DE112005000681B4

DE112005000681B4 - Motorsteuereinrichtung

Info

Publication number: DE112005000681B4
Application number: DE112005000681.6T
Authority: DE
Inventors: Yasufumi Yoshiura; Yasuhiko Kaku; Keisei Inoki; Wennong Zhang
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2020-09-03
Anticipated expiration: 2025-03-25
Also published as: JP4779969B2; CN100424981C; CN1938934A; US20070210731A1; DE112005000681T5; KR101115698B1; US7345443B2; JPWO2005093939A1; KR20060127233A; WO2005093939A1

Abstract

Motorsteuereinrichtung, umfassendeinen Positionsdetektorabschnitt (1B), der derart ausgebildet ist, dass er eine Position eines Motors (18) zum Antrieb eines Mechanismus, dessen Trägheitsmoment oder dessen träge Masse unbekannt ist, erfasst,einen Drehzahlberechnungsabschnitt (1C), der derart ausgebildet ist, dass er eine Drehzahl des Motors (18) durch Zuführen einer Ausgangsgröße des Positionsdetektorabschnitts (1B) ausgibt,einen Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt (13), der derart ausgebildet ist, dass er eine neue Drehmomentbezugsgröße durch Vorhersagen einer Störung des Motors (18) durch Zuführen einer Drehmomentbezugsgröße und der Drehzahl des Motors (18) ausgibt,einen Drehmomentsteuerabschnitt (17), der derart ausgebildet ist, dass er ein Drehmoment des Motors (18) durch Zuführen der neuen Drehmomentbezugsgröße steuert,einen Phasenkompensationsabschnitt (61), der derart ausgebildet ist, dass er eine neue Drehzahl mit Vorstellen einer Phase durch Zuführen der Drehzahl des Motors (18) und der Drehmomentbezugsgröße ausgibt, wobei der Phasenkompensationsabschnitt (61) einen Tiefpassfilter (64) aufweist und derart ausgebildet ist, dass er eine Zeitkonstante des Tiefpassfilters (64) durch ein Polynom berechnet, das eine unabhängige Variable bildet, durch eine Drehzahlschleifenverstärkung, und einen Drehzahlsteuerabschnitt (16), der derart ausgebildet ist, dass er die Drehmomentbezugsgröße durch Zuführen einer Differenz zwischen einer Drehzahlbezugsgröße und der neuen Drehzahl ausgibt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuereinrichtung.
Stand der Technik
Bei einer Motorsteuereinrichtung ist normalerweise, wie in 15(a) gezeigt, ein Drehzahlsteuersystem 20 mit einer Außenseite eines Steuerabschnitts 14 für das Drehmoment (den Schub) vereinigt (wobei Einzelheiten von dessen Steuersystem nicht dargestellt sind), und ist ein Positionssteuersystem einschließlich eines Positionssteuerabschnitts 15 mit einer Außenseite des Drehzahlsteuersystems 20 vereinigt. Das Drehzahlsteuersystem 20 weist einen Drehzahlsteuerabschnitt 16 zur Erzeugung einer Drehmomentbezugsgröße (Schubbezugsgröße) auf Grundlage einer Abweichung zwischen einer Drehzahlbezugsgröße und der Drehzahl eines Motors auf, den Steuerabschnitt 17 für das Drehmoment (den Schub), den Motor 18, einen Antriebsabschnitt 19 eines Zahnrades oder dergleichen, einen Verbraucher 1A, einen Positionsdetektorabschnitt 1B zur Erfassung einer Position des Motors 18, und einen Drehzahlberechnungsabschnitt 1C zur Berechnung der Motordrehzahl auf Grundlage eines Positionssignals von dem Positionsdetektorabschnitt 1B. Weiterhin bezeichnen die Bezugszeichen 101, 102 Subtrahierer zur Erzeugung von Abweichungen jeweiliger Signale.
Um eine Eigenschaft des Positionssteuersystems zu stabilisieren, ist es erforderlich, dass eine Eigenschaft des Drehzahlsteuersystems 20 nicht variiert, sondern stabilisiert wird.
Obwohl es zum Stabilisieren des Drehzahlsteuersystems 20 erforderlich ist, dass eine Drehzahlverstärkung nicht variiert wird, gibt es einen Fall, in welchem ein Wert eines Trägheitsmoments des Verbrauchers 1A, der von dem Motor 18 angetrieben wird, der zur Berechnung der Drehzahlverstärkung erforderlich ist, unbekannt ist, oder variiert. Da das Trägheitsmoment des Motors 18 bekannt ist, wird normalerweise häufig die Drehzahlverstärkung dadurch berechnet, dass der Wert des Trägheitsmoments des Verbrauchers 1A eingeschlossen wird, durch Einstellung eines Trägheitsmomentverhältnisses bei dem Drehzahlsteuersystem 20 der Motorsteuereinrichtung des Motors 18.
Wenn ein Trägheitsmoment des Antriebsabschnitts 19 einer Maschine, die an dem Motor 18 angebracht ist, und des Verbrauchers 1A der Drehwellenumwandlung (Bewegungsrichtungsumwandlung) mit dem Bezugszeichen J_L bezeichnet wird, und ein Trägheitsmoment eines Rotors des Motors (Trägheitsmoment eines sich bewegenden Elements) mit J_m bezeichnet wird, wird das Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) J_ratio folgendermaßen. $J_{ratio} = J_{L} {/J}_{m}$
Obwohl eine Erläuterung eines Motors des sich drehenden Typs als Motor erfolgte, bleibt die Erläuterung auch im Falle eines Linearmotors unverändert, und daher wird zur Erleichterung der Beschreibung ein Term, der speziell bei dem Linearmotor in Bezug auf das Trägheitsmoment (die träge Masse) vorhanden ist, durch (*) repräsentiert.
Das Drehzahlsteuersystem von 15(a) kann so realisiert werden, wie es in 15(b) gezeigt ist. In der Zeichnung gibt ein Block 1/(Js) den Motor an, dessen Eingangsgröße ein Drehmoment ist, und dessen Ausgangsgröße eine Motordrehzahl ist. Das Bezugszeichen J bezeichnet eine Summe des Trägheitsmoments (der trägen Masse) J_L des Verbrauchers und des Trägheitsmoments (der trägen Masse) J_m des Motors.
Wenn das Trägheitsmoment in einem Trägheitseinstellabschnitt verwendet wird, ergibt sich eine Vorwärtsverstärkung folgendermaßen aus Gleichung (1) $K_{v} \times J_{m} (1 + J_{ratio}) = K_{v} (J_{m} + J_{L}) = K_{v} \times J$
und die Vorwärtsverstärkung einschließlich des Motors wird folgendermaßen $K_{v} \times J (1 / (Js)) = K_{v} /s$
wobei durch exakte Einstellung des Trägheitsmomentverhältnisses eine Drehzahlschleifenverstärkung K_v bestimmt werden kann. In einem Fall jedoch, in welchem das Trägheitsmoment der Maschine des Verbrauchers unbekannt ist, oder in einem Fall, in welchem zwar das Trägheitsmoment bekannt ist, aber das Trägheitsmoment signifikant variiert, so sind J (berechneter Wert) eines Zählers von Gleichung (3) und Js (physikalische Größe der Maschine) eines Nenners nicht gleich, so dass die Drehzahlverstärkung K_v von einem richtigen Wert abweicht.
Obwohl es auch ein Verfahren zur Feststellung des Trägheitsmomentverhältnisses (Verhältnisses der trägen Massen) gibt, wenn das Trägheitsmoment (die träge Masse) des Verbrauchers unbekannt ist, kann bei Bewegung um ein kleines Ausmaß (beispielsweise eine Bewegung um etwa 100 Impulse) das Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) nicht festgestellt werden, wird ein Gleichgewicht der Verstärkung des Steuersystems beeinträchtigt, wird das Steuersystem instabil, und gibt es einen Fall, in welchem das Steuersystem schwingt.
Daher wurde eine Störungsunterdrückungssteuerung unter Verwendung einer Störungsbeobachtungsvorrichtung entwickelt, anstatt das Trägheitsmomentverhältnis (das Verhältnis der trägen Massen) festzustellen. In akademischen Kreisen und dergleichen wurde vor etwa 10 Jahren vorgeschlagen, dass dann, wenn die Steuerung eingesetzt wird, eine Steuerfunktion äquivalent zu jener erzielt wird, bei welcher ein korrektes Trägheitsmomentverhältnis (Trägheitsmomentverhältnis, bei welchem ein berechnetes Trägheitsmoment im Wesentlichen mit einem tatsächlichen Trägheitsmomentverhältnis übereinstimmt) erhalten wird, ohne das Trägheitsmoment festzustellen. So schlagen beispielsweise Isogai et al „Application of an Oberserver to a Motor Control System" 19th SICE proceeding, 1980, Seiten 371-372 vor, dass ein Einfluss einer Störung durch ein Störungsunterdrückungssteuersystem “verringert wird, welches den Einfluss einer Störung, die auf einem Motor einwirkt, durch Rückkopplung einer Störung eines Motors verringert, die von einer gleichen Dimensionsstörungsbeobachtungsvorrichtung eines zweiten Systems vorhergesagt wird (die als ein Momentanwert entsprechend der Störung erfasst wird).
Danach schlugen Oishi et al „A Control Method of a Separately Excited Direct Current Machine Using a State Observer", electric Society proceeding, 1984, B45, Seiten 373-379 ein Verfahren vor, ein System mit einem Grad einer minimalen Dimensionsstörungsbeobachtungsvorrichtung zum Vorhersagen eines Verbraucherdrehmoments auszubilden.
Weiterhin zeigten M. Nakao et al „A ROBUST DECENTRALIZED JOINT CONTROL BASED ON INTERFERENCE EXTIMATION" IEEE Trans. Industrial Electronics, 1987, IE-34, Seiten 326-331, dass eine Variation einer Eigenschaft eines Steuersystems durch eine Variation eines Trägheitsmoments durch eine Störungsunterdrückungssteuerung unter Verwendung eines Systems mit einem Grad einer minimalen Dimensionsstörungsbeobachtungsvorrichtung verringert werden kann, und in diesem Fall ein Ergebnis zur Verfügung gestellt wird, bei welchem selbst dann, wenn ein Belastungsträgheitsmoment um das 1,7-Fache geändert wird, das Steuersystem robust ist (was angibt, dass eine Variation einer Änderung klein ist). Miyashita et al „A Tuningless Control of a Motor", 2000, Seiten 47-52 zeigen, dass ein Steuersystem robust bleibt, unabhängig von einer Änderung eines Trägheitsmoments um das 10-Fache, wobei Patentdokument 1 als zugehöriges Patent eingereicht wurde.
Das Patentdokument 1 zeichnet sich dadurch aus, dass dann, wenn ein Maschinensystem mit einer Trägheit angetrieben wird, die erheblich größer ist als ein Motordrehmoment, durch Ausführung einer Störungsunterdrückungssteuerung unter Verwendung einer Störungsbeobachtungsvorrichtung das Trägheitsmoment des Maschinensystems angesichts eines Drehzahlsteuerabschnitts so gesteuert wird, dass es anscheinend klein ist.
Im Patentdokument 3 wird eine Drehzahlsteuerung für einen Motor beschrieben, die es erlaubt, das Antwortverhalten der Drehzahlsteuerung selbst bei einer Änderung des Trägheitsmoments der Lastmaschine beizubehalten. Zu diesem Zweck wird das von einer Lastdrehmoment-Schätzschaltung ausgegebene Lastdrehmoment-Schätzsignal durch eine automatische Regelung korrigiert.

