WO2009147813A1 - モータ制御装置 - Google Patents

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WO2009147813A1
WO2009147813A1 PCT/JP2009/002411 JP2009002411W WO2009147813A1 WO 2009147813 A1 WO2009147813 A1 WO 2009147813A1 JP 2009002411 W JP2009002411 W JP 2009002411W WO 2009147813 A1 WO2009147813 A1 WO 2009147813A1
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WO
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notch
frequency
filter
vibration
vibration extraction
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PCT/JP2009/002411
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English (en)
French (fr)
Inventor
田澤徹
藤原弘
西園勝
Original Assignee
パナソニック株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/50Reduction of harmonics
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/10Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple

Definitions

  • the present invention relates to a motor control apparatus that controls a motor or a load driven by the motor with respect to motion operations such as speed and position, and in particular, a motor that suppresses mechanical resonance that occurs when the load is driven.
  • the present invention relates to a control device.
  • Patent Document 1 A motor control device that suppresses such mechanical resonance has been disclosed in, for example, Patent Document 1.
  • FIG. 9 is a block diagram of a conventional motor control device.
  • the conventional motor control device 90 is connected to the motor 11 and the speed detector 13.
  • a load 12 is connected to the motor 11.
  • the speed detector 13 measures the speed of the motor 11 and outputs a speed detection signal Va indicating the speed of the motor 11 based on the measurement result.
  • the motor control device 90 includes a plurality of notch filters 95a, 95b and 95c connected in series in order to suppress oscillation caused by mechanical resonance. Further, the motor control device 90 includes a speed control unit 94, a frequency estimation unit 97, a notch filter selection unit 98, a notch frequency setting unit 99, and a torque control unit 96.
  • the frequency estimation unit 97 estimates the oscillation frequency when oscillation due to mechanical resonance occurs.
  • the notch filter selection unit 98 selects one of the notch filters 95a, 95b, and 95c based on the frequency estimated by the frequency estimation unit 97, the setting state indicating whether each notch filter is valid or invalid, and the set notch frequency. Select one.
  • the notch frequency setting unit 99 sets the notch frequency of one notch filter selected by the notch filter selection unit 98 to the frequency estimated by the frequency estimation unit 97.
  • the speed controller 94 receives the speed command signal Vt and the speed detection signal Va and generates a torque command signal T1.
  • the torque command signal T1 is supplied to the notch filter 95a, and the torque command signal T2 that is a signal filtered by the notch filters 95a, 95b, and 95c is supplied to the torque control unit 96.
  • the torque control unit 96 controls the motor 11 so that the motor 11 outputs a target torque based on the torque command signal T2.
  • a plurality of notch filters are based on the estimated oscillation frequency, the valid / invalid setting state of each notch filter, and the notch frequency. An appropriate one is selected and the notch frequency is reset. And since the conventional motor control apparatus 90 is provided with the several notch filter, even if it is a case where several mechanical resonance arises, the oscillation resulting from each mechanical resonance can each be suppressed appropriately.
  • the conventional motor control device as described above is configured to select an appropriate one from a plurality of notch filters based on the oscillation frequency estimated by one frequency estimation unit. For this reason, when the mechanical resonance is a vibration including a plurality of frequency components, the correct vibration frequency cannot be estimated, the vibration suppression operation is performed only for one frequency among the frequency components, or The suppression operation is performed in time series for each frequency component. In other words, for mechanical resonance including a plurality of frequency components, there are problems such as an appropriate notch filter being not set and the effect of suppressing vibration not being exhibited, and the time required for suppressing vibration being required. It was.
  • the motor control device of the present invention includes a control system that feedback-controls the motion of the movable part using the detected amount of movement of the motor movable part, and is disposed in the control system and is notched with respect to the input signal.
  • Multiple notch filters that attenuate signal components of nearby frequencies centering on the frequency, and different frequency bands are set corresponding to each notch filter, and vibration components are extracted from the amount of motion based on the set frequency band
  • a plurality of vibration extraction filters that are arranged for each of the vibration extraction filters, and a plurality of notch control units that control the notch frequencies of the corresponding notch filters so that the amplitude of the vibration component extracted by the vibration extraction filter decreases. It is the structure provided with.
  • each of the plurality of frequency components is The frequency components are individually extracted in parallel. Furthermore, since the notch control unit and the notch filter operate in parallel while corresponding to individual frequency components, the vibrations can be accurately and immediately suppressed even for mechanical resonance including multiple frequency components. Is possible.
  • FIG. 1 is a block diagram of a motor control device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of a notch filter of the motor control device.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of the vibration extraction filter 17a of the motor control device.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of the vibration extraction filter 17b of the motor control device.
  • FIG. 3C is a diagram illustrating an example of a combined frequency characteristic of the vibration extraction filter of the motor control device.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a main part of the motor control device.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure when the motor controller is driven.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure when the motor controller is driven.
  • FIG. 6 is a block diagram of a motor control device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of the vibration extraction filter 27a when the motor control device starts operation.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of the vibration extraction filter 27b when the motor control device starts operation.
  • FIG. 7C is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of the vibration extraction filter 27c when the motor control apparatus starts operation.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of the vibration extraction filter 27a when a vibration component is detected from the speed detection signal in the motor control device.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of the vibration extraction filter 27a when a vibration component is detected from the speed detection signal in the motor control device.
  • FIG. 8B is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of the vibration extraction filter 27b when a vibration component is detected from the speed detection signal in the motor control device.
  • FIG. 8C is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of the vibration extraction filter 27c when a vibration component is detected from the speed detection signal in the motor control device.
  • FIG. 9 is a block diagram of a conventional motor control device.
  • FIG. 1 is a block diagram of a motor control device 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the motor control device 10 As shown in FIG. 1, the motor control device 10 according to the embodiment of the present invention is connected to a motor 11 and a speed detector 13.
  • a load 12 is connected to the motor 11.
  • the speed detector 13 measures the rotational speed of a mover (not shown) provided in the motor 11 and outputs a speed detection signal Va indicating the speed amount according to the rotational speed.
  • the speed detector 13 detects the rotational speed amount of the mover as the movable portion of the motor 11 as the movement amount.
  • the motor control apparatus 10 includes a speed control unit 14, notch filters 15a and 15b, a torque control unit 16, vibration extraction filters 17a and 17b, and notch control units 18a and 18b. Yes.
  • the speed controller 14 receives a speed command signal Vt indicating a speed command value and a speed detection signal Va detected by the speed detector 13.
  • the speed control unit 14 calculates a deviation amount between the speed command signal Vt and the speed detection signal Va, and generates and outputs a torque command signal T1 for controlling the deviation amount to zero based on the deviation amount.
  • the speed control unit 14 calculates, for example, a difference value between the speed command signal Vt and the speed detection signal Va, and outputs a result obtained by proportionally integrating the difference value as the torque command signal T1.
  • the torque command signal T1 is input from the speed control unit 14 to the notch filter 15a.
  • the motor control device 10 includes a plurality of notch filters, a notch filter 15a and a notch filter 15b, and the notch filter 15a and the notch filter 15b are connected in series.
  • the notch filters 15a and 15b are filters that give steep attenuation to a signal component having a frequency centered on a specific frequency included in the input signal from the input signal. This specific frequency is called a notch frequency, and the frequency width in the vicinity of attenuation is called a notch width.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of the notch filters 15a and 15b.
  • FIG. 2 shows an example of a frequency characteristic that attenuates a signal component in a frequency band of a nearby frequency having a notch width Bn around the notch frequency fn.
  • the notch filters 15a and 15b are configured so that the notch frequency fn can be varied.
  • each of the notch filters 15a and 15b is configured to be able to switch a filter function having frequency characteristics as shown in FIG. 2 between a valid state to be valid and a invalid state to be invalid.
  • the effective state of the notch filters 15a and 15b is a state in which signal components in a frequency band centered on the notch frequency are removed from the input signal and output.
  • the invalid state is a state in which the input signal is output as it is.
  • a torque command signal T2 which is a signal obtained by filtering the torque command signal T1 as necessary, is output.
  • the torque command signal T2 output from the notch filter 15b is input to the torque control unit 16.
  • the torque control unit 16 controls the rotation operation of the motor 11 so that the motor 11 outputs a target torque.
  • the motor control device 10 uses the speed detection signal Va indicating the amount of movement of the mover detected by the speed detector 13, and the rotation speed of the mover corresponds to the speed command signal Vt.
  • the moving motion of the mover is feedback-controlled so that the rotational speed is achieved.
  • a control system as a speed control system that feedback-controls the speed is configured.
  • the motor control device 10 has a configuration in which notch filters 15a and 15b are arranged in the speed control system.
  • the motor control device 10 includes a plurality of vibration extraction filters including a vibration extraction filter 17a and a vibration extraction filter 17b.
  • the speed detection signal Va output from the speed detector 13 is also supplied to these vibration extraction filters 17a and 17b.
  • Different frequency bands are set for the vibration extraction filters 17a and 17b in association with the notch filters 15a and 15b, respectively.
  • the vibration extraction filters 17a and 17b extract a vibration component from the speed detection signal Va supplied as the movement amount of the mover of the motor 11 based on the set frequency band. That is, the vibration extraction filters 17a and 17b extract and output a vibration component appearing in the input speed detection signal Va, such as a vibration frequency component of mechanical resonance that occurs when the load 12 is driven by the motor 11, for example.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of the vibration extraction filter 17a.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of the vibration extraction filter 17b.
  • one vibration extraction filter 17a is a bandpass filter that passes a signal in a predetermined frequency band Ba with the center frequency fa as the center.
  • the other vibration extraction filter 17b is a filter having a frequency characteristic that allows a signal outside the frequency band Ba of the vibration extraction filter 17a to pass therethrough.
  • the frequency characteristics obtained by synthesizing the vibration extraction filter 17a and the vibration extraction filter 17b are combined frequency characteristics such that the frequency band Bab is centered on the center frequency fa as shown in FIG. 3C. That is, the vibration extraction filter 17b blocks the passage of a signal in the frequency band Ba centered on the center frequency fa. At the same time, the vibration extraction filter 17b has a range in the band BbL with respect to a frequency lower than the lower frequency of the frequency band Ba and a range in the band BbH with respect to a frequency higher than the upper frequency of the frequency band Ba. Let the signal pass. Thus, among the plurality of vibration extraction filters, one vibration extraction filter 17b uses the pass frequency band of the other vibration extraction filter 17a as a stop frequency band.
