添付公開書類国際調査報告書 (57) 要約 摩擦や一定トルク外乱が存在する場合に 負荷の連結したモータの慣性モ一メントを微小動作のみで 精度良 同定することができる慣性モ一メント同定装置とその同定方法 ならびにその同定装置を備えたモータ制 御装置を提供する 慣性モ一メント同定器 (108) が モー

(12)特許 協力条約に基づ いて公開された国際出願 (19)世 界知的所有 権機関 国際事 務局 (43) 国際公開日 (10) 国際公開番号 2008年8月 日(07.08.2008)

PCT

WO

2008/093486 Al

(51) 国際特許分類 (81) 指定_{国 (}表示のない限り_、全ての種類の国内保護が

H02P 29/00(2006.01) GOSB13/02 (2006.01) 可能) :AE,AG,AL,AM,AO, AT,AU,AZ,BA, BB,BG,

国際出願番号 BH, BR,BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR,CU, CZ,DE, (21) : PCT/JP2007/075272

DK,DM,DO,DZ, EC,EE, EC,ES,FI,GB,GD, GE, GH, (22) 国際出願日: 2007年 12月28日(28.12.2007) GM, GT,HN, HR,HU,ID,IL

・

,IN, IS, 皿 KE, KG, KM,

KN, KP, KR, KZ, LA, LC, LK, LR, LS,LT,LU,LY,MA, (25) 国際出願の言 語: 日本語

MD, ME, MG, MK,MN, MW, MX, MY, MZ,NA,NG,NI, (26) 国際公開の言 語: 日本語 NO,NZ, OM, PG, PH, PL, PT,Rの,RS,RU,SC,SD, SE,

は0) 優 先 権子一タ: SG, SK, SL,SM,SV, SY,TJ,TM,TN, TR, TT, TZ,UA, 特I 2007-020627 2007年1月 3 1日(31.01.2007) P UG,US,UZ,VC,VN,ZA, ZM,ZW

(84) 指定国 (表示のない限り、全ての種類の広域保護が可 (71) 出願人(米国を除<全ての指定国について): 株式会社

能

安川_{電機 体}ABUSHIKI KAISHA YASKAWADENKI) ) : ARIPO(BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ,NA, SD,

SL,SZ, TZ,UG, ZM, ZW), -ーラシT (AM, AZ, BY,

[JP/JP]; 〒8060004福岡県北九 州 市 八幡西 区 黒 崎城 石

KG, KZ, D,RU,TJ,TM),ヨーロ ツパ (AT, BE, BG, 2番 1号Fukuoka ( P).

CH, CY, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB, GR,HU,IE,

(72) 発明者;および IS,IT,LT,LU,LV, MC, MT,NL, PL, PT, RO,SE,SI, SK, (75) 発明者 願人(米国についてのみ): 安藤 玄(ANDOH, TR),OAPI(BF, BJ, CF, CG,CI,CM,GA, GN, GQ, GW,

Fukashi). ML,MR,NE,SN,TD, TG).

続 葉有_J

(54) Title: MOMENT OF INERTIA IDENTIFICATION DEVICE AND IDENTIFICATION METHOD, AND MOTOR CON¬

TROLLER WITH THAT IDENTIFICATION DEVICE

(54)発明の名称 慣 性 モ一メント同定 装置とその同定方法、な びにその同定 装置を備 たモータ制御装置

(57) Abstract: Moment of inertia identification device and identification method for identifying the moment of inertia of a motor coupled with a load precisely only with minute movement when friction or constant torque disturbance exists. A motor controller equipped with that identification device is also provided. An moment of inertia identification unit (108) comprises a switch (109) for inputting the motor position and outputting a first motor position and a second motor position, a first motor position storage unit ( 110)for inputting the first motor position and outputting a first motor position storage value, a first motor position phase operating unit( 111)for inputting a position command and the first motor position storage value and outputting a first motor position phase, a second motor position storage unit ( 112) for inputting the second motor position and outputting a second motor position storage value, a second motor position phase operating unit ( 113) for inputting a position command and the second motor position storage value and outputting a second motor position

AA POSITIONCOMMAND GG MOMENTOFINERTIA IDENTIFICATION VALUE

BB S_『EEDCOMMAND HH FIRSTMOTORPOSITIONPHASE phase, and a moment of inertia operating unit CC TORQUE COMMAND Il FIRSTMOTORPOSITIONSTORAGE VALUE ( 11 /identification unit for inputting the first

DD MOTOR RIVESIGNAL JJ FIRSTMOTORPOSITION motor position phase and the second motor EE MOTORPOSITION KK SECOND MOTORPOSITIONPHASE position phase and outputting a moment of FF MOTOR SPEED LL SECOND MOTORPOSITIONSTORAGE VALUE _{inertia identification value.}

MM SECOND MOTORPOSITION

添付 公開書類 国際調査 報告 書 (57) 要 約 摩擦や一定 トルク 外乱が存在する場合に、負荷の連結したモータの慣 性 モ一メントを微小 動作のみで 精度 良 同定することが でき る慣 性 モ一メン ト同定装置とその同定方法、ならびにその同定装置を備えたモータ制 御装置を提 供する。 慣 性 モ一メント同定器(108)が、モータ位置を入力し第 モータ位置と第 モータ位置を出力 する切替器(109)と、第 モータ位置を入力し第 1モータ位置記憶値を出力する第 モータ位置記憶器(110)と、位置 指 と第 1モータ位置記憶値を入力し第 1モータ位置位 相を出力する第1モータ位置位 相演算器( 111)と、第2モー タ位置を入力し第2モータ位置記憶値を出力する第2モータ位置記憶器 と( 112)、位置指令と第2モータ位置記憶値 を入力し第2モータ位置位 相を出力する第2モータ位置位 相演算器(113)と、第 1モータ位置位 相 と第2モータ位置 位 相を入力し慣性 モ一メント同定値を出力する慣性 モ一メント演算器( 114) 同定器 と、を備え る。

