JP2007094952A - 駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フィードフォワード制御とフィードバック制御とを組み合わせた２自由度系の制御において、フィードフォワード制御による追従性・即応性を向上させる。
【解決手段】 フィードフォワード制御による操作量である電流フィードフォワード指令値とフィードバック制御による操作量であるフィードバック補償量とが、操作量合成部８９にて合成される。更に、電流フィードフォワード指令値を補正するための電流フィードフォワード補正値が電流フィードフォワード補正値生成部９０で生成され、操作量合成部８９で合成される。電流フィードフォワード補正値は、目標値と実際の動作量との誤差のうち制御対象のメカ的なパラメータの誤差に起因して生じる分をなくすためのパラメータ補正量ｙ２と、目標値と実際の動作量との誤差のうち制御対象に作用する摩擦に起因して生じる分をなくすための摩擦補正量ｙ１とを、第２加算器１１０で加えたものである。
【選択図】 図６

Description

本発明は、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを組み合わせた２自由度系の制御により制御対象を駆動する駆動制御装置に関する。

従来より、制御対象をある目標軌道に従って駆動させる方法として、フィードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせることにより、追従性・即応性を高める方法が知られている。しかしこの方法は、制御対象の伝達関数の逆モデルを目標軌道生成モデルで実現する必要があるため、複雑な制御対象では設計が困難であったり、離散化のサンプル時間の設定によっては不安定零点が生じてしまったり、非線形目標軌道の生成に対応できない、といった問題がある。

そこで、操作量指令自体を設計して単純にフィードフォワード指令とし、このフィードフォワード指令を制御対象の実際の動作量（制御量）を元にフィードバック補正するという２自由度系の制御方法がよく用いられる（例えば、特許文献１参照。）。

つまり、フィードフォワード操作量だけで制御対象を駆動させた場合に生じる目標と実際の動作量とのずれをフィードバック制御による操作量であるフィードバック補償量により補償するのであり、このようにすることで、制御性能が向上するのである。
特開平３−２３３６０９号公報

しかしながら、上記のような２自由度系の制御では、制御対象に与えたフィードフォワード指令による操作量で目標とする軌道に近い制御量が得られればよいのであるが、制御対象の持つ非線形要素（特に摩擦にかかわる非線形特性）や、設計時に想定した制御対象モデルと実際の制御対象との機械的特性の違いなどの各種不定要素により、フィードバック補償量が大きくなってしまうおそれがある。このようにフィードバック補償量が大きくなると、結果として、フィードフォワード制御の利点である追従性・即応性が損なわれてしまう。

２自由度系の制御において、フィードバック補償量が大きくなることによる制御性能の悪化について、図１８〜図２１に基づいて説明する。図１８は、制御対象をある目標到達位置へ到達させるための目標軌道を表しており、図１８（ａ）に示すような加速度軌跡を元に、制御対象へ与えるフィードバック操作量を生成する。一方、加速度軌跡を元に、図１８（ｂ）に示す目標速度軌道および図１８（ｃ）に示す目標位置軌道を生成する。そして、これら各目標軌道と制御対象の実際の動作量との比較結果に基づき、フィードフォワード操作量を補償するためのフィードバック補償量を得る。

このようにして得られたフィードフォワード操作量とフィードバック補償量を加算することで、制御対象へ入力される操作量が得られる。図１９（ａ）は、その制御対象へ入力される操作量を示す波形であり、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）の操作量の元になるフィードフォワード操作量及びフィードバック補償量の各々の波形である。つまり、図１９（ｂ）に示したフィードフォワード操作量の波形とフィードバック補償量の波形を加えたものが図１９（ａ）の波形となる。

このような２自由度系の制御は、フィードフォワード制御によって即応性を高めつつフィードバック制御の組み合わせによって制御性能の悪化が防止されるという点で有効であるが、上述した各種不定要素の影響が大きくなると、フィードバック補償量が大きくなる。そうなると、図２０の速度応答波形に示すように、制御対象が定速状態になるまでの時間（図２０（ａ），（ｂ）参照）や停止するまでの時間（図２０（ａ），（ｃ）参照）が、目標速度軌道よりもずれて遅くなってしまう。これは即ち、図２１の位置応答波形に示すように、制御対象が目標到達位置へ到達するまでの時間が目標位置軌道よりもずれて遅くなってしまうことを意味する。この問題は、フィードバック補償量が大きくなるほど顕著となる。

フィードフォワード操作量はそもそも、設計時に想定した制御対象モデルに基づいて得られるものである。そのため、設計時の制御対象モデルと実際の制御対象の動特性が同じならば理論的にはフィードバック補償量はゼロとなるものの、実際は制御対象の動特性は上記各種不定要素によって変化するため、ある程度のフィードバック補償量が生成されることとなる。そして、設計時に想定した制御対象の動特性と実際の動特性との差が大きくなるほど、フィードバック補償量が大きくなり、フィードフォワード制御の利点が損なわれてしまうのである。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを組み合わせた２自由度系の制御にて制御対象を駆動する駆動制御装置において、制御対象の実際の動特性にかかわらず、フィードバック制御による操作量の増加を抑制してフィードフォワード制御による追従性・即応性を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、制御対象を目標軌道に沿って駆動させるためにその目標軌道に応じた操作量であるフィードフォワード操作量を生成するフィードフォワード操作量生成手段と、目標軌道に基づく目標値と制御対象の実際の動作量とを比較し、両者の誤差が小さくなるようにその誤差に応じた操作量であるフィードバック操作量を生成するフィードバック操作量生成手段と、を備え、フィードフォワード操作量にフィードバック操作量を加えたものを入力操作量として制御対象へ入力することにより該制御対象を駆動するよう構成された駆動制御装置である。

そして特に、目標値と実際の動作量との誤差のうち制御対象に作用する摩擦に起因して生じる摩擦誤差が生じないように、フィードフォワード操作量を補正するための、摩擦補正量を生成する摩擦補正量生成手段と、フィードフォワード操作量に摩擦補正量を加算することにより該フィードフォワード操作量を補正するフィードフォワード操作量補正手段とを備えている。

制御対象に作用する摩擦としては、制御対象の駆動速度に依存する粘性摩擦や、駆動速度に依存しない動摩擦（クーロン摩擦）などがある。こういった摩擦がなければ上記摩擦誤差は生じないのだが、実際には摩擦が存在し、しかもその大きさは個々の制御対象毎に異なるため、上記摩擦誤差が生じるのである。そして、摩擦誤差が大きいほど、それを補償すべくフィードバック操作量も大きくなってしまう。

そこで本発明（請求項１）では、摩擦誤差が生じないようにフィードフォワード操作量を補正するための摩擦補正量を生成し、その摩擦補正量で、フィードフォワード操作量生成手段が生成したフィードフォワード操作量を補正する（摩擦補正量を加える）ようにしている。つまり、摩擦誤差が生じないように予めフィードフォワード操作量を補正し、その補正後のフィードフォワード操作量にフィードバック操作量を加えたものを入力操作量とするのである。

このようにすることで、フィードフォワード操作量として制御対象に実際に作用する摩擦が考慮されたものが生成されることになり、そのフィードフォワード操作量による制御対象の動作量と目標軌道とのずれが小さくなる。そのため、フィードバック制御による操作量（フィードバック操作量）の増加が抑制され、フィードフォワード制御による追従性・即応性が向上する。

請求項２記載の発明も、制御対象を目標軌道に沿って駆動させるためにその目標軌道に応じた操作量であるフィードフォワード操作量を生成するフィードフォワード操作量生成手段と、目標軌道に基づく目標値と制御対象の実際の動作量とを比較し、両者の誤差が小さくなるようにその誤差に応じた操作量であるフィードバック操作量を生成するフィードバック操作量生成手段とを備え、フィードフォワード操作量にフィードバック操作量を加えたものを入力操作量として制御対象へ入力することにより該制御対象を駆動するよう構成された駆動制御装置である。

そして特に、本発明（請求項２）では、目標値と実際の動作量との誤差のうち制御対象の機械的特性の変化に起因して生じる特性変化誤差が生じないように、フィードフォワード操作量を補正するための、特性変化補正量を生成する特性変化補正量生成手段と、フィードフォワード操作量に特性変化補正量を加算することにより該フィードフォワード操作量を補正するフィードフォワード操作量補正手段とを備えている。

制御対象の機械的特性（摩擦以外の各種特性）としては、例えば、制御対象の寸法、形状、硬度など、制御対象の動特性に影響を及ぼす各種の特性が挙げられる。こういった機械的特性は、通常、フィードフォワード操作量生成手段がフィードフォワード操作量を生成する際に想定した制御対象の機械的特性とは異なり、個々の制御対象の間でも異なる。

それ故に、特性変化誤差が生じ、その特性変化誤差を補償すべくフィードバック操作量生成手段がフィードバック操作量を生成するのだが、機械的特性の変化が大きいほど、特性変化誤差が大きくなり、フィードバック操作量も大きくなってしまう。

そこで、特性変化誤差が生じないようにフィードフォワード操作量を補正するための特性変化補正量を生成し、その特性変化補正量で、フィードフォワード操作量生成手段が生成したフィードフォワード操作量を補正する（特性変化補正量を加える）ようにしている。つまり、特性変化誤差が生じないように予めフィードフォワード操作量を補正し、その補正後のフィードフォワード操作量にフィードバック操作量を加えたものを入力操作量とするのである。

このようにすることで、フィードフォワード操作量として制御対象の機械的特性の変化が考慮されたものが生成されることになり、そのフィードフォワード操作量による制御対象の動作量と目標軌道とのずれが小さくなる。そのため、フィードバック制御による操作量（フィードバック操作量）の増加が抑制され、フィードフォワード制御による追従性・即応性が向上する。

請求項３記載の発明も、制御対象を目標軌道に沿って駆動させるためにその目標軌道に応じた操作量であるフィードフォワード操作量を生成するフィードフォワード操作量生成手段と、目標軌道に基づく目標値と制御対象の実際の動作量とを比較し、両者の誤差が小さくなるようにその誤差に応じた操作量であるフィードバック操作量を生成するフィードバック操作量生成手段とを備え、フィードフォワード操作量にフィードバック操作量を加えたものを入力操作量として制御対象へ入力することにより該制御対象を駆動するよう構成された駆動制御装置である。

そして特に、本発明（請求項３）では、目標値と実際の動作量との誤差のうち制御対象に作用する摩擦に起因して生じる摩擦誤差が生じないように、フィードフォワード操作量を補正するための、摩擦補正量を生成する摩擦補正量生成手段と、目標値と実際の動作量との誤差のうち制御対象の機械的特性の変化に起因して生じる特性変化誤差が生じないように、フィードフォワード操作量を補正するための、特性変化補正量を生成する特性変化補正量生成手段と、フィードフォワード操作量に摩擦補正量及び特性変化補正量を加算することにより該フィードフォワード操作量を補正するフィードフォワード操作量補正手段とを備えている。

つまり、上記請求項１に記載の駆動制御装置が備える摩擦補正量生成手段と、上記請求項２に記載の駆動制御装置が備える特性変化補正量生成手段とを共に備えており、これら各補正量生成手段にて生成された摩擦補正量及び特性変化補正量の双方にて、フィードフォワード操作量生成手段が生成したフィードフォワード操作量を補正するのである。

従って、本請求項３記載の駆動制御装置によれば、摩擦誤差及び特性変化誤差が共に生じないようにフィードフォワード操作量が補正されるため、上記各請求項１，２の効果が共に得られ、フィードフォワード制御による追従性・即応性がより向上する。

