JP3232916B2 - ブラシレスモータの制御方法 - Google Patents
ブラシレスモータの制御方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレスモータを速
度検出なしで制御する制御方法に関する。
度検出なしで制御する制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】“ブラシレスＤＣモータの電流制御誤差
を用いたセンサレス制御の提案”、安田他、平成４年電
気学会全国大会、pp．6-57〜6-58では、ブラシレスＤＣ
モータを制御するに当たってその回転角速度を検出する
必要がない制御方法、すなわちセンサレス制御が提案さ
れている。
を用いたセンサレス制御の提案”、安田他、平成４年電
気学会全国大会、pp．6-57〜6-58では、ブラシレスＤＣ
モータを制御するに当たってその回転角速度を検出する
必要がない制御方法、すなわちセンサレス制御が提案さ
れている。
【０００３】この制御方法では、基礎としてブラシレス
モータの（ｄ，ｑ）座標系上での電圧方程式
モータの（ｄ，ｑ）座標系上での電圧方程式
【数１】 が使用される。（ｄ，ｑ）座標系は、界磁束の方向をｄ
軸、これに直交する方向をｑ軸とする座標系である。離
散処理を可能にすべく式（１）を時刻ｎにて一次近似す
ると、
軸、これに直交する方向をｑ軸とする座標系である。離
散処理を可能にすべく式（１）を時刻ｎにて一次近似す
ると、
【数２】 となる。ここで、（ｄ，ｑ）座標系と同様界磁束に追従
して回転する（γ，δ）座標系を考え、時刻ｎにおける
両者の角度位置の差Δθ（ｎ）が０に十分近いと見なし
た上で、式（２）を（ｄ，ｑ）座標系から（γ，δ）座
標系に座標変換すると、
して回転する（γ，δ）座標系を考え、時刻ｎにおける
両者の角度位置の差Δθ（ｎ）が０に十分近いと見なし
た上で、式（２）を（ｄ，ｑ）座標系から（γ，δ）座
標系に座標変換すると、
【数３】 となる。ベクトル表現を使用して式（３）を書き替え、
さらに時刻ｎ＋１における電流ベクトルｉ（ｎ＋１）に
ついて解くと、
さらに時刻ｎ＋１における電流ベクトルｉ（ｎ＋１）に
ついて解くと、
【数４】 となる。
【０００４】さらに、式（４）をモデル化し、時刻ｎに
おける電流ベクトルｉ（ｎ）から時刻ｎ＋１の電流ベク
トルを推定するモデル
おける電流ベクトルｉ（ｎ）から時刻ｎ＋１の電流ベク
トルを推定するモデル
【数５】 を考える。式（４）で表される実際の電流と式（５）で
表されるモデルの電流との差は、（ｄ，ｑ）座標系の角
度位置と（γ，δ）座標系の角度位置の差Δθ（ｎ）に
起因している。従って、式（４）と式（５）の差Δｉ
（ｎ＋１）＝ｉ（ｎ＋１）−ｉＭ（ｎ＋１）を考え、か
つ高速運転時には実際に対するモデルの速度誤差が無視
し得ると仮定すると、
表されるモデルの電流との差は、（ｄ，ｑ）座標系の角
度位置と（γ，δ）座標系の角度位置の差Δθ（ｎ）に
起因している。従って、式（４）と式（５）の差Δｉ
（ｎ＋１）＝ｉ（ｎ＋１）−ｉＭ（ｎ＋１）を考え、か
つ高速運転時には実際に対するモデルの速度誤差が無視
し得ると仮定すると、
【数６】 が得られる。この式を変形すると、
【数７】 となり、時刻ｎ＋１における回転子の角度位置及び速度
をモデル推定する式が得られる。式（７）には回転子の
実際の角度位置θ（ｎ）は現れておらず、実測値として
は前時刻ｎにおける電機子電流（ここではｉγ（ｎ）及
びｉδ（ｎ））を入力するのみで、すなわち回転子の位
置や速度を検出することなしに、時刻ｎ＋１における回
転子の角度位置及び速度を推定するオブザーバが得られ
る。
をモデル推定する式が得られる。式（７）には回転子の
実際の角度位置θ（ｎ）は現れておらず、実測値として
は前時刻ｎにおける電機子電流（ここではｉγ（ｎ）及
びｉδ（ｎ））を入力するのみで、すなわち回転子の位
置や速度を検出することなしに、時刻ｎ＋１における回
転子の角度位置及び速度を推定するオブザーバが得られ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようなオブザーバ
を用いて制御系を構成することにより、回転子の位置や
速度を検出するためのセンサを廃止でき、小形簡素化を
実現できる。ここに、上述のオブザーバを実現するため
には、実際に対するモデルの電流誤差を求めねばなら
ず、従って実際の電流を検出する必要がある。しかし、
そのための電流センサの出力に誤差が生じると図４に示
されるように位置推定値等に演算ミスが発生する。ま
た、位置推定演算を行うＣＰＵに演算誤差が発生するこ
ともある。このような演算ミス又は演算誤差を含む位置
推定値等をモータの制御に使用すると、制御が不安定化
してしまう。これは、真値に集束させるべく演算を繰り
返し実行するというアルゴリズムの性質上、比較的短時
間のサンプリングにて得た電流検出値を制御に用いる場
合に比べても、制御を不安定化する面が多い。
を用いて制御系を構成することにより、回転子の位置や
