CN112335169A - 同步旋转机的控制装置及机器学习装置 - Google Patents

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Abstract

同步旋转机的控制装置(1)具有：控制单元(2)，其生成与用于对同步旋转机(20)进行驱动的驱动电压相关的第1指令值；调整单元(5)，其从存储单元(4)取得与具有比驱动电压的频率高的频率的高频电压相关的第2指令值；加法单元(6)，其将第2指令值叠加于第1指令值，输出由此得到的第3指令值；以及电压施加单元(7)，其将根据第3指令值创建出的交流电压施加于同步旋转机(20)。控制单元(2)基于通过高频电压在同步旋转机(20)流动的高频电流而对同步旋转机(20)的旋转位置进行推定，存储单元(4)对与多个参数的值分别对应的第2指令值进行存储，调整单元(5)从存储单元(4)取得与由用户输入的参数的值对应的第2指令值。

Description

同步旋转机的控制装置及机器学习装置
技术领域
本发明涉及对同步旋转机的动作进行控制的同步旋转机的控制装置、决定参数的值的机器学习装置，该参数用于输出与在同步旋转机进行动作时使用的电压相关的指令值。
背景技术
以往，在对同步旋转机进行控制的情况下，使用速度传感器及位置传感器，对转速及转子的磁极位置进行检测，基于检测出的值对同步旋转机进行控制。但是，上述传感器在耐故障性及维护方面是不利的，因此提出了以不使用传感器的方式对同步旋转机的转速及转子的磁极位置进行检测的方法。以往，提出了以下这样的转子的磁极位置检测方法，即，利用将交流电压施加于同步旋转机而产生在与交流电压正交的正交方向具有振幅的电流这一情况，对交流电流的振幅成为零的转子的磁极位置进行推定(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开平7-245981号公报
发明内容
在以往的对同步旋转机进行控制的方法中，难以适当地设定为了对磁极位置进行推定而施加于同步旋转机的高频电压的振幅及频率。即，以往的同步旋转机的驱动声音比较大，有时使用户感到不舒服。另外，在以往的对同步旋转机进行控制的方法中，还产生同步旋转机的旋转位置相对于预先设定的位置的误差比较大这样的问题。要求提供用户能够决定施加于同步旋转机的高频电压的振幅及频率的同步旋转机的控制装置。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到由用户决定施加于同步旋转机的高频电压的振幅的值及频率的值的同步旋转机的控制装置。
为了解决上述课题，达成目的，本发明具有：控制单元，其生成与用于对同步旋转机进行驱动的驱动电压相关的第1指令值；以及调整单元，其从存储单元取得与具有比驱动电压的频率高的频率的高频电压相关的第2指令值。本发明还具有：加法单元，其将第2指令值叠加于第1指令值，输出由此得到的第3指令值；以及电压施加单元，其将根据第3指令值创建出的交流电压施加于同步旋转机。控制单元基于通过高频电压在同步旋转机流动的高频电流而对同步旋转机的旋转位置进行推定。存储单元对与多个参数的值分别对应的第2指令值进行存储。调整单元从存储单元取得与由用户输入的参数的值对应的第2指令值。
发明的效果
本发明涉及的同步旋转机的控制装置实现能够由用户容易地决定施加于同步旋转机的高频电压的振幅的值及频率的值这样的效果。
附图说明
图1是表示实施方式1涉及的同步旋转机的控制装置的结构的图。
图2是表示实施方式1涉及的同步旋转机的控制装置所具有的输入单元的例子的图。
图3是表示实施方式1涉及的同步旋转机的控制装置所具有的存储单元所存储的信息的例子的图。
图4是表示实施方式1涉及的同步旋转机的转子的构造的图。
图5是用于说明实施方式1涉及的同步旋转机的电感的图。
图6是表示实施方式1涉及的同步旋转机的转子的位置和相位的图。
图7是表示由用户决定向实施方式1涉及的控制装置输入的值的操作流程的例子的流程图。
图8是表示实施方式1涉及的同步旋转机的控制装置所具有的控制单元、调整单元及加法单元中的至少一部分的功能由处理器实现的情况下的处理器的图。
图9是表示构成实施方式1涉及的同步旋转机的控制装置所具有的控制单元、调整单元及加法单元的结构要素中的至少一部分的结构要素由处理电路实现的情况下的处理电路的图。
图10是表示实施方式2涉及的机器学习装置的结构的图。
图11是表示实施方式2涉及的机器学习装置的动作流程的例子的流程图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式涉及的同步旋转机的控制装置及机器学习装置进行详细的说明。此外，本发明并不限于该实施方式。
实施方式1.
