(57)【要約】【課題】予め設定されているパラメータを基に、周期性外乱に起因する同期電動機の速度リプルを抑制する補正値を作成し、振幅が一定でない速度リプルをも抑制可能とする。【解決手段】周期性外乱補正部１９の開閉器２２をＯＦＦ状態にし、一定の速度指令値Ｎrefが入力されて同期電動機４が回転駆動される。このとき、周期性外乱補正部１９からは加算器６に周期性外乱補正信号ｈ（θ）が供給されず、周期性外乱Ｔxstに起因する速度リプルが抑制されない状態で動作する。かかる状態でコントローラ調整用ＰＣ２３が電流指令値Ｉrefを取り込んでモニタし、位相調整量θofstと、次数Ｂと、モータ回転位置θを変数とする振幅関数ｆ（θ）とを求め、これらパラメータを基に、該周期性外乱補正信号ｈ（θ）として、ｈ（θ）＝ｆ（θ）・ｓｉｎ（Ｂ・θ＋θofst）を生成し、これを加算器６に供給する。【選択図】図１
2011211796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期電動機の位置センサから出力されるモータ回転位置θから速度検出値Ｎfbを検出する速度検出器と、入力される速度指令値Ｎrefと該速度検出値Ｎfbとの差分値Ｎerrが供給されて速度制御出力ＡＳＲoutを出力する速度制御部と、該速度制御出力ＡＳＲoutに周期性外乱補正信号ｈ（θ）を加算する加算器と、該加算器から出力される加算結果の電流指令値Ｉrefを制御する電流制御部とを備え、該電流制御部の出力電流を該同期電動機に供給し、該同期電動機の回転速度の制御を行なう同期電動機の制御装置において、
該周期性外乱補正信号ｈ（θ）を生成する周期性外乱補正部を備え、
該周期性外乱補正部は、予め設定された位相調整量θofstと、次数Ｂと、独立変数ｘによる振幅関数ｆ（ｘ）とにより、該モータ回転位置θを独立変数とする該周期性外乱補正信号ｈ（θ）を、
ｈ（θ）＝ｆ（ｘ）・ｓｉｎ（Ｂ・θ＋θofst）
として生成し、
該加算器で該周期性外乱補正信号ｈ（θ）を速度制御出力ＡＳＲoutに加算することにより、該同期電動機の駆動時に周期性外乱に起因して発生する速度リプルを抑制することを特徴とする同期電動機の制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記周期性外乱補正部に開閉器を設け、
該開閉器がＯＮしているときには、前記周期性外乱補正信号ｈ（θ）を該開閉器を介して前記加算器に供給し、
該開閉器がＯＦＦしているときには、前記加算器に供給される前記周期性外乱補正信号ｈ（θ）を値「０」とする
ことを特徴とする同期電動機の制御装置。
【請求項３】
同期電動機の位置センサから出力されるモータ回転位置θから位置検出値Ｐfbを検出する位置検出器と、入力される位置指令値Ｐrefと該位置検出値Ｐfbとの差分値が供給されて速度指令値Ｎrefを出力する位置制御部と、該モータ回転位置θを入力して速度検出値Ｎｆｂを出力する速度検出器と、該速度指令値Ｎrefと該速度検出値Ｎｆｂとの差分値が入力されて制御出力ＡＳＲoutを出力する速度制御部と、該速度制御出力ＡＳＲoutに周期性外乱補正信号ｈ（θ）を加算する加算器と、該加算器から出力される加算結果の電流指令値Ｉrefを制御する電流制御部とを備え、該電流制御部の出力電流を該同期電動機に供給し、該同期電動機の回転速度の制御を行なう同期電動機の制御装置において、
該周期性外乱補正信号ｈ（θ）を生成する周期性外乱補正部を備え、
該周期性外乱補正部は、予め設定された位相調整量θofstと、次数Ｂと、独立変数ｘによる振幅関数ｆ（ｘ）とにより、該モータ回転位置θを独立変数とする該周期性外乱補正信号ｈ（θ）を、
ｈ（θ）＝ｆ（ｘ）・ｓｉｎ（Ｂ・θ＋θofst）
として生成し、
該加算器で該周期性外乱補正信号ｈ（θ）を速度制御出力ＡＳＲoutに加算することにより、該同期電動機の駆動時に周期性外乱に起因して発生する速度リプルを抑制することを特徴とする同期電動機の制御装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記周期性外乱補正部に開閉器を設け、
該開閉器がＯＮしているときには、前記周期性外乱補正信号ｈ（θ）を該開閉器を介して前記加算器に供給し、
該開閉器がＯＦＦしているときには、前記加算器に供給される前記周期性外乱補正信号ｈ（θ）を値「０」とする
ことを特徴とする同期電動機の制御装置。
【請求項５】
同期電動機の位置センサから出力されるモータ回転位置θから速度検出値Ｎfbを検出する速度検出器と、入力されるトルク指令値Ｔrefと電流指令単位のトルク指令値Ｔref_tcに変換して出力する電流係数部と、該トルク指令値Ｔref_tcに周期性外乱補正信号ｈ（θ）を加算する加算器と、該加算器から出力される加算結果の電流指令値Ｉrefを制御する電流制御部とを備え、該電流制御部の出力電流を該同期電動機に供給し、該同期電動機の回転速度の制御を行なう同期電動機の制御装置において、
