專利名稱：馬達控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動工作機械等產(chǎn)業(yè)用機械裝置的馬達控制裝置。
背景技術(shù)：
已知在控制驅(qū)動產(chǎn)業(yè)用機械裝置的馬達的裝置中，根據(jù)馬達的特性伴隨旋轉(zhuǎn)位置(旋轉(zhuǎn)角度)而發(fā)生轉(zhuǎn)矩的波動，被稱為轉(zhuǎn)矩脈動。例如，在永久磁鐵同步馬達中，存在起因于在馬達內(nèi)部的磁通變化中具有分布不均而發(fā)生的齒槽轉(zhuǎn)矩，針對馬達的一次旋轉(zhuǎn)(還稱為機械角)，發(fā)生由馬達的構(gòu)造(極數(shù)、槽數(shù))確定的次數(shù)(還稱為峰數(shù))的波動。這樣的轉(zhuǎn)矩脈動有時對機械裝置的動作造成惡劣影響，所以提出了通過控制裝置來抑制的方式。
作為抑制轉(zhuǎn)矩脈動的控制裝置，已知考慮伴隨旋轉(zhuǎn)位置而周期性地發(fā)生轉(zhuǎn)矩脈動，通過根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置使用相同的角度周期的校正轉(zhuǎn)矩指令來抵消所述轉(zhuǎn)矩脈動的裝置。此處，所發(fā)生的轉(zhuǎn)矩脈動的振幅、相位由于馬達制造時的偏差等而針對每個馬達不同，所以需要針對每個馬達也設(shè)定校正轉(zhuǎn)矩指令的振幅、相位。這樣，作為針對每個馬達求出校正轉(zhuǎn)矩指令的振幅、相位并抑制轉(zhuǎn)矩脈動的控制裝置，提出了例如以下那樣的技術(shù)。即，公開了如下技術(shù)進行在整個范圍(O度至360度)內(nèi)以規(guī)定的步長來改變成為正弦波狀的校正轉(zhuǎn)矩指令的相位的步驟，接下來進行以規(guī)定的步長來改變校正轉(zhuǎn)矩指令的振幅的步驟，針對校正轉(zhuǎn)矩指令的相位、以及振幅改變的每一個，通過FFT運算單元，解析轉(zhuǎn)矩脈動的大小，從而決定轉(zhuǎn)矩脈動的大小成為最小的校正轉(zhuǎn)矩指令的振幅、相位(例如，參照專利文獻I)。另外，公開了如下技術(shù)具備依照設(shè)定了成為加上了上述的校正轉(zhuǎn)矩指令之后的信號的校正后轉(zhuǎn)矩指令的條件進行采樣的采樣部、通過FFT運算計算傅立葉系數(shù)的FFT運算部、以及根據(jù)傅立葉系數(shù)運算校正值的校正值運算部，將通過上述采樣部進行采樣的步驟、和求出采樣了的校正后轉(zhuǎn)矩指令的傅立葉系數(shù)而更新校正轉(zhuǎn)矩指令的步驟執(zhí)行所設(shè)定的反復(fù)次數(shù)，從而計算轉(zhuǎn)矩脈動校正值(例如，參照專利文獻2)。專利文獻I :日本專利第4144018號公報專利文獻2 :日本特開2010 - 63343號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，根據(jù)上述以往的技術(shù)，例如，在專利文獻I公開的技術(shù)中，需要在不同的步驟中分別探索校正轉(zhuǎn)矩指令的振幅、相位。另外，特別對于相位需要整個范圍中的探索。由此，存在在調(diào)整作業(yè)中需要時間的點、與調(diào)整相關(guān)的處理增大化這樣的問題。進而，在專利文獻I公開的技術(shù)中，進行使用了規(guī)定的步長的探索，所以調(diào)整作業(yè)所需的時間和最終的調(diào)整精度處于折衷的關(guān)系，存在難以同時實現(xiàn)調(diào)整時間和聞精度化這樣的問題。另外，在專利文獻2公開的技術(shù)中，需要反復(fù)執(zhí)行對校正后轉(zhuǎn)矩指令進行采樣的步驟、和通過FFT運算計算傅立葉系數(shù)來更新校正轉(zhuǎn)矩指令的步驟。特別，需要求出依賴于馬達的旋轉(zhuǎn)位置(旋轉(zhuǎn)角度)的轉(zhuǎn)矩脈動的振幅、相位。但是，在通常的數(shù)據(jù)采樣中，針對每恒定時間進行采樣，所以需要以使采樣的數(shù)據(jù)與馬達角度的關(guān)系對應(yīng)起來的方式進行FFT運算，必須離線地進行數(shù)據(jù)操作。由此，存在在調(diào)整作業(yè)中需要時間這點、與調(diào)整相關(guān)的處理增大化這樣的問題。另外，在專利文獻2公開的技術(shù)中，需要與轉(zhuǎn)矩脈動的頻率符合地進行可充分解析的數(shù)據(jù)點數(shù)的采樣，所以存在需要大規(guī)模的存儲器這樣的問題。本發(fā)明是鑒于上述而完成的，其目的在于得到一種馬達控制裝置，通過更簡易的處理在短時間內(nèi)高精度地推測抑制轉(zhuǎn)矩脈動的校正轉(zhuǎn)矩指令。為了解決上述課題并達成目的，本發(fā)明提供一種馬達控制裝置，其特征在于，具
