KR100676835B1 - 모터의 제어장치 - Google Patents

Abstract

속도지령신호와 모터(1)의 검출속도의 차신호에 의거하여 모터(1)의 속도를 속도지령신호에 따르게 하기 위한 모터(1)의 구동지령신호를 출력하는 속도제어수단(7)과, 속도제어루프에 속도제어수단(7)과 직렬로 삽입됨과 동시에 고주파수 영역과, 저주파수 영역과, 고주파수 영역과 저주파수 영역 사이에 있는 중간주파수 영역으로 이루어지고, 고주파수 영역의 게인KH보다도 저주파수 영역의 게인KL이 큼과 동시에, 중간주파수 영역의 위상이 지연되는 위상지연특성을 갖는 필터(13)를 구비하며, 속도제어수단(7은 입력에 비례게인KP을 곱해 출력하는 비례제어부(9)를 갖고 있고, 필터(13)는 기계계의 공진 주파수와 반 공진 주파수 사이에서 위상이 지연되도록 설정된 것이다.

파라미터 설정부, 위상지연필터, 전류제어, 모터, 부하, 엔코더, 모터속도

Description

모터의 제어장치{MOTOR CONTROLLER}

도 6은 종래부터 일반적으로 이용되고 있는 모터의 속도제어장치의 구성을 개념적으로 나타낸 것이다. 도면 중, 1은 모터, 2는 모터에 의해 구동되는 부하, 3은 모터(1)와, 부하(2)를 접속하는 축이다. 부하(2)는 모터(1)로 구동되는 기계의 가동 부분을 하나의 관성부하로서 모델화한 것으로, 축(3)은 모터(1)가 발생하는 토오크를 기계에 전달하는 기구를 모델화한 것이다. 부호 4는 모터(1)에 부착되어, 모터(1)의 위치를 검출하는 엔코더, 부호 5는 엔코더(4)로 검출된 모터 위치를 미분하는 것으로 모터 속도를 계산하는 속도검출수단이다. 부호 6은 비교기이며, 도시하지 않은 상위 콘트롤러로부터 주어지는 속도지령신호와 속도검출수단(5)의 출력인 모터 속도를 비교하여, 양자의 차인 속도 오차를 출력한다. 부호 7은 속도제어수단이며, 비교기(6)의 출력인 속도 오차를 입력하여 모터의 구동지령인 전류지령을 출력한다. 부호 8은 전류제어수단이며, 속도제어수단(7)의 출력인 전류지령에 의거하여 모터 전류를 제어하는 것에 의해 모터에 토오크를 발생시켜, 모터를 회전시킨다.

속도제어수단(7)은 비례 제어기(9), 적분제어기(10), 및 가산기(11)로 구성된다. 비례 제어기(9)는 입력한 속도 오차에 비례 게인KP을 곱하여 출력하고, 적 분제어기(10)는 속도 오차의 적분값에 적분 게인KI을 곱해서 출력한다. 가산기(11)는 비례 제어기(9)의 출력과 적분제어기(10)의 출력을 가산하여, 전류지령으로서 출력한다. 또한 부호 15는 기계계로, 모터(1)와 부하(2) 및 축(3)으로 구성된다.

종래의 속도제어계는 상기한 바와 같이 구성되고, 속도지령신호와 모터속도의 차인 속도 오차가 작아지도록 모터(1)를 가속 혹은 감속하는 토오크를 발생시키고, 이에 따라 모터 속도가 상위 콘트롤러로부터 주어지는 속도지령신호에 따르도록 모터(1)와 부하(2)가 회전한다. 기계계에 외란 토오크가 작용했을 경우에는, 이 외란 토오크에 의해 모터 속도가 변동하지만, 이 속도변동은 엔코더(4)와 속도검출수단(5)으로 검출되고, 속도제어수단(7)으로 피드백되어 속도변동을 수정하는 전류지령이 생성된다. 이와 같이, 외란 토오크가 작용한 경우에도 속도제어 루프에 의해 속도변동이 억제되고 속도지령신호에 따르도록 모터가 제어된다.

도 7은 종래의 속도제어장치를 이용하여 속도제어계를 구성했을 경우의 속도 개방 루프 주파수 특성을 나타낸 것이다. 속도 개방 루프 주파수 특성이라 함은, 속도제어수단(7)의 입력으로부터 속도검출수단(5)으로 검출되는 모터 속도까지의 주파수 특성이며, 도 7 윗 그림은 게인 특성, 아랫 그림은 위상특성을 나타낸다. 도면의 점선은 모터(1)와 부하(2)를 접속하는 축(3)의 강성이 높을 경우, 즉 기계 강성이 높을 경우의 주파수 특성을 나타낸다. 또한 실선은 축(3)의 강성이 나기 때문에 기계강성이 낮으며, 기계공진을 갖는 경우의 주파수 특성을 나타내고 있다.

기계강성이 높은(축(3)의 강성이 높다) 경우의 게인 특성은 도 7 윗 그림에 점선으로 나타낸 것과 같이 전 주파수에 걸쳐 우측 하강이 된다. 위상특성은 도 7의 아랫 그림에 점선으로 나타나 있는 바와 같이 고주파수에서는 전류제어수단(8)이나 제어장치의 샘플 주기에 기인하는 위상 지연으로 인해 위상 지연이 커지고, 저주파수에서도 속도제어수단(7)으로 적분제어기(10)를 이용하고 있기 때문에 위상 지연이 커진다.

한편, 기계강성이 낮은(축(3)의 강성이 낮다) 경우, 기계계는 기계공진을 갖게 되고, 그 게인 특성은 도 7 윗 그림에 실선에서 도시한 바와 같이 공진이라고 불리는 피크와 반 공진이라고 불리는 골짜기의 부분을 갖게 된다. 공진과 반 공진의 사이에서 게인이 좌측 하강이 되므로, 저주파수에서의 게인은 축(3)의 강성이 높을 경우(점선)에 비해 작아진다. 모터(1)의 관성 모멘트와 부하(2)의 관성 모멘트의 합인 기계계 전체의 관성 모멘트J가 모터의 관성 모멘트JM에 비해 커지는 만큼, 공진과 반 공진의 거리가 멀어지고, 반 공진의 주파수가 낮아지므로, 저주파수의 게인은 작아진다.

고밀도의 속도제어를 실현하기 위해서는, 속도 오차 요인의 하나인 외란 토오크의 영향을 억제하고, 외란 토오크가 작용했을 때의 속도변동을 작게 해야만 한다. 일반적으로, 외란 토오크는 저주파수의 신호성분을 갖기 때문에, 외란 토오크에 의한 속도변동을 작게 하기 위해서는, 저주파수에서의 게인을 크게 할 필요가 있다. 그런데, 강성이 낮은 기계에서는 상기와 같이 저주파수에서의 게인이 작아지므로 외란 토오크에 의한 속도변동이 커지고, 고밀도의 제어가 곤란하였다.

