JP2007017365A - Vibration detection device - Google Patents
Vibration detection device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007017365A JP2007017365A JP2005201297A JP2005201297A JP2007017365A JP 2007017365 A JP2007017365 A JP 2007017365A JP 2005201297 A JP2005201297 A JP 2005201297A JP 2005201297 A JP2005201297 A JP 2005201297A JP 2007017365 A JP2007017365 A JP 2007017365A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detector
- spectrum
- transient
- time
- outputting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
Abstract
Description
本発明は、モータと負荷の多慣性系の固有周波数を検出する振動検出装置に関する。 The present invention relates to a vibration detection device that detects a natural frequency of a multi-inertia system of a motor and a load.
従来技術による振動検出装置は、掃引正弦波信号をモータと機械負荷に入力し、応答信号の振幅が最大になる時間における前記掃引正弦波信号の周波数を、共振周波数として検出している（例えば、特許文献１参照）。 A vibration detection apparatus according to the prior art inputs a swept sine wave signal to a motor and a mechanical load, and detects the frequency of the swept sine wave signal at a time when the amplitude of the response signal is maximized as a resonance frequency (for example, Patent Document 1).
図１６は、第１の従来技術を示す振動検出装置の構成図である。
図１６において、１６０１は指令発生器、１６０２は速度制御器、１６０３は電流制御器、１６０４はモータと機械負荷、１６０５は検出器、１６０６は信号処理器である。
以下、図１６を用いて、第１の従来技術による振動検出装置の構成を説明する。
指令発生器１６０１は、掃引正弦波信号を出力する。速度制御器１６０２は、トルク指令を出力する。電流制御器１６０３は、前記掃引正弦波信号に前記トルク指令を加算した電流指令と応答信号を入力し、電流を出力する。モータと機械負荷１６０４は、前記電流を入力し、その応答信号は検出器１６０５により検出され出力される。信号処理器１６０６は、前記掃引正弦波信号と前記応答信号を入力し、共振周波数を出力する。
FIG. 16 is a configuration diagram of a vibration detecting device showing the first prior art.
In FIG. 16, 1601 is a command generator, 1602 is a speed controller, 1603 is a current controller, 1604 is a motor and a mechanical load, 1605 is a detector, and 1606 is a signal processor.
Hereinafter, the configuration of the vibration detection apparatus according to the first prior art will be described with reference to FIG.
The command generator 1601 outputs a swept sine wave signal. The speed controller 1602 outputs a torque command. The current controller 1603 inputs a current command obtained by adding the torque command to the sweep sine wave signal and a response signal, and outputs a current. The motor and mechanical load 1604 input the current, and the response signal is detected and output by the detector 1605. The signal processor 1606 receives the swept sine wave signal and the response signal and outputs a resonance frequency.
また、第２の従来技術による振動検出装置は、ホワイトノイズ信号を機械系に入力しその角速度のフーリエ変換より共振周波数を検出している（例えば、特許文献２参照）。
図１７は、第２の従来技術を示す振動検出装置の構成図である。
図１７において、１７０１は乗算器、１７０２は切替スイッチ、１７０３は機械系、１７０４はＦＦＴ演算部、１７０５はエラーシステム、１７０６は剛体パラメータ同定部、１７０７は共振パラメータ同定部である。
以下、図１７を用いて、第２の従来技術による振動検出装置の構成を説明する。
先ず、剛体パラメータ同定部１７０６の計算モードにおいて、乗算器１７０１は、速度指令から角速度を減算した偏差を入力し、駆動トルクを出力する。切替スイッチ１７０２は、前記駆動トルクとホワイトノイズ信号を入力し、前記駆動トルクを出力する。機械系１７０３は、前記駆動トルクを入力し、前記角速度を出力する。エラーシステム１７０５は、前記駆動トルクと前記角速度を入力し、同定誤差と内部信号を出力する。剛体パラメータ同定部１７０６は、前記同定誤差と内部信号を入力し、パラメータ同定値を出力する。
次に、共振パラメータ同定部１７０７の計算モードにおいて、切替スイッチ１７０２は、前記駆動トルクと前記ホワイトノイズ信号を入力し、前記ホワイトノイズ信号を出力する。
機械系１７０３は、前記ホワイトノイズ信号を入力し、前記角速度を出力する。ＦＦＴ演算部１７０４は、前記角速度を入力し、共振反共振周波数を出力する。共振パラメータ同定部１７０７は、前記パラメータ同定値と前記共振反共振周波数を入力し、共振パラメータを出力する。
Further, the vibration detection apparatus according to the second prior art inputs a white noise signal to a mechanical system and detects a resonance frequency by Fourier transform of the angular velocity (see, for example, Patent Document 2).
FIG. 17 is a configuration diagram of a vibration detection device showing the second conventional technique.
In FIG. 17, 1701 is a multiplier, 1702 is a changeover switch, 1703 is a mechanical system, 1704 is an FFT operation unit, 1705 is an error system, 1706 is a rigid body parameter identification unit, and 1707 is a resonance parameter identification unit.
Hereinafter, the configuration of the vibration detection apparatus according to the second prior art will be described with reference to FIG.
First, in the calculation mode of the rigid body parameter identification unit 1706, the multiplier 1701 inputs a deviation obtained by subtracting the angular velocity from the velocity command, and outputs a driving torque. The changeover switch 1702 inputs the driving torque and a white noise signal, and outputs the driving torque. The mechanical system 1703 inputs the driving torque and outputs the angular velocity. The error system 1705 inputs the driving torque and the angular velocity, and outputs an identification error and an internal signal. The rigid parameter identification unit 1706 receives the identification error and the internal signal and outputs a parameter identification value.
Next, in the calculation mode of the resonance parameter identification unit 1707, the changeover switch 1702 inputs the driving torque and the white noise signal, and outputs the white noise signal.
The mechanical system 1703 inputs the white noise signal and outputs the angular velocity. The FFT calculation unit 1704 receives the angular velocity and outputs a resonance antiresonance frequency. The resonance parameter identification unit 1707 inputs the parameter identification value and the resonance anti-resonance frequency, and outputs a resonance parameter.
以上述べたように、第１の従来技術による振動検出装置は、掃引正弦波信号をモータと機械負荷１６０４に入力し、その応答信号の振幅が最大になる時間と前記時間に対応する前記掃引正弦波信号の周波数よりモータと機械負荷１６０４の共振周波数を検出していた。
また、第２の従来技術による振動検出装置は、ホワイトノイズ信号を機械系１７０３に入力し、その角速度のフーリエ変換より共振周波数を検出していた。
The vibration detection apparatus according to the second prior art inputs a white noise signal to the mechanical system 1703 and detects the resonance frequency by Fourier transform of the angular velocity.
しかしながら、第１の従来技術による振動検出装置は、掃引正弦波信号をモータと機械負荷に入力しなければならないので、前記モータと機械負荷に機械的負担を与え、前記モータと機械負荷の共振周波数付近で騒音を発生するという問題があった。
また、第２の従来技術による振動検出装置は、ホワイトノイズ信号を機械系に入力しなければならないので、前記機械系に機械的負担を与え騒音を発生するという問題があった。
However, since the vibration detection apparatus according to the first prior art has to input a swept sine wave signal to the motor and the mechanical load, it gives a mechanical burden to the motor and the mechanical load, and the resonance frequency of the motor and the mechanical load. There was a problem of generating noise in the vicinity.
Further, the vibration detection apparatus according to the second prior art has a problem that a white noise signal has to be input to the mechanical system, which causes a mechanical burden on the mechanical system and generates noise.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、モータと負荷の過渡応答を用いて前記モータと負荷に機械的負担をかけず、騒音を発生することなく、前記モータと負荷の固有周波数を容易に高い精度で検出できる振動検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and does not impose a mechanical burden on the motor and the load by using a transient response of the motor and the load. An object of the present invention is to provide a vibration detection device that can easily detect a natural frequency with high accuracy.
上記問題を解決するため、請求項１記載の発明は、位置指令を出力する指令発生器と、前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器と、前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令を入力し電流によりモータと負荷を駆動するトルク制御器と、位置検出器が検出した前記モータと負荷の前記位置を入力し前記速度を出力する微分器と、前記位置指令と前記位置を入力し固有周波数検出値を出力する固有周波数検出器とを備えた振動検出装置において、前記位置指令と前記位置を入力し固有周波数検出値を出力する固有周波数検出器を有し、前記固有周波数検出器は、前記位置指令と前記位置を入力し過渡時間を出力する過渡時間検出器と、前記位置と前記過渡時間を入力し過渡位置を出力する第１記憶器と、前記位置指令と前記過渡時間を入力し過渡位置指令を出力する第２記憶器と、前記過渡位置を入力し位置スペクトルを出力する第１スペクトル検出器と、前記過渡位置指令を入力し位置指令スペクトルを出力する第２スペクトル検出器と、前記位置スペクトルと前記位置指令スペクトルを入力し前記固有周波数検出値を出力するスペクトル比較器と、を有することを特徴としている。 In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is directed to a command generator that outputs a position command, a position controller that inputs the position command and position and outputs a speed command, and inputs the speed command and speed. A speed controller that outputs a torque command, a torque controller that inputs the torque command and drives a motor and a load by current, and inputs the position of the motor and load detected by a position detector and outputs the speed And a natural frequency detector that inputs the position command and the position and outputs a natural frequency detection value, and inputs the position command and the position and outputs a natural frequency detection value. A natural frequency detector, wherein the natural frequency detector inputs the position command and the position and outputs a transient time; and inputs the position and the transient time and outputs a transient position A first memory that inputs the position command and the transient time and outputs a transient position command; a first spectrum detector that inputs the transient position and outputs a position spectrum; and the transient position A second spectrum detector that inputs a command and outputs a position command spectrum; and a spectrum comparator that inputs the position spectrum and the position command spectrum and outputs the natural frequency detection value.
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の振動検出装置において、前記過渡時間検出器は、前記モータと負荷の動作開始時から一定時間を前記過渡時間として検出し出力するものであることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the vibration detection device according to the first aspect, the transient time detector detects and outputs a certain time as the transient time from the start of operation of the motor and the load. It is characterized by that.
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の振動検出装置において、前記過渡時間検出器は、前記位置指令を入力し位置指令列を出力する移動窓演算器と、前記位置指令列を入力しその入力信号の微分値不連続点から一定時間を前記過渡時間として検出し出力する微分値不連続点検出器と、を有することを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the vibration detection device according to the first aspect, the transient time detector includes a moving window computing unit that inputs the position command and outputs a position command sequence, and the position command sequence. And a differential value discontinuity point detector for detecting and outputting a predetermined time as the transient time from the differential value discontinuity point of the input signal.
