(57)【要約】【課題】本発明は、外乱の影響を抑圧して、モータの駆動を高精度にかつ安価に行うモータ制御装置及びモータ制御方法に関する。【解決手段】モータ制御装置１は、ドライバ６が補償器４からの電流指令値に応じて従動装置２０を駆動させるモータ８に、モータ駆動電流を出力してモータ８を所定の速度で駆動させ、予め、電流センサ７によるドライバ６からモータ８へのモータ駆動電流の検出電流と、エンコーダ９でモータ８の位置情報を検出して速度演算器１０で算出したモータ８の速度とに基づいてモータ８に作用する外乱をモータ８の所定の周期分外乱オブザーバ１１で算出して推定外乱記憶部１３に記憶し、従動装置２０のモータ８による駆動時に、エンコーダ９の検出結果に応じた推定外乱記憶部１３の推定外乱に基づいて、外乱補正部５が、電流指令値を補正してドライバ６に出力する。【選択図】          図１
2005137043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機構部を駆動させるモータに、駆動指令信号に応じた駆動信号を出力して当該モータを回転駆動させる駆動手段と、当該駆動手段に前記駆動指令信号を出力して前記モータまたは前記機構部を所定の速度または所定の角速度で駆動させる駆動制御手段と、前記駆動手段から前記モータに出力される前記駆動信号を検出する駆動信号検出手段と、前記モータまたは前記機構部の回転角度あるいは位置等の位置情報を検出する位置情報検出手段と、前記位置情報検出手段の検出した検出位置情報に基づいて前記モータまたは前記機構部の速度を算出して速度信号を出力する速度算出手段と、前記駆動信号検出手段の検出した駆動信号と前記速度算出手段の算出した速度信号に基づいて前記モータまたは前記機構部に作用する外乱を算出して推定外乱を出力する外乱推定手段と、前記外乱推定手段の算出した推定外乱の前記モータまたは前記機構部の所定の周期分を記憶する推定外乱記憶手段と、前記駆動指令信号を前記推定外乱に基づいて補正して前記駆動手段に出力する外乱補正手段と、を備え、予め、前記外乱推定手段による外乱推定を行って前記推定外乱記憶手段に前記モータまたは前記機構部の所定の周期分の推定外乱を記憶し、前記機構部の前記モータによる駆動時に、前記外乱補正手段が、前記位置情報検出手段の検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を前記推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
機構部を駆動させるモータに、駆動指令信号に応じた駆動信号を出力して当該モータを回転駆動させる駆動手段と、当該駆動手段に前記駆動指令信号を出力して前記モータまたは前記機構部を所定の速度または所定の角速度で駆動させる駆動制御手段と、前記駆動手段から前記モータに出力される前記駆動信号を検出する駆動信号検出手段と、前記モータまたは前記機構部の回転角度あるいは位置等の位置情報を検出する位置情報検出手段と、前記駆動信号検出手段の検出した駆動信号と前記位置情報検出手段の検出した検出位置情報に基づいて前記モータまたは前記機構部に作用する外乱を算出して推定外乱を出力する外乱推定手段と、前記外乱推定手段の算出した推定外乱の前記モータまたは前記機構部の所定の周期分を記憶する推定外乱記憶手段と、前記駆動指令信号を前記推定外乱に基づいて補正して前記駆動手段に出力する外乱補正手段と、を備え、予め、前記外乱推定手段による外乱推定を行って前記推定外乱記憶手段に前記モータまたは前記機構部の所定の周期分の推定外乱を記憶し、前記機構部の前記モータによる駆動時に、前記外乱補正手段が、前記位置情報検出手段の検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を前記推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記推定外乱記憶手段は、前記外乱推定手段の算出した推定外乱の前記モータまたは前記機構部の所定の周期分を当該モータまたは当該機構部の回転角度または位置情報に対応させて記憶し、前記外乱補正手段が、前記位置情報検出手段の検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を前記推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力することを特徴とする請求項１または請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記モータ制御装置は、前記外乱推定手段の推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要推定外乱成分を抽出する外乱解析手段を、さらに備え、予め、前記推定外乱記憶手段が、当該外乱解析手段の抽出した主要推定外乱成分を前記モータまたは前記機構部の所定の周期分記憶し、前記駆動時に、前記外乱補正手段が、前記位置情報検出手段の検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた主要推定外乱を前記推定外乱記憶手段から読み出して、当該主要推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力することを特徴とする請求項１または請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記モータ制御装置は、前記外乱推定手段の推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要な推定外乱成分を抽出する外乱解析手段と、当該主要推定外乱成分を予め記憶するとともに、前記位置情報検出手段の検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を演算する推定外乱演算手段と、を備え、前記駆動時に、前記推定外乱演算手段が、前記位置情報検出手段の検出結果と前記記憶した主要推定外乱成分に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を算出し、前記外乱補正手段が、当該推定外乱演算手段の演算した推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力することを特徴とする請求項１または請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記モータ制御装置は、前記駆動手段に所定の目標駆動信号を出力する目標駆動信号発生手段を備え、予め、当該目標駆動信号発生手段の発生する目標駆動信号で前記駆動手段が前記モータを駆動させ、前記外乱推定手段による外乱推定を行って前記推定外乱記憶手段に推定外乱を前記モータまたは前記機構部の所定の周期分を記憶することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記モータ制御装置は、初期化時または所定のタイミングに、前記推定外乱記憶手段への前記推定外乱の記憶処理を行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記モータ制御装置は、前記モータに駆動させる前記機構部の一周期が、当該モータの一周期の整数倍に設定されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項９】
機構部を駆動させるモータに、駆動指令信号に応じた駆動信号を駆動手段から出力して当該モータを回転駆動させる駆動ステップと、駆動制御手段から当該駆動手段に前記駆動指令信号を出力して前記モータまたは前記機構部を所定の速度または所定の角速度で駆動させる駆動制御ステップと、前記駆動手段から前記モータに出力される前記駆動信号を検出する駆動信号検出ステップと、前記モータまたは前記機構部の回転角度あるいは位置等の位置情報を検出する位置情報検出ステップと、前記位置情報検出ステップで検出した検出位置情報に基づいて前記モータまたは前記機構部の速度を算出して速度信号を出力する速度算出ステップと、前記駆動信号検出ステップで検出した駆動信号と前記速度算出ステップで算出した速度信号に基づいて前記モータまたは前記機構部に作用する外乱を算出して推定外乱を出力する外乱推定ステップと、前記外乱推定ステップで算出した推定外乱の前記モータまたは前記機構部の所定の周期分を推定外乱記憶手段に記憶する推定外乱記憶ステップと、前記駆動指令信号を前記推定外乱に基づいて補正して出力する外乱補正ステップと、を有し、予め、前記外乱推定ステップで外乱推定を行って前記推定外乱記憶手段に前記モータまたは前記機構部の所定の周期分の推定外乱を記憶し、前記機構部の前記モータによる駆動時に、前記外乱補正ステップを実行して、前記位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を前記推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項１０】
機構部を駆動させるモータに、駆動指令信号に応じた駆動信号を駆動手段から出力して当該モータを回転駆動させる駆動ステップと、駆動制御手段から当該駆動手段に前記駆動指令信号を出力して前記モータまたは前記機構部を所定の速度または所定の角速度で駆動させる駆動制御ステップと、前記駆動手段から前記モータに出力される前記駆動信号を検出する駆動信号検出ステップと、前記モータまたは前記機構部の回転角度あるいは位置等の位置情報を検出する位置情報検出ステップと、前記駆動信号検出ステップで検出した駆動信号と前記位置情報検出ステップで算出した検出位置情報に基づいて前記モータまたは前記機構部に作用する外乱を算出して推定外乱を出力する外乱推定ステップと、前記外乱推定ステップで算出した推定外乱の前記モータまたは前記機構部の所定の周期分を推定外乱記憶手段に記憶する推定外乱記憶ステップと、前記駆動指令信号を前記推定外乱に基づいて補正して出力する外乱補正ステップと、を有し、予め、前記外乱推定ステップで外乱推定を行って前記推定外乱記憶手段に前記モータまたは前記機構部の所定の周期分の推定外乱を記憶し、前記機構部の前記モータによる駆動時に、前記外乱補正ステップを実行して、前記位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を前記推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項１１】
前記モータ制御方法は、前記推定外乱記憶ステップで、前記推定外乱記憶手段に、前記外乱推定ステップで算出した推定外乱の前記モータまたは前記機構部の所定の周期分を当該モータまたは当該機構部の回転角度または位置に対応させて記憶し、前記外乱補正ステップで、前記位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を前記推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力することを特徴とする請求項９または請求項１０記載のモータ制御方法。
【請求項１２】
前記モータ制御方法は、前記外乱推定ステップで推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要な推定外乱成分を抽出する外乱解析ステップを有し、前記推定外乱記憶ステップで、前記推定外乱記憶手段に、当該外乱解析ステップで抽出した主要推定外乱成分の前記モータまたは前記機構部の所定の周期分を記憶し、前記駆動時に、前記外乱補正ステップで、前記位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた主要推定外乱を前記推定外乱記憶手段から読み出して、当該主要推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力することを特徴とする請求項９または請求項１０記載のモータ制御方法。
【請求項１３】
前記モータ制御方法は、前記外乱推定ステップで推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要な推定外乱成分を抽出する外乱解析ステップと、当該主要推定外乱成分を予め記憶するとともに、前記位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を演算する推定外乱演算ステップと、を有し、前記駆動時に、前記推定外乱演算ステップで、前記位置情報検出ステップでの検出結果と前記記憶した主要推定外乱成分に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を算出し、前記外乱補正ステップで、当該推定外乱演算ステップで演算した推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力することを特徴とする請求項９または請求項１０記載のモータ制御方法。
【請求項１４】
前記モータ制御方法は、目標駆動信号発生手段から前記駆動手段に所定の目標駆動信号を出力する目標駆動信号発生ステップを有し、予め、当該目標駆動信号発生ステップで発生する目標駆動信号で前記駆動手段が前記モータを駆動させて、前記外乱推定ステップで外乱推定を行って前記推定外乱記憶手段に前記モータまたは前記機構部の所定の周期分の推定外乱を記憶することを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれかに記載のモータ制御方法。
【請求項１５】
前記モータ制御方法は、初期化時または所定のタイミングに、前記推定外乱記憶手段へ前記推定外乱を記憶させる記憶処理ステップを行うことを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれかに記載のモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置及びモータ制御方法に関し、詳細には、外乱の影響を抑圧して、モータの駆動を高精度にかつ安価に行うモータ制御装置及びモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種装置には、モータが使用され、このようなモータを使用した装置では、外乱の影響を如何に抑制するかが重要な問題となる。
