(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置指令とモータ位置により速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令とモ−タ
速度によりトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令からモータ電流を生成するモータ駆動部とで構成されるモータ制御装置において、
前記速度指令とモデル速度によりモデルトルク指令を生成するモデル制御部と、
所定の位置指令から、前記モータのトルク指令を所定の区間で時間積分したモータトルク指令積分値と前記モデルトルク指令を所定の区間で時間積分したモデルトルク指令積分値との比によりイナーシャを同定するイナーシャ同定部と、
対象となる機械の可動距離の制限、許容速度、許容加速度、動作時間の制約の条件に応じて同定動作時の指令形状を自動的に生成する指令形状作成部を備え、
前記指令形状作成部は、前記対象となる機械の可動距離の制限、許容速度、許容加速度と、前記モータの可動距離の制限、許容速度、許容加速度の各々小さい値を可動距離の制限、許容速度、許容加速度の条件としたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記指令形状作成部は、台形型の速度指令とし、加速区間、一定速度区間、減速区間の
比率を固定することで、前記指令形状を一意に算出することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記加速区間、一定速度区間、減速区間の比率をそれぞれ加速区間を１、一定速度区間
を２、減速区間を１の比とし、
可動距離の制限値Pmax、許容速度値Vmax、許容加速度値Amax、許容動作時間Tmaxを設定し、速度指令Ｖを（１）式で算出し、
V=Amax×Tmax/4            ・・・（１）
算出した速度指令Ｖと前記許容速度Vmaxを比較し、小さい値を速度指令Ｖとし、移動距離Ｐを（２）式で算出し、
P=3V2/Amax                ・・・（２）
算出されたＰを前記Pmaxと比較し、小さい方を新たな移動距離Ｐとするものである請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
位置指令とモータ位置により速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令とモ−タ
速度によりトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令からモータ電流を生成するモータ駆動部と、前記速度指令とモデル速度によりモデルトルク指令を生成するモデル制御部と、所定の位置指令から、前記モータのトルク指令を所定の区間で時間積分したモータトルク指令積分値と前記モデルトルク指令を所定の区間で時間積分したモデルトルク指令積分値との比によりイナーシャを同定するイナーシャ同定部とを備えたモータ制御装置のモータ制御方法において、
可動距離の制限値Pmax、許容速度値Vmax、許容加速度値Amaxを設定するステップ(ステップ１)と、
設定された許容加減速値Amaxと動作時間の制限値Tmaxに基づいて速度指令Vを算出するステップ(ステップ２)と、
速度指令Vと前記許容速度値Vmaxを比較し小さい方の値を速度指令Vとするステップ(ステップ３)と、
前記速度指令Vと許容加速度値Amaxに基づいて移動距離Pを算出するステップ(ステップ４)と、
算出した前記移動距離PとPmaxを比較し、小さい方の値を移動距離Pとするステップ(ステップ５)とからなるモータ制御方法。
【請求項５】
前記速度指令を前記加速区間、一定速度区間、減速区間の比率をそれぞれ加速区間を１
、一定速度区間を２、減速区間を１の比とした台形型とし、前記速度指令Vを（１）式で算出し、
V=Amax×Tmax/4            ・・・（１）
算出した速度指令Vと前記許容速度Vmaxを比較し、小さい値を速度指令Vとし、移動距離Ｐを（２）式で算出し、
P=3V2/Amax                ・・・（２）
算出された移動距離Ｐを前記Pmaxと比較し、小さい方を新たな移動距離Ｐとするものである請求項４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、ロボットや工作機械等の制御装置において、特にイナーシャを同定するモー
タ制御装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は従来のモータ制御装置の制御構成を示す。２１はモータ制御部、２２はモデル制
御部、２３は速度制御比例ゲイン、２４は微分器、２５は積分器、２６はモデル制御部の
速度制御比例ゲイン、２７はモデル制御部のイナーシャを表す積分器、２８は積分器であ
る。また、Ｖｒｅｆは速度指令、Ｖｆｂはモータ速度、Ｔｒｅｆはトルク指令、ＳＴｒｅ
ｆはトルク指令時間積分値、Ｖｆｂ’はモデル速度、ＳＴｒｅｆ’はモデルトルク指令時
