JP2021175365A - Motor control method and control device - Google Patents

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Kiminao Kogiso
純一 小田切
Junichi Odagiri
稜平 久松
Ryohei Hisamatsu
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University of Electro Communications NUC
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Abstract

To provide a motor control method and control device that are able to sufficiently compensate for cogging that may occur and able to achieve a desired operation characteristic by greatly reducing the influence of cogging.SOLUTION: Reverse correction control for applying a reverse correction to a cogging state and disturbance observer control for disturbance are combined using a reverse correction control system 50 and a disturbance observer control system 60. The influence of cogging is roughly eliminated by applying the reverse correction to the cogging state, and influence that cannot be reduced by the reverse correction control is reduced by the disturbance observer control for disturbance.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、モータに生じるコギングを低減するためにモータを制御するモータの制御方法及び制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control method and a control device that controls a motor in order to reduce cogging that occurs in the motor.

モータは、固定子と可動子とを備えており、固定子と可動子との間で磁気的に推力を発生させることによって、固定子に対して可動子を移動させる構成である。モータの代表的な例として、磁性が交互に変わるように複数の永久磁石を配列させた可動子と、複数の磁極歯それぞれにコイルを巻回させた固定子とを、所定の距離だけ離隔して対応配置させた構成をなし、固定子のコイルに交流電流を流すことにより、永久磁石との吸引反発力によって推力を発生させて、固定子に対して可動子を直線移動させるリニアモータがある。 The motor includes a stator and a mover, and is configured to move the mover with respect to the stator by magnetically generating thrust between the stator and the mover. As a typical example of a motor, a mover in which a plurality of permanent magnets are arranged so that the magnetism changes alternately and a stator in which a coil is wound around each of a plurality of magnetic pole teeth are separated by a predetermined distance. There is a linear motor that moves the mover linearly with respect to the stator by generating thrust by the attractive repulsive force with the permanent magnet by passing an AC current through the coil of the stator. ..

このようなリニアモータを含めたモータにあっては、一般的にコギングが生じることが知られている。コギングとは、固定子に対する可動子の位置に依存した磁気的吸引力の周期的な変動に伴う推力の周期的な変動である。コギングの発生はモータの動作に悪影響を及ぼして、所望の動作特性が得られないことがあり、例えばリニアモータにあっては、安定した等速度制御を行えなくなる。このようなコギングはモータにとって不可避な事象であるため、所望の動作特性が得られるように、発生するコギングを補正するための種々の方法が提案されている（特許文献１、２など）。 It is generally known that cogging occurs in motors including such linear motors. Cogging is a periodic fluctuation of the thrust accompanying a periodic fluctuation of the magnetic attraction force depending on the position of the mover with respect to the stator. The occurrence of cogging adversely affects the operation of the motor, and the desired operating characteristics may not be obtained. For example, in the case of a linear motor, stable constant velocity control cannot be performed. Since such cogging is an unavoidable event for the motor, various methods for correcting the generated cogging have been proposed so as to obtain desired operating characteristics (Patent Documents 1, 2, etc.).

特開２００４−１２０８６１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-120861 特開２０１９−２２１０３２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-220132

しかしながら、これらの従来技術では、発生するコギングの十分な補償が実現されていないのが現状である。 However, the current situation is that these conventional techniques do not sufficiently compensate for the cogging that occurs.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、発生するコギングに対して十分な補償を行うことができ、コギングの影響を大幅に低減して所望の動作特性を実現できるモータの制御方法及び制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is a motor control method capable of sufficiently compensating for cogging that occurs, significantly reducing the influence of cogging, and realizing desired operating characteristics. And to provide a control device.

本発明に係るモータの制御方法は、モータに生じるコギングを低減するためにモータを制御する制御方法において、コギングの状態に対して逆補正を加える逆補正制御と、前記モータの動作時の外乱を補正する外乱オブザーバ制御とを組み合わせることを特徴とする。 The motor control method according to the present invention is a control method for controlling a motor in order to reduce cogging that occurs in the motor. It is characterized in that it is combined with a disturbance observer control that corrects.

本発明に係るモータの制御方法は、前記逆補正制御と前記外乱オブザーバ制御との組み合わせを利用して、前記モータの速度及び位置を制御することを特徴とする。 The motor control method according to the present invention is characterized in that the speed and position of the motor are controlled by utilizing the combination of the reverse correction control and the disturbance observer control.

本発明に係るモータの制御方法は、前記外乱オブザーバ制御では、定常カルマンフィルタを使用することを特徴とする。 The motor control method according to the present invention is characterized in that a stationary Kalman filter is used in the disturbance observer control.

本発明に係るモータの制御方法は、前記モータは、複数の永久磁石を配列させた可動子と、複数の磁極歯それぞれにコイルを巻回させた固定子とを備えるリニアモータであることを特徴とする。 The motor control method according to the present invention is characterized in that the motor is a linear motor including a mover in which a plurality of permanent magnets are arranged and a stator in which a coil is wound around each of the plurality of magnetic pole teeth. And.

本発明に係るモータの制御装置は、モータに生じるコギングを低減するためにモータを制御する制御装置において、コギングの状態に対して逆補正を加える逆補正制御系と、前記モータの動作時の外乱を補正する外乱オブザーバ制御系とを備えることを特徴とする。 The motor control device according to the present invention is a control device that controls the motor in order to reduce cogging that occurs in the motor. It is characterized by having a disturbance observer control system for correcting the above.

本発明に係るモータの制御装置は、前記モータの速度を制御する速度制御系，及び，前記モータの位置を制御する位置制御系を更に備えることを特徴とする。 The motor control device according to the present invention is further provided with a speed control system for controlling the speed of the motor and a position control system for controlling the position of the motor.

本発明に係るモータの制御装置は、前記外乱オブザーバ制御系は、定常カルマンフィルタを有することを特徴とする。 The motor control device according to the present invention is characterized in that the disturbance observer control system has a stationary Kalman filter.

本発明に係るモータの制御装置は、前記モータは、複数の永久磁石を配列させた可動子と、複数の磁極歯それぞれにコイルを巻回させた固定子とを備えるリニアモータであることを特徴とする。 The motor control device according to the present invention is characterized in that the motor is a linear motor including a mover in which a plurality of permanent magnets are arranged and a stator in which a coil is wound around each of the plurality of magnetic pole teeth. And.

本発明にあっては、コギング状態に対して逆補正を加える逆補正制御と、外乱に対する外乱オブサーバ制御とを組み合わせる。即ち、コギング状態に対する逆補正を加えてコギングの影響を大まかに除去するとともに、この逆補正では低減できない影響を外乱オブサーバ制御にて低減する。よって、発生する不可避なコギングに対して十分な補償を行うことができ、コギングの影響を大幅に低減し得る。 In the present invention, the reverse correction control that applies the reverse correction to the cogging state and the disturbance observer control for the disturbance are combined. That is, the influence of cogging is roughly removed by adding the reverse correction to the cogging state, and the influence that cannot be reduced by this reverse correction is reduced by the disturbance observer control. Therefore, sufficient compensation can be provided for the unavoidable cogging that occurs, and the influence of cogging can be significantly reduced.

