(57)【要約】【課題】移動方向反転時の追従遅れに対し、制御系の安定性を損なうことなく、少ない補償パラメータで効果的に補償を行い、かつ、摺動抵抗変化などの経年変化に適応して、都度補償を最適化することができる位置制御装置を提供する。【解決手段】補償関数構成器２１において、可動部の移動方向反転に要した移動距離と可動部に作用する摺動抵抗から相関係数を算出し、補償量出力器２２において、上記相関係数と移動方向反転時のフィードバックトルクから可動部が移動を開始するまでに要する位置指令値上の移動距離を算出し、移動方向反転後の移動距離が、上記移動を開始するまでに要する移動距離に達するまでの間、トルク補償量を上記移動方向反転後の移動距離に従って増加させる。【選択図】図１
2016042347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位装置からの位置指令値に従ってサーボモータを駆動し、可動部の位置を制御する位置制御装置であって、
少なくとも前記位置指令値に基づいて速度指令値を出力する速度指令出力部と、
前記速度指令値と前記可動部の速度検出値との偏差を比例積分増幅した値とトルク補償量とに基づいてフィードバックトルクを出力するフィードバックトルク出力部と、
前記位置指令値および前記可動部のイナーシャに基づいて、フィードフォワードトルクを出力するフィードフォワードトルク出力部と、
前記フィードバックトルクおよびフィードフォワードトルクに基づいてトルク指令値を出力するトルク指令値出力部と、
前記トルク指令値に応じて前記サーボモータを駆動するモータ駆動部と、
前記可動部に作用する摺動抵抗と、前記可動部に対して移動方向反転指令がなされてから前記可動部が実際に反転して移動開始するまでの位置指令値上での移動距離と、の関係を表す相関情報を算出する相関情報構成器と、
前記相関情報と前記位置指令値の移動方向反転時の前記フィードバックトルクとから、前記位置指令値に応じた前記トルク補償量を随時算出する補償量出力器と、
を備える、ことを特徴とする位置制御装置。
【請求項２】
上位装置からの位置指令値に従ってサーボモータを駆動し、可動部の位置を制御する位置制御装置であって、
少なくとも前記位置指令値に基づいて速度指令値を出力する速度指令出力部と、
前記速度指令値と前記可動部の速度検出値との偏差を比例積分増幅した値とトルク補償量とに基づいてフィードバックトルクを出力するフィードバックトルク出力部と、
前記位置指令値および前記可動部のイナーシャに基づいて、フィードフォワードトルクを出力するフィードフォワードトルク出力部と、
前記出力部と、前記フィードバックトルクおよびフィードフォワードトルクに基づいてトルク指令値を出力するトルク指令値出力部と、
前記トルク指令値に応じて前記サーボモータを駆動するモータ駆動部と、
前記可動部に作用する摺動抵抗と、前記可動部に対して移動方向反転指令がなされてから前記可動部が実際に反転して移動開始するまでの位置指令値上での移動距離と、駆動加速度と、の関係を表す相関情報を算出する相関情報構成器と、
前記相関情報と前記位置指令値の移動方向反転時の前記フィードバックトルクとから、前記位置指令値に応じた前記トルク補償量を随時算出する補償量出力器と、
を備える、ことを特徴とする位置制御装置。
【請求項３】
上位装置からの位置指令値に従ってサーボモータを駆動し、可動部の位置を制御する位置制御装置であって、
少なくとも前記位置指令値と速度補償量に基づいて速度指令値を出力する速度指令出力部と、
前記速度指令値と前記可動部の速度検出値との偏差を比例積分増幅してフィードバックトルクとして出力するフィードバックトルク出力部と、
前記位置指令値および前記可動部のイナーシャに基づいて、フィードフォワードトルクを出力するフィードフォワードトルク出力部と、
前記フィードバックトルクおよびフィードフォワードトルクに基づいてトルク指令値を出力するトルク指令値出力部と、
前記トルク指令値に応じて前記サーボモータを駆動するモータ駆動部と、
前記可動部に作用する摺動抵抗と、前記可動部に対して移動方向反転指令がなされてから前記可動部が実際に反転して移動開始するまでの位置指令値上での移動距離と、の関係を表す相関情報を算出する相関情報構成器と、
前記相関情報と前記位置指令値の移動方向反転時の前記フィードバックトルクとから、前記位置指令値に応じた前記トルク補償量を随時算出する補償量出力器と、
前記フィードバックトルク出力部の逆伝達特性を備え、前記トルク補償量を前記速度補償量に換算して出力する低域遮断フィルタと、
を備える、ことを特徴とする位置制御装置。
【請求項４】
上位装置からの位置指令値に従ってサーボモータを駆動し、可動部の位置を制御する位置制御装置であって、
少なくとも前記位置指令値と速度補償量に基づいて速度指令値を出力する速度指令出力部と、
前記速度指令値と前記可動部の速度検出値との偏差を比例積分増幅してフィードバックトルクとして出力するフィードバックトルク出力部と、
前記位置指令値および前記可動部のイナーシャに基づいて、フィードフォワードトルクを出力するフィードフォワードトルク出力部と、
前記フィードバックトルクおよびフィードフォワードトルクに基づいてトルク指令値を出力するトルク指令値出力部と、
前記トルク指令値に応じて前記サーボモータを駆動するモータ駆動部と、
前記可動部に作用する摺動抵抗と、前記可動部に対して移動方向反転指令がなされてから前記可動部が実際に反転して移動開始するまでの位置指令値上での移動距離と、駆動加速度と、の関係を表す相関情報を算出する相関情報構成器と、
前記相関情報と前記位置指令値の移動方向反転時の前記フィードバックトルクと駆動加速度とから、前記位置指令値に応じた前記トルク補償量を随時算出する補償量出力器と、
前記フィードバックトルク出力部の逆伝達特性を備え、前記トルク補償量を前記速度補償量に換算して出力する低域遮断フィルタと、
を備える、ことを特徴とする位置制御装置。
【請求項５】
請求項１または３に記載の位置制御装置であって、
相関情報構成器は、前記可動部に作用する摺動抵抗と、前記移動開始するまでの位置指令値上での移動距離と、の比例係数を相関情報として出力し、
前記補償量出力器は、前記比例係数と前記移動方向反転指令がなされた時点でのフィードバックトルクとに基づいて前記可動部に対して移動方向反転指令がなされてから前記可動部が実際に反転して移動開始するまでの位置指令値上での移動距離を予測移動距離として算出し、前記移動方向反転指令がなされてからの位置指令値上での移動距離である現移動距離が前記予測移動距離に達するまで、前記比例係数と現移動距離とに基づいて、前記現移動距離の増加に従い増加するトルク補償量を出力する、
