JP2010120453A - Disturbance vibration suppressing controller - Google Patents

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Masahiko Kurishige
正彦 栗重
Isao Kezobo
勲 家造坊
Takayuki Kifuku
隆之 喜福
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a disturbance vibration suppressing controller capable of maximizing an effect of suppressing a vibration caused by disturbance, without requiring a number of man-hours for parameter setup. <P>SOLUTION: The disturbance vibration suppressing controller includes: a disturbance voltage estimation observer 61 which incorporates a low-pass filter and calculates an estimated disturbance voltage V<SB>est</SB>based on a target voltage V<SB>ref</SB>and on a detected current signal I<SB>act</SB>; a high-pass filter 62 which calculates a signal V<SB>est</SB>_<SB>HP</SB>obtained by cutting low-frequency components of the estimated disturbance voltage V<SB>est</SB>; and a disturbance voltage controller (disturbance controller) 63 which calculates a target disturbance suppression voltage V<SB>ref</SB>_<SB>w</SB>by multiplying V<SB>est</SB>_<SB>HP</SB>by a gain K<SB>W</SB>. Cut-off frequencies of the low-pass filter and the high-pass filter 62 are set so that the square root of a product of the cut-off frequency of the low-pass filter and the cut-off frequency of the high-pass filter 62 matches a disturbance frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、特定周波数の外乱により発生する振動を抑制する外乱振動抑制制御器に関するものである。   The present invention relates to a disturbance vibration suppression controller that suppresses vibrations generated by disturbance of a specific frequency.

外乱により発生する振動を抑制する従来の制御装置は、制御対象に相当するモデルの逆特性で構成される制御入力推定器に検出された制御対象の出力を入力することにより制御対象への入力推定値を得るとともに、実際の制御対象への制御入力値と入力推定値の差を演算し、これにローパスフィルタを通したものを外乱推定値として推定する外乱オブザーバを有し、この外乱オブザーバによる外乱推定値をそのまま外乱補償量とし、フィードフォワードやフィードバックなど目標値追従のための主制御量に重畳させる構成となっている（例えば、特許文献１参照）。   A conventional control device that suppresses vibrations generated by disturbances is configured to estimate the input to the control target by inputting the detected output of the control target to the control input estimator configured by the inverse characteristics of the model corresponding to the control target. A disturbance observer that obtains a value and calculates the difference between the control input value to the actual control target and the input estimated value and passes this through the low-pass filter as a disturbance estimated value, and the disturbance due to this disturbance observer The estimated value is used as a disturbance compensation amount as it is, and is superposed on a main control amount for target value tracking such as feedforward and feedback (see, for example, Patent Document 1).

上記のローパスフィルタは、制御系の安定化のため必須である（例えば、非特許文献１参照）。また、外乱推定値にハイパスフィルタを用いて低周波のオフセットを除くために補償する例もある（例えば、特許文献２参照）。   The low-pass filter is indispensable for stabilizing the control system (see, for example, Non-Patent Document 1). In addition, there is an example in which a high-pass filter is used for the estimated disturbance value so as to eliminate a low-frequency offset (see, for example, Patent Document 2).

特開平８−３１０４１７号公報JP-A-8-310417 特開２００１−３１５６５７号公報JP 2001-315657 A 土手、原島著、「モーションコントロール」、コロナ社、１９９５年、ｐｐ．１００−１０３Bank, Harashima, “Motion control”, Corona, 1995, pp. 100-103

上述したような従来の制御装置では、制御対象に相当するモデルの逆特性で構成される制御入力推定器に検出された制御対象の出力を入力することにより制御対象への入力推定値を得るとともに、実際の制御対象への制御入力値と入力推定値の差を演算し、これにローパスフィルタを通したものを外乱推定値として推定する外乱オブザーバとするために、実際の外乱に対し位相のずれが生じてしまい、十分に外乱を抑制できない場合があるという問題点があった。   In the conventional control apparatus as described above, an input estimated value to the control target is obtained by inputting the output of the control target detected in the control input estimator configured by the inverse characteristic of the model corresponding to the control target. In order to calculate the difference between the control input value to the actual control target and the input estimated value, and pass this through a low-pass filter as a disturbance observer, the phase shift with respect to the actual disturbance Has occurred, and there has been a problem that disturbance cannot be sufficiently suppressed.

また、ハイパスフィルタを用いることにより位相関係は改善するが、低周波成分のオフセットを取り除くことを目的とし、外乱により発生する振動抑制を最適化するパラメータ設定手法は示されておらず、そのパラメータ設定に多くの工数を要するという問題点があった。   In addition, although the phase relationship is improved by using a high-pass filter, there is no parameter setting method for optimizing the suppression of vibrations caused by disturbances for the purpose of removing the offset of low-frequency components. However, there is a problem that a lot of man-hours are required.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、パラメータ設定に多くの工数を要することなく、外乱により発生する振動を抑制する効果を最大化することができる外乱振動抑制制御器を得るものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to maximize the effect of suppressing vibrations caused by disturbances without requiring a large number of man-hours for parameter setting. A disturbance vibration suppression controller is obtained.

