JPH09121580A

JPH09121580A - 低慣性化制御による２慣性共振系の振動抑制装置

Info

Publication number: JPH09121580A
Application number: JP7278191A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Yamamoto; 康弘山本
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 1997-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】軸トルクオブザーバのゲインが小さいときで
も、２慣性共振系の振動抑制効果を向上させるとともに
機械トルク損を補正することにより特性の安定化を図
る。【解決手段】モータの角速度指令ω_M＊とモータの角
速度ω_Mとの偏差を偏差器１１で採る。この偏差器１１
の偏差出力は速度アンプ１２に入力される。この速度ア
ンプ１２の出力と負荷オブザーバの出力を加算器１３ａ
で加算して負荷トルク指令τ_L＊を得る。この負荷トル
ク指令τ_L＊と負荷機械損トルクτ_LMを加算器１３ｂで
加算して入力トルクτ_iを得、この入力トルクτ_iと軸ね
じれ抑制部３０の出力を加算して得られたモータトルク
指令τ_M＊とモータ機械損トルクτ_MMを加算器１３ｄで
加算してモータのトルクを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は低慣性化制御によ
る振動抑制装置に係り、特にモータと負荷が弾性軸で結
合されているような２慣性共振系の振動抑制装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】エレベータや鉄鋼の圧延機，ロボットの
アームなどにおいて電動機と負荷が剛性の低い軸で結合
されていると、軸ねじり振動が発生し、速度制御系の応
答を速くすることができなくなるという問題がある。軸
ねじり振動は電動機と負荷との慣性モーメントの比によ
って影響を受け、特に負荷の慣性モーメントが電動機よ
り小さい場合はより振動的となり、振動抑制制御はさら
に困難なものになる。近年、軸トルクを高速に推定し、
トルク指令へフィードバックすることにより、見かけ上
のモータ慣性を低くして、安定化を図る共振比（モータ
共振周波数と例えばロボットのアーム共振周波数との
比）制御手段が提案されている。（参考文献Ａ：電学
論、１１３巻１０号、平成５年；共振比制御による２慣
性共振系の振動抑制制御）上記文献の共振比制御を用いると、負荷の慣性がモータ
の慣性より小さい場合でも、良好な振動抑制効果が得ら
れる。しかし、外乱抑圧効果が低下するので、負荷トル
クオブザーバを追加して外乱抑圧効果を向上させる方式
も提案されている。（参考文献Ｂ：平成５年電気学会全
国大会、６６９；共振比制御とＳＦＣによる２慣性系の
制御）上記のほか、１慣性系における低慣性化制御方法につい
ても提案されている。（参考文献Ｃ：平成３年電気学会
産業応用部門全国大会、１４２；誘導機を用いた低慣性
化制御方式）まず、軸ねじり振動系（２慣性系）について述べる。軸
ねじり振動系については、特開平４−３１９７１５号公
報がある。次にこの公報を基に軸ねじり振動系の運動方
程式を示す。図４に示す２慣性系のモデルから次の運動
方程式が得られる。

【０００３】

【数１】

【０００４】（３）式は次のように表すことができる。

【０００５】

【数２】

【０００６】上記式を用いてねじり振動系のブロック図
を描くと、図５のようになる。ここで、τ_Mはモータの
発生トルク、τ_Sは軸トルク、τ_Lは負荷トルク、ω_M，
ω_Lはモータ及び負荷の角速度、θ_M，θ_Lはモータの角
変位、Ｔ_M，Ｔ_Lはモータの機械時定数（定格トルク⇒定
格回転数）、Ｔ_Sは軸のばね時定数＝１／Ｋｍ，Ｒｍは
軸の粘性係数である。

【０００７】次に軸ねじり振動系の伝達関数について述
べる。粘性係数Ｒｍ（Ｒｍ＝０とする）を無視したモデ
ルでの発生トルクτ_Mからモータ速度（角速度）ω_M，負
荷速度（角速度）ω_Lまでの伝達関数Ｇ_MM（Ｓ）とＧ_ML
（Ｓ）を求める。τ_Mからω_Mまでの伝達関数Ｇ_MM（Ｓ）
を求めると（５）式のようになる。

