(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機を制御するための制御装置であって、
電流指令を生成して出力する制御部と、
前記制御部から出力された電流指令を制限範囲内に制限して出力する電流リミッタと、
前記電流リミッタから出力された電流指令に応じて前記電動機を駆動する駆動部と、
前記制御部から出力された電流指令と前記電流リミッタにより制限された電流指令との差分をとることにより、電流飽和量を算出する算出部と、
前記算出部により算出された電流飽和量に応じた補償値を前記制御部へフィードバックするフィードバック部と、
を備え、
前記フィードバック部は、
前記算出部により算出された電流飽和量のレベルに応じて、前記フィードバック部により前記補償値が前記制御部へフィードバックされない第１の状態と前記フィードバック部により前記補償値が前記制御部へフィードバックされる第２の状態とを切り替える切替部を有する
ことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記切替部は、
前記フィードバック部が前記第１の状態となるようにオフし、前記フィードバック部が前記第２の状態となるようにオンするスイッチと、
前記電流飽和量のレベルと制御パラメータとに応じて前記制御装置による制御動作が不安定となるか否かを判断し、前記制御装置による制御動作が不安定とならないと判断した場合に前記スイッチをオフさせ、前記制御装置による制御動作が不安定となると判断した場合に前記スイッチをオンさせる判別部と、
を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
電動機を制御するための制御装置であって、
電圧指令を生成して出力する制御部と、
前記制御部から出力された電圧指令を制限範囲内に制限して出力する電圧リミッタと、
前記電圧リミッタから出力された電圧指令に応じて前記電動機を駆動する駆動部と、
前記制御部から出力された電圧指令と前記電圧リミッタにより制限された電圧指令との差分をとることにより、電圧飽和量を算出する算出部と、
前記算出部により算出された電圧飽和量に応じた補償値を前記制御部へフィードバックするフィードバック部と、
を備え、
前記フィードバック部は、
前記算出部により算出された電圧飽和量のレベルに応じて、前記フィードバック部により前記補償値が前記制御部へフィードバックされない第１の状態と前記フィードバック部により前記補償値が前記制御部へフィードバックされる第２の状態とを切り替える切替部を有する
ことを特徴とする制御装置。
【請求項４】
前記切替部は、
前記フィードバック部が前記第１の状態となるようにオフし、前記フィードバック部が前記第２の状態となるようにオンするスイッチと、
前記電圧飽和量のレベルと制御パラメータとに応じて前記制御装置による制御動作が不安定となるか否かを判断し、前記制御装置による制御動作が不安定とならないと判断した場合に前記スイッチをオフさせ、前記制御装置による制御動作が不安定となると判断した場合に前記スイッチをオンさせる判別部と、
を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御器の出力段にリミッタを有するマイナーループとそのマイナーループの外側にアウターループを有する２次以上の制御系（制御装置）では、制御器の出力である操作量（モータの位置制御の場合、一般に速度指令や電流指令および電圧指令など）の飽和（一般に操作量飽和という）が生じると制御系が不安定な状態（一般にハンチングや、ワインドアップと呼ばれる状態）となる傾向にある。
【０００３】
それに対して、特許文献１には、誘導電動機の速度制御装置において、電流偏差が零になるようにデジタルＰＩ電流補償器により補償された出力（ｑ軸電圧成分）とその出力が電圧リミッタにより制限されたもの（ｑ軸電圧指令）との差が減算器から電流指令修正器へ出力され、その差に応じた電流指令の修正信号が電流指令修正器から２つの減算器を経由して電流偏差としてデジタルＰＩ電流補償器へフィードバックされる構成が記載されている。すなわち、デジタルＰＩ電流補償器の電圧指令出力とその電圧指令を制限して出力する電圧リミッタの出力電圧との差によって操作量（電圧指令）の飽和を検知し、その差とデジタルＰＩ電流補償器の制御ゲインとに基づいて電流指令を修正するものとされている。これにより、特許文献１によれば、デジタルＰＩ電流補償器の出力と内部の状態量とが操作量飽和の考慮されたものとなるので、操作量飽和によるワインドアップ現象を回避できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０８９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の速度制御装置では、電圧指令（操作量）の飽和が発生した場合に必ずその電圧飽和量に応じた電流指令への修正信号がデジタルＰＩ電流補償器にフィードバックされる構成となっている。このため、特許文献１に記載の速度制御装置では、速度制御装置における制御動作が不安定とならず補償が不要な軽度の操作量飽和が発生した場合にも、操作量の飽和量のフィードバックが行われる。これにより、電流指令への過補償が発生し、飽和量のフィードバックを行わない場合に比べ実速度が目標速度に収束するまでの時間の遅延が生じる傾向にある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、操作量飽和時の指令（位置指令または速度指令または、電流指令）に対する過補償を低減できる制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる制御装置は、電動機を制御するための制御装置であって、電流指令を生成して出力する制御部と、前記制御部から出力された電流指令を制限範囲内に制限して出力する電流リミッタと、前記電流リミッタから出力された電流指令に応じて前記電動機を駆動する駆動部と、前記制御部から出力された電流指令と前記電流リミッタにより制限された電流指令との差分をとることにより、電流飽和量を算出する算出部と、前記算出部により算出された電流飽和量に応じた補償値を前記制御部へフィードバックするフィードバック部とを備え、前記フィードバック部は、前記算出部により算出された電流飽和量のレベルに応じて、フィードバック部により前記補償値が前記制御部へフィードバックされないことを目的として前記電流飽和量をフィードバック部に入力しない第１の状態と前記フィードバック部により前記補償値が前記制御部へフィードバックされることを目的として前記電流飽和量をフィードバック部に入力する第２の状態とを切り替える切替部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フィードバック部の切替部は、電流飽和量のレベルが閾値以下である場合、すなわち操作量飽和が軽度の場合にフィードバック部をフィードバックの行われないことを目的として電流飽和量をフィードバック部に入力しない第１の状態に切り換えることができる。