CN105319963B

CN105319963B - 电动机系统

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Publication number: CN105319963B
Application number: CN201510450443.5A
Authority: CN
Inventors: 桃泽义秋; 伊藤彰启
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2018-06-26
Anticipated expiration: 2035-07-28
Also published as: KR102470721B1; JP6353731B2; CN105319963A; JP2016035676A; KR20160016705A

Abstract

一种电动机系统，即便在电动机等的惯量增大时产生振动，也能抑制电动机等的振动并能将以电动机的旋转位置指令作为输入、以电动机的旋转位置作为输出的闭环系统的特性保持一定。当用方框图表示以电动机的旋转位置指令作为输入、以电动机的旋转位置作为输出的闭环系统时，闭环系统包括依次配置于前向通路的相加点(18)、比例增益要素、相加点(19)、积分滤波要素、电动机增益要素及电动机要素，并包括配置于第二反馈通路的微分滤波要素，第二反馈通路以负反馈方式与相加点(19)连接。第一反馈通路以负反馈方式与相加点(18)连接。该电动机系统中，根据由对电动机等的惯量进行检测的惯量检测元件检测出的检测结果对q₀及q₁进行调节。

Description

电动机系统

技术领域

本发明涉及一种包括电动机和电动机控制装置在内的电动机系统，其中，上述电动机使动作对象物进行动作，上述电动机控制装置对电动机进行控制。

背景技术

目前，作为使机器人进行动作的电动机的控制装置，已知有一种通过P-PI控制(比例、比例积分控制)对电动机进行控制的电动机控制装置(例如参照专利文献1)。在进行P-PI控制的电动机控制装置中，电动机的旋转位置和旋转速度被反馈，并且对旋转位置的偏差进行比例控制，对旋转速度的偏差进行比例积分控制(PI控制)。

在包括进行P-PI控制的电动机控制装置和由该电动机控制装置控制的电动机在内的电动机系统中，当用方框图表示以电动机的旋转位置指令作为输入、以电动机的旋转位置作为输出的闭环系统时，例如图5所示那样。在图5中，Kp是位置环增益，Kv是速度环增益，Ki是积分增益。另外，K是包括朝电动机供给电力的放大器的固定增益和电动机的转矩常数在内的固定值除以机器人及电动机的惯量后获得的值即增益，p是与机器人及电动机的粘性相关的项除以机器人及电动机的惯量后获得的值即增益，s是拉普拉斯算子。此外，ω_F是滤波器的截止频率，利用滤波器将旋转位置转换为旋转速度。

专利文献1：日本专利特开2006-244300号公报

在图5所示的闭环系统中，即便机器人、电动机的惯量变大(即、即便K变小)，若将速度环增益Kv与其相配合地增大，也能与机器人、电动机的惯量大小无关地将闭环系统的特性保持为一定。然而，当与变大的机器人、电动机的惯量相配合地增大速度环增益Kv时，电动机对干扰的响应灵敏度提高。当电动机对干扰的响应灵敏度提高时，因机械误差、松动而容易在电动机、机器人中产生振动。

此处，在图5所示的闭环系统中，通过减小积分增益Ki来降低干扰响应灵敏度，能抑制在电动机、机器人中产生的振动。然而，当仅减小积分增益Ki时，位置环增益Kp、速度环增益Kv、积分增益Ki的平衡崩溃，图5所示的闭环系统的特性(即电动机对旋转位置指令的响应特性)发生变动。另外，当闭环系统的特性发生变动时，有时难以在使电动机稳定的状态下恰当地对电动机进行控制。

发明内容

因此，本发明的技术问题在于提供一种电动机系统，即便在动作对象物、电动机的惯量增大时动作对象物、电动机产生振动，也能抑制动作对象物、电动机的振动，并能将以电动机的旋转位置指令作为输入、以电动机的旋转位置作为输出的闭环系统的特性保持为一定。

