(57)【要約】【課題】複雑な電動機システムの外乱抑圧ができ、かつ、周期的なトルク脈動などを抑制した安定な制御ができる。【解決手段】電動機１のトルク指令値をベクトル制御における回転座標系のｄ，ｑ軸電流指令値に変換し、この電流指令値に従ってインバータ７の電流制御で電動機のトルク制御を行うコントローラ５は、軸トルク検出値からフーリエ変換の周波数成分抽出手段によって負荷装置２および電動機の周期的なトルク脈動を直流値として検出し、その周波数成分上の周期性外乱を周期性外乱オブザーバによって推定し、この周期性外乱を抑圧するようにｄ，ｑ軸電流指令値に補償電流を重畳して、外乱を抑圧する。トルク制御系の周波数特性をシステム同定によって複素ベクトルの集合で表現し、周期性外乱オブザーバは任意周波数に対応した複素ベクトルを用いて周期性外乱を推定する。
2010024195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラは、電動機の指令値をベクトル制御における回転座標系のｄ，ｑ軸電流指令値に変換し、この電流指令値に従ったインバータの電流制御で電動機を制御する装置において、
前記コントローラは、フーリエ変換の周波数成分抽出手段によって電動機の周期的な脈動を直流値として検出し、その周波数成分上の周期性外乱を周期性外乱オブザーバによって推定し、この周期性外乱を抑圧するように前記ｄ，ｑ軸電流指令値に補償電流を重畳する周期性外乱オブザーバ補償器により、外乱を抑圧する手段を備えたことを特徴とする電動機の外乱抑圧装置。
【請求項２】
前記インバータと電動機からなる制御系の周波数特性をシステム同定によって複素ベクトルの集合で表現し、前記周期性外乱オブザーバ補償器は任意周波数に対応した複素ベクトルを用いて周期性外乱を推定する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項３】
前記周期性外乱オブザーバ補償器は、指令値と検出値側で異なる特性の外乱オブザーバフィルタを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項４】
前記周期性外乱オブザーバ補償器およびフーリエ変換部の特性を、回転速度に適応して可変設定する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項５】
任意周波数の定常運転状態において、前記周期性外乱オブザーバ補償器で脈動補償電流のフーリエ係数を予め学習・記録し、該フーリエ係数を複数の動作点で同様に処理して、回転数とトルクを入力パラメータとした補償電流フーリエ係数テーブル、あるいは近似関数を生成し、フィードフォワード制御で脈動補償電流を与える手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項６】
前記補償電流フーリエ係数テーブル、あるいは近似関数は、電動機の温度検出値もパラメータとして含めたことを特徴とする請求項５に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項７】
回転数あるいはトルク指令値がある変化率以上となった場合のみ前記フィードフォワード制御による周期性外乱抑圧を行い、それ以外の定常あるいは準定常運転時はフィードバックによる周期性外乱抑圧に切り換えることを特徴とする請求項５または６に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項８】
前記周期性外乱オブザーバ補償器は、異なる周波数成分ごとに適用し、それらを並列化して、同時に複数の周波数成分の周期性外乱を抑圧することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項９】
前記周期性外乱は、電動機の軸トルク検出値とし、電動機の軸トルクの外乱を抑圧することを特徴とする請求項１〜８に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項１０】
前記周期性外乱は、電動機のフレームの脈動成分とし、電動機のフレームの外乱を抑圧することを特徴とする請求項９に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項１１】
前記周期性外乱は、電動機の回転速度検出値、あるいは回転位置検出値の脈動成分とし、電動機の速度の外乱あるいは回転位置の外乱を抑圧することを特徴とする請求項９に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項１２】
前記周期性外乱は、電動機の電流の脈動成分とし、電動機の電流の外乱を抑圧することを特徴とする請求項９に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項１３】
前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル補償電流ｉqc*の振幅Ｍおよび位相φを、トルク指令Ｔref*と回転数ωを変数とした２次元の振幅テーブルおよび位相テーブルを生成しておく振幅・位相補償テーブルと、
電動機の運転状態での前記トルク指令Ｔref*と回転数ωからそのときの振幅Ｍと位相φを前記振幅・位相補償テーブルから読み出し、これら振幅Ｍと位相φとそのときの電動機の回転位相θを用いて、テーブル補償電流ｉqct*＝Ｍ・ｓｉｎ（ｎθ＋φ）を生成する補償電流生成部と、
前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときの前記オンライン補償電流iqc*と前記テーブル補償電流ｉqct*を合成して前記ｄ，ｑ軸電流指令値に重畳する補償電流合成手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項１４】
前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル補償電流ｉqc*の振幅Ｍおよび位相φを、トルク指令Ｔref*と回転数ωを変数とした２次元の振幅テーブルおよび位相テーブルを生成しておく振幅・位相補償テーブルと、
電動機の運転状態での前記トルク指令Ｔref*と回転数ωからそのときの前記振幅Ｍと位相φを前記振幅・位相補償テーブルから読み出し、これら振幅Ｍおよび位相φと、前記コントローラによる補償電流振幅指令値Ｍ*および補償電流位相指令値φ*をそれぞれ合成して合成補償電流振幅値Ｍ’および合成補償電流位相値φ’を生成する合成手段と、
前記合成補償電流振幅値Ｍ’と合成補償電流位相値φ’およびそのときの電動機の回転位相θを用いて、テーブル補償電流ｉqc*＝Ｍ’・ｓｉｎ（ｎθ＋φ’）を生成する補償電流生成部とを備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項１５】
前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル周波数成分の補償電流余弦フーリエ係数テーブル値Ａおよび補償電流正弦フーリエ係数テーブル値Ｂを、トルク指令Ｔref*と回転数ωを変数とした２次元のフーリエ係数補償テーブルを生成しておくフーリエ係数補償テーブルと、
電動機の運転状態での前記トルク指令Ｔref*と回転数ωからそのときの前記フーリエ係数テーブル値ＡおよびＢを前記フーリエ係数補償テーブルから読み出し、これらフーリエ係数テーブル値ＡおよびＢと、前記コントローラがフーリエ変換によってトルクリプル周波数成分を抽出する補償電流余弦フーリエ係数Ａ*と補償電流正弦フーリエ係数Ｂ*をそれぞれ合成して補償電流余弦フーリエ係数合成値Ａ’と補償電流正弦フーリエ係数合成値Ｂ’を生成する合成手段と、
前記フーリエ係数合成値Ａ’と補償電流正弦フーリエ係数合成値Ｂ’およびそのときの電動機の回転位相θを用いて、振幅Ｍ＝√（Ａ’2＋Ｂ’2）、位相φ＝ｔａｎ-1（Ｂ’／Ａ’）のテーブル補償電流ｉqc*＝Ｍ・ｓｉｎ（ｎθ＋φ）を生成する補償電流生成部とを備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項１６】
前記補償テーブルと合成手段および補償電流生成部は、複数次数成分で個別に振幅Ｍ、位相φを生成またはフーリエ係数を生成し、これら次数別に合成して補償電流を生成する手段を備えたことを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項１７】
コントローラは、電動機の指令値をベクトル制御における回転座標系のｄ，ｑ軸電流指令値に変換し、この電流指令値に従ったインバータの電流制御で電動機を制御する方法において、
前記コントローラは、フーリエ変換の周波数成分抽出手段によって電動機の周期的な脈動を直流値として検出し、その周波数成分上の周期性外乱を周期性外乱オブザーバによって推定し、この周期性外乱を抑圧するように前記ｄ，ｑ軸電流指令値に補償電流を重畳する周期性外乱オブザーバ補償器により、外乱を抑圧することを特徴とする電動機の外乱抑圧方法。
【請求項１８】
前記インバータと電動機からなる制御系の周波数特性をシステム同定によって複素ベクトルの集合で表現し、前記周期性外乱オブザーバ補償器は任意周波数に対応した複素ベクトルを用いて周期性外乱を推定することを特徴とする請求項１７に記載の電動機の外乱抑圧方法。
【請求項１９】
