JPH06225566A - モータの速度制御装置 - Google Patents
モータの速度制御装置Info
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- JPH06225566A JPH06225566A JP50A JP808093A JPH06225566A JP H06225566 A JPH06225566 A JP H06225566A JP 50 A JP50 A JP 50A JP 808093 A JP808093 A JP 808093A JP H06225566 A JPH06225566 A JP H06225566A
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- shaft
- motor
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/16—Controlling the angular speed of one shaft
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】モータと機械負荷との軸ねじり振動を推定する
軸ねじり振動推定器と、モータ軸に作用する軸トルクを
推定する軸トルク推定器を設け、モータ速度検出値に加
えて、前記軸ねじり振動推定器により演算される軸ねじ
りトルク推定値と軸トルク推定器より演算される軸トル
ク推定値とを用いて機械負荷駆動系の振動を抑制するモ
ータの制御装置。 【効果】軸ねじり振動推定器と軸トルク推定器を組み合
わすことで、軸ねじり振動抑制性能を劣化させることな
く高次の振動モードを抑制でき、安定で高応答な速度制
御を達成できる。
軸ねじり振動推定器と、モータ軸に作用する軸トルクを
推定する軸トルク推定器を設け、モータ速度検出値に加
えて、前記軸ねじり振動推定器により演算される軸ねじ
りトルク推定値と軸トルク推定器より演算される軸トル
ク推定値とを用いて機械負荷駆動系の振動を抑制するモ
ータの制御装置。 【効果】軸ねじり振動推定器と軸トルク推定器を組み合
わすことで、軸ねじり振動抑制性能を劣化させることな
く高次の振動モードを抑制でき、安定で高応答な速度制
御を達成できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は機械負荷を駆動するモー
タの制御装置に関し、特に機械負荷駆動系の軸ねじり振
動を抑制し、機械負荷速度を応答よく制御するのに好適
なモータの速度制御装置に関する。
タの制御装置に関し、特に機械負荷駆動系の軸ねじり振
動を抑制し、機械負荷速度を応答よく制御するのに好適
なモータの速度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】機械負荷を駆動するモータの速度制御を
高応答化する上で、機械系の軸ねじり振動が問題とな
る。このような軸振動は機械負荷の速度変動を増大させ
るだけでなくモータ駆動系の破損を招く。このため、応
答の良好な速度制御を実現するために振動抑制制御が不
可欠となる。
高応答化する上で、機械系の軸ねじり振動が問題とな
る。このような軸振動は機械負荷の速度変動を増大させ
るだけでなくモータ駆動系の破損を招く。このため、応
答の良好な速度制御を実現するために振動抑制制御が不
可欠となる。
【０００３】従来、モータの速度制御装置における軸ね
じり振動抑制制御として、特開昭60−177906号公報記載
の方式が知られている。この制御装置ではモータと機械
負荷との連結軸の軸ねじれ振動を、２つの慣性モーメン
トが所定の剛性を持ったバネで結合された２質量系の振
動特性として近似する。ここで、機械系の振動はモータ
と機械負荷との軸ねじりトルクや機械負荷速度の振動と
して表れる。これらを検出してモータのトルク電流指令
値を補償することで振動を抑制できる。一般に、モータ
速度は検出できるが、軸ねじりトルクや機械負荷速度な
どは検出できない。そこで、２質量系振動モデルに基づ
いて振動状態を推定する軸ねじり振動推定器を設け、軸
ねじりトルクや機械負荷側速度などを推定する。前記従
来技術では、これらの推定値を用いて機械振動を抑制し
ている。
じり振動抑制制御として、特開昭60−177906号公報記載
の方式が知られている。この制御装置ではモータと機械
負荷との連結軸の軸ねじれ振動を、２つの慣性モーメン
トが所定の剛性を持ったバネで結合された２質量系の振
動特性として近似する。ここで、機械系の振動はモータ
と機械負荷との軸ねじりトルクや機械負荷速度の振動と
して表れる。これらを検出してモータのトルク電流指令
値を補償することで振動を抑制できる。一般に、モータ
速度は検出できるが、軸ねじりトルクや機械負荷速度な
どは検出できない。そこで、２質量系振動モデルに基づ
いて振動状態を推定する軸ねじり振動推定器を設け、軸
ねじりトルクや機械負荷側速度などを推定する。前記従
来技術では、これらの推定値を用いて機械振動を抑制し
ている。
【０００４】また、軸ねじりトルクのみを推定して振動
を抑制する方法として、電気学会論文誌，産業応用部門
誌，１１０巻，４号，ｐｐ．４１０−４１７（１９９
０）に記載の方法が知られている。この方法では、モー
タと機械負荷との軸ねじりトルクをモータ軸に作用する
軸トルクとして推定し、これを用いてトルク電流を補償
することで機械振動を抑制する。ここで、軸トルクはモ
ータの駆動トルクのうちモータの加速トルクに使われな
い成分、すなわち、モータ軸に作用する負荷トルクとし
て推定される。
を抑制する方法として、電気学会論文誌，産業応用部門
誌，１１０巻，４号，ｐｐ．４１０−４１７（１９９
０）に記載の方法が知られている。この方法では、モー
タと機械負荷との軸ねじりトルクをモータ軸に作用する
軸トルクとして推定し、これを用いてトルク電流を補償
することで機械振動を抑制する。ここで、軸トルクはモ
ータの駆動トルクのうちモータの加速トルクに使われな
い成分、すなわち、モータ軸に作用する負荷トルクとし
て推定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし機械負荷駆動系
には、モータと機械負荷との連結軸の軸ねじり振動だけ
でなく、モータの駆動トルクを機械負荷に伝達するため
の歯車やカップリングなどにも振動が励起される。これ
らの振動は連結軸のねじり振動に比べ高い振動周波数を
持つため高次振動モードと呼ばれ、速度制御応答を高く
すると顕在化する。このモードでは、モータと歯車間や
モータとカップリング間などが振動する。従来の２質量
系振動モデルに基づく軸ねじり振動推定器では、機械振
動による軸トルク成分のうち連結軸の軸ねじりトルクの
みを推定する。このため高次の振動が励起されても、そ
れを抑制できない。この結果、高次振動モードが励振さ
れない程度の速度応答でしか軸ねじり振動抑制を実行で
きない。
には、モータと機械負荷との連結軸の軸ねじり振動だけ
でなく、モータの駆動トルクを機械負荷に伝達するため
の歯車やカップリングなどにも振動が励起される。これ
らの振動は連結軸のねじり振動に比べ高い振動周波数を
持つため高次振動モードと呼ばれ、速度制御応答を高く
すると顕在化する。このモードでは、モータと歯車間や
モータとカップリング間などが振動する。従来の２質量
系振動モデルに基づく軸ねじり振動推定器では、機械振
動による軸トルク成分のうち連結軸の軸ねじりトルクの
みを推定する。このため高次の振動が励起されても、そ
れを抑制できない。この結果、高次振動モードが励振さ
