CN116194849A - 电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

电动机控制装置包括：振动提取滤波器，其从电动机的旋转速度响应或旋转位置响应中提取因多个机械共振而叠加在电动机控制系统的响应中的多个振动；逐次频率估算部，其逐次逐个地估算从振动提取滤波器得到的多个振动各自的频率，将频率的估算结果作为频率估算值序列输出；减振控制部，其对输入至电动机控制系统的指令进行加工以抑制安装于电动机上的机械的端部处产生的振动；和减振控制设计部，其基于频率估算值序列对减振控制部进行调节。

Description

电动机控制装置

技术领域

本发明涉及电动机控制的技术。

背景技术

近年来，在FA(Factory Automation)领域中，期望能够对电动机控制系统进行优化调节，缩短节拍时间来提高生产效率。在对作为控制对象的机械进行控制的半闭环结构的电动机控制系统中，在安装于电动机上的机械的刚度较低的情况下，通常而言，机械的端部(此后称为机械端)会因机械的共振/反共振特性而以数Hz～100Hz的低频率发生振动，存在定位耗时而不能缩短节拍时间的问题。这样的情况下通常要使用减振控制。

减振控制是电动机控制系统的调节要素之一，无需人工介入地短时间且最优地对该控制进行自动调节的技术，能够有助于缩短节拍时间以提高生产效率。作为进行减振控制自动调节的方法，专利文献1提出了一种方案。

在专利文献1中，公开了一种在电动机控制系统中根据电动机的响应观测到因多个机械共振引起的振动、且在机械端发生振动的情况下的减振控制的自动调节技术。

具体而言，包括：估算用信号运算部，其从根据电动机的响应而观测到的叠加的多个振动中提取出单一振动；共振特性估算运算部，其基于提取出的单一振动来估计振动特性(频率等)；前馈控制部，其抑制因多个机械共振而发生的机械端的振动；和减振控制设定部，其基于所估计的振动特性对减振控制部即前馈控制部进行调节，其中，估算用信号运算部从按规定驱动模式对机械进行驱动时发生、观测到的多个振动中，按规定顺序提取单一振动，利用共振特性估算运算部估计提取出的单一振动的振动特性，由减振控制设定部基于所估计的振动特性对前馈控制部进行调节，并且，在规定驱动模式下反复实施调节，直到对多个振动中的每一个全部完成估计，由此形成减振控制的自动调节。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2012/056868号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在专利文献1中，需要按规定驱动模式激励多个振动，由减振控制设定部对减振控制部即前馈控制部进行规定驱动模式下的反复调节，直到对多个振动全部完成振动特性估计，所以存在调节需要耗费时间这一问题。

本发明的目的在于提供一种电动机控制装置，在根据电动机的响应观测到因机械共振引起的振动、且在机械端发生振动的情况下，短时间/实时地对减振控制部进行调节来抑制机械端的振动。

解决问题的技术手段

作为本发明的优选之一例，电动机控制装置包括：振动提取滤波器，其从电动机的旋转速度响应或旋转位置响应中提取因多个机械共振而叠加在电动机控制系统的响应中的多个振动；逐次频率估算部，其逐次逐个地估算从所述振动提取滤波器得到的所述多个振动各自的频率，将频率的估算结果作为频率估算值序列输出；减振控制部，其对输入至所述电动机控制系统的指令进行加工以抑制安装于所述电动机上的机械的端部处产生的振动；和减振控制设计部，其基于所述频率估算值序列对所述减振控制部进行调节。

发明效果

根据本发明，能够短时间/实时地调节减振控制部，自动地抑制机械端的振动。

附图说明

图1是表示应用于电动机的FB控制系统中的实施例1的图。

图2是表示陷波滤波器的频率特性的图。

图3是表示逐次频率估算部的图。

图4是表示逐次频率估算部中的频率估算值序列的计算的图。

图5是表示减振控制设计部的处理的图。

图6是表示实施例1在电动机位置FB控制系统中的应用的图。

图7是表示实施例1在电动机速度FB控制系统中的应用的图。

具体实施方式

下面参照附图对实施例进行说明。各图中对于具有共同功能的构成要素标注同一标记并省略其说明。另外，此后有时将“反馈”简记作“FB”，将“陷波滤波器”简记作“NF”，将“低通滤波器”简记作“LPF”，将“高通滤波器”简记作“HPF”，将“带通滤波器”简记作“BPF”。

