(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の検出速度若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出速度を出力する速度検出手段、または電動機の検出位置若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出位置を出力する位置検出手段と、
前記検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段、または前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御手段と、
を有する電動機の制御装置であって、
速度制御系内または位置制御系内のいずれかに配置されノッチ中心周波数変更可能な第１のノッチフィルタと、
所定のカットオフ周波数のハイパスフィルタ、または所定の周波数帯域成分を通すバンドパスフィルタと、
ノッチ中心周波数の変更が可能な第２のノッチフィルタと、
前記検出速度、前記検出速度と前記速度指令値との偏差、前記検出位置、および前記検出位置と前記位置指令値との偏差のうちいずれか１つを、前記ハイパスフィルタまたは前記バンドパスフィルタと前記第２のノッチフィルタとに通した後の出力値の振幅が減少するよう前記第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数を逐次修正し、前記第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数に応じた周波数を前記第１のノッチフィルタの中心周波数とするノッチ中心周波数修正手段と、
前記第１のノッチフィルタのノッチ中心周波数または前記第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数が所定値以上の場合に前記第１のノッチフィルタの作用を無効とし、所定値未満の場合に前記第１のノッチフィルタの作用を有効とする切換手段と、
を具備することを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項２】
前記ノッチ中心周波数修正手段は、前記速度指令値の加速度の変化が所定値以下の場合、前記第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数を修正することを特徴とする請求項１記載の電動機の制御装置。
【請求項３】
前記第１のノッチフィルタのノッチ中心周波数または前記第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数は、ノッチフィルタ適用周波数範囲の最大周波数よりも高い周波数に設定されたことを特徴とする請求項１記載の電動機の制御装置。
【請求項４】
電動機の検出速度若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出速度を出力する速度検出手段、または電動機の検出位置若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出位置を出力する位置検出手段と、
前記検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段、または前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御手段と、
を有する電動機の制御装置であって、
速度制御系内または位置制御系内のいずれかに配置されノッチ中心周波数変更可能な第１のノッチフィルタと、
所定のカットオフ周波数のハイパスフィルタ、または所定の周波数帯域成分を通すバンドパスフィルタと、
ノッチ中心周波数の変更が可能な第２のノッチフィルタと、
前記検出速度、前記検出速度と前記速度指令値との偏差、前記検出位置、および前記検出位置と前記位置指令値との偏差のうちいずれか１つを、前記ハイパスフィルタまたは前記バンドパスフィルタと前記第２のノッチフィルタとに通した後の出力値の振幅が減少するよう前記第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数の仮設定値を逐次修正し、予め用意された離散的なノッチ中心周波数群の中で前記仮設定値との差が最も小さいノッチ中心周波数を、前記前記第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数および前記第１のノッチフィルタのノッチ中心周波数として修正するノッチ中心周波数修正手段と、
を具備することを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項５】
前記予め用意されたノッチ中心周波数群は、それぞれとなり合うノッチ中心周波数でのノッチフィルタのゲイン減衰量の交わる点でのゲインが所定値以下となるノッチ中心周波数群であることを特徴とする請求項４記載の電動機の制御装置。
【請求項６】