Patentdokument 1: JP H10 - 248 286 A
Patentdokument 2: JP 2002 - 229 605 A
Patentdokument 3: JP H10 - 295 092 A

Beschreibung der Erfindung
Probleme, welche die Erfindung lösen soll
Obwohl dies nicht deutlich im Patentdokument 1 angegeben ist, ist entsprechend dem voranstehend angegebenen Zitat von Miyashita et al ein Problem vorhanden, das bei dem Störungsunterdrückungssteuerverfahren nach der herkömmlichen Vorgehensweise nur die Steuerfunktion bis herauf zu etwa dem 10-Fachen des Trägheitsmomentverhältnisses sichergestellt werden kann.
Es wird eine Störungsunterdrückungssteuerung unter Verwendung eines Grades einer Beobachtungsvorrichtung ausgebildet, wie in 16 gezeigt, ähnlich dem Zitat von Miyashita et al. Hierbei ist ein Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13, angedeutet durch eine gestrichelte Linie, zwischen dem Drehzahlabschnitt 16 und dem Steuerabschnitt 17 für das Drehmoment (den Schub) hinzugefügt. Der Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13 weist eine Störungsbeobachtungsvorrichtung 10 zur Berechnung eines Störungselements auf Grundlage der Drehzahl des Motors und der Bezugsgröße für das Drehmoment (den Schub) auf, und den Drehmomentsteuerabschnitt 17 zum Multiplizieren von dessen Ausgangsgröße durch eine Verstärkung 12, zum Hinzuaddieren zu der Bezugsgröße für das Drehmoment (den Schub) als ein berechnetes Störungsdrehmoment (Schub) (Addierer 103), zur Ausgabe als eine Bezugsgröße für ein neues Drehmoment (Schub).
17 zeigt ein Beispiel für ein Ergebnis der Simulation der Drehzahl des Motors durch einen Computer, unter Verwendung des Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitts 13 auf diese Art und Weise. Ein Diagramm (a) von 17 zeigt einen Fall, in welchem das Trägheitsmomentverhältnis gleich Null ist (der Motor an sich), und die Verstärkung eingestellt wird, um eine stabile Reaktion zu erzeugen. Wenn Trägheitsmomentverhältnis auf den zehnfachen Wert erhöht wird, wird eine Reaktion gemäß einem Diagramm (b) von 17 hervorgerufen, wenn eine Signalform betrachtet wird, unmittelbar nachdem sich eine Drehzahl des Motors von einer beschleunigten Drehzahl zu einer gleichen Drehzahl geändert hat, und eine Signalform beachtet wird, unmittelbar nachdem sich die Drehzahl von einer verzögerten Drehzahl auf eine Drehzahl von Null geändert hat, wobei eine Reaktion im Wesentlichen gleich jener für den Fall 0 aufrechterhalten wird. Wenn das Trägheitsmoment auf das 25-Fache erhöht wird, so gelangt, wie durch ein Diagramm (c) von 17 gezeigt, das Diagramm in Schwingungen, und wird das Steuersystem instabil.
Wie aus dem Beispiel hervorgeht, ist bei dem Verfahren nach der herkömmlichen Vorgehensweise bekannt, dass die Reaktion nur bis etwa zum 10-Fachen des Trägheitsmomentverhältnisses stabil gesteuert werden kann.
Weiterhin wird bei dem normalen Positionssteuersystem von 15(a) oder dem Positionssteuersystem, das mit der Störungsunterdrückungssteuerung kombiniert ist, die in 16 gezeigt ist, häufig eine Vorwärtskopplung hinzugefügt, um einen Positionierungszeitraum zu verkürzen, nachdem die Positionsverstärkung bis zu einer Obergrenze erhöht wurde. Hierbei stellt 16 ein Steuerblockschaltbild einer ersten, herkömmlichen Vorgehensweise dar.
20 ist ein Steuerblockschaltbild einer zweiten, herkömmlichen Vorgehensweise. Es kann beispielsweise, wie in der Zeichnung dargestellt, eine Drehzahlvorwärtskopplung mit dem Positionssteuersystem kombiniert werden, das mit der Störungsunterdrückungssteuerung kombiniert ist, welche die erste, herkömmliche Vorgehensweise darstellt. In der Zeichnung wird ein Drehzahlvorwärtskopplungssignal einer Drehzahlbezugsgröße hinzuaddiert, die eine Ausgangsgröße des Positionssteuerabschnitts 15 darstellt, aus der Positionsbezugsgröße durch einen Drehzahl-FF-Abschnitt 1D. Weiterhin kann in der folgenden Erläuterung (speziell in der Zeichnung) eine Vorwärtskopplung als FF abgekürzt sein. Normalerweise ist der Drehzahl-FF-Abschnitt 1D so ausgebildet, dass ein Differenzierer oder ein approximierender Differenzierer eingesetzt wird (der durch Kombination eines Tiefpassfilters und eines Differenzierers oder eines Hochpassfilters gebildet wird).
21 zeigt eine Reaktion (Ergebnis einer Computersimulation) der Positionierungsoperation, wenn eine Drehzahl-FF-Verstärkung (nicht dargestellt) innerhalb des Drehzahl-FF-Abschnitts 1D auf 90 % bei der zweiten, herkömmlichen Vorgehensweise eingestellt wird. In der Zeichnung ist eine Drehzahlsignalform des Motors dargestellt, wenn das Trägheitsmomentverhältnis vergrößert wird (auf das 2-Fache, auf das 10-Fache), durch Erhöhung des Trägheitsmomentverhältnisses (des Verhältnisses der trägen Massen) des Verbrauchers, während die Drehzahlsignalform des Motors, wenn das korrekte Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) bei dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 eingestellt wird, und der Drehzahlsteuerabschnitt 16 unverändert eingestellt wird. Weiterhin gibt eine Positionsbezugsgrößendrehzahl eine Drehzahlkomponente an, die durch Differenzieren der Positionsbezugsgröße gebildet wird. Wenn keine Zeitverzögerung in Bezug auf die Reaktion des Positionssteuersystems vorhanden ist, stimmt die Drehzahl des Motors mit der Positionsbezugsgrößendrehzahl überein.
Im Vergleich zum Ergebnis von 17 wird zwar die Reaktion beschleunigt durch die Auswirkung der Vorwärtskopplung, wenn das Trägheitsmomentverhältnis gleich 0 oder das 2-Fache ist, jedoch gelangt, wenn das Trägheitsmomentverhältnis das 10-Fache beträgt, eine Signalform unmittelbar nach Änderung der Motordrehzahl von einer beschleunigten Drehzahl auf eine gleiche Drehzahl, oder unmittelbar nach Änderung der Motordrehzahl von einer verzögerten Drehzahl auf eine Drehzahl von Null, in Schwingungen, und wird das Steuersystem instabil. Es ist daher bekannt, dass dann, wenn eine Drehzahl-FF eingesetzt wird, der robuste Bereich unabhängig von der Änderung des Trägheitsmoments vom 10-Fachen auf etwa das 2-Fache verschlechtert wird.
22 ist ein Steuerblockschaltbild einer dritten, herkömmlichen Vorgehensweise. Um den Positionierungszeitraum zu verkürzen, wie in der Zeichnung dargestellt, werden eine Drehzahl-FF und eine Drehmoment-FF häufig dem Positionssteuersystem hinzugefügt, kombiniert mit der Störungseinschränkungssteuerung, welche die erste, herkömmliche Vorgehensweise bildet. In der Zeichnung wird die Drehzahlbezugsgröße, die die Ausgangsgröße des Positionssteuersystems 15 bildet, zum Drehzahl-FF-Signal addiert, über den Drehzahl-FF-Abschnitt 1D, gegenüber einer Ausgangsgröße eines Bezugsgrößenfilterabschnitts 1F, welchem die Positionsbezugsgröße zugeführt wird, und wird zur Drehmomentbezugsgröße über einen Drehmoment-FF-Abschnitt 1E addiert. Der Drehmoment-FF-Abschnitt 1E kann durch Ausbildung eines zweifachen Differenzierers erzielt werden, der in Reihe mit Differenzierern in zwei Stufen geschaltet ist, und durch Schalten approximierender Differenzierer in Reihe in zwei Stufen.
23 zeigt eine Reaktion (Ergebnis einer Computersimulation) bei einer Positionierungsoperation, wenn eine Drehzahl-FF-Verstärkung (nicht dargestellt) innerhalb des Drehzahl-FF-Abschnitts auf 100 % eingestellt wird, und eine Drehmoment-FF-Verstärkung auf 70 % eingestellt ist. In der Zeichnung ist eine Drehzahlsignalform des Motors gezeigt, wenn das Trägheitsmomentverhältnis erhöht wird (auf das 3-Fache, das 10-Fache), durch Erhöhung des Trägheitsmoments (der trägen Masse) des Verbrauchers, während die Drehzahlsignalform des Motors, wenn das korrekte Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) bei dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 eingestellt wird, und die Einstellung des Drehzahlsteuerabschnitts 16 unverändert bleibt. Im Vergleich zum Ergebnis von 17 wird zwar die Reaktion beschleunigt durch die Auswirkung der Vorwärtskopplung, wenn das Trägheitsmomentverhältnis gleich Null ist, oder das 3-Fache, jedoch gelangt, wenn das Trägheitsmomentverhältnis das 10-Fache beträgt, eine Signalform unmittelbar nach Änderung der Motordrehzahl von einer beschleunigten Drehzahl zu einer gleichen Drehzahl oder unmittelbar nach Änderung der Motordrehzahl von einer verzögerten Drehzahl zu einer Drehzahl von Null in Schwingungen, und wird das Steuersystem instabil. Es ist daher bekannt, dass dann, wenn Drehzahl-FF und Drehmoment-FF eingesetzt werden, der robuste Bereich unabhängig von der Änderung des Trägheitsmoments vom 10-Fachen auf etwa das 3-Fache verschlechtert wird.
Wie voranstehend geschildert, ist das ernsthafte Problem vorhanden, dass dann, wenn die Vorwärtskopplung bei dem Positionssteuersystem nach der herkömmlichen Vorgehensweise eingesetzt wird, die mit dem Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13 versehen ist, der robuste Bereich unabhängig von der Änderung des Trägheitsmoments signifikant vom 10-Fachen auf etwa das 2-Fache bis 3-Fache bei der herkömmlichen Vorgehensweise verschlechtert wird. Es ist das ernsthafte Problem vorhanden, dass dann, wenn ein zulässiger Änderungsbereich des Trägheitsmoments vergrößert werden soll, es erforderlich ist, den Vorwärtskopplungseffekt zu verringern, der Positionierungszeitraum nicht verkürzt werden kann, und weiterhin, wenn der Positionierungszeitraum ausreichend verkürzt werden soll, der zulässige Änderungsbereich des Trägheitsmoments etwa das 2-Fache bis 3-Fache beträgt, der Anwendungsbereich verkleinert wird, und dies daher in der Praxis nicht einsetzbar ist.
Die Erfindung wurde angesichts eines derartigen Problems entwickelt, und ihr Vorteil besteht in der Bereitstellung einer Motorsteuereinrichtung, die eine Steuerfunktion selbst für ein großes Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) sicherstellen kann.
Vorrichtung zur Lösung der Probleme
Um das voranstehend geschilderte Problem zu lösen, wird erfindungsgemäß eine Motorsteuereinrichtung zur Verfügung gestellt, umfassend:

einen Positionsdetektorabschnitt, der derart ausgebildet ist, dass er eine Position eines Motors zum Antrieb eines Mechanismus, dessen Trägheitsmoment oder dessen träge Masse unbekannt ist, erfasst,
einen Drehzahlberechnungsabschnitt, der derart ausgebildet ist, dass er eine Drehzahl des Motors durch Zuführen einer Ausgangsgröße des Positionsdetektorabschnitts ausgibt,
einen Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt, der derart ausgebildet ist, dass er eine neue Drehmomentbezugsgröße durch Vorhersagen einer Störung des Motors durch Zuführen einer Drehmomentbezugsgröße und der Drehzahl des Motors ausgibt,
einen Drehmomentsteuerabschnitt, der derart ausgebildet ist, dass er ein Drehmoment des Motors durch Zuführen der neuen Drehmomentbezugsgröße steuert,
einen Phasenkompensationsabschnitt, der derart ausgebildet ist, dass er eine neue Drehzahl mit Vorstellen einer Phase durch Zuführen der Drehzahl des Motors und der Drehmomentbezugsgröße ausgibt, wobei der Phasenkompensationsabschnitt einen Tiefpassfilter aufweist und derart ausgebildet ist, dass er eine Zeitkonstante des Tiefpassfilters durch ein Polynom berechnet, das eine unabhängige Variable bildet, durch eine Drehzahlschleifenverstärkung, und
einen Drehzahlsteuerabschnitt, der derart ausgebildet ist, dass er die Drehmomentbezugsgröße durch Zuführen einer Differenz zwischen einer Drehzahlbezugsgröße und der neuen Drehzahl ausgibt.