明

細

苫

， 噴，性

モ

一

メ

ン

ト

_同

_定

_装

_置

と

_その同

_定

_方

_法

、なら

_び

にその同

定

装

置を

備 え

た

モ

ー

タ

制御装

置

技

術分野

０００1 本発明は、半導体製造装置、工作機械、産業用ロボ_ット_などの

_一

_{般産業用機械 に} おける負荷の連 結したモータの慣性モ一メント_を同定

_す

_み

_ぼャ生_モ一メント_同定装置と その同定方法、なら_びにその同定装置を備

ぇ

たモータ制御装置に関

す

る。

背

景

技

術

０００2 従来技術の慣性モ一メント_{同定装置は、正負対称な速 度 指 令、正負対称な台形波} である第 速 度 指 令と_{前記第 速 度 指 令の振幅の}

_み

_{増幅した第}

₂

_{速 度 指 令を用}

_い

_て モータの慣性モ一メント_を同定

_す

るものであ

_っ

た(例

ぇ

ば、特許文献 参照)。 ０００3 図

4

は、従来技術の慣性モ一メント_{同定装置である。図にお}

_い

_て、

₄

_{０ は速 度 指 令} 発生部、

4

０

2

は速 度制御 部、

4

０

3

はモデ_ル速 度制御 部、

4

０

4

は同定 部、

4

０5は調整 部である。 ０００4 以下、図

4

を用

_い

て従来技術のモ一ダはャ生_モ一メント_{同定装置の構成および動作} を説 明

す

る。速 度 指 令発生部

4

０ は速 度 指令 を出力

す

る。速 度制御 部

4

０

2

は、前記 速 度 指 令と_{速 度制御変数を入力し、}ト_{ルク指令を出力}

_す

_{る。モデル速 度制御 部}

₄

_０

₃

は、前記速 度 指 令と_{調整信号を入力し、}ト_{ルク指令推 定値を出力}

_す

_{る。同定 部}

₄

_０

₄

は、前記ト_ルク指令と_前記ト_{ルク指令推 定値を入力し、前記}ト_{ルク指令の 階時間積} 分値と_前記ト_{ルク指令推 定値の 階時間積 分値の比に}より_{、イナーシヤを同定して出} 力し、正負対称な前記速 度 指 令に対

す

る_正伝時と_{逆伝時におけ}る_前記ト_{ルク指令の} 差より

_一

_定ト_{ルク外乱を算出し、正負対称な台形波である第 速 度 指 令}と_{前記第 速} 度 指令の振幅の

み

を増幅した速 度 指 令である_第

₂

_{速 度 指 令のそ}

_れ

_ぞ

_れ

_に対

_す

るト_ル ク指令である第 ト_{ルク指令、第}

₂

ト_{ルク指令、前記}

_一

_定ト_{ルク外乱を用}

_い

_{てクーロン} 摩擦を算出し、前記第 ト_{ルク指令、前記第}

₂

ト_{ルク指令、前記第 速 度 指 令、前記第}

2

速 度 指 令を用

_い

て粘性摩擦を算出

す

る。調整部

4

０5 は、前記イナーシヤを入力し、 前記速 度制御変数と_{前記調整信号を出力}

_す

るも_のであ

_っ

た。

特許文献1 :特開平

46489

号公報(第3

5

頁、第 図)

発

明の開

ぅ_示

発

明

が

解

がさ

し

ようと

す

_る

_課題

０００5 し

か

しなが ら、従来技術

の

貫性モ一メント同定装置は、可動範囲の限定さ

れ

た負荷 の連 結したモータの慣性モ一メント同定にお

_い

て摩擦

や一

定ト_ルク外乱が存在

す

る 場合に、

十

分な加速 度が得ら

れ

な

_い

ために同定精度が落ちる問題があ

_っ

た。 ０００6 本発明はこのょうな問題点に鑑

み

てなさ

れ

たものであり、摩擦

や一

定トルク外乱が 存在

す

る場合に、負荷の連 結したモータ

_の

貫性モ一メント_{を微小動作の}

_み

_で精度良 く_同定

_す

_ること_ができ

_み

_{貫性モ一メン}ト_同定装置と_{その同定方法}、なら_びにその同定 装置を備 えたモータ制御装置を提供

す

ること_を目的と

_す

_る。

課

題 を

解

がさ

す

_る

ための手

_段

０００7 上記問題を解決

す

るため、本発明は、次のょうに構成 したのである。 ０００8 請 求 項 記載の発 明は、位置指令を発 生

す

る位置指令発生器と、モータ位置を検 出

す

る_{位置検出器}と_{、前記位置指令}と_{前記モータ位置}と_に某づ

_い

_{て速 度 指令 を演 算}

す

る_{位置制御器}と_{、前記速 度 指 令に某づ}

_い

_てト_{ルク指令を演 算}

_す

_{る速 度制御器}と_、 負荷を連 結したモータである制御 対象の慣性モ一メント_を同定

_す

_み

_{貫性モ一メン}ト_同 定器と_{を備 え}

_仕

_{貫性モ一メン}ト_{同定装置にお}

_い

_{て、前記慣性モ一メン}ト_{同定器が、前} 記位置指令と_{前記モータ位置}と_{の位相 差に某づ}

_い

_{て前記慣性モ一メ}ント_を同定

_す

_る ものである。 ０００9 また、請 求 項₂記載の発 明は、請 求 項 記載における前記速 度制御器が、第 おょ び第2 の速 度比例制御ゲインである第 速 度比例制御ゲインおょび第2速 度比例制 御ゲインを有 し、前記第 速 度比例制御ゲインおょび第2 速 度比例制御ゲインを切替 えて前記制御 対象を駆動した際、前記慣性モ一メント_{同定器が、前記第 速 度比例} 制御ゲインでの前記モータ位置の位相 である第 モータ位置位相と_、前記第2 速 度 比例制御ゲインでの前記モータ位置の位相 である第2 モータ位置位相とを算出し、 前記第 モ ータ位置位相と_前記第2モータ位置位相に某づ

