會(huì)激發(fā)振動(dòng)的成分。由此，本實(shí)施方式1中 的電動(dòng)機(jī)的控制裝置能夠降低基于由作為狀態(tài)量檢測(cè)部的位置檢測(cè)部107進(jìn)行檢測(cè)的分 辨率的粗細(xì)度的振動(dòng)、基于機(jī)械系統(tǒng)的共振的振動(dòng)。
[0045] 另外，在本實(shí)施方式1中，前置補(bǔ)償器102包括IIR濾波器或FIR濾波器。
[0046] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)，能夠?qū)顟B(tài)量指令值實(shí)施與從操作量指令值到通過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的操 作量的傳遞特性等效的濾波處理。由此，能夠減小輸入到反饋控制器103的狀態(tài)量指令校 正值與狀態(tài)量檢測(cè)值之間的偏差量。因此，本實(shí)施方式1中的電動(dòng)機(jī)的控制裝置能夠?qū)崿F(xiàn) 尚的跟蹤性能。
[0047] 另外，在本實(shí)施方式1中，調(diào)整運(yùn)算部109通過最小二乘法對(duì)IIR濾波器或FIR濾 波器所具有的濾波系數(shù)進(jìn)行修正。
[0048] 另外，在本實(shí)施方式1中，調(diào)整運(yùn)算部109逐次地根據(jù)自適應(yīng)律對(duì)IIR濾波器或 FIR濾波器所具有的濾波系數(shù)進(jìn)行修正。
[0049] 或者，在本實(shí)施方式1中，調(diào)整運(yùn)算部109對(duì)IIR濾波器或FIR濾波器所具有的濾 波階數(shù)以及IIR濾波器或FIR濾波器所具有的濾波系數(shù)進(jìn)行變更。調(diào)整運(yùn)算部109根據(jù)學(xué) 習(xí)規(guī)則導(dǎo)出使操作量指令值與操作量估計(jì)值之差最小的濾波階數(shù)和濾波系數(shù)。
[0050] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑶爸醚a(bǔ)償器102調(diào)整為最優(yōu)的傳遞特性。因此，本實(shí)施方式1 中的電動(dòng)機(jī)的控制裝置能夠?qū)崿F(xiàn)尚的跟蹤性能。
[0051]另外，本實(shí)施方式1中的電動(dòng)機(jī)的控制裝置還具有進(jìn)行反饋操作量的判定的閾 值。
[0052] 調(diào)整運(yùn)算部109在反饋操作量超過閾值的情況下，變更前置補(bǔ)償器102的濾波系 數(shù)。調(diào)整運(yùn)算部109在反饋操作量沒有超過閾值的情況下，不變更前置補(bǔ)償器102的濾波 系數(shù)。
[0053] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)，在前置補(bǔ)償器102的傳遞特性與從操作量指令值到操作量的傳遞特 性大幅不同的情況下，調(diào)整前置補(bǔ)償器102。由此，能夠穩(wěn)定地調(diào)整前置補(bǔ)償器102。
[0054] 進(jìn)一步地使用附圖來詳細(xì)進(jìn)行說明。
[0055] 如圖1所示，在本實(shí)施方式1中，控制對(duì)象106是機(jī)械系統(tǒng)的裝置。作為具體例子， 控制對(duì)象106是電動(dòng)機(jī)和安裝于電動(dòng)機(jī)的負(fù)載。電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，由此驅(qū)動(dòng)作為控制對(duì)象 106的機(jī)械系統(tǒng)的裝置。位置檢測(cè)器107檢測(cè)位置信息來作為電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作量。位置檢測(cè) 器107將檢測(cè)出的結(jié)果作為位置檢測(cè)值來輸出。
[0056] 前饋控制器101被輸入從上級(jí)控制器提供的位置指令值。前饋控制器101輸出前 饋轉(zhuǎn)矩指令值。前饋轉(zhuǎn)矩指令值的目的在于進(jìn)行驅(qū)動(dòng)使得控制對(duì)象106的位置與位置指令 值相等。前置補(bǔ)償器102對(duì)位置指令值進(jìn)行修正使得基于前饋轉(zhuǎn)矩指令值的控制對(duì)象的位 置與位置檢測(cè)值相等。前置補(bǔ)償器102被輸入位置指令值，輸出位置指令校正值。
[0057] 反饋控制器103被輸入位置指令校正值與位置檢測(cè)值之間的偏差量。反饋控制器 103輸出用于減小被輸入的偏差量的反饋轉(zhuǎn)矩指令值。振動(dòng)抑制控制器104從由電動(dòng)機(jī)產(chǎn) 生的轉(zhuǎn)矩去除會(huì)激發(fā)機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)的成分。振動(dòng)抑制控制器104被輸入作為前饋轉(zhuǎn)矩指 令值與反饋轉(zhuǎn)矩指令值的相加值的轉(zhuǎn)矩指令值。振動(dòng)抑制控制器104去除會(huì)激發(fā)機(jī)械系統(tǒng) 的振動(dòng)的成分，將去除后的結(jié)果作為實(shí)際轉(zhuǎn)矩指令值來輸出。