間積分値である。従来のモータ制御装置では、モータ速度を制御するモータ制御部とモデ
ルにより速度制御をシミュレーションするモデル制御部を備え、所定の速度パターンで動
作させた時の速度制御部のトルク指令を時間積分した値ＳＴｒｅｆとモデル制御部のトル
ク指令を時間積分したＳＴｒｅｆ’との比によりイナーシャを同定している(特許文献１
参照)。
また、制御対象を所定のパターンで加減速する速度パターンを発生する速度指令信号発
生部と、この速度指令信号発生部から発生された速度パターンに基づいて制御対象を加減
速させて、制御対象の位置を制御する位置制御部および制御対象の速度を制御する速度制
御部と、制御対象の現在位置を観測するエンコーダよりなる観測装置とを備える。
図４において、ステップ４−１は負荷イナーシャを指令速度Vmaxまで加速するステップ
である。ステップ４−２は指令速度Ｖが設定指令速度Vnに達しているかいるか否かを判断
するステップである。設定指令速度Vnは最大指令速度Vmaxの５０％以上にする必要がある
が、好適には７０％程度が望ましい。ステップ４−３は指令速度Ｖが設定指令速度Vnに達
した場合、Vn時の偏差を算出するステップである。ステップ４−４は指令速度Ｖが最大指
令速度Vmaxに達したか否かを判断するステップである。ステップ４−５は指令速度Ｖが最
大指令速度Vmaxに達した場合、停止(指令速度=0)まで減速するステップである。ステップ
４−６は実速度が零になったかどうかを判断するステップである。ステップ４−７は偏差
から負荷イナーシャを同定するステップである。
このように図４の手順に従い、速度指令信号発生部から発生された指令速度が予め設定
した所定の速度となった時点の制御対象の指令位置と観測装置が観測した現在位置との位
置偏差に基づいて、制御対象の負荷イナーシャを同定するものもある。（特許文献２参照
）。
【特許文献１】国際公開第９６/３７０３９号パンフレット（６頁、図１）
【特許文献２】日本国特許第３５０９４１３号（１２頁、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のイナーシャを同定する制御定数調整装置では、速度指令のパターン形状により同
定精度が変化する。そのため試行錯誤で速度指令パターンを決定しなければならなかった
。また、このようにして決めた所定の速度パターンを使用するため、設置された機械の可
動範囲、速度、加速度の制限によっては同定動作できないという問題があった。また、特
許文献２の例では、予め移動距離が予測できないという問題もあった。
【０００４】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、イナーシャ同定の手法上重要
となる加速度を可能な限り高く保ちながら、対象とする装置の可動範囲、速度、加速度の
制限内で速度指令の形状を決定するモータ制御装置及び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】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
位置指令とモータ位置により速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令とモ−タ
速度によりトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令からモータ電流を生成す
るモータ駆動部とで構成されるモータ制御装置において、前記速度指令とモデルの速度に
よりモデルトルク指令を生成するモデル制御部と、所定の位置指令から、前記モータのト
ルク指令を所定の区間で時間積分したモータトルク指令積分値と前記モデルトルク指令を
所定の区間で時間積分したモデルトルク指令積分値との比によりイナーシャを同定するイ
ナーシャ同定部とを備え、対象となる機械の可動距離の制限、許容速度、許容加速度、動
作時間の制約の条件に応じて同定動作時の指令形状を自動的に生成する指令形状作成部を
備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、請求項１において前記指令形状作成部は、前記対象となる機械の可動距離の制限
、許容速度、許容加速度と、前記モータの可動距離の制限、許容速度、許容加速度の各々
小さい値を可動距離の制限、許容速度、許容加速度の条件としたことを特徴とする。
また、請求項２において前記指令形状作成部は、台形型の速度指令とし加速区間、一定
速度区間、減速区間の比率を固定することで、前記指令形状を一意に算出することを特徴
とする。
【０００７】
また、請求項３において前記加速区間、一定速度区間、減速区間の比率をそれぞれ加速
区間を１、一定速度区間を２、減速区間を１の比とし、
可動距離の制限値Pmax、許容速度値Vmax、許容加速度値Amax、許容動作時間Tmaxを設定
し、速度指令Ｖを（１）式で算出し、
V=Amax×Tmax/4            ・・・（１）
算出した速度指令Ｖと前記許容速度Vmaxを比較し、小さい値を速度指令Ｖとし、移動距