備追蹤控制部，根據(jù)指令馬達的動作的動作指令信號與作為所述馬達的動作的檢測結(jié)果的檢測信號的差分，計算校正前轉(zhuǎn)矩指令；基準(zhǔn)周期信號運算部，根據(jù)所述檢測信號，計算與所述馬達發(fā)生的轉(zhuǎn)矩脈動相同的、依賴于馬達位置的周期的基準(zhǔn)周期信號；校正轉(zhuǎn)矩運算單元，通過將根據(jù)所述檢測信號計算出的校正轉(zhuǎn)矩指令加到所述校正前轉(zhuǎn)矩指令，計算校正后轉(zhuǎn)矩指令；電流控制部，根據(jù)所述校正后轉(zhuǎn)矩指令，輸出驅(qū)動所述馬達的驅(qū)動電流；以及振幅相位推測部，根據(jù)所述基準(zhǔn)周期信號和所述校正后轉(zhuǎn)矩指令，逐次地推測所述校正后轉(zhuǎn)矩指令的振幅以及相對所述基準(zhǔn)周期信號的相位，所述校正轉(zhuǎn)矩運算單元使用所述振幅相位推測部推測出的所述校正后轉(zhuǎn)矩指令的振幅以及相位，逐次地更新所述校正轉(zhuǎn)矩指令，以使所述校正轉(zhuǎn)矩指令與所述校正后轉(zhuǎn)矩指令之差變小。根據(jù)本發(fā)明，能夠根據(jù)對校正前轉(zhuǎn)矩指令或者校正后轉(zhuǎn)矩指令中的振幅、相位進行逐次推測而得到的結(jié)果分別更新校正轉(zhuǎn)矩指令的振幅、相位，所以無需通過獨立的步驟決定振幅和相位，而能夠通過簡易的處理在短時間內(nèi)求出抑制轉(zhuǎn)矩脈動的校正轉(zhuǎn)矩指令。另外，起到無需反復(fù)進行利用采樣的FFT運算，能夠通過簡易的處理在短時間內(nèi)求出抑制轉(zhuǎn)矩脈動的校正轉(zhuǎn)矩指令這樣的效果。


圖I是示出本發(fā)明的實施方式I中的馬達控制裝置的框圖。圖2是示出本發(fā)明的實施方式I中的振幅相位推測部的結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是示出本發(fā)明的實施方式I中的校正轉(zhuǎn)矩指令的推測動作的矢量圖。圖4是示出本發(fā)明的實施方式I中的控制系構(gòu)成的框圖。圖5是示出本發(fā)明的實施方式I中的校正轉(zhuǎn)矩指令的振幅的推測結(jié)果的波形圖。圖6是示出本發(fā)明的實施方式I中的校正轉(zhuǎn)矩指令的相位的推測結(jié)果的波形圖。圖7是示出本發(fā)明的實施方式I中的校正轉(zhuǎn)矩指令的推測動作的位置偏差的波形圖。圖8是示出本發(fā)明的實施方式2中的馬達控制裝置的框圖。圖9是示出本發(fā)明的實施方式3中的馬達控制裝置的框圖。圖10是示出本發(fā)明的實施方式3中的另一馬達控制裝置的框圖。圖11是示出本發(fā)明的實施方式4中的馬達控制裝置的框圖。圖12是示出本發(fā)明的實施方式4中的另一馬達控制裝置的框圖。
(符號說明)I :馬達；2 :檢測器；3 :追蹤控制部；4 電流控制部；5、5a :校正轉(zhuǎn)矩運算部；6、6a、6b、6c、6d、6e :振幅相位設(shè)定部；7、7a :振幅相位推測部；8 :基準(zhǔn)周期信號運算部；9、11 :加法器；10 :比較器；12 :控制器；13 :控制系統(tǒng)；14 :校正轉(zhuǎn)矩判定部；15 :推測動作判定部；71 :相位修正部；72、75 :乘法器；73、76 :直流分量運算部；74 PI控制部；77 :增益。
具體實施例方式以下，根據(jù)附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的馬達控制裝置的實施方式。另外，本發(fā)明不限于該實施方式。實施方式I.
