KR101402486B1 - 전동기 제어 장치 - Google Patents

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히로유키 세키구치
히데토시 이케다
다카시 이소다
슈야 사노
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

전동기 제어 장치는, 복수의 제진 주파수의 후보 주파수 중 하나를 지정하는 제진 제어 설정부(7)와, 제어 대상(1)에 관계되는 동작 신호 Xm에 근거하여, 제어계의 진동 성분으로부터 하나의 후보 주파수를 제외한 다른 후보 주파수의 신호 성분을 작게 한 추정용 신호 Xs를 출력하는 추정용 신호 연산부(51)와, 출력된 추정용 신호 Xs로부터 1개의 공진 주파수를 추정하는 공진 특성 추정부(41)를 구비하고, 제진 제어 설정부(7)는, 복수의 후보 주파수의 각각을 개별적으로 하나의 후보 주파수로 지정하고, 개별적으로 지정한 각각의 하나의 후보 주파수에 관계되는 공진 특성 추정부(41)에 의해 추정된 공진 주파수의 각각을 피드포워드 제어부(2)에 설정한다.

Description

전동기 제어 장치{ELECTRIC MOTOR CONTROL DEVICE}
본 발명은, 전동기와 전동기에 연결된 기계계(機械系)로 이루어지는 제어 대상을 구동하는 전동기 제어 장치에 관한 것이다.
전동기 제어 장치에서는 강성이 낮은 제어 대상에 있어서 위치 결정 구동을 행하면, 기계 공진 등에 기인하여 정정(整定)시에 잔류 진동이 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 피드포워드 제어부가, 동작 지령에 대하여 제어 대상의 진동 주파수의 신호 성분이 작아지도록 피드포워드 신호를 연산하고, 그 피드포워드 신호를 제어에 이용하는 것에 의해, 제어 대상에 발생하는 잔류 진동을 억제하는 제진(制振) 제어가 행해지고 있다. 이와 같은 제진 제어를 행하기 위해서는, 제어 대상을 포함하는 제어계의 공진 특성의 진동 주파수나 감쇠 계수에 따라 피드포워드 제어의 파라미터를 설정할 필요가 있다.
예컨대, 특허 문헌 1에는, 구동 지령 신호에 근거하여 제어 대상의 제진 주파수에 있어서의 신호 성분이 극소가 되도록 한 피드포워드 신호를 생성하고, 구동 지령 신호에 가산하는 피드포워드 신호 생성기, 제어 대상의 위치, 속도 또는 가속도에 따른 신호를 입력으로 하고, 제진 주파수에 있어서 이득이 극대가 되는 전달 함수에 의해 연산한 공진 신호를 출력하는 공진 신호 연산기 및 공진 신호에 근거하여 제어 대상의 공진 주파수를 추정하는 공진 추정기를 구비한 기술이 개시되어 있다.
단, 구동하는 제어 대상에 따라서는, 위치 결정 구동의 정정시에 생기는 잔류 진동이 2개 이상의 진동 주파수를 중첩한 파형이 되는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 그 진동하고 있는 2개 이상의 주파수에 대하여 제진 제어를 행하는 것에 의해, 잔류 진동을 억제하고 고속의 위치 결정 구동을 행할 수 있는 경우가 있다. 그것을 위해서는 제진 제어를 행하는 2개 이상의 주파수가 중첩한 잔류 진동으로부터 주파수나 감쇠 계수를 추정하고, 피드포워드 제어부에 설정할 필요가 있다.
잔류 진동 억제와는 문제가 다르지만, 고역의 기계 공진 특성에 기인하여 제어계가 불안정하게 되는 발진을 억제하기 위해 이용되는 노치 필터를 적절히 설정하는 방법으로서, 예컨대, 특허 문헌 2에는, 입력 신호에 대하여 노치 주파수를 중심으로 한 근방 주파수의 신호 성분을 감쇠시키는 복수의 노치 필터와, 복수의 노치 필터의 각각에 대응하여 상이한 주파수 대역이 설정되고, 움직임량으로서의 속도 검출 신호로부터, 설정된 주파수 대역의 진동 성분을 추출하는 복수의 진동 추출 필터와, 복수의 진동 추출 필터 각각에 대하여 배치되고, 복수의 진동 추출 필터가 추출한 진동 성분의 진폭이 감소하도록, 대응하는 노치 필터의 노치 주파수를 제어하는 복수의 노치 제어부를 구비하는 기술이 개시되어 있다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 2005-39954호 공보
(특허 문헌 2) 일본 특허 공개 2009-296746호 공보
그렇지만, 특허 문헌 1에 개시된 기술에 따르면, 복수의 주파수가 중첩한 진동으로부터 진동 주파수나 감쇠 계수를 정밀하게 추정하기 위한 방법에 대해서는 고려되고 있지 않다. 복수의 주파수가 중첩한 진동의 주파수나 감쇠 계수를 추정하는 방법으로서, FFT 등의 주파수 해석을 이용하는 방법이 있지만, 정밀도가 높은 해석을 행하기 위해서는 어느 정도의 길이의 데이터가 필요하게 되거나, 연산 부하가 커지거나 한다고 하는 문제가 있었다.
또한, 최소제곱법 등의 식별 알고리즘의 계산법을 이용하여, 비교적 작은 계산 부하로 진동의 특성을 추정할 수 있지만, 2개 이상의 주파수가 중첩한 진동으로부터 추정을 행하면, 각 주파수의 진동의 간섭에 의해 정확한 추정을 행할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
또한, 특허 문헌 2에 개시된 기술에 따르면, 2개 이상의 주파수가 중첩한 진동 주파수를 정밀하게 추정하기 위해서는, 복수의 진동 주파수를 개별적으로 나누어 추출할 필요가 있다. 이 때문에, 진동 주파수가 근접하고 있는 경우에는, 각 진동 추출 필터의 통과 주파수 대역을 적절히 설정하는 것이 곤란하게 된다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 복수의 주파수가 중첩한 잔류 진동의 주파수와 감쇠 계수를 정밀하게 추정할 수 있는 전동기 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
삭제
본 발명에 따르면, 복수의 주파수가 중첩한 잔류 진동의 주파수와 감쇠 계수의 추정 정밀도를 향상시키는 것이 가능하다고 하는 효과를 얻는다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관계되는 전동기 제어 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 전동기 제어 장치에 있어서의 제어계의 공진 특성의 추정에 관계되는 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 전동기 제어 장치에서 제진 제어를 행하지 않는 경우의 속도 지령 신호와 위치 편차의 파형을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 전동기 제어 장치에서 제진 제어를 행한 경우의 속도 지령 신호와 위치 편차의 파형을 나타내는 도면이다.
도 5는 복수의 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 추정하는 방법에 있어서의 과제점을 설명하는 플로차트이다.
도 6은 도 5의 방법에서 제진 제어의 자동 조정을 행한 결과를 이용하여 제진 제어를 행한 경우의 속도 지령 신호와 위치 편차의 파형을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 전동기 제어 장치의 제진 제어 자동 조정 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 2에 관계되는 전동기 제어 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 도 8의 전동기 제어 장치에 있어서의 제어계의 공진 특성의 추정에 관계되는 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 도 8의 전동기 제어 장치의 제진 제어 자동 조정 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 3에 관계되는 전동기 제어 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12는 도 11의 전동기 제어 장치에 있어서의 제어계의 공진 특성의 추정에 관계되는 구성을 나타내는 블록도이다.
도 13은 도 11의 전동기 제어 장치의 제진 제어 자동 조정 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 14는 본 발명의 실시의 형태 4에 관계되는 전동기 제어 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 15는 도 14의 전동기 제어 장치에 있어서의 제어계의 공진 특성의 추정에 관계되는 구성을 나타내는 블록도이다.
도 16은 도 14의 전동기 제어 장치의 제진 제어 자동 조정 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 17은 본 발명의 실시의 형태 5에 관계되는 전동기 제어 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 18은 도 17의 전동기 제어 장치에 있어서의 제어계의 공진 특성의 추정에 관계되는 구성을 나타내는 블록도이다.
도 19는 도 17의 전동기 제어 장치의 제진 제어 자동 조정 방법을 나타내는 플로차트이다.
이하에, 본 발명에 관계되는 전동기 제어 장치의 실시의 형태를 도면에 근거하여 상세히 설명한다. 또, 본 실시의 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시의 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관계되는 전동기 제어 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에 있어서, 제어 대상(1)에는, 전동기(11)와 그것에 연결된 기계계(12) 및 전동기(11)의 위치를 검출하는 위치 검출기(13)가 마련되어 있다. 또, 위치 검출기(13)는, 인코더나 리니어스케일 등을 이용할 수 있다.
그리고, 전동기(11)는, 구동 지령 T*에 따라 회전 또는 직동(直動) 운동의 구동력을 발생시키는 것에 의해 기계계(12)를 구동하고, 위치 검출기(13)는, 전동기(11)의 위치를 검출하고, 위치 신호 Xm을 출력한다.
한편, 전동기 제어 장치는, N(N은 2 이상의 정수)개의 제진 주파수에 있어서의 제진 제어를 행하면서, 전동기(11)를 구동할 수 있다. 그리고, 제진 제어가 행해지면서 전동기(11)가 구동되었을 때의 제어 대상(1)을 포함하는 제어계의 위치 또는 속도 혹은 가속도의 값에 상당하는 동작 신호에 근거하여, 제어계의 공진 특성을 추정할 수 있다. 또, 제어계의 공진 특성은, 제어계의 공진 주파수 및 공진 감쇠 계수로 나타낼 수 있다.
이 전동기 제어 장치에는, 피드포워드 제어부(2), 피드백 제어부(3), 공진 특성 추정 연산부(4), 추정용 신호 연산부(5), 감산기(6) 및 제진 제어 설정부(7)가 마련되어 있다.
피드포워드 제어부(2)는, 제어 대상(1)으로의 동작 지령인 위치 지령 신호 X*에 따라, 피드포워드 신호인 제진 위치 지령 신호 Xr을 출력한다. 피드백 제어부(3)는, 제진 위치 지령 신호 Xr과 위치 신호 Xm에 따라 비례나 적분이나 미분의 연산(PID 연산) 등으로 이루어지는 제어 연산을 행하고, 구동 지령 T*를 출력한다.
제어 대상(1)을 포함하는 제어계의 공진 특성에 따른 진동 이외의 성분을 제거하기 위해, 감산기(6)는, 위치 신호 Xm으로부터 제진 위치 지령 신호 Xr을 감산하고, 진동 신호 Xe를 출력한다.
추정용 신호 연산부(5)는, 진동 신호 Xe에 따라 추정용 신호 Xs를 연산한다. 공진 특성 추정 연산부(4)는, 추정용 신호 Xs에 포함되는 진동으로부터 최소제곱법 등의 식별 수법을 이용하여 제어계의 공진 특성을 추정하고, 제진 제어 설정부(7)는 제어계의 공진 특성의 추정 결과를 기억하고, 피드포워드 제어부(2)와 추정용 신호 연산부(5)의 연산 특성을 설정한다.
여기서, 위치 지령 신호 X*에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 위치 신호 Xm이 진동적으로 되는 경우를 생각한다. 그 경우, 피드포워드 제어부(2)는, 위치 지령 신호 X*에 따라, 제어 대상(1)을 포함하는 제어계의 공진 주파수의 신호 성분이 작아지도록 제진 위치 지령 신호 Xr을 연산하는 것에 의해, 위치 지령 신호 X*에 대한 응답의 위치 신호 Xm에 포함되는 진동을 억제하는 제진 제어를 실현할 수 있다.
