JPH0491689A - 電動機の速度制御装置 - Google Patents

電動機の速度制御装置

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JPH0491689A
JPH0491689A JP2204720A JP20472090A JPH0491689A JP H0491689 A JPH0491689 A JP H0491689A JP 2204720 A JP2204720 A JP 2204720A JP 20472090 A JP20472090 A JP 20472090A JP H0491689 A JPH0491689 A JP H0491689A
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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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、負荷を駆動する場合に発生する機械共振を
抑制する電動機の速度制御装置に関する。
［従来の技術］ 第１の従来技術として、電動機の速度制御装置において
、電動機と連結体と負荷とから構成される機械系の機械
共振を抑制するために、トルク制御手段の前段にノツチ
フィルタを直列に挿入する方法があった。
第１１図は特開昭６１−２１４７８５号公報に開示され
た電動機の制御装置を示すブロック図であり、図におい
て（１）は電動機、（２）は電動機（１）の速度ω７を
検出する速度検出器、（３）は連結体、（４）は連結体
（３）を介して電動機［１）により駆動される負荷、（
５）は速度指令値ωｒ。と速度検出器（２）によって検
出された電動機（１）の速度検出値ω、とを比較してそ
の偏差値を出力する減算手段、（６）は上記偏差値ω、
−ω２を演算増幅してトルク指令値τ１“とじて出力す
る５ｉ算増幅手段、（７）はトルク指令て、”にフィル
タリング処理を行い新たなトルク指令τ２′を出力する
ノツチフィルタ、（８）は新たなトルク指令て２°に基
づいて電動機（１）のトルクを制御するトルク制御手段
である。
次に、動作について説明する。第１１図に示すように、
速度検出器（２）が出力する電動機（１）の回転速度を
示す速度検出値ω、が減算手段（５）に入力されること
により、電動機の速度側、御装置に負帰環され、演算増
幅手段（６）は減算手段（５）からの偏差値ω１−ω１
の入力により、この値が零になるように演算増幅を行な
ってトルク指令値てとに出力し、このトルク指令値工ど
は後述するノツチフィルタ（７）を介してトルク制御手
段（８）に入力され、このトルク制御手段（８）の出力
−信号により電動機ｆ１）は速度指令値ω１゛に追従す
るように速度制御される。
第１２図（ａ）　　（ｂ）は第１１図において、トルク
制御手段（８）オよび電動機（１）部分の伝達関数を表
すボード線図であり、それぞれ周波数にゲインおよび位
相の関係を示し、周波数ｆ、に機械共振によるゲインの
ピークが存在する。
第１３図（ａ）　、　（ｂ）は中心周波数がｆｃのノツ
チフィルタ（７）の伝達関数を表すボード線図である。
第１４図（ａｌ　、　（ｂ）は共振周波数ｆ、とノツチ
フィルタ（７）の中心周波数ｆｃが一致するように調整
された場合のノツチフィルタ（７）〜電動機（１）間の
伝達関数を表すボード線図であり、　第１４図ｆａｌ　
に示すように第１２図ｆａ）の機械共振によるゲインの
ピークと第１３図（ａ）のノツチフィルタ（７）のゲイ
ンのノツチとが相殺しあって機械共振が抑制され、ゲイ
ン特性はピークのないものとなる。
その結果、演算増幅手段（６）のゲインを上げて速度制
御系の高応答化をはかることができる。しかし、調整さ
れたフィルタ係数は固定であるため、負荷の変化、機械
のバラツキ、使用環境の変化、および経年変化などによ
り機械共振周波数ｆ、が変化して、ノツチフィルタ（７
）の中心周波数ｆｃに一致しな（なった場合、十分な共
振抑制効果が得られないばかりか、速度制御系が不安定
になる場合もある。
以下、ノツチフィルタ（７）の中心周波数ｆｃが機械共
振周波数ｆ、に一致していない場合に生じる現象につい
て説明する。
第１５図（ａｌ　、　　（ｂ）はノツチフィルタ（７）
の中心周波数ｆｃが、機械共振周波数ｆ、より低い場合