速度を検出するためのセンサを廃止でき、小形簡素化を
実現できる。ここに、上述のオブザーバを実現するため
には、実際に対するモデルの電流誤差を求めねばなら
ず、従って実際の電流を検出する必要がある。しかし、
そのための電流センサの出力に誤差が生じると図４に示
されるように位置推定値等に演算ミスが発生する。ま
た、位置推定演算を行うＣＰＵに演算誤差が発生するこ
ともある。このような演算ミス又は演算誤差を含む位置
推定値等をモータの制御に使用すると、制御が不安定化
してしまう。これは、真値に集束させるべく演算を繰り
返し実行するというアルゴリズムの性質上、比較的短時
間のサンプリングにて得た電流検出値を制御に用いる場
合に比べても、制御を不安定化する面が多い。
【０００６】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、位置又は速度推定
値に誤差乃至異常が生じていると見なせる場合に位置又
は速度推定値に修正を加えることにより、電流センサ出
力へのノイズの重畳等によらず制御状態が安定で回転位
置又は回転数センサを必要としない制御方法を実現する
ことを目的とする。
とを課題としてなされたものであり、位置又は速度推定
値に誤差乃至異常が生じていると見なせる場合に位置又
は速度推定値に修正を加えることにより、電流センサ出
力へのノイズの重畳等によらず制御状態が安定で回転位
置又は回転数センサを必要としない制御方法を実現する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、ブラシレスモータの回転子の角度
位置及び／又は回転角速度を、当該ブラシレスモータに
流れる電流の検出値に基づき推定するステップと、現時
点における角度位置又は回転角速度の推定値が前時点に
おける推定値に比べ基準変化量より大きく変化している
か否かを判定するステップと、大きく変化していると判
定された場合に、現時点における角度位置又は回転角速
度の推定値に誤差が生じていると見なし、前時点におけ
る推定値に対して大きな変化が生じないよう、現時点に
おける推定値を代替値にて置換するステップと、推定し
た角度位置及び／又は回転角速度に基づき上記電流を制
御するステップとを、所定周期毎に繰り返し実行するこ
とを特徴とする。
るために、本発明は、ブラシレスモータの回転子の角度
位置及び／又は回転角速度を、当該ブラシレスモータに
流れる電流の検出値に基づき推定するステップと、現時
点における角度位置又は回転角速度の推定値が前時点に
おける推定値に比べ基準変化量より大きく変化している
か否かを判定するステップと、大きく変化していると判
定された場合に、現時点における角度位置又は回転角速
度の推定値に誤差が生じていると見なし、前時点におけ
る推定値に対して大きな変化が生じないよう、現時点に
おける推定値を代替値にて置換するステップと、推定し
た角度位置及び／又は回転角速度に基づき上記電流を制
御するステップとを、所定周期毎に繰り返し実行するこ
とを特徴とする。
【０００８】本発明は、さらに、上記ブラシレスモータ
の負荷トルクを推定するステップと、推定した負荷トル
クに基づき角度位置及び／又は回転角速度の基準変化量
を設定するステップと、前時点における推定値に基準変
化量を加えた値を上記代替値に設定するステップとを、
上記周期毎に繰り返し実行することを特徴とする。
の負荷トルクを推定するステップと、推定した負荷トル
クに基づき角度位置及び／又は回転角速度の基準変化量
を設定するステップと、前時点における推定値に基準変
化量を加えた値を上記代替値に設定するステップとを、
上記周期毎に繰り返し実行することを特徴とする。
【０００９】本発明は、そして、上記ブラシレスモータ
の負荷トルクを推定する際、まず最近の複数時点におけ
る角度位置又は回転角速度の推定値に基づき当該ブラシ
レスモータの瞬時負荷トルクを求め、求めた瞬時負荷ト
ルクを電流検出の時定数に比べ長い期間に亘って平均し
て平均負荷トルクを求め、求めた平均負荷トルクを基準
変化量の設定に供することを特徴とする。
の負荷トルクを推定する際、まず最近の複数時点におけ
る角度位置又は回転角速度の推定値に基づき当該ブラシ
レスモータの瞬時負荷トルクを求め、求めた瞬時負荷ト
ルクを電流検出の時定数に比べ長い期間に亘って平均し
て平均負荷トルクを求め、求めた平均負荷トルクを基準
変化量の設定に供することを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明においては、まず、ブラシレスモータに
流れる電流の検出値に基づき、回転子の角度位置及び／
又は回転角速度が推定される。さらに、現時点における
角度位置又は回転角速度の推定値が前時点における推定
値に比べ基準変化量より大きく変化しているか否かが判
定される。大きく変化している場合には、現時点におけ
る角度位置又は回転角速度の推定値に、例えば電流検出
に重畳したノイズ等による誤差が生じていると見なすこ