【０００３】
すなわち、モータを使用した装置には、モータのトルクリップルによるトルク変動、外部及び内部の振動、重力加速度等の外乱が印加され、これら外乱は、装置に対して速度変動や位置決め誤差として影響を与えるため、通常、モータまたはモータ機構部の速度や位置をフィードバックするフィードバック制御を行って外乱を抑制し、モータまたはモータ機構部を所定の速度で駆動したり、所定の位置へ位置決めをしたりしている。
【０００４】
ところが、完全に外乱の影響を抑制することは不可能である。特に、周波数成分を有する外乱の抑圧は困難である。また、装置の経時的な変化も外乱と同様に作用する。
【０００５】
そこで、従来からメモリに蓄えた値で、周期成分を補正する方法が提案されている。例えば、特許文献１のサーボモータの制御装置では、ロータの回転位置に対する電流補正係数をメモリに記憶し、ロータの回転位置に応じてメモリの補正係数を用いて電流値を補正して回転ムラを抑えている。
【０００６】
また、特許文献２のモータの回転速度制御装置では、モータの基準回転速度と実回転速度から外乱トルクを推定し、回転位置に応じて外乱トルクを打ち消す補正トルクをメモリに記憶し、回転位置に応じてトルク指令値をメモリの補正トルクで補正して、回転ムラを抑えている。
【０００７】
さらに、メモリを用いない外乱抑制技術としては、例えば、外乱オブザーバによりリアルタイムに外乱を推定し、外乱を抑圧する方法が考えられている。
【０００８】
このような従来技術としては、例えば、特許文献３記載のモータ速度制御装置があり、このモータ速度制御装置は、モータの電圧指令値と速度に基づいてい外乱オブザーバにより外乱トルクを推定し、推定した外乱トルクに基づいて電圧指令値を補正して、モータに印加される外乱を抑圧しようとしている。
【０００９】
また、従来、特許文献４記載のモータ制御装置があり、この従来技術のモータ制御装置は、モータの周期信号と駆動信号から外乱オブザーバにより外乱トルクを推定し、推定した外乱トルクに基づいて駆動信号を補正して、モータに印加される外乱を抑圧しようとしている。
【００１０】
【特許文献１】特開平４−３５５６９５号公報
【特許文献２】特開平８−８８９９１号公報
【特許文献３】特開平５−１２２９７０号公報
【特許文献４】特開平６−１６５５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来技術にあっては、安価かつ高精度に外乱による影響を抑制する上で、改良の必要があった。
【００１２】
すなわち、特許文献１記載の従来技術にあっては、ロータの回転位置に応じてメモリの補正係数を用いて電流値を補正して回転ムラを抑制しようとしているため、モータの回転周期に同期性のある外乱に対しては有効な方法であるが、補正係数を求めるのに、トルク変動から電流の補正係数を求めており、実際にトルク変動を実機上で測定するためには、トルクセンサ等の測定系が必要となり、価格が高くなるとともに、補正方法がモータの一周期分に限定されており、高精度な補正を行う上で、改良の必要があった。
【００１３】
また、特許文献１及び特許文献２記載の従来技術は、共に、一定の回転数で回転しているモータに対して周期性のある外乱を補正するものであり、モータによって駆動される機構部の周期性のある補正値を求めるためには、モータを一定の回転数で回転させる必要があり、また、算出する補正値に対する周波数の帯域制限に関する記載がなく、特許文献２には、制御系の逆特性を使用して算出することが開示されているが、微分演算が含まれることとなるため、高い周波数のノイズが含まれ、補正値を使用することによって、モータの回転に高周波のノイズ成分が乗ってしまうおそれがあった。
【００１４】
さらに、特許文献３及び特許文献４記載の外乱オブザーバによる補正を行う従来技術にあっては、ノミナルモデルの応答と実機の応答の差から外乱を推定するものであるため、トルクセンサ等の変動を検出するセンサが不要であり、過渡的な状態や周期性のない外乱が印加された場合においても、外乱を推定して補正でき、一定回転数で駆動されていないモータ制御系へも適用することができるとともに、実機のパラメータ変動も外乱として推定して補正できるため、ロバストな制御系を構築できるが、常時、外乱を推定するための演算が必要となり、そのために、演算器の演算能力を向上させる必要があり、コストが高くつくという問題があった。
【００１５】
すなわち、外乱オブザーバを備えた速度制御系は、図１６に示すように構成され、目標速度設定器１０１、比較器１０２、補償器１０３、外乱補正部１０４、ドライバ１０５、電流センサ１０６、モータ１０７、エンコーダ１０８、速度演算器１０９及び外乱オブザーバ１１０等を備えている。この速度制御系では、目標速度設定器１０１で設定された目標速度と速度演算器１０９からフィードバックされた検出速度を比較器１０２で比較して、速度偏差として補償器１０３に入力し、補償器１０３が比例演算、積分演算等を行って電流指令値を外乱補正部１０４に出力する。外乱補正部１０４は、外乱オブザーバ１１０からの補正電流値に基づいて補償器１０３からの電流指令値を補正してドライバ１０５に出力し、ドライバ１０５は、電流指令値に基づいてモータ電流をモータ１０７に出力してモータ１０７を駆動する。モータ１０７は、継ぎ手を介して従動軸を動かして、従動装置１１１を駆動させる。
【００１６】
エンコーダ１０８は、モータ１０７の位置情報を検出して速度演算器１０９に出力し、速度演算器１０９は、エンコーダ１０８の検出するモータ１０７の位置情報に基づいてモータ１０７の速度を検出して検出速度を外乱オブザーバ１１０及び比較器１０２に出力する。
【００１７】
外乱オブザーバ１１０には、速度演算器１０９からの検出速度が入力されるととともに、電流センサ１０６の検出したドライバ１０５からモータ１０７に出力されるモータ電流の検出値である検出電流が入力され、外乱オブザーバ１１０は、これらの検出速度と検出電流に基づいてトルク外乱を推定する。すなわち、モータ１０７には、モータ１０７のトルクリップル、従動装置１１１の軸受の偏心、歯車の偏心、クラッチやソレノイドのＯＮ／ＯＦＦによる負荷変動、ベルト駆動を行う場合のベルト厚み誤差、ベルト張力変動等が外乱（モータ外乱）として作用し、目標速度への追従性を悪化させる。
【００１８】
そこで、外乱オブザーバを備えた速度制御系では、外乱オブザーバ１１０で、モータ１０７への駆動電流である検出電流とモータ１０７の回転速度である検出速度からトルク外乱を推定し、推定した推定トルク外乱を電流指令値相当の補正電流に変換して外乱補正部１０４にフィードバック出力する。外乱補正部１０４がこの補正電流に基づいて補償器１０３からの電流指令値を補正してモータ１０７に出力し、外乱を抑制して、目標速度に追従させる。
【００１９】
この外乱オブザーバ１１０の動作原理は、電流指令値に対するノミナルプラントの応答と実機の応答を比較して、その差を外乱として推定するものである。
【００２０】
例えば、図１６の外乱オブザーバを備えた速度制御系は、その制御対象のブロック線図を、図１７（ａ）のように示され、その制御対象の状態方程式は、次式（１）となり、その出力方程式は、次式（２）となる。
【００２１】
【数１】
2005137043.tif 000003
【００２２】
なお、Ａ、Ｂ、Ｃは、定数（行列）、Ｘは、状態変数（ベクトル）、ｕは、入力ベクトル、ｙは、出力ベクトルである。
【００２３】
そして、図１７（ａ）で表されるモデルをＰ（プラント）とし、オブザーバを付加したブロック線図は、図１７（ｂ）のように示され、オブザーバの状態方程式は、次式（３）で表され、その出力方程式は、次式（４）で表される。
【００２４】
【数２】
2005137043.tif 000004
【００２５】
上記式（４）のオブザーバの出力ベクトルｘ＾の１つが制御対象に印可される外乱相当の推定トルク外乱または推定加速度外乱となる。推定された推定トルク外乱または推定加速度外乱を電流値に変換し、フィードバックすることによって、外乱を抑圧する。
【００２６】
ところが、図１６で示した外乱オブザーバを付加した制御系の外乱抑圧効果は大きいが、外乱オブザーバによる演算負荷は、補償器以上のものとなるため、演算器の能力を大幅に向上させる必要があり、モータを利用した装置、例えば、複写装置、プリンタ、ディスクドライブ等の価格が高くなるため、改良の必要があった。特に、複写装置やプリンタ等の作像エンジンには、モータで回転駆動される感光体ドラムや感光体ベルト、中間転写ドラムや中間転写ベルトが使用されており、これらの駆動部は、歯車やベルトを介してモータにより駆動される。このような作像エンジンにおいては、軸偏心やベルトの変動、クリーニングブレードのＯＮ／ＯＦＦ等がモータ駆動の大きな外乱として作用し、色を重ねる必要のあるカラープリンタでは、色ずれとして現れるという問題があった。
【００２７】
そこで、請求項１記載の発明は、駆動制御手段から駆動手段に駆動指令信号を出力して、駆動手段から機構部を駆動させるモータに、当該駆動指令信号に応じた駆動信号を出力してモータまたは機構部を所定の速度または所定の角速度で駆動させ、予め、駆動手段からモータに出力される駆動信号を駆動信号検出手段で検出し、モータまたは機構部の回転角度あるいは位置等の位置情報を位置情報検出手段で検出して、当該位置情報検出手段の検出した検出位置情報に基づいて速度算出手段でモータまたは機構部の速度を算出して速度信号を出力し、外乱推定手段で、この駆動信号検出手段の検出した駆動信号と速度算出手段の算出した速度信号に基づいてモータまたは機構部に作用する外乱を算出して、算出した推定外乱のモータまたは機構部の所定の周期分を推定外乱記憶手段に記憶し、機構部のモータによる駆動時に、外乱補正手段が、位置情報検出手段の検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力することにより、駆動時に、トルクセンサ等の変動を検出するセンサを不要として、外乱推定の演算を行うことなく、適切に外乱を補正して抑圧し、外乱による速度変動を安価かつ高精度に抑圧するモータ制御装置を提供することを目的としている。
【００２８】
請求項２記載の発明は、駆動制御手段から駆動手段に駆動指令信号を出力して、駆動手段から機構部を駆動させるモータに、当該駆動指令信号に応じた駆動信号を出力してモータまたは機構部を所定の速度または所定の角速度で駆動させ、予め、駆動手段からモータに出力される駆動信号を駆動信号検出手段で検出し、モータまたは機構部の回転角度あるいは位置等の位置情報を位置情報検出手段で検出し、外乱推定手段で、この駆動信号検出手段の検出した駆動信号と位置情報検出手段の検出した検出位置情報に基づいてモータまたは機構部に作用する外乱を算出して、算出した推定外乱のモータまたは機構部の所定の周期分を推定外乱記憶手段に記憶し、機構部のモータによる駆動時に、外乱補正手段が、位置情報検出手段の検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力することにより、駆動時に、トルクセンサ等の変動を検出するセンサを不要として、外乱推定の演算を行うことなく、適切に外乱を補正して抑圧し、外乱による位置誤差を安価かつ高精度に抑圧するモータ制御装置を提供することを目的としている。
【００２９】
請求項３記載の発明は、推定外乱記憶手段に、外乱推定手段の算出した推定外乱のモータまたは機構部の所定の周期分を当該モータまたは当該機構部の回転角度または位置情報に対応させて記憶し、外乱補正手段が、位置情報検出手段の検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力することにより、周期性のある外乱を抑圧し、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより一層高精度に抑圧するモータ制御装置を提供することを目的としている。
【００３０】
請求項４記載の発明は、外乱推定手段の推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要推定外乱成分を抽出する外乱解析手段を、さらに設け、予め、推定外乱記憶手段が、当該外乱解析手段の抽出した主要推定外乱成分をモータまたは機構部の所定の周期分記憶し、駆動時に、外乱補正手段が、位置情報検出手段の検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた主要推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該主要推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力することにより、ノイズや高周波成分を除去して、外乱補正の悪影響を低減し、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより一層高精度に抑圧するモータ制御装置を提供することを目的としている。
【００３１】
請求項５記載の発明は、外乱推定手段の推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要な推定外乱成分を抽出する外乱解析手段と、当該主要推定外乱成分を予め記憶するとともに、位置情報検出手段の検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を演算する推定外乱演算手段と、を設け、駆動時に、推定外乱演算手段が、位置情報検出手段の検出結果と記憶した主要推定外乱成分に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を算出し、外乱補正手段が、当該推定外乱演算手段の演算した推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力することにより、位置情報にあわせて推定外乱を記憶しておく記憶領域を不要とし、外乱による速度変動や位置誤差をより一層安価かつ高精度に抑圧するモータ制御装置を提供することを目的としている。
