CN104204760A - 测力计系统 - Google Patents

Abstract

提供在具备轴转矩测量计的测力计系统中，能够实现与具备测压元件的系统相同价值的评价的测力计系统。测力计系统具备：编码器，检测测力计角速度；轴转矩测量计，检测负载设备以及测力计之间的轴转矩；以及控制装置6A，根据所述测力计角速度ωM以及轴转矩测量计检测值Tsh来控制测力计。转矩控制装置6A具备：运算转矩计算部61A，通过将对测力计的角加速度ωM·s乘以惯性力矩JM而得到的值、和轴转矩测量计检测值Tsh进行合计，计算运算转矩值Tcal；以及运算转矩控制器62A，根据从外部输入的指令值Tref和运算转矩值Tcal，计算成为对逆变器的输入的转矩电流指令值Tdyref。

Description

测力计系统

技术领域

本发明涉及测力计系统(dynamometer system)。更详细而言，涉及如下的测力计系统：具备检测测力计的角速度的编码器、和检测负载设备以及测力计之间的轴转矩的轴转矩测量计，根据这些检测值控制测力计。

背景技术

在测力计系统中，将电动机、引擎、辊等负载设备、和吸收在该负载设备产生的动力的测力计以共用的轴连结，并且根据检测角速度、转矩等的各种传感器的检测信号控制测力计，在对负载设备提供适当的负载的同时进行负载设备的输出，从而进行其各种性能试验。

这样的测力计系统根据转矩检测单元的差异被大体分成两个种类。

一种是专利文献1所示那样的具备摇动式的测力计的系统。在该系统中，构筑如下的控制系统：设置于测力计的摇杆在基台上经由浮起轴承摇动自如地被支撑，将该摇杆的转矩臂的前端与基台之间通过测压元件(load cell)连结，根据用该测压元件检测了的变形检测转矩，将其作为控制量。

另一种是非摇动式、即并非如上所述以使测力计摇动的方式设置于基台上的系统。在该系统中，由于使用了上述测压元件的转矩的检测变得困难，所以如专利文献2所示构筑如下的控制系统：用轴转矩测量计检测测力计与负载设备之间的轴转矩，并将其作为控制量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-109309号公报

专利文献2：日本特开2011-257205号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

如以上那样，在使用了测压元件的系统和使用了轴转矩测量计的系统中，起因于转矩检测单元的相异，有时在加速、减速中的性能试验结果中产生差，存在在两个系统中统一的评价变得困难这样的课题。

本发明的目的在于提供一种在具备轴转矩测量计的测力计系统中，能够实现与具备测压元件的系统相同价值的评价的系统。

解决技术问题的技术方案

(1)为了达成上述目的，本发明提供一种测力计系统，具备：测力计(例如后述测力计2)，与负载设备(例如后述电动机9)以共用的轴(例如后述轴S)连结；逆变器(例如后述逆变器3)，对该测力计供给电力；编码器(例如后述编码器4)，检测该测力计的角速度；轴转矩测量计(例如后述轴转矩测量计5)，检测所述负载设备以及所述测力计之间的轴转矩；以及控制装置(例如后述转矩控制装置6、6A、6B、6B′、6C、6C′)，根据所述编码器的检测值以及所述轴转矩测量计的检测值控制所述测力计。所述控制装置具备：运算转矩计算部(例如后述运算转矩计算部61A)，通过将对根据所述编码器的检测值(ωM)计算出的所述测力计的角加速度(ωM·s)乘以该测力计的惯性力矩(JM)而得到的值、和所述轴转矩测量计的检测值(Tsh)进行合计，来计算运算转矩值(Tcal)；以及运算转矩控制器(例如后述运算转矩控制器62A)，根据从外部输入的针对所述运算转矩值的指令值(Tref)和所述运算转矩值(Tcal)，计算成为对所述逆变器的输入的转矩电流指令值(Tdyref、T1)。

(1)根据本发明，通过将对根据编码器的检测值计算出的测力计的角加速度乘以测力计的惯性力矩而得到的值、和轴转矩测量计的检测值进行合计，计算与上述测压元件的检测值相当的运算转矩值，在运算转矩控制器中，通过从外部输入的指令值，将上述运算转矩值作为控制量，计算转矩电流指令值。由此，能够在具备轴转矩测量计的系统中进行与将测压元件的检测值作为控制量的转矩控制等同的控制(运算发电机转矩控制)，所以能够进行与具备测压元件的系统相同价值的评价。