以下，使用圖I至圖7，說明本發(fā)明的實施方式I的馬達控制裝置。圖I是示出本發(fā)明的實施方式I中的馬達控制裝置的框圖。如圖I所示，向馬達控制裝置，輸入位置指令、速度指令這樣的針對馬達I的動作的動作指令信號R。檢測器2與馬達I連結(jié)，檢測馬達I的位置、速度等。然后，將其檢測結(jié)果作為檢測信號Rf輸出。比較器10運算動作指令信號R和從檢測器2輸出的檢測信號Rf的偏差。追蹤控制部3根據(jù)從比較器10提供的動作指令信號R和檢測信號Rf的偏差通過包括比例、積分運算的處理輸出轉(zhuǎn)矩指令。在追蹤控制部3中，設(shè)定了用于包括這些比例、積分運算的處理的增益值等。電流控制部4根據(jù)所輸入的轉(zhuǎn)矩指令輸出驅(qū)動馬達I的驅(qū)動電流。這樣，作為馬達控制裝置中的基本的動作，以追蹤動作指令信號R的方式驅(qū)動馬達I。接下來，加法器9對上述控制系加上干擾轉(zhuǎn)矩Td。此處，干擾轉(zhuǎn)矩Td表示轉(zhuǎn)矩脈動所致的影響。通常，在馬達內(nèi)部產(chǎn)生起因于馬達的構(gòu)造而發(fā)生的波動分量。另外，在圖I中在電流控制部4的輸出側(cè)加上了干擾轉(zhuǎn)矩τ d，但在電流控制部4的響應(yīng)帶充分高而能夠忽略擾轉(zhuǎn)矩τ d的情況、將電流控制部4和馬達I作為合起來的控制對象的情況下，能夠以加到電流控制部4的輸入側(cè)的方式進行等價地變換。以下，在本實施方式中，為了簡化說明，設(shè)為在電流控制部4的輸入側(cè)加上干擾轉(zhuǎn)矩τ d而進行說明。加法器11對追蹤控制部3輸出的轉(zhuǎn)矩指令加上了校正轉(zhuǎn)矩指令Tc。校正轉(zhuǎn)矩指令τ c是為了抑制上述干擾轉(zhuǎn)矩τ d的影響而施加的，在圖I中附加負(fù)符號而在加法器11中相加，所以如果校正轉(zhuǎn)矩指令Tc和干擾轉(zhuǎn)矩Td—致，則干擾轉(zhuǎn)矩Td被抵消，轉(zhuǎn)矩脈動被抑制。在以下的實施方式的說明中，將從追蹤控制部3輸出的轉(zhuǎn)矩指令稱為校正前轉(zhuǎn)矩指令τ ，將在加法器11中從τ 減去校正轉(zhuǎn)矩指令(B卩，相加Tl和一 Tc)之后的轉(zhuǎn)矩指令、即輸入到電流控制部4的轉(zhuǎn)矩指令稱為校正后轉(zhuǎn)矩指令τ 2。基準(zhǔn)周期信號運算部8根據(jù)檢測器2輸出的檢測信號Rf，通過運算來計算與伴隨馬達的旋轉(zhuǎn)位置而發(fā)生的轉(zhuǎn)矩脈動相同的角度周期的基準(zhǔn)周期信號。振幅相位推測部7根據(jù)從加法器11提供的校正后轉(zhuǎn)矩指令τ 2和基準(zhǔn)周期信號運算部8輸出的基準(zhǔn)周期信號，在馬達驅(qū)動中逐次推測與馬達的旋轉(zhuǎn)位置對應(yīng)的校正后轉(zhuǎn)矩指令τ 2的振幅、以及相位。此處，對于振幅相位推測部7的詳細(xì)動作，將后述。振幅相位設(shè)定部6接收在振幅相位推測部7中推測出的振幅、相位的推測結(jié)果，根據(jù)這些推測結(jié)果設(shè)定校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的振幅、相位設(shè)定值，輸出到校正轉(zhuǎn)矩運算部5。校正轉(zhuǎn)矩運算部5根據(jù)由振幅相位設(shè)定部6設(shè)定的振幅、相位、和從檢測器2輸出的檢測信號Rf，計算并輸出與馬達I的旋轉(zhuǎn)位置相伴的校正轉(zhuǎn)矩指令τ C。由校正轉(zhuǎn)矩運算部5計算的校正轉(zhuǎn)矩指令τc是例如具有與基準(zhǔn)周期信號運算部8輸出的基準(zhǔn)周期信號相同的周期、即與轉(zhuǎn)矩脈動相同的角度周期的周期性地變動的值，是依賴于馬達I的旋轉(zhuǎn)角的值。在該情況下，校正轉(zhuǎn)矩運算部5既可以從基準(zhǔn)周期信號運算部8得到具有與轉(zhuǎn)矩脈動相同的角度周期的基準(zhǔn)周期信號，也可以根據(jù)從檢測器2輸出的檢測信號Rf生成。接下來，使用圖2，詳細(xì)說明振幅相位推測部7的推測動作。圖2是示出振幅相位推測部7的結(jié)構(gòu)的框圖。首先，在圖2中，設(shè)為成為推測對象的信號的校正后轉(zhuǎn)矩指令τ2是通過轉(zhuǎn)矩脈動用以下的式(I)表示的周期信號。 τ 2=Asin (θ+α) 式(I)此處，在式(I)中，基準(zhǔn)角度Θ表示伴隨馬達的旋轉(zhuǎn)位置而發(fā)生的轉(zhuǎn)矩脈動的周期性的變化，如果針對馬達的一次旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動的次數(shù)是既知，則能夠根據(jù)馬達的位置、速度來求出。另外，在以恒定速度驅(qū)動馬達的情況下，能夠使用角頻率ω和時間t來表示為Q=ot,校正后轉(zhuǎn)矩指令τ 2成為以恒定周期振動的信號。另外,振幅Α、相位α的值成為推測對象的參數(shù)。相位修正部71輸出根據(jù)與從基準(zhǔn)周期信號運算部8輸出的轉(zhuǎn)矩脈動相同的角度周期的基準(zhǔn)周期信號、例如sin( Θ )、和相位推測值修正了基準(zhǔn)周期信號的相位后的周期信號。