(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被制御対象を駆動するモータの回転位置の情報である位置信号と、前記モータの回転位置を指令する位置指令信号と前記位置信号との偏差である位置偏差信号とに基づいて前記モータを制御するとともに、外部にて入力される入力位置指令信号を前記位置指令信号として用いる位置制御運転と、外部にて入力される入力速度指令信号から積分により換算される信号を前記位置指令信号として用いる速度制御運転と、を切り換えて前記モータを制御するモータの制御装置であって、
入力される信号に基づいて電流指令信号を出力する電流指令手段と、
前記電流指令信号に基づいて、前記モータへの出力電流を制限すると共にその出力電流制限時に電流制限信号を出力する電流制限手段と、
入力される信号を累積して積分値を出力する積分手段と、
前記電流制限信号が前記電流制限手段から出力され、かつ前記速度制御運転時に、前記位置指令信号から微分により換算される速度指令信号及び加減速度指令信号と前記位置偏差信号から前記積分値を減算した減算値とに基づいて、前記電流指令手段へ偏差制限信号を出力するとともに前記積分手段へ前記減算値から前記偏差制限信号を減算した入出力偏差信号を出力する偏差制限手段と、を備えた
ことを特徴とするモータの制御装置。
【請求項２】
前記偏差制限手段は、前記加減速度指令信号が正の値の時に前記減算値が増大している場合は前記偏差制限信号を増大させず、前記加減速度指令信号が負の値の時に前記減算値が減少している場合は前記偏差制限信号を減少させない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】
前記電流制限手段が前記電流制限信号を出力していない時に、前記積分手段により前記入出力偏差信号を積分して出力される前記積分値の前記モータの一回転内の位置が０となるように一回転内補正量を算出する一回転内位置補正制御手段を備え、
前記一回転内補正量は前記積分手段の入力側に加算され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４】
前記一回転内位置補正制御手段は、前記一回転内補正量を所定の加減速パターンに基づいて出力することを特徴とする請求項３に記載のモータの制御装置。
【請求項５】
前記加減速パターンは、所定の最大速度と前記モータのトルク特性に応じて決定される加速度とに基づいて作成されることを特徴とする請求項４に記載のモータの制御装置。
【請求項６】
前記偏差制限手段は、前記モータの巻線切り替え要求により巻線を切り替える際に、前記偏差制限信号を、前記電流指令手段から出力される前記電流指令信号が０となる値とすることを特徴とする請求項３に記載のモータの制御装置。
【請求項７】
前記位置指令信号に基づいて前記被制御対象の特性を含む等価な位置制御系モデルから理想的なモータの理想位置信号を出力する位置ループモデル手段と、
前記理想位置信号と前記位置信号との偏差を微分して微分値を出力する微分手段と、
前記偏差制限手段から前記積分手段へ前記入出力偏差信号が出力されるのを不可とし、前記微分手段から前記積分手段へ前記微分値が出力されるのを可能とし、かつ前記減算値を前記偏差制限手段を介さずに前記電流指令手段へ出力されるのを可能とする切換手段と、
を備えたことを特徴とする請求項３に記載のモータの制御装置。
【請求項８】
前記積分手段は、モータの一回転内位置の制御を必要としないとする信号が入力された場合、前記積分値を０とす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９】
前記積分値が所定値以上となった場合に、前記電流制限手段から出力される前記電流制限信号の最大値を切り替える電流制限値制御手段を備えた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１０】
被制御対象を駆動するモータの回転位置の情報である位置信号と、前記モータの回転位置を指令する位置指令信号と前記位置信号との偏差である位置偏差信号とに基づいて前記モータを制御するとともに、外部にて入力される入力位置指令信号を前記位置指令信号として用いる位置制御運転と、外部にて入力される入力速度指令信号から積分により換算される信号を前記位置指令信号として用いる速度制御運転と、を切り換えて前記モータを制御するモータの制御方法であって、
前記位置指令信号から速度指令信号及び加減速度指令信号を微分により換算する換算ステップと、
前記位置偏差信号から所定値を減算して減算値を算出する減算ステップと、
前記換算ステップにて換算された前記速度指令信号及び前記加減速度指令信号と前記減算ステップにて算出された前記減算値とに基づいて、偏差制限信号を出力するとともに前記減算値から前記偏差制限信号を減算した入出力偏差信号を出力する偏差制限ステップと、
前記偏差制限ステップにて出力された前記偏差制限信号に基づいて電流指令信号を出力する電流指令ステップと、
前記電流指令ステップにて出力された前記電流指令信号に基づいて、前記モータへの出力電流を制限すると共にその出力電流制限時に電流制限信号を出力する電流制限ステップと、を備え、