(2)在该情况下，优选的是，在所述运算转矩计算部中，将Tsh设为所述轴转矩测量计的检测值，将JM设为所述测力计的惯性力矩，将ωM设为所述编码器的检测值，将s设为拉普拉斯算子，将ωcL设为截止频率，将n设为1以上的任意的正的常数，将a_n设为规定的低通滤波器特性常数，通过下述式(1)计算运算转矩值。

[式1]

$\mathrm{Tcal}=\begin{array}{c}\frac{\mathrm{Tsh}}{{(s/\mathrm{\ωcL})}^n+a_{n-1}{(s/\mathrm{\ωcL})}^{n-1}+\·\·\·+1}\\ +\frac{\mathrm{JM}\·\mathrm{\ωM}\·s}{{(s/\mathrm{\ωcL})}^n+a_{n-1}{(s/\mathrm{\ωcL})}^{n-1}+\·\·\·+1}\end{array}---\left(1\right)$

(2)在本发明中，如上述式(1)所示，用对与测压元件的检测值相当的运算转矩的理想值(Tsh+JM·ωM·s)乘以n次的巴特沃斯型滤波器而得到的结果来定义运算转矩值Tcal，从而能够使运算转矩值Tcal与测压元件的特性符合，并且能够成为不包含完全微分项的性质良好的特性的结构。

(3)在该情况下，优选的是，所述运算转矩控制器具有以比例增益KP以及积分时间常数Ti为特征的PI控制构造，关于所述比例增益KP以及积分时间常数Ti，使用所述运算转矩计算部的截止频率ωcL、以及在0至所述截止频率ωcL之间所决定的任意的频率响应设定值ωc，通过下述式(2)决定。

[式2]

$\mathrm{KP}=\frac{\mathrm{\ωc}}{\mathrm{\ωcL}},\mathrm{Ti}=\frac{1}{\mathrm{\ωcL}}---\left(2\right)$

(3)一般来说，比例增益、积分时间常数等控制器的可调整参数相互作用，所以有在其调整中花费时间，并且根据调整人员而在调整结果中产生差，甚至在通过系统得到的评价结果中也产生差的担心。在本发明中，通过如上述式(2)所示，用导入到运算转矩值的截止频率ωcL、以及在0至ωcL之间所设定的任意的频率响应设定值ωc来决定运算转矩控制器的比例增益KP以及积分时间常数Ti，从而易于调整可调整参数，并且能够极力消除调整人员所致的不稳定性，所以能够实现更统一的评价。另外，通过像这样决定可调整参数，在如设定地控制而未得到稳定的结果的情况下，还能够反过来推测为在系统中有问题。

(4)在该情况下，优选的是，所述运算转矩控制器具有以比例增益KP以及积分时间常数Ti为特征的PI控制构造，在从向所述逆变器的输入(Tdyref)至所述运算转矩计算部的输出(Tcal)的频率响应特性与以所述截止频率ωcL为特征的1次延迟低通滤波器的频率响应特性等价(例如后述式(9))、并且开环传递函数(Go)具有以从0至所述截止频率ωcL之间所决定的任意的频率响应设定值ωc为特征的积分特性(例如后述式(10)、(11))的条件下，所述比例增益KP以及积分时间常数Ti通过所述截止频率ωcL以及所述频率响应设定值ωc决定。

(4)根据本发明，易于调整运算转矩控制器的可调整参数，并且能够极力消除调整人员所致的不稳定性，所以能够实现更统一的评价。

(5)在该情况下，优选的是，所述控制装置还具备轴转矩检测补偿部，该轴转矩检测补偿部将对所述轴转矩测量计的检测值乘以滤波器传递函数以及抑制增益而得到的补偿量加到由所述运算转矩控制器计算出的转矩电流指令值，校正该转矩电流指令值，所述轴转矩检测补偿部的滤波器传递函数是通过仅将由所述负载设备以及所述测力计构成的机械系统的共振频率及其附近设为通过频带来设定的。

(5)在本发明中，通过利用轴转矩检测补偿部，用对轴转矩测量计的检测值乘以抑制增益而得到的结果，校正由运算转矩控制器计算出的转矩电流指令值，从而能够抑制由负载设备和测力计构成的机械系统的共振增益，实现高响应的运算发电机转矩控制。