此處，如果將相位推測值設(shè)為β，則從相位修正部71輸出的周期信號如以下的式(2)、以及式(3)所示。cos ( θ + β ) 式(2)sin ( θ +β ) 式(3)對乘法器72，輸入上述式(I)所示的校正后轉(zhuǎn)矩指令τ 2、和上述式(2)所示的基準(zhǔn)周期信號并對它們進行乘法計算。因此，乘法器72的輸出信號成為以下的式(4)。τ 2 · cos ( θ + β )= (A/2) (sin (29+a+3)+sin ( a — β )) 式(4)直流分量運算部73例如通過低通濾波器，運算作為乘法器72的輸出信號的上述式(4)的直流分量(A/2)sin (α — β )。PI控制部74根據(jù)所輸入的直流分量的值以使直流分量成為最小的方式使相位推測值β變化。此處，如果直流分量成為最小，則校正后轉(zhuǎn)矩指令τ2的相位α和相位推測值β相等，所以能夠逐次地實現(xiàn)相位α的推測。對乘法器75，輸入上述式(I)所示的校正后轉(zhuǎn)矩指令τ 2、和上述式(3)所示的基準(zhǔn)周期信號并對它們進行乘法計算。因此，乘法器75的輸出信號成為以下的式(5)。
τ 2 · sin ( θ + β )=— CA/2) (cos (2θ+α+β) — cos ( a — β )) 式(5)直流分量運算部76例如通過低通濾波器，運算作為乘法器75的輸出信號的上述式(5)的直流分量(A/2) cos (α — β)。此處，直流分量的值在校正后轉(zhuǎn)矩指令τ 2的相位α和相位推測值β相等的情況下，成為Α/2。增益77對從直流分量運算部76輸入的直流分量進行放大，輸出振幅推測值。如以上那樣，能夠根據(jù)相位推測值β的推測逐次地實現(xiàn)與馬達的旋轉(zhuǎn)位置相伴的周期信號的振幅推測。接下來，使用圖3來詳細(xì)說明校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的推測動作。圖3是示出校正轉(zhuǎn)矩指令的推測動作的矢量圖。在圖3中，將轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的頻率下的各轉(zhuǎn)矩信號的振幅、相位的信息表示為復(fù)數(shù)平面上的矢量。如圖I所示，通過對校正前轉(zhuǎn)矩指令τ I減去校正轉(zhuǎn)矩指令τ c而求出校正后轉(zhuǎn)矩指令τ 2,所以能夠?qū)ⅵ?、一 Tc、τ 2的關(guān)系如圖3中的虛線所示表示為矢量的合成。此處，在能夠理想地抑制轉(zhuǎn)矩脈動所致的影響的狀態(tài)下，校正前轉(zhuǎn)矩指令τ I中的振幅成為0，所以一 Tc和τ2—致。由此，作為與理想的抑制狀態(tài)的誤差，將一 Tc與τ 2之差用作校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的更新量。此處，上述更新處理等價于通過利用振幅相位推測部7求出校正后轉(zhuǎn)矩指令τ 2的振幅以及相位而將校正轉(zhuǎn)矩指令τ c更新為一 τ 2。
接下來，使用圖4來說明通過本實施方式中的校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的計算方法使τ c收斂于Td。圖4是通過傳遞函數(shù)示出與圖I對應(yīng)的控制系的結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是一般的反饋控制系的結(jié)構(gòu)，將與追蹤控制部3對應(yīng)的控制器12的傳遞函數(shù)表示為C (S)，將具有電流控制部4、馬達I以及檢測器2的控制系統(tǒng)13的傳遞函數(shù)表示為P (S)。另外，對與圖I相同的構(gòu)成要素附加相同的符號而省略說明。在圖4所示的控制系中，靈敏度函數(shù)S、互補靈敏度函數(shù)T分別如以下的式(6)以及式(7)所示。S=I/ (1+CP) 式(6)T=CP/ (I+CP) 式(7)如果使用上述靈敏度函數(shù)S、互補靈敏度函數(shù)T，關(guān)于校正后轉(zhuǎn)矩指令τ 2僅著眼于轉(zhuǎn)矩脈動的頻率分量而記述，則校正后轉(zhuǎn)矩指令τ 2能夠通過校正轉(zhuǎn)矩指令Tc和干擾轉(zhuǎn)矩Td根據(jù)以下的式(8)表示。τ 2= — S · τ c — T · τ d 式(8)接下來，如上所述，在本實施方式中，將校正轉(zhuǎn)矩指令Tc更新為一 τ 2，所以將通過式(8)求出的一 τ2用作Tc。如果將式(8)所示的τ 2設(shè)為任意的第k次的更新狀態(tài)，則第k+Ι次中的校正后轉(zhuǎn)矩指令τ2 (k+1)成為以下的式(9)。τ 2 (k+1) = — S (S · τ c (k)+T· τ d) — T · τ d= — S (S · τ c (k)+T· τ d) — ( I — S) τ d 式(9)同樣地，在如第k+2次、第k+3次那樣更新了的情況下，第k+n次中的校正后轉(zhuǎn)矩指令τ2 (k+n)成為以下的式(10)。τ 2 (k+n) = — Sn (S · τ c (k)+T · τ d) — (I — Sn) τ d 式(10)此處，在上述式(10)中，轉(zhuǎn)矩脈動的頻率下的靈敏度函數(shù)S小于I的情況下，Sn通過反復(fù)更新而收斂于O。