DE112006002089T5

DE112006002089T5 - System-Identifizierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112006002089T5
Application number: DE112006002089T
Authority: DE
Inventors: Fukashi Kitakyushu Andoh; Hiroshi Kitakyushu Nakamura
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2008-07-03
Also published as: CN101243607A; WO2007018045A1; KR20080041693A; JPWO2007018045A1; JP4501117B2; CN101243607B; US8005630B2; US20100223024A1; TW200713787A

Abstract

System-Identifizierungsvorrichtung, welche aufweist:
einen Drehzahl-Sollwertgenerator zur Ausgabe eines Drehzahl-Sollwerts;
einen Differenzierer zur Eingabe einer Position eines Elektromotors, die von einem Positions-Detektor erfasst wird, und zur nachfolgenden Ausgabe einer Drehzahl;
eine Drehzahlsteuerung zur Eingabe des Drehzahl-Sollwerts und der Drehzahl, und nachfolgende Ausgabe eines Drehmoment-Sollwerts;
eine Drehmomentsteuerung zur Eingabe des Drehmoment-Sollwerts und zum nachfolgenden Betreiben des Elektromotors mit Strom für den Elektromotor; und
eine Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung zur Eingabe des Drehmoment-Sollwerts, der Position und der Drehzahl, und nachfolgende Berechnung und Ausgabe von Identifizierungswerten eines Trägheitsmoments in dem Elektromotor und einer viskosen Reibung;
wobei die Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung aufweist:
eine Positions-Amplituden-Berechnungsvorrichtung zur Eingabe der Position und zum Berechnen und Ausgeben einer Positions-Amplitude, die eine Amplitude einer Fundamentalfrequenzkomponente des Eingangssignals sein soll;
eine Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungsvorrichtung zur Eingabe der Position und des Drehmoment-Sollwerts, und nachfolgende Berechnung und Ausgabe...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine System-Identifizierungsvorrichtung zum Identifizieren eines Trägheitsmoments in einem Elektromotor und einer viskosen Reibung.
STAND DER TECHNIK
Eine System-Identifizierungsvorrichtung nach dem Stand der Technik identifiziert ein Trägheitsmoment eines Steuerziels durch Dividieren, durch eine Integrierzeit eines Integrators, eines Dauerzustandswert eines Integrierwerts der N-ten Ordnung einer Drehmoment-Sollwertdifferenz, so dass ein Zeit-Integrierwert der N-ten Ordnung eines Signals erhalten wird, das man dadurch erhält, dass ein äquivalentes PI-Regelsystem-Drehmoment-Sollwert von einem PI-Regelsystem-Sollwert subtrahiert wird (vergleiche beispielsweise Patentdokument 1).
8 ist ein Blockdiagramm, das eine System-Identifizierungsvorrichtung nach dem Stand der Technik zeigt.
In 8 ist mit 801 ein erster Mischer bezeichnet, mit 802 ein Proportionalverstärker, mit 803 ein Integrator, mit 804 ein zweiter Mischer, mit 805 ein Steuerziel, mit 806 eine Steuerziel-Coulomb-Reibung, mit 807 ein Verzögerungsfilter erster Ordnung, und mit 808 eine Integration der N-ten Ordnung.
Der Aufbau und die Betriebsweise der System-Identifizierungsvorrichtung nach dem Stand der Technik werden nachstehend unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
Der erste Mischer 801 gibt ein Signal aus, das durch Subtrahieren einer Drehzahl von einer Drehzahl-Führungsgröße erhalten wird. Der Proportionalverstärker 802 erhält den Ausgangswert des ersten Mischers 801 und gibt ein Signal aus, das durch Verstärkung des Eingangssignals erhalten wird. Der Integrator 803 nimmt das Ausgangssignal des Proportionalverstärkers 802 auf, und gibt dann einen PI-Regelsystem-Drehmoment-Sollwert aus, damit dieser ein Wert ist, der durch Addieren des Eingangssignals und eines Zeitintegrierwert-Verstärkungswerts erster Ordnung des Eingangssignals erhalten wird. Der zweite Mischer 804 gibt einen Wert aus, der dadurch erhalten wird, dass der PI-Regelsystem-Drehmoment-Sollwert und eine Ausgangsgröße der Steuerziel-Coulomb-Reibung 806 addiert werden. Das Steuerziel 805 nimmt den Ausgangswert des zweiten Mischers 804 an, und gibt dann die Drehzahl aus. Die Steuerziel-Coulomb-Reibung 806 nimmt die Drehzahl an, und gibt dann ein Signal aus, das einen konstanten Absolutwert aufweist, und ein entgegengesetztes Vorzeichen zu jenem des Eingangssignals. Das Verzögerungsfilter 807 erster Ordnung nimmt den PI-Regelsystem-Drehmoment-Sollwert an, und gibt dann einen entsprechenden IP-Regelsystem-Drehmoment-Sollwert aus. Der Integrator N-ter Ordnung 805 nimmt ein Signal an, das durch Subtrahieren des entsprechenden IP-Steuersystem-Drehmoment-Sollwerts von dem PI-Regelsystem-Drehmoment-Sollwert erhalten wird, und gibt dann einen Integrierwert der N-ten Ordnung einer Drehmoment-Sollwertdifferenz so aus, dass dieser ein Zeitintegrierwert der N-ten Ordnung des Eingangssignals ist.
Wie bei der voranstehend geschilderten Ausbildung beschrieben, wird ein Dauerzustandswert des Integrierwerts der N-ten Ordnung der Drehmoment-Sollwertdifferenz für den Drehmoment-Sollwert, der ein konstantes Vorzeichen aufweist, durch die Integrierzeit des Integrators 803 dividiert, um ein Trägheitsmoment des Steuerziels 805 zu identifizieren.

Patentdokument 1: JP-A-7-333084 (Seite 8, 8(a))

BESCHREIBUNG DER Erfindung
ZU LÖSENDE PROBLEME
Die System-Identifizierungsvorrichtung nach dem Stand der Technik setzt allerdings eine Führungsgröße ein, die ein konstantes Vorzeichen aufweist. Aus diesem Grund ist in der Hinsicht ein Problem vorhanden, dass ein ausreichend großer Bewegungsbereich erforderlich ist, um ein Trägheitsmoment zu identifizieren, und das Trägheitsmoment eines Elektromotors, der einen eingeschränkten Bewegungsbereich aufweist, nicht identifiziert werden kann.
Angesichts des voranstehend geschilderten Problems wird durch die vorliegende Erfindung eine System-Identifizierungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, welche den Einfluss einer konstanten Drehmomentstörung unterdrücken kann, und den Einfluss von Rauschen bei einer Drehmoment-Führungsgröße für ein Drehzahl-Steuersystem unterdrücken kann, sowie ein Positions-Steuersystem, das einem linearen Steuergesetzt unterliegt, unter Einsatz jeder periodischen Drehzahl-Führungsgröße oder einer periodischen Positions-Führungsgröße, wodurch ein Trägheitsmoment in einem Elektromotor und eine viskose Reibung nur durch sehr wenige Operationen in kurzer Zeit identifiziert werden. Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung eine System-Identifizierungsvorrichtung zur Verfügung, welche den Einfluss einer Störung mit konstantem Drehmoment für jedes lineare Steuergesetz unterdrücken kann, unter Verwendung irgendeiner Periodendrehzahl-Führungsgröße oder einer Periodenpositions-Führungsgröße, nur durch einfache Berechnung, wodurch ein Trägheitsmoment bei einem Elektromotor und die viskose Reibung mit nur sehr wenigen Vorgängen in kurzer Zeit identifiziert werden können.
MASSNAHMEN ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
Zur Lösung der Probleme betrifft ein erster Aspekt der Erfindung eine System-Identifizierungsvorrichtung, bei welcher vorgesehen sind:
ein Drehzahl-Führungsgrößengenerator zur Ausgabe eines Drehzahlbefehls;
ein Differenzierer zur Eingabe einer Position eines Elektromotors, die von einem Positionsdetektor erfasst wird, und zur nachfolgenden Ausgabe einer Drehzahl;
eine Drehzahl-Steuerung zur Eingabe der Drehzahl-Führungsgröße und der Drehzahl, und nachfolgendes Ausgeben einer Drehmoment-Führungsgröße;
eine Drehmoment-Steuerung zur Eingabe der Drehmoment-Führungsgröße und zum nachfolgenden Betreiben des Elektromotors mit einem Elektromotorstrom; und
eine Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung, zur Eingabe der Drehmoment-Führungsgröße, der Position und der Drehzahl, und nachfolgendes Berechnen von Identifizierungswerten eines Trägheitsmoments in dem Elektromotor und der viskosen Reibung, und deren Ausgabe,
wobei die Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung aufweist:
eine Positions-Amplitudenberechnungsvorrichtung zur Eingabe der Position, und zum nachfolgenden Berechnen und Ausgeben einer Positions-Amplitude, die gleich einer Amplitude einer Fundamentalfrequenzkomponente des Eingangssignals sein soll;
einen Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integralwert-Multiplizierer zur Eingabe der Position und der Drehmoment-Führungsgröße und nachfolgendes Berechnen und Ausgeben eines Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwertmultiplikationswerts, so dass dieser ein Multiplikationswert der Fundamentalfrequenzkomponente der Position ist, und eines Zeitintegrierwerts der Drehmoment-Führungsgröße der N-ten Ordnung, wobei N eine natürliche Zahl einschließlich Null ist;
eine Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Mittelwertberechnungsvorrichtung zur Eingabe des Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integriermultiplikationswerts und nachfolgende Berechnung und Ausgabe eines Mittelwerts eines Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integralwerts so, dass dieser ein Mittelwert über einen Zyklus des Eingangssignals ist;
einen Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierer zur Eingabe der Drehmoment-Führungsgröße und der Drehzahl, und nachfolgende Berechnung und Ausgabe eines Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplikationswerts so, dass dieser ein Multiplizierwert der Fundamentalfrequenzkomponente der Drehzahl und des Zeitintegrierwerts der Drehmoment-Führungsgröße N-ter Ordnung ist;
einen Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Mittelwertberechner zur Eingabe des Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierwerts, und zur nachfolgenden Berechnung und Ausgabe eines Mittelwerts eines Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwerts so, dass dieser eine Mittlung über einen Zyklus des Eingangssignals darstellt; und
eine erste Trägheitsmoment- und Viskosreibungsberechnungsvorrichtung zur Eingabe der Positionsamplitude, des Mittelwerts des Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwerts und des Mittelwerts des Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwerts, und darauf folgende Berechnung und Ausgabe der Identifizierwerte für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung.