实施例1

图1是表示将实施例1的自动调节部2应用于通常的半闭环结构的电动机FB控制系统时的结构的图。在不包含自动调节部2的通常的电动机的FB控制系统中，FB控制器13的操作量被提供给电动机14，以使指令r(t)与电动机14的输出y(t)的偏差成为零的方式对控制对象机械15进行控制。

具体而言，输出y(t)是电动机旋转位置，使用传感器(例如编码器)测量电动机旋转位置，利用加减法器16计算其与旋转位置指令r(t)的偏差，FB控制器13将其用作位置偏差来对其进行处理。另外，在电动机14的前级设置有用于驱动电动机14的装置(逆变器等)和控制电动机14的速度与电流的控制器，但图1中省略了这些。

图1的FB控制系统中，在安装于电动机的旋转轴上的机械的刚度较低的情况下，通常而言，机械的端部(此后称为机械端)会因机械的共振/反共振特性而以数Hz～100Hz的低频率发生振动，存在定位耗时的情况。

这样的情况下，出于抑制机械端的振动以缩短定位时间的目的，能够使用减振控制部5。减振控制部5为了抑制安装在电动机上的机械端的振动，对要输入电动机控制系统的旋转位置指令r(t)进行加工。

本实施例中，减振控制部5是陷波滤波器(此后将其称为实际陷波滤波器)，图2表示了实际陷波滤波器的频率特性。通过使实际陷波滤波器的陷波频率与机械端的振动的频率一致，能够从旋转位置指令r(t)中除去能够激励机械端的振动的频率成分，减振控制部5能够通过对旋转位置指令r(t)的加工而生成不会激励机械端的振动的旋转位置指令rs(t)。

在机械端的响应中，由于机械的多个共振/反共振特性的原因，存在频率不同的多个振动发生叠加的情况。而且，对于各振动来说，振动的振幅和衰减时间通常因各共振/反共振特性而不同。

在机械端的响应中多个振动发生叠加的情况下，通过对各振动分别应用实际陷波滤波器能够抑制机械端的振动。在频率为f1～fN的N个振动于机械端叠加的情况下，可以将陷波频率fk(k＝1……N)的实际陷波滤波器串联N级加以应用。但是，采用多级实际陷波滤波器会导致旋转位置指令r(t)的延迟增大，结果存在不能缩短定位时间的情况。

该情况下，出于缩短定位时间的目的，减振控制部5也可以不采用实际陷波滤波器而是采用基于控制对象模型的其他减振控制手段。另外，在采用其他减振控制手段的情况下，至少机械端的振动的频率也需要是已知的。

自动调节部2无需关于控制对象机械15的先验信息就能够自动地调节减振控制部5，包括逐次频率估算部3、减振控制设计部4、减振控制部5、振动提取滤波器6。

另外，本实施例中，自动调节部2以抑制数Hz～100Hz的低频率的机械端的振动为目的，100[Hz]以上的机械端的振动不属于抑制对象。

振动提取滤波器6从电动机的旋转速度响应或旋转位置响应中提取因多个机械共振而在电动机控制系统的响应中叠加的多个振动。图1中，其发挥的作用是，除去旋转位置响应y(t)的稳态响应成分，仅提取与机械端的振动相关的振动成分并将其作为yd(t)输出。

本实施例中，振动提取滤波器6是仅使规定频段fL～fH的信号通过的带通滤波器。另外，也可以采用高通滤波器与低通滤波器的组合。

在机械端的响应中多个振动发生叠加的情况下，旋转位置响应y(t)中也有多个振动叠加。振动提取滤波器6为了能够提取多个振动，将频段fL～fH设定得足够宽。其结果是，多个振动被观测为yd(t)。