도 6에 나타낸 종래의 속도제어 장치에서 저주파수에서의 게인을 크게 하기 위해서는, 속도제어수단(7)의 비례 게인KP이나 적분 게인KI을 크게 할 필요가 있다. 그러나, 여기에는 한계가 있어, 결과적으로 고밀도의 제어가 불가능하였다. 그 이유를 이하에 설명한다. 도 7에 있어서, 저강성인 경우의 게인 특성(실선)이 반 공진 주파수보다 낮은 주파수에서 게인Odb의 선과 교차하는 주파수를 제 1교차 주파수ωC1, 공진 주파수보다 높은 주파수에서 게인Odb의 선과 교차하는 주파수를 제 2교차 주파수ωC2로 한다. 제어계가 진동을 일으키거나 발진하지 않고 안정되게 동작하기 위해서는, 제 1교차 주파수ωC1나 제 2교차 주파수ωC2에 있어서 속도 개방 루프 주파수특성의 위상 지연이 작은 것이 필요하다. 그런데, 비례 게인KP을 크게 하면, 제 2교차 주파수ωC2가 고주파측으로 이동하므로, 제 2교차 주파수ωC2에 있어서의 위상 지연이 커져, 제어계가 진동적으로 되거나, 발진되어 버린다. 또한 적분 게인을 크게 하면, 적분제어기(10)에 의한 저주파수에서의 위상 지연이 커지므로, 제 1교차 주파수ωC1에서의 위상 지연이 커져, 마찬가지로 제어계가 진동적으로 되거나, 발진되어 버리게 된다. 이와 같이, 종래의 속도제어 장치에서는, 비례 게인KP이나 적분 게인K을 어느 정도 이상으로는 크게 할 수 없기 때문에 저주파수의 게인을 크게 할 수 없어, 결과적으로 고밀도의 제어가 곤란하게 된다.

기계공진을 갖는 기계계를 대상으로 한 서보 제어기술이 일본국 특허공개 2000-322105호 공보에 개시되어 있다. 이 기술을 이용한 속도제어장치의 구성을 도 8에 도시한다. 도 6과 동일 부분에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 도 8에 있어서, 부호 12는 속도제어 루프에 직렬로 삽입된 필터이며, 기계계의 반 공진·공진 특성의 역의 특성 혹은 근사한 특성을 갖는다. 이 필터(12)는 식(1)에 나타나 있는 바와 같은 특성을 나타내도록 조정된다.

G(s)=ω₁ ²(s + 2δ₂ω₂s+ω₂ ²)/{ω₂ ²(s+2δ₁ω₁s+ ω₁ ² )} ·······(1)

여기에서, ω1, ω2、δ1, δ2는 각각 파라미터이며, ω1은 반 공진 주파수에 가까운 값으로 하고, ω2는 공진 주파수에 가까운 값으로 한다. 또,δ1、δ2는 반 공진, 공진의 피크에 따라 작게 설정한다. 이 기술에 따르면, 기계계의 공진 피크의 게인을 필터(12)에 의해 억제할 수 있기 때문에, 종래보다도 게인을 높일 수 있게 되어, 고밀도의 제어를 실현할 수 있다는 것이다.

그러나, 이 기술이 주로 대상으로 하고 있는 것은 도 7에 도시하는 공진 피크보다도 더욱 높은 주파수에 있는 불안정한 공진 피크를 억제하는 것으로, 도 7과 같은 안정된 공진 피크에 대하여 이 기술을 적용하면 문제가 발생한다. 이하, 이 문제를 설명한다.

도 7의 실선에 도시하는 주파수 특성을 갖는 기계계에 이 기술을 적용했을 경우의 필터(12)의 주파수 특성을 도 9에 나타낸다. 필터(12)는 상기한 바와 같이 기계계의 반 공진·공진 특성과 역의 특성을 갖도록 조정되므로, 그 게인 특성은 기계계의 반 공진에서 피크를 갖고, 기계계의 공진에서 골짜기를 갖는 특성이 된다. 이러한 필터를 이용하여 제어되고 있는 기계계에 외란 토오크가 작용했을 경우를 생각할 수 있다. 공진 주파수는 기계계가 진동하기 쉬운 주파수이며, 외란 토오크가 작용하면 기계계가 공진 주파수에서 진동하는 것이 있다. 이 진동은 속도검출수단(5)에서 검출되어, 속도제어수단(7)으로 피드백되고, 속도제어수단(7)은 이 진동을 막기 위해 전류 지령을 생성하여 출력한다. 이 전류지령에는 당연히 공진 주파수의 신호성분이 포함되어 있다. 그런데, 도 9에 나타낸 것처럼 필터(12)의 게인은 공진 주파수에서 작아지고 있기 때문에, 필터(12)를 통과함으로써 전류지령으로부터 공진 주파수의 신호성분이 제거된다. 즉, 필터(12)에 의해, 진동을 고정시키기 위한 신호성분이 전류지령으로부터 제거되어 버린다. 이 때문에, 기계계가 공진 주파수에서 진동해도, 속도제어계는 이 진동을 막을 수 없다는 문제가 생기는 것이다.

상기한 바와 같이, 저강성으로, 기계계의 관성 모멘트J가 모터의 관성 모멘트JM에 비해 큰 기계계를 제어할 경우, 종래 일반적으로 이용되고 있는 속도제어 장치에서는 저주파수에서의 게인을 크게 하는 것이 곤란하여, 외란 토오크에 의한 속도변동이 커지므로 고밀도의 제어가 곤란하다는 문제가 있었다.

또한 일본 특허 공개 2000-322105호 공보에 개시되고 있는 기술은, 저주파수에서의 게인을 크게 할 수는 있지만 기계진동을 막는 것은 불가능하므로, 낮은 주파수에서 기계 공진을 갖는 기계계에 적용할 수 없었다.

(발명의 개시)

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위한 것으로서, 공진 주파수와 반 공진 주파수를 갖는 기계계를 갖는 기계부하에 결합된 모터를, 안정되고 고정밀하게 제어하는 모터의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

제 1의 발명에 따른 모터의 제어장치는, 공진 주파수와 반 공진 주파수를 갖는 기계계를 갖는 기계부하에 결합된 모터를, 속도지령신호에 의거하여 구동함과 동시에, 상기 모터의 검출 속도를 속도제어 루프에 갖는 모터의 제어장치에 있어서, 상기 속도지령신호와 상기 모터의 검출 속도의 차신호에 의거하여 상기 모터의 속도를 상기 속도지령신호에 따르게 하기 위한 상기 모터의 구동지령신호를 출력하는 속도제어수단과, 상기 속도제어루프에 상기 속도제어수단과 직렬로 삽입됨과 동시에, 고주파수 영역과, 저주파수 영역과, 고주파수 영역과 저주파수 영역 사이에 있는 중간주파수 영역으로 이루어지고, 상기 고주파수 영역의 게인KH보다도 저주파수 영역의 게인KL이 큼과 동시에, 상기 중간주파수 영역의 위상이 지연되는 위상 지연 특성을 갖는 필터를 구비하고, 상기 속도제어수단은, 입력에 비례 게인KP을 곱하여 출력하는 비례 제어부 또는, 입력에 비례 게인KP을 곱한 값과 입력의 적분값에 적분 게인KI을 곱한 값을 가산하여 출력하는 적분제어부를 갖고 있으며, 상기 필터는, 상기 공진 주파수와 상기 반 공진 주파수 사이에서, 위상이 지연되도록 설정된 것을 특징으로 하는 것이다.