ことを特徴とする位置制御装置。
【請求項６】
請求項２または４に記載の位置制御装置であって、
相関情報構成器は、前記可動部に作用する摺動抵抗と、前記移動開始するまでの位置指令値上での移動距離と、駆動加速度と、の比例係数を相関情報として出力し、
前記補償量出力器は、前記比例係数と前記移動方向反転指令がなされた時点でのフィードバックトルクとに基づいて前記可動部に対して移動方向反転指令がなされてから前記可動部が実際に反転して移動開始するまでの位置指令値上での移動距離を予測移動距離として算出し、前記移動方向反転指令がなされてからの位置指令値上での移動距離である現移動距離が前記予測移動距離に達するまで、前記比例係数と現移動距離とに基づいて、前記現移動距離の増加に従い増加するトルク補償量を出力する、
ことを特徴とする位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械等における送り軸の位置制御装置、特に移動方向反転時の追従遅れを補償する位置制御装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の送り軸の移動方向が反転する際、摩擦の作用方向が反転することに伴いトルク応答の遅れが生じ、これが、位置指令に対する追従遅れとして観測される。従来から、この追従遅れを小さくするために以下の試みがなされている。
【０００３】
図１２は、従来の位置制御装置の一例を示すブロック図である。図１２において、減算器１は上位装置（図示しない）から指令された位置指令値Ｐｃと、対象プラント１２内のモータあるいは被駆動体に取り付けられた位置検出器の位置検出値Ｐｄとの差分から位置偏差Ｐｄｉｆを算出する。算出された位置偏差Ｐｄｉｆは、速度指令演算器（比例ゲインＫｐ）２で比例増幅された後、位置指令値Ｐｃを微分器３で微分して得られる速度フィードフォワードＶｆｆが、加算器４によって加算され、速度指令値Ｖｃとなる。次に、速度指令値Ｖｃは、位置検出値Ｐｄを微分して得られる、あるいは対象プラント１２内に取り付けられた速度検出器から直接得られる速度検出値Ｖｄとの差分を減算器５で演算した後、トルク指令演算器（比例ゲインＰｖ）６とトルク指令演算器（積分ゲインＩｖ）７でそれぞれ比例増幅、積分増幅され、加算器８で加算され、フィードバックトルクＴｆｂとなる。さらに、フィードバックトルクＴｆｂは、速度フィードフォワードＶｆｆを微分器９で微分した後、対象プラント１２における可動部のモータ軸換算イナーシャ１０を乗じて算出されるトルクフィードフォワードＴｆｆと加算器１１で加算され、トルク指令値Ｔｃとなる。対象プラント１２は、トルク指令値Ｔｃに相当するトルクを、対象プラント１２内のモータで発生し、例えばボールねじを介して、対象プラント１２内に配置された被駆動体を駆動する。
【０００４】
次に、移動方向反転時のトルク応答の遅れについて説明する。被駆動体を一方向に駆動する際、主に２種類のトルクが必要であり、１つは被駆動体を加減速するためのトルク、もう１つは摩擦など摺動抵抗に逆らって動くためのトルクである。図１２において、前者は運動方程式に基づき、トルクフィードフォワードＴｆｆで補われ、後者は位置指令値Ｐｃに対する位置検出値Ｐｄの追従遅れ、または速度指令値Ｖｃに対する速度検出値Ｖｄの追従遅れとして検出され、フィードバックトルクＴｆｂで補われる。特に被駆動体が指令に追従して移動している状態では、速度指令値Ｖｃと速度検出値Ｖｄがほぼ等しい状態となり、摺動抵抗に逆らって動くためのトルクは、トルク指令演算器（積分ゲインＩｖ）７の出力によって補われることとなる。
【０００５】
ここで、被駆動体に対し移動方向が反転するような指令がなされた場合、被駆動体の移動方向が反転すると同時に、被駆動体に作用する摺動抵抗の極性も反転する。したがって、移動方向反転後、摺動抵抗に逆らって動くためのトルクの極性も反転し、トルク指令演算器（積分ゲインＩｖ）７の出力の極性も反転する。ここで、移動方向反転時にトルク指令演算器（積分ゲインＩｖ）７の出力が、速やかに反転できれば、位置偏差Ｐｄｉｆを小さくすることができる。図１２に示した従来技術では、補償切替部５１が移動方向の反転を検出すると、積分ゲインＩｖを大きくし、トルク指令演算器（積分ゲインＩｖ）７の出力の速やかな反転を実現している。このように移動方向の反転を検出して、積分ゲインＩｖを変更する補償切替部は、特許文献１等に開示されている。
【０００６】
また、特許文献１では、円弧駆動時の接線方向の速度（駆動加速度）によって異なる補償を実現するべく、積分ゲインＩｖの増加量を図１３のように定めている。図１３において、円弧指令速度が大きい場合は移動方向反転後、目標となる補償終了移動距離に到達するまでの時間が短いため、積分ゲインＩｖの増加量を小さくでき、反対に、円弧指令速度が小さい場合は、目標となる補償終了移動距離に到達するまでの時間が長いため、積分ゲインＩｖの増加量を大きくすることができる。このようにして、種々の円弧駆動速度に対して、速やかにトルク指令演算器（積分ゲインＩｖ）７の出力が反転するように補償を実現している。
【０００７】
一方、特許文献２では、形状誤差補償等の機能の有無や円弧駆動速度に応じた補償パターンを記憶し、加工条件に応じて補償パターンを切り替えることで、種々の加工条件に対する補償を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３０４１５５号公報
【特許文献２】特開平０８−０９９２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図１２に示した従来の位置制御装置では、積分ゲインＩｖを大きくすることによってフィードバックトルクＴｆｂの速やかな反転を実現しているため、移動方向反転時に制御系の安定性を損なう恐れがある。反対に、移動方向反転時に積分ゲインＩｖを大きくすることを想定して、通常駆動時の積分ゲインＩｖをあらかじめ小さくしておくことも可能であるが、これは通常駆動時のゲインマージンを過度に確保し、指令追従特性などの制御性能を低下させることにつながる。また、積分ゲインＩｖの増加量を方向反転後の移動距離によって規定しているため、例えば経年変化等で被駆動体を案内する滑りガイドの摺動面が馴染み、摺動抵抗が低下した場合でも、摺動抵抗が高い状態と同じ補償が適用されるため、過補償となり、オーバーシュートなどの行き過ぎを生じたり、場合によっては被駆動体の応答が振動的になったりするといった課題がある。