Weiterhin betrifft ein zweiter Aspekt der Erfindung eine System-Identifizierungsvorrichtung, bei welcher vorgesehen sind:
ein Positions-Führungsgrößengenerator zur Ausgabe einer Positions-Führungsgröße;
ein Differenzierer zur Eingabe einer Position eines Elektromotors, die durch einen Positionsdetektor erfasst wird, und nachfolgende Ausgabe der Drehzahl;
eine Positionssteuerung zur Eingabe der Positions-Führungsgröße und der Position, und nachfolgende Ausgabe einer Drehzahl-Führungsgröße;
eine Drehzahl-Steuerung zur Eingabe der Drehzahl-Führungsgröße und der Drehzahl und nachfolgende Ausgabe einer Drehmoment-Führungsgröße;
eine Drehmoment-Steuerung zur Eingabe der Drehzahl-Führungsgröße und nachfolgendes Betreiben des Elektromotors mit einem Elektromotorstrom; und
eine Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung zur Eingabe der Drehmoment-Führungsgröße, der Position und der Drehzahl, und zur nachfolgenden Berechnung und Ausgabe von Identifizierungswerten eines Trägheitsmoments des Elektromotors und einer viskosen Reibung,
wobei die Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung aufweist:
eine Positions-Amplitudenberechnungsvorrichtung zur Eingabe der Position und nachfolgende Berechnung und Ausgabe einer Positions-Amplitude, die gleich einer Amplitude einer Fundamentalfrequenzkomponente des Eingangsignals werden soll;
einen Positions-Drehmoment-Sollwert-Integrierwertmultiplizierer zur Eingabe der Positions- und Drehmoment-Führungsgrößen, und zur nachfolgenden Berechnung und Ausgabe eines Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierwert, so dass dieser ein Multiplizierwert der Fundamentalfrequenzkomponente der Position ist, und eines Zeitintegrierwerts der N-ten Ordnung der Drehmoment-Führungsgröße, wobei N eine natürliche Zahl einschließlich Null ist;
eine Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Mittelwertberechnungsvorrichtung zur Eingabe des Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplikationswerts, und zur nachfolgenden Berechnung und Ausgabe eines Mittelwerts eines Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integralwerts so, dass dieser einen Mittelwert über einen Zyklus des Eingangssignals darstellt;
einen Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierer zur Eingabe der Drehmoment-Führungsgröße und der Drehzahl, und nachfolgendes Berechnen und Ausgeben eines Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplikationswerts so, dass dieser einen Multiplizierungswert der Fundamentalfrequenzkomponente der Drehzahl darstellt, und eines Zeitintegrierwerts der N-ten Ordnung der Drehmoment-Führungsgröße;
eine Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Mittelwertberechnungsvorrichtung zur Eingabe des Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierungswerts, und zur nachfolgenden Berechnung und Ausgabe eines Mittelwerts eines Drehzahl-Drehmoment-Führungswert-Integralwerts so, dass dieser einen Mittelwert über einen Zyklus des Eingangssignals darstellt; und
eine erste Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung, zur Eingabe der Positions-Amplitude, des Mittelwerts des Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integralwerts und des Mittelwerts des Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integralwerts, und zur nachfolgenden Berechnung und Ausgabe der Identifizierungswerte für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung.
Weiterhin betrifft ein dritter Aspekt der Erfindung die System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung, wobei der Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierer und der Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierer auf den Zeitintegrierwert der N-ten Ordnung den Zeitintegrierwert der N-ten Ordnung der Drehmoment-Führungsgröße eingestellt sind, so dass diese ein Zeitintegrierwert der N-ten Ordnung der Drehmoment-Führungsgröße ist.
Weiterhin betrifft ein vierter Aspekt der Erfindung eine System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung, wobei der Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierer und der Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierer den Zeitintegrierwert der N-ten Ordnung der Drehmoment-Führungsgröße so einstellen, dass ein Zeitintegrierwert der ersten Ordnung der Drehmoment-Führungsgröße erhalten wird.
Weiterhin betrifft ein fünfter Aspekt der Erfindung eine System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung, wobei
die Positions-Amplitudenberechnungsvorrichtung eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente so berechnet, dass sie die Fundamentalfrequenzkomponente der Position ist, und dann die Positions-Amplitude berechnet und ausgibt, unter Verwendung einer Fourier-Transformation,
wobei der Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierer eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente berechnet, so dass sie die Fundamentalfrequenzkomponente der Position ist, und eine Drehmoment-Führungsgrößen-Fundamentalfrequenzkomponente, so dass sie die Fundamentalfrequenzkomponente der Drehmoment-Führungsgröße ist, unter Verwendung der Fourier-Transformation, und dann den Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierungswert so berechnet und ausgibt, dass er ein Multiplizierungswert der Positions-Fundamentalfrequenzkomponente und eines Zeitintegrierwerts der N-ten Ordnung der Drehmoment-Führungsgrößen-Fundamentalfrequenzkomponente ist, und
der Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierer eine Drehmoment-Führungsgrößen-Fundamentalfrequenzkomponente so berechnet, dass sie die Fundamentalfregenzkomponente der Drehmoment-Führungsgröße ist, und eine Drehzahl-Fundamentalfrequenzkomponente so, dass sie gleich der Fundamentalfrequenzkomponente der Drehzahl ist, unter Einsatz einer Fourier-Transformation,
und dann den Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierwert so berechnet und ausgibt, dass dieser ein Multiplizierwert des Zeitintegrierwerts der N-ten Ordnung der Drehmoment-Führungsgrößen-Fundamentalfrequenzkomponente und der Drehzahl-Fundamentalfrequenzkomponente ist.
Weiterhin betrifft ein sechster Aspekt der Erfindung eine System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung, wobei die Positions-Amplitudenberechnungsvorrichtung eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente so berechnet, dass sie die Fundamentalfrequenzkomponente in Bezug auf die Position ist, und dann die Posi tions-Amplitude unter Verwendung eines Bandpassfilters berechnet und ausgibt,
wobei der Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierer eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente so berechnet, dass sie die Fundamentalfrequenzkomponente in Bezug auf die Position ist, und eine Drehmoment-Führungsgrößen-Fundamentalfrequenzkomponente so, dass sie die Fundamentalfrequenzkomponente der Drehmoment-Führungsgröße ist, unter Verwendung des Bandpassfilters, und dann den Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierungswert so berechnet und ausgibt, dass er ein Multiplizierwert der Positions-Fundamentalfrequenzkomponente und eines Zeitintegrierwerts der Drehmoment-Führungsgrößen-Fundamentalfrequenzkomponente der N-ten Ordnung ist, und
der Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierer eine Drehmoment-Führungsgrößen-Fundamentalfrequenzkomponente so berechnet, dass sie die Fundamentalfrequenzkomponente der Drehmoment-Führungsgröße ist, und eine Drehzahl-Fundamentalfrequenzkomponente die Fundamentalfrequenzkomponente der Drehzahl ist, unter Verwendung des Bandpassfilters, und dann den Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierwert so berechnet und ausgibt, dass er ein Multiplizierwert des Zeitintegrierwerts der N-ten Ordnung der Drehmoment-Führungsgrößen-Fundamentalfrequenzkomponente und der Drehzahl-Fundamentalfrequenzkomponente ist.
Weiterhin betrifft ein siebter Aspekt der Erfindung eine System-Identifizierungsvorrichtung, bei welcher vorgesehen sind:
eine Drehzahl-Führungsgrößen-Erzeugungsvorrichtung zur Ausgabe einer Drehzahl-Führungsgröße;
ein Differenzierer zur Eingabe einer Position eines Elektromotors, die von einem Positionsdetektor erfasst wird, und zur nachfolgenden Ausgabe einer Drehzahl;
eine Drehzahlsteuerung zur Eingabe der Drehzahl-Führungsgröße und der Drehzahl, und zur nachfolgenden Ausgabe einer Drehmoment-Führungsgröße;
eine Drehmomentsteuerung zur Eingabe der Drehmoment-Führungsgröße und zum nachfolgenden Betreiben des Elektromotors mit einem Elektromotorstrom; und
eine Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung zur Eingabe der Drehmoment-Führungsgröße, der Position und der Drehzahl, und zum nachfolgenden Berechnen und Ausgeben von Identifizierungswerten eines Trägheitsmoments in dem Elektromotor und einer viskosen Reibung;
wobei die Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung aufweist:
eine Positions-Amplitudenberechnungsvorrichtung zur Eingabe der Position und nachfolgendes Berechnen und Ausgeben einer Positions-Amplitude so, dass diese eine Amplitude einer Fundamentalfrequenzkomponente des Eingangssignals ist; und
eine zweite Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung zur Eingabe der Positions-Amplitude und der Drehmoment-Führungsgröße, und zur Berechnung eines Fourier-Koeffizienten der Drehmoment-Führungsgröße durch eine Fourier-Transformation, und nachfolgende Berechnung und Ausgabe der Identifizierungswerte des Trägheitsmoments und der viskosen Reibung unter Verwendung der Positions-Amplitude und des Fourier-Koeffizienten.
