JP7249603B2 - 制御装置、制御方法及びロボットシステム - Google Patents

Description

本開示は、制御装置、制御方法及びロボットシステムに関する。

特許文献１には、外乱オブザーバによりモータへの外乱トルクを推定し、外乱トルクを補償してモータを制御するモータ制御装置が開示されている。

特開２００８－２２８４８４号公報

本開示は、制御の安定性向上に有効な制御装置、制御方法及びロボットシステムを提供する。

本開示の一側面に係る制御装置は、第１慣性体と、電力の供給に応じて第１慣性体を駆動する電機子と、第２慣性体と、第１慣性体から第２慣性体に動力を伝達する伝達要素とを有する制御対象の電機子に対し、第２慣性体の駆動力を制御目標に追従させるための駆動電力を出力する制御部と、制御対象内で生じ第２慣性体の動作に影響するフィードバック成分を打ち消す補償成分を制御対象の動作状態に基づいて算出し、制御部が電機子に出力する駆動電力に加算する補償部と、を備える。

本開示の他の側面に係る制御方法は、第１慣性体と、電力の供給に応じて第１慣性体を駆動する電機子と、第２慣性体と、第１慣性体から第２慣性体に動力を伝達する伝達要素とを有する制御対象の電機子に対し、第２慣性体の駆動力を制御目標に追従させるための駆動電力を出力することと、制御対象内で生じ第２慣性体の動作に影響するフィードバック成分を打ち消す補償成分を制御対象の動作状態に基づいて算出し、電機子に出力する駆動電力に加算することと、を備える。

本開示の更に他の側面に係るロボットシステムは、第１慣性体と、電力の供給に応じて第１慣性体を駆動する電機子と、第２慣性体と、第１慣性体から第２慣性体に動力を伝達する伝達要素とを有するロボットと、第２慣性体の加速度を目標加速度に追従させるための駆動電力を出力する制御部と、ロボット内で生じ第２慣性体の動作に影響するフィードバック成分を打ち消す補償成分をロボットの動作状態に基づいて算出し、制御部が電機子に出力する駆動電力に加算する補償部と、を備える。

本開示によれば、制御の安定性向上に有効な制御装置、制御方法及びロボットシステムを提供することができる。

ロボットシステムを例示する模式図である。 アクチュエータの構造を例示する模式図である。 アクチュエータ及びその駆動対象をモデル化して示すブロック線図である。 コントローラの機能構成図である。 瞬時状態オブザーバによる状態推定手順を例示するブロック線図である。 加速度制御部による制御手順を例示するブロック線図である。 電流制御部による制御手順を例示するブロック線図である。 補償部の作用を例示するブロック線図である。 コントローラのハードウェア構成図である。 コントローラの応用例を示す機能構成図である。 速度制御部による制御手順を例示するブロック線図である。 コントローラの他の応用例を示す機能構成図である。 位置制御部による制御手順を例示するブロック線図である。 コントローラの更に他の応用例を示す機能構成図である。 アクチュエータ及びその駆動対象と、駆動対象の外部環境とをモデル化して示すブロック線図である。 力制御部による制御手順を例示するブロック線図である。 コントローラの更に他の応用例を示す機能構成図である。 ハイブリッド制御部による制御手順を例示するブロック線図である。

以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

〔ロボットシステム〕
ロボットシステム１は、ロボットに予め設定された制御目標に従って動作させるシステムである。図１に例示するように、ロボットシステム１は、制御対象の一例であるロボット１０と、コントローラ１００とを備える。

（ロボット）
ロボット１０は、例えば６軸の垂直多関節ロボットであり、基部１１と、旋回部１２と、第１アーム１３と、第２アーム１４と、手首部１５と、先端部１６と、アクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６と、加速度センサ５１，５２，５３，５４，５５，５６とを有する。

基部１１は、床面又は台車等に固定される。旋回部１２は基部１１上に設けられており、鉛直な軸線２１まわりに旋回可能である。すなわちロボット１０は、軸線２１まわりに旋回部１２を旋回可能とする関節３１を有する。

第１アーム１３は、旋回部１２から延出しており、軸線２１に交差（例えば直交）する軸線２２まわりに揺動可能である。すなわちロボット１０は、軸線２２まわりに第１アーム１３を揺動可能とする関節３２を有する。なお、ここでの交差は、所謂立体交差のように互いにねじれの関係にある状態での交差を含む。以下においても同様である。

第２アーム１４は、第１アーム１３の先端部から延出しており、軸線２１に交差（例えば直交）する軸線２３まわりに揺動可能である。すなわちロボット１０は、軸線２３まわりに第２アーム１４を揺動可能とする関節３３を有する。軸線２３は軸線２２と平行であってもよい。

第２アーム１４の先端部は、第２アーム１４の延出方向に沿って軸線２３に交差（例えば直交）する軸線２４まわりに旋回可能である。すなわちロボット１０は、軸線２４まわりに第２アーム１４の先端部を旋回可能とする関節３４を有する。

手首部１５は、第２アーム１４の先端部から延出しており、軸線２４に交差（例えば直交）する軸線２５まわりに揺動可能である。すなわちロボット１０は、軸線２５まわりに手首部１５を揺動可能とする関節３５を有する。

先端部１６は、手首部１５の先端部に設けられており、手首部１５の延出方向に沿って軸線２５に交差（例えば直交）する軸線２６まわりに旋回可能である。すなわちロボット１０は、軸線２６まわりに先端部１６を旋回可能とする関節３６を有する。先端部１６には、作業用の様々なツールが設けられる。ツールの具体例としては、ワークを保持するためのハンド、塗料を吐出する塗装ガン、及び溶接トーチ等が挙げられる。

アクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６は、関節３１，３２，３３，３４，３５，３６をそれぞれ駆動する。例えばアクチュエータ４１は軸線２１まわりに旋回部１２を旋回させ、アクチュエータ４２は軸線２２まわりに第１アーム１３を揺動させ、アクチュエータ４３は軸線２３まわりに第２アーム１４を揺動させ、アクチュエータ４４は軸線２４まわりに第２アーム１４の先端部を旋回させ、アクチュエータ４５は軸線２５まわりに手首部１５を揺動させ、アクチュエータ４６は軸線２６まわりに先端部１６を旋回させる。

加速度センサ５１，５２，５３，５４，５５，５６のそれぞれは、駆動対象部分に取り付けられている。加速度センサ５１，５２，５３，５４，５５，５６は、アクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６による駆動対象部分（以下、単に「駆動対象部分」という。）の加速度をそれぞれ検出する。

なお、加速度センサ５１，５２，５３，５４，５５，５６は、加速度に相関する何らかの物理量を検出するセンサであればよく、ロボット１０は、必ずしも加速度自体を検出するセンサを有していなくてよい。例えば加速度センサ５１，５２，５３，５４，５５，５６は、アクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６の駆動対象の駆動力をそれぞれ検出する力センサ（例えばトルクセンサ）であってもよい。

