JPH11299277A - モータトルク補正装置と該装置を備えたモータ駆動装置 - Google Patents
モータトルク補正装置と該装置を備えたモータ駆動装置Info
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- JPH11299277A JPH11299277A JP10102816A JP10281698A JPH11299277A JP H11299277 A JPH11299277 A JP H11299277A JP 10102816 A JP10102816 A JP 10102816A JP 10281698 A JP10281698 A JP 10281698A JP H11299277 A JPH11299277 A JP H11299277A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41132—Motor ripple compensation
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】モータが発生するトルクリップルの影響を低減
するトルク補正装置を備えた駆動装置を提供する。 【解決手段】１回転分のモータ角度（０度≦θｎ＜360
度）に対応した２種類のトルクリップルデータTcg(θn)
とTrp(θn)を記憶し出力する記憶手段3,4 をモータ１に
設け、駆動装置５には、モータから出力される２種類の
トルクリップルデータを入力し記憶する記憶手段6,7
と、角度検出器２から入力した角度信号と前記トルクリ
ップルデータとよりトルク補正信号Tmを、Tm＝G1・Tcg
(θp)+ G2・Trp(θp)・Tref( ただしG1,G2 はゲイン、
θp はトルク補正信号Tmが実際にトルクに反映する時刻
におけるモータ角度の予測値、Trefはトルク指令であ
る。) により求めるトルク補正装置８と、トルク指令Tr
efよりトルク補正信号Tmを減算する手段９と、を設け
た。
するトルク補正装置を備えた駆動装置を提供する。 【解決手段】１回転分のモータ角度（０度≦θｎ＜360
度）に対応した２種類のトルクリップルデータTcg(θn)
とTrp(θn)を記憶し出力する記憶手段3,4 をモータ１に
設け、駆動装置５には、モータから出力される２種類の
トルクリップルデータを入力し記憶する記憶手段6,7
と、角度検出器２から入力した角度信号と前記トルクリ
ップルデータとよりトルク補正信号Tmを、Tm＝G1・Tcg
(θp)+ G2・Trp(θp)・Tref( ただしG1,G2 はゲイン、
θp はトルク補正信号Tmが実際にトルクに反映する時刻
におけるモータ角度の予測値、Trefはトルク指令であ
る。) により求めるトルク補正装置８と、トルク指令Tr
efよりトルク補正信号Tmを減算する手段９と、を設け
た。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータの角度に依
存して発生するトルクリップルを補正するモータトルク
補正装置および該装置を備えたモータ駆動装置等に関す
る。
存して発生するトルクリップルを補正するモータトルク
補正装置および該装置を備えたモータ駆動装置等に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、モータが固定子と回転子との
相対角度に依存して発生するトルクリップルとしては、
コギングトルクリップルのようにモータの発生トルクの
大きさによらず固定値であるものと、発生トルクに比例
するものとがある。こうしたトルクリップルは、サーボ
モータの速度ムラや位置偏差の要因ともなり、ＮＣ装置
においては送り軸に送りムラが発生したり、削面精度を
低下させる原因となり、位置決め制御では整定時の応答
が変化して整定時間が一定にならないといった状態を引
き起こす。従来のサーボ制御では外乱トルクとして対応
して、速度ループや位置ループのループゲインを上げて
リップルの影響を低減しようとする方法が試みられてき
たが、ゲインを上昇させ過ぎると機械共振を引き起こす
危険があり、低減効果にも限界があるので、最近では、
例えば、特開平７−２８４２８６号公報の提案のよう
に、ループゲインを上げないでトルクリップルを低減し
ようとする方式が種々提案されている。
相対角度に依存して発生するトルクリップルとしては、
コギングトルクリップルのようにモータの発生トルクの
大きさによらず固定値であるものと、発生トルクに比例
するものとがある。こうしたトルクリップルは、サーボ
モータの速度ムラや位置偏差の要因ともなり、ＮＣ装置
においては送り軸に送りムラが発生したり、削面精度を
低下させる原因となり、位置決め制御では整定時の応答
が変化して整定時間が一定にならないといった状態を引
き起こす。従来のサーボ制御では外乱トルクとして対応
して、速度ループや位置ループのループゲインを上げて
リップルの影響を低減しようとする方法が試みられてき
たが、ゲインを上昇させ過ぎると機械共振を引き起こす
危険があり、低減効果にも限界があるので、最近では、
例えば、特開平７−２８４２８６号公報の提案のよう
に、ループゲインを上げないでトルクリップルを低減し
ようとする方式が種々提案されている。
【０００３】図４は従来のトルクリップル補正方式によ
るモータトルク補正装置の構成図であり、１０１はＮＣ
装置等の制御装置、１０２はＮＣ装置１０１から出力さ
れるモータへの指令等を受信し、デジタルサーボ回路の
ＣＰＵに受け渡すための共有メモリである。１０３はデ
ジタルサーボ回路でＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成さ
れ、モータの位置、速度、電流制御やトルクリップルの
補正演算を行い、トルク指令を補正して補正トルクを出
力する。１０４はインバータ等で構成するサーボアン
プ、１０５はサーボモータ、１０６はモータ１０５の回
転位置及び速度を検出して、デジタルサーボ回路１０３
へ位置、速度をフィードバックする位置・速度検出器で
ある。ここではトルクリップルT1をモータの電流Ｉと角
度θよりT1（Ｉ，θ）として表し、リップル補正前のモ
ータの発生するトルク値T0、 T0＝Kt・Tc＋T1（θ，Ｉ） に対し、デジタルサーボ回路１０３はトルクリップルを
補正するため、トルクコマンドTcを補正する。トルクコ
マンドTcは補正されて補正トルクコマンドTc'となる。
こうして補正を行った後のトルク値T0は、 T0＝Kt・Tc' ＋T1（θ，Ｉ） となり、補正トルクコマンドTc' は補正項をA とする
と、 Tc' ＝Tc・（ 1＋A ） と表すことができる。デジタルサーボ回路１０３はトル
クリップルT1（θ，Ｉ）を補正減殺するように、補正項
A を、A ＝ -T1（θ，Ｉ）/ Kt・Tc、となるよう形成
し、トルクコマンドTcを補正したTc' を出力する。
るモータトルク補正装置の構成図であり、１０１はＮＣ
装置等の制御装置、１０２はＮＣ装置１０１から出力さ
れるモータへの指令等を受信し、デジタルサーボ回路の
ＣＰＵに受け渡すための共有メモリである。１０３はデ
ジタルサーボ回路でＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成さ
れ、モータの位置、速度、電流制御やトルクリップルの
補正演算を行い、トルク指令を補正して補正トルクを出
力する。１０４はインバータ等で構成するサーボアン
プ、１０５はサーボモータ、１０６はモータ１０５の回
転位置及び速度を検出して、デジタルサーボ回路１０３
へ位置、速度をフィードバックする位置・速度検出器で
ある。ここではトルクリップルT1をモータの電流Ｉと角
度θよりT1（Ｉ，θ）として表し、リップル補正前のモ
ータの発生するトルク値T0、 T0＝Kt・Tc＋T1（θ，Ｉ） に対し、デジタルサーボ回路１０３はトルクリップルを
補正するため、トルクコマンドTcを補正する。トルクコ
マンドTcは補正されて補正トルクコマンドTc'となる。