제 2의 발명에 따른 모터의 제어장치는, 공진 주파수와 반 공진 주파수를 갖는 기계계를 갖는 기계부하에 결합된 모터를, 속도지령신호에 의거하여 구동함과 동시에, 상기 모터의 검출 속도를 속도제어 루프에 갖는 모터의 제어장치에 있어서, 상기 속도지령신호와 상기 모터의 검출속도의 차신호에 의거하여 상기 모터의 속도를 상기 속도지령신호에 따르게 하기 위한 상기 모터의 구동지령신호를 출력하는 속도제어수단과, 상기 속도제어 루프에 상기 속도제어수단과 직렬로 삽입됨과 동시에, 고주파수 영역과, 저주파수 영역과, 고주파수 영역과 저주파수 영역 사이에 있는 중간주파수 영역으로 이루어지고, 상기 고주파수 영역의 게인KH보다도 저주파수 영역의 게인KL이 큼과 동시에, 상기 중간주파수 영역의 위상이 지연되는 위상 지연 특성을 갖는 필터를 구비하고, 상기 속도제어수단은, 입력에 비례 게인KP을 곱하여 출력하는 비례 제어부 또는, 입력에 비례 게인KP을 곱한 값과 입력의 적분값에 적분 게인KI을 곱한 값을 가산하여 출력하는 적분제어부를 갖고 있으며, 상기 필터는, 상기 비례 게인KP과 상기 게인KL의 곱을 상기 기계계의 관성 모멘트J로 나눈 값인 제 1교차 주파수ωC1와 상기 비례 게인KP과 상기 게인KH과의 곱을 상기 모터의 관성 모멘트JM로 나눈 값인 제 2교차 주파수ωC2 사이에서, 위상이 지연되도록 설정된 것을 특징으로 하는 것이다.

제 3의 발명에 따른 모터의 제어장치는, 공진 주파수와 반 공진 주파수를 갖는 기계계를 갖는 기계부하에 결합된 모터를 속도지령신호에 근거하여 구동함과 동시에, 상기 모터의 검출 속도를 속도제어 루프에 갖는 모터의 제어장치에 있어서, 상기 속도지령신호와 상기 모터의 검출 속도의 차신호에 의거하여 상기 모터의 속도를 상기 속도지령신호에 따르게 하기 위한 상기 모터의 구동지령신호를 출력하는 속도제어수단과, 상기 속도제어 루프에 상기 속도제어수단과 직렬로 삽입함과 동시에, 제 1필터 주파수ωF1보다 낮은 주파수 영역에서 거의 일정한 게인KL이 되고, 제 2필터 주파수ωF2보다 높은 주파수 영역에서는 상기 게인KL보다도 작은 거의 일정한 게인KH을 가지며, 상기 제 1필터 주파수ωF1와 상기 제 2필터 주파수ωF2 사이에서 위상이 지연되는 위상 지연 특성을 갖는 필터를 구비하고, 상기 속도제어수단은 입력에 비례 게인KP을 곱하여 출력하는 비례 제어 연산 또는, 입력에 비례 게인KP을 곱한 값과 입력의 적분값에 적분 게인KI을 곱한 값을 가산하여 출력하는 비례 적분 제어연산을 갖고 있으며, 상기 필터는, 상기 비례 게인KP과 상기 게인KL의 곱을 상기 기계계의 관성 모멘트J로 나눈 값인 교차 주파수ωC1와 상기 제 1필터 주파수ωF1의 비가 대체로 일정하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

제 4의 발명에 따른 모터의 제어장치는, 모터에 결합된 기계부하로 이루어지는 공진 주파수와 반 공진 주파수를 갖는 기계계를, 속도지령신호에 의거하여 상기 모터의 검출 속도를 속도제어 루프에 의해 구동제어하는 모터의 제어장치에 있어서, 상기 속도제어 루프에 속도제어수단과 직렬로 삽입함과 동시에, 제 1필터 주파수ωF1보다 낮은 주파수 영역에서는 거의 일정한 게인KL이 되고, 제 2필터 주파수ωF2보다 높은 주파수 영역에서는 상기 게인KL보다 작은 거의 일정한 게인KH이 되며, 상기 낮은 주파수 영역과 상기 높은 주파수 영역 사이의 중간 주파수 영역에서, 위상 지연 특성을 갖는 필터와, 상기 필터의 특성과 상기 속도제어수단의 파라미터를 설정하는 파라미터 설정 수단을 구비하고, 상기 속도제어수단은, 입력에 비례 게인KP을 곱한 값과 입력의 적분값에 적분 게인KI을 곱한 값을 가산하여 출력하는 적분제어부를 갖고 있으며, 상기 필터는, 상기 비례 게인KP과 상기 게인KL과의 곱을 상기 기계계의 관성 모멘트J로 나눈 값인 교차 주파수ωC1와 상기 제 1필터 주파수ωF1의 비가 대체로 일정하게 되도록 함과 동시에, 상기 적분 게인KI을 상기 비례 게인KP으로 나눈 값인 0점 주파수ωPI와 상기 교차 주파수ωC1의 비가 대체로 일정하게 되는 것을 특징으로 하는 것이다.

제 5의 발명에 따른 모터의 제어장치는, 필터와 속도제어수단의 파라미터를 설정하는 파라미터 설정수단을 구비하고 있고, 파라미터 설정수단은, 기계계의 관성 모멘트J를 모터의 관성 모멘트JM로 나눈 값인 관성비가 커지면, 제 1필터 주파수ωF1에 대한 제 2필터 주파수ωF2의 비가 커지도록 설정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

제 6의 발명에 따른 모터의 제어장치는, 필터와 속도제어수단의 파라미터를 설정하는 파라미터 설정 수단을 구비하고 있고, 파라미터 설정수단은 게인KL과 게인KH의 비인 게인비 또는, 제 2필터 주파수ωF2와 제 1필터 주파수ωF1의 비인 주파수비를 입력하여, 게인비 또는 주파수비에 의거하여 필터의 특성을 설정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

