WO2021229723A1 - リニアモータシステム - Google Patents

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WO2021229723A1
WO2021229723A1 PCT/JP2020/019119 JP2020019119W WO2021229723A1 WO 2021229723 A1 WO2021229723 A1 WO 2021229723A1 JP 2020019119 W JP2020019119 W JP 2020019119W WO 2021229723 A1 WO2021229723 A1 WO 2021229723A1
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WO
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control device
stator
command
speed
digital filter
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/019119
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English (en)
French (fr)
Inventor
慎 東野
聡 大平
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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Priority to US17/920,030 priority patent/US20230208334A1/en
Priority to DE112020007200.2T priority patent/DE112020007200T5/de
Priority to JP2020558635A priority patent/JP6847329B1/ja
Priority to PCT/JP2020/019119 priority patent/WO2021229723A1/ja
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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
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/06—Linear motors
    • H02P25/064—Linear motors of the synchronous type
    • 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
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
    • 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
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/006—Controlling linear motors

Definitions

  • the present disclosure relates to a linear motor system using a plurality of stators and a mover arranged so as to face the stator.
  • a linear motor system equipped with a stator having a plurality of armature winding units, a mover having a permanent magnet arranged opposite to the stator, and a control device for controlling energization of the stator.
  • the control device obtains thrust by sequentially switching the energization of the stator according to the position of the mover.
  • the switching shock which is the shock caused by the speed change of the mover when switching the energization to the stator, it is possible to give continuity to the current values that energize the adjacent stators. desired.
  • the control device of the linear motor system described in Patent Document 1 has an energization switching compensation function that compensates for switching the energization control to the armature winding unit to be switched when the energization target is switched.
  • This energization switching compensation function is a function of passing the speed integral value obtained by adding the difference value between the speed command value and the current speed between the control devices.
  • the control device of the linear motor system described in Patent Document 1 reduces the switching shock by controlling the energization target using the received velocity integral value.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a linear motor system capable of sufficiently reducing the switching shock generated when switching the energization of the stator.
  • the linear motor system of the present disclosure faces a first stator, a second stator, a first stator and a second stator. It is equipped with a movable element arranged in a row. Further, in the linear motor system of the present disclosure, when the mover faces the first stator, the first stator is energized based on the first speed command or the first position command to the mover.
  • a first control device that drives the mover by executing the above, and a second based on a second speed command or a second position command to the mover when the mover faces the second stator.
  • a second control device for driving the mover by executing energization to the stator of 2 is provided.
  • the linear motor system of the present disclosure transmits a first speed command or a first position command to the first control device when the mover moves from the first stator to the second stator.
  • the first controller energizes the first stator and the second control device second fixes. It is equipped with a command creation unit that sequentially executes energization of the child.
  • the first controller is the first to the first stator based on the first velocity integrated value obtained by integrating the velocity deviation between the first velocity command and the current velocity which is the actual velocity of the mover.
  • the second controller has a first current command calculation unit that calculates a current command value, and a first digital filter that executes a first digital filter calculation for the first current command value.
  • the second controller has a second to the second stator based on a second velocity integral value that integrates the velocity deviation between the second velocity command and the current velocity, which is the actual velocity of the mover.
  • a second current command calculation unit that calculates the current command value, a second digital filter that executes a second digital filter calculation for the second current command value, and a second current command calculation unit used by the first current command calculation unit. It has a speed integral value of 1 and a control amount acquisition unit that acquires an internal value of the first digital filter when the first digital filter executes a first digital filter operation from the first control device.
  • the second current command calculation unit calculates the second velocity integral value based on the first velocity integral value, and the second digital filter executes the second digital filter operation using the internal value.
  • the linear motor system according to the present disclosure has an effect that the switching shock generated when switching the energization to the stator can be sufficiently reduced.
  • the figure which shows the structure of the linear motor system which concerns on embodiment The figure which shows the structural example of the control device provided in the linear motor system which concerns on embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a linear motor system according to an embodiment.
  • the linear motor system 10 includes a stator group 1, a control device group 2, a mover 3, an encoder head 4, a reading unit group 5, a position information communication line 6, a control information communication line 7, and command creation.
  • a section 8 and a guide 9 are provided to realize a servo mechanism.
  • the stator group 1 includes a plurality of stators 11 to 14. Each of the stators 11 to 14 has an armature winding unit, which is an assembly of windings. The number of stators included in the stator group 1 may be 5 or more, or 3 or 2. The stators 11 to 14 generate thrust by energization by the control device group 2.
  • the control device group 2 includes a plurality of control devices 21 to 24.
  • the control device 21 controls the stator 11, the control device 22 controls the stator 12, the control device 23 controls the stator 13, and the control device 24 controls the stator 14.
  • the control device group 2 includes the same number of control devices 21 to 24 as the stators 11 to 14 included in the stator group 1.
  • the control devices 21 to 24 are connected to the armature winding unit included in the stators 11 to 14, respectively, and execute the energization control to the armature winding unit.
  • the control devices 21 to 24 target the armature winding unit with which the mover 3 faces, among the armature winding units provided therein, as the energization target.
  • the control devices 21 to 24 perform an energization control calculation based on a speed command for each energization target, and drive the armature 3 by sequentially energizing the armature winding unit to be energized based on the calculation result.
  • the control devices 21 to 24 execute the energization control according to the position command output from the command creation unit 8.
  • the control devices 21 to 24 may execute the energization control according to the speed command output from the command creation unit 8.
  • the control devices 21 to 24 execute the energization control to the stators 11 to 14 by executing the control loop to the stators 11 to 14 based on the position command.
  • the mover 3 has a permanent magnet and moves on the guide 9 by the thrust generated by the stators 11 to 14.
  • An encoder head 4 is mounted on the mover 3. The encoder head 4 outputs light, magnetism, etc. to the reading unit group 5.
  • the reading unit group 5 includes the same number of encoder reading units 51 to 54 as the stators 11 to 14 included in the stator group 1.
  • the reading unit group 5 here includes encoder reading units 51 to 54 including four encoder reading units 51 to 54.
  • the encoder reading units 51 to 54 are arranged at regular intervals so as to face the encoder head 4.
  • the encoder reading units 51 to 54 are arranged along the guide 9, and the mover 3 to which the encoder head 4 is attached moves between the encoder reading units 51 to 54 and the guide 9.
  • the encoder reading units 51 to 54 are provided with a transmissive scale, and detect the position of the encoder head 4 by detecting light, magnetism, etc. transmitted through the scale.
  • the encoder reading units 51 to 54 can detect the position of the encoder head 4 when the facing area with the encoder head 4 becomes a specified amount or more.
  • the mounting intervals of the encoder reading units 51 to 54 are, for example, fixed intervals.
  • the attachment intervals of the encoder reading units 51 to 54 are not limited to a fixed interval, and may be attached at other intervals. Further, in the present embodiment, it is assumed that the area facing the encoder head 4 from which the encoder reading units 51 to 54 can detect the position is 50% or more of the area of the encoder head 4. That is, the encoder reading unit capable of detecting the position in the process of moving the mover 3 is any one of the encoder reading units 51 to 54.
  • the encoder reading units 51 to 54 When the encoder reading units 51 to 54 detect the position of the encoder head 4, the encoder reading units 51 to 54 transmit the position information indicating the detected position to the control devices 21 to 24 and the command creating unit via the position information communication line 6 and the control information communication line 7. Send to 8.
  • the control information communication line 7 is a communication bus or the like for transmitting and receiving information, and is connected to the control devices 21 to 24, the position information communication line 6, and the command creation unit 8.
  • the position information communication line 6 is a communication bus for transmitting and receiving information, and is connected to the encoder reading units 51 to 54 and the control information communication line 7.
  • the command creation unit 8 sends a position command to the control devices 21 to 24 via the control information communication line 7. Further, the command creating unit 8 sends a current ratio Mag, which will be described later, to the control devices 21 to 24 via the control information communication line 7. The command creating unit 8 generates a position command based on the position information sent by the reading unit group 5 via the position information communication line 6 and the control information communication line 7.
  • communication between the encoder reading units 51 to 54 and the control devices 21 to 24 may be executed via the information processing device, or the encoder may be executed.
  • the information output from the reading units 51 to 54 may be directly taken into the control devices 21 to 24. Further, communication between the encoder reading units 51 to 54 and the control devices 21 to 24 may be executed via the command creating unit 8.
  • the command creating unit 8 determines which of the stators 11 to 14 is the stator facing the mover 3 based on the position information of the mover 3, and fixes the stator facing the mover 3. Outputs an energization command to control energization to the control device connected to the child. Thrust is generated by the control devices 21 to 24 energizing the stators 11 to 14 according to the energization command from the command creating unit 8, thereby driving the mover 3. In this case, the command creating unit 8 outputs an energization command to the adjacent control device, that is, the control device on the rear stage side immediately before the mover 3 faces the adjacent stator, thereby continuously between the stators. It is possible to generate thrust in a targeted manner.
  • the linear motor system 10 of the present embodiment includes a digital filter for suppressing mechanical resonance, and suppresses switching shock by performing delay compensation for maintaining the continuity of the filter output values. Further, the linear motor system 10 suppresses a switching shock by performing delay compensation for information acquired from an adjacent control device, that is, a control device on the front stage side.
  • stator 11 is arranged on the right side and the stator 12 is arranged on the left side. That is, in the linear motor system 10, the stator 11 is arranged at the rightmost end, the stator 12 is arranged second from the right, the stator 13 is arranged third from the right, and the stator 14 is arranged at the leftmost end. It is assumed that it has been done.
  • the mover 3 is assumed to move from the right side to the left side. That is, the mover 3 moves from the stator 11 to the stator 12, moves from the stator 12 to the stator 13, and moves from the stator 13 to the stator 14.
  • stator arranged on the rear side of the mover 3 in the moving direction with respect to the first stator among the stators 11 to 14 is the second stator. Therefore, when the stator 11 is the first stator, the stator 12 is the second stator. When the stator 12 is the first stator, the stator 13 is the second stator. When the stator 13 is the first stator, the stator 14 is the second stator.
  • control device 21 is the first control device
  • control device 22 is the second control device.
  • control device 23 is the second control device.
  • control device 24 is the second control device.
  • the speed command used by the control device 21 is the first speed command
  • the speed command used by the control device 22 is.
  • the position command used by the control device 21 is the first position command
  • the position command used by the control device 22 is the second position command.
  • control device 21 is the first control device and the control device 22 is the second control device will be described.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a control device included in the linear motor system according to the embodiment. Since the control devices 21 to 24 have the same configuration, the configurations of the control devices 21 and 22 which are two adjacent control devices will be described here. Further, the configuration of the command creating unit 8 will be described.
  • the control device 21 includes a speed command calculation unit 211, a current command calculation unit 212, a digital filter 213 such as a low-pass filter, a current control unit 214, a calculation unit 216, a subtraction unit 210, 219, and a multiplication unit 215. It is equipped with. Further, the control device 22 includes a speed command calculation unit 221, a current command calculation unit 222, a digital filter 223, a current control unit 224, a calculation unit 226, a subtraction unit 220, 229, and a multiplication unit 225. ing.
