JPH02228282A - Filter - Google Patents

Filter

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JPH02228282A
JPH02228282A JP1046244A JP4624489A JPH02228282A JP H02228282 A JPH02228282 A JP H02228282A JP 1046244 A JP1046244 A JP 1046244A JP 4624489 A JP4624489 A JP 4624489A JP H02228282 A JPH02228282 A JP H02228282A
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JP
Japan
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filter
coefficient
digital
parameters
transfer function
Prior art date
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Pending
Application number
JP1046244A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Sato
光一 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Publication of JPH02228282A publication Critical patent/JPH02228282A/en
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Abstract

PURPOSE:To facilitate setting of a coefficient without increasing the number of components by reading the coefficient from a coefficient table based on a parameter determined by a set switch, and calculating a transfer function of a filter by using the coefficient. CONSTITUTION:In a filter 11 for suppressing mechanical resonance of a motor, a digital signal handling section is inserted into a direct drive motor control system. Set switches 111, 112 set parameters for determining characteristics of the filter 11, digital coefficients to be used to calculate a transfer function of the filter are stored corresponding to parameters in a coefficient table 113, and the coefficient is read based on the parameters set by the switches 111, 112. Calculating means obtains the function of the filter 11 by using the coefficient read from the table 113, and a filter section 114 is set to the function obtained by the calculating means.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はダイレクト・ドライブ・モータ(以下、DDモ
ータとする)の制御システムに適用されモータのRt1
1共振を抑制するフィルタに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention is applied to a control system for a direct drive motor (hereinafter referred to as DD motor).
This invention relates to a filter that suppresses 1 resonance.

〈従来の技術〉 減速機のないDDモータにおいては、機械共振を抑え、
制御特性を向上させることが実用上、大きな課題となる
<Conventional technology> In a DD motor without a reducer, mechanical resonance is suppressed,
Improving control characteristics is a major challenge in practice.

機械共振の抑制対策としては、第6図に示すように、モ
ータの制御システムにアナログフィルタを挿入したもの
があった。
As a measure to suppress mechanical resonance, as shown in FIG. 6, an analog filter was inserted into the motor control system.

図で、1は制御対象となるDDモータ、2はモータ1の
回転を検出するエンコーダ、3は位置指令信号とエンコ
ーダ2の位置検出信号の偏差をもとにモータの回転位置
を制御するための制御信号を出力する位置制御部である
0位置制御部3はデジタル信号を扱うものであるが、D
/A変換器を介してアナログ信号を出力する。
In the figure, 1 is a DD motor to be controlled, 2 is an encoder that detects the rotation of motor 1, and 3 is an encoder for controlling the rotational position of the motor based on the deviation between the position command signal and the position detection signal of encoder 2. The 0 position control unit 3, which is a position control unit that outputs a control signal, handles digital signals.
/A converter to output an analog signal.

4は速度制御部3の出力を速度指令信号としF/V変換
器5で変換したエンコーダの出力を速度検出信号とし、
これらの偏差をもとにモータの回転速度を制御するため
の制御信号を出力する速度制御部である。
4 uses the output of the speed control unit 3 as a speed command signal, and the output of the encoder converted by the F/V converter 5 as a speed detection signal,
This is a speed control section that outputs a control signal for controlling the rotational speed of the motor based on these deviations.

6は速度制御部4の出力を機械共振を防止する信号にし
て出力するアナログフィルタである0機械共振の防止は
、モータの共振回転数となる周波数付近で通過信号を小
さくしたり、この周波数以上の周波数域では通過信号を
小さくすることによって行う。
6 is an analog filter that outputs the output of the speed control unit 4 as a signal to prevent mechanical resonance. 0 Preventing mechanical resonance is done by reducing the passing signal around the frequency that is the resonant rotation speed of the motor, or by reducing the passing signal at frequencies above this frequency. This is done by reducing the passing signal in the frequency range.

7はアナログフィルタ6の出力をトルク指令信号として
モータ1を駆動するモータ駆動回路である。
7 is a motor drive circuit that drives the motor 1 using the output of the analog filter 6 as a torque command signal.

〈発明が解決しようとする課題〉 このようなシステムで、位置制御部3のみはデジタル系
であるが、他の部分はアナログ系である。
<Problems to be Solved by the Invention> In such a system, only the position control section 3 is a digital system, but the other parts are analog systems.