【００３２】
請求項６記載の発明は、駆動手段に所定の目標駆動信号を出力する目標駆動信号発生手段を設け、予め、当該目標駆動信号発生手段の発生する目標駆動信号で駆動手段がモータを駆動させ、外乱推定手段による外乱推定を行って推定外乱記憶手段に推定外乱をモータまたは機構部の所定の周期分を記憶することにより、予め推定外乱を算出する際に、所定の回転数で駆動させる必要がなく、速度制御または位置制御の演算を不要として、外乱推定の演算のみを行うことで、演算能力が低い場合にも、推定外乱を適切に取得して記憶し、外乱による速度変動や位置誤差をより一層安価かつ高精度に抑圧するモータ制御装置を提供することを目的としている。
【００３３】
請求項７記載の発明は、初期化時または所定のタイミングに、推定外乱記憶手段への推定外乱の記憶処理を行うことにより、経時的に変動する外乱を抑圧し、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより適切に抑圧するモータ制御装置を提供することを目的としている。
【００３４】
請求項８記載の発明は、モータに駆動させる機構部の一周期が、当該モータの一周期の整数倍に設定されていることにより、機構部の周期成分の外乱をモータの周期成分に含めて抑圧し、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより高精度に抑圧するモータ制御装置を提供することを目的としている。
【００３５】
請求項９記載の発明は、駆動制御ステップで、駆動制御手段から当該駆動手段に駆動指令信号を出力し、駆動ステップで、駆動指令信号に応じた駆動信号を駆動手段から出力してモータまたは当該モータで機構部を所定の速度または所定の角速度で駆動させ、予め、駆動信号検出ステップで、駆動手段からモータに出力される駆動信号を検出し、位置情報検出ステップで、モータまたは機構部の回転角度あるいは位置等の位置情報を検出して、速度算出ステップで、当該検出した検出位置情報に基づいてモータまたは機構部の速度を算出して速度信号を出力し、外乱推定ステップで、駆動信号検出ステップで検出した駆動信号と速度算出ステップで算出した速度信号に基づいてモータまたは機構部に作用する外乱を算出して推定外乱を出力し、推定外乱記憶ステップで、当該算出した推定外乱のモータまたは機構部の所定の周期分を推定外乱記憶手段に記憶し、機構部のモータによる駆動時に、外乱補正ステップを実行して、位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力することにより、駆動時に、トルクセンサ等の変動を検出するセンサを不要として、外乱推定の演算を行うことなく、適切に外乱を補正して抑圧し、外乱による速度変動を安価かつ高精度に抑圧するモータ制御方法を提供することを目的としている。
【００３６】
請求項１０記載の発明は、駆動制御ステップで、駆動制御手段から当該駆動手段に駆動指令信号を出力し、駆動ステップで、駆動指令信号に応じた駆動信号を駆動手段から出力してモータまたは当該モータで機構部を所定の速度または所定の角速度で駆動させ、予め、駆動信号検出ステップで、駆動手段からモータに出力される駆動信号を検出し、位置情報検出ステップで、モータまたは機構部の回転角度あるいは位置等の位置情報を検出し、外乱推定ステップで、駆動信号検出ステップで検出した駆動信号と位置情報検出ステップで検出した位置情報に基づいてモータまたは機構部に作用する外乱を算出して推定外乱を出力し、推定外乱記憶ステップで、当該算出した推定外乱のモータまたは機構部の所定の周期分を推定外乱記憶手段に記憶し、機構部のモータによる駆動時に、外乱補正ステップを実行して、位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力することにより、駆動時に、トルクセンサ等の変動を検出するセンサを不要として、外乱推定の演算を行うことなく、適切に外乱を補正して抑圧し、外乱による位置誤差を安価かつ高精度に抑圧するモータ制御方法を提供することを目的としている。
【００３７】
請求項１１記載の発明は、推定外乱記憶ステップで、推定外乱記憶手段に、外乱推定ステップで算出した推定外乱の前記モータまたは機構部の所定の周期分を当該モータまたは当該機構部の回転角度または位置に対応させて記憶し、外乱補正ステップで、位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力することにより、周期性のある外乱を抑圧し、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより一層高精度に抑圧するモータ制御方法を提供することを目的としている。
【００３８】
請求項１２記載の発明は、外乱推定ステップで推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要な推定外乱成分を抽出する外乱解析ステップを有し、推定外乱記憶ステップで、推定外乱記憶手段に、当該外乱解析ステップで抽出した主要推定外乱成分のモータまたは機構部の所定の周期分を記憶し、駆動時に、外乱補正ステップで、位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた主要推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該主要推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力することにより、ノイズや高周波成分を除去して、外乱補正の悪影響を低減し、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより一層高精度に抑圧するモータ制御方法を提供することを目的としている。
【００３９】
請求項１３記載の発明は、外乱推定ステップで推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要な推定外乱成分を抽出する外乱解析ステップと、当該主要推定外乱成分を予め記憶するとともに、位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を演算する推定外乱演算ステップと、を有し、駆動時に、推定外乱演算ステップで、位置情報検出ステップでの検出結果と記憶した主要推定外乱成分に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を算出し、外乱補正ステップで、当該推定外乱演算ステップで演算した推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力することにより、位置情報にあわせて推定外乱を記憶しておく記憶領域を不要とし、外乱による速度変動や位置誤差をより一層安価かつ高精度に抑圧するモータ制御方法を提供することを目的としている。
【００４０】
請求項１４記載の発明は、目標駆動信号発生手段から駆動手段に所定の目標駆動信号を出力する目標駆動信号発生ステップを有し、予め、当該目標駆動信号発生ステップで発生する目標駆動信号で駆動手段がモータを駆動させて、外乱推定ステップで外乱推定を行って推定外乱記憶手段にモータまたは機構部の所定の周期分の推定外乱を記憶することにより、予め推定外乱を算出する際に、所定の回転数で駆動させる必要がなく、速度制御または位置制御の演算を不要として、外乱推定の演算のみを行うことで、演算能力が低い場合にも、推定外乱を適切に取得して記憶し、外乱による速度変動や位置誤差をより一層安価かつ高精度に抑圧するモータ制御方法を提供することを目的としている。
【００４１】
請求項１５記載の発明は、初期化時または所定のタイミングに、推定外乱記憶手段へ推定外乱を記憶させる記憶処理ステップを行うことにより、経時的に変動する外乱を抑圧し、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより適切に抑圧するモータ制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００４２】
請求項１記載の発明のモータ制御装置は、機構部を駆動させるモータに、駆動指令信号に応じた駆動信号を出力して当該モータを回転駆動させる駆動手段と、当該駆動手段に前記駆動指令信号を出力して前記モータまたは前記機構部を所定の速度または所定の角速度で駆動させる駆動制御手段と、前記駆動手段から前記モータに出力される前記駆動信号を検出する駆動信号検出手段と、前記モータまたは前記機構部の回転角度あるいは位置等の位置情報を検出する位置情報検出手段と、前記位置情報検出手段の検出した検出位置情報に基づいて前記モータまたは前記機構部の速度を算出して速度信号を出力する速度算出手段と、前記駆動信号検出手段の検出した駆動信号と前記速度算出手段の算出した速度信号に基づいて前記モータまたは前記機構部に作用する外乱を算出して推定外乱を出力する外乱推定手段と、前記外乱推定手段の算出した推定外乱の前記モータまたは前記機構部の所定の周期分を記憶する推定外乱記憶手段と、前記駆動指令信号を前記推定外乱に基づいて補正して前記駆動手段に出力する外乱補正手段と、を備え、予め、前記外乱推定手段による外乱推定を行って前記推定外乱記憶手段に前記モータまたは前記機構部の所定の周期分の推定外乱を記憶し、前記機構部の前記モータによる駆動時に、前記外乱補正手段が、前記位置情報検出手段の検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を前記推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力することにより、上記目的を達成している。
【００４３】
請求項２記載の発明のモータ制御装置は、機構部を駆動させるモータに、駆動指令信号に応じた駆動信号を出力して当該モータを回転駆動させる駆動手段と、当該駆動手段に前記駆動指令信号を出力して前記モータまたは前記機構部を所定の速度または所定の角速度で駆動させる駆動制御手段と、前記駆動手段から前記モータに出力される前記駆動信号を検出する駆動信号検出手段と、前記モータまたは前記機構部の回転角度あるいは位置等の位置情報を検出する位置情報検出手段と、前記駆動信号検出手段の検出した駆動信号と前記位置情報検出手段の検出した検出位置情報に基づいて前記モータまたは前記機構部に作用する外乱を算出して推定外乱を出力する外乱推定手段と、前記外乱推定手段の算出した推定外乱の前記モータまたは前記機構部の所定の周期分を記憶する推定外乱記憶手段と、前記駆動指令信号を前記推定外乱に基づいて補正して前記駆動手段に出力する外乱補正手段と、を備え、予め、前記外乱推定手段による外乱推定を行って前記推定外乱記憶手段に前記モータまたは前記機構部の所定の周期分の推定外乱を記憶し、前記機構部の前記モータによる駆動時に、前記外乱補正手段が、前記位置情報検出手段の検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を前記推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力することにより、上記目的を達成している。
【００４４】
上記各場合において、例えば、請求項３に記載するように、前記推定外乱記憶手段は、前記外乱推定手段の算出した推定外乱の前記モータまたは前記機構部の所定の周期分を当該モータまたは当該機構部の回転角度または位置情報に対応させて記憶し、前記外乱補正手段が、前記位置情報検出手段の検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を前記推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力するものであってもよい。
【００４５】
また、例えば、請求項４に記載するように、前記モータ制御装置は、前記外乱推定手段の推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要推定外乱成分を抽出する外乱解析手段を、さらに備え、予め、前記推定外乱記憶手段が、当該外乱解析手段の抽出した主要推定外乱成分を前記モータまたは前記機構部の所定の周期分記憶し、前記駆動時に、前記外乱補正手段が、前記位置情報検出手段の検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた主要推定外乱を前記推定外乱記憶手段から読み出して、当該主要推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力するものであってもよい。
【００４６】
さらに、例えば、請求項５に記載するように、前記モータ制御装置は、前記外乱推定手段の推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要な推定外乱成分を抽出する外乱解析手段と、当該主要推定外乱成分を予め記憶するとともに、前記位置情報検出手段の検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を演算する推定外乱演算手段と、を備え、前記駆動時に、前記推定外乱演算手段が、前記位置情報検出手段の検出結果と前記記憶した主要推定外乱成分に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を算出し、前記外乱補正手段が、当該推定外乱演算手段の演算した推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力するものであってもよい。
【００４７】