この発明に係る外乱振動抑制制御器は、ローパスフィルタを内在し、制御対象への制御入力の実値及び制御対象の出力からモデルの逆特性で演算された制御対象への制御入力の推定値に基づいて制御対象に作用する外乱を推定する外乱オブザーバと、前記外乱オブザーバにより推定された外乱推定値の低周波成分をカットするハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタの出力に所定のゲインを乗じて外乱補償量を演算する外乱制御器とを設け、外乱周波数が、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数と前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数の範囲内になるように前記両カットオフ周波数を設定するものである。   The disturbance vibration suppression controller according to the present invention includes a low-pass filter, and calculates the actual value of the control input to the control target and the estimated value of the control input to the control target calculated from the output of the control target by the inverse characteristics of the model. A disturbance observer for estimating a disturbance acting on a control target based on the disturbance, a high-pass filter for cutting a low-frequency component of the disturbance estimated value estimated by the disturbance observer, and a disturbance compensation by multiplying the output of the high-pass filter by a predetermined gain A disturbance controller for calculating the quantity is provided, and both the cutoff frequencies are set so that the disturbance frequency falls within the range of the cutoff frequency of the low-pass filter and the cutoff frequency of the high-pass filter.

この発明に係る外乱振動抑制制御器は、パラメータ設定に多くの工数を要することなく、外乱により発生する振動を抑制する効果を最大化することができるという効果を奏する。すなわち、外乱振動抑制効果が最も高くなる制御パラメータ設定をマッチング工数をかけることなく極めて単純に実施することができる。   The disturbance vibration suppression controller according to the present invention has the effect of maximizing the effect of suppressing vibrations caused by a disturbance without requiring many man-hours for parameter setting. That is, the control parameter setting that maximizes the disturbance vibration suppression effect can be performed very simply without applying matching man-hours.

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る外乱振動抑制制御器について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る外乱振動抑制制御器を含む制御装置の構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。 Embodiment 1 FIG.
A disturbance vibration suppression controller according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a diagram showing a configuration of a control device including a disturbance vibration suppression controller according to Embodiment 1 of the present invention. In the following, in each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

この発明の実施の形態１に係る外乱振動抑制制御器は、例えば、トルクを制御する電動パワーステアリング装置などの制御装置（ＥＣＵ）のフィードバック系の電流制御へ適用するものである。   The disturbance vibration suppression controller according to Embodiment 1 of the present invention is applied to, for example, feedback system current control of a control device (ECU) such as an electric power steering device that controls torque.

図１において、フィードバック制御器１０と、目標電圧加算器２０と、電圧駆動部３０と、モータ４０と、電流検出器５０と、外乱振動抑制制御器６０とが描かれている。なお、フィードバック制御器１０、目標電圧加算器２０、及び外乱振動抑制制御器６０は、ソフトウェアから構成され、電圧駆動部３０、モータ４０、及び電流検出器５０は、ハードウェアから構成される。   In FIG. 1, a feedback controller 10, a target voltage adder 20, a voltage driver 30, a motor 40, a current detector 50, and a disturbance vibration suppression controller 60 are depicted. The feedback controller 10, the target voltage adder 20, and the disturbance vibration suppression controller 60 are configured by software, and the voltage driving unit 30, the motor 40, and the current detector 50 are configured by hardware.

フィードバック制御器１０は、目標電流Ｉｒｅｆと検出電流信号Ｉａｃｔの誤差を演算する電流誤差演算器１１と、電流誤差演算器出力にゲインＫｐを乗ずる比例制御器１２と、電流誤差演算器出力を積分するとともにゲインＫＩを乗ずる積分制御器１３と、比例制御器出力及び積分制御器出力を加算して目標フィードバック電圧Ｖｒｅｆ＿ｆｂを演算するＰＩ加算器１４とから構成される。 The feedback controller 10 includes a current error calculator 11 that calculates an error between the target current I ref and the detected current signal I act, a proportional controller 12 that multiplies the current error calculator output by a gain K p , and a current error calculator output. and integral controller 13 for multiplying the gain K I with integrating the consists PI adder 14 for calculating a target feedback voltage V ref _ fb by adding the proportional controller output and the integral controller output.

モータ４０は、コイル４１と、電流Ｉｍに比例したトルクＴｍを発生させるトルク発生部４２とから構成される。 Motor 40 is composed of a coil 41, a torque generating unit 42 for generating the torque T m which is proportional to the current I m.

また、図１において、この発明の実施の形態１に係る外乱振動抑制制御器６０は、ローパスフィルタを内在し、推定外乱電圧Ｖｅｓｔを演算する外乱電圧推定オブザーバ（外乱オブザーバ）６１と、推定外乱電圧Ｖｅｓｔの低周波成分をカットした信号Ｖｅｓｔ＿ＨＰを演算するハイパスフィルタ６２と、Ｖｅｓｔ＿ＨＰにゲインＫＷを乗じて目標外乱抑制電圧Ｖｒｅｆ＿ｗを演算する外乱電圧制御器（外乱制御器）６３とが設けられている。 In FIG. 1, a disturbance vibration suppression controller 60 according to Embodiment 1 of the present invention includes a low-pass filter, a disturbance voltage estimation observer (disturbance observer) 61 that calculates an estimated disturbance voltage V est , and an estimated disturbance. a high-pass filter 62 for calculating a signal V est _ HP obtained by cutting the low-frequency component of the voltage V est, disturbance voltage controller for calculating a target disturbance suppression voltage V ref _ w multiplied by the gain K W to V est _ HP ( Disturbance controller) 63 is provided.

