DE69116461T2

DE69116461T2 - System bestehend aus einem geschlossenen Regelkreis mit einem adaptiven Filter

Info

Publication number: DE69116461T2
Application number: DE69116461T
Authority: DE
Inventors: Tetsuaki Nagano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-08-01
Filing date: 1991-08-01
Publication date: 1996-09-12
Anticipated expiration: 2011-08-02
Also published as: DE69116461D1; KR940009206B1; EP0469617A1; HK1007039A1; EP0469617B1; US5404418A; KR920005445A; JP2504307B2; JPH0491689A

Description

Die Erfindung betrifft eine Motordrehzahl-Steuervorrichtung zum Unterdrücken der Resonanz, die beim Antreiben einer Last erzeugt wird.
Die JP-Patentschrift JP-A-1-173 396 zeigt eine Drehzahlsteuervorrichtung für einen Motor, die eine Bandsperre aufweist, um eine Eigenfrequenz des Systems zu unterdrücken. Beim Anfahren des Motors wird eine gemessene Drehzahl in einer Recheneinrichtung gespeichert. Eine weitere Recheneinrichtung berechnet die Eigenschwingungsfrequenz des Systems, woraufhin die Konstante der Bandsperre bestimmt wird, die die Frequenz ausfiltert.
Die JP-Patentschrift JP-A-1-304 511 zeigt eine Steuervorrichtung für eine mechanisch angetriebene Maschine wie etwa Roboter, Werkzeugmaschinen usw. Die Steuervorrichtung umfaßt eine Einrichtung zum Detektieren einer Änderung eines mechanischen Zustands der Maschine und eine Kompensationsrecheneinrichtung, die auf die Detektiereinrichtung anspricht, um Kompensationsdaten zu berechnen und abzugeben, so daß die Maschine nach Maßgabe von eingegebenen Führungsdaten bewegt wird. Die Vorrichtung weist außerdem eine angepaßte Filtereinrichtung auf, um Frequenzanteile nahe der mechanischen Resonanzfrequenz der Maschine nach Maßgabe der Ausgangsdaten der Detektiereinrichtung zu unterdrucken.
Es ist somit in der Technik bekannt, der Drehmomentsteuereinheit einer Motordrehzahl-Steuervorrichtung eine Bandsperre vorzuschalten, um Resonanz zu unterdrücken. Ein weiteres Beispiel eines solchen Systems findet sich in der JP- Patentschrift 21478, wie die den Stand der Technik wiedergebende Fig. 11 zeigt.
In Fig. 11 treibt ein Motor 1 eine Last 4 über eine Kuppeleinheit 3. Das Drehmomemt des Motors 1 wird von einer Drehmomentsteuereinheit 8 gesteuert, die von einer Bandsperre 7 einen neuen Drehmomentbefehl τ&sub2;* erhält. Die Bandsperre 7 dient dazu, einen Drehmomentbefehl τ&sub1;* zu filtern, der von einer Operations/Verstärkungseinheit 6 abgegeben wird, so daß eine in dem Signal auftretende Resonanz eliminiert werden kann, um den neuen Drehmomentbefehl τ&sub2;* zu erzeugen. Die Operations/Verstärkungseinheit 6 gibt den Drehmomentbefehl τ&sub1;* als einen Abweichungswert ωr*-ωr ab, der die Differenz zwischen dem Drehzahlführungswert ωr* und einem Istdrehzahlwert ωr darstellt. Eine Subtrahiereinheit 5 empfängt den Drehzahlführungswert ωr* von der Maschinensteuerung (nicht gezeigt) und die Istdrehzahl ωr von dem Drehzahldetektor 2.
Nach Eingabe in die Subtrahiereinheit 5 wird der Istdrehzahlwert ωr, der von dem Drehzahldetektor 2 abgegeben wird, zu der Motordrehzahl-Steuervorrichtung rückgeführt. Dann verarbeitet und verstärkt die Operations/Verstärkungseinheit 6 den von der Subtrahiereinheit 5 eingegebenen Differenzwert ωr*-ωr, bis der Wert Null ist. Die Einheit 6 gibt das Resultat als den Drehmomentführungswert τ&sub1;* ab, der dann über die Bandsperre 7 in die Drehmomentsteuereinheit 8 eingegeben wird, und der Motor 1 wird von dem Ausgangssignal der Drehmomentsteuereinheit 8 drehzahlgeregelt, um dem Drehzahlführungswert ωr* zu folgen.
Die Fig. 12(a) und 12(b) zeigen die Übertragungsfunktionen der Drehmomentsteuereinheit 8 und des Motors 1. Die Zeichnungen zeigen die Beziehung zwischen Frequenz und Verstärkungsgrad bzw. zwischen Frequenz und Phase, wobei der Peak des Verstärkungsgrads bei der Frequenz fp infolge von Maschinenresonanz existiert.
Die Fig. 13(a) und 13(b) zeigen die Übertragungsfunktionen der Bandsperre 7, die eine Mittenfrequenz fc hat.
Die Fig. 14(a) und 14(b) zeigen die Funktionen nach Durchlaufen der Bandsperre 7 zu dem Motor 1, wenn die Resonanzfrequenz fp und die Mittenfrequenz fc der Bandsperre so justiert worden sind, daß sie aneinander angepaßt sind. Wie Fig. 14(a) zeigt, heben der Peak der Verstärkung infolge der Maschinenresonanz in Fig. 12(a) und die Kerbe der Verstärkung der Bandsperre 7 in Fig. 13(a) einander auf, um die Maschinenresonanz zu unterdrücken, wodurch der Peak aus der Verstärkungscharakteristik entfernt wird. Infolgedessen kann die Verstärkung der Operations/Verstärkungseinheit 6 erhöht werden, um das Ansprechverhalten des Drehzahlsteuersystems zu verbessern. Der eingestellte Filterkoeffizient ist jedoch festgelegt. Wenn daher die Maschinenresonanzfrequenz fp sich nach Magabe von Lastschwankungen, Änderungen der Betriebsumgebung, altersbedingter Verschlechterung usw. ändert, entspricht die Resonanzfrequenz fp nicht der Mittenfrequenz fc der Bandsperre 7. Damit kann die Unterdrückung der Resonanz möglicherweise nicht erreicht werden, und das Motorsteuersystem kann instabil werden.
Eine Erscheinung, die aufgrund einer Fehlanpassung zwischen der Mittenfrequenz fc der Bandsperre 7 und der Resonanzfrequenz fp der Maschine auftritt, wird nachstehend beschrieben.
