【手続補正書】
【提出日】平成23年6月15日(2011.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動機械の位置の目標値である位置指令信号と前記駆動機械の位置の現在値を示す位置信号を入力として、位置比例ゲインを用いた比例演算により前記駆動機械の速度の目標値である速度指令信号を出力する位置制御手段と、
前記速度指令信号と前記駆動機械の速度の現在値を示す速度信号を入力として、速度比例ゲインと速度積分ゲインを用いた比例積分演算により駆動機械を駆動するトルクの目標値であるトルク指令信号を出力する速度制御制御手段と、
前記トルク指令信号を入力として、前記駆動機械を駆動するトルクが前記トルク指令信号に一致するよう制御するトルク制御手段と、
開ループ周波数応答のゲイン交差周波数が、周波数の増加に伴い開ループ周波数応答の位相が増加するときの位相交差周波数以下となる状態を検出することにより、慣性設定値に対する駆動機械の慣性が大きいことで制御系が不安定となり発生する過大慣性振動を検出する第１の検出手段と、
前記第１の検出手段により振動が検出された場合に前記速度制御手段或いは前記位置制御手段のゲインを変更することで前記振動を抑制する振動抑制手段を備える
ことを特徴とする駆動制御装置。
【請求項２】
前記第１の検出手段は、前記トルク指令信号が前記位置比例ゲインと前記速度積分ゲインの積の平方根の値以下の周波数で振動していることを検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項３】
前記第１の検出手段は、前記トルク指令信号に基づいて、前記駆動機械が前記位置比例ゲインに基づいて決定される値以下の周波数で振動しているときを、ゲイン交差周波数が位相交差周波数以下となる状態として検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項４】
前記第１の検出手段は、前記トルク指令信号が前記位置比例ゲインの値以下の周波数で振動していることを検出する
ことを特徴とする請求項３に記載の駆動制御装置。
【請求項５】
前記第１の検出手段は、前記トルク指令信号に基づいて、前記駆動機械が前記速度積分ゲインに基づいて決定される値以下の周波数で振動しているときを、ゲイン交差周波数が位相交差周波数以下となる状態として検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項６】
前記第１の検出手段は、前記トルク指令信号が前記速度積分ゲインの値以下の周波数で振動していることを検出する
ことを特徴とする請求項５に記載の駆動制御装置。
【請求項７】
慣性設定値に対する駆動機械の慣性が大きいことで制御系が不安定となり発生する過大慣性振動を、前記駆動機械の加速度の現在値を示す加速度信号の大きさと前記トルク指令信号との比率と、前記駆動機械の慣性設定値に所定のゲインを乗じた値とを比較することにより検出する第２の検出手段をさらに備え、
前記第１の検出手段の出力と前記第２の検出手段の出力に基づいて前記駆動機械が過大慣性振動していることを検出する
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項８】
前記振動抑制手段は、前記速度比例ゲインと前記速度積分ゲインとの比率である第１の比率と、前記速度比例ゲインと前記位置比例ゲインとの比率である第２の比率の少なくともいずれか一方を大きくすることにより前記過大慣性振動を抑制する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項９】
前記トルク信号と前記加速度信号を入力として、前記駆動機械の慣性を推定演算し、前記慣性設定値とする慣性推定演算手段と、前記慣性設定値に基づいて前記速度制御手段或いは速度制御手段のゲインを変更するゲイン変更手段を備え、
前記過大慣性振動を検出したとき前記推定演算手段の推定演算を動作させる
ことを特徴とする請求項８に記載の駆動制御装置。
【請求項１０】
前記トルク信号と前記加速度信号を入力として、前記駆動機械の慣性を推定演算し、前記慣性設定値とする慣性推定演算手段と、前記慣性設定値に基づいて前記速度制御手段或いは位置制御手段のゲインを変更するゲイン変更手段を備え、
前記過大慣性振動を検出したとき前記推定演算手段の推定演算速度を増大させる
ことを特徴とする請求項８に記載の駆動制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
＜過大慣性振動が発生する条件＞
次に、過大慣性振動が発生する条件について説明する。
