CN101772884A - 电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电动机控制装置具有：多个陷波滤波器，配置在对电动机的可动部分的运动动作进行反馈控制的控制系统内，使对于输入信号以陷波频率为中心的附近频率的信号分量衰减；多个振动提取滤波器，与各个陷波滤波器相对应并被设定不同的频带，从速度检测信号中提取所设定的频带的振动分量；以及多个陷波控制单元，对于各个振动提取滤波器配置，控制对应的陷波滤波器的陷波频率，以减少振动提取滤波器提取出的振动分量的振幅。

Description

电动机控制装置

技术领域

本发明涉及对电动机或由电动机所驱动的负载，进行对其速度或位置等运动动作的控制的电动机控制装置，特别涉及抑制在驱动负载的情况下产生的机械共振的电动机控制装置。

背景技术

以往，例如在专利文献1中公开了这样的抑制机械共振的电动机控制装置。

以下使用图9说明以往的电动机控制装置。图9是以往的电动机控制装置的方框图。

该以往的电动机控制装置90连接到电动机11和速度检测器13。电动机11上连接了负载12。另外，速度检测器13测量电动机11的速度，基于测量结果，输出表示电动机11的速度的速度检测信号Va。

另外，如图9所示，为了抑制由机械共振引起的振荡，电动机控制装置90具有串联连接的多个陷波滤波器(notch filter)95a、95b、95c。进而，电动机控制装置90具有：速度控制单元94、频率估计单元97、陷波滤波器选择单元98、陷波频率设定单元99以及转矩控制单元96。

在发生了机械共振引起的振荡时，频率估计单元97估计该振荡频率。陷波滤波器选择单元98基于由频率估计单元97估计出的频率、各个陷波滤波器为有效还是无效的设定状态以及被设定的陷波频率，从陷波滤波器95a、95b以及95c中选择一个。陷波频率设定单元99将由陷波滤波器选择单元98选择出的一个陷波滤波器的陷波频率设定为由频率估计单元97估计出的频率。

另外，速度控制单元94输入速度指令信号Vt以及速度检测信号Va，生成转矩指令信号T1。转矩指令信号T1被提供给陷波滤波器95a，由陷波滤波器95a、95B以及95c滤波处理后的信号即转矩指令信号T2被提供给转矩控制单元96。转矩控制单元96基于转矩指令信号T2控制电动机11，以使电动机11输出目标转矩。

在这样构成的以往的电动机控制装置90中，如果产生机械共振引起的振荡，则基于估计出的振荡频率、各个陷波滤波器的有效或无效的设定状态以及陷波频率，从多个陷波滤波器中选择适当的一个，重新设定陷波频率。并且，由于以往的电动机控制装置90具有多个陷波滤波器，所以即使在产生了多个机械共振的情况下，也能够分别适当地抑制各个机械共振引起的振荡。

但是，上述那样以往的电动机控制装置的结构为，基于由一个频率估计单元估计出的振荡频率，从多个陷波滤波器中选择适当的一个。因此，在机械共振是包含多个频率分量这样的振动的情况下，不能估计出正确的振动频率，或者仅对那些频率分量中的一个频率进行振动的抑制动作，或者对各个频率分量时序地进行抑制动作。即，对于包含多个频率分量的机械共振，存在不设定适当的陷波滤波器而不发挥振动的抑制效果，或者直到抑制振动为止需要时间等课题。另外，作为估计频率的部件，也考虑了利用零交叉(zero-cross)周期的方法或基于FFT这样的频率分析方法等。但是，如果是前者，则在包含多个频率分量的机械共振的情况下，得不到稳定的周期，另外，如果是后者，若得不到某程度的数据量，则不能高精度地进行频率的估计，所以存在需要时间等课题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2006-288124号公报

发明内容

本发明的电动机控制装置，具有利用检测出的电动机可动部分的运动量，反馈控制所述可动部分的运动动作的控制系统，并且具有：多个陷波滤波器，配置在所述控制系统内，使对于输入信号以陷波频率为中心的邻近频率的信号分量衰减；多个振动提取滤波器，与各个所述陷波滤波器相对应并被设定不同的频带，基于设定后的频带，从运动量中提取振动分量；以及多个陷波控制单元，对于各个所述振动提取滤波器来配置，控制对应的陷波滤波器的陷波频率，以减少振动提取滤波器提取出的振动分量的振幅减少。

根据这样的结构，在驱动负载时产生的机械共振中，即使是该机械共振包含多个频率分量的情况下，也通过多个振动提取滤波器，单个并行地提取多个频率分量中的各个频率分量。进而，陷波控制单元以及陷波滤波器也与单个频率分量对应，并且并行进行动作，因此，即使对于包含多个频率分量的机械共振等，也能够高精度且立即抑制该振动。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的电动机控制装置的方框图。

