JPH08168280A - 電動機の速度制御装置並びに速度及び位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速応答性を有するとともに、機械振動を生
じず、かつ負荷機械のイナーシャが変化しても所望の応
答が得られる電動機の速度制御を行なう。 【構成】 第１の速度制御回路１６によって第１のトル
ク信号を得、補償トルク演算回路１４によって補償トル
ク信号を得、第１のトルク信号から補償トルク信号を減
じて第３のトルク信号を得る。また、第３のトルク信号
から模擬伝達トルク信号を減じた信号を入力した電動機
模擬回路１３によって第１の模擬速度信号を出力し、模
擬伝達トルク信号を入力した負荷機械模擬回路９によっ
て第２の速度信号を出力し、前記第１の模擬速度信号と
前記第２の速度信号とからトルク伝達機構模擬回路１０
が模擬伝達トルク信号を出力する。次に、第２の速度制
御回路９から出力された第２のトルク信号と前記第３の
トルク信号とを合算してトルク指令信号を出力して、そ
のトルク指令信号に基づいて電動機のトルクを制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、産業機械に
おけるＸ−Ｙテーブルや産業ロボットのアームのような
負荷機械を駆動する電動機の速度および位置制御装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３０は、平成５年電気学会産業応用部
門全国大会講演論文集Ｎｏ．２０１「電動機の規範モデ
ル追従制御方式」に示された従来の電動機の速度制御装
置を示すブロック図である。同図において、１は負荷と
なる機械類を駆動する電動機、２はこの電動機１に接続
されたトルク伝達機構、３はトルク伝達機構２に接続さ
れ電動機１によって駆動される負荷機械、４は電動機１
に接続され電動機１の実速度ωMを検出する速度検出器
である。

【０００３】また、５０は外部からの速度指令信号ωM*
と電動機１の模擬速度信号(電動機１の速度を模擬的に
作成している)ωAとの偏差信号を出力するための減算
器、５１は速度指令信号ωM*と電動機１の模擬速度信号
ωAの偏差信号(ωM*ーωA)に基づき第１のトルク信号Ｔ
1*を出力する第１の速度制御回路、５２は前記第１のト
ルク信号Ｔ1*に基づき前記電動機の模擬速度信号ωAを
出力する機械系模擬回路、５４は前記模擬信号ωAと電
動機１の実速度信号ωMとの偏差信号を作るための減算
器、５３は減算器５４で減算された前記模擬速度信号ω
Aと電動機の実際の速度ωMとの偏差信号(ωAーωM)に基
づき第２のトルク信号Ｔ2*を出力する第２の速度制御回
路、５５は第１のトルク信号Ｔ1*と第２のトルク信号Ｔ
2*とを加算してトルク指令信号ＴM*を出力する加算器、
５はトルク指令信号ＴM*に基づいて電動機１を制御する
トルク制御回路である。

【０００４】次に図３０の動作について説明する。外部
から速度指令信号ωM*が入力されると減算器５０におい
て、この速度指令信号ωM*と機械系模擬回路５２からの
模擬速度信号ωA との偏差信号（ωM*−ωA ）を作成
し、第１の速度制御回路５１に供給する。第１の速度制
御回路５１は前記偏差信号（ωM*−ωA ）をゲインｋv1
で比例増幅して第１のトルク信号Ｔ1*を出力する。機械
系模擬回路５２は、電動機１とトルク伝達機構２と負荷
機械３の３つのイナーシャを合算したイナーシャＪA で
モデル化したものであり、前記第１のトルク信号Ｔ1*を
入力して積分し模擬速度信号ωAを出力する。この減算
器５０、第１の速度制御回路５１、機械系模擬回路５２
から成る回路系統において模擬速度信号ωA が速度指令
信号ωM*に追従するように制御される。

【０００５】この動作について以下に説明する。速度指
令信号ωM*を変えると、模擬速度信号ωA と速度指令信
号ωM*との間に速度のずれが生じる。この場合、模擬速
度信号ωA が速度指令信号ωM*よりも遅い時には減算器
５０の出力である速度指令信号ωM*と模擬速度信号ωA
との偏差（ωM* −ωA ）は正の値を示し、これが第１
の速度制御回路５１においてゲインｋv1で比例増幅され
て第１のトルク信号Ｔ1*を出力する。この第１のトルク
信号Ｔ1*は一方ではトルク制御回路５に供給されて電動
機１を制御するが、同時に正の値で機械系模擬回路５２
に入力されるので模擬速度信号ωAは加速され、速度指
令信号ωM*に近付く。逆に模擬速度信号ωA が速度指令
信号ωM*よりも速い時には減算器５０の出力である速度
指令信号ωM*と模擬速度信号ωAとの偏差信号（ωM* −
ωA ）は負の値を示し、これが第１の速度制御回路５１
においてゲインｋv1で比例増幅されて第１のトルク信号
Ｔ1*を出力する。この第１のトルク信号Ｔ1*は負の値で
機械系模擬回路５２に入力されるので模擬速度信号ωA
は減速され、速度指令信号ωM*に近付く。このようにし
て模擬速度信号ωAが速度指令信号ωM*に追従するよう
に制御される。

【０００６】一方、電動機１はトルク伝達機構２を介し
て負荷機械３を駆動し、速度検出器４は電動機１の実際
の速度を検出して実速度信号ωMを出力する。従って、
前記模擬速度信号ωA と外乱を含む実速度信号ωM とは
減算器５４で減算され、偏差信号（ωA −ωM ）を出力
する。次に第２の速度制御回路５３は前記模擬速度信号
ωA と外乱を含む実速度信号ωM との偏差信号（ωA −
ωM ）を比例ゲインｋv2、積分ゲインｋI2で比例積分増
幅(比例は外乱の過渡応答信号を作成し、積分は外乱の
定常応答信号を作成する)して第２のトルク信号Ｔ2*を
出力する。トルク制御回路５はこの第２のトルク信号Ｔ
2*に基づいて電動機１を制御して、電動機１の実速度信
号ωMを模擬速度信号ωAに追従させることも可能である
が追従に時間がかかるので、加速するために前記第２の
トルク信号Ｔ2*に前記第１のトルク信号Ｔ1*を加算器５
５によって加算してトルク指令信号ＴM*を出力してい
る。トルク制御回路５はこのトルク指令信号ＴM*に基づ
いて電動機１を制御する。

【０００７】以上の動作により、電動機や負荷機械やト
ルク伝達機構に外乱が加わっても実速度信号ωMは模擬
速度信号ωAに追従できる。この動作について以下に説
明する。負荷機械や電動機の摩擦などで発生する外乱ト
ルクにより実速度信号ωM が模擬速度信号ωA よりも遅
い時には減算器５４の出力である模擬速度信号ωA と外
乱を含む実速度信号ωM との偏差（ωA −ωM ）は正の
値を示し、これが第２の速度制御回路５３で比例積分増
幅されて第２のトルク信号Ｔ2*を出力する。この信号は
現在のトルク指令信号ＴM*に加えられるので電動機１に
対して加速するので実速度信号ωM は模擬速度信号ωA
に近付く。逆に実速度信号ωM が模擬速度信号ωA より
も速い時には減算器５４の出力である模擬速度信号ωA
と外乱を含む実速度信号ωM との偏差（ωA −ωM ）は
負の値を示し、これが第２の速度制御回路５３で比例積
分増幅されて第２のトルク信号Ｔ2*を出力する。この信
号は現在のトルク指令信号ＴM*に加えられるので電動機
１に対して減速するので実速度信号ωM は模擬速度信号
ωAに近付く。このようにして実速度信号ωM が模擬速
度信号ωAに追従するように制御される。

【０００８】次に、図３１は、平成４年電気学会産業応
用部門全国大会講演論文集Ｎｏ．１７８「規範システム
モデルを適用した電動機の２自由度位置制御方式」に示
された従来の電動機の位置制御方式を示すブロック図で
ある。同図中、図３０の符号と同じ符号で示されたもの
は同一もしくは同等なものを示す。同図において、５６
は外部からの位置指令信号θM*と模擬位置信号θAとの
偏差信号を出力するための減算器、５７は位置指令信号
θM*と模擬位置信号θAとの偏差信号(θM*ーθA)に基づ
き第１の速度制御信号ω1*を出力する第１の位置制御回
路、５８は第１のトルク信号Ｔ1*を入力して模擬位置信
号θAを出力する機械系模擬回路、５８ａは第１のトル
ク信号Ｔ1*に基づき電動機の模擬速度信号ωAを作る積
分器、５８ｂは電動機の模擬速度信号ωAに基づいて電
動機の模擬位置信号θAを作る積分器である。積分器５
８ａと積分器５８ｂとから機械系模擬回路５８が構成さ
れる。

【０００９】また、１９は電動機１の速度及び位置を検
出して実速度信号ωM及び実位置信号θMを出力する位置
速度検出器、５９は模擬位置信号θAと実位置信号θMと
の偏差信号(θAーθM)を出力するための減算器、６０は
模擬位置信号θAと実位置信号θMとの偏差信号(θAーθ
M)に基づいて第２の速度信号ω2*を出力するための第２
の位置制御回路、６１は模擬速度信号ωAと第２の速度
信号ω2*とを加算するための加算器、６２はこの加算器
６１からの速度信号と位置速度検出器１９からの実速度
出力信号ωMとの偏差を出力するための減算器である。

【００１０】次に図３１の動作について説明する。外部
から位置指令信号θM*が入力されると位置指令信号θM*
は減算器５６において、模擬位置信号θAによって減算
され、偏差信号(θM*ーθA)が出力される。この位置指
令信号θM*と模擬位置信号θAとの偏差信号(θM*ーθA)
は第１の位置制御回路５７においてゲインｋp1で比例増
幅され、第１の速度信号ω1*が出力される。この第１の
速度信号ω1*は減算器５０において模擬速度信号ωAに
よって減算され、第１の速度信号ω1*と模擬速度信号ω
Aとの偏差信号(ω1*ーωA)が出力される。第１の速度制
御回路５１は第１の速度信号ω1*と模擬速度信号ωAと
の偏差信号(ω1*ーωA)をゲインｋv1で比例増幅して第
１のトルク信号Ｔ1*を出力する。機械系模擬回路５８の
積分器５８ａは、電動機１とトルク伝達機構２と負荷機
械３の３つのイナーシャを合算したイナーシャＪAでモ
デル化したものであり、第１のトルク信号Ｔ1*を積分器
５８ａで積分し模擬速度信号ωA を出力し、模擬速度信
号ωA を積分器５８ｂでさらに積分して模擬位置信号θ
A を出力する。この減算器５６から積分器５８ｂに至る
回路で構成される回路系統において模擬位置信号θAが
位置指令信号θM*に追従するように制御される。これに
より、第１の速度制御回路によって電動機の速度と共に
位置が粗く調整されるが、最終的な電動機の位置の微調
整はこの第１の位置制御回路によって行なわれる。