  • the current command calculation unit 212 is the first current command calculation unit
  • the current command calculation unit 222 is the second current command calculation unit.
  • control devices 21 and 22 each include a control amount acquisition unit 227 and a delay compensation unit 228.
  • control amount acquisition unit 227 and the delay compensation unit 228 of the control device 21 are not shown.
  • the command creating unit 8 has a current ratio creating unit 81 and a position command creating unit 82.
  • the subtraction unit 220 is connected to the position information communication line 6, the control information communication line 7, and the speed command calculation unit 221.
  • the speed command calculation unit 221 and the calculation unit 226 are connected to the subtraction unit 229. Further, the calculation unit 226 is connected to the position information communication line 6 and the current control unit 224.
  • the subtraction unit 229 is connected to the current command calculation unit 222, and the current command calculation unit 222 is connected to the digital filter 223 and the control information communication line 7.
  • the digital filter 223 is connected to the current control unit 224 and the control information communication line 7.
  • the current control unit 224 is connected to the multiplication unit 225, and the multiplication unit 225 is connected to the stator 12 and the control information communication line 7.
  • control amount acquisition unit 227 is connected to the current command calculation unit 222, the digital filter 223, and the control information communication line 7.
  • the delay compensation unit 228 is connected to the current ratio creation unit 81, the current command calculation unit 222, and the digital filter 223.
  • the current ratio creating unit 81 is connected to the position information communication line 6 and the control information communication line 7, and the position command creating unit 82 is connected to the control information communication line 7.
  • the current ratio creating unit 81 receives the position information of the encoder head 4 transmitted by the encoder reading units 51 and 52 via the position information communication line 6. Further, the current ratio creating unit 81 creates a current ratio Mag indicating the ratio of the current used for the energization control when switching the control device for energization control, based on the position information.
  • the current ratio Mag is the ratio of the current value when switching the energization control process to the current value in the normal state.
  • the current ratio creating unit 81 creates a current ratio Mag for the control device 21 and a current ratio Mag for the control device 22 when the control device for energization control is switched from the control device 21 to the control device 22.
  • the current ratio creating unit 81 transmits the current ratio Mag to the multiplication units 215 and 225 via the control information communication line 7.
  • the position command creation unit 82 creates a position command Pcmd that specifies the position of the mover 3.
  • the position command creation unit 82 sends the position command Pcmd to the subtraction units 210 and 220 via the control information communication line 7.
  • the subtraction unit 220 of the control device 21 calculates the position difference value which is the difference value between the position command Pcmd which is the command input value and the current position Pos.
  • the position command Pcmd is a command indicating a desired position with respect to the mover 3
  • the current position Pos is the actual position of the mover 3.
  • the current position Pos is detected by the encoder readers 51 and 52.
  • the speed command calculation unit 211 calculates the speed command value Vcmd from the position difference value.
  • the speed command value Vcmd is a command indicating a desired speed for the mover 3.
  • the speed command calculation unit 211 calculates the speed command value Vcmd so that the position difference value becomes 0, that is, the position command Pcmd and the current position Pos are the same.
  • the speed command value Vcmd is a command for controlling the position of the mover 3 to a position where there is no difference between the position command Pcmd and the current position Pos. In this way, the speed command calculation unit 211 calculates the speed command value Vcmd based on the position difference value.
  • the speed command calculation unit 211 outputs the speed command value Vcmd to the subtraction unit 219.
  • the calculation unit 216 calculates the current speed Velo by performing the speed calculation using the current position Pos as an input value.
  • the current velocity Velo is the actual velocity of the mover 3.
  • the calculation unit 216 converts the current position Pos into a speed by a differential calculation or the like to calculate the current speed Velo, which is the speed of the mover 3.
  • the calculation unit 216 outputs the current velocity Velo to the subtraction unit 219.
  • the calculation unit 216 calculates the current magnetic pole Theta by performing the magnetic pole calculation using the current position Pos as an input value.
  • the magnetic pole Theta is the actual magnetic pole of the mover 3.
  • the magnetic pole Theta is a magnetic pole for controlling the magnetic pole.
  • the calculation unit 216 has a magnetic pole from the reference position when the position of the N pole of the permanent magnet included in the mover 3 and the center position of the armature winding included in the stator 11 face each other as a reference position.
  • the current magnetic pole Theta indicating the position is calculated based on the current position Pos.
  • the subtraction unit 219 calculates the speed deviation (speed difference Vdif described later), which is the difference between the speed command value Vcmd and the current speed Velo, and inputs it to the current command calculation unit 212.
  • the current command calculation unit 212 calculates the current command value from this speed difference Vdif.
  • the current command calculation unit 212 calculates a current command value such that the speed difference Vdif becomes 0, that is, the speed command value Vcmd and the current speed Velo are the same.
  • the current command value is a command for controlling the speed of the mover 3 to a speed at which the difference between the speed command value Vcmd and the current speed Velo disappears. In this way, the current command calculation unit 212 calculates the current command value based on the speed difference Vdif.
  • the current command value calculated by the control device 21 is the first current command value
  • the current command value calculated by the control device 22 is the second current command value.
  • the current command calculation unit 212 outputs the calculated current command value to the digital filter 213.
  • the digital filter 213 performs a digital filter calculation on the current command value, which is an output value from the current command calculation unit 212, and outputs the digital filter to the current control unit 214.
  • the current control unit 214 calculates the current command value adjusted for the magnetic poles based on the output value from the digital filter 213 and the current magnetic pole Theta of the calculation unit 216.
  • the current control unit 214 outputs the calculated current command value to the multiplication unit 215.
  • the multiplication unit 215 multiplies the current ratio Mag transmitted from the current ratio creation unit 81 with the current command value calculated by the current control unit 214, and energizes the stator 11 with the current value as the multiplication result. Since these processes by the control device 21 are the same in the control device 22, the description thereof will be omitted.
  • the control to the mover 3 described above is when there is one stator that energizes the mover 3.
  • the mover 3 straddles two stators, that is, when there are two stators energizing the mover 3, the linear motor system 10 needs to perform the above-mentioned calculation and energization on the two stators.
  • both the control device 21 and the control device 22 perform calculation and energization.
  • the energization process changes, such as energization by only the control device 21, energization by both the control device 21 and the control device 22, and energization by only the control device 22.
  • the linear motor system 10 may not be energized by both the control device 21 and the control device 22, but may be switched to energization by the control device 22 only after the energization by the control device 21 alone.
  • each of the control devices 21 to 24 depends on the processor capacity, memory capacity, etc. of the control devices 21 to 24 included in the system environment of the linear motor system 10.
  • the number of movable elements 3 that can be calculated is limited. Therefore, the control devices 21 to 24 need to perform the calculation after determining the situation of each mover 3. Therefore, the control devices 21 to 24 do not always perform the calculation, but start the calculation from a specific time point before the start of energization.
  • the control amount acquisition unit 227 of the control device 22 controls the internal control amount depending on the calculation before the start of energization before switching to the energization state. Obtained from device 21.
  • the control amount acquisition unit 227 sets the acquired internal control amount in the control device 22.
  • the current command calculation unit 212 of the control device 21 calculates the speed integral value Intg, which is one of the internal control quantities, and the calculated speed integral value Intg is used by the control device via the control information communication line 7. It is transmitted to the control amount acquisition unit 227 of 22.
  • the current command calculation unit 212 calculates the velocity integral value Intg by adding the velocity deviation, which is the difference between the velocity command value Vcmd and the current velocity Velo.
  • the digital filter 213 of the control device 21 executes a digital filter calculation using the filter control amount Filt, which is one of the internal control amounts.
  • the digital filter 213 transmits the filter control amount Film to the control amount acquisition unit 227 of the control device 22 via the control information communication line 7.
  • the filter control amount Film is an internal value of the digital filter 213 used in the digital filter calculation.
  • the control amount acquisition unit 227 of the control device 22 acquires the velocity integral value Intg and the filter control amount Filt from the control device 21 and sets them in the control device 22 itself.
  • the internal control amount transmitted by the control device 21 is an internal control amount including a delay time corresponding to the communication delay when transmitted to the control device 22.
  • the velocity integral value Intg and the filter control amount Filt in the control device 21 acquired by the control amount acquisition unit 227 are the velocity integration including the delay time in the control device 22. It will be treated as the value Intg'and the filter control quantity Film'.
  • the latest velocity integral value used in the control device 21 is the velocity integral value Intg
  • the velocity integral value acquired by the control device 22 is the velocity integral value Intg'including the delay. It has become.
  • the control devices 21 to 24 are provided with a delay compensation unit 228 that compensates for the communication delay time.
  • the delay compensation unit 228 calculates the velocity integral value without delay time (speed integral value Intg ′′ described later) from the velocity integral value Intg ′ by compensating for the delay time.
  • the delay compensation unit 228 acquires the speed difference Vdif, which is the speed difference value between the speed command value Vcmd and the current speed Velo, from the subtraction unit 229, and calculates the speed integral value Intg'' calculated using the speed difference Vdif. Send to unit 222.
  • the delay compensation unit 228 sends the number of digital filter operations, which is the number of digital filter operations, to the digital filter 223.
  • the number of digital filter operations is the number of times corresponding to the communication delay time.
  • the delay compensation unit 228 receives a notification from the digital filter 223 indicating that an output value without a delay time has been obtained.
  • control device 22 transmits the velocity integral value Intg of the control device 22 and the filter control amount Filt to the control device 23 by the same processing as the control device 21. Further, the control device 23 controls the mover 3 by the same processing as that of the control device 22.
  • control device 23 transmits the velocity integral value Intg of the control device 23 and the filter control amount Filt to the control device 24 by the same processing as the control device 21. Further, the control device 24 controls the mover 3 by the same processing as that of the control device 22.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a delay compensation unit included in the control device according to the embodiment. Since the delay compensation unit 228 included in the control devices 21 to 24 has the same configuration, the configuration of the delay compensation unit 228 included in the control device 22 will be described here.
  • the delay compensation unit 228 is connected to the current command calculation unit 222 and the digital filter 223, but the connection with the digital filter 223 is not shown in FIG.
  • the subtraction unit 229 calculates the difference value between the speed command value Vcmd and the current speed Velo as the speed difference Vdif, and outputs the difference value to the current command calculation unit 222 and the delay compensation unit 228.
  • the delay compensation unit 228 has a delay time determination unit 235, a switch 231, a multiplication unit 232, an addition unit 233, and an integration unit 234.
  • the delay time determination unit 235 determines whether or not the integration process by the speed difference Vdif can be performed based on the delay time in order to eliminate the delay of the speed integral value Intg'from the control device 21 to the control device 22. For example, the delay time determination unit 235 outputs an off command to the switch 231 at a timing earlier than the timing retroactive in the delay time, starting from the timing at which the control device 22 receives the speed integral value Intg'.
  • the delay time determination unit 235 determines the delay time of communication between the control devices 21 and 22, and controls the switch 231 based on the delay time.
