JPH0956183A - 機械振動検出装置および制振制御装置 - Google Patents

機械振動検出装置および制振制御装置

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JPH0956183A
JPH0956183A JP7233528A JP23352895A JPH0956183A JP H0956183 A JPH0956183 A JP H0956183A JP 7233528 A JP7233528 A JP 7233528A JP 23352895 A JP23352895 A JP 23352895A JP H0956183 A JPH0956183 A JP H0956183A
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裕司 中村
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祥治 高松
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Abstract

(57)【要約】 【目的】調整が容易で、かつ、機械振動を高精度で取り
出すことのできる機械振動検出装置、および、機械振動
の制振を達成できる制振制御装置を提供する。 【構成】モータのトルクを制御するモータ制御装置にお
いて、等価剛体モデル103 と、比例演算手段104 と、ハ
イパスフィルタ105 とからなり、トルク信号と前記比例
演算手段の出力とを加算して、前記等価剛体モデルに入
力し、前記モータ制御装置の速度信号から前記等価剛体
モデルの出力を差し引いた差信号を前記比例演算手段と
ハイパスフィルタに入力し、前記ハイパスフィルタの出
力を機械振動信号とする手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、モータが駆動する機構
の振動を検出する機械振動検出装置を備えたモータ制御
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】モータ制御系における機械振動検出装置
および制振制御装置としては、本出願人が特願平６−１
２７８５９で提案した装置がある。この従来技術では、
モータを含む機構系を等価剛体系と機械振動系とに分離
し、等価剛体系のモデルに基づいたオブザーバにより機
械振動を高速で推定し、制振制御を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、等価剛体系の角速度とステップ状トルク外乱とを状
態変数として２次のオブザーバを構成しており、機械振
動検出装置を実現するのに、等価剛体モデルと比例演算
手段のほかに積分演算手段が必要であった。オブザーバ
のパラメータも２つ設定する必要があり、しかも、その
設定値によって機械振動信号の位相が大きく変化するた
め、パラメータ調整が難しいという問題があった。そこ
で本発明は、調整が容易で、かつ、機械振動を高精度で
取り出すことのできる機械振動検出装置、および、機械
振動の制振を達成できる制振制御装置を提供することを
目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本願の第１の発明は、モータのトルクを制御するモ
ータ制御装置において、等価剛体モデルと、比例演算手
段と、ハイパスフィルタと、前記モータ制御装置のトル
ク信号と前記比例演算手段の出力とを加算して、前記等
価剛体モデルに入力するとともに、前記モータ制御装置
の速度信号から前記等価剛体モデルの出力を差し引いた
差信号を前記比例演算手段と前記ハイパスフィルタに入
力して前記ハイパスフィルタの出力を機械振動信号とす
る手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００５】本願の第２の発明は、モータのトルクを制
御するモータ制御装置において、等価剛体モデルと、比
例演算手段と、ハイパスフィルタと、位相調整器と、振
幅調整器と、前記モータ制御装置のトルク信号と前記比
例演算手段の出力とを加算して、前記等価剛体モデルに
入力するとともに、前記モータ制御装置の速度信号から
前記等価剛体モデルの出力を差し引いた差信号を前記比
例演算手段と前記ハイパスフィルタに入力し、前記ハイ
パスフィルタの出力を前記位相調整器に入力し、前記位
相調整器の出力を前記振幅調整器に入力し、前記モータ
制御装置へのトルク指令に前記振幅調整器の出力を加え
た信号を新たなトルク指令とする手段と、を備えたこと
を特徴とするものである。
【０００６】本願の第３の発明は、モータの角速度を制
御するモータ制御装置において、等価剛体モデルと、比
