DE112006001287T5

DE112006001287T5 - Elektromotor-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE112006001287T5
Application number: DE112006001287T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Marushita; Hidetoshi Ikeda; Koki Matsumoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2026-05-30
Also published as: CN101180789B; DE112006001287B4; KR20080002980A; JPWO2006129612A1; TWI327260B; TW200710619A; CN101180789A; US20090058346A1; WO2006129612A1; JP4879173B2; US7868577B2; KR100923822B1

Abstract

Elektromotor-Steuervorrichtung,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie folgendes aufweist:
eine Positionssteuereinrichtung, in die ein Positionsbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts einer Position eines Elektromotors zum Antreiben einer Lastmaschine sowie ein Positionssignal zum Anzeigen eines aktuellen Werts der Position des Elektromotors eingegeben werden und die ein Geschwindigkeitsbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts einer Geschwindigkeit des Elektromotors ausgibt;
eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung, in die das Geschwindigkeitsbefehlssignal und ein Korrekturgeschwindigkeitssignal eingegeben werden, das man durch Addieren eines Geschwindigkeitssignals zum Anzeigen eines aktuellen Werts der Geschwindigkeit des Elektromotors und eines Geschwindigkeitskorrektursignals zum Korrigieren des Geschwindigkeitssignals erhält, und die ein Drehmomentbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts eines Drehmoments des Elektromotors zum Antreiben der Lastmaschine ausgibt; und
eine Schwingungsunterdrückungseinrichtung, die auf einer Übertragungsfunktion basiert, die derart festgelegt ist, daß eine Übertragungsfunktion von einem Beschleunigungssignal zum Anzeigen eines aktuellen Beschleunigungswerts der Lastmaschine zu dem Drehmomentbefehlssignal zu einer Übertragungsfunktion wird, die man erhält durch Multiplizieren einer Übertragungsfunktion von dem Positionssignal...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektromotor-Steuervorrichtung zum Steuern eines Elektromotors zum Antreiben einer Lastmaschine, wie zum Beispiel eines Tisches einer Werkzeugmaschine oder eines Arms eines Industrieroboters.
Einschlägiger Stand der Technik
Als eine solche Art von Elektromotor-Steuervorrichtung ist eine Steuervorrichtung bekannt, bei der der Steuer- bzw. Regelvorgang durch ein Drehmomentbefehlssignals ausgeführt wird, das auf der Basis eines Geschwindigkeitssignals oder eines Positionssignals eines Elektromotors erzeugt wird, so daß das Drehmoment des Elektromotors mit dem Drehmomentbefehlssignal übereinstimmt und eine mit dem Elektromotor durch einen Drehmomentübertragungsmechanismus verbundene Lastmaschine angetrieben wird.
Es gibt jedoch ein Problem dahingehend, daß aufgrund der geringen Steifigkeit des Drehmomentübertragungsmechanismus zum Koppeln des Elektromotors und der Lastmaschine die Schwierigkeit besteht, gleichzeitig eine Verbesserung bei der Störungsunterdrückungskraft sowie hinsichtlich Schwingung bei der Lastmaschine zu realisieren.
Eine herkömmliche Elektromotor-Steuervorrichtung ist derart ausgebildet, daß ein Signal, das man durch Multiplizieren eines Beschleunigungssignals einer Last maschine mit einer proportionalen Charakteristik erhält, von einem Drehmomentbefehlssignal subtrahiert wird, das auf der Basis eines Geschwindigkeitssignals und eines Positionssignals eines Elektromotors erzeugt wird und sich die Schwingung der Lastmaschine, die in dem Beschleunigungssignal der Lastmaschine enthalten ist, in dem Drehmomentbefehlssignal widerspiegelt, so daß die Schwingung der Lastmaschine unterdrückt wird (vgl. zum Beispiel Patentdokument 1).
Alternativ ist eine derartige Konstruktion bekannt, bei der zusätzlich eine Schwingungsunterdrückungsschaltung vorhanden ist, in die ein Beschleunigungssignal einer Lastmaschine eingegeben wird und die ein von einer Positionssteuerschaltung ausgegebenes Drehmomentbefehlssignal korrigiert, wobei ein Elektromotor, die Lastmaschine, die Positionssteuerschaltung und die Schwingungsunterdrückungsschaltung durch ein Modell einer Zustandsgleichung dargestellt werden und Verstärkungen der Positionssteuerschaltung und der Schwingungsunterdrückungsschaltung zum Minimieren einer Auswertungsfunktion festgelegt werden, wobei dies Bedingungen beinhaltet, bei denen eine Positionsabweichung, eine Beschleunigung der Lastmaschine sowie eine an dem Motor vorzusehende Betriebsenergie als Zustandsvariable der Zustandsgleichung berücksichtig werden, so daß die Verantwortung für den Befehl ohne Schwingung bei der Lastmaschine verbessert wird (vgl. zum Beispiel Patentdokument 2).

Patentdokument 1: JP-A-6-091 482
Patentdokument 2: JP-A-5-303 427 .