제 7의 발명에 따른 모터의 제어장치는, 공진 주파수와 반 공진 주파수를 갖는 기계계를 갖는 기계부하에 결합된 모터를, 속도지령신호에 의거하여 구동함과 동시에, 상기 모터의 검출 속도를 속도제어 루프에 갖는 모터의 제어장치에 있어서, 상기 속도지령신호와 상기 모터의 검출속도의 차신호에 의거하여 상기 모터의 속도를 상기 속도지령신호에 따르게 하기 위한 상기 모터의 구동지령신호를 출력하는 속도제어수단과, 상기 속도제어 루프에 상기 속도제어수단과 직렬로 삽입됨과 동시에, 고주파수 영역과, 저주파수 영역과, 고주파수 영역과 저주파수 영역 사이에 있는 중간주파수 영역으로 이루어지고, 상기 고주파수 영역의 게인KH보다도 저주파수 영역의 게인KL이 큼과 동시에, 상기 중간 주파수 영역의 위상이 지연되는 위상 지연 특성을 갖는 필터와, 상기 기계계의 주파수 특성을 취득하는 주파수 특성취득 수단과, 상기 필터의 특성을 설정하는 파라미터 설정 수단을 구비하며, 상기 파라미터 설정 수단은, 상기 주파수 특성취득 수단에서 취득한 상기 기계계의 주파수 특성에 의거하여 기계계의 반 공진 주파수와 공진 주파수 사이에서 상기 필터의 위상이 지연되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이상과 같이, 제 1발명에 의하면, 필터는, 기계계의 공진 주파수와 반 공진 주파수 사이에서, 위상이 지연되도록 설정했으므로, 제어계의 안정성을 유지하면서 저주파수에서의 게인을 크게 할 수 있다. 이것에 의해 외란 토오크에 의한 속도변동이 작아져 고밀도의 제어를 실현할 수 있다는 효과가 있다.

제 2의 발명에 의하면, 비례 게인KP과 게인KL의 곱을 기계계의 관성 모멘트J로 나눈 값인 제 1교차 주파수ωC1와 비례 게인KP과 상기 게인KH의 곱을 상기 모터의 관성모멘트JM로 나눈 값인 제 2교차 주파수ωC2 사이에서, 위상이 지연되도록 설정했다. 이에 따라 제 1교차 주파수ωC1 및 제 2교차 주파수ωC2에서의 위상 지연의 증가분이 작아지므로, 제어계의 안정성을 유지하면서 저주파수에서의 게인을 크게 할 수 있다. 이에 따라 외란 토오크에 의한 속도변동이 작아지고, 고밀도의 제어를 실현할 수 있다는 효과가 있다.

제 3의 발명에 의하면, 필터는, 비례 게인KP과 게인KL과의 곱을 기계계의 관성 모멘트J로 나눈 값인 교차 주파수ωC1와 제 1필터 주파수ωF1의 비가 대체로 일정하게 되도록 설정했기 때문에 제 1교차 주파수ωC1에서의 위상 지연의 증가분도 작아지고, 안정성을 잃는 경우가 없어지며, 제어계가 진동적으로 되거나, 발진되지 않는다는 효과가 있다.

제 4의 발명에 의하면, 필터는, 비례 게인KP과 게인KL과의 곱을 기계계의 관성 모멘트J로 나눈 값인 교차 주파수ωC1와 제 1필터 주파수ωF1의 비가 대체로 일정하게 되도록 함과 동시에, 적분 게인KI을 비례 게인KP으로 나눈 값인 0점 주파수ωPI와교차 주파수ωC1의 비를 대체로 일정하게 했기 때문에, 제 1교차 주파수ωC1에 있어서의 위상 지연이 지나치게 커지지 않아, 제어계의 안정성을 확보할 수 있다는 효과가 있다.

제 5의 발명에 의하면, 파라미터 설정 수단은, 기계계의 관성 모멘트J를 모터의 관성 모멘트JM로 나눈 값인 관성비가 커지면, 제 1필터 주파수ωF1에 대한 제 2필터 주파수ωF2의 비가 커지도록 설정했기 때문에, 제 2교차 주파수ωC2에서의 위상 지연의 증가분도 작아져, 안정성을 잃지 않게 되며, 제어계가 진동적으로 되거나, 발진되지 않는 등의 효과가 있다.

제 6의 발명에 의하면, 파라미터 설정 수단은 게인KL과 게인KH의 비인 게인비,또는, 제 2필터 주파수ωF와 제 1필터 주파수ωF1의 비인 주파수비를 입력하고, 게인비 또는 주파수비에 의거하여 필터의 특성을 설정했기 때문에, 기계계가 복수의 기계공진을 갖는 경우라도, 제 1교차 주파수ωC1 및 제 2교차 주파수ωC2에 있어서의 위상 지연이 지나치게 커지지 않아, 안정성을 유지하면서 저주파수의 게인을 증대시킬 수 있다는 효과가 있다.

제 7의 발명에 의하면, 파라미터 설정 수단은, 주파수 특성취득 수단에서 취득한 기계계의 주파수 특성에 의거하여 기계계의 반 공진 주파수와 공진 주파수의 사이에서 필터의 위상이 지연되도록 설정했으므로, 필터의 위상 지연이 기계계의 위상진행에 의해 취소된다. 이 때문에, 제 1교차 주파수ωC1 및 제 2교차 주파수ωC2에서의 위상 지연이 커지지 않아, 필터를 삽입해도 안정성을 잃지 않는다는 효과가 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예인 제어장치의 구성을 도시하는 블럭도,

도 2는, 본 발명의 일 실시예인 위상 지연 필터의 주파수 특성을 나타내는 도면,

도 3은, 일 실시예에 의한 속도 개방 루프 주파수 특성을 도시한 도면,

도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 의한 제어장치의 구성을 도시하는 블럭도,

도 5는, 본 발명의 다른 실시예에 의한 제어장치의 구성을 도시하는 블럭도,

도 6은, 종래의 속도제어장치의 구성을 도시하는 블럭도,

도 7은, 종래의 속도제어장치를 적용했을 경우의 속도 개방 루프 주파수 특성을 도시한 도면,

도 8은, 기계공진을 갖는 기계계를 대상으로 한 종래의 속도제어장치의 구성을 도시하는 블럭도,

도 9는, 종래기술에서 이용되는 필터의 주파수 특성을 도시한 도면,

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

실시예 1

본 발명의 일 실시예를 도 1에 도시하는 제어장치의 구성 블록도에 의해서 설명 한다. 도 1중, 도 6과 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 적절히 설명을 생략한다. 도 1에 있어서, 부호 1은 모터, 2는 모터에 의해 구동되는 부하, 3은 모터(1)와 부하(2)를 접속하는 축이다. 부하(2)는 모터(1)에서 구동되는 기계의 가동 부분을 하나의 관성부하로서 모델화한 것이며, 축(3)은 모터(1)가 발생하는 토오크를 기계에 전달하는 기구를 모델화한 것이다. 부호 4는 모터(1)에 부착되어, 모터(1)의 위치를 검출하는 위치 검출수단으로서의 엔코더, 5는 엔코더(4)에서 검출된 모터위치를 미분하는 것으로 모터(1)의 속도를 계산하는 속도검출수단이다. 부호 6은 비교기이며, 도시하지 않은 상위 콘트롤러로부터 부여되는 속도지령신호와 속도검출수단(5)의 출력인 모터(1)의 검출속도(검출속도신호)를 비교하여, 양자의 차인 속도 오차(속도편차신호)를 출력한다. 부호 7은 속도제어수단이며, 비교기(6)의 출력인 속도 오차를 입력하여 모터(1)의 구동지령신호인 전류지령을 출력한다. 부호 8은 전류제어수단이며, 속도제어수단(7)의 출력인 전류지령에 의거하여 모터전류를 제어함으로써 모터(1)에 토오크를 발생시키고, 모터를 회전시킨다.

