控制装置

摘要

本发明得到一种控制装置，其可减少操作量(电流指令或电压指令)的过补偿。控制装置用于控制电动机，具有：控制部，其生成电流指令并输出；电流限制器，其将从控制部输出的电流指令限制在限制范围内并输出；驱动部，其与从电流限制器输出的电流指令对应地驱动电动机；计算部，其通过运算从控制部输出的电流指令和由电流限制器限制后的电流指令的差值，从而计算电流饱和量；以及反馈部，其将与由计算部计算出的电流饱和量对应的补偿值，向控制部反馈，反馈部具有切换部，其与由计算部计算出的电流饱和量的大小相对应，切换为第1状态或第2状态，第1状态是指不利用反馈部将补偿值向控制部反馈，第2状态是指利用反馈部将补偿值向控制部反馈。

权利要求

1.一种控制装置，其用于控制电动机，

其特征在于，具有：

控制部，其生成电流指令并输出；

电流限制器，其将从所述控制部输出的电流指令限制在限制范围内并输出；

驱动部，其与从所述电流限制器输出的电流指令相对应，驱动所述电动机；

计算部，其通过运算从所述控制部输出的电流指令和由所述电流限制器限制后的电流指令的差值，从而计算电流饱和量；以及反馈部，其将与由所述计算部计算出的电流饱和量相对应的补偿值，向所述控制部反馈，所述反馈部具有切换部，其与由所述计算部计算出的电流饱和量的大小相对应，对第1状态和第2状态进行切换，其中，该第1状态是指不利用所述反馈部将所述补偿值向所述控制部反馈，该第2状态是指利用所述反馈部将所述补偿值向所述控制部反馈。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述切换部具有：

开关，其断开则使所述反馈部成为所述第1状态，闭合则使所述反馈部成为所述第2状态；以及判别部，其根据所述电流饱和量的大小和控制参数，对所述控制装置的控制动作是否变得不稳定进行判断，在判断为所述控制装置的控制动作不会变得不稳定的情况下，使所述开关断开，在判断为所述控制装置的控制动作变得不稳定的情况下，使所述开关闭合。

3.一种控制装置，其用于控制电动机，

其特征在于，具有：

控制部，其生成电压指令并输出；

电压限制器，其将从所述控制部输出的电压指令限制在限制范围内并输出；

驱动部，其与从所述电压限制器输出的电压指令相对应，驱动所述电动机；

计算部，其通过运算从所述控制部输出的电压指令和由所述电压限制器限制后的电压指令的差值，从而计算电压饱和量；以及反馈部，其将与由所述计算部计算出的电压饱和量相对应的补偿值，向所述控制部反馈，所述反馈部具有切换部，其与由所述计算部计算出的电压饱和量的大小相对应，对第1状态和第2状态进行切换，其中，该第1状态是指不利用所述反馈部向所述控制部反馈所述补偿值，该第2状态是指利用所述反馈部向所述控制部反馈所述补偿值。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述切换部具有：

开关，其断开则使所述反馈部成为所述第1状态，闭合则使所述反馈部成为所述第2状态；以及判别部，其根据所述电压饱和量的大小和控制参数，对所述控制装置的控制动作是否变得不稳定进行判断，在判断为所述控制装置的控制动作不会变得不稳定的情况下，使所述开关断开，在判断为所述控制装置的控制动作变得不稳定的情况下，使所述开关闭合。

说明书

控制装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种控制装置。

背景技术

[0002] 对于在控制器的输出段具有具备限制器的次回路(minor loop)、在该次回路的外侧具有外侧回路(major loop)的大于或等于2阶的控制系统(控制装置)，如果产生控制器的输出即操作量(电动机的位置控制的情况下，通常为速度指令、电流指令以及电压指令等)的饱和(通常称为操作量饱和)，则控制系统存在成为不稳定状态(通常被称为振荡或扭振的状态)的倾向。

[0003] 针对这一情况，在专利文献1中记载了下述内容：感应电动机的速度控制装置构成为，将以使电流偏差成为零的方式利用数字PI电流补偿器进行补偿后的输出(q轴电压成分)、与利用电压限制器限制该输出后得到的输出(q轴电压指令)之间的差，从减法器向电流指令修正器输出，将与该差对应的电流指令的修正信号从电流指令修正器经由2个减法器，作为电流偏差向数字PI电流补偿器反馈。即，利用数字PI电流补偿器的电压指令输出和限制该电压指令而输出的电压限制器的输出电压之间的差，对操作量(电压指令)的饱和进行检测，基于该差和数字PI电流补偿器的控制增益，对电流指令进行修正。由此，根据专利文献1，由于数字PI电流补偿器的输出和内部的状态量考虑了操作量饱和，所以认为可以避免由操作量饱和引起的扭振现象。

[0004] 专利文献1：日本特开平11-308900号公报

发明内容

[0005] 在专利文献1所述的速度控制装置中，构成为在发生了电压指令(操作量)饱和的情况下，一定将与该电压饱和量相对应的针对电流指令的修正信号，向数字PI电流补偿器反馈。因此，在专利文献1所述的速度控制装置中，即使在发生不会使速度控制装置中的控制动作变得不稳定且不需要补偿的轻度的操作量饱和的情况下，也进行操作量的饱和量反馈。由此，产生针对电流指令的过补偿，与不进行饱和量反馈的情况相比，存在直至实际速度收敛于目标速度为止的时间发生延迟的倾向。

[0006] 本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到一种控制装置，其可以减少操作量饱和时针对指令(位置指令、速度指令或电流指令)的过补偿。