  • the frequency characteristics of the plurality of vibration extraction filters are set to be complementary in this way. For this reason, for example, even if the mechanical resonance includes a plurality of frequency components, by providing such a plurality of vibration extraction filters, each frequency component in the plurality of frequency components is individually and in parallel. It can be extracted.
  • the transfer characteristic of the vibration extraction filter 17a is Ga
  • the transfer characteristic of the vibration extraction filter 17a is (1-Ga).
  • Such frequency characteristics that are complementary to each other can be easily obtained.
  • a wide band-pass filter having frequency characteristics as shown in FIG. 3C is connected to each vibration extraction filter in a cascade connection to obtain a synthesized frequency as shown in FIG. 3C.
  • Can do That is, if a broadband bandpass filter having a transfer characteristic Gw is arranged, the transfer characteristic on the vibration extraction filter 17a side is Gw ⁇ Ga, and the transfer characteristic on the vibration extraction filter 17b side is Gw ⁇ (1-Ga). Good.
  • the frequency characteristics of the plurality of vibration extraction filters can be complementary, even if the mechanical resonance includes one frequency component, it can be detected by any vibration extraction filter. At the same time, even if two frequency components are included, each frequency component can be detected.
  • the vibration extraction filters 17a and 17b output a vibration component signal that is a signal obtained by extracting a vibration component appearing in the speed detection signal Va, that is, a signal that has passed based on such frequency characteristics.
  • the vibration component signal extracted by the vibration extraction filter 17a is supplied to the notch control unit 18a.
  • the vibration component signal extracted by the vibration extraction filter 17b is supplied to the notch control unit 18b.
  • the motor control device 10 includes a plurality of notch control units including a notch control unit 18a and a notch control unit 18b arranged for the vibration extraction filters 17a and 17b, respectively.
  • the notch control unit 18a controls the notch filter 15a according to the extraction result of the vibration component signal by the vibration extraction filter 17a.
  • the notch control unit 18b controls the notch filter 15b according to the extraction result of the vibration component signal by the vibration extraction filter 17b.
  • the notch control unit 18a determines that the vibration component signal is detected by the vibration extraction filter 17a
  • the notch control unit 18a sets the notch frequency of the corresponding notch filter 15a so that the amplitude of the vibration component signal extracted by the vibration extraction filter 17a decreases.
  • the notch control unit 18b determines that the vibration component signal is detected by the vibration extraction filter 17b
  • the notch frequency of the corresponding notch filter 15b is decreased so that the amplitude of the vibration component signal extracted by the vibration extraction filter 17b decreases.
  • the notch control units 18a and 18b also perform operations for switching the notch filters 15a and 15b between a valid state and an invalid state, respectively.
  • each notch control unit determines that a vibration component signal is detected when the amplitude of the vibration component exceeds a predetermined level, and starts control of the notch frequency for the corresponding notch filter.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a main part of the motor control device 10.
  • a detailed configuration for controlling the notch filter based on the vibration component signal extracted by the vibration extraction filter will be described with reference to FIG. 4 shows only the configuration of the vibration extraction filter 17a, the notch control unit 18a, and the notch filter 15a, the vibration extraction filter 17b, the notch control unit 18b, and the notch filter 15b have the same configuration. Each operation is performed in parallel.
  • the notch control unit 18 a includes a detection notch filter 81 and a notch frequency changing unit 82.
  • the detection notch filter 81 is a notch filter equivalent to the notch filter 15a.
  • the detection notch filter 81 is supplied with the vibration component signal xa extracted by the vibration extraction filter 17a.
  • the notch frequency changing unit 82 changes and controls the notch frequency of the detection notch filter 81 so that the amplitude of the output signal of the detection notch filter 81 decreases. In order to perform such change control, the output signal of the detection notch filter 81 is supplied to the notch frequency changing unit 82.
  • the notch frequency changing unit 82 detects the amplitude of the output signal, generates a notch frequency control signal vfa for changing and controlling the notch frequency of the detection notch filter 81, and outputs the notch frequency control signal vfa to the detection notch filter 81. .
  • the notch control unit 18a is provided to generate the notch frequency control signal vfa.
  • the notch frequency control signal vfa is a control signal corresponding to a frequency at which the amplitude of the vibration component signal xa is most suppressed by the detection notch filter 81.
  • the output signal of the detection notch filter 81 is regarded as an error, and it is only necessary to detect an optimum frequency that minimizes this error.
  • a method for minimizing such an error for example, a method called a gradient method is known.
  • the above-described notch control unit 18a may be configured to use such a gradient method, and thereby obtain the notch frequency control signal vfa corresponding to the frequency at which the amplitude of the vibration component signal xa is most suppressed. Can do. The same applies to the notch control unit 18b.
  • the notch frequency changing unit 82 changes the notch frequency of the detection notch filter 81 with the notch frequency control signal vfa so that the amplitude of the output signal of the detection notch filter 81 decreases.
  • the notch frequency control signal vfa is a signal corresponding to the frequency of the vibration component signal xa extracted by the vibration extraction filter 17a.
  • the notch frequency of the notch filter 15a is controlled by the notch control unit 18a having such a configuration. Therefore, for example, when the vibration component signal xa is detected, the notch frequency change control for the notch filter 15a is started immediately. That is, unlike the FFT, there is no need for time for frequency estimation, and the suppression of the vibration can be started immediately.
  • the notch frequency control signal vfa generated in this way is supplied to the notch filter 15a.
  • the notch frequency control signal vfa is a signal corresponding to the frequency of the vibration component signal xa
  • the detection notch filter 81 and the notch filter 15a are equivalent notch filters. For this reason, the vibration component included in the torque command signal T1 corresponding to the frequency of the vibration component signal xa can be suppressed by the notch filter 15a in the speed control system.
  • the vibration extraction filter 17b, the notch control unit 18b, and the notch filter are arranged in parallel with the configuration of the vibration extraction filter 17a, the notch control unit 18a, and the notch filter 15a shown in FIG. 15b is provided. Therefore, even when the mechanical resonance includes a plurality of frequency components, it is possible to simultaneously and individually suppress each frequency component included in the mechanical resonance by operating in parallel. Become. As described above, the motor control device 10 of the present embodiment can always control the motor 11 stably.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure when the motor control device 10 drives the motor.
  • the operation of the motor control device 10 will be described with reference to FIG.
  • the motor control device 10 sets the notch filters 15a and 15b to an invalid state (step S10). At the same time, the motor control device 10 drives and controls the motor 11 so that the rotation speed is in accordance with the speed command signal Vt. At this time, the rotational speed of the mover of the motor 11 is sequentially detected by the speed detector 13 and output as a speed detection signal Va.
  • Speed detection signal Va from the speed detector 13 is supplied to the vibration extraction filters 17a and 17b.
  • the notch control unit 18a determines whether or not a vibration component having a frequency in the frequency band Ba as shown in FIG. 3A is detected from the speed detection signal Va by the vibration extraction filter 17a (step S12). In order to make such a determination, the notch control unit 18a monitors, for example, whether or not the amplitude of the vibration component extracted by the vibration extraction filter 17a exceeds a predetermined level.
  • step S14 the motor control device 10 determines that the amplitude has exceeded a predetermined level by the notch control unit 18a
  • the motor control device 10 proceeds to step S14 in FIG. 5 to detect the vibration component, and changes the notch frequency for the notch filter 15a.
  • Start control That is, first, the notch control unit 18a switches the notch filter 15a from the invalid state to the valid state (step S14).
  • the notch control unit 18a supplies the generated notch frequency control signal to the notch filter 15a.
  • the notch frequency of the frequency of the vibration component extracted by the vibration extraction filter 17a is set in the notch filter 15a (step S16).
  • the motor control device 10 proceeds to the process of step S18.
  • step S12 determines in step S12 that the amplitude of the vibration component does not exceed the predetermined level by the notch control unit 18a, the process proceeds to step S18.
  • the notch control unit 18b and the vibration extraction filter 17b determine whether or not a vibration component having a frequency within the frequency band BbL or BbH outside the frequency band Ba as shown in FIG. 3B is detected from the speed detection signal Va. (Step S18). In order to make such a determination, for example, the notch control unit 18b monitors whether the amplitude of the vibration component extracted by the vibration extraction filter 17b exceeds a predetermined level.
  • step S20 the motor control device 10 determines that the amplitude exceeds a predetermined level by the notch control unit 18b
  • the motor control device 10 proceeds to step S20 in FIG. 5 to detect the vibration component, and changes the notch frequency for the notch filter 15b.
  • Start control That is, first, the notch control unit 18b switches the notch filter 15b from the invalid state to the valid state (step S20).
  • the notch control unit 18b supplies the generated notch frequency control signal to the notch filter 15b. Thereby, the notch frequency of the frequency of the vibration component extracted by the vibration extraction filter 17b is set in the notch filter 15b (step S22). Thereafter, the motor control device 10 proceeds to the process of step S24.
  • step S18 determines in step S18 that the amplitude of the vibration component does not exceed the predetermined level by the notch control unit 18b, the process proceeds to step S24.
  • the motor control device 10 determines whether or not a command for terminating the drive of the load 12 by the motor 11 is issued from the host device or the like (step S24). The motor control device 10 proceeds to the process of step S12 when the command to end is not given, and ends the driving of the load 12 by the motor 11 when the command to finish is given.
  • FIG. 5 is a flowchart when the motor control device is driven for the first time. When the motor drive is resumed with the same device, the processing is resumed from step 12.
  • the motor control device uses a plurality of notch filters arranged in the control system and the speed detection signal based on the frequency bands set to be different frequency bands.
  • the configuration includes a plurality of vibration extraction filters that extract vibration components, and respective notch control units that control the notch frequencies of the notch filters so that the amplitude of the vibration components extracted by the vibration extraction filters decreases. For this reason, in the mechanical resonance that occurs when the load is driven, even if the mechanical resonance includes a plurality of frequency components, each frequency component in the plurality of frequency components is converted by the plurality of vibration extraction filters. Individually extracted in parallel. Furthermore, the notch control unit and the notch filter also operate in parallel while corresponding to individual frequency components. Therefore, according to the motor control device of the present embodiment, since the suppression operation can be executed in parallel for each frequency component with respect to mechanical resonance including a plurality of frequency components, the vibration is suppressed accurately and immediately. Is possible.
