JP3506157B2 - 電動機の位置制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボット、ＮＣ等の駆
動用電動機の位置制御装置に関し、特に制御対象の条件
の変動に対して正確で安定した制御を行うための電動機
の位置制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボット、ＮＣ等の電動機の位置
制御装置において、電動機による駆動系の制御性能の向
上を図るため、目標値追従性と外乱抑制特性をそれぞれ
独立に設計出来る、図５に示すような条件付きフィード
バック構造の２自由度制御系が提案されている（計測自
動制御学会、現代制御理論基礎講座中級テキスト １９
９１年１月２４，２５日）。

【０００３】図中５１は位置指令発生器、５２は目標値
応答を決定するモデル制御器Ｃ_F 、５３はフィードバッ
ク制御器Ｃ₂ 、５４はモデル制御器Ｃ_F と制御対象Ｐの
逆伝達関数からなるフィードフォワード制御器（Ｃ_F ／
Ｐ）、５５はモデル制御器５２の出力ｙ₀ から回転検出
器５９の検出値ｙを減算する減算器、５６はフィードバ
ック制御器５３の出力Ｕ_FBにフィードフォワード制御器
５４の出力Ｕ_FFを加算する加算器、５７はトルク制御器
を含む制御対象Ｐである。

【０００４】ここで、この制御系の動作について説明す
る。位置指令発生器５１の指令ｒをモデル制御器５２に
入力し、モデル出力ｙ₀ を出力する。このモデル出力ｙ
₀ と制御対象５７の出力ｙとの偏差が減算器５５によっ
て求められてフィードバック制御器５３に入力される
と、フィードバック指令Ｕ_FBが出力される。またモデル
制御器５２と制御対象５７の逆伝達関数からなるフィー
ドフォワード制御器５４にも指令ｒが入力されてフィー
ドフォワード指令Ｕ_FFが出力される。

【０００５】そしてフィードバック指令Ｕ_FBとフィード
フォワード指令Ｕ_FFの加算値が加算器５６で求められ加
速度指令がトルク制御器を含む制御対象５７に入力され
る構成となっている。

【０００６】この図において、ｒ→ｙとｒ→ｙ₀ の伝達
関数Ｇ_yrとＧ_y0rを計算すると、

【０００７】

【数１】 のように表すことができる。

【０００８】上式より、制御対象５７がノミナル値でフ
ィードフォワード制御器５４の制御対象モデルと一致し
ていれば、ＰＰ^ー1＝１でフィードバック制御器５３への
入力は０となり、フィードフォワード指令Ｕ_FFにより制
御対象５７は制御される。この時目標値応答である指令
ｒから出力ｙまでの伝達関数は、フィードバック制御器
５３のＣ₂ の選び方に関係なくフィードフォワード制御
器５４のＣ_F により決定される。

【０００９】一方制御対象５７がノミナル値より変動し
たり外乱等によってｙ≠ｙ₀ となった場合に対しては、
フィードバック制御器５３のＣ₂ によりフィードバック
特性を設計できる。

【００１０】以上のようにこの制御系は、目標値応答特
性とフィードバック特性をそれぞれ独立に調整すること
が可能で、条件付きでフィードバック効果があることか
ら条件付きフィードバック構造の２自由度制御系となっ
ている。

【００１１】またこの従来例の応用形として図６に示す
構成のものもある。図６の符号の表示は図５に準ずる。
この構成の鎖線で囲まれた範囲を広義のモデル制御器と
する場合もある。

【００１２】この基本的な制御装置に対し、例えば特開
平６−３０５７８号公報で開示されたように位置制御の
追従性を改善したり、外乱や負荷装置の慣性モーメント
が運転中に変化した場合でも位置制御の応答周波数を一
定に保つために、機械系の模擬位置制御回路や模擬速度
制御回路を付加するなどの改善方法が行なわれている。