Vorteil der Erfindung
Bei der Erfindung wird selbst dann, wenn die Motorsteuereinrichtung als die Drehzahlsteuereinrichtung betrieben wird, eine ähnliche Auswirkung wie dann erzielt, wenn die Motorsteuereinrichtung als die Positionssteuereinrichtung betrieben wird, ohne einen Servoparameter zu ändern.
Zudem wird bei der Erfindung selbst dann, wenn die Motorsteuereinrichtung als die Drehzahlsteuereinrichtung betrieben wird, durch automatisches Ändern der Zeitkonstante des Tiefpassfilters in dem Phasenkompensationsabschnitt in Abhängigkeit von der Drehzahlschleifenverstärkung, die Auswirkung erzielt, dass die Drehzahlschleifenverstärkung geändert werden kann, ohne Berücksichtigung einer Änderung der Servofunktion.
Figurenliste

1 ist ein Steuerblockschaltbild der nicht von der Erfindung umfassten Ausführungsform 1.
2 ist ein Steuerblockschaltbild, das ein Beispiel für einen Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
3 ist ein Steuerblockschaltbild, das ein weiteres Beispiel für einen Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
4 ist ein Steuerblockschaltbild, das ein weiteres Beispiel für einen Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
5 ist ein Steuerblockschaltbild eines Phasenkompensationsabschnitts gemäß Ausführungsform 1.
6 ist ein Diagramm, das eine Reaktion eines Positionssteuersystems zeigt, das sowohl eine Störungsbeobachtungsvorrichtung eines ersten Grades als auch ein Phasenvorstellfilter gemäß Ausführungsform 1 verwendet.
7 ist ein Diagramm, das einen Positionierungszeitraum des Positionssteuersystems zeigt, welches sowohl die Störungsbeobachtungsvorrichtung des ersten Grades als auch das Phasenvorstellfilter gemäß Ausführungsform 1 verwendet.
8A und 8B erläutert Steuerblockschaltbilder der erfindungsgemäßen Ausführungsform 2.
9 ist ein Diagramm, das einen Positionierungszeitraum eines Positionssteuersystems zeigt, das sowohl eine Störungsbeobachtungsvorrichtung des ersten Grades als auch eine Phasenkompensationsdrehzahlbeobachtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 verwendet.
10 ist ein Diagramm, das eine Reaktion eines Positionssteuersystems zeigt, das sowohl eine Störungsbeobachtungsvorrichtung als auch eine Phasenkompensationsdrehzahlbeobachtungsvorrichtung sowie ein Tiefpassfilter gemäß Ausführungsform 2 verwendet.
11 ist ein Steuerblockschaltbild der erfindungsgemäßen Ausführungsform 3.
12 ist ein Diagramm, das eine Reaktion eines Positionssteuersystems zeigt, das sowohl eine Störungsbeobachtungsvorrichtung als auch eine Phasenkompensationsdrehzahlbeobachtungsvorrichtung sowie ein Phasenvorstellfilter gemäß Ausführungsform 3 verwendet.
13 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Drehzahlschleifenverstärkung und einer Zeitkonstante eines Tiefpassfilters einer Phasenkompensationsdrehzahlbeobachtungsvorrichtung zeigt, wenn sowohl eine Störungsbeobachtungsvorrichtung eines ersten Grades als auch die Phasenkompensationsdrehzahlbeobachtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 verwendet werden.
14 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Drehzahlschleifenverstärkung und einer Zeitkonstante eines Tiefpassfilters einer Phasenkompensationsdrehzahlbeobachtungsvorrichtung zeigt, wenn sowohl eine Störungsbeobachtungsvorrichtung des zweiten Grades als auch die Phasenkompensationsdrehzahlbeobachtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 verwendet werden.
15 erläutert Blockdiagramme eines Positionssteuersystems eines allgemeinen Motors.
16 ist ein Steuerblockschaltbild einer ersten, herkömmlichen Vorgehensweise.
17 ist ein Diagramm, das eine Reaktion eines Positionssteuersystems zeigt, das mit einer Störungsbeobachtungsvorrichtung des ersten Grades gemäß der ersten, herkömmlichen Vorgehensweise versehen ist.
18 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Drehzahlschleifenverstärkung und einer Abschneidefrequenz eines Tiefpassfilters eines Phasenvorstellfilters zeigt, wenn sowohl die Störungsbeobachtungsvorrichtung des ersten Grades als auch das Phasenvorstellfilter gemäß Ausführungsform 1 verwendet werden.
19 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Drehzahlschleifenverstärkung und einer Abschneidefrequenz eines Tiefpassfilters eines Phasenvorstellfilters zeigt, wenn sowohl eine Störungsbeobachtungsvorrichtung des zweiten Grades als auch das Phasenvorstellfilter gemäß Ausführungsform 1 verwendet werden.
20 ist ein Steuerblockschaltbild einer zweiten, herkömmlichen Vorgehensweise.
21 ist ein Diagramm, das eine Reaktion eines Positionssteuersystems zeigt, das mit einer Drehzahl-FF gemäß einer zweiten, herkömmlichen Vorgehensweise versehen ist.
22 ist ein Steuerblockschaltbild einer dritten, herkömmlichen Vorgehensweise.
23 ist ein Diagramm, das eine Reaktion eines Positionssteuersystems zeigt, das mit Drehzahl-FF und Drehmoment-FF gemäß einer dritten, herkömmlichen Vorgehensweise versehen ist.
24 ist ein Steuerblockschaltbild der erfindungsgemäßen Ausführungsform 9.
25 ist ein Diagramm, das eine Reaktion eines Positionssteuersystems zeigt, das mit Drehzahl-FF gemäß Ausführungsform 9 versehen ist.
26 ist ein Steuerblockschaltbild der erfindungsgemäßen Ausführungsform 10.
27 ist ein Diagramm, das eine Reaktion eines Positionssteuersystems zeigt, das mit Drehzahl-FF und Drehmoment-FF gemäß Ausführungsform 10 versehen ist.

Bezugszeichenliste

10: Störungsbeobachtungsvorrichtung
11: Tiefpassfilter
12: Verstärkung
13: Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt
14: Phasenkompensationsabschnitt
15: Positionssteuerabschnitt
16: Drehzahlsteuerabschnitt
17: Steuerabschnitt für Drehmoment (Schub) des Motors
18: Motor
19: Antriebsabschnitt
20: Drehzahlsteuersystem
1A: Verbraucher
1B: Positionsdetektorabschnitt
1C: Drehzahlberechnungsabschnitt
1D: Drehzahlvorwärtskopplungsabschnitt
1E: Drehmomentvorwärtskopplungsabschnitt
1F: Bezugsgrößenfilterabschnitt
21: Beobachtungsvorrichtungsverstärkung
22: Beobachtungsvorrichtungsintegrationsverstärkung
23: Korrekturabschnitt für Trägheitsmoment (Trägheit)
24: Integrationsberechnungsabschnitt
31: Beobachtungsvorrichtungsverstärkung
41: Beobachtungsvorrichtungsverstärkung
42: Beobachtungsvorrichtungsverstärkung
51: Tiefpassfilter
52: Hochpassfilter
61: Phasenkompensationsabschnitt
62: Modell für Steuerobjekt
63: Steuerung
64: Tiefpassfilter
101: Subtrahierer
102: Subtrahierer
103: Addierer
104: Subtrahierer
208: Addierer
209: Subtrahierer