逐次频率估算部3逐次逐个地估算从振动提取滤波器6得到的多个振动yd(t)的各频率，将频率的估算结果输出成由1维序列数据构成的频率估算值序列f(k)。

本实施例中为便于说明，假设yd(t)是2种振动叠加而观测到的，这2种振动是频率为f1、振动的振幅最大值为M1、振动的持续时间为T1的振动yd1(t)，和频率为f2、振动的振幅最大值为M2、振动的持续时间为T2的振动yd2(t)(其中，f1<f2≤100[Hz])。

逐次频率估算部3如图3所示，包括陷波滤波器31、自适应陷波滤波器34、振动检测部32和收敛判断部33，其中，陷波滤波器31是仅除去规定频率成分的振动除去部，自适应陷波滤波器34是根据振动波形逐次估算振动的频率并将估算值作为频率估算值信号逐次输出的自适应估算部，收敛判断部33判断频率估算值信号是否收敛并将判断为收敛时的频率估算值信号的频率估算值输出为频率估算值序列。

陷波滤波器31具有如图2所示的频率特性，陷波滤波器31的陷波频率Nf[Hz]能够基于收敛判断部33输出的频率估算值序列f(k)[Hz]改变要除去的频率成分。

陷波滤波器31从多个振动yd(t)中仅除去陷波频率Nf[Hz]的频率成分，将从多个振动yd(t)中除去陷波频率Nf的频率成分后的信号作为剩余振动，输出yr(t)。

在自动调节部2开始调节的初始状态，陷波滤波器31的陷波频率Nf[Hz]被设定为与减振控制部承担的机械端的减振频段的上限100[Hz]相比足够大的值，由此频率f1和f2的振动都不会被陷波滤波器31除去，而是被输出到剩余振动yr(t)。

在自动调节部2开始调节以后，每当收敛判断部33输出的频率估算值序列f(k)(k＝1……)的k被更新时，陷波滤波器31的陷波频率Nf[Hz]被更新为Nf＝f(k)。在自动调节部2完成调节之后，陷波频率Nf[Hz]被设定为与100[Hz]相比足够大的值，返回初始状态。

振动检测部32在剩余振动yr(t)中观测到规定振幅以上、且规定时间以上持续的振动的情况下，判断为检测出振动，除此以外判断为未检测出振动。

自适应陷波滤波器34和收敛判断部33仅在振动检测部32判断为检测出振动的情况下工作。

在yd(t)的2种振动中一方的振幅为0(例如M2＝0)、且陷波滤波器31的陷波频率Nf[Hz]为f1的情况下，理想状况下不会在剩余振动yr(t)中观测到振动，振动检测部32会判断为未检测出振动。该情况下，自适应陷波滤波器34和收敛判断部33不会开始工作。

自适应陷波滤波器34逐次估算剩余振动yr(t)的主振动的频率。具有陷波滤波器和自适应算法的自适应陷波滤波器34使用运算成本优秀的以下(式1)和(式2)。

□陷波滤波器

□自适应算法

a(t+1)＝a(t)-μ(a(t))·L(e(t))·sgn(x(t-1)) (式2)

其中，a(t)表示陷波频率(但单位不是[Hz])，rL表示陷波宽度，μ表示用于调节更新量的更新增益，L(Y)表示对Y的限制处理，sgn表示符号函数，x(t)表示陷波滤波器状态，e(t)表示陷波滤波器输出。

自适应陷波滤波器34内部包括(式1)所示的陷波滤波器，由(式2)的自适应算法对(式1)的陷波滤波器的陷波频率a(t)进行自适应调节。

具体而言，(式2)的自适应算法反复工作以使(式1)的陷波滤波器能够除去输入的剩余振动yr(t)的主振动，(式1)的陷波滤波器完成除去剩余振动yr(t)的主振动时的a(t)是主振动的频率。