图1是表示实施方式1涉及的同步旋转机的控制装置1的结构的图。下面，有时将“同步旋转机的控制装置1”记载为“控制装置1”。在图1中还示出了控制装置1所控制的同步旋转机20。同步旋转机20为使用了永磁铁的同步旋转机。同步旋转机20也可以是同步磁阻电动机。
控制装置1具有控制单元2，该控制单元2生成与用于对同步旋转机20进行驱动的驱动电压相关的第1指令值。第1指令值表示用于对同步旋转机20进行驱动的交流电压的振幅的值和交流电压的频率的值。控制单元2进行用于对同步旋转机20的旋转位置进行控制的反馈控制而生成第1指令值。由控制单元2生成第1指令值的方法是公知的，因此省略该方法的详细说明。
控制装置1还具有输入单元3，该输入单元3在用户将参数的值输入至控制装置1时由用户使用，该参数用于决定与具有比上述驱动电压的频率高的频率的高频电压相关的第2指令值。第2指令值表示交流电压的振幅的值和交流电压的频率的值。用户所输入的参数的值与第2指令值即高频电压的振幅、频率本身不同。第2指令值用于对后述的同步旋转机20的转子的位置进行推定，被叠加于第1指令值。第2指令值所示的交流电压的频率的值比第1指令值所示的交流电压的频率的值充分大。即，第2指令值所示的交流电压的频率的值为比同步旋转机20进行旋转时的频率充分高的频率，因此对同步旋转机20的旋转动作没有贡献。
图2是表示实施方式1涉及的同步旋转机的控制装置1所具有的输入单元3的例子的图。输入单元3具有：模式(MODE)按钮31，其供用户设定进行值的输入的状态；以及旋钮32，其用于由用户对值进行选择。输入单元3还具有：显示部33，其对由用户选择出的值进行显示；以及设置(SET)按钮34，其在用户将选择出的值输入至控制装置1时由用户使用。
用户在将用于决定第2指令值的参数的值输入至控制装置1的情况下，按下模式按钮31，将输入单元3设定为供用户进行值的输入的状态。用户旋转旋钮32，对希望输入至控制装置1的值进行选择。显示部33对由用户选择出的值进行显示。用户对通过显示部33显示了由用户选择出的值这一情况进行确认，按下设置按钮34。由此，用于决定第2指令值的参数的值被输入至控制装置1。
返回到图1。控制装置1还具有存储单元4，该存储单元4对与多个输入值各自对应的第2指令值进行存储。存储单元4对与多个参数的值分别对应的第2指令值进行存储。例如，存储单元4将高频电压的振幅和频率中的至少一者不同的多个第2指令值与多个参数的值分别对应地进行存储。例如，存储单元4以如果增大参数的值，则高频电压的振幅增大的方式存储有第2指令值。例如，存储单元4以如果增大参数的值，则高频电压的频率变高的方式存储有第2指令值。
多个输入值各自为有可能由用户输入至控制装置1的值。存储单元4的例子为半导体存储器。图3是表示实施方式1涉及的同步旋转机的控制装置1所具有的存储单元4所存储的信息的例子的图。存储单元4针对多个输入值各自存储有交流电压的振幅的值和交流电压的频率的值的组合即第2指令值。即，多个输入值各自与多个第2指令值的某一个相关联。
返回到图1。控制装置1还具有调整单元5，该调整单元5从存储单元4取得与具有比上述驱动电压的频率高的频率的高频电压相关的第2指令值。调整单元5从存储单元4取得与由用户输入的参数的值对应的第2指令值。具体而言，调整单元5从存储单元4取得与用户使用输入单元3输入的值对应的第2指令值，输出所取得的第2指令值。在图1中，“用户使用输入单元3输入的值”被记载为“输入的值”。
例如，如图3所示那样，25V和500Hz的组合的第2指令值与输入值“3”相关联。即，输直值“3”与频率为500Hz、振幅为25V的高频电压的指令值对应。因此，在用户使用输入单元3将“3”这样的值输入至控制装置1的情况下，调整单元5从存储单元4取得25V和500Hz的组合的第2指令值，输出所取得的第2指令值。
控制装置1还具有加法单元6，该加法单元6向由控制单元2生成的用于对同步旋转机20进行驱动的第1指令值叠加从调整单元5输出的用于对同步旋转机20的位置进行推定的第2指令值，输出通过叠加而得到的第3指令值。控制装置1还具有电压施加单元7，该电压施加单元7将根据由加法单元6得到的第3指令值创建出的交流电压施加于同步旋转机20。电压施加单元7将三相电流供给至同步旋转机20。电压施加单元7的例子为电压变换器。电压变换器的例子为逆变器。
控制装置1还具有电流检测单元8，该电流检测单元8通过施加于同步旋转机20的交流电压对在同步旋转机20流动的交流电流的值进行检测。电流检测单元8具有：检测部81，其对供给至同步旋转机20的电流的值进行检测；以及坐标变换器82，其将由检测部81检测出的值变换为d轴及q轴的电流。此外，坐标变换器82基于由检测部81检测出的电流值、由控制单元2推定出的旋转位置，将d轴及q轴各自的电流检测值发送至控制单元2。由于将三相电流供给至同步旋转机20，因此检测部81对供给至同步旋转机20的三相电流各自的值进行检测。