【００１１】この動作について以下に説明する。模擬位
置信号θA が位置指令信号θM*よりも遅れている時には
減算器５６で出力される位置指令信号θM*と模擬位置信
号θAとの偏差信号（θM* −θA ）は正の値を示し、こ
れが第１の位置制御回路５７でゲインｋp1で比例増幅さ
れて第１の速度信号ω1*を出力する。この第１の速度信
号ω1*は減算器５０において、模擬速度信号ωAで減算
され偏差信号(ω1*ーωA)を出力する。この第１の速度
信号ω1*と模擬速度信号ωAとの偏差信号(ω1*ーωA)は
第１の速度制御回路５１でゲインｋv1で比例増幅されて
第１のトルク信号Ｔ1*を出力する。この第１のトルク信
号Ｔ1*は一方ではトルク制御回路に供給されて電動機１
を制御するが、同時に機械系模擬回路５８の積分器５８
ａに正の値で供給される。従って、積分器５８ａの出力
である模擬速度信号ωAは正の値を示し、この模擬速度
信号ωAは積分器５８ｂで積分され、(θM* −θA )に対
応した位置信号を正の方向に出力するので模擬位置信号
θAは位置指令信号θM*に近付く。

【００１２】逆に、模擬位置信号θA が位置指令信号θ
M*よりも進んでいる時には減算器５６で出力される位置
指令信号θM*と模擬位置信号θAとの偏差信号（θM* −
θA）は負の値を示し、これが第１の位置制御回路５７
でゲインｋp1で比例増幅されて第１の速度信号ω1*を出
力する。この第１の速度信号ω1*は減算器５０におい
て、模擬速度信号ωAで減算され偏差信号(ω1*ーωA)を
出力する。この第１の速度信号ω1*と模擬速度信号ωA
との偏差信号(ω1*ーωA)は第１の速度制御回路５１で
ゲインｋv1で比例増幅されて第１のトルク信号Ｔ1*を出
力する。この第１のトルク信号Ｔ1*は一方ではトルク制
御回路５に供給されて電動機１を制御するが、同時に機
械系模擬回路５８の積分器５８ａに負の値で供給され
る。従って、積分器５８ａの出力である模擬速度信号ω
Aは負の値を示し、この模擬速度信号ωAは積分器５８ｂ
で積分され、(θM* −θA )に対応した位置信号を負の
方向に出力するので模擬位置信号θAは位置指令信号θM
*に近付く。

【００１３】一方、模擬位置信号θAは減算器５９にお
いて外乱を含む実位置信号θMによって減算され偏差信
号(θAーθM)が出力され、模擬位置信号θAと外乱を含
む実位置信号θMとの偏差信号(θAーθM)は第２の位置
制御回路６０においてゲインｋp2で比例増幅され、第２
の速度信号ω2*が出力される。この第２の速度信号ω2*
は追従精度の向上を目的として、加算器６１において模
擬速度信号ωAと加算した後、減算器６２において位置
速度検出器１９からの外乱を含む実速度信号ωMで減算
して(ω2*＋ωAーωM)を出力する。この信号は第２の速
度信号ω2*と、前記模擬速度信号ωA と外乱を含む実速
度信号ωM との偏差信号（ωA −ωM ）との和を意味す
る。次に第２の速度制御回路５３は前記第２の速度信号
ω2*と、前記模擬速度信号ωA と外乱を含む実速度信号
ωM との偏差信号（ωA −ωM ）とを加算した信号(ω2
*＋ωAーωM)をゲインｋv2、積分ゲインｋI2で比例積分
増幅(比例は外乱の過渡応答信号を作成し、積分は外乱
の定常応答信号を作成する)して第２のトルク信号Ｔ2*
を出力する。

【００１４】トルク制御回路５はこの第２のトルク信号
Ｔ2*に従って電動機１を制御して、電動機１の実速度信
号ωMを模擬速度信号ωAに追従させることも可能である
が追従に時間がかかるので、加速するために前記第２の
トルク信号Ｔ2*に前記第１のトルク信号Ｔ1*を加算器５
５によって加算してトルク指令信号ＴM*を出力してい
る。トルク制御回路５はこのトルク指令信号ＴM*に基づ
いて電動機１を制御する。このようにして電動機１の位
置が変化しても図３０に示したのと同様に電動機の位置
は模擬位置信号に追従するように制御される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】図３０に示した従来の
電動機の速度制御装置においては、速度指令信号に対す
る応答（目標値応答）は第１の速度制御回路のゲインで
調節でき、外乱に対する応答（外乱応答）は第２の速度
制御回路のゲインで調節ができるので、速度指令信号と
電動機の速度検出信号とを比較しその偏差が減少するよ
うに制御する単純なフィードバック制御よりも目標値応
答を上げられるという利点がある。しかし、機械系モデ
ルを電動機とトルク伝達機構と負荷機械を合算した単な
るイナーシャＪA としてモデル化しているので、例えば
ＸＹテーブルやロボットアームに使われるボールネジや
減速器などのトルク伝達機構の剛性が低い場合、目標値
応答を上げるために第１の速度制御回路のゲインを上げ
たり、速度指令信号の立ち上がりを速くしたりすると応
答が振動的になってしまうという問題点があった。ま
た、ワークの変化などによって負荷機械のイナーシャが
変化した場合に、機械系モデルの定数や速度制御回路の
ゲインを修正する機能がないために応答特性が変化した
り制御が不安定になったりする場合があるという問題点
もあった。

【００１６】また、図３１に示した従来の電動機の位置
制御装置においては、位置指令信号に対する応答（目標
値応答）は第１の位置制御回路および第１の速度制御回
路のゲインで調節でき、外乱に対する応答（外乱応答）
は第２の位置制御回路および第２の速度制御回路のゲイ
ンで調節ができるので、位置指令信号と電動機の位置お
よび速度検出信号とを比較しその偏差が減少するように
制御する単純なフィードバック制御よりも目標値応答を
上げられるという利点がある。しかし、図３０の従来の
電動機の速度制御装置の場合と同様に、目標値応答を上
げるために第１の位置制御回路および第１の速度制御回
路のゲインを上げたり、位置指令信号の立ち上がりを速
くしたりすると応答が振動的になってしまうという問題
点があった。また、ワークの変化などによって負荷機械
のイナーシャが変化した場合に、機械系モデルの定数や
速度制御回路のゲインを修正する機能がないために応答
特性が変化したり制御が不安定になったりする場合があ
るという問題点もあった。また、従来の機械系模擬回路
は電動機とトルク伝達機構と負荷機械とを合算した単な
るイナーシャとしてモデル化していたので、このイナー
シャの最適値を求める場合には通常複数回試行を行な
い、設定の都度最適か否かの判断をする必要があり、最
適値設定に時間を要するという問題があった。

【００１７】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたものであり、外部からの速度指令信号や位置指
令信号に対する高速応答性を有するとともに、機械振動
を発生せず、かつ負荷機械のイナーシャが変化しても所
望の応答が得られる電動機の速度および位置制御装置を
得ることを目的としている。また、イナーシャの値の設
定が短時間にできることを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る電動機
の速度制御装置は、外部からの速度指令信号と電動機の
模擬速度を示す第１の模擬速度信号との偏差信号を入力
して前記第１の模擬速度信号が前記速度指令信号に対し
て所望の応答特性を有するように第１のトルク信号を出
力する第１の速度制御手段と、該第１の速度制御手段か
らの第１のトルク信号と前記電動機に接続されるトルク
伝達機構の伝達トルクを示す模擬伝達トルク信号との偏
差信号を入力して前記第１の模擬速度信号を出力する電
動機モデルと、前記模擬伝達トルク信号を入力して前記
電動機に前記トルク伝達機構を介して接続される負荷機
械の模擬速度を示す第２の模擬速度信号を出力する負荷
機械モデルと、前記電動機モデルからの第１の模擬速度
信号と前記負荷機械モデルからの第２の模擬速度信号と
の偏差を入力して前記模擬伝達トルク信号を出力するト
ルク伝達機構モデルと、前記電動機モデルからの第１の
模擬速度信号と前記電動機の実際の速度信号との偏差信
号を入力して第２のトルク信号を出力する第２の速度制
御手段と、前記第１の速度制御手段からの第１のトルク
信号と前記第２の速度制御手段からの第２のトルク信号
との加算信号を入力して前記電動機の実際の速度信号が
前記速度指令信号に対して所望の応答特性を有するよう
に前記電動機のトルクを制御するトルク制御手段とを備
えたものである。

【００１９】第２の発明に係る電動機の速度及び位置制
御装置は、外部からの位置指令信号と電動機の模擬位置
を示す第１の模擬位置信号との偏差信号を入力して第１
の速度信号を出力する第１の位置制御手段と、前記第１
の位置制御手段からの第１の速度信号と前記電動機の模
擬速度を示す第１の模擬速度信号との偏差信号を入力し
て前記第１の模擬位置信号が前記位置指令信号に対して
所望の応答特性を有するように第１のトルク信号を出力
する第１の速度制御手段と、前記第１の速度制御手段か
らの第１のトルク信号と前記電動機に接続されるトルク
伝達機構の伝達トルクを示す模擬伝達トルク信号との偏
差信号を入力して前記第１の模擬速度信号と第１の模擬
位置信号を出力する電動機モデルと、前記模擬伝達トル
ク信号を入力して、前記電動機に前記トルク伝達機構を
介して接続される負荷機械の模擬速度を示す第２の模擬
速度信号を出力する負荷機械モデルと、前記電動機モデ
ルからの第１の模擬速度信号と前記負荷機械モデルから
の第２の模擬速度信号との偏差信号を入力して前記模擬
伝達トルク信号を出力するトルク伝達機構モデルと、前
記電動機モデルからの第１の模擬位置信号と前記電動機
の実際の位置信号との偏差信号を入力して第２の速度信
号を出力する第２の位置制御手段と、前記第１の模擬速
度信号と前記第２の位置制御手段からの第２の速度信号
とを加算しさらに前記電動機の実際の速度信号を減算し
た偏差信号を入力して第２のトルク信号を出力する第２
の速度制御手段と、前記第１の速度制御手段からの第１
のトルク信号と前記第２の速度制御手段からの第２のト
ルク信号との加算信号を入力して前記電動機の実際の位
置信号が前記位置指令信号に対して所望の応答特性を有
するように前記電動機のトルクを制御するトルク制御手
段とを備えたものである。