Weiterhin betrifft ein achter Aspekt der Erfindung eine System-Identifizierungsvorrichtung, bei welcher vorgesehen sind:
ein Positions-Führungsgrößengenerator zur Ausgabe einer Positions-Führungsgröße;
ein Differenzierer zur Eingabe einer Position eines Elektromotors, die von einem Positionsdetektor erfasst wird, und zur nachfolgenden Ausgabe einer Drehzahl;
eine Positionssteuerung zur Eingabe der Positions-Führungsgröße und der Position und zur nachfolgenden Ausgabe einer Drehzahl-Führungsgröße;
eine Drehzahlsteuerung zur Eingabe der Drehzahl-Führungsgröße und der Drehzahl, und zur nachfolgenden Ausgabe einer Drehmoment-Führungsgröße;
eine Drehmomentsteuerung zur Eingabe der Drehmoment-Führungsgröße und zum nachfolgenden Betreiben des Elektromotors mit einem Elektromotorstrom; und
eine Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung zur Eingabe der Drehmoment-Führungsgröße, der Position und der Drehzahl, und zur nachfolgenden Berechnung und Ausgabe von Identifizierungswerten für ein Trägheitsmoment in dem Elektromotor und eine viskose Reibung;
wobei die Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung aufweist:
eine Positions-Amplitudenberechnungsvorrichtung zur Eingabe der Position und nachfolgendes Berechnen und Ausgeben einer Positions-Amplitude so, dass sie eine Amplitude einer Fundamentalfrequenzkomponente des Eingangssignals ist; und
eine zweite Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung zur Eingabe der Positions-Amplitude und der Drehmoment-Führungsgröße, und zur Berechnung eines Fourier-Koeffizienten der Drehmoment-Führungsgröße durch eine Fourier-Transformation, und nachfolgendes Berechnen und Ausgeben der Identifizierungswerte des Trägheitsmoments und der viskosen Reibung unter Verwendung der Positions-Amplitude und des Fourier-Koeffizienten.
Weiterhin betrifft ein neunter Aspekt der Erfindung die System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei dann, wenn eine Fundamentalfrequenz der Drehzahl-Führungsgröße mit ω bezeichnet ist, eine Drehmoment-Führungsgrößen-Fundamentalfrequenzkomponente mit Tref0 bezeichnet ist, eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente durch θ0 bezeichnet ist, und die Positions-Amplitude durch A bezeichnet ist,
die erste Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung die Identifizierungswerte des Trägheitsmoments J in dem Elektromotor und die viskose Reibung gemäß den folgenden Gleichungen (1) und (2) berechnet:
Weiterhin betrifft ein zehnter Aspekt der Erfindung die System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, wobei dann, wenn eine Fundamentalfrequenz der Positions-Führungsgröße mit ω bezeichnet wird, eine Drehmoment-Führungsgrößen-Fundamentalfrequenzkomponente mit Tref0 bezeichnet ist, eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente mit θ0 bezeichnet ist, und die Positions-Amplitude durch A bezeichnet ist,
die erste Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung die Identifizierungswerte des Trägheitsmoments J in dem Elektromotor und die viskose Reibung D entsprechend den folgenden Gleichungen (1) und (2) berechnet:
Weiterhin betrifft ein elfter Aspekt der Erfindung eine System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei
wenn eine Fundamentalfrequenz der Drehzahl-Führungsgröße mit ω bezeichnet ist, eine Drehmoment-Führungsgrößen-Fundamentalfrequenzkomponente mit Tref0 bezeichnet ist, eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente mit θ0 bezeichnet ist, und die Positions-Amplitude mit A bezeichnet ist,
die erste Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung die Identifizierungswerte des Trägheitsmoments J in dem Elektromotor und die viskose Reibung D entsprechend den folgenden Gleichungen (3) und (4) berechnet:
Weiterhin betrifft ein zwölfter Aspekt der Erfindung die System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, wobei
wenn eine Fundamentalfrequenz der Positions-Führungsgröße mit ω bezeichnet ist, eine Drehmoment-Führungsgrößen-Fundamentalfrequenzkomponente mit Tref0 bezeichnet ist, eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente mit θ0 bezeichnet ist, und die Positions-Amplitude durch A bezeichnet ist,
die erste Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung die Identifizierungswerte des Trägheitsmoments J in dem Elektromotor und die viskose Reibung D gemäß den folgenden Gleichungen (3) und (4) berechnet:
Weiterhin betrifft ein dreizehnter Aspekt der Erfindung die System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem siebten Aspekt der Erfindung, wobei
wenn eine Fundamentalfrequenz der Drehzahl-Führungsgröße mit ω bezeichnet wird, die Positions-Amplitude mit A bezeichnet wird, ein Fourier-Koeffizient einer Fundamentalfrequenz-Kosinuskomponente der Drehmoment-Führungsgröße mit a0 bezeichnet wird, und ein Fourier-Koeffizient einer Fundamental frequenz-Sinuskomponente der Drehmoment-Führungsgröße mit b0 bezeichnet ist,
die zweite Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung die Identifizierungswerte des Trägheitsmoments J in dem Elektromotor und die viskose Reibung gemäß den nachstehenden Gleichungen (5) und (6) berechnet:
Weiterhin betrifft ein vierzehnter Aspekt der Erfindung die System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem achten Aspekt der Erfindung, wobei
wenn eine Fundamentalfrequenz der Drehzahl-Führungsgröße mit ω bezeichnet wird, die Positions-Amplitude mit A bezeichnet wird, ein Fourier-Koeffizient einer Fundamentalfrequenz-Kosinuskomponente der Drehmoment-Führungsgröße mit a0 bezeichnet wird, und ein Fourier-Koeffizient einer Fundamentalfrequenz-Sinuskomponente der Drehmoment-Führungsgröße mit b0 bezeichnet wird,
die zweite Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung die Identifizierungswerte des Trägheitsmoments J in dem Elektromotor und die viskose Reibung D entsprechend folgenden Gleichungen (5) und (6) berechnet:
VORTEILE DER ERFINDUNG
Bei dem ersten Aspekt der Erfindung wird ermöglicht, den Einfluss einer konstanten Drehmomentstörung zu unterdrücken, und ein Trägheitsmoment in einem Elektromotor zu identifizieren, und eine viskose Reibung, über nur sehr wenige Vorgänge, in einem Drehzahl-Steuersystem, das irgendein lineares Steuergesetz aufweist.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird darüber hinaus ermöglicht, den Einfluss einer konstanten Drehmomentstörung zu unterdrücken, und ein Trägheitsmoment in einem Elektromotor und eine viskose Reibung zu identifizieren, mit nur wenigen Operationen, in einem Positions-Regelsystem, das irgendein lineares Steuergesetz aufweist.
Gemäß dem dritten, neunten und zehnten Aspekt der Erfindung wird darüber hinaus ermöglicht, den Einfluss einer konstanten Drehmomentstörung zu unterdrücken, und ein Trägheitsmoment in einem Elektromotor und eine viskose Reibung über nur sehr wenige Operationen für irgendein lineares Steuergesetz zu identifizieren, unter Verwendung irgendeiner Drehzahl-Führungsgröße oder einer Führungsgröße für die periodische Position.
Gemäß dem vierten, elften und zwölften Aspekt der Erfindung wird darüber hinaus ermöglicht, den Einfluss einer konstanten Drehmomentstörung zu unterdrücken, um das Einwirken von Rauschen bei einer Drehmoment-Führungsgröße zu steuern, und ein Trägheitsmoment bei einem Elektromotor und eine viskose Reibung über nur sehr wenige Operationen für irgendein lineares Steuergesetz zu identifizieren, unter Verwendung einer perio dischen Drehzahl-Führungsgröße oder einer periodischen Positions-Führungsgröße.
Gemäß dem fünften und sechsten Aspekt der Erfindung wird weiterhin ermöglicht, den Einfluss einer konstanten Drehmomentstörung zu unterdrücken, und ein Trägheitsmoment in einem Elektromotor und eine viskose Reibung durch sehr wenige Vorgänge in kurzer Zeit zu identifizieren, für jedes lineare Steuergesetz, unter Einsatz einer optionalen, periodischen Drehzahl-Führungsgröße oder einer periodischen Positions-Führungsgröße.
Gemäß dem siebten, achten, dreizehnten und vierzehnten Aspekt der Erfindung wird weiterhin ermöglicht, den Einfluss einer konstanten Drehmomentstörung zu unterdrücken, und ein Trägheitsmoment in einem Elektromotor und eine viskose Reibung zu identifizieren, nur durch sehr wenige Vorgänge in kurzer Zeit für jedes lineare Steuergesetz, unter Verwendung jeder periodischen Drehzahl-Führungsgröße oder periodischen Positions-Führungsgröße mit nur einer einfachen Berechnung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das eine System-Identifizierungsvorrichtung gemäß einem ersten Beispiel zeigt;
2 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das eine Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung in der System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel zeigt;
3 ist ein Blockdiagramm, das eine System-Identifizierungsvorrichtung gemäß einem zweiten Beispiel zeigt;
4A und 4B sind Diagramme, welche Simulationsergebnisse zeigen, bei welchen ein Nettowert eines Trägheitsmoments in der System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel geändert wird;
5A und 5B sind Diagramme, welche Simulationsergebnisse zeigen, bei welchen ein Nettowert einer viskosen Reibung in der System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel geändert wird;
6A und 6B sind Diagramme, welche Simulationsergebnisse zeigen, bei welchen eine konstante Drehmomentstörung in der System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel geändert wird;
7 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das eine Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung in einer System-Identifizierungsvorrichtung gemäß einem vierten Beispiel zeigt; und
8 ist ein Blockdiagramm, das eine System-Identifizierungsvorrichtung nach dem Stand der Technik zeigt.

