(57)【要約】【課題】  速度制御ループの特性を変えることなくモータ推力の外乱による影響を低減できるモータの制御装置を実現する。【解決手段】  モータの移動子の位置をフィードバック制御する位置制御ループと、モータの移動子の移動速度をフィードバック制御する速度制御ループを備えたモータの制御装置において、モータの移動子の移動加速度をフィードバック制御する加速度制御ループを設け、速度制御ループが出力する加速度指令値をフィードフォワード信号として加速度制御ループに与える信号経路を設けた。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの移動子の位置をフィードバック制御する位置制御ループと、モータの移動子の移動速度をフィードバック制御する速度制御ループを備えたモータの制御装置において、
モータの移動子の移動加速度をフィードバック制御する加速度制御ループを設け、前記速度制御ループが出力する加速度指令値をフィードフォワード信号として前記加速度制御ループに与える信号経路を設けたことを特徴とするモータの制御装置。
【請求項２】
前記速度制御ループには速度指令値とモータの移動子の速度検出値の偏差を増幅する速度誤差増幅器を設け、前記加速度制御ループには加速度指令値とモータの移動子の加速度検出値の偏差を増幅する加速度誤差増幅器を設け、前記速度誤差増幅器は前記加速度誤差増幅器をバイパスして加速度指令値を加速度制御ループに与えることを特徴とする請求項１に記載のモータの制御装置。
【請求項３】
前記加速度制御ループで、前記加速度誤差増幅器を除く部分のループゲインは１になるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載のモータの制御装置。
【請求項４】
前記加速度誤差増幅器は積分型の誤差増幅器であることを特徴とする請求項２に記載のモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの移動子の位置をフィードバック制御する位置制御ループと、モータの移動子の移動速度をフィードバック制御する速度制御ループを備えたモータの制御装置に関するものである。更に詳しくは、モータのコギング、リップル等による推力の外乱の影響を低減するための工夫を施したモータの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は従来におけるモータの制御装置の構成例を示した図である。
図３で、モータ１０は、リニアモータ、移動子が２次元方向に移動する平面モータ、回転型のモータ等である。
センサ１１は、モータ１０の移動子の移動を検出する。ここでいう移動子は回転型のモータの場合は回転子に相当する。センサ１１は、例えば光学式エンコーダ、磁気レゾルバ、磁歪式センサ等である。
【０００３】
位置制御部１２は、位置指令値とセンサ１１の位置検出値の偏差をもとにモータ１０の移動子の位置をフィードバック制御するための制御信号を出力する。この制御信号は速度指令値の信号となる。
速度変換器１３はセンサ１１の検出信号を速度検出信号に変換する。速度変換器１３は、例えばＦ／Ｖ変換器である。
【０００４】
速度制御部１４は、位置制御部１２からの速度指令値と速度変換器１３からの速度検出値との偏差をもとにモータ１０の移動子の移動速度をフィードバック制御するための制御信号を出力する。
駆動回路１５は速度制御部１４からの制御信号をもとにモータ１０を駆動する。駆動回路１０には、モータコイルの励磁電流を制御するためのパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成するＰＷＭ回路、ＰＷＭ信号をもとにモータを駆動するブリッジ形のインバータ回路等が設けられている。
【０００５】
図４は図３のモータの制御装置のブロック図である。図４は速度制御ループのブロック図を示している。
図４で、速度誤差増幅器のゲインはＧ（ｓ）である。速度誤差増幅器は、速度制御部１４にあり、速度指令値と速度変換器１３からの速度検出値との偏差を増幅する。
推力発生部のゲインはＫｆである。推力発生部は、前述したＰＷＭ回路、インバータ回路、モータ等の部分である。
モータのコギングによる推力、推力リップル等により推力の外乱ΔＦが発生する。実推力はＦとなる。
【０００６】
負荷のゲインは１／Ｍ（Ｍは質量）である。負荷はモータ自身のイナーシャ、モータに連結された負荷等である。
加速度αより速度ｖはｖ＝α／Ｓ（Ｓはラプラス演算子）となる。従って加速度を速度に変換する部分のゲインは１／Ｓである。
センサ１１の速度検出感度はＫｖｅｌである。
センサ１１が出力する速度検出値ＶＥＬと速度指令値Ｖｉｎの偏差が速度誤差増幅器に与えられる。増幅された誤差をもとにモータ１０を速度フィードバック制御する。
【０００７】
引用文献１には位置フィードバック制御部と速度フィードバック制御部を設けたモータの制御装置が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１７１７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ゲインが図４のようになった従来例では、速度誤差増幅器のゲインＧ（ｓ）を十分に上げないと、前述した推力の外乱ΔＦにより速度検出値ＶＥＬに変動ΔＶＥＬが生じる。ところが、ゲインＧ（ｓ）を上げると、ループにおける信号遅延が大きい場合や、モータに機械系共振が存在すると発振するという問題点があった。
