JP6897545B2 - 同期制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、２軸以上の同期制御を行う同期制御装置に関する。

２軸以上の同期制御を行う同期制御装置として、ＦＦ（フィードフォワード）トルク指令とＦＢ（フィードバック）トルク指令とを生成・加算することでトルク指令を生成し、生成したトルク指令を、ノッチフィルタ等のゲイン補償器で処理し、処理後のトルク指令に従ってモータを制御する制御部を、軸毎に備えた装置が知られている。

上記構成を有する同期制御装置における各軸用の制御部には、各軸の機械負荷の特性（共振周波数等）に応じた特性を有するゲイン補償器が使用されることになる。そのため、上記構成を有する同期制御装置では、各軸のゲイン補償器の特性の違いに起因した同期ずれが生じ得るのであるが、当該同期ずれを抑制できる技術は未だ開発されていないのが現状である（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２０１６−２１２９２３号公報 特開２０００−３３９０３２号公報

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、ＦＦトルク指令とＦＢトルク指令とを生成・加算することでトルク指令を生成し、生成したトルク指令をゲイン補償器で処理する制御部を軸毎に備えたタイプの、機械系を軌道追従性よく制御できる同期制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る、第１モータと第２モータとを制御する同期制御装置は、前記第１モータについての位置指令である第１位置指令及び前記第２モータについての位置指令である第２位置指令が入力され、入力された前記第１位置指令及び前記第２位置指令の中の少なくとも一方の位相を調整する調整部と、前記調整部を介して入力される前記第１位置指令に基づき、第１フィードフォワード（ＦＦ）トルク指令を生成する第１ＦＦトルク指令生成部と、前記調整部を介して入力される前記第１位置指令をフィルタリングする第１遅延時間補償器と、前記第１遅延時間補償器を通過した前記第１位置指令と、前記第１モータの位置又は前記第１モータにより駆動される機械負荷の位置の指標値の測定結果とに基づき、第１フィードバック（ＦＢ）トルク指令を生成する第１ＦＢトルク指令生成部と、前記第１ＦＦトルク指令と前記第１ＦＢトルク指令との加算により得られた第１トルク指令をフィルタリングする第１ゲイン補償器と、前記第１ゲイン補償器を通過した前記第１トルク指令に従って前記第１モータを制御する第１モータ制御部と、を備える。また、同期制御装置は、前記調整部を介して入力される前記第２位置指令に基づき、第２ＦＦトルク指令を生成する第２ＦＦトルク指令生成部と、前記調整部を介して入力される前記第２位置指令をフィルタリングする第２遅延時間補償器と、前記第２遅延時間補償器を通過した前記第２位置指令と、前記第２モータの位置又は前記第２モータにより駆動される機械負荷の位置の指標値の測定結果とに基づき、第２ＦＢトルク指令を生成する第２ＦＢトルク指令生成部と、前記第２ＦＦトルク指令と前記第２ＦＢトルク指令との加算により得られた第２トルク指令をフィルタリングする第２ゲイン補
償器と、前記第２ゲイン補償器を通過した前記第２トルク指令に従って前記第２モータを制御する第２モータ制御部と、を備える。そして、同期制御装置の前記第１遅延時間補償器は、前記第１ゲイン補償器の等価時定数に応じた等価時定数を有し、前記第２遅延時間補償器は、前記第２ゲイン補償器の等価時定数に応じた等価時定数を有し、前記調整部は、入力された前記第１位置指令が前記第１遅延時間補償器から出力されるまでの時間と、入力された前記第２位置指令が前記第２遅延時間補償器から出力されるまでの時間との間の差が小さくなるように、前記第１位置指令及び前記第２位置指令の中の少なくとも一方の位相を調整する。

すなわち、本発明の一態様に係る同期制御装置は、位置指令とモータ／負荷の位置の指標値とが同等の遅れで各モータ用のＦＢトルク指令生成部に入力される構成を有する。また、同期制御装置は、入力された前記第１位置指令が前記第１遅延時間補償器から出力されるまでの時間と、入力された前記第２位置指令が前記第２遅延時間補償器から出力されるまでの時間との間の差が小さくなるように、前記第１位置指令及び前記第２位置指令の中の少なくとも一方の位相を調整する調整部も備えている。従って、この同期制御装置によれば、各軸のゲイン補償器の特性の違いに起因した同期ずれを抑制できるため、機械系（２軸）を軌道追従性良く制御することができる。

なお、同期制御装置の調整部に入力される各位置指令（第１，第２位置指令）は、外部装置から入力される情報であっても、同期制御装置内で生成される情報であっても良い。また、各モータ／負荷の位置の指標値は、各モータ／負荷の位置を直接的に示す情報であっても、各モータ／負荷の位置を間接的に示す情報（モータ／負荷の速度等）であっても良い。

