(57)【要約】【課題】モータ及び負荷を有する機械系を精度よく模したモデルを得ることができるパラメータ同定装置、モータ制御システム、パラメータ同定方法及びプログラムを提供する。【解決手段】パラメータ同定装置１２は、算出されたトルクτ、モータの回転位置θＭ、及び、負荷の回転位置θＬに基づいて、二慣性系モデルＭＯＤのうちモータ側のモデルの、当該モータに対する誤差の度合いを示すモータ側誤差信号を出力するモータ側エラーシステム１２０と、モータの回転位置θＭ、及び、負荷の回転位置θＬに基づいて、二慣性系モデルＭＯＤのうち負荷側のモデルの、当該負荷に対する誤差の度合いを示す負荷側誤差信号を出力する負荷側エラーシステム１２１と、を備えている。【選択図】図３
2016082705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ及び負荷を有する機械系を模した二慣性系モデルをなす複数のモデルパラメータに基づいて、前記モータに発生すべきトルクを算出するモータ制御システムに適用されるパラメータ同定装置であって、
算出された前記トルク、前記モータの回転位置、及び、前記負荷の回転位置に基づいて、前記二慣性系モデルのうちモータ側のモデルの、前記モータに対する誤差の度合いを示すモータ側誤差信号を出力するモータ側エラーシステムと、
前記モータの回転位置、及び、前記負荷の回転位置に基づいて、前記二慣性系モデルのうち負荷側のモデルの、前記負荷に対する誤差の度合いを示す負荷側誤差信号を出力する負荷側エラーシステムと、
前記モータ側誤差信号を入力して、前記二慣性系モデルのうちモータ側のモデルをなすモデルパラメータを同定するモータ側パラメータ同定部と、
前記負荷側誤差信号を入力して、前記二慣性系モデルのうち負荷側のモデルをなすモデルパラメータを同定する負荷側パラメータ同定部と、
を備えるパラメータ同定装置。
【請求項２】
前記モータ側エラーシステムは、
前記二慣性系モデルのうちモータ側のモデルをなす複数のモデルパラメータの各々に対応する誤差成分と、前記モータ側誤差信号と、を線形に関連付けるモータ側内部信号を出力し、
前記モータ側パラメータ同定部は、
前記モータ側誤差信号及び前記モータ側内部信号を入力して、前記モータ側のモデルをなす複数のモデルパラメータを同定し、
前記負荷側エラーシステムは、
前記二慣性系モデルのうち負荷側のモデルをなす複数のモデルパラメータの各々に対応する誤差成分と、前記負荷側誤差信号と、を線形に関連付ける負荷側内部信号を出力し、
前記負荷側パラメータ同定部は、
前記負荷側誤差信号及び前記負荷側内部信号を入力して、前記負荷側のモデルをなす複数のモデルパラメータを同定する
請求項１に記載のパラメータ同定装置。
【請求項３】
前記モータ側エラーシステム及び前記負荷側エラーシステムは、
前記二慣性系モデルのうちモータ側から負荷側へと動力が伝達する系における不感帯幅を示すモデルパラメータに基づいて、それぞれ、前記モータ側誤差信号及び前記負荷側誤差信号を出力する
請求項１又は請求項２に記載のパラメータ同定装置。
【請求項４】
前記モータ側エラーシステム及び前記負荷側エラーシステムは、
前記不感帯幅を示すモデルパラメータに対応する誤差成分が、モータ側から負荷側へと動力が伝達する系の伝達特性に与える変化の度合いを規定する非線形関数を有する
請求項３に記載のパラメータ同定装置。
【請求項５】
前記モータ側パラメータ同定部により同定された前記モデルパラメータを前記モータ側エラーシステムに戻しながら、複数周期分の前記トルク、前記モータの回転位置、及び、前記負荷の回転位置に基づいてモータ側のモデルをなす前記モデルパラメータを同定するモータ側反復計算部と、
前記負荷側パラメータ同定部により同定された前記モデルパラメータを前記負荷側エラーシステムに戻しながら、複数周期分の前記トルク、前記モータの回転位置、及び、前記負荷の回転位置に基づいて負荷側のモデルをなす前記モデルパラメータを同定する負荷側反復計算部と、
を更に備える請求項１から請求項４の何れか一項に記載のパラメータ同定装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか一項に記載のパラメータ同定装置と、
前記負荷の目標とする回転位置に対する現在の回転位置の偏差に基づいて、前記モータに発生させるトルクを算出するフィードバック制御部と、
前記パラメータ同定装置によって同定された複数の前記モデルパラメータに基づいて、前記モータに発生させるトルクを算出するフィードフォワード制御部と、
を備えるモータ制御システム。
【請求項７】
モータ及び負荷を有する機械系を模した二慣性系モデルをなす複数のモデルパラメータに基づいて、前記モータに発生させるトルクを算出するモータ制御システムにおける前記モデルパラメータを同定するパラメータ同定方法であって、
算出された前記トルク、前記モータの回転位置、及び、前記負荷の回転位置に基づいて、前記二慣性系モデルのうちモータ側のモデルの、前記モータに対する誤差の度合いを示すモータ側誤差信号を出力するステップと、
前記モータの回転位置、及び、前記負荷の回転位置に基づいて、前記二慣性系モデルのうち負荷側のモデルの、前記負荷に対する誤差の度合いを示す負荷側誤差信号を出力するステップと、
前記モータ側誤差信号を入力して、前記二慣性系モデルのうちモータ側のモデルをなすモデルパラメータを同定するステップと、
前記負荷側誤差信号を入力して、前記二慣性系モデルのうち負荷側のモデルをなすモデルパラメータを同定するステップと、
を有するパラメータ同定方法。
【請求項８】
モータ及び負荷を有する機械系を模した二慣性系モデルをなす複数のモデルパラメータに基づいて、前記モータに発生させるトルクを算出するモータ制御システムのコンピュータを、
算出された前記トルク、前記モータの回転位置、及び、前記負荷の回転位置に基づいて、前記二慣性系モデルのうちモータ側のモデルの、前記モータに対する誤差の度合いを示すモータ側誤差信号を出力するモータ側誤差信号出力手段、
前記モータの回転位置、及び、前記負荷の回転位置に基づいて、前記二慣性系モデルのうち負荷側のモデルの、前記負荷に対する誤差の度合いを示す負荷側誤差信号を出力する負荷側誤差信号出力手段、
前記モータ側誤差信号を入力して、前記二慣性系モデルのうちモータ側のモデルをなすモデルパラメータを同定するモータ側パラメータ同定手段、
前記負荷側誤差信号を入力して、前記二慣性系モデルのうち負荷側のモデルをなすモデルパラメータを同定する負荷側パラメータ同定手段、
として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラメータ同定装置、モータ制御システム、パラメータ同定方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷を駆動させるモータの制御系（モータ制御システム）の設計において制御性能を向上させるためにはフィードバック制御では限界があり、指令信号に対する応答特性が高いフィードフォワード制御を行う必要がある。また、フィードフォワード制御を実現するためには、制御システム側が、制御対象（即ち、モータ及び負荷を有する機械系）を模したモデルの逆モデルを持つ必要があるが、このフィードフォワード制御用のモデルと実際の制御対象との特性に誤差があると、制御性能の向上は図れない。
