CN113678365A - 控制装置 - Google Patents

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Abstract

控制装置具备：角速度检测部，所述角速度检测部对马达的角速度进行检测；振动分量去除部，所述振动分量去除部通过过滤处理从所述角速度检测部检测出的角速度中去除规定频带的振动分量；以及电流指令运算部，所述电流指令运算部根据转矩指令值和经所述振动分量去除部去除振动分量后的角速度，运算对所述马达进行驱动的驱动电流的电流指令值。

Description

控制装置
技术领域
本发明涉及进行马达的驱动控制的控制装置。
背景技术
进行马达的驱动的控制装置中，当马达的驱动电流包含振动分量时，会产生不需要的振动。例如，对机器人的机械手、车辆进行驱动的设备中，设备的刚性较低，具有较低的共振频率。为了抑制振动，有时会在马达的驱动电流的控制中使用解耦控制。然而，有时马达的角速度自身包含振动分量，该振动分量可能会引起马达的转矩产生振动。
日本公开公报特开2013-85474号公报公开的技术中，对用于解耦控制的马达的角速度进行增益调节。由此，减小马达角速度的振动，从而减小马达转矩的振动。而且，日本公开公报特开平7-143606号公报公开的技术中，基于车速的检测值推定马达的输出转矩的变动量，修正转矩指令。在该转矩指令的修正中，使用施行了平均化处理的马达角速度。由此，降低由马达角速度的振动引起的转矩指令的振动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开公报：特开2013-85474号公报；
专利文献2：日本公开公报：特开7-143606号公报；
发明内容
发明所要解决的技术问题
在施行平均化处理而减少马达角速度的振动分量的情况下，当发生急剧的角速度变化时，可能产生与实际的马达角速度的差。因此，有时在计算马达角速度的振动分量时产生误差，响应性降低，振动抑制的效果并不充分。
鉴于上述技术问题，本发明的目的是提供一种控制装置，能对马达的驱动控制中的振动进行抑制而不破坏控制响应性。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述技术问题，根据本发明的控制装置的某形态，控制装置具备角速度检测部、振动分量去除部以及电流指令运算部。所述角速度检测部对马达的角速度进行检测。所述振动分量去除部通过过滤处理从所述角速度检测部检测出的角速度中去除规定频带的振动分量。所述电流指令运算部根据转矩指令值和经所述振动分量去除部去除振动分量后的角速度，运算对所述马达进行驱动的驱动电流的电流指令值。
发明效果
根据具有上述结构的本发明，能对马达的驱动控制中的振动进行抑制而不破坏控制响应性。
附图说明
图1是示出使用实施方式的控制装置的马达控制系统的结构例的框图。
图2是示出构成马达控制系统的马达控制部的结构例的框图。
图3是示出构成马达控制部的振动分量去除部的特性的示例的图。
图4是示出速度运算部所求出的角速度的示例的图。
图5是示出振动分量去除部将振动分量去除后的角度速的示例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是示出使用本发明实施方式的控制装置的马达控制系统的结构例的框图。
该马达控制系统具备：马达2，该马达2是对负载1进行驱动的控制对象；上位装置3，该上位装置3生成针对马达2的上位转矩指令值；马达控制部4，该马达控制部4根据来自上位装置3的上位转矩指令值Tm及马达2的状态对马达的驱动进行控制；以及电力转换部5，该电力转换部5将与马达控制部4的控制相应的驱动电流供给至马达2。
马达2例如进行电动汽车的驱动，例如由三相的无刷马达构成。而且，例如在电动汽车的情况下，上位装置3由生成与油门开度、当前的车辆速度等相应的上位转矩指令值的VCU(Vehicle Control Unit：车辆控制装置)等构成。另外，马达2也可以是进行机器人的臂等的驱动的马达等。而且，马达2也可以由带电刷的DC马达等其他马达构成。而且，电力转换部5例如由逆变器构成，且根据来自马达控制部4的电流控制，进行电源电压的开关以对马达2进行供给。