Offenbarung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Gemäß der in dem Patentdokument 1 offenbarten Erfindung kann beim Festlegen einer Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung K_vp auf einen bestimmten Wert die Schwingung der Lastmaschine durch Erhöhen einer Beschleunigungsrückkopplungsverstärkung K_a unterdrückt werden. Da jedoch die Größe von K_a, die für die Schwingungsunterdrückung geeignet ist, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung K_vp variiert, ist es bei jeder Einstellung der Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung K_vp zum Verbessern der Störungsunterdrückungskraft notwendig, die Beschleunigungsrückkopplungsverstärkung K_a neu einzustellen, und es besteht ein Problem dahingehend, daß der Einstellvorgang schwierig wird.
Darüber hinaus ist es zwar notwendig, die Beschleunigungsrückkopplungsverstärkung K_a zum Unterdrücken der Schwingung der Lastmaschine zu erhöhen, doch da die Konstruktion derart ist, daß das durch proportionales Multiplizieren des Beschleunigungssignals der Lastmaschine erzielte Signal zu dem von der Geschwindigkeitssteuerschaltung ausgegebenen Drehmomentbefehlssignal hinzuaddiert wird, kommt es bei dem Effekt der Beschleunigungsrückkopplungsverstärkung K_a zum Zweck der Schwingungsunterdrückung und dem Effekt der Geschwindigkeits-Integralverstärkung K_vi und der Positions-Proportionalverstärkung K_p zum Zweck der Störungsunterdrückung zu einer gegenseitigen Beeinträchtigung von diesen, so daß eine Schwingung entsteht, und es besteht ein Problem dahingehend, daß sich ein ausreichender Schwingungsunterdrückungseffekt und ein ausreichender Störungsunterdrückungseffekt nicht gleichzeitig erzielen lassen.
Ferner ist bei der in dem Patentdokument 2 offenbarten Erfindung das exakte mathematische Modell hinsichtlich des Maschinensystems erforderlich, das den Elektromotor und die Lastmaschine beinhaltet, und zu diesem Zweck sind spezielle Einrichtungen zum Identifizieren der Frequenzcharakteristik des mechanischen Systems und dergleichen erforderlich, und es besteht ein Problem dahingehend, daß die Konstruktion der Vorrichtung groß und komplex wird.
Obwohl es notwendig ist, das Gewicht der Auswertungsfunktion zum Bestimmen der Verstärkungen der Positionssteuerschaltung und der Schwingungsunterdrückungsschaltung festzulegen, muß ferner aufgrund der Tatsache, daß die Relation zwischen dem Gewicht der Auswertungsfunktion und dem ermittelten Resultat unklar ist, ein Einstellvorgang durch ein empirisches Verfahren vorgenommen werden, um ein zufriedenstellendes Resultat zu erhalten, so daß der Einstellvorgang kompliziert wird, und darüber hinaus muß eine Riccati-Gleichung gelöst werden, um die Verstärkungen der Positionssteuerschaltung und der Schwingungsunterdrückungsschaltung zu bestimmen, und aus diesem Grund besteht das Problem, daß der Einstellvorgang kompliziert wird.
Die vorliegende Erfindung ist zum Lösen der vorstehend genannten Probleme erfolgt, und ein Ziel besteht in der Schaffung einer Elektromotor-Steuervorrichtung, bei der eine Verbesserung bei der Störungsunterdrückungskraft und der Schwingungsunterdrückung einer Lastmaschine durch eine einfache Verstärkungseinstellung gleichzeitig realisiert werden kann.
Mittel zum Lösen der Probleme
Eine Elektromotor-Steuervorrichtung ist derart ausgebildet, daß in eine Positionssteuereinrichtung ein Positionsbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts einer Position eines Elektromotors zum Antreiben einer Lastmaschine sowie ein Positionssignal zum Anzeigen eines Werts der Position des Elektromotors eingegeben werden und die Positionssteuereinrichtung ein Geschwindigkeitsbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts einer Geschwindigkeit des Elektromotors ausgibt, sowie in eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung das von der Positionssteuereinrichtung ausgegebene Geschwindigkeitsbefehlssignal und ein Korrekturgeschwindigkeitssignal eingegeben werden, das man durch Addieren eines Geschwindigkeitssignals zum Anzeigen eines Werts der Geschwindigkeit des Elektromotors sowie eines Geschwindigkeitskorrektursignals zum Korrigieren des Geschwindigkeitssignals erhält, und daß die Geschwindigkeitssteuereinrichtung ein Drehmomentbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts eines Drehmoments des Elektromotors zum Antreiben der Lastmaschine ausgibt, wobei ferner eine Schwingungssteuereinrichtung vorhanden ist, in die ein Beschleunigungssignal zum Anzeigen einer Beschleunigung der Lastmaschine oder einer Beschleunigung der Lastmaschine, auf die ein Tiefpaßfilter und ein Hochpaßfilter einwirken, eingegeben wird und die das Geschwindigkeitskorrektursignal ausgibt, wobei für die Schwingungssteuereinrichtung eine Übertragungsfunktion von dem Beschleunigungssignal zu dem Drehmomentbefehlssignal in Form einer derartigen Übertragungsfunktion vorgesehen wird, die man durch Multiplizieren einer Übertragungsfunktion von dem Positionssignal zu dem Drehmomentbefehlssignal mit einer Proportional-Charakteristik und einer Integrations-Charakteristik erhält.
Wirkungen der Erfindung
Es sind keine speziellen Einrichtungen oder Mittel zum Ausführen eines Rechenvorgangs zum Erzielen von Information hinsichtlich des mechanischen Systems, welches den Elektromotor und die Lastmaschine beinhaltet, sowie zum Identifizieren einer Frequenzcharakteristik erforderlich, und unabhängig von einer Einstellung einer Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung und einer Geschwindigkeits-Integralverstärkung zum Unterdrücken von Störungen bei der Geschwindigkeitssteuerung des Elektromotors und der Lastmaschine kann beim Setzen einer Rückkopplungsverstärkung des Beschleunigungssignals der Lastmaschine auf einen feststehenden Wert die Schwingungsunterdrückung der Lastmaschine realisiert werden, und somit läßt sich eine Verbesserung bei der Störungsunterdrückungskraft bei der Geschwindigkeits steuerung des Elektromotors und der Lastmaschine sowie bei der Schwingungsunterdrückung der Lastmaschine durch eine einfache Verstärkungseinstellung gleichzeitig realisieren.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung;
2 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels der Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung;
3 eine Darstellung zur Erläuterung einer Ortskurve bei der Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung;
4 eine Ansicht zur Erläuterung einer Relation zwischen einer Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung und einem Dämpfungskoeffizienten eines komplexen Pols im geschlossenen Regelkreis bei der Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung;
5 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung;
6 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels der Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung;
7 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung;
8 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4 der Erfindung;
9 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 5 der Erfindung; und
10 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 5 der Erfindung.
Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
Ausführungsbeispiel 1
1 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung. Ein Steuerungsobjekt 1 beinhaltet ein mechanisches System 4 mit einem Elektromotor 3 zum Antreiben einer Lastmaschine 2 sowie einer Drehmomentsteuerschaltung 5 zum Steuern des Drehmoments τ_m des Elektromotors 3 zum Antreiben der Lastmaschine 2 in einer derartigen Weise, daß dieses mit einem Drehmomentbefehlssignal τ_r übereinstimmt.
Ferner beinhaltet das mechanische System 4 zusätzlich zu der Lastmaschine 2 und dem Elektromotor 3 eine Positionsdetektionsschaltung 6 zum Detektieren eines Positionssignals x_m als aktuellen Wert einer Position des Elektromotors 3 sowie eine Beschleunigungsdetektionsschaltung 7 zum Detektieren eines Beschleunigungssignals a_l als aktuellen Wert einer Beschleunigung der Lastmaschine 2.
In eine Positionssteuerschaltung 8a werden ein Positionsbefehlssignal x_r als Sollwert der Position des Elektromotors 3 sowie das Positionssignal x_m eingegeben, und die Positionssteuerschaltung 8a gibt ein Geschwindigkeitsbefehlssignal v_r als Sollwert einer Geschwindigkeit des Elektromotors 3 aus.
In eine Geschwindigkeitssteuerschaltung 9a werden das von der Positionssteuerschaltung 8a ausgegebene Geschwindigkeitsbefehlssignal v_r sowie ein korrigiertes Geschwindigkeitssignal v_mc eingegeben, das man durch Addieren eines von einer Geschwindigkeitsberechnungsschaltung 10 beim Ausführen eines Rechenvorgangs an dem Positionssignal x_m ausgegebenen Geschwindigkeitssignals v_m sowie eines Geschwindigkeitskorrektursignals v_c zum Korrigieren des Geschwindigkeitssignals v_m erhält, wobei die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9a das Drehmomentbefehlssignal τ_r als Sollwert des Drehmoments τ_m des Elektromotors 3 zum Antreiben der Lastmaschine 2 ausgibt.
Das Geschwindigkeitskorrektursignal v_c wird von einer Schwingungsunterdrückungsschaltung 11a ausgegeben, in die das Beschleunigungssignal a_l der Lastmaschine 2 eingegeben wird, und eine Übertragungsfunktion der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11a wird derart festgelegt, daß eine Übertragungsfunktion von dem Beschleunigungssignal a_l zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_r in Form einer derartigen Übertragungsfunktion vorliegt, die man durch Multiplizieren einer Übertragungsfunktion von dem Positionssignal x_m zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_r mit einer eine bestimmte Verstärkung aufweisenden Proportional-Charakteristik sowie einer Integrations-Charakteristik erhält.
Das Prinzip des Ausführungsbeispiels 1 wird anhand einer Konstruktion gemäß 2 beschrieben, die im Vergleich zu der Konstruktion der 1 vereinfacht ist und bei der keine Rückkopplung des Positionssignals x_m zu der Positionssteuerschaltung 8b erfolgt. In 2 ist das Steuerungsobjekt 1 das gleiche wie in 1.
In die Positionssteuerschaltung 8b wird ein Positionsbefehlssignal x_r eingegeben, und diese gibt ein Geschwindigkeitsbefehlssignal v_r aus.
In eine Geschwindigkeitssteuerschaltung 9b werden das von der Positionssteuerschaltung 8b ausgegebene Geschwindigkeitsbefehlssignal v_r und ein korrigiertes Geschwindigkeitssignal v_mc eingegeben, das man durch Addieren eines Geschwindigkeitssignals v_m und eines Geschwindigkeitskorrektursignals v_c zum Korrigieren des Geschwindigkeitssignals v_m erhält, und die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9b gibt ein Drehmomentbefehlssignal τ_r aus, wobei das Geschwindigkeitssignal v_m von einer Geschwindigkeitsberechnungsschaltung 10 ausgegeben wird und aus dem Positionssignal x_m berechnet wird.
Ein Geschwindigkeitskorrektursignal v_c wird durch proportionales Multiplizieren eines Beschleunigungssignals a_l einer Lastmaschine 2 in einer Schwingungsunterdrückungsschaltung 11b erzeugt.
Bei der Konstruktion gemäß 2 ist die Positionssteuerschaltung 8b nicht immer Bestandteil der Elektromotor-Steuervorrichtung, und es ist auch eine Konstruktion vorstellbar, bei der das Geschwindigkeitsbefehlssignal v_r von außerhalb der Elektromotor-Steuervorrichtung eingegeben wird.
Als nächstes wird das Prinzip des Ausführungsbeispiels 1 erläutert.
Es sei angenommen, daß es sich bei dem mechanischen System 4 um ein System mit zwei Trägheiten handelt, das eine mechanische Resonanzcharakteristik aufweist und bei dem eine Übertragungsfunktion von dem Drehmomentbefehlssignal τ_r zu dem Geschwindigkeitssignal v_m des Elektromotors 3 nur eine mechanische Resonanzcharakteristik hat.
Wenn hierbei eine Übertragungsfunktion von dem Drehmoment τ_m des Elektromotors 3 zu dem Geschwindigkeitssignal v_m des Elektromotors 3 mit G_v(s) bezeichnet wird und eine Übertragungsfunktion von dem Drehmoment τ_m des Elektromotors 3 zu dem Beschleunigungssignal a_l der Lastmaschine 2 mit G_a(s) bezeichnet wird, ergeben sich G_v(s) und G_a(s) jeweils wie folgt: Gleichung (1)
Gleichung (2)
Dabei bezeichnen ω_z eine Antiresonanzfrequenz, ω_p eine Resonanzfrequenz und J die Gesamtträgheit des mechanischen Systems 4; wenn die Trägheit des Elektromotors 3 J_m ist und die Trägheit der Lastmaschine 2 J₁ ist, wird die Gesamtträgheit J durch die Summe aus J_m und J₁ dargestellt. G_v(s) weist ein Paar komplexe Nullstellen auf der imaginären Achse auf, und wenn man die komplexe Nullstelle mit z' bezeichnet, ergibt sich z' durch folgende Gleichung.
Gleichung (3)

z' = ±jωz (3).

