JPH03147105A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は例えば電動機の制御に用いられる制御装置に関
する。

（従来の技術） 例えば電動機を制御する場合、特開昭６０−２５４２０
１のように電動機速度と電動機速度模擬値の偏差の比例
、微分値の演算を加えて、速度制御装置の出力から差し
引くことで電動機及び機械系の振動を抑制していた。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような制御装置では、電動機速度と電動機
速度模擬値との偏差に加える演算のゲインを高めると、
速度検出器の分解能の影響で信号が劣化し、電動機が異
常音を発生する問題があった。特に、電動機速度と電動
機速度模擬値との微分値は速度検出器の分解能の影響が
大きく制御信号として用いることができない場合がほと
んどであった。また、検出遅れ、演算遅れ等の遅延がど
うしても伴うので周波数の高い振動成分を、抑制できな
いという問題があった。

本発明は、検出器の分解能に左右されず、高い周波数の
振動に対しても抑制効果が得られるような制御装置を提
供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するため、以下のような制
御装置を構成するものである。

第１図は本発明を説明するための機能ブロック図である
。第１図において、制御装置１は制御対象の出力ｙと指
令値ｒを入力として、操作指令値Ｔ１を出力する。制御
対象模擬装置３は制御装置１の出力Ｔ１を入力として、
制御対象２の出力を模擬する信号ｙ８を出力する。周波
数位相検出手段４は、制御対象２の出力ｙと制御対象模
擬装置３の出力ｙ８との偏差を周波数分析し、含有周波
数のいくつかを選択した周波数ベクトルωとωに対応す
る位相ベクトルφを出力する。正弦波発生装置５は、上
記周波数ベクトルωと位相ベクトルφ、及び位相調整指
令ベクトルφ、を入力とし、ω、φ、φｒに対応する正
弦波を出力する０合成手段６は、正弦波発生装置５が出
力した正弦波にゲインをかけてたし合わせることで操作
指令補正信号Ｔ０出力する。上記のようにして得られた
Ｔ。

をＴ４から差し引いた信号を操作量として制御対象２に
入力する。

（作用） このような構成の制御装置にあっては、制御対象の出力
ｙと制御対象模擬装置３の出力ｙｓとの偏差を周波数分
析することで、制御対象の出力に含まれる交流信号の周
波数及び位相から正弦波信号を内部で発生するので検出
装置の分解能の影響を受けることなく上記交流信号及び
その微分値を得ることができる。また、検出遅れ、制御
演算遅れを考慮して、発生する正弦波の位相を調節する
ことで位相遅れを等測的に零にすることができるので、
高い周波数の振動も補償することができる。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図は、電動機と機械系の共振が３種の周波数の振動
からなる電動機制御において、本発明を適用した実施例
である。第２図において、制御装置１は、積分ゲインに
、、第１の比例ゲインに、、第２の比例ゲインに８の３
つのパラメータを持ち、速度指令値ｒおよび電動機速度
ｙから操作指令値ＴＰを生成する。制御対象２は、変換
器２１及び負荷として機械系が接続された電動機２２か
らなっている。制御対象模擬装置３は、変換器２１の伝
達特性を模擬する部分３１及び電動機の慣性を模擬する
部分３２からなる。ここで、制御装置１及び制御対断模
擬装！！！３のブロック内のＳはラプラス演算子であり
、１／Ｓは積分をあられす。

電動機速度の検出値ｙと制御対象模擬装置３の出力ｙ８
の偏差は１周波数位相検出手段４の記憶装置４１にサン
プリング時間Ｔ毎に記憶され、最新のＮ個のデータｘ（
０）、ｘ（Ｔ）、”ｘ　（（Ｎ−１）Ｔ）が蓄えられて
いるとする。抑制しようとする振動の周波数がｆ、Ｈｚ
　以下だとすると、サンプリング時間Ｔは、■式を満た
すように選ぶ。

ＮＴ≦１／（２ｆ０） ■ ＦＦＴ？ｉＬ算器４２は記憶装置４１のＮ個のデータを
ＦＦＴ　（高速フーリエ変換）にかけ、■式を執たすＸ
　（ｋ）を求める。

ｋ＝ｏ、　　１．　　・・・・、Ｎ−１周波数選択手段
４３は、Ｘ（ｋ）の値をもとに３つの周波数成分に工、
に３、ｋ、を選択する。（通常は、Ｘ（ｋ）の値の大き
い周波数３つを選べば良い。）位相算出手段４４は周波
数選択手段４３によって選ばれた周波数について０式に
よって各位相φ。１を算出する。