다음으로, 피드포워드 제어부(2)의 연산 방법을 구체적으로 설명한다.
위치 지령 신호 X*와 제진 위치 지령 신호 Xr의 관계는, 라플라스 연산자 s와 전달 함수 Fr(s)를 이용하여, 이하의 (1)식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112013033315913-pct00001
제진 주파수와 제진 감쇠 계수 「ωn_i, ζn_i」(i=1, 2, …, N)를 이용하여, 이하의 (2)식에 나타내는 바와 같이 전달 함수 Fr(s)를 구성하는 것에 의해, 피드포워드 제어부(2)는, 제진 주파수 ωn_i에 있어서의 신호 성분이 작아지도록 제진 위치 지령 신호 Xr을 출력할 수 있다.
Figure 112013033315913-pct00002
단, a2N, a2N -1, …, a1에 대해서는 적절한 상수를 설정한다.
여기서, 제진 주파수 ωn_i를 제어계의 공진 주파수에 일치시키는 것에 의해, 위치 지령 신호 X*에 대하여 위치 신호 Xm에 나타나는 제어계의 공진 주파수의 진동을 억제할 수 있다. 또한, 제진 감쇠 계수 ζn_i에 대해서도 제어계의 공진 감쇠 계수에 일치시키는 것에 의해, 위치 지령 신호 X*에 대하여 위치 신호 Xm에 나타나는 제어계의 공진 주파수의 진동을 억제할 수 있다.
단, 피드포워드 제어부(2)에 설정하는 제진 주파수 및 제진 감쇠 계수와, 제어계의 공진 주파수 및 공진 감쇠 계수의 사이에 오차가 있으면, 위치 신호 Xm에 진동이 나타나기 때문에, 제어계의 공진 주파수 및 공진 감쇠 계수를 정확히 알 필요가 있다.
다음으로, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수, 다시 말해 제어계의 공진 특성의 추정 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 도 1의 전동기 제어 장치에 있어서의 제어계의 공진 특성의 추정에 관계되는 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2에 있어서, 공진 특성 추정 연산부(4)는, 공진 특성 추정 연산기(41)를 갖고 있고, 입력 신호에 포함되는 진동 성분으로부터 제어계의 공진 특성의 추정을 행한다. 단, 공진 특성 추정 연산기(41)는, 입력 신호에 포함되는 진동 성분의 진폭이 작아지면, 잡음 등의 영향에 의해 진동 특성의 추정 정밀도가 낮아진다.
그리고, 제진 제어에 의해 위치 신호 Xm에 발생하는 진동의 진폭이 작아지면, 공진 특성 추정 연산기(41)에 입력되는 입력 신호의 진동 성분의 진폭도 작아지기 때문에, 정확한 추정이 곤란하게 된다. 그래서, 공진 특성 추정 연산기(41)는, 추정용 신호 연산부(5)가 출력하는 추정용 신호 Xs에 포함되는 진동의 특성을 추정하는 것에 의해, 제어계의 공진 특성을 추정한다.
추정용 신호 연산부(5)는 공진 신호 연산기(51)를 갖고 있고, 공진 신호 연산기(51)는 진동 신호 Xe를 입력으로 하고, 진동 여기 주파수 ωl 및 진동 여기 감쇠 계수 ζl을 이용한 이하의 (3)식으로 나타내어지는 전달 함수 Fv(s)의 연산에 근거하여 추정용 신호 Xs를 출력한다.
Figure 112013033315913-pct00003
전달 함수 Fv(s)는, 진동 여기 주파수 ωl의 신호 성분을 크게 하는 특성을 나타내고 있고, 진동 신호 Xe에 대하여 진동 여기 주파수 ωl의 신호 성분을 증폭시켜 추정용 신호 Xs를 출력한다. 여기서, 진동 여기 주파수 ωl과 진동 여기 감쇠 계수 ζl을 1개의 제진 주파수와 제진 감쇠 계수인 「ωn_k, ζn_k」와 일치하도록 설정하는 것에 의해, 전달 함수 Fv(s)의 분모를 피드포워드 제어부(2)의 전달 함수 Fr(s)의 제진 주파수 ωn_k에 관한 분자 요소와 일치시킨다. 다시 말해, 공진 신호 연산기(51)는, 제진 주파수 ωn_k에 있어서의 피드포워드 제어부(2)의 역특성에 근거한 전달 특성이 된다.
그 결과, 피드포워드 제어부(2)의 연산에 의한 제진 제어에 의해 위치 신호 Xm에 나타나는 진동은 억제되지만, 추정용 신호 Xs에는 제진 주파수 ωn_k에 있어서의 제진 제어의 효과를 없앤 큰 진폭의 진동이 나타난다.
그리고, 공진 특성 추정 연산기(41)는, 최소제곱법 등의 식별 수법을 이용하여 공진 주파수 ωp_k와 공진 감쇠 계수 ζp_k의 추정을 행하지만, 그때 큰 진폭의 진동이 나타난 추정용 신호 Xs로부터 추정을 행하기 때문에, 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
그리고, 제진 제어 설정부(7)는, 공진 특성 추정 연산부(4)의 추정 결과를 기초로, 피드포워드 제어부(2)와 공진 신호 연산기(51)의 파라미터 설정을 행한다.
상기와 같이, 실시의 형태 1의 전동기 제어 장치는, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 정확히 추정하고, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수와 제진 감쇠 계수를 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수에 일치하도록 설정할 수 있고, 위치 지령 신호 X*에 대하여 위치 신호 Xm에 나타나는 진동을 억제하는 제진 제어를 실현할 수 있다.
여기서, 공진 특성 추정 연산부(4)는, 1회의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대한 제어계의 공진 특성의 추정 동작만으로는 정확한 추정 결과를 얻을 수 없는 경우가 있기 때문에, 전동기 제어 장치는, 공진 특성의 추정 정밀도를 높이기 위해, 1개의 제어계의 공진 특성에 대한 추정 동작을 여러 번 반복하는 것으로 한다.
도 3은 도 1의 전동기 제어 장치에서 제진 제어를 행하지 않는 경우의 속도 지령 신호와 위치 편차의 파형을 나타내는 도면이다. 또, 속도 지령 신호는, 위치 지령 신호 X*의 변화량을 속도로 변환한 값, 위치 편차는, 위치 지령 신호 X*로부터 위치 신호 Xm을 감산한 값이다.
도 3에 있어서, 전동기 제어 장치에서 제진 제어를 행하고 있지 않기 때문에, 위치 편차에 제어계의 공진 특성 K1, K2에 의한 2개의 주파수의 진동 파형이 중첩한 파형이 나타나고 있다.
도 4는 도 1의 전동기 제어 장치에서 제진 제어를 행한 경우의 속도 지령 신호와 위치 편차의 파형을 나타내는 도면이다. 도 4에 있어서, 피드포워드 제어부(2)는 2개의 제진 주파수에 있어서의 제진 제어를 행하는 것에 의해, 위치 편차에 나타나는 도 3의 진동 파형을 억제할 수 있다.
다음으로, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 추정하고, 피드포워드 제어부(2)에 설정하는 방식에 대하여 설명한다.
도 5는 1개의 공진 특성을 추정 완료하고 나서 다른 공진 특성의 추정을 개시하는 시퀀스로 복수의 제어계의 공진 특성을 추정하는 방법을 나타내는 플로차트이다. 이 방법에서는, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 정밀하게 추정할 수 없고, 제진 제어의 효과를 충분히 얻을 수 없다고 하는 과제점이 있다. 그리고, 정밀하게 추정할 수 없는 요인은, 복수의 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 차례로 1개씩 추정하는 방법에 문제가 있으므로 설명한다. 도 5에 있어서, 초기 상태의 전동기 제어 장치에서는, 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 제어와, 공진 신호 연산기(51)에 의한 (3)식에 근거하는 연산의 설정은 행해지고 있지 않다. 이 때문에, 제진 제어와 (3)식에 근거하는 연산은 무효의 상태에서 조정을 개시한다(단계 S001).
1회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 제어가 무효이기 때문에, 전동기(11)의 위치에 근거한 진동 신호 Xe에는 제어계의 공진 특성에 따른 진동이 나타난다(단계 S002).
공진 신호 연산기(51)는, (3)식에 근거하는 연산이 무효이기 때문에, 진동 신호 Xe와 일치하는 추정용 신호 Xs를 출력하고, 공진 특성 추정 연산기(41)는 추정용 신호 Xs로부터 제어계의 공진 특성의 하나를 추정한다. 이때의 추정 결과를 제어계의 공진 특성 K1의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1로 한다(단계 S003).
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1을 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'로서 기억하고, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f1과 제진 감쇠 계수 h1을 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 설정하고, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 주파수 f1의 제진 제어를 유효로 한다. 또한, 제진 제어 설정부(7)는, 공진 신호 연산기(51)의 진동 여기 주파수 p와 진동 여기 감쇠 계수 q를 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 설정하고, (3)식에 근거하는 연산을 유효로 한다(단계 S004).
2회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 피드포워드 제어부(2)에 있어서의 제진 주파수 f1의 제진 제어에 의해 진동 신호 Xe는, 공진 주파수 c1의 진동이 억제된 파형이 된다(단계 S005).
공진 신호 연산기(51)는, 진동 신호 Xe에 대하여 진동 여기 주파수 p의 신호 성분을 크게 한, 다시 말해 제진 주파수 f1의 신호 성분을 크게 한 추정용 신호 Xs를 출력한다(단계 S006). 여기서, 추정용 신호 Xs는, 제진 주파수 f1에 있어서의 제진 제어를 무효로 한 경우에 상당하는 파형이 되므로, 공진 특성 추정 연산기(41)는, 단계 S003의 경우와 같이 추정용 신호 Xs로부터 제어계의 공진 특성 K1의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1을 추정한다(단계 S007).
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1로부터 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'를 갱신한다. 그리고, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f1과 제진 감쇠 계수 h1을 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 갱신하고, 공진 신호 연산기(51)에 대해서도 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 진동 여기 주파수 p와 진동 여기 감쇠 계수 q를 갱신한다(단계 S008).
제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1의 추정 결과가 이전 추정의 결과와 같은 값이 되면, 다시 말해 추정 결과가 수렴하면, 공진 특성 K1의 추정 완료로 하고, 제어계의 공진 특성 K2의 추정으로 이행한다. 추정 결과가 수렴하고 있지 않은 경우는 단계 S005로부터의 동작을 반복한다(단계 S009).
여기서, 공진 특성 K2의 추정으로 이행하는 것에 따라, 다음의 입력에 대하여 공진 신호 연산기(51)의 (3)식에 근거한 연산을 무효로 한다. 한편, 피드포워드 제어부(2)에 있어서의 단계 S008에서 설정한 제진 주파수 f1의 제진 제어는 유지한다. 그 때문에, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 진동 신호 Xe는 공진 주파수 c1의 진동이 억제된 파형이 된다(단계 S010).
공진 신호 연산기(51)는, (3)식에 근거한 연산은 무효이기 때문에, 진동 신호 Xe와 일치하는 추정용 신호 Xs를 출력한다. 추정용 신호 Xs는 제어계의 공진 주파수 c1의 진동이 억제되어 있기 때문에, 공진 특성 추정 연산기(41)는 제어계의 공진 특성 K2의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2를 추정한다(단계 S011).