【００１３】また、スライディング制御による制御方式
として特開平３−１１８６１８号公報で開示された制御
方式がある。これは電動機と負荷の偏差であるねじれ角
およびねじれ角速度からなるスライディングモード切換
面を設定し、その状態量が０となるように電動機の制御
を行なうものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の２自由度制御系
は、目標値応答特性を向上させるため指令をモデル制御
器と制御対象の逆伝達関数よりなるフィードフォワード
制御器とに入力し、フィードフォワード指令を制御対象
に入力している。

【００１５】ここで、制御対象が正確に同定されている
場合には出力ｙを目標とするモデル制御器の伝達関数の
特性の応答に追従させることができる。

【００１６】ところが、一般には制御対象を正確に同定
することは不可能で、また例えばロボットの様に姿勢の
変動によって負荷のイナーシャが変動する場合などは、
同定後に制御対象がノミナル値より変動するという問題
がある。このように従来の２自由度制御系では制御対象
の変動によって当初目標としていた応答に対して誤差が
発生するという問題があった。

【００１７】こうした問題点に対し上述した模擬位置や
模擬速度を制御する改善方法も提案されているが、追従
性は改善できるものの、トルク伝達機構の剛性が低い場
合には負荷側が振動的になるという問題があり、また制
御対象の変動により電動機の出力が機械系模擬回路の出
力からずれるという問題も残っている。

【００１８】また、上述したスライディングモード制御
による制御では、負荷側のダイナミックスが考慮されて
いないため、負荷の振動を完全に抑制することはできな
い。さらには電動機の位置決め時に、負荷側の重力外乱
等の影響でねじれ角が０になっていない場合には、スラ
イディングモード制御の切換えによるチャタリングが発
生するという問題がある。

【００１９】本発明の目的は、制御対象が変動しても電
動機や負荷の状態量はモデル制御器の規範出力に追従
し、正確で安定した制御が可能な電動機の位置制御装置
を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明の電動機の位置制御装置では、負荷を駆動する
電動機の目標位置指令を出力する位置指令発生器と、指
令を入力しモデルフィードフォワード指令信号および前
記電動機のモデル状態値指令信号とを出力するモデル制
御器と、電動機の回転位置情報を検出する回転検出器
と、電動機への加速度指令と回転検出器で検出された電
動機の回転位置情報とより電動機と負荷の状態量を推定
するオブザーバと、モデル制御器より出力されたモデル
状態量と、回転検出器の検出した回転位置情報およびオ
ブザーバにより推定された推定状態量との偏差を入力し
てフィードバック指令を出力するフィードバック制御器
と、モデル制御器より出力されたモデルフィードフォワ
ード指令と、フィードバック制御器より出力されたフィ
ードバック指令を加算して電動機への加速度指令として
トルク制御器に出力する調整器と、調整器の加速度指令
によって電動機に所用の条件の電力を供給するトルク制
御器とを備えた電動機の位置制御装置において、モデル
制御器は負荷のモデルの状態値の指令を出力し、オブザ
ーバは電動機と負荷の状態量の推定を行ない、スライデ
ィングモード制御の切換面として予め選定された複数の
状態値からなる基準状態値面を用いて該複数の状態値よ
り計算された値の正負によって計算されたスライディン
グモード補償量を求め、モデル制御器より出力されたモ
デル状態量と、回転検出器で検出された回転位置情報お
よびオブザーバにより推定された推定状態量との偏差が
０に収束するように、スライディングモード補償量をフ
ィードバック制御器に加算するスライディングモード制
御器を有する。

【００２１】スライディングモード制御の切換面を、モ
デル負荷位置と負荷位置との偏差、モデル負荷速度と負
荷速度との偏差、モデルねじれ角とねじれ角との偏差、
およびモデルねじれ角速度とねじれ角速度との偏差とし
てもよく、モデル電動機位置と電動機位置の偏差、モデ
ル電動機速度と電動機速度の偏差およびモデルねじれ角
とねじれ角の偏差としてもよい。