φ、　Ｌ　＝　ａｒｃｔａｎ　（Ｉｍ　（Ｘ　（ＫＬ）
　）／　Ｒｅ　（Ｘ　（Ｋｉ）））　　　■二こで、Ｉ
ｅ＋（ｘ）、Ｒｅ（ｘ）はそれぞれ複素数Ｘの虚数部、
実数部をあられす。

位相算出手段４４は、さらに、検出遅れ及び演算遅れ時
間の和Ｔｄに相当する位相遅れφｄ１をに）式で求め、
■式で求めた位置φ。１とφｄ１を加えたφｌを正弦波
発生装置５に送る。

φｄｌ＝２πＫｉＴｄ／ＮＴ ０） 正弦波発生装置５は、正弦波関数をテーブル化した読み
出し専用記憶装置（以下ＲＯＭと呼ぶ）５２１、５２２
．５２３および周波数選択手段４３で選択された周波数
にあわせて、ＲＯＭを読み出す周期を調節する周波数調
整器５１１．５１２．５１３からなる。

位相算出手段４４から得られた各周波数の位相φ１に１
位相調整指令φ、、ｉを加えたものが正弦波発生器５の
位相の指令値となる。位相調整指令φ４．は各周波数の
信号に対して、比例ゲインと微分ゲインの比率を決める
パラメータであり、φＨが零のときが、微分ゲイン零、
すなわち速度信号のみを用いる場合に相当し、φ１１が
π／２のときが、比例ゲイン零、すなわち加速度信号の
みを用いる場合に相当する。

合成手段６は、正弦波発生装置６によって作られた正弦
波信号にゲイン６１．６２．６３をかけて加え合わせる
ことによって操作指令補償信号Ｔｃを出力する。合成手
段６のゲインを調節することで各周波数に対する補償効
果を変えることができる。

このように本実施例では、電動機と負荷の機械系の間の
３つの周波数の共振に対して、制御装置内部で正弦波関
数を生成し、振動の速度信号成分と加速度信号成分を作
り出して、補償信号とするので、検出装置の分解能に影
響されることなく共振を抑制できる。また、検出遅れ、
演算遅れ等を、位相遅れとして換算し補償するので、共
振周波数が高い場合にも対応できる。

正弦波発生装置及び合成手段は１本実施例の他に次のよ
うな方法を用いてもよい。

即ち、正弦波発生装置５において、各周波数毎にπ／２
ずれた２種の信号（即ち、正弦波と余弦波）を作り１合
成手段６において、各周波数の２種の信号にかけるゲイ
ンをパラメータとして、比例ゲインと微分ゲインの比率
、及び各周波数に対する補償効果を調整してもよい。こ
のときの構成を第３図に示す。

また、本発明の手法と、特開昭６０−２５４２０１の手
法を組み合せてもよい。本発明の手法は、周波数分析等
の処理の性格上、振動の様子を数周期ｗ４？ＩＩｇしな
いと補償信号を生成できない。従って、過渡的には振動
を抑制できない可能性がある。そこで。

第４図のように特開昭６０−２５４２０１の手法と併用
することで、過渡的にも良好な振動抑制効果が得られる
。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、制御対象の出力の検
出値と制御対象模擬装置の出力の偏差を周波数分析し、
その結果に基づいて、制御対象の出力に発生している振
動に対応する正弦波信号を制御装置内部で発生すること
で、検出装置の分解能の影響を受けずに制御対象の出力
に含まれる交流信号、及びその微分値を得ることができ
る。

また、検出遅れ、演算遅れ等の遅れを位相遅れとして補
償することができるため、高い周波数の振動等に対して
も良好な補償効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の詳細な説明するための機の他の実施
例を説明するための図である。 １・・・制御演算装置、　　　２・・・制御対象、３・
・・制御対象模擬装置、 ４・・・周波数位相検出手段。 ５・・・正弦波発生装置、　　６・・・合成手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 指令値と制御対象の出力の検出値から得られた操作指令
   を、制御対象の出力の検出値と制御対象の出力を模擬す
   る制御対象模擬装置の出力の偏差に任意の伝達関数を介
   した信号で補償する制御装置において、制御対象の出力
   の検出値と制御対象の出力を模擬する制御対象模擬装置
   の出力の偏差信号を周波数分析し、上記偏差信号に含ま
   れるいくつかの周波数成分を選択してその周波数と位相
   を出力する周波数位相検出手段と、この周波数検出手段
   で得られた周波数と位相及び位相調整指令に基づいて正
   弦波を出力する正弦波発生装置と、この正弦波発生装置
   から出力される正弦波にゲインをかけて足し合わせるこ
   とで操作指令補正信号を生成する合成手段を備えたこと
   を特徴とする制御装置。