从而，自适应陷波滤波器34可以称作是针对剩余振动yr(t)的逐次的频率估算单元，a(t)是针对剩余振动yr(t)的频率估算值信号。

另外，a(t)关于频率[Hz]具有非线性特性，尤其是a(t)在100[Hz]以下的低频段的情况下表现出较强的非线性。具体而言存在这样的趋势，即，频率越低则每单位频率变化量的绝对值[Hz]下的a(t)的变化量的绝对值越小。从而，进行低频段的估算时若更新增益μ固定，则会产生更新增益过大、(式2)的自适应算法会产生振动而不能达到收敛的问题。

于是，本实施例对于该问题，将更新增益设定为μ(a(t))，使之与频率估算值信号相应地变更。作为一例，用以下(式3)表示μ(a(t))。

其中，a1是设计频率，μa是基本更新增益。

将设计频率a1下合适的更新增益设为μa，根据(式3)的μ(a(t))，在频率a(t)＜a1时，更新增益可视为与μa同等大小。由此，在频率a(t)＜a1时，能够解决(式2)的自适应算法发生振动而不能达到收敛的问题。

另外，为了削减运算成本，对于(式3)也可以如MAP那样将μ与a(t)的数据采用表形式保持。另外，μ(a(t))也可以采用具有与(式3)类似效果的其他函数。

如果自适应陷波滤波器34的a(t)收敛，则视为(式1)的陷波滤波器完成了剩余振动yr(t)的主振动的除去，能够判断为完成了对剩余振动yr(t)的主振动的频率估算。

收敛判断部33是用于判断频率估算值信号a(t)是否收敛的单元。收敛判断部33接收频率估算值信号a(t)判断a(t)是否收敛。但是，如上所述频率估算值信号a(t)关于频率[Hz]为非线性的特性，所以基于a(t)判断是否收敛并不容易。

收敛判断部33具有将a(t)变换为频率[Hz]单位的变换单元，由此能够将a(t)变换为f(t)[Hz]。从而，收敛判断部33基于f(t)[Hz]判断a(t)是否收敛。

具体而言，在规定时间内的f(t)的变动幅度为规定值[Hz]以下的情况下，判断为a(t)收敛，将此时的f(t)作为第k个(k＝1……)值保持为f(k)，逐次继续进行收敛判断。每当判断为收敛时使k计数加一，并保持为f(k)，其结果是，收敛判断部33输出f(k)(k＝1……)作为频率估算值序列。

在从自动调节部2开始调节到结束的规定时间中，执行逐次频率估算部3，能够从逐次频率估算部3得到规定时间份的频率估算值序列f(k)(k＝1……)。

在图4中表示逐次频率估算部3中的频率估算值序列f(k)的计算的状况。图4中，设各振动yd1(t)和yd2(t)各自的频率为f1＝10[Hz]和f2＝20[Hz]，对于由两个振动叠加得到的振动yd(t)，在自动调节部2的调节时间的期间中，用虚线表示了逐次频率估算部3进行动作的情况下的f(t)，用实线表示了对f(t)作出收敛判断而得到的频率估算值序列f(k)。

另外，在图4中，设陷波滤波器31的输出yr(t)为yr(t)＝yd1r(t)+yd2r(t)，分别示出了yd1r(t)和yd2r(t)。

在收敛判断k＝1、2处，自适应陷波滤波器34估算出振动yd(t)的主振动成分即振动yd1(t)的频率f1，f(1)、f(2)被应用到陷波滤波器31。因此，在k＝1、2处，yd1r(t)的振幅减小，振动yd(t)的主振动成分变成yd2(t)。

于是，在k＝3、4处，自适应陷波滤波器34估算出振动yd2(t)的频率f2，f(3)、f(4)被应用到陷波滤波器31，振动yd(t)的主振动成分变成yd1(t)。