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の振動検出装置において、前記過渡時間検出器は、前記位置を入力し複数の極値絶対値を出力する極値絶対値検出器と、前記複数の極値絶対値を入力しその入力信号間の差が設定値より大きくなる時間から一定時間を前記過渡時間として検出し出力する極値比較器と、を有することを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the vibration detection apparatus according to the first aspect, the transient time detector is an extreme value absolute value detector that inputs the position and outputs a plurality of extreme value absolute values; And an extreme value comparator that detects and outputs a certain time from the time when a plurality of absolute value absolute values are inputted and the difference between the input signals becomes larger than a set value.
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の振動検出装置において、前記過渡時間検出器は、前記位置を入力し位置指令周期中の位置極値数を出力する第１極値数検出器と、前記位置指令を入力し位置指令周期中の位置指令極値数を出力する第２極値数検出器と、前記位置極値数と前記位置指令極値数を入力しその入力信号が異なる時間から一定時間を前記過渡時間として検出し出力する極値数比較器と、を有することを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the vibration detection device according to the first aspect, the transient time detector detects the first extreme value number in which the position is input and the position extreme value number in a position command cycle is output. A second extreme value detector that inputs the position command and outputs the number of position command extreme values in the position command cycle, and inputs the number of position extreme values and the number of position command extreme values, and the input signal is And an extreme number comparator that detects and outputs a constant time from different times as the transient time.
また、請求項６記載の発明は、請求項１記載の振動検出装置において、前記過渡時間検出器は、前記位置を入力し複数の零交差時間を出力する零交差検出器と、前記複数の零交差時間を入力しある零交差時間から次々回の零交差時間までの区間の位置積分値を出力する積分器と、前記位置積分値を入力しその入力信号の絶対値が設定値より大きくなる時間から一定時間を前記過渡時間として検出し出力する第１非零検出器と、を有することを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the vibration detection device according to the first aspect, the transient time detector includes a zero-crossing detector that inputs the position and outputs a plurality of zero-crossing times, and the plurality of zeros. From the time when the position integral value is input and the absolute value of the input signal becomes larger than the set value, the integrator that outputs the position integral value in the interval from the zero crossing time to the next zero crossing time And a first non-zero detector that detects and outputs a certain time as the transient time.
また、請求項７記載の発明は、請求項１記載の振動検出装置において、前記過渡時間検出器は、前記位置を入力しその入力信号の位置指令周期長の移動平均値を位置移動平均値として出力する移動平均フィルタと、前記位置移動平均値を入力しその入力信号の絶対値が設定値より大きくなる時間から一定時間を前記過渡時間として検出し出力する第２非零検出器と、を有することを特徴としている。 According to a seventh aspect of the present invention, in the vibration detecting device according to the first aspect, the transient time detector inputs the position and uses a moving average value of a position command cycle length of the input signal as a position moving average value. A moving average filter that outputs, and a second non-zero detector that inputs the position moving average value and detects and outputs a fixed time from the time when the absolute value of the input signal is larger than a set value. It is characterized by that.
また、請求項８記載の発明は、請求項１記載の振動検出装置において、前記過渡時間検出器は、前記位置を入力しその入力信号の符号が反転した時間から一定時間を前記過渡時間として検出し出力する符号反転検出器を有することを特徴としている。 According to an eighth aspect of the present invention, in the vibration detection device according to the first aspect, the transient time detector detects a certain time as the transient time from the time when the position is input and the sign of the input signal is inverted. And a sign inversion detector for output.
また、請求項９記載の発明は、請求項１記載の振動検出装置において、前記第１スペクトル検出器は、前記過渡位置のフーリエ変換を前記位置スペクトルとして出力するものであり、前記第２スペクトル検出器は、前記過渡位置指令のフーリエ変換を前記位置指令スペクトルとして出力するものである、ことを特徴としている。 The invention according to claim 9 is the vibration detection device according to claim 1, wherein the first spectrum detector outputs a Fourier transform of the transient position as the position spectrum, and the second spectrum detection. The device outputs a Fourier transform of the transient position command as the position command spectrum.
また、請求項１０記載の発明は、請求項１記載の振動検出装置において、前記第1スペクトル検出器は、前記過渡位置を入力し過渡位置周波数成分を出力する複数の第１バンドバスフィルタと、前記過渡位置周波数成分を入力し前記位置スペクトルを出力する第１振幅検出器と、を有し、前記第２スペクトル検出器は、前記過渡位置指令を入力し過渡位置指令周波数成分を出力する複数の第２バンドバスフィルタと、前記過渡位置指令周波数成分を入力し前記位置指令スペクトルを出力する第２振幅検出器と、を有することを特徴としている。 Further, the invention according to claim 10 is the vibration detection device according to claim 1, wherein the first spectrum detector includes a plurality of first band-pass filters that input the transient position and output a transient position frequency component; A first amplitude detector that inputs the transient position frequency component and outputs the position spectrum, and the second spectrum detector inputs a plurality of transient position commands and outputs a transient position command frequency component. A second band-pass filter; and a second amplitude detector that inputs the transient position command frequency component and outputs the position command spectrum.
また、請求項１１記載の発明は、請求項１記載の振動検出装置において、前記固有周波数検出器は、前記スペクトル比較器の複数の出力の平均値として前記固有周波数検出値を出力するものであることを特徴としている。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the vibration detection device according to the first aspect, the natural frequency detector outputs the natural frequency detection value as an average value of a plurality of outputs of the spectrum comparator. It is characterized by that.
また、請求項１２記載の発明は、請求項１記載の振動検出装置において、前記スペクトル比較器は、前記位置スペクトルと前記位置指令スペクトルを入力し前記位置指令スペクトルを前記位置スペクトルで除算したスペクトル除算値を出力する除算器と、前記スペクトル除算値を入力しその入力信号の極小値の起こる周波数を前記固有周波数検出値として検出し出力する極小点検出器と、を有することを特徴としている。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the vibration detection device according to the first aspect, the spectrum comparator receives the position spectrum and the position command spectrum and divides the position command spectrum by the position spectrum. A divider that outputs a value; and a minimum point detector that inputs the spectrum division value and detects and outputs the frequency at which the minimum value of the input signal occurs as the natural frequency detection value.
請求項１記載の発明によると、モータと負荷に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなく前記モータと負荷の固有周波数を検出することができる。 According to the first aspect of the present invention, the natural frequency of the motor and the load can be detected without imposing a mechanical burden on the motor and the load and without generating noise.
請求項２または３記載の発明によると、前記位置の過渡成分振幅が定常成分振幅に対して小さい場合に、過渡時間を容易に検出でき、モータと負荷に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなく前記モータと負荷の固有周波数を検出することができる。 According to the second or third aspect of the present invention, when the transient component amplitude at the position is smaller than the steady component amplitude, the transient time can be easily detected, and noise can be generated without imposing a mechanical burden on the motor and the load. The natural frequency of the motor and the load can be detected without being generated.
請求項４記載の発明によると、位置指令の周期がモータと負荷の固有周期よりも短い場合に、前記モータと負荷に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなく前記モータと負荷の固有周波数を検出することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the cycle of the position command is shorter than the natural cycle of the motor and the load, no mechanical load is applied to the motor and the load, and no noise is generated. The natural frequency can be detected.
請求項５記載の発明によると、前記位置指令が周期的であり１周期間に１つまたは２つの極値を持ち前記位置指令の周期がモータと負荷の固有周期より長い場合に、前記モータと負荷に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなく前記モータと負荷の固有周波数を検出することができる。 According to the invention of claim 5, when the position command is periodic and has one or two extreme values in one cycle, and the cycle of the position command is longer than the natural cycle of the motor and the load, The natural frequency of the motor and the load can be detected without imposing a mechanical burden on the load and without generating noise.
請求項６および７記載の発明によると、位置指令が正負対称である場合に、モータと負荷に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなく前記モータと負荷の固有周波数を検出することができる。 According to the sixth and seventh aspects of the present invention, when the position command is symmetric with respect to positive and negative, the natural frequency of the motor and the load is detected without causing a mechanical load on the motor and the load and without generating noise. Can do.
請求項８記載の発明によると、位置指令が一定符号で周期的に零となる場合に、モータと負荷に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなく前記モータと負荷の固有周波数を検出することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, when the position command is periodically zero with a constant code, the natural frequency of the motor and the load is set without causing a mechanical load on the motor and the load and without generating noise. Can be detected.
請求項９および１０記載の発明によると、位置スペクトルと位置指令スペクトルの算出が容易にでき、モータと負荷に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなく前記モータと負荷の固有周波数を検出することができる。 According to the ninth and tenth aspects of the present invention, the position spectrum and the position command spectrum can be easily calculated, the mechanical frequency of the motor and the load is not generated, no mechanical load is applied to the motor and the load, and no noise is generated. Can be detected.
請求項１１記載の発明によると、モータと負荷に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなく前記モータと負荷の固有周波数をより高い精度で検出することができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, it is possible to detect the natural frequencies of the motor and the load with higher accuracy without imposing a mechanical burden on the motor and the load and without generating noise.
請求項１２記載の発明によると、モータと負荷に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなく前記モータと負荷の固有周波数を容易に検出することができる。 According to the twelfth aspect of the present invention, it is possible to easily detect the natural frequency of the motor and the load without imposing a mechanical burden on the motor and the load and without generating noise.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図２は、本発明を示す振動検出装置の構成概要図である。
図２において、２０１は指令発生器、２０２は位置制御器、２０３は速度制御器、２０４はトルク制御器、２０５はモータと負荷、２０６は位置検出器、２０７は微分器、２０８は固有周波数検出器である。
以下、図２を用いて、本発明の振動検出装置の構成概要について説明する。
指令発生器２０１は、位置指令を出力する。位置制御器２０２は、前記位置指令と位置を入力し、速度指令を出力する。速度制御器２０３は、前記速度指令と速度を入力し、トルク指令を出力する。トルク制御器２０４は、前記トルク指令を入力し、電流を出力する。モータと負荷２０５は、前記電流を入力し、その前記位置は位置検出器２０６により検出され、出力される。微分器２０７は、前記位置を入力し、前記速度を出力する。固有周波数検出器２０８は、前記位置指令と前記位置を入力し、固有周波数検出値を出力する。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a vibration detecting apparatus showing the present invention.
In FIG. 2, 201 is a command generator, 202 is a position controller, 203 is a speed controller, 204 is a torque controller, 205 is a motor and load, 206 is a position detector, 207 is a differentiator, and 208 is a natural frequency detector. It is a vessel.
Hereinafter, the outline of the configuration of the vibration detection apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
The command generator 201 outputs a position command. The position controller 202 inputs the position command and the position, and outputs a speed command. The speed controller 203 inputs the speed command and the speed, and outputs a torque command. The torque controller 204 receives the torque command and outputs a current. The motor and the load 205 receive the current, and the position is detected and output by the position detector 206. The differentiator 207 inputs the position and outputs the speed. The natural frequency detector 208 inputs the position command and the position, and outputs a natural frequency detection value.