こうして補正を行った後のトルク値T0は、 T0＝Kt・Tc' ＋T1（θ，Ｉ） となり、補正トルクコマンドTc' は補正項をA とする
と、 Tc' ＝Tc・（ 1＋A ） と表すことができる。デジタルサーボ回路１０３はトル
クリップルT1（θ，Ｉ）を補正減殺するように、補正項
A を、A ＝ -T1（θ，Ｉ）/ Kt・Tc、となるよう形成
し、トルクコマンドTcを補正したTc' を出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、速度ループゲインを上げる方式では無
く、トルクリップルの変化に追従してトルク指令を補正
するように構成しているので、効果的なトルクリップル
の補正が可能となったが、基本的には位置・速度検出器
１０６からの検出データ等を基に現在のトルクリップル
T1の大きさを抽出して、それに対してトルク補正Tc' を
出力しているので、現在のトルク補正Tc'が実際のトル
クに反映されるまでに時間のずれが生じて、周期的に変
化するトルクリップルに対して正確な追従・補正が行わ
れていないという問題があった。そこで、本発明は、ト
ルクリップルをモータの発生トルクに依存しない固定値
型のトルクリップルと発生トルクに比例するトルクリッ
プル成分に分解して制御し、出力するトルク補正信号は
実際のトルクに反映する時刻のモータ角度を予測してト
ルクリップルを補正する予測制御を行うことによって、
高精度のトルクリップルの抽出・補正を可能とするモー
タトルク補正装置を提供することを目的としている。
来例においては、速度ループゲインを上げる方式では無
く、トルクリップルの変化に追従してトルク指令を補正
するように構成しているので、効果的なトルクリップル
の補正が可能となったが、基本的には位置・速度検出器
１０６からの検出データ等を基に現在のトルクリップル
T1の大きさを抽出して、それに対してトルク補正Tc' を
出力しているので、現在のトルク補正Tc'が実際のトル
クに反映されるまでに時間のずれが生じて、周期的に変
化するトルクリップルに対して正確な追従・補正が行わ
れていないという問題があった。そこで、本発明は、ト
ルクリップルをモータの発生トルクに依存しない固定値
型のトルクリップルと発生トルクに比例するトルクリッ
プル成分に分解して制御し、出力するトルク補正信号は
実際のトルクに反映する時刻のモータ角度を予測してト
ルクリップルを補正する予測制御を行うことによって、
高精度のトルクリップルの抽出・補正を可能とするモー
タトルク補正装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、記憶装置を有するトルクリ
ップル測定装置において、トルクセンサの測定したモー
タ軸にかかるトルクの測定信号と、角度検出器の検出し
たモータ角度信号と、から、１回転分のモータ角度（０
度≦θn ＜360 度、n=1,2,・・・,N) に対応したＮ個の
トルクリップルデータを求めて、前記記憶装置に記憶す
ることを特徴としている。また、請求項２記載の発明
は、角度検出器を備えたモータにおいて、請求項１記載
のトルクリップル測定装置の出力であるトルクリップル
データを記憶し出力する記憶手段を有することを特徴と
している。そして、請求項３記載のモータの発明は、請
求項２記載のモータにおいて、前記記憶手段は前記角度
検出器内のメモリを用いることを特徴としている。さら
に、請求項４記載の発明は、モータ軸にかかるトルクの
測定信号とモータ角度検出器から出力する角度信号とか
ら求められた１回転分のモータ角度（0 度≦θn ＜360
度、n=1 2 、・・・、N)に対応したＮ個のトルクリップ
ルデータと、角度検出器からの角度信号と、からトルク
補正信号を求めることを特徴としている。また、請求項
５記載の発明は、請求項４記載のモータトルク補正装置
において、トルクリップルデータを請求項２記載のモー
タの記憶装置から得ることを特徴としている。そして、
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載のモータト
ルク補正装置において、トルク補正信号Tmを次式で求め
ることを特徴としている。すなわち、Ｔm ＝ G・Tcg
（θp)、ここで、G はゲイン、θp はトルク補正信号Tm
が実際にトルクに反映する時刻におけるモータ角度の予
測値である。また、請求項７記載の発明は、請求項６記
載のモータトルク補正装置において、前記モータ角度の
予測値θp を次式で求めることを特徴としている。すな
わち、θp=θ(t)+(dθ/dt)・dtm 、ここで、θ(t) は検
出時刻ｔにおけるモータ角度、 dθ/dt は角速度、dtm
は検出時刻ｔよりトルク補正信号が実際のトルクに反映
する時刻までの時間である。また、請求項８記載の発明
は、請求項４又は５記載のモータトルク補正装置におい
て、トルク補正信号Tmを次式で求めることを特徴として
いる。すなわち、Tm＝ G・[w1 Tcg （θk)+w2 Tcg(θk+
1)] / (w1+w2) 、ここで、G はゲイン、θk,θk+1 は前
記トルクリップルデータのモータ角度θn の中でθk<θ
p<θk+1 となるモータ角度、w1,w2 は補間係数である。
さらに、請求項９記載の発明は、請求項４又は５記載の
モータトルク補正装置において、前記トルクリップルデ
ータが固定値型トルクリップルデータTcg （θn)および
発生トルクに比例する比例トルクリップルデータTrp (
θn)であり、この２種類のトルクリップルデータと、角
度検出器からの角度信号と、からトルク補正信号Tmを次
式で求めることを特徴としている。すなわち、Tm= G1・
Tcg(θp)+ G2・Trp(θp)・Tref、ここで、G1、G2はゲイ
ン、θp はトルク補正信号Tmが実際にトルクに反映する
時刻におけるモータ角度の予測値、Trefはトルク指令で
ある。そして、請求項１０記載の発明は、モータにトル
ク指令を与えるモータ駆動装置において、トルクリップ
ルデータを入力し記憶する記憶手段と、請求項４〜９の
いずれか１項記載のモータトルク補正装置と、該モータ
トルク補正装置の出力をトルク指令から減ずる手段と、
を有することを特徴としている。また、請求項１１記載
の発明は、請求項１０記載のモータ駆動装置において、
前記記憶手段が、固定値型トルクリップルデータTcg
（θn)用の記憶手段と、発生トルクに比例する比例トル
クリップルデータTrp ( θn)用の記憶手段とから成るこ
とを特徴としている。さらに、請求項１２記載の発明
は、請求項１０又は１１記載のモータ駆動装置におい
て、前記モータ駆動装置へのトルクリップルデータの入
力は請求項２又は３記載のモータの記憶手段から入力す
ることを特徴としている。そして、請求項１３記載の発
明は、請求項１２記載のモータ駆動装置において、前記
モータ駆動装置へのトルクリップルデータの入力は角度
信号を伝送する手段を用いて行なわれることを特徴とし
ている。また、請求項１４記載の発明は、請求項１２又
は１３記載のモータ駆動装置において、前記モータ駆動
装置へのトルクリップルデータの入力は、前記モータと
前記モータ駆動装置とを接続し最初に電源を投入する際
の初回のみ実行することを特徴としている。請求項１５
以下に記載の発明についてもそれぞれ特徴があるが、詳
細は次の「発明の詳細な説明」の欄で述べることとす
る。
め、請求項１記載の発明は、記憶装置を有するトルクリ
ップル測定装置において、トルクセンサの測定したモー
タ軸にかかるトルクの測定信号と、角度検出器の検出し
たモータ角度信号と、から、１回転分のモータ角度（０
度≦θn ＜360 度、n=1,2,・・・,N) に対応したＮ個の
トルクリップルデータを求めて、前記記憶装置に記憶す
ることを特徴としている。また、請求項２記載の発明
は、角度検出器を備えたモータにおいて、請求項１記載
のトルクリップル測定装置の出力であるトルクリップル
データを記憶し出力する記憶手段を有することを特徴と
している。そして、請求項３記載のモータの発明は、請
求項２記載のモータにおいて、前記記憶手段は前記角度
検出器内のメモリを用いることを特徴としている。さら
