(57)【要約】電動機の制御装置は、位置制御部と、指令加速度算出部と、第１の減算器と、第２の減算器と、を含む。位置制御部は、負荷の目標位置を指定する位置指令信号と負荷を駆動する電動機の位置を示す電動機位置信号を入力し、トルク指令信号を出力する。指令加速度算出部は、位置指令信号を入力し、位置指令信号の加速度を示す指令加速度信号を出力する。第１の減算器は、負荷の加速度を示す負荷加速度信号から指令加速度信号を減算し、負荷加速度補正信号を出力する。第２の減算器は、トルク指令信号から負荷加速度補正信号に所定の重み係数を乗じた値を減算し、トルク指令補正信号を出力する。トルク指令補正信号は、電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する。
2019138808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷を駆動する電動機の制御装置であって、
前記負荷の目標位置を指定する位置指令信号と前記負荷を駆動する前記電動機の位置を示す電動機位置信号を入力し、トルク指令信号を出力する位置制御部と、
前記位置指令信号を入力し、前記位置指令信号の加速度を示す指令加速度信号を出力する指令加速度算出部と、
前記負荷の加速度を示す負荷加速度信号から前記指令加速度信号を減算し、負荷加速度補正信号を出力する第１の減算器と、
前記トルク指令信号から前記負荷加速度補正信号に所定の重み係数を乗じた値を減算し、トルク指令補正信号を出力する第２の減算器と、
を含み、
前記トルク指令補正信号は、前記電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する
電動機の制御装置。
【請求項２】
前記指令加速度算出部は、前記指令加速度信号に、前記位置指令信号に対する前記電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成する、請求項１に記載の電動機の制御装置。
【請求項３】
前記指令加速度算出部は、前記指令加速度信号に、前記負荷と前記電動機とを剛体とした場合の前記位置指令信号に対する前記電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成する、請求項１に記載の電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機および電動機で駆動される機械負荷に対し、電動機の速度または位置などの駆動動作を制御する電動機の制御装置に関する。特に、駆動時などに発生する機械負荷の反共振に起因する振動を抑制する制御構成を備えた電動機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電動機の制御装置は、上位コントローラから入力された位置指令と電動機および被制御対象の負荷（機械負荷）の位置が一致するように、内部にフィードバック制御系を有している。このような電動機の制御装置は、位置指令と電動機の位置検出値から、位置指令と電動機位置を一致させるためのトルク指令値を算出し、電動機でトルク指令値と同じトルクが生じるよう電動機の固定子巻線に通電する電流を制御することで、電動機および被制御対象の負荷（機械負荷）の位置を制御している。しかしながら、電動機と被制御対象の負荷（機械負荷）との接合部の機械剛性が低い場合は、加減速時または外乱印加時において、被制御対象の負荷（機械負荷）に反共振に起因する振動が生じやすく、整定性および外乱抑圧性を従来よりも更に高めることが課題として認識されていた。【０００３】
この課題に対し、従来の送り制御装置は、被制御対象の負荷（機械負荷）であるスライダに加速度センサを設置し、被制御対象の負荷（機械負荷）の加速度検出値に重み係数である加速度フィードバックゲインを乗じたものを、トルク指令値から減算する加速度フィードバックループを備えることで、加減速時または外乱印加時に被制御対象の負荷（機械負荷）に生じる振動を抑制するように構成されている（例えば、特許文献１を参照）。【０００４】
特許文献１等で代表される構成では、加速度フィードバックゲインを大きくするほど機械剛性に起因する振動が小さくなる。一方、負荷の加減速動作に必要なトルクがトルク指令値から減算される。このため、指令追従性能が劣化し、停止間際に動作遅れ、オーバーシュート、またはアンダーシュートなどが生じてしまい、整定性と振動抑制が両立できない、という問題を有していた。換言すると、加速度フィードバックゲイン（加速度フィードバック量）と指令追従性能との間には、トレードオフの関係があり、整定性と振動抑制の両立については、更なる改良が希求されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−９１４８２号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、従来の課題を解決する。本発明は、負荷加速度フィードバック系を有する電動機の制御装置において、指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果を得ることで、整定性と振動抑制の両立が可能となる電動機の制御装置を提供することを目的とする。即ち、本発明は、負荷加速度フィードバックゲイン（加速度フィードバック量）と指令追従性能との間の、トレードオフの関係を、緩和、或いは回避を図り、指令追従性能を保ちつつ、負荷側からの加速度フィードバックによる振動抑制効果を高めた電動機の制御装置を提供する。
【０００７】
上述の課題を解決するために、本出願の発明者らは、試行錯誤を重ね且つ鋭意検討を行った。そして、指令追従性能を保ちつつ、負荷側からの加速度フィードバックによる振動抑制効果を高めた新規な電動機の制御装置を見出した。その詳細を下記に述べる。
【０００８】
課題を解決するための第１の態様は、負荷（機械負荷）を駆動する電動機の制御装置であって、位置制御部と、指令加速度算出部と、第１の減算器と、第２の減算器と、を含む。位置制御部は、負荷の目標位置を指定する位置指令信号と負荷を駆動する電動機の位置を示す電動機位置信号を入力し、トルク指令信号を出力する。指令加速度算出部は、位置指令信号を入力し、位置指令信号の加速度を示す指令加速度信号を出力する。第１の減算器は、負荷の加速度を示す負荷加速度信号から指令加速度信号を減算し、負荷加速度補正信号を出力する。第２の減算器は、トルク指令信号から負荷加速度補正信号に所定の重み係数を乗じた値を減算し、トルク指令補正信号を出力する。トルク指令補正信号は、電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する。
【０００９】
また、第２の態様は、第１の態様の電動機の制御装置において、指令加速度算出部は、指令加速度信号に、位置指令信号に対する電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成する。
【００１０】
また、第３の態様は、第１の態様の電動機の制御装置において、指令加速度算出部は、指令加速度信号に、負荷と電動機とを剛体とした場合の位置指令信号に対する電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成する。
