(57)【要約】生産システム内で回転要素の角速度の変化に従って適応する空間ノッチフィルタを記述する。生産システムにおいて、構成要素やセンサーの欠陥等、システム内に空間的に分布する物理特性に起因してフィードバック信号にノイズが現れる場合がある。このノイズは、システムの回転要素の角速度が変化するにつれて変化する周波数帯域に集中する場合がある。本発明は、１個以上のノッチフィルタを用いてノイズをフィルタリングして、ノッチフィルタの中心周波数を角速度の関数として適応させる技術を提供する。ノイズ周波数が変化した場合に、ノッチフィルタの中心周波数がノイズを追跡する。
2006500683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角速度を表わす速度信号を受信するステップと、
前記角速度の関数としてフィードバック信号の周波数帯域を減衰させるステップとを含む方法。
【請求項２】
周波数帯域を減衰させるステップが、ノッチフィルタの中心周波数を制御するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記中心周波数を制御するステップが、前記角速度の変化の関数として前記ノッチ周波数を動的に調整するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記速度信号が目標角速度を表わす基準信号を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記周波数帯域の減衰に続いて、前記フィードバック信号の関数としてモーターを制御すべく制御信号を出力するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記角速度の関数としてサンプリング周波数を選択するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記速度信号が、回転位置、角速度、および回転要素の角加速度のうち少なくとも１個の関数として信号を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
プロセッサに対し、
角速度を表わす速度信号を受信させ、
前記角速度の関数としてフィードバック信号の周波数帯域を減衰させる１個以上の命令を含む媒体。
【請求項９】
周波数帯域を減衰させるステップが、ノッチフィルタの中心周波数を制御するステップを含む、請求項８に記載の媒体。
【請求項１０】
前記中心周波数を制御するステップが、前記角速度の変化の関数として前記ノッチ周波数を動的に調整するステップを含む、請求項９に記載の媒体。
【請求項１１】
前記速度信号が目標角速度を表わす基準信号である、請求項８に記載の媒体。
【請求項１２】
前記命令が前記周波数帯域を減衰させた後、更に前記プロセッサに対して、前記フィードバック信号の関数としてモーターを制御するための制御信号を出力させる、請求項８に記載の媒体。
【請求項１３】
前記命令が更に前記プロセッサに対して、前記角速度の関数としてサンプリング周波数を選択させる、請求項８に記載の媒体。
【請求項１４】
前記速度信号が、回転要素の回転位置、角速度、および角加速度のうち少なくとも一つの関数としての信号を含む、請求項８に記載の媒体。
【請求項１５】
モーター制御信号に応答して回転要素を駆動すべく動作可能なモーターと、
前記回転要素の測定値を表わすフィードバック信号を生成するセンサーと、
前記フィードバック信号を受信して、角速度の関数として前記フィードバック信号の周波数帯域を減衰させるフィルタとを含むシステム。
【請求項１６】
前記測定値が、前記回転要素の位置と角速度のうち少なくとも一つを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記角速度が目標角速度を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記フィルタリングされたフィードバック信号の関数として前記モーター制御信号を発生させるコントローラを更に含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記モーターに連結するローラーを更に含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記センサーが前記ローラーのシャフトに搭載されている、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記センサーが前記モーターのシャフトに搭載されている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２２】
前記センサーが位置コード化された速度信号を出力する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２３】
前記フィルタを制御するためのデジタルプロセッサを更に含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２４】
前記フィードバック信号をサンプリングするためのプロセッサを更に含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２５】
前記プロセッサが、前記角速度の関数としてサンプリング・レートを制御する、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
ある角速度で構成要素を回転させるステップと、
前記角速度を変化させるステップと、
前記回転に応答するフィードバック信号内で、角速度の変化に対して線形に変化する周期的信号の少なくとも１個の周波数を識別するステップとを含む方法。
【請求項２７】
前記角速度および前記周期的信号の周波数の関数としてスケーリング係数を計算するステップを更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
コントローラのゲインを変化させるステップと、
前記フィードバック信号内で、角速度の変化に対して線形に変化する周期的なノイズの少なくとも１個の周波数を識別するステップとを更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記周期的信号の周波数にほぼ等しい中心周波数を有するノッチフィルタを選択するステップと、
前記ノッチフィルタを用いてフィードバック信号をフィルタリングするステップを更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記ノッチフィルタの中心周波数を、角速度の変化に対して線形に変化させるステップを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
角速度を有する少なくとも１個の回転要素上で１個以上の空間的に分布する物理特性により生成されたノイズの少なくとも１個の周波数帯域を信号内で識別するステップと、
前記角速度の関数としてノッチフィルタの中心周波数を計算するステップとを含む方法。
【請求項３２】