[0007] 为了解决上述课题，达到目的，本发明的1个侧面所涉及的控制装置用于控制电动机，其特征在于，具有：控制部，其生成电流指令并输出；电流限制器，其将从所述控制部输出的电流指令限制在限制范围内并输出；驱动部，其与从所述电流限制器输出的电流指令相对应，驱动所述电动机；计算部，其通过运算从所述控制部输出的电流指令和由所述电流限制器限制后的电流指令的差值，从而计算电流饱和量；以及反馈部，其将与由所述计算部计算出的电流饱和量相对应的补偿值，向所述控制部反馈，所述反馈部具有切换部，其与由所述计算部计算出的电流饱和量的大小相对应，对第1状态和第2状态进行切换，其中，该第1状态是指以不利用反馈部将所述补偿值向所述控制部反馈为目的，不将所述电流饱和量向反馈部输入，该第2状态是指以利用所述反馈部将所述补偿值向所述控制部反馈为目的，将所述电流饱和量向反馈部输入。

[0008] 发明的效果

[0009] 根据本发明，反馈部的切换部可以在电流饱和量的大小小于或等于阈值的情况下，即操作量饱和为轻度的情况下，以使反馈部不进行反馈为目的，切换为不将电流饱和量向反馈部输入的第1状态。由此，可以减少针对位置指令或速度指令以及电流指令的过补偿。

附图说明

[0010] 图1是表示实施方式1所涉及的控制装置的结构的图。

[0011] 图2是表示实施方式1中的切换部的结构的图。

[0012] 图3是表示实施方式1中的切换判别器的结构的图。

[0013] 图4是表示实施方式1所涉及的控制装置的结构的图。

[0014] 图5是表示实施方式1所涉及的控制装置的结构的图。

[0015] 图6是表示实施方式2中的切换部的结构的图。

[0016] 图7是表示实施方式3中的切换部的结构的图。

[0017] 图8是表示实施方式4中的切换部的结构的图。

[0018] 图9是表示实施方式5中的切换部的结构的图。

[0019] 图10是表示实施方式1～5的变形例所涉及的控制装置的结构的图。

[0020] 图11是表示实施方式1～5的其他变形例所涉及的控制装置的结构的图。

[0021] 图12是用于说明实施方式1～5的效果的图。

具体实施方式

[0022] 下面，基于附图，详细说明本发明所涉及的控制装置的实施方式。此外，本发明并不受本实施方式限定。

[0023] 实施方式1

[0024] 使用图1，说明实施方式1所涉及的控制装置100的概略结构。

[0025] 图1是表示控制装置100的结构的图。

[0026] 控制装置100从上位控制器114接收位置指令P*。控制装置100对电动机112进*行控制，以在符合位置指令P 的位置处进行动作。电动机112例如是马达。

[0027] 控制装置100具有驱动部70、检测部80、检测部90、控制部10、电流限制器20、计算部30、反馈部40、控制部50、以及电压限制器60。

[0028] 驱动部70通过将3相交流信号(交流电)U、V、W向电动机112供给，从而驱动电动机112。驱动部70的内部结构在后面叙述。

[0029] 检测部80对向电动机112供给的电流的振幅进行检测。具体地说，检测部80具有u相电流检测器111a、v相电流检测器111b、w相电流检测器111c、以及坐标变换器109b。

[0030] u相电流检测器111a对U相的电流iu的振幅进行检测，向坐标变换器109b供给。v相电流检测器111b对V相的电流iv的振幅进行检测，向坐标变换器109b供给。w相电流检测器111c对W相的电流iw的振幅进行检测，向坐标变换器109b供给。

[0031] 坐标变换器109b将由驱动部70驱动电动机112时的固定坐标系(UVW坐标系)中的电流矢量(iu，iv，iw)，变换为旋转坐标系(d-q坐标系)中的电流矢量(idfb，iqfb)。旋转坐标系(d-q坐标系)具有彼此交叉的d轴和q轴。通常，d轴表示电动机112内的转子的主磁通方向，q轴表示与d轴正交的轴。坐标变换器109b将变换后的电流矢量(idfb，iqfb)、即d轴电流F/B信号idfb以及q轴电流F/B信号iqfb向控制部50供给。

[0032] 检测部90对与电动机112内的转子的位置相关的信息进行检测。具体地说，检测部90具有位置检测器113以及微分器106。

[0033] 位置检测器113对电动机112内的转子的位置进行检测。位置检测器113例如是与电动机112的轴连接并经由轴而对转子的旋转角(旋转位置)进行检测的ENC(编码器；ENCODER)。位置检测器113将检测结果作为位置F/B信号Pfb向控制部10以及微分器106供给。位置F/B信号Pfb是表示电动机112内的转子的实际位置(检测出的位置)的信号。
微分器(或者差分器等相当于微分器的元件)106，对位置F/B信号Pfb进行微分(或者模拟微分)而生成速度F/B信号Wfb，并向控制部10供给。速度F/B信号Wfb是表示电动机112内的转子的实际速度(检测出的速度)的信号。

[0034] 控制部10基于从上位控制器114接收到的位置指令P*和由反馈部40反馈的补*偿值，生成电流指令iq 并输出。具体地说，控制部10具有减法器115、减法器116、位置控制器101、减法器117、以及速度控制器102。

[0035] 减法器115从上位控制器114接收位置指令P*，并且向减法器115将位置修正量*ΔP作为补偿值而通过反馈部40进行反馈。减法器115从位置指令P 中减去位置修正量**
ΔP。减法器115将减法结果作为修正位置指令P 向减法器116供给。

[0036] 减法器116从减法器115接收修正位置指令P**，并且向减法器116将位置F/B信**号Pfb通过检测部90进行反馈。减法器116从修正位置指令P (修正后的目标位置指令)中减去位置F/B信号Pfb(表示实际位置的信号)。减法器116将减法结果作为位置偏差errp向位置控制器101供给。