101: Drehzahl-Führungsgrößengenerator
102: Drehzahlsteuerung
103: Drehmomentsteuerung
104: Elektromotor
105: Positionsdetektor
106: Differenzierer
107: Identifizierungsvorrichtung für Trägheitsmoment und vis-kose Reibung
201: Positions-Amplitudenberechnungsvorrichtung
202: Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierer
203: Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Mittelwertberechnungsvorrichtung
204: Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierer
205: Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Mittelwertberechnungsvorrichtung
206: erste Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung
301: Positions-Führungsgrößengenerator
302: Positionssteuerung
701: zweite Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung
801: erster Mischer
802: Proportionalverstärker
803: Integrator
804: zweiter Mischer
805: Steuerziel
806: Steuerziel-Coulomb-Reibung
807: Verzögerungsfilter erster Ordnung
808: Integration N-ter Ordnung

BESTE ART UND WEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
ERSTES BEISPIEL
1 ist ein Blockdiagramm, das eine System-Identifizierungsvorrichtung gemäß einem ersten Beispiel zeigt.
In 1 ist mit 101 ein Drehzahl-Führungsgrößengenerator bezeichnet, mit 102 eine Drehzahlsteuerung, mit 103 eine Drehmomentsteuerung, mit 104 ein Elektromotor, mit 105 ein Positionsdetektor, mit 106 ein Differenzierer, und mit 107 eine Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung.
Der Aufbau der System-Identifizierungsvorrichtung bei dem ersten Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Der Drehzahl-Führungsgrößengenerator 101 gibt eine Drehzahl-Führungsgröße aus. Die Drehzahlsteuerung 102 nimmt die Drehzahl-Führungsgröße und eine Drehzahl auf, und gibt dann eine Drehmoment-Führungsgröße aus. In die Drehmomentsteuerung 103 wird die Drehmoment-Führungsgröße eingegeben, und dann gibt sie einen elektrischen Strom für den Motor aus. Der Elektromotor 104 wird durch den Elektromotorstrom angetrieben, und der Positionsdetektor 105 stellt dessen Position fest, und gibt diese aus. Der Differenzierer 106 nimmt die Position an, und gibt dann die Drehzahl aus. Der Identifizierer 107 für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung empfängt die Drehmoment-Führungsgröße, die Position und die Drehzahl, und berechnet dann Identifizierungswerte des Trägheitsmoments und der viskosen Reibung und gibt diese aus, so dass diese ein Trägheitsmoment in dem Elektromotor 104 und eine viskose Reibung sind.
2 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das eine Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung in der System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel zeigt.
In 2 ist mit 201 eine Positions-Amplitudenberechnungsvorrichtung bezeichnet, mit 202 ein Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierer, mit 203 eine Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Mittelwertberechnungsvorrichtung, mit 204 ein Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierer, mit 205 eine Drehzahl-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Mittelwertberechnungsvorrichtung, und mit 206 eine erste Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung.
Zunächst wird im Einzelnen der Aufbau der Trägheitsmoments- und viskosen Reibungs-Identifizierungsvorrichtung 107 gemäß dem ersten Beispiel unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Die Positions-Amplitudenberechnungsvorrichtung 201 empfängt eine Position, und berechnet dann eine Positions-Amplitude und gibt diese aus, die eine Fundamental-Frequenzkomponentenamplitude des Eingangssignals sein soll. Der Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierer 202 empfängt die Positions- und eine Drehmoment-Führungsgröße, und führt dann eine Berechnung und Ausgabe eines Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplizierwerts so durch, dass dieser gleich einem Multiplizierwert der Fundamental-Frequenzkomponente des Positions- und Zeitintegrierwerts 0-ter Ordnung der Drehmoment-Führungsgröße ist. Die Berechnungsvorrichtung 203 für den Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwertmittelwert nimmt den Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwert-Multiplikationswert an, und führt dann eine Berechnung und Ausgabe eines Mittelwerts des Positions-Drehmoment-Führungsgrößen-Integrierwerts durch, bei einem Mittelwert über einen Zyklus des Eingangssignals. Der Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierer 204 empfängt den Drehmoment-Sollwert und eine Drehzahl, und gibt dann einen Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integrationswert-Multiplikationswert so aus, dass dieser ein Multiplikationswert einer Fundamental-Frequenzkomponente der Drehzahl und eines Zeitintegralwerts 0-ter Ordnung des Drehmoment-Sollwerts ist. Die Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Mittlungsberechnungsvorrichtung 205 empfängt den Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswert, und berechnet dann einen Mittelwert des Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts so, dass er einen Mittelwert über einen Zyklus des Eingangssignals darstellt, und gibt diesen aus. Die erste Berechnungsvorrichtung 206 für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung empfängt die Positions-Amplitude, den Mittelwert des Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts, und den Mittelwert des Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts, und berechnet dann Ausgangs-Identifizierungswerte für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung und gibt diese aus, damit sie gleich einem Trägheitsmoment in dem Elektromotor 104 und in Bezug auf viskose Reibung werden.
Als nächstes wird das Prinzip der Identifizierungsvorrichtung 107 für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung gemäß dem ersten Beispiel unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Eine Bewegungsgleichung eines offenen Regelkreissystems, welches die Drehmomentsteuerung 103 aufweist, den Elektromotor 104, und den Positionsdetektor 105, wird durch Gleichung (7) angegeben, wobei das Trägheitsmoment des Elektromotors 104 mit J bezeichnet ist, eine viskose Reibung mit D bezeichnet ist, ein Drehmoment-Sollwert mit Tref bezeichnet ist, eine konstante Drehmomentstörung mit ω bezeichnet ist, und eine Position durch Θ bezeichnet wird.
Jθ .. + Dθ . = Tref – w (7)
Wenn eine Drehzahl-Führungsgröße auf ein Sinussignal eingestellt werden soll, das eine Frequenz ω aufweist, ist die Position ebenfalls ein Sinussignal, welches die Frequenz ω im Dauerzustand aufweist, und wird durch Gleichung (8) angegeben. θ = A cos ωt (8)
In diesem Fall ist mit A eine Positions-Amplitude bezeichnet.
Die Gleichung (8) ersetzt die Gleichung (7), um eine Berechnung für den Drehmoment-Sollwert durchzuführen, so dass man Gleichung (9) erhält. Tref = Jθ .. + Dθ . + w = ω2 AJ cos ωt - ωAD sin ωt + w (9)
Der Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungswert, der von der Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungsvorrichtung 202 ausgegeben wird, wird durch Gleichung (10) repräsentiert, auf Grundlage der Gleichungen (8) und (9).
Das Trägheitsmoment J wird durch Gleichung (11) repräsentiert, unter Verwendung eines Mittelwerts des Positions- Drehmoment-Sollwert-Integralwerts so, dass dieser eine Mittlung über einen Zyklus in Gleichung (10) darstellt.
Weiterhin wird der Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswert, der von der Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungsvorrichtung 204 ausgegeben wird, durch Gleichung (12) repräsentiert, auf Grundlage der Gleichungen (8) und (9).
Die viskose Reibung D wird durch Gleichung (13) repräsentiert, unter Verwendung eines Mittelwerts des Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts, auf solche Weise, dass dieser eine Mittlung über einen Zyklus in Gleichung (12) darstellt.
Die erste Berechnungsvorrichtung 206 für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung kann Identifizierungswerte des Trägheitsmoments und der viskosen Reibung so berechnen, dass sie gleich dem Trägheitsmoment J bei dem Elektromotor 104 bzw. der viskosen Reibung D sind, unter Verwendung der Gleichungen (11) und (13).
Die Gleichungen (11) und (13) enthalten nicht die konstante Drehmomentstörung w. Daher beeinflusst die konstante Drehmomentstörung w nicht die Identifizierungswerte für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung.
Als nächstes wird ein Betriebsablauf der Identifizierungsvorrichtung 107 für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung gemäß dem ersten Beispiel unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Die Positions-Amplitudenberechnungsvorrichtung 201 berechnet eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente, die eine Fundamentalfrequenzkomponente in Bezug auf die Position sein soll, und berechnet dann die Positions-Amplitude so, dass deren Amplitude eine Fourier-Transformation oder ein Wert infolge eines Bandpassfilters ist, und gibt diese aus. Die Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungsvorrichtung 202 berechnet eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente so, dass sie eine Fundamentalfrequenzkomponente der Positions- und Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Fundamentalfrequenzkomponente ist, damit sie gleich einer Fundamentalfrequenzkomponente eines Zeit-Integralwerts 0-ter Ordnung des Drehmoment-Sollwerts ist, unter Verwendung der Fourier-Transformation oder des Bandpassfilters, und berechnet dann den Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswert so, dass er ein Multiplikationswert der Positions-Fundamentalfrequenzkomponente und der Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Fundamentalfrequenzkomponente ist, und gibt diesen aus.