【０００３】
したがって、制御性能の高いフィードフォワード制御を実現するためには、制御対象を正確に模したモデルを得る必要がある。ここで、当該モデルをなすモデルパラメータである制御対象全体の慣性モーメントＪ、粘性係数Ｄ及びクーロン摩擦係数τｆは、制御対象全体を一慣性系モデルとして模した場合に、所定のエラーシステムによって算出される誤差信号とその内部信号とに基づいて同定することが可能である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１５２４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実際の制御対象は、モータから負荷への動力の伝達特性に、剛性の弱い部分やガタ（不感帯）を有している場合がある。しかしながら、上述した例では、モータ及び負荷を単一の剛体とみなしてモデルを構築しているため、このような剛性やガタの特性が考慮されていない。したがって、制御対象を正確に模したモデルを得ることができず、そのため、制御性能の高い制御システムを実現することができなかった。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであって、モータ及び負荷を有する機械系を精度よく模したモデルを得ることができるパラメータ同定装置、モータ制御システム、パラメータ同定方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、モータ及び負荷を有する機械系を模した二慣性系モデルをなす複数のモデルパラメータに基づいて、前記モータに発生すべきトルクを算出するモータ制御システムに適用されるパラメータ同定装置であって、算出された前記トルク、前記モータの回転位置、及び、前記負荷の回転位置に基づいて、前記二慣性系モデルのうちモータ側のモデルの、前記モータに対する誤差の度合いを示すモータ側誤差信号を出力するモータ側エラーシステムと、前記モータの回転位置、及び、前記負荷の回転位置に基づいて、前記二慣性系モデルのうち負荷側のモデルの、前記負荷に対する誤差の度合いを示す負荷側誤差信号を出力する負荷側エラーシステムと、前記モータ側誤差信号を入力して、前記二慣性系モデルのうちモータ側のモデルをなすモデルパラメータを同定するモータ側パラメータ同定部と、前記負荷側誤差信号を入力して、前記二慣性系モデルのうち負荷側のモデルをなすモデルパラメータを同定する負荷側パラメータ同定部と、を備えるパラメータ同定装置である。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上述のパラメータ同定装置において、前記モータ側エラーシステムが、前記二慣性系モデルのうちモータ側のモデルをなす複数のモデルパラメータの各々に対応する誤差成分と、前記モータ側誤差信号と、を線形に関連付けるモータ側内部信号を出力し、前記モータ側パラメータ同定部が、前記モータ側誤差信号及び前記モータ側内部信号を入力して、前記モータ側のモデルをなす複数のモデルパラメータを同定し、前記負荷側エラーシステムが、前記二慣性系モデルのうち負荷側のモデルをなす複数のモデルパラメータの各々に対応する誤差成分と、前記負荷側誤差信号と、を線形に関連付ける負荷側内部信号を出力し、前記負荷側パラメータ同定部が、前記負荷側誤差信号及び前記負荷側内部信号を入力して、前記負荷側のモデルをなす複数のモデルパラメータを同定する。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上述のパラメータ同定装置において、前記モータ側エラーシステム及び前記負荷側エラーシステムが、前記二慣性系モデルのうちモータ側から負荷側へと動力が伝達する系における不感帯幅を示すモデルパラメータに基づいて、それぞれ、前記モータ側誤差信号及び前記負荷側誤差信号を出力する。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上述のパラメータ同定装置において、前記モータ側エラーシステム及び前記負荷側エラーシステムが、前記不感帯幅を示すモデルパラメータに対応する誤差成分が、モータ側から負荷側へと動力が伝達する系の伝達特性に与える変化の度合いを規定する非線形関数を有する。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上述のパラメータ同定装置において、前記モータ側パラメータ同定部により同定された前記モデルパラメータを前記モータ側エラーシステムに戻しながら、複数周期分の前記トルク、前記モータの回転位置、及び、前記負荷の回転位置に基づいてモータ側のモデルをなす前記モデルパラメータを同定するモータ側反復計算部と、  前記負荷側パラメータ同定部により同定された前記モデルパラメータを前記負荷側エラーシステムに戻しながら、複数周期分の前記トルク、前記モータの回転位置、及び、前記負荷の回転位置に基づいて負荷側のモデルをなす前記モデルパラメータを同定する負荷側反復計算部と、を更に備える。
【００１２】
また、本発明の一態様は、上述のパラメータ同定装置と、前記負荷の目標とする回転位置に対する現在の回転位置の偏差に基づいて、前記モータに発生させるトルクを算出するフィードバック制御部と、前記パラメータ同定装置によって同定された複数の前記モデルパラメータに基づいて、前記モータに発生させるトルクを算出するフィードフォワード制御部と、を備えるモータ制御システムである。
【００１３】
また、本発明の一態様は、モータ及び負荷を有する機械系を模した二慣性系モデルをなす複数のモデルパラメータに基づいて、前記モータに発生させるトルクを算出するモータ制御システムにおける前記モデルパラメータを同定するパラメータ同定方法であって、算出された前記トルク、前記モータの回転位置、及び、前記負荷の回転位置に基づいて、前記二慣性系モデルのうちモータ側のモデルの、前記モータに対する誤差の度合いを示すモータ側誤差信号を出力するステップと、前記モータの回転位置、及び、前記負荷の回転位置に基づいて、前記二慣性系モデルのうち負荷側のモデルの、前記負荷に対する誤差の度合いを示す負荷側誤差信号を出力するステップと、前記モータ側誤差信号を入力して、前記二慣性系モデルのうちモータ側のモデルをなすモデルパラメータを同定するステップと、前記負荷側誤差信号を入力して、前記二慣性系モデルのうち負荷側のモデルをなすモデルパラメータを同定するステップと、を有するパラメータ同定方法である。
【００１４】
また、本発明の一態様は、モータ及び負荷を有する機械系を模した二慣性系モデルをなす複数のモデルパラメータに基づいて、前記モータに発生させるトルクを算出するモータ制御システムのコンピュータを、算出された前記トルク、前記モータの回転位置、及び、前記負荷の回転位置に基づいて、前記二慣性系モデルのうちモータ側のモデルの、前記モータに対する誤差の度合いを示すモータ側誤差信号を出力するモータ側誤差信号出力手段、前記モータの回転位置、及び、前記負荷の回転位置に基づいて、前記二慣性系モデルのうち負荷側のモデルの、前記負荷に対する誤差の度合いを示す負荷側誤差信号を出力する負荷側誤差信号出力手段、前記モータ側誤差信号を入力して、前記二慣性系モデルのうちモータ側のモデルをなすモデルパラメータを同定するモータ側パラメータ同定手段、前記負荷側誤差信号を入力して、前記二慣性系モデルのうち負荷側のモデルをなすモデルパラメータを同定する負荷側パラメータ同定手段、として機能させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１５】