ところで、制御対象に作用する摩擦としては、例えば、既述の粘性摩擦や動摩擦（クーロン摩擦）が考えられる。そこで、摩擦補正量生成手段は、例えば請求項４に記載のように、これら各摩擦に対応した摩擦補正量を生成するようにするとよい。

即ち、請求項４記載の発明は、請求項１又は３記載の駆動制御装置であって、摩擦補正量生成手段は、粘性摩擦補正量算出手段と摩擦補正量算出手段とを備えている。粘性摩擦補正量算出手段は、摩擦誤差のうち制御対象の駆動速度に依存する粘性摩擦に起因して生じる粘性摩擦誤差が生じないようにするための粘性摩擦補正量を算出する。また、摩擦補正量算出手段は、摩擦誤差のうち駆動速度に依存しない動摩擦に起因して生じる動摩擦誤差が生じないようにするために予め算出された動摩擦補正量に、上記粘性摩擦補正量を加算することによって、摩擦補正量を算出する。

このように構成された駆動制御装置によれば、制御対象に作用する粘性摩擦及び動摩擦が共に考慮された摩擦補正量が生成され、その摩擦補正量によってフィードフォワード操作量が補正される。そのため、摩擦誤差が生じないようにフィードフォワード操作量を補正することにより得られる、フィードフォワード制御の追従性・即応性の向上という効果（請求項１と同様の効果）が、確実に得られる。

また、制御対象の機械的特性の誤差による影響は、制御対象に入力されるフィードフォワード操作量の大きさに依存する。そこで、特性変化補正量生成手段は、例えば請求項５に記載のように、フィードフォワード操作量の大きさに応じた特性変化補正量を生成するようにするとよい。

即ち、請求項５記載の発明は、請求項２又は３記載の駆動制御装置であって、特性変化補正量生成手段は、フィードフォワード操作量生成手段が生成したフィードフォワード操作量に特性変化補正係数を乗じることによって、特性変化補正量を算出する。特性変化補正係数は、機械的特性の変化量に応じて予め算出されたものである。

このように構成された駆動制御装置によれば、フィードフォワード操作量の大きさに応じた特性変化補正量が生成され、その特性変化補正量によってフィードフォワード操作量が補正される。そのため、特性変化誤差が生じないようにフィードフォワード操作量を補正することにより得られる、フィードフォワード制御の追従性・即応性の向上という効果（請求項２と同様の効果）が、確実に得られる。

また、請求項３記載の駆動制御装置においても、請求項６に記載のように、摩擦補正量生成手段を請求項４に記載の駆動制御装置における摩擦補正量生成手段と同様に構成すると共に、特性変化補正量生成手段を請求項５に記載の駆動制御装置における特性変化補正量生成手段と同様に構成することができる。

このように構成された請求項６記載の駆動制御装置によれば、請求項４の効果と請求項５の効果を共に得ることができ、フィードフォワード制御の追従性・即応性が確実に向上する。

ところで、請求項４又は６記載の駆動制御装置において粘性摩擦補正量を算出する粘性摩擦補正量算出手段は、具体的には、例えば請求項７に記載のように、予め得られた、制御対象の速度と粘性摩擦補正量との関係を表す関数である粘性摩擦関数に基づいて、制御対象の目標速度に対応した前記粘性摩擦補正量を算出するよう構成することができる。

粘性摩擦が制御対象の駆動速度に依存することは既述の通りであるため、速度が大きくなればなるほど、粘性摩擦誤差も大きくなる。
そこで、速度と粘性摩擦補正量との関係を表す粘性摩擦関数を予め得ておき、この関数に基づいて、制御対象の目標速度に対応した粘性摩擦補正量を算出するようにすれば、その目標速度に応じたより適切な粘性摩擦補正量にてフィードフォワード操作量を補正することができる。そのため、摩擦誤差が生じないようにフィードフォワード操作量を補正することにより得られる、フィードフォワード制御の追従性・即応性の向上という効果（請求項１と同様の効果）が、より確実に得られる。

この場合、上記粘性摩擦関数に基づき、ある一定の目標速度（例えば定速駆動中の目標速度）に対応した粘性摩擦補正量を用いてフィードフォワード操作量を補正するようにしてもよいが、そのようにすると、制御対象が加速又は減速しているときも常に同じ値の粘性摩擦補正量が用いられることになり、加速・減速中に十分な制御性能が得られなくなるおそれがある。

そこで、粘性摩擦補正量算出手段は、例えば請求項８に記載のように、粘性摩擦関数に基づいて、目標軌道としての目標速度軌道に対応した粘性摩擦補正量を算出するようにするとよい。

つまり、制御対象の目標速度の変化に応じて、その時々の目標速度に応じた粘性摩擦補正量を上記粘性摩擦関数から得ることにより、目標速度の変化（目標速度軌道）に応じたより適切な粘性摩擦補正量を得るのである。このようにすることで、制御対象が駆動される駆動期間の全体に渡って、フィードフォワード制御の良好な追従性・即応性が十分に維持される。

そして、上記粘性摩擦関数は、制御対象の目標速度と粘性摩擦補正量との関係を適切に表すものであればどのようなものでも良いが、例えば請求項９に記載のように、一次関数で表すことができる。このようにすることで、目標速度に応じた適切な粘性摩擦補正量をより簡易的に算出することが可能となり、粘性摩擦補正量算出手段の構成、延いては当該駆動制御装置の構成を簡素化することができる。

次に、請求項１０記載の発明は、請求項７〜９いずれかに記載の駆動制御装置であって、粘性摩擦関数及び動摩擦補正量を導出する摩擦関連導出手段と、フィードフォワード操作量補正手段の動作を停止させることによって、当該駆動制御装置を、摩擦関連導出手段による上記導出を実行する実行モードに設定する実行モード設定手段とを備えたものである。

そして、本発明（請求項１０）の摩擦関連導出手段は、実行モード設定手段にて実行モードに設定されているときに導出を実行するよう構成されていると共に、少なくとも粘性摩擦関数の次数より多い種類の目標速度に応じたフィードフォワード操作量をフィードフォワード操作量生成手段に生成させることにより、制御対象を上記各目標速度で定速駆動させる定速駆動手段と、この定速駆動手段にて制御対象を定速駆動させたときにフィードバック操作量生成手段にて生成される、上記各目標速度ごとのフィードバック操作量に基づいて、定速駆動時の速度とフィードバック操作量との関係を表す関数である速度・フィードバック操作量関数を導出する速度・フィードバック操作量関数導出手段とを備え、得られた速度・フィードバック操作量関数のうち、速度が０のときの値を動摩擦補正量として設定し、速度に係る項を含む部分を粘性摩擦関数として設定する。

即ち、摩擦関連導出手段は、当該駆動制御装置が実行モードに設定されてフィードフォワード操作量補正手段の動作が停止され、フィードフォワード操作量生成手段からのフィードフォワード操作量が補正されないようにされているときに、粘性摩擦関数及び動摩擦補正量を導出する。

そして具体的には、制御対象の駆動速度（定速時の速度）を複数種類（粘性摩擦関数の次数より大）に設定して、各定速速度にて制御対象を定速駆動させ、その定速駆動中のフィードバック操作量を取得する。そして、各定速速度でのフィードバック操作量に基づいて、目標速度（定速速度）とフィードバック操作量との関係を表す関数を導出するのである。

このようにして速度・フィードバック操作量関数が得られたら、その関数の速度がゼロのときのフィードバック操作量を、動摩擦補正量として設定する。また、その定数以外の部分（速度を含む項からなる部分）を、粘性摩擦関数として設定する。

このように、フィードフォワード操作量補正手段の動作を停止させた状態で、速度・フィードバック操作量関数を導出し、延いては動摩擦補正量及び粘性摩擦関数を得るようにしているため、その時々の制御対象の状態に応じたより適切な動摩擦補正量及び粘性摩擦関数を得ることができる。そして、このようにして得られた動摩擦補正量及び粘性摩擦関数を用いてフィードフォワード操作量を補正することで、フィードフォワード制御の制御性能がより向上する。

ここで、速度・フィードバック操作量関数を例えば請求項１１に記載のように一次関数とすれば、速度・フィードバック操作量関数の導出を容易に行うことができるようになり、延いては、動摩擦補正量及び粘性摩擦関数を容易に得ることができる。そのため、請求項９と同様の効果を得ることが可能となる。

なおこの場合、上記一次関数における切片が動摩擦補正量となり、上記一次関数における傾き（変化率）と速度との積が、粘性摩擦補正量を表す粘性摩擦関数となる。
次に、請求項１２記載の発明は、請求項５又は６記載の駆動制御装置であって、特性変化補正係数を算出する補正係数算出手段と、フィードフォワード操作量補正手段の動作を停止させることによって、当該駆動制御装置を、補正係数算出手段による上記算出を実行する実行モードに設定する実行モード設定手段とを備えたものである。

そして、本発明（請求項１２）の補正係数算出手段は、実行モード設定手段にて実行モードに設定されているときに特性変化補正係数の算出を実行するよう構成されていると共に、ピーク値を含むようなフィードフォワード操作量をフィードフォワード操作量生成手段に生成さることにより制御対象を変速駆動させる変速駆動手段と、変速駆動手段にて制御対象を駆動させたときにフィードバック操作量生成手段にて生成されるフィードバック操作量のピーク値を取得するフィードバック操作量ピーク取得手段と、フィードフォワード操作量のピーク値に対する、フィードバック操作量ピーク取得手段にて取得されたピーク値の比率を演算するピーク比率演算手段とを備え、このピーク比率演算手段にて演算された比率を特性変化補正係数として設定する。

即ち、補正係数算出手段は、当該駆動制御装置が実行モードに設定されてフィードフォワード操作量補正手段の動作が停止され、フィードフォワード操作量生成手段からのフィードフォワード操作量が補正されないようにされているときに、特性変化補正係数を算出する。

ピーク値を含むようなフィードフォワード操作量としては、例えばフィードフォワード操作量が制御対象の加速度に応じたものである場合、制御対象を加速又は減速させるための加速度軌跡に応じたフィードフォワード操作量を生成すればよい。この場合、加速時の加速度軌跡は上に凸の波形となってフィードフォワード操作量もその波形に応じた波形となり、減速時の加速度軌跡は下に凸の波形となってフィードフォワード操作量もその波形に応じた波形となる。

このようにピーク値を含むようなフィードフォワード操作量にて制御対象を駆動すると、通常、その駆動中にフィードバック操作量生成手段にて生成されるフィードバック操作量もピーク値を含むようになる（図１９（ｂ）参照）。そして、フィードフォワード操作量のピーク値に対するフィードバック操作量のピーク値の比率は、制御対象の機械的特性の変化量（設計時に想定した制御対象の機械的特性からの変化量）に応じたものである。そこで、この比率を特性変化補正係数として設定すれば、実際の駆動時、フィードフォワード操作量生成手段にて生成されたフィードフォワード操作量にこの特性変化補正係数を乗じることで、特性変化補正量が得られる。

このように、フィードフォワード操作量補正手段の動作を停止させた状態で、特性変化補正係数を算出するようにしているため、その時々の制御対象の状態に応じたより適切な特性変化補正係数を得ることができる。そして、このようにして得られた特性変化補正係数を用いて算出される特性変化補正量によってフィードフォワード操作量を補正することで、フィードフォワード制御の制御性能がより向上する。