第１遅延時間補償器は、第１ゲイン補償器の等価時定数と同じ等価時定数を有していても良く、第２遅延時間補償器は、前記第２ゲイン補償器の等価時定数と同じ等価時定数を有していても良い。調整部は、入力された前記第１位置指令が前記第１遅延時間補償器から出力されるまでの時間と、入力された前記第２位置指令が前記第２遅延時間補償器から出力されるまでの時間との間の差が“０”となるように、前記第１位置指令及び前記第２位置指令の中の少なくとも一方の位相を調整するものであっても良い。

同期制御装置に、『第１遅延時間補償器の等価時定数よりも、前記第２遅延時間補償器の等価時定数の方が大きく、前記調整部は、前記第１位置指令の位相を調整することなく、前記第２位置指令の位相を調整する』構成を採用しておいても良い。また、調整部は、前記第２位置指令の位相を調整する全域通過フィルタで構成されていても良く、前記第１位置指令の位相を調整する第１全域通過フィルタと、前記第２位置指令の位相を調整する第２全域通過フィルタとで構成されていても良い。

第ｎ（ｎ＝１，２）遅延時間補償器は、第ｎゲイン補償器の等価時定数に応じた等価時定数を有するもの（フィルタ）でありさえすれば、ローパスフィルタ又は全域通過フィルタであっても良い。当然、第ｎ（ｎ＝１，２）遅延時間補償器は、第ｎゲイン補償器と同じフィルタであっても良い。

本発明によれば、機械系を軌道追従性よく制御できる同期制御装置を提供することができる。

本発明が適用される同期制御装置の構成の説明図である。 本発明の適用例の説明図である。 位相調整部の構成例の説明図である。 位相調整部の構成例の説明図である。 同期制御装置のハードウェア構成例の説明図である。 同期制御装置のハードウェア構成例の説明図である。 本発明の第１実施例に係る同期制御装置の概略構成図である。 無補償装置を用いた場合に得られる実軌道の説明図である。 位相無補償装置を用いた場合に得られる実軌道の説明図である。 第１実施例に係る同期制御装置を用いた場合に得られる実軌道の説明図である。 本発明の第２実施例に係る同期制御装置の概略構成図である。 第２実施例に係る同期制御装置を用いた場合に得られる実軌道の説明図である。 本発明の第３実施例に係る同期制御装置の概略構成図である。 第３実施例に係る同期制御装置を用いた場合に得られる実軌道の説明図である。 本発明の第４実施例に係る同期制御装置の概略構成図である。 位相調整をＡＰＦで行い、遅延時間の調整をＬＰＦで行った場合に得られる実軌道の説明図である。 第４実施例に係る同期制御装置を用いた場合に得られる実軌道の説明図である。

〔適用例〕
まず、本発明の適用例について説明する。

本発明は、図１に示したような構成を有する同期制御装置に適用されるものである。
この同期制御装置は、２軸（負荷３５が接続された２つのモータ３０）を同期的に制御する装置である。同期制御装置は、第１位置指令に基づき、第１モータ３０を制御する制御部５０と、第２位置指令に基づき、第２モータ３０を制御する制御部５０とを備える。なお、図１には、各位置指令を、同期制御装置外から制御部５０に入力されるものとして示してあるが、各位置指令は、同期制御装置内で生成されるものであっても良い。以下、第ｎ（ｎ＝１，２）位置指令に基づき、第ｎモータ３０を制御する制御部５０のことを、第ｎ制御部５０と表記する。さらに、第ｎ制御部５０内の各ユニット（ＦＦトルク指令生成部１１等）のことを、第ｎユニット（第１ＦＦトルク指令生成部１１等）と表記する。

第ｎ（ｎ＝１、２）ＦＦトルク指令生成部１１は、第ｎ位置指令からＦＦ（フィードフォワード）トルクを生成するユニット（機能ブロック）である。第ｎＦＢトルク指令生成部１３は、第ｎモータ３０に取り付けられた位置検出器３１により検出される第ｎモータ３０の実位置と第ｎ位置指令の差に基づき、ＦＦトルク指令の過剰分・不足分を補償するためのＦＢ（フィードバック）トルク指令を生成するユニットである。なお、各ＦＢトルク指令生成部１３にモータ３０側から入力される情報は、モータ３０の位置又は負荷（機械負荷）３５の位置を求められる情報の測定結果であれば良い。従って、ＦＢトルク指令生成部１３にモータ３０側から入力される情報は、モータ３０の速度、負荷３５の位置、負荷３５の速度等の測定結果であっても良い。

