JP2005039954A - 電動機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 動作信号の振動を大きく励起するような動作を特に行なわなくても、制御系の共振特性の推定を正確に行なうことができ、また、その推定結果を用いてフィードフォワード信号生成器の制振定数を修正することにより、より正確な制振制御を実現することができる電動機制御装置を提供する。
【解決手段】 機械系を含む制御対象１を駆動する電動機の駆動指令信号を生成する指令生成器６、駆動指令信号にもとづいて制御対象の制振周波数における信号成分が極小となるようにしたフィードフォワード信号を生成し、駆動指令信号に加算するフィードフォワード信号生成器３、制御対象の位置、速度または加速度に応じた信号を入力とし、制振周波数においてゲインが極大となる伝達関数により演算した共振信号を出力する共振信号演算器４及び共振信号にもとづいて制御対象の共振周波数を推定する共振推定器５を備えた構成とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電動機制御装置、特に機械系を含む制御対象を駆動する電動機の制御装置に関するものである。

従来のこの種電動機制御装置は、制御対象の機械共振等に起因して、制御対象の速度や角度といった動作信号の応答が振動的になる場合、動作指令信号の入力に対して電動機の駆動力指令に加算するように演算するフィードフォワード信号の周波数成分が、制御系の共振周波数において極小になるように制御器を構成し、動作指令信号の入力に対して動作信号の振動を抑制しながら制御する、いわゆる制振制御が行なわれている。具体的には、制振フィルタと呼ばれる指令フィルタを用い、任意の動作指令信号に対して、制御系の共振周波数における周波数成分を極小に低減するように制振フィルタを作用させ、その出力に基づいて制御対象を駆動するようにしていた。（例えば非特許文献１参照）。

また、Ｉｎｐｕｔ Ｓｈａｐｅｒと呼ばれる方法においても同様に、動作指令信号に離散時間系の指令フィルタを作用させることにより制振制御が行なわれていた。（例えば非特許文献２参照）。
更に、指令信号発生器が発生する動作指令信号の形状を制御系の共振周波数に応じて決定することにより、指令信号発生器が発生する動作指令信号自体の周波数成分が、制御系の共振周波数において極小になるように構成し、停止時に生じる動作信号の振動の振幅を低減するような方法もある。（例えば特許文献１参照）。
更にまた、測定した制御系の共振周波数に応じて指令信号発生器が発生する動作指令信号の形状を決定する手順を自動的に行なうものもあった。（例えば特許文献２参照）。

塘田 哲也、石本 憲治著「超高性能サーボアンプ MINAS-AIIIの開発」電子技術、２００３年１月号別冊（ｐ７３−ｐ７７、図７） 山浦 弘著「制振シーク制御」計測と技術、第４１巻第６号（ｐ４２１−ｐ４２７、図８） 特開昭５６−３５０６号公報 特開２００２−３５４８５８号公報

従来の電動機制御装置は以上のように構成されているため、制御器内の伝達関数や生成する指令信号の形状において制振制御を行なうために設定する定数である制御器の制振定数を、共振周波数や減衰定数といった制御系の共振特性に応じて設定する必要があり、そのため、制振制御を行なわない状態で振動を励起するように動作させた時に生じる動作信号の振動波形から、振動の周波数や減衰特性を測定する必要があった。しかしながら、一旦、制振定数を設定して制振制御を行なうと、制御系の特性変化等に起因して制御系の共振特性と制御器の制振定数との間に誤差が生じても、制振制御を行なっている状態では発生する振動の振幅が小さいために制御系の共振特性の正確な測定が困難であり、再度、制振制御を行なわない状態で動作させて制御系の共振特性を測定し直す必要があるため、正確な制振定数の設定に手間がかかるという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点に対処するためになされたもので、動作信号の振動を大きく励起するような動作を特に行なわなくても、制御系の共振特性の推定を正確に行なうことができ、また、その推定結果を用いてフィードフォワード信号生成器の制振定数を修正することにより、より正確な制振制御を実現することができる電動機制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係る電動機制御装置は、機械系を含む制御対象を駆動する電動機の駆動指令信号を生成する指令生成器、上記駆動指令信号にもとづいて上記制御対象の制振周波数における信号成分が極小となるようにしたフィードフォワード信号を生成し、上記駆動指令信号に加算するフィードフォワード信号生成器、上記制御対象の位置または速度あるいは加速度に応じた信号を入力とし、上記制振周波数においてゲインが極大となる伝達関数により演算した共振信号を出力する共振信号演算器及び上記共振信号にもとづいて上記制御対象の共振周波数を推定する共振推定器を備えたものである。