とができる。そこで、このような場合には、前時点にお
ける推定値に対して大きな変化が生じないよう、現時点
における推定値を代替値にて置換する。このような修正
を加えた推定値を用い、ブラシレスモータに流れる電流
を制御することにより、電流センサ出力へのノイズの重
畳等によらず、制御状態が安定となる。また、従来と同
様、回転位置又は回転数センサは必要でない。
流れる電流の検出値に基づき、回転子の角度位置及び／
又は回転角速度が推定される。さらに、現時点における
角度位置又は回転角速度の推定値が前時点における推定
値に比べ基準変化量より大きく変化しているか否かが判
定される。大きく変化している場合には、現時点におけ
る角度位置又は回転角速度の推定値に、例えば電流検出
に重畳したノイズ等による誤差が生じていると見なすこ
とができる。そこで、このような場合には、前時点にお
ける推定値に対して大きな変化が生じないよう、現時点
における推定値を代替値にて置換する。このような修正
を加えた推定値を用い、ブラシレスモータに流れる電流
を制御することにより、電流センサ出力へのノイズの重
畳等によらず、制御状態が安定となる。また、従来と同
様、回転位置又は回転数センサは必要でない。
【００１１】本発明においては、さらに、ブラシレスモ
ータの負荷トルクが推定され、その結果に基づき上述の
基準変化量が設定され、また前時点における推定値に基
準変化量を加えた値が上記代替値に設定される。このよ
うに、負荷トルクに応じて基準変化量や代替値を決定す
ることにより、負荷トルク変動を反映した動作が実現さ
れるため、適用範囲がより広くなる。
ータの負荷トルクが推定され、その結果に基づき上述の
基準変化量が設定され、また前時点における推定値に基
準変化量を加えた値が上記代替値に設定される。このよ
うに、負荷トルクに応じて基準変化量や代替値を決定す
ることにより、負荷トルク変動を反映した動作が実現さ
れるため、適用範囲がより広くなる。
【００１２】本発明においては、また、上記ブラシレス
モータの負荷トルクを推定する際、まず最近の複数時点
における角度位置又は回転角速度の推定値に基づき当該
ブラシレスモータの瞬時負荷トルクが求められる。さら
に、求められた瞬時負荷トルクは、電流検出の時定数に
比べ長い期間に亘って平均され、これにより平均負荷ト
ルクが求められる。求められた平均負荷トルクは、基準
変化量の設定に供される。従って、負荷トルク推定に当
たって前に求めた角度位置又は回転角速度の推定値を利
用できる。また、前に求めた角度位置又は回転角速度の
推定値に電流検出のノイズが影響している場合であって
も、この影響を平均によって排除できる。
モータの負荷トルクを推定する際、まず最近の複数時点
における角度位置又は回転角速度の推定値に基づき当該
ブラシレスモータの瞬時負荷トルクが求められる。さら
に、求められた瞬時負荷トルクは、電流検出の時定数に
比べ長い期間に亘って平均され、これにより平均負荷ト
ルクが求められる。求められた平均負荷トルクは、基準
変化量の設定に供される。従って、負荷トルク推定に当
たって前に求めた角度位置又は回転角速度の推定値を利
用できる。また、前に求めた角度位置又は回転角速度の
推定値に電流検出のノイズが影響している場合であって
も、この影響を平均によって排除できる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。
基づき説明する。
【００１４】図１には、本発明の一実施例に係るモータ
制御システムの構成が示されている。この図のシステム
において制御対象とされているモータ１０は界磁として
永久磁石を有する同期モータであり、この図のシステム
は例えば電気自動車の駆動系として使用される。
制御システムの構成が示されている。この図のシステム
において制御対象とされているモータ１０は界磁として
永久磁石を有する同期モータであり、この図のシステム
は例えば電気自動車の駆動系として使用される。
【００１５】この図のシステムを電気自動車の駆動系と
して使用する場合、図示しないより上位の制御装置は、
車両操縦者によるアクセルペダルやブレーキペダルの操
作に応じて、必要な出力トルクを求める。当該上位の制
御装置は求めた出力トルク（トルク指令）に対応するモ
ータ電流を求め、これを電流指令として電流制御部１２
に供給する。電流制御部１２は、入力した電流指令に基
づき、後段のＰＷＭ制御部１４におけるＰＷＭしきい値
を示す電圧指令を発生させ、出力する。
して使用する場合、図示しないより上位の制御装置は、
車両操縦者によるアクセルペダルやブレーキペダルの操
作に応じて、必要な出力トルクを求める。当該上位の制
御装置は求めた出力トルク（トルク指令）に対応するモ
ータ電流を求め、これを電流指令として電流制御部１２
に供給する。電流制御部１２は、入力した電流指令に基
づき、後段のＰＷＭ制御部１４におけるＰＷＭしきい値
を示す電圧指令を発生させ、出力する。
【００１６】ＰＷＭ制御部１４は、電圧指令を所定波形
