(57)【要約】  【課題】多質点系であっても適切に共振を抑制することができ、外乱抑制にも効果がある共振抑制制御を実現する。  【解決手段】２以上の振動モードを有する伝達系を制御対象Ｐとするものであり、制御対象Ｐの出力部に現われる出力値を制御対象Ｐの入力部に負帰還させるフィードバックループ５を有し、そのフィードバックループ５中に、制御対象Ｐの一部の振動モード（Ｐ１）を抽出するフィルタ５２と、その振動モードの減衰比を調整する減衰比調整用の微分器５１とを設けたため、複数の振動モードが存在しても、抽出した振動モードに対して共振抑制を効果的に行うことができ、外乱抑制特性も良好なものとなる。【選択図】図２
2017182178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上の振動モードを有する伝達系を制御対象とするものであって、
前記制御対象の出力部に現われる出力値を当該制御対象の入力部に負帰還させるフィードバックループを有し、そのフィードバックループ中に、前記制御対象の一部の振動モードを抽出するフィルタと、当該振動モードの減衰比を調整する減衰比調整部とを設けたことを特徴とする共振抑制制御装置。
【請求項２】
前記フィルタが、抽出する振動モード以外の振動モードに係る伝達関数の逆関数を用いて構成されている請求項１に記載の共振抑制制御装置。
【請求項３】
前記入力部と前記出力部の間を、抽出する振動モードごとに前記フィードバックループで並列的に接続している請求項１又は２に記載の共振抑制制御装置。
【請求項４】
指令値に基づいてフィードバックコントローラが制御量を生成し、この制御量を制御対象に入力して、当該制御対象の出力部に現われる出力値を前記指令値との差分演算を行う差分器に負帰還させる外フィードバックループを有する制御システムにおいて、
前記制御対象の出力部と入力部の間を内フィードバックループで接続し、この内フィードバックループに請求項１〜３の何れかに記載のフィルタと減衰比調整部を設けて共振抑制制御装置を構成したことを特徴とする制御システム。
【請求項５】
指令値に基づいてフィードバックコントローラが制御量を生成し、この制御量を制御対象に入力して、当該制御対象の内部に現われる動作値を前記指令値との差分演算を行う差分器に負帰還させる外フィードバックループを有する制御システムにおいて、
前記制御対象の出力部と入力部の間を内フィードバックループで接続し、この内フィードバックループに請求項１〜３の何れかに記載のフィルタと減衰比調整部を設けて共振抑制制御装置を構成したことを特徴とする制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の試験装置やサーボモータを始め、３以上の慣性や質点を有するサーボ機器全般に適用可能な共振抑制制御装置及びこれを利用した制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の機械装置の動作は一般的にバネ・マス・ダンパの物理モデルとして表わすことができる。簡単な構成として、図１９の２質点系が挙げられる。このとき質量ｍ１への力の入力と質量ｍ２の力の出力の比は次の式Ｐで表わすことができる。ここで減衰比ζによって出力の挙動に関連し、値が小さいほど振動的となる。
【０００３】
【数１】
2017182178.tif 000003
【０００４】
一般的に出力を振動を抑えつつ、短時間で目標値に収束させたい。この種の分野でその解決方法の一つを示しているものとして、例えば特許文献１に示すものが挙げられる。
【０００５】
同文献のものは、モータの出力トルクを制御するモータ制御装置に関するものであり、入力されるモータトルク指令は、モータ駆動回路１３０、電動モータ１２０、トルク検出手段１１０及び供試体１４０からなる試験装置１００のモータ駆動回路１３０に入力され、トルク検出手段１１０から軸トルクを検出して微分器３１を介しフィードバックすることで、軸トルクをトルク指令値に合致させる制御を行うように構成されている。
【０００６】
このフィードバック制御をブロック線図で表わすと図２０（ｂ）のようになる。図２０（ａ）は制御なしの場合である。ｒは目標値、ｙは出力値、ｄは外乱、Ｐは制御対象（ここでは先に示した数式Ｐ）、ＫＤは係数、ｓはラプラス演算子である。