つぎに、この実施の形態１に係る外乱振動抑制制御器を含む制御装置の動作について図面を参照しながら説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る外乱振動抑制制御器を含む制御装置の動作を示すフローチャートである。   Next, the operation of the control device including the disturbance vibration suppression controller according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the control device including the disturbance vibration suppression controller according to Embodiment 1 of the present invention.

フィードバック制御器１０は、目標電流演算器（図示せず）により演算された目標電流Ｉｒｅｆと、モータ４０に流れる電流を電流検出器５０で検出した検出電流信号Ｉａｃｔに基づき、目標フィードバック電圧Ｖｒｅｆ＿ｆｂを演算する。 The feedback controller 10 is based on a target current I ref calculated by a target current calculator (not shown) and a detected current signal I act obtained by detecting a current flowing through the motor 40 by a current detector 50, and thereby a target feedback voltage V to calculate the ref _ fb.

また、目標電圧加算器２０は、外乱振動抑制制御器６０で演算された目標外乱抑制電圧Ｖｒｅｆ＿ｗと、目標フィードバック電圧Ｖｒｅｆ＿ｆｂを加算した目標電圧Ｖｒｅｆを電圧駆動部３０に出力する。 Further, the target voltage adder 20 is output, and the target disturbance suppression voltage V ref _ w calculated by the external vibration suppression control unit 60, the target voltage V ref to the voltage driving unit 30 obtained by adding the target feedback voltage V ref _ fb To do.

電圧駆動部３０は、例えば高周波のＰＷＭ方式でバッテリ電圧をＯＮ−ＯＦＦすることにより、平均的に目標電圧Ｖｒｅｆに一致するよう駆動電圧Ｖｄｒを発生する。この駆動電圧Ｖｄｒは、モータ４０の端子に印加される。 The voltage driving unit 30 generates the driving voltage V dr so as to coincide with the target voltage V ref on average by turning on and off the battery voltage by, for example, a high frequency PWM method. This drive voltage V dr is applied to the terminal of the motor 40.

このとき、例えばバッテリ電圧の変動などによる外乱電圧Ｖｗにより、端子間電圧Ｖｔは駆動電圧Ｖｄｒに対し変動する場合がある。また、モータ４０の端子間電圧Ｖｔに、モータ４０の回転速度に比例した逆起電圧Ｖｅを減じたコイル印加電圧Ｖｃに対してコイル４１のインピーダンス特性に応じて電流Ｉｍが定まるとともに、トルク発生部４２で電流Ｉｍに比例したトルクＴｍを発生させる。 At this time, the inter-terminal voltage V t may fluctuate with respect to the drive voltage V dr due to a disturbance voltage V w due to, for example, fluctuations in battery voltage. Further, the terminal voltage V t of the motor 40, with the current I m is determined according to the impedance characteristics of the coil 41 to the coil application voltage V c obtained by subtracting the counter electromotive voltage V e which is proportional to the rotational speed of the motor 40 , it generates torque T m which is proportional to the current I m at the torque generator 42.

外乱振動抑制制御器６０は、目標電圧Ｖｒｅｆ及び検出電流信号Ｉａｃｔを入力して目標外乱抑制電圧Ｖｒｅｆ＿ｗを出力する。 Disturbance vibration suppression controller 60 outputs the target disturbance suppression voltage V ref _ w Enter the target voltage V ref and the detection current signal I act.

まず、ステップ１０１において、制御装置（ＥＣＵ）は、目標電流演算器（図示せず）から目標電流Ｉｒｅｆを読み込む（入力する）。 First, in step 101, the control device (ECU) reads (inputs) a target current I ref from a target current calculator (not shown).

次に、ステップ１０２において、同様に、電流検出器５０から実電流Ｉａｃｔを読み込む（入力する）。 Next, in step 102, the actual current I act is read (input) from the current detector 50 in the same manner.

次に、ステップ１０３において、フィードバック制御器１０の電流誤差演算器１１で目標電流Ｉｒｅｆと実電流Ｉａｃｔの電流偏差△Ｉ＝Ｉｒｅｆ−Ｉａｃｔを演算する。 Next, in step 103, the current error calculator 11 of the feedback controller 10 calculates a current deviation ΔI = I ref −I act between the target current I ref and the actual current I act .

次に、ステップ１０４において、比例制御器１２で電流偏差△Ｉに比例ゲインＫＰを乗ずる。 Next, in step 104, multiplied by a proportional gain K P to the current deviation △ I in proportional controller 12.

また、ステップ１０５において、積分制御器１３で電流偏差△Ｉを積分演算しゲインＫＩを乗ずる。 Further, in step 105, the integral calculation of the current deviation △ I in integral controller 13 multiplies the gain K I.