此外，检测部81可以对三相电流各自的值进行直接检测，也可以对三相电流中的两相电流的值进行直接检测，并且使用各时刻的三相电流的值之和为零这样的性质而对三相电流各自的值进行检测。在电压施加单元7为逆变器的情况下，检测部81基于逆变器的母线电流值、在作为逆变器的结构要素的开关元件流动的电流的值、及开关元件的状态，对三相电流各自的值进行计算。
控制单元2基于来自坐标变换器82的变换为d轴及q轴这两个轴的检测电流值，对同步旋转机20的控制轴的位置即同步旋转机20的旋转位置进行推定。即，控制单元2基于通过高频电压在同步旋转机20流动的高频电流而对同步旋转机20的旋转位置进行推定。进一步而言，控制单元2基于由电流检测单元8检测出的交流电流中的高频电流对同步旋转机20的旋转位置进行推定。同步旋转机20的旋转位置的推定方法将在后面叙述。控制单元2将表示同步旋转机20的控制轴的位置的信息输出至坐标变换器82及电压施加单元7。而且，控制单元2基于使用从电流检测单元8输出的值推定出的旋转位置进行反馈控制而生成第1指令值。
图4是表示实施方式1涉及的同步旋转机的转子的构造的图。为了简单地说明同步旋转机的构造，图4示出一个N极和一个S极的组即双极的旋转机的构造。在图4中，将从中心朝向N极的轴定义为dm轴，将与dm轴正交的轴定义为qm轴。以dm轴为基准，考虑转子的一周量的电感的变化。在由于磁铁磁通而磁饱和、电感变小的磁铁部和未被磁化的铁芯部分，电感的值不同。
即，如图5所示，在转子的一周中产生电感的凹凸。图5是用于说明实施方式1涉及的同步旋转机的电感的图。该凹凸的最大值和最小值之比被称为凸极比。在使用了施加于同步旋转机的交流电压的磁极位置推定方法中，使用如图5所示那样的同步旋转机的转子的电凸极性。除此之外，在磁极位置推定方法中，利用在对同步旋转机20施加了比同步旋转机20的驱动频率高的值的频率的电压时产生的电流根据转子的电感而不同。
图6是表示实施方式1涉及的同步旋转机的转子的位置和相位的图。假设为转子的磁通矢量方向为dm轴，与dm轴正交的方向为qm轴，施加交流电压的方向θ0为d轴，与d轴正交的方向为q轴。假设为d轴和dm轴的偏差为Δθ。此外，d轴在稳态时是与dm轴一致地进行动作，但图6是瞬时产生了Δθ的偏差的情况下的图。
在交流电压矢量vdh施加于d轴，交流电压矢量vqh施加于q轴的情况下，下式(1)成立。此外，式(1)中的p表示微分运算符。
[式1]
Figure BDA0002838772080000071
其中，
Figure BDA0002838772080000072
这里，如果假设转速ωr≈0，则通过式(1)得到下式(2)。
[式2]
Figure BDA0002838772080000073
式(2)的右边第2项表示交流电流的微分，由于交流电流的微分为交流电压的频率ωh倍，因此右边第2项的值与右边第1项的值相比非常大，因此能够忽略右边第1项。其结果，能够得到下式(3)。
[式3]
Figure BDA0002838772080000074
这里，如果假设交流电压矢量为下式(4)，则关于交流电流矢量idh及交流电流矢量iqh，通过将式(4)代入式(3)，对两边进行积分，从而得到下式(5)。
[式4]
Figure BDA0002838772080000081
[式5]
Figure BDA0002838772080000082
为了对磁极位置进行推定，对使偏差Δθ为0的θ0进行运算。这里，如果利用式(5)的交流电流的振幅成分，则能够通过电流振幅的函数表示Δθ。这里，使用交流电流的正交成分iqh的振幅|iqh|。其结果，根据式(5)得到下式(6)。
[式6]
Figure BDA0002838772080000083
如果将式(6)变换为Δθ的数学式，则得到下式(7)。
[式7]
Figure BDA0002838772080000084
通过式(7)，使Δθ接近于零等同于使|iqh|接近于零。因此，推定位置θ0能够由下式(8)表示。
[式8]
Figure BDA0002838772080000085
此外，交流电压的频率ωh和交流电压的振幅Vh包含于从调整单元5输出的第2指令值。L、l能够根据式(1)使用Ld、Lq求出，Ld、Lq能够通过事先进行测定而掌握。因此，偏差Δθ能够基于|iqh|进行计算。