のキャリアと比較することにより、パルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）されたスイッチング信号を発生させる。ＰＷＭ制御
部１４の後段に設けられているインバータ１６は所定個
数のスイッチング素子から構成されており、これらのス
イッチング素子はＰＷＭ制御部１４から供給されるスイ
ッチング信号に応じスイッチングする。ここに、電圧指
令は電流指令に応じて生成されており、またスイッチン
グ信号はこの電圧指令に応じて生成されている。従っ
て、このようなスイッチング信号に応じてインバータ１
６のスイッチング動作を実行させることにより、図示し
ない電力源、例えば車載の電池からインバータ１６に供
給される直流電力を電流指令に応じた交流電流に変換し
モータ１０に供給することができる。このような電流制
御の結果、モータ１０の出力トルクは、上位の制御装置
において決定されたトルク指令に相当する値となる。
のキャリアと比較することにより、パルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）されたスイッチング信号を発生させる。ＰＷＭ制御
部１４の後段に設けられているインバータ１６は所定個
数のスイッチング素子から構成されており、これらのス
イッチング素子はＰＷＭ制御部１４から供給されるスイ
ッチング信号に応じスイッチングする。ここに、電圧指
令は電流指令に応じて生成されており、またスイッチン
グ信号はこの電圧指令に応じて生成されている。従っ
て、このようなスイッチング信号に応じてインバータ１
６のスイッチング動作を実行させることにより、図示し
ない電力源、例えば車載の電池からインバータ１６に供
給される直流電力を電流指令に応じた交流電流に変換し
モータ１０に供給することができる。このような電流制
御の結果、モータ１０の出力トルクは、上位の制御装置
において決定されたトルク指令に相当する値となる。
【００１７】この実施例においては、モータ１０の回転
子の位置及び速度を推定するオブザーバとして位置・速
度推定器１８が用いられている。位置・速度推定器１８
は、位置及び速度の推定に当たって、まず、電流センサ
２０及び電圧センサ２２によりモータ１０の電流及び電
圧を検出し、その結果である検出電流及び検出電圧を入
力する。但し、検出電流に代え、あるいは共に、電流制
御部１２から電圧指令を入力するようにしてもよい。位
置・速度推定器１８は、検出電流（又は電圧指令）及び
検出電圧を（γ，δ）座標系での値と見なして、あるい
は（ｄ，ｑ）座標系から（γ，δ）座標系に変換した上
で、前掲論文に示されるアルゴリズムを実行し、回転子
の位置及び速度を推定する。位置・速度推定器１８によ
り得られる回転子の位置推定値θＭ（ｎ＋１）及び速度
推定値θ・ Ｍ（ｎ＋１）は、位置・速度変化制限器２４
を介して電流制御部１２に入力される。電流制御部１２
は、位置推定値θＭ（ｎ＋１）及び速度推定値θ
・ Ｍ（ｎ＋１）を用いて電流指令を回転子に固定の座標
系から静止座標系に変換すると共に、電流センサ２０に
より得られる検出電流と上位の制御装置から入力される
電流指令とを比較することにより電流指令値の変化を検
出し、その結果に基づき電圧指令を発生させる。
子の位置及び速度を推定するオブザーバとして位置・速
度推定器１８が用いられている。位置・速度推定器１８
は、位置及び速度の推定に当たって、まず、電流センサ
２０及び電圧センサ２２によりモータ１０の電流及び電
圧を検出し、その結果である検出電流及び検出電圧を入
力する。但し、検出電流に代え、あるいは共に、電流制
御部１２から電圧指令を入力するようにしてもよい。位
置・速度推定器１８は、検出電流（又は電圧指令）及び
検出電圧を（γ，δ）座標系での値と見なして、あるい
は（ｄ，ｑ）座標系から（γ，δ）座標系に変換した上
で、前掲論文に示されるアルゴリズムを実行し、回転子
の位置及び速度を推定する。位置・速度推定器１８によ
り得られる回転子の位置推定値θＭ（ｎ＋１）及び速度
推定値θ・ Ｍ（ｎ＋１）は、位置・速度変化制限器２４
を介して電流制御部１２に入力される。電流制御部１２
は、位置推定値θＭ（ｎ＋１）及び速度推定値θ
・ Ｍ（ｎ＋１）を用いて電流指令を回転子に固定の座標
系から静止座標系に変換すると共に、電流センサ２０に
より得られる検出電流と上位の制御装置から入力される
電流指令とを比較することにより電流指令値の変化を検
出し、その結果に基づき電圧指令を発生させる。
【００１８】この実施例が特徴としているのは、位置・
速度変化制限器２４及び負荷トルク推定器２６である。
位置・速度変化制限器２４は、位置・速度推定器１８に
より得られる時刻ｎ＋１での位置推定値θＭ（ｎ＋１）
及び速度推定値θ・ Ｍ（ｎ＋１）が、時刻ｎでの位置推
定値θＭ（ｎ）及び速度推定値θ・ Ｍ（ｎ）に比べ、大
きく変化している場合に、当該変化を基準位置変化量及
び基準速度変化量に制限する。負荷トルク推定器２６
は、モータ１０の負荷トルクＴＬを推定するオブザーバ