Die Fig. 15(a) und 15(b) zeigen die Durchlaß-Charakteristiken der Bandsperre 7 zu dem Motor 1 zu einem Zeitpunkt, zu dem die Mittenfrequenz fc der Bandsperre 7 niedriger als die Resonanzfrequenz fp der Maschine ist. Wie gezeigt, wird der Peak der Resonanzverstärkung nicht ausreichend unterdrückt, und ein Wert der Phasenverzögerung im niederfrequenten Bereich wird durch die Phasenverzögerung der Bandsperre 7 vergrößert; somit erfolgt eine Verschlechterung der Drehzahlansprech-Charakteristik, z. B. eine Zunahme von Überschwingen.
Die Fig. 16(a) und 16(b) zeigen die Übertragungsfunktionen der Bandsperre 7 zu dem Motor 1 zu einem Zeitpunkt, zu dem die Mittenfrequenz fc der Bandsperre 7 höher als die Resonanzfrequenz fp der Maschine ist. Wie gezeigt, wird der Peak der Resonanzverstärkung nicht ausreichend unterdrückt, und der Wert der Phasenverzögerung in der Nachbarschaft des Verstärkungs-Peaks wird durch die Phasenverzögerung der Bandsperre 7 stark erhöht. Dadurch wird das Drehzahlsteuersystem instabil, und es können Schwingungen in Abhängigkeit von der Verstärkung der Operations/Verstärkungseinheit 6 hervorgerufen werden, was zu einem Ausfall der Steuerung führen kann.
Um das Auftreten einer instabilen Erscheinung zu vermeiden, wenn die Mittenfrequenz fc der Bandsperre 7 höher als die Resonanzfrequenz fp der Maschine ist (wie in Fig. 16(a) gezeigt ist), ist es bei der bekannten Motordrehzahl-Steuervorrichtung unvermeidlich, die Änderung der Resonanzfrequenz fp der Maschine zu berücksichtigen und die Mittenfrequenz fc der Bandsperre niedriger als die Resonanzfrequenz fp der Maschine vorzugeben. Das resultiert jedoch in der Verschlechterung der Drehzahlansprech-Charakteristik.
Bei der bekannten Motordrehzahl-Steuervorrichtung kann der Filterkoeffizient, der die Charakteristik der Bandsperre 7 zur Unterdrückung der Maschinenresonanz definiert, manuell von einem Bediener für jede Maschine einzeln eingestellt werden unter Anwendung eines Oszilloskops, eines FFT-Analysators usw., so daß die Mittenfrequenz fc der Bandsperre 7 an die Resonanzfrequenz fp der Maschine angepaßt ist. Das erfolgt nach Maßgabe des Drehzahl-Istwerts ωr des Motors 1 zu einem Zeitpunkt, zu dem der Drehzahlführungswert ωr* von einem externen Oszillator oder dergleichen zugeführt wird. Diese Justierung weist aber den Nachteil auf, daß Meßinstrumente wie ein Oszillator und ein Oszilloskop sowie viel Zeit und fachliches Können erforderlich sind.
Da ferner der eingestellte Filterkoeffizient festgelegt ist, können die oben angesprochenen kritischen Probleme auftreten, wenn sich die Resonanzfrequenz fp der Maschine infolge von Lastschwankungen, Maschinenänderungen, Änderungen der Betriebsumgebung, altersbedingter Verschlechterung usw. ändert und somit nicht mehr an die Mittenfrequenz fc der Bandsperre 7 angepaßt ist.
Eine Motorsteuerschaltung ist in der JP-Patentveröffentlichung 46184 angegeben, wobei die oben beschriebene Resonanzunterdrückungsschaltung bei der Aufwickelvorrichtung einer Magnetbandspeichereinrichtung angewandt wird. Beim Aufwickeln eines Bands ändert sich das Resonanzfilter des mechanischen Systems enntsprechend der Aufwickelposition (dem Aufwickelwert) des Magnetbands. Die Steuerschaltung ist ausgelegt, um den durch eine Fehlanpassung zwischen der Maschinen-Resonanzfrequenz und der Mittenfrequenz einer Bandsperre bewirkten Nachteil dadurch zu überwinden, daß die Mittenfrequenz in drei Stufen entsprechend einem externen Signal geändert wird, das den Änderungen der Resonanzfrequenz der Maschine entspricht. Die Mittenfrequenz wird durch Schalten eines Widerstandselements, das die Bandsperre aufweist, unter Verwendung eines Kurzschlußschalters geändert.
Während sich die Resonanzfrequenz der Maschine kontinuierlich entsprechend dem Aufwickelwert des Magnetbands ändert, stellt sich das Problem ein, daß eine Fehlanpassung zwischen der Resonanzfrequenz der Maschine und der Mittenfrequenz der Bandsperre auftritt, die nicht einfach dadurch verhindert werden kann, daß die Mittenfrequenz der Bandsperre in drei Stufen geändert wird, wie bei dieser Ausführungsform vorgesehen ist.
Eine Positioniersteuerung, die in der JP-Patentveröffentlichung 64599 angegeben ist, wird verwendet, um den Magnetkopf eines Plattenlaufwerks unter Verwendung eines Schrittmotors zu positionieren. Vor dem normalen Zugriff auf eine Platte detektiert die Positioniersteuerung zuerst die Schwingung des Magnetkopfs zu einem Zeitpunkt, zu dem der Magnetkopf schrittweise zu Schwingungsdetektierspuren bewegt wird, die an bestimmten Positionen auf dem Innen- und Außenumfang der Platte vorgesehen sind, um eine Bandsperre durch systematisches Probieren auszuwählen. Dieses Filter unterdrückt die Amplitude der Schwingung innerhalb eines vorbestimmten Werts unter einer Vielzahl von vorbereiteten Bandsperren, die jeweils verschiedene Frequenzcharakteristiken haben. Während des normalen Zugriffs auf die Platte wird die Schwingungs-Charakteristik des Schrittmotors, die sich je nach der Spurposition ändert, durch Wahl der geeigneten Bandsperre für die Spuren unterdrückt, die in drei Zonen unterteilt sind: innerer Umfang, mittlerer Umfang und äußerer Umfang. Das heißt also, die Bandsperre, die von der Schwingungsdetektierspur am Innenumfang ausgewählt wird, wird an den Innenumfangsspuren gewählt, die Bandsperre, die von der Schwingungsdetektierspur am Außenumfang ausgewählt wird, wird an den Außenumfangsspuren gewählt, und die Bandsperre, die die Charakteristik in der Mitte zwischen der Bandsperre für den Innenumfang und der Bandsperre für den Außenumfang repräsentiert, wird für die Mittelspuren gewählt.