Darüber hinaus ist die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9b derart ausgebildet, daß eine Übertragungscharakteristik von dem korrigierten Geschwindigkeitssignal v_mc zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_r zu einer Übertragungscharakteristik eines PI-Reglers wird, die sich durch folgende Gleichung darstellen läßt. Gleichung (4)
Dabei bezeichnen k_v eine Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung und ω_vi eine Geschwindigkeits-Integralverstärkung.
Als erstes sei eine Verstärkung, mit der das Geschwindigkeitssignal a_l der Lastmaschine 2 in der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11b proportional verstärkt wird, mit α bezeichnet und zwar bei Betrachtung einer Elektromotor-Steuervorrichtung, bei der diese Verstärkung α 0 beträgt, d.h. das Geschwindigkeitskorrektursignal v_c nicht zu dem Geschwindigkeitssignal v_m des Elektromotors 3 hinzuaddiert wird.
Wenn die Übertragungscharakteristik der Drehmomentsteuerschaltung 5 in idealer Weise den Wert 1 hat und eine Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises zum Zeitpunkt des Öffnens des Regelkreises an dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 mit L_v'(s) bezeichnet wird, dann wird L_v'(s) zu der Übertragungsfunktion des Regelkreises, der an dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 beginnt, durch die Positionsdetektionsschaltung 6 zum Detektieren des Positionssignals x_m des Elektromotors 3, die Geschwindigkeitsberechnungsschaltung 10 und die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9b hindurchgeht und zu dem Eingangsende des Steuerungsobjekt 1 zurückkehrt, wobei dies durch die nachfolgende Gleichung dargestellt wird. Gleichung (5)
Auf der Basis der Gleichung (5) werden Nullstellen von L_v'(s) zu einer realen Nullstelle -ω_vi und einem Paar komplexer Nullstellen ±jω_z auf der imaginären Achse, wobei die von der Geschwindigkeitssteuerschaltung 9b gebildete reale Nullstelle -ω_vi und die komplexe Nullstelle z' von G_v(s) so erscheinen, wie sie sind.
Wenn man dagegen den Fall betrachtet, in dem α > 0 ist und eine Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises zu dem Zeitpunkt des Öffnens des Regelkreises an dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 mit L_v(s) bezeichnet wird, dann ist L_v(s) die Summe aus einer Übertragungsfunktion eines Regelkreises, der an dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 beginnt, den Elektromotor 3, die Positionsdetektionsschaltung 6, die Geschwindigkeitsberechnungsschaltung 10 und die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9b durchläuft und zu dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 zurückkehrt, und einer Übertragungsfunktion eines Regelkreises, der an dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 beginnt, die Lastmaschine 2, die Beschleunigungsdetektionsschaltung 7, die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11b und die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9b durchlauft und zu dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 zurückkehrt, wie dies in der nachfolgenden Gleichung dargestellt ist. Gleichung (6)
Aus der Gleichung (6) ist erkennbar, daß L_v(s) eine reale Nullstelle -ω_vi und ein Paar komplexe Nullstellen beinhaltet, die durch die Verstärkung α verändert sind. Wenn die komplexe Nullstelle von L_v(s) als z eingesetzt wird, ergibt sich z durch folgende Gleichung. Gleichung (7)
Wenn ein Dämpfungskoeffizient der komplexen Nullstelle z von L_v(s) mit ζ_z bezeichnet wird und ein Winkel zwischen der komplexen Nullstelle und der reellen Achse auf der komplexen Ebene mit ϕ bezeichnet wird, ergibt sich der Dämpfungskoeffizient ζ_z der komplexen Nullstelle z durch die nachfolgende Gleichung. Gleichung (8)
Im allgemeinen ist es notwendig, die Verstärkung einer Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises zu erhöhen, um den Störungsunterdrückungseffekt zu verbessern, wobei es bekannt ist, daß bei ausreichender Erhöhung der Verstärkung der Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises sich der Pol (der im folgenden auch als Pol des geschlossenen Regelkreises bezeichnet wird) einer Übertragungsfunktion des geschlossenen Regelkreises, bei der der Regelkreis nicht geöffnet wird, sich allmählich der Nullstelle der Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises annähert.
Wenn die Verstärkung der Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises erhöht wird, nähert sich somit der Dämpfungskoeffizient des Pols im geschlossenen Regelkreis dem Dämpfungskoeffizienten der Nullstelle (die im folgenden auch als Nullstelle des offenen Regelkreises bezeichnet wird) der Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises gemäß Gleichung (8).
Bei dem Dämpfungskoeffizienten des Pols des geschlossenen Regelkreises handelt es sich um einen typischen Index zum Anzeigen der Rate der Vibrationsdämpfung beim Ansprechen im geschlossenen Regelkreis, und wenn der Dämpfungskoeffizient des Pols im geschlossenen Regelkreis klein wird, dann wird die Schwingung des Ansprechens im geschlossenen Regelkreis groß, während dann, wenn der Dämpfungskoeffizient des Pols im geschlossenen Regelkreis hoch wird, die Schwingung des Ansprechens im geschlossenen Regelkreis rasch gedampft wird.
Wenn gemäß Ausführungsbeispiel 1 der Dämpfungskoeffizient ζ₂ der komplexen Nullstelle des offenen Regelkreises, wie er durch die Gleichung (8) angegeben wird, auf einen geeignet hohen Wert gesetzt wird, dann wird selbst bei Erhöhung der Verstärkung der Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises zum Verbessern des Störungsunterdrückungseffekts der Dämpfungskoeffizient des komplexen Pols im geschlossenen Regelkreis erhöht, und die Schwingung kann unterdrückt werden. Das heißt, eine Störungsunterdrückung sowie eine Schwingungsunterdrückung können gleichzeitig realisiert werden.
Die vorstehend geschilderte Eigenschaft wird unter Bezugnahme auf die 3 und 4 ausführlich erläutert.
3 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Wurzelortskurve eines komplexen Pols des geschlossenen Regelkreises bei Veränderung einer Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung K_v. Zum Vereinfachen der Erläuterung sind hierbei ω_vi gleich 0 und α gleich 1/ω_z, so daß der Dämpfungskoeffizient der komplexen Nullstelle z zu ζ_z = 0,5 wird.
In 3 ist die Wurzelortskurve des komplexen Pols des geschlossenen Regelkreises zu dem Zeitpunkt α = 0 durch eine gestrichelte Linie dargestellt, die Wurzelortskurve des komplexen Pols des geschlossenen Regelkreises zu dem Zeitpunkt α > 0 ist durch eine durchgezogene Linie dargestellt, die Nullstelle des offenen Regelkreises ist durch ein Symbol o dargestellt, ein Pol des offenen Regelkreises ist durch ein Symbol x dargestellt, und ein Pfeil jeder der Wurzelortskurven bezeichnet eine Richtung, in der sich der Pol des geschlossenen Regelkreises bewegt, wenn die Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v erhöht wird.
Dabei befindet sich der Pol des geschlossenen Regelkreises auf der reellen Achse an dem Ursprung, wenn die Geschwindigkeitsverstärkung 0 beträgt, und wenn die Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v zunimmt, konvergiert er an der Nullstelle des offenen Regelkreises, die sich bei -∞ befindet. Diese Ortskurve ist in beiden Fällen, in denen α = 0 und α = 1/ωz beträgt (nicht gezeigt), gleich.
4 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung der Veränderung bei dem Dämpfungskoeffizienten des komplexen Pols des geschlossenen Regelkreises, wenn die Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v erhöht wird, wobei die horizontale Achse die Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v normalisiert durch die Gesamtträgheit J darstellt und die vertikale Achse den Dämpfungskoeffizienten des komplexen Pols des geschlossenen Regelkreises darstellt.
Wenn die Verstärkung α gleich 0 ist und die Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v zum Verbessern der Störungsunterdrückungskraft ausgehend von Null erhöht wird, so bewegt sich der komplexe Pol des geschlossenen Regelkreises in Richtung von der imaginären Achse weg, und der Dämpfungskoeffizient des komplexen Pols des geschlossenen Regelkreises erreicht bei einem bestimmten Wert von k_v sein Maximum.
Wenn die Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v ausgehend von dem Wert, bei dem der Dämpfungskoeffizient sein Maximum erreicht, noch weiter erhöht wird, nähert sich der komplexe Pol des geschlossenen Regelkreises der komplexen Nullstelle z' von L_v'(s) auf der imaginären Achse, und der Dämpfungskoeffizient des komplexen Pols des geschlossenen Regelkreises nähert sich allmählich 0.
Obwohl die Schwingung der Lastmaschine 2 in Abhängigkeit hiervon hoch wird, da die Position der komplexen Nullstelle z' selbst dann nicht verändert werden kann, wenn die Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v und die Geschwindigkeits- Integralverstärkung ω_vi eingestellt werden, muß die Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v verringert werden, um den Dämpfungskoeffizienten zu erhöhen und Schwingung der Lastmaschine 2 zu unterdrücken.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß in dem Fall, in dem die Verstärkung α gleich 0 ist, d.h. das Geschwindigkeitskorrektursignal v_c nicht zu der Geschwindigkeit v_m des Elektromotors 3 hinzuaddiert wird, eine Verbesserung der Störungsunterdrückungskraft und der Schwingungsunterdrückung nicht gleichzeitig realisiert werden können.
Wenn andererseits die Verstärkung α positiv erhöht wird, kann der Dämpfungskoeffizient der komplexen Nullstelle z' von G_v(s) erhöht werden. Das heißt, die komplexe Nullstelle z von L_v(s) wird auf der imaginären Achse zu einer von z' abgelegenen Position bewegt, und der Dämpfungskoeffizient ζ_z der komplexen Nullstelle z von L_v(s) kann erhöht werden.
Wenn hierbei die Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v erhöht wird, um die Störungsunterdrückungskraft zu verbessern, wird der komplexe Pol im geschlossenen Regelkreis in Richtung von der imaginären Achse weg bewegt, und der Dämpfungskoeffizient des komplexen Pols im geschlossenen Regelkreis wird erhöht. Wenn k_v weiter erhöht wird, dann wird in ähnlicher Weise wie in dem Fall von α = 0, der Dämpfungskoeffizient des komplexen Pols im geschlossenen Regelkreis vermindert.
In der vorstehend beschriebenen Weise kann jedoch der Dämpfungskoeffizient ζ₂ der komplexen Nullstelle z von L_v(s) mit einer geeigneten Größe versehen werden, selbst wenn der komplexe Pol im geschlossenen Regelkreis sich der komplexen Nullstelle z von L_v(s) nähert, so daß der Dämpfungskoeffizient des Pols im geschlossenen Regelkreis nicht 0 wird und somit eine derartige Einstellung vorgenommen werden kann, daß die Lastmaschine 2 nicht schwingt.
Das heißt, eine Verbesserung der Störungsunterdrückungskraft sowie bei der Schwingungsunterdrückung der Lastmaschine können gleichzeitig realisiert werden.
Auch bei der Ausbildung gemäß 1 kann die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11a in ähnlicher Weise wie bei der Konstruktion der 2 ausgebildet sein, wobei dies folgendermaßen aussieht.
In 1 ist die Ausbildung derart, daß die Positionssteuerschaltung 8a die Übertragungscharakteristik einer Positions-Proportionalverstärkung k_p hat und die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9a die Übertragungscharakteristik einer PI-Regelung hat, wie dies durch die Gleichung (4) dargestellt ist und der 2 ähnlich ist. Wenn man den Rückkopplungskreis von der Positionsdetektionsschaltung 6 aus betrachtet, wird die Übertragungscharakteristik von dem Positionssignal x_m zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_r durch die nachfolgende Gleichung dargestellt. Gleichung (9)
Ist die Konstruktion derart ausgebildet, daß die Übertragungscharakteristik von dem Beschleunigungssignal a_l zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_r zu einer Übertragungscharakteristik wird, die man durch Multiplizieren der Übertragungscharakteristik von dem Positionssignal x_m zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_r mit einer Proportional-Integrations-Charakteristik der Verstärkung α erhält, ist es aufgrund der Tatsache, daß die Dämpfung der komplexen Nullstelle des offenen Regelkreises in ähnlicher Weise wie bei der Konstruktion der 2 eingestellt werden kann, lediglich notwendig, die Übertragungscharakteristik zu ermitteln, wie diese in der nachfolgenden Gleichung dargestellt ist. Gleichung (10)
Dagegen wird die Übertragungscharakteristik von dem Geschwindigkeitskorrektursignal zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_r durch folgende Gleichung dargestellt. Gleichung (11)