Die Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multipliziervorrichtung 204 berechnet eine Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Fundamentalfrequenzkomponente so, dass sie eine Fundamentalfrequenzkomponente eines Zeit-Integralwerts 0-ter Ordnung des Drehmoment-Sollwerts ist, und eine Drehzahl-Fundamentalfrequenzkomponente, damit sie gleich einer Fundamental-Drehzahlkomponente der Drehzahl ist, unter Einsatz der Fourier-Transformation oder des Bandpassfilters, und berechnet dann den Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswert so, dass er ein multiplizierter Wert der Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Fundamentalfrequenzkomponente und der Drehzahl-Fundamentalfrequenzkomponente ist, und gibt diesen aus. Die erste Berechnungsvorrichtung 206 für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung kann die Identifizierungswerte des Trägheitsmoments und der viskosen Reibung für jeden periodischen Sollwert berechnen, durch Einstellung des Drehmoment-Sollwerts Tref in den Gleichungen (11) und (13) als Drehmoment-Sollwert-Fundamentalfrequenzkomponente, und Einstellung der Position θ als die Positions-Fundamentalfrequenzkomponente.
Die System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel verwendet daher eine Positions-Amplitude, einen Mittelwert eines Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts, und einen Mittelwert eines Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts. Bei einem Drehzahl-Regelsystem, das ein lineares Regelgesetz aufweist, wird daher ermöglicht, den Einfluss einer konstanten Drehmomentstörung zu unterdrücken, und ein Trägheitsmoment in einem Elektromotor und eine viskose Reibung zu identifizieren, nur durch wenig aufwändige Vorgänge.
ZWEITES BEISPIEL
3 ist ein Blockdiagramm, das eine System-Identifizierungsvorrichtung gemäß einem zweiten Beispiel zeigt.
In 3 ist mit 102 eine Drehzahlsteuerung bezeichnet, mit 103 eine Drehmomentsteuerung, mit 104 ein Elektromotor, mit 105 ein Positions-Detektor, mit 106 ein Differenzierer, mit 107 eine Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung, mit 301 ein Positions-Sollwertgenerator, und mit 302 eine Positionssteuerung.
Der Aufbau der System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Der Positions-Sollwertgenerator 301 gibt einen Positions-Sollwert aus. Die Positionssteuerung 302 nimmt den Positions-Sollwert und eine Position an, und gibt dann einen Drehzahl-Sollwert aus. Die Drehzahlsteuerung 102 nimmt den Drehzahl-Sollwert und eine Drehzahl an, und gibt dann einen Drehmoment-Sollwert aus. Die Drehmomentsteuerung 103 nimmt den Drehmoment-Sollwert an, und gibt dann einen Strom für den Elektromotor aus. Der Elektromotor 104 wird durch den Strom für den Elektromotor angetrieben, und die Position wird durch den Positionsdetektor 105 erfasst und ausgegeben. Der Differenzierer 106 nimmt die Position an, und gibt dann die Drehzahl aus. Die Identifizierungsvorrichtung 107 für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung nimmt den Drehmoment-Sollwert, die Position und die Drehzahl an, und berechnet dann Identifizierungswerte für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung des Trägheitsmoments in dem Elektromotor 104 und die viskose Reibung, und gibt diese aus.
Da die Konstruktion der Identifizierungsvorrichtung 107 für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung bei diesem Beispiel ebenso ist wie beim ersten Beispiel, erfolgt keine erneute Beschreibung.
Ein Simulationsergebnis gemäß dem zweiten Beispiel wird nachstehend beschrieben.
Numerische Werte, die bei der Simulation verwendet werden, sind in Gleichung (14) angegeben.
Es wird angenommen, dass der Elektromotor 104 dadurch dargestellt wird, dass eine starre Belastung auf einen Elektromotor einwirkt, Jm ein Elektromotor-Trägheitsmoment bezeichnet, J1 ein Belastungs-Trägheitsmoment bezeichnet, J* einen Nettowert eines Trägheitsmoments des Elektromotors 104 bezeichnet, D* einen Nettowert der viskosen Reibung bezeichnet, Trat ein Nenn-Drehmoment bezeichnet, T einen Steuer- oder Regelzyklus bezeichnet, w eine konstante Drehmomentstörung bezeichnet, und die Positionssteuerung 302 auf eine Proportionalsteuerung mit einer Verstärkung von Kp eingestellt ist, die Drehzahlsteuerung 102 auf eine Proportionalsteuerung eingestellt ist, die eine Verstärkung von Kvj aufweist, und ein Positions-Sollwert auf ein Sinussignal eingestellt ist, das eine Frequenz ω und eine Amplitude uO aufweist.
Die 4A und 4B sind Diagramme, welche Simulationsergebnisse zeigen, wobei ein Nettowert eines Trägheitsmoments in der System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel geändert wird. 4A zeigt einen Trägheitsmoment-Identifizierungsfehler eJ, der gemäß Gleichung (15) berechnet wird, wobei das Belastungs-Trägheitsmoment variiert wird. 4B zeigt einen Identifizierungsfehler eD für die viskose Reibung, der gemäß Gleichung (16) berechnet wird, wenn das Trägheitsmoment der Belastung variiert wird.
In diesem Fall ist mit J ein Trägheitsmoment-Identifizierungswert und mit D ein Identifizierungswert für die viskose Reibung bezeichnet.
Wenn in den 4A und 4B dann, wenn ein Verhältnis J1/Jm des Belastungs-Trägheitsmoments und eines Elektromotor-Trägheitsmoments von 0% auf 10000% geändert wird, beträgt der Trägheitsmoment-Identifizierungsfehler 0,6% oder weniger, und ist der Identifizierungsfehler für die viskose Reibung gleich 1% oder weniger. Der in 4A gezeigte Trägheitsmoment-Identifizierungsfehler wird bei Abnahme des Belastungs-Trägheitsmoments erhöht, da der Nenner in Gleichung (15) verkleinert wird.
Die 5A und 5B sind Diagramme, die ein Simulationsergebnis zeigen, wenn ein Nettowert einer viskosen Reibung in der System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel variiert wird. 5A zeigt einen Trägheitsmoment-Identifizierungsfehler eJ, der gemäß Gleichung (15) berechnet wird, wobei die viskose Reibung variiert wird. 5B zeigt einen Identifizierungsfehler eD für die viskose Reibung, der gemäß Gleichung (15) berechnet wird, wenn die viskose Reibung variiert wird. In 5A beträgt, wenn die viskose Reibung von 0 N·m·s/rad auf 0,01 N·m·s/rad geändert wird, der Trägheitsmoment-Identifizierungsfehler 1% oder weniger. In 5B ist dann, wenn die viskose Reibung von 0,001 N·m·s/rad auf 0,01 N·m·s/rad geändert wird, der Identifizierungsfehler für die viskose Reibung gleich 0,06% oder kleiner. Der Identifizierungsfehler für die viskose Reibung steigt bei Abnahme der viskosen Reibung an, da der Nenner in Gleichung (16) annähernd gleich Null wird.
Die 6A und 6B sind Diagramme, die Simulationsergebnisse zeigen, bei welchen eine konstante Drehmomentstörung in der System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel geändert wird. 6A zeigt den Trägheitsmoment-Identifizierungsfehler eJ, der gemäß Gleichung (15) berechnet wird, wenn die konstante Drehmomentstörung variiert wird. 6B zeigt den Identifizierungsfehler eD für die viskose Reibung, der gemäß Gleichung (16) berechnet wird, wenn die konstante Drehmomentstörung variiert wird.
In den 6A und 6B ist dann, wenn ein Verhältnis w/Trat der konstanten Drehmomentstörung zu einem Nenn-Drehmoment von 0% auf 50% geändert wird, der Trägheitsmoment-Identifizierungsfehler gleich 0,07% oder kleiner, und ist der Identifizierungsfehler für die viskose Reibung gleich 0,07% oder kleiner.
Bei der Simulation ist eine Positions-Amplitude immer kleiner oder gleich 0,02 rad (417 Impulse in einem Codierer mit 17 Bit).
Die System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel verwendet daher die Positions-Amplitude, den Mittelwert des Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts und den Mittelwert des Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts. Bei einem Positions-Steuer- oder -Regelsystem, das ein lineares Steuer- oder Regelgesetz aufweist, wird daher ermöglicht, den Einfluss einer konstanten Drehmomentstörung zu unterdrücken, und ein Trägheitsmoment in einem Elektromotor und eine viskose Reibung mit nur sehr wenigen Vorgängen zu identifizieren.
DRITTES BEISPIEL
Das dritte Beispiel unterscheidet sich von dem ersten und zweiten Beispiel in der Hinsicht, dass das dritte Beispiel eine Ausbildung einsetzt, bei welcher ein Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierer 202 und ein Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierer 204 einen Zeit-Integralwert der ersten Ordnung eines Drehmoment-Sollwerts einsetzen, anstelle eines Zeit-Integralwerts des Drehmoment-Sollwerts der 0-ten Ordnung. Da im Übrigen die Konstruktion ebenso wie bei dem ersten und dem zweiten Beispiel ist, wird in dieser Hinsicht auf eine Beschreibung verzichtet.
Zunächst wird das Grundprinzip des Beispiels unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 beschrieben.