また、図１は、第１実施例を示す振動検出装置における固有周波数検出器の詳細構成図である。
図１において、１０１は過渡時間検出器、１０２は第１記憶器、１０３は第２記憶器、１０４は第１スペクトル検出器、１０５は第２スペクトル検出器、１０６はスペクトル比較器である。
本発明が、従来技術である特許文献１および特許文献２の振動検出装置と異なる点は、本発明の振動検出装置における固有周波数検出器２０８は、位置指令と位置を入力し、過渡時間を出力する過渡時間検出器１０１と、前記位置と前記過渡時間を入力し、過渡位置を出力する第１記憶器１０２と、位置指令と前記過渡時間を入力し、過渡位置指令を出力する第２記憶器１０３と、前記過渡位置を入力し、位置スペクトルを出力する第１スペクトル検出器１０４と、前記過渡位置指令を入力し、位置指令スペクトルを出力する第２スペクトル検出器１０５と、前記位置スペクトルと前記位置指令スペクトルを入力し、固有周波数検出値を出力するスペクトル比較器１０６を備えるようにしている点である。
FIG. 1 is a detailed configuration diagram of the natural frequency detector in the vibration detecting apparatus according to the first embodiment.
In FIG. 1, 101 is a transient time detector, 102 is a first memory, 103 is a second memory, 104 is a first spectrum detector, 105 is a second spectrum detector, and 106 is a spectrum comparator.
The present invention is different from the conventional vibration detection apparatuses of Patent Document 1 and Patent Document 2 in that the natural frequency detector 208 in the vibration detection apparatus of the present invention inputs a position command and a position and outputs a transient time. A transient time detector 101, a first memory 102 for inputting the position and the transient time and outputting a transient position, and a second memory for inputting a position command and the transient time and outputting a transient position command 103, a first spectrum detector 104 that inputs the transient position and outputs a position spectrum, a second spectrum detector 105 that inputs the transient position command and outputs a position command spectrum, the position spectrum and the This is the point that a spectrum comparator 106 for inputting a position command spectrum and outputting a detected natural frequency value is provided.
次に、図１を用いて、本実施例における固有周波数検出器２０８の内部動作について詳細を説明する。
過渡時間検出器１０１は、位置が過渡状態にあるかを検出し、その開始時間から終了時間までを過渡時間として出力する。前記位置の過渡応答振幅が前記位置の定常応答振幅に比べて小さい場合、前記過渡状態の検出が困難であるため、過渡時間検出器１０１は、モータと負荷２０５の動作開始時、すなわち、前記位置指令の開始時間から一定時間を前記過渡時間として出力する。第１記憶器１０２は、前記過渡時間における前記位置を記憶し、前記過渡位置として出力する。第２記憶器１０３は、前記過渡時間における前記位置指令を記憶し、過渡位置指令として出力する。第１スペクトル検出器１０４は、前記過渡位置のスペクトルをフーリエ変換により算出し、前記位置スペクトルとして出力し、同様に、第２スペクトル検出器１０５は、前記過渡位置指令のスペクトルをフーリエ変換により算出し、前記位置指令スペクトルとして出力する。固有周波数検出器２０８は、スペクトル比較器１０６の複数の出力の平均値として前記固有周波数検出値を出力する。
Next, the internal operation of the natural frequency detector 208 in the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.
The transient time detector 101 detects whether the position is in a transient state, and outputs from the start time to the end time as a transient time. When the transient response amplitude of the position is smaller than the steady response amplitude of the position, it is difficult to detect the transient state. Therefore, the transient time detector 101 is at the start of operation of the motor and the load 205, that is, the position A fixed time is output as the transition time from the start time of the command. The first memory 102 stores the position at the transient time and outputs it as the transient position. The second memory 103 stores the position command in the transient time and outputs it as a transient position command. The first spectrum detector 104 calculates the spectrum of the transient position by Fourier transform and outputs it as the position spectrum. Similarly, the second spectrum detector 105 calculates the spectrum of the transient position command by Fourier transform. , And output as the position command spectrum. The natural frequency detector 208 outputs the natural frequency detection value as an average value of a plurality of outputs of the spectrum comparator 106.
また、図３は、第１実施例を示す振動検出装置におけるスペクトル比較器の詳細構成図である。
図３において、３０１は除算器、３０２は極小点検出器である。
先ず、図３を用いて、本実施例の振動検出装置におけるスペクトル比較器１０６の詳細構成を説明する。
除算器３０１は、位置スペクトルと位置指令スペクトルを入力し、前記位置指令スペクトルを前記位置スペクトルで除算したスペクトル除算値を出力する。極小点検出器３０２は、前記スペクトル除算値を入力し、その入力信号の極小値の起こる周波数を固有周波数検出値として出力する。
FIG. 3 is a detailed configuration diagram of the spectrum comparator in the vibration detecting apparatus according to the first embodiment.
In FIG. 3, 301 is a divider and 302 is a minimum point detector.
First, the detailed configuration of the spectrum comparator 106 in the vibration detection apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.
The divider 301 inputs a position spectrum and a position command spectrum, and outputs a spectrum division value obtained by dividing the position command spectrum by the position spectrum. The minimum point detector 302 receives the spectral division value and outputs the frequency at which the minimum value of the input signal occurs as a natural frequency detection value.
次に、本実施例におけるスペクトル比較器１０６の動作について説明する。
一般にある入力に対する系の応答は、過渡応答と定常応答の和で表すことができ、前記定常応答の周波数は、前記位置指令の周波数に一致し、前記過渡応答の周波数は、前記系の減衰固有周波数に一致する。スペクトル比較器１０６は、前記位置指令スペクトルよりも前記位置スペクトルにより大きく現れるスペクトルの起こる周波数、すなわち前記系の減衰固有周波数を、前記固有周波数検出値として検出する。
前記位置スペクトルをａ１、ａ２、ａ３、…とし、前記位置スペクトルの周波数における前記位置指令スペクトルをｂ１、ｂ２、…とすると、スペクトル比較器１０６内では、除算器３０１は、前記位置指令スペクトルを前記位置スペクトルで除算した値すなわちｂ１／ａ１、 ｂ２／ａ２、…を算出し、前記スペクトル除算値として出力する。極小点検出器３０２は、前記スペクトル除算値の中の極小値の起こる周波数、すなわち前記位置指令スペクトルよりも前記位置スペクトルにより大きく現れるスペクトルに対応する周波数を、前記固有周波数検出値として検出する。
Next, the operation of the spectrum comparator 106 in this embodiment will be described.
In general, the response of a system to a certain input can be expressed as the sum of a transient response and a steady response, and the frequency of the steady response matches the frequency of the position command, and the frequency of the transient response depends on the attenuation characteristic of the system. Match the frequency. The spectrum comparator 106 detects, as the natural frequency detection value, a frequency at which a spectrum that appears more greatly in the position spectrum than the position command spectrum occurs, that is, an attenuation natural frequency of the system.
When the position spectrum is a1, a2, a3,... And the position command spectrum at the frequency of the position spectrum is b1, b2,..., In the spectrum comparator 106, the divider 301 converts the position command spectrum into the position command spectrum. A value divided by the position spectrum, that is, b1 / a1, b2 / a2,... Is calculated and output as the spectrum division value. The minimum point detector 302 detects the frequency at which the minimum value in the spectrum division value occurs, that is, the frequency corresponding to the spectrum that appears larger in the position spectrum than the position command spectrum, as the natural frequency detection value.
次に、本実施例の振動検出装置における位置制御器２０２と速度制御器２０３のゲイン設定法を説明する。
位置制御器２０２をゲインがＫｐである比例制御とし、速度制御器２０３をゲインがＫｖＪｍである比例制御とする。モータ慣性モーメントをＪｍ、負荷慣性モーメントをＪｌ、モータ粘性摩擦をＤ、負荷粘性摩擦をｃｌ、モータと負荷の間の剛性をｋ、モータと負荷の間の粘性摩擦をｃ、モータと負荷２０５へのトルク外乱をｗ、位置指令をｕ、位置をθｍ、負荷位置をθｌとする。位置制御器２０２、速度制御器２０３、トルク制御器２０４、モータと負荷２０５、位置検出器２０６、微分器２０７を含む系、すなわち閉ループ系の運動方程式は次式で表される。
The position controller 202 is set to proportional control with a gain of Kp, and the speed controller 203 is set to proportional control with a gain of KvJm. Motor inertia moment is Jm, load inertia moment is Jl, motor viscous friction is D, load viscous friction is cl, rigidity between motor and load is k, viscous friction between motor and load is c, motor and load 205 The torque disturbance is w, the position command is u, the position is θm, and the load position is θl. A system including a position controller 202, a speed controller 203, a torque controller 204, a motor and load 205, a position detector 206, and a differentiator 207, that is, a motion equation of a closed loop system is expressed by the following equation.
式（１）の固有値ｓ１、ｓ２を求めると、次の式（２）となる。
トルク制御器２０４、モータと負荷２０５、位置検出器２０６を含む系、すなわち開ループ系の固有周波数ω１、ω２と前記固有値ｓ１、ｓ２の間にはｓｉ＝ｊωｉ、ｉ＝１、２の関係があるので、前記固有周波数ω１、ω２は、次の式（２）となる。ただし、式（２）と式（３）の複号は順不同である。
一般に、線形多慣性系の過渡応答は減衰固有周波数ωｄで振動し、減衰係数が十分に小さい場合、前記減衰固有周波数は、固有周波数とほぼ同じである。すなわち、前記固有周波数をωｎ、減衰係数をζとすると、前記減衰固有周波数ωｄは、式（４）となる。
過渡応答が大きく現れるようにするとともに、前記固有周波数を検出するため、前記閉ループ系の減衰係数を小さくすることが必要である。そのため位置制御器２０２と速度制御器２０３のゲインを次のように設定する。
式（５）に示すように位置制御器２０２と速度制御器２０３のゲインを設定することにより、前記閉ループ系は速度ループのない位置比例制御系に近似でき、減衰係数が最も小さい構成となる。
また、前記閉ループ系の過渡応答に現れる減衰固有周波数が、前記開ループ系の固有周波数に近くなるようにすることが望ましいので、位置制御器２０２のゲインＫｐと速度制御器２０３のゲインＫｖＪｍは、次の関係が成り立つように設定する。
Further, since it is desirable that the attenuation natural frequency appearing in the transient response of the closed loop system is close to the natural frequency of the open loop system, the gain Kp of the position controller 202 and the gain KvJm of the speed controller 203 are Set so that the following relationship holds.
式（６）の関係が成り立つ場合実際式（３）より、式（７）となる。
位置制御器２０２のゲインと速度制御器２０３のゲインが式（５）と式（６）を満たす場合、前記閉ループ系の過渡応答に現れる減衰固有周波数が、前記開ループ系の固有周波数にほぼ等しくなることが示された。 When the gain of the position controller 202 and the gain of the speed controller 203 satisfy the equations (5) and (6), the attenuation natural frequency that appears in the transient response of the closed loop system is substantially equal to the natural frequency of the open loop system. It was shown to be.