前記所定値は、前記偏差制限ステップにて出力された前記入出力偏差信号を累積して積分した積分値であり、
前記偏差制限ステップは、前記電流制限信号が前記電流制限ステップから出力され、かつ前記速度制御運転時に行われることを特徴とするモータの制御方法。
【請求項１１】
前記偏差制限ステップは、前記加減速度指令信号が正の値の時に前記減算値が増大している場合は前記偏差制限信号を増大させず、前記加減速度指令信号が負の値の時に前記減算値が減少している場合は前記偏差制限信号を減少させないことを特徴とする請求項１０に記載のモータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械を駆動する主軸モータ等に適用されるモータ制御装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
第１４図は、位置制御運転と速度制御運転に対応するため、その制御モードに応じて位置ループと速度ループの切り替え機構をもつ従来のモータ制御装置の制御ブロック図を示したものである。第１４図において、指令作成手段１内の速度指令手段２が速度指令信号Ｖｒｖを作成し、指令作成手段１内の位置指令手段３が位置指令信号θｒを作成する。
【０００３】
切替手段４は位置制御運転と速度制御運転とを切り替えるものであり、切替制御手段４ａがスイッチ４ｂ、４ｃを制御して位置制御ループもしくは速度制御ループに切り替える。位置制御運転要求時には、閉状態であるスイッチ４ｂを通過した位置指令信号θｒと、位置検出手段６にて検出されたモータ１３の位置信号θｓとの差分である位置偏差信号θｅが位置制御手段５に入力され、位置制御手段５は速度指令に換算した速度指令演算信号Ｖｒを出力する。尚、位置制御運転要求時または主軸オリエンテーション時には指令作成手段１から位置指令信号θｒが出力されるが、速度制御運転要求時にはスイッチ４ｂが開状態にあり、しかもスイッチ４ｃが図における上側の接点と接続されるため、速度指令手段２の出力である速度指令信号Ｖｒｖがスイッチ４ｃを通過する。
【０００４】
スイッチ４ｃを通過した速度指令信号Ｖｒｖと微分手段７によって位置検出手段６にて検出されたモータ１３の位置信号θｓの微分値との差分である速度偏差信号Ｖｅは速度制御手段８に入力される。
【０００５】
速度制御手段８は、速度比例制御手段９と速度積分制御手段１０を備えている。速度偏差信号Ｖｅが速度制御手段８に入力されると、速度偏差信号Ｖｅは速度比例制御手段９と速度積分制御手段１０の双方に伝達され、各々電流指令値を算出する。そして速度制御手段８は各々算出され加算された電流指令値Ｉｒを電流制限手段１１に出力する。電流制限手段１１は電流指令値Ｉｒを電流制御手段１２が出力できる最大電流値に制限する。この電流制限手段１１で電流が制限されているときには電流制限手段１１は速度積分制御手段１０に対し積分を中止するよう指令し、速度積分制御手段１０は積分を停止し、電流が制限を受けている時に発生する速度偏差信号Ｖｅを不必要に積分して電流制限が解除されたときに速度指令値に対してのオーバーシュートを抑制する構成となっている。そして電流制御手段１１から出力された電流制限値Ｉｒｌを基に電流制御手段１２はモータ１３の電流を制御する。
【０００６】
また、第１５図は第１４図の制御装置における課題を解決するために発明された技術（ＰＣＴ  ＷＯ０３／０８５８１６Ａ１）であり、運転モードに応じて、第１４図のような位置制御ループと速度制御ループを切り替える処理は行わず、第１５図においては、指令作成手段１内の切替手段４が位置制御運転か速度制御運転かを選択する。速度指令手段２から作成された速度指令信号Ｖｒｖは積分手段１４によって速度指令信号Ｖｒｖに相当する位置指令信号θｒに換算される。また、モデル位置発生手段１５は位置指令信号θｒを基に被制御対象の特性を含む等価な位置制御系モデルから理想的なモータ１３の位置を算出する。電流制限手段１１が最大電流に制限している際は、その出力するモデル位置発生手段１５から算出されたモータ１３の位置と実際に位置検出手段６から計測されたモータ１３の位置との偏差に応じて位置補正手段１９がモータ制御装置の位置指令を補正するように指示し、動作する。
【０００７】
上記第１４図のような従来のモータ制御装置では、速度制御運転要求時には位置ループを切り離して速度ループでモータを制御し、主軸停止時の位置決めを行うオリエンテーション時や同期タップ時、他の軸との同期運転時、位置制御による切削時などの場合には、位置ループを接続してモータの位置制御運転を行っており、各運転モード毎に切り替えを行っていた。そのため、速度ループと位置ループの切り替えをスムーズに行うためには、一度ある速度まで減速する必要がある。まず始めに第１４図におけるスイッチ４ｂを接続し、位置制御手段５が出力する速度指令演算信号Ｖｒが指令作成手段１内の速度指令手段２から出力される速度指令信号Ｖｒｖと一致するまで一定速度での運転を続け、一致した時点でスイッチ４ｃを接続する必要があるなど切り替え動作には時間を必要としており、切り替えタイミングが複雑となっていた。また、オリエンテーション時には一度ある速度まで減速した後、その時のモータ一回転内位置から指令作成手段１内で停止位置までの位置指令を作成し、電流制御手段１１により電流制限値に達しない減速時定数で減速して位置決めを実施していた。したがって、オリエンテーション時には通常の速度制御運転時の減速時間と比較して減速に要する時間が長くなっていた。