【００１０】
また、特許文献２の位置制御装置では、加工条件ごとに補償パターンを記憶する必要があるため、任意の加工条件に対応するためには、膨大な記憶容量を必要とする。また、補償パターンの設定に際しても各加工条件での設定が必要となるため、多くの時間と労力を費やし、更に、経年変化が発生した場合には再度設定をし直さなければならないといった課題がある。
【００１１】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、移動方向反転時の追従遅れに対し、制御系の安定性を損なうことなく、少ない補償パラメータで効果的に補償を行い、かつ、摺動抵抗変化などの経年変化に適応して、都度補償を最適化することができる位置制御装置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】
【００１２】
本発明の位置制御装置は、上位装置からの位置指令値に従ってサーボモータを駆動し、可動部の位置を制御する位置制御装置であって、少なくとも前記位置指令値に基づいて速度指令値を出力する速度指令出力部と、前記速度指令値と前記可動部の速度検出値との偏差を比例積分増幅した値とトルク補償量とに基づいてフィードバックトルクを出力するフィードバックトルク出力部と、前記位置指令値および前記可動部のイナーシャとに基づいて、フィードフォワードトルクを出力するフィードフォワードトルク出力部と、前記フィードバックトルクおよびフィードフォワードトルクに基づいてトルク指令値を出力するトルク指令値出力部と、前記トルク指令値に応じて前記サーボモータを駆動するモータ駆動部と、前記可動部に作用する摺動抵抗と、前記可動部に対して移動方向反転指令がなされてから前記可動部が実際に反転して移動開始するまでの位置指令値上での移動距離と、の関係を表す相関情報を算出する相関情報構成器と、前記相関情報と前記位置指令値の移動方向反転時の前記フィードバックトルクとから、前記位置指令値に応じた前記トルク補償量を随時算出する補償量出力器と、を備える、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明の位置制御装置は、上位装置からの位置指令値に従ってサーボモータを駆動し、可動部の位置を制御する位置制御装置であって、少なくとも前記位置指令値に基づいて速度指令値を出力する速度指令出力部と、前記速度指令値と前記可動部の速度検出値との偏差を比例積分増幅した値とトルク補償量とに基づいてフィードバックトルクを出力するフィードバックトルク出力部と、前記位置指令値および前記可動部のイナーシャとに基づいて、フィードフォワードトルクを出力するフィードフォワードトルク出力部と、前記フィードバックトルクおよびフィードフォワードトルクに基づいてトルク指令値を出力するトルク指令値出力部と、前記トルク指令値に応じて前記サーボモータを駆動するモータ駆動部と、前記可動部に作用する摺動抵抗と、前記可動部に対して移動方向反転指令がなされてから前記可動部が実際に反転して移動開始するまでの位置指令値上での移動距離と、駆動加速度と、の関係を表す相関情報を算出する相関情報構成器と、前記相関情報と前記位置指令値の移動方向反転時の前記フィードバックトルクとから、前記位置指令値に応じた前記トルク補償量を随時算出する補償量出力器と、を備える、ことを特徴とする。
【００１４】
他の本発明の位置制御装置は、上位装置からの位置指令値に従ってサーボモータを駆動し、可動部の位置を制御する位置制御装置であって、少なくとも前記位置指令値と速度補償量に基づいて速度指令値を出力する速度指令出力部と、前記速度指令値と前記可動部の速度検出値との偏差を比例積分増幅してフィードバックトルクとして出力するフィードバックトルク出力部と、前記位置指令値および前記可動部のイナーシャとに基づいて、フィードフォワードトルクを出力するフィードフォワードトルク出力部と、前記フィードバックトルクおよびフィードフォワードトルクに基づいてトルク指令値を出力するトルク指令値出力部と、前記トルク指令値に応じて前記サーボモータを駆動するモータ駆動部と、前記可動部に作用する摺動抵抗と、前記可動部に対して移動方向反転指令がなされてから前記可動部が実際に反転して移動開始するまでの位置指令値上での移動距離と、の関係を表す相関情報を算出する相関情報構成器と、前記相関情報と前記位置指令値の移動方向反転時の前記フィードバックトルクとから、前記位置指令値に応じた前記トルク補償量を随時算出する補償量出力器と、前記フィードバックトルク出力部の逆伝達特性を備え、前記トルク補償量を前記速度補償量に換算して出力する低域遮断フィルタと、を備える、ことを特徴とする。
【００１５】
他の本発明の位置制御装置は、上位装置からの位置指令値に従ってサーボモータを駆動し、可動部の位置を制御する位置制御装置であって、少なくとも前記位置指令値と速度補償量に基づいて速度指令値を出力する速度指令出力部と、前記速度指令値と前記可動部の速度検出値との偏差を比例積分増幅してフィードバックトルクとして出力するフィードバックトルク出力部と、前記位置指令値および前記可動部のイナーシャに基づいて、フィードフォワードトルクを出力するフィードフォワードトルク出力部と、前記フィードバックトルクおよびフィードフォワードトルクに基づいてトルク指令値を出力するトルク指令値出力部と、前記トルク指令値に応じて前記サーボモータを駆動するモータ駆動部と、前記可動部に作用する摺動抵抗と、前記可動部に対して移動方向反転指令がなされてから前記可動部が実際に反転して移動開始するまでの位置指令値上での移動距離と、駆動加速度と、の関係を表す相関情報を算出する相関情報構成器と、前記相関情報と前記位置指令値の移動方向反転時の前記フィードバックトルクと駆動加速度とから、前記位置指令値に応じた前記トルク補償量を随時算出する補償量出力器と、前記フィードバックトルク出力部の逆伝達特性を備え、前記トルク補償量を前記速度補償量に換算して出力する低域遮断フィルタと、を備える、ことを特徴とする。
【００１６】
これらの位置制御装置においては、相関情報構成器は、前記可動部に作用する摺動抵抗と、前記移動開始するまでの位置指令値上での移動距離と、の比例係数を相関情報として出力し、前記補償量出力器は、前記比例係数と前記移動方向反転指令がなされた時点でのフィードバックトルクとに基づいて前記可動部に対して移動方向反転指令がなされてから前記可動部が実際に反転して移動開始するまでの位置指令値上での移動距離を予測移動距離として算出し、前記移動方向反転指令がなされてからの位置指令値上での移動距離である現移動距離が前記予測移動距離に達するまで、前記比例係数と現移動距離とに基づいて、前記現移動距離の増加に従い増加するトルク補償量を出力する、ことが望ましい。