これにより、位置指令または速度指令および電流指令に対する過補償を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる制御装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１における切替部の構成を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１における切替判別器の構成を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかる制御装置の構成を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１にかかる制御装置の構成を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態２における切替部の構成を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態３における切替部の構成を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態４における切替部の構成を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態５における切替部の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１〜５の変形例にかかる制御装置の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１〜５の他の変形例にかかる制御装置の構成を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態１〜５による効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
実施の形態１にかかる制御装置１００の概略構成について図１を用いて説明する。図１は、制御装置１００の構成を示す図である。
【００１２】
制御装置１００は、上位コントローラ１１４から位置指令Ｐ＊を受ける。制御装置１００は、位置指令Ｐ＊に従った位置で動作するように電動機１１２を制御する。電動機１１２は、例えば、モータである。
【００１３】
制御装置１００は、駆動部７０、検出部８０、検出部９０、制御部１０、電流リミッタ２０、算出部３０、フィードバック部４０、制御部５０、及び電圧リミッタ６０を備える。
【００１４】
駆動部７０は、３相の交流信号（交流電力）Ｕ、Ｖ、Ｗを電動機１１２へ供給することにより、電動機１１２を駆動する。駆動部７０の内部構成は、後述する。
【００１５】
検出部８０は、電動機１１２へ供給される電流の振幅を検出する。具体的には、検出部８０は、ｕ相電流検出器１１１ａ、ｖ相電流検出器１１１ｂ、ｗ相電流検出器１１１ｃ、及び座標変換器１０９ｂを有する。
【００１６】
ｕ相電流検出器１１１ａは、Ｕ相の電流ｉｕの振幅を検出し座標変換器１０９ｂへ供給する。ｖ相電流検出器１１１ｂは、Ｖ相の電流ｉｖの振幅を検出し座標変換器１０９ｂへ供給する。ｗ相電流検出器１１１ｃは、Ｗ相の電流ｉｗの振幅を検出し座標変換器１０９ｂへ供給する。
【００１７】
座標変換器１０９ｂは、駆動部７０により電動機１１２を駆動する際の固定座標系（ＵＶＷ座標系）における電流ベクトル（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を回転座標系（ｄ−ｑ座標系）における電流ベクトル（ｉｄｆｂ，ｉｑｆｂ）へ変換する。回転座標系（ｄ−ｑ座標系）は、互いに交差するｄ軸とｑ軸とを有する。一般に、ｄ軸は、電動機１１２内のロータの主磁束方向を示し、ｑ軸は、ｄ軸に直交する軸を示している。座標変換器１０９ｂは、変換された電流ベクトル（ｉｄｆｂ，ｉｑｆｂ）、すなわちｄ軸電流Ｆ／Ｂ信号ｉｄｆｂ及びｑ軸電流Ｆ／Ｂ信号ｉｑｆｂを制御部５０へ供給する。
【００１８】
検出部９０は、電動機１１２内のロータの位置に関する情報を検出する。具体的には、検出部９０は、位置検出器１１３及び微分器１０６を有する。
【００１９】
位置検出器１１３は、電動機１１２内のロータの位置を検出する。位置検出器１１３は、例えば、電動機１１２のシャフトに接続されシャフトを介してロータの回転角（回転位置）を検出するＥＮＣ（ＥＮＣＯＤＥＲ）である。位置検出器１１３は、検出結果を位置Ｆ／Ｂ信号Ｐｆｂとして制御部１０及び微分器１０６へ供給する。位置Ｆ／Ｂ信号Ｐｆｂは、電動機１１２内におけるロータの実位置（検出された位置）を示す信号である。微分器（または差分器等の微分器に相当するもの）１０６は、位置Ｆ／Ｂ信号Ｐｆｂを微分（または擬似微分）して速度Ｆ／Ｂ信号Ｗｆｂを生成して制御部１０へ供給する。速度Ｆ／Ｂ信号Ｗｆｂは、電動機１１２内におけるロータの実速度（検出された速度）を示す信号である。
【００２０】
制御部１０は、上位コントローラ１１４から受けた位置指令Ｐ＊とフィードバック部４０によりフィードバックされた補償値とに基づいて、電流指令ｉｑ＊を生成して出力する。具体的には、制御部１０は、減算器１１５、減算器１１６、位置制御器１０１、減算器１１７、及び速度制御器１０２を有する。
【００２１】
減算器１１５は、位置指令Ｐ＊を上位コントローラ１１４から受けるとともに、位置修正量ΔＰが補償値としてフィードバック部４０によりフィードバックされる。減算器１１５は、位置指令Ｐ＊から位置修正量ΔＰを減算する。減算器１１５は、減算結果を修正位置指令Ｐ＊＊として減算器１１６へ供給する。
【００２２】
減算器１１６は、修正位置指令Ｐ＊＊を減算器１１５から受けるとともに、位置Ｆ／Ｂ信号Ｐｆｂが検出部９０によりフィードバックされる。減算器１１６は、修正位置指令Ｐ＊＊（修正後の目標位置指令）から位置Ｆ／Ｂ信号Ｐｆｂ（実位置を示す信号）を減算する。減算器１１６は、減算結果を位置偏差ｅｒｒｐとして位置制御器１０１へ供給する。
【００２３】
位置制御器１０１は、減算器１１６から受ける位置偏差ｅｒｒｐ（修正後の目標位置指令と実位置との差）に比例ゲインを乗じて、速度指令Ｗ＊を生成する。位置制御器１０１は、生成した速度指令Ｗ＊を減算器１１７へ供給する。
【００２４】
減算器１１７は、速度指令Ｗ＊を位置制御器１０１から受けるとともに、速度Ｆ／Ｂ信号Ｗｆｂが検出部９０によりフィードバックされる。減算器１１７は、速度指令Ｗ＊（指令された速度を示す信号）から速度Ｆ／Ｂ信号Ｗｆｂ（実速度を示す信号）を減算する。減算器１１７は、減算結果を速度偏差ｅｒｒｗとして速度制御器１０２へ供給する。
【００２５】
速度制御器１０２は、減算器１１７から受ける速度偏差ｅｒｒｗに比例・積分操作を行い（制御器の中身は特に限定しない）、ｑ軸電流指令ｉｑ＊を生成する。速度制御器１０２は、生成したｑ軸電流指令ｉｑ＊を電流リミッタ２０及び算出部３０へ供給する。
【００２６】