前記識別された周波数帯域を前記角速度に関係付けるスケーリング係数を計算するステップを更に含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ノッチフィルタを用いてノイズの前記周波数帯域を減衰させるステップを更に含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
フィードバック信号を受信してサンプリングする前処理装置と、
目標角速度を示す基準信号を受信して、前記サンプリングされたフィードバック信号をノッチフィルタを用いてフィルタリングするプロセッサとを含み、前記ノッチフィルタの中心周波数が前記目標角速度の関数である装置。
【請求項３５】
電流ドライバを更に含み、前記プロセッサが前記電流ドライバを、前記目標角速度およびフィルタリングされたフィードバック信号の関数として駆動する、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記プロセッサが、前記目標角速度および前記フィルタリングされたフィードバック信号を関係付ける一組のデータ要素を生成する、請求項３４に記載の装置。
【請求項３７】
基本周波数を角速度の関数として識別するステップと、
前記基本周波数の調波を識別するステップと、
フィードバック信号をサンプリングする際のサンプリング周波数を前記基本周波数および前記調波の関数として設定するステップとを含む方法。
【請求項３８】
前記サンプリング周波数において前記フィードバック信号をサンプリングするステップを更に含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記基本周波数の調波の周波数を有するノイズ信号の強度および位相を計算するステップを更に含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
ノッチフィルタのパラメータを前記ノイズ信号の強度および位相の関数として制御するステップを更に含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記調波における前記フィードバック信号の離散的フーリエ変換の係数を計算するステップを更に含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４２】
回転要素の測定値を表わす信号を生成するセンサーと、
前記信号の周波数帯域を角速度の関数として減衰させるフィルタとを含む機器。
【請求項４３】
前記測定値が前記回転要素の位置、角速度、および角加速度のうち少なくとも一つを含む、請求項４２に記載の機器。
【請求項４４】
前記フィルタを制御するためのデジタルプロセッサを更に含む、請求項４２に記載の機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産工程の制御システム等、閉ループ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
紙、フィルム、テープ等の製造に用いる生産システムのような連続供給式生産システムは、１個以上のモーター駆動ローラーを含んでいる場合が多い。これらのシステムは多くの場合、モーターを制御して所定の速度でモーターを駆動すべく制御信号を出力する電子コントローラを含んでいる。典型的コントローラは多くの場合、フィードバック回路によりモーター、ローラーまたはその両方の速度を監視して、エラーが検出されたならば角速度を補償すべく制御信号を調整する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
フィードバック信号はまた、システムの構成要素の性能に関する情報を伝達するだけでなく、ノイズも含んでいる場合がある。一般に、ノイズは不要な情報であり、システムの構成要素の実際の性能には無関係である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は全般的に、ノッチフィルタをシステムの１個以上の構成要素の角速度の関数として制御する方法に関する。例えば、生産環境におけるモーターの角速度が変化するにつれて、ノッチフィルタの中心周波数を動的に制御することができる。ノッチフィルタは、フィードバック信号の周波数帯域に占めるノイズを減らすことができる。
【０００５】
生産環境のシステムまたは１個以上の構成要素の速度を正確に制御するシステム等のフィードバック・システムにおいて、センサーがシステムの構成要素の動作を監視する。構成要素の性能を反映する１個以上のフィードバック信号をセンサーが生成し、フィードバック信号に応答してコントローラがシステムの動作を制御する。後述するシステムの例において、コントローラがモーターの角速度を制御し、次いでモーターがローラー等の他の部品を駆動する。センサーは、モーター、ローラーまたはその両方の角速度を監視して、角速度を反映するフィードバック信号を生成する。
【０００６】
フィードバック信号は、監視された構成要素の角速度等、構成要素の性能を反映するデータを含む。フィードバック信号はまた、構成要素性能を反映しない誤ったデータを含んでいる場合がある。誤ったデータまたはノイズのあるものは、システムの構成要素の形状に関係している。換言すれば、ある種のノイズ外乱は、システムの物理特性と相関があり、構成要素の性能における実際の外乱を示すものではない。ノイズ外乱を生成するシステムの物理特性は時間的ではなく、空間的に分布している。物理特性は時間の経過につれて推移し得るが、物理特性はシステム内の他の構成要素に対して空間的に推移しない。
【０００７】
ノイズは例えば、センサーが監視するモーターシャフト上に空間的に分布する物理的欠陥により生じる場合がある。モーターが回転するにつれて、欠陥のあるシャフトも回転する。欠陥により、シャフトの位置または回転速度を検出するセンサーが生成したフィードバック信号に影響を及ぼす恐れがあり、そのためにフィードバック信号にノイズが混入する恐れがある。センサーは、シャフトの物理的欠陥を検知して、当該欠陥をシャフトの位置または角速度における変化と解釈する。その結果、実際にはシャフトの位置または角速度における変化が無いにもかかわらずフィードバック信号がシャフトの位置または角速度における変化を示すノイズを含んでいる恐れがある。このノイズは、シャフトの実際の位置または角速度を正確に反映していない。
【０００８】
システムにおける他の物理特性もまた、フィードバック信号のノイズに寄与する場合がある。センサーの物理特性は例えば、実際にはそのような変化が生じていないにもかかわらず、位置または角速度の変化を示す周期的なノイズに寄与する場合がある。
【０００９】
システム内で空間的に分布する物理特性により生じたノイズは、周期的であってフィードバック信号の周波数帯域に現れる。ノイズの周波数は、回転要素の特性および角速度の空間的に分布する関数である。モーターの角速度が変化するにつれて、例えば、シャフトの角速度も同様に変化し、センサーがシャフトの物理的欠陥を検知する頻度が増える。従って、欠陥により生じるノイズの周波数も変化する。特に、ノイズ周波数帯域の中心周波数は、回転要素の角速度と共に変化する。更に、角速度が変化するにつれて、ノイズ周波数帯域の中心周波数が線形に変化する場合がある。
【００１０】