图2是表示一例该电动机控制装置的陷波滤波器的频率特性的图。

图3A是表示一例该电动机控制装置的振动提取滤波器17a的频率特性的图。

图3B是表示一例该电动机控制装置的振动提取滤波器17b的频率特性的图。

图3C是表示一例该电动机控制装置的振动提取滤波器的合成频率特性的图。

图4是表示该电动机控制装置的主要部分的方框图。

图5是表示该电动机控制装置的电动机驱动时的处理步骤的流程图。

图6是本发明的实施方式2中的电动机控制装置的方框图。

图7A是表示一例该电动机控制装置开始了动作时的振动提取滤波器27a的频率特性的图。

图7B是表示一例该电动机控制装置开始了动作时的振动提取滤波器27b的频率特性的图。

图7C是表示一例该电动机控制装置开始了动作时的振动提取滤波器27c的频率特性的图。

图8A是表示一例在该电动机控制装置中、从速度检测信号中检测出振动分量时的振动提取滤波器27a的频率特性的图。

图8B是表示一例在该电动机控制装置中、从速度检测信号检测出振动分量时的振动提取滤波器27b的频率特性的图。

图8C是表示一例在该电动机控制装置中、从速度检测信号检测出振动分量时的振动提取滤波器27c的频率特性的图。

图9是以往的电动机控制装置的方框图。

标号说明

10、20、90  电动机控制装置

11  电动机

12  负载

13  速度检测器

14、94  速度控制单元

15a、15b、15c、95a、95b、95c 陷波滤波器

16、96  转矩控制单元

17a、17b、27a、27b、27c 振动提取滤波器

18a、18b、18c 陷波控制单元

19  振动提取滤波器控制单元

81  检测用陷波滤波器

82  陷波频率变更单元

97  频率估计单元

98  陷波滤波器选择单元

99  陷波频率设定单元

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

(实施方式1)

图1是本发明的实施方式1中的电动机控制装置10的方框图。

如图1所示，本发明的实施方式中的电动机控制装置10连接到电动机11和速度检测器13。电动机11上连接了负载12。另外，速度检测器13测量电动机11内具有的转子(未图示)的旋转速度，输出表示对应于该旋转速度的速度量的速度检测信号Va。另外，在本实施方式中，像这样，举出速度检测器13检测作为电动机11的可动部分的转子的旋转速度量作为运动量的这样的一例来说明。

如图1所示，电动机控制装置10具有：速度控制单元14、陷波滤波器15a以及15b、转矩控制单元16、振动提取滤波器17a以及17b、陷波控制单元18a以及18b。

速度控制单元14被输入表示速度指令值的速度指令信号Vt和速度检测器13检测出的速度检测信号Va。速度控制单元14计算速度指令信号Vt和速度检测信号Va之间的偏差量，并基于该偏差量，生成用于将偏差量控制为零的转矩指令信号T1并输出。具体而言，速度控制单元14计算例如速度指令信号Vt和速度检测信号Va之间的差分值，并将对该差分值进行比例积分后的结果作为转矩指令信号T1输出。

陷波滤波器15a从速度控制单元14输入转矩指令信号T1。另外，电动机控制装置10具有陷波滤波器15a和陷波滤波器15b多个陷波滤波器，陷波滤波器15a和陷波滤波器15b串联连接。陷波滤波器15a以及15b是对于来自输入信号的、具有以该输入信号所包含的特定的频率为中心的频率的信号分量产生急剧的衰减的滤波器。将该特定的频率称为陷波频率，将使陷波衰减的邻近的频率宽度称为陷波宽度。

图2是表示一例陷波滤波器15a以及15b的频率特性的图。在图2中，表示一例以陷波频率fn为中心，使作为陷波宽度Bn的邻近频率的频带内的信号分量衰减的频率特性。另外，细节在以下说明，但是陷波滤波器15a以及15b分别构成为陷波频率fn可变。进而，陷波滤波器15a以及15b分别构成为，能够将成为图2所示的频率特性的滤波器功能切换为有效的有效状态和无效的无效状态。陷波滤波器15a以及15b的有效状态是指从输入信号中除去以陷波频率为中心的频带的信号分量并输出的状态。另外，无效状态是指直接输出输入信号的状态。

根据需要，从陷波滤波器15b输出对转矩指令信号T1进行了滤波处理的信号即转矩指令信号T2。

从陷波滤波器15b输出的转矩指令信号T2被输入到转矩控制单元16。转矩控制单元16控制电动机11的旋转动作，以使电动机11输出目标转矩。

这样，在电动机控制装置10中，利用由速度检测器13检测出的表示转子的运动量的速度检测信号Va，反馈控制该转子的运动动作，从而使得该转子的旋转速度成为与速度指令信号Vt对应的旋转速度。由此，构成作为反馈控制速度的速度控制系统的控制系统。并且，电动机控制装置10是在该速度控制系统内配置了陷波滤波器15a以及15b的结构。

另外，电动机控制装置10具有振动提取滤波器17a和振动提取滤波器17b的多个振动提取滤波器。从速度检测器13输出的速度检测信号Va还被提供给这些振动提取滤波器17a以及17b。振动提取滤波器17a以及17b分别与陷波滤波器15a以及15b相对应，被设定不同的频带。并且，振动提取滤波器17a以及17b基于设定后的频带，从作为电动机11的转子的运动量而提供的速度检测信号Va中提取振动分量。即，振动提取滤波器17a以及17b例如提取由电动机11驱动负载12时产生的机械共振的振动频率分量等、在输入的速度检测信号Va中显现的振动分量并输出。