れない程度の速度応答でしか軸ねじり振動抑制を実行で
きない。
【０００６】一方、モータ軸に作用する軸トルクを推定
して補償する方式では、推定された軸トルクには軸ねじ
りトルク成分だけでなく高次振動モードによるトルク成
分が含まれる。軸ねじり振動と高次振動とは振動モード
が異なるため、それぞれ分離して補償する必要がある。
すなわち軸ねじり振動抑制では、軸ねじりトルクを用い
て機械負荷側の振動を抑制するようモータのトルク電流
指令値を補償する。これに対して高次振動抑制では、モ
ータ側の振動を抑制するようモータのトルク電流指令値
を補償する。しかし、軸ねじりトルク成分と高次振動ト
ルク成分とが混在した軸トルク推定値による補償では、
軸ねじり振動を抑制しようとすると高次振動が更に励振
される場合がある。このため十分な応答の軸ねじり振動
抑制を達成できない。
して補償する方式では、推定された軸トルクには軸ねじ
りトルク成分だけでなく高次振動モードによるトルク成
分が含まれる。軸ねじり振動と高次振動とは振動モード
が異なるため、それぞれ分離して補償する必要がある。
すなわち軸ねじり振動抑制では、軸ねじりトルクを用い
て機械負荷側の振動を抑制するようモータのトルク電流
指令値を補償する。これに対して高次振動抑制では、モ
ータ側の振動を抑制するようモータのトルク電流指令値
を補償する。しかし、軸ねじりトルク成分と高次振動ト
ルク成分とが混在した軸トルク推定値による補償では、
軸ねじり振動を抑制しようとすると高次振動が更に励振
される場合がある。このため十分な応答の軸ねじり振動
抑制を達成できない。
【０００７】本発明の目的は、モータと機械負荷との軸
ねじり振動だけでなく、駆動系の持つ高次振動モードに
よる振動も抑制することで、機械負荷を振動なく高応答
に制御するモータの速度制御装置を提供することにあ
る。
ねじり振動だけでなく、駆動系の持つ高次振動モードに
よる振動も抑制することで、機械負荷を振動なく高応答
に制御するモータの速度制御装置を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、モータトルク電流とモータ速度とから２質量系振動
モデルに基づいて軸ねじりトルクを推定する軸ねじり振
動推定器と、モータトルク電流とモータ速度とからモー
タ軸に作用する負荷トルクを推定する軸トルク推定器と
を、それぞれ設ける。
め、モータトルク電流とモータ速度とから２質量系振動
モデルに基づいて軸ねじりトルクを推定する軸ねじり振
動推定器と、モータトルク電流とモータ速度とからモー
タ軸に作用する負荷トルクを推定する軸トルク推定器と
を、それぞれ設ける。
【０００９】
【作用】軸ねじり振動推定器では、高次振動モードの影
響を受けない周波数領域で軸ねじりトルク成分を推定す
る。一方、軸トルク推定器では、高次の振動によるトル
ク成分を含んだ軸ねじりトルク成分を軸トルクとして推
定する。両者の推定値を組合わせることで、モータと機
械負荷との軸ねじりトルク成分と高次振動モードによる
トルク成分とを分離して補償できる。
響を受けない周波数領域で軸ねじりトルク成分を推定す
る。一方、軸トルク推定器では、高次の振動によるトル
ク成分を含んだ軸ねじりトルク成分を軸トルクとして推
定する。両者の推定値を組合わせることで、モータと機
械負荷との軸ねじりトルク成分と高次振動モードによる
トルク成分とを分離して補償できる。
【００１０】軸ねじり振動推定器で演算された軸ねじり
トルク推定値を用いてトルク電流指令値を補償すること
で、モータと機械負荷との軸ねじり振動を抑制できる。
また軸ねじり振動推定器と軸トルク推定値を組み合わせ
ることで、高次振動モードのみによるトルク成分の推定
値を演算できる。この推定値を用いて、軸ねじりトルク
推定値を用いて補償したトルク電流指令値を更に補償す
ることで、モータ軸に作用する高次振動モードの影響を
相殺できる。これらにより、軸ねじり振動を抑制すると
共に、高次振動モードによる振動も抑制できる。
トルク推定値を用いてトルク電流指令値を補償すること
で、モータと機械負荷との軸ねじり振動を抑制できる。
また軸ねじり振動推定器と軸トルク推定値を組み合わせ
ることで、高次振動モードのみによるトルク成分の推定
値を演算できる。この推定値を用いて、軸ねじりトルク
推定値を用いて補償したトルク電流指令値を更に補償す
ることで、モータ軸に作用する高次振動モードの影響を
相殺できる。これらにより、軸ねじり振動を抑制すると
共に、高次振動モードによる振動も抑制できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明による第１の実施例を図１によ
り説明する。モータ１の出力軸にトルク伝達用の歯車
２，連結軸３が結合され、これらにより機械負荷４が駆
動される。また、機械負荷４には負荷トルクτd が作用
している。モータ１は誘導モータで、パワー変換器５に
より駆動される。電流検出器７で検出されたモータ電流
は電流検出演算８で成分分解され、モータ駆動トルクτ
m に比例するトルク電流成分Ｉt と、それに直交する励
磁電流成分Ｉm として検出される。電流制御器６ではこ
れらの電流検出値を用いてベクトル制御を実行し、モー
タトルク電流指令値Ｉref に従って駆動トルクτm が発
生するよう制御する。一方、モータ１には速度を検出す
るため、回転速度に比例した周波数のパルス列が出力さ
れるエンコーダ９が取り付けられている。速度検出演算
１０ではこのパルス列からモータ速度ωm を検出する。
り説明する。モータ１の出力軸にトルク伝達用の歯車
２，連結軸３が結合され、これらにより機械負荷４が駆
動される。また、機械負荷４には負荷トルクτd が作用
している。モータ１は誘導モータで、パワー変換器５に
より駆動される。電流検出器７で検出されたモータ電流
は電流検出演算８で成分分解され、モータ駆動トルクτ
m に比例するトルク電流成分Ｉt と、それに直交する励
磁電流成分Ｉm として検出される。電流制御器６ではこ
れらの電流検出値を用いてベクトル制御を実行し、モー
タトルク電流指令値Ｉref に従って駆動トルクτm が発
生するよう制御する。一方、モータ１には速度を検出す
るため、回転速度に比例した周波数のパルス列が出力さ
れるエンコーダ９が取り付けられている。速度検出演算
１０ではこのパルス列からモータ速度ωm を検出する。
【００１２】モータの速度制御系は、軸ねじり振動推定
器１１，軸トルク推定器１２，速度制御器１３，係数乗
算器１４，１６、および加算器１５，１７とから構成さ
れる。ここで軸ねじり振動推定器１１は、２質量系の振
動モデルに基づきトルク電流検出値Ｉt と速度検出値ω
m とから軸ねじりトルク推定値τseを演算する。軸トル
ク推定器１２は、トルク電流検出値Ｉt と速度検出値ω
m とから軸トルク推定値τteを演算する。速度制御器１
３は、速度指令値ωref とモータ速度検出値ωm とから
比例積分補償により速度制御を実行し、トルク電流指令
値Ｉout を演算する。軸ねじり振動推定器１１で演算さ
れた軸ねじりトルク推定値τseは係数乗算器１４で定数
（ｋ1 ）倍される。次に加算器１５において、トルク指
令値Ｉout から前記乗算結果を減算する。また、軸トル
ク推定器１２で演算された軸トルク推定値τteは係数乗
算器１６で定数（ｋ2 ）倍される。次に加算器１７にお
いて、加算器１５の出力と前記乗算結果とを加算する。
この出力として、電流制御器６に対するモータトルク電
流指令値Ｉref を演算する。
器１１，軸トルク推定器１２，速度制御器１３，係数乗