前記ノッチ中心周波数修正手段は、所定時間ごとに前記仮設定値に前記第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数または前記第１のノッチフィルタのノッチ中心周波数を設定することを特徴とする請求項４記載の電動機の制御装置。
【請求項７】
前記ノッチ周波数修正手段は、前記第１のノッチフィルタのノッチ中心周波数が所定時間同じ値を持続した場合、前記仮設定値に前記第１のノッチフィルタのノッチ中心周波数を設定することを特徴とする請求項４記載の電動機の制御装置。
【請求項８】
前記ノッチ周波数修正手段は、前記第１のノッチフィルタのノッチ中心周波数が所定時間同じ値を持続した場合、前記仮設定値の修正を停止することを特徴とする請求項４記載の電動機の制御装置。
【請求項９】
前記ノッチ周波数修正手段は、前記仮設定値の修正を停止している状態でかつ、前記検出速度、前記検出速度と前記速度指令値との偏差、前記検出位置、および前記検出位置と前記位置指令値との偏差のうちいずれか１つを、前記ハイパスフィルタまたは前記バンドパスフィルタと前記第２のノッチフィルタとに通した後の出力値の振幅が所定値以上である場合、前記仮設定値の修正を再開することを特徴とする請求項４記載の電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機または電動機で駆動される負荷の速度または位置の制御を行う電動機の制御装置に関するもので、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電動機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として、特許第２５０４３０７号公報に記載されたものが知られている。以下従来の技術について図１１から図１７を用いて説明する。
【０００３】
図１１は従来の電動機の制御装置の制御ブロック図を示したものである。図１１において１０１は電動機、１０２は速度検出器、１０３は連結器、１０４は連結器を介して駆動される負荷、１０５は速度指令値ωr*と速度検出器１０２によって検出された電動機１０１の速度検出値ωrとを比較してその偏差値を出力する減算手段、１０６は上記偏差値ωr*−ωrを演算増幅してトルク指令値τ1*として出力する演算増幅手段、１０９はトルク指令値τ1*にフィルタ係数ｆに応じたフィルタリング処理を行い新たなトルク指令τ2*を出力する主フィルタ、１０８は新たなトルク指令τ2*に基づいて電動機１０１を制御するトルク制御手段である。
【０００４】
また、１１０はフィルタ係数ｆを設定して主フィルタ１０９へ出力するフィルタ係数設定手段であり、ハイパスフィルタ１１２、基準信号発生手段１１３、加算手段１１５、適応フィルタ１１６から構成される。
【０００５】
次に動作について説明する。速度指令値ωr*と検出速度ωrが減算手段１０５に入力され、演算増幅手段１０６では、減算手段１０５からの入力である偏差値ωr*−ωrが零になるよう演算増幅、例えば比例積分制御されトルク指令τ1*を出力する。主フィルタ１０９はフィルタ係数設定手段１１０からの入力であるフィルタ係数ｆに基づいたフィルタ特性を有しており、トルク指令値τ1*のフィルタリング処理を行い新たなトルク指令τ2*をトルク制御手段１０８へ出力する。このトルク制御手段１０８の出力により電動機１０１は速度指令値ωr*に追従するよう速度制御される。これが速度制御系であり、（１）速度指令値ωr*が与えられる、（２）速度指令値ωr*と速度検出値ωrとの差分からトルク指令が作成される、（３）トルク指令値によって駆動された電動機の速度が検出される、（４）再び速度指令値ωr*と速度検出値ωrとの差分からトルク指令が作成される、というループで構成される。
【０００６】
図１２はτ*1からωrの伝達関数を表すボード線図であり、周波数ｆpに共振周波数を持つ。また演算遅れなどがあるため高周波数にいくほど位相が遅れる。
【０００７】
図１３は周波数がｆn付近の成分通過を制限する主フィルタの伝達関数を表すボード線図の一例である。
【０００８】
今、フィルタ係数設定手段１１０が動作し、適応後の主フィルタ１０９の通過制限周波数ｆnが共振周波数ｆpに一致するようなフィルタ係数ｆが設定されると、τ*1からωrの伝達関数を表すボード線図は図１４のようになり、共振周波数ｆpでのゲインが抑制される。その結果演算増幅手段１０６のゲインを上げて速度制御系の高速応答化を図ることができる。
【０００９】
次にフィルタ係数設定手段１１０の動作について説明する。検出速度ωrがフィルタ係数設定手段１１０に入力されると、ハイパスフィルタ１１２に通され機械系の共振周波数成分ｄが出力される。一方、所定の周波数以下の周波数成分を含む基準信号ｒが基準信号発生手段１１３から出力される。そして加算手段１１５によって基準信号ｒと機械系共振周波数成分ｄとが加算される。この加算値ｘと基準信号ｒが適応フィルタ１１６に入力される。
【００１０】
