(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出器で検出したモータまたはモータに接続された負荷の位置である検出位置から実速度を演算する速度演算部と、
この実速度が速度指令に追従するように速度制御を行い、ｑ軸電流指令を出力する速度制御部と、
インバータ内で検出した三相電流を入力し、ｕｖｗ三相静止座標系からｄｑ同期回転座標系への座標変換を行って、ｄ軸電流検出値とｑ軸電流検出値とを出力するｕｖｗ／ｄｑ座標変換部と、
ｄ軸電流指令と前記ｑ軸電流指令と前記ｄ軸電流検出値と前記ｑ軸電流検出値とを入力し、ｄｑ軸電流検出値がｄｑ軸電流指令に一致するように電流制御を行い、ｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令とを出力する電流制御部と、
前記ｄ軸電圧指令と前記ｑ軸電圧指令と検出位置とを入力し、ｄｑ同期回転座標系からｕｖｗ三相静止座標系への座標変換を行って、三相電圧指令を出力するｄｑ／ｕｖｗ座標変換部と、
この三相電圧指令を入力し、実際の三相電圧をモータに与えて、このモータを可変速駆動するインバータと、を有するモータ制御装置において、
三角波または正弦波等の繰り返し波形の重畳信号を出力する重畳信号生成部と、
ｄ軸電流指令ノミナル値に、前記重畳信号生成部で生成した重畳信号を加算して、ｄ軸電流指令を出力するｄ軸電流指令生成部と、
このｄ軸電流指令と前記速度制御部から出力されるｑ軸電流指令とを入力して、軸ずれ角推定値を出力する軸ずれ検出部と、を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
位置指令と前記検出器で検出した検出位置とを入力し、検出位置が位置指令に追従するように位置制御を行い、速度指令を前記速度制御部に出力する位置制御部を備え、
前記重畳信号生成部は三角波または正弦波等の繰り返し波形の重畳信号を出力するようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
検出器で検出したモータまたはモータに接続された負荷の位置である検出位置から実速度を演算する速度演算部と、
インバータ内で検出した三相電流を入力し、ｕｖｗ三相静止座標系からｄｑ同期回転座標系への座標変換を行って、ｄ軸電流検出値とｑ軸電流検出値とを出力するｕｖｗ／ｄｑ座標変換部と、
ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令と前記ｄ軸電流検出値と前記ｑ軸電流検出値とを入力し、ｄｑ軸電流検出値がｄｑ軸電流指令に一致するように電流制御を行い、ｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令とを出力する電流制御部と、
前記ｄ軸電圧指令と前記ｑ軸電圧指令と検出位置とを入力し、ｄｑ同期回転座標系からｕｖｗ三相静止座標系への座標変換を行って、三相電圧指令を出力するｄｑ／ｕｖｗ座標変換部と、
この三相電圧指令を入力し、実際の三相電圧をモータに与えて、このモータを可変速駆動するインバータと、
を有するモータ制御装置において、
三角波または正弦波等の繰り返し波形の重畳信号を出力する重畳信号生成部と、
ｄ軸電流指令ノミナル値に、前記重畳信号生成部で生成した重畳信号を加算して、
ｄ軸電流指令を出力するｄ軸電流指令生成部と、
前記速度演算部から出力される実速度と前記ｑ軸電流指令とを入力し、実際にモータで発生しているトルク電流誤差を推定するトルク電流誤差演算部と、
前記ｄ軸電流指令と前記トルク電流誤差とを入力して、軸ずれ角推定値を出力する軸ずれ検出部と、を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
実速度が速度指令に追従するように速度制御を行い、ｑ軸電流指令を出力する速度制御部を備え、
前記重畳信号生成部は三角波または正弦波等の繰り返し波形の重畳信号を出力するようにしたことを特徴とする請求の範囲第３項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記軸ずれ検出部から出力された軸ずれ角推定値と前記検出器で検出した検出位置とを入力して、補正後の位置を演算し、前記ｄｑ／ｕｖｗ座標変換部および前記ｕｖｗ／ｄｑ座標変換部に出力する軸ずれ補正部を備え、
前記ｄｑ／ｕｖｗ座標変換部および前記ｕｖｗ／ｄｑ座標変換部は補正後の位置に基づき座標変換を行うようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第４項のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記軸ずれ検出部は、
ｄ軸電流指令をフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｄ軸信号を出力する第１の入力フィルタと、
ｑ軸電流指令または、トルク電流誤差をフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｑ軸信号を出力する第２の入力フィルタと、
前記軸ずれ検出用ｄ軸信号と前記軸ずれ検出用ｑ軸信号とを乗算して適応入力を演算する適応入力演算部と、
この適応入力にゲインを掛けて積分入力を生成するゲイン部と、
この積分入力を積分して軸ずれ角推定値を出力する積分器と、
を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第５項のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記軸ずれ検出部は、
ｄ軸電流指令をフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｄ軸信号を出力する第１の入力フィルタと、
この軸ずれ検出用ｄ軸信号の関数を演算する可変ゲイン演算部と、
ｑ軸電流指令または、トルク電流誤差をフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｑ軸信号を出力する第２の入力フィルタと、
前記軸ずれ検出用ｄ軸信号の関数と前記軸ずれ検出用ｑ軸信号とを乗算して適応入力を演算する適応入力演算部と、
この積分入力を積分して軸ずれ角推定値を出力する積分器と、
を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第５項のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記軸ずれ検出部は、
ｄ軸電流指令をフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｄ軸信号を出力する第１の入力フィルタと、
この軸ずれ検出用ｄ軸信号の符号を検出し、符号付きの軸ずれ検出用ｄ軸信号を出力する第１の符号検出器と、
