(57)【要約】【課題】電動機を駆動する場合に発生する機械共振を抑制するフィルタの自動生成にあたって、制御安定性高く生成できる電動機の制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】検出された振動成分の移動平均値に基づいて、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるので、ノイズのように短時間で終わる振動成分は無視し、共振振動のように長時間続く振動成分に対しては振動を抑制するフィルタを生成する。結果として安定した制御状態の確保が可能となる。【選択図】図１
2007110860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段と、速度制御系内に配置され、フィルタ係数変更可能なノッチフィルタと、前記検出速度に含まれる所定周波数以上の成分、または前記検出速度に含まれる所定周波数帯域の成分を振動成分として出力する振動成分抽出フィルタと、前記振動成分に応じて前記ノッチフィルタのフィルタ係数を変更するフィルタ係数修正手段と、を有する電動機の制御装置であって、前記フィルタ係数修正手段は、前記振動成分の振幅の所定期間における移動平均値に基づいて、フィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えることを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項２】
前記フィルタ係数修正手段は、前記振動成分の振幅の所定期間における移動平均値が第１の所定値以上になった時点でフィルタ係数の修正動作を実行状態とし、第２の所定値以下になった時点でフィルタ係数の修正動作を停止状態と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】
電動機の検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段と、速度制御系内に配置され、フィルタ係数変更可能なノッチフィルタと、前記検出速度に含まれる所定周波数以上の成分、または前記検出速度に含まれる所定周波数帯域の成分を振動成分として出力する振動成分抽出フィルタと前記振動成分に応じて前記ノッチフィルタのフィルタ係数を変更するフィルタ係数修正手段と、を有する電動機の制御装置であって、前記フィルタ係数修正手段は、前記振動成分の振幅が所定レベル以上である継続時間に基づいて、フィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えることを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項４】
前記フィルタ係数修正手段は、前記振動成分の振幅が所定レベル以上である継続時間が第１の所定時間以上になった時点でフィルタ係数の修正動作を実行状態とし、第２の所定時間以下になった時点でフィルタ係数の修正動作を停止状態とすることを特徴とする請求項３記載の電動機の制御装置。
【請求項５】
電動機の検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段と、速度制御系内に配置され、フィルタ係数変更可能なノッチフィルタと、前記検出速度に含まれる所定周波数以上の成分、または前記検出速度に含まれる所定周波数帯域の成分を振動成分として出力する振動成分抽出フィルタと前記振動成分に応じて前記ノッチフィルタのフィルタ係数を変更するフィルタ係数修正手段と、を有する電動機の制御装置であって、前記フィルタ係数修正手段は、前記振動成分の振幅が所定レベル以上であるかどうかに基づいて２値化し、２値化後の値の所定期間における移動平均値もしくは所定期間において２値化後の値が片方の値である割合に基づいて、フィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えることを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項６】
前記フィルタ係数修正手段は、前記振動成分の振幅が所定レベル以上である場合は１、そうでない場合は０と２値化し、２値化後の値の所定期間における移動平均値もしくは所定期間において２値化後の値が片方の値である割合が、第３の所定値以上になった時点でフィルタ係数の修正動作を実行状態とし、第４の所定値以下になった時点でフィルタ係数の修正動作を停止状態とすることを特徴とする請求項５記載の電動機の制御装置。
【請求項７】
電動機の検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段と、速度制御系内に配置され、フィルタ係数変更可能なノッチフィルタと、前記検出速度に含まれる所定周波数以上の成分、または前記検出速度に含まれる所定周波数帯域の成分を振動成分として出力する振動成分抽出フィルタと前記振動成分に応じて前記ノッチフィルタのフィルタ係数を変更するフィルタ係数修正手段と、を有する電動機の制御装置であって、前記フィルタ係数修正手段は、フィルタ係数の変更における修正量の振幅の所定期間における移動平均値に基づい
て、フィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えることを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項８】
前記フィルタ係数修正手段は、フィルタ係数の変更における修正量の振幅の所定期間における移動平均値が第５の所定値以上になった時点でフィルタ係数の修正動作を実行状態とし、第６の所定値以下になった時点でフィルタ係数の修正動作を停止状態とすることを特徴とする請求項７記載の電動機の制御装置。
【請求項９】
電動機の検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段と、速度制御系内に配置され、フィルタ係数変更可能なノッチフィルタと、前記検出速度に含まれる所定周波数以上の成分、または前記検出速度に含まれる所定周波数帯域の成分を振動成分として出力する振動成分抽出フィルタと前記振動成分に応じて前記ノッチフィルタのフィルタ係数を変更するフィルタ係数修正手段と、を有する電動機の制御装置であって、前記フィルタ係数修正手段は、フィルタ係数の変更における修正量が所定レベル以上である継続時間に基づいて、フィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えることを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項１０】
前記フィルタ係数修正手段は、フィルタ係数の変更における修正量が所定レベル以上である継続時間第３の所定時間以上になった時点でフィルタ係数の修正動作を実行状態とし、第４の所定時間以下になった時点でフィルタ係数の修正動作を停止状態とすることを特徴とする請求項９記載の電動機の制御装置。
【請求項１１】
電動機の検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段と、速度制御系内に配置され、フィルタ係数変更可能なノッチフィルタと、前記検出速度に含まれる所定周波数以上の成分、または前記検出速度に含まれる所定周波数帯域の成分を振動成分として出力する振動成分抽出フィルタと、前記振動成分に応じて前記ノッチフィルタのフィルタ係数を変更するフィルタ係数修正手段と、を有する電動機の制御装置であって、前記フィルタ係数修正手段は、フィルタ係数の変更における修正量の振幅が所定レベル以上であるかどうかに基づいて２値化し、２値化後の値の所定期間における移動平均値もしくは所定期間において２値化後の値が片方の値である割合に基づいて、フィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えることを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項１２】
