虚拟验证系统及驱动控制器的制作方法

本发明涉及具备能够对电动机及机械装置进行模拟的仿真器的虚拟验证系统及能够在该虚拟验证系统中驱动电动机的驱动控制器。

背景技术：

在工业界，在产品设计的各阶段使用仿真模型实现的基于模型的开发的应用正在扩大。例如，在对电动机进行控制的驱动控制器的开发中应用基于模型的开发的情况下，成为控制对象的电动机被虚拟化而通过实时仿真器进行模拟。在电动机与机械装置连接的情况下，机械装置也成为控制对象而通过实时仿真器进行模拟。而且，通过由驱动控制器和实时仿真器构成闭环，犹如将驱动控制器与实际的控制对象连接那样实现驱动控制器的功能及性能的评价。以下，将作为驱动控制器的控制对象的电动机、或作为控制对象的电动机及机械装置也称为控制对象装置。

作为上述方法的优点，列举出如下优点等，即：在试制控制对象装置之前能够进行与虚拟的电动机模型、机械模型这样的模型相组合的驱动控制器的验证；通过对控制对象装置进行虚拟化，不需要准备大型的控制对象装置，从而能够大幅降低驱动控制器的评价工时；由于没有使控制对象装置实际动作，因而能够进行无人的连续运行评价。

对此，在专利文献1中公开有如下技术，即，由作为开发对象的控制装置、以及对通过控制装置来控制的对象装置进行模拟的实时仿真装置构成的仿真装置以如下的方式构成，由此，能够进行与实际的工作状态更为相符的状况的模拟。专利文献1的控制装置具备：状态量输入单元，其输入由实时仿真装置输出的状态量；运算单元，其基于状态量而运算、求出规定的控制指令；以及控制指令输出单元，其将控制指令向实时仿真装置输出。另外，专利文献1的实时仿真装置具备：控制指令输入单元，其在确定了控制装置的控制指令输出之后，输入该控制指令；模拟单元，其基于控制指令，进行对作为控制对象的装置的动作实施模拟的运算；以及状态量输出单元，其在与所模拟的动作相应地针对状态量执行控制装置的状态量输入之前将该状态量向控制装置输出。如上所述，在专利文献1记载的技术中，通过使控制装置和实时仿真装置双方的输入输出接口的动作同步，从而能够减小相对于实际设备控制时的响应来说的延迟，因此，能够进行与实际的工作状态更为相符的状况的模拟。

专利文献1：日本特开2010－44486号公报

技术实现要素：

作为虚拟验证的对象而想到电动机的驱动控制器，另外，电动机对机械装置进行驱动。在该情况下，如果要应用专利文献1记载的技术，则专利文献1中的控制装置是由控制电路和电气电路构成的驱动控制器，专利文献1中的控制对象是电动机及与电动机连接的机械装置。控制电路进行电动机的位置、速度及电流的控制运算，生成脉宽调制(pwm：pulsewidthmodulation)信号，通过pwm信号来控制电气电路。电动机由电气电路供给电力，将电力变换为动力而驱动机械装置。

如前所述，由于从驱动控制器的电气电路向电动机供给电力，所以电动机与驱动控制器的电气电路连接。因此，在应用了专利文献1记载的技术的情况下，专利文献1中的输出信号用接口电路与驱动控制器内部的电气电路连接，从输出信号用接口电路输出3相电压。

另一方面，在进行驱动控制器的虚拟验证的情况下，有时在实时仿真器安装驱动控制器的电气电路、电动机及机械装置的仿真模型。此时，需要从驱动控制器送出电气电路的仿真模型的运算所需要的pwm信号。但是，如前所述，在应用了专利文献1的技术的情况下，从输出信号用接口电路仅输出3相电压，不能从驱动控制器输出虚拟验证时的电气电路的仿真模型的运算所需要的pwm信号。

如果是制造出驱动控制器的制造商，则掌握着驱动控制器内部的电路规格，所以能够使用跳线等取出pwm信号，但使用跳线等取出pwm信号要耗费工夫。另外，内部电路规格未被公开的驱动控制器的用户不能从驱动控制器取出仿真模型的运算所需要的pwm信号，不能进行虚拟验证。

本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的在于得到能够容易地实现与控制对象装置的仿真模型相应的虚拟验证的虚拟验证系统。

为了解决上述课题而达成目的，本发明涉及的虚拟验证系统具备：实时仿真器；以及驱动控制器，其能够在虚拟验证模式下与实时仿真器连接，在实际运转模式下能够驱动电动机。驱动控制器具有输出部，该输出部在实际运转模式下向电动机供给电力，在虚拟验证模式下输出与在实时仿真器安装的虚拟验证模型相应的信号。

发明的效果

本发明涉及的虚拟验证系统获得如下效果，即，能够容易地实现与控制对象装置的仿真模型对应的虚拟验证。

附图说明

图1是表示实施方式1涉及的虚拟验证系统的结构例的图。

图2是表示实施方式1的控制运算部的结构例的图。

图3是表示实施方式1的控制电路的结构例的图。

图4是表示实施方式1的控制运算部的动作例的流程图。

图5是表示实施方式2的虚拟验证系统的结构例的图。

图6是表示实施方式3的虚拟验证系统的结构例的图。

图7是表示实施方式3的虚拟验证系统的与图6不同的其他的结构例的图。

图8是表示实施方式4的虚拟验证系统的结构例的图。

图9是表示实施方式4涉及的虚拟验证系统的框图。

图10是在实施方式4中从云服务器向信息处理装置下载电气电路模型等的示意图。

具体实施方式

以下，基于附图详细地说明本发明的实施方式涉及的虚拟验证系统及驱动控制器。此外，本发明不受该实施方式限定。

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1涉及的虚拟验证系统的结构例的图。如图1所示，本实施方式的虚拟验证系统100具备：机械装置10；电动机8，其驱动机械装置10；驱动控制器1，其控制电动机8；以及控制器19，其向驱动控制器1赋予控制指令。虚拟验证系统100还具备：编码器9，其测量电动机8的旋转角度；传感器11，其测量机械装置10的位置、速度、加速度等；以及实时仿真器12，其实时地进行仿真模型的运算。作为机械装置10，例示出工作机械、工业用机器人、制造装置。