ｑ軸電流指令または、トルク電流誤差をフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｑ軸信号を出力する第２の入力フィルタと、
この軸ずれ検出用ｑ軸信号の符号を検出し、符号付きの軸ずれ検出用ｑ軸信号を出力する第２の符号検出器と、
前記符号付きの軸ずれ検出用ｄ軸信号と前記符号付きの軸ずれ検出用ｑ軸信号とを乗算して符号付きの適応入力を演算する適応入力演算部と、
この符号付きの適応入力にゲインを掛けて積分入力を生成するゲイン部と、
この積分入力を積分して軸ずれ角推定値を出力する積分器と、
を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第５項のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記軸ずれ検出部は、
ｄ軸電流指令をフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｄ軸信号を出力する第１の入力フィルタと、
ｑ軸電流指令または、トルク電流誤差をフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｑ軸信号を出力する第２の入力フィルタと、
前記入力フィルタでフィルタ処理を行った軸ずれ検出用ｄ軸信号と後述の軸ずれ角推定値とを乗算し、推定出力を出力する推定出力演算部と、
前記入力フィルタでフィルタ処理を行った軸ずれ検出用ｑ軸信号と前記推定出力演算部から出力された推定出力との差を取って軸ずれ誤差を出力する軸ずれ誤差演算部と、
この軸ずれ誤差演算部から出力された軸ずれ誤差にゲインを掛けて積分入力を出力する可変ゲイン部と、
この可変ゲイン部から出力された積分入力を積分して軸ずれ角推定値を得る積分器と、
を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第５項のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
検出器で検出したモータまたはモータに接続された負荷の位置である検出位置から実速度を演算する速度演算部と、
インバータ内で検出した三相電流を入力し、ｕｖｗ三相静止座標系からｄｑ同期回転座標系への座標変換を行って、ｄ軸電流検出値とｑ軸電流検出値とを出力するｕｖｗ／ｄｑ座標変換部と、
ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令と前記ｄ軸電流検出値と前記ｑ軸電流検出値とを入力し、ｄｑ軸電流検出値がｄｑ軸電流指令に一致するように電流制御を行い、ｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令とを出力する電流制御部と、
前記ｄ軸電圧指令と前記ｑ軸電圧指令と検出位置とを入力し、ｄｑ同期回転座標系からｕｖｗ三相静止座標系への座標変換を行って、三相電圧指令を出力するｄｑ／ｕｖｗ座標変換部と、
この三相電圧指令を入力し、実際の三相電圧をモータに与えて、このモータを可変速駆動するインバータと、
を有するモータ制御装置において、
ｑ軸電流指令を零に設定するとともに三角波または正弦波等の繰り返し波形の重畳信号を出力する重畳信号生成部と、
ｄ軸電流指令ノミナル値に、前記重畳信号生成部で生成した重畳信号を加算して、ｄ軸電流指令を出力するｄ軸電流指令生成部と、
このｄ軸電流指令と前記ｑ軸電流指令とを入力して、軸ずれ角推定値を出力する軸ずれ検出部と、
この軸ずれ角推定値を表示する表示部と、
この軸ずれ角推定値を格納するメモリと、
このメモリに格納された軸ずれ角推定値と前記検出位置とを入力して、補正後の位置を出力する軸ずれ補正部と、
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、同期モータの制御を行うモータ制御装置に関し、特に制御対象である同期モータのｄｑ軸と制御のｄｑ軸との軸ずれ角を検出する軸ずれ検出部を備えたモータ制御装置に関する。
【背景技術】  同期モータのサーボ制御として、電流をモータの界磁磁束方向（ｄ軸）とそれに直交する方向（ｑ軸）とに分離して各々の電流制御を行う制御方式であるベクトル制御が一般に行われている。このベクトル制御においては、トルクを有効に発生させるために磁極位置の検出が必要となる。
また、リニアモータは、電源投入時にモータの絶対位置を検出できないインクリメンタルエンコーダと組み合わせて用いられることが多いが、インクリメンタルエンコーダは相対位置しか検出できないため、初期磁極位置の検出が必要となる。この初期磁極位置検出の精度が悪いと、実モータのｄｑ軸（ｄｍ−ｑｍ軸）と制御のｄｑ軸（ｄｃ−ｑｃ軸）とがずれてしまう軸ずれ現象が生じ、トルク制御精度の悪化や最大発生トルクの減少などの悪影響が発生する。
また、絶対値エンコーダを用いた場合には、絶対位置を検出できるので初期磁極位置検出の必要はないが、取り付け精度が悪い場合には同様の軸ずれが発生することになる。
エンコーダを同期モータに取り付けた時に存在する磁極位置のずれを推定する従来技術として、特許文献１（特開２００１−２０４１９０号公報）に開示されたものがある。
特許文献１は、回転子の初期磁極位置を演算する手段を備えた同期モータの初期磁極位置推定値に基づくその誤差調整装置において、２相指令電流の中で指令トルク電流はゼロに設定し、指令磁束電流は任意の有限な繰り返し波形に設定し、検出速度から角加速度を計算し、指令磁束電流と検出速度と角加速度とモータのイナーシャと粘性摩擦と摩擦トルクとの情報からモータ運動方程式で発生トルクを推定し、この推定トルクをトルク定数で割ってトルク電流を推定し、指令磁束電流と推定トルク電流を用いて初期磁極位置を推定し、その結果を表示させるというものである。
また、突極型同期モータの位置センサレス制御における回転子の磁極位置を推定し、磁極位置推定値により制御を行う従来技術として、特許文献２（特開平１０−３２３０９９号公報）に開示されたモータ制御装置がある。
特許文献２は、直交する２軸座標系の一方の軸方向に推定用交流電流信号あるいは推定用交流電圧信号を印加し、他方の直交する軸方向の電流あるいは電圧により同期モータの磁極位置を推定する手段を有するモータ制御装置において、磁極位置推定手段は、推定用交流電流信号あるいは推定用交流電圧信号に対して、所定の位相のタイミングで検出された電流あるいは電圧の値を用いて磁極位置を推定するものである。
上記特許文献１における初期磁極位置推定装置においては、初期磁極推定式を用いてエンコーダをＡＣ同期モータに取り付けした時に存在する初期磁極位置のずれ角を正確に推定し、これを表示することによって、初期磁極位置を正しく調整することが可能となるという効果があるが、指令トルク電流（ｑ軸電流指令ｉｑｃ＊）＝０の時しか推定ができないため、速度制御などの通常動作中に推定ができないという問題点があった。