ここで、特性変化補正係数を算出する際の前記変速駆動手段による変速駆動は、具体的には、例えば請求項１３に記載のように減速駆動させるのがよい。即ち、請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の駆動制御装置であって、変速駆動手段は、制御対象を一定速度で駆動している状態から停止するまで減速駆動させるためのフィードフォワード操作量をフィードフォワード操作量生成手段に生成させる。

加速駆動させて特性変化補正量を算出することもできないことはないが、例えば停止中の制御対象を動かし始める際の起動時（加速開始時）は、制御対象に作用する摩擦が静止摩擦から動摩擦へ移行する際の非線形性や、制御対象の駆動状態の不安定性などに起因して、フィードバック操作量も不規則となる。場合によっては、フィードバック操作量にピーク値が生じないまま加速が終了して定速駆動に入る（或いは減速する）こともあり得る。

そこで、請求項１３に記載のように、定速駆動状態から停止するまでの減速駆動期間中に特性変化補正係数を算出するようにすれば、フィードフォワード操作量及びフィードバック操作量の双方にピーク値が生じ、両者の比率から適切な特性変化補正係数を算出することができる。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明が適用された多機能装置（ＭＦＤ：Multi FunctionDevice ）１の斜視図であり、図２は、その側断面図である。

本実施形態の多機能装置１は、プリンタ機能、コピー機能、スキャナ機能、及び、ファクシミリ機能を備えるものであり、合成樹脂製のハウジング２の底部に、その前側の開口部２ａから差込み可能な給紙カセット３を備える。

給紙カセット３は、例えばＡ４サイズやリーガルサイズ等にカットされた用紙Ｐを、複数枚収納可能な構成にされており、各用紙Ｐの短辺は、用紙搬送方向（副走査方向及びＸ軸方向に一致）と直交する方向（主走査方向及びＹ軸方向に一致）に平行配置される。

給紙カセット３の前端には、リーガルサイズ等の長い用紙Ｐの後端部を支持するための補助支持部材３ａがＸ軸方向に移動可能に装着されている。図２には、補助支持部材３ａがハウジング２から外部に突出された例を示すが、Ａ４サイズ等の給紙カセット３内に収納可能な用紙Ｐを用いる場合には、収納部３ｂに補助支持部材３ａを、給紙の妨げとならないように収納することができる。

また、給紙カセット３の後側には、用紙分離用の土手部５が配置されている。多機能装置１は、金属板製の箱型メインフレーム７の底板に、給紙部９を構成する給紙アーム９ａの基端部が上下方向に回動可能に装着された構成にされており、この給紙アーム９ａの下端に設けられた給紙ローラ９ｂと、土手部５とにより、給紙カセット３に積層（堆積）された用紙Ｐを一枚ずつ分離して搬送する。分離された用紙Ｐは、Ｕ字状の搬送路を構成するＵターンパス１１を介して給紙カセット３より上側（高い位置）に設けられた画像形成部１３に搬送される。

画像形成部１３は、インクジェット式の記録ヘッド１５が搭載された主走査方向に往復動可能なキャリッジ１７等からなり、キャリッジ１７は、後述するＣＰＵ５１により制御されて、主走査方向に記録ヘッド１５を走査する。記録ヘッド１５は、走査時に、インクを吐出して、自身下で停止配置されている用紙Ｐに、画像を形成する。この際、用紙Ｐは、搬送路を構成するプラテン１９にて下方から支持される。即ち、記録ヘッド１５は、プラテン１９の真上に位置し、記録ヘッド１５による用紙Ｐへの画像形成は、プラテン１９上で行われる。

画像形成部１３により画像形成された用紙Ｐが排出される排紙部２１は、給紙カセット３の上側に形成されており、排紙部２１に連通する排紙口２１ａは、ハウジング２の前面の開口部２ａと共通に開口されている。

また、ハウジング２の上部には、原稿読取の際に使用される画像読取装置２３が配置されている。この画像読取装置２３は、その底壁２３ａが上カバー体２５の上方からほぼ隙間なく重畳されるように配置され、図示しない枢軸部を介して、ハウジング２の一側端に対し上下開閉回動可能にされている。また、画像読取装置２３の上面を覆う原稿カバー体２７の後端は、画像読取装置２３の後端に対して枢軸２３ｂを中心に上下回動可能に装着されている。

その他、この画像読取装置２３の前方には、各種操作ボタンや液晶表示部等を備えた操作パネル部２９が設けられている。画像読取装置２３の上面には、原稿カバー体２７を上側に開けて原稿を載置することができる載置用ガラス板３１が設けられ、その下側に原稿読取用のイメージスキャナ装置（ＣＩＳ：Contact Image Sensor) ３３が、主走査方向（Ｙ軸方向）に延びるガイドシャフト３５に沿って往復移動可能に設けられている。

また、画像読取装置２３により被覆されるハウジング２の前部には、上方に向かって開放された図示しないインク貯蔵部が設けられている。このインク貯蔵部には、フルカラー記録のための４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）のインクを各々収容したインクカートリッジが、上方から着脱可能に装着される。尚、本実施形態の多機能装置１において、インクカートリッジに収容されたインクは、各インクカートリッジと記録ヘッド１５とを結ぶ複数本のインク供給管３７を介して記録ヘッド１５に供給される。

続いて、多機能装置１が備える用紙搬送システムについて説明する。図３は、多機能装置１の用紙搬送システムを構成する搬送部４０及び搬送制御部５０の概略構成を示した説明図であり、図１，２で説明した多機能装置１における各部を、用紙搬送の観点から模式的に示したものである。そのため、図１，２で説明した構成要素と同じものについては、同符号を付す。

図３に示すように、当該多機能装置１の搬送部４０は、給紙カセット３と、この給紙カセット３に収容された用紙Ｐを一枚ずつ分離して送出する給紙部９と、給紙部９の給紙ローラ９ｂにて送出されてきた用紙Ｐを、記録ヘッド１５下に搬送するための搬送ローラ４１と、この搬送ローラ４１に圧接された状態で対向配置されたピンチローラ４２と、画像形成処理時の用紙搬送を補助しつつ、画像形成後の用紙Ｐを排紙部２１に排出する排紙ローラ４３と、この排紙ローラ４３に圧接された状態で対向配置されたピンチローラ（拍車ローラ）４４と、用紙Ｐの搬送路を構成する土手部５及びＵターンパス１１及びプラテン１９と、搬送ローラ４１及び排紙ローラ４３の駆動源であるＬＦ（Line Feed ）モータ１０と、モータ１０により発生した力を伝達するためのベルトＢＬ１，ＢＬ２と、ＡＳＩＣ５２から入力される各種指令（制御信号）に基づいてモータ１０を駆動する駆動回路５３とを備える。

土手部５及びＵターンパス１１から構成される搬送路の上流部は、給紙ローラ９ｂにより送出される用紙Ｐの移動を規制して、用紙Ｐを、搬送ローラ４１とピンチローラ４２との接点に誘導するためのものであり、Ｕターンパス１１における用紙Ｐの搬送方向下流側には、その下方に、用紙Ｐの下方向への移動を規制して、用紙Ｐを搬送ローラ４１とピンチローラ４２との接点に誘導するための補助部１１ａが設けられている。

よって、給紙カセット３から送出されてくる用紙Ｐは、土手部５及びＵターンパス１１並びに補助部１１ａにより、搬送ローラ４１及びピンチローラ４２の接点に誘導される。この状態で、搬送ローラ４１が搬送方向に正回転（図３では反時計回りの回転）すると、用紙Ｐは、搬送ローラ４１及びピンチローラ４２の間に引き込まれ、搬送ローラ４１及びピンチローラ４２に挟持される。その後、用紙Ｐは、搬送ローラ４１の回転と共に、搬送ローラ４１の回転量に相当する距離、搬送方向である排紙ローラ４３側に搬送される。

一方、プラテン１９は、搬送ローラ４１と排紙ローラ４３とを結ぶ搬送路の下流部を構成するものであり、搬送ローラ４１と排紙ローラ４３と間に、それらを結ぶ線に沿って設けられている。このプラテン１９は、搬送ローラ４１から送りだされる用紙Ｐを、記録ヘッド１５によって画像が形成される領域に誘導すると共に、記録ヘッド１５により画像が形成された用紙Ｐを、排紙ローラ４３とピンチローラ４４との接点に誘導する。

また、モータ１０は、ＤＣモータにて構成されており、駆動回路５３によって駆動され、その回転力を、モータ１０と搬送ローラ４１との間に架け渡されたベルトＢＬ１を介して、搬送ローラ４１に伝達する。これにより、搬送ローラ４１は回転する。更に、搬送ローラ４１に伝達された回転力は、搬送ローラ４１と排紙ローラ４３との間に架け渡されたベルトＢＬ２を介して排紙ローラ４３に伝達され、これにより排紙ローラ４３は、搬送ローラ４１と共に同方向に回転する。その他、モータ１０から発生する回転力は、図示しない伝達機構を介して給紙ローラ９ｂに伝達され、これにより給紙ローラ９ｂは回転する。

但し、給紙ローラ９ｂは、給紙処理時のみ用紙Ｐの搬送方向に回転して用紙Ｐを搬送ローラ４１側に送出し、画像形成処理時には、モータ１０からの回転力を受けずに空転する。即ち、給紙ローラ９ｂとモータ１０とを結ぶ伝達機構は、給紙時のみ給紙ローラ９ｂに回転力を伝達し、画像形成処理時には、内蔵するギアを切り離して、給紙ローラ９ｂに回転力を伝達しない構成にされている。

また、給紙ローラ９ｂが搬送方向に回転する時、搬送ローラ４１及び排紙ローラ４３は、搬送方向とは逆方向に回転する。即ち、給紙ローラ９ｂとモータ１０とを結ぶ伝達機構は、モータ１０が正回転したとき回転力を給紙ローラ９ｂに伝達せず、モータ１０が逆回転したとき、その回転力を、内蔵するギアにより正方向の回転力に変換して、給紙ローラ９ｂに伝達する構成にされている。

尚、ここでいう給紙処理とは、給紙ローラ９ｂを、給紙カセット３上に積層載置された用紙Ｐのうち最上位の用紙Ｐに圧接させた状態で、給紙ローラ９ｂを回転させ、用紙Ｐの先端を、搬送ローラ４１とピンチローラ４２との接点であるレジスト位置まで搬送する処理を示す。

上記搬送部４０には、搬送ローラ４１が所定量回転する度にパルス信号を出力するロータリエンコーダ４９が設けられており、ロータリエンコーダ４９の出力信号は、搬送制御部５０のＡＳＩＣ５２に入力される。本実施例では、搬送ローラ４１及び排紙ローラ４３が、モータ１０により回転され、さらにモータ１０の回転は、給紙ローラ９ｂにも伝達される。このため、当該多機能装置１においては、エンコーダ４９からのパルス信号を検出・カウントすることにより、モータ１０、搬送ローラ４１、排紙ローラ４３、及び給紙ローラ９ｂの回転量、各ローラ４１，４３，９ｂにより搬送される用紙Ｐの移動距離（搬送距離）を検出することができる。