Auf diese Weise ist die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11a derart ausgebildet, daß sie eine Übertragungsfunktion C_α(s) einer PI-Regelung aufweist, wie dies in der nachfolgenden Gleichung dargestellt ist, bei der eine Proportionalverstärkung mit α bezeichnet ist und eine Integralverstärkung mit k_p bezeichnet ist. Gleichung (12)
Als nächstes wird die Einstellung der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11a, der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11b, der Geschwindigkeitssteuerschaltung 9a und der Geschwindigkeitssteuerschaltung 9b des Ausführungsbeispiels 1 erläutert.
Der Dämpfungskoeffizient ζ_z kann durch positives Erhöhen der Verstärkung α erhöht werden, und wenn der Dämpfungskoeffizient ζ_z etwa 0,5 beträgt, läßt sich ein ausreichender Schwingungsunterdrückungseffekt erzielen, wenn die Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v erhöht wird. Wenn der Dämpfungskoeffizient weiter erhöht wird und 1 oder mehr erreicht, läßt sich zwar kein besonders ausgezeichneter Effekt erzielen, während ein solcher schlechter Einfluß, daß die Übereinstimmung langsam wird oder eine robuste Stabilität schlecht wird, zunimmt.
Daher wird die Verstärkung α derart eingestellt, daß der Dämpfungskoeffizient ζ_z etwa gleich 0,5 wird. Obwohl in der Beschreibung die Antiresonanzdämpfung des Steuerungsobjekts mit 0 vorgesehen ist, kann in dem Fall, in dem die Antiresonanzdämpfung des Steuerungsobjekts 1 größer als 0 ist, der Dämpfungskoeffizient ζ_z in Abhängigkeit von der Größe des Werts auf einen geringeren Wert als etwa 0,5 gebracht werden.
Darüber hinaus ist der Dämpfungskoeffizient nicht von der Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v und der Geschwindigkeits-Integralverstärkung ω_vi abhängig. Unabhängig von der Einstellung der Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v und der Geschwindigkeits-Integralverstärkung ω_vi muß somit die Verstärkung α lediglich auf einem bestimmten Wert innerhalb des Bereichs festgelegt werden, in dem die Schwingung der Lastmaschine 2 unterdrückt werden kann. Wenn zum Beispiel α auf einen Wert von etwa 1/ω_z gebracht wird, so daß etwa 0,5 wird, kann die Schwingung der Lastmaschine 2 in ausreichender Weise unterdrückt werden.
Wenn die Antiresonanzfrequenz ω_z des mechanischen Systems 4 vorab bekannt ist, kann die Verstärkung α derart vorgesehen werden, daß der Dämpfungskoeffizient ζ_z mit dem optimalen Wert übereinstimmt, wobei jedoch auch in dem Fall, in dem die Antiresonanzfrequenz ω_z unbekannt ist, durch bloßes Erhöhen der Verstärkung α in positiver Weise der Dämpfungskoeffizient ζ_z vergrößert wird und ein Schwingungsunterdrückungseffekt erzielt werden kann.
Somit sind keine speziellen Mittel zum Ausführen eines Rechenvorgangs zum Erzielen von Information im Hinblick auf das mechanische System, wie zum Beispiel die Antiresonanzfrequenz ω_z, sowie zum Identifizieren der Frequenzcharakteristik erforderlich, und Schwingung der Lastmaschine 2 kann durch die einfache Einstellung unterdrückt werden, bei der α allmählich von 0 erhöht wird.
Da ferner der Dämpfungskoeffizient ζ_z nicht von der Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v abhängig ist, können die Verstärkung α und die Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v unabhängig eingestellt werden, und eine Verbesserung der Störungsunterdrückungskraft sowie der Schwingungsunterdrückung bei der Lastmaschine 2 läßt sich durch unabhängige Einstellung erzielen.
Da auch der Dämpfungskoeffizient ζ_z nicht von der Geschwindigkeits-Integralverstärkung ω_vi abhängig ist, können ferner auch die Verstärkung α und die Geschwindigkeits-Integralverstärkung ω_vi in unabhängiger Weise eingestellt werden. Aus der Gleichung (6) ist erkennbar, daß selbst bei Änderung der Geschwindigkeits-Integralverstärkung ω_vi sich die reelle Nullstelle -ω_vi von L_v(s) lediglich auf der reellen Achse bewegt und kein Einfluß auf den Dämpfungskoeffizienten ζ_z der komplexen Nullstelle ausgeübt wird, der aufgrund der Verstärkung α verändert ist.
Da der Dämpfungskoeffizient der reellen Nullstelle 1 ist, kommt es zu keinen Schwingungen der Lastmaschine 2 durch den Einfluß des Pols des geschlossenen Regelkreises, der an der reellen Nullstelle -ω_vi konvergiert. Bei dieser Art von Elektromotor-Steuervorrichtung erfolgt der Einstellvorgang häufig derart, daß die Geschwindigkeits-Integralverstärkung ω_vi mit der Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v gekoppelt ist und auch ω_vi in Abhängigkeit von dem Anstieg bei der Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v erhöht wird.
Auch in diesem Fall ist es jedoch nicht notwendig, die Einstellung hinsichtlich der Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v und der Geschwindigkeits-Integral verstärkung ω_vi zu verändern, und bei Verwendung der Konstruktion des Ausführungsbeispiels 1, bei dem das Geschwindigkeitssteuersignal v_c zu dem Geschwindigkeitssignal v_n des Elektromotors 3 hinzuaddiert wird, kann eine Verbesserung der Störungsunterdrückungskraft und der Schwingungsunterdrückung anhand der einfachen Einstellung, bei der nur die Verstärkung α in der vorstehend beschriebenen Weise eingestellt wird, gleichzeitig realisiert werden.
Dabei kann die Positions-Proportionalverstärkung k_p in ähnlicher Weise wie die Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v behandelt werden.
Obwohl bei dem Ausführungsbeispiel 1 die Konstruktion derart ist, daß das Beschleunigungssignal a_l der Lastmaschine 2 zum Erzeugen des Geschwindigkeitskorrektursignals v_c in der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11a proportional multipliziert wird, kann die Konstruktion ferner auch derart sein, daß ein Signal, das man durch Entfernen einer bestimmten Frequenzkomponente aus dem Beschleunigungssignal a_l der Lastmaschine 2 erhält, proportional multipliziert wird.
Durch Hinzufügen beispielsweise eines Tiefpaßfilters zum Entfernen einer Komponente mit einer bestimmten Frequenz oder einer höheren Frequenz zu der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11a oder der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11b ist es möglich, ein Hochfrequenzrauschen zu eliminieren, das in dem Beschleunigungssignal a_l der Lastmaschine 2 enthalten ist und möglicherweise einen nachteiligen Einfluß auf die Stabilität des mechanischen Systems 4 ausüben kann. Die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters braucht lediglich um das Fünffache oder mehr höher zu sein als die Antiresonanzfrequenz ω_z des mechanischen Systems 4.
Ferner kann durch Hinzufügen eines Hochpaßfilters zum Entfernen einer Komponente mit einer bestimmten Frequenz oder einer darunter liegenden Frequenz zu der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11a oder der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11b eine bleibende Abweichung aufgrund eines in dem Beschleunigungssignal a_l der Lastmaschine 2 enthaltenen Offset eliminiert werden. Hierbei braucht die Grenzfrequenz des Hochpaßfilters lediglich niedriger zu sein als ¼ der Antiresonanzfrequenz ω_z des mechanischen Systems 4.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen Ausbildung des ersten Ausführungsbeispiels sind keine speziellen Einrichtungen zum Ausführen eines Rechenvorgangs zum Erzielen von Information im Hinblick auf das mechanische System 4 sowie zum Identifi zieren der Frequenzcharakteristik erforderlich, und unabhängig von der Einstellung der Positions-Proportionalverstärkung k_p, der Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v sowie der Geschwindigkeits-Integralverstärkung ω_vi kann durch eine einfache Einstellung der Verstärkung α auf einen festen Wert, so daß der Dämpfungskoeffizient ζ_z einen geeigneten Wert von 1 oder weniger erhält, die Verbesserung bei der Störungsunterdrückungskraft sowie bei der Schwingungsunterdrückung der Lastmaschine 2 gleichzeitig realisiert werden.
Wenn bei der Konstruktion, wie sie in 2 gezeigt ist, keine Rückkopplungseingabe des Positionssignals x_m in der Positionssteuerschaltung 8b stattfindet, kann ferner ein ähnlicher Effekt mit einer einfacheren Konstruktion erzielt werden, wobei das Geschwindigkeitskorrektursignal v_c, das durch proportionales Multiplizieren des Beschleunigungssignals a_l der Lastmaschine 2 gebildet wird, zu dem Geschwindigkeitssignal v_m des Elektromotors 3 addiert wird.
Vorstehend ist zwar ein Beispiel beschrieben worden, bei dem die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9a und die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9b die Übertragungscharakteristik einer PI-Regelung aufweisen, wobei jedoch selbst in dem Fall, in dem die Schaltungen eine andere Übertragungscharakteristik aufweisen, beispielsweise wenn diese die Übertragungscharakteristik einer IP-Regelung aufweisen, die Schwingungsunterdrückungsschaltung lediglich derart ausgebildet werden muß, daß ein durch ω_vi bestimmtes Filter zu der PID-Regelung hinzugefügt wird, wobei die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11a oder die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11b durch ein ähnliches Verfahren gebildet werden kann.
Ausführungsbeispiel 2
5 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2.
Bei dem Steuerungsobjekt 1 handelt es sich um das gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel 1.
In eine Positionssteuerschaltung 8c werden ein Positionsbefehlssignal x_r und ein korrigiertes Positionssignal x_mc eingegeben, das man durch Addieren eines Positionssignals x_m und eines Positionskorrektursignals x_c zum Korrigieren des Positionssignals x_m erhält, und die Positionssteuerschaltung 8c gibt ein Geschwindigkeitsbefehlssignal v_r aus.
In eine Geschwindigkeitssteuerschaltung 9c werden das von der Positionssteuerschaltung 8c ausgegebene Geschwindigkeitsbefehlssignal v_r und ein Geschwindigkeitssignal v_m eingegeben, das von der Geschwindigkeitsberechnungsschaltung 10 beim Ausführen eines Rechenvorgangs an dem Positionssignal x_m ausgegeben wird, und die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9c gibt ein Drehmomentbefehlssignal τ_r aus.
Das Positionskorrektursignal x_c wird von der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11c ausgegeben, in die ein Beschleunigungssignal a_l einer Lastmaschine 2 eingegeben wird, und eine Übertragungsfunktion dieser Schwingungsunterdrückungsschaltung 11c ist derart festgelegt, daß eine Übertragungsfunktion von dem Beschleunigungssignal a_l zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_r zu einer Übertragungsfunktion wird, die man durch Multiplizieren einer Übertragungsfunktion von dem Positionssignal x_m zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_r mit einer Proportional-Charakteristik mit einer bestimmten Verstärkung sowie mit einer Integrations-Charakteristik erhält.
Das Prinzip dieses zweiten Ausführungsbeispiels wird unter Verwendung einer Konstruktion gemäß 6 erläutert, bei der es sich im Vergleich zu der Konstruktion der 5 um eine Vereinfachung handelt und bei der keine Rückkopplung des Geschwindigkeitssignals v_m zu der Geschwindigkeitssteuerschaltung 9c stattfindet. In 6 handelt es sich bei dem Steuerungsobjekt 1 um das gleiche wie in 5.
Bei der Konstruktion der 6 ist eine Positionssteuerschaltung 8d derart ausgebildet, daß sie ein Drehmomentbefehlssignal τ_r ohne Zwischenanordnung einer Geschwindigkeitssteuerschaltung direkt ausgibt, wobei in die Positionssteuerschaltung 8d ein Positionsbefehlssignal x_r und ein korrigiertes Positionssignal x_mc eingegeben werden und diese Positionssteuerschaltung 8d das Drehmomentbefehlssignal τ_r ausgibt. Ferner wird ein Positionskorrektursignal x_c in einer derartigen Weise erzeugt, daß eine Schwingungsunterdrückungsschaltung 11d ein durch proportionales Multiplizieren eines Beschleunigungssignals a_l einer Lastmaschine 2 gebildetes Signal integriert.
Als nächstes wird das Prinzip des Ausführungsbeispiels 2 beschrieben. In ähnlicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß es sich bei einem mechanischen System 4 um ein System mit zwei Trägheiten handelt, das eine mechanische Resonanzcharakteristik aufweist und bei dem eine Übertragungsfunktion von dem Drehmomentbefehlssignal τ_r zu einem Positionssignal x_m eines Elektromotors 3 nur eine mechanische Resonanzcharakteristik hat. Wenn hierbei eine Übertragungsfunktion von einem Drehmoment τ_m des Elektromotors 3 zu dem Positionssignal x_c des Elektromotors 3 mit G_p(s) bezeichnet wird, läßt sich G_p(s) durch folgende Gleichung darstellen. Gleichung (13)
Ferner sei angenommen, daß die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11d eine Proportionalintegration des Beschleunigungssignals a_l der Lastmaschine 2 vornimmt, wobei sich eine Übertragungscharakteristik von dem Beschleunigungssignal a_l der Lastmaschine 2 zu dem Positionskorrektursignal x_c durch folgende Gleichung ergibt.
Gleichung (14)

