JP6783498B2 - Shaft torsion vibration suppression control device - Google Patents
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本発明の実施形態は、軸ねじり振動特性をもつ機械負荷が接続されたモータを駆動するモータ速度制御装置に用いる軸ねじり振動抑制制御装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to a shaft torsional vibration suppression control device used for a motor speed control device for driving a motor to which a mechanical load having a shaft torsional vibration characteristic is connected.
従来、軸ねじり振動特性をもつ機械負荷が接続されたモータを駆動するに際して、連結軸を含む機械系の固有振動数から十分離れた速度応答になるよう速度応答のゲインをあらかじめ調整することで、連結軸のねじり振動の共振を抑制している。また、たとえば可変速制御装置のスイッチング等で電力が脈動するとトルクリップルが発生するが、このトルクリップルと機械系とが共振しないようスイッチングのキャリア周波数を設定することで、連結軸のねじり振動の共振を抑制している。 Conventionally, when driving a motor to which a mechanical load having shaft torsional vibration characteristics is connected, the gain of the speed response is adjusted in advance so that the speed response is sufficiently far from the natural frequency of the mechanical system including the connecting shaft. The resonance of the torsional vibration of the connecting shaft is suppressed. In addition, torque ripple occurs when power pulsates due to switching of a variable speed control device, for example. By setting the carrier frequency of switching so that this torque ripple and the mechanical system do not resonate, the resonance of the torsional vibration of the connecting shaft Is suppressed.
軸ねじり振動特性をもつ機械負荷が接続されたモータ制御装置に関する先行事例として、特許文献1では、軸ねじり振動補償値を、モータ速度と機械負荷速度との速度差に応じて補正させることにより、速度応答のオーバーシュートを抑制し、かつ速度指令値に対し機械負荷の速度を短い立ち上がり時間で応答させることができるモータ制御装置が提案されている。 As a prior example of a motor control device to which a mechanical load having a shaft torsional vibration characteristic is connected, in Patent Document 1, the shaft torsional vibration compensation value is corrected according to the speed difference between the motor speed and the machine load speed. A motor control device has been proposed that can suppress overshoot of the speed response and make the speed of the mechanical load respond to the speed command value with a short rise time.
しかし、キャリア周波数や速度応答ゲインは、あらかじめ設定された固定値のため、事前に把握できない共振点が存在する場合や、経年劣化による軸ばね定数の変化や機械負荷自体の交換による慣性モーメント変化等から軸の固有振動数が変化した場合に、共振して過大となったねじり振動を防ぐことが困難な場合がある。 However, since the carrier frequency and speed response gain are fixed values set in advance, there are cases where there are resonance points that cannot be grasped in advance, changes in the shaft spring constant due to aging, and changes in the moment of inertia due to replacement of the mechanical load itself. When the natural frequency of the shaft changes, it may be difficult to prevent the torsional vibration that resonates and becomes excessive.
また、特許文献1には、モータ制御装置が軸のねじり振動を抑制する制御特性をもつことが記載されているが、速度応答やトルクリップル等と機械系の固有振動数との共振現象を防ぐことについては記載されていない。 Further, Patent Document 1 describes that the motor control device has a control characteristic of suppressing torsional vibration of the shaft, but prevents a resonance phenomenon between the speed response, torque ripple, etc. and the natural frequency of the mechanical system. There is no mention of that.
実施形態は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、軸ねじり振動の共振の有無および原因を判定し、モータ速度制御装置の動作パラメータを補正することによって軸ねじり振動の共振を抑制する軸ねじり振動抑制制御装置を提供することを目的とする。 The embodiment is made to solve the above-mentioned problems, and the resonance of the shaft torsional vibration is determined by determining the presence / absence and the cause of the resonance of the shaft torsional vibration and correcting the operation parameter of the motor speed control device. It is an object of the present invention to provide a shaft torsional vibration suppression control device that suppresses the vibration.