自适应陷波滤波器34估算yd1(t)的频率而得到f(5)，在k＝5以后，振动yd(t)完全衰减而成为振动未发生状态，所以振动检测部32判断为未检测出振动，使自适应陷波滤波器34和收敛判断部33的动作停止。

这样，本实施例的逐次频率估算部3特征在于，在1个以上衰减的振动发生叠加而被观测为yd(t)的情况下，也能够优先地交替地高速估算主振动的频率。

在振动的振幅、频率、衰减(持续)时间、振动的叠加数未知的情况下，例如用递归最小二乘估计法这样的通常的估计手段，不一定能够精度良好地估算各振动的频率。这是因为，例如在2种振动yd1和yd2叠加得到yd(t)且衰减时间是T1＜T2的情况下，在0～T1中是双振动系统但在T1～T2中是单振动系统，成为了振动系统的次数随未知的衰减(持续)时间T1和T2而变化的时变估计问题。

与此相对，逐次频率估算部3具有即使衰减(持续)时间、振动的叠加数未知也能够恰当且高速地估算振动频率的优点。

减振控制设计部4基于频率估算值序列调节减振控制部5。本实施例中，减振控制设计部4进行无监督聚类。

具体而言，将在自动调节部2的规定调节时间中得到的频率估算值序列f(k)(k＝1……)视为点群数据，对其实施k-means法等无监督聚类，将由此得到的群集数作为振动的叠加数N，将各群集的平均值作为各振动的频率的估算值fk(k＝1……N)。另外，在各群集的重心距离为规定值以下的情况下，将这些群集合并。

减振控制设计部4将振动的叠加数N和各振动的频率的估算值fk(k＝1……N)这些输出F发送至减振控制部5，减振控制部5将陷波频率为fk的实际陷波滤波器设置成N级串联，由此完成自动调节部2的处理。

图5示出了减振控制设计部4对图4所示的f(k)的处理。群集1由f(1)、f(2)和f(5)构成，群集2由f(3)和f(4)构成，群集是2个所以振动的叠加数N是2，各振动的频率是各群集的平均值(f(1)+f(2)+f(5))/3和(f(3)+f(4))/2。

另外，关于自动调节刚开始后的f(1)，因为陷波滤波器31处于无效状态，振动的叠加较显著，所以存在作为频率估算值精度较低的趋势。因此，也可以在聚类前追加将频率估算值序列f(k)(k＝1……)的前半部分剔除的处理。

减振控制设计部4除了采用上述无监督聚类以外，在振动的叠加数N是1～2的情况下，也可以考虑采用以下算法。以下算法与k-means法相比特征在于处理成本优秀。

S1：计算点群数据的平均值Ma，按相对于Ma大或小而生成2个群集C1、C2。

S2：计算C1的平均值Mc1、C2的平均值Mc2，计算Te＝|Mc1-Mc2|。

S3：在Te为规定值以上的情况下，振动的叠加数为N＝2，各振动的频率的估算值为f1＝Mc1、f2＝Mc2。在Te小于规定值的情况下，振动的叠加数为N＝1，振动的频率的估算值为f1＝Ma。

关于自动调节部2的规定调节时间，如果在控制对象机械15动作一次时可以在yd(t)中观测到振动、得到频率估算值序列f(k)，就可以是控制对象机械15仅动作一次所耗费的时间。

另外，在要取得更多的频率估算值序列f(k)(k＝1……)来提高振动频率的估算精度的情况下，也可以将控制对象机械15动作多次所需的时间设定为自动调节部2的规定调节时间。

采用本实施例，在根据电动机控制系统的响应观测到由控制对象机械的1个以上的共振/反共振特性引起的振动、且在机械端发生振动的情况下，不需要特别事先掌握上述机械共振的数量。