【００２２】また、スライディングモード制御の切換面
を、モデル電動機位置と電動機位置の偏差、モデル電動
機速度と電動機速度の偏差、モデルねじれ角とねじれ角
の偏差およびモデルねじれ角速度とねじれ角速度の偏差
としてもよい。

【００２３】

【作用】モデル制御器は負荷のモデルの状態値の指令を
出力し、オブザーバは負荷の状態量の推定を行ない、ス
ライディングモード制御の切換面として予め選定された
複数の状態値からなる基準状態値面を用いて該複数の状
態値より計算された値の正負によって計算されたスライ
ディングモード補償量を求め、モデル制御器より出力さ
れたモデル状態量と、回転検出器で検出された回転位置
情報およびオブザーバにより推定された推定状態量との
偏差が０に収束するように、スライディングモード補償
量をフィードバック制御器に加算するスライディングモ
ード制御器を有する。

【００２４】従って電動機と負荷間の伝達機構の剛性が
低い場合においても負荷の出力を目標とする応答に追従
させることができる。制御対象である負荷の状態値がノ
ミナル値より変動しても、状態値の偏差は予め設定した
目標値を含む基準状態値面に拘束され、基準面と交差す
る毎に偏差値が縮小する方向に係数が切換わり、制御対
象のパラメータの変動の影響を受けることなく時間の経
過にしたがって漸近安定的に偏差値０に収束し、制御対
象の状態量を目標としたモデルの状態量に追従させるこ
とが可能となる。

【００２５】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。

【００２６】図１は本発明のモデルを適用した２自由度
制御系の基本構成ブロック図である。

【００２７】本発明の実施例の電動機の位置制御装置
は、位置指令発生器１００、モデル制御器２００、フィ
ードバック制御器３００、オブザーバ４００、スライデ
イングモード制御器５００、調整器６００、トルク制御
器７００、回転検出器８５０から構成され、電動機８０
０と減速器９００を経由して負荷９５０を駆動制御す
る。トルク制御器７００は図示の伝達関数を持ったトル
ク制御回路および電力変換器から構成される。

【００２８】図中の伝達関数の、Ｋｔはトルク定数、Ｊ
ｍはモータの慣性モーメント、Ｊ_Lは負荷の慣性モーメ
ント、Ｎは減速比、Ｋｃは減速機バネ定数、状態値のθ
_m はモータ位置、θ_L はアーム位置である。

【００２９】図２はモデル制御器２００の詳細な構成を
示すブロック図である。図においてモデル制御器２００
は、位置制御器モデル２０１、速度制御器モデル２０
２、フィードフォワード指令発生器２０３、トルク制御
器モデル２０４、電動機モデル２０５、減速機モデル２
０６、負荷モデル２０７、ゲイン２０８、２０９、微分
器２１０、減算器２１１、加減算器２１２、２１３およ
び加算器２１４とから構成され、位置指令発生器１００
と接続する入力端子２２１、フィードバック制御器３０
０と接続する出力端子２２３、２２４、２２５、２２６
および調整器６００と接続する出力端子２２２を有す
る。

【００３０】図３はスライディングモード制御器５００
の詳細な構成を示すブロック図である。図においてスラ
イディングモード制御器５００は、スライディングモー
ド制御Ｓの正負判定機構５０１、Ｔcomp１〜６のゲイン
切換機構５０２および微分器５０３とから構成され、モ
デル制御器２００と接続する入力端子５２１、５２２、
５２３、５２４、オブザーバ４００と接続する入力端子
５２５、５２６、回転検出器８５０と接続する入力端子
５２７、フィードバック制御器３００と接続する出力端
子５２８を有する。

【００３１】図４はフィードバック制御器３００の詳細
な構成を示すブロック図である。図においてフィードバ
ック制御器３００は、位置制御器３０１、速度制御器３
０２、微分器３０３、ゲイン３０４、３０５、減算器３
１１、３１４、３１５、加減算器３１２および加算器３
１３、３１６、３１７とから構成され、モデル制御器２
００と接続する入力端子３２１、３２２、３２３、３２
５、オブザーバ４００と接続する入力端子３２４、３２
６、スライディングモード制御器５００と接続する入力
端子３２７、回転検出器８５０と接続する入力端子３２
８および調整器６００と接続する出力端子３２９を有す
る。