また、ロボット１０は、アクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６ごとに加速度センサを有するのに代えて、アクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６のいずれによっても駆動される先端部１６に加速度センサを有していてもよい。例えばロボット１０は、先端部１６に６軸（並進３軸及び回転３軸）の加速度センサを有していてもよい。

図２に示すように、アクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６のそれぞれは、モータ６０と、速度センサ７０と、減速機８０とを有する。モータ６０は、ロータ６１と、電力の供給に応じてロータ６１を回転駆動する電機子６２とを有する。速度センサ７０は、ロータ６１の回転速度を検出する。速度センサ７０の具体例としては、ロータリーエンコーダ等のパルスジェネレータ、及びタコジェネレータ等が挙げられる。

減速機８０は、ロータ６１に接続される入力軸８１と、駆動対象部分に接続される出力軸８２と、入力軸８１から出力軸８２に駆動力を伝達する伝達要素８３とを有する。伝達要素８３は、例えば少なくとも一つのギヤにより構成されており、入力軸８１の回転速度に所定の減速比を乗算して出力軸８２に伝達し、入力軸８１の回転トルクに上記減速比の逆数を乗算して出力軸８２に伝達する。

ロータ６１と駆動対象部分との間には、伝達要素８３の変形等に起因する撓みが生じる。そこで、アクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６及びその駆動対象部分は、ロータ６１を主体とする第１慣性体９１と、電力の供給に応じて第１慣性体９１を駆動する電機子６２と、駆動対象部分を主体とする第２慣性体９２と、第１慣性体９１から第２慣性体９２に力を伝達する伝達要素８３とによって近似可能である。

このように近似されたモデルにおいては、図３の伝達関数ＴＦ０１で示されるように、電機子６２からの電流Ｉ_ｑに所定のトルク定数Ｋ_Ｔを乗算した大きさの駆動力（例えばトルクＴ_Ｍ）が第１慣性体９１に生じる。これに応じ、第１慣性体９１は、伝達関数ＴＦ０２で示されるように、トルクＴ_Ｍを第１慣性体９１のイナーシャＪ_Ｍで除算した大きさの加速度ａ_Ｍで加速される。更に、伝達関数ＴＦ０３で示されるように、加速度ａ_Ｍが積分されて第１慣性体９１が速度ω_Ｍで動作する。

第１慣性体９１の速度ω_Ｍは、伝達関数ＴＦ０４で示されるように、減速比Ｒ_ｇで除算された大きさの速度ω_Ｍｔとして第２慣性体９２側に伝わる。第１慣性体９１から第２慣性体９２側に伝わる速度ω_Ｍｔと、第２慣性体９２の速度ω_Ｌとの間に差（以下、この差を「差速度ω_ｓ」という。）が生じると、伝達関数ＴＦ０５で示されるように差速度ω_ｓが積分されて撓み角θ_ｓが生じる。更に、伝達関数ＴＦ０６で示されるように、撓み角θ_ｓに所定のばね定数Ｋ_ｓを乗算した大きさの駆動力（例えばトルクＴ_ｓ）が第２慣性体９２に伝わる。

また、第２慣性体９２には、外乱のトルクＴ_ｄｉｓも伝わる。このため、加え合わせ点ＡＰ０１で示されるように、第２慣性体９２には、トルクＴ_ｓからトルクＴ_ｄｉｓを減算したトルクＴ_Ｌが伝わる。

これに応じ、第２慣性体９２は、伝達関数ＴＦ０７で示されるように、トルクＴＬを第２慣性体９２のイナーシャＪ_Ｌで除算した大きさの加速度ａ_Ｌで加速される。更に、伝達関数ＴＦ０８で示されるように、加速度ａ_Ｌが積分されて第２慣性体９２が速度ω_Ｌで動作する。

上述した第１慣性体９１から第２慣性体９２への力、加速度及び速度の伝達成分に加えて、第１慣性体９１と第２慣性体９２との間には複数のフィードバック成分が生じる。例えば、伝達関数ＴＦ０９で示されるように、上記トルクＴ_ｓを減速比Ｒ_ｇで除算した大きさのトルクＴ_ｓｔが反力として伝達要素８３から第１慣性体９１に伝わる。このため、加え合わせ点ＡＰ０２で示されるように、第１慣性体９１には、トルクＴ_ＭからトルクＴ_ｓｔを減算したトルクＴ_Ｒが伝わる。また、第２慣性体９２の速度ω_Ｌが、上記差速度ω_ｓを定める速度成分として第２慣性体９２から伝達要素８３に伝わる。

更に、第１慣性体９１の速度ω_Ｍに比例する粘性抵抗が第１慣性体９１に生じ、第２慣性体９２の速度ω_Ｌに比例する粘性抵抗が第２慣性体９２に生じる。具体的には、伝達関数ＴＦ１１で示されるように、速度ω_Ｍに粘性係数Ｄ_Ｍを乗算した大きさのトルクＴ_ｄｍが第１慣性体９１に作用する。このため、加え合わせ点ＡＰ０２で示されるように、上記トルクＴ_Ｒは、トルクＴ_ＭからトルクＴ_ｓｔを減算し、更にトルクＴ_ｄｍを減算した値となる。

また、伝達関数ＴＦ１２で示されるように、速度ω_Ｌに粘性係数Ｄ_Ｌを乗算した大きさのトルクＴ_ｄｌが第２慣性体９２に作用する。このため、加え合わせ点ＡＰ０１で示されるように、第２慣性体９２には、トルクＴ_ｓからトルクＴ_ｄｉｓを減算し、更にトルクＴ_ｄｌを減算したトルクＴ_Ｌが伝わる。

このように、第１慣性体９１と第２慣性体９２との間に生じるフィードバック成分の具体例としては、伝達要素８３から第１慣性体９１に入力される反力であるフィードバック成分ＦＢ０１と、第２慣性体９２から伝達要素８３に入力される第２慣性体９２の動作速度であるフィードバック成分ＦＢ０２と、第１慣性体９１に生じる粘性抵抗であるフィードバック成分ＦＢ０３と、第２慣性体９２に生じる粘性抵抗であるフィードバック成分ＦＢ０４とが挙げられる。

コントローラ１００（制御装置）は、電機子６２に対し、第２慣性体９２の駆動力を制御目標に追従させるための駆動電力を出力することと、制御対象（例えばロボット１０）内で生じ第２慣性体９２の動作に影響するフィードバック成分を打ち消す補償成分を制御対象の動作状態に基づいて算出し、電機子に出力する駆動電力に加算することと、を実行するように構成されている。

図４は、コントローラ１００の少なくとも一部と機能的に等価な構成を示す図である。図４に示すように、コントローラ１００は、機能上の構成（以下、「機能ブロック」という。）として、加速度制御部１１１と、電流制御部１１２と、瞬時状態オブザーバ１１３と、補償部１１４と、電流検出部１１９とを有する。