在专利文献1中，从减振控制设定部进行减振控制部即前馈控制部的多个共振特性的反复调节。根据本实施例，在开始减振控制部的调节的初始状态下，减振控制部5对输入至电动机控制系统的指令不进行加工，在减振控制设计部4基于频率估算值序列完成减振控制部5的调节之后，减振控制部5开始对输入至电动机控制系统的指令进行加工。本实施例可提供一种能够短时间/实时地调节减振控制部5来抑制机械端的振动的电动机控制的自动调节方法，和具备自动调节部2的电动机控制装置。

另外，本实施例中，自动调节部2以电动机旋转位置y(t)作为输入，但从容易提取振动成分的观点出发，自动调节部2的输入也可以使用电动机旋转位置偏差、FB控制器13的输出、电动机旋转速度的偏差、速度FB控制器的输出或电动机旋转速度的响应等。

另外，也可以基于减振控制设计部4生成的群集的方差的大小，调节实际陷波滤波器的宽度。这是因为，在群集的方差大的情况下认为难以期待频率估算值的精度，所以有时将实际陷波滤波器的宽度设定得较大以较宽地除去频率成分是有效的。

另外，陷波滤波器31可以采用串联排列多级的结构，对各陷波频率适当应用频率估算值序列f(k)。由此，在从yd(t)中观测到大量振动的叠加的情况下，也能够期待频率的估算精度。但是，该情况下需要另外管理将f(k)应用至哪个陷波滤波器，这一点要注意。

另外，自动调节部2也可以具有调节FB控制器13的增益的功能。这是因为减振控制部5被自动调节部2调节，当有效时机械端的振动被抑制，即使FB控制增益更高，也能够不发生振动地对机械端进行控制、定位。

图1的包括自动调节部2、加减法器16、FB控制器13的电动机控制装置具有省略了图示的CPU(Central Processing Unit)。对于包括振动提取滤波器6、逐次频率估算部3、减振控制设计部4、减振控制部5之各处理部的自动调节部2、加减法器16、FB控制器13，通过由CPU读取程序并执行程序来执行各处理部的处理。也能够用ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)或FPGA(Field Programmable Gate Array)等硬件构成各处理部的全部或一部分。

根据本实施例，在半闭环结构的电动机FB控制系统中，在机械端发生振动的情况下，无需特别事先掌握机械共振的数量，就能够短时间/实时地调节减振控制部，抑制机械端的振动。

实施例2

实施例2是将实施例1应用于电动机控制装置的例子。对于与实施例1相同的事项省略说明。如图6所示，这是将图1所示的自动调节部2作为自动调节器622应用至AC伺服电动机的半闭环位置FB控制系统的实施例。图6中不包括自动调节器622的情况下是通常已知的半闭环位置FB控制系统。

AC伺服电动机的半闭环位置FB控制系统如图6所示，包括加减法器612、加减法器614、位置控制器61、速度控制器62、电流控制器63、从d-q坐标系向三相坐标系进行坐标变换的第一坐标变换器64、从三相坐标系向d-q坐标系进行坐标变换的第二坐标变换器610、输入三相电压指令并输出PWM脉冲的PWM输出器65、具有开关元件的逆变器(功率转换器)66、电流检测器68、位置/速度计算部611、自动调节器622、测量电动机转速的编码器69、电动机67、被电动机驱动的机械613。

位置/速度计算部611根据编码器69的输出计算电动机的旋转位置/速度，计算出的电动机旋转位置或电动机旋转速度616被输入到自动调节器622。

为了不激励机械613的端部(机械端)的振动，自动调节器622的减振控制部5对旋转位置指令615进行加工，输出加工后旋转位置指令617，自动调节器622起到基于电动机旋转位置616对减振控制部5恰当地进行自动调节的作用。

从自动调节器622输出的加工后旋转位置指令617和来自位置/速度计算部611的电动机旋转位置616被输入到加减法器614，加工后旋转位置指令617与电动机旋转位置616的差被作为位置指令输入到位置控制器61。