上述のパラメータ同定装置、モータ制御システム、パラメータ同定方法及びプログラムによれば、モータ及び負荷を有する機械系を精度よく模したモデルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態に係るモータ制御システムが制御対象とする機械系の概要を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る機械系のブロック線図を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係るモータ制御システムの機能構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係るモータ側エラーシステム及び負荷側エラーシステムの処理を説明する第１の図である。
【図５】第１の実施形態に係るモータ側エラーシステム及び負荷側エラーシステムの処理を説明する第２の図である。
【図６】第１の実施形態に係るモータ側エラーシステム及び負荷側エラーシステムの処理を説明する第３の図である。
【図７】第２の実施形態に係るモータ制御システムの機能構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係るモータ制御システムについて、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１は、第１の実施形態に係るモータ制御システムが制御対象とする機械系の概要を示す図である。
図１に示すように、本実施形態に係るモータ制御システム１は、モータ２０と、負荷２１と、モータ２０及び負荷２１を連結する軸２２と、を有してなる機械系２を動作させるためのシステムである。
モータ制御システム１は、トルクτを示すトルク指令信号を、モータ２０に向けて出力する。トルクτを示すトルク指令信号を受け付けたモータ２０は、当該トルクτで回転駆動する。モータ制御システム１は、図示しないホストコントローラから受け付ける信号であって負荷２１の目標位置θｔを示す位置指令信号に基づいてモータ２０に発生すべきトルクτを算出し、出力する。そうすると、モータ２０は、受け付けたトルク指令信号に基づいてトルクτで回転駆動し、そのトルクτがモータ２０側から負荷２１側へと軸２２を通じて伝達する。その結果、当該伝達されたトルクτ’に応じて負荷２１が回転する。このようにして、モータ制御システム１により、負荷２１の回転位置θＬが所望の目標位置θｔに一致するような制御が実現される。
【００１９】
本実施形態に係るモータ制御システム１は、いわゆるクローズドシステムであって、モータ２０の回転位置（以下、モータ位置θＭと記載）と、負荷２１の回転位置（以下、負荷位置θＬと記載）と、を示す観測信号を入力し、これらの観測信号に基づいてフィードバック制御を行う。
また、モータ制御システム１は、更に、機械系２を二慣性系と見なして模した二慣性系モデル（後述）を予め具備しており、当該二慣性系モデルに基づくフィードフォワード制御を行う。
【００２０】
一方、機械系２を二慣性系と見なした場合において、機械系２固有の特性を表すパラメータ群は、モータ２０側の特性を示すパラメータ、負荷２１側の特性を示すパラメータ、及び、モータ２０と負荷２１とを機械的に連結する軸２２の特性を示すパラメータに大別される。具体的には、モータ２０側の特性を示すパラメータとして、モータ側慣性モーメントＪＭ、モータ側粘性係数ＤＭ、モータ側クーロン摩擦係数τｆＭがある。また、負荷２１側の特性を示すパラメータとして、負荷側慣性モーメントＪＬ、負荷側粘性係数ＤＬ、負荷側クーロン摩擦係数τｆＬがある。そして、軸２２の特性を示すパラメータは、ねじれ剛性係数ＫＲ、ねじれ粘性係数ＤＲ、不感帯幅ＢＬがある。
【００２１】
図２は、第１の実施形態に係る機械系のブロック線図を示す図である。
本実施形態に係る機械系２（図１参照）をモータ２０、負荷２１及び軸２２からなる二慣性系と見なすことで、当該機械系２を、図２に示すような伝達関数を用いたブロック線図で表すことができる。
図２に示すように、モータ２０は、モータ制御システム１（図１）から受け付けたトルクτからモータ側クーロン摩擦係数τｆＭ等が差し引かれたトルクを入力とし、伝達要素１／（ＪＭｓ＋ＤＭ）及び伝達要素１／ｓを経てモータ位置θＭを出力する伝達系として表現される。
同様に、負荷２１は、モータ２０から軸２２を通じて伝達されたトルクτ’から負荷側クーロン摩擦係数τｆＬが差し引かれたトルクを入力とし、伝達要素１／（ＪＬｓ＋ＤＬ）及び伝達要素１／ｓを経て負荷位置θＬを出力する伝達系として表現される。
なお、図２に示す伝達系の途中には、モータ角速度ωＭ及び負荷角速度ωＬを記載している。
更に、軸２２は、モータ位置θＭと負荷位置θＬとの偏差に応じたトルクτ’を負荷２１に出力する伝達系である。具体的には、軸２２は、不感帯（ガタ）における非線形性を表す不感帯特性関数Ｆ１と、伝達要素ＫＲ及び伝達要素ＤＲｓと、を経て、負荷２１に印加されるトルクτ’を出力する伝達系として表現される。
【００２２】
図２に示す機械系２において、モータ側慣性モーメントＪＭ、モータ側粘性係数ＤＭ、モータ側クーロン摩擦係数τｆＭ、負荷側慣性モーメントＪＬ、負荷側粘性係数ＤＬ、負荷側クーロン摩擦係数τｆＬ及び不感帯幅ＢＬは、機械系２の実際の特性を表すパラメータ群であり、いずれも個別には観測不能な未知のパラメータである。
一方、入力であるトルクτ、及び、出力であるモータ位置θＭ、負荷位置θＬは、観測可能なパラメータである。
【００２３】
図３は、第１の実施形態に係るモータ制御システムの機能構成を示す図である。
図３に示すように、第１の実施形態に係るモータ制御システム１は、フィードバック制御部１０と、フィードフォワード制御部１１と、パラメータ同定装置１２と、を備えている。
【００２４】
フィードバック制御部１０は、観測されるモータ位置θＭと、位置指令信号により指定される負荷２１の目標位置θｔ及び観測される現在の負荷位置θＬの偏差（θｔ−θＬ）と、に基づいて、モータ２０の制御を行う。具体的には、フィードバック制御部１０は、目標位置θｔと負荷位置θＬとの偏差（θｔ−θＬ）が“ゼロ”となるようなトルクを算出し、出力する。その際、フィードバック制御部１０は、入力されたモータ位置θＭに基づいて算出されるモータ角速度ωＭ（モータ位置θＭの時間微分）を用いて、適切かつ迅速なフィードバック制御がなされるようなトルクを算出する。
【００２５】
フィードフォワード制御部１１は、機械系２を模した二慣性系モデルＭＯＤを内部に有している。この二慣性系モデルＭＯＤは、複数のモデルパラメータ群からなり、図２に示す機械系２の逆モデルとなるように構成されている。
具体的には、複数のモデルパラメータ群とは、モデルモータ側慣性モーメントＪＭ０、モデルモータ側粘性係数ＤＭ０、モデルモータ側クーロン摩擦係数τｆＭ０、モデル負荷側慣性モーメントＪＬ０、モデル負荷側粘性係数ＤＬ０、モデル負荷側クーロン摩擦係数τｆＬ０及びモデル不感帯幅ＢＬ０である。
【００２６】