前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル補償電流の振幅Ｍおよび位相φ、またはトルクリプル周波数成分の補償電流余弦フーリエ係数テーブル値Ａおよび補償電流正弦フーリエ係数テーブル値Ｂを、トルク指令Ｔref*と回転数ωを変数とした２次元の補償テーブルを生成しておき、
電動機の運転状態での前記トルク指令Ｔref*と回転数ωからそのときの振幅Ｍと位相φまたは前記フーリエ係数テーブル値ＡおよびＢを前記補償テーブルから読み出し、これら振幅Ｍと位相φまたは前記フーリエ係数テーブル値ＡおよびＢとそのときの電動機の回転位相θを用いて、テーブル補償電流を生成し、
前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときの前記補償電流と前記テーブル補償電流を合成して前記ｄ，ｑ軸電流指令値に重畳することを特徴とする請求項１７または１８に記載の電動機の外乱抑圧方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械を駆動する電動機のトルク制御装置において、電動機に発生するトルク脈動（外乱）を抑圧する装置および外乱抑圧方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機のような回転電気機械は、構造的な磁束の歪みやコギングトルクを持つため、回転に応じて振動・騒音の一因となるトルク脈動を発生する。そのほか、モータ構造の磁気的な不完全性や、それを駆動するインバータ電源の応答・電流誤差、機械系の特性など、様々な要因が複雑に関連している。また、電動機と負荷との間で多慣性系が構成される場合、その機械系共振点とトルク脈動周波数成分が一致することで過大な軸ねじれトルクが発生し、運転特性上の悪影響やシステム破損の危険がある。【０００３】
これらの問題を解決するために、古くから外乱オブザーバを用いた外乱抑圧方法が考えられている。トルク脈動を外乱と捉えて、例えば一般的な最小次元オブザーバの手法によって外乱を推定し、それを抑圧するように指令値に加えている。しかしながら、こうした外乱オブザーバは抑圧可能な周波数帯域条件を持っており、一般に高周波領域で抑圧効果が薄れる。【０００４】
上記の外乱オブザーバの問題を緩和するために、外乱オブザーバ補償器と繰り返し制御を併用し、トルク脈動等の周期性の外乱を抑圧する制御法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この手法は、外乱オブザーバ補償器だけでは十分に抑圧できない周波数帯域において、周期性の強い外乱は繰り返し制御によって抑圧し、非周期性外乱は通常の外乱オブザーバ補償器を用いて抑圧する。【０００５】
他の手法として、モータの高調波電流を低減するものがある。モータに流れる電流の基本波成分の周波数の整数倍の周波数で回転する回転座標変換を施し、その高調波電流を抽出してＰＩ制御器で０となるように抑圧している。このとき、高調波速度起電力を外乱として捉え、外乱オブザーバを構成して指令値に加算し、外乱抑圧する手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国の特許公報である特許２５６６０３３号公報
【特許文献２】日本国の特許公報である特許３５８２５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記の特許文献１では、外乱オブザーバの問題を緩和するために、一般的な繰り返し制御器を併用している。すなわち、電動機のトルク脈動などが周期性を有することに着目し、周期的外乱は繰り返し制御器で補償し、それ以外の非周期性外乱は通常の外乱オブザーバを用いて外乱抑圧を行っている。しかしながら、機械特性が複雑な回転電気機械システムにおける繰り返し制御は、全周波数帯域で安定となることが保証されていない。そのため、補償信号が返って発散現象を引き起こす原因にもなり得る。【０００８】
一方、特許文献２では、電動機に流れる電流の基本波成分周波数の整数倍で回転する高調波の回転座標変換を施し、その成分の高調波電流を抽出してＰＩ制御器で０となるように抑圧している。その際、高調波の速度起電力を外乱として捉えて、それを推定する外乱オブザーバを構成して高調波回転座標上の電流指令値に加算し、高調波電流を抑圧する。この手法は電動機に流れる高調波電流を抑制できるが、トルク脈動を高精度に抑制できるとは限らず、また、多慣性系システムやインバータ応答等の複雑な電気機械特性にも対応していない。【０００９】
本発明の目的は、複雑な電動機システムの外乱抑圧ができ、かつ、周期的なトルク脈動などを抑制した安定な制御ができる電動機の外乱抑圧装置および外乱抑圧方法を提供することにある。【００１０】
本発明は、前記の課題を解決するため、任意の脈動周波数成分ごとにフーリエ変換を施し、２つのフーリエ係数が０となるように周期性外乱オブザーバ補償器を構成し、補償電流をベクトル制御インバータの電流指令値に重畳するようにしたもので、以下の構成および方法を特徴とする。【００１１】
（１）コントローラは、電動機の指令値をベクトル制御における回転座標系のｄ，ｑ軸電流指令値に変換し、この電流指令値に従ったインバータの電流制御で電動機を制御する装置において、
前記コントローラは、フーリエ変換の周波数成分抽出手段によって電動機の周期的な脈動を直流値として検出し、その周波数成分上の周期性外乱を周期性外乱オブザーバ補償器によって推定し、この周期性外乱を抑圧するように前記ｄ，ｑ軸電流指令値に補償電流を重畳する周期性外乱オブザーバ補償器により、外乱を抑圧する手段を備えたことを特徴とする。【００１２】
（２）前記インバータと電動機からなる制御系の周波数特性をシステム同定によって複素ベクトルの集合で表現し、前記周期性外乱オブザーバ補償器は任意周波数に対応した複素ベクトルを用いて周期性外乱を推定する手段を備えたことを特徴とする。【００１３】
（３）前記周期性外乱オブザーバ補償器は、指令値と検出値側で異なる特性の外乱オブザーバフィルタを備えたことを特徴とする。【００１４】
（４）前記周期性外乱オブザーバ補償器およびフーリエ変換部の特性を、回転速度に適応して可変設定する手段を備えたことを特徴とする。【００１５】
（５）任意周波数の定常運転状態において、前記周期性外乱オブザーバ補償器で脈動補償電流のフーリエ係数を予め学習・記録し、該フーリエ係数を複数の動作点で同様に処理して、回転数とトルクを入力パラメータとした補償電流フーリエ係数テーブル、あるいは近似関数を生成し、フィードフォワード制御で脈動補償電流を与える手段を備えたことを特徴とする。【００１６】
（６）前記補償電流フーリエ係数テーブル、あるいは近似関数は、電動機の温度検出値もパラメータとして含めたことを特徴とする。【００１７】
（７）回転数あるいはトルク指令値がある変化率以上となった場合のみ前記フィードフォワード制御による周期性外乱抑圧を行い、それ以外の定常あるいは準定常運転時はフィードバックによる周期性外乱抑圧に切り換えることを特徴とする。【００１８】
（８）前記周期性外乱オブザーバ補償器は、異なる周波数成分ごとに適用し、それらを並列化して、同時に複数の周波数成分の周期性外乱を抑圧することを特徴とする。【００１９】
（９）前記周期性外乱は、電動機の軸トルク検出値とし、電動機の軸トルクの外乱を抑圧することを特徴とする。【００２０】
（１０）前記周期性外乱は、電動機のフレームの脈動成分とし、電動機のフレームの外乱を抑圧することを特徴とする。【００２１】
（１１）前記周期性外乱は、電動機の回転速度検出値、あるいは回転位置検出値の脈動成分とし、電動機の速度の外乱あるいは回転位置の外乱を抑圧することを特徴とする。【００２２】
（１２）前記周期性外乱は、電動機の電流の脈動成分とし、電動機の電流の外乱を抑圧することを特徴とする。【００２３】
（１３）前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル補償電流ｉqc*の振幅Ｍおよび位相φを、トルク指令Ｔref*と回転数ωを変数とした２次元の振幅テーブルおよび位相テーブルを生成しておく振幅・位相補償テーブルと、
電動機の運転状態での前記トルク指令Ｔref*と回転数ωからそのときの振幅Ｍと位相φを前記振幅・位相補償テーブルから読み出し、これら振幅Ｍと位相φとそのときの電動機の回転位相θを用いて、テーブル補償電流ｉqct*＝Ｍ・ｓｉｎ（ｎθ＋φ）を生成する補償電流生成部と、
前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときの前記オンライン補償電流ｉqc*と前記テーブル補償電流ｉqct*を合成して前記ｄ，ｑ軸電流指令値に重畳する補償電流合成手段とを備えたことを特徴とする。【００２４】
（１４）前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル補償電流ｉqc*の振幅Ｍおよび位相φを、トルク指令Ｔref*と回転数ωを変数とした２次元の振幅テーブルおよび位相テーブルを生成しておく振幅・位相補償テーブルと、
電動機の運転状態での前記トルク指令Ｔref*と回転数ωからそのときの前記振幅Ｍと位相φを前記振幅・位相補償テーブルから読み出し、これら振幅Ｍおよび位相φと、前記コントローラによる補償電流振幅指令値Ｍ*および補償電流位相指令値φ*をそれぞれ合成して合成補償電流振幅値Ｍ’および合成補償電流位相値φ’を生成する合成手段と、
前記合成補償電流振幅値Ｍ’と合成補償電流位相値φ’およびそのときの電動機の回転位相θを用いて、テーブル補償電流ｉqc*＝Ｍ’・ｓｉｎ（ｎθ＋φ’）を生成する補償電流生成部とを備えたことを特徴とする。【００２５】