【００１７】
また、これらの位置制御装置においては、相関情報構成器は、前記可動部に作用する摺動抵抗と、前記移動開始するまでの位置指令値上での移動距離と、駆動加速度と、の比例係数を相関情報として出力し、前記補償量出力器は、前記比例係数と前記移動方向反転指令がなされた時点でのフィードバックトルクとに基づいて前記可動部に対して移動方向反転指令がなされてから前記可動部が実際に反転して移動開始するまでの位置指令値上での移動距離を予測移動距離として算出し、前記移動方向反転指令がなされてからの位置指令値上での移動距離である現移動距離が前記予測移動距離に達するまで、前記比例係数と現移動距離とに基づいて、前記現移動距離の増加に従い増加するトルク補償量を出力する、ことが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による位置制御装置によれば、移動方向反転時の追従遅れに対し、制御系の安定性を損なうことなく、少ない補償パラメータで効果的に補償を行うことができる。また、摺動抵抗変化などの経年変化に適応して、都度補償を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】補償パラメータ変更時の制御応答の変化を示した図である。
【図３】駆動加速度変更時の制御応答の変化を示した図である。
【図４】摺動抵抗変化時の制御応答の変化を示した図である。
【図５】本発明における相関係数の決定方法を示した図である。
【図６】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図７】フィードバックトルクと摺動抵抗の時間応答を示した図である。
【図８】駆動加速度と相関係数Ｋの増幅率の関係を示した図である。
【図９】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図１０】本発明における補償量の時間応答を示した図である。
【図１１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図１２】従来技術を示すブロック図である。
【図１３】従来技術における補償パラメータの決定方法を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の実施例１に関わる制御ブロックを示した図である。従来例と同一要素には同一符号を付しており説明は省略する。補償関数構成器２１は、可動部に作用する摺動抵抗と、反転指令がなされてから可動部が実際に反転して移動開始するまでの位置指令値上での移動距離と、の関係を表す相関情報として相関係数Ｋを出力する相関情報構成器として機能する。具体的には、補償関数構成器２１は、位置指令値Ｐｃが反転したタイミングを時刻ｔ＝０、フィードバックトルクＴｆｂが摺動抵抗に逆らって動くためのトルクを出力し、実際に可動部が反転移動開始するタイミングを時刻ｔ＝Ｔとした時に、時刻ＴにおけるフィードバックトルクＴｆｂの値Ｔｆｂ（Ｔ）、及び移動方向反転（時刻０）から時刻Ｔまでの間の位置指令値上での移動距離Ｄ（Ｔ）＝Ｐｃ（Ｔ）−Ｐｃ（０）から次回以降の移動方向反転時に使用する相関係数Ｋを算出する。後に詳説するように、Ｔｆｂ（Ｔ）は、可動部に作用する摺動抵抗とみなすことができ、相関係数Ｋは、この摺動抵抗（Ｔｆｂ（Ｔ））と、位置指令値上の移動距離Ｄ（Ｔ）との比例係数である（すなわち、Ｔｆｂ（Ｔ）＝Ｋ×Ｄ（Ｔ）となる）。
【００２２】
一方、補償量出力器２２は、前回（過去）の移動方向反転時に補償関数構成器２１で算出された相関係数Ｋと今回の移動方向反転時（時刻ｔ＝０）のフィードバックトルクＴｆｂの値Ｔｆｂ（０）から、トルク補償パターンを決定し、移動方向反転時からの現時点までの移動距離Ｄ（ｔ）＝Ｐｃ（ｔ）−Ｐｃ（０）に応じたトルク補償量Ｔａｄを出力する。後述するようにトルク補償量Ｔａｄは、位置指令値Ｐｃ（ｔ）（ひいては移動距離Ｄ（ｔ））に応じて変化する変動値であり、Ｔａｄ（ｔ）＝Ｋ×Ｄ（ｔ）である。そして、補償量出力器２２から出力されたトルク補償量Ｔａｄは、加算器２３によって、加算器８の出力と加算され、フィードバックトルクＴｆｂを構成する。
【００２３】
次に、トルク補償量Ｔａｄ算出のためのトルク補償パターンについて説明する。移動方向反転時に補償を行っていない場合、フィードバックトルクＴｆｂ、及び位置偏差Ｐｄｉｆは、図２の実線のような特性を示す。指令速度（速度フィードフォワードＶｆｆ）の極性が負から正に反転すると、被駆動体が一旦停止する。停止後、被駆動体は反対方向に直ちに移動することが好ましいが、反対方向に移動する際に発生する摺動抵抗に逆らうだけのトルクが出力されないため、移動を開始できない状態となる。このとき、位置指令値Ｐｃは反対方向に向かう指令を生成するが、位置検出値Ｐｄは停止したままなので、位置偏差Ｐｄｉｆが徐々に大きくなっていく。これによりフィードバックトルクＴｆｂも反転を開始する。そして、フィードバックトルクＴｆｂが、反対方向に移動する際に発生する摺動抵抗に達すれば、被駆動体、及び位置検出値Ｐｄが動き出し、位置偏差Ｐｄｉｆが減少に転じる。なお、位置偏差Ｐｄｉｆが減少に転じた後は、フィードバックトルクＴｆｂは殆ど変化せず、摺動抵抗に逆らって動くためのトルクを出し続ける。
【００２４】
ここで、仮にトルク指令演算器（積分ゲインＩｖ）７の積分ゲインＩｖを大きくしたときの応答について説明する。積分ゲインＩｖを大きくするにしたがって、図２の破線、更に大きくした場合は一点鎖線で示す特性となる。即ち、積分ゲインＩｖが大きくなると、少ない速度偏差でも大きな出力が得られるため、フィードバックトルクＴｆｂが摺動抵抗に到達するまでの時間が短くなる。結果として位置偏差Ｐｄｉｆを小さくすることができ、理想的には積分ゲインＩｖを∞に大きくすることで、位置偏差Ｐｄｉｆを限りなく小さくすることができる。ただし、積分ゲインＩｖを大きくした場合、前述のように移動方向反転時に制御系の安定性を損なう恐れがある。そこで、積分ゲインＩｖを大きくすることなく、積分ゲインＩｖを大きくした場合と等価なフィードバックトルクＴｆｂを出力することを考える。
【００２５】