[0058] 轉(zhuǎn)矩控制器105控制向電動(dòng)機(jī)施加的轉(zhuǎn)矩，使得通過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn) 矩指令值一致。轉(zhuǎn)矩估計(jì)部108估計(jì)通過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩估計(jì)部108被輸入位置 檢測(cè)值。轉(zhuǎn)矩估計(jì)部108輸出作為通過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的估計(jì)值的轉(zhuǎn)矩估計(jì)值。
[0059]調(diào)整運(yùn)算部109被輸入轉(zhuǎn)矩指令值和轉(zhuǎn)矩估計(jì)值。調(diào)整運(yùn)算部109對(duì)前置補(bǔ)償器 102的傳遞特性進(jìn)行調(diào)整，使得前置補(bǔ)償器102的傳遞特性與從轉(zhuǎn)矩指令值到通過電動(dòng)機(jī) 產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的傳遞特性相等。
[0060] 下面，說明如以上那樣構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)的控制裝置的動(dòng)作、作用。
[0061] 在本實(shí)施方式中，將控制對(duì)象106的傳遞函數(shù)設(shè)為G(s)。s是拉普拉斯算子。例 如將控制對(duì)象106假定為剛體負(fù)載。將剛體負(fù)載的慣量設(shè)為J。此時(shí)，作為一個(gè)例子，用以 下的式（1)表示傳遞函數(shù)Gp(s)。
[0062] [式1]
[0064] 接著，說明前饋控制器101。前饋控制器101運(yùn)算前饋轉(zhuǎn)矩指令值并輸出，使得輸 入到前饋控制器101的位置指令值與控制對(duì)象106的位置一致。前饋轉(zhuǎn)矩指令值是指需要 通過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
[0065] 將控制對(duì)象106的模型的傳遞函數(shù)設(shè)為Gm(z)。將前饋控制器101的傳遞函數(shù)設(shè) 為Gm(z)-1。2是2變換的算子。Ts是電動(dòng)機(jī)的控制裝置的采樣周期。此時(shí)，作為一個(gè)例 子，如以下的式（2)那樣安裝傳遞函數(shù)Gm(z)-1。
[0066][式 2]
[0068] 但是，即使電動(dòng)機(jī)的控制裝置使用以式（2)表示的前饋控制器101，輸入到前饋控 制器101的位置指令值與控制對(duì)象106的位置也不一致。下面說明其主要原因。
[0069] 將振動(dòng)抑制控制器104的傳遞函數(shù)設(shè)為Gtf(s)和Gtf(z)。由于由位置檢測(cè)器107 進(jìn)行檢測(cè)的分辨率的粗細(xì)度，在機(jī)械系統(tǒng)中激發(fā)振動(dòng)。振動(dòng)抑制控制器104的目的在于降 低在該機(jī)械系統(tǒng)中激發(fā)的振動(dòng)。能夠用去除高頻成分的低通濾波器來實(shí)現(xiàn)振動(dòng)抑制控制器 104。此時(shí)，關(guān)于振動(dòng)抑制控制器104,作為一個(gè)例子，用以下的式（3)表示傳遞函數(shù)Gtf(s)。 另外，作為一個(gè)例子，如以下的式（4)那樣安裝傳遞函數(shù)Gtf(z)。
[0074] 另外，轉(zhuǎn)矩控制器105被輸入實(shí)際轉(zhuǎn)矩指令值。轉(zhuǎn)矩控制器105對(duì)施加轉(zhuǎn)矩進(jìn)行 控制使得通過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩指令值一致。但是，一般在實(shí)際轉(zhuǎn)矩指令值 與通過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩之間產(chǎn)生誤差、延遲。于是，將轉(zhuǎn)矩控制器105的傳遞函數(shù)設(shè)為 Gtc(s)〇
[0075] 根據(jù)振動(dòng)抑制控制器104的傳遞特性和轉(zhuǎn)矩控制器105的傳遞特性，導(dǎo)出針對(duì)轉(zhuǎn) 矩指令值通過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的傳遞函數(shù)。將通過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的傳遞函數(shù)設(shè)為 Gd(s)。用以下的式（5)表示傳遞函數(shù)Gd(s)。