に、請求項４記載の発明は、モータ軸にかかるトルクの
測定信号とモータ角度検出器から出力する角度信号とか
ら求められた１回転分のモータ角度（0 度≦θn ＜360
度、n=1 2 、・・・、N)に対応したＮ個のトルクリップ
ルデータと、角度検出器からの角度信号と、からトルク
補正信号を求めることを特徴としている。また、請求項
５記載の発明は、請求項４記載のモータトルク補正装置
において、トルクリップルデータを請求項２記載のモー
タの記憶装置から得ることを特徴としている。そして、
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載のモータト
ルク補正装置において、トルク補正信号Tmを次式で求め
ることを特徴としている。すなわち、Ｔm ＝ G・Tcg
（θp)、ここで、G はゲイン、θp はトルク補正信号Tm
が実際にトルクに反映する時刻におけるモータ角度の予
測値である。また、請求項７記載の発明は、請求項６記
載のモータトルク補正装置において、前記モータ角度の
予測値θp を次式で求めることを特徴としている。すな
わち、θp=θ(t)+(dθ/dt)・dtm 、ここで、θ(t) は検
出時刻ｔにおけるモータ角度、 dθ/dt は角速度、dtm
は検出時刻ｔよりトルク補正信号が実際のトルクに反映
する時刻までの時間である。また、請求項８記載の発明
は、請求項４又は５記載のモータトルク補正装置におい
て、トルク補正信号Tmを次式で求めることを特徴として
いる。すなわち、Tm＝ G・[w1 Tcg （θk)+w2 Tcg(θk+
1)] / (w1+w2) 、ここで、G はゲイン、θk,θk+1 は前
記トルクリップルデータのモータ角度θn の中でθk<θ
p<θk+1 となるモータ角度、w1,w2 は補間係数である。
さらに、請求項９記載の発明は、請求項４又は５記載の
モータトルク補正装置において、前記トルクリップルデ
ータが固定値型トルクリップルデータTcg （θn)および
発生トルクに比例する比例トルクリップルデータTrp (
θn)であり、この２種類のトルクリップルデータと、角
度検出器からの角度信号と、からトルク補正信号Tmを次
式で求めることを特徴としている。すなわち、Tm= G1・
Tcg(θp)+ G2・Trp(θp)・Tref、ここで、G1、G2はゲイ
ン、θp はトルク補正信号Tmが実際にトルクに反映する
時刻におけるモータ角度の予測値、Trefはトルク指令で
ある。そして、請求項１０記載の発明は、モータにトル
ク指令を与えるモータ駆動装置において、トルクリップ
ルデータを入力し記憶する記憶手段と、請求項４〜９の
いずれか１項記載のモータトルク補正装置と、該モータ
トルク補正装置の出力をトルク指令から減ずる手段と、
を有することを特徴としている。また、請求項１１記載
の発明は、請求項１０記載のモータ駆動装置において、
前記記憶手段が、固定値型トルクリップルデータTcg
（θn)用の記憶手段と、発生トルクに比例する比例トル
クリップルデータTrp ( θn)用の記憶手段とから成るこ
とを特徴としている。さらに、請求項１２記載の発明
は、請求項１０又は１１記載のモータ駆動装置におい
て、前記モータ駆動装置へのトルクリップルデータの入
力は請求項２又は３記載のモータの記憶手段から入力す
ることを特徴としている。そして、請求項１３記載の発
明は、請求項１２記載のモータ駆動装置において、前記
モータ駆動装置へのトルクリップルデータの入力は角度
信号を伝送する手段を用いて行なわれることを特徴とし
ている。また、請求項１４記載の発明は、請求項１２又
は１３記載のモータ駆動装置において、前記モータ駆動
装置へのトルクリップルデータの入力は、前記モータと
前記モータ駆動装置とを接続し最初に電源を投入する際
の初回のみ実行することを特徴としている。請求項１５
以下に記載の発明についてもそれぞれ特徴があるが、詳
細は次の「発明の詳細な説明」の欄で述べることとす
る。
【０００６】このように上記構成によれば、エンコーダ
（角度検出器）内に予め記憶されている２種類のトルク
リップルデータTcg,Trp を用いた予測制御によって、２
系統に分解した高精度のトルクリップル補正制御を行
い、トルク補正信号の生成出力に際しては、実際にトル
クに反映する時刻におけるモータ角度の予測値θp を予
測演算して、トルクリップル補正の時間ズレを無くして
正確な補正制御を可能にしている。具体的にはトルク補
正信号Tmを、Tm＝G1・Tcg （θp ）＋G2・Trp （θp)・
Tref、ただし、G1、G2はゲイン、θp はトルク補正信号
Tmが実際にトルクに反映する時刻におけるモータ角度の
予測値、Trefはトルク指令、として演算し形成してい
る。上式の第１項は発生トルクに依存しないトルクリッ
プルTcg についての補正項であり、第２項は発生トルク
に比例するトルクリップルTrp の補正項である。モータ
角度の予測値θp は、モータ角検出時刻ｔにおけるモー
タ角度をθ(t)、角速度を dθ/dt 、dtm を検出時刻ｔ
よりトルク補正信号Tmが実際のトルクに反映する時刻ま
での時間として、θp ＝θ(t) ＋ dθ/dt ・dtm で一般
的に予測できるが、サンプリング周期をTsとした場合
は、サンプリング時刻 i・Tsにおいて、K(≧０）サンプ
リング過去のモータ角度θ(i-K) をエンコーダより入力
する場合、時刻 i・Tsよりも mサンプリング先の時刻
(i+m)・Tsにおけるモータ角度の予測値θ* (i+m) を用
いて、予測値θp をθp ＝θ* (i＋M ）等と予測演算す
ることによって、高精度のトルクリップル補正制御が可
能になる。あるいは、トルクリップルを測定してモータ
側へ出力する測定装置と、エンコーダ内にトルクリップ
ルデータを記憶するメモリを搭載したモータと、モータ
側から記憶しているトルクリップルデータを読み込み、
トルクリップル補正の時間遅れを考慮してトルク補正信
号を生成する駆動装置との組合わせ構成によって、個々
のモータ毎のトルクリップルデータの採取を可能にし、
トルクリップルデータの記憶メモリが１個で済む低コス
トな構成で、モータ角度を予測しトルクリップル補正信
号の時間遅れを無くして、正確な補正が可能なトルク補
正装置を構成できる。
（角度検出器）内に予め記憶されている２種類のトルク
リップルデータTcg,Trp を用いた予測制御によって、２
系統に分解した高精度のトルクリップル補正制御を行
い、トルク補正信号の生成出力に際しては、実際にトル
クに反映する時刻におけるモータ角度の予測値θp を予
測演算して、トルクリップル補正の時間ズレを無くして
正確な補正制御を可能にしている。具体的にはトルク補
正信号Tmを、Tm＝G1・Tcg （θp ）＋G2・Trp （θp)・
Tref、ただし、G1、G2はゲイン、θp はトルク補正信号
Tmが実際にトルクに反映する時刻におけるモータ角度の
予測値、Trefはトルク指令、として演算し形成してい
る。上式の第１項は発生トルクに依存しないトルクリッ
プルTcg についての補正項であり、第２項は発生トルク
に比例するトルクリップルTrp の補正項である。モータ
角度の予測値θp は、モータ角検出時刻ｔにおけるモー
タ角度をθ(t)、角速度を dθ/dt 、dtm を検出時刻ｔ
よりトルク補正信号Tmが実際のトルクに反映する時刻ま
での時間として、θp ＝θ(t) ＋ dθ/dt ・dtm で一般
的に予測できるが、サンプリング周期をTsとした場合
は、サンプリング時刻 i・Tsにおいて、K(≧０）サンプ
リング過去のモータ角度θ(i-K) をエンコーダより入力
する場合、時刻 i・Tsよりも mサンプリング先の時刻
(i+m)・Tsにおけるモータ角度の予測値θ* (i+m) を用
いて、予測値θp をθp ＝θ* (i＋M ）等と予測演算す
ることによって、高精度のトルクリップル補正制御が可
能になる。あるいは、トルクリップルを測定してモータ
側へ出力する測定装置と、エンコーダ内にトルクリップ
ルデータを記憶するメモリを搭載したモータと、モータ
側から記憶しているトルクリップルデータを読み込み、