式（１）の中で、トルク外乱ｗが振動的である場合、前記位置スペクトルに影響し誤って前記固有周波数検出値として検出されるが、前記トルク外乱が一定である場合前記位置スペクトルの直流成分が変化するだけであり、前記固有周波数検出値に影響しない。 In the formula (1), when the torque disturbance w is oscillatory, it affects the position spectrum and is erroneously detected as the detected natural frequency value, but when the torque disturbance is constant, the position spectrum is DC. The component only changes and does not affect the natural frequency detection value.
以下、本実施例のシミュレーションを示す。
本シミュレーションに使用した数値を次式に示す。
The numerical values used in this simulation are shown in the following equation.
本シミュレーションにおいて、定格トルクをＴｒａｔ、制御周期をＴｓ、位置指令を振幅ｕ０周波数ωの正弦波とした。前記開ループ系の固有周波数は、式（９）である。
図４は、第１実施例における位置の時間変化のシミュレーション結果の説明図であり、図５は、第１実施例における位置スペクトルのシミュレーション結果の説明図である。
以下、図４、５を用いて、本実施例のシミュレーション結果について示す。
過渡時間検出器１０１は、位置指令の開始時間０ｓから一定時間１５ｓまでを過渡時間として検出し、０ｓから１５ｓまでの波形を第１記憶器１０２が記憶し過渡位置として出力し、第１スペクトル検出器１０４は、前記過渡位置のスペクトルすなわち位置スペクトルを図５に示すように算出した。
図５では、０．２５Ｈｚと１Ｈｚに２つのピークが存在するが、位置指令スペクトルは１Ｈｚのピークのみを含み０．２５Ｈｚのピークを含まないので、スペクトル比較器１０６は０．２５Ｈｚを固有周波数検出値として出力する。
以上より、式（９）に示した前記開ループ系の固有周波数に近い値が、前記固有周波数検出値として検出できることが示された。
FIG. 4 is an explanatory view of the simulation result of the time change of the position in the first embodiment, and FIG. 5 is an explanatory view of the simulation result of the position spectrum in the first embodiment.
Hereinafter, simulation results of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
The transient time detector 101 detects a position command start time 0 s to a fixed time 15 s as a transient time, the first memory 102 stores a waveform from 0 s to 15 s and outputs it as a transient position, and a first spectrum detection The vessel 104 calculated the spectrum of the transient position, that is, the position spectrum as shown in FIG.
In FIG. 5, there are two peaks at 0.25 Hz and 1 Hz, but since the position command spectrum includes only the 1 Hz peak and not the 0.25 Hz peak, the spectrum comparator 106 detects the natural frequency at 0.25 Hz. Output as a value.
From the above, it was shown that a value close to the natural frequency of the open loop system shown in Equation (9) can be detected as the natural frequency detection value.
このように本実施例に係る振動検出装置は、位置指令と位置を入力し、過渡時間を出力する過渡時間検出器１０１と、前記位置と前記過渡時間を入力し、過渡位置を出力する第１記憶器１０２と、前記位置指令と前記過渡時間を入力し、過渡位置指令を出力する第２記憶器１０３と、前記過渡位置を入力し、位置スペクトルを出力する第１スペクトル検出器１０４と、前記過渡位置指令を入力し、位置指令スペクトルを出力する第２スペクトル検出器１０５と、前記位置スペクトルと前記位置指令スペクトルを入力し、固有周波数検出値を出力するスペクトル比較器１０６を有する構成とをしているので、前記位置の過渡成分振幅が定常成分振幅に対して小さい場合に、前記過渡時間を容易に検出でき、前記位置スペクトルと前記位置指令スペクトルの算出が容易にでき、モータと負荷２０５に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなくモータと負荷２０５の固有周波数を高精度に検出することができる。 As described above, the vibration detection apparatus according to the present embodiment receives the position command and the position, outputs the transient time, the transient time detector 101, inputs the position and the transient time, and outputs the transient position. A memory 102; a second memory 103 that inputs the position command and the transient time and outputs a transient position command; a first spectrum detector 104 that inputs the transient position and outputs a position spectrum; The configuration includes a second spectrum detector 105 that inputs a transient position command and outputs a position command spectrum, and a spectrum comparator 106 that inputs the position spectrum and the position command spectrum and outputs a natural frequency detection value. Therefore, when the transient component amplitude of the position is smaller than the steady component amplitude, the transient time can be easily detected, and the position spectrum and the position command Calculation of the vector can be easily, without applying mechanical strain on the motor and the load 205, it is possible to detect the motor and the natural frequency of the load 205 without generating noise with high accuracy.
図６は、第２実施例を示す振動検出装置における固有周波数検出器の詳細構成図である。
図６において、１０２は第１記憶器、１０３は第２記憶器、１０４は第１スペクトル検出器、１０５は第２スペクトル検出器、１０６はスペクトル比較器、６０１は移動窓演算器、６０２は微分値不連続点検出器である。
本発明の第１実施例と異なる点は、本実施例は、位置指令を入力し位置指令列を出力する移動窓演算器６０１と、前記位置指令列を入力しその入力信号の微分値不連続点から一定時間を過渡時間として検出し出力する微分値不連続点検出器６０２を有する構成としている点である。
以下、図６を用いて、本実施例の振動検出装置における固有周波数検出器２０８の詳細構成を説明する。
移動窓演算器６０１は、位置指令を入力し、位置指令列を出力する。微分値不連続点検出器６０２は、前記位置指令列を入力し、その入力信号の微分値不連続点から一定時間を過渡時間として検出し、出力する。第１記憶器１０２は、位置と前記過渡時間を入力し、過渡位置を出力する。第２記憶器１０３は、前記位置指令と前記過渡時間を入力し、過渡位置指令を出力する。第１スペクトル検出器１０４は、前記過渡位置を入力し、位置スペクトルを出力する。第２スペクトル検出器１０５は、前記過渡位置指令を入力し、位置指令スペクトルを出力する。スペクトル比較器１０６は、前記位置スペクトルと前記位置指令スペクトルを入力し、固有周波数検出値を出力する。
FIG. 6 is a detailed configuration diagram of the natural frequency detector in the vibration detecting apparatus according to the second embodiment.
In FIG. 6, 102 is a first memory, 103 is a second memory, 104 is a first spectrum detector, 105 is a second spectrum detector, 106 is a spectrum comparator, 601 is a moving window calculator, and 602 is a derivative. It is a value discontinuity detector.
The difference from the first embodiment of the present invention is that this embodiment has a moving window calculator 601 that inputs a position command and outputs a position command string, and a discontinuous differential value of the input signal that receives the position command string. This is a point having a differential value discontinuous point detector 602 that detects and outputs a certain time as a transient time from the point.
Hereinafter, the detailed configuration of the natural frequency detector 208 in the vibration detection apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The moving window calculator 601 inputs a position command and outputs a position command string. The differential value discontinuity point detector 602 receives the position command string, detects a certain time as a transient time from the differential value discontinuity point of the input signal, and outputs it. The first memory 102 receives the position and the transient time and outputs the transient position. The second memory 103 receives the position command and the transient time, and outputs a transient position command. The first spectrum detector 104 inputs the transient position and outputs a position spectrum. The second spectrum detector 105 receives the transient position command and outputs a position command spectrum. The spectrum comparator 106 inputs the position spectrum and the position command spectrum and outputs a natural frequency detection value.
図７は、第２実施例を適用する微分可能でない位置指令を示す説明図である。
以下、図７を用いて、第２実施例における過渡時間の検出方法を説明する。
図７に記載されたＡとＢにおいて前記位置指令は微分可能でない。移動窓演算器６０１の窓幅がＡまたはＢを含む時に、微分値不連続点検出器６０２は、ＡまたはＢの時間から一定時間を過渡時間として検出する。
なお、固有周波数検出は前記過渡時間を用いて第１実施例と同様に実施する。
FIG. 7 is an explanatory view showing a position command that is not differentiable to which the second embodiment is applied.
Hereinafter, the transient time detection method in the second embodiment will be described with reference to FIG.
In A and B shown in FIG. 7, the position command is not differentiable. When the window width of the moving window calculator 601 includes A or B, the differential value discontinuity detector 602 detects a certain time as a transient time from the time A or B.
The natural frequency detection is performed in the same manner as in the first embodiment using the transient time.
このように本実施例に係る振動検出装置は、位置指令を入力し、位置指令列を出力する移動窓演算器６０１と、前記位置指令列を入力し、その入力信号の微分値不連続点から一定時間を過渡時間として検出し出力する微分値不連続点検出器６０２を有する構成としているので、位置の過渡成分振幅が定常成分振幅に対して小さい場合に、前記過渡時間を容易に検出でき、モータと負荷２０５に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなくモータと負荷２０５の固有周波数を検出することができる。 As described above, the vibration detecting apparatus according to the present embodiment inputs a position command, outputs a position command sequence, the moving window calculator 601, and inputs the position command sequence, from the differential value discontinuity point of the input signal. Since the differential value discontinuous point detector 602 that detects and outputs a constant time as a transient time is used, the transient time can be easily detected when the transient component amplitude of the position is smaller than the steady component amplitude. The natural frequency of the motor and the load 205 can be detected without imposing a mechanical burden on the motor and the load 205 and without generating noise.
図８は、第３実施例を示す振動検出装置における固有周波数検出器の詳細構成図である。
図８において、１０２は第１記憶器、１０３は第２記憶器、１０４は第１スペクトル検出器、１０５は第２スペクトル検出器、１０６はスペクトル比較器、８０１は極値絶対値検出器、８０２は極値比較器である。
本発明の第１、２実施例と異なる点は、本実施例は、位置を入力し、複数の極値絶対値を出力する極値絶対値検出器８０１と、前記複数の極値絶対値を入力し、過渡時間を出力する極値比較器８０２を有する構成としている点である。
以下、図８を用いて、本実施例の振動検出装置における固有周波数検出器２０８の詳細構成を説明する。
極値絶対値検出器８０１は、位置を入力し、複数の極値絶対値を出力する。極値比較器８０２は前記複数の極値絶対値を入力し、その入力信号間の差が設定値より大きくなる時間から一定時間を過渡時間として検出し、出力する。第１記憶器１０２は、前記位置と前記過渡時間を入力し、過渡位置を出力する。第２記憶器１０３は、位置指令と前記過渡時間を入力し、過渡位置指令を出力する。第１スペクトル検出器１０４は、前記過渡位置を入力し、位置スペクトルを出力する。第２スペクトル検出器１０５は、前記過渡位置指令を入力し、位置指令スペクトルを出力する。スペクトル比較器１０６は、前記位置スペクトルと前記位置指令スペクトルを入力し、固有周波数検出値を出力する。
FIG. 8 is a detailed configuration diagram of the natural frequency detector in the vibration detecting apparatus according to the third embodiment.
In FIG. 8, 102 is a first memory, 103 is a second memory, 104 is a first spectrum detector, 105 is a second spectrum detector, 106 is a spectrum comparator, 801 is an absolute value absolute value detector, and 802. Is an extreme value comparator.