  • the delay time determination unit 235 outputs an on command or an off command to the switch 231 according to, for example, an on or off instruction sent by the command creation unit 8 via the control information communication line 7. That is, the delay time determination unit 235 outputs an on command to the switch 231 for the delay time of communication between the control devices 21 and 22 based on the on or off instruction sent from the command creation unit 8. Determine whether it is time or time to output an off command.
  • the delay time determination unit 235 outputs an on command to the switch 231 when it receives an on instruction from the command creation unit 8, and outputs an off command to the switch 231 when it receives an off instruction from the command creation unit 8.
  • the switch 231 switches the output to the multiplication unit 232 to "0" or the speed difference Vdif according to the command from the delay time determination unit 235.
  • the switch 231 switches the output to "0" when it receives an off command from the delay time determination unit 235.
  • the switch 231 since "0" is output from the switch 231 to the multiplication unit 232, the integration process for the speed difference Vdif is not performed.
  • the delay time determination unit 235 outputs an on command to the switch 231 at the timing equal to or less than the delay time.
  • the switch 231 switches the output to the speed difference Vdif.
  • the speed difference Vdif is output from the switch 231.
  • This velocity difference Vdif is sent to the multiplication unit 232.
  • the multiplication unit 232 calculates the multiplication value Intgd by multiplying the velocity difference Vdif by the integral gain Ki, and outputs the multiplication value Intgd to the addition unit 233.
  • the addition unit 233 sends the velocity integral value Intg'and the multiplication value Intgd to the integration unit 234.
  • the integration unit 234 integrates the multiplication value Intgd with respect to the velocity integration value Intg'in order, and performs integration processing by the multiplication value Intgd.
  • the delay compensation unit 228 adds the velocity integral value Intg', which is the integral amount including the delay time, to the sum of the multiplication values Intgd, which is the integral amount to be integrated during the delay time.
  • the velocity integral value Intg'' including the delay time can be calculated.
  • the integration unit 234 adds the velocity integral value Intg'only once, and does not add the velocity integral value Intg'until the velocity integral value Intg'is set again after the velocity integral value Intg'is added. ..
  • the velocity integral value Intg is the first velocity integral value
  • the velocity integral value Intg ′′ is the second velocity integral value.
  • the velocity integral value Intg'acquired from the control device 21 by the control amount acquisition unit 227 includes a delay. Therefore, if this velocity integral value Intg'is added to the velocity difference Vdif as it is, the addition is performed.
  • the velocity integral value includes the delay.
  • the delay compensation unit 228 adds the sum of the multiplication values Intgd to be integrated during the delay time to the velocity integral value Intg'including the delay time, so that the speed does not include the delay time.
  • the integrated value Intg'' is added to the speed difference Vdif.
  • the delay compensation unit 228 calculates the velocity integral value Intg ′′ using, for example, a ring buffer.
  • the delay compensation unit 228 uses a ring buffer that can store all the speed difference Vdif corresponding to the delay time.
  • the delay compensation unit 228 uses, for example, a ring buffer in which the speed difference Vdif older than the delay time is overwritten by the speed difference Vdif within the delay time.
  • the delay compensation unit 228 always stores the number of speed difference Vdif that can be stored in the ring buffer, that is, the speed difference Vdif within the same time as the delay time.
  • the delay compensation unit 228 receives the velocity integral value Intg', the delay compensation unit 228 adds all of the velocity difference Vdif for the delay time accumulated in the ring buffer to the velocity integral value Intg', so that the velocity integral value Intg' 'Calculate.
  • the current command calculation unit 222 adds the velocity integral value Intg'', which is the velocity integral value calculated by the delay compensation unit 228, to the velocity difference Vdif, and the multiplication unit 236 multiplies the addition result by the velocity proportional gain Kp, and the multiplication result is obtained.
  • the velocity proportional gain Kp is a gain for adjusting the followability of the velocity loop.
  • the input value x [n] is a current command and is sent to the digital filter 223.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a delay compensation process executed by the digital filter and the delay compensation unit of the control device according to the embodiment.
  • a case where an example of the digital filter 223 is a primary IIR (Infinite Impulse Response) notch filter will be described.
  • the digital filter 223 sets the value obtained by multiplying the current input value x [n], which is the current input value, by the filter coefficient a 0 , and the previous input value x [n-1], which is the previous input value, with the filter coefficient a 1 .
  • the multiplied value and the value obtained by multiplying the input value x [n-2] two times before the previous time, which is the input value two times before the previous time, by the filter coefficient a 2 are added.
  • the digital filter 223 has a value obtained by multiplying this added value by the previous output value y [n-1], which is the previous output value, and the filter coefficient b 0 , and the previous output value y [n, which is the previous output value.
  • the digital filter output value obtained by adding the value obtained by multiplying -2] by the filter coefficient b 1 is output as the output value y [n] this time.
  • the value 2 before the calculation start point is required.
  • the previous input value x [n-1], the previous input value x [n-2], the previous output value y [n-1], and the previous previous output value y [n-2] are required.
  • the control device 22 can acquire these four values in the control device 21 by the control amount acquisition unit 227.
  • the four values including these are expressed as the filter control amount Filt, and the filter control amount including the delay time is expressed as the filter control amount Film'.
  • the filter control amount Film may or may not include the input value x [n] this time.
  • the delay compensation unit 228 of the control device 22 calculates the input value x [n] this time using the velocity difference Vdif.
  • the digital filter 223 may calculate the input value x [n] this time by using the velocity difference Vdif. The calculation method of the input value x [n] will be described later.
  • the digital filter 223 executes the digital filter calculation a plurality of times by repeating the digital filter calculation a number of times designated by the delay compensation unit 228.
  • one digital filter calculation process is illustrated as a digital filter function block. That is, the number of digital filter function blocks corresponds to the number of digital filter operations.
  • the internal value of the digital filter 223 at the time of going back by the delay time from the time when the filter control amount Filt'is acquired is the input value x this time.
  • [N-A] previous input value x [n-1-A], previous input value x [n-2-A], current output value y [n-A], previous output value y [n-1-A] ]
  • the output value y [n-2-A] two times before.
  • the delay time determination unit 235 acquires the value of the number of digital filter operations A corresponding to the delay time.
  • An example of this acquisition method is a method in which the delay time determination unit 235 uses information acquired from the command creation unit 8 via the control information communication line 7.
  • the command creation unit 8 calculates the value of the digital filter calculation number A based on the relationship between the calculation processing cycle of the digital filter calculation and the communication delay time. For example, when the calculation processing cycle of the digital filter calculation is 50 ⁇ s and the communication delay time is 200 ⁇ s, the digital filter calculation is executed four times during the communication delay. Therefore, the command creation unit 8 in this case notifies the delay time determination unit 235 of the number of times A of the four digital filter operations A.
  • the value of the number of digital filter operations A may be acquired by a method of setting parameters for the control device 22 in advance, a method of directly setting by software programming, or the like.
  • the control device 22 can obtain the output value y [n—A] this time by performing the digital filter calculation by the digital filter 223 once.
  • the internal values of the digital filter 223 at the time when the control device 22 performs the calculation by the digital filter 223 once more are the current input value x [n + 1-A] and the previous input value x [n-A].
  • the delay compensation unit 228 of the control device 22 calculates the input value x [n + 1-A] this time using, for example, a ring buffer.
  • the delay compensation unit 228 uses a ring buffer that can store all the speed difference Vdif for A times.
  • the delay compensation unit 228 uses, for example, a ring buffer in which the velocity difference Vdif older than A times is overwritten by the latest speed difference Vdif for A times.
  • the delay compensation unit 228 reads the current speed difference Vdif from the ring buffer.
  • the current command calculation unit 222 calculates the input value x [n + 1-A] this time by adding the current speed difference Vdif and the previous speed integral value Intg'' and multiplying the addition result by the speed proportional gain Kp. do.
  • the previous input value x [n-A], the previous input value x [n-1-A], the previous output value y [n-A], and the previous two-time output value y [n-1-A] are one time before.
  • the value used in the digital filter calculation of is used.
  • the control device 22 can obtain the value of the output value y [n + 1-A] this time.
  • the control device 22 can obtain the current output value y [n], which is the digital filter output value without delay time, by repeating the digital filter calculation A times in this manner.
  • the digital filter 223 notifies the delay compensation unit 228 that the digital filter output value without the delay time has been obtained.
  • the delay compensation unit 228 notifies the current ratio creation unit 81 that the digital filter output value without the delay time has been obtained. Since the current ratio creating unit 81 can start energization in a state where the continuity of the current amount is maintained by appropriately operating the current ratio Mag, the shock of the mover 3 can be reduced.
  • the current ratio creating unit 81 sets the current ratio Mag to the control device 22 to “0” before the digital filter output value without delay time is obtained, and the digital filter output value without delay time is set.
  • the current ratio Mag to the control device 22 is set to "a value other than 0" and energization is started.
  • the control amount transmission such as the transmission process of the velocity integral value Intg and the filter control amount Film described above, and the delay time compensation can be applied not only to the digital filter 223 but also to other control functions such as the feed forward controller.
  • the feedforward controller is included in at least one of the speed command calculation unit 211, the current command calculation unit 212, and the current control unit 214. That is, at least one of the speed command calculation unit 211, the current command calculation unit 212, and the current control unit 214 executes feedforward control using the feedforward controller control amount when the mover 3 is driven.
  • the control amount acquisition unit 227 of the control device 22 acquires the feedforward controller control amount from the control device 21.
  • control amount transmission such as feedforward controller control amount transmission processing and delay time compensation
  • the control device 22 can acquire a feedforward correction value without delay. Become.
  • the control device 22 can realize an increase in the positioning time based on the feedforward correction value and further reduction in vibration by the vibration suppression function using the feedforward controller.
  • the feedforward control executed by the control device 21 is the first feedforward control
  • the feedforward control executed by the control device 22 is the second feedforward control.
  • the control device 22 receives the speed integral value Intg for creating the current command corresponding to the speed command from the control device 21, and creates the current command using the speed integral value Intg. Therefore, the switching shock can be reduced.
  • the control device 22 receives the filter control amount Filt used by the digital filter 213 of the control device 21 from the control device 21, and executes the digital filter calculation using the filter control amount Film'. ..
  • the linear motor system 10 can suppress the resonance vibration and the switching shock inherent in the components included in the linear motor system 10. Therefore, the linear motor system 10 can further reduce the vibration and improve the basic performance.
  • the digital filter 213 of the control device 21 is the first digital filter
  • the digital filter 223 of the control device 22 is the second digital filter.
  • the digital filter calculation executed by the digital filter 213 of the control device 21 is the first digital filter calculation
  • the digital filter calculation executed by the digital filter 223 of the control device 22 is the second digital filter calculation. ..
  • the control device 22 uses the velocity integral value Intg'and the filter control amount Filt' after performing delay compensation for the velocity integral value Intg'and the filter control amount Filt'. It is possible to reduce the switching shock due to the delay.
  • the control device 22 may drive the mover 3 by using the speed integral value Intg'and the feed forward controller control amount after performing delay compensation of the speed integral value Intg'and the feed forward controller control amount. This makes it possible to reduce the switching shock due to the delay.
  • control devices 21 to 24 do not have to include the delay compensation unit 228.