い

て、前記制御 対象の粘 性摩擦または

一

定ト_{ルク外乱を含 まな}

_い

_ょう_{に、前記慣性モ一メン}ト_を同定

_す

_るもので ある。

００1０ また、請 求 項

3

記載の発 明は、請 求 項 記載における前記速 度制御器か、第 およ 御ケインを有し、前記慣性モ一メント_{同定器か、前記第 速 度比例制御ケインて前記} 制御 対象を駆動した場合に第 モータ位置を出力し、前記第

2

速 度比例制御ケイン て前記制御 対象を駆動した場合に第

2

モータ位置を出力

す

る切替器と_{、前記第 モ} ータ位置を設定長記惜して第 モータ位置記惜値を出力

す

る第 モータ位置記惜器 と_、前記第

₂

_{モータ位置を設定長記惜して第}

₂

_{モータ位置記惜値を出力}

_す

_る第

₂

_モー タ位置記惜器と_{、前記位置指令}と_{前記第 モータ位置記惜値}と_{の位相 差に某}

_っ

_い

_て 第 モ ータ位置位相 を偵 算して出力

す

る第 モータ位置位相 偵 算器と_{、前記位置指} 令と_前記第

₂

_{モータ位置記惜値}と_{の位相 差に某}

_っ

_い

_て第

₂

_{モータ位置位相 を偵 算し} て出力

す

る第

2

モータ位置位相 偵 算器と_{、前記第 モータ位置位相}と_前記第

₂

_モータ 位置位相と_に某

_っ

_い

_{て慣性モ一メン}ト_{同定値を偵 算}

_す

_み

_ぼャ_{生モ一メント旗 算器と、を} 有

す

るものてある。 00 11 _また、請 求 項

4

記載の発 明は、請 求 項

3

記載における前記慣性モ一メント_同定器か 令の周波数てある_{位置指令 周波数}と_の積と_、前記第

₂

_{速 度比例制御ケイン}と_前記第

2

モータ位置位相の正接と_の積と_{、前記第 速 度比例制御ケイン}と_{前記第 モータ位} 置位相の正接と_の積と_の差と_{位置比例制御ケイン}と_の積と_{の和を、前記第}

₂

_モータ位 置位相の正接と_{前記第 モータ位置位相の正接}と_の差と_{前記位置指令 周波数の}

₂

_乗 と_{の積 て除算し、前記慣性モ一}メント_{同定値を偵 算}

_す

_{るものてある。} ００12 また、請 求 項5記載の発 明は、前記モータ_への給電を制御

す

るモータ制御装置て あ

_っ

て、請 求 項 乃至

4

の

_い

す

れか

に記載の慣性モ一メント_{同定装置を備 え}るものて ある。 ００13 また、請 求 項6記載の発 明は、位置指令を発 生

す

る位置指令発生器と_{、モータ位} 置を検出

す

る位置検出器と_{、前記位置指令}と_{前記モータ位置}と_に某

_つい

_{て速 度 指令} を偵 算

す

る_{位置制御器}と_{、前記速 度 指 令に某}

_つい

_てト_{ルク指令を偵 算}

_す

る_{速 度制御} 器と_{、負荷を連 結したモータてあ}る制御 対象の慣性モ一メント_を同定

_す

_み

_ぼャ生_モ一メ ント_同定器と_{を備 えた慣}ャ生_モ一メント_{同定装置の慣性モ一メン}ト_{同定方怯にお}

_い

_て、

前記速 度制御器における第 およ_ひ第

₂

_{の速 度比例制御ケ}インてある第 速 度比例 制御ケインおよ_ひ第

₂

_{速 度比例制御ケインを切替えて前記制御 対象を駆動し、前記} 第 速 度比例制御ケインての前記モータ位置の位相 てある第 モータ位置位相と_、 前記第

2

速 度比例制御ケインての前記モータ位置の位相 てある第

2

モータ位置位相 と_{を算出し、前記位置指令}と_{前記第 モータ位置位相}と_前記第

₂

_{モータ位置位相}と_の 位相 差に某

_つい

て、前記制御 対象の粘性摩擦または

一

定ト_{ルク外乱を含 まな}

_い

よぅ に、慣性モ

一

メント同定値 を旗算

す

る、と _ぢ手順をと

_っ

_{たのてある。} ００14 また、請 求 項7記載の発 明は、請 求 項6記載における前記慣性モ一メント_同定値は 、前記第

2

速 度比例制御ケインと_{前記第 速 度比例制御ケイン}と_の差と_{位置指令 周} 波数と_の積と_、前記第

₂

_{の速 度比例制御ケ}インと_前記第

₂

_{モータ位置位相の正接}と_の 積と_{、前記第 速 度比例制御ケ}インと_{前記第 モータ位置位相の正接}と_の積と_の差と 位置比例制御ケインと_の積と_{の和を、前記第}

