WO2016152074A1 - モータ駆動装置 - Google Patents

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WO2016152074A1
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speed
disturbance
torque
command
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Inventor
鈴木　健一
弘 藤原
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/40—Regulating or controlling the amount of current drawn or delivered by the motor for controlling the mechanical load

Definitions

  • the present invention relates to a motor drive device that controls a motor using a disturbance observer.
  • Patent Document 1 discloses an auto-tuning function that corrects control parameters by estimating load characteristics in real time.
  • the auto-tuning function works effectively in devices where the load characteristics do not change significantly from the initial state.
  • load estimation by the auto tuning function may not be in time, and may not be able to be applied.
  • Patent Document 2 proposes a motor drive device that performs control that estimates load fluctuations as disturbances and cancels the estimated disturbances.
  • the motor drive device targeted by the present invention obtains a speed command for driving the motor, and controls the motor current flowing through the motor.
  • the motor drive device includes a speed control unit, a disturbance compensation unit, and a current control unit.
  • a speed deviation that is the difference between the obtained speed command and the motor speed obtained from the motor driven based on the speed command is generated.
  • the speed control unit obtains the generated speed deviation and generates a first torque command.
  • the disturbance compensation unit includes a phase compensation unit, a disturbance torque compensation unit, and a disturbance torque estimation unit.
  • the phase compensator obtains the generated first torque command and generates the second torque command with the phase advanced.
  • the disturbance torque compensator obtains the generated second torque command and the estimated disturbance torque value generated according to the motor speed, and generates the third torque command.
  • the disturbance torque estimation unit obtains the third torque command and the motor speed, and generates a disturbance torque estimated value.
  • the current control unit controls the motor current that flows to the motor in order to generate a torque output according to the third torque command.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a disturbance compensator included in the motor drive apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a control block diagram showing the control realized by the motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a control block diagram equivalent to the control block diagram shown in FIG.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a disturbance compensator included in the motor drive apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the motor driving apparatus can suppress the influence due to the load fluctuation by using the disturbance compensation unit.
  • the motor driving apparatus improves the stability without deteriorating the responsiveness to the speed command.
  • the conventional motor drive device has the following improvements. That is, the conventional motor drive device includes an inertia variation suppression unit and a phase compensation unit in a control circuit that performs speed feedback in order to improve the stability of the control operation.
  • the motor drive device includes a disturbance compensation unit having a phase compensation unit.
  • the phase compensation unit advances the phase of the first torque command that is an input of the disturbance compensation unit.
  • the motor drive device can obtain a phase advance effect in the open loop characteristics related to speed.
  • the motor drive apparatus in the present embodiment performs feedback control so that the actual motor speed follows the speed command. Therefore, if the motor drive device in the present embodiment is used, a speed control system in which the delay of the motor speed with respect to the speed command is small can be obtained.
  • the disturbance compensation unit used in the motor drive device according to the embodiment of the present invention further includes a current compensation unit.
  • the disturbance compensation part used for the motor drive device in the embodiment of the present invention further has a speed smoothing part.
  • the current compensator is located on the input side of the disturbance torque estimator.
  • the third torque command is input to the disturbance torque estimation unit via the current compensation unit.
  • the speed smoothing unit is located on the other input side of the disturbance torque estimating unit.
  • the motor speed is input to the disturbance torque estimation unit via the speed smoothing unit.
  • the motor drive device in the present embodiment can further improve the accuracy of the estimated disturbance torque value output by the disturbance torque estimation unit.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a disturbance compensator included in the motor drive apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a control block diagram showing the control realized by the motor drive apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a control block diagram equivalent to the control block diagram shown in FIG.
  • the motor drive device 101 obtains a speed command ⁇ * for driving the motor 102 and controls the motor current Im passed through the motor 102.
  • the motor drive device 101 includes a speed control unit 14, a disturbance compensation unit 16, and a current control unit 18.
  • the motor drive device 101 generates a speed deviation ⁇ that is a difference between the obtained speed command ⁇ * and the motor speed ⁇ obtained from the motor 102 driven based on the speed command ⁇ * .
