JP5037024B2 - Motor control device - Google Patents
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Description
本発明は、モータの出力トルクを制御するモータ制御装置に関するものである。 The present invention relates to a motor control device that controls output torque of a motor.
従来、自動車のトランスミッションなどの駆動伝達系の実稼働試験は、実車の構成と同様にして供試体(トルクコンバータを介したトランスミッション)をエンジンに接続した試験装置により供試体の試験データを測定している。しかし、このような試験装置は、種類の異なる供試体へと変更するたびに、エンジン及び複雑なその周辺機器を供試体へ取り付けなければならないため、必要な機材などの準備や、組み付け作業に非常に多く手間を要していた。そのため、昨今では、エンジンよりも簡易な設備で所望の回転が得られる電動モータを用い、供試体に回転トルクを伝達させる試験装置により、供試体の試験データを測定している(例えば、特許文献1)。 Conventionally, an actual operation test of a drive transmission system such as an automobile transmission is performed by measuring test data of a specimen using a test apparatus in which a specimen (transmission via a torque converter) is connected to an engine in the same manner as the construction of an actual vehicle. Yes. However, each time such a test device is changed to a different type of specimen, the engine and its complex peripheral equipment must be attached to the specimen, which makes it extremely difficult to prepare and assemble necessary equipment. It took a lot of time and effort. Therefore, recently, the test data of the specimen is measured by a test apparatus that transmits the rotational torque to the specimen using an electric motor that can obtain a desired rotation with simpler equipment than the engine (for example, Patent Documents). 1).
しかし、このような電動モータを用いた試験装置は、電動モータ及びその周辺設備などの機械系の剛性が影響して捩れ振動などの共振が発生するため、機械系の共振周波数以上の高域の試験データの測定が困難であった。
また、駆動源となる電動モータの慣性モーメントとエンジンの慣性モーメントとが異なるので、供試体へ加わる影響も異なり、供試体の特性が試験装置の特性によって見たい現象が強調されたり、減少されたりすることがある。これにより、実車に供試体を搭載したときの試験データと、試験装置による試験データとの整合性が取り辛くなり、供試体の開発へも影響をもたらすことがある。
However, in a test apparatus using such an electric motor, resonance such as torsional vibration occurs due to the rigidity of the mechanical system such as the electric motor and its peripheral equipment. Measurement of test data was difficult.
In addition, since the moment of inertia of the electric motor that is the drive source and the moment of inertia of the engine are different, the effect on the specimen is also different, and the characteristics of the specimen are emphasized or reduced depending on the characteristics of the test equipment. There are things to do. This makes it difficult to maintain consistency between the test data when the test piece is mounted on the actual vehicle and the test data from the test apparatus, which may affect the development of the test piece.
さらに、従来の電動モータの制御器は、電動モータの回転部をパルス式の回転速度計で測定して測定値をフィードバックし、制御器内で近似微分などの演算をして回転トルクへと変換している。そのため、パルス式の回転速度計の短所である低回転域の速度信号の精度の不安定性さや、近似微分の演算において、回転速度計の応答速度と制御器のサンプリング時間との関係(例えば、エイリアス現象)などが影響して制御精度が低下することがある。また、回転速度計で電動モータの正転又は反転の判別が困難であるので、制御器側に何らかの対応をとる必要があるなどの問題もある。
本発明の課題は、モータ及びその周辺の機械系から発生する振動を抑制し高速域まで応答させ、所望の慣性モーメントでモータを駆動させることができるモータ制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a motor control device capable of suppressing vibrations generated from a motor and a surrounding mechanical system to respond to a high speed range and driving the motor with a desired moment of inertia.
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を括弧内に付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項1の発明は、電動モータ(120)を、モータ駆動回路(130)を介して制御するモータ制御装置(10)であって、前記電動モータ(120)の出力トルクを検出し、出力するトルク検出手段(110)と、前記トルク検出手段(110)の出力値に基づき、前記電動モータ(120)の駆動に伴う過渡及び/又は定常的な振動の抑制を行なうと共に前記モータ駆動回路(130)の遅れを補償し、前記電動モータ(120)を第1の目標トルク値に追従するように制御する第1の駆動トルク指令値を前記モータ駆動回路(130)に出力する第1の制御手段(30)と、前記電動モータ(120)の慣性モーメントを、当該慣性モーメントと設定慣性モーメントとの差分に基づいて補正する補正手段(50)と、を備えるモータ制御装置(10)である。
The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated in a parenthesis, it is not limited to this.