のノツチフィルタ（７）〜電動機（１）間の伝達特性を
表すボード線図である。同図かられかるように共振のゲ
インのピークが十分に抑制されておらず、また低周波数
領域での位相遅れ量がノツチフィルタ（７）の位相遅れ
によって増加するので、オーバシュートが増加するなど
速度応答特性が劣化する。
第１６図（ａ）　、　（ｂ）はノツチフィルタ（７）の
中心周波数ｆｃが、機械共振周波数ｆ２より高い場合の
ノツチフィルタ（７）〜電動機（１）間の伝達関数を表
すボード線図である。同図かられかるように機械共振の
ゲインのピークが十分に抑制されておらずしかもゲイン
のピーク付近での位相遅れ量がノツチフィルタ（７）の
位相遅れによって非常に大きくなるため、速度制御系は
不安定になり演算増中手段（６）のゲインによっては発
振を起こし制御不能となる場合もある。
したがって、第一の従来技術による電動機の制御装置で
は、第１６図（ａ）に示したようなノツチフィルタ（７
）の中心周波数ｆｃが、機械共振周波数ｆ２より高い場
合に起こる不安定現象を避けるために、機械共振周波数
ｆ、の変動を考慮してノツチフィルタ（７）の中心周波
数ｆｃを機械共振周波数ｆ、よりも低く設定せざるをえ
ず、速度応答特性が劣化する。
第２の従来技術としては特開昭６１−４６１８４号に開
示された電動機制御回路があり、磁気テープ記憶装置の
テープ巻き取り装置に適応した場合が示されている。テ
ープの巻き取り動作時には、テープの巻き取り位置（ｊ
ｌ）によって機械系の共振周波数が変化する。そこでノ
ツチフィルタを構成する抵抗素子を、機械共振周波数の
変化に対応する信号を外部より受けて短絡スイッチで切
換えることにより遮断周波数帯域を三段階に変化させて
、前述の機械共振周波数とノツチフィルタの遮断周波数
帯域の不一致によって生ずる不都合を解決しようとする
ものである。
第３の従来技術としては特開昭６４−６４５９９号に開
示された位置決め制御装置があり、ステップモータを用
いたディスクドライブ装置の磁気ヘッドの位置決め制御
装置が示されている。その動作はまず、通常のディスク
アクセスに先立ちディスクの内周と外周の特定の位置に
それぞれ設けられた振動検出用トラックに磁気ヘッドを
ステップ的に移動させたときの磁気ヘッドの振動を検出
して、予め用意しである周波数特性の異なる複数個のノ
ツチフィルタの中からその振動の振幅を所定値よりも小
さく抑えるノツチフィルタを試行錯誤的にそれぞれ選択
しておく。次に通常のディスクアクセス時にはトラック
を内周側、中間、外周側の三つの部分を分け、内周側で
は内周の振動検出用トラックで選択されたノツチフィル
タ、外周側では外周の振動検出用トラックで選択された
ノツチフィルタ、中間のトラックでは内周側のノツチフ
ィルタと外周側のノツチフィルタとの中間の特性を示す
ノツチフィルタを選択することによって、トラック位置
によって変化するステップモタの振動特性を抑制しよう
とするものである。
〔発明が解決しようとする課題１ 第１の従来技術による電動機の制御装置においては、機
械共振を抑制するノツチフィルタ（７）の特性を決定す
るフィルタ係数は、速度指令体ω、を発振器などで外部
から与えたときの電動機［１）の速度検出値ω、をオシ
ロスコープやＦＦＴアナライザー等で観測しながら、ノ
ツチフィルタ（７）の中心周波数ｆｅが機械共振周波数
ｆ、に一致するように調整員が機械毎に手動で調整して
いた。
このため調整には、発振器やオシロスコープなどの測定
器が必要であり、またかなりの時間や熟練を要するとい
った問題点があった。
また、調整されたフィルタ係数は固定であるため、負荷
の変化、機械のバラツキ、使用環境の変化、および経年
変化などにより機械共振周波数ｆ、が変化して、ノツチ
フィルタ（７）の中心周波数ｆｃに一致しなくなった場
合、十分な共振抑制効果が得られないばかりか、速度制
御系が不安定になる場合もあるという重大な問題点があ
った。
第２の従来技術においては、機械共振周波数はテープの
巻き取り量にしたがって連続的に変化して行くのである
から、実施例に示されるようにノツチフィルタの遮断周
波数を三段階に変化させただけでは＃Ｉ械共振周波数と
ノツチフィルタの遮断周波数が一致しない場合があり不
都合が生じるのは明らかである。
第３の従来技術においては、磁気ヘッドの位置や、装着
される磁気ディスクによって変化するステップモータの
振動特性に見合ったノツチフィルタを選択する必要があ