  • the notch filter is set in an invalid state at the time when the drive control is started. That is, when a vibration component due to mechanical resonance or the like is not detected, the speed control system is configured in a state where there is no notch filter and the torque command signal T1 from the speed control unit 14 is directly supplied to the torque control unit 16. The For this reason, this speed control system operates in a wide band when mechanical resonance or the like does not occur, and can ensure sufficient responsiveness.
  • each vibration extraction filter is a band-pass filter in which different pass frequency bands are set, or one vibration extraction filter among the plurality of vibration extraction filters is passed through each of the other vibration extraction filters. What is necessary is just to make a frequency band into a stop frequency band.
  • FIG. 6 is a block diagram of the motor control device 20 according to the second embodiment of the present invention.
  • the motor control device 20 includes three vibration extraction filters, three notch control units, and notch filters.
  • the second embodiment further includes a vibration extraction filter control unit 19.
  • the notch frequency control signal output from each notch control part is supplied to the vibration extraction filter control part 19.
  • the vibration extraction filter control unit 19 changes and controls the frequency characteristics of each vibration extraction filter.
  • FIG. 6 the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the speed detection signal Va output from the speed detector 13 is supplied to the speed control unit 14 and is also supplied to the vibration extraction filters 27a, 27b, and 27c.
  • the vibration extraction filters 27a, 27b, and 27c have a function of extracting a vibration component from the speed detection signal Va in the same manner as the vibration extraction filter 17a of the first embodiment, and the frequency characteristics are controlled by the vibration extraction filter control unit 19. It is also configured to be changeable.
  • the vibration component signal extracted by the vibration extraction filter 27a is supplied to the notch control unit 18a.
  • the notch control unit 18a generates a notch frequency control signal vfa for changing and controlling the notch frequency of the notch filter 15a in accordance with the extraction result of the vibration component signal by the vibration extraction filter 27a.
  • the vibration component signal extracted by the vibration extraction filter 27b is supplied to the notch control unit 18b.
  • the notch control unit 18b generates a notch frequency control signal vfb for changing and controlling the notch frequency of the notch filter 15b.
  • the vibration component signal extracted by the vibration extraction filter 27c is supplied to the notch control unit 18c.
  • the notch control unit 18c generates a notch frequency control signal vfc for changing and controlling the notch frequency of the notch filter 15c.
  • the notch frequency control signals vfa, vfb, and vfc are also supplied to the vibration extraction filter control unit 19.
  • the vibration extraction filter control unit 19 generates a vibration extraction filter control signal for changing and controlling the frequency characteristics of each vibration extraction filter based on the supplied notch frequency control signal, and supplies the vibration extraction filter control signal to each vibration extraction filter.
  • the notch frequency control signal vfa is a signal corresponding to the frequency of the vibration component signal xa extracted by the vibration extraction filter 27a.
  • Each vibration extraction filter is frequency controlled so that, for example, the center frequency thereof is the frequency indicated by the notch frequency control signal. That is, the vibration extraction filter control unit 19 feeds back a vibration extraction filter control signal based on such a notch frequency control signal to the vibration extraction filter.
  • control is performed so that the passband center frequency of the vibration extraction filter is close to or coincides with the frequency of the vibration component signal. Thereby, the extraction accuracy of the vibration component from the speed detection signal Va by the vibration extraction filter can be increased.
  • 7A, 7B, and 7C are diagrams illustrating an example of frequency characteristics of each vibration extraction filter when the motor control device 20 starts operation.
  • 8A, 8B, and 8C are diagrams illustrating an example of frequency characteristics of each vibration extraction filter when a vibration component is detected from the speed detection signal Va.
  • FIG. 7A shows an example of the frequency characteristics of the vibration extraction filter 27a
  • FIG. 7B shows an example of the frequency characteristics of the vibration extraction filter 27b
  • FIG. 7C When the drive operation by the motor control device 20 is started, such as when the power is turned on, as shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C, the vibration extraction filters 27a and 27b are connected to the vibration extraction filters 17a and 17b of the first embodiment. Similar frequency characteristics are set. That is, the vibration extraction filter 27a is set to have a band-pass filter characteristic that allows a signal in a predetermined frequency band Ba to pass around the center frequency fa0.
  • the vibration extraction filter 27b is set so as to have a filter characteristic having a frequency characteristic that allows a signal outside the frequency band Ba of the vibration extraction filter 27a to pass therethrough. Then, as shown in FIG. 7C, the vibration extraction filter 27c is set to have a characteristic that does not pass a signal including all frequency components, that is, a complete cutoff characteristic, as shown in FIG. 7C.
  • At least one vibration extraction filter 27a that passes a signal in the frequency band, and a pass frequency band of the vibration extraction filter 27a is set as a stop frequency band, and a signal outside the stop frequency band is passed.
  • One vibration extraction filter 27b and a vibration extraction filter 27c that blocks passage of signals are provided.
  • the vibration component passes through at least one of the vibration extraction filter 27a and the vibration extraction filter 27b. Then, the vibration component signal is supplied to at least one of the notch control unit 18a and the notch control unit 18b. Thereby, the notch control part 18a and the notch control part 18b start the operation
  • the vibration extraction filter 27a controls the notch frequency of the notch filter 15a by the notch frequency control signal vfa.
  • the notch frequency control signal vfa is supplied to the vibration extraction filter control unit 19.
  • the vibration extraction filter control unit 19 controls the frequency of the vibration extraction filter 27a so that the center frequency of the vibration extraction filter 27a becomes a frequency corresponding to the notch frequency control signal vfa.
  • FIG. 8A shows the frequency characteristics of the vibration extraction filter 27a controlled in this way.
  • the vibration extraction filter 27a is changed and controlled by the vibration extraction filter control unit 19 from the initial center frequency fa0 to the center frequency fa1 that is the frequency of the vibration component signal or a frequency in the vicinity thereof as shown in FIG. 8A. .
  • the vibration extraction filter control unit 19 in order to extract the vibration component with higher accuracy together with the change control of the center frequency, for example, a configuration may be adopted in which the change control of the frequency band is performed to narrow the frequency band Ba.
  • the frequency characteristics of the vibration extraction filter 27b are also changed with the change control of the vibration extraction filter 27a.
  • the transfer characteristic of the vibration extraction filter 27a is changed from Gw ⁇ Ga0 to Gw ⁇ Ga1
  • the transfer characteristic of the vibration extraction filter 27b is changed from Gw ⁇ (1-Ga0) to Gw ⁇ (1-Ga1). Be changed.
  • the transfer characteristic Gw is a broadband bandpass filter characteristic as shown in FIG. 3C
  • the transfer characteristics Ga0 and Ga1 are bandpass filter characteristics as shown in FIG. 8A.
  • the vibration extraction filter control unit 19 determines whether or not a vibration component has been detected in all the vibration extraction filters for which the pass band is set after the change control to the vibration extraction filter. When the vibration extraction filter control unit 19 determines that the vibration component is not detected in all, for example, when the vibration component is detected only by the vibration extraction filter 27a, the vibration extraction filters 27a and 27b are in this manner. It is controlled to change. Similarly, when the vibration component is detected only by the vibration extraction filter 27b, the same change control is performed.
  • vibration extraction filter 27b when a vibration component is detected by the vibration extraction filter 27b in addition to the vibration extraction filter 27a, the following operation is further performed.
  • vibration components including frequency components in the upper passband are further generated in the vibration extraction filter 27b with the upper and lower passbands.
  • the notch control unit 18b controls the notch frequency of the notch filter 15b with the notch frequency control signal vfb.
  • the notch frequency control signal vfb is supplied to the vibration extraction filter control unit 19. Then, the vibration extraction filter control unit 19 controls the frequency of the vibration extraction filter 27b so that the center frequency of the upper passband of the vibration extraction filter 27b becomes a frequency corresponding to the notch frequency control signal vfb.
  • the vibration extraction filter control unit 19 monitors the number of vibration components detected and determines that the vibration components are detected in all the vibration extraction filters for which the pass band is set as described above, the vibration extraction filter control unit 19 performs vibration extraction. The following control is performed on the filter.
  • the frequency characteristics of the vibration extraction filter 27b are, as shown in FIG. 8B, a bandpass filter centered on a center frequency fbH1 that is the frequency of the vibration component signal or a frequency in the vicinity thereof. Is changed to a characteristic. That is, in the present embodiment, when all of the vibration extraction filters in a state of passing a signal extract vibration components, the vibration extraction filter control unit 19 first passes the vibration extraction filter 27b that passes a signal outside the stop frequency band. Is changed to a frequency characteristic that passes a signal in a frequency band including the frequency of the extracted vibration component.
  • the vibration extraction filter control unit 19 sets the frequency characteristics of the vibration extraction filter 27c using the information on the frequency characteristics set in the vibration extraction filter 27a and the vibration extraction filter 27b. Specifically, as shown in FIG. 8C, the vibration extraction filter control unit 19 has a filter characteristic having a frequency characteristic that becomes a stop band with respect to the pass bands of the vibration extraction filter 27a and the vibration extraction filter 27b.
  • the vibration extraction filter 27c is set. In other words, a frequency characteristic is set such that a signal outside the band between the frequency band Ba of the vibration extraction filter 27a and the frequency band BbH of the vibration extraction filter 27b is passed.
  • the vibration extraction filter control unit 19 when all of the vibration extraction filters in a state of passing a signal extract vibration components, the vibration extraction filter control unit 19 further passes the signal in the frequency band through the vibration extraction filter 27c.
  • the pass frequency bands of the vibration extraction filter 27a and the vibration extraction filter 27b to be set are set as the stop frequency bands, and the frequency characteristics are changed to pass signals outside the stop frequency band.
  • the vibration extraction filter 27c is controlled to be changed from the complete cutoff characteristic to the transfer characteristic Gw ⁇ (1-Ga1-Gb).
  • the transfer characteristic Gw is a broadband bandpass filter characteristic as shown in FIG. 3C, and the transfer characteristics Ga0, Ga1, and Gb are bandpass filter characteristics.
  • the vibration extraction filters in two pairs for example, the frequency characteristics are set to be complementary as shown in FIGS. 7A and 7B. Further, the other pairs of vibration extraction filters are set to have a complete cutoff characteristic as shown in FIG. 7C.
  • the frequency characteristic of the third vibration extraction filter is set as described above.
  • the fourth frequency characteristic is such that the pass band of the three vibration extraction filters becomes a stop band.
  • the frequency characteristic of the vibration extraction filter may be set so that the frequency characteristic as described above is obtained from the complete cutoff characteristic every time a new vibration component is detected.
  • one of the vibration extraction filters having a complete cutoff characteristic is controlled to be changed to the transfer characteristic Gw ⁇ (1-Ga). Then, as described above, the vibration extraction filter having the complete cutoff characteristic is set to the signal pass filter in response to the vibration component passing through each vibration extraction filter being sequentially detected. Such a configuration is also possible.
  • the motor control device 20 prepares a plurality of pairs including a vibration extraction filter, a notch control unit, and a notch filter, and the frequency characteristics of the vibration extraction filter in two of them. Are set to be complementary, and the vibration extraction filters in the other pairs are set to have complete cutoff characteristics. Then, each time the vibration extraction filter control unit 19 detects more than two new vibration components, the pass band of the set vibration extraction filter is set as the stop band for the vibration extraction filter having the complete cutoff characteristic. Such a frequency characteristic is set. By adopting such a configuration, it is possible to start the vibration suppression operation accurately and immediately with respect to a mechanical resonance including a plurality of frequency components, and to a complicated mechanical resonance including a large number of frequency components. However, the vibration can be suppressed corresponding to each frequency.
  • a speed control system that detects the rotational speed of the mover that is the movable part, and feedback-controls the movement of the movable part using the detected speed amount.
  • the present invention is not limited to such a configuration, and may be a position control system that detects the position of the movable part and feedback-controls the movement operation of the movable part using the detected position information.
  • the vibration frequency may be estimated from the detected position information.
  • a configuration may be provided in which a detector that takes in a signal for extracting a vibration component is provided separately.
  • the present invention is not limited to such a configuration.
  • a configuration in which a vibration component is extracted by a signal from a load or a detector provided in the vicinity of the load may be used.
  • a motor provided with a mover that rotates as a movable part
  • the present invention is not limited to such a configuration, and may be a motor that performs a motion operation other than rotation, such as a linear motor.
  • the present invention is not limited to such a configuration, and may be a motor control method that is realized, for example, by executing a process in each block according to a procedure.
  • a program that sequentially executes the steps corresponding to the processing of each block is stored in a memory or the like, for example, a CPU such as a microprocessor sequentially reads the program stored in the memory and reads the program The processing may be performed according to the above.
  • the motor control device is capable of suppressing the vibration accurately and immediately even for mechanical resonance including a plurality of frequency components, and can always stably control the motor. It is an apparatus that uses a motor such as a component mounter or a semiconductor manufacturing apparatus, and is particularly suitable for a motor control apparatus that drives an apparatus that causes mechanical resonance.

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Abstract

モータの可動部の動き動作をフィードバック制御する制御系内に配置され、入力信号に対してノッチ周波数を中心とした近傍周波数の信号成分を減衰させる複数のノッチフィルタと、ノッチフィルタそれぞれに対応づけて異なった周波数帯域が設定され、速度検出信号から、設定された周波数帯域の振動成分を抽出する複数の振動抽出フィルタと、振動抽出フィルタそれぞれに対して配置され、振動抽出フィルタが抽出した振動成分の振幅が減少するように、対応するノッチフィルタのノッチ周波数を制御する複数のノッチ制御部とを備える。

Description

モータ制御装置
 本発明はモータやモータで駆動される負荷に対し、その速度や位置などの動き動作に対しての制御を行うモータ制御装置に関し、特に、負荷を駆動する場合に発生する機械共振を抑制するモータ制御装置に関する。
 このような機械共振を抑制するモータ制御装置は、従来、例えば、特許文献1に開示されている。
 以下、従来のモータ制御装置について図9を用いて説明する。図9は、従来のモータ制御装置のブロック図である。
 この従来のモータ制御装置90は、モータ11と速度検出器13とに接続される。モータ11には、負荷12が繋がれている。また、速度検出器13は、モータ11の速度を測定し、測定結果に基づきモータ11の速度を示す速度検出信号Vaを出力する。
 また、モータ制御装置90は、図9に示すように、機械共振に起因する発振を抑制するため、直列に接続された複数のノッチフィルタ95a、95bおよび95cを備えている。さらに、モータ制御装置90は、速度制御部94と、周波数推定部97と、ノッチフィルタ選択部98と、ノッチ周波数設定部99と、トルク制御部96とを備えている。