[0037] 位置控制器101使从减法器116接收的位置偏差errp(修正后的目标位置指令和* *实际位置的差)与比例增益相乘，生成速度指令W。位置控制器101将生成的速度指令W向减法器117供给。

[0038] 减法器117从位置控制器101接收速度指令W*，并且向减法器117将速度F/B信*号Wfb通过检测部90进行反馈。减法器117从速度指令W(表示所指示的速度的信号)中减去速度F/B信号Wfb(表示实际速度的信号)。减法器117将减法结果作为速度偏差errw向速度控制器102供给。

[0039] 速度控制器102对从减法器117接收的速度偏差errw进行比例·积分操作(控制* *器本身不特别地限定)，生成q轴电流指令iq。速度控制器102将生成的q轴电流指令iq向电流限制器20以及计算部30供给。

[0040] 电流限制器20将从控制部10输出的电流指令限制在限制范围内并输出。具体地说，电流限制器20具有q轴电流限制器103。q轴电流限制器103从控制部10接收q轴电* *流指令iq。q轴电流限制器103将接收到的q轴电流指令iq 限制在限制范围内，作为q轴**
电流指令iq 而输出。该限制范围是为了可以适当地驱动电动机112而预先确定并设定在*
q轴电流限制器103中的范围。例如，q轴电流限制器103在q轴电流指令iq(操作量)超**
过限制范围的上限值而饱和的情况下，将该上限值作为q轴电流指令iq 向控制部50输出，*
在q轴电流指令iq(操作量)超过限制范围的下限值而饱和的情况下，将该下限值作为q**
轴电流指令iq 向控制部50输出。

[0041] 计算部30通过运算从控制部10输出的q轴电流指令iq*和由电流限制器20限制**后的q轴电流指令iq 之间的差值，从而计算电流饱和量Δiq。具体地说，计算部30具有*
减法器104。减法器104从控制部10接收q轴电流指令iq，并且从电流限制器20接收q** * **
轴电流指令iq 。减法器104从q轴电流指令iq 中减去q轴电流指令iq 。减法器104将减法结果作为电流饱和量Δiq向反馈部40供给。

[0042] 反馈部40将与由计算部30计算出的电流饱和量Δiq相对应的补偿值(位置修正量ΔP)向控制部10反馈。对于反馈部40内的结构以及动作，在后面叙述。

[0043] 控制部50基于规定的d轴电流指令id*、从电流限制器20接收到的q轴电流指** * *令iq ，生成d轴电压指令Vd、q轴电压指令Vq 并输出。具体地说，控制部50具有减法器
118a、d轴电流控制器107a、减法器118b、以及q轴电流控制器107b。

[0044] 减法器118a从规定的指令设定部(未图示)接收规定的d轴电流指令id*，并且向减法器118a将d轴电流F/B信号idfb通过检测部80进行反馈。减法器118a从d轴电流*指令id(表示所指示的d轴电流的信号)中减去d轴电流F/B信号idfb(表示实际的d轴电流的信号)。减法器118a将减法结果作为d轴电流偏差errid向d轴电流控制器107a供给。

[0045] d轴电流控制器107a对从减法器118a接收的d轴电流偏差errid(所指示的d轴*电流指令和实际的d轴电流的差)进行比例·积分操作，生成d轴电压指令Vd。d轴电流*
控制器107a将所生成的d轴电压指令Vd 向电压限制器60供给。

[0046] 减法器118b从电流限制器20接收q轴电流指令iq**，并且向减法器118b将q轴**电流F/B信号iqfb通过检测部80进行反馈。减法器118b从q轴电流指令iq (表示所指示的q轴电流的信号)中减去q轴电流F/B信号iqfb(表示实际的q轴电流的信号)。减法器
118b将减法结果作为q轴电流偏差erriq向q轴电流控制器107b供给。

[0047] q轴电流控制器107b对从减法器118b接收的q轴电流偏差erriq(所指示的q轴*电流和实际的q轴电流的差)进行比例·积分操作，生成q轴电压指令Vq。q轴电流控制*
器107b将所生成的q轴电压指令Vq 向电压限制器60供给。

[0048] 电压限制器60将从控制部50输出的电压指令限制在限制范围内并输出。具体地说，电压限制器60具有d轴电压限制器108a以及q轴电压限制器108b。

[0049] d轴电压限制器108a从控制部50接收d轴电压指令Vd*。d轴电压限制器108a将* **接收到的d轴电压指令Vd 限制在限制范围内，并作为d轴电压指令Vd 而输出。该限制范围是为了可以适当地驱动电动机112而预先确定并设定在d轴电压限制器108a中的范围。
*
例如，d轴电压限制器108a在d轴电压指令Vd(操作量)超过限制范围的上限值而饱和的** *
情况下，将该上限值作为d轴电压指令Vd 而向驱动部70输出，在d轴电压指令Vd(操作**
量)超过限制范围的下限值而饱和的情况下，将该下限值作为d轴电压指令Vd 而向驱动部70输出。

[0050] q轴电压限制器108b从控制部50接收q轴电压指令Vq*。q轴电压限制器108b将* **接收到的q轴电压指令Vq 限制在限制范围内，并作为q轴电压指令Vq 而输出。该限制范围是为了可以适当地驱动电动机112而预先确定并设定在q轴电压限制器108b中的范围。
*
例如，q轴电压限制器108b在q轴电压指令Vq(操作量)超过限制范围的上限值而饱和的** *
情况下，将该上限值作为q轴电压指令Vq 而向驱动部70输出，在q轴电压指令Vq(操作**
量)超过限制范围的下限值而饱和的情况下，将该下限值作为q轴电压指令Vq 而向驱动部70输出。

[0051] 驱动部70与从电流限制器20输出的q轴电流指令iq**相对应，驱动电动机112。**
即，驱动部70与基于从电流限制器20输出的q轴电流指令iq ，由控制部50和电压限制器** **
60生成的电压指令(d轴电压指令Vd 以及q轴电压指令Vq )相对应，驱动电动机112。具体地说，驱动部70具有坐标变换器109a以及逆变器110。