Auf diese Weise ist es erforderlich, die Bandsperre auszuwählen, die der Schwingungs-Charakteristik des Schrittmotors angepaßt ist, die sich nach Maßgabe der Position des Magnetkopfs und der installierten Magnetplatte ändert. Das führt insofern zu einem Problem, als eine Vielzahl von Bandsperren bereitgestellt werden muß, wodurch die Schaltungsauslegung größer und ihre Konstruktion kompliziert wird. Der Schaltungsaufbau wird durch eine Sprungantwort-Detektiereinheit noch komplizierter, die ebenfalls vorgesehen werden muß, um die Vibrationen eines bewegten Teils, d. h. des Magnetkopfs, zu detektieren.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden durch Bereitstellung einer Motordrehzahl-Steuervorrichtung, die die Filterjustierung zur Unterdrückung der Maschinen-Resonanz automatisiert, die beim Treiben einer Last auftritt, so daß eine umständliche Justierung entfallen kann und ein zufriedenstellender Resonanzunterdrückungseffekt im Fall einer Änderung der Resonanzfrequenz der Maschine im Betrieb gewährleistet wird.
Nach der Erfindung wird eine Motordrehzahl-Steuervorrichtung gemäß der Definition in Anspruch 1 angegeben. Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 aufgeführt.
Eine Filterkoeffizient-Vorgabeeinheit gemäß einer Ausführungsform ist wirksam, um einen Filterkoeffizienten zu bestimmen, um den Durchgang der Frequenzkomponente zu begrenzen, und gibt das Resultat an ein Hauptfilter ab, das in irgendeiner Position des Systems zwischen dem Ausgangsende einer Drehzahldetektiereinheit und dem Eingangsende einer Drehmomentsteuereinheit eingefügt ist, wobei das Hauptfilter den Durchgang der Frequenzkomponente nach Maßgabe des eingegebenen Filterkoeffizienten begrenzt.
Eine Referenzsignalerzeugungseinheit gemäß einer anderen Ausführungsform empfängt einen Drehzahlführungswert und gibt ein Referenzsignal ab, das die vorbestimmte Bandbreite hat. Das adaptive Filter empfängt das von der Referenzsignalerzeugungseinheit abgegebene Referenzsignal und den von einer Drehzahldetektiereinheit abgegebenen Drehzahlmeßwert, führt eine Operation an dem Filterkoeffizienten aus, um den Durchgang der Frequenzkomponente nach Maßgabe der dem Drehzahlmeßwert überlagerten Frequenzkomponente zu begrenzen, und gibt dann das Resultat an das Hauptfilter ab.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Motordrehzahl- Steuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild der Motordrehzahl- Steuereinrichtung und zeigt eine Änderung der Position des adaptiven Filters in der Hauptrückkopplungsschleife gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 und 44 sind Blockschaltbilder einer Drehzahlsteuervorrichtung, die die Drehzahl einer Last steuert;
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Motordrehzahl- Steuervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das die Grundkonfiguration eines adaptiven Filters zeigt;
Fig. 7(a) bis 7(e) und 8(a) bis 8(c) sind Diagramme, die die Leistungsspektren von verschiedenen Teilen und die Frequenzcharakteristik des adaptiven Filters 16 bei den Ausführungsformen der Erfindung zeigen;
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der Referenzsignal-Erzeugungseinheit 13 zeigt;
Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Ansprechwellenformen von Teilen der Ausführungsform gemäß Fig. 5 zeigt;
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild, das eine bekannte Motordrehzahl-Steuervorrichtung zeigt;
Fig. 12(a) und 12(b) bis 16(a) und 16(b) sind Diagramme, die die Übertragungsfunktionen der Elemente von Fig. 11 repräsentieren;
Fig. 17 bis 19 sind Flußdiagramme, die den Ablauf zeigen, der bei einer Software-Implementierung der Fig. 1 und 5 stattfindet; und
Fig. 20 zeigt eine Anwendung bei einem Feingangtisch unter Verwendung einer Piezo-Betätigungseinheit.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Motordrehzahl-Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 1 zeigt ein Hauptfilter 9, das vorgesehen ist, um den Durchgang einer Frequenzkomponente nach Maßgabe eines eingegebenen Filterkoeffizienten f zu begrenzen, der von einer Filterkoeffizient-Vorgabeeinheit 10 abgegeben wird.
Der die Filterkoeffizient-Vorgabeeinheit 10 darstellende Block hat einen Hochpaß 12, der vorgesehen ist, um eine Frequenzkomponente durchzulassen, die höher als eine vorbestimmte Frequenz in demselben Bereich wie ein eingegebener Drehzahldetektierwert ωr von einem Drehzahldetektor 2 ist. Die Vorgabeeinheit 10 enthält ferner eine Referenzsignalerzeugungseinheit 13, eine Addiereinheit 15 und ein adaptives Filter 16. Die Referenzsignalerzeugungseinheit 13 gibt ein Referenzsignal r ab, das Frequenzkomponenten hat, die unter der vorbestimmten Frequenz liegen. Dieses Ausgangssignal wird der Addiereinheit 15 und dem adaptiven Filter 16 zugeführt. Der Hochpaß 12 läßt ein Signal durch, das eine Resonanzfrequenzkomponente d aufweist, die von dem Detektor 2 empfangen wurde. Die Addiereinheit 15 empfängt das Ausgangssignal des Hochpasses und addiert es zu dem Referenzsignal r von der Signalerzeugungseinheit 13. Das resultierende Signal x wird an das adaptive Filter 16 abgegeben. Das adaptive Filter 16 führt dann an dem Filterkoeffizienten f eine Operation aus, um den Durchgang der Frequenzkomponente d zu begrenzen, und gibt das Ergebnis an das Hauptfilter 9 ab. Es ist zu beachten, daß dann, wenn das Hauptfilter 9 und das adaptive Filter 16 eine Mehrzahl Koeffizienten verwenden, ein oder mehr Koeffizienten einer Operation/Änderung entsprechend der Erfindung unterzogen werden können. In der vorliegenden Beschreibung wird der Klarheit halber durchweg der Singular "Filterkoeffizient" verwendet, dieser sollte aber so interpretiert werden, daß er sowohl den Singular als auch den Plural umfaßt.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das die Grundkonfiguration des adaptiven Filters 16 zeigt, das einen Filter 17 und eine Filterkoeffizient-Einstelleinheit 19 hat, um den Filterkoeffizienten des Filters 17 einzustellen.