  • the velocity integral value Intg'sent from the control amount acquisition unit 227 is sent to the current command calculation unit 222 as it is.
  • the control device 22 executes the digital filter calculation using the velocity integral value Intg'and the filter control amount Film', the resonance vibration and the switching shock inherent in the components of the linear motor system 10 are included. Can be suppressed.
  • FIG. 5 is a diagram showing a hardware configuration example that realizes the control device according to the embodiment. Since the control devices 21 to 24 have the same hardware configuration, an example of the hardware configuration of the control device 22 will be described here.
  • the control device 22 can be realized by the processor 100, the memory 200, the input device 300, and the output device 400.
  • An example of the processor 100 is a CPU (Central Processing Unit, central processing unit, processing unit, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, DSP (Digital Signal Processor)) or system LSI (Large Scale Integration).
  • Examples of the memory 200 are RAM (Random Access Memory) and ROM (Read Only Memory).
  • the control device 22 is realized by the processor 100 reading and executing a control program that can be executed by a computer for executing the operation of the control device 22 stored in the memory 200. It can be said that the control program, which is a program for executing the operation of the control device 22, causes the computer to execute the procedure or method of the control device 22.
  • the control programs executed by the control device 22 are a subtraction unit 220, 229, a speed command calculation unit 221, a current command calculation unit 222, a digital filter 223, a current control unit 224, a multiplication unit 225, and a calculation unit. It has a modular configuration including 226, a control amount acquisition unit 227, and a delay compensation unit 228, which are loaded on the main storage device and are generated on the main storage device.
  • the input device 300 receives the position command Pcmd, the current position Pos, the current ratio Mag, the velocity integral value Intg, and the filter control amount Filt and sends them to the processor 100.
  • the memory 200 is used as a temporary memory when the processor 100 executes various processes.
  • the memory 200 stores the velocity integral values Intg, Intg ′, Intg ′′, the filter control amounts Filt, Filt ′, and the like.
  • the output device 400 outputs the velocity integral value Intg, the filter control amount Film, and the like to the control device 23.
  • the control program is a file in an installable format or an executable format, and may be stored in a computer-readable storage medium and provided as a computer program product. Further, the control program may be provided to the control device 22 via a network such as the Internet. It should be noted that some of the functions of the control device 22 may be realized by dedicated hardware such as a dedicated circuit, and some may be realized by software or firmware.
  • the velocity integral value Intg'and the filter control amount Film' are passed between the control devices 21 and 22. Then, the control device 22 calculates the velocity integral value Intg'' based on the velocity integral value Intg'used by the control device 21, and performs the digital filter calculation using the internal value of the digital filter calculation used by the control device 21. Running. Therefore, the switching shock generated when switching the energization to the mover 3 can be sufficiently reduced.
  • the velocity integral value Intg'and the feedforward controller control amount are passed between the control devices 21 and 22. Then, the control device 22 calculates the speed integral value Intg'' based on the speed integral value Intg'used by the control device 21, and executes feedforward control using the feedforward controller control amount used by the control device 21. doing. Therefore, the switching shock generated when switching the energization to the mover 3 can be sufficiently reduced.
  • control device 22 performs delay compensation for the velocity integral value Intg'and the filter control amount Film', it is possible to reduce the switching shock due to the delay. Further, since the control device 22 performs delay compensation for the speed integral value Intg'and the feedforward controller control amount, it is possible to reduce the switching shock due to the delay.
  • the configuration shown in the above embodiment is an example, and can be combined with another known technique, or a part of the configuration may be omitted or changed without departing from the gist. It is possible.

Landscapes

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Abstract

リニアモータシステムが、固定子（１１，１２）と、可動子（３）と、固定子（１１，１２）への通電を実行する制御装置（２１，２２）とを備え、制御装置（２１）は、可動子（３）への速度指令と可動子（３）の実際の速度との速度偏差を積分した第１の速度積分値に基づいて、固定子（１１）への電流指令値を算出し、この電流指令値に対し第１のデジタルフィルタ演算を実行し、制御装置（２２）は、可動子（３）への速度指令と可動子（３）の実際の速度との速度偏差を積分した第２の速度積分値に基づいて、固定子（１２）への電流指令値を算出し、この電流指令値に対し第２のデジタルフィルタ演算を実行し、電流指令算出部（２２２）は、制御装置（２１）が用いた第１の速度積分値に基づいて第２の速度積分値を算出し、制御装置（２１）が実行した第１のデジタルフィルタ演算における内部値を用いて第２のデジタルフィルタ演算を実行する。

Description

リニアモータシステム
　本開示は、複数の固定子と、固定子と対向して配設された可動子とを用いたリニアモータシステムに関する。
　複数の電機子巻線ユニットを有する固定子と、固定子と対向して配置された永久磁石を有する可動子と、固定子への通電制御を行う制御装置とを備えたリニアモータシステムがある。このリニアモータシステムは、制御装置が、可動子の位置に応じて固定子への通電を順次切替えることで推力を得ている。このリニアモータシステムでは、固定子への通電を切替える際に可動子の速度変化によって生じる衝撃である切替えショックを低減するために、隣り合う固定子に通電する電流値に連続性を持たせることが望まれる。