【０００８】

【数３】

【０００９】また、τ_Lからω_Mまでの伝達関数Ｇ
_LM（Ｓ）は（６）式のようになる。

【００１０】

【数４】

【００１１】次に、τ_Mからω_Lまでの伝達関数Ｇ
_ML（Ｓ）を求めると、（７）式のようになる。

【００１２】

【数５】

【００１３】さらに、τ_Lからω_Lまでの伝達関数Ｇ
_LL（Ｓ）は（８）式のようになる。

【００１４】

【数６】

【００１５】ここで、二次遅れ系の伝達関数Ｋω_n ²／Ｓ
²＋２ζω_n＋ω_n ²の一般表現と比較すると、（９）式と
なる。

【００１６】

【数７】

【００１７】つまり、粘性係数Ｒｍ＝０と近似したこと
によりζ＝０となり、永久振動系となる。また、その共
振周波数はω_nとなる。伝達関数の分母

【００１８】

【数８】

【００１９】とする極を求めると（１１）式のようにな
る。

【００２０】

【数９】

【００２１】（１１）式から極が虚軸上に存在するた
め、振動系である。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】上述した参考文献Ａ，
Ｂに示されている共振比制御では軸トルクオブザーバの
ゲインを大きくし、高速に軸トルクτ_Sを推定する必要
がある。しかし、速度検出ノイズ等を考慮すると、オブ
ザーバゲインを大きくできないことがあり、振動抑制効
果が低減するという問題がある。

【００２３】かかる問題点を解決するためには、２慣性
系の振動制御、すなわち軸トルクオブザーバのゲインが
小さいときでも、２慣性共振系の抑制効果を向上させる
ことができるようにした低慣性制御による２慣性共振系
の振動抑制装置が考えられる。

【００２４】しかし、実際には、モータ、及び、負荷の
軸受け等の損失トルク成分がある。そこで、厳密にこの
損失成分を取り扱うとき、これらの成分を補正するため
にはどうすれば良いかという問題点がある。

【００２５】また、実際には出力可能なトルクには、駆
動装置の容量などによる制限が存在する。この場合に
は、制御不可能となることはやむおえないが、トルク制
限から解除されたときに、よりすばやく、軸抑制状態に
復帰できる必要がある。このように、出力トルクが制限
された時の制御系の挙動はどうあるべきかという問題点
がある。

【００２６】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、軸トルクオブザーバのゲインが小さいときでも、
２慣性共振系の振動抑制効果を向上させることができる
ようにするとともに、トルクリミッタ解除後における特
性の安定化を図った低慣性化制御による２慣性共振系の
振動抑制装置を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、第１発明は、軸トルクオブザーバを
有する２慣性共振系と、モータの角速度指令と２慣性共
振系の角速度との偏差出力を増幅する比例ゲインの速度
アンプと、この速度アンプの出力が供給され、出力に外
乱が送出されないようにする外乱抑圧機能部と、この外
乱抑圧機能部からの出力が供給され、前記２慣性共振系
に振動が発生しないように抑制する振動抑制回路と機械
的トルク損失を補正する手段とを備えてなるものであ
る。

【００２８】また、この発明は、軸トルクオブザーバを
有する２慣性共振系と、モータの角速度指令と２慣性共
振系の角速度との偏差出力を増幅する比例ゲインの速度
アンプと、この速度アンプの出力が供給され、出力に外
乱が送出されないようにする負荷トルクオブザーバと、
この負荷トルクオブザーバからの出力が供給され、前記
２慣性共振系に振動が発生しないように抑制する振動抑
制回路とを備えてなる振動抑制装置であって、前記負荷
トルクオブザーバによる負荷トルクを推定し、該負荷ト
ルクをフィードバックする第１の制御系と、２慣性系負
荷時にモータ軸トルクを推定し振動抑制をする第２の制
御系と、負荷トルクオブザーバによる補償後に負荷の軸
摩擦トルク成分を加算する加算器と、軸振動抑制トルク
を加算した後にモータの軸摩擦トルク成分を加算する加
算器と、出力トルクを制限するトルクリミッタからなる
軸振動抑制する速度制御系によって構成したことを特徴
とするものである。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下この発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明するに当たっては、この発明では軸ト
ルクを推定し、低慣性化制御を行うことにより、軸ねじ
り振動抑制を実行する手段を採っている。このため、ま
ず、最小次元オブザーバについて述べる。トルク指令τ
_Mからモータ速度ω_Mまでのブロック図は図６のようにな
る。ここで、軸トルクτ_Sをステップ状の一定値と仮定
する。そのため、軸トルク微分値を０と考える。図６よ
り状態方程式を求めると、（１２）式のようになる。