图3A是表示一例振动提取滤波器17a的频率特性的图。另外，图3B是表示一例振动提取滤波器17b的频率特性的图。在本实施方式中，举出一例具有图3A以及图3B所示的频率特性的提取滤波器进行说明。即，一个振动提取滤波器17a是以中心频率fa为中心而使规定的频带Ba内的信号通过的带通滤波器。另外，另一个振动提取滤波器17b是具有使振动提取滤波器17a的频带Ba外的信号通过的频率特性的滤波器。更具体而言，将振动提取滤波器17a和振动提取滤波器17b合成所得的频率特性为图3C所示的以中心频率fa为中心、频带Bab这样的合成频率特性。即，振动提取滤波器17b阻止通过以中心频率fa为中心的频带Ba内的信号。与此同时，振动提取滤波器17b对低于频带Ba的下侧频率的频率，使频带BbL内的范围的信号通过，对高于频带Ba的上侧频率的频率，使频带BbH内的范围的信号通过。这样，在多个振动提取滤波器中，一个振动提取滤波器17b将其它振动提取滤波器17a的通过频带作为阻止频带。特别地，在本实施方式中，多个振动提取滤波器的频率特性这样地设定为互补。因此，例如即使机械共振包含多个频率分量的情况下，也通过设置这样的多个振动提取滤波器，可单个并行地提取多个频率分量中的各个频率分量。

另外，作为振动提取滤波器17a以及17b的具体的实现方法，例如通过将振动提取滤波器17a的传递特性设为Ga时，将振动提取滤波器17b的传递特性设为(1-Ga)，从而能够容易地获得这样的分别互补的频率特性。另外，具有图3C所示的频率特性的宽频带的带通滤波器通过事先连接，使其级联连接到各个振动提取滤波器，能够获得图3C所示的合成频率。即，配置传递特性为Gw的宽频带的带通滤波器，将振动提取滤波器17a侧的传递特性设为Gw·Ga，将振动提取滤波器17b侧的传递特性设为Gw·(1-Ga)即可。

这样，通过设定使得多个振动提取滤波器的频率特性成为互补，从而即使在机械共振包含一个频率分量的情况下，也能够通过任一个振动提取滤波器检测。与此同时，即使在包含两个频率分量的情况下，也能够检测各个频率分量。

振动提取滤波器17a以及17b输出基于这样的频率特性而通过的信号、也就是提取了在速度检测信号Va中显现的振动分量的信号即振动分量信号。

振动提取滤波器17a提取出的振动分量信号被提供给陷波控制单元18a。振动提取滤波器17b提取出的振动分量信号被提供给陷波控制单元18b。这样，电动机控制装置10具有分别对振动提取滤波器17a和17b配置的陷波控制单元18a和陷波控制单元18b的多个陷波控制单元。陷波控制单元18a根据由振动提取滤波器17a产生的振动分量信号的提取结果，控制陷波滤波器15a。陷波控制单元18b根据由振动提取滤波器17b产生的振动分量信号的提取结果，控制陷波滤波器15b。特别地，陷波控制单元18a判定为通过振动提取滤波器17a检测出振动分量信号时，控制对应的陷波滤波器15a的陷波频率，使得振动提取滤波器17a提取出的振动分量信号的振幅减少。同样地，陷波控制单元18b判定为通过振动提取滤波器17b检测出振动分量信号时，控制对应的陷波滤波器15b的陷波频率，使得振动提取滤波器17b提取的振动分量信号的振幅减少。另外，陷波控制单元18a以及18b还进行如下操作，即将陷波滤波器15a以及15b切换为各自有效状态和无效状态。另外，在陷波控制单元18a以及18b中，为了判定为检测出了振动分量信号，可以设为例如如下这样的结构。即，在振动分量的振幅超过了规定的电平时，各个陷波控制单元判定为检测出了振动分量信号，对于对应的陷波滤波器，开始控制陷波频率。通过设为这样的结构，能够防止由规定的电平以下的噪声分量造成的误动作。

图4是表示电动机控制装置10的主要部分的方框图。接着，参照图4，说明基于振动提取滤波器提取出的振动分量信号控制陷波滤波器的详细的结构。另外，在图4中，仅表示了振动提取滤波器17a、陷波控制单元18a以及陷波滤波器15a的结构，但是振动提取滤波器17b、陷波控制单元18b以及陷波滤波器15b也是同样的结构，并且分别并行地进行同样的动作。

首先，如图4所示，陷波控制单元18a具有检测用陷波滤波器81和陷波频率变更单元82。检测用陷波滤波器81是与陷波滤波器15a相同的陷波滤波器。对检测用陷波滤波器81提供振动提取滤波器17a提取出的振动分量信号xa。另外，陷波频率变更单元82对检测用陷波滤波器81的陷波频率进行变更控制，使得检测用陷波滤波器81的输出信号的振幅减少。为了进行这样的变更控制，对陷波频率变更单元82提供检测用陷波滤波器81的输出信号。并且，陷波频率变更单元82检测该输出信号的振幅，并且生成用于对检测用陷波滤波器81的陷波频率进行变更控制的陷波频率控制信号vfa，并输出到检测用陷波滤波器81。