であり、推定結果に基づき位置・速度変化制限器２４に
基準位置変化量及び基準速度変化量を設定する。
速度変化制限器２４及び負荷トルク推定器２６である。
位置・速度変化制限器２４は、位置・速度推定器１８に
より得られる時刻ｎ＋１での位置推定値θＭ（ｎ＋１）
及び速度推定値θ・ Ｍ（ｎ＋１）が、時刻ｎでの位置推
定値θＭ（ｎ）及び速度推定値θ・ Ｍ（ｎ）に比べ、大
きく変化している場合に、当該変化を基準位置変化量及
び基準速度変化量に制限する。負荷トルク推定器２６
は、モータ１０の負荷トルクＴＬを推定するオブザーバ
であり、推定結果に基づき位置・速度変化制限器２４に
基準位置変化量及び基準速度変化量を設定する。
【００１９】図２には、この実施例における負荷トルク
推定器２６の動作が示されている。この図に示されるよ
うに、負荷トルク推定器２６は、まず、時刻ｎ−１及び
ｎにおいて位置・速度推定器１８により得られた速度推
定値θ・ Ｍ（ｎ−１）及びθ・ Ｍ（ｎ）に基づき、
推定器２６の動作が示されている。この図に示されるよ
うに、負荷トルク推定器２６は、まず、時刻ｎ−１及び
ｎにおいて位置・速度推定器１８により得られた速度推
定値θ・ Ｍ（ｎ−１）及びθ・ Ｍ（ｎ）に基づき、
【数８】 の演算を行い、時刻ｎにおける瞬時回転角加速度θ・・
Ｍ（ｎ）を求める（１００）。負荷トルク推定器２６
は、次に、モータ１０の出力トルクＴＭを検出電流や電
流指令から求めた上で、瞬時回転角加速度θ
・・ Ｍ（ｎ）、出力トルクＴＭ及び既知の車両慣性Ｊに
基づき
Ｍ（ｎ）を求める（１００）。負荷トルク推定器２６
は、次に、モータ１０の出力トルクＴＭを検出電流や電
流指令から求めた上で、瞬時回転角加速度θ
・・ Ｍ（ｎ）、出力トルクＴＭ及び既知の車両慣性Ｊに
基づき
【数９】 の演算を行い、時刻ｎにおける瞬時負荷トルクＴ
Ｌ（ｎ）を求める（１０２）。出力トルクＴＭを求める
際には、応答性を高める点では、検出電流を用いるのが
好ましい。負荷トルク推定器２６は、さらに、
Ｌ（ｎ）を求める（１０２）。出力トルクＴＭを求める
際には、応答性を高める点では、検出電流を用いるのが
好ましい。負荷トルク推定器２６は、さらに、
【数１０】 の式に基づく移動平均演算により、時刻ｎにおける平均
負荷トルクＴ− Ｌ（ｎ）を求める（１０４）。平均期間
ｋは、電流センサ２０の電気的時定数（例えば数マイク
ロ秒〜数ミリ秒）より十分長い時間（例えば０．１秒〜
数秒）に設定する。
負荷トルクＴ− Ｌ（ｎ）を求める（１０４）。平均期間
ｋは、電流センサ２０の電気的時定数（例えば数マイク
ロ秒〜数ミリ秒）より十分長い時間（例えば０．１秒〜
数秒）に設定する。
【００２０】負荷トルク推定器２６は、このようにして
求めた平均負荷トルクＴ− Ｌ（ｎ）を利用し、式（９）
とは逆の演算にて基準角加速度θ・・ ｒｅｆを設定する
（１０６）。すなわち、次の演算
求めた平均負荷トルクＴ− Ｌ（ｎ）を利用し、式（９）
とは逆の演算にて基準角加速度θ・・ ｒｅｆを設定する
（１０６）。すなわち、次の演算
【数１１】 を実行する。負荷トルク推定器２６は、得られた基準角
加速度θ・・ ｒｅｆの他、時刻ｎにおける速度推定値θ
・ Ｍ（ｎ）を用いて、
加速度θ・・ ｒｅｆの他、時刻ｎにおける速度推定値θ
・ Ｍ（ｎ）を用いて、
【数１２】 の演算を行い基準位置変化量Δθｒｅｆ及び基準速度変
化量Δθ・ ｒｅｆを設定する（１０８）。
化量Δθ・ ｒｅｆを設定する（１０８）。
【００２１】図３には、位置・速度変化制限器２４の動
作が示されている。この図に示されるように、位置・速
度変化制限器２４は、時刻ｎ＋１における位置推定値θ
Ｍ（ｎ＋１）及び速度推定値θ・ Ｍ（ｎ＋１）と時刻ｎ
における位置推定値θＭ（ｎ）及び速度推定値θ
・ Ｍ（ｎ）との差、すなわち
作が示されている。この図に示されるように、位置・速
度変化制限器２４は、時刻ｎ＋１における位置推定値θ
Ｍ（ｎ＋１）及び速度推定値θ・ Ｍ（ｎ＋１）と時刻ｎ
における位置推定値θＭ（ｎ）及び速度推定値θ
・ Ｍ（ｎ）との差、すなわち
【数１３】 で示されるΔθＭ及びΔθ・ Ｍを求め、あるいは位置・
速度推定器１８から入力した上で、これらとΔθｒｅｆ
及びΔθ・ ｒｅｆとの差の絶対値を、微小値ε１又はε
２とそれぞれ比較する（２００，２０２）。ε１及びε
２は共に正の値であり、モータ１０の出力トルクＴＭや
効率への影響を考慮して決定しておく。ステップ２００
における比較の結果、
速度推定器１８から入力した上で、これらとΔθｒｅｆ
及びΔθ・ ｒｅｆとの差の絶対値を、微小値ε１又はε
２とそれぞれ比較する（２００，２０２）。ε１及びε
２は共に正の値であり、モータ１０の出力トルクＴＭや
効率への影響を考慮して決定しておく。ステップ２００
における比較の結果、
【数１４】 が成立した場合には、変化量ΔθＭが大きいと見なせる
ため、位置・速度変化制限器２４は位置推定値θ
Ｍ（ｎ）に対する位置推定値θＭ（ｎ＋１）の変化量を
Δθｒｅｆに制限すべく