この発明に係る電動機制御装置は、機械系を含む制御対象を駆動する電動機の駆動指令信号を生成する指令生成器、上記駆動指令信号にもとづいて上記制御対象の制振周波数における信号成分が極小となるようにしたフィードフォワード信号を生成し、上記駆動指令信号に加算するフィードフォワード信号生成器、上記制御対象の位置または速度あるいは加速度に応じた信号を入力とし、上記制振周波数においてゲインが極大となる伝達関数により演算した共振信号を出力する共振信号演算器及び上記共振信号にもとづいて上記制御対象の共振周波数を推定する共振推定器を備えたものであるため、制御対象の制振周波数と制御系の共振周波数が誤差を持って動作信号に微小な振動が生じた場合でも、動作信号の振動振幅を大きくするような特別な動作を行なうことなく、制御系の共振周波数を正確に推定することが可能になる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による電動機制御装置の構成を示すブロック図であり、実装に即した構成を表している。この図において、制御対象１は電動機とそれにより駆動される機械系および検出器（図示せず）から構成され、駆動力指令τｒに応じた回転あるいは直線運動の駆動力を発生して機械系を駆動し、エンコーダやリニアスケールなどの検出器により検出した電動機あるいは機械系の速度や位置あるいは加速度といった動作信号ｘｍを出力する。指令生成器６は制御対象の動作信号ｘｍに対する指令である動作指令信号ｘｒを生成し指令フィルタ１０３に入力する。

指令フィルタ１０３は入力された動作指令信号ｘｒに基づき、Ｆｒ（ｓ）（ｓはラプラス演算子）で表す後述の設定値を用いた伝達関数演算により制振動作指令信号ｘｒaを出力する。フィードバック制御器１０２は、制振動作指令信号ｘｒａと検出した制御対象１の動作信号ｘｍとの差信号を入力とし、たとえばＰＩＤ（比例積分微分）演算などからなるＢ（ｓ）で表す所定の伝達関数演算によって駆動力指令τｒを出力することにより、制御対象１を駆動する。共振信号演算器４は動作信号ｘｍを入力とし、Ｆｖ（ｓ）で表す後述の設定値を用いた伝達関数演算により共振信号ｘｖを出力する。次に、共振推定器５は共振信号ｘｖを入力とし、例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform）などの周波数解析や最小二乗法等によるシステム同定手法を用いて制御対象１を含む制御系の共振特性を推定し、その推定結果に応じて上記指令フィルタ１０３の伝達関数Ｆｒ（ｓ）および共振信号演算器４の伝達関数Ｆｖ（ｓ）の設定値を修正する。

次に、実施の形態１の動作説明に用いる図２の等価的な構成図について説明する。図２の構成図は、図１の実装上の構成図における指令フィルタ１０３とフィードバック制御器１０２からなる制御演算を、フィードフォワードの機能とフィードバックの機能で完全に分離して表現したものであり、実装上は数値演算誤差が大きくなるなどの問題を生じやすいため、そのままの構成で用いられることは少ないが、線形伝達関数を用いたフィードバックとフィードフォワードから構成される制御器は全て同様に分離して表現することが可能である。

制御対象１、指令生成器６、共振信号演算器４は図１に示した構成図のものと同じである。フィードフォワード演算部３は動作指令信号ｘｒに基づいてＦ（ｓ）の伝達関数演算によりフィードフォワード信号τｆを演算して駆動力指令τｒに加算する。フィードバック演算部２は検出した動作信号ｘｍに基づいてＢ（ｓ）の伝達関数演算によりフィードバック信号τｂを演算して更に負の符号を乗じた信号を駆動力指令τｒに加算し、フィードバック信号τｂに負の符号を乗じた信号とフィードフォワード信号τｆの和を駆動力指令τｒとすることにより制御対象１を駆動する。また、共振推定器５は図１の説明と同様に共振信号ｘｖの振動の周波数や減衰の特性を推定し、その推定結果に応じてフィードフォワード演算部３の伝達関数Ｆ（ｓ）および共振信号演算器４の伝達関数Ｆｖ（ｓ）の設定値を修正する。