The invention of
請求項2の発明は、請求項1に記載のモータ制御装置(10)において、前記第1の制御手段(30)は、前記トルク検出手段(110)の出力値を時間微分する微分器(31)と、前記第1の駆動トルク指令値から前記モータ駆動回路(130)の遅れ要素を予測演算させる遅れ補償器(32)と、特定の周波数以下の信号を通過させる分波器(33)とを有し、前記補正手段(50)は、前記電動モータ(120)の慣性モーメント及び設定慣性モーメントの差分と前記電動モータ(120)の慣性モーメントとの比で決まる第1の補正値を有し、前記第1の制御手段(30)の前記分波器(33)の出力値に前記第1の補正値を乗算する第1の補正器(51)を有し、前記遅れ補償器(32)の出力値及び前記トルク検出手段(110)の出力値の差分値を前記分波器(33)に入力し、前記分波器(33)の出力値を補正した前記第1の補正器(51)の出力値、前記第1の目標トルク値、及び、前記微分器(31)の出力値を加算した値を前記第1の駆動トルク指令値として出力することを特徴とするモータ制御装置(10)である。 According to a second aspect of the present invention, in the motor control device (10) according to the first aspect, the first control means (30) is a differentiator (31) for differentiating the output value of the torque detection means (110) with respect to time. ), A delay compensator (32) for predicting and calculating a delay element of the motor drive circuit (130) from the first drive torque command value, and a duplexer (33) for passing a signal having a specific frequency or less. The correction means (50) has a first correction value determined by a ratio between a difference between the moment of inertia of the electric motor (120) and a set moment of inertia and the moment of inertia of the electric motor (120). And a first corrector (51) for multiplying the output value of the duplexer (33) of the first control means (30) by the first correction value, and the delay compensator (32). Output value and the torque detecting means (110 Of a difference value between the output value inputted to the demultiplexer (33), said demultiplexer output value of the corrected output value (33) the first corrector (51), the first target torque The motor control device (10) is characterized in that a value obtained by adding the value and the output value of the differentiator (31) is output as the first drive torque command value.
請求項3の発明は、請求項2に記載のモータ制御装置(10)において、前記トルク検出手段(110)の出力値に基づき、前記電動モータ(120)の駆動に伴う振動及び外乱の抑制を行ない、前記電動モータ(120)を第2の目標トルク値に追従するように制御する第2の駆動トルク指令値を出力する第2の制御手段(40)を備え、前記第2の駆動トルク指令値は、前記第1の目標トルク値に置き換えて、前記第1の制御手段(30)へ入力することを特徴とするモータ制御装置(10)である。
The invention according to
請求項4の発明は、請求項3に記載のモータ制御装置(10)において、前記第2の制御手段(40)は、制御対象の閉ループ系の伝達特性からなるH∞制御器(41)を有し、前記第2の目標トルク値及び前記トルク検出手段(110)の出力値の差分値を前記H∞制御器(41)に入力し、前記第2の駆動トルク指令値を出力することを特徴とするモータ制御装置(10)である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the motor control device (10) according to the third aspect, the second control means (40) includes an H∞ controller (41) having a transfer characteristic of a closed loop system to be controlled. A difference value between the second target torque value and the output value of the torque detection means (110) is input to the H∞ controller (41), and the second drive torque command value is output. A motor control device (10) is characterized.
請求項5の発明は、請求項3又は請求項4に記載のモータ制御装置(10)において、前記補正手段(50)は、前記設定慣性モーメント及び前記電動モータ(120)の慣性モーメントの比で決まる第2の補正値を有し、前記第1の制御手段(30)から前記モータ駆動回路へ出力される前記第1の駆動トルク指令値を分岐し、分岐した第1の駆動トルク指令値に前記第2の補正値を乗算する第2の補正器(52)と、前記第2の制御手段(40)に入力する前記トルク検出手段(110)の出力値に前記第1の補正値を乗算する第3の補正器(53)とをさらに備え、前記第2の補正器(52)及び前記第3の補正器(53)の出力の加算値は、前記第2の制御手段(40)に入力される前記トルク検出手段(110)の出力値に置き換わることを特徴とするモータ制御装置(10)である。
The invention of claim 5, the ratio of the moment of inertia of the motor control device (10) according to
請求項6の発明は、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のモータ制御装置(10)において、前記電動モータ(120)は、交流電流で駆動する誘導電動モータであり、前記モータ駆動回路は、直流を交流に変換するAC/DC変換器を含むことを特徴とするモータ制御装置(10)である。
The invention of claim 6 is the motor control device (10) according to any one of
請求項7の発明は、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のモータ制御装置(10)において、前記トルク検出手段(110)は、前記電動モータ(120)のトルク伝達軸のひずみを検出するひずみゲージと、前記ひずみゲージの出力値からトルク演算値を演算し、出力するトルク演算器とを備えることを特徴とするモータ制御装置(10)である。 A seventh aspect of the present invention is the motor control device (10) according to any one of the first to sixth aspects, wherein the torque detecting means (110) is a torque transmission shaft of the electric motor (120). A motor control device (10), comprising: a strain gauge for detecting the strain of the above and a torque calculator for calculating and outputting a torque calculation value from the output value of the strain gauge.
