JP2006087178A - リニアモータの制御方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複数の固定子に供給する電圧指令値と電流検出値から推定位置に基づき磁極位置を基準とする直交座標系における電圧、電流を演算する手段と前記電圧、電流から位置と速度を推定する手段と推定位置に基づき制御基準位置を調整する位置調整器とを備え、一つの速度制御器から出力される電流指令値を制御基準軸に基づき各固定子へ分配し、各固定子の駆動アンプへ適当な電圧を指令することを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
請求項7記載の発明は、可動子に永久磁石を備え、複数に分割して連続的に配置された固定子の巻線に、少なくとも2つ以上のアンプから電力を順次供給することによって、可動子を移動させるリニアモータの制御方法において、前記アンプの切替パターンに基づき、前記2つ以上のアンプの出力電圧から合成した電圧を演算し、前記2つ以上のアンプの出力電流から合成した電流を演算し、前記合成した電圧と前記合成した電流から第1の制御基準角度に対する実際の磁極位置の誤差と速度を推定し、前記磁極位置の誤差に基づき前記第1の制御基準角度を調整し、前記調整の結果である第2の制御基準角度を用いて制御するようにしたものである。
Iγδ=Iγ+jIδ=(Iγ1+Iγ2+ … +Iγn)+j(Iδ1+Iδ2+ … +Iδn) …(5)
ただし、数式(5)が成り立つためには後述の電流指令分配器が必要となる。
これら制御直交座標系における合成電圧と合成電流から制御軸から実際の可動子の磁極位置誤差を演算することができる。
位置速度推定器403では誘起電圧推定に基づく手法を適用する。モータの電圧電流方程式は数式(6)であり、
Δθは制御基準角度と実際の可動子磁極位置との誤差角度である。
数式(8)と(9)はいずれも制御基準軸と実際の可動子の磁極位置を一致させるように速度を推定するもので、速度推定値は数式(4)のωに置き換えて、逐次調整するものである。各モータ定数を既知としたが、その値は各固定子から計測した値あるいは設計値を使用することになる。配置された各固定子のモータ定数が同じである場合は、数式(6)には1つの固定子の定数を設定すればよいが異なる場合は予め図3と同様に定数の変化の比率をマッピングするか、定数変化の影響が少ないレベルを試験的に検証し、例えば平均化した固定値などを設定するようにする。
Iγδ(REF)=Iγ(REF)+jIδ(REF) ・・・(10)
に変換するものである。通常Iγ(REF)=0を指令するが、磁束を増すために指令を与える場合がある。電流指令分配器603は各アンプへの電流指令値を演算するものであり、図3のように予め設定している切替パターンから第2の制御基準角度θ(REF2)に基づき、分配比率Fgを選択する。その結果に基づき数式(11)のように演算するものである。
201 固定子1
202 固定子2
301 アンプ1
302 アンプ2
400 制御器
401 加算器
402 電圧演算器
403 位置速度推定器
404 位相調整器
405 電流演算器
406 積分器
407 比較器
408 切替スイッチ
501 電流検出器1
502 電流検出器2
601 速度制御器
602 推力電流変換器
603 電流指令分配器
604 電流制御器
605 電圧位相演算器
606 振幅演算器
Claims (7)
- 可動子に永久磁石を備え、複数に分割して連続的に配置された固定子の巻線に、少なくとも2つ以上のアンプから電力を順次供給することによって、可動子を移動させるリニアモータの制御装置において、