[0052] 坐标变换器109a将旋转坐标系(d-q坐标系)中的电压指令矢量(Vd**，Vq**)，变换为固定坐标系(UVW坐标系)中的电压指令矢量(Vu，Vv，Vw)。坐标变换器109a将变换后的电压指令矢量(Vu，Vv，Vw)向逆变器110供给。

[0053] 逆变器110从坐标变换器109a接收固定坐标系(UVW坐标系)中的电压指令矢量(Vu，Vv，Vw)。逆变器110进行下述等的功率变换操作：对作为UVW电压信号的电压指令矢量(Vu，Vv，Vw)进行PWM(Pulse Width Modulation)调制，生成脉冲列(U，V，W)。即，逆变器110通过将生成的3相交流信号(交流电)U，V，W向电动机112供给，从而驱动电动机112。

[0054] 下面，说明反馈部40的结构以及动作。

[0055] 反馈部40具有切换部119以及饱和量F/B部105。

[0056] 切换部119与由计算部30计算出的电流饱和量Δiq的大小相对应，切换至第1状态或第2状态。第1状态是以成为没有通过反馈部40向控制部10反馈补偿值(位置电流修正量ΔP)的状态为目的，不将电流饱和量向饱和量F/B部105输入的状态。第2状态是将补偿值(电流饱和量ΔI)向饱和量F/B部105输入，通过反馈部40向控制部10反馈补偿值(位置修正量ΔP)的状态。

[0057] 即，切换部119在电流饱和量Δiq的大小(绝对值)小于或等于规定的阈值(＞0)的情况下，将反馈部40切换为第1状态，不将电流饱和量Δiq向饱和量F/B部105供*
给。例如，在q轴电流限制器103之前的q轴电流指令iq 为q轴电流限制器103的限制范围内的值的情况下，由于q轴电流限制器103的输入输出的差为0，所以电流饱和量Δiq＝
0≤“规定的阈值”，因此，切换部119将反馈部40切换为第1状态，不将电流饱和量Δiq(＝
0)向饱和量F/B部105供给。或者，例如，即使q轴电流限制器103之前的q轴电流指令*
iq 为q轴电流限制器103的限制范围外的值，但在q轴电流限制器103的输入输出的差为较小值k1的情况下，电流饱和量Δiq＝k1≤“规定的阈值”，因此，切换部119将反馈部40切换为第1状态，不将电流饱和量Δiq(＝0)向饱和量F/B部105供给。

[0058] 另一方面，切换部119在电流饱和量Δiq的大小超过规定的阈值的情况下，将反馈部40切换为第2状态，将电流饱和量Δiq向饱和量F/B部105供给。例如，在q轴电流*限制器103之前的q轴电流指令iq 为q轴电流限制器103的限制范围外的值，且q轴电流限制器103的输入输出的差为较大值k2的情况下，电流饱和量Δiq＝k2＞“规定的阈值”，因此，切换部119将反馈部40切换为第2状态，将电流饱和量Δiq(＝0)向饱和量F/B部
105供给。

[0059] 饱和量F/B部105包含增益或滤波器。对于饱和量F/B部105，在由切换部119将反馈部40切换为第1状态时，没有从切换部119供给来电流饱和量Δiq，在由切换部119将反馈部40切换为第2状态时，从切换部119供给来电流饱和量Δiq。

[0060] 饱和量F/B部105在没有被供给电流饱和量Δiq的情况下，不生成与电流饱和量Δiq相对应的补偿值(位置修正量ΔP)(但是，由于饱和量F/B部105为增益或低通滤波器，所以在过去切换部119为第2状态时向饱和量F/B部105输入的饱和量没有从饱和量F/B部105完全释放的情况下，直至释放完毕为止，继续生成与电流饱和量Δiq相对应的补偿值(位置修正量ΔP)，并向控制部10反馈)。

[0061] 饱和量F/B部105在被供给有电流饱和量Δiq的情况下，经由增益或滤波器，生成与电流饱和量Δiq对应的补偿值(位置修正量ΔP)，并向控制部10供给。例如，饱和量F/B部105对位置指令进行修正，以使电动机112内的转子的实际位置不会变得不稳定。

[0062] 由此，在第1状态下，不将补偿值(位置修正量ΔP)向控制部10反馈，在第2状态下，将补偿值(位置修正量ΔP)向控制部10反馈。

[0063] 下面，使用图2，说明切换部119的结构以及动作。图2是表示切换部119的结构的图。

[0064] 切换部119例如对是否将计算出的电流饱和量Δiq向饱和量F/B部105输入进行切换。具体地说，切换部119具有切换开关201以及切换判别器202。

[0065] 切换开关201断开，则使反馈部40成为第1状态，切换开关201闭合，则使反馈部40成为第2状态。例如，切换开关201的一端与计算部30连接，另一端与饱和量F/B部105连接。并且，切换开关201通过断开而将计算部30和饱和量F/B部105之间的连接切断，不将电流饱和量Δiq向饱和量F/B部105输入。切换开关201通过闭合而将计算部30和饱和量F/B部105之间的连接导通，将电流饱和量Δiq向饱和量F/B部105输入。

[0066] 切换判别器202与电流饱和量Δiq的大小和控制参数相对应，对控制装置100的控制动作是否变得不稳定进行判断。即，切换判别器202接收包含与电流饱和量Δiq的大小相关的信息和与控制参数相关的信息在内的控制系统内部信息。与电流饱和量Δiq的大小相关的信息例如包含生成q轴电流指令的电流饱和度h＝(iq**)/(iq*)所需的q轴电流指令iq*和q轴电流指令iq**。控制参数例如包含电动机112为马达的情况下的电动机常数及控制频带等。切换判别器202与接收到的控制系统内部信息相对应，在判断为控制装置100的控制动作不会变得不稳定(不产生扭振)的情况下，使切换开关201断开。切换判别器202与接收到的控制系统内部信息相对应，在判断为控制装置100的控制动作不稳定(产生扭振)的情况下，使切换开关201闭合。