【００１１】
上述の課題解決によって、負荷加速度フィードバック系を有する電動機の制御装置において、フィードバックされる負荷加速度情報から予め指令加速度情報を減じることで、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ぐことができる。よって、負荷加速度フィードバックによる指令追従性能の低下を招くことも無く、指令追従性能を保ったまま、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果を高めることができる。したがて、整定性と振動抑制の両立が実現可能である。
【００１２】
本発明の電動機の制御装置は、フィードバックされる負荷加速度情報から予め指令加速度情報を減じる。本発明の電動機の制御装置は、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ぎ、指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果を高めることを可能にし、産業的価値の大いなるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成の一例を示す図
【図２】本発明の実施の形態における負荷加速度補正部の構成の一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成の別の例を示す図
【図４】本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成のまた別の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成の一例を示す図である。図１に示す電動機の制御装置１００は、電動機２０１と電動機２０１の位置を検出する位置検出器２０２と、接合部２０３を介して電動機２０１に繋がれた駆動対象である負荷２０４の加速度を検出する加速度検出器２０５に接続されている。電動機の制御装置１００は、図示しない上位コントローラから位置指令信号が入力され、位置指令信号と電動機および負荷機械の位置が一致するように電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する。
【００１６】
位置検出器２０２は電動機の位置を検出し、電動機位置信号θｍとして電動機の制御装置１００へ出力する。加速度検出器２０５は負荷の加速度を検出し、負荷加速度信号ＡLとして電動機の制御装置１００へ出力する。
【００１７】
電動機の制御装置１００の構成を説明する。電動機の制御装置１００は、内部に位置制御部１０１、速度制御部１０２、トルク制御部１０３、速度変換部１０４、負荷加速度補正部１０５、指令加速度算出部１０６、減算器１０７、減算器１０８を有している。
【００１８】
位置制御部１０１は、位置指令信号θＳと電動機位置信号θｍを入力し、速度指令信号ωＳを出力する。速度制御部１０２は、速度指令信号ωＳと、電動機位置信号θｍから速度変換部１０４によって算出された電動機速度信号ωｍを入力し、トルク指令信号τＳを出力する。トルク制御部１０３は、トルク指令信号τＳから後述する負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃを減じたトルク指令補正信号τｉｎを入力し、電動機でトルク指令補正信号τｉｎと同じトルクが生じるように、電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する。
【００１９】
指令加速度算出部１０６は、位置指令信号θＳを入力し、位置指令の加速度を示す指令加速度信号ＡＳを出力する。
【００２０】
負荷加速度補正部１０５は、負荷加速度信号ＡLから指令加速度信号ＡＳを減じた負荷加速度補正信号Ａ’Lを入力し、負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃを出力する。
【００２１】
このようにして、電動機の制御装置１００は内部に、位置指令と電動機および負荷の位置が一致するにように、電動機位置と電動機速度と負荷速度をフィードバックしたカスケード型のフィードバック制御系を有している。
【００２２】
次に、電動機の制御装置の構成の詳細を説明する。位置制御部１０１は、位置指令信号θＳと電動機位置信号θｍを入力し、両者の差異を小さくするための速度指令信号ωＳを出力する。位置制御部１０１は、例えば、位置指令信号θＳと電動機位置信号θｍに重み係数を乗じたものを、速度指令信号ωＳとして出力する比例制御演算を行う。位置制御部１０１は、例えば、位置指令信号θＳと電動機位置信号θｍの差分値に重み係数を乗じたものを、速度指令信号ωＳとして出力する比例制御演算を行う。
【００２３】
速度制御部１０２は、速度指令信号ωＳと電動機速度信号ωｍを入力し、両者の差異を小さくするためのトルク指令信号τＳを出力する。速度制御部１０２は、例えば、速度指令信号ωＳと電動機速度信号ωｍの差分値に重み係数を乗じたものと、速度指令信号ωＳと電動機速度信号ωｍの差分値の積分値に重み係数を乗じたものとの加算値をトルク指令信号τＳとして出力する比例積分演算を行う。
【００２４】
速度変換部１０４は、電動機位置信号θｍを入力し、電動機速度を示す電動機速度信号ωｍを出力する。速度変換部１０４は、例えば、電動機位置信号θｍに対して微分演算を行い、その算出結果を電動機速度信号ωｍとして出力する。
【００２５】
指令加速度算出部１０６は、位置指令信号θＳを入力し、位置指令信号θＳの加速度を示す指令加速度信号ＡＳを出力する。指令加速度算出部１０６は、例えば、位置指令信号θＳに二階微分演算処理を施すことで、指令加速度信号ＡＳを算出する。
【００２６】
減算器１０７は、負荷加速度信号ＡLから指令加速度信号ＡＳを減じて、負荷加速度補正信号Ａ’Lを出力する。負荷加速度補正部１０５は、負荷加速度補正信号Ａ’Lを入力し、負荷加速度補正信号Ａ’Lに重み係数を乗じた値を負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃとして出力する。
【００２７】
減算器１０８は、トルク指令信号τＳから負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃを減じた値をトルク指令補正信号τｉｎとしてトルク制御部１０３に出力する。
【００２８】
負荷加速度補正部１０５は、負荷加速度信号ＡLから指令加速度信号ＡＳを減じた負荷加速度補正信号Ａ’Lに重み係数を乗じた値を負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃとして出力する構成としている。仮に負荷加速度信号ＡLに重み係数を乗じた値を負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃとして出力した場合、電動機位置信号θｍまたは負荷位置θLを位置指令信号θＳに追従させるために電動機または負荷を加減速動作させる際に、負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃをトルク指令信号τＳから減じるとする。この場合、トルク指令信号τＳに含まれる、加減速動作に必用なトルクから負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃが減じられてしまう。トルク指令信号τＳから負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃが減じられた場合の作用について、負荷加速度補正部１０５の動作原理と合わせて説明する。
