(57)【要約】【課題】モータ駆動装置において、定常状態で上位制御から入力されるトルク指令に収束でき、低次のモデルが簡易に実装でき、電流制御の安定性を向上させる。【解決手段】速度制御部１において、検出モータ角速度ωMと速度指令ω*に基づいて、トルク指令Ｔ*を出力する。振動抑制制御部２において、推定モータ角速度ωestから検出モータ角速度ωMを減じて振動成分を抽出し、前記振動成分を低周波成分および高周波成分を補償しないフィルタ２２を通して補償トルクＴFBをフィードバックし、前記補償トルクＴFBを前記トルク指令Ｔ*に加算して振動抑制トルク指令Ｔ**を算出する。電流制御部３は、検出モータ位相と検出電流と前記振動抑制トルク指令とに基づいて、ゲート信号を出力する。インバータ４において、ゲート信号に基づいてスイッチング素子を制御し、モータＭに電圧を出力する。【選択図】図２
2020191744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータに接続されたモータによって、１つ、または、複数の負荷を駆動するモータ駆動装置であって、
検出モータ角速度と速度指令に基づいて、トルク指令を出力する速度制御部と、
推定モータ角速度から前記検出モータ角速度を減じて振動成分を抽出し、前記振動成分を低周波成分および高周波成分を補償しないフィルタに通して補償トルクをフィードバックし、前記補償トルクを前記トルク指令に加算して振動抑制トルク指令を算出する振動抑制制御部と、
検出モータ位相と検出電流と前記振動抑制トルク指令とに基づいて、ゲート信号を出力する電流制御部と、
前記ゲート信号に基づいてスイッチング素子を制御し、前記モータに電圧を出力するインバータと、
を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記振動抑制制御部は、
前記振動抑制トルク指令に慣性系モデルを乗算して前記推定モータ角速度を算出する慣性系モデルブロックと、
前記推定モータ角速度から前記検出モータ角速度を減算する減算部と、
前記減算部の出力を入力して前記補償トルクを出力する前記フィルタと、
前記トルク指令に前記補償トルクを加算して前記振動抑制トルク指令として出力する加算部と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記フィルタの伝達係数は、以下の（９）式とすることを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。
【数９】
2020191744.tif 000013
ＧFB：伝達関数
Ｊｒ：内部モデルイナーシャ
ζH：抑制補償の強さ
ωH：周波数帯域
ｓ：ラプラス演算子
【請求項４】
インバータに接続されたモータによって、１つ、または、複数の負荷を駆動するモータ駆動装置の制御方法であって、
速度制御部において、検出モータ角速度と速度指令に基づいて、トルク指令を出力し、
振動抑制制御部において、推定モータ角速度から前記検出モータ角速度を減じて振動成分を抽出し、前記振動成分を低周波成分および高周波成分を補償しないフィルタを通して補償トルクをフィードバックし、前記補償トルクを前記トルク指令に加算して振動抑制トルク指令を算出し、
電流制御部において、検出モータ位相と検出電流と前記振動抑制トルク指令とに基づいて、ゲート信号を出力し、
インバータにおいて、前記ゲート信号に基づいてスイッチング素子を制御し、前記モータに電圧を出力することを特徴とするモータ駆動装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータが２慣性系，もしくはそれ以上の多慣性系を駆動するシステムに係り、特に、振動抑制に関する。 
【背景技術】
【０００２】
バッテリもしくは交流電源とレクティファイア（交流−直流変換器）の組み合わせからなる直流電圧を生じさせる機構と、直流電圧を交流電圧に変換しモータ（電動機）に印加するインバータと、印加された電気エネルギーを力学的エネルギーに変換して回転するモータと、モータとシャフト等で連結された１つの負荷と、などから構成される２慣性駆動系、あるいは負荷が複数連結された多慣性駆動系を考える。
【０００３】