 周波数推定部97は、機械共振に起因する発振が生じたときにその発振周波数を推定する。ノッチフィルタ選択部98は、周波数推定部97にて推定された周波数と各ノッチフィルタの有効か無効かとする設定状態と設定されているノッチ周波数とに基づき、ノッチフィルタ95a、95bおよび95cの中から1つを選択する。ノッチ周波数設定部99は、ノッチフィルタ選択部98にて選択された1つのノッチフィルタのノッチ周波数を周波数推定部97にて推定された周波数に設定する。
 また、速度制御部94は、速度指令信号Vtおよび速度検出信号Vaを入力してトルク指令信号T1を生成する。トルク指令信号T1は、ノッチフィルタ95aに供給され、ノッチフィルタ95a、95bおよび95cによりフィルタ処理された信号であるトルク指令信号T2がトルク制御部96に供給される。トルク制御部96は、トルク指令信号T2に基づき、モータ11が目的のトルクを出力するようにモータ11を制御する。
 このように構成された従来のモータ制御装置90において、機械共振に起因する発振が生じると、推定した発振周波数と各ノッチフィルタの有効・無効の設定状態およびノッチ周波数とに基づき、複数のノッチフィルタの中から適切な1つが選択され、ノッチ周波数が再設定される。そして、従来のモータ制御装置90は複数のノッチフィルタを備えているため、複数の機械共振が生じた場合であっても、各機械共振に起因する発振をそれぞれ適切に抑制することができる。
 しかしながら、上述したような従来のモータ制御装置は、1つの周波数推定部で推定した発振周波数に基づき複数のノッチフィルタの中から適切な1つを選択するような構成であった。このため、機械共振が複数の周波数成分を含むような振動である場合、正しい振動周波数が推定できなかったり、それら周波数成分の中の1つの周波数に対してのみ振動の抑制動作をしたり、あるいは各周波数成分に対して時系列的に抑制動作したりすることになる。すなわち、複数の周波数成分を含む機械共振に対しては、適切なノッチフィルタが設定されず振動の抑制効果が発揮されなかったり、振動を抑制するまでに時間を要したりするなどの課題があった。また、周波数を推定する手段として、ゼロクロス周期を利用する方法や、FFTのような周波数解析による方法なども考えられる。しかし、前者では複数の周波数成分を含む機械共振の場合には安定した周期が得られず、また、後者ではある程度のデータ数が得られないと精度よく周波数の推定ができないため、時間を要するなどの課題があった。
特開2006-288124号公報
 本発明のモータ制御装置は、検出されたモータ可動部の動き量を利用して、可動部の動き動作をフィードバック制御する制御系を備えるとともに、制御系内に配置され、入力信号に対してノッチ周波数を中心とした近傍周波数の信号成分を減衰させる複数のノッチフィルタと、ノッチフィルタのそれぞれに対応づけて異なった周波数帯域が設定され、設定された周波数帯域に基づき、動き量から振動成分を抽出する複数の振動抽出フィルタと、振動抽出フィルタそれぞれに対して配置され、振動抽出フィルタが抽出した振動成分の振幅が減少するように、対応するノッチフィルタのノッチ周波数を制御する複数のノッチ制御部とを備えた構成である。
 このような構成により、負荷を駆動する場合に発生する機械共振において、その機械共振が複数の周波数成分を含むような場合であっても、複数の振動抽出フィルタによって、複数の周波数成分中の各周波数成分が個別に並行して抽出される。さらに、ノッチ制御部およびノッチフィルタも個別の周波数成分に対応しながら並行して動作することになるため、複数の周波数成分を含む機械共振などに対しても、精度よくかつ即座にその振動の抑制が可能となる。
図1は、本発明の実施の形態1におけるモータ制御装置のブロック図である。 図2は、同モータ制御装置のノッチフィルタの周波数特性の一例を示す図である。 図3Aは、同モータ制御装置の振動抽出フィルタ17aの周波数特性の一例を示す図である。 図3Bは、同モータ制御装置の振動抽出フィルタ17bの周波数特性の一例を示す図である。 図3Cは、同モータ制御装置の振動抽出フィルタの合成周波数特性の一例を示す図である。 図4は、同モータ制御装置の要部を示すブロック図である。 図5は、同モータ制御装置のモータ駆動時における処理手順を示すフローチャートである。 図6は、本発明の実施の形態2におけるモータ制御装置のブロック図である。 図7Aは、同モータ制御装置が動作を開始したときの振動抽出フィルタ27aの周波数特性の一例を示す図である。 図7Bは、同モータ制御装置が動作を開始したときの振動抽出フィルタ27bの周波数特性の一例を示す図である。 図7Cは、同モータ制御装置が動作を開始したときの振動抽出フィルタ27cの周波数特性の一例を示す図である。 図8Aは、同モータ制御装置において、速度検出信号から振動成分が検出されたときの振動抽出フィルタ27aの周波数特性の一例を示す図である。 図8Bは、同モータ制御装置において、速度検出信号から振動成分が検出されたときの振動抽出フィルタ27bの周波数特性の一例を示す図である。 図8Cは、同モータ制御装置において、速度検出信号から振動成分が検出されたときの振動抽出フィルタ27cの周波数特性の一例を示す図である。 図9は、従来のモータ制御装置のブロック図である。
 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
 (実施の形態1)
 図1は、本発明の実施の形態1におけるモータ制御装置10のブロック図である。
 図1に示すように、本発明の実施の形態におけるモータ制御装置10は、モータ11と速度検出器13とに接続される。モータ11には、負荷12が繋がれている。また、速度検出器13は、モータ11内に備えた可動子(図示せず)の回転速度を測定し、その回転速度に応じた速度量を示す速度検出信号Vaを出力する。なお、本実施の形態では、このように、モータ11の可動部としての可動子の回転速度量を動き量として速度検出器13が検出するような一例を挙げて説明する。
 モータ制御装置10は、図1に示すように、速度制御部14と、ノッチフィルタ15aおよび15bと、トルク制御部16と、振動抽出フィルタ17aおよび17bと、ノッチ制御部18aおよび18bとを備えている。
 速度制御部14には、速度指令値を示す速度指令信号Vtと速度検出器13が検出した速度検出信号Vaとが入力される。速度制御部14は、速度指令信号Vtと速度検出信号Vaとの偏差量を算出し、この偏差量に基づき偏差量を零に制御するためのトルク指令信号T1を生成し、出力する。具体的には、速度制御部14は、例えば速度指令信号Vtと速度検出信号Vaとの差分値を算出し、その差分値を比例積分した結果をトルク指令信号T1として出力する。
 ノッチフィルタ15aには、速度制御部14からトルク指令信号T1が入力される。また、モータ制御装置10は、ノッチフィルタ15aとノッチフィルタ15bとの複数のノッチフィルタを備えており、ノッチフィルタ15aとノッチフィルタ15bとは直列に接続されている。ノッチフィルタ15aおよび15bは、入力信号から、その入力信号に含まれる特定の周波数を中心とした周波数を有する信号成分に対し、急峻な減衰を与えるフィルタである。この特定の周波数をノッチ周波数といい、減衰させる近傍の周波数幅をノッチ幅という。
 図2は、ノッチフィルタ15aおよび15bの周波数特性の一例を示す図である。図2では、ノッチ周波数fnを中心として、ノッチ幅Bnとする近傍周波数の周波数帯域内の信号成分を減衰させるような周波数特性の一例を示している。なお、詳細については以下で説明するが、ノッチフィルタ15aおよび15bはそれぞれに、ノッチ周波数fnが可変できるように構成されている。さらに、ノッチフィルタ15aおよび15bはそれぞれに、図2に示すような周波数特性となるフィルタ機能を、有効とする有効状態と無効とする無効状態とに切り替え可能なように構成されている。ノッチフィルタ15aおよび15bの有効状態とは、入力信号からノッチ周波数を中心とした周波数帯域の信号成分を除去して出力する状態である。また、無効状態とは、入力信号をそのまま出力する状態である。
 ノッチフィルタ15bからは、トルク指令信号T1を必要に応じてフィルタ処理した信号であるトルク指令信号T2が出力される。
 トルク制御部16には、ノッチフィルタ15bから出力されたトルク指令信号T2が入力される。トルク制御部16は、モータ11が目的のトルクを出力するようにモータ11の回転動作を制御する。
 このようにして、モータ制御装置10には、速度検出器13により検出された可動子の動き量を示す速度検出信号Vaを利用して、この可動子の回転速度が速度指令信号Vtに応じた回転速度となるように、この可動子の動き動作をフィードバック制御する。これにより、速度をフィードバック制御する速度制御系としての制御系が構成される。そして、モータ制御装置10は、この速度制御系内にノッチフィルタ15aおよび15bを配置した構成である。
 また、モータ制御装置10は、振動抽出フィルタ17aと振動抽出フィルタ17bとの複数の振動抽出フィルタを備えている。速度検出器13から出力される速度検出信号Vaは、これら振動抽出フィルタ17aおよび17bにも供給される。振動抽出フィルタ17aおよび17bは、ノッチフィルタ15aおよび15bにそれぞれ対応づけて、異なった周波数帯域が設定される。そして、振動抽出フィルタ17aおよび17bは、設定された周波数帯域に基づき、モータ11の可動子の動き量として供給される速度検出信号Vaから振動成分を抽出する。すなわち、振動抽出フィルタ17aおよび17bは、例えばモータ11により負荷12を駆動した場合に発生する機械共振の振動周波数成分など、入力された速度検出信号Vaに現れる振動成分を抽出し、出力する。
 図3Aは、振動抽出フィルタ17aの周波数特性の一例を示す図である。また、図3Bは、振動抽出フィルタ17bの周波数特性の一例を示す図である。本実施の形態では、図3Aおよび図3Bに示すような周波数特性を有した抽出フィルタの一例を挙げて説明する。すなわち、一方の振動抽出フィルタ17aが、中心周波数faを中心として所定の周波数帯域Ba内の信号を通過させるバンドパスフィルタである。また、他方の振動抽出フィルタ17bが、振動抽出フィルタ17aの周波数帯域Ba外の信号を通過させるような周波数特性を有したフィルタである。より具体的には、振動抽出フィルタ17aと振動抽出フィルタ17bとを合成した周波数特性は、図3Cに示すような中心周波数faを中心として周波数帯域Babとなるような合成周波数特性である。すなわち、振動抽出フィルタ17bは、中心周波数faを中心とする周波数帯域Ba内の信号の通過を阻止する。これとともに、振動抽出フィルタ17bは、周波数帯域Baの下側周波数よりも低い周波数に対して帯域BbL内の範囲、および周波数帯域Baの上側周波数よりも高い周波数に対して帯域BbH内の範囲での信号を通過させる。このように、複数の振動抽出フィルタの中で、1つの振動抽出フィルタ17bは、他の振動抽出フィルタ17aの通過周波数帯域を阻止周波数帯域としている。特に、本実施の形態では、複数の振動抽出フィルタの周波数特性がこのように相補的となるように設定している。このため、例えば、機械共振が複数の周波数成分を含むような場合であっても、このような複数の振動抽出フィルタを設けることによって、複数の周波数成分中の各周波数成分を個別に並行して抽出可能なようにしている。
 なお、振動抽出フィルタ17aおよび17bの具体的な実現方法として、例えば、振動抽出フィルタ17aの伝達特性をGaとしたとき、振動抽出フィルタ17aの伝達特性を(1-Ga)とすることによって、このようなそれぞれが相補的となる周波数特性を容易に得ることができる。また、図3Cに示すような周波数特性を有した広帯域のバンドパスフィルタを、それぞれの振動抽出フィルタに縦続接続となるように接続しておくことにより、図3Cに示すような合成周波数を得ることができる。すなわち、伝達特性がGwとする広帯域のバンドパスフィルタを配置し、振動抽出フィルタ17a側の伝達特性をGw・Gaとし、振動抽出フィルタ17b側の伝達特性をGw・(1-Ga)とすればよい。