【００２９】
図２は、本発明の実施の形態における負荷加速度補正部１０５の構成の一例を示す図である。負荷加速度補正部１０５は、負荷加速度補正信号Ａ’Ｌを入力し、負荷加速度補正信号Ａ’Ｌに重み係数である負荷加速度フィードバックゲインＫａｃｃを乗じた値を負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃとして出力する。このとき、指令加速度信号ＡＳ＝０とすると、トルク指令信号τＳに対する電動機位置信号θｍの伝達関数ＧτＳ→θｍ（ｓ）は、式（１）で示される。トルク指令信号に対する負荷位置θＬの伝達関数ＧτＳ→θＬ（ｓ）は、式（２）で示される。
【００３０】
【数１】
2019138808.tif 000003
【００３１】
【数２】
2019138808.tif 000004
【００３２】
【数３】
2019138808.tif 000005
【００３３】
【数４】
2019138808.tif 000006
【００３４】
各式における変数及び演算子について説明する。ｓはラプラス演算子である。Ｊｍは電動機２０１のイナーシャである。ＪＬは負荷２０４のイナーシャである。ω’Ｐはトルク指令信号τＳから電動機位置信号θｍへの伝達特性における共振周波数である。ωＺはトルク指令信号τＳから電動機位置信号θｍへの伝達特性における反共振周波数である。負荷加速度フィードバックゲインＫａｃｃと共振周波数ω’Ｐとの関係は、式（３）として示される。弾性係数ＫＳおよび負荷２０４のイナーシャＪＬと反共振周波数ωＺとの関係は式（４）の式で示される。式（３）及び式（４）において、ＫＳは接合部２０３の弾性係数を示している。電動機の制御装置１００で電動機２０１を介して負荷２０４を駆動する場合、加減速動作によって負荷２０４に反共振周波数ωＺの振動が励起され、停止時の整定性を妨げる要因となる。
【００３５】
式（１）に着目すると、負荷加速度フィードバックゲインＫａｃｃを大きくすると、共振周波数ω’Ｐは大きくなり、反共振周波数ωＺは変化しないことが分かる。共振周波数と反共振周波数の差異が大きくなるほど、反共振周波数におけるゲインは小さくなるので、反共振の影響は小さくなる。一方、式（１）と式（２）とによって、トルク指令信号τＳに対する、電動機位置信号θｍと負荷位置θＬとの関係は、次の式（５）の関係にあることが分かる。
【００３６】
【数５】
2019138808.tif 000007
【００３７】
式（５）によって、電動機位置信号θｍと負荷位置θＬとの関係は、負荷加速度フィードバックゲインＫａｃｃに関わらず、常に一定である。よって、式（１）において、負荷加速度フィードバックゲインＫａｃｃを上げることで、トルク指令信号τＳに対する電動機位置信号θｍの伝達特性の反共振周波数ωＺにおけるゲインが小さくなると、トルク指令信号τＳに対する負荷位置θＬの伝達特性の反共振周波数ωＺにおけるゲインも同様に小さくなる。よって、加減速動作によって生じる負荷２０４の反共振周波数ωＺの振動も小さくなる。
【００３８】
上述のとおり、負荷加速度補正部１０５によって負荷加速度をフィードバックすることで、上記の各式で示されるように、反共振周波数におけるゲイン、つまり感度を下げる作用がある。これによって、電動機の制御装置１００によって電動機２０１または負荷２０４を駆動する際に、加減速動作時に負荷２０４に生じる反共振振動を減じることができる。
【００３９】
以上のとおり、負荷加速度補正部１０５による負荷加速度信号ＡＬをフィードバックすることで、反共振に起因する振動を抑制する効果が得られる。
【００４０】
一方、電動機位置信号θｍおよび負荷加速度信号ＡＬを位置指令信号θＳに追従させるために加減速動作させる際に、負荷加速度信号ＡＬから指令加速度信号ＡＳを減ずることなく、負荷加速度信号ＡＬを直接に負荷加速度補正部１０５に入力し、負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃを算出した場合、負荷加速度フィードバックによって、整定性が悪化する問題が生じる。
【００４１】
加減速動作を行うには所望の加速度に比例したトルクが電動機で生じるように制御する必要がある。電動機の制御装置１００では、加減速動作に必要なトルクを位置制御部１０１と速度制御部１０２によって算出し、トルク指令信号τＳとして出力する。しかしながら、負荷加速度信号ＡＬから指令加速度信号ＡＳを減ずることなく、負荷加速度信号ＡＬを直接に負荷加速度補正部１０５に入力し、負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃを算出した場合、トルク指令信号τＳから負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃを減じることで、加減速動作に必要なトルクも減じられてしまい、指令追従性能が低下する。加減速動作に必用なトルクの不足分は、位置制御部１０１および速度制御部１０２によって再度補償されることで、電動機位置信号θｍおよび負荷位置θＬが位置指令信号θＳと一致するように制御される。しかし、位置制御部１０１および速度制御部１０２はフィードバック制御であるため、制御に遅れが生じる。この制御遅れによって、停止間際に動作遅れ、オーバーシュート、またはアンダーシュートなどが発生し、整定性が低下してしまう。つまり、負荷加速度フィードバックゲイン（加速度フィードバック量）を大きくするほど、指令追従性能は低下する。負荷加速度フィードバックゲイン（加速度フィードバック量）と指令追従性能とはトレードオフの関係にある。
【００４２】
フィードバックされる負荷加速度信号ＡＬから、加減速動作時の加速度を示す指令加速度信号ＡＳを予め減じた負荷加速度補正信号Ａ’Ｌを負荷加速度補正部１０５に入力して負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃを算出することで、電動機２０１および負荷２０４の加減速動作に必要なトルクが負荷加速度フィードバックによって減じられることが無くなる。よって、停止間際の動作遅れ、オーバーシュート、またはアンダーシュートなどを改善する効果が得られる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態においては、負荷加速度フィードバック系を内部に有する電動機の制御装置において、フィードバックされる負荷加速度情報から予め指令加速度情報を減じることで、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ことができる。よって、指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果が得られる。したがって、整定性と振動抑制の両立が可能となる。