以上説明したように、本発明によれば、以下のような効果がある。
(1)モータ制御装置は、トルク検出手段の出力値をフィードバックしているので、回転速度に依存しない制御を行なうことができ、低回転領域から高精度に電動モータを制御することができる。
(2)第1の制御手段は、微分器と遅れ補償器を備えているので、電動モータの過渡及び/又は定常的な振動を抑制し、また、モータ駆動回路の時間遅れを補償することでき、電動モータを第1の目標トルク値に追従して駆動させることができる。
As described above, the present invention has the following effects.
(1) Since the motor control device feeds back the output value of the torque detection means, it can perform control independent of the rotation speed, and can control the electric motor with high accuracy from the low rotation region.
(2) Since the first control means includes a differentiator and a delay compensator, it is possible to suppress transient and / or steady vibration of the electric motor and to compensate for the time delay of the motor drive circuit. The electric motor can be driven following the first target torque value.
(3)第2の制御手段は、H∞制御器を備え、第1の制御手段とともに電動モータを制御しているので、電動モータの駆動に伴う振動及び外乱の抑制を行ない、電動モータを第2の目標トルク値に追従して駆動させることができる。
(4)電動モータの慣性モーメントの補正手段を設けているので、電動モータの慣性モーメントとは異なる慣性モーメントで電動モータを駆動させることができる。
(5)トルク検出手段は、トルク演算器を備えており、ひずみゲージの出力値からトルク演算値を出力するので、フィードバック信号に電動モータのトルク伝達軸のひずみ量を用いることができる。
(3) Since the second control means includes an H∞ controller and controls the electric motor together with the first control means, the second control means suppresses vibration and disturbance associated with the driving of the electric motor, and the electric motor is 2 can be driven following the target torque value of 2.
(4) Since the means for correcting the inertia moment of the electric motor is provided, the electric motor can be driven with an inertia moment different from the inertia moment of the electric motor.
(5) Since the torque detection unit includes a torque calculator and outputs a torque calculation value from the output value of the strain gauge, the strain amount of the torque transmission shaft of the electric motor can be used for the feedback signal.
本発明は、モータの機構系から発生する振動を抑制し高速域まで応答させ、所望の慣性モーメントでモータを駆動させることができるモータ制御装置を提供するという目的を、モータ制御装置に、振動抑制効果をもつ第1の制御手段及び第2の制御手段を備え、また、慣性モーメントを設定できる補正手段を備えることにより実現する。 It is an object of the present invention to provide a motor control device capable of suppressing vibrations generated from a motor mechanism system and responding to a high speed range and driving the motor with a desired moment of inertia. This is realized by providing first control means and second control means having an effect, and correction means capable of setting the moment of inertia.
以下、図面等を参照して、本発明の実施例をあげて、さらに詳しく説明する。
図1は、本発明による実施例1の駆動系試験装置の制御系を示すブロック線図である。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings and the like.