Cα(s) = αs (14).

Dabei bezeichnet α eine Integralverstärkung der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11d.
Ferner sei angenommen, daß eine Übertragungscharakteristik von dem Positionssignal x_m des Elektromotors 3 zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_r in der Positionssteuerschaltung 8b in Form einer PID-Regelvorrichtung vorliegt, die durch C_p(s) ausgedrückt wird, wie dies in der nachfolgenden Gleichung dargestellt ist. Gleichung (15)
Dabei bezeichnet K eine Positions-Differentialverstärkung, K_p bezeichnet eine Positions-Proportionalverstärkung und K_i bezeichnet eine Positions-Integralverstärkung.
Wenn eine Übertragungscharakteristik einer Drehmomentsteuerschaltung 5 in idealer Weise den Wert 1 erhält und eine Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises zum Zeitpunkt des Öffnens eines Regelkreises an dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 mit L_p(s) bezeichnet wird, handelt es sich bei L_p(s) um die Summe aus einer Übertragungsfunktion eines Regelkreises, der von dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 beginnt, durch den Elektromotor 3, die Positionsdetektionsschaltung 6 und die Positionssteuerschaltung 8d hindurchgeht und zu dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 zurückkehrt, sowie einer Übertragungsfunktion eines Regelkreises, der an dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 beginnt, durch die Lastmaschine 2, die Beschleunigungsdetektionsschaltung 7, die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11d und die Positionssteuerschaltung 8d hindurchgeht und zu dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 zurückkehrt, wie dies in der nachfolgenden Gleichung veranschaulicht ist. Gleichung (16)
Dabei hat L_p(s) eine Nullstelle, die durch die Positionssteuerschaltung 8d vorgegeben ist, sowie eine komplexe Nullstelle, die durch eine integrale Verstärkung α der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11d geändert wird. Da die durch die integrale Verstärkung α geänderte komplexe Nullstelle mit der durch die Gleichung (7) angegebenen komplexen Nullstelle z identisch ist, wenn α unabhängig von der Einstellung von K, K_p und K_l positiv erhöht wird, kann der Dämpfungskoeffizient erhöht werden.
Obwohl es einen Fall gibt, in dem eine durch die Positionssteuerschaltung 8d vorgegebene Nullstelle in Abhängigkeit von Werten einer Positions-Proportionalverstärkung K_p und einer Positions-Integralverstärkung K_i zu einer komplexen Nullstelle wird, da der Dämpfungskoeffizient der komplexen Nullstelle durch Einstellen der Positions-Proportionalverstärkung K_p und der Positions-Integralverstärkung K_i erhöht werden kann, kommt es selbst bei einer Erhöhung der Positions-Differentialverstärkung K zu keiner Schwingung bei der Lastmaschine 2 aufgrund des Konvergierens des Pols des geschlossenen Regelkreises an der komplexen Nullstelle.
In ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 kann somit eine Verbesserung der Störungsunterdrückungskraft sowie der Schwingungsunterdrückung bei der Lastmaschine 2 durch eine einfache Einstellung gleichzeitig realisiert werden.
Bei ähnlicher Denkweise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 kann auch bei der Konstruktion der 5 die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11c in ähnlicher Weise wie bei der Konstruktion der 6 ausgebildet werden. In dem Fall, in dem in 5 die Positionssteuerschaltung 8c die Übertragungscharakteristik einer PI-Regelung der Verstärkung k_p hat und die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9c die Übertragungscharakteristik der PI-Regelung hat, muß die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11c lediglich derart ausgebildet werden, daß sie die Übertragungscharakteristik der PI-Regelung aufweist, wie dies in der nachfolgenden Gleichung dargestellt ist, bei der die Proportionalverstärkung α/k_p ist und die Integralverstärkung k_p ist. Gleichung (17)
Selbst wenn die Positionssteuerschaltung 9c eine andere Übertragungscharakteristik hat, beispielsweise einer IP-Regelung anstatt der PI-Regelung, kann die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11c wiederum in ähnlicher Weise ausgebildet werden.
Obwohl bei dem Ausführungsbeispiel 2 die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11c zum Erzeugen des Positionskorrektursignals x_c ausgebildet ist, das man durch Multiplizieren des Beschleunigungssignals a_l der Lastmaschine 2 mit einer Proportional-Charakteristik mit der spezifizierten Verstärkung sowie mit einer Integrations-Charakteristik erhält, kann die Konstruktion auch derart vorgesehen sein, daß ein Signal, das man durch Entfernen einer bestimmten Frequenzkomponente aus dem Beschleunigungssignal a_l der Lastmaschine 2 erhält, proportional multipliziert wird.
Beispielsweise kann durch Hinzufügen eines Tiefpaßfilters zum Entfernen einer Komponente mit einer bestimmten Frequenz oder einer höheren Frequenz zu der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11c oder der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11d ein Hochfrequenz-Rauschen entfernt werden, das in dem Beschleunigungssignal a_l der Lastmaschine 2 enthalten ist und möglicherweise einen nachteiligen Einfluß auf die Stabilität des mechanischen Systems 4 hat. Die Ansprechfrequenz des Tiefpaßfilters muß lediglich etwa um das Fünffache oder mehr höher sein als die Antiresonanzfrequenz ω_z des mechanischen Systems 4.
Die Integration der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11c oder der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11d kann auch in Form einer Pseudo-Integration mit Integrations-Charakteristik und einem Hochpaßfilter erfolgen. Wenn das Hochpaßfilter derart ausgebildet ist, daß es eine Charakteristik zweiter Ordnung oder höherer Ordnung aufweist, kann eine bleibende Abweichung aufgrund eines in dem Beschleunigungssignal der Lastmaschine 2 enthaltenen Offset entfernt werden. Die Ordnung des Hochpaßfilters kann in Abhängigkeit von der Summe der Ordnungen von integralen Elementen bestimmt werden, die in der Übertragungscharakteristik von dem Beschleunigungssignal a_l zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_r enthalten sind. Hierbei braucht die Grenzfrequenz des Hochpaßfilters nur niedriger zu sein als etwa ¼ der Antiresonanzfrequenz ω_z des mechanischen Systems 4.
Wenn das Ausführungsbeispiel 2 die vorstehend geschilderte Konstruktion hat, wird durch Erhöhen der integralen Verstärkung α der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11c oder der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11d die Position der komplexen Nullstelle von L_p(s) zu einer Position, die von der Position der komplexen Nullstelle von G_p(s) auf der imaginären Achse verschieden ist, und der Dämpfungskoeffizient kann erhöht werden. In ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 kann somit eine Verbesserung bei der Störungsunterdrückungskraft und der Schwingungsunterdrückung der Lastmaschine 2 durch eine einfache Einstellung gleichzeitig realisiert werden.
Wenn, wie in dem Fall der Konstruktion der 6, keine Rückkopplungseingabe des Geschwindigkeitssignals v_m zu der Geschwindigkeitssteuerschaltung stattfindet, kann ferner der gleiche Effekt mit einer einfacheren Konstruktion erzielt werden, bei der das Positionskorrektursignal x_c, das man durch proportionales und integrales Multiplizieren des Beschleunigungssignals a_l der Lastmaschine 2 erhält, zu dem Positionssignal x_m des Elektromotors 3 hinzuaddiert wird.
Ausführungsbeispiel 3
7 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung. Bei einem Steuerungsobjekt 1 handelt es sich um das gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel 1.
In eine Positionssteuerschaltung 8e werden ein Positionsbefehlssignal x_r und ein korrigiertes Positionssignal x_mc eingegeben, das man durch Addieren eines Positionssignals x_m eines Elektromotors 3 und eines Positionskorrektursignals x_c zum Korrigieren des Positionssignals x_m erhält, und die Positionssteuerschaltung 8e gibt ein Geschwindigkeitsbefehlssignal v_r aus.
In eine Geschwindigkeitssteuerschaltung 9e werden das von der Positionssteuerschaltung 8e ausgegebene Geschwindigkeitsbefehlssignal v_r und ein korrigiertes Geschwindigkeitssignal v_mc eingegeben, das man durch Addieren eines von einer Geschwindigkeitsberechnungsschaltung 10 beim Ausführen eines Rechenvorgangs an dem Positionssignal x_m ausgegebenen Signals und eines Geschwindigkeitskorrektursignals v_c zum Korrigieren des Geschwindigkeitssignals v_m erhält, wobei die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9e ein Drehmomentbefehlssignal τ_r ausgibt.
Eine Schwingungsunterdrückungsschaltung 11e gibt zwar das Positionskorrektursignal x_c und das Geschwindigkeitskorrektursignal v_c aus, jedoch beinhaltet die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11e eine Verstärkungsschaltung 12 zum Erzeugen eines Geschwindigkeitskorrektursignals v_c durch proportionales Multiplizieren eines Beschleunigungssignals a_l einer Lastmaschine 2 sowie eine Integrationsschaltung 13 zum Erzeugen des Positionskorrektursignals x_c durch Integrieren des Geschwindigkeitskorrektursignals v_c.
Als nächstes wird das Prinzip des Ausführungsbeispiels 3 beschrieben. Es sei angenommen, daß in ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 das mechanische System 4 ein System mit zwei Trägheiten ist. Ferner ist die Verstärkung der Verstärkungsschaltung 12 innerhalb der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11e mit α bezeichnet, wobei davon ausgegangen wird, daß die Übertragungscharakteristik von dem Positionssignal x_m des Elektromotors 3 zu dem Geschwindigkeitsbefehlssignal v_r in der Positionssteuerschaltung 8e durch eine Übertragungscharakteristik einer proportionalen Regelung gemäß der nachfolgenden Gleichung dargestellt wird.
Gleichung (18)

Cp(s) = -kp (18).