二慣性系モデルＭＯＤは、機械系２を模して構築された逆モデルであり、当該二慣性系モデルＭＯＤをなす上記モデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）は、機械系２の実際の特性を表す未知のパラメータ群（ＪＭ、ＤＭ、τｆＭ、ＪＬ、ＤＬ、τｆＬ、ＢＬ）の各々に対応している。
【００２７】
ここで、モデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）と、機械系２の実際の特性を示すパラメータ群（ＪＭ、ＤＭ、τｆＭ、ＪＬ、ＤＬ、τｆＬ、ＢＬ）との間に誤差が全くないと仮定すると、二慣性系モデルＭＯＤは、機械系２の逆モデルに完全に一致したものとなる。そうすると、フィードフォワード制御部１１が目標位置θｔ及び二慣性系モデルＭＯＤに基づいて算出したトルクを機械系２に出力して駆動した結果、機械系２を通じて実際に得られる負荷位置θＬは、完全に目標位置θｔに一致するはずである（θＬ＝θｔ）。このように、フィードフォワード制御部１１は、予め機械系２を模して規定された二慣性系モデルＭＯＤに基づいて、機械系２固有の特性を織り込みながらトルクを算出することで、フィードバック制御よりも応答性が高いフィードフォワード制御において、より高精度な制御を実現することができる。
【００２８】
なお、図３に示すように、モータ制御システム１は、フィードバック制御部１０により算出されたトルクと、フィードフォワード制御部１１により算出されたトルクと、を加算して得られるトルクτを機械系２（モータ２０（図１、図２））に向けて出力する。
【００２９】
以上のように、本実施形態に係るモータ制御システム１は、モータ２０及び負荷２１を具備する機械系２を模した二慣性系モデルＭＯＤをなす複数のモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）に基づいて、モータ２０に発生すべきトルクτを算出する。
【００３０】
フィードフォワード制御部１１において、モデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）は、予め、機械系２の特性を表すパラメータとして想定される値で規定されている。しかしながら、実際には、モデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）と、機械系２固有のパラメータ群（ＪＭ、ＤＭ、τｆＭ、ＪＬ、ＤＬ、τｆＬ、ＢＬ）との間には、それぞれ誤差が存在している。このような誤差があると、精度の高いフィードフォワード制御を実現することができない。
そこで、本実施形態に係るモータ制御システム１は、更に、モデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）を同定するパラメータ同定装置１２を備えている。
【００３１】
図３に示すように、パラメータ同定装置１２は、モータ側エラーシステム１２０、負荷側エラーシステム１２１、モータ側パラメータ同定部１２２、及び、負荷側パラメータ同定部１２３を備えている。
モータ側エラーシステム１２０は、フィードバック制御部１０及びフィードフォワード制御部１１により算出されたトルクτ、モータ位置θＭ、及び、負荷位置θＬに基づいて、二慣性系モデルＭＯＤのうちモータ側のモデルの、モータ２０に対する誤差の度合いを示すモータ側誤差信号ｅＭを出力する手段（モータ側誤差信号出力手段）である。
また、負荷側エラーシステム１２１は、モータ位置θＭ及び負荷位置θＬに基づいて、二慣性系モデルＭＯＤのうち負荷側のモデルの、負荷２１に対する誤差の度合いを示す負荷側誤差信号ｅＬを出力する手段（負荷側誤差信号出力手段）である。
また、モータ側パラメータ同定部１２２は、モータ側誤差信号ｅＭを入力して、二慣性系モデルＭＯＤのうちモータ側のモデルをなすモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）を同定する。
負荷側パラメータ同定部１２３は、負荷側誤差信号ｅＬを入力して、二慣性系モデルＭＯＤのうち負荷側のモデルをなすモデルパラメータ（ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）を同定する。
【００３２】
図４は、第１の実施形態に係るモータ側エラーシステム及び負荷側エラーシステムの処理を説明する第１の図である。
モータ側エラーシステム１２０は、トルクτ、モータ位置θＭ及び負荷位置θＬを入力し、図４に示すブロック線図に従って、モータ側誤差信号ｅＭを算出する。
ここで、モータ側のモデルをなすモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）の各々が、モータ２０の実際の特性を示す未知のパラメータ群（ＪＭ、ＤＭ、τｆＭ、ＢＬ）の各々に対して誤差があった場合、当該モデルパラメータ群に基づいて算出されたトルクτで回転移動したモータ位置（モータ位置θＭ）は、想定されていたモータ位置（目標モータ位置）からずれているはずである。そこで、想定していた目標モータ位置に到達するために本来モータ２０に印加すべきであったトルクと、モータ２０に実際に印加されたトルクτと、の誤差の度合いをモータ側誤差信号ｅＭで表すと、図２に示すブロック線図のうちモータ２０に係る部分の入出力の関係から、下式（１）に示す等式が成立する。
【００３３】
【数１】
2016082705.tif 000003
【００３４】
本実施形態に係るモータ側エラーシステム１２０は、式（１）に基づいてモータ側誤差信号ｅＭを算出する。ここで、図４に示すブロック線図のうち、モータ側エラーシステム１２０に該当する部分は、式（１）の変形式に相当するブロック線図である。モータ側エラーシステム１２０は、図４に示すブロック線図、及び、予め与えられているモデルパラメータ（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）にしたがって、入力されたトルクτ、モータ位置θＭ及び負荷位置θＬに基づいてモータ側誤差信号ｅＭを算出する。
【００３５】
ここで、ｓｉｇｎ（ｓθＭ）（図４に示す符号関数Ｓ１）は、ｓθＭが正（ｓθＭ＞０）のときに“＋１”の値を取り、ｓθＭが負（ｓθＭ＜０）のときに“−１”の値を取る非線形関数である。
また、ＢＫＬＳ（θＭ−θＬ）（図４に示す不感帯特性関数Ｆ１）は、二慣性系モデルＭＯＤのうちモータ側から負荷側へと動力が伝達する系（軸２２を模したモデル）の特性をモデル不感帯幅ＢＬ０で表した非線形関数である。具体的には、モータ２０と負荷２１との間に設けられたギアのかみ合わせに“遊び”が存在する場合、モータ位置θＭと負荷位置θＬとの偏差が当該“遊び”の範囲内にある限り、モータ２０から発生したトルクは、負荷２１には伝達しない。モデル不感帯幅ＢＬ０は、この“遊び”の幅（不感帯幅ＢＬ）をモデルとして規定した値であり、不感帯特性関数Ｆ１は、偏差（θＭ−θＬ）の絶対値がモデル不感帯幅ＢＬ０以下の場合に“ゼロ”を取り、偏差（θＭ−θＬ）の絶対値がモデル不感帯幅ＢＬ０を上回った場合に“θＭ−θＬ−ＢＬ０”（θＭ−θＬ＞０）又は“θＭ−θＬ＋ＢＬ０”（θＭ−θＬ＜０）の値を取る非線形関数である。
【００３６】