 このように、複数の振動抽出フィルタの周波数特性を相補的となるように設定することにより、機械共振が1つの周波数成分を含むような場合であってもいずれかの振動抽出フィルタにより検出できる。これとともに、2つの周波数成分を含むような場合であってもそれぞれの周波数成分を検出することができる。
 振動抽出フィルタ17aおよび17bは、このような周波数特性に基づいて通過した信号、すなわち速度検出信号Vaに現れた振動成分を抽出した信号である振動成分信号を出力する。
 振動抽出フィルタ17aが抽出した振動成分信号は、ノッチ制御部18aに供給される。振動抽出フィルタ17bが抽出した振動成分信号は、ノッチ制御部18bに供給される。モータ制御装置10は、このように、振動抽出フィルタ17aと17bとのそれぞれに対して配置されるノッチ制御部18aとノッチ制御部18bとの複数のノッチ制御部を備えている。ノッチ制御部18aは、振動抽出フィルタ17aによる振動成分信号の抽出結果に応じて、ノッチフィルタ15aを制御する。ノッチ制御部18bは、振動抽出フィルタ17bによる振動成分信号の抽出結果に応じて、ノッチフィルタ15bを制御する。特に、ノッチ制御部18aは、振動抽出フィルタ17aにより振動成分信号が検出されたと判定すると、振動抽出フィルタ17aが抽出した振動成分信号の振幅が減少するように、対応するノッチフィルタ15aのノッチ周波数を制御する。同様に、ノッチ制御部18bは、振動抽出フィルタ17bにより振動成分信号が検出されたと判定すると、振動抽出フィルタ17bが抽出した振動成分信号の振幅が減少するように、対応するノッチフィルタ15bのノッチ周波数を制御する。また、ノッチ制御部18aおよび18bは、ノッチフィルタ15aおよび15bをそれぞれに有効状態と無効状態とに切り替えるような操作も行う。また、ノッチ制御部18aおよび18bにおいて振動成分信号が検出されたと判定するため、例えば、次のような構成とすることができる。すなわち、各ノッチ制御部は振動成分の振幅が所定のレベルを超えたとき振動成分信号が検出されたと判定し、対応するノッチフィルタに対してノッチ周波数の制御を開始する。このような構成とすることにより、所定のレベル以下であるようなノイズ成分による誤動作を防止できる。
 図4は、モータ制御装置10の要部を示すブロック図である。次に、図4を参照しながら、振動抽出フィルタが抽出した振動成分信号に基づきノッチフィルタを制御する詳細な構成について説明する。なお、図4では、振動抽出フィルタ17a、ノッチ制御部18aおよびノッチフィルタ15aの構成のみを示しているが、振動抽出フィルタ17b、ノッチ制御部18bおよびノッチフィルタ15bも同様の構成であり、同様の動作をそれぞれが並行して行う。
 まず、図4に示すようにノッチ制御部18aは、検出用ノッチフィルタ81とノッチ周波数変更部82とを有している。検出用ノッチフィルタ81は、ノッチフィルタ15aと同等のノッチフィルタである。検出用ノッチフィルタ81には、振動抽出フィルタ17aが抽出した振動成分信号xaが供給される。また、ノッチ周波数変更部82は、検出用ノッチフィルタ81の出力信号の振幅が減少するように、検出用ノッチフィルタ81のノッチ周波数を変更制御する。このような変更制御を行うため、ノッチ周波数変更部82には検出用ノッチフィルタ81の出力信号が供給される。そして、ノッチ周波数変更部82は、この出力信号の振幅を検出するとともに、検出用ノッチフィルタ81のノッチ周波数を変更制御するためのノッチ周波数制御信号vfaを生成し、検出用ノッチフィルタ81に出力する。
 ところで、ノッチ制御部18aは、ノッチ周波数制御信号vfaを生成するために設けている。ここで、ノッチ周波数制御信号vfaは、検出用ノッチフィルタ81によって振動成分信号xaの振幅が最も抑制される周波数に対応した制御信号である。言い換えると、検出用ノッチフィルタ81の出力信号を誤差とみなし、この誤差が最も小さくなるような最適周波数を検出できればよい。このような誤差を最も小さくするような手法としては、例えば勾配法と呼ばれるような手法が知られている。上述したノッチ制御部18aは、このような勾配法の手法を利用した構成とすればよく、これにより、振動成分信号xaの振幅が最も抑制される周波数に対応したノッチ周波数制御信号vfaを求めることができる。また、ノッチ制御部18bも同様である。
 このようなノッチ制御部18aの構成により、ノッチ周波数変更部82は、検出用ノッチフィルタ81の出力信号の振幅が減少するように、ノッチ周波数制御信号vfaにより検出用ノッチフィルタ81のノッチ周波数を変更制御する。すなわち、ノッチ周波数制御信号vfaは、振動抽出フィルタ17aが抽出した振動成分信号xaの周波数に対応した信号である。
 また、本実施の形態では、このような構成のノッチ制御部18aによって、ノッチフィルタ15aのノッチ周波数を制御するような構成である。このため、例えば、振動成分信号xaが検出されると即座にノッチフィルタ15aに対するノッチ周波数の変更制御が開始される。すなわち、FFTのように、周波数の推定のための時間などは必要なく、即座にその振動の抑制を開始できる。
 このようにして生成されたノッチ周波数制御信号vfaが、ノッチフィルタ15aに供給される。ここで、ノッチ周波数制御信号vfaは、振動成分信号xaの周波数に対応した信号であり、検出用ノッチフィルタ81とノッチフィルタ15aとは同等のノッチフィルタである。このため、速度制御系内においてノッチフィルタ15aにより、振動成分信号xaの周波数に対応したトルク指令信号T1に含まれる振動成分も抑制することが可能となる。
 特に、上述したように、本実施の形態では、図4で示した振動抽出フィルタ17a、ノッチ制御部18aおよびノッチフィルタ15aによる構成と並行して、振動抽出フィルタ17b、ノッチ制御部18bおよびノッチフィルタ15bによる構成を設けている。したがって、機械共振が複数の周波数成分を含むような場合であっても、それぞれが並行して動作することにより、機械共振に含まれる各周波数成分に対して同時かつ個別に抑制することが可能となる。このように、本実施の形態のモータ制御装置10は、常にモータ11を安定して制御することができる。
 次に、モータ制御装置10の動作について説明する。
 図5は、モータ制御装置10のモータ駆動時における処理手順を示すフローチャートである。以下、図5を参照しながらモータ制御装置10の動作について説明する。
 モータ制御装置10を制御するような上位器などから、モータ11により負荷12の駆動を開始するような指令がなされると、モータ制御装置10は、モータ11の駆動制御を開始する。
 まず、モータ制御装置10は、ノッチフィルタ15aおよび15bを無効状態に設定する(ステップS10)。これとともに、モータ制御装置10は、速度指令信号Vtに応じた回転速度となるようにモータ11を駆動制御する。このとき、速度検出器13により、モータ11の可動子の回転速度が逐次検出され、速度検出信号Vaとして出力される。
 速度検出器13からの速度検出信号Vaは、振動抽出フィルタ17aおよび17bに供給される。ノッチ制御部18aは、振動抽出フィルタ17aにより、速度検出信号Vaから図3Aで示すような周波数帯域Ba内の周波数を有する振動成分が検出されたかどうかを判定する(ステップS12)。このような判定を行うため、ノッチ制御部18aは、例えば、振動抽出フィルタ17aが抽出した振動成分の振幅が所定のレベルを超えているかどうかを監視している。
 モータ制御装置10は、ノッチ制御部18aによりこの振幅が所定のレベルを超えたと判断したとき、振動成分を検出したとして、図5においてステップS14に進み、ノッチフィルタ15aに対してのノッチ周波数の可変制御を開始する。すなわち、まず、ノッチ制御部18aが、ノッチフィルタ15aを無効状態から有効状態へと切り替える(ステップS14)。次に、ノッチ制御部18aは、生成したノッチ周波数制御信号をノッチフィルタ15aに供給する。これによって、ノッチフィルタ15aには、振動抽出フィルタ17aにより抽出された振動成分の周波数のノッチ周波数が設定される(ステップS16)。この後、モータ制御装置10は、ステップS18の処理に進む。
 また、モータ制御装置10は、ステップS12において、ノッチ制御部18aにより振動成分の振幅が所定のレベルを超えていないと判断したとき、ステップS18に進む。
 次に、ノッチ制御部18b、振動抽出フィルタ17bにより、速度検出信号Vaから図3Bで示すような周波数帯域Ba外となる周波数帯域BbL内あるいはBbH内の周波数を有する振動成分の検出の有無を判定する(ステップS18)。このような判定を行うため、ノッチ制御部18bは、例えば、振動抽出フィルタ17bが抽出した振動成分の振幅が所定のレベルを超えているかどうかを監視している。
 モータ制御装置10は、ノッチ制御部18bによりこの振幅が所定のレベルを超えたと判断したとき、振動成分を検出したとして、図5においてステップS20に進み、ノッチフィルタ15bに対してのノッチ周波数の可変制御を開始する。すなわち、まず、ノッチ制御部18bが、ノッチフィルタ15bを無効状態から有効状態へと切り替える(ステップS20)。次に、ノッチ制御部18bは、生成したノッチ周波数制御信号をノッチフィルタ15bに供給する。これによって、ノッチフィルタ15bには、振動抽出フィルタ17bにより抽出された振動成分の周波数のノッチ周波数が設定される(ステップS22)。この後、モータ制御装置10は、ステップS24の処理に進む。
 また、モータ制御装置10は、ステップS18において、ノッチ制御部18bにより振動成分の振幅が所定のレベルを超えていないと判断したとき、ステップS24に進む。
 モータ制御装置10は、上位器などからモータ11により負荷12の駆動を終了するような指令がなされたかどうかを判定する(ステップS24)。モータ制御装置10は、終了するような指令がなされていない場合には、ステップS12の処理に進み、終了するような指令がなされた場合には、モータ11による負荷12の駆動を終了する。なお、図5はモータ制御装置を初めて駆動する場合のフローチャートである。同一装置でモータ駆動が再開された場合では、ステップ12から処理が再開されるものとする。
 以上説明したように、本実施の形態のモータ制御装置は、制御系内に配置される複数のノッチフィルタと、それぞれが異なった周波数帯域となるように設定された周波数帯域に基づき速度検出信号から振動成分を抽出する複数の振動抽出フィルタと、振動抽出フィルタが抽出した振動成分の振幅が減少するようにノッチフィルタのノッチ周波数を制御するそれぞれのノッチ制御部とを備えた構成である。このため、負荷を駆動する場合に発生する機械共振において、その機械共振が複数の周波数成分を含むような場合であっても、複数の振動抽出フィルタによって、複数の周波数成分中の各周波数成分が個別に並行して抽出される。さらに、ノッチ制御部およびノッチフィルタも個別の周波数成分に対応しながら並行して動作することになる。したがって、本実施の形態のモータ制御装置によれば、複数の周波数成分を含む機械共振などに対して、周波数成分ごとに並行して抑制動作を実行できるため、精度よくかつ即座にその振動の抑制が可能となる。
 また、本実施の形態のモータ制御装置は、図5を用いて説明したように、駆動制御を開始した時点においてはノッチフィルタが無効状態として設定されている。すなわち、機械共振などによる振動成分が検出されない場合には、ノッチフィルタがなく、速度制御部14からのトルク指令信号T1が直接トルク制御部16に供給されるような状態で速度制御系が構成される。このため、本速度制御系は、機械共振など発生しない場合には広帯域で動作し、十分な応答性を確保できる。