移動方向反転時、速度指令値Ｖｃは、速度フィードフォワードＶｆｆの影響が支配的となり、ランプ関数状に変化する。一方、速度検出値Ｖｄは被駆動体が一旦停止するため、ゼロとなる。よって、減算器５で算出される速度偏差は速度指令値Ｖｃと同じように、ランプ関数状に変化する。一方、積分ゲインＩｖを大きくした状況では、フィードバックトルクＴｆｂは、トルク指令演算器（比例ゲインＰｖ）６の出力に比べ、トルク指令演算器（積分ゲインＩｖ）７の出力に対する依存度が支配的となる。よって、速度偏差がランプ関数状に変化した場合には、フィードバックトルクＴｆｂは、速度偏差を積分した関数、即ち二次関数状に変化すると考えることができる。
【００２６】
そこで、トルク補償量Ｔａｄとして、移動方向反転後、二次関数状に変化するトルクをフィードフォワードすることを考える。更に、フィードバックトルクＴｆｂの変化は、摺動抵抗に逆らって動くためのトルクに達した時点で飽和することから、トルク補償量Ｔａｄもまた、摺動抵抗に逆らって動くためのトルクに達した時点で飽和させることとする。なお、摺動抵抗の大きさは、経年変化や駆動加速度によって変化するが、移動方向反転動作など数十ｍｓの極短時間での変化量は極僅かであることから、移動方向反転時（ｔ＝０）のフィードバックトルクＴｆｂの値Ｔｆｂ（０）から推測した値、即ち極性を反転した−Ｔｆｂ（０）を摺動抵抗に逆らって動くためのトルクとして採択する。
【００２７】
よって、速度指令値Ｖｃがランプ関数状に変化する状況下では、トルク補償量Ｔａｄの時間応答は、Ｔｆｂ（０）から二次関数状に変化し−Ｔｆｂ（０）で飽和する特性を描くものとしてトルク補償パターンを規定することができる。
【００２８】
このトルク補償パターンに従い、例えば図２のフィードバックトルクＴｆｂのグラフにおいて、実線で示すような応答のトルク補償量Ｔａｄを加えると、これまで指令演算器（積分ゲインＩｖ）７が補っていた摺動抵抗分をトルク補償量Ｔａｄが負担し、指令演算器（積分ゲインＩｖ）７は位置偏差Ｐｄｉｆを抑制するべく補償量を出力するようになる。結果として、フィードバックトルクＴｆｂ、位置偏差Ｐｄｉｆは、破線で示す特性となる。そして今度は、トルク補償量Ｔａｄとして、図２の摺動抵抗Ｔｆｂのグラフにおいて、破線で示す応答のトルク補償量Ｔａｄを加えると、フィードバックトルクＴｆｂ、位置偏差Ｐｄｉｆは一点鎖線で示す特性となり、積分ゲインＩｖを大きくすることなく、同様の効果を得ることができる。
【００２９】
次に、駆動加速度を変えた場合の応答について説明する。本来なら駆動加速度を変えた場合、摺動抵抗の大きさも変化するが、ここでは、簡単のため駆動加速度を変えても摺動抵抗の大きさが変化しないことを前提とする。
【００３０】
図３は駆動加速度を変えたときのフィードバックトルクＴｆｂ、及び位置偏差Ｐｄｉｆの時間応答特性を示した図である。駆動加速度を高めると、速度フィードフォワードＶｆｆ、速度指令値Ｖｃ、速度偏差ともに短い時間で大きな値となる。なお、図３の上段において、実線は、駆動加速度増加前の速度フィードフォワードＶｆｆ、破線は、駆動加速度増加後の速度フィードフォワードＶｆｆを示している。駆動加速度を高めると、結果として、トルク指令演算器（積分ゲインＩｖ）７の出力、及びフィードバックトルクＴｆｂも短い時間で大きな値となり、短時間で摺動抵抗に逆らって動くためのトルクに達する。即ち、トルク補償量Ｔａｄが二次関数状に変化する時間も短くする必要がある。
【００３１】
ここで、被駆動体を振幅Ｐ０、周速Ｖ０で、座標（Ｐ０，０）を中心として円弧駆動させた場合、（Ｘ方向の）位置Ｐ、速度Ｖ、加速度Ａはそれぞれ式１、式２、式３のように関数表現できる。なお、速度Ｖは、位置Ｐを時刻ｔで微分することにより導出でき、加速度Ａは、速度Ｖを時刻ｔで微分することにより導出できる。次に、移動方向反転（時刻ｔ＝０）前後において、式１、式２、式３は、それぞれ式４、式５、式６のように近似できる。
Ｐ＝Ｐ０    −Ｐ０・ｃｏｓ｛（Ｖ０／Ｐ０）ｔ｝    ・・・式１
Ｖ＝          Ｖ０・ｓｉｎ｛（Ｖ０／Ｐ０）ｔ｝    ・・・式２
Ａ＝（Ｖ０２／Ｐ０）・ｃｏｓ｛（Ｖ０／Ｐ０）ｔ｝    ・・・式３
Ｐ≒（１／２）・（Ｖ０２／Ｐ０）ｔ２    ・・・式４
Ｖ≒          （Ｖ０２／Ｐ０）ｔ    ・・・式５
Ａ≒          （Ｖ０２／Ｐ０）    ・・・式６
【００３２】
式４は、式１をｔ＝０で２次の項までテーラー展開することにより導出でき、式５は式２をｔ＝０で１次の項までテーラー展開することにより導出でき、更に、式６は式３をｔ＝０で０次の項までテーラー展開することにより導出できる。なお、式５，６は、式２、式３と同様に微分により導出することもできる。すなわち、式５の速度Ｖは、式４の位置Ｐを時刻ｔで微分して導出した場合と一致し、式６の加速度Ａは、式５の速度Ｖを時刻ｔで微分して導出した場合と一致する。なお、式４から式６は、式３から計算できる時刻ｔにおける加速度Ａ＝（Ｖ０２／Ｐ０）で、等加速度運動している場合の式に他ならない。そして、式４、式６より、式７が導出でき、これを時刻ｔについて解くと式８が得られる。
Ｐ≒（１／２）・Ａｔ２    ・・・式７
ｔ≒√（２Ｐ／Ａ）    ・・・式８
【００３３】
式８は、駆動加速度Ａが２倍になると、同一距離を移動するのに要する時間は１／√２倍に短縮されることを意味し、同時にフィードバックトルクＴｆｂが摺動抵抗に逆らって動くためのトルクに達するまでの時間も１／√２倍に短縮されることを意味する。
【００３４】
そこで、トルク補償量Ｔａｄのトルク補償パターンに関し、移動方向反転後、トルク補償量ＴａｄがＴｆｂ（０）から−Ｔｆｂ（０）に変化するまでの、時間領域で二次関数状に変化する区間におけるトルク補償量Ｔａｄ（ｔ）の値を、移動方向反転時からの位置指令値上の移動距離Ｄ（ｔ）＝Ｐｃ（ｔ）−Ｐｃ（０）に相関係数Ｋを乗じて算出することとする。即ち、トルク補償量Ｔａｄを式９のように表現する。
Ｔａｄ（ｔ）＝Ｋ｛Ｐｃ（ｔ）−Ｐｃ（０）｝＝Ｋ・Ｄ（ｔ）    ・・・式９
【００３５】
なお、被駆動体が円弧駆動する場合など、移動方向反転前後で等加速度駆動するとして表現できる場合、式９のＴａｄ（ｔ）は式７を用いて式１０のように、時間ｔに対し、二次関数状に変化する関数として表現できる。
Ｔａｄ（ｔ）＝Ｋ｛（１／２）・Ａｔ２｝    ・・・式１０
【００３６】
また、式９のようにトルク補償量Ｔａｄを移動方向反転時からの移動距離を用いて規定することにより、移動方向反転直後に駆動加速度が変化する場合でも適切な補償を行うことを可能にしている。
【００３７】