図１５を用いて適応フィルタ１１６の動作を説明する。図１５は適応フィルタ１１６のブロック図である。加算値ｘが入力されるとフィルタ１１７でフィルタ処理をし信号ｙを出力する。フィルタ１１７の出力ｙを基準信号ｒに近づけるため減算手段１１８が出力する基準信号ｒと出力ｙの偏差ｅが減少するようフィルタ１１７のフィルタ係数ｆを調整する。この調整結果のフィルタ係数ｆは主フィルタ１０９のフィルタ係数として設定される。適応フィルタ１１６は所定の周波数以下の周波数成分を含む基準信号ｒだけが通過するようフィルタ１１７のフィルタ係数ｆを調整するので、結果として調整されたフィルタ１１７は共振周波数成分の通過を抑制するフィルタとなる。フィルタ１１７の係数ｆが主フィルタ１０９に設定されるので、速度制御系の機械共振を抑制することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、以下の課題がある。フィルタ係数設定手段１１０は、フィルタ係数を修正するために所定の周波数以下の周波数成分を含む基準信号ｒを与えている。所定周波数以下の成分について基準信号ｒと実際の検出速度ωrに差があると、その差によって適応フィルタが理想的なフィルタ係数ｆへと修正する妨げとなる。最も理想的な基準信号ｒとしては、実際の検出速度ωrに含まれる所定周波数以下成分と同じ周波数特性を持つものだが、これをリアルタイムに与えることは難しい。
【００１２】
また以下の課題もある。常に主フィルタ１０９が入るため主フィルタがない状態と比べ速度制御系の伝達関数の位相特性が変化する。具体的には図１３で示される主フィルタの位相特性が加算される。速度制御系の伝達関数の共振周波数付近で位相余裕があれば速度制御でゲイン抑制がされ安定動作が可能であるが、主フィルタにより共振周波数付近の位相遅れが大きいと不安定になり発振の原因となる。
【００１３】
図１６は図１１の演算増幅手段１０６の入力である偏差値ωr*−ωrから速度検出器１０２の出力である検出速度ωrまでの伝達関数のボード線図の一例である。なおこのボード線図はまだ適応フィルタ１１６が共振周波数成分ｄを検知していない状態のものである。また演算遅れなどがあるため高周波数にいくほど位相が遅れる。
【００１４】
図１７は検出速度ωrまでが指令速度ωr*に追従するよう速度制御系全体の伝達関数を表すボード線図である。図１６のボード線図から分かるように共振周波数ｆp付近で、ゲインが０ｄＢ以上で位相が−１８０°近くにあるため制御としては不安定である。そのため図１７に示す様に速度制御系全体ではｆp付近でゲインが０ｄＢより大きくなり発振の原因となる。
【００１５】
これを避けるには主フィルタ１０９による位相遅れを改善することが考えられる。主フィルタ１０９の初期設定として通過を遮断する周波数を十分高くすれば共振周波数ｆp付近での位相遅れを改善できると考えられる。しかしながら、適応フィルタ１１６は振動を検知してフィルタ係数ｆを逐次修正するものであるため、初期設定としての通過を遮断する周波数が高すぎると主フィルタ１０９が最適なフィルタ係数ｆに修正されるまでの時間が長くなる。
【００１６】
本発明は上記課題を解決するものであり、機械系の共振を抑制し安定した高速応答を実現できる電動機の制御装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る電動機の制御装置は、電動機の検出速度若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出速度を出力する速度検出手段、または電動機の検出位置若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出位置を出力する位置検出手段と、前記検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段、または前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御手段と、を有する電動機の制御装置であって、速度制御系内または位置制御系内のいずれかに配置されノッチ中心周波数変更可能な第１のノッチフィルタと、所定のカットオフ周波数のハイパスフィルタ、または所定の周波数帯域成分を通すバンドパスフィルタと、ノッチ中心周波数の変更が可能な第２のノッチフィルタと、前記検出速度、前記検出速度と前記速度指令値との偏差、前記検出位置、および前記検出位置と前記位置指令値との偏差のうちいずれか１つを、前記ハイパスフィルタまたは前記バンドパスフィルタと前記第２のノッチフィルタとに通した後の出力値の振幅が減少するよう前記第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数を逐次修正し、前記第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数に応じた周波数を前記第１のノッチフィルタの中心周波数とするノッチ中心周波数修正手段と、前記第１のノッチフィルタのノッチ中心周波数または前記第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数が所定値以上の場合に前記第１のノッチフィルタの作用を無効とし、所定値未満の場合に前記第１のノッチフィルタの作用を有効とする切換手段と、を具備する。上記のように構成された電動機の制御装置は必要時のみ適切なノッチフィルタを設定でき高速応答を実現できる。