（１５）前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル周波数成分の補償電流余弦フーリエ係数テーブル値Ａおよび補償電流正弦フーリエ係数テーブル値Ｂを、トルク指令Ｔref*と回転数ωを変数とした２次元のフーリエ係数補償テーブルを生成しておくフーリエ係数補償テーブルと、
電動機の運転状態での前記トルク指令Ｔref*と回転数ωからそのときの前記フーリエ係数テーブル値ＡおよびＢを前記フーリエ係数補償テーブルから読み出し、これらフーリエ係数テーブル値ＡおよびＢと、前記コントローラがフーリエ変換によってトルクリプル周波数成分を抽出する補償電流余弦フーリエ係数Ａ*と補償電流正弦フーリエ係数Ｂ*をそれぞれ合成して補償電流余弦フーリエ係数合成値Ａ’と補償電流正弦フーリエ係数合成値Ｂ’を生成する合成手段と、
前記フーリエ係数合成値Ａ’と補償電流正弦フーリエ係数合成値Ｂ’およびそのときの電動機の回転位相θを用いて、振幅Ｍ＝√（Ａ’2＋Ｂ’2）、位相φ＝ｔａｎ-1（Ｂ’／Ａ’）のテーブル補償電流ｉqc*＝Ｍ・ｓｉｎ（ｎθ＋φ）を生成する補償電流生成部とを備えたことを特徴とする。【００２６】
（１６）前記補償テーブルと合成手段および補償電流生成部は、複数次数成分で個別に振幅Ｍ、位相φを生成またはフーリエ係数を生成し、これら次数別に合成して補償電流を生成する手段を備えたことを特徴とする。【００２７】
（１７）コントローラは、電動機の指令値をベクトル制御における回転座標系のｄ，ｑ軸電流指令値に変換し、この電流指令値に従ったインバータの電流制御で電動機を制御する方法において、
前記コントローラは、フーリエ変換の周波数成分抽出手段によって電動機の周期的な脈動を直流値として検出し、その周波数成分上の周期性外乱を周期性外乱オブザーバによって推定し、この周期性外乱を抑圧するように前記ｄ，ｑ軸電流指令値に補償電流を重畳する周期性外乱オブザーバ補償器により、外乱を抑圧することを特徴とする。【００２８】
（１８）前記インバータと電動機からなる制御系の周波数特性をシステム同定によって複素ベクトルの集合で表現し、前記周期性外乱オブザーバ補償器は任意周波数に対応した複素ベクトルを用いて周期性外乱を推定することを特徴とする。【００２９】
（１９）前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル補償電流の振幅Ｍおよび位相φ、またはトルクリプル周波数成分の補償電流余弦フーリエ係数テーブル値Ａおよび補償電流正弦フーリエ係数テーブル値Ｂを、トルク指令Ｔref*と回転数ωを変数とした２次元の補償テーブルを生成しておき、
電動機の運転状態での前記トルク指令Ｔref*と回転数ωからそのときの振幅Ｍと位相φまたは前記フーリエ係数テーブル値ＡおよびＢを前記補償テーブルから読み出し、これら振幅Ｍと位相φまたは前記フーリエ係数テーブル値ＡおよびＢとそのときの電動機の回転位相θを用いて、テーブル補償電流を生成し、
前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときの前記補償電流と前記テーブル補償電流を合成して前記ｄ，ｑ軸電流指令値に重畳することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る電動機の外乱抑圧装置の構成図。
【００３１】
【図２】本発明に係る外乱抑圧の基本的構成図。
【００３２】
【図３】システム同定装置によるトルク脈動補償装置の構成図。
【００３３】
【図４】外乱抑圧制御系の構成図。
【００３４】
【図５】外乱抑圧の効果説明図。
【００３５】
【図６】実施形態２の外乱抑圧制御系の構成図。
【００３６】
【図７】実施形態３の外乱抑圧制御系の構成図。
【００３７】
【図８】実施形態４の外乱抑圧制御系の構成図。
【００３８】
【図９】実施形態５の外乱抑圧制御系の構成図。
【００３９】
【図１０】実施形態７の外乱抑圧制御系の構成図。
【００４０】
【図１１】実施形態８の外乱抑圧装置の構成図。
【００４１】
【図１２】実施形態９の外乱抑圧装置の構成図。
【００４２】
【図１３】実施形態１０の外乱抑圧装置の構成図。
【００４３】
【図１４】実施形態１１の外乱抑圧装置の構成図。
【００４４】
【図１５】実施形態１２の外乱抑圧装置の構成図。
【００４５】
【図１６】実施形態１３の外乱抑圧装置の構成図。
【００４６】
【図１７】実施形態１４の外乱抑圧装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
（基本構成）
本発明の実施形態を説明する前に、本発明による外乱抑圧装置の基本構成を説明する。
図１は、本発明に係る電動機の外乱抑圧装置の構成を示す。トルク脈動の発生源となる電動機１と、何らかの負荷装置２をシャフト３で結合し、その軸トルクをトルクメータ４で計測してコントローラ５に入力する。また、ロータリエンコーダ等の回転位置センサ６を用いて電動機の回転子位置情報を入力する。コントローラ５は、トルク脈動抑圧手段を搭載し、トルク指令値（あるいは速度指令値）に基づいて生成された電流指令値に、トルク脈動補償電流を上乗せした指令値をインバータ７に与える。図１の例では、インバータ７で電流ベクトル制御することを考慮して、電動機の回転に同期した回転座標（直交ｄｑ軸）上のｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉｄ*、ｉｑ*を与えている。
【００４８】
コントローラ５は、軸トルクメータ４によるトルク検出値からトルク脈動を検出しているが、この形態はあくまで一例であり、フレームに設置した加速度センサによる振動検出、エンコーダ等による回転速度変動検出、あるいは電流センサによる電流脈動検出に置き換え、電動機の軸の外乱抑圧や電動機のフレームの外乱抑圧、電動機の速度の外乱抑圧あるいは回転位置の外乱抑圧、電動機の電流の外乱抑圧をすることが可能である。
【００４９】
トルク脈動は電動機の構造上、回転子位置に応じて周期的に発生することが知られている。また、３相モータのトルク脈動は、主として電気的な回転基本周波数の６×ｎ倍（ｎは正の整数：以後、６倍成分を６ｆ、１２倍成分を１２ｆといったように表現する）の周波数成分が大きくなることも知られている。そのほか、インバータ電源の不完全性、電流センサオフセット等により、１ｆ、２ｆトルク脈動が現れることもある。また、図１のように軸ねじれ共振が起こり得るシステムにおいては、機械共振点に近い脈動成分が増幅されて軸トルク検出値に現れる。
【００５０】
本発明では、これらの様々な周波数成分が入り交じったトルク脈動をフーリエ変換に基づいて抽出する。すなわち、図１におけるコントローラ５は、軸トルクメータ検出値Ｔdetを、電動機回転子位相θ≡の情報を用いて任意次数毎のフーリエ変換を行う。ここで、フーリエ級数は以下の数式１および数式２で定義される。ωは電気角周波数、Ｔrは任意に定義される脈動成分の１周期を意味する。なお、フーリエ変換の積分を簡易的に、任意の時定数を持つ低周波域通過フィルタ（ローパスフィルタ）に変更することも可能である。すなわち、高周波成分（トルク脈動）を直流値として抽出する手段であればよい。
【数１】
2010024195.tif 000003
【数２】
2010024195.tif 000004
【００５１】
数式２で示されるフーリエ係数ＴAn、ＴBnは、電動機回転数および周期的外乱である脈動成分が任意期間で一定であれば直流値を出力することに着目する。仮に何らかの制御を与えてこれらの係数がどちらも０で定常となれば、その周波数成分のトルク脈動は抑圧されたことを意味する。
【００５２】
そこで、本発明では、任意の脈動周波数成分ごとにフーリエ変換を施し、２つのフーリエ係数が０となるように周期性外乱オブザーバ補償器を構成し、補償電流をベクトル制御インバータの電流指令値に重畳する。以下、図２を用いて本発明に係る外乱抑圧の基本的な構成を説明する。
【００５３】
図２は、図１のシステム構成を基に制御ブロックを展開している。指令値変換部１１は、トルク指令値Ｔrefから、ベクトル制御における回転ｄｑ座標系のｄ軸およびｑ軸電流指令値Ｉdo、Ｉqoに変換し（例えば、最大トルク制御）、電流指令値にトルク脈動補償電流を重畳してトルク脈動を抑圧する。図２の例ではｑ軸電流指令値に補償電流ｉqcを重畳しているが、ｄ軸電流、あるいはｄ軸とｑ軸の両方に与えても良い。あるいは、ｄｑ軸電流の干渉が問題にならないシステムであれば、トルク指令値に対して直接的にトルク脈動補償信号を重畳しても良い。なお、インバータ１２は３相から回転座標変換したｄ軸、ｑ軸において電流ベクトル制御を実現する一般的な電動機駆動装置であり、電動機負荷１３を駆動する。
【００５４】
正弦・余弦波生成器１４では、電動機負荷１３の回転子位相角θと、抑圧したい脈動成分の次数ｎを設定し、基準となる周波数の正弦・余弦波を生成する。フーリエ変換部１５では、この正弦・余弦波および任意のフーリエ変換周期Ｔrを設定して、軸トルク検出値Ｔdetを数式２に基づきフーリエ変換し、ｎ次のフーリエ係数ＴAn、ＴBnを演算する。ここで、数式２のフーリエ変換の積分処理を適度な時定数を持つ低周波数域通過フィルタ（ローパスフィルタ）に置き換えることも可能である。
【００５５】
次に、脈動成分のフーリエ係数ＴAn、ＴBnが０（すなわち脈動を抑圧）となるように周期性外乱オブザーバ補償器１６を構成する。この部分の詳細は後述の実施形態で説明する。周期性外乱オブザーバ補償器１６の出力ＩAn、ＩBnは補償電流信号のフーリエ係数とし、乗算器１７Ａ，１７Ｂでｎ次の正弦・余弦波をそれぞれ乗算して逆変換する。つまり、時間波形の補償電流信号として復元する。復元した脈動補償電流ｉｑｃ*は加算器によってベクトル制御インバータ７のｑ軸電流指令値ｉｑ０*に重畳する。