【００２０】第３の発明に係る電動機の速度制御装置又
は電動機の速度及び位置制御装置は、電動機モデルから
の第１の模擬速度信号と負荷機械モデルからの第２の模
擬速度信号の偏差信号を入力して補償トルク信号を出力
する補償トルク演算手段を備え、この補償トルク演算手
段からの補償トルク信号を第１の速度制御手段からの第
１のトルク信号から差し引いた偏差信号によって前記電
動機モデル又はトルク制御手段を制御するものである。

【００２１】第４の発明に係る電動機の速度制御装置又
は電動機の速度及び位置制御装置は、電動機モデルから
の第１の模擬速度信号と電動機の実際の速度信号との偏
差信号を入力してこの偏差信号が減少するように負荷機
械モデルのイナーシャを同定するイナーシャ同定手段を
備えたものである。

【００２２】第５の発明に係る電動機の速度制御装置又
は電動機の速度及び位置制御装置は、電動機モデルから
の第１の模擬速度信号と電動機の実際の速度信号との偏
差信号を入力してイナーシャ同定信号を出力するイナー
シャ同定手段と、このイナーシャ同定手段からのイナー
シャ同定信号に基づいて第１の速度制御手段のゲインを
修正するゲイン修正手段を備えたものである。

【００２３】第６の発明に係る電動機の速度制御装置又
は電動機の速度及び位置制御装置は、電動機モデルから
の第１の模擬速度信号と電動機の実際の速度信号との偏
差信号を入力してイナーシャ同定信号を出力するイナー
シャ同定手段と、このイナーシャ同定手段からのイナー
シャ同定信号に基づいて補償トルク演算手段のゲインを
修正するゲイン修正手段を備えたものである。

【００２４】第７の発明に係る電動機の速度制御装置又
は電動機の速度及び位置制御装置は、電動機モデルから
の第１の模擬速度信号と電動機の実際の速度信号との偏
差信号を入力してイナーシャ同定信号を出力するイナー
シャ同定手段と、このイナーシャ同定手段からのイナー
シャ同定信号に基づいて第２の速度制御手段のゲインを
修正するゲイン修正手段を備えたものである。

【００２５】第８の発明に係る電動機の速度及び位置制
御装置は、電動機モデルからの第１の模擬速度信号と負
荷機械モデルからの第２の模擬速度信号の偏差信号を入
力して補償トルク信号を出力する補償トルク演算手段
と、前記電動機モデルからの第１の模擬位置信号と前記
負荷機械モデルからの第２の模擬位置信号の偏差信号を
入力して補償速度信号を出力する補償速度演算手段を備
え、この補償速度演算手段からの補償速度信号を第１の
位置制御手段からの第１の速度信号に加えた後第１の速
度制御手段に供給し、前記第１の速度制御手段からの第
１のトルクと前記補償トルク演算手段からの補償トルク
信号とに基づいて前記電動機モデル又はトルク制御手段
を制御するものである。

【００２６】第９の発明に係る電動機の速度及び位置制
御装置は、電動機モデルからの第１の模擬速度信号と電
動機の実際の速度信号との偏差信号を入力してイナーシ
ャ同定信号を出力するイナーシャ同定手段と、このイナ
ーシャ同定手段からのイナーシャ同定信号に基づいて補
償速度演算手段のゲインを修正するゲイン修正手段を備
えたものである。

【００２７】

【作用】この第１の発明に係る電動機の速度制御装置に
おいて、電動機モデルは第１の速度制御手段からの第１
のトルク信号と電動機に接続されるトルク伝達機構の伝
達トルク信号を示す模擬伝達トルク信号との偏差信号を
入力して第１の模擬速度信号を出力する。また、負荷機
械モデルは模擬伝達トルク信号を入力して電動機にトル
ク伝達機構を介して接続される負荷機械の模擬速度を示
す第２の模擬速度信号を出力する。また、トルク伝達機
構モデルは電動機モデルからの第１の模擬速度信号と負
荷機械モデルからの第２の模擬速度信号との偏差を入力
して模擬伝達トルク信号を出力する

【００２８】この第２の発明に係る電動機の速度及び位
置制御装置において、第１の位置制御手段は外部からの
位置指令信号と電動機の模擬位置を示す第１の模擬位置
信号との偏差信号を入力して第１の速度信号を出力す
る。また、第１の速度制御手段は前記第１の位置制御手
段からの第１の速度信号と前記電動機の模擬速度を示す
第１の模擬速度信号との偏差信号を入力して前記第１の
模擬位置信号が前記位置指令信号に対して所望の応答特
性を有するように第１のトルク信号を出力する。また、
電動機モデルは前記第１の速度制御手段からの第１のト
ルク信号と前記電動機に接続されるトルク伝達機構の伝
達トルクを示す模擬伝達トルク信号との偏差信号を入力
して前記第１の模擬速度信号と第１の模擬位置信号を出
力する。また、負荷機械モデルは前記模擬伝達トルク信
号を入力して、前記電動機に前記トルク伝達機構を介し
て接続される負荷機械の模擬速度を示す第２の模擬速度
信号を出力する。

【００２９】また、トルク伝達機構モデルは前記電動機
モデルからの第１の模擬速度信号と前記負荷機械モデル
からの第２の模擬速度信号との偏差信号を入力して前記
模擬伝達トルク信号を出力する。また、第２の位置制御
手段は前記電動機モデルからの第１の模擬位置信号と前
記電動機の実際の位置信号との偏差信号を入力して第２
の速度信号を出力する。また第２の速度制御手段は前記
第１の模擬速度信号と前記第２の位置制御手段からの第
２の速度信号とを加算しさらに前記電動機の実際の速度
信号を減算した偏差信号を入力して第２のトルク信号を
出力する。また、トルク制御手段は前記第１の速度制御
手段からの第１のトルク信号と前記第２の速度制御手段
からの第２のトルク信号との加算信号を入力して前記電
動機の実際の位置信号が前記位置指令信号に対して所望
の応答特性を有するように前記電動機のトルクを制御す
る。

【００３０】この第３の発明に係る電動機の速度制御装
置又は電動機の速度及び位置制御装置において、補償ト
ルク演算手段は電動機モデルからの第１の模擬速度信号
と負荷機械モデルからの第２の模擬速度信号の偏差信号
を入力して補償トルク信号を出力する。また、この補償
トルク演算手段からの補償トルク信号を第１の速度制御
手段からの第１のトルク信号から差し引いた偏差信号が
減少するようにによって電動機モデル又はトルク制御手
段を制御する。

【００３１】この第４の発明に係る電動機の速度制御装
置又は電動機の速度及び位置制御装置において、イナー
シャ同定手段は電動機モデルからの第１の模擬速度信号
と電動機の実際の速度信号との偏差信号を入力してこの
偏差信号が減少するように前記負荷機械モデルのイナー
シャを同定する。

【００３２】この第５の発明に係る電動機の速度制御装
置又は電動機の速度及び位置制御装置において、ゲイン
修正手段は電動機モデルからの第１の模擬速度信号と電
動機の実際の速度信号との偏差信号を入力してイナーシ
ャ同定信号を出力するイナーシャ同定手段とこのイナー
シャ同定手段からのイナーシャ同定信号に基づき前記第
１の速度制御手段のゲインを修正する。

【００３３】この第６の発明に係る電動機の速度制御装
置又は電動機の速度及び位置制御装置において、ゲイン
修正手段は電動機モデルからの第１の模擬速度信号と前
記電動機の実際の速度信号との偏差信号を入力してイナ
ーシャ同定信号を出力するイナーシャ同定手段とこのイ
ナーシャ同定手段からのイナーシャ同定信号に基づき前
記補償トルク演算手段のゲインを修正する。

【００３４】この第７の発明に係る電動機の速度制御装
置又は電動機の速度及び位置制御装置において、ゲイン
修正手段は電動機モデルからの第１の模擬速度信号と前
記電動機の実際の速度信号との偏差信号を入力してイナ
ーシャ同定信号を出力するイナーシャ同定手段とこのイ
ナーシャ同定手段からのイナーシャ同定信号に基づき前
記第２の速度制御手段のゲインを修正する。

【００３５】この第８の発明に係る電動機の速度及び位
置制御装置において、補償速度演算手段は電動機モデル
からの第１の模擬位置信号と前記負荷機械モデルからの
第２の模擬位置信号の偏差信号を入力して補償速度信号
を出力し、この補償速度演算手段からの補償速度信号を
前記第１の位置制御手段からの第１の速度信号に加えた
後第１の速度制御手段に供給し、前記第１の速度制御手
段からの第１のトルクと前記補償トルク演算回路からの
補償トルク信号とに基づいて前記電動機モデル又は前記
トルク制御回路を制御する。

【００３６】この第９の発明に係る電動機の速度及び位
置制御装置において、ゲイン修正手段は電動機モデルか
らの第１の模擬速度信号と前記電動機の実際の速度信号
との偏差信号を入力してイナーシャ同定信号を出力する
イナーシャ同定手段とこのイナーシャ同定手段からのイ
ナーシャ同定信号に基づき補償速度演算手段のゲインを
修正する。

【００３７】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の実施例の全体の構成を示す
ブロック図である。同図において、図５１の符号と同じ
符号で示されたものは同一もしくは同等なものを示す。
１７は速度指令信号ωM*と模擬速度信号ωA1との減算を
行ない偏差信号（ωM*−ωA1）を出力する減算器、１５
は第１の速度制御回路１６から出力された第１のトルク
信号Ｔ1*から後述の補償トルク演算回路１４の出力ＴC
を減じて第３のトルク信号Ｔ3*を出力する減算器、１８
は第３のトルク信号Ｔ3*と後述のトルク伝達機構模擬回
路１０の出力である模擬伝達トルク信号ＴF との偏差信
号（Ｔ3*−ＴF ）を出力する減算器、１３は電動機１の
伝達関数を模擬するとともに偏差信号（Ｔ3*−ＴF ）を
入力して模擬速度信号ωA1を出力する電動機模擬回路、
１１は第１の模擬速度信号ωA1から後述の第２の模擬速
度信号ωA2を減じて偏差信号（ωA1−ωA2）を出力する
減算器、１０はトルク伝達機構２の伝達関数を模擬する
とともに減算器１１から出力される偏差信号（ωA1−ω
A2）を入力して模擬伝達トルク信号ＴF を出力するトル
ク伝達機構模擬回路である。