【００１８】
他の観点の発明における電動機の制御装置は、電動機の検出速度若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出速度を出力する速度検出手段、または電動機の検出位置若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出位置を出力する位置検出手段と、前記検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段、または前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御手段と、を有する電動機の制御装置であって、速度制御系内または位置制御系内のいずれかに配置されノッチ中心周波数変更可能な第１のノッチフィルタと、所定のカットオフ周波数のハイパスフィルタ、または所定の周波数帯域成分を通すバンドパスフィルタと、ノッチ中心周波数の変更が可能な第２のノッチフィルタと、前記検出速度、前記検出速度と前記速度指令値との偏差、前記検出位置、および前記検出位置と前記位置指令値との偏差のうちいずれか１つを、前記ハイパスフィルタまたは前記バンドパスフィルタと前記第２のノッチフィルタとに通した後の出力値の振幅が減少するよう前記第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数の仮設定値を逐次修正し、予め用意された離散的なノッチ中心周波数群の中で前記仮設定値との差が最も小さいノッチ中心周波数を、前記前記第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数および前記第１のノッチフィルタのノッチ中心周波数として修正するノッチ中心周波数修正手段と、を具備する。上記のように構成された電動機の制御装置は安定した振動検出をすることができるので、適切なノッチフィルタを設定でき、またノッチフィルタが適切に収束した後も安定した高速応答を実現できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電動機の制御装置の好ましい実施の形態について添付の図面を用いて説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は本発明に係る実施の形態１の電動機の制御装置のシステム構成を示すブロック図である。図１において、電動機１に負荷２が繋がれており、速度検出手段３から電動機１の検出速度ωrが出力される。速度制御手段４は速度指令値ωr*と検出速度ωrの偏差を零に制御するためのトルク指令τ1*を出力する。速度制御手段４の具体的動作としては例えば差分ωr*−ωrを比例積分制御した結果をトルク指令τ1*として出力する。トルク指令τ1*は第１のノッチフィルタ５を通され新たなトルク指令τ2*としてトルク制御手段６に出力する。そしてトルク制御手段６の出力によって電動機１は速度制御される。
【００２３】
上記第１のノッチフィルタ５のノッチ中心周波数ｆnは以下のように求められる。検出速度ωrが所定のカットオフ周波数を持つハイパスフィルタ７に入力されカットオフ周波数以上の振動成分ｘが出力される。この振動成分ｘが第２のノッチフィルタ８に入力されフィルタリングの結果ｅが出力される。ノッチ中心周波数修正手段９は第２のノッチフィルタ８の出力ｅの振幅が減少するよう第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数ｆnを逐次修正していく。修正法としては例えば勾配法で実現できる（文献１：谷萩隆嗣著“ディジタル信号処理の理論３”、コロナ社、１９８６年、の第８部１．２参照）。この第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数ｆnを第１のノッチフィルタ５のノッチ中心周波数とする。
【００２４】
但し、振動が非常に小さい場合、ノッチ中心周波数の修正は十分できていると判断できる。そこで、ノッチ中心周波数修正手段９は出力ｅの振幅が所定値以上の時のみ第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数ｆnを修正する。
【００２５】
また、ノッチ中心周波数修正手段９は第２のノッチフィルタ８の出力ｅの振幅が減少するよう第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数ｆnを逐次修正していくが、毎回の変化量が大きすぎると最適なノッチ中心周波数付近で振動的になり収束しない、いわゆるリミットサイクルが発生する可能性がある。そこでノッチ中心周波数修正手段９において毎回のノッチ中心周波数ｆnの変化量に上限値を設ける。
【００２６】
次にハイパスフィルタ７について説明する。検出速度ωrから振動成分を取り出すためのハイパスフィルタ７の次数を２次以上としている。２次のハイパスフィルタの伝達関数は次式で表される。