位置控制器61输出速度指令618，加减法器612将速度指令618与电动机旋转速度619的差输出到速度控制器62。

位置控制器61以加工后旋转位置指令617作为指令，将小环路(minor loop)系统的速度/电流控制系统和积分元件作为控制对象实施位置FB控制。

设机械613的惯性数为1，视为机械613与电动机的转子弹性耦合的情况下，控制对象机械能够视为机械613与电动机的转子通过弹簧、减震器耦合的双惯性系统，控制对象机械具有包括1组共振/反共振特性的频率特性。

另外，在机械613的惯性数为2，视为双方弹性耦合且某一方与电动机的转子弹性耦合的情况下，或者视为机械613的2个惯性分别与电动机的转子弹性耦合的情况下，能够将控制对象机械视为三惯性系统，具有包括2组共振/反共振特性的频率特性。作为这样的系统的例子，例如有惯性体可移动的双惯性的伺服电动机机构被设置在刚度较低的架台上的情况等。

如实施例1所示，自动调节器622不需要事前调查机械的共振/反共振特性，在机械端发生振动、电动机控制系统的响应中叠加地观测到多个振动的情况下，也能够短时间/实时地恰当地自动调节减振控制部5，抑制机械端的振动。从而，本实施例中，自动调节器622也能够与实施例1同样地短时间/实时地恰当地自动调节减振控制部5，抑制机械端的振动。

根据本实施例，在如图6所示的AC伺服电动机的半闭环位置FB控制系统中，在根据电动机控制系统的响应观测到由控制对象机械的1个以上共振/反共振特性引起的振动、机械端发生振动的情况下，通过设置自动调节器622，不需要特别事先掌握上述机械共振的数量。进而，根据本实施例，能够短时间/实时地恰当地自动调节减振控制部5，抑制机械端的振动。

另外，自动调节器622如图7所示，也能够应用至AC伺服电动机的半闭环速度FB控制系统。图7中除去了图6的位置控制器61。这是因为在速度FB控制系统，根据速度响应716也能够观测到由控制对象机械的1个以上共振/反共振特性引起的振动，可能发生机械端的振动。

图7中，为了不激励机械613的端部(机械端)的振动，自动调节器622的减振控制部5对速度指令715进行加工，输出加工后的速度指令717。加减法器612将加工后的速度指令717与来自位置/速度计算部611的电动机旋转速度716的差输出到速度控制器62。

自动调节器622使用速度响应716也能够如实施例1所示地自动调节减振控制部5。由此，即使是如图7所示的AC伺服电动机的半闭环速度FB控制系统，通过设置自动调节器622，能够无需特别事先掌握上述机械共振的数量。

进而，在图7的AC伺服电动机的半闭环速度FB控制系统中，也能够短时间/实时地恰当地自动调节减振控制部5，抑制机械端的振动。

根据本实施例，在AC伺服电动机的半闭环位置FB控制系统或AC伺服电动机的半闭环速度FB控制系统中，在机械端发生振动的情况下，无需特别事先掌握机械共振的数量，就能够短时间/实时地调节减振控制部，抑制机械端的振动。

另外，上述实施例除了应用于电动机控制装置以外，例如也能够应用于半导体测试装置、电动车的主电动机控制装置、电动动力转向装置等。

附图标记说明

2……自动调节部，3……逐次频率估算部，4……减振控制设计部，5……减振控制部，6……振动提取滤波器，13……FB控制器，14……电动机，15……控制对象机械，31……陷波滤波器，32……振动检测部，33……收敛判断部，34……自适应陷波滤波器

Claims (11)