【００３８】また、９は負荷機械３の伝達関数を模擬す
るとともにトルク信号ＴF を入力して第２の模擬速度信
号ωA2を出力する負荷機械模擬回路、１２は第１の模擬
速度信号ωA1から第２の模擬速度信号ωA2を減じて偏差
信号（ωA1−ωA2）を出力する減算器、１４は第１の模
擬速度信号ωA1と第２の模擬速度信号ωA2との偏差信号
（ωA1−ωA2）を入力して負荷機械が速度指令信号ωM*
に追従するように補償トルク信号ＴC を出力する補償ト
ルク演算回路、７は第１の模擬速度信号ωA1から電動機
１の実速度信号ωM を減じて偏差信号（ωA1−ωM ）を
出力する減算器、８は速度偏差（ωA1−ωM ）が減少す
るように第２のトルク信号Ｔ2*を出力して実速度信号ω
M が第１の模擬速度信号ωA1に追従するように制御する
第２の速度制御回路、６は第３のトルク信号Ｔ3*と第２
のトルク信号Ｔ2*を合算してトルク指令信号ＴM*を出力
する加算器である。

【００３９】また、図２は電動機とトルク伝達機構と負
荷機械からなる実際の機械系の構成を示すものである。
同図中、図１の符号と同じ符号で示されたものは同一も
しくは同等なものを示す。電動機１と負荷機械３は低剛
性の軸によって接続されているものとしている。

【００４０】図３は図２の機械系に対応する図１の電動
機模擬回路１３、トルク伝達機構模擬回路１０及び負荷
機械模擬回路９のブロック図である。同図において、１
０１は第３のトルク指令Ｔ3*と模擬伝達トルク信号ＴF
との偏差（Ｔ3*−ＴF ）に電動機のイナーシャＪM の逆
数を乗じ、積分して模擬速度信号ωA1を出力する積分
器、１０２は第１の模擬速度信号ωA1と第２の模擬速度
信号ωA2の偏差（ωA1−ωA2）を積分して、バネ定数Ｋ
F を乗じて、模擬伝達トルク信号ＴF を出力する積分
器、１０３は模擬伝達トルク信号ＴF を入力して負荷機
械のイナーシャＪLの逆数（１／ＪL ）を乗じて積分し
第２の模擬速度信号ωA2を出力する積分器である。

【００４１】この電動機模擬回路、負荷機械模擬回路、
トルク伝達機構模擬回路を分離することによりゲインの
設定を従来よりも容易にかつ正確に行なうことができ
る。

【００４２】図４は補償トルク演算回路１４のブロック
図である。同図において１０４はゲインｋCVの係数器、
１０５は積分ゲインｋCPの積分器、１０６は係数器１０
４の出力と積分器１０５の出力を合算する加算器であ
る。

【００４３】次に図４の動作について説明する。補償ト
ルク演算回路１４は図１の第１の模擬速度信号ωA1と第
２の模擬速度信号ωA2との偏差信号（ωA1−ωA2）をゲ
インｋCV、積分ゲインｋCPで比例積分増幅した補償トル
ク信号ＴC を出力し、電動機１の応答を模擬する電動機
模擬回路１３の出力である第１の模擬速度信号ωA1と負
荷機械３の応答を模擬する負荷機械模擬回路９の出力で
ある第２の模擬速度信号ωA2との偏差信号(ωA1ーωA2)
を減少させることができる。

【００４４】図５は第１の速度制御回路１６のブロック
図である。同図において、１０７は速度偏差信号（ωM*
−ωA1）をゲインｋv1で比例増幅して第１のトルク信号
Ｔ1*を出力する係数器である。

【００４５】図５のように構成することにより、第１の
速度制御回路１６は、第１の模擬速度信号ωA1が速度指
令信号ωM*に追従するように制御できる。

【００４６】図６は第２の速度制御回路８のブロック図
である。同図において、１０８はゲインｋV2の係数器、
１０９は積分ゲインｋI2の積分器、１１０は係数器１０
８と積分器１０９の出力を合算し、第２のトルク信号Ｔ
2*を出力する加算器である。

【００４７】次に図６の動作について図１を参照しなが
ら説明する。図１の第２の速度制御回路８は速度偏差信
号（ωA1−ωM ）をゲインｋv2、積分ゲインｋI2で比例
積分増幅したトルク信号Ｔ2*を出力するので、外乱トル
クが加わった場合でも電動機１の速度ωM が第１の模擬
速度信号ωA1に追従するように制御できる。前述のよう
に第１の速度制御回路１６によってωA1はωM*に追従す
るように制御されるから、最終的に電動機１の速度ωM
は速度指令信号ωM*に追従するように制御される。ここ
で第２の速度制御回路の入力を（ωM*−ωM ）ではな
く、（ωA1−ωM）にした理由について説明する。第１
の模擬速度信号ωA1は主として第１の速度制御回路１６
の作用により、速度指令信号ωM*に対してある応答周波
数で応答するから、第１の模擬速度信号ωA1は速度指令
信号ωM*にローパスフィルタかけたような信号となる。
二つの速度偏差信号（ωA1−ωM ）と（ωM*−ωM ）を
比較した場合、前者の方が高周波成分が少ない滑らかな
信号となる。したがって、第２の速度制御回路８の入力
として（ωA1−ωM ）を使った方が機械振動を誘発しに
くい第２のトルク信号Ｔ2*が得られる。

【００４８】図７にトルク制御回路５のブロック図を示
す。同図において、１１１はトルク指令信号ＴM*にトル
ク定数ｋtの逆数を乗じて電流指令信号ＩM*に変換する
係数器、１１２は電動機１の電流ＩM を検出する電流検
出器、１１３は電動機１の電流ＩMが電流指令ＩM*に追
従するように電動機１に電圧Ｖを印加する電流制御回路
である。

【００４９】図７のように構成することによって、トル
ク制御回路５は電動機１の出力トルクがトルク指令信号
ＴM*に追従するように制御できる。電流制御回路１１３
の詳細な構成については、例えば、「ＡＣサーボシステ
ムの理論と設計の実際」、総合電子出版社、１９９０
年、Ｐ８０〜Ｐ８５、Ｐ１５３〜Ｐ１５５に記載されて
いる。

【００５０】次に各制御回路のゲインの設計方法につい
て説明する。トルク制御の応答は通常速度制御の応答に
比べ十分速いのでトルク制御回路５の伝達関数は１とお
ける。電動機模擬回路１３は電動機１の伝達関数を模擬
するように設計される。同様にトルク伝達機構模擬回路
１０及び負荷機械模擬回路９はそれぞれ、トルク伝達機
構２の伝達関数及び負荷機械３の伝達関数を模擬するよ
うに設計される。このとき電動機１の実速度信号ωM と
電動機模擬回路１３の第１の模擬速度信号ωA1は一致す
る。すなわち速度指令信号ωM*から電動機１の実速度信
号ωM までの伝達関数は、速度指令信号ωM*から第１の
模擬速度信号ωA1までの伝達関数に一致する。同様に負
荷機械３の実速度信号ωL と負荷機械模擬回路９の出力
ωA2は一致し、速度指令信号ωM*から負荷機械３の実速
度信号ωL までの伝達関数は速度指令信号ωM*から第２
の模擬速度信号ωA2までの伝達関数に一致する。速度指
令信号ωM*から電動機１の実速度信号ωM までの伝達関
数をＧVM、速度指令信号ωM*から負荷機械３の実速度信
号ωL までの伝達関数をＧVLとすると、それぞれ式
（１）、式（２）で表される。

【００５１】

【数１】

【００５２】

【数２】

【００５３】ただし、ωS は機械共振周波数、ωZ は反
共振周波数であり、次式のように表される。

【００５４】

【数３】

【００５５】

【数４】

【００５６】式（１）、式（２）に示した伝達関数ＧV
M，ＧVLの各項の係数は、補償トルク演算回路１４のゲ
インｋCV，ｋCPおよび第１の速度制御回路１６のゲイン
ｋV1によって操作できるので、所望の目標値応答特性を
得ることができる。

【００５７】ここで、電動機の速度制御装置と図５１に
示した従来の電動機の速度制御装置との制御特性をシミ
ュレーションによって比較する。制御対象は両者とも図
２で示した電動機でトルク伝達機構である低剛性な軸を
介して負荷機械を駆動する機械系とする。ここで、電動
機１のイナーシャＪM 、負荷機械のイナーシャＪL 、低
剛性軸のバネ定数ＫF を式（５）のように設定する。た
だし、低剛性軸のイナーシャは無視する。

【００５８】

【数５】

【００５９】まず、図２４は前述の従来の電動機の速度
制御装置において、速度指令ステップ状に与えた場合の
目標値応答のシミュレーション結果を示す図である。同
図（ａ）は、第１の速度制御回路のゲインｋV1、第２の
速度制御回路のゲインｋV2，ｋI2を式（５）のように設
定した場合であり、応答は振動的ではないものの応答性
は低いことがわかる。

【００６０】

【数６】

【００６１】また、同図（ｂ）は、応答性を上げるため
に各ゲインを式（６）のように設定した場合であり、応
答は非常に振動的であることがわかる。

【００６２】

【数７】

【００６３】次に、この発明の電動機の速度制御回路の
シミュレーション結果を示す。第１の速度制御回路およ
び第２の速度制御回路のゲインは前述の従来の電動機の
速度制御回路の場合と同じく式（７）のように設定し
た。また、補償トルク演算回路１４のゲインｋcp，ｋcv
は式（８）のように設定した。

【００６４】

【数８】

【００６５】図８は速度指令ωM*をステップ状に与えた
場合の目標値応答のシミュレーション結果を示す図であ
る。図２４−（ｂ）で示したように、従来技術では第１
および第２の速度制御回路のゲインが式（８）の設定で
は応答が非常に振動的であるのに対し、図８では負荷機
械の速度ωL の応答は高速でかつオーバーシュートのな
い良好な応答特性を示している。したがって、この発明
による電動機の速度制御装置の方が図２２に示した従来
の電動機の速度制御装置よりも優れていることがわか
る。

【００６６】以上のように、従来の機械系模擬回路を電
動機模擬装置、負荷機械模擬装置、トルク伝達機構模擬
装置の各モデルに分けたので、モデル毎のゲイン設定が
容易かつ高速度にできる。また、補償トルク演算回路を
設けたので、図８における負荷機械の速度ωL の応答の
高速でかつオーバーシュートのない良好な応答特性を得
ることが可能である。

【００６７】実施例２．尚、実施例１では補償トルク演
算回路が付加された場合について説明したが、補償トル
ク演算回路が付かない場合でも動作するのはいうまでも
ない。この場合、図１において減算器１２、補償トルク
演算回路１４、減算器１５を省いた回路となる。ここで
は従来の機械系模擬回路を電動機模擬装置、負荷機械模
擬装置、トルク伝達機構模擬装置の各モデルに分けたの
で、モデル毎のゲイン設定が容易かつ高速度にできる。