電流リミッタ２０は、制御部１０から出力された電流指令を制限範囲内に制限して出力する。具体的には、電流リミッタ２０は、ｑ軸電流リミッタ１０３を有する。ｑ軸電流リミッタ１０３は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊を制御部１０から受ける。ｑ軸電流リミッタ１０３は、受けたｑ軸電流指令ｉｑ＊を制限範囲内に制限してｑ軸電流指令ｉｑ＊＊として出力する。この制限範囲は、電動機１１２を適正に駆動できるように予め決定されｑ軸電流リミッタ１０３に設定された範囲である。例えば、ｑ軸電流リミッタ１０３は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊（操作量）が制限範囲の上限値を超えて飽和した場合、その上限値をｑ軸電流指令ｉｑ＊＊として制御部５０へ出力し、ｑ軸電流指令ｉｑ＊（操作量）が制限範囲の下限値を超えて飽和した場合、その下限値をｑ軸電流指令ｉｑ＊＊として制御部５０へ出力する。
【００２７】
算出部３０は、制御部１０から出力されたｑ軸電流指令ｉｑ＊と電流リミッタ２０により制限されたｑ軸電流指令ｉｑ＊＊との差分をとることにより、電流飽和量Δｉｑを算出する。具体的には、算出部３０は、減算器１０４を有する。減算器１０４は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊を制御部１０から受けるとともに、ｑ軸電流指令ｉｑ＊＊を電流リミッタ２０から受ける。減算器１０４は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊からｑ軸電流指令ｉｑ＊＊を減算する。減算器１０４は、減算結果を電流飽和量Δｉｑとしてフィードバック部４０へ供給する。
【００２８】
フィードバック部４０は、算出部３０により算出された電流飽和量Δｉｑに応じた補償値（位置修正量ΔＰ）を制御部１０へフィードバックする。フィードバック部４０内の構成及び動作については後述する。
【００２９】
制御部５０は、所定のｄ軸電流指令ｉｄ＊と、電流リミッタ２０から受けたｑ軸電流指令ｉｑ＊＊とに基づいて、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を生成して出力する。具体的には、制御部５０は、減算器１１８ａ、ｄ軸電流制御器１０７ａ、減算器１１８ｂ、及びｑ軸電流制御器１０７ｂを有する。
【００３０】
減算器１１８ａは、所定のｄ軸電流指令ｉｄ＊を所定の指令設定部（図示せず）から受けるとともに、ｄ軸電流Ｆ／Ｂ信号ｉｄｆｂが検出部８０によりフィードバックされる。減算器１１８ａは、ｄ軸電流指令ｉｄ＊（指令されたｄ軸電流を示す信号）からｄ軸電流Ｆ／Ｂ信号ｉｄｆｂ（実際のｄ軸電流を示す信号）を減算する。減算器１１８ａは、減算結果をｄ軸電流偏差ｅｒｒｉｄとしてｄ軸電流制御器１０７ａへ供給する。
【００３１】
ｄ軸電流制御器１０７ａは、減算器１１８ａから受けるｄ軸電流偏差ｅｒｒｉｄ（指令されたｄ軸電流指令と実際のｄ軸電流との差）に比例・積分操作を行いｄ軸電圧指令Ｖｄ＊を生成する。ｄ軸電流制御器１０７ａは、生成されたｄ軸電圧指令Ｖｄ＊を電圧リミッタ６０へ供給する。
【００３２】
減算器１１８ｂは、ｑ軸電流指令ｉｑ＊＊を電流リミッタ２０から受けるとともに、ｑ軸電流Ｆ／Ｂ信号ｉｑｆｂが検出部８０によりフィードバックされる。減算器１１８ｂは、ｑ軸電流指令ｉｑ＊＊（指令されたｑ軸電流を示す信号）からｑ軸電流Ｆ／Ｂ信号ｉｑｆｂ（実際のｑ軸電流を示す信号）を減算する。減算器１１８ｂは、減算結果をｑ軸電流偏差ｅｒｒｉｑとしてｑ軸電流制御器１０７ｂへ供給する。
【００３３】
ｑ軸電流制御器１０７ｂは、減算器１１８ｂから受けるｑ軸電流偏差ｅｒｒｉｑ（指令されたｑ軸電流と実際のｑ軸電流との差）に比例・積分操作を行い、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を生成する。ｑ軸電流制御器１０７ｂは、生成されたｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を電圧リミッタ６０へ供給する。
【００３４】
電圧リミッタ６０は、制御部５０から出力された電圧指令を制限範囲内に制限して出力する。具体的には、電圧リミッタ６０は、ｄ軸電圧リミッタ１０８ａ及びｑ軸電圧リミッタ１０８ｂを有する。
【００３５】
ｄ軸電圧リミッタ１０８ａは、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊を制御部５０から受ける。ｄ軸電圧リミッタ１０８ａは、受けたｄ軸電圧指令Ｖｄ＊を制限範囲内に制限してｄ軸電圧指令Ｖｄ＊＊として出力する。この制限範囲は、電動機１１２を適正に駆動できるように予め決定されｄ軸電圧リミッタ１０８ａに設定された範囲である。例えば、ｄ軸電圧リミッタ１０８ａは、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊（操作量）が制限範囲の上限値を超えて飽和した場合、その上限値をｄ軸電圧指令Ｖｄ＊＊として駆動部７０へ出力し、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊（操作量）が制限範囲の下限値を超えて飽和した場合、その下限値をｄ軸電圧指令Ｖｄ＊＊として駆動部７０へ出力する。
【００３６】
ｑ軸電圧リミッタ１０８ｂは、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を制御部５０から受ける。ｑ軸電圧リミッタ１０８ｂは、受けたｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を制限範囲内に制限してｑ軸電圧指令Ｖｑ＊＊として出力する。この制限範囲は、電動機１１２を適正に駆動できるように予め決定されｑ軸電圧リミッタ１０８ｂに設定された範囲である。例えば、ｑ軸電圧リミッタ１０８ｂは、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊（操作量）が制限範囲の上限値を超えて飽和した場合、その上限値をｑ軸電圧指令Ｖｑ＊＊として駆動部７０へ出力し、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊（操作量）が制限範囲の下限値を超えて飽和した場合、その下限値をｑ軸電圧指令Ｖｑ＊＊として駆動部７０へ出力する。
【００３７】
駆動部７０は、電流リミッタ２０から出力されたｑ軸電流指令ｉｑ＊＊に応じて、電動機１１２を駆動する。すなわち、駆動部７０は、電流リミッタ２０から出力されたｑ軸電流指令ｉｑ＊＊に基づき、制御部５０と電圧リミッタ６０とにより生成された電圧指令（ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊＊）に応じて、電動機１１２を駆動する。具体的には、駆動部７０は、座標変換器１０９ａ及びインバータ１１０を有する。
【００３８】