加速度制御部１１１は、第２慣性体９２の加速度ａ_Ｌを目標加速度とするトルク目標値（制御目標）に第２慣性体９２の駆動トルク（駆動力）を近付けるように、第１慣性体９１の駆動トルクの目標値を算出することを所定の制御周期で繰り返し実行する。

電流制御部１１２（制御部）は、加速度制御部１１１がトルク目標値を算出する度に、第１慣性体９１の駆動トルクを当該トルク目標値とするための電流を電機子６２に出力する。電流検出部１１９は、電流制御部１１２が電機子６２に出力する電流を検出する。

瞬時状態オブザーバ１１３は、第２慣性体９２の加速度に相関する物理量に基づいて制御対象の状態を推定する。例えば瞬時状態オブザーバ１１３は、加速度センサ５１，５２，５３，５４，５５，５６による検出値と、速度センサ７０による検出値と、電流検出部１１９による検出値とに基づいて、第２慣性体９２の速度及び撓み角等を推定する。

補償部１１４は、制御対象内で生じ第２慣性体９２の動作に影響するフィードバック成分を打ち消す補償成分を制御対象の動作状態に基づいて算出し、電流制御部１１２が電機子６２に出力する駆動電力に加算する。

補償部１１４は、伝達要素８３から第１慣性体９１に入力されるフィードバック成分を打ち消す第１補償成分と、第２慣性体９２から伝達要素８３に入力されるフィードバック成分を打ち消す第２補償成分とを制御対象の動作状態に基づいて算出し、電流制御部１１２が電機子６２に出力する駆動電力に加算してもよい。例えば補償部１１４は、伝達要素８３から第１慣性体９１に入力される反力である上記フィードバック成分ＦＢ０１を打ち消すように第１補償成分を算出し、第２慣性体９２から伝達要素８３に入力される第２慣性体９２の動作速度であるフィードバック成分ＦＢ０２を打ち消すように第２補償成分を算出する。

補償部１１４は、第１慣性体９１に生じる粘性抵抗であるフィードバック成分ＦＢ０３を打ち消す第３補償成分と、第２慣性体９２に生じる粘性抵抗であるフィードバック成分ＦＢ０４を打ち消す第４補償成分とを、電流制御部１１２が電機子６２に出力する駆動電力に更に加算してもよい。

補償部１１４は、第２慣性体９２の加速度に相関する物理量の同時点の検出値に基づいて第１補償成分及び第２補償成分を算出してもよい。また、補償部１１４は、上記物理量の同時点の検出値に基づいて第１補償成分、第２補償成分、第３補償成分及び第４補償成分を算出してもよい。

補償部１１４は、第１補償成分及び第２補償成分の少なくとも一方を瞬時状態オブザーバ１１３により算出してもよい。例えば補償部１１４は、各制御周期において、加速度センサ５１，５２，５３，５４，５５，５６が検出した加速度と、速度センサ７０が検出した第１慣性体９１の動作速度と、電流検出部１１９が検出した電流とに基づき瞬時状態オブザーバ１１３が推定した制御対象の動作状態に基づいて上記第１補償成分、第２補償成分、第３補償成分及び第４補償成分を算出する。

〔制御手順〕
続いて、制御方法の一例として、コントローラ１００が実行する制御手順を具体的に例示する。この制御手順は、電機子６２に対し、第２慣性体９２の駆動力を制御目標に追従させるための駆動電力を出力することと、制御対象内で生じ第２慣性体９２の動作に影響するフィードバック成分を打ち消す補償成分を制御対象の動作状態に基づいて算出し、電機子６２に出力する駆動電力に加算することとを含む。

上記第１補償成分と、上記第２補償成分とを制御対象の動作状態に基づいて算出し、電機子６２に出力する駆動電力に加算してもよい。例えば上記フィードバック成分ＦＢ０１を打ち消すように第１補償成分を算出し、上記フィードバック成分ＦＢ０２を打ち消すように第２補償成分を算出してもよい。第２慣性体９２の加速度に相関する物理量の同時点の検出値に基づいて第１補償成分及び第２補償成分を算出してもよい。第１補償成分及び第２補償成分の少なくとも一方を瞬時状態オブザーバ１１３により算出してもよい。

この制御手順は、瞬時状態オブザーバ１１３による状態推定手順と、加速度制御部１１１による第１慣性体９１のトルク目標値の算出手順と、電流制御部１１２による駆動電力の出力手順と、補償部１１４による補償成分の加算手順とを含む。以下、各手順を詳細に例示する。

（状態推定手順）
図５に示すように、電流制御部１１２が電機子６２に出力する電流Ｉ_ｑは、伝達関数ＴＦ２１で示される遅れをもって電流検出部１１９により検出され、その検出結果である電流検出値Ｉ_{ｑ＿ｓｅｎｓ}が瞬時状態オブザーバ１１３に入力される。

また、第２慣性体９２の加速度ａ_Ｌは、伝達関数ＴＦ２２で示される遅れをもって加速度センサ５１，５２，５３，５４，５５，５６により検出され、その検出結果である加速度検出値ａ_{Ｌ＿ｓｅｎｓ}が瞬時状態オブザーバ１１３に更に入力される。

第１慣性体９１の速度ω_Ｍは、伝達関数ＴＦ２３で示される遅れをもって速度センサ７０により検出され、その検出結果である速度検出値ω_{Ｍ＿ｓｅｎｓ}が瞬時状態オブザーバ１１３に更に入力される。

瞬時状態オブザーバ１１３は、電流検出値Ｉ_{ｑ＿ｓｅｎｓ}、加速度検出値ａ_{Ｌ＿ｓｅｎｓ}及び速度検出値ω_{Ｍ＿ｓｅｎｓ}に基づいて、第２慣性体９２の速度推定値ω_Ｌ＿ｏｂ、第１慣性体９１の速度推定値ω_Ｍ＿ｏｂ、及び伝達要素８３の撓み角推定値θ_ｓ＿ｏｂを算出する。なお、速度推定値ω_Ｍ＿ｏｂは、速度検出値ω_{Ｍ＿ｓｅｎｓ}と同じである。

（トルク目標値の算出手順）
図６に示すように、加速度制御部１１１は、第２慣性体９２の駆動トルク（上記トルクＴ_Ｌ）の目標値であるトルク目標値Ｔ_{Ｌ＿ｒｅｆ}と、第２慣性体９２の駆動トルクのフィードバック値であるトルクフィードバック値Ｔ_Ｌ＿ｆｂとを算出し、これらの偏差（以下、「トルク偏差」という。）を算出する。例えば伝達関数ＴＦ３１で示されるように、加速度制御部１１１は、加速度目標値ａ_{Ｌ＿ｒｅｆ}にイナーシャモデル値Ｊ_Ｌｎを乗算してトルク目標値Ｔ_{Ｌ＿ｒｅｆ}を算出する。イナーシャモデル値Ｊ_Ｌｎは、第２慣性体９２のイナーシャのモデル値であり、コントローラ１００が保持している。