ここでインバータは、アクセルや操作盤の操作によって生成されるトルク指令に基づいて、モータが適正なトルクで運転できるような振幅・周波数の交流電圧を生成してモータへ印加するものとする。このような駆動系をもつシステムには例えばエレベータ，工作機械といったものがある。
【０００４】
このようなシャフトを介する駆動系においては負荷を駆動させた際、シャフトにねじりに対する反力が生じ、共振を励起することがある。また、負荷に加わる外乱成分により慣性系が振動することがある。この慣性系の振動に対して、制御上の改善で対策を行う方法が知られている。
【０００５】
例えば、特許文献１に示される自動車用の振動抑制制御では、モータ軸換算した総合イナーシャによる目標応答と検出モータ角速度を比較し、振動成分をフィードバックして振動抑制を行っている。
【０００６】
特許文献２のトランスミッション等試験装置用の振動抑制制御では、出力トルクを検出しフィードバックすることでモータ回転速度に依存しない振動抑制を行っている。
【０００７】
特許文献３の工作機械用の振動抑制制御では、モータと被駆動部の速度を比較し、振動成分をフィードバックすることで振動抑制を行っている。
【０００８】
特許文献４の多慣性系の振動抑制制御では、外乱オブザーバと共振比制御を両立させて簡易な振動抑制制御を達成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第６２４３２７９号
【特許文献２】特許第５０３７０２４号
【特許文献３】特許第６４１２０７１号
【特許文献４】特許第５３２９２０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の振動抑制制御では、適用対象を自動車に限定した議論となっており、慣性系に高周波外乱が入力された場合の振動抑制制御が電流制御系へ与える影響が考慮されていない。
【００１１】
特許文献２の振動抑制制御では、出力トルク検出手段を必要とする。電動機駆動系には出力トルク検出手段をもたないものも多く、一般の電動機駆動系への適用に当たっては設計変更，部品調達コストが生じる恐れがある。
【００１２】
特許文献３の振動抑制制御では、モータと被駆動部の両者に速度検出器が必要となる。検出器が２つの場合、１つの場合に比べて部品コスト増大，故障リスク増大といった問題が生じる。
【００１３】
特許文献４の振動抑制制御では、低周波成分をフィードバックするため、定常時に振動抑制補償後のトルク指令が速度制御からのトルク指令に収束しない。指令値の大小，外乱の有無にかかわらずモータトルクを具体的な値へと制御したい場合に不向きである。
【００１４】
以上示したようなことから、モータ駆動装置において、定常状態で上位制御から入力されるトルク指令に収束でき、低次のモデルが簡易に実装でき、電流制御の安定性を向上させることが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、インバータに接続されたモータによって、１つ、または、複数の負荷を駆動するモータ駆動装置であって、検出モータ角速度と速度指令に基づいて、トルク指令を出力する速度制御部と、推定モータ角速度から前記検出モータ角速度を減じて振動成分を抽出し、前記振動成分を低周波成分および高周波成分を補償しないフィルタに通して補償トルクをフィードバックし、前記補償トルクを前記トルク指令に加算して振動抑制トルク指令を算出する振動抑制制御部と、検出モータ位相と検出電流と前記振動抑制トルク指令とに基づいて、ゲート信号を出力する電流制御部と、前記ゲート信号に基づいてスイッチング素子を制御し、前記モータに電圧を出力するインバータと、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、その一態様として、前記振動抑制制御部は、前記振動抑制トルク指令に慣性系モデルを乗算して前記推定モータ角速度を算出する慣性系モデルブロックと、前記推定モータ角速度から前記検出モータ角速度を減算する減算部と、前記減算部の出力を入力して前記補償トルクを出力する前記フィルタと、前記トルク指令に前記補償トルクを加算して前記振動抑制トルク指令として出力する加算部と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、その一態様として、前記フィルタの伝達係数は、以下の（９）式とすることを特徴とする。
【００１８】
【数９】