算器１４，１６、および加算器１５，１７とから構成さ
れる。ここで軸ねじり振動推定器１１は、２質量系の振
動モデルに基づきトルク電流検出値Ｉt と速度検出値ω
m とから軸ねじりトルク推定値τseを演算する。軸トル
ク推定器１２は、トルク電流検出値Ｉt と速度検出値ω
m とから軸トルク推定値τteを演算する。速度制御器１
３は、速度指令値ωref とモータ速度検出値ωm とから
比例積分補償により速度制御を実行し、トルク電流指令
値Ｉout を演算する。軸ねじり振動推定器１１で演算さ
れた軸ねじりトルク推定値τseは係数乗算器１４で定数
（ｋ1 ）倍される。次に加算器１５において、トルク指
令値Ｉout から前記乗算結果を減算する。また、軸トル
ク推定器１２で演算された軸トルク推定値τteは係数乗
算器１６で定数（ｋ2 ）倍される。次に加算器１７にお
いて、加算器１５の出力と前記乗算結果とを加算する。
この出力として、電流制御器６に対するモータトルク電
流指令値Ｉref を演算する。
【００１３】次に、軸ねじり振動推定器１１および軸ト
ルク推定器１２を以下のように構成する。まず、それぞ
れの推定器を構成するために用いる振動モデルを図２で
表す。モータ１と歯車２の慣性モーメントがバネ２０１
で、歯車２と機械負荷４の慣性モーメントがバネ３０１
で、それぞれ結合されている。モータの駆動トルクをτ
m ，モータ速度をωm ，機械負荷速度をωl ，機械負荷
に働く負荷トルクをτd とする。軸ねじり振動状態で
は、モータ１と機械負荷４とがバネ３０１を介して振動
する。更に高い周波数で高次振動モードが励起され、モ
ータ１と歯車２とがバネ２０１を介して振動する。この
振動モデルの等価ブロック線図は図３で表せる。ここ
で、モータトルク電流をＩt ，軸ねじりトルクをτs ，
高次振動モードによりモータ軸に作用するトルク成分を
τdmとし、その他の変数は図２と同じものを表した。ま
た、Ｋt はモータのトルク定数、Ｊ1 はモータの慣性モ
ーメント、Ｊ2 は機械負荷の慣性モーメント、Ｋf は軸
ねじり剛性、ｃf はその減衰係数を表す。
ルク推定器１２を以下のように構成する。まず、それぞ
れの推定器を構成するために用いる振動モデルを図２で
表す。モータ１と歯車２の慣性モーメントがバネ２０１
で、歯車２と機械負荷４の慣性モーメントがバネ３０１
で、それぞれ結合されている。モータの駆動トルクをτ
m ，モータ速度をωm ，機械負荷速度をωl ，機械負荷
に働く負荷トルクをτd とする。軸ねじり振動状態で
は、モータ１と機械負荷４とがバネ３０１を介して振動
する。更に高い周波数で高次振動モードが励起され、モ
ータ１と歯車２とがバネ２０１を介して振動する。この
振動モデルの等価ブロック線図は図３で表せる。ここ
で、モータトルク電流をＩt ，軸ねじりトルクをτs ，
高次振動モードによりモータ軸に作用するトルク成分を
τdmとし、その他の変数は図２と同じものを表した。ま
た、Ｋt はモータのトルク定数、Ｊ1 はモータの慣性モ
ーメント、Ｊ2 は機械負荷の慣性モーメント、Ｋf は軸
ねじり剛性、ｃf はその減衰係数を表す。
【００１４】まず、図３の等価ブロック線図から導出し
た軸ねじり振動推定器の構成を以下に示す。ここで、モ
ータ１と歯車２との高次振動モードは軸ねじり振動より
高い周波数領域でのみ顕在化し、軸ねじり振動状態を推
定する周波数領域では無視できる。そこで、図３の等価
ブロック線図においてτdm＝０と置き、この振動モデル
に基づいて軸ねじりトルクを推定する。よく知られてい
るように、振動モデルの動特性を状態方程式で記述して
おけば、これを用いて検出できない状態変数を推定する
状態推定器を構成できる。まず、軸ねじり振動を表す振
動モデルの状態方程式は次式となる。
た軸ねじり振動推定器の構成を以下に示す。ここで、モ
ータ１と歯車２との高次振動モードは軸ねじり振動より
高い周波数領域でのみ顕在化し、軸ねじり振動状態を推
定する周波数領域では無視できる。そこで、図３の等価
ブロック線図においてτdm＝０と置き、この振動モデル
に基づいて軸ねじりトルクを推定する。よく知られてい
るように、振動モデルの動特性を状態方程式で記述して
おけば、これを用いて検出できない状態変数を推定する
状態推定器を構成できる。まず、軸ねじり振動を表す振
動モデルの状態方程式は次式となる。
【００１５】
【数１】
【００１６】ここで、ｘは振動状態を表す状態変数ベク
トル、ｕは入力、ｙは出力変数、Ａ，Ｂ，Ｃは係数行列
であり、それぞれ次式で表せる。
トル、ｕは入力、ｙは出力変数、Ａ，Ｂ，Ｃは係数行列
であり、それぞれ次式で表せる。
【００１７】
【数２】 ｘ＝［ωm τs ωl τd］′ ｕ＝Ｉt …（数２） ｙ＝ωm ここで、′は行列の転置を表す。また、係数行列Ａ，
Ｂ，Ｃは次式で与えられる。
Ｂ，Ｃは次式で与えられる。
【００１８】
【数３】
【００１９】ここで負荷トルクτd はステップ状に変化
するとして、ｄ／ｄｔ（τd）＝０と仮定した。
するとして、ｄ／ｄｔ（τd）＝０と仮定した。
【００２０】これより状態推定器を次のように構成す
る。ここで、振動状態を表す状態変数ωm ，τs ，
ωl ，τd はお互いに関連しながら変化する。そこで、
It ，ωmを入力として、τs ，ωl ，τd を推定する最
小次元状態推定器を構成し、その推定出力の１つとして
軸ねじりトルク推定値τseを演算する。最小次元状態推
定器は次式のように求まる。
る。ここで、振動状態を表す状態変数ωm ，τs ，
ωl ，τd はお互いに関連しながら変化する。そこで、
It ，ωmを入力として、τs ，ωl ，τd を推定する最
小次元状態推定器を構成し、その推定出力の１つとして
軸ねじりトルク推定値τseを演算する。最小次元状態推
定器は次式のように求まる。
【００２１】
【数４】
【００２２】ここで、ｚは最小次元状態オブザーバの変
数ベクトル、ｘe は推定される変数τse，ωle，τdeを
表す変数ベクトル、Ｋr は状態推定の応答を決める推定
ゲインベクトルである。各変数ベクトルは次式の要素か
ら構成される。
数ベクトル、ｘe は推定される変数τse，ωle，τdeを
表す変数ベクトル、Ｋr は状態推定の応答を決める推定
ゲインベクトルである。各変数ベクトルは次式の要素か
ら構成される。
【００２３】
【数５】 ｚ ＝［ｚ1 ｚ2 ｚ3 ］′ ｘe＝［τse ωle τde］′ …（数５） Ｋr＝［ｋr1 ｋr2 ｋr3］′ ここで、τseが軸ねじりトルク推定値、ωleは機械負荷
速度推定値、τdeは機械負荷に作用する負荷トルク推定
値である。また、Ａr ，Ｂr ，Ｇr は次式で与えられる
係数行列を表す。
速度推定値、τdeは機械負荷に作用する負荷トルク推定
値である。また、Ａr ，Ｂr ，Ｇr は次式で与えられる
係数行列を表す。
【００２４】
【数６】 Ａr＝Ａ22−Ｋr・Ａ12 Ｂr＝Ｂ2−Ｋr・Ｂ1 …（数６） Ｇr＝Ａr・Ｋr＋Ａ21−Ｋr・Ａ11 ここで、Ａ11，Ａ12，Ａ21，Ａ22，Ｂ1，Ｂ2は、Ａ，Ｂ
の係数行列から次式のように与えられる。
の係数行列から次式のように与えられる。
【００２５】
【数７】
【００２６】ここで、必要な周波数領域で状態変数を推
定できるよう、最小次元状態推定器の推定ゲインベクト
ルＫr を調節する。軸ねじり振動推定器１１では、この
最小次元状態推定器に従って演算を実行し、軸ねじりト
ルク推定値τseを漸近的に推定する。
定できるよう、最小次元状態推定器の推定ゲインベクト
ルＫr を調節する。軸ねじり振動推定器１１では、この
最小次元状態推定器に従って演算を実行し、軸ねじりト