₂

_{モータ位置位相の正接}と_{前記第 モ一} 積て除算して算出

す

るものてある。

発

明の効果

００15 請 求 項 乃至7記載の発 明によると、摩擦

や一

定ト_{ルク外乱か存在}

_す

_{る場合にも、} 微小動作 (例えは ０００回伝程度 ) の

み

て負荷の連 結したモータ

_の

貫性モ一メン ト_を桔度良く_同定

_す

_ること_{か出来る。} ００16 また、請 求 項5記載の発 明によると、摩擦

や一

定ト_{ルク外乱か存在}

_す

_{る場合にも、微} 小動作の

み

て負荷の連 結したモータ

_の

貫性モ一メント_を同定

_す

ること_か出来

_る

_皆性 モ一メント_{同定装置を備 え}るため、その慣性モ一メント_{同定値に某}

_っ

_い

_{て高桔度 て応} 答性 の高

_い

、モータ制御 を

す

ること_{か出来る。}

図面

の

簡

単

な

説

明

００17 図 本発明

_の

貫性モ一メント_同定装置 図2 本発明

_の

貫性モ一メント_{同定装置における粘性摩擦 か変化した場合のシ}ミ

_ュ

_レ ーショ_{ン結 果} 図3 本発明

_の

貫性モ一メント同定装置における

一

定ト_ルク外乱か変化した場合のシ ミ

_ュ

_レーショ_{ン結 果}

図4 従来技術の慣性モ一メント_同定装置

符

号の説 明

００18 ０ 位置指令発生器 ０

2

位置制御器 ０

3

速 度制御器 ０

4

ト_ルク制御器 ０5 制御 対象 ０6 位置検出器 ０7 微分器 ０8 慣ャ生_モ一メント同定器 ０

9

切替器 ０ 第 モータ位置記憶器 第 モータ位置位相 演 算器

2

第

2

モータ位置記憶器

3

第

2

モータ位置位相 演 算器

4

慣ャ生_モ一メント_{演 算器}

4

０ 速 度 指 令発生部

4

０

2

速 度制御 部

4

０

3

モデ_ル速 度制御 部

4

０

4

同定 部

4

０5 調整部

発

明を

実

施

す

る

ための最

良

の形

態

００19 以下、本発明の実施の形態に

_っ

_い

て図を参照して説 明

す

る。

実

施

例 1

００2０ 図 は、本発明の慣性モ一メント_{同定装置である。図にお}

_い

_{て、 ０ は位置指令発} 生器、 ０

2

は位置制御器、 ０

3

は速 度制御器、 ０

4

はト_{ルク制御器、 ０5は制御 対} 象、 ０6は位置検_出器、 ０7は微 分器、 ０8 は慣

t

生_モ一メント_{同定器、 ０}

₉

_は切替 器、 ０は第 モータ位置記憶器、 は第 モータ位置位相 演 算器、

2

は第

2

モ

一タ位置記惜器、

3

は第

2

モータ位置位相 偵 算器、

4

_ぼ

貫性モ一メント_{旗 算器} てある。本発明か従 来技術と_典なる部分は、切替器

０

9

、第 モータ位置記惜器

0

、第 モータ位置位相 偵 算器 、第

2

モータ位置記惜器

2

、第

2

モータ位置位 相偵 算器

3

、慣性モ一メント_{旗 算器}

₄

_を有

_す

_{る、慣性モ一メン}ト_{同定器 ０8を備} えた部分てある ００21 図にお

_い

て、位置指令発生器 ０ は位置指令を出力

す

る。位置制御器 ０

2

は前 記位置指令と_{モータ位置を入力し速 度 指令 を出力}

_す

_{る。速 度制御器 ０}

₃

_は前記速 度 指令とモータ速 度を入力しト_{ルク指令を出力}

_す

_る。ト_{ルク制御器 ０}

₄

_は前記ト_ルク 指令を入力しモータ駆動信号を_出力

す

る。制御 対象 ０5は負荷の連 結したモータて あり_{、前記モータ駆動信号によ}り_駆動さ

_れ

_{、前記モー}タ位置は位置検出器 ０6か検 出し_出力

す

る。微分器 ０7は前記モータ位置を入力し前記モータ速 度を出力

す

る。 慣性モ

一

メント同定器 ０8ほ、前記位置指令と_{前記モータ位置を入力し制}御 対象 ０5の慣性モ一メント_{てあみ貫性モ一メン}ト_{同定値を算出し出力}

_す

_{る。慣性モ一メン}ト 同定器 ０8にお

_い

て、切替器 ０

9

は前記モータ位置を入力し、速 度制御器 ０

3

のケ インか第 速 度制御ケインてある場合の前記モータ位置を第 モータ位置と_して出力 し、速 度制御器 ０

3

のケインか前記第 速 度制御ケインと_典なる_第

₂

_{速 度制御ケイン} てある場合の前記モータ位置を第

2

モータ位置と_して出力

_す

る。第 モータ位置記惜 器 ０は前記第 モータ位置を入力し、その入力信号

_を

貫性モ一メント_同定に用

_い

る周期分 (例えは5周期) 記惜 し第 モータ位置記惜値と_して出力

_す

_{る。第 モータ位} 置位相 偵 算器 は前記位置指令と_{前記第 モータ位置記惜値を入力し、その入} 力信号の位相 差を第 モータ位置位相と_して出力

_す

_る。第

₂

_{モータ位置記惜器}

₂

ほ前記第

2

モータ位置を入力し、その入力信号