  • the speed control unit 14 obtains the generated speed deviation ⁇ and generates the first torque command CT1.
  • the disturbance compensation unit 16 includes a phase compensation unit 161, a disturbance torque compensation unit 163, and a disturbance torque estimation unit 162.
  • the phase compensation unit 161 obtains the generated first torque command CT1 and generates the second torque command CT2 whose phase has been advanced.
  • the disturbance torque compensator 163 obtains the generated second torque command CT2 and the estimated disturbance torque value ⁇ lhat generated according to the motor speed ⁇ , and generates the third torque command ⁇ m.
  • the disturbance torque estimating unit 162 obtains the third torque command ⁇ m and the motor speed ⁇ , and generates a disturbance torque estimated value ⁇ lhat.
  • the current control unit 18 controls the motor current Im flowing through the motor 102 in order to generate a torque output according to the third torque command ⁇ m.
  • the phase compensation unit 161 is composed of a primary lead lag filter.
  • the first torque command CT1 is a command value that makes the speed deviation ⁇ smaller. Specifically, the first torque command CT1 is controlled so that the speed deviation ⁇ converges to zero.
  • the third torque command ⁇ m is a command value that cancels the disturbance torque ⁇ l.
  • the motor driving device 101 drives the motor 102 by controlling the motor current Im flowing through the motor 102.
  • the position detection unit 103 detects the angle of the motor 102 and feeds back the detected angle of the motor 102 to the motor driving device 101.
  • the position detection unit 103 can be realized by an encoder, for example.
  • the speed command ⁇ * is transmitted from the host device as a result of position control. Alternatively, the speed command ⁇ * is transmitted through the external I / F. The speed command ⁇ * is generated by internal command calculation.
  • the speed detector 19 calculates the motor speed ⁇ from the angle information of the position detector 103.
  • the motor speed ⁇ can be calculated, for example, by dividing the difference in angle information by the calculation cycle for each calculation cycle.
  • the motor drive device 101 inputs a speed deviation ⁇ , which is a difference between the speed command ⁇ * and the motor speed ⁇ , to the speed control unit 14 and calculates a first torque command CT1.
  • the speed control unit 14 controls the speed deviation ⁇ to be zero.
  • the speed control unit 14 is configured by PI control or the like.
  • the disturbance compensator 16 generates a third torque command ⁇ m from the input first torque command CT1 and motor speed ⁇ . Details will be described later.
  • the current control unit 18 controls the motor current Im flowing through the motor 102 so that the motor 102 outputs a torque according to the third torque command ⁇ m to drive the load.
  • the phase compensator 161 performs phase advance compensation on the first torque command CT1, and generates a second torque command CT2.
  • the phase compensation unit 161 can be realized by a lead lag filter of an appropriate order.
  • the disturbance torque estimation unit 162 outputs a disturbance torque estimated value ⁇ lhat from the third torque command ⁇ m and the motor speed ⁇ .
  • the disturbance torque estimation unit 162 is generally called a disturbance observer.
  • Various implementation methods have been proposed for the disturbance torque estimation unit 162, and any of them can be implemented.
  • the disturbance torque compensator 163 uses a disturbance torque estimation value ⁇ lhat that is an output of the disturbance torque estimator 162 and a second torque command CT2 that is an output of the phase compensator 161 to generate a third torque command that is used for actual motor current control. ⁇ m is generated. Normally, the disturbance torque compensation unit 163 adds the disturbance torque estimated value ⁇ lhat and the second torque command CT2 as they are so as to cancel the disturbance torque ⁇ l.
  • the speed control unit 14 is proportional control.
  • the current control unit 18 ignores it as being sufficiently faster than the speed control response.
  • the characteristics of the motor 102, the position detection unit 103, and the speed detection unit 19 that are located on the path from the third torque command ⁇ m to the detection of the motor speed ⁇ are collectively set to 1 / (J ⁇ s).
  • a disturbance observer is configured using Jn ⁇ s, which is the inverse model of 1 / (J ⁇ s), and is set as a disturbance torque estimation unit 162.