ルク推定値τseを漸近的に推定する。
【００２７】一方、軸トルク推定器１２の構成を図４に
示す。ここで、機械系の振動モデルを表す等価ブロック
線図は図３と同じものであり、また、数４，数５，数
６，数７式で表した軸ねじり振動推定器１１を併記し
た。図４の軸トルク推定器１２において、Ｋt とＪ1 は
モータ駆動系のトルク定数およびモータ慣性モーメント
に対応した定数であり、ｋo は軸トルク推定の応答を決
める推定ゲインである。また、ｓはラプラス演算子で１
／ｓで積分を表す。軸トルク推定器１２では、係数乗算
器１２１でトルク電流Ｉt にトルク定数Ｋt をかけ、加
算器１２２で前記出力から演算された軸トルク推定値τ
teを減算する。その結果をゲイン１／Ｊ1 の積分器１２
３で積分する。その結果と検出したモータ速度ωm との
差を加算器１２４で演算し、係数乗算器１２５で前記出
力に推定ゲインｋo を掛ける。この結果として軸トルク
推定値τteを演算する。すなわち、トルク推定値τteは
Ｉtとωm とから漸近的に演算され、軸トルク推定の周
波数帯域は推定ゲインｋo により調整できる。図４に示
す振動モデルの等価ブロック線図と軸トルク推定器１２
との関係から明らかなように、τteには軸ねじりトルク
成分τs に加え、高次振動モードによる外乱軸トルク成
分τdmが含まれる。ここで、推定ゲインｋoは、高い周
波数領域で顕在化するτdmを所望の応答で推定できるよ
う、十分高く設定する。
示す。ここで、機械系の振動モデルを表す等価ブロック
線図は図３と同じものであり、また、数４，数５，数
６，数７式で表した軸ねじり振動推定器１１を併記し
た。図４の軸トルク推定器１２において、Ｋt とＪ1 は
モータ駆動系のトルク定数およびモータ慣性モーメント
に対応した定数であり、ｋo は軸トルク推定の応答を決
める推定ゲインである。また、ｓはラプラス演算子で１
／ｓで積分を表す。軸トルク推定器１２では、係数乗算
器１２１でトルク電流Ｉt にトルク定数Ｋt をかけ、加
算器１２２で前記出力から演算された軸トルク推定値τ
teを減算する。その結果をゲイン１／Ｊ1 の積分器１２
３で積分する。その結果と検出したモータ速度ωm との
差を加算器１２４で演算し、係数乗算器１２５で前記出
力に推定ゲインｋo を掛ける。この結果として軸トルク
推定値τteを演算する。すなわち、トルク推定値τteは
Ｉtとωm とから漸近的に演算され、軸トルク推定の周
波数帯域は推定ゲインｋo により調整できる。図４に示
す振動モデルの等価ブロック線図と軸トルク推定器１２
との関係から明らかなように、τteには軸ねじりトルク
成分τs に加え、高次振動モードによる外乱軸トルク成
分τdmが含まれる。ここで、推定ゲインｋoは、高い周
波数領域で顕在化するτdmを所望の応答で推定できるよ
う、十分高く設定する。
【００２８】以上の軸ねじり振動推定器１１と軸トルク
推定器１２とを組み合わすことで、軸ねじりトルク成分
と高次振動モードによるトルク成分とを分離して補償で
きる。すなわち、軸ねじり振動推定器と軸トルク推定器
との出力を用いて補償したトルク電流指令値Ｉref は次
式で表せる。
推定器１２とを組み合わすことで、軸ねじりトルク成分
と高次振動モードによるトルク成分とを分離して補償で
きる。すなわち、軸ねじり振動推定器と軸トルク推定器
との出力を用いて補償したトルク電流指令値Ｉref は次
式で表せる。
【００２９】
【数８】 Ｉref＝Ｉout−ｋ1・τse＋ｋ2・τte …（数８） ここで、Ｉout は比例積分補償を実行する速度制御器１
３の出力であり、ｋ1およびｋ2 は振動抑制のための補
償ゲインである。一方、軸トルク推定値τteは、次式の
ように軸ねじりトルク推定値τseと高次振動モードによ
る外乱軸トルク推定値τdme との和と見做せる。
３の出力であり、ｋ1およびｋ2 は振動抑制のための補
償ゲインである。一方、軸トルク推定値τteは、次式の
ように軸ねじりトルク推定値τseと高次振動モードによ
る外乱軸トルク推定値τdme との和と見做せる。
【００３０】
【数９】 τte＝τse＋τdme …（数９） これを数８式に代入すると次式の関係が得られる。
【００３１】
【数１０】 Ｉref＝Ｉout−（ｋ1−ｋ2）・τse＋ｋ2・τdme …（数１０） これより、個別に設定できる補償ゲインｋ1 およびｋ2
を適切に設定することで、軸ねじりトルク推定値τseと
外乱軸トルク推定値τdmとを独立して補償できることが
分かる。
を適切に設定することで、軸ねじりトルク推定値τseと
外乱軸トルク推定値τdmとを独立して補償できることが
分かる。
【００３２】次に、本実施例の効果を示すシミュレーシ
ョン結果を図５に表す。図１の構成において、速度指令
値ωref をステップ状に変化したときの機械負荷速度の
時間応答を示す。ここで、機械系は図２に示すような３
質量系の振動モデルとした。図５（ａ）は補償ゲインｋ
1 およびｋ2 をゼロにした場合で、速度制御器１３のみ
によるモータ速度の比例積分制御に対応する。速度指令
値のステップ変化に対し機械負荷速度が軸ねじり振動し
ながら応答している。また、このとき高次振動は励起さ
れていない。これに対し、ｋ2 のみをゼロとし、軸ねじ
り振動推定器１１を用いて速度制御したときの結果を
（ｂ）に示す。ここで、速度制御器１３の比例積分ゲイ
ンは（ａ）と同じとし、軸ねじり振動推定器１１より演
算された軸ねじりトルク推定値τseに補償ゲインｋ1 を
掛け、これを速度制御器１３の出力から減算した。
（ｂ）の応答波形から明らかなように、速度指令値のス
テップ変化時の軸ねじり振動は抑制されているが、高い
周波数の持続振動が発生している。この振動周波数は高
次振動モードの共振周波数に対応する。この結果は、２
質量系振動モデルに基づく軸ねじり振動抑制のみでは、
高次振動モードが励起される場合があり、このため十分
な軸ねじり振動抑制を達成できないことを示している。
最後に、本発明による振動抑制の結果を（ｃ）に示す。
ここで、高次振動によるトルク成分を相殺するよう補償
ゲインｋ2 を設定し、また、ｋ1−ｋ2が（ｂ）でのｋ1
と等しくなるよう補償ゲインｋ1 を設定した。機械負荷
速度の応答波形から、高次振動モードを励起することな
く軸ねじり振動を抑制できていることが分かる。
ョン結果を図５に表す。図１の構成において、速度指令
値ωref をステップ状に変化したときの機械負荷速度の
時間応答を示す。ここで、機械系は図２に示すような３
質量系の振動モデルとした。図５（ａ）は補償ゲインｋ
1 およびｋ2 をゼロにした場合で、速度制御器１３のみ
によるモータ速度の比例積分制御に対応する。速度指令
値のステップ変化に対し機械負荷速度が軸ねじり振動し
ながら応答している。また、このとき高次振動は励起さ
れていない。これに対し、ｋ2 のみをゼロとし、軸ねじ
り振動推定器１１を用いて速度制御したときの結果を
（ｂ）に示す。ここで、速度制御器１３の比例積分ゲイ
ンは（ａ）と同じとし、軸ねじり振動推定器１１より演
算された軸ねじりトルク推定値τseに補償ゲインｋ1 を
掛け、これを速度制御器１３の出力から減算した。
（ｂ）の応答波形から明らかなように、速度指令値のス
テップ変化時の軸ねじり振動は抑制されているが、高い
周波数の持続振動が発生している。この振動周波数は高
次振動モードの共振周波数に対応する。この結果は、２
質量系振動モデルに基づく軸ねじり振動抑制のみでは、
高次振動モードが励起される場合があり、このため十分
な軸ねじり振動抑制を達成できないことを示している。