負荷側エラーシステム１２１は、モータ位置θＭ及び負荷位置θＬを入力し、図４に示すブロック線図に従って、負荷側誤差信号ｅＬを算出する。
ここで、負荷側のモデルをなすモデルパラメータ群（ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）の各々が、負荷２１の実際の特性を示すパラメータ群（ＪＬ、ＤＬ、τｆＬ、ＢＬ）の各々に対して誤差があった場合、当該モデルパラメータ群に基づいて算出されたトルクτで回転移動した負荷位置（負荷位置θＬ）は、想定されていた負荷位置（目標位置θｔ）からずれる。そこで、想定していた負荷位置θｔに到達するために、（軸２２を通じて）本来負荷２１に印加されるべきであったトルクと、負荷２１に実際に印加されたトルクτ’と、の誤差を負荷側誤差信号ｅＬで表すと、図２に示すブロック線図のうち負荷２１に係る部分の入出力の関係から、下式（２）に示す等式が成立する。
【００３７】
【数２】
2016082705.tif 000004
【００３８】
本実施形態に係る負荷側エラーシステム１２１は、式（２）に基づいてモータ側誤差信号ｅＭを算出する。ここで、図４に示すブロック線図のうち、負荷側エラーシステム１２１に該当する部分は、式（２）の変形式に相当するブロック線図である。負荷側エラーシステム１２１は、図４に示すブロック線図、及び、予め与えられているモデルパラメータ（ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）にしたがって、入力されたモータ位置θＭ及び負荷位置θＬに基づいて負荷側誤差信号ｅＬを算出する。
【００３９】
ここで、ｓｉｇｎ（ｓθＬ）（図４に示す符号関数Ｓ２）は、ｓθＬが正（ｓθＬ＞０）のときに“＋１”の値を取り、ｓθＬが負（ｓθＬ＜０）のときに“−１”の値を取る非線形関数である。
【００４０】
図５は、第１の実施形態に係るモータ側エラーシステム及び負荷側エラーシステムの処理を説明する第２の図である。
ここで、モデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）の各々と、機械系２の実際の特性を示すパラメータ群（ＪＭ、ＤＭ、τｆＭ、ＪＬ、ＤＬ、τｆＬ、ＢＬ）の各々との間の誤差の度合いを、それぞれ、モータ側慣性モーメント誤差成分δＪＭ、モータ側粘性係数誤差成分δＤＭ、モータ側クーロン摩擦係数誤差成分δτｆＭ、負荷側慣性モーメント誤差成分δＪＬ、負荷側粘性係数誤差成分δＤＬ、負荷側クーロン摩擦係数誤差成分δτｆＬ及び不感帯幅誤差成分δＢＬで表し、下式（３）のように規定する。
【００４１】
【数３】
2016082705.tif 000005
【００４２】
そうすると、図４に示すブロック線図に基づいて算出されたモータ側誤差信号ｅＭ及び負荷側誤差信号ｅＬは、図５に示すブロック線図に基づいて、上記誤差成分パラメータ群（δＪＭ、δＤＭ、δτｆＭ、δＪＬ、δＤＬ、δτｆＬ、δＢＬ）で表すことができる。
【００４３】
具体的には、モータ側誤差信号ｅＭは、二慣性系モデルＭＯＤのうちモータ側のモデルをなす複数のモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）の各々に対応する誤差成分であるモータ側誤差パラメータ群（δＪＭ、δＤＭ、δτｆＭ、δＢＬ）に基づいて、下式（４）のように表すことができる。
【００４４】
【数４】
2016082705.tif 000006
【００４５】
同様に、負荷側誤差信号ｅＬは、二慣性系モデルＭＯＤのうち負荷側のモデルをなす複数のモデルパラメータ群（ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）の各々に対応する誤差成分である負荷側誤差パラメータ群（δＪＬ、δＤＬ、δτｆＬ、δＢＬ）に基づいて、下式（５）のように表すことができる。
【００４６】
【数５】
2016082705.tif 000007
【００４７】
ここで、不感帯幅誤差成分δＢＬは、不感帯幅ＢＬを示すモデルパラメータ（モデル不感帯幅ＢＬ０）に対応する誤差成分、即ち、二慣性系モデルＭＯＤとして規定されたモデル不感帯幅ＢＬ０と機械系２における実際の不感帯幅ＢＬとの誤差である。
また、∂ＢＫＬＳ（θＭ−θＬ）／∂ＢＬ（図５に示す不感帯特性変化関数Ｆ２）は、不感帯幅誤差成分δＢＬが、上述した不感帯特性関数Ｆ１の特性に与える変化の度合いを表す非線形関数である。不感帯特性変化関数Ｆ２の詳細については後述する。
【００４８】
図５に示すブロック線図において、入力であるモータ位置θＭ、負荷位置θＬと、出力であるモータ側誤差信号ｅＭ、負荷側誤差信号ｅＬとは、図４を用いて説明した処理により、いずれも既知となっている。
本実施形態に係るモータ側エラーシステム１２０は、モータ側誤差パラメータ群（δＪＭ、δＤＭ、δτｆＭ、δＢＬ）の各々と、モータ側誤差信号ｅＭと、を線形に関連付けるモータ側内部信号ｑ０Ｍ、ｑ１Ｍ、ｑ２Ｍ及び不感帯用内部信号ｑ３を出力する。
同様に、本実施形態に係る負荷側エラーシステム１２１は、負荷側誤差パラメータ群（δＪＬ、δＤＬ、δτｆＬ、δＢＬ）の各々と、負荷側誤差信号ｅＬと、を線形に関連付ける負荷側内部信号ｑ０Ｌ、ｑ１Ｌ、ｑ２Ｌ及び不感帯用内部信号ｑ３を出力する。
なお、モータ側エラーシステム１２０が出力する不感帯用内部信号ｑ３及び負荷側エラーシステム１２１が出力する不感帯用内部信号ｑ３は同一であるが、説明の便宜上、モータ側エラーシステム１２０が出力する不感帯用内部信号ｑ３をモータ側内部信号ｑ３とも記載し、負荷側エラーシステム１２１が出力する不感帯用内部信号ｑ３を負荷側内部信号ｑ３とも記載する。
【００４９】
ここで、モータ側内部信号ｑ０Ｍ、ｑ１Ｍ、ｑ２Ｍ、ｑ３は、入力であるモータ位置θＭ、負荷位置θＬ、及び、図５に示すブロック線図に基づいて、それぞれ、式（６）のように表される。
【００５０】
【数６】
2016082705.tif 000008
【００５１】
このようにして算出されたモータ側内部信号ｑ０Ｍ、ｑ１Ｍ、ｑ２Ｍ、ｑ３の各々は、モータ側誤差パラメータ群（δＪＭ、δＤＭ、δτｆＭ、δＢＬ）の各々と、モータ側誤差信号ｅＭと、を線形に関連付けるパラメータとなる。
【００５２】
また、負荷側内部信号ｑ０Ｌ、ｑ１Ｌ、ｑ２Ｌ、ｑ３は、入力であるモータ位置θＭ、負荷位置θＬ、及び、図５に示すブロック線図に基づいて、それぞれ、式（７）のように表される。
【００５３】
【数７】
2016082705.tif 000009
【００５４】
このようにして算出された負荷側内部信号ｑ０Ｌ、ｑ１Ｌ、ｑ２Ｌ、ｑ３の各々は、負荷側誤差パラメータ群（δＪＬ、δＤＬ、δτｆＬ、δＢＬ）の各々と、負荷側誤差信号ｅＬと、を線形に関連付けるパラメータとなる。
【００５５】
図６は、第１の実施形態に係るモータ側エラーシステム及び負荷側エラーシステムの処理を説明する第３の図である。
本実施形態に係るモータ側エラーシステム１２０、負荷側エラーシステム１２１は、上述したように、不感帯用内部信号ｑ３を出力するにあたり、図６（ｂ）に示すような、予め用意された不感帯特性変化関数Ｆ２を用いる。上述したように、不感帯特性変化関数Ｆ２は、不感帯幅誤差成分δＢＬが、モータ２０側から負荷２１側へと動力が伝達する系の伝達特性（不感帯特性関数Ｆ１の特性）に与える変化の度合いを規定する非線形関数である。
【００５６】