  • the speed closed loop characteristic becomes unstable. Therefore, in order not to impair the stability of the speed closed loop characteristic, the stability can be recovered by adding the phase compensation unit 161 having the inverse characteristic of the equivalent primary lag-lead filter 166 to the control block. If the phase compensation unit 161 is configured with the maximum value ⁇ max of the ratio ⁇ between the inertia true value and the inertia nominal value, the characteristic combined with the equivalent primary lag lead filter 166 always leads in phase regardless of the value of the ratio ⁇ . Therefore, it is optimal to configure the phase compensation unit 161 with the maximum value ⁇ max of the ratio ⁇ between the inertia true value and the inertia nominal value.
  • the phase compensation unit 161 has a second or higher equivalent characteristic depending on the configuration of the disturbance compensation unit 16 and the filter order. Therefore, the phase compensation unit 161 may change the order in accordance with the inverse characteristic.
  • the primary lead lag filter increases the gain in the high frequency range. Therefore, the primary lead lag filter can be combined with a filter for reducing the gain in a high frequency region where phase advance compensation is not required.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a disturbance compensator included in the motor drive apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the motor drive apparatus according to Embodiment 2 of the present invention has the following configuration.
  • the disturbance compensation unit 16a further includes a current compensation unit 164.
  • the current compensator 164 outputs a current control characteristic Cm, which is control information for controlling the motor current (Im) supplied to the motor (102) by the current controller (18) in accordance with the third torque command ⁇ m, It is added to the torque command ⁇ m.
  • the current control characteristic Cm can be realized by a transfer function.
  • the disturbance compensation unit 16a further includes a speed smoothing unit 165.
  • the speed smoothing unit 165 smoothes the motor speed ⁇ obtained by the disturbance torque estimating unit 162.
  • the current compensator 164 has the same control characteristics as the current controller 18 shown in FIG.
  • the disturbance compensator 16a can more accurately reproduce the actually generated motor torque ⁇ m. Therefore, the disturbance compensation unit 16a can improve the accuracy of the disturbance torque estimated value ⁇ lhat.
  • the speed smoothing unit 165 can reduce high frequency noise.
  • a low-pass filter can be used for the speed smoothing unit 165.
  • a filter having a cutoff frequency of about 10 times the time constant of the differential calculation performed by the disturbance torque estimation unit 162 can be used.
  • the speed smoothing unit 165 can use a moving average filter.
  • the motor drive device of the present invention can suppress the influence of load fluctuations by using the disturbance compensation unit.
  • the motor driving device of the present invention can ensure stability without deteriorating responsiveness to the speed command.
  • the motor drive device of the present invention is useful in applications where load characteristics change, such as articulated robots, take-out robots, and loaders / unloaders.
  • the motor driving device of the present invention can stabilize the operation of the motor even when the load characteristics are not known. Therefore, the motor drive device of the present invention can also be used as an initial setting when adjusting equipment.
  • the motor targeted by the motor drive device of the present invention is not limited to a rotary motor.
  • the effect can be used by replacing the unit of the rotation system with the unit of the linear motion system.