但是，如果考虑轴转矩测量计的噪声，则还设想仅用使用了轴转矩测量计的检测值的上述轴转矩检测补偿部，难以在全部频率区域中适当地校正，优选与干扰观测器等其他补偿器组合的情况。因此，在本发明中，在轴转矩检测补偿部中，对轴转矩测量计的检测值乘以仅将由负载设备以及测力计构成的机械系统的共振频率及其附近设定为通过频带的滤波器传递函数。即，在轴转矩检测补偿部中，通过仅补偿机械系统的共振频率频带，从而在与其它补偿器组合地使用的情况下，能够抑制与之的干扰，作为结果能够在全部频率区域中实现稳定的转矩控制。

(6)在该情况下，优选的是，所述轴转矩检测补偿部的滤波器传递函数是以在其频带宽度内包含所述机械系统的共振频率的方式而设定的带通滤波器。

(6)根据本发明，通过使滤波器传递函数成为以在其频带宽度内包含共振频率的方式而设定的带通滤波器，能够更可靠地起到上述(5)的效果。

(7)在该情况下，优选的是，所述轴转矩检测补偿部的滤波器传递函数是将具有比所述共振频率高的截止频率的低通滤波器和具有比所述共振频率低的截止频率的高通滤波器串联地结合而构成的。

(7)在本发明中，通过将低通滤波器和高通滤波器串联地结合来构成具有带通滤波器的特性的滤波器传递函数，能够起到与上述(6)同样的效果。另外，在组合了低通滤波器和高通滤波器时，相比于带通滤波器，能够将频带宽度设定得更宽，所以相比于上述(6)的发明，能够提高轴转矩检测补偿部的设计的自由度。

(8)在该情况下，优选的是，所述轴转矩检测补偿部是对于所述机械系统的多个共振频率，将针对该共振频率的每一个而设定的滤波器传递函数及其抑制增益并联地连接多个而构成的。

(8)一般来说，在存在多个共振频率的位置，将在本发明中针对各个共振频率的每一个而设定的滤波器传递函数及其抑制增益并联地连接，从而能够适当地抑制各共振增益。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的测力计系统的结构的框图。

图2是示出2惯性系统模型的结构的图。

图3是示出实施例1的控制系统的整体的框图。

图4是示出实施例2的控制系统的整体的框图。

图5是示出实施例2的滤波器传递函数G_BPF的频率特性的图。

图6是示出实施例2的变形例的控制系统整体的框图。

图7是示出实施例3的控制系统的整体的框图。

图8是示出实施例3的滤波器传递函数G_LPF·G_HPF的频率特性的图。

图9是示出实施例3的变形例的控制系统整体的框图。

符号说明

1：测力计系统；2：测力计；3：逆变器；4：编码器；5：轴转矩测量计；6、6A、6A′、6B、6B′、6C、6C′：转矩控制装置(控制装置)；61A：运算转矩计算部；62A：运算转矩控制器；63B、63B′、63C、63C′：轴转矩检测补偿部

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的一个实施方式的测力计系统。

图1是示出本实施方式的测力计系统1的结构的框图。

测力计系统1具备：测力计2，与作为负载设备的电动机9以共用的轴S连结；逆变器3，对该测力计2供给电力；编码器4，检测测力计2的角速度；轴转矩测量计5，检测电动机9以及测力计2之间的轴转矩；以及转矩控制装置6，根据这些编码器4以及轴转矩测量计5的检测值控制测力计2的转矩。

编码器4检测测力计2的角速度，将与检测值大致成比例的信号发送到转矩控制装置6。轴转矩测量计5根据例如轴的扭转方向的变形量，检测对电动机9以及测力计2之间的轴S作用的轴转矩，将与检测值大致成比例的信号发送到转矩控制装置6。

逆变器3将从未图示的直流电源供给的直流电力变换为交流电力，供给到测力计2。转矩控制装置6根据编码器4的检测值、轴转矩测量计5的检测值、以及从外部输入的转矩指令值，决定作为对逆变器3的输入的转矩电流指令值。关于该转矩控制装置6的详细的结构，在后面在各实施例中说明。