即，校正后轉(zhuǎn)矩指令τ 2收斂于一 Td，所以向一 τ 2反復(fù)更新的τ c收斂于干擾轉(zhuǎn)矩τ d。如以上那樣能夠求出抑制轉(zhuǎn)矩脈動的校正轉(zhuǎn)矩指令τ C。此處，靈敏度函數(shù)S—般在控制帶內(nèi)小于I，所以只要轉(zhuǎn)矩脈動的頻率是控制帶內(nèi)就收斂。另外，在上述說明中，設(shè)為在將校正轉(zhuǎn)矩指令τ c向一 τ 2更新的處理中，將所推測出的一 τ2的振幅以及相位原樣地用作校正轉(zhuǎn)矩指令Tc的振幅以及相位的更新值而進行了說明。但是，還能夠設(shè)為通過比較更新前的TC和一 τ 2而運算誤差，并通過將至少以使誤差變小的方式對該誤差乘以學(xué)習(xí)用的增益而得到的值加到更新前的TC而更新TC的處理來實現(xiàn)。在設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)的情況下，能夠通過學(xué)習(xí)用的增益設(shè)定校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的更新量。因此，能夠防止校正轉(zhuǎn)矩指令TC急劇變化。另外，即使在轉(zhuǎn)矩脈動的振幅以及相位中有偏差的情況下，也能夠求出平均的校正轉(zhuǎn)矩指令τ C。另外，還能夠設(shè)為在根據(jù)上述τ c和一 τ 2的誤差的運算結(jié)果，兩者的差的絕對值等成為規(guī)定值以下的情況下，判斷為TC的更新充分收斂，而使更新處理停止的結(jié)構(gòu)。接下來，使用圖5至圖7，說明本實施方式中的校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的推測動作。圖5至圖7是示出本實施方式中的校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的推測動作的波形圖。在圖5至圖7中，示出對針對馬達的一次旋轉(zhuǎn)發(fā)生30[次]的轉(zhuǎn)矩脈動的馬達進行模擬，針對以20[r/min (分)]的恒定速度在驅(qū)動中推測校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的動作進行仿 真而得到的結(jié)果。圖5、以及圖6示出校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的振幅、以及相位的推測結(jié)果，從作為校正開始點的l[sec (秒)]的時刻開始了推測動作。另外，各圖的虛線表示作為干擾轉(zhuǎn)矩施加的轉(zhuǎn)矩脈動的振幅、相位，能夠通過推測動作確認(rèn)校正轉(zhuǎn)矩指令TC和干擾轉(zhuǎn)矩Td的振幅、相位一致。此處，干擾轉(zhuǎn)矩τ d的振幅被標(biāo)準(zhǔn)化為I [p. u.]，相位是30 [° ]。另外，圖7示出與推測動作相伴的校正效果，能夠確認(rèn)馬達旋轉(zhuǎn)時的位置偏差伴隨校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的推測動作而降低。此處，以使直至I [sec]的大小成為I [P. u.]的方式，對振動分量的大小進行了標(biāo)準(zhǔn)化。如以上說明，在本發(fā)明的實施方式I中的馬達控制裝置中，逐次地推測與馬達I的旋轉(zhuǎn)位置對應(yīng)的校正后轉(zhuǎn)矩指令τ 2的振幅以及相位，并根據(jù)其推測結(jié)果分別更新校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的振幅以及相位。由此，能夠逐次地更新抑制轉(zhuǎn)矩脈動的校正轉(zhuǎn)矩指令Tc。S卩，通過逐次的推測無需采樣，不需要大規(guī)模的存儲器而能夠在短時間內(nèi)通過簡易的處理求出抑制轉(zhuǎn)矩脈動所致的周期性的振動的校正轉(zhuǎn)矩指令TC。實施方式2.以下，使用圖8來說明本發(fā)明的實施方式2的馬達控制裝置。圖8是示出本發(fā)明的實施方式2中的馬達控制裝置的框圖。此處，與圖I相同的符號表示同一構(gòu)成要素，省略說明。在圖8中，振幅相位推測部7a推測與馬達I的旋轉(zhuǎn)位置對應(yīng)的校正前轉(zhuǎn)矩指令τ I的振幅以及相位。振幅相位推測部7a的結(jié)構(gòu)與圖2所示的振幅相位推測部7的結(jié)構(gòu)相同，但代替校正后轉(zhuǎn)矩指令τ 2而輸入校正前轉(zhuǎn)矩指令τ 。由此，使用從基準(zhǔn)周期信號運算部8輸出的基準(zhǔn)周期信號來推測校正前轉(zhuǎn)矩指令τ I的振幅以及相位。振幅相位設(shè)定部6a根據(jù)所述振幅相位推測部7a中的校正前轉(zhuǎn)矩指令τ I的振幅以及相位的推測結(jié)果、和在校正轉(zhuǎn)矩運算部5a中設(shè)定的推測時的校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的振幅以及相位，計算新的校正轉(zhuǎn)矩指令TC的振幅以及相位的設(shè)定值并輸出到校正轉(zhuǎn)矩運算部5a。校正轉(zhuǎn)矩運算部5a根據(jù)由所述振幅相位設(shè)定部6a設(shè)定的振幅以及相位、和從檢測器2輸出的檢測信號Rf，計算并輸出與馬達的旋轉(zhuǎn)位置相伴的校正轉(zhuǎn)矩指令τ c。這樣，在本實施方式中，根據(jù)校正前轉(zhuǎn)矩指令τ I的推測值和推測時的校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的振幅以及相位，更新校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的振幅以及相位。接下來，使用圖3來詳細(xì)說明校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的推測動作。如上所述，在圖3中以使校正轉(zhuǎn)矩指令Tc接近一 τ 2的方式使其更新，從而能夠抑制轉(zhuǎn)矩脈動。此處，在本實施方式中，推測校正前轉(zhuǎn)矩指令τ I的振幅以及相位，并且推測時的校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的振幅以及相位是既知，所以能夠通過圖3所示的矢量的合成運算，求出校正后轉(zhuǎn)矩指令τ 2的振幅、相位。即使在該情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)與實施方式I同樣的校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的更新處理。具體而言，例如，也可以與實施方式I同樣地，將使如上所述求出的校正后轉(zhuǎn)矩指 令τ 2的符號反轉(zhuǎn)了的一 τ 2的振幅、相位原樣地用作更新后的校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的振幅、相位。或者，也可以以使至少τ c與一 τ 2的誤差、即推測出的校正前轉(zhuǎn)矩指令τ I的絕對值變小的方式，通過將對τ 乘以學(xué)習(xí)用的增益而得到的值加到更新前的Tc來進行更新Tc的處理。由此，能夠與實施方式I的說明同樣地，防止校正轉(zhuǎn)矩指令Tc急劇變化。如以上說明，在本發(fā)明的實施方式2中的馬達控制裝置中，逐次地推測校正前轉(zhuǎn)矩指令τ I中的振幅以及相位，根據(jù)其推測結(jié)果和推測時的校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的振幅以及相位，分別更新校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的振幅以及相位。由此，能夠逐次地更新抑制轉(zhuǎn)矩脈動的校正轉(zhuǎn)矩指令τ C，所以能夠在短時間內(nèi)通過簡易的處理求出抑制轉(zhuǎn)矩脈動所致的周期性的振動的校正轉(zhuǎn)矩指令τ C。實施方式3.以下，使用圖9來說明本發(fā)明的實施方式3的馬達控制裝置。圖9是示出本發(fā)明的實施方式3中的馬達控制裝置的框圖。此處，對與圖I相同的符號表示同一構(gòu)成要素，省略說明。在圖9中,校正轉(zhuǎn)矩判定部14判定由振幅相位設(shè)定部6b設(shè)定的校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的振幅是否為預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值以上，并將判定結(jié)果輸出到振幅相位設(shè)定部6b。振幅相位設(shè)定部6b在由校正轉(zhuǎn)矩判定部14判定為校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的振幅是規(guī)定值以上的情況下，停止校正轉(zhuǎn)矩指令TC的振幅以及相位的推測動作，將使利用校正轉(zhuǎn)矩指令TC的校正停止的信號輸出到校正轉(zhuǎn)矩運算部5。即，不對校正前轉(zhuǎn)矩指令τ 加上校正轉(zhuǎn)矩指令τ Co另外，也可以在圖8所示的推測校正前轉(zhuǎn)矩指令τ I的振幅以及相位來更新校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的馬達控制裝置中具備校正轉(zhuǎn)矩判定部14而進行與上述同樣的動作。在該情況下，如圖10所示，校正轉(zhuǎn)矩判定部14判定由振幅相位設(shè)定部6d設(shè)定的校正轉(zhuǎn)矩指令TC的振幅是否為預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值以上，并將判定結(jié)果輸出到振幅相位設(shè)定部6d。之后的振幅相位設(shè)定部6d的動作與上述振幅相位設(shè)定部6b相同。在圖10中，與圖8相同的符號表不同一構(gòu)成要素而省略說明。 如以上說明，在本發(fā)明的實施方式3中的馬達控制裝置中，在實施方式I所示的收斂條件(控制系的靈敏度函數(shù)小于I的情況)以外的條件下進行推測動作的情況下，能夠防止推測動作變得不穩(wěn)定而對校正前轉(zhuǎn)矩指令加上過大的校正轉(zhuǎn)矩指令。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的推測動作。即，能夠防止由于運轉(zhuǎn)條件而產(chǎn)生校正轉(zhuǎn)矩指令的推測誤動作。