【０００７】
入出力の関係を数式で表わすと、次の関係となる。
【０００８】
【数２】
2017182178.tif 000004
【０００９】
ここでは、
【００１０】
【数３】
2017182178.tif 000005
【００１１】
によって出力の挙動が変わり、例えば振動的でない出力を得たい場合は、式３の値が０．７となるようにＫＤを決定すればよい。
【００１２】
図２１に図２０（ａ）と（ｂ）の周波数特性を示す。（ａ）は制御なしの場合、（ｂ）は制御ありの場合である。（ａ）に比べ（ｂ）の方が共振周波数のゲインが下がっている。このときのステップ応答を図２２に示す。（ｂ）は振動せずに目標値に収束している。また、特許文献１の構成を用いて０．１ｓにステップ入力、０．５ｓに外乱（図２０のｄの位置への入力で、ノイズに相当）を与えたときの応答を図２３に示す。ステップ入力に対しては図２２と同様に振動せずに、外乱に対しても振動を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−２５２０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところが、実際の装置は多質点系であることが多い。図２４のように３質点系であった場合、入出力特性は次のような式になる。
【００１５】
【数４】
2017182178.tif 000006
【００１６】
３質点系に特許文献１の構成を適用すると、図２５の周波数特性となり、その共振周波数近辺のゲイン線図を拡大したものが図２６である。図２５と図２６の（ａ）は制御なしの場合、（ｂ）case1と（ｂ）case2は制御ありの場合であってその違いはＫＤの値であり、図２７にステップ応答を示す。図２６（ａ）に比べて、（ｂ）、（ｃ）は一方の振動モードの共振を抑えることで他方の振動モードの共振が大きくなっていることを示している。また、図２７（ｂ）case2に示すようにＫＤの値によって、振動を増大させることがある。しかしながら、先に示した式３の値が０．７となるような関係式を導出することはできず、試行錯誤でＫＤの調整を行うほかない。また、図２７（ｂ）case1でも、図２７（ａ）の制御なしの応答とほぼ変わらず、共振抑制の効果は見られない。図２３と同様に、図２８にステップ入力と外乱を与えた際の応答を示す。ここでは図２７（ｂ）case1のＫＤの値を用いており、振動を抑えられていない。
【００１７】
この他にも、特許文献２（特開２０１３−２４６１５２号公報）に示すものが挙げられ、１つの振動モードに対してオブザーバを用いて共振および外乱を抑制している。しかし、同文献でも３質点系への適用が難しいと考えられる。
【００１８】
本発明は、以上のような課題に着目し、制御対象が多質点系であっても適切に共振を抑制することができ、外乱抑制にも効果がある共振抑制制御装置及びこれを利用した制御システムを実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、かかる目的を達成するために次のような手段を講じたものである。
【００２０】
すなわち、本発明の共振抑制制御装置は、２以上の振動モードを有する伝達系を制御対象とするものであって、前記制御対象の出力部に現われる出力値を当該制御対象の入力部に負帰還させるフィードバックループを有し、そのフィードバックループ中に、前記制御対象の一部の振動モードを抽出するフィルタと、当該振動モードの減衰比を調整する減衰比調整部とを設けたことを特徴とする。
【００２１】
ここで、「一部の振動モードを抽出する」とは、複数の振動モードを表わす有理関数から一部の振動モードの有理関数のみを取り出すこと、或いは支配的にすることをいう。
【００２２】
このように構成すると、共振を抑制するうえで当該振動モード以外の振動モードの周波数特性を排除することができるため、複数の振動モードが存在しても、抽出した振動モードに対して共振抑制を効果的に行うことができる。しかも、複数の振動モードを経た出力をフィードバックしているので、上流側で外乱が発生しても、フィードバックループが外乱に対して有効に機能することになる。
【００２３】