Dabei bezeichnet k_p eine Positions-Proportionalverstärkung. Ferner sei angenommen, daß die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9e eine PI-Regelung einer Abweichung zwischen dem Geschwindigkeitsbefehlssignal v_r und dem Geschwindigkeitssignal v_m des Elektromotors 3 ausführt, wie dies in der nachfolgenden Gleichung dargestellt ist. Gleichung (19)
Dabei bezeichnen k_v eine Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung und ω_vi eine Geschwindigkeitsproduktverstärkung.
In dem Fall, in dem die Übertragungscharakteristik der Drehmomentsteuerschaltung 5 in idealer Weise den Wert 1 hat und eine Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises zum Zeitpunkt des Öffnens des Regelkreises an dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 mit L_p(s) bezeichnet wird, handelt es sich bei L_p(s) um die Summe aus einer Übertragungsfunktion eines Regelkreises, der an dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 beginnt, durch die Positionsdetektionsschaltung 6, die Positionssteuerschaltung 8e und die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9e hindurchgeht und zu dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 zurückkehrt; einer Übertragungsfunktion eines Regelkreises, der an dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 beginnt, durch die Positionsdetektionsschaltung 6, die Geschwindigkeitsberechnungsschaltung 10 und die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9e hindurchgeht und zu dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 zurückkehrt; einer Übertragungsfunktion eines Regelkreises, der an dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 beginnt, durch die Beschleunigungsdetektionsschaltung 7, die Verstärkungsschaltung 12, die Integrationsschaltung 13, die Positionssteuerschaltung 8e und die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9e hindurchgeht und zu dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 zurückkehrt; sowie einer Übertragungsfunktion eines Regelkreises, der an dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 beginnt, durch die Beschleunigungsdetektionsschaltung 7, die Verstärkungsschaltung 12 und die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9e hindurchgeht und zu dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 zurückkehrt, wie dies in der nachfolgenden Gleichung dargestellt ist. Gleichung (20)
L_p(s) hat reelle Nullstellen -k_p und -ω_vi sowie eine komplexe Nullstelle, die durch die integrale Verstärkung α der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11e verändert ist.
Da die Dämpfungskoeffizienten der beiden reellen Nullstellen stets 1 sind, kommt es bei Erhöhung der Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v zu keiner Schwingung bei der Lastmaschine aufgrund des Pols des geschlossenen Regelkreises, der an der reellen Nullstelle konvergiert.
Ferner handelt es sich bei der durch die integrale Verstärkung α geänderte komplexe Nullstelle um die gleiche wie die komplexe Nullstelle z, die in der Gleichung (7) zum Ausdruck gebracht wird, und durch positives Erhöhen der integralen Verstärkung α unabhängig von der Einstellung der Geschwindigkeits-Proportionalverstärkung k_v, der Geschwindigkeits-Integralverstärkung v_i und der Positions-Proportionalverstärkung k_p wird die Position der komplexen Nullstelle z von L_p(s) zu einer Position, die sich von der komplexen Nullstelle z' von G_p(s) auf der imaginären Achse unterscheidet, und der Dämpfungskoeffizient kann erhöht werden.
In ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 können somit eine Verbesserung der Störungsunterdrückungskraft sowie eine Verbesserung bei der Schwingungsunterdrückung der Lastmaschine 2 mittels einer einfachen Einstellung gleichzeitig realisiert werden.
Selbst wenn die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9e eine andere Übertragungscharakteristik als die PI-Regelung, beispielsweise eine IP-Regelung, aufweist, kann die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11e wiederum in ähnlicher Weise ausgebildet werden.
Ferner ist bei dem Ausführungsbeispiel 3 die Geschwindigkeitsberechnungsschaltung 10 zwar derart ausgebildet, daß das Geschwindigkeitssignal v_m des Elektromotors 3 aus dem von der Positionsdetektionsschaltung 6 detektieren Positionssignal x_m berechnet wird, wobei jedoch auch der Geschwindigkeitsdetektionswert des Elektromotors 3 verwendet werden kann.
Obwohl die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11e derart ausgebildet ist, daß das Geschwindigkeitskorrektursignal v_c durch proportionales Multiplizieren des Beschleunigungssignals a_l der Lastmaschine 2 gebildet wird und das Positionskorrektursignal x_c durch Integrieren des Geschwindigkeitskorrektursignals v_c erzeugt wird, kann an stelle des Beschleunigungssignals a_l auch ein Signal verwendet werden, das man durch Entfernen einer bestimmten Frequenzkomponente aus dem Beschleunigungssignal a_l erhält.
Beispielsweise kann durch Hinzufügen eines Tiefpaßfilters zum Entfernen einer Komponente mit einer bestimmten Frequenz oder einer höheren Frequenz zu der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11d ein Hochfrequenzrauschen eliminiert werden, das in dem Beschleunigungssignal a_l enthalten ist und möglicherweise einen nachteiligen Einfluß auf die Stabilität des mechanischen Systems 4 hat. Die Ansprechfrequenz des Tiefpaßfilters muß lediglich um das Fünffache oder mehr höher sein als die Antiresonanzfrequenz ω_z des mechanischen Systems 4.
Ferner wird ein Hochpaßfilter zum Entfernen einer Komponente mit einer bestimmten Frequenz oder einer darunter liegenden Frequenz zu der Übertragungscharakteristik von dem Beschleunigungssignal a_l der Lastmaschine 2 zu dem Geschwindigkeitskorrektursignal v_c in der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11d hinzugefügt, und anstatt der Integration, die in der Übertragungscharakteristik von dem Beschleunigungssignal a_l zu dem Positionskorrektursignal x_c enthalten ist, kann eine Pseudo-Integration mit Integrations-Charakteristika und einer Charakteristik eines Hochpaßfilters zweiter Ordnung oder höherer Ordnung verwendet werden.
Die Ordnung des in der Pseudo-Integration enthaltenen Hochpaßfilters kann in Abhängigkeit von der Summe der Ordnungen von integralen Elementen bestimmt werden, die in der Übertragungscharakteristik von dem Beschleunigungssignal a_l zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_r vorhanden sind. Die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11e ist mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion ausgebildet, so daß eine bleibende Abweichung aufgrund eines in dem Beschleunigungssignal a_l enthaltenen Offset eliminiert werden kann.
Die Grenzfrequenz des Hochpaßfilters, die zu der Übertragungscharakteristik von dem Beschleunigungssignal a_l zu dem Geschwindigkeitskorrektursignal v_c hinzuaddiert wird, sowie die Grenzfrequenz des Hochpaßfilters, das in der Pseudo-Integration enthalten ist, die anstelle der Integration der Übertragungscharakteristik von dem Beschleunigungssignal a_l zu dem Positionskorrektursignal x_c verwendet wird, braucht lediglich niedriger zu sein als ¼ der Antiresonanzfrequenz ω_z des mechanischen Systems 4.
Da das Ausführungsbeispiel 3 die vorstehend geschilderte Ausbildung hat, wird durch Erhöhen der Verstärkung α der Verstärkungsschaltung 12 innerhalb der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11e die Position der komplexen Nullstelle von L_p(s) zu einer Position gemacht, die von der komplexen Nullstelle von G_p(s) auf der imaginären Achse verschieden ist, so daß der Dämpfungskoeffizient erhöht werden kann. In ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 können somit die Verbesserung der Störungsunterdrückungskraft und die Verbesserung der Schwingungsunterdrückung der Lastmaschine 2 durch eine einfache Einstellung realisiert werden.
Ausführungsbeispiel 4
8 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung einer Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4 der Erfindung.
Bei einem Steuerungsobjekt handelt es sich um das gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel 1.
Bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 wird in die Schwingungsunterdrückungsschaltungen 11a bis 11e das Beschleunigungssignal a_l der Lastmaschine 2 eingegeben, wobei die Schwingungsunterdrückungsschaltungen das Positionskorrektursignal x_c zum Korrigieren des Positionssignals x_m oder das Geschwindigkeitskorrektursignal v_c zum Korrigieren des Geschwindigkeitssignals v_m ausgeben, während bei dem Ausführungsbeispiel 4 eine Schwingungsunterdrückungsschaltung 11f derart ausgebildet ist, daß in diese ein Beschleunigungssignal a_l eingegeben wird und diese ein Drehmomentkorrektursignal τ_c ausgibt, um ein von einer Geschwindigkeitssteuerschaltung 9f ausgegebenes Drehmomentbefehlssignal τ_v zu korrigieren.
In eine Positionssteuerschaltung 8f wird ein Positionsbefehlssignal x_r eingegeben, wobei die Positionssteuerschaltung 8f ein Geschwindigkeitsbefehlssignal v_r ausgibt.
In die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9f werden das von der Positionssteuerschaltung 8f ausgegebene Geschwindigkeitsbefehlssignal v_r sowie ein von einer Geschwindigkeitsberechnungsschaltung 10 beim Ausführen eines Rechenvorgangs an einem Positionssignal x_m eines Elektromotors 3 ausgegebenes Geschwindigkeitssignal v_m eingegeben, und die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9f gibt das Drehmomentbefehlssignal τ_v aus.
Die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11f ist derart ausgebildet, daß eine Übertragungsfunktion von dem Beschleunigungssignal a_l zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_v zu einer Übertragungsfunktion wird, die man durch Multiplizieren der gesamten Übertragungsfunktion von dem Geschwindigkeitssignal v_m zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_v mit einer Verstärkung erhält.
Ein korrigiertes Drehmomentsignal τ_r, das einer Drehmomentsteuerschaltung 5 zuzuführen ist, erhält man durch Addieren des Drehmomentbefehlssignals τ_v, das von der Geschwindigkeitssteuerschaltung 9f ausgegeben wird, sowie des Drehmomentkorrektursignals τ_c, das von der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11f ausgegeben wird.
Im folgenden wird das Prinzip des Ausführungsbeispiels 4 erläutert. In 8 sei angenommen, daß es sich bei einem mechanischen System 4 um ein System mit zwei Trägheiten handelt, eine Übertragungscharakteristik der Drehmomentsteuerschaltung 5 idealerweise 1 ist, eine Übertragungsfunktion von dem Beschleunigungssignal a_l einer Lastmaschine 2 zu dem korrigierten Drehmomentsignal τ_r mit C_a(s) bezeichnet wird und eine Übertragungscharakteristik von dem Geschwindigkeitssignal v_m zu dem korrigierten Drehmomentsignal τ_r in der Geschwindigkeitssteuerschaltung 9f mit C_v(s) dargestellt ist, wie dies in der Gleichung (4) angegeben ist, so daß man die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11f lediglich derart ausbilden muß, daß C_a(s) zu einer Übertragungscharakteristik wird, die in der nachfolgenden Gleichung dargestellt ist. Gleichung (21)
Dabei bezeichnet α eine Verstärkung multipliziert auf die gesamte Übertragungscharakteristik C_v(s) von dem Geschwindigkeitssignal v_m zu dem korrigierten Drehmomentsignal τ_r in der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11f.
Hierbei wird eine Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises zum Zeitpunkt des Öffnens des Regelkreises an dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 im wesentlichen die gleiche wie bei der Gleichung (6), und in ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 können gleichzeitig eine Verbesserung der Störungsunterdrückungskraft sowie ein Verbesserung bei der Schwingungsunterdrückung der Lastmaschine 2 durch eine einfache Einstellung verwirklicht werden.
Ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 kann auch dann, wenn die Geschwindigkeitssteuerschaltung 9f eine andere Übertragungscharakteristik als die PI-Regelung, beispielsweise eine IP-Regelung, aufweist, die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11f in ähnlicher Weise ausgebildet werden.
Obwohl die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11f ein Geschwindigkeitskorrektursignal v_c durch Ausführen des PI-Rechenvorgangs an dem Beschleunigungssignal a_l der Lastmaschine 2 erzeugt, kann auch ein Signal verwendet werden, das man durch Entfernen einer bestimmten Frequenzkomponente aus dem Beschleunigungssignal a_l erhält.
Beispielsweise ist es durch Hinzufügen eines Tiefpaßfilters zum Entfernen einer Komponente mit einer bestimmten Frequenz oder einer höheren Frequenz zu der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11f möglich, ein in dem Beschleunigungssignal a_l enthaltenes Hochfrequenzrauschen zu entfernen, das möglicherweise einen nachteiligen Einfluß auf die Stabilität des mechanischen Systems 4 hat. Die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters braucht lediglich um das Fünffache oder mehr höher zu sein als die Antiresonanzfrequenz ω_z des mechanischen Systems 4.
Ferner kann in dem Fall, in dem eine Integrations-Charakteristik in der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11f enthalten ist, eine Pseudo-Integration mit einer Integrations-Charakteristik und einer Hochpaßfilter-Charakteristik verwendet werden. Unter Verwendung der Pseudo-Integration kann eine bleibende Abweichung aufgrund eines in dem Beschleunigungssignal a_l enthaltenen Offset entfernt werden. Die Grenzfrequenz des Hochpaßfilters muß lediglich geringer sein als 1/4 der Antiresonanzfrequenz ω_z des mechanischen Systems 4.
Da bei dem Ausführungsbeispiel 4 die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11f derart ausgebildet ist, daß die Übertragungsfunktion von dem Beschleunigungssignal a_l der Lastmaschine 2 zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_v zu einer Übertragungsfunktion wird, die man durch Multiplizieren der gesamten Übertragungsfunktion von dem Geschwindigkeitssignal v_m zu dem Drehmomentverstärkungssignal τ_v mit einer Verstärkung erhält, können in ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 die Verbesserung der Störungsunterdrückungskraft und die Schwingungsunterdrückung der Lastmaschine 2 durch eine einfache Einstellung gleichzeitig realisiert werden.
Ferner ist der durch äquivalente Transformation der bei dem Ausführungsbeispiel 4 beschriebenen Elektromotor-Steuervorrichtung erzielte Effekt der gleiche, wie er vorstehend beschrieben worden ist.
Ausführungsbeispiel 5
9 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung einer Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 5, bei dem es sich um ein weiteres Ausführungsbeispiel handelt, bei dem ein Drehmomentkorrektursignal τ_c ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel 4 auf der Basis eines Beschleunigungssignals a_l erzielt wird.
Bei einem Steuerungsobjekt 1 handelt es sich um das gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel 1.
In eine Positionssteuerschaltung 8g werden ein Positionsbefehlssignal x_r für einen Elektromotor 3 sowie ein Positionssignal x_m des Elektromotors 3 eingegeben, und die Positionssteuerschaltung 8g gibt ein Drehmomentbefehlssignal τ_p in direkter Weise aus, und zwar ohne Zwischenanordnung einer Geschwindigkeitssteuerschaltung.
Eine Schwingungsunterdrückungsschaltung 11g ist derart ausgebildet, daß eine Übertragungsfunktion von einem Beschleunigungssignal a_l zu einem Drehmomentbefehlssignal τ_p zu einer Übertragungsfunktion wird, die man durch Multiplizieren der gesamten Übertragungsfunktion von dem Positionssignal x_m zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_p mit einer Verstärkungs-Charakteristik und einer Integrations-Charakteristik erhält. Ein Drehmomentkorrektursignal τ_p, das von der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11g ausgegeben wird, wird zu dem von der Positionssteuerschaltung 8g ausgegebenen Drehmomentbefehlssignal τ_p hinzuaddiert, und man erhält ein Korrekturdrehmomentbefehlssignal τ_r, das einer Drehmomentsteuerschaltung 5 zuzuführen ist.
Im folgenden wird das Arbeitsprinzip beschrieben. In ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 sei angenommen, daß es sich bei einem mechanischen System 4 in 9 um ein System mit zwei Trägheiten handelt, wobei eine Übertragungscharakteristik der Drehmoment-Steuerschaltung 5 idealerweise den Wert 1 erhält. Wenn eine Übertragungsfunktion von dem Beschleunigungssignal a_l der Lastmaschine 2 zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_p mit C_a(s) bezeichnet wird und eine Übertragungscharakteristik von dem Geschwindigkeitssignal v_m des Elektromotors 3 zu dem Drehmoment befehlssignal τ_p in der Positionssteuerschaltung 8g beispielsweise mit C_p(s) bezeichnet wird, wie dies in der Gleichung (15) dargestellt ist, dann ist die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11g derart ausgebildet, daß C_a(s) zu einer Übertragungsfunktion wird, die in der nachfolgenden Gleichung dargestellt ist. Gleichung (22)
Dabei bezeichnet α eine Verstärkung multipliziert auf die gesamte Übertragungscharakteristik C_p(s) von dem Positionssignal x_m des Elektromotors 3 zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_p in der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11g. Da hierbei die Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises zum Zeitpunkt des Öffnens des Regelkreises an dem Eingangsende des Steuerungsobjekts 1 in etwa die gleiche wird wie in der Gleichung (16), können in ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 die Verbesserung der Störungsunterdrückungskraft sowie die Schwingungsunterdrückung der Lastmaschine 2 durch eine einfache Einstellung gleichzeitig verwirklicht werden.
Obwohl die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11b eine Konstruktion hat, bei der das Drehmomentkorrektursignal τ_c durch Ausführen der PID-Regelung an dem Beschleunigungssignal a_l der Lastmaschine 2 erzeugt wird, kann auch ein Filter zum Entfernen einer bestimmten Frequenzkomponente zu der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11g hinzugefügt werden.
Beispielsweise ist es durch Hinzufügen eines Tiefpaßfilters zum Entfernen einer Komponente mit einer bestimmten Frequenz oder höher zu der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11g möglich, ein Hochfrequenzrauschen zu eliminieren, das in dem Beschleunigungssignal a_l enthalten ist und möglicherweise einen nachteiligen Einfluß auf die Stabilität des mechanischen Systems 4 hat. Die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters braucht lediglich in etwa um das Fünffache oder mehr höher zu sein als die Antiresonanzfrequenz ω_z des mechanischen Systems 4.
Ferner kann die Integration in der Schwingungsunterdrückungsschaltung 11g in Form einer Pseudo-Integration mit der Charakteristik einer Integration und der Charakteristik eines Hochpaßfilters vorgenommen werden. Wenn das Hochpaßfilter eine Charak teristik der zweiten Ordnung oder eine Charakteristik einer höheren Ordnung erhält, kann eine bleibende Abweichung aufgrund eines in dem Beschleunigungssignal der Lastmaschine 2 enthaltenen Offset eliminiert werden. Die Grenzfrequenz des Hochpaßfilters braucht lediglich niedriger zu sein als etwa ¼ der Antiresonanzfrequenz ω_z des mechanischen Systems 4.
Da bei dem Ausführungsbeispiel 5 die Schwingungsunterdrückungsschaltung 11g derart ausgebildet ist, daß die Übertragungsfunktion von dem Beschleunigungssignal a_l der Lastmaschine 2 zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_p zu einer Übertragungsfunktion wird, die man durch Multiplizieren der gesamten Übertragungsfunktion von dem Positionssignal x_m des Elektromotors 3 zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_p mit der Porportional-Integral-Charakteristik erhält, kann in ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 die Verbesserung der Störungsunterdrückungskraft gleichzeitig mit der Schwingungsunterdrückung der Lastmaschine 2 durch eine einfache Einstellung erzielt werden, und es läßt sich eine optimale Konstruktion der Elektromotor-Steuervorrichtung schaffen, die für die eigentliche Vorrichtung geeignet ist.
Auch bei einer Konstruktion gemäß 10, bei der die Rückkopplung des Positionssignals x_m und des Geschwindigkeitssignal v_m des Elektromotors 3 erfolgt, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel 4 und dem Ausführungsbeispiel 5 stattfindet, ist es bei Ausbildung einer Schwingungsunterdrückungsschaltung 11h in einer derartigen Weise, daß eine Übertragungsfunktion von einem Beschleunigungssignal a_l einer Lastmaschine 2 zu einem Drehmomentbefehlssignal τ_v zu einer Übertragungsfunktion wird, die man durch Multiplizieren der gesamten Übertragungsfunktion von dem Positionssignal x_m des Elektromotors 3 zu dem Drehmomentbefehlssignal τ_v mit einer Proportional-Integral-Charakteristik erhält, in ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 möglich, gleichzeitig eine Verbesserung der Störungsunterdrückungskraft und eine Schwingungsunterdrückung der Lastmaschine 2 durch eine einfache Einstellung zu verwirklichen.
Ferner kann es sich bei dem Effekt, der durch äquivalente Transformation der Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß der Beschreibung bei dem Ausführungsbeispiel 5 erzielt wird, der gleiche Effekt sein, wie er vorstehend beschrieben worden ist.
Bei den jeweiligen Ausführungsbeispielen ist zwar eine Konstruktion beschrieben worden, bei der das Positionssignal x_m, das den aktuellen Wert der Position des Elektromotors 3 angibt, durch die Positionsdetektionsschaltung 6 detektiert wird und das Geschwindigkeitssignal v_m durch die Geschwindigkeitsberechnungsschaltung 10 ausgegeben wird, das einen Rechenvorgang an dem Positionssignal x_m ausführt, wobei jedoch auch bei einer derartigen Konstruktion, bei der das Geschwindigkeitssignal v_m, das den aktuellen Wert der Geschwindigkeit des Elektromotors 3 angibt, durch eine Geschwindigkeitsdetektionsschaltung detektiert wird und das Positionssignal x_m aus dem Geschwindigkeitssignal v_m berechnet wird, die Erfindung den gleichen Effekt hat.