1.一种电动机控制装置，其特征在于，包括：

振动提取滤波器，其从电动机的旋转速度响应或旋转位置响应中提取因多个机械共振而叠加在电动机控制系统的响应中的多个振动；

逐次频率估算部，其逐次逐个地估算从所述振动提取滤波器得到的所述多个振动各自的频率，将频率的估算结果作为频率估算值序列输出；

减振控制部，其对输入至所述电动机控制系统的指令进行加工以抑制安装于所述电动机上的机械的端部处产生的振动；和

减振控制设计部，其基于所述频率估算值序列对所述减振控制部进行调节。

2.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于：

所述逐次频率估算部包括：

振动除去部，其仅除去规定频率成分；

自适应估算部，其根据振动波形逐次估算振动的频率；

收敛判断部；和

振动检测部，其中，

所述振动除去部对所述多个振动进行处理，将从所述多个振动中除去规定频率成分后的信号作为剩余振动信号输出，

所述自适应估算部逐次估算所述剩余振动信号的主要的1个振动的频率，将其估算值作为频率估算值信号逐次输出，

所述收敛判断部判断所述频率估算值信号是否收敛，并将判断为收敛时的所述频率估算值信号的频率估算值作为所述频率估算值序列输出，

所述振动除去部基于所述频率估算值序列改变要除去的所述规定频率成分，

所述振动检测部判断所述剩余振动信号中是否持续地发生振动，

在检测出发生振动的情况下，使所述自适应估算部和所述收敛判断部工作。

3.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于：

所述减振控制设计部，

将规定时间的所述频率估算值序列作为点群数据处理，

通过无监督聚类将所述点群数据划分为多个群集，

将划分得到的所述群集的数量用作所述多个振动的振动叠加数，

根据属于各群集的点群数据估算所述多个振动各自的振动频率作为振动频率估算值，

基于所述叠加数和所述振动频率估算值，对所述减振控制部进行调节。

4.如权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于：

所述振动除去部是陷波滤波器，

所述自适应估算部是自适应陷波滤波器，

所述收敛判断部逐次接收由所述自适应陷波滤波器逐次估算的所述多个振动的主要的1个振动的频率作为所述频率估算值信号，输出所述频率估算值序列，

所述陷波滤波器基于所输出的所述频率估算值序列，改变所述陷波滤波器的陷波频率。

5.如权利要求4所述的电动机控制装置，其特征在于：

在开始所述减振控制部的调节的初始状态下，

将所述陷波滤波器的陷波频率设定为由所述减振控制部负责的所述机械的端部的减振频段的上限以上。

6.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于：

在开始所述减振控制部的调节的初始状态下，

所述减振控制部对输入至所述电动机控制系统的指令不进行加工，

在所述减振控制设计部基于所述频率估算值序列完成了所述减振控制部的调节之后，所述减振控制部开始对输入至所述电动机控制系统的指令进行加工。

7.如权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于：

基于所述点群数据的平均值将所述点群数据划分为2个群集，计算各群集的平均值，

在计算出的所述平均值的差的绝对值为规定值以上的情况下，使振动叠加数为2，在其他情况下使之为1，

在所述振动叠加数为2的情况下，将各群集的平均值用作所述振动频率估算值，在所述振动叠加数为1的情况下，将所述点群数据的平均值用作所述振动频率估算值。

8.如权利要求4所述的电动机控制装置，其特征在于：

所述自适应陷波滤波器在逐次估算频率时，基于当前的频率估算值调节频率的逐次更新中的更新增益。

9.一种电动机控制的自动调节方法，其特征在于：

从电动机的旋转速度响应或旋转位置响应中提取因多个机械共振而叠加在电动机控制系统的响应中的多个振动，

逐次逐个地估算提取出的所述多个振动各自的频率，将频率的估算结果作为频率估算值序列输出，

基于所述频率估算值序列进行调节，由此对输入至所述电动机控制系统的指令进行加工以抑制安装于所述电动机上的机械的端部处产生的振动。

10.如权利要求9所述的电动机控制的自动调节方法，其特征在于：

在初始状态下，不对输入至所述电动机控制系统的所述指令进行加工，

在基于所述频率估算值序列完成了所述指令的调节之后，开始对输入至所述电动机控制系统的所述指令进行加工。

11.如权利要求9所述的电动机控制的自动调节方法，其特征在于：

所述多个振动各自的频率的逐次逐个的估算，是通过陷波滤波器、自适应陷波滤波器与所述自适应陷波滤波器的收敛判断的组合来执行的。

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