本発明にあっては、上記のような逆補正制御と外乱オブザーバ制御との組み合わせを利用して、モータの速度及び位置を制御する。よって、コギングの影響を抑制して、モータにおける速度及び位置を精度良く制御できる。 In the present invention, the speed and position of the motor are controlled by utilizing the combination of the reverse correction control and the disturbance observer control as described above. Therefore, the influence of cogging can be suppressed, and the speed and position of the motor can be controlled with high accuracy.

本発明にあっては、外乱オブザーバ制御に、定常カルマンフィルタを利用する。よって、モータの作動時における外乱を効率良く補償することが可能である。 In the present invention, a stationary Kalman filter is used for disturbance observer control. Therefore, it is possible to efficiently compensate for disturbance during operation of the motor.

本発明にあっては、複数の永久磁石を配列させた可動子と、複数の磁極歯それぞれにコイルを巻回させた固定子とを備えるリニアモータを、制御の対象とする。よって、リニアモータにおける不可避のコギングの低減を図れる。 In the present invention, a linear motor including a mover in which a plurality of permanent magnets are arranged and a stator in which a coil is wound around each of the plurality of magnetic pole teeth is controlled. Therefore, it is possible to reduce unavoidable cogging in the linear motor.

本発明によれば、コギング状態に対して逆補正を加える制御と、外乱に対するオブサーバ制御とを組み合わせるようにしたので、発生する不可避のコギングの影響を大幅に低減できて、モータにあって所望の動作特性を確実に得ることができる。 According to the present invention, since the control for applying the reverse correction to the cogging state and the observer control for the disturbance are combined, the influence of the unavoidable cogging that occurs can be significantly reduced, which is desired in the motor. The operating characteristics of can be surely obtained.

本発明が適用されるリニアモータの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the linear motor to which this invention is applied. リニアモータの構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of a linear motor. 本発明に係るモータの制御装置の一実施形態の構成を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the structure of one Embodiment of the motor control device which concerns on this invention. 外乱オブザーバの内部構成を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the internal structure of a disturbance observer. 制御対象からの出力（実動作モデル）と対照となる推定モデルとの動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation waveform of the output (actual operation model) from the control object, and the estimation model which becomes a control. コギングの逆補正波形及び外乱オブザーバ制御による推定波形を示す図である。It is a figure which shows the reverse correction waveform of cogging and the estimated waveform by disturbance observer control. 入力指令及び電流指令の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of an input command and a current command. リニアモータを動作させた際の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation waveform at the time of operating a linear motor. 本発明例と理想の動作モデルとにおける動作波形の比較を示す図である。It is a figure which shows the comparison of the operation waveform in an example of this invention and an ideal operation model. 定常カルマンフィルタを使用する外乱オブザーバの内部構成を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the disturbance observer using a stationary Kalman filter. 本発明に係るモータの制御装置の他の実施形態の構成を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the structure of another embodiment of the motor control device which concerns on this invention. 速度制御の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of speed control. 速度制御の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of speed control. 位置制御の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the position control.

本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。なお、以下では、モータの一例としてのリニアモータに本発明を適用する場合について説明する。まず、このリニアモータの構成について簡単に説明する。 The present invention will be described in detail with reference to the drawings showing the embodiments thereof. In the following, a case where the present invention is applied to a linear motor as an example of a motor will be described. First, the configuration of this linear motor will be briefly described.

図１及び図２は、リニアモータ１の構成を示す斜視図及び側面図である。リニアモータ１は、所定距離だけ隔てて対向させた可動子２と固定子３とを有している。 1 and 2 are perspective views and side views showing the configuration of the linear motor 1. The linear motor 1 has a mover 2 and a stator 3 which are opposed to each other by a predetermined distance.

可動子２は、例えば１４個の矩形状の永久磁石２１を、等ピッチで薄板状のバックヨーク２２に支持固定して可動方向（図２の左右方向）に並置させて構成される。各永久磁石２１は厚さ方向（図２の上下方向）に磁化されており、隣り合う永久磁石２１，２１同士でその磁化方向は逆向きである。即ち、可動子２側から固定子３側に向かう方向（図２の上から下に向かう方向）に磁化された永久磁石２１と、固定子３側から可動子２側に向かう方向（図２の下から上に向かう方向）に磁化された永久磁石２１とが交互に配置されている。 The mover 2 is configured by supporting and fixing, for example, 14 rectangular permanent magnets 21 to a thin plate-shaped back yoke 22 at equal pitches and juxtaposing them in the movable direction (left-right direction in FIG. 2). Each permanent magnet 21 is magnetized in the thickness direction (vertical direction in FIG. 2), and the magnetizing directions of the adjacent permanent magnets 21 and 21 are opposite to each other. That is, the permanent magnet 21 magnetized in the direction from the mover 2 side to the stator 3 side (direction from top to bottom in FIG. 2) and the direction from the stator 3 side to the mover 2 side (FIG. 2). Permanent magnets 21 magnetized in the direction from bottom to top) are arranged alternately.

一方、固定子３は、薄板状のコア３１に可動方向に等ピッチにて例えば３０個の矩形状の磁極歯３２を一体的に設け、各磁極歯３２にコイル３３を巻いて構成される。図２におけるＵ、Ｖ、Ｗは夫々３相交流電源のＵ相、Ｖ相、Ｗ相を示し、３相平行通電を行うために、正逆２スロット３対を１セットとしている。そして、リニアモータ１は、７個の永久磁石２１と６個の磁極歯３２及びコイル３３とを有する７極６スロット構成を基本ユニットとしている。 On the other hand, the stator 3 is configured by integrally providing, for example, 30 rectangular magnetic pole teeth 32 on a thin plate-shaped core 31 at equal pitches in the movable direction, and winding a coil 33 around each magnetic pole tooth 32. U, V, and W in FIG. 2 indicate the U phase, V phase, and W phase of the three-phase AC power supply, respectively, and in order to perform three-phase parallel energization, three pairs of forward and reverse two slots are set as one set. The linear motor 1 has a 7-pole 6-slot configuration having 7 permanent magnets 21, 6 magnetic pole teeth 32, and a coil 33 as a basic unit.

固定子３のコイル３３に３相交流を通電して磁極歯３２に磁界を発生させると、この磁界に可動子２の永久磁石２１が順次磁気吸引反発することによって可動子２に推力が発生して、可動子２は固定子３に対して直線運動を行う。 When a three-phase alternating current is applied to the coil 33 of the stator 3 to generate a magnetic field in the magnetic pole teeth 32, the permanent magnets 21 of the mover 2 sequentially magnetically attract and repel the magnetic field, so that a thrust force is generated in the mover 2. The mover 2 makes a linear motion with respect to the stator 3.