該周期性外乱補正信号ｈ（θ）を生成する周期性外乱補正部を備え、
該周期性外乱補正部は、予め設定された位相調整量θofstと、次数Ｂと、独立変数ｘによる振幅関数ｆ（ｘ）とにより、該モータ回転位置θを独立変数とする該周期性外乱補正信号ｈ（θ）を、
ｈ（θ）＝ｆ（ｘ）・ｓｉｎ（Ｂ・θ＋θofst）
として生成し、
該加算器で該周期性外乱補正信号ｈ（θ）を速度制御出力ＡＳＲoutに加算することにより、該同期電動機の駆動時に周期性外乱に起因して発生する速度リプルを抑制する
ことを特徴とする同期電動機の制御装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記周期性外乱補正部に開閉器を設け、
該開閉器がＯＮしているときには、前記周期性外乱補正信号ｈ（θ）を該開閉器を介して前記加算器に供給し、
該開閉器がＯＦＦしているときには、前記加算器に供給される前記周期性外乱補正信号ｈ（θ）を値「０」とする
ことを特徴とする同期電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期電動機のコギングトルクで代表される周期性外乱を補正することにより、速度リプルを抑制する同期電動機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は周期性外乱を補正することによって同期電動機の速度リプルを低減する同期電動機の制御装置の代表的な構成を示すブロック図であって、１は速度制御部、２は電流制御部、３はトルク係数部、４は同期電動機、５は減算器、６は加算器、７は減算器である。
【０００３】
同図において、速度指令Ｎrefが与えられることにより、この速度指令Ｎrefと同期電動機４の回転速度（以下、モータ速度という）Ｎfbとを減算器５で減算処理し、この減算器５の出力を用いて速度制御部１での速度制御や電流制御部２での電流制御，トルク係数部３でのトルク係数の乗算が行なわれることにより、モータ速度Ｎfbが速度指令Ｎrefで指令される速度となるように、この同期電動機４が制御される。
【０００４】
なお、同期電動機４は、実際には、同期電動機の伝達関数を表わすものであって、同期電動機４とトルク係数部３と減算器７とが実際の同期電動機を構成するものであるが、同期電動機４を同期電動機として説明する。また、同期電動機４での伝達関数の演算子ｓはラプラス演算子である。
【０００５】
ところで、同期電動機４に周期性外乱Ｔextが発生することにより（この点については、トルク係数部３の出力電流値からこの周期性外乱Ｔextが減算器７で減算されることで表わしている）、同期電動機４のモータ速度Ｎfbに周期的な（即ち、一定周期で脈動する）偏差速度リプル（即ち、速度リプル）が発生する。このため、速度制御部１と電流制御部２との間に加算器６を設け、この加算器６で速度制御部１から出力されるトルク指令値にこの周期性外乱Ｔextを打ち消すような大きさで周期が等しい電流指令補正値（トルク指令補正値）Ｉrefhを加算し、これにより、速度リプルを低減するようにしている。
【０００６】
このような電流指令補正値Ｉrefhの導出方法が、従来、種々提案されているが、適当な速度指令値を供給してこのときの回転トルク出力から周期性外乱によるトルクリプルの成分を測定し、さらに、適当な速度指令値を供給してそのときのトルク指令値に適当な補正値を加え、このときの回転トルク出力から周期性外乱によるトルクリプルの成分を測定し、これらの測定結果からかかる周期性外乱を補正する補正値を求めるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図９はこの特許文献１に記載のかかる技術を示す制御ブロック構成図であって、図８に対応する部分には、同一符号を付けている。但し、図８での減算器７の代わりに、加算器８が用いられる。
【０００８】
同図において、入力される速度指令値Ｎref（図８）をｕとし、モータ速度Ｎfb（図８）をｙとすると、速度指令値ｕが減算器５に供給されてモータ速度ｙが減算され、その誤差が速度制御部１に供給されることにより、この速度制御部１からトルク指令値ｕ’が出力される。このトルク指令値ｕ’は加算器６で電流指令補正値Ｉrefh（図８）としてのトルク指令補正値ｈ’が加算され、その加算値が電流制御部２で処理されて加算器８に供給され、周期性外乱Ｔext（図８）であるトルクリプルｄが加算されて同期電動機４の回転トルク出力ｙ’が得られる。
【０００９】
ここで、トルクについてみると、トルクには、電流制御部２と同期電動機４とが関わるものであるから、この電流制御部２の伝達関数をＧ１’，同期電動機４の伝達関数をＧ２’とし、トルク指令値ｕ’でのトルクリプルｄの周波数ωｄに等しい周波数成分をトルク指令値ｕｄ’とすると、トルク指令補正値ｈ’が与えられないとき（ｈ’＝０）の回転トルク出力ｙ’中のトルクリプルｄの周波数ωｄに等しい周波数成分であるトルクリプルｙｄ’は、