次に、ステップ１０６において、フィードバック制御器１０のＰＩ加算器１４で比例制御器１２の出力と積分制御器１３の出力を加算して目標フィードバック電圧Ｖｒｅｆ＿ｆｂを演算する。 Next, in step 106, it calculates the target feedback voltage V ref _ fb by adding the outputs of the output of the proportional controller 12 integral controller 13 PI adder 14 of the feedback controller 10.

次に、ステップ１０７において、外乱振動抑制制御器６０の外乱電圧推定オブザーバ６１で実電流Ｉａｃｔと目標電圧Ｖｒｅｆとを入力して推定外乱電圧Ｖｅｓｔを演算する。 Next, in step 107, the disturbance voltage estimation observer 61 of the disturbance vibration suppression controller 60 inputs the actual current I act and the target voltage V ref to calculate the estimated disturbance voltage V est .

次に、ステップ１０８において、ハイパスフィルタ６２で推定外乱電圧Ｖｅｓｔの低周波成分をカットした信号Ｖｅｓｔ＿ＨＰを演算する。 Next, in step 108, it calculates the signal V est _ HP obtained by cutting the low-frequency components of the estimated disturbance voltage V est high-pass filter 62.

次に、ステップ１０９において、外乱振動抑制制御器６０の外乱電圧制御器６３で信号Ｖｅｓｔ＿ＨＰにゲインＫＷを乗じて目標外乱抑制電圧Ｖｒｅｆ＿ｗを演算する。 Next, in step 109, calculates the target disturbance suppression voltage V ref _ w multiplied by the gain K W by the disturbance voltage controller 63 of the external vibration suppression control unit 60 to the signal V est _ HP.

次に、ステップ１１０において、目標電圧加算器２０で目標フィードバック電圧Ｖｒｅｆ＿ｆｂと目標外乱抑制電圧Ｖｒｅｆ＿ｗとを加算し目標電圧Ｖｒｅｆを演算する。 Next, in step 110, it calculates the target voltage V ref by adding the target feedback voltage V ref _ fb and the target disturbance suppression voltage V ref _ w in target voltage adder 20.

そして、ステップ１１１において、目標電圧加算器２０から目標電圧Ｖｒｅｆを電圧駆動部３０に出力する。 In step 111, the target voltage adder 20 outputs the target voltage V ref to the voltage driver 30.

電圧駆動部３０は、例えば高周波のＰＷＭ方式でバッテリ電圧をＯＮ−ＯＦＦすることにより平均的に駆動電圧Ｖｄｒが目標電圧Ｖｒｅｆに一致するようモータ４０を駆動する。このとき、ローパスフィルタを内在する外乱電圧推定オブザーバ６１は、特許文献１、特許文献２や非特許文献１などに記載された公知のものを用いればよい。 The voltage driving unit 30 drives the motor 40 so that the driving voltage V dr is equal to the target voltage V ref on average by turning on and off the battery voltage by, for example, a high frequency PWM method. At this time, the disturbance voltage estimation observer 61 including the low-pass filter may be a known one described in Patent Document 1, Patent Document 2, Non-Patent Document 1, or the like.

続いて、外乱電圧推定オブザーバ６１に内在するローパスフィルタのカットオフ周波数ωＬＰＦと、ハイパスフィルタ６２のカットオフ周波数ωＨＰＦは、次のように設定する。 Subsequently, the cutoff frequency ω LPF of the low-pass filter inherent in the disturbance voltage estimation observer 61 and the cutoff frequency ω HPF of the high-pass filter 62 are set as follows.

外乱振動抑制制御器６０は、外乱補償量である目標外乱抑制電圧Ｖｒｅｆ＿ｗを演算する際に、ローパスフィルタを通したものを外乱推定量である推定外乱電圧Ｖｅｓｔとして推定し、ハイパスフィルタ６２を通す。外乱周波数をωＷとしたときに、次の式（１）に示すように、ローパスフィルタとハイパスフィルタ６２のカットオフ周波数の積の平方根が外乱周波数ωＷと一致するように、両者のカットオフ周波数ωＬＰＦ、ωＨＰＦを設定する。 Disturbance vibration suppression controller 60 estimates when calculating the target disturbance suppression voltage V ref _ w is the disturbance compensation amount, those through a low-pass filter as estimated disturbance voltage V est is estimated disturbance, a high-pass filter Pass 62. When the disturbance frequency is ω W , as shown in the following equation (1), the cut-off of both is performed so that the square root of the product of the cut-off frequencies of the low-pass filter and the high-pass filter 62 coincides with the disturbance frequency ω W. The frequencies ω LPF and ω HPF are set.

Figure 2010120453
Figure 2010120453

例えばＶｅｓｔ＿ＨＰに乗じるゲインＫＷを標準的な１に設定したとする。このとき、外乱ＤＷに対する出力Ｙの感度特性は、外乱振動抑制制御器６０による外乱補償量を印加しない場合の特性をＧＷ（ｓ）とした場合に、次の式（２）のようになる。なお、外乱ＤＷ及び出力Ｙは、この実施の形態１では、図１に示すように、それぞれ外乱電圧ＶＷ及び電流Ｉｍである。 For example, to set the gain K W to be multiplied by the V est _ HP to the standard one. At this time, the sensitivity characteristic of the output Y with respect to the disturbance D W is expressed by the following equation (2) when the characteristic when the disturbance compensation amount by the disturbance vibration suppression controller 60 is not applied is G W (s). Become. Incidentally, the disturbance D W and output Y, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, respectively disturbance voltages V W and the current I m.