在测力计系统1中，通过用上述转矩控制装置6控制测力计2的转矩，在对电动机9提供适当的负载的同时控制电动机9的输出，进行其各种性能试验。

实施例1

接下来，参照附图，详细说明上述实施方式中的速度控制装置的实施例1。在以下的实施例的说明中，将测力计系统的机械系统的结构设为图2所示那样的2惯性系统模型。

在图2中，“JM”是测力计的惯性力矩[k_gm²]。

“JL”是电动机(负载设备)的惯性力矩[k_gm²]。

“Ksh”是测力计-电动机之间的轴的弹簧刚性[Nm/rad]。

“ωM”是测力计的角速度[rad/s]，相当于编码器的检测值。以下，称为测力计角速度。

“ωL”是电动机的角速度[rad/s]。

“TL”是电动机的驱动转矩[Nm]。

“Tsh”是对测力计-电动机之间的轴作用的轴转矩[Nm]，相当于轴转矩测量计的检测值。以下，称为轴转矩测量计检测值。

“Tdyref”是测力计的驱动转矩[Nm]，相当于对逆变器的输入。以下，称为转矩电流指令值。另外，在具备上述摇动式的测力计和测压元件的系统中，考虑为测力计的驱动转矩近似地相当于测压元件的检测值。

在以下的说明中，关于旋转损失[Nms/rad]、弹簧损失[Nms/rad]，省略说明，但本发明不限于此。

如果对图2所示的2惯性系统模型的运动方程式进行了拉普拉斯变换，则导出下述式(3-1)～(3-3)。

[式3]

JL·ωL·s＝TL+Tsh  (3-1)

$\mathrm{Tsh}=\frac{\mathrm{Ksh}}{s}(\mathrm{\ωM}-\mathrm{\ωL})---(3-2)$

JM·ωM·s＝Tdyref-Tsh  (3-3)

图3是示出应用了本实施例的转矩控制装置6A的控制系统的整体的框图。另外，在图3中用粗虚线表示的部分是用传递函数表示上述式(3-1)～(3-3)所示的2惯性系统模型的运动方程式的部分。

在图3所示的控制系统中，操作量成为测力计的驱动转矩Tdyref，观测量成为测力计角速度ωM以及轴转矩测量计检测值Tsh，控制量成为后述的运算转矩值Tcal，将驱动转矩TL作为干扰施加到电动机侧。

实施例1的转矩控制装置6A构成为包括运算转矩计算部61A和运算转矩控制器62A。向转矩控制装置6A，作为对于运算转矩值Tcal的指令值，从外部输入运算转矩指令值Tref[Nm]。

运算转矩计算部61A使用轴转矩测量计检测值Tsh以及测力计角速度ωM，根据下述式(4)，计算与上述摇动式的测力计系统中的测压元件的检测值相当的运算转矩值Tcal。此处，“ωcL”是截止频率。

[式4]

$\mathrm{Tcal}=\frac{\mathrm{Tsh}}{s/\mathrm{\ωcL}+1}+\frac{\mathrm{JM}\·\mathrm{\ωM}\·s}{s/\mathrm{\ωcL}+1}---\left(4\right)$

以下，说明导出上述式(4)的步骤。首先，如上所述，考虑为式(3-3)中的“Tdyref”相当于具备测压元件的系统中的测压元件的检测值。因此，如下述式(5)所示，用将对根据测力计角速度ωM计算出的测力计的角加速度ωM·s乘以测力计的惯性力矩JM而得到的值、和轴转矩测量计检测值Tsh进行合计而得到的结果，来定义与测压元件的检测值相当的运算转矩的理想值Tcal_ide。

[式5]

Tcal_ide＝Tsh+JM·ωM·s  (5)

另外，为了使该运算转矩理想值Tcal_ide与测压元件的特性符合，用如下述式(6)所示在两边乘以以截止频率ωcL为特征的1次延迟低通滤波器而得到的结果，来定义运算转矩值。由此，导出上述式(4)。另外，在基于上述式(5)的运算转矩的理想值的定义中，包括完全微分项(JM·ωM·s)，但通过如下述式(6)所示乘以低通滤波而设为伪微分，能够成为除去了噪声的性质良好的结果。

[式6]

$\mathrm{Tcal}=\frac{\mathrm{Tcal}\_\mathrm{ide}}{s/\mathrm{\ωcL}+1}---\left(6\right)$

另外，在本实施例中，用对上述式(5)的理想值Tcal_ide乘以1次延迟低通滤波而得到的结果，来定义运算转矩值，但本发明不限于此。例如，也可以如下述式(7)所示，用对理想值乘以一般化为n次的巴特沃斯型滤波器而得到的结果，来定义运算转矩值。在下述式(7)中，n是1以上的任意的正的常数，a_n是规定的低通滤波特性常数。