但是，陷波控制单元18a设置成用于生成陷波频率控制信号vfa。这里，陷波频率控制信号vfa是与振动分量信号xa的振幅通过检测用陷波滤波器81收到最大抑制的频率对应的控制信号。换而言之，将检测用陷波滤波器81的输出信号看作误差，能够检测出该误差最小的最佳频率即可。作为使这样的误差最小的方法，例如已知被称为梯度法的方法。上述的陷波控制单元18a设为利用了这样的梯度法的方法的结构即可，由此，能够求与振动分量信号xa的振幅受到最大抑制的频率对应的陷波频率控制信号vfa。另外，陷波控制单元18b也是同样。

通过这样的陷波控制单元18a的结构，陷波频率变更单元82通过陷波频率控制信号vfa变更控制检测用陷波滤波器81的陷波频率，使得检测用陷波滤波器81的输出信号的振幅减少。即，陷波频率控制信号vfa是与振动提取滤波器17a提取出的振动分量信号xa的频率对应的信号。

另外，在本实施方式中，是通过这样的结构的陷波控制单元18a，控制陷波滤波器15a的陷波频率的结构。因此，例如在检测到振动分量信号xa时，立即开始变更控制陷波滤波器15a的陷波频率。即，如FFT这样，不需要用于频率的估计的时间等，能够立即开始抑制该振动。

这样生成的陷波频率控制信号vfa被提供给陷波滤波器15a。这里，陷波频率控制信号vfa是与振动分量信号xa的频率对应的信号，检测用陷波滤波器81和陷波滤波器15a是同样的陷波滤波器。因此，在速度控制系统内，还能够通过陷波滤波器15a，抑制与振动分量信号xa的频率对应的转矩指令信号T1所包含的振动分量。

特别地，如上述那样，在本实施方式中，与基于图4所示的振动提取滤波器17a、陷波控制单元18a以及陷波滤波器15a的结构并行，设置基于振动提取滤波器17b、陷波控制单元18b以及陷波滤波器15b的结构。因此，即使在机械共振包含多个频率分量的情况下，也通过各自并行地动作，能够同时且单个地对机械共振所包含的各个频率分量进行抑制。这样，本实施方式的电动机控制装置10总是能够稳定地控制电动机11。

接着，说明电动机控制装置10的动作。

图5是表示电动机控制装置10的电动机驱动时的处理步骤的流程图。以下，参照图5说明电动机控制装置10的动作。

从控制电动机控制装置10的主机等，发出由电动机11开始驱动负载12的指令时，电动机控制装置10开始电动机11的驱动控制。

首先，电动机控制装置10将陷波滤波器15a以及15b设定为无效状态(步骤S10)。与此同时，电动机控制装置10对电动机11进行驱动控制，使得成为与速度指令信号Vt对应的旋转速度。此时，通过速度检测器13逐次地检测电动机11的转子的旋转速度，并作为速度检测信号Va输出。

来自速度检测器13的速度检测信号Va被提供给振动提取滤波器17a以及17b。陷波控制单元18a判定是否通过振动提取滤波器17a从速度检测信号Va中检测到了如图3A所示的具有频带Ba内的频率的振动分量(步骤S 12)。为了进行这样的判定，陷波控制单元18a例如监视振动提取滤波器17a提取出的振动分量的振幅是否超过了规定的电平。

在通过陷波控制单元18a判定为该振幅超过了规定的电平时，作为检测到了振动分量，在图5中，进至步骤S14，电动机控制装置10开始可变控制陷波滤波器15a的陷波频率。即，首先，陷波控制单元18a将陷波滤波器15a从无效状态切换为有效状态(步骤S14)。接着，陷波控制单元18a将生成的陷波频率控制信号提供给陷波滤波器15a。由此，对陷波滤波器15a设定由振动提取滤波器17a提取出的振动分量的频率的陷波频率(步骤S16)。此后，电动机控制装置10进至步骤S18的处理。

另外，在步骤S12中，在由陷波控制单元18a判断为振动分量的振幅未超过规定的电平时，电动机控制装置10进至步骤S18。

接着，通过陷波控制单元18b判定振动提取滤波器17b从速度检测信号Va中有无检测到振动分量，该振动分量具有图3B所示的频带Ba外的频率BbL内或者BbH内的频率(步骤S18)。为了进行这样的判定，陷波控制单元18b例如监视振动提取滤波器17b提取出的振动分量的振幅是否超过了规定的电平。

在由陷波控制单元18b判断为该振幅超过了规定的电平时，作为检测到了振动分量，在图5中，进入了步骤S20，电动机控制装置10开始可变控制陷波滤波器15b的陷波频率。即，首先，陷波控制单元18a将陷波滤波器15b从无效状态切换为有效状态(步骤S20)。接着，陷波控制单元18b将生成的陷波频率控制信号提供给陷波滤波器15b。由此，对陷波滤波器15b设定由振动提取滤波器17b提取出的振动分量的频率的陷波频率(步骤S22)。此后，电动机控制装置10进至步骤S24的处理。