FIG. 1 is a block diagram showing a control system of the drive system testing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
駆動系試験装置10は、図1に示すように、モータ制御器20が試験機100に接続された構成であり、自動車の駆動伝達系(トランスミッションなど)の試験を行なう装置である。
試験機100は、トルク検出手段110、電動モータ120、モータ駆動回路130、及び、供試体140で構成されている。
トルク検出手段110は、電動モータ120の回転トルクを測定し、計測データをトルク検出値として出力するトルクフランジである。
電動モータ120は、交流電流を供給することで回転する回転モータであり、供試体140に回転トルクを伝達する。
As shown in FIG. 1, the drive
The
The torque detection means 110 is a torque flange that measures the rotational torque of the
The
モータ駆動回路130は、DC/AC変換器を含み、第1の制御手段30から出力される駆動トルク指令値Cmd_tqの信号を交流の電流信号に変換し電動モータ120へ出力する回路である。
供試体140は、駆動系試験装置10の試験対象である自動車の駆動伝達系であり、電動モータ120と接続されている。供試体140は、試験内容に応じて付け替えることができ、例えば、フライホイールや、トルクコンバータ介したトランスミッションなどである。
The
The
モータ制御器20は、第1の制御手段30及び第2の制御手段40から構成されている試験機100の駆動制御部である。
第1の制御手段30は、微分器31、遅れ補償器32、及び、分波器33から構成され、第2の制御手段30の出力値HI_out及びトルク検出手段110の出力値Act_tqを入力し、駆動トルク指令値Cmd_tqをモータ駆動回路130へ出力する。
微分器31は、トルク検出手段110の出力値Act_tqを微分演算し、所定のゲインをかけたものを出力する演算部であり、主に試験機100のトルク検出手段110により検出される過渡及び/又は定常的な振動成分のピーク値(最大振幅)を減衰させることができる。
The
The
The
遅れ補償器32は、モータ駆動回路130の時間遅れ要素を予測演算し駆動トルク指令値Cmd_tqを補償する演算部である。
分波器33は、特定の周波数以下の信号だけを通過させる特性をもつローパスフィルタである。
第2の制御手段40は、H∞制御器41で構成され、目標トルク値Ref_tqと、トルク検出手段110の出力値Act_tqとの差分をH∞制御器41に入力し、H∞制御器41の出力値HI_outを第1の制御手段へ出力する。
The
The
The second control means 40 includes an H∞
H∞制御器41は、駆動系試験装置10の閉ループ系の伝達関数からなるH∞制御理論を用いた制御演算部であり、制御系のパラメータの調整部も含んでおり、主に装置の振動及び外乱を抑制させ、目標トルク値Ref_tqに追従させる制御を行なうことができる。また、閉ループ系の伝達関数から供試体140の運動モデルを除外することで、供試体140はモータ制御器20の制御に影響されない固有運動モードを含んだ試験データを取得することができる。本実施例においては、供試体140がトランスミッション及びトルクコンバータのときは、トランスミッション固有の回転時の挙動を試験データとして測定するのが目的となるので、トランスミッションの伝達特性を上述した閉ループ系の伝達関数に含めないようにH∞制御器41を設計する。これにより、電動モータ120は供試体140のトランスミッションを含まない制御系で回転トルクが制御され、トランスミッション固有の振動を抑制する制御は行なわれず、トランスミッションの挙動を試験データとして測定することができる。
The H∞
次に、実施例1の駆動系試験装置10についての制御方法について説明する。
モータ制御器20は、図1に示すように、所望の駆動トルクが目標トルク値Ref_tqに設定されると、第2の制御手段40で目標トルク値Ref_tq及びトルク検出手段110の出力値Act_tqとの差分をとり、その差分値をH∞制御器41へ入力する。H∞制御器41は、周波数に依存した制御ゲイン調整が可能であり、内包した制御系の伝達特性により予測できる機械振動及び外乱を抑制する制御信号を演算し、演算結果HI_outを第1の制御手段30へと入力する。
Next, a control method for the drive
As shown in FIG. 1, when the desired drive torque is set to the target torque value Ref_tq, the
第1の制御手段30は、トルク検出手段110の出力値Act_tqを微分器21で時間微分し、電動モータ120及びその周辺の機械構造体の過渡及び/又は定常的な振動を抑制する制御信号を演算する。また、モータ駆動回路130の時間遅れ成分を補償するために、駆動トルク指令値Cmd_tqを遅れ補償器22に入力し、遅れ補償器22の出力値とトルク検出手段の出力値Act_tqとの差分をとり、遅れによる補償値Obs_outを出力し、更に、遅れによる補償値Obs_outを分波器33に入力することで高域ノイズなどの制御に必要のない周波数成分を除去し、演算結果LPF_outを出力する。最後に、H∞制御器41の演算結果HI_out、微分器31の演算結果Der_out、及び、分波器33の演算結果LPF_outを加算し、加算結果を駆動トルク指令値Cmd_outとしてモータ駆動回路130へ出力する。
The
第1の制御手段30から出力された駆動トルク指令値Cmd_outは、モータ駆動回路130に入力され、駆動トルク指令値Cmd_outに準じた指令電流を電動モータ120へ出力し、電動モータ120を駆動させ、供試体140を回転させる。
The drive torque command value Cmd_out output from the first control means 30 is input to the
図4は、本実施例1の形態における実測結果を示す図である。実測結果は、供試体140にフライホイールを用いたときの駆動系試験装置10の周波数応答図であり、入力である駆動指令Ref_tqに対し、出力であるトルク検出手段の出力値Act_tqが追従しているか否かを評価するグラフである。なお、図4の縦軸は、入出力比[dB]、横軸は、周波数[Hz]である。
また、同様にして、図5は、図3に示すように、第1の制御手段30のみを使用したときの実測結果を示す図であり、図6は、モータ制御器20を使用しないときの実測結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating the actual measurement result in the first embodiment. The actual measurement result is a frequency response diagram of the drive
Similarly, FIG. 5 is a diagram showing an actual measurement result when only the first control means 30 is used as shown in FIG. 3, and FIG. 6 is a diagram when the
