１】
本発明請求項７では、上位コントローラをＰ―Ｐ制御系で構築することによって、上位コントローラをより簡単に実現できる。よって、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができると共に、電動機制御装置にかかる計算量を減らすことができる。また、上位コントローラのパラメータをより容易に設定することができる。
【００３２】
本発明請求項８、９では、下位制御部をＰ―Ｐ制御系で構築することによって、上位コントローラをより簡単に実現できる。よって、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができると共に、電動機制御装置にかかる計算量を減らすことができる。また、下位制御部のパラメータをより容易に設定することができる。さらに、下位制御部を考慮して上位制御部を構築するとき、上位制御部の構成をよりシンプル的にすることができる。
【００３３】
本発明請求項１０、１１では、第１サンプル制御時間で更新される第１模擬位置信号と第１模擬速度信号とを第１サンプル制御時間と第２サンプル制御時間との違いを考慮しながら、第２４模擬信号と第２５模擬信号とを第２サンプル制御時間で生成し、従来の下位制御部に入力することによって、第２模擬トルク信号を滑らかにすることができる。よって、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができる。
【００３４】
本発明請求項１２では、指令フィルタを加えることによって、第２模擬トルク信号に含まれている振動成分を減らすことができると共に、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができる。
【００３５】
本発明請求項１３では、第１サンプル制御時間で更新される第１模擬トルク信号を第１サンプル制御時間と第２サンプル制御時間との違いを考慮しながら、第２７模擬信号を第２サンプル制御時間で生成し、従来のトルク合成部に入力することによって、トルク指令を滑らかにすることができる。よって、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができる。
【００３６】
本発明請求項１４では、第１トルク補償器をＰ−Ｐ−Ｉ制御系で構築することによって、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができると共に、電動機制御装置にかかる計算量を減らすことができる。また、第１トルク補償器のパラメータをより容易に設定することができる。
【００３７】
本発明請求項１５では、第２トルク補償器をＩ制御系で構築することによって、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができると共に、電動機制御装置にかかる計算量を減らすことができる。また、第２トルク補償器のパラメータをより容易に設定することができる。
【００３８】
本発明請求項１６〜１８では、複数のプロセッサで構成することによって、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができると共に、本電動機制御装置の制御サンプル時間を大幅に減らすことができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
［実施例１］
以下、本発明の実施例１について詳細に説明する。
以下、図１を参照しながら本発明の実施例１を説明する。
図１は、本発明の実施例１の全体を示すブロック図である。図１において、本発明の実施例は、負荷機械１と伝達機構２と電動機３と動力変換回路４とから構成された機械システム５と、実観測器６と、指令発生器７と、上位制御部８と、下位制御部９と、トルク合成部１０と、第１トルク補償部１１とから構成されている。
【００４０】
機械システム５と実観測器６と指令発生器７とは従来装置のものと同一である。
θｒｅｆは指令発生器７から生成された実指令信号である。θｍは実観測器６から生成された実応答信号である。
【００４１】
上位制御部８は、実指令信号θｒｅｆに基づいて、第２制御サンプル時間ｔ２で第１模擬位置信号θＦと第１模擬速度信号ｗＦと第１模擬トルク信号ＴＦＦとを提供する。
【００４２】
下位制御部９は、第１模擬位置信号θＦと第１模擬速度信号ｗＦと実応答信号θｍとに基づいて第１制御サンプル時間ｔ１で第２模擬トルク信号ＴＦＢを提供する。