るため、多数のノツチフィルタを用意しておかなければ
ならず回路構成が大規模複雑化するといった問題点があ
った。また、被動部材である磁気ヘッドの振動を検出す
るためのステップ応答検出手段が新たに必要となること
も回路構成を複雑化する問題点であった。
本発明は、上記のように問題点を解決するためになされ
たもので、負荷を駆動する場合に生じる機械共振を抑制
するためのフィルタの調整を自動化することで面倒な調
整作業が不要となり、また運転中に機械共振周波数が変
化する場合でも十分な共振抑制効果が得られる電動機の
速度制御装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
第１の発明に係わる電動機の速度制御装置は、電動機お
よび上記電動機によって駆動される負荷からなる機械系
の速度を検出する速度検出手段が出力する速度検出値と
速度指′令値との偏差値を出力する減算手段と、上記偏
差値を演算増幅してトルク指令値として出力する演算増
幅手段と、上記トルク指令値に応じて上記電動機のトル
クを制御するトルク制御手段と、上記速度検出手段の出
力端から上記トルクの制御手段の入力端に至る閉ループ
系のいずれかの位置に挿入され、フィルタ係数の入力に
より上記フィルタ係数に応じた周波数成分の通過を制限
可能な主フィルタと、上記速度検出値の入力により上記
速度検出値に重畳する周波数成分に基づき上記周波数成
分の通過を制限する上記フィルタ係数を演算して上記主
フィルタへ出力するフィルタ係数設定手段とを備えたも
のである。
また、第２の発明に係わる電動機の速度制御装置は、第
１の発明に係わる電動機の速度制御装置において、フィ
ルタ係数設定手段が所定の周波数以下の周波数成分を含
む基準信号を出力する基準信号発生手段と、速度検出手
段が出力する速度検出値を入力して上記速度検出値に重
畳する所定の周波数以上の周波数成分を通過させるハイ
パスフィルタと、上記基準信号発生手段が出力する基準
信号と上記ハイパスフィルタを通過した上記周波数成分
とを加算する加算手段と、上記加算手段の出力信号と上
記基準信号とを入力し、上記周波数成分の通過を制限す
るフィルタ係数を演算して主フィルタへ出力する適応フ
ィルタとを備えたものである。
また、第３の発明に係わる電動機の速度制御装置は、第
１の発明に係わる電動機の速度制御装置において、フィ
ルタ係数設定手段が速度指令値を入力して所定の帯域幅
を有する基準信号を出力する基準信号発生手段と、上記
基準信号発生手段が出力する基準信号および速度検出手
段が出力する速度検出値を入力し、上記速度検出値に重
畳する所定の周波数以上の周波数成分の通過を制限する
フィルタ係数を演算して王フィルタへ出力する適応フィ
ルタとを備えたものである。
〔作用］ 第１の発明におけるフィルタ係数設定手段は電動機およ
び上記電動機によって駆動される負荷からなる機械系の
速度を検出する速度検出手段が出力する速度検出値の入
力により、上記速度検出値に重畳する周波数成分に基づ
き上記周波数成分の通過を制限するフィルタ係数を演算
して上記速度検出手段の出力端からトルク制御手段の入
力端に至る閉ループのいずれかの位置に挿入された主フ
ィルタへ出力し、上記主フィルタは上記フィルタ係数の
入力により上記フィルタ係数に応じた周波数成分の通過
を制限する。
また、第２の発明における基準信号発生手段は所定の周
波数以下の周波数成分を含む基準信号を出力し、ハイパ
スフィルタは速度検出手段が出力する速度検出値を入力
して上記速度検出値に重畳する所定の周波数以上の周波
数成分を通過させ、加算手段は上記基準信号発生手段が
出力する基準信号と上記ハイパスフィルタを通過した周
波数成分とを加算し、適応フィルタは上記加算手段の出
力信号と上記基準信号とを入力し、上記速度検出値に重
畳する所定の周波数以上の周波数成分の通過を制限する
フィルタ係数を演算して主フィルタへ出力する。
また、第３の発明における基準信号発生手段は速度指令
値を入力して所定の帯域幅を有する基準信号を出力し、
適応フィルタは上記基準信号発生手段が出力する基準信
号および速度検出手段が出力する速度検出値を入力し、
上記速度検出値に重畳する周波数成分に基づき、上記周
波数成分の通過を制限するフィルタ係数を演算して主フ
ィルタへ出力する。
［発明の実施例］ 第１−第３の発明の一実施例を第１図−第１Ｏ図により