モータ制御器20を用いないときは、図6に示すように、電動モータ120は、約450Hzで共振点を持ち、低域の周波数においても応答周波数としては約200Hz程度であること示している。また、200Hz以下の領域においては、入出力比が0dBとなっておらず、駆動指令Ref_tqに対し、出力であるトルク検出手段の出力値Act_tqが追従しきれていないことを示している。
When the
それに対し、図3に示すような第1の制御手段30のみを使用して制御したときは、図5に示すように、約450Hzの共振ピークが約20dB減衰しており、振動抑制効果があることを示している。
更に、本実施例1にあるモータ制御器20を使用して制御したときは、図4に示すように、電動モータ120は、約450Hzの振動ピークをほぼ0dBまで減衰させ、約600Hzまでの応答特性を示し、低域周波数から600Hz近傍まで、縦軸は0dBを示し、入力に対し出力が十分に追従していることを示している。
In contrast, when only the first control means 30 as shown in FIG. 3 is used for control, the resonance peak at about 450 Hz is attenuated by about 20 dB as shown in FIG. It is shown that.
Furthermore, when controlled using the
以上より、実施例1の駆動系試験装置10には以下のような効果がある。
(1)駆動系試験装置10は、トルク検出手段110の出力値Act_tqをフィードバックしているので、回転速度に依存しない制御を行なうことができ、低回転領域から高精度に電動モータ120を制御することができる。
(2)第1の制御手段30は、微分器31と遅れ補償器32を備えているので、電動モータ120の過渡及び/又は定常的な振動を抑制し、また、モータ駆動回路130の時間遅れを補償することができ、電動モータ120を目標トルク値Ref_tqに追従して駆動させることができる。
(3)第2の制御手段40は、H∞制御器41を備え、第1の制御手段30とともに電動モータ120を制御しているので、電動モータ120の駆動に伴う振動及び外乱の抑制を行ない、電動モータ120を目標トルク値Ref_tqに追従して駆動させることができる。
As described above, the drive
(1) Since the drive
(2) Since the
(3) Since the
図2は、本発明による実施例2の駆動系試験装置の制御系を示すブロック線図である。
なお、前述した実施例1と同様な機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に統一した符号を付して、重複する説明や図面を適宜省略する。
実施例2の駆動系試験装置10−2は、実施例1と同様に、自動車の駆動伝達系(トランスミッションなど)の試験を行なう装置であり、モータ制御器20が試験機100に接続された構成である。
FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the drive system testing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
In addition, the part which fulfill | performs the same function as Example 1 mentioned above attaches | subjects the same code | symbol or the code | symbol unified at the end, and abbreviate | omits duplication description and drawing suitably.
The drive system test apparatus 10-2 according to the second embodiment is an apparatus that tests a drive transmission system (such as a transmission) of an automobile as in the first embodiment, and has a configuration in which the
モータ制御器20は、第1の制御手段30、第2の制御手段40、及び、補正手段50から構成されている試験機100の駆動制御部である。
第1の制御手段30は、微分器31、遅れ補償器32、分波器33、及び、第1の補正器51から構成され、第2の制御手段30の出力値HI_out及びトルク検出手段110の出力値Act_tqを入力し、駆動トルク指令値Cmd_tqをモータ駆動回路130へ出力する。
第2の制御手段40は、H∞制御器41で構成され、目標トルク値Ref_tqと、第2の補正手段52の出力値Rev_2及び第3の補正手段53の出力値Rev_3の加算値との差分をH∞制御器41に入力し、H∞制御器41の出力値HI_outを第1の制御手段へ出力する。
The
The
The second control means 40 is composed of an H∞
補正手段50は、第1の補正器51、第2の補正器52及び第3の補正器53により構成され、電動モータ120を自己とは異なる慣性モーメントで駆動させるための慣性モーメントの補正演算部である。本実施例では、供試体140は、最終製品の状態(自動車に組み込まれた状態)においては、エンジンに接続され回転するので、駆動系試験装置10で電動モータ120を使用する場合においても、エンジンを接続したときと同等の条件で供試体140を回転させる必要がある。そのために、補正手段50は、エンジンと電動モータ120との回転部の慣性モーメントの差異による供試体140の応答特性(試験データ)の変化をなくすために、電動モータ120の慣性モーメントJmによる回転をエンジンの慣性モーメント(Jt)による回転となるように補正するために使用される。
The correction means 50 includes a
第1の補正手段51は、電動モータ120の慣性モーメントJm及び設定慣性モーメントJt(エンジンの慣性モーメント)の差分とJmとの比(Jm−Jt/Jm)を補正ゲインとした演算部である。
第2の補正手段52は、JtとJmとの比(Jt/Jm)を補正ゲインとした演算部である。
第3の補正手段53は、第1の補正ゲイン51と同様に、Jm及びJtの差分とJmとの比(Jm−Jt/Jm)を補正ゲインとした演算部である。
なお、設定慣性モーメントJtが0のとき、第1の補正手段51及び第3の補正手段53の補正ゲインは1となり、第2の補正手段52の補正ゲインは0となり、図2は、図1のブロック線図と同等になる。
The first correction means 51 is a calculation unit using a ratio (Jm−Jt / Jm) between the difference between the moment of inertia Jm of the
The second correction means 52 is a calculation unit using a ratio between Jt and Jm (Jt / Jm) as a correction gain.