【００４３】
第１トルク補償部１１は、第１模擬位置信号θＦと第１模擬速度信号ｗＦと実応答信号θｍとに基づいて第２制御サンプル時間ｔ２で第３模擬トルク信号ＴＤを提供する。
【００４４】
トルク合成部１０は、第１模擬トルク信号ＴＦＦと第２模擬トルク信号ＴＦＢと第３模擬トルク信号ＴＤとに基づいてトルク指令Ｔｒｅｆを提供する。
【００４５】
上位制御部８において、第１模擬位置信号θＦと第１模擬速度信号ｗＦと第１模擬トルク信号ＴＦＦとが、（１）、（２）、（３）の式を第２制御サンプル時間ｔ２で離散化した上で生成される。
θＦ＝［１／（T１*ｓ2＋T２*ｓ+１）］*θｒｅｆ           （１）
ｗＦ＝［ｓ／（T１*ｓ2＋T２*ｓ+１）］*θｒｅｆ           （２）
ＴＦＦ＝［Ｊｍ*ｓ2／（T１*ｓ2＋T２*ｓ+１）］*θｒｅｆ          （３）
ただし、Ｔ１、Ｔ２、Ｊｍは機械システム５と下位制御部の特性を考慮した上で設定されたものである。
【００４６】
第１トルク補償部１１において、第３模擬トルク信号ＴＤが（４）式を第２制御サンプル時間ｔ２で離散化した上で生成される。ただし、Ｋ１、Ｋ２は制御ゲインである。
ＴＤ＝［（Ｋ１*（θＦ−θｍ）−Ｋ２*（ｗＦ−ｗｍ）］／ｓ          （４）
下位制御部９において、第２模擬トルク信号が、（５）式を第１制御サンプル時間ｔ１で離散化した上で生成される。ただし、Ｋ３、Ｋ４は制御ゲインである。
ＴＦＢ＝Ｋ３*（θＦ−θｍ）+Ｋ４*（ｗＦ−ｗｍ）         （５）
トルク合成部１０において、トルク指令を次のように生成する。
Ｔｒｅｆ＝ＴＦＦ+ＴＤ+ＴＦＢ                     （６）
［実施例２］
次に、本発明の実施例２について図２を参照しながら詳細に説明する。
図２は、本実施例の全体を示すブロック図である。図２において、本発明の実施例は、負荷機械１と伝達機構２と電動機３と動力変換回路４とから構成された機械システム５と、実観測器６と、指令発生器７と、上位制御部８と、下位制御部９と、トルク合成部１０と、第２トルク補償部１２とから構成されている。
【００４７】
第２トルク補償部１２は、第２模擬トルク信号ＴＦＢに基づいて第２制御サンプル時間ｔ２で第３模擬トルク信号ＴＤを提供する。
【００４８】
第２トルク補償部１２において、第３模擬トルク信号ＴＤが（７）式を第２制御サンプル時間ｔ２で離散化した上で生成される。
ＴＤ＝Ｋ５*ＴＦＢ／ｓ                            （７）
［実施例３］
次に、本発明の実施例３について図３を参照しながら詳細に説明する。
図３は、本実施例の全体を示すブロック図である。図３において、本発明の実施例は、負荷機械１と伝達機構２と電動機３と動力変換回路４とから構成された機械システム５と、実観測器６と、指令発生器７と、上位制御部８と、下位制御部１４と、トルク合成部１０と、模擬観測器１３と、第２トルク補償部１２とから構成されている。
【００４９】
模擬観測器１３は、実応答信号θｍとトルク指令Ｔｒｅｆとに基づいて第１制御サンプル時間ｔ１で推定位置信号θｍｈと推定速度信号ｗｍｈとを提供する。
【００５０】
下位制御部１４は、第１模擬位置信号θＦと第１模擬速度信号ｗＦと推定位置信号θｍｈと推定速度信号ｗｍｈとに基づいて第１制御サンプル時間ｔ１で第２模擬トルク信号ＴＦＢを提供する。
【００５１】
下位制御部１４において、第２模擬トルク信号ＴＦＢが（８）式で生成される。
ＴＦＢ＝Ｋ３*（θＦ−θｍｈ）+Ｋ４（ｗＦ−ｗｍｈ）             （８）
模擬観測器１３において、推定位置信号θｍｈと推定速度信号ｗｍｈとを次のように生成する。ｋ１は第１制御サンプル時間ｔ１に対応するサンプルカウンタであり、（ｋ１）は、時刻ｔ１*ｋ１時の時間変数の値を表す。
ｅ（ｋ１）＝θｍ（ｋ１）−θｍｈ（ｋ１）         （９）
0004654493.tif 000002
［実施例４］
次に、本実施例について図４を参照しながら詳細に説明する。
図４は、本発明の実施例４を示すブロック図である。図４において、本発明の実施例の上位制御部８は、上位コントローラ８ａと、模擬下位制御部８ｂと、加算器８ｄと、模擬モデル８ｃと、模擬信号処理器８ｅとから構成されている。
【００５２】
上位コントローラ８ａは、実指令信号θｒｅｆと第１模擬位置信号θＦと第１模擬速度信号ｗＦとに基づいて第１模擬トルク信号ＴＦＦを提供する。
模擬下位制御部８ｂは、第１模擬位置信号θＦと第１模擬速度信号ｗＦとに基づいて第４模擬信号ＳＩ４を提供する。