[式7]

$\mathrm{Tcal}=\begin{array}{c}\frac{\mathrm{Tsh}}{{(s/\mathrm{\ωcL})}^n+a_{n-1}{(s/\mathrm{\ωcL})}^{n-1}+\·\·\·+1}\\ +\frac{\mathrm{JM}\·\mathrm{\ωM}\·s}{{(s/\mathrm{\ωcL})}^n+a_{n-1}{(s/\mathrm{\ωcL})}^{n-1}+\·\·\·+1}\end{array}---\left(7\right)$

运算转矩控制器62A根据从外部输入的运算转矩指令值Tref和运算转矩值Tcal，计算成为对逆变器的输入的转矩电流指令值Tdyref。该运算转矩控制器62A如图3所示，具有以比例增益KP以及积分时间常数Ti为特征的PI控制构造。使用在上述运算转矩计算部61A中导入的截止频率ωcL、和在0至截止频率ωcL之间所决定的任意的频率响应设定值ωc，通过下述式(8)，唯一地决定这些比例增益KP以及积分时间常数Ti。

[式8]

$\mathrm{KP}=\frac{\mathrm{\ωc}}{\mathrm{\ωcL}},\mathrm{Ti}=\frac{1}{\mathrm{\ωcL}}---\left(8\right)$

以下，说明如上述式(8)那样决定参数KP、Ti的步骤。首先，在本发明中，如上述式(4)、(7)所示，导入伴随考虑测压元件的特性以截止频率ωcL为特征的低通滤波特性的运算转矩值Tcal，但此时导入的低通滤波特性对控制频带造成影响，所以从向逆变器的输入(转矩电流指令值Tdyref)至运算转矩计算部的输出(运算转矩值Tcal)的频率响应特性近似地等价于下述式(9)所示的1次延迟低通滤波器的特性。

[式9]

$G_{\mathrm{LPF}}=\frac{1}{1+\frac{1}{\mathrm{\ωcL}}s}---\left(9\right)$

因此，如果使用运算转矩控制器62A的传递函数G_PI＝KP(1+1/Ti·s)，则用下述式(10)表示开环传递函数Go。

[式10]

$G_O=G_{\mathrm{PI}}\·G_{\mathrm{LPF}}=\mathrm{KP}(1+\frac{1}{\mathrm{Ti}\·s})\·\left(\frac{1}{1+\frac{1}{\mathrm{\ωcL}}s}\right)---\left(10\right)$

接下来，关于开环传递函数Go，如果假设为具有Go＝ωc/s的积分特性，则导出下述式(11)的恒等式。此处，“ωc”是在0至ωcL之间(0<ωc<ωcL)所决定的任意的频率响应设定值。

[式11]

$\frac{\mathrm{\&omega;c}}{s}=\left(\frac{\mathrm{KP}\&CenterDot;s+\mathrm{KP}/\mathrm{Ti}}{s}\right)\&CenterDot;\left(\frac{1}{1+\frac{1}{\mathrm{\&omega;cL}}s}\right)=\left(\frac{\mathrm{\&omega;c}(1+\frac{1}{\mathrm{\&omega;cL}}s)}{s}\right)\&CenterDot;\left(\frac{1}{1+\frac{1}{\mathrm{\&omega;cL}}s}\right)---\left(11\right)$

进而，在上述式(11)中，通过比较系数，如上述式(8)所示，唯一地决定比例增益KP以及积分时间常数Ti。

根据本实施例，起到以下的效果。

(1)在本实施例中，用运算转矩计算部61A计算与测压元件的检测值相当的运算转矩值Tcal，在运算转矩控制器62A中，通过从外部输入的指令值Tref，将运算转矩值Tcal作为控制量，计算转矩电流指令值Tdyref。由此，在具备轴转矩测量计的系统中，能够进行与将测压元件的检测值作为控制量的转矩控制等同的控制，所以能够进行与具备测压元件的系统相同价值的评价。

(2)在本实施例中，通过用对运算转矩的理想值Tcal_ide乘以n次的巴特沃斯型滤波器而得到的结果，来定义运算转矩值Tcal，从而能够使运算转矩值与测压元件的特性符合，并且能够成为不包含完全微分项的性质良好的结果。