ｙｄ’＝Ｇ１’・Ｇ２’・ｕｄ’＋Ｇ２’・ｄ            ……（１）
で表わされ、また、トルク指令補正値ｈ’が与えられるとき（ｈ’≠０）の回転トルク出力ｙ’中のトルクリプルｄの周波数ωｄに等しい周波数成分であるトルクリプルｙｈｄ’は、
ｙｈｄ’＝Ｇ１’・Ｇ２’・（ｈ’＋ｕｄ’）＋Ｇ２’・ｄ  ……（２）
で表わされる。そして、これら式（１），（２）から、
Ｇ１’・Ｇ２’＝（ｙｈｄ’−ｙｄ’）／ｈ’              ……（３）
が得られる。そして、トルク指令補正値ｈ’≠０としたときの回転トルク出力ｙ’中のトルクリブルｙｈｄ’を０にするトルク指令補正値ｈｄ’は、上記式（３）から、
ｈｄ’＝−ｙｄ’／（Ｇ１’・Ｇ２’）
＝−ｈ’・ｙｄ’／（ｙｈｄ’−ｙｄ’）          ……（４）
となる。これらトルクリブルｙｄ’，ｙｈｄ’は、トルクセンサをモータセンサをモータに接続して測定することができるし、モータの回転速度変化から算出できる。
【００１０】
上記式（４）は、トルクリブルｙｈｄ’を０にするトルク指令補正値ｈｄ’を伝達関数表現で表わしたものであるが、これを正弦波で表わすと、
ｈｄ’＝Ｈｄ’・ｓｉｎ（Ｍ・θｍ＋φｈｄ’）          ……（５）
但し、Ｈｄ’：振幅
Ｍ  ：モータ１回転でのトルクリブルの発生回数
θｍ：モータ回転角度
φｈｄ’：位相
となり、トルク指令補正値ｈ’としてこの式（５）で表わされるトルク指令補正値ｈｄ’を図９での加算器６でトルク指令値ｕ’に加算することにより、回転トルク出力ｙ’中に含まれる周期性外乱ｄによるトルクリブルｙｈｄ’が打ち消されることになる。
【００１１】
図８でのトルク指令補正値Ｉrefhの導出方法の他の従来例を、特許文献２に記載の方法を、図１０により説明する。なお、９は１次遅れ増幅回路、１０は同期電動機、１１は減算器、１２，１３は加算器、１４は絶対値エンコーダである。なお、これは特許文献２に記載されているものである。
【００１２】
同図において、減算器１１による速度指令値Ｖref（図８での速度指令値Ｎrefに相当）と同期電動機１０の絶対値エンコーダ１４からの速度フィードバックＳｂとの速度偏差値が１次遅れ増幅回路９に供給され、トルク指令値τが得られる。このトルク指令値τが同期電動機１０に供給されてそのトルク制御が行なわれるが、このとき、周期性外乱がこのトルク指令値τが付加される（加算器１３でトルク指令値τに加算される）ことにより、同期電動機１０にコギングリプルが生ずることになる。
【００１３】
この従来例では、同期電動機のコギングトルクで生ずるリプルは、一定周期で一定振幅のｓｉｎ波形であるものと予測し、コギングトルクをＴｋ、コギングトルク１周期当りのパルス数による電気角をｘとして、図８でのトルク指令補正値Ｉrefhに相当するトルク補正データａを、
ａ＝Ｔｋ−ｓｉｎ（ｘ＋９０°）×Ｔｋ              ……（６）
として、作成し、加算器１２で１次遅れ増幅回路９から出力されるトルク指令値τに加算し、トルク補正データａによって周期性外乱によるコギングトルクを打ち消すようにするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特表２００１−３０９６８７号公報
【特許文献２】特開平４−１０１６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、上記特許文献１，２に記載の技術は夫々、周期性外乱によるトルクリブルを打ち消すためのトルクリブルの補正値、即ち、トルク指令補正値を、上記式（５），（６）で示されるように、トルクリブルが振幅一定のｓｉｎ波であると想定し、これを打ち消すように作成するものであった。
【００１６】
しかしながら、周期性外乱によるトルクリブルは、その周期は一定であるが、振幅一定のｓｉｎ波で模擬できない場合もあり、このようなトルクリブルに対しては、上記特許文献１，２に記載の技術のようにして作成されたトルク指令補正値では、充分取り消すことができず、周期性外乱の充分な補正効果を得ることができない。
【００１７】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、予め設定されているパラメータを基に、周期性外乱に起因する同期電動機の回転リプルを抑制可能な補正値を作成し、振幅が一定でないリプルをも抑制することができるようにした同期電動機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明は、同期電動機の位置センサから出力されるモータ回転位置θから速度検出値Ｎfbを検出する速度検出器と、入力される速度指令値Ｎrefと速度検出値Ｎfbとの差分値Ｎerrが供給されて速度制御出力ＡＳＲoutを出力する速度制御部と、速度制御出力ＡＳＲoutに周期性外乱補正信号ｈ（θ）を加算する加算器と、加算器から出力される加算結果の電流指令値Ｉrefを制御する電流制御部とを備え、電流制御部の出力電流を同期電動機に供給し、同期電動機の回転速度の制御を行なう同期電動機の制御装置において、周期性外乱補正信号ｈ（θ）を生成する周期性外乱補正部を備え、周期性外乱補正部は、予め設定された位相調整量θofstと、次数Ｂと、独立変数ｘによる振幅関数ｆ（ｘ）とにより、モータ回転位置θを独立変数とする周期性外乱補正信号ｈ（θ）を、