속도제어수단(7)은 비례 제어기(9), 적분제어기(10) 및 가산기(11)로 구성된다. 비례 제어기(9)는 입력한 속도 오차에 비례 게인KP을 곱하여 출력하고, 적분제어기(10)는 속도 오차의 적분값에 적분 게인KI을 곱하여 출력한다. 가산기(11)는 비례 제어기(9)의 출력과 적분제어기(10)의 출력을 가산하여, 전류지령으로서 출력한다. 또한 부호 15는 공진 주파수와 반 공진 주파수를 갖는 기계계로, 모터(1)와 부하(2) 및 축(3)으로 구성된다. 부호 13은, 속도 루프에 속도제어수단(7)와 직렬로 삽입됨과 동시에 속도제어수단(7)의 출력을 입력으로 하고, 필터 연산을 행하여 전류지령을 출력하는 위상 지연 필터, 부호 14는 위상 지연 필터의 특성과 속도제어수단의 파라미터인 적분 게인KI을 설정하는 파라미터 설정수단이다.

여기에서, 속도 루프라 함은, 속도제어수단(7), 위상 지연 필터(13), 전류제어수단(8), 모터(1), 엔코더(4), 속도검출(5)로 형성되는 루프를 말한다.

위상 지연 필터(13)는 도 2에 나타나 있는 바와 같은 위상 지연 특성을 갖는 필터이다. 즉, 제 1필터 주파수ωF1이하(저주파 영역)의 주파수에서 거의 일정한 게인KL을 갖고, 제 2필터 주파수ωF2이상(고주파 영역)에서는 게인KL보다 작은 거의 일정한 게인KH을 가지며, 제 1필터 주파수ωF1와 제 2필터 주파수ωF2의 사이에서 게인이 연속적으로 변화된다. 도 2에서는, KH=1=Odb로 하고 있다. 또한 위상특성은, 제 1필터 주파수ωF1와 제 2필터 주파수ωF2의 사이에서 위상이 지연되고, 제 1필터 주파수ωF1이하의 주파수와 제 2필터 주파수ωF2이상의 주파수에서는 위상 지연이 거의 0 혹은 작은 값이 된다. 이러한 주파수 특성을 갖는 필터는, 예를 들면, 식(2)과 같은 전달함수Gf(s)를 갖는 필터로 실현가능하다.

Gf (s)= (s+ω₂)/(s+ω₁) ····(2)

여기에, ω₁= (ωF1, ω₂=ωF2

단, ω1 <ω2이다.

위상 지연 필터(13)의 특성을 결정하는 제 1필터 주파수ωF1와 제 2필터 주파수ωF2는 파라미터 설정 수단(14)에서 아래와 같이 설정된다. 우선, 제 1교차 주파수ωC1와 제 2교차 주파수ωC2를 이하의 식으로 계산할 수 있다.

ωc1=Kp·KL/J ‥··(3)

ωc2=Kp·KH/JM ‥‥(4)

여기에, KP:속도제어수단(7)의 비례 게인

KL : 위상 지연 필터(13)의 저주파수에서의 게인

KH : 위상 지연 필터(13)의 고주파수에서의 게인

J : 기계계(15)의 관성 모멘트

JM : 모터(1)의 관성 모멘트

식(3)과 식(4)은 다음과 같이 하여 도출할 수 있다. 반 공진 주파수 이하의 저주파수에서는, 기계계(15)의 전달함수를 1/Js로 근사할 수 있다. 또, 저주파수에서의 위상 지연 필터(13)의 게인은 KL이 되므로, 속도제어수단(7)의 비례 게인이 KP인 것을 고려하면, 저주파수에서의 속도 개방 루프 전달함수는 근사적으로 KP·KL/Js가 된다. 단, 속도제어수단(7)의 적분 게인KI은 작아 그 영향을 무시하고 있다. 이 전달함수의 게인이 Odb이 되는 주파수는 KP·KL/J이며, 이것이 제 1교차 주파수ωC1가 되는 것으로 식(3)이 얻어진다.

마찬가지로, 공진 주파수 이상의 고주파수에서는 기계계(15)의 전달함수를 1/JMss로 근사할 수 있고, 고주파수에서의 위상 지연 필터(13)의 게인은 KH가 되므로, 고주파수에서의 속도 개방 루프 전달함수는 근사적으로 KP ·KH/JMs가 된다.

이 전달함수의 게인이 Odb이 되는 주파수는 KP ·KH/JM이 되고, 이것이 제 2교차 주파수ωC2가 되는 것으로 식(4)이 얻어진다. 파라미터 설정수단(14)에서는, 식(3)및 식 (4)에서 주어지는 제 1교차 주파수ωC1와 제 2교차 주파수ωC2 사이에서 위상 지연 필터(13)의 위상이 지연되도록 제 1필터 주파수ωF와 제 2필터 주파수ωF를 설정한다.

도 3은 이러한 위상 지연 필터(13)를 속도 루프에 삽입하지 않은 경우의 속도 개방 루프 주파수 특성을 비교한 것이다. 도 3에 있어서, 실선은 위상 지연 필터(13)을 속도 루프에 삽입했을 경우, 점선은 삽입하지 않은 경우의 주파수 특성이다. 위상 지연 필터(13)는 저주파수에서 게인을 크게 하는 특성을 갖고 있으므로, 위상 지연 필터(13)를 속도 루프에 삽입함으로써, 저주파수에서의 게인이 커지는 것을 알았다. 상기한 바와 같이, 저주파수에서의 게인을 크게 하면 외란 토오크에 의한 속도변동이 작아지므로, 위상 지연 필터(13)를 삽입하는 것으로 정밀한 제어를 실현할 수 있게 된다.

또한 제어계가 안정되게 동작하기 위해서는, 상기와 같이 제 1교차 주파수ωC1와 제 2교차 주파수ωC2에서의 위상 지연이 작은 것이 필요하다. 위상 지연 필터(13)는 상기한 바와 같이, 제 1교차 주파수ωC1와 제 2교차 주파수ωC2에서 위상 지연이 작아지도록 제 1필터 주파수ωF1와 제 2필터 주파수ωF2를 설정하고 있으므로, 제 1교차 주파수ωC1와 제 2교차 주파수ΩωC2에서의 위상 지연의 증가분이 작고, 제어계의 안정성을 잃는 경우가 없다. 즉, 파라미터 설정 수단(14)에서 위상 지연 필터(13)의 제 1필터 주파수ωF1와 제 2필터 주파수ωF2를 상기한 바와 같이 설정하면, 제어계의 안정성을 잃는 경우가 없어, 저주파수에서의 게인을 크게 할 수 있고, 고밀도의 제어를 실현할 수 있게 된다.