最後に、本発明による振動抑制の結果を（ｃ）に示す。
ここで、高次振動によるトルク成分を相殺するよう補償
ゲインｋ2 を設定し、また、ｋ1−ｋ2が（ｂ）でのｋ1
と等しくなるよう補償ゲインｋ1 を設定した。機械負荷
速度の応答波形から、高次振動モードを励起することな
く軸ねじり振動を抑制できていることが分かる。
【００３３】次に、図５（ｃ）における、軸ねじりトル
ク推定値τse，軸トルク推定値τte、およびτteとτse
との差（高次振動モードによる外乱軸トルク推定値τ
dme に対応）の動作波形を図６に示す。（ａ）のτ
seは、速度ステップ応答時の軸ねじりトルクの挙動を正
しく表している。また、軸ねじりトルクにも高次振動モ
ードの影響があるため、高次振動成分がわずかに含まれ
ている。これに対して（ｂ）のτteは、軸ねじりトルク
成分と高次振動モードによるトルク成分とを含んだもの
として推定できている。その結果、τteとτseとの差は
（ｃ）に示すように高次振動モードによるトルク成分を
抽出できている。従って、（ａ）の推定値と（ｂ）の推
定値とを組み合わすことで、（ａ）の軸ねじりトルク推
定値により軸ねじり振動を、（c)の外乱軸トルク成分で
高次振動モードを、それぞれ独立して抑制できる。
ク推定値τse，軸トルク推定値τte、およびτteとτse
との差（高次振動モードによる外乱軸トルク推定値τ
dme に対応）の動作波形を図６に示す。（ａ）のτ
seは、速度ステップ応答時の軸ねじりトルクの挙動を正
しく表している。また、軸ねじりトルクにも高次振動モ
ードの影響があるため、高次振動成分がわずかに含まれ
ている。これに対して（ｂ）のτteは、軸ねじりトルク
成分と高次振動モードによるトルク成分とを含んだもの
として推定できている。その結果、τteとτseとの差は
（ｃ）に示すように高次振動モードによるトルク成分を
抽出できている。従って、（ａ）の推定値と（ｂ）の推
定値とを組み合わすことで、（ａ）の軸ねじりトルク推
定値により軸ねじり振動を、（c)の外乱軸トルク成分で
高次振動モードを、それぞれ独立して抑制できる。
【００３４】以上詳述したように、本実施例によれば、
軸ねじり振動推定器と軸トルク推定器とを組み合わすこ
とで、軸ねじりトルク成分と高次振動モードによるトル
ク成分とを独立して補償できる。これより、高次振動モ
ードを励起することなく軸ねじり振動を抑制できるの
で、高応答の軸ねじり振動抑制制御を達成できる。ま
た、高次振動モードを抑制することで、ギヤバックラッ
シュ特性によるリミットサイクルの影響も低減できる。
更に、軸ねじり振動推定器と軸トルク推定器とは、モー
タ電流とモータ速度を入力として独立に演算を実行す
る。これらの出力を個別の係数を掛けて電流指令値に対
し補償することで振動抑制できるので、制御系の調整を
容易に実行できるという利点もある。
軸ねじり振動推定器と軸トルク推定器とを組み合わすこ
とで、軸ねじりトルク成分と高次振動モードによるトル
ク成分とを独立して補償できる。これより、高次振動モ
ードを励起することなく軸ねじり振動を抑制できるの
で、高応答の軸ねじり振動抑制制御を達成できる。ま
た、高次振動モードを抑制することで、ギヤバックラッ
シュ特性によるリミットサイクルの影響も低減できる。
更に、軸ねじり振動推定器と軸トルク推定器とは、モー
タ電流とモータ速度を入力として独立に演算を実行す
る。これらの出力を個別の係数を掛けて電流指令値に対
し補償することで振動抑制できるので、制御系の調整を
容易に実行できるという利点もある。
【００３５】本発明による第２の実施例として、異なる
構成の軸トルク推定器を用いた場合を図７に示す。軸ト
ルク推定器１２の構成のみが第１の実施例（図４）と異
なる。軸トルク推定器１２において、Ｋt はトルク定
数、Ｊ1 はモータ慣性モーメント、Ｔo は一次遅れの時
定数を表し、ｓはラプラス演算子でｓで微分を表す。ま
ず、係数乗算器１２６でモータ電流Ｉt にトルク定数Ｋ
t を掛ける。一方、モータ速度ωm をゲインＪ1 の微分
器１２７で微分する。加算器１２８で係数乗算器１２６
の出力から微分器１２７の出力を減算する。この結果を
時定数Ｔo の一次遅れ演算器１２９に入力し、その出力
として軸トルク推定値τteを演算する。ここで、微分器
１２７の出力はモータの加速トルクに対応する。係数乗
算器の出力として演算される駆動トルクから加速トルク
を引いた結果として軸トルクが演算できる。これを一次
遅れ演算器１２９に入力することで、時定数Ｔo の逆数
に対応した周波数帯域の軸トルク推定値を演算できる。
本実施例では微分器と一次遅れ演算器を用いて、時々刻
々の軸トルク推定値を直接演算する。このため、第１の
実施例のように閉ループで漸近的に推定する方式に比
べ、ディジタル演算に適するという利点がある。
構成の軸トルク推定器を用いた場合を図７に示す。軸ト
ルク推定器１２の構成のみが第１の実施例（図４）と異
なる。軸トルク推定器１２において、Ｋt はトルク定
数、Ｊ1 はモータ慣性モーメント、Ｔo は一次遅れの時
定数を表し、ｓはラプラス演算子でｓで微分を表す。ま
ず、係数乗算器１２６でモータ電流Ｉt にトルク定数Ｋ
t を掛ける。一方、モータ速度ωm をゲインＪ1 の微分
器１２７で微分する。加算器１２８で係数乗算器１２６
の出力から微分器１２７の出力を減算する。この結果を
時定数Ｔo の一次遅れ演算器１２９に入力し、その出力
として軸トルク推定値τteを演算する。ここで、微分器
１２７の出力はモータの加速トルクに対応する。係数乗
算器の出力として演算される駆動トルクから加速トルク
を引いた結果として軸トルクが演算できる。これを一次
遅れ演算器１２９に入力することで、時定数Ｔo の逆数
に対応した周波数帯域の軸トルク推定値を演算できる。
本実施例では微分器と一次遅れ演算器を用いて、時々刻
々の軸トルク推定値を直接演算する。このため、第１の
実施例のように閉ループで漸近的に推定する方式に比
べ、ディジタル演算に適するという利点がある。
【００３６】本発明による第３の実施例の構成を図８に
示す。図１に示す第１の実施例と異なっているのは、軸
トルク推定器１２より演算されるτteと軸ねじり振動推
定器１１より演算されるτseとの差を演算する加算器１
８を追加したところにある。加算器１８の出力は軸トル
ク成分から軸ねじりトルク成分を除いたトルク成分を表
し、高次振動モードによりモータ軸に作用する外乱軸ト
ルク成分の推定値τdme に対応する。軸ねじりトルク推
定値τseに係数乗算器１４で補償ゲインｋ1′を乗算
し、その結果を、加算器１５において速度制御器１３の
出力Ｉoutから減算することで、軸ねじり振動を抑制す
る。また、係数乗算器１６において加算器１８で演算し
た外乱軸トルク推定値τdmeと補償ゲインｋ2′とを乗算
し、その結果を加算器１７で電流指令値に加算すること
で、高次振動によるトルク成分を打ち消す。これらの働
きにより、高次振動モードを励振することなく軸ねじり
振動を抑制できる。本実施例によれば、２つの補償ゲイ
ンｋ1′とｋ2′とを独立して設定できるため制御定数の
調整が容易という利点がある。
示す。図１に示す第１の実施例と異なっているのは、軸
トルク推定器１２より演算されるτteと軸ねじり振動推
定器１１より演算されるτseとの差を演算する加算器１
８を追加したところにある。加算器１８の出力は軸トル
ク成分から軸ねじりトルク成分を除いたトルク成分を表
し、高次振動モードによりモータ軸に作用する外乱軸ト
ルク成分の推定値τdme に対応する。軸ねじりトルク推
定値τseに係数乗算器１４で補償ゲインｋ1′を乗算