【００３０】

【数１０】

【００３１】（１２）式は次の（１３）、（１４）式の
ように表すことができる。

【００３２】

【数１１】

【００３３】モータ速度ω_Mは測定可能なので、軸トル
クτ_Sを最小次元オブザーバを用いて推定する。この最
小次元オブザーバから、ゴピナス氏の方法を用いて軸ト
ルク推定オブザーバを求めると、図７のようになる。

【００３４】次に低慣性化制御と共振比制御の比較を行
う。前述した参考文献Ｃに示されている低慣性化制御に
ついて、その概要を述べる。図８は低慣性化制御が必要
とされる応用例で、この図８は自動車のトランスミッシ
ョンＴＭの試験装置であり、ダイナモメータＤＹ１がエ
ンジンを、ダイナモメータＤＹ２が負荷を模擬する制御
を行う。ここで、エンジンは慣性が小さいために、ダイ
ナモメータＤＹ１の慣性を見かけ上小さく制して、エン
ジンに見合った形に制御することが要求される。このた
め、低慣性化制御が提案された。図９は低慣性化制御の
ブロック図で、２１０は入力トルクτ_iが供給され、出
力に入力トルク推定値∧τ_iを送出する１次遅れフィル
タ回路部（Ｔ_Fは１次遅れ時定数）で、この入力トルク
推定値は第１偏差器２１１のプラス端に与えられる。こ
の第１偏差器２１１のマイナス端には後述する負荷トル
クオブザーバ２１２からの負荷トルク推定値τ_Lが与え
られる。

【００３５】２１３は慣性モーメント演算部で、この演
算部２１３には第１偏差器２１１の偏差出力が与えられ
る。慣性モーメント演算部２１３の出力は入力トルクと
加算器２１４で加算され、その出力にモータ発生トルク
τ_Mを得る。このモータ発生トルクは第２偏差器２１５
のプラス端と負荷トルクオブザーバ２１２の第３偏差器
２１２ａのプラス端に与えられる。第２偏差器２１５の
マイナス端には負荷トルクτ_Lが与えられ、第２偏差器
２１５の偏差出力は図８に示したダイナモメータＤＹ１
とＤＹ２を１慣性系としたときの慣性モーメントの総和
Ｔ_MLの積分要素部２１６に入力される。Ｔ_MLの積分要素
２１６の出力にはモータの角速度ω_Mが得られる。負荷
トルクオブザーバ２１２は第３偏差器２１２ａの偏差出
力が入力されるオブザーバの慣性モーメントＴ_ML＊の積
分要素部２１２ｂと、この積分要素部２１２ｂの出力に
得られるモータ角速度推定値∧ω_M’とモータ角速度ω_M
との偏差を採る第４偏差器２１２ｃと、この第４偏差器
２１２ｃの偏差出力が供給されるオブザーバゲイン部２
１２ｄとから構成される。負荷トルクオブザーバ２１２
の出力には負荷トルク推定値が得られ、この推定値は第
３偏差器２１２ａと第１偏差器２１１に供給される。図
９において、慣性モーメント演算部２１３のＴ_m＊は低
慣性化したときの慣性モーメントである。

【００３６】図２０より次の（１５）〜（１７）式が求
まる。

【００３７】

【数１２】

【００３８】ここで、Ｔ_ML＝Ｔ_ML＊と仮定すると、（１
５）〜（１７）式より次の（１８）式が求まる。

【００３９】

【数１３】

【００４０】つまり、負荷トルクを１次遅れで推定した
値が負荷トルク推定値∧τ_Lとなる。ここで、図９の低
慣性化制御の原理を述べる。図９を変形すると、図１０
となる。図１０で負荷トルク推定と入力トルク推定が非
常に高速であると仮定すると、モータの加減速トルクτ
_ACは次の式で表わされる。