以下、このような構成をなすリニアモータ１に不可避的に発生するコギングの影響を低減するための方法及び装置について詳述する。 Hereinafter, a method and an apparatus for reducing the influence of cogging that inevitably occurs on the linear motor 1 having such a configuration will be described in detail.

本発明にあっては、コギング状態に対して逆補正を加える制御と、外乱に対する外乱オブサーバ制御とを組み合わせる。即ち、コギング状態に対する逆補正を加えてコギングの影響を大まかに除去するとともに、この逆補正では低減しきれない外乱による影響を外乱オブサーバ制御にて低減する。よって、発生する不可避なコギングに対して十分な補償を行うことができ、コギングの影響を大幅に低減し得る。 In the present invention, the control for applying the reverse correction to the cogging state and the disturbance observer control for the disturbance are combined. That is, the influence of cogging is roughly removed by adding the reverse correction to the cogging state, and the influence of the disturbance that cannot be completely reduced by this reverse correction is reduced by the disturbance observer control. Therefore, sufficient compensation can be provided for the unavoidable cogging that occurs, and the influence of cogging can be significantly reduced.

外乱オブサーバ制御は、フィードバックシステムに外乱が加わるような作動機構に対して、比較的簡単に外乱を除去して動作の安定化を図れる制御である。リニアモータ１を例にした場合、外乱としては、通電ケーブルの張力の影響（張力によってリニアモータ１の前進方向と後退方向とで推力に差が生じる現象）、リニアガイドの影響（リニアガイドを組み付けたことによってリニアモータ１に位置ずれが生じる現象）などが存在する。本発明では、このようなリニアモータ１における外乱の影響を、外乱オブサーバ制御にて補償する。 The disturbance observer control is a control that can relatively easily remove the disturbance and stabilize the operation of the operating mechanism that causes the feedback system to be disturbed. Taking the linear motor 1 as an example, the disturbances include the influence of the tension of the energizing cable (a phenomenon in which the thrust causes a difference in thrust between the forward direction and the backward direction of the linear motor 1 due to the tension) and the influence of the linear guide (the linear guide is assembled). As a result, there is a phenomenon in which the linear motor 1 is displaced. In the present invention, the influence of the disturbance in the linear motor 1 is compensated by the disturbance observer control.

図３は、本発明に係るモータの制御装置の一実施形態の構成を示すブロック線図である。この制御装置は、リニアモータ１と、コギング要素部４１と、加算器４２と、非線形補償器５１と、外乱オブザーバ６１と、微分器６２と、減算器７１とを備えている。そして、リニアモータ１、コギング要素部４１及び加算器４２にて一つの制御対象＋コギング４０が構成され、非線形補償器５１を有して逆補正制御系５０が構成され、外乱オブザーバ６１及び微分器６２を有して外乱オブザーバ制御系６０が構成されている。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a motor control device according to the present invention. This control device includes a linear motor 1, a cogging element 41, an adder 42, a non-linear compensator 51, a disturbance observer 61, a differentiator 62, and a subtractor 71. Then, one control target + cogging 40 is configured by the linear motor 1, the cogging element portion 41 and the adder 42, the inverse correction control system 50 is configured by having the nonlinear compensator 51, and the disturbance observer 61 and the differentiator The disturbance observer control system 60 is configured with 62.

制御対象となるリニアモータ１の入力端及びコギング要素部４１の入力端は、減算器７１の出力端子に接続されている。リニアモータ１の出力端は加算器４２の一方の入力端子に接続され、コギング要素部４１の出力端は加算器４２の他方の入力端子に接続されている。加算器４２の出力端子は、非線形補償器５１の入力端及び微分器６２の入力端に接続されている。非線形補償器５１の出力端は、減算器７１の一方の減算入力端子に接続されている。微分器６２の出力端と外乱オブザーバ６１の入力端とが接続されている。また、外乱オブザーバ６１の出力端は減算器７１の他方の減算入力端子に接続されている。 The input end of the linear motor 1 to be controlled and the input end of the cogging element portion 41 are connected to the output terminal of the subtractor 71. The output end of the linear motor 1 is connected to one input terminal of the adder 42, and the output end of the cogging element 41 is connected to the other input terminal of the adder 42. The output terminal of the adder 42 is connected to the input end of the nonlinear compensator 51 and the input end of the differentiator 62. The output end of the nonlinear compensator 51 is connected to one of the subtraction input terminals of the subtractor 71. The output end of the differentiator 62 and the input end of the disturbance observer 61 are connected. Further, the output end of the disturbance observer 61 is connected to the other subtraction input terminal of the subtractor 71.

減算器７１の加算入力端子及び外乱オブザーバ６１には外部から入力指令ｕ′が入力され、また、減算器７１の一方の減算入力端子には非線形補償器５１から補正出力^ｉcog（コギングの周期的補正の推定値）が入力され、減算器７１の他方の減算入力端子には外乱オブザーバ６１から制御出力^ｄ（外乱の推定値）が入力される。なお、「^」の記号は推定値を表している。 An input command u'is input from the outside to the addition input terminal and the disturbance observer 61 of the subtractor 71, and the correction output ^ i cog (cogging cycle) from the non-linear compensator 51 to one of the subtraction input terminals of the subtractor 71. The estimated value of the target correction) is input, and the control output ^ d (estimated value of the disturbance) is input from the disturbance observer 61 to the other subtraction input terminal of the subtractor 71. The "^" symbol represents an estimated value.

減算器７１の出力端子から、リニアモータ１及びコギング要素部４１へ、電流指令ｕが出力される。リニアモータ１からの出力にコギング要素部４１からの出力（コギング要素Ｃ）が、加算器４２にて加算され、加算器４２から位置ｘが、非線形補償器５１、微分器６２及び外部へ出力される。 The current command u is output from the output terminal of the subtractor 71 to the linear motor 1 and the cogging element portion 41. The output from the cogging element 41 (cogging element C) is added to the output from the linear motor 1 by the adder 42, and the position x is output from the adder 42 to the nonlinear compensator 51, the differentiator 62 and the outside. NS.

コギング要素の中で、特に周期的に発生する部分に対しては非線形補償器５１を用いて補正を行う。非線形補償器５１は、コギングの状態（コギング要素Ｃ）に逆補正（Ｃ-1）を加えて、コギング補正の推定値^ｉcog を減算器７１へ出力する。この推定値^ｉcogは、コギング要素のモデルより導出する。 Among the cogging elements, the non-linear compensator 51 is used to correct the portion that occurs periodically. The nonlinear compensator 51 adds an inverse correction (C -1 ) to the cogging state (cogging element C), and outputs the estimated value ^ i cog of the cogging correction to the subtractor 71. This estimate ^ i cog is derived from the model of the cogging element.