Beste Art und Weise zur Ausführung der Erfindung
Spezielle Ausführungsformen einer Motorsteuereinrichtung gemäß der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben
Nicht von der Erfindung umfasste Ausführungsform 1
1 ist ein Steuerblockschaltbild, das eine Ausbildung der Ausführungsform 1 zeigt.
In 1 weist die Motorsteuereinrichtung von Ausführungsform 1 einen Positionssteuerabschnitt 15 auf, zur Ausgabe einer Drehzahlbezugsgröße auf Grundlage einer Abweichung zwischen einer Positionsbezugsgröße und einer Motorposition, einen Phasenkompensationsabschnitt 14 zur Durchführung einer Phasenkompensation der Drehzahlbezugsgröße, einen Drehzahlsteuerabschnitt 16 zur Erzeugung einer Bezugsgröße für ein Drehmoment (einen Schub) auf Grundlage einer Abweichung zwischen der Drehzahlbezugsgröße, deren Phase kompensiert wurde, und einer Drehzahl eines Motors, einen Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13, einen Steuerabschnitt 17 für das Drehmoment (den Schub), einen Motor 18, einen Antriebsabschnitt 19 eines Zahnrades und dergleichen, einen Verbraucher 1A, einen Positionsdetektorabschnitt 1B zur Erfassung einer Position des Motors 18, und einen Drehzahlberechnungsabschnitt 1C zur Berechnung einer Motordrehzahl auf Grundlage eines Positionssignals von dem Positionsdetektorabschnitt 1B. der Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13 weist eine Störungsbeobachtungsvorrichtung 10 auf, zur Berechnung eines Störungselements auf Grundlage der Drehzahl und der Bezugsgröße für das Drehmoment (den Schub) des Motors, ein Tiefpassfilter 11 zum Ausschalten harmonischen Rauschens an dessen Ausgang, und einen Addierer 103 zum Multiplizieren von dessen Ausgangsgröße mit einer Verstärkung 12, zum Hinzuaddieren zu der Bezugsgröße für das Drehmoment (den Schub) als vorhergesagtes Stördrehmoment (Schub), zur Ausgabe als neue Bezugsgröße für das Drehmoment (den Schub).
Bei der Motorsteuereinrichtung mit der voranstehend geschilderten Ausbildung wird der Motor 18 durch den Steuerabschnitt 17 für das Drehmoment (den Schub) des Motors angetrieben, der einen Leistungsverstärker (nicht dargestellt) aufweist. Der Motor 18 treibt den Antriebsabschnitt 19 eines Mechanismus (nicht dargestellt) an, und daher wird, wenn der Motor ein Motor mit Drehantrieb ist, ein Trägheitsmoment des Motors 18 zum Trägheitsmoment einer Maschine hinzugefügt, welche den Verbraucher 1A bildet. Wenn der Motor ein Linearmotor ist, wird die Trägheitsmasse des Linearmotors zur Trägheitsmasse einer Maschine hinzugefügt, welche den Verbraucher 1A bildet. Nachstehend wird der Motor als Motor bezeichnet, was den Motor mit Drehantrieb und den Linearmotor einschließt (wenn es Unterschiede gibt, wird der Motor als Motor mit Drehantrieb oder als Linearmotor bezeichnet).
Weiterhin erfolgt zwar nachstehend eine Erläuterung mit einem Motor mit Drehantrieb als Beispiel, jedoch kann, wenn das Drehmoment durch einen Schub ersetzt wird, diese Ausführungsform entsprechend auch im Falle eines Linearmotors verwirklicht werden. Das Ersetzen eines Begriffes für den Linearmotor wird durch Anfügung von ( ) ausgedrückt, wie in „Drehmoment (Schub)“.
Durch Erfassung der Position des Motors 18 durch den Positionsdetektorabschnitt 1B eines Drehmelders, einer linearen Skala oder dergleichen, und Eingabe der Ausgangsgröße des Positionsdetektorabschnitts 1B an den Drehzahlberechnungsabschnitt 1C, wird die Drehzahl aus der erfassten Position berechnet. Ein Differenzierer oder dergleichen kann als der Drehzahlberechnungsabschnitt 1C eingesetzt werden.
Gemäß dieser Ausführungsform wird, um das bei der herkömmlichen Vorgehensweise auftretende Problem zu lösen, ein normales Drehzahlsteuersystem mit dem Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13 und dem Phasenkompensationsabschnitt 14 kombiniert, wie nachstehend geschildert.
Die Drehzahlbezugsgröße wird dem Phasenkompensationsabschnitt 14 zugeführt, und die Ausgangsgröße des Phasenkompensationsabschnitts 14 wird als neue Drehzahlbezugsgröße eingesetzt.
Eine Differenz zwischen der neuen Drehzahlbezugsgröße und einem Drehzahlrückkopplungssignal wird dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 zugeführt, und die Ausgangsgröße des Drehzahlsteuerabschnitts 16 wird dem Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13 zugeführt.
Ein Drehzahlsteuersystem kann dadurch ausgebildet werden, dass die Ausgangsgröße des Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitts 13 dem Steuerabschnitt 17 für das Drehmoment (den Schub) des Motors als eine Drehmomentbezugsgröße (Schubbezugsgröße) zugeführt wird.
Weiterhin kann ein Positionssteuersystem dadurch ausgebildet werden, dass eine Differenz zwischen der Ausgangsgröße des Positionsdetektorabschnitts 1B und der Positionsbezugsgröße eingegeben wird, und die Drehzahlbezugsgröße durch die Ausgangsgröße des Positionssteuerabschnitts 15 gebildet wird.
Wie in 1 gezeigt, wird bei dem Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13 die Motordrehzahl der Störungsbeobachtungsvorrichtung 10 zugeführt, wird die Ausgangsgröße der Störungsbeobachtungsvorrichtung 10 dem Tiefpassfilter 11 zugeführt, wird eine Ausgangsgröße, die durch Multiplizieren der Ausgangsgröße des Tiefpassfilters 11 mit der Verstärkung 12 gebildet wird, und die Bezugsgröße für das Drehmoment (den Schub), welche die Ausgangsgröße des Drehzahlsteuerabschnitts 16 bildet, addiert, wird die addierte Ausgangsgröße der Störungsbeobachtungsvorrichtung 10 als neue Bezugsgröße für das Drehmoment (den Schub) zugeführt, und dem Steuerabschnitt 17 für das Drehmoment (den Schub) des Motors zugeführt. Obwohl das Tiefpassfilter 11 normalerweise nicht erforderlich ist, wird das Tiefpassfilter 11 als Rauschfilter in einer Umgebung eingesetzt, in der starkes Rauschen vorhanden ist.
Die Störungsbeobachtungsvorrichtung 10 kann durch eine allgemein bekannte Störungsbeobachtungsvorrichtung gebildet werden. So kann beispielsweise, wie in 2 gezeigt, die Störungsbeobachtungsvorrichtung 10 durch eine Störungsbeobachtungsvorrichtung des zweiten Grades gebildet werden.
Bei der Störungsbeobachtungsvorrichtung 10 von 2 wird eine Abweichung zwischen einer Drehzahl des Motors und einer Ausgangsgröße eines Integrationsberechnungsabschnitts 24 mit einer Beobachtungsvorrichtungsverstärkung 21 und einer Beobachtungsvorrichtungsintegrationsverstärkung 22 multipliziert, wird die Summe von deren Ausgangsgrößen und einer Ausgangsgröße eines Korrekturabschnitts 23 für das Trägheitsmoment (die träge Masse) durch den Integrationsberechnungsabschnitt 24 integriert, und wird eine Differenz zwischen dem integrierten Wert und der Drehzahl des Motors berechnet, um rückgekoppelt zu werden. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 201 einen Subtrahierer, und bezeichnen die Bezugszeichen 202, 203 Addierer.
Anderenfalls kann die Störungsbeobachtungsvorrichtung 10 durch eine Störungsbeobachtungsvorrichtung des ersten Grades gebildet werden, wie in 3 gezeigt ist.
Bei der Störungsbeobachtungsvorrichtung 10 von 3 wird die Abweichung zwischen der Drehzahl des Motors und der Ausgangsgröße des Integrationsberechnungsabschnitts 24 durch eine Beobachtungsvorrichtungsverstärkung 31 multipliziert, wird eine Summe von deren Ausgangsgröße und der Ausgangsgröße des Korrekturabschnitts 23 für das Trägheitsmoment (die träge Masse) durch den Integrationsberechnungsabschnitt 24 integriert, und wird eine Differenz zwischen dem integrierten Wert und der Drehzahl des Motors berechnet, um rückgekoppelt zu werden.
Anderenfalls kann, wie in 4 gezeigt, die Störungsbeobachtungsvorrichtung 10 auch durch eine andere Störungsbeobachtungsvorrichtung des ersten Grades gebildet werden.
Bei der Störungsbeobachtungsvorrichtung 10 von 4 wird die Drehzahl des Motors mit einer Beobachtungsvorrichtungsverstärkung 41 multipliziert, und wird dem Integrationsberechnungsabschnitt 24 eine Summe von deren Ausgangsgröße und einer neuen Bezugsgröße für das Drehmoment (den Schub) zugeführt, subtrahiert von der Ausgangsgröße des Integrationsberechnungsabschnitts 24, und multipliziert mit einer Beobachtungsvorrichtungsverstärkung 42. Eine Differenz zwischen der Ausgangsgröße des Integrationsberechnungsabschnitts 24 und der Ausgangsgröße der Beobachtungsvorrichtungsverstärkung 41 wird an das Tiefpassfilter 11 ausgegeben. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 205 einen Addierer/Subtrahierer, und bezeichnet 206 einen Subtrahierer.
Ein Ziel des Phasenkompensationsabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform oder des ersten Phasenkompensationsabschnitts gemäß der dritten Ausführungsform besteht im Vorstellen einer Phase um einen festgelegten Frequenzbereich, wobei die Phase nicht nur durch das Tiefpassfilter vorgestellt wird, sondern die Phase selbst in einem unnötigen Tiefpass-Frequenzband nur durch das Hochpassfilter vorgestellt wird, wobei weiterhin durch das Hochpassfilter eine Verstärkung eines Niederfrequenzbandes verringert wird, die durch eine Drehzahlschleifenverstärkung oder Integration einer Drehzahl an sich kompensiert wird. Daher kann beispielsweise, wie in 5 gezeigt, der Phasenkompensationsabschnitt 14 durch einen Steuerblock gebildet werden, der ein Phasenvorstellfilter einsetzt, welches so aufgebaut ist, dass es sowohl ein Tiefpassfilter 51 als auch ein Hochpassfilter 52 zur Verfügung stellt, und deren jeweilige Ausgangsgrößen durch einen Addierer 207 für die Ausgabe addieren.
Allgemein wird eine Übertragungsfunktion G(s) eines Phasenvorstellfilters durch Gleichung (8) ausgedrückt, und kann eine Phasenverzögerung dadurch verbessert werden, dass jeweilige Zeitkonstanten eingestellt werden, so dass die Beziehung zwischen einer Zeitkonstante T₁ eines Tiefpassfilters und einer Zeitkonstante T₂ eines Hochpassfilters die Bedingung 1/T₂ < 1/T₁ erfüllt, also so, dass die Beziehung zwischen einer Abschneidefrequenz ω₁ (= 1/T₁) des Tiefpassfilters und einer Abschneidefrequenz ω₂ (= 1/T₂) des Hochpassfilters gleich (ω₂ < (ω₁ wird. Wird die Bedingung umgekehrt, wird ein Phasennacheilfilter ausgebildet, um eine Phasenvorstelleffekt auszugleichen. $\begin{matrix} G (s) = (1 {sT}_{2}) / (1 + {sT}_{1}) \\ = 1 / (1 + {sT}_{1}) + {sT}_{2} / (1 + {sT}_{1}) \\ = ω_{1} / (ω_{1} + s) + T_{2} ω_{2} s/ (ω_{1} + s) \end{matrix}$
Weiterhin kann der Aufbau des Phasenvorstellfilters auch durch die folgende Gleichung (9) angegeben werden. $G (s) = ω_{1} / (ω_{1} + s) + T_{2} ω_{1} s/ (ω_{2} + s)$
Hierbei wird, wenn die Abschneidefrequenz des Tiefpassfilters 51 größer gewählt wird als die Abschneidefrequenz des Hochpassfilters 52, das Phasenvorstellfilter ausgebildet.
6 zeigt das Ergebnis einer Computersimulation, wenn der Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt durch die Störungsbeobachtungsvorrichtung des ersten Grades gebildet wird, und das Phasenvorstellfilter dazu verwendet wird, den Phasenkompensationsabschnitt auszubilden.
6 zeigt die Drehzahl des Motors, wenn bei dem Drehzahlsteuerabschnitt ein korrektes Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) eingestellt ist, und die Drehzahl des Motors, wenn das Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) gleich 0 ist, das 5-Fache, das 10-Fache, das 15-Fache gemäß der Ausbildung der Ausführungsform (Ergebnis einer Computersimulation). Wenn eine Signalform unmittelbar nach Änderung der Drehzahl von einer beschleunigten Drehzahl auf eine gleiche Drehzahl und eine Signalform unmittelbar nach Änderung der Motordrehzahl von einer verzögerten Drehzahl auf eine Drehzahl von Null in der Zeichnung dargestellt wird (Abschnitte, die in der Zeichnung von Ellipsen umgeben werden), überlappen sich sämtliche Diagramme, wenn das Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) gleich 0 ist, das 5-Fache, das 10-Fache, und das 15-Fache, so dass sich im wesentlichen die gleiche Reaktion ergibt.
Daher kann bei der Ausführungsform die Trägheitsänderung bis herauf zum 15-Fachen des Trägheitsmomentverhältnisses (Verhältnisse der trägen Massen) kompensiert werden, und wird ein robustes Verhalten auf das 1,5-Fache im Vergleich zur herkömmlichen Vorgehensweise erhöht. Daher kann gemäß der Ausführungsform das Steuersystem bis zu einem Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) stabilisiert werden, das größer ist als bei der herkömmlichen Vorgehensweise, und wird die Positionsreaktion konstant unabhängig von der Belastung.
Erfindungsgemäße Ausführungsform 2
Obwohl bei Ausführungsform 1 die Stabilität des Steuersystems gefördert werden kann, und das stabile Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) erweitert wird, ist das Problem vorhanden, dass die Reaktion verzögert wird, da der Filter in dem Positionssteuersystem vorhanden ist. 7 zeigt Positionierungsreaktionen in einem Fall, in welchem die Steuerung gemäß Ausführungsform 1 durchgeführt wird, wenn beispielsweise das Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) das 15-Fache ist, und in einem Fall, in welchem die Steuerung gemäß Ausführungsform 1 durchgeführt wird, wenn das Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) das 0-Fache ist. 7 zeigt ein Ergebnis des Vergleichs von Positionierungszeiträumen, und wenn Zeiträume verglichen werden, bei welchen eine Positionsabweichungssignalform gleich Null wird, ist bekannt, dass die Positionierungszeiträume verlängert werden können, im Vergleich zu jenem Fall, in welchem das Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) auf einen korrekten Wert eingestellt ist. Weiterhin ist bekannt, dass der Positionierungszeitraum desto stärker verlängert wird, je größer das Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) ist.
Zur Lösung des Problems kann ein Steuerblock, wie er in 8 gezeigt ist, unter Verwendung einer Drehzahlbeobachtungsvorrichtung ausgebildet werden, wie sie beispielsweise von der Anmelderin in der JP 2002 - 229 605 A (Patentdokument 2) beschrieben wurde.