【０００８】
また、仮に速度ループ制御モードを止めすべての動作において位置ループ制御モードのみの対応とした場合には、電流制限によるトルク飽和などで位置偏差が広がり目標速度に対してオーバーシュートしたり減速開始が減速指令に対して遅れることがないように、加減速の傾きを緩やかにしてトルクが飽和しない範囲で使用する必要があり、加減速時間が長くなるなどの問題があった。
【０００９】
更に、第１５図のブロック図で示す制御装置（ＰＣＴ  ＷＯ０３／０８５８１６Ａ１）は、前記従来モータ制御装置の問題点を解決するために発明されたものであり、モータの加減速時にモータ出力電圧の飽和や指令加速度に対するトルク不足などにより電流制限手段１１が最大電流に制限している際は、その出力するモデル位置発生手段１５から算出されたモータ１３の位置と実際に位置検出手段６から計測されたモータ１３の位置との偏差に応じて位置補正手段１９がモータ制御装置の位置指令を補正するように指示して動作し、電流制限から開放され、その後の位置指令に対しては十分追従できる条件が整った時点でモータを所望の位置へ補正している。
【００１０】
具体的には、電流制限手段１１から伝達され電流制限指令Ｉｌによって位置補正手段１９内にある位置補正量制御手段１９ａがスイッチ１９ｂを接続状態とするため、モデル位置発生手段１５から算出されたモータ１３の位置と実際に位置検出手段６から計測されたモータ１３の位置との偏差である仮想位置偏差θｄは、微分手段１７を経てスイッチ１９ｂを通過し、積分手段２０を経て補正位置偏差量θｃｄとして出力される。よって、位置指令手段３がスイッチ４ｄによって選択されている場合に実質的に位置指令信号θｒから仮想位置偏差θｄ分を引いて補正をすることで、指令作成手段１内の位置指令信号θｒとの追従遅れを見かけ上無くし、電流制限から開放された時にオーバーシュートが発生するのを抑制する効果がある。
【００１１】
第１６図は第１５図に示したモータ制御装置における速度、電流、位置偏差の変化を表した図であるが、速度指令手段２がスイッチ４ｄによって選択されている場合に電流制限に掛かっている間、仮想位置偏差θｄ分を引いて補正が行われても速度指令信号Ｖｒｖから換算された位置指令信号θｒの値自体が大きすぎるため、位置制御手段５からの出力する速度指令演算信号Ｖｒは、速度指令信号Ｖｒｖと等価になってしまい、実際のモータ速度Ｖｓとの差が開くことになる。したがって電流制限前の電流指令値Ｉｒと電流制限値Ｉｒｌの値には大きな偏差が残ってしまい、モータの出力トルク特性が回復した場合に、電流指令Ｉｒが電流制限値Ｉｒｌまで下がるのに要する時間が長くなり、電流制限から開放されたタイミング付近から行う速度制御や位置制御が遅れてしまうという問題点があった。
【発明の開示】
【００１２】
この発明は、以上のような問題点を解決するためのものであり、本発明にかかるモータの制御装置は、被制御対象を駆動するモータの回転位置の情報である位置信号と、前記モータの回転位置を指令する位置指令信号と前記位置信号との偏差である位置偏差信号とに基づいて前記モータを制御するとともに、外部にて入力される入力位置指令信号を前記位置指令信号として用いる位置制御運転と、外部にて入力される入力速度指令信号から積分により換算される信号を前記位置指令信号として用いる速度制御運転と、を切り換えて前記モータを制御するモータの制御装置であって、入力される信号に基づいて電流指令信号を出力する電流指令手段と、前記電流指令信号に基づいて、前記モータへの出力電流を制限すると共にその出力電流制限時に電流制限信号を出力する電流制限手段と、入力される信号を累積して積分値を出力する積分手段と、前記電流制限信号が前記電流制限手段から出力され、かつ前記速度制御運転時に、前記位置指令信号から微分により換算される速度指令信号及び加減速度指令信号と前記位置偏差信号から前記積分値を減算した減算値とに基づいて、前記電流指令手段へ偏差制限信号を出力するとともに前記積分手段へ前記減算値から前記偏差制限信号を減算した入出力偏差信号を出力する偏差制限手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明にかかるモータの制御方法は、被制御対象を駆動するモータの回転位置の情報である位置信号と、前記モータの回転位置を指令する位置指令信号と前記位置信号との偏差である位置偏差信号とに基づいて前記モータを制御するとともに、外部にて入力される入力位置指令信号を前記位置指令信号として用いる位置制御運転と、外部にて入力される入力速度指令信号から積分により換算される信号を前記位置指令信号として用いる速度制御運転と、を切り換えて前記モータを制御するモータの制御方法であって、前記位置指令信号から速度指令信号及び加減速度指令信号を微分により換算する換算ステップと、前記位置偏差信号から所定値を減算