簡単な手法によって、抽出する振動モード以外の振動モードを的確に取り除くためには、前記フィルタが、抽出する振動モード以外の振動モードに係る伝達関数の逆関数を用いて構成されていることが望ましい。
【００２４】
複数の振動モードに対して、各々適切な共振抑制制御を行うためには、前記入力部と前記出力部の間を、抽出する振動モードごとに前記フィードバックループで並列的に接続していることが有効となる。
【００２５】
指令値に基づいてフィードバックコントローラが制御量を生成し、この制御量を制御対象に入力して、当該制御対象の出力部に現われる出力値を前記指令値との差分演算を行う差分器に負帰還させる外フィードバックループを有する制御システム、すなわち制御対象の出力を指令値を通じて所望の値に制御するシステムにおいて、出力の共振抑制を図るためには、前記制御対象の出力部と入力部の間を内フィードバックループで接続し、この内フィードバックループにフィルタと減衰比調整部を設けて共振抑制制御装置を構成しておくことが望ましい。
【００２６】
或いは、指令値に基づいてフィードバックコントローラが制御量を生成し、この制御量を制御対象に入力して、当該制御対象の内部に現われる動作値を前記指令値との差分演算を行う差分器に負帰還させる外フィードバックループを有する制御システム、すなわち制御対象の内部に現われる動作値を指令値を通じて所望の値に制御し、制御対象の出力自体を制御していないシステムにおいて、出力の共振抑制を図るためには、前記制御対象の出力部と入力部の間を内フィードバックループで接続し、この内フィードバックループにフィルタと減衰比調整部を設けて共振抑制制御装置を構成しておくことが望ましい。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明した本発明によれば、多質点系であっても適切に共振を抑制することができ、外乱抑制にも効果がある共振抑制制御装置及びこれを利用した制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る共振抑制制御装置の制御対象を示すブロック線図。
【図２】同制御対象に共振抑制制御装置を適用したシステムのブロック線図。
【図３】同システムの入出力部間の周波数特性を制御なしの場合と比較したグラフ。
【図４】同システムの入出力部間のステップ応答を制御なしの場合と比較したグラフ。
【図５】同システムの入出力部間のステップ応答及び外乱応答を示すグラフ。
【図６】同システムのステップ応答と先行技術のステップ応答を比較したグラフ。
【図７】同システムの外乱応答と先行技術の外乱応答を比較したグラフ。
【図８】本発明の変形例に係る共振抑制制御装置を適用したシステムのブロック線図。
【図９】同システムの入出力部間の周波数特性を制御なしの場合と比較したグラフ。
【図１０】同システムの入出力部間のステップ応答を制御なしの場合と比較したグラフ。
【図１１】同システムの入出力部間のステップ応答及び外乱応答を示すグラフ。
【図１２】同システムの簡易設計による入出力部間の周波数特性を制御なしの場合と比較したグラフ。
【図１３】同システムの簡易設計による入出力部間のステップ応答を制御なしの場合と比較したグラフ。
【図１４】共振抑制制御装置を用いた制御システムの一例を示すブロック線図。
【図１５】同システムにおけるトルク制御時のトルク出力を共振抑制なしの場合と比較したグラフ。
【図１６】共振抑制制御装置を用いた制御システムの他の一例を示すブロック線図。
【図１７】同システムにおけるモータ制御時のモータ速度を共振抑制なしの場合と比較したグラフ。
【図１８】同システムにおけるモータ制御時のトルク出力を共振抑制なしの場合と比較したグラフ。
【図１９】２質点系の振動モデルを示す図。
【図２０】特許文献１の制御システムを示すブロック線図。
【図２１】同システムの入出力部間の周波数特性を制御なしの場合と比較したグラフ。
【図２２】同システムのステップ応答を制御なしの場合と比較したグラフ。
【図２３】同システムのステップ応答および外乱応答を示すグラフ。
【図２４】３質点系の振動モデルを示す図。
【図２５】図２４の振動モデルに特許文献１の制御システムを適用した場合と適応しない場合の入出力部間の周波数特性を比較したグラフ。