Bei der in 8(a) gezeigten Ausführungsform 2 ist anstelle des Phasenkompensationsabschnitts 14 mit dem in 1 gezeigten Aufbau der Ausführungsform 1 ein Phasenkompensationsabschnitt 61 vorgesehen, um eine Phasenkompensation auf Grundlage der Bezugsgröße für das Drehmoment und der Drehzahl des Motors durchzuführen. Hierbei wird die Ausgangsgröße des Drehzahlberechnungsabschnitts 1C der Störungsbeobachtungsvorrichtung 10 zugeführt, und wird eine Ausgangsgröße des Phasenkompensationsabschnitts 61 (vorhergesagte Drehzahl des Motors) als ein neues Rückkopplungssignal eingesetzt. Bei dem Phasenkompensationsabschnitt 61 wird, wie in 8(b) gezeigt, die Bezugsgröße für das Drehmoment in ein Modell 62 eines Steuerobjekts eingegeben, und wird dessen Ausgangsgröße zum Durchgang durch ein Tiefpassfilter 64 veranlasst, um hierdurch ein Phasenkompensationssignal zu erzeugen, und wird eine Abweichung zwischen der Ausgangsgröße und der Drehzahl des Motors auf einen Addierer 208 zurückgekoppelt, welchem die Bezugsgröße für das Drehmoment über eine Steuerung 63 zugeführt wird. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 208 einen Addierer, und das Bezugszeichen 209 einen Subtrahierer.
Wie wiederum aus 8(a) hervorgeht, wird eine Differenz zwischen einer Drehzahlbezugsgröße und einem neuen Drehzahlrückkopplungssignal von einem Subtrahierer 104 erzeugt, zur Eingabe in den Drehzahlsteuerabschnitt 16, und wird die Ausgangsgröße des Drehzahlsteuerabschnitts 16 dem Phasenkompensationsabschnitt 61 und dem Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13 zugeführt.
Ein Drehzahlsteuersystem kann dadurch gebildet werden, dass die Ausgangsgröße des Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitts 13 dem Steuerabschnitt 17 für das Drehmoment des Motors zugeführt wird. Wie im Patentdokument 2 erläutert, kann die Drehzahlbeobachtungsvorrichtung nicht nur die Drehzahl vorhersagen, sondern auch die Phase vorstellen, und kann daher durch Vorstellen der Phase des Drehzahlsteuersystems die Toleranz bezüglich der Phase des Positionssteuersystems verbessert werden. Daher kann die Reaktion stabilisiert werden, und kann der Trägheitsänderungsbereich erweitert werden.
9 zeigt eine Drehzahl des Motors, wenn bei dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 das korrekte Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) eingestellt ist, und Positionsabweichungssignalformen des Motors, wenn das Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) das 0-Fache, oder das 15-Fache ist, bei dem Drehzahlsteuerabschnitt der Ausführungsform 2 (Ergebnis einer Computersimulation). Da sich die Graphen für das 0-Fache und das 25-Fache überlappen, lässt sich der Effekt bestätigen, dass Positionierungszeiträume beim 0-Fachen und beim 25-Fachen des Trägheitsmomentverhältnisses im Wesentlichen gleich sind.
Weiterhin werden die Positionierungszeiträume kürzer als dann, wenn bei dem Drehzahlberechnungsabschnitt das korrekte Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) eingestellt ist.
Daher wird bei der Ausführungsform die Auswirkung erzielt, dass ermöglicht wird, das Steuersystem zu stabilisieren, bis zu einem Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen), das größer ist als bei der herkömmlichen Vorgehensweise, und ermöglicht wird, den Positionierungszeitraum kürzer auszubilden als dann, wenn das korrekte Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) eingestellt ist.
Erfindungsgemäße Ausführungsform 3
Gemäß der Ausbildung bei der Ausführungsform 2 wird die Reaktion immer schneller als dann, wenn bei dem Drehzahlsteuersystem das korrekte Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) eingestellt ist, was in Bezug auf Positionierungsvorgänge oder dergleichen vorzuziehen ist.
Weiterhin ist es bei einer Spursteueroperation erforderlich, beispielsweise die axialen Operationen für X und Y auszugleichen, und wird, wenn die Reaktion übermäßig schnell nur in einer Achse wird, die Spurverfolgungsgenauigkeit nicht verbessert. In diesem Fall wird eine Reaktion benötigt, die ebenso ist wie jene, wenn das korrekte Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) eingestellt ist.
Obwohl normalerweise die Reaktion so eingestellt wird, dass sie durch die Ausbildung der Ausführungsform 2 mehr oder weniger verzögert wird, lässt sich daher überlegen, dass die Positionsbezugsgröße das Tiefpassfilter einsetzen kann, wodurch, wie in 10 gezeigt, eine Signalform der gesamten Reaktion verschoben wird, und dieselbe Reaktion nicht erzielt werden kann, selbst wenn die Reaktion und der Positionierungszeitraum angepasst sind, in einem Falle der Anpassung des Trägheitsmoments (der trägen Masse).
Um dieses Problem zu lösen, lässt sich überlegen, dass ein Kompensationsverfahren, welches mehr oder weniger die Reaktion verzögert, während robuste Eigenschaften zur Verfügung gestellt werden, unverzichtbar ist, um ein Konzept der Kombination des Phasenkompensationsabschnitts von Ausführungsform 1 und des Phasenkompensationsabschnitts von Ausführungsform 2 zu erzielen.
Im Einzelnen wird, wie in 11 gezeigt, das normale Drehzahlsteuersystem mit dem Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13 und dem ersten Phasenkompensationsabschnitt 14 (der ebenso wie der Phasenkompensationsabschnitt 14 von Ausführungsform 1 ausgebildet ist) und dem zweiten Phasenkompensationsabschnitt 61 kombiniert (der ebenso wie der Phasenkompensationsabschnitt 61 von Ausführungsform 2 ausgebildet ist).
Die Drehzahlbezugsgröße wird dem ersten Phasenkompensationsabschnitt 14 zugeführt, und die Ausgangsgröße des ersten Phasenkompensationsabschnitts 14 wird als die neue Drehzahlbezugsgröße verwendet.
Die Ausgangsgröße des zweiten Phasenkompensationsabschnitts 61 wird als ein neues Drehzahlrückkopplungssignal verwendet, eine Differenz zwischen der neuen Drehzahlbezugsgröße und dem neuen Drehzahlrückkopplungssignal wird dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 zugeführt, und die Ausgangsgröße des Drehzahlsteuerabschnitts 16 wird dem Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13 und dem zweiten Phasenkompensationsabschnitt 61 zugeführt.
Ein Drehzahlsteuersystem kann dadurch ausgebildet werden, dass eine neue Bezugsgröße für das Drehmoment durch die Ausgangsgröße des Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitts 13 gebildet wird, die dem Steuerabschnitt 17 für das Drehmoment des Motors zugeführt werden soll.
Weiterhin kann der erste Phasenkompensationsabschnitt wie in 5 gezeigt ausgebildet sein, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, und kann der zweite Phasenkompensationsabschnitt wie in 8(b) gezeigt ausgebildet sein, ähnlich der Ausführungsform 2.
12 zeigt die Drehzahl des Motors, wenn bei dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 das korrekte Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) eingestellt ist, sowie die Drehzahl des Motors, wenn das Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) das 0-Fache, das 15-Fache, das 25-Fache, und das 30-Fache gemäß der Ausbildung der Ausführungsform beträgt (Ergebnis einer Computersimulation). Wenn eine Signalform unmittelbar nach Änderung der Drehzahl des Motors von einer beschleunigten Drehzahl zu einer gleichen Drehzahl und eine Signalform unmittelbar nach Änderung der Motordrehzahl von einer verzögerten Drehzahl zu einer Drehzahl von Null (Abschnitte, die in der Zeichnung von Ellipsen umgeben sind) verglichen werden, überlappen sich sämtliche Diagramme, so dass im Wesentlichen die gleiche Reaktion vorhanden ist. Durch Kombination der beiden ersten und zweiten Phasenkompensationsabschnitte wird daher die Reaktion im Wesentlichen ebenso wie dann, wenn das korrekte Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) eingestellt ist, und wird darüber hinaus der robuste Bereich unabhängig von der Trägheitsänderung bis auf das 30-Fache erweitert.
Gemäß der Ausführungsform wird der Effekt erzielt, das Steuersystem bis zum 30-Fachen des Trägheitsmomentverhältnisses (des Verhältnisses der trägen Massen) zu stabilisieren, also auf mehr als das 10-Fache wie bei der herkömmlichen Vorgehensweise, und wird ermöglicht, die Positionierungsreaktion ebenso wie jene auszubilden, wenn das korrekte Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) eingestellt ist.
Erfindungsgemäße Ausführungsform 4
Wie anhand von Ausführungsform 2 erläutert, kann die Änderung des Trägheitsmoments nur durch den Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13 und den Phasenkompensationsabschnitt 61 eingeschränkt werden, wie in 8(a) gezeigt, ohne das Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) in dem Steuersystem einzustellen. Wenn hierbei eine Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 erhöht wird, wird die Phase verschoben, die durch den Phasenkompensationsabschnitt 61 kompensiert werden muss, und werden daher Schwingungen hervorgerufen. Es ist daher erforderlich, die Phasenkompensation durch den Phasenkompensationsabschnitt 61 nachzustellen, entsprechend der Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16.
Wenn beispielsweise die Phase der Drehzahlbeobachtungsvorrichtung kompensiert wird, die im Patentdokument 2 beschrieben ist, wie in 8(b) gezeigt, wird das Ausmaß der Phase, das kompensiert werden soll, durch eine Zeitkonstante des Tiefpassfilters 64 der Drehzahlbeobachtungsvorrichtung eingestellt. Wenn die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 64 durch eine Simulation oder einen tatsächlichen Versuch bestimmt wird, lässt sich ein Diagramm erstellen, wie es in 13 oder in 14 gezeigt ist. In den Zeichnungen sind mit O Messdaten bezeichnet, und gibt eine gestrichelte Linie eine Approximationsgleichung zum Interpolieren der tatsächlichen Daten an.
Weiterhin kann auf Grundlage des Diagramms beispielsweise bei einer Störungsbeobachtungsvorrichtung des ersten Grades eine Approximationsgleichung durch eine Funktion ersten Grades bestimmt werden, wie in Gleichung (4) angegeben, aus 13. Eine Zeitkonstante LPF des Tiefpassfilters der DrehzahlBeobachtungsvorrichtung kann entsprechend einem Einstellwert der Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 eingestellt werden. $LPF = a \times K_{v} + b$
Weiterhin kann bei einer Störungsbeobachtungsvorrichtung des zweiten Grades, wie in 14 gezeigt, die Approximation durch eine Funktion zweiten Grades gemäß Gleichung (5) durchgeführt werden. $LPF = a \times K_{v}^{2} + b \times K_{v} + c$
Daher kann beispielsweise unter Verwendung der Approximationsgleichungen, wenn sich die Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 ändert, die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 64 der Drehzahlbeobachtungsvorrichtung durch die Funktionen geändert werden, und kann der Wert zum Kompensieren der Phase automatisch nachgestellt werden.
Erfindungsgemäße Ausführungsform 5
Selbst wenn beispielsweise der zweite Phasenkompensationsabschnitt 61 zur Ausbildung der Drehzahlbeobachtungsvorrichtung eingesetzt wird, wie sie im Patentdokument 2 beschrieben wird, bei der Ausführungsform 3, ähnlich wie bei der Ausführungsform 4, muss die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 64 der Drehzahlbeobachtungsvorrichtung, welche den zweiten Phasenkompensationsabschnitt 61 bildet, der in 8(b) gezeigt ist, in Abhängigkeit von der Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 geändert werden.
Wenn die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 64 der Drehzahlbeobachtungsvorrichtung durch eine Simulation oder einen tatsächlichen Versuch bestimmt wird, lässt sich das Diagramm erstellen, wie es in 13 oder 14 gezeigt ist. In der Zeichnung sind mit O tatsächliche Daten bezeichnet, und stellt die gestrichelte Linie die Approximationsgleichung zum Interpolieren der gemessenen Daten dar.
Bei der Interpolationsapproximationsgleichung kann, ähnlich wie bei der Ausführungsform 4, die Zeitkonstante LPF des Tiefpassfilters der Drehzahlbeobachtungsvorrichtung aus der Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) K_v in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 durch die Funktion ersten Grades von 13 im Falle der Störungsbeobachtungsvorrichtung des ersten Grades bestimmt werden.
Weiterhin kann im Falle der Störungsbeobachtungsvorrichtung des zweiten Grades die Zeitkonstante LPF des Tiefpassfilters der Drehzahlbeobachtungsvorrichtung aus der Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) K_v in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 durch die Funktion zweiten Grades von 14 bestimmt werden.
Daher kann, unter Verwendung der Approximationsgleichungen, wenn beispielsweise die Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 geändert wird, die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 64 der Drehzahlbeobachtungsvorrichtung durch die Funktionen geändert werden, und kann der Wert zum Kompensieren der Phase automatisch nachgestellt werden.
Weiterhin können bei dem ersten Phasenkompensationsabschnitt 14, ähnlich dem zweiten Phasenkompensationsabschnitt, Zeitkonstanten des Tiefpassfilters 51 und des Hochpassfilters 52 durch die Funktion der Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) K_v in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 durch eine Simulation oder einen tatsächlichen Versuch bestimmt werden. Unter Verwendung der Approximationsgleichungen, beispielsweise wenn sich die Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 ändert, kann daher der Wert zum Kompensieren der Phase automatisch nachgestellt werden.
Nicht von der Erfindung umfasste Ausführungsform 6
Die Änderung des Trägheitsmoments kann nur durch den Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13 und den Phasenkompensationsabschnitt 14 von 1 eingeschränkt werden, ohne das Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) in dem Steuersystem einzustellen, wie anhand der Ausführungsform 1 erläutert. Hierbei wird, wenn die Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 erhöht wird, die Phase, die durch den Phasenkompensationsabschnitt 14 kompensiert werden soll, verschoben, so dass Schwingungen erzeugt werden. Daher ist es erforderlich, die Phase nachzustellen, die durch den Phasenkompensationsabschnitt 14 kompensiert wird, in Abhängigkeit von der Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16.
Wenn beispielsweise das Phasenvorstellfilter so ausgebildet ist, dass es den Phasenkompensationsabschnitt 14 bildet, wie in 5 gezeigt, wird das Ausmaß der zu kompensierenden Phase durch die Abschneidefrequenzen des Tiefpassfilters 51 und des Hochpassfilters 52 eingestellt. Wenn die Abschneidefrequenz des Tiefpassfilters 51 durch eine Simulation oder einen tatsächlichen Versuch bestimmt wird, lassen sich Diagramme erstellen, wie sie in 18 und 19 gezeigt sind. In den Zeichnungen sind mit O Messdaten bezeichnet, und stellt eine gestrichelte Linie eine Approximationsgleichung zum Interpolieren der Messdaten dar.