ＦＦトルク指令とＦＢトルク指令の加算器１８による加算結果（以下、トルク指令と表記する）が入力されている各ゲイン補償器１４は、ノッチフィルタ、トルクフィルタ等の、特定の周波数帯域の信号を減衰させるデジタルフィルタである。各インバータ部（ＩＮＶ）１５は、モータ３０に供給される電流を生成するインバータと、ゲイン補償器１４から供給されるトルク指令に従って、インバータをＰＷＭ（pulse width modulation）制御
するＰＷＭ制御部とにより構成されたユニットである。

以上、説明したような構成を有する制御部５０によりモータ３０を制御する場合、トルク指令のインバータ部１５への伝達が、ゲイン補償器１４により遅延する。従って、実位置も、その分、遅延することになるが、ＦＢトルク指令生成部１３にて、実位置との間の差が算出される位置指令は遅延していない。そのため、制御部５０のＦＢトルク指令生成部１３により生成されるＦＢトルク指令には、位置指令と実位置の遅延時間が異なることに起因する誤差が含まれる。

実位置の遅延時間は、ゲイン補償器１４の等価時定数に応じたものとなる。ただし、ゲイン補償器１４の特性は、負荷３５の共振周波数等に応じて定められるものであるため、各制御部５０内のゲイン補償器１４の等価時定数は通常異なる。そのため、図１に示したような構成を有する同期制御装置では、各軸用の制御部５０内のゲイン補償器１４の特性の差異により、各軸におけるＦＢトルク指令の遅延時間の違いが生じ、その結果として、十分な軌道追従性が得られない場合がある。

そこで、本発明では、上記タイプの同期制御装置の軌道追従性の向上を図るために、図２に示した構成を採用する。なお、以下の説明においても、図１に関する説明時と同様に、第ｎ（ｎ＝１，２）位置指令が入力されている制御部１０のことを、第ｎ制御部１０と表記し、第ｎ制御部１０内の各ユニットのことを、第ｎユニットと表記する。

この同期制御装置（図２）の第ｎ（ｎ＝１，２）制御部１０は、第ｎ位置指令が、第ｎ遅延時間補償器１２を介して第ｎＦＢトルク指令生成部１３に入力されるように、第ｎ制御部５０を改良したユニットである。第ｎ遅延時間補償器１２は、第ｎゲイン補償器１４の等価時定数τｇｎに応じた等価時定数τ_ｄｎを有するフィルタ（ノッチフィルタ、ローパスフィルタ、全域通過フィルタ等）である。第ｎ遅延時間補償器１２としては、通常、その等価時定数τ_ｄｎが、第ｎゲイン補償器１４の等価時定数τｇｎと一致するフィルタが用いられる。ただし、等価時定数τ_ｄｎが、等価時定数τｇｎと一致している必要はない。等価時定数τｇｎは、等価時定数τ_ｄｎ近傍の値（例えば、等価時定数τ_ｄｎの８０〜１２０％）であればよい。

２つの制御部１０の前段に設けられている位相調整部２０は、第１位置指令が第１遅延時間補償器１２から出力されるまでの時間と、第２位置指令が第２遅延時間補償器１２から出力されるまでの時間との間の時間差が、両位置指令の位相が調整されていない場合よりも小さくなるように、第１位置指令及び第２位置指令の中の少なくとも一方の位相を調整するユニットである。この位相調整部２０は、上記時間差が小さくなるようにすることができるものであれば良い。従って、位相調整部２０は、図３Ａに示したような、第１位置指令の位相を調整する位相調整器２１（以下、第１位相調整器２１とも表記する）と第２位置指令の位相を調整する位相調整器２１（以下、第２位相調整器２１とも表記する）とで構成されたユニットであっても良い。また、位相調整部２０は、図３Ｂに示したような、いずれか一方の位置指令（図では、第１位置指令）の位相を調整する位相調整器２１のみからなるユニットであっても良い。

なお、同期制御装置のハードウェア構成は特に限定されない。例えば、図３Ｃ、図３Ｄに模式的に示したように、単軸制御用の２台のサーボドライバ４０により、同期制御装置を構成しても良い。

以下、実施例に基づき、本発明について、さらに具体的に説明する。なお、以下で説明する各実施例においても、第ｎ位置指令が入力されている制御部のことを、第ｎ制御部と表記し、第ｎ制御部内の各ユニットのことを、第ｎユニットと表記する。