【図２６】図２５の共振周波数近辺のゲイン線図を拡大したグラフ。
【図２７】図２４の振動モデルに特許文献１の制御システムを適用した場合と適応しない場合の入出力部間のステップ応答を比較したグラフ。
【図２８】図２４の振動モデルに特許文献１の制御システムを適用した場合のステップ応答及び外乱応答を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００３０】
この実施形態の共振抑制制御装置Ａは、複数の質点を有する機械装置の制御系に存在する共振点を抑制するために用いるもので、例えば供試体の性能を評価するダイナモやベンチ等の試験装置、多関節ロボットの制御装置など、種々のものが対象となる。
【００３１】
例えば、図１の供試体４の性能を評価する試験装置では、モータ駆動回路１で電動モータ２を駆動することによって電動モータ２から供試体４にトルクを与え、供試体４の性能を評価する。フィードバック制御のために電動モータ２と供試体４の間にはトルク検出器３が設けられる。このとき、電動モータ２とトルク検出器３と供試体４からなる機械系の制御対象Ｐの剛性が原因となり、電動モータ２を駆動すると機械共振が生じる。供試体４の測定したい周波数の範囲内に機械共振が存在する場合、モータトルク指令を与えた際にトルク検出器３に機械共振の振動成分が加わったトルク（例えば軸トルクなど）が検出される。この振動は性能評価とは異なる特性であり、除去されることが望まれる。また、外乱が発生した場合、これが機械系に入力されることによって軸トルクの振動発生の原因となる。特に、質点が３つ以上ある多質点系では、複数の共振点が存在する。
【００３２】
このため、外乱に対応しつつ、特定の共振抑制を的確に行うことが望まれる。
【００３３】
そこで、本実施形態は、モータトルク指令のような入力に対してフィードバック系を図２（ｂ）のように構成し、閉ループから供試体４を除外して、供試体４を含まない制御系でモータトルクを制御する。図２（ａ）は制御なしの場合である。ｒは目標値、ｙは出力値、ｄは外乱、Ｐは制御対象、ＫＤは係数、ｓは微分要素である。
【００３４】
図示のフィードバックループ５は微分フィードバック系であり、減衰比調整部５１は微分要素ｓと微分係数ＫＤによって構成され、制御対象Ｐに対して減衰比ζの調整箇所となる。また、本実施形態はこのフィードバックループ５中に、制御対象の一部の振動モードを抽出する後記のフィルタ５２（Ｆｄ）を設けている。
【００３５】
本実施形態では振動モードを２次モードまで有する制御対象Ｐ（＝Ｐ１Ｐ２）について説明するが、３次以上の振動モードを有する対象も適用可能である。共振が生じる制御対象は、固有振動数ω及び減衰比ζによって、以下のような２次遅れ標準形の伝達関数で近似することができる。
【００３６】
【数５】
2017182178.tif 000007
【００３７】
先のフィルタＦｄによって共振を抑制させたい振動モードを抽出し、減衰比調整部５１で微分処理と係数演算を行った信号をフィードバックさせることで、所定の振動モードのみの振動を抑制させる。つまり、制御対象Ｐ１で生じる１次モードの振動を抑えたい場合、Ｐ・Ｆｄ＝Ｐ１となるように、Ｆｄを制御対象Ｐ２で生じる２次モードの振動の逆関数として、
【００３８】
【数６】
2017182178.tif 000008
のフィルタを用いる。このフィルタＦｄを用いることで、減衰比調整部５１に入力される帰還値はＰ１・Ｐ２／Ｐ２＝Ｐ１となってＰ１のみが抽出された形になり、入出力部間の周波数特性は、
【００３９】
【数７】
2017182178.tif 000009
となる。これを見ると、１次の振動モードの周波数特性を表わす有理関数と２次の振動モードの周波数特性を表わす有理関数との積の形に分離され、１次振動モードのみに減衰比ζ１の調整項が入っている。
【００４０】
つまり、フィルタＦｄによって共振を抑制したい１次の振動モード以外の振動モード（２次の振動モード）を除去したうえで減衰比調整部５１の微分器を通過することで、複数の振動モードが存在するプラントＰ（＝Ｐ１Ｐ２）に対しても、フィルタＦｄによって所定の共振モード（１次モード）のみを抽出し、当該１次モードの振動に係る減衰比を係数ＫＤを通じ調整することで、当該１次モードの振動に対し一般的な微分フィードバックによって共振抑制の効果を得ることができる。