Eine Bewegungsgleichung eines offenen Regelkreissystems, das eine Drehmomentsteuerung 103 aufweist, einen Elektromotor 104, und einen Positionsdetektor 105, wird durch Gleichung (7) gemäß dem ersten Beispiel repräsentiert, wobei ein Trägheitsmoment des Elektromotors 104 mit J bezeichnet ist, eine viskose Reibung mit D, ein Drehmoment-Sollwert mit Tref, eine konstante Drehmomentstörung mit w, und eine Position mit θ. Wenn der Drehmoment-Sollwert oder der Positions-Sollwert so eingestellt ist, dass ein Sinussignal mit einer Frequenz von ω vorhanden ist, stellt die Position ebenfalls das Sinussignal mit der Frequenz ω den Dauerzustandswert dar, und wird durch die Gleichung (8) gemäß dem ersten Beispiel repräsen tiert. Die Gleichung (8) ersetzt die Gleichung (7) zur Ausführung einer Berechnung für den Drehmoment-Sollwert, so dass Gleichung (9) erhalten wird. Ein Drehmoment-Sollwert-Integralwert, der ein Zeit-Integralwert erster Ordnung in Gleichung (9) werden soll, wird durch Gleichung (17) wiedergegeben. ∫Tref dt = –ωAJ sin ωt + AD cos ωt + wt (17)
Der Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswert wird durch Multiplizieren der Gleichungen (8) und (17) erhalten, so dass man Gleichung (18) erhält.
Die viskose Reibung D des Elektromotors 104 wird gemäß Gleichung (18) auf die gleiche Art und Weise wie beim ersten Beispiel berechnet, so dass man Gleichung (19) erhält.
In diesem Fall bezeichnet die überstrichene Linie eine Mittlung über einen Zyklus.
Weiterhin wird der Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswert durch Gleichung (20) repräsentiert, auf Grundlage der Gleichungen (8) und (17).
Unter Verwendung des Mittelwerts für einen Zyklus in Gleichung (20) wird das Trägheitsmoment J des Elektromotors 104 durch Gleichung (21) erhalten.
Die erste Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung 206 kann daher Identifizierungswerte für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung berechnen, welche gleich dem Reibungskoeffizienten D bzw. dem Trägheitsmoment J bei dem Elektromotor 104 sein sollen, unter Verwendung der Gleichungen (19) und (21). Die Gleichungen (19) und (21) enthalten nicht die konstante Drehmomentstörung w. Daher beeinflusst die konstante Drehmomentstörung w nicht die Identifizierungswerte für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung. Wenn der Drehmoment-Sollwert Rauschen enthält, ist eine Signalform des Drehmoment-Sollwert-Integralwerts glatter als bei dem Drehmoment-Sollwert. Durch Einsatz der Gleichungen (19) und (21) wird ermöglicht, den Einfluss von Rauschen auf die Identifizierungswerte des Trägheitsmoments und der viskosen Reibung zu unterdrücken.
Als nächstes wird ein Betriebsablauf gemäß einem dritten Beispiel unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben.
Eine Positions-Amplitudenberechnungsvorrichtung 201 berechnet eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente so, dass sie eine Fundamentalfrequenzkomponente in Bezug auf die Position ist, und berechnet dann die Positions-Amplitude und gibt diese aus, die eine entsprechende Amplitude ist, unter Einsatz einer Fourier-Transformation oder eines Bandpassfilters. Die Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationsvorrichtung 202 berechnet eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente so, dass sie eine Fundamentalfrequenzkomponente in Bezug auf die Position ist, und eine Drehmoment-Sollwert-Integrationswert-Fundamentalfrequenz so, dass sie eine Funda mentalfrequenzkomponente eines Zeit-Integrationswerts erster Ordnung ist, unter Verwendung der Fourier-Transformation oder des Bandpassfilters, und berechnet dann den Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswert so, dass er ein Multiplikationswert der Positions-Fundamentalfrequenzkomponente und der Drehmoment-Sollwert-Integrationswert-Fundamentalfrequenzkomponente ist. Die Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integrationswert-Multiplizierungsvorrichtung 204 berechnet eine Drehmoment-Sollwert-Integrationswert-Fundamentalfrequenzkomponente so, dass sie eine Fundamentalfrequenzkomponente eines Zeit-Integrationswerts des Drehmoment-Sollwerts ist, und eine Drehzahl-Fundamentalfrequenzkomponente so, dass sie eine Fundamentalfrequenzkomponente der Drehzahl ist, unter Verwendung der Fourier-Transformation oder des Bandpassfilters, und berechnet dann den Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswert so, dass er ein Multiplikationswert des Drehmoment-Sollwert-Integrationswert-Fundamentalfrequenzkomponente und der Drehzahl-Fundamentalfrequenzkomponente ist. Die erste Berechnungsvorrichtung 206 für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung kann die Identifizierungswerte für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung für jeden periodischen Drehzahl-Sollwert oder Sollwert für die periodische Position dadurch berechnen, dass der Drehmoment-Sollwert Tref in den Gleichungen (19) und (21) als Drehmoment-Sollwert-Fundamentalfrequenzkomponente eingestellt wird, und die Position θ als die Positions-Fundamentalfrequenzkomponente eingestellt wird.
Selbst wenn ein Zeit-Integralwert der N-ten Ordnung des Drehmoment-Sollwerts anstelle des Zeit-Integralwert erster Ordnung des Drehmoment-Sollwerts verwendet wird, wobei N eine natürliche Zahl einschließlich Null ist; also selbst dann, wenn die Positions-Drehmoment-Sollwert-Integrierwert-Multi plizierungsvorrichtung 202 so ausgebildet ist, dass sie einen Positions-Drehmoment-Sollwert-Integrierwert-Multiplikationswert berechnet und ausgibt, der ein Multiplizierungswert der Fundamentalfrequenzkomponente der Position und des Integrierwerts N-ter Ordnung des Drehmoment-Sollwerts ist, wenn die Position und der Drehmoment-Sollwert eingegeben werden, und N eine natürliche Zahl einschließlich Null ist, und der Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierer 204 so ausgebildet ist, dass er einen Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungswert berechnet und ausgibt, so dass dieser ein Multiplizierungswert einer Fundamentalfrequenzkomponente der Drehzahl und des Zeit-Integralwerts des Drehmoment-Sollwerts ist, wenn der Drehmoment-Sollwert und die Drehzahl eingegeben werden, und N eine natürliche Zahl einschließlich Null ist, kann die erste Berechnungsvorrichtung 206 für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung 206 die Identifizierungswerte für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung ebenso wie bei dem Beispiel berechnen.
Die System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem dritten Beispiel verwendet daher eine Positions-Amplitude, einen Mittelwert des Positions-Drehmoment-Sollwert-Integrationswerts und einen Mittelwert des Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integrationswerts. Daher wird ermöglicht, den Einfluss einer Störung mit konstantem Drehmoment zu unterdrücken, und den Einfluss von Rauschen bei einem Drehmoment-Sollwert zu steuern, wodurch ein Trägheitsmoment in einem Elektromotor und eine viskose Reibung durch nur sehr wenige Betätigungsvorrichtungen identifiziert werden können.
VIERTES BEISPIEL
7 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das eine Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung in einer System-Identifizierungsvorrichtung gemäß einem vierten Beispiel zeigt.
In 7 ist mit 201 eine Positions-Amplituden-Berechnungsvorrichtung bezeichnet, und mit 701 eine zweite Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung.
Das vierte Beispiel unterscheidet sich von dem ersten, zweiten und dritten Beispiel in der Hinsicht, dass eine Identifizierungsvorrichtung 107 für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung gemäß dem vierten Beispiel aufweist: eine Positions-Amplituden-Berechnungsvorrichtung 201 zur Eingabe der Position, und nachfolgendes Berechnen und Ausgeben einer Positions-Amplitude so, dass sie eine Fundamentalfrequenzkomponenten-Amplitude des Eingangssignals ist; und eine zweite Berechnungsvorrichtung 701 für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung zur Eingabe der Positions-Amplitude und des Drehmoment-Sollwerts, und zum nachfolgenden Berechnen eines Fourier-Koeffizienten des Drehmoment-Sollwerts über eine Rourier-Transformation, und nachfolgendes Berechnen und Ausgeben der Identifizierungswerte des Trägheitsmoments und der viskosen Reibung unter Verwendung der Positions-Amplitude und des Fourier-Koeffizienten.
Das Prinzip und der Betriebsablauf gemäß der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die 1, 3 und 7 beschrieben.
Die Positions-Amplituden-Berechnungsvorrichtung 201 berechnet eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente, die durch Glei chung (22) repräsentiert wird, unter Verwendung der Fourier-Transformation.
Hierbei bezeichnet A die Positions-Amplitude, und bezeichnet ω eine Fundamentalfrequenz der Drehzahl-Führungsgröße oder der Positions-Führungsgröße.
Die zweite Berechnungsvorrichtung 701 für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung berechnet eine Drehmoment-Sollwert-Fundamentalfrequenzkomponente, die durch Gleichung (23) repräsentiert wird, unter Verwendung der Fourier-Transformation.
Hierbei sind a0 und b0 Fourier-Koeffizienten.
Gleichung (24) erhält man aus den Gleichungen (22) und (23).
Gleichung (25) erhält man aus einer Mittlung über einen Zyklus von Gleichung (24).
Unter Verwendung von Gleichung (25) wird ein Trägheitsmoment J eines Elektromotors 104 entsprechend Gleichung (26) in 1 oder 3 auf dieselbe Art und Weise wie bei Gleichung (11) gemäß dem ersten Beispiel erhalten.
Gleichung (27) erhält man aus den Gleichungen (22) und (23).
Gleichung (28) erhält man aus einer Mittlung über einen Zyklus von Gleichung (27).
Eine viskose Reibung D des Elektromotors 104 ergibt sich aus Gleichung (29), unter Verwendung von Gleichung (28), auf dieselbe Art und Weise wie bei Gleichung (13).