説明する。図中、従来例と同じ符号で示されたものは従
来例のそれと同一もしくは同等なものを示す。
第１図は、第１および第２の発明の一実施例による電動
機の速度制御装置を示すブロック図であり、同図におい
て、（９）は後述するフィルタ係数ｆの入力によりこの
フィルタ係数ｆに応じた周波数成分の通過を制限可能な
主フィルタ、（１０）はフィルタ係数ｆを設定して主フ
ィルタ（９）へ出力するフィルタ係数設定手段である。
フィルタ係数設定手段（ｌＯ）のブロック構成は第２の
発明の一実施例を示すものであり、（１２）は速度検出
手段としての速度検出器（２）が出力する速度検出値ω
１を入力してこの速度検出値ω、に重畳している所定の
周波数以上の周波数成分、即ち電動機（１）、連結器（
３）、負荷（４）からなる機械系の共振周波数成分ｄを
通過させるハイパスフィルタ、（１３）は所定の周波数
以下の周波数成分を含む基準信号Ｙを出力する基準信号
発生手段、（１５）は基準信号発生手段（１３）が出力
する基準信号ｒとハイパスフィルタ（１２）を通過した
機械系の共振周波数成分ｄとを加算する加算手段、（１
６）は加算手段（１５）の出力信号Ｘと基準信号ｒとを
入力して上記周波数成分ｄの通過を制限するフィルタ係
数ｆを演算して主フィルタ（９）へ出力する適応フィル
タである。
第６図は適応フィルタ（１６）の基本構成（文献１、武
部　幹著−ディジタルフィルタの設計−１東海大学出版
、１９８６年、の７−２．１　参照）を示すブロック図
である。（１７）はフィルタ部分であり、（１９）はフ
ィルタ部分（１７）のフィルタ係数を調整するフィルタ
係数調整手段である。
第７図（ａｌ　、　［ｂ）　、　（ｃ）　、　（ｄ）　
、　（ｅ）はそれぞれ基準信号ｒとフィルタ係数ｆの調
整前の信号ｄ、入力Ｘ、出力ｙと偏差ｅのパワースペク
トルを示したものである。
第８図（ａ）　、　（ｂ）　、　　ｒｃ）はそれぞれフ
ィルタ係数ｆ調整終了後の出力ｙと偏差ｅのパワースペ
クトルおよびフィルタ部分（１７）の周波数特性を示し
たものである。
第９図は基準信号発生手段（１３）の一実施例を示すブ
ロック図であり、（３０）はランダムノイズ発生回路、
（３１）はローパスフィルタであり、ローパスフィルタ
（３１）の出力が基準信号ｒである。
以下、第１図および第６図−第９図を用いて動作につい
て説明する。
第１図において、フィルタ係数設定手段（１０）におけ
るハイパスフィルタ（１２）は遮断周波数が速度制御の
帯域幅ｆゎに設定されたものであり、電動機の速度（即
ち、速度検出器（２）が出力する速度検出値）ω、を入
力してこのω、に重畳する機械共振周波数成分ｄを出力
する。ここで速度制御の帯域幅ｆ１とは、演算増幅手段
（６）　−トルク制御手段（８）等からなる閉ループ伝
達関数において。
そのゲインが直流におけるゲインの　１／ｆｉ倍になる
周波数のことをさす。また速度制御の帯域幅ｆ、は通常
、機械共振周波数ｆ、のｌ／２−１／３以下に設定され
る。基準信号発生手段（１３）は速度制御の帯域幅ｆよ
と同一の周波数成分を含む基準信号ｒを発生し、加算器
（１５）はハイパスフィルタ（１２）の出力ｄと基準信
号ｒとを加算し信号Ｘを出力する。
適応フィルタとは入力信号が加えられるとそれに応じて
、最も目的に沿う形の信号を発生するように自己の特性
を変え、また入力信号の性質が変わると、それに追随し
て特性を変えるフィルタであるから（上記文献１の７．
　ｉ、　を参照）、適応フィルタ（１６）は入力Ｘに対
してその出力ｙが目標信号である基準信号ｒに最も近づ
くように自己のフィルタ係数を逐次調整する。入力Ｘは
基準信−号ｒと機械共振による振動成分ｄを含んだもの
であるから、適応フィルタ（１６）は自己のフィルタ特
性を基準信号ｒの持つ周波数帯域の成分は通過させ、機
械共振による振動成分ｄの持つ周波数成分は抑制するフ
ィルタ、すなわち中心周波数ｆｃが機械共振周波数ｆ、
に一致したノツチフィルタになるようにフィルタ係数を
調整することになる。そしてさらに、主フィルタ（９）
は、そのフィルタ係数が適応フィルタ（１６）からの入
力によりこの適応フィルタ（１６）と同じ値に設定され
るからノツチフィルタの特性を持つことになる。以上の
ごとく、主フィルタ（９）は演算増幅手段（６）の出力
て、°に含まれる機械共振による振動の加振源となる機
械共振周波数成分を抑制する特性になるように自動調整
する。
ところで、適応フィルタ（１６）の入力を振動成分ｄ、