ｈ（θ）＝ｆ（ｘ）・ｓｉｎ（Ｂ・θ＋θofst）
として生成し、加算器で周期性外乱補正信号ｈ（θ）を速度制御出力ＡＳＲoutに加算することにより、同期電動機の駆動時に周期性外乱に起因して発生する速度リプルを抑制することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、周期性外乱補正部に開閉器を設け、開閉器がＯＮしているときには、周期性外乱補正信号ｈ（θ）を開閉器を介して加算器に供給し、開閉器がＯＦＦしているときには、加算器に供給される周期性外乱補正信号ｈ（θ）を値「０」とすることを特徴とする。
【００２０】
位置制御を行なう同期電動機の制御装置においても、上記目的を達成するために、本発明は、同期電動機の位置センサから出力されるモータ回転位置θから位置検出値Ｐfbを検出する位置検出器と、入力される位置指令値Ｐrefと位置検出値Ｐfbとの差分値が供給されて速度指令値Ｎrefを出力する位置制御部と、モータ回転位置θを入力して速度検出値Ｎｆｂを出力する速度検出器と、速度指令値Ｎrefと速度検出値Ｎｆｂとの差分値が入力されて制御出力ＡＳＲoutを出力する速度制御部と、速度制御出力ＡＳＲoutに周期性外乱補正信号ｈ（θ）を加算する加算器と、加算器から出力される加算結果の電流指令値Ｉrefを制御する電流制御部とを備え、電流制御部の出力電流を同期電動機に供給し、同期電動機の回転速度の制御を行なう同期電動機の制御装置において、周期性外乱補正信号ｈ（θ）を生成する周期性外乱補正部を備え、周期性外乱補正部は、予め設定された位相調整量θofstと、次数Ｂと、独立変数ｘによる振幅関数ｆ（ｘ）とにより、モータ回転位置θを独立変数とする周期性外乱補正信号ｈ（θ）を、
ｈ（θ）＝ｆ（ｘ）・ｓｉｎ（Ｂ・θ＋θofst）
として生成し、加算器で周期性外乱補正信号ｈ（θ）を速度制御出力ＡＳＲoutに加算することにより、同期電動機の駆動時に周期性外乱に起因して発生する速度リプルを抑制することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、周期性外乱補正部に開閉器を設け、開閉器がＯＮしているときには、周期性外乱補正信号ｈ（θ）を開閉器を介して加算器に供給し、開閉器がＯＦＦしているときには、加算器に供給される周期性外乱補正信号ｈ（θ）を値「０」とすることを特徴とする。
【００２２】
トルク制御を行なう同期電動機の制御装置においても、上記目的を達成するために、本発明は、同期電動機の位置センサから出力されるモータ回転位置θから速度検出値Ｎfbを検出する速度検出器と、入力されるトルク指令値Ｔrefと電流指令単位のトルク指令値Ｔref_tcに変換して出力する電流係数部と、トルク指令値Ｔref_tcに周期性外乱補正信号ｈ（θ）を加算する加算器と、加算器から出力される加算結果の電流指令値Ｉrefを制御する電流制御部とを備え、電流制御部の出力電流を同期電動機に供給し、同期電動機の回転速度の制御を行なう同期電動機の制御装置において、周期性外乱補正信号ｈ（θ）を生成する周期性外乱補正部を備え、周期性外乱補正部は、予め設定された位相調整量θofstと、次数Ｂと、独立変数ｘによる振幅関数ｆ（ｘ）とにより、モータ回転位置θを独立変数とする周期性外乱補正信号ｈ（θ）を、
ｈ（θ）＝ｆ（ｘ）・ｓｉｎ（Ｂ・θ＋θofst）
として生成し、加算器で周期性外乱補正信号ｈ（θ）を速度制御出力ＡＳＲoutに加算することにより、同期電動機の駆動時に周期性外乱に起因して発生する速度リプルを抑制することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、周期性外乱補正部に開閉器を設け、開閉器がＯＮしているときには、周期性外乱補正信号ｈ（θ）を開閉器を介して加算器に供給し、開閉器がＯＦＦしているときには、加算器に供給される周期性外乱補正信号ｈ（θ）を値「０」とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、予め設定されているパラメータを基に、同期電動機の周期性外乱によるリプルに対する補正値を作成するものであるから、かかるリプルが振幅一定でなくても、これを充分抑制する補正値を得ることができ、同期電動機の周期性外乱によるリプルを充分に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による同期電動機の制御装置の基本構成を示すブロック構成図である。
【図２】本発明による同期電動機の制御装置の第１の実施形態を示すブロック構成図である。