另外，在步骤S18中，由陷波控制单元18b判断为振动分量的振幅未超过规定的电平时，电动机控制装置10进至步骤S24。

电动机控制装置10判定是否从主机等发出了由电动机11结束负载12的驱动这样的指令(步骤S24)。在未发出结束这样的指令的情况下，电动机控制装置10进至步骤S12的处理，在发出了结束这样的指令的情况下，结束基于电动机11进行的负载12的驱动。另外，图5是初次对电动机控制装置进行驱动时的流程图。在同一装置再次开始电动机驱动时，从步骤12再次开始处理。

如以上说明那样，本实施方式的电动机控制装置其结构为，具有：在控制系统内配置的多个陷波滤波器；多个振动提取滤波器，基于被设定成各自为不同的频带的频带，从速度检测信号中提取振动分量；以及各个陷波控制单元，控制陷波滤波器的陷波频率，以减少振动提取滤波器提取出的振动分量的振幅。因此，在驱动负载的情况下产生的机械共振中，即使在该机械共振包含多个频率分量的情况下，也通过多个振动提取滤波器，单个并行地提取多个频率分量中的各个频率分量。进而，陷波控制单元以及陷波滤波器也与各个频率分量对应并行地进行动作。因此，根据本实施方式的电动机控制装置，对包含多个频率分量的机械共振等，能够每个频率分量并行地执行抑制动作，所以能够高精度且立即抑制该振动。

另外，如使用图5说明那样，在开始了驱动控制的时刻，本实施方式的电动机控制装置的陷波滤波器被设定为无效状态。即，在未检测出基于机械共振等的振动分量的情况下，没有陷波滤波器，而是以来自速度控制单元14的转矩指令信号T1直接提供给转矩控制单元16这样的状态，构成速度控制系统。因此，该速度控制系统在没有发生机械共振等情况下，在宽频带进行动作，能够确保足够的响应性。

另外，在本实施方式中，举出了分别具有两个陷波滤波器、振动提取滤波器以及陷波控制单元的构成例进行了说明，但是不限于这些数目，也可以是分别包括了多个的结构。此外，此时可以是各个振动提取滤波器为被设定了不同的通过频带的带通滤波器，在多个振动提取滤波器中的一个振动提取滤波器将其它振动提取滤波器各自的通过频带作为阻止频带。

(实施方式2)

图6是本发明的实施方式2中的电动机控制装置20的方框图。在实施方式2中，举出一例电动机控制装置20分别具有三个振动提取滤波器、陷波控制单元以及陷波滤波器进行说明。另外，在与实施方式1的比较中，在实施方式2中还具有振动提取滤波器控制单元19。对振动提取滤波器控制单元19提供从各个陷波控制单元输出的陷波频率控制信号。振动提取滤波器控制单元19基于被提供的陷波频率控制信号，变更控制各个振动提取滤波器的频率特性。另外，在图6中，对与图1相同的结构要素赋予相同的标号，省略详细的说明。

如图6所示，从速度检测器13输出的速度检测信号Va被提供给速度控制单元14，并且还被提供给振动提取滤波器27a、27b以及27c。振动提取滤波器27a、27b以及27c与实施方式1的振动提取滤波器17a等同样地具有从速度检测信号Va中提取振动分量的功能，并且，其构成为能够通过振动提取滤波器控制单元19的控制，变更频率特性。

振动提取滤波器27a提取出的振动分量信号被提供给陷波控制单元18a。陷波控制单元18a与实施方式1同样地，根据基于振动提取滤波器27a的振动分量信号的提取结果，生成用于变更控制陷波滤波器15a的陷波频率的陷波频率控制信号vfa。同样地，振动提取滤波器27b提取出的振动分量信号被提供给陷波控制单元18b。陷波控制单元18b生成用于变更控制陷波滤波器15b的陷波频率的陷波频率控制信号vfb。振动提取滤波器27c提取出的振动分量信号被提供给陷波控制单元18c。陷波控制单元18c生成用于变更控制陷波滤波器15c的陷波频率的陷波频率控制信号vfc。并且，在本实施方式中，陷波频率控制信号vfa、vfb以及vfc还被提供给振动提取滤波器控制单元19。

振动提取滤波器控制单元19基于被提供的陷波频率控制信号，生成用于变更控制各个振动提取滤波器的频率特性的振动提取滤波器控制信号，并提供给各个振动提取滤波器。如上述那样，例如，陷波频率控制信号vfa是与振动提取滤波器27a提取出的振动分量信号xa的频率对应的信号。各个振动提取滤波器受到频率控制，例如它们中心频率成为由陷波频率控制信号所表示的频率。即，振动提取滤波器控制单元19将基于这样的陷波频率控制信号的振动提取滤波器控制信号反馈到振动提取滤波器。通过这样的反馈控制，例如振动提取滤波器的通过频带中心频率被控制成接近振动分量信号的频率或者与振动分量信号的频率一致。由此，能够提高来自基于振动提取滤波器的速度检测信号Va的振动分量的提取精度。

接着，以基于振动提取滤波器控制单元19的振动提取滤波器的控制动作为中心，说明电动机控制装置20的动作。

图7A、图7B以及图7C是表示一例电动机控制装置20开始了动作时的各个振动提取滤波器的频率特性的图。图8A、图8B以及图8C是表示一例从速度检测信号Va检测出振动分量时的各个振动提取滤波器的频率特性的图。