し、その結果を、加算器１５において速度制御器１３の
出力Ｉoutから減算することで、軸ねじり振動を抑制す
る。また、係数乗算器１６において加算器１８で演算し
た外乱軸トルク推定値τdmeと補償ゲインｋ2′とを乗算
し、その結果を加算器１７で電流指令値に加算すること
で、高次振動によるトルク成分を打ち消す。これらの働
きにより、高次振動モードを励振することなく軸ねじり
振動を抑制できる。本実施例によれば、２つの補償ゲイ
ンｋ1′とｋ2′とを独立して設定できるため制御定数の
調整が容易という利点がある。
【００３７】本発明による第４の実施例を図９に示す。
図１の第１の実施例と異なっているのは、軸ねじり振動
推定器１１において、軸ねじりトルクだけでなく機械負
荷側速度の推定値ωleを出力し、これを電流指令値の補
償に用いているところである。軸ねじり振動推定器１１
では、数４式に示すように図３の振動モデルの各状態変
数を推定する。すなわち、軸ねじりトルク，機械負荷速
度，負荷トルクをそれぞれ関連付けて漸近的に推定す
る。従って、第１の実施例と同じ構成の軸ねじり振動推
定器を用いて振動抑制できる。図９において、係数乗算
器１９でωleに補償ゲインｋ3を乗算し、その出力をＩ
outに対する新たな補償量として加算器１５で電流指令
値から減算する。これにより、軸ねじりトルクだけでな
く機械負荷速度の推定値を用いて機械負荷の軸ねじり振
動を抑制するので、より特性の良好な速度制御を実行で
きる。このとき、高次振動モードによるトルク成分は、
第１の実施例と同様に軸ねじり振動抑制と分離して補償
できる。本実施例によれば、高次振動モードの抑制効果
を保ったままで、より応答の良好な軸ねじり振動抑制制
御を達成できるという利点がある。
図１の第１の実施例と異なっているのは、軸ねじり振動
推定器１１において、軸ねじりトルクだけでなく機械負
荷側速度の推定値ωleを出力し、これを電流指令値の補
償に用いているところである。軸ねじり振動推定器１１
では、数４式に示すように図３の振動モデルの各状態変
数を推定する。すなわち、軸ねじりトルク，機械負荷速
度，負荷トルクをそれぞれ関連付けて漸近的に推定す
る。従って、第１の実施例と同じ構成の軸ねじり振動推
定器を用いて振動抑制できる。図９において、係数乗算
器１９でωleに補償ゲインｋ3を乗算し、その出力をＩ
outに対する新たな補償量として加算器１５で電流指令
値から減算する。これにより、軸ねじりトルクだけでな
く機械負荷速度の推定値を用いて機械負荷の軸ねじり振
動を抑制するので、より特性の良好な速度制御を実行で
きる。このとき、高次振動モードによるトルク成分は、
第１の実施例と同様に軸ねじり振動抑制と分離して補償
できる。本実施例によれば、高次振動モードの抑制効果
を保ったままで、より応答の良好な軸ねじり振動抑制制
御を達成できるという利点がある。
【００３８】本発明による第５の実施例を図１０に示
す。図９に示した第４の実施例と異なっているのは、第
３の実施例のように加算器１８を追加し、高次振動モー
ドによるトルク成分である外乱軸トルクτdme を演算し
て補償しているところである。軸ねじりトルク推定値ω
le，機械負荷速度推定値ωleによる補償に加えて、外乱
軸トルク推定値τdme により電流指令値を補償すること
で、応答の良好な振動抑制制御を達成できる。本実施例
によれば、高次振動モードの抑制のための補償ゲインの
調整を容易にし、且つ、より高応答な軸ねじり振動抑制
を実行できるという利点がある。
す。図９に示した第４の実施例と異なっているのは、第
３の実施例のように加算器１８を追加し、高次振動モー
ドによるトルク成分である外乱軸トルクτdme を演算し
て補償しているところである。軸ねじりトルク推定値ω
le，機械負荷速度推定値ωleによる補償に加えて、外乱
軸トルク推定値τdme により電流指令値を補償すること
で、応答の良好な振動抑制制御を達成できる。本実施例
によれば、高次振動モードの抑制のための補償ゲインの
調整を容易にし、且つ、より高応答な軸ねじり振動抑制
を実行できるという利点がある。
【００３９】本発明による第６の実施例を図１１に示
す。図９に示した第４の実施例と異なっているのは、軸
ねじり振動推定器において、軸ねじりトルクと機械負荷
速度の推定値に加えて、機械負荷に作用する負荷トルク
の推定値を用いて電流指令値を補償するところにある。
軸ねじり振動推定器１１では図３の振動モデルに基づい
て振動状態を推定するので、負荷トルクも他の推定量と
同時に演算する。この負荷トルク推定値τdeに補償ゲイ
ンｋ4 を掛け、これを電流指令値に加算することで、振
動抑制だけでなく負荷トルクが加わったときの速度変動
を抑圧できる。本実施例によれば、高次振動モードを抑
制した状態で機械負荷の軸ねじり振動を抑制すると同時
に、負荷トルクによる速度変動を低減できるという利点
がある。
す。図９に示した第４の実施例と異なっているのは、軸
ねじり振動推定器において、軸ねじりトルクと機械負荷
速度の推定値に加えて、機械負荷に作用する負荷トルク
の推定値を用いて電流指令値を補償するところにある。
軸ねじり振動推定器１１では図３の振動モデルに基づい
て振動状態を推定するので、負荷トルクも他の推定量と
同時に演算する。この負荷トルク推定値τdeに補償ゲイ
ンｋ4 を掛け、これを電流指令値に加算することで、振
動抑制だけでなく負荷トルクが加わったときの速度変動
を抑圧できる。本実施例によれば、高次振動モードを抑
制した状態で機械負荷の軸ねじり振動を抑制すると同時
に、負荷トルクによる速度変動を低減できるという利点
がある。
【００４０】本発明による第７の実施例を図１２に示
す。図１１に示した第６の実施例と異なっているのは、
第３の実施例のように加算器１８において、高次振動モ
ードによるトルク成分である外乱軸トルクτdme を演算
して補償しているところである。本実施例によれば、軸
ねじり振動，高次振動モードの抑制ならびに負荷トルク
の抑圧のための各補償ゲインを個別に調整できるという
利点がある。
す。図１１に示した第６の実施例と異なっているのは、
第３の実施例のように加算器１８において、高次振動モ
ードによるトルク成分である外乱軸トルクτdme を演算
して補償しているところである。本実施例によれば、軸
ねじり振動，高次振動モードの抑制ならびに負荷トルク
の抑圧のための各補償ゲインを個別に調整できるという
利点がある。
【００４１】本発明による第８の実施例を図１３に示
す。図１に示す第１の実施例と異なっているところは、
２質量系振動モデルに基づく軸ねじり振動推定器１１の
代わりに軸ねじりトルクのみを推定する軸ねじりトルク
推定器２１を用いているところにある。軸ねじりトルク
推定器２１の構成を図１４に示す。軸ねじりトルク推定
器２１は、軸トルク推定器１２と同様にモータトルク電
流Ｉt とモータ速度ωmとから独立して軸トルクを推定
する。すなわち、軸トルク推定器２１は第１の軸トルク
推定器，軸トルク推定器１２は第２の軸トルク推定器と
見做せる。また、軸トルク推定器１２における軸トルク
推定ゲインをｋo としたとき、軸トルク推定器２１の軸
トルク推定ゲインをｋs とする。軸トルク推定器２１で
は、この推定ゲインと積分器の積分ゲイン１／Ｊ1（Ｊ1
はモータ側慣性モーメント値）との積として軸トルク推
定特性が決定する。すなわち、軸トルク推定器２１では
ｋs／Ｊ1[rad／s]、軸トルク推定器１２ではｋo／Ｊ1[r
ad／s］の角周波数領域に渡って軸トルクを推定でき
る。いま、軸トルク推定器２１，１２の推定ゲイン