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2를 후보 주파수 c2' 및 후보 감쇠 계수 e2'로서 기억하고, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f2와 제진 감쇠 계수 h2를 후보 주파수 c2'와 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 설정하고, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 주파수 f1 및 제진 주파수 f2의 제진 제어를 유효로 한다. 또한, 제진 제어 설정부(7)는, 공진 신호 연산기(51)의 진동 여기 주파수 p와 진동 여기 감쇠 계수 q를 후보 주파수 c2'와 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 설정하고, (3)식에 근거하는 연산을 유효로 한다(단계 S012).
다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 피드포워드 제어부(2)에 있어서의 제진 주파수 f1 및 제진 주파수 f2의 제진 제어에 의해 진동 신호 Xe는, 공진 주파수 c1과 공진 주파수 c2의 진동이 억제된 파형이 된다(단계 S013).
공진 신호 연산기(51)는 진동 신호 Xe에 따라 진동 여기 주파수 p의 신호 성분을 크게 한, 다시 말해 제진 주파수 f2의 신호 성분을 크게 한 추정용 신호 Xs를 출력한다(단계 S014). 여기서, 추정용 신호 Xs는 제진 주파수 f2에 있어서의 제진 제어를 무효로 한 경우에 상당하는 파형이 되므로, 공진 특성 추정 연산기(41)는, 단계 S011의 경우와 같이 추정용 신호 Xs로부터 제어계의 공진 특성 K2의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2를 추정한다(단계 S015).
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2에 일치하도록 후보 주파수 c2' 및 후보 감쇠 계수 e2'를 갱신한다. 그리고, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f2와 제진 감쇠 계수 h2를 후보 주파수 c2'와 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 갱신하고, 공진 신호 연산기(51)에 대해서도 후보 주파수 c2'와 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 진동 여기 주파수 p와 진동 여기 감쇠 계수 q를 갱신한다(단계 S016).
제어계의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2의 추정 결과가 이전 추정의 결과와 같은 값이 되면, 다시 말해 추정 결과가 수렴하면, 공진 특성 K2의 추정 완료로 한다. 또한, 추정 결과가 수렴하고 있지 않은 경우는 단계 S013으로부터의 동작을 반복한다(단계 S017). 공진 특성 K2의 추정 완료가 된 경우, 제진 제어 설정부(7)는, 후보 주파수 c1', c2'와 후보 감쇠 계수 e1', e2'를 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f1, f2와 제진 감쇠 계수 h1, h2로 설정하고, 제진 제어의 조정을 종료한다(단계 S018). 단, 이 방법에서는, 제어계의 공진 주파수 c1, c2와 공진 감쇠 계수 e1, e2를 정밀하게 추정할 수 없고, 제진 제어의 효과를 충분히 얻을 수 없다.
도 6은 도 5의 방법에서 제진 제어의 자동 조정을 행한 결과를 이용하여 제진 제어를 행한 경우의 속도 지령 신호와 위치 편차의 파형을 나타내는 도면이다. 도 6에 있어서, 위치 편차에 있어서 제어계의 공진 주파수 c1의 진동이 잔류하고 있다. 이것은, 피드포워드 제어부(2)에 설정한 제진 주파수 f1 및 제진 감쇠 계수 h1과 제어계의 공진 주파수 c1 및 공진 감쇠 계수 e1의 사이에 오차가 생기고 있기 때문이다.
이와 같은 현상이 생긴 요인은, 제어계의 공진 주파수 c2의 진동이 억제되어 있지 않은 추정용 신호 Xs를 이용하여 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1의 추정을 행하는 것에 있다. 그리고, 공진 주파수 c2의 진동의 간섭에 의해 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1을 정확히 추정할 수 없었던 것이다.
이와 같이, 도 5에 나타낸 방법에서는, 제어계의 공진 특성의 정확한 추정을 행할 수 없다. 이 때문에, 정확한 추정 결과를 이용한 제진 제어를 행할 수 없기 때문에, 충분한 진동 억제 효과를 얻을 수 없다.
도 7은 도 1의 전동기 제어 장치에 있어서의 제진 제어 자동 조정 방법의 플로차트이다. 도 7은 상술한 과제점을 해결하는 방법이 나타나 있다. 도 7에 있어서, 초기 상태의 전동기 제어 장치에서는, 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 제어와, 공진 신호 연산기(51)에 의한 (3)식에 근거하는 연산의 설정은 행해지지 않는다. 이 때문에, 제진 제어와 (3)식에 근거하는 연산은 무효로 하고, 조정을 개시한다(단계 S101).
1회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 제어가 무효이기 때문에, 전동기(11)의 위치에 근거한 진동 신호 Xe에는 제어계의 공진 특성에 따른 진동이 나타난다(단계 S102).
공진 신호 연산기(51)는, (3)식에 근거하는 연산이 무효이기 때문에, 진동 신호 Xe와 일치하는 추정용 신호 Xs를 출력하고, 공진 특성 추정 연산기(41)는, 추정용 신호 Xs로부터 제어계의 공진 특성의 하나를 추정한다. 이때의 추정 결과를 제어계의 공진 특성 K1의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1로 한다(단계 S103).
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1을 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'로서 기억하고, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f1과 제진 감쇠 계수 h1을 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 설정하고, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 주파수 f1의 제진 제어를 유효로 한다. 한편, 공진 신호 연산기(51)에 대해서는, (3)식에 근거한 연산의 무효를 유지한다(단계 S104).
2회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 피드포워드 제어부(2)에 있어서의 제진 주파수 f1의 제진 제어에 의해, 진동 신호 Xe는, 공진 주파수 c1의 진동이 억제된 파형이 된다(단계 S105).
공진 신호 연산기(51)는, (3)식에 근거한 연산은 무효이기 때문에, 진동 신호 Xe와 일치하는 추정용 신호 Xs를 출력하고, 추정용 신호 Xs는 제어계의 공진 주파수 c1의 진동이 억제된 파형이기 때문에, 공진 특성 추정 연산기(41)는 다른 하나의 제어계의 공진 특성인 공진 특성 K2의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2를 추정한다(단계 S106).
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2를 후보 주파수 c2' 및 후보 감쇠 계수 e2'로서 기억하고, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f2와 제진 감쇠 계수 h2를 후보 주파수 c2'와 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 설정하고, 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 주파수 f1 및 제진 주파수 f2의 제진 제어를 유효로 한다.
또한, 제진 제어 설정부(7)는, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여, 공진 주파수 c2의 신호 성분만을 작게 한 추정용 신호 Xs를 출력하도록, 공진 신호 연산기(51)의 진동 여기 주파수 p와 진동 여기 감쇠 계수 q를 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 설정하고, (3)식에 근거하는 연산을 유효로 한다(단계 S107).
3회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 피드포워드 제어부(2)에 있어서의 제진 주파수 f1 및 제진 주파수 f2의 제진 제어에 의해 진동 신호 Xe는, 공진 주파수 c1과 공진 주파수 c2의 진동이 억제된 파형이 된다(단계 S108).
공진 신호 연산기(51)는, 진동 신호 Xe에 대하여 진동 여기 주파수 p의 신호 성분을 크게 한, 다시 말해 제진 주파수 f1의 신호 성분을 크게 한 추정용 신호 Xs를 연산한다(단계 S109). 추정용 신호 Xs는, 제진 주파수 f2에 있어서의 제진 제어만이 유효인 경우에 상당하는 파형이 되므로, 공진 특성 추정 연산기(41)는 추정용 신호 Xs로부터 제어계의 공진 특성 K1의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1을 추정한다(단계 S110).
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1에 일치하도록 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'를 갱신한다. 그리고, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f1과 제진 감쇠 계수 h1을 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 갱신하고, 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 주파수 f1 및 제진 주파수 f2의 제진 제어의 유효를 유지한다.
또한, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여, 공진 주파수 c1의 신호 성분만을 작게 한 추정용 신호 Xs를 출력하도록, 공진 신호 연산기(51)에는 후보 주파수 c2'와 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 진동 여기 주파수 p와 진동 여기 감쇠 계수 q를 설정하고, (3)식에 근거하는 연산을 유효로 한다(단계 S111).
4회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 피드포워드 제어부(2)에 있어서의 제진 주파수 f1 및 제진 주파수 f2의 제진 제어에 의해 진동 신호 Xe는, 공진 주파수 c1과 공진 주파수 c2의 진동이 억제된 파형이 된다(단계 S112).
공진 신호 연산기(51)는, 진동 신호 Xe에 대하여 진동 여기 주파수 p의 신호 성분을 크게 한, 다시 말해 제진 주파수 f2의 신호 성분을 크게 한 추정용 신호 Xs를 연산한다(단계 S113). 추정용 신호 Xs는, 제진 주파수 f1에 있어서의 제진 제어만이 유효인 경우에 상당하는 파형이 되므로, 공진 특성 추정 연산기(41)는 추정용 신호 Xs로부터 제어계의 공진 특성 K2의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2를 추정한다(단계 S114).
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2에 일치하도록 후보 주파수 c2' 및 후보 감쇠 계수 e2'를 갱신한다. 그리고, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f2와 제진 감쇠 계수 h2를 후보 주파수 c2'와 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 갱신하고, 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 주파수 f1 및 제진 주파수 f2의 제진 제어의 유효를 유지한다.
또한, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여, 공진 주파수 c2의 신호 성분만을 작게 한 신호가 되는 추정용 신호 Xs를 출력하도록, 공진 신호 연산기(51)에는 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 진동 여기 주파수 p와 진동 여기 감쇠 계수 q를 설정하고, (3)식에 근거하는 연산을 유효로 한다(단계 S115).
추정 결과의 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1 및 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2가 이전 추정의 결과와 같은 값이 되면, 다시 말해 추정 결과가 수렴하면, 공진 특성의 추정 완료로 한다.
또한, 추정 결과가 수렴하고 있지 않은 경우는 단계 S108로부터의 동작을 반복한다(단계 S116). 그리고, 공진 특성의 추정 완료가 된 경우, 제진 제어 설정부(7)는 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f1 및 제진 감쇠 계수 h1을 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'에, 제진 주파수 f2 및 제진 감쇠 계수 h2를 후보 주파수 c2' 및 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 설정을 행하고, 제진 제어의 조정을 종료한다(단계 S117).
도 7의 방법에 따른 추정 결과를 기초로 한 제진 제어를 행하는 것에 의해, 도 4와 같은 위치 편차의 파형이 되는 제어 대상(1)의 구동을 실현할 수 있다.
본 실시의 형태 1에 따른 제진 제어 자동 조정 방법에서는, 단계 S109로부터 단계 S110까지가 제어계의 공진 특성 K1의 개별 추정 공정이 되고, 단계 S113으로부터 단계 S114까지가 제어계의 공진 특성 K2의 개별 추정 공정이 된다.
각 개별 추정 공정의 변경을 순차적으로 반복하는 것에 의해, 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1의 추정에 대하여, 제어계의 공진 주파수 c2의 진동이 억제된 추정용 신호 Xs를 이용할 수 있고, 제어계의 공진 주파수 c2의 진동에 의한 간섭을 억제하여 정확히 추정할 수 있게 된다.
한편, 제어계의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2에 대해서도, 제어계의 공진 주파수 c1의 진동이 억제된 추정용 신호 Xs로부터 추정 연산을 행하기 때문에, 정확한 추정이 가능하게 된다.