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Abstract

本発明のモータ駆動装置（１０１）は、モータ（１０２）を駆動するための速度指令を得て、モータ（１０２）に流すモータ電流を制御する。モータ駆動装置（１０１）は、速度制御部（１４）と、外乱補償部（１６）と、電流制御部（１８）、を備える。外乱補償部（１６）は、位相補償部と、外乱トルク補償部と、外乱トルク推定部と、を有する。位相補償部は、生成された第１トルク指令を得て、位相が進められた第２トルク指令を生成する。外乱トルク補償部は、生成された第２トルク指令と、モータ速度に応じて生成される外乱トルク推定値と、を得て、第３トルク指令を生成する。外乱トルク推定部は、第３トルク指令とモータ速度とを得て、外乱トルク推定値を生成する。

Description

モータ駆動装置
　本発明は、外乱オブザーバを利用してモータを制御するモータ駆動装置に関する。
　モータの制御中に、負荷特性が変化すると、モータの制御動作が不安定になる場合がある。
　そこで、従来の技術として、特許文献１に示すものが開示されている。つまり、特許文献１に示すモータ駆動装置では、負荷特性をリアルタイムに推定して制御パラメータを修正する、オートチューニング機能が開示されている。
　オートチューニング機能は、負荷特性が初期状態から大きく変化しない装置では有効に機能する。しかしながら、例えば、多関節ロボットやローダ・アンローダ（Ｌｏａｄｅｒ　ａｎｄ　Ｕｎｌｏａｄｅｒ）のように、動作中に負荷特性が大きく変化する装置では、オートチューニング機能による負荷推定が間に合わず、適応しきれないことがある。
　そこで、特許文献２では、負荷変動を外乱とみなして推定し、推定した外乱を打ち消す制御を行うモータ駆動装置が提案されている。
特開平５－７７４０４号公報 国際公開第２００５／０９３９３９号
　本発明が対象とするモータ駆動装置は、モータを駆動するための速度指令を得て、モータに流すモータ電流を制御する。モータ駆動装置は、速度制御部と、外乱補償部と、電流制御部と、を備える。
　モータ駆動装置では、得た速度指令と、速度指令に基いて駆動されたモータから得るモータ速度と、の差である速度偏差が生成される。速度偏差が生成された後、速度制御部は、生成された速度偏差を得て、第１トルク指令を生成する。
　外乱補償部は、位相補償部と、外乱トルク補償部と、外乱トルク推定部と、を有する。
　位相補償部は、生成された第１トルク指令を得て、位相が進められた第２トルク指令を生成する。
　外乱トルク補償部は、生成された第２トルク指令と、モータ速度に応じて生成される外乱トルク推定値と、を得て、第３トルク指令を生成する。
　外乱トルク推定部は、第３トルク指令とモータ速度とを得て、外乱トルク推定値を生成する。
　電流制御部は、第３トルク指令に応じたトルク出力を生じるために、モータに流すモータ電流を制御する。
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置が有する外乱補償部を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置で実現される制御を示す制御ブロック図である。 図４は、図３に示す制御ブロック図と等価となる制御ブロック図である。 図５は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置が有する外乱補償部を示すブロック図である。
　本発明の実施の形態であるモータ駆動装置は、外乱補償部を用いることにより、負荷変動による影響を抑制できる。しかも、本実施の形態であるモータ駆動装置は、速度指令に対する応答性を悪化させることなく、安定性が向上する。
　つまり、従来のモータ駆動装置には、つぎの改善点があった。すなわち、従来のモータ駆動装置は、制御動作の安定性を向上するため、速度フィードバックを行う制御回路に、慣性変動抑制部と、位相補償部と、を有する。
　このような閉ループ系の制御回路を用いた場合、制御動作の安定化を図るためには、位相を進める補償が必要となる。負荷変動が大きくなるほど、速度フィードバックの位相を進める量も大きくなる。
　この結果、従来のモータ駆動装置では、速度指令と、大きく位相が進められたモータ速度とが一致するような制御が行われる。よって、従来のモータ駆動装置では、実際のモータ速度が大きく遅れることになるため、速度指令に対する応答性が悪化する。
　そこで、後述する本実施の形態におけるモータ駆動装置は、位相補償部を有する外乱補償部を備える。位相補償部は、外乱補償部の入力である第１トルク指令の位相を進める。