本实施方式的虚拟验证系统100具有：实际运转模式，其是由驱动控制器1驱动电动机8的模式；以及虚拟验证模式，其是使驱动控制器1与实时仿真器12连接而进行虚拟验证的模式。在虚拟验证系统100以实际运转模式进行动作的情况下，驱动控制器1及控制器19被设定为实际运转模式。在虚拟验证系统100以虚拟验证模式进行动作的情况下，驱动控制器1及控制器19被设定为虚拟验证模式。实时仿真器12在实际运转模式下不使用，在虚拟验证模式下使用。驱动控制器1能够与实时仿真器12连接，能够驱动电动机8。在实际运转模式下驱动控制器1与电动机8连接，在虚拟验证模式下驱动控制器1与实时仿真器12连接。

控制器19具备：现场总线输入部20，其接收来自传感器11等设备的信号的输入；指令运算部21，其对驱动控制器1的控制指令进行运算；以及现场总线输出部22，其向驱动控制器1送出控制指令。现场总线输入部20在实际运转模式下接收来自传感器11的输入，在虚拟验证模式下接收来自实时仿真器12的输入。关于控制器19的模式的设定即现场总线输入部20是在实际运转模式下动作还是在虚拟验证模式下动作的设定，可以使用任何方法。控制器19的模式的设定例如可以通过操作未图示的开关等输入装置来进行，也可以是由现场总线输入部20判定实时仿真器12的连接的有无而与判定结果相应地设定模式。

驱动控制器1具备：现场总线输入部2，其接收从控制器19送出的控制指令的输入；输入部3，其具备通用的输入接口；控制运算部4，其进行电动机8的控制运算；电气电路6，其向电动机8供给电力；电流电压检测器5，其检测电动机8的电流及电压；以及输出部7，其具备通用的输出接口。电气电路6是具备开关元件的逆变器或伺服放大器等，由从控制运算部4输出的脉宽调制信号(pwm信号)进行控制，将用于驱动电动机8的电力经由输出部7向电动机8施加。输入部3在实际运转模式下接收来自传感器11、编码器9等设备的输入，在虚拟验证模式下接收来自实时仿真器12的输入。输出部7在实际运转模式下向电动机8施加电力，在虚拟验证模式下如后所述地向实时仿真器12输出在虚拟验证中使用的信号。控制运算部4在实际运转模式下驱动电动机8，在虚拟验证模式下与实时仿真器12连接进行虚拟验证。

即，输入部3在实际运转模式下接收电动机8的状态的测量结果的输入，在虚拟验证模式下接收来自实时仿真器12的对电动机8的状态进行了模拟的模拟信息的输入。控制运算部4在实际运转模式下，基于电动机8的状态的测量结果生成脉宽调制信号而输出脉冲调制信号，在虚拟验证模式下，基于模拟信息生成在虚拟验证中使用的信号而输出在虚拟验证中使用的信号。输出部7在实际运转模式下，将从电气电路6输出的电力向电动机8输出，在虚拟验证模式下，将在虚拟验证中使用的信号向实时仿真器12输出。

关于驱动控制器1的模式的设定即驱动控制器1是在实际运转模式下动作还是在虚拟验证模式下动作，可以使用任何方法。驱动控制器1的模式的设定例如可以通过操作未图示的开关等输入装置来进行，也可以根据输入部3所具有的输入接口中的虚拟验证用输入接口处是否连接了实时仿真器12来自动地进行。详细地说，输入部3在虚拟验证用输入接口处未连接实时仿真器12的情况下，将驱动控制器1的模式设定为实际运转模式，在虚拟验证用输入接口处连接了实时仿真器12的情况下，将驱动控制器1的模式设定为虚拟验证模式。

实时仿真器12具备：输入部13，其具备通用的输入接口；电气电路模型部14；电动机模型部15；机械装置模型部16；仿真执行部17，其执行这些仿真模型的仿真；以及输出部18，其具备通用的输出接口。电气电路模型部14通过对驱动控制器1的电气电路6进行了模拟的仿真模型即电气电路模型来计算对电气电路6进行了模拟的响应。电动机模型部15通过对电动机8进行了模拟的仿真模型即电动机模型来计算对电动机8进行了模拟的响应。机械装置模型部16通过对机械装置10进行了模拟的仿真模型即机械装置模型来计算对机械装置10进行了模拟的响应。以下，将在实时仿真器12搭载如电气电路模型部14、电动机模型部15、机械装置模型部16等这样对模拟出成为虚拟验证对象的各装置的仿真模型的响应进行运算的模块表达为在实时仿真器12安装各装置的仿真模型。

图2是表示实施方式1的控制运算部4的结构例的图。控制运算部4具备：输入信号选择部41，其与已设定的模式相应地对输入信号进行选择；位置速度控制部42，其进行位置以及速度控制运算；电流控制部43，其进行电流控制运算；转矩常数乘法部44，其根据电流指令计算转矩指令；pwm控制部45，其根据3相电压指令生成pwm信号；以及输出信号选择部46，其与已设定的模式相应地对输出信号进行选择。

在图1中，在对结构要素进行连接的信号线中，实线是在实际运转模式中使用的配线，虚线是在虚拟验证模式中使用的配线，点划线是在实际运转模式和虚拟验证模式中共通地使用的配线。另外，在图2中，在控制运算部4内部的信号线中，点划线是在实际运转模式和虚拟验证模式下共通地使用的配线，虚线是在虚拟验证模式下使用的配线。