그리고, 본 실시의 형태 1에 따른 전동기 제어 장치에 있어서, 제어계의 공진 주파수 c1 및 공진 주파수 c2의 진동을 억제하는 제진 제어를 실현할 수 있게 된다.
상기의 설명에서는, 피드포워드 제어부(2)에 설정하는 제진 주파수가 2개인 경우에 대하여 설명했지만, 2개 이상의 제진 주파수를 설정하는 경우에도, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 정확히 추정하고, 제진 제어를 실현할 수 있다. 그 경우, 설정하는 제진 주파수의 수에 따라 개별 추정 공정의 수를 늘리고, 각 개별 추정 공정의 순차 실행을 반복하여 행하면 된다.
또한, 상기의 설명에서는, 단계 S111, 단계 S115에 나타내는 바와 같이, 공진 특성을 개별적으로 추정할 때마다 피드포워드 제어부(2)의 설정을 갱신하도록 하고 있지만, 공진 특성을 개별적으로 추정할 때마다 설정 갱신하는 것이 아니고, 모든 공진 특성을 추정한 후, 예컨대 S116 이전 등에, 일괄하여 피드포워드 제어부(2)의 설정을 갱신하도록 하더라도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 추정 결과가 수렴하면, 공진 특성의 추정을 완료하고 있었지만, 공진 특성의 추정을 계속하고, 전동기 제어 장치를 가동시키면서 제진 제어의 수정을 행하도록 하더라도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 1회의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대한 추정이 끝난 후, 후보 주파수의 지정을 행하고 있지만, 연속한 수회의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 같은 공진 특성을 추정한 후에, 다음의 후보 주파수의 지정을 행하도록 하더라도 좋다. 또한, 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 후보 주파수의 지정을 행하고 있지만, 시간이나 위치의 변화에 따라 후보 주파수의 지정을 행하도록 하더라도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 추정하고, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수와 제진 감쇠 계수의 양쪽을 설정하는 처리로서 설명했지만, 제진 제어의 효과로서는 뒤떨어지지만, 간단화를 위해 제진 감쇠 계수는 고정으로 하더라도 좋고, 그 경우, 제어계의 감쇠 계수는 추정하지 않더라도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 공진 신호 연산기(51)의 전달 함수 Fv(s)는, 1개의 제진 주파수에 있어서의 피드포워드 제어부(2)의 역특성에 근거한 전달 특성으로 했지만, 특성이 다소 어긋난 설정을 행한 경우에도, 공진 특성 추정 연산기(41)의 추정 결과가 약간 열화되지만, 거의 같은 동작을 행할 수 있다.
또한, 상기의 설명에서는, 공진 신호 연산기(51)는 (3)식으로 나타낼 수 있는 전달 특성을 갖고 있었지만, 노이즈나 오프셋의 영향을 없애기 위해, 하이 패스 필터나 밴드 패스 필터 등의 감쇠가 0.2 이하의 값이 되는 극이나 영점을 갖지 않는 부드러운 전달 특성을, (3)식의 전달 특성에 부가하더라도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 공진 신호 연산기(51)에 입력하는 신호는 피드백 제어부(3)에 입력되는 신호에 근거하여 설정하는 방법을 나타냈지만, 피드백 제어부(3)에 입력하는 신호와 다른 신호를 이용하더라도 좋고, 예컨대 기계계(12)에 설치한 가속도 센서로 검출한 기계계(12)의 가속도 신호 등을 이용하더라도 같은 동작을 실현할 수 있다.
또한, 상기의 설명에서는, 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 피드포워드 제어부(2)에서 제어계의 공진 주파수의 신호 성분을 작게 하는 연산을 행하는 것에 의해 제진 제어를 실현하고 있었지만, 피드포워드 제어부(2) 대신에, 위치 신호 Xm에 진동이 나타나지 않도록 위치 지령 신호 X*를 정형하는 연산을 행하는 유닛을 마련한 경우에 있어서도 같은 동작을 실현할 수 있다.
실시의 형태 2.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 2에 관계되는 전동기 제어 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 도 8에 있어서, 제어 대상(1)에는, 전동기(11)와 그것에 연결된 기계계(12) 및 전동기의 위치를 검출하는 위치 검출기(13)가 마련되어 있다. 그리고, 실시의 형태 1의 전동기 제어 장치와 같이, 위치 지령 신호 X*에 따라 피드포워드 제어부(2)와 피드백 제어부(3)에 의해 연산된 구동 지령 T*에 따라 제어 대상(1)은 구동되고, 위치 검출기(13)는 전동기(11)의 위치를 나타내는 위치 신호 Xm을 출력한다.
제어 대상(1)을 포함하는 제어계의 공진 특성에 따른 진동 이외의 성분을 제거하기 위해, 감산기(6)는 위치 신호 Xm으로부터 제진 위치 지령 신호 Xr을 감산하고, 진동 신호 Xe를 출력한다.
그리고, 추정용 신호 연산부(5a)는, 진동 신호 Xe에 따라 추정용 신호 Xsa1, Xsa2를 출력하고, 공진 특성 추정 연산부(4a)는, 추정용 신호 Xsa1, Xsa2로부터 최소제곱법 등의 식별 수법을 이용하여 제어 대상(1)을 포함하는 제어계의 공진 특성을 추정한다. 제진 제어 설정부(7)는, 공진 특성 추정 연산부(4a)가 추정한 제어계의 공진 특성을 기억하고, 피드포워드 제어부(2)와 추정용 신호 연산부(5a)의 연산 특성을 설정한다.
여기서, 도 8의 피드포워드 제어부(2)는, 실시의 형태 1의 전동기 제어 장치의 피드포워드 제어부(2)와 같은 기능을 갖고, 설정된 제진 주파수의 제진 제어를 실현할 수 있다.
도 9는 도 8의 전동기 제어 장치에 있어서의 제어계의 공진 특성의 추정에 관계되는 구성을 나타내는 블록도이다. 도 9에 있어서, 추정용 신호 연산부(5a)는, 공진 신호 연산기(51a, 52a)를 갖고 있고, 이것들은 실시의 형태 1의 공진 신호 연산기(51)와 같은 기능이고, (3)식에 근거한 연산에 의해, 진동 신호 Xe에 대하여 설정한 진동 여기 주파수의 신호 성분을 크게 한 추정용 신호 Xsa1, Xsa2를 각각 출력한다.
그리고, 공진 특성 추정 연산부(4a)는 공진 특성 추정 연산기(41a, 42a)를 갖고 있고, 이것들은 실시의 형태 1의 공진 특성 추정 연산기(41)와 같은 기능을 갖고, 각 추정용 신호 Xsa1, Xsa2로부터 제어계의 공진 특성을 각각 추정한다.
상기와 같이 실시의 형태 2의 전동기 제어 장치는, 실시의 형태 1의 전동기 제어 장치의 공진 신호 연산기(51)와 공진 특성 추정 연산기(41)와 같은 기능을 갖는 연산부를 2조 갖고, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 추정한다. 그리고, 제진 제어 설정부(7)는, 추정 결과를 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수와 제진 감쇠 계수에 설정하는 것에 의해, 2개의 제진 주파수에 대한 제진 제어를 실현할 수 있다.
여기서, 공진 특성 추정 연산부(4)는, 1회의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대한 제어계의 공진 특성의 추정 동작만으로는 정확한 추정 결과를 얻을 수 없는 경우가 있기 때문에, 전동기 제어 장치는, 공진 특성의 추정 정밀도를 높이기 위해, 1개의 제어계의 공진 특성에 대한 추정 동작을 여러 번 반복하는 것으로 한다.
도 10은 도 8의 전동기 제어 장치의 제진 제어 자동 조정 방법을 나타내는 플로차트이다. 도 10에 있어서, 초기 상태의 전동기 제어 장치에서는, 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 제어와, 추정용 신호 연산부(5a)의 각 공진 신호 연산기에 의한 (3)식에 근거하는 연산의 설정은 행해지지 않는다. 이 때문에, 제진 제어와 (3)식에 근거하는 연산은 무효로 하고, 조정을 개시한다(단계 S201).
1회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 제어가 무효이기 때문에, 진동 신호 Xe에는 제어계의 공진 특성에 따른 진동이 나타난다(단계 S202).
추정용 신호 연산부(5a)에 있어서, (3)식에 근거한 연산은 무효로 되어 있기 때문에, 각 공진 신호 연산기(51a, 52a)가 출력하는 추정용 신호 Xsa1, Xsa2는 진동 신호 Xe와 일치한다. 공진 특성 추정 연산부(4a)는, 추정용 신호 Xsa1, Xsa2로부터 제어계의 공진 특성 K1을 추정한다(단계 S203).
추정용 신호 Xsa1, Xsa2는 같은 특성의 신호이기 때문에, 공진 특성 추정 연산부(4a)의 추정 결과는 1종류가 되고, 이때의 추정 결과를 제어계의 공진 특성 K1의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1로 한다.
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1을 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'로서 기억하고, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f1과 제진 감쇠 계수 h1을 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 설정하고, 다음의 입력에 대하여 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 주파수 f1의 제진 제어를 유효로 한다.
또한, 제진 제어 설정부(7)는, 추정용 신호 연산부(5a)의 공진 신호 연산기(51a)의 진동 여기 주파수 p1과 진동 여기 감쇠 계수 q1을 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 설정하고, (3)식에 근거한 연산을 유효로 하지만, 공진 신호 연산기(52a)에 대해서는 (3)식에 근거한 연산의 무효를 유지한다(단계 S204).
2회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 피드포워드 제어부(2)에 있어서의 제진 주파수 f1의 제진 제어에 의해, 진동 신호 Xe는 공진 주파수 c1의 진동이 억제된 파형이 된다(단계 S205).
추정용 신호 연산부(5a)의 공진 신호 연산기(51a)는, 진동 신호 Xe에 대하여 진동 여기 주파수 p1의 신호 성분을 크게 한, 다시 말해 제진 주파수 f1의 신호 성분을 크게 한 추정용 신호 Xsa1을 연산하고(단계 S206), 공진 특성 추정 연산부(4a)의 공진 특성 추정 연산기(41a)는 추정용 신호 Xsa1로부터 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1을 추정한다(단계 S207).
추정용 신호 연산부(5a)의 공진 신호 연산기(52a)는, (3)식에 근거한 연산은 무효이기 때문에 진동 신호 Xe와 일치한 추정용 신호 Xsa2를 출력하고, 추정용 신호 Xsa2는 제어계의 공진 주파수 c1의 진동이 억제되어 있으므로, 공진 특성 추정 연산부(4a)의 공진 특성 추정 연산기(42a)는 제어계의 공진 특성 K2의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2를 추정한다(단계 S208).
그리고, 제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1에 일치하도록 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'를 갱신하고, 추정한 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2에 일치하도록 후보 주파수 c2' 및 후보 감쇠 계수 e2'를 기억한다. 그리고, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f1과 제진 감쇠 계수 h1을 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 갱신하고, 제진 주파수 f2와 제진 감쇠 계수 h2를 후보 주파수 c2'와 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 설정한다.
또한, 제진 제어 설정부(7)는, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여, 제진 주파수 f2의 신호 성분만을 작게 한 추정용 신호 Xsa1을 출력하도록 공진 신호 연산기(51a)의 진동 여기 주파수 p1과 진동 여기 감쇠 계수 q1을 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 갱신하고, 또한, 제진 주파수 f1의 신호 성분만을 작게 한 추정용 신호 Xsa2를 출력하도록 공진 신호 연산기(52a)의 진동 여기 주파수 p2와 진동 여기 감쇠 계수 q2를 후보 주파수 c2'와 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 설정하고, (3)식에 근거한 연산을 유효로 한다(단계 S209).