2020191744.tif 000003
【００１９】
ＧFB：伝達関数
Ｊｒ：内部モデルイナーシャ
ζH：抑制補償の強さ
ωH：周波数帯域
ｓ：ラプラス演算子。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、モータ駆動装置において、定常状態で上位制御から入力されるトルク指令に収束でき、低次のモデルが簡易に実装でき、電流制御の安定性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】モータと負荷の接続構成図。
【図２】実施形態におけるモータ駆動装置の制御システム構成図。
【図３】実施形態における慣性系ブロック図。
【図４】実施形態における振動抑制制御部の構成図。
【図５】実施形態におけるステップ応答図。
【図６】実施形態におけるボード線図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本願発明におけるモータ駆動装置の実施形態を図１〜図６に基づいて詳述する。
【００２３】
［実施形態］
図１に本実施形態におけるモータと負荷の接続構成図を示す。図１はモータＭがシャフトを介して３つの負荷Ａ，Ｂ，Ｃを駆動する４慣性駆動系を示している。４慣性駆動系としたのは多慣性系制御の例として説明するためであり、実施形態が対象とするのは４慣性系だけではない。つまり、負荷の個数は３つに限定されず、１個以上の任意の個数でよい。モータトルクＴMはモータＭに流れる電流をインバータで制御することにより発生させたトルクであり、モータトルクＴMによってモータＭ及び負荷Ａ，Ｂ，Ｃを駆動する。以下では図１の駆動系をプラントと称する。
【００２４】
図２に本実施形態における制御システム構成図を示す。制御システムにはアクセル，操作盤などの操作量に応じた速度指令ω*が入力される。速度指令ω*の前に位置制御があり、そこで速度指令ω*が生成される構成でもよい。速度制御部１は入力された速度指令ω*と検出モータ角速度ωMに基づき速度指令ω*に追従するためのトルク指令Ｔ*を出力する。
【００２５】
振動抑制制御部２は本実施形態の対象とする制御部であり、入力されたトルク指令Ｔ*と検出モータ角速度ωMから振動を抑制するためのトルク指令（以下、振動抑制トルク指令と称する）Ｔ**を出力する。
【００２６】
電流制御部３には振動抑制トルク指令Ｔ**と検出モータ位相，検出電流が入力され、振動抑制トルク指令Ｔ**を実現するための電流制御演算を行い、ゲート信号をインバータ４に与える。
【００２７】
インバータ４ではゲート信号の通りにスイッチングが行われ、電圧をモータＭに印加する。モータＭに電圧が印加されると電流が流れ、速度，電流に応じたモータトルクＴMが生じる。
【００２８】
ここで、図２では検出モータ角速度ωMおよび検出モータ位相を用いているが、電流制御などで推定モータ位相を演算する、つまり速度センサレスとしてもよい。その場合、速度制御部１，振動抑制制御部２には検出モータ角速度ωMの代わりに推定したモータ角速度を入力するものとする。本明細書では、検出モータ角速度ωMは推定したモータ角速度を含むものとし、検出モータ位相は推定モータ位相を含むものとする。
【００２９】
また、以下の振動抑制制御の検討に関して電流制御は十分正確であると仮定し、電流制御応答と同じ時定数の一次遅れ伝達関数とみなす。
【００３０】
図３は図１をブロック図の形で表したものである。ＪM，ＪA，ＪB，ＪCはそれぞれモータＭ，負荷Ａ，負荷Ｂ，負荷Ｃのイナーシャである。また、ＤMA，ＤAB，ＤBCはモータＭと負荷Ａ，負荷Ａと負荷Ｂ，負荷Ｂと負荷Ｃを接続するシャフトの損失を表現する減衰定数，ＫMA，ＫAB，ＫBCはモータＭと負荷Ａ，負荷Ａと負荷Ｂ，負荷Ｂと負荷Ｃを接続するシャフトの剛性である。シャフトの損失とはシャフトがねじれる角速度に応じて発生する摩擦などの成分を示す。
【００３１】
１／ＪMｓなどといったイナーシャを用いたブロック７，１１，１５，１８はトルクから角速度への伝達関数を示す。ＤMAｓ＋ＫMA／ｓなどといったシャフト係数を用いたブロック９，１３，１７は角速度からトルクへの伝達関数を示す。
【００３２】