画像形成処理時の用紙搬送は、用紙Ｐが副走査方向（用紙搬送方向）に所定量ずつ順次紙送りされることにより実現される。具体的には、往復移動可能な記録ヘッド１５によって主走査方向に一パス分の記録がなされると、次パスを記録するために用紙Ｐが副走査方向に所定量紙送りされて停止し、そのパスにおいて記録ヘッド１５による主走査方向の記録がなされる。それが終了すると、更に次パスを記録するために再び用紙Ｐが副走査方向に所定量紙送りされて停止し、記録ヘッド１５による主走査方向への記録がなされる。つまり、副走査方向への所定量の紙送りが、用紙Ｐへの記録が完了するまで順次繰り返されるのである。

ところで、搬送部４０の駆動回路５３に接続された搬送制御部５０は、駆動回路５３にモータ１０に対する指令（例えばＰＷＭ信号）を入力して、搬送部４０を構成するモータ１０の回転を制御し、間接的に、給紙ローラ９ｂ、搬送ローラ４１、排紙ローラ４３による用紙搬送の制御を実現する。この搬送制御部５０は、主に、当該多機能装置１を統括制御するＣＰＵ５１と、モータ１０の回転速度や回転方向等を制御するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit ）５２とからなる。

図４は、この搬送制御部５０の構成を示した説明図である。以下では、画像形成処理時に、用紙Ｐを搬送する際の制御、及び、その制御に用いられるパラメータ（特に、後述する電流フィードフォワード補正値を生成するためのパラメータ）の演算に絞って説明する。そのため、図４では、画像形成処理時のモータ制御、及び、上記パラメータの演算に必要な構成要素のみを示す。

搬送制御部５０は、モータ１０の回転速度や回転方向答を制御するためのＰＷＭ信号を生成して駆動回路５３へ出力する。駆動回路５３は、４つのスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ：電界効果型トランジスタなどからなる素子）と、各スイッチング素子に並列接続されたフライホイールダイオードとで構成された周知のＨブリッジ回路からなり、これらスイッチング素子を外部からの駆動信号（ＰＷＭ信号）を受けてＯＮ／ＯＦＦすることにより、モータ１０への通電を制御する回路である。

なお、ＣＰＵ５１は、各種演算を行う際に必要に応じてＲＡＭ５４に対する演算データの書き出し又は読み出しを行う。また、図示は省略したものの不揮発性のメモリであるＥＥＰＲＯＭを備え、各種演算によって得られた各種パラメータをこのＥＥＰＲＯＭに格納するよう構成されている。

一方、ＡＳＩＣ５２の内部には、ＣＰＵ５１の動作によって、モータ１０の駆動制御に必要な各種パラメータが格納される動作モード設定レジスタ群５５が備えられている。
この動作モード設定レジスタ群５５には、モータ１０を起動するための起動設定レジスタ７１、モータ１０を制御するための操作量ｕを制御部５７が演算する演算タイミングを設定するための演算タイミング設定レジスタ７３、制御部５７内のフィードバック（ＦＢ）制御部８８が後述するフィードバック補償量を生成する際に用いる各種制御パラメータを設定するためのフィードバック制御器パラメータ設定レジスタ７５、制御部５７内の目標軌道生成部８６が各種目標軌道を生成する際に用いる定速時速度Ｖｉを設定するための定速時速度設定レジスタ７６、目標軌道生成部８６が各種目標軌道を生成する際に用いる駆動時間Ｔｉを設定するための駆動時間設定レジスタ７８、目標軌道生成部８６が上記定速時速度Ｖｉ及び駆動時間Ｔｉに基づいて各種目標軌道を生成する際に用いる関数のパラメータを設定するための目標軌道生成部パラメータ設定レジスタ７７、
制御部５７にて演算される操作量ｕの上限値及び下限値を設定するための操作量範囲設定レジスタ７９、制御部５７内の電流フィードフォワード（ＦＦ）指令値生成部８７が電流フィードフォワード指令値を生成する際に用いる電流変換係数Ｒ２Ｃと、電流フィードフォワード（ＦＦ）補正値生成部９０が電流フィードフォワード補正値を生成する際に用いる電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃ、第１摩擦補償パラメータａ、及び第２摩擦補償パラメータｂを設定するためのフィードフォワード制御器パラメータ設定レジスタ８１、当該搬送制御部５０を上記の電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃ、第１摩擦補償パラメータａ、及び第２摩擦補償パラメータｂの算出が行われるフィードフォワード補正値算出モードに設定するためのフィードフォワード補正値算出モード設定レジスタ８２、制御部５７内のフィルタ部９１がフィルタリング（フィードバック補償量から高周波成分のカット）を行うために用いる各種パラメータを設定するためのＬＰＦパラメータ設定レジスタ８３、等が設けられている。これら各設定レジスタには、ＣＰＵ５１側から上記各設定値が書き込まれる。

なお、定速時速度Ｖｉは、用紙Ｐを１パスずつ搬送させる際の搬送動作における定速駆動時の速度を表す。本実施形態の搬送動作では、停止状態のモータ１０を徐々に加速させて、ある一定速度（上記の定速時速度Ｖｉ）まで上昇すると一定期間はその速度にて定速駆動させ、その後徐々に減速させて、所定の目標到達位置で停止させる。つまり、図１８に示した軌道に従って駆動させるのであり、これが用紙搬送の１パス毎に繰り返される。

また、駆動時間Ｔｉは、加速駆動時間、定速駆動時間、減速駆動時間の各駆動時間を表す。従って、駆動時間設定レジスタ７８には、これら各駆動時間が設定される。
次に、ＡＳＩＣ５２には、上述した動作モード設定レジスタ群５５に加えて、ロータリエンコーダ４９からのエンコーダ信号ｅｎｃＡ，ｅｎｃＢよりも十分に周期が短いクロック信号を生成してＡＳＩＣ５２内部の各部に供給するクロック生成部６０と、ロータリエンコーダ４９からのエンコーダ信号ｅｎｃＡ，ｅｎｃＢに基づき搬送ローラ４１の位置や移動速度（延いては用紙Ｐの位置や移動速度）を検出するためのエンコーダエッジ検出部６１、位置カウンタ６２、周期カウンタ６３、及び速度演算部６４と、これら各部による検出結果と動作モード設定レジスタ群５５に設定されたパラメータとに基づきモータ１０の操作量ｕ（ＰＷＭデューティ比）を演算するための制御部５７と、制御部５７にて演算された操作量ｕに基づいてモータ１０をデューティ駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、駆動回路５３に出力する駆動用信号生成部５９と、ＡＳＩＣ５２内で生成された各種信号を処理してＣＰＵ５１に出力する各種信号処理部６５とが備えられている。

ここで、ロータリエンコーダ４９は、既述の通り、モータ１０によって駆動される搬送ローラ４１の回転を検出するためのものであり、図５に示すように、用紙Ｐの搬送動作に応じて、互いに一定周期（本実施形態においては、１／４周期））ズレた２種類のパルス信号（ｅｎｃＡ，ｅｎｃＢ）を出力する。そして、Ａ，Ｂ各相のエンコーダ信号ｅｎｃＡ，ｅｎｃＢは、搬送ローラ４１の回転方向が用紙Ｐを搬送させるための方向である場合は、ｅｎｃＡがｅｎｃＢに対して位相が一定周期進み、それとは反対方向である場合は、ｅｎｃＡがｅｎｃＢに対して位相が一定周期遅れるようにされている。

そして、エンコーダエッジ検出部６１は、エンコーダ信号ｅｎｃＡ，ｅｎｃＢを取り込み、エンコーダＡ相信号ｅｎｃＡの各周期の開始／終了を表すエッジ（本実施形態ではｅｎｃＢがローレベルの時におけるｅｎｃＡのエッジ）及びモータ１０の回転方向を検出するものであり、エンコーダエッジ検出信号（ｅｎｃ＿ｔｒｇ）を、位置カウンタ６２及び周期カウンタ６３に出力する。

また、位置カウンタ６２は、エンコーダエッジ検出部６１が検出したモータ１０の回転方向（つまり用紙Ｐの搬送方向）に応じて、エッジ検出信号（ｅｎｃ＿ｔｒｇ）にてカウント値（ｅｎｃ＿ｃｏｕｎｔ）をカウントアップまたはカウントダウンすることにより、１パス毎の用紙Ｐの搬送量（位置）を検出するものであり、そのカウント値（ｅｎｃ＿ｃｏｕｎｔ）は制御部５７及び各種信号処理部６５に出力される。

また、周期カウンタ６３は、エンコーダエッジ検出部６１からエッジ検出信号（ｅｎｃ＿ｔｒｇ）が入力される度に初期化されて、エッジ検出信号入力後の経過時間を、クロック信号ＣＫをカウントすることにより計時するものであり、その計時結果を表すエッジ間隔時間（ｅｎｃ＿ｐｅｒｉｏｄ）は、速度演算部６４及び各種信号処理部６５に出力される。

そして、速度演算部６４では、エッジ検出信号（ｅｎｃ＿ｔｒｇ）に同期して、ロータリエンコーダ４９の物理解像度（ｒｅｓｏ）と、エンコーダＡ相信号ｅｎｃＡの前回の一周期内に周期カウンタ６３がカウント（計測）したエッジ間隔時間（ｅｎｃ＿ｐｅｒｉｏｄ）の保持値Ｃn-1 とに基づき、搬送ローラ４１の回転速度（検出速度：ｅｎｃ＿ｖｅｌｏｃｉｔｙ（＝ｒｅｓｏ／ｅｎｃ＿ｐｅｒｉｏｄ））が算出される。

制御部５７は、各種目標軌道を生成する目標軌道生成部８６と、フィードフォワード制御による操作量としての電流フィードフォワード指令値（本発明のフィードフォワード操作量に相当）を生成する電流フィードフォワード指令値生成部８７と、その電流フィードフォワード指令値を補正するための電流フィードフォワード補正値を生成する電流フィードフォワード補正値生成部９０と、フィードバック制御による操作量としてのフィードバック補償量（本発明のフィードバック操作量に相当）を生成するフィードバック制御部８８と、上記３つの操作量（電流フィードフォワード指令値、電流フィードフォワード補正値、フィードバック補償量）を合成（加算）して駆動用信号生成部５９へ入力する操作量ｕ（本発明の入力操作量に相当）を生成する操作量合成部８９と、フィードバック補償量に含まれる高周波成分をカットするためのフィルタ部９１と、を備える。

この制御部５７の動作について、図６を用いて詳述する。図６は、図５に示した搬送制御部５０のうち、電流フィードフォワード補正値の生成にかかわる部分の詳細構成（制御部５７の詳細構成を含む）を示している。

目標軌道生成部８６は、定速時速度設定レジスタ７６に設定された定速時速度Ｖｉと、駆動時間設定レジスタ７８に設定された駆動時間Ｔｉ（加速時間Ｔ１、定速時間Ｔ２、減速時間Ｔ３）とに基づいて、目標軌道を生成する。具体的には、図１８に示したように、加速度軌道を生成し、その加速度軌道を積分演算することにより目標速度軌道を生成し、更にその目標速度軌道を積分演算することにより目標位置軌道を生成する。

電流フィードフォワード指令値生成部８７は、内部に備える電流値変換器１０２にて、目標軌道生成部８６から出力された加速度軌道に電流変換係数Ｒ２Ｃを乗じて電流フィードフォワード指令値を生成する。即ち、目標軌道生成部８６からの加速度軌道は、モータ１０側へ与えるべき目標トルク指令に相当するものである。この目標トルク指令に電流変換係数Ｒ２Ｃを乗じて電流値に変換することで、フィードフォワード制御による操作量としての電流フィードフォワード指令値を生成し、操作量合成部８９へ出力するのである。