加算器８ｄ第１模擬トルク信号ＴＦＦと第４模擬信号ＳＩ４とに基づいて第１模擬信号ＳＩ１を提供する。
模擬モデル８ｃは、第１模擬信号ＳＩ１に基づいて第２模擬信号ＳＩ２と第３模擬信号ＳＩ３とを提供する。
模擬信号処理器８ｅは第２模擬信号ＳＩ２と前記第３模擬信号ＳＩ３とに基づいて第２制御サンプル時間ｔ２で第１模擬位置信号θＦと第１模擬速度信号ｗＦとを提供する。
【００５３】
上位コントローラ８ａにおいて、第１模擬トルク信号ＴＦＦを次のように生成する。
ＴＦＦ＝Ｋ５*（θｒｅｆ−θＦ）−Ｋ６*ｗＦ                     （１２）
模擬下位制御部８ｂにおいて、第４模擬信号ＳＩ４を次のように生成する。
ＳＩ４＝Ｋ７*θＦ+Ｋ８*ｗＦ                      （１３）
加算器８ｄにおいて、第１模擬信号ＳＩ１を次のように生成する。
ＳＩ１＝ＴＦＦ−ＳＩ４                           （１４）
模擬モデル８ｃにおいて、第２模擬信号ＳＩ２と第２模擬信号ＳＩ３とを次のように生成する。
【００５４】
模擬信号処理器８ｅにおいて、第１模擬位置信号θＦと第１模擬速度信号ｗＦを次のように生成する。ｋ２は第２制御サンプル時間ｔ２に対応するサンプルカウンタであり、（ｋ２）は、時刻ｔ２*ｋ２時の時間変数の値を表す。
θＦ（ｔ）＝ＳＩ２（ｋ２*ｔ２）                  （１７）
ｗＦ（ｔ）＝ＳＩ３（ｋ２*ｔ２）                  （１８）
ただし、
ｋ２*ｔ２≦（ｋ２+1）*ｔ２                （１９）
［実施例５］
次に、本発明の実施例５について図５を参照しながら詳細に説明する。
図５は、本実施例を示すブロック図である。図５において、本発明の実施例の模擬モデル８ｃは、減算器８ｃ４と、係数器８ｃ５と、減算器８ｃ６と、係数器８ｃ７と、係数器８ｃ１と、積分器８ｃ２と、積分器８ｃ３とから構成されている。
減算器８ｃ４において、次のように模擬信号ＳＩ３２を生成する。
ＳＩ３２＝ＳＩ１−ＳＩ２                  （２０）
係数器８ｃ５において、係数をＫｐに設定し、次のように模擬信号ＳＩ２９を生成する。
ＳＩ２９＝Ｋｐ*ＳＩ３２                          （２１）
減算器８ｃ６において、次のように模擬信号ＳＩ３０を生成する。
ＳＩ３０＝ＳＩ２９―ＳＩ３                （２２）
係数器８ｃ７において、係数をＫｖに設定し、次のように模擬信号ＳＩ３１を生成する。
ＳＩ３１＝Ｋｖ*ＳＩ３０                          （２３）
係数器８ｃ１において、係数を１／Ｊｍに設定し、次のように模擬信号ＳＩ２８を生成する。
ＳＩ２８＝ＳＩ３１／Ｊｍ                  （２４）
模擬信号ＳＩ３を次のように生成する。
ＳＩ３＝ＳＩ２８／ｓ                      （２５）
模擬信号ＳＩ２を次のように生成する。
ＳＩ２＝ＳＩ３／ｓ                        （２６）
［実施例６］
次に、本発明の実施例６について図６を参照しながら詳細に説明する。
【００５５】
図６は、本実施例を示すブロック図である。図６において、本発明の実施例の模擬下位制御部８ｂは、係数器８ｂ１と、加算器８ｂ２と、係数器８ｂ３とから構成されている。
係数器８ｂ１において、係数をＫｐに設定し、次のように模擬信号ＳＩ５を生成する。
ＳＩ５＝Ｋｐ＊θＦ                               （２７）
加算器８ｂ２において、次のように模擬信号ＳＩ６を生成する。
ＳＩ６＝ｗＦ＋ＳＩ５                             （２８）
係数器８ｂ３において、係数をＫｖに設定し、次のように模擬信号ＳＩ４を生成する。
ＳＩ４＝Ｋｖ＊ＳＩ６                             （２９）
［実施例７］
次に、本発明の実施例７について図７を参照しながら詳細に説明する。
図７は、本実施例７を示すブロック図である。図７において、本発明の実施例の上位コントローラ８ａは、減算器８ａ４と、係数器８ａ１と、減算器８ａ２と、係数器８ａ３とから構成されている。
【００５６】
減算器８ａ４において、次のように模擬信号ＳＩ７を生成する。
ＳＩ７＝θｒｅｆ−θＦ                                  （３０）
係数器８ａ１において、係数をＫｐｆに設定し、次のように模擬信号ＳＩ８を生成する。