〔第１実施例〕
図４に、本発明の第１実施例に係る同期制御装置１の概略構成を示す。この図に示してあるＦＦトルク指令生成部１１、ＦＢトルク指令生成部１３の構成は、一般的に使用されているものである。そのため、各指令生成部の詳細説明は省略するが、Ｊ１，Ｊ２は、機械系（モータ３０及び負荷３５）のイナーシャ、Ｋｐｐは、位置ループゲイン、Ｋｖｐは、速度ループゲイン、Ｋｉは、積分ゲイン、ｓは、ラプラス演算子である。

図示してあるように、本実施例に係る同期制御装置１は、第１ゲイン補償器１４として、中心周波数ω_１が２００ＨｚのノッチフィルタＮＦ１が用いられ、第２ゲイン補償器１４が、中心周波数ω_２が１０００ＨｚのノッチフィルタＮＦ２が用いられた装置である。以下、ノッチフィルタＮＦｎ（ｎ＝１，２）の等価時定数のことを、τ_ｎｆｎと表記する。

また、同期制御装置１には、第１遅延時間補償器１２、第２遅延時間補償器１２として、それぞれ、ノッチフィルタＮＦ１、ノッチフィルタＮＦ２が用いられている。すなわち、同期制御装置１は、第１遅延時間補償器１２の等価時定数τ_ｄ１（＝τ_ｎｆ１）と、第１ゲイン補償器１４の等価時定数τ_ｇ１（＝τ_ｎｆ１）とが一致し、第２遅延時間補償器１２の等価時定数τ_ｄ２（＝τ_ｎｆ２）と、第１ゲイン補償器１４の等価時定数τ_ｇ２（＝τ_ｎｆ２）とが一致する構成を有している。

また、同期制御装置１の位相調整部２０は、第１位相調整器２１、第２位相調整器２１として、それぞれ、ノッチフィルタＮＦ２、ノッチフィルタＮＦ１を備えている。また、位相調整部２０は、第２位相調整器２１として、ノッチフィルタＮＦ１の等価時定数τ_ｎｆ１と同じ等価時定数τ_ｐ２を有するローパスフィルタＬＰＦ２を備えている。

第１位相調整器２１がノッチフィルタＮＦ２である場合、第１位置指令がＦＢトルク指令生成部１３に到達するまでに通過するフィルタ（第１位相調整器２１、第１遅延時間補償器１２）の等価時定数の総和は、“τ_ｎｆ２＋τ_ｎｆ１”となる。また、第２位相調整器２１がノッチフィルタＮＦ１である場合、第２位置指令が第２ＦＢトルク指令生成部１３に到達するまでに通過するフィルタ（第２位相調整器２１、第２遅延時間補償器１２）の等価時定数の総和も、“τ_ｎｆ１＋τ_ｎｆ２”となる。従って、上記構成を有する位相調整部２０によれば、第１位置指令が第１遅延時間補償器１２から出力されるまでの時間と、第２位置指令が第２遅延時間補償器１２から出力されるまでの時間との間の時間差を位相調整部２０がない場合よりも小さくすることができる。

そして、既に説明したように、同期制御装置１では、第１遅延時間補償器１２の等価時定数τ_ｄ１が、第１ゲイン補償器１４の等価時定数τ_ｇ１と一致し、第２遅延時間補償器１２の等価時定数τ_ｄ２が、第２ゲイン補償器１４の等価時定数τ_ｇ２と一致している。従って、同期制御装置１によれば、２つのモータ３０を良好に制御することができる。

具体的には、図５Ａに、“同期制御装置１から第１及び第２遅延時間補償器１２と位相調整部２０とを除去した同期制御装置”（以下、無補償装置と表記する）によって、或る制御対象部材に円運動させることが可能な機械系（２組のモータ３０及び負荷３５）を制御した場合における実軌道のシミュレーション結果を示す。また、図５Ｂ、図５Ｃに、上記機械系を、それぞれ、“同期制御装置１から位相調整部２０を除去した同期制御装置”（以下、位相無補償装置と表記する）、同期制御装置１によって制御した場合における実軌道のシミュレーション結果を示す。

なお、図５Ａ〜図５Ｃのシミュレーション結果は、いずれも、制御対象部材に半径０．
０５［ｍ］、速度１０［ｃｙｃｌｅ／ｓ］の円運動を２回行わせた場合の結果であり、当該円運動の開始位置は、各図における座標（０，０）の点であり、円運動の回転方向は時計回りである。また、図５Ａ〜図５Ｃに示してある各実軌道は、目標軌道（点線）からの誤差を２０倍に拡大したものである。さらに、シミュレーションに用いたノッチフィルタＮＦ１の伝達関数ＮＦ_１、ノッチフィルタＮＦ２の伝達関数ＮＦ_２は、以下のものである。