3회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 피드포워드 제어부(2)에 있어서의 제진 주파수 f1, f2의 제진 제어에 의해, 진동 신호 Xe는 공진 주파수 c1, c2의 진동이 억제된 파형이 된다(단계 S210).
공진 신호 연산기(51a)는, 진동 신호 Xe에 대하여 진동 여기 주파수 p1의 신호 성분을 크게 한, 다시 말해 제진 주파수 f1의 신호 성분을 크게 한 추정용 신호 Xsa1을 출력하고(단계 S211), 공진 특성 추정 연산기(41a)는 제어계의 공진 특성 K1의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1을 추정한다(단계 S212).
공진 신호 연산기(52a)는, 진동 신호 Xe로부터 진동 여기 주파수 p2의 신호 성분을 크게 한, 다시 말해 제진 주파수 f2의 신호 성분을 크게 한 추정용 신호 Xsa2를 출력하고(단계 S213), 공진 특성 추정 연산기(42a)는 제어계의 공진 특성 K2의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2를 추정한다(단계 S214).
그리고, 제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c1, c2와 공진 감쇠 계수 e1, e2에 일치하도록 후보 주파수 c1', c2' 및 후보 감쇠 계수 e1', e2'를 갱신하고, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f1과 제진 감쇠 계수 h1을 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'로 갱신함과 아울러, 제진 주파수 f2와 제진 감쇠 계수 h2를 후보 주파수 c2'와 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 갱신한다.
또한, 제진 제어 설정부(7)는, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여, 제진 주파수 f2의 신호 성분만을 작게 한 추정용 신호 Xsa1을 출력하도록 공진 신호 연산기(51a)의 진동 여기 주파수 p1과 진동 여기 감쇠 계수 q1을 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 갱신하고, 또한, 제진 주파수 f1의 신호 성분만을 작게 한 추정용 신호 Xsa2를 출력하도록 공진 신호 연산기(52a)의 진동 여기 주파수 p2와 진동 여기 감쇠 계수 q2를 후보 주파수 c2'와 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 갱신한다(단계 S215).
추정 결과의 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1 및 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2가 이전 추정의 결과와 같은 값이 되면, 다시 말해 추정 결과가 수렴하면, 공진 특성의 추정 완료로 한다.
또한, 추정 결과가 수렴하고 있지 않은 경우는 단계 S210으로부터의 동작을 반복한다(단계 S216). 공진 특성의 추정 완료가 된 경우, 제진 제어 설정부(7)는 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f1 및 제진 감쇠 계수 h1을 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'에, 제진 주파수 f2 및 제진 감쇠 계수 h2를 후보 주파수 c2' 및 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 설정을 행하고, 제진 제어의 조정을 종료한다(단계 S217).
상술한 방법에 따른 추정 결과를 기초로 한 제진 제어를 행하는 것에 의해, 도 4와 같은 위치 편차의 파형이 되는 제어 대상(1)의 구동을 실현할 수 있다.
본 발명의 실시의 형태 2에 따른 제진 제어 자동 조정 방법에서는, 단계 S211로부터 단계 S212까지가 제어계의 공진 특성 K1의 개별 추정 공정이 되고, 단계 S213으로부터 단계 S214까지가 제어계의 공진 특성 K2의 개별 추정 공정이 된다.
제어계의 공진 특성 K1의 개별 추정 공정에서는, 제어계의 공진 주파수 c2의 진동이 억제된 추정용 신호 Xsa1을 이용하는 것에 의해 제어계의 공진 주파수 c2의 진동에 의한 간섭을 억제한 정확한 추정이 가능하게 된다.
제어계의 공진 특성 K2의 개별 추정 공정에 있어서도, 제어계의 공진 주파수 c1의 진동이 억제된 추정용 신호 Xsa2를 이용하는 것에 의해 제어계의 공진 주파수 c1의 진동에 의한 간섭을 억제한 정확한 추정이 가능하게 된다.
또한, 각 개별 추정 공정을 동시에 실시하는 것에 의해, 추정 완료까지의 시간을 단축할 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시의 형태 2에 따른 전동기 제어 장치에 있어서, 제어계의 공진 주파수 c1 및 공진 주파수 c2의 진동을 억제하는 제진 제어를 실현할 수 있게 된다.
상기의 설명에서는 피드포워드 제어부(2)에 설정하는 제진 주파수가 2개인 경우에 대하여 설명했지만, 2개 이상의 제진 주파수를 설정하는 경우에도, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 정확히 추정하고, 제진 제어를 실현할 수 있다.
그 경우, 설정하는 제진 주파수의 수에 따라 개별 추정 공정의 수를 늘리고, 그것에 따라 추정용 신호 연산부(5a)의 공진 신호 연산기와 공진 특성 추정 연산부(4a)의 공진 특성 추정 연산기의 수를 병렬 연산이 되도록 늘리면 된다.
또한, 상기의 설명에서는, 추정 결과가 수렴하면, 공진 특성의 추정을 완료하고 있었지만, 공진 특성의 추정을 계속하고, 전동기 제어 장치를 가동시키면서 제진 제어의 수정을 행하도록 하더라도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 추정하고, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수와 제진 감쇠 계수의 양쪽을 설정하는 처리로서 설명했지만, 제진 제어의 효과로서는 뒤떨어지지만, 간단화를 위해 제진 감쇠 계수는 고정으로 하더라도 좋고, 그 경우, 제어계의 감쇠 계수는 추정하지 않더라도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 각 공진 신호 연산기(51a, 52a)는 (3)식으로 나타낼 수 있는 전달 특성을 갖고 있었지만, 노이즈나 오프셋의 영향을 없애기 위해, 하이 패스 필터나 밴드 패스 필터 등의 감쇠가 0.2 이하의 값이 되는 극이나 영점을 갖지 않는 부드러운 전달 특성을 (3)식으로 나타낼 수 있는 전달 특성에 부가하더라도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 추정용 신호 연산부(5a)에 입력하는 신호는, 피드백 제어부(3)에 입력되는 신호에 근거한 신호로 하고 있었지만, 피드백 제어부(3)에 입력하는 신호와 다른 신호를 이용하더라도 좋고, 예컨대 기계계(12)에 설치한 가속도 센서로 검출한 기계계(12)의 가속도 신호 등을 이용하더라도 같은 동작을 실현할 수 있다.
또한, 상기의 설명에서는, 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 피드포워드 제어부(2)에서 제어계의 공진 주파수의 신호 성분을 작게 하는 연산을 행하는 것에 의해 제진 제어를 실현하고 있었지만, 피드포워드 제어부(2) 대신에, 위치 신호 Xm에 진동이 나타나지 않도록 위치 지령 신호 X*를 정형하는 연산을 행하는 유닛을 마련하도록 하더라도 좋다.
실시의 형태 3.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 3에 관계되는 전동기 제어 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 도 11에 있어서, 이 전동기 제어 장치는, 실시의 형태 1의 전동기 제어 장치의 추정용 신호 연산부(5)를 추정용 신호 연산부(5b)로 변경한 구성으로 되어 있다. 그 밖의 구성 요소에 관해서는, 실시의 형태 1의 전동기 제어 장치의 구성 요소와 같은 기능을 갖고 있다.
도 12는 도 11의 전동기 제어 장치에 있어서의 제어계의 공진 특성의 추정에 관계되는 구성을 나타내는 블록도이다. 도 12에 있어서, 추정용 신호 연산부(5b)는 추정용 신호 연산기(51b)를 갖고 있고, 진동 신호 Xe로부터 노이즈나 오프셋의 영향을 없애기 위해, 추정용 신호 연산기(51b)는 하이 패스 필터나 밴드 패스 필터 등의 감쇠가 0.2 이하의 값이 되는 극이나 영점을 갖지 않는 부드러운 전달 특성에 근거하는 연산에 의해 추정용 신호 Xsb를 출력한다. 공진 특성 추정 연산부(4)는, 실시의 형태 1과 같이 공진 특성 추정 연산기(41)를 갖고 있고, 추정용 신호 Xsb에 포함되는 진동 성분으로부터 제어계의 공진 특성의 추정을 행한다.
도 13은 도 11의 전동기 제어 장치의 제진 제어 자동 조정 방법을 나타내는 플로차트이다. 도 13에 있어서, 초기 상태의 전동기 제어 장치에서는, 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 제어의 설정은 행해지고 있지 않다. 이 때문에, 제진 제어의 연산은 무효로 하고, 조정을 개시한다(단계 S301).
1회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 제어가 무효이기 때문에, 진동 신호 Xe 및 추정용 신호 연산부(5b)가 출력하는 추정용 신호 Xsb에는 제어계의 공진 특성에 따른 진동이 나타난다(단계 S302).
공진 특성 추정 연산기(41)는 추정용 신호 Xsb로부터 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 추정하고, 이 추정 결과를 제어계의 공진 특성 K1의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1로 한다(단계 S303).
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1을 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'로서 기억하고, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 추정 결과의 공진 주파수 c1의 신호 성분만을 작게 한 추정용 신호 Xsb가 생성되도록, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f1 및 제진 감쇠 계수 h1을 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 설정하고, 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 주파수 f1의 제진 제어를 유효로 한다(단계 S304).
2회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 피드포워드 제어부(2)에 있어서의 제진 주파수 f1의 제진 제어에 의해, 추정용 신호 Xsb는 공진 주파수 c1의 진동이 억제된 파형이 된다(단계 S305).
공진 특성 추정 연산기(41)는, 추정용 신호 Xsb로부터 제어계의 공진 특성 K2의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2를 추정한다(단계 S306).
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2를 후보 주파수 c2' 및 후보 감쇠 계수 e2'로서 기억하고, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 추정 결과의 공진 주파수 c2의 신호 성분만을 작게 한 추정용 신호 Xsb가 생성되도록, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f2 및 제진 감쇠 계수 h2를 후보 주파수 c2' 및 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 설정하고, 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 주파수 f2의 제진 제어를 유효로 하고, 한편으로 제진 주파수 f1의 제진 제어에 대해서는 무효로 한다(단계 S307).
3회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 피드포워드 제어부(2)에 있어서의 제진 주파수 f2의 제진 제어에 의해, 추정용 신호 Xsb는 공진 주파수 c2의 진동이 억제된 파형이 된다(단계 S308).
공진 특성 추정 연산기(41)는, 추정용 신호 Xsb로부터 제어계의 공진 특성 K1의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1을 추정한다(단계 S309). 제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1로부터 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'를 갱신하고, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 추정 결과의 공진 주파수 c1의 신호 성분만을 작게 한 추정용 신호 Xsb가 생성되도록, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f1과 제진 감쇠 계수 h1을 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 갱신하고, 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 주파수 f1의 제진 제어를 유효로 하고, 한편으로 제진 주파수 f2의 제진 제어에 대해서는 무효로 한다(단계 S310).
추정 결과의 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1 및 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2가 이전 추정의 결과와 같은 값이 되면, 다시 말해 추정 결과가 수렴하면, 공진 특성의 추정 완료로 한다.