【００５６】
なお、前述したとおり、軸トルク脈動を直接検出するのではなく、インバータ電流や速度検出値からオブザーバ等で推定したトルクを用いてもよいし、加速度センサで電動機筐体フレーム振動などを検出し、振動抑制を行うことも同様に考えられる。
【００５７】
本発明では核となる制御手法の説明を簡便にするため、トルクを軸トルクメータ等で直接検出した場合を例に挙げて、以下実施形態を説明する。
【００５８】
（実施形態１）
本実施形態では、電動機駆動システムの周波数特性を予め把握することから始める。周波数特性の把握やシステム同定を行う手法は多種多様であるが、これらは既知の一般的技術であるため、本発明では特定の手法に限定しない。例えば、図３のように、システム同定装置１８は、任意の定常動作状態において、白色雑音信号をトルク脈動補償電流として実システムに入力し、電流指令値に重畳する（図３はｑ軸電流に重畳しているが、ｄ軸、あるいはその両方でも良い）。そのときの軸トルク検出値をシステム出力信号として、システムの入出力データを得る。その入出力の時系列データから周波数応答をスペクトル解析し、脈動補償電流指令値から軸トルク検出値までの周波数伝達関数を入手することができる。システム同定理論に基づいて定式化することもできるし、物理モデル（例えば２慣性系モデル）に基づいてパラメータを求めることもできるが、本実施形態では数式３に示すように、周波数伝達関数を複素ベクトルの集合で表現する。集合の要素は各周波数成分におけるゲイン・位相特性を示す複素ベクトルに対応する。
【数３】
2010024195.tif 000005
ただし、Ｐｓｙｓ＾：同定システム、ｍ：周波数成分の分割要素番号、ＰAm：ｍ番目の要素の同定システム実数部、ＰBm：ｍ番目の要素の同定システム虚数部
【００５９】
ここで、分割要素番号ｍについて説明する。例えば同定に必要な周波数成分を直流〜５ｋＨｚ、分解能を１Ｈｚとすると、要素数は５００１個となる。したがって、ｍ＝｛０、１、２、３、…、４９９９、５０００｝として、各要素（周波数成分）には、スペクトル解析結果あるいはシステム同定結果を当てはめる。周波数成分毎のシステムのゲイン・位相特性は、複素平面の複素ベクトルで表現できるため、数式３のごとく表現することができる。
【００６０】
フーリエ変換を用いると任意周波数成分のトルク脈動をフーリエ係数で抽出することができる。数式２に示したように、２つのフーリエ係数は直交性を有するので、任意の周波数成分のシステム状態のみに着目して上述の数式３の複素ベクトルの１要素を抽出すると、その実部と虚部を２つのフーリエ係数に照らし合わせることができると考える。すなわち、ここでは実部を余弦フーリエ係数、虚部を正弦フーリエ係数に適合させる（例えば、反時計方向を遅れ位相と定義し、ＰBmの極性を反転させて適合させる）。
【００６１】
以上から、フーリエ変換後の任意周波数成分のみに着目すれば、システム特性を意味する数式３の複素ベクトルを用いて、その周波数成分の周期性外乱（トルク脈動）と、それを抑制するための脈動補償電流信号のフーリエ係数、およびトルク脈動検出値の関係が把握できる。また、これらの関係はフーリエ変換によってすべて直流成分で表されるので、周期性外乱もその周波数においては直流値となる。
【００６２】
ここで、図４のように、任意の１つの周波数成分のみを考慮した外乱抑圧制御系を考え、周期性外乱を推定・補償するための周期性外乱オブザーバ補償器を構成する。すなわち、軸トルク脈動検出値から数式４の逆システム（複素ベクトルの逆数）を介して補償電流指令値との誤差を求め、その誤差が周期性外乱に相当する周期性外乱電流であるとみなして、外乱を打ち消すように誤差補償分を補償電流指令値として重畳する。
【数４】
2010024195.tif 000006
【００６３】
図４について説明する。実システム１９の特性Ｐsys（ｎ次成分）は数式４と同様に、ある周波数成分では１次元複素ベクトルで表されると考える。その入力には補償電流ｉqcnが与えられ、周期性外乱トルクＴrplnを打ち消すように脈動補償トルクＴcnを発生させる。トルク脈動はフーリエ変換によって抽出されるため、フーリエ変換部２０の応答伝達関数ＧFTを介してトルク脈動検出値のフーリエ係数ＴAn、ＴBnを得る。これらは、複素ベクトルＴAn＋ＴBnｉに置き換える。
【００６４】
次に、ｎ次外乱オブザーバ２１は、数式４の同定した周波数伝達関数の逆数（外乱は含まず）を用いて、外乱電流を含んだ電流入力情報を得て、そこから補償電流指令値を差し引くことで、周期性外乱電流ｄＩAn、ｄＩBnを推定する。ＧOBSは、任意のフィルタ（例えば低域通過フィルタ）を挿入して、フーリエ変換抽出時の残留脈動や外乱推定誤差の影響を抑制し、脈動補償を安定化するために用いる。
【００６５】
上記のように周期性外乱を推定し、目標値（周期性外乱を抑圧する場合は通常０）から外乱相当の電流ｄＩAn、ｄＩBnを差し引いて、補償電流ｉqcnを生成する。
【００６６】
図５は、本実施形態を適用した場合の外乱抑圧効果を示している。波形は上から、軸トルク検出値［Ｎｍ］、トルク脈動フーリエ係数［Ｎｍ］、補償電流フーリエ係数［Ａ］、トルク脈動振幅評価値［Ｎｍ］である。例として１２次脈動成分のみを示している。
【００６７】
軸トルク波形を見ると、抑圧開始前は定常トルクに対してトルク脈動が大きく現れているが、抑圧後は脈動が大幅に低減されていることが分かる。トルク脈動の正弦／余弦フーリエ係数も抑圧後は０となっていることがわかる。
【００６８】
（実施形態２）
本実施形態では、図４におけるｎ次外乱オブザーバ２１のフィルタを指令値側と検出値側で分離する。本実施形態の構成例を図６に示す。
【００６９】
例えば、フーリエ変換による脈動抽出や通信・演算遅れ時間などを考慮して、ＧOBS、ＧLPFのフィルタ特性を別個に設定することも可能である。
【００７０】
本実施形態によれば、周期性外乱オブザーバの指令値側と検出値側のフィルタ特性を別々に設定し、検出系の遅れ等を考慮した外乱抑圧特性が得られる。
【００７１】
（実施形態３）
本実施形態では、電動機の回転速度が変化した場合を考慮して、電動機の回転速度検出値（あるいは推定値）を用いてフーリエ変換周期と外乱オブザーバフィルタのカットオフ周波数をともに可変とする。図７は、本実施形態の構成例である。
【００７２】
回転速度が変化すると数式３の複素ベクトル集合から引き出して適用する１つの要素（１次元複素ベクトル）も変化するので、速度に適応して（Ｐsys）-1も可変とする。また、回転速度に応じてオブザーバフィルタＧOBSのカットオフ周波数とフーリエ変換応答ＧFTも可変とし、常に安定した脈動抑圧効果が得られるように適応させる。
【００７３】
本実施形態によれば、回転速度変動にも逐次適応して周期性外乱を抑圧することができる。
【００７４】
（実施形態４）
フーリエ変換などを用いて周波数成分を抽出すると、その抽出時間がある期間必要となり、十分な外乱抑圧応答速度が得られないことがある。例えば、その応答を超える可変速運転や準定常トルク変動にも対応しようとした場合、抑圧効果が不十分になることが考えられる。
【００７５】
そこで、本実施形態では、上述までの周期性外乱抑圧手段を用いてトルク脈動を抑制した後に、その任意動作点の定常状態で脈動補償電流のフーリエ係数の２つをメモリに記録する。予めこのようなメモリ記録処理を各動作点で同様に行い、回転速度とトルク指令値を入力とした補償電流フーリエ係数テーブルを作成しておく。テーブルの代わりに、回転速度とトルク指令値をパラメータとした近似関数を用いてもよい。補償テーブルを生成した後は、動作点に応じてテーブルから補償電流フーリエ係数２つを読み出し、フィードフォワードで脈動補償電流を生成・適用する。
【００７６】
図８は、本実施形態の構成例である。図２と異なる部分は、回転子位相角θから回転速度演算部２２で回転速度Ｗmを求め、これとトルク指令値Ｔrefから、補償テーブル２３（または補償近似関数）によって補償電流フーリエ係数ＩAn，ＩBnを読み出す。
【００７７】
本実施形態によれば、脈動補償電流のフーリエ係数を予め学習しておき、その係数を読み出す作業のみで抑圧できるので、回転数やトルク等の動作点の急激な変化にも瞬時に対応することが可能となる。
【００７８】
（実施形態５）
本実施形態は、実施形態４に加え、電動機の温度を検出して、温度変化によるシステム特性の変化を検出して、実施形態４と同様に各動作点でテーブル化、あるいは近似関数化しておく。
【００７９】
図９は、本実施形態の構成例である。図８と異なる部分は、電動機負荷１３の温度ｔを計測し、この温度ｔを補償テーブル２３の補償パラメータとして組み込む。
【００８０】
本実施形態によれば、温度依存性の強いシステムにも対応することができる。
【００８１】
（実施形態６）
本実施形態では、軸トルク検出をフィードバックした周期性外乱抑圧制御と、学習済みの補償テーブル（あるいは近似式）によるフィードフォワード補償方式を切り換えて使用する。制御を切り換える基準として、回転速度やトルク指令値を用いる。
【００８２】
例えば、回転数あるいはトルク指令値の変化率を見て、フーリエ変換応答以上の指令値変化率を入力する場合は、補償テーブルによる方式に切り換える。変化率が小さい準定常的な運転では、常時フィードバックによる周期性外乱抑圧手段を用いる。
【００８３】