フィードバック制御部８８は、制御対象の実位置（ｅｎｃ＿ｃｏｕｎｔ）及び実速度（ｅｎｃ＿ｖｅｌｏｃｉｔｙ）を取り込み、これら実位置及び実速度と目標軌道生成部８６にて生成された目標位置軌道及び目標速度軌道と比較する。そして、その比較結果に従い、実位置と目標位置との誤差および実速度と目標速度との誤差が小さくなるような操作量を演算する。この操作量を電流フィードフォワード指令値を補償するためのフィードバック補償量として操作量合成部８９及びフィルタ部９１へ出力する。

操作量合成部８９は、内部に第３加算器１０３を備え、電流フィードフォワード指令値生成部８７からの電流フィードフォワード指令値と、フィードバック制御部８８からのフィードバック補償量と、電流フィードフォワード補正値生成部９０からの電流フィードフォワード補正値（詳細は後述）とを加算し、その加算結果を操作量ｕとして駆動用信号生成部５９へ出力する。

電流フィードフォワード補正値生成部９０は、電流フィードフォワード指令値を補正するための電流フィードフォワード補正値を生成する。
即ち、電流フィードフォワード指令値生成部８７からの電流フィードフォワード指令値は、あくまでも、当該搬送制御部５０の設計時に想定した制御対象（ノミナルモデル）が目標通りに動作するような指令値（フィードフォワード操作量）である。一方、実際の制御対象のモデル（メカ的なパラメータ）は、程度の差こそあれ、設計時に想定したノミナルモデルとは当然ながら異なっている。また、制御対象には摩擦も作用し、その摩擦の大きさや種類も、個々の制御対象によってことなる。つまり、制御対象のメカ的なパラメータの誤差や制御対象に作用する摩擦によって、制御対象の実際の動作量は目標軌道通りにはならない。

そこで、メカ的なパラメータの誤差や摩擦による、目標軌道とのズレを補償するために、フィードバック制御部８８によってフィードバック制御を行い、電流フィードフォワード指令値を補正するためのフィードバック補償量を生成して、電流フィードフォワード指令値の補償を行っているのである。

ところが、既述の通り、設計時に想定した制御対象と実際の制御対象とのメカ的なパラメータ誤差が大きくなればなるほど、その誤差を補償すべくフィードバック補償量も大きくなってしまい、フィードフォワード制御の利点である追従性・即応性が悪化する。

そこで本実施形態では、電流フィードフォワード補正値生成部９０にて、メカ的パラメータの誤差を補償するための操作量と摩擦を補償するための操作量とを生成し、これらを加えたものを電流フィードフォワード補正値として電流フィードフォワード指令値に加える（実際には操作量合成部８９へ入力する）ことによって、電流フィードフォワード指令値を補正するようにしている。このようにすることで、補正後の電流フィードフォワード指令値は制御対象の実際のメカ（機械的特性）や制御対象に作用する摩擦が考慮されたものとなるため、フィードバック補償量の増大が抑制される。

電流フィードフォワード補正値生成部９０では、主として、制御対象の摩擦に起因して生じる目標軌道（目標位置軌道・目標速度軌道）と実際の動作量（実位置・実速度）との誤差（本発明の摩擦誤差に相当）が生じないように電流フィードフォワード指令値を補正するための摩擦補正量ｙ１と、メカ的なパラメータの誤差に起因して生じる目標軌道と実際の動作量との誤差（本発明の特性変化誤差に相当）が生じないように電流フィードフォワード指令値を補正するためのパラメータ補正量ｙ２とが生成される。

このうち摩擦補正量ｙ１の生成にあたっては、図示の如く、内部に備える粘性摩擦補正量演算器１０５にて、電流フィードフォワード指令値ｖと第１摩擦補償パラメータａとが乗算されることにより、粘性摩擦補正量が得られる。この粘性摩擦補正量は、目標軌道と実際の動作量との誤差のうち、制御対象の駆動速度に依存する粘性摩擦に起因して生じる誤差である粘性摩擦誤差が生じないようにするためのものである。

粘性摩擦補正量演算器１０５にて演算された粘性摩擦補正量は、第１加算器１０６にて第２摩擦補償パラメータｂと加算される。この第２摩擦補償パラメータ（本発明の動摩擦補正量に相当）は、目標軌道と実際の動作量との誤差のうち、制御対象の駆動速度に依存しない動摩擦（クーロン摩擦）に起因して生じる誤差である動摩擦誤差が生じないようにするためのものである。これにより、粘性摩擦補正量（ａとｖの積）と第２摩擦補償パラメータｂとの和である摩擦補正量ｙ１が得られる。

一方、電流フィードフォワード指令値は、電流フィードフォワード補正値生成部９０内部のパラメータ補正量演算器１０８にて電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃ（本発明の特性変化補正係数に相当）と乗算される。これにより、パラメータ補正量ｙ２が得られる。そして、摩擦補正量ｙ１とパラメータ補正量ｙ２が第２加算器１１０で加算されることにより、出力補正値Ｈが得られる。

この出力補正値Ｈは、乗算器１１２にて、フィードフォワード補正有効パルス生成部１１４からのパルスと乗算される。本実施形態では、１パス分の用紙搬送開始後、再び停止するまでの間、即ち駆動時間設定レジスタ７８にて設定された駆動時間Ｔｉの総和に相当する時間が経過するまでの間は、有効を示すHighレベル（「１」）のパルスがフィードフォワード補正有効パルス生成部１１４から乗算器１１２へ出力され、停止後は、無効を示すLow レベル（「０」）のパルスが乗算器１１２へ出力される。

また、乗算器１１２には、フィードフォワード補正値算出モード設定レジスタ８２の設定値も入力されるが、通常の用紙搬送動作時はこの値は「１」（通常駆動モード）である。そのため、通常の用紙搬送動作中は、出力補正値Ｈがそのまま乗算器１１２から出力され、電流フィードフォワード補正値として操作量合成部８９へ入力されるのである。

そして、この電流フィードフォワード補正値（即ち出力補正量Ｈ）は、制御対象の摩擦に起因した制御誤差が生じないようにするための摩擦補正量ｙ１と、制御対象のメカ的なパラメータ誤差に起因した制御誤差が生じないようにするためのパラメータ補正量ｙ２とを加えたものである。そのため、電流フィードフォワード指令値生成部８７からの電流フィードフォワード指令値は、この電流フィードフォワード補正値が加えられることによって、実際の制御対象の状態（摩擦、メカ的なパラメータ）に適応した値に補正されることとなる。

このようにして制御部５７にて生成された操作量ｕにより、モータ１０を駆動させて（延いては搬送ローラ４１を駆動させて）用紙搬送を行ったときの、１パス分の操作量ｕの波形を、図７に示す。

図７（ａ）と従来の図１９（ａ）とを比較して明らかなように、加速時の操作量の変化量が小さくなって比較的安定している。また、停止時（時刻０．１５sec.以降）において、図１９（ａ）では操作量がすぐにゼロにならず徐々に減少していったが、本実施形態の図７（ａ）では、操作量が迅速にゼロ近傍になっている。

図７（ｂ）は、図７（ａ）の操作量ｕを、電流フィードフォワード指令値と、フィードバック補償量と、電流フィードフォワード補正値とに分解したものである。本図からわかるように、本実施形態では電流フィードフォワード補正値によって電流フィードフォワード指令値生成部８７からの電流フィードフォワード指令値を補正しているため、フィードバック制御部８８からのフィードバック補償量は、従来の図１９（ｂ）と比較して大幅に低減されている。

なお、加速開始時にフィードバック補償量が少々発生しているが、これは、起動時に静止摩擦から動摩擦へ以降する際の非線形性や、モータ１０がある程度の速度になるまでは回転があんていしないといった特性などを補償するためのものである。ある程度の速度まで上昇した後は、フィードバック補償量はゼロ近傍を推移している。

そして、このような操作量ｕにてモータ１０が駆動され、延いては搬送ローラ４１が駆動されたときの制御対象（搬送ローラ４１）の速度応答波形は、図８に示すようになる。本図と従来の図２０の速度応答波形とを比較してわかるように、定速駆動領域への移行時や停止時の応答性が明らかに向上しおり、また、目標軌道に従ってスムーズに推移していることがわかる。

この結果、図９の位置応答波形に示すように、目標位置軌道と実位置の推移とがほぼ一致している。即ち、従来の図２１の位置応答波形と比較して明らかなように、目標到達位置への到達時間が大幅に改善されている。

次に、ＣＰＵ５１により実行される主制御処理について説明する。当該多機能装置１では、ＣＰＵ５１にて、給紙処理、画像形成処理、排紙処理等の主制御が行われる。図１０は、ＣＰＵ５１が実行する主制御処理を表すフローチャートである。この主制御処理は、画像形成指示（例えば１ジョブ分の画像形成指令）が、多機能装置１に接続されたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）や操作パネル部２９等からＣＰＵ５１に入力されると、ＣＰＵ５１にて実行される。

主制御処理が開始されると、ＡＳＩＣ５２に対し、給紙動作に係るレジスタ設定等が、ＣＰＵ５１により実行される（Ｓ１１０）。これにより、ＡＳＩＣ５２では、給紙動作に係る処理が実行されて、搬送部４０では、用紙Ｐがレジスト位置に搬送される（給紙処理）。この給紙処理が終了すると、次に画像形成処理が実行される。

画像形成処理が開始されると、ＣＰＵ５１により初期搬送処理が実行されて、ＡＳＩＣ５２の制御に基づき、用紙Ｐの描画エリアの始点が所定の画像形成地点に搬送される（Ｓ１２０）。この処理が終了すると、ＣＰＵ５１により１パス分の画像形成処理が実行されて、キャリッジが主走査方向に動作し、その際に記録ヘッド１５からインクが噴射されて、用紙Ｐに１パス分の画像が形成される（Ｓ１３０）。

この処理が終了すると、用紙Ｐの終点までの画像形成が終了したか否かがＣＰＵ５１により判断され（Ｓ１４０）、終了してないと判断されると（Ｓ１４０でＮＯ）、ＣＰＵ５１により搬送処理が実行されて（Ｓ１５０）、次パスの領域が所定の画像形成領域に搬送される。その後、Ｓ１３０にて１パス分の画像形成処理が実行される。

一方、Ｓ１４０にて用紙Ｐの終点までの画像形成が終了したと判断されると（Ｓ１４０でＹＥＳ）、ＣＰＵ５１により排紙処理が実行されて、ＡＳＩＣ５２の制御に基づき、用紙Ｐが排紙部２１に排紙される（Ｓ１６０）。

図１１は、Ｓ１５０にて実行される搬送処理を表すフローチャートである。搬送処理では、初めに、ＡＳＩＣ５２に対する初期処理が実行される（Ｓ２１０）。この初期処理では、動作モード設定レジスタ群５５を構成する各レジスタの設定等がなされる。この処理が終了すると、ＣＰＵ５１の動作により、ＣＰＵ５１からＡＳＩＣ５２に対して停止割込み許可が発行される（Ｓ２２０）。これにより、ＡＳＩＣ５２は、停止割り込み信号を出力可能な状態になる。

尚、停止割込み許可を受けたＡＳＩＣ５２は、１パス分の搬送制御によって、図示しない目標停止位置設定レジスタに設定された目標停止位置に用紙Ｐが停止する毎に、その状態を各種信号処理部６５で検知して、停止割り込み信号をＣＰＵ５１に入力する。