또한, 공진 특성 K1과 공진 특성 K2의 추정을 2회 이상 행하고 있지 않은 경우, 또는 추정 결과가 수렴하고 있지 않은 경우는 단계 S305로부터의 동작을 반복한다(단계 S311). 공진 특성의 추정 완료가 된 경우, 제진 제어 설정부(7)는 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f1 및 제진 감쇠 계수 h1을 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'에, 제진 주파수 f2 및 제진 감쇠 계수 h2를 후보 주파수 c2' 및 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 설정을 행하고, 제진 제어의 조정을 종료한다(단계 S312).
상술한 방법에 따른 추정 결과를 기초로 한 제진 제어를 행하는 것에 의해, 도 4와 같은 위치 편차의 파형이 되는 제어 대상(1)의 구동을 실현할 수 있다.
본 발명의 실시의 형태 3에 따른 제진 제어 자동 조정 방법에서는, 단계 S305로부터 단계 S307까지가 제어계의 공진 특성 K2의 개별 추정 공정이 되고, 단계 S308로부터 단계 S310까지가 제어계의 공진 특성 K1의 개별 추정 공정이 된다.
제어계의 공진 특성 K1의 개별 추정 공정에서는, 제어계의 공진 주파수 c2의 진동이 억제된 추정용 신호 Xsb를 이용하는 것에 의해 제어계의 공진 주파수 c2의 진동에 의한 간섭을 억제한 정확한 추정이 가능하게 된다.
제어계의 공진 특성 K2의 개별 추정 공정에 있어서는, 제어계의 공진 주파수 c1의 진동이 억제된 추정용 신호 Xsb를 이용하는 것에 의해 제어계의 공진 주파수 c1의 진동에 의한 간섭을 억제한 정확한 추정이 가능하게 된다.
그리고, 본 발명의 실시의 형태 3에 따른 전동기 제어 장치에 있어서, 제어계의 공진 주파수 c1 및 공진 주파수 c2의 진동을 억제하는 제진 제어를 실현할 수 있게 된다.
상기의 설명에서는 피드포워드 제어부(2)에 설정하는 제진 주파수가 2개인 경우에 대하여 설명했지만, 2개 이상의 제진 주파수를 설정하는 경우에도, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 정확히 추정하고, 제진 제어를 실현할 수 있다. 그 경우, 설정하는 제진 주파수의 수에 따라 개별 추정 공정의 수를 늘리고, 각 개별 추정 공정의 순차 실행을 반복하면 된다.
또한, 상기의 설명에서는, 동작 지령인 위치 지령 신호 X*가 입력될 때마다 추정하는 공진 주파수의 변경을 행하고 있지만, 수회의 위치 지령 신호 X*의 입력마다 추정하는 공진 주파수의 변경을 행하더라도 좋다. 또한, 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 추정하는 공진 주파수의 변경을 행하고 있지만, 시간이나 위치에 따라 추정하는 공진 주파수의 변경을 행하더라도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 1회의 위치 지령 신호 X*가 입력에 대한 추정이 끝난 후, 후보 주파수의 지정을 행하고 있지만, 연속한 수회의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 같은 공진 특성을 추정한 후에, 다음의 후보 주파수의 지정을 행하도록 하더라도 좋다. 또한, 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 후보 주파수의 지정을 행하고 있지만, 시간이나 위치의 변화에 따라 후보 주파수의 지정을 행하도록 하더라도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 노이즈나 오프셋의 영향을 없애기 위해, 추정용 신호 연산기(51b)는 하이 패스 필터나 밴드 패스 필터 등의 전달 특성을 갖고 있는 것으로 했지만, 진동 신호 Xe로부터 추정용 신호 Xsb까지를 직달로 하더라도 좋다. 또한, 추정용 신호 연산부(5b)를 생략한 구성에서도 제어계의 공진 특성의 추정을 행할 수 있고, 그 경우, 계산 부하를 작게 할 수 있다.
또한, 상기의 설명에서는, 공진 특성 추정 연산부(4)에 입력하는 신호는 피드백 제어부(3)에 입력되는 신호에 근거한 신호로 하고 있었지만, 피드백 제어부(3)에 입력하는 신호와 다른 신호를 이용하더라도 좋고, 예컨대 기계계(12)에 설치한 가속도 센서로 검출한 기계계(12)의 가속도 신호 등을 이용하더라도 같은 동작을 실현할 수 있다.
또한, 상기의 설명에서는, 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 피드포워드 제어부(2)에서 제어계의 공진 주파수의 신호 성분을 작게 하는 연산을 행하는 것에 의해 제진 제어를 실현하고 있었지만, 피드포워드 제어부(2) 대신에, 위치 신호 Xm에 진동이 나타나지 않도록 위치 지령 신호 X*를 정형하는 유닛을 마련하도록 하더라도 좋다.
실시의 형태 4.
도 14는 본 발명의 실시의 형태 4에 관계되는 전동기 제어 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 도 14에 있어서, 이 전동기 제어 장치는, 실시의 형태 1의 전동기 제어 장치의 추정용 신호 연산부(5)를 추정용 신호 연산부(5c)로 변경한 구성으로 되어 있다. 그 밖의 구성 요소에 관해서는, 실시의 형태 1의 전동기 제어 장치의 구성 요소와 같은 기능을 갖고 있다.
도 15는 도 14의 전동기 제어 장치에 있어서의 제어계의 공진 특성의 추정에 관계되는 구성을 나타내는 블록도이다. 도 15에 있어서, 추정용 신호 연산부(5c)는 진동 제거 신호 연산기(51c)를 갖고 있고, 진동 제거 신호 연산기(51c)는, 제진 위치 지령 신호 Xr로부터 위치 신호 Xm을 감산한 진동 신호 Xe에 따라 추정용 신호 Xsc를 연산한다.
다음으로, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수의 추정에 대하여 설명한다.
진동 제거 신호 연산기(51c)는 진동 신호 Xe를 입력으로 하고, 설정된 진동 제거 주파수와 진동 제거 감쇠 계수의 조 「ωm_j, ζm_j」(j=1, 2, …, N-1)를 이용한 (4)식으로 나타내어지는 전달 함수 Fs(s)의 연산에 의해 추정용 신호 Xsc를 출력한다.
Figure 112013033315913-pct00004
단, a2N -2, a2N -3, …, a1에 대해서는 적절한 상수를 설정한다.
이 (4)식의 전달 함수 Fs(s)는, 설정한 진동 제거 주파수의 신호 성분을 작게 하는 특성을 나타내고 있고, 진동 신호 Xe에 대하여 진동 제거 주파수의 신호 성분을 작게 하여 추정용 신호 Xsc를 출력한다.
그리고, 공진 특성 추정 연산부(4)는, 추정용 신호 Xsc를 입력으로 하고, 최소제곱법 등의 식별 수법을 이용하여, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수의 추정을 행한다.
상기와 같이 실시의 형태 4의 전동기 제어 장치는, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 정확히 추정하고, 위치 지령 신호 X*에 대하여 위치 신호 Xm에 나타나는 공진 주파수의 진동을 억제할 수 있게 된다.
여기서, 공진 특성 추정 연산부(4)는, 1회의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대한 제어계의 공진 특성의 추정 동작만으로는 정확한 추정 결과를 얻을 수 없는 경우가 있기 때문에, 전동기 제어 장치는, 공진 특성의 추정 정밀도를 높이기 위해, 1개의 제어계의 공진 특성에 대한 추정 동작을 여러 번 반복하는 것으로 한다.
도 16은 도 14의 전동기 제어 장치의 제진 제어 자동 조정 방법을 나타내는 플로차트이다. 도 16에 있어서, 제진 제어 자동 조정 중에는 피드포워드 제어부(2)의 제진 제어 연산은 무효가 된다. 또한, 초기 상태에서는, 추정용 신호 연산부(5c)의 진동 제거 신호 연산기(51c)에 의한 (4)식에 근거하는 연산의 설정은 행해지지 않는다. 이 때문에, 제진 제어와 (4)식에 근거하는 연산은 무효로 하고, 조정을 개시한다(단계 S401).
1회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 제어가 무효이기 때문에, 진동 신호 Xe에는 제어계의 공진 특성에 따른 진동이 나타난다(단계 S402).
진동 제거 신호 연산기(51c)는, (4)식에 근거하는 연산은 무효이고, 진동 신호 Xe와 일치하는 추정용 신호 Xsc를 출력하고, 공진 특성 추정 연산기(41)는 추정용 신호 Xsc로부터 제어계의 공진 특성을 추정하고, 이 추정 결과를 제어계의 공진 특성 K1의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1로 한다(단계 S403).
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1을 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'로서 기억하고, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 추정한 공진 주파수 c1의 신호 성분만을 작게 한 추정용 신호 Xsc를 출력하도록, 진동 제거 신호 연산기(51c)의 진동 제거 주파수 g1과 진동 제거 감쇠 계수 i1을 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 설정하고, 진동 제거 신호 연산기(51c)에 대하여 진동 제거 주파수 g1에 있어서의 (4)식에 근거한 연산을 유효로 한다(단계 S404).
2회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 진동 신호 Xe에는 제어계의 공진 특성에 따른 진동이 나타난다(단계 S405).
진동 제거 신호 연산기(51c)는, 진동 신호 Xe에 따라 진동 제거 주파수 g1의 신호 성분을 작게 한 추정용 신호 Xsc를 출력한다(단계 S406). 추정용 신호 Xsc는 제어계의 공진 주파수 c1의 진동이 억제되어 있기 때문에, 공진 특성 추정 연산기(41)는 추정용 신호 Xsc로부터 제어계의 공진 특성 K2의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2를 추정한다(단계 S407).
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2를 후보 주파수 c2' 및 후보 감쇠 계수 e2'로서 기억하고, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 추정한 공진 주파수 c2의 신호 성분만을 작게 한 추정용 신호 Xsc를 출력하도록, 진동 제거 신호 연산기(51c)의 진동 제거 주파수 g2와 진동 제거 감쇠 계수 i2를 후보 주파수 c2'와 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 설정하고, 진동 제거 신호 연산기(51c)의 진동 제거 주파수 g에 있어서의 (4)식에 근거한 연산을 유효로 한다(단계 S408).
3회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 진동 신호 Xe에는 제어계의 공진 특성에 따른 진동이 나타난다(단계 S409).
진동 제거 신호 연산기(51c)는, 진동 신호 Xe에 따라 진동 제거 주파수 g의 신호 성분을 작게 한 추정용 신호 Xsc를 출력한다(단계 S410). 추정용 신호 Xsc는 제어계의 공진 주파수 c2의 진동이 억제되어 있기 때문에, 공진 특성 추정 연산기(41)는 추정용 신호 Xsc로부터 제어계의 공진 특성 K1의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1을 추정한다(단계 S411).
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1로부터 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'를 갱신하고, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 추정한 공진 주파수 c1의 신호 성분만을 작게 한 신호가 되는 추정용 신호 Xsc를 출력하도록, 진동 제거 신호 연산기(51c)의 진동 제거 주파수 g1과 진동 제거 감쇠 계수 i1을 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 설정하고, 진동 제거 신호 연산기(51c)에 대하여 진동 제거 주파수 g1에 있어서의 (4)식에 근거한 연산을 유효로 한다(단계 S412).
추정 결과의 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1 및 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2가 이전 추정의 결과와 같은 값이 되면, 다시 말해 추정 결과가 수렴하면, 공진 특성의 추정 완료로 한다.