Similarly to the
When the set moment of inertia Jt is 0, the correction gains of the
次に、実施例2の駆動系試験装置10−2についての制御方法について説明する。なお、前述した実施例1と重複する制御方法の説明は適宜省略する。
設定慣性モーメントJtに所定の値、本実施例では、エンジンの慣性モーメントの値を設定する。第1の制御手段30は、図2に示すように、遅れ補償器32及び分波器33の演算結果に慣性モーメントの補正を加えるために、第1の制御手段30の分波器33の後に第1の補正器51を備える。第1の補正器51の演算結果Rev_1は、第2の制御手段40の演算結果HI_out及び微分器31の演算結果Der_outと加算され駆動トルク指令値Cmd_outとなる。
Next, a control method for the drive system testing apparatus 10-2 of the second embodiment will be described. In addition, description of the control method which overlaps with Example 1 mentioned above is abbreviate | omitted suitably.
A predetermined value is set as the set moment of inertia Jt, and in this embodiment, the value of the moment of inertia of the engine is set. As shown in FIG. 2, the first control means 30 is provided after the
また、モータ制御器20は、第2の制御手段40に慣性モーメントの補正を含めた制御を行なわせるために、第2の補正器52に駆動トルク指令値Cmd_outの分岐信号を入力し、また、第3の補正器53にトルク検出手段110の出力値Act_tqを入力する。続いて、第2の補正器52及び第3の補正器53の演算結果Rev_2及びRev_3を加算して第2の制御手段40へ入力する。
以上より、モータ制御器20は、第1の補正器51及び第2の補正器52の演算結果の加算値Rev_2+Rev_3をフィードバック値とし、第2の制御手段40及び第1の補正器51を含んだ第1の制御手段30により制御演算するので、電動モータ120は設定慣性モーメントJtで駆動する。
Further, the
As described above, the
続いて、実施例2の駆動系試験装置10−2についての実測結果について説明する。
実施例2は、供試体140にトルクコンバータを介したトランスミッションを用いている。
図7は、本実施例2の形態における慣性モーメント補正の評価結果を示す図である。図7の評価結果は、実測した慣性モーメントと設定慣性モーメントJtとの比を評価したものであり、縦軸は、実測及び設定慣性モーメントの比(誤差率)[%]、横軸は、周波数[Hz]である。
また、図8は、本実施例2の形態における実測結果を示す図である。実測結果は、図4〜6と同様に、入力である駆動指令Ref_tqに対し、出力であるトルク検出手段の出力値Act_tqが追従しているか否かを評価する周波数応答図である。同様にして、図9は、モータ制御器20を使用しないときの実測結果を示す図である。
Subsequently, an actual measurement result of the drive system testing apparatus 10-2 of Example 2 will be described.
In the second embodiment, a transmission through a torque converter is used for the
FIG. 7 is a diagram illustrating an evaluation result of inertia moment correction in the second embodiment. The evaluation results in FIG. 7 are obtained by evaluating the ratio between the measured inertia moment and the set inertia moment Jt. The vertical axis indicates the ratio of measured and set inertia moment (error rate) [%], and the horizontal axis indicates the frequency. [Hz].