伝達関数ＴＦ３２で示されるように、加速度制御部１１１は、第２慣性体９２の加速度検出値ａ_{Ｌ＿ｓｅｎｓ}にイナーシャモデル値Ｊ_Ｌｎを乗算してトルクフィードバック値Ｔ_Ｌ＿ｆｂを算出する。加え合わせ点ＡＰ３１で示されるように、加速度制御部１１１は、トルク目標値Ｔ_{Ｌ＿ｒｅｆ}からトルクフィードバック値Ｔ_Ｌ＿ｆｂを減算して上記トルク偏差を算出する。

次に加速度制御部１１１は、伝達要素８３に入力する差速度ω_ｓの目標値である差速度目標値ω_{ｓ＿ｒｅｆ}と、差速度ω_ｓのフィードバック値である差速度フィードバック値ω_ｓ＿ｆｂとを算出し、これらの偏差（以下、「差速度偏差」という。）を算出する。例えば伝達関数ＴＦ３３，ＴＦ３４で示されるように、加速度制御部１１１は、加速度ゲインｇ_ａとばね定数モデル値Ｋ_ｓｎの逆数とをトルク偏差に乗算して差速度目標値ω_{ｓ＿ｒｅｆ}を算出する。加速度ゲインｇ_ａは予め設定された定数であり、ばね定数モデル値Ｋ_ｓｎは伝達要素８３のばね定数Ｋ_ｓのモデル値であり、いずれもコントローラ１００が保持している。

伝達関数ＴＦ３５で示されるように、加速度制御部１１１は、第１慣性体９１の速度検出値ω_{Ｍ＿ｓｅｎｓ}に減速比モデル値Ｒ_ｇｎを乗算して理想速度ω_Ｌ＿ｉｄを算出する。減速比モデル値Ｒ_ｇｎは、伝達要素８３の減速比のモデル値であり、コントローラ１００が保持している。理想速度ω_Ｌ＿ｉｄは、差速度ω_ｓがゼロである場合の速度ω_Ｌである。

加え合わせ点ＡＰ３２で示されるように、加速度制御部１１１は、第２慣性体９２の速度推定値ω_Ｌ＿ｏｂから理想速度ω_Ｌ＿ｉｄを減算して差速度フィードバック値ω_ｓ＿ｆｂを算出する。

加え合わせ点ＡＰ３３で示されるように、加速度制御部１１１は、差速度目標値ω_{ｓ＿ｒｅｆ}から差速度フィードバック値ω_ｓ＿ｆｂを減算して上記差速度偏差を算出する。

次に、加速度制御部１１１は、差速度偏差に基づいて、第１慣性体９１の駆動トルクの目標値であるトルク目標値Ｔ_{Ｍ＿ｒｅｆ}を算出する。例えば加速度制御部１１１は、伝達関数ＴＦ３７，ＴＦ３８で示されるように差速度偏差に差速度ゲインｇ_ｖを乗算して加速度目標値ａ_{Ｍ＿ｒｅｆ}を算出し、加速度目標値ａ_{Ｍ＿ｒｅｆ}にイナーシャモデル値Ｊ_Ｍｎ及び減速比モデル値Ｒ_ｇｎを乗算してトルク目標値Ｔ_{Ｍ＿ｒｅｆ}を算出する。差速度ゲインｇ_ｖは予め設定された定数であり、イナーシャモデル値Ｊ_Ｍｎは第１慣性体９１のイナーシャのモデル値であり、いずれもコントローラ１００が保持している。以上で、１制御周期におけるトルク目標値の算出手順が完了する。

（駆動電力の出力手順）
図７に示すように、電流制御部１１２は、トルク目標値Ｔ_{Ｍ＿ｒｅｆ}に基づいて電流目標値Ｉ_{ｑ＿ｒｅｆ}を算出し、電流目標値Ｉ_{ｑ＿ｒｅｆ}に応じた電流Ｉ_ｑを電機子６２に出力する。例えば伝達関数ＴＦ４１で示されるように、電流制御部１１２は、トルク定数モデル値Ｋ_ｔｎの逆数をトルク目標値Ｔ_{Ｍ＿ｒｅｆ}に乗算して電流目標値Ｉ_{ｑ＿ｒｅｆ}を算出する。トルク定数モデル値Ｋ_ｔｎは、上記トルク定数Ｋ_Ｔのモデル値であり、コントローラ１００が保持している。

電流制御部１１２は、電流目標値Ｉ_{ｑ＿ｒｅｆ}に対し、伝達関数ＴＦ４２で示される遅れをもって電流目標値Ｉ_{ｑ＿ｒｅｆ}に従う電流Ｉ_ｑを算出し、電機子６２に出力する。

（補償成分の加算手順）
図６において加え合わせ点ＡＰ３４で示されるように、補償部１１４は、上記加速度目標値ａ_{Ｍ＿ｒｅｆ}に加速度検出値ａ_{Ｌ＿ｓｅｎｓ}を加算する。ここで加算された加速度検出値ａ_{Ｌ＿ｓｅｎｓ}は、伝達関数ＴＦ３８，ＴＦ４１，ＴＦ４２を経て上記第２補償成分となる。換言すると、補償部１１４は上記第２補償成分を算出して電流Ｉ_ｑに加算する。第２補償成分は、伝達関数ＴＦ０１，ＴＦ０２，ＴＦ０３，ＴＦ０４を経て差速度ω_ｓに相当する値となり、フィードバック成分ＦＢ０２を打ち消す。

加速度検出値ａ_{Ｌ＿ｓｅｎｓ}の加算箇所は必ずしも加え合わせ点ＡＰ３４に限られない。例えば補償部１１４は、加速度検出値ａ_{Ｌ＿ｓｅｎｓ}にイナーシャモデル値Ｊ_Ｍｎ及び減速比モデル値Ｒ_ｇｎを乗算した値をトルク目標値Ｔ_{Ｍ＿ｒｅｆ}に加算してもよい。

伝達関数ＴＦ５１で示されるように、補償部１１４は、速度推定値ω_Ｌ＿ｏｂに粘性係数モデル値Ｄ_Ｌｎを乗算して第２慣性体９２に生じる粘性抵抗を算出し、これを加え合わせ点ＡＰ３１でトルク目標値Ｔ_{Ｌ＿ｒｅｆ}に加算する。粘性係数モデル値Ｄ_Ｌｎは上記粘性係数Ｄ_Ｌのモデル値であり、コントローラ１００が保持している。

ここで加算された粘性抵抗は、伝達関数ＴＦ３３，ＴＦ３４，ＴＦ３７，ＴＦ３８，ＴＦ４１，ＴＦ４２を経て上記第４補償成分となる。換言すると、補償部１１４は上記第４補償成分を算出して電流Ｉ_ｑに加算する。第４補償成分は、伝達関数ＴＦ０１，ＴＦ０２，ＴＦ０３，ＴＦ０４，ＴＦ０５，ＴＦ０６を経て第２慣性体９２の粘性抵抗に相当する値となり、フィードバック成分ＦＢ０４を打ち消す。