【００４１】
背景技術で挙げた３質点系（図２４参照）に対して、本実施形態の共振抑制制御装置Ａを適用した際の入出力の周波数特性を図３に示す。制御なしの図３（ａ）に比べて、制御ありの図３（ｂ）だと１次モードＰ１の共振を抑えられている。ステップ応答を見ると、図４の（ｂ）ように制御なしの（ａ）に比べて１次モードの振動を除去した応答が得られている。また、図２８や図３２と同様にステップ入力と外乱を与えたときの応答を図５に示す。ステップ応答と外乱ともに１次モードの振動を除去できている。
【００４２】
最後に特許文献１との差を評価する。図６にステップ応答の拡大図を示す。本装置Ａにて振動の最大値・最小値を抑えている。つぎに図７に外乱応答の拡大図を示す。こちらでも本装置Ａが効果的に振動を抑えている。この入力と外乱の共振抑制の両立という効果で、本装置Ａは特許文献１にない優れた効果を奏している。
【００４３】
以上は、振動モードを２次モードまで有する制御対象Ｐについて一方の振動モードの共振を抑える共振抑制制御装置Ａについて説明したが、１次、２次の振動モードの各々についてゲインK1、K2を求めることができる場合、両振動モードの共振を抑える共振抑制制御装置Ｂのブロック線図を図８に示す。図示のフィードバックループ５ｘ、５ｙもそれぞれ微分フィードバック系であり、各ループ５ｘ、５ｙにおける減衰比調整部５１は微分要素ｓと微分係数ＫＤ１（ＫＤ２）によって構成され、一部の振動モードを抽出するフィルタ５２（Ｆｄ１、Ｆｄ２）を設けている。但し、
【００４４】
【数８】
2017182178.tif 000010
である。この場合、Ｐ１の振動抑制を適用した後の伝達関数を考慮して、Ｆｄ２を設計しているため、Ｆｄ２は単純な逆関数ではないが、Ｐ１の逆関数を用いていることに変わりはない。
【００４５】
これにより、入出力特性は、
【００４６】
【数９】
2017182178.tif 000011
【００４７】
これにより、それぞれの振動モードに対して、ＫＤ１やＫＤ２によって減衰比を調整することが可能となる。
【００４８】
このように構成した場合の入出力の周波数特性を図９に示す。制御なし（Ｐのまま）に比べ、本システムによると１次、２次の振動モードの共振を抑えられている。ステップ応答を見ると、図１０のように１、２次両振動モードの振動を除去した応答が得られている。外乱に対しては、図１１に示すように更に良好な収束性を示している。
【００４９】
次に、２次の振動モードの共振を抑えるシステムを構築するにあたり、各振動モードのゲインＫ１、Ｋ２を求めることができない場合について説明する。
【００５０】
先に示した数式（８ａ）〜（８ｅ）、（９）は各振動モードのゲインを個別に求めることができる前提である。しかし、実験機の周波数特性から各振動モードのゲインを個別に切り分けて求めることが難しい場合がある。そこでＰをＰ＝ＫＰ１Ｐ２と考える。Ｋは先で示すところのＫ＝Ｋ１Ｋ２で、まとめて求められるゲインである。このときのＦｄの簡易設計を示す。図８のブロック線図において、
【００５１】
【数１０】
2017182178.tif 000012
とすると、入出力特性は下記のようになる。
【００５２】
【数１１】
2017182178.tif 000013
【００５３】
これにより、それぞれの振動モードに対して、ＫＤ１やＫＤ２によって減衰比を調整することが可能となる。
【００５４】
このように構成した場合の入出力の周波数特性を図１２に示す。制御なし（Ｐのまま）に比べて、簡易システムの（ｂ）だと、１次、２次の振動モードの共振を概ね抑えられている。ステップ応答を見ると、図１３のように１、２次両モードの振動を概ね除去した応答が得られている。
【００５５】
以上のように、この共振抑制制御装置Ａ、Ｂは、２以上の振動モードを有する伝達系を制御対象Ｐとするものであって、制御対象Ｐの出力部に現われる出力値を当該制御対象Ｐの入力部に負帰還させるフィードバックループ５、５ｘ、５ｙを有し、それらのフィードバックループ５、５ｘ、５ｙ中に、制御対象Ｐの一部の振動モードを抽出するフィルタ５２と、その振動モードの減衰比を調整する減衰比調整部５１とを設けて、共振抑制時に当該振動モード以外の振動モードの周波数特性を排除しておくことができるため、複数の振動モードが存在しても、抽出した振動モードに対して一般的な手法によって共振抑制を効果的に行うことができる。しかも、複数の振動モードを経た出力をフィードバックしているので、上流側で外乱ｄが発生しても、フィードバックループ５、５ｘ、５ｙが外乱ｄに対して有効に機能することになる。