前記フィルタ係数修正手段は、フィルタ係数の変更における修正量の振幅が所定レベル以上である場合は１、そうでない場合は０と２値化し、２値化後の値の所定期間における移動平均値もしくは所定期間において２値化後の値が片方の値である割合が、第７の所定値以上になった時点でフィルタ係数の修正動作を実行状態とし、第８の所定値以下になった時点でフィルタ係数の修正動作を停止状態とすることを特徴とする請求項１１記載の電動機の制御装置。
【請求項１３】
前記フィルタ係数修正手段の第１の所定量および第２の所定量は、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出されることを特徴とする請求項２記載の電動機の制御装置。
【請求項１４】
前記フィルタ係数修正手段の所定レベルは、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出されることを特徴とする請求項３記載の電動機の制御装置
【請求項１５】
前記フィルタ係数修正手段の第３の所定量および第４の所定量は、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出されることを特徴とする請求項６記載の電動機の制御装置。
【請求項１６】
前記フィルタ係数修正手段の第５の所定量および第６の所定量は、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出されることを特徴とする請求項８記載の電動機の制御装置。
【請求項１７】
前記フィルタ係数修正手段の前記所定レベルは、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出されることを特徴とする請求項９記載の電動機の制御装置
【請求項１８】
前記フィルタ係数修正手段の第７の所定量および第８の所定量は、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出されることを特徴とする請求項１２記載の電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の制御装置に関するもので、特に電動機を駆動する場合に発生する機械共振を抑制するフィルタを自動生成する電動機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１３は従来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１３において、負荷２が電動機１によって駆動され、速度検出手段３から電動機１の検出速度ωｍが出力される。速度制御手段４は検出速度ωｍが速度指令値ω＊に追従するようトルク指令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ω＊−ωｍの比例積分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。
【０００３】
また、ハイパスフィルタ７、第２のノッチフィルタ８、方向フィルタ９、第５のノッチフィルタ係数修正手段２０の動作によって、第１のノッチフィルタ５のフィルタ係数が与えられる。第１のノッチフィルタ５は、例えば、次式で示す伝達関数Ｈ1（ｓ）を持つ２次の再帰型ノッチフィルタである。
【０００４】
【数１】
2007110860.tif 000003
（数１）において、ωn1は第１のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数、ζ1は減衰定数である。
【０００５】
以下、第１のノッチフィルタ５のフィルタ係数の求め方の詳細を説明する。
【０００６】
所定のカットオフ周波数を持つハイパスフィルタ７には検出速度ωｍが入力され、検出速度ωｍに含まれるカットオフ周波数以上の振動成分ｘが出力される。
【０００７】
第２のノッチフィルタ８と方向フィルタ９には振動成分ｘが入力され、それぞれフィルタリング処理結果ｅ1とｅ2を出力する。第２のノッチフィルタ８の特性としては、ノッチ幅は所定の値が予め与えられ、ノッチ中心周波数における深さは−∞とする。例えば次式で示す伝達関数H2（ｓ）を持つ２次の再帰型ノッチフィルタとする。
【０００８】
【数２】
2007110860.tif 000004
ここで、ωn2は第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数であり、ζ2は減衰定数である。図１４は伝達関数Ｈ2（ｓ）の周波数特性を示す図である。図１４から分かるようにノッチ中心周波数ωn2の成分が抑圧される特性を持ち、そのゲイン特性は−∞である。入力である振動成分ｘの振動周波数と第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数ωn2が異なる場合は入力の振幅を抑制せず、一致する場合は振幅を抑制するので、第２のノッチフィルタ８の出力の振幅は、入力である振動成分ｘの振動周波数と第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数ωｎ２のずれの程度を示すと言える。
【０００９】
方向フィルタ９は、第２のノッチフィルタ８の周波数位相特性に対し、ノッチ中心周波数ωn2より低い周波数領域では同位相かつ高い周波数領域では逆位相の特性を持つフィルタであり、例えば次式で示す伝達関数Ｈg（ｓ）を持つ２次のフィルタである。
【００１０】
【数３】
2007110860.tif 000005
図１５は伝達関数Ｈg（ｓ）の周波数特性を示す図である。図１４の伝達関数Ｈ2（ｓ）の周波数特性と比較して分かるように、ノッチ中心周波数ωn2より低い周波数領域では同位相かつ高い周波数領域では逆位相の周波数位相特性を持つ。
【００１１】
図１６は第５のノッチフィルタ係数修正手段２０の構成例を示す図である。方向フィルタ９の出力ｅ2が入力され、符号出力手段１０１によってｅ2の符号ｇ2が出力される。乗算器１０２では、ｇ2と第２のノッチフィルタ８の出力ｅ1が掛けあわされ積分器１０３に乗算結果ｑ1が入力される。変換手段１０４では積分器１０３の出力である積分値ｑ2をノッチ中心周波数ωn＊に変換する。変換は、例えば次式で示す指数関数を用いて変換される。
【００１２】
【数４】
2007110860.tif 000006
ここでｑ0は予め設定された積分器１０３の積分初期値、Ａは負の所定値である。
そしてフィルタ係数設定手段１０５は入力されたωn＊に応じて、第１のノッチフィルタ５、第２のノッチフィルタ８、方向フィルタ９のフィルタ係数を設定する。
【００１３】
図１７は第５のノッチフィルタ係数修正手段２０の各データの時間変化を示す図である。図１７において（ａ）から（ｆ）はそれぞれ、第５のノッチフィルタ係数修正手段２０への入力である第２のノッチフィルタ８の出力ｅ1、第５のノッチフィルタ係数修正手段２０への入力である方向フィルタ９の出力ｅ2、符号出力手段１０１の出力ｇ2、乗算器１０２の出力ｑ1、積分器１０３の出力ｑ2、変換手段１０４の出力ωn＊の時間変化を示す。
【００１４】
検出速度ωｍに含まれる振動成分ｘの振動周波数と、第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数が異なる場合、第２のノッチフィルタ８は振動成分ｘを十分抑圧できないため
振動成分ｘがほぼそのまま出力ｅ1となる（図１７（ａ））。今、振動成分ｘの振動周波数が第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数ωn2より低いとする。前述の通り、方向フィルタ９は、第２のノッチフィルタ８の周波数位相特性に対し、ノッチ中心周波数ωnより低い周波数領域では同位相かつ高い周波数領域では逆位相の特性を持つフィルタであるので、方向フィルタ９の出力ｅ2は第２のノッチフィルタ８の出力ｅ1と同位相となる（図１７（ｂ））。符号出力手段１０１によってｅ2の符号ｇ2が出力される（図１７（ｃ））。乗算器１０２はｅ1とｇ2の積ｑ1を演算する。第２のノッチフィルタ８の出力ｅ1と方向フィルタ９の出力ｅ2が同位相であるので乗算器１０２の出力ｑ1は非負となる（図１７（ｄ））。積分器１０３は乗算器１０２の出力ｑ1を積分する。ｑ1が非負であるので積分値ｑ2は増加していく（図１７（ｅ））。変換手段１０４で積分値q2と（数４）の変換式を用いてノッチ周波数ωn＊に変換される。（数４）においてＡが負の所定値であるので積分値ｑ2の増加に伴ってノッチ中心周波数ωn＊は減少していく（図１７（ｆ））。第１のフィルタ係数設定手段１０５は、第１のノッチフィルタ５と第２のノッチフィルタ８が、得られたノッチ中心周波数ωn＊を持つようフィルタ係数を設定する。すなわち、ωn＊＝ωn1＝ωn2とする。また、方向フィルタ９が第２のノッチフィルタ８の周波数位相特性に対し、ノッチ中心周波数ωn2より低い周波数領域では同位相かつ高い周波数領域では逆位相の特性を持つようフィルタ係数を設定する。