座標変換器１０９ａは、回転座標系（ｄ−ｑ座標系）における電圧指令ベクトル（Ｖｄ＊＊，Ｖｑ＊＊）を固定座標系（ＵＶＷ座標系）における電圧指令ベクトル（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）へ変換する。座標変換器１０９ａは、変換された電圧指令ベクトル（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）をインバータ１１０へ供給する。
【００３９】
インバータ１１０は、固定座標系（ＵＶＷ座標系）における電圧指令ベクトル（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）を座標変換器１０９ａから受ける。インバータ１１０は、ＵＶＷ電圧信号である電圧指令ベクトル（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調してパルス列（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を生成するなどの電力変換操作を行う。すなわち、インバータ１１０は、生成した３相の交流信号（交流電力）Ｕ、Ｖ、Ｗを電動機１１２へ供給することにより、電動機１１２を駆動する。
【００４０】
次に、フィードバック部４０の構成及び動作について説明する。
【００４１】
フィードバック部４０は、切替部１１９及び飽和量Ｆ／Ｂ部１０５を有する。
【００４２】
切替部１１９は、算出部３０により算出された電流飽和量Δｉｑのレベルに応じて、第１の状態と第２の状態とを切り換える。第１の状態は、フィードバック部４０により補償値（位置電流修正量ΔＰ）が制御部１０へフィードバックされない状態となることを目的として電流飽和量を飽和量F/B部１０５へ入力しない状態である。第２の状態は、補償値（電流飽和量ΔI）を飽和量Ｆ／Ｂ部１０５へ入力し、フィードバック部４０により補償値（位置修正量ΔＰ）が制御部１０へフィードバックされる状態である。
【００４３】
すなわち、切替部１１９は、電流飽和量Δｉｑのレベル（絶対値）が所定の閾値（＞０）以下である場合、フィードバック部４０を第１の状態に切り換えて電流飽和量Δｉｑを飽和量Ｆ／Ｂ部１０５へ供給しない。例えば、ｑ軸電流リミッタ１０３前のｑ軸電流指令ｉｑ＊がｑ軸電流リミッタ１０３の制限範囲内の値である場合は、ｑ軸電流リミッタ１０３の入出力の差がないため、電流飽和量Δｉｑ＝０≦「所定の閾値」となるので、切替部１１９は、フィードバック部４０を第１の状態に切り換えて電流飽和量Δｉｑ（＝０）を飽和量Ｆ／Ｂ部１０５へ供給しない。あるいは、例えば、ｑ軸電流リミッタ１０３前のｑ軸電流指令ｉｑ＊がｑ軸電流リミッタ１０３の制限範囲外の値であっても、ｑ軸電流リミッタ１０３の入出力の差が小さい値ｋ１である場合、電流飽和量Δｉｑ＝ｋ１≦「所定の閾値」となるので、切替部１１９は、フィードバック部４０を第１の状態に切り換えて電流飽和量Δｉｑ（＝０）を飽和量Ｆ／Ｂ部１０５へ供給しない。
【００４４】
一方、切替部１１９は、電流飽和量Δｉｑのレベルが所定の閾値を越えている場合、フィードバック部４０を第２の状態に切り換えて電流飽和量Δｉｑを飽和量Ｆ／Ｂ部１０５へ供給する。例えば、ｑ軸電流リミッタ１０３前のｑ軸電流指令ｉｑ＊がｑ軸電流リミッタ１０３の制限範囲外の値であって、ｑ軸電流リミッタ１０３の入出力の差が大きい値ｋ２である場合、電流飽和量Δｉｑ＝ｋ２＞「所定の閾値」となるので、切替部１１９は、フィードバック部４０を第２の状態に切り換えて電流飽和量Δｉｑ（＝０）を飽和量Ｆ／Ｂ部１０５へ供給する。
【００４５】
飽和量Ｆ／Ｂ部１０５は、ゲインやフィルタを含む。飽和量Ｆ／Ｂ部１０５は、切替部１１９によりフィードバック部４０が第１の状態に切り換えられた際に、切替部１１９から電流飽和量Δｉｑが供給されず、切替部１１９によりフィードバック部４０が第２の状態に切り換えられた際に、切替部１１９から電流飽和量Δｉｑが供給される。
【００４６】
飽和量Ｆ／Ｂ部１０５は、電流飽和量Δｉｑが供給されない場合に、電流飽和量Δｉｑに応じた補償値（位置修正量ΔＰ）を生成しない（ただし，飽和量Ｆ／Ｂ部１０５は、ゲインやローパスフィルタであるため、過去に、切替部１１９が第２の状態であったときに飽和量Ｆ／Ｂ部１０５に入力した飽和量が飽和量Ｆ／Ｂ部１０５から完全に吐き出されていない場合は、吐出しが完了するまでは電流飽和量Δｉｑに応じた補償値（位置修正量ΔＰ）を生成し続け、制御部１０へフィードバックする）。
【００４７】
飽和量Ｆ／Ｂ部１０５は、電流飽和量Δｉｑが供給された場合に、ゲインやフィルタを介して、電流飽和量Δｉｑに応じた補償値（位置修正量ΔＰ）を生成して制御部１０へ供給する。例えば、飽和量Ｆ／Ｂ部１０５は、電動機１１２内におけるロータの実位置が不安定とならないよう位置指令を修正する。
【００４８】
これにより、第１の状態において、補償値（位置修正量ΔＰ）が制御部１０へフィードバックされず、第２の状態において、補償値（位置修正量ΔＰ）が制御部１０へフィードバックされる。
【００４９】
次に、切替部１１９の構成及び動作について図２を用いて説明する。図２は、切替部１１９の構成を示す図である。
【００５０】
切替部１１９は、例えば、算出された電流飽和量Δｉｑを飽和量Ｆ／Ｂ部１０５に入力するかどうかを切替えるものである。具体的には、切替部１１９は、切替スイッチ２０１及び切替判別器２０２を有する。
【００５１】
切替スイッチ２０１は、フィードバック部４０が第１の状態となるようにオフし、フィードバック部４０が第２の状態となるようにオンする。例えば、切替スイッチ２０１は、一端が算出部３０に接続され、他端が飽和量Ｆ／Ｂ部１０５に接続されている。そして、切替スイッチ２０１は、オフすることにより算出部３０と飽和量Ｆ／Ｂ部１０５との接続を遮断させて、電流飽和量Δｉｑが飽和量Ｆ／Ｂ部１０５に入力されないようにする。切替スイッチ２０１は、オンすることにより算出部３０と飽和量Ｆ／Ｂ部１０５との接続を導通させて、電流飽和量Δｉｑが飽和量Ｆ／Ｂ部１０５に入力されるようにする。
【００５２】
切替判別器２０２は、電流飽和量Δｉｑのレベルと制御パラメータとに応じて制御装置１００による制御動作が不安定となるか否かを判断する。すなわち、切替判別器２０２は、電流飽和量Δｉｑのレベルに関する情報と制御パラメータに関する情報とを含む制御系内部情報を受ける。電流飽和量Δｉｑのレベルに関する情報は、例えば、ｑ軸電流指令の電流飽和度ｈ＝（ｉｑ＊＊）／（ｉｑ＊）を生成するために必要なｑ軸電流指令ｉｑ＊とｑ軸電流指令ｉｑ＊＊とを含む。制御パラメータは、例えば、電動機１１２がモータである場合のモータ定数や制御帯域などを含む。切替判別器２０２は、受けた制御系内部情報に応じて、制御装置１００による制御動作が不安定とならない（ワインドアップが生じない）と判断した場合に、切替スイッチ２０１をオフさせる。切替判別器２０２は、受けた制御系内部情報に応じて、制御装置１００による制御動作が不安定となる（ワインドアップが生じる）と判断した場合に、切替スイッチ２０１をオンさせる。
【００５３】