【００５６】
特に、前記フィルタ５２が、抽出する振動モード以外の振動モードに係る伝達関数（例えばＰ２）の逆関数（１／Ｐ２）を用いて構成されているので、簡単な手法で、抽出する振動モード以外の振動モードを的確に取り除くことができる。
【００５７】
この場合、減衰比調整部５１が微分要素ｓを含み、その微分要素ｓの微分係数ＫＤ、ＫＤ１、ＫＤ２を減衰比の調整値としているので、抽出した振動モードに対して一般的手法によって適切な減衰比に調整することができる。
【００５８】
さらに、入力部と前記出力部の間を、抽出する振動モードごとにフィードバックループ５ｘ、５ｙで並列的に接続した構成によれば、複数の振動モードに対して、各々適切な共振抑制制御を行うことが可能となる。
【００５９】
特に、複数の振動モードからなる制御対象Ｐの総ゲインＫを各振動モードのゲインＫとしたときの逆関数を用いて各振動モードのフィードバックループ中のフィルタを構成すれば、各振動モードのゲインＫ１、Ｋ２が明確でないときにも、共振抑制制御装置Ｂを簡易設計することができる。
【００６０】
なお、上述した複数の振動モードに対してそれぞれ共振抑制を図る際、各振動モードのゲインがわかっているときも、各振動モードのゲインがわからないときも、それぞれ次のように簡易設計して共振抑制の効果を得ることができる。
【００６１】
【数１２】
2017182178.tif 000014
【００６２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は上述した実施形態のみに限定されるものではない。
【００６３】
例えば、上記実施形態では機械系が直線系の多質点系である場合について説明したが、回転系の多質点系についても同様に適用することができる。
【００６４】
また、減衰比調整部は、微分要素（＝ＫＤｓ）でなく、（１３）式
【００６５】
【数１３】
2017182178.tif 000015
とローパスフィルタと組み合わせてもよい。
【００６６】
さらにまた、フィルタＦの数式がノンプロパの場合は、以下のようにプロパにするための補助関数FPを用いてもよい。すなわち、Ｐ２の逆関数に補助関数を乗じることによって、
【００６７】
【数１４】
2017182178.tif 000016
とプロパな有理関数にすることができる。この場合、入出力関係は、
【００６８】
【数１５】
2017182178.tif 000017
となる。ＦＰのωｄがＰ１に対して十分に高い周波数であれば、
【００６９】
【数１６】
2017182178.tif 000018
とできる。これにより、先に導出した式（７）と同様の効果を得る。そして、このようにフィルタを、取り除きたい振動モードの逆伝達関数に補助関数を乗じたプロパな関数とすることで、フィードバックループがノンプロパとなることを回避することができる。
【００７０】
次に、本発明の共振抑制制御装置Ａ（Ｂ）をある制御システムに組み込んだ例について説明する。
【００７１】
図１４は、トルク指令値に基づいてフィードバックコントローラ１００が制御量を生成し、この制御量１００を図１と同様に構成される制御対象Ｐに入力して、制御対象１００Ｐの出力部に現われる出力トルクをトルク検出器３で検出し、前記指令値との差分演算を行う差分器１０１に負帰還させる外フィードバックループ１０２を有する制御システムにおいて、制御対象Ｐの出力部と入力部の間を図２や図８の内フィードバックループ５（５ｘ、５ｙ）で接続し、この内フィードバックループ５（５ｘ、５ｙ）にフィルタ５２と減衰比調整部５１（微分器）を設けて共振抑制制御装置Ａ（Ｂ）を構成したものである。
【００７２】
このようにすると、トルク制御のフィードバックコントローラ１００の設計が容易になる。つまり、ノッチフィルタや複雑な制御の設計を行わずに振動を抑制でき、ＰＩコントローラのような簡易に設計できるフィードバック制御を行うことができる。