【図３】周期性外乱Ｔextの一具体例を示す図である。
【図４】図２での開閉器がＯＦＦ状態にあるときの各部の信号波形を示す図図である。
【図５】図４の場合と速度指令値Ｎrefを等しくして図２での開閉器をＯＮ状態にしたときの各部の信号波形を示す図である。
【図６】本発明による同期電動機の制御装置の第２の実施形態を示すブロック構成図である。
【図７】本発明による同期電動機の制御装置の第３の実施形態を示すブロック構成図である。
【図８】周期性外乱を補正することによって同期電動機の速度リプルを低減する同期電動機の制御装置の代表的な構成を示すブロック構成図である。
【図９】周期性外乱を補正することによって同期電動機の速度リプルを低減する同期電動機の制御装置の一従来例を示すブロック構成図である。
【図１０】周期性外乱を補正することによって同期電動機の速度リプルを低減する同期電動機の制御装置の他の従来例を示すブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２７】
図１は本発明による同期電動機の制御装置の基本構成を示すブロック構成図であって、１５は同期電動機４の伝達関数、１６は同期電動機４のモータ回転位置生成部（位置センサ）、１７は速度検出部、１８はコントローラ部、１９は周期性外乱補正部、２０は振幅調整部、２１は周期性外乱補正信号生成処理部であり、図８に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２８】
同図において、同期電動機４では、デコーダなどからなるそのモータ回転位置生成部１６でモータ速度ωがモータ回転位置θとして出力されてコントローラ部１８に供給され、このコントローラ部１８では、このモータ回転位置θが速度検出器１７でモータ速度検出値Ｎfbに変換されて減算器５に供給される。この減算器５では、入力される速度指令値Ｎrefから速度検出器１７からのモータ速度検出値Ｎfbが減算されて速度偏差値Ｎerrが得られる。この速度偏差値Ｎerrは速度制御部１で処理されて速度制御出力値ＡＳＲoutとなり、速度制御出力値ＡＳＲoutが加算器６で周期性外乱補正部１９からの周期性外乱補正信号ｈ（θ）と加算されて電流指令値Ｉrefとなり、電流制御部２で処理されて、コントローラ部１８の出力電流Ｉampとして、同期電動機４のトルク係数部３に供給される。
【００２９】
これにより、同期電動機４が回転駆動されるが、周期性外乱Ｔextにより、モータ速度ωに速度リプルが発生し、同期電動機４の回転速度に脈動が生ずる。
【００３０】
この周期性外乱Ｔextによる同期電動機４のモータ速度ωのリプル、即ち、速度リプルを抑制するために、コントローラ部１８に周期性外乱補正部１９が設けられ、この周期性外乱補正部１９で周期性外乱Ｔextを打ち消すための周期性外乱補正信号ｈ（θ）が作成され、加算器６で速度制御部１からの速度制御出力値ＡＳＲoutに加算されて、減算器７で周期性外乱Ｔextがこの周期性外乱補正信号ｈ（θ）で打ち消されるようにする。
【００３１】
周期性外乱補正部１９は、振幅調整部２０と周期性外乱補正信号生成処理部２１とから構成されており、振幅調整部２０では、振幅調整入力値ｘをパラメータとして、周期性外乱補正信号ｈ（θ）の振幅を表わす振幅関数ｆ（ｘ）が作成され、周期性外乱補正信号生成処理部２１では、同期電動機４からモータ回転位置θが供給され、この振幅関数ｆ（ｘ）やパラメータとしての位相調整（オフセット）値θofst，次数Ｂを基に、周期性外乱補正信号ｈ（θ）が、次の式（７）で示すように、生成される。
【００３２】
ｈ（θ）＝ｆ（ｘ）・ｓｉｎ（Ｂ・θ＋θofst）      ……（７）
但し、θ：モータ回転位置。
【００３３】
ここで、振幅関数ｆ（ｘ）は、振幅調整入力値ｘをパラメータとするものであるが、周期性外乱Ｔextの振幅に合わせて設計する。例えば、このリプルにモータ回転位置θに応じて周期性外乱Ｔextの振幅が変動する場合には、振幅関数ｆ（ｘ）はモータ回転位置θに応じて変化する関数として設計されることになる。また、次数Ｂは、同期電動機４の１回転当りの周期性外乱Ｔextの発生回数である。さらに、位相調整（オフセット）値θofstは、基準となるモータ回転位置θからの周期性外乱Ｔextの位相差であって、この周期性外乱Ｔextを打ち消すために、周期性外乱補正信号ｈ（θ）に持たせるオフセット値である。
【００３４】
かかるパラメータとしての振幅関数ｆ（ｘ）や位相調整値θofst，次数Ｂは、周期性外乱Ｔextに応じて予め設定され、かかるパラメータを基に、上記式（７）に示す周期性外乱補正信号ｈ（θ）が作成されるものであって、周期性外乱Ｔextの振幅変動に応じて振幅関数ｆ（ｘ）を調整することにより、周期性外乱補正信号ｈ（θ）の振幅を、周期性外乱Ｔextの変動する振幅に近いものに調整することができ、周期性外乱Ｔextを起因とする速度リプルを良好に抑制することができる。
【００３５】