【００２７】
【数１】
0003702820.tif 000002
【００２８】
ここでωcはハイパスフィルタのカットオフ周波数、ζは減衰定数である。このハイパスフィルタの周波数−ゲイン特性を図２に示す。
【００２９】
図３は速度指令値ωr*の時間変化の一例を示す図である。速度指令値の変化をスムーズに行うため等加速度で変化させている。速度指令値の変化は速度制御可能な応答性以下で設定されるためカットオフ周波数ωc以下の周波数成分を含む。検出速度ωrが十分速度指令値ωr*に追従している場合、検出速度ωrも図３とほぼ同じ変化であるとしてもよい。
【００３０】
（数１）の分母だけをみるとカットオフ周波数ωcのローパスフィルタであり、分子だけみると２回微分であり、両者の結合がハイパスフィルタと言える。ローパスフィルタのカットオフ周波数ωc以下のゲイン特性がほぼ０ｄＢであるので、カットオフ周波数ωc以下の周波数成分に対するハイパスフィルタの効果は２回微分を行うのとほぼ等しくなる。
【００３１】
ハイパスフィルタへの入力である検出速度ωrの変化が図３の場合、これを２回微分すると図４に示されるものとなる。加速度の変化点で一瞬インパルス的に値が出るが大部分で０となる。従ってハイパスフィルタ７を２次以上にすれば、等加速度変化を含む速度指令値であっても検出速度ωrに含まれるカットオフ周波数ωc以下の成分をほとんど除去でき、カットオフ周波数ωc以上に含まれる振動成分のみを取り出すことが可能となる。
【００３２】
但し、図４において、加速度の変化点で一瞬出るインパルス的な値が大きい場合、振動と認識してしまい、第２のノッチフィルタ７のノッチ中心周波数の修正を妨げる。従って、このような値は無視するのが望ましい。加速度の変化点で発生することに着目し、既知である指令速度ωr*の加速度の変化を計算し、その値が所定値以下の場合のみノッチ中心周波数の修正を行う。このように安定した振動検出ができるので機械系の共振を抑制し安定した高速応答を実現できる。
【００３３】
なお、本実施の形態において、ノッチ中心周波数修正手段９は第１のノッチフィルタ５および第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数を出力する場合を説明したが、ノッチ中心周波数修正手段９が離散的なノッチ中心周波数群と共にノッチ中心周波数群に対応したフィルタ係数をパラメータとして持ち、出力すべきノッチ中心周波数に対応したフィルタ係数を出力するとしても同様の効果が得られる。
【００３４】
また、本実施の形態では速度制御システムを用いて説明したが位置制御システムとしてもよい。
【００３５】
また、振動を検出するためにハイパスフィルタ７に入力される信号を検出速度としたが、検出速度と速度指令値との偏差、位置制御システムであれば検出位置、或いは検出位置と位置指令値との偏差のうちいずれかとしてもよい。但し、振動を検出するためにハイパスフィルタ７に入力される信号を検出位置とする場合は、位置は速度の積分値であるので、ハイパスフィルタを３次以上にすることが望ましい。
【００３６】
また、振動を検出するためにハイパスフィルタを用いたが、振動を検出できればよいから、低域側カットオフ特性がハイパスフィルタと同じで高域側カットオフ周波数がノッチフィルタ適用周波数範囲の最高周波数より高く設定されたバンドパスフィルタとしてもよい。
【００３７】
また、既知である指令速度ωr*の加速度の変化を計算し、その値が所定値以下の場合のみノッチ中心周波数の修正を行うとしたが、検出速度ωrから加速度の変化を計算し判断してもよいし、位置制御システムであれば指令位置または検出位置から加速度の変化を計算し判断してもよい。
【００３８】
（実施の形態２）
図５は本発明に係る実施の形態２の電動機の制御装置のシステム構成を示すブロック図である。図５において、前述の実施の形態１における構成と同じものには同じ番号を付して、その説明は省略する。実施の形態２の制御装置においては、前述の実施の形態１の制御装置と異なるところはカットオフ周波数設定手段１０が設けられていることである。
【００３９】
ハイパスフィルタ７は検出速度ωrに含まれる振動成分を取り出すが、検出速度ωrが速度指令値ωr*に追従することを考慮すると、速度指令値ωr*に含まれる低周波数成分は振動ではないので遮断する必要がある。また、速度制御手段４で設定される制御応答性、例えば速度制御手段４が比例積分制御で構成されている場合は比例ゲインから求められる応答周波数よりも高周波数の振動を通過させる必要がある。上記応答周波数は、比例ゲインを電動機から負荷までの総イナーシャで除算して得られる。
【００４０】
これら両方の条件を満たすためには、速度指令値ωr*に含まれる低周波数成分の最高周波数と速度制御手段４で設定される上記応答周波数とを比較し、高い方の周波数をハイパスフィルタのカットオフ周波数ωrとして設定するのが望ましい。
【００４１】