【００４４】
本実施の形態では、負荷加速度から指令加速度を減じたものをフィードバックする構成とした。しかし、指令加速度に位置指令信号に対する電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した加速度情報を負荷加速度から減じる構成としても良い。図３は、本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成の別の例を示す図である。図３において、図１に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、説明を省略する。図３に示す電動機の制御装置１００のフィルタ処理部１０９において、位置指令信号に対する電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施して、加速度情報を出力する。このような構成を取ることで、フィードバックされる負荷加速度情報から予め実際に加減速動作が為される時の加速度を減じられ、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ぐことができる。よって、より指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果が得られる。したがって、整定性と振動抑制の両立が可能となる。
【００４５】
本実施の形態では、負荷加速度から指令加速度を減じたものをフィードバックする構成とした。しかし、指令加速度に対し、電動機と負荷の接合部の剛性が高い、つまり電動機と負荷とを剛体とした場合の位置指令信号に対する電動機位置の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した加速度情報を負荷加速度から減じる構成としても良い。この場合、図３に示す電動機の制御装置１００のフィルタ処理部１０９において、電動機と負荷の接合部の剛性が高い、つまり電動機と負荷とを剛体とした場合の位置指令信号に対する電動機位置の伝達特性と等価なフィルタ処理を施して、加速度情報を出力する。このような構成を取ることで、フィードバックされる負荷加速度情報から予め実際に加減速動作が為される時の加速度を減じられ、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ことができる。よって、より指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果が得られる。したがって、整定性と振動抑制の両立が可能となる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態の電動機の制御装置１００は、負荷（機械負荷）を駆動する電動機の制御装置１００であって、位置制御部１０１と、指令加速度算出部１０６と、第１の減算器に相当する減算器１０７と、第２の減算器に相当する減算器１０８と、を含む。位置制御部１０１は、負荷の目標位置を指定する位置指令信号θＳと負荷を駆動する電動機の位置を示す電動機位置信号θｍを入力し、トルク指令信号τＳを出力する。指令加速度算出部１０６は、位置指令信号θＳを入力し、位置指令信号θＳの加速度を示す指令加速度信号ＡＳを出力する。第１の減算器は、負荷の加速度を示す負荷加速度信号ＡLから指令加速度信号ＡＳを減算し、負荷加速度補正信号Ａ’Lを出力する。第２の減算器は、トルク指令信号τＳから負荷加速度補正信号Ａ’Lに所定の重み係数を乗じた値を減算し、トルク指令補正信号τｉｎを出力する。トルク指令補正信号τｉｎは、電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する。
【００４７】
これにより、負荷加速度フィードバック系を内部に有する電動機の制御装置１００において、フィードバックされる負荷加速度情報から予め指令加速度情報を減じることで、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ことができる。よって、指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果が得られる。したがって、整定性と振動抑制の両立が可能となる。
【００４８】
また、指令加速度算出部１０６は、指令加速度信号ＡＳに、位置指令信号θＳに対する電動機位置信号θｍの伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成してもよい。図４は、本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成のまた別の例を示す図である。図４において、図３に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、説明を省略する。図４に示す電動機の制御装置１００の重み係数乗算部１１０において、フィルタ処理部１０９にてフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じる。なお、指令加速度算出部１０６は、フィルタ処理部１０９および重み係数乗算部１１０を含んでもよい。
【００４９】
また、指令加速度算出部１０６は、指令加速度信号ＡＳに、負荷と電動機とを剛体とした場合の位置指令信号θＳに対する電動機位置信号θｍの伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成してもよい。図４に示す電動機の制御装置１００のフィルタ処理部１０９において、電動機と負荷の接合部の剛性が高い、つまり電動機と負荷とを剛体とした場合の位置指令信号に対する電動機位置の伝達特性と等価なフィルタ処理を施して、信号を出力する。図４に示す電動機の制御装置１００の重み係数乗算部１１０において、フィルタ処理部１０９にてフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じる。なお、指令加速度算出部１０６は、フィルタ処理部１０９および重み係数乗算部１１０を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明にかかる電動機の制御装置は、指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果が得られる。よって、整定性と振動抑制の両立が可能となる。負荷加速度フィードバックゲイン（加速度フィードバック量）と指令追従性能との間の、トレードオフの関係を、緩和、或いは回避を図ることで、指令追従性能を保ちつつ、負荷側からの加速度フィードバックによる振動抑制効果を高めた電動機の制御装置を提供可能である。したがって、半導体製造装置または電子部品実装機等で使用される電動機の制御装置等の用途に好適である。
【符号の説明】
【００５１】
１００  電動機の制御装置
１０１  位置制御部
１０２  速度制御部
１０３  トルク制御部
１０４  速度変換部
１０５  負荷加速度補正部
１０６  指令加速度算出部
１０７  減算器
１０８  減算器
１０９  フィルタ処理部
１１０  重み係数乗算部
２０１  電動機
２０２  位置検出器
２０３  接合部
２０４  負荷