離Ｐを（２）式で算出し、  
P=3V2/Amax                ・・・（２）
算出されたＰを前記Pmaxと比較し、小さい方を新たな移動距離Ｐとするものである。
【０００８】
また、位置指令とモータ位置により速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令と
モ−タ速度によりトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令からモータ電流を
生成するモータ駆動部と、前記速度指令とモデルの速度によりモデルトルク指令を生成す
るモデル制御部と、所定の位置指令から、前記モータのトルク指令を所定の区間で時間積
分したモータトルク指令積分値と前記モデルトルク指令を所定の区間で時間積分したモデ
ルトルク指令積分値との比によりイナーシャを同定するイナーシャ同定部とを備えたモー
タ制御装置のモータ制御方法において、可動距離の制限値Pmax、許容速度値Vmax、許容加
速度値Amaxを設定するステップ(ステップ１)と、設定された許容加減速値Amaxと動作時間
の制限値Tmaxに基づいて速度指令Vを算出するステップ(ステップ２)と、速度指令Vと前記
許容速度値Vmaxを比較し小さい方の値を速度指令Vとするステップ(ステップ３)と、前記
速度指令Vと許容加速度値Amaxに基づいて移動距離Pを算出するステップ(ステップ４)と、
算出した前記移動距離PとPmaxを比較し、小さい方の値を移動距離Pとするステップ(ステップ５)とからなるものである。
【０００９】
また、請求項４において前記速度指令を前記加速区間、一定速度区間、減速区間の比率
をそれぞれ加速区間を１、一定速度区間を２、減速区間を１の比とした台形型とし、前記
速度指令Vを（１）式で算出し、
V=Amax×Tmax/4            ・・・（１）
算出した速度指令Vと前記許容速度Vmaxを比較し、小さい値を速度指令Vとし、移動距離
Ｐを（２）式で算出し、
P=3V2/Amax                ・・・（２）
算出された移動距離Ｐを前記Pmaxと比較し、小さい方を新たな移動距離Ｐとするもので
ある。
【００１０】
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、本発明のモータ制御装置は、ロボット、数値制御装置などに用いられ
るサーボモータのイナーシャ（慣性モーメント）の同定の際に熟練者でなくても機械の可
動距離の制限、許容速度、許容加速度、許容動作時間を入力するだけで、加速度を可能な
限り高く保ちながらイナーシャ同定に最適な速度指令形状パターンを自動的に作成するこ
とができる。また、機械だけでなくモータ自身の性能に応じて条件を設定することができ
、条件の範囲内でイナーシャ同定を実行することがすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の方法を実施するモータ制御装置の第1の構成を示すブロック図
【図２】本発明の方法を実施するモータ制御装置の第２の構成を示すブロック図
【図３】従来のモータ制御装置の制御構成を示す図
【図４】従来の方法の処理手順を示すフローチャート
【図５】本発明の最適な指令を生成する処理手順を示すフローチャート
【図６】本発明の速度指令の形状を示す図
【符号の説明】
【００１３】
１、２１  モータ制御部
２、２２  モデル制御部
３  位置制御部
４  速度制御部
５  速度フィードフォワード部
６  位置比例ゲイン
７、２３  速度制御比例ゲイン
８  電流制御部
９  イナーシャ同定部
１０、１１、２４  微分器
１２、２５、２８  積分器
１３、２６  モデル制御部速度制御比例ゲイン
１４、２７  モデル制御部のイナーシャを表す積分器
１５  モデル制御部積分器
３０  制御対象
４０、４１、４２、４３  加算器
５０  指令形状作成部
６０  指令生成部
６１  速度指令生成部
６２  指令生成部の積分器
１０１  速度指令
１０２  許容加速度
１０３  移動距離
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の方法を実施するモータ制御装置の第1の構成を示すブロック図である
。１はモータ制御部、２はモデル制御部である。３は位置制御部、４は速度制御部、６は
位置比例ゲイン、７は速度制御比例ゲイン、８は電流制御部、９はイナーシャ同定部、１
１は微分器、１２は積分器、１３はモデル制御部の速度制御比例ゲイン、１４はモデル制
御部のイナーシャを表す積分器、１５はモデル制御部の積分器である。１により駆動され
る制御対象３０は、モータおよび負荷を含んでいる。また、Ｐｒｅｆは位置指令、Ｐｆｂ
はモータ位置、Ｖｒｅｆ１は速度指令、Ｖｆｂはモータ速度、Ｔｒｅｆはトルク指令、Ｓ
Ｔｒｅｆはトルク指令時間積分値、Ｖｆｂ’はモデル速度、ＳＴｒｅｆ’はモデルトルク
指令時間積分値である。
また、モデル制御部２は、速度制御比例ゲイン１３、イナーシャを表す積分器１４、積