首先，在图7A、图7B以及图7C中，图7A表示一例振动提取滤波器27a的频率特性，图7B表示一例振动提取滤波器27b的频率特性，图7C表示一例振动提取滤波器27c的频率特性。在电源接通时等、开始电动机控制装置20的驱动动作时，如图7A、图7B以及图7C所示，振动提取滤波器27a以及27b被设定为与实施方式1的振动提取滤波器17a、17b同样的频率特性。即，振动提取滤波器27a被设定为以中心频率fa0为中心，使规定的频带Ba内的信号通过的带通滤波特性。另外，振动提取滤波器27b被设定为具有使振动提取滤波器27a的频带Ba外的信号通过这样的频率特性的滤波特性。并且，振动提取滤波器27c在驱动动作开始时，如图7C所示，被设定为不使包含所有的频率分量通过的特性、即成为完全截止特性。

这样，在本实施方式中，具有：使频带内的信号通过的至少一个振动提取滤波器27a；将振动提取滤波器27a的通过频带作为阻止频带，使阻止频带外的信号通过的一个振动提取滤波器27b；以及截止通过信号的振动提取滤波器27c。

此后，在速度检测信号Va中，发生由机械共振引起的振动分量时，振动分量通过振动提取滤波器27a和振动提取滤波器27b的至少任一个。并且，该振动分量信号被提供给陷波控制单元18a和陷波控制单元18b的至少任一个。由此，陷波控制单元18a和陷波控制单元18b开始与提供的振动分量信号对应的动作。

以下，说明电动机控制装置20的详细动作。

首先在发生了包含如图7A所示的频带Ba内的频率分量的振动分量的情况下，图7A所示的频带Ba内的频率分量的信号，通过振动提取滤波器27a，因此，陷波控制单元18a通过陷波频率控制信号vfa控制陷波滤波器15a的陷波频率。与此同时，陷波频率控制信号vfa被提供给振动提取滤波器控制单元19。并且，振动提取滤波器控制单元19进行振动提取滤波器27a的频率控制，使得振动提取滤波器27a的中心频率成为与陷波频率控制信号vfa对应的频率。图8A表示受到这样控制的振动提取滤波器27a的频率特性。即，振动提取滤波器27a通过振动提取滤波器控制单元19，从初始的中心频率fa0，变更控制为如图8A所示的、成为振动分量信号的频率或者其邻近的频率的中心频率fa1。另外，此时，在变更控制中心频率的同时，为了更高精度地提取振动分量，构成可以为例如还加入了将频带Ba变窄的频带的变更控制。

另外，在本实施方式中，振动提取滤波器27a和27b为相互互补的频率特性，因此，伴随振动提取滤波器27a的变更控制，也变更振动提取滤波器27b的频率特性。例如，振动提取滤波器27a的传递特性被从Gw·Ga0变更为Gw·Ga1时，振动提取滤波器27b的传递特性被从Gw·(1-Ga0)变更为Gw·(1-Ga1)。另外，传递特性Gw是图3C这样的宽频带的带通滤波特性，传递特性Ga0或Ga1是图8A所示的带通滤波特性。

进而，在对振动提取滤波器进行了变更控制后、被设定了通过频带的所有振动提取滤波器中，振动提取滤波器控制单元19判定是否检测到了振动分量。在振动提取滤波器控制单元19判断为未在所有的振动提取滤波器中检测出振动分量的情况下，例如仅通过振动提取滤波器27a检测出了振动分量的情况下，振动提取滤波器27a以及27b这样地受到变更控制。另外，同样地，仅通过振动提取滤波器27b检测出了振动分量的情况下，也进行同样的变更控制。

另一方面，除了振动提取滤波器27a，还通过振动提取滤波器27b检测出了振动分量的情况下，进而如下这样动作。以下，举出对于在上下具有通过频带的状态的振动提取滤波器27b，进而产生了包含该上侧通过频带的频率分量的振动分量的情况的例子进行说明。

振动提取滤波器27b的上侧通过频带的频率分量的信号通过振动提取滤波器27b，所以陷波控制单元18b通过陷波频率控制信号vfb控制陷波滤波器15b的陷波频率。与此同时，陷波频率控制信号vfb被提供给振动提取滤波器控制单元19。并且，振动提取滤波器控制单元19对振动提取滤波器27b进行频率控制，使得振动提取滤波器27b的上侧通过频带的中心频率为与陷波频率控制信号vfb对应的频率。

进而，振动提取滤波器控制单元19监视振动分量的检测数目，如上述那样，判定为在被设定了通过频带的所有振动提取滤波器中检测出了振动分量时，对于振动提取滤波器进行如下的控制。

首先，通过振动提取滤波器控制单元19的控制，如图8B所示，振动提取滤波器27b的频率特性被变更为以作为振动分量信号的频率或者其邻近的频率的中心频率fbH1为中心的带通滤波特性。即，在本实施方式中，在使信号通过的状态的所有的振动提取滤波器提取出振动分量时，振动提取滤波器控制单元19首先将使阻止频带外的信号通过的振动提取滤波器27b的频率特性变更为使包含提取出的振动分量的频率的频带内的信号通过的频率特性。