トルクリップル補正の時間遅れを考慮してトルク補正信
号を生成する駆動装置との組合わせ構成によって、個々
のモータ毎のトルクリップルデータの採取を可能にし、
トルクリップルデータの記憶メモリが１個で済む低コス
トな構成で、モータ角度を予測しトルクリップル補正信
号の時間遅れを無くして、正確な補正が可能なトルク補
正装置を構成できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の
形態に係るモータトルク補正装置の構成図である。図１
において、１はモータであり、角度検出器２が取り付け
られている。角度検出器２は、モータの原点角度からの
角度θを検出するものであり、絶対値エンコーダにより
直接検出しても良いし、相対値エンコーダを用い原点パ
ルスからのカウントにより間接的に検出しても良い。
３、４は、モータ角度に依存してモータ１が発生する２
種類のトルクリップルデータがそれぞれ記憶されている
メモリであり、１回転分のモータ角度（０度≦θn ＜36
0 度、n=1,2,・・・,N) に対応してそれぞれ N個のトル
クリップルデータTcg （θn), n=1,2,・・・, N とTrp
(θn), n=1,2,・・・,Nとが記憶されている。ここで
は、コギングトルクなどのモータが発生するトルクに依
存しないリップルデータTcg がメモリ３に、発生トルク
に比例するリップルデータTrp がメモリ４に記憶されて
いる。１０は角度信号θを伝送する伝送器であり、２種
類のトルクリップルデータの伝送器も兼ねている。５は
モータ１を駆動する駆動装置である。駆動装置５は、メ
モリ３と４に記憶されている前記２種類のトルクリップ
ルデータを伝送器１０を介して入力しそれぞれメモリ６
と７に記憶する。８はトルク補正装置であり、メモリ６
と７に記憶されたトルクリップルデータと、角度検出器
２から伝送器１０を介して入力される角度信号θと、ト
ルク指令Trefとによりトルク補正信号Tmを算出し出力す
る。９はトルク指令Trefからトルク補正信号Tmを減ずる
減算器であり、その出力Tref' を補正後のトルク指令と
してモータ１が駆動される。その結果、モータ１が発生
するトルクリップルの分だけトルク指令が減算されるた
め、トルクリップルの大幅な低減が可能になる。
て図を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の
形態に係るモータトルク補正装置の構成図である。図１
において、１はモータであり、角度検出器２が取り付け
られている。角度検出器２は、モータの原点角度からの
角度θを検出するものであり、絶対値エンコーダにより
直接検出しても良いし、相対値エンコーダを用い原点パ
ルスからのカウントにより間接的に検出しても良い。
３、４は、モータ角度に依存してモータ１が発生する２
種類のトルクリップルデータがそれぞれ記憶されている
メモリであり、１回転分のモータ角度（０度≦θn ＜36
0 度、n=1,2,・・・,N) に対応してそれぞれ N個のトル
クリップルデータTcg （θn), n=1,2,・・・, N とTrp
(θn), n=1,2,・・・,Nとが記憶されている。ここで
は、コギングトルクなどのモータが発生するトルクに依
存しないリップルデータTcg がメモリ３に、発生トルク
に比例するリップルデータTrp がメモリ４に記憶されて
いる。１０は角度信号θを伝送する伝送器であり、２種
類のトルクリップルデータの伝送器も兼ねている。５は
モータ１を駆動する駆動装置である。駆動装置５は、メ
モリ３と４に記憶されている前記２種類のトルクリップ
ルデータを伝送器１０を介して入力しそれぞれメモリ６
と７に記憶する。８はトルク補正装置であり、メモリ６
と７に記憶されたトルクリップルデータと、角度検出器
２から伝送器１０を介して入力される角度信号θと、ト
ルク指令Trefとによりトルク補正信号Tmを算出し出力す
る。９はトルク指令Trefからトルク補正信号Tmを減ずる
減算器であり、その出力Tref' を補正後のトルク指令と
してモータ１が駆動される。その結果、モータ１が発生
するトルクリップルの分だけトルク指令が減算されるた
め、トルクリップルの大幅な低減が可能になる。
【０００８】つぎにこのような構成による予測演算を中
心に動作について説明する。先ず、トルク補正信号Tm
は、メモリ６と７に記憶されたトルクリップルデータTc
g（θn), n=1,2,・・・,NとTrp （θn), n=1,2,・・・,
Nとを用いて次の（１）式で与えられる。 Tm= G1・Tcg(θp)＋ G2 ・Trp(θp)・Tref (1) ただし、 G1,G2はゲイン、θp はこのトルク補正信号Tm
が実際のトルクに反映する時刻におけるモータ角度の予
測値、Trefはトルク指令である。又、予測値θp は次式
によって求めることができる。 θp=θ(t)+(dθ/dt)・dtm (2) ただし、θ(t), dθ/dt は検出時刻ｔにおけるモータ角
度と角速度であり、角度検出器２から伝送器１０を介し
て入力される角度信号より求めることができる。dtm は
検出時刻ｔからトルク補正信号Tmが実際のトルクに反映
する時刻までの時間である。また駆動装置５においてサ
ンプリング周期がTsであり、サンプリング時刻 i・Tsに
おいてK(≧0)サンプリング過去のモータ角度θ(i-K) を
角度検出器２より伝送器１０を介して入力する場合に
は、時刻ｉ・Tsよりもm サンプリング先の時刻(i+m)・T
sにおけるモータ角度の予測値θ* (i+m) を用いて、前
記予測値θp を次式 θp=θ* (i+M) 、またはθp=θ* (i+M-1) (3) あるいは補間して θp=｛s1・θ* (i+M-1)+s2・θ* (i+M) ｝/ (s1+s2) (4) で与えることもできる。ここでM は、M-1 ≦ dtm'/Ts≦
Mとなる整数、 dtm' はサンプリング時刻 i・Tsからト
ルク補正信号が実際のトルクに反映する時刻までの時間
であり、s1, s2は補間係数である。特にK=0 かつM=1 で
ある時は、 θp=｛s1・θ(i)+s2・θ* (i+1) ｝/ (s1+s2) (5) で与えられる。ここで、m サンプリング先のモータ角度
予測値θ* (i+m) は、以下の(6) か(7) 式、
心に動作について説明する。先ず、トルク補正信号Tm
は、メモリ６と７に記憶されたトルクリップルデータTc
g（θn), n=1,2,・・・,NとTrp （θn), n=1,2,・・・,
Nとを用いて次の（１）式で与えられる。 Tm= G1・Tcg(θp)＋ G2 ・Trp(θp)・Tref (1) ただし、 G1,G2はゲイン、θp はこのトルク補正信号Tm
が実際のトルクに反映する時刻におけるモータ角度の予
測値、Trefはトルク指令である。又、予測値θp は次式
によって求めることができる。 θp=θ(t)+(dθ/dt)・dtm (2) ただし、θ(t), dθ/dt は検出時刻ｔにおけるモータ角
度と角速度であり、角度検出器２から伝送器１０を介し
て入力される角度信号より求めることができる。dtm は
検出時刻ｔからトルク補正信号Tmが実際のトルクに反映
する時刻までの時間である。また駆動装置５においてサ
ンプリング周期がTsであり、サンプリング時刻 i・Tsに
おいてK(≧0)サンプリング過去のモータ角度θ(i-K) を
角度検出器２より伝送器１０を介して入力する場合に
は、時刻ｉ・Tsよりもm サンプリング先の時刻(i+m)・T
sにおけるモータ角度の予測値θ* (i+m) を用いて、前
記予測値θp を次式 θp=θ* (i+M) 、またはθp=θ* (i+M-1) (3) あるいは補間して θp=｛s1・θ* (i+M-1)+s2・θ* (i+M) ｝/ (s1+s2) (4) で与えることもできる。ここでM は、M-1 ≦ dtm'/Ts≦
Mとなる整数、 dtm' はサンプリング時刻 i・Tsからト
ルク補正信号が実際のトルクに反映する時刻までの時間
であり、s1, s2は補間係数である。特にK=0 かつM=1 で