另外，在图1所示的结构例中，控制器19、实时仿真器12以及驱动控制器1通过现场总线连接。现场总线是在工业用途等中使用的网络，例示出基于cc-linkie(注册商标)的网络。控制器19、实时仿真器12以及驱动控制器1的连接方式不限于上述的例子，不论是有线还是无线，可以是任何连接方式。

下面，说明本实施方式的虚拟验证系统中的各装置的硬件结构。控制器19的现场总线输入部20由连接器或端口等输入接口和处理电路构成。控制器19的指令运算部21通过处理电路实现。现场总线输出部22由连接器或端口等输出接口和处理电路构成。

驱动控制器1的现场总线输入部2具有连接器或端口等输入接口和处理电路。驱动控制器1的输出部7具有连接器或端口等输出接口和处理电路。电流电压检测器5是检测器。电气电路6如上所述是逆变器等电气电路。控制运算部4通过处理电路实现。

实时仿真器12的输入部13由连接器或端口等输入接口和处理电路构成。实时仿真器12的输出部18由连接器或端口等输出接口和处理电路构成。电气电路模型部14、电动机模型部15、机械装置模型部16、以及仿真执行部17通过处理电路实现。

上述的输入接口以及输出接口中的一部分或全部也可以是无线通信电路。上述的处理电路可以是专用的硬件，也可以是具备处理器的控制电路。或者，处理电路也可以是专用的硬件和控制电路的组合。另外，各结构要素也可以通过彼此不同的处理电路实现，多个结构要素也可以通过1个处理电路实现。

在处理电路是专用的硬件的情况下，处理电路包含例如asic(applicationspecificintegratedcircuit)、fpga(fieldprogrammablegatearray)、或它们的组合。

在处理电路通过具备处理器的控制电路实现的情况下，该控制电路是例如图3所示的结构的控制电路200。图3是表示本实施方式的控制电路200的结构例的图。控制电路200具备处理器201和存储器202。处理器是cpu(centralprocessingunit，也称为中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机、处理器、dsp(digitalsignalprocessor))等。存储器是例如ram(randomaccessmemory)、rom(readonlymemory)、闪速存储器等非易失性或易失性的半导体存储器、磁盘等。另外，控制电路200也可以是soc(systemonachip)。

在处理电路是具备处理器的控制电路200的情况下，通过由处理器201读取、执行在存储器202中存储的记述有各部分的处理的程序而实现。另外，存储器202也用作处理器201实施的各处理中的临时存储器。

此外，通常，电气电路模型的运算需要以非常短的采样周期进行运算，因此，在将电气电路模型安装于实时仿真器12的情况下，为了实时运算而大多使用fpga作为处理电路。

下面，一边参照图1以及图2一边说明实施方式1的动作。在实施方式1的虚拟验证系统100中，控制运算部4在实际运转模式和虚拟验证模式下动作不同，在实际运转模式下向电动机8施加电力，在虚拟验证模式下输出与在实时仿真器12安装的仿真模型相应的输出信号。由此，不需要使用跳线等，另外，即使没有掌握驱动控制器1的内部电路结构，也能够容易地实现控制对象装置的虚拟验证。

以下，分实际运转模式和虚拟验证模式来说明动作。首先，说明实际运转模式下的动作。就图1所示的控制器19而言，现场总线输入部20接收来自传感器11的传感器信息的输入，将接收到的中心信息向指令运算部21输出。此外，如上所述，传感器11测量机械装置10的物理状态，将作为测量结果的物理状态量作为传感器信息向驱动控制器1的输入部3和控制器19的现场总线输入部20送出。作为传感器11的具体例而列举出位置传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器等。传感器11的种类是与控制量相应地适当选择的。

指令运算部21基于传感器信息计算针对驱动控制器1的控制指令。在图1中，图示了1个驱动控制器1，但也可以向1个控制器19连接多个驱动控制器1，通过多个驱动控制器1驱动多个电动机，通过多个电动机驱动机械装置10。在向控制器19连接多个驱动控制器1的情况下，控制器19计算各个驱动控制器1同步且协作地进行控制的控制指令，以使得机械装置10进行期望的动作。通过指令运算部21计算出的控制指令从现场总线输出部22输出，从现场总线输入部2向驱动控制器1输入。指令运算部21中的控制指令的计算方法可以使用通常的方法，因此，省略详细的说明。控制器19的现场总线输出部22将通过指令运算部21计算出的控制指令向驱动控制器1的现场总线输入部2送出。

驱动控制器1的现场总线输入部2将从现场总线输出部22接收到的控制指令向控制运算部4送出。编码器9测量电动机的旋转角度即位置，将测量结果向驱动控制器1的输入部3送出。电流电压检测器5的测量结果以及编码器9的测量结果是对电动机8的电流以及电压进行检测的电动机的状态的测量结果的一个例子。电流电压检测器5测量电动机8的电流以及电压，将测量结果向驱动控制器1的输入部3送出。驱动控制器1的输入部3将从电流电压检测器5接收到的测量结果即电动机8的电流以及电压、从编码器9接收到的测量结果即电动机8的旋转角度、以及由传感器11测量出的传感器信息即机械装置10的物理状态量向控制运算部4送出。

使用图2说明控制运算部4的动作。位置速度控制部42接收从现场总线输入部2送出的控制指令。输入信号选择部41接收从输入部3送出的电动机8的电流和电压、电动机8的旋转角度、机械装置10的物理状态量。

输入信号选择部41从被输入的信息中选择电动机8的电流和电压向电流控制部43送出，选择电动机8的旋转角度向位置速度控制部42送出，选择机械装置10的物理状态量向位置速度控制部42以及电流控制部43送出。位置速度控制部42对从输入信号选择部41送出的电动机8的旋转角度进行微分而计算旋转速度，使用电动机8的旋转角度、旋转速度、从现场总线输入部2送出的控制指令，进行位置以及速度控制运算，由此计算电流指令。作为位置以及速度控制运算，例示出pid(proportionalintegraldifferential)控制，但位置以及速度控制运算不限于此。位置速度控制部42将计算出的电流指令向电流控制部43送出。