なお、図２の構成図におけるフィードバック演算部２の伝達関数Ｂ（ｓ）は、図１におけるフィードバック制御器１０２の伝達関数Ｂ（ｓ）と同一であり、フィードフォワード演算部３の伝達関数Ｆ（ｓ）は、図１における指令フィルタ１０３の伝達関数Ｆｒ（ｓ）とフィードバック制御器１０２の伝達関数Ｂ（ｓ）を用いて次の（式１）で演算することにより、図２の等価的な構成図と図１の実装に即した構成図は全体として同じ演算を行なうものである。
Ｆ（ｓ）＝Ｂ（ｓ）・Ｆｒ（ｓ） （式１）
ここで、図１におけるフィードバック制御器１０２により構成されるフィードバック制御系が振動的である場合、すなわち図２におけるフィードフォワード信号τｆから動作信号ｘｍまでの伝達特性が共振的になる場合、その共振周波数ωｐおよび減衰定数ζｐ（以下、これを制御系の共振周波数ωｐおよび制御系の減衰定数ζｐという）に応じて、伝達関数Ｆ（ｓ）のゲインが制御系の共振周波数ωｐで極小となる特性を持つようにフィードフォワード演算部３を構成することにより、動作指令信号ｘｒに対する動作信号ｘｍの応答に含まれる振動成分を大きく低減することが可能になる。すなわち制振制御が実現される。

具体的には、図１における指令フィルタ１０３の伝達関数Ｆｒ（ｓ）を、設定した制振周波数ωｎおよび制振減衰定数ζｎを用いて、例えば次の（式２）のように構成することにより、（式２）の分子の作用によって図１における制振動作指令信号ｘｒａの制振周波数ωｎにおける周波数成分を大きく低減する。

ただし、ａ１、ａ２は適切に設定した定数である。

また、これにより図２におけるフィードフォワード演算部３の伝達関数Ｆ（ｓ）は（式３）のようになり、（式３）の２次の分子要素の作用によって図２におけるフィードフォワード信号τｆの制振周波数ωｎにおける周波数成分を大きく低減する。

したがって、上記の（式３）における制振周波数ωｎを制御系の共振周波数ωｐに一致させることにより、動作指令信号ｘｒの入力に対して動作信号ｘｍに現れる制御系の共振周波数ωｐにおける振動の振幅を低減することができる。すなわち制振制御が実現される。更に、制振減衰定数ζｎも制御系の減衰定数ζｐに一致させることにより、任意の動作指令信号ｘｒの入力に対して動作信号ｘｍに現れる振動を完全に相殺して振動しないようにすることができる。
ここで、制御対象１の特性変化やフィードバック制御器１０２の変更に起因して、制御系の共振周波数ωｐおよび制御系の減衰定数ζｐと指令フィルタ１０３すなわちフィードフォワード演算部３にて設定した制振周波数ωｐおよび制振減衰定数ζｎとの間に誤差が生じた場合は、動作指令信号ｘｒの入力に対して動作信号ｘｍに微小な振動が生じる。

次に、共振信号演算器４は動作信号ｘｍを入力とし、例えば上述の制振周波数ωｎおよび制振減衰定数ζｎを用いた次の（式４）の伝達関数Ｆｖ（ｓ）の演算によって共振信号ｘｖを出力する。

ここで、（式４）の伝達関数は、制振周波数ωｎでゲインが極大になるような伝達関数であり、上述のようにフィードフォワード演算部３の作用によって制振周波数ωｎ付近にて低減された動作信号ｘｖの振動振幅を増幅させて共振信号ｘｖを出力する。また、（式４）で表される共振信号演算器４の伝達関数Ｆｖ（ｓ）の分母は、フィードフォワード演算部３の伝達関数Ｆ（ｓ）の分子要素と一致するように、すなわちフィードフォワード演算部３の伝達特性の逆特性に基づいて構成している。その結果、フィードフォワード演算部３の分子の効果によって動作信号ｘｍの振動は大きく低減されるものの、共振信号ｘｖとして、フィードフォワード演算部３の伝達関数である（式３）の２次の分子要素を１として制振制御を行なっていない場合の動作信号ｘｍと同様の、大きな振幅の振動的波形が得られる。