ある時は、 θp=｛s1・θ(i)+s2・θ* (i+1) ｝/ (s1+s2) (5) で与えられる。ここで、m サンプリング先のモータ角度
予測値θ* (i+m) は、以下の(6) か(7) 式、
【０００９】
【数９】
【００１０】
【数１０】
【００１１】あるいは、次式
【００１２】
【数１１】
【００１３】と以下４式の何れか１つの式で与える。
【００１４】
【数１２】
【００１５】ただし、Δはサンプリング周期Ts間の増分
値を表す。
値を表す。
【００１６】以下、(6) 〜(12)式について説明する。ま
ず、(6) 式と(7) 式の導出を行う。いまモータのトルク
指令、速度指令、あるいは、位置指令のいずれかを入力
uと考え、この入力u(i)からモータ角度θ(i) までの伝
達関数モデルが、Gry(z)＝(b1z-1＋・・・＋ bNb
z-Nb )/(1-a1 z -1−・・・−a Na z-Na ) (13)のｚ変
換による離散時間系で得られているとすると、その入出
力モデルは次式となる。
ず、(6) 式と(7) 式の導出を行う。いまモータのトルク
指令、速度指令、あるいは、位置指令のいずれかを入力
uと考え、この入力u(i)からモータ角度θ(i) までの伝
達関数モデルが、Gry(z)＝(b1z-1＋・・・＋ bNb
z-Nb )/(1-a1 z -1−・・・−a Na z-Na ) (13)のｚ変
換による離散時間系で得られているとすると、その入出
力モデルは次式となる。
【００１７】
【数１３】
【００１８】時刻 i・Ts (以下便宜上時刻 iと呼ぶ）に
おいて、時刻i-K 以降のモータ角度のモデル推定値θ'
(i+m)(m≧-K+1) を、実測値θ(i-n)(n ≧K)を用いて表
すと次式となる。
おいて、時刻i-K 以降のモータ角度のモデル推定値θ'
(i+m)(m≧-K+1) を、実測値θ(i-n)(n ≧K)を用いて表
すと次式となる。
【００１９】
【数１４】
【００２０】ここで係数 a'mn,b'mnは次式で与えられ
る。
る。
【００２１】
【数１５】
【００２２】ただし、an=0(n>Na)，bn=0(n>Nb), b'mn=
0(n<1) そこで時刻i-K 以降のモータ角度を
0(n<1) そこで時刻i-K 以降のモータ角度を
【００２３】
【数１６】
【００２４】で予測すると先の(6) 式を得る。ここで係
数Amn, Bmnは、次式と(16)式で与えられる。 AmK=1+a'mK n=K Amn=a'mn-a(n-K) K+1≦n ≦Na+K Bmn=b'mn-b(n-K-m) 1≦n ≦Nb+K+m (18) ただし、bn=0(n<1), a'm(Na+K)=0, b'm(Nb+K+m)=0 また未来の入力をu(j)=u(i) (j>i) として同様に予測す
ると先の(7) 式を得、係数Amn は(16),(18) 式で、Bmn
は次式で与えられる。
数Amn, Bmnは、次式と(16)式で与えられる。 AmK=1+a'mK n=K Amn=a'mn-a(n-K) K+1≦n ≦Na+K Bmn=b'mn-b(n-K-m) 1≦n ≦Nb+K+m (18) ただし、bn=0(n<1), a'm(Na+K)=0, b'm(Nb+K+m)=0 また未来の入力をu(j)=u(i) (j>i) として同様に予測す
ると先の(7) 式を得、係数Amn は(16),(18) 式で、Bmn
は次式で与えられる。
【００２５】
【数１７】
【００２６】ただし、an=0 (n>Na),bn=0( n<1 およびn>
Nb),b'm(Nb+K)=0 次に(9) 式と(10)式の導出を行う。いま入力増分値Δu
(i)からモータ角度増分値Δθ(i) までの離散時間伝達
関数モデル Gdd(Z)=(b1z -1＋・・・＋ bNb z-Nb )/(1-a1 z -1−・・・−a Na z-Na )(20) を用い、時刻i において、時刻i-K 以降のモータ角度増
分値を、
Nb),b'm(Nb+K)=0 次に(9) 式と(10)式の導出を行う。いま入力増分値Δu
(i)からモータ角度増分値Δθ(i) までの離散時間伝達
関数モデル Gdd(Z)=(b1z -1＋・・・＋ bNb z-Nb )/(1-a1 z -1−・・・−a Na z-Na )(20) を用い、時刻i において、時刻i-K 以降のモータ角度増
分値を、
【００２７】
【数１８】
【００２８】で予測すると前記(9) 式を得る。ここで、
係数Asn, Bsnは次式で与えられる。
係数Asn, Bsnは次式で与えられる。
【００２９】
【数１９】
【００３０】ただし、an=O(n>Na), bn=0(n>Nb), Bsn=0
(n<1) また未来の入力をu(j)=u(i)(j>i)として同様に予測する
と先の(10)式を得、係数Asn は(22)式で、Bsn は次式で
与えられる。
(n<1) また未来の入力をu(j)=u(i)(j>i)として同様に予測する
と先の(10)式を得、係数Asn は(22)式で、Bsn は次式で
与えられる。
【００３１】
【数２０】
【００３２】ただし、an=O (n>Na), bn=0 (n<1およびn>
Nb) さらに、(11)式と(12)式の導出を行う。いま入力u(i)か
らモータ角度増分値Δθ(i) までの離散時間伝達関数モ
デル Grd(Z)=(b1z -1＋・・・＋ bNb z-Nb )/(1-a1 z -1−・・・−a Na z-Na )(24) を用い、時刻i において、時刻i-K 以降のモータ角度増
分値を、
Nb) さらに、(11)式と(12)式の導出を行う。いま入力u(i)か
らモータ角度増分値Δθ(i) までの離散時間伝達関数モ
デル Grd(Z)=(b1z -1＋・・・＋ bNb z-Nb )/(1-a1 z -1−・・・−a Na z-Na )(24) を用い、時刻i において、時刻i-K 以降のモータ角度増
分値を、
【００３３】
【数２１】
【００３４】で予測すると先の(11)式を得る。ここで、
係数Asn, Bsnは次式で与えられる。
係数Asn, Bsnは次式で与えられる。
【００３５】
【数２２】
【００３６】ただし、an=O(n>Na), bn=0(n>Nb), Bsn=0
(n<1) また未来の入力をu(j)=u(i)(j>i)として同様に予測する
と先の(12)式を得、係数Asn は(26)式で、Bsn は次式で
与えられる。
(n<1) また未来の入力をu(j)=u(i)(j>i)として同様に予測する
と先の(12)式を得、係数Asn は(26)式で、Bsn は次式で
与えられる。
【００３７】
【数２３】
【００３８】ただし、an=0(n>Na), bn=0(n<1およびn>N
b) また、以上のいずれかの方法で求めた予測値θp がトル
クリップルデータにおける角度θn, n=1,2, ・・・,Nと
一致しない場合、すなわち、n=k, k+1の角度θk,θk+1
に対してθk<θp<θk+1 である場合は、θp に近い方の
値を用いて、例えばそれがθk ならば、トルク補正信号
Tmを、 Tm=G1・Tcg(θk)+ G2・Trp(θk)・Tref (28) としても良いし、 Tm=G1・｛w1 Tcg (θk)+ w2 Tcg (θk+1)｝/(w1+w2) +G2・｛w1 Trp (θk)+ w2 Trp (θk+1)｝・Tref/(w1+w2) (29) w1,w2 は補間係数であり、このように補間して求めても
よい。このように第１の実施の形態によれば、トルクリ
ップルをTcg とTrp に分解して低減制御するに際し、モ
ータ角度予測値θ* (i+m) を高レベルの演算によって求
めているので正確なトルクリップル補正が行われる。
b) また、以上のいずれかの方法で求めた予測値θp がトル
クリップルデータにおける角度θn, n=1,2, ・・・,Nと
一致しない場合、すなわち、n=k, k+1の角度θk,θk+1
に対してθk<θp<θk+1 である場合は、θp に近い方の
値を用いて、例えばそれがθk ならば、トルク補正信号