して減算値を算出する減算ステップと、前記換算ステップにて換算された前記速度指令信号及び前記加減速度指令信号と前記減算ステップにて算出された前記減算値とに基づいて、偏差制限信号を出力するとともに前記減算値から前記偏差制限信号を減算した入出力偏差信号を出力する偏差制限ステップと、前記偏差制限ステップにて出力された前記偏差制限信号に基づいて電流指令信号を出力する電流指令ステップと、前記電流指令ステップにて出力された前記電流指令信号に基づいて、前記モータへの出力電流を制限すると共にその出力電流制限時に電流制限信号を出力する電流制限ステップと、を備え、前記所定値は、前記偏差制限ステップにて出力された前記入出力偏差信号を累積して積分した積分値であり、前記偏差制限ステップは、前記電流制限信号が前記電流制限ステップから出力され、かつ前記速度制御運転時に行われることを特徴とする。
【００１４】
かかるモータ制御装置及びその制御方法によれば、電流制限から開放されたタイミング付近から行う速度制御や位置制御が遅れてしまうという問題を解消するので、速度や位置に対するオーバーシュートを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
第１図は、本発明の実施例１を示すモータ制御装置のブロック図である。
第２図は、本発明の実施例１における偏差制限手段の処理を示すフローチャート図である。
第３図は、本発明の実施例１における動作を示す信号波形図である。
第４図は、本発明の実施例２を示すモータ制御装置のブロック図である。
第５図は、本発明の実施例２における動作を示す信号波形図である。
第６図は、本発明の実施例３における動作を示す信号波形図である。
第７図は、本発明の実施例４における動作を示す信号波形図である。
第８図は、本発明の実施例５を示すモータ制御装置のブロック図である。
第９図は、本発明の実施例５における偏差制限手段の処理を示すフローチャート図である。
第１０図は、本発明の実施例６を示すモータ制御装置のブロック図である。
第１１図は、本発明の実施例７を示すモータ制御装置のブロック図である。
第１２図は、本発明の実施例８を示すモータ制御装置のブロック図である。
第１３図は、本発明の実施例８における電流制限値制御部３１が行う制御処理を示すフローチャート図である。
第１４図は、従来のモータ制御装置を示すブロック図である。
第１５図は、従来のモータ制御装置の課題を解決するために発明された制御装置（ＰＣＴ  ＷＯ０３／０８５８１６Ａ１）を示すブロック図である。
第１６図は、従来のモータ制御装置における動作を示す信号波形図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００１６】
本発明の一実施例を第１図によって説明する。第１図はこの発明の実施例１によるモータ制御装置のブロック図である。尚、第１図中第１５図と同一符号は同又は相当部分を示す。モータ制御装置外である指令作成手段１内の速度指令手段２が速度指令信号Ｖｒｖを作成し、指令作成手段１内の位置指令手段３が位置指令信号θｒを作成する。速度指令手段２で作成された速度指令信号Ｖｒｖは積分手段１４によって速度指令信号Ｖｒｖに相当する位置指令信号θｒに換算される。指令作成手段１内の切替手段４は位置制御運転と速度制御運転とを切り替えるものであり、切替制御手段４ｅがスイッチ４ｄを切替えて位置制御運転か速度制御運転かを選択する。その際、切替制御手段４ｅは、切替時に位置制御運転か速度制御運転かの情報である位置／速度運転切替えコマンドＭＯＤを出力する。
【００１７】
指令作成手段１から出力された位置指令信号θｒと位置検出手段６にて検出された位置信号θｓとの差である位置偏差信号θｅは積分手段２０にて生成された補正位置偏差量θｃｄに差引かれ、偏差入力信号θｆとして偏差制限手段２１に入力される。また、位置指令信号θｒは微分手段２２によって指令速度信号Ｆｄｔに変換され、さらに微分手段２３によって指令加速度信号Ａｃｃに変換される。そして、位置／速度運転切替えコマンドＭＯＤ、指令速度信号Ｆｄｔ、指令加速度信号Ａｃｃ及び偏差入力信号θｆと共に偏差制限手段２１に入力される。偏差制限手段２１は所定の処理を行い、位置制御手段５に偏差制限手段出力値θｇを出力する。偏差制限手段２１の所定の処理の詳細については後述する。
【００１８】
偏差制限手段２１の偏差制限手段出力値θｇは位置制御手段５に入力され、位置制御手段５は速度指令に換算した速度指令演算信号Ｖｒを出力する。そして、速度指令演算信号Ｖｒと微分手段７によって位置検出手段６にて検出された位置信号θｓの微分値との差分である速度偏差信号Ｖｅは速度制御手段８に入力される。
【００１９】
速度制御手段８は、速度比例制御手段９と速度積分制御手段１０を備えている。速度偏差信号Ｖｅが速度制御手段８に入力されると、速度度偏差信号Ｖｅは速度比例制御手段９と速度積分制御手段１０の双方に伝達され、各々比例電流指令値と積分電流指令値を算出する。そして電流制御手段８は各々を加算した電流指令値Ｉｒを電流制限手段１１に出力する。電流制限手段１１は電流指令値を電流制御手段１２が出力できる最大電流値に制限する。そして電流制限手段１１から出力された電流制限値Ｉｒｌを基に電流制御手段１２はモータ１３の電流を制御する。