为了解决上述技术问题，本发明的电动机系统包括：使动作对象物进行动作的电动机；以及对电动机进行控制的电动机控制装置，其特征在于，当用方框图表示以电动机的旋转位置指令作为输入、以电动机的旋转位置作为输出的闭环系统时，闭环系统包括比例增益要素、积分滤波要素、电动机增益要素、电动机要素及微分滤波要素作为传递要素，并包括从闭环系统的输入部朝向输出部的前向通路和从闭环系统的输出部朝向输入侧的第一反馈通路及第二反馈通路，在前向通路中，在信号的传递方向上依次配置有第一相加点、比例增益要素、第二相加点、积分滤波要素、电动机增益要素及电动机要素，旋转位置指令输入第一相加点，第一反馈通路以负反馈方式与第一相加点连接，第二反馈通路以负反馈方式与第二相加点连接，并且微分滤波要素配置于第二反馈通路中，当将包括朝电动机供给电力的放大器的固定增益和电动机的转矩常数在内的固定值除以动作对象物及电动机的惯量而获得的值即增益设为K，将与动作对象物及电动机的粘性相关的项除以动作对象物及电动机的惯量而获得的值即增益设为p，并将拉普拉斯算子设为s时，具有用于根据动作对象物恰当地控制电动机的闭环系统的希望特性的传递函数即希望传递函数由m₀/(s²+m₁s+m₀)规定，比例增益要素是m₀，积分滤波要素是由(s²+q₁s+q₀)/(s²+a₁s)表示的传递函数，电动机增益要素是1/K，电动机要素是由K/(s²+ps)表示的传递函数，微分滤波要素是由(b₂s²+b₁s)/(s²+q₁s+q₀)表示的传递函数，通过使a₁、b₁、b₂满足以下的关系，闭环系统的特性与希望传递函数一致，

a₁＝q₁+m₁-p

b₁＝q₀m₁

b₂＝(q₁-p)(m₁-p)+q₀

电动机控制装置包括惯量检测元件，该惯量检测元件对动作对象物及电动机的惯量进行检测，电动机控制装置根据由惯量检测元件检测出的检测结果对q₀及q₁进行调节，从而以不损害希望传递函数的特性的方式，对根据动作对象物及电动机的惯量而变化的干扰响应特性进行补正。

在本发明中，惯量检测元件例如是根据朝电动机要素的输入和来自电动机要素的输出推定出动作对象物及电动机的惯量的自适应辨识元件。

另外，为了解决上述技术问题，本发明的电动机系统包括：使动作对象物进行动作的电动机；以及对电动机进行控制的电动机控制装置，其特征在于，当用方框图表示以电动机的旋转位置指令作为输入、以电动机的旋转位置作为输出的闭环系统时，闭环系统包括比例增益要素、积分滤波要素、电动机增益要素、电动机要素及微分滤波要素作为传递要素，并包括从闭环系统的输入部朝向输出部的前向通路和从闭环系统的输出部朝向输入侧的第一反馈通路及第二反馈通路，在前向通路中，在信号的传递方向上依次配置有第一相加点、比例增益要素、第二相加点、积分滤波要素、电动机增益要素及电动机要素，旋转位置指令输入第一相加点，第一反馈通路以负反馈方式与第一相加点连接，第二反馈通路以负反馈方式与第二相加点连接，并且微分滤波要素配置于第二反馈通路中，当将包括朝电动机供给电力的放大器的固定增益和电动机的转矩常数在内的固定值除以动作对象物及电动机的惯量而获得的值即增益设为K，将与动作对象物及电动机的粘性相关的项除以动作对象物及电动机的惯量而获得的值即增益设为p，并将拉普拉斯算子设为s时，具有用于根据动作对象物恰当地控制电动机的闭环系统的希望特性的传递函数即希望传递函数由m₀/(s²+m₁s+m₀)规定，比例增益要素是m₀，积分滤波要素是由(s²+q₁s+q₀)/(s²+a₁s)表示的传递函数，电动机增益要素是1/K，电动机要素是由K/(s²+ps)表示的传递函数，微分滤波要素是由(b₂s²+b₁s)/(s²+q₁s+q₀)表示的传递函数，通过使a₁、b₁、b₂满足以下的关系，闭环系统的特性与希望传递函数一致，

a₁＝q₁+m₁-p

b₁＝q₀m₁

b₂＝(q₁-p)(m₁-p)+q₀

电动机控制装置包括振动检测元件，该振动检测元件对动作对象物和/或电动机的振动大小进行检测，电动机控制装置根据由振动检测元件检测出的检测结果对q₀及q₁进行调节，从而以不损害希望传递函数的特性的方式，对动作对象物和/或电动机的振动进行抑制。