Moreover, FIG. 8 is a figure which shows the measurement result in the form of the present Example 2. In FIG. Similar to FIGS. 4 to 6, the actual measurement result is a frequency response diagram for evaluating whether or not the output value Act_tq of the torque detection means that is the output follows the drive command Ref_tq that is the input. Similarly, FIG. 9 is a diagram illustrating an actual measurement result when the
補正手段50は、図7に示すように、設定慣性モーメントJtに対し約400Hzまで±20%以下の誤差率(Error)で制御できており、設定慣性モーメントJtを0から0.02、0.1と変更しても同等の誤差率で制御できていることを示している。
また、図8のA及び図9のBの比較より、供試体140がトルクコンバータを介したトランスミッションであっても、実施例1の実測結果(図4〜6)と同様に、モータ制御器20が試験機100の共振などの振動を抑制し、高周波数領域まで制御でき、また、図8のB、Cのように、Jtが変化しても周波数応答特性には変化がないことが示されている。
As shown in FIG. 7, the correcting means 50 can control the set inertia moment Jt from 0 to 0.02, 0.02 to ± 400% with an error rate (Error) of ± 20% or less. This shows that even if the value is changed to 1, it can be controlled with the same error rate.
8A and FIG. 9B, even if the
以上より、実施例2の駆動系試験装置10−2には、前述した実施例1の効果に加え、以下のような効果がある。
(1)電動モータ120の慣性モーメントJmの補正手段50を設けているので、電動モータ120の慣性モーメントJmとは異なる設定慣性モーメントJtで電動モータ120を駆動させることができる。
As described above, the drive system test apparatus 10-2 of the second embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment.
(1) Since the means for correcting the inertia moment Jm of the
(変形例)
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
(1)実施例1及び実施例2では、駆動系試験装置10は、自動車の駆動伝達系の試験機100であったが、それ以外に用いてもよい。例えば、加振器や電気自動車の駆動系に用いることも可能である。また、実施例1及び実施例2において、供試体140に対し加わる負荷要素として別途電動モータを設け、その電動モータの制御にモータ制御器20の制御系を用いることも可能である。
(2)実施例1及び実施例2では、電動モータ120に誘導電動モータを用い、モータ駆動回路130にDC/AC変換器を含んでいるが、電動モータ120にDCモータを用い、モータ駆動回路130にDCモータドライバを用いてもよい。
(3)実施例1及び実施例2では、トルク検出手段110にトルクフランジを用いたが、それ以外の測定器を用いてもよい。例えば、トルク検出手段110に、ひずみゲージ及びトルク演算器を用い、電動モータ120のトルク伝達軸のひずみをひずみゲージにて測定し、その出力値をトルク演算器にてトルク演算値へと変換し、出力することも可能であり、必要とする制御精度や、コストに応じて変更することができる。
(Modification)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible, and these are also within the equivalent scope of the present invention.
(1) In the first embodiment and the second embodiment, the drive
(2) In the first and second embodiments, the induction motor is used as the
(3) In the first and second embodiments, the torque flange is used as the torque detection means 110, but other measuring devices may be used. For example, a strain gauge and a torque calculator are used for the
10 駆動系試験装置
20 モータ制御器
30 第1の制御手段
40 第2の制御手段
50 補正手段
100 試験機
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記電動モータの出力トルクを検出し、出力するトルク検出手段と、
前記トルク検出手段の出力値に基づき、前記電動モータの駆動に伴う過渡及び/又は定常的な振動の抑制を行なうと共に前記モータ駆動回路の遅れを補償し、前記電動モータを第1の目標トルク値に追従するように制御する第1の駆動トルク指令値を前記モータ駆動回路に出力する第1の制御手段と、
前記電動モータの慣性モーメントを、当該慣性モーメントと設定慣性モーメントとの差分に基づいて補正する補正手段と、
を備えるモータ制御装置。 A motor control device that controls an electric motor via a motor drive circuit,
Torque detection means for detecting and outputting output torque of the electric motor;
Based on the output value of the torque detecting means, the transient and / or steady suppression of vibration due to driving of the electric motor to compensate for the delay line of Utotomoni the motor driving circuit, a first target the electric motor First control means for outputting to the motor drive circuit a first drive torque command value that is controlled to follow the torque value;
Correcting means for correcting the moment of inertia of the electric motor based on the difference between the moment of inertia and the set moment of inertia;
A motor control device comprising:
前記第1の制御手段は、
前記トルク検出手段の出力値を時間微分する微分器と、
前記第1の駆動トルク指令値から前記モータ駆動回路の遅れ要素を予測演算させる遅れ
補償器と、
特定の周波数以下の信号を通過させる分波器とを有し、
前記補正手段は、
前記電動モータの慣性モーメント及び設定慣性モーメントの差分と前記電動モータの慣性モーメントとの比で決まる第1の補正値を有し、前記第1の制御手段の前記分波器の出力値に前記第1の補正値を乗算する第1の補正器を有し、
前記遅れ補償器の出力値及び前記トルク検出手段の出力値の差分値を前記分波器に入力し、前記分波器の出力値を補正した前記第1の補正器の出力値、前記第1の目標トルク値、及び、前記微分器の出力値を加算した値を前記第1の駆動トルク指令値として出力すること、
を特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1,
The first control means includes
A differentiator for differentiating in time the output value of the torque detection means;
A delay compensator for predicting and calculating a delay element of the motor drive circuit from the first drive torque command value;
A duplexer for passing a signal below a specific frequency,
The correction means includes
A first correction value determined by a ratio of a difference between the moment of inertia of the electric motor and a set moment of inertia and a moment of inertia of the electric motor; and the output value of the duplexer of the first control means is the first correction value. A first corrector for multiplying a correction value of 1;
The difference value between the output value of the delay compensator and the output value of the torque detecting means is input to the demultiplexer, and the output value of the first corrector obtained by correcting the output value of the demultiplexer, the first Output the target torque value of the first and the output value of the differentiator as the first drive torque command value,
A motor control device.