【００６８】実施例３．次に、この発明の別の実施例に
ついて図９〜図１３を参照しながら説明する。図９は図
１に示された電動機の速度制御回路に位置制御回路を付
加した回路のブロック図である。同図において、同じ符
号で示されたものは同一もしくは同等なものを示す。２
４は位置指令信号θM*と後述の第１の模擬位置信号θA1
との偏差信号（θM*−θA1）を出力する減算器、２５は
位置指令信号θM*と第１の模擬位置信号θA1との偏差信
号（θM*−θA1）が減少するように第１の速度信号ω1*
を出力してθA1がθM*に追従するように制御する第１の
位置制御回路、２６は第１の位置制御回路２５の出力で
ある第１の速度信号ω1*から第１の模擬速度信号ωA1を
減じて偏差信号（ω1*−ωA1）を出力する減算器、１９
は電動機１の実速度及び実位置を検出して実速度信号ω
M 及び実位置信号θM を出力する位置速度検出器、２０
は後述の第１の位置信号θA1と実位置信号θM との偏差
信号（θA1−θM ）を出力する減算器である。

【００６９】また、２１は第１の位置信号θA1と実位置
信号θM との偏差信号（θA1−θM）が減少するように
第２の速度信号ω2*を出力してθM がθA1に追従するよ
うに制御する第２の位置制御回路、２２は第１の速度信
号ωA1と第２の速度信号ω2*を合算する加算器、２３は
加算器２２の出力から実速度信号ωM を減じて偏差信号
(ω2*＋ωA1ーωM)を出力する減算器、２７は電動機１
の伝達関数を模擬するとともに（Ｔ3*−ＴF ）を入力し
て第１の模擬位置信号θA1および第１の模擬速度信号ω
A1を出力する電動機模擬回路である。その他のブロック
は図１と同様であるので説明は省略する。

【００７０】以下、各部について図１０〜図１２を用い
て説明する。図１０は第１の位置制御回路２５のブロッ
ク図である。同図において、２０１は位置偏差（θM*−
θA1）を比例増幅して第１の速度信号ω1*を出力するゲ
インｋP1の係数器である。

【００７１】図１０のように構成すると、第１の模擬位
置信号θA1が位置指令信号θM*に追従するように制御で
きる。

【００７２】図１１は第２の位置制御回路２１のブロッ
ク図である。同図において、２０２は位置偏差（θA1−
θM ）を比例増幅して第２の速度信号ω2*を出力するゲ
インｋP2の係数器である。

【００７３】次に図１１の動作について図９を参照しな
がら説明する。外乱トルクＴL が加わった場合でも、θ
MがθA1に追従するように制御できる。前述のようにθA
1はθM*に追従するように制御されるから、最終的に電
動機１の位置θM は位置指令信号θM*に追従するように
制御される。ここで第２の位置制御回路の入力を（θM*
−θM ）ではなく、（θA1−θM ）にした理由について
説明する。第１の模擬位置信号θA1は主として第１の位
置制御回路２５および第１の速度制御回路１６の作用に
より、位置指令信号θM*に対してある応答周波数で応答
するから、第１の模擬位置信号θA1は位置指令信号θM*
にローパスフィルタかけたような信号となる。二つ位置
偏差信号（θA1−θM ）と（θM*−θM ）を比較した場
合、前者の方が高周波成分が少ない滑らかな信号とな
る。したがって、外乱が加わった状態で位置指令信号が
変化するような場合、第２の位置制御回路２１の入力と
して（θA1−θM ）を使った方が機械振動を誘発しにく
い第２の速度信号ω2*が得られる。

【００７４】図１２は電動機模擬回路２７のブロック図
である。同図において、２０４は第３のトルク信号Ｔ3*
と模擬伝達トルク信号ＴF との偏差信号（Ｔ3*−ＴF ）
を入力して電動機のイナーシャＪM の逆数を乗じ、模擬
速度信号ωA1を出力する積分器、２０５は２０４の出力
である模擬速度信号ωA1より模擬位置信号θA1を計算す
る積分器である。

【００７５】同図のように構成することによって、第１
の電動機模擬速度信号ωA1及び模擬位置信号θA1が得ら
れる。

【００７６】トルク制御の応答は通常位置及び速度制御
の応答に比べ十分速いのでトルク制御手段５の伝達関数
は１とおける。前述のように電動機模擬回路２７は図２
に示した機械系の電動機１の伝達関数を模擬するように
設計される。同様にトルク伝達機構模擬回路１０及び負
荷機械模擬回路９はそれぞれ、図２のトルク伝達機構２
及び負荷機械３の伝達関数を模擬するように設計され
る。このとき位置指令信号θM*からみた電動機１の実位
置信号θM の応答と位置指令信号θM*からみた模擬位置
信号θA1の応答は一致する。すなわち位置指令信号θM*
から電動機１の実位置信号θM までの伝達関数は、位置
指令信号θM*から模擬位置信号θA1までの伝達関数に一
致する。同様に、位置指令信号θM*からみた負荷機械３
の実位置信号θL と位置指令信号θM*からみた負荷機械
模擬回路９の出力(図示せず)は一致し、位置指令θM*か
ら負荷機械３の実位置信号θL までの伝達関数は、位置
指令信号θM*から模擬位置信号(図示せず)までの伝達関
数に一致する。したがって、位置指令信号θM*から電動
機１の実位置信号θM までの伝達関数をＧPM、位置指令
信号θM*から負荷機械３の実位置信号θL までの伝達関
数をＧPLとすると、それぞれ式（９）、式（１０）で表
される。

【００７７】

【数９】

【００７８】

【数１０】

【００７９】また、ωS ，ωZ は前述の式（３）式
（４）で表される。式（９）、式（１０）に示した伝達
関数ＧPM，ＧPLの各項の係数は、補償トルク演算回路１
４のゲインｋCV，ｋCP、第１の位置制御回路２５のゲイ
ンｋP1および第１の速度制御回路１６のゲインｋV1によ
って操作できるので、所望の目標値応答特性を得ること
ができる。

【００８０】次に、この発明における電動機の位置制御
装置と図２３に示した従来の電動機の位置制御装置より
も制御性能が優れていることをシミュレーションにより
示す。制御対象は前述の図８に示したシミュレーション
の場合と同様とする。

【００８１】まず、図３３は前述の従来の電動機の位置
制御装置において位置指令をステップ状に与えた場合の
目標値応答のシミュレーション結果を示した図である。
同図（ａ）は、第１の位置制御回路２５のゲインｋP1、
第２の位置制御回路２１のゲインｋP2、第１の速度制御
回路１６のゲインｋV1、第２の速度制御回路８のゲイン
ｋV2、ｋI2を式（１１）のように設定した場合であり、
応答は振動的ではないものの応答性は低いことがわか
る。

【００８２】

【数１１】

【００８３】次に、図３３−（ｂ）は、応答性を上げる
ために各ゲインを式（１２）のように設定した場合であ
り、応答は非常に振動的であることがわかる。

【００８４】

【数１２】

【００８５】次に、この発明における電動機の速度制御
装置のシミュレーション結果を示す。各制御回路のゲイ
ンは前述の従来の電動機の速度制御装置の場合と同じく
式（１２）のように設定した。また、補償トルク演算回
路１４のゲインｋcp，ｋcvは式（１３）のように設定し
た。

【００８６】

【数１３】

【００８７】図１３は位置指令θM*をステップ状に与え
た場合の目標値応答のシミュレーション結果を示す図で
ある。図３３−（ｂ）で示したように、従来技術では各
制御回路のゲインが式（１２）の設定では応答が振動的
であるのに対し、図１３では負荷機械の位置θL の応答
は高速でかつオーバーシュートの非常に少ない良好な応
答特性を示している。したがって、この発明による電動
機の位置制御装置の方が図２３に示した従来の電動機の
位置制御装置よりも優れていることがわかる。さらに、
速度制御装置では位置の調整は粗いものしか制御できな
いがこの回路によって位置の微調整が可能になる。

【００８８】以上のように、速度及び位置制御装置をも
うけたので位置の微調整が可能になる。また、従来の機
械系模擬回路を電動機模擬装置、負荷機械模擬装置、ト
ルク伝達機構模擬装置の各モデルに分けたので、モデル
毎のゲイン設定が容易かつ高速度にできる。また、補償
トルク演算回路を設けたので、図８における負荷機械の
速度ωL の応答の高速でかつオーバーシュートのない良
好な応答特性を得ることが可能である。

【００８９】実施例４．尚、実施例３では補償トルク演
算回路が付加された場合について説明したが、補償トル
ク演算回路が付かない場合でも動作するのはいうまでも
ない。この場合、図１において減算器１２、補償トルク
演算回路１４、減算器１５を省いた回路となる。ここで
は速度及び位置制御装置をもうけたので位置の微調整が
可能になる。また、従来の機械系模擬回路を電動機模擬
装置、負荷機械模擬装置、トルク伝達機構模擬装置の各
モデルに分けたので、モデル毎のゲイン設定が容易かつ
高速度にできる。

【００９０】実施例５．この発明の別の実施例について
図１４〜図２０を参照しながら説明する。図１４は図１
においてイナーシャ同定回路とゲイン修正手段を付加し
た回路のブロック図である。同図において、同じ符号で
示されたものは同一もしくは同等なものを示す。３０は
電動機模擬速度信号ωA1から電動機実速度信号ωM を減
じて速度偏差信号（ωA1−ωM ）(以降Δωと呼ぶ)を出
力する減算器、２８はΔωが減少するように負荷機械３
のイナーシャを同定するイナーシャ同定回路、２９はイ
ナーシャ同定回路２８の出力である負荷機械のイナーシ
ャ同定値ＪL*に基づいて制御回路の各ゲインを修正し出
力するゲイン修正手段である。

【００９１】また、３１は減算器７の出力である速度偏
差（ωA1−ωM ）およびゲイン修正手段２９の出力であ
るｋV2，ｋI2を入力して第２のトルク指令Ｔ2*を出力す
る第２の速度制御回路、３２は負荷機械３の伝達関数を
模擬するとともに模擬伝達トルク信号ＴF およびイナ−
シャ同定手段２８の出力である負荷機械イナーシャ同定
値ＪL*を入力して第２の模擬速度信号ωA2を出力する負
荷機械模擬回路、３３は減算器１７の出力である速度偏
差（ωM*−ωA1）およびゲイン修正手段２９の出力であ
るｋV1を入力して速度偏差（ωM*−ωA1）が減少するよ
うに第１のトルク制御信号Ｔ1*を出力する第１の速度制
御回路である。

【００９２】その他の動作については実施例１と同じで
あるので説明は省略する。なお、補償トルク演算回路に
ついても同様である。

【００９３】次に各部の実施例を説明する。図１５は第
２の速度制御回路３１の実施例である。２０６はゲイン
ｋV2の係数器、２０７は積分ゲインｋI2の積分器、２０
８は加算器である。係数器２０６及び積分器２０７はそ
れぞれ、ゲイン修正手段２９から修正ゲインｋV2及びｋ
I2が与えられるとゲインが更新される。