Die Fig. 7(a), 7(b), 7(c), 7(d) und 7(e) zeigen die Leistungsspektren des Referenzsignals r, des Signals d, des Eingangssignals x, des Ausgangssignals y und der Abweichung e jeweils vor der Einstellung des Filterkoeffizienten f.
Die Fig. 8(a), 8(b) und 8(c) zeigen das Leistungsspektrum des Ausgangssignals y nach Einstellung des Filterkoeffizienten f, die Abweichung e bzw. die Frequenzcharakteristik des Filters 17.
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der Referenzsignalerzeugungseinheit 13 zeigt, die einen Rauschgenerator 30 und einen Tiefpaß 31 hat, der das Referenzsignal r abgibt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 6 bis 9 wird nachstehend der Betrieb erläutert.
Gemäß Fig. 1 ist die Grenzfrequenz des Hochpasses 12 in der Filterkoeffizient-Vorgabeeinheit 10 auf eine Drehzahlregelungs-Bandbreite fb eingestellt. Der Hochpaß 12 empfängt eine Motordrehzahl ωr (d. h. einen von der Drehzahldetektiereinheit 2 abgegebenen Drehzahl-Istwert) und gibt eine in dieser Drehzahl ωr enthaltene Maschinen-Resonanzfrequenzkomponente d ab. Die Drehzahlregelungs-Bandbreite fb weist ein Frequenzband auf, bei dem die Verstärkung einer Regelschleifen-Übertragungsfunktion, die im Bereich zwischen dem Drehzahlführungsbefehl und der zu steuernden Drehzahl des Motors 1 liegt, das 1/ 2-fache derjenigen einer Gleichstromverstärkung ist. Die Drehzahlregelungs-Bandbreite fb wird normalerweise auf weniger als 1/3 bis 1/2 der Maschinen- Resonanzfrequenz fp eingestellt. Die Referenzsignalerzeugungseinheit 13 erzeugt das Referenzsignal r, das dieselben Frequenzkomponenten wie die Drehzahlregelungs-Bandbreite fb hat. Der Addierer 15 addiert das Ausgangssignal d von dem Hochpaß 12 und das Referenzsignal r und gibt ein Signal x ab.
Das adaptive Filter ändert seine Eigencharakteristik, um das am besten geeignete Signal nach Maßgabe des zugeführten Eingangssignals abzugeben; d. h. das Filter ändert seine Charakteristik entsprechend der Güte des Eingangssignals. Daher justiert das adaptive Filter 16 seinen eigenen Filterkoeffizienten seriell, so daß sein Ausgangssignal y dem Sollsignal, d. h. dem Referenzsignal r, aufgrund des Eingangssignals x am meisten angenähert ist. Das Eingangssignal x enthält das Referenzsignal r und die durch die Maschinenresonanz verursachte Vibrationskomponente d. Das adaptive Filter 16 stellt seinen eigenen Filterkoeffizienten ein, so daß es zu einem Filter wird, das die Komponente des Frequenzbands durchläßt, das das Referenzsignal r hat, wohingegen andere Frequenzkomponenten, im vorliegenden Fall die Komponente d, die auf Maschinenresonanz zurückgeht, unterdrückt werden (d. h. es wird zu einer Bandsperre, deren Mittenfrequenz fc mit der Maschinen-Resonanzfrequenz fp übereinstimmt). Außerdem wird der Filterkoeffizient des Hauptfilters 9 auf den gleichen Wert wie der des adaptiven Filters 16 durch dessen Ausgangssignal eingestellt, so daß es die Charakteristik einer Bandsperre hat.
Wie oben beschrieben, wird das Hauptfilter 9 automatisch so justiert, daß es eine Charakteristik hat, die die Maschinen- Resonanzfrequenzkomponente unterdrückt, die der Ursprung von Schwingungen aufgrund von Maschinenresonanz ist, die in dem Ausgangssignal τ&sub1;* der Operations/Verstärkungseinheit 6 enthalten ist. Wenn im übrigen das Eingangssignal des adaptiven Filters 16 die Vibrationskomponente d ist und das Sollsignal Null ist (d. h. wenn r Null ist), würde prinzipiell ein Filter, das die Vibrationskomponente aufgrund einer Maschinenresonanz unterdrückt, durch das Funktionsprinzip des adaptiven Filters 16 erzeugt werden. In diesem Fall kann jedoch das Filter eine Frequenzcharakteristik haben, die sämtliche Frequenzkomponenten begrenzt, und es ist nicht gewährleistet, daß das Filter die gewünschte Charakteristik hat, die Frequenzkomponente bis zu der Drehzahlregelungs- Bandbreite durchzulassen und die Maschinen-Resonanzfrequenzkomponente zu unterdrücken. In Fig. 1 ist daher das optimale Eingangssignal des adaptiven Filters 16 das Signal x, das die Summe des von Null verschiedenen Referenzsignals r und der Vibrationskomponente d ist.
In dem in Fig. 6 gezeigten Blockschaltbild des adaptiven Filters 16 empfängt das Filter 17 das Signal x und filtert es, und die Filterkoeffizient-Einstelleinheit 19 stellt den Filterkoeffizienten des Filters 17 ein, um die Abweichung e zwischen dem Referenzsignal r und dem Filterausgangssignal y, die von der Subtrahiereinheit 18 abgegeben wird, zu reduzieren, so daß das Ausgangssignal y an das Soll-Signal, d. h. das Referenzsignal r, möglichst weit angenähert ist.
In dem Filter 17 wird im allgemeinen ein nichtrekursives Filter bzw. FIR-Filter (z. B. ein Transversalfilter oder ein Anzapfverzögerungsleitungs-Filter) verwendet, und ein rekursives bzw. IIR-Filter oder dergleichen kann verwendet werden. Jedes dieser Digitalfilter kann durch Software- Verarbeitung mit einem Mikroprozessor verwendet werden, was auf dem Gebiet wohlbekannt ist. In der Filterkoeffizient- Einstelleinheit 19 kann ein Standardfehler-Algorithmus, ein rekursiver Fehlerquadrat-Algorithmus oder dergleichen verwendet werden. Diese Algorithmen sind ebenfalls digitale Verarbeitungstechniken und können mit einem Mikroprozessor angewandt werden. Die Operation des Standardfehler-Algorithmus wird beispielsweise kurz erläutert.