Ｓ２２０での処理が終了すると、ＣＰＵ５１によりＡＳＩＣ５２に対して起動設定がなされる（Ｓ２３０）。即ち、Ｓ２３０では、ＣＰＵ５１による起動設定レジスタ７１の設定を契機として、ＡＳＩＣ５２側で操作量ｕの演算等が開始され、モータ１０の駆動、延いては搬送ローラ４１及び排紙ローラ４３の回転駆動による１パス分の用紙搬送が開始される。尚、起動設定後に開始されるモータ１０の制御（１パス分の搬送制御）は、基本的にＡＳＩＣ５２により行われ、ＣＰＵ５１は、Ｓ２４０にて停止割込み信号の待機を行う。

そして、ＡＳＩＣ５２から停止割込み信号が出力されると、ＣＰＵ５１により停止割込みフラグがクリアされて、以後停止割込み信号が入ってこないよう、停止割込みについての割込みマスク処理が実行される（Ｓ２５０）。尚、この割込み信号受付後には、上述したように１パス分の画像形成処理がＣＰＵ５１により実行される（Ｓ１３０）。

次に、電流フィードフォワード補正値生成部９０が電流フィードフォワード補正値を生成する際に用いられる第１摩擦補償パラメータａ、第２摩擦補償パラメータｂ、及び電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃの算出方法について説明する。

既述の通り、画像形成時の通常駆動時では、ＣＰＵ５１が動作モード設定レジスタ群５５内のフィードフォワード補正値算出モード設定レジスタ８２に「１」をセットして通常駆動モードとしたが、上記各パラメータａ，ｂ及び係数Ｇｃを算出するにあたっては、ＣＰＵ５１はフィードフォワード補正値算出モード設定レジスタ８２に「０」をセットして、フィードフォワード補正値算出モードに設定する。

このようにフィードフォワード補正値算出モードに設定された状態では、乗算器１１２に「０」が入力されるため、第２加算器１１０からの出力補正値Ｈは外部へ出力されない。つまり、電流フィードフォワード補正値はゼロとなる。

このようにして電流フィードフォワード指令値生成部８７からのフィードフォワード指令値を補正せずにそのままフィードバック補償量と合成して操作量ｕとし、その操作量ｕにて制御対象を駆動させたときのフィードバック補償量をみることで、電流フィードフォワード指令値をどの程度補正すべきか、延いては電流フィードフォワード補正値生成部９０において用いられる第１摩擦補償パラメータａ、第２摩擦補償パラメータｂ、及び電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃをどのような値にすべきかを、演算により求めるようにしている。この演算は、ＣＰＵ５１内の電流フィードフォワード値補正用パラメータ演算部１０１（実際にはソフトウェア）により行われる。

なお、フィードフォワード補正値算出モード設定レジスタ８２に「０」をセットしてフィードフォワード補正値算出モードに設定するのは、例えば、当該多機能装置１が製造される工場からの出荷前や、所定期間毎（数ヶ月毎或いは数日毎など）、起動時の温度からの温度変化が所定の閾値を越えたとき（つまり温度変化が激しいとき）、或いは当該多機能装置１に対してカートリッジ交換などの各種メンテナンス作業を行ったとき、などが考えられる。

ＣＰＵ５１の電流フィードフォワード値補正用パラメータ演算部１０１にて上記の各値ａ，ｂ，Ｇｃが演算される際は、まず最初に、第１摩擦補償パラメータａおよび第２摩擦補償パラメータｂの演算が行われる。

具体的には、制御対象の駆動速度が定速のときのフィードバック補償量について、その定速時の速度とフィードバック補償量との関係式（関数）を得るために、まず、動作モード設定レジスタ群５５内の定速時速度設定レジスタ７６に複数種類の定速時速度Ｖｉを設定し、各速度Ｖｉにて制御対象を駆動させる。そして、各速度Ｖｉ毎に定速駆動中のフィードバック補償量Ｉｆｂｃを取得する。

このフィードバック補償量Ｉｆｂｃの取得は、フィルタ部９１からＣＰＵ５１に入力される、高周波成分がカットされたフィードバック補償量に基づいて行われる。即ち、フィードバック制御部８８にて生成されたフィードバック補償量は、図１２（ａ）に示すように高周波成分が混ざっているため、定速駆動時（０．０５〜０．１sec.）の値を容易には求められない。そのため、図１２（ｂ）に示すようにフィルタ部９１で高周波成分をカットすることにより、定速駆動時のフィードバック補償量Ｉｆｂｃを得るようにしている。そして、この定速駆動時のフィードバック補償量Ｉｆｂｃの取得を、複数種類の定速速度毎に取得するのである。

このようにして取得した各定速速度毎のフィードバック補償量Ｉｆｂｃに基づいて、定速速度Ｖとフィードバック補償量Ｉｆｂｃとの関係式を導出する。図１３は、６種類の定速速度Ｖにおけるフィードバック補償量ＩｆｂｃをＶ−Ｉｆｂｃ座標上にプロットし、その結果から、ＶとＩｆｂｃの関係を一次関数で表すようにしたことを示している。図１３からわかるように、フィードバック補償量Ｉｆｂｃは、定速速度を線形変換することによって得ることができる。

そこで、図１３に示した直線で表される、ＶとＩｆｂｃとの関係を示す一次関数（本発明の速度・フィードバック操作量関数に相当）を導出する。そして、導出した一次関数の傾き（変化率）を、制御対象の粘性摩擦に対応した第１摩擦補償パラメータａとして設定すると共に、この一次関数の切片（定数項）を、制御対象のクーロン摩擦に対応した第２摩擦補償パラメータとして設定する。

ここで、既に説明した通り、制御部５７内の電流フィードフォワード補正値生成部９０にて生成される摩擦補償量ｙ１は、ｙ１＝ａ・ｖ＋ｂの演算により得られる。この関数はまさに、図１３に示した直線を表す関数であるＩｆｂｃ＝ａ・Ｖ＋ｂと等価なものである。なお、摩擦補正量ｙ１のうち粘性摩擦補正量のみに着目すれば、粘性摩擦補正量＝ａ・ｖの関数式（本発明の粘性摩擦関数に相当）が成り立つ。

次に、ＣＰＵ５１が実行する電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃの算出について、図１４に基づいて説明する。電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃの算出は、電流フィードフォワード指令値に対するフィードバック補償量の比率を求めることにより行われる。

本実施形態では、図１４に示すように減速時における電流フィードフォワード指令値の波形とフィードバック補償量の波形とはほぼ相似関係にあることから、両波形のピーク値の比率を求めてこれを電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃとする。なお、ここでいうピーク値とは、各波形における振幅のピーク値を意味する。

具体的には、まず電流フィードフォワード指令値については予め設計された操作量であるため、そのピーク値Ｉｆｆもわかっている。一方、その電流フィードフォワード指令値によって制御対象を駆動させたときにフィードバック制御部８８にて生成されるフィードバック補償量のピーク値（振幅のピーク値）は、フィルタ部９１からの出力波形に基づき、実際のフィードバック補償量のピークであるＩｆｂｐから定速駆動時のフィードバック補償量であるＩｆｂｃを減じることにより得られる。そのため、電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃは次式（１）で得られる。

Ｇｃ＝（Ｉｆｂｐ−Ｉｆｂｃ）／Ｉｆｆ ・・・（１）
ＣＰＵ５１は、上記のようにして第１摩擦補償パラメータａ、第２摩擦補償パラメータｂ、及び電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃを算出すると、その算出した各値を図示しないＥＥＰＲＯＭに格納する。そして、その格納された最新の各値ａ，ｂ，Ｇｃは、フィードフォワード補正値算出モードが解除されて通常駆動モードに復帰した後のモータ１０の駆動時に、電流フィードフォワード補正値生成部９０にて用いられることとなる。

次に、上述したように第１摩擦補償パラメータａ、第２摩擦補償パラメータｂ、及び電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃの算出を行うためにＣＰＵ５１にて実行される補正値パラメータ演算処理について、図１５に基づいて説明する。この補正値パラメータ演算処理は、上記例示したように、当該多機能装置１の出荷前や所定期間毎（数ヶ月毎或いは数日毎など）といった各種タイミングにて適宜実行される。

この処理が開始されると、まずループ変数の初期化が行われる（Ｓ３１０）。具体的には、ａ，ｂ，Ｇｃを算出するためにモータ１０（搬送ローラ４１）を複数種類の定速速度Ｖｉで駆動させる回数（つまり定速速度の種類）を示す変数Ｌｏｏｐが設定されると共に、その回数をカウントするための変数Ｃｎｔが０に設定される。なお、本実施例では、一例として３種類の定速速度Ｖ（１），Ｖ（２），Ｖ（３）にて駆動させる（即ちＳ３１０ではＬｏｏｐ＝３に設定される）ものとしてより具体的に説明する。

ループ変数の初期化後は、動作モード設定レジスタ群５５内の各種レジスタの設定が行われ（Ｓ３２０）、続いてフィードフォワード補正値算出モード設定レジスタ８２に「０」がセットされてフィードフォワード補正値算出モードに設定され（Ｓ３３０）、変数Ｃｎｔがインクリメントされる（Ｓ３４０）。

そして、定速時速度設定レジスタ７６に定速速度Ｖ（Ｃｎｔ）が設定される（Ｓ３５０）。最初の処理ではＣｎｔ＝１であるため、ここでは定速速度Ｖ（１）が設定されることになる。その後、ＡＳＩＣ５２に対して起動設定がなされる（Ｓ３６０）。

その後は加速期間が終了するまで待機し（Ｓ３７０）、加速期間が終了して定速駆動に入ったら（Ｓ３７０でＹＥＳ）、フィルタ部９１の出力値ＩｆｂがＲＡＭ５４に書き出される。そして、定速期間が終了したか否かが判断され（Ｓ３９０）、定速期間が終了するまでは、Ｓ３８０の処理、即ちＩｆｂのＲＡＭ５４への書き出しが繰り返し実行される。

そして、定速期間が終了して減速期間に移行すると、本ループ（最初は１回目）におけるフィードバック補償量のピーク値Ｉｆｂｐ（Ｃｎｔ）が現在のフィードバック補償量Ｉｆｂよりも大きいか否かが判断される（Ｓ４００）。このピーク値Ｉｆｂｐ（Ｃｎｔ）は、Ｓ４１０の処理にてＲＡＭ５４に一時的に書き込まれるものであり、減速開始後のフィードバック補償量が増加する間は、その増加に従ってＩｆｂ（Ｃｎｔ）も更新されていく。そして、減速期間の途中でフィードバック補償量がピーク値をとった後は、フィードバック補償量はＲＡＭ５４に書き込まれたＩｆｂｐ（Ｃｎｔ）よりもどんどん小さくなっていく。つまり、ＲＡＭ５４はフィードバック補償量のピーク値であるＩｆｂｐ（Ｃｎｔ）が書き込まれた状態が保持される。

減速期間が終了すると（Ｓ４２０でＹＥＳ）、本ループでの定速駆動時におけるフィードバック補償量Ｉｆｂｃ（Ｃｎｔ）を算出する処理が行われる（Ｓ４３０）。このＩｆｂｃ（Ｃｎｔ）算出処理は、具体的には図１６に示す通りであり、まず、ＲＡＭ５４に書き出されている複数のフィードバック補償量Ｉｆｂ（Ｉｆｂ（１），Ｉｆｂ（２），・・・Ｉｆｂ（ｎ））の読み出しが行われる。これら複数のＩｆｂは、Ｓ３８０の処理が繰り返されたことによってＲＡＭ５４に書き出されたものである。