【００３２】オブザーバ４００は調整器６００の指令と
回転検出器８５０の情報を入力し、負荷９５０の状態や
電動機８００と負荷９５０とのねじれ角およびねじれ角
速度を推定してフィードバック制御器３００およびスラ
イディングモード制御器５００に推定値を出力する。
調整器６００は、フィードバック制御器からの指令とモ
デル制御器からのフィードフォワード指令を加算して加
速度指令としてオブザーバ４００とトルク制御器７００
に出力し、トルク制御器７００は調整器からの加速度指
令に基づき加速に必要な電力を電動機８００に供給し、
電動機８００は減速機９００を経由して負荷９５０を駆
動する。

【００３３】電動機８００には電動機軸の回転角度を計
測する回転検出器８５０が接続され、検出された回転位
置情報がフィードバック制御器３００およびオブザーバ
４００に出力される。

【００３４】図２中の位置制御器モデル２０１、速度制
御器モデル２０２、フィードフォワード指令発生器２０
３、トルク制御器モデル２０４、電動機モデル２０５、
減速機モデル２０６、負荷モデル２０７は制御系と制御
対象（ここではロボットのダイナミクス）の疑似モデル
である。このモデル制御器２０１の端子２２１に位置指
令Ｘref が位置指令発生器１００から入力され、ロボッ
トのダイナミクスを考慮したフィードフォワード指令Ｕ
_FFが計算され端子２２２から調整器６００に出力されて
電動機の加速度項へフィードフォワード補償を行う。ま
たモデル制御器２００より、規範となるモデル電動機位
置θ_Mm、モデル電動機速度

【００３５】

【外１】 、モデルねじれ角θ_MS、モデルねじれ角速度

【００３６】

【外２】 が計算されて端子２２３〜２２６からフィードバック制
御器３００に出力される。（以下モデル制御器の出力で
ある各要素には単語の前に’モデル’Ｍを付けて表
す）。このとき、目標値応答特性は、モデル制御器２０
０のパラメータにより決定される。

【００３７】一方、図４のフィードバック制御系におい
て、Ｋｐは位置ゲイン、Ｋｖは速度ゲイン、Ｋ１はねじ
り角フィードバックゲイン、Ｋ２はねじれ角速度フィー
ドバックゲインである。

【００３８】モデル制御器２００の出力であるモデル電
動機位置θ_Mmと電動機位置θ_m との偏差に位置ゲインｋ
ｐを乗算し速度指令とし、この速度指令にモデル電動機
速度

【００３９】

【外３】 と電動機速度

【００４０】

【外４】 との偏差を加算した値に速度ゲインｋｖを乗算し加速度
指令とする。この加速度指令に、モデルねじれ角θ_MSと
オブザーバ４００により推定されたねじれ角

【００４１】

【外５】 との偏差にフィードバックゲインＫ１を乗算した値と、
モデルねじれ角速度

【００４２】

【外６】 とオブザーバ４００により推定されたねじれ角速度

【００４３】

【外７】 との偏差にフィードバックゲインＫ２を乗算した値が加
算され、さらにスライディングモード制御器５００から
出力された補償値Ｔcompが加算され、端子３２９から調
整器６００に出力される。

【００４４】調整器６００ではフィードバック制御器３
００から出力された加速度指令に、モデル制御器２００
からのフィードフォワード指令Ｕ_FFが加算され最終的な
電動機加速度指令Ｕref として、トルク制御器７００の
トルク制御回路に出力される。