コントローラは、これら１個以上の構成要素の角速度を制御する。ノイズがコントローラの動作を妨害する場合がある。特に、ノイズにより、実際には起きていない角速度の変化等の状態をコントローラに修正させる恐れがある。従って、本発明は空間的に分布する物理特性により生じたノイズを減らすノッチフィルタを提供する。
【００１１】
ノッチフィルタはデジタルプロセッサにより実装されたデジタルフィルタであってよく、適応型中心周波数を含む。システムの回転要素の角速度が変化するにつれて、空間的に分布する物理特性により生じたノイズの周波数は角速度に対して線形に変化する。従って、ノッチフィルタの中心周波数も角速度に対して線形に変化する。このように、ノッチフィルタの中心周波数はノイズ周波数が変化した際にノイズを追跡し、ノイズを排除し続ける。
【００１２】
ある種の状況において、１個の信号が２個以上の周波数帯域にノイズを含んでいる場合がある。２個以上のノッチフィルタを異なる中心周波数で制御して、異なるノイズ周波数を排除することができる。各々のノッチフィルタ中心周波数は、角速度の変化に適応可能である。
【００１３】
本発明は一実施形態において、角速度を表わす速度信号を受信するステップと、フィードバック信号の周波数帯域を角速度の関数として減衰させるステップとを含む方法に関する。角速度は例えば、基準信号に含まれる目標角速度であってよい。速度信号は、角速度自体、または回転位置や角加速度等角速度の関数である量を表わすことにより角速度を表わすことができる。
【００１４】
本発明は別の実施形態において、モーター制御信号に応答して回転要素を駆動すべく動作可能なモーターと、回転要素の測定値を表わすフィードバック信号を生成するセンサーとを含むシステムに関する。本システムは更に、フィードバック信号を受信して、フィードバック信号の周波数帯域を角速度の関数として減衰させるフィルタを含む。当該角速度は目標角速度であってもよい。本システムはまた、フィルタリングされたフィードバック信号の関数として、モーター制御信号を発生させるコントローラを含んでいてよい。
【００１５】
本発明は更に別の実施形態において、角速度で構成要素を回転させるステップと、角速度を変化させるステップと、回転に応答するフィードバック信号内で、角速度の変化に対して線形に変化する周期的信号の少なくとも１個の周波数を識別する方法を提供する。識別された周期的信号は、有用な情報または不要なノイズをコード化することができ、且つ本方法はまたノイズから有用な情報を区別する技術を含んでいる。周期的信号を抑制するためにノッチフィルタを選択してよく、且つ本方法はまたノッチフィルタの中心周波数を角速度の変化に対して線形に変化させるステップを含んでいてよい。
【００１６】
本発明は別の実施形態において、信号内で、角速度を有する少なくとも１個の回転要素に空間的に分布する１個以上の物理特性により発生するノイズの少なくとも１個の周波数帯域を識別するステップと、ノッチフィルタの中心周波数を当該角速度の関数として計算するステップとを含む方法に関する。
【００１７】
本発明は別の実施形態において、フィードバック信号の受信してサンプリングする前処理装置と、目標角速度を示す基準信号を受信して、サンプリングされたフィードバック信号にノッチフィルタによりフィルタリングするプロセッサを含む装置を提供する。当該ノッチフィルタの中心周波数は目標角速度の関数である。当該装置はまた、目標角速度およびフィルタリングされたフィードバック信号の関数として、プロセッサにより駆動される電流ドライバを含んでいてよい。
【００１８】
本発明は別の実施形態において、サンプリング周波数を設定する方法に関する。本方法は、基本周波数を角速度の関数として識別するステップと、当該基本周波数の調波を識別するステップと、フィードバック信号を当該基本周波数および調波の関数としてサンプリングすべくサンプリング周波数を設定するステップとを含む。この技術を用いて、ノッチフィルタを調整することができる。
【００１９】
本発明は更なる実施形態において、回転要素の測定値を表わす信号を生成するセンサーと、当該信号の周波数帯域を角速度の関数として減衰させるフィルタとを含む装置に関する。当該装置は例えば、回転要素の測定値の関数としての信号を生成して、当該回転要素の角速度の関数として当該信号をフィルタリングする、自己完結型センサーとして実装することができる。
【００２０】
本発明は、多くの利点をもたらし得る。適応型ノッチフィルタは、システムの物理特性に起因するノイズの排除に適しており、特に空間外乱に起因し、システムの構成要素の実際の性能を反映しないある種のノイズの排除に有効である。ノイズの中心周波数が角速度と共に変化するにつれて、ノッチフィルタにより排除される周波数帯域も同様に角速度と共に変化する。ノッチは、ノイズを継続的に追跡して抑制する。更に、ノイズはノイズの位相には関係なく排除される。
【００２１】
適応型ノッチフィルタにより、コントローラはフィードバック信号に対して極めて高い応答性を示すようにできる。空間的に分布する物理特性により生じたノイズがノッチフィルタにより減衰されるため、コントローラはノイズには応答しない。従ってコントローラは、構成要素の実際の性能を反映する信号に高速に応答することができるとともに、構成要素の実際の性能を反映しない信号に応答するリスクが減少する。適応型ノッチはまた、ノイズを排除する他の多くの技術よりも高速且つ効率的であり得る。
【００２２】
本発明の１個以上の実施形態の詳細を添付の図面および下記の説明にて開示する。本発明の他の特徴、目的および利点は、これらの説明、図面および特許請求の範囲から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、コントローラ１２がローラー１４等の回転要素の角速度を制御するシステム１０の例を示すブロック図である。システム１０は、紙、フィルム、テープ等を製造するための連続供給生産環境を含む各種の用途に利用できる。例えば、ローラー１４は生産環境における高精度ウェブ処理ローラーであってよい。
【００２４】
コントローラ１２は、ローラー１４を駆動するモーター１８に対しモーター制御信号１６を出力する。モーター制御信号１６は、コントローラ１２の制御下で電流ドライバ（図１に示さず）により生成される１個以上の電流信号であってもよい。モーター１８は、モーター制御信号１６に応答してシャフト２０を駆動する。シャフト２０は、カプラ２４を介してギアボックス２２と機械的に連結している。次いでギアボックス２２は、カプラ２８を介してローラー１４と機械的に連結しているシャフト２６を駆動する。ギアボックス２２は多くのギアを備えることにより、ドライブローラ１４に適切なギア比を提供することができる。ギアボックス２２は、力を伝達するサブシステムの例であって、ギアに限定されず、ベルト駆動等の構成要素を含んでいてよい。
【００２５】
コントローラ１２は、シャフト２０の角速度を表わすモーター速度信号３０を受信する。モーター速度信号３０は、モーター１８に連結するシャフト２０の角速度の関数として信号を生成するセンサー３２から出力することができる。更に、コントローラ１２は、ローラー１４に連結するシャフト３８の角速度の関数であるローラー速度信号３６をセンサー３４から受信する。センサー３２、３４は例えば、各々モーター１８のシャフト２０およびローラー１４のシャフト３８に取り付けられた正弦エンコーダを含むことができる。センサー３２、３４は、コントローラ１２に対し、位置符号化されたモーターおよびローラー速度信号３０、３６を送ることができる。