また、上記特許文献１における初期磁極位置推定装置においては、軸ずれ角を表示し、エンコーダを取り付けなおした後、再び軸ずれ角を推定するという一連の作業を繰り返す必要があり、非効率な作業が発生するという問題点があった。
また、上記特許文献１における初期磁極位置推定装置においては、軸ずれ角を推定する過程で割り算を使用しているため、ノイズや摩擦変動や定常外乱負荷などに対するロバスト性が低いという問題点があった。
また、上記特許文献１における初期磁極位置推定装置においては、軸ずれ角の推定にイナーシャや摩擦などの定数が必要となるため、正確な定数が求まらない場合には推定精度が大幅に劣化するという問題点があった。
また、上記特許文献２におけるモータ制御装置は、推定用信号によって流れる他方の直交する軸の電流を所定の位相で検出し乗算演算を行うことにより、簡易な方法で同期モータの磁極位置を推定することができるが、速度検出器または位置検出器を含まない構成であり、速度フィードバック情報が利用できないため、実際の速度変動もしくは位置変動を検出できないので、磁極位置推定の精度を上げにくいという問題点があった。
また、上記特許文献２におけるモータ制御装置においては、電気的突極性を利用するため、電気的突極性のないモータや小さいモータでは検出が困難であるという問題点があった。
また、上記特許文献２におけるモータ制御装置においては、電気的に閉じた特性を利用するため、電流フィードバックしか利用できない（電流指令を利用できない）ので、電流検出ノイズの影響を受けるという問題点があった。
また、上記特許文献２におけるモータ制御装置においては、重畳信号と検出信号が同位相ではないので、ある特定での位相タイミングで検出するとか、ピーク値や変化率を演算するなどの工夫が必要となり、シーケンスが複雑になるという問題点があった。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、同期モータのベクトル制御において、簡単な構成で速度制御などの通常動作中に初期磁極位置を推定できるモータ制御装置を得るものである。
また、第２の目的は軸ずれ角を推定するにおいて割り算を使用しないモータ制御装置を得るものである。
また、第３の目的はモータ定数を利用しなくても初期磁極位置を推定できるモータ制御装置を得るものである。
また、第４の目的はデータ取得タイミングを得るための複雑なシーケンスを使用せずに、軸ずれ角を推定するための必要なデータが取得できるモータ制御装置を得るものである。
【発明の開示】
この発明のモータ制御装置は、検出器で検出したモータまたはモータに接続された負荷の位置である検出位置から実速度を演算する速度演算部と、この実速度が速度指令に追従するように速度制御を行い、ｑ軸電流指令を出力する速度制御部と、インバータ内で検出した三相電流を入力し、ｕｖｗ三相静止座標系からｄｑ同期回転座標系への座標変換を行って、ｄ軸電流とｑ軸電流とを出力するｕｖｗ／ｄｑ座標変換部と、ｄ軸電流指令と前記ｑ軸電流指令と前記ｄ軸電流フィードバックと前記ｑ軸電流フィードバックとを入力し、ｄｑ軸実電流がｄｑ軸電流指令に一致するように電流制御を行い、ｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令とを出力する電流制御部と、前記ｄ軸電圧指令と前記ｑ軸電圧指令と検出位置とを入力し、ｄｑ同期回転座標系からｕｖｗ三相静止座標系への座標変換を行って、三相電圧指令を出力するｄｑ／ｕｖｗ座標変換部と、この三相電圧指令を入力し、実際の三相電圧をモータに与えて、このモータを可変速駆動するインバータと、を有するモータ制御装置において、三角波または正弦波等の繰り返し波形の重畳信号を出力する重畳信号生成部と、ｄ軸電流指令に、前記重畳信号生成部で生成した重畳信号を加算して、ｄ軸電流指令を出力するｄ軸電流指令生成部と、このｄ軸電流指令と前記ｑ軸電流指令とを入力して、軸ずれ角推定値を出力する軸ずれ検出部と、を備えたので、軸ずれ検出に際して実電流を使用しなくともよく、一般的なサーボ制御ループに軸ずれ検出部を追加しただけの構成で、電流検出ノイズの影響を受けない精度のよい検出ができるという効果がある。また、速度制御系を組んでいるので、軸ずれが存在しない場合にはほとんど速度偏差が生じないため、ほぼ停止状態で軸ずれ検出ができるという効果がある。また、軸ずれ検出において、ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令または、トルク電流誤差というほぼ位相が一致（同相もしくは逆相）しているデータを使用するようにしたので、通常動作中の任意タイミングの演算でリアルタイムに検出することができるという効果がある。
また、位置指令と前記検出器で検出した検出位置とを入力し、検出位置が位置指令に追従するように位置制御を行い、速度指令を前記速度制御部に出力する位置制御部を備え、前記重畳信号生成部は三角波または正弦波等の繰り返し波形の重畳信号を出力するようにしたので、通常の位置制御動作を行いながら軸ずれの検出ができるという効果がある。また、位置ループを組むことにより、軸ずれ検出または補正後の最終的な絶対位置がずれる心配がないので、初期絶対位置を確保しながら補正したい場合など、初期位置から移動させたくない用途に使用できる。また、絶対位置および位置指令に対する偏差を観測できるので、例えば偏差過大時にアラームでストップさせるとか、偏差の大きさに応じて重畳信号を変更するとかの対応ができる。
また、この発明のモータ制御装置は、検出器で検出したモータまたはモータに接続された負荷の位置である検出位置から実速度を演算する速度演算部と、インバータ内で検出した三相電流を入力し、ｕｖｗ三相静止座標系からｄｑ同期回転座標系への座標変換を行って、ｄ軸電流とｑ軸電流とを出力するｕｖｗ／ｄｑ座標変換部と、ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令と前記ｄ軸電流フィードバックと前記ｑ軸電流フィードバックとを入力し、ｄｑ軸実電流がｄｑ軸電流指令に一致するように電流制御を行い、ｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令とを出力する電流制御部と、前記ｄ軸電圧指令と前記ｑ軸電圧指令と検出位置とを入力し、ｄｑ同期回転座標系からｕｖｗ三相静止座標系への座標変換を行って、三相電圧指令を出力するｄｑ／ｕｖｗ座標変換部と、この三相電圧指令を入力し、実際の三相電圧をモータに与えて、このモータを可変速駆動するインバータと、を有するモータ制御装置において、三角波または正弦波等の繰り返し波形の重畳信号を出力する重畳信号生成部と、ｄ軸電流指令に、重畳信号生成部で生成した重畳信号ｉｄｈを加算して、ｄ軸電流指令を出力するｄ軸電流指令生成部と、速度演算部から出力される実速度とｑ軸電流指令とを入力し、実際にモータで発生しているトルク電流誤差を推定するトルク電流誤差演算部と、前記ｄ軸電流指令と前記トルク電流誤差とを入力して、軸ずれ角推定値を出力する軸ずれ検出部と、を備えたので、トルク指令が入っている通常動作状態で使用できるという効果がある。また、ｑ軸電流指令でなくトルク電流誤差の演算値を利用するので、軸ずれ角の絶対値が９０度以上の場合においても、正しく軸ずれ検出ができるという効果がある。