Die zweite Berechnungsvorrichtung 701 für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung kann Identifizierungswerte für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung berechnen, so dass diese gleich dem Trägheitsmoment J bei dem Elektromotor 101 und der viskosen Reibung D sind, unter Verwendung der Gleichungen (26) und (29). Die Gleichungen (26) und (29) enthalten keine konstante Drehmomentstörung w. Daher beeinflusst die konstante Drehmomentstörung w nicht die Identifizierungswerte für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung.
Die System-Identifizierungsvorrichtung gemäß dem Beispiel verwendet daher die Fourier-Koeffizienten der Positions-Amplitude und der Drehmoment-Sollwert-Fundamentalfrequenzkomponente. Daher wird ermöglicht, das Trägheitsmoment bei einem Elektromotor und die viskose Reibung über nur sehr wenige Operationen zu identifizieren, in kurzer Zeit, während der Einfluss einer konstanten Drehmomentstörung unterdrückt wird, für jedes lineare Steuer- oder Regelgesetz, nur durch eine einfache Berechnung, bei welcher entweder eine periodi sche Drehzahl-Führungsgröße oder eine periodische Positions-Führungsgröße eingesetzt wird.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Durch Einsatz einer Positions-Amplitude, eines Mittelwerts des Positions-Drehmoment-Sollwert-Integrationswerts und eines Mittelwerts des Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integrationswerts wird ermöglicht, ein Trägheitsmoment bei einem Elektromotor und eine viskose Reibung über nur sehr wenige Vorgänge zu identifizieren. Daher wird ermöglicht, in weitem Ausmaß Einrichtungen allgemein in der Industrie einzusetzen, beispielsweise bei Chip-Montagevorrichtungen.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung stellt eine System-Identifizierungsvorrichtung zur Verfügung, welche ein Trägheitsmoment in einem Elektromotor und eine viskose Reibung durch nur sehr wenige Vorgänge identifizieren kann. Die System-Identifizierungsvorrichtung weist eine Positions-Amplituden-Berechnungsvorrichtung zur Ausgabe einer Positions-Verstärkung auf; einen Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierer zur Ausgabe eines Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungswerts; eine Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Mittelwert-Berechnungsvorrichtung zur Eingabe des Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungswerts und Ausgabe eines Mittelwerts eines Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts; einen Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierer zur Ausgabe eines Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswerts; eine Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Mittelwert-Berechnungsvorrichtung zur Eingabe des Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungswerts und zur nachfolgenden Ausgabe eines Mittelwerts eines Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts, und eine erste Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung, zur Berechnung von Identifizierungswerten des Trägheitsmoments und der viskosen Reibung aus der Positions-Amplitude, dem Mittelwert des Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts und dem Mittelwert des Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 7-333084 A [0007]

Claims

System-Identifizierungsvorrichtung, welche aufweist: einen Drehzahl-Sollwertgenerator zur Ausgabe eines Drehzahl-Sollwerts; einen Differenzierer zur Eingabe einer Position eines Elektromotors, die von einem Positions-Detektor erfasst wird, und zur nachfolgenden Ausgabe einer Drehzahl; eine Drehzahlsteuerung zur Eingabe des Drehzahl-Sollwerts und der Drehzahl, und nachfolgende Ausgabe eines Drehmoment-Sollwerts; eine Drehmomentsteuerung zur Eingabe des Drehmoment-Sollwerts und zum nachfolgenden Betreiben des Elektromotors mit Strom für den Elektromotor; und eine Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung zur Eingabe des Drehmoment-Sollwerts, der Position und der Drehzahl, und nachfolgende Berechnung und Ausgabe von Identifizierungswerten eines Trägheitsmoments in dem Elektromotor und einer viskosen Reibung; wobei die Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung aufweist: eine Positions-Amplituden-Berechnungsvorrichtung zur Eingabe der Position und zum Berechnen und Ausgeben einer Positions-Amplitude, die eine Amplitude einer Fundamentalfrequenzkomponente des Eingangssignals sein soll; eine Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungsvorrichtung zur Eingabe der Position und des Drehmoment-Sollwerts, und nachfolgende Berechnung und Ausgabe eines Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multipli kationswerts so, dass dieser ein Multiplizierungswert der Fundamentalfrequenzkomponente der Position und eines Integralwerts N-ter Ordnung des Drehmoment-Sollwerts ist, wobei N eine natürliche Zahl einschließlich Null ist; eine Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Mittelwert-Berechnungsvorrichtung zur Eingabe des Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswerts und zur Berechnung und Ausgabe eines Mittelwerts eines Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts so, dass dieser eine Mittlung über einen Zyklus des Eingangssignals darstellt; eine Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multipliziervorrichtung zur Eingabe des Drehmoment-Sollwerts und der Drehzahl, und Berechnung und Ausgabe eines Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswerts so, dass dieser einen Multiplikationswert der Fundamentalfrequenzkomponente der Drehzahl und des Zeit-Integralwerts N-ter Ordnung des Drehmoment-Sollwerts darstellt; eine Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Mittelwert-Berechnungsvorrichtung zur Eingabe des Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswerts, und zur Berechnung und Ausgabe eines Mittelwerts eines Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts so, dass dieser eine Mittlung über einen Zyklus des Eingangssignals darstellt; und eine erste Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung, zur Eingabe der Positions-Amplitude, des Mittelwerts des Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts und des Mittelwerts des Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts, und zur Berechnung und Ausgabe der Identifizierungswerte für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung.
System-Identifizierungsvorrichtung, welche aufweist: einen Positions-Befehlsgenerator zur Ausgabe eines Positions-Sollwerts; einen Differenzierer zur Eingabe einer Position eines Elektromotors, die von einem Positionsdetektor erfasst wird, und zur Ausgabe einer Drehzahl; eine Positionssteuerung zur Eingabe des Positions-Sollwerts und der Position, und zur nachfolgenden Ausgabe eines Drehzahl-Sollwerts; eine Drehzahlsteuerung zur Eingabe des Drehzahl-Sollwerts und der Drehzahl, und zur nachfolgenden Ausgabe eines Drehzahl-Sollwerts; eine Drehmomentsteuerung zur Eingabe des Drehzahl-Sollwerts und nachfolgenden Betrieb des Elektromotors mit elektrischem Strom für den Motor; und eine Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung zur Eingabe des Drehmoment-Sollwerts, der Position und der Drehzahl, und zum nachfolgenden Berechnen und Ausgeben von Identifizierungswerten eines Trägheitsmoments in dem Elektromotor und einer viskosen Reibung, wobei die Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung aufweist: eine Positions-Amplituden-Berechnungsvorrichtung zur Eingabe der Position und zur nachfolgenden Berechnung und Ausgabe einer Positions-Amplitude so, dass sie eine Amplitude einer Fundamentalfrequenzkomponente des Eingangssignals ist; einen Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierer zur Eingabe der Position und des Drehmoment-Soliwerts, und zur Berechnung und Ausgabe eines Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswerts so, dass dieser ein Multiplikationswert der Fundamentalfrequenzkomponente der Position und eines Integralwerts der N-ten Ordnung des Drehmoment-Sollwerts ist, wobei N auf eine natürliche Zahl einschließlich Null eingestellt ist; eine Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Mittelwert-Berechnungsvorrichtung zur Eingabe des Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswerts und zur nachfolgenden Berechnung und Ausgabe eines Mittelwerts eines Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts so, dass dieser eine Mittlung über einen Zyklus des Eingangssignals darstellt; einen Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierer zur Eingabe des Drehmoment-Sollwerts und der Drehzahl, und nachfolgende Berechnung und Ausgabe eines Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswerts so, dass dieser ein Multiplikationswert der Fundamentalfrequenzkomponente der Drehzahl und des Zeit-Integralwerts N-ter Ordnung des Drehmoment-Sollwerts ist; eine Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Mittelwert-Berechnungsvorrichtung zur Eingabe des Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswerts, und nachfolgende Berechnung und Ausgabe eines Mittelwerts eines Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts so, dass dieser eine Mittlung über einen Zyklus des Eingangssignals ist; und eine erste Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung, zur Eingabe der Positions-Amplitude, des Mittelswerts des Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts und des Mittelwerts des Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwerts, und zum Berechnen und Ausgeben der Identifizierungswerte für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung.
System-Identifizierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungsvorrichtung und die Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungsvorrichtung den Zeit-Integralwert N-ter Ordnung des Drehmoment-Sollwerts so ein stellen, dass er ein Zeit-Integralwert 0-ter Ordnung des Drehmoment-Sollwerts ist.
System-Identifizierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Positions-Drehmoment-Integralwert-Multiplizierungsvorrichtung und die Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungsvorrichtung den Zeit-Integralwert N-ter Ordnung des Drehmoment-Sollwerts so einstellen, dass dieser ein Zeit-Integralwert erster Ordnung des Drehmoment-Sollwerts ist.