【００２０】
電流制限手段１１で電流が制限されているときには、電流制限手段１１は速度積分制御手段１０に対し積分を中止するよう電流制限指令Ｉｌを出力する。速度積分制御手段１０は積分を停止し、電流が制限を受けている時に発生する速度偏差信号Ｖｅを不必要に積分して電流制限が解除されたときに速度指令値に対してのオーバーシュートを抑制する構成となっている。また、電流制限手段１１は電流制限指令Ｉｌを偏差制限手段２１にも出力する。
【００２１】
偏差制限手段２１について説明する。偏差制限手段２１は、位置／速度運転切替えコマンドＭＯＤ、指令速度信号Ｆｄｔ、指令加速度信号Ａｃｃの情報を基に、下記に示す処理による条件により位置補正手段１９の位置補正量制御手段１９ａに指令を送り所定の条件を基にスイッチ１９ｂをＯＮとし、また入出力偏差信号Ｖｈを出力し、また位置制御手段５へ偏差制限手段出力値θｇを出力する。
【００２２】
第２図はこの発明の実施例１による偏差制限手段２１が行う処理のフローチャートである。偏差制限手段２１は以下に述べるような処理を行い、位置制御手段５に偏差制限手段出力値θｇを出力する。
【００２３】
偏差制限手段２１の処理は、電流制限指令Ｉｌ中（Ｓ１０１）で、かつ、位置／速度運転切替えコマンド（ＭＯＤ）が絶対的な位置の追従性を要求しない速度運転モード時（Ｓ１０２）に、指令加速度信号Ａｃｃが正の値（Ａｃｃ≧０）の場合には（Ｓ１０３）、もし偏差入力信号θｆが正の方向に増加していれば（Ｓ１０４）、偏差制限手段出力値θｇ＝θｇの前回値とし（Ｓ１０５）、入出力偏差信号ＶｈをＶｈ＝θｆ−θｇとする（Ｓ１０６）。その際、第１図の位置補正手段１９内の位置補正量制御手段１９ａに対し指令を送り、スイッチ１９ｂをＯＮにするため、偏差制限手段２１の入出力偏差信号Ｖｈを積分手段２０で累積し、補正位置偏差量θｃｄを出力する。この補正位置偏差量θｃｄを、位置偏差信号θｅから減算して偏差入力信号θｆが作成される。
【００２４】
また、指令加速度信号Ａｃｃが負の値（Ａｃｃ＜０）の場合には（Ｓ１０９）、もし偏差入力信号θｆが負の方向に増加していれば（Ｓ１１０）、出力θｇ＝θｇの前回値とし（Ｓ１１１）、入出力偏差信号ＶｈをＶｈ＝θｆ−θｇとする（Ｓ１１２）。
【００２５】
偏差制限手段２１の入出力偏差信号ＶｈがＶｈ＝θｆ−θｇとなる時、第１図の位置補正手段１９の位置補正量制御手段１９ａがスイッチ１９ｂをＯＮとする。すると偏差制限手段２１の入出力偏差信号Ｖｈを積分手段２０で累積し、補正位置偏差量θｃｄを生成する。この補正位置偏差量θｃｄを、位置偏差信号θｅから減算する。これにより、モータの加減速時にモータ出力電圧の飽和や指令加速度に対するトルク不足などにより電流指令値がモータ制御装置内の制限値に達した場合、速度指令手段２がスイッチ４ｄによって選択されている時に、速度指令信号Ｖｒｖから換算された位置指令信号θｒの値自体が大きすぎても、補正位置偏差量θｃｄの基となる入出力偏差信号Ｖｈは、位置指令信号θｒからモータ１３の位置信号θｓとの差である位置偏差信号θｅと補正位置偏差量θｃｄとの差であるので、先行文献（ＰＣＴ  ＷＯ０３／０８５８１６Ａ１）の場合であるモデル位置発生手段の位置出力とモータ１３の位置信号θｓとの差である仮想位置偏差θｄを基に積分したものと比べてより位置指令信号θｒを反映している分、補正値として適切なものである。したがって、位置制御手段５から出力される速度指令演算信号Ｖｒと実際のモータ速度Ｖｓと差をあまり大きくならないようにすることができる効果がある。これによりその後電流指令値Ｉｒに換算された際に電流制限値Ｉｒｌとあまり相違しないようにすることができるため、実際のモータ速度Ｖｓと差が開きにくい。モータの出力トルク特性が回復した場合に、電流指令値Ｉｒが電流制限値Ｉｌまで下がるのに要する時間が長くならず、電流制限から開放されたタイミング付近から行う速度制御や位置制御が遅れてしまうという問題を解消することができる。
【００２６】
またさらに、偏差制限手段２１の出力θｇをそれ以上増大または減少させないため、それ基に位置制御手段５から出力される速度指令演算信号Ｖｒと実際のモータ速度Ｖｓと差をそれ以上大きくならないようにすることができ、実際のモータ速度が増大または減少することにより速度偏差信号Ｖｅを減少方向させる効果がある。これによりその後電流指令値Ｉｒに換算された際に電流制限値Ｉｒｌとほとんど相違しないようにすることができるため、実際のモータ速度Ｖｓと差がさらに開かない。モータの出力トルク特性が回復した場合に、電流指令値Ｉｒが電流制限値Ｉｌまで下がるのに要する時間が長くならず、電流制限から開放されたタイミング付近から行う速度制御や位置制御が遅れてしまうという問題をさらに解消することができる。
【００２７】
尚、偏差制限手段２１内での処理上、上記の場合以外は偏差制限手段出力値θｇ＝偏差入力信号θｆとなる。また偏差制限手段２１の入出力偏差信号ＶｈがＶｈ＝０でありかつスイッチ１９ｂはＯＦＦとなっているので補正位置偏差量θｃｄは出力されない。
【００２８】