 なお、本実施の形態においては、ノッチフィルタ、振動抽出フィルタおよびノッチ制御部をそれぞれに2つ備えた構成例を挙げて説明したが、これらの数に限定されず、それぞれに複数備えた構成であればよい。また、このとき、それぞれの振動抽出フィルタは、異なった通過周波数帯域が設定されたバンドパスフィルタとしたり、複数の振動抽出フィルタの中で1つの振動抽出フィルタが、他の振動抽出フィルタそれぞれの通過周波数帯域を阻止周波数帯域としたりすればよい。
 (実施の形態2)
 図6は、本発明の実施の形態2におけるモータ制御装置20のブロック図である。実施の形態2では、モータ制御装置20が振動抽出フィルタ、ノッチ制御部およびノッチフィルタをそれぞれ3つ備えた一例を挙げて説明する。また、実施の形態1との比較において、実施の形態2では、振動抽出フィルタ制御部19をさらに備えている。振動抽出フィルタ制御部19には、それぞれのノッチ制御部から出力されたノッチ周波数制御信号が供給される。振動抽出フィルタ制御部19は、供給されたノッチ周波数制御信号に基づき、それぞれの振動抽出フィルタの周波数特性を変更制御する。なお、図6において、図1と同一の構成要素については同一の符号を付しており詳細な説明は省略する。
 図6に示すように、速度検出器13から出力される速度検出信号Vaは、速度制御部14に供給されるとともに、振動抽出フィルタ27a、27bおよび27cにも供給される。振動抽出フィルタ27a、27bおよび27cは、実施の形態1の振動抽出フィルタ17aなどと同様に速度検出信号Vaから振動成分を抽出する機能を有するとともに、振動抽出フィルタ制御部19の制御により周波数特性が変更できるようにも構成されている。
 振動抽出フィルタ27aが抽出した振動成分信号は、ノッチ制御部18aに供給される。ノッチ制御部18aは、実施の形態1と同様に、振動抽出フィルタ27aによる振動成分信号の抽出結果に応じて、ノッチフィルタ15aのノッチ周波数を変更制御するためのノッチ周波数制御信号vfaを生成する。同様に、振動抽出フィルタ27bが抽出した振動成分信号はノッチ制御部18bに供給される。ノッチ制御部18bは、ノッチフィルタ15bのノッチ周波数を変更制御するためのノッチ周波数制御信号vfbを生成する。振動抽出フィルタ27cが抽出した振動成分信号はノッチ制御部18cに供給される。ノッチ制御部18cは、ノッチフィルタ15cのノッチ周波数を変更制御するためのノッチ周波数制御信号vfcを生成する。そして、本実施の形態においては、ノッチ周波数制御信号vfa、vfbおよびvfcが、振動抽出フィルタ制御部19にも供給される。
 振動抽出フィルタ制御部19は、供給されたノッチ周波数制御信号に基づき、それぞれの振動抽出フィルタの周波数特性を変更制御するための振動抽出フィルタ制御信号を生成し、それぞれの振動抽出フィルタに供給する。上述したように、例えば、ノッチ周波数制御信号vfaは、振動抽出フィルタ27aが抽出した振動成分信号xaの周波数に対応した信号である。それぞれの振動抽出フィルタは、例えばその中心周波数がノッチ周波数制御信号により示される周波数となるように周波数制御される。すなわち、振動抽出フィルタ制御部19が、このようなノッチ周波数制御信号に基づく振動抽出フィルタ制御信号を、振動抽出フィルタにフィードバックする。このようなフィードバック制御により、例えば振動抽出フィルタの通過帯域中心周波数が振動成分信号の周波数に近接あるいは一致するように、制御される。これによって、振動抽出フィルタによる速度検出信号Vaからの振動成分の抽出精度を高めることができる。
 次に、モータ制御装置20の動作について、振動抽出フィルタ制御部19による振動抽出フィルタの制御動作を中心に説明する。
 図7A、図7Bおよび図7Cは、モータ制御装置20が動作を開始したときの各振動抽出フィルタの周波数特性の一例を示す図である。図8A、図8Bおよび図8Cは、速度検出信号Vaから振動成分が検出されたときの各振動抽出フィルタの周波数特性の一例を示す図である。
 まず、図7A、図7Bおよび図7Cにおいて、図7Aは振動抽出フィルタ27a、図7Bは振動抽出フィルタ27b、図7Cは振動抽出フィルタ27cの周波数特性の一例を示している。電源オン時などモータ制御装置20による駆動動作が開始されると、図7A、図7Bおよび図7Cに示すように、振動抽出フィルタ27aおよび27bは、実施の形態1の振動抽出フィルタ17aや17bと同様な周波数特性に設定される。すなわち、振動抽出フィルタ27aは、中心周波数fa0を中心として所定の周波数帯域Ba内の信号を通過させるバンドパスフィルタ特性となるように設定される。また、振動抽出フィルタ27bは、振動抽出フィルタ27aの周波数帯域Ba外の信号を通過させるような周波数特性を有したフィルタ特性となるように設定される。そして、振動抽出フィルタ27cは、駆動動作の開始時においては、図7Cに示すように、すべての周波数成分を含む信号を通過させない特性、すなわち完全遮断特性となるように設定される。
 このように、本実施の形態では、周波数帯域内の信号を通過させる少なくとも1つの振動抽出フィルタ27aと、振動抽出フィルタ27aの通過周波数帯域を阻止周波数帯域とし、阻止周波数帯域外の信号を通過させる1つの振動抽出フィルタ27bと、信号の通過を遮断した振動抽出フィルタ27cとを備えている。
 この後、速度検出信号Vaにおいて、機械共振に起因するような振動成分が発生すると、振動成分は、振動抽出フィルタ27aと振動抽出フィルタ27bとの少なくともいずれかを通過する。そして、その振動成分信号がノッチ制御部18aとノッチ制御部18bとの少なくともいずれかに供給される。これにより、ノッチ制御部18aやノッチ制御部18bは、供給された振動成分信号に応じた動作を開始する。
 以下、モータ制御装置20の詳細な動作について説明する。
 まず、図7Aで示す周波数帯域Ba内の周波数成分を含む振動成分が発生した場合、図7Aで示す周波数帯域Ba内の周波数成分の信号は、振動抽出フィルタ27aを通過するため、ノッチ制御部18aは、ノッチ周波数制御信号vfaによりノッチフィルタ15aのノッチ周波数を制御する。これとともに、ノッチ周波数制御信号vfaが振動抽出フィルタ制御部19に供給される。そして、振動抽出フィルタ制御部19は、振動抽出フィルタ27aの中心周波数がノッチ周波数制御信号vfaに対応した周波数となるように、振動抽出フィルタ27aを周波数制御する。図8Aは、このように制御された振動抽出フィルタ27aの周波数特性を示している。すなわち、振動抽出フィルタ27aは、振動抽出フィルタ制御部19により、初期の中心周波数fa0から、図8Aに示すように振動成分信号の周波数あるいはその近傍の周波数となる中心周波数fa1へと変更制御される。なお、このとき、中心周波数の変更制御とともに、振動成分をより精度よく抽出するため、例えば周波数帯域Baを狭くするような周波数帯域の変更制御も加えた構成としてもよい。
 また、本実施の形態でも振動抽出フィルタ27aと27bとは互いに相補的な周波数特性としているため、振動抽出フィルタ27aの変更制御に伴なって、振動抽出フィルタ27bの周波数特性も変更される。例えば、振動抽出フィルタ27aの伝達特性がGw・Ga0からGw・Ga1へと変更されると、振動抽出フィルタ27bの伝達特性は、Gw・(1-Ga0)からGw・(1-Ga1)へと変更される。なお、伝達特性Gwは、図3Cのような広帯域のバンドパスフィルタ特性であり、伝達特性Ga0やGa1が図8Aのようなバンドパスフィルタ特性である。
 さらに、振動抽出フィルタ制御部19は、振動抽出フィルタへの変更制御の後、通過帯域が設定されている振動抽出フィルタのすべてにおいて、振動成分が検出されたかどうかを判定する。振動抽出フィルタ制御部19は、すべてにおいて、振動成分が検出されていないと判定した場合、例えば、振動抽出フィルタ27aのみによって振動成分が検出された場合には、振動抽出フィルタ27aおよび27bがこのように変更制御される。なお、同様に、振動抽出フィルタ27bのみによって振動成分が検出された場合も、同様な変更制御が行われる。
 一方、振動抽出フィルタ27aに加えて、振動抽出フィルタ27bによっても振動成分が検出された場合には、さらに次のように動作する。以下、上下に通過帯域を有した状態での振動抽出フィルタ27bに対し、その上側通過帯域の周波数成分を含む振動成分が、さらに発生した場合の例を挙げて説明する。
 振動抽出フィルタ27bの上側通過帯域の周波数成分の信号は、振動抽出フィルタ27bを通過するため、ノッチ制御部18bは、ノッチ周波数制御信号vfbによりノッチフィルタ15bのノッチ周波数を制御する。これとともに、ノッチ周波数制御信号vfbが振動抽出フィルタ制御部19に供給される。そして、振動抽出フィルタ制御部19は、振動抽出フィルタ27bの上側通過帯域の中心周波数がノッチ周波数制御信号vfbに対応した周波数となるように、振動抽出フィルタ27bを周波数制御する。
 さらに、振動抽出フィルタ制御部19は、振動成分の検出数を監視しており、上述のように、通過帯域が設定されている振動抽出フィルタのすべてにおいて振動成分が検出されたと判定すると、振動抽出フィルタに対して次のような制御を行う。
 まず、振動抽出フィルタ制御部19の制御により、振動抽出フィルタ27bの周波数特性は、図8Bに示すように、振動成分信号の周波数あるいはその近傍の周波数となる中心周波数fbH1を中心としたバンドパスフィルタ特性へと変更される。すなわち、本実施の形態では、信号を通過させる状態の振動抽出フィルタのすべてが振動成分を抽出したとき、振動抽出フィルタ制御部19が、まず、阻止周波数帯域外の信号を通過させる振動抽出フィルタ27bを、抽出した振動成分の周波数を含む周波数帯域内の信号を通過させる周波数特性に変更する。
 次に、振動抽出フィルタ制御部19は、振動抽出フィルタ27aおよび振動抽出フィルタ27bに設定した周波数特性の情報を用いて、振動抽出フィルタ27cの周波数特性を設定する。具体的には、図8Cに示すように、振動抽出フィルタ制御部19は、振動抽出フィルタ27aおよび振動抽出フィルタ27bの通過帯域に対しては阻止帯域となるような周波数特性を有したフィルタ特性を、振動抽出フィルタ27cに設定する。言い換えると、振動抽出フィルタ27aの周波数帯域Baと振動抽出フィルタ27bの周波数帯域BbHとの帯域外となる信号を通過させるような周波数特性を設定する。すなわち、本実施の形態では、信号を通過させる状態の振動抽出フィルタのすべてが振動成分を抽出したとき、振動抽出フィルタ制御部19が、さらに、振動抽出フィルタ27cを、周波数帯域内の信号を通過させる振動抽出フィルタ27aと振動抽出フィルタ27bとのそれぞれの通過周波数帯域を阻止周波数帯域とし、阻止周波数帯域外の信号を通過させる周波数特性に変更する。
 以上説明した各振動抽出フィルタの変更制御の例について伝達特性を用いて説明すると、まず、振動抽出フィルタ27aの伝達特性がGw・Ga0からGw・Ga1へと変更されると、振動抽出フィルタ27bの伝達特性は、Gw・(1-Ga0)からGw・(1-Ga1)へと変更される。さらに、振動抽出フィルタ27bにおいて振動成分が検出されると、振動抽出フィルタ27bの伝達特性は、Gw・(1-Ga1)から、伝達特性Gw・Gbとするバンドパスフィルタ特性となるような伝達特性へと変更される。そして、通過帯域が設定されている振動抽出フィルタのすべてにおいて振動成分が検出されたため、振動抽出フィルタ27cは、完全遮断特性から、伝達特性Gw・(1-Ga1-Gb)へと変更制御される。なお、伝達特性Gwは、図3Cのような広帯域のバンドパスフィルタ特性であり、伝達特性Ga0、Ga1やGbはバンドパスフィルタ特性である。