(3)在本实施例中，通过如上述式(8)所示，用导入到运算转矩值Tcal的截止频率ωcL、以及在0至ωcL之间所设定的任意的频率响应设定值ωc，来决定运算转矩控制器62A的比例增益KP以及积分时间常数Ti，从而使得易于调整可调整参数，并且能够极力消除调整人员所致的不稳定性，所以能够实现更统一的评价。另外，通过这样决定可调整参数，在如设定那样进行控制而未得到稳定的结果的情况下，还能够反过来推测为在系统中存在问题。

实施例2

接下来，参照附图，说明上述实施方式中的转矩控制装置的实施例2。

图4是示出本实施例的转矩控制装置6B的结构的框图。本实施例的转矩控制装置6B相比于上述实施例1在还具备轴转矩检测补偿部63B这点上不同。

轴转矩检测补偿部63B通过对轴转矩测量计检测值Tsh乘以滤波器传递函数GBPF以及抑制增益K1来计算轴转矩检测补偿量Tsh_K，并将其加到由运算转矩控制器62A计算出的转矩电流指令值T1，校正转矩电流指令值T1。在本实施例中，对由运算转矩控制器62A计算出的转矩电流指令值T1加上由轴转矩检测补偿部63B计算出的轴转矩检测补偿量Tsh_K而得到的结果成为最终的转矩电流指令值Tdyref。

在大于0且小于1的值之间，调整抑制增益K1。关于滤波器传递函数G_BPF(s)，使用用下述式(12)表示那样的带通滤波器。在下述式(12)中，Bω1是中心频率[rad/s]。Pg1是峰值增益。BQ1是Q值，如果将从中心频率Bω1起的±3dB宽(频带宽度)设为Bwidth1，则Q值BQ1用Bω1/Bwidth1表示。

[式12]

$G_{\mathrm{BPF}}=\frac{\frac{\mathrm{B\&omega;}1}{\mathrm{BQ}1}\&CenterDot;s}{s^2+\mathrm{Pg}1\&CenterDot;\frac{\mathrm{B\&omega;}1}{\mathrm{BQ}1}\&CenterDot;s+{\mathrm{B\&omega;}1}^1}---\left(12\right)$

此处，在上述式(12)所示的滤波器传递函数G_BPF(s)中，峰值增益Pg1被设定为例如1，中心频率Bω1以及频带宽度Bwidth1被设定为在频带宽度Bwidth1内包含机械系统的共振频率。

图5是示出滤波器传递函数G_BPF的频率特性的图。图5示出在100[Hz]附近存在机械系统的共振点的假设之下，设定为Bω1＝100[Hz]、Bwidth1＝50[Hz]、Pg1＝1的滤波器传递函数G_BPF的一个例子。这样，关于轴转矩检测补偿部63B的滤波器传递函数G_BPF，与预先求出的机械系统的共振频率相符合地，仅将该共振频率及其附近设定为通过频带。

根据本实施例，除了上述(1)～(3)的效果以外，还起到以下的效果。

(4)在本实施例中，通过用轴转矩检测补偿部63B校正由运算转矩控制器62A计算出的转矩电流指令值T1，从而能够抑制由负载设备和测力计构成的机械系统的共振增益，实现高响应的运算发电机转矩控制。另外，轴转矩检测补偿部63B中，通过仅补偿机械系统的共振频率频带，在与干扰观测器等其他补偿器组合地使用的情况下，能够抑制与其的干扰，作为结果能够在全部频率区域中实现稳定的转矩控制。

<实施例2的变形例>

接下来，参照附图，详细说明实施例2的变形例。

图6是示出应用了本变形例的转矩控制装置6B′的控制系统的整体的框图。相比于上述图4所示的实施例2，轴转矩检测补偿部63B′的结构不同。

在上述实施例中，简化为2惯性系统模型，但一般来说，存在多个共振点。设想存在多个共振点，将针对每个共振频率设定的滤波器传递函数GBPFn以及抑制增益Kn并联地连接多个，来构成本变形例的轴转矩检测补偿部63B′。更具体而言，轴转矩检测补偿部63B′针对每个共振频率如上所述设定滤波器传递函数G_BPFn以及抑制增益Kn，对各滤波器传递函数G_BPFn以及抑制增益Kn乘以轴转矩测量计检测值Tsh，将所得到的补偿量Tsh_Kn全部加起来，将由此得到的结果作为轴转矩检测补偿量Tsh_K。