また、例えば、請求項６に記載するように、前記モータ制御装置は、前記駆動手段に所定の目標駆動信号を出力する目標駆動信号発生手段を備え、予め、当該目標駆動信号発生手段の発生する目標駆動信号で前記駆動手段が前記モータを駆動させ、前記外乱推定手段による外乱推定を行って前記推定外乱記憶手段に推定外乱を前記モータまたは前記機構部の所定の周期分を記憶するものであってもよい。
【００４８】
さらに、例えば、請求項７に記載するように、前記モータ制御装置は、初期化時または所定のタイミングに、前記推定外乱記憶手段への前記推定外乱の記憶処理を行うものであってもよい。
【００４９】
また、例えば、請求項８に記載するように、前記モータ制御装置は、前記モータに駆動させる前記機構部の一周期が、当該モータの一周期の整数倍に設定されているものであってもよい。
【００５０】
請求項９記載の発明のモータ制御方法は、機構部を駆動させるモータに、駆動指令信号に応じた駆動信号を駆動手段から出力して当該モータを回転駆動させる駆動ステップと、駆動制御手段から当該駆動手段に前記駆動指令信号を出力して前記モータまたは前記機構部を所定の速度または所定の角速度で駆動させる駆動制御ステップと、前記駆動手段から前記モータに出力される前記駆動信号を検出する駆動信号検出ステップと、前記モータまたは前記機構部の回転角度あるいは位置等の位置情報を検出する位置情報検出ステップと、前記位置情報検出ステップで検出した検出位置情報に基づいて前記モータまたは前記機構部の速度を算出して速度信号を出力する速度算出ステップと、前記駆動信号検出ステップで検出した駆動信号と前記速度算出ステップで算出した速度信号に基づいて前記モータまたは前記機構部に作用する外乱を算出して推定外乱を出力する外乱推定ステップと、前記外乱推定ステップで算出した推定外乱の前記モータまたは前記機構部の所定の周期分を推定外乱記憶手段に記憶する推定外乱記憶ステップと、前記駆動指令信号を前記推定外乱に基づいて補正して出力する外乱補正ステップと、を有し、予め、前記外乱推定ステップで外乱推定を行って前記推定外乱記憶手段に前記モータまたは前記機構部の所定の周期分の推定外乱を記憶し、前記機構部の前記モータによる駆動時に、前記外乱補正ステップを実行して、前記位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を前記推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力することにより、上記目的を達成している。
【００５１】
請求項１０記載の発明のモータ制御方法は、機構部を駆動させるモータに、駆動指令信号に応じた駆動信号を駆動手段から出力して当該モータを回転駆動させる駆動ステップと、駆動制御手段から当該駆動手段に前記駆動指令信号を出力して前記モータまたは前記機構部を所定の速度または所定の角速度で駆動させる駆動制御ステップと、前記駆動手段から前記モータに出力される前記駆動信号を検出する駆動信号検出ステップと、前記モータまたは前記機構部の回転角度あるいは位置等の位置情報を検出する位置情報検出ステップと、前記駆動信号検出ステップで検出した駆動信号と前記位置情報検出ステップで算出した検出位置情報に基づいて前記モータまたは前記機構部に作用する外乱を算出して推定外乱を出力する外乱推定ステップと、前記外乱推定ステップで算出した推定外乱の前記モータまたは前記機構部の所定の周期分を推定外乱記憶手段に記憶する推定外乱記憶ステップと、前記駆動指令信号を前記推定外乱に基づいて補正して出力する外乱補正ステップと、を有し、予め、前記外乱推定ステップで外乱推定を行って前記推定外乱記憶手段に前記モータまたは前記機構部の所定の周期分の推定外乱を記憶し、前記機構部の前記モータによる駆動時に、前記外乱補正ステップを実行して、前記位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を前記推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力することにより、上記目的を達成している。
【００５２】
請求項９及び請求項１０の場合、例えば、請求項１１に記載するように、前記モータ制御方法は、前記推定外乱記憶ステップで、前記推定外乱記憶手段に、前記外乱推定ステップで算出した推定外乱の前記モータまたは前記機構部の所定の周期分を当該モータまたは当該機構部の回転角度または位置に対応させて記憶し、前記外乱補正ステップで、前記位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を前記推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力してもよい。
【００５３】
また、例えば、請求項１２に記載するように、前記モータ制御方法は、前記外乱推定ステップで推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要な推定外乱成分を抽出する外乱解析ステップを有し、前記推定外乱記憶ステップで、前記推定外乱記憶手段に、当該外乱解析ステップで抽出した主要推定外乱成分の前記モータまたは前記機構部の所定の周期分を記憶し、前記駆動時に、前記外乱補正ステップで、前記位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた主要推定外乱を前記推定外乱記憶手段から読み出して、当該主要推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力してもよい。
【００５４】
さらに、例えば、請求項１３に記載するように、前記モータ制御方法は、前記外乱推定ステップで推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要な推定外乱成分を抽出する外乱解析ステップと、当該主要推定外乱成分を予め記憶するとともに、前記位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を演算する推定外乱演算ステップと、を有し、前記駆動時に、前記推定外乱演算ステップで、前記位置情報検出ステップでの検出結果と前記記憶した主要推定外乱成分に基づいて前記機構部または前記モータの検出位置情報に応じた推定外乱を算出し、前記外乱補正ステップで、当該推定外乱演算ステップで演算した推定外乱に基づいて前記駆動指令信号を補正して前記駆動手段に出力してもよい。
【００５５】
また、例えば、請求項１４に記載するように、前記モータ制御方法は、目標駆動信号発生手段から前記駆動手段に所定の目標駆動信号を出力する目標駆動信号発生ステップを有し、予め、当該目標駆動信号発生ステップで発生する目標駆動信号で前記駆動手段が前記モータを駆動させて、前記外乱推定ステップで外乱推定を行って前記推定外乱記憶手段に前記モータまたは前記機構部の所定の周期分の推定外乱を記憶してもよい。
【００５６】
さらに、例えば、請求項１５に記載するように、前記モータ制御方法は、初期化時または所定のタイミングに、前記推定外乱記憶手段へ前記推定外乱を記憶させる記憶処理ステップを行ってもよい。
【発明の効果】
【００５７】
請求項１記載の発明のモータ制御装置によれば、駆動制御手段から駆動手段に駆動指令信号を出力して、駆動手段から機構部を駆動させるモータに、当該駆動指令信号に応じた駆動信号を出力してモータまたは機構部を所定の速度または所定の角速度で駆動させ、予め、駆動手段からモータに出力される駆動信号を駆動信号検出手段で検出し、モータまたは機構部の回転角度あるいは位置等の位置情報を位置情報検出手段で検出して、当該位置情報検出手段の検出した検出位置情報に基づいて速度算出手段でモータまたは機構部の速度を算出して速度信号を出力し、外乱推定手段で、この駆動信号検出手段の検出した駆動信号と速度算出手段の算出した速度信号に基づいてモータまたは機構部に作用する外乱を算出して、算出した推定外乱のモータまたは機構部の所定の周期分を推定外乱記憶手段に記憶し、機構部のモータによる駆動時に、外乱補正手段が、位置情報検出手段の検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力するので、駆動時に、トルクセンサ等の変動を検出するセンサを不要として、外乱推定の演算を行うことなく、適切に外乱を補正して抑圧することができ、外乱による速度変動を安価かつ高精度に抑圧することができる。
【００５８】
請求項２記載の発明のモータ制御装置によれば、駆動制御手段から駆動手段に駆動指令信号を出力して、駆動手段から機構部を駆動させるモータに、当該駆動指令信号に応じた駆動信号を出力してモータまたは機構部を所定の速度または所定の角速度で駆動させ、予め、駆動手段からモータに出力される駆動信号を駆動信号検出手段で検出し、モータまたは機構部の回転角度あるいは位置等の位置情報を位置情報検出手段で検出し、外乱推定手段で、この駆動信号検出手段の検出した駆動信号と位置情報検出手段の検出した検出位置情報に基づいてモータまたは機構部に作用する外乱を算出して、算出した推定外乱のモータまたは機構部の所定の周期分を推定外乱記憶手段に記憶し、機構部のモータによる駆動時に、外乱補正手段が、位置情報検出手段の検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力するので、駆動時に、トルクセンサ等の変動を検出するセンサを不要として、外乱推定の演算を行うことなく、適切に外乱を補正して抑圧することができ、外乱による位置誤差を安価かつ高精度に抑圧することができる。
【００５９】
請求項３記載の発明のモータ制御装置によれば、推定外乱記憶手段に、外乱推定手段の算出した推定外乱のモータまたは機構部の所定の周期分を当該モータまたは当該機構部の回転角度または位置情報に対応させて記憶し、外乱補正手段が、位置情報検出手段の検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力するので、周期性のある外乱を抑圧することができ、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより一層高精度に抑圧することができる。
【００６０】
請求項４記載の発明のモータ制御装置によれば、外乱推定手段の推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要推定外乱成分を抽出する外乱解析手段を、さらに設け、予め、推定外乱記憶手段が、当該外乱解析手段の抽出した主要推定外乱成分をモータまたは機構部の所定の周期分記憶し、駆動時に、外乱補正手段が、位置情報検出手段の検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた主要推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該主要推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力するので、ノイズや高周波成分を除去して、外乱補正の悪影響を低減することができ、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより一層高精度に抑圧することができる。
【００６１】
請求項５記載の発明のモータ制御装置によれば、外乱推定手段の推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要な推定外乱成分を抽出する外乱解析手段と、当該主要推定外乱成分を予め記憶するとともに、位置情報検出手段の検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を演算する推定外乱演算手段と、を設け、駆動時に、推定外乱演算手段が、位置情報検出手段の検出結果と記憶した主要推定外乱成分に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を算出し、外乱補正手段が、当該推定外乱演算手段の演算した推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力するので、位置情報にあわせて推定外乱を記憶しておく記憶領域を不要とすることができ、外乱による速度変動や位置誤差をより一層安価かつ高精度に抑圧することができる。
【００６２】
請求項６記載の発明のモータ制御装置によれば、駆動手段に所定の目標駆動信号を出力する目標駆動信号発生手段を設け、予め、当該目標駆動信号発生手段の発生する目標駆動信号で駆動手段がモータを駆動させ、外乱推定手段による外乱推定を行って推定外乱記憶手段に推定外乱をモータまたは機構部の所定の周期分を記憶するので、予め推定外乱を算出する際に、所定の回転数で駆動させる必要がなく、速度制御または位置制御の演算を不要として、外乱推定の演算のみを行うことで、演算能力が低い場合にも、推定外乱を適切に取得して記憶することができ、外乱による速度変動や位置誤差をより一層安価かつ高精度に抑圧することができる。
【００６３】
請求項７記載の発明のモータ制御装置によれば、初期化時または所定のタイミングに、推定外乱記憶手段への推定外乱の記憶処理を行うので、経時的に変動する外乱を抑圧することができ、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより適切に抑圧することができる。
【００６４】
請求項８記載の発明のモータ制御装置によれば、モータに駆動させる機構部の一周期が、当該モータの一周期の整数倍に設定されているので、機構部の周期成分の外乱をモータの周期成分に含めて抑圧することができ、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより高精度に抑圧することができる。
【００６５】