Figure 2010120453
Figure 2010120453

周波数√（ωＬＰＦ・ωＨＰＦ）で、ゲインが次の式（３）となるノッチフィルタ特性となる。上述の設定とすることにより外乱に対する出力特性がノッチフィルタ特性を有し、そのノッチ周波数が外乱周波数と一致するので、外乱抑制効果が高くなる。 At the frequency √ (ω LPF · ω HPF ), the gain becomes a notch filter characteristic having the following equation (3). With the above setting, the output characteristic with respect to the disturbance has a notch filter characteristic, and the notch frequency coincides with the disturbance frequency, so that the disturbance suppressing effect is enhanced.

Figure 2010120453
Figure 2010120453

従って、ローパスフィルタのカットオフ周波数ωＬＰＦ、ハイパスフィルタ６２のカットオフ周波数ωＨＰＦを式（１）の関係を満足するように設定しておくことにより、外乱ＤＷに対する出力Ｙの振幅が最も小さくなる。すなわち、外乱振動抑制効果が最も高くなる制御パラメータ設定を、マッチング工数をかけることなく極めて単純に実施できる。 Therefore, by setting the cut-off frequency ω LPF of the low-pass filter and the cut-off frequency ω HPF of the high-pass filter 62 so as to satisfy the relationship of Expression (1), the amplitude of the output Y with respect to the disturbance D W is minimized. Become. That is, the control parameter setting that maximizes the disturbance vibration suppression effect can be carried out very simply without applying matching man-hours.

制御対象の伝達関数の分母が一次特性であると、外乱電圧推定オブザーバ６１に内在するローパスフィルタが一次となるので制御系の構成が極めて容易になる。また、制御対象が電動パワーステアリング装置の電流制御であると、制御対象が一次特性であると同時に、外乱に対して自動車の運転者がトルク振動として感じる敏感な制御システムであるので適用効果が大きい。   If the denominator of the transfer function to be controlled is a primary characteristic, the configuration of the control system becomes very easy because the low-pass filter inherent in the disturbance voltage estimation observer 61 is the primary. Also, if the control target is current control of the electric power steering device, the control target is a primary characteristic, and at the same time, it is a sensitive control system that the automobile driver feels as torque vibration against disturbance, so the application effect is great. .

また、ステップ１０９において、外乱電圧制御器６３で乗じるゲインＫＷは通常１に設定するが、上述のハイパスフィルタ６２とローパスフィルタのため、ゲインが最大６ｄＢ低下する場合があるのでその６ｄＢを補償すべくゲインを大きく設定しても良い。また、センサ信号にノイズが大きい場合などは、外乱電圧制御器６３で乗じるゲインＫＷは逆に１より小さく設定しても良い。 Further, in step 109, but the gain K W multiplying by the disturbance voltage controller 63 is set to the normal 1, because of the high pass filter 62 and low pass filter described above, to compensate for the 6dB because if there is the gain decreases up to 6dB The gain may be set as large as possible. Also, such as when noise is large in the sensor signal, the gain K W may be smaller than 1 in the opposite multiplying by the disturbance voltage controller 63.

また、本実施の形態１では、ハイパスフィルタ６２を外乱電圧推定オブザーバ６１の出力段に配置したが、線形制御理論に従い、ハイパスフィルタ６２を外乱電圧推定オブザーバ６１の入力段に配置しなおし、目標電圧Ｖｒｅｆと検出電流信号Ｉａｃｔを各々ハイパスフィルタ６２で低周波成分をカットしても等価な特性となる。 In the first embodiment, the high-pass filter 62 is arranged at the output stage of the disturbance voltage estimation observer 61. However, according to the linear control theory, the high-pass filter 62 is arranged again at the input stage of the disturbance voltage estimation observer 61 to obtain the target voltage. Even if V ref and the detection current signal I act are each cut by the high-pass filter 62 and the low-frequency component is cut off, equivalent characteristics are obtained.

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る外乱振動抑制制御器について図３及び図４を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態２に係る外乱振動抑制制御器を含む制御装置の構成を示す図である。 Embodiment 2. FIG.
A disturbance vibration suppression controller according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a control device including a disturbance vibration suppression controller according to Embodiment 2 of the present invention.

この発明の実施の形態２に係る外乱振動抑制制御器は、例えば、トルクを制御する電動パワーステアリング装置などの制御装置（ＥＣＵ）のフィードフォワード系の電流制御へ適用するものである。   The disturbance vibration suppression controller according to Embodiment 2 of the present invention is applied to, for example, feedforward current control of a control device (ECU) such as an electric power steering device that controls torque.

図３において、目標フィードフォワード制御器７０と、逆起電圧推定器８０と、目標電圧加算器２０と、電圧駆動部３０と、モータ４０と、電流検出器５０と、外乱振動抑制制御器６０とが描かれている。なお、目標フィードフォワード制御器７０、目標電圧加算器２０、及び外乱振動抑制制御器６０は、ソフトウェアから構成され、電圧駆動部３０、モータ４０、及び電流検出器５０は、ハードウェアから構成される。また、逆起電圧推定器８０は、ソフトウェアあるいはハードウェアから構成される。   In FIG. 3, a target feedforward controller 70, a back electromotive voltage estimator 80, a target voltage adder 20, a voltage driver 30, a motor 40, a current detector 50, and a disturbance vibration suppression controller 60, Is drawn. The target feedforward controller 70, the target voltage adder 20, and the disturbance vibration suppression controller 60 are configured by software, and the voltage driver 30, the motor 40, and the current detector 50 are configured by hardware. . The counter electromotive voltage estimator 80 is configured by software or hardware.

つぎに、この実施の形態２に係る外乱振動抑制制御器を含む制御装置の動作について図面を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係る外乱振動抑制制御器を含む制御装置の動作を示すフローチャートである。   Next, the operation of the control device including the disturbance vibration suppression controller according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the control device including the disturbance vibration suppression controller according to Embodiment 2 of the present invention.

上記の実施の形態１のように、目標電流Ｉｒｅｆとモータ４０に流れる電流を電流検出器５０で検出した検出電流信号Ｉａｃｔに基づきフィードバックして目標フィードバック電圧Ｖｒｅｆ＿ｆｂを演算するフィードバック制御器１０に代わり、この実施の形態２では、目標フィードフォワード制御器７０と、逆起電圧推定器８０を設けたものである。 As the above-mentioned first embodiment, the feedback control for calculating the target feedback voltage V ref _ fb is fed back on the basis of the detected current signal I act of detecting the current flowing to the target current I ref and the motor 40 by the current detector 50 In the second embodiment, a target feedforward controller 70 and a counter electromotive voltage estimator 80 are provided in place of the device 10.

この目標フィードフォワード制御器７０は、目標電流Ｉｒｅｆにコイル４１のインピーダンス特性の逆特性を演算するコイル逆インピーダンス補償器７１と、モータ４０の回転速度に比例した逆起電圧Ｖｅを補償する逆起電圧補償器７２と、コイル逆インピーダンス補償器７１の出力Ｖｒｅｆ＿ｉｎｖと逆起電圧補償器７２の出力Ｖｒｅｆ＿ｖｅの和Ｖｒｅｆ＿ｆｆを演算する目標フィードフォワード加算器７３とから構成される。 The target feedforward controller 70 includes a coil reverse impedance compensator 71 to the target current I ref to compute the inverse characteristic of the impedance characteristics of the coil 41, opposite to compensate for the counter electromotive voltage V e which is proportional to the rotational speed of the motor 40 composed of the electromotive force compensator 72, the target feedforward adder 73 for computing an output V ref _ inv sum V ref _ ff output V ref _ ve back electromotive force compensator 72 of the coil opposite the impedance compensator 71 Is done.

逆起電圧推定器８０は、モータ回転速度ωｍにモータ４０の逆起電圧定数を乗じて逆起電圧を推定して逆起電圧補償器７２へ出力する。 The counter electromotive voltage estimator 80 estimates the counter electromotive voltage by multiplying the motor rotational speed ω m by the counter electromotive voltage constant of the motor 40 and outputs it to the counter electromotive voltage compensator 72.

目標フィードフォワード制御器７０と逆起電圧推定器８０以外は、上記の実施の形態１と同様に、外乱振動抑制制御器６０で演算された目標外乱抑制電圧Ｖｒｅｆ＿ｗと、目標フィードフォワード制御器７０の出力Ｖｒｅｆ＿ｆｆの和である目標電圧Ｖｒｅｆを目標電圧加算器２０で演算するとともに、電圧駆動部３０へ出力し駆動電圧Ｖｄｒを発生させる。 Than the target feedforward controller 70 and the counter electromotive voltage estimator 80, as in the foregoing first preferred embodiment, the target disturbance suppression voltage V ref _ w calculated by the external vibration suppression control unit 60, the target feedforward control the target voltage V ref which is the sum of the output V ref _ ff vessels 70 as well as computed by the target voltage adder 20, and output to the voltage driver 30 generates a drive voltage V dr.

電圧駆動部３０は、例えば高周波のＰＷＭ方式でバッテリ電圧をＯＮ−ＯＦＦすることにより平均的に駆動電圧Ｖｄｒが目標電圧Ｖｒｅｆに一致するよう駆動する。駆動電圧Ｖｄｒは、モータ４０の端子に印加される。 The voltage drive unit 30 drives the battery voltage V dr so as to coincide with the target voltage V ref on average by turning on and off the battery voltage using, for example, a high-frequency PWM method. The drive voltage V dr is applied to the terminal of the motor 40.