フィードフォワードによる補償手段は、適用するシステムによってはシステム特性の摂動変化に十分対応できない場合があるので、上述のように運転状態を判別して切り換える手段を用いることにより、フィードフォワード運転を必要最小限にすることができる。
【００８４】
（実施形態７）
以上までの実施形態は、任意のひとつの脈動周波数成分についての周期性外乱抑圧制御手段であったが、各実施形態での構成を並列化すれば複数の周期性外乱の周波数成分を抑圧することが可能となる。
【００８５】
本実施形態の構成図を図１０に示し、２４1〜２４nはフーリエ級数の１次〜ｎ次の次数別に脈動成分を抑圧する制御要素になり、これらによる補償電流信号ｉqc1〜ｉqcnを加算器２５で互いに重畳させ、トルク脈動補償信号ｉqcとする。
本実施形態によれば、複数のトルク脈動を同時に抑制することができる。また、これらは同時に並列で抑制することができるので、ある周波数成分の外乱抑圧が、別の周波数成分の周期性外乱に悪影響を与える場合にも有効な手段となる。
【００８６】
（実施形態８）
上述までの実施形態では、軸トルクをフィードバックする構成を基にトルク脈動補償方式または方法を提案したが、フィードバックする対象を変更することも可能である。
【００８７】
本実施形態では、図１１のように、加速度センサ８によって電動機のフレーム・筐体の振動を検出してフィードバックする構成とする。外乱抑圧制御方法については、上述までの実施形態と同様である。
【００８８】
本実施形態によれば、電動機の筐体外乱を抑圧することができる。
【００８９】
（実施形態９）
本実施形態では、図１２のように、回転位置センサ６から提供される位相・速度情報の変動を検出して、その変動を抑制するように制御する。制御内容は基本的に上述までの実施形態と同様である。
【００９０】
本実施形態によれば、周期的な速度変動や位相変動を抑圧することができる。
【００９１】
（実施形態１０）
本実施形態では、図１３のように、インバータ７から脈動補償対象の電動機１に電源供給する３相ラインの電流を電流センサ９で検出し、電流外乱を抑圧する。
本実施形態によれば、インバータ電流検出値を用いてインバータ電流外乱を抑圧する、あるいはインバータ電流から換算したトルク推定値を用いて、推定外乱トルク脈動を抑圧することができる。
【００９２】
（実施形態１１）
前記までの実施形態によるトルクリプル抑制制御では、任意の脈動周波数成分ごとにフーリエ変換を施し、２つのフーリエ係数が０となるように周期性外乱オブザーバを構成することで全周波数帯域で安定した制御を得る「オンライン補償方式」とする。このオンライン補償方式によれば、可変速・負荷変動を有するシステムに対しても常時オンラインフィードバックでトルクリプルを抑制することができる。また、１次元複素ベクトルで表現したシステム同定結果を用いて、周期性外乱オブザーバモデルを自動調整する機能を持っているので、多慣性共振系システムヘの実装もできる。
【００９３】
また、「オンライン補償方式」では、常に学習しているため、電動機やインバータ特性の経時変化にも対応可能となる。しかし、常に学習アルゴリズムの動作が必要のため、演算負荷が比較的高い、電動機の負荷装置を変更する場合もシステムの再同定が必要、学習時間が必要なため可変速運転やトルク変化への即応性で劣る、などで問題がある。
【００９４】
本実施形態１１および後に示す実施形態１２〜１４は、電動機やインバータの経時変化等にも対応可能にしたオンライン補償によるトルクリプル抑制ができ、しかも演算負荷軽減とシステムの再同定不要および即応性を有したトルクリプル抑制ができる制御装置および方法を提案するものである。
【００９５】
図１４は、本実施形態による電動機のトルク制御装置のブロック構成を示し、電流ベクトル制御方式のインバータの制御に、オンライン補償方式でトルクリプル抑制を行なう場合を示す。
【００９６】
図１４において、インバータ７の電流ベクトル制御部３１は、電流センサ３２で検出するモータ駆動電流ｉu，ｉv，ｉwとモータ１のロータ回転角度θから座標変換部３３によりモータ回転座標に同期したｄｑ軸直交回転座標系の電流に変換したｄ，ｑ軸電流検出値との比較によりモータ電流の制御を行う。ロータ回転角度θは回転位置センサ６によるエンコーダ波形ａｂｚから速度・位相検出部３４により速度ωと共に求められる。
【００９７】
トルク／ｉｄ，ｉｑ変換部３５（指令値変換部１１）は、コントローラ５からのトルク指令値Ｔrefとモータ回転速度ωから、ベクトル制御における回転ｄｑ座標系のｄ軸およびｑ軸電流指令値ｉd*（Ｉdo）、ｉq0*（Ｉqo）に変換し、これら電流指令値のうちｑ軸電流指令値ｉq0*にトルク脈動補償電流ｉqcmを重畳して電流ベクトル制御指令値とする。
【００９８】
コントローラ５は、図１と同様に、トルクリプル抑制制御手段を搭載し、このトルクリプル抑制制御手段としては例えば図２に示す正弦・余弦波生成器１４とフーリエ変換部１５と周期性外乱オブザーバ補償器１６および乗算器１７Ａ，１７Ｂによって脈動成分のフーリエ係数ＴAn、ＴBnが０となるような脈動補償電流を求め、この脈動補償電流ｉqc*はベクトル制御インバータ７のｑ軸電流指令値ｉq0*への補償信号にする。
【００９９】
ここで、本実施形態では「オンライン補償方式」を基本として、予め学習しておいた補償テーブルを併用して、フィードフォワード的に抑制する補償電流生成手段を追加する。この補償電流生成手段として振幅・位相補償テーブル３６と補償電流生成部３７を備える。
【０１００】
振幅・位相補償テーブル３６は、コントローラ５によってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル補償電流ｉqc*の振幅Ｍおよび位相φを記録する。この作業を複数の定常動作点で同様に記録して、トルク指令Ｔref*と回転数ωを変数とした２次元の振幅テーブルおよび位相テーブルを生成する。データ間の情報は線形補間等で補間する。
【０１０１】
補償電流生成部３７は、運転状態（トルク指令・回転数）からそのときの振幅Ｍと位相φを振幅／位相補償テーブル３６から読み出し、これら読み出した振幅Ｍと位相φは、そのときの回転位相θを用いて、テーブル補償電流ｉqct*＝Ｍ・ｓｉｎ（ｎθ＋φ）を生成する（ｎは補償次数）。この生成したテーブル補償電流ｉqct*は、オンライン補償電流iqc*と合成してｑ軸電流指令値ｉqcm*とする。
したがって、テーブル補償電流ｉqct*は、学習済みの補償電流テーブルから瞬時に振幅・位相を得て補償電流を生成するので、速度変化やトルク変化が起きた場合にも好適な補償電流を迅速に出力することができる。また、周辺温度の変化や経時的な物性変化などにより、トルクリプルが学習した時点の特性からずれてしまった場合にも、オンライン補償のフィードバックループが働いているので、テーブル補償電流の誤差を補正できる。
【０１０２】
（実施形態１２）
図１５は、本実施形態による電動機のトルク制御装置のブロック構成を示し、基本的な構成および作用は図１４と変わらないが、補償テーブル３６で発生する補償電流の振幅Ｍ・位相φの誤差を補正するように、コントローラ５からオンライン補償フィードバックループを構成する。
【０１０３】
図１５において、Ｍ*は補償電流振幅指令値（オンライン補償分）、φ*は補償電流位相指令値（オンライン補償分）であり、合成器３８，３９ではこれらを補償電流の振幅Ｍ・位相φにそれぞれ合成して補償電流生成部３７への補償電流振幅値（合成値）Ｍ’、補償電流位相値（合成値）φ’とする。
【０１０４】
実施形態１１では、補償電流生成後にテーブル補償電流ｉqct*とオンライン補償電流ｉqc*を合成していたが、本実施形態では振幅・位相の状態で合成する。すなわち、補償テーブル振幅値Ｍ、および補償テーブル位相値φを、それぞれオンライン補償振幅値Ｍ*とオンライン補償位相値φ*と合成して、合成補償電流振幅値Ｍ’、合成補償電流位相値φ’を生成する。補償電流生成部３７では、ｉqc*＝Ｍ’・ｓｉｎ（ｎθ＋φ’）にて、最終的な補償電流ｉqc*を生成する。（ｎは補償次数）
【０１０５】
本実施形態によれば、振幅・位相という直感的にわかりやすい状態量でテーブル誤差を把握・補正できるとともに、補償電流生成部３７を一カ所に纏めることができる。
【０１０６】
（実施形態１３）
図１６は本実施形態による電動機のトルク制御装置のブロック構成を示し、実施形態１２（図１５）の補償テーブル振幅Ｍ・位相φに代えて、余弦フーリエ係数および正弦フーリエ係数に置き換えた構成である。
【０１０７】
補償テーブル４０は、トルク指令Ｔref*と回転速度ωに応じて補償電流余弦フーリエ係数テーブル値Ａと補償電流正弦フーリエ係数テーブル値Ｂを発生し、コントローラ５はオンライン補償電流余弦フーリエ係数Ａ*とオンライン補償電流正弦フーリエ係数Ｂ*を発生し、合成器３８，３９ではこれらを合成して補償電流余弦フーリエ係数合成値Ａ’と補償電流正弦フーリエ係数合成値Ｂ’を得る。
【０１０８】
トルクリプル抑制制御機能を搭載したコントローラ５では、基本的にフーリエ変換（あるいはそれに類する手法）によってトルクリプル周波数成分を抽出して抑制する手法を用いている。図２では、２つのフーリエ係数に相当する複素ベクトルの実部と虚部の成分があり、これらを用いて補償電流の振幅値、位相値を計算している。
【０１０９】
図２の構成では、周期性外乱オブザーバ補償器１６で生成された補償電流の実部成分をＢ（ＩBn）、虚部成分をＡ（ＩAn）として定義している。これらから、振幅Ｍおよび位相φは以下のように求められる。
【０１１０】