ＳＩ８＝Ｋｐｆ＊ＳＩ７                                  （３１）
減算器８ａ２において、次のように模擬信号ＳＩ９を生成する。
ＳＩ９＝ＳＩ８−ｗＦ                             （３２）
係数器８ａ３において、係数をＫｖｆに設定し、次のように第１模擬トルク信号ＴＦＦを生成する。
ＴＦＦ＝Ｋｖｆ＊ＳＩ９                                  （３３）
［実施例８］
次に、本発明の実施例８について図８を参照しながら詳細に説明する。
図８は、本実施例を示すブロック図である。図８において、本発明の実施例の下位制御部９は、減算器９ａと、係数器９ｂと、加減算器９ｃと、係数器９ｄと、差分器９ｅとから構成されている。
【００５７】
減算器９ａにおいて、次のように模擬信号ＳＩ２０を生成する。
ＳＩ２０＝θＦ−θｍ                             （３４）
係数器９ｂにおいて、係数をＫｐに設定し、次のように模擬信号ＳＩ２１を生成する。
ＳＩ２１＝ＳＩ２０＊Ｋｐ                         （３５）
差分器９ｅにおいて、次のように模擬信号ＳＩ２２を生成する。
ＳＩ２２（ｋ１）＝θｍ（ｋ１）−θｍ（ｋ１−１） （３６）
加減算器９ｃにおいて、次のように模擬信号ＳＩ２３を生成する。
ＳＩ２３＝ＳＩ２１＋ｗＦ−ＳＩ２２        （３７）
係数器９ｄにおいて、係数をＫｖに設定し、次のように第２模擬トルク信号ＴＦＢを生成する。
ＴＦＢ＝ＳＩ２３＊Ｋｖ                           （３８）
［実施例９］
次に、本発明の実施例９について図９を参照しながら詳細に説明する。
図９は、本実施例を示すブロック図である。図９において、本発明の実施例の下位制御部１４は、減算器９ａと、係数器９ｂと、加減算器９ｃと、係数器９ｄとから構成されている。
【００５８】
減算器９ａにおいて、次のように模擬信号ＳＩ２０を生成する。
ＳＩ２０＝θＦ−θｍｈ                                  （３９）
係数器９ｂにおいて、係数をＫｐに設定し、（３５）式のように模擬信号ＳＩ２１を生成する。
【００５９】
加減算器９ｃにおいて、次のように模擬信号ＳＩ２３を生成する。
ＳＩ２３＝ＳＩ２１＋ｗＦ−ｗｍｈ          （４０）
係数器９ｄにおいて、係数をＫｖに設定し、（３８）式のように第２模擬トルク信号ＴＦＢを生成する。
【００６０】
［実施例１０］
次に、本発明の実施例１０について図１０を参照しながら詳細に説明する。
図１０は、本実施例を示すブロック図である。図１０において、本発明の実施例の下位制御部９は、減算器９ａと、係数器９ｂと、加減算器９ｃと、係数器９ｄと、差分器９ｅと、指令補償器９ｆと、指令補償器９ｇとから構成されている。
【００６１】
指令補償器９ｆにおいて、次のように模擬信号ＳＩ２４を生成する。
0004654493.tif 000003
ただし、
ｋ１＝ｉ＋（ｋ２−１）＊Ｉ                （４２）
Ｉ＝ｔ２／ｔ１                                   （４３）
０≦ｉ＜Ｉ                                （４４）
指令補償器９ｇにおいて、次のように模擬信号ＳＩ２５を生成する。
0004654493.tif 000004
減算器９ａにおいて、次のように模擬信号ＳＩ２０を生成する。
ＳＩ２０＝ＳＩ２４―θｍ                  （４６）
係数器９ｂにおいて、係数をＫｐに設定し、（３５）式のように模擬信号ＳＩ２０を生成する。
【００６２】
差分器９ｅにおいて、（３６）式のように模擬信号ＳＩ２２を生成する。
【００６３】
加減算器９ｃにおいて、次のように模擬信号ＳＩ２３を生成する。
ＳＩ２３＝ＳＩ２１＋ＳＩ２５―ＳＩ２２           （４７）
係数器９ｄにおいて、係数をＫｖに設定し、（３８）式のように第２模擬トルク信号ＴＦＢを生成する。
【００６４】
［実施例１１］
次に、本発明の実施例１１について図１１を参照しながら詳細に説明する。
図１１は、本実施例を示すブロック図である。図１１において、本発明の実施例の下位制御部１４は、減算器９ａと、係数器９ｂと、加減算器９ｃと、係数器９ｄと、指令補償器９ｆと、指令補償器９ｇとから構成されている。
【００６５】
指令補償器９ｆにおいて、（４１）式のように模擬信号ＳＩ２４を生成する。