このとき、例えばバッテリ電圧変動などによる外乱電圧Ｖｗにより、端子間電圧Ｖｔは駆動電圧Ｖｄｒに対し変動する場合がある。また、モータ４０の端子間電圧Ｖｔにモータ４０の回転速度に比例した逆起電圧Ｖｅを減じたコイル印加電圧Ｖｃに対してコイル４１のインピーダンス特性に応じて電流Ｉｍが定まるとともにトルク発生部４２で電流Ｉｍに比例したトルクＴｍを発生させる。 At this time, the inter-terminal voltage V t may fluctuate with respect to the drive voltage V dr due to a disturbance voltage V w due to, for example, battery voltage fluctuation. The torque with a current I m is determined according to the impedance characteristics of the coil 41 to the coil application voltage V c obtained by subtracting the counter electromotive voltage V e which is proportional to the rotational speed of the motor 40 to the terminal voltage V t of the motor 40 It generates torque T m which is proportional to the current I m at the generator 42.

外乱振動抑制制御器６０は、ローパスフィルタを内在し、推定外乱電圧Ｖｅｓｔを演算する外乱電圧推定オブザーバ（外乱オブザーバ）６１と、推定外乱電圧Ｖｅｓｔの低周波成分をカットした信号Ｖｅｓｔ＿ＨＰを演算するハイパスフィルタ６２と、Ｖｅｓｔ＿ＨＰにゲインＫＷを乗じて目標外乱抑制電圧Ｖｒｅｆ＿ｗを演算する外乱電圧制御器（外乱制御器）６３とから構成され、目標電圧Ｖｒｅｆ及び検出電流信号Ｉａｃｔを入力して目標外乱抑制電圧Ｖｒｅｆ＿ｗを出力する。 Disturbance vibration suppression controller 60, an inherent low-pass filter, the estimated disturbance voltages V est a disturbance voltage estimation observer (disturbance observer) 61 for calculating an estimated disturbance voltage V est signal V est _ HP obtained by cutting the low-frequency component of the a high-pass filter 62 for calculating a, is composed of a disturbance voltage controller (disturbance controller) 63 for multiplying the gain K W to V est _ HP calculates the target disturbance suppression voltage V ref _ w, and the target voltage V ref enter the detection current signal I act outputs target disturbance suppression voltage V ref _ w.

まず、ステップ２０１において、制御装置（ＥＣＵ）は、目標電流Ｉｒｅｆを読み込む。 First, in step 201, the control unit (ECU) reads the target current I ref.

次に、ステップ２０２において、同様に、実電流Ｉａｃｔを読み込む。 Next, in step 202, the actual current I act is read in the same manner.

次に、ステップ２０３において、コイル逆インピーダンス補償器７１で目標電流Ｉｒｅｆに対し逆インピーダンス演算しＶｒｅｆ＿ｉｎｖを演算する。 Next, in step 203, it calculates the inverse impedance calculated V ref _ inv respect to the target current I ref coil reverse impedance compensator 71.

次に、ステップ２０４において、逆起電圧推定器８０の出力を読み込む。   Next, in step 204, the output of the counter electromotive voltage estimator 80 is read.

次に、ステップ２０５において、逆起電圧補償器７２で逆起電圧推定器出力からＶｒｅｆ＿ｖｅを演算する。 Next, in step 205, it calculates the V ref _ ve from the back electromotive voltage estimator output in the back electromotive force compensator 72.

次に、ステップ２０６において、目標フィードフォワード加算器７３でＶｒｅｆ＿ｉｎｖとＶｒｅｆ＿ｖｅを加算しＶｒｅｆ＿ｆｆを演算する。 Next, in step 206, it calculates the V ref _ ff adding V ref _ inv and V ref _ ve at the target feedforward adder 73.

次に、ステップ２０７において、外乱電圧推定オブザーバ６１で実電流Ｉａｃｔと目標電圧Ｖｒｅｆとを入力し外乱電圧推定値Ｖｅｓｔを演算する。 Next, at step 207, the disturbance voltage estimation observer 61 inputs the actual current I act and the target voltage V ref to calculate the disturbance voltage estimated value V est .

次に、ステップ２０８において、ハイパスフィルタ６２でＶｅｓｔの低周波成分をカットした信号Ｖｅｓｔ＿ＨＰを演算する。 Next, in step 208, it calculates the signal V est _ HP obtained by cutting the low-frequency component of V est high-pass filter 62.

次に、ステップ２０９において、外乱電圧制御器６３でＶｅｓｔ＿ＨＰにゲインＫＷを乗じて目標外乱抑制電圧Ｖｒｅｆ＿ｗを演算する。 Next, in step 209, calculates the target disturbance suppression voltage V ref _ w multiplied by the gain K W to V est _ HP by the disturbance voltage controller 63.

次に、ステップ２１０において、目標電圧加算器２０でＶｒｅｆ＿ｆｆとＶｒｅｆ＿ｗとを加算し目標電圧Ｖｒｅｆを演算する。 Next, in step 210, it calculates the target voltage V ref by adding the V ref _ ff and V ref _ w in target voltage adder 20.

そして、ステップ２１１において、目標電圧加算器２０から目標電圧Ｖｒｅｆを電圧駆動部３０に出力する。 In step 211, the target voltage adder 20 outputs the target voltage V ref to the voltage driver 30.