The difference between the first and second embodiments of the present invention is that this embodiment inputs an position and outputs an extreme value absolute value detector 801 that outputs a plurality of extreme value absolute values, and the plurality of extreme value absolute values. This is a point having an extreme value comparator 802 that inputs and outputs a transient time.
Hereinafter, the detailed configuration of the natural frequency detector 208 in the vibration detection apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The extreme value absolute value detector 801 inputs a position and outputs a plurality of extreme value absolute values. The extreme value comparator 802 receives the plurality of extreme value absolute values, detects a certain time as a transient time from the time when the difference between the input signals becomes larger than the set value, and outputs it. The first memory 102 receives the position and the transient time, and outputs a transient position. The second memory 103 receives the position command and the transient time, and outputs the transient position command. The first spectrum detector 104 inputs the transient position and outputs a position spectrum. The second spectrum detector 105 receives the transient position command and outputs a position command spectrum. The spectrum comparator 106 inputs the position spectrum and the position command spectrum and outputs a natural frequency detection value.
次に、本実施例における過渡時間の検出方法について説明する。
例えば、前述の図４において、動作開始後の極値絶対値は０．２８９０ｒａｄ、０．１１９７ｒａｄ、０．１４７２ｒａｄと変化する為、極値比較器８０２は、動作開始後から一定時間を過渡時間として検出する。
なお、固有周波数検出は前記過渡時間を用いて第１実施例と同様に実施する。
Next, the transient time detection method in the present embodiment will be described.
For example, in FIG. 4 described above, the absolute value of the extreme value after the operation starts changes to 0.2890 rad, 0.1197 rad, and 0.1472 rad. Therefore, the extreme value comparator 802 sets the constant time as the transient time after the operation starts. To detect.
The natural frequency detection is performed in the same manner as in the first embodiment using the transient time.
このように本実施例に係る振動検出装置は、位置を入力し複数の極値絶対値を出力する極値絶対値検出器８０１と、前記複数の極値絶対値を入力し過渡時間を出力する極値比較器８０２を有する構成としているので、位置指令の周期がモータと負荷２０５の固有周期よりも短い場合に、モータと負荷２０５に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなくモータと負荷２０５の固有周波数を検出することができる。 As described above, the vibration detection apparatus according to the present embodiment inputs an absolute value absolute value detector 801 that inputs a position and outputs a plurality of extreme value absolute values, and inputs the plurality of extreme value absolute values and outputs a transient time. Since the configuration includes the extreme value comparator 802, when the cycle of the position command is shorter than the natural cycle of the motor and the load 205, the motor and the load 205 are not mechanically burdened, and no noise is generated. And the natural frequency of the load 205 can be detected.
図９は、第４実施例を示す振動検出装置における固有周波数検出器の詳細構成図である。
図９において、１０２は第１記憶器、１０３は第２記憶器、１０４は第１スペクトル検出器、１０５は第２スペクトル検出器、１０６はスペクトル比較器、９０１は第１極値数検出器、９０２は第２極値数検出器、９０３は極値数比較器である。
本発明の第１、２、３実施例と異なる点は、本実施例は、位置を入力し、位置極値数を出力する第１極値数検出器９０１と、位置指令を入力し、位置指令極値数を出力する第２極値数検出器９０２と、前記位置極値数と前記位置指令極値数を入力し、過渡時間を出力する極値数比較器９０３を有する構成としている点である。
以下、図９を用いて、本実施例の振動検出装置における固有周波数検出器２０８の詳細構成を説明する。
第１極値数検出器９０１は、位置を入力し、位置指令周期中の位置極値数を検出し、出力する。第２極値数検出器９０２は、位置指令を入力し、位置指令周期中の位置指令極値数を検出し、出力する。極値数比較器９０３は、前記位置極値数と前記位置指令極値数を入力し、その入力信号が異なる時間から一定時間を過渡時間として検出し、出力する。第１記憶器１０２は、前記位置と前記過渡時間を入力し、過渡位置を出力する。第２記憶器１０３は、前記位置指令と前記過渡時間を入力し、過渡位置指令を出力する。第１スペクトル検出器１０４は、前記過渡位置を入力し、位置スペクトルを出力する。第２スペクトル検出器１０５は、前記過渡位置指令を入力し、位置指令スペクトルを出力する。スペクトル比較器１０６は、前記位置スペクトルと前記位置指令スペクトルを入力し、固有周波数検出値を出力する。
FIG. 9 is a detailed configuration diagram of the natural frequency detector in the vibration detecting apparatus according to the fourth embodiment.
In FIG. 9, 102 is a first memory, 103 is a second memory, 104 is a first spectrum detector, 105 is a second spectrum detector, 106 is a spectrum comparator, 901 is a first extreme number detector, Reference numeral 902 denotes a second extreme value detector, and reference numeral 903 denotes an extreme value comparator.
The difference from the first, second, and third embodiments of the present invention is that this embodiment inputs a position, outputs a position extreme value number, a first extreme value number detector 901, inputs a position command, and positions The second extreme number detector 902 that outputs the number of command extreme values, and the extreme number comparator 903 that inputs the number of position extreme values and the number of position command extreme values and outputs a transient time. It is.
Hereinafter, the detailed configuration of the natural frequency detector 208 in the vibration detection apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The first extreme value number detector 901 receives a position, detects the number of position extreme values in the position command cycle, and outputs it. The second extreme value number detector 902 receives a position command, detects the number of position command extreme values in the position command cycle, and outputs it. The extreme value number comparator 903 receives the number of position extreme values and the number of position command extreme values, detects a certain time as a transition time from a time when the input signals are different, and outputs them. The first memory 102 receives the position and the transient time, and outputs a transient position. The second memory 103 receives the position command and the transient time, and outputs a transient position command. The first spectrum detector 104 inputs the transient position and outputs a position spectrum. The second spectrum detector 105 receives the transient position command and outputs a position command spectrum. The spectrum comparator 106 inputs the position spectrum and the position command spectrum and outputs a natural frequency detection value.
次に、本実施例における過渡時間の検出方法について説明する。
位置指令が周期的であり１周期間に２つの極値を持ち、前記位置指令の周期Tがモータと負荷２０５の固有周期Ｔｎより長い場合は、前記位置指令の１周期間に、前記位置指令は２つの極値を持つのに対し、過渡応答は２Ｔ／Ｔｎの極値を持つ。極値数比較器９０３は、位置指令極値数２と位置極値数２Ｔ／Ｔｎが異なることから、前記位置指令極値数と前記位置極値数が異なる時間から一定時間を過渡時間として検出する。
なお、固有周波数検出は前記過渡時間を用いて第１実施例と同様に実施する。
Next, the transient time detection method in the present embodiment will be described.
If the position command is periodic and has two extreme values in one cycle, and the cycle T of the position command is longer than the natural cycle Tn of the motor and the load 205, the position command is transmitted during one cycle of the position command. Has two extreme values, whereas the transient response has an extreme value of 2T / Tn. Since the number of position command extreme values 2 and the number of position extreme values 2T / Tn are different, the extreme value number comparator 903 detects a certain time as a transient time from the time when the number of position command extreme values and the number of position extreme values are different. To do.
The natural frequency detection is performed in the same manner as in the first embodiment using the transient time.
このように本実施例に係る振動検出装置は、位置を入力し位置極値数を出力する第１極値数検出器９０１と、位置指令を入力し位置指令極値数を出力する第２極値数検出器９０２と、前記位置極値数と前記位置指令極値数を入力し過渡時間を出力する極値数比較器９０３を有する構成としているので、前記位置指令が周期的であり１周期間に１つまたは２つの極値を持ち、前記位置指令の周期がモータと負荷２０５の固有周期より長い場合、モータと負荷２０５に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなくモータと負荷２０５の固有周波数を検出することができる。 As described above, the vibration detection apparatus according to the present embodiment includes the first extreme number detector 901 that inputs a position and outputs the number of position extreme values, and the second pole that inputs a position command and outputs the number of position command extreme values. Since the configuration includes a value number detector 902 and an extreme value number comparator 903 that inputs the number of position extreme values and the number of position command extreme values and outputs a transient time, the position command is periodic and has one rotation. If the period command has one or two extreme values and the period of the position command is longer than the natural period of the motor and the load 205, the motor and the load 205 are not mechanically burdened and no noise is generated. The natural frequency of the load 205 can be detected.
図１０は、第５実施例を示す振動検出装置における固有周波数検出器の詳細構成図である。
図１０において、１０２は第１記憶器、１０３は第２記憶器、１０４は第１スペクトル検出器、１０５は第２スペクトル検出器、１０６はスペクトル比較器、１００１は零交差検出器、１００２は積分器、１００３は第１非零検出器である。
本発明の他の実施例と異なる点は、本実施例は、位置を入力し複数の零交差時間を出力する零交差検出器１００１と、前記複数の零交差時間を入力し位置積分値を出力する積分器１００２と、前記位置積分値を入力し過渡時間を出力する第１非零検出器１００３を有する構成としている点である。
以下、図１０を用いて、本実施例の振動検出装置における固有周波数検出器２０８の詳細構成を説明する。
零交差検出器１００１は、位置を入力し、複数の零交差時間を出力する。積分器１００２は、前記複数の零交差時間を入力し、ある零交差時間から次々回の零交差時間までの区間の位置積分値を出力する。第１非零検出器１００３は、前記位置積分値を入力し、その入力信号の絶対値が設定値より大きくなる時間から一定時間を過渡時間として検出し、出力する。第１記憶器１０２は前記位置と前記過渡時間を入力し、過渡位置を出力する。第２記憶器１０３は位置指令と前記過渡時間を入力し、過渡位置指令を出力する。第１スペクトル検出器１０４は、前記過渡位置を入力し、位置スペクトルを出力する。第２スペクトル検出器１０５は、前記過渡位置指令を入力し、位置指令スペクトルを出力する。スペクトル比較器１０６は、前記位置スペクトルと前記位置指令スペクトルを入力し、固有周波数検出値を出力する。
FIG. 10 is a detailed configuration diagram of the natural frequency detector in the vibration detecting apparatus according to the fifth embodiment.
In FIG. 10, 102 is a first memory, 103 is a second memory, 104 is a first spectrum detector, 105 is a second spectrum detector, 106 is a spectrum comparator, 1001 is a zero crossing detector, and 1002 is an integral. 1003 is a first non-zero detector.
This embodiment is different from the other embodiments of the present invention in that this embodiment inputs a position and outputs a plurality of zero crossing times, and inputs the plurality of zero crossing times and outputs a position integral value. And a first non-zero detector 1003 that inputs the position integral value and outputs a transient time.