これらの伝達関数において、ｄ_ｎ（ｎ＝１，２）、ζ_ｎ、ω_ｎは、それぞれ、ノッチフィルタＮＦｎのノッチ深さ、減衰定数、中心周波数である。

図５Ａに示してあるように、無補償装置によって上記機械系を制御した場合、ノッチフィルタＮＦ１（第１ゲイン補償器１４）の中心周波数ω_１と、ノッチフィルタＮＦ２（第２ゲイン補償器１４）であるとの中心周波数ω_２とが異なるため、実軌道が斜めに傾いたものとなる。また、ノッチフィルタＮＦ１が実位置（トルク指令）に与える影響と、ノッチフィルタＮＦ２が実位置に与える影響とが異なるため、制御開始直後に比較的大きなハンチングが生じる。

位相無補償装置（同期制御装置１から位相調整部２０を除去した同期制御装置）では、第ｎ（ｎ＝１、２）位置指令が、第ｎトルク指令を処理するノッチフィルタＮＦｎ（第ｎゲイン補償器）と同じノッチフィルタＮＦｎ（第ｎ遅延時間補償器１２）により処理される。そのため、位相無補償装置で上記機械系を制御した場合には、図５Ｂに示してあるように、軌道再現性が向上する。ただし、第１，２遅延時間補償器１２が設けられている分、誤差量自体は、大きくなる。

一方、同期制御装置１は、上記構成の位相調整部２０も備えている。従って、同期制御装置１によって上記機械系を制御した場合には、図５Ｃに示してあるように、実軌道が大きく傾くことも誤差量が大きくなることもない形で、機械系を制御することができる。

〔第２実施例〕
図６に、本発明の第２実施例に係る同期制御装置２の概略構成を示す。

図示してあるように、本実施例に係る同期制御装置２は、同期制御装置１と同様に、第１ゲイン補償器１４として、中心周波数ω_１が２００ＨｚのノッチフィルタＮＦ１が用いられ、第２ゲイン補償器１４が、中心周波数ω_２が１０００ＨｚのノッチフィルタＮＦ２が用いられた装置である。

ただし、同期制御装置２には、第１遅延時間補償器１２として、ノッチフィルタＮＦ１ではなく、ノッチフィルタＮＦ１（第１ゲイン補償器１４）の等価時定数τ_ｎｆ１と同じ
等価時定数τ_ｐ１を有するローパスフィルタＬＰＦ１が用いられている。また、同期制御装置２には、第２遅延時間補償器１２として、ノッチフィルタＮＦ２ではなく、ノッチフィルタＮＦ２（第２ゲイン補償器１４）の等価時定数τ_ｎｆ２と同じ等価時定数τ_ｐ２を有するローパスフィルタＬＰＦ２が用いられている。そして、同期制御装置２の位相調整部２０は、第１位相調整器２１、第２位相調整器２１として、それぞれ、ローパスフィルタＬＰＦ２、ローパスフィルタＬＰＦ１を備えている。

この同期制御装置２も、同期制御装置１と同様に、第１遅延時間補償器１２の等価時定数τ_ｄ１（＝τ_ｐ１＝τ_ｎｆ１）が、第１ゲイン補償器１４の等価時定数τ_ｇ１（＝τ_ｎｆ１）と一致し、第２遅延時間補償器１２の等価時定数τ_ｄ２（＝τ_ｐ２＝τ_ｎｆ２）が、第２ゲイン補償器１４の等価時定数τ_ｇ２（＝τ_ｎｆ１）と一致する構成を有している。また、同期制御装置２においても、同期制御装置１と同様に、第１位相調整器２１、第１遅延時間補償器１２の等価時定数の総和と、第２位相調整器２１、第２遅延時間補償器１２の等価時定数の総和とが一致している。

従って、同期制御装置２によっても、図７に示したように、同期制御装置１と同様に、２軸を同期性良く制御することができる。

なお、この図７に示した実軌道は、図５Ｃの実軌道のシミュレーション条件と同じ条件でのシミュレーションにより得られた、目標軌道（点線）からの誤差を２０倍に拡大した実軌道である。また、シミュレーションに用いたノッチフィルタＮＦ１、ＮＦ２の伝達関数は、上記したＮＦ_１、ＮＦ_２であり、シミュレーションに用いたローパスフィルタＬＰＦ１、ＬＰＦ２の伝達関数は、それぞれ、以下のＬＰＦ_１、ＬＰＦ_２である。

