JP7451839B2 - フィルタ装置及びモータの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、負荷とモータの共振周波数での振動の抑制に用いられるフィルタ装置、及びそれを備えたモータの制御装置に関する。

従来から、負荷を駆動するモータの制御装置として、負荷とモータとが共振周波数で振動することを抑制するためのフィルタ装置を備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に開示されるフィルタ装置は、ノッチフィルタと、当該ノッチフィルタを調整するフィルタ調整部とを含む適応ノッチフィルタによって構成されている。この適応ノッチフィルタでは、フィルタ調整部は、ノッチフィルタを通過する電流指令信号から共振周波数の信号成分が除去されるように、ノッチフィルタのノッチ周波数を調整する。

国際公開第２００４／０４９５５０号

電流指令信号のノッチフィルタへの通過に応じてフィルタ調整部によるノッチ周波数の調整が進み、ノッチ周波数が共振周波数にある程度近づいてくると、負荷及びモータの振動が収まるようになる。負荷及びモータの振動が収まると、ノッチフィルタに入力される電流指令信号に共振周波数の信号成分が含まれなくなる。このため、ノッチ周波数が共振周波数と一致していないにも関わらず、フィルタ調整部によるノッチ周波数の調整が進まなくなる。この結果、経年変化などによって負荷等の特性が少し変化しただけで、負荷及びモータが再び振動状態に陥る現象が生じ得る。つまり、負荷及びモータの振動を安定的に抑制することが困難である。また、フィルタ調整部が共振周波数と一致するようにノッチ周波数を調整しようとすると、そのフィルタ調整部の動作が暴走状態となる虞がある。この場合、フィルタ装置の挙動が不安定になる現象が生じ得る。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、負荷及びモータの振動を安定的に抑制することが可能なフィルタ装置及びモータの制御装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係るフィルタ装置は、負荷を駆動するモータと前記負荷とが共振周波数で振動することの抑制に用いられる装置である。このフィルタ装置は、前記モータの回転速度の指令を示す速度指令信号と前記モータの回転速度の検出結果を示す速度検出信号との差に対応して、前記共振周波数の信号成分を有し得る電流指令信号が入力される入力端子と、信号を出力する出力端子と、前記入力端子と前記出力端子との間に配置され、前記電流指令信号からフィルタ係数に応じた周波数の信号成分を除去して補正電流指令信号を生成する適応フィルタと、前記速度指令信号と前記速度検出信号との差分信号に基づいて、前記適応フィルタにおいて前記電流指令信号から前記共振周波数の信号成分の除去が可能となるように、前記フィルタ係数を調整する調整処理を行うフィルタ調整部と、前記出力端子の状態として、前記電流指令信号の前記適応フィルタへの通過を規制することで前記電流指令信号を前記出力端子から出力させる第１状態と、前記電流指令信号の前記適応フィルタへの通過を許容することで前記補正電流指令信号を前記出力端子から出力させる第２状態とで切り替え可能な切替部と、を備える。前記切替部は、前記フィルタ調整部による前記調整処理の完了前においては前記第１状態を維持し、前記調整処理の完了後に前記第１状態から前記第２状態へ切り替える。

このフィルタ装置によれば、フィルタ調整部は、入力端子に入力される電流指令信号から、適応フィルタにおいて共振周波数の信号成分の除去が可能となるように、適応フィルタのフィルタ係数を調整する調整処理を行う。この際、フィルタ調整部による調整処理の完了前においては、電流指令信号の適応フィルタへの通過を規制する第１状態が維持されている。一方、フィルタ調整部による調整処理の完了後に、第１状態から、電流指令信号の適応フィルタへの通過を許容する第２状態に切り替えられる。

つまり、フィルタ調整部は、電流指令信号の適応フィルタへの通過に応じてフィルタ係数の調整を進めるのではなく、電流指令信号の適応フィルタへの通過が規制された状態でフィルタ係数を調整する。フィルタ調整部は、適応フィルタによる電流指令信号の所定周波数の信号成分を除去する動作とは独立して、適応フィルタにおけるフィルタ係数を調整する。このため、フィルタ調整部は、電流指令信号から共振周波数の信号成分の除去が可能なフィルタ係数を正確に導出することができる。したがって、電流指令信号の適応フィルタへの通過を許容する第２状態に切り替えられたときには、フィルタ調整部により導出されたフィルタ係数が設定された適応フィルタの動作によって、負荷及びモータの共振周波数での振動を安定的に抑制することができる。