次に、摺動抵抗の大きさが変化した場合の応答について説明する。摺動抵抗の大きさは経年変化などによって変化するほか、駆動速度によっても変化する。特に駆動速度に対する変化は現在の駆動速度に限らず、過去の駆動速度によっても変化する。例えば、滑りガイドの摺動面などでは、極低速で移動している場合には油膜面の油に逆らって進むため、大きな負荷がかかるが、高速で移動する場合には油膜面上を滑りながら進むため、負荷は小さくなる。また、高速で移動した直後、急減速し極低速で移動した場合、極低速で移動を開始した直後は小さい負荷がかかるが、徐々に時間をかけて負荷の大きさは上昇する。
【００３８】
図４は同一の駆動加速度で被駆動体を駆動した場合で、摺動抵抗の大きさが異なるときのフィードバックトルクＴｆｂ、及び位置偏差Ｐｄｉｆの時間応答特性を示した図である。なお、図４において、フィードバックトルクＴｆｂの大きさは、移動方向反転時をゼロとして図示している。
【００３９】
図４の実線の特性に対し、摺動抵抗が小さくなるとフィードバックトルクＴｆｂ、及び位置偏差Ｐｄｉｆは、図４の破線のように変化する。即ち、摺動抵抗が小さくなったことにより、被駆動体、及び位置検出値Ｐｄが動き出し、位置偏差Ｐｄｉｆが減少に転じるまでに必要なトルクは小さくなる。結果、摺動抵抗が小さい場合、摺動抵抗に逆らって動くためのトルクに達するまでは、摺動抵抗が大きい場合と同じような時間応答特性を示し、摺動抵抗に逆らって動くためのトルクに達した時点で、フィードバックトルクＴｆｂは飽和し、位置偏差Ｐｄｉｆは減少に転じる。よって、適切に補償を行うためには、摺動抵抗の大きさをある程度正確に把握する必要があり、本願では移動方向反転時のフィードバックトルクＴｆｂの値Ｔｆｂ（０）をその値としている。なお、この摺動抵抗の大きさについては、トルク指令演算器（積分ゲインＩｖ）７の出力とトルク補償量Ｔａｄを加算した値で代替することも可能であるほか、例えば外乱オブザーバ等で摺動抵抗の大きさを推定して代替することも可能である。
【００４０】
以上を踏まえ、図１の動作について、図５を用いて説明する。図５は、補償関数構成器２１が出力する相関係数Ｋの決定方法及び補償量出力器２２の参照方法を示した図である。
【００４１】
まず、トルク補償量Ｔａｄの補償量がゼロの状況下で、被駆動体に対し、移動方向反転が行われ、図２の実線で示すような特性が得られたとする。移動方向反転が検出されれば、時刻ｔのカウントを開始する。補償関数構成器２１は、可動部に対して移動方向反転指令がなされてから可動部が実際に反転して移動開始するまで（すなわち、時刻ｔ＝０〜ｔ＝Ｔまで）の位置指令値上での移動距離Ｄ（Ｔ）＝｛Ｐｃ（Ｔ）−Ｐｃ（０）｝を、移動距離Ｄ１として算出する。また、時刻ＴにおけるフィードバックトルクＴｆｂの値Ｔｆｂ（Ｔ）を摺動抵抗Ｔｆｂ１として計測する。そして、図５の１段目のように当該点をプロットして、当該点と原点とを通る直線の傾きＫ１を算出し、当該Ｋ１の値を相関係数として補償量出力器２２に出力する。
【００４２】
１回目の反転処理が完了すれば、時刻のカウンタをリセットし、ｔ＝０とする。そして、補償量出力器２２は、位置指令値Ｐｃから２回目の移動方向反転指令を検出すると、再び時刻のカウントを開始する。また、移動方向反転指令を検出すれば、補償量出力器２２は、移動方向反転時（時刻ｔ＝０）のフィードバックトルクＴｆｂの値Ｔｆｂ（０）を検出する。そして、２回目の反転時における可動部に作用する摺動抵抗Ｔｆｂ２を、Ｔｆｂ（０）の極性を反転した値に設定、すなわち、Ｔｆｂ２＝−Ｔｆｂ（０）に設定する。このとき、図５の２段目のように、１回目の移動方向反転時に得られた傾きＫ１の直線から、摺動抵抗Ｔｆｂ２に対応する位置指令値上での移動距離の値を予測移動距離Ｄ２として読み出す。この予測移動距離Ｄ２は、トルク補償量Ｔａｄが飽和するときの反転後の移動距離である。
【００４３】
したがって、補償量出力器２２は、２回目の移動方向反転後の位置指令値上での現時点での移動距離Ｄ（ｔ）＝Ｐｃ（ｔ）−Ｐｃ（０）が、上記反転後の予測移動距離分Ｄ２に達するまで、式９または式１０に従い、補償量Ｔａｄ（ｔ）を増加させる。なお、ここでは、式９または式１０中の相関係数Ｋとして、Ｋ１を使用する。また、この移動距離Ｄ（ｔ）が、予測移動距離Ｄ２に到達すれば、以降は、当該到達時点での補償量Ｔａｄを出力する。したがって、例えば、時刻ｔ＝ｔａにおいて、現在の移動距離Ｄ（ｔａ）が、予測移動距離Ｄ２に到達すれば（Ｄ（ｔａ）＝Ｄ２であれば）、時刻ｔａ以降は、トルク補償量としてＴａｄ（ｔａ）を出力する。
【００４４】
このように、２回目の移動方向反転動作では、図２の実線のようにトルク補償量Ｔａｄ（ｔ）が印加されるため、フィードバックトルクＴｆｂは、図２の破線のように、反転動作が速くなる。そこで、補償関数構成器２１は、２回目の移動方向反転動作において、移動方向反転指令がなされてから可動部が実際に反転して移動開始するまで（時刻ｔ＝０〜ｔ＝Ｔまで）の位置指令値上での移動距離Ｄ３＝｛Ｐｃ（Ｔ）−Ｐｃ（０）｝を算出する。更に、時刻ＴにおけるフィードバックトルクＴｆｂの値Ｔｆｂ（Ｔ）をＴｆｂ３として計測する。そして、図５の３段目のように当該点をプロットして、当該点と原点とを通る直線の傾きＫ２を算出し、このＫ２の値を相関係数として補償量出力器２２に出力する。なお、Ｔｆｂ３は、第００２３段落で説明した通り、Ｔｆｂ（０）の極性を反転させた値、すなわちＴｆｂ２とほぼ等しい（Ｔｆｂ３≒Ｔｆｂ２）。
【００４５】
２回目の反転処理が完了すれば、時刻のカウントをリセットし、ｔ＝０とする。そして、再度、３回目の反転開始が検出されれば、時刻のカウントを開始する。３回目の移動方向反転では、上記で算出した相関係数Ｋ２を用いて、補償量出力器２２によるトルク補償量Ｔａｄの算出が行われる。ここでは、仮に摺動抵抗が軽くなった場合を例に説明する。補償量出力器２２は位置指令値Ｐｃから３回目の移動方向反転指令を検出すると、移動方向反転時のフィードバックトルクＴｆｂの値Ｔｆｂ（０）を検出し、反転後の摺動抵抗値をＴｆｂ４＝−Ｔｆｂ（０）とする。このとき、図５の４段目のようにＴｆｂ４に対応する反転後の予測移動距離Ｄ４を読み出す。摺動抵抗が軽くなったことにより、反転後の予測移動距離Ｄ４は、２回目（図５の３段目）の移動距離Ｄ３と比べ小さな値となる。そして、この読み出した値が、トルク補償量Ｔａｄが飽和するときの反転後の位置指令値上での移動距離とされ、トルク補償パターンが決定する。以後、同様に、移動方向反転後、位置指令値Ｐｃが上記反転後の移動距離分だけ変化するまで、式９または式１０に従い、補償量を増加させ、上記反転後の移動距離に到達後は補償量を保持させるようトルク補償量Ｔａｄを出力する。なお、ここでは式９または式１０中の相関係数Ｋとして、Ｋ２を使用する。