【００４１】

【数１４】

【００４２】上記（１９）式において、Ｔ_ML＝Ｔ_ML＊と
仮定すると、このトルクτ_ACからモータ角速度ω_Mまで
の関係は次の（２０）式となり、モータの慣性が見かけ
上Ｔ_m＊となる。

【００４３】

【数１５】

【００４４】以上から負荷トルク推定の高速化が可能な
ら図９により低慣性化制御が可能となる。

【００４５】次に参考文献Ａ，Ｂに示されている共振比
制御について述べる。図５において、Ｒ_m＝０近似した
ときの２慣性系のブロック図を示すと、図１１になる。
図１１において、各符号は図５と同じである。ここで、
モータ発生トルクτ_Mとモータの角速度ω_Mを用いて図１
７軸トルクオブザーバを構成し、軸トルク推定値∧τ_S
を（１−Ｋ）倍して、フィードフォワード補償を行う。
そのときの構成図を図１２に示す。図１２で軸トルク推
定値が高速に推定できるとして、軸トルク推定値∧τ_S
≒τ_Sと仮定すると図１３のようになる。図１３を変形
して参考文献Ｂに示した共振比制御のブロック図を導出
すると図１４のようになる。図１４より共振比制御を行
うと、モータ慣性が見かけ上（１／Ｋ）となる。また、
図１３の補償回路ではτ_i’の後に（１／Ｋ）がでてく
るので、トルク指令をＫ倍する必要がある。ここで、参
考文献Ａ，Ｂより共振比ＲとＫの関係は次式として得ら
れる。

【００４６】Ｋ＝Ｔ_M（Ｒ²−１）／Ｔ_L …………（２１）Ｒ：参考文献ＡよりＲ²＝５が振動抑制の最適値上述した低慣性化制御と共振比制御より次の置換を行う
と、低慣性化制御は共振比制御と全く同一となる。すな
わち、次の（１）〜（３）の置換を行うことにより参考
文献ＢのＳＦＣ挿入前のブロック図と等価になる。
（１）図９に示す低慣性化制御は１慣性系として扱われ
ているが、ダイナモメータＤＹ１とダイナモメータＤＹ
２に分けて２慣性系として取り扱う。（Ｔ_ML→Ｔ_Mとし
て取り扱う）、（２）図９に示すＴ_ML＊→Ｔ_M＊とす
る。（３）図９に示すＴ_ML＊／Ｔ_m＝Ｋとする。

【００４７】前述のように、実際には、モータ、及び負
荷の軸受等の損失トルク成分があり、そこで、厳密にこ
の損失成分を取り扱うと、図３のブロック図となる。ま
た、前述のように、単機には出力可能なトルクには、駆
動装置の容量などによる制限が存在する。この場合に
は、トルク制限から解除されたときに、よりすばやく軸
抑制状態に復帰できる必要がある。これらの問題を解決
するためのこの発明の好ましい実施の形態を図１〜図２
を参照しながら説明する。

【００４８】図１はこの発明の第１実施の形態を示すブ
ロック図で、この図１において、１１はモータの角速度
指令ω_M＊とモータの角速度ω_Mとの偏差を採る第１偏差
器で、この第１偏差器１１の偏差出力は、ＰＩ制御また
はＰ制御からなる速度アンプ（Ｋωｃ）１２に入力され
る。この速度アンプ１２の出力は加算器１３ａに供給さ
れる。

【００４９】１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは加算器、１４は
遅延回路部、１５はモータである。２０は外乱抑圧機能
部である負荷トルクオブザーバ、３０は軸ねじれ振動制
御部である。

【００５０】負荷トルクオブザーバは、偏差器２１ａ，
慣性モーメント演算部２２，加算器２３，偏差器２１ｂ
およびゲイン部２５によって構成される。軸ねじれ振動
抑制部３０はローパスフィルタ３１とモータ軸トルクオ
ブザーバ３２からなり、ローパスフィルタ３１は偏差器
３３ａ，一次遅れ演算部３４，加算器３５および遅延回
路部３６によって構成される。モータ軸トルクオブザー
バ３２は偏差器３９ａ，慣性モーメント演算部４０，加
算器４１，遅延回路部４２，偏差器３９ｂおよびゲイン
部４３によって構成される。