上記のフィルタ装置において、前記フィルタ調整部は、前記差分信号にノイズ除去処理を施して振動データを生成する振動データ生成部と、前記振動データ生成部が前記振動データを生成するごとに当該振動データを逐次保持するとともに、その逐次保持した振動データを循環出力して連続させて循環データを生成するデータ保持部と、前記循環データに基づいて、前記共振周波数を算出する周波数演算部と、前記周波数演算部によって算出された前記共振周波数に基づいて、当該共振周波数の信号成分を前記電流指令信号から除去することが可能な前記フィルタ係数を算出する係数算出部と、を含む構成であってもよい。

この態様では、電流指令信号の適応フィルタへの通過が規制された第１状態において、データ保持部は、振動データ生成部が振動データを生成するごとに当該振動データを逐次保持する。この振動データは、モータの回転速度に関する信号である速度指令信号と速度検出信号との差分信号に基づくものであるので、負荷及びモータの振動に影響を及ぼす影響因子となる。そして、データ保持部は、逐次保持した振動データを循環出力して連続させて循環データを生成する。このような振動データに基づく循環データも、負荷及びモータの振動の影響因子となる。

周波数演算部は、負荷及びモータの振動の影響因子となる循環データに基づいて共振周波数を算出するので、負荷及びモータの振動時の共振周波数を正確に算出することができる。このような共振周波数に基づいて係数算出部が適応フィルタのフィルタ係数を算出することにより、電流指令信号から共振周波数の信号成分の除去が可能なフィルタ係数を正確に導出することができる。

上記のフィルタ装置において、前記データ保持部は、前記循環データを生成する際には、循環出力した前記振動データのデータ列において最後尾の値が先頭の値と一致するように前記データ列の最後尾部分をカットし、そのカット後の前記データ列を連続させて前記循環データを生成する構成であってもよい。

この態様では、データ保持部は、循環出力した振動データのデータ列を連続させて循環データを生成する。この際、振動データのデータ列において先頭の値と最後尾の値との差が大きい場合には、循環データにおけるデータ列同士の接続部に不連続部分が生じる。循環データに不連続部分が生じると、その循環データに基づいて周波数演算部が共振周波数を算出するときに、正確な共振周波数を算出できない場合がある。そこで、データ保持部は、循環出力した振動データのデータ列において最後尾の値が先頭の値と一致するようにデータ列の最後尾部分をカットし、そのカット後のデータ列を連続させて循環データを生成する。これにより、循環データに不連続部分が生じることを抑制できるため、その循環データに基づいて周波数演算部が正確な共振周波数を算出できる。

上記のフィルタ装置において、前記適応フィルタは、前記電流指令信号から前記補正電流指令信号を生成するための構造として、信号に前記フィルタ係数を乗算して乗算信号を生成する乗算器と、信号を遅延させた遅延信号を生成する遅延器と、を含み、前記遅延器は、前記切替部による前記第１状態から前記第２状態への切り替えに応じて前記電流指令信号の通過が許容された前記適応フィルタの初期動作において、前記電流指令信号と一致する前記補正電流指令信号の生成が可能となるように、前記遅延信号の初期値が設定されている構成であってもよい。

フィルタ調整部による調整処理の完了前において、切替部によって第１状態が維持されているときには、電流指令信号の適応フィルタへの通過が規制されて、当該電流指令信号がそのまま出力端子から出力される。一方、フィルタ調整部による調整処理の完了後において、切替部によって第１状態から第２状態に切り替えられたときには、電流指令信号の適応フィルタへの通過が許容されて、適応フィルタにより生成された補正電流指令信号が出力端子から出力される。つまり、切替部による第１状態から第２状態への切り替えに応じて電流指令信号の通過が許容された適応フィルタの初期動作においては、出力端子から出力される信号が電流指令信号から補正電流指令信号に切り替わる。

この際、電流指令信号と補正電流指令信号との差が大きい場合には、適応フィルタの初期動作に応じて出力端子から出力される信号が急激に変化し、これに伴ってモータに供給される電流が急激に変化する。この場合、モータによって駆動される負荷が危険な動きをすることが想定される。そこで、適応フィルタの構造として組み込まれている遅延器により生成される遅延信号の初期値が、適応フィルタの初期動作において電流指令信号と一致する補正電流指令信号の生成が可能となるような値に設定される。これにより、適応フィルタの初期動作に応じて出力端子から出力される信号の急激な変化を抑制できる。このため、出力端子から出力される信号に応じてモータに供給される電流の急激な変化を抑制できるので、モータによって駆動される負荷の危険な動きを防止できる。