在本发明的电动机系统中，当用方框图表示以电动机的旋转位置指令作为输入、以电动机的旋转位置作为输出的闭环系统时，闭环系统如上所述构成。另外，在本发明中，电动机控制装置包括惯量检测元件，该惯量检测元件对动作对象物及电动机的惯量进行检测，电动机控制装置根据由惯量检测元件检测出的检测结果对q₀及q₁进行调节。虽然通过q₀及q₁的调节对积分滤波要素的增益进行调节(即对干扰响应灵敏度进行调节)，但由于在本发明中采用了以上结构，因此即便在动作对象物、电动机的惯量增大时动作对象物、电动机产生振动，也能抑制动作对象物、电动机的振动。或者，在本发明的电动机系统中，电动机控制装置包括振动检测元件，该振动检测元件对动作对象物和/或电动机的振动大小进行检测，电动机控制装置根据由振动检测元件检测出的检测结果对q₀及q₁进行调节。因此，在本发明中，即便在动作对象物、电动机的惯量增大时动作对象物、电动机产生振动，也能与上述相同地抑制动作对象物、电动机的振动。另外，即便因其它原因而导致动作对象物、电动机产生振动，也能抑制动作对象物、电动机的振动。

另外，在本发明中，闭环系统采用以上结构，因此，即便动作对象物、电动机的惯量变大而对q₀及q₁进行调节，通过与其相对应地对a₁、b₁及b₂进行自动调节，也能以不使闭环系统的传递函数发生变化的方式与希望传递函数一致。因此，在本发明中，在动作对象物、电动机的惯量变大的情况下，干扰响应灵敏度提高，对振动的检测灵敏度也提高，但通过对q₀及q₁进行调节，并且与其相对应地对a₁、b₁及b₂进行自动调节，能将闭环系统的特性保持为一定。因此，在发明中，即便在动作对象物、电动机的惯量增大时动作对象物、电动机产生振动，也能抑制动作对象物、电动机的振动，并能将闭环系统的特性保持为一定。

在本发明中，较为理想的是，在电动机控制装置中，存储有动作对象物及电动机的惯量与q₀及q₁相对应的表，电动机控制装置根据由惯量检测元件检测出的检测结果和表对q₀及q₁进行调节。另外，在本发明中，较为理想的是，在电动机控制装置中，存储有动作对象物和/或电动机的振动大小与q₀及q₁相对应的表，电动机控制装置根据由振动检测元件检测出的检测结果和表对q₀及q₁进行调节。若采用上述结构，则能根据储存于电动机控制装置的表对q₀及q₁进行调节，因此，能提高基于动作对象物及电动机的惯量的q₀及q₁的调节的再现性、基于动作对象物和/或电动机的振动大小的q₀及q₁的调节的再现性。因此，能实现q₀及q₁的稳定调节。

另外，在本发明中，电动机控制装置也可根据由惯量检测元件检测出的动作对象物及电动机的惯量进行规定的运算以算出q₀及q₁，并对q₀及q₁进行调节。另外，在本发明中，电动机控制装置也可根据由振动检测元件检测出的动作对象物和/或电动机的振动大小进行规定的运算以算出q₀及q₁，并对q₀及q₁进行调节。

在本发明中，例如，将微分滤波要要素的特征多项式s²+q₁s+q₀的根设为重根，则与特征多项式s²+q₁s+q₀的根为两个的情况相比较，容易对q₀及q₁进行调节。

在本发明中，较为理想的是，电动机控制装置包括自适应辨识元件，该自适应辨识元件根据朝电动机要素的输入和来自电动机要素的输出推定出增益K，电动机控制装置根据由自适应辨识元件推定出的增益K对电动机增益要素进行更新。在该情况下，例如，自适应辨识元件以规定时间间隔逐次执行增益K的推定，电动机控制装置根据由自适应辨识元件推定出的增益K以规定时间间隔逐次对电动机增益要素进行更新。若采用上述结构，则当动作对象物、电动机的惯量变大时，能自动地使闭环系统的传递函数与希望传递函数一致。因此，即便动作对象物、电动机的惯量变大，也能自动地将闭环系统的特性保持为一定。