請求項９記載の発明のモータ制御方法によれば、駆動制御ステップで、駆動制御手段から当該駆動手段に駆動指令信号を出力し、駆動ステップで、駆動指令信号に応じた駆動信号を駆動手段から出力してモータまたは当該モータで機構部を所定の速度または所定の角速度で駆動させ、予め、駆動信号検出ステップで、駆動手段からモータに出力される駆動信号を検出し、位置情報検出ステップで、モータまたは機構部の回転角度あるいは位置等の位置情報を検出して、速度算出ステップで、当該検出した検出位置情報に基づいてモータまたは機構部の速度を算出して速度信号を出力し、外乱推定ステップで、駆動信号検出ステップで検出した駆動信号と速度算出ステップで算出した速度信号に基づいてモータまたは機構部に作用する外乱を算出して推定外乱を出力し、推定外乱記憶ステップで、当該算出した推定外乱のモータまたは機構部の所定の周期分を推定外乱記憶手段に記憶し、機構部のモータによる駆動時に、外乱補正ステップを実行して、位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力するので、駆動時に、トルクセンサ等の変動を検出するセンサを不要として、外乱推定の演算を行うことなく、適切に外乱を補正して抑圧することができ、外乱による速度変動を安価かつ高精度に抑圧することができる。
【００６６】
請求項１０記載の発明のモータ制御方法によれば、駆動制御ステップで、駆動制御手段から当該駆動手段に駆動指令信号を出力し、駆動ステップで、駆動指令信号に応じた駆動信号を駆動手段から出力してモータまたは当該モータで機構部を所定の速度または所定の角速度で駆動させ、予め、駆動信号検出ステップで、駆動手段からモータに出力される駆動信号を検出し、位置情報検出ステップで、モータまたは機構部の回転角度あるいは位置等の位置情報を検出し、外乱推定ステップで、駆動信号検出ステップで検出した駆動信号と位置情報検出ステップで検出した位置情報に基づいてモータまたは機構部に作用する外乱を算出して推定外乱を出力し、推定外乱記憶ステップで、当該算出した推定外乱のモータまたは機構部の所定の周期分を推定外乱記憶手段に記憶し、機構部のモータによる駆動時に、外乱補正ステップを実行して、位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力するので、駆動時に、トルクセンサ等の変動を検出するセンサを不要として、外乱推定の演算を行うことなく、適切に外乱を補正して抑圧することができ、外乱による位置誤差を安価かつ高精度に抑圧することができる。
【００６７】
請求項１１記載の発明のモータ制御方法によれば、推定外乱記憶ステップで、推定外乱記憶手段に、外乱推定ステップで算出した推定外乱の前記モータまたは機構部の所定の周期分を当該モータまたは当該機構部の回転角度または位置に対応させて記憶し、外乱補正ステップで、位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力するので、周期性のある外乱を抑圧することができ、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより一層高精度に抑圧することができる。
【００６８】
請求項１２記載の発明のモータ制御方法によれば、外乱推定ステップで推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要な推定外乱成分を抽出する外乱解析ステップを有し、推定外乱記憶ステップで、推定外乱記憶手段に、当該外乱解析ステップで抽出した主要推定外乱成分のモータまたは機構部の所定の周期分を記憶し、駆動時に、外乱補正ステップで、位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた主要推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該主要推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力するので、ノイズや高周波成分を除去して、外乱補正の悪影響を低減することができ、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより一層高精度に抑圧することができる。
【００６９】
請求項１３記載の発明のモータ制御方法によれば、外乱推定ステップで推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要な推定外乱成分を抽出する外乱解析ステップと、当該主要推定外乱成分を予め記憶するとともに、位置情報検出ステップでの検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を演算する推定外乱演算ステップと、を有し、駆動時に、推定外乱演算ステップで、位置情報検出ステップでの検出結果と記憶した主要推定外乱成分に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた推定外乱を算出し、外乱補正ステップで、当該推定外乱演算ステップで演算した推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力するので、位置情報にあわせて推定外乱を記憶しておく記憶領域を不要とすることができ、外乱による速度変動や位置誤差をより一層安価かつ高精度に抑圧することができる。
【００７０】
請求項１４記載の発明のモータ制御方法によれば、目標駆動信号発生手段から駆動手段に所定の目標駆動信号を出力する目標駆動信号発生ステップを有し、予め、当該目標駆動信号発生ステップで発生する目標駆動信号で駆動手段がモータを駆動させて、外乱推定ステップで外乱推定を行って推定外乱記憶手段にモータまたは機構部の所定の周期分の推定外乱を記憶することにより、予め推定外乱を算出する際に、所定の回転数で駆動させる必要がなく、速度制御または位置制御の演算を不要として、外乱推定の演算のみを行うので、演算能力が低い場合にも、推定外乱を適切に取得して記憶することができ、外乱による速度変動や位置誤差をより一層安価かつ高精度に抑圧することができる。
【００７１】
請求項１５記載の発明のモータ制御方法によれば、初期化時または所定のタイミングに、推定外乱記憶手段へ推定外乱を記憶させる記憶処理ステップを行うので、経時的に変動する外乱を抑圧することができ、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより適切に抑圧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７２】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【実施例１】
【００７３】
図１及び図２は、本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第１実施例を示す図であり、図１は、本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第１実施例を適用したモータ制御装置１のブロック構成図である。なお、本実施例は、請求項１、請求項３、請求項９及び請求項１１に対応するものである。
【００７４】
図１において、モータ制御装置１は、目標速度設定器２、比較器３、補償器４、外乱補正部５、ドライバ６、電流センサ７、モータ８、エンコーダ９、速度演算器１０及び外乱オブザーバ１１、スイッチ１２及び推定外乱記憶部１３等を備えており、モータ８には、継ぎ手を介して従動装置２０の従動軸が連結されている。
【００７５】
モータ制御装置１は、目標速度設定器２で設定された目標速度と速度演算器１０からフィードバックされた検出速度を比較器３で比較して、速度偏差として補償器４に入力し、補償器４が比例演算、積分演算等を行って電流指令値を外乱補正部５に出力する。上記目標設定器２、比較器３及び補償器４は、全体として、駆動制御ステップ処理を実行する駆動制御手段として機能している。
【００７６】
外乱補正部（外乱補正手段）５は、後述する推定外乱記憶部１３からの補正電流値に基づいて補償器４からの電流指令値を補正してドライバ６に出力する外乱補正ステップ処理を行い、ドライバ（駆動手段）６は、電流指令値に基づいてモータ電流をモータ８に出力してモータ８を駆動する駆動ステップ処理を行う。モータ８は、継ぎ手を介して従動軸を動かして、従動装置２０を駆動させる。
【００７７】
エンコーダ（位置情報検出手段）９は、モータ８の位置情報を検出して速度演算器１０及び推定外乱記憶部１３に出力する位置情報検出ステップ処理を実行し、速度演算器（速度算出手段）１０は、エンコーダ９の検出するモータ８の位置情報に基づいてモータ８の速度を検出（算出）して検出速度を外乱オブザーバ１１及び比較器３に出力する速度算出ステップ処理を実行する。
【００７８】
外乱オブザーバ（外乱推定手段）１１には、速度演算器１０からの検出速度が入力されるととともに、電流センサ７の検出したドライバ６からモータ８に出力されるモータ電流の検出値である検出電流が入力され、外乱オブザーバ１１は、これらの検出速度と検出電流に基づいてトルク外乱を推定する外乱推定ステップ処理を実行する。
【００７９】
すなわち、モータ８には、モータ８のトルクリップル、従動装置２０の軸受の偏心、歯車の偏心、クラッチやソレノイドのＯＮ／ＯＦＦによる負荷変動、ベルト駆動を行う場合のベルト厚み誤差、ベルト張力変動等が外乱（モータ外乱）として作用し、目標速度への追従性を悪化させる。
【００８０】
そこで、本実施例のモータ制御装置１では、外乱オブザーバ１１で、モータ８への駆動電流である検出電流とモータ８の回転速度である検出速度からトルク外乱を推定し、推定した推定トルク外乱を電流指令値相当の補正電流に変換して外乱補正部５にフィードバック出力する。外乱補正部５がこの補正電流に基づいて補償器４からの電流指令値を補正してモータ８に出力し、外乱を抑制して、目標速度に追従させる。この外乱オブザーバ１１の動作原理は、上述した従来例での説明と同様であり、電流指令値に対するノミナルプラントの応答と実機の応答を比較して、その差を外乱として推定するものであって、その制御対象のブロック線図が、図１７（ａ）のように示され、その制御対象の状態方程式は、上記式（１）となり、その出力方程式は、上記式（２）となる。そして、図１７（ａ）で表されるモデルをＰ（プラント）とし、オブザーバを付加したブロック線図が、図１７（ｂ）のように示され、オブザーバの状態方程式は、上記式（３）で表され、その出力方程式が、上記式（４）で表される。
【００８１】
そして、モータトルクと電流の関係は、次式（５）のように表されて、比例関係にある。
【００８２】
Ｔ＝ＫT・Ｉ・・・（５）
ただし、Ｉは、電流、Ｔは、トルク、ＫT は、トルク定数である。
【００８３】
また、推定トルク外乱から電流指令値に相当する補正電流へは、次式（６）により変換して算出することができる。
【００８４】
【数３】
2005137043.tif 000005
【００８５】
外乱オブザーバ１１は、上記算出した補正電流値Ｉ＾をスイッチ１２を介して推定外乱記憶部１３に出力する。
【００８６】
推定外乱記憶部１３は、外乱オブザーバ１１からの補正電流値Ｉ＾をエンコーダ９からの位置情報（検出位置）に対応させて記憶し、記憶内容の補正電流値Ｉ＾を外乱補正部５に出力する。外乱補正部５は、この推定外乱記憶部１３から読み出した補正電流値Ｉ＾に基づいて補償器４からの電流指令値を補正してドライバ６に出力する。
【００８７】
なお、上記モータ制御装置１は、ドライバ６、電流センサ７、モータ８及びエンコーダ９以外の部分については、アナログ回路でも構築可能であるが、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を使用したソフトウェアサーボによって構築されていてもよく、この場合、推定外乱記憶部１３は、ＣＰＵやＤＳＰのバス上に配置されたＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリを使用することができる。
【００８８】
次に、本実施例の作用を説明する。本実施例のモータ制御装置１は、予め補正電流値Ｉ＾または推定トルク外乱を演算して推定外乱記憶部１３に記憶し、モータ制御時には、推定外乱記憶部１３に記憶した補正電流値Ｉ＾または推定トルク外乱を用いて電流指令値を補正する。
【００８９】
すなわち、モータ制御装置１は、図２に示すように、外乱記憶モードかどうかチェックし（ステップＳ１０１）、外乱記憶モードであると、外乱推定を開始する（ステップＳ１０２）。
【００９０】
すなわち、モータ制御装置１は、比較器３で、目標速度設定器２で設定された目標速度と速度演算器１０からフィードバックされた検出速度を比較して速度偏差として補償器４に入力し、補償器４が、比例演算、積分演算等を行って電流指令値を外乱補正部５に出力する。外乱補正部５が、推定外乱記憶部１３からの補正電流値に基づいて補償器４からの電流指令値を補正してドライバ６に出力し、ドライバ６は、電流指令値に基づいてモータ電流をモータ８に出力して、従動装置２０を駆動させるモータ８を動かす。モータ制御装置１は、このモータ８の位置情報をエンコーダ９で検出して速度演算器１０及び推定外乱記憶部１３に出力し、速度演算器１０が、エンコーダ９の検出するモータ８の位置情報に基づいてモータ８の速度を検出して検出速度を外乱オブザーバ１１及び比較器３に出力する。外部オブザーバ１１は、上述のように、モータ８への駆動電流である検出電流とモータ８の回転速度である検出速度からトルク外乱を推定し、当該推定トルク外乱（ｄＴ(x)＾）をスイッチ１２を介して推定外乱記憶部１３に出力する。推定外乱記憶部１３は、外乱オブザーバ１１からの推定トルク外乱（ｄＴ(x)＾）をエンコーダ９からの位置情報に対応させて記憶するという推定トルク外乱テーブル（ｄＴ(x)＾テーブル）の作成処理を行う（ステップＳ１０３）。
【００９１】
そして、モータ制御装置１は、上記推定トルク外乱テーブルの作成処理を所定の周期分、例えば、モータ８の一周期分、従動側の一周期分行うと、外乱推定処理を終了する（ステップＳ１０４）。
【００９２】