Wenn der Grad des Filters 17 n ist (es gibt (n + 1) Filterkoeffizienten), hat das Quadrat der Abweichung e eine Mantelfläche wie eine Schüssel in einem (n + 1)-dimensionalen Raum in bezug auf den Filterkoeffizienten f und hat eine einzige Minimumstelle. Der Standardfehler-Algorithmus justiert den Filter-Koeffizienten bei der nächsten Abtastung durch Subtraktion eines Änderungswerts, der zu dem Gradienten der schüsselförmigen Mantelfläche proportional ist, von dem Filterkoeffizienten bei der momentanen Abtastung, um das Quadrat der Abweichung e auf die genannte Minimumstelle konvergent zu machen.
Die Grenzfrequenz des Tiefpasses 31 (Fig. 9), der in der Referenzsignalerzeugungseinheit 13 enthalten ist, ist mit der Drehzahlregelungs-Bandbreite fb vorgegeben. Infolgedessen hat das Leistungsspektrum des Referenzsignals r eine Dämpfungscharakteristik oberhalb der Drehzahlregelungs- Bandbreite fb, wie Fig. 7(a) zeigt, und enthält die Frequenzkomponente bis zu der Drehzahlregelungs-Bandbreite fb, nicht jedoch die Maschinen-Resonanzfrequenzkomponente. Wenn eine Maschinenresonanz vorliegt, hat das Leistungsspektrum des Ausgangssignals d des Hochpasses 12 einen Peak bei der Maschinen-Resonanzfrequenz fp, wie Fig. 7(b) zeigt. Daher resultiert das Leistungsspektrum des Signais x, d. h. der Summe des Ausgangssignals d des Hochpasses 12 und des Referenzsignals r, in dem in Fig. 7(c) gezeigten Signal. Da, wie oben beschrieben, das Eingangssignal x des Filters 17 in dem adaptiven Filter 16 (Fig. 6) das Referenzsignal r, das die Frequenzkomponente bis zu der Drehzahlregelungs-Bandbreite fb enthält, und das Ausgangssignal d des Hochpasses 12, das die Schwingungskomponente infolge der Maschinenresonanz ist, enthält, hat das Leistungsspektrum des Ausgangssignals y vor der Justierung des Filterkoeffizienten eine Wellenform, die dem Leistungsspektrum des Eingangssignals x gleicht, wie Fig. 7(d) zeigt. Daher entspricht das Leistungsspektrum der Abweichung e zwischen dem Referenzsignal r und dem Ausgangssignal y demjenigen des Signals d in Fig. 7(b). Das ist die Vibrationskomponente, die durch die Maschinenresonanz gemäß Fig. 7(e) bewirkt ist, und das Leistungsspektrum des Ausgangssignals y ist somit demjenigen des Referenzsignals r angenähert, wie Fig. 8(a) zeigt. Das erfolgt durch Justieren des Filterkoeffizienten in Richtung einer Verringerung der Abweichung e, wie Fig. 8(b) zeigt. Als Ergebnis wird das Filter 11 automatisch auf eine Frequenzcharakteristik zur Unterdrückung des Ausgangssignals d des Hochpasses, das die durch die Maschinenresonanz bewirkte Schwingungskomponente ist, justiert, also auf eine Bandsperre-Charakteristik mit der Mittenfrequenz fc, die an die Maschinen-Resonanzfrequenz fp angepaßt ist, wie Fig. 8(c) zeigt.
Da im übrigen der Filterkoeffizient f des Hauptfilters 9 mit demselben Wert wie der des Filters 17 in dem adaptiven Filter 16 vorgegeben ist, wird das Hauptfilter 9 automatisch so eingestellt, daß es eine Bandsperre ist, deren Mittenfrequenz fc der Maschinen-Resonanzfrequenz fp entspricht. Daher braucht das Hauptfilter 9 nicht auf andere Weise eingestellt zu werden, um die Maschinenresonanz zu unterdrücken. Wenn ferner die Maschinenresonanz eine Vibration in der Motordrehzahl ωr aufgrund der Änderung der Maschinen-Resonanzfrequenz fp verursacht hat, wird die vorgenannte Einstellung des Filterkoeffizienten f durchgeführt, um automatisch der Änderung der Maschinen-Resonanzfrequenz fp zu folgen, so daß die Gefahr einer instabilen Drehzahlsteuerung ausgeschlossen ist.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Motordrehzahl-Steuervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei die in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen identische Teile bezeichnen. Fig. 1 unterscheidet sich von Fig. 2 insofern, als das Hauptfilter 9 von Fig. 2 den Drehzahldetektierwert ωr des Motors 1, der von dem Drehzahldetektor 2 detektiert wird, empfängt. Das Hauptfilter 9 filtert den Drehzahldetektierwert ωr1 und gibt ihn ab, und die Operations/Verstärkungseinheit 6 empfängt die Abweichung zwischen dem Drehzahlführungswert ωr*, d. h. dem Ausgangssignal des Subtrahierers 5, und dem Ausgangssignal ωr1 des Hauptfilters 9. Die Einheit 6 gibt an die Drehmomentsteuereinheit 8 den Drehmomentführungswert τ&sub1;* ab, der diese Abweichung ωr* - ωr1 reduziert. Ebenso wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 empfängt das Hauptfilter 9 dann den Filterkoeffizienten f, der von der Filterkoeffizient-Vorgabeeinheit 10 abgegeben wird, und wird automatisch als eine Bandsperre justiert, die die Maschinen-Resonanzfrequenzkomponente unterdrückt. Daher wird die Maschinen-Resonanzfrequenzkomponente von ωr1 entfernt, und es besteht keine Möglichkeit, daß nach einem Vergleich mit dem Drehzahlführungswert ωr* durch den Subtrahierer 8 ωr1 von der Operations/Verstärkungseinheit 6 verstärkt wird und eine Vibration verursacht.