粘性抵抗の加算箇所は必ずしも加え合わせ点ＡＰ３１に限られない。例えば補償部１１４は、粘性抵抗に加速度ゲインｇ_ａとばね定数モデル値Ｋ_ｓｎの逆数とを乗算して差速度目標値ω_{ｓ＿ｒｅｆ}に加算してもよい。

図７の伝達関数ＴＦ５２，ＴＦ５３で示されるように、補償部１１４は、撓み角推定値θ_ｓ＿ｏｂにばね定数モデル値Ｋ_ｓｎを乗算し、更にこれに減速比モデル値Ｒ_ｇｎの逆数を乗算してトルク推定値Ｔ_ｓ＿ｏｂを算出する。トルク推定値Ｔ_ｓ＿ｏｂは、伝達要素８３から第２慣性体９２に伝わる上記トルクＴ_ｓの推定値である。加え合わせ点ＡＰ３５で示されるように、補償部１１４は、トルク目標値Ｔ_{Ｍ＿ｒｅｆ}にトルク推定値Ｔ_ｓ＿ｏｂを加算する。

ここで加算されたトルク推定値Ｔ_ｓ＿ｏｂは、伝達関数ＴＦ４１，ＴＦ４２を経て上記第１補償成分となる。換言すると、補償部１１４は第１補償成分を算出して電流Ｉ_ｑに加算する。第１補償成分は、伝達関数ＴＦ０１を経てトルクＴ_ｓに相当する値となり、フィードバック成分ＦＢ０１を打ち消す。

トルク推定値Ｔ_ｓ＿ｏｂの加算箇所は必ずしも加え合わせ点ＡＰ３５に限られない。例えば補償部１１４は、トルク推定値Ｔ_ｓ＿ｏｂにトルク定数モデル値Ｋ_ｔｎの逆数を乗算して電流目標値Ｉ_{ｑ＿ｒｅｆ}に加算してもよい。

伝達関数ＴＦ５４で示されるように、補償部１１４は、速度検出値ω_{Ｍ＿ｓｅｎｓ}に粘性係数モデル値Ｄ_Ｍｎを乗算して第１慣性体９１に生じる粘性抵抗を算出し、これを加え合わせ点ＡＰ３５でトルク目標値Ｔ_{Ｍ＿ｒｅｆ}に加算する。粘性係数モデル値Ｄ_Ｍｎは上記粘性係数Ｄ_Ｍのモデル値であり、コントローラ１００が保持している。

ここで加算された粘性抵抗は、伝達関数ＴＦ４１，ＴＦ４２を経て上記第３補償成分となる。換言すると、補償部１１４は上記第３補償成分を算出して電流Ｉ_ｑに加算する。第３補償成分は、伝達関数ＴＦ０１を経て第１慣性体９１の粘性抵抗に相当する値となり、フィードバック成分ＦＢ０３を打ち消す。

粘性抵抗の加算箇所は必ずしも加え合わせ点ＡＰ３５に限られない。例えば補償部１１４は、粘性抵抗にトルク定数モデル値Ｋ_ｔｎの逆数を乗算して電流目標値Ｉ_{ｑ＿ｒｅｆ}に加算してもよい。

このように、補償部１１４が第１補償成分、第２補償成分、第３補償成分、及び第４補償成分を電流Ｉ_ｑに加算することによって、フィードバック成分ＦＢ０１，ＦＢ０２，ＦＢ０３，ＦＢ０４が打ち消され、図３のブロック線図が図８のように変形される。これにより、第１慣性体９１及び第２慣性体９２の挙動が一つの遅れ要素に近付けられる。

図９は、コントローラ１００のハードウェア構成を例示するブロック図である。図９に示すように、コントローラ１００は、回路１２０を有する。回路１２０は、一つ又は複数のプロセッサ１２１と、メモリ１２２と、ストレージ１２３と、ドライバ１２４と、入出力ポート１２５と、を含む。ストレージ１２３は、例えば不揮発性の半導体メモリ等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。ストレージ１２３は、電機子６２に対し、第２慣性体９２の駆動力を制御目標に追従させるための駆動電力を出力することと、制御対象（例えばロボット１０）内で生じ第２慣性体９２の動作に影響するフィードバック成分を打ち消す補償成分を制御対象の動作状態に基づいて算出し、電機子６２に出力する駆動電力に加算することと、をコントローラ１００に実行させるプログラムを記憶している。例えばストレージ１２３は、上述したコントローラ１００の機能ブロックを構成するためのプログラムを記憶している。

メモリ１２２は、ストレージ１２３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ１２１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ１２１は、メモリ１２２と協働して上記プログラムを実行することで、コントローラ１００の各機能ブロックを構成する。ドライバ１２４は、プロセッサ１２１からの指令に従って、モータ６０を駆動する。入出力ポート１２５は、プロセッサ１２１からの指令に従って、速度センサ７０及び加速度センサ５１，５２，５３，５４，５５，５６との間で電気信号の入出力を行う。なお、回路１２０は、必ずしもプログラムにより各機能を構成するものに限られない。例えば回路１２０は、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により少なくとも一部の機能を構成してもよい。

〔応用例〕
第２慣性体９２の駆動力を制御目標に追従させる構成は、第２慣性体９２の駆動力の制御を必要とする様々な制御に応用可能である。以下に応用例を示す。

図１０に示すコントローラ１０１は、第２慣性体９２の駆動力を制御目標に追従させる構成を利用して、第２慣性体９２の動作速度を制御する。例えばコントローラ１０１は、上述したコントローラ１００に速度制御部１１５を付加したものである。

図１１に示すように、速度制御部１１５は、第２慣性体９２の速度ω_Ｌの目標値である速度目標値ω_{Ｌ＿ｒｅｆ}と、速度推定値ω_Ｌ＿ｏｂとの偏差（以下、「速度偏差」という。）に応じた加速度目標値ａ_{Ｌ＿ｒｅｆ}を算出し、加速度制御部１１１に出力する。例えば加え合わせ点ＡＰ６１で示されるように、速度制御部１１５は、速度目標値ω_{Ｌ＿ｒｅｆ}から速度推定値ω_Ｌ＿ｏｂを減算して速度偏差を算出する。

伝達関数ＴＦ６１で示されるように、速度制御部１１５は、速度偏差に速度ゲインｇ_ｖｐを乗算して加速度目標値ａ_{Ｌ＿ｒｅｆ}を算出する。速度ゲインｇ_ｖｐは予め設定された定数であり、コントローラ１００が保持している。以上で速度制御部１１５による加速度目標値ａ_{Ｌ＿ｒｅｆ}の算出手順が完了する。加速度目標値ａ_{Ｌ＿ｒｅｆ}に加速度ａ_Ｌを追従させる制御についてはコントローラ１００と同様である。