本発明の他の局面に係る制御装置は、負荷を駆動するモータの制御装置である。このモータの制御装置は、上記のフィルタ装置と、前記入力端子に接続され、前記速度指令信号と前記速度検出信号とに基づいて、前記電流指令信号を生成する速度制御部と、前記出力端子に接続され、当該出力端子から出力された信号に基づいて、前記モータを回転させるためのモータ電流信号を生成する電流制御部と、を備える。

以上説明したように、本発明によれば、負荷及びモータの振動を安定的に抑制することが可能なフィルタ装置及びモータの制御装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るフィルタ装置が適用されたモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 フィルタ装置のブロック図であって、切替部が第１状態を維持した場合を示す図である。 フィルタ装置のブロック図であって、切替部が第１状態から第２状態に切り替えた場合を示す図である。 フィルタ装置に備えられるフィルタ調整部の構成を示すブロック図である。 フィルタ調整部のデータ保持部がカット処理を行わずに、振動データから循環データを生成するときの動作を説明するための図である。 フィルタ調整部のデータ保持部がカット処理を行って、振動データから循環データを生成するときの動作を説明するための図である。 フィルタ装置に備えられる適応フィルタの構造を示すブロック図である。 フィルタ装置の出力端子から出力される信号の波形を示す図であって、適応フィルタの遅延器における遅延信号の初期値がゼロに設定されている場合の図である。 フィルタ装置の出力端子から出力される信号の波形を示す図であって、適応フィルタの遅延器における遅延信号の初期値が調整されている場合の図である。

以下、本発明の実施形態に係るフィルタ装置及びそれを備えたモータの制御装置について、図面に基づいて説明する。

［モータ制御装置について］
図１は、本発明の一実施形態に係るフィルタ装置５が適用されたモータ制御装置１の構成を示すブロック図である。モータ制御装置１は、負荷９を駆動するモータ８の制御を行う制御装置である。モータ制御装置１は、位置制御部２と、速度制御部３と、速度検出部４と、フィルタ装置５と、電流制御部６と、位置検出部７と、を備えている。

位置検出部７は、例えばエンコーダから構成されている。位置検出部７は、モータ８におけるモータ軸の回転角度を検出し、その検出結果を示す位置検出信号ＰＳ２を出力する。位置検出部７から出力された位置検出信号ＰＳ２は、位置制御部２と速度検出部４とに入力される。

位置制御部２には、位置検出部７からの位置検出信号ＰＳ２が入力されるとともに、位置指令信号ＰＳ１が入力される。位置指令信号ＰＳ１は、モータ８の回転角度位置の指令を示す信号である。位置制御部２は、位置指令信号ＰＳ１と位置検出信号ＰＳ２とに基づいて、モータ８の回転速度の指令を示す速度指令信号ＳＳ１を出力する。位置制御部２から出力された速度指令信号ＳＳ１は、速度制御部３に入力される。

速度検出部４は、位置検出信号ＰＳ２に基づいてモータ８の回転速度を検出し、その検出結果を示す速度検出信号ＳＳ２を出力する。速度検出部４から出力された速度検出信号ＳＳ２は、速度制御部３に入力される。

速度制御部３には、位置制御部２からの速度指令信号ＳＳ１が入力されるとともに、速度検出部４からの速度検出信号ＳＳ２が入力される。速度制御部３は、速度指令信号ＳＳ１と速度検出信号ＳＳ２とに基づいて、電流指令信号ＣＳ１を生成して出力する。電流指令信号ＣＳ１は、モータ８に供給する電流を指令することにより、モータ８の回転速度を制御するための信号である。

速度制御部３は、速度指令信号ＳＳ１と速度検出信号ＳＳ２との差となる速度誤差に速度ゲインを乗算して電流指令信号ＣＳ１を生成する。この際、速度ゲインを大きい値に設定することにより、速度誤差に対して大きな加速度でモータ８の速度の修正が可能となるため、短い時間で速度誤差が小さくなり、高精度の速度制御が可能となる。しかし、速度ゲインを大きい値に設定すると、モータ８と負荷９とが共振周波数で振動する可能性が高まる。つまり、速度制御部３から出力される電流指令信号ＣＳ１は、速度指令信号ＳＳ１と速度検出信号ＳＳ２との差に対応して、共振周波数の信号成分を有し得る信号である。

速度制御部３は、フィルタ装置５の入力端子５１に接続されている。速度制御部３から出力された電流指令信号ＣＳ１は、入力端子５１を介してフィルタ装置５に入力される。

フィルタ装置５は、モータ８と負荷９とが共振周波数で振動することの抑制に用いられる装置である。フィルタ装置５は、入力端子５１に入力された電流指令信号ＣＳ１に所定の処理を施して、出力端子５２から信号を出力する。このフィルタ装置５の詳細については、後述する。