また、第３図は、本発明の実施例１を実施したときの動作を説明した信号波形図である。上段のグラフは横軸が時間で縦軸が速度であり、鎖線が速度指令信号Ｆｄｔ、一点鎖線が速度指令演算信号Ｖｒ、実線がモータ速度Ｖｓである。また中段は横軸が時間で縦軸が電流であり、実線が電流指令値である。下段は横軸が時間で縦軸が位置偏差であり、実線が補正位置偏差量θｃｄとモータ一回転内分偏差である。本発明では、電流制限によりモータの加速度が十分得られず、指令作成手段１が出力する指令速度信号Ｖｒｖとモータ速度Ｖｓの偏差が大きくなっても、偏差制限手段２１は偏差制限手段出力値θｇを所定条件で制限して、位置制御手段５の出力である速度指令演算信号Ｖｒが実際のモータ速度Ｖｓとの差である速度偏差信号Ｖｅが所定以上に大きくならないように制御する。これにより、モータの出力トルク特性が回復して電流制限から開放されたタイミングから実施する位置補正への以降を迅速に行うことができ、電流制限から開放されたタイミング付近から行う速度制御や位置制御が遅れてしまうという問題を解消するので、速度や位置に対するオーバーシュートを抑制する効果がある。
【００２９】
したがって、この発明の実施例によれば、被制御対象を駆動するモータの回転位置の情報である位置信号と、モータの回転位置を指令する位置指令信号と位置信号との差である位置偏差信号に基づいてモータを位置ループと速度ループによる制御するモータ制御装置であって、モータへの出力電流を制限すると共にその出力電流制限時に電流制限信号を出力する電流制限手段と、電流制限信号が出力され、かつ速度制御運転時に、位置偏差信号の入出力偏差を求めてこれを出力する偏差制限手段と、この入出力偏差を積分する積分手段とを備え、位置指令信号から速度及び加減速の各指令信号を検出したとき、入出力偏差信号の積分値を前記位置偏差信号から減算するので、電流制限から開放されたタイミング付近から行う速度制御や位置制御が遅れてしまうという問題を解消するので、速度や位置に対するオーバーシュートを抑制することができる。また、加速度情報が正の値の時に入出力偏差信号の積分値を位置偏差信号から減算しても増大している場合は偏差制限手段の出力を増大させず、加速度情報が負の値の時に入出力偏差信号の積分値を位置偏差信号から減算しても減少している場合は偏差制限手段の出力を減少させないので、実施例１の場合より、電流制限から開放されたタイミング付近から行う速度制御や位置制御が遅れてしまうという問題を解消するので、速度や位置に対するオーバーシュートをより効果的に抑制することができる。
【実施例２】
【００３０】
本発明の他の実施例を第４図により説明する。第４図はこの発明の第２の実施例によるモータ制御装置のブロック図である。第４図中、第１図と同符号は同一または相当部分を示す。実施例２は、実施例１のものにおいて、実際のモータ位置が位置指令となるように補正するものであり、実施例１との構成の違いについて説明する。すなわち、位置補正手段１９の出力側に、一回転内位置補正制御部１６を備えている。この一回転内位置補正制御部１６は位置補正手段１９の出力である補正位置偏差量θｃｄを正規化しモータ一回転内位置偏差信号Ｖｒｈを演算する（１回転以上のデータを放棄し、１回転以内のモータズレ量（位置指令と実際のモータとの間のズレ量）を演算する）。そして、電流制限状態が開放され電流指令が電流制限値内の領域にあることを判断すると、モータ一回転内位置偏差が０となるように一回転内補正量Ｖｒｈを算出し、その一回転内補正量Ｖｒｈを位置補正手段１９の積分手段２０に加算する。
【００３１】
動作について説明する。第５図は本発明の実施例２を実施したときの動作を示す信号波形図である。グラフの条件は第３図の場合と全て同一である。
【００３２】
偏差制限手段２１が入出力偏差信号Ｖｈを０とすると、モータ一回転内位置補正を行い、補正位置偏差量θｃｄの一回転内位置（＝指令位置と位置フィードバックとのモータ一回転内分偏差）を０へと制御している。
【００３３】
したがって、この発明は実施例１の場合に加えて、一回転内位置補正を行うことができる。
【実施例３】
【００３４】
この実施例は、実施例２のものにおいて、実際の１回転内モータ位置が位置指令となるように補正する際、その補正を早く行えるよう、加速時には補正量を増やし、また減速時には補正量を減らすようにしたものである。構成については、実施例２と全く同じである。
【００３５】
動作について説明する。第６図はこの発明の実施例３の動作を示す信号波形図であり、補正量計算処理を示している。第６図中、上から１，２，４段目は、第３図及び第５図の上段、中段、下段に対応し、３段目（ａ）に、一回転内位置補正信号Ｖｒｈを示している。横軸は時間、縦軸は補正量を示している。実施例２における一回転内位置補正制御部１６（第４図参照）は、電流制限状態が開放され位置補正手段１９内のスイッチ３９が開放され信号３６が０となった後、補正位置偏差量θｃｄを正規化しモータ一回転内位置偏差信号Ｖｒｈを演算する。そして、補正後の補正位置偏差量θｃｄのモータ一回転内位置偏差信号Ｖｒｈが０となる量を、加速時は実際の位置フィードバックが位置指令から遅れる方向で、第６図の３段目（ａ）に示す一定の加減速パターンをもつ速度波形を作成し、その一回転内補正量Ｖｒｈを位置補正手段１９の積分手段２０の入力側に加算する。また、減速時は、実際の位置フィードバックが位置指令から進む方向で、第６図の３段目（ａ）に示す一定の加減速パターンをもつ速度波形を作成し、その一回転内補正量Ｖｒｈを位置補正手段１９の積分手段２０の入力側に加算する。一定の加減速パターンをもつ速度波形のトータルの補正量は、補正位置偏差量θｃｄを加速時は減らして、減速時は増やして一回転内分位置を０にする距離となるように設定されるので、一定の加減速パターンで補正量が形成されることから短時間で補正量を決定し、一回転内位置補正をおこなうことができる。