[0067] 下面，使用图3，说明切换判别器202的结构以及动作。图3是表示切换判别器202的结构的图。

[0068] 切换判别器202具有设定值设定器204、乘除计算器205、以及比较器203。

[0069] 设定值设定器204基于与控制参数相关的信息(例如，电动机112的电动机常数或控制频带等)，设定设定值K并向比较器203供给。例如，设定值设定器204也可以预先基于与控制参数相关的信息，设定设定值K并向存储部(未图示)中存储，根据需要从存储部读出设定值K，向比较器203供给。或者，设定值设定器204也可以随时接收与控制参数相关的信息，基于接收到的控制参数，随时设定设定值K，并向比较器203供给。设定值设定器204的设定值K的设定动作的详细内容，在后面叙述。

[0070] 乘除计算器205从控制部10接收q轴电流指令iq*，并且从电流限制器20接收q** ** *轴电流指令iq 。乘除计算器205使q轴电流指令iq 除以q轴电流指令iq。乘除计算器** *
205将除法结果作为q轴电流指令的电流饱和度h＝(iq )/(iq)向比较器203供给。

[0071] 比较器203将q轴电流指令的电流饱和度h和设定值K进行比较，根据比较结果，对控制装置100的控制动作是否不稳定进行判断。即，比较器203在q轴电流指令的电流饱和度h大于或等于设定值K的情况下，判断为控制装置100的控制动作不会变得不稳定(不产生扭振)，使切换开关201断开。比较器203在q轴电流指令的电流饱和度h小于设定值K的情况下，判断为控制装置100的控制动作不稳定(产生扭振)，使切换开关201闭合。

[0072] 此外，判断q轴电流指令的电流饱和度h是否大于或等于设定值K，是判断电流饱和量Δiq的大小(绝对值)是否小于或等于规定的阈值的具体方法的一个例子。即，q轴电流指令的电流饱和度h大于或等于设定值K，与上述说明中的电流饱和量Δiq的大小(绝对值)小于或等于规定的阈值相对应。另外，q轴电流指令的电流饱和度h小于设定值K，与上述说明中的电流饱和量Δiq的大小(绝对值)超过规定的阈值相对应。

[0073] 下面，使用图4及图5，说明切换判别器202内的设定值生成部204的设定值K的设定动作。以下为了简单，假定电流控制频带充分高，实际电流充分追随电流控制指令，将电流控制系统作为1处理。图4、图5表示将控制装置100的结构在功能上简化而示出的* **马达位置控制系统的结构。此外，在图4、图5中，为了简化说明，而对q轴电流指令iq、iq* **
进行换算，分别表示为加速度指令a、a ，将电流饱和量Δiq表示为加速度饱和量Δa。

[0074] 在图4所示的马达位置控制系统中，减法器301从位置指令P*中减去实际位置*Pfb，将位置偏差向位置控制器302输出。位置控制器302接收位置偏差，将速度指令W 向*
减法器303输出。减法器303从速度指令W 中减去实际速度Wfb，将速度偏差向速度控制*
器304输出。速度控制器304接收速度偏差，将加速度指令a 向加速度限制器305以及减*
法器307输出。加速度限制器305接收加速度指令a，将以如下述算式1、算式2所示设定**
的限制范围的上限值alimit限制后的加速度指令a ，向简化后的马达模型306以及减法器
307输出。

[0075] a**＝sgn(a*)×alimit，Δa＝(a*)-(a**)(|a*|＞alimit的情况)…算式1[0076] a**＝a*，Δa＝0(|a*|≤alimit的情况)…算式2

[0077] 简化后的马达模型306接收加速度指令a**，输出实际速度Wfb以及实际位置Pfb。即，简化后的马达模型306具有积分器306a以及积分器306b。积分器306a将对加速度指令**
a 进行积分后的实际速度Wfb向减法器303反馈，并且向积分器306b供给。积分器306b对实际速度Wfb进行积分，求出实际位置Pfb并向减法器301供给。减法器307从加速度* ** *
限制器305的输入输出侧分别接收加速度指令a 以及加速度指令a ，从加速度指令a 中**
减去加速度指令a ，输出加速度饱和量Δa。

[0078] 如果对图4所示的马达位置控制系统中的从位置指令P*至实际位置Pfb的传递函数进行导出，则成为：

[0079] Pfb/(P*)＝(Wpc2×Wsc2)/(s2+Wsc2×s+Wpc2×Wsc2)…算式3

[0080] 在算式3的传递函数中，没有包含加速度限制器305的概念。因此，使用加速度限** *制器305的输入输出的比(a )/(a)，将其作为加速度饱和度h(h＝1时无饱和，0＜h＜1时存在饱和)，通过将该加速度饱和度h作为增益而处理(将饱和视作增益的降低)，从而如下述算式4～算式6所示，代替加速度限制器305。

[0081] 0＜h＝(a**)/(a*)≤1…算式4

[0082] a**＝h×(a*)，Δa＝(a*)-(a**)＝(1-h)×(a*)，h＜1(|a*|＞alimit的情况)…算式5

[0083] a**＝a*，Δa＝0，h＝1(|a*|≤alimit的情况)…算式6

[0084] 即，在图4的马达位置控制系统中，将加速度限制器305置换为与加速度饱和度h对应的要素308，并且将减法器307置换为与从1中减去电流饱和度h所得到的值对应的要素309，得到如图5所示的马达位置控制系统。