次に、切替判別器２０２の構成及び動作について図３を用いて説明する。図３は、切替判別器２０２の構成を示す図である。
【００５４】
切替判別器２０２は、設定値設定器２０４、乗除算器２０５、及び比較器２０３を有する。
【００５５】
設定値設定器２０４は、制御パラメータに関する情報（例えば、電動機１１２のモータ定数や制御帯域など）に基づいて設定値Ｋを設定して比較器２０３へ供給する。例えば、設定値設定器２０４は、予め、制御パラメータに関する情報に基づいて設定値Ｋを設定して記憶部（図示せず）に記憶させておき、必要に応じて記憶部から設定値Ｋを読み出して比較器２０３へ供給してもよい。あるいは、設定値設定器２０４は、制御パラメータに関する情報を随時受け付け、受け付けた制御パラメータに基づいて設定値Ｋを随時設定して比較器２０３へ供給してもよい。設定値設定器２０４による設定値Ｋの設定動作の詳細は後述する。
【００５６】
乗除算器２０５は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊を制御部１０から受けるとともに、ｑ軸電流指令ｉｑ＊＊を電流リミッタ２０から受ける。乗除算器２０５は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊＊をｑ軸電流指令ｉｑ＊で除算する。乗除算器２０５は、除算結果をｑ軸電流指令の電流飽和度ｈ＝（ｉｑ＊＊）／（ｉｑ＊）として比較器２０３へ供給する。
【００５７】
比較器２０３は、ｑ軸電流指令の電流飽和度ｈと設定値Ｋとを比較し、比較結果に応じて、制御装置１００による制御動作が不安定となるか否かを判断する。すなわち、比較器２０３は、ｑ軸電流指令の電流飽和度ｈが設定値Ｋ以上である場合、制御装置１００による制御動作が不安定とならない（ワインドアップが生じない）と判断して、切替スイッチ２０１をオフさせる。比較器２０３は、ｑ軸電流指令の電流飽和度ｈが設定値Ｋ未満である場合、制御装置１００による制御動作が不安定となる（ワインドアップが生じる）と判断して、切替スイッチ２０１をオンさせる。
【００５８】
なお、ｑ軸電流指令の電流飽和度ｈが設定値Ｋ以上であるか否かを判断することは、電流飽和量Δｉｑのレベル（絶対値）が所定の閾値以下であることを判断する具体的な方法の一例である。すなわち、ｑ軸電流指令の電流飽和度ｈが設定値Ｋ以上であることは、上記の説明における、電流飽和量Δｉｑのレベル（絶対値）が所定の閾値以下であることに対応している。また、ｑ軸電流指令の電流飽和度ｈが設定値Ｋ未満であることは、上記の説明における、電流飽和量Δｉｑのレベル（絶対値）が所定の閾値を越えていることに対応している。
【００５９】
次に、切替判別器２０２内の設定値生成部２０４による設定値Ｋの設定動作ついて図４及び図５を用いて説明する。以下では、簡単の為、電流制御帯域が十分に高く電流制御指令に実電流が十分追従していると仮定し、電流制御系を１として扱う。図４、図５は、制御装置１００の構成を機能的に簡単化して示したモータ位置制御系の構成を示す。なお、図４、図５では、説明の簡略化のため、ｑ軸電流指令ｉｑ＊、ｉｑ＊＊を換算してそれぞれ加速度指令ａ＊、ａ＊＊とし、電流飽和量Δｉｑを加速度飽和量Δａとして示している。
【００６０】
図４に示すモータ位置制御系では、減算器３０１が、位置指令Ｐ＊から実位置Ｐｆｂを減算し、位置偏差を位置制御器３０２へ出力する。位置制御器３０２は、位置偏差を受けて、速度指令Ｗ＊を減算器３０３へ出力する。減算器３０３は、速度指令Ｗ＊から実速度Ｗｆｂを減算し、速度偏差を速度制御器３０４へ出力する。速度制御器３０４は、速度偏差を受けて、加速度指令ａ＊を加速度リミッタ３０５及び減算器３０７へ出力する。加速度リミッタ３０５は、加速度指令ａ＊を受けて、次の数式１、数式２のように設定した制限範囲の上限値ａｌｉｍｉｔで制限された加速度指令ａ＊＊を簡単化したモータモデル３０６及び減算器３０７へ出力する。
【００６１】
ａ＊＊＝ｓｇｎ（ａ＊）×ａｌｉｍｉｔ，Δａ＝（ａ＊）−（ａ＊＊）  （｜ａ＊｜＞ａｌｉｍｉｔの場合）・・・数式１
【００６２】
ａ＊＊＝ａ＊，Δａ＝０  （｜ａ＊｜≦ａｌｉｍｉｔの場合）・・・数式２
簡単化したモータモデル３０６は、加速度指令ａ＊＊を受けて、実速度Ｗｆｂ及び実位置Ｐｆｂを出力する。すなわち、簡単化したモータモデル３０６は、積分器３０６ａ及び積分器３０６ｂを有する。積分器３０６ａは、加速度指令ａ＊＊を積分した実速度Ｗｆｂを減算器３０３へフィードバックするとともに積分器３０６ｂへ供給する。積分器３０６ｂは、実速度Ｗｆｂを積分して実位置Ｐｆｂを求め減算器３０１へ供給する。減算器３０７は、加速度リミッタ３０５の入出力側から加速度指令ａ＊及び加速度指令ａ＊＊をそれぞれ受けて、加速度指令ａ＊から加速度指令ａ＊＊を減算し、加速度飽和量Δａを出力する。
【００６３】
図４に示すモータ位置制御系における、位置指令Ｐ＊から実位置Ｐｆｂまでの伝達関数を導出すると
Ｐｆｂ／（Ｐ＊）＝（Ｗｐｃ２×Ｗｓｃ２）／（ｓ２＋Ｗｓｃ２×ｓ＋Ｗｐｃ２×Ｗｓｃ２）・・・数式３
のようになる。数式３の伝達関数には、加速度リミッタ３０５の概念が含まれていない。そこで、加速度リミッタ３０５の入出力の比（ａ＊＊）／（ａ＊）を用いてこれを加速度飽和度ｈ（ｈ＝１で飽和なし、０＜ｈ＜１で飽和あり）とし、この加速度飽和度ｈをゲインとして扱う（飽和をゲインの低下ととらえる）ことで、次の数式４〜数式６に示されるように加速度リミッタ３０５の代りとする。
【００６４】
０＜  ｈ＝（ａ＊＊）／（ａ＊）≦１・・・数式４
【００６５】
ａ＊＊＝ｈ×（ａ＊），Δａ＝（ａ＊）−（ａ＊＊）＝（１−ｈ）×（ａ＊），ｈ＜１  （｜ａ＊｜＞ａｌｉｍｉｔの場合）・・・数式５
【００６６】
ａ＊＊＝ａ＊，Δａ＝０，ｈ＝１  （｜ａ＊｜≦ａｌｉｍｉｔの場合）・・・数式６
すなわち、図４のモータ位置制御系において、加速度リミッタ３０５を加速度飽和度ｈに対応した要素３０８で置き換えるとともに、減算器３０７を１から電流飽和度ｈを引いたものに対応した要素３０９で置き換えて、図５に示すようなモータ位置制御系とする。
【００６７】
図５に示すようなモータ位置制御系における、位置指令Ｐ＊から実位置Ｐｆｂまでの伝達関数を導出すると
Ｐｆｂ／（Ｐ＊）＝（Ｗｐｃ２×Ｗｓｃ２×ｈ）／（ｓ２＋Ｗｓｃ２×ｈ×ｓ＋Ｗｐｃ２×Ｗｓｃ２×ｈ）・・・数式７
のようになる。数式７の伝達関数には、加速度リミッタ３０５の概念、すなわち加速度飽和度ｈが含まれており、加速度飽和を考慮した伝達関数となっている。数式７と、２次振動系の一般式
Ｐｆｂ／（Ｐ＊）＝ωｎ２／（ｓ２＋２×ζＩ×ωｎ＋ωｎ２）・・・数式８
とから、モータ位置制御系の安定性を表すパラメータζＩを導出すると
ζＩ＝√（Ｗｓｃ２×ｈ／（４×Ｗｐｃ２））・・・数式９   
となる。数式９は、加速度飽和度ｈを含む形になっている。数式９を
ｈ＝４×ζＩ２×Ｗｐｃ２／Ｗｓｃ２・・・数式１０
のように変形し、数式１０の右辺を設定値Ｋとする。すなわち、
Ｋ＝４×ζＩ２×Ｗｐｃ２／Ｗｓｃ２・・・数式１１