【００４６】
ここで、補償関数構成器２１は、フィードバックトルクＴｆｂが摺動抵抗に逆らって動くためのトルクを出力するようになったとき（時刻Ｔ）を検出する必要があるが、本検出にあたってはフィードバックトルクＴｆｂの変曲点を検出する、あるいは、位置偏差Ｐｄｉｆの最大値更新タイミングを検出することで実現できる。
【００４７】
また、相関係数Ｋは反転方向別に定義することも可能であり、指令速度（速度フィードフォワードＶｆｆ）の極性が負から正に反転する場合と、正から負に反転する場合とで、個別に相関係数Ｋを定め、反転方向別にトルク補償量Ｔａｄの算出に使用することも可能である。
【００４８】
以上のように、本発明による位置制御装置によれば、移動方向反転時の追従遅れに対し、制御系の安定性を損なうことなく、摺動抵抗変化などの経年変化に適応した補償を行うことができる。その上で、補償パラメータとしては、反転後の移動距離とフィードバックトルクとの相関係数を有するのみであり、補償パラメータを簡素化することができる。
【実施例２】
【００４９】
図６は、本発明の実施例２に関わる制御ブロックを示した図である。従来例、及び実施例１と同一要素には同一符号を付しており説明は省略する。補償関数構成器２７は、可動部に作用する摺動抵抗と、位置指令値上での移動距離Ｄ（ｔ）＝Ｐｃ（ｔ）−Ｐｃ（０）と、指令加速度Ａｃと、の関係を表す相関情報として相関係数Ｋを出力する相関情報構成器として機能する。また、補償量出力器２８は、補償関数構成器２７で算出された相関係数Ｋと、フィードバックトルクＴｆｂ（０）と、位置指令値上での移動距離Ｄ（ｔ）から、トルク補償量Ｔａｄを出力する。
【００５０】
前述のように、摺動抵抗の大きさは駆動加速度に応じて変化する。そのため、追従遅れに対して適切な補償を行うには、摺動抵抗の大きさをある程度正確に把握する必要がある。しかし、実施例１の構成の場合、摺動抵抗の推定精度はトルク指令演算器（積分ゲインＩｖ）７に大きく依存し、駆動加速度が高くなると、摺動抵抗の推定遅れが生じるため、適切な補償が行うまでの、相関係数Ｋの試行回数が増大する。
【００５１】
一方、駆動加速度に応じて相関係数Ｋを可変して補償を行う場合、前記推定遅れを加味してトルク補償量Ｔａｄを増幅、または減衰することができるため、適切な補償を行うまでの試行回数を少なくすることができる。
【００５２】
図７はフィードバックトルクＴｆｂと摺動抵抗の時間応答を示した図である。図７において、実線はフィードバックトルク、点線は摺動抵抗を示している。駆動加速度が低い場合、図７の上段のように摺動抵抗とフィードバックトルクはほぼ一致するため、摺動抵抗を精度良く推定することが可能である。しかし、駆動加速度が高い場合、図７の下段のように、摺動抵抗に対し、フィードバックトルクに遅れが生じる。そのため、トルク補償パターンが未補償勝手になり、第００２８段で説明した、最適なトルク補償パターンの規定までに要する試行回数が増大する。なお、摺動抵抗の大きさについては、前述のように、外乱オブザーバ等で代替することで推定精度を向上させることも可能であるが、本質的に推定遅れの問題から逃れることはできない。
【００５３】
図８は駆動加速度Ａｃと、Ｋの増幅率の関係を示した図である。図８において、増幅率１とは、第００４１段で説明した、相関係数Ｋの決定方法により算出したＫをそのまま使用することを意味する。駆動加速度Ａｃが、駆動加速度Ａ１より低い場合は、増幅率を１とし、駆動加速度Ａｃが、駆動加速度Ａ１より高い場合は、駆動加速度に応じて比例増幅させることで、フィードバックトルクの追従遅れを加味してトルク補償を増大させることができる。ここで、駆動加速度Ａ１、および増幅率の傾き（ｃ２−１）／（Ａ２−Ａ１）について説明する。積分ゲインＩｖより、フィードバックトルクＴｆｂが摺動抵抗に追従可能な駆動加速度Ａ１が決定される。また、駆動加速度Ａ２における増幅率ｃ２は、トルク補償量がゼロの状況下における位置誤差のピーク値Ｐｄｉｆ１に対して、位置誤差Ｐｄｉｆのピーク値が、予め設定した目標値以下になる、もしくは目標倍率以下になる、までの試行回数Ｎから決定する。例えば、試行回数Ｎが４回だった場合、式１１を用いると、ｃ２＝２と算出できる。
ｃ２＝√（Ｎ）    ・・・式１１
本例では、増幅率ｃ２を試行回数の平方根を用いて算出しているが、位置誤差Ｐｄｉｆの収束性を高くするため、試行回数Ｎに係数を乗じる、試行回数Ｎの自然対数に係数を乗じる、などの演算により算出しても良い。即ち、増幅率ｃ２を式１２のように表現する。
ｃ２＝ｆ（Ｎ）    ・・・式１２
【００５４】
また、Ｋの増幅率は、図８の下段のように、任意の駆動加速度Ａ１、Ａ２、Ａ３、…に対してＫの増幅率ｃ１、ｃ２、ｃ３、…を算出し、駆動加速度間の増幅率を直線補間して算出することも可能である。この場合、図８の上段の例に対して、駆動加速度のサンプル数が増大するものの、駆動加速度によらず、位置誤差Ｐｄｉｆの収束性を向上させることが可能になる。なお、駆動加速度間の増幅率の補間方法は、直線補間に限らず、放物線補間やスプライン補間などを用いても良い。
【００５５】
以上のように、本発明による位置制御装置によれば、移動方向反転時の追従遅れに対し、制御系の安定性を損なうことなく、摺動抵抗変化などの経年変化に適応した補償を行うことができる。その上で、補償パラメータとしては、駆動加速度と反転後の移動距離とフィードバックトルクとの相関係数を有するのみであり、補償パラメータを簡素化することができる。また、その補償量は少ない試行回数で最適値へと収束する。
【実施例３】
【００５６】
図９は、本発明の実施例３に関わる制御ブロックを示した図である。従来例、及び実施例１と同一要素には同一符号を付しており説明は省略する。図９において、補償量出力器２２は実施例１と同様に、位置指令値上での移動距離Ｄ（ｔ）＝Ｐｃ（ｔ）−Ｐｃ（０）に応じたトルク補償量Ｔａｄを出力する。補償量出力器２２から出力されたトルク補償量Ｔａｄは、低域遮断フィルタ２４、換算ゲイン２５を介して速度補償量Ｖａｄに変換される。ここで、低域遮断フィルタ２４、換算ゲイン２５からなる制御ブロックの伝達関数は、トルク指令演算器（比例ゲインＰｖ）６、トルク指令演算器（積分ゲインＩｖ）７の逆伝達特性を持つ。そして、換算ゲイン２５から出力された速度補償量Ｖａｄは、加算器２６によって、速度指令演算器（比例ゲインＫｐ）２の出力、及び速度フィードフォワードＶｆｆと加算され、速度指令値Ｖｃを構成する。