Weiterhin kann auf Grundlage des Diagramms, beispielsweise bei einer Störungsbeobachtungsvorrichtung ersten Grades, aus 18 eine Approximationsgleichung durch eine Funktion zweiten Grades bestimmt werden, wie in Gleichung (6) angegeben. Eine Abschneidefrequenz fc des Tiefpassfilters des Phasenvorstellfilters kann in Abhängigkeit von dem eingestellten Wert der Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 eingestellt werden. $fc = a \times K_{v}^{2} + b \times K_{v} + c$
Weiterhin kann bei einer Störungsbeobachtungsvorrichtung zweiten Grades, wie in 19 gezeigt, die Frequenz fc durch eine Funktion ersten Grades gemäß Gleichung (7) approximiert werden, wie in 19 gezeigt ist. $fc = a \times K_{v} + b$
Daher kann unter Verwendung der Approximationsgleichungen, wenn sich beispielsweise die Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 ändert, die Abschneidefrequenz des Tiefpassfilters 51 des Phasenvorstellfilters durch die Funktion geändert werden, und kann der Wert der Kompensation der Phase automatisch nachgestellt werden.
Nicht von der Erfindung umfasste Ausführungsform 7
Beispielsweise muss, selbst wenn der erste Phasenkompensationsabschnitt 14 als das Phasenvorstellfilter bei der Ausführungsform 3 eingesetzt wird, ähnlich wie bei der Ausführungsform 6, die Abschneidefrequenz des Tiefpassfilters 51 des Phasenvorstellfilters, welches den ersten Phasenkompensationsabschnitt 14 bildet, der in 5 gezeigt ist, in Abhängigkeit von der Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 geändert werden.
Wenn die Abschneidefrequenz des Tiefpassfilters 51 des Phasenvorstellfilters durch eine Simulation oder einen tatsächlichen Versuch bestimmt wird, lassen sich die Diagramme erstellen, wie sie in 18 und 19 gezeigt sind. In den Zeichnungen sind mit O Messdaten bezeichnet, und stellt eine gestrichelte Linie die Approximationsgleichung zum Interpolieren der Messdaten dar.
Entsprechend der Interpolationsapproximationsgleichung kann, ähnlich wie bei der Ausführungsform 6, beispielsweise im Falle einer Störungsbeobachtungsvorrichtung ersten Grades, die Abschneidefrequenz fc des Tiefpassfilters des Phasenvorstellfilters aus der Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) K_v in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 durch die Funktion zweiten Grades von 18 bestimmt werden.
Weiterhin kann im Falle einer Störungsbeobachtungsvorrichtung zweiten Grades die Abschneidefrequenz fc des Tiefpassfilters des Phasenvorstellfilters aus der Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) K_v in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 durch die Funktion ersten Grades von 19 bestimmt werden.
Daher kann unter Einsatz der Approximationsgleichungen, beispielsweise wenn sich die Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 ändert, die Abschneidefrequenz des Tiefpassfilters 51 des Phasenvorstellfilters durch die Funktionen geändert werden, und kann der Kompensationswert der Phase automatisch nachgestellt werden.
Erfindungsgemäße Ausführungsform 8
Es erfolgte eine Erläuterung unter der Vorgabe, dass die Motorsteuereinrichtung hauptsächlich als Positionssteuereinrichtung betrieben wird. Bei der Ausführungsform 8 wird eine Erläuterung der Tatsache gegeben, dass selbst dann, wenn die Motorsteuereinrichtung als eine Drehzahlsteuereinrichtung betrieben wird, die gleiche Auswirkung wie dann erzielt wird, wenn die Motorsteuereinrichtung als die Positionssteuereinrichtung betrieben wird. Weiterhin dienen die Ausführungsformen gemäß der achten Ausbildung bis zur elften Ausbildung für einen Fall, in welchem die Motorsteuereinrichtung als die Drehzahlsteuereinrichtung betrieben wird.
Bei der Ausbildung gemäß 8(a), die anhand der Ausführungsform 2 erläutert wurde, ist wohlbekannt, dass die Motorsteuereinrichtung als die Drehzahlsteuereinrichtung betrieben wird, mit Ausnahme des Positionssteuersystems, das die Differenz zwischen der Ausgangsgröße des Positionsdetektorabschnitts 1B und die Positionsbezugsgröße dem Positionssteuerabschnitt 15 zuführt, und die Drehzahlbezugsgröße durch die Ausgangsgröße des Positionssteuerabschnitts 15 bildet.
Hierbei wird eine Ausbildung vorgenommen, bei welcher der Phasenkompensationsabschnitt 61 zur Durchführung einer Phasenkompensation auf Grundlage der Bezugsgröße für das Drehmoment und der Drehzahl des Motors vorgesehen ist, die Ausgangsgröße des Drehzahlberechnungsabschnitts 1C dem Phasenkompensationsabschnitt 61 und der Störungsbeobachtungsvorrichtung 10 in dem Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13 zugeführt wird, und die Ausgangsgröße des Phasenkompensationsabschnitts 61 (vorhergesagte Drehzahl des Motors) als das neue Drehzahlrückkopplungssignal eingesetzt wird, so dass der Aufbau unverändert bleibt in einem Fall, in welchem die Motorsteuereinrichtung als die Positionssteuereinrichtung eingesetzt wird, und in einem Fall, in welchem die Motorsteuereinrichtung als die Drehzahlsteuereinrichtung eingesetzt wird.
Selbst wenn daher die Motorsteuereinrichtung als die Drehzahlsteuereinrichtung betrieben wird, kann die Steuerfunktion selbst für das große Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) sichergestellt werden.
Wenn die Motorsteuereinrichtung als die Drehzahlsteuereinrichtung betrieben wird, sind der Betriebsablauf und die Auswirkungen jeweiliger Abschnitte mit gleicher Bezeichnung ebenso wie der Betriebsablauf und die Auswirkungen jeweiliger Abschnitte mit denselben Bezeichnungen bei jener Erläuterung, wenn die Motorsteuereinrichtung als die Positionssteuereinrichtung betrieben wird, so dass auf deren Erläuterung verzichtet wird.
Erfindungsgemäße Ausführungsform 9
Bei dieser Ausführungsform erfolgt eine Erläuterung einer Ausführungsform der Erfindung, welche das Problem des Positionssteuersystems löst, welches Drehzahl-FF aufweist, wie dies anhand der zweiten, herkömmlichen Vorgehensweise erläutert wurde. 24 ist ein Steuerblockschaltbild der erfindungsgemäßen Ausführungsform 9, das eine Ausbildung mit Hinzufügung von Drehzahlvorwärtskopplung zur Ausbildung der in 11 gezeigten, dritten Ausführungsform zeigt.
Ähnlich wie in 11, ist das normal Drehzahlsteuersystem mit dem Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13 und dem ersten Phasenkompensationsabschnitt 14 (ebenso ausgebildet wie der Phasenkompensationsabschnitt 1 von Ausführungsform 1) und dem zweiten Phasenkompensationsabschnitt 61 kombiniert (ebenso ausgebildet wie der Phasenkompensationsabschnitt 61 von Ausführungsform 2). In der Zeichnung wird die Drehzahlbezugsgröße dem ersten Phasenkompensationsabschnitt 14 zugeführt, und wird die Ausgangsgröße des ersten Phasenkompensationsabschnitts 14 als die neue Drehzahlbezugsgröße verwendet. Die Ausgangsgröße des zweiten Phasenkompensationsabschnitts 61 wird als das neue Drehzahlrückkopplungssignal verwendet, die Differenz zwischen der neuen Drehzahlbezugsgröße und dem neuen Drehzahlrückkopplungssignal wird dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 zugeführt, und die Ausgangsgröße des Drehzahlsteuerabschnitts 16 wird dem Trägheitsänderungskompensationsabschnitt 13 und dem zweiten Phasenkompensationsabschnitt 61 zugeführt. Das Drehzahlsteuersystem kann dadurch ausgebildet werden, dass die Ausgangsgröße des Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitts 13 dem Steuerabschnitt 17 für das Drehmoment als die neue Bezugsgröße für das Drehmoment zugeführt wird. Weiterhin kann der erste Phasenkompensationsabschnitt so ausgebildet sein, wie dies in 5 gezeigt ist, und kann der zweite Phasenkompensationsabschnitt so ausgebildet sein, wie dies in 8(b) gezeigt ist.
Dann wird, um Drehzahl-FF von der Positionsbezugsgröße einzusetzen, die Positionsbezugsgröße dem Drehzahl-FF-Abschnitt 1D zugeführt, und werden die Ausgangsgröße des Drehzahl-FF-Abschnitts 1D und die Ausgangsgröße des Positionssteuerabschnitts 14 addiert, um dem ersten Phasenkompensationsabschnitt 14 als die Drehzahlbezugsgröße zugeführt zu werden. Der Drehzahl-FF-Abschnitt zur Erzeugung des Drehzahl-FF-Signals wird unter Verwendung eines Differenzierers oder eines approximierenden Differenzierers ausgebildet (gebildet durch eine Kombination aus einem Tiefpassfilter und einem Differenzierer oder einem Hochpassfilter) (nicht dargestellt).
25 zeigt eine Reaktion (Ergebnis einer Computersimulation) bei einem Positionierungsvorgang, wenn eine Drehzahl-FF-Verstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahl-FF-Abschnitt von 90 % bei der erfindungsgemäßen neunten Ausführungsform vorhanden ist. In der Zeichnung sind eine Drehzahlsignalform des Motors dargestellt, wenn der Drehzahlsteuerabschnitt 16 auf das 0-Fache eingestellt ist, was das korrekte Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) im Falle des Motors an sich darstellt (das Trägheitsmomentverhältnis, welches das 0-Fache beträgt), ohne einen Verbraucher, sowie eine Drehzahlsignalform des Motors, wenn das tatsächliche Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) erhöht wird (auf das 10-Fache, das 15-Fache), durch Erhöhung der Trägheit des Verbrauchers durch Anbringung oder Variation des Verbrauchers, während der Drehzahlsteuerabschnitt 16 unverändert bleibt. Weiterhin gibt die Positionsbezugsgrößengeschwindigkeit in der Zeichnung eine Geschwindigkeitskomponente an, die durch Differenzieren der Positionsbezugsgröße gebildet wird.
Im Vergleich zur zweiten, herkömmlichen Vorgehensweise von 21 wird die Reaktion stabilisiert, selbst wenn das Trägheitsmomentverhältnis das 10-Fache ist. Weiterhin werden zwar, wenn das Trägheitsmomentverhältnis das 15-Fache wird, Schwingungen in einer Signalform hervorgerufen, unmittelbar nachdem die Motordrehzahl von einer beschleunigten Drehzahl zu einer gleichen Drehzahl geändert wurde, oder unmittelbar nachdem die Motordrehzahl von einer verzögerten Drehzahl auf die Drehzahl von Null geändert wurde, jedoch sind die Schwingungen geringer als bei der zweiten, herkömmlichen Vorgehensweise.
Zwar wird bei der zweiten, herkömmlichen Vorgehensweise, wie in 21 gezeigt, wenn Drehzahl-FF eingesetzt wird, der robuste Bereich unabhängig von der Änderung des Trägheitsmoments vom 10-Fachen auf das etwa 2-Fache beeinträchtigt, jedoch kann gemäß der erfindungsgemäßen neunten Ausführungsform der robuste Bereich bis zum 10-Fachen sichergestellt werden. Weiterhin wird, wie aus dem Vergleich der Drehzahlreaktion der dritten Ausführungsform von 12 hervorgeht, die Reaktion durch Drehzahl-FF beschleunigt. Daher kann durch die erfindungsgemäße neunte Ausführungsform das Problem gelöst werden, den robusten Bereich sicherzustellen, sowie eine Beschleunigung der kompatiblen Reaktion, was nicht durch die herkömmlichen Vorgehensweisen erzielt werden kann.
Erfindungsgemäße Ausführungsform 10
Bei dieser Ausführungsform erfolgt eine Erläuterung einer Ausführungsform der Erfindung, die das Problem des Positionssteuersystems lösen kann, welches Drehzahl-FF und Drehmoment-FF aufweist, wie dies anhand der dritten, herkömmlichen Vorgehensweise erläutert wurde. 26 ist ein Steuerblockschaltbild der erfindungsgemäßen Ausführungsform 10 und zeigt einen Aufbau mit Hinzufügung von Drehzahl-FF und Drehmoment-FF zum Aufbau der dritten Ausführungsform, der in 11 gezeigt ist.
Ähnlich wie in 11 ist das normale Drehzahlsteuersystem mit dem Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13 und dem ersten Phasenkompensationsabschnitt 14 (ebenso wie der Phasenkompensationsabschnitt 1 von Ausführungsform 1 ausgebildet) und dem zweiten Phasenkompensationsabschnitt 61 (ebenso aufgebaut wie der Phasenkompensationsabschnitt 61 von Ausführungsform 2) kombiniert. In der Zeichnung wird die Drehzahlbezugsgröße dem ersten Phasenkompensationsabschnitt 14 zugeführt, und wird die Ausgangsgröße des ersten Phasenkompensationsabschnitts 14 als die neue Drehzahlbezugsgröße verwendet. Die Ausgangsgröße des zweiten Phasenkompensationsabschnitts 61 wird als das neue Drehzahlrückkopplungssignal verwendet, die Differenz zwischen dem neuen Drehzahlsignal und dem neuen Drehzahlrückkopplungssignal wird dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 zugeführt, und die Ausgangsgröße des Drehzahlsteuerabschnitts 16 wird dem Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt 13 und dem zweiten Phasenkompensationsabschnitt 61 zugeführt. Das Drehzahlsteuersystem kann dadurch ausgebildet werden, dass die Ausgangsgröße des Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitts 13 dem Steuerabschnitt 17 für das Drehmoment des Motors als die neue Bezugsgröße für das Drehmoment zugeführt wird. Weiterhin kann der erste Phasenkompensationsabschnitt so ausgebildet sein, wie dies in 5 gezeigt ist, und kann der zweite Phasenkompensationsabschnitt so ausgebildet sein, wie dies in 8(b) gezeigt ist.
Dann wird, um Drehzahl-FF von der Positionsbezugsgröße einzusetzen, die Positionsbezugsgröße dem Bezugsgrößenfilterabschnitt 1F zugeführt, wird die Ausgangsgröße des Bezugsgrößenfilterabschnitts 1F dem Drehzahl-FF-Abschnitt 1D zugeführt, und wird die Ausgangsgröße des Drehzahl-FF-Abschnitts 1D zur Ausgangsgröße des Positionssteuerabschnitts 15 hinzuaddiert, um dem ersten Phasenkompensationsabschnitt 14 als Drehzahlbezugsgröße zugeführt zu werden. Dann wird, um Drehmoment-FF einzusetzen, die Ausgangsgröße des Bezugsgrößenfilterabschnitts 1F dem Drehmoment-FF-Abschnitt 1E zugeführt, und wird die Ausgangsgröße des Drehmoment-FF-Abschnitts 1E zur Ausgangsgröße des Drehzahlsteuerabschnitts 16 addiert, um dem Addierer 103 und dem zweiten Phasenkompensationsabschnitt 61 als Bezugsgröße für das Drehmoment zugeführt zu werden. Bei der Ausführungsform wird, mit dem Ziel, Vorwärtskopplungssignale glatt auszubilden, welche die Ausgangsgrößen des Drehzahl-FF-Abschnitts 1D und des Drehmoment-FF-Abschnitts 1E bilden, die Positionsbezugsgröße dem Bezugsgrößenfilterabschnitt 1F zugeführt. Der Bezugsgrößenfilterabschnitt kann beispielsweise durch exponentielle Beschleunigung oder Verzögerung verwirklicht werden, wodurch ein Tiefpassfilter ersten Grades gebildet wird, ein Filter zweiten Grades (beispielsweise ein Tiefpassfilter), oder ein Filter mit sich bewegendem Mittelwert und dergleichen. Wenn die Positionsbezugsgröße glatt ist, kann darüber hinaus der Bezugsgrößenfilterabschnitt weggelassen werden, und wird die Positionsbezugsgröße direkt dem Drehzahl-FF-Abschnitt 1D oder dem Drehmoment-FF-Abschnitt 1F zugeführt.