Tmを、 Tm=G1・Tcg(θk)+ G2・Trp(θk)・Tref (28) としても良いし、 Tm=G1・｛w1 Tcg (θk)+ w2 Tcg (θk+1)｝/(w1+w2) +G2・｛w1 Trp (θk)+ w2 Trp (θk+1)｝・Tref/(w1+w2) (29) w1,w2 は補間係数であり、このように補間して求めても
よい。このように第１の実施の形態によれば、トルクリ
ップルをTcg とTrp に分解して低減制御するに際し、モ
ータ角度予測値θ* (i+m) を高レベルの演算によって求
めているので正確なトルクリップル補正が行われる。
【００３９】次に本発明の第２の実施の形態について図
を参照して説明する。図２は本発明に用いられるモータ
のトルクリップルの測定装置の構成図である。図３は本
発明の第２の実施の形態に係るモータトルク補正装置の
構成図である。図２において、１１はモータであり、角
度検出器１２が取り付けられている。角度検出器１２は
メモリ１４を内蔵し、モータの原点角度からの角度θを
検出するものであり、絶対値エンコーダにより直接検出
しても良いし、相対値エンコーダを用い原点パルスから
のカウントにより間接的に検出しても良い。１３はトル
クリップル測定装置であり、モータ軸にかかるトルクの
測定信号と角度検出器２から出力される角度信号θとを
入力し、１回転分のモータ角度（０度≦θn ＜360 度、
n=1,2,・・・,N) に対応した N個のトルクリップルデー
タTcg(θn), n=1,2,・・・, N を求めて、メモリ１５に
記憶する。モータ軸にかかるトルクの測定方法は多くの
方法が考えられるが、本例では連結部１９を介して定速
回転装置１８によりモータ１１を一定低速で回転させ、
連結部あるいはモータ軸にかかるトルクをトルクセンサ
（電磁式等）１７で測定する。１６は角度信号θを伝送
する伝送器であり、１回転分のトルクリップルデータの
伝送器も兼ねる。メモリ１５に記憶された１回転分のト
ルクリップルデータは、伝送器１６を介して角度検出器
１２に伝送されメモリ１４に記憶される。
を参照して説明する。図２は本発明に用いられるモータ
のトルクリップルの測定装置の構成図である。図３は本
発明の第２の実施の形態に係るモータトルク補正装置の
構成図である。図２において、１１はモータであり、角
度検出器１２が取り付けられている。角度検出器１２は
メモリ１４を内蔵し、モータの原点角度からの角度θを
検出するものであり、絶対値エンコーダにより直接検出
しても良いし、相対値エンコーダを用い原点パルスから
のカウントにより間接的に検出しても良い。１３はトル
クリップル測定装置であり、モータ軸にかかるトルクの
測定信号と角度検出器２から出力される角度信号θとを
入力し、１回転分のモータ角度（０度≦θn ＜360 度、
n=1,2,・・・,N) に対応した N個のトルクリップルデー
タTcg(θn), n=1,2,・・・, N を求めて、メモリ１５に
記憶する。モータ軸にかかるトルクの測定方法は多くの
方法が考えられるが、本例では連結部１９を介して定速
回転装置１８によりモータ１１を一定低速で回転させ、
連結部あるいはモータ軸にかかるトルクをトルクセンサ
（電磁式等）１７で測定する。１６は角度信号θを伝送
する伝送器であり、１回転分のトルクリップルデータの
伝送器も兼ねる。メモリ１５に記憶された１回転分のト
ルクリップルデータは、伝送器１６を介して角度検出器
１２に伝送されメモリ１４に記憶される。
【００４０】図３は図１の簡易型モータトルク補正装置
である。図１のモータトルク補正装置が２種類のトルク
リップルデータを扱っているのに対して、図３のものは
２種類のトルクリップルデータのうち固定値型トルクリ
ップルデータTcg （θn)のみを扱っている。これは図１
のモータトルク補正装置と比べれば補正の速度が速いこ
とやメモリが節約できるので低コストとなるといったメ
リットがあり、モータトルク補正の精度は若干落ちるが
実用上は問題ない。特に低速時のトルクリップル補正に
は十分な低減効果が得られる。図３において、２１はモ
ータ１１を駆動する駆動装置である。駆動装置２１は、
電源投入時に角度検出器１２のメモリ１４に記憶されて
いる１回転分のトルクリップルデータを伝送器１６を介
して入力しメモリ２２に記憶する。２３はトルク補正装
置であり、メモリ２２に記憶されたトルクリップルデー
タと、角度検出器１２から伝送器１６を介して入力され
る角度信号θとによりトルク補正信号Tmを算出し出力す
る。２４はトルク指令Trefからトルク補正信号Tmを減ず
る減算器である。その出力Tref' を補正後のトルク指令
としてモータが駆動される。その結果、モータが発生す
るトルクリップルの分だけトルク指令が減算されるため
トルクリップルの影響が大幅に減少する。なお、前記メ
モリ１４からメモリ２２へのトルクリップルデータの伝
送は、電源投入時に毎回行っても良いが、モータと駆動
装置とを接続し最初に電源を投入する際の一度目だけ実
行し、その後モータあるいは駆動装置を換えない限り行
わないようにしても良い。
である。図１のモータトルク補正装置が２種類のトルク
リップルデータを扱っているのに対して、図３のものは
２種類のトルクリップルデータのうち固定値型トルクリ
ップルデータTcg （θn)のみを扱っている。これは図１
のモータトルク補正装置と比べれば補正の速度が速いこ
とやメモリが節約できるので低コストとなるといったメ
リットがあり、モータトルク補正の精度は若干落ちるが
実用上は問題ない。特に低速時のトルクリップル補正に
は十分な低減効果が得られる。図３において、２１はモ
ータ１１を駆動する駆動装置である。駆動装置２１は、
電源投入時に角度検出器１２のメモリ１４に記憶されて
いる１回転分のトルクリップルデータを伝送器１６を介
して入力しメモリ２２に記憶する。２３はトルク補正装
置であり、メモリ２２に記憶されたトルクリップルデー
タと、角度検出器１２から伝送器１６を介して入力され
る角度信号θとによりトルク補正信号Tmを算出し出力す
る。２４はトルク指令Trefからトルク補正信号Tmを減ず
る減算器である。その出力Tref' を補正後のトルク指令
としてモータが駆動される。その結果、モータが発生す
るトルクリップルの分だけトルク指令が減算されるため
トルクリップルの影響が大幅に減少する。なお、前記メ
モリ１４からメモリ２２へのトルクリップルデータの伝
送は、電源投入時に毎回行っても良いが、モータと駆動
装置とを接続し最初に電源を投入する際の一度目だけ実
行し、その後モータあるいは駆動装置を換えない限り行
わないようにしても良い。
【００４１】つぎにトルク補正信号の算出方法を中心に
動作について説明する。トルク補正信号Tmは、メモリ２
２に記憶されたトルクリップルデータTcg(θn), n=1,2,
・・・, N を用いて次式で与えられる。 Tm = G・Tcg(θp) (30) ここで、G はゲイン、θp はこのトルク補正信号Tmが実
際のトルクに反映する時刻におけるモータ角度の予測値
である。この予測値θp は、次式により求める。 θp = θ(t) + (dθ/dt)・dtm (31) ただし、θ(t),(dθ/dt)は検出時刻ｔにおけるモータ角
度と角速度であり、角度検出器１２から伝送器１６を介
して入力される角度信号より求めることができる。dtm
は検出時刻ｔからトルク補正信号Tmが実際のトルクに反
映する時刻までの時間である。また予測値θp がトルク
リップル測定角度θn, n=1,2, ・・・, N と一致しない
場合、すなわち、トルクリップル測定角度θk,θk+1 に
対してθk<θp<θk+1である場合は、θp に近い方の値
を用いて例えばそれがθk ならば前記トルク補正信号Tm
を、 Tm = G・Tcg(θk) (32) としても良いし、 Tm = G・｛ w1 Tcg(θk) + w2 Tcg(θk+1)｝/(w1+w2) (33) のように補間して求めても良い。このように、第２の実
施の形態はメーカ仕様等に関係無く、実測により個々の
モータのトルクリップルを測定検出できるので、得られ
たトルクリップルデータを基に、例えばモータ角度に対
応するトルクリップルデータ、その変化率、対応するト
ルク補正信号とのテーブル等を作成して置いて、トルク