【００５７】
補償量出力器２２で出力されたトルク補償量Ｔａｄは速度補償量Ｖａｄに変換された後、トルク指令演算器（比例ゲインＰｖ）６、トルク指令演算器（積分ゲインＩｖ）７によって、元のトルク補償量Ｔａｄ相当値に再変換されるため、フィードバックトルクＴｆｂの反転を、実施例１と同様に早めることができる。
【００５８】
しかし、実施例１の構成の場合、摺動抵抗に逆らって移動するためのトルクをトルク補償量Ｔａｄが補っているため、移動方向反転後もトルク補償量Ｔａｄを出力し続ける必要がある。また、トルク補償量Ｔａｄが摺動抵抗に逆らって移動するためのトルクを補う場合、次の移動方向反転時の補償に備え、トルク補償量Ｔａｄの値を実際の摺動抵抗の大きさに合わせて可変することが好ましい。
【００５９】
一方、トルク補償量Ｔａｄを速度補償量Ｖａｄに変換して補償を行う場合、低域遮断フィルタ２４の効果で、補償量を出力し続ける必要を無くすことができ、結果、摺動抵抗の変化をトルク補償量Ｔａｄに反映する必要もなくなる。
【００６０】
図１０はトルク補償量Ｔａｄ、速度補償量Ｖａｄの時間応答波形を示した図である。図１０上段の実線のようにトルク補償量Ｔａｄを出力した場合、トルク補償量Ｔａｄが反転後の移動距離に比例して増加している間、速度補償量Ｖａｄは増加を続け、トルク補償量Ｔａｄが一定値となった後、速度補償量Ｖａｄはゼロに収束する。そこで、速度補償量Ｖａｄがゼロに収束したタイミングで速度補償量Ｖａｄの出力をゼロにホールドする操作を行えば、トルク補償量Ｔａｄの出力を停止することができ、更には、トルク補償量Ｔａｄを図１０上段の点線のように構成することも可能となる。即ち、トルク補償量Ｔａｄを移動方向反転時のフィードバックトルクＴｆｂの値Ｔｆｂ（０）から−Ｔｆｂ（０）まで増加させるのではなく、移動方向反転時を補償量ゼロとし、−２Ｔｆｂ（０）まで増加させる。このようにトルク補償量Ｔａｄを構成した場合でも、低域遮断フィルタ２４の効果でトルク補償量Ｔａｄの直流成分がカットされるため、図１０の実線で示したトルク補償量Ｔａｄを構成した場合と同等の速度補償量Ｖａｄを得ることができる。
【００６１】
トルク補償量Ｔａｄを速度補償量Ｖａｄに換算して補償を行い、更に速度補償量Ｖａｄがゼロに収束したタイミングで速度補償量Ｖａｄの出力をゼロにホールドする操作を加えることによって、摺動抵抗に逆らって移動するためのトルクがトルク指令演算器（積分ゲインＩｖ）７によって補われ、例えば同一方向移動中の駆動速度が変化し、摺動抵抗が変化した場合でも、トルク指令演算器（積分ゲインＩｖ）７によって、適宜その出力が調整されるため、トルク補償量Ｔａｄに摺動抵抗変化を反映する必要がない。
【００６２】
以上のように、本発明による位置制御装置によれば、移動方向反転時の追従遅れに対し、制御系の安定性を損なうことなく、摺動抵抗変化などの経年変化に適応した補償を行うことができる。その上で、補償パラメータとしては、反転後の移動距離とフィードバックトルクとの相関係数を有するのみであり、補償パラメータを簡素化することができる。更には、摺動抵抗変化にあわせて補償量を可変することなく、常に適切な補償量を移動方向反転時に補償することができる。
【実施例４】
【００６３】
図１１は、本発明の実施例４に関わる制御ブロックを示した図である。従来例、及び実施例２及び実施例３と同一要素には同一符号を付しており説明は省略する。補償関数構成器２７は、可動部に作用する摺動抵抗と、位置指令値上での移動距離Ｄ（ｔ）＝Ｐｃ（ｔ）−Ｐｃ（０）と、指令加速度Ａｃと、の関係を表す相関情報として相関係数Ｋを出力する相関情報構成器として機能する。また、補償量出力器２８は、補償関数構成器２７で算出された相関係数Ｋと、フィードバックトルクＴｆｂ（０）と、位置指令値上での移動距離Ｄ（ｔ）から、トルク補償量Ｔａｄを出力する。補償量出力器２８から出力されたトルク補償量Ｔａｄは、低域遮断フィルタ２４、換算ゲイン２５を介して速度補償量Ｖａｄに変換され、加算器２６によって、速度指令演算器（比例ゲインＫｐ）２の出力、及び速度フィードフォワードＶｆｆと加算され、速度指令値Ｖｃを構成する。
【００６４】
本構成は、実施例２、及び実施例３の両方の特徴を合わせ持っている。実施例２で説明
したように、補償関数構成器２７、補償量出力器２８によって、駆動加速度によらず、最
適なトルク補償量Ｔａｄを規定するまでに要する試行回数を少なくすることができる。ま
た、実施例３で説明したように、トルク補償量Ｔａｄを速度補償量Ｖａｄに換算して補償
を行うことで、摺動抵抗が変化した場合でも、トルク補償量Ｔａｄを摺動抵抗変化にあわせて可変する必要がない。
【００６５】
以上のように、本発明による位置制御装置によれば、移動方向反転時の追従遅れに対し、制御系の安定性を損なうことなく、摺動抵抗変化などの経年変化に適応した補償を行うことができる。その上で、補償パラメータとしては、駆動加速度と反転後の移動距離とフィードバックトルクとの相関係数を有するのみであり、補償パラメータを簡素化することができる。更には、摺動抵抗変化にあわせて補償量を可変することなく、常に適切な補償量を移動方向反転時に補償することができ、その補償量は少ない試行回数で最適値へと収束する。
【符号の説明】
【００６６】
１，５  減算器、２  速度指令演算器（比例ゲインＫｐ）、３，９，２９，３０  微分器、４，８，１１，２３，２６  加算器、６  トルク指令演算器（比例ゲインＰｖ）、７  トルク指令演算器（積分ゲインＩｖ）、１０  モータ軸換算イナーシャ、１２  対象プラント、２１，２７  補償関数構成器、２２，２８  補償量出力器、２４  低域遮断フィルタ、２５  換算ゲイン、５１  補償切替器。
【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７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１】
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【図６】
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【図９】
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【図１１】
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