オブザーバ（Observer）は、FOC制御（Field Oriented Control）において、特にセンサレス制御で必要となる要素の一つです。モータ制御におけるオブザーバの目的や機能、さらにその動作原理について、わかりやすく詳しく説明します。
スポンサーリンク
FOC制御の基本
FOC制御は、モータの電流を直軸電流（d-axis）と横軸電流（q-axis）の2つに分解し、それぞれを独立して制御する技術です。この制御手法により、モータのトルクや効率を最適化することができます。
オブザーバとは？
オブザーバは、その名の通り「観察者」という意味ですが、モータ制御の文脈では、必要な情報を「観察」または「推定」するためのアルゴリズムや装置を指します。具体的には、モータの現在の状態や動作に関する情報を、直接的にセンサーなどで測定することなく、計算や推定によって得るための仕組みです。
なぜオブザーバが必要なのか？
センサレス制御では、モータのロータの位置や速度を直接的に検出するセンサーが使用されません。しかし、FOC制御を適切に行うためには、これらの情報が必要です。ここでオブザーバが役立ちます。オブザーバを使用することで、モータから取得される電流や電圧の情報のみから、ロータの位置や速度を推定することができます。
オブザーバの動作原理
モデルベースのアプローチ: モータの数学的モデルを使用して、現在のモータの動作をシミュレートします。そして、実際のモータから得られる電流や電圧の情報と、シミュレーション結果を比較して、ロータの位置や速度を推定します。
エラーコレクション:
シミュレーションと実際のモータの動作との差、つまりエラーを算出します。このエラーをフィードバックして、次の推定をより正確にします。
リカッチ方程式やカルマンフィルタ: これらの高度な数学的手法を使用して、エラーを最小化し、ロータの位置や速度の推定精度を高めます。
まとめ
オブザーバは、センサレスのFOC制御において、ロータの位置や速度の情報を推定するための重要な要素です。モータの数学的モデルを基にして動作をシミュレーションし、実際のモータの動作との差をフィードバックして、推定精度を高めていきます。これにより、センサーを使用せずとも高精度なモータ制御が可能となります。