さらに、実速度が速度指令に追従するように速度制御を行い、ｑ軸電流指令を出力する速度制御部を備え、前記重畳信号生成部は三角波または正弦波等の繰り返し波形の重畳信号を出力するようにしたので、実速度に基づいて実モータのトルク電流誤差を演算してそれを用いて軸ずれ検出を行うことができ、速度制御応答が上げられず速度制御帯域が低い場合にも軸ずれ検出が可能となる。
さらにまた、前記軸ずれ検出部から出力された軸ずれ角推定値と前記検出器で検出した検出位置とを入力して、補正後の位置を演算し、前記ｄｑ／ｕｖｗ座標変換部および前記ｕｖｗ／ｄｑ座標変換部に出力する軸ずれ補正部を備え、前記ｄｑ／ｕｖｗ座標変換部および前記ｕｖｗ／ｄｑ座標変換部は補正後の位置に基づき座標変換を行うようにしたので、一旦取り付けたエンコーダを取り付けなおさなくとも良く、作業性がよくなるという効果がある。また、軸ずれ検出において、ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令または、トルク電流誤差というほぼ位相が一致（同相もしくは逆相）しているデータを使用するようにしたので、通常動作中の任意タイミングの演算でリアルタイムに補正することができるという効果がある。
また、前記軸ずれ検出部は、ｄ軸電流指令をフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｄ軸信号を出力する第１の入力フィルタと、ｑ軸電流指令または、トルク電流誤差をフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｑ軸信号を出力する第２の入力フィルタと、前記軸ずれ検出用ｄ軸信号と前記軸ずれ検出用ｑ軸信号とを乗算して適応入力を演算する適応入力演算部と、この適応入力にゲインを掛けて積分入力を生成するゲイン部と、この積分入力を積分して軸ずれ角推定値を出力する積分器と、を備えたので、フィルタを利用して軸ずれ検出に必要な信号のみを分離することが可能なため、通常運転動作（速度制御動作）中にも軸ずれの検出および補正ができるという効果がある。また、モータ定数を利用しなくても初期磁極位置を推定できるので、モータ定数誤差の影響を受けないという効果がある。
また、前記軸ずれ検出部は、ｄ軸電流指令をフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｄ軸信号を出力する第１の入力フィルタと、この軸ずれ検出用ｄ軸信号の関数を演算する可変ゲイン演算部と、ｑ軸電流指令または、トルク電流誤差をフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｑ軸信号を出力する第２の入力フィルタと、前記軸ずれ検出用ｄ軸信号の関数と前記軸ずれ検出用ｑ軸信号とを乗算して適応入力を演算する適応入力演算部と、この積分入力を積分して軸ずれ角推定値を出力する積分器と、
を備えたので、可変ゲイン演算部で演算する関数の作り方によって精度、収束速度を容易に向上させることができるという効果がある。
また、前記軸ずれ検出部は、ｄ軸電流指令をフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｄ軸信号を出力する第１の入力フィルタと、この軸ずれ検出用ｄ軸信号の符号を検出し、符号付きの軸ずれ検出用ｄ軸信号を出力する第１の符号検出器と、ｑ軸電流指令または、トルク電流誤差をフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｑ軸信号を出力する第２の入力フィルタと、この軸ずれ検出用ｑ軸信号の符号を検出し、符号付きの軸ずれ検出用ｑ軸信号を出力する第２の符号検出器と、前記符号付きの軸ずれ検出用ｄ軸信号と前記符号付きの軸ずれ検出用ｑ軸信号とを乗算して符号付きの適応入力を演算する適応入力演算部と、この符号付きの適応入力にゲインを掛けて積分入力を生成するゲイン部と、この積分入力を積分して軸ずれ角推定値を出力する積分器と、を備えたので、パルス状の外乱に強くなるという効果もある。
また、前記軸ずれ検出部は、ｄ軸電流指令をフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｄ軸信号を出力する第１の入力フィルタと、ｑ軸電流指令または、トルク電流誤差をフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｑ軸信号を出力する第２の入力フィルタと、前記入力フィルタでフィルタ処理を行った軸ずれ検出用ｄ軸信号と後述の軸ずれ角推定値とを乗算し、推定出力を出力する推定出力演算部と、前記入力フィルタでフィルタ処理を行った軸ずれ検出用ｑ軸信号と前記推定出力演算部から出力された推定出力との差を取って軸ずれ誤差を出力する軸ずれ誤差演算部と、この軸ずれ誤差演算部から出力された軸ずれ誤差にゲインを掛けて積分入力を出力する可変ゲイン部と、この可変ゲイン部から出力された積分入力を積分して軸ずれ角推定値を得る積分器と、を備えたので、ノイズの影響を抑えることができ、精度のよい軸ずれ検出ができるという効果がある。さらに、リアルタイム補正を行いながら検出することが可能であり、また補正せずに軸ずれ角の検出のみを行うことも可能となるので、適用可能範囲が広がるという効果もある。
また、この発明のモータ制御装置は、検出器で検出したモータまたはモータに接続された負荷の位置である検出位置から実速度を演算する速度演算部と、インバータ内で検出した三相電流を入力し、ｕｖｗ三相静止座標系からｄｑ同期回転座標系への座標変換を行って、ｄ軸電流とｑ軸電流とを出力するｕｖｗ／ｄｑ座標変換部と、ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令と前記ｄ軸電流フィードバックと前記ｑ軸電流フィードバックとを入力し、ｄｑ軸実電流がｄｑ軸電流指令に一致するように電流制御を行い、ｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令とを出力する電流制御部と、前記ｄ軸電圧指令と前記ｑ軸電圧指令と検出位置とを入力し、ｄｑ同期回転座標系からｕｖｗ三相静止座標系への座標変換を行って、三相電圧指令を出力するｄｑ／ｕｖｗ座標変換部と、この三相電圧指令を入力し、実際の三相電圧をモータに与えて、このモータを可変速駆動するインバータと、を有するモータ制御装置において、ｑ軸電流指令を零に設定するとともに三角波または正弦波等の繰り返し波形の重畳信号を出力する重畳信号生成部と、ｄ軸電流指令に、重畳信号生成部で生成した重畳信号を加算して、ｄ軸電流指令を出力するｄ軸電流指令生成部と、このｄ軸電流指令と前記ｑ軸電流指令とを入力して、軸ずれ角推定値を出力する軸ずれ検出部と、この軸ずれ角推定値を表示する表示部と、この軸ずれ角推定値を格納するメモリと、このメモリに格納された軸ずれ角推定値と前記検出位置とを入力して、補正後の位置を出力する軸ずれ補正部と、を備えたので、エンコーダを取り付けなおした後、再び軸ずれ角を推定するという一連の作業を省けるという効果がある。