以降の外乱電圧推定オブザーバ６１の定数設定などは、上記の実施の形態１と全く同様であるので省略する。このように、目標値追従制御系が実施の形態１のようにフィードバックでなく、フィードフォワードの場合も同様に適用できるので、コイル４１のインピーダンス特性に相当する制御対象の特性や、逆起電圧Ｖｅに相当する低周波の外乱特性がわかっている場合には、より正確な制御ができる。 Subsequent setting of the constant of the disturbance voltage estimation observer 61 and the like are the same as those in the first embodiment, and will be omitted. In this way, the target value tracking control system can be applied in the same way when the feed-forward control system is not feedback as in the first embodiment. Therefore, the characteristics of the control target corresponding to the impedance characteristics of the coil 41 and the back electromotive force V When low-frequency disturbance characteristics corresponding to e are known, more accurate control can be performed.

この発明の実施の形態１に係る外乱振動抑制制御器を含む制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control apparatus containing the disturbance vibration suppression controller which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る外乱振動抑制制御器を含む制御装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the control apparatus containing the disturbance vibration suppression controller which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態２に係る外乱振動抑制制御器を含む制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control apparatus containing the disturbance vibration suppression controller which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態２に係る外乱振動抑制制御器を含む制御装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the control apparatus containing the disturbance vibration suppression controller which concerns on Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ フィードバック制御器、１１ 電流誤差演算器、１２ 比例制御器、１３ 積分制御器、１４ ＰＩ加算器、２０ 目標電圧加算器、３０ 電圧駆動部、４０ モータ、４１ コイル、４２ トルク発生部、５０ 電流検出器、６０ 外乱振動抑制制御器、６１ 外乱電圧推定オブザーバ、６２ ハイパスフィルタ、６３ 外乱電圧制御器、７０ 目標フィードフォワード制御器、７１ コイル逆インピーダンス補償器、７２ 逆起電圧補償器、７３ 目標フィードフォワード加算器、８０ 逆起電圧推定器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Feedback controller, 11 Current error calculator, 12 Proportional controller, 13 Integration controller, 14 PI adder, 20 Target voltage adder, 30 Voltage drive part, 40 Motor, 41 Coil, 42 Torque generation part, 50 Current Detector, 60 Disturbance vibration suppression controller, 61 Disturbance voltage estimation observer, 62 High-pass filter, 63 Disturbance voltage controller, 70 Target feedforward controller, 71 Coil reverse impedance compensator, 72 Back electromotive force compensator, 73 Target feed Forward adder, 80 counter electromotive voltage estimator.

Claims (4)

ローパスフィルタを内在し、制御対象への制御入力の実値及び制御対象の出力からモデルの逆特性で演算された制御対象への制御入力の推定値に基づいて制御対象に作用する外乱を推定する外乱オブザーバと、
前記外乱オブザーバにより推定された外乱推定値の低周波成分をカットするハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタの出力に所定のゲインを乗じて外乱補償量を演算する外乱制御器とを備え、
外乱周波数が、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数と前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数の範囲内になるように前記両カットオフ周波数を設定する
ことを特徴とする外乱振動抑制制御器。 A low-pass filter is incorporated, and the disturbance acting on the control target is estimated based on the actual value of the control input to the control target and the estimated value of the control input to the control target calculated from the output of the control target using the inverse characteristics of the model. A disturbance observer,
A high-pass filter that cuts a low-frequency component of the disturbance estimated value estimated by the disturbance observer;
A disturbance controller that calculates a disturbance compensation amount by multiplying the output of the high-pass filter by a predetermined gain;
Both disturbance frequencies are set so that a disturbance frequency is in a range between a cut-off frequency of the low-pass filter and a cut-off frequency of the high-pass filter. ローパスフィルタを内在し、制御対象への制御入力の実値及び制御対象の出力からモデルの逆特性で演算された制御対象への制御入力の推定値に基づいて制御対象に作用する外乱を推定する外乱オブザーバと、
前記外乱オブザーバにより推定された外乱推定値の低周波成分をカットするハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタの出力に所定のゲインを乗じて外乱補償量を演算する外乱制御器とを備え、
前記ローパスフィルタのカットオフ周波数と前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数の積の平方根が外乱周波数と一致するように、前記ローパスフィルタ及び前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を設定する
ことを特徴とする外乱振動抑制制御器。 A low-pass filter is incorporated, and the disturbance acting on the control target is estimated based on the actual value of the control input to the control target and the estimated value of the control input to the control target calculated from the output of the control target using the inverse characteristics of the model. A disturbance observer,
A high-pass filter that cuts a low-frequency component of the disturbance estimated value estimated by the disturbance observer;
A disturbance controller that calculates a disturbance compensation amount by multiplying the output of the high-pass filter by a predetermined gain;
Disturbance vibration suppression characterized by setting the cut-off frequency of the low-pass filter and the high-pass filter so that the square root of the product of the cut-off frequency of the low-pass filter and the cut-off frequency of the high-pass filter matches the disturbance frequency Controller. 制御対象の伝達関数の分母が一次特性である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の外乱振動抑制制御器。 The disturbance vibration suppression controller according to claim 1 or 2, wherein a denominator of a transfer function to be controlled has a primary characteristic. 制御対象が電動パワーステアリング装置の電流制御である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の外乱振動抑制制御器。 The disturbance vibration suppression controller according to claim 1 or 2, wherein the controlled object is current control of the electric power steering device.
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