補正信号が反映される時点のモータ角度を予測し、テー
ブルより予測時点のトルク補正信号を読出して補正する
といった補正方法が可能なので、補正信号の時間的遅れ
によってトルクリップルを増大させる方向に補正してし
まうような最悪の事態は起こらず、正確にトルクリップ
ルを減殺低減できるタイミング制御を実施できる。ま
た、第１の実施の形態の場合のようにトルクリップルを
Tcg とTrp に分解して抑圧はしていないが、リップルの
実測と予測制御によって、特に低速時のトルクリップル
補正に十分な低減効果が得られ、メモリも節約できるの
で低コストの補正システムを構成できる。なお、第１の
実施の形態においてはメモリに２種類のトルクリップル
データTcg,Trp を予め記憶してスタートしたが、第２の
実施の形態のようなリップル測定装置を設けて実測して
スタートすることも勿論可能である。
動作について説明する。トルク補正信号Tmは、メモリ２
２に記憶されたトルクリップルデータTcg(θn), n=1,2,
・・・, N を用いて次式で与えられる。 Tm = G・Tcg(θp) (30) ここで、G はゲイン、θp はこのトルク補正信号Tmが実
際のトルクに反映する時刻におけるモータ角度の予測値
である。この予測値θp は、次式により求める。 θp = θ(t) + (dθ/dt)・dtm (31) ただし、θ(t),(dθ/dt)は検出時刻ｔにおけるモータ角
度と角速度であり、角度検出器１２から伝送器１６を介
して入力される角度信号より求めることができる。dtm
は検出時刻ｔからトルク補正信号Tmが実際のトルクに反
映する時刻までの時間である。また予測値θp がトルク
リップル測定角度θn, n=1,2, ・・・, N と一致しない
場合、すなわち、トルクリップル測定角度θk,θk+1 に
対してθk<θp<θk+1である場合は、θp に近い方の値
を用いて例えばそれがθk ならば前記トルク補正信号Tm
を、 Tm = G・Tcg(θk) (32) としても良いし、 Tm = G・｛ w1 Tcg(θk) + w2 Tcg(θk+1)｝/(w1+w2) (33) のように補間して求めても良い。このように、第２の実
施の形態はメーカ仕様等に関係無く、実測により個々の
モータのトルクリップルを測定検出できるので、得られ
たトルクリップルデータを基に、例えばモータ角度に対
応するトルクリップルデータ、その変化率、対応するト
ルク補正信号とのテーブル等を作成して置いて、トルク
補正信号が反映される時点のモータ角度を予測し、テー
ブルより予測時点のトルク補正信号を読出して補正する
といった補正方法が可能なので、補正信号の時間的遅れ
によってトルクリップルを増大させる方向に補正してし
まうような最悪の事態は起こらず、正確にトルクリップ
ルを減殺低減できるタイミング制御を実施できる。ま
た、第１の実施の形態の場合のようにトルクリップルを
Tcg とTrp に分解して抑圧はしていないが、リップルの
実測と予測制御によって、特に低速時のトルクリップル
補正に十分な低減効果が得られ、メモリも節約できるの
で低コストの補正システムを構成できる。なお、第１の
実施の形態においてはメモリに２種類のトルクリップル
データTcg,Trp を予め記憶してスタートしたが、第２の
実施の形態のようなリップル測定装置を設けて実測して
スタートすることも勿論可能である。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればト
ルクリップルを２種類のトルクリップル TcgとTrp に分
解して高精度の補正制御を行い予測制御によって補正ず
れを解消したので、トルクリップルの影響が大幅に低減
され、速度リップルおよび追従誤差を生じない速度制御
あるいは位置追従制御が可能になるという効果がある。
更に、個々のモータのトルクリップルデータを実測で採
取できるようにして、予測制御により正確にトルクリッ
プルを抑圧するように構成したので、特に、低速時に速
度リップルあるいは追従誤差を生じない速度制御および
位置追従制御が可能となる効果がある。
ルクリップルを２種類のトルクリップル TcgとTrp に分
解して高精度の補正制御を行い予測制御によって補正ず
れを解消したので、トルクリップルの影響が大幅に低減
され、速度リップルおよび追従誤差を生じない速度制御
あるいは位置追従制御が可能になるという効果がある。
更に、個々のモータのトルクリップルデータを実測で採
取できるようにして、予測制御により正確にトルクリッ
プルを抑圧するように構成したので、特に、低速時に速
度リップルあるいは追従誤差を生じない速度制御および
位置追従制御が可能となる効果がある。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るモータトルク
補正装置の構成図である。
補正装置の構成図である。
【図２】本発明に係るモータのトルクリップルの測定装
置の構成図である。
置の構成図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るモータトルク
補正装置の構成図である。
補正装置の構成図である。
【図４】従来のモータトルク補正装置の構成図である。
１、１１ モータ ２、１２ 角度検出器 ３、４、６、７、１４、１５、２２ メモリ ５、２１ モータ駆動装置 ８、２３ トルク補正装置 ９、２４ 減算器 １０、１６ 信号伝送器 １３ リップル測定装置 １７ トルクセンサ １８ 定速回転装置 １９ 連結部
Claims (21)
- 【請求項１】 記憶装置を有するトルクリップル測定装
置において、 トルクセンサの測定したモータ軸にかかるトルクの測定
信号と、角度検出器の検出したモータ角度信号と、か
ら、１回転分のモータ角度（０度≦θn ＜360 度、n=1,
2,・・・,N) に対応したＮ個のトルクリップルデータを
求めて、前記記憶装置に記憶することを特徴とするトル
クリップル測定装置。 - 【請求項２】 角度検出器を備えたモータにおいて、 請求項１記載のトルクリップル測定装置の出力であるト
ルクリップルデータを記憶し出力する記憶手段を有する
ことを特徴とするモータ。 - 【請求項３】 請求項２記載のモータにおいて、 前記記憶手段は前記角度検出器内のメモリを用いること
を特徴とするモータ。 - 【請求項４】 モータ軸にかかるトルクの測定信号とモ
ータ角度検出器から出力する角度信号とから求められた
１回転分のモータ角度（0 度≦θn ＜360 度、n=1 2 、
・・・、N)に対応したＮ個のトルクリップルデータと、
角度検出器からの角度信号と、からトルク補正信号を求
めることを特徴とするモータトルク補正装置。 - 【請求項５】 請求項４記載のモータトルク補正装置に
おいて、 トルクリップルデータを請求項２記載のモータの記憶装
置から得ることを特徴とするモータトルク補正装置。 - 【請求項６】 請求項４又は５記載のモータトルク補正
装置において、 トルク補正信号Tmを次式で求めることを特徴とするモー
タトルク補正装置。 Ｔm ＝ G・Tcg （θp) ここで、G はゲイン、 θp はトルク補正信号Tmが実際にトルクに反映する時刻
におけるモータ角度の予測値、 - 【請求項７】 請求項６記載のモータトルク補正装置に
おいて、 前記モータ角度の予測値θp を次式で求めることを特徴
とするモータトルク補正装置。 θp=θ(t)+(dθ/dt)・dtm ここで、θ(t) は検出時刻ｔにおけるモータ角度、 dθ/dt は角速度、 dtm は検出時刻ｔよりトルク補正信号が実際のトルクに
反映する時刻までの時間。 - 【請求項８】 請求項４又は５記載のモータトルク補正
装置において、 トルク補正信号Tmを次式で求めることを特徴とするモー
タトルク補正装置。 Tm＝ G・[w1 Tcg （θk)+w2 Tcg(θk+1)] / (w1+w2) ここで、G はゲイン、 θk,θk+1 は前記トルクリップルデータのモータ角度θ
n の中で、 θk<θp<θk+1 となるモータ角度、 w1,w2 は補間係数。 - 【請求項９】 請求項４又は５記載のモータトルク補正