【００１５】
ノッチ中心周波数ωn＊が下がりやがて振動成分ｘの振動周波数と一致する。この時、第２のノッチフィルタ８は、その特性から振動周波数成分を抑圧するため出力ｅ1の振幅は０になり、積分器１０３の出力ｑ2は変化しなくなる。
【００１６】
逆に振動成分ｘの振動周波数が第２のノッチフィルタ８のノッチ中心周波数より高い場合を考えると、前述の通り、方向フィルタ９は、第２のノッチフィルタ８の周波数位相特性に対し、ノッチ中心周波数ωn2より低い周波数領域では同位相かつ高い周波数領域では逆位相の特性を持つフィルタであるので、方向フィルタ９の出力ｅ2は第２のノッチフィルタ８の出力ｅ1と逆位相になる。この場合、乗算器１０２の出力は非正になるため、（数４）より積分値ｑ2は減少していく。これはノッチ中心周波数ωn＊が上がっていくことを意味する。ノッチ中心周波数ωn＊が上がりやがて振動成分ｘの振動周波数と一致すると、第２のノッチフィルタ８は、その特性から振動周波数成分を抑圧するため出力ｅ1の振幅は０になり、積分器１０３の出力ｑ2は変化しなくなる。
【００１７】
従って、第５のノッチフィルタ係数修正手段２０は、ノッチ中心周波数ωn＊と検出速度に含まれる振動成分ｘの振動周波数が一致するよう動作することになる。
【００１８】
このように、方向フィルタ９が第２のノッチフィルタ８の周波数位相特性に対し、ノッチ中心周波数ωn＊より低い周波数領域では同位相かつ高い周波数領域では逆位相の特性を持つので、ノッチフィルタ中心周波数ωn＊が必ず検出速度ωｍに含まれる振動成分ｘの振動周波数に収束する。速度制御系内に配置された第１のノッチフィルタ５のノッチ中心周波数ωn1も振動成分ｘの振動周波数に修正されるため、結果として自動的に共振抑制ができる。
【特許文献１】特開２００４−２７４９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、従来の電動機の制御装置においては振動成分ｘを検出するのに検出速度をハイパスフィルタ７を通して得ているが、外乱ノイズによって生じる速度変動に含まれる高調波成分も振動成分として検出してしまう。また、速度指令分解能や速度検出分解能等に起因する高調波成分も振動成分として検出してしまう。例えば、検出速度は速度検出分解能の整数倍でしか得られないため、速度指令値が速度検出分解能で割り切れない値の
場合、速度制御を行っても検出速度は速度指令値の上下で変動する値になり、高調波成分を含む。このような場合の振動成分は共振振動によるものではないのでノッチフィルタで振動を抑える必要はないが、検出された振動成分ｘによって第１のノッチフィルタ５のフィルタ係数が変化し本来不必要であるノッチフィルタが生成されてしまう。結果として速度制御安定性を悪化させる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の電動機の制御装置は、振動成分の振幅の所定期間における移動平均値に基づいてノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換える。そして、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換える敷居値として、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出した値を用いる。
【００２１】
また、本発明の電動機の制御装置は、振動成分の振幅が所定レベル以上である継続時間に基づいてノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換える。そして、所定レベルを、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出した値を用いる。
【００２２】
また、本発明の電動機の制御装置は、振動成分の振幅が所定レベル以上であるかどうかに基づいて２値化し、２値化後の値の所定期間における移動平均値もしくは所定期間において２値化後の値が片方の値である割合に基づいてノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換える。そして、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換える敷居値として、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出した値を用いる。
【００２３】
また、本発明の電動機の制御装置は、フィルタ係数の変更における修正量の振幅の所定期間における移動平均値に基づいてノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換える。そして、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換える敷居値として、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出した値を用いる。
【００２４】
また、本発明の電動機の制御装置は、フィルタ係数の変更における修正量の振幅が所定レベル以上である継続時間に基づいてノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換える。そして、所定レベルを、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出した値を用いる。
【００２５】
また、本発明の電動機の制御装置は、フィルタ係数の変更における修正量の振幅が所定レベル以上であるかどうかに基づいて２値化し、２値化後の値の所定期間における移動平均値もしくは所定期間において２値化後の値が片方の値である割合に基づいてノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換える。そして、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換える敷居値として、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出した値を用いる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の電動機の制御装置によれば、検出された振動成分の移動平均値に基づいて、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるので、ノイズのように短時間で終わる振動成分は無視し、共振振動のように長時間続く振動成分に対しては振動を抑制するフィルタを生成する。結果として安定した制御状態の確保が可能となる。
【００２７】
また、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換える敷居値とし
て、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出した値を用いているので、速度指令分解能や速度検出分解能等に起因する高調波成分を考慮した振動成分判断ができる。結果として共振振動のように長時間続く振動成分に対しては振動を抑制するフィルタを生成し、そうでない振動成分に対しては無視することができ、安定した制御状態の確保が可能となる。
【００２８】
また、本発明の電動機の制御装置によれば、振動成分の振幅が所定レベル以上である継続時間に基づいて、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるので、ノイズのように短時間で終わる振動成分は無視し、共振振動のように長時間続く振動成分に対しては振動を抑制するフィルタを生成する。結果として安定した制御状態の確保が可能となる。