指令補償器９ｇにおいて、（４５）式のように模擬信号ＳＩ２５を生成する。
減算器９ａにおいて、次のように模擬信号ＳＩ２０を生成する。
ＳＩ２０＝ＳＩ２４−θｍｈ                （４８）
係数器９ｂにおいて、係数をＫｐに設定し、（３５）式のように模擬信号ＳＩ２１を生成する。
【００６６】
加減算器９ｃにおいて、次のように模擬信号ＳＩ２３を生成する。
ＳＩ２３＝ＳＩ２１＋ＳＩ２５−ｗｍｈ                        （４９）
係数器９ｄにおいて、係数をＫｖに設定し、（３８）式のように第２模擬トルク信号ＴＦＢを生成する。
【００６７】
［実施例１２］
次に、本発明の実施例１２について図１２を参照しながら詳細に説明する。
図１２は、本実施例１２を示すブロック図である。図１２において、本発明の実施例のトルク合成部１０は、指令フィルタ１０ｂと、加算器１０ａとから構成されている。
【００６８】
指令フィルタ１０ｂにおいて、次のように模擬信号ＳＩ２６を生成する。
ＳＩ２６＝ＴＦＢ／（ｔｆ＊ｓ＋１）               （５０）
加算器１０ａにおいて、次のようにトルク指令Ｔｒｅｆを生成する。
Ｔｒｅｆ＝ＳＩ２６＋ＴＤ＋ＴＦＦ                 （５１）
［実施例１３］
次に、本発明の実施例１３について図１３を参照しながら詳細に説明する。
図１３は、本実施例を示すブロック図である。図１３において、本発明の実施例のトルク合成部１０は、指令フィルタ１０ｂと、加算器１０ａと、指令補償器１０ｃとから構成されている。
【００６９】
指令フィルタ１０ｂにおいて、（５０）式のように模擬信号ＳＩ２６を生成する。
指令補償器１０ｃにおいて、次のように模擬信号ＳＩ２７を生成する。
0004654493.tif 000005
加算器１０ａにおいて、次のようにトルク指令Ｔｒｅｆを生成する。
Ｔｒｅｆ＝ＳＩ２６＋ＴＤ＋ＳＩ２７        （５３）
［実施例１４］
次に、本発明の実施例１４について図１４を参照しながら詳細に説明する。
図１４は、本実施例を示すブロック図である。図１４において、本発明の実施例の第１トルク補償器１１は、減算器１１ａと、係数器１１ｂと、係数器１１ｃと、加減算器１１ｆと、差分器１１ｄと、離散化積分器１１ｅとから構成されている。
【００７０】
減算器１１ａにおいて、次のように模擬信号ＳＩ１０を生成する。
ＳＩ１０＝θＦ−θｍ                             （５４）
係数器１１ｂにおいて、係数をＫｐに設定し、次のように模擬信号ＳＩ１２を生成する。
ＳＩ１２＝Ｋｐ＊ＳＩ１０                         （５５）
差分器１１ｄにおいて、次のように模擬信号ＳＩ１１を生成する。
ＳＩ１１（ｋ２）＝θｍ（ｋ２）−θｍ（ｋ２−１） （５６）
加減算器１１ｆにおいて、次のように模擬信号ＳＩ１３を生成する。
ＳＩ１３＝ＳＩ１２＋ｗＦ―ＳＩ１１               （５７）
係数器１１ｃにおいて、係数をＫｖに設定し、次のように模擬信号ＳＩ１４を生成する。
ＳＩ１４＝Ｋｖ＊ＳＩ１０                         （５８）
離散化積分器１１ｅにおいて、係数をＫｉに設定し、次のように第３模擬トルク信号ＴＤを生成する。
0004654493.tif 000006
［実施例１５］
次に、本発明の実施例１５について図１５を参照しながら詳細に説明する。
図１５は、本実施例を示すブロック図である。図１５において、本発明の実施例の第５トルク補償器１２は、離散化積分器１２ａから構成されている。
離散化積分器１２ａにおいて、係数をＫｉに設定し、次のように第３模擬トルク信号ＴＤを生成する。
0004654493.tif 000007
［実施例１６］
上述実施例に示す上位制御部８と、第１トルク補償部１１と、下位制御部９と、トルク合成部１０とをそれぞれのプロセッサで構成することが容易に実現できる。
【００７１】
［実施例１７］
上述実施例に示す上位制御部８と、第２トルク補償部１２と、下位制御部９と、トルク合成部１０とをそれぞれのプロセッサで構成することが容易に実現できる。
【００７２】
［実施例１８］
上述実施例に示す上位制御部８と、第２トルク補償部１２と、模擬観測器１３下位制御部１４と、トルク合成部１０とをそれぞれのプロセッサで構成することが容易に実現できる。
【００７３】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、下記の効果が奏する。