２０５  加速度検出器
【図１】
2019138808.tif 000008
【図２】
2019138808.tif 000009
【図３】
2019138808.tif 000010
【図４】
2019138808.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月28日(2020.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機および電動機で駆動される機械負荷に対し、電動機の速度または位置などの駆動動作を制御する電動機の制御装置に関する。特に、駆動時などに発生する機械負荷の反共振に起因する振動を抑制する制御構成を備えた電動機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電動機の制御装置は、上位コントローラから入力された位置指令と電動機および被制御対象の負荷（機械負荷）の位置が一致するように、内部にフィードバック制御系を有している。このような電動機の制御装置は、位置指令と電動機の位置検出値から、位置指令と電動機位置を一致させるためのトルク指令値を算出し、電動機でトルク指令値と同じトルクが生じるよう電動機の固定子巻線に通電する電流を制御することで、電動機および被制御対象の負荷（機械負荷）の位置を制御している。しかしながら、電動機と被制御対象の負荷（機械負荷）との接合部の機械剛性が低い場合は、加減速時または外乱印加時において、被制御対象の負荷（機械負荷）に反共振に起因する振動が生じやすく、整定性および外乱抑圧性を従来よりも更に高めることが課題として認識されていた。
【０００３】
この課題に対し、従来の送り制御装置は、被制御対象の負荷（機械負荷）であるスライダに加速度センサを設置し、被制御対象の負荷（機械負荷）の加速度検出値に重み係数である加速度フィードバックゲインを乗じたものを、トルク指令値から減算する加速度フィードバックループを備えることで、加減速時または外乱印加時に被制御対象の負荷（機械負荷）に生じる振動を抑制するように構成されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
特許文献１等で代表される構成では、加速度フィードバックゲインを大きくするほど機械剛性に起因する振動が小さくなる。一方、負荷の加減速動作に必要なトルクがトルク指令値から減算される。このため、指令追従性能が劣化し、停止間際に動作遅れ、オーバーシュート、またはアンダーシュートなどが生じてしまい、整定性と振動抑制が両立できない、という問題を有していた。換言すると、加速度フィードバックゲイン（加速度フィードバック量）と指令追従性能との間には、トレードオフの関係があり、整定性と振動抑制の両立については、更なる改良が希求されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−９１４８２号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、従来の課題を解決する。本発明は、負荷加速度フィードバック系を有する電動機の制御装置において、指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果を得ることで、整定性と振動抑制の両立が可能となる電動機の制御装置を提供することを目的とする。即ち、本発明は、負荷加速度フィードバックゲイン（加速度フィードバック量）と指令追従性能との間の、トレードオフの関係を、緩和、或いは回避を図り、指令追従性能を保ちつつ、負荷側からの加速度フィードバックによる振動抑制効果を高めた電動機の制御装置を提供する。
【０００７】
上述の課題を解決するために、本出願の発明者らは、試行錯誤を重ね且つ鋭意検討を行った。そして、指令追従性能を保ちつつ、負荷側からの加速度フィードバックによる振動抑制効果を高めた新規な電動機の制御装置を見出した。その詳細を下記に述べる。
【０００８】
課題を解決するための第１の態様は、負荷（機械負荷）を駆動する電動機の制御装置であって、位置制御部と、指令加速度算出部と、第１の減算器と、第２の減算器と、を含む。位置制御部は、負荷の目標位置を指定する位置指令信号と負荷を駆動する電動機の位置を示す電動機位置信号を入力し、トルク指令信号を出力する。指令加速度算出部は、位置指令信号を入力し、位置指令信号の加速度を示す指令加速度信号を出力する。第１の減算器は、負荷の加速度を示す負荷加速度信号から指令加速度信号を減算し、負荷加速度補正信号を出力する。第２の減算器は、トルク指令信号から負荷加速度補正信号に所定の重み係数を乗じた値を減算し、トルク指令補正信号を出力する。トルク指令補正信号は、電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する。
【０００９】
また、第２の態様は、第１の態様の電動機の制御装置において、指令加速度算出部は、指令加速度信号に、位置指令信号に対する電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成する。
【００１０】
また、第３の態様は、第１の態様の電動機の制御装置において、指令加速度算出部は、指令加速度信号に、負荷と電動機とを剛体とした場合の位置指令信号に対する電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成する。
【００１１】
上述の課題解決によって、負荷加速度フィードバック系を有する電動機の制御装置において、フィードバックされる負荷加速度情報から予め指令加速度情報を減じることで、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ぐことができる。よって、負荷加速度フィードバックによる指令追従性能の低下を招くことも無く、指令追従性能を保ったまま、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果を高めることができる。したがて、整定性と振動抑制の両立が実現可能である。
【００１２】
本発明の電動機の制御装置は、フィードバックされる負荷加速度情報から予め指令加速度情報を減じる。本発明の電動機の制御装置は、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ぎ、指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果を高めることを可能にし、産業的価値の大いなるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成の一例を示す図
【図２】本発明の実施の形態における負荷加速度補正部の構成の一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成の別の例を示す図