カットオフ周波数設定手段１０には、速度制御手段４に設定されている応答周波数が入力され、速度指令値に含まれる低周波数成分の最高周波数として予め設定された所定周波数との比較をし、高い方の周波数をハイパスフィルタ７のカットオフ周波数ωcとして出力する。ハイパスフィルタ７はこのカットオフ周波数ωcに従ったものとなる。よって、ハイパスフィルタ７は検出速度ωrに含まれる振動成分のみを取り出すことが可能となる。
【００４２】
このように安定した振動検出ができるので機械系の共振を抑制し安定した高速応答を実現できる。なお、本実施の形態では振動を検出するためにハイパスフィルタ７に入力される信号を検出速度としたが、検出速度と速度指令値との偏差としてもよい。また、振動を検出するためにハイパスフィルタを用いたが、振動を検出できればよいから、低域側カットオフ特性が上記ハイパスフィルタと同じで高域側カットオフ周波数が共振周波数より高く設定されたバンドパスフィルタであってもよい。
【００４３】
（実施の形態３）
図６は本発明に係る実施の形態３の電動機の制御装置のシステム構成を示すブロック図である。図６において、前述の実施の形態１における構成と同じものには同じ番号を付して、その説明は省略する。実施の形態３の制御装置において、前述の実施の形態１の制御装置と異なるところは切換手段１１が設けられていることである。
【００４４】
以下切換手段１１の動作とその原理を説明する。切換手段１１は、第１のノッチフィルタ５または第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数に応じて、速度制御手段４の出力をそのまま出力するか速度制御手段４の出力を第１のノッチフィルタを通した結果を出力するかを切り換える。
【００４５】
切換手段１１が、速度制御手段４の出力であるトルク指令τ1*そのものを選択した場合の速度偏差ωr*−ωrから検出速度ωrまでの伝達関数、即ち速度制御手段４、トルク制御手段６、電動機１、負荷２までの開ループの伝達関数を表すボード線図を図７に示す。演算遅れなどがあるため高周波数にいくほど位相が遅れる。上記伝達関数を閉ループにしたときの伝達関数のボード線図を図８に示す。開ループで共振周波数ｆpでピークが存在しても共振周波数ｆp付近で位相余裕があるため閉ループではゲインが０ｄＢまでに抑えられ安定な制御となる。即ち、振動が発生しない。しかし、第１のノッチフィルタ５が挿入されると図１６に示されるように、共振周波数ｆp付近で位相余裕が減るため不安定な動作となる可能性が高まる。従って、第１のノッチフィルタ５は必要な時のみ入れるのがよい。
【００４６】
第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数ｆnの初期値としては所定の高周波数を与える。この所定値としては、ノッチフィルタ適用周波数範囲の最大周波数よりも少し高い周波数が望ましい。例えば、ノッチフィルタを適用する周波数範囲を１５０Ｈｚから１５００Ｈｚとする場合、初期値としての所定周波数は少し高めの例えば１８００Ｈｚとすればよい。検出速度ωrに振動成分が現れると第２のノッチフィルタ８の出力が零でなくなる。そのため、ノッチ中心周波数修正手段９は上記出力が零になるよう第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数を修正する。
【００４７】
初期状態から振動が発生するまでは第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数ｆnがノッチフィルタ適用周波数範囲の最大周波数より少し高い周波数にあるため、第１のノッチフィルタ５を入れる必要はないと判断し、トルク指令τ1*を選択する。第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数ｆnが初期値から変化してノッチフィルタ適用周波数範囲の最大周波数以下になったら、切換手段１１はノッチフィルタが必要と判断し、トルク指令τ1*を第１のノッチフィルタ５を通した結果の方を出力として選択する。
【００４８】
このように、必要に応じて速度制御系にノッチフィルタを挿入し機械系の共振を抑制するので安定した高速応答を実現できる。なお、本実施の形態では速度制御システムを用いて説明したが位置制御システムとしてもよい。
【００４９】
また、振動を検出するためにハイパスフィルタ７に入力される信号を検出速度としたが、検出速度と速度指令値との偏差、位置制御システムであれば検出位置、或いは検出位置と位置指令値との偏差のうちいずれかとしてもよい。
【００５０】
また、振動を検出するためにハイパスフィルタを用いたが、振動を検出できればよいから、低域側カットオフ特性がハイパスフィルタと同じで高域側カットオフ特性が共振周波数より高く設定されたバンドパスフィルタであってもよい。
【００５１】
（実施の形態４）
本発明に係る実施の形態４の電動機の制御装置のシステム構成を示すブロック図は図１と同じであり、ノッチ中心周波数修正手段９以外の説明は省略する。図９を用いて実施の形態４の制御装置におけるノッチ中心周波数修正手段９の動作を説明する。図９はノッチ中心周波数修正手段９の構成図を示しており、仮設定値修正手段２１と、ノッチ中心周波数決定手段２２から成る。
【００５２】