【００９４】その他の動作は実施例１の図６で示した第
２の速度制御回路８と同じであるので説明は省略する。

【００９５】図１６に第２の負荷機械模擬回路３２の実
施例を示す。２０９は積分ゲインが（１／ＪL*）の積分
器である。積分器２０９はゲイン修正手段２９から新た
な負荷機械イナーシャの同定値ＪL*が出力されると積分
ゲインが更新される。

【００９６】その他の動作は実施例１の図３で示した負
荷機械模擬回路９と同じであるので説明は省略する。

【００９７】図１７に第１の速度制御回路３３の実施例
を示す。２１０はゲインｋV1の係数器である。係数器２
１０はゲイン修正手段２９から新たなゲインｋV1が与え
られるとゲインが更新される。その他の動作は実施例１
の図５で示した第１の速度制御回路１６と同じであるの
で説明は省略する。

【００９８】図１８に補償トルク演算回路３５の実施例
を示す。２１１はゲインｋCVの係数器、２１２は積分ゲ
インがｋCPの積分器である。係数器２１１および積分器
２１２はそれぞれ、ゲイン修正手段２９から新たなゲイ
ンｋCV，ｋCPが与えられるとゲインが更新される。その
他の動作は実施例１の図４で示した補償トルク演算回路
１４と同じであるので説明は省略する。

【００９９】次に、イナーシャ同定回路２８の実施例に
ついて説明する。図１９はイナーシャ同定回路２８の実
施例である。同図において、２１３は電動機の運転状態
に応じた極性信号ＳT を出力する極性信号発生回路、２
１４は速度偏差Δωと極性信号ＳT との積を出力する乗
算器である。また、２１５は乗算器２１４の出力に積分
ゲインＫJ を乗じて積分する積分器、積分器２１５の出
力とあらかじめ設定された負荷機械モデルイナーシャの
初期値ＪL0* を合算しイナーシャ同定値ＪL*を出力する
加算器である。図２０は、イナーシャ同定値ＪL*に誤差
がある状態で加減速運転した場合の第１の模擬速度信号
ωA1、実速度信号ωM および第１のトルク信号Ｔ1*の応
答波形を示すグラフである。同図より、イナーシャ同定
値ＪL*と負荷機械のイナーシャＪL の大小関係と、速度
偏差Δω（ωA1−ωM ）との間には次式が成立すること
がわかる。

【０１００】

【数１４】

【０１０１】式（１４）が成立するから、極性信号発生
回路２１３は、極性信号ＳT を例えば式（１５）にした
がって出力すればよい。

【０１０２】

【数１５】

【０１０３】このとき、積分器２１５の入力信号Δω・
ＳT は式（１６）のようになる。

【０１０４】

【数１６】

【０１０５】したがって、式（１６）より、積分器２１
５の出力はＪL*＜ＪL の場合は増加し、ＪL*＞ＪL の場
合は減少することになるので、イナーシャ同定値ＪL*が
実際の負荷機械のイナーシャ値ＪL に一致するように修
正される。

【０１０６】次に、ゲイン修正手段２９の実施例につい
て説明する。負荷機械模擬回路３２のイナーシャＪL*が
実際の負荷機械のイナーシャＪL に一致している場合、
本速度制御系の特性方程式は式（２）より、式（１７）
で表される。

【０１０７】

【数１７】

【０１０８】式（１７）の特性方程式の各項の係数を操
作することにより、任意の目標値応答を得ることができ
る。今、式（１７）の特性方程式の各項の係数を式（１
８）のようにａ2 ，ａ1 ，ａ0 とおき、第１の速度制御
回路３３のゲインｋV1、及び補償トルク演算回路３５の
ゲインｋCV，ｋCPについて解くと式（１９）が得られ
る。

【０１０９】

【数１８】

【０１１０】

【数１９】

【０１１１】ただし、ωS 、ωZ はそれぞれ式（３）、
式（４）で表される。

【０１１２】次に負荷機械模擬回路３２の積分ゲイン１
／ＪL*は、イナーシャ同定回路２８の出力ＪL*をそのま
ま使って修正すればよい。

【０１１３】また、第２の速度制御回路３１のゲインｋ
V2，ｋI2は式（１９）によって得られたゲインを用い
て、例えば式（２０）のように修正すればよい。

【０１１４】

【数２０】

【０１１５】以上のように、第１の速度制御回路３３の
ゲインｋV1、負荷機械模擬回路３２の積分ゲイン１／Ｊ
L*、第２の速度制御回路３１のゲインｋV2，ｋI2及び補
償トルク演算回路３５のゲインｋCV，ｋCPをそれぞれ修
正すれば、負荷機械のイナーシャＪL が変化した場合で
も、一定の応答を保つようにしたり、あるいはＪL の大
きさに応じて応答を変化させたりするなど所望の応答を
得ることができる。

【０１１６】実施例６．次に、この発明の実施例を図２
１を参照しながら説明する。図２１は図９において、イ
ナーシャ同定回路とゲイン修正手段を付加した回路のブ
ロック図である。同図において、同じ符号で示されたも
のは同一もしくは同等なものを示す。３６はイナーシャ
同定回路２８の出力であるイナーシャ同定値ＪL*に基づ
いて制御回路の各ゲインを修正し出力するゲイン修正手
段、３７は位置偏差（θM*−θA1）とゲイン修正手段３
６の出力であるｋP1を入力して位置偏差（θM*−θA1）
が減少するような第１の速度指令ω1*を出力する第１の
位置制御回路、３８は位置偏差（θA1−θM ）とゲイン
修正手段３６の出力であるｋP2に基づいて位置偏差（θ
A1−θM ）が減少するような第２の速度信号を出力する
第２の位置制御回路である。その他の構成要素について
は実施例２および実施例３と同じであるので説明は省略
する。また、３１、３２、３３は実施例３と同様に動作
するのはいうまでもない。

【０１１７】以下、ゲイン修正手段３６の実施例につい
て説明する。負荷機械模擬回路９のイナーシャＪL*が実
際の負荷機械のイナーシャＪL に一致している場合、本
位置制御系の特性方程式は式（１０）より、式（２１）
で表される。

【０１１８】

【数２１】

【０１１９】特性方程式の各項の係数を操作することに
より、任意の目標値応答を得ることができる。いま、式
（２１）の特性方程式の各項の係数を式（２２）のよう
におく。

【０１２０】

【数２２】

【０１２１】次に第１の速度制御回路３３のゲインｋV
1、第１の位置制御回路３７のゲインｋP1、及び補償ト
ルク演算回路３５のゲインｋCV，ｋCPについて式（２
２）を解くと式（２３）が得られる。

【０１２２】

【数２３】

【０１２３】次に負荷機械模擬回路３２の積分ゲイン１
／ＪL*は、イナーシャ同定回路２８の出力ＪL*をそのま
ま使って修正すればよい。

【０１２４】また、第２の位置制御回路３８のゲインｋ
p2及び第２の速度制御回路８のゲインｋV2，ｋI2は、式
（２１）によって得られたゲインを用いて、例えば式
（２４）のように修正すればよい。

【０１２５】

【数２４】

【０１２６】以上のように、第１の位置制御回路３７の
ゲインｋP1、第１の速度制御回路３３のゲインｋV1、負
荷機械模擬回路３２の積分ゲイン１／ＪL*、第２の位置
制御回路３８のゲインｋP2、第２の速度制御回路３１の
ゲインｋV2，ｋI2及び補償トルク演算回路３５のゲイン
ｋCV，ｋCPをそれぞれ修正すれば、負荷機械のイナーシ
ャＪL が変化した場合でも、一定の応答を保つようにし
たり、あるいはＪL の大きさに応じて応答を変化させた
りするなど所望の応答を得ることができる。

【０１２７】実施例７．図２２は図９において、模擬位
置信号θA1に補償演算を施した回路のブロック図であ
る。同図において、図９と同じ符号で示されたものは同
一もしくは同等なものを示す。４０はトルク伝達機構模
擬回路からのトルク信号ＴFを入力して模擬速度信号ωA
2と模擬位置信号θA2を出力する負荷機械模擬回路、４
４は電動機模擬回路２７からの電動機模擬位置信号θA1
から負荷機械模擬回路４０からの負荷機械模擬位置信号
θA2を減じた偏差信号(θA1ーθA2)を出力する減算器で
ある。また、４２は電動機模擬位置信号θA1と負荷機械
模擬位置信号θA2との偏差信号(θA1ーθA2)を入力して
補償速度信号ωCを出力する補償速度演算回路であり、
この補償速度信号ωCを加算器４３において第１の位置
制御回路の出力信号ω1*と加えることにより負荷機械模
擬位置信号θA2が電動機模擬位置信号θA1に追従できる
ようにしたものである。４１は電動機模擬回路２７から
の第１の模擬速度信号ωA1と負荷機械模擬回路４０から
の第２の模擬速度信号ωA2との偏差信号(ωA1ーωA2)を
入力して補償速度信号ωCを出力する補償トルク演算回
路である。

【０１２８】図２３は負荷機械模擬回路４０のブロック
図である。同図において、３００はトルク信号ＴFを入
力してイナーシャＪL*の逆数をゲインとして積分して模
擬速度信号ωA2を出力する積分器、３０１は模擬速度信
号ωA2を積分して模擬位置信号θA2を出力する積分器で
ある。

【０１２９】また、図２４は補償トルク演算回路４１の
ブロック図である。同図において、３０２は第１の模擬
速度信号ωA1と第２の模擬速度信号ωA2との偏差信号
(ωA1ーωA2)を入力してゲインＫC1で増幅してトルク信
号ＴCを出力する係数器である。

【０１３０】また、図２５は補償速度演算回路４２のブ
ロック図である。同図において、３０３は第１の模擬位
置信号θA1と第２の模擬位置信号θA2との偏差信号(θA
1ーθA2)を入力してゲインＫC２で増幅してωC1を出力
する係数器である。

【０１３１】この構成をとることにより、負荷機械で発
生する機械振動を抑制することができる。

【０１３２】次に、この動作について図２２を参照しな
がら説明する。負荷の変動により負荷機械模擬回路から
の第２の位置信号が変化すると、電動機模擬回路からの
第１の模擬位置信号θA1と負荷機械模擬回路からの第２
の模擬位置信号θA2とにずれが生じる。例えば、第１の
模擬位置信号θA1よりも第２の模擬位置信号θA2が大き
くなれば、減算器４４において、第１の模擬位置信号θ
A1から第２の模擬位置信号θA2が減じられ、偏差信号
(θA1ーθA2)が出力される。この信号は補償速度演算回
路４２において、ゲインｋC2で増幅され、補償速度信号
ωCを出力する。この補償速度信号ωCは負の値であり、
第１の位置制御回路からの第１の速度信号に加算するこ
とにより速度を減じる。この信号は第１の速度制御回路
１６において、第１のトルク信号に変換した上で電動機
模擬回路に供給するので追従できる。逆の場合も同様な
ので説明を省略する。その他の回路の動作については図
９と同様である。