在大于0且小于1的值之间，设定与第n个共振点对应的第n个抑制增益Kn，关于第n个滤波器传递函数G_BPFn，使用下述式(13)那样的、以中心频率Bωn、峰值增益Pgn、Q值BQn(＝Bωn/Bwidthn)、以及频带宽度Bwidthn为特征的带通滤波器。中心频率Bωn、频带宽度Bwidthn如上所述被设定为在频带宽度Bwidthn内包含对应的共振频率。

[式13]

$G_{\mathrm{BPFn}}=\frac{\frac{\mathrm{B\&omega;n}}{\mathrm{BQn}}\&CenterDot;s}{s^2+\mathrm{Pg}1\&CenterDot;\frac{\mathrm{B\&omega;n}}{\mathrm{BQn}}\&CenterDot;s+{\mathrm{B\&omega;n}}^2}---\left(13\right)$

根据本变形例，除了上述(1)～(4)的效果以外，还有以下的效果。

(5)一般来说，通过在存在多个共振频率的位置，将在本实施例中针对各个共振频率的每一个所设定的滤波器传递函数G_BPFn及其抑制增益K1并联地连接，能够恰当地抑制各共振增益。

实施例3

接下来，参照附图，说明上述实施方式中的转矩控制装置的实施例3。

图7是示出应用了本实施例的转矩控制装置6C的控制系统的整体的框图。另外，本实施例的转矩控制装置6C相比于上述实施例2，轴转矩检测补偿部63C的结构不同。

轴转矩检测补偿部63C通过对轴转矩测量计检测值Tsh乘以滤波器传递函数G_LFP(s)、G_HPF(s)、以及抑制增益K1来计算轴转矩检测补偿量Tsh_K，并将其加到由运算转矩控制器62A计算出的转矩电流指令值T1，校正转矩电流指令值T1。

在大于0且小于1的值之间，调整抑制增益K1。关于滤波器传递函数G_LFP(s)以及滤波器传递函数G_HFP(s)，分别使用例如如下述式(14)所示、以截止频率LPFωc为特征的低通滤波器以及以截止频率HPFωc为特征的高通滤波器。

[式14]

$G_{\mathrm{LPF}}=\frac{1}{1+\frac{1}{\mathrm{LPF\&omega;c}}\&CenterDot;s},G_{\mathrm{HPF}}=\frac{\frac{1}{\mathrm{HPF\&omega;c}}\&CenterDot;s}{1+\frac{1}{\mathrm{HPF\&omega;c}}\&CenterDot;s}---\left(14\right)$

此处，为了用将低通滤波器和高通滤波器串联结合而得的结构实现与上述式(12)所示的带通滤波器大致相同的特性，截止频率LPFωc被设定为比截止频率HPFωc大的值。另外，在实施例2中，与在带通滤波器的频带宽度内设定机械系统的共振频率的例子同样地，滤波器传递函数G_LFP·G_HFP被设定为在其截止频率HPFωc与LPFωc之间的频带宽度内包含上述共振频率。

图8是示出滤波器传递函数G_LPF·G_HPF的频率特性的图。图8示出与图5同样地在100[Hz]附近有机械系统的共振点的假设之下所设定的滤波器传递函数G_LPF·G_HPF的一个例子。

根据本实施例，除了上述(1)～(4)的效果以外，还起到以下的效果。

(6)如比较图8所示的滤波器传递函数G_LPF·G_HPF的频率特性与图5所示的滤波器传递函数G_LPF·G_HPF的频率特性可知，在将低通滤波器和高通滤波器串联结合而构成时，易于将峰值增益附近的频带宽度设定得较宽。因此，相比于上述实施例2，能够提高轴转矩检测补偿部的设计的自由度。

<实施例3的变形例>

接下来，参照附图，详细说明实施例3的变形例。

图9是示出应用了本变形例的转矩控制装置6C′的控制系统的整体的框图。相比于上述图7所示的实施例3，轴转矩检测补偿部63C′的结构不同。

设想存在多个共振点，将针对每个共振频率设定的滤波器传递函数G_LPFn·G_HPFn以及抑制增益Kn并联地连接多个，来构成本变形例的轴转矩检测补偿部63C′。更具体而言，关于轴转矩检测补偿部63C′，针对每个共振频率，如上述实施例2说明的那样，设定滤波器传递函数G_LPFn·G_HPFn以及抑制增益Kn，对各滤波器传递函数G_LPFn·G_HPFn以及抑制增益Kn乘以轴转矩测量计检测值Tsh，将得到的补偿量Tsh_Kn全部相加，将由此得到的结果设为轴转矩检测补偿量Tsh_K。