仮設定値修正手段２１では、第２のノッチフィルタ８の出力ｅの振幅が入力され、この振幅が減少するよう第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数の仮設定値ｆn1を逐次修正していく。修正法としては例えば勾配法（文献１参照）で実現できる。但し、振動が非常に小さい場合、ノッチ中心周波数の修正は十分できていると判断できる。そこで、仮設定値修正手段２１は出力ｅが所定値以上の時のみ仮設定値ｆn1を修正する。
【００５３】
また、仮設定値修正手段２１は第２のノッチフィルタ８の出力ｅの振幅が減少するよう仮設定値ｆn1を逐次修正していくが、毎回の変化量が大きすぎると最適なノッチ中心周波数付近で振動的になって収束しない可能性がある。そこで、仮設定値修正手段２１において毎回の仮設定値ｆn1の変化量に上限値を設ける。
【００５４】
次に、ノッチ中心周波数決定手段２２の動作を説明する。ノッチ中心周波数決定手段２２は離散的なノッチ中心周波数群を持つ。
【００５５】
ノッチ中心周波数群の取り方について図１０を用いて説明する。図１０は離散的に持つノッチ中心周波数群の中で周波数的に隣合う２つのノッチ中心周波数に対応したノッチフィルタのゲイン特性を示している。実線で示した周波数的に低い方をＡ、点線で示した周波数的に高い方をＢとした。Ａのノッチ中心周波数をｆAとする時、Ｂのノッチ中心周波数ｆBはゲインが交わる点でのゲインＧが所定の値以下になるように決める。さらに、Ａより低いノッチ中心周波数やＢより高いノッチ中心周波数についても同様の方法で決める。
【００５６】
このように、離散的に持つノッチ中心周波数群の隣合う周波数でのノッチフィルタのゲイン特性を全てこのようにすれば、ノッチ中心周波数ｆnが実際の共振周波数とずれを生じても最低限ゲインをＧだけは抑制できる。
【００５７】
そして、ノッチ中心周波数決定手段２２は、この離散的に持つノッチ中心周波数群の中で、入力である仮設定値ｆn1との差が最も少ないノッチ中心周波数を選択する。この選択されたノッチ中心周波数を第２のノッチフィルタ８および第１のノッチフィルタ５のノッチ中心周波数ｆnとして出力する。
【００５８】
さらに、仮設定値修正手段２１は、所定時間毎に上記仮設定値ｆn1にその時点でのノッチ中心周波数決定手段２２の出力であるノッチ中心周波数ｆnの値を設定する。これは隣合う２つのノッチ中心周波数の境界値付近での仮設定値ｆn1の微少変化によるノッチ中心周波数選択のチャタリングを防ぐためである。所定時間としては仮設定値ｆn1の修正を妨げないよう仮設定値ｆn1の修正周期よりも十分大きい値とするのが望ましい。
【００５９】
さらに、仮設定値修正手段２１は、所定時間ノッチ中心周波数決定手段２２の出力であるノッチ中心周波数ｆnが同じ値を持続した場合、ノッチ中心周波数設定が収束したと判断し、上記仮設定値ｆn1の修正を停止する。そして、上記仮設定値ｆn1の修正を停止している間も第２のノッチフィルタ８の出力ｅの振幅を監視し、所定値以上になったことを検知したとき、上記仮設定値ｆn1の修正を再開する。
【００６０】
上記のように離散的なノッチ中心周波数を持つ別の利点として、ノッチ中心周波数が離散的であれば第１のノッチフィルタおよび第２のノッチフィルタを実現するためのフィルタ係数を有限個持てばよくなり、フィルタ係数の計算時間を必要としなくなるので演算時間を短くできることが挙げられる。
【００６１】
このように安定した振動検出ができ機械系の共振を抑制し、ノッチ中心周波数の収束後も安定した動作を実現できる。なお、本実施の形態において仮設定値修正手段２１は所定時間毎に上記仮設定値ｆn1にその時点でのノッチ中心周波数決定手段２２の出力であるノッチ中心周波数ｆnの値を設定するとしたが固定周期に限定するものでなく、例えばノッチ中心周波数決定手段２２の出力であるノッチ中心周波数ｆnが所定時間同じ値を持続した時点で上記仮設定値ｆn1にその時点のノッチ中心周波数決定手段２２の出力であるノッチ中心周波数ｆnを設定するとしても同様の効果が得られる。
【００６２】
また、本実施の形態において仮設定値修正手段２１は第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数の仮設定値ｆn1を出力するとしているが、ノッチ中心周波数との相互対応がとれている変数としてもよい。
【００６３】
また、本実施の形態では仮設定値ｆn1の微少変化の影響を減らすために、
（１）離散的なノッチ中心周波数を持ち、その中から第１のノッチフィルタおよび第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数を設定する、
（２）所定時間毎に仮設定値ｆn1にその時点の第２のノッチフィルタおよび第１のノッチフィルタのノッチ中心周波数ｆnを設定する、
（３）所定時間第２のノッチフィルタおよび第１のノッチフィルタのノッチ中心周波数ｆnが同じ値を続けた場合、仮設定値ｆn1の修正を停止し、第２のノッチフィルタの出力の振幅が所定値以上であることを検知したら仮設定値ｆn1の修正を再開する、
としているが、これら全てを行わず、これらのうち上記（１）を含めた１つ以上を行うとしてもよい。