【００２６】
本発明は、正弦エンコーダセンサーに限定されず、また本発明は回転位置を検出するセンサーを含むシステムに限定されない。本発明は、任意の角速度を表現可能な任意の量または複数の量も測定するセンサーにより実施することができる。例えば、角速度は、微分により回転位置から導くことも、積分により角加速度から導くこともできる。本発明はまた、圧力差を測定する圧力センサー等、角速度を表現可能な他の量を検出するセンサーを包含する。
【００２７】
フィードバック信号３０、３６は、システム１０の物理特性により生じた周期的信号を含むことができる。周期的信号を生成する物理特性は、システム１０内に時間的ではなく空間的に分布する物理的欠陥を含んでいてよい。周期的信号は例えば、モーター１８やシャフト２０等、システムの構成要素の物理的欠陥により生じる場合がある。
【００２８】
周期的信号のあるものは有用な場合がある。例えば、モーター１８の物理的欠陥により、モーター１８の角速度に若干の変動が生じる場合がある。これらの変動は、センサー３２により検出されて、モーター速度信号３０にフィードバック可能である。
【００２９】
しかし、システムの構成要素の物理的欠陥により生じる他の周期的信号は不要なノイズであり得る。例えば、シャフト２０に空間的に分布する欠陥は、センサー３２が正確にシャフト２０の角速度を反映するモーター速度信号３０を生成する能力に影響を及ぼす恐れがある。センサー３２はシャフト２０の欠陥を、シャフト２０の物理的構造の変動としてではなく、シャフト２０の回転速度の変動として解釈する場合がある。その結果、モーター速度信号３０は、実際にはシャフト２０の角速度は一定であるにもかかわらずシャフト２０の角速度が時間依存であるかの如く示す不要な周期的信号を含んでいる恐れがある。コントローラ１２がモーター速度信号３０に基づく角速度の変化を補償し、従って、実際に生じていない角速度の変化を補償する恐れがあるため、この不要な周期的信号はシステム１０の動作に有害な影響を及ぼす恐れがある。
【００３０】
白色ノイズ等の非周期的ノイズとは対照的に、システム内に空間的に分布する物理特性により生じたノイズは周期的である。その結果、問題のノイズは、フィードバック信号内の狭い周波数帯域に強度が集中する傾向がある。狭い周波数帯域のノイズは多くの場合、シャフトの位置を示す信号を生成する光エンコーダ、磁気センサー、およびタコメータ等のセンサーの特性である。
【００３１】
ノイズの周波数は、特性の空間的分布および回転要素の角速度の関数である。例えば、シャフト２０の角速度が変化するにつれて、センサー３２がシャフト２０の物理的欠陥を検知する頻度が増し、欠陥により生じるノイズの周波数も同様に変化する。ノイズ周波数帯域の中心周波数は、角速度が変化するにつれて線形に変化する場合がある。
【００３２】
コントローラ１２は、モーター１８の角速度を制御し、それによりローラー１４またはシャフト２０等、モーター１８により駆動される他の回転要素の角速度を制御する。コントローラ１２は、モーター１８またはローラー１４を駆動するための目標基準を提供する基準信号４０を受信する。工程制御装置その他の機器（図示せず）は例えば、生産モデルに従って基準信号４０を提供することができる。基準信号４０は、モーター速度基準信号、ローラー速度基準信号、モーター・トルク基準信号、およびモーター位置基準信号等を含んでいてよい。コントローラ１２は、ローラー速度信号３６、基準信号４０、モーター速度信号３０、またはこれらの組合せに基づいて、モーター１８を制御してモーター１８により駆動される部品と共にモーター１８の角速度を制御する。
【００３３】
典型的な生産環境において、ローラー１４の角速度を一定値に維持することが望ましい場合が多い。残念ながら、上述の通りシステム１０の物理特性によりフィードバック信号３０、３６に周期的信号が現れる。周期的信号のあるものは構成要素性能を正確に示す意味のある信号であるが、周期的信号のあるものは不要なノイズである。ノイズは、ローラー１４の角速度を一定に維持することの阻害要因になり得る。例えば、シャフト３６の回転を監視するセンサー３４がシャフト３６の１個以上の欠陥を検出し、その結果ローラー速度信号３６を調整する恐れがある。シャフト３８が一定の角速度で回転している場合であっても、センサー３４が検出したシャフト３８の欠陥によりローラー速度信号３６が時間によって変化する角速度を示す恐れかある。
【００３４】
ノイズの周波数がシステム１０で使用する意味のある信号の帯域幅の範囲内にあって、意味のある信号と間違えられる場合がある。ノイズがコントローラ１２の動作に影響を及ぼす恐れがあり、１個以上のフィードバック信号の関数としてモーター制御信号１６を発生させる。その結果、コントローラ１２はモーター制御信号１６を調整して、存在しない問題を修正する恐れがある。
【００３５】
コントローラ１２がモーター制御信号１６をノイズの関数として生成することは望ましくない。例えば、センサー３２、３４の欠陥により生じたノイズは、シャフト２０および３８の正確な角速度等の構成要素の実際の性能を反映していない。ノイズが実際の性能を表わさないため、コントローラ１２がノイズを補償するためにモーター制御信号１６を生成することは非効率的である。ノイズの補償はまた、存在しない速度変動を補償するためにコントローラ１２がモーター１８の速度を早めたり緩めたりしながら駆動するため、システム１０の動作を損なう恐れがある。存在しない速度変動を補償することにより、本来全く存在しなかった不要な速度変動が現れる恐れがある。
【００３６】
ノイズは、多くの異なる原因より生じる。その結果、システム１０内にいくつかのノイズ周波数帯域が存在する場合がある。例えば、センサー３２、３４が生成したフィードバック信号のノイズ周波数帯域が異なっている場合がある。
【００３７】
センサー３２、３４からノッチフィルタ４２、４４を通過してフィードバック信号を渡すことによりノイズのかなりの部分が除去される。後述のようにノッチフィルタ４２、４４は、ノイズを含む周波数帯域を排除する帯域消去フィルタとして構成されている。従って、モーター速度信号３０はノッチフィルタ４２を通過し、ローラー速度信号はノッチフィルタ４４を通過し、ノッチフィルタ４２、４４は特定の周波数帯域内のノイズを排除する。
【００３８】
ノッチフィルタ４２、４４は以下に詳述するように、デジタルフィルタとして実装されてもよい。ノッチフィルタ４２、４４は、コントローラ１２に内蔵されているように示されているが、コントローラ１２とは別の１個以上のデジタルプロセッサにより実装することもできる。コントローラ１２はフィルタリングされたフィードバック信号を用いてモーター制御信号１６を調整し、モーター制御信号１６は次いでモーター１８を駆動する。フィルタリングされたフィードバック信号は、システム１０の構成要素の実際の性能をより正確に反映する。
【００３９】