実施形態に係る軸ねじり振動抑制制御装置は、PWM制御にもとづくモータ速度制御装置によって駆動されるモータと、前記モータによって駆動される機械的負荷と、前記モータおよび前記機械的負荷を機械的に結合する連結軸と、を含む軸ねじり振動系の共振による振動を抑制する。この軸ねじり振動抑制制御装置は、前記連結軸の軸トルクに関する周波数領域のデータを算出する周波数演算器と、前記周波数領域のデータにもとづいて、前記軸ねじり振動系の共振の有無を判定し、共振ありと判定された場合にその原因を判定する軸ねじり振動共振判定部と、前記共振の原因が、前記モータの速度応答を設定する速度応答ゲインによると判定された場合に、前記速度応答ゲインを補正する速度応答ゲイン補正値生成部と、前記共振の原因が、前記PWM制御のキャリア周波数によって発生するトルクリップルによると判定された場合に、前記キャリア周波数を補正するキャリア周波数補正値生成部と、を備える。 The shaft torsional vibration suppression control device according to the embodiment mechanically combines a motor driven by a motor speed control device based on PWM control, a mechanical load driven by the motor, and the motor and the mechanical load. Suppresses vibration due to resonance of the shaft torsional vibration system including the connecting shaft. This shaft torsional vibration suppression control device determines the presence or absence of resonance of the shaft torsional vibration system based on the frequency calculator that calculates the data in the frequency domain related to the shaft torque of the connecting shaft and the data in the frequency domain. The shaft torsional vibration resonance determination unit that determines the cause when it is determined that there is resonance, and the velocity response gain when it is determined that the cause of the resonance is the velocity response gain that sets the velocity response of the motor. A speed response gain correction value generation unit that corrects the carrier frequency, and a carrier frequency correction value generation unit that corrects the carrier frequency when it is determined that the cause of the resonance is torque ripple generated by the carrier frequency of the PWM control. , Equipped with.
本実施形態では、軸ねじり振動共振判定部を備えるので、軸ねじり振動系の共振の有無を判定し、共振ありと判定された場合にその原因を判定することができる。また、実施形態は、速度応答ゲイン補正値生成部およびキャリア周波数補正値生成部を備えるので、共振の原因に応じてモータ速度制御装置の動作パラメータを補正することができる。 In the present embodiment, since the shaft torsional vibration resonance determination unit is provided, the presence or absence of resonance of the shaft torsional vibration system can be determined, and if it is determined that there is resonance, the cause can be determined. Further, since the embodiment includes a speed response gain correction value generation unit and a carrier frequency correction value generation unit, it is possible to correct the operating parameters of the motor speed control device according to the cause of resonance.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the ratio of the sizes between the parts, and the like are not necessarily the same as the actual ones. Further, even when the same parts are represented, the dimensions and ratios may be different from each other depending on the drawings.
In addition, in the present specification and each figure, the same elements as those described above with respect to the above-mentioned figures are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る軸ねじり振動抑制制御装置を例示するブロック図である。
図1には、軸ねじり振動抑制制御装置30の構成に加え、モータ速度制御装置20の構成が合わせて示されている。なお、軸ねじり振動抑制制御装置は、モータ速度制御装置と同一の筐体や盤内に収納されていてもよいし、物理的に分離された別の筐体等に収納されていてもよい。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram illustrating an axial torsional vibration suppression control device according to the first embodiment.