[0085] 如果将如图5所示的马达位置控制系统中的从位置指令P*至实际位置Pfb的传递函数进行导出，则成为：

[0086] Pfb/(P*)＝(Wpc2×Wsc2×h)/(s2+Wsc2×h×s+Wpc2×Wsc2×h)…算式7[0087] 在算式7的传递函数中，包含加速度限制器305的概念，即加速度饱和度h，成为考虑了加速度饱和的传递函数。如果根据算式7和2阶振动系统的一般式

[0088] Pfb/(P*)＝ωn2/(s2+2×ζI×ωn+ωn2)…算式8

[0089] 对表示马达位置控制系统的稳定性的参数ζI进行导出，则成为：

[0090] ζI＝√(Wsc2×h/(4×Wpc2))…算式9

[0091] 算式9成为包含加速度饱和度h的形式。将算式9变形为

[0092] h＝4×ζI2×Wpc2/Wsc2…算式10

[0093] 将算式10的右边设为设定值K。即，得到：

[0094] K＝4×ζI2×Wpc2/Wsc2…算式11

[0095] 并且，假定为在加速度饱和度h比包含了表示振动程度的参数ζI(通常为衰减系数)的设定值K小的情况下，产生马达位置控制系统的控制不稳定(扭振)。

[0096] 此外，针对设定值设定器204(参照图3)的设定动作进行了说明，即，通过根据位置控制器302、速度控制器304、加速度饱和度h(与其相对应的要素308)、以及简化后的马达模型306求出传递函数，从而设定算式11的设定值K，但当然只要使用速度控制器、加速度控制器、加加速度(冲击；jerk)饱和度以及简化后的电动机模型等，求出传递函数，由此就可以设定与算式11的设定值K相同的设定值。

[0097] 另外，当然可以根据位置控制器、速度控制器、电流饱和度、以及通常使用的马达模型，设定与设定值K相同的设定值。另外，当然可以根据速度控制器、电流控制器、电压饱和度、通常使用的马达模型，设定与设定值K相同的设定值。

[0098] 在这里，考虑假设控制装置100不具有反馈部40的情况。在此情况下，在发生了产生扭振这样的重度的操作量饱和(电流指令饱和)时，由于无法对控制装置100的控制动作进行补偿以抑制扭振，所以如图12(a)所示，产生(实线表示的)实际位置在(虚线表示的)位置指令的上下较大地振动那样的扭振，使实际位置收敛于位置指令的位置稳定时间T1变得非常长。

[0099] 针对这一情况，在实施方式1中，控制装置100具有反馈部40。反馈部40的切换部119在电流饱和量Δiq的大小超过阈值的情况下，即操作量饱和为重度的情况下，将反馈部40切换至进行反馈的第2状态。反馈部40的饱和量F/B部105将与由计算部30计算出的电流饱和量Δiq相对应的补偿值(位置修正量ΔP)，向控制部10反馈。由此，在发生了产生扭振这样的重度的操作量饱和(电流指令饱和)时，可以对控制装置100的控制动作进行补偿以抑制扭振，因此，如图12(e)所示，扭振得到抑制，与位置稳定时间T1相比，可以缩短使(实线表示的)实际位置收敛于(虚线表示的)位置指令的位置稳定时间T3。

[0100] 或者，考虑假设控制装置100的反馈部40不具有切换部119的情况。在此情况下，在发生了产生扭振这样的重度的操作量饱和(电流指令饱和)时，由于可以对控制装置100的控制动作进行补偿以抑制扭振，所以如图12(c)所示，扭振得到抑制，与位置稳定时间T1相比，可以缩短(实线表示的)实际位置收敛于(虚线表示的)位置指令的位置稳定时间T2。但是，在发生了不会使控制系统变得十分不稳定且不需要补偿的轻度操作量饱和，即发生了不会产生扭振这样的轻度的操作量饱和(电流指令饱和)时，也为了抑制扭振而由饱和量F/B部105将与由计算部30计算出的电流饱和量Δiq相对应的补偿值(位置修正量ΔP)，向控制部10反馈。由此，发生电流指令的过补偿，如图12(d)所示，与不进行电流饱和量Δiq的反馈的情况下的位置稳定时间T4(参照图12(b)。虽然伴有振动但仍然收敛)相比，存在(实线表示的)实际位置收敛于(虚线表示的)位置指令的位置稳定时间T5发生延迟的倾向。

[0101] 针对这一情况，在实施方式1中，控制装置100的反馈部40具有切换部119。反馈部40的切换部119在电流饱和量Δiq的大小小于或等于阈值的情况下，即操作量饱和为轻度的情况下，将反馈部40切换为不进行反馈的第1状态。反馈部40的饱和量F/B部105不将补偿值(位置修正量ΔP)向控制部10反馈。(但是，由于饱和量F/B部105为增益或低通滤波器，所以在过去切换部119为第2状态时向饱和量F/B部105输入的饱和量没有从饱和量F/B部105完全释放的情况下，直至释放完毕为止，继续生成与电流饱和量Δiq相对应的补偿值(位置修正量ΔP)，并向控制部10反馈)。

[0102] 由此，在发生了不产生扭振这样的轻度的操作量饱和(电流指令饱和)时，可以减少针对位置指令的过补偿，因此如图12(f)所示，与位置稳定时间T5相比，可以缩短(实线表示的)实际位置收敛于(虚线表示的)位置指令的位置稳定时间T6。此外，该位置稳定时间T5与不进行电流饱和量Δiq的反馈的情况下的位置稳定时间T4(参照图12(b))均等。