ノッチフィルタは、排除したい周波数の範囲を規定し、当該範囲は中心周波数の中央付近に集中している。本発明は、１個以上のノッチフィルタを角速度の関数として適合させる技術を含む。特に、ノッチフィルタ４２により減衰される中心周波数を、基準信号４０で表わされた角速度の関数として、あるいはモーター１８またはシャフト２０の実際に測定された角速度の関数として適合させることができる。同様に、ノッチフィルタ４４の中心周波数は、基準信号４０、あるいはローラー１４またはシャフト３８の実際に測定された角速度の関数として適合させることができる。同様にノッチフィルタ４４の中心周波数も、他の回転要素の角速度の関数として適合させることができる。
【００４０】
ノッチフィルタ４２、４４が周期的ノイズを抑制したならば、コントローラ１２はフィードバック信号３０、３６に対して極めて良好な応答性を有するようにできる。フィルタ４２、４４がノイズを除去したため、コントローラ１２は、構成要素の実際の性能を反映しない信号に応答する危険性が少ない状態で、構成要素の実際の性能を反映する信号に高速に応答することができる。例えば、コントローラ１２は角速度の変動を正確に示す意味のある信号に高速に応答し、角速度の変動を誤って示すノイズを無視することができる。
【００４１】
フィルタ４２、４４のラプラス変数を次式で表わすことができる。
【数１】
2006500683.tif 000003
ここで、ｓはラプラス複素周波数変数、ωnはラジアン毎秒単位のノッチフィルタ中心周波数（すなわち減衰される周波数）、ζは減衰比である。減衰比率ζはノッチの幅を規定する。一般に、ζが大きいほど広い幅／浅い深度のノッチが得られ、ζが小さいほど周波数帯域が狭く且つ当該帯域で減衰幅が大きくなる。
【００４２】
さらに、減衰される帯域の中心周波数ωnは次式で表わされる。
【数２】
2006500683.tif 000004
ここで、単位時間当たりのサイクル数が毎分回転数（ＲＰＭ）で与えられる。ＲＰＭは通常、公知または目標値であって、システム１０が定常状態に到達した際に現れる筈である回転要素の基本角速度を表わす。ＲＰＭは例えば、基準信号４０で指定することができる。ＲＰＭはまた、測定された角速度であってもよい。係数２π／６０でωn単位からラジアン毎秒単位に変換される。
【００４３】
変数ｎは、ノイズの中心周波数を角速度に線形に関係付けるスケーリング係数を表わす。スケーリング係数ｎは、任意の正値であってもよい。ある状況において、ｎは回転要素が１回転する間にセンサーが検出した外乱の数であってよい。例えば１回転当たり１個の外乱があったならば、ｎ＝１である。エンコーダの製造プロセスが均一でないため、１，０２４行正弦エンコーダ上には、１回転当たり１，０２４回の外乱があり、その場合ｎ＝１，０２４である。スケーリング係数ｎは、ノイズを発生させる回転要素に関する整数であるが、システム内の他の回転要素に関する整数でなくてもよい。
【００４４】
式（２）は、減衰される周波数を公知または目標角速度に関係付ける。公知または目標角速度がサイクル毎秒またはラジアン毎分等の単位で表わされる場合、異なる換算係数を用いてωnの単位がラジアン毎秒であることを保証することができる。
【００４５】
デジタル領域においてノッチフィルタ４２、４４を実装するために、伝達関数ブロックをｓ領域からｚ領域に変換することができる。このことは、次式のようにｓをデジタル遅延演算子ｚへマッピングする双一次変換を用いることにより実現できる。
【数３】
2006500683.tif 000005
ここで、Ｔはサンプリング時間を表わす。このマッピングにおいて、次式を用いてｓ2を表わすことができる。
【数４】
2006500683.tif 000006
【００４６】
式（３）、（４）の周波数マッピングに対する若干の歪みがエイリアシング（aliasing）および遅いサンプリングから生じる場合がある。マッピングの精度を向上させるべく、以下の演算を実行することができる。
【数５】
2006500683.tif 000007
ここで、ωAはアナログ領域におけるノッチフィルタ中心周波数、ωDはデジタル領域におけるノッチフィルタ中心周波数である。しかし、サンプリング・レートがノッチフィルタ中心周波数に対して十分高い場合、アナログ領域とデジタル領域の間でほとんど歪みが発生しないため、式（５）に示す演算は不要である。
【００４７】
サンプリング・レートが十分高いと仮定すれば、ここで伝達関数を次式で表わすことができる。
【数６】
2006500683.tif 000008
式（６）に示す伝達関数ブロックを実装するために、各項を次式のように加工することができる。
【数７】
2006500683.tif 000009
ここで、ノッチフィルタ中心周波数を簡潔にωnで表わす。各項を再配置して、時間領域に変換することにより、以下の有限差分方程式が得られる。
【数８】
2006500683.tif 000010
上式はコンピュータ等のデジタルプロセッサで実装することができる。コントローラ１２は、そのようなデジタルプロセッサの一実施形態であってよい。式（８）において、ノッチフィルタ中心周波数を簡潔にとωnで表わす、式（２）に示す式を置換することにより公知または目標角速度で表わすことができる。
【００４８】
式（２）に示すように、ノイズ中心周波数は回転要素の角速度に線形に関係している。従って、回転要素の角速度の変化がノイズ中心周波数の線形変化を引き起こす。換言すれば、角速度が増減するにつれて、ノイズの周波数が周波数スペクトルを上方または下方へシフトさせる。式（２）を用いてノイズ周波数をノッチフィルタ中心周波数にマッピングすることができる。特に、後述するようにｎは探索活動により見出される。さらに、ＲＰＭすなわち単位時間当たりの回転の基本角速度の値は公知または目標量である。従って式（２）により、システムが定常状態に到達した際にノイズの周波数帯域を予測することが可能である。
【００４９】
さらに、式（２）によれば、基本角速度ＲＰＭを既知の程度上下させることによりノッチ周波数ωnが同程度に上下される。ωnが既知の場合、式（８）に示すようにデジタル・ノッチフィルタを実装することができる。ノッチフィルタはこのようにして、角速度の変化に適応し、角速度の関数としてノイズ周波数を排除する。
【００５０】
図２は、適応型ノッチフィルタを実装するコントローラ１２等のデジタルプロセッサの動作を示すフロー図である。デジタルプロセッサは、モーター１８またはローラー１４等の回転要素の角速度を表わす信号を受信する（５０）。当該信号は例えば、基本または目標角速度を表わす基準信号４０であっても、測定された角速度を表わすフィードバック信号であってもよい。当該信号は回転位置等、角速度の関数である任意の量を表わすことにより角速度を表わすことができる。このような場合、デジタルプロセッサは例えば回転位置の導関数を用いて角速度を導くことができる。
【００５１】
プロセッサは、角速度の関数として、周波数帯域を減衰または排除する（５２）。プロセッサは上述のようにデジタル・ノッチフィルタを実装し、角速度の関数として中心周波数を制御することができる。ノッチフィルタ中心周波数はまた、スケーリング係数ｎおよび減衰比ζの関数であり、これらは探索活動により決定され、システム設計者により選択することができる。
【００５２】
プロセッサが角速度の変化を示す信号を受信（５４）したならば、プロセッサは新たな角速度の関数として、新たな周波数帯域を減衰または抑制する（５６）。角速度の変化は、例えば基準信号４０の変化により生じたものであっても、あるいはシステムの構成要素の角速度変化の測定値であってもよい。