Hereinafter, the detailed configuration of the natural frequency detector 208 in the vibration detection apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The zero crossing detector 1001 inputs a position and outputs a plurality of zero crossing times. The integrator 1002 inputs the plurality of zero crossing times, and outputs a position integral value in a section from a certain zero crossing time to the next zero crossing time. The first non-zero detector 1003 receives the position integral value, detects a certain time as a transient time from the time when the absolute value of the input signal becomes larger than the set value, and outputs it. The first memory 102 inputs the position and the transient time, and outputs the transient position. The second memory 103 receives the position command and the transient time, and outputs the transient position command. The first spectrum detector 104 inputs the transient position and outputs a position spectrum. The second spectrum detector 105 receives the transient position command and outputs a position command spectrum. The spectrum comparator 106 inputs the position spectrum and the position command spectrum and outputs a natural frequency detection value.
例えば、前述の図４では、３．６１７ｓに位置が２度目に零となり、３．５１７ｓにおける位置積分値の絶対値は０．０９５６ｒａｄ．ｓであり、設定値０．０５ｒａｄ．ｓより大きい。第１非零検出器１００３は、前記位置積分値の絶対値（０．０９５６ｒａｄ．ｓ）が前記設定値（０．０５ｒａｄ．ｓ）より大きいことから、その時間から一定時間を過渡時間として検出する。
なお、固有周波数検出は前記過渡時間を用いて第１実施例と同様に実施する。
For example, in FIG. 4 described above, the position becomes zero for the second time at 3.617 s, and the absolute value of the position integral value at 3.517 s is 0.0956 rad. s, the set value 0.05 rad. Greater than s. Since the absolute value (0.0956 rad.s) of the position integral value is larger than the set value (0.05 rad.s), the first non-zero detector 1003 detects a certain time as a transient time from that time. .
The natural frequency detection is performed in the same manner as in the first embodiment using the transient time.
このように本実施例に係る振動検出装置は、位置を入力し複数の零交差時間を出力する零交差検出器１００１と、前記複数の零交差時間を入力し位置積分値を出力する積分器１００２と、前記位置積分値を入力し過渡時間を出力する第１非零検出器１００３を有する構成としているので、前記位置指令が正負対称である場合、モータと負荷２０５に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなく、モータと負荷２０５の固有周波数を検出することができる。 Thus, the vibration detection apparatus according to the present embodiment includes a zero-crossing detector 1001 that inputs a position and outputs a plurality of zero-crossing times, and an integrator 1002 that inputs the plurality of zero-crossing times and outputs a position integral value. Since the first non-zero detector 1003 that inputs the position integral value and outputs the transient time is provided, when the position command is symmetrical, the motor and the load 205 are not mechanically burdened. The natural frequency of the motor and the load 205 can be detected without generating noise.
図１１は、第６実施例を示す振動検出装置における固有周波数検出器の詳細構成図である。
図１１において、１０２は第１記憶器、１０３は第２記憶器、１０４は第１スペクトル検出器、１０５は第２スペクトル検出器、１０６はスペクトル比較器、１１０１は移動平均フィルタ、１１０２は第２非零検出器である。
本発明の他の実施例と異なる点は、本実施例は、位置を入力し位置移動平均値を出力する移動平均フィルタ１１０１と、前記位置移動平均値を入力し過渡時間を出力する第２非零検出器１１０２を有する構成をしている点である。
以下、図１１を用いて本実施例の振動検出装置における固有周波数検出器２０８の詳細構成を説明する。
移動平均フィルタ１１０１は、位置を入力し、その入力信号の位置指令周期長の移動平均値である位置移動平均値を出力する。第２非零検出器１１０２は、前記位置移動平均値を入力し、その入力信号の絶対値が設定値より大きくなる時間から一定時間を過渡時間として検出し出力する。第１記憶器１０２は、前記位置と前記過渡時間を入力し、過渡位置を出力する。第２記憶器１０３は、位置指令と前記過渡時間を入力し、過渡位置指令を出力する。第１スペクトル検出器１０４は、前記過渡位置を入力し、位置スペクトルを出力する。第２スペクトル検出器１０５は、前記過渡位置指令を入力し、位置指令スペクトルを出力する。スペクトル比較器１０６は、前記位置スペクトルと前記位置指令スペクトルを入力し、固有周波数検出値を出力する。
FIG. 11 is a detailed configuration diagram of the natural frequency detector in the vibration detecting apparatus according to the sixth embodiment.
In FIG. 11, 102 is a first memory, 103 is a second memory, 104 is a first spectrum detector, 105 is a second spectrum detector, 106 is a spectrum comparator, 1101 is a moving average filter, and 1102 is a second memory. It is a non-zero detector.
This embodiment is different from the other embodiments of the present invention in that this embodiment is a moving average filter 1101 that inputs a position and outputs a position moving average value, and a second non-output that inputs the position moving average value and outputs a transient time. This is a point having a zero detector 1102.
Hereinafter, the detailed configuration of the natural frequency detector 208 in the vibration detection apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The moving average filter 1101 inputs a position and outputs a position moving average value that is a moving average value of the position command cycle length of the input signal. The second non-zero detector 1102 receives the position moving average value, detects and outputs a certain time as a transient time from the time when the absolute value of the input signal becomes larger than the set value. The first memory 102 receives the position and the transient time, and outputs a transient position. The second memory 103 receives the position command and the transient time, and outputs the transient position command. The first spectrum detector 104 inputs the transient position and outputs a position spectrum. The second spectrum detector 105 receives the transient position command and outputs a position command spectrum. The spectrum comparator 106 inputs the position spectrum and the position command spectrum and outputs a natural frequency detection value.
図１２は、第６実施例における位置移動平均値の説明図である。
以下、図１２を用いて、本実施例の過渡時間の検出方法を説明する。
過渡応答のため、前記位置移動平均値の絶対値が、設定値０．０１ｒａｄよりも大きい値で振動している。第２非零検出器１１０２は、前記位置移動平均値の絶対値が前記設定値より大きいことから、その時間から一定時間を過渡時間として検出する。
なお、固有周波数検出は前記過渡時間を用いて第１実施例と同様に実施する。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a position moving average value in the sixth embodiment.
Hereinafter, the transient time detection method of the present embodiment will be described with reference to FIG.
Due to the transient response, the absolute value of the position moving average value vibrates at a value larger than the set value 0.01 rad. Since the absolute value of the position moving average value is larger than the set value, the second non-zero detector 1102 detects a certain time as a transient time from that time.
The natural frequency detection is performed in the same manner as in the first embodiment using the transient time.
このように本実施例に係る振動検出装置は、位置を入力し、位置移動平均値を出力する移動平均フィルタ１１０１と、前記位置移動平均値を入力し、過渡時間を出力する第２非零検出器１１０２を有する構成としているので、位置指令が正負対称である場合に、モータと負荷２０５に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなくモータと負荷２０５の固有周波数を検出することができる。 Thus, the vibration detection apparatus according to the present embodiment has a moving average filter 1101 that inputs a position and outputs a position moving average value, and a second non-zero detection that inputs the position moving average value and outputs a transient time. Since the device 1102 is configured to detect the natural frequency of the motor and the load 205 without generating a mechanical load on the motor and the load 205 and without generating a noise when the position command is symmetrical. it can.
図１３は、第７実施例を示す振動検出装置における固有周波数検出器の詳細構成図である。
図１３において、１０２は第１記憶器、１０３は第２記憶器、１０４は第１スペクトル検出器、１０５は第２スペクトル検出器、１０６はスペクトル比較器、１３０１は符号反転検出器である。
本発明の他の実施例と異なる点は、本実施例は、位置を入力し過渡時間を出力する符号反転検出器１３０１を有する構成としている点である。
以下、図１３を用いて本実施例の振動検出装置における固有周波数検出器２０８の詳細構成を説明する。
符号反転検出器１３０１は、位置を入力し、その入力信号の符号が反転した時間から一定時間を過渡時間として検出し出力する。第１記憶器１０２は、前記位置と前記過渡時間を入力し、過渡位置を出力する。第２記憶器１０３は、位置指令と前記過渡時間を入力し、過渡位置指令を出力する。第１スペクトル検出器１０４は、前記過渡位置を入力し、位置スペクトルを出力する。第２スペクトル検出器１０５は、前記過渡位置指令を入力し、位置指令スペクトルを出力する。スペクトル比較器１０６は、前記位置スペクトルと前記位置指令スペクトルを入力し、固有周波数検出値を出力する。
FIG. 13 is a detailed configuration diagram of the natural frequency detector in the vibration detecting apparatus according to the seventh embodiment.
In FIG. 13, 102 is a first memory, 103 is a second memory, 104 is a first spectrum detector, 105 is a second spectrum detector, 106 is a spectrum comparator, and 1301 is a sign inversion detector.
The difference from the other embodiments of the present invention is that this embodiment includes a sign inversion detector 1301 that inputs a position and outputs a transient time.
Hereinafter, the detailed configuration of the natural frequency detector 208 in the vibration detection apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The sign inversion detector 1301 inputs a position, detects a certain time as a transition time from the time when the sign of the input signal is inverted, and outputs it. The first memory 102 receives the position and the transient time, and outputs a transient position. The second memory 103 receives the position command and the transient time, and outputs the transient position command. The first spectrum detector 104 inputs the transient position and outputs a position spectrum. The second spectrum detector 105 receives the transient position command and outputs a position command spectrum. The spectrum comparator 106 inputs the position spectrum and the position command spectrum and outputs a natural frequency detection value.
図１４は、第７実施例のシミュレーション結果の説明図であり、一定符号で周期的に零となる位置指令（破線）と前記位置指令に対するモータと負荷２０５の位置（実線）のシミュレーション結果である。
以下、図１４を用いて、本実施例のシミュレーション結果を説明する。
Ｋｖ＝１×１０−２ｒａｄ／ｓ以外には式（８）の数値を用いた。ただし、本シミュレーションにおいて、前記閉ループ系の減衰係数が１より小さく、前記位置指令に対する前記閉ループ系の応答においてオーバーシュートが起こる。
破線で示す前記位置指令は負とならないが、実線で示す前記位置は負となるので、符号反転検出器１３０１が、この符号の反転検出時より一定時間を過渡時間として検出する。
なお、固有周波数検出は、前記過渡時間を用いて第１実施例と同様に実施する。
FIG. 14 is an explanatory diagram of a simulation result of the seventh embodiment, and is a simulation result of a position command (broken line) that periodically becomes zero with a fixed sign, and a position of the motor and load 205 (solid line) with respect to the position command. .
Hereinafter, the simulation result of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The numerical value of Formula (8) was used except Kv = 1 × 10 −2 rad / s. However, in this simulation, the attenuation coefficient of the closed loop system is smaller than 1, and overshoot occurs in the response of the closed loop system to the position command.
Although the position command indicated by the broken line is not negative, the position indicated by the solid line is negative. Therefore, the sign inversion detector 1301 detects a certain time as a transient time from the time of detection of the sign inversion.
The natural frequency detection is performed in the same manner as in the first embodiment using the transient time.