　本構成とすれば、本実施の形態におけるモータ駆動装置は、速度に関する開ループ特性において、位相進み効果を得ることができる。しかも、本実施の形態におけるモータ駆動装置は、実際のモータ速度が速度指令に追従するようにフィードバック制御が働く。よって、本実施の形態におけるモータ駆動装置を用いれば、速度指令に対してモータ速度の遅れが少ない、速度制御系を得ることができる。
　また、本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に用いられる外乱補償部は、電流補償部をさらに有する。あるいは、本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置に用いられる外乱補償部は、速度平滑部をさらに有する。
　電流補償部は、外乱トルク推定部の入力側に位置する。外乱トルク推定部には、電流補償部を介して、第３トルク指令が入力される。
　速度平滑部は、外乱トルク推定部の他の入力側に位置する。外乱トルク推定部には、速度平滑部を介して、モータ速度が入力される。
　本構成とすれば、本実施の形態におけるモータ駆動装置は、外乱トルク推定部が出力する外乱トルク推定値の精度をさらに向上できる。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具現化した一例であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。
　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置を示すブロック図である。図２は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置が有する外乱補償部を示すブロック図である。
　また、図３は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置で実現される制御を示す制御ブロック図である。図４は、図３に示す制御ブロック図と等価となる制御ブロック図である。
　図１に示すように、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置１０１は、モータ１０２を駆動するための速度指令ω＊を得て、モータ１０２に流すモータ電流Ｉｍを制御する。モータ駆動装置１０１は、速度制御部１４と、外乱補償部１６と、電流制御部１８と、を備える。
　モータ駆動装置１０１では、得た速度指令ω＊と、速度指令ω＊に基いて駆動されたモータ１０２から得るモータ速度ωと、の差である速度偏差Δωが生成される。速度偏差Δωが生成された後、速度制御部１４は、生成された速度偏差Δωを得て、第１トルク指令ＣＴ１を生成する。
　図２に示すように、外乱補償部１６は、位相補償部１６１と、外乱トルク補償部１６３と、外乱トルク推定部１６２と、を有する。
　位相補償部１６１は、生成された第１トルク指令ＣＴ１を得て、位相が進められた第２トルク指令ＣＴ２を生成する。
　外乱トルク補償部１６３は、生成された第２トルク指令ＣＴ２と、モータ速度ωに応じて生成される外乱トルク推定値τｌｈａｔと、を得て、第３トルク指令τｍを生成する。
　外乱トルク推定部１６２は、第３トルク指令τｍとモータ速度ωとを得て、外乱トルク推定値τｌｈａｔを生成する。
　図１に示すように、電流制御部１８は、第３トルク指令τｍに応じたトルク出力を生じるために、モータ１０２に流すモータ電流Ｉｍを制御する。
　特に、顕著な作用効果を奏する構成は、以下のとおりである。
　すなわち、位相補償部１６１は、一次のリードラグフィルタで構成される。
　また、第１トルク指令ＣＴ１は、速度偏差Δωが小さくなるような指令値である。具体的には、第１トルク指令ＣＴ１は、速度偏差Δωが０に収束するように制御される。
　あるいは、第３トルク指令τｍは、外乱トルクτｌを打ち消すような指令値である。
　図１に示すように、モータ駆動装置１０１は、モータ１０２に流れるモータ電流Ｉｍを制御してモータ１０２を駆動する。位置検出部１０３は、モータ１０２の角度を検出して、検出したモータ１０２の角度をモータ駆動装置１０１にフィードバックする。位置検出部１０３は、例えば、エンコーダで実現できる。
　次に、モータ駆動装置１０１について、詳細に説明する。
　速度指令ω＊は、上位装置から、位置制御の結果として、伝達される。あるいは、速度指令ω＊は、外部Ｉ／Ｆを通じて伝達される。また、速度指令ω＊は、内部指令計算により生成される。速度検出部１９は、位置検出部１０３の角度情報からモータ速度ωを算出する。