図７に示したように、同期制御装置２によっても、同期制御装置１と同様に、２軸を同期性良く制御することができる。そして、同期制御装置２に、位相調整器２１、遅延時間補償器１２として使用されているデジタルフィルタは、必要とされる演算量が、ノッチフィルタよりも少ないローパスフィルタである。従って、同期制御装置２によれば、同期制御装置１よりも少ない演算量で、２軸を同期性良く制御できることにもなる。

〔第３実施例〕
図８に、本発明の第３実施例に係る同期制御装置３の概略構成を示す。

この図８と図６とを比較すれば明らかなように、本実施例に係る同期制御装置３は、同期制御装置２（図６）と、位相調整部２０の構成のみが異なる装置である。

具体的には、同期制御装置３が備える位相調整部２０は、第２位置指令の位相を調整するための第２位相調整器２１のみで構成されている。そして、当該第２位相調整器２１と
しては、その等価時定数τ_ｐ０が、“第１遅延時間補償器１２の等価時定数τ_ｄ１−第２遅延時間補償器１２の等価時定数τ_ｄ２”と一致するローパスフィルタＬＰＦ０が用いられている。なお、本実施例に係る同期制御装置３の第１遅延時間補償器１２、第２遅延時間補償器１２は、それぞれ、ローパスフィルタＬＰＦ１、ローパスフィルタＬＰＦ２である。同期制御装置３では、τ_ｐ０＝τ_ｐ１−τ_ｐ２、τ_ｐ０＝τ_ｎｆ２−τ_ｎｆ２も成立することになる。

位相調整部２０が上記構成のものである場合、第１位置指令がＦＢトルク指令生成部１３に到達するまでに通過するフィルタ（第１遅延時間補償器１２）の等価時定数の総和は、τ_ｄ１となる。また、第２位置指令が第２ＦＢトルク指令生成部１３に到達するまでに通過するフィルタ（第２位相調整器２１、第２遅延時間補償器１２）の等価時定数の総和は、τ_ｄ１−τ_ｄ２＋τ_ｄ２＝τ_ｄ１となる。

すなわち、位相調整部２０が上記構成のものであっても、第１位置指令がＦＢトルク指令生成部１３に到達するまでに通過するフィルタの等価時定数の総和と、第２位置指令が第２ＦＢトルク指令生成部１３に到達するまでに通過するフィルタの等価時定数の総和とを一致させることができる。そして、上記構成の位相調整部２０によれば、第１位置指令の位相を遅らすことなく、第１位置指令が第１遅延時間補償器１２から出力されるまでの時間と、第２位置指令が第２遅延時間補償器１２から出力されるまでの時間との間の時間差を小さくすることができる。

従って、同期制御装置３によれば、図９に示したように、同期制御装置２よりも軌道追従性が良くなる形で２軸を制御することができる。なお、この図９に示した実軌道は、図５Ｃ、図７の実軌道のシミュレーション条件と同じ条件でのシミュレーションにより得られた、目標軌道（点線）からの誤差を、５０倍に拡大した実軌道である。

〔第４実施例〕
図１０に、本発明の第４実施例に係る同期制御装置４の概略構成を示す。

本実施例に係る同期制御装置４は、同期制御装置３（図８）の各ローパスフィルタを、オールパスフィルタに置き換えた装置である。

具体的には、同期制御装置４には、第１遅延時間補償器１２として、その等価時定数τ_ａ１が、第１ゲイン補償器１４として使用されているノッチフィルタＮＦ１の等価時定数τ_ｎｆ１と一致するオールパスフィルタＡＰＦ１が使用されている。また、同期制御装置４には、第２遅延時間補償器１２として、その等価時定数τ_ａ２が、第２ゲイン補償器１４として使用されているノッチフィルタＮＦ２の等価時定数τ_ｎｆ２と一致するオールパスフィルタＡＰＦ２が使用されている。

そして、同期制御装置４の位相調整部２０は、第１位相調整器２１を備えず、その等価時定数τ_ａ０が、“第１遅延時間補償器１２の等価時定数τ_ｄ１（＝τ_ａ１）−第２遅延時間補償器１２の等価時定数τ_ｄ２（＝τ_ａ２）”と一致するオールパスフィルタＡＰＦ０を第２位相調整器２１として備えたものとなっている。

位相調整器２１や遅延時間補償器１２にゲイン特性があると、当該ゲイン特性により軌道再現性が低下することがあるが、本実施例に係る同期制御装置４には、位相調整器２１及び遅延時間補償器１２として、ゲイン特性がないオールパスフィルタが使用されている。そのため、同期制御装置４によれば、上記した同期制御装置１〜３や、位相調整器２１及び遅延時間補償器１２の一部としてオールパスフィルタを使用した同期制御装置１〜３よりも、軌道再現性良く機械系を制御することができる。