【００６４】
また、本実施の形態において、ノッチ中心周波数決定手段２２は第１のノッチフィルタ５および第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数を出力する場合を説明したが、ノッチ中心周波数決定手段２２が離散的なノッチ中心周波数群と共にノッチ中心周波数群に対応したフィルタ係数をパラメータとして持ち、出力すべきノッチ中心周波数に対応したフィルタ係数を出力するとしても同様の効果が得られる。
【００６５】
また、本実施の形態では速度制御システムを用いて説明したが位置制御システムとしてもよい。
【００６６】
また、本実施の形態では振動を検出するためにハイパスフィルタ７に入力される信号を検出速度としたが、検出速度と速度指令値との偏差、位置制御システムであれば検出位置、或いは検出位置と位置指令値との偏差のうちいずれかとしてもよい。
【００６７】
また、本実施の形態では振動を検出するためにハイパスフィルタを用いたが、振動を検出できればよいから、低域側カットオフ特性がハイパスフィルタと同じで高域側カットオフ特性が共振周波数より高く設定されたバンドパスフィルタであってもよい。
【００６８】
また、実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３で説明したように、振動成分を取り出すフィルタの次数を２次にする、カットオフ周波数設定手段１０を追加する、切換手段１１を追加するとしてもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したところから明らかなように、本発明の電動機の制御装置は次の効果を有する。
【００７２】
また、本発明に係る電動機の制御装置は、第１のノッチフィルタまたは第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数に基づいて第１のノッチフィルタの作用の有効・無効を切り換える切換手段を具備する。このため、本発明の電動機の制御装置は必要時のみ適切なノッチフィルタを設定でき高速応答を実現できる。
【００７３】
さらに、本発明に係る電動機の制御装置は、離散的なノッチ中心周波数群に基づいたパラメータをテーブルとして持ち、ノッチ中心周波数群の中から第２のノッチフィルタおよび第１のノッチフィルタのノッチ中心周波数とする第２のノッチ中心周波数修正手段を具備する。このため本発明の電動機の制御装置は安定した振動検出をすることができるので、適切なノッチフィルタを設定でき、ノッチフィルタが適切に収束した後も安定した高速応答を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における電動機の制御装置の構成を示すブロック図
【図２】２次のハイパスフィルタのゲイン特性を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における速度指令値の時間変化の一例を示す図
【図４】図３の時間変化の２回微分を示す図
【図５】本発明の実施の形態２における電動機の制御装置の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態３における電動機の制御装置の構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態３における速度制御系の開ループのボード線図の一例を示す図
【図８】本発明の実施の形態３における速度制御系の閉ループのボード線図の一例を示す図
【図９】本発明の実施の形態４におけるノッチフィルタ中心周波数修正手段の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態４における隣合う２つのノッチフィルタのゲイン特性を表す図
【図１１】従来の電動機の制御装置の制御ブロック図
【図１２】τ*1からωrの伝達関数を表すボード線図
【図１３】周波数がｆn付近の成分通過を制限する主フィルタの伝達関数を表すボード線図の一例を示す図
【図１４】適応後の主フィルタの通過制限周波数ｆnが共振周波数ｆpに一致するようなフィルタ係数ｆが設定された場合のτ*1からωrの伝達関数を表すボード線図
【図１５】適応フィルタ１１６のブロック図
【図１６】図１１の演算増幅手段１０６の入力である偏差値ωr*−ωrから速度検出器１０２の出力である検出速度ωrまでの伝達関数のボード線図の一例を示す図
【図１７】検出速度ωrまでが指令速度ωr*に追従するよう速度制御系全体の伝達関数を表すボード線図
【符号の説明】
１  電動機
２  負荷
３  速度検出手段
４  速度制御手段
５  第１のノッチフィルタ
６  トルク制御手段
７  ハイパスフィルタ
８  第２のノッチフィルタ
９  ノッチ中心周波数修正手段
１０  カットオフ周波数背低手段
１１  切換手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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