一方、外乱オブザーバ６１は、外乱に対する外乱オブザーバ制御を行って、外乱の推定値^ｄを減算器７１へ出力する。なお、この外乱に対する外乱オブザーバ制御の詳細については後述する。 On the other hand, the disturbance observer 61 controls the disturbance observer for the disturbance and outputs the estimated value ^ d of the disturbance to the subtractor 71. The details of the disturbance observer control for this disturbance will be described later.

本発明にあっては、コギングの状態に対して逆補正を加える逆補正制御系５０による逆補正制御と、外乱に対する外乱オブザーバ制御系６０によるオブサーバ制御とを組み合わせる。即ち、逆補正制御系５０（非線形補償器５１）を用いてコギング状態に対する逆補正を加えてコギングの影響を大まかに除去するとともに、この逆補正では低減できない外乱に起因する影響を、外乱オブザーバ制御系６０（外乱オブザーバ６１）を用いて低減する。この結果、発生する不可避なコギングに対して十分な補償を行うことができ、コギングの影響を大幅に低減し得る。 In the present invention, the reverse correction control by the reverse correction control system 50 that applies the reverse correction to the cogging state and the observer control by the disturbance observer control system 60 for the disturbance are combined. That is, the reverse correction control system 50 (non-linear compensator 51) is used to roughly remove the influence of cogging by performing reverse correction on the cogging state, and the influence caused by the disturbance that cannot be reduced by this reverse correction is controlled by the disturbance observer. It is reduced by using the system 60 (disturbance observer 61). As a result, sufficient compensation can be provided for the unavoidable cogging that occurs, and the influence of cogging can be significantly reduced.

以下、外乱オブザーバ制御の詳細について説明する。図４は、外乱オブザーバ６１の内部構成を示すブロック線図である。なお、図４において、図３と同一部分には同一の番号及び符号を付している。 The details of the disturbance observer control will be described below. FIG. 4 is a block diagram showing the internal configuration of the disturbance observer 61. In FIG. 4, the same parts as those in FIG. 3 are designated by the same numbers and symbols.

外乱オブザーバ６１は、推定モデル生成部８１と、比較部８２と、外乱推定値決定部８３と、減算器８４とを有している。減算器８４の加算入力端子には上述した微分器６２の出力端が接続され、減算器８４の減算入力端子には推定モデル生成部８１の出力端が接続されている。減算器８４の出力端子には比較部８２の入力端が接続されている。比較部８２の出力端と外乱推定値決定部８３の入力端とが接続されている。また、外乱推定値決定部８３の出力端は上述した減算器７１の他方の減算入力端子に接続されている。 The disturbance observer 61 includes an estimation model generation unit 81, a comparison unit 82, a disturbance estimation value determination unit 83, and a subtractor 84. The output terminal of the differentiator 62 described above is connected to the addition input terminal of the subtractor 84, and the output terminal of the estimation model generation unit 81 is connected to the subtraction input terminal of the subtractor 84. The input terminal of the comparison unit 82 is connected to the output terminal of the subtractor 84. The output end of the comparison unit 82 and the input end of the disturbance estimation value determination unit 83 are connected. Further, the output end of the disturbance estimation value determination unit 83 is connected to the other subtraction input terminal of the subtractor 71 described above.

外乱オブザーバ制御では、制御対象のモデリングと入力とから目標となる動作（推定モデル）を作成し、この推定モデルと実機の応答とを比較する。そして、比較した際に生じる差分を外乱として、誤差を入力に印加する。 In the disturbance observer control, a target motion (estimated model) is created from the modeling of the controlled object and the input, and the estimated model is compared with the response of the actual machine. Then, the difference generated during the comparison is used as a disturbance, and an error is applied to the input.

推定モデル生成部８１は、制御対象のモデリングと外部から入力される入力指令ｕ′とから目標となる推定モデルを作成し、この推定モデルから計算した速度の推定値^ｖｅｌを減算器８４へ出力する。この推定モデルは外乱の影響を受けない場合の制御モデルである。一方、微分器６２にて制御対象からの出力（位置ｘ）を時間微分して得られる速度値ｖｅｌが、微分器６２から減算器８４へ入力される。減算器８４にて、微分器６２からの出力（速度値ｖｅｌ）と推定モデル生成部８１からの出力（速度の推定値^ｖｅｌ）との差分が得られる。得られた差分は比較部８２へ出力される。 The estimation model generation unit 81 creates a target estimation model from the modeling of the controlled object and the input command u'input from the outside, and outputs the estimated speed value ^ vel calculated from this estimation model to the subtractor 84. do. This estimation model is a control model when it is not affected by disturbance. On the other hand, the velocity value vel obtained by time-differentiating the output (position x) from the controlled object by the differentiator 62 is input from the differentiator 62 to the subtractor 84. In the subtractor 84, the difference between the output from the differentiator 62 (velocity value vel) and the output from the estimation model generation unit 81 (estimated velocity value ^ vel) is obtained. The obtained difference is output to the comparison unit 82.

比較部８２は、制御対象からの出力と推定モデルとの差分に基づいて、補正値を決定する。具体的には、両者の差分の大きさ（面積の広さ）に応じて、補正値を決定する。図５は、制御対象からの出力（実動作モデル）と対照となる推定モデルとの動作波形を示す図ある。図５にあって、（ａ）は実動作モデルの動作波形を示し、（ｂ）は推定モデルの動作波形を示している。 The comparison unit 82 determines the correction value based on the difference between the output from the control target and the estimation model. Specifically, the correction value is determined according to the magnitude of the difference between the two (the size of the area). FIG. 5 is a diagram showing an operation waveform of an output from a controlled object (actual operation model) and an estimated model as a control. In FIG. 5, (a) shows the operation waveform of the actual operation model, and (b) shows the operation waveform of the estimation model.

図５のＡに示すように実動作モデルと推定モデルとの差分の大きさ（面積）が大きい場合には、外乱の影響が大きいため、大きな補正値を決定し、図５のＢに示すように実動作モデルと推定モデルとの差分の大きさ（面積）が小さい場合には、外乱の影響が小さいため、小さな補正値を決定する。決定された補正値は、外乱推定値決定部８３へ出力される。 When the magnitude (area) of the difference between the actual operation model and the estimated model is large as shown in A of FIG. 5, the influence of the disturbance is large, so a large correction value is determined and shown in B of FIG. When the magnitude (area) of the difference between the actual operation model and the estimated model is small, the influence of the disturbance is small, so a small correction value is determined. The determined correction value is output to the disturbance estimation value determination unit 83.