具体的には、図１１Ａに、各遅延時間補償器１２をローパスフィルタに置換した同期制御装置４についての実軌道のシミュレーション結果を示す。また、図１１Ｂに、同期制御装置４についての実軌道のシミュレーション結果を示す。なお、図１１Ａ及び１１Ｂに示してある各シミュレーション結果（実軌道）は、目標軌道（点線）からの誤差を５０倍に拡大したものである。また、各シミュレーション結果は、１３［ｃｙｃｌｅ／ｓ］という、図７等のシミュレーション時よりも早い円運動でのシミュレーション結果である。さらに、各シミュレーションに用いたＡＰＦｍ（ｍ＝１〜３）の伝達関数ＡＰＦ_ｍは、以下のものである。

《変形例》
上記した各実施例に係る同期制御装置は、各種の変形を行えるものである。例えば、各実施例に係る同期制御装置を、３軸以上を制御する装置に変形しても良い。なお、同期制御装置を、Ｐ（≧３）軸を制御する装置に変形することは、例えば、同期制御装置１〜４に、Ｐ−２軸〜Ｐ軸用の上記構成の制御部１０を追加し、上記した２軸用の位相調整部２０の代わりに、“位相調整器２１の等価時定数＋遅延時間補償器１２の等価時定数”を全軸においてほぼ同一とすることができる位相調整部を採用しておけば良い。

各実施例に係る同期制御装置に、位相遅れ補償ではなく、位相進み補償を行う位相調整部２０を採用しておいてもよい。また、同期制御装置の位相調整部２０を、ＰＬＣ（programmable logic controller）等の位置指令を出力する上位装置側に設けても良い。

《付記》
本発明の構成要件と実施形態の構成とを対比可能とするために、以下に、独立請求項１にかかる発明の構成要件を図面の符号付きで記載しておく。

［請求項１］
第１モータ（３０）と第２モータ（３０）とを制御する同期制御装置において、
前記第１モータ（３０）についての位置指令である第１位置指令及び前記第２モータ（３０）についての位置指令である第２位置指令が入力され、入力された前記第１位置指令及び前記第２位置指令の中の少なくとも一方の位相を調整する調整部（２０）と、
前記調整部（２０）を介して入力される前記第１位置指令に基づき、第１フィードフォワード（ＦＦ）トルク指令を生成する第１ＦＦトルク指令生成部（１１）と、
前記調整部（２０）を介して入力される前記第１位置指令をフィルタリングする第１遅延時間補償器（１２）と、
前記第１遅延時間補償器（１２）を通過した前記第１位置指令と、前記第１モータ（３０）の位置又は前記第１モータ（３０）により駆動される機械負荷（３５）の位置の指標値の測定結果とに基づき、第１フィードバック（ＦＢ）トルク指令を生成する第１ＦＢトルク指令生成部（１３）と、
前記第１ＦＦトルク指令と前記第１ＦＢトルク指令との加算により得られた第１トルク指令をフィルタリングする第１ゲイン補償器（１４）と、
前記第１ゲイン補償器（１４）を通過した前記第１トルク指令に従って前記第１モータ
（３０）を制御する第１モータ制御部（１５）と、
前記調整部（２０）を介して入力される前記第２位置指令に基づき、第２ＦＦトルク指令を生成する第２ＦＦトルク指令生成部（１１）と、
前記調整部（２０）を介して入力される前記第２位置指令をフィルタリングする第２遅延時間補償器（１２）と、
前記第２遅延時間補償器（１２）を通過した前記第２位置指令と、前記第２モータ（３０）の位置又は前記第２モータ（３０）により駆動される機械負荷（３５）の位置の指標値の測定結果とに基づき、第２ＦＢトルク指令を生成する第２ＦＢトルク指令生成部（１３）と、
前記第２ＦＦトルク指令と前記第２ＦＢトルク指令との加算により得られた第１トルク指令をフィルタリングする第２ゲイン補償器（１４）と、
前記第２ゲイン補償器（１４）を通過した前記第２トルク指令に従って前記第２モータ（３０）を制御する第２モータ制御部（１５）と、
を備え、
前記第１遅延時間補償器（１２）は、前記第１ゲイン補償器（１４）の等価時定数に応じた等価時定数を有し、
前記第２遅延時間補償器（１２）は、前記第２ゲイン補償器（１４）の等価時定数に応じた等価時定数を有し、
前記調整部（２０）は、入力された前記第１位置指令が前記第１遅延時間補償器（１２）から出力されるまでの時間と、入力された前記第２位置指令が前記第２遅延時間補償器（１２）から出力されるまでの時間との間の差が小さくなるように、前記第１位置指令及び前記第２位置指令の中の少なくとも一方の位相を調整する、
ことを特徴とする同期制御装置。