ここで、モータ２０と負荷２１との間に設けられたギアの“遊び”の幅（不感帯幅ＢＬ）が、モデル不感帯幅ＢＬ０から所定の不感帯幅誤差成分δＢＬ（δＢＬ＞０）だけ変化した場合を考える。この場合、不感帯特性関数Ｆ１は、図６（ａ）に示すように、入力（θＭ−θＬ）に対し出力がゼロとなる領域が、正負方向に＋δＢＬ、−δＢＬだけ広がる。その結果、入力（θＭ−θＬ）が＋ＢＬ０より大きい領域（θＭ−θＬ＞ＢＬ０）においては、出力（縦軸）が−δＢＬだけ変化する。また、入力（θＭ−θＬ）が−ＢＬ０より小さい領域（θＭ−θＬ＜−ＢＬ０）においては、出力（縦軸）が＋δＢＬだけ変化する。
【００５７】
また、不感帯特性関数Ｆ１において、不感帯幅ＢＬがＢＬ０であった場合には、入力（θＭ−θＬ）がＢＬ０を上回った時点で出力が上昇するのに対し、不感帯幅ＢＬが（ＢＬ０＋δＢＬ）に変化すると、入力（θＭ−θＬ）が（ＢＬ０＋δＢＬ）を上回るまでは、出力は“ゼロ”のままである。したがって、入力（θＭ−θＬ）がＢＬ０から（ＢＬ０＋δＢＬ）までの範囲においては、入力（θＭ−θＬ）と、出力のマイナス方向への変化の度合いと、が比例関係にある。同様に、入力（θＭ−θＬ）が−ＢＬ０から（−ＢＬ０−δＢＬ）までの範囲においては、入力（θＭ−θＬ）と、出力のプラス方向への変化の度合いと、が比例関係にある。
また、入力（θＭ−θＬ）がＢＬ０から−ＢＬ０までの領域は、不感帯幅ＢＬにおけるＢＬ０から（ＢＬ０＋δＢＬ）への変化に関わらず、出力は“ゼロ”のままである。つまり、不感帯幅ＢＬがＢＬ０から（ＢＬ０＋δＢＬ）へ変化しても、出力は変化しない。
【００５８】
以上より、不感帯幅誤差成分δＢＬが、不感帯特性関数Ｆ１の特性に与える変化の度合いを表す不感帯特性変化関数Ｆ２は、図６（ｂ）に示すような非線形特性によって表すことができる。
即ち、入力（θＭ−θＬ）がＢＬ０＋δＢＬ’を上回る領域においては、不感帯特性関数Ｆ１による出力がマイナス方向に変化するので、不感帯特性変化関数Ｆ２は、“−１”を出力する。同様に、入力（θＭ−θＬ）が−ＢＬ０−δＢＬ’を下回る領域においては、不感帯特性関数Ｆ１による出力がプラス方向に変化するので、不感帯特性変化関数Ｆ２は、“＋１”を出力する。
また、入力（θＭ−θＬ）がＢＬ０から（ＢＬ０＋δＢＬ’）までの領域においては、入力（θＭ−θＬ）の増加に応じて、出力が“ゼロ”から“−１”まで徐々に減少するように変化する。同様に、入力（θＭ−θＬ）が−ＢＬ０から（−ＢＬ０−δＢＬ’）までの領域においては、入力（θＭ−θＬ）の減少に応じて、出力が“ゼロ”から“＋１”まで徐々に増加するように変化する。
そして、入力（θＭ−θＬ）がＢＬ０から−ＢＬ０までの領域においては、不感帯特性関数Ｆ１の出力は変化しないので、不感帯特性変化関数Ｆ２は、“ゼロ”を出力する。
なお、定数δＢＬ’は、想定される不感帯幅誤差成分δＢＬを予め予測して定めた定数であり、例えば、モデル不感帯幅ＢＬ０の２０％程度（δＢＬ’＝０．２×ＢＬ０）とされる。
【００５９】
次に、本実施形態に係るモータ側パラメータ同定部１２２及び負荷側パラメータ同定部１２３（図３参照）の機能について説明する。
モータ側パラメータ同定部１２２は、モータ側エラーシステム１２０によって算出されたモータ側誤差信号ｅＭ（図４参照）と、同じく、モータ側エラーシステム１２０によって算出されたモータ側内部信号ｑ０Ｍ、ｑ１Ｍ、ｑ２Ｍ、ｑ３（図５参照）と、を入力する。
【００６０】
モータ側パラメータ同定部１２２は、モータ側内部信号ｑ０Ｍ、ｑ１Ｍ、ｑ２Ｍ、ｑ３の各々が、未知のモータ側誤差パラメータ群（δＪＭ、δＤＭ、δτｆＭ、δＢＬ）の各々と、モータ側誤差信号ｅＭとを、下式（８）のように、線形に関連付けていることを利用して、上記未知のモータ側誤差パラメータ群の各々を算出する。
【００６１】
【数８】
2016082705.tif 000010
【００６２】
ここで、モータ側パラメータ同定部１２２は、機械系２における周期的動作のうちの一周期Ｔに当たるモータ側誤差信号ｅＭとモータ側内部信号ｑ０Ｍ、ｑ１Ｍ、ｑ２Ｍ、ｑ３とを取得する。そして、式（８）の両辺にモータ側内部信号ｑ０Ｍ、ｑ１Ｍ、ｑ２Ｍ、ｑ３を乗じ、更に、両辺を一周期Ｔ分だけ時間積分すると、下式（９）のように変形される。
【００６３】
【数９】
2016082705.tif 000011
【００６４】
更に、式（９）は、下式（１０）に変形される。
【００６５】
【数１０】
2016082705.tif 000012
【００６６】
これにより、モータ側パラメータ同定部１２２は、下式（１１）に従って、未知のモータ側誤差パラメータ群（δＪＭ、δＤＭ、δτｆＭ、δＢＬ）を算出することができる。
【００６７】
【数１１】
2016082705.tif 000013
【００６８】
モータ側パラメータ同定部１２２は、算出されたモータ側誤差パラメータ群（δＪＭ、δＤＭ、δτｆＭ、δＢＬ）の各々を、モータ側のモデルをなすモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）の各々から減算することで、新たなモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）を同定する。
【００６９】
一方、負荷側パラメータ同定部１２３は、負荷側エラーシステム１２１によって算出されたモータ側誤差信号ｅＬ（図４参照）と、同じく負荷側エラーシステム１２１によって算出された負荷側内部信号ｑ０Ｌ、ｑ１Ｌ、ｑ２Ｌ、ｑ３（図５参照）と、を入力する。
【００７０】
負荷側パラメータ同定部１２３は、負荷側内部信号ｑ０Ｌ、ｑ１Ｌ、ｑ２Ｌ、ｑ３の各々が、未知の負荷側誤差パラメータ群（δＪＬ、δＤＬ、δτｆＬ、δＢＬ）の各々と、負荷側誤差信号ｅＬとを、下式（１２）のように、線形に関連付けていることを利用して、上記未知の負荷側誤差パラメータ群の各々を算出する。
【００７１】
【数１２】
2016082705.tif 000014
【００７２】
ここで、負荷側パラメータ同定部１２３は、機械系２における周期的動作のうちの一周期Ｔに当たる負荷側誤差信号ｅＬと負荷側内部信号ｑ０Ｌ、ｑ１Ｌ、ｑ２Ｌ、ｑ３とを取得する。そして、式（１２）の両辺に負荷側内部信号ｑ０Ｌ、ｑ１Ｌ、ｑ２Ｌ、ｑ３を乗じ、更に、両辺を一周期Ｔ分だけ時間積分すると、下式（１３）のように変形される。
【００７３】
【数１３】
2016082705.tif 000015
【００７４】
更に、式（１３）は、下式（１４）に変形される。
【００７５】
【数１４】
2016082705.tif 000016
【００７６】
これにより、負荷側パラメータ同定部１２３は、下式（１５）に従って、未知の負荷側誤差パラメータ群（δＪＬ、δＤＬ、δτｆＬ、δＢＬ）を算出することができる。
【００７７】
【数１５】
2016082705.tif 000017
【００７８】
負荷側パラメータ同定部１２３は、算出された負荷側誤差パラメータ群（δＪＬ、δＤＬ、δτｆＬ、δＢＬ）の各々を、予め規定されていた負荷側のモデルをなすモデルパラメータ群（ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）の各々から減算することで、新たなモデルパラメータ群（ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）を同定する。