とする。そして、加速度飽和度ｈが振動の度合いを表すパラメータζＩ（一般に減衰係数）を含んだ設定値Ｋよりも小さい場合に、モータ位置制御系の制御不安定（ワインドアップ）が生じると仮定する。
【００６８】
なお、位置制御器３０２と速度制御器３０４と加速度飽和度ｈ（に対応した要素３０８）と簡単化したモータモデル３０６とから伝達関数をもとめることにより数式１１の設定値Ｋを設定するという、設定値設定器２０４（図３参照）による設定動作について説明したが、速度制御器と加速度制御器と加加速度（ジャーク）飽和度と簡単化したモータモデル等とを用いて伝達関数を求めれば、それによっても数式１１の設定値Ｋと同様の設定値を設定できることは言うまでもない。
【００６９】
また、位置制御器と速度制御器と電流飽和度と一般に用いられているモータモデルとから設定値Ｋと同様の設定値を設定できることは言うまでもない。また，速度制御器と電流制御器と電圧飽和度と一般に用いられているモータモデルとから設定値Ｋと同様の設定値を設定できることは言うまでもない。
【００７０】
ここで、仮に、制御装置１００がフィードバック部４０を備えない場合について考える。この場合、ワインドアップが生じるような重度の操作量飽和（電流指令の飽和）が発生したときに、ワインドアップを抑制するように制御装置１００の制御動作を補償できないので、図１２（ａ）に示すように、（破線で示す）位置指令の上下で（実線で示す）実位置が大きく振動するようなワインドアップが生じて、実位置が位置指令に収束する位置整定時間Ｔ１が非常に長くなる。
【００７１】
それに対して、実施の形態１では、制御装置１００がフィードバック部４０を備える。フィードバック部４０の切替部１１９は、電流飽和量Δｉｑのレベルが閾値を超える場合、すなわち操作量飽和が重度の場合にフィードバック部４０をフィードバックの行われる第２の状態に切り換える。フィードバック部４０の飽和量Ｆ／Ｂ部１０５は、算出部３０により算出された電流飽和量Δｉｑに応じた補償値（位置修正量ΔＰ）を制御部１０へフィードバックする。これにより、ワインドアップが生じるような重度の操作量飽和（電流指令の飽和）が発生したときに、ワインドアップを抑制するように制御装置１００の制御動作を補償できるので、図１２（ｅ）に示すように、ワインドアップが抑制され、（実線で示す）実位置が（破線で示す）位置指令に収束する位置整定時間Ｔ３を位置整定時間Ｔ１に比べて短縮できる。
【００７２】
あるいは、仮に、制御装置１００のフィードバック部４０が切替部１１９を有しない場合について考える。この場合、ワインドアップが生じるような重度の操作量飽和（電流指令の飽和）が発生したときに、ワインドアップを抑制するように制御装置１００の制御動作を補償できるので、図１２（ｃ）に示すように、ワインドアップが抑制され、（実線で示す）実位置が（破線で示す）位置指令に収束する位置整定時間Ｔ２を位置整定時間Ｔ１に比べて短縮できる。しかし、制御系が激しく不安定とならず補償が不要な軽度の操作量飽和、すなわちワインドアップが生じないような軽度の操作量飽和（電流指令の飽和）が発生したときにも、ワインドアップを抑制するように、飽和量Ｆ／Ｂ部１０５は、算出部３０により算出された電流飽和量Δｉｑに応じた補償値（位置修正量ΔＰ）を制御部１０へフィードバックする。これにより、電流指令の過補償が発生し、図１２（ｄ）に示すように、電流飽和量Δｉｑのフィードバックを行わない場合の位置整定時間Ｔ４（図１２（ｂ）参照。振動を伴いながらも収束）に比べ、（実線で示す）実位置が（破線で示す）位置指令に収束する位置整定時間Ｔ５の遅延が生じる傾向にある。
【００７３】
それに対して、実施の形態１では、制御装置１００のフィードバック部４０が切替部１１９を有する。フィードバック部４０の切替部１１９は、電流飽和量Δｉｑのレベルが閾値以下である場合、すなわち操作量飽和が軽度の場合にフィードバック部４０をフィードバックの行われない第１の状態に切り換える。フィードバック部４０の飽和量Ｆ／Ｂ部１０５は、補償値（位置修正量ΔＰ）を制御部１０へフィードバックしない。（ただし、飽和量Ｆ／Ｂ部１０５は、ゲインやローパスフィルタであるため、過去に、切替部１１９が第２の状態であったときに飽和量Ｆ／Ｂ部１０５に入力した飽和量が飽和量Ｆ／Ｂ部１０５から完全に吐き出されていない場合は、吐出しが完了するまでは電流飽和量Δｉｑに応じた補償値（位置修正量ΔＰ）を生成し続け、制御部１０へフィードバックする）。
【００７４】
これにより、ワインドアップが生じないような軽度の操作量飽和（電流指令の飽和）が発生したときに、位置指令に対する過補償を低減できるので、図１２（ｆ）に示すように、（実線で示す）実位置が（破線で示す）位置指令に収束する位置整定時間Ｔ６を位置整定時間Ｔ５に比べて短縮できる。なお、この位置整定時間Ｔ５は、電流飽和量Δｉｑのフィードバックを行わない場合の位置整定時間Ｔ４（図１２（ｂ）参照）と均等である。
【００７５】
また、実施の形態１では、切替部１１９が、切替スイッチ２０１及び切替判別器２０２を有する。切替スイッチ２０１は、フィードバック部４０がフィードバックを行わない事を目的として飽和量Ｆ／Ｂ部１０５に飽和量Δｉｑを入力しない第１の状態となるようにオフし、フィードバック部４０がフィードバックの行われることを目的として飽和量Ｆ／Ｂ部１０５に飽和量Δｉｑを入力する第２の状態となるようにオンする。切替判別器２０２は、電流飽和量Δｉｑのレベルと制御パラメータとに応じて制御装置１００による制御動作が不安定となるか否かを判断し、制御装置１００による制御動作が不安定とならないと判断した場合に切替スイッチ２０１をオフさせ、制御装置１００による制御動作が不安定となると判断した場合に切替スイッチ２０１をオンさせる。これにより、制御装置１００による制御動作が不安定とならない（ワインドアップが生じない）場合に、フィードバック部４０が第１の状態となり、制御装置１００による制御動作が不安定となる（ワインドアップが生じる）場合に、フィードバック部４０が第２の状態となるようにすることができる。
【００７６】
実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかる制御装置１００ｉについて説明する。以下では、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００７７】
制御装置１００ｉは、フィードバック部４０ｉを有する。フィードバック部４０ｉは、図６に示すような切替部１１９ｉを有する。図６は、実施の形態２における切替部１１９ｉの構成を示す図である。
【００７８】
切替部１１９ｉは、切替判別器２０２ｉを有する。切替判別器２０２ｉは、リミッタ２０７ｉ及びゼロ割り防止器２０６ｉを有する。
【００７９】
すなわち、切替判別器２０２ｉは、切替判別器２０２ｉに入力したｑ軸電流指令ｉｑ＊に、ｑ軸電流リミッタ１０３を模擬したリミッタ２０７ｉをかけ、そのリミッタ２０７ｉの入出力の比を乗除算器２０５により導出し電流飽和度ｈとするものである。
【００８０】