電流制御部６は、フィルタ装置５の出力端子５２に接続されている。電流制御部６は、出力端子５２から出力された信号に基づいて、モータ８を回転させるためのモータ電流信号ＭＣＳを生成して出力する。電流制御部６から出力されたモータ電流信号ＭＣＳは、モータ８に入力される。モータ８にモータ電流信号ＭＣＳが入力されると、モータ８のモータ軸が回転する。モータ軸が回転すると、当該モータ軸に連結された負荷９が駆動する。

［フィルタ装置について］
図１に加えて図２及び図３のブロック図を参照して、フィルタ装置５について説明する。フィルタ装置５は、入力端子５１と、出力端子５２と、適応フィルタ５３と、フィルタ調整部５４と、切替部５５と、を備えている。

入力端子５１は、速度制御部３から出力される信号であって、共振周波数の信号成分を有し得る電流指令信号ＣＳ１が入力される端子である。出力端子５２は、フィルタ装置５から信号を出力するための端子である。

適応フィルタ５３は、入力端子５１と出力端子５２との間に配置されている。適応フィルタ５３は、例えば、フィルタ係数が変更可能なノッチフィルタから構成されている。適応フィルタ５３は、入力端子５１に入力された電流指令信号ＣＳ１からフィルタ係数に応じた周波数の信号成分を除去して補正電流指令信号ＣＣＳを生成する。具体的には、適応フィルタ５３は、電流指令信号ＣＳ１において、フィルタ係数に応じた周波数帯の信号成分を減衰させて除去するとともに、それ以外の周波数帯の信号成分の通過を許容することにより、補正電流指令信号ＣＣＳを生成する。

フィルタ調整部５４は、適応フィルタ５３のフィルタ係数を調整する調整処理を行う。フィルタ調整部５４は、速度指令信号ＳＳ１と速度検出信号ＳＳ２との差分信号ＤＳ（後記の図４参照）に基づいて、適応フィルタ５３において電流指令信号ＣＳ１から共振周波数の信号成分の除去が可能となるようにフィルタ係数を調整する。

切替部５５は、第１切替端子５５１と第２切替端子５５２とを含む。切替部５５は、出力端子５２の状態を第１状態と第２状態とで切り替え可能に構成されている。切替部５５は、出力端子５２と第１切替端子５５１とを接続することにより、出力端子５２を第１状態とする（図２参照）。切替部５５は、出力端子５２と第２切替端子５５２とを接続することにより、出力端子５２を第２状態とする（図３参照）。切替部５５は、図２の第１状態において、入力端子５１に入力された電流指令信号ＣＳ１の適応フィルタ５３への通過を規制することで、当該電流指令信号ＣＳ１を第１切替端子５５１を介して出力端子５２から出力させる。一方、図３の第２状態において、切替部５５は、入力端子５１に入力された電流指令信号ＣＳ１の適応フィルタ５３への通過を許容することで、適応フィルタ５３により生成される補正電流指令信号ＣＣＳを第２切替端子５５２を介して出力端子５２から出力させる。

切替部５５は、フィルタ調整部５４によるフィルタ係数を調整する調整処理の完了前においては第１状態を維持する。一方、フィルタ調整部５４による調整処理の完了後において、切替部５５は、第１状態から第２状態へ切り替える。

切替部５５を備えたフィルタ装置５では、フィルタ調整部５４は、電流指令信号ＣＳ１の適応フィルタ５３への通過に応じてフィルタ係数の調整を進めるのではない。フィルタ調整部５４は、切替部５５が第１状態を維持して電流指令信号ＣＳ１の適応フィルタ５３への通過が規制された状態で、フィルタ係数を調整する。フィルタ調整部５４は、適応フィルタ５３による電流指令信号ＣＳ１の所定周波数の信号成分を除去する動作とは独立して、適応フィルタ５３におけるフィルタ係数を調整する。このため、フィルタ調整部５４は、電流指令信号ＣＳ１から共振周波数の信号成分の除去が可能なフィルタ係数を正確に導出することができる。したがって、切替部５５によって電流指令信号ＣＳ１の適応フィルタ５３への通過を許容する第２状態に切り替えられたときには、フィルタ調整部５４により導出されたフィルタ係数が設定された適応フィルタ５３の動作によって、負荷９及びモータ８の共振周波数での振動を安定的に抑制することができる。しかも、フィルタ調整部５４による調整処理においてフィルタ調整部５４の動作が暴走状態となることも回避されている。このため、フィルタ装置５の挙動の安定性が確保され、モータ制御装置１の制御系全体の安定性も確保される。