例演算手段と、ハイパスフィルタと、位相調整器と、振
幅調整器と、前記モータ制御装置のトルク信号と前記比
例演算手段の出力とを加算して、前記等価剛体モデルに
入力し、前記モータ制御装置の速度信号から前記等価剛
体モデルの出力を差し引いた差信号を前記比例演算手段
と前記ハイパスフィルタに入力し、前記ハイパスフィル
タの出力を前記位相調整器に入力し、前記位相調整器の
出力を前記振幅調整器に入力し、前記モータ制御装置へ
の速度指令に前記振幅調整器の出力を加えた信号を新た
な速度指令とする手段と、を備えたことを特徴とするも
のである。
【０００７】
【作用】上記手段により、１次の等価剛体オブザーバが
構成されるため、積分手段が１つ少ない分、系を安定と
するパラメータの領域が広がる。さらに、オブザーバの
設定パラメータも１つであり、かつ、そのパラメータの
機械振動信号の位相に対する感度も低いため、パラメー
タ調整が容易に行えるようになる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を説明する。本
発明の機械振動検出装置に関する第１の実施例を図１に
示して説明する。図中ブロック１０２は、等価剛体モデ
ル１０３と、比例演算手段１０４と、ハイパスフィルタ
１０５とからなる機械振動検出装置であり、モータのト
ルク信号τとモータ速度信号（ここではモータ角速度ｖ
ｍを使用する）を入力し、機械振動信号を出力する。ブ
ロック１０１は機械共振系を持つ機構（モータを含む）
を示している。以下、機械振動信号の検出原理を説明す
る。機構系１０１の伝達関数は、特願平６−１２７８５
９で提案した近似法を用いると、等価剛体系Ｇ1 （ｓ）
【０００９】
【数１】
【００１０】とに分離できる。ここで、γは等価剛体系
の慣性モーメントの逆数、Ｄ0 ／γは等価剛体系の粘性
摩擦係数である。また、ωr とωa は機械共振系の共振
周波数と反共振周波数である。そこで、等価剛体系をモ
デルとする状態オブザーバを構成する。状態ｘとしては
等価剛体系の角速度ｖのみを考え、モータのトルクτを
制御入力ｕとすると、その微分方程式
【００１１】
【数２】
【００１２】 ｙ（ｔ）＝ｃｘ （４ｂ） となる。ただし、 ｘ（ｔ）＝ｖ（ｔ）、ｕ（ｔ）＝τ（ｔ）、ａ＝−Ｄ0 、ｂ＝γ、ｃ＝１（４ ｃ） である。上式より、次式のオブザーバが構成できる。
【００１３】
【数３】
【００１４】ここで、出力ｙを、ｖの代わりにモータ角
速度ｖｍで与えると、（６）式は図１のブロック１０２
内のブロック線図で表現できる。求めるべき機械振動信
号は、モータの角速度と等価剛体系の角速度推定値との
差信号ｅ、
【００１５】
【数４】
【００１６】によって得られるが、（５）式のオブザー
バではトルク外乱ｄを考慮していないため、ステップ状
のトルク外乱ｄがあると、差信号ｅに推定誤差が残って
しまう。そこで、差信号ｅをハイパスフィルタ１０５に
通し、トルク外乱による推定誤差を除いた信号を機械振
動信号とする。以上より、機械振動検出装置１０２内の
構成によって、機械振動信号が得られる。
【００１７】本発明の制振制御装置に関する第２の実施
例を図２に示して説明する。同図は、本発明をモータの
トルク制御装置に適用したものである。図中、モータを
含む機構系１０１と機械振動検出装置１０２は、第１の
実施例と同様である。１０６は、トルク指令を入力し、
モータが発生するトルクを出力するモータ駆動装置であ
り、パワーアンプ等で構成される。機械振動検出装置１
０２へ入力するモータのトルク信号τとしては、発生ト
ルクモニタ信号あるいはトルク指令信号を用いる。機械
振動検出装置１０２が推定した機械振動信号を位相調整
器１０７に入力する。位相調整器１０７の出力を振幅調
整器１０８に入力し、その出力ｗをトルク指令に加えた
信号を新たなトルク指令としてモータのトルク制御装置
へ出力する。
【００１８】位相調整器１０７および振幅調整器１０８
は、モータと機械共振系を含んだ制御系の振動を抑制す
るように、機械振動検出装置１０２の出力である機械振
動信号の位相および振幅を調整するものである。機械振
動検出装置１０２の出力する機械振動信号の位相は、モ
ータ角速度ｖｍの振動の位相よりも進んでおり、その進
み具合は前記比例演算手段１０４のゲインｋによって調
整されるため、位相調整器１０７はローパスフィルタな
どの位相遅れ要素で実現される。振幅調整器１０８は、
前記位相調整器１０７の出力信号をゲイン倍する増幅器
あるいは演算器で実現される。
【００１９】本発明の制振制御装置に関する第３の実施
例を図３に示して説明する。同図は、本発明をモータの
速度制御装置に適用したものである。図中、モータを含
む機構系１０１と機械振動検出装置１０２は、第１の実
施例と同様であり、モータ駆動装置１０６、位相調整器