【００３６】
したがって、この発明の実施例３によれば、実施例２の一回転内位置補正を短時間で実施することができる。
【実施例４】
【００３７】
この実施例は、実施例３の構成において、実際の１回転内モータ位置が位置指令となるように補正する際、その補正を早く行えるよう、一回転内位置補正信号の加減速パターンをフィードバック速度に応じて変更するものである。構成は実施例２、実施例３と同一である。
【００３８】
動作について説明する。第７図はこの発明の実施例４の動作を示す信号波形と、補正量計算処理を示している。第７図の上段の（ａ）は、第６図の３段目の（ａ）の一回転内位置補正信号Ｖｒｈを示すものと同じである。第７図の中段は第６図の４段目と同じものであり、第７図の下段である（ｂ）は、一回転内位置補正信号Ｖｒｈの加減速の傾きを示している。横軸は速度、縦軸は傾き（加速度）、実線はケース１、鎖線はケース２、一点鎖線はモータのトルク特性である。
【００３９】
第７図の上段（ａ）に示すように一回転内位置補正信号Ｖｒｈの加減速パターンにおける最大速度は、実際の補正開始時点の速度フィードバック値に対しある比率（γ）（例えば１０％）で規定している。また、一回転内位置補正信号の加減速パターンにおける最高速度に到達するまでの傾き（加速度）は、第７図の下段（ｂ）の一点鎖線に示すようにモータの出力トルク特性に合わせて決定している。制御装置内の処理時間やメモリ容量に余裕があれば、第７図の下段（ｂ）のケース１（実線）のようにモータの出力トルク特性にあるマージンを見込んで連続的に選ぶことができるが、処理時間やメモリ容量に余裕がない場合にはケース２（鎖線）のように段階的に特性を決定することも可能である。これにより、電流制限から開放されたタイミングから行う一回転内位置補正を安定に、かつ、短時間で実施することが可能となる。
【００４０】
したがって、この発明の実施例４によれば、実施例２の一回転内位置補正を安定にかつ短時間で実施することができる。
【実施例５】
【００４１】
第８図はこの発明の他の実施例によるモータ制御装置のブロック図である。第８図中、第１図と同一符号は同一または相当部分を示す。  この実施例においては、主軸モータが誘導電動機であって高速と低速で所定の特性を得たい場合、巻き線切り換えで対応するようにしたものであり、以下説明する。
【００４２】
指令作成手段１内の巻線切換手段２４は、モータの巻線を切り換えた際に巻線切り換え要求コマンドＣＡを出力し、補正タイミングタイマ２５はこの巻線切り換え要求コマンドＣＡを受け、巻線切り換え完了後のモータ一回転内位置補正を行うタイミングを計るタイマである。なお、コマンドＣＡは偏差制限手段２１にも伝達されることとなる。第９図はこのモータの巻線切り換え要求コマンドＣＡを受信時の偏差制限手段２１の処理を示している。巻線切り換え要求コマンドＣＡを受信時は、モータ制御装置はサーボオフしモータへの電流を遮断するが、この状態において偏差制限手段２１は速度偏差信号Ｖｅが０となるように偏差制限手段出力値θｇを制限する。具体的な位置偏差制限の実施例としては、第２図の電流制限中（Ｓ１０１）で、かつ、位置／速度運転切替えコマンド（ＭＯＤ）５０が速度運転モード（Ｓ１０２）での処理動作と同様であるが、動作に移る判別条件が、第２図の（Ｓ１０１，Ｓ１０２）から、巻線切り換え要求中で、かつ、速度偏差信号Ｖｅが０でない場合（Ｓ１１９，Ｓ１２０）に変更となる。この（Ｓ１１９，Ｓ１２０）の条件となった場合、偏差制限手段２１は偏差制限手段出力値θｇの増加を制限し、速度偏差信号Ｖｅを０に制御し、結果として電流指令値Ｉｒを０に制御する。
【００４３】
なお、この期間、スイッチ１９ｂはオンし、補正位置偏差量θｃｄの演算を行い偏差制限処理を実行する。また、巻線切換えが完了し、再びサーボオンした場合には補正位置偏差量θｃｄのモータ一回転内位置偏差を０とするように一回転内位置補正を開始するが、直後に再度電流制限にかかり再び偏差制限時の処理が始まる可能性があるため、補正タイミングタイマ２５で一回転内位置補正のタイミングを図る。これにより、モータの巻線切り替え要求コマンドを受け一時的にサーボオフし巻線を切り替える処理を実行した場合にも、安定な動作が可能となる。
【００４４】
したがって、本発明の実施例５によれば、実施例２の効果のみならず、モータの巻線切り替え要求コマンドを受け一時的にサーボをオフし巻線を切り替える処理を実行した場合にも、安定な動作をすることができる。
【実施例６】
【００４５】