外乱推定値決定部８３は、入力された補正値に応じて外乱の推定値^ｄを生成する。生成された外乱の推定値^ｄは、減算器７１に出力されて、入力指令ｕ′に印加される。 The disturbance estimation value determination unit 83 generates a disturbance estimation value ^ d according to the input correction value. The generated estimated value of disturbance ^ d is output to the subtractor 71 and applied to the input command u'.

外乱オブザーバ制御追加後の動作確認として、コギングの逆補正波形及び外乱オブザーバ制御による推定波形を図６に示す。図６にあって、横軸は時間[ｓ]、縦軸は電流[Ａ]を表しており、また、図６における（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、コギングの逆補正波形、外乱オブザーバ制御による推定波形を示している。 As an operation check after adding the disturbance observer control, FIG. 6 shows a reverse correction waveform of cogging and an estimated waveform by the disturbance observer control. In FIG. 6, the horizontal axis represents time [s] and the vertical axis represents current [A], and (a) and (b) in FIG. 6 are the inverse correction waveform of cogging and disturbance observer control, respectively. The estimated waveform is shown by.

両波形とも制御対象のモデルに基づいて計算されたものであり、コギングの発生周期に沿った波形となっている。コギングの逆補正波形（ａ）では、コギングのみの補正のために一定の補正値になっているのに対して、外乱オブザーバ制御による推定波形（ｂ）は、コギングの影響以外も外乱として補正しているため、図６に示すようにコギング以外の外乱が大きい（推定モデルとの差がより大きい）位置では補正値も大きくなるため、位置によって補正が異なっている。 Both waveforms are calculated based on the model to be controlled, and are waveforms that follow the cogging generation cycle. In the reverse correction waveform (a) of cogging, the correction value is constant because only the cogging is corrected, whereas the estimated waveform (b) by the disturbance observer control is corrected as a disturbance other than the influence of cogging. Therefore, as shown in FIG. 6, the correction value is also large at the position where the disturbance other than cogging is large (the difference from the estimated model is large), so that the correction is different depending on the position.

入力指令ｕ′に上記２つの補正を加えた電流指令ｕの波形を、入力指令ｕ′の波形と共に図７に示す。図７にあって、横軸は時間[ｓ]、縦軸は電流[Ａ]を表しており、また、図７における（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、入力指令ｕ′の波形、電流指令ｕの波形を示している。図３に示す制御装置には、図７に示すような波形を示す入力指令ｕ′が入力される。 The waveform of the current command u, which is obtained by adding the above two corrections to the input command u', is shown in FIG. 7 together with the waveform of the input command u'. In FIG. 7, the horizontal axis represents time [s] and the vertical axis represents current [A], and (a) and (b) in FIG. 7 are the waveform and current command of the input command u', respectively. The waveform of u is shown. An input command u'indicating a waveform as shown in FIG. 7 is input to the control device shown in FIG.

次に、本発明による制御を行った場合の結果について述べる。図７に示す電流指令ｕに基づいて実際のリニアモータ１を動作させた際（本発明例）の動作波形を図８に示す。なお、全く補正を行わずにリニアモータ１を動作させた場合（第１比較例）と、コギングの逆補正制御のみを行ってリニアモータ１を動作させた場合（第２比較例）とにおける動作波形も図８に併せて示す。図８にあって、横軸は時間[ｓ]、縦軸は速度[ｍ／ｓ]を表しており、また、図８における（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、本発明例、第１比較例、第２比較例の動作波形を示している。 Next, the result when the control according to the present invention is performed will be described. FIG. 8 shows an operation waveform when the actual linear motor 1 is operated based on the current command u shown in FIG. 7 (example of the present invention). The operation when the linear motor 1 is operated without any correction (first comparative example) and when the linear motor 1 is operated by performing only the reverse correction control of cogging (second comparative example). The waveform is also shown in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis represents time [s] and the vertical axis represents velocity [m / s], and (a), (b), and (c) in FIG. 8 are examples of the present invention, respectively. , The operation waveforms of the first comparative example and the second comparative example are shown.

第１比較例における動作波形（ｂ）と、第２比較例における動作波形（ｃ）とを比較すると、第２比較例では、第１比較例と比べて、コギングの影響をある程度は低減できており、加速時及び減速時における応答性もある程度は改善されているが、十分とは言えない。これに対して、本発明例における動作波形（ａ）をこれらの第１比較例及び第２比較例における動作波形（ｂ）及び（ｃ）と比較してみると、本発明例では、更なるコギングの影響を低減できており、等速動作時のゆらぎも大幅に少なくなり、加速時及び減速時における応答性も格段に改善されていることが分かる。 Comparing the operation waveform (b) in the first comparative example and the operation waveform (c) in the second comparative example, the influence of cogging can be reduced to some extent in the second comparative example as compared with the first comparative example. The responsiveness during acceleration and deceleration has been improved to some extent, but it cannot be said to be sufficient. On the other hand, when the operation waveform (a) in the example of the present invention is compared with the operation waveforms (b) and (c) in these first comparative example and the second comparative example, in the example of the present invention, further It can be seen that the influence of cogging can be reduced, the fluctuation during constant velocity operation is significantly reduced, and the responsiveness during acceleration and deceleration is also significantly improved.

図９に、上記本発明例と理想の動作モデルとにおける動作波形の比較を示す。図９にあって、横軸は時間[ｓ]、縦軸は速度[ｍ／ｓ]を表しており、また、図９における（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明例、理想の動作モデルの動作波形を示している。 FIG. 9 shows a comparison of operation waveforms between the above-mentioned example of the present invention and an ideal operation model. In FIG. 9, the horizontal axis represents time [s] and the vertical axis represents speed [m / s], and (a) and (b) in FIG. 9 are examples of the present invention and ideal operations, respectively. The operating waveform of the model is shown.

図９を参照すれば、等速時、加速時及び減速時の何れにあっても、本発明例では理想の動作モデルに追従できていることが理解される。このことから、コギング状態に対する逆補正制御と、外乱に対する外乱オブサーバ制御とを組み合わせた本発明の制御は、極めて有効であることが立証されている。 With reference to FIG. 9, it is understood that the example of the present invention can follow the ideal motion model at any time of constant velocity, acceleration, and deceleration. From this, it has been proved that the control of the present invention in which the reverse correction control for the cogging state and the disturbance observer control for the disturbance are combined is extremely effective.

以下、本発明の他の実施の形態について説明する。この実施の形態では、外乱オブザーバに、定常カルマンフィルタを使用している。定常カルマンフィルタは、誤差が含まれる実測値を用いて、ある動的システムの状態を推定または制御するために用いる無限インパルス応答フィルタの一種である。定常カルマンフィルタは、離散的な誤差が存在する実測結果から、経時的に変化する量（例えばある物体の位置と速度）を推定するために広く用いられる。 Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. In this embodiment, a stationary Kalman filter is used as the disturbance observer. A stationary Kalman filter is a type of infinite impulse response filter used to estimate or control the state of a dynamic system using measured values that include errors. Stationary Kalman filters are widely used to estimate quantities that change over time (eg, the position and velocity of an object) from measured results with discrete errors.