FIG. 1 shows the configuration of the motor
図1に示すように、モータ速度制御装置20は、モータ1、速度検出器4、および軸ねじり振動抑制制御装置30に接続されている。モータ速度制御装置20は、速度検出器4によって検出されたモータ1の実際の速度を別に供給される速度指令値に一致するように、モータ1を制御する。モータ速度制御装置20は、軸ねじり振動抑制制御装置30から供給される補正値にしたがって、動作パラメータを設定することによって、モータ1、機械負荷2および連結軸3からなる軸ねじり振動系の共振による振動を抑制して動作することができる。
As shown in FIG. 1, the motor
モータ1は、その回転軸とねじり振動特性をもつ機械負荷2とが連結軸3で接続されている。モータ1の駆動トルクは、連結軸3を介して機械負荷2に伝達される。モータ速度制御装置20は、モータ1を可変速制御して駆動する。たとえば、モータ1は、交流電力で駆動されるモータであり、誘導電動機や同期電動機等である。たとえば、モータ速度制御装置20は、誘導電動機や同期電動機等を駆動するインバータ装置である。
In the motor 1, the rotating shaft and the
モータ速度制御装置20は、速度応答ゲイン乗算部5と、電流制御器6と、パワー変換器7と、を含む。速度応答ゲイン乗算部5は、速度指令値とモータ1の速度検出器4で検出した速度との速度偏差に速度応答ゲインを乗じて駆動トルクの指令値を生成する。速度指令値は、たとえばプログラマブルコントローラ(PLC)等から供給される。速度応答ゲイン乗算部5では、速度応答ゲインを上げると速度応答(周波数)が向上し、速度応答ゲインを下げると速度応答(周波数)が低下する。
The motor
電流制御器6は、速度応答ゲイン乗算部5の出力に接続されている。電流制御器6は、速度応答ゲイン乗算部5から供給される駆動トルクの指令値と、モータ1に供給されるトルク電流成分との差に応じて生成される制御量を出力する。
The
パワー変換器7は、電流制御器6の出力に接続されている。パワー変換器7は、PWM制御による変換器である。パワー変換器7は、電流制御器6によって生成された制御量に応じてモータ1を駆動する電圧および電流を出力する。
The power converter 7 is connected to the output of the
連結軸3には、軸トルク検出器8が設けられている。軸トルク検出器8は、検出した軸トルクのデータを、軸ねじり振動抑制制御装置に供給する。軸ねじり振動抑制制御装置30は、供給された軸トルクのデータにもとづいて、軸ねじり振動系に共振が発生しているか否かを判定する。軸ねじり振動抑制制御装置30は、軸ねじり振動系に共振が発生している場合には、速度応答ゲイン乗算部5のゲインの値を補正し、あるいは、パワー変換器7のPWM制御のキャリア周波数を補正する。
A
軸ねじり振動抑制制御装置30の構成について詳細に説明する。
軸ねじり振動抑制制御装置30は、周波数演算器9と、ねじり振動共振判定部10と、速度応答ゲイン補正値生成部11と、キャリア周波数補正値生成部12と、を備える。
The configuration of the shaft torsional vibration
The shaft torsional vibration
周波数演算器9は、軸トルク検出器8の出力に接続されている。周波数演算器9は、軸トルク検出器8によって検出された時間領域の軸トルクのデータを、周波数領域のデータに変換する。周波数演算器9は、たとえば、FFT(Fast Fourier Transform、高速フーリエ変換)アナライザである。
The
ねじり振動共振判定部10は、周波数演算器9の出力に接続されている。ねじり振動共振判定部10は、周波数領域の軸トルクのデータにもとづいて、モータ1、機械負荷2および連結軸3からなる軸ねじり振動系が共振による振動を生じている(以下、単に共振を生ずる、ともいう)か否かを判定する。ねじり振動共振判定部10は、軸ねじり振動系が共振を生じていると判定した場合には、それが速度応答ゲインによる共振か、PWM制御のキャリア周波数にもとづくトルクリップルによる共振か、を判定する。
The torsional vibration
たとえば、ねじり振動共振判定部10は、周波数に無関係な軸トルクに関するしきい値T0を有する。ねじり振動共振判定部10は、周波数領域の軸トルクのデータがこのしきい値T0以上の場合に、共振を生じていると判定する。ねじり振動共振判定部10は、周波数領域の軸トルクのデータがこのしきい値T0よりも小さい場合に、共振を生じていないと判定する。
For example, the torsional vibration
周波数領域の軸トルクのデータがしきい値T0以上の場合には、軸トルクのデータは、いずれかの周波数を中心として、ピーク値をとると考えられる。ねじり振動共振判定部10は、軸トルクのデータがピーク値となる周波数によって、軸ねじり振動系の振動が、モータ速度制御装置20のいずれの構成要素に起因するかを判定する。
When the shaft torque data in the frequency domain is equal to or higher than the threshold value T0, the shaft torque data is considered to have a peak value centered on any frequency. The torsional vibration
具体的には、ねじり振動共振判定部10は、速度応答ゲイン乗算部5の速度応答ゲインによる共振か、パワー変換器7のPWM(Pulse Width Modulation)のキャリア周波数にもとづくトルクリップルによる共振か、を判定する。