　特許文献１に記載のリニアモータシステムの制御装置は、通電対象を切替える際に切替え先の電機子巻線ユニットに対して通電制御の切替補償を行う通電切替補償機能を有している。この通電切替補償機能は、速度指令値と現在速度との差分値を加算していくことで得られる速度積分値を制御装置間で受け渡す機能である。特許文献１に記載のリニアモータシステムの制御装置は、受け取った速度積分値を用いて通電対象を制御することで、切替えショックを低減している。
特開２０１５－３３２４０号公報
　しかしながら、上記特許文献１の技術では、通電切替補償機能によって制御装置間で受け渡すデータが、速度積分値に限定されているので、切替えショックの低減が不十分であるという問題があった。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、固定子への通電を切替える際に発生する切替えショックを十分に低減させることができるリニアモータシステムを得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示のリニアモータシステムは、第１の固定子と、第２の固定子と、第１の固定子および第２の固定子と対向して配置された可動子とを備える。また、本開示のリニアモータシステムは、可動子が第１の固定子に対向する際に、可動子への第１の速度指令または第１の位置指令に基づいて第１の固定子への通電を実行することで可動子を駆動する第１の制御装置と、可動子が第２の固定子に対向する際に、可動子への第２の速度指令または第２の位置指令に基づいて第２の固定子への通電を実行することで可動子を駆動する第２の制御装置とを備える。また、本開示のリニアモータシステムは、可動子が、第１の固定子から第２の固定子へ移動する場合に、第１の制御装置に第１の速度指令または第１の位置指令を送信するとともに第２の制御装置に第２の速度指令または第２の位置指令を送信することで、第１の制御装置による第１の固定子への通電と第２の制御装置による第２の固定子への通電とを順次実行させる指令作成部を備える。第１の制御装置は、第１の速度指令と可動子の実際の速度である現在速度との速度偏差を積分した第１の速度積分値に基づいて、第１の固定子への第１の電流指令値を算出する第１の電流指令算出部と、第１の電流指令値に対し第１のデジタルフィルタ演算を実行する第１のデジタルフィルタとを有する。第２の制御装置は、第２の速度指令と可動子の実際の速度である現在速度との速度偏差を積分した第２の速度積分値に基づいて、第２の固定子への第２の電流指令値を算出する第２の電流指令算出部と、第２の電流指令値に対し第２のデジタルフィルタ演算を実行する第２のデジタルフィルタと、第１の電流指令算出部が用いた第１の速度積分値と、第１のデジタルフィルタが第１のデジタルフィルタ演算を実行した際の第１のデジタルフィルタにおける内部値とを第１の制御装置から取得する制御量取得部とを有する。第２の電流指令算出部は、第１の速度積分値に基づいて第２の速度積分値を算出し、第２のデジタルフィルタは、内部値を用いて第２のデジタルフィルタ演算を実行する。
　本開示にかかるリニアモータシステムは、固定子への通電を切替える際に発生する切替えショックを十分に低減させることができるという効果を奏する。
実施の形態にかかるリニアモータシステムの構成を示す図 実施の形態に係るリニアモータシステムが備える制御装置の構成例を示す図 実施の形態に係る制御装置が備える遅延補償部の構成例を示す図 実施の形態に係る制御装置のデジタルフィルタおよび遅延補償部で実行される遅延補償処理を説明するための図 実施の形態にかかる制御装置を実現するハードウェア構成例を示す図
　以下に、本開示の実施の形態にかかるリニアモータシステムを図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態．
　図１は、実施の形態にかかるリニアモータシステムの構成を示す図である。リニアモータシステム１０は、固定子群１と、制御装置群２と、可動子３と、エンコーダヘッド４と、読取り部群５と、位置情報通信線６と、制御情報通信線７と、指令作成部８と、ガイド９とを備えており、サーボ機構を実現する。
　固定子群１は、複数からなる固定子１１～１４を備えている。各固定子１１～１４は、それぞれが巻線の集合体である電機子巻線ユニットを有している。なお、固定子群１に含まれる固定子の個数は、５つ以上であってもよいし、３つまたは２つであってもよい。固定子１１～１４は、制御装置群２による通電によって推力を発生させる。
　制御装置群２は、複数の制御装置２１～２４を備えている。制御装置２１は固定子１１を制御し、制御装置２２は固定子１２を制御し、制御装置２３は固定子１３を制御し、制御装置２４は固定子１４を制御する。このように、制御装置群２は、固定子群１が備える固定子１１～１４と同数の制御装置２１～２４を備えている。
　制御装置２１～２４は、それぞれ固定子１１～１４が備える電機子巻線ユニットに接続されており、電機子巻線ユニットへの通電制御を実行する。制御装置２１～２４は、それぞれが備える電機子巻線ユニットのうち、可動子３が対向する電機子巻線ユニットを通電対象とする。制御装置２１～２４は、通電対象毎に速度指令に基づいた通電制御の演算を行い、演算の結果に基づいて通電対象の電機子巻線ユニットに順次通電することによって可動子３を駆動する。
　制御装置２１～２４は、指令作成部８から出力される位置指令に従って、通電制御を実行する。なお、制御装置２１～２４は、指令作成部８から出力される速度指令に従って、通電制御を実行してもよい。制御装置２１～２４は、位置指令に基づいた固定子１１～１４への制御ループを実行することで、固定子１１～１４への通電制御を実行する。
　可動子３は、永久磁石を有しており、固定子１１～１４が発生させる推力によってガイド９上を移動する。可動子３上にはエンコーダヘッド４が取り付けられている。エンコーダヘッド４は、光、磁気などを読取り部群５に出力する。
　読取り部群５は、固定子群１が備える固定子１１～１４と同数のエンコーダ読取り部５１～５４を備えている。ここでの読取り部群５は、４つからなるエンコーダ読取り部５１～５４を備えている。エンコーダ読取り部５１～５４は、エンコーダヘッド４に対向するよう一定間隔で配置されている。エンコーダ読取り部５１～５４は、ガイド９に沿って配置されており、エンコーダ読取り部５１～５４とガイド９との間を、エンコーダヘッド４が取り付けられた可動子３が移動する。
　エンコーダ読取り部５１～５４は、透過型のスケールを備えており、スケールを透過した光、磁気などを検出することで、エンコーダヘッド４の位置を検出する。エンコーダ読取り部５１～５４は、エンコーダヘッド４との間の対向面積が規定量以上となった場合にエンコーダヘッド４の位置を検出することができる。エンコーダ読取り部５１～５４の取り付け間隔は、例えば、一定間隔である。なお、エンコーダ読取り部５１～５４の取り付け間隔は、一定間隔に限らず他の間隔で取り付けられてもよい。また、本実施の形態では、エンコーダ読取り部５１～５４が位置検出可能な、エンコーダヘッド４との対向面積は、エンコーダヘッド４の面積の５０％以上と仮定する。すなわち、可動子３が移動する過程で位置検出が可能なエンコーダ読取り部は、エンコーダ読取り部５１～５４の何れか一つである。
　エンコーダ読取り部５１～５４は、エンコーダヘッド４の位置を検出すると、検出した位置を示す位置情報を、位置情報通信線６および制御情報通信線７を介して、制御装置２１～２４および指令作成部８に送信する。
　制御情報通信線７は、情報の送受信を行うための通信バスなどであり、制御装置２１～２４、位置情報通信線６、および指令作成部８に接続されている。位置情報通信線６は、情報の送受信を行うための通信バスなどであり、エンコーダ読取り部５１～５４および制御情報通信線７に接続されている。
　指令作成部８は、制御情報通信線７を介して、制御装置２１～２４に位置指令を送る。また、指令作成部８は、制御情報通信線７を介して、制御装置２１～２４に後述する電流比率Magを送る。指令作成部８は、読取り部群５が、位置情報通信線６および制御情報通信線７を介して送ってくる位置情報に基づいて、位置指令を生成する。
　なお、位置情報通信線６および制御情報通信線７の代わりに、情報処理装置を介して、エンコーダ読取り部５１～５４と制御装置２１～２４との間の通信が実行されてもよいし、エンコーダ読取り部５１～５４から出力される情報は、直接制御装置２１～２４に取り込まれてもよい。また、エンコーダ読取り部５１～５４と制御装置２１～２４との間の通信は、指令作成部８を介して実行されてもよい。
　指令作成部８は、可動子３の位置情報に基づいて、可動子３と対向している固定子が固定子１１～１４の何れであるかを判定し、可動子３と対向している固定子に接続されている制御装置に対し、通電制御を行わせるための通電指令を出力する。制御装置２１～２４が、指令作成部８からの通電指令に従って固定子１１～１４に通電を行うことで推力が発生し、これにより可動子３が駆動される。この場合において、指令作成部８は、可動子３が隣の固定子と対向する直前に、通電指令を、隣の制御装置、すなわち後段側の制御装置に出力することで、固定子間に連続的に推力を発生させることが可能となる。
　このような通電制御の処理を切り替える際には、可動子３の速度変化によって生じる衝撃、すなわち切替えショックが発生する場合がある。このため、本実施の形態のリニアモータシステム１０は、機械共振を抑えるためのデジタルフィルタを備えており、フィルタ出力値の連続性を保つための遅延補償を行うことで切替えショックを抑制する。また、リニアモータシステム１０は、隣接する制御装置、すなわち前段側の制御装置から取得した情報の遅延補償を行うことで、切替えショックを抑制する。
　本実施の形態では、固定子１１が右側に配置され、固定子１２が左側に配置されているものとする。すなわち、リニアモータシステム１０では、固定子１１が最右端に配置され、固定子１２が右から２番目に配置され、固定子１３が右から３番目に配置され、固定子１４が最左端に配置されているものとする。この場合において、リニアモータシステム１０では、可動子３が右側から左側に移動するものとする。すなわち、可動子３は、固定子１１から固定子１２へ移動し、固定子１２から固定子１３へ移動し、固定子１３から固定子１４へ移動する。
　固定子１１～１４のうちの第１の固定子よりも可動子３の移動方向の後段側に配置された固定子が第２の固定子である。したがって、固定子１１が第１の固定子である場合、固定子１２が第２の固定子である。固定子１２が第１の固定子である場合、固定子１３が第２の固定子である。固定子１３が第１の固定子である場合、固定子１４が第２の固定子である。
　また、制御装置２１が第１の制御装置である場合、制御装置２２が第２の制御装置である。制御装置２２が第１の制御装置である場合、制御装置２３が第２の制御装置である。制御装置２３が第１の制御装置である場合、制御装置２４が第２の制御装置である。
　制御装置２１が第１の制御装置であり、制御装置２２が第２の制御装置である場合、制御装置２１が用いる速度指令が、第１の速度指令であり、制御装置２２が用いる速度指令が、第２の速度指令である。この場合、制御装置２１が用いる位置指令が、第１の位置指令であり制御装置２２が用いる位置指令が、第２の位置指令である。
　以下の説明では、制御装置２１が第１の制御装置であり、制御装置２２が第２の制御装置である場合について説明する。
　ここで、実施の形態に係るリニアモータシステム１０が備える制御装置２１～２４の具体的な構成例について説明する。図２は、実施の形態に係るリニアモータシステムが備える制御装置の構成例を示す図である。なお、制御装置２１～２４は、同様の構成を有しているので、ここでは隣り合う２つの制御装置である制御装置２１，２２の構成について説明する。また、指令作成部８の構成について説明する。
　制御装置２１は、速度指令算出部２１１と、電流指令算出部２１２と、ローパスフィルタなどのデジタルフィルタ２１３と、電流制御部２１４と、演算部２１６と、減算部２１０，２１９と、乗算部２１５とを備えている。また、制御装置２２は、速度指令算出部２２１と、電流指令算出部２２２と、デジタルフィルタ２２３と、電流制御部２２４と、演算部２２６と、減算部２２０，２２９と、乗算部２２５とを備えている。電流指令算出部２１２が第１の電流指令算出部であり、電流指令算出部２２２が第２の電流指令算出部である。
　また、制御装置２１，２２は、それぞれ、制御量取得部２２７と、遅延補償部２２８とを備えている。なお、図２では、制御装置２１の制御量取得部２２７および遅延補償部２２８の図示を省略している。指令作成部８は、電流比率作成部８１と、位置指令作成部８２とを有している。
　制御装置２１が備える構成要素の接続構成と、制御装置２２が備える構成要素の接続構成とは、同じであるので、制御装置２２が備える構成要素の接続構成について説明する。減算部２２０は、位置情報通信線６、制御情報通信線７、および速度指令算出部２２１に接続され、速度指令算出部２２１および演算部２２６は、減算部２２９に接続されている。また、演算部２２６は、位置情報通信線６および電流制御部２２４に接続されている。減算部２２９は、電流指令算出部２２２に接続され、電流指令算出部２２２は、デジタルフィルタ２２３および制御情報通信線７に接続されている。デジタルフィルタ２２３は、電流制御部２２４および制御情報通信線７に接続されている。電流制御部２２４は、乗算部２２５に接続され、乗算部２２５は、固定子１２および制御情報通信線７に接続されている。