接着，振动提取滤波器控制单元19使用对振动提取滤波器27a以及振动提取滤波器27b已设定的频率特性的信息，设定振动提取滤波器27c的频率特性。具体而言，如图8C所示，振动提取滤波器控制单元19，对振动提取滤波器27c设定滤波特性，该滤波特性具有相对于振动提取滤波器27a以及振动提取滤波器27b的通过频带而为阻止频带的频率特性。换而言之，设定使振动提取滤波器27a的频带Ba和振动提取滤波器27b的频带BbH的频带外的信号通过的频率特性。即在本实施方式中，在使信号通过的状态的所有的振动提取滤波器提取出振动分量时，振动提取滤波器控制单元19，进而将振动提取滤波器27c的频率特性变更为，将使频带内的信号通过的振动提取滤波器27a和振动提取滤波器27b各自的通过频带作为阻止频带，使阻止频带外的信号通过的频率特性。

使用传递特性说明以上说明各个振动提取滤波器的变更控制的例子，则首先振动提取滤波器27a的传递特性从Gw·Ga0变更为Gw·Ga1，振动提取滤波器27b的传递特性从Gw·(1-Ga0)变更为(1-Ga1)。进而，在振动提取滤波器27b中检测到振动分量时，振动提取滤波器27b的传递特性从Gw·(1-Ga1)变更为设为传递特性Gw·Gb的带通滤波特性的传递特性。并且，由于在被设定了通过频带的所有振动提取滤波器中检测出了振动分量，所以振动提取滤波器27c从完全截止特性变更控制为传递特性Gw(1-Ga1-Gb)。另外，传递特性Gw是图3C这样的宽频带的带通滤波特性，传递特性Ga0、Ga1和Gb是带通滤波特性。

另外，以上在本实施方式中，举出具有由振动提取滤波器、陷波控制单元以及陷波滤波器构成的三对(pair)的一例进行了说明，但是也可以是以下这样的结构。即预先准备由振动提取滤波器、陷波控制单元以及陷波滤波器构成的四个以上的对。另外，在其中的两对的振动提取滤波器中，例如图7A以及图7B所示设定为频率特性为互补。进而，对于其它对的振动提取滤波器，如图7C所示，设定为完全截止特性。并且，开始电动机控制装置20的驱动动作，在振动提取滤波器控制单元19检测出两个振动分量时，如上述那样，设定第三个振动提取滤波器的频率特性。进而，经由第三个振动提取滤波器检测出第三个振动分量时，对第四个振动提取滤波器设定相对于三个振动提取滤波器的通过频带而为阻止频带的频率特性。这样，可以为如下结构，预先设定振动提取滤波器的频率特性，使得每次检测出新的振动分量时，从完全截止特性成为上述那样的频率特性。

另外，以上在本实施方式中，举出了在开始电动机控制装置20的驱动动作时，使相互互补的两个振动提取滤波器动作的一例进行了说明，但是也可以是如下结构，预先进行设定，使得在动作开始时，仅使一个振动提取滤波器为带通滤波特性，使其它振动提取滤波器为完全截止特性。即，使用传递特性说明时，首先预先将一个振动提取滤波器设定为成为传递特性Gw那样的宽频带的带通滤波特性。在检测到通过该振动提取滤波器的振动分量时，对于该振动提取滤波器，变更控制为使检测出的振动分量的频率附近通过的窄频带的带通滤波特性的传递特性Gw·Ga。与此同时，对于完全截止特性的一个振动提取滤波器，变更控制为传递特性Gw·(1-Ga)。并且，如上述那样，根据依次检测出通过各个振动提取滤波器的振动分量，将完全截止特性的振动提取滤波器设定为信号通过滤波器。也可以是这样的结构。

如以上说明那样，本实施方式的电动机控制装置20，准备由振动提取滤波器、陷波控制单元以及陷波滤波器构成的多个对，并设定成其中的两对的振动提取滤波器的频率特性为互补，对于其它对中的振动提取滤波器为完全截止特性。并且，振动提取滤波器控制单元19是如下的结构，即每检测出超过两个的新的振动分量时，对于完全截止特性的振动提取滤波器，设定将设定完毕的振动提取滤波器的通过频带作为阻止频带的频率特性。通过这样的结构，能够对包含多个频率分量的机械共振等，高精度且立即开始该振动的抑制动作，并且对于包含数目众多的频率分量的复杂的机械共振，也能够对应各个频率来抑制这些振动。

另外，在上述各个实施方式中，举出了检测作为可动部分的转子的旋转速度，利用检测出的速度量，对可动部分的运动动作进行反馈控制的速度控制系统的一例进行了说明。本发明不限于这样的结构，例如可以是检测可动部分的位置，利用检测出的位置信息，对可动部分的运动动作进行反馈控制的位置控制系统。另外，在为位置控制系统的情况下，可以是从检测出的位置信息估计振动频率的结构。另外，除了用于检测速度和位置的信号以外，例如可以是设置其它取入用于提取振动分量的信号的检测器等的结构。

另外，在上述的各个实施方式中，举出检测出电动机可动部分的速度的一例进行了说明。本发明不限定于这样的结构，例如为了提取振动分量，也可以是根据来自负载或者设置在负载的附近的检测器的信号提取振动分量。