Specifically, the torsional vibration
たとえば、ねじり振動共振判定部10は、パワー変換器7のキャリア周波数およびその高調波成分を判定のための周波数として用いる。具体的には、パワー変換器7のキャリア周波数fc、モータ1の運転周波数f0とした場合に、判定のための周波数fnは、n×(fc±f0)、n=1,2,3,…(自然数)に設定される。ねじり振動共振判定部10は、判定のための周波数fnごとにしきい値Tnがあらかじめ設定される。
For example, the torsional vibration
判定のための周波数fnの設定は、上述に限らず、適切に設定することができる。周波数fnは、n×(fc±f0)に対して、たとえばn×(fc±k×f0)(k>1)のように、さらに範囲を広げて設定してもよい。また、fc>>f0の場合等には、周波数fn=n×fcのように設定してもよい。 The setting of the frequency fn for the determination is not limited to the above, and can be appropriately set. The frequency fn may be set in a wider range with respect to n × (fc ± f0), for example, n × (fc ± k × f0) (k> 1). Further, in the case of fc >> f0 or the like, the frequency may be set as fn = n × fc.
ねじり振動共振判定部10は、fnの周波数のいずれかで、設定されたしきい値Tn以上の軸トルクのデータが検出された場合には、キャリア周波数にもとづくトルクリップルによる共振を生じていると判定する。
When the torsional vibration
ねじり振動共振判定部10は、周波数fnのいずれにおいても設定されたしきい値Tn以上の軸トルクのデータを検出しない場合には、速度応答ゲインによる共振を生じているものと判定する。
When the torsional vibration
ねじり振動共振判定部10の出力には、速度応答ゲイン補正値生成部11およびキャリア周波数補正値生成部12がそれぞれ接続されている。ねじり振動共振判定部10は、速度応答ゲインによる共振と判定した場合には、イネーブル信号を速度応答ゲイン補正値生成部11に供給する。イネーブル信号は、速度応答ゲイン補正値生成部11を動作状態にする。イネーブル信号を受けた速度応答ゲイン補正値生成部11は、速度応答ゲインの補正値を生成して、速度応答ゲイン乗算部5に補正値を供給する。
A speed response gain correction
ねじり振動共振判定部10は、キャリア周波数にもとづくトルクリップルによる共振と判定した場合には、イネーブル信号をキャリア周波数補正値生成部12に供給する。イネーブル信号は、キャリア周波数補正値生成部12を動作状態にする。イネーブル信号を受けたキャリア周波数補正値生成部12は、キャリア周波数の補正値を生成して、パワー変換器7に供給する。
When the torsional vibration
本実施形態の軸ねじり振動抑制制御装置30の動作について説明する。
時間領域の軸トルクのデータは、軸トルク検出器8によって検出され、周波数演算器9に供給される。
The operation of the shaft torsional vibration
The shaft torque data in the time domain is detected by the
周波数演算器9は、時間領域の軸トルクのデータを周波数領域のデータに変換する。変換された軸トルクのデータは、ねじり振動共振判定部10に供給される。
The
ねじり振動共振判定部10は、供給されたすべての周波数における軸トルクのデータを、周波数に対して一定のしきい値T0と比較する。ねじり振動共振判定部10は、すべて周波数fnにおいて軸トルクのデータがしきい値T0よりも小さい場合には、ねじり振動共振を生じていないものと判定する。モータ速度制御装置20は、現在の動作を維持する。
The torsional vibration
ねじり振動共振判定部10は、軸トルクのデータがしきい値T0以上であった場合には、周波数fnごとの軸トルクのデータを、周波数fnごとに設定されたしきい値Tnと比較する。しきい値が設定された周波数fnは、パワー変換器7のキャリア周波数にもとづいて設定されている。この周波数fnは、n×(fc±f0)である。ここで、nは自然数、fcはキャリア周波数、f0はモータ1の運転周波数である。
When the torsional vibration
しきい値T1,T2,…は、f1,f2,…に対してそれぞれ設定されている。しきい値T1,T2,…は、それぞれ異なる値であってもよいし、一部または全部が同一の値としてもよい。たとえば、しきい値Tnは、実験等によって測定された値やシミュレーション等によって得られた値にもとづいて設定される。 The threshold values T1, T2, ... Are set for f1, f2, ..., Respectively. The threshold values T1, T2, ... May be different values, or some or all of them may be the same value. For example, the threshold value Tn is set based on a value measured by an experiment or the like or a value obtained by a simulation or the like.