次に、図１に示す構成に基づく本発明による同期電動機の制御装置の実施形態を説明する。
【００３６】
図２は本発明による同期電動機の制御装置の第１の実施形態を示すブロック構成図であって、２２は開閉器、２３はコントローラ調整用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）であり、図１に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００３７】
同図において、この第１の実施形態は、図１に示す構成に対し、パラメータとしての振幅関数ｆ（ｘ）や位相調整値θofst，次数Ｂを調整設定する手段として、具体的に開閉器２２とコントローラ調整用ＰＣ２３とを追加して示したものであり、また、パラメータである振幅調整入力値ｘを、同期電動機４から出力されるモータ回転位置θとして、振幅調整部２０に供給するようにしたものである。従って、この振幅調整部２０から出力される振幅関数ｆ（ｘ）は、モータ回転位置θをパラメータとする振幅関数ｆ（θ）で表わされる。このため、この第１の実施形態では、周期性外乱補正部１９で生成されて出力される周期性外乱補正信号ｈ（θ）は、上記の式（７）から、
ｈ（θ）＝ｆ（θ）・ｓｉｎ（Ｂ・θ＋θofst）      ……（８）
但し、θ：モータ回転位置
となる。
【００３８】
周期性外乱補正信号生成処理部２１で生成された周期性外乱補正信号ｈ（θ）は開閉器２２を介して加算器６に供給され、速度制御部１からの速度制御出力値ＡＳＲoutと加算されて電流指令値Ｉrefが生成され、この電流指令値Ｉrefが電流制御部２で処理されて同期電動機４に供給される。振幅関数ｆ（θ）は周期性外乱Ｔextの振幅変動に応じて調整されており、これにより、周期性外乱補正信号ｈ（θ）の振幅が周期性外乱Ｔextの変動する振幅に近いものに調整されていて、周期性外乱Ｔextを起因とする速度リプルを良好に抑制することができる。
【００３９】
開閉器２２は、周期性外乱補正起動信号ＳＷｈにより、ＯＮ／ＯＦＦ制御される。開閉器２２がＯＮのときには、周期性外乱補正が起動して（即ち、補正モードとして）、上記のように、周期性外乱補正信号生成処理部２１で生成された周期性外乱補正信号ｈ（θ）が開閉器２２を介して加算器６に供給され、周期性外乱Ｔextの抑制が行なわれる。
【００４０】
このように、周期性外乱Ｔextの抑制を行なうためには、周期性外乱Ｔextを抑制できる上記式（８）に示す周期性外乱補正信号ｈ（θ）が周期性外乱補正部１９で生成されなければならないが、このためには、まず、この周期性外乱補正信号ｈ（θ）のパラメータである振幅関数ｆ（θ）や位相調整値θofst，次数Ｂを周期性外乱Ｔextに応じて調整することが必要である。この調整のために、コントローラ調整用ＰＣ２３が設けられている。
【００４１】
これらパラメータの調整を行なうときには、調整モードとして、開閉器２２が周期性外乱補正起動信号ＳＷｈによってＯＦＦ状態に設定される。この状態で速度指令値Ｎrefを入力することにより、コントローラ部１８は周期性外乱Ｔextを補正することなく、同期電動機４を起動する。
【００４２】
そして、かかる調整モードで、コントローラ調整用ＰＣ２３は、入力される速度指令値Ｎrefと速度検出部１７から出力されるモータ速度検出値Ｎfbと電流制御部２に入力される電流指令値Ｉrefと周期性外乱補正部１９で生成される周期性外乱補正信号ｈ（θ）とを取り込み、これらをモニタして振幅関数ｆ（θ）や位相調整値θofst，次数Ｂを設定する。
【００４３】
図３は周期性外乱Ｔextの一具体例を示す図であって、同図（ａ）はモータ回転位置θが０〔ｒａｄ〕〜２π〔ｒａｄ〕の期間（即ち、同期電動機４が１回転する期間：モータ回転周期）全体の波形を、同図（ｂ）はθ＝０〔ｒａｄ〕から２周期分の波形を拡大して示す図である。なお、モータ回転位置θ＝０〔ｒａｄ〕は、各モータ回転周期の開始位置である。
【００４４】
図３（ａ）に示す周期性外乱Ｔextは、同期電動機の回転とともに、即ち、モータ回転位置θの増加とともに、振幅が増加する波形の周期性外乱であって、その波形を拡大して示す図３（ｂ）において、その振幅が順次増加するｓｉｎ波形をなしている。ここで、周期性外乱Ｔextの振幅が上記式（８）で振幅ｆ（θ）であり、モータ回転位置θとともに増加する。そして、モータ回転位置θが０〔ｒａｄ〕〜２π〔ｒａｄ〕の期間において、図３（ａ）に示すように、周期性外乱Ｔextの最初の周期の振幅ｆ（０）をｆ（０）＝Ｔext１、最後の周期の振幅ｆ（２π）をｆ（２π）＝Ｔext２とすると、振幅ｆ（θ）は、
ｆ（θ）＝（（Ｔext２−Ｔext１）／２π）・θ＋Ｔext１  ……（９）
で表わされる。
【００４５】
また、周期性外乱Ｔextのモータ回転位置θ＝０〔ｒａｄ〕〜２π〔ｒａｄ〕の期間での周期性外乱Ｔextの周期の繰り返し回数が上記式（８）での次数Ｂであり、周期性外乱Ｔextの最初の周期の開始点のモータ回転位置θ＝０〔ｒａｄ〕からのずれ量が位相調整値θofstである。なお、この周期性外乱Ｔextの１周期ｔTは、２π／Ｂである。