【００７３】
このような構成において、トルク検出器３の値が１となるように０．１ｓにステップ入力を与えたシミュレーションを行った。図１５は、共振抑制制御装置Ａ（Ｂ）を用いずにフィードバックコントローラ１００にＰＩ制御を適用したトルク制御の場合と、共振抑制制御装置Ａ（Ｂ）を用いてフィードバックコントローラ１００にＰＩ制御を適用したトルク制御の場合のトルク検出器３の検出トルクのシミュレーション結果である。共振抑制を用いた方が共振を抑制できるため、例えばオーバーシュートをしないなどの仕様に対してＰＩコントローラのゲイン調整が容易である。また、振動せずに短時間で目標値に収束する点でも優れている。ここではフィードバックコントローラ１００にＰＩ制御を用いた場合について説明したが、Ｈ∞制御などを用いても構わない。
【００７４】
さらに、本発明の共振抑制制御装置Ａ（Ｂ）を別の制御システムに組み込んだ例について説明する。
【００７５】
図１６は、モータ速度指令値に基づいてフィードバックコントローラ１００が制御量を生成し、この制御量を上記と同様の制御対象Ｐに入力して、制御対象Ｐの内部の電動モータ２に現われる動作値である速度値をモータ速度記指令値との差分演算を行う差分器１０３に負帰還させる外フィードバックループ１０４を有する制御システムにおいて、制御対象Ｐの出力部に位置するトルク検出器３とモータ駆動回路１への入力部の間を内フィードバックループ５（５ｘ、５ｙ）で接続し、この内フィードバックループ５（５ｘ、５ｙ）にフィルタ５２と減衰比調整部である微分器５１を設けて共振抑制制御装置Ａ（Ｂ）を構成したものである。
【００７６】
このようにすると、トルク検出器３の振動と切り離した速度ループのフィードバックコントローラ１００を設計できる。つまり、ＰＩコントローラのような簡易に設計できるフィードバック制御と組み合わせることで、ノッチフィルタや複雑な制御を用意することなく、振動を抑制したトルクを検出できる。
【００７７】
このような構成において、共振抑制制御装置Ａ（Ｂ）を用いずにフィードバックコントローラ１００にＰＩ制御を適用した速度制御の場合と、共振抑制制御装置Ａ（Ｂ）を用いてフィードバックコントローラ１００にＰＩ制御を適用した速度制御の場合の各々について、電動モータ２の速度が１となるように０．１ｓにステップ入力を与えたシミュレーションを行った。図１７に電動モータ２の速度のグラフ、図１８にトルク検出器３のトルクのグラフを示す。図１７を見ると共振抑制制御装置Ａ（Ｂ）の有無に関わらず速度は収束しているが、図１８を見ると共振抑制制御装置Ａ（Ｂ）の有無によってトルク検出器の振動の有無に差が生じている。
【００７８】
以上の２例のように、共振抑制制御装置Ａ（Ｂ）を内部ループに有することで、外側の制御ループの制御設計が容易となることを安定的に示している。また、共振抑制制御装置Ａ（Ｂ）によって、速度制御系などを構築したときもトルク検出器の振動を抑えられることを示した。
【００７９】
このようなシステムは、シャシダイナモ、エンジンベンチ、搬送ロボット等に適用でき、制御モードも、モータトルク制御、トルク制御、モータ速度制御、モータ角度制御、トルク検出器速度制御、トルク検出器角度制御など、様々な制御モードで利用することができる。
【００８０】
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００８１】
例えば、外乱が影響しないシステムでは、入力信号に一部の振動モードを推定するオブザーバと当該振動モードの減衰比を調整する減衰比調整部とを設けてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
Ｐ…制御対象
５…フィードバックループ
５ｘ、５ｙ…フィードバックループ（内フィードバックループ）
５１…減衰比調整部
５２…フィルタ
１００…フィードバックコントローラ
１０１、１０３…差分器
１０２、１０４…外フィードバックループ
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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