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Motordrehzahl-Steuervorrichtung gemäß einer Anordnung, bei der ein Drehzahldetektor 2A vorgesehen ist, um die Drehzahl ωr der Last 4 zu detektieren (im Gegensatz zu der Detektierung der Drehzahl des Motors, die bei den vorhergehenden Ausführungsformen durchgeführt wurde). Die Anordnung nach Fig. 3 führt einen gleichartigen Betrieb aus und hat eine gleichartige Wirkung wie die in Fig. 1 gezeigte Anordnung mit der Ausnahme, daß der Drehzahldetektor 2A in der Last 4 angeordnet ist, um die Drehzahl der Last 4 zu detektieren und zu steuern.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer Motordrehzahl-Steuervorrichtung gemäß einer anderen Anordnung. Die Anordnung von Fig. 4 führt einen gleichartigen Betrieb aus und führt zu einem ähnlichen Ergebnis wie die in Fig. 2 gezeigte Anordnung mit der Ausnahme, daß der Drehzahldetektor 2A in der Last 4 angeordnet ist, um die Drehzahl der Last 4 zu detektieren und zu steuern.
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Motordrehzahl-Steuervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die eine Filterkoeffizient-Vorgabeeinheit 11 und eine Referenzsignalerzeugungseinheit 14 aufweist. Die Filterkoeffizient-Vorgabeeinheit 11 unterscheidet sich von der Filterkoeffizient-Vorgabeeinheit 10 (in Fig. 1 gezeigt) dadurch, daß die Referenzsignalerzeugungseinheit 14 den Drehzahlführungswert ωr* empfängt und das Referenzsignal r, das nahezu die gleiche Bandbreite fb wie das Drehzahlsteuersystem hat, aufgrund des Drehzahlführungswerts ωr* erzeugt. Ferner gibt das adaptive Filter 16 den Filterkoeffizienten f aufgrund der Eingabe dieses Referenzsignals r und des Drehzahldetektierwerts ωr ab. Die Drehzahlsteuervorrichtung entspricht jedoch in bezug auf Konfiguration und Betrieb im wesentlichen derjenigen von Fig. 1.
Der Betrieb der Filterkoeffizient-Vorgabeeinheit 11 gemäß Fig. 5 wird nachstehend beschrieben.
Fig. 10 zeigt Ansprechwellenformen des Referenzsignals r, der Motordrehzahl ωr, des Ausgangssignals y des adaptiven Filters 16 (in Fig. 6 gezeigt) und der Abweichung e zwischen dem Referenzsignal r und dem Ausgangssignal y, die zu einem Zeitpunkt erhalten werden, zu dem der Drehzahlführungswert ωr* geändert wird. Der Motordrehzahldetektierwert ωr in Fig. 10 überlappt (überlagert) eine Ansprechkomponente des Drehzahlführungswerts ωr* und eine auf die Maschinenresonanz zurückgehende Vibrationskomponente unabhängig von dieser Ansprechkomponente. Da das Referenzsignal ωr, wie bereits beschrieben, so voreingestellt ist, daß es nahezu die gleiche Bandbreite wie das Drehzahlsteuersystem hat, hat das Referenzsignal r nahezu die gleiche Wellenform wie die Ansprechkomponente der Motordrehzahl ωr (ausgenommen den Referenzwert und die Vibrationskomponente), wie durch einen Vergleich der Wellenformen von ωr und r ersichtlich ist. Wie die Wellenform y zeigt, hat das Ausgangssignal y des adaptiven Filters 16 eine ähnliche Wellenform wie die von ωr vor der Einstellung des Filterkoeffizienten f. Daher entwickelt die Wellenform der Abweichung e zwischen dem Referenzsignal r und dem Ausgangssignal y einen Verlauf, der gleich der Vibrationskomponente, ist, die in der Motordrehzahl ωr enthalten ist.
Die Filterkoeffizient-Einstelleinheit 19 (Fig. 6) stellt den Filterkoeffizienten f sequentiell ein, um die Abweichung e zu verringern, so daß das Ausgangssignal y an das Referenzsignal r angenähert ist. Da somit das Filter 17 die Charakteristik einer Bandsperre hat, die nur die durch Maschinenresonanz verursachte Vibrationskomponente unterdrückt, wenn die Abweichung e nach der Einstellung des Filterkoeffizienten f vollständig reduziert ist, verschwindet die Vibrationskomponente aus der Motordrehzahl ωr und dem Ausgangssignal y. Da ferner der Filterkoeffizient f des Hauptfilters 9 mit dem gleichen Wert wie der des Filters 17 in dem adaptiven Filter 16 vorgegeben ist, wird das Hauptfilter 9 automatisch so justiert, daß es eine Bandsperre ist, deren Mittenfrequenz fc der Maschinen-Resonanzfrequenz fp entspricht. Somit wird das Hauptfilter 9 automatisch justiert, um die Maschinenresonanz zu unterdrücken. Wenn sich ferner die Maschinen-Resonanzfrequenz fp geändert hat, wird der oben erläuterte Justiervorgang wiederholt, so daß das Hauptfilter 9 automatisch so justiert wird, daß es eine Bandsperre-Charakteristik entsprechend der Maschinen-Resonanzfrequenz fp hat.
Die Referenzsignalerzeugungseinheit 14 hat ein Verzögerungsglied erster Ordnung mit einer Zeitkonstanten T&sub1;, die in Gleichung (1) durch eine Übertragungsfunktion repräsentiert ist. T&sub1; kann so vorgegeben sein, daß das Referenzsignal r nahezu das gleiche Ansprechverhalten in der Bandbreite des Drehzahlregelsystems wie der Drehzahlführungswert ωr* hat.
wobei s = ein Differentialoperator.
Wenn beispielsweise die Operations/Verstärkungseinheit 6 eingestellt ist, um eine Bandbreite von f Hz in dem Drehzahlregelsystem des Motors gemäß Fig. 5 bereitzustellen, kann die Zeitkonstante T&sub1; des Verzögerungsglieds erster Ordnung wie folgt vorgegeben sein:
T&sub1; = 1/(2 π f) ...(2).
In Fig. 5 kann das Verzögerungsglied erster Ordnung durch ein Verzögerungsglied zweiter Ordnung oder dergleichen ersetzt werden, das justiert worden ist, um nahezu das gleiche Ansprechverhalten aufgrund der Drehzahlregelung zu haben.
Indem die Filterkoeffizient-Vorgabeeinheit 11 (Fig. 5) durch die Filterkoeffizient-Vorgabeeinheit 10 ersetzt wird, die in den Fig. 2 bis 4 gezeigt ist, wird eine gleichartige Operation durchgeführt und ein gleichartiger Effekt erzielt wie bei anderen Ausführungsformen.