ため、位置・速度変化制限器２４は位置推定値θ
Ｍ（ｎ）に対する位置推定値θＭ（ｎ＋１）の変化量を
Δθｒｅｆに制限すべく
【数１５】 の処理を実行する（２０４）。ステップ２０２における
比較の結果、
比較の結果、
【数１６】 が成立した場合には、変化量Δθ・ Ｍが大きいと見なせ
るため、速度推定値θ・ Ｍ（ｎ）に対する速度推定値θ
・ Ｍ（ｎ＋１）の変化量をΔθ・ ｒｅｆに制限すべく
るため、速度推定値θ・ Ｍ（ｎ）に対する速度推定値θ
・ Ｍ（ｎ＋１）の変化量をΔθ・ ｒｅｆに制限すべく
【数１７】 の処理を実行する（２０６）。このようにして、所定条
件下で変化量の制限を受けた位置推定値θＭ（ｎ＋１）
及び速度推定値θ・ Ｍ（ｎ＋１）は、電流制御部１２に
供給され制御に使用されると共に、後の時刻についての
処理のため位置・速度推定器１８や負荷トルク推定器２
６にも供給される。
件下で変化量の制限を受けた位置推定値θＭ（ｎ＋１）
及び速度推定値θ・ Ｍ（ｎ＋１）は、電流制御部１２に
供給され制御に使用されると共に、後の時刻についての
処理のため位置・速度推定器１８や負荷トルク推定器２
６にも供給される。
【００２２】従って、本実施例によれば、位置・速度変
化制限器２４によって位置推定値θＭ（ｎ＋１）及び速
度推定値θ・ Ｍ（ｎ＋１）の変化量に制限を加えるよう
にしたため、電流センサ２０から出力される検出電流に
ノイズが重畳した結果位置・速度推定器１８から出力さ
れる位置推定値θＭ（ｎ＋１）及び速度推定値θ
・ Ｍ（ｎ＋１）が図４のような演算ミスデータとなった
場合であっても、電流制御部１２に供給される位置推定
値θＭ（ｎ＋１）及び速度推定値θ・ Ｍ（ｎ＋１）には
さほど大きな変化は現れず、従ってモータ１０の電流制
御（トルク制御）が不安定化することがない。また、位
置・速度変化制限器２４において使用される基準位置変
化量Δθｒｅｆ及び基準速度変化量Δθ・ ｒｅｆを、電
気自動車走行用モータ等では変動が少ないと見られる負
荷トルクＴＬに基づき設定するようにしたため、ΔθＭ
及びΔθ・ Ｍに代えてΔθｒｅｆ及びΔθ・ ｒｅｆを使
用しても制御の安定性は損なわれない。さらに、Δθ
ｒｅｆ及びΔθ・ ｒｅｆを設定するに当たって瞬時負荷
トルクＴＬ（ｎ）ではなく平均負荷トルクＴ− Ｌ（ｎ）
を使用し、さらにその平均期間を電流センサ２０の電気
的時定数に比べ長く設定しているため、電流センサ２０
の出力に重畳したノイズの影響を好適に排除できる。
化制限器２４によって位置推定値θＭ（ｎ＋１）及び速
度推定値θ・ Ｍ（ｎ＋１）の変化量に制限を加えるよう
にしたため、電流センサ２０から出力される検出電流に
ノイズが重畳した結果位置・速度推定器１８から出力さ
れる位置推定値θＭ（ｎ＋１）及び速度推定値θ
・ Ｍ（ｎ＋１）が図４のような演算ミスデータとなった
場合であっても、電流制御部１２に供給される位置推定
値θＭ（ｎ＋１）及び速度推定値θ・ Ｍ（ｎ＋１）には
さほど大きな変化は現れず、従ってモータ１０の電流制
御（トルク制御）が不安定化することがない。また、位
置・速度変化制限器２４において使用される基準位置変
化量Δθｒｅｆ及び基準速度変化量Δθ・ ｒｅｆを、電
気自動車走行用モータ等では変動が少ないと見られる負
荷トルクＴＬに基づき設定するようにしたため、ΔθＭ
及びΔθ・ Ｍに代えてΔθｒｅｆ及びΔθ・ ｒｅｆを使
用しても制御の安定性は損なわれない。さらに、Δθ
ｒｅｆ及びΔθ・ ｒｅｆを設定するに当たって瞬時負荷
トルクＴＬ（ｎ）ではなく平均負荷トルクＴ− Ｌ（ｎ）
を使用し、さらにその平均期間を電流センサ２０の電気
的時定数に比べ長く設定しているため、電流センサ２０
の出力に重畳したノイズの影響を好適に排除できる。
【００２３】なお、以上の説明では、負荷トルク推定器
２６により平均負荷トルクＴ− Ｌ（ｎ）を推定しこれに
基づき基準位置変化量Δθｒｅｆ及び基準速度変化量Δ
θ・ ｒｅｆを設定しているが、平均負荷トルクＴ
− Ｌ（ｎ）に代え瞬時負荷トルクＴＬ（ｎ）を用いても
構わない。このような構成は、瞬時負荷トルクＴ
Ｌ（ｎ）の変動が小さい用途に使用できる。さらに、瞬
時負荷トルクＴＬ（ｎ）の変動が極めて小さい用途で
は、負荷トルクＴＬが一定であると見なして負荷トルク
推定器２６を廃止し、基準位置変化量Δθｒｅｆ及び基
準速度変化量Δθ・ ｒｅｆを一定に設定してもよい。
２６により平均負荷トルクＴ− Ｌ（ｎ）を推定しこれに
基づき基準位置変化量Δθｒｅｆ及び基準速度変化量Δ
θ・ ｒｅｆを設定しているが、平均負荷トルクＴ
− Ｌ（ｎ）に代え瞬時負荷トルクＴＬ（ｎ）を用いても
構わない。このような構成は、瞬時負荷トルクＴ
Ｌ（ｎ）の変動が小さい用途に使用できる。さらに、瞬
時負荷トルクＴＬ（ｎ）の変動が極めて小さい用途で
は、負荷トルクＴＬが一定であると見なして負荷トルク
推定器２６を廃止し、基準位置変化量Δθｒｅｆ及び基
準速度変化量Δθ・ ｒｅｆを一定に設定してもよい。
【００２４】さらに、上記実施例では瞬時負荷トルクＴ