_を

慣性モ

一

メント同定に用

_い

る周期 分記惜し第

2

モータ位置記惜値と_して出力

_す

_る。第

₂

_{モータ位置位相 偵 算器}

₃

_は 前記位置指令と_前記第

₂

_{モータ位置記惜値を入力し、その入力信号の位相 差を第}

₂

モータ位置位相と_して出力

_す

_{る。慣性モ一メン}ト_{旗 算器}

₄

_{は前記第 モータ位置位} 相と_前記第

₂

_{モータ位置位相 を入力し、前記慣性モ一}メント_{同定値を算出し出力}

_す

_る ００2 2 ここて、前記第 速 度制御ケインおよひ前記第

2

速 度制御ケインは、図 の閉_ル一

プ系の安定性 を損なわな

_い

範囲で

十

分に離

れ

た値をと_{る、慣性モ一}メント_同定専用 の速 度制御ゲインと_{し、前記 閉ループ系の応答性お}よ_{び外乱特性が要}求仕様を満 た

す

よぅ_に設定

す

る通常制御用 の速 度制御ゲインと_{は典なるものである。慣性モ一}メ ント_{同定中に前記モータ位置の振幅が、制御 対象 ０5の可動範囲を超えな}

_い

よぅ_に 、前記第 速 度制御ゲインと_前記第

₂

_{速 度制御ゲインを切}り_{替える。切替器 ０}

₉

_は、 前記速 度制御ゲインが前記第 速 度制御ゲインである間、第 モータ位置記憶器 ０側に切り_{替え、前記速 度制御ゲインが前記第}

₂

_{速 度制御ゲインである間、第}

₂

_モー タ位置記憶器

2

側に切り_替える。 ００2 3 以下、慣性モ一メント_{同定器 ０8にお}

_い

_{て、制御 対象 ０5の慣性モ一メン}ト_を算出

す

る_仕組

_み

_{の詳 細 を説 明}

_す

_る。 ００24 位置制御器 ０

2

を位置比例制御ゲインが である比例制御と_{し、速 度制御器 ０}

₃

を速 度比例制御ゲインが である比例制御と

_す

_ると_{、位置制御器 ０}

₂

_{、速 度制御} 器 ０

3

、ト_{ルク制御器 ０}

₄

_{、制御 対象 ０5、位置検出器 ０6、微分器 ０7を含}

_む

_閉 ループ系の運動方程式は式( )と_なる。 ００26 ただし、

J

は制御 対象 ０5の慣性モ一メント_{、 は粘性摩擦、}０_はモータ位置、

_「

は 位置指令、 は

一

定ト_{ルク外乱である。位置指令 を位置指令振幅が 、位置指令 周} 波数がのである正弦波と

_す

る場合、モータ位置 ０_{は前記位置指令}と_振幅と_位相が典 なり_{周波数が同じである正弦波}となり_{、前記位置指令}と_{前記モータ位置は式}(

2 )

と_式 (3) で表さ

_れ

_る。 ００2 7 二 乃が"

( 幻

は 二刀ダ

ゆ

吻

十

(

3 )

尺

"

。

００28 ただし、 はモータ位置振幅、めはモータ位置位相 である。式(

2 )

と式(3) を式( ) に代入しモータ位置位相めに

っ

_い

て解くと式(

4 )

を得る。 ００29 ゆ 乃

・

砂

(

)

二一_肋

"

(

4

)

。

2 一_砂 ノ

００3０ 式(

_{4 )}

は式(5) と_菩き換えら

れ

る。 ００31

b

ツ一尺 尺

。

_磁

_彬

二 _卸 尺

。

(

5

)

００3 2 以下、前記速 度比例制御ゲインを 二 几、

₂

の

_2つ

の値に設定したそ

れ

ぞ

れ

の場合に、式(5) は式 (6) と_式(7) と_なる。 ００3 3

体

2 ノ一

は

_妨打ゆ

"

磁 ゥ 刃

(

6

)

尺

)

"

ぢ

)

打 ゆ 2 砂

低

( 7

"

００34 ただし、め は 二 とした場合の前記モータ位置位相 である第 モータ位置 位相、め

2

は 二

₂

とした場合の前記モータ位置位相 である第

2

モータ位置位 相である。式(6) と_式(7) より_{粘性摩擦 を消去し、慣性モ一}メント

_J

_に

_つい

_て解くと_式( 8 )を得る。 ００3 5 ００36 次に、式(8) 中の a め と a め

2

の算出法を示

す

。まず、位置指令振幅 を と_し た正規化位置指令と_、フーリ_{エ変換によ}り_{前記モータ位置}

_か

_{ら周波数のの成分 の}

_み

を_{抽 出}し、モータ位置振幅 を と_{した正規化モー}タ位置の差 は、式(

2 )

と_式(3) と

_か

ら式(9) と_表さ

_れ

_る。 ００3 7 タ

一

一

_一

二

s 磁

os

_御 十抄

)

巧

A

(

的

二

(

c

o

s

6

cos 幼

s

か

杓血沈 ００38 式(9) の振幅である は式( ０)と_求めら

れ

る。 ００39 刀。二

リ

(1

co

2

_s

，

抄 (

_０

)

c

oS

砕 ００4０ 式( ０) を

2

乗

す

ると_式( )となる。 ００41

2

c

os

抄 ₍

₎

００42 式( ) を変形

す

ると a めほ式(

2)