ステップＳ１０１で、外乱記憶モードではなく、駆動モードであると、モータ制御装置１は、エンコーダ９の検出したモータ８の現在位置に対応する推定トルク外乱を推定外乱記憶部１３から読み出してトルク指令値を補正（Ｔ’(x)＝Ｔ(x)＋ｄＴ(x)＾）して、補正後のトルク指令値に対応する電流指令値を外乱補正部５で補正して、当該補正後の電流値に基づいて、ドライバ６にモータ８を駆動させる（ステップＳ１０５）。
【００９３】
なお、上記説明では、推定トルク外乱（ｄＴ(x)＾）をモータ８の位置情報に対応させてそのまま推定外乱記憶部１３に記憶させているが、推定トルク外乱に対応する補正電流値Ｉ＾を外乱オブザーバ１１からスイッチ１２を介して推定外乱記憶部１３に出力して、この補正電流値Ｉ＾をエンコーダ９からの位置情報に対応させて推定外乱記憶部１３に記憶するようにしてもよい。
【００９４】
この場合、モータ制御装置１は、駆動モードでは、エンコーダ９の検出したモータ８の現在位置に対応する補正電流値Ｉ＾を推定外乱記憶部１３から読み出して外乱補正部５に出力し、外乱補正部５で、補償器４からの電流指令値を補正電流値Ｉ＾で補正して、補正後の電流指令値を補正してドライバ６に出力させて、ドライバ６に、当該補正後の電流指令値に基づいて、モータ８を駆動させる。
【００９５】
また、本実施例のモータ制御装置１では、推定トルク外乱または補正電流値を、モータ８の位置検出を行うエンコーダ９の検出位置に対応させて、推定外乱記憶部１３に記憶させ、また、エンコーダ９の検出するモータ８の検出位置に基づいて推定外乱記憶部１３から推定トルク外乱または補正電流値を読み出して、補正を行っているが、モータ８の回転角度または機構部である従動装置２０回転位置または回転角度に対応させて、推定トルク外乱または補正電流値を推定外乱記憶部１３に記憶させ、また、従動装置２０の回転位置または回転角度に基づいて推定外乱記憶部１３から推定トルク外乱または補正電流値を読み出して、補正を行ってもよい。
【００９６】
このように、本実施例のモータ制御装置１は、補償器４からドライバ６に駆動指令信号である電流指令値を出力して、ドライバ６から従動装置２０を駆動させるモータ８に、当該電流指令値に応じた駆動信号であるモータ駆動電流を出力してモータ８を所定の速度または所定の角速度で駆動させ、予め、ドライバ６からモータ８に出力されるモータ駆動電流を電流センサ７で検出し、モータ８の回転角度あるいは位置等の位置情報をエンコーダ９で検出して、エンコーダ９の検出した検出位置に基づいて速度演算器１０でモータ８の速度を算出して速度信号を出力し、外乱オブザーバ１１で、電流センサ７の検出した検出電流と速度演算器１０の算出した速度信号に基づいてモータ８に作用する外乱を算出して、算出した推定外乱のモータ８の所定の周期分を推定外乱記憶部１３に記憶し、従動装置２０のモータ８による駆動時に、外乱補正部５が、エンコーダ９の検出結果に基づいてモータ８の検出位置に応じた推定外乱を推定外乱記憶部１３から読み出して、当該推定外乱に基づいて電流指令値を補正してドライバ６に出力している。
【００９７】
したがって、駆動時に、トルクセンサ等の変動を検出するセンサを不要として、外乱推定の演算を行うことなく、適切に外乱を補正して抑圧することができ、外乱による速度変動を安価かつ高精度に抑圧することができる。
【実施例２】
【００９８】
図３は、本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第２実施例を適用したモータ制御装置３０のブロック構成図である。
【００９９】
なお、本実施例は、請求項２、請求項３、請求項１０及び請求項１１に対応するものである。また、本実施例のモータ制御装置３０は、上記第１実施例のモータ制御装置１と同様のモータ制御装置に適用したものであり、本実施例の説明においては、上記第１実施例のモータ制御装置１と同様の構成部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１００】
図３において、モータ制御装置３０は、上記第１実施例と同様の比較器３、外乱補正部５、ドライバ６、電流センサ７、モータ８、エンコーダ９、スイッチ１２及び推定外乱記憶部１３等を備えているとともに、目標設定器３１、補償器３２及び外乱オブザーバ３３を備えており、モータ８には、上記第１実施例の場合と同様に、継ぎ手を介して従動装置２０の従動軸が連結されている。
【０１０１】
モータ制御装置３０は、第１実施例のモータ制御装置１が速度制御系のモータ制御であるのに対して、位置制御系のモータ制御である。
【０１０２】
目標設定器３１は、設定された目標位置を比較器３に出力し、比較器３には、エンコーダ９の検出した位置情報である検出位置が入力される。比較器３は、目標設定器３１からの目標位置とエンコーダ９からの検出位置の位置偏差を求めて補償器３２に出力し、補償器３２は、比較器３から入力される位置偏差に対して、比例演算、積分演算等を行って、電流指令値を外乱補正部５に出力する。上記目標設定器３１、比較器３及び補償器３２は、全体として駆動制御ステップ処理を実行する駆動制御手段として機能している。
【０１０３】
外乱補正部５は、推定外乱記憶部１３からの補正電流値に基づいて補償器４からの電流指令値を補正してドライバ６に出力し、ドライバ６は、電流指令値に基づいてモータ電流をモータ８に出力してモータ８を駆動する。モータ８は、継ぎ手を介して従動軸を動かして、従動装置２０を駆動させる。
【０１０４】
そして、エンコーダ９は、モータ８の位置情報を検出するが、モータ制御装置３０には、第１実施例のモータ制御装置１の備えている速度演算器１０を備えておらず、エンコーダ９は、検出したモータ８の位置情報を推定外乱記憶部１３と外乱オブザーバ３３に直接出力する。
【０１０５】
また、外乱オブザーバ３３には、電流センサ７の検出するドライバ６からモータ８に出力されるモータ電流の検出値である検出電流が入力され、外乱オブザーバ（外乱推定手段）３３は、エンコーダ９からの位置情報（検出位置）と電流センサ７からの検出電流に基づいてトルク外乱を推定する外乱推定ステップ処理を実行して、推定した推定トルク外乱を電流指定値相当の補正電流に変換してスイッチ１２を介して推定外乱記憶部１３に記憶する。
【０１０６】
そして、本実施例のモータ制御部３０は、上記第１実施例のモータ制御装置１の場合の図２と同様に、外乱記憶モードのときに、外部オブザーバ３３が、上述のように、モータ８への駆動電流である検出電流とモータ８の回転位置である検出位置（位置情報）からトルク外乱を推定し、当該推定トルク外乱（ｄＴ(x)＾）をスイッチ１２を介して推定外乱記憶部１３に出力する。推定外乱記憶部１３は、外乱オブザーバ３３からの推定トルク外乱（ｄＴ(x)＾）をエンコーダ９からの位置情報に対応させて記憶するという推定トルク外乱テーブル（ｄＴ(x)＾テーブル）の作成処理を行う。そして、モータ制御装置３０は、上記推定トルク外乱テーブルの作成処理を所定の周期分、例えば、モータ８の一周期分、従動側の一周期分行うと、外乱推定処理を終了する。
【０１０７】
モータ制御部３０は、駆動モードのとき、エンコーダ９の検出したモータ８の現在位置に対応する推定トルク外乱を推定外乱記憶部１３から読み出してトルク指令値を補正（Ｔ’(x)＝Ｔ(x)＋ｄＴ(x)＾）し、補正後のトルク指令値に対応する電流指令値を外乱補正部５で補正して、当該補正後の電流値に基づいて、ドライバ６にモータ８を駆動させる。
【０１０８】
なお、上記説明では、推定トルク外乱（ｄＴ(x)＾）をモータ８の位置情報に対応させてそのまま推定外乱記憶部１３に記憶させているが、推定トルク外乱に対応する補正電流値Ｉ＾を外乱オブザーバ３３からスイッチ１２を介して推定外乱記憶部１３に出力して、この補正電流値Ｉ＾をエンコーダ９からの位置情報に対応させて推定外乱記憶部１３に記憶するようにしてもよい。
【０１０９】
この場合、モータ制御装置１は、駆動モードでは、エンコーダ９の検出したモータ８の現在位置に対応する補正電流値Ｉ＾を推定外乱記憶部１３から読み出して外乱補正部５に出力し、外乱補正部５で、補償器３２からの電流指令値を補正電流値Ｉ＾で補正して、補正後の電流指令値を補正してドライバ６に出力させて、ドライバ６に、当該補正後の電流指令値に基づいて、モータ８を駆動させる。
【０１１０】
また、本実施例のモータ制御装置３０においても、推定トルク外乱または補正電流値を、モータ８の位置検出を行うエンコーダ９の検出位置に対応させて、推定外乱記憶部１３に記憶させ、また、エンコーダ９の検出するモータ８の検出位置に基づいて推定外乱記憶部１３から推定トルク外乱または補正電流値を読み出して、補正を行っているが、モータ８の回転角度または機構部である従動装置２０回転位置または回転角度に対応させて、推定トルク外乱または補正電流値を推定外乱記憶部１３に記憶させ、また、従動装置２０の回転位置または回転角度に基づいて推定外乱記憶部１３から推定トルク外乱または補正電流値を読み出して、補正を行ってもよい。
【０１１１】
このように、本実施例のモータ制御装置３０は、補償器３２からドライバ６に電流指令値を出力して、ドライバ６から従動装置２０を駆動させるモータ８に、電流指令値に応じたモータ電流を出力してモータ８を所定の速度または所定の角速度で駆動させ、予め、ドライバ６からモータ８に出力されるモータ電流を電流センサ７で検出し、モータ８の回転角度あるいは位置等の位置情報をエンコーダ９で検出し、外乱オブザーバ１１で、この電流センサ７の検出したモータ電流とエンコーダ９の検出した検出位置に基づいてモータ８に作用する外乱を算出して、算出した推定外乱のモータ８の所定の周期分を推定外乱記憶部１３に記憶し、従動装置２０のモータ８による駆動時に、外乱補正部５が、エンコーダ９の検出結果に基づいてモータ８の検出位置に応じた推定外乱を推定外乱記憶部１３から読み出して、当該推定外乱に基づいて電流指令値を補正してドライバ６に出力する。
【０１１２】
したがって、駆動時に、トルクセンサ等の変動を検出するセンサを不要として、外乱推定の演算を行うことなく、適切に外乱を補正して抑圧することができ、外乱による位置誤差を安価かつ高精度に抑圧することができる。
【実施例３】
【０１１３】
図４〜図９は、本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第３実施例を示す図であり、図４は、本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第３実施例を適用したモータ制御装置４０のブロック構成図である。
【０１１４】
なお、本実施例は、請求項４及び請求項１２に対応するものである。また、本実施例のモータ制御装置４０は、上記第２実施例のモータ制御装置３０と同様のモータ制御装置に適用したものであり、本実施例の説明においては、上記第２実施例のモータ制御装置３０と同様の構成部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１１５】
図４において、モータ制御装置４０は、上記第２実施例と同様の目標設定器３１、比較器３、補償器３２、外乱補正部５、ドライバ６、電流センサ７、モータ８、エンコーダ９、外乱オブザーバ３３、スイッチ１２及び推定外乱記憶部１３等を備えているとともに、外乱解析部４１を備えており、モータ８には、上記第２実施例の場合と同様に、継ぎ手を介して従動装置２０の従動軸が連結されている。
【０１１６】
モータ制御装置４０は、第２実施例のモータ制御装置３０と同様に、位置制御系のモータ制御である。
【０１１７】
外乱解析部（外乱解析手段）４１には、外乱オブザーバ３３の推定した推定トルク外乱または推定トルク外乱を変換した電流指定値相当の補正電流が入力され、外乱解析部４１は、推定トルク外乱の周波数解析と主要外乱成分の抽出を行うという外乱解析ステップ処理を実行する。この外部オブザーバ３３から外乱解析部４１に入力される推定トルク外乱は、図５のように示される。
【０１１８】
まず、外乱解析部４１による周波数解析について説明する。外乱解析部４１は、推定トルク外乱の周波数解析をフーリエ変換を利用して行い、フーリエ変換による解は複素数であるため、各周波数におけるゲインと位相情報は、次式（７）と次式（８）として取得される。
【０１１９】
【数４】
2005137043.tif 000006
【０１２０】
なお、Ｒｅは、解析結果の実数部であり、Ｉｍは、解析結果の虚数部である。
【０１２１】
この推定トルク外乱の解析結果は、図６（ａ）、（ｂ）に示すようになり、図６（ａ）は、ゲインを示しており、図６（ｂ）は、位相を示している。
【０１２２】
外乱解析部４１は、この解析結果に基づいて、例えば、カラープリンタ等のカラー画像形成装置の作像エンジンに適用されている場合、図７（ａ）及び図７（ｂ）にゲイン及び位相について示すように、色ずれに大きな影響を与える周波数成分や補償器３２では抑圧しきれないゲインの周波数成分を抽出する。
【０１２３】
そして、外乱解析部４１は、抽出した周波数成分を、当該抽出した周波数毎のゲイン及び位相から余弦関数の形で時間関数に変換し、抽出された全周波数の余弦関数の和が推定トルク外乱のモデルとなる。この推定トルク外乱のモデルｄＴ（ｔ）＾は、抽出されたｎ＋１個の周波数ω（ｒａｄ／ｓ）、そのときの位相φ（ｒａｄ）、各周波数におけるトルクの片振幅ｒ（Ｎｍ）、時間ｔ（ｓｅｃ）で表される次式（９）で求められる。
【０１２４】
【数５】
2005137043.tif 000007
【０１２５】
なお、添え字ｉは、ｉ番目の抽出周波数であることを示しており、また、抽出された周波数には、ＤＣ（直流）成分すなわちω＝０（ｒａｄ／ｓ）の値も含まれる。
【０１２６】
次に、外乱解析部４１は、（９）式の時間関数を、位置関数に変換するが、いま、等速時に外乱推定を行うものとすると、ｔ＝ｘ／ｖであるので、（９）式を、次式（１０）により位置関数に変換する。
【０１２７】
【数６】
2005137043.tif 000008
【０１２８】
なお、式（１０）において、（ｘ）は位置関数であることを示している。
【０１２９】