目標信号を零としても適応フィルタの動作原理から機械
共振による振動成分を抑制するフィルタが生成されるは
ずであるが、この場合フィルタの周波数特性は全ての周
波数成分を遮断する特性であってもよいわけで、速度制
御の帯域幅までの周波数成分を通過させ機械共振周波数
成分は抑制するという望ましい特性が得られるという保
証がない。したがって、第１図の場合、適応フィルタ（
１６）の入力は基準信号ｒと振動成分ｄを加えた信号Ｘ
を用いるのが最適である。
第６図に示した適応フィルタ（１６）のブロック図にお
いて、フィルタ部分（１７）は信号Ｘを入力してフィル
タリング処理を行い、フィルタ係数調整手段（１９）は
フィルタ部分（１７）の出力ｙを目標信号である基準信
号ｒに最も近づけるために、減算手段（１８）が８力す
る基準信号ｒと出力ｙとの偏差ｅが減少するようにフィ
ルタ部分（１７）のフィルタ係数を調整する。フィルタ
部分（１７）としては−船釣にはＦＩＲフィルタ（別名
、トランスパーサルフィルタあるいはタップ付き遅延線
フィルタ）を用いるが、ＩＩＲフィルタなどを用いるこ
ともできる（上記文献１の７．２．７．３、または文献
２：Ｓ、ヘイキン著；″適応フィルタ入門”、現代工学
社、１９８７年、の１．３Ｓ＝、）。これらはいずれも
デジタルフィルタであるからマイクロプロセッサによる
ソフトウェア処理で実現できる。また、フィルタ係数調
整手段（１９）としては、ＬＭＳアルゴリズムやＲＭＳ
アルゴリズムなどを用いる（上記文献ｌの７．３．７．
４、または上記文献２の４．６．５．４参照）。
これらもデジタル処理を前提にしたものであるからマイ
クロプロセッサによるソフトウェア処理で実現できる。
例えばＬＭＳアルゴリズムの動作を簡単に述べると次の
ようである。
フィルタ部分の次数が、ｎ次（フィルタ係数はｎ＋１個
である）の場合、偏差ｅの２乗はフィルタ係数ｆに対し
て（ｎ＋１）次元空間でボウル面状の曲面を持ち、単一
の最小点を持つ。ＬＭＳアルゴリズムはこの最小点にフ
ィルタ係数ｆを収束させるために、次のサンプリング時
点のフィルタ係数を現すンプリング次時点でのフィルタ
係数からボウル状の曲面の勾配に比例する変化量を減じ
ることによって調整して行くものである。
第９図に示した基準信号発生手段（１３）の構成要素の
一つであるローパスフィルタ（３１）の遮断周波数は、
速度制御の帯域幅ｆｂに設定する。したがって基準信号
ｒのパワースペクトルは第７図（ａ）のように速度制御
の帯域幅ｆｌ、以上で減衰する特性となり、速度制御の
帯域幅ｆゎまでの周波数成分は含むが機械共振周波数成
分は含まないことになる。また機械共振が存在する場合
のハイパスフィルタ（１２）の出力ｄのパワースペクト
ルは、第７図（ｂ）のように機械共振周波数ｆ、でビー
クをもったものになるので、ハイパスフィルタ（１２）
の出力ｄと基準信号ｒの和である信号Ｘのパワースペク
トルは第７図ｆｃ）のようになる。このように第６図に
示す適応フィルタ（１６）のフィルタ部分（１７）の入
力Ｘには、速度制御の帯域幅ｆ、、までの周波数成分を
含む基準信号ｒと機械共振による振動成分であるハイパ
スフィルタ（１２）の出力ｄが含まれるので、フィルタ
係数調整前のパワースペクトルは第７図（ｄ）に示すよ
うな入力Ｘのパワースペクトルに似た波形になる。した
がって基準信号ｒと出力ｙとの偏差ｅのパワースペクト
ルは第７図（ｅ）のように機械共振による振動成分であ
る第７図（ｂ）の信号ｄのパワースペクトルに対応する
ので、第８図（ｂｌに示すように偏差ｅを減少させるよ
うにフィルタ係数を調整して行けば、出力ｙのパワース
ペクトルは第８図（ａ）に示すように基準信号ｒのパワ
ースペクトルに近づく。結果的にフィルタ部分（１１）
は機械共振による振動成分であるハイパスフィルタ（１
２）の出力ｄを抑制する周波数特性、すなわち第８図（
ｃ）に示すような機械共振周波数ｆ、に一致した中心周
波数ｆｅを持つノツチフィルタ特性に自動的に調整され
る。
ところで、前述のように主フィルタ【９）は、そのフィ
ルタ係数ｆが適応フィルタ（１６）のフィルタ部分（１
７）のフィルタ係数と同じ値に設定されるので、主フィ
ルタ（９）は機械共振周波数ｆ、に中心周波数ｆｃが一
致したノツチフィルタになるように自動調整される。し
たがって、機械共振を抑制するための主フィルタ（９）
の調整作業が不要となる。またさらに、機械共振周波数