【図面の簡単な説明】  第１図はこの発明の実施の形態１に係るモータ制御装置の構成を示す図である。
第２図はこの発明の実施の形態１に係るモータ制御装置における軸ずれ検出部１１ａの構成の一例を示す図である。
第３図は実モータのｄｑ軸（ｄｍ−ｑｍ軸）と制御のｄｑ軸（ｄｃ−ｑｃ軸）との関係を説明する図である。
第４図はこの発明の実施の形態２に係るモータ制御装置における軸ずれ検出部１１ｂの構成の一例を示す図である。
第５図はこの発明の実施の形態３に係るモータ制御装置における軸ずれ検出部１１ｃの構成の一例を示す図である。
第６図はこの発明の実施の形態４に係るモータ制御装置における軸ずれ検出部１１ｄの構成の一例を示す図である。
第７図はこの発明の実施の形態５に係るモータ制御装置の構成を示す図である。
第８図はこの発明の実施の形態６に係るモータ制御装置の構成を示す図である。
第９図はこの発明の実施の形態７に係るモータ制御装置の構成を説明する図である。
第１０図はこの発明の実施の形態８に係るモータ制御装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】実施の形態１．
第１図はこの発明の実施の形態１に係るモータ制御装置の構成を示す図である。また、第２図はこの発明の実施の形態１に係るモータ制御装置における軸ずれ検出部の構成の一例を示す図である。また、第３図は実モータのｄｑ軸（ｄｍ−ｑｍ軸）と制御のｄｑ軸（ｄｃ−ｑｃ軸）との関係を説明する図である。
第１図〜第３図により実施の形態１に係るモータ制御装置の処理動作について説明する。
第１図において、速度制御部１は速度指令ｗｍ＊と実速度ｗｍを入力し、実速度ｗｍが速度指令ｗｍ＊に追従するようにＰＩ制御等を利用して速度制御を行いｑ軸電流指令ｉｑｃ＊を出力する。また、電流制御部２は、ｄ軸電流指令ｉｄｃ＊とｑ軸電流指令ｉｑｃ＊とｄ軸電流フィードバックｉｄｃとｑ軸電流フィードバックｉｑｃとを入力し、例えば各軸ＰＩ制御や電圧フィードフォワード制御（非干渉制御）などを利用してｄｑ軸実電流がｄｑ軸電流指令に一致するように電流制御を行い、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊とｑ軸電圧指令ｖｑ＊とを出力する。また、ｄｑ／ｕｖｗ座標変換部３は、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊とｑ軸電圧指令ｖｑ＊と検出位置とを入力し、ｄｑ同期回転座標系からｕｖｗ三相静止座標系への座標変換を行って、三相電圧指令ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を出力する。また、インバータ４は三相電圧指令ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を入力し、実際の三相電圧をモータ５に与えて、モータ５を可変速駆動する。
また、ｕｖｗ／ｄｑ座標変換部６はインバータ４内で検出した三相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを入力し、ｕｖｗ三相静止座標系からｄｑ同期回転座標系への座標変換を行って、ｄ軸電流ｉｄｃとｑ軸電流ｉｑｃとを電流制御部２に出力する。また、速度演算部７は、検出器８で検出したモータ５またはモータ５に接続された負荷の位置である実検出位置θｍから、一般的には差分＋フィルタを用いて実速度ｗｍを演算し、速度制御部１に出力する。
次に、実施の形態１に係るモータ制御装置のモータ制御の軸ずれ検出方式について説明する。
モータの速度制御時に、重畳信号生成部９は、三角波または正弦波等の繰り返し波形の重畳信号ｉｄｈを出力する。ｄ軸電流指令生成部１０では、ｄ軸電流指令ｉｄｃ＊０に、重畳信号生成部９ｄで生成した重畳信号ｉｄｈを加算して、ｄ軸電流指令ｉｄｃ＊を出力する。また、軸ずれ検出部１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）は、ｄ軸電流指令ｉｄｃ＊とｑ軸電流指令ｉｑｃ＊とを入力して、軸ずれ角推定値△θ＾を出力する。また、軸ずれ補正部１２は、軸ずれ角推定値△θ＾と実検出位置θｍとを入力して、補正後の位置θｍ’を出力する。
次に、軸ずれ検出部の処理動作について第２図により説明する。
第２図において、第１の入力フィルタとしての入力フィルタ１０１、第２の入力フィルタとしての入力フィルタ１０２で、軸ずれ検出部１１ａに入力されるｄ軸電流指令ｉｄｃ＊とｑ軸電流指令ｉｑｃ＊（または、トルク電流誤差ｉｑｍ）とに対してフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｄ軸信号ｉｄｈと軸ずれ検出用ｑ軸信号ｉｑｈとを出力する。入力フィルタ１０１、１０２のフィルタ特性は基本的には共通であり、軸ずれ検出に利用する周波数成分を抜き出すバンドパスフィルタなどが選択される。
次に、適応入力演算部１０３ａで、軸ずれ検出用ｄ軸信号ｉｄｈと軸ずれ検出用ｑ軸信号ｉｑｈとを乗算して適応入力（ｉｄｈ×ｉｑｈ）を演算する。次に、ゲイン部１０４で、適応入力（ｉｄｈ×ｉｑｈ）にゲインを掛けて積分入力を生成し、積分器１０５はその値を積分して軸ずれ角推定値△θ＾を出力する。
軸ずれ角△θとすると、ｄ軸電流指令ｉｄｃ＊に交流の重畳信号ｉｄｈを印加した場合、モータには下式（１）のトルク分電流誤差ｉｑｍが発生する。重畳信号の周波数は数１０Ｈｚが好ましい。
ｉｑｍ  ＝  ｉｄｈ・ｓｉｎΔθ  ・・・（１）
ここで、負荷が理想的なイナーシャのみと仮定すると、このトルクに応じて速度変動が発生する。さらに、実施の形態１のように速度制御系を組み、かつその帯域が充分に高ければ、結果として交流の重畳信号ｉｄｈによって生じるトルク分電流誤差ｉｑｍを打ち消すようなｑ軸電流変動ｉｑｈが発生する。
ｉｑｈ  ＝  ｉｑｍ・ｃｏｓΔθ  ・・・（２）
軸ずれ角がある程度小さいと仮定すると、ｑ軸電流変動ｉｑｈは下式（３）に近似することができる。
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また、第３図により、実モータのｄｑ軸（ｄｍ−ｑｍ軸）と制御のｄｑ軸（ｄｃ−ｑｃ軸）との関係を説明する。第３図（ａ）は軸ずれ角△θが０＜△θ＜π／２の場合、第３図（ｂ）は軸ずれ角△θが−π／２＜△θ＜０の場合の関係を示す図である。第３図に示すように、軸ずれ検出用ｄ軸信号ｉｄｈとｑ軸電流変動ｉｑｈとは、△θの極性に応じて、同相または逆相の関係となり、適応入力演算部１０３で演算した適応入力（ｉｄｈ×ｉｑｈ）が正の時は△θ＞０、また適応入力演算部１０３で演算した適応入力（ｉｄｈ×ｉｑｈ）が負の時は△θ＜０となる。