【００４５】この時モデル制御器２００において、制御
対象であるロボットダイナミクスのモデル化誤差がな
く、また外乱がなければこの制御系はフィードフォワー
ド指令Ｕ_FFのみにより制御され、目標値応答はモデル制
御器のパラメータにより決定されたモデルの状態量に一
致する。しかし、パラメータ誤差や外乱がある場合には
制御対象の状態量はモデル制御器の状態量に対し追従誤
差を生ずることとなる。一方外乱に対する応答性はモデ
ル制御器２００と制御対象との状態量の偏差に乗算する
フィードバック制御器のゲインにより決定することがで
きる。このようにこの制御系は目標値応答特性と外乱抑
制特性をそれぞれ独立に設計できる２自由度の制御系と
なっている。

【００４６】ところがロボットの制御において、その姿
勢により負荷の慣性モーメントＪ_Lや減速機バネ定数Ｋ
ｃが変動するため、上記の２自由度の制御系のみでは実
機の状態量は目標としたモデルの状態量とずれるという
問題があるので、これに対応するため以下のようなスラ
イディングモード制御を行うスライディングモード制御
器５００が設けられている。

【００４７】スライディングモード制御の理論面につい
ては、例えば使える非線形制御の理論３、スライディン
グモード制御（橋本秀紀著、システム制御情報学会、１
９９３年３７巻６号）等で公知である。

【００４８】スライディングモードの切換面を、モデル
制御器の出力であるモデル負荷位置θ_MLと負荷位置θ_L
との偏差と、モデル負荷速度

【００４９】

【外８】 と負荷速度

【００５０】

【外９】 との偏差と、モデルねじれ角θ_MSとねじれ角θ_S との偏
差と、モデルねじれ角速度

【００５１】

【外１０】 とねじれ角速度

【００５２】

【外１１】 との偏差で定義する。 上記の定義によってスライディ
ングモード位相面は、次式で表される。

【００５３】

【数２】 Ｃ、Ｄは正の定数である。

【００５４】この（１）式の位相面とすることにより、
負荷の位置、速度、ねじれ角、ねじれ角速度はモデルの
出力に追従するので、制御対象の変動に対しても正確で
安定的な制御が可能となる。なお、負荷の位置θ_L 、負
荷の速度

【００５５】

【外１２】 、ねじれ角θ_S 、ねじれ角速度

【００５６】

【外１３】 はオブザーバ４００による推定値を用いて求めるものと
する（不図示）。

【００５７】ところで、減速機や負荷側に外乱が加わら
ないとすれば、ねじれ角θ_S と電動機位置θm、負荷位
置θ_L 、減速比Ｎとには次の関係がある。

【００５８】

【数３】 ここで、図３に示すようにオブザーバにより推定した状
態量を、ねじれ角、ねじれ角速度とすれば、（２）式と
その微分値より（１）式は以下のように変形できる。

【００５９】

【数４】 （３）式において切換面Ｓはモデル電動機位置θ_Mmと電
動機位置θ_m との偏差、モデル電動機速度

【００６０】

【外１４】 と電動機速度

【００６１】

【外１５】 との偏差およびモデルねじれ角θ_MSとねじれ角θ_S の偏
差で定義されるので、以下は第３の請求項に基づく位相
面について説明する。

【００６２】スライディングモードの存在条件は、上述
の文献にも明らかなごとく、

【００６３】

【数５】 となり、大域的なスライディングモードの存在条件は、

【００６４】

【数６】 となる。（３）式を微分すると、

【００６５】

【数７】 また（３）式より、

【００６６】

【数８】 図１より、

【００６７】

【数９】 となる。図１より軸ねじれトルクが電動機側へ作用する
ため電動機への加速度指令Ｕref は、

【００６８】

【数１０】 ただし、Ｕ_FFはフィードフォワード指令、Ｔcompはスラ
イディングモード制御入力（補償量） となるので、（６）式は（７）、（８）、（９）式より
以下のように表すことができる。