电流控制部43通过使用从位置速度控制部42送出的电流指令、和从输入信号选择部41送出的电动机8的电流以及电压进行电流控制运算而计算3相电压指令，将3相电压指令向pwm控制部45送出。作为电流控制运算，例示出pid控制，但电流控制运算不限于此。机械装置10的物理状态量由位置速度控制部42以及电流控制部43在控制运算中的校正等时使用。使用了机械装置10的物理状态量进行的控制运算中的校正的方法可以使用任何方法，另外，也可以不进行使用了机械装置10的物理状态量执行的控制运算中的校正。

此外，在上述的例子中，说明了电动机8连接有编码器9，电动机8的旋转角度反馈至驱动控制器1的方式，但电动机8也可以不连接编码器9。同样地，说明了机械装置10连接有传感器11，机械装置10的物理状态量反馈至驱动控制器1以及控制器19的方式，但是机械装置10也可以不连接传感器11。在电动机8未连接编码器9的情况下，控制运算部4在不使用旋转角度的状态下进行运算，或者通过推定算法来推定旋转角度进行运算。在机械装置10未连接传感器11的情况下，指令运算部21以及控制运算部4在不使用传感器信息的状态下进行运算，或者通过推定算法来推定物理状态量进行运算。

pwm控制部45将从电流控制部43送出的3相电压指令变换为用于对图1所示的电气电路6中的开关元件进行驱动的pwm信号，将pwm信号向输出信号选择部46送出。输出信号选择部46在实际运转模式下将从pwm控制部45送出的pwm信号向电气电路6送出。

电气电路6与从控制运算部4送出的pwm信号相应地进行通断，由此经由输出部7向电动机8供给电力。电动机8将从电气电路6供给的电力变换为旋转或直线运动，使机械装置10动作。

这样，在实际运转模式下，驱动控制器1将对电动机8以及机械装置10的状态进行测量而得到的测量结果即传感器11、编码器9以及电流电压检测器5的测量结果用作反馈信号，计算用于使电动机8以及机械装置10进行期望的动作的控制操作量。然后，驱动控制器1通过将该控制操作量作为电力供给至电动机8，从而驱动电动机8以及机械装置10。

下面，说明虚拟验证模式下的动作。在虚拟验证模式下，驱动控制器1不与电动机8连接，而与实时仿真器12连接。

在实时仿真器12中与虚拟验证内容相应地安装电气电路模型、电动机模型以及机械装置模型中的一部分或全部。在图1中示出了在实时仿真器12中安装电气电路模型、电动机模型以及机械装置模型全体的例子，因此，实时仿真器12具备与各自对应的电气电路模型部14、电动机模型部15以及机械装置模型部16。

在实时仿真器12安装的仿真模型是通过未图示的模型下载用接口从未图示的服务器等下载的，由此能够进行变更。通过模型下载用接口，从服务器等下载与各仿真模型对应的模块，由此与想验证的内容相应地变更安装哪个仿真模型的设定和各个仿真模型的详细度。与各仿真模型对应的模块是对仿真模型的响应进行模拟的处理部，电气电路模型部14、电动机模型部15以及机械装置模型部16是它们中的一个例子。此外，在服务器保存有与详细度不同的多个仿真模型对应的多个模块。

如后所述，从驱动控制器1的输出部7与在实时仿真器12安装的仿真模型相应地输出虚拟验证所需要的信号。实时仿真器12的输入部13通过后述的方法将从驱动控制器1的输出部7送出的信号向电气电路模型部14、电动机模型部15、机械装置模型部16的任意者送出。仿真执行部17通过以预先确定的采样时间使电气电路模型部14、电动机模型部15以及机械装置模型部16动作，从而执行仿真。此外，在仿真执行过程中，在电气电路模型部14、电动机模型部15以及机械装置模型部16之间相互交换各自的状态量。

仿真执行部17将仿真结果向输出部18送出。具体而言，向输出部18送出的仿真结果是从电动机模型部15输出的对电动机8的响应进行了模拟的电动机模型的电流、电压、旋转角度以及旋转速度，从机械装置模型部16输出的对机械装置10的响应进行了模拟的机械装置模型的物理状态量。输出部18将这些仿真结果中的机械装置模型的物理状态量向驱动控制器1和控制器19送出，将电动机模型的电流、电压、旋转角度以及旋转速度向驱动控制器1送出。

此外，电动机模型也可以不安装于实时仿真器12。在电动机模型没有安装于实时仿真器12的情况下，电动机模型的电流、电压、旋转角度以及旋转速度不向驱动控制器1送出，但如果取代电流控制部43的运算，由驱动控制器1的控制运算部4计算、输出转矩指令，则不需要电动机模型的电流以及电压。另外，如果机械装置模型部16的物理量包含旋转角度和旋转速度，则位置速度控制部42所需要的旋转角度和旋转速度能够以机械装置模型部16的旋转角度和旋转速度代替。

从实时仿真器12向控制器19送出的机械装置模型的物理状态量犹如从实际的机械装置10测量出的信号那样从现场总线输入部20输入。控制器19的指令运算部21将从现场总线输入部20输入的机械装置模型的物理状态量看作实际测量出的传感器信息而对控制指令进行计算，向现场总线输出部22送出。从指令运算部21送出的控制指令与实际运转模式同样地，从现场总线输出部22向驱动控制器1送出。

从实时仿真器12向驱动控制器1送出的电动机模型的电流、电压、旋转角度以及旋转速度、和机械装置模型的物理状态量犹如实际测量出的信号那样从输入部3输入。

输入部3将电动机模型的电流、电压、旋转角度以及旋转速度、和机械装置模型的物理状态量向控制运算部4送出。使用图2说明控制运算部4的详细动作。从现场总线输入部2输入的控制指令向位置速度控制部42送出。从输入部3输入的电动机模型的电流、电压、旋转角度以及旋转速度、和机械装置模型的物理状态量向输入信号选择部41送出。