System-Identifizierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Positions-Amplituden-Berechnungsvorrichtung eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente so berechnet, dass sie die Fundamentalfrequenzkomponente in Bezug auf die Position ist, und dann die Positions-Amplitude unter Verwendung einer Fourier-Transformation berechnet und ausgibt, wobei die Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationsvorrichtung eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente berechnet, welche die Fundamentalfrequenzkomponente in Bezug auf die Position sein soll, und eine Drehmoment-Sollwert-Fundamentalfrequenzkomponente, welche die Fundamentalfrequenzkomponente für den Drehmoment-Sollwert sein soll, unter Einsatz der Fourier-Transformation, und dann den Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswert berechnet und ausgibt, so dass dieser ein Multiplikationswert der Positions-Fundamentalfrequenzkomponente und eines Zeit-Integralwerts N-ter Ordnung der Drehmoment-Sollwert-Fundamentalfrequenzkomponente ist, und der Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierer eine Drehmoment-Sollwert-Fundamentalfrequenzkomponente so berechnet, dass sie die Fundamentalfrequenzkomponente des Drehmoment-Sollwerts ist, und eine Drehzahl-Fundamental frequenzkomponente so, dass sie die Fundamentalfrequenzkomponente der Drehzahl ist, unter Einsatz der Fourier-Transformation, und dann den Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungswert berechnet und ausgibt so, dass er ein Multiplizierungswert des Zeit-Integralwerts N-ter Ordnung der Drehmoment-Sollwert-Fundamentalfrequenzkomponente und der Drehzahl-Fundamentalfrequenzkomponente ist.
System-Identifizierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Positions-Amplituden-Berechnungsvorrichtung eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente so berechnet, dass sie die Fundamentalfrequenzkomponente der Position ist, und dann die Positions-Amplitude unter Verwendung eines Bandpassfilters berechnet und ausgibt, wobei die Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungsvorrichtung eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente so berechnet, dass sie gleich der Fundamentalfrequenzkomponente der Position ist, und eine Drehmoment-Sollwert-Fundamentalfrequenzkomponente so, dass sie gleich der Fundamentalfrequenzkomponente des Drehmoment-Soliwerts ist, unter Verwendung des Bandpassfilters, und dann den Positions-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplikationswert berechnet und ausgibt, so dass dieser einen Multiplikationswert der Positions-Fundamentalfrequenzkomponente und eines Zeit-Integralwerts N-ter Ordnung der Drehmoment-Sollwert-Fundamentalfrequenzkomponente ist, und die Drehzahl-Drehmoment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungsvorrichtung eine Drehmoment-Sollwert-Fundamentalfrequenzkomponente so berechnet, dass sie die Fundamentalfrequenzkomponente des Drehmoment-Sollwerts ist, und eine Drehzahl-Fundamentalfrequenzkomponente so, dass sie gleich der Fundamentalfrequenzkomponente der Drehzahl ist, unter Verwendung des Bandpassfilters, und dann den Drehzahl-Dreh moment-Sollwert-Integralwert-Multiplizierungswert so berechnet und ausgibt, dass er ein Multiplikationswert des Zeit-Integralwerts N-ter Ordnung der Drehmoment-Sollwert-Fundamentalfrequenzkomponente und der Drehzahl-Fundamentalfrequenzkomponente ist.
System-Identifizierungsvorrichtung, welche aufweist: einen Drehzahl-Sollwertgenerator zur Ausgabe eines Drehzahl-Sollwerts; einen Differenzierer zur Eingabe einer Position eines Elektromotors, die von einem Positions-Detektor erfasst wird, und zur Ausgabe einer Drehzahl; eine Drehzahlsteuerung zur Eingabe des Drehzahl-Sollwerts und der Drehzahl, und zur Ausgabe eines Drehmoment-Sollwerts; eine Drehzahlsteuerung zur Eingabe des Drehzahl-Sollwerts und nachfolgendes Betreiben des Elektromotors mit einem Strom für den Elektromotor; und eine Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung zur Eingabe des Drehzahl-Sollwerts, der Position und der Drehzahl, und zum nachfolgenden Berechnen und Ausgeben von Identifizierungswerten für ein Trägheitsmoment in dem Elektromotor und eine viskose Reibung; wobei die Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung aufweist: eine Positions-Amplituden-Berechnungsvorrichtung zur Eingabe der Position und zum nachfolgenden Berechnen und Ausgeben einer Positions-Amplitude so, dass sie eine Amplitude einer Fundamentalfrequenzkomponente des Eingangssignals ist; und eine zweite Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung zur Eingabe der Positions-Amplitude und des Drehmoment-Sollwerts, und zur Berechnung eines Fourier-Koeffizienten des Drehmoment-Sollwerts mittels Fourier-Transformation, und zur nachfolgenden Berechnung und Ausgabe der Identifizierungswerte des Trägheitsmoments und de viskosen Reibung unter Verwendung der Positions-Amplitude und des Fourier-Koeffizienten.
System-Identifizierungsvorrichtung, welche aufweist: einen Positions-Sollwertgenerator zur Erzeugung eines Positions-Sollwerts; einen Differenzierer zur Eingabe einer Position eines Elektromotors, die von einem Positions-Detektor erfasst wird, und zur nachfolgenden Ausgabe einer Drehzahl; eine Positionssteuerung zur Eingabe des Positions-Sollwerts und der Position, und zur nachfolgenden Ausgabe eines Drehzahl-Sollwerts; eine Drehzahlsteuerung zur Eingabe des Drehzahl-Sollwerts und der Drehzahl, und zur Ausgabe eines Drehmoment-Sollwerts; eine Drehmomentsteuerung zur Eingabe des Drehmoment-Sollwerts und zum nachfolgenden. Betrieb des Elektromotors mit einem Strom für den Elektromotor; und eine Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung zur Eingabe des Drehzahl-Sollwerts, der Position und der Drehzahl, und zum nachfolgenden Berechnen und Ausgeben von Identifizierungswerten für ein Trägheitsmoment in dem Elektromotor und eine viskose Reibung; wobei die Identifizierungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung aufweist: eine Positions-Amplituden-Berechnungsvorrichtung zur Eingabe der Position und zum Berechnen und Ausgeben einer Positions-Amplitude so, dass sie eine Amplitude einer Fundamentalfrequenzkomponente des Eingangssignals ist; und eine zweite Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung zur Eingabe der Positions-Amplitude und des Drehmoment-Sollwerts, und zur Berechnung eines Fourier-Koeffizienten des Drehmoment-Sollwerts mittels Fourier-Transformation, und zur Berechnung und Ausgabe der Identifizierungswerte für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung unter Verwendung der Positions-Amplitude und des Fourier-Koeffizienten.
System-Identifizierungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher dann, wenn eine Fundamentalfrequenz des Drehzahl-Sollwerts mit ω bezeichnet ist, eine Drehmoment-Sollwert-Fundamentalfrequenzkomponente mit Tref0 bezeichnet ist, eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente durch θ0 bezeichnet ist, und die Positions-Amplitude durch A bezeichnet ist, die erste Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung die Identifizierungswerte für das Trägheitsmoment J in dem Elektromotor und die viskose Reibung D gemäß folgenden Gleichungen (1) und (2) berechnet:
System-Identifizierungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher dann, wenn eine Fundamentalfrequenz des Positions-Sollwerts mit ω bezeichnet ist, eine Drehmoment-Sollwert-Fundamentalfrequenzkomponente mit Tref0 bezeichnet ist, eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente mit θ0 bezeichnet ist, und die Positions-Amplitude mit A bezeichnet ist, die erste Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung die Identifizierungswerte für das Trägheitsmoment J in dem Elektromotor und die viskose Reibung D gemäß folgenden Gleichungen (1) und (2) berechnet:
System-Identifizierungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher, dann, wenn eine Fundamentalfrequenz des Drehzahl-Sollwerts mit ω bezeichnet wird, eine Drehmoment-Sollwert-Fundamentalfrequenzkomponente mit Tref0 bezeichnet wird, eine Positions-Fundamentalfrequenzkomponente mit θ0 bezeichnet wird, und die Positions-Amplitude mit A bezeichnet wird, die erste Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung die Identifizierungswerte des Trägheitsmoments J in dem Elektromotor und die viskose Reibung D gemäß den folgenden Gleichungen (3) und (4) berechnet:
System-Identifizierungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher dann, wenn eine Fundamentalfrequenz des Positions-Sollwerts mit ω bezeichnet ist, eine Drehmoment-Sollwert-Fundamentalfrequenzkomponente mit Tref0 bezeichnet ist, eine Posi tions-Fundamentalfrequenzkomponente durch θ0 bezeichnet ist, und die Positions-Amplitude durch A bezeichnet ist, die erste Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung die Identifizierungswerte des Trägheitsmoments J in dem Elektromotor und der viskosen Reibung D gemäß den folgenden Gleichungen (3) und (4) berechnet:
System-Identifizierungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher dann, wenn eine Fundamentalfrequenz des Drehzahl-Sollwerts mit ω bezeichnet ist, die Positions-Amplitude mit A bezeichnet ist, ein Fourier-Koeffizient einer Fundamentalfrequenz-Kosinuskomponente des Drehmoment-Sollwerts mit a0 bezeichnet ist, und ein Fourier-Koeffizient einer Fundamentalfrequenz-Sinuskomponente des Drehmoment-Sollwerts mit b0 bezeichnet ist, die zweite Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung die Identifizierungswerte des Trägheitsmoments J in dem Elektromotor und der viskosen Reibung D gemäß folgenden Gleichungen (5) und (6) berechnet:
System-Identifizierungsvorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher dann, wenn eine Fundamentalfrequenz des Drehzahl-Sollwerts durch ω bezeichnet ist, die Positions-Amplitude durch A bezeichnet ist, ein Fourier-Koeffizient einer Fundamentalfrequenz-Kosinuskomponente des Drehmoment-Sollwerts durch a0 bezeichnet wird, und ein Fourier-Koeffizient einer Fundamentalfrequenz-Sinuskomponente des Drehmoment-Sollwerts mit b0 bezeichnet ist, die zweite Berechnungsvorrichtung für das Trägheitsmoment und die viskose Reibung die Identifizierungswerte des Trägheitsmoments J im Elektromotor und der viskosen Reibung D gemäß folgenden Gleichungen (5) und (6) berechnet: