TWI466432B - 馬達控制裝置 - Google Patents

Description

馬達控制裝置

本發明係關於一種驅動工具機等產業用機械裝置的馬達控制裝置。

在控制驅動產業用機械裝置之馬達的裝置中，已知會因馬達之特性而伴隨旋轉位置(旋轉角度)產生轉矩之脈動之情形，其被稱為轉矩漣波(torque ripples)。

例如在永久磁鐵同步馬達中，會有起因於在馬達內部之磁通變化中具有失真而產生的齒槽效應轉矩(cogging torque)，且就馬達1旋轉(亦稱機械角)產生會依馬達之構造(極數或槽數)而定的次數(亦稱液峰數)之脈動。如此的轉矩漣波有時會對機械裝置之動作帶來不良影響，所以有提出藉由控制裝置來抑制的方式。

作為抑制轉矩漣波之控制裝置，為人周知的有：考慮轉矩漣波伴隨旋轉位置而週期性地產生，且按照旋轉位置而使用相同的角度週期之補正轉矩指令，藉此抵銷前述轉矩漣波。在此，產生的轉矩漣波之振幅、相位由於每一馬達會因馬達製造時的不均等等而有所不同，所以也有需要針對每一馬達設定補正轉矩指令之振幅、相位。

如此，作為針對每一馬達求出補正轉矩指令之振幅、相位且抑制轉矩漣波的控制裝置，例如已有提出如下的技術。亦即，已揭示了如下的技術：進行在全範圍(0度至360度)內以預定的步幅(step size)變更成為正弦波的補正轉矩指令之相位的步驟，其次進行以預定的步幅變更補正轉矩指令之振幅的步驟，然後在每次變更補正轉矩指令之相位、及振幅時藉由FFT演算手段來解析轉矩漣波之大小，藉此決定轉矩漣波之大小成為最小的補正轉矩指令之振幅、相位(參照例如專利文獻1)。

又，已揭示了如下的技術：在具備抽樣部、FFT演算部及補正值演算部之情形下，該抽樣部係按照設定了成為加上上述補正轉矩指令後之信號的補正後轉矩指令之條件進行抽樣(sampling)，該FFT演算部係藉由FFT演算而算出傅立葉係數(Fourier coefficient)，該補正值演算部係根據傅立葉係數演算補正值；然後藉由在重複次數內執行所設定之如下步驟而算出轉矩漣波補正值，即藉由上述抽樣部進行抽樣的步驟；以及求出已被抽樣的補正後轉矩指令之傅立葉係數且更新補正轉矩指令的步驟(參照例如專利文獻2)。

專利文獻1：日本特許專利第4144018號公報

專利文獻2：日本特開2010-63343號公報

然而依據上述先前技術，例如在專利文獻1所揭示的技術中，有必要以各為不同的步驟探索補正轉矩指令之振幅、相位。又，有需要特別針對相位進行全範圍的探索。如此就有調整作業需要時間之點或增大關於調整之處理的問題。

更且，在專利文獻1所揭示的技術中，由於是進行用了預定之步幅的探索，所以調整作業所需的時間與最終的調整精度會變成取捨(trade off)的關係，而有難以同時並存調整時間與高精度化的問題。

又，在專利文獻2所揭示的技術中，有必要重複執行抽樣補正後轉矩指令的步驟與藉由FFT演算算出傅立葉係數且更新補正轉矩指令的步驟。尤其是，有必要求出依存於馬達之旋轉位置(旋轉角度)的轉矩漣波之振幅、相位。

但是，在通常的資料抽樣中由於是在每一固定定時間進行抽樣，所以有必要進行FFT演算俾使抽樣所得的資料與馬達角度賦予對應之關係，且需要進行離線(off line)的資料操作。如此，就有調整作業需要時間或增大關於調整之處理的問題。

又，在專利文獻2所揭示的技術中，由於有必要配合轉矩漣波之頻率進行能夠充分解析的資料點數之抽樣，所以有需要大規模記憶體的問題。

本發明係有鑒於上述情事而開發完成者，其目的在於獲得一種能夠以更簡單的處理且短時間精度佳地推定抑制轉矩漣波之補正轉矩指令的馬達控制裝置。

為了解決上述課題且達成目的，本發明提供一種馬達控制裝置，其特徵在於具備：追隨控制部，根據下達馬達之動作指令的動作指令信號與作為前述馬達之動作之檢測結果的檢測信號之差分算出補正前轉矩指令；基準週期信號演算部，根據前述檢測信號算出與前述馬達產生之轉矩漣波相同之依存於馬達位置的週期之基準週期信號；補正轉矩演算手段，藉由將根據前述檢測信號算出的補正轉矩指令加在前述補正前轉矩指令而算出補正後轉矩指令；電流控制部，根據前述補正後轉矩指令輸出驅動前述馬達的驅動電流；以及振幅相位推定部，根據前述基準週期信號與前述補正後轉矩指令，逐次地推定前述補正後轉矩指令之振幅及相對於前述基準週期信號之相位；且前述補正轉矩演算手段，係使用經前述振幅相位推定部推定過的前述補正後轉矩指令之振幅及相位，逐次地更新前述補正轉矩指令俾使前述補正轉矩指令與前述補正後轉矩指令之差變小。

依據本發明，由於可根據逐次推定補正前轉矩指令或補正後轉矩指令中之振幅、相位後的結果而分別使補正轉矩指令之振幅、相位更新，所以沒有必要以個別的步驟來決定振幅與相位，而可以既簡單的處理及短時間來求出抑制轉矩漣波的補正轉矩指令。又，可達成如下效果：沒有必要重複進行依抽樣的FFT演算，而可以既簡單的處理及短時間來求出抑制轉矩漣波的補正轉矩指令。

以下，根據圖式詳細說明本發明的馬達控制裝置之實施形態。另外，本發明並非依該實施形態而被限定。

(實施形態1)

以下，使用第1圖至第7圖說明本發明實施形態1的馬達控制裝置。第1圖係顯示本發明實施形態1的馬達控制裝置之方塊圖。如第1圖所示，在馬達控制裝置係輸入有所謂位置指令或速度指令之相對於馬達1之動作的動作指令信號R。

檢測器2係連結於馬達1，用以檢測馬達1之位置與速度等。然後，將該檢測結果輸出作為檢測信號Rf。比較器10係演算動作指令信號R與從檢測器2輸出的檢測信號Rf之偏差。追隨控制部3，係根據從比較器10提供的動作指令信號R與檢測信號Rf之偏差藉由包含比例、積分演算的處理來輸出轉矩指令。在追隨控制部3，係設定有包含該等比例、積分演算之處理用的增益值等。

電流控制部4，係根據所輸入的轉矩指令輸出驅動馬達1的驅動電流。如此作為馬達控制裝置中的基本動作，係以追蹤動作指令信號R的方式驅動馬達1。

其次，加法器9係對上述控制系加法運算擾動轉矩τd。在此，擾動轉矩τd係表示受到轉矩漣波之影響。通常，起因於馬達之構造而產生的脈動成分係在馬達內部產生者。又，第1圖中雖然擾動轉矩τd是在電流控制部4之輸出側進行加法運算，但是在電流控制部4之響應頻帶十分高且相對於擾動轉矩τd為可忽視的情況、或作成已將電流控制部4與馬達1合在一起之控制對象的情況時，則能夠以在電流控制部4之輸入側進行加法運算的方式進行等效轉換。以下，為了在本實施形態中簡單說明起見係以擾動轉矩τ d在電流控制部4之輸入側進行加法運算的方式來說明。

加法器11，係對追隨控制部3輸出的轉矩指令減去補正轉矩指令τ c。補正轉矩指令τ c係為了要抑制前述的擾動轉矩τ d之影響而加上者，且由於是在第1圖中賦予負符號並在加法器11中進行加法運算，所以若補正轉矩指令τ c與擾動轉矩τ d一致則擾動轉矩τ d就可被抵銷，且可抑制轉矩漣波。

在以下的實施形態之說明中，將從追隨控制部3輸出的轉矩指令稱為補正前轉矩指令τ 1，將在加法器11中從τ 1減去補正轉矩指令τ c(即，將τ 1與-τ c加法運算)後的轉矩指令、即輸入至電流控制部4的轉矩指令稱為補正後轉矩指令τ 2。

基準週期信號演算部8係根據檢測器2輸出的檢測信號Rf，藉由演算算出與伴隨馬達之旋轉位置而產生的轉矩漣波相同的角度週期之基準週期信號。振幅相位推定部7係根據從加法器11提供的補正後轉矩指令τ 2與基準週期信號演算部8輸出的基準週期信號，在馬達驅動中逐次推定相應於馬達之旋轉位置的補正後轉矩指令τ 2之振幅、及相位。在此，有關振幅相位推定部7之詳細動作將於後述。

振幅相位設定部6係接受在振幅相位推定部7中被推定出的振幅、相位之推定結果，且根據此等的推定結果設定補正轉矩指令τc之振幅、相位設定值，然後輸出至補正轉矩演算部5。

補正轉矩演算部5，係根據藉由振幅相位設定部6而設定的振幅、相位與從檢測器2輸出的檢測信號Rf來算出伴隨馬達1之旋轉位置的補正轉矩指令τc並予以輸出。

藉由補正轉矩演算部5算出的補正轉矩指令τc，係例如具有與基準週期信號演算部8輸出之基準週期信號相同的週期、即具有與轉矩漣波相同的角度週期之週期性變動的值，且為依存於馬達1之旋轉角的值。該情況下，補正轉矩演算部5，既可從基準週期信號演算部8獲得具有與轉矩漣波相同的角度週期之基準週期信號，又可根據從檢測器2輸出的檢測信號Rf而產生。

其次，使用第2圖針對振幅相位推定部7的推定動作加以詳細說明。第2圖係顯示振幅相位推定部7之構成的方塊圖。首先，在第2圖中，成為推定對象之信號的補正後轉矩指令τ2是設為藉由轉矩漣波而以如下之(1)式表示的週期信號。

τ2=Asin(θ+α)　(1)式

在此，於(1)式中，基準角度θ係表示伴隨馬達之旋轉位置而產生的轉矩漣波之週期性的變化，若就馬達1旋轉所產生的轉矩漣波之次數為已知，則可從馬達之位置或速度求出。又，在馬達以固定速度驅動的情況時可使用角頻率ω與時間t來表示為θ=ωt，且補正後轉矩指令τ2係成為以固定週期振動的信號。又，振幅A、相位α之值成為推定對象的參數。

相位修正部71，係根據與從基準週期信號演算部8輸出之轉矩漣波相同的角度週期之基準週期信號、例如sin(θ)、與相位推定值而輸出修正過基準週期信號之相位後的週期信號。在此，當將相位推定值設為β時，從相位修正部71輸出的週期信號就表示如以下的(2)式、及(3)式。

cos(θ+β)　(2)式

sin(θ+β)　(3)式

在乘法器72，係輸入有上述之(1)式表示的補正後轉矩指令τ2、與上述之(2)式表示的基準週期信號並將該等相乘。因而，乘法器72之輸出信號係成為以下的(4)式。

τ2×cos(θ+β)=(A/2)(sin(2θ+α+β)+sin(α-β))　(4)式

直流成分演算部73，係例如藉由低通濾波器，演算作為乘法器72之輸出信號的上述(4)式之成為直流成分的(A/2)sin(α-β)。PI控制部74，係根據被輸入的直流成分之值而使相位推定值β變化俾使直流成分變成最小。在此，若直流成分變成最小則由於補正後轉矩指令τ2之相位α與相位推定值β會變成相等，所以可逐次地實現相位α之推定。

在乘法器75，係輸入有上述之(1)式表示的補正後轉矩指令τ2、與上述之(3)式表示的基準週期信號並將該等相乘。因而，乘法器75之輸出信號係成為以下的(5)式。

τ2×sin(θ+β)=-(A/2)(cos(2θ+α+β)-cos(α-β))　(5)式

直流成分演算部76，係例如藉由低通濾波器，演算作為乘法器75之輸出信號的上述(5)式之成為直流成分的(A/2)cos(α-β)。在此，直流成分之值，係在補正後轉矩指令τ2之相位α與相位推定值β為相等的情況時，就變成A/2。

增益77，係將從直流成分演算部76輸入的直流成分予以放大，且輸出振幅推定值。如以上所述，可按照相位推定值β之推定而逐次地實現伴隨馬達之旋轉位置的週期信號之振幅的推定。

其次，使用第3圖針對補正轉矩指令τc之推定動作加以詳細說明。第3圖係顯示補正轉矩指令之推定動作的向量圖。在第3圖中，係將產生轉矩漣波之頻率中的各轉矩信號之振幅、相位的資訊表示作為複平面上的向量。

如第1圖所示，由於可藉由對補正前轉矩指令τ1減去補正轉矩指令τc而求出補正後轉矩指令τ2，所以τ1、-τc、τ2之關係是以第3圖中之虛線所示的方式表示作為向量之合成。

在此，在理想上可抑制受到轉矩漣波之影響的狀態下，由於補正前轉矩指令τ1中的振幅會變成0所以-τc與τ2為一致。根據此，可使用-τc與τ2之差作為與理想上的抑制狀態之誤差並當作補正轉矩指令τc之更新量。在此，上述的更新處理，係藉由振幅相位推定部7求出補正後轉矩指令τ2之振幅及相位，藉此就與將補正轉矩指令τc更新成-τ2等效。

其次，使用第4圖說明藉由本實施形態中的補正轉矩指令τc之算出方法而將τc收斂成τd。第4圖係以傳遞函數(transfer function)顯示對應第1圖的控制系之構成的方塊圖。

第4圖係成為一般的回授(feedback)控制系之構成，且將對應追隨控制部3的控制器12之傳遞函數表示為C(s)，將由電流控制部4、馬達1及檢測器2構成的控制系統13之傳遞函數表示為P(s)。其他，就與第1圖相同的構成要素設為相同元件符號，且省略說明。

在第4圖所示的控制系中，靈敏度函數S、互補靈敏度函數T係分別成為如以下的(6)式、(7)式。

S=1/(1+CP)　(6)式

T=CP/(1+CP)　(7)式

當使用上述的靈敏度函數S、互補靈敏度函數T，且針對補正後轉矩指令τ2只著眼於轉矩漣波之頻率成分而加以敘述時，補正後轉矩指令τ2就可藉由補正轉矩指令τc與擾動轉矩τd而以如下的(8)式表示。

τ2=-S×τc-T×τd　(8)式

其次，如前面所述，在本實施形態中由於是將補正轉矩指令τc更新成-τ2，所以使用藉由(8)式求出的-τ2當作τc。當將以(8)式表示的τ2設為任意的第k次之更新狀態時，第k+1次中的補正後轉矩指令τ2(k+1)就會成為以下的(9)式。

τ2(k+1)=-S(S×τc(k)+T×τd)-T×τd=-S(S×τc(k)+T×τd)-(1-S)×τd　(9)式

同樣地，在更新為第k+2次、第k+3次的情況，第k+n次中的補正後轉矩指令τ2(k+n)就會成為以下的(10)式。

τ2(k+n)=-Sⁿ (S×τc(k)+T×τd)-(1-Sⁿ )×τd　(10)式

在此於上述(10)式中，在轉矩漣波之頻率中的靈敏度函數S比1還小的情況時，Sⁿ 就會藉由重複進行更新而收斂成0。亦即，由於補正後轉矩指令τ2會收斂成-τd，所以重複進行更新至-τ2的τc就會收斂至擾動轉矩τd。

能夠以如上所述之方式求出抑制轉矩漣波的補正轉矩指令τc。在此，一般而言由於靈敏度函數S在控制頻帶內會變得比1還小，所以只要轉矩漣波之頻率在控制頻帶內就會收斂。

又，在上述的說明中係在將補正轉矩指令τc更新至-τ2的處理中，將被推定後的-τ2之振幅及相位直接當作補正轉矩指令τc之振幅及相位的更新值來使用並予以說明。但是，藉由比較更新前的τc與-τ2而演算誤差，且為了至少使誤差變小亦可實現將該誤差乘以學習用之增益後的值加在更新前之τc藉此來更新τc的處理。

在設為如此構成的情況，可藉由學習用之增益來設定補正轉矩指令τc之更新量。因而，可預防補正轉矩指令τc急劇地變化。又，即使在轉矩漣波之振幅及相位有不均等的情況亦可求出平均的補正轉矩指令τc。

又，亦可設為如下的構成：從上述的τc與-τ2之誤差的演算結果中，判斷兩者之差的絕對值等在已變成預定值以下的情況時，τc之更新已充分收斂，且使更新處理停止。

其次，使用第5圖至第7圖針對本實施形態中的補正轉矩指令τc之推定動作加以說明。第5圖至第7圖係顯示本實施形態中的補正轉矩指令τc之推定動作的波形圖。

在第5圖至第7圖中，係顯示模擬就馬達1旋轉產生30[次]之轉矩漣波的馬達，且針對以20[r/min]之固定速度在驅動中推定補正轉矩指令τc的動作進行模擬的結果。

第5圖及第6圖係顯示補正轉矩指令τc之振幅及相位的推定結果，且從作為補正開始點之1[sec]的時點開始推定動作。又，各圖的虛線係顯示增加作為擾動轉矩的轉矩漣波之振幅、相位，且可藉由推定動作確認補正轉矩指令τc與擾動轉矩τd之振幅、相位為一致。在此，擾動轉矩τd之振幅係標準化為1[p.u.]，而相位為30[°]。

又，第7圖係顯示伴隨推定動作的補正效果，且可確認馬達旋轉時的位置偏差會隨著補正轉矩指令τc之推定動作而減低。在此，振動成分之大小係以直至1[sec]為止的大小成為1[p.u.]之方式標準化。

如以上所說明，在本發明實施形態1之馬達控制裝置中，係逐次地推定相應於馬達1之旋轉位置的補正後轉矩指令τ2之振幅及相位，且根據該推定結果分別更新補正轉矩指令τc之振幅及相位。

藉此，可逐次地更新抑制轉矩漣波的補正轉矩指令τc。亦即，藉由逐次的推定就不需要抽樣，且不需要大規模的記憶體而可以既短時間又簡單的處理求出抑制因轉矩漣波而造成的週期性之振動的補正轉矩指令τc。

(實施形態2)

以下，使用第8圖針對本發明實施形態2的馬達控制裝置加以說明。第8圖係顯示本發明實施形態2的馬達控制裝置之方塊圖。在此，與第1圖相同的元件符號係表示相同的構成要素，且省略說明。

在第8圖中，振幅相位推定部7a係推定相應於馬達1之旋轉位置的補正前轉矩指令τ1之振幅及相位。振幅相位推定部7a之構成雖然是與第2圖所示的振幅相位推定部7之構成相同，但是卻輸入補正前轉矩指令τ1以取代補正後轉矩指令τ2。藉此，可使用從基準週期信號演算部8輸出的基準週期信號來推定補正前轉矩指令τ1之振幅及相位。

振幅相位設定部6a，係根據前述振幅相位推定部7a中的補正前轉矩指令τ1之振幅及相位的推定結果、與在補正轉矩演算部5a中被設定之推定時的補正轉矩指令τc之振幅及相位，算出新的補正轉矩指令τc之振幅及相位的設定值且輸出至補正轉矩演算部5a。

補正轉矩演算部5a，係根據藉由前述振幅相位設定部6a所設定的振幅及相位、與從檢測器2輸出的檢測信號Rf而算出伴隨馬達之旋轉位置的補正轉矩指令τc並予以輸出。

如此在本實施形態中，係根據補正前轉矩指令τ1之推定值與推定時的補正轉矩指令τc之振幅及相位進行補正轉矩指令τc之振幅及相位的更新。

其次，使用第3圖針對補正轉矩指令τc之推定動作加以詳細說明。如前面所述，藉由在第3圖中使補正轉矩指令τc以接近-τ2的方式更新就可抑制轉矩漣波。

在此，在本實施形態中，由於可推定補正前轉矩指令τ1之振幅及相位，並且推定時的補正轉矩指令τc之振幅及相位為已知，所以可藉由第3圖所示的向量之合成演算而求出補正後轉矩指令τ2之振幅、相位。可明白即使在該情況亦可實現與實施形態1同樣的補正轉矩指令τc之更新處理。

具體而言，例如，與實施形態1同樣，亦可將如上述方式求得的補正後轉矩指令τ2之符號反轉後的-τ2之振幅、相位直接當作更新後的補正轉矩指令τc之振幅、相位來使用。或是，亦可以至少τc與-τ2之誤差，亦即被推定的補正前轉矩指令τ1之絕對值變小的方式，藉由將τ1乘以學習用之增益後的值加在更新前之τc而進行更新τc的處理。藉此，就可與在實施形態1中說明者同樣地預防補正轉矩指令τc急劇地變化。

如以上所說明，在本發明實施形態2之馬達控制裝置中，係逐次地推定補正前轉矩指令τ1中之振幅及相位，且根據該推定結果與推定時的補正轉矩指令τc之振幅及相位分別更新補正轉矩指令τc之振幅及相位。

藉此，由於可逐次地更新抑制轉矩漣波的補正轉矩指令τc，所以可以既短時間又簡單的處理求出抑制因轉矩漣波而造成的週期性之振動的補正轉矩指令τc。

(實施形態3)

以下，使用第9圖針對本發明實施形態3的馬達控制裝置加以說明。第9圖係顯示本發明實施形態3的馬達控制裝置之方塊圖。在此，與第1圖相同的元件符號係表示相同的構成要素，且省略說明。

在第9圖中，補正轉矩判定部14係判定藉由振幅相位設定部6b所設定的補正轉矩指令τc之振幅是否在預先設定的預定值以上，且將判定結果輸出至振幅相位設定部6b。

振幅相位設定部6b，係在藉由補正轉矩判定部14判定補正轉矩指令τc之振幅為預定值以上的情況時，就停止補正轉矩指令τc之振幅及相位的推定動作，且將停止依補正轉矩指令τc之補正的信號輸出至補正轉矩演算部5。亦即，作成不將補正轉矩指令τc加在補正前轉矩指令τ1。

又，亦可在推定第8圖所示的補正前轉矩指令τ1之振幅及相位並更新補正轉矩指令τc的馬達控制裝置設置補正轉矩判定部14並進行與上述同樣的動作。

該情況，如第10圖所示，補正轉矩判定部14係判定藉由振幅相位設定部6d所設定的補正轉矩指令τc之振幅是否在預先設定的預定值以上，且將判定結果輸出至振幅相位設定部6d。之後的振幅相位設定部6d之動作係與上述振幅相位設定部6b相同。在第10圖中，與第8圖相同的元件符號係表示相同的構成要素且省略說明。

如以上所說明，在本發明實施形態3的馬達控制裝置中，係可在以實施形態1所示的收斂條件(控制系之靈敏度函數比1還小的情況)以外的條件下進行推定動作的情況下，預防推定動作變成不穩定且過大的補正轉矩指令加算在補正前轉矩指令。因而，可實現穩定的推定動作。亦即，可預防補正轉矩指令之推定因運轉條件而誤動作。

(實施形態4)

以下，使用第11圖針對本發明實施形態4的馬達控制裝置加以說明。第11圖係顯示本發明實施形態4的馬達控制裝置之方塊圖。在此，與第1圖相同的元件符號係表示相同的構成要素，且省略說明。

在第11圖中，推定動作判定部15係根據在追隨控制部3中被設定的增益值與檢測信號Rf判定補正轉矩指令τc之推定動作是否成為收斂的條件，且將判定結果輸出至振幅相位設定部6c。

在此，推定動作收斂的條件，係如在實施形態1中所述般轉矩漣波之頻率會在控制頻帶內。若就馬達1旋轉所產生的轉矩漣波之次數為已知，則轉矩漣波之頻率可根據馬達之位置與速度求出。又，控制頻帶係依存於在追隨控制部3中被設定的增益值。因而，推定動作判定部15，係可藉由比較兩者而判定推定動作是否收斂。

在藉由推定動作判定部15，已判定補正轉矩指令τc之推定動作為非收斂的條件之情況時，振幅相位設定部6c就會將輸出至補正轉矩演算部5的設定值設為固定且使補正轉矩指令τc之更新停止。

又，亦可在推定第8圖所示的補正前轉矩指令τ1之振幅及相位並更新補正轉矩指令τc的馬達控制裝置設置推定動作判定部15並進行與上述同樣的動作。

該情況，如第12圖所示，在推定動作判定部15已判定補正轉矩指令τc之推定動並非收斂的條件之情況時，振幅相位設定部6e就會將輸出至補正轉矩演算部5a的設定值設為固定且使補正轉矩指令τc之更新停止。在第12圖中，與第8圖相同的元件符號係表示相同的構成要素且省略說明。

如以上所說明，依據本發明實施形態4中的馬達控制裝置，可預防在以實施形態1所示的收斂條件(控制系之靈敏度函數比1還小的情況)以外的條件下進行推定動作，且可實現穩定的推定動作。

又，依據實施形態4中的馬達控制裝置，由於可自動地判別上述收斂條件，且可切換推定動作之執行/停止，所以可恆常地實施馬達驅動中的補正轉矩指令τc之更新。亦即，可藉由自動判別補正轉矩指令之推定為穩定動作的條件，而實現補正轉矩指令之恆常有效化。因而，例如即使在如經年變化地使轉矩漣波之特性產生變化的情況下亦可對應。

如上所述，本實施形態之馬達控制裝置，係成為逐次地推定作為補正前後之其中一種轉矩指令之特徵量的振幅及相位，且使用此學習補正轉矩的方式，且可以同時且簡易的處理來求出振幅及相位。由於可同時以簡易的處理來推定振幅及相位之參數，所以能夠在短時間內進行推定。又，藉由進行逐次的處理，就不需要記憶體，且能夠達成補正轉矩指令之恆常有效化。

更且，本發明並非被限定於上述實施形態，在實施階段只要在不脫離其要旨之範圍內仍可作各種變化。又，在上述實施形態中已涵蓋各種階段的發明，且能夠藉由所揭示的複數個構成要件之適當組合創造出各種的發明。例如，在即使從實施形態所示的全構成要件中刪除幾個構成要件，仍可解決發明所欲解決之課題之小節中所述的課題，且可獲得發明效果之小節中所述的效果的情況時，就能夠創造出該構成要件已被刪除的構成作為發明。更且，亦可適當組合遍及於不同的實施形態之構成要素。

(產業上之可利用性)

如以上所述，本發明的馬達控制裝置，係有用於以既簡單又短時間且精度佳地抑制因馬達之特性而產生的轉矩漣波的馬達控制，尤其是適於驅動產業用機械裝置的馬達之馬達控制裝置。

1．．．馬達

2．．．檢測器

3．．．追隨控制部

4．．．電流控制部

5、5a．．．補正轉矩演算部

6、6a至6e．．．振幅相位設定部

7、7a．．．振幅相位推定部

8．．．基準週期信號演算部

9、11．．．加法器

10．．．比較器

12．．．控制部

13．．．控制系統

14．．．補正轉矩判定部

15．．．推定動作判定部

71．．．相位修正部

72、75．．．乘法器

73、76．．．直流成分演算部

74．．．PI控制部

77．．．增益

R．．．動作指令信號

Rf．．．檢測信號

S．．．靈敏度函數

T．．．相對靈敏度函數

θ．．．基準角度

α．．．相位

β．．．相位推定值

ω．．．角頻率

τc．．．補正轉矩指令

τd．．．擾動轉矩

τ1．．．補正前轉矩指令

τ2．．．補正後轉矩指令

第1圖係顯示本發明實施形態1的馬達控制裝置之方塊圖。

第2圖係顯示本發明實施形態1的振幅相位推定部之構成的方塊圖。

第3圖係顯示本發明實施形態1的補正轉矩指令之推定動作的向量圖。

第4圖係顯示本發明實施形態1的控制系構成之方塊圖。

第5圖係顯示本發明實施形態1的補正轉矩指令之振幅之推定結果的波形圖。

第6圖係顯示本發明實施形態1的補正轉矩指令之相位之推定結果的波形圖。

第7圖係顯示本發明實施形態1的補正轉矩指令之推定動作的位置偏差之波形圖。

第8圖係顯示本發明實施形態2的馬達控制裝置之方塊圖。

第9圖係顯示本發明實施形態3的馬達控制裝置之方塊圖。

第10圖係顯示本發明實施形態3的另一馬達控制裝置之方塊圖。

第11圖係顯示本發明實施形態4的馬達控制裝置之方塊圖。

第12圖係顯示本發明實施形態4的另一馬達控制裝置之方塊圖。

1．．．馬達

2．．．檢測器

3．．．追隨控制部

4．．．電流控制部

5．．．補正轉矩演算部

6．．．振幅相位設定部

7．．．振幅相位推定部

8．．．基準週期信號演算部

9、11．．．加法器

10．．．比較器

τc．．．補正轉矩指令

τd．．．擾動轉矩

τ1．．．補正前轉矩指令

τ2．．．補正後轉矩指令

Claims (6)

1. 一種馬達控制裝置，具備：追隨控制部，根據下達馬達之動作指令的動作指令信號與作為前述馬達之動作之檢測結果的檢測信號之差分算出補正前轉矩指令；加法器，從前述補正前轉矩指令減去補正轉矩指令，而輸出補正後轉矩指令；以及電流控制部，根據前述補正後轉矩指令輸出驅動前述馬達的驅動電流，且前述馬達控制裝置進行控制俾使前述檢測信號與前述動作指令信號一致，且其包含有：基準週期信號演算部，根據前述檢測信號算出與前述馬達產生之轉矩漣波相同之依存於馬達位置的週期之基準週期信號；振幅相位推定部，根據前述基準週期信號與作為前述加法器之輸出的前述補正後轉矩指令，逐次地推定前述補正後轉矩指令之振幅及相對於前述基準週期信號之相位；補正轉矩演算手段，使用經前述振幅相位推定部推定過的前述補正後轉矩指令之振幅及相位，逐次地更新作為前述加法器之輸入的前述補正轉矩指令，俾使作為前述加法器之輸入的前述補正轉矩指令與使作為前述加法器之輸出的前述補正後轉矩指令之正負符號反轉後的信號之差變小；且 前述補正轉矩指令係藉由重複以前述減法器、前述電流控制部、前述馬達及前述追隨控制部所構成的控制迴路的演算而收斂成接近使前述補正後轉矩指令之正負符號反轉後的信號。
2. 一種馬達控制裝置，具備：追隨控制部，根據下達馬達之動作指令的動作指令信號與作為前述馬達之動作之檢測結果的檢測信號之差分算出補正前轉矩指令；加法器，從前述補正前轉矩指令減去補正轉矩指令，而輸出補正後轉矩指令；以及電流控制部，根據前述補正後轉矩指令輸出驅動前述馬達的驅動電流，且前述馬達控制裝置進行控制俾使前述檢測信號與前述動作指令信號一致，且其包含有：基準週期信號演算部，根據前述檢測信號算出與前述馬達產生之轉矩漣波相同之依存於馬達位置的週期之基準週期信號；振幅相位推定部，根據前述基準週期信號與作為前述追隨控制部之輸出的前述補正前轉矩指令，逐次地推定前述補正前轉矩指令之振幅及相對於前述基準週期信號之相位；補正轉矩演算手段，使用經前述振幅相位推定部推定過的前述補正前轉矩指令之振幅及相位，逐次地更新作為前述加法器之輸入的前述補正轉矩指令，俾使作為 前述加法器之輸入的前述補正轉矩指令與使作為前述加法器之輸出的前述補正後轉矩指令之正負符號反轉後的信號之差變小；前述補正轉矩指令係藉由重複以前述減法器、前述電流控制部、前述馬達及前述追隨控制部所構成的控制迴路的演算而收斂成接近使前述補正後轉矩指令之正負符號反轉後的信號。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之馬達控制裝置，其中，復具備補正轉矩判定部，判定在前述補正轉矩演算手段中更新後的前述補正轉矩指令之振幅是否在預先設定之臨限值以上；在前述補正轉矩指令之振幅於臨限值以上的情況，前述補正轉矩演算手段停止前述補正轉矩指令之更新，前述加法器不將前述補正轉矩指令加在前述補正前轉矩指令。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之馬達控制裝置，其中，復具備推定動作判定部，根據在前述追隨控制部中為了算出前述補正前轉矩指令而設定的增益值、及從前述檢測信號所得的前述轉矩漣波之頻率，判定前述頻率是否在控制頻帶內；在前述頻率超過控制頻帶的情況，前述補正轉矩演算手段並不進行前述補正轉矩指令之更新。
5. 如申請專利範圍第1項所述之馬達控制裝置，其中，前述振幅相位推定部，係根據將作為前述加法器之輸出的 前述補正後轉矩指令與依據前述基準週期信號而產生的週期信號逐次乘算後的信號，逐次地推定前述補正後轉矩指令之振幅及相對於前述基準週期信號之相位。
6. 如申請專利範圍第2項所述之馬達控制裝置，其中，前述振幅相位推定部，係根據將作為前述追隨控制部之輸出的前述補正前轉矩指令與依據前述基準週期信號而產生的週期信號逐次乘算後的信號，逐次地推定前述補正前轉矩指令之振幅及相對於前述基準週期信號之相位。