そして、読み出された複数のＩｆｂを平均化することにより、本ループでの定速駆動時におけるフィードバック補償量Ｉｆｂｃ（Ｃｎｔ）が得られる（Ｓ５２０）。Ｉｆｂｃ（Ｃｎｔ）の算出後は、Ｓ３８０の処理にてＲＡＭ５４に書き出された複数のＩｆｂが全てクリアされる（Ｓ５３０）。この時点で、定速速度Ｖ（１）に対するフィードバック補償量Ｉｆｂが得られたことになるため、図１３において一つの点をプロットすることが可能となる。

Ｓ４３０にてフィードバック補償量Ｉｆｂｃ（Ｃｎｔ）が算出された後は、Ｃｎｔ＝Ｌｏｏｐであるか否か、即ち、Ｓ３１０にて設定されたループ回数（本例では３回）の定速駆動が終了したか否かが判断される（Ｓ４４０）。ここで、最初のループが終了したばかりのときはＣｎｔ＝１であるため、再びＳ３４０以降の処理が繰り返される。即ち、今度はＣｎｔがさらにインクリメントされて（ｓ３４０）、Ｃｎｔ＝２としてＳ３５０以降の処理が実行されることになる。つまり、２回目のループにおいて定速速度がＶ（２）の場合のフィードバック補償量Ｉｆｂｃ（２）を算出するのである。

このようにして、制御対象を３種類の定速速度Ｖ（１），Ｖ（２），Ｖ（３）でそれぞれ駆動させ、各定速速度における各フィードバック補償量Ｉｆｂｃ（１），Ｉｆｂｃ（２）、Ｉｆｂｃ（３）及び各フィードバック補償量のピーク値Ｉｆｂｐ（１），Ｉｆｂｐ（２），Ｉｆｂｐ（３）が得られた後は（Ｓ４４０でＹＥＳ）、これら各値に基づいて、第１摩擦補償パラメータａ、第２摩擦補償パラメータｂ、及び電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃを算出が行われる（Ｓ４５０）。

このＳ４５０でのＧｃ・ａ・ｂ算出処理は、具体的には図１７に示す通りであり、まず本処理におけるループ変数ｉを初期化（０に設定）する（Ｓ６１０）。続いて、ループ変数ｉをインクリメントし（Ｓ６２０）、既述の式（１）を用いて、Ｇｃ（ｉ）を算出する。最初の処理ではｉ＝１であるため、Ｇｃ（１）の算出が行われることになり、具体的には、Ｇｃ（１）＝｛Ｉｆｂｐ（１）−Ｉｆｂｃ（１）｝／Ｉｆｆ（１）の演算を行うことでＧｃ（１）が算出される。

そして、Ｇｃの演算がループ回数（Ｌｏｏｐ＝３）行われたか否かが判断され（Ｓ６４０）、ループ回数行われるまではＳ６２０に戻ってＧｃの演算（Ｓ６３０）が繰り返される。これにより、ループ回数分のＧｃが得られることになる。本例では、Ｇｃ（１），Ｇｃ（２），Ｇｃ（３）が得られることになる。

その後、このようにして得られた複数のＧｃ（ｉ）を平均化する演算が行われ、これによって電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃが得られる（Ｓ６５０）。さらに、既に得られている３種類の定速速度Ｖ（ｍ）（ｍ＝１，２，・・・Ｌｏｏｐ）と、各定速速度でのフィードバック補償量Ｉｆｂｃ（ｍ）（ｍ＝１，２，・・・Ｌｏｏｐ）とに基づいて、両者の関係を表す一次関数Ｉｆｂｃ＝ａ・ｖ＋ｂの導出が行われる（Ｓ６６０）。この導出は、種々の方法で行うことができる。

そして、Ｓ６５０及びＳ６６０にて得られた第１摩擦補償パラメータａ、第２摩擦補償パラメータｂ、及び電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃは、最新の値としてＥＥＰＲＯＭに格納（上書き）される（Ｓ６７０）。

このようにしてＳ４５０のＧｃ・ａ・ｂ算出処理が行われた後は、フィードフォワード補正値算出モード設定レジスタに「１」を設定することでフィードフォワード補正値算出モードをオフし、通常駆動モードに移行させる（Ｓ４６０）。

以上詳述した本実施形態の多機能装置１によれば、電流フィードフォワード指令値生成部８７からの電流フィードフォワード指令値にフィードバック制御部８８からのフィードバック補償量を加えた操作量にて制御対象を駆動させる２自由度系の制御において、フィードフォワード指令値を補正するためのフィードフォワード補正値生成部９０が備えられ、このフィードフォワード補正値生成部９０からのフィードフォワード補正値によってフィードフォワード指令値が補正される。

そして、フィードフォワード補正値は、制御対象に作用する摩擦に起因して生じる目標と実際の動作量との誤差が生じないようにするための摩擦補正量ｙ１と、制御対象のメカ的なパラメータの誤差に起因して生じる目標と実際の動作量との誤差が生じないようにするためのパラメータ補正量ｙ２とを加算したものである。

これにより、電流フィードフォワード指令値は、制御対象に実際に作用する摩擦及び制御対象の実際のメカ的なパラメータが考慮された補正値によって補正されることになり、その補正後の電流フィードフォワード指令値による制御対象の実際の動作量と目標値とのずれが小さくなる。そのため、フィードバック制御による操作量（フィードバック補償量）の増加が抑制され、フィードフォワード制御による追従性・即応性が向上する。

また、摩擦誤差が生じないようにするための摩擦補正量ｙ１は、制御対象に作用する摩擦として、速度に依存する粘性摩擦と速度に依存しないクーロン摩擦を共に考慮したものである。そのため、摩擦誤差が生じないように電流フィードフォワード指令値を補正することにより得られる、フィードフォワード制御の追従性・即応性の向上という効果を、確実に得ることができる。

パラメータ補正量ｙ２についても、電流フィードフォワード指令値に電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃを乗じることによって算出されるものであるため、電流フィードフォワード指令値の大きさに応じた値となる。そのため、パラメータ誤差が生じないようにフィードフォワード操作量を補正することにより得られる、フィードフォワード制御の追従性・即応性の向上という効果を、確実に得ることができる。

更に、摩擦補正量ｙ１の算出は、予め得た関数（速度と摩擦補正量ｙ１との関係を表す一次関数）に基づき、制御対象の目標速度に対応した値が第１加算器１０６から出力されるようにしている。そのため、制御対象が駆動される駆動期間の全体に渡って、その時々の目標速度に応じた適切な摩擦補正量ｙ１が算出され、フィードフォワード制御の良好な追従性・即応性が十分に維持される。

また、上記関数として、より簡易的な一次関数を用いている。そのため、摩擦補正量ｙ１をより簡易的に算出することが可能となり、摩擦補正量ｙ１を算出する電流フィードフォワード補正値生成部９０の構成を簡素化することができる。

また、電流フィードフォワード補正値の生成に用いられる第１摩擦補償パラメータａ、第２摩擦補償パラメータｂ、及び電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃの算出は、フィードフォワード補正値算出モードに設定した状態で制御対象を複数種類の速度で定速駆動させ、そのときのフィードバック補償量に基づいて行うようにしている。そのため、その時々の制御対象の状態に応じたより適切な値を算出することが可能となり、このようにして算出された各値Ｇｃ，ａ，ｂを用いて得られた電流フィードフォワード補正値によって電流フィードフォワード指令値が補正されることで、フィードフォワード制御の制御性能がより向上する。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素の対応関係を明らかにする。本実施形態において、電流フィードフォワード指令値生成部８７は本発明のフィードフォワード操作量生成手段に相当し、フィードバック制御部８８は本発明のフィードバック操作量生成手段に相当し、操作量合成部８９は本発明のフィードフォワード操作量補正手段に相当し、パラメータ補正量演算器１０８は本発明の特性変化補正量生成手段に相当し、粘性摩擦補正量演算器１０５は本発明の粘性摩擦補正量算出手段に相当し、第１加算器１０６は本発明の摩擦補正量算出手段に相当し、電流フィードフォワード値補正用パラメータ演算部１０１は本発明の摩擦関連導出手段及び補正係数算出手段に相当する。

また、図１５の補正値パラメータ演算処理において、Ｓ３３０の処理は本発明の実行モード設定手段が実行する処理に相当し、Ｓ４１０の処理は本発明のフィードバック操作量ピーク取得手段が実行する処理に相当する。また、図１７のＧｃ・ａ・ｂ算出処理において、Ｓ６３０及びＳ６５０の処理は本発明のピーク比率演算手段が実行する処理に相当し、Ｓ６６０の処理は本発明の速度・フィードバック操作量関数導出手段が実行する処理に相当する。

尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、摩擦補正量ｙ１の算出を、粘性摩擦補正量演算器１０５において目標速度軌道（つまり一定タイミング毎の目標速度）に第１摩擦補償パラメータａを乗じることにより行ったが、目標速度軌道の代わりに、定速時速度設定レジスタ７６に設定されている定速時速度Ｖｉを粘性摩擦補正量演算器１０５に入力して算出するようにしてもよい。

このようにしても、加速時或いは減速時においては制御性能が若干低下するものの、全体として良好な制御性能が得られる。ただし、加速時・減速時も含めた全期間に渡って制御性能を向上させるためには、条規実施形態のように、目標速度軌道に基づいて摩擦補正量ｙ１を算出するのが好ましい。

また例えば、上記実施形態では、ＣＰＵ５１が各摩擦補償パラメータａ，ｂを演算するにあたり、定速速度Ｖとその定速速度Ｖでのフィードバック補償量Ｉｆｂｃとの関係を表す関数として一次関数を導出するようにしたが、一次関数にしたのはあくまでも一例であり、２次以上の関数でもよい。その場合、次数よりも多い種類の定速速度Ｖにて制御対象を駆動させ、各定速速度Ｖ毎のフィードバック補償量Ｉｆｂｃを元に関数を導出すればよい。

更に、上記実施形態では、摩擦補正量ｙ１とパラメータ補正量ｙ２を加算して得られる電流フィードフォワード補正値によって電流フィードフォワード指令値を補正するようにしたが、摩擦補正量ｙ１のみ、或いはパラメータ補正量ｙ２のみを、電流フィードフォワード補正値とするようにしてもよい。

本実施形態の多機能装置の斜視図である。 本実施形態の多機能装置の側断面図である。 多機能装置が備える用紙搬送システムを構成する搬送部及び搬送制御部の説明図である。 搬送制御部の構成を表すブロック図である。 エンコーダ及びこの信号の処理回路の動作を説明する説明図である。 搬送制御部における、電流フィードフォワード補正値の生成にかかわる部分の詳細構成を表すブロック図である。 本実施形態の制御部が生成する操作量の波形を表すグラフである。 図７の操作量を制御対象に与えたときの速度応答を表すグラフである。 図７の操作量を制御対象に与えたときの位置応答を表すグラフである。 ＣＰＵにて実行される主制御処理を表すフローチャートである。 図１０の主制御処理におけるＳ１５０の搬送処理の詳細を表すフローチャートである。 フィードバック補正量の高周波成分がフィルタ部によってカットされることを説明するためのグラフである。 定速駆動時の速度とフィードバック補償量との関係を表すグラフである。 電流フィードフォワード値補正係数Ｇｃの算出方法を説明するためのグラフである。 ＣＰＵにて実行される補正値パラメータ演算処理を表すフローチャートである。 図１５の補正値パラメータ演算処理におけるＳ４３０のＩｆｂｃ（Ｃｎｔ）算出処理を表すフローチャートである。 図１５の補正値パラメータ演算処理におけるＳ４５０のＧｃ・ａ・ｂ算出処理を表すフローチャートである。 加速度、速度、位置の各目標軌道を表すグラフである。 従来の２自由度系制御による操作量を表すグラフである。 図１９の操作量を制御対象に与えたときの速度応答を表すグラフである。 図１９の操作量を制御対象に与えたときの位置応答を表すグラフである。