【図４】本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成のまた別の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成の一例を示す図である。図１に示す電動機の制御装置１００は、電動機２０１と電動機２０１の位置を検出する位置検出器２０２と、接合部２０３を介して電動機２０１に繋がれた駆動対象である負荷２０４の加速度を検出する加速度検出器２０５に接続されている。電動機の制御装置１００は、図示しない上位コントローラから位置指令信号が入力され、位置指令信号と電動機および負荷機械の位置が一致するように電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する。
【００１６】
位置検出器２０２は電動機の位置を検出し、電動機位置信号θｍとして電動機の制御装置１００へ出力する。加速度検出器２０５は負荷の加速度を検出し、負荷加速度信号ＡLとして電動機の制御装置１００へ出力する。
【００１７】
電動機の制御装置１００の構成を説明する。電動機の制御装置１００は、内部に位置制御部１０１、速度制御部１０２、トルク制御部１０３、速度変換部１０４、負荷加速度補正部１０５、指令加速度算出部１０６、減算器１０７、減算器１０８を有している。
【００１８】
位置制御部１０１は、位置指令信号θＳと電動機位置信号θｍを入力し、速度指令信号ωＳを出力する。速度制御部１０２は、速度指令信号ωＳと、電動機位置信号θｍから速度変換部１０４によって算出された電動機速度信号ωｍを入力し、トルク指令信号τＳを出力する。トルク制御部１０３は、トルク指令信号τＳから後述する負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃを減じたトルク指令補正信号τｉｎを入力し、電動機でトルク指令補正信号τｉｎと同じトルクが生じるように、電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する。
【００１９】
指令加速度算出部１０６は、位置指令信号θＳを入力し、位置指令の加速度を示す指令加速度信号ＡＳを出力する。
【００２０】
負荷加速度補正部１０５は、負荷加速度信号ＡLから指令加速度信号ＡＳを減じた負荷加速度補正信号Ａ’Lを入力し、負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃを出力する。
【００２１】
このようにして、電動機の制御装置１００は内部に、位置指令と電動機および負荷の位置が一致するにように、電動機位置と電動機速度と負荷速度をフィードバックしたカスケード型のフィードバック制御系を有している。
【００２２】
次に、電動機の制御装置の構成の詳細を説明する。位置制御部１０１は、位置指令信号θＳと電動機位置信号θｍを入力し、両者の差異を小さくするための速度指令信号ωＳを出力する。位置制御部１０１は、例えば、位置指令信号θＳと電動機位置信号θｍに重み係数を乗じたものを、速度指令信号ωＳとして出力する比例制御演算を行う。位置制御部１０１は、例えば、位置指令信号θＳと電動機位置信号θｍの差分値に重み係数を乗じたものを、速度指令信号ωＳとして出力する比例制御演算を行う。
【００２３】
速度制御部１０２は、速度指令信号ωＳと電動機速度信号ωｍを入力し、両者の差異を小さくするためのトルク指令信号τＳを出力する。速度制御部１０２は、例えば、速度指令信号ωＳと電動機速度信号ωｍの差分値に重み係数を乗じたものと、速度指令信号ωＳと電動機速度信号ωｍの差分値の積分値に重み係数を乗じたものとの加算値をトルク指令信号τＳとして出力する比例積分演算を行う。
【００２４】
速度変換部１０４は、電動機位置信号θｍを入力し、電動機速度を示す電動機速度信号ωｍを出力する。速度変換部１０４は、例えば、電動機位置信号θｍに対して微分演算を行い、その算出結果を電動機速度信号ωｍとして出力する。
【００２５】
指令加速度算出部１０６は、位置指令信号θＳを入力し、位置指令信号θＳの加速度を示す指令加速度信号ＡＳを出力する。指令加速度算出部１０６は、例えば、位置指令信号θＳに二階微分演算処理を施すことで、指令加速度信号ＡＳを算出する。
【００２６】
減算器１０７は、負荷加速度信号ＡLから指令加速度信号ＡＳを減じて、負荷加速度補正信号Ａ’Lを出力する。負荷加速度補正部１０５は、負荷加速度補正信号Ａ’Lを入力し、負荷加速度補正信号Ａ’Lに重み係数を乗じた値を負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃとして出力する。
【００２７】
減算器１０８は、トルク指令信号τＳから負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃを減じた値をトルク指令補正信号τｉｎとしてトルク制御部１０３に出力する。
【００２８】
負荷加速度補正部１０５は、負荷加速度信号ＡLから指令加速度信号ＡＳを減じた負荷加速度補正信号Ａ’Lに重み係数を乗じた値を負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃとして出力する構成としている。仮に負荷加速度信号ＡLに重み係数を乗じた値を負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃとして出力した場合、電動機位置信号θｍまたは負荷位置θLを位置指令信号θＳに追従させるために電動機または負荷を加減速動作させる際に、負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃをトルク指令信号τＳから減じるとする。この場合、トルク指令信号τＳに含まれる、加減速動作に必用なトルクから負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃが減じられてしまう。トルク指令信号τＳから負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃが減じられた場合の作用について、負荷加速度補正部１０５の動作原理と合わせて説明する。
【００２９】
図２は、本発明の実施の形態における負荷加速度補正部１０５の構成の一例を示す図である。負荷加速度補正部１０５は、負荷加速度補正信号Ａ’Ｌを入力し、負荷加速度補正信号Ａ’Ｌに重み係数である負荷加速度フィードバックゲインＫａｃｃを乗じた値を負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃとして出力する。このとき、指令加速度信号ＡＳ＝０とすると、トルク指令信号τＳに対する電動機位置信号θｍの伝達関数ＧτＳ→θｍ（ｓ）は、式（１）で示される。トルク指令信号に対する負荷位置θＬの伝達関数ＧτＳ→θＬ（ｓ）は、式（２）で示される。
【００３０】
【数１】
2019138808.tif 000012
【００３１】
【数２】
2019138808.tif 000013
【００３２】
【数３】
2019138808.tif 000014
【００３３】
【数４】
2019138808.tif 000015
【００３４】