適応入力（ｉｄｈ×ｉｑｈ）をゲイン部１０４、積分器１０５で、積分補償して演算した軸ずれ角推定値△θ＾を、第１図の軸ずれ補正部１２で検出位置θｍを補正することにより、適応的に軸ずれ角△θを△θ→０に収束させることが可能となる。
これを式で示すと下式（４）となる。Ｋは積分ゲイン、ｓは微分演算子である。
軸ずれ角推定値△θ＾＝（Ｋ／ｓ）・（ｉｄｈ×ｉｑｈ）・・・（４）
上記の処理により軸ずれ角を検出、補正することが可能である。
実施の形態１では、ｄ軸電流を流した場合、ベクトル制御が正しく動作しておりモータのｄｍ−ｑｍ軸と制御のｄｃ−ｑｃ軸とが一致している場合にはトルクが発生しないが、軸ずれが存在する場合には、ｄ軸電流の一部がモータのｑ軸電流になるためトルクが発生し、機械的な応答が得られることを利用して軸ずれ検出を行うようにしたものである。実施の形態１の軸ずれ検出方式は、あらかじめ初期軸ずれ角を±π／２未満程度にラフに導出した後に用いる。
また、実施の形態１は、ｑ軸電流指令ｉｑｃ＊＝トルク電流誤差ｉｑｍ  として、処理した例である。
実施の形態１に係るモータ制御装置においては、速度制御時に軸ずれ角を検出するので、静止摩擦の影響が小さくなり、小さな印加重畳信号で高精度な軸ずれ検出ができるという効果がある。
また、実施の形態１に係るモータ制御装置においては、フィルタを利用して軸ずれ検出に必要な信号のみを分離することが可能なため、通常運転動作（速度制御動作）中にも軸ずれの検出および補正ができるという効果がある。また、例えば原点復帰動作による一定速駆動などの速度非零状態で用いれば、静止摩擦の影響が入らず、小さな重畳信号でも極めて精度の良い軸ずれの検出および補正ができるという効果がある。
また、実施の形態１に係るモータ制御装置においては、速度制御系を組んでいるため、軸ずれが存在しない場合にはほとんど速度偏差が生じないので、軸ずれ検出に伴い位置変動を発生させることがなく、また速度指令零または位置指令零の場合ではほぼ停止状態で軸ずれ検出ができるという効果がある。
また、実施の形態１に係るモータ制御装置においては、積分項に自動的に軸ずれ角が格納する形になるので、その値をメモリ等に保持しておき補正することができるので、一旦取り付けたエンコーダを取り付けなおさなくとも良く、作業性がよくなるという効果がある。
また、実施の形態１に係るモータ制御装置においては、モータ定数を利用しなくても初期磁極位置を推定できるので、モータ定数誤差の影響を受けないという効果がある。
また、実施の形態１に係るモータ制御装置においては、一般的なサーボ制御ループに軸ずれ検出部を追加しただけの構成でよく、ソフトウェア負荷が非常に小さくてすむという効果がある。
また、実施の形態１に係るモータ制御装置における軸ずれ検出部は、割り算およびアークサインを利用せず、掛け算と積分器のみという単純な構成としたので、演算負荷が軽減され、極めて短時間でリアルタイムに精度よく補正ができるという効果がある。さらに、割り算で直接値を求めるのではなく適応的に検出を行うので、精度が高い軸ずれ検出ができるという効果がある。
また、実施の形態１に係るモータ制御装置における軸ずれ検出では、速度フィードバックに基づく変数（機械的な特性）を利用でき、モータの電気的突極性を利用しないので、電流検出ノイズの影響を受けず精度の高い検出ができるという効果があり、表面磁石モータなどの非突極性モータでも利用することができる。
また、実施の形態１に係るモータ制御装置における軸ずれ検出部は、実電流を使用せず、電流指令を使用するようにしたので、電流検出ノイズの影響を受けない精度のよい検出ができるという効果がある。
また、実施の形態１に係るモータ制御装置における軸ずれ検出部は、第３図に示すように、ｄ軸電流指令ｉｄｃ＊とｑ軸電流指令ｉｑｃ＊（または、トルク電流誤差ｉｑｍ）というほぼ位相が一致（同相もしくは逆相）しているデータを使用するようにしたので、ピーク値や変化率を検出したり、またある位相のタイミングで検出するなどの工夫が不要であり、任意タイミングの演算でリアルタイムに検出または補正することができるという効果がある。
ところで、実施の形態１では、軸ずれ検出用ｄ軸信号ｉｄｈとｑ軸電流変動ｉｑｈとの積である適応入力（ｉｄｈ×ｉｑｈ）を使用した例で説明したが、ｑ軸電流変動ｉｑｈのみを使用した場合には、軸ずれ検出用ｄ軸信号ｉｄｈまたはｑ軸電流変動ｉｑｈの符号に応じて積分ゲインＫを変更する。
また、第２図で示した軸ずれ検出部の構成例では、ｄ軸電流指令ｉｄｃ＊大の場合に、積分入力大となるが、これは入力信号大ほど適応ゲイン大であることと等価であり、精度及び収束速度が向上することになる。
ところで、上記説明では、軸ずれ検出部の構成として積分補償器を使用した例について述べたが、比例積分補償器等を用いれば初期応答が改善されることは言うまでもない。
実施の形態２．
次に、第４図により、実施の形態２に係るモータ制御装置における軸ずれ検出部１１ｂの処理動作について説明する。第４図において、１０１、１０２、１０４、１０５は第２図と同様であり、その説明を省略する。第４図に示す軸ずれ検出部１１ｂは、第２図に示した軸ずれ検出部１１ａにおける入力フィルタ１０１、１０２と適応入力演算部１０３ａとの間に第１の符号検出器としての符号検出器符号検出器１０６、第２の符号検出器としての符号検出器１０７を挿入した構成である。
入力フィルタ１０１、１０２でフィルタ処理を行った軸ずれ検出用ｄ軸信号ｉｄｈと軸ずれ検出用ｑ軸信号ｉｑｈとを入力し、符号検出器１０６、１０７で符号を検出し、符号付きの軸ずれ検出用ｄ軸信号ｓｉｇｎ（ｉｄｈ）、符号付きの軸ずれ検出用ｑ軸信号ｓｉｇｎ（ｉｑｈ）として適応入力演算部１０３ｂに出力する。適応入力演算部１０３ｂで、符号付きの軸ずれ検出用ｄ軸信号ｓｉｇｎ（ｉｄｈ）と符号付きの軸ずれ検出用ｑ軸信号ｓｉｇｎ（ｉｑｈ）とを乗算して符号付きの適応入力（ｉｄｈ×ｉｑｈ）を演算する。次に、ゲイン部１０４で、符号付きの適応入力（ｉｄｈ×ｉｑｈ）にゲインを掛けて積分入力を生成し、積分器１０５はその値を積分して軸ずれ角推定値△θ＾を出力する。
実施の形態１に係るモータ制御装置における軸ずれ検出部１１ａの適応入力演算部１０３ａでは、入力フィルタ１０１、１０２でフィルタ処理を行った軸ずれ検出用ｄ軸信号ｉｄｈと軸ずれ検出用ｑ軸信号ｉｑｈとを乗算して適応入力（ｉｄｈ×ｉｑｈ）を演算したのに対し、実施の形態２に係るモータ制御装置における軸ずれ検出部１１ｂの適応入力演算部１０３ｂでは、符号検出器１０６、１０７の出力である符号付きの軸ずれ検出用ｄ軸信号ｓｉｇｎ（ｉｄｈ）と符号付きの軸ずれ検出用ｑ軸信号ｓｉｇｎ（ｉｑｈ）とを乗算するようにしたものであり、動作原理は同一である。