従って、アナログフィルタを追加することになり、これ
によって、 ■部品点数が増加する。
Therefore, an analog filter has to be added, which increases the number of parts.

■小型化する際の妨げになる。■It hinders miniaturization.

■コストアップする。■Increase costs.

といった問題点を含んでいた。また、フィルタの係数の
設定は可変抵抗によって行っていたため、設定が難しい
という問題点もあった。
It included problems such as: Furthermore, since the filter coefficients were set using variable resistors, there was also the problem that they were difficult to set.

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
のであり、部品点数を増加させることなく、従来のフィ
ルタに比較して省スペースとコストダウンが可能で、し
かも係数の設定が容易なフィルタを実現することを目的
とする。
The present invention was made to solve these problems, and it is possible to save space and reduce costs compared to conventional filters without increasing the number of parts, and it is easy to set coefficients. The purpose is to realize a filter.

く課題を解決するための手段〉 本発明は、 ダイレフ!・・ドライブ・モータの制御システムに適用
され、モータの機械共振を抑制するフィルタにおいて、 この制御システムの中でデジタル信号を扱う部分に挿入
され、 フィルタの特性を定めるパラメータを設定する設定スイ
ッチと、 フィルタの伝達関数の算出演算に用いるデジタル係数が
前記パラメータと対応して格納され、前記設定スイッチ
で設定されたパラメータをもとにデジタル係数が読み出
される係数テーブルと、この係数テーブルから読み出し
たデジタル係数を用いてフィルタの伝達関数を求める演
算手段と、この演算手段で求めた伝達関数に設定される
フィルタ部、 を具備したことを特徴とするフィルタである。
Means for Solving the Problems> The present invention is directed to Dairef! ...In a filter that is applied to a drive motor control system and suppresses the mechanical resonance of the motor, a setting switch that is inserted in a part of the control system that handles digital signals and that sets parameters that define the characteristics of the filter; A coefficient table in which digital coefficients used for calculating the transfer function of the filter are stored in correspondence with the parameters, and the digital coefficients are read out based on the parameters set by the setting switch, and digital coefficients read out from this coefficient table. This filter is characterized by comprising: a calculation means for calculating a transfer function of the filter using the calculation means; and a filter section that is set to the transfer function calculated by the calculation means.

く作用〉 このような本発明では、フィルタをデジタルフィルタに
して、設定スイッチで定めたパラメータをもとに係数テ
ーブルから係数を読み出し、この係数を用いてフィルタ
の伝達関数を算出する。
Effect> In the present invention, the filter is a digital filter, coefficients are read out from the coefficient table based on the parameters determined by the setting switch, and the transfer function of the filter is calculated using the coefficients.

〈実施例〉 以下、図面を用いて本発明を説明する。<Example> The present invention will be explained below using the drawings.

第1図は本発明にかかるフィルタを適用したシステムの
構成例を示した図である。第1図で第6図と同一のもの
は同一符号を付ける。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a system to which a filter according to the present invention is applied. Components in FIG. 1 that are the same as those in FIG. 6 are given the same reference numerals.

このシステムで、モータ1と、エンコーダ2と、モータ
駆動回路7はアナログ系で池の部分はデジタル系である
In this system, the motor 1, encoder 2, and motor drive circuit 7 are analog systems, and the rest are digital systems.

図で、8は位置指令信号とエンコーダ2の位置検出信号
の偏差をもとにモータの回転位置を制御するための制御
信号をデジタル信号で出力する位置制御部である。
In the figure, 8 is a position control section that outputs a control signal in the form of a digital signal for controlling the rotational position of the motor based on the deviation between the position command signal and the position detection signal of the encoder 2.

9はエンコーダ2の出力をデジタルの速度検出信号に変
換する速度変換器、10は位置制御部8の出力を速度指
令信号とし、この信号と速度検出信号の偏差をもとにモ
ータの回転速度を制御するための信号をデジタル信号で
出力する速度制御部である。
9 is a speed converter that converts the output of the encoder 2 into a digital speed detection signal, and 10 is the output of the position control unit 8 as a speed command signal, and the rotational speed of the motor is determined based on the deviation between this signal and the speed detection signal. This is a speed control section that outputs control signals as digital signals.