这里，式(6)及最终的推定位置θ0由交流电流的振幅|iqh|决定，|iqh|根据交流电压的振幅Vh和交流电压的频率ωh而变化。即，推定位置θ0根据第2指令值而变化，但与第2指令值相关的交流电流为与驱动无关的电流，成为振动的原因。即，第2指令值的电压值越大则旋转位置的推定精度越高，但振动或噪音越大。而且，第2指令值的频率越大则旋转位置的推定精度越高，但振动或噪音越大。因此，从振动或噪音的观点出发不希望将交流电流设得过大。
就由交流电流导致的振动而言，原因是由于交流电流而产生的转矩。因此，噪音的级别受到同步旋转机的惯性矩、与同步旋转机连接的机械的惯性矩的影响。因此，通过根据这些因素而变更电流的级别，从而决定第2指令值即高频交流电压的振幅及频率各自的适当值。
为了决定交流电压的振幅及频率各自的恰当值，用户使用输入单元3，将决定与高频电压相关的第2指令值的参数的值输入至控制装置1，该高频电压用于对同步旋转机20的旋转位置进行推定。第2指令值是电压的振幅的值和电压的频率的值的组合。如图3所示，在实施方式1中，由用户将1至10的任意一个值输入至控制装置1。此外，在本实施方式中作为输入值例示出1至10，但不言而喻，输入值的种类并不限于数字，输入值的个数并不限于10个。
图7是表示由用户决定向实施方式1涉及的控制装置1输入的值的操作流程的例子的流程图。在本实施方式中，例如用户在与使用所决定的第2指令值实际驱动同步旋转机的实际驱动模式不同的用于将第2指令值优化的参数调整模式下，实施图7所示的动作。用户对同步旋转机20的驱动声音是否是可允许的级别进行判断(S1)。用户在判断为同步旋转机20的驱动声音不是可允许的级别的情况下(在S1中为No)，使用输入单元3将比此前输入至控制装置1的值小的值输入至控制装置1(S2)。即，用户在步骤S2中降低输入值。用户在进行了步骤S2的动作后进行步骤S1的动作。
用户在判断为同步旋转机20的驱动声音是可允许的级别的情况下(在S1中为Yes)，对同步旋转机20的旋转位置相对于预先决定的位置的误差是否满足所期望的位置误差进行判断(S3)。用户在判断为同步旋转机20的旋转位置相对于预先决定的位置的误差不满足所期望的位置误差的情况下(在S3中为No)，使用输入单元3将比此前输入至控制装置1的值大的值输入至控制装置1(S4)。即，用户在步骤S4中提高输入值。用户在进行了步骤S4的动作后进行步骤S3的动作。
这里，旋转位置的预先决定的位置表示由第1指令值确定的同步旋转机20的旋转位置。或者，旋转位置的预先决定的位置也可以是从在参数调整模式下安装的位置检测器得到的同步旋转机20的位置。通过由参数调整模式得到最佳的第2指令值，从而在实际驱动模式下能够在没有位置检测器的无传感器的状态下对同步旋转机进行驱动。调整单元5在实际驱动模式下，使用与通过参数调整模式决定的参数的值对应的第2指令值。
用户在判断为同步旋转机20的旋转位置相对于预先决定的位置的误差满足所期望的位置误差的情况下(在S3中为Yes)，结束将值输入至控制装置1的操作。
如上所述，实施方式1涉及的同步旋转机的控制装置1具有输入单元3，在用户将参数的值输入至控制装置1时由用户使用该输入单元3，该参数用于决定与高频电压相关的第2指令值，该高频电压具有比用于驱动同步旋转机20的驱动电压的频率高的频率。控制装置1还具有调整单元5，该调整单元5从存储单元4取得与用户使用输入单元3输入的值对应的第2指令值。控制装置1还具有电压施加单元7，该电压施加单元7基于包含由调整单元5取得的第2指令值的第3指令值，将电压施加于同步旋转机20。第2指令值为叠加于第1指令值的值，示出高频交流电压的振幅的值和频率的值。用户仅对与预先确定的第2指令值对应的输入值进行变更，选择得到了所期望的位置精度和振动、噪音的输入值即可。实施方式1涉及的同步旋转机的控制装置1能够使用户容易地决定用于对同步旋转机20的位置进行推定的高频交流电压的振幅及频率各自的值。
此外，调整单元5也可以设为，如果变更输入值，则对作为第2指令值的高频电压的振幅和频率中的至少一者进行变更。即，也可以是存储单元4将高频电压的振幅和频率中的至少一者不同的多个第2指令值与作为输入值的参数的值相对应地进行存储。
输入单元3并不限于使用图2说明的结构。输入单元3可以由多个按钮构成，也可以包含键盘。输入单元3只要是在用户输入用于决定与高频电压相关的第2指令值的参数的值时由用户使用的结构即可，该高频电压用于对同步旋转机20的旋转位置进行推定。
调整单元5也可以使用下式(9)对第2指令值所包含的交流电压的振幅的值进行计算。在式(9)中，“kvh”为预先决定的常数，“hf＿adj”为用户使用输入单元3输入的值。
[式9]
Vh＝kvh×hf_adj…(9)