上記の第４図では、軸ずれ検出用ｄ軸信号ｉｄｈと軸ずれ検出用ｑ軸信号ｉｑｈとの両者の符号を取った例で説明したが、どちらか一方の符号を取った場合には、収束特性が異なるが同様の動作を行うことができる。
実施の形態２に係る軸ずれ検出部は、入力フィルタ１０１、１０２と適応入力演算部１０３ａとの間に符号検出器１０６、１０７を挿入する構成としたので、後ろの演算負荷を軽減することができるという効果がある。また、符号を用いるようにしたので、パルス状の外乱に強くなるという効果もある。
ところで、上記説明では、積分補償器を使用した例について述べたが、比例積分補償器等を用いれば初期応答が改善されることは言うまでもない。
実施の形態３．
次に、第５図により、実施の形態３に係るモータ制御装置における軸ずれ検出部１１ｃの処理動作について説明する。
入力フィルタ１０１、１０２で、軸ずれ検出部１１ｃに入力されるｄ軸電流指令ｉｄｃ＊とｑ軸電流指令ｉｑｃ＊（または、トルク電流誤差ｉｑｍ）とに対してフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｄ軸信号ｉｄｈと軸ずれ検出用ｑ軸信号ｉｑｈとを出力する。
推定出力演算部１０８は、入力フィルタ１０１でフィルタ処理を行った軸ずれ検出用ｄ軸信号ｉｄｈと後述の軸ずれ角推定値△θ＾とを乗算し、推定出力（ｉｄｈ×△θ＾）を出力する。また、軸ずれ誤差演算部１０９は、入力フィルタ１０２でフィルタ処理を行った軸ずれ検出用ｑ軸信号ｉｑｈと推定出力演算部１０８から出力された推定出力（ｉｄｈ×△θ＾）との差を取って軸ずれ誤差を出力する。また、可変ゲイン部１１０は、軸ずれ誤差演算部１０９から出力された軸ずれ誤差にゲインを掛けて積分入力を出力し、積分器１１１は可変ゲイン部１１０から出力された積分入力を積分して軸ずれ角推定値△θ＾を得る。
上記を離散時間の漸化式で表現すると下式（５）となる。可変ゲインＧは固定ゲインまたは下式（６）を用いる。下式（５）、（６）は固定トレース法と呼ばれる統計的手法を利用したものである。また、Ｐ０は係数である。
△θ＾［ｋ］＝△θ＾［ｋ−１］
＋Ｇ［ｋ］（ｉｑｈ［ｋ］−ｉｄｈ［ｋ］・△θ＾［ｋ−１］）・・・（５）
Ｇ［ｋ］＝Ｐ０・ｉｑｈ［ｋ］・・・（６）
実施の形態３に係る軸ずれ検出部は、軸ずれ検出において割り算を使用せず、統計的手法を用いたので、ノイズの影響を抑えることができ、精度のよい軸ずれ検出ができるという効果がある。さらに、リアルタイム補正を行いながら検出することが可能であり、また補正せずに軸ずれ角の検出のみを行うことも可能となるので、適用可能範囲が広がるという効果もある。
ところで、上記説明では、積分補償器を使用した例について述べたが、比例積分補償器等を用いれば初期応答が改善されることは言うまでもない。
実施の形態４．
次に、第６図により、実施の形態４に係るモータ制御装置における軸ずれ検出部１１ｄの処理動作について説明する。第６図は、第２図に示した軸ずれ検出部１１ａにおける入力フィルタ１０１の後段に可変ゲイン演算部１１２を設け、ゲイン１０４を省略した構成である。
第６図において、第１の入力フィルタとしての入力フィルタ１０１で、軸ずれ検出部１１ａに入力されるｄ軸電流指令ｉｄｃ＊に対してフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｄ軸信号ｉｄｈを出力する。可変ゲイン演算部１１２では、関数Ｇ（ｉｄｈ）またはテーブルにより入力フィルタ１０１から出力された軸ずれ検出用ｄ軸信号ｉｄｈから関数Ｇ（ｉｄｈ）を演算する。また、第２の入力フィルタとしての入力フィルタ１０２で、軸ずれ検出部１１ａに入力されるｑ軸電流指令ｉｑｃ＊（または、トルク電流誤差ｉｑｍ）に対してフィルタ処理を行い、軸ずれ検出用ｑ軸信号ｉｑｈを出力する。入力フィルタ１０１、１０２のフィルタ特性は基本的には共通であり、軸ずれ検出に利用する周波数成分を抜き出すバンドパスフィルタなどが選択される。
次に、適応入力演算部１１３で、関数Ｇ（ｉｄｈ）と軸ずれ検出用ｑ軸信号ｉｑｈとを乗算して適応入力（Ｇ（ｉｄｈ）×ｉｑｈ）を演算する。次に、積分器１１４はその値を積分して軸ずれ角推定値△θ＾を出力する。実施の形態４においては、関数の作り方によって精度、収束速度を容易に向上させることができるという効果がある。例えば、収束を早くさせたい場合には、例えば図（ｂ）に示す関数を使用して、ｉｄｈが大きいところでゲインをより大きくさせることにより、感度が増すようにして、収束を早くすることができる。
実施の形態４の軸ずれ検出部１１ｄにおいて、関数Ｇ（ｉｄｈ）部１１２における関数をＧ（ｉｄｈ）＝Ｋ×ｉｄｈとすると、第２図と同等の構成になる。
また、関数をＧ（ｉｄｈ）＝ｓｉｇｎ（ｉｄｈ）とすると、第４図においてｓｉｇｎ１０７を省略した構成と同等になる。
実施の形態５．
第７図により、この発明の実施の形態５に係るモータ制御装置の処理動作について説明する。第７図において、１〜１０、１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）、１２は第１図と同様であり、その説明を省略する。第７図は、実施の形態１に係るモータ制御装置の構成を示した第１図に、位置制御部１３を追加し、位置制御を行えるようにしたものである。
位置制御部１３は、位置指令θｍ＊と実検出位置θｍとを入力し、検出位置が位置指令に追従するようにＰ制御等を利用して位置制御を行い，速度指令ｗｍ＊を、速度制御部１に出力する。
実施の形態５に係るモータ制御装置では、通常の位置制御動作を行いながら軸ずれの検出ができるという効果がある。
また、実施の形態５に係るモータ制御装置では位置ループを組むことにより、軸ずれ検出または補正後の最終的な絶対位置がずれる心配がないので、初期絶対位置を確保しながら補正したい場合など、初期位置から移動させたくない用途に使用できる。
また、実施の形態５に係るモータ制御装置では、絶対位置および位置指令に対する偏差を観測できるので、例えば偏差過大時にアラームでストップさせるとか、偏差の大きさに応じて重畳信号を変更するとかの対応ができる。
実施の形態６．
第８図により、この発明の実施の形態６に係るモータ制御装置の処理動作について説明する。第８図において、２〜１０、１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）、１２は第１図と同様であり、その説明を省略する。第７図は、速度指令がなくトルク制御モードで使用している場合など速度制御ができない場合に使用する一例で、ｑ軸電流指令ｉｑｃ＊０を使用するようにしたものである。
トルク電流誤差演算部１４は、速度演算部７から出力される実速度ｗｍとｑ軸電流指令ｉｑｃ＊０とを入力し、例えば下式（７）の処理をする観測器を用いて、実際にモータで発生しているトルク電流誤差ｉｑｍを推定する。
ｉｑｍ  ＝（ωｃ／（ｓ＋ωｃ））・（ｉｑｃ＊０−Ｊ／Ｋｔ・ｓωｍ）・・・（７）