次に、共振推定器５は上述のように大きな振幅の振動的波形となった共振信号ｘｖを入力とし、ＦＦＴや最小二乗法などを用いて共振信号ｘｖの振動周波数や振動の減衰を推定することにより、制御系の共振周波数ωｐおよび制御系の減衰定数ζｐを推定し、その推定結果に基づいて、指令フィルタ１０３すなわちフィードフォワード演算部３、および共振信号演算器４の制振周波数ωｎおよび制振減衰定数ζｎを修正する。

この実施の形態は上記のように動作することにより、指令フィルタ１０３すなわちフィードフォワード演算部３の制振周波数ωｎおよび制振減衰定数ζｎが制御系の共振周波数ωｐおよび制御系の減衰定数ζｐと誤差を生じ、動作信号ｘｍに微小な振動が生じた場合でも、制御系の共振周波数ωｐおよび制御系の減衰定数ζｐを正確に推定することができる。またその結果、動作信号ｘｍの振動を大きく励起するような特別な動作を行なうことなく、任意の動作指令信号ｘｒに対して動作信号ｘｍの振動を、より低減するように制振周波数ωｎおよび制振減衰定数ζｎを修正することが可能になる。

上記の説明では、制御系の共振周波数ωｐと制御系の減衰定数ζｐを推定し、指令フィルタ１０３すなわちフィードフォワード演算部３の制振周波数ωｎと制振減衰定数ζｎの両方を修正する形態として説明したが、振動抑制の効果は劣るものの、簡単化のために制振減衰定数ζｎは固定としてもよく、またその場合、制御系の減衰定数ζｐを推定しなくてもよい。
また、上記の説明では共振信号演算器４の伝達関数は、指令フィルタ１０３すなわちフィードフォワード演算部３の伝達関数の逆特性に基づき、共振信号演算器４の伝達関数の分母は、指令フィルタ１０３すなわちフィードフォワード演算部３の伝達関数の分子要素と全く同じであるとして説明したが、多少ずれた設定を行なっても、同様な動作をすることは言うまでもない。

また上記の説明では、指令フィルタ１０３および共振信号演算器４の動特性を連続時間系の伝達関数として説明したが、離散時間系の伝達関数でもよく、指令フィルタ１０３として例えば非特許文献２の図８に記載されているInput Shaperと呼ばれる離散時間系のフィルタを用い、共振信号演算器４として指令フィルタ１０３の逆特性に基づく離散時間系あるいは近似的な連続時間系の伝達関数としても良い。また上記の説明では、フィードバック制御器１０２すなわちフィードバック演算部２に入力する動作信号ｘｍと共振信号演算器４に入力する動作信号ｘｍを同じ信号として説明したが、例えばフィードバック演算部２に入力する動作信号ｘｍは制御対象１の位置を表す信号とし、共振信号演算部４に入力する動作信号ｘｍは、制御対象１の機械系に取り付けた加速度計で検出される加速度信号とするなど、異なる信号でもよい。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。実施の形態１では、指令フィルタ１０３を用いて動作信号ｘｍの振動を抑制するように構成したが、図２におけるフィードフォワード演算部３の実装上の構成の仕方として、他の方法で構成してもよい。図３は、この発明の実施の形態２による電動機制御装置を示すブロック図であり、実装に即した構成を表している。
制御対象１および指令生成器６は実施の形態１と同様であるため説明を省略する。並列型フィードフォワード制御器２０３は動作指令信号ｘｒを入力とし、Ｆａ（ｓ）で表す後述の設定値を用いた伝達関数演算により加算フィードフォワード信号τｆａを出力する。