11は速度制御部10の出力をモータに機械共振が発生
しない信号にして出力するデジタルフィルタである。デ
ジタルフィルタ11はデジタル信号を扱うものであるが
、前述したアナログフィルタと同様にして機械共振を除
去する。
Reference numeral 11 denotes a digital filter that converts the output of the speed control section 10 into a signal that does not cause mechanical resonance in the motor. Although the digital filter 11 handles digital signals, it removes mechanical resonance in the same manner as the analog filter described above.

このようなシステムの具体的構成を第2図に示す。A concrete configuration of such a system is shown in FIG. 2.

第2図の各ブロック内の符号は伝達関数である。The symbols within each block in FIG. 2 are transfer functions.

各符号は次のものである。Each code is as follows.

に、:位置制御部8のゲイン KA:速度制御部10のゲイン KDA:モータ駆動回路7のD/A変換器の変換係数[
V/d i、g i t ] KVT:電圧/トルク変換係数[N/VIM(s):モ
ータの機械系の伝達特性 J:イナーシャ[kg−m’] KPLIL:回転角/パルス変換係数 [パルス/ r a d ] F(z):デジタルフィルタの伝達関数S:う1ラス演
算子 z:z変換演算子 Vr N :速度指令信号[digit]Eposx:
位置検出信号[パルス] VE t :速度検出信号[digit]χ<n>:n
番目のサンプリング周期におけるデジタルフィルタの入
力 y<n>:n番目のサンプリング周期におけるデジタル
フィルタの出力 Q:共振におけるQ値 ここで、ディメンション[digit]は、所定の桁数
のデジタル信号であることを示したものである。
:Gain KA of position control section 8:Gain KDA of speed control section 10:Conversion coefficient of D/A converter of motor drive circuit 7 [
V/d i, g i t ] KVT: Voltage/torque conversion coefficient [N/VIM(s): Transfer characteristic of motor mechanical system J: Inertia [kg-m'] KPLIL: Rotation angle/pulse conversion coefficient [pulse / r a d] F(z): Transfer function of digital filter S: Lass operator z: Z conversion operator Vr N: Speed command signal [digit] Eposx:
Position detection signal [pulse] VE t :Velocity detection signal [digit] χ<n>:n
Input y<n> of the digital filter in the n-th sampling period: Output Q of the digital filter in the n-th sampling period: Q value at resonance Here, the dimension [digit] is a digital signal of a predetermined number of digits. This is what is shown.

また、デジタルフィルタ11で、111゜112はデジ
タルフィルタのパラメータを設定するロータリースイッ
チである。
Further, in the digital filter 11, reference numerals 111 and 112 are rotary switches for setting parameters of the digital filter.

113はパラメータ値とデジタルフィルタの伝達関数の
算出演算に用いる係数が対応して格納された係数テーブ
ルである。スイッチ111゜112で設定したパラメー
タをもとに係数テーブル113から係数が読み出される
Reference numeral 113 denotes a coefficient table in which parameter values and coefficients used for calculating the transfer function of the digital filter are stored in correspondence with each other. Coefficients are read from the coefficient table 113 based on the parameters set by the switches 111 and 112.

114は係数テーブル113から読み出された係数をも
とに算出された伝達関数に設定されるフィルタ部である
114 is a filter section that is set to a transfer function calculated based on the coefficients read from the coefficient table 113.

デジタルフィルタ11は、もし連続時間系であるならば
、次式で表わされる2次のノツチフィルタの特性になる
If the digital filter 11 is a continuous time system, it will have the characteristics of a second-order notch filter expressed by the following equation.

ωo:二ノッチ周波数 ノツチフィルタの周波数特性は第3図に示すようになる
ωo: Two-notch frequency The frequency characteristics of the notch filter are as shown in FIG.

実際はサンプル値制御系であるため、デジタルフィルタ
11の伝達関数F(z)は、(1)式において、 夕の入力χl)と出力y<n>の開隔は。
Since it is actually a sample value control system, the transfer function F(z) of the digital filter 11 is expressed as follows in equation (1): The distance between the input χl) and the output y<n> is as follows.

式を展開した次の形で行う。This is done in the following form by expanding the formula.

τ:サンプル周期 を用いて双一次変換して次式で与えられる。τ: sample period After bilinear transformation using , it is given by the following equation.