【００５３】
より具体的には、空間外乱により生じたノイズの中心周波数は、角速度に対して線形に変化する場合が多い。プロセッサはノッチフィルタの中心周波数を、ノイズの中心周波数の変化に追随するように制御することにより、ノッチフィルタを適応制御してノイズを抑制する。特に、プロセッサは式（２）に従うωnの新たな値（ｎとζ係数は不変のままでよい）を計算して、新たな値を式（８）のωnと置換することができる。このように、デジタルプロセッサは角速度の関数として周波数帯域のノイズを排除し、たとえ周波数帯域が変化してもノイズを排除し続ける。このように、プロセッサは１個以上の回転要素の角速度を表わす１個以上の速度信号を連続的にサンプリングすることができ、当該信号に基づいて１個以上のノッチフィルタを適応制御することができる。
【００５４】
図３は、ノッチフィルタ６２、６４を備えるフィードバック・システムのモデル６０を示すブロック図である。フィードバック・システム・モデル６０は、基準信号６６を受信する。基準信号６６はコントローラ６８へ送られ、コントローラ６８は基準信号６６の関数として生産システム７０を駆動する。生産システム７０の出力７２は角速度の関数、例えば回転位置、角速度または角加速度等である。センサー７４は出力７２を検出する。センサー７４は、ノッチフィルタ６２、６４によりフィルタリングされてコントローラ６８へ送られるフィードバック信号７６を生成する。フィードバック・システム・モデル６０において、フィルタリングされたフィードバック信号７８が基準信号６６から減算される８０。
【００５５】
フィードバック・システム・モデル６０は、図１に示すシステム１０の例のような速度制御方式を用いる多くのシステムのモデルとして役割を果たす。フィードバック・システム・モデル６０は、システム１０と１要素毎に対応している必要は無い。例えば、生産システム７０はモーター１８、シャフト２０、ローラー１４、シャフト３８またはこれらの任意の組合せ、あるいはシステム１０の他の構成要素に対応していてよい。システム１０の例におけるコントローラ１２は、フィードバック・システム・モデル６０のコントローラ６８および減算要素８０の機能を実行することができる。
【００５６】
フィードバック・システム・モデル６０において、ノイズを含む２つの周波数帯域が識別されている。これらの周波数帯域のノイズは、検出された構成要素の実際の性能を示すものではなく、フィルタリングされていない場合、コントローラ６８の動作に有害な影響を及ぼす恐れがある。これらの周波数帯域のノイズは、異なる要因から生じる場合がある。要因により、各サイクル毎に異なる数の外乱が生じる場合がある。換言すれば、第１のノイズ発生源は各サイクル毎にｎ1個の外乱を引き起こす特徴から生じ、第２のノイズ発生源は各サイクル毎にｎ2個の外乱を引き起こす特徴から生じる場合がある。従って、式（２）により、第１のノイズ発生源は中心周波数ω1でノイズを発生させ、第２のノイズ発生源は中心周波数ω2でノイズを発生させる。
【００５７】
図４は、図３から周波数領域における非フィルタリング・フィードバック信号７６を示すグラフである。非フィルタリング・フィードバック信号７６には、周波数ω1付近に第１のノイズ信号９０および周波数ω2付近の第２のノイズ信号９２を有する広帯域信号を含む。コントローラ６８は通常、広帯域信号を用いて生産システム７０を制御する。しかし、ノイズ信号９０、９２がコントローラ６８の動作に影響を及ぼす恐れがあり、コントローラ６８が実際に存在しない構成要素の性能のエラーを補償する恐れがある。
【００５８】
図５は、図３から周波数領域におけるフィルタリングされたフィードバック信号７８を示すグラフである。ノッチフィルタ６２、６４が、各々中心周波数ω1、ω2を有するノイズを除去しており、他の周波数帯域の信号が通過することを許している。従って、フィルタリングされたフィードバック信号７８は、周波数ω1付近に第１の減衰周波数帯域９４を、周波数ω2付近に第２の減衰周波数帯域９６含む。ノイズ信号９０、９２は、広帯域信号からフィルタリングされている。
【００５９】
図４の非フィルタリング・フィードバック信号７６および図５のフィルタリングされたフィードバック信号７８は、周波数ω3付近の狭い周波数帯域に第３の信号１００を含む。第３の信号１００は、システムの構成要素の実際の性能を反映する意味のある信号を表わしている。ノイズ信号９２、９４と同様に、第３の信号１００は狭い周波数帯域を占めていてよい。ある場合には、ノイズ信号９２、９４と同様に、第３の信号１００の中心周波数は回転要素の角速度と共に線形に変動することがある。第３の信号１００は例えば、モーターが１回転する毎に角速度に１回以上の実際に変動を生じさせるモーターの欠陥を表わすことができる。図５に示すように、ノッチフィルタ６２、６４はω2付近の広帯域信号を減衰させていない。
【００６０】
ノッチフィルタ６２、６４は、上述の技術を用いて実現することができる。特に、排除したい中心周波数は式（２）を適用することにより規定でき、各中心周波数に対するデジタル・ノッチフィルタは式（８）に示すように実装することができる。各ノッチフィルタは、角速度の変化に適応し、角速度の関数としてノイズ周波数を排除する。中心周波数ω1およびω2が角速度により変化するにつれて、ノッチフィルタ６２、６４の中心周波数も同様に角速度と共に変化し、ノイズ信号９０、９２に追随してこれらを抑制する。
【００６１】
図３に示すノッチフィルタ６２、６４の直列構成は一例である。任意の個数のフィルタを用いてもよく、またフィルタは図に示す配置でなくてもよい。例えば図１に示すような独立フィードバック信号の場合、１個以上のノッチフィルタが各フィードバック信号をフィルタリングすることができる。さらに、ノッチフィルタは、異なるζ値等の異なるパラメータにより実装することができる。
【００６２】
図６は、図１のコントローラ１２等、コントローラの実施形態の例を示すブロック図である。コントローラ１２は、基準信号４０に基づいてモーター制御信号１６を出力する電流ドライバ１００と、センサー３４からのローラー速度信号３６等のフィードバック信号を含む。以下の記述において、ローラー速度信号３６はローラー１４の回転位置を符号化するものと仮定している。
【００６３】
前処理装置１０２は、ローラー速度信号３６を調整および増幅してフィードバック信号をアナログ信号からデジタル値へ変換する。換言すれば、前処理装置１０２は、デジタル処理部のためにローラー速度信号３６をサンプリングする。前処理装置１０２はまた、サンプリングに先立ってアナログフィルタを適用することができる。帯域フィルタ等のアナログフィルタは例えば、意味のある信号の帯域幅外のノイズを排除して、サンプリング途中のエイリアシングを回避するのに有用である。以下の記述において、アナログフィルタは意味のある信号の帯域幅内にある若干の周波数帯域のノイズは遮断しないものと仮定する。
【００６４】
フィードバック信号をデジタル信号に変換した後で、当該デジタル信号はデジタルプロセッサ１０６に渡されて処理される。プロセッサ１０６は、埋め込み型マイクロプロセッサ、従来型マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、専用計算ハードウェア等を含んでいてよい。