図１２に示すコントローラ１０２は、第２慣性体９２の駆動力を制御目標に追従させる構成を利用して、第２慣性体９２の位置を制御する。例えばコントローラ１０２は、上述したコントローラ１０１に位置制御部１１６を付加したものである。

図１３に示すように、位置制御部１１６は、第２慣性体９２の位置θ_Ｌの目標値である位置目標値θ_{Ｌ＿ｒｅｆ}と、位置推定値θ_Ｌ＿ｏｂとの偏差（以下、「位置偏差」という。）に応じた速度目標値ω_{Ｌ＿ｒｅｆ}を算出し、速度制御部１１５に出力する。例えば加え合わせ点ＡＰ６２で示されるように、位置制御部１１６は、第２慣性体９２の位置目標値θ_{Ｌ＿ｒｅｆ}（角度目標値）から第２慣性体９２の位置推定値θ_Ｌ＿ｏｂを減算して位置偏差を算出する。位置推定値θ_Ｌ＿ｏｂは、例えば速度推定値ω_Ｌ＿ｏｂの積分により算出される。

伝達関数ＴＦ６２で示されるように、位置制御部１１６は、位置偏差に位置ゲインｇ_ｐｐを乗算して速度目標値ω_{Ｌ＿ｒｅｆ}を算出する。位置ゲインｇ_ｐｐは予め設定された定数であり、コントローラ１００が保持している。以上で位置制御部１１６による速度目標値ω_{Ｌ＿ｒｅｆ}の算出手順が完了する。速度目標値ω_{Ｌ＿ｒｅｆ}に速度ω_Ｌを追従させる制御についてはコントローラ１０１と同様である。

図１４に示すコントローラ１０３は、第２慣性体９２の駆動力を制御目標に追従させる構成を利用して、第２慣性体９２が外部環境に対して付与する力を制御する。例えばコントローラ１０３は、上述したコントローラ１００の加速度制御部１１１を力制御部１１７に置き換えたものである。

力制御部１１７は、第２慣性体９２から外部環境に対して付与する外部トルクＴ_ｅをトルク目標値（制御目標）に近付けるように、第１慣性体９１の駆動トルクの目標値を算出することを所定の制御周期で繰り返し実行する。

図１５は、第１慣性体９１、伝達要素８３及び第２慣性体９２に加えて、上記外部環境をモデル化して示すブロック線図である。図１５において、外部環境は、弾性及び粘性を有するものとしてモデル化されている。すなわち図１５においては、外部環境から第２慣性体９２に弾性反発力及び粘性抵抗が作用する。

例えば伝達関数ＴＦ７１，ＴＦ７２で示されるように、外部環境においては、速度ω_Ｌを積分した変位角度に外部環境のばね定数Ｋ_Ｅを乗算した大きさの弾性反発力が生じる。また、伝達関数ＴＦ７３で示されるように、速度ω_Ｌに外部環境の粘性成分Ｄ_Ｅを乗算した大きさの粘性抵抗が生じる。そして、加え合わせ点ＡＰ７１で示されるように、上記弾性反発力と上記粘性抵抗とが加算された外部トルクＴ_ｅが第２慣性体９２に伝わる。このため、加え合わせ点ＡＰ０１で示されるように、第２慣性体９２には、トルクＴ_ｓから外部トルクＴ_ｅを減算したトルクＴ_Ｌが伝わる。

図１６に示すように、力制御部１１７は、第２慣性体９２が外部環境に対して付与する力（上記外部トルクＴ_ｅ）のフィードバック値であるトルクフィードバック値Ｔ_ｅ＿ｆｂを算出し、外部トルクＴ_ｅの目標値であるトルク目標値Ｔ_{ｅ＿ｒｅｆ}と上記トルクフィードバック値Ｔ_ｅ＿ｆｂとの偏差（以下、「トルク偏差」という。）を算出する。

例えば加え合わせ点ＡＰ６４で示されるように、力制御部１１７は、外部トルクＴ_ｅの検出値であるトルク検出値Ｔ_{ｅ＿ｓｅｎｓ}と、加速度ａ_Ｌに応じた上記トルクフィードバック値Ｔ_Ｌ＿ｆｂとを合算してトルクフィードバック値Ｔ_ｅ＿ｆｂを算出する。加え合わせ点ＡＰ６５で示されるように、力制御部１１７は、トルク目標値Ｔ_{ｅ＿ｒｅｆ}からトルクフィードバック値Ｔ_ｅ＿ｆｂを減算して上記トルク偏差を算出する。トルク偏差を縮小させるための制御手順はコントローラ１００と同じである。

なお、コントローラ１０３において、補償部１１４は、速度推定値ω_Ｌ＿ｏｂに粘性係数モデル値Ｄ_Ｌｎを乗算して算出した粘性抵抗を加え合わせ点ＡＰ６５でトルク目標値Ｔ_{ｅ＿ｒｅｆ}に加算する。

図１７に示すコントローラ１０４は、第２慣性体９２の駆動力を制御目標に追従させる構成を利用して、第２慣性体９２の位置と、第２慣性体９２が外部環境に対して付与する力とのハイブリッド制御を行う。例えばコントローラ１０４は、上述したコントローラ１００の加速度制御部１１１をハイブリッド制御部１１８に置き換えたものである。

ハイブリッド制御部１１８は、第２慣性体９２の位置と、第２慣性体９２が外部環境に付与する力との両方を制御目標に近付けるように第１慣性体９１の駆動トルクの目標値を算出することを所定の制御周期で繰り返し実行する。

図１８は、ハイブリッド制御部１１８が実行する第１慣性体９１のトルク目標値の算出手順を例示するブロック線図である。上述したように、ロボット１０は、アクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６ごとに加速度センサを有するのに代えて、アクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６のいずれによっても駆動される先端部１６に加速度センサを有していてもよい。

図１８は、先端部１６の加速度センサ５７及び力センサ９０に基づいてアクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６を制御する場合を例示している。図１８において、先端部１６の位置、速度、加速度及び力等は、いずれも直交３軸方向に沿う並進成分と、直交３軸まわりの回転成分との６成分を含む。

図１８に示すように、ハイブリッド制御部１１８は、先端部１６の位置のフィードバック値である位置フィードバック値Ｐ_ｔ＿ｆｂを算出し、先端部１６の位置目標値Ｐ_{ｔ＿ｒｅｆ}と位置フィードバック値Ｐ_ｔ＿ｆｂとの偏差に応じた先端部１６の速度目標値Ｖ_{ｔ＿ｒｅｆ}を算出する。