分器１５、加算器４１から構成されている。  
モデル制御部２は、モータ単体のモデルであり、この場合の速度指令Ｖｒｅｆ１に対す
る応答を再現する。イナーシャ同定部９は積分器１２の出力とモデル積分器１５の出力を
比較し、イナーシャを同定する。
５０は指令形状作成部である。指令形状作成部５０は、制御装置へ入力する速度指令形
状を作成する部分であり、その処理フローチャートの一例を図５に示す。６０は指令生成
部、６１は速度指令生成部、６２は指令生成部の積分器である。
指令形状生成部５０で作成した速度指令形状に基づき，速度指令生成部から速度指令を出
力し、この速度指令を積分器６２で積分することにより、モータ制御部の入力である位置
指令を生成する。
指令形状生成部は、設定された制限の範囲内でイナーシャ同定に最適な速度指令の形状
を決定するため、これに基づき指令生成部６０から出力される指令は、イナーシャ同定に
最適なものである。
【００１６】
図５は、本発明のモータ制御装置において最適な指令を生成する処理手順を示すフロー
チャートである。この図を用いて本発明の方法を順を追って説明する。
【００１７】
はじめにステップ1で制御対象３０の可動距離の制限Ｐｍａｘ、許容速度Ｖｍａｘ、許
容加速度Ａｍａｘの条件を設定する。決定の方法は対象となる機械の制限とモータの制限
の小さい方の値を用いるのが良い。また、使用者が任意に定めても良い。次にステップ２
で設定された加減速の制限Ａｍａｘとメモリの制約等により決定される動作時間の制限Ｔ
ｍａｘより、速度指令Ｖを算出する。ここで速度形状を図６に示すような台形形状とし、
区間１、区間２、区間３の比率を１：２：１すると、速度Ｖは一意に求めることができ、
次式の様に算出される。
【００１８】
V=Amax×Tmax/4            ・・・（１）
【００１９】
ステップ３では、算出された速度ＶとＶｍａｘを比較し、小さい値を速度指令Ｖとする
。さらにステップ４では、ＶおよびＡｍａｘに基づき次式の様に移動距離Ｐを算出する。
【００２０】
P=3V2/Amax                ・・・（２）
【００２１】
算出されたＰはステップ５でＰｍａｘと比較し、小さい方を新たな移動距離Ｐとする。
最後に移動距離に応じて次式の様に速度指令Ｖを再計算する。
【００２２】
V=(Amax・P/3)1/2            ・・・（３）
【００２３】
このように指令加速度を許容加速度Ａｍａｘに維持したまま制限内に算出した速度Ｖ、
移動距離Ｐの速度指令を生成することができる。この速度指令を積分し、位置指令として
、図１のモータ制御装置に入力することにより、制限範囲内で精度の良いイナーシャの同
定が可能となる。
図６は本発明の速度指令の形状を示す図であり、横軸は時間、縦軸は指令速度を表して
いる。１０１は速度指令Ｖ、１０２は許容加速度Amax、１０３は移動距離Ｐ（図の斜線部
）、区間１は加速区間、区間２は一定速度区間、区間３は減速区間である。
また、図５の最適な指令を生成する処理手順を示すフローチャートのステップ１〜５を
プログラム記憶媒体に記憶したり、インターネットを介してソフトウェア（エンジニアリ
ングツール）としてダウンロードすることもできる。このソフトウェアはモータ制御装置
に事前にインストールすることができる。また本ソフトウェアのバージョンアップに応じ
てプログラム記憶媒体あるいはインターネットを介して最新のソフトウェアをダウンロー
ドすることができる。指令作成部５０はモータ制御装置だけでなく汎用のパーソナルコン
ピュータや上位の制御装置に組み込むこともできる。
【実施例２】
【００２４】
図２は本発明の方法を実施するモータ制御装置の第２の構成を示すブロック図である。
図１の構成に、５の速度フィードフォワード部、１０の微分器を加えることにより、応答
性を高めたモータ制御装置であり、その他の構成は図１と同じである。
【００２５】
図２の構成においても、実施例１と同様の処理により、精度の良いイナーシャ同定が可
能である。本発明のモータ制御装置は、ロボット、数値制御装置などに用いられるサーボ
モータのイナーシャ（慣性モーメント）の同定の際に熟練者でなくても機械の可動距離の
制限、許容速度、許容加速度、許容動作時間を入力するだけでイナーシャ同定に最適な速
度指令形状パターンを自動的に作成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明のモータ制御装置は、ロボット、数値制御装置などに用いられるサーボモータ
のイナーシャ（慣性モーメント）の同定の際に熟練者でなくても機械の可動距離の制限、
許容速度、許容加速度、許容動作時間を入力するだけで、イナーシャ同定に最適な速度指
令形状パターンを自動的に作成することができる。
【図１】
0004553158.tif 000002
【図２】
0004553158.tif 000003
【図３】
0004553158.tif 000004
【図４】
0004553158.tif 000005
【図５】
0004553158.tif 000006
【図６】
0004553158.tif 000007