軸トルクのデータがいずれかの周波数fnにおいて、しきい値Tn以上の場合には、ねじり振動共振判定部10は、キャリア周波数補正値生成部12に対してイネーブル信号を供給する。
When the shaft torque data is at any frequency fn and is equal to or greater than the threshold value Tn, the torsional vibration
キャリア周波数補正値生成部12は、キャリア周波数fcの補正値を生成する。キャリア周波数fcの補正値は、たとえばパワー変換器7からキャリア周波数fcの値を取得し、あらかじめ設定された係数α(0<α<1)を乗じて生成される。αは、たとえば1%(0.01)のように設定されている。たとえば、キャリア周波数補正値生成部12は、係数αを用いて新たなキャリア周波数(1+α)×fcを計算する。計算された新たなキャリア周波数は、パワー変換器7に供給される。なお、キャリア周波数補正値生成部12は、新たなキャリア周波数を周波数演算器9にも供給し、周波数演算器9は、判定のための周波数fnを新たなキャリア周波数に更新する。
The carrier frequency correction
パワー変換器7は、キャリア周波数の値を(1+α)×fcに更新して、動作を再開し、あるいは継続する。 The power converter 7 updates the value of the carrier frequency to (1 + α) × fc, and resumes or continues the operation.
上述の動作を、すべての周波数n×(fc±f0)で軸トルクのデータがしきい値を下回るまで繰り返す。 The above operation is repeated at all frequencies n × (fc ± f0) until the shaft torque data falls below the threshold value.
更新することができるキャリア周波数の上限を設けておき、上限値に達しても、軸トルクのデータがしきい値Tnを下回らない場合には、新たなキャリア周波数を(1−α)×fcのように初期値に対して低下するようにキャリア周波数を補正してもよい。さらに、補正値の下限を設けておき、下限値に達しても軸トルクデータがしきい値を下回らない場合には、キャリア周波数補正値生成部12は、アラームを発生するようにしてもよい。
An upper limit of the carrier frequency that can be updated is set, and if the shaft torque data does not fall below the threshold value Tn even if the upper limit is reached, a new carrier frequency is set to (1-α) × fc. The carrier frequency may be corrected so as to decrease with respect to the initial value. Further, a lower limit of the correction value may be provided, and if the shaft torque data does not fall below the threshold value even if the lower limit value is reached, the carrier frequency correction
キャリア周波数の補正範囲の上下限は、たとえば±5%(±0.05)のように設定されている。キャリア周波数の補正範囲に上下限を設けることによって、パワー変換器7の効率の低下やノイズ発生の増大等を回避することができる。 The upper and lower limits of the carrier frequency correction range are set, for example, ± 5% (± 0.05). By providing the upper and lower limits in the correction range of the carrier frequency, it is possible to avoid a decrease in efficiency of the power converter 7 and an increase in noise generation.
ねじり振動共振判定部10は、軸トルクのデータがしきい値T0以上であって、各周波数fnに対応したしきい値Tnよりも小さい場合には、速度応答ゲイン補正値生成部11にイネーブル信号を供給する。
The torsional vibration
イネーブル信号を供給された速度応答ゲイン補正値生成部11は、速度応答ゲインGの補正値を生成する。速度応答ゲイン補正値生成部11は、たとえば、速度応答ゲイン乗算部5から現在の速度応答ゲインGの値を取得し、あらかじめ設定された係数β(0<β<1)を乗じて生成される。係数βは、たとえば5%(0.05)のように設定されている。速度応答ゲイン乗算部5は、係数βを用いて新たな速度応答ゲイン(1+β)×Gを計算する。計算された新たな速度応答ゲインは、速度応答ゲイン乗算部5に供給される。
The speed response gain correction
速度応答ゲイン乗算部5は、速度応答ゲインを(1+β)×Gに更新して、動作を再開する。
The speed response
上述の動作を、軸トルクのデータがしきい値T0を下回るまで繰り返す。 The above operation is repeated until the shaft torque data falls below the threshold value T0.