2: Lastmaschine
3: Elektromotor
8a bis 8h: Positionssteuerschaltung als Positionssteuereinrichtung
9a bis 9h: Geschwindigkeitssteuerschaltung als Geschwindigkeitssteuereinrichtung
11a bis 11h: Schwingungsunterdrückungsschaltung als Schwingungsunterdrückungseinrichtung
12: Verstärkungsschaltung als Verstärkungseinheit
13: Integrationsschaltung als Integrationseinheit

Zusammenfassung
Zum gleichzeitigen Verwirklichen einer Verbesserung bei der Störungsunterdrückungskraft einer Elektromotor-Steuervorrichtung sowie bei der Schwingungsunterdrückung einer Lastmaschine (2) mittels einer einfachen Einstellung werden in eine Geschwindigkeitssteuerschaltung (9a) ein Geschwindigkeitsbefehlssignal (v_r) als Sollwert einer Geschwindigkeit eines Elektromotors (3) sowie ein korrigiertes Geschwindigkeitssignal (v_mc) eingegeben, das man durch Korrigieren eines Geschwindigkeitssignals (v_m) als aktuellen Wert der Geschwindigkeit des Elektromotors (3) mittels eines Geschwindigkeitskorrektursignals (v_c) erhält, wobei die Geschwindigkeitssteuerschaltung (9a) ein Drehmomentbefehlssignal (τ_r) zum Spezifizieren eines Sollwerts eines Drehmoments (τ_m) des Elektromotors (3) zum Antreiben der Lastmaschine (2) ausgibt, und eine Schwingungsunterdrückungsschaltung (11a) gibt ein Geschwindigkeitskorrektursignal (v_c) auf der Basis des Eingangs eines Beschleunigungssignals (a_l) aus, das einen aktuellen Wert einer Beschleunigung der Lastmaschine (2) anzeigt, wobei eine Übertragungsfunktion der Schwingungsunterdrückungsschaltung (11a) derart ausgebildet ist, daß eine Übertragungsfunktion von dem Beschleunigungssignal (a_l) zu dem Drehmomentbefehlssignal (τ_r) zu einer Übertragungsfunktion wird, die man erhält, indem eine Übertragungsfunktion von einem Positionssignal (x_m), das einen aktuellen Wert einer Position des Elektromotors (3) anzeigt, zu einem Drehmomentbefehlssignal (τ_r) mit einer Proportional-Charakteristik mit einer spezifizierten Verstärkung sowie mit einer Integrations-Charakteristik multipliziert wird.