또한, 공진 특성 K1과 공진 특성 K2의 추정을 2회 이상 행하고 있지 않은 경우, 또는 추정 결과가 수렴하고 있지 않은 경우는 단계 S405로부터의 동작을 반복한다(단계 S413). 공진 특성의 추정 완료가 된 경우, 제진 제어 설정부(7)는 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f1 및 제진 감쇠 계수 h1을 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'에, 제진 주파수 f2 및 제진 감쇠 계수 h2를 후보 주파수 c2' 및 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 설정을 행하고, 제진 제어의 조정을 종료한다(단계 S414).
상술한 방법에 따른 추정 결과를 기초로 한 제진 제어를 행하는 것에 의해, 도 4와 같은 위치 편차의 파형이 되는 제어 대상(1)의 구동을 실현할 수 있다.
본 발명의 실시의 형태 4에 따른 제진 제어 자동 조정 방법에서는, 단계 S406으로부터 단계 S407까지가 제어계의 공진 특성 K2의 개별 추정 공정이 되고, 단계 S410으로부터 단계 S411까지가 제어계의 공진 특성 K1의 개별 추정 공정이 된다.
각 개별 추정 공정의 변경을 반복하는 것에 의해, 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1의 추정에 대하여, 제어계의 공진 주파수 c2의 진동이 억제된 추정용 신호 Xsc를 이용할 수 있고, 제어계의 공진 주파수 c2의 진동에 의한 간섭을 억제하여 정확히 추정할 수 있게 된다.
제어계의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2에 대해서도, 제어계의 공진 주파수 c1의 진동이 억제된 추정용 신호 Xsc로부터 추정 연산을 행하기 때문에, 정확한 추정이 가능하게 된다. 그리고, 본 발명의 실시의 형태 4에 따른 전동기 제어 장치에 있어서, 제어계의 공진 주파수 c1 및 공진 주파수 c2의 진동을 억제하는 제진 제어를 실현할 수 있게 된다.
상기의 설명에서는 피드포워드 제어부(2)에 설정하는 제진 주파수가 2개인 경우에 대하여 설명했지만, 2개 이상의 제진 주파수를 설정하는 경우에도, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 정확히 추정하고, 제진 제어를 실현할 수 있다. 그 경우, 설정하는 제진 주파수의 수에 따라 개별 추정 공정의 수를 늘리고, 각 개별 추정 공정의 순차 실행을 반복하면 된다.
또한, 상기의 설명에서는, 1회의 위치 지령 신호 X*가 입력에 대한 추정이 끝난 후, 후보 주파수의 지정을 행하고 있지만, 연속한 수회의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 같은 공진 특성을 추정한 후에, 다음의 후보 주파수의 지정을 행하도록 하더라도 좋다. 또한, 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 후보 주파수의 지정을 행하고 있지만, 시간이나 위치의 변화에 따라 후보 주파수의 지정을 행하도록 하더라도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 동작 지령인 위치 지령 신호 X*의 입력이 여러 번 있는 것에 의해 각 개별 추정 공정을 실현하고 있지만, 위치 지령 신호 X*를 1회 입력했을 때의 진동 신호 Xe의 파형을 데이터로서 기억하고, 그 파형 데이터를 불러내는 것에 의해 각 개별 추정 공정을 실현하더라도 좋다. 그 경우, 도 16의 플로차트에서 나타낸 각 단계로부터 단계 S405와 단계 S409를 생략할 수 있다.
또한, 상기의 설명에서는, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 추정하고, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수와 제진 감쇠 계수의 양쪽을 설정하는 처리로서 설명했지만, 제진 제어의 효과로서는 뒤떨어지지만, 간단화를 위해 제진 감쇠 계수는 고정으로 하더라도 좋고, 그 경우, 제어계의 감쇠 계수는 추정하지 않더라도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 진동 제거 신호 연산기(51c)는 (4)식으로 나타낼 수 있는 전달 특성을 갖고 있었지만, 노이즈나 오프셋의 영향을 없애기 위해, 하이 패스 필터나 밴드 패스 필터 등의 감쇠가 0.2 이하의 값이 되는 극이나 영점을 갖지 않는 부드러운 전달 특성을 (4)식으로 나타낼 수 있는 전달 특성에 부가하더라도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 추정용 신호 연산부(5c)에 입력하는 신호는 피드백 제어부(3)에 입력되는 신호에 근거한 신호로 하고 있었지만, 피드백 제어부(3)에 입력하는 신호와 다른 신호를 이용하더라도 좋고, 예컨대 기계계(12)에 설치한 가속도 센서로 검출한 기계계(12)의 가속도 신호 등을 이용하더라도 같은 동작을 실현할 수 있다.
또한, 상기의 설명에서는, 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 피드포워드 제어부(2)에서 제어계의 공진 주파수의 신호 성분을 작게 하는 연산을 행하는 것에 의해 제진 제어를 실현하고 있었지만, 피드포워드 제어부(2) 대신에, 위치 신호 Xm에 진동이 나타나지 않도록 위치 지령 신호 X*를 정형하는 유닛을 마련하도록 하더라도 좋다.
실시의 형태 5.
도 17은 본 발명의 실시의 형태 5에 관계되는 전동기 제어 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 도 17에 있어서, 이 전동기 제어 장치는, 실시의 형태 2의 전동기 제어 장치의 추정용 신호 연산부(5a)를 추정용 신호 연산부(5d)로 변경한 구성으로 되어 있다. 그 밖의 구성 요소에 관해서는, 실시의 형태 2의 전동기 제어 장치의 구성 요소와 같은 기능을 갖고 있다.
도 18은 도 17의 전동기 제어 장치에 있어서의 제어계의 공진 특성의 추정에 관계되는 구성을 나타내는 블록도이다. 도 18에 있어서, 추정용 신호 연산부(5d)는 진동 제거 신호 연산기(51d, 52d)를 갖고, 진동 제거 신호 연산기(51d, 52d)는, 제진 위치 지령 신호 Xr로부터 위치 신호 Xm을 감산한 진동 신호 Xe에 따라 추정용 신호 Xsd1, Xsd2를 각각 연산한다.
여기서, 진동 제거 신호 연산기(51d, 52d)는, 실시의 형태 4의 진동 제거 신호 연산기(51c)와 같은 기능을 갖고, (4)식에 근거하는 연산에 의해 진동 신호 Xe에 대하여 설정한 진동 제거 주파수의 신호 성분을 작게 하여 추정용 신호 Xsd1, Xsd2를 각각 출력한다.
도 19는 도 17의 전동기 제어 장치의 제진 제어 자동 조정 방법을 나타내는 플로차트이다. 도 19에 있어서, 제진 제어 자동 조정 중에는 피드포워드 제어부(2)의 제진 제어 연산은 무효가 된다. 또한, 초기 상태에서는, 추정용 신호 연산부(5d)의 진동 제거 신호 연산기(51d)와 진동 제거 신호 연산기(52d)의 (4)식에 근거하는 연산은 무효로 하고, 조정을 개시한다(단계 S501).
1회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 피드포워드 제어부(2)에 의한 제진 제어가 무효이기 때문에, 진동 신호 Xe에는 제어계의 공진 특성에 따른 진동이 나타난다(단계 S502).
추정용 신호 연산부(5d)의 각 진동 제거 신호 연산기(51d, 52d)는 (4)식에 근거하는 연산은 무효이기 때문에, 진동 신호 Xe와 일치한 추정용 신호 Xsd1, Xsd2를 각각 출력하고, 공진 특성 추정 연산부(4a)는 각 추정용 신호 Xsd1, Xsd2로부터 제어계의 공진 특성을 추정한다.
추정용 신호 Xsd1, Xsd2는 같은 특성의 신호이기 때문에, 공진 특성 추정 연산부(4a)의 추정 결과는 1개이고, 이때의 추정 결과를 제어계의 공진 특성 K1의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1로 한다(단계 S503).
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1을 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'로서 기억하고, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 추정한 공진 주파수 c1의 신호 성분만을 작게 한 추정용 신호 Xsd1을 출력하도록, 추정용 신호 연산부(5d)의 진동 제거 신호 연산기(51d)의 진동 제거 주파수 g1과 진동 제거 감쇠 계수 i1을 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 설정하고, 진동 제거 주파수 g1에 있어서의 (4)식에 근거한 연산을 유효로 한다. 한편, 추정용 신호 연산부(5d)의 진동 제거 신호 연산기(52d)는, (4)식에 근거하는 연산의 무효를 유지한다(단계 S504).
2회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 진동 신호 Xe에는 제어계의 공진 특성에 따른 진동이 나타난다(단계 S505).
추정용 신호 연산부(5d)의 진동 제거 신호 연산기(51d)는, 진동 신호 Xe에 따라 진동 제거 주파수 g1의 신호 성분을 작게 한 추정용 신호 Xsd1을 출력하고(단계 S506), 추정용 신호 Xsd1은 제어계의 공진 주파수 c1의 진동이 억제되어 있기 때문에, 공진 특성 추정 연산부(4a)의 공진 특성 추정 연산기(41a)는 제어계의 공진 특성 K2의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2를 추정한다(단계 S507).
추정용 신호 연산부(5d)의 진동 제거 신호 연산기(52d)는 (4)식에 근거하는 연산은 무효이기 때문에, 진동 신호 Xe와 일치한 추정용 신호 Xsd2를 출력하고, 공진 특성 추정 연산부(4a)의 공진 특성 추정 연산기(42a)는 추정용 신호 Xsd2로부터 제어계의 공진 특성 K1의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1을 추정한다(단계 S508).
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1에 일치하도록 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'를 갱신하고, 추정한 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2에 일치하도록 후보 주파수 c2' 및 후보 감쇠 계수 e2'를 기억한다. 그리고, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 추정한 공진 주파수 c1의 신호 성분만을 작게 한 추정용 신호 Xsd1을 출력하도록 진동 제거 신호 연산기(51d)의 진동 제거 주파수 g1과 진동 제거 감쇠 계수 i1을 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 갱신하고, 공진 주파수 c2의 신호 성분만을 작게 한 추정용 신호 Xsd2를 출력하도록, 진동 제거 신호 연산기(52d)에 대해서는 진동 제거 주파수 g2와 진동 제거 감쇠 계수 i2를 후보 주파수 c2'와 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 설정하고, 진동 제거 주파수 g2에 있어서의 (4)식에 근거한 연산을 유효로 한다(단계 S509).
3회째의 위치 지령 신호 X*의 입력에 따라 제어 대상(1)이 구동되었을 때, 진동 신호 Xe에는 제어계의 공진 특성에 따른 진동이 나타난다(단계 S510).
진동 제거 신호 연산기(51d)는, 진동 신호 Xe에 따라 진동 제거 주파수 g1의 신호 성분을 작게 한 추정용 신호 Xsd1을 출력하고(단계 S511), 추정용 신호 Xsd1은 제어계의 공진 주파수 c1의 진동이 억제되어 있기 때문에, 공진 특성 추정 연산기(41a)는 제어계의 공진 특성 K2의 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2를 추정한다(단계 S512).
진동 제거 신호 연산기(52d)는, 진동 신호 Xe에 따라 진동 제거 주파수 g2의 신호 성분을 작게 한 추정용 신호 Xsd2를 출력하고(단계 S513), 추정용 신호 Xsd2는 제어계의 공진 주파수 c2의 진동이 억제되어 있기 때문에, 공진 특성 추정 연산기(42a)는 추정용 신호 Xsd2로부터 제어계의 공진 특성 K1의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1을 추정한다(단계 S514).