各式における変数及び演算子について説明する。ｓはラプラス演算子である。Ｊｍは電動機２０１のイナーシャである。ＪＬは負荷２０４のイナーシャである。ω’Ｐはトルク指令信号τＳから電動機位置信号θｍへの伝達特性における共振周波数である。ωＺはトルク指令信号τＳから電動機位置信号θｍへの伝達特性における反共振周波数である。負荷加速度フィードバックゲインＫａｃｃと共振周波数ω’Ｐとの関係は、式（３）として示される。弾性係数ＫＳおよび負荷２０４のイナーシャＪＬと反共振周波数ωＺとの関係は式（４）の式で示される。式（３）及び式（４）において、ＫＳは接合部２０３の弾性係数を示している。電動機の制御装置１００で電動機２０１を介して負荷２０４を駆動する場合、加減速動作によって負荷２０４に反共振周波数ωＺの振動が励起され、停止時の整定性を妨げる要因となる。
【００３５】
式（１）に着目すると、負荷加速度フィードバックゲインＫａｃｃを大きくすると、共振周波数ω’Ｐは大きくなり、反共振周波数ωＺは変化しないことが分かる。共振周波数と反共振周波数の差異が大きくなるほど、反共振周波数におけるゲインは小さくなるので、反共振の影響は小さくなる。一方、式（１）と式（２）とによって、トルク指令信号τＳに対する、電動機位置信号θｍと負荷位置θＬとの関係は、次の式（５）の関係にあることが分かる。
【００３６】
【数５】
2019138808.tif 000016
【００３７】
式（５）によって、電動機位置信号θｍと負荷位置θＬとの関係は、負荷加速度フィードバックゲインＫａｃｃに関わらず、常に一定である。よって、式（１）において、負荷加速度フィードバックゲインＫａｃｃを上げることで、トルク指令信号τＳに対する電動機位置信号θｍの伝達特性の反共振周波数ωＺにおけるゲインが小さくなると、トルク指令信号τＳに対する負荷位置θＬの伝達特性の反共振周波数ωＺにおけるゲインも同様に小さくなる。よって、加減速動作によって生じる負荷２０４の反共振周波数ωＺの振動も小さくなる。
【００３８】
上述のとおり、負荷加速度補正部１０５によって負荷加速度をフィードバックすることで、上記の各式で示されるように、反共振周波数におけるゲイン、つまり感度を下げる作用がある。これによって、電動機の制御装置１００によって電動機２０１または負荷２０４を駆動する際に、加減速動作時に負荷２０４に生じる反共振振動を減じることができる。
【００３９】
以上のとおり、負荷加速度補正部１０５による負荷加速度信号ＡＬをフィードバックすることで、反共振に起因する振動を抑制する効果が得られる。
【００４０】
一方、電動機位置信号θｍおよび負荷加速度信号ＡＬを位置指令信号θＳに追従させるために加減速動作させる際に、負荷加速度信号ＡＬから指令加速度信号ＡＳを減ずることなく、負荷加速度信号ＡＬを直接に負荷加速度補正部１０５に入力し、負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃを算出した場合、負荷加速度フィードバックによって、整定性が悪化する問題が生じる。
【００４１】
加減速動作を行うには所望の加速度に比例したトルクが電動機で生じるように制御する必要がある。電動機の制御装置１００では、加減速動作に必要なトルクを位置制御部１０１と速度制御部１０２によって算出し、トルク指令信号τＳとして出力する。しかしながら、負荷加速度信号ＡＬから指令加速度信号ＡＳを減ずることなく、負荷加速度信号ＡＬを直接に負荷加速度補正部１０５に入力し、負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃを算出した場合、トルク指令信号τＳから負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃを減じることで、加減速動作に必要なトルクも減じられてしまい、指令追従性能が低下する。加減速動作に必用なトルクの不足分は、位置制御部１０１および速度制御部１０２によって再度補償されることで、電動機位置信号θｍおよび負荷位置θＬが位置指令信号θＳと一致するように制御される。しかし、位置制御部１０１および速度制御部１０２はフィードバック制御であるため、制御に遅れが生じる。この制御遅れによって、停止間際に動作遅れ、オーバーシュート、またはアンダーシュートなどが発生し、整定性が低下してしまう。つまり、負荷加速度フィードバックゲイン（加速度フィードバック量）を大きくするほど、指令追従性能は低下する。負荷加速度フィードバックゲイン（加速度フィードバック量）と指令追従性能とはトレードオフの関係にある。
【００４２】
フィードバックされる負荷加速度信号ＡＬから、加減速動作時の加速度を示す指令加速度信号ＡＳを予め減じた負荷加速度補正信号Ａ’Ｌを負荷加速度補正部１０５に入力して負荷加速度フィードバックトルク信号τａｃｃを算出することで、電動機２０１および負荷２０４の加減速動作に必要なトルクが負荷加速度フィードバックによって減じられることが無くなる。よって、停止間際の動作遅れ、オーバーシュート、またはアンダーシュートなどを改善する効果が得られる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態においては、負荷加速度フィードバック系を内部に有する電動機の制御装置において、フィードバックされる負荷加速度情報から予め指令加速度情報を減じることで、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ことができる。よって、指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果が得られる。したがって、整定性と振動抑制の両立が可能となる。
【００４４】
本実施の形態では、負荷加速度から指令加速度を減じたものをフィードバックする構成とした。しかし、指令加速度に位置指令信号に対する電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した加速度情報を負荷加速度から減じる構成としても良い。図３は、本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成の別の例を示す図である。図３において、図１に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、説明を省略する。図３に示す電動機の制御装置１００のフィルタ処理部１０９において、位置指令信号に対する電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施して、加速度情報を出力する。このような構成を取ることで、フィードバックされる負荷加速度情報から予め実際に加減速動作が為される時の加速度を減じられ、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ぐことができる。よって、より指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果が得られる。したがって、整定性と振動抑制の両立が可能となる。
【００４５】