【０１３３】以上、上記の構成においては、補償トルク
演算回路だけでなく補償速度演算回路を負荷したので負
荷機械で発生する機械振動を抑制することができ、高速
で高精度な位置制御が可能になる。

【０１３４】実施例８．図２６は図２２にイナーシャ同
定回路とゲイン修正手段を追加した回路のブロック図で
ある。同図において、図２１と同じ符号で示されたもの
は同一もしくは同等なものを示す。３０は第１の速度信
号ωA1から位置速度検出器からの位置速度信号ωMを減
じて偏差信号(ωA1ーωM)を出力する減算器、２８は偏
差信号(ωA1ーωM)を入力して負荷機械模擬回路のイナ
ーシャを同定するイナーシャ同定回路、３６はナーシャ
同定回路２８からのイナーシャ同定信号ＪL*を入力して
各種のゲインを出力すゲイン修正手段である。なお、４
５は負荷機械模擬回路、４７は補償速度演算回路であ
り、ゲイン修正手段３６からのｋC2信号に基づいて補償
速度演算回路４７のゲインｋC2を修正することが可能で
ある。

【０１３５】図２７は負荷機械模擬回路４５のブロック
図である。同図において、３０４はトルク信号ＴFを入
力してイナーシャＪL*の逆数をゲインとして積分して模
擬速度信号ωA2を出力する積分器、３０１は模擬速度信
号ωA2を積分して模擬位置信号θA2を出力する積分器で
ある。また、イナーシャＪLはイナーシャ同定回路によ
る同定が可能である。

【０１３６】また、図２８は補償トルク演算回路４６の
ブロック図である。同図において、３０６は第１の模擬
速度信号ωA1と第２の模擬速度信号ωA2との偏差信号
(ωA1ーωA2)を入力してゲインｋC1で増幅してトルク信
号ＴCを出力する係数器である。また、ゲインｋc1はゲ
イン修正回路による修正が可能である。

【０１３７】また、図２９は補償速度演算回路４２のブ
ロック図である。同図において、３０７は第１の模擬位
置信号θA1と第２の模擬位置信号θA2との偏差信号(θA
1ーθA2)を入力してゲインｋC２で増幅してωC1を出力
する係数器である。また、ゲインｋc2はゲイン修正回路
による修正が可能である。

【０１３８】この時の式（９）〜式（１７）に対応する
数式は以下の通り式（２５）〜式（３０）のようにな
る。

【０１３９】

【数２５】

【０１４０】

【数２６】

【０１４１】

【数２７】

【０１４２】

【数２８】

【０１４３】

【数２９】

【０１４４】

【数３０】

【０１４５】この構成をとることにより、負荷機械のイ
ナーシャが未知の場合や運転中に変化するような場合で
も、所望の応答特性を備えた速度制御あるいは位置制御
を行える。また、実施例７と同様に負荷機械で発生する
機械振動を抑制することが可能である。

【０１４６】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、第
１の速度制御手段からの第１のトルク信号と前記電動機
に接続されるトルク伝達機構の伝達トルクを示す模擬伝
達トルク信号との偏差信号を入力して前記第１の模擬速
度信号を出力する電動機モデルと、前記模擬伝達トルク
信号を入力して前記電動機に前記トルク伝達機構を介し
て接続される負荷機械の模擬速度を示す第２の模擬速度
信号を出力する負荷機械モデルと、前記電動機モデルか
らの第１の模擬速度信号と前記負荷機械モデルからの第
２の模擬速度信号との偏差を入力して前記模擬伝達トル
ク信号を出力するトルク伝達機構モデルとを備えるので
電動機模擬回路、負荷機械模擬回路、トルク伝達機構模
擬回路毎にゲイン設定が容易に行なえ、従来よりも正確
な値が所定の時間内に設定できるという効果がある。

【０１４７】また、第２の発明によれば、外部からの位
置指令信号と電動機の模擬位置を示す第１の模擬位置信
号との偏差信号を入力して第１の速度信号を出力する第
１の位置制御手段と、第１の速度制御手段からの第１の
トルク信号と前記電動機に接続されるトルク伝達機構の
伝達トルクを示す模擬伝達トルク信号との偏差信号を入
力して前記第１の模擬速度信号を出力する電動機モデル
と、前記模擬伝達トルク信号を入力して前記電動機に前
記トルク伝達機構を介して接続される負荷機械の模擬速
度を示す第２の模擬速度信号を出力する負荷機械モデル
と、前記電動機モデルからの第１の模擬速度信号と前記
負荷機械モデルからの第２の模擬速度信号との偏差を入
力して前記模擬伝達トルク信号を出力するトルク伝達機
構モデルとを備えるので、電動機模擬回路、負荷機械模
擬回路、トルク伝達機構模擬回路毎にゲイン設定が容易
に行なえ、従来よりも正確な値が所定の時間内に設定で
きるだけでなく、位置の制御が高速で高精度にできると
いう効果がある。

【０１４８】また、第３の発明によれば、電動機モデル
からの第１の模擬速度信号と負荷機械モデルからの第２
の模擬速度信号の偏差信号を入力して補償トルク信号を
出力する補償トルク演算手段を備え、この補償トルク演
算手段からの補償トルク信号を第１の速度制御手段から
の第１のトルク信号から差し引いた偏差信号によって前
記電動機モデル又はトルク制御手段を制御するので速度
指令信号に対してオーバーシュートや振動が極めて少な
い高応答な速度制御が実現できるという効果がある。

【０１４９】また、第４の発明によれば、電動機モデル
からの第１の模擬速度信号と電動機の実際の速度信号と
の偏差信号を入力してこの偏差信号が減少するように前
記負荷機械モデルのイナーシャを同定するイナーシャ同
定手段を備えたのでイナーシャの設定が従来よりも速く
正確に設定できるという効果がある。

【０１５０】また、第５の発明によれば、電動機モデル
からの第１の模擬速度信号と前記電動機の実際の速度信
号との偏差信号を入力してイナーシャ同定信号を出力す
るイナーシャ同定手段とこのイナーシャ同定手段からの
イナーシャ同定信号に基づいて第１の制御手段のゲイン
を修正するゲイン修正手段を備えたので、負荷機械のイ
ナーシャが未知の場合や運転中に変化するような場合で
も、所望の応答特性を備えた速度制御あるいは位置制御
を行えるという効果がある。

【０１５１】また、第６の発明によれば、電動機モデル
からの第１の模擬速度信号と電動機の実際の速度信号と
の偏差信号を入力してイナーシャ同定信号を出力するイ
ナーシャ同定手段とこのイナーシャ同定手段からのイナ
ーシャ同定信号に基づいて補償トルク演算手段のゲイン
を修正するゲイン修正手段を備えたので、負荷機械のイ
ナーシャが未知の場合や運転中に変化するような場合で
も、所望の応答特性を備えた速度制御あるいは位置制御
を行えるという効果がある。

【０１５２】また、第７の発明によれば、電動機モデル
からの第１の模擬速度信号と電動機の実際の速度信号と
の偏差信号を入力してイナーシャ同定信号を出力するイ
ナーシャ同定手段とこのイナーシャ同定手段からのイナ
ーシャ同定信号に基づいて第２の制御手段のゲインを修
正するゲイン修正手段を備えたので、負荷機械のイナー
シャが未知の場合や運転中に変化するような場合でも、
所望の応答特性を備えた速度制御あるいは位置制御を行
えるという効果がある。

【０１５３】また、第８の発明によれば、電動機モデル
からの第１の模擬速度信号と前記負荷機械モデルからの
第２の模擬速度信号の偏差信号を入力して補償トルク信
号を出力する補償トルク演算手段と、前記電動機モデル
からの第１の模擬位置信号と前記負荷機械モデルからの
第２の模擬位置信号の偏差信号を入力して補償速度信号
を出力する補償速度演算手段を備え、この補償速度演算
手段からの補償速度信号を前記第１の位置制御手段から
の第１の速度信号に加えた後第１の速度制御手段に供給
し、第１の速度制御手段からの第１のトルクと前記補償
トルク演算回路からの補償トルク信号とに基づいて前記
電動機モデル又はトルク制御回路を制御するので、負荷
機械の振動を抑制し、高速で高精度な位置制御が可能に
なるという効果がある。

【０１５４】また、第９の発明によれば、電動機モデル
からの第１の模擬速度信号と電動機の実際の速度信号と
の偏差信号を入力してイナーシャ同定信号を出力するイ
ナーシャ同定手段とこのイナーシャ同定手段からのイナ
ーシャ同定信号に基づいて補償速度演算手段のゲインを
修正するゲイン修正手段を備えたので、負荷機械のイナ
ーシャが未知の場合や運転中に変化するような場合で
も、所望の応答特性を備えた速度制御あるいは位置制御
を行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】 電動機、トルク伝達機構および負荷機械から
なる機械系の構成を示す図である。