+a’ 2 −2a 2 +a2 (aωo / Q )十ω。2 2a2 a ωo  / Q  )  −ト ω 。 2=ωQ
2 =2ω0 =ω02 =a2− =2ωo2 ==a2 +  ( となる。
+a' 2 -2a 2 +a2 (aωo / Q) ten ω. 2 2a2 a ωo / Q ) -to ω. 2=ωQ
2 =2ω0 =ω02 =a2− =2ωo2 ==a2 + (.

n番目のサンプル周期におけるデジタルフィルまた、実
際のデジタルフィルタの特性を決定するパラメータωo
+Qは、16進のロータリースイッチ111.112で
設定し、設定したω。。
The digital filter at the nth sample period is also the parameter ωo that determines the characteristics of the actual digital filter.
+Q is set with hexadecimal rotary switches 111 and 112, and the set ω. .

Qに応じて演算に用いられる係数A0〜A2゜BO〜B
2が係数テーブルから読み出される。この係数をもとに
(5)式を用いて伝達関数F(z)が算出される。
Coefficients A0~A2°BO~B used in calculations according to Q
2 is read from the coefficient table. Based on this coefficient, the transfer function F(z) is calculated using equation (5).

第4図に伝達関数F(z)を求めるフローチャートを示
す。
FIG. 4 shows a flowchart for determining the transfer function F(z).

図で、設定スイッチ111.112の設定パラメータの
読み込みと係数テーブル113の係数の読み込みは50
Hzのサンプル周波数で実行され、伝達間数F(z)の
算出演算は2kHzのサンプル周波数で実行される。こ
れによって、伝達間数F(z)を40回算出する度にパ
ラメータと係数テーブルの値が読み込まれる。
In the figure, reading the setting parameters of the setting switches 111 and 112 and reading the coefficients of the coefficient table 113 is 50.
The calculation is performed at a sampling frequency of Hz, and the calculation of the transfer number F(z) is performed at a sampling frequency of 2kHz. As a result, the values of the parameters and coefficient table are read every time the transmission interval number F(z) is calculated 40 times.

なお、上述した2つのサンプル周波数は、50Hzと2
 k Hz以外の値であってもよい。
Note that the two sample frequencies mentioned above are 50Hz and 2
It may be a value other than kHz.

なお、実施例ではデジタルフィルタは連続時間系の場合
にバタワース型イコライザフィルタとなるものであって
もよい。
In the embodiment, the digital filter may be a Butterworth type equalizer filter in the case of a continuous time system.

連続時間系における3次のバタワース型イコライザフィ
ルタの伝達関数は次式で与えられる。
The transfer function of a third-order Butterworth equalizer filter in a continuous time system is given by the following equation.

八、=−ばi2.♂−ら一2σ閃トQ)へ−3♂−2c
囚、−2λ簡−3−2 八−−30y’ −zoju3. +lcxw、 +3
 H。
8, =-bai2. ♂-Ra1 2σ Flash Q) to-3♂-2c
prisoner, -2λsimplified-3-2 8--30y' -zoju3. +lcxw, +3
H.

1 + AO−Os” + 2−♂ωi詮囚5ψ:8)−−へ+
之込Q1−λαωを十ω。
1 + AO-Os" + 2-♂ωi 5ψ: 8) - to +
Nogome Q1 - λαω is 10ω.

?、23マーλ父→、−2久ぐ1摸、 ヒ、六 −3へ一2α2ω、÷2α弱、+30ごちり二
 〇3+2−α1り一土λαい、+(,3゜ω、:減衰
開始周波数 ω2二減衰終了周波数 実際のフィルタ演算は、(7)式を展開して次式の形で
行う。
? , 23 mer λ father →, -2 long 1 copy, hi, 6 -3 to 12 α2 ω, ÷ 2 α weak, +30 Gochiri 2 03 + 2 - α 1 ri 1 earth λα, + (, 3゜ ω,: attenuation Start frequency ω2 Two attenuation end frequency The actual filter calculation is performed in the form of the following equation by expanding equation (7).

まな、フィルタの周波数特性は第5図に示すようになる
The frequency characteristics of the filter are shown in FIG.

これを双一次変換することにより次式が得られる。By performing bilinear transformation on this, the following equation is obtained.

キへへ(嘔)−Bx5(夢、−3)−賭(ハ、咬)−B
1−+い−>)l y) この場合、設定スイッチ111,112をω。
Kihehe (vomit) - Bx5 (dream, -3) - bet (ha, bite) - B
1-+i->)ly) In this case, set the setting switches 111 and 112 to ω.