キャリア周波数補正値生成部12の場合と同様に、速度応答ゲインの補正値に上下限を設定し、補正値の上下限内で軸トルクのデータとしきい値T0との比較を行ってもよい。このように設定することによって、負荷変動に対する応答速度が許容以下に低下したり、速度応答が速くなり過ぎてオーバーシュート等を生じたりすることを防止することができる。
As in the case of the carrier frequency correction
上述の補正によって、軸トルクのデータがしきい値T0よりも小さくなった場合には、更新された速度応答ゲインでモータ速度制御装置20は、運転を再開する。
When the shaft torque data becomes smaller than the threshold value T0 due to the above correction, the motor
キャリア周波数fcおよび速度応答ゲインGのそれぞれの補正値の計算は、上述に限らず適切に設定することができる。たとえば、それぞれの補正値を実験等によってあらかじめ設定し、補正回数に応じた値α1,α2,…としてテーブルに格納して、補正回数ごとに読み出して、適用してもよい。あるいは、1<α<2として、新たなキャリア周波数をα^i×fcのように補正回数iのべき乗として計算したりしてもよい。 The calculation of the respective correction values of the carrier frequency fc and the speed response gain G is not limited to the above, and can be appropriately set. For example, each correction value may be set in advance by an experiment or the like, stored in a table as values α1, α2, ... According to the number of corrections, read out for each number of corrections, and applied. Alternatively, 1 <α <2 may be set, and the new carrier frequency may be calculated as a power of the number of corrections i, such as α ^ i × fc.
軸ねじり振動抑制制御装置30は、たとえば記憶装置(図示せず)に格納されたプログラムを展開し、あるいはプログラムの各ステップを逐次読み出して実行するCPU(Central Processing Unit)等により実現されてもよい。上述した各構成要素の一部または全部は、CPUによって実行されるプログラムの一部である。モータ速度制御装置20の動作をCPUにより実行、実現する場合には、軸ねじり振動抑制制御装置30のプログラムは、モータ速度制御装置20のCPUによって実行されるようにしてもよい。
The shaft torsional vibration
軸ねじり振動抑制制御装置30は、PLCによって実現されてもよい。軸ねじり振動抑制制御装置30は、モータ速度制御装置20に速度指令値を供給するPLCのプログラムの一部として実現されてもよいし、別のPLCによって実現されてもよい。
The shaft torsional vibration
本実施形態の軸ねじり振動抑制制御装置30の効果について説明する。
本実施形態の軸ねじり振動抑制制御装置30では、周波数演算器9およびねじり振動共振判定部10を備えているので、軸トルクの実測値の周波数解析によってねじり振動共振の有無を判定することができる。ねじり振動共振判定部10は、軸トルクの周波数成分にねじり振動共振を含む場合には、その共振周波数からPWMのキャリア周波数にもとづくトルクリップルによる高調波を生じているか、速度応答ゲインにもとづくものであるかを判定することができる。そのため、それぞれの原因に応じてモータ速度制御装置20の動作パラメータを補正することによって、共振状態を脱することができる。したがって、軸ねじり振動抑制制御装置30は、軸ねじり振動の共振を抑制することができる。
The effect of the shaft torsional vibration
Since the shaft torsional vibration
上述では、キャリア周波数および速度応答ゲインの補正について、動作パラメータの初期値から増大する方向に補正し、共振状態が解消しない場合に、初期値から減少する方向に補正する例について説明したが、これに限られることはない。動作パラメータの初期値から減少する方向に補正した後、初期値から増加する方向に適切な補正値を探索するようにしてもよい。また、適切な補正値を探索するに際して、探索履歴を記憶し最短の探索時間となるような学習機能によって、補正値を切り替えるようにしてもよい。 In the above description, an example has been described in which the carrier frequency and the speed response gain are corrected in the direction of increasing from the initial value of the operating parameter, and in the direction of decreasing from the initial value when the resonance state is not resolved. It is not limited to. After correcting in the direction of decreasing from the initial value of the operation parameter, an appropriate correction value may be searched for in the direction of increasing from the initial value. Further, when searching for an appropriate correction value, the correction value may be switched by a learning function that stores the search history and provides the shortest search time.