シャフト係数の伝達関数を用いたブロック９，１３，１７手前のフィードバックによる減算器８，１２，１６は２つの角速度の差からシャフトがねじれる角速度を導出するためのものである。モータＭまたは負荷Ａ，Ｂ，Ｃのイナーシャの伝達関数を用いたブロック７，１１，１５，１８手前のフィードバックによる減算器６，１０，１４はシャフトからの反力を表現したものである。
【００３３】
図３に基づいて、具体的に説明する。減算部５において、モータトルクＴMから外乱トルクＴdisを減算する。減算部６において、減算部５の出力から第１シャフトブロック９の出力を減算する。
【００３４】
モータイナーシャブロック７において、減算部６の出力にモータイナーシャ伝達関数１／ＪMｓを乗算して検出モータ角速度ωMを算出する。減算部８において、検出モータ角速度ωMから第１負荷イナーシャブロック１１の出力を減算する。第１シャフトブロック９において、減算部８の出力に第１シャフト伝達関数ＤMAｓ＋ＫMA／ｓを乗算する。
【００３５】
減算部１０において、第１シャフトブロック９の出力から第２シャフトブロック１３の出力を減算する。第１負荷イナーシャブロック１１において、減算部１０の出力に第１負荷伝達関数１／ＪAｓを乗算する。減算部１２において、第１負荷イナーシャブロック１１の出力から第２負荷イナーシャブロック１５の出力を減算する。
【００３６】
第２シャフトブロック１３において、減算部１２の出力に第２シャフト伝達関数ＤABｓ＋ＫAB／ｓを乗算する。減算部１４において、第２シャフトブロック１３の出力から第３シャフトブロック１７の出力を減算する。第２負荷イナーシャブロック１５において、減算部１４の出力に第２負荷伝達関数１／ＪBｓを乗算する。減算部１６において、第２負荷イナーシャブロック１５の出力から第３負荷イナーシャブロック１８の出力を減算する。
【００３７】
第３シャフトブロック１７において、減算部１６の出力に第３シャフト伝達関数ＤBCｓ＋ＫBC／ｓを乗算する。第３負荷イナーシャブロック１８において、第３シャフトブロック１７の出力に第３負荷伝達関数１／ＪCｓを乗算する。
【００３８】
図３では、負荷が３つの場合について示しているが、負荷は１つ以上であればよい。負荷が１つの場合、プラント伝達関数ＧPは、減算部６〜第１負荷イナーシャブロック１１までのブロックとなる（ただし、減算部１０はない）。負荷が２つの場合は、減算部６〜第２負荷イナーシャブロック１５までのブロックとなる（ただし、減算部１４はない）。負荷が４つ以上の場合は、図３に対して必要なブロックを追加すればよい。
【００３９】
モータトルクＴM、及び、外乱トルクＴdisを入力すると、図３に基づいてモータＭ，負荷Ａ，Ｂ，Ｃが駆動される。モータ角速度が検出され、検出モータ角速度ωMとして図２の制御システムで用いられる。モータトルクＴM，外乱トルクＴdisの減算以降を、プラント入力トルクから検出モータ角速度ωMまでのプラント伝達関数ＧPと称する。ただし、プラントは図３のように線形な伝達関数の組み合わせ、つまり１つのプラント伝達関数ＧPにまとめられるような構成である必要はなく、ギアのバックラッシュなど非線形な要素を有するプラントである場合も本実施形態は適用可能である。
【００４０】
図４に振動抑制制御部２の構成図を示す。ＧPは図３に示すプラント伝達関数である。プラント伝達関数ＧPは図２の振動抑制制御部２の外部の項であるが、振動抑制制御全体のわかりやすさのために記した。
【００４１】
本実施形態は、共振するモデルに対し検出手段を設け、共振以外の成分をもった制御内演算結果と比較して出力にフィードバックする。これが制御の基本的な考え方となる。共振以外の成分を表現するモデルとは、おおまかに慣性系全体を表すモデルということであり、これは慣性系の全てのイナーシャの和を時定数とする一次遅れである。
【００４２】
振動抑制制御部２にはトルク指令Ｔ*が入力される。加算器１９により、トルク指令Ｔ*とフィードバックされた補償トルクＴFBを加算して振動抑制トルク指令Ｔ**を算出する。
【００４３】
慣性系モデルブロック２０は、振動抑制トルク指令Ｔ**に制御内部の慣性系モデル（１／Ｊrｓ）を乗算して推定モータ角速度ωestを算出する。ここで、Ｊrは内部モデルイナーシャである。また、振動抑制トルク指令Ｔ**は電流制御系（ここでは時定数の小さい一次遅れとみなし省略する）を介してモータトルクＴMとなる。減算器５において、モータトルクＴMから外乱トルクＴdisを減算し、プラント伝達関数ＧPに入力される。プラント伝達関数ＧPの出力は検出モータ角速度ωMとなる。