또, 도 3의 제 1교차 주파수ωC1와 제 2교차 주파수ωC2의 정확한 값은 속도 개방 루프 주파수 특성을 실제로 계측하지 않으면 결정되지 않지만, 근사적으로는 상기 식 (3) 및 식(4)에서 계산할 수 있다.

다음에 파라미터 설정 수단(14)의 구체적인 처리 내용에 대하여 설명한다. 우선, 제 1필터 주파수ωF1와 제 1교차 주파수ωC1의 비가 대체로 일정하게 되도록, 제 1필터 주파수ωF1를 설정한다. 가령, 제 1필터 주파수ωF1는 제 1교차 주파수ωC1의 1∼2배 정도로 설정한다. 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 제 1필터 주파수 ωF1이하의 주파수에서는 위상 지연 필터(13)의 위상 지연이 작아지고 있기 때문에, 이와 같이 설정하면 제 1교차 주파수ωC1에서의 위상 지연의 증가분도 작아져, 안정성을 잃게 되는 경우가 없어지고, 제어계가 진동적으로 되거나 발진되는 경우가 없다.

다음에 기계계(15)의 관성 모멘트J를 모터(1)의 관성 모멘트JM로 나눈 값인 관성비가 커지면, 제 1필터 주파수ωF1에 대한 제 2필터 주파수ωF2의 비가 커지도록 제 2필터 주파수ωF2를 설정한다. 예를들면, 제 2필터 주파수ωF2를 관성비의 평방근과 제 1필터 주파수ωF1의 곱으로 설정한다. 또는, 제 2필터 주파수ωF2를 제 2교차 주파수ωC2의 1/2 ∼1배 정도로 설정해도 좋다. 이렇게 설정하면, 제 2필터 주파수ωF2는 제 2교차 주파수ωC2와 같은 정도나 그보다도 작은 값이 된다. 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 제 2필터 주파수ωF2이상의 주파수에서는 위상 지 연 필터(13)의 위상 지연이 작아지고 있기 때문에, 이와 같이 설정하면 제 2교차 주파수ωC2에서의 위상 지연의 증가분도 작아져, 안정성을 잃지 않게 되고, 제어계가 진동적으로 되거나, 발진되는 경우가 없다.

또한, 파라미터 설정 수단(14)은, 속도제어수단(7)에 있어서의 적분 게인KI을 비례 게인KP으로 나눈 값인 0점 주파수ωPI와 제 1교차 주파수ωC1의 비가 대체로 일정하게 되도록 적분 게인KI을 설정한다. 예를들면, 0점 주파수ωPI가 제 1교차 주파수ωC1의 1/2이 되도록 하기 위해서는, KI=KP·ωC1/2로 하면 좋다. 적분제어기(10)에 기인하는 제 1교차 주파수ωC1에 있어서의 위상 지연의 크기는 대체로 0점 주파수ωPI와 제 1교차 주파수ωC1의 비로 결정되므로, 0점 주파수ωPI와 제 1교차 주파수ωC1의 비를 적절히 설정해 두면 제 1교차 주파수ωC1에 있어서의 위상 지연이 지나치게 커지지 않고, 제어계의 안정성을 확보할 수 있다. 즉, 0점 주파수ωPI와 제 1교차 주파수ωC1의 비가 적절한 값이 되도록 적분 게인KI을 설정하면, 제어계의 안정성이 확보된 범위 내에서 적분 게인KI을 크게할 수 있어, 저주파수의 외란에 대한 억제 효과를 증대할 수 있다.

실시예 2

도 4는 본 발명의 다른 실시예인 제어장치의 구성을 블럭도로 나타낸 것이다. 도 1과 동일부분에는 동일한 부호를 붙여 적절히 설명을 생략한다. 도 4에 있어서, 부호 16은 위상 지연 필터의 특성과 속도제어수단의 파라미터인 적분 게인KI을 설정하는 파라미터 설정 수단으로, 도 1의 파라미터 설정 수단과 거의 같은 작용을 하지만, 외부로부터 하나의 조정 파라미터α를 입력하게 된다.

이 조정 파라미터α는, 위상 지연 필터(13)의 고주파수에서의 게인KH에 대한 저주파수에서의 게인KL의 비를 지정한다. 파라미터 설정수단(16)에서는, 조정 파라미터α를 이용하여 KL=α·KH로 하고, 상기 식(3)에 의해 제 1교차 주파수ωC1를 계산한다. 또한, 상기한 바와 같이, 제 1교차 주파수ωC1와 제 1필터 주파수ωF1의 비가 대체로 일정하게 되도록 제 1필터 주파수ωF1를 결정한다. 제 2필터 주파수ωF2는 KL=α·KH가 되도록 설정된다.

조정 파라미터α의 부여 방법은, 우선, α=1로 한다. 그리고, 기계계(5)를 작동시켜서 그 응답특성을 보면서 α을 서서히 크게 해 간다. 원하는 응답을 얻거나 또는 기계진동이 일어나기 시작하면 조정 파라미터α를 크게 하는 것을 멈추고, 원하는 응답이 얻어진 경우는 α를 그 값으로 고정하여, 진동이 일어나기 시작한 경우는 α를 약간 작게 하여 고정한다. 이러한 순서로 조정 파라미터α를 부여함으로써, 제어계의 안정성을 유지하면서 저주파수에서의 게인을 크게 할 수 있고, 외란에 대한 억제효과를 증대시킬 수 있다. 그 이유를 이하에 설명한다.

우선, 조정 파라미터α를 크게 하면, KL=α·KH에 의해 위상지연 필터의 저주파수에서의 게인KL이 커지므로, 저주파수의 외란에 대한 억제 효과를 증대할 수 있다. 또한 이때, 제 1교차 주파수ωC1와 제 1필터 주파수ωF1의 비가 대체로 일정하게 되도록 하고 있기 때문에, 상기한 바와 같이 제 1교차 주파수ωC1에 있어서의 위상 지연이 지나치게 커지는 경우는 없고, 안정성을 유지하면서 저주파수의 게인을 증대시킬 수 있다.

또한 제 2필터 주파수ωF2는 위상 지연 필터(13)의 저주파수에서의 게인KL과 고주파수에서의 게인KH의 관계가 KL=α·KH이 되도록 설정된다. 도 2의 필터 특성을 보면 알 수 있지만, 고주파수에서의 게인KH에 대한 저주파수에서의 게인KL의 비인 α를 크게 하기 위해서는, 제 1필터 주파수ωF1에 대한 제 2필터 주파수ωF2의 비도 크게 할 필요가 있다. α를 크게 하면, KL=α·KH에 의해 KL이 커지고, 이것에 따라 식(3)에 의해 제 1교차 주파수ωC1가 커지고, 또한 제 1교차 주파수 ωC1와 제 1필터 주파수ωF1의 비가 대체로 일정해지도록 하고 있기 때문에 제 1필터 주파수ωF1도 커지고, 따라서, 제 2필터 주파수ωF2도 커진다. 제 1필터 주파수ωF1와 제 2필터 주파수 ωF2가 커지면, 위상 지연 필터(13)의 위상이 지연되는 주파수 범위가 고주파측으로 이동하므로, 제 2교차 주파수ωC2에 있어서의 위상 지연이 커진다.