例えばハイブリッド制御部１１８は、伝達関数ＴＦ８１，ＴＦ８２で示されるように、関節３１，３２，３３，３４，３５，３６の速度推定値ω_Ｌ＿ｏｂを積分し、積分結果に順運動学演算を施して位置フィードバック値Ｐ_ｔ＿ｆｂを算出する。ハイブリッド制御部１１８は、加え合わせ点ＡＰ８１で示されるように、位置目標値Ｐ_{ｔ＿ｒｅｆ}から位置フィードバック値Ｐ_ｔ＿ｆｂを減算して偏差（以下、「位置偏差」という。）を算出する。伝達関数ＴＦ８３で示されるように、ハイブリッド制御部１１８は、位置偏差に位置ゲインｇ_ｐｐを乗算して速度目標値Ｖ_{ｔ＿ｒｅｆ}を算出する。位置ゲインｇ_ｐｐは予め設定された定数であり、コントローラ１００が保持している。

ハイブリッド制御部１１８は、先端部１６の速度のフィードバック値である速度フィードバック値Ｖ_ｔ＿ｆｂを算出し、先端部１６の速度目標値Ｖ_{ｔ＿ｒｅｆ}と速度フィードバック値Ｖ_ｔ＿ｆｂとの偏差に応じた先端部１６の加速度目標値ａ_{ｔ＿ｒｅｆ}を算出する。

例えばハイブリッド制御部１１８は、伝達関数ＴＦ８４で示されるように、関節３１，３２，３３，３４，３５，３６の速度推定値ω_Ｌ＿ｏｂに所定の変換行列Ｊを乗算して先端部１６の速度フィードバック値Ｖ_ｔ＿ｆｂを算出する。ハイブリッド制御部１１８は、加え合わせ点ＡＰ８２で示されるように、速度目標値Ｖ_{ｔ＿ｒｅｆ}から速度フィードバック値Ｖ_ｔ＿ｆｂを減算して偏差（以下、「速度偏差」という。）を算出する。伝達関数ＴＦ８５で示されるように、ハイブリッド制御部１１８は、速度偏差に速度ゲインｇ_ｖｐを乗算して加速度目標値ａ_{ｔ＿ｒｅｆ}を算出する。速度ゲインｇ_ｖｐは予め設定された定数であり、コントローラ１００が保持している。

次に、ハイブリッド制御部１１８は、加速度目標値ａ_{ｔ＿ｒｅｆ}に基づいて、第２慣性体９２の位置を制御するための駆動トルクの目標値であるトルク目標値Ｔ_{Ｌ＿ｒｅｆ}をアクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６ごとに算出する。

例えばハイブリッド制御部１１８は、伝達関数ＴＦ８６で示されるように、加速度目標値ａ_{ｔ＿ｒｅｆ}に逆変換行列Ｊ^－１を乗算してアクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６ごとの加速度目標値ａ_{Ｌ＿ｒｅｆ}を算出する。この際に、ハイブリッド制御部１１８は、加速度目標値ａ_{ｔ＿ｒｅｆ}に選択行列Ｓを更に乗算してもよい。選択行列Ｓは、第２慣性体９２の位置の制御方向の成分を抽出するための行列であり、コントローラ１００が保持している。更にハイブリッド制御部１１８は、伝達関数ＴＦ８７で示されるように、加速度目標値ａ_{Ｌ＿ｒｅｆ}にイナーシャモデル値Ｊ_Ｌｎを乗算してトルク目標値Ｔ_{Ｌ＿ｒｅｆ}を算出する。

また、ハイブリッド制御部１１８は、第２慣性体９２が外部環境に付与する力を制御するためのトルク目標値Ｔ_{ｅ＿ｒｅｆ}を算出する。例えばハイブリッド制御部１１８は、伝達関数ＴＦ８８で示されるように、先端部１６が外部環境に付与する力の目標値である力目標値Ｆ_{ｔ＿ｒｅｆ}に変換行列Ｊ^Ｔを乗算してアクチュエータ４１，４２，４３，４４，４５，４６ごとのトルク目標値Ｔ_{ｅ＿ｒｅｆ}を算出する。この際に、ハイブリッド制御部１１８は、力目標値Ｆ_{ｔ＿ｒｅｆ}に選択行列Ｉ－Ｓを更に乗算してもよい。選択行列Ｉ－Ｓは、第２慣性体９２が外部環境に付与する力の制御方向の成分を抽出するための行列であり、コントローラ１００が保持している。

このように、第２慣性体９２の位置を制御するためのトルク目標値Ｔ_{Ｌ＿ｒｅｆ}と、第２慣性体９２が外部環境に付与する力を制御するためのトルク目標値Ｔ_{ｅ＿ｒｅｆ}とを算出した後、ハイブリッド制御部１１８は、加え合わせ点ＡＰ８３で示されるようにこれらを合算してトルク目標値Ｔ_{ｓ＿ｒｅｆ}を算出する。トルク目標値Ｔ_{ｓ＿ｒｅｆ}は、伝達要素８３から第２慣性体９２に伝わるトルクの目標値である。

ハイブリッド制御部１１８は、伝達要素８３から第２慣性体９２に伝わるトルクのフィードバック値であるトルクフィードバック値Ｔ_ｓ＿ｆｂを算出し、上記トルク目標値Ｔ_{ｓ＿ｒｅｆ}とトルクフィードバック値Ｔ_ｓ＿ｆｂとの偏差（以下、「トルク偏差」という。）を算出する。

例えば伝達関数ＴＦ９１，ＴＦ９２で示されるように、ハイブリッド制御部１１８は、先端部１６の加速度検出値ａ_{ｔ＿ｓｅｎｓ}に逆変換行列Ｊ^－１を乗算し、更にこれにイナーシャモデル値Ｊ_Ｌｎを乗算してトルクフィードバック値Ｔ_Ｌ＿ｆｂを算出する。また、伝達関数ＴＦ９３で示されるように、ハイブリッド制御部１１８は、先端部１６が外部環境に付与する力の検出値である力検出値Ｆ_{ｔ＿ｓｅｎｓ}に変換行列Ｊ^Ｔを乗算してトルクフィードバック値Ｔ_ｅ＿ｆｂを算出する。この際に、ハイブリッド制御部１１８は、力検出値Ｆ_{ｔ＿ｓｅｎｓ}に上述した選択行列Ｉ－Ｓを更に乗算してもよい。

その後ハイブリッド制御部１１８は、加え合わせ点ＡＰ８４で示されるように、トルクフィードバック値Ｔ_Ｌ＿ｆｂとトルクフィードバック値Ｔ_ｅ＿ｆｂとを合算してトルクフィードバック値Ｔ_ｓ＿ｆｂを算出する。

次に、ハイブリッド制御部１１８は、加え合わせ点ＡＰ８５で示されるように、トルク目標値Ｔ_{ｓ＿ｒｅｆ}からトルクフィードバック値Ｔ_ｓ＿ｆｂを減算してトルク偏差を算出する。トルク偏差を縮小させるための制御手順はコントローラ１００と同じである。

なお、コントローラ１０４において、補償部１１４は、速度推定値ω_Ｌ＿ｏｂに粘性係数モデル値Ｄ_Ｌｎを乗算して算出した粘性抵抗を加え合わせ点ＡＰ８５でトルク目標値Ｔ_{ｓ＿ｒｅｆ}に加算する。

〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、コントローラ１００は、第１慣性体９１と、電力の供給に応じて第１慣性体９１を駆動する電機子６２と、第２慣性体９２と、第１慣性体９１から第２慣性体９２に動力を伝達する伝達要素８３とを有する制御対象の電機子６２に対し、第２慣性体９２の駆動力を制御目標に追従させるための駆動電力を出力する電流制御部１１２と、制御対象内で生じ第２慣性体９２の動作に影響するフィードバック成分を打ち消す補償成分を制御対象の動作状態に基づいて算出し、電流制御部１１２が電機子６２に出力する駆動電力に加算する補償部１１４と、を備える。

制御対象内で生じるフィードバック成分が打ち消されることで、第１慣性体９１及び第２慣性体９２の挙動が一つの遅れ要素に近付けられる。これにより、第１慣性体９１と第２慣性体９２との間に生じる振動が抑制されるので、制御目標に対する第２慣性体９２の駆動力の追従性が向上する。従って、制御の安定性向上に有効である。

補償部１１４は、伝達要素８３から第１慣性体９１に入力されるフィードバック成分を打ち消す第１補償成分と、第２慣性体９２から伝達要素８３に入力されるフィードバック成分を打ち消す第２補償成分とを制御対象の動作状態に基づいて算出し、電流制御部１１２が電機子６２に出力する駆動電力に加算してもよい。この場合、第１慣性体９１と第２慣性体９２との間に生じる振動がより確実に抑制される。

補償部１１４は、伝達要素８３から第１慣性体９１に入力される反力を打ち消すように第１補償成分を算出し、第２慣性体９２から伝達要素８３に入力される第２慣性体９２の動作速度を打ち消すように第２補償成分を算出してもよい。

補償部１１４は、第２慣性体９２の加速度に相関する物理量の同時点の検出値に基づいて第１補償成分及び第２補償成分を算出してもよい。この場合、第１補償成分及び第２補償成分の位相ずれが抑制される。このため、第１慣性体９１と第２慣性体９２との間に生じる振動がより確実に抑制される。

補償部１１４は、第１補償成分及び第２補償成分の少なくとも一方を瞬時状態オブザーバ１１３により算出してもよい。この場合、第１補償成分及び第２補償成分を容易に導出することができる。

以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、ロボットが制御対象であるロボットシステムを例示したがこれに限られない。本開示の制御装置は、第１慣性体と、電力の供給に応じて第１慣性体を駆動する電機子と、第２慣性体と、第１慣性体から第２慣性体に動力を伝達する伝達要素とを有するあらゆる制御対象の制御において、第２慣性体の駆動力の追従性を向上させるのに有効である。

１…ロボットシステム、１０…ロボット、６２…電機子、８３…伝達要素、９１…第１慣性体、９２…第２慣性体、１００，１０１，１０２，１０３，１０４…コントローラ（制御装置）、１１２…電流制御部（制御部）、１１３…瞬時状態オブザーバ、１１４…補償部。

Claims (9)

1. 第１慣性体と、電力の供給に応じて前記第１慣性体を駆動する電機子と、第２慣性体と、前記第１慣性体から前記第２慣性体に動力を伝達する伝達要素とを有する制御対象の前記電機子に対し、前記第２慣性体の駆動力を制御目標に追従させるための駆動電力を出力する制御部と、
   前記制御対象内で生じ前記第２慣性体の動作に影響するフィードバック成分を打ち消す補償成分を前記制御対象の動作状態に基づいて算出し、前記制御部が前記電機子に出力する前記駆動電力に加算する補償部と、を備え、
   前記補償部は、前記伝達要素から前記第１慣性体に入力されるフィードバック成分を打ち消す第１補償成分と、前記第２慣性体から前記伝達要素に入力されるフィードバック成分を打ち消す第２補償成分とを前記制御対象の動作状態に基づいて算出し、前記制御部が前記電機子に出力する前記駆動電力に加算する、制御装置。
2. 前記補償部は、前記伝達要素から前記第１慣性体に入力される反力を打ち消すように前記第１補償成分を算出し、前記第２慣性体から前記伝達要素に入力される前記第２慣性体の動作速度を打ち消すように前記第２補償成分を算出する、請求項１記載の制御装置。
3. 前記補償部は、前記第２慣性体の加速度に相関する物理量の同時点の検出値に基づいて前記第１補償成分及び前記第２補償成分を算出する、請求項１又は２記載の制御装置。
4. 前記補償部は、前記第１補償成分及び前記第２補償成分の少なくとも一方を瞬時状態オブザーバにより算出する、請求項３記載の制御装置。
5. 第１慣性体と、電力の供給に応じて前記第１慣性体を駆動する電機子と、第２慣性体と、前記第１慣性体から前記第２慣性体に動力を伝達する伝達要素とを有する制御対象の前記電機子に対し、前記第２慣性体の駆動力を制御目標に追従させるための駆動電力を出力することと、
   前記伝達要素から前記第１慣性体に入力されるフィードバック成分を打ち消す第１補償成分と、前記第２慣性体から前記伝達要素に入力されるフィードバック成分を打ち消す第２補償成分とを前記制御対象の動作状態に基づいて算出し、前記電機子に出力する前記駆動電力に加算することと、を備える制御方法。
6. 前記伝達要素から前記第１慣性体に入力される反力を打ち消すように前記第１補償成分を算出し、前記第２慣性体から前記伝達要素に入力される前記第２慣性体の動作速度を打ち消すように前記第２補償成分を算出する、請求項５記載の制御方法。
7. 前記第２慣性体の加速度に相関する物理量の同時点の検出値に基づいて前記第１補償成分及び前記第２補償成分を算出する、請求項５又は６記載の制御方法。
8. 前記第１補償成分及び前記第２補償成分の少なくとも一方を瞬時状態オブザーバにより算出する、請求項５～７のいずれか一項記載の制御方法。
9. 第１慣性体と、電力の供給に応じて前記第１慣性体を駆動する電機子と、第２慣性体と、前記第１慣性体から前記第２慣性体に動力を伝達する伝達要素とを有するロボットと、
   前記第２慣性体の加速度を目標加速度に追従させるための駆動電力を出力する制御部と、
   前記ロボット内で生じ前記第２慣性体の動作に影響するフィードバック成分を打ち消す補償成分を前記ロボットの動作状態に基づいて算出し、前記制御部が前記電機子に出力する前記駆動電力に加算する補償部と、を備え、
   前記補償部は、前記伝達要素から前記第１慣性体に入力されるフィードバック成分を打ち消す第１補償成分と、前記第２慣性体から前記伝達要素に入力されるフィードバック成分を打ち消す第２補償成分とを前記ロボットの動作状態に基づいて算出し、前記制御部が前記電機子に出力する前記駆動電力に加算する、ロボットシステム。

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