図３は、慣性設定値をＪｎ＝１、速度応答設定値をωsc＝１で固定とし、駆動機械１の慣性Ｊを変化させたときの開ループ伝達関数の周波数応答を表している。また、図４は、図３と同じ条件を使用したときの外乱に対する位置信号θｍの応答波形を表す。図３および図４では、（ａ）慣性設定値Ｊｎが駆動機械１の慣性Ｊと等しい条件（Ｊ＝Ｊｎ）（細線）、（ｂ）慣性設定値Ｊｎが駆動機械１の慣性Ｊより大きく，制御系が安定限界となる条件（太線）、（ｃ）慣性設定値Ｊｎが条件（ｂ）よりもさらに大きく制御系が不安定となる条件（点線）における結果を示している。また，条件（ａ），（ｂ），（ｃ）における位相特性は同じであるため各線が一致しており、これを細線で表している。また、図３中下段の位相特性に示す一点鎖線は、位相遅れが０のときの位相特性を表しており、むだ時間が存在すると、細線が示すとおり、周波数が増加するに従い開ループ位相は減少し、位相遅れが増大する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図４に示すとおり、慣性設定値Ｊｎが駆動機械１の慣性Ｊと等しい場合は、外乱に対する位置信号θｍは速やかに０に収束している。しかしながら、慣性設定値Ｊｎに対し、駆動機械１の慣性Ｊが大きくなるに従い、開ループ伝達関数Ｌ（ｓ）のゲイン特性が全体的に小さくなり、ゲイン交差周波数ωgcが低くなる。それに伴い、ゲイン交差周波数ωgcにおける位相遅れが増大し、位相余裕が小さくなるため、位置信号θｍの応答が振動的となる。条件（ｂ）は、制御系が安定限界となる条件であり、ゲイン交差周波数ωgcにおける位相余裕は０となり、位置信号θｍの応答波形には持続振動が発生する。条件（ｃ）のように、慣性設定値Ｊｎに対し、駆動機械１の慣性Ｊがさらに大きくなると、ゲイン交差周波数ωgcにおける位相余裕は負となり、制御系は不安定となる。このとき発生する振動周波数は、ほぼゲイン交差周波数ωgcと等しくなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
実施の形態２．
＜過大慣性検出手段の追加＞
図５は、本発明の実施の形態２による駆動制御装置を示すブロック図である。図１と同一の部分については同一の符号を付して、説明を省略する。図５に示すブロック図において、実施の形態１と異なる部分は、加速度演算手段１４により位置信号θｍを２回微分することにより駆動機械１の加速度の現在値を示す加速度信号ａｍを演算し、トルク指令信号Ｔｒと加速度信号ａｍを入力として、トルク指令信号Ｔrの大きさと、加速度信号ａｍの大きさとの比率と、慣性設定値Ｊｎに所定のゲインＫを乗じたものを比較し、過大慣性検出手段９を追加し、振動検出手段７の出力と過大慣性検出手段９の出力に基づいて駆動機械１が過大慣性振動していることを検出するようにしたことである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４による駆動制御装置を示すブロック図である。図６と同一の部分については同一の符号を付して、説明を省略する。図７に示すブロック図において、実施の形態３と異なる部分は、振動検出手段７により駆動機械１が過大慣性振動していることを検出したときのみ慣性推定演算速度変更手段１８により慣性推定演算手段１５の推定速度を増大させるよう構成したことである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
このように構成することで、駆動機械１が過大慣性振動している場合であっても、推定演算時間が短縮されるため、過大慣性振動を速やかに抑制することができる。
また、上述のとおり、慣性推定演算手段１５の推定速度を増大すると推定動作に悪影響を及ぼすが、過大慣性振動を検出しているときのみ推定速度を増大させ、過大慣性振動が抑制された後、推定速度を通常の値に戻すことにより、定常的な推定動作に影響を及ぼさないようにできる。
実施の形態３、または実施の形態４では、慣性推定演算手段１５で演算される慣性推定値に従い、速度比例ゲインＫｖを変更する場合について記載したが、慣性推定値に基づき速度積分ゲインωｐｉ、または位置比例ゲインＫｐを変更してもよい。
また、実施の形態３、または実施の形態４では、第１の検出手段７により過大振動を検出する場合について説明したが、第２の検出手段、または第１の検出手段の出力と第２の検出手段の出力により駆動機械１が過大慣性振動していることを検出してもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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