１．下位制御部と機械システムとの特性を考慮するように上位制御部を構成することによって、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に制御に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができる。
４．上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で実現することによって、同一処理機能を持つプロセッサでより複雑な制御処理を上位制御部で実現しながら、より短い制御サンプル時間で下位制御部の制御処理を行うことができるので、よりロバストなフィードバック特性が得られる。
５．第１トルク補償部の導入によって、下位制御部の制御処理をよりシンプルに実現し、より短い制御サンプル時間で下位制御部の制御処理を行うことができると共に、下位制御部と機械システムとの特性を考慮した上位制御部の構成をより簡単に構成することができる。
６．下位制御部と異なる制御サンプル時間で処理する第１トルク補償部の導入によって、下位制御部と第１トルク補償部とをそれぞれで設計することができるので、高周波数領域と低周波数領域とに現れる機械システムの異なる特性に応じた制御系の設計をより簡単に設計することができ、よりよい制御性能を実現することができる。
８．第２トルク補償部が第２模擬トルクのみを利用することにより、第２トルク補償部と下位制御部とのデータ通信の通信量を減らすことができると共に、第２トルク補償部をよりシンプル的に構築することができるので、同一処理機能を持つプロセッサでより短い制御サンプル時間で電動機制御装置を実現することができる。
９．従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に制御に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができ、よりよい制御性能を実現することができる。
１０．模擬観測器を導入することによって、実応答信号に含まれたノイズを減らすことができるので、上位制御部と下位制御部と第２制御部との制御ゲインをより大きく設定することができるので、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に制御に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができ、よりよい制御性能を実現することができる。
１１．従来の上位制御部に模擬下位制御部と模擬信号処理器とを加えることに  よって、下位制御部と機械システムとの特性を考慮した上位制御部を第２制御サンプル時間で容易に実現すると共に、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に制御に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができ、よりよい制御性能を実現することができる。
１２．模擬モデルと模擬下位制御部とを連続系並の特性を有するので、模擬モデルと模擬下位制御部との各パラメータをより簡単に設定することができる。
１３．模擬モデルを剛体系で構築することによって、機械システムの機械共振周波数が高い場合、模擬モデルをより簡単に実現できるので、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に制御に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができると共に、電動機制御装置にかかる計算量を減らすことができる。
１４．模擬下位制御部をＰ―Ｐ制御系で構築することによって、模擬下位制御部をより簡単に実現できる。よって、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に制御に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができると共に、電動機制御装置にかかる計算量を減らすことができる。
１５．模擬下位制御部のパラメータをより容易に設定することができる。
１６．上位コントローラをＰ―Ｐ制御系で構築することによって、上位コントローラをより簡単に実現できる。
１７．従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に制御に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができると共に、電動機制御装置にかかる計算量を減らすことができる。