ｋs，ｋo を次式を満たすように設定する。
す。図１に示す第１の実施例と異なっているところは、
２質量系振動モデルに基づく軸ねじり振動推定器１１の
代わりに軸ねじりトルクのみを推定する軸ねじりトルク
推定器２１を用いているところにある。軸ねじりトルク
推定器２１の構成を図１４に示す。軸ねじりトルク推定
器２１は、軸トルク推定器１２と同様にモータトルク電
流Ｉt とモータ速度ωmとから独立して軸トルクを推定
する。すなわち、軸トルク推定器２１は第１の軸トルク
推定器，軸トルク推定器１２は第２の軸トルク推定器と
見做せる。また、軸トルク推定器１２における軸トルク
推定ゲインをｋo としたとき、軸トルク推定器２１の軸
トルク推定ゲインをｋs とする。軸トルク推定器２１で
は、この推定ゲインと積分器の積分ゲイン１／Ｊ1（Ｊ1
はモータ側慣性モーメント値）との積として軸トルク推
定特性が決定する。すなわち、軸トルク推定器２１では
ｋs／Ｊ1[rad／s]、軸トルク推定器１２ではｋo／Ｊ1[r
ad／s］の角周波数領域に渡って軸トルクを推定でき
る。いま、軸トルク推定器２１，１２の推定ゲイン
ｋs，ｋo を次式を満たすように設定する。
【００４２】
【数１１】 ｋs／Ｊ1≒２π・ｆrs ｋo＞ｋs …（数１１） ここで、ｆrs[Ｈｚ]は軸ねじり振動の共振周波数を表
す。すなわち、第１の軸トルク推定器（軸トルク推定器
２１）では軸ねじり振動周波数までの周波数領域の軸ト
ルクを推定し、第２の軸トルク推定器（軸トルク推定器
１２）では、それより高い周波数領域に渡り軸トルクを
推定する。このように設定することで、軸トルク推定器
２１ではモータと機械負荷との軸ねじり振動による軸ね
じりトルクを推定でき、このトルク推定値τseを用いて
軸ねじり振動を抑制できる。一方、軸トルク推定器１２
では、軸ねじりトルクだけでなく、それより高い周波数
の振動モードを含んだトルク成分をτteとして推定す
る。推定された軸ねじりトルク推定値τseおよび軸トル
ク推定値τteを用いて第１の実施例と同様に電流指令値
を補償する。本実施例では、それぞれ独立に軸トルクを
推定する２つの軸トルク推定器を設け、その推定応答を
異なった値に設定することで軸ねじり振動による軸トル
クと高次の振動モードによるものとを分離して補償でき
る。このため２質量系の振動モデルを用いずに軸ねじり
トルクを推定できるので、制御対象のパラメータ変動が
ある場合でも安定に振動抑制制御を実行できるという利
点がある。本発明による第９の実施例を図１５に示す。
図１４に示した第８の実施例と異なっているのは、第３
の実施例のように加算器１８において、高次振動モード
によるトルク成分である外乱軸トルクτdme を演算して
補償しているところである。本実施例によれば、２つの
軸トルク推定器を組み合わせた簡単な構成で軸ねじり振
動と高次振動モードを抑制でき、また補償ゲインの調整
も容易に実行できるという利点がある。
す。すなわち、第１の軸トルク推定器（軸トルク推定器
２１）では軸ねじり振動周波数までの周波数領域の軸ト
ルクを推定し、第２の軸トルク推定器（軸トルク推定器
１２）では、それより高い周波数領域に渡り軸トルクを
推定する。このように設定することで、軸トルク推定器
２１ではモータと機械負荷との軸ねじり振動による軸ね
じりトルクを推定でき、このトルク推定値τseを用いて
軸ねじり振動を抑制できる。一方、軸トルク推定器１２
では、軸ねじりトルクだけでなく、それより高い周波数
の振動モードを含んだトルク成分をτteとして推定す
る。推定された軸ねじりトルク推定値τseおよび軸トル
ク推定値τteを用いて第１の実施例と同様に電流指令値
を補償する。本実施例では、それぞれ独立に軸トルクを
推定する２つの軸トルク推定器を設け、その推定応答を
異なった値に設定することで軸ねじり振動による軸トル
クと高次の振動モードによるものとを分離して補償でき
る。このため２質量系の振動モデルを用いずに軸ねじり
トルクを推定できるので、制御対象のパラメータ変動が
ある場合でも安定に振動抑制制御を実行できるという利
点がある。本発明による第９の実施例を図１５に示す。
図１４に示した第８の実施例と異なっているのは、第３
の実施例のように加算器１８において、高次振動モード
によるトルク成分である外乱軸トルクτdme を演算して
補償しているところである。本実施例によれば、２つの
軸トルク推定器を組み合わせた簡単な構成で軸ねじり振
動と高次振動モードを抑制でき、また補償ゲインの調整
も容易に実行できるという利点がある。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、モータ駆動系が軸ねじ
り振動だけでなく高次振動モードを持つ場合でも、各振
動モードを個別に抑制することで応答の良好な軸振動抑
制を実行できる。更に、複数の高次振動ピークがある場
合やその特性が変動する場合でも、外乱トルク成分とし
て高次振動による軸トルク推定値を安定に演算できる。
このため、演算した外乱トルク推定値を用いてトルク電
流指令値を補償することで、モータ駆動系の特性変化に
ロバスト（頑健）な振動抑制制御を達成できる。
り振動だけでなく高次振動モードを持つ場合でも、各振
動モードを個別に抑制することで応答の良好な軸振動抑
制を実行できる。更に、複数の高次振動ピークがある場
合やその特性が変動する場合でも、外乱トルク成分とし
て高次振動による軸トルク推定値を安定に演算できる。
このため、演算した外乱トルク推定値を用いてトルク電
流指令値を補償することで、モータ駆動系の特性変化に
ロバスト（頑健）な振動抑制制御を達成できる。
【図１】モータ速度制御系のブロック線図（第１の実施
例）。
例）。
【図２】機械負荷駆動系の振動モデル。
【図３】振動モデルの等価ブロック線図。
【図４】軸ねじり振動推定器と軸トルク推定器の構成を
示すブロック線図。
示すブロック線図。
【図５】本発明の効果を示す速度制御特性。
【図６】本発明の動作を示す波形図。
【図７】軸トルク推定器の構成を示すブロック線図（第
２の実施例）。
２の実施例）。
【図８】モータ速度制御系のブロック線図（第３の実施
例）。
例）。
【図９】モータ速度制御系のブロック線図（第４の実施
例）。
例）。
【図１０】モータ速度制御系のブロック線図（第５の実
施例）。
施例）。
【図１１】モータ速度制御系のブロック線図（第６の実
施例）。
施例）。
【図１２】モータ速度制御系のブロック線図（第７の実
施例）。
施例）。
【図１３】モータ速度制御系のブロック線図（第８の実
施例）。
施例）。
【図１４】軸トルク推定器の構成を示すブロック線図。
【図１５】モータ速度制御系のブロック線図（第９の実
施例）。
施例）。
１…モータ、２…歯車、３…連結軸、４…機械負荷、８
…エンコーダ、１１…軸ねじり振動推定器、１２…軸ト
ルク推定器、１３…速度制御器。
…エンコーダ、１１…軸ねじり振動推定器、１２…軸ト
ルク推定器、１３…速度制御器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梓沢 昇 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内
Claims (12)
- 【請求項１】機械負荷を駆動するモータの制御装置で、
モータトルク電流とモータ速度とを検出する手段を設
け、トルク電流とモータ速度の検出値を用いてモータの
速度制御を実行するものにおいて、トルク電流とモータ
速度とから２質量系振動モデルに基づきモータと機械負
荷との軸ねじりトルクを推定する軸ねじり振動推定器