図４は、フィルタ装置５に備えられるフィルタ調整部５４の構成を示すブロック図である。フィルタ調整部５４は、差分信号生成部５４１と、振動データ生成部５４２と、データ保持部５４３と、発振判定部５４４と、ノイズ除去部５４５と、周波数演算部５４６と、収束判定部５４７と、係数算出部５４８と、を含む。

差分信号生成部５４１は、速度指令信号ＳＳ１と速度検出信号ＳＳ２との差を示す差分信号ＤＳを生成して出力する。差分信号生成部５４１は、位置制御部２から速度指令信号ＳＳ１が出力され、速度検出部４から速度検出信号ＳＳ２が出力されるごとに、差分信号ＤＳを逐次生成して出力する。差分信号生成部５４１から逐次出力された差分信号ＤＳは、振動データ生成部５４２に逐次入力される。

振動データ生成部５４２は、逐次入力される差分信号ＤＳに高周波及び低周波のノイズ除去処理を施すことにより、振動データＦＤを逐次生成して出力する。振動データ生成部５４２から逐次出力された振動データＦＤは、データ保持部５４３及び発振判定部５４４に逐次入力される。

データ保持部５４３は、例えばリングバッファから構成されている。リングバッファとは、データ保持領域の両端を論理的に繋げて、概念的にリング状に構成したバッファである。データ保持部５４３は、振動データ生成部５４２が振動データＦＤを生成するごとに当該振動データＦＤを逐次保持（逐次保存）する。リングバッファから構成されたデータ保持部５４３は、逐次入力される振動データＦＤをデータ保持領域の先頭から逐次保持していき、データ保持領域の最後尾に振動データＦＤを保持すると、データ保持領域の先頭から新たな振動データＦＤで更新していくことを繰り返す。

発振判定部５４４は、逐次入力される振動データＦＤに基づいて、負荷９及びモータ８の共振周波数での振動に応じてモータ制御装置１の制御系全体に発振が生じたか否かを判定する。発振判定部５４４は、逐次入力される振動データＦＤの二乗値に移動平均処理を施すことにより、逐次入力される振動データＦＤの各々に対応した判定データを逐次生成する。そして、発振判定部５４４は、逐次生成した判定データにおいて、所定回数連続して判定閾値を超えた場合に発振が生じたと判定する。

発振判定部５４４により発振が生じたと判定されると、データ保持部５４３は、振動データＦＤの更新を停止し、データ保持領域に逐次保持した振動データＦＤを循環出力して連続させて循環データＣＤを生成する。例えば、データ保持部５４３は、データ保持領域の先頭から最後尾までに保持した振動データＦＤを順番に循環出力し、所定数の振動データＦＤを一組としたデータ列を連続させて循環データＣＤを生成する。循環データＣＤは、ノイズ除去部５４５に入力される。

ノイズ除去部５４５は、循環データＣＤに高周波及び低周波のノイズ除去処理を施すことにより、循環データＣＤに対応した補正循環データＳＣＤを生成して出力する。ノイズ除去部５４５から出力された補正循環データＳＣＤは、周波数演算部５４６に入力される。

周波数演算部５４６は、循環データＣＤに対応した補正循環データＳＣＤに基づいて、ＮＬＭＳ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）演算を実行することにより、共振周波数ＲＦを算出する。具体的には、周波数演算部５４６は、一般的に知られる適応アルゴリズムに従ってＮＬＭＳ演算を実行し、振動を最小化するように、ＮＬＭＳ内部のＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ係数を調整する。そして、周波数演算部５４６は、ＦＩＲフィルタ係数に基づいて、共振周波数ＲＦを算出する。

収束判定部５４７は、周波数演算部５４６により算出された共振周波数ＲＦの変化量が所定時間連続して設定許容範囲内に収まると、周波数演算部５４６による共振周波数ＲＦの算出が収束したと判定し、その算出を終了させる。

係数算出部５４８は、収束判定部５４７によって周波数演算部５４６の算出が終了されると、その算出された共振周波数ＲＦに基づいて、適応フィルタ５３のフィルタ係数を算出する。係数算出部５４８により算出されたフィルタ係数は、適応フィルタ５３において共振周波数ＲＦの信号成分を電流指令信号ＣＳ１から除去することが可能なフィルタ係数である。

