(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動量θｍａｘと、タクトｔａｃｔと、速度最大値ωｍａｘと、加速度最大値αｍａｘの、４つのパラメータのうち、加速度実効値αｒｍｓを指定して加速度最大値αｍａｘを特定し、残り３つのパラメータのうち１つを決定することで、移動量θｍａｘと、タクトｔａｃｔを特定して、時刻０および時刻ｔａｃｔで速度が０となり、面積が移動量θｍａｘであり、速度が放物線形状である指令パターン生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一定の条件下でモータを駆動するときの、加速度実効値を最小とする指令パターン生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータを駆動した場合のモータの温度上昇は、駆動電流の２乗におおむね比例する。これはモータの抵抗分に電流の２乗を掛けた銅損成分が、モータの温度上昇で大きな部分を占めるためである。したがって駆動電流実効値を小さくすることは、モータの温度上昇を下げることにつながる。
【０００３】
モータの駆動電流は、通常トルクと比例関係を持つよう電流制御されるため、モータの加速度に比例する。したがって位置制御を行うときに、この加速度の実効値を最小とする指令パターンを生成すれば、駆動電流実効値を最小化することができ、モータの温度上昇も最小化することができる。
【０００４】
このような加速度実効値を指定する従来の方法として、特許文献１が挙げられる。これは規格化関数で表される指令パターンを、変倍操作や時間軸伸縮操作を行うことで変形し、限界性能の制約下で指定の加速度実効値を得る方法である。
【特許文献１】特開平９−１２８０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし上記方法では加速度実効値を指定することはできるが、これが最小となるパターンを示すことはできない。また、規格化関数そのものについてもユーザの設計事項とされており、ある移動量とタクトに対し、どのような規格化関数が加速度実効値を最小とするかは示していない。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、移動量とタクトが指定されたとき、駆動モータの温度上昇を最小化する指令パターンを生成する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、移動量θｍａｘとタクトｔａｃｔが指定されたとき、時刻０および時刻ｔａｃｔで速度が０となり、面積が移動量θｍａｘである、速度が放物線形状の指令パターンを生成する。具体的には、移動量θｍａｘと、タクトｔａｃｔと、速度最大値ωｍａｘと、加速度最大値αｍａｘの、４つのパラメータのうち、加速度実効値αｒｍｓを指定して加速度最大値αｍａｘを特定し、残り３つのパラメータのうち１つを決定することで、移動量θｍａｘと、タクトｔａｃｔを特定して、時刻０および時刻ｔａｃｔで速度が０となり、面積が移動量θｍａｘであり、速度が放物線形状である指令パターン生成方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の指令パターン生成方法によれば、移動量とタクトの制約下で加速度実効値を最小化できるため、駆動モータの温度上昇を最小に制御できる。
【０００９】
また、４パラメータのうち、少なくとも速度最大値ωｍａｘあるいは加速度最大値αｍａｘを含む２つのパラメータから移動量θｍａｘとタクトｔａｃｔを特定するため、モータの最高速度や最大トルクを考慮した指令パターン生成が容易にできる。
【００１０】
さらに、加速度実効値αｒｍｓを指定して加速度最大値αｍａｘを特定し、残り３つのパラメータのうち１つを決定することで、加速度実効値そのものを目標値とすることができ、モータの温度上昇を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
移動量θｍａｘ、タクトｔａｃｔ、速度最大値ωｍａｘ、加速度最大値αｍａｘの４パラメータのうち、少なくとも速度最大値ωｍａｘあるいは加速度最大値αｍａｘを含む２つのパラメータを決定することで、移動量θｍａｘとタクトｔａｃｔを特定し、時刻０および時刻ｔａｃｔで速度が０となり、面積が移動量θｍａｘである、速度が放物線形状の指令パターンを生成する。
【実施例１】
【００１２】
移動量θｍａｘとタクトｔａｃｔが指定されたとき、時刻ｔにおける加速度α（ｔ）が式１で表される指令を生成することで、速度が放物線形状の指令パターンを生成することができる。これを図示すると図１のようになる。
【００１３】
【数１】
0004508135.tif 000002
【００１４】
これにより移動量とタクトの制約下で加速度実効値を最小化できる。参考として図２に指令パターンとして一般的な速度三角波パターンおよび速度台形パターンとの、移動量θｍａｘ、タクトｔａｃｔ固定の条件での、加速度実効値αｒｍｓ、加速度最大値αｍａｘ、速度最大値ωｍａｘの比を示す。
【００１５】
本発明の指令パターン生成方法によれば、加速度実効値が三角波とくらべて１３％、台形波とくらべても５％改善されることが分かる。
【実施例２】
【００１６】
式１を時刻０から時刻ｔまで定積分することで、式２に示す速度ω（ｔ）が導かれる。
【００１７】
【数２】
0004508135.tif 000003
【００１８】
加速度最大値αｍａｘは、時刻ｔ＝０または時刻ｔａｃｔを式１に代入して得られ、速度最大値ωｍａｘは、時刻ｔ＝ｔａｃｔ／２を式２に代入することで得られる。得られた２つの式を整理すると式３および式４となる。
【００１９】
【数３】
0004508135.tif 000004
【００２０】
【数４】
0004508135.tif 000005
【００２１】
式３および式４は、移動量θｍａｘ、タクトｔａｃｔ、速度最大値ωｍａｘ、加速度最大値αｍａｘの４パラメータのうち３パラメータで構成されており、少なくとも速度最大値ωｍａｘあるいは加速度最大値αｍａｘを含む２つのパラメータを決めれば、移動量θｍａｘとタクトｔａｃｔを特定することができ、時刻０および時刻ｔａｃｔで速度が０となり、面積が移動量θｍａｘである、速度が放物線形状の指令パターンを一意に規定することができる。
【実施例３】
【００２２】
加速度実効値αｒｍｓは、式１の加速度α（ｔ）より式５のように得られる。
【００２３】
【数５】
0004508135.tif 000006
【００２４】
したがって式１にｔ＝０を代入した加速度最大値αｍａｘと加速度実効値αｒｍｓの関係は式６となる。
【００２５】
【数６】
0004508135.tif 000007
【００２６】
これにより、加速度実効値αｒｍｓから加速度最大値αｍａｘが決まるため、移動量θｍａｘ、タクトｔａｃｔ、速度最大値ωｍａｘの残り３パラメータのうち１パラメータを決めることで移動量θｍａｘと、タクトｔａｃｔを特定することができ、時刻０および時刻ｔａｃｔで速度が０となり、面積が移動量θｍａｘである、速度が放物線形状の指令パターンを一意に規定することができる。
【００２７】
なお、上述の実施例は回転系のモータに限定するものではなく、リニアモータなどの直線系にも適用できる。また、同じ移動距離を往復する用途に適用すると、加速度指令を連続にでき振動を励起しにくくなるため、非常に適している。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の指令パターン生成方法は、モータの加速度実効値を最小化し、モータの温度上昇を最小化することができるため、モータの小型化、省エネルギー化に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明における速度放物線形状の指令パターンの説明図
【図２】本発明と速度三角波、速度台形指令パターンとの比較図
【符号の説明】
【００３０】
θｍａｘ 移動量
ωｍａｘ 速度最大値
αｍａｘ 加速度最大値
【図１】
0004508135.tif 000008
【図２】
0004508135.tif 000009