输入信号选择部41从输入来的信号中选择电动机模型的电流以及电压向电流控制部43送出，选择电动机模型的旋转角度以及旋转速度向位置速度控制部42送出，选择机械装置模型的物理状态量向位置速度控制部42和电流控制部43送出。

位置速度控制部42使用从现场总线输入部2送出的控制指令、和从输入信号选择部41送出的电动机模型的旋转角度以及旋转速度，进行位置以及速度控制运算，由此计算电流指令，将电流指令向电流控制部43送出。

电流控制部43使用从位置速度控制部42送出的电流指令、和从输入信号选择部41送出的电动机模型的电流以及电压，进行电流控制运算，由此计算3相电压指令，将3相电压指令向pwm控制部45送出。机械装置模型的物理状态量在位置速度控制以及电流控制中用于控制运算的校正等。但是，如上所述，机械装置模型的物理状态量并不是必要的。

pwm控制部45将从电流控制部43送出的3相电压指令变换为对电气电路模型中的逆变器电路的通断运算进行模拟所需要的pwm信号，将pwm信号向输出信号选择部46送出。在此基础上，在虚拟验证模式下，通过位置速度控制部42计算出的电流指令也向转矩常数乘法部44送出，转矩常数乘法部44将电流指令换算成转矩指令向输出信号选择部46送出。另外，通过电流控制部43计算出的3相电压指令也向输出信号选择部46送出。输出信号选择部46将pwm信号、3相电压指令以及转矩指令向实时仿真器12送出。由此，在实时仿真器12中，向电气电路模型部14的输入能够使用从输出信号选择部46送出的pwm信号，向电动机模型部15的输入能够使用从输出信号选择部46送出的3相电压指令，向机械装置10的输入能够使用转矩指令。

此外，在实时仿真器12未安装电气电路模型的情况下，控制运算部4只要计算、输出3相电压指令即可，不需要pwm控制部45的运算。另外，在实时仿真器12未安装电气电路模型和电动机模型的情况下，控制运算部4只要计算、输出转矩指令即可，不需要电流控制部43的运算。

在实际运转模式下，从驱动控制器1的输出部7输出的信号是从向电动机8供给电力的电气电路6输出的3相电压，但在虚拟验证模式下，从输出部7输出与3相电压不同的信号。即，本实施方式的驱动控制器1在实际运转模式下输出向电动机8供给的电力，在虚拟验证模式下将在虚拟验证中使用的信号向实时仿真器12输出。

如前所述，在实时仿真器12与虚拟验证内容相应地安装有电气电路模型、电动机模型、机械装置模型的任意者或全部。在实时仿真器12安装有电气电路模型的情况下，输出信号选择部46将对电气电路模型中的逆变器电路的通断运算进行模拟所需要的pwm信号向输出部7送出。在实时仿真器12未安装电气电路模型而安装有电动机模型的情况下，输出信号选择部46将使电动机模型动作所需要的未被进行pwm控制的3相电压指令向输出部7送出。在实时仿真器12未安装电气电路模型和电动机模型而安装有机械装置模型的情况下，输出信号选择部46将机械装置模型的运算所需要的转矩指令向输出部7送出。输出部7将从输出信号选择部46送出的信号向实时仿真器12的输入部13送出。

这样，在虚拟验证模式下，由驱动控制器1和实时仿真器12构成闭环，从而能够犹如将驱动控制器1与实际的电动机8以及机械装置10连接那样地动作。

如上所述，本实施方式的控制运算部4能够与模式相应地变更输出的信号。图4是表示控制运算部4的动作例的流程图。控制运算部4使用由位置速度控制部42从现场总线输入部2送出的控制指令和从输入信号选择部41送出的信号，实施位置以及速度控制运算(步骤s1)。此外，此时从输入信号选择部41送出的信号以及运算的内容如上所述根据是实际运转模式还是虚拟验证模式而不同。

控制运算部4通过电流控制部43实施电流控制运算(步骤s2)。此外，此时从输入信号选择部41送出的信号的内容如上所述根据是实际运转模式还是虚拟验证模式而不同。

控制运算部4通过pwm控制部45生成pwm信号(步骤s3)。具体而言，pwm控制部45将从电流控制部43送出的3相电压指令变换为pwm信号。

在是虚拟验证模式的情况下(步骤s4yes)，转矩常数乘法部44将电流指令换算成转矩指令而计算转矩指令(步骤s6)，输出信号选择部46将pwm信号、3相电压指令以及转矩指令输出(步骤s7)。

在不是虚拟验证模式的情况下，即，在是实际运转模式的情况下(步骤s4no)，输出信号选择部46输出pwm信号(步骤s5)。

如果从输入部3输入了信号，则控制运算部4实施上述的处理。此外，如前所述，在虚拟验证模式下，也可以与在实时仿真器12安装的模型相应地省略图4所示的处理的一部分。

此外，实时仿真器12由于处于驱动控制器1的外部，所以能够与安装的仿真模型相应地变更实时仿真器12的规格。为了通过仿真来模拟电气电路模型，需要使得采样时间非常短，为了实时地进行非常短的采样时间的仿真，需要准备高性能的实时仿真器。另一方面，在验证响应不那么快的机械装置的动作的情况下，通过安装电动机模型和机械装置模型、或仅安装机械装置模型，从而能够降低实时仿真器的规格，降低评价成本。

作为实时仿真器12，能够使用处于通过现场总线连接的现场网络之上的计算机。例如，在图1中，也可以在控制器19的指令运算部21搭载有实时仿真器12的功能。处于现场网络之上的计算机经由现场网络与驱动控制器1、机器人、工作机械、远程i(input)/o(output)装置、各种传感器等连接，经由ethernet(注册商标)或无线与服务器等连接。处于现场网络之上的计算机能够经由现场网络与驱动控制器1交换虚拟验证所需要的信号，因此，能够如上所述作为实时仿真器12使用。即，实时仿真器12在该情况下是现场网络之上的计算机，在虚拟验证模式下，驱动控制器1和实时仿真器12经由现场网络收发用于虚拟验证的信号。