根据本变形例，起到与上述(1)～(6)的效果大致相同的效果。

Claims (8)

1.一种测力计系统，具备：

测力计，与负载设备以共用的轴连结；

逆变器，向该测力计供给电力；

编码器，检测该测力计的角速度；

轴转矩测量计，检测所述负载设备以及所述测力计之间的轴转矩；以及

控制装置，根据所述编码器的检测值以及所述轴转矩测量计的检测值，控制所述测力计，

所述测力计系统的特征在于，

所述控制装置具备：

运算转矩计算部，通过将对根据所述编码器的检测值而计算出的所述测力计的角加速度乘以该测力计的惯性力矩而得到的值、和所述轴转矩测量计的检测值进行合计，来计算运算转矩值；以及

运算转矩控制器，根据从外部输入的针对所述运算转矩值的指令值和所述运算转矩值，计算成为对所述逆变器的输入的转矩电流指令值。

2.根据权利要求1所述的测力计系统，其特征在于，

在所述运算转矩计算部中，将Tsh设为所述轴转矩测量计的检测值，将JM设为所述测力计的惯性力矩，将ωM设为所述编码器的检测值，将s设为拉普拉斯算子，将ωcL设为截止频率，将n设为1以上的任意的正的常数，将a_n设为规定的低通滤波器特性常数，通过下述式计算运算转矩值，

[式1]

$\mathrm{Tcal}=\begin{array}{c}\frac{\mathrm{Tsh}}{{(s/\mathrm{\&omega;cL})}^n+a_{n-1}{(s/\mathrm{\&omega;cL})}^{n-1}+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;+1}\\ +\frac{\mathrm{JM}\&CenterDot;\mathrm{\&omega;M}\&CenterDot;s}{{(s/\mathrm{\&omega;cL})}^n+a_{n-1}{(s/\mathrm{\&omega;cL})}^{n-1}+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;+1}\end{array}.$

3.根据权利要求2所述的测力计系统，其特征在于，

所述运算转矩控制器具有以比例增益KP以及积分时间常数Ti为特征的PI控制构造，

使用所述运算转矩计算部的截止频率ωcL、以及在0至所述截止频率ωcL之间所决定的任意的频率响应设定值ωc，通过下述式决定所述比例增益KP以及积分时间常数Ti，

[式2]

$\mathrm{KP}=\frac{\mathrm{\&omega;c}}{\mathrm{\&omega;cL}},\mathrm{Ti}=\frac{1}{\mathrm{\&omega;cL}}.$

4.根据权利要求2所述的测力计系统，其特征在于，

所述运算转矩控制器具有以比例增益KP以及积分时间常数Ti为特征的PI控制构造，

在从向所述逆变器的输入至所述运算转矩计算部的输出的频率响应特性与以所述截止频率ωcL为特征的1次延迟低通滤波器的频率响应特性等价、并且开环传递函数具有以在0至所述截止频率ωcL之间所决定的任意的频率响应设定值ωc为特征的积分特性这样的条件下，通过所述截止频率ωcL以及所述频率响应设定值ωc，决定所述比例增益KP以及积分时间常数Ti。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的测力计系统，其特征在于，

所述控制装置还具备轴转矩检测补偿部，该轴转矩检测补偿部将对所述轴转矩测量计的检测值乘以滤波器传递函数以及抑制增益而得到的补偿量加到由所述运算转矩控制器计算出的转矩电流指令值，校正该转矩电流指令值，

所述轴转矩检测补偿部的滤波器传递函数是通过仅将由所述负载设备以及所述测力计构成的机械系统的共振频率及其附近设为通过频带来设定的。

6.根据权利要求5所述的测力计系统，其特征在于，

所述轴转矩检测补偿部的滤波器传递函数是以在其频带宽度内包含所述机械系统的共振频率的方式而设定的带通滤波器。

7.根据权利要求5所述的测力计系统，其特征在于，

所述轴转矩检测补偿部的滤波器传递函数是将具有比所述共振频率高的截止频率的低通滤波器和具有比所述共振频率低的截止频率的高通滤波器串联地结合而构成的。

8.根据权利要求6或者7所述的测力计系统，其特征在于，

所述轴转矩检测补偿部是对于所述机械系统的多个共振频率，将针对该共振频率的每一个而设定的滤波器传递函数及其抑制增益并联地连接多个而构成的。