またフィードバック制御器２０２は、動作指令信号ｘｒと検出した制御対象１の動作信号ｘｍとの差信号を入力とし、たとえばＰＩＤ（比例積分微分）演算などからなるＢ（ｓ）で表す所定の伝達関数演算によって補償信号τｃを演算し、補償信号τｃと加算フィードフォワード信号τｆａの和を駆動力指令τｒとすることにより制御対象１を駆動する。共振信号演算器４は動作信号ｘｍを入力とし、実施の形態１と同様にＦｖ（ｓ）で表す後述の設定値を用いた伝達関数演算により共振信号ｘｖを出力する。次に、共振推定器５は共振信号ｘｖを入力とし、実施の形態１と同様にｘｖの振動の周波数や減衰の特性を推定し、その推定結果に応じて並列型フィードフォワード制御器２０３の伝達関数Ｆａ（ｓ）および共振信号演算器４の伝達関数Ｆｖ（ｓ）の設定値を修正する。

次に、図２は、実施の形態１における説明と同様に、理論上は図３に示した実施の形態２の構成と同じ動作をさせることが可能な等価的な構成図であり、構成は実施の形態１における説明と同じである。
なお、図２の構成図におけるフィードバック演算部２の伝達関数Ｂ（ｓ）は、図３におけるフィードバック制御器２０２の伝達関数Ｂ（ｓ）と同一である。
また、フィードフォワード演算部３の伝達関数Ｆ（ｓ）は、図３における並列型フィードフォワード制御器２０３の伝達関数Ｆａ（ｓ）とフィードバック制御器２０２の伝達関数Ｂ（ｓ）を用いて次の（式５）で演算することにより、図２の等価的な図と図３の実装に即した構成図は全体として同じ演算を行なうものである。
Ｆ（ｓ）＝Ｆａ（ｓ）＋Ｂ（ｓ） （式５）

上記の（式５）より、並列型フィードフォワード制御器２０３の伝達関数Ｆａ（ｓ）を、制振周波数ωｎおよび制振減衰定数ζｎを用いて次の（式６）のようにすることにより、図２におけるフィードフォワード演算部３の伝達関数Ｆ（ｓ）は以下の（式７）になる。

したがって、並列型フィードフォワード制御器２０３を（式６）のように設定することにより、すなわち図２におけるフィードフォワード演算部３を（式７）のように設定することにより、フィードフォワード信号τｆの制振周波数ωｎにおける周波数成分を大きく低減する。また、制振周波数ωｎを制御系の共振周波数ωｐに一致させることにより、動作指令信号ｘｒの入力に対して動作信号ｘｍに現れる制御系の共振周波数ωｐにおける振動の振幅を低減することができる。
しかしながら、制御対象の特性変化やフィードバック制御器２０２の変更に起因して制振周波数ωｐおよび制振減衰定数ζｎと、制御系の共振周波数ωｐおよび制御系の減衰定数ζｐの間に誤差が生じた場合は、動作指令信号ｘｒの入力に対して動作信号ｘｍに微小な振動が生じる。

次に、共振信号演算器４は並列型フィードフォワード制御器２０３の設定に用いたのと同じ制振周波数ωｎおよび制振減衰定数ζｎを用い、実施の形態１と同様に（式３）で表したＦｖ（ｓ）の伝達関数演算を行なうことにより、フィードフォワード演算部３の作用によって制振周波数ωｎ付近にて低減された動作信号ｘｖの振動振幅を増幅させて共振信号ｘｖを出力する。
また、共振推定器５は共振信号ｘｖを入力とし、実施の形態１と同様に共振信号ｘｖの振動の周波数や減衰の特性を推定し、その推定結果に応じて上記指令フィルタ１０３の伝達関数Ｆｒ（ｓ）および共振信号演算器４の伝達関数Ｆｖ（ｓ）の制振周波数ωｎおよび制振減衰定数ζｎを修正する。