【００６９】

【数１１】 よって、

【００７０】

【外１６】 は次式のようになる。

【００７１】

【数１２】 ここで、通常Ｃ＜ｋｖと設計するため、（１１）式第１
項は常に負となる。故に（５）式が成立するためには、

【００７２】

【数１３】 となればよいので、Ｓの正負により（１２）式が成立す
るようにスライディングモード入力Ｔcompを切換える。

【００７３】まず、Ｓ＜０の場合、 （θ_Mm−θ_m ）について （θ_Mm−θ_m ）＞０の時 −C²＋kv(C−kp) > Tcomp1 （θ_Mm−θ_m ）≦０の時 −C²＋kv(C−kp) < Tcomp1 （θ_MS−θ_S ）について （θ_MS−θ_S ）＞０の時 N(D-C)(kv-C)-k1 > Tcomp2 （θ_MS−θ_S ）≦０の時 N(D-C)(kv-C)-k1 < Tcomp2

【００７４】

【数１４】

【００７５】

【数１５】 Ｕ_FFについて Ｕ_FF＞０の時 −1 > Tcomp5 Ｕ_FF≦０の時 −1 < Tcomp5 θ_S について

【００７６】

【数１６】 従って〜に示した条件を満足すればスライディング
モード制御が成立する。

【００７７】なおＳ＞０の時は、上記各変数の正負を入
れ換えた値とする。スライディングモード制御入力Ｔco
mpを、

【００７８】

【数１７】 として、電動機への加速度指令に加算して出力すればよ
い。

【００７９】このように、本発明では電動機、負荷およ
び相互の関係の状態量がスライディングモード切換面に
拘束されるので制御対象のパラメータが変動しても電動
機位置や負荷位置はモデル制御器の規範出力に追従し、
正確で安定した制御が可能となる。

【００８０】請求項４の切換面とした場合にも上述した
スライディングモード存在条件を満足するように切換ゲ
インを設定すれば、電動機位置や負荷位置はモデル制御
器の規範出力に追従させることは可能となる。

【００８１】本実施例ではスライディングモードの切換
面に用いた状態量には推定値を用いたが検出器を用いて
実測した値を用いても構わない。

【００８２】また電動機の速度制御は比例制御として説
明したが、比例、積分制御の場合においてもスライディ
ングモード制御を行なうことは可能である。

【００８３】電動機は直流電動機を用いた場合を説明し
たが、誘導電動機や同期電動機を用いても、公知のベク
トル制御を用いることによってスライディングモード制
御を行ない、高速応答性をもって制御可能である。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
動機の位置制御装置にスライディングモード制御器を有
し、モデル制御器より出力されたモデル状態量と、検出
された状態量あるいはオブザーバにより推定された状態
量との偏差を切換面としたスライディングモード制御を
行っているので、電動機と負荷間の伝達機構の剛性が低
い場合においても、負荷の出力を目標とする応答に追従
させることができる。さらに制御対象のパラメータがノ
ミナル値より変動しても電動機や負荷の状態量はモデル
制御器の規範出力に追従し、正確で安定した制御が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモデルを適用した２自由度制御系の基
本構成ブロック図である。