在本发明中，较为理想的是，自适应辨识元件根据朝电动机要素的输入和来自电动机要素的输出推定出增益p。若采用上述结构，则即便增益p的值增大，也能根据推定出的增益p将积分滤波要素及微分滤波要素作为恰当的传递函数。

发明效果

如上所述，在本发明的电动机系统中，即便在动作对象物、电动机的惯量增大时动作对象物、电动机产生振动，也能抑制动作对象物、电动机的振动，并能将以电动机的旋转位置指令作为输入、以电动机的旋转位置作为输出的闭环系统的特性保持为一定。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的电动机系统的示意结构的框图。

图2是在图1所示的电动机系统中以电动机的旋转位置指令作为输入、并以电动机的旋转位置作为输出时的闭环系统的方框图。

图3是用于对图2所示的闭环系统的传递函数与具有闭环系统的希望特性的传递函数即希望传递函数相等进行说明的图。

图4是表示本发明另一实施方式的微分滤波要素的方框图。

图5是在现有技术的电动机系统中以电动机的旋转位置指令作为输入、并以电动机的旋转位置作为输出时的闭环系统的方框图。

(符号说明)

1 电动机系统

2 动作对象物

3 电动机

4 电动机控制装置

8 闭环系统

9 比例增益要素

10 积分滤波要素

11 电动机增益要素

12 电动机要素

13 微分滤波要素

15 前向通路

16 第一反馈通路

17 第二反馈通路

18 第一相加点

19 第二相加点

21 自适应辨识元件(惯量检测元件)

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(电动机系统的结构)

图1是表示本发明实施方式的电动机系统1的示意结构的框图。图2是在图1所示的电动机系统1中以电动机3的旋转位置指令作为输入、并以电动机3的旋转位置作为输出时的闭环系统8的方框图。

本实施方式的电动机系统1包括：使动作对象物2进行动作的电动机3；以及对电动机3进行控制的电动机控制装置4。电动机3是交流伺服电动机或直流伺服电动机，例如使动作对象物2即工业用机器人的臂进行动作。另外，电动机3包括用于对电动机3的旋转位置进行检测的检测机构(编码器)5。检测机构5的输出信号被输入至电动机控制装置4。在电动机系统1中，当用方框图表示闭环系统8时，就如图2所示那样，其中，上述闭环系统8以电动机3的旋转位置指令作为输入，并以电动机3的旋转位置作为输出。另外，在本实施方式中，电动机控制装置4的电动机控制电路是模拟电路(连续时间类的电路)，但电动机控制电路既可以是数字电路(离散时间类的电路)，也可以由软件构成。

如图2所示，闭环系统8包括比例增益要素9、积分滤波要素10、电动机增益要素11、电动机要素12及微分滤波要素13作为传递要素。另外，闭环系统8由从闭环系统8的输入部朝向输出部的前向通路15和从闭环系统8的输出部朝向输入侧的第一反馈通路(第一回馈通路)16及第二反馈通路(第二回馈通路)17构成。

在前向通路15中，在信号的传递方向上，依次配置有输入旋转位置指令的第一相加点18、比例增益要素9、第二相加点19、积分滤波要素10、电动机增益要素11及电动机要素12。第一反馈通路16以负反馈方式与第一相加点18连接。第二反馈通路17以负反馈方式与第二相加点19连接。另外，微分滤波要素13配置于第二反馈通路17中。

当将拉普拉斯算子设为s时，具有用于根据动作对象物2恰当地控制电动机3的闭环系统8的希望特性的传递函数即希望传递函数由m₀/(s²+m₁s+m₀)规定。该希望传递函数例如能如下那样进行变形。

m₀/(s²+m₁s+m₀)＝ω₁ω₂/(s+ω₁)(s+ω₂)