上記の通り、フィルタ調整部５４では、電流指令信号ＣＳ１の適応フィルタ５３への通過が規制された第１状態において、データ保持部５４３は、振動データ生成部５４２が振動データＦＤを生成するごとに当該振動データＦＤを逐次保持する。この振動データＦＤは、モータ８の回転速度に関する信号である速度指令信号ＳＳ１と速度検出信号ＳＳ２との差分信号ＤＳに基づくものであるので、負荷９及びモータ８の振動に影響を及ぼす影響因子となる。そして、データ保持部５４３は、逐次保持した振動データＦＤを循環出力して連続させて循環データＣＤを生成する。このような振動データＦＤに基づく循環データＣＤも、負荷９及びモータ８の振動の影響因子となる。

周波数演算部５４６は、負荷９及びモータ８の振動の影響因子となる循環データＣＤに対応した補正循環データＳＣＤに基づいて共振周波数ＲＦを算出するので、負荷９及びモータ８の振動時の共振周波数ＲＦを正確に算出することができる。このような共振周波数ＲＦに基づいて係数算出部５４８が適応フィルタ５３のフィルタ係数を算出することにより、電流指令信号ＣＳ１から共振周波数ＲＦの信号成分の除去が可能なフィルタ係数を正確に導出することができる。

次に、フィルタ調整部５４において、データ保持部５４３が振動データＦＤから循環データＣＤを生成するときの動作について、図５Ａ及び図５Ｂを参照して詳細に説明する。

既述の通り、データ保持部５４３は、データ保持領域の先頭から最後尾までに保持した振動データＦＤを循環出力し、その振動データＦＤのデータ列ＦＤＡを連続させて循環データＣＤを生成する。この際、図５Ａに示されるように、振動データＦＤのデータ列ＦＤＡにおいて先頭の値ＦＤ１と最後尾の値ＦＤ２との差が大きい場合には、循環データＣＤにおけるデータ列ＦＤＡ同士の接続部に不連続部分ＣＤ１が生じる。循環データＣＤに不連続部分ＣＤ１が生じると、その循環データＣＤに対応した補正循環データＳＣＤに基づいて周波数演算部５４６が共振周波数ＲＦを算出するときに、正確な共振周波数ＲＦを算出できない場合がある。

そこで、図５Ｂに示されるように、データ保持部５４３は、循環データＣＤを生成する際には、循環出力した振動データＦＤのデータ列ＦＤＡにおいて最後尾の値ＦＤ２が先頭の値ＦＤ１と一致するようにデータ列ＦＤＡの最後尾部分をカットするカット処理を行う。そして、データ保持部５４３は、そのカット後のデータ列ＦＤＡを連続させて循環データＣＤを生成する。これにより、循環データＣＤに不連続部分が生じることを抑制できるため、その循環データＣＤに対応した補正循環データＳＣＤに基づいて周波数演算部５４６が正確な共振周波数ＲＦを算出できる。

次に、適応フィルタ５３の構造について、図６のブロック図を参照して詳細に説明する。適応フィルタ５３は、入力端子５１に入力される電流指令信号ＣＳ１から補正電流指令信号ＣＣＳを生成するための構造として、第１～第６乗算器５３Ａ１～５３Ａ６と、第１及び第２遅延器５３Ｂ１，５３Ｂ２と、減算器５３Ｃ１と、第１～第３加算器５３Ｄ１～５３Ｄ３と、を含む。

第１乗算器５３Ａ１は、入力端子５１に入力された電流指令信号ＣＳ１に第１フィルタ係数ａ１を乗算することにより、第１乗算信号ＭＳ１を生成して出力する。なお、第１フィルタ係数ａ１は、フィルタ調整部５４によって調整されたものである。

減算器５３Ｃ１は、第１乗算器５３Ａ１から出力された第１乗算信号ＭＳ１に対して、後記の第１加算器５３Ｄ１から出力された第１加算信号ＡＳ１を減算することにより、減算信号ＳＢＳを生成して出力する。

第１遅延器５３Ｂ１は、減算器５３Ｃ１から出力された減算信号ＳＢＳを遅延させた第１遅延信号ＤＬ１を生成して出力する。

第２遅延器５３Ｂ２は、第１遅延器５３Ｂ１から出力された第１遅延信号ＤＬ１を遅延させた第２遅延信号ＤＬ２を生成して出力する。

第２乗算器５３Ａ２は、第１遅延器５３Ｂ１から出力された第１遅延信号ＤＬ１に第２フィルタ係数ａ２を乗算することにより、第２乗算信号ＭＳ２を生成して出力する。なお、第２フィルタ係数ａ２は、フィルタ調整部５４によって調整されたものである。