この時間関数を位置関数に変換した結果は、図８のように示すことができ、図８では、モデル化前の推定外乱トルクｄＴ（ｔ）＾も合わせて示されている。
【０１３０】
そして、外乱解析部４１は、上記（１０）式に基づいてモータ８の位置に対応した推定外乱トルクを求める演算を行い、電流指令値相当の補正電流値に変換する。
【０１３１】
モータ制御装置４０は、外乱解析部４１の演算して補正電流値に変換したモータ８の一周期分の補正電流値からなる補正テーブルを推定外乱記憶部１３に作成する。
【０１３２】
モータ制御装置４０は、駆動時には、モータ８の現在位置に対応させて、推定外乱記憶部１３の補正テーブルから補正電流値を読み出し、外乱補正部５で、補償器３２からの電流指令値を補正する。
【０１３３】
すなわち、モータ制御装置４０は、図９に示すように、外乱記憶モードかどうかチェックし（ステップＳ２０１）、外乱記憶モードであると、外乱推定を開始する（ステップＳ２０２）。
【０１３４】
モータ制御装置４０は、外乱を開始すると、上述のように、外乱解析部４１で、フーリエ解析により外乱を解析し（ステップＳ２０３）、フーリエ解析の結果からモータ８または従動側の一周期成分等の外乱として大きく作用する所定周波数成分を抽出する（ステップＳ２０４）。
【０１３５】
モータ制御装置４０は、外乱解析部４１で、抽出された周波数成分を、抽出された周波数毎のゲイン、位相から上記式（９）で示される余弦関数の形で時間関数に変換し（ステップＳ２０５）、推定トルク外乱とそのときのモータ８の位置から推定トルク外乱テーブル（ｄＴ（ｘ）＾テーブル）を推定外乱記憶部１３に作成する（ステップＳ２０７）。
【０１３６】
モータ制御装置４０は、上記処理を繰り返し行って、所定周期分、例えば、モータ８の一周期分または従動側の一周期分の外乱推定を行って、所定周期分の推定トルク外乱テーブルを作成すると、外乱推定を終了して、処理を終了する（ステップＳ２０８）。
【０１３７】
ステップＳ２０１で、外乱記憶モードではなく、駆動モードであると、モータ制御装置４０は、エンコーダ９の検出したモータ８の現在位置に対応する推定トルク外乱を推定外乱記憶部１３の推定トルク外乱テーブルから読み出してトルク指令値を補正（Ｔ’(x)＝Ｔ(x)＋ｄＴ(x)＾）して、補正後のトルク指令値に対応する電流指令値を外乱補正部５で補正して、当該補正後の電流値に基づいて、ドライバ６にモータ８を駆動させる。
【０１３８】
なお、上記説明では、推定トルク外乱（ｄＴ(x)＾）をモータ８の位置情報に対応させてそのまま推定外乱記憶部１３に記憶させているが、推定トルク外乱に対応する補正電流値Ｉ＾を外乱解析部４１からスイッチ１２を介して推定外乱記憶部１３に出力して、この補正電流値Ｉ＾をエンコーダ９からの位置情報に対応させて推定外乱記憶部１３に記憶して補正テーブルを作成するようにしてもよい。
【０１３９】
この場合、モータ制御装置１は、駆動モードでは、エンコーダ９の検出したモータ８の現在位置に対応する補正電流値Ｉ＾を推定外乱記憶部１３から読み出して外乱補正部５に出力し、外乱補正部５で、補償器３２からの電流指令値を補正電流値Ｉ＾で補正して、補正後の電流指令値を補正してドライバ６に出力させて、ドライバ６に、当該補正後の電流指令値に基づいて、モータ８を駆動させる。
【０１４０】
また、本実施例のモータ制御装置４０においても、推定トルク外乱または補正電流値を、モータ８の位置検出を行うエンコーダ９の検出位置に対応させて、推定外乱記憶部１３に記憶させ、また、エンコーダ９の検出するモータ８の検出位置に基づいて推定外乱記憶部１３から推定トルク外乱または補正電流値を読み出して、補正を行っているが、モータ８の回転角度または機構部である従動装置２０回転位置または回転角度に対応させて、推定トルク外乱または補正電流値を推定外乱記憶部１３に記憶させ、また、従動装置２０の回転位置または回転角度に基づいて推定外乱記憶部１３から推定トルク外乱または補正電流値を読み出して、補正を行ってもよい。
【０１４１】
このように、本実施例のモータ制御装置４０は、推定外乱記憶部１３に、外乱オブザーバ３３の算出した推定外乱のモータ８または従動装置２０の所定の周期分を当該モータ８または当該従動装置２０の回転角度または位置情報に対応させて記憶し、外乱補正部５が、エンコーダ９の検出結果に基づいて従動装置２０またはモータ８の検出位置情報に応じた推定外乱を推定外乱記憶部１３から読み出して、当該推定外乱に基づいて電流指令値を補正してドライバ６に出力している。
【０１４２】
したがって、周期性のある外乱を抑圧することができ、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより一層高精度に抑圧することができる。
【実施例４】
【０１４３】
図１０及び図１１は、本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第４実施例を示す図であり、図１０は、本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第４実施例を適用したモータ制御装置５０のブロック構成図である。
【０１４４】
なお、本実施例は、請求項５及び請求項１３に対応するものである。また、本実施例のモータ制御装置５０は、上記第３実施例のモータ制御装置４０と同様のモータ制御装置に適用したものであり、本実施例の説明においては、上記第３実施例のモータ制御装置４０と同様の構成部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１４５】
図１０において、モータ制御装置５０は、上記第３実施例と同様の目標設定器３１、比較器３、補償器３２、外乱補正部５、ドライバ６、電流センサ７、モータ８、エンコーダ９、外乱オブザーバ３３、外乱解析部４１及びスイッチ１２等を備えているとともに、推定外乱演算部５１を備えており、モータ８には、上記第３実施例の場合と同様に、継ぎ手を介して従動装置２０の従動軸が連結されている。
【０１４６】
モータ制御装置５０は、第３実施例のモータ制御装置４０と同様に、位置制御系のモータ制御である。
【０１４７】
本実施例のモータ制御装置５０は、外乱解析部４１で上述のように式（１０）に基づいて推定外乱トルクを求め、求めた推定外乱トルクをスイッチ１２を介して推定外乱演算部５１に入力させて、推定外乱演算部５１に記憶させる。
【０１４８】
推定外乱演算部（推定外乱演算手段）５１には、エンコーダ９の検出するモータ８の検出位置（位置情報）が入力され、推定外乱演算部５１は、モータ駆動モードで、モータ８の検出位置（現在位置）に対応する推定外乱トルクを式（１０）に基づいて演算して、当該演算した推定外乱トルクを電流指令値相当の補正電流値に変換して、外乱補正部５に出力するという推定外乱演算ステップ処理を行う。
【０１４９】
上記式（１０）の演算は、三角関数を含み、式（１０）をリアルタイムに行おうとすると、演算負荷が大きいため、推定外乱演算部５１は、この演算負荷を低減するために、三角関数のデータテーブルを内部に格納して、当該三角関数のデータテーブルを使用して演算を行うようにしてもよい。
【０１５０】
外乱補正部５は、補償器３２からの電流指令値を、推定外乱演算部５１からの補正で電流値に基づいて補正して、ドライバ６に出力する。
【０１５１】
そして、本実施例のモータ制御装置５０は、図１１に示すように、外乱記憶モードかどうかチェックし（ステップＳ３０１）、外乱記憶モードであると、外乱推定を開始する（ステップＳ３０２）。
【０１５２】
モータ制御装置５０は、外乱を開始すると、上述のように、外乱解析部４１で、フーリエ解析により外乱を解析し（ステップＳ３０３）、フーリエ解析の結果からモータ８または従動側の一周期成分等の外乱の推定が完了すると、外乱推定を終了する（ステップＳ３０４）。
【０１５３】
次に、モータ制御装置５０は、フーリエ解析の結果からモータ８または従動側の一周期成分等の外乱として大きく作用する所定周波数成分を抽出し（ステップＳ３０５）、抽出した周波数成分を、抽出された周波数毎のゲイン、位相から上記式（９）で示される余弦関数の形で時間関数に変換する（ステップＳ３０６）。
【０１５４】
モータ制御装置５０は、変換された時間関数を上記（１０）式で示される位置関数に変換し（ステップＳ３０７）、推定トルク外乱の位置関数のパラメータとして推定外乱演算部５１の内部メモリに記憶する（ステップＳ３０８）。
【０１５５】
ステップＳ３０１で、外乱記憶モードではなく、駆動モードであると、モータ制御装置５０は、推定外乱演算部５１が、エンコーダ９の検出したモータ８の現在位置に対応する推定トルク外乱のパラメータを内部メモリから読み出し、モータ８の現在位置に合わせて推定トルク外乱を上記（１０）式に基づいて演算し、トルク指令値を補正（Ｔ’(x)＝Ｔ(x)＋ｄＴ(x)＾）して、補正後のトルク指令値に対応する電流指令値を外乱補正部５で補正して、当該補正後の電流値に基づいて、ドライバ６にモータ８を駆動させる。
【０１５６】
また、本実施例のモータ制御装置４０においても、エンコーダ９の検出するモータ８の検出位置に基づいて推定外乱演算部５１で推定トルク外乱を演算して、補正を行っているが、モータ８の回転角度または機構部である従動装置２０の回転位置または回転角度に対応させて、推定外乱演算部５１で推定トルク外乱を演算して、補正を行ってもよい。
【０１５７】
このように、本実施例のモータ制御装置４０は、外乱オブザーバ３３の推定した推定外乱からモータ動作の変動に大きく影響する主要推定外乱成分を抽出する外乱解析部４１を、さらに設け、予め、推定外乱演算部５１が、当該外乱解析部４１の抽出した主要推定外乱成分をモータ８または従動装置２０の所定の周期分記憶し、駆動時に、外乱補正部５が、位置情報検出手段の検出結果に基づいて機構部またはモータの検出位置情報に応じた主要推定外乱を推定外乱記憶手段から読み出して、当該主要推定外乱に基づいて駆動指令信号を補正して駆動手段に出力するので、ノイズや高周波成分を除去して、外乱補正の悪影響を低減することができ、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより一層高精度に抑圧することができる。
【実施例５】
【０１５８】
図１２及び図１３は、本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第５実施例を示す図であり、図１２は、本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第５実施例を適用したモータ制御装置６０のブロック構成図である。
【０１５９】
なお、本実施例は、請求項６及び請求項１４に対応するものである。また、本実施例のモータ制御装置６０は、上記第３実施例のモータ制御装置４０と同様のモータ制御装置に適用したものであり、本実施例の説明においては、上記第３実施例のモータ制御装置４０と同様の構成部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１６０】
図１２において、モータ制御装置６０は、上記第３実施例と同様のドライバ６、電流センサ７、モータ８、エンコーダ９、外乱オブザーバ３３、スイッチ１２及び推定外乱記憶部１３等を備えているとともに、目標値供給器６１及び図示しない目標設定値３１、比較器３、補償器３３、外乱補正部５等を備えており、モータ８には、上記第３実施例の場合と同様に、継ぎ手を介して従動装置２０の従動軸が連結されている。
【０１６１】
すなわち、図１２は、第３実施例の図４のモータ制御装置４０の要部に目標値供給器６１を付加した図である。
【０１６２】
モータ制御装置６０は、第３実施例のモータ制御装置４０と同様に、位置制御系のモータ制御である。
【０１６３】
目標値供給器（目標駆動信号発生手段）６１は、外乱記憶モードで、モータ８に対して負荷以上のトルクを発生させる程度の目標電流値をドライバ６に出力するという目標駆動信号発生ステップ処理を実行し、ドライバ６は、この目標電流値に応じてモータ８を駆動する。モータ８は、継ぎ手を介して従動軸を動かして、従動装置２０を動かす。
【０１６４】
モータ８の位置をエンコーダ９が検出し、モータ駆動電流を電流センサ７で検出して、外乱オブザーバ３３が、検出位置と検出電流に基づいて、トルク外乱を推定して、スイッチ１２を介して推定外乱記憶部１３に記憶する。モータ制御装置６０は、上記処理を繰り返し行って、所定周期分、例えば、モータ８の一周期分または従動側の一周期分の外乱推定を行って、所定周期分の推定トルク外乱テーブルを推定外乱記憶部１３を作成する。
【０１６５】
そして、モータ制御装置６０は、駆動モードでは、エンコーダ９の検出したモータ８の現在位置に対応する推定トルク外乱を推定外乱記憶部１３の推定トルク外乱テーブルから読み出してトルク指令値を補正して、補正後のトルク指令値に対応する電流指令値を外乱補正部５で補正して、当該補正後の電流値に基づいて、ドライバ６にモータ８を駆動させる。
【０１６６】
なお、上記説明では、ドライバ６が、電流駆動型のドライバであるとして説明したが、ドライバ６としては、電流駆動型に限るものではなく、電圧駆動型のドライバであってもよく、この場合、目標値供給器６１は、目標電流値に代えて、モータ８が動く程度の目標電圧値を電圧駆動型のドライバに供給する。
【０１６７】
すなわち、図１３に示すように、モータ制御装置６０は、外乱記憶モードかどうかチェックし（ステップＳ４０１）、外乱記憶モードであると、目標値供給器６１から目標電流値または目標電圧値を直接ドライバ６に供給して、モータ８を駆動させる（ステップＳ４０２）。
【０１６８】
次に、モータ制御装置６０は、外乱オブザーバ３３で、電流センサ７の検出した検出電流とエンコーダ９の検出した検出位置から推定トルク外乱を算出する外乱推定を開始する（ステップＳ４０３）。このとき、図１２には図示しない制御系の補償器３２による電流指令値の演算を行わない。
【０１６９】