调整单元5也可以使用下式(10)对第2指令值所包含的交流电压的频率的值进行计算。在式(10)中，“kωh”为预先决定的常数，“hf＿adj”为用户使用输入单元3输入的值。
[式10]
ωh＝kωh/hf_adj…(10)
图8是表示实施方式1涉及的同步旋转机的控制装置1所具有的控制单元2、调整单元5及加法单元6中的至少一部分的功能由处理器41实现的情况下的处理器41的图。即，控制装置1所具有的控制单元2、调整单元5及加法单元6中的至少一部分的功能也可以由处理器41执行在存储器42储存的程序而实现。
处理器41为CPU(Central Processing Unit)、处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机、或DSP(Digital Signal Processor)。在图8中还示出了存储器42。
在控制单元2、调整单元5及加法单元6中的至少一部分的功能由处理器41实现的情况下，该一部分的功能由处理器41与软件、固件、或软件及固件的组合实现。软件或固件被记述为程序，储存于存储器42。
处理器41通过读出、执行在存储器42存储的程序，从而实现控制单元2、调整单元5及加法单元6中的至少一部分的功能。在控制单元2、调整单元5及加法单元6中的至少一部分的功能由处理器41实现的情况下，控制装置1具有用于储存程序的存储器42，从结果上来说，该程序使得由控制单元2、调整单元5及加法单元6中的至少一部分执行的步骤得以执行。
在存储器42储存的程序也可以说是使计算机执行由控制单元2、调整单元5及加法单元6中的至少一部分执行的流程或方法。
存储器42例如是RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、闪存、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(注册商标)(ElectricallyErasable Programmable Read Only Memory)等非易失性或易失性半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、压缩盘、迷你盘或DVD(Digital Versatile Disk)等。
图9是表示构成实施方式1涉及的同步旋转机的控制装置1所具有的控制单元2、调整单元5及加法单元6的结构要素中的至少一部分的结构要素由处理电路43实现的情况下的处理电路43的图。即，也可以是控制单元2、调整单元5及加法单元6的功能中的至少一部分由处理电路43实现。
处理电路43为专用的硬件。处理电路43例如为单一电路、复合电路、被程序化的处理器、被并行程序化的处理器、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、或它们的组合。控制单元2、调整单元5及加法单元6的一部分也可以是与其余部分分开的专用的硬件。
关于控制单元2、调整单元5及加法单元6的多个功能，也可以是该多个功能的一部分由软件或固件实现，该多个功能的其余部分由专用硬件实现。这样，控制单元2、调整单元5及加法单元6的多个功能能够由硬件、软件、固件、或它们的组合实现。
根据本实施方式，为了对依赖于用户使用的同步旋转机、机械装置的惯性矩的噪音特性、位置推定误差进行调整，通过对与预先确定的第2指令值的样式(pattern)对应的参数输入值进行选择，用户能够容易地调整与驱动同步旋转机的第1指令值叠加的高频电压指令即第2指令值。即，根据本实施方式，取得无论有无与高频电压的调整相关的技巧技术，用户都能够容易地决定第2指令值这样的效果。
此外，在本实施方式中，就存储于存储单元4的与用户的输入值即参数的值对应的交流电压的振幅及频率而言，以参数的值越大则振幅越大、频率越大的方式设定有如图3所示那样的表格。即，以参数的值越大则同步旋转机的噪音越大，并且位置推定误差越小的方式创建有表格。因此，用户通过依次增大参数的值，能够容易地找出得到了所期望的噪音特性的条件。此外，不言而喻，也可以依次减小参数的值。
在本实施方式中，能够在参数调整模式下基于由用户输入的参数的值决定第2指令值，在实际驱动模式下使用所决定的第2指令值。
另外，不言而喻，也可以针对在本实施方式中基于由用户输入的参数的值所决定的第2指令值，进一步进行如以往实施的那样的参数的微调，将第2指令值与同步旋转机、机械装置相匹配地进一步优化。在该情况下，用户只要从作为用于对最佳的第2指令值进行选择的第1阶段而使用本实施方式选择出的与参数的值对应的第2指令值，作为第2阶段仅进行微调即可，因此用户也能够容易地决定第2指令值。
实施方式2.