图2是示出马达控制部4的结构例的框图。马达2具备根据由电力转换部5供给的驱动电流来产生磁场的励磁线圈、安装于转子的永磁体等，产生与励磁线圈所产生的磁场相应的驱动力。而且，马达2具备对转子的位置(角度)进行检测的位置检测部2A等。
马达控制部4具备：前馈部10，该前馈部10求出与来自上位装置3的上位转矩指令值Tm相应的前馈转矩指令值TmFF；速度运算部20，该速度运算部20根据位置检测部2A的检测输出来求出马达2的角速度ωm；反馈部30，该反馈部30求出与马达2的角速度ωm相应的反馈转矩指令值TmFB；以及运算部40，该运算部40求出转矩指令值Tmres。而且，马达控制部4具备：振动分量去除部(NF：Notch Filter，陷波滤波器)50，该振动分量去除部50去除速度运算部20所求出的角速度ωm的规定频带的振动分量；以及电流控制部60，该电流控制部60根据转矩指令值Tmres等进行向马达2供给的驱动电流的控制。
该马达控制系统中，基于根据来自前馈部10的转矩指令值TmFF及来自反馈部30的转矩指令值TmFB求出的转矩指令值Tmres，进行由电流控制部60执行的控制，由此，进行抑制马达2的振动的解耦控制。前馈部10具备：噪音去除部(NF：Notch Filter，陷波滤波器)11，该噪音去除部11去除来自上位装置3的上位转矩指令值Tm的规定频带的分量；以及放大部12。而且，反馈部30具备：滤波器(HPF：High Pass Filter，高通滤波器)31，该滤波器31使速度运算部20所求出的马达2的角速度ωm的规定频带以上的分量通过；以及放大部32。
例如，如图3所示，NF50由具有将特定频带的信号去除的特性的陷波滤波器构成。该NF50从速度运算部20所求出的角速度ωm去除规定的振动分量。具体而言，NF50从速度运算部20所求出的角速度ωm去除如下的振动分量：以包括马达2和负载1等的机械部分的共振频率fr为中心的规定宽度(2fw)的频带fr－fw～fr+fw的振动分量。
电流控制部60具备：电流指令运算部61，该电流指令运算部61根据转矩指令值Tmres及由NF50去除规定频带的振动分量后的马达2的角速度ωm来求出电流指令值ig：以及电流控制运算部62，该电流控制运算部62根据电流指令值ig和速度运算部20所求出的马达2的角速度ωm来进行将马达2驱动的驱动电流的控制。例如，电流控制运算部62通过根据电流指令值ig对电力转换部5进行控制，进行驱动电流的PWM(Pulse Width Moduration：脉冲宽度调制)控制。
上述结构的马达控制系统中，当从上位装置3供给上位转矩指令值Tm时，马达控制部4根据上位转矩指令值Tm及马达2的角速度ωm对马达2的驱动进行控制。具体地，前馈部10求出与来自上位装置3的上位转矩指令值Tm相应的前馈转矩指令值TmFF，并供给至运算部40。速度运算部20根据位置检测部2A的检测输出来求出马达2的角速度ωm，并供给至反馈部30等。反馈部30根据马达2的角速度ωm求出反馈转矩指令值TmFB，并供给至运算部40。运算部40将前馈转矩指令值TmFF与反馈转矩指令值TmFB的差作为转矩指令值Tmres供给至电流指令运算部61。
NF50从速度运算部20所求出的角速度ωm去除规定的振动分量并供给至电流指令运算部61。电流指令运算部61根据从运算部40供给的转矩指令值Tmres、经由NF50供给的去除规定的振动分量后的角速度ωm及电源电压值VDC来求出电流指令值ig，并供给至电流控制运算部62。电流控制运算部62根据从电流指令运算部61供给的电流指令值ig对电力转换部5进行控制。具体地，电流控制运算部62根据从电力转换部5供给的电流的电流值ir、来自电流指令运算部61的电流指令值ig及来自速度运算部20的角速度ωm，控制进行由电力转换部5执行的开关的时刻。由此，执行与来自上位装置3的上位转矩指令值Tm及马达2的角速度ωm相应的驱动控制。