ここで、ｓは微分演算子、ωｃは観測器の帯域である。
ただし、上式（７）のωｃ／（ｓ＋ωｃ）は軸ずれ検出部の入力フィルタ部と組み合わせて簡略化することも可能である。
実施の形態５に係るモータ制御装置においては、トルク指令としてのｑ軸電流指令ｉｑｃ＊０は零である必要がないので、トルク指令が入っている通常動作状態で使用できるという効果がある。
また、ｑ軸電流指令でなくトルク電流誤差の演算値を利用するので、軸ずれ角の絶対値が９０度以上の場合においても、正しく軸ずれ検出ができるという効果がある。
ところで、上記実施の形態６に係るモータ制御装置では検出器を備えた例で説明したが、例えば検出器レスで、別の方法を使って位置または速度の推定を行っているような構成において適用することも可能である。
実施の形態７．
第９図により、この発明の実施の形態７に係るモータ制御装置の処理動作について説明する。第９図は第８図に速度制御部１を追加して速度制御系を構成し、速度制御動作を行いながら軸ずれ検出を行うことができるようにしたもので、第９図において、２〜１０、１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）、１２、１４は第８図と同様であり、その説明を省略する。
また、第９図は、実施の形態１に係るモータ制御装置の構成を示した第１図に、トルク電流誤差演算部１４を追加し、軸ずれ検出部１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）では、トルク電流誤差演算部１４で推定したトルク電流誤差ｉｑｍとｄ軸電流指令生成部１０から出力されるｄ軸電流指令ｉｄｃ＊とを入力し、軸ずれ角推定値△θ＾を出力するようにしたものである。
トルク電流誤差演算部１４は、速度演算部７から出力される実速度ｗｍと速度制御部１から出力されるｑ軸電流指令ｉｑｃ＊とを入力し、例えば下式（８）の処理をする観測器を用いて、実際にモータで発生しているトルク電流誤差ｉｑｍを推定する。
ｉｑｍ  ＝（ωｃ／（ｓ＋ωｃ））・（ｉｑｃ＊−Ｊ／Ｋｔ・ｓωｍ）・・・（８）
ここで、ｓは微分演算子、ωｃは観測器の帯域である。
ただし、上式（７）のωｃ／（ｓ＋ωｃ）は軸ずれ検出部の入力フィルタ部と組み合わせて簡略化することも可能である。
実施の形態１および実施の形態５に係るモータ制御装置の軸ずれ検出部１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）では、速度制御部１から出力されるｑ軸電流指令ｉｑｃ＊とｄ軸電流指令生成部１０から出力されるｄ軸電流指令ｉｄｃ＊とを入力し、軸ずれ角推定値△θ＾を出力するようにしたものであるが、実施の形態７に係るモータ制御装置の軸ずれ検出部１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）では、ｑ軸電流指令ｉｑｃ＊を直接使用せず、速度演算部７から出力される実速度ｗｍと速度制御部１から出力されるｑ軸電流指令ｉｑｃ＊とから推定したトルク電流誤差ｉｑｍとｄ軸電流指令生成部１０から出力されるｄ軸電流指令ｉｄｃ＊とを入力し、軸ずれ角推定値△θ＾を出力するようにしたものである
実施の形態７に係るモータ制御装置においては、実速度に基づいて実モータのトルク電流誤差を演算してそれを用いて軸ずれ検出を行うようにしたので、速度制御応答が上げられず速度制御帯域が低い場合にも軸ずれ検出が可能となる。
また、ｑ軸電流指令でなくトルク電流誤差の演算値を利用するので、軸ずれ角の絶対値が９０度以上の場合においても正しく軸ずれ検出が可能となる。
実施の形態８．
第１０図により、この発明の実施の形態７に係るモータ制御装置の処理動作について説明する。第１０８図において、２〜９は第８図と同様であり、その説明を省略する。
実施の形態８に係るモータ制御装置におけるモータ制御の軸ずれ検出においては、制御をトルク制御モードに切り替え、ｑ軸電流指令を零に設定し、ｄ軸電流指令に正弦波または三角波を印加する。
軸ずれ検出部１５では、ｄ軸電流指令生成部１０から出力されたｄ軸電流指令ｉｄｃ＊と速度演算部７から出力された実速度ｗｍとから軸ずれ角推定値△θ＾を推定し、表示部１６およびメモリ１７に出力する。表示部１６は、軸ずれ角推定値△θ＾を７セグメント等により表示する。
また、軸ずれ補正部１８は、メモリ１７に格納された軸ずれ角推定値△θ＾と実検出位置θｍとを入力して、補正後の位置θｍ’を出力する。
実施の形態８に係るモータ制御装置においては、推定した軸ずれ角推定値△θ＾を表示部１６に表示するとともに、推定した軸ずれ角推定値△θ＾をメモリ１７に格納し、実検出位置θｍに毎回加算することにより、軸ずれを抑制するようにしたので、エンコーダを取り付けなおした後、再び軸ずれ角を推定するという一連の作業を省けるという効果がある。
また、上記実施の形態１〜８において、重畳信号として交流成分を利用すれば、静止摩擦や粘性摩擦や重力トルクなどのアンバランス負荷などによる低周波外乱の影響を除去することができ、軸ずれ検出精度が向上するという効果がある。また、交流成分を運転周波数やコギングトルク周波数成分と離れた周波数に設定することにより、それらの影響を排除できるという効果がある。また、交流成分を複数周波数成分にすることにより、交流成分の周波数範囲と運転周波数やコギングトルク周波数成分の範囲が重なる場合でも、その影響を受けにくくすることができるという効果がある。
また、上記実施の形態１〜８においては、ｄｑ軸電流の次元で計算した例について述べたが、トルクの次元に直して計算しても同様の効果が得られる。
また、上記実施の形態１〜８においては、ｄ軸電流指令に重畳信号を印加した例について述べたが、ｄ軸実電流やｄ軸電圧に印加してもよい。
また、重畳信号として直流成分や複数周波数成分を含むことにより、ロバスト性を高めることも可能である。また、位置変動や速度変動の大きさ、軸ずれ角の大きさに応じて、重畳信号の周波数や大きさを変更するようにしてもよい。
また、上記実施の形態１〜８においては、軸ずれ検出においてｑ軸電流指令ｉｑｃ＊またはトルク電流変動ｉｑｍを利用した例について述べたが、これらは速度フィードバックに基づく諸量であればよいので、条件によってはそれらの代わりに、速度偏差△ωｍやｑ軸電流指令の比例項もしくは積分項を利用しても同様の動作が得られることはいうまでもない。
上記モータ制御装置の制御対象である同期モータとしては、リニアモータ／回転型モータ等いずれの形式も使用可能である。
【産業上の利用可能性】  以上のように、本発明のモータ制御装置においては、同期モータの軸ずれを精度よく検出できるので、同期モータをベクトル制御する用途に適している。
【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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