图10是表示实施方式2涉及的机器学习装置10的结构的图。在图10中也示出在实施方式1中说明过的控制单元2、加法单元6、电压施加单元7、电流检测单元8及同步旋转机20。在实施方式1中，调整单元5输出第2指令值。相对于此，在实施方式2中，机器学习装置10输出第2指令值。这一点是实施方式2与实施方式1的区别点。在实施方式2中主要对该区别点进行说明。
机器学习装置10为决定参数的值的装置，该参数用于输出与高频电压相关的第2指令值，该高频电压具有比在同步旋转机20的驱动时使用的驱动电压的频率高的频率，用于对同步旋转机20的位置进行推定。机器学习装置10具有状态观测部11，该状态观测部11将同步旋转机20的驱动声音和由上述驱动电压确定的同步旋转机20的旋转位置相对于预先设定的位置的误差中的至少一者作为状态变量而进行观测。
同步旋转机20的驱动声音由检测该驱动声音的装置来检测而数值化。该装置的例子为传声器。当在同步旋转机20安装有振动传感器的情况下，同步旋转机20的驱动声音也可以基于由该振动传感器检测出的振动数而被数值化。也可以视为同步旋转机20的转矩与同步旋转机20的驱动声音相关联，基于由电流检测单元8检测出的值而将同步旋转机20的驱动声音数值化。在谋求将特定频率的噪音最小化的情况下，状态观测部11也可以仅将该特定频率的同步旋转机20的驱动声音数值化。
同步旋转机20的旋转位置的预先设定的位置可以是由第1指令值确定的同步旋转机20的旋转位置，也可以是由检测器检测出的同步旋转机20的旋转位置。推定出的旋转位置是由控制单元2推定出的旋转位置。
机器学习装置10还具有学习部12，该学习部12基于由状态观测部11观测到的状态变量，决定参数的值，该参数用于输出与高频电压相关的第2指令值，该高频电压用于对同步旋转机20的旋转位置进行推定。学习部12基于学习算法决定该参数的值。学习部12所使用的学习算法可以是任意的。
下面作为一个例子，对学习部12进行强化学习的情况进行说明。强化学习是指，某环境内的代理对当前的状态进行观测，决定应该采取的行动。代理通过对行动进行选择而从环境得到报酬，对通过一系列的行动得到最多报酬的对策进行学习。
强化学习的代表例为Q学习或TD学习。在Q学习中，行动价值函数Q(s，a)的通常的更新式为下式(11)。
[式11]
Figure BDA0002838772080000141
在式(11)中，st表示时刻t时的环境，at表示时刻t时的行动。通过行动at，环境变化为st+1。rt+1表示通过环境的变化获得的报酬，γ表示折扣率，α表示学习系数。在应用Q学习的情况下，行动at是对第2指令值所包含的交流电压的振幅和交流电压的频率中的至少一者进行调整。
就由式(11)表示的更新式而言，如果时刻t+1时的最佳行动a的行动评价大于在时刻t时执行的行动a的行动价值Q，则增大行动价值Q。就该更新式而言，如果时刻t+1时的最佳行动a的行动评价小于或等于在时刻t时执行的行动a的行动价值Q，则减小行动价值Q。换言之，以使时刻t时的行动a的行动价值Q接近时刻t+1时的最佳行动价值的方式，对行动价值函数Q(s，a)进行更新。由此，使某环境下的最佳行动价值依次传递至其以前的环境下的行动价值。
学习部12具有：报酬计算部13，其基于由状态观测部11观测到的状态变量对报酬进行计算；以及函数更新部14，其用于基于计算出的报酬，决定参数的值。
在同步旋转机20的驱动声音为状态变量的情况下，报酬计算部13在由驱动声音的检测器观测到的驱动声音比预先设定的驱动声音目标值小的情况下，使报酬r增加。例如，报酬计算部13在观测到的驱动声音小于驱动声音目标值的情况下，向报酬r加上“1”的报酬。另一方面，在观测到的驱动声音大于预先设定的驱动声音目标值的情况下，报酬计算部13向报酬r加上“-1”的报酬。
在同步旋转机20的旋转位置相对于预先设定的位置的误差为状态变量的情况下，报酬计算部13在该误差小于预先设定的误差目标值的情况下，使报酬r增加。例如，报酬计算部13在该误差小于目标值误差的情况下，对报酬r赋予“1”的报酬。另一方面，在该误差大于预先设定的误差目标值的情况下，报酬计算部13对报酬r赋予例如“-1”的报酬。
函数更新部14按照由报酬计算部13计算出的报酬，更新用于对第2指令值所包含的交流电压的振幅和交流电压的频率进行调整的函数。例如，在Q学习中，由式(11)表示的行动价值函数Q(st，at)是用于对第2指令值所包含的交流电压的振幅和交流电压的频率进行调整的函数。