【００２９】
また、所定レベルとして、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出した値を用いているので、速度指令分解能や速度検出分解能等に起因する高調波成分を考慮した振動成分判断ができる。結果として共振振動のように長時間続く振動成分に対しては振動を抑制するフィルタを生成し、そうでない振動成分に対しては無視することができ、安定した制御状態の確保が可能となる。
【００３０】
また、本発明の電動機の制御装置によれば、振動成分の振幅が所定レベル以上であるかどうかに基づいて２値化し、２値化後の値の所定期間における移動平均値もしくは所定期間において２値化後の値が片方の値である割合に基づいて、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるので、ノイズのように短時間で終わる振動成分は無視し、共振振動のように長時間続く振動成分に対しては振動を抑制するフィルタを生成する。結果として安定した制御状態の確保が可能となる。
【００３１】
また、所定レベルとして、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出した値を用いているので、速度指令分解能や速度検出分解能等に起因する高調波成分を考慮した振動成分判断ができる。結果として共振振動のように長時間続く振動成分に対しては振動を抑制するフィルタを生成し、そうでない振動成分に対しては無視することができ、安定した制御状態の確保が可能となる。
【００３２】
また、本発明の電動機の制御装置によれば、フィルタ係数の変更における修正量の振幅の移動平均値に基づいて、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるので、ノイズのように短時間で終わる振動成分は無視し、共振振動のように長時間続く振動成分に対しては振動を抑制するフィルタを生成する。結果として安定した制御状態の確保が可能となる。
【００３３】
また、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換える敷居値として、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出した値を用いているので、速度指令分解能や速度検出分解能等に起因する高調波成分を考慮した振動成分判断ができる。結果として共振振動のように長時間続く振動成分に対しては振動を抑制するフィルタを生成し、そうでない振動成分に対しては無視することができ、安定した制御状態の確保が可能となる。
【００３４】
また、本発明の電動機の制御装置によれば、フィルタ係数の変更における修正量の振幅が所定レベル以上である継続時間に基づいて、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるので、ノイズのように短時間で終わる振動成分は無視し、共振振動のように長時間続く振動成分に対しては振動を抑制するフィルタを生成する。結果として安定した制御状態の確保が可能となる。
【００３５】
また、所定レベルとして、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出した値を用いているので、速度指令分解能や速度検出分解能等に起因する高調波成分を考慮した振動成分判断ができる。結果として共振振動のように長時間続く振動成分に対しては振動を抑制するフィルタを生成し、そうでない振動成分に対しては無視することができ、安定した制御状態の確保が可能となる。
【００３６】
また、本発明の電動機の制御装置によれば、フィルタ係数の変更における修正量の振幅が所定レベル以上であるかどうかに基づいて２値化し、２値化後の値の所定期間における移動平均値もしくは所定期間において２値化後の値が片方の値である割合に基づいて、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるので、ノイズのように短時間で終わる振動成分は無視し、共振振動のように長時間続く振動成分に対しては振動を抑制するフィルタを生成する。結果として安定した制御状態の確保が可能となる。
【００３７】
また、所定レベルとして、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出した値を用いているので、速度指令分解能や速度検出分解能等に起因する高調波成分を考慮した振動成分判断ができる。結果として共振振動のように長時間続く振動成分に対しては振動を抑制するフィルタを生成し、そうでない振動成分に対しては無視することができ、安定した制御状態の確保が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００３９】
図１は本発明の実施例１に係る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、上述した従来の電動機の制御装置のシステム構成を示す図１３と同じ機能・動作をするものについては同一の番号を付し、その動作説明は省略する。
【００４０】
図１において、図１３と比較すると、第５のノッチフィルタ係数修正手段２０の代わりに第１のノッチフィルタ係数修正手段１０が設けられている。以下、第１のノッチフィルタ係数修正手段１０について説明する。
【００４１】
図２は第１のノッチフィルタ係数修正手段１０の構成例を示す図である。図２において上述した第５のノッチフィルタ係数修正手段２０の構成例を示す図１６と同じ機能・動作をするものについては同一の番号を付し、その動作説明は省略する。
【００４２】
図２において、図１６と比較すると、第１の更新選択手段２００が付加されている。第１の更新選択手段２００は、ハイパスフィルタ７の出力である振動成分ｘに基づきノッチフィルタ係数の修正動作を実行状態とするか停止状態とするかを決めており、具体的には積分器１０３への入力を制御することにより実現している。第１の更新選択手段２００の動作について図３に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４３】
Ｓｔｅｐ１では、入力された振動成分ｘに基づきｘ2を計算する。具体的には振幅を得るため振動成分ｘの絶対値をｘ2とする。
【００４４】
Ｓｔｅｐ２では、Ｓｔｅｐ１で算出されたｘ2の所定時間での移動平均値を計算する。所定時間としては検出したい振動の最低周波数の１周期分程度が望ましい。
【００４５】
Ｓｔｅｐ３では、現在、ノッチフィルタ係数の修正動作が実行状態か停止状態かをチェックする。もし停止状態であればＳｔｅｐ４へ進み、実行状態であればＳｔｅｐ６へ進む。
【００４６】
Ｓｔｅｐ４は、Ｓｔｅｐ２で計算された移動平均値が所定値α1以上かをチェックする。所定値α1の与え方は後述する。もし移動平均値が所定値α1以上であればＳｔｅｐ５へ進む。そうでなければＳｔｅｐ８へ進む。
【００４７】
Ｓｔｅｐ５は、ノッチフィルタ係数の修正動作を実行状態に変更しＳｔｅｐ８へ進む。
【００４８】
Ｓｔｅｐ６では、Ｓｔｅｐ２で計算された移動平均値が所定値β1以下かをチェックする。所定値β1の与え方は後述する。もし移動平均値が所定値β1以下であればＳｔｅｐ７へ進む。そうでなければＳｔｅｐ８へ進む。
【００４９】
Ｓｔｅｐ７では、ノッチフィルタ係数の修正動作を停止状態に変更しＳｔｅｐ８へ進む。
【００５０】
Ｓｔｅｐ８では、現在、ノッチフィルタ係数の修正動作が実行状態か停止状態かをチェックする。もし実行状態であればＳｔｅｐ９へ進み、停止状態であればＳｔｅｐ１０へ進む。
【００５１】
Ｓｔｅｐ９では、現在、ノッチフィルタ係数の修正動作が実行状態なので、乗算器１０２の出力ｑ1をｑ12として積分器１０３への入力とする。
【００５２】
Ｓｔｅｐ１０では、現在、ノッチフィルタ係数の修正動作が停止状態なので、ｑ12を０として積分器１０３への入力とする。
【００５３】
以上説明した第１の更新選択手段２００の動作の目的を説明する。
【００５４】