ただし、ｑ軸電流指令ｉｑ＊が０の場合、乗除算器２０５で電流飽和度ｈを算出する際に分母が０となり算出値が無限大となってしまうので、乗除算器２０５による算出値が無限大となることを避けるために、ｑ軸電流指令ｉｑ＊に対してゼロ割り防止器２０６ｉでゼロ割り防止を行う。そして、ゼロ割り防止器２０６ｉによりゼロ割り防止が施されたｑ軸電流指令Ｉｑ＊をリミッタ２０７ｉ及び乗除算器２０５へ供給する。
【００８１】
なお、ゼロ割防止は、例えば、極微少量の値をｑ軸電流指令ｉｑ＊に加算する方法が考えられる。あるいは、ｑ軸電流指令ｉｑ＊が０の場合にはリミッタ２０７ｉの入出力の比を算出しない方法もある。この場合、例えば、ゼロ割り防止器２０６ｉは、リミッタ２０７ｉの入出力の比を算出せずに例えば直前に算出した電流飽和度ｈを比較器２０３へ供給するように、乗除算器２０５を制御してもよい。
【００８２】
実施の形態２では、切替判別器２０２ｉにおいて、電流リミッタ２０により制限されたｑ軸電流指令ｉｑ＊＊に相当する電流指令をリミッタ２０７ｉにより擬似的に内部で生成するので、電流リミッタ２０からｑ軸電流指令ｉｑ＊＊を受けるための構成（例えば，制御周期（サンプル周期）が制御部１０とフィードバック部４０とで異なる場合，制御周期が異なるが区間のデータの受渡や配線等）を省略することができる。
【００８３】
また、リミッタ２０７ｉの制限範囲（上限値、下限値）を電流リミッタ２０と独立に設定することができるので、切替判別器２０２ｉにおける動作（設計）の柔軟性を向上することができる。
【００８４】
実施の形態３．
次に、実施の形態３にかかる制御装置１００ｊについて説明する。以下では、実施の形態２と異なる点を中心に説明する。
【００８５】
制御装置１００ｊは、フィードバック部４０ｊを有する。フィードバック部４０ｊは、図７に示すような切替部１１９ｊを有する。図７は、実施の形態３における切替部１１９ｊの構成を示す図である。
【００８６】
切替部１１９ｊは、切替判別器２０２ｊを有する。切替判別器２０２ｊは、絶対値設定器２０８ｊ、下限リミッタ２０９ｊ、及び制限値設定器２１０ｊを有する。
【００８７】
すなわち、ｑ軸電流リミッタ１０３の制限範囲における上限値の絶対値と下限値の絶対値とが同一の場合、下限リミッタ２０９ｊの下限値と制限値設定器２１０ｊの制限値とをｑ軸電流リミッタ１０３の上限値と同一になるように設定すれば、乗除算器２０５により、制限値設定器２１０ｊの出力（制限値）を、ｑ軸電流指令ｉｑ＊に対して絶対値設定器２０８ｊにより絶対値をとり下限リミッタ２０９ｊにより制限をかけたもので除することで、電流飽和度ｈを得ることができる。
【００８８】
具体的には、ｑ軸電流指令ｉｑ＊の絶対値が下限リミッタ２０９ｊの下限値以下であれば、ｑ軸電流指令ｉｑ＊の絶対値は、下限リミッタ２０９ｊによってｑ軸電流リミッタ１０３の上限値にクランプされるため、制限値設定器２１０ｊの値と等しくなり、乗除算器２０５から算出される電流飽和度ｈは１となる。
【００８９】
ｑ軸電流指令の絶対値が下限リミッタ２０９ｊの下限値よりも大きい場合、制限値設定器２１０ｊの出力を制限値設定器２１０ｊの出力よりも大きいｑ軸電流指令ｉｑ＊の絶対値で除することとなり、電流飽和度ｈは１より小さくなる。
【００９０】
実施の形態３では、切替判別器２０２ｊにおいて、制限値設定器２１０ｊの出力を、ｑ軸電流指令ｉｑ＊に対して絶対値設定器２０８ｊにより絶対値をとり下限リミッタ２０９ｊにより制限をかけたもので除することにより、電流飽和度ｈを求める。これにより、ゼロ割防止機能が不要となるので、ゼロ割り防止器２０６ｉ（図６参照）を設けることなく、乗除算器２０５による算出値が無限大となることを避けることができる。
【００９１】
また、下限リミッタ２０９ｊの下限値や制限値設定器２１０ｊの制限値を電流リミッタ２０と独立に設定することができるので、切替判別器２０２ｊにおける動作（設計）の柔軟性を向上することができる。
【００９２】
実施の形態４．
次に、実施の形態４にかかる制御装置１００ｋについて説明する。以下では、実施の形態３と異なる点を中心に説明する。
【００９３】
制御装置１００ｋは、フィードバック部４０ｋを有する。フィードバック部４０ｋは、図８に示すような切替部１１９ｋを有する。図８は、実施の形態４における切替部１１９ｋの構成を示す図である。
【００９４】
切替部１１９ｋは、切替判別器２０２ｋを有する。切替判別器２０２ｋは、絶対値設定器２１１ｋ、及び加算器２１２ｋを有する。
【００９５】
すなわち、ｑ軸電流リミッタ１０３の上下限値の絶対値が同一の場合、電流飽和量Δｉｑとｑ軸電流リミッタ１０３に設定した上下限値の絶対値から電流指令を推定することで、電流指令を用いずとも電流飽和量Δｉｑから電流飽和度ｈを算出することができる。
【００９６】
具体的には、制限値設定器２１０ｊの制限値を、ｑ軸電流リミッタ１０３に設定した上下限値の絶対値と同じになるように設定する。これにより、ｑ軸電流指令ｉｑ＊は、ｑ軸の電流飽和量Δｉｑに対して絶対値設定器２１１ｋにより絶対値をとったものと制限値設定器２１０ｊの出力（制限値）とが加算器２１２ｋにより加算されることで推定できる。
【００９７】
また、乗除算器２０５により、制限値設定器２１０ｊの出力（制限値）を、加算器２１２ｋにより推定されたｑ軸電流指令で除することで、電流飽和度ｈを得ることができる。ｑ軸の電流飽和量Δｉｑが０の場合、電流飽和度ｈは１となる。
【００９８】
実施の形態３では、切替判別器２０２ｋにおいて、ｑ軸電流指令ｉｑ＊を、ｑ軸の電流飽和量Δｉｑに対して絶対値設定器２１１ｋにより絶対値をとったものと制限値設定器２１０ｊの出力（制限値）とが加算器２１２ｋにより加算されることで推定できる。これにより、制御部１０からｑ軸電流指令ｉｑ＊を受けるための構成（例えば、制御周期（サンプル周期）が制御部１０とフィードバック部４０とで異なる場合、制御周期が異なるが区間のデータの受渡や配線等）を省略することができる。
【００９９】
また、実施の形態４によっても、ゼロ割防止機能が不要となるので、ゼロ割り防止器２０６ｉ（図６参照）を設けることなく、乗除算器２０５による算出値が無限大となることを避けることができる。
【０１００】
実施の形態５．
次に、実施の形態５にかかる制御装置１００ｐについて説明する。以下では、実施の形態４と異なる点を中心に説明する。
【０１０１】
制御装置１００ｐは、フィードバック部４０ｐを有する。フィードバック部４０ｐは、図９に示すような切替部１１９ｐを有する。図９は、実施の形態５における切替部１１９ｐの構成を示す図である。
【０１０２】
切替部１１９ｐは、切替判別器２０２ｐを有する。切替判別器２０２ｐは、設定値設定器２０４、乗除算器２０５、及び加算器２１２ｋを有しない。
【０１０３】
すなわち、実施の形態４に比べて、より簡単に、算出した電流飽和量をゲインやフィルタを含む飽和量Ｆ／Ｂ部１０５に入力するかどうかを切替えるか判断する手法を採用する。切替判別器２０２ｐにおいて、電流飽和量Δｉｑに対して絶対値設定器２１１ｋにより絶対値をとったものと、制限値設定器２１０ｊで設定された制限値（所定の閾値＞０）とが、比較器２０３ｐにより比較される。
【０１０４】