另外，在上述的各个实施方式中，举出具有作为可动部分进行旋转动作的转子的电动机的一例进行了说明。本发明不限于这样的结构，例如可以是直线电动机(linear motor)等进行旋转以外的运动动作的电动机。

另外，在上述的各个实施方式中，举出了本发明的电动机控制装置由例如图1所示的功能块构成的实施方式的例子进行了说明。本发明不限于该结构，例如也可以是执行按照顺序的步骤来实现各个块的处理的电动机控制方法。具体而言，可以是使存储器等存储依次执行与各个块的处理对应的步骤的程序，例如微型处理器这样的CPU依次读取在存储器中存储的程序，根据读取的程序执行处理的结构。

产业上的可利用性

本发明的电动机控制装置，即使对包含多个频率分量的机械共振等，也能够高精度且立即进行该振动的抑制，能够总是稳定地控制电动机，因此适用于驱动在零件安装机或半导体制造装置等使用电动机的装置中的、特别是产生机械共振的装置的电动机控制装置。

Claims (9)

1.电动机控制装置，具有利用检测出的电动机可动部分的运动量，反馈控制所述可动部分的运动动作的控制系统，其特征在于，具有：

多个陷波滤波器，配置在所述控制系统内，使对于输入信号以陷波频率为中心的邻近频率的信号分量衰减；

多个振动提取滤波器，对应于各个所述陷波滤波器并被设定不同的频带，基于设定后的所述频带，从所述运动量中提取振动分量；以及

多个陷波控制单元，对于各个所述振动提取滤波器来配置，控制对应的陷波滤波器的所述陷波频率，使得所述振动提取滤波器提取出的所述振动分量的振幅减少。

2.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，在所述振动提取滤波器提取出的所述振动分量的振幅超过了规定的电平时，所述陷波控制单元对于对应的陷波滤波器，开始所述陷波频率的控制。

3.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，所述陷波滤波器可进行所述陷波频率的控制，并且能够将滤波器功能切换为作为有效的有效状态和作为无效的无效状态，

在对应的陷波滤波器为无效状态、且所述振动提取滤波器提取出的所述振动分量的振幅超出了规定的电平时，所述陷波控制单元使对应的陷波滤波器为有效状态，并开始所述陷波频率的可变控制，使得所述振动分量的振幅减少。

4.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述陷波控制单元具有：与对应的陷波滤波器同样的检测用陷波滤波器；以及陷波频率变更单元，生成变更控制所述检测用陷波滤波器的陷波频率的陷波频率控制信号，使得所述检测用陷波滤波器的输出信号的振幅减少，

所述陷波控制单元通过将所述陷波频率控制信号提供给对应的陷波滤波器，从而控制对应的陷波滤波器的所述陷波频率。

5.如权利要求1至权利要求4任意一项所述的电动机控制装置，其特征在于，

在多个所述振动提取滤波器中的一个所述振动提取滤波器，将其它所述振动提取滤波器各自的通过频带作为了阻止频带。

6.如权利要求1至权利要求4任意一项所述的电动机控制装置，其特征在于，

具有两个所述振动提取滤波器作为多个所述振动提取滤波器，一个振动提取滤波器是使规定的频带内的信号通过的带通滤波器，另一个振动提取滤波器是具有使所述一个振动提取滤波器的频带外的信号通过的频率特性的滤波器。

7.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述陷波控制单元控制对应的陷波滤波器的所述陷波频率，使得所述振动提取滤波器提取出的所述振动分量的振幅减少，并且控制所述振动提取滤波器的中心频率，使得所述振动提取滤波器的中心频率接近所述陷波频率。

8.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，包含：

使频带内的信号通过的所述振动提取滤波器；以及

截止了信号的通过的的至少一个所述振动提取滤波器，

并且，还具有控制各个所述振动提取滤波器的振动提取滤波器控制单元，

在所述振动提取滤波器提取出振动分量时，所述振动提取滤波器控制单元将截止了所述信号的通过的一个所述振动提取滤波器的频率特性，变更为将使所述频带内的信号通过的所述振动提取滤波器各自的通过频带作为阻止频带，而使所述阻止频带外的信号通过的频率特性。

9.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，包括：

使频带内的信号通过的至少一个所述振动提取滤波器；

将使所述频带内的信号通过的所述振动提取滤波器各自的通过频带作为阻止频带，使所述阻止频带外的信号通过的一个所述振动提取滤波器；以及

截止了信号的通过的所述振动提取滤波器，

还具有控制各个所述振动提取滤波器的振动提取滤波器控制单元，

在使所述频带内的信号通过的所述振动提取滤波器和使所述阻止频带外的信号通过的所述振动提取滤波器都提取出了振动分量时，

所述振动提取滤波器控制单元

将使所述阻止频带外的信号通过的所述振动提取滤波器的频率特性，变更为使包含所述提取出的振动分量的频率的频带内的信号通过的频率特性，并且，

将截止了所述信号的通过的所述振动提取滤波器的频率特性变更为，将使所述频带内的信号通过的所述振动提取滤波器各自的通过频带作为阻止频带，而使所述阻止频带外的信号通过的频率特性。

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