此处，ω₁、ω₂是希望传递函数的截止频率(cut-off frequency)，满足以下关系。

m₀＝ω₁ω₂，m₁＝ω₁+ω₂

另外，通过根据动作对象物2及电动机3的特性设定ω₁、ω₂，能获得期望的控制响应特性。

另外，当将包括朝电动机3供给电力的放大器(未图示)的固定增益和电动机3的转矩常数在内的固定值除以动作对象物2及电动机3的惯量而获得的值即增益设为K，将与动作对象物2及电动机3的粘性相关的项除以动作对象物2及电动机3的惯量而获得的值即增益设为p时，比例增益要素9是m₀，积分滤波要素10是由(s²+q₁s+q₀)/(s²+a₁s)表示的传递函数，电动机增益要素11是1/K，电动机要素12是由K/(s²+ps)表示的传递函数，微分滤波要素13是由(b₂s²+b₁s)/(s²+q₁s+q₀)表示的传递函数。另外，a₁、b₁、b₂满足以下的关系。

a₁＝q₁+m₁-p 式(1)

b₁＝q₀m₁ 式(2)

b₂＝(q₁-p)(m₁-p)+q₀ 式(3)

另外，q₀、q₁是为了恰当控制动作对象物2及电动机3而任意设定的值。另外，微分滤波要素13的特征多项式(s²+q₁s+q₀)及微分滤波要素10的分子多项式(s²+q₁s+q₀)例如能如下那样进行变形。

s²+q₁s+q₀＝(s+ω_q1)(s+ω_q2)

此处，ω_q1、ω_q2是截止频率，满足以下关系。

q₀＝ω_q1ω_q2，q₁＝ω_q1+ω_q2

在本实施方式中，ω_q1和ω_q2相等。即，微分滤波要素13的特征多项式的根是重根。但是，ω_q1和ω_q2也可以不相等。

电动机控制装置4包括自适应辨识元件21，该自适应辨识元件21根据朝电动机要素12的输入和来自电动机要素12的输出推定出增益K。自适应辨识元件21根据最小二乘法等辨识方法推定出增益K。另外，自适应辨识元件21以规定时间间隔逐次执行增益K的推定。电动机控制装置4根据由自适应辨识元件21推定出的增益K对电动机增益要素11进行更新。即，电动机控制装置4根据由自适应辨识元件21以规定时间间隔逐次推定出的增益K，以规定时间间隔逐次对电动机增益要素11进行更新。

另外，自适应辨识元件21根据朝电动机要素12的输入和来自电动机要素12的输出推定出动作对象物2及电动机3的惯量。自适应辨识元件21利用最小二乘法等辨识方法推定出动作对象物2及电动机3的惯量，并以规定时间间隔逐次执行该惯量的推定。电动机控制装置4根据由自适应辨识元件21推定出的惯量对q₀、q₁进行调节。

具体而言，在电动机控制装置4中，存储有动作对象物2及电动机3的惯量与q₀及q₁相对应的表，电动机控制装置4根据由自适应辨识元件21推定出的惯量和表对q₀及q₁进行调节。另外，当由自适应辨识元件21推定出的惯量变大时，干扰灵敏度提高，对振动的检测灵敏度也提高，但电动机控制装置4通过减小q₀及q₁，能将闭环系统8的特性保持为一定，并能降低干扰灵敏度，从而能抑制对振动的检测灵敏度。本实施方式的自适应辨识元件21是对动作对象物2及电动机3的惯量进行检测的惯量检测元件，电动机控制装置4根据该惯量检测元件(即自适应辨识元件21)的检测结果对q₀及q₁进行调节。另外，电动机控制装置4也根据q₀及q₁的值利用上述式(1)～(3)对a₁、b₁及b₂进行自动调节。

另外，动作对象物2及电动机3的惯量与q₀及q₁相对应的表也可不储存于电动机控制装置4。在该情况下，电动机控制装置4例如只要根据由自适应辨识元件21推定出的惯量进行规定的运算以算出q₀及q₁，并对q₀及q₁进行调节即可。

另外，自适应辨识元件21根据朝电动机要素12的输入和来自电动机要素12的输出推定出增益p。自适应辨识元件21利用最小二乘法等辨识方法推定出增益p，并以规定时间间隔逐次执行增益p的推定。电动机控制装置4根据由自适应辨识元件21推定出的增益p对积分滤波要素10及微分滤波要素13进行更新。即，电动机控制装置4根据由自适应辨识元件21以规定时间间隔推定出的增益p，以规定时间间隔逐次对积分滤波要素10及微分滤波要素13进行更新。