【００５１】次に図１の装置の動作について述べる。モ
ータ角速度指令ω_M＊とモータ角速度ω_Mとの偏差器１１
で検出される。この偏差出力は速度アンプ１２を経て加
算器１３ａに入力される。加算器１３ａは速度アンプ１
２の出力と後述する負荷トルクオブザーバ２０の出力を
入力として負荷トルク指令τ_L＊を得、このτ_L＊を負荷
トルクオブザーバ２０と加算器１３ｂに入力する。τ_L
＊は負荷トルクを駆動するためのトルク成分であるの
で、この直後に負荷機械損トルク補正分を加える。加算
器１３ｂでは負荷トルク指令τ_L＊と負荷軸機械損トル
クＴ_LLを加算して入力トルクτ_iを得、この入力トルク
τ_iを軸ねじれ振動抑制部３０のローパスフィルタ３１
と加算器１３ｃに入力する。加算器１３ｃでは、入力ト
ルクτ_iと後述する軸ねじれ振動抑制部３０の出力信号
を加算してモータトルク指令τ_M＊得、このτ_M＊を加算
器１３ｄに入力する。また、τ_M＊はモータ軸出力トル
ク成分であるので、これに対して、モータ軸の機械損ト
ルクも加算する。加算器１３ｄはモータトルク指令τ_M
＊とモータ軸機械損トルクＴ_MLを加算してその出力信号
を遅延回路部１４を介してモータ１５に入力する。これ
らの機械損は、回転速度などにより変化するので回転速
度に応じたテーブルデータなどにより補正を行う。も
し、この損失補正が無い場合には、負荷トルクオブザー
バや、軸ねじれ振動抑制制御部分の出力にこれらの損失
トルク成分が含まれてくるため、実際に負荷慣性を加速
するトルクに対して誤差が生じ、制御特性が悪化する事
がある。

【００５２】モータ１５の回転速度は速度検出器１６に
よって検出され、速度検出回路１７はモータ速度検出信
号ω_Mを出力する。モータ速度信号ω_Mは加算器１１，負
荷トルクオブザーバ２０および軸ねじれ振動抑制部３０
に導かれる。

【００５３】負荷トルクオブザーバ３０においては、偏
差器２１ａがトルク指令τ_L＊とゲイン回路部２５の出
力信号との偏差信号を慣性モーメント演算部２２に導
く。加算器２３では慣性モーメント演算部２２の演算信
号と遅延回路部２４の遅延信号を加算する。偏差器２１
ｂでは加算器２３の加算信号とモータ速度信号ω_Mとの
偏差信号をゲイン部２５を介して偏差器２１ａと加算器
１３ａに導く。

【００５４】軸ねじれ振動抑制部３０のローパスフィル
タ３１においては、偏差器３３ａが、入力トルク信号τ
_iと遅延回路部３６の出力信号を入力として偏差信号を
得、この偏差信号を一次遅れ演算部３４に導く。加算器
３５は、一次遅れ演算部３４の演算信号とその遅れ信号
を加算してその加算信号を偏差器３７に導く。モータ軸
トルクオブザーバ３２においては、偏差器３９ａが、モ
ータトルク指令τ_M＊とゲイン部４３の出力信号との偏
差信号を得、この偏差信号を慣性モーメント演算部４０
に導く。加算器４１は慣性モーメント演算部４０の演算
信号とその遅れ信号との加算信号を得、その加算信号を
偏差器３９ｂに導く。偏差器３９ｂは、加算器４１の加
算信号と速度検出回路部１７のモータ速度信号ω_Mを入
力として、その偏差信号をゲイン回路部４３を介して偏
差器３９ａと３７に導く。偏差器３７はローパスフィル
タ３１の加算器３５の加算信号とゲイン回路部４３の出
力信号との偏差を得、その偏差信号を倍数回路部３８に
よって（Ｋ−１）倍した後に加算器１３ｃに導く。

【００５５】第１の実施の形態を適用することにより従
来は無視していた、モータや負荷の軸摩擦トルク成分も
補正可能となり、振動抑制制御等の精度が良くなる。ま
た、軸摩擦トルク成分をフィードフォアード補償する事
により、オブザーバ部分にはこの成分が含まれなくな
る。この結果、オブザーバの応答時間遅れの要素がフィ
ードフォアードに置き換えることができ、応答特性も向
上する。