第３乗算器５３Ａ３は、第２遅延器５３Ｂ２から出力された第２遅延信号ＤＬ２に第３フィルタ係数ａ３を乗算することにより、第３乗算信号ＭＳ３を生成して出力する。なお、第３フィルタ係数ａ３は、フィルタ調整部５４によって調整されたものである。

第１加算器５３Ｄ１は、第２乗算器５３Ａ２から出力された第２乗算信号ＭＳ２と、第３乗算器５３Ａ３から出力された第３乗算信号ＭＳ３とを加算することにより、第１加算信号ＡＳ１を生成して出力する。第１加算器５３Ｄ１から出力された第１加算信号ＡＳ１は、前述の減算器５３Ｃ１に入力される。

第４乗算器５３Ａ４は、減算器５３Ｃ１から出力された減算信号ＳＢＳに第４フィルタ係数ｂ１を乗算することにより、第４乗算信号ＭＳ４を生成して出力する。なお、第４フィルタ係数ｂ１は、フィルタ調整部５４によって調整されたものである。

第５乗算器５３Ａ５は、第１遅延器５３Ｂ１から出力された第１遅延信号ＤＬ１に第５フィルタ係数ｂ２を乗算することにより、第５乗算信号ＭＳ５を生成して出力する。なお、第５フィルタ係数ｂ２は、フィルタ調整部５４によって調整されたものである。

第６乗算器５３Ａ６は、第２遅延器５３Ｂ２から出力された第２遅延信号ＤＬ２に第６フィルタ係数ｂ３を乗算することにより、第６乗算信号ＭＳ６を生成して出力する。なお、第６フィルタ係数ｂ３は、フィルタ調整部５４によって調整されたものである。

第２加算器５３Ｄ２は、第５乗算器５３Ａ５から出力された第５乗算信号ＭＳ５と、第６乗算器５３Ａ６から出力された第６乗算信号ＭＳ６とを加算することにより、第２加算信号ＡＳ２を生成して出力する。

第３加算器５３Ｄ３は、第４乗算器５３Ａ４から出力された第４乗算信号ＭＳ４と、第２加算器５３Ｄ２から出力された第２加算信号ＡＳ２とを加算することにより、補正電流指令信号ＣＣＳを生成して出力する。第３加算器５３Ｄ３から出力される補正電流指令信号ＣＣＳは、出力端子５２と第２切替端子５５２とが接続される切替部５５による第２状態（図３の状態）において、第２切替端子５５２を介して出力端子５２に入力される。

図７Ａ及び図７Ｂは、フィルタ装置５の出力端子５２から出力される信号の波形を示す図である。

フィルタ調整部５４による調整処理の完了前において、切替部５５によって第１状態が維持されているときには、入力端子５１に入力された電流指令信号ＣＳ１の適応フィルタ５３への通過が規制されて、当該電流指令信号ＣＳ１がそのまま出力端子５２から出力される。このような第１状態が維持されているときに出力端子５２から出力される電流指令信号ＣＳ１の波形は、図７Ａ及び図７Ｂに示されるように、負荷９及びモータ８の振動に応じた振幅を有した波形となる。

一方、フィルタ調整部５４による調整処理の完了後において、切替部５５によって第１状態から第２状態に切り替えられたときには、入力端子５１に入力された電流指令信号ＣＳ１の適応フィルタ５３への通過が許容されて、適応フィルタ５３により生成された補正電流指令信号ＣＣＳが出力端子５２から出力される。つまり、切替部５５による第１状態から第２状態への切り替えに応じて電流指令信号ＣＳ１の通過が許容された適応フィルタ５３の初期動作においては、出力端子５２から出力される信号が電流指令信号ＣＳ１から補正電流指令信号ＣＣＳに切り替わる。

適応フィルタ５３の構造として組み込まれている第１遅延器５３Ｂ１における第１遅延信号ＤＬ１の初期値、及び第２遅延器５３Ｂ２における第２遅延信号ＤＬ２の初期値が、例えば「ゼロ」に設定されている場合を想定する。この場合、切替部５５による第１状態から第２状態への切り替えに応じた適応フィルタ５３の初期動作において生成される補正電流指令信号ＣＣＳは、電流指令信号ＣＳ１との差が大きくなる可能性がある。このような場合には、適応フィルタ５３の初期動作に応じて出力端子５２から出力される信号が急激に変化し、これに伴ってモータ８に供給される電流が急激に変化する（図７Ａ参照）。モータ８に供給される電流が急激に変化すると、モータ８によって駆動される負荷９が危険な動きをすることが想定される。