Ｍ＝√（Ａ2＋Ｂ2）、φ＝ｔａｎ-1（Ｂ／Ａ）
【０１１１】
実施形態１１、１２は、上記の振幅Ｍ、および位相φを求めてから補償テーブル生成あるいはオンライン補償を行っており、補償電流の特性が直感的に分かりやすい反面、上述の演算変換が必要となっていた。
【０１１２】
そこで、本実施形態では、図１６に示すとおり、振幅・位相に変換する前の２つのフーリエ係数Ａ、Ｂの状態で補償テーブルを生成するとともに、オンライン補償についてもフーリエ係数の状態で合成して、最終段で補償電流ｉqc*を生成する。これにより、振幅・位相に変換する上記の演算の手間が省け、補償処理を簡略化できる。
【０１１３】
（実施形態１４）
本実施形態では、実施形態１１〜１３のいずれかの構成を並列化して同時に複数次数成分のトルクリプルを抑制する手法を提供する。
【０１１４】
例えば、実施形態１１の構成を並列化した場合について図１７に示す。（他の実施形態についても同様であるので、図面での説明は省略する。）図１７は、２つの補償テーブル３６Ａ、３６Ｂでは２つの次数成分で個別に振幅Ｍ、位相φを生成し、これらから２つの補償電流生成部３７Ａ，３７Ｂで２つの次数について補償電流を生成し、これら２つの次数について同時にトルクリプルを抑制する。なお、当然ではあるが３つ以上の次数を同時に抑制する場合についても拡張可能である。
【０１１５】
以上のとおり、本発明によれば、任意の脈動周波数成分ごとにフーリエ変換を施し、２つのフーリエ係数が０となるように周期性外乱オブザーバ補償器を構成し、補償電流をベクトル制御インバータの電流指令値に重畳するようにしたため、複雑な電動機システムの外乱抑圧ができ、かつ、周期的なトルク脈動などを抑制した安定な制御ができる。
【０１１６】
さらに、「オンライン補償方式」を基本として、予め学習しておいた補償テーブルを併用して、フィードフォワード的に抑制する補償電流を生成するため、演算負荷軽減とシステムの再同定不要および即応性を有したトルクリプル抑制ができる。
【図１】
2010024195.tif 000007
【図２】
2010024195.tif 000008
【図３】
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【図４】
2010024195.tif 000010
【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】
2010024195.tif 000019
【図１４】
2010024195.tif 000020
【図１５】
2010024195.tif 000021
【図１６】
2010024195.tif 000022
【図１７】
2010024195.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月16日(2010.6.16)
【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】
コントローラは、電動機の指令値をベクトル制御における回転座標系のｄ，ｑ軸電流指令値に変換し、この電流指令値に従ったインバータの電流制御で電動機を制御する装置において、
前記コントローラは、フーリエ変換の周波数成分抽出手段によって電動機の周期的な脈動の直流値からｎ次のフーリエ係数ＴＡｎ，ＴＢｎを検出し、そのフーリエ係数ＴＡｎ，ＴＢｎをもつｎ次周波数成分上の周期性外乱を周期性外乱オブザーバによって推定し、この周期性外乱を抑圧するように前記ｄ，ｑ軸電流指令値に補償電流を重畳する周期性外乱オブザーバ補償器により、外乱を抑圧する手段を備えたことを特徴とする電動機の外乱抑圧装置。
【請求項２】
前記インバータと電動機からなる制御系の周波数特性をシステム同定によって複素ベクトルＰＡｍ，ＰＢｍの集合で表現し、前記周期性外乱オブザーバ補償器は任意周波数に対応した前記複素ベクトルＰＡｍ，ＰＢｍから求めた逆システム同定モデルの入力を前記フーリエ係数ＴＡｎ，ＴＢｎとしてｎ次周波数成分の周期性外乱を推定する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項３】
前記周期性外乱オブザーバ補償器は、前記推定した周期性外乱から補償電流指令値を差し引くことで周期性外乱電流ｄＩＡｎ，ｄＩＢｎを求め、電流指令値から前記周期性外乱電流ｄＩＡｎ，ｄＩＢｎを差し引いて前記補償電流指令値とし、前記補償電流指令値から周期性外乱を差し引く外乱オブザーバフィルタと、前記推定した周期性外乱を取り出す外乱オブザーバフィルタとは、異なる特性としたことを特徴とする請求項１または２に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項４】
前記周期性外乱オブザーバ補償器およびフーリエ変換部の特性を、回転速度に適応して可変設定する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項５】
任意周波数の定常運転状態において、前記周期性外乱オブザーバ補償器で脈動補償電流のフーリエ係数を複数の動作点で予め学習・記録し、回転数とトルクを入力パラメータとした補償電流フーリエ係数テーブル、あるいは近似関数を生成し、フィードフォワード制御で脈動補償電流を与える手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項６】
前記補償電流フーリエ係数テーブル、あるいは近似関数は、電動機の温度検出値もパラメータとして含めたことを特徴とする請求項５に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項７】
回転数あるいはトルク指令値がある変化率以上となった場合のみ前記フィードフォワード制御による周期性外乱抑圧を行い、それ以外の定常あるいは準定常運転時はフィードバックによる周期性外乱抑圧に切り換えることを特徴とする請求項５または６に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項８】
前記周期性外乱オブザーバ補償器は、異なる周波数成分ごとに適用し、それらを並列化して、同時に複数の周波数成分の周期性外乱を抑圧することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項９】
前記周期性外乱は、電動機の軸トルク検出値とし、電動機の軸トルクの外乱を抑圧することを特徴とする請求項１〜８に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項１０】
前記周期性外乱は、電動機のフレームの脈動成分とし、電動機のフレームの外乱を抑圧することを特徴とする請求項９に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項１１】
前記周期性外乱は、電動機の回転速度検出値、あるいは回転位置検出値の脈動成分とし、電動機の速度の外乱あるいは回転位置の外乱を抑圧することを特徴とする請求項９に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項１２】
前記周期性外乱は、電動機の電流の脈動成分とし、電動機の電流の外乱を抑圧することを特徴とする請求項９に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項１３】
前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル補償電流ｉｑｃ＊の振幅Ｍおよび位相φを、トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωを変数とした２次元の振幅テーブルおよび位相テーブルを生成しておく振幅・位相補償テーブルと、
電動機の運転状態での前記トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωからそのときの振幅Ｍと位相φを前記振幅・位相補償テーブルから読み出し、これら振幅Ｍと位相φとそのときの電動機の回転位相θを用いて、テーブル補償電流ｉｑｃｔ＊＝Ｍ・ｓｉｎ（ｎθ＋φ）を生成する補償電流生成部と、
前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときの前記トルクリプル補償電流ｉｑｃ＊と前記テーブル補償電流ｉｑｃｔ＊を合成して前記ｄ，ｑ軸電流指令値に重畳する補償電流合成手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項１４】
前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル補償電流ｉｑｃ＊の振幅Ｍおよび位相φを、トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωを変数とした２次元の振幅テーブルおよび位相テーブルを生成しておく振幅・位相補償テーブルと、
電動機の運転状態での前記トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωからそのときの前記振幅Ｍと位相φを前記振幅・位相補償テーブルから読み出し、これら振幅Ｍおよび位相φと、前記コントローラにより求める現在の補償電流振幅指令値Ｍ＊および補償電流位相指令値φ＊をそれぞれ合成して合成補償電流振幅値Ｍ’および合成補償電流位相値φ’を生成する合成手段と、