ω2の設定に用い、また係数テーブルをA0〜Aコと8
.〜Bコについて用意する。
Used to set ω2, and also set the coefficient table to A0 to A and 8.
.. ~ Prepare for B.

〈効果〉 本発明によれば次の効果が得られる。<effect> According to the present invention, the following effects can be obtained.

■共振抑圧フィルタをデジタル化してファームウェアで
構成し、既存のマイクロプロセッサ上にのせることによ
り、部品点数を増やすことなく、省スペースが可能で、
しかもコストダウンになる。
■By digitizing the resonance suppression filter, configuring it with firmware, and mounting it on an existing microprocessor, space can be saved without increasing the number of components.
Moreover, it reduces costs.

■一般に、ハードウェアの設定、変更よりもソフチウエ
アの設定、変更の方が容易であるため、オートチューニ
ング機能などの人工知能化などの発展性がある。
■In general, it is easier to configure and change software than to configure and change hardware, so there is potential for advancements such as artificial intelligence such as auto-tuning functions.

■同一のファームウェア上に複数の型の係数テーブルを
設け、フィルタの型を設定するための外部スイッチを設
ければ、スイッチの切換でフィルタの型を変更できる。
■If multiple types of coefficient tables are provided on the same firmware and an external switch is provided to set the filter type, the filter type can be changed by switching the switch.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明にかかるフィルタの適用例の一実施例の
構成を示した図、第2図は第1図の具体的構成を示した
図、第3図および第5図はフィルタの特性図、第4図は
デジタルフィルタの動作説明図、第6図は従来における
フィルタの一例を示した図である。 1・・・DDモータ、2・・・エンコーダ、8・・・位
置制御部、9・・・速度変換器、10・・・速度制御部
、11・・・デジタルフィルタ、111,112・・・
設定スイッチ、113・・・係数テーブル、114・・
・フィルタ部。 ?、3 図 いO 月5図 転数− 馬褒恭一 第4−1
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an example of application of the filter according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the specific configuration of FIG. 1, and FIGS. 3 and 5 are filter characteristics. FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the digital filter, and FIG. 6 is a diagram showing an example of a conventional filter. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... DD motor, 2... Encoder, 8... Position control part, 9... Speed converter, 10... Speed control part, 11... Digital filter, 111, 112...
Setting switch, 113...Coefficient table, 114...
・Filter section. ? , 3 Figures O Monthly 5 Figures - Kyoichi Maho 4-1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ダイレクト・ドライブ・モータの制御システムに適用さ
れ、モータの機械共振を抑制するフィルタにおいて、 この制御システムの中でデジタル信号を扱う部分に挿入
され、 フィルタの特性を定めるパラメータを設定する設定スイ
ッチと、 フィルタの伝達関数の算出演算に用いるデジタル係数が
前記パラメータと対応して格納され、前記設定スイッチ
で設定されたパラメータをもとにデジタル係数が読み出
される係数テーブルと、この係数テーブルから読み出し
たデジタル係数を用いてフィルタの伝達関数を求める演
算手段と、この演算手段で求めた伝達関数に設定される
フィルタ部、 を具備したことを特徴とするフィルタ。
[Claims] In a filter that is applied to a control system for a direct drive motor and suppresses mechanical resonance of the motor, the filter is inserted into a part of the control system that handles digital signals, and is configured to set parameters that define the characteristics of the filter. A setting switch to be set, a coefficient table in which digital coefficients used for calculation of the transfer function of the filter are stored in correspondence with the parameters, and from which the digital coefficients are read out based on the parameters set by the setting switch, and the coefficients A filter comprising: a calculation means for calculating a transfer function of the filter using digital coefficients read from a table; and a filter section set to the transfer function determined by the calculation means.
JP1046244A 1989-02-27 1989-02-27 Filter Pending JPH02228282A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004086702A (en) * 2002-08-28 2004-03-18 Yaskawa Electric Corp Method for automatically setting oscillation suppressing filter
JP2011176950A (en) * 2010-02-25 2011-09-08 Meidensha Corp Torque controller for motor
JP2012068200A (en) * 2010-09-27 2012-04-05 Meidensha Corp Shaft torque control device of dynamometer

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