図１０は、定常カルマンフィルタを使用する外乱オブザーバの内部構成を示すブロック線図である。なお、図１０において、図３及び図４と同一部分には同一の番号及び符号を付している。 FIG. 10 is a block diagram showing an internal configuration of a disturbance observer using a stationary Kalman filter. In FIG. 10, the same parts as those in FIGS. 3 and 4 are designated by the same numbers and reference numerals.

外乱オブザーバ６１は、第１パラメータ部８６と、第２パラメータ部８７と、第３パラメータ部８８と、第４パラメータ部８９と、第５パラメータ部９０と、第１加算器９１と、第２加算器９２と、減算器９３と、第１積分器９４と、第２積分器９５とを有している。これらの構成要素にあって、第１パラメータ部８６、第２パラメータ部８７、第３パラメータ部８８、第４パラメータ部８９、第１加算器９１、第２加算器９２、減算器９３、及び第１積分器９４にて、定常カルマンフィルタ１００が構成されている。 The disturbance observer 61 includes a first parameter unit 86, a second parameter unit 87, a third parameter unit 88, a fourth parameter unit 89, a fifth parameter unit 90, a first adder 91, and a second addition. It has an instrument 92, a subtractor 93, a first integrator 94, and a second integrator 95. Among these components, the first parameter unit 86, the second parameter unit 87, the third parameter unit 88, the fourth parameter unit 89, the first adder 91, the second adder 92, the subtractor 93, and the first. 1 The integrator 94 constitutes the stationary Kalman filter 100.

第２パラメータ部８７の出力端は、第１加算器９１の一方の加算入力端子に接続されている。第１加算器９１の出力端子に第１積分器９４の入力端が接続され、第１積分器９４の出力端は第１パラメータ部８６の入力端及び第３パラメータ部８８の入力端に接続されている。第３パラメータ部８８の出力端は、減算器９３の減算入力端子に接続されている。減算器９３の加算入力端子は、上述した微分器６２の出力端に接続されている。減算器９３の出力端子は、第４パラメータ部８９の入力端及び第５パラメータ部９０の入力端に接続されている。第１パラメータ部８６の出力端は第２加算器９２の一方の加算入力端子に接続され、第４パラメータ部８９の出力端は第２加算器９２の他方の加算入力端子に接続されている。第２加算器９２の出力端子は、第１加算器９１の他方の加算入力端子に接続されている。第５パラメータ部９０の出力端と第２積分器９５の入力端とが接続され、第２積分器９５の出力端は、上述した減算器７１の減算入力端子に接続されている。 The output end of the second parameter unit 87 is connected to one of the adder input terminals of the first adder 91. The input terminal of the first integrator 94 is connected to the output terminal of the first adder 91, and the output end of the first integrator 94 is connected to the input end of the first parameter unit 86 and the input end of the third parameter unit 88. ing. The output end of the third parameter unit 88 is connected to the subtraction input terminal of the subtractor 93. The adder input terminal of the subtractor 93 is connected to the output terminal of the differentiator 62 described above. The output terminal of the subtractor 93 is connected to the input end of the fourth parameter unit 89 and the input end of the fifth parameter unit 90. The output end of the first parameter unit 86 is connected to one adder input terminal of the second adder 92, and the output end of the fourth parameter unit 89 is connected to the other adder input terminal of the second adder 92. The output terminal of the second adder 92 is connected to the other adder input terminal of the first adder 91. The output end of the fifth parameter unit 90 and the input end of the second integrator 95 are connected, and the output end of the second integrator 95 is connected to the subtraction input terminal of the subtractor 71 described above.

第１パラメータ部８６、第２パラメータ部８７、第３パラメータ部８８はそれぞれ、モデル（入力：電流、出力：速度）の状態変数パラメータＡ、Ｂ、Ｃを格納している。これらのパラメータＡ、Ｂ、Ｃの導出は、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）（マトラバ）のプログラムに従って行われる。 The first parameter unit 86, the second parameter unit 87, and the third parameter unit 88 store the state variable parameters A, B, and C of the model (input: current, output: velocity), respectively. Derivation of these parameters A, B, C is performed according to the program of MATLAB (registered trademark) (Matrava).

また、第４パラメータ部８９は、モデルの状態推定パラメータＬx を格納しており、第５パラメータ部９０は、リニアモータ１の外乱推定パラメータＬd を格納している。パラメータＬx は、モデルゲインであって、比較したモデルの波形と実機の波形との間に生じる誤差に対する感度を規定するものであり、小さな誤差であっても補正を行いたい場合には、このパラメータＬx を大きく設定する。また、パラメータＬd もパラメータＬx と同様に、補正における感度を規定するためのモデルゲインである。 Further, the fourth parameter unit 89 stores the state estimation parameter L x of the model, and the fifth parameter unit 90 stores the disturbance estimation parameter L d of the linear motor 1. The parameter L x is the model gain and defines the sensitivity to the error that occurs between the waveform of the compared model and the waveform of the actual machine. If you want to correct even a small error, use this. Set the parameter L x to a large value. Further, the parameter L d is also a model gain for defining the sensitivity in the correction, like the parameter L x.

なお、実際の実装時にあっては、これらの各パラメータとして、離散化したものを使用することが好ましい。 In actual mounting, it is preferable to use discretized parameters as each of these parameters.

モデルに入力指令ｕ′を入力した際の速度波形の推定値（コギングの影響がない場合の速度波形）を算出する。この算出したモデルの速度波形と、微分器６２によって位置情報ｘを微分して得られる実際のリニアモータ１の速度波形とを比較し、その差分を減算器９３にて求める。このように、モデルからの推定値を用いて、動的システム（制御対象）の動きを推定しており、パラメータＬx をモデルゲインとして決まった値を用いるため、定常カルマンフィルタとしての形態をとっている。 The estimated value of the velocity waveform (the velocity waveform when there is no influence of cogging) when the input command u'is input to the model is calculated. The calculated velocity waveform of the model is compared with the actual velocity waveform of the linear motor 1 obtained by differentiating the position information x with the differentiator 62, and the difference is obtained by the subtractor 93. In this way, the motion of the dynamic system (controlled object) is estimated using the estimated value from the model, and since the value determined with the parameter L x as the model gain is used, it takes the form of a stationary Kalman filter. There is.

減算器９３で得られた差分（誤差）を用いて外乱の推定値^ｄを決定し、決定した外乱の推定値^ｄを減算器７１にて入力指令ｕ′から減算して、コギングの低減を図る。 The estimated value of disturbance ^ d is determined using the difference (error) obtained by the subtractor 93, and the determined estimated value of disturbance ^ d is subtracted from the input command u'by the subtractor 71 to reduce cogging. Aim.