[0103] 另外，在实施方式1中，切换部119具有切换开关201以及切换判别器202。切换开关201以使反馈部40不进行反馈为目的而断开，成为不向饱和量F/B部105输入饱和量Δiq的第1状态，以使反馈部40进行反馈为目的而闭合，成为向饱和量F/B部105输入饱和量Δiq的第2状态。切换判别器202与电流饱和量Δiq的大小和控制参数相对应，对控制装置100的控制动作是否变得不稳定进行判断，在判断为控制装置100的控制动作不会变得不稳定的情况下，使切换开关201断开，在判断为控制装置100的控制动作变得不稳定的情况下，使切换开关201闭合。由此，可以在控制装置100的控制动作不会变得不稳定(不产生扭振)的情况下，使反馈部40成为第1状态，在控制装置100的控制动作变得不稳定(产生扭振)的情况下，使反馈部40成为第2状态。

[0104] 实施方式2

[0105] 下面，说明实施方式2所涉及的控制装置100i。以下，以与实施方式1的不同点为中心进行说明。

[0106] 控制装置100i具有反馈部40i。反馈部40i具有如图6所示的切换部119i。图6是表示实施方式2中的切换部119i的结构的图。

[0107] 切换部119i具有切换判别器202i。切换判别器202i具有限制器207i以及除零防止器206i。

[0108] 即，切换判别器202i向输入至切换判别器202i的q轴电流指令iq*，施加对q轴电流限制器103进行模拟的限制器207i，利用乘除计算器205导出该限制器207i的输入输出比，从而得到电流饱和度h。

[0109] 但是，在q轴电流指令iq*为0的情况下，在利用乘除计算器205对电流饱和度h进行计算时，由于分母为0，计算值成为无限大，所以为了避免乘除计算器205的计算值成*为无限大，而针对q轴电流指令iq，利用除零防止器206i进行除零防止。然后，将利用除*
零防止器206i实施了除零防止后的q轴电流指令Iq，向限制器207i以及乘除计算器205供给。

[0110] 此外，对于除零防止，例如可以考虑将极微小量的值与q轴电流指令iq*相加的方*法。或者，还存在在q轴电流指令iq 为0的情况下不对限制器207i的输入输出比进行计算的方法。在此情况下，例如除零防止器206i也可以对乘除计算器205进行控制，以使该乘除计算器205不对限制器207i的输入输出比进行计算，而是例如将此前刚计算出的电流饱和度h向比较器203供给。

[0111] 在实施方式2中，由于在切换判别器202i中，利用限制器207i模拟地在内部生成**相当于由电流限制器20限制后的q轴电流指令iq 的电流指令，所以可以省略用于从电流**
限制器20接收q轴电流指令iq 的结构(例如，控制周期(采样周期)在控制部10和反馈部40中不同的情况下，控制周期不同的区间的数据接收/发送及配线等)。

[0112] 另外，由于可以将限制器207i的限制范围(上限值，下限值)独立于电流限制器20而设定，所以可以提高切换判别器202i的动作(设计)的灵活性。

[0113] 实施方式3

[0114] 下面，说明实施方式3所涉及的控制装置100j。以下，以与实施方式2的不同点为中心进行说明。

[0115] 控制装置100j具有反馈部40j。反馈部40j具有如图7所示的切换部119j。图7是表示实施方式3中的切换部119j的结构的图。

[0116] 切换部119j具有切换判别器202j。切换判别器202j具有绝对值设定器208j、下限限制器209j、以及限制值设定器210j。

[0117] 即，在q轴电流限制器103的限制范围中的上限值的绝对值和下限值的绝对值相同的情况下，如果将下限限制器209j的下限值和限制值设定器210j的限制值设定为与q轴电流限制器103的上限值相同，则可以利用乘除计算器205，使限制值设定器210j的输出*(限制值)，除以相对于q轴电流指令iq 而利用绝对值设定器208j取绝对值并利用下限限制器209j施加限制后的值，从而得到电流饱和度h。

[0118] 具体地说，如果q轴电流指令iq*的绝对值小于或等于下限限制器209j的下限值，*则q轴电流指令iq 的绝对值通过下限限制器209j而固定在q轴电流限制器103的上限值，因此，与限制值设定器210j的值相等，由乘除计算器205计算出的电流饱和度h成为1。

[0119] 在q轴电流指令的绝对值大于下限限制器209j的下限值的情况下，使限制值设定*器210j的输出，除以比限制值设定器210j的输出大的q轴电流指令iq 的绝对值，电流饱和度h小于1。

[0120] 在实施方式3中，通过在切换判别器202j中，使限制值设定器210j的输出，除以*相对于q轴电流指令iq 而利用绝对值设定器208j取绝对值并由下限限制器209j施加限制后的值，从而求出电流饱和度h。由此，不需要除零防止功能，因此，不必设置除零防止器
206i(参照图6)，就可以避免乘除计算器205的计算值成为无限大的情况。

[0121] 另外，由于可以将下限限制器209j的下限值及限制值设定器210j的限制值独立于电流限制器20而设定，所以可以提高切换判别器202j的动作(设计)的灵活性。

[0122] 实施方式4

[0123] 下面，说明实施方式4所涉及的控制装置100k。以下，以与实施方式3的不同点为中心进行说明。

[0124] 控制装置100k具有反馈部40k。反馈部40k具有如图8所示的切换部119k。图8是表示实施方式4中的切换部119k的结构的图。

[0125] 切换部119k具有切换判别器202k。切换判别器202k具有绝对值设定器211k以及加法器212k。

[0126] 即，在q轴电流限制器103的上下限值的绝对值相同的情况下，通过根据电流饱和量Δiq和q轴电流限制器103中设定的上下限值的绝对值推定电流指令，从而即使不使用电流指令，也可以根据电流饱和量Δiq计算电流饱和度h。