[0076] [式δ]
[0077]Gd(s) =Gtf(s) *Gtc(S)... (5)
[0078] 從前饋控制器101輸出前饋轉(zhuǎn)矩指令值。從前饋轉(zhuǎn)矩指令值到通過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的 轉(zhuǎn)矩的傳遞特性與式（5)相等。由此，在使用以式（2)表示的前饋控制器101的情況下，位 置指令值與作為控制對(duì)象106的剛體負(fù)載的位置檢測(cè)值的傳遞特性成為式（5)。位置指令 值與作為控制對(duì)象106的剛體負(fù)載的位置檢測(cè)值不會(huì)完全一致。
[0079] 將無法通過傳遞函數(shù)Gd(s)實(shí)現(xiàn)的部分設(shè)為前饋誤差。當(dāng)考慮該前饋誤差時(shí)，如 以下的式（6)那樣表示前饋控制器101。
[0080][式6]
[0082] 在本實(shí)施方式中，將前置補(bǔ)償器102的傳遞函數(shù)設(shè)為Gdm(s)。調(diào)整運(yùn)算部109對(duì) 傳遞函數(shù)Gdm(s)進(jìn)行調(diào)整使得傳遞函數(shù)Gdm(s)接近傳遞函數(shù)Gd(s)。
[0083] 接著，說明轉(zhuǎn)矩估計(jì)部108的動(dòng)作。轉(zhuǎn)矩估計(jì)部108被輸入位置檢測(cè)值xm。基于 被輸入的位置檢測(cè)值xm，轉(zhuǎn)矩估計(jì)部108運(yùn)算作為通過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的估計(jì)值的轉(zhuǎn)矩 估計(jì)值tc。設(shè)轉(zhuǎn)矩估計(jì)部108的傳遞函數(shù)與前饋控制器的傳遞函數(shù)Gm(z)-1相同。此時(shí)， 作為一個(gè)例子，如以下的式（7)那樣安裝轉(zhuǎn)矩估計(jì)部108。
[0084][式7]
[0086] 接著，說明調(diào)整運(yùn)算部109的動(dòng)作。在本實(shí)施方式中，將前置補(bǔ)償器102設(shè)為IIR 濾波器。此時(shí)，用以下的式（8)安裝前置補(bǔ)償器102的傳遞函數(shù)Gs(z)。
[0087] [式 8]
[0089] 根據(jù)自適應(yīng)律求出在調(diào)整運(yùn)算部109中使用的濾波系數(shù)ai、bj。i是從1到N的 整數(shù)。j是從1到Μ的整數(shù)。N和Μ是濾波階數(shù)。N和Μ設(shè)為任何值都可以，值越大則越能 夠?qū)崿F(xiàn)高精度的濾波器。此外，關(guān)于Ν和Μ，值越大則運(yùn)算量越增加，越難以收斂。因此，例 如將Ν和Μ分別設(shè)為3以下的固定值。
[0090] 調(diào)整運(yùn)算部109被輸入轉(zhuǎn)矩指令值τin以及作為轉(zhuǎn)矩估計(jì)部108的輸出的轉(zhuǎn)矩 估計(jì)值tc。調(diào)整運(yùn)算部109將轉(zhuǎn)矩指令值Tin作為傳遞函數(shù)Gs(z)的輸入、將轉(zhuǎn)矩估計(jì) 值tc作為傳遞函數(shù)Gs(z)的輸出，來運(yùn)算式（8)的濾波系數(shù)。調(diào)整運(yùn)算部109運(yùn)算Gs(z) 的系數(shù)使得前置補(bǔ)償器102的傳遞特性與從轉(zhuǎn)矩指令值到通過電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的傳遞 特性相等。關(guān)于濾波系數(shù)的運(yùn)算，例如使用最小二乘法、迭代最小二乘法來進(jìn)行計(jì)算。
[0091] 在以上的說明中，關(guān)于電動(dòng)機(jī)例示了旋轉(zhuǎn)型的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)來進(jìn)行了說明。 電動(dòng)機(jī)也可以是如線性電動(dòng)機(jī)那樣得到推力的電動(dòng)機(jī)。在該情況下，針對(duì)上述實(shí)施方式中 的各要素進(jìn)行以下的置換即可。即，將作為控制對(duì)象的物理特性的慣量置換為質(zhì)量。另外， 將作為操作量的轉(zhuǎn)矩置換為推力。如果進(jìn)行這樣的置換，則能夠得到同樣的效果。
[0092]另外，在本實(shí)施方式中，例示了狀態(tài)量是位置的情況來進(jìn)行了說明。狀態(tài)量也可以 是速度。在該情況下，如果前饋控制器的傳遞特性為與控制對(duì)象的操作量對(duì)應(yīng)的狀態(tài)量的 傳遞特性的逆特性，則能夠得到同樣的效果。
[0093]另外，在本實(shí)施方式中，將操作量設(shè)為轉(zhuǎn)矩，根據(jù)狀態(tài)量