【００６５】
デジタル処理には、上述の技術を用いてデジタル・ノッチフィルタ１０８によりフィードバック信号をデジタル的にフィルタリングする処理を含む。プロセッサ１０６はまた、ローラー速度信号３６のラインパルスに基づいて、１回転当たり３，６００，０００パルスの高精度パルス・カウントを生成する。プロセッサ１０６はパルス・カウントに基づいて、ローラー１４の現在の角速度を計算し、ローラー１４の速度エラーをローラー１４の角位置に関係付ける一組のデータ要素１１０を生成する。プロセッサ１０６は例えば、基準信号４０から角速度を減算して角速度エラーを決定することができる。デジタル・フィルタリング１０８により除去されるノイズ帯域はデータ要素１１０の生成に影響を及ぼさない。
【００６６】
プロセッサ１０６は、データ要素１１０の組を不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）、フラッシュメモリ等の記憶媒体内に保存することができる。記憶媒体は、プロセッサ内蔵であっても外付けであってもよい。プロセッサ１０６はまた、式（８）のフィルタリング処理を実装する等の目的のために、揮発性ランダム・アクセス・メモリ等の他のメモリを含んでいてよい。
【００６７】
プロセッサ１０６は、データ要素１１０に基づいて信号１１２を生成し、速度エラーをローラー１４の角位置の関数として表わす。信号１１２は電流ドライバ１００を駆動する。
【００６８】
ローラー１４の角速度が例えば基準信号４０の変化に応答して変化したならば、上述のようにプロセッサ１０６がデジタル・ノッチフィルタ１０８を再構成して、新たな角速度の関数として新たな中心周波数を排除する。このように、デジタル・ノッチフィルタ１０８は、ノイズの中心周波数が角速度により変化する場合であってもノイズを排除する。
【００６９】
図６には示していないが、コントローラ１２はセンサー３２からのモーター速度信号３０等、他のフィードバック信号も受信およびデジタル・フィルタリングすることが可能であり、電流ドライバ１００を他のフィードバック信号の関数として駆動することができる。コントローラ１２の構成も同様に各種の方式をとり得る。例えば、コントローラ１２はドライバ信号１１２をさらに精製する制御回路を含んでいてよい。
【００７０】
図６に示す実施形態は一例である。図６に示す機能をコントローラ１２が実行しなくてもよい。別の実施形態において、信号処理およびフィルタリングは、センサー内のプロセッサにより実行することができる。換言すれば、センサーは回転要素の測定値の関数として信号を生成することができ、また当該信号を回転要素の角速度の関数としてフィルタリングすることもできる。センサーは、１個以上のノッチフィルタを選択し、ノイズが多い周波数帯域を抑制してそれらの帯域がコントローラへ渡されるのを防止するデジタルプロセッサを含んでいてよい。センサーは、回転要素の測定された角速度を用いて、ノッチフィルタを選択および調整することができる。
【００７１】
図７は、ノイズ発生源を識別して、適応型空間デジタル・ノッチフィルタを選択する技術の例を示すフロー図である。一般に、周波数帯域の信号に寄与するような空間的に分布する物理特性はシステムが構築された後で現れる場合がある。周期的信号のこれらの発生源は、変動可能且つ正確に識別することが困難である。信号の周波数が角速度の変化に対して線形に変化する場合、信号は空間的に分布する物理特性に起因することが確認できる。
【００７２】
周期的信号に寄与する空間的に分布する物理特性を識別する技術の一つに、モーター、ローラー、またはシャフト等、システムの構成要素を角速度で回転（１２０）させて、フィードバック信号を観測（１２２）することが含まれる。フィードバック信号は、図４、５の第３の信号９８と同様に有用なデータを有する周波数帯域を含んでいて、また不要なノイズを有する周波数帯域を含んでいる場合がある。
【００７３】
ある場合には、有用なデータを有する周波数帯域は容易に識別可能である。他の場合には、有用なデータを有する周波数帯域は、図３のコントローラ６８等のコントローラのゲインを調整することによりノイズが多い周波数帯域から区別することができる。意味のある信号とノイズ信号ではゲインの変化に対する応答が異なる。通常、コントローラのゲイン増加によりコントローラは構成要素の実際の性能を反映する信号に極めて高い応答性を示すようになるため、構成要素の実際の性能を反映する信号はゲイン増加により減少する場合がある。しかし、ゲイン増加はノイズ信号に対して逆の効果を及ぼす場合があり、コントローラが存在しない問題の修正を試みるにつれてノイズ信号の強度が増大する恐れがある。このように、空間的に分布する物理特性により生じるノイズの周波数をシステムのオペレータが識別（１２４）することができる。ノイズはまた、フィードバック信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行して、周波数成分が角速度とゲインの変化に応答してどのように変化するかを観測することにより自動的に識別することができる。
【００７４】
空間的に分布する物理特性に起因するノイズが識別されたならば、空間的に分布する物理特性により生じたノイズを含む各周波数帯域についてスケーリング係数ｎを計算することができる。ｎがわかれば、式（８）に記述されているデジタル・ノッチフィルタ等のフィルタはｎを指定（１２６）することにより実装可能である。ノッチフィルタは、システムを異なる角速度で動作させ、ノイズが抑制されるか、またどの程度抑制されるかを観測することにより微調整（１２８）することができる。
【００７５】
フィードバック信号内のノイズの振幅および位相が既知の場合、ノッチフィルタを更に微調整することができる。残念ながら、振幅および位相データは、サンプリング処理により歪曲されている場合がある。本発明は、歪曲無しに振幅および位相データを取得できるフィードバック信号のサンプリング技術を提供する。
【００７６】
フィードバック信号ｘ（ｎ）はサンプリング・ウインドウ内で、毎秒ｆsサンプルのサンプリング・レートでＮ個のサンプルを取得することによりサンプリングすることができる。ｎ個のサンプルのシーケンスは離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）において次式で表わされる。
【数９】
2006500683.tif 000011
ここに、２π／Ｎは基本周波数、ｋは調波または周波数成分を表わす整数、およびＤＦＴ（ｋ）は第ｋ調波におけるシーケンスの係数である。任意のｋ値に対するＤＦＴ（ｋ）は次式で得られる。
【数１０】
2006500683.tif 000012
これは大きさと位相を有する複素数値を与える。
【００７７】
前処理装置１０２が処理のためにフィードバック信号をサンプリングする際に、前処理装置１０２はノイズをサンプリングする。ノイズの周波数が基本周波数２π／Ｎの整数倍でない場合、ノイズの周波数に最も近い調波のＤＦＴ（ｋ）係数はノイズの正確な振幅および位相を表わさない。むしろ、ノイズの周波数に最も近い２個のＤＦＴ（ｋ）係数が振幅と位相を含み、これらのＤＦＴ（ｋ）係数がノイズの振幅と位相の歪曲された表現を示す。