軸ねじり振動抑制制御装置30は、記憶装置(図示せず)に格納されたプログラムを展開し、プログラムの各ステップを逐次実行するCPU(Central Processing Unit)等によって実現されてもよい。上述した軸ねじり振動抑制制御装置30の各構成要素の一部または全部は、プログラムの一部として実行される。モータ速度制御装置20は、CPU等により実行されてもよく、その場合には、軸ねじり振動抑制制御装置30を実現するプログラムは、モータ速度制御装置20のCPUによって実行されてもよいし、別のCPUによって実行されてもよい。
The shaft torsional vibration
軸ねじり振動抑制制御装置30は、PLCによって実現されてもよい。軸ねじり振動抑制制御装置30の各構成要素の一部または全部は、PLCのプログラムによって実現される。軸ねじり振動抑制制御装置30を実現するPLCは、モータ速度制御装置20に速度指令値を供給するPLCと同一であってもよいし、別のPLCでもよい。
The shaft torsional vibration
(実施の形態2)
軸ねじり振動系のねじり振動共振の有無を判定するための軸トルクに関するデータは、トルク検出器が検出する軸トルクのデータ以外のパラメータを用いることもできる。
図2は、実施の形態の2に係る軸ねじり振動抑制制御装置を例示するブロック図である。
図2に示すように、実施の形態2の軸ねじり振動抑制制御装置130は、トルク検出器による軸トルクの実データに代えて、パワー変換器7が出力する電圧および電流のデータにもとづいて計算される軸トルクの計算値を用いる。
(Embodiment 2)
For the data on the shaft torque for determining the presence or absence of the torsional vibration resonance of the shaft torsional vibration system, parameters other than the shaft torque data detected by the torque detector can be used.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the shaft torsional vibration suppression control device according to the second embodiment.
As shown in FIG. 2, the shaft torsional vibration
軸ねじり振動抑制制御装置130は、磁束演算部13と、トルク演算部14と、を備える。本実施の形態2の軸ねじり振動抑制制御装置130は、磁束演算部13およびトルク演算部14を備える点で、上述の実施の形態1の場合と相違し、他の点では、実施の形態1の場合と同一である。実施の形態1の場合と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
The shaft torsional vibration
磁束演算部13は、パワー変換器7に接続されている。磁束演算部13は、パワー変換器7からパワー変換器7が出力する電圧および電流のデータを取得する。磁束演算部13は、パワー変換器7が出力する電圧、電流のデータおよびモータ1の巻線抵抗値にもとづいて磁束を計算する。モータ1の巻線抵抗値は、実測する等してあらかじめ設定されている。
The magnetic
トルク演算部14は、磁束演算部13の出力に接続されている。トルク演算部14は、磁束演算部13によって計算された磁束の値にもとづいて、軸トルクの値を計算する。計算された軸トルクの値は、周波数演算器9に供給され、上述の実施の形態1の場合と同様にねじり振動共振の判定および補正を行う。
The
本実施の形態1の軸ねじり振動抑制制御装置130は、計算によって求められた軸トルクの値を用いることができる。そのため、軸トルク検出器の取り付けが困難な場合であっても、ねじり振動共振の有無、原因を判定し、軸ねじり振動共振を抑制することができる。
The shaft torsional vibration
以上説明した実施形態によれば、軸ねじり振動の共振の有無および原因を判定し、モータ速度制御装置の動作パラメータを補正することによって軸ねじり振動の共振を抑制する軸ねじり振動抑制制御装置を実現することができる。 According to the embodiment described above, the shaft torsional vibration suppression control device that suppresses the resonance of the shaft torsional vibration is realized by determining the presence / absence and the cause of the resonance of the shaft torsional vibration and correcting the operating parameters of the motor speed control device. can do.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims. In addition, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.