【００１０】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、速度制御ループの特性を変えることなくモータ推力の外乱による影響を低減できるモータの制御装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を達成するために、本発明は次のとおりの構成になっている。
【００１２】
（１）モータの移動子の位置をフィードバック制御する位置制御ループと、モータの移動子の移動速度をフィードバック制御する速度制御ループを備えたモータの制御装置において、
モータの移動子の移動加速度をフィードバック制御する加速度制御ループを設け、前記速度制御ループが出力する加速度指令値をフィードフォワード信号として前記加速度制御ループに与える信号経路を設けたことを特徴とするモータの制御装置。
【００１３】
（２）前記速度制御ループには速度指令値とモータの移動子の速度検出値の偏差を増幅する速度誤差増幅器を設け、前記加速度制御ループには加速度指令値とモータの移動子の加速度検出値の偏差を増幅する加速度誤差増幅器を設け、前記速度誤差増幅器は前記加速度誤差増幅器をバイパスして加速度指令値を加速度制御ループに与えることを特徴とする（１）に記載のモータの制御装置。
【００１４】
（３）前記加速度制御ループで、前記加速度誤差増幅器を除く部分のループゲインは１になるように設定されていることを特徴とする（２）に記載のモータの制御装置。
【００１５】
（４）前記加速度誤差増幅器は積分型の誤差増幅器であることを特徴とする（２）に記載のモータの制御装置。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
加速度制御ループを設け、速度制御ループの加速度指令値をフィードフォワード信号として加速度制御ループに与えている。このとき、加速度を速度に変換するときのゲイン（加速度定数）を調整することで、外乱推力の影響を低減し、速度制御ループの特性は加速度制御ループの影響を受けないように設定できる。これによって、速度制御ループの特性を変えることなく、コギングによる推力、推力リップル等が要因となるモータの推力の外乱による影響を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例を示す構成図である。図１で前出の図と同一のものは同一符号を付ける。
図１に示すモータの制御装置では、位置制御ループと、速度制御ループに加えて加速度制御ループが設けられている。
【００１８】
加速度センサ２０はモータ１０の移動子の加速度を検出する。速度制御部１４が出力する制御信号が加速度指令値の信号となる。
加速度制御部２１は、速度制御部１４からの加速度指令値と加速度センサ２０からの加速度検出値との偏差をもとにモータ１０の移動子の移動加速度をフィードバック制御するための制御信号を出力する。この制御信号は駆動回路１５に与えられる。
速度制御部１４が出力する加速度指令値が加速度制御部２１をバイパスする信号経路が設けられている。バイパスした加速度指令値はフィードフォワード信号として加速度制御部２１の出力に加算される。これにより、加速度がフィードフォワード制御される。
【００１９】
図２は図１のモータの制御装置のブロック図である。図２は速度制御ループと加速度制御ループのブロック図を示している。
図２で、速度誤差増幅器のゲインはＧｖｅｌ（ｓ）である。
加速度誤差増幅器のゲインはＧａｃｃ（ｓ）である。加速度誤差増幅器は、加速度制御部２１にあり、加速度指令値と加速度センサ２０の加速度検出値との偏差を増幅する。加速度誤差増幅器は、例えば積分型の誤差増幅器である。
加速度センサ２０の加速度検出感度はＫαである。
【００２０】
速度誤差増幅器の加速度指令値Ａｃｃｄは加速度誤差増幅器をバイパスして加速度誤差増幅器の出力に加算される。このように加速度をフィードフォワード制御するための信号経路が設けられている。
加速度定数Ｋａは加速度制御信号を生成する回路のゲインである。
【００２１】
図２の制御ループで、
Ｋａ＝Ｍ／（Ｋα・Ｋｆ）
とすると、速度の閉ループ特性は、
【数１】
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となり、速度指令Ｖｉｎに対する応答には加速度誤差増幅器のゲインＧａｃｃ（ｓ）は影響しないが、外乱推力に対しては１／｛１＋Ｇａｃｃ（ｓ）｝に減衰させることができる。
このようにゲインを設定すると、加速度制御ループで、加速度誤差増幅器を除く部分のループゲインは１になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】図１のモータの制御装置のブロック図である。
【図３】従来におけるモータの制御装置の構成例を示した図である。
【図４】図３のモータの制御装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  モータ
１１  センサ
１２  位置制御部
１３  速度変換器
１４  速度制御部
１５  駆動回路
２０  加速度センサ
２１  加速度制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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