【００５６】図２はこの発明の第２の実施の形態を示す
もので、トルクリミッタが動作した場合の対策を講ずる
ものである。図２において図１のものと同一又は相当部
分には同一符号が付されている。この第２の実施の形態
においては、加算器１３ｄと遅延回路部１４との間にト
ルクリミッタ１８が設けられており、遅延回路部の出力
段から負荷トルクオブザーバ２０と軸ねじれ振動抑制部
３０との間にフィードフォアードループ５０を形成す
る。フィードフォアードループ５０は偏差器５１〜５３
を有する。

【００５７】図２の装置では、図１の装置に対して改善
を加えているが、図１の装置の要素が無くても上記対策
は有効である。トルクリミッタ１８は振動抑制制御部３
０の出力トルク指令以降に配置されている。フィードフ
ォアードループ５０の偏差器５１はトルクリミッタ１８
を通過したモータトルク指令τ_M＊からモータ軸機械損
失トルクＴ_MEを引いてモータ軸出力トルク指令τ_MO＊を
算出する。偏差器５２はモータ軸出力トルク指令τ_MO＊
から軸ねじれ振動抑制制御部３０のモータ軸トルクオブ
ザーバ信号を引いて負荷軸トルク指令τ_MI＊を算出す
る。偏差器５３は負荷側軸トルク指令でτ_MI＊から負荷
機械損トルクＴ_LMを引いて負荷駆動トルク指令Ｔ_L＊を
算出する。

【００５８】負荷トルクオブザーバ２０は負荷駆動トル
ク指令Ｔ_L＊とモータ速度検出信号ω_Mと入力として所定
の演算を行う。軸ねじれ振動抑制制御部３０において
は、ローパスフィルタ３１が負荷側軸トルク指令τ_LI＊
を入力として演算を行うとともに、モータ軸オブザーバ
３２がモータ軸出力トルク指令τ_MO＊とモータ速度検出
信号ωを入力として所定の演算を実行する。

【００５９】すなわち、トルクリミッタは軸振動抑制制
御の出力トルク指令以降に置かれており、このリミッタ
を通過したトルク指令τ_ME＊から、Ｔ_MMのモータ軸を引
いてモータ軸出力トルクをτ_M＊演算する。そして、こ
のトルクを用いて軸振動抑制を実施する。また、このト
ルクから、軸振動抑制トルク項や、負荷軸損失トルクを
引くことにより、負荷トルクτ_L＊を求め、これを用い
て負荷トルクオブザーバを構成する。このように、トル
クリミッタを通過した最終出力トルクから、各トルク要
素を減算したものを各オブザーバのトルク指令として利
用することにより、より実際に近い状態にオブザーバモ
デル部分を近似でき、リミッタ解除後の特性についての
安定性が増す。

【００６０】トルク指令がリミッタにかかった場合で
も、トルクオブザーバはモデル速度を計算しつづける。
そのため、出力トルクが制限されたときには、何らかの
方法でこのオブザーバ内部事情を修正する必要があった
が本実施例では、トルク制限後のトルク成分を逆演算
し、実際の出力トルク成分に近い値でオブザーバ演算を
行うことにより、トルクリミッタ動作時の特性を改善す
ることができる。

【００６１】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
軸トルクオブザーバのゲインが小さいときでも、２慣性
共振系の振動抑制効果を向上させることができるととも
に、軸トルク推定値から負荷トルク推定値を引き算した
フィードバック回路部を設けることにより、より一層の
振動抑制効果が得られるとともに、負荷の機械損トルク
成分とモータの機械損トルク成分を補正することによ
り、特性の安定化か得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施の形態を示すブロック図。