第１０図はこの発明の他の実施例によるモータ制御装置のブロック図である。第１０図中、第４図と同一符号は同一又は相当部分を示す。以下、第４図に示す実施例２との違いについて説明する。第１０図においては、速度運転モード（絶対的な位置の追従性を要求しないモード）時に一回転内位置合わせ抑制手段２６からモータ一回転内位置の補正も必要としないことを示すコマンドＰＨＳがモータ制御装置に入力され、そのコマンドＰＨＳは、位置補正手段１９内のスイッチ２７と、偏差制限手段２１と位置制御手段５との間のスイッチ２８に伝達される。通常はそのスイッチ２７は偏差制限手段２１の入出力偏差信号Ｖｈに接続されるようになっているが、そのコマンドＰＨＳが入力された時、スイッチ２７を切り換えて偏差制限手段２１の入出力偏差信号Ｖｈ側とは反対側と接続する。その反対側は、位置指令信号θｒに基づいてモデル位置発生手段１５が被制御対象の特性を含む等価な位置制御系モデルから理想的なモータ１３の位置を算出し、その位置と実際に位置検出手段６から計測されたモータ１３の位置との偏差の微分値が接続されている。その際、位置／速度運転切替コマンドＭＯＤが速度運転であるときは、理想的なモータ１３の位置を算出し、その位置と実際に位置検出手段６から計測されたモータ１３の位置との偏差から作成される。また、このコマンドＰＨＳが入力されている場合には、スイッチ２８を切り換えて、偏差制限手段２１を介さずに偏差入力信号θｆを位置制御器５へ直接入力させるよう接続する。
【００４６】
したがって、この発明の実施例６によれば、モータ一回転内の位置補正を要求しない場合には、加減速時間をモータ出力トルクに合わせて最短にすることができる。
【実施例７】
【００４７】
第１１図はこの発明の他の実施例によるモータ制御装置のブロック図である。第１１図中、第１０図と同一符号は同一または相当部分を示す。以下、第１０図に示す実施例５との違いについて説明する。第１１図においては、モータ制御装置によるモータの制御を必要としないモードであるレディーオフの要求コマンドＲＤＹが入力され、レディーオフ中には指令作成手段１はモータの実際の位置である位置信号θｓに位置指令信号θｒを合わせる処理を行う。また、レディーオフの要求コマンドＲＤＹは、位置補正手段１９内の積分手段２０にも入力され、コマンドＲＤＹが入力されると、積分手段２０内の積分量を０にする。すなわち補正位置偏差量θｃｄを０とする。
したがって、この発明の実施例７によれば、補正位置偏差量θｃｄが累積し、モータ制御装置内で用意したメモリ等のデータ量を超えてしまって制御系が不安定になることを抑制できる。
【００４８】
尚、実施例６に基づいているが、実施例７に追加された事項は実施例１に追加した場合でも上記と同様の効果を奏することができる。
【実施例８】
【００４９】
第１２図はこの発明の他の実施例によるモータ制御装置のブロック図である。第１２図中、第１１図と同一符号は同一または相当部分を示す。以下、第１１図に示す実施例６との違いについて説明する。この実施例においては、実施例６に対し、補正位置偏差量θｃｄを基に電流制限値制御手段３１が所定の条件を基に電流制限手段１１が出力する電流指令値Ｉｒｌを変更する。
【００５０】
第１３図はこの発明の実施例７における電流制限値制御手段３１が行う制御処理を示すフローチャート図である。位置／速度運転切替コマンドＭＯＤが速度運転モード（絶対的な位置の追従性を要求しないモード）時（Ｓ１２１）で、かつ、ドループキャンセル量θ
ｃｄがモータ制御装置内で用意されているデータ量のある規定値（α％）以上となった場合（Ｓ１２２）、電流制限手段１１が出力する電流指令値Ｉｒｌの最大値を加速時と減速時とで分け、加速時の制限値を減速時の最大値よりある比率（β％）で小さくする（Ｓ１２３）。一般的に、減速時が位置指令との偏差が大きくなり補正位置偏差量θｃｄは、減速時に行われる補正位置偏差量θｃｄの符号で累積していく。このため、長時間の運転時により補正位置偏差量θｃｄがモータ制御装置内で用意されているデータ量に近づいた場合には、加速時のトルク制限を大きくし、加速時の補正位置偏差量θｃｄを減速時のキャンセル量より大きくして、累積値を一定に保つ。なお、補正位置偏差量θｃｄが再びモータ制御装置内で用意されているデータ量のある規定値（γ％）以下となった場合（Ｓ１２４）、電流制限器１１の制限値をもとの規定値に戻す（Ｓ１２５）。
【００５１】
したがって、この発明の実施例８によれば、実施例７の発明に加え、補正位置偏差量θｃｄが累積し、モータ制御装置内で用意したメモリ等のデータ量を超えてしまって制御系が不安定になることをさらに抑制することができる。
【００５２】
尚、実施例７に基づいているが、実施例８に追加された事項は実施例１に追加した場合でも上記と同様の効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
この発明に係るモータの制御装置は、ＮＣ装置の主軸モータ制御の用途として用いられるのに適している。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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