机器学习装置10还具有控制参数调整部15，该控制参数调整部15输出与由学习部12决定的值对应的第2指令值。控制参数调整部15所具有的功能与实施方式1的调整单元5所具有的功能相同。在图10中没有示出在实施方式1中说明的存储单元4。在控制参数调整部15需要在存储单元4存储的信息的情况下，控制参数调整部15与调整单元5相同地，利用在存储单元4存储的信息而输出第2指令值。
图11是表示实施方式2涉及的机器学习装置10的动作流程的例子的流程图。首先，设想使同步旋转机20旋转至任意位置而停止。之后，状态观测部11对状态变量进行观测(S11)。报酬计算部13对同步旋转机20的驱动声音是否为预先设定的允许级别进行判断(S12)。
报酬计算部13在判断为同步旋转机20的驱动声音为预先设定的允许级别的情况下(在S12中为Yes)，提高对同步旋转机20的驱动声音的报酬(S13)。报酬计算部13在判断为同步旋转机20的驱动声音不是预先设定的允许级别的情况下(在S12中为No)，降低对同步旋转机20的驱动声音的报酬(S14)。
报酬计算部13对同步旋转机20的旋转位置相对于预先设定的位置的误差是否满足所期望的位置误差进行判断(S15)。报酬计算部13在判断为同步旋转机20的旋转位置相对于预先设定的位置的误差满足所期望的位置误差的情况下(在S15中为Yes)，提高报酬(S16)。报酬计算部13在判断为同步旋转机20的旋转位置相对于预先设定的位置的误差不满足所期望的位置误差的情况下(在S15中为No)，降低报酬(S17)。
此外，步骤S12至步骤S14的动作、和步骤S15至步骤S17的动作中的至少一者通过报酬计算部13执行即可。另外，除了驱动声音、位置误差的诊断之外，也可以追加用于赋予报酬的步骤。
接着，函数更新部14基于由报酬计算部13计算出的报酬，对式(11)的函数进行更新(S18)。控制参数调整部15对交流电压的振幅和交流电压的频率的组合的第2指令值进行更新(S19)。例如，在Q学习的情况下，由在步骤S18更新后的上述式(11)表示的行动价值函数Q(st，at)被用作用于决定第2指令值的函数。例如，函数更新部14在学习过程中，求出使得由当前的状态st下的行动价值函数Q(st，at)求出的行动价值Q成为最大那样的行动at即第2指令值。此外，作为对行动at进行选择的方法使用ε-贪心法等公知的技术即可。使用更新后的第2指令值对同步旋转机20的驱动进行控制，之后，重复进行步骤S11至步骤S19的处理。另一方面，在行动价值函数Q(st，at)收敛的情况下，函数更新部14选择使得由收敛的行动价值函数Q(st，at)求出的行动价值Q成为最大那样的第2指令值，结束同步旋转机20的控制参数的调整。此外，作为参数的调整的结束时间，也可以设为行动价值Q落在预先确定的范围内。
另外，在步骤S18的处理中，在行动价值函数Q(st，at)收敛的情况下，也可以将该行动价值函数Q(st，at)设为已学习模型。收敛的行动价值函数Q(st，at)能够作为已学习模型而在其它装置中利用。
如上所述，实施方式2涉及的机器学习装置10将同步旋转机20的驱动声音和同步旋转机20的旋转位置相对于预先设定的位置的误差中的至少一者作为状态变量进行观测。机器学习装置10基于状态变量，决定用于输出第2指令值的参数的值，该第2指令值用于对同步旋转机20的旋转位置进行推定。因此，机器学习装置10无需由用户输入用于输出第2指令值的参数的值，就能够对最佳的第2指令值进行学习、输出。
此外，状态观测部11也可以还将与同步旋转机20连接的机械的惯性矩作为状态变量进行观测。不管在哪种情况下，学习部12都基于由状态观测部11观测到的状态变量，决定用于输出在同步旋转机20进行动作时使用的与电压相关的第2指令值的参数的值。
另外，在本实施方式中作为行动at使用了高频交流电压的振幅和频率的组合即第2指令值，但作为行动at也可以使用第2指令值的高频交流电压的振幅和频率中的某一者，也可以包含它们之外的参数。
在实施方式2中，说明了机器学习装置10利用强化学习而进行机器学习的情况。但是，机器学习装置10也可以按照其它公知的方法，例如神经网络、基因编程、功能逻辑编程、或支持向量机而执行机器学习。