１、２、３、４ 同期制御装置
１０、５０ 制御部
１１ ＦＦトルク指令生成部
１２ 遅延時間補償器
１３ ＦＢトルク指令生成部
１４ ゲイン補償器
１５ インバータ部
１８ 加算器
２０ 位相調整部
２１ 位相調整器
２２ 検知部
３０ モータ
３１ 位置検出器
３５ 負荷

Claims (7)

1. 第１モータと第２モータとを制御する同期制御装置において、
   前記第１モータについての位置指令である第１位置指令及び前記第２モータについての位置指令である第２位置指令が入力され、入力された前記第１位置指令及び前記第２位置指令の中の少なくとも一方の位相を調整する調整部と、
   前記調整部を介して入力される前記第１位置指令に基づき、第１フィードフォワード（ＦＦ）トルク指令を生成する第１ＦＦトルク指令生成部と、
   前記調整部を介して入力される前記第１位置指令をフィルタリングする第１遅延時間補償器と、
   前記第１遅延時間補償器を通過した前記第１位置指令と、前記第１モータの位置又は前記第１モータにより駆動される機械負荷の位置の指標値の測定結果とに基づき、第１フィードバック（ＦＢ）トルク指令を生成する第１ＦＢトルク指令生成部と、
   前記第１ＦＦトルク指令と前記第１ＦＢトルク指令との加算により得られた第１トルク指令をフィルタリングする第１ゲイン補償器と、
   前記第１ゲイン補償器を通過した前記第１トルク指令に従って前記第１モータを制御する第１モータ制御部と、
   前記調整部を介して入力される前記第２位置指令に基づき、第２ＦＦトルク指令を生成する第２ＦＦトルク指令生成部と、
   前記調整部を介して入力される前記第２位置指令をフィルタリングする第２遅延時間補償器と、
   前記第２遅延時間補償器を通過した前記第２位置指令と、前記第２モータの位置又は前記第２モータにより駆動される機械負荷の位置の指標値の測定結果とに基づき、第２ＦＢトルク指令を生成する第２ＦＢトルク指令生成部と、
   前記第２ＦＦトルク指令と前記第２ＦＢトルク指令との加算により得られた第２トルク指令をフィルタリングする第２ゲイン補償器と、
   前記第２ゲイン補償器を通過した前記第２トルク指令に従って前記第２モータを制御する第２モータ制御部と、
   を備え、
   前記第１遅延時間補償器は、前記第１ゲイン補償器の等価時定数に応じた等価時定数を有し、
   前記第２遅延時間補償器は、前記第２ゲイン補償器の等価時定数に応じた等価時定数を有し、
   前記調整部は、入力された前記第１位置指令が前記第１遅延時間補償器から出力されるまでの時間と、入力された前記第２位置指令が前記第２遅延時間補償器から出力されるまでの時間との間の差が小さくなるように、前記第１位置指令及び前記第２位置指令の中の少なくとも一方の位相を調整する、
   ことを特徴とする同期制御装置。
2. 前記第１遅延時間補償器は、前記第１ゲイン補償器の等価時定数と同じ等価時定数を有し、
   前記第２遅延時間補償器は、前記第２ゲイン補償器の等価時定数と同じ等価時定数を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の同期制御装置。
3. 前記調整部は、入力された前記第１位置指令が前記第１遅延時間補償器から出力されるまでの時間と、入力された前記第２位置指令が前記第２遅延時間補償器から出力されるまでの時間との間の差が“０”となるように、前記第１位置指令及び前記第２位置指令の中の少なくとも一方の位相を調整する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の同期制御装置。
4. 前記第１遅延時間補償器の等価時定数よりも、前記第２遅延時間補償器の等価時定数の方が大きく、
   前記調整部は、前記第１位置指令の位相を調整することなく、前記第２位置指令の位相を調整する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の同期制御装置。
5. 前記調整部が、前記第２位置指令の位相を調整する全域通過フィルタである、
   ことを特徴とする請求項４に記載の同期制御装置。
6. 前記調整部は、前記第１位置指令の位相を調整する第１全域通過フィルタと、前記第２位置指令の位相を調整する第２全域通過フィルタとを備える、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の同期制御装置。
7. 前記第１遅延時間補償器が、ローパスフィルタ又は全域通過フィルタであり、
   前記第２遅延時間補償器が、ローパスフィルタ又は全域通過フィルタである
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の同期制御装置。

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