Ｓｔｅｐ１の処理により、その時点の振動成分のレベルを得られる。Ｓｔｅｐ２の処理により、ノイズのような短時間で終わる振動成分は小さな値に、共振振動のような長時間続く振動成分は大きな値になる。よってこの移動平均値の大きさを調べることで、検出された振動成分ｘがノイズなのか抑制すべき共振振動なのかを判別できるようになる。ノイズであればノッチフィルタ係数を修正する必要はなく、共振振動であれば振動を抑制できるようノッチフィルタ係数を修正する必要がある。Ｓｔｅｐ４からＳｔｅｐ７の処理は、Ｓｔｅｐ２で得られた移動平均値の大きさを基に、ノッチフィルタ係数の修正動作を実行状態にすべきか停止状態にすべきかを判断している。そして、Ｓｔｅｐ８からＳｔｅｐ１０の処理は、その判断結果に応じて積分器１０３の入力を制御し、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態または停止状態を実現している。
【００５５】
次に所定値α1および所定値β1の与え方について説明する。
【００５６】
速度指令分解能が粗い時、与えたい速度指令が速度指令分解能の整数倍にならない場合がある。このとき実際の速度指令値は、平均値は与えたい速度指令となるが与えたい速度指令に対し上下を変化するものとなる。すなわち、実際の速度指令値はこの変化による高調波成分を含むものとなる。このような速度指令値に追従するよう速度制御をすると実際の速度も高調波を含んでしまう。高調波のレベルは分解能が粗いほど大きい。また、与えたい速度指令が速度指令分解能の整数倍になっている場合でも、与えたい速度指令が速度検出分解能の整数倍にならない場合、速度制御し追従できても検出速度は与えたい速度指令の上下を変化するものとなってしまう。このような場合にも検出速度は高調波を含んでしまい、高調波のレベルは分解能が粗いほど大きい。所定値α1および所定値β1はＳｔｅｐ２で計算された移動平均値が共振振動なのかをそうでないかを区別するための敷居値であるので、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づき
、共振振動でなくても含まれる高調波成分のレベルを算出しその値とする。例えば、速度指令値と速度指令分解能を整数倍した値との差の最小値と、速度検出分解能との和とする。
【００５７】
このように本発明の電動機の制御装置は、検出された振動成分の移動平均値に基づいて、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるので、ノイズのように短時間で終わる振動成分は無視し、共振振動のように長時間続く振動成分に対しては共振振動を抑制するフィルタを生成する。結果として安定した制御状態の確保が可能となる。
【００５８】
また、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換え判断をするための敷居値として、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出した値を用いているので、速度指令分解能や速度検出分解能等に起因する高調波成分を考慮した振動成分判断ができる。結果として共振振動のように長時間続く振動成分には振動を抑制するフィルタを生成し、そうでない振動成分を無視することができるので安定した制御状態の確保が可能となる。
【００５９】
なお、本実施例ではＳｔｅｐ１で絶対値を計算するとしたが、振動成分の大きさを示す値を計算できる他の処理を行ってもよい。例えば振動成分ｘの２乗値を計算するとしてもよい。その場合、計算する内容に応じた所定値α1および所定値β1を与える。
【００６０】
また、本実施例では所定値α1および所定値β1を速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づき、共振振動でなくても含まれる高調波成分のレベルを算出しその値としたが、この値の近傍であれば同じ値としなくてもよい。
【実施例２】
【００６１】
図４は本発明の実施例２に係る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４において、実施例１で説明した図１のシステム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。
【００６２】
図４において、図１と比較すると、第１のノッチフィルタ係数修正手段１０の代わりに第２のノッチフィルタ係数修正手段１１が設けられている。以下、第２のノッチフィルタ係数修正手段１１について説明する。
【００６３】
図５は第２のノッチフィルタ係数修正手段１１の構成例を示す図である。図４において、実施例１で説明した第１のノッチフィルタ係数修正手段１０の構成例を示す図２のシステム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。
【００６４】
図５において、図２と比較すると、第１の更新選択手段２００の代わりに第２の更新選択手段２０１が設けられている。第２の更新選択手段２０１は、ハイパスフィルタ７の出力である振動成分ｘに基づきノッチフィルタ係数の修正動作を実行状態とすべきか停止状態とすべきかを決めており、具体的には積分器１０３への入力を制御することにより実現している。
【００６５】
第１の更新選択手段２００との違いは、入力される振動成分ｘの振幅の移動平均を取るのではなく、入力される振動成分ｘの振幅が所定値以上かどうかで２値化したものの移動平均を取るとしている。入力される振動成分ｘがノイズのように短時間であってもその振幅が非常に大きい場合は移動平均値も大きくなる。この場合、共振振動と誤判断する可能性がある。これを回避するには振動の持続時間を判断基準にすればよい。そこで本実施例では、入力される振動成分ｘの振幅が所定値以上かどうかで２値化することにより振動の
有無を判断し、２値化した値の移動平均を取ることにより持続性を判断している。従って、共振振動かそうでないかをより精度よく判断できる。
【００６６】
第２の更新選択手段２０１の動作について図６に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６７】
Ｓｔｅｐ１１では、入力された振動成分ｘに基づきｘ2を計算する。具体的には、まず振幅を得るため振動成分ｘの絶対値をとる。そして、その値が所定レベル以上であれば１を、そうでなければ０をｘ2とする。すなわちｘ2ハ振動成分の有無を示すものとなる。所定レベルの与え方については後述する。
【００６８】
Ｓｔｅｐ１２では、Ｓｔｅｐ１１で算出されたｘ2の所定時間での移動平均値を計算する。所定時間としては検出したい振動の最低周波数の１周期分程度が望ましい。
【００６９】
Ｓｔｅｐ１３では、現在、ノッチフィルタ係数の修正動作が実行状態か停止状態かをチェックする。もし停止状態であればＳｔｅｐ１４へ進み、実行状態であればＳｔｅｐ１６へ進む。
【００７０】
Ｓｔｅｐ１４は、Ｓｔｅｐ１２で計算された移動平均値が所定値α2以上かをチェックする。所定値α2の与え方は後述する。もし移動平均値が所定値α2以上であればＳｔｅｐ１５へ進む。そうでなければＳｔｅｐ１８へ進む。
【００７１】
Ｓｔｅｐ１５は、ノッチフィルタ係数の修正動作を実行状態に変更しＳｔｅｐ１８へ進む。
【００７２】
Ｓｔｅｐ１６では、Ｓｔｅｐ１２で計算された移動平均値が所定値β2以下かをチェックする。所定値β2の与え方は後述する。もし移動平均値が所定値β2以下であればＳｔｅｐ１７へ進む。そうでなければＳｔｅｐ１８へ進む。
【００７３】
Ｓｔｅｐ１７では、ノッチフィルタ係数の修正動作を停止状態に変更しＳｔｅｐ１８へ進む。
【００７４】
Ｓｔｅｐ１８では、現在、ノッチフィルタ係数の修正動作が実行状態か停止状態かをチェックする。もし実行状態であればＳｔｅｐ１９へ進み、停止状態であればＳｔｅｐ２０へ進む。
【００７５】
Ｓｔｅｐ１９では、現在、ノッチフィルタ係数の修正動作が実行状態なので、乗算器１０２の出力ｑ1をｑ12として積分器１０３への入力とする。
【００７６】
Ｓｔｅｐ２０では、現在、ノッチフィルタ係数の修正動作が停止状態なので、ｑ12を０として積分器１０３への入力とする。
【００７７】
以上説明した第２の更新選択手段２０１の動作の目的を説明する。
【００７８】
Ｓｔｅｐ１１の処理により、振幅を得るため振動成分ｘの絶対値を計算し、その値が所定レベル以上であれば１を、そうでなければ０をｘ2とする。すなわちｘ2ハ振動成分の有無を示すものとなる。Ｓｔｅｐ１２の処理により、ノイズのような短時間で終わる振動成分は小さな値に、共振振動のような長時間続く振動成分は大きな値になる。Ｓｔｅｐ１によって振動成分を２値化しているため振動の継続性を感度よく算出できる。よってこの移動平均値の大きさを調べることで、検出された振動成分ｘがノイズなのか抑制すべき共振