根据以上的结构，在虚拟验证时，由于驱动控制器1能够容易地与实时仿真器12连接，所以即使不是制造出驱动控制器1的制造商而是驱动控制器1的用户，也能够容易地进行虚拟验证，能够降低驱动控制器1的用户的装置设置时的筹备工时。

另外，就市售的驱动控制器而言，有一部分通过使得能够在驱动控制器内部实施简易的对负载进行了模拟的仿真，无需将驱动控制器与电动机连接即可进行驱动控制器的虚拟的运行动作的验证。但是，驱动控制器的运算部存在规格的限制，难以在驱动控制器内部对详细且复杂的仿真模型进行实时运算。因此，存在以下课题，即，能够安装的仿真模型限于简易的负载模型，只能进行极其有限的简易的验证。

与此相对，在本实施方式中，由于能够与想验证的内容相应地对在实时仿真器12安装的仿真模型的有无以及详细度任意地进行变更，所以也能够进行使用了在驱动控制器内部的控制运算部的情况下因规格的限制而不能实时运算的、详细且复杂的仿真模型的验证。另外，由于能够与想进行虚拟验证的内容相应地任意地变更仿真模型的详细度，所以能够进行使用了在驱动控制器内的控制运算部的情况下不能实施的、详细且复杂的仿真模型的验证，另一方面，能够在简易的仿真模型就足够的情况下通过降低实时仿真器的规格而降低虚拟验证的成本。

另外，如果使用本实施方式，则无需与电动机连接即可实现简易或者详细的实时仿真。因此，能够在远离电动机的地点进行仿真，能够在完成了与用户的装置相应的驱动控制设备的设定的状态下将驱动控制设备向用户提供。例如，在用户不能进行详细的仿真模型下的验证的情况下，能够在实施了详细的仿真后提供驱动控制设备。

实施方式2

图5是表示本发明涉及的实施方式2的虚拟验证系统101的结构例的图。在虚拟验证系统101中，除了具备驱动控制器30以取代驱动控制器1以外，与实施方式1的虚拟验证系统100相同。与实施方式1具有相同的功能的结构要素标注与实施方式1相同的标号，省略重复的说明。以下，主要说明与实施方式1的不同点。

实施方式2的驱动控制器30具备实际运转用输入部3a和虚拟验证用输入部3b以取代输入部3，具备实际运转用输出部7a和虚拟验证用输出部7b以取代输出部7。换言之，在本实施方式中，输入部由实际运转用输入部3a和虚拟验证用输入部3b构成，输出部由实际运转用输出部7a和虚拟验证用输出部7b构成。除此以外，实施方式2的驱动控制器30与实施方式1的驱动控制器1相同。

下面，一边参照图5一边以与实施方式1不同的动作为中心说明实施方式2的动作。此外，这里也是分实际运转模式和虚拟验证模式来说明动作。

首先，说明实际运转模式下的动作。通过电流电压检测器5测量出的电动机8的电流以及电压、通过编码器9测量出的电动机8的旋转角度、以及通过传感器11测量出的机械装置10的物理状态量向实际运转用输入部3a输入。实际运转用输入部3a将接收到的这些信号向控制运算部4送出。

从实际运转用输入部3a送出的通过电流电压检测器5测量出的电动机8的电流以及电压、通过编码器9测量出的电动机8的旋转角度、以及通过传感器11测量出的机械装置10的物理状态量向图2所示的控制运算部4的输入信号选择部41输入。

由于实际运转模式下的控制运算部4的动作与实施方式1相同，所以这里省略说明，通过在实施方式1记载的动作，图2的控制运算部4的输出信号选择部46将pwm信号向电气电路6送出。电气电路6与从控制运算部4送出的pwm信号相应地进行通断，由此，经由实际运转用输出部7a向电动机8供给电力。电动机8与实施方式1相同地，将从电气电路6供给的电力变换为旋转或直线运动，使机械装置10动作。

下面，说明虚拟验证模式下的动作。从实时仿真器12向驱动控制器30送出的电动机模型的电流以及电压、电动机模型的旋转角度以及旋转速度、机械装置模型的物理状态量犹如从实际的电气电路6、电动机8、机械装置10测量出的信号那样向虚拟验证用输入部3b输入。虚拟验证用输入部3b将这些输入来的信号向控制运算部4送出。

由于虚拟验证模式下的控制运算部4的动作与实施方式1相同，所以这里省略说明，通过在实施方式1记载的动作，图2的控制运算部4的输出信号选择部46与在实时仿真器12安装的仿真模型相应地选择需要的信号，向虚拟验证用输出部7b送出。

在实时仿真器12安装有电气电路模型的情况下，输出信号选择部46将对电气电路模型中的逆变器电路的通断运算进行模拟所需要的pwm信号向虚拟验证用输出部7b送出。在实时仿真器12未安装电气电路模型而安装有电动机模型的情况下，输出信号选择部46将使电动机模型动作所需要的没有被进行pwm控制的3相电压指令向虚拟验证用输出部7b送出。在实时仿真器12未安装电气电路模型以及电动机模型而仅安装有机械装置模型的情况下，输出信号选择部46将机械装置模型的运算所需要的转矩指令向虚拟验证用输出部7b送出。虚拟验证用输出部7b将从输出信号选择部46送出的信号向实时仿真器12的输入部13送出。

下面，具体说明虚拟验证用输入部3b以及虚拟验证用输出部7b。为了使驱动控制器30和实时仿真器12能够容易地连接，虚拟验证用输入部3b和虚拟验证用输出部7b的接口可以设置为连接器。实时仿真器12也可以作为驱动控制器30的选装基板而向用户提供，在该情况下，在驱动控制器30设置的连接器和在安装于选装基板的实时仿真器12设置的连接器连接。此外，在将实时仿真器12安装于选装基板而提供的情况下，在实时仿真器12设置有用于下载仿真模型的接口。