【図３】 この発明の一実施例の電動機模擬回路、トル
ク伝達機構模擬回路および負荷機械模擬回路のブロック
図である。

【図４】 この発明の補償トルク演算回路のブロック図
である。

【図５】 この発明の第１の速度制御回路のブロック図
である。

【図６】 この発明の第２の速度制御回路のブロック図
である。

【図７】 この発明のトルク制御回路のブロック図であ
る。

【図８】 この発明の動作を説明するためのシミュレー
ション結果を示す図である。

【図９】 図１に示された電動機の速度制御回路に位置
制御回路を付加した回路のブロック図である。

【図１０】 この発明の第１の位置制御回路のブロック
図である。

【図１１】 この発明の第２の位置制御回路のブロック
図である。

【図１２】 この発明の電動機模擬回路のブロック図で
ある。

【図１３】 この発明の動作を説明するためのシミュレ
ーション結果を示す図である。

【図１４】 図１においてイナーシャ同定回路とゲイン
修正手段を付加した回路のブロック図である。

【図１５】 この発明の第２の速度制御回路のブロック
図である。

【図１６】 この発明の負荷機械模擬回路のブロック図
である。

【図１７】 この発明の第１の速度制御回路のブロック
図である。

【図１８】 この発明の補償トルク回路の別の実施例を
示すブロック図である。

【図１９】 この発明のイナーシャ同定回路の実施例を
示すブロック図である。

【図２０】 この発明のイナーシャ同定回路の動作の説
明図である。

【図２１】 図９において、イナーシャ同定回路とゲイ
ン修正手段を付加した回路のブロック図である。

【図２２】 図９において、模擬位置信号θA1に補償演
算を施した回路のブロック図である。

【図２３】 負荷機械模擬回路４０のブロック図であ
る。

【図２４】 補償トルク演算回路４１のブロック図であ
る。

【図２５】 補償速度演算回路４２のブロック図であ
る。

【図２６】 図２２にイナーシャ同定回路とゲイン修正
手段を追加した回路のブロック図である。

【図２７】 負荷機械模擬回路４５のブロック図であ
る。

【図２８】 補償トルク演算回路４６のブロック図であ
る。

【図２９】 補償速度演算回路４７のブロック図であ
る。

【図３０】 従来の電動機の速度制御装置のブロック図
である。

【図３１】 従来の電動機の位置制御装置のブロック図
である。

【図３２】 従来の電動機の速度制御装置の動作を説明
するためのシュミレーション結果である。

【図３３】 従来の電動機の位置制御装置の動作を説明
するためのシュミレーション結果である。

【符号の説明】

１ 電動機、２ トルク伝達機構、３ 負荷機械、４
速度検出器、５ トルク制御手段、６ 加算器、７ 減
算器、８ 第２の速度制御回路、９ 負荷機械模擬回
路、１０ トルク伝達機構模擬回路、１１，１２ 減算
器、１３ 電動機模擬回路、１４ 補償トルク演算回
路、１５ 減算器、１６ 第１の速度制御回路、１７，
１８ 減算器、１９ 位置速度検出器、２０ 減算器、
２１ 第２の位置制御回路、２２ 加算器、２３，２４
減算器、２５ 第１の位置制御回路、２６ 減算器、
２７ 電動機模擬回路、２８ イナーシャ同定回路、２
９ ゲイン修正手段、３０ 減算器、３１ 第２の速度
制御回路、３２ 負荷機械模擬回路、３３ 第１の速度
制御回路、３５ 補償トルク演算回路、３６ ゲイン修
正手段、３７ 第１の位置制御回路、３８ 第２の位置
制御回路、３９ 減算器、４０ 負荷機械模擬回路、４
１ 補償トルク演算回路、４２ 補償速度演算回路、４
３ 加算器、４４ 減算器、４５ 負荷機械模擬回路、
４６ 補償トルク演算回路、４７ 補償速度演算回路、
５０ 減算器、５１ 第１の速度制御回路、５２ 機械
系模擬回路、５３ 第２の速度制御回路、５４ 減算
器、５５ 加算器、５６ 減算器、５７ 第１の位置制
御回路、５８ 機械系模擬回路、５８ａ，５８ｂ 積分
器、５９ 減算器、６０ 第２の位置制御回路、６１
加算器、６２ 減算器、１０１，１０２，１０３ 積分
器、１０４ 係数器、１０５積分器、１０６ 加算器、
１０７ 係数器、１０８ 係数器、１０９ 積分器、１
１０ 加算器、１１１ 係数器、１１２ 電流検出器、
１１３ 電流制御回路、１１４，１１５ 減算器、２０
１，２０２ 係数器、２０４，２０５ 積分器、２０６
係数器、２０７ 積分器、２０８ 加算器、２０９
積分器、２１０係数器、２１１ 係数器、２１２ 積分
器、２１３ 加算器、２１４ 乗算器、２１５ 積分
器、２１６ 加算器、３００ 積分器、３０１ 積分
器、３０２係数器、３０３ 係数器。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部からの速度指令信号と電動機の模擬
   速度を示す第１の模擬速度信号との偏差信号を入力して
   前記第１の模擬速度信号が前記速度指令信号に対して所
   望の応答特性を有するように第１のトルク信号を出力す
   る第１の速度制御手段と、該第１の速度制御手段からの
   第１のトルク信号と前記電動機に接続されるトルク伝達
   機構の伝達トルクを示す模擬伝達トルク信号との偏差信
   号を入力して前記第１の模擬速度信号を出力する電動機
   モデルと、前記模擬伝達トルク信号を入力して前記電動
   機に前記トルク伝達機構を介して接続される負荷機械の
   模擬速度を示す第２の模擬速度信号を出力する負荷機械
   モデルと、前記電動機モデルからの第１の模擬速度信号
   と前記負荷機械モデルからの第２の模擬速度信号との偏
   差を入力して前記模擬伝達トルク信号を出力するトルク
   伝達機構モデルと、前記電動機モデルからの第１の模擬
   速度信号と前記電動機の実際の速度信号との偏差信号を
   入力して第２のトルク信号を出力する第２の速度制御手
   段と、前記第１の速度制御手段からの第１のトルク信号
   と前記第２の速度制御手段からの第２のトルク信号との
   加算信号を入力して前記電動機の実際の速度信号が前記
   速度指令信号に対して所望の応答特性を有するように前
   記電動機のトルクを制御するトルク制御手段とを備えた
   ことを特徴とする電動機の速度制御装置。
2. 【請求項２】 外部からの位置指令信号と電動機の模擬
   位置を示す第１の模擬位置信号との偏差信号を入力して
   第１の速度信号を出力する第１の位置制御手段と、前記
   第１の位置制御手段からの第１の速度信号と前記電動機
   の模擬速度を示す第１の模擬速度信号との偏差信号を入
   力して前記第１の模擬位置信号が前記位置指令信号に対
   して所望の応答特性を有するように第１のトルク信号を
   出力する第１の速度制御手段と、前記第１の速度制御手
   段からの第１のトルク信号と前記電動機に接続されるト
   ルク伝達機構の伝達トルクを示す模擬伝達トルク信号と
   の偏差信号を入力して前記第１の模擬速度信号と第１の
   模擬位置信号を出力する電動機モデルと、前記模擬伝達
   トルク信号を入力して、前記電動機に前記トルク伝達機
   構を介して接続される負荷機械の模擬速度を示す第２の
   模擬速度信号を出力する負荷機械モデルと、前記電動機
   モデルからの第１の模擬速度信号と前記負荷機械モデル
   からの第２の模擬速度信号との偏差信号を入力して前記
   模擬伝達トルク信号を出力するトルク伝達機構モデル
   と、前記電動機モデルからの第１の模擬位置信号と前記
   電動機の実際の位置信号との偏差信号を入力して第２の
   速度信号を出力する第２の位置制御手段と、前記第１の
   模擬速度信号と前記第２の位置制御手段からの第２の速
   度信号とを加算しさらに前記電動機の実際の速度信号を
   減算した偏差信号を入力して第２のトルク信号を出力す
   る第２の速度制御手段と、前記第１の速度制御手段から
   の第１のトルク信号と前記第２の速度制御手段からの第
   ２のトルク信号との加算信号を入力して前記電動機の実
   際の位置信号が前記位置指令信号に対して所望の応答特
   性を有するように前記電動機のトルクを制御するトルク
   制御手段とを備えたことを特徴とした電動機の速度及び
   位置制御装置。
3. 【請求項３】 前記電動機モデルからの第１の模擬速度
   信号と前記負荷機械モデルからの第２の模擬速度信号の
   偏差信号を入力して補償トルク信号を出力する補償トル
   ク演算手段を備え、この補償トルク演算手段からの補償
   トルク信号を前記第１の速度制御手段からの第１のトル
   ク信号から差し引いた偏差信号によって前記電動機モデ
   ル又は前記トルク制御手段を制御することを特徴とする
   請求項１又は請求項２記載の電動機の速度制御装置又は
   電動機の速度及び位置制御装置。
4. 【請求項４】 前記電動機モデルからの第１の模擬速度
   信号と前記電動機の実際の速度信号との偏差信号を入力
   してこの偏差信号が減少するように前記負荷機械モデル
   のイナーシャを同定するイナーシャ同定手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動機の速
   度制御装置又は電動機の速度及び位置制御装置。
5. 【請求項５】 前記電動機モデルからの第１の模擬速度
   信号と前記電動機の実際の速度信号との偏差信号を入力
   してイナーシャ同定信号を出力するイナーシャ同定手段
   と、このイナーシャ同定手段からのイナーシャ同定信号
   に基づいて前記第１の速度制御手段のゲインを修正する
   ゲイン修正手段を備えたことを特徴とする請求項１又は
   請求項２記載の電動機の速度制御装置又は電動機の速度
   及び位置制御装置。
6. 【請求項６】 前記電動機モデルからの第１の模擬速度
   信号と前記電動機の実際の速度信号との偏差信号を入力
   してイナーシャ同定信号を出力するイナーシャ同定手段
   と、このイナーシャ同定手段からのイナーシャ同定信号
   に基づいて前記補償トルク演算手段のゲインを修正する
   ゲイン修正手段を備えたことを特徴とする請求項３記載
   の電動機の速度制御装置又は電動機の速度及び位置制御
   装置。
7. 【請求項７】 前記電動機モデルからの第１の模擬速度
   信号と前記電動機の実際の速度信号との偏差信号を入力
   してイナーシャ同定信号を出力するイナーシャ同定手段
   と、このイナーシャ同定手段からのイナーシャ同定信号
   に基づいて前記第２の速度制御手段のゲインを修正する
   ゲイン修正手段を備えたことを特徴とする請求項１又は
   請求項２記載の電動機の速度制御装置又は電動機の速度
   及び位置制御装置。
8. 【請求項８】 前記電動機モデルからの第１の模擬速度
   信号と前記負荷機械モデルからの第２の模擬速度信号の
   偏差信号を入力して補償トルク信号を出力する補償トル
   ク演算手段と、前記電動機モデルからの第１の模擬位置
   信号と前記負荷機械モデルからの第２の模擬位置信号の
   偏差信号を入力して補償速度信号を出力する補償速度演
   算手段を備え、この補償速度演算手段からの補償速度信
   号を前記第１の位置制御手段からの第１の速度信号に加
   えた後前記第１の速度制御手段に供給し、前記第１の速
   度制御手段からの第１のトルクと前記補償トルク演算手
   段からの補償トルク信号とに基づいて前記電動機モデル
   又は前記トルク制御手段を制御することを特徴とする請
   求項２記載の電動機の速度及び位置制御装置。
9. 【請求項９】 前記電動機モデルからの第１の模擬速度
   信号と前記電動機の実際の速度信号との偏差信号を入力
   してイナーシャ同定信号を出力するイナーシャ同定手段
   と、このイナーシャ同定手段からのイナーシャ同定信号
   に基づいて前記補償速度演算手段のゲインを修正するゲ
   イン修正手段を備えたことを特徴とする請求項８記載の
   電動機の速度及び位置制御装置。