Claims

Elektromotor-Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes aufweist: eine Positionssteuereinrichtung, in die ein Positionsbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts einer Position eines Elektromotors zum Antreiben einer Lastmaschine sowie ein Positionssignal zum Anzeigen eines aktuellen Werts der Position des Elektromotors eingegeben werden und die ein Geschwindigkeitsbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts einer Geschwindigkeit des Elektromotors ausgibt; eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung, in die das Geschwindigkeitsbefehlssignal und ein Korrekturgeschwindigkeitssignal eingegeben werden, das man durch Addieren eines Geschwindigkeitssignals zum Anzeigen eines aktuellen Werts der Geschwindigkeit des Elektromotors und eines Geschwindigkeitskorrektursignals zum Korrigieren des Geschwindigkeitssignals erhält, und die ein Drehmomentbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts eines Drehmoments des Elektromotors zum Antreiben der Lastmaschine ausgibt; und eine Schwingungsunterdrückungseinrichtung, die auf einer Übertragungsfunktion basiert, die derart festgelegt ist, daß eine Übertragungsfunktion von einem Beschleunigungssignal zum Anzeigen eines aktuellen Beschleunigungswerts der Lastmaschine zu dem Drehmomentbefehlssignal zu einer Übertragungsfunktion wird, die man erhält durch Multiplizieren einer Übertragungsfunktion von dem Positionssignal zu dem Drehmomentbefehlssignal mit einer eine bestimmte Verstärkung aufweisenden Proportional-Charakteristik und mit einer Integrations-Charakteristik, wobei in die Schwingungsunterdrückungseinrichtung das Beschleunigungssignal oder ein Signal eingegeben wird, das man erhält, indem ein Tiefpaßfilter zum Entfernen einer auf das Beschleunigungssignal einwirkenden Frequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder einem darüber liegenden Wert veranlaßt wird und ein Hochpaßfilter zum Entfernen einer auf das Beschleunigungssignal einwirkenden Frequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder einem darunter liegenden Wert veranlaßt wird, und die Schwingungsunterdrückungseinrichtung das Geschwindigkeitskorrektursignal ausgibt.
Elektromotor-Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes aufweist: eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung, in die ein Geschwindigkeitsbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts einer Geschwindigkeit eines Elektromotors zum Antreiben einer Lastmaschine und ein Korrekturgeschwindigkeitssignal eingegeben werden, das man durch Addieren eines Geschwindigkeitssignals zum Anzeigen eines aktuellen Werts der Geschwindigkeit des Elektromotors und eines Geschwindigkeitskorrektursignals zum Korrigieren des Geschwindigkeitssignals erhält, und die ein Drehmomentbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts eines Drehmoments des Elektromotors zum Antreiben der Lastmaschine ausgibt; und eine Schwingungsunterdrückungseinrichtung, die ein Beschleunigungssignal zum Anzeigen eines aktuellen Beschleunigungswerts der Lastmaschine oder ein Signal proportional multipliziert, das man erhält, indem ein Tiefpaßfilter zum Entfernen einer auf das Beschleunigungssignal einwirkenden Frequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder einem darüber liegenden Wert veranlaßt wird und ein Hochpaßfilter zum Entfernen einer auf das Beschleunigungssignal einwirkenden Frequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder einem darunter liegenden Wert veranlaßt wird, und die Schwingungsunterdrückungseinrichtung das Geschwindigkeitskorrektursignal ausgibt.
Elektromotor-Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes aufweist: eine Positionssteuereinrichtung, in die ein Positionsbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts einer Position eines Elektromotors zum Antreiben einer Lastmaschine und ein Korrekturpositionssignal eingegeben werden, das man durch Addieren eines Positionssignals zum Anzeigen eines aktuellen Werts der Position der Lastmaschine und eines Korrekturpositionssignals zum Korrigieren des Positionssignals erhält, und die ein Geschwindigkeitsbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts einer Geschwindigkeit des Elektromotors ausgibt; eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung, in die das Geschwindigkeitsbefehlssignal und ein Geschwindigkeitssignal zum Anzeigen eines aktuellen Werts der Geschwindigkeit des Elektromotors eingegeben werden und die ein Drehmomentbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts eines Drehmoments des Elektromotors zum Antreiben der Lastmaschine ausgibt; und eine Schwingungsunterdrückungseinrichtung, in die ein Beschleunigungssignal zum Anzeigen eines aktuellen Werts einer Beschleunigung der Lastmaschine eingegeben wird und die auf einer Übertragungsfunktion basiert, die derart festgelegt ist, daß eine Übertragungsfunktion von einem Beschleunigungssignal zu dem Drehmomentbefehlssignal zu einer Übertragungsfunktion wird, die man erhält durch Multiplizieren einer Übertragungsfunktion von dem Positionssignal zu dem Drehmomentbefehlssignal mit einer eine bestimmte Verstärkung aufweisenden Proportional-Charakteristik und mit einer Integrations-Charakteristik, wobei in die Schwingungsunterdrückungseinrichtung das Beschleunigungssignal oder ein Signal eingegeben wird, das man erhält, indem ein Tiefpaßfilter zum Entfernen einer auf das Beschleunigungssignal einwirkenden Frequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder einem darüber liegenden Wert veranlaßt wird und ein Hochpaßfilter zum Entfernen einer auf das Beschleunigungssignal einwirkenden Frequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder einem darunter liegenden Wert veranlaßt wird, und die Schwingungsunterdrückungseinrichtung das Korrekturpositionssignal ausgibt.
Elektromotor-Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes aufweist: eine Positionssteuereinrichtung, in die ein Positionsbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts einer Position eines Elektromotors zum Antreiben einer Lastmaschine und ein Korrekturpositionssignal eingegeben werden, das man durch Addieren eines Positionssignals zum Anzeigen eines aktuellen Werts der Position des Elektromotors und eines Positionskorrektursignals zum Korrigieren des Positionssignals erhält, und die ein Drehmomentbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts eines Drehmoments des Elektromotors zum Antreiben der Lastmaschine ausgibt; und eine Schwingungsunterdrückungseinrichtung, die einen Proportionalwert eines Beschleunigungssignals zum Anzeigen eines aktuellen Werts einer Beschleunigung der Lastmaschine oder eines Signals integriert, das man erhält, indem ein Tiefpaßfilter zum Entfernen einer auf das Beschleunigungssignal einwirkenden Frequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder einem darüber liegenden Wert veranlaßt wird und ein Hochpaßfilter zum Entfernen einer auf das Beschleunigungssignal einwirkenden Frequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder einem darunter liegenden Wert veranlaßt wird, und wobei die Schwingungsunterdrückungseinrichtung das Positionskorrektursignal ausgibt.
Elektromotor-Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes aufweist: eine Positionssteuereinrichtung, in die ein Positionsbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts einer Position eines Elektromotors zum Antreiben einer Lastmaschine sowie ein Korrekturpositionssignal eingegeben werden, das man durch Addieren eines Positionssignals zum Anzeigen der Position des Elektromotors und eines Korrekturpositionssignals zum Korrigieren des Positionssignals erhält, und die ein Geschwindigkeitsbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts einer Geschwindigkeit des Elektromotors ausgibt; eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung, in die das Geschwindigkeitsbefehlssignal und ein Korrekturgeschwindigkeitssignal eingegeben werden, das man durch Addieren eines Geschwindigkeitssignals zum Anzeigen eines aktuellen Werts der Geschwindigkeit des Elektromotors und eines Geschwindigkeitskorrektursignals zum Korrigieren des Geschwindigkeitssignals erhält, und die ein Drehmomentbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts eines Drehmoments des Elektromotors zum Antreiben der Lastmaschine ausgibt; und eine Schwingungsunterdrückungseinrichtung, die eine Verstärkungseinheit zum betriebsmäßigen Verstärken eines Beschleunigungssignals zum Anzeigen eines aktuellen Werts einer Beschleunigung der Lastmaschine oder eines Signals aufweist, das man erhält, indem ein Tiefpaßfilter zum Entfernen einer auf das Beschleunigungssignal einwirkenden Frequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder einem darüber liegenden Wert veranlaßt wird und ein Hochpaßfilter zum Entfernen einer auf das Beschleunigungssignal einwirkenden Frequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder einem darunter liegenden Wert veranlaßt wird, wobei die Schwingungsunterdrückungseinrichtung das Geschwindigkeitskorrektursignal ausgibt und die Schwindungsunterdrückungseinrichtung eine Integrationseinheit zum Integrieren des Geschwindigkeitskorrektursignals und zum Ausgeben des Positionskorrektursignals aufweist.
Elektromotor-Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes aufweist: eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung, in die ein Geschwindigkeitsbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts einer Geschwindigkeit einer durch einen Elektromotor angetriebenen Lastmaschine und ein Geschwindigkeitssignal zum Anzeigen eines aktuellen Werts einer Geschwindigkeit des Elektromotors einge geben werden und die ein Drehmomentbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts eines Drehmoments des Elektromotors zum Antreiben der Lastmaschine ausgibt; und eine Schwingungsunterdrückungseinrichtung, in die ein Beschleunigungssignal zum Anzeigen eines aktuellen Werts einer Beschleunigung der Lastmaschine oder ein Signal eingegeben wird, das man erhält, indem ein Tiefpaßfilter zum Entfernen einer auf das Beschleunigungssignal einwirkenden Frequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder einem darüber liegenden Wert veranlaßt wird und ein Hochpaßfilter zum Entfernen einer auf das Beschleunigungssignal einwirkenden Frequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder einem darunter liegenden Wert veranlaßt wird, und wobei die Schwingungsunterdrückungseinrichtung ein Drehmomentbefehlskorrektursignal ausgibt zum Korrigieren des Drehmomentbefehlssignals auf der Basis einer Übertragungsfunktion, die man erhält durch Multiplizieren einer Übertragungsfunktion von dem Geschwindigkeitssignal zu dem Drehmomentbefehlssignal mit einer bestimmten Verstärkung.
Elektromotor-Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes aufweist: eine Positionssteuereinrichtung, in die ein Positionsbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts einer Position einer von einem Elektromotor angetriebenen Lastmaschine sowie ein Positionssignal zum Anzeigen eines aktuellen Werts einer Position des Elektromotors eingegeben werden und die ein Drehmomentbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts eines Drehmoments des Elektromotors zum Antreiben der Lastmaschine ausgibt; und eine Schwingungsunterdrückungseinrichtung, in die ein Beschleunigungssignal zum Anzeigen eines aktuellen Werts einer Beschleunigung der Lastmaschine oder ein Signal eingegeben wird, das man erhält, indem ein Tiefpaßfilter zum Entfernen einer auf das Beschleunigungssignal einwirkenden Frequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder einem darüber liegenden Wert veranlaßt wird und ein Hochpaßfilter zum Entfernen einer auf das Beschleunigungssignal einwirkenden Frequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder einem darunter liegenden Wert veranlaßt wird, und die Schwingungsunterdrückungseinrichtung ein Drehmomentbefehlskorrektursignal ausgibt zum Korrigieren des Drehmomentbefehlssignals auf der Basis einer Übertragungsfunktion, die man erhält durch Multiplizieren einer Übertragungsfunktion von dem Positionssignal zu dem Drehmoment befehlssignal mit einer eine bestimmte Verstärkung aufweisenden Proportional-Charakteristik und mit einer Integrations-Charakteristik.
Elektromotor-Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes aufweist: eine Positionssteuereinrichtung, in die ein Positionsbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts einer Position einer durch einen Elektromotor angetriebenen Lastmaschine sowie ein Positionssignal zum Anzeigen eines aktuellen Werts einer Position des Elektromotors eingegeben werden und die ein Geschwindigkeitsbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts einer Geschwindigkeit des Elektromotors ausgibt; eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung, in die das Geschwindigkeitsbefehlssignal und ein Geschwindigkeitssignal zum Anzeigen eines aktuellen Werts der Geschwindigkeit des Elektromotors eingegeben werden und die ein Drehmomentbefehlssignal zum Spezifizieren eines Sollwerts eines Drehmoments des Elektromotors zum Antreiben der Lastmaschine ausgibt; und eine Schwingungsunterdrückungseinrichtung, in die ein Beschleunigungssignal zum Anzeigen eines aktuellen Werts einer Beschleunigung der Lastmaschine oder ein Signal eingegeben wird, das man erhält, indem ein Tiefpaßfilter zum Entfernen einer auf das Beschleunigungssignal einwirkenden Frequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder einem darüber liegenden Wert veranlaßt wird und ein Hochpaßfilter zum Entfernen einer auf das Beschleunigungssignal einwirkenden Frequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder einem darunter liegenden Wert veranlaßt wird, und wobei die Schwingungsunterdrückungseinrichtung ein Drehmomentbefehlskorrektursignal ausgibt zum Korrigieren des Drehmomentbefehlssignals auf der Basis einer Übertragungsfunktion, die man erhält durch Multiplizieren einer Übertragungsfunktion von dem Positionssignal und dem Geschwindigkeitssignal zu dem Drehmomentbefehlssignal mit einer eine bestimmte Verstärkung aufweisenden Proportional-Charakteristik und mit einer Integrations-Charakteristik.
Elektromotor-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der Schwingungsunterdrückungseinrichtung enthaltene Integrations-Charakteristik eine Hochpaßfilter-Charakteristik einer Ordnung hat, die einer Summe von Ordnungen von Integral-Elementen entspricht, die in einer Über tragungs-Charakteristik von dem den aktuellen Wert der Beschleunigung der Lastmaschine anzeigenden Beschleunigungssignal zu dem Drehmomentbefehlssignal enthalten ist, um den Sollwert des Drehmoments des Elektromotors zum Antreiben der Lastmaschine zu spezifizieren.