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 4 kann die Grenzfrequenz des Tiefpasses 31, die auf die Drehzahlregelungs-Bandbreite fb in dem Blockbild der Referenzsignalerzeugungseinheit 13 (Fig. 9) eingestellt ist, zwischen fb und fp definiert sein, weil jede Frequenzkomponente, die kleiner als die Maschinen-Resonanzfrequenz fp ist, in dem Referenzsignal r enthalten sein kann.
Bei den in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen kann der Hochpaß 12, dessen Grenzfrequenz auf die Drehzahlregelungs-Bandbreite eingestellt ist, ein Bandpaß oder dergleichen sein, der eine Charakteristik hat, bei der die Grenzfrequenz im unteren Bereich in der Nähe der Drehzahlregelungs-Bandbreite eingestellt ist und die Grenzfrequenz im hohen Bereich auf einen höheren Wert als die Maschinen- Resonanzfrequenz eingestellt ist. Der Grund hierfür ist, daß die Maschinen-Resonanzfrequenzkomponente, die in der Drehzahl ωr des Motors 1 oder der Last 4 enthalten ist, hauptsächlich von dem Hochpaß 12 detektiert werden kann.
In dem Blockschaltbild, das die Ausführungsform der Referenzsignalerzeugungseinheit 13 zeigt (Fig. 9), kann der Rauschgenerator 30 durch einen Rechteckwellen-Erzeugungskreis oder einen Dreieckwellen-Erzeugungskreis ersetzt sein, wobei Harmonische, die in der Rechteckwelle oder der Dreieckwelle enthalten sind, so vorgegeben sein sollten, daß viele Harmonische mit weniger als der Grenzfrequenz des Tiefpasses 31 enthalten sind.
Die Drehmomentsteuereinheit 8 kann beispielsweise von einem Strom, einer Spannung eines Magnetflusses des Motors 1 oder von einer Kombination aus beiden direkt gesteuert werden, wenn dadurch das Drehmoment des Motors 1 geregelt wird.
Das Ausgangssignal der Operations/Verstärkungseinheit 6 braucht das Drehmoment nicht direkt anzugeben und kann beispielsweise ein Strom, eine Spannung, ein Magnetfluß oder dergleichen des Motors 1 sein, wenn dadurch das Drehmoment des Motors 1 geregelt wird.
Als der Kuppler kann die Welle, die den Motor 1 und die Last 4 direkt miteinander verbindet, durch Zahnräder, durch einen Riemen und Riemenscheiben, durch eine Kugelspindel und Muttern oder eine Kombination solcher Elemente ersetzt sein. Im Fall eines Direktantriebs, der den Motor 1 und die Last 4 direkt miteinander verbindet, kann die Welle des Motors 1 als Kuppler betrachtet werden, und wenn die Starrheit der Last 4 klein ist, kann die Last 4 als einen Kuppler zu einer neuen Last aufweisend angesehen werden.
Wenn die in den Fig. 1 und 5 gezeigte Schaltung mittels Software implementiert ist, d. h. wenn das in dem Speicher gespeicherte Programm von der CPU in der Steuervorrichtung ausgeführt wird, die die CPU, einen Speicher, eine Schnittstelle usw. aufweist, wird eine Funktion, die dem Betrieb der Schaltung der Fig. 1 und 5 äquivalent ist, in der Folge ausgeführt, die in den Fig. 17 bis 19 gezeigt und nachstehend beschrieben ist.
Fig. 17 zeigt ein Operationsflußdiagramm mit Ausnahme der Operation der Filterkoeffizient-Vorgabeeinheiten 10 und 11, die in den Fig. 1 bzw. 5 gezeigt sind.
Da an dem Filterkoeffizienten f eine Operation durchgeführt, er in dem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert und seriell aktualisiert wird, indem die Operationen der Fig. 18 oder 19 ausgeführt werden, wird der Filterkoeffizient f aus dem Speicher in Schritt 107 ausgelesen, und in Schritt 108 wird der Filtervorgang ausgeführt.
Fig. 20 zeigt eine Ausführungsform, die bei einer Feingangtisch-Positioniereinrichtung angewendet wird, die eine Piezo-Betätigungseinheit verwendet, und zwar zur Verwendung mit Halbleitereinrichtungen usw.
Eine Piezo-Betätigungseinheit 101 ist an einem Ende festgelegt und mit dem anderenn Ende an einem Feingangtisch 102 befestigt. Die Piezo-Betätigungseinheit 101 dehnt sich in der x-Richtung entsprechend einer Spannung, die von einem Treiberverstärker 100 aufgebracht wird, um den Feingangtisch 102, der von einer flexiblen Haltestange 103 gehaltert ist, und ein darauf angebrachtes Werkstück anzutreiben. Die Verlagerung x des Feingangtischs 102 wird von einem Verlagerungsdetektor 105 detektiert und mit einem Führungswert x* verglichen, und ein Spannungsbefehl V&sub1;* wird von der Operations/Verstärkungseinheit 6 abgegeben, so daß ihre Abweichung zu Null gemacht wird. V&sub1;* wird von einem Hauptfilter 9 gefiltert und an den Treiberverstärker 100 als neuer Spannungsbefehl V&sub2;* abgegeben. Der Feingangtisch 102 ist von der flexiblen Haltestange 103 gehaltert, um das Problem von Reibung zu vermeiden, das die Positioniergenauigkeit beeinflußt. Da jedoch die flexible Haltestange 103, der Feingangtisch 102 und das Werkstück ein Maschinenresonanzsystem darstellen, führt der Versuch, den Feingangtisch 102 auf der Basis von Hochgeschwindigkeit/raschem Ansprechen zu positionieren, um den Produktions-Wirkungsgrad zu verbessern, zum Auftreten von Vibrationen aufgrund der Maschinenresonanz und bewirkt außerdem eine Änderung einer Resonanzfrequenz entsprechend einer Änderung des Gewichts des Werkstücks. Ein Vorteil der Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Filterkoeffizient des Hauptfilters 9 automatisch von der Filterkoeffizient-Vorgabeeinheit 10 geeignet eingestellt wird, um den Durchgang einer Maschinen- Resonanzfrequenzkomponente zu begrenzen, so daß eine Vibration nicht auftritt, wenn eine Positionierung des Feingangtischs 102 vorgenommen wird.
Als ein Vorteil der Erfindung wirkt eine Filterkoeffizient- Vorgabeeinheit relativ exakt auf den Filterkoeffizienten und gibt das Operationsergebnis an den Hauptfilter ab, um die Resonanz des mechanischen Systems zu unterdrücken.