图4是示出速度运算部20所求出的马达2的角速度ωm的示例的图。
如图4上述，马达2的角速度ωm包含振动分量。若直接使用该角速度ωm并通过电流指令运算部61求出电流指令值ig，则电流指令值ig也会包含振动分量。尤其，若含有与包括马达2和负载1等的机械部分的共振频率fr接近的频率的分量，则会因共振而产生强的振动。为此，此马达控制系统中，通过NF50从马达2的角速度ωm去除振动分量。由此，例如，如图5所示，从NF50供给至电流指令运算部61的角速度ωm的振动分量被去除。通过使用这样的角速度ωm求出电流指令运算部61的电流指令值ig，能对马达的驱动控制中的振动进行抑制而不破坏控制响应性。
而且，此马达控制系统中，在电流控制运算部62中，根据由电流指令运算部61求出的电流指令值ig及由速度运算部20求出的马达2的角速度ωm，进行用于驱动马达2的电流控制。如此，电流控制运算部62的电流控制中，通过使用由速度运算部20求出的马达2的角速度ωm，即未去除振动分量的实际的马达2的角速度ωm，能够基于实际的马达2的角速度ωm进行控制。由此，能对与实际的马达2的角速度ωm的不一致所导致的振动的产生进行抑制，能进行振动的高效抑制。
如以上说明，根据本实施方式，通过从用于解耦控制的马达的角速度去除振动分量，能去除电流指令值运算中的振动分量，能对马达的驱动控制中的振动进行抑制而不破坏控制响应性。而且，本实施方式中，通过陷波滤波器从角速度去除振动分量，因此，与使用移动平均、低通滤波器等去除振动分量的情况相比，能够降低因去除处理而发生的响应延迟。而且，在本实施方式中，用于电流控制运算的马达角速度直接利用马达角速度的检测值。也就是说，能避免用于解耦控制的马达角速度与马达的实际角速度的不一致，能提高解耦控制的精度，能高效抑制振动。
上述实施方式是作为本发明的实现手段的一例，应理解，可根据应用本发明的装置、系统的结构、各种条件进行适当修正或变更，本发明不受上述实施方式限定。
符号说明
1负载；2马达；2A位置检测部；3上位装置；4马达控制部；5电力转换部；10前馈部；20速度运算部；30反馈部；40运算部；50NF；60电流控制部；61电流指令运算部；62电流控制运算部。

Claims (5)

1.一种控制装置，具备：
角速度检测部，所述角速度检测部对马达的角速度进行检测；
振动分量去除部，所述振动分量去除部通过过滤处理从所述角速度检测部检测出的角速度中去除规定频带的振动分量；以及
电流指令运算部，所述电流指令运算部根据转矩指令值和经所述振动分量去除部去除振动分量后的角速度，运算对所述马达进行驱动的驱动电流的电流指令值。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
所述振动分量去除部具备：
陷波滤波器，所述陷波滤波器从所述角速度检测部检测出的角速度中去除所述振动分量。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，
所述振动分量去除部从所述马达的角速度中去除包括所述马达的共振频率的所述规定频带的所述振动分量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其中，具备：
反馈部，所述反馈部根据所述角速度检测部检测出的角速度求出反馈值；
前馈部，所述前馈部根据来自上位装置的上位转矩指令值求出前馈值；以及
转矩指令运算部，所述转矩指令运算部根据所述反馈部所求出的反馈值及所述前馈部所求出的前馈值，求出所述转矩指令值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置，其中，
具备电流控制运算部，所述电流控制运算部根据所述角速度检测部检测出的角速度和所述电流指令运算部所求出的电流指令值，进行向马达供给的驱动电流的控制。
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