振動なのかを判別できるようになる。ノイズであればノッチフィルタ係数を修正する必要はなく、共振振動であれば振動を抑制できるようノッチフィルタ係数を修正する必要がある。Ｓｔｅｐ１４からＳｔｅｐ２０の処理は、実施例１で説明したＳｔｅｐ４からＳｔｅｐ１０と同じ目的である。
【００７９】
次にＳｔｅｐ１１における所定レベルの与え方について説明する。
【００８０】
速度指令分解能が粗い時、与えたい速度指令が速度指令分解能の整数倍にならない場合がある。このとき実際の速度指令値は、平均値は与えたい速度指令となるが与えたい速度指令に対し上下を変化するものとなる。すなわち、実際の速度指令値はこの変化による高調波成分を含むものとなる。このような速度指令値に追従するよう速度制御をすると実際の速度も高調波を含んでしまう。高調波のレベルは分解能が粗いほど大きい。また、与えたい速度指令が速度指令分解能の整数倍になっている場合でも、与えたい速度指令が速度検出分解能の整数倍にならない場合、速度制御し追従できても検出速度は与えたい速度指令の上下を変化するものとなってしまう。このような場合にも検出速度は高調波を含んでしまう。これも高調波のレベルは分解能が粗いほど大きい。所定レベルは入力された振動成分ｘが共振振動なのかをそうでないかを区別するための敷居値であるので、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づき、共振振動でなくても含まれる高調波成分のレベルを算出しその値とする。例えば、速度指令値と速度指令分解能を整数倍した値との差の最小値と、速度検出分解能との和とする。
【００８１】
次に所定値α2および所定値β2の与え方について説明する。Ｓｔｅｐ１で得られるｘ2は０か１であり、Ｓｔｅｐ２で移動平均処理をしているので所定値α2および所定値β2は０から１の間で設定する。振動成分ｘは正負に変動するので大きさが前述の所定レベルより小さい瞬間もあることを考慮して設定する。
【００８２】
このように本発明の電動機の制御装置は、入力される振動成分ｘの振幅が所定レベル以上かどうかで２値化したものの移動平均値に基づいて、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるので、ノイズのように短時間で終わる振動成分は無視し、共振振動のように長時間続く振動成分に対しては共振振動を抑制するフィルタを生成する。結果として安定した制御状態の確保が可能となる。
【００８３】
また、振動成分ｘの２値化における所定レベルとして、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出した値を用いているので、速度指令分解能や速度検出分解能等に起因する高調波成分を考慮した２値化ができる。結果として共振振動のように長時間続く振動成分には共振振動を抑制するフィルタを生成し、そうでない振動成分を無視することができるので安定した制御状態の確保が可能となる。
【００８４】
なお、本実施例ではＳｔｅｐ１１で絶対値を計算するとしたが、振動成分の大きさを示す値を計算できる他の処理を行ってもよい。例えば振動成分ｘの２乗値を計算するとしてもよい。その場合、計算する内容に応じた所定レベルを与える。
【００８５】
また、本実施例では所定レベルを速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づき、共振振動でなくても含まれる高調波成分のレベルを算出しその値としたが、この値の近傍であれば同じ値としなくてもよい。
【００８６】
また、本実施例では振動成分の振幅が所定レベル以上であるかどうかに基づいて２値化し、２値化後の値の所定期間における移動平均値に基づいて、フィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるとしたが、振動成分の振幅が所定レベル以上であるかどうかに基づいて２値化し、所定期間における２値化後の値が片方の値になる割合に基づ
いてフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるとしてもよい。
【００８７】
また、本実施例では振動成分の振幅が所定レベル以上であるかどうかに基づいて２値化し、２値化後の値の所定期間における移動平均値に基づいて、フィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるとしたが、これは振動成分の持続性を検出するための実施例であり、振動成分の持続性を検出しその持続時間に基づいてフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるものであれば他の方法で実現してもよい。
【実施例３】
【００８８】
図７は本発明の実施例３に係る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７において、実施例１で説明した図１のシステム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。
【００８９】
図７において、図１と比較すると、第１のノッチフィルタ係数修正手段１０の代わりに第３のノッチフィルタ係数修正手段１２が設けられている。以下、第３のノッチフィルタ係数修正手段１２について説明する。
【００９０】
図８は第３のノッチフィルタ係数修正手段１２の構成例を示す図である。図８において、実施例１で説明した第１のノッチフィルタ係数修正手段１０の構成例を示す図２のシステム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。
【００９１】
図８において、図２と比較すると、第１の更新選択手段２００の代わりに第３の更新選択手段２０２が設けられている。第３の更新選択手段２０２は、乗算器１０２の出力ｑ1に基づきノッチフィルタ係数の修正動作を実行状態とするか停止状態とするかを決めており、具体的には積分器１０３への入力を制御することにより実現している。
【００９２】
第１の更新選択手段２００との違いは、入力される振動成分ｘの代わり乗算器１０２の出力ｑ1に基づきノッチフィルタ係数の修正動作を実行状態とするか停止状態とするかを決めている点である。共振振動のような長時間続く振動成分が検出された場合、ノッチフィルタ係数の修正量として計算される乗算器１０２の出力ｑ1も長時間続く。よって実施例１と同様の効果が得られる。また、第１のノッチフィルタ５は振動成分を能動的に抑制するものではないので、共振振動が発生しノッチフィルタ係数が修正されノッチフィルタ中心周波数が振動周波数と一致した後も振動が減衰するまでの期間が生じる。この減衰する期間ではノッチフィルタ係数の修正は必要ない。本発明の実施例３ではノッチフィルタ係数の修正量として計算される乗算器１０２の出力ｑ1を用いているので、より精度よくノッチフィルタ係数の修正動作を実行状態とすべきか停止状態とすべきかを判断できる。
【００９３】
第３の更新選択手段２０２の動作について図９に示すフローチャートを用いて説明する。
【００９４】
Ｓｔｅｐ２１では、入力された乗算器１０２の出力ｑ1に基づきｒ2を計算する。具体的には振幅を得るためｑ1の絶対値をｒ2とする。
【００９５】
Ｓｔｅｐ２２では、Ｓｔｅｐ１１で算出されたｒ2の所定時間での移動平均値を計算する。所定時間としては検出したい振動の最低周波数の１周期分程度が望ましい。
【００９６】
Ｓｔｅｐ２３では、現在、ノッチフィルタ係数の修正動作が実行状態か停止状態かをチェックする。もし停止状態であればＳｔｅｐ２４へ進み、実行状態であればＳｔｅｐ２６へ進む。
【００９７】
Ｓｔｅｐ２４は、Ｓｔｅｐ２２で計算された移動平均値が所定値α3以上かをチェックする。所定値α3の与え方は後述する。もし移動平均値が所定値α3以上であればＳｔｅｐ２５へ進む。そうでなければＳｔｅｐ２８へ進む。
【００９８】
Ｓｔｅｐ２５は、ノッチフィルタ係数の修正動作を実行状態に変更しＳｔｅｐ２８へ進む。
【００９９】