このように本実施例に係る振動検出装置は、位置を入力し、過渡時間を出力する符号反転検出器１３０１を有する構成としているので、位置指令が一定符号で周期的に零となる場合に、モータと負荷２０５に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなく、モータと負荷２０５の固有周波数を検出することができる。 As described above, the vibration detection apparatus according to the present embodiment is configured to include the sign inversion detector 1301 that inputs the position and outputs the transient time. Therefore, when the position command is periodically zero with a constant sign, The natural frequency of the motor and the load 205 can be detected without imposing a mechanical burden on the motor and the load 205 and without generating noise.
図１５は、第８実施例を示す振動検出装置における固有周波数検出器の詳細構成図である。
図１５において、１０１は過渡時間検出器、１０２は第１記憶器、１０３は第２記憶器、１０６はスペクトル比較器、１５０１は複数の第１バンドパスフィルタ、１５０２は第１振幅検出器、１５０３は複数の第２バンドパスフィルタ、１５０４は第２振幅検出器である。
本実施例が、本発明の第１実施例と異なる点は、本実施例は、複数の第１バンドパスフィルタ１５０１、第１振幅検出器１５０２、複数の第２バンドパスフィルタ１５０３、第２振幅検出器１５０４を有する構成とし、前記位置スペクトルと前記位置指令スペクトルを、フーリエ変換の代りに、複数のバンドパスフィルタを用いて算出するようにしている点である。
以下、図１５を用いて、本実施例の振動検出装置における固有周波数検出器２０８の詳細構成を説明する。
過渡時間検出器１０１は、位置を入力し、過渡時間を出力する。第１記憶器１０２は、前記位置と前記過渡時間を入力し、過渡位置を出力する。第２記憶器１０３は、位置指令と前記過渡時間を入力し、過渡位置指令を出力する。複数の第１バンドパスフィルタ１５０１は、前記過渡位置を入力し、過渡位置周波数成分を出力する。第１振幅検出器１５０２は、前記過渡位置周波数成分を入力し、位置スペクトルを出力する。複数の第２バンドパスフィルタ１５０３は、前記過渡位置指令を入力し、過渡位置指令周波数成分を出力する。第２振幅検出器１５０４は、前記過渡位置指令周波数成分を入力し、位置指令スペクトルを出力する。スペクトル比較器１０６は、前記位置スペクトルと前記位置指令スペクトルを入力し、固有周波数検出値を出力する。
FIG. 15 is a detailed configuration diagram of the natural frequency detector in the vibration detecting apparatus according to the eighth embodiment.
In FIG. 15, 101 is a transient time detector, 102 is a first memory, 103 is a second memory, 106 is a spectrum comparator, 1501 is a plurality of first bandpass filters, 1502 is a first amplitude detector, 1503 Is a plurality of second bandpass filters, and 1504 is a second amplitude detector.
This embodiment is different from the first embodiment of the present invention in that this embodiment has a plurality of first band pass filters 1501, a first amplitude detector 1502, a plurality of second band pass filters 1503, and a second amplitude. The configuration has a detector 1504, and the position spectrum and the position command spectrum are calculated using a plurality of bandpass filters instead of Fourier transform.
Hereinafter, the detailed configuration of the natural frequency detector 208 in the vibration detection apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The transient time detector 101 inputs a position and outputs a transient time. The first memory 102 receives the position and the transient time, and outputs a transient position. The second memory 103 receives the position command and the transient time, and outputs the transient position command. A plurality of first band pass filters 1501 inputs the transient position and outputs a transient position frequency component. The first amplitude detector 1502 receives the transient position frequency component and outputs a position spectrum. A plurality of second band pass filters 1503 inputs the transient position command and outputs a transient position command frequency component. The second amplitude detector 1504 receives the transient position command frequency component and outputs a position command spectrum. The spectrum comparator 106 inputs the position spectrum and the position command spectrum and outputs a natural frequency detection value.
次に、図１５を用いて、本実施例の位置スペクトルおよび位置指令スペクトルの算出方法を説明する。
複数の第１バンドパスフィルタ１５０１は、等間隔の連続した周波数帯域を持つ複数のバンドパスフィルタを有し、それぞれのバンドパスフィルタは、その周波数帯域に属する前記過渡位置の周波数成分、すなわち過渡位置周波数成分を出力する。第１振幅検出器１５０２は、それぞれのバンドパスフィルタ出力の振幅を検出することにより、前記過渡位置のスペクトル、すなわち位置スペクトルを算出する。複数の第２バンドパスフィルタ１５０３と第２振幅検出器１５０４も、同様の仕組みにより、前記過渡位置指令のスペクトル、すなわち位置指令スペクトルを算出する。本実施例の振動検出装置における位置制御器２０２と速度制御器２０３のゲイン設定法は第１実施例と同じである。
Next, the calculation method of the position spectrum and the position command spectrum according to this embodiment will be described with reference to FIG.
The plurality of first bandpass filters 1501 includes a plurality of bandpass filters having continuous frequency bands at equal intervals, and each bandpass filter has a frequency component of the transient position belonging to the frequency band, that is, a transient position. Output frequency components. The first amplitude detector 1502 calculates the spectrum of the transient position, that is, the position spectrum, by detecting the amplitude of each bandpass filter output. The plurality of second band pass filters 1503 and the second amplitude detector 1504 also calculate the spectrum of the transient position command, that is, the position command spectrum by the same mechanism. The gain setting method of the position controller 202 and the speed controller 203 in the vibration detection apparatus of this embodiment is the same as that of the first embodiment.
このように、本実施例に係る振動検出装置の第1スペクトル検出器１０４は、過渡位置を入力し、過渡位置周波数成分を出力する複数の第１バンドバスフィルタ１５０１と、前記過渡位置周波数成分を入力し、位置スペクトルを出力する第１振幅検出器１５０２と、を有し、第２スペクトル検出器１０５は、過渡位置指令を入力し、過渡位置指令周波数成分を出力する複数の第２バンドバスフィルタ１５０３と、前記過渡位置指令周波数成分を入力し、位置指令スペクトルを出力する第２振幅検出器１５０４と、を有する構成としているので、前記位置スペクトルと前記位置指令スペクトルの算出が容易にでき、モータと負荷２０５に機械的負担を掛けることなく、騒音を発生することなくモータと負荷２０５の固有周波数を検出することができる。 As described above, the first spectrum detector 104 of the vibration detection apparatus according to the present embodiment receives the transient position, outputs the transient position frequency component, the plurality of first band-pass filters 1501, and the transient position frequency component. A first amplitude detector 1502 for inputting and outputting a position spectrum. The second spectrum detector 105 receives a transient position command and outputs a transient position command frequency component. 1503 and the second amplitude detector 1504 that inputs the transient position command frequency component and outputs the position command spectrum, so that the position spectrum and the position command spectrum can be easily calculated, and the motor The natural frequency of the motor and the load 205 can be detected without imposing a mechanical burden on the load 205 and without generating noise. wear.
モータと負荷の過渡応答を用いることによって、前記モータと負荷の固有周波数を検出することができるので、一般産業装置などの揺れ止め制御という用途にも適用できる。 Since the natural frequency of the motor and the load can be detected by using the transient response of the motor and the load, the present invention can be applied to the use of anti-sway control such as a general industrial apparatus.
１０１ 過渡時間検出器
１０２ 第１記憶器
１０３ 第２記憶器
１０４ 第１スペクトル検出器
１０５ 第２スペクトル検出器
１０６ スペクトル比較器
２０１、１６０１ 指令発生器
２０２ 位置制御器
２０３、１６０２ 速度制御器
２０４ トルク制御器
２０５ モータとその負荷
２０６ 位置検出器
２０７ 微分器
２０８ 固有周波数検出器
３０１ 除算器
３０２ 極小点検出器
６０１ 移動窓演算器
６０２ 微分値不連続点検出器
８０１ 極値絶対値検出器
８０２ 極値比較器
９０１ 第１極値数検出器
９０２ 第２極値数検出器
９０３ 極値数比較器
１００１ 零交差検出器
１００２ 積分器
１００３ 第１非零検出器
１１０１ 移動平均フィルタ
１１０２ 第２非零検出器
１３０１ 符号反転検出器
１５０１ 複数の第１バンドパスフィルタ
１５０２ 第１振幅検出器
１５０３ 複数の第２バンドパスフィルタ
１５０４ 第２振幅検出器
１６０３ 電流制御器
１６０４ モータと機械負荷
１６０５ 検出器
１６０６ 信号処理器
１７０１ 乗算器
１７０２ 切替スイッチ
１７０３ 機械系
１７０４ ＦＦＴ演算部
１７０５ エラーシステム
１７０６ 剛体パラメータ同定部
１７０７ 共振パラメータ同定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Transient time detector 102 1st memory | storage device 103 2nd memory | storage device 104 1st spectrum detector 105 2nd spectrum detector 106 Spectrum comparator 201, 1601 Command generator 202 Position controller 203, 1602 Speed controller 204 Torque control 205 Motor and its load 206 Position detector 207 Differentiator 208 Natural frequency detector 301 Divider 302 Minimum point detector 601 Moving window calculator 602 Differential value discontinuous point detector 801 Extreme value absolute value detector 802 Extreme value comparison 901 First extreme value detector 902 Second extreme value detector 903 Extreme value comparator 1001 Zero crossing detector 1002 Integrator 1003 First nonzero detector 1101 Moving average filter 1102 Second nonzero detector 1301 Sign inversion detector 1501 A plurality of first bandpass filters 1502 First amplitude detector 1503 Multiple second band pass filters 1504 Second amplitude detector 1603 Current controller 1604 Motor and mechanical load 1605 Detector 1606 Signal processor 1701 Multiplier 1702 Changeover switch 1703 Mechanical system 1704 FFT operation unit 1705 Error System 1706 Rigid body parameter identification unit 1707 Resonance parameter identification unit
Claims (12)
前記位置指令と位置を入力し速度指令を出力する位置制御器（２０２）と、
前記速度指令と速度を入力しトルク指令を出力する速度制御器（２０３）と、
前記トルク指令を入力し電流によりモータと負荷（２０５）を駆動するトルク制御器（２０４）と、
位置検出器（２０６）が検出した前記モータと負荷（２０５）の前記位置を入力し前記速度を出力する微分器（２０７）と、
前記位置指令と前記位置を入力し固有周波数検出値を出力する固有周波数検出器（２０８）とを備えた振動検出装置において、
前記固有周波数検出器（２０８）は、
前記位置指令と前記位置を入力し過渡時間を出力する過渡時間検出器（１０１）と、
前記位置と前記過渡時間を入力し過渡位置を出力する第１記憶器（１０２）と、
前記位置指令と前記過渡時間を入力し過渡位置指令を出力する第２記憶器（１０３）と、
前記過渡位置を入力し位置スペクトルを出力する第１スペクトル検出器（１０４）と、
前記過渡位置指令を入力し位置指令スペクトルを出力する第２スペクトル検出器（１０５）と、
前記位置スペクトルと前記位置指令スペクトルを入力し前記固有周波数検出値を出力するスペクトル比較器（１０６）と、を有することを特徴とする振動検出装置。 A command generator (201) for outputting a position command;
A position controller (202) for inputting the position command and the position and outputting a speed command;
A speed controller (203) for inputting the speed command and the speed and outputting a torque command;
A torque controller (204) for inputting the torque command and driving a motor and a load (205) by an electric current;
A differentiator (207) for inputting the position of the motor and the load (205) detected by the position detector (206) and outputting the speed;
In the vibration detection device comprising the natural frequency detector (208) for inputting the position command and the position and outputting a natural frequency detection value,
The natural frequency detector (208)
A transient time detector (101) for inputting the position command and the position and outputting a transient time;
A first memory (102) for inputting the position and the transient time and outputting the transient position;
A second memory (103) for inputting the position command and the transient time and outputting the transient position command;
A first spectrum detector (104) for inputting the transient position and outputting a position spectrum;
A second spectrum detector (105) for inputting the transient position command and outputting a position command spectrum;
And a spectrum comparator (106) for inputting the position spectrum and the position command spectrum and outputting the detected natural frequency value.