ｆ、が変化して機械共振による電動機速度ω、の振動が
生じた場合でも上述のようにフィルタ係数ｆの調整が行
われるので、機械共振周波数ｆ、の変化に自動的に追従
でき速度制御が不安定になるといったおそれがない。
第２図は、この第１の発明の別の実施例による電動機の
速度制御装置を示すブロック図であり、同図において第
１図と同一の符号は同一部分を示す。第１図との相違点
は主フィルタ（９）が速度検出器（２）で検出された電
動機（１）の速度検出値ω、を入力してフィルタリング
処理を行い、速度検圧値ωｒ１を出力し、演算増幅手段
（６）は減算器（５）の出力である速度指令値ωＩと主
フィルタ（９）の出力ωｒ＋との偏差を入力しその偏差
ω。
ω１．を減少させるようなトルク指令値でビをトルク制
御手段（８）に出力する。そして、第１図の実施例と同
様に主フィルタ（９）はフィルタ係数設定手段（ｌＯ）
が出力するフィルタ係数ｆを入力して機械共振周波数成
分を抑制するノツチフィルタになるように自動的に調整
される。したがって、ω、１からは機械共振周波数成分
が除去されるので、ω、、１が減算器（８）で速度指令
ωどと比較された後、演算増幅手段（６）で増幅されて
振動の原因となるといったおそれがない。
第３図は、この第１の発明のさらに、別の実施例による
電動機の速度制御装置を示すブロック図であり、（２Ａ
）は負荷（４）の速度ω、を検出する速度検出器である
。同図において速度検出器（２Ａ）が負荷（４）に配設
されて、負荷（４）の速度を検出を制御している以外は
第１図に示す実施例と同様の動作を行ない同様の効果を
奏する。
第４図は、この第１の発明のさらに、別の実施例による
電動機の速度制御装置を示すブロック図であり、同図に
おいて、速度検出器（２Ａ）が負荷（４）にて配設され
、負荷（４）の速度を検出し制御している以外は第２図
に示す実施例と同様の動作であり同様の効果を発揮する
。
第５図は、第３の発明の一実施例による電動機の速度制
御装置を示すブロック図であり、同図において、（１１
）はフィルタ係数設定手段、（１４）は基準信号発生手
段である。基準信号発生手段（１４）が速度指令値ω１
′を入力して速度指令値ω、°に対して速度制御系とほ
ぼ同一の帯域幅ｆ１を持つ基準信号ｒを発生し、適応フ
ィルタ（１６）が上記基準信号ｒと速度検出値ω、の入
力によりフィルタ係数ｆを出力する点において、フィル
タ係数設定手段（１１）は第１図に示したフィルタ係数
設定手段（１０１と異なるが、電動機の速度制御装置と
しての構成は第１図と同じであり、はぼ同様な効果が得
られる。
以下、第５図に示したフィルタ係数設定手段（１１１の
動作について説明する。
第１Ｏ図は、速度指令値ω１°を周期的に変化させたと
きの基準信号ｒ、電動機速度ω１、第６図に示す適応フ
ィルタ（１６）の出力ｙおよび基準信号ｒと出力ｙとの
偏差ｅの応答波形である。第１Ｏ図において、電動機の
速度検出値ω、には速度指令値ωＩに対する応答成分と
それとは無関係な機械共振による振動成分からなる。前
述のように、基準信号ｒは速度制御系とほぼ同一の帯域
幅となるように予め調整されているので、第１０図のω
ｒ−ｒの波形かられかるように基準信号ｒと振動成分を
除いた電動機速度ω１の応答成分とほぼ同一の波形とな
る。第１θ図の波形ｙから適応フィルタ（１６）の出力
ｙは、フィルタ係数ｆの調整前はω１と同じような波形
となっているので、基準信号ｒと出力ｙとの偏差ｅの波
形には、第１Ｏ図の波形ｅに示すように電動機速度ω１
に含まれる振動成分に相当する波形が現われることにな
る。第６図に示すフィルタ係数調整部分（１９）は偏差
ｅが減少すようにフィルタ係数ｆを逐次調整して出力ｙ
が基準信号ｒに近づくようにする。したがってフィルタ
係数ｆの調整が終了して偏差ｅが十分に減少した段階で
は、フィルタ部分（１７）は機械共振による振動成分だ
けを抑制するノツチフィルタの特性を持つことになるの
で、第１Ｏ図の波形ω１、ｙに示すように電動機速度ω
１および出力ｙからは振動成分がなくなる。また、前述
のように主フィルタ（９）は、そのフィルタ係数ｆが適
応フィルタ（１６）のフィルタ部分（１７）のフィルタ
係数と同じ値に設定されるので、主フィルタ（１１）は
機械共振周波数ｆ。
に中心周波数ｆｃが一致したノツチフィルタになるよう
に自動的に調整されることになる。したがって、機械共
振を抑制するための主フィルタ（９）の調整作業が不要