另外，在驱动控制器30设置的连接器也可以经由连接器线缆与实时仿真器12连接。作为连接器线缆，具体地想到usb(universalserialbus)线缆或lan(localareanetwork)线缆，在该情况下，虚拟验证用输入部3b和虚拟验证用输出部7b的接口分别是usb连接器、lan连接器。

另外，也可以将驱动控制器30和实时仿真器12以无线连接，在该情况下，虚拟验证用输入部3b的输入接口和虚拟验证用输出部7b的输出接口是无线连接接口。

从未图示的驱动控制器30的电源输入部向控制运算部4以及电气电路6供给电力。在实际运转时，需要将比向控制运算部4供给的电压高的电压向电气电路6供给，将驱动电气电路6所需要的电压向驱动控制器30输入。另一方面，在虚拟验证时，由于不使电气电路6动作，因此不需要像实际运转时那样供给高的电压。因此，在虚拟验证时，也可以不像实际运转时那样连接高电压的电源，而是从虚拟验证用输入部3b供给比实际运转时供给的电压低的、控制运算部4的动作所需要的充分的电压。即，在虚拟验证模式下，也可以是将比实际运转模式下供给的电源电压低的电压向驱动控制器输入。

根据以上的结构，由于在虚拟验证时驱动控制器30能够与实时仿真器12容易地连接，所以能够获得与实施方式1相同的效果。另外，在虚拟验证时，相比于实际运转时能够降低消耗电力。

实施方式3

图6是表示本发明涉及的实施方式3的虚拟验证系统102的结构例的图。虚拟验证系统102具备驱动控制器1a～1c以取代驱动控制器1，具备多个电动机以取代电动机8，具备实时仿真器12a以取代实时仿真器12，除此以外，与实施方式1的虚拟验证系统100相同。此外，关于控制器19、机械装置10以及传感器11则省略图示。另外，虽然同样省略了图示，但向各驱动控制器1a～1c分别连接电动机，向各电动机分别连接编码器9。3个电动机与机械装置10连接。驱动控制器1a～1c与彼此不同的电动机连接。此外，在图6中，示出了虚拟验证模式下的连接方式，以虚线连接的部分表示虚拟验证模式下的连接。与实施方式2具有相同的功能的结构要素标注与实施方式2相同的标号，省略重复的说明。以下主要说明与实施方式2的不同点。

在本实施方式中，说明对通过多个电动机和多个驱动控制器来驱动的多轴的机械装置10进行虚拟验证的情况下的虚拟验证系统。这里以3轴的装置为例。驱动控制器1a～1c的结构与驱动控制器30相同。在虚拟验证模式下，作为多个驱动控制器和实时仿真器的连接方法，存在以下的方法。

作为第一个方法，如图6所示，是以与实时仿真器连接的驱动控制器的台数的量设置输入部13的通道的结构。在图6中，驱动控制器1a～1c的虚拟验证用输出部7b分别与实时仿真器12a的输入部13连接。实时仿真器12a具备与驱动控制器1a～1c对应的电气电路模型部14a～14c和电动机模型部15a～15c。

从驱动控制器1a输出的pwm信号经由输入部13向电气电路模型部14a送出，从驱动控制器1b输出的pwm信号经由输入部13向电气电路模型部14b送出，从驱动控制器1c输出的pwm信号经由输入部13向电气电路模型部14c送出。由此，执行对具备多个轴的机械装置模型进行了模拟的机械装置模型部16的仿真。各轴的仿真结果从输出部18向与各轴对应的驱动控制器1a～1c送出，各自的仿真结果通过驱动控制器1a～1c的虚拟验证用输入部3b输入。

另外，作为第二个方法，如图7所示，存在将驱动控制器40a～40c以菊花链状连接的结构。图7是表示本实施方式中的虚拟验证系统的与图6不同的其他的结构例的图。在图7中，关于控制器19、编码器9、机械装置10以及传感器11也省略图示。在图7中也示出了虚拟验证模式下的连接方式，以虚线连接的部分表示虚拟验证模式下的连接。编码器9分别设置于多个电动机。多个电动机与机械装置10连接。在图7所示的虚拟验证系统103中，具备驱动控制器40a～40c以取代驱动控制器1a～1c。驱动控制器40a具备虚拟验证用输入部3ba以取代虚拟验证用输入部3b，具备虚拟验证用输出部7ba以取代虚拟验证用输出部7b。驱动控制器40b具备虚拟验证用输入部3bb以取代虚拟验证用输入部3b，具备虚拟验证用输出部7bb以取代虚拟验证用输出部7b。驱动控制器40c具备虚拟验证用输入部3bc以取代虚拟验证用输入部3b，具备虚拟验证用输出部7bc以取代虚拟验证用输出部7b。除此以外，驱动控制器40a的结构与实施方式2的驱动控制器30相同。

驱动控制器40a的虚拟验证用输出部7ba与驱动控制器40b的虚拟验证用输入部3bb连接，驱动控制器40b的虚拟验证用输出部7bb与驱动控制器40c的虚拟验证用输入部3bc连接，驱动控制器40c的虚拟验证用输出部7bc与实时仿真器12a的输入部13连接，实时仿真器12的输出部18与驱动控制器40a的虚拟验证用输入部3ba连接。

各轴的仿真结果与轴编号一起从实时仿真器12a的输出部18向驱动控制器40a的虚拟验证用输入部3ba送出。驱动控制器40a以与驱动控制器40a对应的轴编号的仿真结果为基础生成电气电路模型部14a的运算所需要的pwm信号，从虚拟验证用输出部7ba向驱动控制器40b的虚拟验证用输入部3bb送出。此时，从实时仿真器12a输出的各轴的仿真结果也一并送出。