Der Drehzahl-FF-Abschnitt 1D zur Erzeugung des Drehzahl-FF-Signals wird normalerweise gebildet unter Verwendung eines Differenzierers oder eines approximierenden Differenzierers (gebildet durch eine Kombination aus einem Tiefpassfilter und einem Differenzierer oder einem Hochpassfilter) (nicht dargestellt). Der Drehmoment-FF-Abschnitt 1E zur Erzeugung des Drehmoment-FF-Signals wird normalerweise gebildet unter Verwendung von zwei Stufen von Differenzierern oder zwei Stufen approximierender Differenzierer (gebildet durch eine Kombination aus Tiefpassfiltern und Differenzierern oder Hochpassfiltern), geschaltet in Reihe (nicht dargestellt). Es kann auch, obwohl dies nicht dargestellt ist, die Ausgangsgröße des Drehzahl-FF-Abschnitts 1D dem Drehmoment-FF-Abschnitt 1E zugeführt werden. In diesem Fall wird der Drehmoment-FF-Abschnitt 1E durch eine einzelne Stufe eines Differenzierers oder eines approximierenden Differenzierers gebildet.
27 zeigt eine Reaktion (Ergebnis einer Computersimulation) bei einem Positionierungsvorgang, wenn die Drehzahl-FF-Verstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahl-FF-Abschnitt auf 10 % eingestellt ist, und die Drehmoment-FF-Verstärkung auf 70 % eingestellt ist, bei der erfindungsgemäßen zehnten Ausführungsform. In der Zeichnung sind eine Signalform des Motors dargestellt, wenn der Drehzahlsteuerabschnitt 16 auf das 0-Fache eingestellt ist, was das korrekte Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) im Falle des Motors an sich (dessen Trägheitsmomentverhältnis das 0-Fache ist) ohne einen Verbraucher ist, und eine Drehzahlsignalform des Motors, wenn das tatsächliche Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) erhöht ist (auf das 10-Fache, das 15-Fache), durch Erhöhung der Trägheit des Verbrauchers durch Anbringen oder Ändern des Verbrauchers, während der Drehzahlsteuerabschnitt 16 unverändert bleibt. Hierbei wird, da der Bezugsgrößenfilterabschnitt 1F durch ein Tiefpassfilter gebildet wird, die Reaktion mehr oder weniger verzögert im Vergleich zur Drehzahlreaktion von 25, durch den Einfluss des Filters, jedoch wird infolge der Tatsache, dass die Beschleunigung oder Verzögerung glatt wird, die Auswirkung erzielt, dass das auf die Maschine einwirkende Drehmoment sanft einwirkt.
Im Vergleich zum Ergebnis der dritten herkömmlichen Vorgehensweise von 23 wird die Reaktion stabilisiert, selbst wenn das Trägheitsmomentverhältnis das 10-Fache wird. Weiterhin wird zwar eine Schwingung in einer Signalform hervorgerufen, unmittelbar nachdem die Motordrehzahl von einer beschleunigten Drehzahl auf eine gleiche Drehzahl geändert wurde, oder unmittelbar nachdem die Motordrehzahl von einer verzögerten Drehzahl auf die Drehzahl von Null geändert wurde, im Falle des 15-Fachen des Trägheitsmomentverhältnisses, jedoch ist die Schwingung kleiner als bei der dritten, herkömmlichen Vorgehensweise.
Während bei der dritten, herkömmlichen Vorgehensweise, wie in 23 gezeigt, wenn Drehzahl-FF und Drehmoment-FF eingesetzt werden, der robuste Bereich unabhängig von der Änderung des Trägheitsmoments vom etwa 10-Fachen auf etwa das 3-Fache verschlechtert wird, kann entsprechend der erfindungsgemäßen zehnten Ausführungsform der robuste Bereich bis zum 10-Fachen sichergestellt werden. Weiterhin wird, wie aus dem Vergleich mit der Drehzahlreaktion der dritten Ausführungsform von 12 hervorgeht, die Reaktion durch Drehzahl-FF und Drehmoment-FF beschleunigt. Daher kann das Problem, den robusten Bereich und eine beschleunigte, kompatible Reaktion sicherzustellen, das nicht bei den herkömmlichen Vorgehensweisen gelöst werden kann, durch die erfindungsgemäße zehnte Ausführungsform gelöst werden.
Nicht von der Erfindung umfasste Ausführungsform 11
Obwohl die erfindungsgemäße neunte und die erfindungsgemäße zehnte Ausführungsform den Aufbau zeigen, bei welchem Drehzahl-FF und Drehmoment-FF bei dem Aufbau der dritten Ausführungsform eingesetzt werden, kann selbstverständlich Vorwärtskopplung auch bei der ersten Ausführungsform eingesetzt werden.
Eine Erläuterung erfolgt in Bezug auf eine Ausbildung mit Einsatz von Drehzahl-FF von der Positionsbezugsgröße bei der Ausbildung gemäß 1, obwohl nicht dargestellt, als elfte Ausführungsform. Die Positionsbezugsgröße wird dem Drehzahl-FF-Abschnitt 1D zugeführt, und die Ausgangsgröße des Drehzahl-FF-Abschnitts 1D wird zur Ausgangsgröße des Positionssteuerabschnitts 15 addiert, um dem Phasenkompensationsabschnitt 14 zugeführt zu werden. Der Drehzahl-FF-Abschnitt 1D wird normalerweise unter Verwendung eines Differenzierers oder eines approximierenden Differenzierers gebildet.
Weiterhin kann, obwohl dies nicht dargestellt ist, wenn eine Zeitverzögerung des Phasenkompensationsabschnitts 14 und eine Eigenschaft der Vorwärtskopplung bei dem Aufbau von 1 nicht angepasst sind, ein Überschwingen in einer Signalform einer Positionsabweichung hervorgerufen werden. In diesem Fall wird das Überschwingen aus der Signalform der Reaktion der Positionsabweichung durch Hinzufügen eines Filters in Reihe mit einem Differenzierer oder einem approximierenden Differenzierer in dem Drehzahl-FF-Abschnitt 1D ausgeschaltet, und durch Einstellung einer Drehzahl-FF-Verstärkung und eines Parameters (Zeitkonstante oder dergleichen) des Filters.
Nicht von der Erfindung umfasste Ausführungsform 12
Es erfolgt eine Erläuterung einer Ausbildung mit Einsatz von Drehzahl-FF und Drehmoment-FF von der Positionsbezugsgröße bei dem Aufbau von 1, obwohl dies nicht dargestellt ist, als zwölfte Ausführungsform. Um Drehzahl-FF von der Positionsbezugsgröße einzusetzen, wird die Positionsbezugsgröße dem Bezugsgrößenfilterabschnitt 1F zugeführt, wird die Ausgangsgröße des Bezugsgrößenfilterabschnitts 1F dem Drehzahl-FF-Abschnitt 1D zugeführt, und wird die Ausgangsgröße des Drehzahl-FF-Abschnitts 1D zum Positionssteuerabschnitt 15 addiert, um dem Phasenkompensationsabschnitt 14 als Drehzahlbezugsgröße zugeführt zu werden. Dann wird, um Drehmoment-FF einzusetzen, die Ausgangsgröße des Bezugsgrößenfilterabschnitts 1F dem Drehmoment-FF-Abschnitt 1E zugeführt, und wird die Ausgangsgröße des Drehmoment-FF-Abschnitts 1E zur Ausgangsgröße des Drehzahlsteuerabschnitts 16 addiert, um dem Addierer 103 als Bezugsgröße für das Drehmoment (den Schub) zugeführt zu werden. Bei der Ausführungsform wird mit dem Ziel, Vorwärtskopplungssignale glatt auszubilden, welche die Ausgangsgrößen des Drehzahl-FF-Abschnitts 1D und des Drehmoment-FF-Abschnitts 1E bilden, die Positionsbezugsgröße dem Bezugsgrößenfilterabschnitt 1F zugeführt. Der Bezugsgrößenfilterabschnitt kann beispielsweise mittels exponentieller Beschleunigung oder Verzögerung ausgebildet werden, mit einem Tiefpassfilter als erstem Element, oder einem Filter (beispielsweise einem Tiefpassfilter) als zweitem Element, oder mit einem Filter mit sich bewegendem Mittelwert und dergleichen. Wenn die Positionsbezugsgröße glatt ist, kann darüber hinaus der Bezugsgrößenfilterabschnitt weggelassen werden, und wird die Positionsbezugsgröße direkt dem Drehzahl-FF-Abschnitt 1D und dem Drehmoment-FF-Abschnitt 1E zugeführt.
Weiterhin wird der Drehzahl-FF-Abschnitt 1D normalerweise unter Verwendung eines Differenzierers oder eines approximierenden Differenzierers ausgebildet. Weiterhin wird der Drehmoment-FF-Abschnitt 1E so ausgebildet, dass normalerweise zwei Stufen aus Differenzierern oder zwei Stufen aus approximierenden Differenzierern in Reihenschaltung verwendet werden. Es kann aber auch die Ausgangsgröße des Drehzahl-FF-Abschnitts 1D dem Drehmoment-FF-Abschnitt 1E zugeführt werden. In diesem Fall besteht der Drehmoment-FF-Abschnitt 1E aus einer einzelnen Stufe eines Differenzierers oder eines approximierenden Differenzierers. Weiterhin kann, wenn eine Zeitverzögerung des Phasenkompensationsabschnitts 14 und eine Eigenschaft der Vorwärtskopplung nicht zusammenpassen, ein Überschwingen in einer Signalform einer Positionsabweichung hervorgerufen werden. In diesem Fall wird das Überschwingen aus der Signalform der Reaktion der Positionsabweichung dadurch entfernt, dass ein Filter in Reihe mit einem Differenzierer hinzugefügt wird, oder mit einem approximierenden Differenzierer, innerhalb des Drehzahl-FF-Abschnitts 1D oder des Drehmoment-FF-Abschnitts 1E, und ein Parameter (Zeitkonstante oder dergleichen) des Filters eingestellt wird.
Erfindungsgemäße Ausführungsform 13
Obwohl bei der erfindungsgemäßen neunten und der erfindungsgemäßen zehnten Ausführungsform Ausbildungen gezeigt sind, bei welchen Drehzahl-FF oder Drehmoment-FF bei der Ausbildung der dritten Ausführungsform vorgesehen wird, kann selbstverständlich Vorwärtskopplung auch bei der zweiten Ausführungsform eingesetzt werden. Es erfolgt nunmehr eine Erläuterung des Aufbaus des Einsatzes von Drehzahl-FF von der Positionsbezugsgröße bei der Ausbildung von 8, obwohl dies nicht dargestellt ist, als erfindungsgemäße dreizehnte Ausführungsform. Die Positionsbezugsgröße wird dem Drehzahl-FF-Abschnitt 1D zugeführt, und die Ausgangsgröße des Drehzahl-FF-Abschnitts 1D wird mit der Ausgangsgröße des Positionssteuerabschnitts 15 addiert, um dem Subtrahierer 104 als Drehzahlbezugsgröße zugeführt zu werden.
Der Drehzahl-FF-Abschnitt 1D ist so ausgebildet, dass normalerweise ein Differenzierer oder ein approximierender Differenzierer eingesetzt wird.
Weiterhin kann, obwohl nicht dargestellt, wenn ein Phasenvorstelleffekt durch den Phasenkompensationsabschnitt 61 und eine Eigenschaft der Vorwärtskopplung nicht aneinander angepasst sind, da Drehzahl-FF von der Positionsbezugsgröße bei der Ausbildung von 8 eingesetzt wird, ein Überschwingen in einer Signalform einer Positionsabweichung hervorgerufen werden. In diesem Fall wird das Überschwingen aus der Signalform der Reaktion der Positionsabweichung dadurch entfernt, dass ein Filter in Reihe mit einem Differenzierer oder einem approximierenden Differenzierer in dem Drehzahl-FF-Abschnitt 1D hinzugefügt wird, und eine Drehzahl-FF-Verstärkung und ein Parameter (Zeitkonstante oder dergleichen) des Filters eingestellt werden.
Erfindungsgemäße Ausführungsform 14
Nunmehr erfolgt eine Erläuterung einer Ausbildung, bei welcher Drehzahl-FF und Drehmoment-FF von der Positionsbezugsgröße bei der Ausbildung von 8 eingesetzt werden, obwohl dies nicht dargestellt ist, als eine erfindungsgemäße vierzehnte Ausführungsform. Um die Drehzahl-FF von der Positionsbezugsgröße einzusetzen, wird die Positionsbezugsgröße dem Bezugsgrößenfilterabschnitt 1F zugeführt, wird die Ausgangsgröße des Bezugsgrößenfilterabschnitts 1F dem Drehzahl-FF-Abschnitt 1D zugeführt, wird die Ausgangsgröße des Drehzahl-FF-Abschnitts zur Ausgangsgröße des Positionssteuerabschnitts 15 addiert, um dem Subtrahierer 104 als die Drehzahlbezugsgröße zugeführt zu werden. Dann wird zum Einsatz von Drehmoment-FF die Ausgangsgröße des Bezugsgrößenfilterabschnitts 1F dem Drehmoment-FF-Abschnitt 1E zugeführt, und wird die Ausgangsgröße des Drehmoment-FF-Abschnitts 1E zur Ausgangsgröße des Drehzahlsteuerabschnitts 16 addiert, um dem Addierer 103 und dem Phasenkompensationsabschnitt 61 als die Bezugsgröße für das Drehmoment zugeführt zu werden. Bei der Ausführungsform wird mit dem Ziel, Vorwärtskopplungssignale glatt auszubilden, welche die Ausgangsgrößen des Drehzahl-FF-Abschnitts 1D und des Drehmoment-FF-Abschnitts 1E bilden, die Positionsbezugsgröße dem Bezugsgrößenfilterabschnitt 1F zugeführt. Der Bezugsgrößenfilterabschnitt 1F kann beispielsweise unter Einsatz exponentieller Beschleunigung oder Verzögerung ausgebildet werden, wobei ein Tiefpassfilter als erstes Element oder ein Filter als zweites Element (beispielsweise ein Tiefpassfilter) vorgesehen ist, oder ein Filter mit sich bewegendem Mittelwert und dergleichen. Wenn die Positionsbezugsgröße glatt ist, kann darüber hinaus der Bezugsgrößenfilterabschnitt 1F weggelassen werden, und wird die Positionsbezugsgröße direkt dem Drehzahl-FF-Abschnitt 1D und dem Drehmoment-FF-Abschnitt 1E zugeführt.
Der Drehzahl-FF-Abschnitt 1D wird so ausgebildet, dass normalerweise ein Differenzierer oder ein approximierender Differenzierer verwendet wird. Weiterhin wird der Drehmoment-FF-Abschnitt so ausgebildet, dass normalerweise zwei Stufen aus Differenzierern oder zwei Stufen aus approximierenden Differenzierern in Reihenschaltung verwendet werden. Es kann aber auch die Ausgangsgröße des Drehzahl-FF-Abschnitts 1D dem Drehmoment-FF-Abschnitt 1E zugeführt werden. In diesem Fall besteht der Drehmoment-FF-Abschnitt 1E aus einer einzelnen Stufe eines Differenzierers oder eines approximierenden Differenzierers.
Weiterhin kann selbst im Falle des Einsatzes der Drehzahlvorwärtskopplung bei den Positionssteuersystemen gemäß den Ausführungsformen 9 bis 14, oder im Falle des Einsatzes von Drehzahlvorwärtskopplung und Drehmomentvorwärtskopplung, ähnlich der vierten Ausführungsform, wenn die Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 geändert wird, die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 64 der Drehzahlbeobachtungsvorrichtung durch die Funktion gemäß Gleichung (4) oder Gleichung (5) geändert werden, so dass der Kompensationswert der Phase automatisch nachgestellt werden kann. Weiterhin kann, ähnlich der sechsten Ausführungsform, wenn die Drehzahlschleifenverstärkung (nicht dargestellt) in dem Drehzahlsteuerabschnitt 16 geändert wird, die Abschneidefrequenz des Tiefpassfilters 51 des Phasenvorstellfilters durch die Funktion gemäß Gleichung (6) oder Gleichung (7) geändert werden, und kann der Kompensationswert für die Phase automatisch nachgestellt werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Erfindung weist einen Aufbau auf, bei welchem die Abweichung der Einstellung des Trägheitsmomentverhältnisses (des Verhältnisses der trägen Massen) durch den Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt und den Phasenkompensationsabschnitt kompensiert wird, so dass der Motor normal betrieben werden kann, ohne das Trägheitsmomentverhältnis einzustellen (das Verhältnis der trägen Massen), und sie ist einsetzbar bei einer Steuereinrichtung des Motors (Linearmotors), die dazu verwendet wird, automatisch eine Änderung einer Maschine zu kompensieren, deren Trägheitsmomentverhältnis (Verhältnis der trägen Massen) geändert wird.