Ｌ（ｎ）の移動平均を求めることにより電流センサ２０
の電気的時定数、従ってノイズを無視可能にしていた
が、ノイズの影響を無視可能にする方法としては、他
に、ノイズが発生していなかったと見なせる時刻ｎ−ｉ
にて推定した瞬時負荷トルクＴＬ（ｎ−ｉ）を用い、基
準位置変化量Δθｒｅｆ及び基準速度変化量Δθ・
ｒｅｆを設定する方法もある。ノイズが発生していなか
ったか否かは、位置・速度変化制限器２４からステップ
２００及び２０２の判定結果として知ることができる。
Ｌ（ｎ）の移動平均を求めることにより電流センサ２０
の電気的時定数、従ってノイズを無視可能にしていた
が、ノイズの影響を無視可能にする方法としては、他
に、ノイズが発生していなかったと見なせる時刻ｎ−ｉ
にて推定した瞬時負荷トルクＴＬ（ｎ−ｉ）を用い、基
準位置変化量Δθｒｅｆ及び基準速度変化量Δθ・
ｒｅｆを設定する方法もある。ノイズが発生していなか
ったか否かは、位置・速度変化制限器２４からステップ
２００及び２０２の判定結果として知ることができる。
【００２５】また、適用対象として電気自動車の駆動系
を示したが、本発明はそれ以外の用途にも適用できる。
を示したが、本発明はそれ以外の用途にも適用できる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現時点における角度位置又は回転角速度の推定値が前時
点における推定値に比べ基準変化量より大きく変化して
いる場合に、現時点における角度位置又は回転角速度の
推定値に誤差が生じていると見なし、前時点における推
定値に対して大きな変化が生じないよう、現時点におけ
る推定値を代替値にて置換するようにしたため、電流セ
ンサ出力へのノイズの重畳等によらず、制御状態が安定
となる。また、従来と同様、回転位置又は回転数センサ
は必要でない。
現時点における角度位置又は回転角速度の推定値が前時
点における推定値に比べ基準変化量より大きく変化して
いる場合に、現時点における角度位置又は回転角速度の
推定値に誤差が生じていると見なし、前時点における推
定値に対して大きな変化が生じないよう、現時点におけ
る推定値を代替値にて置換するようにしたため、電流セ
ンサ出力へのノイズの重畳等によらず、制御状態が安定
となる。また、従来と同様、回転位置又は回転数センサ
は必要でない。
【００２７】本発明によれば、さらに、ブラシレスモー
タの負荷トルクを推定しその結果に基づき基準変化量や
代替値を設定するようにしたため、負荷トルク変動を反
映した動作が実現され、適用範囲がより広くなる。
タの負荷トルクを推定しその結果に基づき基準変化量や
代替値を設定するようにしたため、負荷トルク変動を反
映した動作が実現され、適用範囲がより広くなる。
【００２８】本発明によれば、また、負荷トルク推定に
当たって最近の複数時点における角度位置又は回転角速
度の推定値に基づき瞬時負荷トルクを求め、これを電流
検出の時定数に比べ長い期間に亘って平均して得られる
平均負荷トルクを基準変化量の設定に供するようにした
ため、負荷トルク推定に当たって前に求めた角度位置又
は回転角速度の推定値を利用でき、また、前に求めた角
度位置又は回転角速度の推定値に電流検出のノイズが影
響している場合であっても、この影響を平均によって排
除できる。
当たって最近の複数時点における角度位置又は回転角速
度の推定値に基づき瞬時負荷トルクを求め、これを電流
検出の時定数に比べ長い期間に亘って平均して得られる
平均負荷トルクを基準変化量の設定に供するようにした
ため、負荷トルク推定に当たって前に求めた角度位置又
は回転角速度の推定値を利用でき、また、前に求めた角
度位置又は回転角速度の推定値に電流検出のノイズが影
響している場合であっても、この影響を平均によって排
除できる。
【図１】本発明の一実施例に係るシステムの構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】この実施例における負荷トルク推定動作の流れ
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図３】この実施例における位置・速度変化制限動作の
流れを示すフローチャートである。
流れを示すフローチャートである。
【図４】従来の問題点を示す波形図である。
１０ モータ １２ 電流制御部 １８ 位置・速度推定器 ２０ 電流センサ ２４ 位置・速度変化制限器 ２６ 負荷トルク推定器 ｎ 時刻 ｋ 平均期間 Ｊ 車両慣性 ＴＭ モータの出力トルク ＴＬ（ｎ） 時刻ｎにおける（瞬時）負荷トルク Ｔ− Ｌ（ｎ） 時刻ｎにおける平均負荷トルク θＭ（ｎ） 時刻ｎにおける位置推定値 θ・ Ｍ（ｎ） 時刻ｎにおける速度推定値 θ・・ Ｍ（ｎ） 時刻ｎにおける瞬時角加速度 θ・・ｒ ｅｆ 基準角加速度 Δθｒｅｆ 基準位置変化量 Δθ・ ｒｅｆ 基準速度変化量 ΔθＭ 位置推定値の変化量 Δθ・ Ｍ 速度推定値の変化量 ε１，ε２ 微小値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−197588（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−217589（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−7084（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−126190（ＪＰ，Ａ) 国際公開94／11945（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 6/16 H02P 6/06