と、トルク電流とモータ速度とからモータ軸に作用する
軸トルクを推定する軸トルク推定器とを設け、速度指令
値，モータ速度検出値，軸ねじり振動推定器より演算さ
れる軸ねじりトルク推定値、および軸トルク推定器によ
り演算される軸トルク推定値とを用いて速度制御を実行
することを特徴とするモータの速度制御装置。 - 【請求項２】請求項１において、軸トルク推定器より演
算される軸トルク推定値と軸ねじり振動推定器より演算
される軸ねじりトルク推定値との差を演算する手段を設
け、前記演算手段の出力として演算される外乱軸トルク
推定値と、速度指令値，モータ速度検出値，軸ねじりト
ルク推定値とを用いて速度制御を実行することを特徴と
するモータの速度制御装置。 - 【請求項３】請求項１において、軸ねじり振動推定器で
は、モータトルク電流とモータ速度とから２質量系振動
モデルに基づきモータと機械負荷との軸ねじりトルクお
よび機械負荷速度を推定し、速度指令値，モータ速度検
出値，軸ねじり振動推定器より演算される軸ねじりトル
クおよび機械負荷速度の推定値、ならびに軸トルク推定
器により演算される軸トルク推定値とを用いて速度制御
を実行することを特徴とするモータの速度制御装置。 - 【請求項４】請求項２において、軸ねじり振動推定器で
は、モータトルク電流とモータ速度とから２質量系振動
モデルに基づきモータと機械負荷との軸ねじりトルクお
よび機械負荷速度を推定し、速度指令値，モータ速度検
出値，軸ねじりトルク推定値，機械負荷速度推定値、な
らびに演算された軸トルク推定値と軸ねじりトルク推定
値との差として演算される外乱軸トルク推定値とを用い
て速度制御を実行することを特徴とするモータの速度制
御装置。 - 【請求項５】請求項１において、軸ねじり振動推定器で
は、モータトルク電流とモータ速度とから２質量系振動
モデルに基づきモータと機械負荷との軸ねじりトルク，
機械負荷速度および機械負荷に作用する負荷トルクとを
推定し、速度指令値，モータ速度検出値，軸ねじりトル
ク推定値，機械負荷速度推定値，負荷トルク推定値、な
らびに軸トルク推定器により演算される軸トルク推定値
とを用いて速度制御を実行することを特徴とするモータ
の速度制御装置。 - 【請求項６】請求項２において、軸ねじり振動推定器で
は、モータトルク電流とモータ速度とから２質量系振動
モデルに基づきモータと機械負荷との軸ねじりトルク，
機械負荷速度および機械負荷に作用する負荷トルクとを
推定し、速度指令値，モータ速度検出値，軸ねじりトル
ク推定値，機械負荷速度推定値，負荷トルク推定値、な
らびに演算された軸トルク推定値と軸ねじりトルク推定
値との差として演算される外乱軸トルク推定値とを用い
て速度制御を実行することを特徴とするモータの速度制
御装置。 - 【請求項７】請求項１，３，５において、速度指令値と
モータ速度検出値とを用いて速度制御演算を実行し、そ
の出力を軸ねじり振動推定器より演算される推定値と軸
トルク推定器より演算される軸トルク推定値とを用いて
補償し、その結果をトルク電流指令値として速度制御を
実行することを特徴とするモータの速度制御装置。 - 【請求項８】請求項２，４，６において、速度指令値と
モータ速度検出値とを用いて速度制御演算を実行し、そ
の出力を軸ねじり振動推定器より演算される推定値と、
軸トルク推定値と軸ねじりトルク推定値との差として演
算される外乱軸トルク推定値とを用いて補償し、その結
果をトルク電流指令値として速度制御を実行することを
特徴とするモータの速度制御装置。 - 【請求項９】機械負荷を駆動するモータの制御装置で、
モータ速度とモータトルク電流とを検出してモータの速
度制御を実行するものにおいて、トルク電流とモータ速
度とから各々独立してモータ軸に作用する軸トルクを推
定する第１と第２の軸トルク推定器を設け、第１と第２
の軸トルク推定応答を異なるように設定し、速度指令
値，モータ速度検出値，第１の軸トルク推定器により演
算される第１の軸ねじりトルク推定値および第２の軸ト
ルク推定器により演算される第２の軸トルク推定値とを
用いて速度制御を実行することを特徴とするモータの速
度制御装置。 - 【請求項１０】請求項９において、第２の軸トルク推定
器により演算される第２の軸ねじりトルク推定値と第１
の軸トルク推定器により演算される第１の軸トルク推定
値との差を演算する手段を設け、前記演算手段の出力と
して演算される外乱軸トルク推定値と、速度指令値，モ
ータ速度検出値および第１の軸トルク推定値とを用いて
速度制御を実行することを特徴とするモータの速度制御
装置。 - 【請求項１１】請求項９において、速度指令値とモータ
速度検出値とを用いて速度制御演算を実行し、その出力
を第１の軸トルク推定器より演算される軸ねじりトルク
推定値と第２の軸トルク推定器より演算される軸トルク
推定値とを用いて補償し、その結果をトルク電流指令値
として速度制御を実行することを特徴とするモータの速
度制御装置。 - 【請求項１２】請求項１０において、速度指令値とモー
タ速度検出値とを用いて速度制御演算を実行し、その出
力を第１の軸トルク推定器より演算される軸ねじりトル
ク推定値と、第２の軸トルク推定値と第１の軸トルク推
定値の差として演算される外乱軸トルク推定値とを用い
て補償し、その結果をトルク電流指令値として速度制御
を実行することを特徴とするモータの速度制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00808093A JP3227000B2 (ja) | 1993-01-21 | 1993-01-21 | モータの速度制御装置 |
| TW083100343A TW234793B (ja) | 1993-01-21 | 1994-01-17 | |
| KR1019940001049A KR940019053A (ko) | 1993-01-21 | 1994-01-20 | 모터의 속도제어장치(Speed Control Apparatus of Motor) |
| US08/185,613 US5545957A (en) | 1993-01-21 | 1994-01-24 | Motor speed controller for suppressing shaft torsion vibration |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00808093A JP3227000B2 (ja) | 1993-01-21 | 1993-01-21 | モータの速度制御装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06225566A true JPH06225566A (ja) | 1994-08-12 |
| JP3227000B2 JP3227000B2 (ja) | 2001-11-12 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JP2019054613A (ja) * | 2017-09-14 | 2019-04-04 | 株式会社ロボテック | モータ制御装置、モータ装置、モータ制御方法、昇降装置 |
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- 1994-01-17 TW TW083100343A patent/TW234793B/zh active
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