モータ制御装置６０は、外乱推定を開始すると、外乱オブザーバ３３の推定した推定トルク外乱（ｄＴ(x)＾）をスイッチ１２を介して推定外乱記憶部１３に出力して、推定外乱記憶部１３に、当該推定トルク外乱（ｄＴ(x)＾）をエンコーダ９からの位置情報に対応させて記憶するという推定トルク外乱テーブル（ｄＴ(x)＾テーブル）の作成処理を行う（ステップＳ４０４）。
【０１７０】
そして、モータ制御装置６０は、上記推定トルク外乱テーブルの作成処理を所定の周期分、例えば、モータ８の一周期分、従動側の一周期分行うと、外乱推定処理を終了し（ステップＳ４０５）、目標値供給器６１からドライバ６への目標電流値または目標電圧値の供給を停止して、モータ８の駆動を停止させて、処理を終了する（ステップＳ４０６）。
【０１７１】
ステップＳ４０１で、外乱記憶モードではなく、駆動モードであると、モータ制御装置６０は、エンコーダ９の検出したモータ８の現在位置に対応する推定トルク外乱を推定外乱記憶部１３から読み出してトルク指令値を補正（Ｔ’(x)＝Ｔ(x)＋ｄＴ(x)＾）して、補正後のトルク指令値に対応する電流指令値を外乱補正部５で補正して、当該補正後の電流値に基づいて、ドライバ６にモータ８を駆動させる（ステップＳ４０７）。
【０１７２】
なお、上記説明では、推定トルク外乱（ｄＴ(x)＾）をモータ８の位置情報に対応させてそのまま推定外乱記憶部１３に記憶させているが、推定トルク外乱に対応する補正電流値Ｉ＾を外乱オブザーバ１１からスイッチ１２を介して推定外乱記憶部１３に出力して、この補正電流値Ｉ＾をエンコーダ９からの位置情報に対応させて推定外乱記憶部１３に記憶するようにしてもよい。
【０１７３】
この場合、モータ制御装置６０は、駆動モードでは、エンコーダ９の検出したモータ８の現在位置に対応する補正電流値Ｉ＾を推定外乱記憶部１３から読み出して外乱補正部５に出力し、外乱補正部５で、補償器４からの電流指令値を補正電流値Ｉ＾で補正して、補正後の電流指令値を補正してドライバ６に出力させて、ドライバ６に、当該補正後の電流指令値に基づいて、モータ８を駆動させる。
【０１７４】
また、本実施例のモータ制御装置６０では、推定トルク外乱または補正電流値を、モータ８の位置検出を行うエンコーダ９の検出位置に対応させて、推定外乱記憶部１３に記憶させ、また、エンコーダ９の検出するモータ８の検出位置に基づいて推定外乱記憶部１３から推定トルク外乱または補正電流値を読み出して、補正を行っているが、モータ８の回転角度または機構部である従動装置２０回転位置または回転角度に対応させて、推定トルク外乱または補正電流値を推定外乱記憶部１３に記憶させ、また、従動装置２０の回転位置または回転角度に基づいて推定外乱記憶部１３から推定トルク外乱または補正電流値を読み出して、補正を行ってもよい。
【０１７５】
このように、本実施例のモータ制御装置６０は、ドライバ６に所定の目標駆動信号である目標電流値または目標電圧値を出力する目標値供給器６１を設け、予め、当該目標値供給器６１の発生する目標電流値または目標電圧値でドライバ６がモータ８を駆動させ、外乱オブザーバ１１による外乱推定を行って推定外乱記憶部１３に推定外乱をモータ８の所定の周期分を記憶している。
【０１７６】
したがって、予め推定外乱を算出する際に、所定の回転数で駆動させる必要がなく、速度制御または位置制御の演算を不要として、外乱推定の演算のみを行うことで、演算能力が低い場合にも、推定外乱を適切に取得して記憶することができ、外乱による速度変動や位置誤差をより一層安価かつ高精度に抑圧することができる。
【実施例６】
【０１７７】
図１４は、本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第６実施例を適用したモータ制御装置によるモータ制御処理を示すフローチャートである。
【０１７８】
なお、本実施例は、請求項７及び請求項１５に対応するものである。また、本実施例のモータ制御装置は、上記第５実施例のモータ制御装置６０と同様のモータ制御装置に適用したものであり、本実施例の説明においては、必要に応じて、上記第５実施例のモータ制御装置６０で用いた符号をそのまま用いて説明する。
【０１７９】
本実施例のモータ制御装置６０は、モータ制御装置６０の電源投入時等の初期化タイミングまたは所定タイミングに外乱記憶モードに移行して、外乱記憶処理を実行する。この所定タイミングとしては、例えば、モータ制御装置６０が複写装置やプリンタの作像エンジンに適用されているときには、所定プリント枚数毎、所定時間間隔毎または温湿度等の環境の所定範囲以上の変化等のタイミングを採用することができる。
【０１８０】
すなわち、モータ制御装置６０は、図１４に示すように、初期化タイミングまたは所定タイミングであるかどうかチェックし（ステップＳ５０１）、初期化タイミングまたは所定タイミングであると、外乱記憶モードに移行して、目標値供給器６１から目標電流値または目標電圧値を直接ドライバ６に供給して、モータ８を駆動させる（ステップＳ５０２）。
【０１８１】
次に、モータ制御装置６０は、外乱オブザーバ３３で、電流センサ７の検出した検出電流とエンコーダ９の検出した検出位置から推定トルク外乱を算出する外乱推定を開始する（ステップＳ５０３）。このとき、制御系の補償器３２による電流指令値の演算を行わない。
【０１８２】
モータ制御装置６０は、外乱推定を開始すると、外乱オブザーバ３３の推定した推定トルク外乱（ｄＴ(x)＾）をスイッチ１２を介して推定外乱記憶部１３に出力して、推定外乱記憶部１３に、当該推定トルク外乱（ｄＴ(x)＾）をエンコーダ９からの位置情報に対応させて記憶するという推定トルク外乱テーブル（ｄＴ(x)＾テーブル）の作成処理を行う（ステップＳ５０４）。
【０１８３】
そして、モータ制御装置６０は、上記推定トルク外乱テーブルの作成処理を所定の周期分、例えば、モータ８の一周期分、従動側の一周期分行うと、外乱推定処理を終了し（ステップＳ５０５）、目標値供給器６１からドライバ６への目標電流値または目標電圧値の供給を停止して、モータ８の駆動を停止させて、処理を終了する（ステップＳ５０６）。
【０１８４】
ステップＳ５０１で、初期化タイミングでも、所定タイミングでもないときには、駆動モードに移行して、モータ制御装置６０は、エンコーダ９の検出したモータ８の現在位置に対応する推定トルク外乱を推定外乱記憶部１３から読み出してトルク指令値を補正（Ｔ’(x)＝Ｔ(x)＋ｄＴ(x)＾）して、補正後のトルク指令値に対応する電流指令値を外乱補正部５で補正して、当該補正後の電流値に基づいて、ドライバ６にモータ８を駆動させる（ステップＳ５０７）。
【０１８５】
なお、上記説明では、推定トルク外乱（ｄＴ(x)＾）をモータ８の位置情報に対応させてそのまま推定外乱記憶部１３に記憶させているが、推定トルク外乱に対応する補正電流値Ｉ＾を外乱オブザーバ１１からスイッチ１２を介して推定外乱記憶部１３に出力して、この補正電流値Ｉ＾をエンコーダ９からの位置情報に対応させて推定外乱記憶部１３に記憶するようにしてもよい。
【０１８６】
この場合、モータ制御装置６０は、駆動モードでは、エンコーダ９の検出したモータ８の現在位置に対応する補正電流値Ｉ＾を推定外乱記憶部１３から読み出して外乱補正部５に出力し、外乱補正部５で、補償器４からの電流指令値を補正電流値Ｉ＾で補正して、補正後の電流指令値を補正してドライバ６に出力させて、ドライバ６に、当該補正後の電流指令値に基づいて、モータ８を駆動させる。
【０１８７】
また、本実施例のモータ制御装置６０では、推定トルク外乱または補正電流値を、モータ８の位置検出を行うエンコーダ９の検出位置に対応させて、推定外乱記憶部１３に記憶させ、また、エンコーダ９の検出するモータ８の検出位置に基づいて推定外乱記憶部１３から推定トルク外乱または補正電流値を読み出して、補正を行っているが、モータ８の回転角度または機構部である従動装置２０回転位置または回転角度に対応させて、推定トルク外乱または補正電流値を推定外乱記憶部１３に記憶させ、また、従動装置２０の回転位置または回転角度に基づいて推定外乱記憶部１３から推定トルク外乱または補正電流値を読み出して、補正を行ってもよい。
【０１８８】
さらに、本実施例では、第５実施例のモータ制御装置６０に適用した場合について説明したが、第１実施例から第４実施例のいずれの場合にも適用することができる。
【０１８９】
このように、本実施例のモータ制御装置６０は、初期化時または所定のタイミングに、推定外乱記憶部１３への推定外乱の記憶処理を行っている。
【０１９０】
したがって、経時的に変動する外乱を抑圧することができ、外乱による速度変動や位置誤差を安価かつより適切に抑圧することができる。
【０１９１】
なお、上記各実施例において、モータ８によって駆動される機構部である従動装置２０の一周期が、モータ８の一周期の整数倍となっていてもよい。
【０１９２】
すなわち、いま、モータ８から従動装置２０への減速比１：４、または、モータ８の４回転当たり従動側のベルトが１回転するようにすると、トルク外乱は、図１５に示すようになり、従動側の周期成分が、モータ８の回転４周期分に１周期発生することになる。そして、駆動時のモータ８には、モータ８の周期成分だけでなく、従動側の周期成分も加わるため、図１５に「合計」で示すトルク外乱が加わることとなる。そこで、モータ８の４周期分の推定トルク外乱を、図１、図３、図４及び図１２に示す推定外乱記憶部１３に記憶することによって、従動側のトルク変動も考慮した推定トルク外乱となる。
【０１９３】
したがって、図１５に示すように、モータ８に対する従動側の減速比または周期を整数倍とすることで、モータ８側の位置を管理するだけで、従動側の周期変動も抑圧することができる。
【０１９４】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１９５】
複写機、プリンタの感光体や中間転写ベルトの駆動系、スキャナの駆動系、インクジェットプリンタの主走査副走査駆動系、形状測定装置等のステージ駆動系、ロボット、ディスクドライブ等のモータ制御を必要とする機器等のモータ制御装置及びモータ制御方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９６】
【図１】本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第１実施例を適用したモータ制御装置のブロック構成図。
【図２】図１のモータ制御装置によるモータ制御処理を示すフローチャート。
【図３】本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第２実施例を適用したモータ制御装置のブロック構成図。
【図４】本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第３実施例を適用したモータ制御装置のブロック構成図。
【図５】図４の外部オブザーバから外乱解析部に入力される推定トルク外乱の一例を示す図。
【図６】図５の推定トルク外乱の解析結果のゲイン（ａ）と位相（ｂ）の一例を示す図。
【図７】図６のゲインと位相のうち大きな影響を与える周波数成分を抽出したゲイン（ａ）と位相（ｂ）の一例を示す図。
【図８】時間関数を位置関数に変換した結果の一例をモデル化前の推定外乱トルクとともに示す図。
【図９】図４のモータ制御装置によるモータ制御処理を示すフローチャート。
【図１０】本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第４実施例を適用したモータ制御装置のブロック構成図。
【図１１】図１０のモータ制御装置によるモータ制御処理を示すフローチャート。
【図１２】本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第５実施例を適用したモータ制御装置のブロック構成図。
【図１３】図１２のモータ制御装置によるモータ制御処理を示すフローチャート。
【図１４】本発明のモータ制御装置及びモータ制御方法の第６実施例を適用したモータ制御装置によるモータ制御処理を示すフローチャート。
【図１５】モータから従動装置への減速比１：４またはモータ４回転当たり従動側のベルトが１回転する場合の従動側、モータ側及び合計のトルク外乱の一例を示す図。
【図１６】外乱オブザーバを備えた速度制御系の一例のブロック構成図。
【図１７】図１６のモデルプラント図（ａ）とオブザーバを付加したブロック線図（ｂ）。
【符号の説明】
【０１９７】
１  モータ制御装置
２  目標速度設定器
３  比較器
４  補償器
５  外乱補正部
６  ドライバ
７  電流センサ
８  モータ
９  エンコーダ
１０  速度演算器
１１  外乱オブザーバ
１２  スイッチ
１３  推定外乱記憶部
２０  従動装置
３０  モータ制御装置
３１  目標設定器
３２  補償器
３３  外乱オブザーバ
４０  モータ制御装置
４１  外乱解析部
５０  モータ制御装置
５１  推定外乱演算部
６０  モータ制御装置
６１  目標値供給器
【図１】
2005137043.tif 000009
【図２】
2005137043.tif 000010
【図３】
2005137043.tif 000011
【図４】
2005137043.tif 000012
【図５】
2005137043.tif 000013
【図６】
2005137043.tif 000014
【図７】
2005137043.tif 000015
【図８】
2005137043.tif 000016
【図９】
2005137043.tif 000017
【図１０】
2005137043.tif 000018
【図１１】
2005137043.tif 000019
【図１２】
2005137043.tif 000020
【図１３】
2005137043.tif 000021
【図１４】
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【図１５】
2005137043.tif 000023
【図１６】
2005137043.tif 000024
【図１７】
2005137043.tif 000025