Ｓｔｅｐ２６では、Ｓｔｅｐ２２で計算された移動平均値が所定値β3以下かをチェックする。所定値β3の与え方は後述する。もし移動平均値が所定値β3以下であればＳｔｅｐ２７へ進む。そうでなければＳｔｅｐ２８へ進む。
【０１００】
Ｓｔｅｐ２７では、ノッチフィルタ係数の修正動作を停止状態に変更しＳｔｅｐ２８へ進む。
【０１０１】
Ｓｔｅｐ２８では、現在、ノッチフィルタ係数の修正動作が実行状態か停止状態かをチェックする。もし実行状態であればＳｔｅｐ２９へ進み、停止状態であればＳｔｅｐ３０へ進む。
【０１０２】
Ｓｔｅｐ２９では、現在、ノッチフィルタ係数の修正動作が実行状態なので、乗算器１０２の出力ｑ1をｑ12として積分器１０３への入力とする。
【０１０３】
Ｓｔｅｐ３０では、現在、ノッチフィルタ係数の修正動作が停止状態なので、ｑ12を０として積分器１０３への入力とする。
【０１０４】
以上説明した第３の更新選択手段２０２の動作の各ステップの目的は、実施例１で説明した各ステップと同じ目的である。
【０１０５】
次に所定値α3および所定値β3の与え方について説明する。
【０１０６】
速度指令分解能が粗い時、与えたい速度指令が速度指令分解能の整数倍にならない場合がある。このとき実際の速度指令値は、平均値は与えたい速度指令となるが与えたい速度指令に対し上下を変化するものとなる。すなわち、実際の速度指令値はこの変化による高調波成分を含むものとなる。このような速度指令値に追従するよう速度制御をすると実際の速度も高調波を含んでしまう。高調波のレベルは分解能が粗いほど大きい。また、与えたい速度指令が速度指令分解能の整数倍になっている場合でも、与えたい速度指令が速度検出分解能の整数倍にならない場合、速度制御し追従できても検出速度は与えたい速度指令の上下を変化するものとなってしまう。このような場合にも検出速度は高調波を含んでしまう。これも高調波のレベルは分解能が粗いほど大きい。第１のノッチフィルタ５のノッチ中心周波数と振動周波数がずれている場合、第２のノッチフィルタ８の出力ｅ1はほぼ振動成分ｘがそのまま出力されるので、ノッチフィルタ修正量ｑ1の振幅もほぼ振動成分ｘの振幅と等しくなる。所定値α3および所定値β3はＳｔｅｐ２２で計算された移動平均値が共振振動なのかをそうでないかを区別するための敷居値であるので、速度指令分解能、速度検出の分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づき、共振振動でなくても含まれる高調波成分のレベルを算出しその値とする。例えば、速度指令値と速度指令分解能を整数倍した値との差の最小値と、速度検出分解能との和とする。
【０１０７】
このように本発明の電動機の制御装置は、乗算器１０２の出力ｑ1の移動平均値に基づいて、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるので、ノイズのように短時間で終わる振動成分は無視し、共振振動のように長時間続く振動成分に対しては共振振動を抑制するフィルタを生成する。結果として安定した制御状態の確保が可能
となる。
【０１０８】
また、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換え判断をするための敷居値として、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出した値を用いているので、速度指令分解能や速度検出分解能等に起因する高調波成分を考慮した振動成分判断ができる。結果として共振振動のように長時間続く振動成分には共振振動を抑制するフィルタを生成し、そうでない振動成分を無視することができるので安定した制御状態の確保が可能となる。
【０１０９】
また、第１のノッチフィルタ５は振動成分を能動的に抑制するものではないので、共振振動が発生しノッチフィルタ係数が修正されノッチフィルタ中心周波数が振動周波数と一致した後も減衰するまでの期間が生じる。この減衰する期間ではノッチフィルタ係数の修正は必要ない。本発明の電動機の制御装置はノッチフィルタ係数の修正量として計算される乗算器１０２の出力ｑ1を用いているので、より精度よくノッチフィルタ係数の修正動作を実行状態とすべきか停止状態とすべきかを判断できる。
【０１１０】
なお、本実施例ではＳｔｅｐ２１で絶対値を計算するとしたが、振動成分の大きさを示す値を計算できる他の処理を行ってもよい。例えば振動成分ｑ1の２乗値を計算するとしてもよい。その場合、計算する内容に応じた所定値α3および所定値β3を与える。
【０１１１】
また、本実施例では所定値α3および所定値β3を速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づき、共振振動でなくても含まれる高調波成分のレベルを算出しその値としたが、この値の近傍であれば同じ値としなくてもよい。
【実施例４】
【０１１２】
図１０は本発明の実施例４に係る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１０において、実施例３で説明した図７のシステム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。
【０１１３】
図１０において、図７と比較すると、第３のノッチフィルタ係数修正手段１２の代わりに第４のノッチフィルタ係数修正手段１３が設けられている。以下、第４のノッチフィルタ係数修正手段１３について説明する。
【０１１４】
図１１は第４のノッチフィルタ係数修正手段１３の構成例を示す図である。図１１において、実施例３で説明した第３のノッチフィルタ係数修正手段１２の構成例を示す図８のシステム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。
【０１１５】
図１１において、図８と比較すると、第３の更新選択手段２０２の代わりに第４の更新選択手段２０３が設けられている。第４の更新選択手段２０３は、乗算器１０２の出力ｑ1に基づきノッチフィルタ係数の修正動作を実行状態とするか停止状態とするかを決めており、具体的には積分器１０３への入力を制御することにより実現している。
【０１１６】
第３の更新選択手段２０２との違いは、入力される乗算器１０２の出力ｑ1の振幅の移動平均を取るのではなく、入力される乗算器１０２の出力ｑ1の振幅が所定値以上かどうかで２値化したものの移動平均を取るとしている。振動成分ｘがノイズのように短時間だが振幅が非常に大きい場合、入力される乗算器１０２の出力ｑ1も短時間でかつ振幅が非常に大きくなり、移動平均値も大きくなる。この場合、共振振動と誤判断する可能性がある。これを回避するには振動の持続時間を判断基準にすればよい。そこで本実施例では、入力される乗算器１０２の出力ｑ1の振幅が所定値以上かどうかで２値化することにより振動の有無を判断し、２値化した値の移動平均を取ることにより持続性を判断している。
従って、共振振動かそうでないかをより精度よく判断できる。
【０１１７】
第４の更新選択手段２０３の動作について図１２に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１１８】
Ｓｔｅｐ３１では、入力された乗算器１０２の出力ｑ1に基づきｒ2を計算する。具体的には、まず振幅を得るため振動成分ｑ1の絶対値をとる。そして、その値が所定レベル以上であれば１を、そうでなければ０をｒ2とする。すなわちｒ2はノッチフィルタ係数修正量の有無を示すものとなる。所定レベルの与え方については後述する。
【０１１９】
Ｓｔｅｐ３２では、Ｓｔｅｐ３１で算出されたｒ2の所定時間での移動平均値を計算する。所定時間としては検出したい振動の最低周波数の１周期分程度が望ましい。
【０１２０】
Ｓｔｅｐ３３では、現在、ノッチフィルタ係数の修正動作が実行状態か停止状態かをチェックする。もし停止状態であればＳｔｅｐ３４へ進み、実行状態であればＳｔｅｐ３６へ進む。
【０１２１】
Ｓｔｅｐ３４は、Ｓｔｅｐ３２で計算された移動平均値が所定値α4以上かをチェックする。所定値α4の与え方は後述する。もし移動平均値が所定値α4以上であればＳｔｅｐ３５へ進む。そうでなければＳｔｅｐ３８へ進む。
【０１２２】
Ｓｔｅｐ３５は、ノッチフィルタ係数の修正動作を実行状態に変更しＳｔｅｐ３８へ進む。
【０１２３】