Claims

Motorsteuereinrichtung, umfassend einen Positionsdetektorabschnitt (1B), der derart ausgebildet ist, dass er eine Position eines Motors (18) zum Antrieb eines Mechanismus, dessen Trägheitsmoment oder dessen träge Masse unbekannt ist, erfasst, einen Drehzahlberechnungsabschnitt (1C), der derart ausgebildet ist, dass er eine Drehzahl des Motors (18) durch Zuführen einer Ausgangsgröße des Positionsdetektorabschnitts (1B) ausgibt, einen Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt (13), der derart ausgebildet ist, dass er eine neue Drehmomentbezugsgröße durch Vorhersagen einer Störung des Motors (18) durch Zuführen einer Drehmomentbezugsgröße und der Drehzahl des Motors (18) ausgibt, einen Drehmomentsteuerabschnitt (17), der derart ausgebildet ist, dass er ein Drehmoment des Motors (18) durch Zuführen der neuen Drehmomentbezugsgröße steuert, einen Phasenkompensationsabschnitt (61), der derart ausgebildet ist, dass er eine neue Drehzahl mit Vorstellen einer Phase durch Zuführen der Drehzahl des Motors (18) und der Drehmomentbezugsgröße ausgibt, wobei der Phasenkompensationsabschnitt (61) einen Tiefpassfilter (64) aufweist und derart ausgebildet ist, dass er eine Zeitkonstante des Tiefpassfilters (64) durch ein Polynom berechnet, das eine unabhängige Variable bildet, durch eine Drehzahlschleifenverstärkung, und einen Drehzahlsteuerabschnitt (16), der derart ausgebildet ist, dass er die Drehmomentbezugsgröße durch Zuführen einer Differenz zwischen einer Drehzahlbezugsgröße und der neuen Drehzahl ausgibt.
Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Positionssteuerabschnitt (15), der derart ausgebildet ist, dass er eine Drehzahlbezugsgröße durch Zuführen einer Differenz zwischen einer Positionsbezugsgröße und der Position des Motors (18) ausgibt.
Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Phasenkompensationsabschnitt (14) derart ausgebildet ist, dass er eine neue Drehzahlbezugsgröße mit Vorstellen einer Phase durch Zuführen der Drehzahlbezugsgröße ausgibt, wobei der Phasenkompensationsabschnitt (14) einen Tiefpassfilter (51) aufweist und derart ausgebildet ist, dass er eine Abschneidefrequenz des Tiefpassfilters (51) durch ein Polynom berechnet, das eine unabhängige Variable bildet, durch eine Drehzahlschleifenverstärkung, und wobei der Drehzahlsteuerabschnitt (16) derart ausgebildet ist, dass er die Drehmomentbezugsgröße durch Zuführen einer Differenz zwischen der neuen Drehzahlbezugsgröße und der Drehzahl des Motors (18) ausgibt.
Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 2, weiter umfassend einen zweiten Phasenkompensationsabschnitt (14), der derart ausgebildet ist, dass er eine neue Drehzahlbezugsgröße mit Vorstellen der Phase durch Zuführen der Drehzahlbezugsgröße ausgibt, wobei der zweite Phasenkompensationsabschnitt (14) einen Tiefpassfilter (51) aufweist und derart ausgebildet ist, dass er eine Abschneidefrequenz des Tiefpassfilters (51) durch ein Polynom berechnet, welches eine unabhängige Variable bildet, durch eine Drehzahlschleifenverstärkung, wobei der Drehzahlsteuerabschnitt (16) derart ausgebildet ist, dass er die Drehmomentbezugsgröße durch Zuführen einer Differenz zwischen der neuen Drehzahlbezugsgröße und der neuen Drehzahl ausgibt.
Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 2, weiter umfassend einen Drehzahlvorwärtskopplungsabschnitt (1D), der derart ausgebildet ist, dass er ein Drehzahlvorwärtskopplungssignal durch Zuführen der Positionsbezugsgröße ausgibt, wobei der Drehzahlsteuerabschnitt (16) derart ausgebildet ist, dass er die Drehmomentbezugsgröße durch Zuführen einer Differenz zwischen der neuen Drehzahlbezugsgröße und der Drehzahl des Motors (18) ausgibt.
Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 3, weiter umfassend einen Drehzahlvorwärtskopplungsabschnitt (1D), der derart ausgebildet ist, dass er ein Drehzahlvorwärtskopplungssignal durch Zuführen der Positionsbezugsgröße ausgibt, wobei der Phasenkompensationsabschnitt (14) derart ausgebildet ist, dass er eine neue Drehzahlbezugsgröße mit Vorstellen einer Phase durch Zuführen einer Summe der Drehzahlbezugsgröße und des Drehzahlvorwärtskopplungssignals ausgibt.
Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 6, weiter umfassend einen zweiten Phasenkompensationsabschnitt (14), der derart ausgebildet ist, dass er eine neue Drehzahlbezugsgröße mit Vorstellen einer Phase durch Zuführen einer Summe der Drehzahlbezugsgröße und des Drehzahlvorwärtskopplungssignals ausgibt, wobei der zweite Phasenkompensationsabschnitt (14) einen Tiefpassfilter (51) aufweist und derart ausgebildet ist, dass er eine Abschneidefrequenz des Tiefpassfilters (51) durch ein Polynom berechnet, das eine unabhängige Variable bildet, durch eine Drehzahlschleifenverstärkung.
Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 5, weiter umfassend einen Drehmomentvorwärtskopplungsabschnitt (1E), der derart ausgebildet ist, dass er ein Drehmomentvorwärtskopplungssignal durch Zuführen der Positionsbezugsgröße ausgibt, wobei der Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt (13) derart ausgebildet ist, dass er eine neue Drehmomentbezugsgröße durch Vorhersagen einer Störung des Motors (18) durch Zuführen einer Summe einer Drehmomentbezugsgröße und des Drehmomentvorwärtskopplungssignals und der Drehzahl des Motors (18) ausgibt, und wobei der Phasenkompensationsabschnitt (61) derart ausgebildet ist, dass er eine neue Drehzahl mit Vorstellen der Phase durch Zuführen einer Summe der Drehmomentbezugsgröße und des Drehmomentvorwärtskopplungssignals und der Drehzahl des Motors (18) ausgibt.
Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 6, weiter umfassend einen Drehmomentvorwärtskopplungsabschnitt (1E), der derart ausgebildet ist, dass er ein Drehmomentvorwärtskopplungssignal durch Zuführen der Positionsbezugsgröße ausgibt, wobei der Trägheitsänderungseinschränkungsabschnitt (13) derart ausgebildet ist, dass er eine neue Drehmomentbezugsgröße durch Vorhersagen einer Störung des Motors (18) durch Zuführen einer Summe einer Drehmomentbezugsgröße und des Drehmomentvorwärtskopplungssignals und der Drehzahl des Motors (18) ausgibt.
Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 9, weiter umfassend einen zweiten Phasenkompensationsabschnitt (61), der derart ausgebildet ist, dass er eine neuen Drehzahl mit Vorstellen der Phase durch Zuführen einer Summe der Drehmomentbezugsgröße und des Drehmomentvorwärtskopplungssignals und der Drehzahl des Motors (18) ausgibt, wobei der zweite Phasenkompensationsabschnitt (61) einen Tiefpassfilter (64) aufweist und derart ausgebildet ist, dass er eine Zeitkonstante des Tiefpassfilter (64) durch ein Polynom berechnet, das eine unabhängige Variable bildet, durch eine Drehzahlschleifenverstärkung.