이와 같이, 조정 파라미터α를 1부터 서서히 크게 해 가면, 그에 따라 제 2교차 주파수ωC2에 있어서의 위상 지연이 조금씩 커져 가게 된다. 그러나, 제 2교차 주파수ωC2에 있어서의 위상 지연이 지나치게 커지면 기계계에 진동이 일어나기 시작하므로, 기계계의 응답을 보고 있으면 그것을 알 수 있게 된다.

따라서, 기계계의 진동이 일어나기 시작하는 것보다도 약간 작은 값으로 α를 설정하면, 제 2교차 주파수ωC2에 있어서도 위상 지연이 지나치게 커지지 않는다. 이와 같이 하여, 제 1교차 주파수ωC1와 제 2교차 주파수ωC2의 양쪽에 있어서의 위상 지연이 커지지 않도록 위상 지연 필터(13)의 특성을 설정할 수 있고, 제어계의 안정성을 유지할 수 있다.

도 1에 도시한 실시예 1의 속도제어장치에 있어서의 파라미터 설정수단(14) 은 기계계가 한 쌍의 공진·반 공진을 가질 경우에는 유효하게 작용한다. 그러나, 기계 에 따라서는 보다 높은 주파수에도 별도의 공진·반 공진 특성을 갖는 경우가 있어, 이러한 기계에서는 제 2교차 주파수ωC2를 계산하여 정확하게 구하는 것이 곤란하게 된다. 이러한 경우에는, 제 2필터 주파수ωF2를 계산하여 자동적으로 설정하는 것 보다는, 조정 파라미터α를 이용하여 기계의 응답을 보면서 설정하는 쪽이 결과적으로 양호한 특성을 얻을 수 있다.

또, 상기에서는, 조정 파라미터α는, 위상 지연 필터(13)의 저주파에서의 게인KL과 고주파에서의 게인KH의 비인 게인비를 지정하도록 했지만, 제 2필터 주파수ωF2와 제 1필터 주파수ωF1의 비인 주파수비를 지정하도록 해도 좋다. 게인비와 주파수비의 관계는 위상 지연 필터(13)의 전달함수에 의해 결정되기 때문에, 게인비를 지정하거나 주파수비를 지정해도 같은 효과를 얻을 수 있다.

실시예 3

도 5는 본 발명의 다른 실시예인 제어장치의 구성을 블럭도로 도시한 것이다. 도 1과 동일부분에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 도 5에 있어서, 부호 17은 기계계의 주파수 특성을 취득하는 주파수 특성취득 수단, 부호 18은 위상 지연 필터의 특성을 설정하는 파라미터 설정 수단이며, 주파수 취득수단(17)으로 취득한 기계계의 주파수 특성에 의거하여 위상 지연 필터의 특성을 설정한다.

주파수 특성 취득수단(17)에서는 기계계의 주파수 특성을 취득하지만, 그 방법은 몇 가지 알려져 있다. 전용 계측기를 이용하여 계측할 수도 있고, 모터를 랜덤한 토오크로 구동하여, 그때의 속도응답을 주파수 해석하여 요구할 수도 있다. 또한 기계의 강성이나 질량, 관성 모멘트 등을 알 수 있는 경우는, 이들을 이용하여 수식 모델을 만들어 계산하여 구할 수도 있다. 그 결과, 예를 들면, 도 7에 실선으로 나타낸 것 같은 주파수 특성을 얻을 수 있다. 파라미터 설정수단(18)에서는, 이와 같이 하여 취득한 기계계의 주파수 특성에 의거하여, 기계계의 반 공진 주파수과 공진 주파수 사이에서 위상 지연 필터(13)의 위상이 지연되도록 위상지연필터(13)의 특성을 설정한다. 이렇게 하기 위해서는, 위상 지연 필터의 제 1필터 주파수ωF1를 반 공진 주파수 부근에 설정하고, 제 2필터 주파수ωF2를 공진 주파수 부근에 설정한다.

기계공진을 갖는 기계계의 주파수 특성은, 도 7의 실선으로 나타낸 것과 같이,반 공진 주파수와 공진 주파수 사이에서 위상이 진행되는 특성을 갖고 있다. 따라서, 상기한 바와 같이 반 공진 주파수와 공진 주파수 사이에서 위상 지연 필터(13)의 위상이 지연되도록 설정하면, 위상 지연 필터의 위상 지연이 기계계의 위상진행에 의해 취소된다. 이 때문에, 제 1교차 주파수ωC1 및 제 2교차 주파수ωC2에서의 위상 지연이 커지는 경우가 없고, 위상 지연 필터(13)를 삽입해도 안정성을 잃는 경우가 없어지게 된다.

상기한 바와 같이 모터로 구동하는 기계계의 관성 모멘트가 모터 자체의 관성 모멘트에 비해 큰 제어시스템에 적합하다.

Claims (7)

1. 공진 주파수와 반 공진 주파수를 갖는 기계계를 갖는 기계부하에 결합된 모터를, 속도지령신호에 의거하여 구동함과 동시에, 상기 모터의 검출 속도를 속도제어 루프에 갖는 모터의 제어장치에 있어서,

   상기 속도지령신호와 상기 모터의 검출 속도의 차신호에 의거하여 상기 모터의 속도를 상기 속도지령신호에 따르게 하기 위한 상기 모터의 구동지령신호를 출력하는 속도제어수단과,

   상기 속도제어루프에 상기 속도제어수단과 직렬로 삽입됨과 동시에, 고주파수 영역과, 저주파수 영역과, 고주파수 영역과 저주파수 영역 사이에 있는 중간주파수 영역으로 이루어지고, 상기 고주파수 영역의 게인KH보다도 저주파수 영역의 게인KL이 큼과 동시에, 상기 중간주파수 영역의 위상이 지연되는 위상 지연 특성을 갖는 필터를 구비하고,

   상기 속도제어수단은, 입력에 비례 게인KP을 곱하여 출력하는 비례 제어부 또는, 입력에 비례 게인KP을 곱한 값과 입력의 적분값에 적분 게인KI을 곱한 값을 가산하여 출력하는 적분제어부를 갖고 있으며,

   상기 필터는, 상기 공진 주파수와 상기 반 공진 주파수 사이에서, 위상이 지연되도록 설정된 것을 특징으로 하는 모터의 제어장치.
2. 공진 주파수와 반 공진 주파수를 갖는 기계계를 갖는 기계부하에 결합된 모터를, 속도지령신호에 의거하여 구동함과 동시에, 상기 모터의 검출 속도를 속도제어 루프에 갖는 모터의 제어장치에 있어서,

   상기 속도지령신호와 상기 모터의 검출속도의 차신호에 의거하여 상기 모터의 속도를 상기 속도지령신호에 따르게 하기 위한 상기 모터의 구동지령신호를 출력하는 속도제어수단과,