实施方式2涉及的机器学习装置10所具有的状态观测部11、学习部12及控制参数调整部15中的至少一部分的功能也可以由与实施方式1的处理器41等同的处理器实现。在状态观测部11、学习部12及控制参数调整部15中的至少一部分的功能由处理器实现的情况下，机器学习装置10具有用于对程序进行储存的存储器，从结果上来看，该程序使得由状态观测部11、学习部12及控制参数调整部15中的至少一部分执行的步骤得以执行。该存储器为与实施方式1的存储器42等同的存储器。
也可以是实施方式2涉及的机器学习装置10所具有的状态观测部11、学习部12及控制参数调整部15的功能中的至少一部分由与实施方式1的处理电路43等同的处理电路实现。
以上的实施方式所示的结构表示的是本发明的内容的一个例子，也可以与其它的公知技术组合，也可以在不脱离本发明的主旨的范围，省略或变更结构的一部分。
标号的说明
1同步旋转机的控制装置，2控制单元，3输入单元，4存储单元，5调整单元，6加法单元，7电压施加单元，8电流检测单元，10机器学习装置，11状态观测部，12学习部，13报酬计算部，14函数更新部，15控制参数调整部，20同步旋转机，31模式按钮，32旋钮，33显示部，34设置按钮，41处理器，42存储器，43处理电路，81检测部，82坐标变换器。

Claims (9)

1.一种同步旋转机的控制装置，其特征在于，具有：
控制单元，其生成与用于对同步旋转机进行驱动的驱动电压相关的第1指令值；
调整单元，其从存储单元取得与具有比所述驱动电压的频率高的频率的高频电压相关的第2指令值；
加法单元，其将所述第2指令值叠加于所述第1指令值，输出由此得到的第3指令值；以及
电压施加单元，其将根据所述第3指令值创建出的交流电压施加于所述同步旋转机，
所述控制单元基于通过所述高频电压在所述同步旋转机流动的高频电流而对所述同步旋转机的旋转位置进行推定，
所述存储单元对与多个参数的值分别对应的所述第2指令值进行存储，
所述调整单元从所述存储单元取得与由用户输入的参数的值对应的所述第2指令值。
2.根据权利要求1所述的同步旋转机的控制装置，其特征在于，
还具有电流检测单元，该电流检测单元对通过所述交流电压在所述同步旋转机流动的交流电流进行检测，
所述控制单元基于由所述电流检测单元检测出的交流电流中的所述高频电流对所述同步旋转机的旋转位置进行推定。
3.根据权利要求1或2所述的同步旋转机的控制装置，其特征在于，
所述存储单元将所述高频电压的振幅和频率中的至少一者不同的多个所述第2指令值与所述多个参数的值分别对应地进行存储。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的同步旋转机的控制装置，其特征在于，
所述存储单元以如果增大参数的值则所述高频电压的振幅增大的方式存储有所述第2指令值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的同步旋转机的控制装置，其特征在于，
所述存储单元以如果增大参数的值则所述高频电压的频率变高的方式存储有所述第2指令值。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的同步旋转机的控制装置，其特征在于，
所述调整单元在实际驱动模式下，使用与通过参数调整模式决定的所述参数的值对应的所述第2指令值。
7.一种机器学习装置，其决定参数的值，该参数用于输出与高频电压相关的指令值，该高频电压具有比在同步旋转机的驱动时使用的驱动电压的频率高的频率，用于对所述同步旋转机的位置进行推定，
该机器学习装置的特征在于，具有：
状态观测部，其将所述同步旋转机的驱动声音和由所述驱动电压确定的所述同步旋转机的旋转位置相对于预先设定的位置的误差中的至少一者作为状态变量而进行观测；以及
学习部，其基于由所述状态观测部观测到的所述状态变量决定所述参数的值。
8.根据权利要求7所述的机器学习装置，其特征在于，
所述学习部具有：
报酬计算部，其基于所述状态变量对报酬进行计算；以及
函数更新部，其用于基于计算出的所述报酬来决定所述参数的值。
9.根据权利要求8所述的机器学习装置，其特征在于，
所述报酬计算部在所述驱动声音小于驱动声音目标值的情况下、或所述误差小于误差目标值的情况下，使所述报酬增加。
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