Claims (3)
- 【請求項１】 ブラシレスモータの回転子の角度位置及
び／又は回転角速度を、当該ブラシレスモータに流れる
電流の検出値に基づき推定するステップと、推定した角
度位置及び／又は回転角速度に基づき上記電流を制御す
るステップとを、所定周期毎に繰り返し実行する制御方
法において、 現時点における角度位置又は回転角速度の推定値が前時
点における推定値に比べ基準変化量より大きく変化して
いるか否かを判定するステップと、 大きく変化していると判定された場合に、現時点におけ
る角度位置又は回転角速度の推定値に誤差が生じている
と見なし、前時点における推定値に対して大きな変化が
生じないよう、現時点における推定値を代替値にて置換
し上記電流の制御に使用させるステップとを、 上記周期毎に繰り返し実行することを特徴とする制御方
法。 - 【請求項２】 請求項１記載の制御方法において、 上記ブラシレスモータの負荷トルクを推定するステップ
と、 推定した負荷トルクに基づき角度位置及び／又は回転角
速度の基準変化量を設定するステップと、 前時点における推定値に基準変化量を加えた値を上記代
替値に設定するステップとを、 上記周期毎に繰り返し実行することを特徴とする制御方
法。 - 【請求項３】 請求項２記載の制御方法において、 上記ブラシレスモータの負荷トルクを推定する際、まず
最近の複数時点における角度位置又は回転角速度の推定
値に基づき当該ブラシレスモータの瞬時負荷トルクを求
め、求めた瞬時負荷トルクを電流検出の時定数に比べ長
い期間に亘って平均して平均負荷トルクを求め、求めた
平均負荷トルクを基準変化量の設定に供することを特徴
とする制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26660194A JP3232916B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | ブラシレスモータの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26660194A JP3232916B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | ブラシレスモータの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08130893A JPH08130893A (ja) | 1996-05-21 |
| JP3232916B2 true JP3232916B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=17433085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26660194A Expired - Fee Related JP3232916B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | ブラシレスモータの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3232916B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4932636B2 (ja) * | 2007-08-10 | 2012-05-16 | ダイキン工業株式会社 | 圧縮機内部状態推定装置及び空気調和装置 |
| JP5591400B2 (ja) * | 2011-05-31 | 2014-09-17 | 三菱電機株式会社 | 駆動機械の負荷特性推定装置 |
| JP6014478B2 (ja) | 2012-12-05 | 2016-10-25 | キヤノン株式会社 | 記録装置及びロール紙の搬送制御方法 |
-
1994
- 1994-10-31 JP JP26660194A patent/JP3232916B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH08130893A (ja) | 1996-05-21 |
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