   상기 속도제어 루프에 상기 속도제어수단과 직렬로 삽입됨과 동시에, 고주파수 영역과, 저주파수 영역과, 고주파수 영역과 저주파수 영역 사이에 있는 중간주파수 영역으로 이루어지고, 상기 고주파수 영역의 게인KH보다도 저주파수 영역의 게인KL이 큼과 동시에, 상기 중간주파수 영역의 위상이 지연되는 위상 지연 특성을 갖는 필터를 구비하고,

   상기 속도제어수단은, 입력에 비례 게인KP을 곱하여 출력하는 비례 제어부 또는, 입력에 비례 게인KP을 곱한 값과 입력의 적분값에 적분 게인KI을 곱한 값을 가산하여 출력하는 적분제어부를 갖고 있으며,

   상기 필터는, 상기 비례 게인KP과 상기 게인KL의 곱을 상기 기계계의 관성 모멘트J로 나눈 값인 제 1교차 주파수ωC1와 상기 비례 게인KP과 상기 게인KH과의 곱을 상기 모터의 관성 모멘트JM로 나눈 값인 제 2교차 주파수ωC2 사이에서, 위상이 지연되도록 설정된 것을 특징으로 하는 모터의 제어장치.
3. 공진 주파수와 반 공진 주파수를 갖는 기계계를 갖는 기계부하에 결합된 모터를 속도지령신호에 근거하여 구동함과 동시에, 상기 모터의 검출 속도를 속도제어 루프에 갖는 모터의 제어장치에 있어서,

   상기 속도지령신호와 상기 모터의 검출 속도의 차신호에 의거하여 상기 모터의 속도를 상기 속도지령신호에 따르게 하기 위한 상기 모터의 구동지령신호를 출력하는 속도제어수단과,

   상기 속도제어 루프에 상기 속도제어수단과 직렬로 삽입함과 동시에, 제 1필터 주파수ωF1보다 낮은 주파수 영역에서는 거의 일정한 게인KL이 되고, 제 2필터 주파수ωF2보다 높은 주파수 영역에서는 상기 게인KL보다도 작은 거의 일정한 게인KH을 가지며, 상기 제 1필터 주파수ωF1와 상기 제 2필터 주파수ωF2 사이에서 위상이 지연되는 위상 지연 특성을 갖는 필터를 구비하고,

   상기 속도제어수단은 입력에 비례 게인KP을 곱하여 출력하는 비례 제어 연산 또는, 입력에 비례 게인KP을 곱한 값과 입력의 적분값에 적분 게인KI을 곱한 값을 가산하여 출력하는 비례 적분 제어연산을 갖고 있으며,

   상기 필터는, 상기 비례 게인KP과 상기 게인KL의 곱을 상기 기계계의 관성 모멘트J로 나눈 값인 교차 주파수ωC1와 상기 제 1필터 주파수ωF1의 비가 대체로 일정하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 모터의 제어장치.
4. 모터에 결합된 기계부하로 이루어지는 공진 주파수와 반 공진 주파수를 갖는 기계계를, 속도지령신호에 의거하여 상기 모터의 검출 속도를 속도제어 루프에 의해 구동제어하는 모터의 제어장치에 있어서,

   상기 속도제어 루프에 속도제어수단과 직렬로 삽입함과 동시에, 제 1필터 주파수ωF1보다 낮은 주파수 영역에서는 거의 일정한 게인KL이 되고, 제 2필터 주파수ωF2보다 높은 주파수 영역에서는 상기 게인KL보다 작은 거의 일정한 게인KH이 되며, 상기 낮은 주파수 영역과 상기 높은 주파수 영역 사이의 중간 주파수 영역에서, 위상 지연 특성을 갖는 필터와,

   상기 필터의 특성과 상기 속도제어수단의 파라미터를 설정하는 파라미터 설정 수단을 구비하고,

   상기 속도제어수단은, 입력에 비례 게인KP을 곱한 값과 입력의 적분값에 적분 게인KI을 곱한 값을 가산하여 출력하는 적분제어부를 갖고 있으며,

   상기 필터는, 상기 비례 게인KP과 상기 게인KL과의 곱을 상기 기계계의 관성 모멘트J로 나눈 값인 교차 주파수ωC1와 상기 제 1필터 주파수ωF1의 비가 대체로 일정하게 되도록 함과 동시에,

   상기 적분 게인KI을 상기 비례 게인KP으로 나눈 값인 0점 주파수ωPI와 상기 교차 주파수ωC1의 비가 대체로 일정하게 하는 것을 특징으로 하는 모터의 제어장치.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 필터와 상기 속도제어수단의 파라미터를 설정하는 파라미터 설정수단을 구비하고,

   상기 파라미터 설정수단은, 상기 기계계의 관성 모멘트J를 모터의 관성 모멘트JM로 나눈 값인 관성비가 커지면, 제 1필터 주파수ωF1에 대한 제 2필터 주파수ωF2의 비가 커지도록 설정하는 것을 특징으로 하는 모터의 제어장치.
6. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 필터와 상기 속도제어수단의 파라미터를 설정하는 파라미터 설정 수단을 구비하고,

   상기 파라미터 설정수단은 상기 게인KL과 상기 게인KH의 비인 게인비 또는 상기 제 2필터 주파수ωF2와 상기 제 1필터 주파수ωF1의 비인 주파수비를 입력하여, 상기 게인비 또는 상기 주파수비에 의거하여 필터의 특성을 설정하는 것을 특징으로 하는 모터의 제어장치.
7. 공진 주파수와 반 공진 주파수를 갖는 기계계를 갖는 기계부하에 결합된 모터를, 속도지령신호에 의거하여 구동함과 동시에, 상기 모터의 검출 속도를 속도제어 루프에 갖는 모터의 제어장치에 있어서,

   상기 속도지령신호와 상기 모터의 검출속도의 차신호에 의거하여 상기 모터 의 속도를 상기 속도지령신호에 따르게 하기 위한 상기 모터의 구동지령신호를 출력하는 속도제어수단과,

   상기 속도제어 루프에 상기 속도제어수단과 직렬로 삽입됨과 동시에, 고주파수 영역과, 저주파수 영역과, 고주파수 영역과 저주파수 영역 사이에 있는 중간주파수 영역으로 이루어지고, 상기 고주파수 영역의 게인KH보다도 저주파수 영역의 게인KL이 큼과 동시에, 상기 중간 주파수 영역의 위상이 지연되는 위상 지연 특성을 갖는 필터와,

   상기 기계계의 주파수 특성을 취득하는 주파수 특성취득 수단과,

   상기 필터의 특성을 설정하는 파라미터 설정 수단을 구비하고,

   상기 파라미터 설정 수단은, 상기 주파수 특성취득 수단에서 취득한 상기 기계계의 주파수 특성에 의거하여 기계계의 반 공진 주파수와 공진 주파수 사이에서 상기 필터의 위상이 지연되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 모터의 제어장치.

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