Claims

1. Motordrehzahl-Steuervorrichtung zum Steuern eines mechanischen Systems, das einen Motor und eine davon angetriebene Last aufweist, wobei die Steuervorrichtung folgendes aufweist:

eine erste Subtrahiereinrichtung (5), um einen Motordrehzahl-Betriebswert (ωr) von einem Motordrehzahl- Führungswert (ωr*) zu subtrahieren und ein resultierendes Signal als ein Steuersignal (τ&sub1;*) abzugeben, um den Betrieb des Motors (1) zu steuern;

ein Hauptfilter (9), das funktionsmäßig mit der ersten Subtrahiereinrichtung (5) gekoppelt ist, um ein Drehmomentführungssignal (τ&sub2;*), das aus dem Steuersignal (τ&sub1;*) erhalten ist, nach Maßgabe eines vorgegebenen Filterkoeffizienten (f) durchzulassen; und

eine Filterkoeffizient-Vorgabeeinrichtung (10), die mit dem Hauptfilter (9) gekoppelt ist und ein adaptives Filter (16) aufweist, um den Filterkoeffizienten (f) vorzugeben und den Koeffizienten an das Hauptfilter (9) abzugeben,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Filterkoeffizient-Vorgabeeinrichtung (10) ferner folgendes aufweist:

- eine Hochpaßfiltereinrichtung (12), um den Motordrehzahl-Betriebswert (ωr) zu empfangen und Frequenzkomponenten (d), die höher als eine vorbestimmte Frequenz (fb) sind, durchzulassen;

- eine Referenzsignalerzeugungseinrichtung (13), um ein Referenzsignal (r) zu erzeugen&sub7; das Frequenzkomponenten hat, die niedriger als die vorbestimmte Frequenz (fb) sind;

- eine Addiereinrichtung (15), um das Referenzsignal (r) zu den von der Hochpaßfiltereinrichtung (12) durchgelassenen Frequenzkomponenten (d) zu addieren und ein resultierendes Signal (x) abzugeben;

- wobei das adaptive Filter (16) das Referenzsignal (r) und das resultierende Signal (x) empfängt und den Filterkoeffizienten (f) bestimmt, um den Durchgang der von der Hochpaßfiltereinrichtung (12) durchgelassenen Frequenzkomponenten (d) selektiv zu begrenzen.

2. Motordrehzahl-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das adaptive Filter (16) folgendes aufweist:

eine Filtereinrichtung (17), um das von der Addiereinrichtung (15) abgegebene resultierende Signal (x) zu empfangen und ein Ausgangssignal zu erzeugen, das den Durchgang der Frequenzkomponenten (d), die höher als die vorbestimmte Frequenz (fb) sind, selektiv begrenzt;

eine zweite Subtrahiereinrichtung (18), um das Ausgangssignal der Filtereinrichtung (17) von dem Referenzsignal (r) zu subtrahieren und ein resultierendes Signal abzugeben; und

eine Filterkoeffizient-Einstelleinrichtung (19), die mit der zweiten Subtrahiereinrichtung (18) gekoppelt ist, um den Filterkoeffizienten der Filtereinrichtung (17) einzustellen und den Filterkoeffizienten (f) an das Hauptfilter (9) abzugeben.

3. Motordrehzahl-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, die ferner folgendes aufweist:

eine Verstärkungseinrichtung (6), die mit dem Hauptfilter (9) gekoppelt ist, um das von der ersten Subtrahiereinrichtung (5) abgegebene resultierende Signal zu verstärken; und

eine Drehmomentsteuereinrichtung (8), die mit dem Hauptfilter (9) gekoppelt ist, um das von dem Hauptfilter (9) durchgelassene Drehmoment-Führungssignal (τ&sub2;*) zu empfangen und das Drehmoment des Motors (1) nach Maßgabe dieses Drehmoment-Führungssignals zu steuern.

4. Motordrehzahl-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, die ferner folgendes aufweist:

eine Verstärkungseinrichtung (6), die mit der ersten Subtrahiereinrichtung (5) gekoppelt ist, um das von der ersten Subtrahiereinrichtung (5) abgegebene resultierende Signal zu verstärken; und

eine Drehmomentsteuereinrichtung (8), die mit der Verstärkungseinrichtung (6) gekoppelt ist, um das von dem Hauptfilter (9) durchgelassene Drehmoment-Führungssignal (τ&sub2;*) zu empfangen und das Drehmoment des Motors (1) nach Maßgabe dieses Drehmoment-Führungssignals (τ&sub2;*) zu steuern, wobei das Hauptfilter (9) mit der ersten Subtrahiereinrichtung (5) gekoppelt ist und Rückmeldung als den Motordrehzahl-Betriebswert (ωr) von dem Motor (1) empfängt.

5. Motordrehzahl-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Referenzsignalerzeugungseinrichtung (13) den Motordrehzahl-Führungswert (ωr*) empfängt.

6. Motordrehzahl-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, wobei das Hauptfilter (9) an irgendeiner Position eines geschlossenen Regelkreises eingefügt ist, der von dem Ausgangsende einer mit dem Motor (1) verbundenen Motordrehzahl-Detektiereinrichtung (2) bis zu dem Eingangsende der Drehmomentsteuereinrichtung (8) reicht.