　また、制御量取得部２２７は、電流指令算出部２２２、デジタルフィルタ２２３、および制御情報通信線７に接続されている。また、遅延補償部２２８は、電流比率作成部８１、電流指令算出部２２２、およびデジタルフィルタ２２３に接続されている。電流比率作成部８１は、位置情報通信線６および制御情報通信線７に接続され、位置指令作成部８２は、制御情報通信線７に接続されている。
　電流比率作成部８１は、エンコーダ読取り部５１，５２が送信するエンコーダヘッド４の位置情報を、位置情報通信線６を介して受信する。また、電流比率作成部８１は、通電制御する制御装置を切り替える際の、通電制御に用いる電流の比率を示す電流比率Magを、位置情報に基づいて作成する。電流比率Magは、通常時の電流値に対する、通電制御の処理を切り替える際の電流値の比率である。ここでの電流比率作成部８１は、通電制御する制御装置を制御装置２１から制御装置２２に切り替える際の、制御装置２１への電流比率Magおよび制御装置２２への電流比率Magを作成する。電流比率作成部８１は、電流比率Magを、制御情報通信線７を介して、乗算部２１５，２２５に送信する。
　位置指令作成部８２は、可動子３の位置を指定した位置指令Pcmdを作成する。位置指令作成部８２は、位置指令Pcmdを、制御情報通信線７を介して、減算部２１０，２２０に送る。
　制御装置２１の減算部２２０は、指令入力値である位置指令Pcmdと、現在位置Posとの差分値である位置差分値を算出する。位置指令Pcmdは、可動子３に対する所望位置を示す指令であり、現在位置Posは、可動子３の実際の位置である。現在位置Posは、エンコーダ読取り部５１，５２にて検出される。
　速度指令算出部２１１は、位置差分値から速度指令値Vcmdを算出する。速度指令値Vcmdは、可動子３に対する所望速度を示す指令である。速度指令算出部２１１は、位置差分値が０となるような、すなわち、位置指令Pcmdと現在位置Posとが同じになるような、速度指令値Vcmdを算出する。速度指令値Vcmdは、位置指令Pcmdと現在位置Posとの差がなくなる位置に可動子３の位置を制御するための指令である。このように、速度指令算出部２１１は、位置差分値に基づいて、速度指令値Vcmdを算出する。速度指令算出部２１１は、速度指令値Vcmdを減算部２１９に出力する。
　演算部２１６は、現在位置Posを入力値として速度演算を行うことで、現在速度Veloを算出する。現在速度Veloは、可動子３の実際の速度である。演算部２１６は、現在位置Posを差分演算などで速度に変換して可動子３の速度である現在速度Veloを算出する。演算部２１６は、現在速度Veloを減算部２１９に出力する。
　また、演算部２１６は、現在位置Posを入力値として磁極演算を行うことで、現在磁極Thetaを算出する。現在磁極Thetaは、可動子３の実際の磁極である。現在磁極Thetaは、磁極制御を行うための磁極である。演算部２１６は、可動子３が備える永久磁石のＮ極の位置と、固定子１１が備える電機子巻線の中心位置とが対向する位置を基準位置とした場合の、基準位置からの磁極の位置を示す現在磁極Thetaを、現在位置Posに基づいて算出する。
　減算部２１９は、速度指令値Vcmdと現在速度Veloとの差分値である速度偏差（後述する速度差分Vdif）を算出して電流指令算出部２１２に入力する。電流指令算出部２１２は、この速度差分Vdifから電流指令値を算出する。電流指令算出部２１２は、速度差分Vdifが０となるような、すなわち、速度指令値Vcmdと現在速度Veloとが同じになるような、電流指令値を算出する。電流指令値は、速度指令値Vcmdと現在速度Veloとの差がなくなる速度に可動子３の速度を制御するための指令である。このように、電流指令算出部２１２は、速度差分Vdifに基づいて、電流指令値を算出する。
　制御装置２１が算出する電流指令値が第１の電流指令値であり、制御装置２２が算出する電流指令値が第２の電流指令値である。電流指令算出部２１２は、算出した電流指令値をデジタルフィルタ２１３に出力する。
　デジタルフィルタ２１３は、電流指令算出部２１２からの出力値である電流指令値に対してデジタルフィルタ演算を行い、電流制御部２１４に出力する。電流制御部２１４は、デジタルフィルタ２１３からの出力値および演算部２１６の現在磁極Thetaに基づいて、磁極が調整された電流指令値を算出する。電流制御部２１４は、算出した電流指令値を乗算部２１５に出力する。
　乗算部２１５は、電流比率作成部８１から送信されてきた電流比率Magと、電流制御部２１４が算出した電流指令値とを乗算し、乗算結果である電流値を固定子１１に通電する。なお、制御装置２１による、これらの処理は、制御装置２２においても同一の処理となるので、その説明は省略する。
　上述した可動子３への制御は、可動子３に通電する固定子が１つの場合である。可動子３が２つの固定子にまたがるような場合、すなわち、可動子３に通電する固定子が２つの場合、リニアモータシステム１０は、２つの固定子に対して上述した演算および通電を行う必要がある。例えば、可動子３が固定子１１と固定子１２との両方に対向している状態では、制御装置２１と制御装置２２との両方が、演算および通電を行う。
　リニアモータシステム１０では、制御装置２１のみによる通電、制御装置２１と制御装置２２との両方による通電、制御装置２２のみによる通電というように、通電処理が推移する。なお、リニアモータシステム１０は、制御装置２１と制御装置２２との両方による通電は行わず、制御装置２１のみによる通電の後、制御装置２２のみによる通電に切替えてもよい。
　また、リニアモータシステム１０が、複数の可動子３を備える場合、リニアモータシステム１０のシステム環境に含まれる、制御装置２１～２４のプロセッサ能力、メモリ容量などによっては、各制御装置２１～２４が演算可能な可動子３の数には限りがある。このため、制御装置２１～２４は、各可動子３の状況を判断したうえで演算を行う必要がある。したがって、制御装置２１～２４は、常時演算を行うのではなく、通電開始より前の特定時点から演算を開始する。
　例えば、制御装置２２が通電していない状態から通電する状態に切替わる際、制御装置２２による通電量は直前まで制御装置２１にて通電していた電流量と連続的である必要があり、不連続となる場合は可動子３の切替えショックなどが生じてしまう。そこで、本実施の形態では、電流量の連続性を保つために、制御装置２２の制御量取得部２２７が、通電状態に切替わる前に、通電開始以前の演算に依存する内部制御量を制御装置２１から取得する。制御量取得部２２７は、取得した内部制御量を、制御装置２２に設定する。
　具体的には、制御装置２１の電流指令算出部２１２が、内部制御量の１つである速度積分値Intgを算出し、算出した速度積分値Intgを、制御情報通信線７を介して制御装置２２の制御量取得部２２７に送信する。電流指令算出部２１２は、速度指令値Vcmdと現在速度Veloとの差分値である速度偏差を加算していくことで速度積分値Intgを算出する。
　また、制御装置２１のデジタルフィルタ２１３は、内部制御量の１つであるフィルタ制御量Filtを用いてデジタルフィルタ演算を実行する。デジタルフィルタ２１３は、フィルタ制御量Filtを、制御情報通信線７を介して制御装置２２の制御量取得部２２７に送信する。フィルタ制御量Filtは、デジタルフィルタ演算で用いられた、デジタルフィルタ２１３の内部値である。
　制御装置２２の制御量取得部２２７は、速度積分値Intgおよびフィルタ制御量Filtを、制御装置２１から取得し、制御装置２２自身に設定する。この場合において、制御情報通信線７を用いた通信処理において通信遅延を伴うことが想定される。この場合、制御装置２１が送信した内部制御量は、制御装置２２に伝達された時には、通信遅延に相当する遅れ時間を含んだ内部制御量となる。制御装置２２が、この内部制御量をそのまま用いると、制御量取得部２２７が取得した制御装置２１における速度積分値Intgおよびフィルタ制御量Filtは、制御装置２２においては、それぞれ遅延時間を含む速度積分値Intg’およびフィルタ制御量Filt’として処理されることになる。このように、制御装置２１で用いている最新の速度積分値が、速度積分値Intgであるのに対して、制御装置２２が取得した速度積分値が、遅延を含んだ速度積分値Intg’となっている。
　この場合、リニアモータシステム１０では、遅延時間に応じて電流量の連続性が損なわれ、制御性が損なわれることになる。また、制御装置２２のデジタルフィルタ２２３においては、フィルタ制御量が不連続になることで、意図した振動抑制効果が得られない場合がある。このため、本実施の形態では、通信の遅延時間を補償する遅延補償部２２８が制御装置２１～２４に設けられている。
　遅延補償部２２８は、遅延時間を補償することで、速度積分値Intg’から遅延時間のない速度積分値（後述する速度積分値Intg’’）を算出する。遅延補償部２２８は、速度指令値Vcmdと現在速度Veloとの速度差分値である速度差分Vdifを減算部２２９から取得し、速度差分Vdifを用いて算出した速度積分値Intg’’を電流指令算出部２２２に送る。
　また、遅延補償部２２８は、デジタルフィルタ演算の回数であるデジタルフィルタ演算回数をデジタルフィルタ２２３に送る。デジタルフィルタ演算回数は、通信の遅延時間に対応する回数である。また、遅延補償部２２８は、デジタルフィルタ２２３から、遅延時間のない出力値が得られたことを示す通知を受け付ける。
　リニアモータシステム１０では、制御装置２２が、制御装置２１と同様の処理によって、制御装置２２の速度積分値Intgおよびフィルタ制御量Filtを、制御装置２３に送信する。また、制御装置２３は、制御装置２２と同様の処理によって、可動子３を制御する。
　同様に、リニアモータシステム１０では、制御装置２３が、制御装置２１と同様の処理によって、制御装置２３の速度積分値Intgおよびフィルタ制御量Filtを、制御装置２４に送信する。また、制御装置２４は、制御装置２２と同様の処理によって、可動子３を制御する。
　ここで、遅延補償部２２８の構成について説明する。図３は、実施の形態に係る制御装置が備える遅延補償部の構成例を示す図である。制御装置２１～２４が備える遅延補償部２２８は、同様の構成を有しているので、ここでは、制御装置２２が備える遅延補償部２２８の構成について説明する。遅延補償部２２８は、電流指令算出部２２２およびデジタルフィルタ２２３に接続されているが、図３ではデジタルフィルタ２２３との接続の図示を省略している。
　なお、以下の説明では、制御装置２１および制御装置２２に対して、同一の位置指令Pcmdおよび現在位置Posが充分前の段階から入力されているものとする。
　減算部２２９は、速度指令値Vcmdと現在速度Veloとの差分値を、速度差分Vdifとして算出し、電流指令算出部２２２および遅延補償部２２８に出力する。遅延補償部２２８は、遅延時間判定部２３５と、スイッチ２３１と、乗算部２３２と、加算部２３３と、積分部２３４とを有している。
　遅延時間判定部２３５は、制御装置２１から制御装置２２への速度積分値Intg’の遅れを解消するため遅延時間に基づいて、速度差分Vdifによる積分処理の実施可否を判断する。例えば、遅延時間判定部２３５は、制御装置２２が速度積分値Intg’を受信するタイミングを起点として、遅延時間遡ったタイミングより更に前のタイミングではオフ指令をスイッチ２３１に出力する。
　このように、遅延時間判定部２３５は、制御装置２１，２２間の通信の遅延時間を判定し、遅延時間に基づいてスイッチ２３１を制御する。遅延時間判定部２３５は、例えば、指令作成部８が制御情報通信線７を介して送ってくるオンまたはオフの指示に従って、スイッチ２３１にオン指令またはオフ指令を出力する。すなわち、遅延時間判定部２３５は、指令作成部８から送られてくるオンまたはオフの指示に基づいて、制御装置２１，２２間の通信の遅延時間が、スイッチ２３１に対してオン指令を出力する時間であるかオフ指令を出力する時間であるかを判定する。
　遅延時間判定部２３５は、指令作成部８からオンの指示を受け付けると、スイッチ２３１にオン指令を出力し、指令作成部８からオフの指示を受け付けると、スイッチ２３１にオフ指令を出力する。スイッチ２３１は、遅延時間判定部２３５からの指令に従って、乗算部２３２への出力を、「０」または速度差分Vdifに切替える。
　例えば、スイッチ２３１は、遅延時間判定部２３５からオフ指令を受け付けると、出力を「０」に切替える。この結果、スイッチ２３１から乗算部２３２へは「０」が出力されるので、速度差分Vdifに対する積分処理は行われない。