で表さ

れ

る。

0043 硯打抄 ００4 4 慣性モ一メント_{演 算器 4では、速 度比例制御ゲイン が 几}と _2のそ

_れ

_ぞ

れ

の場合に式( 2 )を算_出し、式(8) _に代入して慣性モ一メントJを算_出

_し

貫性モ一メ ント_同定値と_して出力

_す

_る。 ００4 5 式(8) と式( 2 )は粘性摩擦 およ_び

一

定ト_{ルク外乱 を含 まな}

_い

_{ので、粘性摩擦} と

_一

定ト_{ルク外乱の影響を受けず、制御 対象 ０5の慣性モ一メントJを同定 できる。ま} た、前記正規化位置指令と_{前記正規化モータ位置の差 の振幅 を用}

_い

_{るので、位} 置指令振幅 およ_びモータ位置振幅 がともに 、さ

_い

_{場合 で}も高精度

_に

貫性モ一メ ントJを算出でき、可動範囲の限定さ

_れ

_{た制御 対象 ０5に対して適用できる。} ００4 6 以下、前述した実施例におけ

み

貫性モ一メント_{同定装置を用}

_い

_た際のシミ

_ュ

_レーシ ョン結 果を示

す

。本実施例のシミ

_ュ

_{レーションに用}

_い

_{た数値は以下の通}り_である。 J 二０ 6 X _{2 J 二０} 8 6 X _{０ 2 J} ポ 二J

J

二０ 0 s

_ad

_二０ _{二 4}０s 二 4０(2 几 ) s 几 二 ボJ

₂

二 2 5(2 几 ) s _{Vj 2}二 2ボ 二 2 5X _０一6 s _a 二０ 637 、 二０

０

ad

の二 ０(2 几)

ad

」 、b二 b ただし、J はモ一ダ貫性モ一メント_{、J は負}荷慣性モ一メント_、J ポ_低貫性モ一メント 其値、 は公称粘性摩擦、 は公称

一

定ト_{ルク外乱、 は位置比例制御ゲイン、} は第 E規化速 度比例制御ゲイン、 几は第 速 度比例制御ゲイン、 ₂は第 2正規化速 度比例制御ゲイン、 ₂は第2速 度比例制御ゲイン、 は制御周期、 _a は定格ト_{ルク、 は位置指令振幅、}のは位置指令 周波数、bは位置検出器 ０6の 分解能である。 ここで、公称粘性摩擦 は、以下に示

す

一

定ト_ルク外乱 を変ィヒ_さ

_せ

_た シミ

_ュ

_レー ションにおける粘性摩擦 の値であり_、公称

_一

_定ト_ルク外乱 は粘性摩擦 を変化 さ

_せ

た_シミ

_ュ

_{レーションに}お_ける

一

_定ト_ルク外乱 の値である。

００4 7 図2は、本発明の，貫性モ一メント_{同定装置における}ボょ，_{性摩擦 が変化した場合のシ} ミ

_ュ

_レーショ_{ン結 果 であ}る。図にお

_い

て

一

定ト_ルク外乱 は公称

一

定ト_ルク外乱 と_し た。図2に示

す

，貫性モ一メント_同定誤差e ( )は、，貫性モ一メント_其ィ

町

木ど貫性モ一 メント同定ィ

町

を用

_い

て式( 3 )により_{算出した。} ００4 8 _一ノ

り

二 _。 x ( 3 ) ノ ００4 9 図にお

_い

て、ボょ，_{性摩擦 を}

・ ・

_s

_a

_か

_ら0 ・０

・ ・

s

ad

まで変化し た場合、，貫性モ一メント同定誤差e は2 」以下でほぼ

一

定である。この2 」以下 の誤差は、式( )に考慮さ

_れ

_て

_い

_な

_い

_{位置検出器 ０6の分解能 などに}よるものであ る。式(8) _および式( 2 )によると_{、粘性摩擦}

_は

_貫性モ一メント_同定誤差e に影響し な

_い

こと_を示して

_い

_る。このと_き、モータ位置振幅 は _・００6

_ad

(位置検_{出器 ０}6 の分解能が b 」にお

_い

て ０P

_se

程度)以下であり_、ト_{ルク指令振幅は定格} ト_ルク

_a

_の0 ・3 」 程度であ

_っ

た。 したが

_っ

て、本発明によると_{微小動作の}

_み

_{で制御 対象 ０5の}，_{貫性モ一メン}ト_を精度 良く_{同定でき、さらに負荷慣性モ一}メント_{の大きな制御 対象に対 して}も適用可能であ ること_を示して

_い

_る。 ００5０ 図3は、本発明の，貫性モ一メント同定装置における

一

定ト_ルク外乱 が変化した場 合_のシミ

_ュ

_レーション結 果である。図3にお

_い

て粘性摩擦 は公称粘性摩擦 と_した 。図3にお

_い

て、

一

定ト_ルク外乱 を定格ト_ルク

_a

の０ 」

_か

ら5０ 」まで変化し た場合、式( 3 )によ

_っ

て算_出し

_仕

貫性モ一メント同定誤差e は2 」以下でほぼ

一

定である。この2 」以下の誤差は、式( )に考慮さ

_れ

_て

_い

_な

_い

_{位置検出器 ０6の} 分解能 な どによるものである。式(8) およ_び式( 2 )によると

_一

_定ト_ルク外乱

_は

噴，性 モ一メント同定誤差e に影響しな

_い

こと_を示して

_い

_る。このと_き、モータ位置振幅 は

０

０6

_ad

(位置検_{出器 ０}6の分解能が b 」にお

_い

て ０P

_s

e 程度)以下 であり_、ト_{ルク指令振幅は定格}ト_ルク

_a

_の0・3 」_程度であ

_っ

_た。 したが

_っ

て、本発明によると_{微小動作の}

_み

_{で制御 対象 ０5の}，_{貫性モ一メン}ト_を精度 良く_{同定でき、さらに負荷慣性モ一}メ_ント_{の大きな制御 対象に対 しても適用可能であ} ること_を示して