　モータ速度ωは、例えば、演算周期毎において、角度情報の差分を演算周期で除することで計算できる。
　モータ駆動装置１０１は、速度指令ω＊とモータ速度ωとの差である速度偏差Δωを速度制御部１４に入力し、第１トルク指令ＣＴ１を計算する。速度制御部１４は、速度偏差Δωを０にするように制御する。具体的には、速度制御部１４は、ＰＩ制御などで構成される。
　外乱補償部１６は、入力された、第１トルク指令ＣＴ１とモータ速度ωとから、第３トルク指令τｍを生成する。詳細は後述する。
　モータ１０２が第３トルク指令τｍどおりのトルクを出力して負荷を駆動するように、電流制御部１８は、モータ１０２に流れるモータ電流Ｉｍを制御する。
　図２に示すように、位相補償部１６１は、第１トルク指令ＣＴ１に対して位相進み補償を施し、第２トルク指令ＣＴ２を生成する。位相補償部１６１は、適切な次数のリードラグフィルタなどで実現できる。
　外乱トルク推定部１６２は、第３トルク指令τｍとモータ速度ωより外乱トルク推定値τｌｈａｔを出力する。外乱トルク推定部１６２は、一般に外乱オブザーバと呼ばれる。外乱トルク推定部１６２には、さまざまな実現方法が提案されており、そのいずれを用いても実現可能である。
　外乱トルク補償部１６３は、外乱トルク推定部１６２の出力である外乱トルク推定値τｌｈａｔと、位相補償部１６１の出力である第２トルク指令ＣＴ２から、実際のモータ電流制御に用いられる第３トルク指令τｍを生成する。通常、外乱トルク補償部１６３では、外乱トルクτｌを打ち消すように、外乱トルク推定値τｌｈａｔと第２トルク指令ＣＴ２とが、そのまま加算される。
　以上のように構成されたモータ駆動装置について、以下に、その動作、作用を説明する。
　図３は、図１に示すブロック図について、下記条件を適用すれば、導き出すことができる。すなわち、速度制御部１４は比例制御である。電流制御部１８は、速度制御応答と比べて比して十分早いとして無視する。第３トルク指令τｍからモータ速度ωを検出するまでの経路に位置する、モータ１０２と、位置検出部１０３と、速度検出部１９との特性をまとめて１／（Ｊ・ｓ）とする。まとめた１／（Ｊ・ｓ）の逆モデルであるＪｎ・ｓを用いて外乱オブザーバを構成し、外乱トルク推定部１６２とする。
　図３に示す制御ブロック図を等価変換すれば、図４に示す制御ブロック図となる。本構成において、外乱補償部１６の効果により、負荷特性の１／（Ｊ・ｓ）はイナーシャノミナル値の１／（Ｊｎ・ｓ）に変化する。また、イナーシャノミナル値Ｊｎをイナーシャ真値が変動し得る最小値に設定したとき、イナーシャ真値とイナーシャノミナル値の比α、および、外乱オブザーバフィルタ時定数Ｔｄで決まる、等価一次ラグリードフィルタ１６６が導き出される。導き出された等価一次ラグリードフィルタ１６６の特性が１に近い低周波数帯域では、イナーシャ真値の変化に関わらず負荷特性がイナーシャノミナル値となる。よって、負荷変動に対するロバスト性が実現される。
　等価一次ラグリードフィルタ１６６は位相遅れ特性を有するため、速度閉ループ特性は不安定化する。したがって、速度閉ループ特性の安定性を損なわないためには、等価一次ラグリードフィルタ１６６の逆特性を有する位相補償部１６１を制御ブロックに付加することで、安定性を回復できる。イナーシャ真値とイナーシャノミナル値の比αの最大値αｍａｘで位相補償部１６１を構成すれば、等価一次ラグリードフィルタ１６６と合成した特性が、比αの値に関わらず、常に位相進みとなる。よって、イナーシャ真値とイナーシャノミナル値の比αの最大値αｍａｘで位相補償部１６１を構成することが、最適である。
　なお、位相補償部１６１は、外乱補償部１６の構成やフィルタ次数によっては、等価特性が２次以上となる。よって、位相補償部１６１は、その逆特性に合わせて次数を変えてもよい。
　また、一次リードラグフィルタは、高周波数域のゲインが上がる。よって、位相進め補償が必要ない高周波数領域において、一次リードラグフィルタは、ゲインを下げるフィルタと組み合わせることもできる。
　（実施の形態２）
　図５は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置が有する外乱補償部を示すブロック図である。
　なお、本実施の形態１におけるモータ駆動装置と同様の構成については、同じ符号を付して、説明を援用する。
　図５に示すように、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置は、つぎの構成を備える。