(本实施方式的主要效果)

如上所述，在本实施方式中，当用方框图表示闭环系统8时，闭环系统8如图2所示那样构成。另外，在本实施方式中，电动机控制装置4根据由自适应辨识元件21推定出的惯量对q₀及q₁进行调节。因此，在本实施方式中，即便在动作对象物2、电动机3的惯量增大时动作对象物2、电动机3产生振动，也能抑制动作对象物2、电动机3的振动。

另外，在本实施方式中，当动作对象物2、电动机3的惯量增大时，干扰灵敏度升高，对振动的检测灵敏度也升高，但根据由自适应辨识元件21推定出的惯量对q₀及q₁进行调节，另外，闭环系统8如图2所示那样构成，此外，也还根据q₀及q₁的值按照上述式(1)～(3)对a₁、b₁及b₂进行自动调节，因此，能抑制动作对象物2、电动机3的振动，并能使闭环系统8的传递函数与希望传递函数一致。因此，在本实施方式中，即便动作对象物2、电动机3的惯量变大，也能将闭环系统8的特性保持为一定。因此，在本实施方式中，即便在动作对象物2、电动机3的惯量增大时动作对象物2、电动机3产生振动，也能抑制动作对象物2、电动机3的振动，并能将闭环系统8的特性保持为一定。

特别地，在本实施方式中，根据朝电动机要素12的输入和来自电动机要素12的输出利用自适应辨识元件21推定出增益K，并根据由自适应辨识元件21推定出的增益K对电动机增益要素11进行更新，因此，即便在动作对象物2、电动机3的惯量变大的情况下，也能自动地使闭环系统8的传递函数与希望传递函数一致。当使用图3等进行具体说明时，如图3(A)～图3(D)所示，图2所示的闭环系统8能依次进行等价变换。另外，能将图3(D)的传递函数的分母变形为s⁴+(a₁+p)s³+(a₁p+b₂)s²+b₁s+m₀(s²+q₁s+q₀)，当将上述式(1)～(3)代入变形后的分母进行整理时，就变为s²(s²+q₁s+q₀)+m₁s(s²+q₁s+q₀)+m₀(s²+q₁s+q₀)，分母分子中存在公因子即(s²+q₁s+q₀)，因此，通过约去(s²+q₁s+q₀)，可知图3(D)的传递函数与希望传递函数m₀/(s²+m₁s+m₀)一致。

这样，在本实施方式中，即便动作对象物2、电动机3的惯量变大，也能自动地使闭环系统8的传递函数与希望传递函数一致，因此，即便动作对象物2、电动机3的惯量变大，也能自动地将闭环系统8的特性保持为一定。另外，在本实施方式中，自适应辨识元件21推定出增益p，因此，即便增益p的值变大，通过根据推定出的增益p恰当地调节积分滤波要素10及微分滤波要素13，也能自动地将闭环系统8的特性保持为一定。

在本实施方式中，在电动机控制装置4中，存储有动作对象物2及电动机3的惯量与q₀及q₁相对应的表，电动机控制装置4根据由自适应辨识元件21推定出的惯量和表对q₀及q₁进行调节。因此，在本实施方式中，能提高基于动作对象物2及电动机3的惯量的q₀及q₁的调节的再现性，其结果是，能实现q₀及q₁的稳定调节。另外，在本实施方式中，微分滤波要素13的特征多项式的根为重根，因此，容易对q₀及q₁进行调节。

(其它实施方式)

上述实施方式是本发明的优选实施方式的一例，但并不限定于此，也可在不改变本发明思想的范围中进行各种变形实施。

在上述实施方式中，电动机控制装置4根据由自适应辨识元件21推定出的惯量对q₀及q₁进行调节。除此之外，例如，电动机控制装置4也可包括对动作对象物2和/或电动机3的振动大小进行检测的振动检测元件，并根据由该振动检测元件检测出的检测结果对q₀及q₁进行调节。在该情况下，当由振动检测元件检测出的振动的大小变大时，电动机控制装置4减小q₀及q₁。