１８．上位コントローラのパラメータをより容易に設定することができる。
１９．下位制御部をＰ―Ｐ制御系で構築することによって、上位コントローラをより簡単に実現できる。
２０．従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に制御に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができると共に、電動機制御装置にかかる計算量を減らすことができる。
２１．下位制御部のパラメータをより容易に設定することができる。さらに、下位制御部を考慮して上位制御部を構築するとき、上位制御部の構成をよりシンプルにすることができる。
２２．第１サンプル制御時間で更新される第１模擬位置信号と第１模擬速度信号とを第１サンプル制御時間と第２サンプル制御時間との違いを考慮しながら、第２４模擬信号と第２５模擬信号とを第２サンプル制御時間で生成し、従来の下位制御部に入力することによって、第２模擬トルク信号を滑らかにすることができる。
２３．従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に制御に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができる。
２５．指令フィルタを加えることによって、第２模擬トルク信号に含まれている振動成分を減らすことができると共に、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に制御に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができる。
２７．第１サンプル制御時間で更新される第１模擬トルク信号を第１サンプル制御時間と第２サンプル制御時間との違いを考慮しながら、第２７模擬信号を第２サンプル制御時間で生成し、従来のトルク合成部に入力することによって、トルク指令を滑らかにすることができる。
３０．第１トルク補償器をＰ−Ｐ−Ｉ制御系で構築することによって、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に制御制御性能に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができると共に、電動機制御装置にかかる計算量を減らすことができる。
３１．第１トルク補償器のパラメータをより容易に設定することができる。
３２．第２トルク補償器をＩ制御系で構築することによって、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に制御制御性能に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができると共に、電動機制御装置にかかる計算量を減らすことができる。
３３．第２トルク補償器のパラメータをより容易に設定することができる。
３５．複数のプロセッサで構成することによって、従来の電動機制御装置で上位制御部が下位制御と異なる制御サンプル時間で構築された場合に制御に現れる振動やオーバーシュートを防ぐことができると共に、本電動機制御装置の制御サンプル時間を大幅に減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例２を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例３を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例４を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例５を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例６を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例７を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施例８を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例９を