以下、上述したような逆補正制御とオブサーバ制御との組み合わせを利用して、リニアモータ１の速度及び位置を制御する実施の形態について説明する、 Hereinafter, an embodiment of controlling the speed and position of the linear motor 1 by using the combination of the reverse correction control and the observer control as described above will be described.

図１１は、本発明に係るモータの制御装置の他の実施形態の構成を示すブロック線図である。なお、図１１において、図３及び図４と同一部分には同一の番号及び符号を付している。 FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of another embodiment of the motor control device according to the present invention. In FIG. 11, the same parts as those in FIGS. 3 and 4 are designated by the same numbers and reference numerals.

この実施形態は、図３と同様な制御対象＋コギング４０、逆補正制御系５０、及び外乱オブザーバ制御系６０に加えて、速度制御部１１１、減算器１１２、位置制御部１２１、及び減算器１２２を有している。速度制御部１１１及び減算器１１２にて速度制御系１１０が構成され、位置制御部１２１及び減算器１２２にて位置制御系１２０が構成されている。 In this embodiment, in addition to the control target + cogging 40, the reverse correction control system 50, and the disturbance observer control system 60 similar to those in FIG. 3, the speed control unit 111, the subtractor 112, the position control unit 121, and the subtractor 122 have. The speed control unit 111 and the subtractor 112 constitute the speed control system 110, and the position control unit 121 and the subtractor 122 form the position control system 120.

速度制御部１１１の出力端は、前述した減算器７１の加算入力端子及び前述した外乱オブザーバ６１の入力端に接続されている。速度制御部１１１の入力端は、減算器１１２の出力端子に接続されている。減算器１１２の減算入力端子は前述した微分器６２の出力端子に接続され、減算器１１２の加算入力端子は位置制御部１２１の出力端に接続されている。位置制御部１２１の入力端は、減算器１２２の出力端子に接続されている。また、減算器１２２の減算入力端子は前述した制御対象＋コギング４０の出力端（加算器４２の出力端子）に接続されている。 The output end of the speed control unit 111 is connected to the addition input terminal of the subtractor 71 described above and the input terminal of the disturbance observer 61 described above. The input end of the speed control unit 111 is connected to the output terminal of the subtractor 112. The subtraction input terminal of the subtractor 112 is connected to the output terminal of the differentiator 62 described above, and the adder input terminal of the subtractor 112 is connected to the output terminal of the position control unit 121. The input end of the position control unit 121 is connected to the output terminal of the subtractor 122. Further, the subtraction input terminal of the subtractor 122 is connected to the output terminal of the control target + cogging 40 (the output terminal of the adder 42) described above.

減算器１２２には、位置の基準値ｒp が外部から入力されるとともに、加算器４２からの位置出力ｘp が入力され、減算器１２２は、両者の差分（＝ｒp −ｘp ）である位置指令ｅp を位置制御部１２１へ出力する。また、減算器１１２には、位置制御部１２１の出力である速度の基準値ｒv が入力されるとともに、微分器６２からの速度出力ｘv が入力され、減算器１１２は、両者の差分（＝ｒv −ｘv ）である位置指令ｅvを速度制御部１１１へ出力する。 The reference value r p of the position is input to the subtractor 122 from the outside, and the position output x p from the adder 42 is input, and the subtractor 122 is the difference between the two (= r p −x p ). and outputs a certain position command e p to the position control unit 121. Further, the reference value r v of the speed which is the output of the position control unit 121 is input to the subtractor 112, and the speed output x v from the differentiator 62 is input. = R v −x v ) The position command e v is output to the speed control unit 111.

図１１に示す構成にあって、逆補正制御とオブサーバ制御との組み合わせを利用することにより、リニアモータ１の速度制御部１１１及び位置制御部１２１を、それぞれ、ＰＩコントローラ及びＰコントローラとして簡単に設計できる。ＰＩコントローラにおける関数式を下記（１）に、Ｐコントローラにおける関数式を下記（２）に、時間ｓの関数として表す。
ｕ′（ｓ）＝ＫP v（１＋１／ＴI ｓ） （１）
ｒv （ｓ）＝ＫP pｅp （ｓ） （２）
但し、ＫP v：ＰＩ制御のゲイン定数、
ＴI：ＰＩ制御の積分係数、
ＫP p：Ｐ制御のゲイン定数である。 In the configuration shown in FIG. 11, by using the combination of the reverse correction control and the observer control, the speed control unit 111 and the position control unit 121 of the linear motor 1 can be easily used as a PI controller and a P controller, respectively. Can be designed. The function expression in the PI controller is shown in (1) below, and the function expression in the P controller is shown in (2) below as a function of time s.
u '(s) = K P v (1 + 1 / T I s) (1)
r v (s) = K P p e p (s) (2)
However, K P v : PI control gain constant,
T I: PI control of the integral coefficient,
K P p : Gain constant of P control.

以下、図１１に示す構成を用いて行った制御の具体例について説明する。 Hereinafter, a specific example of the control performed using the configuration shown in FIG. 11 will be described.

速度制御に関しては、速度制御部１１１のゲイン定数ＫP vと積分係数ＴI とを、それぞれＫP v ＝１００とＴI ＝０．００８３として手動で調整した。図１２に、目標速度が０．０５ｍ／ｓ、最大加速度が１４ｍ／ｓ2 となるように基準を設定した速度制御の結果を示す。また、本発明のような逆補正制御とオブサーバ制御との組み合わせを利用しないで同様に行った速度制御の結果も、図１２に併せて示す。図１２にあって、横軸は時間[ｓ]、縦軸は速度[ｍ／ｓ]を表しており、また、図１２における（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、逆補正制御とオブサーバ制御との組み合わせを利用した例（本発明例）、逆補正制御とオブサーバ制御との組み合わせを利用しない例（比較例）を示している。 For the speed control, the gain constants K P v of the speed controller 111 and the integral coefficient T I, and adjusted manually as K P v = 100 and T I = 0.0083, respectively. FIG. 12 shows the result of speed control in which the reference is set so that the target speed is 0.05 m / s and the maximum acceleration is 14 m / s 2. Further, the result of the speed control performed in the same manner without using the combination of the reverse correction control and the observer control as in the present invention is also shown in FIG. In FIG. 12, the horizontal axis represents time [s] and the vertical axis represents speed [m / s], and (a) and (b) in FIG. 12 are inverse correction control and observer control, respectively. An example in which the combination with the above is used (example of the present invention) and an example in which the combination of the reverse correction control and the observer control is not used (comparative example) are shown.