　その後、遅延時間判定部２３５は、遅延時間と同一もしくは遅延時間未満のタイミングでは、オン指令をスイッチ２３１に出力する。これにより、スイッチ２３１は、出力を速度差分Vdifに切替える。この結果、スイッチ２３１からは速度差分Vdifが出力される。この速度差分Vdifは、乗算部２３２に送られる。乗算部２３２は、速度差分Vdifに対して積分ゲインKiを乗算することで乗算値Intgdを算出し、乗算値Intgdを加算部２３３に出力する。加算部２３３は、速度積分値Intg’および乗算値Intgdを積分部２３４に送る。
　積分部２３４は、速度積分値Intg’に対して、順番に乗算値Intgdを積算していくことで、乗算値Intgdによる積分処理を行う。これにより、遅延補償部２２８は、遅延時間の間に積算されるべき積分量である乗算値Intgdの総和に対して、遅延時間を含む積分量である速度積分値Intg’を加算することになり、結果として遅延時間を含まない速度積分値Intg’’を算出することができる。なお、積分部２３４は、速度積分値Intg’の加算を一度のみとし、速度積分値Intg’の加算後は再度速度積分値Intg’の設定が行われるまでは、速度積分値Intg’を加算しない。速度積分値Intgが第１の速度積分値であり、速度積分値Intg’’が第２の速度積分値である。
　このように、制御量取得部２２７が、制御装置２１から取得した速度積分値Intg’は遅れを含んでいるので、この速度積分値Intg’がそのまま速度差分Vdifに加算されると、加算後の速度積分値は遅れを含むものとなる。
　本実施の形態では、遅延補償部２２８が、遅延時間中に積算されるべき乗算値Intgdの総和を、遅延時間を含む速度積分値Intg’に加算することによって得られた遅延時間を含まない速度積分値Intg’’を、速度差分Vdifに加算している。
　遅延補償部２２８は、例えば、リングバッファを用いて速度積分値Intg’’を算出する。この場合、遅延補償部２２８は、遅延時間に対応する速度差分Vdifを全て格納できるリングバッファを用いる。遅延補償部２２８は、例えば、遅延時間よりも古い速度差分Vdifが遅延時間内の速度差分Vdifで上書きされていくリングバッファを用いる。これにより、遅延補償部２２８は、リングバッファで格納可能な数の速度差分Vdif、すなわち、遅延時間と同じ時間内の速度差分Vdifを常時格納させる。これにより、リングバッファでは、遅延時間分の速度差分Vdifが常時格納されつつ、遅延時間よりも古い速度差分Vdifが削除される。遅延補償部２２８は、速度積分値Intg’を受信した時点で、リングバッファに積算されている遅延時間分の速度差分Vdifの全てを速度積分値Intg’に加算することで、速度積分値Intg’’を算出する。
　電流指令算出部２２２は、速度差分Vdifに遅延補償部２２８が算出した速度積分値である速度積分値Intg’’を加算し、乗算部２３６で加算結果に速度比例ゲインKpを乗算し、乗算結果を出力値、すなわちデジタルフィルタ２２３への入力値ｘ［ｎ］として出力する。速度比例ゲインKpは、速度ループの追従性を調整するためのゲインである。入力値ｘ［ｎ］は、電流指令でありデジタルフィルタ２２３に送られる。
　次に、デジタルフィルタ２２３に対する遅延補償部２２８の具体的な処理について説明する。図４は、実施の形態に係る制御装置のデジタルフィルタおよび遅延補償部で実行される遅延補償処理を説明するための図である。ここでは、デジタルフィルタ２２３の例が、一次ＩＩＲ（Infinite　Impulse　Response、無限インパルス応答）ノッチフィルタである場合について説明する。
　デジタルフィルタ２２３は、今回の入力値である今回入力値ｘ［ｎ］にフィルタ係数ａ0を乗算した値と、前回の入力値である前回入力値ｘ［ｎ－１］にフィルタ係数ａ1を乗算した値と、前々回の入力値である前々回入力値ｘ［ｎ－２］にフィルタ係数ａ2を乗算した値とを加算する。デジタルフィルタ２２３は、この加算値に対して、前回の出力値である前回出力値ｙ［ｎ－１］にフィルタ係数ｂ0を乗算した値と、前々回の出力値である前々回出力値ｙ［ｎ－２］にフィルタ係数ｂ1を乗算した値とを加算したデジタルフィルタ出力値を、今回出力値ｙ［ｎ］として出力する。
　このように、デジタルフィルタ２２３を構築するには、演算開始地点よりも２演算前の値が必要となる。具体的には、前回入力値ｘ［ｎ－１］と、前々回入力値ｘ［ｎ－２］と、前回出力値ｙ［ｎ－１］と、前々回出力値ｙ［ｎ－２］が必要となる。制御装置２２は、制御量取得部２２７によって制御装置２１におけるこれらの４つの値を取得することができる。本実施の形態では、これらを包括した４つの値を、フィルタ制御量Filtと表現し、遅延時間を含んだフィルタ制御量をフィルタ制御量Filt’と表現する。
　なお、フィルタ制御量Filtには、今回入力値ｘ［ｎ］が含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。フィルタ制御量Filtに今回入力値ｘ［ｎ］が含まれていない場合、制御装置２２の遅延補償部２２８が、速度差分Vdifを用いて、今回入力値ｘ［ｎ］を算出する。なお、デジタルフィルタ２２３が、速度差分Vdifを用いて、今回入力値ｘ［ｎ］を算出してもよい。今回入力値ｘ［ｎ］の算出方法については後述する。
　デジタルフィルタ２２３は、遅延補償部２２８から指定されたデジタルフィルタ演算回数だけ、デジタルフィルタ演算を繰り返すことで、複数回のデジタルフィルタ演算を実行する。図４では、１回分のデジタルフィルタ演算処理を、デジタルフィルタ機能ブロックとして図示している。すなわち、デジタルフィルタ機能ブロックの個数が、デジタルフィルタ演算回数に対応している。
　制御量取得部２２７による遅延時間に相当するデジタルフィルタ演算回数をＡとすると、フィルタ制御量Filt’を取得した時点から遅延時間分遡った時点でのデジタルフィルタ２２３の内部値は、今回入力値ｘ［ｎ－Ａ］、前回入力値ｘ［ｎ－１－Ａ］、前々回入力値ｘ［ｎ－２－Ａ］、今回出力値ｙ［ｎ－Ａ］、前回出力値ｙ［ｎ－１－Ａ］、前々回出力値ｙ［ｎ－２－Ａ］となる。このＡ回演算前のデジタルフィルタ２２３の内部値を、現在値相当に復元する方法について説明する。
　まず、遅延時間判定部２３５が、遅延時間に相当するデジタルフィルタ演算回数Ａの値を取得する。この取得方法の例は、遅延時間判定部２３５が、指令作成部８から制御情報通信線７を介して取得した情報を用いる方法である。この場合、指令作成部８は、デジタルフィルタ演算の演算処理周期と、通信の遅延時間との関係に基づいて、デジタルフィルタ演算回数Ａの値を算出する。例えば、デジタルフィルタ演算の演算処理周期が５０μｓであり、通信の遅延時間が２００μｓの場合、通信遅延の間に４回のデジタルフィルタ演算が実行されることとなる。したがって、この場合の指令作成部８は、４回のデジタルフィルタ演算回数Ａを、遅延時間判定部２３５に通知する。
　また、デジタルフィルタ演算回数Ａの値は、予め制御装置２２に対してパラメータを設定しておく方法、ソフトウェアのプログラミングなどによって直接的に設定しておく方法などによって、取得されてもよい。
　制御装置２２は、デジタルフィルタ２２３によるデジタルフィルタ演算を１回実施することで、今回出力値ｙ［ｎ－Ａ］の値を得ることができる。
　次に、制御装置２２が、デジタルフィルタ２２３による演算を更にもう１回実施する時点でのデジタルフィルタ２２３の内部値は、今回入力値ｘ［ｎ＋１－Ａ］、前回入力値ｘ［ｎ－Ａ］、前々回入力値ｘ［ｎ－１－Ａ］、今回出力値ｙ［ｎ＋１－Ａ］、前回出力値ｙ［ｎ－Ａ］、前々回出力値ｙ［ｎ－１－Ａ］となる。
　制御装置２２の遅延補償部２２８は、例えば、リングバッファを用いて今回入力値ｘ［ｎ＋１－Ａ］を算出する。この場合、遅延補償部２２８は、Ａ回分の速度差分Vdifを全て格納できるリングバッファを用いる。遅延補償部２２８は、例えば、Ａ回分よりも古い速度差分Vdifが直近のＡ回分の速度差分Vdifで上書きされていくリングバッファを用いる。遅延補償部２２８は、今回の速度差分Vdifをリングバッファから読み出す。電流指令算出部２２２は、今回の速度差分Vdifと前回の速度積分値Intg’’とを加算し、加算結果に速度比例ゲインKpを乗算することで、今回入力値ｘ［ｎ＋１－Ａ］を算出する。
　また、前回入力値ｘ［ｎ－Ａ］、前々回入力値ｘ［ｎ－１－Ａ］、前回出力値ｙ［ｎ－Ａ］、前々回出力値ｙ［ｎ－１－Ａ］は、１回前のデジタルフィルタ演算で使用した値を流用すればよい。これにより、制御装置２２は、今回出力値ｙ［ｎ＋１－Ａ］の値を得ることができる。
　制御装置２２は、この要領で、Ａ回繰り返してデジタルフィルタ演算を行うことで、遅延時間のないデジタルフィルタ出力値である今回出力値ｙ［ｎ］を得ることができる。デジタルフィルタ２２３は、遅延時間のないデジタルフィルタ出力値を得られたことを、遅延補償部２２８に通知する。これにより、遅延補償部２２８は、遅延時間のないデジタルフィルタ出力値を得られたことを、電流比率作成部８１に通知する。電流比率作成部８１は、適切に電流比率Magを操作することで電流量の連続性が保たれた状態で通電を開始することができるので、可動子３のショックを軽減することができる。具体的には、電流比率作成部８１は、遅延時間のないデジタルフィルタ出力値が得られる前は、制御装置２２への電流比率Magを「０」にしておき、遅延時間のないデジタルフィルタ出力値が得られた際には、制御装置２２への電流比率Magを「０以外の値」にして通電を開始する。
　上述した速度積分値Intgおよびフィルタ制御量Filtの送信処理といった制御量伝達、および遅延時間補償は、デジタルフィルタ２２３に限らず、フィードフォワードコントローラなどのその他制御機能にも適用することが可能である。フィードフォワードコントローラは、速度指令算出部２１１、電流指令算出部２１２、および電流制御部２１４の少なくとも１つに含まれている。すなわち、速度指令算出部２１１、電流指令算出部２１２、および電流制御部２１４の少なくとも１つが、可動子３が駆動される際に、フィードフォワードコントローラ制御量を用いて、フィードフォワード制御を実行する。
　この場合も、制御装置２２の制御量取得部２２７は、フィードフォワードコントローラ制御量を、制御装置２１から取得する。フィードフォワードコントローラに対しても、フィードフォワードコントローラ制御量の送信処理といった制御量伝達、および遅延時間補償が適用されることにより、遅延のないフィードフォワード補正値を制御装置２２が取得することが可能となる。これにより、制御装置２２は、フィードフォワード補正値に基づいた位置決め時間の高速化、およびフィードフォワードコントローラを用いた振動抑制機能による更なる低振動化を実現することができる。制御装置２１が実行するフィードフォワード制御が、第１のフィードフォワード制御であり、制御装置２２が実行するフィードフォワード制御が、第２のフィードフォワード制御である。
　このように、リニアモータシステム１０では、制御装置２２が、速度指令に対応する電流指令を作成するための速度積分値Intgを制御装置２１から受け取り、速度積分値Intgを用いて電流指令を作成するので、切替えショックを低減することができる。
　また、リニアモータシステム１０では、制御装置２２が、制御装置２１のデジタルフィルタ２１３が用いたフィルタ制御量Filtを制御装置２１から受け取り、フィルタ制御量Filt’を用いてデジタルフィルタ演算を実行している。これにより、リニアモータシステム１０は、リニアモータシステム１０が備える構成要素に固有の共振振動および切替えショックを抑制できる。したがって、リニアモータシステム１０は、さらなる低振動化を実現でき、基本性能の向上を図ることができる。
　制御装置２１のデジタルフィルタ２１３が第１のデジタルフィルタであり、制御装置２２のデジタルフィルタ２２３が第２のデジタルフィルタである。この場合、制御装置２１のデジタルフィルタ２１３が実行するデジタルフィルタ演算が、第１のデジタルフィルタ演算であり、制御装置２２のデジタルフィルタ２２３が実行するデジタルフィルタ演算が、第２のデジタルフィルタ演算である。
　また、リニアモータシステム１０では、制御装置２２が、速度積分値Intg’およびフィルタ制御量Filt’の遅延補償を行ったうえで、速度積分値Intg’およびフィルタ制御量Filt’を用いているので、遅延に伴う切替えショックを低減させることが可能となる。
　制御装置２２は、速度積分値Intg’およびフィードフォワードコントローラ制御量の遅延補償を行ったうえで、速度積分値Intg’およびフィードフォワードコントローラ制御量を用いて可動子３を駆動してもよい。これにより、遅延に伴う切替えショックを低減させることが可能となる。