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施例１０を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施例１１を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施例１２を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施例１３を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施例１４を示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施例１５を示すブロック図である。
【図１６】従来技術を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  負荷機械
２  伝達機構
３  電動機
４  動力変換回路
５  機械システム
６  実観測器
７  指令発生器
８  上位制御部
８ａ  上位コントローラ
８ａ１  係数器
８ａ２  減算器
８ａ３  係数器
８ａ４  減算器
８ｂ  模擬下位制御部
８ｂ１  係数器
８ｂ２  加算器
８ｂ３  係数器
８ｃ  模擬モデル
８ｃ１  係数器
８ｃ２  積分器
８ｃ３  積分器
８ｃ４  減算器
８ｃ５  係数器
８ｃ６  減算器
８ｃ７  係数器
８ｄ  加算器
８ｅ  模擬信号処理器
９  下位制御部
９ａ  減算器
９ｂ  係数器
９ｃ  加減算器
９ｄ  係数器
９ｅ  差分器
９ｆ  指令補償器
９ｇ  指令補償器
１０  トルク合成部
１０ａ  指令フィルタ
１０ｂ  加算器
１０ｃ  指令補償器
１１  第１トルク補償部
１１ａ  減算器
１１ｂ  係数器
１１ｃ  係数器
１１ｄ  差分器
１１ｅ  離散化積分器
１１ｆ  加減算器
１２  第２トルク補償部
１２ａ  離散化積分器
１３  模擬観測器
１４  下位制御部
２１  フィードフォワード信号演算回路
２２  位置制御回路
２３  速度制御回路
２４  トルク制限回路
１００  実指令信号θｒｅｆ
１０１  第１模擬位置信号θＦ
１０２  第１模擬速度信号ｗＦ
１０３  実応答信号θｍ
１０４  第３模擬トルク信号ＴＤ
１０５  第１模擬トルク信号ＴＦＦ
１０６  第２模擬トルク信号ＴＦＢ
１０７  トルク指令Ｔｒｅｆ
１０８  推定位置信号θｍｈ
１０９  推定速度信号ｗｍｈ
１１１  第４模擬信号ＳＩ４
１１２  第３模擬信号ＳＩ３
１１３  第２模擬信号ＳＩ２
１１４  第１模擬信号ＳＩ１
１１５  第２８模擬信号ＳＩ２８
１１６  第５模擬信号ＳＩ５
１１７  第６模擬信号ＳＩ６
１１８  第７模擬信号ＳＩ７
１１９  第８模擬信号ＳＩ８
１２０  第９模擬信号ＳＩ９
１２１  第２０模擬信号ＳＩ２０
１２２  第２１模擬信号ＳＩ２１
１２３  第２３模擬信号ＳＩ２３
１２４  第２２模擬信号ＳＩ２２
１２７  第２５模擬信号ＳＩ２５
１２９  第２４模擬信号ＳＩ２４
１３０  第２６模擬信号ＳＩ２６
１３１  第２７模擬信号ＳＩ２７
１３２  第１０模擬信号ＳＩ１０
１３３  第１２模擬信号ＳＩ１２
１３４  第１１模擬信号ＳＩ１１
１３５  第１３模擬信号ＳＩ１３
１３６  第１４模擬信号ＳＩ１４
１３７  第３２模擬信号ＳＩ３２
１３８  第２９模擬信号ＳＩ２９
１３９  第３０模擬信号ＳＩ３０
１４０  第３１模擬信号ＳＩ３１
【図１】
0004654493.tif 000008
【図２】
0004654493.tif 000009
【図３】
0004654493.tif 000010
【図４】
0004654493.tif 000011
【図５】
0004654493.tif 000012
【図６】
0004654493.tif 000013
【図７】
0004654493.tif 000014
【図８】
0004654493.tif 000015
【図９】
0004654493.tif 000016
【図１０】
0004654493.tif 000017
【図１１】
0004654493.tif 000018
【図１２】
0004654493.tif 000019
【図１３】
0004654493.tif 000020
【図１４】
0004654493.tif 000021
【図１５】
0004654493.tif 000022
【図１６】
0004654493.tif 000023