【００４４】
減算部２１において、推定モータ角速度ωestから検出モータ角速度ωMが減算される。つまり、内部モデルとプラントからの検出値を比較している。減算した結果はフィルタ２２（伝達関数ＧFB）を介して振動抑制用の補償トルクＴFBとしてトルク指令Ｔ*に加算される。
【００４５】
ここでは、図２の速度制御，電流制御は特別の問題なく動作するものとして、振動抑制制御のみを考える。
【００４６】
本実施形態の振動抑制制御（図４）における基本的な考え方を説明する。プラントからの検出モータ角速度ωMはプラントの剛性により振動する。これに対し内部モデルはイナーシャを考慮した積分だけで表現され、そこから得られる推定モータ角速度ωestは振動成分を持たない。つまり内部モデルが適切であれば、検出モータ角速度ωMと推定モータ角速度ωestを比較することで、検出モータ角速度ωMの振動成分のみを取り出せる。そして得られた振動成分を適切なフィルタ（伝達関数ＧFB）に通し、トルク指令Ｔ*にフィードバックすることで検出モータ角速度ωMの振動を抑制することができる。以上が基本的な振動抑制の考え方となる。
【００４７】
数式を用いて、図４の構成による振動抑制制御を説明する。ここでは、電流制御系が時定数の小さい一次遅れとみなせ、振動抑制トルク指令Ｔ**とモータトルクＴMが等しいものと仮定する。また、プラントのモータ角速度は遅れなく正確に検出されるものとみなす。
【００４８】
まず、制御内部の慣性系モデルについて述べる。上記のように検出モータ角速度ωMと推定モータ角速度ωestを比較して振動成分を取り出したいため、推定モータ角速度ωestはモータ角速度の大まかな動きを模擬したものであればよい。
【００４９】
よって、モータＭに負荷Ａ，Ｂ，Ｃが連結されたことを模擬するため、内部モデルイナーシャＪrをイナーシャＪM以上の値として振動抑制しやすいよう調整することになる。イナーシャの情報が事前に分かっている場合の望ましい値としては、以下の（１）式のように内部モデルイナーシャＪｒをモータＭ、及び全負荷Ａ，Ｂ，Ｃのイナーシャの総和とする。
【００５０】
ここで注意点として、ギアなどを介して力を伝達する場合、車輪など回転力を前後運動に変換する場合はモータＭから見る各負荷Ａ，Ｂ，Ｃのイナーシャは単一で測定するイナーシャとは違って見えるため、（１）式のままでは推定モータ角速度ωestは検出モータ角速度ωMから乖離してしまう。このような場合は、ギア比，回転半径を用いて各負荷のイナーシャをモータ軸に換算し、総和を取ればよい。
【００５１】
【数１】
2020191744.tif 000004
【００５２】
次に、フィルタ（伝達関数ＧFB）の設計について述べる。トルク指令Ｔ*及び外乱トルクＴdisからモータトルクＴMへの伝達関数は以下の（２）式となる。トルク指令Ｔ*及び外乱トルクＴdisから検出モータ角速度ωMまでの伝達関数は以下の（３）式のようになる。
【００５３】
【数２】
2020191744.tif 000005
【００５４】
【数３】
2020191744.tif 000006
【００５５】
ここで、プラント伝達関数ＧPを分子ＧPN，分母ＧPDで表現する。さらに、検出モータ角速度ωMの振動を抑制することを考え、（３）式におけるトルク指令Ｔ*の係数部分をＧXとおく。すると以下の（４）式，（５）式のようになる。
【００５６】
【数４】
2020191744.tif 000007
【００５７】
【数５】
2020191744.tif 000008
【００５８】
設計可能な伝達関数１／Ｊrｓ，ＧFBに注目し、以下の（６）式で置き換えを行い、（５）式を整理しなおすと以下の（７）式が得られる。
【００５９】
【数６】
2020191744.tif 000009
【００６０】
【数７】
2020191744.tif 000010
【００６１】
（７）式の分母に注目すると、プラント伝達関数ＧPの分母ＧPDが引き起こす共振をＧHによって抑制できる形になっていることがわかる。
【００６２】
ここで、本実施形態の振動抑制では、以下の２点を重視し、低周波成分，高周波成分の補償は行わない設計とする。
・振動がない場合はトルク指令Ｔ*の値を変化させない、つまり定常的な補償は行わない。
・電流制御応答との兼ね合いを考慮する必要がある補償は行わない。