前記モータと負荷（２０５）の動作開始時から一定時間を前記過渡時間として検出し出力するものであることを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。 The transient time detector (101)
2. The vibration detecting apparatus according to claim 1, wherein a predetermined time from the start of operation of the motor and load (205) is detected and output as the transient time.
前記位置指令を入力し位置指令列を出力する移動窓演算器（６０１）と、
前記位置指令列を入力しその入力信号の微分値不連続点から一定時間を前記過渡時間として検出し出力する微分値不連続点検出器（６０２）と、を有することを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。 The transient time detector (101)
A moving window calculator (601) for inputting the position command and outputting a position command sequence;
2. A differential value discontinuity point detector (602) for inputting the position command sequence and detecting and outputting a fixed time from the differential value discontinuity point of the input signal as the transient time. The vibration detection apparatus described.
前記位置を入力し複数の極値絶対値を出力する極値絶対値検出器（８０１）と、
前記複数の極値絶対値を入力しその入力信号間の差が設定値より大きくなる時間から一定時間を前記過渡時間として検出し出力する極値比較器（８０２）と、を有することを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。 The transient time detector (101)
An extreme value absolute value detector (801) which inputs the position and outputs a plurality of extreme value absolute values;
An extreme value comparator (802) that inputs and outputs a plurality of absolute value absolute values, and detects and outputs a fixed time from the time when the difference between the input signals is larger than a set value. The vibration detection apparatus according to claim 1.
前記位置を入力し位置指令周期中の位置極値数を出力する第１極値数検出器（９０１）と、
前記位置指令を入力し位置指令周期中の位置指令極値数を出力する第２極値数検出器（９０２）と、
前記位置極値数と前記位置指令極値数を入力しその入力信号が異なる時間から一定時間を前記過渡時間として検出し出力する極値数比較器（９０３）と、を有することを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。 The transient time detector (101)
A first extreme value number detector (901) for inputting the position and outputting the number of position extreme values in a position command cycle;
A second extreme value number detector (902) for inputting the position command and outputting the number of position command extreme values in a position command cycle;
An extreme number comparator (903) for inputting the number of position extreme values and the number of position command extreme values and detecting and outputting a fixed time as the transition time from a time when the input signals are different from each other. The vibration detection apparatus according to claim 1.
前記位置を入力し複数の零交差時間を出力する零交差検出器（１００１）と、
前記複数の零交差時間を入力しある零交差時間から次々回の零交差時間までの区間の位置積分値を出力する積分器（１００２）と、
前記位置積分値を入力しその入力信号の絶対値が設定値より大きくなる時間から一定時間を前記過渡時間として検出し出力する第１非零検出器（１００３）と、を有することを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。 The transient time detector (101)
A zero crossing detector (1001) for inputting the position and outputting a plurality of zero crossing times;
An integrator (1002) that inputs the plurality of zero crossing times and outputs a position integral value of a section from a certain zero crossing time to the next zero crossing time;
A first non-zero detector (1003) for inputting the position integral value and detecting and outputting a fixed time from the time when the absolute value of the input signal is larger than a set value as the transient time. The vibration detection apparatus according to claim 1.
前記位置を入力しその入力信号の位置指令周期長の移動平均値を位置移動平均値として出力する移動平均フィルタ（１１０１）と、
前記位置移動平均値を入力しその入力信号の絶対値が設定値より大きくなる時間から一定時間を前記過渡時間として検出し出力する第２非零検出器（１１０２）と、を有することを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。 The transient time detector (101)
A moving average filter (1101) for inputting the position and outputting a moving average value of a position command cycle length of the input signal as a position moving average value;
A second non-zero detector (1102) for inputting the position moving average value and detecting and outputting a fixed time from the time when the absolute value of the input signal is larger than a set value as the transient time. The vibration detection apparatus according to claim 1.
前記位置を入力しその入力信号の符号が反転した時間から一定時間を前記過渡時間として検出し出力する符号反転検出器（１３０１）を有することを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。 The transient time detector (101)
The vibration detection apparatus according to claim 1, further comprising a sign inversion detector (1301) for detecting and outputting a predetermined time from the time when the position is input and the sign of the input signal is inverted.
前記第２スペクトル検出器（１０５）は、前記過渡位置指令のフーリエ変換を前記位置指令スペクトルとして出力するものである、ことを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。 The first spectrum detector (104) outputs a Fourier transform of the transient position as the position spectrum,
The vibration detection apparatus according to claim 1, wherein the second spectrum detector (105) outputs a Fourier transform of the transient position command as the position command spectrum.
前記過渡位置を入力し過渡位置周波数成分を出力する複数の第１バンドバスフィルタ（１５０１）と、
前記過渡位置周波数成分を入力し前記位置スペクトルを出力する第１振幅検出器（１５０２）と、を有し、
前記第２スペクトル検出器（１０５）は、
前記過渡位置指令を入力し過渡位置指令周波数成分を出力する複数の第２バンドバスフィルタ（１５０３）と、
前記過渡位置指令周波数成分を入力し前記位置指令スペクトルを出力する第２振幅検出器（１５０４）と、を有することを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。 The first spectrum detector (104)
A plurality of first bandpass filters (1501) for inputting the transient position and outputting a transient position frequency component;
A first amplitude detector (1502) for inputting the transient position frequency component and outputting the position spectrum;
The second spectrum detector (105)
A plurality of second bandpass filters (1503) for inputting the transient position command and outputting a transient position command frequency component;
The vibration detection apparatus according to claim 1, further comprising a second amplitude detector (1504) that inputs the transient position command frequency component and outputs the position command spectrum.
前記スペクトル比較器（１０６）の複数の出力の平均値として前記固有周波数検出値を出力するものであることを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。 The natural frequency detector (208)
The vibration detection apparatus according to claim 1, wherein the natural frequency detection value is output as an average value of a plurality of outputs of the spectrum comparator (106).
前記位置スペクトルと前記位置指令スペクトルを入力し前記位置指令スペクトルを前記位置スペクトルで除算したスペクトル除算値を出力する除算器（３０１）と、
前記スペクトル除算値を入力しその入力信号の極小値の起こる周波数を前記固有周波数検出値として検出し出力する極小点検出器（３０２）と、を有することを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。 The spectral comparator (106)
A divider (301) for inputting the position spectrum and the position command spectrum and outputting a spectrum division value obtained by dividing the position command spectrum by the position spectrum;
The vibration detection according to claim 1, further comprising: a minimum point detector (302) for inputting the spectrum division value and detecting and outputting a frequency at which a minimum value of the input signal occurs as the natural frequency detection value. apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005201297A JP2007017365A (en) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | Vibration detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005201297A JP2007017365A (en) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | Vibration detection device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007017365A true JP2007017365A (en) | 2007-01-25 |
Family
ID=37754643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005201297A Abandoned JP2007017365A (en) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | Vibration detection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007017365A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011176997A (en) * | 2010-01-28 | 2011-09-08 | On Semiconductor Trading Ltd | Drive control circuit for linear vibration motor |
| CN106443071A (en) * | 2016-09-20 | 2017-02-22 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | Method for extracting noise-recognizable high-range acceleration sensor resonant frequency |
| CN112880813A (en) * | 2021-01-20 | 2021-06-01 | 长沙理工大学 | Concrete pump truck arm support natural frequency calculation method and device |
-
2005
- 2005-07-11 JP JP2005201297A patent/JP2007017365A/en not_active Abandoned
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011176997A (en) * | 2010-01-28 | 2011-09-08 | On Semiconductor Trading Ltd | Drive control circuit for linear vibration motor |
| CN106443071A (en) * | 2016-09-20 | 2017-02-22 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | Method for extracting noise-recognizable high-range acceleration sensor resonant frequency |
| CN106443071B (en) * | 2016-09-20 | 2019-09-13 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | The extracting method of the identifiable high-range acceleration transducer resonant frequency of noise |
| CN112880813A (en) * | 2021-01-20 | 2021-06-01 | 长沙理工大学 | Concrete pump truck arm support natural frequency calculation method and device |
| CN112880813B (en) * | 2021-01-20 | 2023-06-02 | 长沙理工大学 | Concrete pump truck arm support natural frequency calculation method and device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101885009B1 (en) | Angle error correction device and angle error correction method for position detector | |
| JP5490335B1 (en) | Frequency response measuring device | |
| EP3829051B1 (en) | Control parameter adjustment method used in electric motor control device and electric motor control device using said control parameter adjustment method | |
| CN109275353B (en) | Motor control device | |
| EP2752987A2 (en) | Motor controlling device, motor controlling method and machinery system | |
| JP4501117B2 (en) | System identification device | |
| JP2007017365A (en) | Vibration detection device | |
| JP5127767B2 (en) | Drive control device | |
| TWI766350B (en) | Motor control device and automatic adjustment method thereof | |
| JP5176729B2 (en) | Motor controller with moment of inertia identifier | |
| JP2007020297A (en) | System identification equipment and method | |
| JP6222834B2 (en) | Motor control device | |
| JP2007143224A (en) | Vibration detector | |
| JP4789067B2 (en) | System identification apparatus and motor control apparatus including the same | |
| JP2009038942A (en) | Load inertia identification method and servo motor controller | |
| JP4784826B2 (en) | System identification apparatus and motor control apparatus including the same | |
| JP2008061470A (en) | Vibration detector and motor control device therewith | |
| JP4730538B2 (en) | Motor control device with machine constant identification device | |
| JP6214480B2 (en) | Frequency response measuring device | |
| JP2020150738A (en) | Drive control device and drive control method | |
| JP4349275B2 (en) | Method and apparatus for detecting vibration frequency of motion control apparatus | |
| US20230417550A1 (en) | Physical Quantity Sensor And Electronic Device | |
| US20230417549A1 (en) | Physical Quantity Sensor And Electronic Device | |
| JP2007020267A (en) | System identification apparatus | |
| JP2007189856A (en) | Motor controller with inertial moment identifier |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080612 |
|
| A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20091016 |