そこで、第１遅延器５３Ｂ１における第１遅延信号ＤＬ１の初期値、及び第２遅延器５３Ｂ２における第２遅延信号ＤＬ２の初期値が、適応フィルタ５３の初期動作において電流指令信号ＣＳ１と一致する補正電流指令信号ＣＣＳの生成が可能となるような値に設定される。これにより、適応フィルタ５３の初期動作に応じて出力端子５２から出力される信号の急激な変化を抑制できる（図７Ｂ参照）。このため、出力端子５２から出力される信号に応じてモータ８に供給される電流の急激な変化を抑制できるので、モータ８によって駆動される負荷９の危険な動きを防止できる。

１ モータ制御装置
２ 位置制御部
３ 速度制御部
４ 速度検出部
５ フィルタ装置
５１ 入力端子
５２ 出力端子
５３ 適応フィルタ
５４ フィルタ調整部
５４２ 振動データ生成部
５４３ データ保持部
５４６ 周波数演算部
５４８ 係数算出部
５５ 切替部
６ 電流制御部
７ 位置検出部
８ モータ
９ 負荷
ＣＣＳ 補正電流指令信号
ＣＤ 循環データ
ＣＳ１ 電流指令信号
ＤＳ 差分信号
ＦＤ 振動データ
ＭＣＳ モータ電流信号
ＲＦ 共振周波数
ＳＳ１ 速度指令信号
ＳＳ２ 速度検出信号

Claims (5)

1. 負荷を駆動するモータと前記負荷とが共振周波数で振動することの抑制に用いられるフィルタ装置であって、
   前記モータの回転速度の指令を示す速度指令信号と前記モータの回転速度の検出結果を示す速度検出信号との差に対応して、前記共振周波数の信号成分を有し得る電流指令信号が入力される入力端子と、
   信号を出力する出力端子と、
   前記入力端子と前記出力端子との間に配置され、前記電流指令信号からフィルタ係数に応じた周波数の信号成分を除去して補正電流指令信号を生成する適応フィルタと、
   前記速度指令信号と前記速度検出信号との差分信号に基づいて、前記適応フィルタにおいて前記電流指令信号から前記共振周波数の信号成分の除去が可能となるように、前記フィルタ係数を調整する調整処理を行うフィルタ調整部と、
   前記出力端子の状態として、前記電流指令信号の前記適応フィルタへの通過を規制することで前記電流指令信号を前記出力端子から出力させる第１状態と、前記電流指令信号の前記適応フィルタへの通過を許容することで前記補正電流指令信号を前記出力端子から出力させる第２状態とで切り替え可能な切替部と、を備え、
   前記切替部は、前記フィルタ調整部による前記調整処理の完了前においては前記第１状態を維持し、前記調整処理の完了後に前記第１状態から前記第２状態へ切り替える、フィルタ装置。
2. 前記フィルタ調整部は、
   前記差分信号にノイズ除去処理を施して振動データを生成する振動データ生成部と、
   前記振動データ生成部が前記振動データを生成するごとに当該振動データを逐次保持するとともに、その逐次保持した振動データを循環出力して連続させて循環データを生成するデータ保持部と、
   前記循環データに基づいて、前記共振周波数を算出する周波数演算部と、
   前記周波数演算部によって算出された前記共振周波数に基づいて、当該共振周波数の信号成分を前記電流指令信号から除去することが可能な前記フィルタ係数を算出する係数算出部と、を含む、請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記データ保持部は、前記循環データを生成する際には、循環出力した前記振動データのデータ列において最後尾の値が先頭の値と一致するように前記データ列の最後尾部分をカットし、そのカット後の前記データ列を連続させて前記循環データを生成する、請求項２に記載のフィルタ装置。
4. 前記適応フィルタは、前記電流指令信号から前記補正電流指令信号を生成するための構造として、信号に前記フィルタ係数を乗算して乗算信号を生成する乗算器と、信号を遅延させた遅延信号を生成する遅延器と、を含み、
   前記遅延器は、前記切替部による前記第１状態から前記第２状態への切り替えに応じて前記電流指令信号の通過が許容された前記適応フィルタの初期動作において、前記電流指令信号と一致する前記補正電流指令信号の生成が可能となるように、前記遅延信号の初期値が設定されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
5. 負荷を駆動するモータの制御装置であって、
   請求項１～４のいずれか１項に記載のフィルタ装置と、
   前記入力端子に接続され、前記速度指令信号と前記速度検出信号とに基づいて、前記電流指令信号を生成する速度制御部と、
   前記出力端子に接続され、当該出力端子から出力された信号に基づいて、前記モータを回転させるためのモータ電流信号を生成する電流制御部と、を備える、モータの制御装置。

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