　なお、制御装置２１～２４は、遅延補償部２２８を備えていなくてもよい。例えば、制御装置２２の場合、制御量取得部２２７から送られてくる速度積分値Intg’がそのまま電流指令算出部２２２に送られる。この場合であっても、制御装置２２が、速度積分値Intg’およびフィルタ制御量Filt’を用いてデジタルフィルタ演算を実行するので、リニアモータシステム１０が備える構成要素に固有の共振振動および切替えショックを抑制できる。
　ここで、制御装置２１～２４のハードウェア構成について説明する。図５は、実施の形態にかかる制御装置を実現するハードウェア構成例を示す図である。なお、制御装置２１～２４は、同様のハードウェア構成を有しているので、ここでは、制御装置２２のハードウェア構成例について説明する。
　制御装置２２は、プロセッサ１００、メモリ２００、入力装置３００、および出力装置４００により実現することができる。プロセッサ１００の例は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）ともいう）またはシステムＬＳＩ（Large　Scale　Integration）である。メモリ２００の例は、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）である。
　制御装置２２は、プロセッサ１００が、メモリ２００で記憶されている制御装置２２の動作を実行するための、コンピュータで実行可能な、制御プログラムを読み出して実行することにより実現される。制御装置２２の動作を実行するためのプログラムである制御プログラムは、制御装置２２の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
　制御装置２２で実行される制御プログラムは、減算部２２０，２２９と、速度指令算出部２２１と、電流指令算出部２２２と、デジタルフィルタ２２３と、電流制御部２２４と、乗算部２２５と、演算部２２６と、制御量取得部２２７と、遅延補償部２２８とを含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。
　入力装置３００は、位置指令Pcmdと、現在位置Pos、電流比率Mag、速度積分値Intg、およびフィルタ制御量Filtを受け付けてプロセッサ１００に送る。メモリ２００は、プロセッサ１００が各種処理を実行する際の一時メモリに使用される。メモリ２００は、速度積分値Intg，Intg’，Intg’’、フィルタ制御量Filt，Filt’などを記憶する。出力装置４００は、速度積分値Intg、フィルタ制御量Filtなどを制御装置２３に出力する。
　制御プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルで、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータプログラムプロダクトとして提供されてもよい。また、制御プログラムは、インターネットなどのネットワーク経由で制御装置２２に提供されてもよい。なお、制御装置２２の機能について、一部を専用回路などの専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。
　このように実施の形態では、制御装置２１，２２間で速度積分値Intg’およびフィルタ制御量Filt’が受け渡されている。そして、制御装置２２が、制御装置２１が用いた速度積分値Intg’に基づいて速度積分値Intg’’を算出し、制御装置２１が用いたデジタルフィルタ演算の内部値を用いてデジタルフィルタ演算を実行している。したがって、可動子３への通電を切替える際に発生する切替えショックを十分に低減させることができる。
　また、制御装置２１，２２間で速度積分値Intg’およびフィードフォワードコントローラ制御量が受け渡されている。そして、制御装置２２が、制御装置２１が用いた速度積分値Intg’に基づいて速度積分値Intg’’を算出し、制御装置２１が用いたフィードフォワードコントローラ制御量を用いてフィードフォワード制御を実行している。したがって、可動子３への通電を切替える際に発生する切替えショックを十分に低減させることができる。
　また、制御装置２２が、速度積分値Intg’およびフィルタ制御量Filt’の遅延補償を行っているので、遅延に伴う切替えショックを低減させることが可能となる。また、制御装置２２が、速度積分値Intg’およびフィードフォワードコントローラ制御量の遅延補償を行っているので、遅延に伴う切替えショックを低減させることが可能となる。
　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　固定子群、２　制御装置群、３　可動子、４　エンコーダヘッド、５　読取り部群、６　位置情報通信線、７　制御情報通信線、８　指令作成部、９　ガイド、１０　リニアモータシステム、１１～１４　固定子、２１～２４　制御装置、５１～５４　エンコーダ読取り部、８１　電流比率作成部、８２　位置指令作成部、１００　プロセッサ、２００　メモリ、２１０，２１９，２２０，２２９　減算部、２１１，２２１　速度指令算出部、２１２，２２２　電流指令算出部、２１３，２２３　デジタルフィルタ、２１４，２２４　電流制御部、２１５，２２５，２３２，２３６　乗算部、２１６，２２６　演算部、２２７　制御量取得部、２２８　遅延補償部、２３１　スイッチ、２３３　加算部、２３４　積分部、２３５　遅延時間判定部、３００　入力装置、４００　出力装置。

Claims (8)

  1. 　第１の固定子と、
    　第２の固定子と、
    　前記第１の固定子および前記第２の固定子と対向して配置された可動子と、
    　前記可動子が前記第１の固定子に対向する際に、前記可動子への第１の速度指令または第１の位置指令に基づいて前記第１の固定子への通電を実行することで前記可動子を駆動する第１の制御装置と、
    　前記可動子が前記第２の固定子に対向する際に、前記可動子への第２の速度指令または第２の位置指令に基づいて前記第２の固定子への通電を実行することで前記可動子を駆動する第２の制御装置と、
    　前記可動子が、前記第１の固定子から前記第２の固定子へ移動する場合に、前記第１の制御装置に前記第１の速度指令または前記第１の位置指令を送信するとともに前記第２の制御装置に前記第２の速度指令または前記第２の位置指令を送信することで、前記第１の制御装置による前記第１の固定子への通電と前記第２の制御装置による前記第２の固定子への通電とを順次実行させる指令作成部と、
    　を備え、
    　前記第１の制御装置は、
    　前記第１の速度指令と前記可動子の実際の速度である現在速度との速度偏差を積分した第１の速度積分値に基づいて、前記第１の固定子への第１の電流指令値を算出する第１の電流指令算出部と、
    　前記第１の電流指令値に対し第１のデジタルフィルタ演算を実行する第１のデジタルフィルタと、
    　を有し、
    　前記第２の制御装置は、
    　前記第２の速度指令と前記可動子の実際の速度である現在速度との速度偏差を積分した第２の速度積分値に基づいて、前記第２の固定子への第２の電流指令値を算出する第２の電流指令算出部と、
    　前記第２の電流指令値に対し第２のデジタルフィルタ演算を実行する第２のデジタルフィルタと、
    　前記第１の電流指令算出部が用いた第１の速度積分値と、前記第１のデジタルフィルタが前記第１のデジタルフィルタ演算を実行した際の前記第１のデジタルフィルタにおける内部値とを前記第１の制御装置から取得する制御量取得部と、
    　を有し、
    　前記第２の電流指令算出部は、前記第１の速度積分値に基づいて前記第２の速度積分値を算出し、
    　前記第２のデジタルフィルタは、前記内部値を用いて前記第２のデジタルフィルタ演算を実行する、
    　ことを特徴とするリニアモータシステム。
  2. 　前記第１の制御装置は、
    　前記可動子を駆動する際に第１のフィードフォワード制御を実行し、
    　前記第２の制御装置は、
    　前記可動子を駆動する際に第２のフィードフォワード制御を実行し、
    　前記制御量取得部は、前記第１の制御装置が前記第１のフィードフォワード制御を実行した際に用いたフィードフォワードコントローラ制御量を前記第１の制御装置から取得し、
    　前記フィードフォワードコントローラ制御量を用いて前記第２のフィードフォワード制御を実行する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータシステム。
  3. 　第１の固定子と、
    　第２の固定子と、
    　前記第１の固定子および前記第２の固定子と対向して配置された可動子と、
    　前記可動子が前記第１の固定子に対向する際に、前記可動子への第１の速度指令または第１の位置指令に基づいて前記第１の固定子への通電を実行することで前記可動子を駆動する第１の制御装置と、
    　前記可動子が前記第２の固定子に対向する際に、前記可動子への第２の速度指令または第２の位置指令に基づいて前記第２の固定子への通電を実行することで前記可動子を駆動する第２の制御装置と、
    　前記可動子が、前記第１の固定子から前記第２の固定子へ移動する場合に、前記第１の制御装置に前記第１の速度指令または前記第１の位置指令を送信するとともに前記第２の制御装置に前記第２の速度指令または前記第２の位置指令を送信することで、前記第１の制御装置による前記第１の固定子への通電と前記第２の制御装置による前記第２の固定子への通電とを順次実行させる指令作成部と、
    　を備え、
    　前記第１の制御装置は、
    　前記可動子を駆動する際にフィードフォワードコントローラ制御量を用いて第１のフィードフォワード制御を実行するとともに、
    　前記第１の速度指令と前記可動子の実際の速度である現在速度との速度偏差を積分した第１の速度積分値に基づいて、前記第１の固定子への第１の電流指令値を算出する第１の電流指令算出部を有し、
    　前記第２の制御装置は、
    　前記可動子を駆動する際に第２のフィードフォワード制御を実行するとともに、
    　前記第２の速度指令と前記可動子の実際の速度である現在速度との速度偏差を積分した第２の速度積分値に基づいて、前記第２の固定子への第２の電流指令値を算出する第２の電流指令算出部と、
    　前記第１の制御装置が用いた第１の速度積分値と、前記第１の制御装置が用いたフィードフォワードコントローラ制御量とを前記第１の制御装置から取得する制御量取得部と、
    　を有し、
    　前記第２の電流指令算出部は、前記第１の速度積分値に基づいて前記第２の速度積分値を算出し、
    　前記第２の制御装置は、
    　前記フィードフォワードコントローラ制御量を用いて前記第２のフィードフォワード制御を実行する、
    　ことを特徴とするリニアモータシステム。
  4. 　前記第２の制御装置は、
    　前記第１の制御装置によって前記第１の速度積分値が送信されてから前記制御量取得部が前記第１の速度積分値を受信するまでの前記第１の速度積分値の遅延時間を補償した前記第２の速度積分値を、前記第１の速度積分値から算出する、
    　ことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載のリニアモータシステム。
  5. 　前記第２の制御装置は、
    　前記遅延時間の間の前記速度偏差を、前記第１の速度積分値に加算することで前記第２の速度積分値を算出する、
    　ことを特徴とする請求項４に記載のリニアモータシステム。
  6. 　前記第２の制御装置は、
    　通信バスを介して接続されており、
    　前記制御量取得部は、前記第１の制御装置から、前記通信バスを介して、前記第１の速度積分値を取得する、
    　ことを特徴とする請求項１から５の何れか１つに記載のリニアモータシステム。
  7. 　前記制御量取得部は、前記第１の制御装置から、前記指令作成部を介して、前記第１の速度積分値を取得する、
    　ことを特徴とする請求項１から５の何れか１つに記載のリニアモータシステム。
  8. 　前記第１の制御装置は、
    　前記第１の電流指令値に対し第１のデジタルフィルタ演算を実行する第１のデジタルフィルタを有し、
    　前記第２の制御装置は、
    　前記第２の電流指令値に対し第２のデジタルフィルタ演算を実行する第２のデジタルフィルタを有し、
    　前記制御量取得部は、
    　前記第１のデジタルフィルタが前記第１のデジタルフィルタ演算を実行した際の前記第１のデジタルフィルタにおける内部値を前記第１の制御装置から取得し、
    　前記第２のデジタルフィルタは、
    　前記内部値を用いて前記第２のデジタルフィルタ演算を実行する、
    　ことを特徴とする請求項１から７の何れか１つに記載のリニアモータシステム。 
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