前記トルク検出手段の出力値に基づき、前記電動モータの駆動に伴う振動及び外乱の抑制を行ない、前記電動モータを第2の目標トルク値に追従するように制御する第2の駆動トルク指令値を出力する第2の制御手段を備え、
前記第2の駆動トルク指令値は、前記第1の目標トルク値に置き換えて、前記第1の制御手段へ入力すること、
を特徴とするモータ制御装置。 The motor controller according to 請 Motomeko 2,
Based on the output value of the torque detection means, a second drive torque command value for controlling vibration and disturbance accompanying driving of the electric motor and controlling the electric motor to follow a second target torque value is obtained. A second control means for outputting,
The second drive torque command value is replaced with the first target torque value and input to the first control means;
A motor control device.
前記第2の制御手段は、制御対象の閉ループ系の伝達特性からなるH∞制御器を有し、前記第2の目標トルク値及び前記トルク検出手段の出力値の差分値を前記H∞制御器に入力し、前記第2の駆動トルク指令値を出力すること、
を特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 3,
The second control means has an H∞ controller having a closed-loop transfer characteristic to be controlled, and a difference value between the second target torque value and an output value of the torque detection means is set as the H∞ controller. To output the second drive torque command value,
A motor control device.
前記補正手段は、
前記設定慣性モーメント及び前記電動モータの慣性モーメントの比で決まる第2の補正値を有し、前記第1の制御手段から前記モータ駆動回路へ出力される前記第1の駆動トルク指令値を分岐し、分岐した第1の駆動トルク指令値に前記第2の補正値を乗算する第2の補正器と、
前記第2の制御手段に入力する前記トルク検出手段の出力値に前記第1の補正値を乗算する第3の補正器とをさらに備え、
前記第2の補正器及び前記第3の補正器の出力の加算値は、前記第2の制御手段に入力される前記トルク検出手段の出力値に置き換わること、
を特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device according to claim 3 or 4 ,
Wherein the correction means,
A second correction value determined by a ratio between the set inertia moment and the inertia moment of the electric motor, and the first drive torque command value output from the first control means to the motor drive circuit is branched. A second corrector for multiplying the branched first driving torque command value by the second correction value;
Further comprising a third corrector for multiplying said first correction value to the output value of the torque detection means for inputting said second control means,
The sum of the output of the second corrector and the third corrector, it replaces the output value of the torque detection means is input to said second control means,
A motor control device.
前記電動モータは、交流電流で駆動する誘導電動モータであり、
前記モータ駆動回路は、直流を交流に変換するAC/DC変換器を含むこと、
を特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device according to any one of claims 1 to 5 ,
The electric motor is an induction electric motor driven by an alternating current,
The motor driving circuit includes an AC / DC converter that converts direct current into alternating current;
A motor control device.
前記トルク検出手段は、前記電動モータのトルク伝達軸のひずみを検出するひずみゲージと、
前記ひずみゲージの出力値からトルク演算値を演算し、出力するトルク演算器とを備えること、
を特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device according to any one of claims 1 to 6 ,
The torque detection means includes a strain gauge that detects strain of the torque transmission shaft of the electric motor;
Calculating a torque calculation value from the output value of the strain gauge and providing a torque calculator for outputting;
A motor control device.
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