また、図１３には、上記の本発明例（ａ）と比較例（ｂ）とにおける時間６．５秒〜６．７秒間の過渡状態での速度変化を示す。図１３にあって、横軸及び縦軸は図１２と同じである。 Further, FIG. 13 shows the speed change in the transient state for a time of 6.5 seconds to 6.7 seconds between the above-mentioned example (a) of the present invention and the comparative example (b). In FIG. 13, the horizontal axis and the vertical axis are the same as those in FIG.

逆補正制御とオブサーバ制御とを組み合わせてコギング補償を行っている本発明例（ａ）での速度応答のオーバーシュートは、コギング補償が行われていない比較例（ｂ）に比べて抑制されていることが、図１２及び１３に示す結果から理解される。 The overshoot of the speed response in the example (a) of the present invention in which the cogging compensation is performed by combining the inverse correction control and the observer control is suppressed as compared with the comparative example (b) in which the cogging compensation is not performed. It is understood from the results shown in FIGS. 12 and 13.

位置制御に関しては、位置制御部１２１のゲイン定数ＫP pをＫP p＝１９として手動で調整した。図１４に、目標位置が０．０４５ｍと０．１３５ｍ、速度が１．２５ｍ／ｓと０．１ｍ／ｓとなるように基準を設定した本発明例による位置制御の結果を示す。なお、図１４には、基準とした位置制御の例を破線にて示している。図１４にあって、横軸は時間[ｓ]、縦軸は位置[ｍ]を表している。 Regarding the position control, the gain constant K P p of the position control unit 121 was manually adjusted with K P p = 19. FIG. 14 shows the results of position control according to the example of the present invention in which the reference is set so that the target positions are 0.045 m and 0.135 m and the speeds are 1.25 m / s and 0.1 m / s. Note that FIG. 14 shows an example of the reference position control with a broken line. In FIG. 14, the horizontal axis represents time [s] and the vertical axis represents position [m].

図１４に示す結果から、逆補正制御とオブサーバ制御との組み合わせを利用した本発明例にあっては、コギングの影響を受けることなく、ほぼ基準に合った位置制御を行えていることが理解される。 From the results shown in FIG. 14, it is understood that in the example of the present invention using the combination of the reverse correction control and the observer control, the position control almost conforming to the reference can be performed without being affected by cogging. Will be done.

以上のことから、前述したような逆補正制御とオブサーバ制御との組み合わせを利用することにより、コギングの影響を抑制できて、リニアモータ１の速度及び位置を高精度に制御することが理解でき、本発明における制御方法及び制御装置の有効性が立証されている。 From the above, it can be understood that the influence of cogging can be suppressed and the speed and position of the linear motor 1 can be controlled with high accuracy by using the combination of the reverse correction control and the observer control as described above. , The effectiveness of the control method and control device in the present invention has been proved.

なお、上述した実施の形態では、制御対象をリニアモータにすることとしたが、回転型のモータにも、リニアモータと同様に、本発明の制御を適用できることは勿論である。 In the above-described embodiment, the control target is a linear motor, but it goes without saying that the control of the present invention can be applied to a rotary motor as well as the linear motor.

開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The disclosed embodiments should be considered in all respects as exemplary and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and it is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

１ リニアモータ
２ 可動子
３ 固定子
４０ 制御対象＋コギング
４１ コギング要素部
４２ 加算器
５０ 逆補正制御系
５１ 非線形補償器
６０ 外乱オブザーバ制御系
６１ 外乱オブザーバ
６２ 微分器
７１ 減算器
１００ 定常カルマンフィルタ
１１０ 速度制御系
１１１ 速度制御部
１１２ 減算器
１２０ 位置制御系
１２１ 位置制御部
１２２ 減算器 1 Linear motor 2 Mover 3 Fixture 40 Control target + Cogging 41 Cogging element 42 Adder 50 Reverse correction control system 51 Non-linear compensator 60 Disturbance observer control system 61 Disturbance observer 62 Differentiator 71 Subtractor 100 Steady Kalman filter 110 Speed control System 111 Speed control unit 112 subtractor 120 Position control system 121 Position control unit 122 subtractor

Claims (8)

モータに生じるコギングを低減するためにモータを制御する制御方法において、
コギングの状態に対して逆補正を加える逆補正制御と、前記モータの動作時の外乱を補正する外乱オブザーバ制御とを組み合わせることを特徴とするモータの制御方法。 In a control method that controls a motor to reduce cogging that occurs in the motor
A motor control method characterized by combining reverse correction control that applies reverse correction to a cogging state and disturbance observer control that corrects disturbance during operation of the motor. 前記逆補正制御と前記外乱オブザーバ制御との組み合わせを利用して、前記モータの速度及び位置を制御することを特徴とする請求項１に記載のモータの制御方法。 The motor control method according to claim 1, wherein the speed and position of the motor are controlled by utilizing the combination of the reverse correction control and the disturbance observer control. 前記外乱オブザーバ制御では、定常カルマンフィルタを使用することを特徴とする請求項１または２に記載のモータの制御方法。 The motor control method according to claim 1 or 2, wherein a stationary Kalman filter is used in the disturbance observer control. 前記モータは、複数の永久磁石を配列させた可動子と、複数の磁極歯それぞれにコイルを巻回させた固定子とを備えるリニアモータであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のモータの制御方法。 The motor according to claims 1 to 3, wherein the motor is a linear motor including a mover in which a plurality of permanent magnets are arranged and a stator in which a coil is wound around each of the plurality of magnetic pole teeth. The method for controlling a motor according to any one of the items. モータに生じるコギングを低減するためにモータを制御する制御装置において、
コギングの状態に対して逆補正を加える逆補正制御系と、
前記モータの動作時の外乱を補正する外乱オブザーバ制御系と
を備えることを特徴とするモータの制御装置。 In a control device that controls a motor to reduce cogging that occurs in the motor
A reverse correction control system that adds reverse correction to the cogging state,
A motor control device including a disturbance observer control system that corrects disturbances during operation of the motor. 前記モータの速度を制御する速度制御系，及び，前記モータの位置を制御する位置制御系を更に備えることを特徴とする請求項５に記載のモータの制御装置。 The motor control device according to claim 5, further comprising a speed control system for controlling the speed of the motor and a position control system for controlling the position of the motor. 前記外乱オブザーバ制御系は、定常カルマンフィルタを有することを特徴とする請求項５または６に記載のモータの制御装置。 The motor control device according to claim 5 or 6, wherein the disturbance observer control system has a stationary Kalman filter. 前記モータは、複数の永久磁石を配列させた可動子と、複数の磁極歯それぞれにコイルを巻回させた固定子とを備えるリニアモータであることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のモータの制御装置。 The motor according to claims 5 to 7, wherein the motor is a linear motor including a mover in which a plurality of permanent magnets are arranged and a stator in which a coil is wound around each of the plurality of magnetic pole teeth. The motor control device according to any one of the following items.
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