_い

_る。

００51 このよぅに、慣性モ一メント_{同定器 ０8が、モータ位置を入力し第 モータ位置}と_第

₂

モータ位置を_出力

す

る切替器 ０

9

と、前記第 モータ位置を入力し第 モータ位置記 憶値を_出力

す

る第 モータ位置記憶器 ０と_{、位置指令}と_{前記第 モータ位置記憶} 値を入力し第 モータ位置位相 を_出力

す

る第 モータ位置位相 演 算器 と_、前記 第

2

モータ位置を入力し第

2

モータ位置記憶値を出力

す

る第

2

モータ位置記憶器

2

と_{、前記位置指令}と_前記第

₂

_モータ位置記憶値を入力し第

2

モータ位置位相 を出力

す

る第

2

モータ位置位相 演 算器

3

と、前記第 モータ位置位相と_前記第

₂

_モータ位 置位相 を入力

_し

貫性モ一メント_{同定値を出力}

_す

_み

_噴性モ一メント_{演 算器}

₄

と_、を備 える構成をして

_い

るので、摩擦

や一

定ト_{ルク外乱の影響を抑制し微小動作の}

_み

_で制 御 対象 ０5の慣性モ一メント_を精度良く_{同定できる。}

産

業

上の

禾

_用

_可

_能

，_吐 ００5 2 負荷が連結したモータ

_の

貫性モ一メント_{を微小動作の}

_み

_{で同定 できるので、半}導体 製造装置、工作機械、産業用ロボ_ット_などの

_一

_{般産業用機械 に広}く_{適用できる。}

請 求

の範

囲

位置指令を発 生

す

る_{位置指令発生器}と_{、モータ位置を検出}

_す

る_{位置検出器}と_、前 記位置指令と_前記モータ位置と_に某

_っ

_い

_{て速 度 指令 を偵 算}

_す

る位置制御器と_、前記 速 度 指 令に某

_っ

_い

てト_{ルク指令を偵 算}

_す

_{る速 度制御器}と_、負荷を連 結したモータて ある制御 対象の慣性モ一メント_を同定

_す

_みぼャ生_モ一メント_同定器と_を備 えた慣ャ生_モ一 メント_{同定装置にお}

_い

_て、 前記慣性モ一メント_{同定器か、前記位置指令}と_前記モータ位置と_{の位相 差に}某

_っ

い

て前記慣性モ一メント_を同定

_す

_ること_を特徴と

_す

みぼャ生_モ一メント_{同定装置。} 2 _{前記速 度制御器か、第 お}よ_ひ第

₂

_{の速 度比例制御ケインてあ}る第 速 度比例制 御ケインおよ_ひ第

₂

_{速 度比例制御ケインを有し、前記第 速 度比例制御ケイ}ンおよ_ひ 第

2

速 度比例制御ケインを切替えて前記制御 対象を駆動した際、 前記慣性モ一メント_{同定器か、前記第 速 度比例制御ケインての前記モータ位置} の位相 てある第 モータ位置位相と_、前記第

₂

_{速 度比例制御ケインての前記モータ} 位置の位相 てある第

2

モータ位置位相と_{を算出し、前記第 モータ位置位相}と_前記第

2

モータ位置位相に某

_っ

_い

て、前記制御 対象の粘性摩擦または

一

定ト_ルク外乱を含 まな

_い

よぅに、前記慣性モ一メント_を同定

_す

ること_を特徴と

_す

る請 求 項 記載の慣性モ 一メント_{同定装置。} 3 _{前記速 度制御器か}、第 およ_ひ第

₂

_{の速 度}比例制御ケインてある第 速 度比例制 御ケインおよ_ひ第

₂

速 度比例制御ケインを有し、 前記慣性モ一メント_{同定器か、前記第 速 度比例制御ケインて前記制御 対象を駆} 動した場合に第 モータ位置を出力し、前記第

2

速 度比例制御ケインて前記制御 対 象を駆動した場合に第

2

モータ位置を出力

す

る切替器と_、 前記第 モータ位置を設定長記惜して第 モータ位置記惜値を出力

す

る第 モータ 位置記惜器と_、前記第

₂

_{モータ位置を設定長記惜して第}

₂

_{モータ位置記惜値を出力}

す

る第

2

モータ位置記惜器と_、 前記位置指令と_{前記第 モータ位置記惜値}と_{の位相 差に某}

_っ

_い

_{て第 モータ位置} 位相 を偵 算して出力

す

る第 モータ位置位相 偵 算器と_、 前記位置指令と_前記第

₂

_{モータ位置記惜値}と_{の位相 差に某}

_っ

_い

_て第

₂

_{モータ位置}

位相 を偵 算して出力

す

る第

2

モータ位置位相 偵 算器と_、 前記第 モータ位置位相と_前記第

₂

_{モータ位置位相}と_に某

_つい

_{て慣性モ一メン}ト_同 定値を偵 算

す

み

ぼャ_{生モ一メント旗 算器と} 、を有

す

ること_を特徴と

_す

_{る請 求 項 記載の} 慣ャ_{生モ一メント同定装置。} 4 _{前記慣性モ一}メント_{同定器か、前記第}

₂

_{速 度比例制御ケイン}と_{前記第 速 度比例制} 御ケインと_の差と_{前記位置指令の周波数てあ}る_{位置指令 周波数}と_の積と_、 前記第

2

速 度比例制御ケインと_前記第

₂

_{モータ位置位相の正接}と_の積と_、 前記第 速 度比例制御ケインと_{前記第 モータ位置位相の正接}と_の積と_の差と_位置 比例制御ケインと_の積と_の和を、 前記第