【００６３】
（３）式，（６）式から外乱トルクＴdisに対する検出モータ角速度ωMの応答はＧX・ＧHであることをふまえて、ＧHを（８）式のようなノッチフィルタに設定する。ωHは周波数帯域，ζHは抑制補償の強さを決めている。
【００６４】
プラントに合わせて振動を抑制できるように周波数帯域ωH，抑制補償の強さζHを調節することになるが、一般的には、周波数帯域ωHはプラント伝達関数ＧPの反共振点より低く設定し、抑制補償の強さζHは小さければ振動抑制性能が弱く、大きければ急峻な補償トルクＴFBを発生させるため０．２＜ζＨ＜０．８程度に設定するのが良い。
【００６５】
【数８】
2020191744.tif 000011
【００６６】
振動抑制制御に用いるフィルタ（伝達関数ＧFB）については（８）式から以下の（９）式が導かれる。
【００６７】
【数９】
2020191744.tif 000012
【００６８】
以上が本実施形態の振動抑制制御の説明となる。本実施形態の効果をシミュレーションにより確認した。図５にステップ応答に対するシミュレーション結果を示す。図５の左側がトルク指令Ｔ*を変化させた場合、右側が外乱トルクＴdisを変化させた場合を示している。トルク指令Ｔ*，外乱トルクＴdisのどちらを変化させた場合でも、検出モータ角速度ωMの振動が抑制されていることがわかる。どちらの結果でもトルク指令Ｔ*と振動抑制トルク指令Ｔ**，ここではつまりモータトルクＴMは最終的に同じ値に収束していることがわかる。
【００６９】
よって、本実施形態の振動抑制が目的とする「振動がない場合はトルク指令Ｔ*の値を変化させない」を達成しつつ多慣性系の振動が抑制できていることがわかる。外乱トルク応答における角速度の上昇度合いのずれは、制御ありの場合のみ振動抑制の分だけ外乱を打ち消すトルクを生じたことに由来する。
【００７０】
図６にボード線図を示す。４慣性系のため、振動抑制制御なしでは共振点が３つ存在している。そして、振動抑制を行った場合、トルク指令Ｔ*に対する応答、外乱トルクＴdisに対する応答の両者について共振点のゲインを抑えることができている。
【００７１】
本実施形態の特長を考察する。
【００７２】
１つ目の特長は定常特性である。振動抑制を行った後の定常状態において、振動抑制トルク指令Ｔ**はトルク指令Ｔ*と等しくなる。これは、外乱の有無にかかわらず特定のモータトルクＴMを出力したい場合に有利である。
【００７３】
２つ目の特長は内部モデルの次数である。通常、多慣性系の共振を内部モデルで再現しようとすれば伝達関数の次数が高くなり、その係数も項によって大きく違うため、実装時は小数点位置や演算誤差に気を配る必要がある。しかし、本実施形態の内部モデル１／Ｊrｓは次数が低く実装上の難点を少なくできている。
【００７４】
３つ目の特長は高周波外乱の考慮である。高周波外乱を補償する振動抑制制御の設計だと補償トルクが高周波数で変動し、電流制御を不安定にする危険性がある。これに対し、本実施形態は外乱応答に寄与するＧHを（８）式のように設定し、高周波数に対して補償を行わないようにして安定性を確保している。
以上が本実施形態の特長となる。
【００７５】
以下に本実施形態の効果を説明する。
【００７６】
振動する検出モータ角速度ωMから振動成分をもたない推定モータ角速度ωestを減じたのち、低周波数，高周波数を補償しないフィルタを通してフィードバックすることで、定常状態で上位制御から入力されるトルク指令Ｔ*に収束でき、
低次のモデルで簡易に実装でき、電流制御を不安定にさせにくい、多慣性系の振動抑制制御を行うことができる。
【００７７】
従来においては、シャフト剛性による共振までモデルで表現して自動車の制振制御が行われている場合がある。これはフィードフォワードでオーバーシュートなく制御を行えるが、代わりにモデル精度が重要となる。
【００７８】
車両モデルを離散伝達関数にした際の共振（剛性）の表現項はそれ以外の項に比べてかなり微小であり、かといって０とみなして近似すると共振の表現がすべてなくなってしまい、制振が行えなくなってしまう。よって、従来は共振の表現のために制振制御に特化して対策している。
【００７９】
本実施形態の制御は共振の表現を行わず、容易な伝達関数表現で制振制御が行えるようにしている。
【００８０】