【図２】モデル制御器の詳細な構成を示すブロック図で
ある。

【図３】スライディングモード制御器の詳細な構成を示
すブロック図である。

【図４】フィードバック制御器の詳細な構成を示すブロ
ック図である。

【図５】従来例における２自由度制御系の基本構成ブロ
ック図である。

【図６】第２の従来例における２自由度制御系の基本構
成ブロック図である。

【符号の説明】

５１、６１ 位置指令発生器 ５２、６２ モデル制御器 ５３、６３ フィードバック制御器 ５４、６４ フィードフォワード制御器 ５５、６５ 減算器 ５６、６６ 加算器 ５７、６７ 制御対象 １００ 位置指令発生器 ２００ モデル制御器 ２０１ 位置制御器モデル ２０２ 速度制御器モデル ２０３ フィードフォワード指令発生器 ２０４ トルク制御器モデル ２０５ 電動機モデル ２０６ 減速機モデル ２０７ 負荷モデル ２０８、２０９ ゲイン ２１０ 微分器 ２１１ 減算器 ２１２、２１３ 加減算器 ２１４ 加算器 ２２１ 入力端子 ２２２、２２３、２２４、２２５、２２６ 出力端子 ３００ フィードバック制御器 ３０１ 位置制御器 ３０２ 速度制御器 ３０３ 微分器 ３０４、３０５ ゲイン ３１１、３１４、３１５ 減算器 ３１２ 加減算器 ３１３、３１６、３１７ 加算器 ３２１、３２２、３２３、３２５、３２６、３２７、３
２８ 入力端子 ３２９ 出力端子 ４００ オブザーバ ５００ スライデイングモード制御器 ５０１ スライディングモード制御器Ｓの正負判定機
構 ５０２ Ｔcomp１〜６のゲイン切換機構 ５０３ 微分器 ５２１、５２２、５２３、５２４、５２５、５２６、５
２７ 入力端子 ５２８ 出力端子 ６００ 調整器 ７００ トルク制御器 ８００ 電動機 ８５０ 回転検出器 ９００ 減速器 ９５０ 負荷

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０５Ｂ 13/04 Ｇ０５Ｂ 13/04 (56)参考文献 特開 平５−216504（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−110606（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−95708（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05D 3/00 - 3/20 G05B 11/00 - 13/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷を駆動する電動機の目標位置指令を
   出力する位置指令発生器と、 前記指令を入力しモデルフィードフォワード指令信号お
   よび前記電動機のモデル状態値指令信号とを出力するモ
   デル制御器と、 前記電動機の回転位置情報を検出する回転検出器と、 前記電動機への加速度指令と前記回転検出器で検出され
   た前記電動機の回転位置情報とより、前記電動機と前記
   負荷の状態量を推定するオブザーバと、 前記モデル制御器より出力されたモデル状態量と、前記
   回転検出器の検出した回転位置情報および前記オブザー
   バにより推定された推定状態量との偏差を入力してフィ
   ードバック指令を出力するフィードバック制御器と、 前記モデル制御器より出力されたモデルフィードフォワ
   ード指令と、前記フィードバック制御器より出力された
   フィードバック指令を加算して電動機への加速度指令と
   してトルク制御器に出力する調整器と、 前記調整器の加速度指令によって前記電動機に所用の条
   件の電力を供給するトルク制御器とを備えた電動機の位
   置制御装置において、 前記モデル制御器は前記負荷のモデルの状態値の指令を
   出力し、 前記オブザーバは前記電動機と前記負荷の状態量の推定
   を行ない、 スライディングモード制御の切換面として予め選定され
   た複数の状態値からなる基準状態値面を用いて該複数の
   状態値より計算された値の正負によって計算されたスラ
   イディングモード補償量を求め、前記モデル制御器より
   出力されたモデル状態量と、前記回転検出器で検出され
   た回転位置情報および前記オブザーバにより推定された
   推定状態量との偏差が０に収束するように、前記スライ
   ディングモード補償量を前記フィードバック制御器に加
   算するスライディングモード制御器を有することを特徴
   とする電動機の位置制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の電動機の位置制御装置にお
   いて、 前記スライディングモード制御の切換面を、モデル負荷
   位置と負荷位置との偏差、モデル負荷速度と負荷速度と
   の偏差、モデルねじれ角とねじれ角との偏差、およびモ
   デルねじれ角速度とねじれ角速度との偏差としたことを
   特徴とする請求項１記載の電動機の位置制御装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の電動機の位置制御装置にお
   いて、 前記スライディングモード制御の切換面を、モデル電動
   機位置と電動機位置の偏差、モデル電動機速度と電動機
   速度の偏差およびモデルねじれ角とねじれ角の偏差とし
   たことを特徴とする請求項１記載の電動機の位置制御装
   置。
4. 【請求項４】請求項１記載の電動機の位置制御装置にお
   いて、 前記スライディングモード制御の切換面を、モデル電動
   機位置と電動機位置の偏差、モデル電動機速度と電動機
   速度の偏差、モデルねじれ角とねじれ角の偏差およびモ
   デルねじれ角速度とねじれ角速度の偏差としたことを特
   徴とする請求項１記載の電動機の位置制御装置。