　すなわち、本実施の形態２におけるモータ駆動装置において、外乱補償部１６ａは、電流補償部１６４をさらに有する。電流補償部１６４は、電流制御部（１８）が第３トルク指令τｍに応じてモータ（１０２）へ供給するモータ電流（Ｉｍ）を制御するための制御情報である電流制御特性Ｃｍを、第３トルク指令τｍに対して付加する。電流制御特性Ｃｍは、伝達関数で実現できる。
　あるいは、外乱補償部１６ａは、速度平滑部１６５をさらに有する。速度平滑部１６５は、外乱トルク推定部１６２が得るモータ速度ωを平滑化する。
　さらに、図面を用いて、詳細に説明する。
　図５に示すように、電流補償部１６４は、図１に示す電流制御部１８と同様の制御特性を有する。
　本構成とすれば、外乱補償部１６ａは、実際に生じるモータのトルクτｍを、より正確に再現できる。よって、外乱補償部１６ａは、外乱トルク推定値τｌｈａｔの精度を向上できる。
　また、速度平滑部１６５は、高周波ノイズを低減できる。
　つまり、外乱トルク推定部１６２で微分計算を行う際、高周波ノイズが生じる。しかし、速度平滑部１６５を用いれば、高周波ノイズを低減できる。具体的には、速度平滑部１６５には、ローパスフィルタが利用できる。ローパスフィルタは、外乱トルク推定部１６２で行われる微分計算の時定数に対して１０倍程度のカットオフ周波数を有するものが利用できる。
　あるいは、外乱トルク推定部１６２でディジタル演算が行われる場合、速度平滑部１６５には、移動平均フィルタを利用することもできる。
　本発明のモータ駆動装置は、外乱補償部を用いることにより、負荷変動による影響を抑制できる。併せて、本発明のモータ駆動装置は、速度指令に対する応答性を悪化させることなく、安定性を確保できる。
　特に、本発明のモータ駆動装置は、多関節ロボットや取り出しロボット、ローダ・アンローダなどのように、負荷特性が変化する用途で有用である。
　また、本発明のモータ駆動装置は、負荷特性が分からない状態であっても、モータの動作について、安定化を図ることができる。よって、本発明のモータ駆動装置は、設備を調整する際の初期設定としても利用できる。
　なお、本発明のモータ駆動装置が対象とするモータは、回転モータに限定されるものではない。本発明のモータ駆動装置は、例えば、リニアモータを対象とした場合、回転系の単位を直動系の単位に置き換えれば、その作用効果は援用できる。
　１４　速度制御部
　１６，１６ａ　外乱補償部
　１８　電流制御部
　１９　速度検出部
　１０１　モータ駆動装置
　１０２　モータ
　１０３　位置検出部
　１６１　位相補償部
　１６２　外乱トルク推定部
　１６３　外乱トルク補償部
　１６４　電流補償部
　１６５　速度平滑部
　１６６　等価一次ラグリードフィルタ

Claims (4)

  1. モータを駆動するための速度指令を得て、前記モータに流すモータ電流を制御するモータ駆動装置であって、
    　　　　得た前記速度指令と、前記速度指令に基いて駆動された前記モータから得るモータ速度と、の差である速度偏差が生成された後、生成された前記速度偏差を得て、第１トルク指令を生成する速度制御部と、
    　　　　　　生成された前記第１トルク指令を得て、位相が進められた第２トルク指令を生成する位相補償部と、
    　　　　　　生成された前記第２トルク指令と、前記モータ速度に応じて生成される外乱トルク推定値と、を得て、第３トルク指令を生成する外乱トルク補償部と、
    　　　　　　前記第３トルク指令と前記モータ速度とを得て、前記外乱トルク推定値を生成する外乱トルク推定部と、
    　　　を有する外乱補償部と、
    　　　前記第３トルク指令に応じたトルク出力を生じるために、前記モータに流す前記モータ電流を制御する電流制御部と、
    を備えたモータ駆動装置。
  2. 前記位相補償部は、一次のリードラグフィルタで構成される、請求項１に記載のモータ駆動装置。
  3. 前記外乱補償部は、前記電流制御部が前記第３トルク指令に応じて前記モータへ供給する前記モータ電流を制御するための制御情報を、前記第３トルク指令に対して付加する電流補償部を、さらに有する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
  4. 前記外乱補償部は、前記外乱トルク推定部が得る前記モータ速度を平滑化する速度平滑部を、さらに有する、請求項１または請求項３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
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