特許文献１〜４に対しては、慣性系に高周波外乱が入力された場合の電流制御系へ与える影響を考慮している、出力トルク検出手段を必要としない、速度検出器は多くともモータに対しての１つのみでよい、定常時に振動抑制後トルク指令は速度制御からのトルク指令に収束する、という利点を持つ。
【００８１】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【符号の説明】
【００８２】
１…速度制御部
２…振動抑制制御部
３…電流制御部
４…インバータ
Ｍ…モータ
ω*…速度指令
Ｔ*…トルク指令
ωM…検出モータ角速度
Ｔ**…振動抑制トルク指令
ωest…推定モータ角速度
ＴFB…補償トルク
【図１】
2020191744.tif 000014
【図２】
2020191744.tif 000015
【図３】
2020191744.tif 000016
【図４】
2020191744.tif 000017
【図５】
2020191744.tif 000018
【図６】
2020191744.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月8日(2020.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータに接続されたモータによって、複数の負荷を駆動するモータ駆動装置であって、
検出モータ角速度と速度指令に基づいて、トルク指令を出力する速度制御部と、
推定モータ角速度から前記検出モータ角速度を減じて振動成分を抽出し、前記振動成分を低周波成分および高周波成分を補償しないフィルタに通して補償トルクをフィードバックし、前記補償トルクを前記トルク指令に加算して振動抑制トルク指令を算出する振動抑制制御部と、
検出モータ位相と検出電流と前記振動抑制トルク指令とに基づいて、ゲート信号を出力する電流制御部と、
前記ゲート信号に基づいてスイッチング素子を制御し、前記モータに電圧を出力するインバータと、
を備え、
前記振動抑制制御部は、
前記振動抑制トルク指令に、モータのイナーシャと、ギア比，回転半径を用いて各負荷のイナーシャをモータ軸に換算した値と、の総和とした慣性系モデルを乗算して前記推定モータ角速度を算出する慣性系モデルブロックと、
前記推定モータ角速度から前記検出モータ角速度を減算する減算部と、
前記減算部の出力を入力して前記補償トルクを出力する前記フィルタと、
前記トルク指令に前記補償トルクを加算して前記振動抑制トルク指令として出力する加算部と、を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記フィルタの伝達係数は、以下の（９）式とすることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【数９】
2020191744.tif 000020
ＧFB：伝達関数
Ｊｒ：内部モデルイナーシャ
ζH：抑制補償の強さ
ωH：周波数帯域
ｓ：ラプラス演算子
【請求項３】
インバータに接続されたモータによって、複数の負荷を駆動するモータ駆動装置の制御方法であって、
速度制御部において、検出モータ角速度と速度指令に基づいて、トルク指令を出力し、
振動抑制制御部において、推定モータ角速度から前記検出モータ角速度を減じて振動成分を抽出し、前記振動成分を低周波成分および高周波成分を補償しないフィルタを通して補償トルクをフィードバックし、前記補償トルクを前記トルク指令に加算して振動抑制トルク指令を算出し、
電流制御部において、検出モータ位相と検出電流と前記振動抑制トルク指令とに基づいて、ゲート信号を出力し、
インバータにおいて、前記ゲート信号に基づいてスイッチング素子を制御し、前記モータに電圧を出力し、
前記振動抑制制御部は、
慣性系モデルブロックにおいて、前記振動抑制トルク指令に、モータのイナーシャと、ギア比，回転半径を用いて各負荷のイナーシャをモータ軸に換算した値と、の総和とした慣性系モデルを乗算して前記推定モータ角速度を算出し、
減算部において、前記推定モータ角速度から前記検出モータ角速度を減算し、
前記フィルタにおいて、前記減算部の出力を入力して前記補償トルクを出力し、
前記加算部において、前記トルク指令に前記補償トルクを加算して前記振動抑制トルク指令として出力することを特徴とするモータ駆動装置の制御方法。