【００４６】
かかるパラメータとしての振幅ｆ（θ），次数Ｂ，位相調整値θofstを求めるために、コントローラ調整用ＰＣ２３は、まず、周期性外乱補正起動信号ＳＷｈによって開閉器２２をＯＦＦ状態に設定して、一定値の速度指令値Ｎrefを供給し、調整モードでコントローラ部１８を動作させて同期電動機４を回転駆動する。かかるモード状態で、コントローラ調整用ＰＣ２３は、加算器６から出力される電流指令値Ｉrefを取り込んでリアルタイムでモニタする。
【００４７】
ここで、電流指令値Ｉrefは、速度指令値Ｎrefが一定であるとき、周期性外乱Ｔextを電流単位で表わしたときの値とほぼ同じ値であり、
Ｉref ≒ Ｔext／Ｋｔ                            ……（１０）
で表わされる。但し、Ｋｔはトルク係数部３での係数である。
【００４８】
コントローラ調整用ＰＣ２３は、電流指令値Ｉrefのモニタ結果から、電流指令値Ｉrefの振幅Ｆ（θ）＿Ｉrefと、電流指令値Ｉrefのモータ回転位置θ＝０〜２πでの次数Ｂ＿Ｉrefと、電流指令値Ｉrefのモータ回転位置θ＝０に対する位相差θofst＿Ｉrefとを読み取り、上記式（８）に示す周期性外乱補正信号ｈ（θ）に対して、
振幅関数ｆ（θ）＝Ｆ（θ）＿Ｉref
次数Ｂ＝Ｂ＿Ｉref                       ……（１１）
位相調整値θofst＝θofst＿Ｉref
とし、振幅関数ｆ（θ）を振幅調整部２０に、次数Ｂと位相調整値θofstとを周期性外乱補正信号生成処理部２１に夫々設定する。これにより、周期性外乱補正信号ｈ（θ）が周期性外乱補正信号生成処理部２１で生成されて出力される。
【００４９】
また、コントローラ調整用ＰＣ２３で、周期性外乱補正部１９からこの生成された周期性外乱補正信号ｈ（θ）をリアルタイムで取り込んでモニタし、リアルタイムでモニタする電流指令値Ｉrefと対比して、周期性外乱補正信号ｈ（θ）が電流指令値Ｉrefと一致するように、上記式（１１）に示すパラメータとしての振幅関数ｆ（θ）や次数Ｂ，位相調整値θofstを調整することができる。このようにして、周期性外乱補正信号ｈ（θ）を電流指令値Ｉrefにほとんど一致させることができる。
【００５０】
なお、コントローラ調整用ＰＣ２３で速度指令値Ｎrefとモータ速度検出値Ｎfbとをモニタすることにより、振幅関数ｆ（θ）と次数Ｂと位相調整値θofstとを求めるようにしてもよい。
【００５１】
かかるパラメータの設定，調整が終了すると、コントローラ調整用ＰＣ２３を動作させることにより、周期性外乱補正起動信号ＳＷｈによって開閉器２２をＯＮ状態にして補正モードとし、これにより、周期性外乱補正部１９から加算器６に周期性外乱補正信号ｈ（θ）が供給され、周期性外乱Ｔextが良好に抑制される。
【００５２】
図４は図２での開閉器２２がＯＦＦ状態にあるときの各部の信号波形を示す図であり、図５は図４の場合と速度指令値Ｎrefを等しくして開閉器２２をＯＮ状態にしたときの各部の信号波形を示す図であって、図４（ａ），図５（ａ）は夫々速度指令値Ｎrefとモータ速度検出値Ｎfbとを示し、図４（ｂ），図５（ｂ）は夫々電流指令値Ｉrefを、図４（ｃ），図５（ｃ）は夫々周期性外乱補正信号ｈ（θ）を、図４（ｄ），図５（ｄ）は夫々周期性外乱Ｔextを夫々示している。但し、図４（ｃ）では、開閉器２２がＯＦＦで周期性外乱補正信号ｈ（θ）が加算器６に供給されないから、ｈ（θ）＝０としている。また、図５（ｃ）に示す周期性外乱補正信号ｈ（θ）は、そのパラメータが上記のように調整して設定されたものである。
【００５３】
図４，図５を比較して明らかなように、図５（ｃ）に示すように、周期性外乱補正信号ｈ（θ）を図５（ｄ）に示す周期性外乱Ｔextとほとんど同じ波形とすることができ、かかる周期性外乱補正信号ｈ（θ）を用いた場合には、図５（ａ）に示すように、周期性外乱Ｔextに起因する速度リプルを充分良好に抑制できることになる。
【００５４】
以上のように、この第１の実施形態では、周期性外乱補正信号ｈ（θ）の振幅を振幅関数ｆ（θ）で調整可能とすることにより、この周期性外乱補正信号ｈ（θ）を周期性外乱Ｔextに近いものとすることができ、周期性外乱Ｔextに起因する速度リプルを良好に抑制することが可能となる。
【００５５】
なお、図４，図５は周期性外乱Ｔextの一例を示すものであって、かかる周期性外乱Ｔextのみに限るものではない。また、周期性外乱Ｔextの振幅が一定値である場合には、上記の振幅関数ｆ（ｘ）も一定値とすることはいうまでもない。
【００５６】
図６は本発明による同期電動機の制御装置の第２の実施形態を示すブロック構成図であって、２４は位置検出器、２５は減算器、２６は位置制御部であり、図２に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００５７】