即便在该情况下，即使在动作对象物2、电动机3的惯量增大时动作对象物2、电动机3产生振动，也能抑制动作对象物2、电动机3的振动。另外，与上述实施方式相同，即便调节了q₀及q₁，也能使闭环系统8的传递函数与希望传递函数一致，因此，能将闭环系统8的特性保持为一定。因此，即便在该情况下，也能获得与上述实施方式相同的效果。

另外，在该情况下，较为理想的是将动作对象物2和/或电动机3的振动大小与q₀及q₁相对应的表储存于电动机控制装置4，电动机控制装置4根据由振动检测元件检测出的检测结果和该表对q₀及q₁进行调节。但是，电动机控制装置4例如也可根据由振动检测元件检测出的振动大小进行规定的运算以算出q₀及q₁，并对q₀及q₁进行调节。

另外，电动机控制装置4也可根据由自适应辨识元件21推定出的惯量和由振动检测元件检测出的振动大小对q₀及q₁进行调节。

在上述实施方式中，微分滤波要素13由一个传递要素构成，但微分滤波要素13也可由两个以上的传递要素构成。例如，微分滤波要素13也可由图4所示的两个传递要素13a、13b构成。同样地，在上述实施方式中，积分滤波要素10由一个传递要素构成，但积分滤波要素10也可由两个以上的传递要素构成。

在上述实施方式中，自适应辨识元件21推定出增益p，但在增益p较小的情况下，自适应辨识元件12也可不推定出增益p。另外，在上述实施方式中，电动机控制装置4根据由自适应辨识元件21推定出的增益K对电动机增益要素11进行更新。即，在上述实施方式中，增益K被自动地更新，但也可手动更新增益K。在该情况下，即在增益p较小、且根据由对动作对象物2和/或电动机3的振动大小进行检测的振动检测元件检测出的检测结果来调节q₀及q₁的情况下，电动机控制装置4也可不包括自适应辨识元件21。

在上述实施方式中，自适应辨识元件21是对动作对象物2及电动机3的惯量进行检测的惯量检测元件，但除了自适应辨识元件21之外，电动机控制装置4也可包括对动作对象物2及电动机3的惯量进行检测的惯量检测元件。

Claims

1.一种电动机系统，包括：使动作对象物进行动作的电动机；以及对所述电动机进行控制的电动机控制装置，其特征在于，

当用方框图表示以所述电动机的旋转位置指令作为输入、以所述电动机的旋转位置作为输出的闭环系统时，所述闭环系统包括比例增益要素、积分滤波要素、电动机增益要素、电动机要素及微分滤波要素作为传递要素，并包括从所述闭环系统的输入部朝向输出部的前向通路和从所述闭环系统的输出部朝向输入侧的第一反馈通路及第二反馈通路，

在所述前向通路中，在信号的传递方向上依次配置有第一相加点、所述比例增益要素、第二相加点、所述积分滤波要素、所述电动机增益要素及所述电动机要素，所述旋转位置指令输入所述第一相加点，

所述第一反馈通路以负反馈方式与所述第一相加点连接，

所述第二反馈通路以负反馈方式与所述第二相加点连接，并且所述微分滤波要素配置于所述第二反馈通路中，

当将包括朝所述电动机供给电力的放大器的固定增益和所述电动机的转矩常数在内的固定值除以所述动作对象物及所述电动机的惯量而获得的值即增益设为K，将与所述动作对象物及所述电动机的粘性相关的项除以所述动作对象物及所述电动机的惯量而获得的值即增益设为p，并将拉普拉斯算子设为s时，

具有用于根据所述动作对象物恰当地控制所述电动机的所述闭环系统的希望特性的传递函数即希望传递函数由m₀/(s²+m₁s+m₀)＝ω₁ω₂/(s+ω₁)(s+ω₂)规定，