となる。さらに、機械共振周波数ｆゆが変化した場合で
も、上述の調整過程が繰返され、主フィルタ（９）は機
械共振周波数ｆ、に対応したノツチフィルタ特性を持つ
ように自動的に調整される。
基準信号発生手段（１４）としては、（１）式の伝達関
数で表される時定数Ｔ＋の一次遅れ要素があり、速度指
令値ω、、′に対し基準信号ｒが速度制御系の帯域幅と
ほぼ同一の応答を持つように時定数Ｔ。
を設定すればよい。
例えば、第５図に示した電動機の速度制御系でｆＨｚ（
７）帯域幅が得られるように演算増幅手段（６）を設定
しているのであれば、−次遅れ要素の時定数Ｔ、は ＴＩ＝１／（２・π／　ｆ　）　　　　　　　　　（２
）と設定すればよい。また同図において、−次遅れ要素
の代わりに速度制御とほぼ同一の応答を持つように調整
された二次遅れ要素などを用いてもよい。
第５図に示したフィルタ係数設定手段（１１）は第２図
−第４図におけるフィルタ係数設定手段（ｌＯ）と置換
えることにより、それぞれの回路構成において第２図−
第４図と同様に動作し、同様な効果が得られる。
第１−４図に示す実施例では、第９図に示す基準信号発
生手段（１３）のブロックにおいてローパスフィルタ（
３０）の遮断周波数は速度制御の帯域幅ｆ。
とじたが、基準信号ｒには機械共振周波数ｆ、以下の周
波数成分が含まれていればよいから、遮断周波数はｆゎ
とｆ、の中間に設定してもよい。
第１−４図に示す実施例では、ハイパスフィルタ（１２
）は遮断周波数が速度制御の帯域幅に設定されたものと
したが、ハイパスフィルタ（１２）は電動機（１）また
は負荷（４）の速度ω、に含まれる機械共振周波数成分
を主として検出できればよいから、その特性は、低域側
の遮断周波数が速度制御の帯域幅付近に設定してあり高
域側の遮断周波数が機械共振周波数よりも高く設定しで
あるバンドパスフィルタなどであってもよい。
第９図に示す基準信号発生手段（１３）の一実施例を表
すブロック図において、ランダムノイズ発生回路（３０
）の代わりに矩形波発生回路や三角波発生回路を用いて
もよく、その場合、矩形波や三角波に含まれる高調波成
分がローパスフィルタ（３１）の遮断周波数以下に多数
台まれるように設定すればよい。
トルク制御手段（８）は結果として電動機ｆｌ）のトル
クを制御するものであれば、直接制御するものが、例え
ば電動機（１）の電流、電圧、磁束あるいはそれらを複
数組合せたものであってもよい。
演算増幅手段（６）の出力は直接トルクを指示するもの
でなくても、例えば電動機（１）の電流、電圧、磁束等
のように結果として電動機（１）のトルクを制御するも
のであればよい。
連結体（３）としては、電動機（Ｌ）と負荷（４）を直
結する軸の他に、ギヤ、ベルトとプーリ、ボールねじと
ナツト、あるいはこれらを組合せたものでもよい。また
、電動機（１）と負荷（４）を直結するダイレクト・ド
ライブの場合は電動機ｆｌ）の回転軸を連結体と見做す
ことができるし、負荷（４）の剛性か小さい場合は、負
荷（４）が連結体と新たな負荷から構成されている見做
すこともできる。
〔発明の効果〕
以上のように、第１の発明によれば、電動機および上記
電動機によって駆動される負荷からなる機械系の速度を
検出する速度検出手段が８カする速度検出値に重畳する
周波数成分に基づきフィルタ係数を演算するフィルタ係
数設定手段と上記フィルタ係数に応じた周波数成分の通
過を制限する主フィルタとを備えたので、上記速度検出
値に重畳する上記機械系の共振周波数成分に基づき、上
記電動機のトルクを制御するトルク制御手段が出力する
上記機械系の共振周波数成分を減少させ、上記機械系の
共振を抑制するものが得られる効果がある。
また、第２の発明によれば、フィルタ係数設定手段が所
定の周波数以下の周波数成分を含む基準信号を出力する
基準信号発生手段と、速度検出手段が出力する速度検出
値に重畳する所定の周波数以上の周波数成分を通過させ
るハイパスフィルタと、上記基準信号発生手段が８カす
る基準信号と上記ハイパスフィルタを通過した上記周波
数成分とを加算する加算手段と、上記加算手段の出力信
号と上記基準信号とを入力し、上記周波数成分の通過を
制限するフィルタ係数を演算して主フィルタへ出力する
適応フィルタとを備えたので、また第３の発明によれば
、フィルタ係数設定手段が速度指令値を入力して所定の
帯域幅を有する基準信号を出力する基準信号発生手段と