この実施の形態は上記のように動作することにより、実施の形態１と同様に、並列型フィードフォワード制御器２０３すなわちフィードフォワード演算部３の制振周波数ωｎおよび制振減衰定数ζｎが制御系の共振周波数ωｐおよび制御系の減衰定数ζｐと誤差を生じ、動作信号ｘｍに微小な振動が生じた場合でも、制御系の共振周波数ωｐおよび制御系の減衰定数ζｐを正確に推定することができる。またその結果、動作信号ｘｍの振動を大きく励起するような特別な動作を行なうことなく、任意の動作指令信号ｘｒに対して動作信号ｘｍの振動を、より低減するように制振定数すなわち制振周波数ωｎおよび制振減衰定数ζｎを修正することが可能になる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。実施の形態１および２では、フィードバック演算部３が備わっているものとして説明したが、フィードバック演算部３を備えていないような構成でもよい。図４は、実施の形態３の構成を示すブロック図である。図４において、実施の形態１、２の説明に用いた図２と、同一または相当部分には同一符号を付している。この実施の形態では、フィードフォワード演算部３の出力をそのまま駆動力指令τｒとすることにより、フィードバックを行なうことなく制御を行なっている。このような構成とした場合でも、実施の形態１、２と同様に、動作信号ｘｍの振動を大きく励起するような特別な動作を行なうことなく、任意の動作指令信号ｘｒに対して動作信号ｘｍの振動を、より低減するように制振定数すなわち制振周波数ωｎおよび制振減衰定数ζｎを修正することが可能になる。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４を図にもとづいて説明する。図５は、実施の形態４の構成および動作を表すブロック図である。なお、全体として等価な演算を行なうものであれば、実装上の構成はこの図と異なる構成であってもよい。
制御対象１およびフィードバック演算部２の動作は、実施の形態１、２の説明に用いた図２における動作と同じである。指令生成器３０６は後述する設定値を用いて生成した形状の動作指令ｘｒを出力する。フィードフォワード演算部３０３は動作指令ｘｒを入力とし、適切な伝達関数Ｆ（ｓ）の演算によりフィードフォワード信号τｆを駆動力指令τｒに加算する。また、フィードバック演算部２は実施の形態１、２と同様にフィードバック信号τｂに負の符号を乗じた信号を駆動力指令τｒに加算し、フィードバック信号τｂに負の符号を乗じた信号とフィードフォワード信号τｆとの和を駆動力指令τｒとすることにより制御対象１を駆動する。

次に、共振信号演算器３０４は動作信号ｘｍを入力とし、Ｆｖ（ｓ）で表す後述の設定値を用いた伝達関数演算により共振信号ｘｖを出力する。共振推定器３０５は共振信号ｘｖを入力とし、実施の形態１、２と同様な方法を用いて共振信号ｘｖから制御系の共振特性を推定し、その推定結果に応じて上記指令生成器３０６および共振信号演算器３０４の伝達関数Ｆｖ（ｓ）の設定値を修正する。
ここで、フィードフォワード演算部３０３の伝達関数Ｆ（ｓ）は実施の形態１、２において説明したフィードフォワード演算部３と異なり、特に制御系の共振周波数ωｐと関係を持たなくてもよい。

次に、指令生成器３０６の動作について説明する。実施の形態４において、図５におけるフィードバック演算部２により構成されるフィードバック制御系が振動的である場合、すなわち図５におけるフィードフォワード信号τｆから動作信号ｘｍまでの伝達特性が共振的になる場合、その共振周波数すなわち制御系の共振周波数ωｐに応じて、動作指令信号ｘｒの周波数成分が制御系の共振周波数ωｐにおいて極小となるように、指令生成器３０６が特定の形状の動作指令信号ｘｒを生成すれば、フィードフォワード演算部３０３の伝達関数Ｆ（ｓ）の設定に関わらず、動作信号ｘｍの応答に含まれる振動成分を大きく低減することが可能になる。すなわち制振制御が実現される。

具体的には、指令生成器３０６が出力する動作指令信号ｘｒの速度（動作指令信号ｘｒが位置の信号の場合は、その微分値）が図６の実線に示すような台形の形状になるように動作指令信号ｘｒを生成し、その加減速時間をＴｎとすると、図６の実線で示す動作指令信号ｘｒは、図６に破線で示した矩形状の信号ｘｒ０に対して、次の（式８）の関係式で表される。