 なお、以上、本実施の形態においては、振動抽出フィルタ、ノッチ制御部およびノッチフィルタで構成される3つのペアを備えた一例を挙げて説明したが、例えば、次のような構成としてもよい。すなわち、振動抽出フィルタ、ノッチ制御部およびノッチフィルタで構成される4つ以上のペアを準備しておく。また、そのうちの2つペアでの振動抽出フィルタにおいて、例えば、図7Aおよび図7Bで示すように周波数特性が相補的となるように設定する。さらに、その他のペアの振動抽出フィルタについては、図7Cで示すように完全遮断特性となるように設定しておく。そして、モータ制御装置20による駆動動作が開始され、振動抽出フィルタ制御部19が2つの振動成分を検出したと判定すると、上述のように3つ目の振動抽出フィルタの周波数特性を設定する。さらに、3つ目の振動抽出フィルタを介して、3つ目の振動成分が検出されると、3つの振動抽出フィルタの通過帯域に対しては阻止帯域となるような周波数特性を、4つ目の振動抽出フィルタに設定する。このように、新たな振動成分が検出されるごとに、完全遮断特性から上述のような周波数特性となるように振動抽出フィルタの周波数特性を設定していくような構成としてもよい。
 また、以上、本実施の形態においては、モータ制御装置20による駆動動作が開始されとき、互いに相補的となる2つの振動抽出フィルタを動作させるような一例を挙げて説明したが、動作開始時において1つの振動抽出フィルタのみをバンドパスフィルタ特性とし、他の振動抽出フィルタを完全遮断特性となるように設定しておくような構成も可能である。すなわち、伝達特性を用いて説明すると、まず、1つの振動抽出フィルタを伝達特性Gwとするような広帯域のバンドパスフィルタ特性に設定しておく。この振動抽出フィルタを通過する振動成分が検出されると、この振動抽出フィルタに対し、検出された振動成分の周波数近辺を通過させるような狭帯域のバンドパスフィルタ特性となる伝達特性Gw・Gaへと変更制御する。これとともに、完全遮断特性の振動抽出フィルタの1つに対し、伝達特性Gw・(1-Ga)へと変更制御する。そして、上述したように、順次、各振動抽出フィルタを通過する振動成分が検出されるのに応じて、完全遮断特性の振動抽出フィルタを信号通過フィルタへと設定する。このような構成とすることも可能である。
 以上説明したように、本実施の形態のモータ制御装置20は、振動抽出フィルタ、ノッチ制御部およびノッチフィルタで構成される複数のペアを準備し、そのうちの2つのペアにおける振動抽出フィルタの周波数特性が相補的となるように設定し、他のペアにおける振動抽出フィルタについては完全遮断特性となるように設定する。そして、振動抽出フィルタ制御部19が、2つを超える新たな振動成分が検出されるごとに、完全遮断特性の振動抽出フィルタに対して、設定済みの振動抽出フィルタの通過帯域を阻止帯域とするような周波数特性を設定する構成である。このような構成とすることにより、複数の周波数成分を含む機械共振などに対して精度よくかつ即座にその振動の抑制動作を開始するとともに、数多くの周波数成分を含むような複雑な機械共振に対しても、それぞれの周波数に対応してその振動の抑制を行うことが可能となる。
 なお、上述した各実施の形態においては、可動部である可動子の回転速度を検出し、検出した速度量を利用して、可動部の動き動作をフィードバック制御するような速度制御系の一例を挙げて説明した。本発明はこのような構成に限定されず、例えば、可動部の位置を検出し、検出した位置情報を利用して可動部の動き動作をフィードバック制御するような位置制御系であってもよい。また、位置制御系の場合、検出した位置情報から振動周波数を推定する構成としてもよい。また、速度や位置を検出するための信号以外に、例えば、別途、振動成分を抽出するための信号を取り込むような検出器を設けるなどの構成であってもよい。
 また、上述した各実施の形態においては、モータ可動部の速度を検出するような一例を挙げて説明した。本発明はこのような構成に限定されず、例えば、振動成分を抽出するために、負荷あるいは負荷の近辺に設けた検出器からの信号により振動成分を抽出するような構成であってもよい。
 また、上述した各実施の形態においては、可動部として回転動作するような可動子を備えたモータの一例を挙げて説明した。本発明はこのような構成に限定されず、例えばリニアモータなど回転以外の動き動作を行うモータであってもよい。
 また、上述した各実施の形態では、本発明のモータ制御装置が例えば図1に示したような機能ブロックで構成されるような実施の形態の例を挙げて説明した。本発明はこのような構成に限定されず、例えば、各ブロックにおける処理を手順に従ったステップの実行により実現されるようなモータ制御方法であってもよい。具体的には、各ブロックの処理に対応したステップを順次実行するようなプログラムをメモリなどに記憶させ、例えば、マイクロプロセッサのようなCPUが、メモリに記憶されたプログラムを順次読み取り、読み取ったプログラムに従って処理を実行するような構成であってもよい。
 本発明に係るモータ制御装置は、複数の周波数成分を含む機械共振などに対しても、精度よくかつ即座にその振動の抑制が可能であり、常にモータを安定して制御することができるため、部品実装機や半導体製造装置などモータを使用する装置で、特に機械共振が生じるような装置を駆動するモータ制御装置に適している。
10,20,90  モータ制御装置
11  モータ
12  負荷
13  速度検出器
14,94  速度制御部
15a,15b,15c,95a,95b,95c  ノッチフィルタ
16,96  トルク制御部
17a,17b,27a,27b,27c  振動抽出フィルタ
18a,18b,18c  ノッチ制御部
19  振動抽出フィルタ制御部
81  検出用ノッチフィルタ
82  ノッチ周波数変更部
97  周波数推定部
98  ノッチフィルタ選択部
99  ノッチ周波数設定部

Claims (9)

  1. 検出されたモータ可動部の動き量を利用して、前記可動部の動き動作をフィードバック制御する制御系を備えたモータ制御装置であって、
    前記制御系内に配置され、入力信号に対してノッチ周波数を中心とした近傍周波数の信号成分を減衰させる複数のノッチフィルタと、
    前記ノッチフィルタのそれぞれに対応づけて異なった周波数帯域が設定され、設定された前記周波数帯域に基づき、前記動き量から振動成分を抽出する複数の振動抽出フィルタと、
    前記振動抽出フィルタそれぞれに対して配置され、前記振動抽出フィルタが抽出した前記振動成分の振幅が減少するように、対応するノッチフィルタの前記ノッチ周波数を制御する複数のノッチ制御部とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。
  2. 前記ノッチ制御部は、前記振動抽出フィルタが抽出した前記振動成分の振幅が所定のレベルを超えたとき、対応するノッチフィルタに対して、前記ノッチ周波数の制御を開始することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  3. 前記ノッチフィルタは、前記ノッチ周波数の制御が可能であるとともに、フィルタ機能を有効とする有効状態と無効とする無効状態とに切り替え可能であり、
    前記ノッチ制御部は、
    対応するノッチフィルタが無効状態であり、かつ前記振動抽出フィルタが抽出した前記振動成分の振幅が所定のレベルを超えたとき、対応するノッチフィルタを有効状態とし、前記振動成分の振幅が減少するように前記ノッチ周波数の可変制御を開始することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  4. 前記ノッチ制御部は、対応するノッチフィルタと同等の検出用ノッチフィルタと、前記検出用ノッチフィルタの出力信号の振幅が減少するように、前記検出用ノッチフィルタのノッチ周波数を変更制御するノッチ周波数制御信号を生成するノッチ周波数変更部とを備え、
    前記ノッチ制御部は、前記ノッチ周波数制御信号を対応するノッチフィルタに供給することで、対応するノッチフィルタの前記ノッチ周波数を制御することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  5. 複数の前記振動抽出フィルタの中で、1つの前記振動抽出フィルタは、他の前記振動抽出フィルタそれぞれの通過周波数帯域を、阻止周波数帯域としたことを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載のモータ制御装置。
  6. 複数の前記振動抽出フィルタとして2つの前記振動抽出フィルタを備え、一方の振動抽出フィルタは、所定の周波数帯域内の信号を通過させるバンドパスフィルタであり、他方の振動抽出フィルタは、前記一方の振動抽出フィルタの周波数帯域外の信号を通過させるような周波数特性を有したフィルタであることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載のモータ制御装置。
  7. 前記ノッチ制御部は、前記振動抽出フィルタが抽出した前記振動成分の振幅が減少するように、対応するノッチフィルタの前記ノッチ周波数を制御するとともに、前記振動抽出フィルタの中心周波数が前記ノッチ周波数へと近づくように前記振動抽出フィルタの中心周波数を制御することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  8. 周波数帯域内の信号を通過させる前記振動抽出フィルタと、
    信号の通過を遮断した少なくとも1つの前記振動抽出フィルタとを含み、
    それぞれの前記振動抽出フィルタを制御する振動抽出フィルタ制御部をさらに備え、
    前記振動抽出フィルタ制御部は、
    前記振動抽出フィルタが振動成分を抽出したとき、
    前記信号の通過を遮断した前記振動抽出フィルタの1つを、前記周波数帯域内の信号を通過させる前記振動抽出フィルタそれぞれの通過周波数帯域を阻止周波数帯域とし、前記阻止周波数帯域外の信号を通過させる周波数特性に変更することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  9. 周波数帯域内の信号を通過させる少なくとも1つの前記振動抽出フィルタと、
    前記周波数帯域内の信号を通過させる前記振動抽出フィルタそれぞれの通過周波数帯域を阻止周波数帯域とし、前記阻止周波数帯域外の信号を通過させる1つの前記振動抽出フィルタと、
    信号の通過を遮断した前記振動抽出フィルタとを含み、
    それぞれの前記振動抽出フィルタを制御する振動抽出フィルタ制御部をさらに備え、
    前記振動抽出フィルタ制御部は、
    前記周波数帯域内の信号を通過させる前記振動抽出フィルタと、前記阻止周波数帯域外の信号を通過させる前記振動抽出フィルタとのすべてが振動成分を抽出したとき、
    前記阻止周波数帯域外の信号を通過させる前記振動抽出フィルタを、前記抽出した振動成分の周波数を含む周波数帯域内の信号を通過させる周波数特性に変更するとともに、
    前記信号の通過を遮断した前記振動抽出フィルタを、前記周波数帯域内の信号を通過させる前記振動抽出フィルタそれぞれの通過周波数帯域を阻止周波数帯域とし、前記阻止周波数帯域外の信号を通過させる周波数特性に変更することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
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