【００７９】
なお、本実施形態に係るモータ側パラメータ同定部１２２及び負荷側パラメータ同定部１２３は、機械系２における周期的動作のうちの一周期Ｔ分のモータ側誤差信号ｅＭ、負荷側誤差信号ｅＬと、同じ一周期Ｔ分の各種内部信号ｑ０Ｍ、ｑ１Ｍ、ｑ２Ｍ、ｑ０Ｌ、ｑ１Ｌ、ｑ２Ｌ、ｑ３とを取得して、誤差信号と誤差パラメータ群との関係式（式（８）、式（１２））を一周期Ｔで時間積分している。
このようにすることで、一周期Ｔの時間積分により未知の外乱がキャンセルされ得るため、誤差パラメータ群（δＪＭ、δＤＭ、δτｆＭ、δＪＬ、δＤＬ、δτｆＬ、δＢＬ）を精度良く算出することができる。
【００８０】
以上、第１の実施形態に係るモータ制御システム１によれば、制御対象とする機械系２を単なる一の剛体（一慣性系）ではなく、二慣性系と見なすことで、制御対象をより忠実に模したモデル（二慣性系モデルＭＯＤ）に基づいてトルクτを算出するので、フィードフォワード制御の精度を高めることができる。
【００８１】
また、本実施形態に係るパラメータ同定装置１２は、機械系２に入力する一周期Ｔ分のトルクτ、及び、機械系２から出力される同じ一周期Ｔ分のモータ位置θＭ及び負荷位置θＬに基づいて、二慣性系モデルＭＯＤをなす各種モデルパラメータごとの誤差成分を算出し、当該各種モデルパラメータを同定する。これにより、二慣性系モデルＭＯＤと実際の機械系２との間に生じていた誤差をモデルパラメータごとに特定することができ、機械系２を正確に模した二慣性系モデルＭＯＤを得ることができる。
【００８２】
また、本実施形態に係るパラメータ同定装置１２は、モータ側誤差パラメータ群（δＪＭ、δＤＭ、δτｆＭ、δＢＬ）の各々と、モータ側誤差信号ｅＭと、を線形に関連付けるモータ側内部信号ｑ０Ｍ、ｑ１Ｍ、ｑ２Ｍ、ｑ３を算出するものとしている。また、パラメータ同定装置１２は、負荷側誤差パラメータ群（δＪＬ、δＤＬ、δτｆＬ、δＢＬ）の各々と、負荷側誤差信号ｅＬと、を線形に関連付ける負荷側側内部信号ｑ０Ｌ、ｑ１Ｌ、ｑ２Ｌ、ｑ３を算出するものとしている。
このようにすることで、パラメータ同定装置１２は、モータ側誤差信号ｅＭ（負荷側誤差信号ｅＬ）と、各種内部信号ｑ０Ｍ、ｑ１Ｍ、ｑ２Ｍ、ｑ０Ｌ、ｑ１Ｌ、ｑ２Ｌ、ｑ３との単純な線形演算に基づいて、モータ側誤差信号ｅＭ（負荷側誤差信号ｅＬ）の各々を算出することができる。したがって、一定の精度を達成しつつ演算負荷を軽減することができる。
【００８３】
また、パラメータ同定装置１２は、非線形関数である不感帯特性変化関数Ｆ２を予め規定しておくことで、モータ側誤差パラメータ群（δＪＭ、δＤＭ、δτｆＭ、δＢＬ）の各々と、モータ側誤差信号ｅＭとを線形に関連付けるモータ側内部信号ｑ０Ｍ、ｑ１Ｍ、ｑ２Ｍ、ｑ３を取得可能としている。同様に、パラメータ同定装置１２は、不感帯特性変化関数Ｆ２等を予め規定しておくことで、負荷側誤差パラメータ群（δＪＬ、δＤＬ、δτｆＬ、δＢＬ）の各々と、負荷側誤差信号ｅＬとを線形に関連付ける負荷側内部信号ｑ０Ｌ、ｑ１Ｌ、ｑ２Ｌ、ｑ３を取得可能としている。
このように、機械系２を表す特性のうち入出力の関係が非線形となる不感帯の要素を予め非線形関数（不感帯特性変化関数Ｆ２）として規定しておくことで、不感帯幅に生じている誤差（不感帯幅誤差成分δＢＬ）と、モータ側誤差信号ｅＭ（負荷側誤差信号ｅＬ）と、を直接的に線形に関連付けることが可能な内部信号（不感帯用内部信号ｑ３）を取得することができる。
【００８４】
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態に係るモータ制御システムについて、図７を参照しながら詳細に説明する。
【００８５】
図７は、第２の実施形態に係るモータ制御システムの機能構成を示す図である。
図７に示すように、第２の実施形態に係るパラメータ同定装置１２は、第１の実施形態に加え、更に、モータ側反復計算部１２４と、負荷側反復計算部１２５と、を備えている。
【００８６】
モータ側反復計算部１２４は、モータ側パラメータ同定部１２２により同定されたモータ側のモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）をモータ側エラーシステム１２０に戻しながら、複数周期ｎＴ（ｎは２以上の整数）分のトルクτ、モータ位置θＭ及び負荷位置θＬに基づいてモータ側のモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）を同定する。
同様に、負荷側反復計算部１２５は、負荷側パラメータ同定部１２３により同定された負荷側のモデルパラメータ群（ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）を負荷側エラーシステム１２１に戻しながら、複数周期ｎＴ分のトルクτ、モータ位置θＭ及び負荷位置θＬに基づいて負荷側のモデルパラメータ群（ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）を同定する。
【００８７】
具体的には、モータ側反復計算部１２４は、機械系２に入力する一周期Ｔ分のトルクτ、及び、機械系２から出力される同じ一周期Ｔ分のモータ位置θＭ及び負荷位置θＬに基づいてモータ側パラメータ同定部１２２により同定されたモータ側のモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）を入力する。
ここで、本実施形態に係るモータ側パラメータ同定部１２２は、式（１１）に基づいて算出されたモータ側誤差パラメータ群（δＪＭ、δＤＭ、δτｆＭ、δＢＬ）に、所定の縮小因子α（０＜α＜１）を乗算したものを、元のモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）から減算し、新たなモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）として同定する。即ち、モータ側パラメータ同定部１２２は、（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）−α・（δＪＭ、δＤＭ、δτｆＭ、δＢＬ）を演算することで、新たなモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）を同定する。
そして、モータ側反復計算部１２４は、上記のように同定されたモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）をモータ側エラーシステム１２０に戻す。ここで同定されたモデルパラメータ群を「１回目のモデルパラメータ群」と記載する。
【００８８】
本実施形態に係るモータ側エラーシステム１２０は、モータ側反復計算部１２４から戻された１回目のモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）を適用し、もう一周期Ｔ分のトルクτ、モータ位置θＭ及び負荷位置θＬに基づいてモータ側誤差信号ｅＭ及びモータ側内部信号ｑ０Ｍ、ｑ１Ｍ、ｑ２Ｍ、ｑ３を算出する。具体的には、モータ側エラーシステム１２０は、モータ側反復計算部１２４から戻された１回目のモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）を、図３に示すブロック線図の各伝達要素（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０）及び不感帯特性関数Ｆ１におけるモデル不感帯幅ＢＬ０に代入する。そして、モータ側エラーシステム１２０は、もう一周期Ｔ分のトルクτ、モータ位置θＭ及び負荷位置θＬを入力して、再度、モータ側誤差信号ｅＭを算出する。