上記の（式８）で表される伝達関数の周波数応答を図７に示す。図７より、以下の（式９）で表す制振周波数ωｎで（式８）の伝達関数のゲインが０となるため、図６に実線で示した動作指令信号ｘｒは、その底辺の長さに関わらず、動作指令信号ｘｒの周波数成分が制振周波数ωｎで極小になることがわかる。
ωｎ＝２・π／Ｔｎ （式９）
したがって、設定周波数ωｎを制御系の共振周波数ωｐに一致させれば、動作信号ｘｍが停止時に生じる振動を大きく低減することができる。すなわち制振制御が実現される。
次に、共振信号演算器３０４は、動作信号ｘｍを入力とし、以下の（式１０）で表す伝達関数Ｆｖ（ｓ）に基づいた演算を行ない共振信号ｘｖを出力する。

ここで、上記の（式１０）は（式８）の逆関数になっており、その結果、図６に実線で示した台形状の動作指令信号ｘｒを用いて動作信号ｘｍの振動が抑制されるように制振制御を行ないながら、共振信号ｘｖは、図６に破線で示した矩形状の信号ｘｒｏを動作指令信号ｘｒに用いた場合、すなわち制振制御を行なわなかった場合の動作信号ｘｍと同じ波形になる。また、共振推定器３０５は共振信号ｘｖに基づいて振動の周波数を推定するため、制振制御を行ないながら制振制御を行なわない状態での動作信号ｘｍの振動周波数を推定することと同様に動作し、制御系の共振周波数ωｐを正確に推定することが可能になる。また、その推定結果に基づいて、制振周波数ωｎすなわち指令生成器３０６における動作指令信号の加減速時間Ｔｎを修正することにより、より正確な制振制御を実現できる。

この実施の形態は上記のように動作することにより、指令生成器３０６で設定した制振周波数ωｎが制御系の共振周波数ωｐと誤差を生じ、動作信号ｘｍに微小な振動が生じた場合でも、動作信号ｘｍの振動を大きく励起するような特別な動作を行なうことなく、制御系の共振周波数ωｐを正確に推定することができる。
またその結果、指令信号ｘｒに対して動作信号ｘｍの振動を、より低減するように制振定数である制振周波数ωｎすなわち加減速時間Ｔｎを正確に修正することが可能になる。

この発明の実施の形態１による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１および２の等価的な構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態４における指令生成器の動作説明図である。 実施の形態４における指令生成器の動作説明図である。

符号の説明

１ 制御対象、 ４ 共振信号演算器、 ５ 共振推定器、
６ 指令生成器、 １０２ フィードバック制御器、
１０３ 指令フィルタ。

Claims (4)

1. 駆動力指令の演算を行ない上記駆動力指令に応じた駆動力を発生することにより、機械系を含む制御対象を駆動する電動機の制御装置において、設定した制振周波数における信号成分が極小になるように演算したフィードフォワード信号を上記駆動力指令に加算するフィードフォワード信号生成部と、上記制御対象の位置または速度あるいは加速度にもとづく動作信号を入力し、上記制振周波数においてゲインが極大となる伝達関数により演算した共振信号を出力する共振信号演算器と、上記共振信号にもとづいて上記制御対象を含む制御系の共振周波数を推定する共振推定器とを備えたことを特徴とする電動機制御装置。
2. 駆動力指令の演算を行ない上記駆動力指令に応じた駆動力を発生することにより、機械系を含む制御対象を駆動する電動機の制御装置において、外部から動作指令信号を入力して設定した制振周波数におけるゲインが極小となる伝達関数により演算したフィードフォワード信号を上記駆動力指令に加算するフィードフォワード演算部と、上記制御対象の位置または速度あるいは加速度にもとづく動作信号を入力し、上記制振周波数においてゲインが極大となる伝達関数により演算した共振信号を出力する共振信号演算器と、上記共振信号にもとづいて上記制御対象を含む制御系の共振特性を推定する共振推定器とを備えたことを特徴とする電動機制御装置。
3. 上記共振信号演算器は、上記フィードフォワード演算部の伝達特性の逆特性にもとづく演算を行なうことを特徴とする請求項２記載の電動機制御装置。
4. 上記共振推定器の推定結果にもとづいて上記制振周波数を修正することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動機制御装置。
   

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