2

モータ位置位相の正接と_{前記第 モータ位置位相の正接}と_の差と_前記位 置指令 周波数の

2

乗と_{の積 て除算し、前記慣性モ一}メント_{同定値を偵 算}

_す

_ること_を特 徴と

_す

_{る請 求 項}

₃

_{記載の慣性モ一}メント_{同定装置。} 5 前記モータ_への給電を制御

す

るモータ制御装置てあ

_っ

て、請 求 項 乃至

4

の

_い

す

れか

に記載の慣性モ一メント_{同定装置を備 えるこ}と_を特徴と

_す

_{るモータ制御装置。} 6 _{位置指令を発 生}

_す

る_{位置指令発生器}と_{、モータ位置を検出}

_す

る_{位置検出器}と_、前 記位置指令と_{前記モータ位置}と_に某

_つい

_{て速 度 指令 を偵 算}

_す

_{る位置制御器}と_、前記 速 度 指 令に某

_つい

てト_{ルク指令を偵 算}

_す

_{る速 度制御器}と_{、負荷を連 結したモータて} ある制御 対象の慣性モ一メント_を同定

_す

_みぼャ_{生モ一メント同定器とを備 えた慣}ャ_生モ一 メント_{同定装置の慣性モ一メン}ト_{同定方怯にお}

_い

_て、 前記速 度制御器における第 およ_ひ第

₂

_{の速 度}比例制御ケインてある第 速 度比 例制御ケインおよ_ひ第

₂

速 度比例制御ケインを切替えて前記制御 対象を駆動し、 前記第 速 度比例制御ケインての前記モータ位置の位相 てある第 モータ位置位 相と_、前記第

₂

_{速 度比例制御ケインての前記モータ位置の位相 てあ}る第

2

モータ位 置位相と_{を算出し、} 前記位置指令と_{前記第 モータ位置位相}と_前記第

₂

_{モータ位置位相}と_{の位相 差に} 某

_つい

て、前記制御 対象の粘性摩擦または

一

定ト_{ルク外乱を含 まな}

_い

よぅ_に、慣ャ生 モ一メント_{同定値を偵 算}

_す

ること_を特徴と

_す

_みぼャ生_モ一メント_{同定方怯。} 7 前記慣性モ一メント_{同定値は、前記第}

₂

_{速 度比例制御ケイン}と_{前記第 速 度比例制}

御ゲインと_の差と_{位置指令 周波数}と_の積と_、 前記第

2

の速 度比例制御ゲインと_前記第

₂

_{モータ位置位相の正接}と_の積と_、 前記第 速 度比例制御ゲインと_{前記第 モータ位置位相の正接}と_の積と_の差と_位置 比例制御ゲインと_の積と_の和を、 前記第

2

モータ位置位相の正接と_{前記第 モータ位置位相の正接}と_の差と_前記位 置指令の周波数である位置指令 周波数の

2

乗と_{の積 で除算して算出}

_す

_る、こと_を特 徴と

_す

る請求項6記載の慣性モ

一

メント同定方法。

INTERNATIONALSEARCH REPORT Intern onal pplica on No. PCT/JP2007/075272 A . CLASSIFICATION OF SUB ECTMATTER

H02P29/00(2006. 01)i , G05B13/02(2006.0 1)i

Accordingto International Patent Classification (IPC) or to both national classification and IPC B . FIELDSSEARCHED

Minimum documentation searched (classifi㏄tionsystem血llowed by classification symbols)

H02P29/00 , G05B13/02

Documentation searched other than minimum documentation to the extent that such documents are included m the fields searched Jitsuyo Shinan Koho 1922-1996 Jitsuyo Shinan Toroku Koho 1996-2008 Kokai Jitsuyo Shinan Koho 1971-2008 Toroku Jitsuyo Shinan Koho 1994-2008 Electronic data base consulted during the intern tional s㏄rch(nameofdaねbase and, where practicable, search terms used)

C . DOCUMENTS CONSIDEREDTO BE RELEVANT

Category* Citation of document, with indication, where appropriate, of the relevant passages Relevant to claim No.

J P 2007-20267 A (Yaskawa Electric Corp.), 1 - 7

2 5 January, 2007 (25.01.07),

Full text; all drawings

(Family: none)

J P 2007-20297 A (Yaskawa Electric Corp.), 1 - 7

2 5 January, 2007 (25.01.07),

Full text; all drawings

(Family: none)

J P 11-46489 A (Yaskawa Electric Corp.), 1 - 7

1 6 February, 1999 (16.02.99),

Full text; all drawings

(Family: none)

Further documents are listed in the cont面 tionof Box C Seep tent family annex

* Specialcategoriesofciねddocuments: "T" later document pu lishedaftertheinternationalfiling dateor pπoπty

"A" documentdefining the general teofthea which isnotconsidered to dateandnotinconflictwith theapplicationbutcitedtounderstand

e of particular relevance thepπncipleor theory underlying the invention

"E" earlier application or patentbut published on or aftertheinternationalfiling "X" documentof particularrelevance; theclaimed inventioncannotbe

date considered novel or cannot be considered to involve an inventive

"L" document which may throw doubts on pπoπty claim(s) or whichis stepwhen thedocumentistakenalone

cited to establish the publication date of another citation or other _{"Y' documentof particular relevance,theclaimed invention cannotbe}

specialreason(asspecified) considered to involve an inventive step when the document is

"O" document referringtoan oraldisclosure,use,e hibitionor othermeans combinedwith oneormoreothersuchdocuments,suchcombination

"P' documentpublishedpπor tot e international fling date but later thanthe being obvious toa person skilled intheart

pπoπty date claimed "&' documentmemberofthe samepatent family

Date of the actual completion of the international search Date of mailing of the international search report 2 2 February , 2 0 0 8 ( 2 2 . 0 2 . 0 8 ) 0 4 March , 2 0 0 8 ( 0 4 . 0 3 . 0 8 )

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