１０７および振幅調整器１０８は第２の実施例と同様の
働きをする。ただし、振幅調整器１０８の出力ｗは速度
指令に加算され、加算された信号は新たな速度指令とし
てモータの速度制御装置へ出力される。１０９は、速度
指令と速度フィードバックとの差信号を入力し、トルク
指令を出力する速度制御用補償器である。
【００２０】以上第１、第２、第３の実施例において、
トルク外乱ｄの検出値あるいは推定値が得られる場合に
は、トルク指令にトルク外乱ｄを加えた値をトルク信号
として機械振動検出装置１０２に入力しても良い。この
場合はハイパスフィルタ１０５は不要となる。例えば、
第３の実施例における速度制御用補償器１０９内で、比
例積分制御によりトルク指令を決定する場合には、積分
演算値の正負を反転したものを前記トルク外乱推定値と
して用いれば良い。パラメータ調整は以下のように行
う。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、設定
パラメータの数が少なくその設定領域が広い等価剛体オ
ブザーバが構成されるため、調整が容易で、かつ、機械
振動を高精度で取り出すことのできる機械振動検出装
置、および、機械振動の制振を達成できる制振制御装置
が実現されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図
【図２】本発明の第２の実施例を示す図
【図３】本発明の第３の実施例を示す図
【符号の説明】
１０１ モータを含む機構系 １０２ 機械振動検出装置 １０３ 等価剛体モデル １０４ 比例演算手段 １０５ ハイパスフィルタ １０６ モータ駆動装置 １０７ 位相調整器 １０８ 振幅調整器 １０９ 速度制御用補償器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モータのトルクを制御するモータ制御装
    置において、 等価剛体モデルと、 比例演算手段と、 ハイパスフィルタと、 前記モータ制御装置のトルク信号と前記比例演算手段の
    出力とを加算して、前記等価剛体モデルに入力するとと
    もに、前記モータ制御装置の速度信号から前記等価剛体
    モデルの出力を差し引いた差信号を前記比例演算手段と
    前記ハイパスフィルタに入力して前記ハイパスフィルタ
    の出力を機械振動信号とする手段と、を備えたことを特
    徴とする機械振動検出装置。
  2. 【請求項２】 モータのトルクを制御するモータ制御装
    置において、 等価剛体モデルと、 比例演算手段と、 ハイパスフィルタと、 位相調整器と、 振幅調整器と、 前記モータ制御装置のトルク信号と前記比例演算手段の
    出力とを加算して、前記等価剛体モデルに入力するとと
    もに、前記モータ制御装置の速度信号から前記等価剛体
    モデルの出力を差し引いた差信号を前記比例演算手段と
    前記ハイパスフィルタに入力し、前記ハイパスフィルタ
    の出力を前記位相調整器に入力し、前記位相調整器の出
    力を前記振幅調整器に入力し、前記モータ制御装置への
    トルク指令に前記振幅調整器の出力を加えた信号を新た
    なトルク指令とする手段と、を備えたことを特徴とする
    制振制御装置。
  3. 【請求項３】 モータの角速度を制御するモータ制御装
    置において、 等価剛体モデルと、 比例演算手段と、 ハイパスフィルタと、 位相調整器と、 振幅調整器と、 前記モータ制御装置のトルク信号と前記比例演算手段の
    出力とを加算して、前記等価剛体モデルに入力し、前記
    モータ制御装置の速度信号から前記等価剛体モデルの出
    力を差し引いた差信号を前記比例演算手段と前記ハイパ
    スフィルタに入力し、前記ハイパスフィルタの出力を前
    記位相調整器に入力し、前記位相調整器の出力を前記振
    幅調整器に入力し、前記モータ制御装置への速度指令に
    前記振幅調整器の出力を加えた信号を新たな速度指令と
    する手段と、を備えたことを特徴とする制振制御装置。
  4. 【請求項４】 トルク外乱信号を検出あるいは推定によ
    って求める手段と、前記トルク信号に前記トルク外乱信
    号を加えた信号を新たなトルク信号とする手段を備えた
    ことを特徴とする請求項１乃至３記載の機械振動検出装
    置および制振装置。
  5. 【請求項５】 比例積分制御等の積分演算を含む演算に
    よりトルク指令を決定する手段を備え、この積分演算値
    の正負を反転したものを前記トルク外乱信号とする手段
    を備えたことを特徴とする請求項４記載の機械振動検出
    装置および制振装置。
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