實施方式4.以下，使用圖11來說明本發(fā)明的實施方式4的馬達控制裝置。圖11是示出本發(fā)明的實施方式4中的馬達控制裝置的框圖。此處，與圖I相同的符號表示同一構(gòu)成要素，省略說明。在圖11中，推測動作判定部15根據(jù)在追蹤控制部3中設(shè)定的增益值和檢測信號Rf，判定是否成為校正轉(zhuǎn)矩指令TC的推測動作收斂的條件，將判定結(jié)果輸出到振幅相位設(shè)定部6c。此處，對于推測動作收斂的條件是，如實施方式I中的敘述，轉(zhuǎn)矩脈動的頻率在控制帶內(nèi)。如果針對馬達的一次旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動的次數(shù)是既知的，則能夠根據(jù)馬達的位置、速度求出轉(zhuǎn)矩脈動的頻率。另外，控制帶依賴于在追蹤控制部3中設(shè)定的增益值。因此， 推測動作判定部15能夠通過比較兩者來判定推測動作是否收斂。在由推測動作判定部15判定為是校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的推測動作不收斂的條件的情況下，振幅相位設(shè)定部6c使向校正轉(zhuǎn)矩運算部5輸出的設(shè)定值成為固定并使校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的更新停止。另外，也可以在推測圖8所示的校正前轉(zhuǎn)矩指令τ I的振幅以及相位來更新校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的馬達控制裝置中具備推測動作判定部15而進行與上述同樣的動作。在該情況下，如圖12所示，在推測動作判定部15判定為是校正轉(zhuǎn)矩指令τ c的推測動作不收斂的條件的情況下，振幅相位設(shè)定部6e使向校正轉(zhuǎn)矩運算部5a輸出的設(shè)定值成為固定并使校正轉(zhuǎn)矩指令Tc的更新停止。在圖12中，與圖8相同的符號表示同一構(gòu)成要素而省略說明。如以上說明，根據(jù)本發(fā)明的實施方式4中的馬達控制裝置，能夠防止在實施方式I所示的收斂條件(控制系的靈敏度函數(shù)小于I的情況)以外的條件下進行推測動作，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的推測動作。另外，根據(jù)實施方式4中的馬達控制裝置，能夠自動地判別上述收斂條件，切換推測動作的執(zhí)行/停止，所以能夠始終實施馬達驅(qū)動中中的校正轉(zhuǎn)矩指令TC的更新。S卩，通過自動判別校正轉(zhuǎn)矩指令的推測穩(wěn)定動作的條件，能夠?qū)崿F(xiàn)校正轉(zhuǎn)矩指令的始終有效化。因此，即使在例如如經(jīng)年變化那樣轉(zhuǎn)矩脈動的特性變化了的情況下也能夠應(yīng)對。如上所述，本實施方式的馬達控制裝置成為逐次地推測作為校正前后的某一個轉(zhuǎn)矩指令的特征量的振幅以及相位，并使用其來學(xué)習(xí)校正轉(zhuǎn)矩的方式，能夠通過簡易的處理同時求出振幅以及相位。能夠通過簡易的處理同時推測振幅以及相位的參數(shù)，所以能夠在短時間內(nèi)進行推測。另外，通過進行逐次的處理，不需要存儲器，能夠?qū)崿F(xiàn)校正轉(zhuǎn)矩指令的始終有效化。進而，本申請發(fā)明不限于上述實施方式，而能夠在實施階段在不脫離其要旨的范圍內(nèi)實現(xiàn)各種變形。另外，在上述實施方式中包括各種階段的發(fā)明，能夠通過公開的多個結(jié)構(gòu)要件中的適宜的組合實現(xiàn)各種發(fā)明。例如，即使從實施方式所示的所有構(gòu)成要件刪除幾個結(jié)構(gòu)要件，也能夠解決發(fā)明想要解決的課題，只要能夠得到發(fā)明的效果部分中敘述的效果，則刪除了該結(jié)構(gòu)要件的結(jié)構(gòu)也可以作為發(fā)明而抽出。進而，也可以適宜地組合不同的實施方式的構(gòu)成要素。產(chǎn)業(yè)上的可利用性
如以上那樣，本發(fā)明的馬達控制裝置對在短時間內(nèi)簡易并且高精度地抑制根據(jù)馬達的特性產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動的馬達控制有用，特別適用于驅(qū)動產(chǎn)業(yè)用機械裝置的馬達的馬達控制裝置。 ·
權(quán)利要求