、上記基準信号発生手段が出力する基準信号および速度
検出手段が出力する速度検出値を入力し、上記速度検出
値に重畳する所定の周波数以上の周波数成分の通過を制
限するフィルタ係数を演算して主フィルタへ出力する適
応フィルタとを備えたので、上記機械系の共振を抑制す
べく、上記主フィルタへフィルタ係数を比較的高精度に
演算して出力するフィルタ係数設定手段を有するものが
得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの第１ｇよび第２の発明の一実施例による電
動機の速度制御装置を示すブロック図。 第２図−第４図は第１の発明のその他の実施例による電
動機の速度制御装置を示すブロック図、第５図は第３の
発明の一実施例による電動機の速度制御装置を示すブロ
ック図、第６図は適応フィルタの基本構成を示すブロッ
ク図、第７図ｆａ）　−［ｅｌおよび第８図（ａｔ−（
ｃ）は第１−４図に示した第１および第２の発明の実施
例における各部のパワースペクトルおよび適応フィルタ
（１６）の周波数特性を表すグラフ、第９図は第２の発
明の実施例における基準信号発生手段（１３）の一実施
例を示すブロック図、第１Ｏ図は第５図に示した第３の
発明の実施例にＳける各部の応答波形を表すグラフ、第
１１図は従来の電動機の速度制御装置を示すブロック図
、第１２図（ａ）　、　　（ｂ）−第１６図（ａｌ　、
　　（ｂ）は第１１図における各部の伝達関数を表すボ
ード線図である。 図において、ｆｌ）は電動機、ｆ２）、　［）は速度検
出器、（３）は連結器、（４）は負荷、（５）は減算器
、（６）は演算増幅手段、（８）はトルク制御手段、（
９）は主フィルタ、（１０）、（１１）はフィルタ係数
設定手段、（１２）はハイパスフィルタ、（１３）、（
１４）は基準信号発生手段、（１５）は加算手段、（１
６）は適応フィルタ、（１９）はフィルタ係数調整手段
、（３ｏ）はランダムノイズ発生器、　　（３１）はロ
ーパスフィルタを示す。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）電動機および上記電動機によって駆動される負荷
    からなる機械系の速度を検出する速度検出手段が出力す
    る速度検出値と速度指令値との偏差値を出力する減算手
    段と、上記偏差値を演算増幅してトルク指令値として出
    力する演算増幅手段と、上記トルク指令値に応じて上記
    電動機のトルクを制御するトルク制御手段と、上記速度
    検出手段の出力端から上記トルク制御手段の入力端に至
    る閉ループ系のいずれかの位置に挿入され、フィルタ係
    数の入力により上記フィルタ係数に応じた周波数成分の
    通過を制限可能な主フィルタと、上記速度検出値の入力
    により上記速度検出値に重畳する周波数成分に基づき上
    記周波数成分の通過を制限する上記フィルタ係数を演算
    して上記主フィルタへ出力するフィルタ係数設定手段と
    を備えたことを特徴とする電動機の速度制御装置。
  2. （２）フィルタ係数設定手段は所定の周波数以下の周波
    数を含む基準信号を出力する基準信号発生手段と、速度
    検出手段が出力する速度検出値を入力して上記速度検出
    値に重畳する所定の周波数以上の周波数成分を通過させ
    るハイパスフィルタと、上記基準信号発生手段が出力す
    る基準信号と上記ハイパスフィルタを通過した上記周波
    数成分とを加算する加算手段と、上記加算手段の出力信
    号と上記基準信号とを入力し、上記周波数成分の通過を
    制限するフィルタ係数を演算して主フィルタへ出力する
    適応フィルタとを備えた特許請求の範囲第１項記載の電
    動機の速度制御装置。
  3. （３）フィルタ係数設定手段は速度指令値を入力して所
    定の帯域幅を有する基準信号を出力する基準信号発生手
    段と、上記基準信号発生手段が出力する基準信号および
    速度検出手段が出力する速度検出値を入力し、上記速度
    検出値に重畳する所定の周波数以上の周波数成分の通過
    を制限するフィルタ係数を演算して主フィルタへ出力す
    る適応フィルタとを備えた特許請求の範囲第１項記載の
    電動機の速度制御装置。
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