【図２】第２実施の形態を示す外乱抑圧機能部のブロッ
ク図。

【図３】２慣性系のブロック図。

【図４】２慣性系モデルを示す説明図。

【図５】２慣性系のブロック図。

【図６】モータ部のモデル図。

【図７】軸トルク推定オブザーバのブロック図。

【図８】パワートレンテスタの概略構成説明図。

【図９】低慣性系制御のブロック図。

【図１０】図２０の変形例を示すブロック図。

【図１１】２慣性系のブロック図。

【図１２】図１１にフィードフォワード補償を行ったと
きのブロック図。

【図１３】共振比制御の効果を示すためのブロック図。

【図１４】共振比制御の効果を示すためのブロック図。

【符号の説明】

１１…偏差器１２…速度アンプ１３ａ〜１３ｄ…加算器１４…トルクリミッタ２０…外乱抑圧機能部である負荷トルクオブザーバ３０…軸ねじれ振動抑制部３２…モータ軸トルクオブザーバ５０…フィードフオワードループ５１〜５３…減算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸トルクオブザーバを有する２慣性共振
系と、モータの角速度指令と２慣性共振系の角速度との
偏差出力を増幅する比例ゲインの速度アンプと、この速
度アンプの出力が供給され、出力に外乱が送出されない
ようにする外乱抑圧機能部と、この外乱抑圧機能部から
の出力が供給され、前記２慣性共振系に振動が発生しな
いように抑制する振動抑制回路とを備えてなる振動抑制
装置であって、前記外乱抑圧機能部からの出力信号に負
荷機械損トルク補正信号を加算する第１の補正手段と、
前記振動抑制回路からの出力信号にモータ機械損トルク
補正信号を加算する第２の補正手段とを有する低慣性化
制御による２慣性共振系の振動抑制装置。
【請求項２】前記振動抑制回路は１次遅れフィルタ部
と、このフィルタ部の出力が供給される低慣性化ゲイン
部と、このゲイン部の出力と１次遅れフィルタ部の入力
とを加算する加算部とからなることを特徴とする請求項
１記載の低慣性化制御による２慣性共振系の振動抑制装
置。
【請求項３】前記外乱抑圧機能部を負荷トルクオブザ
ーバで構成し、前記第１の補正手段が前記負荷トルクオ
ブザーバによるトルク補償後に前記負荷軸摩擦軸トルク
成分を加算する手段を有する請求項１〜２記載の低慣性
化制御による２慣性共振系の振動抑制装置。
【請求項４】前記第２の補正手段が前記振動抑制回路
の出力信号に軸振動抑制トルク信号を加算した後にモー
タの軸摩擦トルク成分を加算する手段を有することを特
徴とする請求項１〜３記載の低慣性化制御による２慣性
共振系の振動抑制装置。
【請求項５】前記速度アンプを比例積分要素としたこ
とを特徴とする請求項１〜５記載の低慣性化制御による
２慣性共振系の振動抑制装置。
【請求項６】軸トルクオブザーバを有する２慣性共振
系と、モータの角速度指令と２慣性共振系の角速度との
偏差出力を増幅する比例ゲインの速度アンプと、この速
度アンプの出力が供給され、出力に外乱が送出されない
ようにする負荷トルクオブザーバと、この負荷トルクオ
ブザーバからの出力が供給され、前記２慣性共振系に振
動が発生しないように抑制する振動抑制回路とを備えて
なる振動抑制装置であって、前記負荷トルクオブザーバによる負荷トルクを推定し、
該負荷トルクをフィードバックする第１の制御系と、２慣性系負荷時にモータ軸トルクを推定し振動抑制をす
る第２の制御系と、負荷トルクオブザーバによる補償後に負荷の軸摩擦トル
ク成分を加算する加算器と、軸振動抑制トルクを加算した後にモータの軸摩擦トルク
成分を加算する加算器と、出力トルクを制限するトルクリミッタからなる軸振動抑
制する速度制御系によって構成したことを特徴とする、低慣性化制御による２慣性共振系の振動抑制装置。
【請求項７】軸振動抑制用の軸トルク推定に使用する
トルク指令の値として前記トルクリミッタの出力からモ
ータの軸摩擦トルク成分のフィードフォワード分を減算
したトルク成分を用いることを特徴とする請求項６に記
載の低慣性化制御による２慣性共振系の振動抑制装置。
【請求項８】負荷トルク変動抑制のための負荷トルク
の推定に使用するトルク指令の値として、前記トルクリ
ミッタの出力から、モータの軸摩擦トルク成分のフィー
ドフォワード分と、抑動抑制のためのトルク成分と、前
記負荷の軸摩擦トルク成分のフィードフォワード分とを
減算したトルク成分を用いることを特徴とする低慣性化
制御による２慣性共振系の振動抑制装置。