【００７８】
図８に、サンプリング・パラメータを設定して、歪曲の無い振幅および位相データを取得する技術を示す。プロセッサ１０６は、基本周波数の整数倍としてサンプリング周波数ｆs（またはラジアン（ωs）単位）を選択する。基本周波数は、公知のプロセス周波数（ｆp（またはラジアン（ωp）単位）である。
【００７９】
特に、プロセッサ１０６は基本周波数を識別する（１３０）。基本周波数は、式（２）の基本角速度等の角速度である。物理特性の分布により生じた外乱に起因するノイズの周波数は、回転要素が回転する周波数またはより高い調波で生じる場合がある。ノイズの調波は、上述のように識別する（１３２）ことができる。前処理装置１０２により採用されたサンプリング周波数は次いで、以下のように基本周波数および注目する調波の関数としてプロセッサ１０６により設定する（１３４）ことができる。
【数１１】
2006500683.tif 000013
または、ラジアン単位で次式のように表わせる。
【数１２】
2006500683.tif 000014
ウインドウＮ内のサンプルの個数も変更可能である。しかし、ＤＦＴを効率的に演算するためにＮを特定の値に固定する方が有利であろう。
【００８０】
前処理装置１０２は、サンプリング周波数でフィードバック信号をサンプリングする（１３６）ことができる。サンプリング周波数を角速度の関数として選択した結果、基本周波数の倍数ではない信号の振幅および位相データが歪曲される場合がある。しかし、ノイズ信号の正確な振幅および位相データを取得することが目的であるため、他の信号の歪曲は重大事ではない。
【００８１】
第ｋ調波における係数の強度および位相の正確な値を提供すべく調波ｋを選択することができ、これは他の何らかの調波でも同様である。例えば、第９調波の正確な強度および位相データを取得するためにサンプリング周波数ｆsを選択すれば、第３調波でも同様に正確な強度および位相データが得られる。結果的に、注目する２個のノイズ周波数があり、一方の調波はもう一方の調波ではない。従って、注目する２個の調波の最小公倍数である調波を選択しても、あるいは各々の調波に対し個別に図８に示す技術を繰り返し適用してもよい。
【００８２】
上述のように設定されたサンプリング周波数を用いて、式（１０）に示すＤＦＴ演算は、ノイズの強度と位相を正確に表わす係数を与える。単一の調波において１個のノイズ信号が、または２、３の調波において２、３個のノイズ信号が存在する場合、これらの調波に対してＤＦＴ演算を実行することはＦＦＴを実行するよりも計算効率が良い。しかし、数個の調波において数個のノイズ信号が存在する場合にはＦＦＴの方がより効率的である。いずれの場合も、ノイズの強度と位相を表わす係数を用いてデジタル・ノッチフィルタを微調整してノイズを抑制することができる。例えば、フィルタリングを向上させるべく狭いノッチを生成するように減衰比ζを選択してもよい。
【００８３】
本発明は、多くの利点をもたらすことができる。適応型ノッチフィルタは、システム内の物理特性に起因するノイズの排除に適しており、構成要素の性能を表わさない空間外乱に起因するある種のノイズを排除するために特に有効である。ノイズの中心周波数が角速度と共に変化するにつれて、ノッチフィルタにより排除される周波数帯域も同様に角速度と共に変化する。ノッチはノイズを排除し続ける。さらに、ノイズの位相に関わらずノイズが排除される。
【００８４】
適応型ノッチフィルタを用いて、コントローラがフィードバック信号に対して極めて高い応答性を示すようにできる。空間的に分布する物理特性により生じたノイズがノッチフィルタにより減衰されるため、コントローラはノイズに応答しない。従って、コントローラは急速に、実際の性能を反映する信号に応答すべく高いゲインを実装することができ、しかもノイズ信号に応答する危険性は少ない。適応型ノッチはまた、不要な周波数成分を識別するために１個以上のフィードバック信号上のＦＦＴを繰り返し実行するようなノイズ排除用の他の多くの技術よりも高速且つ効率的である。上述のノッチフィルタは、ＦＦＴ演算を実行するよりも高速且つ計算負荷が軽い。
【００８５】
本発明の多くの実施形態について述べてきた。しかるに、本発明の範囲から逸脱することなく各種の変更を行なうことが可能である。例えば、図１に示すシステム１０等のシステム例において角速度を有するいくつかの回転要素を例示してきた。回転要素は、ローラー１４、ローラー１４並びにシャフト２０、２６および３８を含んでいてよい。システム内の他の構成要素もまた回転可能であってよく、コントローラ１２はノッチフィルタにより減衰された中心周波数を他の回転要素の角速度の関数として適応させることができる。
【００８６】
さらに、ノッチの幅および減衰を決定する減衰比ζが一定である必要はない。複数のノッチフィルタを含む実施形態において、ζはフィルタ毎に異なっていてよい。また、単一フィルタのζを調整してノイズをほどよく減衰させるようにできる。
【００８７】
さらに、式（１）に示す伝達関数は２次ノッチフィルタの伝達関数であるが、本発明は２次フィルタに限定されない。ノッチフィルタの異なる伝達関数を使用してもよい。
【００８８】
本発明は、デジタルプロセッサに上述の技術を実装させるべく１個以上の命令を保存する媒体として実施できる。そのような記憶媒体には例えば、ＮＶＲＡＭ、フラッシュメモリ、あるいは磁気または光記憶媒体が含まれる。記憶媒体は、デジタルプロセッサに内蔵されていても、または外付けでもよい。これらおよび他の実施形態は添付の特許請求の範囲の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】コントローラがローラーを駆動するシステムの例を示すブロック図である。
【図２】適応型ノッチフィルタの動作の概要を示すフローチャートである。
【図３】ノッチフィルタが直列に並んだフィードバック・システムを示すブロック図である。
【図４】２つの周波数帯域にノイズを含む、周波数領域内のフィードバック信号の例を示すグラフである。
【図５】ノッチフィルタによるフィルタリングに続いて、図４のフィードバック信号の例を示すグラフである。
【図６】コントローラの実施形態の例をより詳細に示すブロック図である。
【図７】ノイズ発生源を識別する技術を示すフロー図である。
【図８】フィードバック信号のサンプリング用パラメータを選択する技術を示すフロー図である。
【図１】
2006500683.tif 000015
【図２】
2006500683.tif 000016
【図３】
2006500683.tif 000017
【図４】
2006500683.tif 000018
【図５】
2006500683.tif 000019
【図６】
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【図７】
2006500683.tif 000021
【図８】
2006500683.tif 000022
【国際調査報告】
2006500683.tif 000023
2006500683.tif 000024
2006500683.tif 000025
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