제진 제어 설정부(7)는, 추정한 제어계의 공진 주파수 c1, c2와 공진 감쇠 계수 e1, e2에 일치하도록 후보 주파수 c1', c2' 및 후보 감쇠 계수 e1', e2'를 갱신하고, 다음의 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 추정한 공진 주파수 c1의 신호 성분만을 작게 한 추정용 신호 Xsd1과 추정한 공진 주파수 c2의 신호 성분만을 작게 한 추정용 신호 Xsd2를 출력하도록, 진동 제거 신호 연산기(51d)의 진동 제거 주파수 g1과 진동 제거 감쇠 계수 i1을 후보 주파수 c1'와 후보 감쇠 계수 e1'에 일치하도록 갱신하고, 진동 제거 신호 연산기(51d)에 대해서는 진동 제거 주파수 g2와 진동 제거 감쇠 계수 i2를 후보 주파수 c2'와 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 갱신한다(단계 S515).
추정 결과의 제어계의 공진 주파수 c1과 공진 감쇠 계수 e1 및 공진 주파수 c2와 공진 감쇠 계수 e2가 이전 추정의 결과와 같은 값이 되면, 다시 말해 추정 결과가 수렴하면, 공진 특성의 추정 완료로 한다.
또한, 추정 결과가 수렴하고 있지 않은 경우는 단계 S510으로부터의 동작을 반복한다(단계 S516). 공진 특성의 추정 완료가 된 경우, 제진 제어 설정부(7)는 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수 f1 및 제진 감쇠 계수 h1을 후보 주파수 c1' 및 후보 감쇠 계수 e1'에, 제진 주파수 f2 및 제진 감쇠 계수 h2를 후보 주파수 c2' 및 후보 감쇠 계수 e2'에 일치하도록 설정을 행하고, 제진 제어의 조정을 종료한다(단계 S517).
상술한 방법에 따른 추정 결과를 기초로 한 제진 제어를 행하는 것에 의해, 도 4와 같은 위치 편차의 파형이 되는 제어 대상(1)의 구동을 실현할 수 있다.
본 발명의 실시의 형태 5에 따른 제진 제어 자동 조정 방법에서는, 단계 S511로부터 단계 S512까지가 제어계의 공진 특성 K2의 개별 추정 공정이 되고, 단계 S513으로부터 단계 S514까지가 제어계의 공진 특성 K1의 개별 추정 공정이 된다.
제어계의 공진 특성 K1의 개별 추정 공정에서는, 제어계의 공진 주파수 c2의 진동이 억제된 추정용 신호 Xsd2를 이용하는 것에 의해 제어계의 공진 주파수 c2의 진동에 의한 간섭을 억제한 정확한 추정이 가능하게 된다.
제어계의 공진 특성 K2의 개별 추정 공정에 있어서도, 제어계의 공진 주파수 c1의 진동이 억제된 추정용 신호 Xsd1을 이용하는 것에 의해 제어계의 공진 주파수 c1의 진동에 의한 간섭을 억제한 정확한 추정이 가능하게 된다.
또한, 각 개별 추정 공정을 동시에 실시하는 것에 의해, 추정 완료까지의 시간을 단축할 수 있다. 그리고, 본 실시의 형태 5에 따른 전동기 제어 장치에 있어서, 제어계의 공진 주파수 c1 및 공진 주파수 c2의 진동을 억제하는 제진 제어를 실현할 수 있게 된다.
상기의 설명에서는 피드포워드 제어부(2)에 설정하는 제진 주파수가 2개인 경우에 대하여 설명했지만, 2개 이상의 제진 주파수를 설정하는 경우에도, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 정확히 추정하고, 제진 제어를 실현할 수 있다. 그 경우, 설정하는 제진 주파수의 수에 따라 개별 추정 공정의 수를 늘리고, 그것에 따라 추정용 신호 연산부(5d)의 진동 제거 신호 연산기와 공진 특성 추정 연산부(4a)의 공진 특성 추정 연산기의 수를 병렬 연산이 되도록 늘리면 된다.
또한, 상기의 설명에서는, 동작 지령인 위치 지령 신호 X*의 입력이 여러 번 있는 것에 의해 각 개별 추정 공정을 실현하고 있지만, 위치 지령 신호 X*를 1회 입력했을 때의 진동 신호 Xe의 파형을 데이터로서 기억하고, 그 파형 데이터를 불러내는 것에 의해 각 개별 추정 공정을 실현하더라도 좋다. 그 경우, 도 19의 플로차트에서 나타낸 각 단계로부터 단계 S505와 단계 S510을 생략할 수 있다.
또한, 상기의 설명에서는, 제어계의 공진 주파수와 공진 감쇠 계수를 추정하고, 피드포워드 제어부(2)의 제진 주파수와 제진 감쇠 계수의 양쪽을 설정하는 처리로서 설명했지만, 제진 제어의 효과로서는 뒤떨어지지만, 간단화를 위해 제진 감쇠 계수는 고정으로 하더라도 좋고, 그 경우, 제어계의 감쇠 계수는 추정하지 않더라도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 각 진동 제거 신호 연산기(51d, 52d)는 (4)식으로 나타낼 수 있는 전달 특성을 갖고 있었지만, 노이즈나 오프셋의 영향을 없애기 위해, 하이 패스 필터나 밴드 패스 필터 등의 감쇠가 0.2 이하의 값이 되는 극이나 영점을 갖지 않는 부드러운 전달 특성을 (4)식으로 나타낼 수 있는 전달 특성에 부가하더라도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 추정용 신호 연산부(5d)에 입력하는 신호는 피드백 제어부(3)에 입력되는 신호에 근거한 신호로 하고 있었지만, 피드백 제어부(3)에 입력하는 신호와 다른 신호를 이용하더라도 좋고, 예컨대 기계계(12)에 설치한 가속도 센서로 검출한 기계계(12)의 가속도 신호 등을 이용하더라도 같은 동작을 실현할 수 있다.
또한, 상기의 설명에서는, 위치 지령 신호 X*의 입력에 대하여 피드포워드 제어부(2)에서 제어계의 공진 주파수의 신호 성분을 작게 하는 연산을 행하는 것에 의해 제진 제어를 실현하고 있었지만, 피드포워드 제어부(2) 대신에, 위치 신호 Xm에 진동이 나타나지 않도록 위치 지령 신호 X*를 정형하는 연산을 행하는 유닛을 마련하도록 하더라도 좋다.
(산업상이용가능성)
이상과 같이 본 발명에 관계되는 전동기 제어 장치는, 복수의 진동 주파수가 중첩한 잔류 진동이 발생하는 제어 대상의 구동에 적합하다.
1 : 제어 대상
2 : 피드포워드 제어부
3 : 피드백 제어부
4, 4a : 공진 특성 추정 연산부
41, 41a, 42a : 공진 특성 추정 연산기
5, 5a, 5b, 5c, 5d : 추정용 신호 연산부
51, 51a, 52a : 공진 신호 연산기
51b : 추정용 신호 연산기
51c, 51d, 52d : 진동 제거 신호 연산기
6 : 감산기
7 : 제진 제어 설정부
11 : 전동기
12 : 기계계
13 : 위치 검출기

Claims (7)

  1. 입력된 동작 지령에 따라, 설정된 복수의 제진(制振) 주파수에 있어서의 신호 성분이 작아지도록 피드포워드 신호를 연산하는 피드포워드 제어부와,
    상기 피드포워드 신호를 이용하여 제어 대상을 구동하는 구동 지령을 연산하는 구동 지령 연산부와,
    복수의 제진 주파수의 후보 주파수 중 하나를 지정하는 제진 제어 설정부와,
    상기 제어 대상에 관계되는 위치, 속도 또는 가속도의 값에 상당하는 동작 신호에 근거하여, 상기 제어 대상을 포함하는 제어계의 진동 성분으로부터 상기 복수의 후보 주파수 중 상기 지정된 하나의 후보 주파수를 제외한 다른 후보 주파수의 신호 성분을 작게 한 추정용 신호를 출력하는 추정용 신호 연산부와,
    상기 출력된 추정용 신호로부터 1개의 공진 주파수를 추정하는 공진 특성 추정부
    를 구비하고,
    상기 제진 제어 설정부는, 상기 복수의 후보 주파수의 각각을 개별적으로 하나의 후보 주파수로 지정하고, 추정용 신호 연산부가 상기 지정된 하나의 후보 주파수를 제외한 다른 후보 주파수의 신호 성분을 작게 한 추정용 신호를 출력하도록 피드포워드 제어부와 추정용 신호 연산부를 설정함과 아울러, 상기 개별적으로 지정한 각각의 하나의 후보 주파수에 관계되는 상기 공진 특성 추정부에 의해 추정된 공진 주파수의 각각을 상기 피드포워드 제어부의 제진 주파수로 설정하는
    것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제진 제어 설정부는, 지정한 하나의 후보 주파수를 상기 공진 특성 추정부에 의해 추정된 상기 하나의 후보 주파수에 관계되는 공진 주파수로 갱신하고, 지정 및 갱신을 상기 복수의 후보 주파수의 모두에 대하여 각각 1회 이상의 횟수씩 행하는 것을 소정 횟수 또는 상기 복수의 후보 주파수가 각각 수렴(converge)할 때까지 실행하고, 상기 소정 횟수 실행 후 또는 수렴 후의 상기 복수의 후보 주파수를 상기 피드포워드 제어부의 제진 주파수로 설정하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제진 제어 설정부는, 상기 복수의 후보 주파수에 대하여 지정 및 갱신을 행할 때, 지정한 하나의 후보 주파수에 관계되는 공진 주파수의 추정이 행해진 후, 동일한 또는 다음의 후보 주파수를 지정하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 공진 특성 추정부 및 상기 추정용 신호 연산부를 각각 복수 구비하고,
    상기 제진 제어 설정부는, 상기 복수의 후보 주파수에 대하여 지정 및 갱신을 행할 때, 상기 복수의 추정용 신호 연산부의 각각에 대하여 병렬로, 각각 상이한 하나의 후보 주파수를 지정하고,
    상기 각각의 추정용 신호 연산부는, 병렬로 추정용 신호를 출력하고,
    상기 각각의 공진 특성 추정부는, 대응하는 상기 추정용 신호 연산부가 출력한 추정용 신호로부터 각각 1개의 공진 주파수를 병렬로 추정하는
    것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피드포워드 제어부는, 상기 제진 제어 설정부에 의해 차례로 갱신되는 복수의 후보 주파수를 제진 주파수로 하여 피드포워드 신호를 연산하고,
    상기 추정 신호 연산부는, 상기 제어 대상의 동작 신호의 진동 성분 중 상기 지정된 하나의 후보 주파수의 신호 성분을 크게 하는
    것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  6. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피드포워드 제어부는, 제진 주파수가 설정될 때까지 상기 동작 지령에 대하여 어떠한 후보 주파수의 신호 성분도 작게 하지 않고서 피드포워드 신호를 연산하고,
    상기 추정 신호 연산부는, 상기 동작 신호로부터 추정용 신호까지의 전달 특성이 상기 다른 후보 주파수의 신호 성분이 작아지도록 하는 특성을 구비하는
    것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  7. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 피드포워드 제어부는, 상기 다른 후보 주파수를 제진 주파수로 하여 피드포워드 신호를 연산하고,
    상기 추정 신호 연산부는, 상기 동작 신호로부터 추정용 신호까지에 있어서 감쇠가 소정치 이하의 값이 되는 극 또는 영점을 갖지 않는 부드러운(smooth) 전달 특성을 구비하는
    것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
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