Ｓｔｅｐ３６では、Ｓｔｅｐ３２で計算された移動平均値が所定値β4以下かをチェックする。所定値β4の与え方は後述する。もし移動平均値が所定値β4以下であればＳｔｅｐ３７へ進む。そうでなければＳｔｅｐ３８へ進む。
【０１２４】
Ｓｔｅｐ３７では、ノッチフィルタ係数の修正動作を停止状態に変更しＳｔｅｐ３８へ進む。
【０１２５】
Ｓｔｅｐ３８では、現在、ノッチフィルタ係数の修正動作が実行状態か停止状態かをチェックする。もし実行状態であればＳｔｅｐ３９へ進み、停止状態であればＳｔｅｐ４０へ進む。
【０１２６】
Ｓｔｅｐ３９では、現在、ノッチフィルタ係数の修正動作が実行状態なので、乗算器１０２の出力ｑ1をｑ12として積分器１０３への入力とする。
【０１２７】
Ｓｔｅｐ４０では、現在、ノッチフィルタ係数の修正動作が停止状態なので、ｑ12を０として積分器１０３への入力とする。
【０１２８】
以上説明した第４の更新選択手段２０３の動作の各ステップの目的は、実施例２で説明した各ステップと同じ目的である。
【０１２９】
次にＳｔｅｐ３１における所定レベルの与え方について説明する。
【０１３０】
速度指令分解能が粗い時、与えたい速度指令が速度指令分解能の整数倍にならない場合がある。このとき実際の速度指令値は、平均値は与えたい速度指令となるが与えたい速度指令に対し上下を変化するものとなる。すなわち、実際の速度指令値はこの変化による高調波成分を含むものとなる。このような速度指令値に追従するよう速度制御をすると実際
の速度も高調波を含んでしまう。高調波のレベルは分解能が粗いほど大きい。また、与えたい速度指令が速度指令分解能の整数倍になっている場合でも、与えたい速度指令が速度検出分解能の整数倍にならない場合、速度制御し追従できても検出速度は与えたい速度指令の上下を変化するものとなってしまう。このような場合にも検出速度は高調波を含んでしまう。これも高調波のレベルは分解能が粗いほど大きい。所定レベルは入力された振動成分ｘが共振振動なのかをそうでないかを区別するための敷居値であるので、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づき、共振振動でなくても含まれる高調波成分のレベルを算出しその値とする。例えば、速度指令値と速度指令分解能を整数倍した値との差の最小値と、速度検出分解能との和とする。
【０１３１】
次に所定値α4および所定値β4の与え方について説明する。Ｓｔｅｐ３１で得られるｒ2は０か１であり、Ｓｔｅｐ３２で移動平均処理をしているので所定値α4および所定値β4は０から１の間で設定する。ｑ1は大きさが前述の所定レベルより小さい瞬間もあることを考慮して設定する。
【０１３２】
このように本発明の電動機の制御装置は、入力される乗算器１０２の出力ｑ1の振幅が所定レベル以上かどうかで２値化したものの移動平均値に基づいて、ノッチフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるので、ノイズのように短時間で終わる振動成分は無視し、共振振動のように長時間続く振動成分に対しては共振振動を抑制するフィルタを生成する。結果として安定した制御状態の確保が可能となる。
【０１３３】
また、乗算器１０２の出力ｑ1の２値化における所定レベルとして、速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づいて算出した値を用いているので、速度指令分解能や速度検出分解能等に起因する高調波成分を考慮した２値化ができる。結果として共振振動のように長時間続く振動成分には共振振動を抑制するフィルタを生成し、そうでない振動成分を無視することができるので安定した制御状態の確保が可能となる。
【０１３４】
なお、本実施例ではＳｔｅｐ３１で絶対値を計算するとしたが、振動成分の大きさを示す値を計算できる他の処理を行ってもよい。例えば乗算器１０２の出力ｑ1の２乗値を計算するとしてもよい。その場合、計算する内容に応じた所定レベルを与える。
【０１３５】
また、本実施例では所定レベルを速度指令分解能、速度検出分解能、速度指令値のうち少なくとも１つに基づき、共振振動でなくても含まれる高調波成分のレベルを算出しその値としたが、この値の近傍であれば同じ値としなくてもよい。
【０１３６】
また、本実施例では振動成分の振幅が所定レベル以上であるかどうかに基づいて２値化し、２値化後の値の所定期間における移動平均値に基づいて、フィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるとしたが、振動成分の振幅が所定レベル以上であるかどうかに基づいて２値化し、所定期間における２値化後の値が片方の値になる割合に基づいてフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるとしてもよい。
【０１３７】
また、本実施例では入力される乗算器１０２の出力ｑ1の振幅が所定レベル以上であるかどうかに基づいて２値化し、２値化後の値の所定期間における移動平均値に基づいて、フィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるとしたが、これは振動成分の持続性を検出するための実施例であり、振動成分の持続性を検出しその持続時間に基づいてフィルタ係数の修正動作の実行状態と停止状態とを切り換えるものであれば他の方法で実現してもよい。
【０１３８】
また、本発明の実施例１から実施例４において、第１のノッチフィルタのフィルタ係数
を修正し共振振動を抑制する電動機の制御装置を説明したが、実施例で示した構成でなくても、振動成分を検出しこの検出値に基づいて速度制御系内に配置されたノッチフィルタの係数を修正し共振振動を抑制する電動機の制御装置であれば各実施例で説明した内容によって同様の効果を得ることができる。
【０１３９】
また、本発明の実施例１から実施例４において、振動成分を抽出するのにハイパスフィルタを用いたが、振動成分が検出されればよいから、低域側カットオフ周波数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の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。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明の電動機の制御装置は、電動機を駆動する場合に発生する機械共振を抑制するフィルタを制御安定性高く生成するのに最適である。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明の実施例１における電動機の制御装置のシステム構成を示すブロック図
【図２】第１のノッチフィルタ係数修正手段の構成例を示す図
【図３】第１の更新選択手段の動作を示すフローチャート
【図４】本発明の実施例２における電動機の制御装置のシステム構成を示すブロック図
【図５】第２のノッチフィルタ係数修正手段の構成例を示す図
【図６】第２の更新選択手段の動作を示すフローチャート
【図７】本発明の実施例３における電動機の制御装置のシステム構成を示すブロック図
【図８】第３のノッチフィルタ係数修正手段の構成例を示す図
【図９】第３の更新選択手段の動作を示すフローチャート
【図１０】本発明の実施例４における電動機の制御装置のシステム構成を示すブロック図
【図１１】第４のノッチフィルタ係数修正手段の構成例を示す図
【図１２】第４の更新選択手段の動作を示すフローチャート
【図１３】従来の電動機の制御装置のシステム構成を示すブロック図
【図１４】ノッチフィルタの周波数特性の一例を示す図
【図１５】方向フィルタの周波数特性の一例を示す図
【図１６】第５のノッチフィルタ係数修正手段の構成例を示す図
【図１７】第５のノッチフィルタ係数修正手段における入力信号や内部信号の時間変化示す図
【符号の説明】
【０１４２】
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  方向フィルタ
１０  第１のノッチフィルタ係数修正手段
【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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