前記アンプの切替パターンに基づき、前記2つ以上のアンプの出力電圧から合成した電圧を演算する手段と、前記2つ以上のアンプの出力電流から合成した電流を演算する手段と、前記合成した電圧と前記合成した電流から第1の制御基準角度に対する実際の磁極位置の誤差と速度を推定する手段と、前記磁極位置の誤差に基づき前記第1の制御基準角度を調整する手段とを備え、前記調整の結果である第2の制御基準角度を用いて制御することを特徴とするリニアモータの制御装置。 - 可動子に永久磁石を備え、複数に分割して連続的に配置された固定子の巻線に、少なくとも2つ以上のアンプから電力を順次供給することによって、可動子を移動させるリニアモータの制御装置において、
前記アンプの切替パターンに基づき、前記2つ以上のアンプの出力電圧から合成した電圧を演算する手段と前記2つ以上のアンプの出力電流から合成した電流を演算する手段と、前記合成した電圧と前記合成した電流から速度を推定する手段と、前記速度を積分演算して磁極位置を推定する手段と、前記磁極位置と第1の制御基準角度との位置誤差を演算する手段と、前記位置誤差に基づき第1の制御基準角度を調整する手段とを備え、前記調整の結果である第2の制御基準角度を用いて制御することを特徴とするリニアモータの制御装置。 - 前記合成した電圧と前記合成した電流を用いて式(1)に基づき第1の制御基準角度に対する実際の磁極位置の誤差と速度を推定する手段を備えたことを特徴とする請求項1または2記載のリニアモータの制御装置。
ここで、Rsは固定子巻線抵抗、Ldは磁極軸方向インダクタンス、Lqは磁極軸に直交する方向のインダクタンス、ωは電気角速度、Eγは制御直交座標系における誘起電圧のγ軸成分、Eδは制御直交座標系における誘起電圧のδ軸成分、Eは誘起電圧の振幅、Δθは制御基準角度と実際の可動子磁極位置との誤差角度。 - 可動子に永久磁石を備え、複数に分割して連続的に配置された固定子の巻線に、少なくとも2つ以上のアンプから電力を順次供給することによって、可動子を移動させるリニアモータの制御装置において、
位置速度推定器で推定される速度と速度指令値とにより推力指令値を生成する速度制御器と、前記推力指令値を電流指令値へ変換する推力電流変換器と、前記電流指令値から前記2つ以上のアンプの電流指令値を生成する電流指令分配器と、前記2つ以上のアンプに設置した電流検出器での検出電流値と制御基準角度から制御直交座標系の検出電流と前記制御直交座標系の検出電流から合成された電流を演算する電流演算器と、前記電流指令値と前記合成された電流から前記アンプの電圧指令値を生成する電流制御器と、前記電圧指令値から振幅を演算する電圧振幅演算器と位相を演算する電圧位相演算器と、前記2つ以上のアンプの電圧指令値から合成された電圧を演算する電圧演算器と、前記合成された電圧と前記合成された電流から位置誤差および速度を推定する位置速度推定器と、前記位置誤差から前記制御基準角度を調整する位相調整器とを備えたことを特徴とするリニアモータの制御装置。 - 前記電流指令分配器は前記推力電流変換器で生成される電流指令値を制御基準角度とアンプの切替パターンに基づき電流指令値の比率を調整し、前記アンプへの電流指令値を生成することを特徴とする請求項4記載のリニアモータの制御装置。
- 前記可動子の位置あるいは速度センサを可動子の走行方向に沿って、前記固定子の一部に設置し、実測される実位置あるいは実速度と、前記推定位置あるいは推定速度を切り替える手段を付加したことを特徴とする請求項4記載のリニアモータの制御装置。
- 可動子に永久磁石を備え、複数に分割して連続的に配置された固定子の巻線に、少なくとも2つ以上のアンプから電力を順次供給することによって、可動子を移動させるリニアモータの制御方法において、
前記アンプの切替パターンに基づき、前記2つ以上のアンプの出力電圧から合成した電圧を演算し、前記2つ以上のアンプの出力電流から合成した電流を演算し、前記合成した電圧と前記合成した電流から第1の制御基準角度に対する実際の磁極位置の誤差と速度を推定し、前記磁極位置の誤差に基づき前記第1の制御基準角度を調整し、前記調整の結果である第2の制御基準角度を用いて制御することを特徴とするリニアモータの制御方法。
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