装置において、 前記トルクリップルデータが固定値型トルクリップルデ
ータTcg （θn)および発生トルクに比例する比例トルク
リップルデータTrp ( θn)であり、この２種類のトルク
リップルデータと、角度検出器からの角度信号と、から
トルク補正信号Tmを次式で求めることを特徴とするモー
タトルク補正装置。 Tm= G1・Tcg(θp)+ G2・Trp(θp)・Tref ここで、G1、G2はゲイン、 θp はトルク補正信号Tmが実際にトルクに反映する時刻
におけるモータ角度の予測値、 Trefはトルク指令。 - 【請求項１０】 モータにトルク指令を与えるモータ駆
動装置において、 トルクリップルデータを入力し記憶する記憶手段と、 請求項４〜９のいずれか１項記載のモータトルク補正装
置と、 該モータトルク補正装置の出力をトルク指令から減ずる
手段と、を有することを特徴とするモータ駆動装置。 - 【請求項１１】 請求項１０記載のモータ駆動装置にお
いて、 前記記憶手段が、固定値型トルクリップルデータTcg
（θn)用の記憶手段と、発生トルクに比例する比例トル
クリップルデータTrp ( θn)用の記憶手段とから成るこ
とを特徴とするモータ駆動装置。 - 【請求項１２】 請求項１０又は１１記載のモータ駆動
装置において、 前記モータ駆動装置へのトルクリップルデータの入力は
請求項２又は３記載のモータの記憶手段から入力するこ
とを特徴とするモータ駆動装置。 - 【請求項１３】 請求項１２記載のモータ駆動装置にお
いて、 前記モータ駆動装置へのトルクリップルデータの入力は
角度信号を伝送する手段を用いて行なわれることを特徴
とするモータ駆動装置。 - 【請求項１４】 請求項１２又は１３記載のモータ駆動
装置において、 前記モータ駆動装置へのトルクリップルデータの入力
は、前記モータと前記モータ駆動装置とを接続し最初に
電源を投入する際の初回のみ実行することを特徴とする
モータ駆動装置。 - 【請求項１５】 請求項６又は９記載のモータトルク補
正装置において、 サンプリング周期をTsとして、サンプリング時刻 i・Ts
におけるk(≧0)サンプリング過去のモータ角度θ(i-k)
を用いて、前記モータ角度の予測値θp を次式で求める
ことを特徴とするモータトルク補正装置。 θp=θ* (i+M) 、あるいはθp=θ* (i+M-1) ここで、θ* (i+m) はトルク指令、速度指令、位置指令
のいずれかを入力ｕと考え、該入力ｕ又は増分値Δｕか
らモータ角度θ又はその増分値Δθまでの離散時間伝達
関数モデルを用いて予測した、サンプリング時刻 i・Ts
よりも mサンプリング先の時刻 (i+m)・Tsにおけるモー
タ角度の予測値、 Δはサンプリング周期Ts間の増分値、 M は M-1≦dtm'/Ts ≦M となる整数、 dtm'はサンプリング時刻 i・Tsよりトルク補正信号が実
際のトルクに反映するまでの時間。 - 【請求項１６】 請求項６又は９記載のモータトルク補
正装置において、 前記モータ角度の予測値θp を次式で求めることを特徴
とするモータトルク補正装置。 θp=｛s1・θ* (i+M-1)+s2・θ* (i+M) ｝/ (s1+s2) ここで、s1、s2は補間係数。 θ* (i+m) はトルク指令、速度指令、位置指令のいずれ
かを入力ｕと考え、該入力ｕ又は増分値Δｕからモータ
角度θ又はその増分値Δθまでの離散時間伝達関数モデ
ルを用いて予測した、サンプリング時刻 i・Tsよりも m
サンプリング先の時刻 (i+m)・Tsにおけるモータ角度の
予測値、 Δはサンプリング周期Ts間の増分値、 M は M-1≦dtm'/Ts ≦M となる整数、 dtm'はサンプリング時刻 i・Tsよりトルク補正信号が実
際のトルクに反映するまでの時間。 - 【請求項１７】 請求項１６記載のモータトルク補正装
置において、 特にk=0 かつM=1 である時は、前記モータ角度の予測値
θp を次式で求めることを特徴とするモータトルク補正
装置。 θp=｛s1・θ(i)+s2・θ* (i+1) ｝/ (s1+s2) - 【請求項１８】 請求項１５〜１７のいずれか１項記載
のモータトルク補正装置において、 前記 mサンプリング先のモータ角度予測値θ* (i+m) を
次式で求めることを特徴とするモータトルク補正装置。 【数１】 あるいは、 【数２】 ここで、Amn,Bmn は、入力ｕからモータ角度θまでの離
散時間伝達関数モデルにより定まる係数。 - 【請求項１９】 請求項１５〜１７のいずれか１項記載
のモータトルク補正装置において、 前記 mサンプリング先のモータ角度予測値θ* (i+m) を
次式で求めることを特徴とするモータトルク補正装置。 【数３】 と、 【数４】 あるいは、 【数５】 ここで、Asn,Bsn は、入力の増分値Δu からモータ角度
の増分値Δθまでの離散時間伝達関数モデルにより定ま
る係数。 - 【請求項２０】 請求項１５〜１７のいずれか１項記載
のモータトルク補正装置において、 前記 mサンプリング先のモータ角度予測値θ* (i+m) を
次式で求めることを特徴とするモータトルク補正装置。 【数６】 と、 【数７】 あるいは、 【数８】 ここで、Asn,Bsn は、入力ｕからモータ角度の増分値Δ
θまでの離散時間伝達関数モデルにより定まる係数。 - 【請求項２１】 請求項４又は５記載のモータトルク補
正装置において、 前記トルクリップルデータが固定値型トルクリップルデ
ータTcg （θn)および発生トルクに比例する比例トルク
リップルデータTrp ( θn)であり、この２種類のトルク
リップルデータと、角度検出器からの角度信号と、から
トルク補正信号Tmを次式で求めることを特徴とするモー
タトルク補正装置。 Tm= G1・｛w1 Tcg (θk)+ w2 Tcg( θk+1)｝/ (w1+w2)+
G2・｛w1 Trp (θk)+ w2 Trp( θk+1)｝・Tref /(w1+w
2) ここで、G1、G2はゲイン、 θk,θk+1 は前記トルクリップルデータのモータ角度θ
n の中で、 θk<θp<θk+1 となるモータ角度、 w1,w2 は補間係数、 Trefはトルク指令。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10102816A JPH11299277A (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | モータトルク補正装置と該装置を備えたモータ駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10102816A JPH11299277A (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | モータトルク補正装置と該装置を備えたモータ駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11299277A true JPH11299277A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14337566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10102816A Pending JPH11299277A (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | モータトルク補正装置と該装置を備えたモータ駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11299277A (ja) |
Cited By (12)
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- 1998-04-14 JP JP10102816A patent/JPH11299277A/ja active Pending
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