符号の説明

１…多機能装置、１０…モータ、１３…画像形成部、１５…記録ヘッド、１７…キャリッジ、２１…排紙部、２３…画像読取装置、４０…搬送部、４１…搬送ローラ、４３…排紙ローラ、４９…ロータリエンコーダ、５０…搬送制御部、５３…駆動回路、５５…動作モード設定レジスタ群、５７…制御部、５９…駆動用信号生成部、６０…クロック生成部、６１…エンコーダエッジ検出部、６２…位置カウンタ、６３…周期カウンタ、６４…速度演算部、６５…各種信号処理部、７１…起動設定レジスタ、７３…演算タイミング設定レジスタ、７５…フィードバック制御器パラメータ設定レジスタ、７６…定速時速度設定レジスタ、７７…目標軌道生成部パラメータ設定レジスタ、７８…駆動時間設定レジスタ、７９…操作量範囲設定レジスタ、８１…フィードフォワード制御器パラメータ設定レジスタ、８２…フィードフォワード補正値算出モード設定レジスタ、８３…ＬＰＦパラメータ設定レジスタ、８６…目標軌道生成部、８７…電流フィードフォワード指令値生成部、８８…フィードバック制御部、８９…操作量合成部、９０…電流フィードフォワード補正値生成部、９１…フィルタ部、１０１…電流フィードフォワード値補正用パラメータ演算部、１０２…電流値変換器、１０３…第３加算器、１０５…粘性摩擦補正量演算器、１０６…第１加算器、１０８…パラメータ補正量演算器、１１０…第２加算器、１１２…乗算器、１１４…フィードフォワード補正有効パルス生成部、Ｐ…用紙

Claims (13)

1. 制御対象を目標軌道に沿って駆動させるためにその目標軌道に応じた操作量であるフィードフォワード操作量を生成するフィードフォワード操作量生成手段と、
   前記目標軌道に基づく目標値と前記制御対象の実際の動作量とを比較し、両者の誤差が小さくなるようにその誤差に応じた操作量であるフィードバック操作量を生成するフィードバック操作量生成手段と、
   を備え、前記フィードフォワード操作量に前記フィードバック操作量を加えたものを入力操作量として前記制御対象へ入力することにより該制御対象を駆動するよう構成された駆動制御装置において、
   前記目標値と前記実際の動作量との誤差のうち前記制御対象に作用する摩擦に起因して生じる摩擦誤差が生じないように、前記フィードフォワード操作量を補正するための、摩擦補正量を生成する摩擦補正量生成手段と、
   前記フィードフォワード操作量に前記摩擦補正量を加算することにより該フィードフォワード操作量を補正するフィードフォワード操作量補正手段と
   を備えることを特徴とする駆動制御装置。
2. 制御対象を目標軌道に沿って駆動させるためにその目標軌道に応じた操作量であるフィードフォワード操作量を生成するフィードフォワード操作量生成手段と、
   前記目標軌道に基づく目標値と前記制御対象の実際の動作量とを比較し、両者の誤差が小さくなるようにその誤差に応じた操作量であるフィードバック操作量を生成するフィードバック操作量生成手段と、
   を備え、前記フィードフォワード操作量に前記フィードバック操作量を加えたものを入力操作量として前記制御対象へ入力することにより該制御対象を駆動するよう構成された駆動制御装置において、
   前記目標値と前記実際の動作量との誤差のうち前記制御対象の機械的特性の変化に起因して生じる特性変化誤差が生じないように、前記フィードフォワード操作量を補正するための、特性変化補正量を生成する特性変化補正量生成手段と、
   前記フィードフォワード操作量に前記特性変化補正量を加算することにより該フィードフォワード操作量を補正するフィードフォワード操作量補正手段と
   を備えることを特徴とする駆動制御装置。
3. 制御対象を目標軌道に沿って駆動させるためにその目標軌道に応じた操作量であるフィードフォワード操作量を生成するフィードフォワード操作量生成手段と、
   前記目標軌道に基づく目標値と前記制御対象の実際の動作量とを比較し、両者の誤差が小さくなるようにその誤差に応じた操作量であるフィードバック操作量を生成するフィードバック操作量生成手段と、
   を備え、前記フィードフォワード操作量に前記フィードバック操作量を加えたものを入力操作量として前記制御対象へ入力することにより該制御対象を駆動するよう構成された駆動制御装置において、
   前記目標値と前記実際の動作量との誤差のうち前記制御対象に作用する摩擦に起因して生じる摩擦誤差が生じないように、前記フィードフォワード操作量を補正するための、摩擦補正量を生成する摩擦補正量生成手段と、
   前記目標値と前記実際の動作量との誤差のうち前記制御対象の機械的特性の変化に起因して生じる特性変化誤差が生じないように、前記フィードフォワード操作量を補正するための、特性変化補正量を生成する特性変化補正量生成手段と、
   前記フィードフォワード操作量に前記摩擦補正量及び前記特性変化補正量を加算することにより該フィードフォワード操作量を補正するフィードフォワード操作量補正手段と
   を備えることを特徴とする駆動制御装置。
4. 請求項１又は３記載の駆動制御装置であって、
   前記摩擦補正量生成手段は、
   前記摩擦誤差のうち前記制御対象の駆動速度に依存する粘性摩擦に起因して生じる粘性摩擦誤差が生じないようにするための粘性摩擦補正量を算出する粘性摩擦補正量算出手段と、
   前記摩擦誤差のうち前記駆動速度に依存しない動摩擦に起因して生じる動摩擦誤差が生じないようにするために予め算出された動摩擦補正量に、前記粘性摩擦補正量を加算することによって、前記摩擦補正量を算出する摩擦補正量算出手段と
   を備えることを特徴とする駆動制御装置。
5. 請求項２又は３記載の駆動制御装置であって、
   前記特性変化補正量生成手段は、
   前記フィードフォワード操作量生成手段が生成した前記フィードフォワード操作量に、予め算出された、前記機械的特性の変化量に応じた特性変化補正係数を乗じることによって、前記特性変化補正量を算出する
   ことを特徴とする駆動制御装置。
6. 請求項３記載の駆動制御装置であって、
   前記摩擦補正量生成手段は、
   前記摩擦誤差のうち前記制御対象の駆動速度に依存する粘性摩擦に起因して生じる粘性摩擦誤差が生じないようにするための粘性摩擦補正量を算出する粘性摩擦補正量算出手段と、
   前記摩擦誤差のうち前記駆動速度に依存しない動摩擦に起因して生じる動摩擦誤差が生じないようにするために予め算出された動摩擦補正量に、前記粘性摩擦補正量に加算することによって、前記摩擦補正量を算出する摩擦補正量算出手段と
   を備え、
   前記特性変化補正量生成手段は、
   前記フィードフォワード操作量生成手段が生成した前記フィードフォワード操作量に、予め算出された、前記機械的特性の変化量に応じた特性変化補正係数を乗じることによって、前記特性変化補正量を算出する
   ことを特徴とする駆動制御装置。
7. 請求項４又は６記載の駆動制御装置であって、
   前記粘性摩擦補正量算出手段は、予め得られた、前記制御対象の速度と粘性摩擦補正量との関係を表す関数である粘性摩擦関数に基づいて、前記制御対象の目標速度に対応した前記粘性摩擦補正量を算出する
   ことを特徴とする駆動制御装置。
8. 請求項７記載の駆動制御装置であって、
   前記粘性摩擦補正量算出手段は、前記粘性摩擦関数に基づいて、前記目標軌道としての目標速度軌道に対応した前記粘性摩擦補正量を算出する
   ことを特徴とする駆動制御装置。
9. 請求項７又は８記載の駆動制御装置であって、
   前記粘性摩擦関数は一次関数であることを特徴とする駆動制御装置。
10. 請求項７〜９いずれかに記載の駆動制御装置であって、
    前記粘性摩擦関数及び前記動摩擦補正量を導出する摩擦関連導出手段と、
    前記フィードフォワード操作量補正手段の動作を停止させることによって、当該駆動制御装置を、前記摩擦関連導出手段による前記導出を実行する実行モードに設定する実行モード設定手段と、
    を備え、
    前記摩擦関連導出手段は、
    前記実行モード設定手段にて前記実行モードに設定されているときに前記導出を実行するよう構成されていると共に、
    少なくとも前記粘性摩擦関数の次数より多い種類の目標速度に応じた前記フィードフォワード操作量を前記フィードフォワード操作量生成手段に生成させることにより、前記制御対象を前記各目標速度で定速駆動させる定速駆動手段と、
    前記定速駆動手段にて前記制御対象を定速駆動させたときに前記フィードバック操作量生成手段にて生成される、前記各目標速度ごとの前記フィードバック操作量に基づいて、定速駆動時の速度と前記フィードバック操作量との関係を表す関数である速度・フィードバック操作量関数を導出する速度・フィードバック操作量関数導出手段と、
    を備え、得られた前記速度・フィードバック操作量関数のうち、定数部分を前記動摩擦補正量として設定し、定数部分を除く部分を前記粘性摩擦関数として設定する
    ことを特徴とする駆動制御装置。
11. 請求項１０記載の駆動制御装置であって、
    前記速度・フィードバック操作量関数は一次関数であることを特徴とする駆動制御装置。
12. 請求項５又は６記載の駆動制御装置であって、
    前記特性変化補正係数を算出する補正係数算出手段と、
    前記フィードフォワード操作量補正手段の動作を停止させることによって、当該駆動制御装置を、前記補正係数算出手段による前記算出を実行する実行モードに設定する実行モード設定手段と、
    を備え、
    前記補正係数算出手段は、
    前記実行モード設定手段にて前記実行モードに設定されているときに前記特性変化補正係数の算出を実行するよう構成されていると共に、
    ピーク値を含むような前記フィードフォワード操作量を前記フィードフォワード操作量生成手段に生成さることにより前記制御対象を変速駆動させる変速駆動手段と、
    前記変速駆動手段にて前記制御対象を駆動させたときに前記フィードバック操作量生成手段にて生成される前記フィードバック操作量のピーク値を取得するフィードバック操作量ピーク取得手段と、
    前記フィードフォワード操作量のピーク値に対する、前記フィードバック操作量ピーク取得手段にて取得されたピーク値の比率を演算するピーク比率演算手段と、
    を備え、前記ピーク比率演算手段にて演算された前記比率を前記特性変化補正係数として設定する
    ことを特徴とする駆動制御装置。
13. 請求項１２記載の駆動制御装置であって、
    前記変速駆動手段は、前記制御対象を一定速度で駆動している状態から停止するまで減速駆動させるための前記フィードフォワード操作量を前記フィードフォワード操作量生成手段に生成させる
    ことを特徴とする駆動制御装置。

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