前記合成補償電流振幅値Ｍ’と合成補償電流位相値φ’およびそのときの電動機の回転位相θを用いて、テーブル補償電流ｉｑｃ＊＝Ｍ’・ｓｉｎ（ｎθ＋φ’）を生成する補償電流生成部とを備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項１５】
前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル周波数成分の補償電流余弦フーリエ係数テーブル値Ａおよび補償電流正弦フーリエ係数テーブル値Ｂを、トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωを変数とした２次元のフーリエ係数補償テーブルを生成しておくフーリエ係数補償テーブルと、
電動機の運転状態での前記トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωからそのときの前記フーリエ係数テーブル値ＡおよびＢを前記フーリエ係数補償テーブルから読み出し、これらフーリエ係数テーブル値ＡおよびＢと、前記コントローラがフーリエ変換によってトルクリプル周波数成分を抽出する現在の補償電流余弦フーリエ係数Ａ＊と補償電流正弦フーリエ係数Ｂ＊をそれぞれ合成して補償電流余弦フーリエ係数合成値Ａ’と補償電流正弦フーリエ係数合成値Ｂ’を生成する合成手段と、
前記フーリエ係数合成値Ａ’と補償電流正弦フーリエ係数合成値Ｂ’およびそのときの電動機の回転位相θを用いて、振幅Ｍ＝√（Ａ’２＋Ｂ’２）、位相φ＝ｔａｎ−１（Ｂ’／Ａ’）のテーブル補償電流ｉｑｃ＊＝Ｍ・ｓｉｎ（ｎθ＋φ）を生成する補償電流生成部とを備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項１６】
前記補償テーブルと合成手段および補償電流生成部は、複数次数成分で個別に振幅Ｍ、位相φを生成またはフーリエ係数を生成し、これら次数別に合成して補償電流を生成する手段を備えたことを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の電動機の外乱抑圧装置。
【請求項１７】
コントローラは、電動機の指令値をベクトル制御における回転座標系のｄ，ｑ軸電流指令値に変換し、この電流指令値に従ったインバータの電流制御で電動機を制御する方法において、
前記コントローラは、フーリエ変換の周波数成分抽出手段によって電動機の周期的な脈動の直流値からｎ次のフーリエ係数ＴＡｎ，ＴＢｎを検出し、そのフーリエ係数ＴＡｎ，ＴＢｎをもつｎ次周波数成分上の周期性外乱を周期性外乱オブザーバによって推定し、この周期性外乱を抑圧するように前記ｄ，ｑ軸電流指令値に補償電流を重畳する周期性外乱オブザーバ補償器により、外乱を抑圧することを特徴とする電動機の外乱抑圧方法。
【請求項１８】
前記インバータと電動機からなる制御系の周波数特性をシステム同定によって複素ベクトルＰＡｍ，ＰＢｍの集合で表現し、前記周期性外乱オブザーバ補償器は任意周波数に対応した前記複素ベクトルＰＡｍ，ＰＢｍから求めた逆システム同定モデルの入力を前記フーリエ係数ＴＡｎ，ＴＢｎとしてｎ次周波数成分の周期性外乱を推定することを特徴とする請求項１７に記載の電動機の外乱抑圧方法。
【請求項１９】
前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル補償電流の振幅Ｍおよび位相φ、またはトルクリプル周波数成分の補償電流余弦フーリエ係数テーブル値Ａおよび補償電流正弦フーリエ係数テーブル値Ｂを、トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωを変数とした２次元の補償テーブルを生成しておき、
電動機の運転状態での前記トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωからそのときの振幅Ｍと位相φまたは前記フーリエ係数テーブル値ＡおよびＢを前記補償テーブルから読み出し、これら振幅Ｍと位相φまたは前記フーリエ係数テーブル値ＡおよびＢとそのときの電動機の回転位相θを用いて、テーブル補償電流を生成し、
前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときの前記補償電流と前記テーブル補償電流を合成して前記ｄ，ｑ軸電流指令値に重畳することを特徴とする請求項１７または１８に記載の電動機の外乱抑圧方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
び外乱抑圧方法を提供することにある。
［００１０］
本発明は、前記の課題を解決するため、任意の脈動周波数成分ごとにフーリエ変換を施し、２つのフーリエ係数が０となるように周期性外乱オブザーバ補償器を構成し、補償電流をベクトル制御インバータの電流指令値に重畳するようにしたもので、以下の構成および方法を特徴とする。
［００１１］
（１）コントローラは、電動機の指令値をベクトル制御における回転座標系のｄ，ｑ軸電流指令値に変換し、この電流指令値に従ったインバータの電流制御で電動機を制御する装置において、
前記コントローラは、フーリエ変換の周波数成分抽出手段によって電動機の周期的な脈動の直流値からｎ次のフーリエ係数ＴＡｎ，ＴＢｎを検出し、そのフーリエ係数ＴＡｎ，ＴＢｎをもつｎ次周波数成分上の周期性外乱を周期性外乱オブザーバ補償器によって推定し、この周期性外乱を抑圧するように前記ｄ，ｑ軸電流指令値に補償電流を重畳する周期性外乱オブザーバ補償器により、外乱を抑圧する手段を備えたことを特徴とする。
［００１２］
（２）前記インバータと電動機からなる制御系の周波数特性をシステム同定によって複素ベクトルＰＡｍ，ＰＢｍの集合で表現し、前記周期性外乱オブザーバ補償器は任意周波数に対応した前記複素ベクトルＰＡｍ，ＰＢｍから求めた逆システム同定モデルの入力を前記フーリエ係数ＴＡｎ，ＴＢｎとしてｎ次周波数成分の周期性外乱を推定する手段を備えたことを特徴とする。
［００１３］
（３）前記周期性外乱オブザーバ補償器は、前記推定した周期性外乱から補償電流指令値を差し引くことで周期性外乱電流ｄＩＡｎ，ｄＩＢｎを求め、電流指令値から前記周期性外乱電流ｄＩＡｎ，ｄＩＢｎを差し引いて前記補償電流指令値とし、前記補償電流指令値から周期性外乱を差し引く外乱オブザーバフィルタと、前記推定した周期性外乱を取り出す外乱オブザーバフィルタとは、異なる特性としたことを特徴とする。
［００１４］
（４）前記周期性外乱オブザーバ補償器およびフーリエ変換部の特性を、回転速度に適応して可変設定する手段を備えたことを特徴とする。
［００１５］
（５）任意周波数の定常運転状態において、前記周期性外乱オブザーバ補償器で脈動補償電流のフーリエ係数を複数の動作点で予め学習・記録し、回転数とトルクを入力パラメータとした補償電流フーリエ係数テーブル、あるいは近似関数を生成し、フィードフォワード制御で脈動補償電流を与える手段を備えたことを特徴とする。
［００１６］
（６）前記補償電流フーリエ係数テーブル、あるいは近似関数は、電動機の温度検出値もパラメータとして含めたことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
［００１７］
（７）回転数あるいはトルク指令値がある変化率以上となった場合のみ前記フィードフォワード制御による周期性外乱抑圧を行い、それ以外の定常あるいは準定常運転時はフィードバックによる周期性外乱抑圧に切り換えることを特徴とする。
［００１８］
（８）前記周期性外乱オブザーバ補償器は、異なる周波数成分ごとに適用し、それらを並列化して、同時に複数の周波数成分の周期性外乱を抑圧することを特徴とする。
［００１９］
（９）前記周期性外乱は、電動機の軸トルク検出値とし、電動機の軸トルクの外乱を抑圧することを特徴とする。
［００２０］
（１０）前記周期性外乱は、電動機のフレームの脈動成分とし、電動機のフレームの外乱を抑圧することを特徴とする。
［００２１］
（１１）前記周期性外乱は、電動機の回転速度検出値、あるいは回転位置検出値の脈動成分とし、電動機の速度の外乱あるいは回転位置の外乱を抑圧することを特徴とする。
［００２２］
（１２）前記周期性外乱は、電動機の電流の脈動成分とし、電動機の電流の外乱を抑圧することを特徴とする。
［００２３］
（１３）前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル補償電流ｉｑｃ＊の振幅Ｍおよび位相φを、トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωを変数とした２次元の振幅テーブルおよび位相テーブルを生成しておく振幅・位相補償テーブルと、
電動機の運転状態での前記トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωからそのときの振幅Ｍと位相φを前記振幅・位相補償テーブルから読み出し、これら振幅Ｍと位相φとそのときの電動機の回転位相θを用いて、テーブル補償電流ｉｑｃｔ＊＝Ｍ・ｓｉｎ（ｎθ＋φ）を生成する補償電流生成部と、
前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときの前記トルクリプル補償電流ｉｑｃ＊と前記テーブル補償電流ｉｑｃｔ＊を合成して前記ｄ，ｑ軸電流指令値に重畳する補償電流合成手段とを備えたことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
［００２４］