比較器２０３ｐは、その比較結果に応じて切替スイッチ２０１のオン／オフを制御する。すなわち、比較器２０３ｐは、電流飽和量Δｉｑのレベル（絶対値）が制限値（所定の閾値）以下である場合、フィードバック部４０ｐが第１の状態となるように、切替スイッチ２０１をオフさせる。比較器２０３ｐは、電流飽和量Δｉｑのレベル（絶対値）が制限値（所定の閾値）を超えている場合、フィードバック部４０ｐが第２の状態となるように、切替スイッチ２０１をオンさせる。
【０１０５】
実施の形態５では、切替判別器２０２ｐにおいて、電流飽和量Δｉｑと制限値（所定の閾値）とを比較することで、制御装置１００ｐによる制御動作が不安定となる（ワインドアップが生じる）か否かを簡易的に判断している。これにより、電流飽和度ｈを演算することなく、制御装置１００ｐによる制御動作が不安定となる（ワインドアップが生じる）か否かを簡易的に判断することができる。この結果、切替判別器２０２ｐにおいて電流飽和度ｈを演算するための構成を省略することができるので、切替判別器２０２ｐの実装構成を簡略化することができる。
【０１０６】
なお、実施の形態１〜実施の形態５では、電流飽和量のレベルに応じて補償値をフィードバックするかどうかの切り替えを行ったが、電圧飽和量のレベルに応じて補償値をフィードバックするかどうかの切り替えを行ってもよい。例えば、図１０に示すように、制御装置１００ｑは、フィードバック部４０に代えてフィードバック部４０ｑを備え、算出部３０ｑをさらに備えても良い。
【０１０７】
すなわち、算出部３０ｑは、制御部５０から出力されたｑ軸電圧指令Ｖｑ＊と電圧リミッタ６０により制限されたｑ軸電圧指令Ｖｑ＊＊との差分をとることにより、電圧飽和量ΔＶｑを算出してフィードバック部４０ｑへ供給する。具体的には、算出部３０は、減算器１０４ｑを有する。減算器１０４ｑは、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を制御部５０から受けるとともに、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊＊を電圧リミッタ６０から受ける。減算器１０４ｑは、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊からｑ軸電圧指令Ｖｑ＊＊を減算する。減算器１０４は、減算結果を電圧飽和量ΔＶｑとしてフィードバック部４０ｑへ供給する。
【０１０８】
フィードバック部４０ｑは、算出部により算出された電圧飽和量に応じた補償値を制御部１０にフィードバックするか否かを判断し、フィードバックの有無を切替える。
【０１０９】
すなわち、フィードバック部４０ｑの切替部１１９は、算出部３０ｑにより算出された電圧飽和量ΔＶｑのレベルに応じて、フィードバック部４０ｑにより補償値が制御部１０へフィードバックされないことを目的として電圧飽和量を飽和量Ｆ／Ｂ部１０５に入力しない第１の状態とフィードバック部４０ｑにより補償値が制御部１０へフィードバックされること目的として電圧飽和量を飽和量Ｆ／Ｂ部１０５に入力する第２の状態とを切り替える。飽和量Ｆ／Ｂ部１０５は、第１の状態において、電圧飽和量ΔＶｑに応じた位置修正量ΔＰを制御部１０へフィードバックせず、第２の状態において、電圧飽和量ΔＶｑに応じた位置修正量ΔＰを制御部１０へフィードバックする。
【０１１０】
このような構成によっても、ワインドアップが生じるような重度の操作量飽和（電圧指令の飽和）が発生したときに、ワインドアップを抑制するように制御装置１００ｑの制御動作を補償できる。また、ワインドアップが生じないような軽度の操作量飽和（電圧指令の飽和）が発生したときに、位置指令に対する過補償を低減できる。
【０１１１】
あるいは、実施の形態１〜実施の形態５のような、電流飽和量のレベルに応じて補償値をフィードバックするかどうかの切り替えを行うことと、上記の変形例のような、電圧飽和量のレベルに応じて補償値をフィードバックするかどうかの切り替えを行うこととを組み合わせても良い。例えば、図１１に示すように、制御装置１００ｒは、フィードバック部４０に加えてフィードバック部４０ｑを備え、算出部３０ｑ及び加算器１２５ｒをさらに備えても良い。加算器１２５ｒは、フィードバック部４０によりフィードバックされた位置修正量ΔＰとフィードバック部４０ｑによりフィードバックされた位置修正量ΔＰとを加算して減算器１１５へ供給する。
【０１１２】
このように、本発明では、ゲインやフィルタを含む飽和量Ｆ／Ｂ部へ操作飽和量を入力するか否かの切り替えを行う切替部を用いることが主題であり、飽和量Ｆ／Ｂ部の出力の負帰還先は、特に限定しない。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
以上のように、本発明にかかる制御装置は、電動機を制御することに有用である。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  制御部
２０  電流リミッタ
３０、３０ｑ  算出部
４０、４０ｉ、４０ｊ、４０ｋ、４０ｐ、４０ｑ  フィードバック部
５０  制御部
６０  電圧リミッタ
７０  駆動部
８０  検出部
９０  検出部
１００、１００ｉ、１００ｊ、１００ｋ、１００ｐ、１００ｑ、１００ｒ  制御装置
１０１  位置制御器
１０２  速度制御器
１０３  ｑ軸電流リミッタ
１０４  減算器
１０５  飽和量Ｆ／Ｂ部
１０６  微分器
１０７ａ  ｄ軸電流制御器
１０７ｂ  ｑ軸電流制御器
１０８ａ  ｄ軸電圧リミッタ
１０８ｂ  ｑ軸電圧リミッタ
１０９ａ  座標変換器
１０９ｂ  座標変換器
１１０  インバータ
１１１ａ  ｕ相電流検出器
１１１ｂ  ｖ相電流検出器
１１１ｃ  ｗ相電流検出器
１１２  電動機
１１３  位置検出器
１１４  上位コントローラ
１１５  減算器
１１６  減算器
１１７  減算器
１１８ａ  減算器
１１８ｂ  減算器
１１９、１１９ｉ、１１９ｊ、１１９ｋ、１１９ｐ  切替部
２０１  切替スイッチ
２０２、２０２ｉ、２０２ｊ、２０２ｋ、２０２ｐ  切替判別器
２０３、２０３ｐ  比較器
２０４  設定値設定器
２０５  乗除算器
２０６ｉ  ゼロ割り防止器
２０７ｉ  リミッタ
２０８ｊ  絶対値設定器
２０９ｊ  下限リミッタ
２１０ｊ  制限値設定器
２１１ｋ  絶対値設定器
２１２ｋ  加算器
３０１  比較器
３０２  位置制御器
３０３  比較器
３０４  速度制御器
３０５  電流リミッタ
３０６  モータモデル
３０６ａ  積分器
３０６ｂ  積分器
３０７  比較器
３０８  電流飽和度ｈに対応した要素
３０９  １から電流飽和度ｈを引いたものに対応した要素
【図１】
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【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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