本実施の形態では、負荷加速度から指令加速度を減じたものをフィードバックする構成とした。しかし、指令加速度に対し、電動機と負荷の接合部の剛性が高い、つまり電動機と負荷とを剛体とした場合の位置指令信号に対する電動機位置の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した加速度情報を負荷加速度から減じる構成としても良い。この場合、図３に示す電動機の制御装置１００のフィルタ処理部１０９において、電動機と負荷の接合部の剛性が高い、つまり電動機と負荷とを剛体とした場合の位置指令信号に対する電動機位置の伝達特性と等価なフィルタ処理を施して、加速度情報を出力する。このような構成を取ることで、フィードバックされる負荷加速度情報から予め実際に加減速動作が為される時の加速度を減じられ、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ことができる。よって、より指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果が得られる。したがって、整定性と振動抑制の両立が可能となる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態の電動機の制御装置１００は、負荷（機械負荷）を駆動する電動機の制御装置１００であって、位置制御部１０１と、指令加速度算出部１０６と、第１の減算器に相当する減算器１０７と、第２の減算器に相当する減算器１０８と、を含む。位置制御部１０１は、負荷の目標位置を指定する位置指令信号θＳと負荷を駆動する電動機の位置を示す電動機位置信号θｍを入力し、トルク指令信号τＳを出力する。指令加速度算出部１０６は、位置指令信号θＳを入力し、位置指令信号θＳの加速度を示す指令加速度信号ＡＳを出力する。第１の減算器は、負荷の加速度を示す負荷加速度信号ＡLから指令加速度信号ＡＳを減算し、負荷加速度補正信号Ａ’Lを出力する。第２の減算器は、トルク指令信号τＳから負荷加速度補正信号Ａ’Lに所定の重み係数を乗じた値を減算し、トルク指令補正信号τｉｎを出力する。トルク指令補正信号τｉｎは、電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する。
【００４７】
これにより、負荷加速度フィードバック系を内部に有する電動機の制御装置１００において、フィードバックされる負荷加速度情報から予め指令加速度情報を減じることで、負荷加速度フィードバックによる加減速トルクの減算を防ことができる。よって、指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果が得られる。したがって、整定性と振動抑制の両立が可能となる。
【００４８】
また、指令加速度算出部１０６は、指令加速度信号ＡＳに、位置指令信号θＳに対する電動機位置信号θｍの伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成してもよい。図４は、本発明の実施の形態における電動機の制御装置の構成のまた別の例を示す図である。図４において、図３に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、説明を省略する。図４に示す電動機の制御装置１００の重み係数乗算部１１０において、フィルタ処理部１０９にてフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じる。なお、指令加速度算出部１０６は、フィルタ処理部１０９および重み係数乗算部１１０を含んでもよい。
【００４９】
また、指令加速度算出部１０６は、指令加速度信号ＡＳに、負荷と電動機とを剛体とした場合の位置指令信号θＳに対する電動機位置信号θｍの伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成してもよい。図４に示す電動機の制御装置１００のフィルタ処理部１０９において、電動機と負荷の接合部の剛性が高い、つまり電動機と負荷とを剛体とした場合の位置指令信号に対する電動機位置の伝達特性と等価なフィルタ処理を施して、信号を出力する。図４に示す電動機の制御装置１００の重み係数乗算部１１０において、フィルタ処理部１０９にてフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じる。なお、指令加速度算出部１０６は、フィルタ処理部１０９および重み係数乗算部１１０を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明にかかる電動機の制御装置は、指令追従性能を保ちつつ、負荷加速度フィードバックによる振動抑制効果が得られる。よって、整定性と振動抑制の両立が可能となる。負荷加速度フィードバックゲイン（加速度フィードバック量）と指令追従性能との間の、トレードオフの関係を、緩和、或いは回避を図ることで、指令追従性能を保ちつつ、負荷側からの加速度フィードバックによる振動抑制効果を高めた電動機の制御装置を提供可能である。したがって、半導体製造装置または電子部品実装機等で使用される電動機の制御装置等の用途に好適である。
【符号の説明】
【００５１】
１００    電動機の制御装置
１０１    位置制御部
１０２    速度制御部
１０３    トルク制御部
１０４    速度変換部
１０５    負荷加速度補正部
１０６    指令加速度算出部
１０７    減算器
１０８    減算器
１０９    フィルタ処理部
１１０    重み係数乗算部
２０１    電動機
２０２    位置検出器
２０３    接合部
２０４    負荷
２０５    加速度検出器
【手続補正２】
【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】
負荷を駆動する電動機の制御装置であって、
前記負荷の目標位置を指定する位置指令信号と前記負荷を駆動する前記電動機の位置を示す電動機位置信号を入力し、トルク指令信号を出力する位置制御部と、
前記位置指令信号を入力し、前記位置指令信号の加速度を示す指令加速度信号を出力する指令加速度算出部と、
前記負荷の加速度を示す負荷加速度信号から前記指令加速度信号を減算し、負荷加速度補正信号を出力する第１の減算器と、
前記トルク指令信号から前記負荷加速度補正信号に所定の重み係数を乗じた値を減算し、トルク指令補正信号を出力する第２の減算器と、
を含み、
前記トルク指令補正信号は、前記電動機の固定子巻線に通電する電流を制御する
電動機の制御装置。
【請求項２】
前記指令加速度算出部は、前記指令加速度信号に、前記位置指令信号に対する前記電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成する、請求項１に記載の電動機の制御装置。
【請求項３】
前記指令加速度算出部は、前記指令加速度信号に、前記負荷と前記電動機とを剛体とした場合の前記位置指令信号に対する前記電動機位置信号の伝達特性と等価なフィルタ処理を施した信号に重み係数を乗じることによって、負荷速度信号を生成する、請求項１に記載の電動機の制御装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2019138808.tif 000017
【図２】
2019138808.tif 000018
【図３】
2019138808.tif 000019
【図４】
2019138808.tif 000020
【国際調査報告】
2019138808.tif 000021
2019138808.tif 000022
2019138808.tif 000023
2019138808.tif 000024