1.一種馬達控制裝置，其特征在于，具備 追蹤控制部，根據(jù)指令馬達的動作的動作指令信號與作為所述馬達的動作的檢測結(jié)果的檢測信號的差分，計算校正前轉(zhuǎn)矩指令； 基準(zhǔn)周期信號運算部，根據(jù)所述檢測信號，計算與所述馬達發(fā)生的轉(zhuǎn)矩脈動相同的、依賴于馬達位置的周期的基準(zhǔn)周期信號； 校正轉(zhuǎn)矩運算單元，通過將根據(jù)所述檢測信號計算出的校正轉(zhuǎn)矩指令加到所述校正前轉(zhuǎn)矩指令，計算校正后轉(zhuǎn)矩指令； 電流控制部，根據(jù)所述校正后轉(zhuǎn)矩指令，輸出驅(qū)動所述馬達的驅(qū)動電流；以及振幅相位推測部，根據(jù)所述基準(zhǔn)周期信號和所述校正后轉(zhuǎn)矩指令，逐次地推測所述校正后轉(zhuǎn)矩指令的振幅以及相對所述基準(zhǔn)周期信號的相位，其中 所述校正轉(zhuǎn)矩運算單元使用所述振幅相位推測部推測出的所述校正后轉(zhuǎn)矩指令的振幅以及相位，逐次地更新所述校正轉(zhuǎn)矩指令，以使所述校正轉(zhuǎn)矩指令與所述校正后轉(zhuǎn)矩指令之差變小。
2.一種馬達控制裝置，其特征在于，具備 追蹤控制部，根據(jù)指令馬達的動作的動作指令信號與作為所述馬達的動作的檢測結(jié)果的檢測信號的差分，計算校正前轉(zhuǎn)矩指令； 基準(zhǔn)周期信號運算部，根據(jù)所述檢測信號，計算與所述馬達發(fā)生的轉(zhuǎn)矩脈動相同的、依賴于馬達位置的周期的基準(zhǔn)周期信號； 校正轉(zhuǎn)矩運算單元，通過將根據(jù)所述檢測信號計算出的校正轉(zhuǎn)矩指令加到所述校正前轉(zhuǎn)矩指令，計算校正后轉(zhuǎn)矩指令； 電流控制部，根據(jù)所述校正后轉(zhuǎn)矩指令，輸出驅(qū)動所述馬達的驅(qū)動電流；以及振幅相位推測部，根據(jù)所述基準(zhǔn)周期信號和所述校正前轉(zhuǎn)矩指令，逐次地推測所述校正前轉(zhuǎn)矩指令的振幅以及相對所述基準(zhǔn)周期信號的相位，其中 所述校正轉(zhuǎn)矩運算單元使用所述振幅相位推測部推測出的所述校正前轉(zhuǎn)矩指令的振幅以及相位，逐次地更新所述校正轉(zhuǎn)矩指令，以使所述校正轉(zhuǎn)矩指令與所述校正后轉(zhuǎn)矩指令之差變小。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的馬達控制裝置，其特征在于， 還具備校正轉(zhuǎn)矩判定部，該校正轉(zhuǎn)矩判定部判定在所述校正轉(zhuǎn)矩運算單元中更新的所述校正轉(zhuǎn)矩指令的振幅是否為規(guī)定的閾值以上， 在所述校正轉(zhuǎn)矩指令的振幅是閾值以上的情況下，所述校正轉(zhuǎn)矩運算單元不將所述校正轉(zhuǎn)矩指令加到所述校正前轉(zhuǎn)矩指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的馬達控制裝置，其特征在于， 還具備推測動作判定部，該推測動作判定部根據(jù)在所述追蹤控制部中為了計算所述校正前轉(zhuǎn)矩指令而設(shè)定的增益值和根據(jù)所述檢測信號得到的所述轉(zhuǎn)矩脈動的頻率，判定所述頻率是否為控制帶內(nèi)， 在所述頻率超過了控制帶的情況下，所述校正轉(zhuǎn)矩運算單元不更新所述校正轉(zhuǎn)矩指令。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的馬達控制裝置，其特征在于， 所述振幅相位推測部根據(jù)逐次地將依據(jù)所述基準(zhǔn)周期信號生成的周期信號和校正后轉(zhuǎn)矩指令相乘而得到的信號，推測所述校正后轉(zhuǎn)矩指令的振幅以及相對所述基準(zhǔn)周期信號的相位。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的馬達控制裝置，其特征在于， 所述振幅相位推測部根據(jù)逐次地將依據(jù)所述基準(zhǔn)周期信號生成的周期信號和校正前轉(zhuǎn)矩指令相乘而得到的信號，推測所述校正前轉(zhuǎn)矩指令的振幅以及相對所述基準(zhǔn)周期信號的相位。
全文摘要
具備追蹤控制部(3)，根據(jù)指令馬達(1)的動作的信號與作為馬達動作的檢測結(jié)果的檢測信號的差分，計算校正前轉(zhuǎn)矩指令；基準(zhǔn)周期信號運算部(8)，根據(jù)檢測信號，計算與馬達發(fā)生的轉(zhuǎn)矩脈動相同的、依賴于馬達位置的周期的基準(zhǔn)周期信號；校正轉(zhuǎn)矩運算單元(5、11)，將根據(jù)檢測信號計算出的校正轉(zhuǎn)矩指令加到校正前轉(zhuǎn)矩指令而計算校正后轉(zhuǎn)矩指令；電流控制部(4)，根據(jù)校正后轉(zhuǎn)矩指令輸出驅(qū)動馬達的驅(qū)動電流；以及振幅相位推測部(7)，根據(jù)基準(zhǔn)周期信號和校正后轉(zhuǎn)矩指令，逐次地推測校正后轉(zhuǎn)矩指令的振幅、相對基準(zhǔn)周期信號的相位，校正轉(zhuǎn)矩運算單元使用振幅相位推測部推測出的校正后轉(zhuǎn)矩指令的振幅、相位，逐次地更新校正轉(zhuǎn)矩指令，以使校正轉(zhuǎn)矩指令與校正后轉(zhuǎn)矩指令之差變小。
文檔編號H02P29/00GK102906994SQ201180024580
公開日2013年1月30日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者田辺章, 關(guān)口裕幸, 池田英俊 申請人:三菱電機株式會社