【００８９】
モータ側パラメータ同定部１２２は、ここで算出されたモータ側誤差信号ｅＭ及びモータ側内部信号ｑ０Ｍ、ｑ１Ｍ、ｑ２Ｍ、ｑ３を入力し、再度、モデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）を同定する。ここで、モータ側パラメータ同定部１２２は、式（１１）を用いて算出されたモータ側誤差パラメータ群（δＪＭ、δＤＭ、δτｆＭ、δＢＬ）を用いて、（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）−α・（δＪＭ、δＤＭ、δτｆＭ、δＢＬ）を演算し、新たなモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）を同定する。ここで同定されたモデルパラメータ群を「２回目のモデルパラメータ群」と記載する。
【００９０】
モータ側反復計算部１２４は、２回目のモデルパラメータ群を、再度、モータ側エラーシステム１２０に戻す。モータ側エラーシステム１２０は、モータ側反復計算部１２４から戻された２回目のモデルパラメータ群をブロック線図（図３）に適用するとともに、更にもう一周期Ｔ分のトルクτ、モータ位置θＭ及び負荷位置θＬを入力して、再度、モータ側誤差信号ｅＭ及びモータ側内部信号ｑ０Ｍ、ｑ１Ｍ、ｑ２Ｍ、ｑ３を算出する。
【００９１】
このように、モータ側反復計算部１２４は、モータ側パラメータ同定部１２２により同定された新たなモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）を、モータ側エラーシステム１２０に適用し、新たな一周期Ｔ分の入力に基づいて再度同定処理を実行させる。このようにすることで、新たな一周期Ｔ分のトルクτ、モータ位置θＭ及び負荷位置θＬの入力毎に、所定の比率（縮小因子α）でモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）の誤差が縮小する。
モータ側反復計算部１２４は、以上のような処理を所定回数繰り返し、最終的なモデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＢＬ０）を同定する。
【００９２】
第１の実施形態に係るパラメータ同定装置１２は、一周期Ｔ分のトルクτ、モータ位置θＭ及び負荷位置θＬのみで、モデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）を同定するものとした。これに対し、第２の実施形態に係るパラメータ同定装置１２は、複数周期に渡って入力されるトルクτ、モータ位置θＭ及び負荷位置θＬに基づいて、モデルパラメータ群（ＪＭ０、ＤＭ０、τｆＭ０、ＪＬ０、ＤＬ０、τｆＬ０、ＢＬ０）が、徐々に真の値（機械系２の実際の特性を表すパラメータ群）に近づくように同定される。したがって、制御対象とする機械系２をより正確に模した二慣性系モデルＭＯＤを得ることができる。
なお、負荷側反復計算部１２５の処理は、上述のモータ側反復計算部１２４の処理と実質的に同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００９３】
以上、第１、第２の実施形態について詳細に説明したが、各実施形態に係るモータ制御システム１の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
例えば、上述の各実施形態において、モータ側パラメータ同定部１２２及び負荷側パラメータ同定部１２３は、一周期Ｔ分のモータ側誤差信号ｅＭ、負荷側誤差信号ｅＬと、同じ一周期Ｔ分の各種内部信号ｑ０Ｍ、・・・、ｑ３とを取得して、複数のモデルパラメータごとの誤差成分（δＪＭ、・・・、δＢＬ）を算出するものとしている。しかしながら、他の実施形態においてはこの態様に限定されず、機械系２における周期的動作でなくても広い範囲の速度・加速度情報を含む試験データに取得されたモータ側誤差信号ｅＭ、負荷側誤差信号ｅＬ、及び、各種内部信号ｑ０Ｍ、・・・、ｑ３に基づいて誤差成分（δＪＭ、・・・、δＢＬ）を算出するものとしてもよい。
【００９４】
また、上述の各実施形態においては、モータ制御システム１におけるパラメータ同定装置１２の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各手順を行うものとしている。ここで、上述したパラメータ同定装置１２の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
また、パラメータ同定装置１２の機能が、ネットワークで接続される複数の装置に渡って具備される態様であってもよい。
【００９５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００９６】
１  モータ制御システム
１０  フィードバック制御部
１１  フィードフォワード制御部
１２  パラメータ同定装置
１２０  モータ側エラーシステム（モータ側誤差信号出力手段）
１２１  負荷側エラーシステム（負荷側誤差信号出力手段）
１２２  モータ側パラメータ同定部
１２３  負荷側パラメータ同定部
１２４  モータ側反復計算部
１２５  負荷側反復計算部
２  機械系
２０  モータ
２１  負荷
θｔ  目標位置
τ、τ’  トルク
θＭ  モータ位置
ωＭ  モータ角速度
ＪＭ  モータ側慣性モーメント
ＤＭ  モータ側粘性係数
τｆＭ  モータ側クーロン摩擦係数
θＬ  負荷位置
ωＬ  負荷角速度
ＪＬ  負荷側慣性モーメント
ＤＬ  負荷側粘性係数
τｆＬ  負荷側クーロン摩擦係数
ＫＲ  ねじれ剛性係数
ＤＲ  ねじれ粘性係数
ＢＬ  不感帯幅
ＭＯＤ  二慣性系モデル
ＪＭ０  モデルモータ側慣性モーメント
ＤＭ０  モデルモータ側粘性係数
τｆＭ０  モデルモータ側クーロン摩擦係数
ＪＬ０  モデル負荷側慣性モーメント
ＤＬ０  モデル負荷側粘性係数
τｆＬ０  モデル負荷側クーロン摩擦係数
ＢＬ０  モデル不感帯幅
ｅＭ  モータ側誤差信号
ｅＬ  負荷側誤差信号
δＪＭ  モータ側慣性モーメント誤差成分
δＤＭ  モータ側粘性係数誤差成分
δτｆＭ  モータ側クーロン摩擦係数誤差成分
δＪＬ  負荷側慣性モーメント誤差成分
δＤＬ  負荷側粘性係数誤差成分
δτｆＬ  負荷側クーロン摩擦係数誤差成分
δＢＬ  不感帯幅誤差成分
ｑ０Ｍ、ｑ１Ｍ、ｑ２Ｍ  モータ側内部信号
ｑ０Ｌ、ｑ１Ｌ、ｑ２Ｌ  負荷側内部信号
ｑ３  不感帯用内部信号（モータ側内部信号、負荷側内部信号）
Ｓ１、Ｓ２  符号関数
Ｆ１  不感帯特性関数
Ｆ２  不感帯特性変化関数
【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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