驱动控制器40b以与驱动控制器40b对应的轴编号的仿真结果为基础生成电气电路模型部14b的运算所需要的pwm信号，从虚拟验证用输出部7bb向驱动控制器40c的虚拟验证用输入部3bc送出。此时，从驱动控制器40a输出的pwm信号和从实时仿真器12a输出的各轴的仿真结果也一并送出。

驱动控制器40c以与驱动控制器40c对应的轴编号的仿真结果为基础生成电气电路模型部14c的运算所需要的pwm信号，从虚拟验证用输出部7bc向实时仿真器12a的输入部13送出。此时，从驱动控制器40a以及驱动控制器40b输出的pwm信号也一并送出。

实时仿真器12a的输入部13参照轴编号，分别将从驱动控制器40a输出的pwm信号向电气电路模型部14a送出，将从驱动控制器40b输出的pwm信号向电气电路模型部14b送出，将从驱动控制器40c输出的pwm信号向电气电路模型部14c送出。执行具备多个轴的机械装置模型部16的仿真。各轴的仿真结果与轴编号一起从输出部18向驱动控制器40a的虚拟验证用输入部3ba送出。

此外，虽然在实时仿真器12a安装电气电路模型、电动机模型、机械装置模型全体的情况下进行了说明，但在实时仿真器12a不安装电气电路模型而安装有电动机模型的情况下，送出没有被进行pwm控制的3相电压指令而取代pwm信号，在实时仿真器12未安装电气电路模型和电动机模型而仅安装有机械装置模型的情况下，送出转矩指令，这与前述相同。除了上述以外的动作与实施方式2相同。

此外，作为驱动控制器1a～1c，也可以使用与实施方式1相同的驱动控制器1来取代与实施方式2相同的驱动控制器30。

此外，在上述的例子中，示出驱动控制器以及电动机分别是3个的例子，但在驱动控制器是多个，通过多个驱动控制器来控制1个电动机的情况下，也能够应用本实施方式的动作以及结构。

根据以上的结构，在具备多个驱动控制器以及电动机的情况下，同样地，在虚拟验证时，驱动控制器1a～1c、40a～40c能够与实时仿真器12a容易地连接，因此，能够获得与实施方式1相同的效果。

实施方式4

图8是表示本发明涉及的实施方式4的虚拟验证系统103的结构例的图。在本实施方式涉及的虚拟验证系统103中，不同点在于实时仿真器12的功能搭载于信息处理装置120。以下，仅说明与实施方式1至3的不同点。

本实施方式中的信息处理装置120经由网络与云服务器150连接。作为信息处理装置120，例如列举出对设置有机械装置10的工厂内的各种信息进行收集的边缘计算机等。边缘计算机在工业设备领域的工厂中使用，是能够对工厂内的plc(programmablelogiccontroller：可编程逻辑控制器)130、伺服系统140等的信息经由工厂内的网络进行收集，基于该信息实时地进行各设备的分析、解析、判断等的装置。

图9是表示本实施方式涉及的虚拟验证系统的框图。信息处理装置120具有平台底座121作为选装基板，在平台底座121之上具备电气电路模型部14、电动机模型部15、机械装置模型部16、仿真执行部17。

图10是从云服务器150向信息处理装置120下载电气电路模型等的示意图。图10所示的云服务器150保存有本实施方式涉及的虚拟验证系统103的信息处理装置120所能够搭载的电气电路模型、电动机模型、机械装置模型、仿真执行应用。

如图10所示，信息处理装置120访问云服务器150，确认在云中储存的各种电气电路模型等，对由用户选择出的电气模型进行下载，将该模型搭载于平台底座121。

用户能够与想验证的内容相应地从存在于云服务器150之上的各种模型、应用将仿真所需要的内容下载至信息处理装置120。因此，能够任意地变更、选择在信息处理装置120安装的仿真模型。

即，对信息处理装置120进行操作的用户例如能够使用适于期望的试验的电气电路模型、或者使用期望的制造商的电气电路模型。

另外，在云服务器150之上的各种模型中附随有向驱动控制器1的输出选定信号。因此，通过从下载了云服务器150之上的模型的信息处理装置120向驱动控制器1发送输出选定信号，从而确定控制运算部4的输出信号。因此，确定了从驱动控制器1的输出部7输出的信号的种类，所以不需要例如由用户指定等。

此外，就平台底座121而言，与电气电路模型部14、电动机模型部15、机械装置模型部16、仿真执行部17连接的i/f(接口)部分是共通的，能够搭载i/f种类相同的模块。

并且，平台底座121能够进行已搭载的模型部之间的数据通信控制，能够进行与模型部、仿真执行部的同步控制。此外，平台底座121并非必须进行同期控制。

信息处理装置120例如能够取得机械装置10的运转信息，基于该运转信息对机械装置10的老化状况进行分析，通知构成机械装置10的器材的更换时期。信息处理装置120对机械装置10的运转信息进行了分析，因此能够将该分析结果向机械装置模型部16提供，进行考虑了时效老化的仿真。

即，信息处理装置120由于具有平台底座121，在同一平台底座能够搭载各种模型，所以各种模型间的解析结果的协作变容易，能够进行更高级的解析。

以上的实施方式1至4所示的结构表示的是本发明的内容的一个例子，也能够与其他的公知技术进行组合，还能够在不脱离本发明的主旨的范围对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1、1a～1c、30、40a～40c驱动控制器，2、20现场总线输入部，3、13输入部，4控制运算部，5电流电压检测器，6电气电路，7、18输出部，8电动机，9编码器，10机械装置，11传感器，12、12a实时仿真器，14电气电路模型部，15电动机模型部，16机械装置模型部，17仿真执行部，19控制器，21指令运算部，22现场总线输出部，41输入信号选择部，42位置速度控制部，43电流控制部，44转矩常数乘法部，45pmw控制部，46输出信号选择部，100、101、102、103虚拟验证系统，120信息处理装置，121平台底座，150云服务器。