（１４）前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル補償電流ｉｑｃ＊の振幅Ｍおよび位相φを、トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωを変数とした２次元の振幅テーブルおよび位相テーブルを生成しておく振幅・位相補償テーブルと、
電動機の運転状態での前記トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωからそのときの前記振幅Ｍと位相φを前記振幅・位相補償テーブルから読み出し、これら振幅Ｍおよび位相φと、前記コントローラにより求める現在の補償電流振幅指令値Ｍ＊および補償電流位相指令値φ＊をそれぞれ合成して合成補償電流振幅値Ｍ’および合成補償電流位相値φ’を生成する合成手段と、
前記合成補償電流振幅値Ｍ’と合成補償電流位相値φ’およびそのときの電動機の回転位相θを用いて、テーブル補償電流ｉｑｃ＊＝Ｍ’・ｓｉｎ（ｎθ＋φ’）を生成する補償電流生成部とを備えたことを特徴とする。
［００２５］
（１５）前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル周波数成分の補償電流余弦フーリエ係数テーブル値Ａおよび補償電流正弦フーリエ係数テーブル値Ｂを、トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωを変数とした２次元のフーリエ係数補償テーブルを生成しておくフーリエ係数補償テーブルと、
電動機の運転状態での前記トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωからそのときの前記フーリエ係数テーブル値ＡおよびＢを前記フーリエ係数補償テーブルから読み出し、これらフーリエ係数テーブル値ＡおよびＢと、前記コントローラがフーリエ変換によってトルクリプル周波数成分を抽出する現在の補償電流余弦フーリエ係数Ａ＊と補償電流正弦フーリエ係数Ｂ＊をそれぞれ合成して補償電流余弦フーリエ係数合成値Ａ’と補償電流正弦フーリエ係数合成値Ｂ’を生成する合成手段と、
前記フーリエ係数合成値Ａ’と補償電流正弦フーリエ係数合成値Ｂ’およびそのときの電動機の回転位相θを用いて、振幅Ｍ＝√（Ａ’２＋Ｂ’２）、位
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
相φ＝ｔａｎ−１（Ｂ’／Ａ’）のテーブル補償電流ｉｑｃ＊＝Ｍ・ｓｉｎ（ｎθ＋φ）を生成する補償電流生成部とを備えたことを特徴とする。
［００２６］
（１６）前記補償テーブルと合成手段および補償電流生成部は、複数次数成分で個別に振幅Ｍ、位相φを生成またはフーリエ係数を生成し、これら次数別に合成して補償電流を生成する手段を備えたことを特徴とする。
［００２７］
（１７）コントローラは、電動機の指令値をベクトル制御における回転座標系のｄ，ｑ軸電流指令値に変換し、この電流指令値に従ったインバータの電流制御で電動機を制御する方法において、
前記コントローラは、フーリエ変換の周波数成分抽出手段によって電動機の周期的な脈動の直流値からｎ次のフーリエ係数ＴＡｎ，ＴＢｎを検出し、そのフーリエ係数ＴＡｎ，ＴＢｎをもつｎ次周波数成分上の周期性外乱を周期性外乱オブザーバによって推定し、この周期性外乱を抑圧するように前記ｄ，ｑ軸電流指令値に補償電流を重畳する周期性外乱オブザーバ補償器により、外乱を抑圧することを特徴とする。
［００２８］
（１８）前記インバータと電動機からなる制御系の周波数特性をシステム同定によって複素ベクトルＰＡｍ，ＰＢｍの集合で表現し、前記周期性外乱オブザーバ補償器は任意周波数に対応した前記複素ベクトルＰＡｍ，ＰＢｍから求めた逆システム同定モデルの入力を前記フーリエ係数ＴＡｎ，ＴＢｎとしてｎ次周波数成分の周期性外乱を推定することを特徴とする。
［００２９］
（１９）前記コントローラによってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル補償電流の振幅Ｍおよび位相φ、またはトルクリプル周波数成分の補償電流余弦フーリエ係数テーブル値Ａおよび補償電流正弦フーリエ係数テーブル値Ｂを、トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωを変数とした２次元の補償テーブルを生成しておき、
電動機の運転状態での前記トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωからそのときの振幅Ｍと位相φまたは前記フーリエ係数テーブル値ＡおよびＢを前記補償テーブルから読み出し、これら振幅Ｍと位相φまたは前記フーリエ係数テーブル値ＡおよびＢとそのときの電動機の回転位相θを用いて、テーブル補償電流を生成し、
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
持っているので、多慣性共振系システムへの実装もできる。
［００９３］
また、「オンライン補償方式」では、常に学習しているため、電動機やインバータ特性の経時変化にも対応可能となる。しかし、常に学習アルゴリズムの動作が必要のため、演算負荷が比較的高い、電動機の負荷装置を変更する場合もシステムの再同定が必要、学習時間が必要なため可変速運転やトルク変化への即応性で劣る、などで問題がある。
［００９４］
本実施形態１１および後に示す実施形態１２〜１４は、電動機やインバータの経時変化等にも対応可能にしたオンライン補償によるトルクリプル抑制ができ、しかも演算負荷軽減とシステムの再同定不要および即応性を有したトルクリプル抑制ができる制御装置および方法を提案するものである。
［００９５］
図１４は、本実施形態による電動機のトルク制御装置のブロック構成を示し、電流ベクトル制御方式のインバータの制御に、オンライン補償方式でトルクリプル抑制を行なう場合を示す。
［００９６］
図１４において、インバータ７の電流ベクトル制御部３１は、電流センサ３２で検出するモータ駆動電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗとモータ１のロータ回転角度θから座標変換部３３によりモータ回転座標に同期したｄｑ軸直交回転座標系の電流に変換したｄ，ｑ軸電流検出値との比較によりモータ電流の制御を行う。ロータ回転角度θは回転位置センサ６によるエンコーダ波形ａｂｚから速度・位相検出部３４により速度ωと共に求められる。
［００９７］
トルク／ｉｄ，ｉｑ変換部３５（指令値変換部１１）は、コントローラ５からのトルク指令値Ｔｒｅｆとモータ回転速度ωから、ベクトル制御における回転ｄｑ座標系のｄ軸およびｑ軸電流指令値ｉｄ＊（Ｉｄｏ）、ｉｑ０＊（Ｉｑｏ）に変換し、これら電流指令値のうちｑ軸電流指令値ｉｑ０＊にトルク脈動補償電流ｉｑｃｍを重畳して電流ベクトル制御指令値とする。
［００９８］
コントローラ５は、図１と同様に、トルクリプル抑制制御手段を搭載し、このトルクリプル抑制制御手段としては例えば図２に示す正弦・余弦波生成器１４とフーリエ変換部１５と周期性外乱オブザーバ補償器１６および乗算器１７Ａ，１７Ｂによって脈動成分のフーリエ係数ＴＡｎ、ＴＢｎが０となるよう
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
なトルクリプル補償電流を求め、このトルクリプル補償電流ｉｑｃ＊はベクトル制御インバータ７のｑ軸電流指令値ｉｑ０＊への補償信号にする。
［００９９］
ここで、本実施形態では「オンライン補償方式」を基本として、予め学習しておいた補償テーブルを併用して、フィードフォワード的に抑制する補償電流生成手段を追加する。この補償電流生成手段として振幅・位相補償テーブル３６と補償電流生成部３７を備える。
［０１００］
振幅・位相補償テーブル３６は、コントローラ５によってトルクリプル抑制制御を実行したときに指定した定常動作状態（定常トルク指令・定常回転数）で学習したトルクリプル補償電流ｉｑｃ＊の振幅Ｍおよび位相φを記録する。この作業を複数の定常動作点で同様に記録して、トルク指令Ｔｒｅｆ＊と回転数ωを変数とした２次元の振幅テーブルおよび位相テーブルを生成する。データ間の情報は線形補間等で補間する。
［０１０１］
補償電流生成部３７は、運転状態（トルク指令・回転数）からそのときの振幅Ｍと位相φを振幅／位相補償テーブル３６から読み出し、これら読み出した振幅Ｍと位相φは、そのときの回転位相θを用いて、テーブル補償電流ｉｑｃｔ＊＝Ｍ・ｓｉｎ（ｎθ＋φ）を生成する（ｎは補償次数）。この生成したテーブル補償電流ｉｑｃｔ＊は、オンライン補償電流ｉｑ０＊と合成してｑ軸電流指令値ｉｑｃｍ＊とする。
したがって、テーブル補償電流ｉｑｃｔ＊は、学習済みの補償電流テーブルから瞬時に振幅・位相を得て補償電流を生成するので、速度変化やトルク変化が起きた場合にも好適な補償電流を迅速に出力することができる。また、周辺温度の変化や経時的な物性変化などにより、トルクリプルが学習した時点の特性からずれてしまった場合にも、オンライン補償のフィードバックループが働いているので、テーブル補償電流の誤差を補正できる。
［０１０２］
（実施形態１２）
図１５は、本実施形態による電動機のトルク制御装置のブロック構成を示し、基本的な構成および作用は図１４と変わらないが、補償テーブル３６で発生する補償電流の振幅Ｍ・位相φの誤差を補正するように、コントローラ
【国際調査報告】
2010024195.tif 000024
2010024195.tif 000025
2010024195.tif 000026
2010024195.tif 000027