同図において、この第２の実施形態は、位置指令Ｐrefを入力として同期電動機４の回転位置を制御するものであって、このために、図２で示す第１の実施形態の減算器５の前段側に位置検出器２４，減算器２５及び位置制御部２６が付加された構成をなすものである。
【００５８】
入力される位置指令値Ｐrefは減算器２４に供給される。また、同期電動機４のモータ回転位置生成部（位置センサ）１６で検出されたモータ回転位置θが、速度検出部１７に供給されるとともに、位置検出器２４に供給されて位置検出値Ｐfbが導出される。この位置検出値Ｐfbは減算器２４に供給され、この減算器２５で位置指令値Ｐrefから位置検出値Ｐfbが減算される。この減算結果は位置制御部２６に供給されて速度指令値Ｎrefが生成される。この速度指令値Ｎrefが減算器５に供給され、速度検出部１７からのモータ速度検出値Ｎfbが減算される。
【００５９】
これ以下は図２に示した第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００６０】
この第２の実施形態においても、先の式（８）で示す周期性外乱補正信号ｈ（θ）を周期性外乱補正部１９で生成し、これを用いて周期性外乱Ｔextに起因する速度リプルを抑制するものであり、このために、周期性外乱補正部１９の開閉器２２をＯＦＦした調整モードで、コントローラ調整用ＰＣ２３が、電流制御部２に入力される電流指令値Ｉrefなどをリアルタイムで取り込んでモニタし、周期性外乱補正信号ｈ（θ）のパラメータである振幅関数ｆ（ｘ）や位相調整値θofst，次数Ｂを調整設定して周期性外乱補正信号ｈ（θ）を生成し、開閉器２２がＯＮした補正モードでこの周期性外乱補正信号ｈ（θ）が加算器６に供給される。
【００６１】
この第２の実施形態においても、先の第１の実施形態と同様、周期性外乱Ｔextに起因する速度リプルを良好に抑制することができ、位置オーバーシュートや位置アンダーシュートを軽減できて位置決め特性も向上する。
【００６２】
図７は本発明による同期電動機の制御装置の第３の実施形態を示すブロック構成図であって、２７は電流係数部であり、図２，図６に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００６３】
同図において、この第３の実施形態は、トルク指令値Ｔrefを入力して同期電動機４の回転位置を制御するものである。このために、図２で示す第１の実施形態での減算器５及び速度制御部１の代わりに、電流係数が１／Ｋｔの電流係数部２７を設けた構成をなすものである。
【００６４】
入力されたトルク指令値Ｔrefは電流係数部２７で電流係数１／Ｋｔが乗算されて、電流単位のトルク指令値Ｉref_tcに変換される。このトルク指令値Ｉref_tcが加算器６に供給されて、周期性外乱補正部１９からの周期性外乱補正信号ｈ（θ）と加算され、電流指令値Ｉrefとして電流制御部２に供給される。これ以外の点については、先の第１，第２の実施形態と同様であり、その説明を省略する。
【００６５】
この第３の実施形態においても、先の第１の実施形態と同様に、周期性外乱補正部１９の開閉器２２をＯＦＦした調整モードで、コントローラ調整用ＰＣ２３が、電流制御部２に入力される電流指令値Ｉrefなどをリアルタイムで取り込んでモニタし、周期性外乱補正信号ｈ（θ）のパラメータである振幅関数ｆ（ｘ）や位相調整値θofst，次数Ｂを調整設定して周期性外乱補正信号ｈ（θ）を生成し、開閉器２２がＯＮした補正モードでこの周期性外乱補正信号ｈ（θ）が加算器６に供給される。これにより、先の実施形態と同様に、周期性外乱Ｔextに起因する速度リプルを良好に抑制することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  速度制御部
２  電流制御部
３  トルク係数部
４  同期電動機
５  減算器
６  加算器
７  減算器
１５  同期電動機４の伝達関数
１６  モータ回転位置生成部（位置センサ）
１７  速度検出部
１８  コントローラ部
１９  周期性外乱補正部
２０  振幅調整部
２１  周期性外乱補正信号生成処理部
２２  開閉器
２３  コントローラ調整用ＰＣ
２４  位置検出器
２５  減算器
２６  位置制御部
２７  電流係数部
【図１】
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【図２】
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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３】
2011211796.tif 000010
【図４】
2011211796.tif 000011
【図５】
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