[0127] 具体地说，将限制值设定器210j的限制值设定为，与q轴电流限制器103中设定*的上下限值的绝对值相同。由此，q轴电流指令iq 可以通过利用加法器212k使相对于q轴的电流饱和量Δiq由绝对值设定器211k取绝对值后的值、与限制值设定器210j的输出(限制值)相加，从而进行推定。

[0128] 另外，通过利用乘除计算器205，使限制值设定器210j的输出(限制值)，除以由加法器212k推定出的q轴电流指令，从而可以得到电流饱和度h。在q轴的电流饱和量Δiq为0的情况下，电流饱和度h成为1。

[0129] 在实施方式3中，在切换判别器202k中，可以通过利用加法器212k，使相对于q轴的电流饱和量Δiq由绝对值设定器211k取绝对值后的值、与限制值设定器210j的输出*(限制值)相加，从而推定q轴电流指令iq。由此，可以省略用于从控制部10接收q轴电*
流指令iq 的结构(例如，控制周期(采样周期)在控制部10和反馈部40中不同的情况下，控制周期不同的区间的数据接收/发送及配线等)。

[0130] 另外，由于通过实施方式4，也不需要除零防止功能，所以不必设置除零防止器206i(参照图6)，就可以避免乘除计算器205的计算值成为无限大的情况。

[0131] 实施方式5

[0132] 下面，说明实施方式5所涉及的控制装置100p。以下，以与实施方式4的不同点为中心进行说明。

[0133] 控制装置100p具有反馈部40p。反馈部40p具有如图9所示的切换部119p。图9是表示实施方式5中的切换部119p的结构的图。

[0134] 切换部119p具有切换判别器202p。切换判别器202p不具有设定值设定器204、乘除计算器205、以及加法器212k。

[0135] 即，与实施方式4相比，采用更简单地判断是否对将计算出的电流饱和量向包含增益或滤波器的饱和量F/B部105输入进行切换的方法。在切换判别器202p中，利用比较器203p，对相对于电流饱和量Δiq由绝对值设定器211k取绝对值后的值、与由限制值设定器210j设定的限制值(规定的阈值＞0)进行比较。

[0136] 比较器203p根据该比较结果，控制切换开关201的闭合/断开。即，比较器203p在电流饱和量Δiq的大小(绝对值)小于或等于限制值(规定的阈值)的情况下，将切换开关201断开，以使反馈部40p成为第1状态。比较器203p在电流饱和量Δiq的大小(绝对值)超过限制值(规定的阈值)的情况下，将切换开关201闭合，以使反馈部40p成为第2状态。

[0137] 在实施方式5中，在切换判别器202p中，通过将电流饱和量Δiq和限制值(规定的阈值)进行比较，从而简单地判断控制装置100p的控制动作是否变得不稳定(产生扭振)。由此，不必对电流饱和度h进行运算，就可以简单地判断控制装置100p的控制动作是否变得不稳定(产生扭振)。其结果，在切换判别器202p中，可以省略用于对电流饱和度h进行运算的结构，因此，可以将切换判别器202p的安装结构简化。

[0138] 此外，在实施方式1～实施方式5中，根据电流饱和量的大小进行是否反馈补偿值的切换，但也可以根据电压饱和量的大小进行是否反馈补偿值的切换。例如，如图10所示，在控制装置100q中，也可以取代反馈部40而具有反馈部40q，并且还具有计算部30q。

[0139] 即，计算部30q通过运算从控制部50输出的q轴电压指令Vq*和由电压限制器60**限制后的q轴电压指令Vq 的差值，从而计算电压饱和量ΔVq并向反馈部40q供给。具体*
地说，计算部30具有减法器104q。减法器104q从控制部50接收q轴电压指令Vq，并且从** *
电压限制器60接收q轴电压指令Vq 。减法器104q从q轴电压指令Vq 中减去q轴电压指**
令Vq 。减法器104将减法结果作为电压饱和量ΔVq而向反馈部40q供给。

[0140] 反馈部40q对是否将与由计算部计算出的电压饱和量相对应的补偿值向控制部10反馈进行判断，对反馈的有无进行切换。

[0141] 即，反馈部40q的切换部119与由计算部30q计算出的电压饱和量ΔVq的大小相对应，对第1状态和第2状态进行切换，其中，该第1状态以不利用反馈部40q向控制部10反馈补偿值为目的，不将电压饱和量向饱和量F/B部105输入，该第2状态以利用反馈部40q向控制部10反馈补偿值为目的，将电压饱和量向饱和量F/B部105输入。饱和量F/B部105在第1状态下，不将与电压饱和量ΔVq对应的位置修正量ΔP向控制部10反馈，在第2状态下，将与电压饱和量ΔVq对应的位置修正量ΔP向控制部10反馈。

[0142] 利用这种结构，在发生了产生扭振这样的重度的操作量饱和(电压指令饱和)时，可以对控制装置100q的控制动作进行补偿，以抑制扭振。另外，在发生了不产生扭振这样的轻度的操作量饱和(电压指令饱和)时，可以减少针对位置指令的过补偿。

[0143] 或者，也可以将如实施方式1～实施方式5所示的与电流饱和量的大小相对应而进行是否反馈补偿值的切换的方案、以及如上述变形例所示的与电压饱和量的大小相对应而进行是否反馈补偿值的切换的方案组合。例如，如图11所示，控制装置100r也可以除了反馈部40之外，具有反馈部40q，并且还具有计算部30q以及加法器125r。加法器125r使由反馈部40反馈的位置修正量ΔP和由反馈部40q反馈的位置修正量ΔP相加，并向减法器115供给。

[0144] 如上述所示，在本发明中，主题是使用对是否向包含增益或滤波器的饱和量F/B部输入操作饱和量进行切换的切换部，饱和量F/B部的输出的负反馈目标不特别地限定。

[0145] 工业实用性

[0146] 如上述所示，本发明所涉及的控制装置适用于对电动机进行控制。