1 モータ、2 機械負荷、3 連結軸、4 速度検出器、5 速度応答ゲイン乗算部、6 電流制御器、7 パワー変換器、8 軸トルク検出器、9 周波数演算器、10 ねじり振動共振判定部、11 速度応答ゲイン補正値生成部、12 キャリア周波数補正値生成部、13 磁束演算部、14 トルク演算部、20 モータ速度制御装置、30,130 軸ねじり振動抑制制御装置 1 motor, 2 mechanical load, 3 connecting shaft, 4 speed detector, 5 speed response gain multiplier, 6 current controller, 7 power converter, 8-axis torque detector, 9 frequency calculator, 10 torsional vibration resonance judgment unit , 11 Speed response gain correction value generator, 12 Carrier frequency correction value generator, 13 Magnetic current calculation unit, 14 Torque calculation unit, 20 Motor speed control device, 30, 130 Shaft torsional vibration suppression control device
Claims (7)
前記連結軸の軸トルクに関する周波数領域のデータを算出する周波数演算器と、
前記周波数領域のデータにもとづいて、前記軸ねじり振動系の共振の有無を判定し、共振ありと判定された場合にその原因を判定する軸ねじり振動共振判定部と、
前記共振の原因が、前記モータの速度応答を設定する速度応答ゲインによると判定された場合に、前記速度応答ゲインを補正する速度応答ゲイン補正値生成部と、
前記共振の原因が、前記PWM制御のキャリア周波数によって発生するトルクリップルによると判定された場合に、前記キャリア周波数を補正するキャリア周波数補正値生成部と、
を備えた軸ねじり振動抑制制御装置。 A shaft torsional vibration system including a motor driven by a motor speed control device based on PWM control, a mechanical load driven by the motor, and a connecting shaft that mechanically connects the motor and the mechanical load. A shaft torsional vibration suppression control device that suppresses vibration due to resonance.
A frequency calculator that calculates data in the frequency domain related to the shaft torque of the connecting shaft, and
Based on the data in the frequency domain, the axial torsional vibration resonance determination unit determines the presence or absence of resonance of the axial torsional vibration system, and if it is determined that there is resonance, the cause is determined.
When it is determined that the cause of the resonance is the speed response gain that sets the speed response of the motor, the speed response gain correction value generating unit that corrects the speed response gain,
When it is determined that the cause of the resonance is the torque ripple generated by the carrier frequency of the PWM control, the carrier frequency correction value generating unit that corrects the carrier frequency and the carrier frequency correction value generating unit.
Shaft torsional vibration suppression control device equipped with.
前記軸ねじり振動共振判定部は、再開された前記モータ速度制御装置の動作によって取得された前記軸トルクの新たなデータにもとづいて前記共振の有無を判定する請求項1〜4のいずれか1つに記載の軸ねじり振動抑制制御装置。 The speed response gain correction value generation unit calculates a new speed response gain set based on the initial value of the speed response gain as a speed response gain correction value, and uses the speed response gain correction value as the motor speed control device. Send to
The shaft torsional vibration resonance determination unit is any one of claims 1 to 4 that determines the presence or absence of the resonance based on new data of the shaft torque acquired by the restarted operation of the motor speed control device. Shaft torsional vibration suppression control device according to.
前記軸ねじり振動共振判定部は、再開された前記モータ速度制御装置の動作によって取得された前記軸トルクの新たなデータにもとづいて前記共振の有無を判定する請求項1〜5のいずれか1つに記載の軸ねじり振動抑制制御装置。 The carrier frequency correction value generator calculates a new carrier frequency set based on the initial value of the carrier frequency as a carrier frequency correction value, and transmits the carrier frequency correction value to the motor speed control device.
The shaft torsional vibration resonance determination unit is any one of claims 1 to 5 that determines the presence or absence of the resonance based on new data of the shaft torque acquired by the restarted operation of the motor speed control device. Shaft torsional vibration suppression control device according to.
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