此处，ω₁、ω₂是截止频率，满足以下关系，

m₀＝ω₁ω₂，m₁＝ω₁+ω₂，

所述比例增益要素是m₀，

所述积分滤波要素是由(s²+q₁s+q₀)/(s²+a₁s)表示的传递函数，

所述电动机增益要素是1/K，

所述电动机要素是由K/(s²+ps)表示的传递函数，

所述微分滤波要素是由(b₂s²+b₁s)/(s²+q₁s+q₀)表示的传递函数，

通过使a₁、b₁、b₂满足以下的关系，所述闭环系统的特性与所述希望传递函数一致，

a₁＝q₁+m₁-p

b₁＝q₀m₁

b₂＝(q₁-p)(m₁-p)+q₀

另外，q₀、q₁是为了恰当控制所述动作对象物及所述电动机而任意设定的值，

所述电动机控制装置包括惯量检测元件，该惯量检测元件对所述动作对象物及所述电动机的惯量进行检测，所述电动机控制装置根据由所述惯量检测元件检测出的检测结果对q₀及q₁进行调节，从而以不损害所述希望传递函数的特性的方式，对根据所述动作对象物及所述电动机的惯量而变化的干扰响应特性进行补正。

2.如权利要求1所述的电动机系统，其特征在于，

所述惯量检测元件是根据朝所述电动机要素的输入和来自所述电动机要素的输出推定出所述动作对象物及所述电动机的惯量的自适应辨识元件。

3.如权利要求2所述的电动机系统，其特征在于，

在所述电动机控制装置中，存储有所述动作对象物及所述电动机的惯量与q₀及q₁相对应的表，

所述电动机控制装置根据由所述惯量检测元件检测出的检测结果和所述表对q₀及q₁进行调节。

4.如权利要求2所述的电动机系统，其特征在于，

所述电动机控制装置根据由所述惯量检测元件检测出的所述动作对象物及所述电动机的惯量进行规定的运算以算出q₀及q₁，并对q₀及q₁进行调节。

5.如权利要求1至4中任一项所述的电动机系统，其特征在于，

所述微分滤波要素的特征多项式s²+q₁s+q₀的根为重根。

6.如权利要求1所述的电动机系统，其特征在于，

所述电动机控制装置包括自适应辨识元件，该自适应辨识元件根据朝所述电动机要素的输入和来自所述电动机要素的输出推定出所述增益K，所述电动机控制装置根据由所述自适应辨识元件推定出的所述增益K对所述电动机增益要素进行更新。

7.如权利要求6所述的电动机系统，其特征在于，

所述自适应辨识元件以规定时间间隔逐次执行所述增益K的推定，

所述电动机控制装置根据由所述自适应辨识元件推定出的所述增益K以规定时间间隔逐次对所述电动机增益要素进行更新。

8.如权利要求6所述的电动机系统，其特征在于，

所述自适应辨识元件根据朝所述电动机要素的输入和来自所述电动机要素的输出推定出所述增益p。

9.如权利要求1所述的电动机系统，其特征在于，

10.如权利要求1所述的电动机系统，其特征在于，

11.一种电动机系统，包括：使动作对象物进行动作的电动机；以及对所述电动机进行控制的电动机控制装置，其特征在于，

所述第一反馈通路以负反馈方式与所述第一相加点连接，

此处，ω₁、ω₂是截止频率，满足以下关系，

m₀＝ω₁ω₂，m₁＝ω₁+ω₂，

所述比例增益要素是m₀，

所述电动机增益要素是1/K，

所述电动机要素是由K/(s²+ps)表示的传递函数，

a₁＝q₁+m₁-p

b₁＝q₀m₁

b₂＝(q₁-p)(m₁-p)+q₀

所述电动机控制装置包括振动检测元件，该振动检测元件对所述动作对象物和/或所述电动机的振动大小进行检测，所述电动机控制装置根据由所述振动检测元件检测出的检测结果对q₀及q₁进行调节，从而以不损害所述希望传递函数的特性的方式，对所述动作对象物和/或所述电动机的振动进行抑制。

12.如权利要求11所述的电动机系统，其特征在于，

在所述电动机控制装置中，存储有所述动作对象物和/或所述电动机的振动大小与q₀及q₁相对应的表，

所述电动机控制装置根据由所述振动检测元件检测出的检测结果和所述表对q₀及q₁进行调节。

13.如权利要求11所述的电动机系统，其特征在于，

所述电动机控制装置根据由所述振动检测元件检测出的所述动作对象物和/或所述电动机的振动大小进行规定的运算以算出q₀及q₁，并对q₀及q₁进行调节。

14.如权利要求11至13中任一项所述的电动机系统，其特征在于，

所述微分滤波要素的特征多项式s²+q₁s+q₀的根为重根。